(57)【要約】本発明の耐摩耗性ホースは、内管の外周側に補強層を介して外管を設け、その外管の外周側に熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂中にシリコーンを分散した熱可塑性エラストマーから構成したカバー層を配置した構成になっている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管の外周側に補強層を介して外管を設け、該外管の外周面を熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂中にシリコーンを分散した熱可塑性エラストマーから構成したカバー層で被覆した耐摩耗性ホース。
【請求項２】
前記マトリックス樹脂がポリエステル樹脂である請求項１に記載の耐摩耗性ホース。
【請求項３】
前記シリコーンを０．２〜６重量％含有する請求項１または２に記載の耐摩耗性ホース。
【請求項４】
前記カバー層と前記外管との間の剥離強さが０．５ｋＮ／ｍ以上である請求項１，２または３に記載の耐摩耗性ホース。
【請求項５】
前記カバー層の厚さが０．２ｍｍ〜１ｍｍである請求項１，２，３または４に記載の耐摩耗性ホース。
【請求項６】
前記マトリックス樹脂の引張弾性率が１００ＭＰａ以下である請求項１，２，３，４または５に記載の耐摩耗性ホース。
【請求項７】
前記内管と前記外管とをゴムから構成した請求項１，２，３，４，５または６に記載の耐摩耗性ホース。
【発明の詳細な説明】
技  術  分  野
本発明は、建設機械や油圧機器などの配管に使用される耐摩耗性ホースに関し、更に詳しくは、良好な耐摩耗性を有する耐摩耗性ホースに関する。
背  景  技  術
近年、建設機械や油圧機器などにおいて、コンパクト化が図られている。このようにコンパクト化された機械類に取り付けられたホースは、機械類の振動や揺動により近くの機械類と繰り返し接触するため、損傷を招き易い。そのため、ホースの耐摩耗性の向上が大きな課題となっている。通常、このような建設機械や油圧機器などに使用されるホースは、ゴムや樹脂からなる内管の外周側に補強層を介して、ゴムや樹脂からなる外管を設けた構成になっている。
従来、上記振動などによる損傷対策として、例えば、機械類と接触するホースの箇所にナイロンテープやポリエチレンテープなどの耐摩耗用テープを巻き付ける方法がある。しかしながら、ホースを取り付けた後、接触箇所を確認してから、その箇所に作業者が耐摩耗用テープを巻き付る作業を要するため、ホース取り付け時の作業性を低下させるという問題があった。
そこで、上記対策として、最近、超高分子量ポリエチレンからなるカバー層を設けた耐摩耗性ホースが提案されている。ホース取り付け現場で耐摩耗用テープを巻き付ける作業が不要になるため、ホース取り付け時の作業性を大きく改善することができる。しかも、高い耐摩耗性を得ることができる。
しかしながら、その反面、超高分子量ポリエチレンが高価であるため、ホースのコストが大幅に上昇するという問題があった。また、上記耐摩耗性ホースは、予め超高分子量ポリエチレンからなるテープを作製し、それを外管の外周面上に巻き付けてカバー層を成形することにより製造するが、このようにカバー層の成形に２工程を要するため、成形作業効率が悪いという問題があった。
発  明  の  開  示
本発明の目的は、ホース取り付け時の作業性を改善すると共に、超高分子量ポリエチレンを用いた耐摩耗性ホースより低コストでかつカバー層の成形作業効率が良く、良好な耐摩耗性を有する耐摩耗性ホースを提供することにある。
上記目的を達成する本発明の耐摩耗性ホースは、内管の外周側に補強層を介して外管を設け、該外管の外周面を熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂中にシリコーンを分散した熱可塑性エラストマーから構成したカバー層で被覆したことを特徴とする。
上述した本発明によれば、外管の外側に設けた上記カバー層により、機械類の振動や揺動により近くの機械類とホースが繰り返し接触した際の損傷を抑制することができる。ホース取り付け現場で耐摩耗用テープを巻き付ける作業がないので、ホース取り付け時の作業性を大きく向上することができる。
また、カバー層には超高分子量ポリエチレンより安価な材料を使用するので、ホースコストの上昇を抑えることができる。また、カバー層を押出機により外管上に押出成形することが可能であるため、カバー層を効率良く成形することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１において、１は本発明の耐摩耗性ホースを示す。このホース１は、ゴムからなる内管２と、その外周側に配置された管状の補強層３と、この補強層３の外周側に配設されたゴムからなる外管４と、この外管４の外周側に配置された管状のカバー層５とから構成されている。
補強層３は、補強ワイヤｆをブレード状に編組した構成になっている。この補強層３は、ブレード状に代えて、スパイラル状であってもよい。補強ワイヤｆとしては、スチールワイヤなどの金属ワイヤを好ましく用いることができる。補強ワイヤｆに代えて、スチールコードなどの金属コードや、ナイロン繊維コード、ポリエステル繊維コード、ビニロン繊維コードなどの有機繊維コードからなる補強コードであってもよい。
外管４の外周面を被覆するカバー層５は、熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂中にシリコーンを分散した熱可塑性エラストマーから構成されている。熱可塑性エラストマーに使用されるマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などを挙げることができる。ホース１に要求される諸性能、加工性、材料コストなどの点から、ポリエステル樹脂を好ましく使用することができる。
上記マトリクス樹脂の引張弾性率としては、１００ＭＰａ以下にするのがよい。引張弾性率が１００ＭＰａを超えると、ホースの柔軟性が低下する。引張弾性率の下限値としては、耐摩耗性の点から１５ＭＰａ以上にするのがよい。なお、ここで言う引張弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ７１１３に準拠して測定するものとする。
上記シリコーンは、シリコーン樹脂粉体、シリコーン油、シリコーン中間体、または他の樹脂にシリコーン樹脂を重合したものなどを用いることができる。特に、シリコーン樹脂が他の樹脂に重合したものを好ましく用いることができ、例えば、シリコーン樹脂をエチレン−メチルメタクリレート共重合体またはエチレン−酢酸ビニル共重合体にグラフト重合したシリコーンマスター樹脂が好ましく挙げることができる。
このようにシリコーン樹脂を他の樹脂に重合したものをマトリックス樹脂に配合することにより、マトリックス樹脂中にシリコーンを均一的に分散させて、その状態を長期にわたり安定して保持することができる。その結果、長期にわたる良好な耐摩耗性の確保が可能になる。
シリコーンの含有量としては、０．２重量％以上にするのがよい。含有量が０．２重量％未満であると、良好な耐摩耗性を得ることが難しくなる。シリコーンの含有量の上限値としては、コストの点から６重量％以下にするのがよい。
カバー層５の厚さとしては、０．２〜１ｍｍの範囲にするのが好ましい。厚さが０．２ｍｍより薄いと、耐摩耗性の観点から好ましくない。
カバー層５は、接着剤を介して外管４の外周面上に形成されるが、そのカバー層５と外管４との間の剥離強さは、０．５ｋＮ／ｍ以上になるようにするのがよい。剥離強さが０．５ｋＮ／ｍ未満であると、耐摩耗性の低下を招く。剥離強さの上限値は、特に限定されるものではないが、実際に得られる最大剥離強さは２０ｋＮ／ｍ程度が限度である。接着剤としては、イソシアネート系の接着剤を好ましく用いることができる。
なお、ここでいう剥離強さは、以下のようにして測定するものとする。図２に示すように、ホース１を所定幅で１周にわたって切開してカバー層５の部分５ａを部分的に外管４から剥離させ、この剥離した部分５ａを把持して外管４表面の接線方向に速度５０ｍｍ／分で引いてカバー層５を外管４から剥離させた時に要した力を測定し、その単位幅当たりの力を剥離強さ（ｋＮ／ｍ）とした。
上述したカバー層５を設けた本発明の耐摩耗性ホース１によれば、機械類の振動や揺動により近くの機械類と繰り返し接触しても、損傷を容易に招くことがない。ホース取り付け現場で耐摩耗用テープを巻き付ける作業が不要になるため、ホース取り付け時の作業性を大幅に改善することができる。
また、カバー層５には熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂中にシリコーンを分散した、超高分子量ポリエチレンより安価な熱可塑性エラストマーを使用するので、ホースのコストが大幅に上昇することがない。また、カバー層５は押出機により外管４上に押出成形することができるので、１工程でカバー層５を成形することができる。従って、カバー層５を効率良く成形することができる。
本発明において、上記実施形態では、内管２と外管４をゴムから構成した耐摩耗性ホース１を例示したが、内管２と外管４を熱可塑性樹脂から構成した耐摩耗性ホースであってもよい。
また、補強層３を複数層設けた耐摩耗性ホースであってもよく、その場合には、各補強層３間に層間ゴム層を介在させるようにする。
実施例１
内管の外周側に補強層を介して外管を設け、その外管の外周側に接着剤を介してポリエステル樹脂からなるマトリックス樹脂中にシリコーンを分散した熱可塑性エラストマーから構成した厚さ０．３ｍｍのカバー層を形成した図１に示す構成の本発明ホースと、上記外管の外周側に厚さ０．８ｍｍのナイロンテープを巻き付けた従来ホース１と、上記外管の外周側に超高分子量ポリエチレンからなる厚さ０．２ｍｍのカバー層を設けた従来ホース２とを作製した。
内管にはＮＢＲ（アクリロ・ニトリル・ブタジエンゴム）系のゴムを使用し、外管にはＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）系のゴムを使用した。補強層には、直径０．２５ｍｍの鋼線を用いた。内管の内径は９．５ｍｍ、外管の外径は１４．４ｍｍである。
本発明ホースにおいて、カバー層のマトリックス樹脂の引張弾性率は３８ＭＰａ、シリコーン含有量は０．６重量％、カバー層と外管との間の剥離強さは１０ｋＮ／ｍである。シリコーンは、シリコーン樹脂をエチレン・メタクリレート共重合体にグラフト重合したもの（ＳＰ−１１０：ダウコーニングアジア（株）製）、ポリエステル樹脂は、ＰＢＴ−ＰＴＭＧ（ポリブチレン・テレフタレート−ポリテトラ・メチレン・グリコール）共重合体（東レ・デュポン（株）製）を使用した。また、接着剤にはイソシアネート系の接着剤を使用した。
これら各試験ホースを以下に示す測定方法により、耐摩耗性の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
耐摩耗性
図３に示すように、マンドレル１０を挿通した試験ホースＨの表面に金属製摩耗試験具１１（角度θ＝９０度、試験ホースＨに当接する下端を半径０．１ｍｍの円弧で面取り）を２５Ｎの荷重Ｗで押し当てながら左右にストローク１００ｍｍで往復移動させ、補強層が露出するまでの往復回数を測定し、その結果を従来ホース１を１００とする指数値で評価した。この値が大ききほど、耐摩耗性に優れている。
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表１から、本発明ホースは、従来ホース１と同等レベルの耐摩耗性を得ることができるのがわかる。
実施例２
実施例１の本発明ホースにおいて、カバー層のシリコーンの含有量を表２に示すように変えた試験ホース１〜６を作製した。
これら各試験ホースを実施例１に示す測定方法により、耐摩耗性の評価試験を行ったところ、表２に示す結果を得た。
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表２から、シリコーンの含有量を０．２重量％以上にするのがよいことがわかる。
実施例３
実施例１の本発明ホースにおいて、カバー層と外管との間の剥離強さを表３に示すように変えた試験ホース７〜１０を作製した。
これら各試験ホースを実施例１に示す測定方法により、耐摩耗性の評価試験を行ったところ、表３に示す結果を得た。
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表３から、カバー層と外管との間の剥離強さを０．５ｋＮ／ｍ以上にするのがよいことがわかる。
実施例４
実施例１の本発明ホースにおいて、カバー層の厚さを表４に示すように変えた試験ホース１１〜１５を作製した。
これら各試験ホースを実施例１に示す測定方法により、耐摩耗性の評価試験を行うと共に、以下に示す測定方法により、柔軟性の評価試験を行ったところ、表４に示す結果を得た。また、実施例１の従来ホース１，２の柔軟性の評価試験の結果も表４に示す。
柔軟性
図４に示すように、一端を固定した試験ホースＨを半径５０ｍｍの半円を描くように曲げた時に要した力（Ｎ）を一端から１８０ｍｍ離れた位置に連結したバネ秤１２で測定し、その結果を従来ホース２を１００とする指数値で評価した。この値が小さいほど、柔軟性に優れている。
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表４から、カバー層の厚を１ｍｍ以下にすることにより、超高分子量ポリエチレンを用いた従来ホース２と同等以上の柔軟性を得ることができ、カバー層の厚さを０．２〜１ｍｍの範囲にするのがよいことがわかる。
実施例５
実施例１の本発明ホースにおいて、カバー層のポリエステル樹脂の引張弾性率を表５に示すように変えた試験ホース１６〜２１を作製した。
これら各試験ホースを実施例１に示す測定方法により、耐摩耗性の評価試験を行うと共に、実施例４に示す測定方法により、柔軟性の評価試験を行ったところ、表５に示す結果を得た。
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表５から、マトリックス樹脂の引張弾性率を１５〜１００ＭＰａの範囲にするのがよいことがわかる。
以上説明したように本発明は、熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂中にシリコーンを分散した熱可塑性エラストマーから構成したカバー層を設けたので、機械類の振動や揺動により近くの機械類と繰り返し接触しても、損傷を容易に招くことがない。ホース取り付け現場で耐摩耗用テープを巻き付ける作業がなくなるので、ホース取り付け時の作業性を大きく改善することができる。
また、カバー層に用いる熱可塑性エラストマーが超高分子量ポリエチレンより安価であるため、ホースコストの大幅な上昇を招くことがない。更に、カバー層を押出機により外管上に押出成形することができるので、カバー層を効率良く容易に成形することができる。
産業上の利用可能性
上述した優れた効果を有する本発明の耐摩耗性ホースは、建設機械や油圧機器などの配管に用いられるホースとして、極めて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の耐摩耗性ホースの要部を切欠いて示す斜視図である。
図２は、本発明の耐摩耗性ホースの外管とカバー層との間の剥離強さを評価する試験方法を示す説明図である。
図３は、本発明の耐摩耗性ホースの耐摩耗性を評価する試験方法を示す説明図である。
図４は、本発明の耐摩耗性ホースの柔軟性を評価する試験方法を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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