JP6177066B2 - 合成樹脂製ホース - Google Patents

Description

本発明は、可撓性に優れた合成樹脂製の可撓性ホース、特に可撓性の条帯を螺旋状に捲回してホース壁とし、互いに隣接する条帯側縁部を、螺旋状補強体によって接合した可撓性ホースに関するものである。

可撓性の条帯を螺旋状に捲回してホース壁を構成し、螺旋状補強体を備える可撓性ホースは、ホース壁を軽量な構成とでき、種々の用途、例えば通気ダクトホースや、各種搬送用ホースなどとして利用されている。

例えば、特許文献１には、樹脂層（ＰＥＴ樹脂層）と金属箔層（アルミ箔層）とを積層した積層複合材からなる条帯を螺旋状に捲回し、互いに隣接する条帯側縁部にまたがるように樹脂製補強体（ＰＥＴ樹脂製）を螺旋状に接着一体化して、耐熱ダクトを構成する発明が開示されており、当該発明では、気密性が良好に維持され、軽量で、積層複合材の層間はがれを抑制できることが開示されている。

特開２０１１−８０５１２号公報

特許文献１に開示されるようなホースは、ＰＥＴ樹脂を含む条帯によりホース壁が構成されていて特に軽量なホースとでき、また、条帯の側縁部と樹脂製補強体とが接着一体化されていて、気密性が確保されているなど、特に送風用のダクトホースとして優れている。

しかしながら、特許文献１に開示されるようなホースにおいては、条帯のＰＥＴ樹脂層とＰＥＴ樹脂製の補強体を接着一体化するが、この接着一体化にはいまだ改善の余地があった。例えば、補強体と条帯側縁部を溶着により一体化しようとする場合、補強体と条帯のＰＥＴ樹脂が同材質であるにも関わらず、溶着が不十分となりやすい。補強体と条帯側縁部の溶着が不十分であると、ホースがばらばらになってしまったり、ホースの気密性が損なわれたりするおそれがある。

本発明の目的は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）を含む条帯と、樹脂製補強体との溶着性を高めて、得られるホースの品質を高めることにある。

発明者は、鋭意検討の結果、樹脂製補強体が条帯に溶着される部分にポリアリレート樹脂を用いると、条帯のポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）と樹脂製補強体のポリアリレート樹脂（ＰＡＲ樹脂）とが良好に溶着されることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、合成樹脂を含む可撓性のシート材からなる条帯により構成された略円筒状のホース壁と、ホースの円筒状の形状を維持するための合成樹脂製の螺旋状補強体と、を有し、前記条帯は螺旋状に捲回されていて、前記条帯の互いに隣接する側縁部同士が前記螺旋状補強体により接合されている合成樹脂製ホースであって、前記螺旋状補強体は、溶着によって前記条帯側縁部の表面に接合されており、前記条帯は、少なくとも螺旋状補強体が溶着される部分の表面がポリエチレンテレフタレート樹脂により構成されており、前記螺旋状補強体は、少なくとも条帯に溶着される部分がポリアリレート樹脂により構成されており、ポリアリレート樹脂とポリエチレンテレフタレート樹脂の溶着によって、前記条帯側縁部と螺旋状補強体とが接合されている合成樹脂製ホースである（第１発明）。

本発明においては、螺旋状補強体の全体がポリアリレート樹脂により構成されていることが好ましい（第２発明）。また、本発明においては、条帯を構成する可撓性シート材が、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる層と金属箔からなる層とを積層した積層シート材であることが好ましい（第３発明）。

本発明の合成樹脂製ホース（第１発明）によれば、ホースを構成する条帯と樹脂製補強体の溶着性を高め、得られるホースの品質を高めることができる。

さらに、第２発明のように、螺旋状補強体の全体をポリアリレート樹脂で構成した場合には、溶着性がより高められると共に、ホースが潰れにくくなるという効果も得られる。また、第３発明のように、条帯を構成する可撓性シート材を、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる層と金属箔からなる層とを積層した積層シート材とした場合には、ホース壁の遮光性がよくなり、ホース内部の物体を外部の紫外線などから保護できる。

第１実施形態の合成樹脂製ホースの構造を示す一部断面図である。 第１実施形態の合成樹脂製ホースのホース壁と補強体の接合部分の詳細を示す拡大断面図である。 第１実施形態の合成樹脂製ホースの製造工程を示す模式図である。 合成樹脂製ホースのホース壁と補強体の接合部分の他の構造例を示す拡大断面図である。 合成樹脂製ホースのホース壁と補強体の接合部分のさらに他の構造例を示す拡大断面図である。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。本発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。図１に、第１実施形態の合成樹脂製ホース１の一部断面図を示す。図の上側を断面図で、図の下側を外観図で示している。図２には、第１実施形態の合成樹脂製ホース１のホース壁と補強体の接合部分の詳細を示している。なお、本発明の合成樹脂製ホースは、必ずしも、全ての構成材料が合成樹脂でなければならないものではなく、以下に説明する実施形態のように、求められる機能等に応じて金属材料や天然繊維材料などの合成樹脂材料以外の材料を含むホースであっても良い。

合成樹脂製ホース１は、可撓性を有するシート状の条帯２を螺旋状に捲回して略円筒状のホース壁を構成し、合成樹脂製の螺旋状補強体３，４によって、前記条帯２の互いに隣接する側縁部同士を接合した構造を有している。螺旋状補強体３，４はホースの円筒状の形状を維持するための補強体として機能すると共に、螺旋状補強体３，４が、螺旋状に捲回された条帯２の側縁部の間にまたがって配置され接合されることにより、ホース壁がばらばらにならないようにしながら、この部分の気密性を確保する役割を果たすことができる。本実施形態においては、螺旋状補強体３が、ホース壁の内側に位置するように、捲回された条帯２の内周面に接合一体化されており、螺旋状補強体４が、ホース壁の外側に位置するように、捲回された条帯２の外周面に接合一体化されている。

条帯２は、合成樹脂を含む可撓性のシート材からなるものである。そして条帯２は、少なくとも螺旋状補強体３，４が溶着される部分の表面がポリエチレンテレフタレート樹脂（以下、「ＰＥＴ樹脂」とも記載する）により構成されている。他の部分は、必要に応じ、他の材料により構成してよい。本実施形態では、ＰＥＴ樹脂フィルムからなる内層２１と外層２２とによって、アルミニウム箔からなる中間層２３を挟み込むように一体化した積層構造を有する積層複合材を、条帯２に使用している。すなわち、本実施形態では、条帯２の内周面と外周面にはＰＥＴ樹脂層２１，２２が存在している。なお、後述するように、条帯２は、他の構成を有するような可撓性シート材によって構成することもできる。

条帯２の側縁部に接合される螺旋状補強体３，４は合成樹脂製の補強体である。なお、補強体が合成樹脂製であるとは、補強体の主体が合成樹脂により構成されていることを意味し、補強体が合成樹脂以外の材料を含まないことを意味するものではない。例えば、合成樹脂製補強体３，４には、必要に応じて、硬鋼線や導線や天然繊維などを追加することができる。

螺旋状補強体３，４は、溶着によって条帯２の側縁部の表面、即ち内周面や外周面に接合されている。そして、螺旋状補強体３，４は、少なくとも条帯２に溶着される部分がポリアリレート樹脂（以下、「ＰＡＲ樹脂」とも記載する）により構成されている。本実施形態においては、螺旋状補強体３，４は、いずれも、補強体の全体がＰＡＲ樹脂によって構成されている。

従って、合成樹脂製ホース１では、螺旋状補強体３，４のポリアリレート樹脂と条帯２のポリエチレンテレフタレート樹脂の溶着によって、条帯２の側縁部と螺旋状補強体３，４とが接合一体化されている。

ここで、ポリアリレート樹脂とは、２価フェノールとフタル酸・カルボン酸などの２塩基酸との重縮合を基本構成とする、非晶性の熱可塑性樹脂に属する合成樹脂であり、代表的には、化学名 ポリ4,4'-イソプロピリデンジフェニレンテレフタレート/イソフタレートコポリマーで呼ばれる熱可塑性合成樹脂である。ポリアリレート樹脂は、例えば、ユニチカ株式会社から、「Ｕポリマー」「Ｕ−１００」などの樹脂名で販売されている（「Ｕポリマー」はユニチカ株式会社の登録商標である）。

合成樹脂製ホース１の製造方法について説明する。合成樹脂製ホース１は、いわゆるスパイラル成形法により製造することができる。図３にスパイラル成形法により合成樹脂製ホース１を形成する工程を模式的に示す。ホースの成形に先立ち、まず、ホース壁となる条帯２（図３ではテープＴ）を準備しておく。テープＴはリールに巻くなどしておき、ホース成形時にリールから繰り出して利用すればよい。

ホースのスパイラル成形が可能なホース成形軸ＳＦＴに対し、ホースの構成材料を順次供給し、ホースの成形を行う。なお、ホース成形軸ＳＦＴは、供給された材料を所定のピッチの螺旋状に捲回しながら、回転送りができるように構成されている。樹脂の押出機（図示せず）によって、螺旋状補強体３，４の構成材料であるＰＡＲ樹脂を、半溶融状態で所定の断面形状のひも状に押出して、半溶融樹脂ひもＳ１，Ｓ２とする。半溶融樹脂ひもＳ１が螺旋状補強体３に、半溶融樹脂ひもＳ２が螺旋状補強体４に対応する。

ホース成形軸ＳＦＴに対し、半溶融樹脂ひもＳ１、テープＴ、半溶融樹脂ひもＳ２を、この順番に供給し、これら材料を螺旋状に捲回して合成樹脂製ホース１を成形する。これら材料の供給位置を適宜調整して、螺旋状補強体３，４が条帯２の両側縁部にまたがるように配置されるようにする。

ホース成形軸上で半溶融樹脂ひもＳ１，Ｓ２とテープＴが接触すると、半溶融樹脂ひもＳ１、Ｓ２のＰＡＲ樹脂が有する熱量により、テープＴのＰＥＴ樹脂が加熱されて、ＰＡＲ樹脂とＰＥＴ樹脂とが溶着する。そして、半溶融樹脂ひもＳ１，Ｓ２とテープＴが溶着により接合一体化されて、螺旋状に捲回された条帯２の両側縁部が螺旋状補強体３，４により接合一体化されたホース１の構造が実現される。ホースの構造が実現される位置に対し、成形軸ＳＦＴの下流側（図３では右側）に設けられた冷却装置Ｃから、冷却水や冷却風を供給し、ホースを冷却すると、合成樹脂製ホース１が完成する。これら工程を連続して行なうことにより、不定長の合成樹脂製ホース１を連続して製造することができる。

上記合成樹脂製ホース１の作用及び効果について説明する。上記合成樹脂製ホース１においては、螺旋状補強体３，４のポリアリレート樹脂と、条帯２の内層２１や外層２２のポリエチレンテレフタレート樹脂とが、良好に溶着し、ホース１の強度や気密性といった品質が高められる。

発明者らの検討によれば、従来技術においては、ＰＥＴ樹脂を表層に供える条帯を、樹脂製補強体と溶着するのは、必ずしも容易なものではなかった。すなわち、ＰＥＴ樹脂を含む条帯は溶着性が悪く、補強体に同種のＰＥＴ樹脂を用いても、条帯と補強体とがうまく溶着されないことがあった。また、補強体のＰＥＴ樹脂に、低融点ＰＥＴ樹脂を混ぜたり、改質ＰＥＴ樹脂を用いたりして、溶着性の改善を試みたが、溶着性の顕著な改善はなく、補強体の強度が低下したり、補強体が条帯からはがれやすくなったりしやすかった。

本発明のように、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂を補強体に用いた場合に、条帯のＰＥＴ樹脂との溶着性が良好となる理由は明らかではない。しかしながら、ＰＡＲ樹脂はＰＥＴ樹脂に比べて融点が高いため、ホース成形軸に半溶融状態のひも状に供給される際の温度が高くなり、半溶融樹脂ひもＳ１，Ｓ２が有する熱量も多くなって、融着対象である条帯のＰＥＴ樹脂の温度を高めやすくなることも、溶着性が良好となる理由の一つであると推察される。

さらに、上記実施形態のように、螺旋状補強体３、４の全体をＰＡＲ樹脂で形成するようにすると、補強体３，４と条帯２との溶着がさらに良好なものとなる。これは、補強体の全体をＰＡＲ樹脂で構成すれば、半溶融状態の樹脂ひもＳ１，Ｓ２が有する熱量がより大きなものとなって、条帯のＰＥＴ樹脂との溶着性を高めるためであると推察される。また、螺旋状補強体３、４の全体をＰＡＲ樹脂で形成した場合には、ホースがつぶれにくくなるという効果も得られる。この効果はＰＡＲ樹脂のばね回復性の良さに由来しており、ホースを誤って踏みつけたりした場合でも、ホースの補強体３，４の破損や塑性変形が抑制される。

また、一般に、金属箔からなる層を含む積層シート材によって条帯２が構成される場合には、金属箔を通じて、条帯側縁部から条帯中央部へと熱が逃げやすく、溶着されるべき条帯側縁部の温度上昇が妨げられやすくなって、条帯と補強体の溶着が不十分なものとなりやすい。ところが、本発明によれば、上記実施形態に示すように、そのような金属箔層を有する条帯を使用してもなお、条帯２と補強体３，４の溶着を良好なものとでき、ホースの品質を改善できる。そして、条帯として金属箔層を有する条帯が使用できれば、ホース壁の遮光性がよくなり、ホース内部の物体を外部の紫外線などから保護するのに便利である。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に本発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施することもできる。

図４には、第２実施形態の合成樹脂製ホースのホース壁と補強体の構造を、拡大して示している。本実施形態においては、ホース壁となる条帯５は、ホース外周面側のＰＥＴ樹脂層５１とホース内周面側の不織布層５２とが積層された２層構造の可撓性積層シート材により構成されている。不織布層５２は、本実施形態では、ポリエステル繊維の不織布である。不織布は他の不織布であっても良い。本実施形態においても、螺旋状補強体６は全体がＰＡＲ樹脂により形成されている。本実施形態では、螺旋状補強体６は、補強体の中央部がホースの半径方向外側に向かって突出した形状とされている。

条帯５がこのような構成であっても、第１実施形態の合成樹脂ホース１と同様に、ホース壁となる条帯５のＰＥＴ樹脂と、補強体６のＰＡＲ樹脂が良好に溶着し、ホースの品質が高められる。このように、ホース壁となる条帯の具体的構造は、補強体が溶着されるべき側の面がＰＥＴ樹脂層とされてさえいれば、特に限定されるものでなく、他の部分の構成は、必要に応じて変更しても良い。また、条帯の全体をＰＥＴ樹脂で構成する、即ち、条帯を単層のＰＥＴ樹脂フィルムで構成するようにしても良い。

また、図４に示した実施形態においては、螺旋状に捲回された条帯５の側縁部が互いに重ね合わせられて、重ね合わせ部で外側になった条帯側縁部から下側になった条帯側縁部にまたがって、重ね合わせ部を覆うように、ＰＡＲ樹脂製の補強体６が溶着一体化されている。このように、条帯を螺旋状に捲回する際の具体的形態（図２の形態のように側縁部同士が突き合わせられるように捲回するか、図４の形態のように、側縁部同士を重ね合わせるように捲回するか、など）は特に限定されず、螺旋状補強体によってホース壁がばらばらにならないように条帯側縁部を一体化できる限りにおいて、具体的な構造を変更しても良い。また、条帯側縁部を重ね合わせる場合には、重ね合わせ部に接着材を併用するようにしても良い。

図５には、第３実施形態の合成樹脂製ホースのホース壁と補強体の構造を、拡大して示している。本実施形態においては、条帯７が、膜状の合成樹脂（例えばゴム膜）により形成された条帯主部７２と、条帯主部の側縁部に沿って形成され条帯主部に一体化されたＰＥＴ樹脂製の側縁積層部７１とによって構成されている。このように、条帯のうち、補強体と溶着されるべき部分（溶着されるべき表面）のみを、ＰＥＴ樹脂で構成するようにしても良い。なお、条帯のＰＥＴ樹脂の部分（層）と他の材料からなる部分（層）は、共押出しや、積層、コーティングなどの手段により一体化しても良いし、接着材や粘着剤、あるいはその他の手段を用いて一体化しても良い。

また、本実施形態においては、補強体８が、異種材料を複合させた積層構造の補強体となっている。すなわち、補強体８が条帯７に接着される側は、ＰＡＲ樹脂の層８１となっており、補強体８の外周側は、ＰＥＴ樹脂の層８２となっている。このような実施形態としても、補強体８のＰＡＲ樹脂層８１と、条帯７のＰＥＴ樹脂製の側縁積層部７１とが良好に溶着し、ホースの品質が高められる。即ち、補強体は、全体がＰＡＲ樹脂によって形成されるものであっても良いし、本実施形態のように、条帯に溶着される部分がＰＡＲ樹脂で形成され他の部分は他の樹脂により形成されるものであっても良い。

なお、本実施形態の補強体８を形成するに当たっては、ＰＡＲ樹脂とＰＥＴ樹脂を共押出しするようにしてＰＡＲ樹脂層８１とＰＥＴ樹脂層８２が積層された状態で成形し、ホース成形軸ＳＦＴに供給し、条帯７に一体化するようにしても良いし、あるいは、まずＰＡＲ樹脂層８１のみが得られるようにＰＡＲ樹脂を押し出してホース成形軸に供給し、条帯７と一体化してから、次いでＰＥＴ樹脂層８２が得られるようＰＥＴ樹脂を押し出してホース成形軸に供給し、先行してホースに一体化されたＰＡＲ樹脂層８１に重ねるように捲回し、溶着させるようにしてＰＡＲ樹脂層８１とＰＥＴ樹脂層８２を積層させても良い。

本発明の合成樹脂製ホースは、軽量であり、気密性を有しており、送風ダクトホースや、通気ダクトなどとして、特に好ましく使用できる。また、本発明の合成樹脂製ホースは、液体や粒状体、粉体などの移送用途にも使用できる。さらに、本発明の合成樹脂製ホースは、ホース内部にケーブルや配管、チューブなどを挿通して、それらの保護カバーとして使用することもできる。

本発明の合成樹脂製ホースは、例えば送風ダクトホースに使用でき、産業上の利用価値が高い。

１ 合成樹脂製ホース
２ 条帯（ホース壁）
２１ 内層
２２ 外層
２３ 中間層
３，４ 螺旋状補強体
ＳＦＴ ホース成形軸
Ｔ テープ
Ｓ１，Ｓ２ 半溶融状態の樹脂ひも
Ｃ 冷却装置
５，７ 条帯
６，８ 螺旋状補強体

Claims (3)

1. 合成樹脂を含む可撓性のシート材からなる条帯により構成された略円筒状のホース壁と、
   ホースの円筒状の形状を維持するための合成樹脂製の螺旋状補強体と、を有し、
   前記条帯は螺旋状に捲回されていて、前記条帯の互いに隣接する側縁部同士が前記螺旋状補強体により接合されている合成樹脂製ホースであって、
   前記螺旋状補強体は、溶着によって前記条帯側縁部の表面に接合されており、
   前記条帯は、少なくとも螺旋状補強体が溶着される部分の表面がポリエチレンテレフタレート樹脂により構成されており、
   前記螺旋状補強体は、少なくとも条帯に溶着される部分がポリアリレート樹脂により構成されており、
   ポリアリレート樹脂とポリエチレンテレフタレート樹脂の溶着によって、前記条帯側縁部と螺旋状補強体とが接合されている合成樹脂製ホース。
2. 螺旋状補強体の全体がポリアリレート樹脂により構成されている請求項１に記載の合成樹脂製ホース。
3. 条帯を構成する可撓性シート材が、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる層と金属箔からなる層とを積層した積層シート材である請求項１又は請求項２に記載の合成樹脂製ホース。

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