(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献に記載の合成樹脂製ホース9においては、内管91は、断面がホース軸線と平行な直線状になるようなほぼ円筒の管として形成されていた。これは、公知のホース成形軸を用いたスパイラル成形法により上記ホースを製造すると、自然にそのような内管が形成されることに由来している。
【0006】
しかしながら、内管91がホース軸線と平行な直線状の断面に形成されていると、内管91の変形がしなやかではなくなる。すなわち、ホース壁に働く力が小さい間は、断面が直線状の内管は、ホース軸方向の変形をあまりせずに、内管は屈曲や収縮に抵抗する。ところが、ホース壁に働く力が大きくなると、内管が補強体の間で座屈するように変形し、このような変形をした部分は、曲がりやすくなる。そのため、合成樹脂製ホース9は、曲げの力やモーメントが小さい間は曲がりにくいホースである一方、曲げの力やモーメントが大きくなると、ホースのある部位で曲げが生じ、その部位ばかりが曲がるようになり、合成樹脂製ホース9はしなやかさに欠けるホースとなる。ホースがしなやかさに欠けると、ホースを滑らかに湾曲させて配管することが難しくなるほか、ホースの一部が屈曲した部分で流れが悪くなったりする。
本発明の目的は、2重壁を有するホースの可撓性を改善し、しなやかな合成樹脂製ホースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
発明者は、鋭意検討の結果、ホースの2重壁を構成する内壁と外壁を、ホースの軸方向に互いに隣接する補強体の間で、外壁がホース外側に向かって湾曲して膨出し、内壁がホース内側に向かって湾曲して膨出させると、ホースのしなやかさを改善できることを知見し、本発明を完成させた。
【0008】
本発明
の製造方法によれば、合成樹脂により円筒状に形成された内壁及び外壁と、内壁と外壁の間に配置され一体化された合成樹脂製の螺旋状の補強体とを有し、内壁と外壁と補強体によって中空の螺旋状空間が形成された合成樹脂製ホースであって、外壁が、互いに隣接する補強体の間で、ホース外側に向かって湾曲して膨出しており、内壁が、互いに隣接する補強体の間で、ホース内側に向かって湾曲して膨出している合成樹脂製ホース
が製造される。
【0010】
本発明は、ホース成形軸にホースの原材料を供給してらせん状に捲回一体化して合成樹脂製ホースを製造する方法であって、
前記合成樹脂製ホースは、合成樹脂により円筒状に形成された内壁及び外壁と、内壁と外壁の間に配置され一体化された合成樹脂製の螺旋状の補強体とを有し、内壁と外壁と補強体によって中空の螺旋状空間が形成されると共に、外壁が、互いに隣接する補強体の間で、ホース外側に向かって湾曲して膨出しており、内壁が、互いに隣接する補強体の間で、ホース内側に向かって湾曲して膨出している合成樹脂製ホースであり、前記製造方法は、所定の幅のテープ状合成樹脂製条帯を
ホース成形軸上で螺旋状に捲回し、条帯の両側縁部同士を一体化して円筒状の内壁を形成する工程、内壁の外周に所定の断面形状を有するひも状の合成樹脂製条帯を螺旋状に捲回し、内壁の外周に一体化して螺旋状補強体を形成する工程、螺旋状補強体の外周に所定の幅のテープ状合成樹脂製条帯を螺旋状に捲回し、条帯の両側縁部同士を一体化して円筒状の外壁を形成するとともに、螺旋状補強体の外周に外壁を一体化する工程により、内壁と外壁と補強体によって中空の螺旋状空間が形成された合成樹脂製ホースを形成するとともに、形成されつつある内壁及び外壁がいまだ塑性変形可能な状態にある間に、形成された螺旋状空間内に圧力を加えて、外壁をホース外側に、内壁をホース内側に膨出塑性変形させる合成樹脂製ホースの製造方法である(第
1発明)。
【0011】
また、本発明は、
ホース成形軸にホースの原材料を供給してらせん状に捲回一体化して合成樹脂製ホースを製造する方法であって、
前記合成樹脂製ホースは、合成樹脂により円筒状に形成された内壁及び外壁と、内壁と外壁の間に配置され一体化された合成樹脂製の螺旋状の補強体とを有し、内壁と外壁と補強体によって中空の螺旋状空間が形成されると共に、外壁が、互いに隣接する補強体の間で、ホース外側に向かって湾曲して膨出しており、内壁が、互いに隣接する補強体の間で、ホース内側に向かって湾曲して膨出している合成樹脂製ホースであり、前記製造方法は、形成されるホースのピッチの2倍以上の幅を有するテープ状合成樹脂製条帯を
ホース成形軸上で螺旋状に捲回し、先行して捲回された部分に後続するテープ状合成樹脂製条帯がオーバーラップして捲回されるようにしながら、オーバーラップするテープ状合成樹脂製条帯の間に、ひも状の樹脂条帯を挟み込んで、テープ状合成樹脂製条帯から内壁及び外壁を形成し、樹脂条帯から補強体を形成する工程により、内壁と外壁と補強体によって中空の螺旋状空間が形成された合成樹脂製ホースを形成するとともに、形成されつつある内壁及び外壁がいまだ塑性変形可能な状態にある間に、形成された螺旋状空間内に圧力を加えて、外壁をホース外側に、内壁をホース内側に膨出塑性変形させる合成樹脂製ホースの製造方法である(第
2発明)。
【発明の効果】
【0012】
本発明
の製造方法により製造される合成樹脂製ホースによれば、合成樹脂製ホースがしなやかなホースとなる。さらに、
螺旋状空間には、他の部材が充填されていないようにすれば、ホースがよりしなやかになると共に、螺旋状空間を圧力の伝達経路や、他の流体を通流させる管路として利用可能となるなど、ホースの有用性が高められる。また、第
1発明や第
2発明のホース製造方法によれば、そのようなしなやかなホースを効率的に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に示す本発明に係る合成樹脂製ホース1は、例えば道路用橋梁の雨水の導水管として使用される合成樹脂製ホースである。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。
【0015】
図1に示すように、合成樹脂製ホース1は、軟質合成樹脂(例えば軟質塩化ビニル樹脂等)製の内壁11及び外壁13と、内壁11と外壁13との間にらせん状に配置された硬質合成樹脂(例えば硬質塩化ビニル樹脂等)製の補強体12とによって構成されている。内壁11及び外壁13は、それぞれが円筒状に形成されており、ホースの内外の雨水等の移動を遮断する働きをする。内壁11は外壁13よりもホース内側に配置されていて、内壁11と外壁13により、ホースが2重壁構造となっている。
補強体12は所定の断面形状を有するひも状の樹脂部材がらせん状に捲回されて形成されている。本実施形態では、補強体12の断面形状は、ホース内側に向かって開放した門型である。補強体12の外周面はホース外壁13の内周面に、補強体12の内周面はホース内壁11の外周面に接合一体化されている。本実施形態では、3者は互いに溶着一体化されている。
【0016】
補強体12はホースの筒状の形状を維持する。補強体12はらせん状なので、ホース1の伸縮や曲げを許容する。内壁11及び外壁13は補強体12に比べ、比較的軟質で可撓性に富む合成樹脂により構成されている。内壁11及び外壁13は、伸縮可能であり、内壁11及び外壁13がホース軸方向に伸縮変形することによって、合成樹脂性ホース1の伸縮・曲げが生ずる。
【0017】
内壁11と外壁13の間には、所定の隙間が設けられている。この隙間は、螺旋状の補強体12によって、ホース中心軸Lの方向に仕切られていて、内壁11と外壁13と補強体12によって、中空の螺旋状空間Sが形成されている。本実施形態においては、螺旋状空間Sには、他の部材、例えば、充填材や発泡樹脂などの断熱材は、充填されておらず、螺旋状空間Sには常圧の空気が入っている。
【0018】
互いに隣接する補強体12の間、すなわち、螺旋状に捲回された補強体12が互いに隣接する部分の間で、外壁13は、ホース外側に向かって湾曲して膨出している。すなわち、補強体12の間の外壁13の断面は、ホース外側に向かって凸な円弧状に形成されている。また、互いに隣接する補強体12の間、すなわち、螺旋状に捲回された補強体12が互いに隣接する部分の間で、内壁11は、ホース内側に向かって湾曲して膨出している。すなわち、補強体12の間の内壁11の断面は、ホース内側に向かって凸な円弧状に形成されている。
【0019】
内壁11や外壁13を構成する軟質合成樹脂材料としては、補強体と比べ軟質の、例えばデュロA硬度で45度から85度の間の、合成樹脂材料が使用でき、例えば、エチレン酢酸ビニル樹脂(EVA)や、軟質塩化ビニル樹脂(PVC)や低密度ポリエチレン樹脂(LDPE)、熱可塑性ウレタン系エラストマー(TPU)などの熱可塑性の軟質樹脂材料が好ましく使用できる。本実施形態においては、軟質塩化ビニル樹脂により内壁11と外壁13が形成されている。
【0020】
補強体12を構成する硬質合成樹脂材料としては、内壁や外壁と比べ硬質の、例えば、デュロD硬度で60度〜90度程度の、合成樹脂材料が使用でき、例えば、ポリプロピレン樹脂や高密度ポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂や硬質塩化ビニル樹脂などの硬質熱可塑性樹脂が好ましく使用できる。本実施形態においては、硬質塩化ビニル樹脂により補強体12が形成されている。
内壁11や外壁13及び補強体12を構成する樹脂材料は互いに接着可能であるものを選択する。特に、互いに溶着可能な材料となるように選択することが好ましい。
【0021】
上記合成樹脂製ホース1の製造方法について説明する。合成樹脂製ホース1は、ホース成形軸にホースの原材料を供給してらせん状に捲回一体化する、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。
【0022】
まず、内壁となるべき樹脂材料(軟質塩化ビニル樹脂)を、ホース成形軸の送りピッチよりも大きな幅となるようなテープ状に、半溶融状態で押出成形した第1の樹脂条帯T1を、回転送り動作をしているホース成形軸SFTに供給する。第1の樹脂条帯T1は、ホース成形軸上で、螺旋状に捲回され、隣接する側縁部同士が重なり合うように一体化して、円筒状の内壁となる。
【0023】
引き続き、補強体となるべき樹脂材料(硬質塩化ビニル樹脂)を、所定の断面形状(門型)を有するひも状に、半溶融状態で押出成形した樹脂ひも(樹脂条帯)S1を、形成された内壁の外周面に供給する。樹脂ひもS1は、内壁の外周に溶着しつつ、螺旋状に捲回されて、補強体となる。
【0024】
引き続き、外壁となるべき樹脂材料(軟質塩化ビニル樹脂)を、ホース成形軸の送りピッチよりも大きな幅となるようなテープ状に、半溶融状態で押出成形した第2の樹脂条帯T2を、形成された補強体の外周に供給する。第2の樹脂条帯T2は、ホース成形軸の回転送り動作によって、螺旋状に捲回され、隣接する側縁部同士が重なり合うように一体化して、円筒状の外壁となりつつ、補強体の外周面に溶着される
【0025】
引き続き、内壁と外壁に所定の膨出形状を与える。第2の樹脂条帯T2が補強体の外周に捲回された時点で、螺旋状の空間Sが形成されるが、第2樹脂条帯T2が補強体に巻きつけられる部分から、螺旋状空間Sに向かって、流体を供給し、螺旋状空間内の圧力を高める。流体は空気であってもよいし、水などの液体であっても良い。圧力を効果的に高めるために、成形されたホース1の先端部で、螺旋状空間Sを閉じたり、螺旋状空間Sの開口を小さくすることが好ましい。
【0026】
螺旋状空間Sの内部に圧力がかかると、内壁がホース内側に湾曲して膨出し、外壁がホース外側に湾曲して膨出し、両者が塑性変形して、
図1に示したような内壁と外壁の形態を有する合成樹脂製ホースが得られる。
【0027】
ここで、流体を供給して圧力がかかる位置よりも下流側(
図2で右側)において、形成されつつある内壁及び外壁がいまだ塑性変形可能な状態にある間に、圧力を加え、両者を塑性変形させることが重要である。通常、外壁は半溶融状態で捲回された直後に圧力がかかるため、外側に向かって膨出変形がたやすく起こる。一方、内壁を内側に膨出変形させるためには、第1樹脂条帯により形成されつつある内壁が、いまだ塑性変形可能な状態を維持したままで、ホース成形軸の末端SFTEを通過するようにして、末端SFTEよりも先(
図2で右側)の部分で、空間Sに加えられた圧力によりホース内側に膨出変形するようにする。例えば、ホース成形軸SFTを保温・加熱するなどして、内壁の温度がホース成形軸によってあまり下がらないようにすることが好ましい。
【0028】
加圧によって、内壁や外壁の膨出形状ができた後の位置で、冷却装置Cによりホースの内壁及び外壁を冷却し、ホースの形態を固定する。冷却には水や空気が使用できる。
図2には、ホース外部からの冷却を行う冷却装置を示したが、ホース成形軸から冷却水や冷却空気を供給するようにすれば、ホース内周側から内壁を冷却することもできる。あるいは、空間Sを加圧するための流体を利用して冷却するようにしても良い。
以上の工程により、本実施形態の合成樹脂製ホースが、不定長で連続的に製造できる。
【0029】
なお、上記製造方法では、溶着により内壁や外壁と補強体とが一体化される場合の製造方法の例を示したが、こられの一体化は接着剤を用いたものであっても良く、接着により一体化する場合には、ホース成形軸に捲回する段階で、適宜接着剤の塗布を行うようにすれば良い。
【0030】
本発明の合成樹脂製ホースの作用効果を説明する。
本発明の合成樹脂製ホース1は、従来技術のものと比べしなやかなホースである。
図3に示したような、従来の構造の合成樹脂製ホースの場合には、内壁91がホース中心軸と平行な直線状の断面となるように形成されていたため、内壁91がホース収縮変形に対して抵抗となりやすかった。すなわち内壁91は直線状断面の円筒に形成されていて、多少の収縮力が与えられた程度では、あまり変形せず、収縮力が大きくなった時点で、補強体の間の内壁が座屈するような変形をして、一気に内壁が収縮するような変形形態となることが多かった。そのため、従来の構造の合成樹脂製ホース9は、やや曲がりにくい一方で、一箇所が曲がると(その部分で内壁の座屈変形が起こると)、その部分だけが曲がりやすくなって、ホース全体を緩やかに曲げた形態で配管することが難しかった。すなわち、従来構造のホースはしなやかさに欠けていた。
【0031】
一方、本発明の合成樹脂製ホース1は、互いに隣接する補強体の間で、外壁がホース外側に向かって、内壁がホース内側に向かって湾曲して膨出しており、湾曲した内壁や外壁は、ホースに働く収縮力が小さくても、その力に対し変形しやすく、収縮力に応じた変形をする。そのため、従来の構造の合成樹脂製ホースのように、ホース壁が突然座屈するように変形することが無く、ホースに緩やかな曲げを与えた形態に配管しやすい。
【0032】
ホースのしなやかさを向上させる観点からは、内壁や外壁が湾曲・膨出する程度は、内壁や外壁の肉厚以上、より好ましくは肉厚の2倍以上、膨出していることが好ましい。
【0033】
また、本発明の合成樹脂製ホース1において、外壁がホース外側に向かって膨出し、内壁がホース内側に向かって膨出していることも、ホースのしなやかさの向上に寄与している。外壁がホース内側に向かって膨出していたり、内壁がホース外側に向かって膨出していたりすると、収縮した際に内壁や外壁が螺旋状空間Sに向かって入り込むようになり、互いに干渉したりしてスムーズな変形が損なわれる恐れがある。
【0034】
また、外壁がホース外側に向かって膨出し、内壁がホース内側に向かって膨出していることは、ホース1の継ぎ手部材への嵌合性の改善にも貢献する。継ぎ手部材が合成樹脂製ホース1の外周に嵌合される場合には、ホース外側に向かって膨出形成された外壁の部分が直線状に変形しつつ継ぎ手部材と嵌合するようになるため、継ぎ手部材とホース1の挿入・固定作業がやりやすくなる。また、外壁の外周面が付勢されて継ぎ手部材の内周面に密着するようになるので、合成樹脂製ホース1と継ぎ手部材の間の気密性や液密性が外壁の部分で損なわれることが抑制される。同様に、継ぎ手部材が合成樹脂製ホース1の内周に嵌合される場合には、ホース内側に向かって膨出形成された内壁の部分が直線状に変形しつつ継ぎ手部材と嵌合するようになるため、挿入・固定作業がやりやすくなるとともに、気密性や液密性が内壁の部分で損なわれることが抑制される。
【0035】
さらに、本発明の合成樹脂製ホース1において、螺旋状空間Sには、他の部材が充填されていない場合には、内壁や外壁の変形が他の部材によって妨げられなくなるため、ホースがよりしなやかになる。また、螺旋状空間Sには、他の部材が充填されていないと、以下のような用途にこの空間を活用でき、ホースの有用性が高められる。他の部材が充填されていない螺旋状空間Sは、例えば、圧力の伝達経路、ホース本体を通流する物質とは別の気体や液体などを通流させるための管路、などとして活用できる。
【0036】
また、上記ホース製造方法によれば、内壁と外壁と補強体によって中空の螺旋状空間が形成された合成樹脂製ホースを形成しなら、形成されつつある内壁及び外壁がいまだ塑性変形可能な状態にある間に、形成された螺旋状空間内に圧力を加えて、外壁をホース外側に、内壁をホース内側に膨出するよう塑性変形させるようにしたので、上記合成樹脂製ホース1を、既存の製造設備を活用して効率的に製造することができる。
【0037】
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。例えば、ホースの用途は道路用橋梁の雨水の導水管に限定されるものではなく、下水や排水を流すための配管や、ケーブル保護用の地中埋設管、その他の用途にも使用できる。
【0038】
また、補強体の断面形状は、中実の矩形形状や、中空の円形形状、外側に向かって開放した門型など、適宜変更しても良い。
【0039】
また、上記実施形態の説明では、内壁11を第1樹脂条帯T1により形成し、外壁13を第2樹脂条帯T2により形成する合成樹脂製ホースやその製造方法について説明したが、
内壁や外壁の形成は、上記実施形態の製造方法に限られず、他の製造方法によるものであっても良い。
【0040】
例えば、ホース成形軸の送りピッチ(すなわち、形成されるホースのピッチ)の2倍以上の幅を有する幅広のテープ状合成樹脂製条帯T3を螺旋状に捲回し、先行して捲回された部分にオーバーラップして後続するテープ状合成樹脂製条帯T3が捲回されるようにしながら、オーバーラップするテープ状合成樹脂製条帯T3の間に、後に補強体12となるひも状の樹脂ひも(樹脂条帯)S1を挟み込むようにして、テープ状合成樹脂製条帯T3により内壁11、外壁13を形成し、樹脂ひも(樹脂条帯)S1により、補強体12を形成するようにしても良い。そのような製造方法の模式図を
図4に示す。幅広のテープ状樹脂条帯T3のうち、ホース成形軸SFTの上流側(
図4の左側)に位置する部分により、円筒状の内壁11が形成される。幅広のテープ状樹脂条帯T3のうち、ホース成形軸SFTの下流側(
図4の右側)に位置する部分により、円筒状の外壁13が形成される。溶着一体化できることと、後述する塑性変形を可能とする観点から、テープ状合成樹脂製条帯T3と樹脂ひも(樹脂条帯)S1は熱可塑性樹脂製であり、両者は半溶融状態でホース成形軸SFTに供給され捲回されることが好ましい。
【0041】
このような方法で内壁及び外壁の形成を行っても、形成されつつある内壁及び外壁がいまだ塑性変形可能な状態にある間に、形成された螺旋状空間内に空気を吹き込むなどして圧力を加えて、外壁をホース外側に、内壁をホース内側に膨出するよう塑性変形させるようにしたので、上記合成樹脂製ホース1を、既存の製造設備を活用して効率的に製造することができる。
【0042】
また、本発明の合成樹脂製ホースは、さらに他の層、例えば、断熱層や外部保護層などを備えるものであっても良い。こうした他の層を設ける場合には、内壁や外壁の変形を阻害しないように、他の層と内壁や外壁の間に隙間を設けるか、他の層を柔軟な層に構成することが好ましい。