特許 7598317 耐熱性テキスタイルスリーブおよび耐熱性テキスタイルスリーブの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-03

(45)【発行日】2024-12-11

(54)【発明の名称】耐熱性テキスタイルスリーブおよび耐熱性テキスタイルスリーブの製造方法

(51)【国際特許分類】

   D06M 15/643 20060101AFI20241204BHJP

   C03C 25/1095 20180101ALI20241204BHJP

   C03C 25/27 20180101ALI20241204BHJP

   D06M 101/00 20060101ALN20241204BHJP

【ＦＩ】

D06M15/643

C03C25/1095

C03C25/27

D06M101:00

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021516792

(86)(22)【出願日】2019-09-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-11

(86)【国際出願番号】 US2019052881

(87)【国際公開番号】W WO2020068926

(87)【国際公開日】2020-04-02

【審査請求日】2022-07-14

(31)【優先権主張番号】62/736,030

(32)【優先日】2018-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/580,606

(32)【優先日】2019-09-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503170721

【氏名又は名称】フェデラル－モーグル・パワートレイン・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＦＥＤＥＲＡＬ－ＭＯＧＵＬ ＰＯＷＥＲＴＲＡＩＮ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福山 省三

【審査官】緒形 友美

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４９－００６１６０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特公昭４７－０３８５０５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特表２０１３－５０７５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３８９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０３４４５２６７（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０４３１６９３０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１５４３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】標準化学用語辞典，第３刷，丸善株式会社，1996年01月30日，p.296

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０６Ｍ １３／００ － １５／７１５

Ｃ０３Ｃ ２５／００ － ２５／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

細長い部材を保護するためのテキスタイルスリーブであって、前記テキスタイルスリーブは、
内面および外面を有する筒状体と、
前記外面に付着して前記筒状体に耐熱性を付与するコーティングとを備え、
前記コーティングは、一部が中に配置されたフェニル官能基を含むシリコーンゴムであって、
前記コーティングがメチル官能基を含まない、テキスタイルスリーブ。

【請求項2】

前記シリコーンゴムは、フェニルを含むポリシロキサンである、請求項１に記載のテキスタイルスリーブ。

【請求項3】

前記シリコーンゴムは、式Ｒ－ＳｉＯ_３／２を有し、式中Ｒはフェニルおよび酸素を含む、請求項１に記載のテキスタイルスリーブ。

【請求項4】

前記シリコーンゴムは、式Ｒ－ＳｉＯ_３／２を有し、式中Ｒはフェニルおよび酸素からなる、請求項１に記載のテキスタイルスリーブ。

【請求項5】

前記筒状体は、織られたまたは編組されたガラス繊維糸から作製されたものである、請求項１に記載のテキスタイルスリーブ。

【請求項6】

前記筒状体の耐熱性は５５０℃以上である、請求項１に記載のテキスタイルスリーブ。

【請求項7】

テキスタイルスリーブの製造方法であって、前記方法は、
筒状体を準備するステップと、
フェニル官能基およびメチル官能基を含むシリコーン樹脂を含有する被覆組成物を形成するステップと、
前記筒状体を前記被覆組成物で被覆することにより、被覆筒状体を作製するステップと、
前記被覆筒状体に３段階硬化プロセスを適用して前記被覆筒状体を硬化させることにより、メチル官能基を含まない前記テキスタイルスリーブを作製するステップとを含み、
前記３段階硬化プロセスは、
前記被覆筒状体を２００℃と２５０℃との間の乾燥温度で加熱することにより乾燥させる第１段階と、
前記乾燥温度を５００℃と６５０℃との間の最終硬化温度まで上昇させることにより前記メチル官能基を分解する第２段階と、
前記被覆筒状体を５８０℃の前記最終硬化温度で脱ガスする第３段階とを含む、方法。

【請求項8】

前記乾燥温度を上昇させるステップは、前記乾燥温度を５℃／分と１０℃／分との間の予め定められた率で前記最終硬化温度まで上昇させることであると定義される、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記３段階硬化プロセスは、前記被覆筒状体を前記最終硬化温度で３０分間以上加熱することにより前記被覆筒状体から脱ガスする第３段階を含む、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記被覆組成物を形成するステップは、前記シリコーン樹脂をキシレンおよびキシレン添加溶液に溶解させることにより、濃度が５０％のシリコーン溶液を形成するステップを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項11】

前記被覆組成物を形成するステップは、前記シリコーン溶液を蒸留水と混合することにより、濃度が２％と１０％との間である前記被覆組成物を生成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

テキスタイルスリーブの製造方法であって、前記方法は、
筒状体を準備するステップと、
２％と１０％との間の濃度を有し、フェニル官能基およびメチル官能基を含むシリコーン樹脂を含有する、被覆組成物を形成するステップと、
前記筒状体を前記被覆組成物で被覆することにより、被覆筒状体を作製するステップと、
前記被覆筒状体に３段階硬化プロセスを適用して前記被覆筒状体を硬化させることによりメチル官能基を含まない前記テキスタイルスリーブを得るステップとを含み、
前記３段階硬化プロセスは
前記被覆筒状体を２００℃と２５０℃との間の乾燥温度で加熱することにより乾燥させる第１段階と、
前記乾燥温度を５００℃と６５０℃との間の最終硬化温度まで上昇させることにより前記メチル官能基を分解する第２段階と、
前記被覆筒状体を５８０℃の前記最終硬化温度で脱ガスする第３段階とを含む、方法。

【請求項13】

前記被覆組成物を形成するステップは、前記シリコーン樹脂をキシレンおよびキシレン添加溶液に溶解させることにより、濃度が５０％のシリコーン溶液を形成するステップを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記被覆組成物を形成するステップは、前記シリコーン溶液を蒸留水と混合することにより、濃度が２％と１０％との間である前記被覆組成物を生成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記乾燥温度を上昇させるステップは、前記乾燥温度を５℃／分と１０℃／分との間の予め定められた率で前記最終硬化温度まで上昇させることであると定義される、請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記３段階硬化プロセスは、前記最終硬化温度で３０分間以上脱ガスする第３段階を含む、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０１８年９月２５日に出願された米国仮出願第６２／７３６，０３０号および２０１９年９月２４日に出願された米国実用特許出願第１６／５８０，６０６号に基づく優先権を主張し、その全開示をそのまま本明細書に引用により援用する。

【0002】

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、概して細長い部材を保護するためのテキスタイルスリーブおよび当該テキスタイルスリーブの製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

２．先行技術の説明
テキスタイルスリーブは、当該技術において周知であり、さまざまな用途に使用することができる。そのような用途の１つは、車両のエンジンの温度センサであり、温度センサの耐熱性を改善する。テキスタイルスリーブは、温度センサのワイヤハーネス上に適用されて各ワイヤに断熱性および絶縁性を付与することが多い。典型的に、産業界においてテキスタイルスリーブに求められる耐熱温度は、ガス放出および炭化なしでおよそ５５０℃である。同時に、テキスタイルスリーブは可撓性を有するものでなければならない。このような場合の解決策の１つは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料のスリーブである。しかしながら、ＰＴＦＥは好ましい耐熱およびガス放出条件を満たさない場合がある。これに代わる別の解決策は、セラミック材料で作られたスリーブを使用することである。しかしながら、セラミック材料は、非常に脆く、外部からの刺激、たとえば振動によって簡単に割れる可能性がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

発明の概要
本発明は、ガス放出を最小に抑えて耐熱性を改善したテキスタイルスリーブを提供する。加えて、本発明は、耐久性、可撓性、耐擦り切れ性が改善されたテキスタイルスリーブを提供する。

【0005】

本発明の一局面は、細長い部材を保護するためのテキスタイルスリーブを提供することである。このテキスタイルスリーブは、内面および外面を有する筒状体を備える。コーティングが外面に付着して筒状体に耐熱性を付与する。コーティングは、一部が中に配置されたフェニルを含むシリコーンゴムである。フェニルは６５０℃までの温度で分解する。したがって、フェニルがシリコーンゴムの中に存在することで、シリコーンゴムおよび筒状体の耐熱性が効果的に高められ、それによって筒状体は５５０℃以上の耐熱性を有することができる。加えて、シリコーンゴムは導電性ではないので、筒状体は絶縁性を有することになる。さらに、フェニル基の存在は、硬化した樹脂に可撓性を加え、それによってシリカの割れおよび編まれたもしくは編組された筒状体の端部の擦り切れを防止する。

【0006】

本発明の別の局面は、テキスタイルスリーブの製造方法を提供することである。この方法は、筒状体を準備する最初のステップを含む。この方法は、その後、フェニル官能基およびメチル官能基を含むシリコーン樹脂を含有する被覆組成物を形成するステップに続く。次に、この方法は、筒状体を被覆組成物で被覆することにより、被覆筒状体を作製するステップに続く。その後、この方法は、被覆筒状体に３段階硬化プロセスを適用して被覆筒状体を硬化させることにより、テキスタイルスリーブを製造するステップに続く。硬化処理を異なる３つの段階に分割することで加熱温度を徐々に上昇させることができ、このことは、被覆筒状体が可撓性だけでなく耐熱特性を保持するのに役立つ。被覆筒状体は、直ちに上昇または急上昇する加熱温度に晒されると、直ちに硬化し可撓性を持たずに破壊される可能性がある。水酸基、メチル基、およびフェニル基は、硬化処理中に被覆筒状体から取り除かれるので、被覆筒状体は、硬化処理プロセスを通して重量損失を示す。

【0007】

本発明の別の局面は、テキスタイルスリーブの製造方法を提供することである。この方法は、筒状体を準備する最初のステップを含む。この方法は、その後、２％と１０％との間の密度を有し、フェニル官能基およびメチル官能基を含むシリコーン樹脂を含有する、被覆組成物を形成するステップに続く。次に、この方法は、筒状体を被覆組成物で被覆することにより、被覆筒状体を作製するステップに続く。その後、この方法は、被覆筒状体を硬化させることによりテキスタイルスリーブを得るステップに続く。重要なのは、被覆組成物の密度が確実に１０％を超えないようにすることであり、その理由は、被覆組成物の密度が１０％を超えると編組されたまたは織られたガラス繊維からなる被覆筒状体が可撓性を持たずに簡単に破壊される可能性があることにある。

【0008】

本発明のその他の利点は、以下の詳細な説明が参照され添付の図面とともに考慮されるとより適切に理解されそれに伴って直ちに認識されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のある実施形態に係るテキスタイルスリーブを含む温度センサの分解図である。

【図2】テキスタイルスリーブの部分斜視図である。

【図3】テキスタイルスリーブの製造方法の概略図である。

【図4】テキスタイルスリーブの硬化処理における加熱温度対加熱時間をグラフで示した図である。

【図5】テキスタイルスリーブの硬化処理中の重量％対加熱温度をグラフで示した図である。

【図6】テキスタイルスリーブの熱重量（ＴＧ）分析および示差熱分析（ＤＴＡ）の図である。

【図7】テキスタイルスリーブの擦り切れテストのために配置されたテキスタイルスリーブを有するマンドレルの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施を可能にする実施形態の説明
図面を参照すると、いくつかの図面において同様の番号は対応する部分を示しており、本発明の一実施形態に従い構成されたテキスタイルスリーブの概要が図１に示されている。

【0011】

概ね筒状の形状を有するテキスタイルスリーブ２０は、温度センサ２４のワイヤハーネス２２の周りに配置され、温度センサ２４のワイヤハーネス２２に絶縁性と５５０℃以上の耐熱性とを付与する。金属カラー２５がテキスタイルスリーブの周りに配置されてテキスタイルスリーブ２０は金属カラー２５とワイヤハーネス２２との間に挟まれる。テキスタイルスリーブ２０は、適切な硬度を有し、振動、屈曲に対する可撓性を有し、設置が容易である。また、テキスタイルスリーブ２０は、温度センサ２４のガス放出を防止することにより、干渉を最小にして温度センサ２４が正確な検出を提供できるようにする。本発明の一実施形態ではテキスタイルスリーブ２０の色を白色にすることにより温度センサ２４の構成要素と区別する必要があることが理解されるはずである。

【0012】

図１および図２を参照して、テキスタイルスリーブ２０は、織られたまたは編組された筒状体２６を有する。本発明の一実施形態に従うと、筒状体２６は、織られたまたは編組されたガラス繊維糸からなる。筒状体２６は、長手方向軸Ａに沿って延びる任意の適切な長さで構成される。したがって、筒状体２６は、さまざまな構造上の特性および構成を有するように作製することができる。筒状体２６は、長手方向軸Ａを中心として延在する外面２８と内面３０とを有する。筒状体２６の外面２８は外径Ｄ１を定める。筒状体２６の内面は内径Ｄ２を定める、本発明の一実施形態では外径Ｄ１を２．７ｍｍ以下に、内径Ｄ２を１．３２ｍｍ以上にできることが理解されるはずである。

【0013】

筒状体２６の外面２８は、外面２８上に配置され外面２８に付着して筒状体２６に耐熱性を付与するコーティング３２を有する。コーティング３２は、一部が中に配置されたフェニルまたはフェニル官能基を含むシリコーンゴムである。これに代えて、シリコーンゴムは、フェニルを含むポリシロキサンであってもよい。シリコーンゴムは、式Ｒ－ＳｉＯ_３／２を有する有機的に変性されたシロキサンからなる立体網目分子構造を有する硬質コーティングであり、式中、Ｒはフェニル（Ｃ_６Ｈ_５）および酸素を含む。本発明の別の実施形態に従うと、シリコーンゴムは、式Ｒ－ＳｉＯ_３／２を有する有機的に変性されたシロキサンからなる立体網目分子構造を有する硬質コーティングであり、式中、Ｒはフェニル（Ｃ_６Ｈ_５）および酸素からなる。重要なのは、シリコーンゴムがフェニル基を含むことである。特に、フェニル基は６５０℃までの温度で分解する。したがって、フェニル基がシリコーンゴムの中に存在することで、シリコーンゴムおよび筒状体２６の耐熱性が効果的に高められ、それによって筒状体２６は５５０℃以上の耐熱性を有することができる。加えて、シリコーンゴムは導電性ではないので、筒状体２６は絶縁性を有することになる。さらに、フェニル基の存在は、硬化した樹脂に可撓性を加え、それによってシリカの割れおよび編まれたもしくは編組された筒状体２６の端部の擦り切れを防止する。

【0014】

本発明の別の局面は、テキスタイルスリーブ２０の製造方法を提供することである。図３に示されるこの方法は、筒状体２６を準備する第１のステップを含む。本発明の一実施形態に従うと、筒状体２６は、ガラス繊維糸を交絡させる（interlace）、たとえば織るまたは編組することによって形成できる。この方法は次に、フェニル官能基およびメチル官能基を含むシリコーン樹脂を含有する被覆組成物を形成するステップに進む。被覆組成物を形成するステップは、シリコーン樹脂をキシレンおよび添加溶液に溶解させて密度５０％のシリコーン溶液を形成するステップを含む。キシレンおよび添加溶液は、水酸基、メチル、およびフェニル官能基の混合物を含み得ることが理解されるはずである。シリコーン溶液を蒸留水と混合することにより、密度が２％と１０％との間である被覆組成物を生成する。重要なことは、被覆組成物の密度が確実に１０％を超えないようにすることであり、その理由は、被覆組成物の密度が１０％を超えると編組されたまたは織られたガラス繊維からなる被覆筒状体が可撓性を持たずに簡単に破壊される可能性があることにある。このため、本発明では、テキスタイルスリーブ２０に要求される硬度、可撓性、および擦り切れ性能に応じて、被覆溶液の密度が１０％未満で２％と８％との間にあることが好ましい。

【0015】

被覆溶液の調製後に、筒状体２６を被覆組成物に浸漬することによって被覆組成物で被覆することにより、被覆筒状体を形成する。限定される訳ではないが、噴霧等の他の方法を利用して被覆溶液を筒状体に塗布することにより被覆筒状体を形成できることが理解されるはずである。

【0016】

次に、この方法は、被覆筒状体を硬化することによりテキスタイルスリーブ２０を得るステップに進む。図３および図４において最も明確に示されているように、硬化ステップ中、被覆筒状体は、オーブンの中に置かれて３段階硬化プロセスを経ることにより、テキスタイルスリーブ２０となる。３段階硬化プロセスの第１段階において、被覆筒状体は、２００℃と２５０℃との間の乾燥温度で約１０分間の乾燥時間加熱されて乾燥される。乾燥ステップ中に、被覆筒状体中の水酸基がＳｉ-Ｏ-Ｓｉ結合から取り除かれる。言い換えると、硬化処理という第１段階は、水酸基を被覆筒状体から蒸発させる／取り除く凝縮プロセスとみなすことができる。

【0017】

第１段階の後に、硬化プロセスは、被覆筒状体のメチル官能基を分解させる第２段階に進む。分解ステップにおいて、乾燥温度を、５００℃と６５０℃との間の最終硬化温度まで徐々に上昇させる。好ましくは、乾燥温度を、５℃／分と１０℃／分との間の予め定められた率で最終硬化温度まで上昇させる。分解ステップにおいて、３００℃と４００℃との間で分解するメチル官能基は被覆筒状体から取り除かれる。

【0018】

第２段階の後に、硬化プロセスは、脱ガスという第３段階に進む。脱ガスステップにおいて、被覆筒状体は、最終硬化温度で３０分間以上加熱される。より好ましくは、被覆筒状体は、５８０℃の温度で、３０分間以上加熱されることにより、筒状体２６の上のシリコーンゴムを形成する。典型的に、フェニル官能基は、およそ６５０℃で分解する。したがって、硬化処理の第３段階において、被覆筒状体中のフェニル官能基の一部が分解されて取り除かれる。言い換えると、硬化処理の第３段階は、フェニル官能基の一部が分解されて被覆筒状体から取り除かれる一方でフェニル官能基の一部が被覆筒状体の上に形成されたシリコーンゴムの中で保持される第２分解プロセスとみなすことができる。硬化処理の第３段階の終了時に、筒状体の上に配置されているシリコーンゴムは、フェニルを含むシリカ（ＳｉＯ_２）である。

【0019】

重要なのは、硬化処理を異なる３つの段階に分割することで加熱温度を徐々に上昇させることであり、その理由は、被覆筒状体は、直ちに上昇または急上昇する加熱温度に晒されると、直ちに硬化し可撓性を持たずに破壊される可能性があることにある。水酸基、メチル基、およびフェニル基は、硬化処理中に被覆筒状体から取り除かれるので、被覆筒状体は、硬化処理プロセスを通して重量損失を示す。硬化処理中の被覆筒状体の重量損失は図４に示される。

【0020】

硬化処理後、得られたテキスタイルスリーブ２０を所望の長さに切断してもよい。テキスタイルスリーブ２０は、ブレードで冷間切断してもよく、熱間切断（８００℃超に加熱）してもよい。熱間切断方法はテキスタイルスリーブ２０に強固な切断エッジを形成できることが理解されるはずである。

【0021】

熱重量（thermalgravimetric）（ＴＧ）分析および示差熱分析（differential thermal analysis）（ＤＴＡ）を、硬化樹脂を含むテキスタイルスリーブ２０を用いて実施した。図５に示されるように、加熱プロセス後、フェニル基の温度耐性が高いので、テキスタイルスリーブ２０は、５５０℃付近において重量損失を示さない。このことは、５５０℃付近においてテキスタイルスリーブ２０の脱ガスの実施はないことを示している。

【0022】

また、本発明の実施形態の一例に係るテキスタイルスリーブ２０を用いて擦り切れテストが実行される。図７に示されるように、擦り切れテスト中、長さ１４ｍｍのテキスタイルスリーブ２０が、外径１．５ｍｍのマンドレル３４上に置かれている。フランジプレート３６をマンドレルに挿入してテキスタイルスリーブ２０をマンドレル３４とフランジプレート３６の間に挟む。テキスタイルスリーブ２０は、フランジプレート３６との間でおよそ４ｍｍ圧縮され、解放され、これが１０サイクル行われる。１０サイクルの後、本発明に従って構成されたテキスタイルスリーブ２０の切断エッジに沿って擦り切れを見ることはできなかった。同様に、硬化樹脂で被覆されていないテキスタイルスリーブに対しても擦り切れテストが実施される。５サイクル後に、テキスタイルスリーブの切断エッジはほつれ始める。

【0023】

本発明に従って構成されたテキスタイルスリーブ２０は、必要とされる大きさおよび長さに関係なく、さまざまな用途での使用に適していることが、理解されるはずである。上記テキスタイルスリーブは、たとえば、自動車、船舶、工業、航空、もしくは宇宙用途、または、保護スリーブが近くにある構成要素を熱および／または火から保護するのが望ましいその他任意の用途において、使用することができる。

【0024】

本発明の多数の修正形および変形が、上記教示に照らして可能であり、以下の発明の範囲の中で、具体的に記載されているもの以外のやり方で実施し得ることは、明らかである。記載されている特徴およびすべての実施形態の特徴はすべて、互いに組み合わせることが、そのような組み合わせに相互の矛盾がない限り、可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】