JP4481108B2

JP4481108B2 - ホース

Info

Publication number: JP4481108B2
Application number: JP2004237478A
Authority: JP
Inventors: 康人高瀬
Original assignee: ブリヂストンフローテック株式会社
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2024-08-17
Also published as: JP2006057654A

Description

本発明は、柔軟性の帯電防止ホースに関し、特に、流体又は粉体を輸送する耐圧、負圧用のホースに関する。

従来から、半導体製造装置、検査装置、燃料輸送用等に使用される各種配管用のホースとして、例えば、合成ゴムや合成樹脂を積層した２層構造のホースが知られている。しかし、このホースは、内部を通す流体の種類によって、流体と内層の壁面との摩擦帯電により静電気が発生し、スパークやピンホールが発生するという懸念がある。また、ホースの内部に粉体を通す場合、粉体の一部が静電気により内層の壁面に付着し、輸送の障害になるという問題もある。

この対策として、例えば、図７に示すような流体輸送用のホース１００が提案されている。

このホース１００は、内層１０２と、その内層１０２の外側の外層１０４とを備えた２層構造となっており、内層１０２は、カーボンブラックを混合することによって導電性が付与されたフッ素系樹脂で形成されている。また、外層１０４は、ＮＢＲなどのゴム弾性材で形成されている（例えば特許文献１を参照）。このホース１００は、内層１０２に導電性が付与されているので、内層１０２の壁面と流体との摩擦による帯電を防止し、スパークやピンホールなどの発生を防止できるという利点がある。
特開平６−２０６２８２号公報

しかし、図７に示すホース１００では、内層１０２のフッ素樹脂が高価であり、また、カーボンブラックなどを混合して内層１０２の全体に導電性を付与しているので、材料コストが上昇するという問題がある。

また、このホース１００は、外層１０４と外部の物体やホース１００同士の接触により静電気が発生し、スパークなどが発生してしまう。このため、外層１０４にのみ、又は外層１０４と内層１０２の両方にカーボンブラックなどを混合することも考えられるが、材料コストが更に上昇してしまう。

また、このホース１００は、内層１０２と外層１０４とを積層しているためホースの厚みが大きくなり、材料コストが上昇する。また、ホースの厚みにより剛性が大きくなり、柔軟性に欠け曲げにくいという難点がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、内部を輸送する流体や粉体、又は外部の物体との摩擦静電気による帯電を防止できると共に、低コストで柔軟性に優れたホースを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係るホースは、柔軟性の合成樹脂からなる円筒状の軟質部に、硬質性の合成樹脂からなる硬質部が軸方向にスパイラル状に形成されると共に、前記硬質部が前記軟質部の内側及び外側に露出しており、前記硬質部に導電性材料が混合されることで、前記硬質部が導電性を有していることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、柔軟性の合成樹脂からなる円筒状の軟質部に、硬質性の合成樹脂からなる硬質部が軸方向にスパイラル状に形成されており、従来の積層構造のホースと比較して、剛性が大きくなるのを回避でき、柔軟性が向上する。このため、ホースが曲がりやすく、配管作業等が容易となる。また、硬質部に導電性材料が混合されることで、硬質部が導電性を有しており、内部を輸送する流体や粉体又は外部の物体やホース同士の接触により、ホースが帯電するのを防止できる。さらに、ホースの厚みを薄くできるので、材料コストを低減できる。

また、硬質部が軟質部の内側及び外側に露出しており、硬質部が導電性を有している。すなわち、硬質部が軟質部の外側に露出することで、外部の物体やホース同士の摩擦による静電気を防止でき、スパークなどの発生を防止できる。また、硬質部が軟質部の内側に露出することで、内部を輸送する流体や粉体との摩擦による静電気を防止でき、ピンホールなどの発生を防止できる。

請求項２に記載の発明に係るホースは、請求項１に記載のホースにおいて、軸方向の断面は前記軟質部と前記硬質部とが交互に配置され、前記硬質部が円形又は矩形の断面形状であることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、軸方向の断面を軟質部と硬質部とが交互に配置された構成とすることにより、ホースの厚みが大きくなるのを防止でき、柔軟性を向上できると共に、材料コストをよりいっそう低減できる。また、硬質部が円形又は矩形の断面形状であり、ホースの内側及び外側に硬質部が突出してもホースが磨耗しにくい。

請求項３に記載の発明に係るホースは、請求項１又は請求項２に記載のホースにおいて、前記硬質部は、体積固有抵抗が１０³Ω・ｃｍ〜１０⁹Ω・ｃｍに設定されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、硬質部は、所定の体積固有抵抗に設定されており、内部を輸送する流体又は粉体、又は外部の物体との摩擦により、ホースが帯電するのを防止できる。なお、体積固有抵抗が１０³Ω・ｃｍより小さいと製造が困難であり、また、体積固有抵抗が１０⁹Ω・ｃｍより大きいと帯電防止効果が期待できないため、上記範囲に設定されている。

本発明に係るホースは、上記のように構成したので、内部を輸送する流体や粉体、又は外部の物体との摩擦静電気によるスパークやピンホールの発生を低減できると共に、コスト上昇を抑え、柔軟性に優れたホースを実現できる。

以下、本発明のホースにおける最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のホース１０の第１実施形態を示す軸方向における外観断面図である。

このホース１０は、柔軟性の合成樹脂からなる円筒状の軟質部１２に、導電性が付与された硬質性の合成樹脂からなる硬質部１４が軸方向にスパイラル状に形成されている。ホース１０の軸方向の断面は、ベース部材となる薄い軟質部１２と円形の硬質部１４とが交互に配置されており、円形の硬質部１４のほぼ半分がホース１０の外側に露出している。すなわち、ホース１０は、内側が平坦で、外側にのみ軟質部１２と硬質部１４とからなる凹凸が形成された形状となっている。

本実施形態では、軟質部１２は、デュロメータＡスケール硬さ５０〜７０の塩化ビニル樹脂で形成されており、導電性カーボンは含まれていない。硬質部１４は、デュロメータＤスケール硬さ６０〜８０の、導電性カーボンを混合した塩化ビニル樹脂で形成されている。導電性カーボンは、５〜２５％混合され、体積固有抵抗が１０³Ω・ｃｍ〜１０⁹Ω・ｃｍに設定されている。

このようなホース１０は、図２に示すような押出成形機２０によって製造される。

この押出成形機２０は、図２（Ａ）に示すように、柔軟性の合成樹脂が押し出される矩形状のノズル部２２と、硬質性の合成樹脂が押し出される円形状のノズル部２４とを備えている。円形状のノズル部２４は、矩形状のノズル部２２よりほぼ半分張り出した位置に配設されている。図２（Ｂ）に示すように、ノズル部２２から柔軟性の合成樹脂を、ノズル部２４から硬質性の合成樹脂を同時に押し出し、その帯状部分を熱溶着しながら、矢印Ａ方向に螺旋状に巻き付けていく。すなわち、押し出された２種の合成樹脂が単位となって螺旋状に加工されながら溶着され、矢印Ｂ方向に移動することで、ホース１０が連続的に製造される。押出成形機２０でホース１０を製造する際には、ノズル部２４から押し出される硬質性の合成樹脂にのみ導電性カーボンが混合されている。これにより、図１に示すように、導電性を有する硬質部１４が軸方向にスパイラル状に軟質部１２から露出した形状となっている。このホース１０は、内径が１５ｍｍ〜５００ｍｍに設定されている。

このホース１０は、例えば、流体（給水・排水時など）、泥水、粉体（穀物・樹脂ペレットなど）を輸送する用途に使用することができる。

このホース１０は、厚みの小さい軟質部１２に、硬質部１４がスパイラル状に突出しているので、従来の積層構造のホースと比較して、柔軟性に優れており、ホース１０を曲げやすくなる。また、導電性の硬質部１４がスパイラル状に形成されているので、発生した静電気を、硬質部１４を通じてホース１０の両端に逃がすことができる。その際、導電性を有する硬質部１４がホース１０の外側にほぼ半分露出しており、ホース１０と接触する外部の物質及び物体や、ホース１０同士の摩擦時の静電気によるスパークやピンホールなどの発生を防止できる。この硬質部１４の軸方向の断面は円形であるので、硬質部１４がホース１０の外側に露出しても磨耗しにくい。また、導電性を有する硬質部１４がホース１０の内側にも露出しており、内部を通す流体や粉体との摩擦による静電気も低減できる。また、導電性カーボンを硬質部１４にのみ混合しているので、従来のように、ホース全体に導電性を付与したり、２層構造の一方に導電性を付与する場合と比較して、材料コストを低減できる。また、従来のホース１００（図７参照）のように、内層にフッ素系樹脂を用いないので、材料が安価であり、コストを更に低減できる。

なお、本実施形態では、硬質部１４のみが導電性を有しているが、硬質部に導電性カーボンを混合せず、軟質部のみが導電性を有する構成としてもよい。

次に、本発明のホース３０の第２実施形態を図面に基づいて説明する。

なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図３に示すように、このホース３０は、柔軟性の合成樹脂からなる軟質部３２に、導電性が付与された硬質性の合成樹脂からなる硬質部３４が軸方向にスパイラル状に形成されている。ホース３０の軸方向の断面は、軟質部３２と円形の硬質部３４とが交互に配置された構成となっており、ホース３０の厚みはほぼ均一に形成されている。

本実施形態では、軟質部３２は、デュロメータＤスケール硬さ３０〜５０のポリエステルエラストマーで形成されており、導電性カーボンは含まれていない。硬質部３４は、デュロメータＤスケール硬さ５０〜７２の、導電性カーボンを混合したポリエステルエラストマーで形成されている。導電性カーボンは、５％〜２５％混合され、体積固有抵抗が１０³Ω・ｃｍ〜１０⁹Ω・ｃｍに設定されている。このホース１０は、内径が１５ｍｍ〜５００ｍｍに設定されている。

このようなホース３０は、押出成形機で２つのノズル部から柔軟性の合成樹脂と硬質性の合成樹脂とを同時に押し出し、その帯状部分を熱溶着しながら螺旋状に巻き付けることで、連続的に成形される。

このホース３０は、導電性の硬質部３４がホース３０の外側と内側の両方に少し露出しており、内部を通す流体又は粉体と内壁との摩擦によるスパーク、ピンホールなどの発生を防止できると共に、混合粉体の一部が静電気により内壁に付着し、輸送の障害となるのを防止できる。また、このホース３０は、厚みが均一であり、図１に示すホース１０と較べて、剛性を上げることができる。

次に、本発明のホース４０の第３実施形態を図面に基づいて説明する。

なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図４に示すように、このホース４０は、柔軟性の合成樹脂からなる軟質部４２に、導電性が付与された硬質性の合成樹脂からなる硬質部４４が軸方向にスパイラル状に形成されている。ホース４０の軸方向の断面は、軟質部４２と円形の硬質部４４とが交互に配置される構成となっており、円形の硬質部４４のほぼ１／３がホース４０の外側と内側の双方に露出している。すなわち、ホース４０は、内側と外側の双方に、軟質部４２と硬質部４４とからなる凹凸が形成された形状となっている。

本実施形態では、軟質部４２は、デュロメータＡスケール硬さ６０〜８０のポリウレタンエラストマーで形成されており、導電性カーボンは含まれていない。硬質部４４は、デュロメータＡスケール硬さ９０〜１００の、導電性カーボンを混合したポリウレタン樹脂で形成されている。導電性カーボンは、５〜２５％混合され、体積固有抵抗が１０³Ω・ｃｍ〜１０⁹Ω・ｃｍに設定されている。

このようなホース４０は、押出機で２つのノズル部から柔軟性の合成樹脂と硬質性の合成樹脂とを同時に押し出し、その帯状部分を熱溶着しながら螺旋状に巻き付けることで、連続的に成形される。

このホース４０は、導電性の硬質部４４がホース４０の外側と内側の両方にほぼ１／３程度露出しており、図３に示すホース３０と較べて、内部を通す流体又は粉体と内壁との摩擦によるスパーク、ピンホールなどの発生をよりいっそう防止できる。また、混合粉体の一部が静電気により内壁に付着し、輸送の障害となるのを防止できる。さらに、ホース４０と接触する外部の物質及び物体や、ホース１０同士の接触による静電気を防止できる。また、ホース４０は、軟質部４２の厚みが小さいので、柔軟性に優れており、曲げやすい。

次に、本発明のホースの他の実施形態を図面に基づいて説明する。

図５（Ａ）に示すホース５０は、断面が楕円形の硬質部５４が外側に露出しており、内側は平坦な軟質部５２で構成され硬質部５４が露出していない。硬質部５４のみに導電性を付与することで、外部との摩擦による帯電を防止したり、外側に導電性を付与したい場合に有効である。

図５（Ｂ）に示すホース６０は、断面が楕円形の硬質部６４が内側に露出しており、外側は平坦な軟質部６２で構成され硬質部６４が露出していない。硬質部６４にのみ導電性を付与することで、内部の流体又は粉体との摩擦による帯電を防止したり、内側に導電性を付与したい場合に有効である。

図６（Ａ）に示すホース７０は、断面の面積が小さい硬質部７４が外側に露出しており、内側は平坦な軟質部７２で構成され硬質部７４が露出していない。そして、硬質部７４にのみ導電性が付与されている。また、図６（Ｂ）に示すホース８０は、断面の面積が小さい硬質部８４が内側に露出しており、外側は平坦な軟質部８２で構成され硬質部８４が露出していない。そして、硬質部８４にのみ導電性が付与されている。硬質部７４，８４の面積を小さくすることで、必要以上に導電性材料を使わずに済み、材料コストを低減できる。

また、図５及び図６に示すように、硬質部５４，６４，７４，８４が表面に露出する割合を変えることで、帯電防止効果を抑えたり、帯電防止効果を高めたりすることができる。すなわち、帯電防止効果や導電性を上げたいときは、硬質部の面積を増やすことで対処できる。また、硬質部の面積を増やすことでホースの剛性を上げることができる。

なお、上記実施形態では、硬質部の軸方向の断面は円形又は楕円形であったが、これらに限定するものではなく、例えば、矩形、多角形であってもよい。

また、上記実施形態では、硬質部に導電性材料を混合することで導電性を付与しているが、これに限定するものではなく、軟質部に導電性を付与してもよい。また、硬質部と軟質部の両方に導電性を付与してもよい。

図１は、本発明のホースの第１実施形態を示す外観断面図である。図２は、図１に示すホースを製造する押出成形機のノズル部を示す拡大図、及びホースの製造方法を説明する図である。図３は、本発明のホースの第２実施形態を示す外観断面図である。図４は、本発明のホースの第３実施形態を示す外観断面図である。図５は、本発明のホースの第４及び第５実施形態を示す断面図である。図６は、本発明のホースの第６及び第７実施形態を示す断面図である。図７は、従来のホースを示す軸方向と直交する方向における断面図である。

符号の説明

１０ホース
１２軟質部
１４硬質部
３０ホース
３２軟質部
３４硬質部
４０ホース
４２軟質部
４４硬質部
５０ホース
５２軟質部
５４硬質部
６０ホース
６２軟質部
６４硬質部
７０ホース
７２軟質部
７４硬質部
８０ホース
８２軟質部
８４硬質部

Claims

柔軟性の合成樹脂からなる円筒状の軟質部に、硬質性の合成樹脂からなる硬質部が軸方向にスパイラル状に形成されると共に、
前記硬質部が前記軟質部の内側及び外側に露出しており、
前記硬質部に導電性材料が混合されることで、前記硬質部が導電性を有していることを特徴とするホース。
軸方向の断面は前記軟質部と前記硬質部とが交互に配置され、前記硬質部が円形又は矩形の断面形状であることを特徴とする請求項１に記載のホース。
前記硬質部は、体積固有抵抗が１０³Ω・ｃｍ〜１０⁹Ω・ｃｍに設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のホース。