シリコンホース: 知っておくべきことすべて

シリコンホース シリコーンゴム（シリコンと酸素の主鎖を持つ合成ポリマー）で作られたフレキシブルチューブで、耐温度性、寿命、寸法安定性の点で標準のゴムホースよりも優れています。からの連続動作温度に対応します。 -60°C ～ 180°C (-76°F ～ 356°F) 、および短時間のバーストで最大 220℃ のピーク温度に達するため、自動車冷却システム、ターボチャージャー配管、工業用流体移送、および医療機器で好まれる選択肢となっています。

熱と圧力のサイクルにより 3 ～ 5 年以内にひび割れ、硬化、劣化が起こる EPDM や天然ゴムのホースとは異なり、高品質のシリコン ホースは日常的に長持ちします。 10年以上 要求の厳しいアプリケーションで。このガイドでは、シリコン ホースを正しく選択、使用、保守するために知っておく必要のあるすべてのことを説明します。

シリコンホースの材質

基材はポリジメチルシロキサン (PDMS) であり、ホースの形状に押し出しまたは成形される前に、強化充填剤、硬化剤、安定剤と配合されたシリコーン ポリマーです。次に、未加工のシリコーンコンパウンドを加硫（熱と圧力下で硬化）してポリマー鎖を架橋し、ホースの最終的な機械的特性を開発します。

強化層

圧力用途で使用されるほとんどのシリコンホースには、内側と外側のシリコン層の間に 1 層以上の織布補強層が組み込まれています。一般的な補強材には次のようなものがあります。

• ポリエステル生地: 最も一般的な補強。優れた破裂圧力耐性と柔軟性を提供します。自動車および産業用ホースの標準定格は次のとおりです。 0.3 ～ 0.7 MPa (43 ～ 100 psi) 作動圧力。
• アラミド (ケブラー) 繊維: 高圧シリコンホースに使用されます。アラミド強化ホースは、次の使用圧力を達成できます。 1.5 ～ 2.5 MPa (218 ～ 363 psi) 以上、ターボブーストラインや油圧用途に使用されます。
• グラスファイバー: シリコーンゴムと並んで優れた耐熱性を有し、排気付近や高温の産業用ホースアセンブリに使用されます。
• ワイヤー螺旋: ホース壁に埋め込まれたステンレス鋼または亜鉛メッキのワイヤーは、吸引ライン、冷却剤入口ホース、真空システムで重要な真空条件下での崩壊を防ぎます。

層の構造と壁の厚さ

シリコンホースは 3 層、4 層、5 層、および 6 層構成で製造されており、層の数が多いほど破裂圧力容量が高く、肉厚も厚くなります。標準的な 3 層自動車用ホースの壁の厚さは約 5～6mm 、一方、6 プライのパフォーマンス ホースの壁は、 8～10mm 。壁が厚いと耐圧性は向上しますが、柔軟性が低下します。

シリコンホースの種類と用途

シリコンホースは、さまざまな配管形状に合わせて幅広い形状や構成で製造されています。最初から正しいタイプを選択すると、不必要な曲がり、応力点、流れの制限を回避できます。

ストレートホース

最もシンプルな形状の直円筒チューブで、長さは 100 mm から 1,000 mm まであります。同軸ポートの接続、既存のホース経路の延長、または両端に異なる内径を取り付ける減速ホースとして使用されます。標準の長さは通常、 500mm (20インチ) 自動車および産業用。

エルボホース（45°、90°、135°、180°）

事前に成形されたエルボホースは固定角度で成形されており、障害物、エンジンコンポーネント、またはシャーシ部材の周りに流体をよじれずに流すことができます。の 90°エルボ 自動車の冷却およびインタークーラー システムで最も広く使用されています。真っ直ぐなホースを曲げ部に押し付けるのではなく、あらかじめ形成されたエルボを使用することで、曲げ半径での崩壊の危険が排除され、一貫した内部流れ領域が維持されます。

減速機ホース

減速ホースは両端の内径が異なるため、異なるサイズのパイプまたはポート間の接続が可能です。ストレートおよびエルボ減速機構成で利用可能です。ラジエター入口とエンジン冷却液出口の直径が異なる自動車用途や、インタークーラーパイプのサイズが変わるターボシステムで一般的です。

T ピースおよび Y ピース ホース

流体ラインを分割または分岐する必要がある場合に使用される 3 ポートホース。ヒーター回路がメイン冷却液ループから分岐している冷却システム、または複数の接続ポイントがある真空システムで一般的です。

波形ホースとフレキシブルホース

波形の外側プロファイルにより、ホースがよじれることなく屈曲し、曲がることができるため、これらのタイプは振動、コンポーネント間の移動、または狭い配線経路を伴う用途に適しています。波形ホースは、屈曲動作が連続するターボチャージャーの吸気システムや産業用換気装置で広く使用されています。

真空および吸引ホース

これらのホースには、負圧下でホースの壁が内側に潰れるのを防ぐために、ワイヤー螺旋または剛性内部螺旋が組み込まれています。内部サポートがないと、標準的な圧力ホースは真空条件下で潰れ、流れが完全に遮断されてしまいます。真空ポンプライン、クーラント入口ホース、工業用吸引移送などに使用されます。

シリコンホースのグレードと温度定格

すべてのシリコン ホースが同じグレードであるわけではなく、動作環境に合わせて間違ったグレードを選択すると、早期故障が発生する一般的な原因になります。次の表は、ホースの製造に使用される主なシリコーン グレードをまとめたものです。

シリコンホースとゴムホース: 主な違い

シリコンホースと EPDM ホースまたは天然ゴムホースのどちらを選択するかは、コスト、寿命、耐薬品性、用途の適合性のトレードオフを考慮して決定します。これらの違いを理解することで、どちらの方向への誤用も防ぐことができます。

重要なポイント: 耐熱性、寿命、または寒冷地での柔軟性が重要な場合には、シリコンが正しい選択です。 EPDM は、温度が 130°C 未満に保たれ、数年ごとの交換が許容される標準的な冷却剤および水の用途では依然としてコスト効率が高くなります。

シリコンホースが使用される場所: 主な用途分野

シリコーンホースは、ほとんどの人が思っているよりも幅広い業界で使用されています。その不活性性、温度範囲、柔軟性により、標準的なゴムが早期に劣化してしまうような場所でも価値があります。

自動車用冷却およびインタークーラー システム

シリコンホースの単一市場としては最大。高性能車両および改造車両のラジエターホース、ヒーターホース、バイパスホース、インタークーラーパイプはシリコンにアップグレードされ、寿命と耐熱性が向上します。過給圧が超過するターボ過給エンジン 0.8 バール (12 psi) フード下の温度が 150°C を超える場合、特に EPDM よりもシリコンの方がメリットが得られます。

ターボチャージャーと吸気システム

シリコン カプラーとエルボ ホースは、OEM およびアフターマーケット ターボ システムの両方で、ターボチャージャー アウトレット、インタークーラー、インテーク マニホールドを接続します。ブースト圧力の上昇と高い気温の組み合わせ - 吸気温度は最高に達する可能性があります 80℃～120℃ 中間冷却前 - 熱応力と圧力応力が組み合わされた状態でも形状とシールの完全性を維持するホース材料が必要です。

食品および飲料の加工

FDA 準拠および EC 1935/2004 準拠のシリコン ホースは、食品加工、醸造、乳製品、医薬品の製造において液体、ペースト、ガスを移送するために使用されます。シリコーンは無味、無臭、無毒であり、蒸気滅菌が可能です。 121℃～134℃ 劣化することなく繰り返し使用でき、厳しい衛生要件と衛生要件を満たします。

医療および医薬品機器

USP クラス VI および ISO 10993 に準拠したシリコーン ホースは、蠕動ポンプ、透析装置、呼吸装置、および薬剤流体移送システムで使用されます。材料の生体適合性とオートクレーブ滅菌サイクルに対する耐性 200℃まで 汚染リスクを排除する必要がある重要な医療用途において、かけがえのないものとなります。

工業用加熱、冷却、および化学物質の移送

産業プラントでは、熱水循環システム、蒸気凝縮水戻りライン、化学物質投与システム、クリーンルーム換気にシリコン ホースが使用されています。オゾン、紫外線、極端な温度に対する耐性により、シリコーンは、EPDM を頻繁に交換する必要がある屋外または過酷な環境の産業設備において特に価値があります。

航空宇宙と防衛

MIL 仕様または AS 規格に認定された航空宇宙グレードのシリコン ホースは、航空機の冷却システム、客室の圧力システム、航空電子工学の冷却ループで使用されています。高地の寒さからの極端な温度範囲（ -55℃ ) エンジン付近の熱 (180°C 以上) に対する耐性は、他のフレキシブル ホース素材よりもシリコーンの性能範囲によく適合します。

化学的適合性: シリコンホースが処理できるものとできないもの

シリコーンの耐薬品性プロファイルは特殊です。ホースの劣化や移送される流体の汚染を回避するには、ホースが何を許容し、何を許容しないかを理解することが重要です。

標準的なシリコンホースの優れた耐性

• 定格温度までの水、蒸気、温水
• 希酸と希アルカリ
• エチレングリコール冷却剤（自動車用標準不凍液）
• オゾン、紫外線、風化
• 空気、酸素、およびほとんどのガス
• 多くのアルコールと食品グレードの洗浄剤

標準的なシリコンホースではどのような耐性が得られないのか

• 石油ベースのオイルおよび燃料: 標準シリコーン (VMQ) は、ガソリン、ディーゼル、エンジン オイル、または作動油と接触すると急速に膨張し、劣化します。燃料およびオイルのサービスにはフルオロシリコーン (FVMQ) を使用してください。
• 濃酸および強アルカリ: 高濃度の硫酸、塩酸、または水酸化ナトリウムは、高温でシリコーンを劣化させる可能性があります。
• 塩素系溶剤: 塩化メチレン、トリクロロエチレン、および同様の溶媒は、シリコーンポリマー構造を攻撃します。
• 150℃以上のスチーム（連続）： ホースの定格温度を超える飽和蒸気に長時間さらされると、シリコーンポリマー鎖の加水分解が発生します。

適切なシリコンホースの選び方

ホースを正しく選択するには、6 つの主要なパラメータをアプリケーションの要求に適合させる必要があります。どれか 1 つでも間違っていると、早期に失敗する可能性があります。

1. 内径 (ID): ホースの ID を、接続先のパイプまたは継手の外径と正確に一致させてください。シリコンホースのサイズは公称内径に基づいて決定され、通常は内径から 1 mm 刻みで決定されます。 6mm～200mm 。オーバーサイズのフィッティング上に張られたホースには永続的な張力がかかり、クランプ ゾーンで破損します。
2. 温度範囲: 最大連続動作温度とピーク温度の両方を特定します。少なくとも評価されたグレードを選択してください 20℃以上 安全マージンを提供するために予想される最大動作温度。
3. 圧力要件: 圧力スパイク (ウォーターハンマー、ブースト圧ピーク) を含む最大使用圧力を決定します。ホースの破裂圧力を安全率で割ります。 少なくとも 3:1 ～ 4:1 適切な使用圧力定格を確認します。
4. 流体の適合性: 移送される液体が標準のシリコーンと互換性があることを確認してください。油、燃料、溶剤を使用する場合はフロロシリコーン（FVMQ）をご指定ください。食品または医薬品との接触が必要な場合は、適切な規制遵守 (FDA、USP クラス VI) を確認してください。
5. ホースの形状: ルーティング形状に基づいて、ストレート、エルボ、レデューサー、または T ピース ホースを選択します。まっすぐなホースをきつい曲がりに無理に押し付けないでください。ねじれや流れの制限を避けるために、代わりにあらかじめ成形されたエルボを使用してください。
6. 真空サービスと圧力サービス: ホースが真空下にある場合 (ポンプの吸込み側、冷却剤入口)、潰れを防ぐためにワイヤーで補強されたホースまたは螺旋でサポートされたホースを指定してください。

インストールのベストプラクティス

たとえ最高品質のシリコンホースであっても、正しく取り付けられなかった場合は早期に故障します。漏れのない長期にわたる取り付けを保証するには、次のガイドラインに従ってください。

• 正しいクランプ タイプを使用してください。 シリコン ホースには、標準のウォーム ドライブ ホース クランプよりも T ボルト クランプまたは定張力クランプをお勧めします。 T ボルト クランプは、柔らかいシリコンの壁を傷つけることなく、クランプ力を円周全体に均等に分散します。ウォームドライブクランプを使用する場合は、メーカーの仕様に従ってトルクをかけてください。通常は 2～4Nm 標準的な自動車ホースクランプ用。
• クランプを正しく配置します。 クランプを 最初の10～15mm 継手挿入ゾーンの - 該当する場合、ビードを通過するか、パイプ/継手を踏んでください。ホースの先端をクランプしないでください。
• 最小オーバーラップ: ホースは少なくともフィッティングの上に重なる必要があります ホース内径の1.5倍 。内径 50 mm のホースの場合、フィッティングはホースの端に少なくとも 75 mm 挿入する必要があります。
• 急な曲がりは避けてください。 シリコン ホースは、ホースの最小曲げ半径仕様よりも厳しい曲げ半径で配線しないでください。通常は、 内径の3倍 標準ホース用。きつく曲げると内部ボアが減少し、曲げ点に疲労応力が生じます。
• バーブ継手にはシーラントやスレッドテープを使用しないでください。 シリコンホース form a seal by compression against the fitting. Adding PTFE tape or sealant can prevent the hose from seating correctly and creates a slippery surface that promotes hose blowoff under pressure.
• 最初のヒートサイクル後にクランプを再度締めます。 最初の熱膨張サイクルの後、シリコンはわずかに圧縮します。システムが動作温度に達し、一旦冷えた後、クランプを再度締めて、シールがしっかりと固定されていることを確認します。

故障したシリコンホースを特定する方法

シリコンホースはゆっくりと劣化し、前兆もなく致命的な故障を起こすことはほとんどありません。これらの兆候を早期に認識することで、冷却剤の損失、ブーストの漏れ、または液体の汚染を防ぐことができます。

• 表面のひび割れや硬化： 曲げると亀裂が入ったり、硬くてもろくなったりするシリコンホースは、定格限界を超える温度や化学物質にさらされています。すぐに交換してください。
• 膨潤または層間剥離: 柔らかい、腫れた、または腫れた領域は、通常、標準的なシリコン ホース上のオイルまたは燃料の汚染による化学的攻撃を示します。補強層が内部で剥離している可能性があります。
• クランプゾーンでの漏れ: ホースクランプの周りに白い残留物（冷却剤の堆積物）や油汚れがある場合は、ゆっくりとした漏れを示しています。まずクランプトルクを確認してください。締め直しても漏れが解決しない場合は、ホースの端が変形しているか、クランプで切断されているため、ホースを交換する必要があります。
• 変色: 元々は赤または青だったシリコンホースが黄変または茶色に変色している場合は、過熱が続いていることを示します。ホースは圧力を維持できますが、柔軟性が低下し、寿命が短くなります。
• ブーストまたはバキュームの漏れ (自動車): 負荷がかかっているとき、出力が低下しているとき、またはブーストゲージの測定値が目標値を下回っているときにインテークシステムからシューシューという音が発生した場合は、シリコンカプラーに漏れが発生しているか、フィッティングが吹き飛んでいることを示していることがよくあります。

シリコンホースの色: 意味と実際的な考慮事項

シリコンホースは、赤、青、黒、緑、黄色など、幅広い色で製造されています。ほとんどの場合、 色は機能的ではなく美的です 異なるグレードや温度定格を示すものではありません。同じベース化合物を製造中に任意の色に着色できます。

注意すべき例外:

• 半透明または透明のシリコン 通常、ホース内の流体の流れと清浄度の目視検査が必要な、食品グレードおよび医療グレードの用途で使用されます。透明度は機能的な仕様であり、純粋に表面的なものではありません。
• 黒いシリコンホース 場合によっては、UV 安定剤としてカーボン ブラックを組み込んで、屋外用途での耐紫外線性をわずかに向上させます。ただし、標準的なシリコンは炭素を添加しなくても、すでに優れた耐 UV 性を備えています。
• 一部の産業環境では、接続ミスを防ぐためのメンテナンスとして、サービスごとにホースを色分けしています (水用は青、熱用は赤、油圧用は緑など)。ただし、これは施設レベルの慣例であり、製造標準ではありません。