JP2011238351A - 被覆線の押出被覆方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルにチューブ押出によって被覆されたケーブル表面の肌荒れ発生を防止できる被覆線の押出被覆方法を提供する。
【解決手段】電線又はケーブルからなるコア１６がニップル８内部を通過し、通過した後のコア１６の外周に、ニップル８の外側のダイス９より溶融材料Ｗを押出被覆する被覆線の押出被覆方法において、内面８１に周方向に間隔を隔てて複数の突起１５を有すると共に、出口面８３がダイス９の出口面９１と同一面上にあるニップル８を使用し、コア１６をニップル８に通過させる際に、複数の突起１５とコア１６とを接触させることによりコア１６とニップル内面８１とを非接触に保ちながらコア１６の外周に溶融材料Ｗを押出被覆する。
【選択図】図２

Description

本発明は、チューブ押出法によって溶融した材料をケーブルに被覆する被覆線の押出被覆方法に関するものである。

図１に示すように、一般に押出機１は、被覆用材料を投入するホッパー３、スクリュー５を駆動する減速機２、熱を加えるシリンダヒーター４、コア１６と溶融材料Ｗとが交差するクロスヘッド７で構成され、コア１６に溶融材料Ｗを被覆する押出法を用いている。

この押出法とは、押出機１の材料供給口であるホッパー３に入れられた材料がスクリュー５の回転運動によって前方（図１において下方）に進められ、シリンダヒーター４の予熱と、材料の剪断（ひきちぎり）によって生じた熱とによって可塑化される。そして可塑化された溶融材料Ｗは数枚組み合わせたスクリーンと垂直に多数の孔を開けた厚い金属板であるブレーカープレート６を通ってクロスヘッド７に流れ、クロスヘッド７に組み付けられたニップル８にコア（心線）１６が通過してくるとき、ダイス９から出てきた溶融材料Ｗをコア１６の表面に引き落としながら被覆する方法である（例えば特許文献１，２参照）。コア１６の表面に溶融材料Ｗが被覆されてケーブル１２となる。

特開２００４−２７７８７５号公報 特開平５−８１９４６号公報

しかし、図５に示すようにコア１６がニップル８内部を通過する際、コア１６が自重によってニップル内面８１の下側へたわみ接触するため（１点鎖線で示す）、シリンダヒーター４の予熱によって温められたニップル８の温度がコア１６との温度差によって温度の高い部分から低い部分へ熱移動が起こり、溶融材料Ｗの流れが不均一になり、その影響で被覆されたケーブル１２の表面が悪くなり、肌荒れを引き起こしてしまう問題がある。

そのための対策としてニップル内面８１からの熱放出を軽減させるため、図６に示すようにニップル８の先端部８０の材質を熱伝導率５０〔Ｗ／ｍｋ〕の鉄製（ＳＳ４００など）の材質から熱伝導率０．２５〔Ｗ／ｍｋ〕のテフロン材質のカラー１４をニップル８内部に挿入し、熱伝導率を材質変更によって下げる二重層構造とする方法がある。しかし、二重層構造であるとニップル８の先端部８０の外径が大きくなるため、仕上がったケーブル１２の被覆層の断面積に対するダイス９から押し出されるときの溶融物の断面積の比（引落比）が、従来値よりも小さくなってしまうという問題があった。

また、別の対策として、前記特許文献２に示されるようにニップル内周面にコアの外周が接触するリング状の突起を設ける方法がある。この対策は、コア１６が自重によってニップル内面８１の下側にたわみ接触することがない点で有効であるが、突起の形状がリング状に形成されているため、コア１６がニップル８の熱を奪ってしまうことから、ニップル８の温度を維持しつつケーブル１２の肌荒れを防止するという観点ではまだ十分な対策とはいえない状況であった。

本発明は、前記問題を解決するべく案出されたものであり、その目的とするところは、ケーブルにチューブ押出によって被覆されたケーブル表面の肌荒れ発生を防止できる被覆線の押出被覆方法を提供することにある。

前記課題を解決するために本発明の被覆線の押出被覆方法は、電線又はケーブルからなるコアがニップル内部を通過し、通過した後の前記コアの外周に、前記ニップルの外側のダイスより溶融材料を押出被覆する被覆線の押出被覆方法において、内面に周方向に間隔を隔てて複数の突起を有すると共に、出口面が前記ダイスの出口面と同一面上にあるニップルを使用し、前記コアを前記ニップルに通過させる際に、前記複数の突起とコアとを接触させることによりコアと前記ニップル内面とを非接触に保ちながらコアの外周に前記溶融材料を押出被覆することを特徴とする。

また前記突起の形状は、曲面状であるのが好ましい。

また前記突起の材質は、前記ニップルの材質と同じものであってもよい。

前記被覆線の押出被覆方法によれば、コアがニップル内面を通過する際、コアの自重によってたわみを生じても、ニップル内面の周方向に間隔を隔てて形成された曲面状の突起により、コアがニップル内面に接触するのを防止できる。また突起が曲面状であるため、コアと突起との接触が点接触となり、コアがニップルの熱を奪うことなくシリンダヒーターの予熱によって温められたニップルからの放熱量を減少させられる。よって、ケーブルにチューブ押出によって被覆されたケーブル表面の肌荒れ発生を防止できる。

本発明の被覆線の押出被覆方法によれば、ケーブルにチューブ押出によって被覆されたケーブル表面の肌荒れ発生を防止することができる。

図１は、電線やケーブルにプラスチックを被覆するためにチューブ押出法として使用する押出機の概略図である。 図２は、本発明の実施形態に使用するニップルを示す断面図で、シリンダ内にあるスクリューの回転運動の熱によって材料を溶融し、ニップルを通過するコアを、ダイスから出てきた溶融材料を引落しながらコアに被覆する状態を示す。 図３は、図２のニップルを出口側から見た図である。 図４は、引落比を説明するためのダイス孔径、ニップル外径、被覆外径及びコア外径を示す図である。 図５は、従来のニップルを示す断面図で、シリンダ内にあるスクリューの回転運動の熱によって材料を溶融し、ニップルを通過するコアを、ダイスから出てきた溶融材料を引落しながらコアに被覆する状態を示す。 図６は、従来の他のニップルを示す断面図で、シリンダ内にあるスクリューの回転運動の熱によって材料を溶融し、ニップルを通過するコアを、ダイスから出てきた溶融材料を引落しながらコアに被覆する状態を示す。

本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお従来例で説明した押出機は、本実施形態でも共通するため、そのまま図１に基づき説明する。

図１に示すように、押出機１は、被覆用材料を投入するホッパー３、スクリュー５を駆動する減速機２、熱を加えるシリンダヒーター４、コア１６と溶融材料（溶融樹脂）Ｗとが交差するクロスヘッド７で構成されている。

クロスヘッド７は、コア１６の外周に溶融材料Ｗを押し出して被覆するもので、押出機１内に装着される。クロスヘッド７は筒状に形成され、その内部に先細り形状のニップル８と、このニップル８と同軸に配置されるダイス９とを備えている。ニップル８には、その中心にコア１６が挿通されるコア導入孔８２が形成されている。

図２に示すように、ダイス９は内壁９０を有し、この内壁９０はコア１６が進行する（矢印ａで示す）下流側に向って内径がテーパ状に漸次縮小し、下流端側で所定長さ同一内径に形成されている。ニップル８の外径は、ダイス９の内壁９０よりも後述する流路１０ａの寸法分だけ小さく形成されており、下流側に向ってテーパ状に漸次縮小しており、下流端側は所定長さ同一外径に形成された先端部８０となっている。ダイス９とニップル８をクロスヘッド７に組み込んだ状態では、ニップル８の出口面８３（図２において右側）とダイス９の出口面９１とは同一面上となっている。すなわち、ニップル８の先端部８０は、ダイス９の先端部まで達するように形成されている。これらダイス９、ニップル８は、鉄、真鍮、銅などの金属で製作される。

ダイス９とニップル８との間には、加熱により軟化された溶融材料Ｗが通過する流路１０ａが形成されており、またクロスヘッド７の中間部には、押出機１より押出された溶融材料Ｗを流路１０ａへ導くための環状の流路１０ｂが形成されている。

本発明の特徴は、図２及び図３に示すようにコア１６が通るニップル８の先端部８０に突起１５を設けた点である。突起１５は、所定の曲率を有する曲面状に形成されており、ニップル内面８１に周方向に間隔を隔てて複数設けられている（図３では、４箇所に設けている）。この突起１５によって、ニップル内面８１をコア１６が通過する際、コア１６の自重によってたわみを生じ、ニップル内面８１に接触しても、この接触が従来の線接触から点接触へと変わり、シリンダヒーター４の予熱によって温められたニップル８からの放熱量を減少させられる。

次に、コア１６に溶融材料Ｗが被覆されて、ケーブル１２が押出成形される過程について述べる。

押出被覆は、図１より、押出機１の材料供給口であるポッパー３に入れられた材料をスクリュー５の回転運動よって前方に進められ、シリンダヒーター４の予熱と、材料の剪断（ひきちぎり）によって生じた熱とによって可塑化される。この可塑化された溶融材料Ｗは数枚組み合わせたスクリーンと垂直に多数の孔を開けた厚い金属板であるブレーカープレート６を通ってクロスヘッド７に流れ、さらに流路１０ｂ、流路１０ａを介してダイス９の出口面９１へ流れ、図２に示すようにクロスヘッド７に組み付けられたニップル内面８１に曲面状の突起１５を設けたニップル８内をコア１６が通過し、ダイス９から出てきた溶融材料Ｗをコア１６の表面に引落しながら被覆される。

このとき、従来はコア１６がニップル内面８１を通過する際、コア１６の自重によってニップル内面８１の下側へたわみ、ニップル内面８１に線接触していたが、本発明ではニップル内面８１に周方向に間隔を隔てて形成された複数の曲面状の突起１５を有するニップル８を使用しているので、コア１６とニップル内面８１との接触状態が線接触から点接触へと変わり、シリンダヒーター４の予熱によって温められたニップル８の放熱量を減少させられる。また、この曲面状の突起１５付き構造とすることで、ニップル８の冷え対策として二重層構造とする必要がないため、ケーブル１２の品質に影響する引落比の値を変えることなくコア１６に被覆することができる。

ここにコア１６は、特に材質を限定するものではなく、裸線を絶縁被覆した電線あるいは複数の被覆電線をシースで覆ったケーブル構造であってもよい。

このように溶融材料Ｗは、クロスヘッド７内で流路１０ｂ、１０ａを経てダイス９の出口面９１へ案内され、コア１６とともに押出されながらコア１６上に被覆され、ダイス９を出た後は直ちに冷却され固化してケーブル１２が完成する。

次に、図２で説明した本発明の被覆線の押出被覆方法と、図５及び図６で説明した従来方法とを比較した結果を示す。

（１）引落比の比較
引落比は、仕上がったケーブルの被覆層の断面積に対するダイスから押し出されるときの溶融物の断面積の比であり、下記計算式（１）で表される。
引落比＝（Ｄｄ²−Ｄｇ²）／（Ｄｃ²−Ｄｗ²）・・・式（１）
ここで、図４に示すように
Ｄｄ＝ダイスの孔径
Ｄｇ＝ニップルの外径
Ｄｃ＝被覆外径
Ｄｗ＝ケーブル外径
である。

図５のニップル内面が平行構造タイプの引落比は、以下のようになる。
ケーブル外径：φ１４
ニップル外径：φ１７
ダイス孔径：φ２２．２
被覆外径：φ１８．３
とし、この条件で引落比を式（１）に代入し、算出すると、
引落比＝（Ｄｄ²−Ｄｇ²）／（Ｄｃ²−Ｄｗ²）＝（２２．２²−１７²）／（１８．３²−１４²）＝１．４６７

また、図６のニップル先端の構造が二重層構造タイプの引落比は、以下のようになる。
ケーブル外径：φ１４
ニップル外径：φ１９
ダイス孔径：φ２２．２
被覆外径：φ１８．３
とし、この条件で引落比を式（１）に代入し、算出すると、
引落比＝（Ｄｄ²−Ｄｇ²）／（Ｄｃ²−Ｄｗ²）＝（２２．２²−１９²）／（１８．３²−１４²）＝０．９４９

従来からニップル８の冷えによる被覆表面の肌荒れ対策の一つとして、熱伝導率を低くするためにニップル８の先端部８０の構造を二重層構造にする方法があるが、二重層構造であるとニップル８の先端部８０の外径が大きくなるため、前記のように引落比が従来値よりも小さくなってしまう。したがって、前記の二重層構造を使用せず、従来と内外径が同径のニップル８を使用する。そのため、本発明のニップル引落比は従来と同様の値である。

（２）ニップルの構造による伝熱量の違い
伝熱量は、熱が高温側から低温側へ移動する量であり、下記計算式（２）で表される。
Ｅ＝（Ａ／ｔ）×λ×Ｔ・・・式（２）
ここで、
Ａ＝接触面積〔ｍ²〕
ｔ＝熱移動する物の厚さ〔ｍ〕
λ＝熱伝導率〔Ｗ／ｍＫ〕
Ｔ＝温度差〔℃〕
Ｅ＝伝熱量〔Ｗ〕
である。

前記式（２）に表１の数値を代入し、３種類の伝熱量Ｅを求める。この結果を表１に示す。

表１の結果より、３種類のニップルを比較すると伝熱量がＡ＞Ｂ＞Ｃである。

したがって、前記した（１）引落比の比較、（２）ニップルの構造による伝熱量の違いから、本発明のニップル構造であれば、引落比の値を従来と同様にし、且つニップル冷え対策として実績のあるテフロンカラーによる二重層構造よりも伝熱量が低くなることから、ニップルの冷えによるケーブル被覆表面の肌荒れ発生を防止できる。

以上述べたように、本発明によればチューブ押出用ケーブル冷えによるケーブル被覆表面の肌荒れの防止を実現できる。

従来例では、ニップルの内周面にリング状の突起を設けていたため、ニップル内周面に対して線接触していたが、本発明ではニップル内面８１に曲面状に形成した突起１５を周方向に間隔を隔てて設けたことで、コア１６とニップル内面８１との接触状態が線接触から点接触へと変わり、シリンダヒーター４の予熱によって温められたニップル８の放熱量を減少することができ、ひいてはケーブル１２表面の肌荒れを防止することができる。

１ 押出機
２ 減速機
３ ホッパー
４ シリンダヒーター
５ スクリュー
６ スクリーンとブレーカープレート
７ クロスヘッド
８ ニップル
９ ダイス
１０ａ，１０ｂ 流路
１２ ケーブル
１４ テフロンカラー
１５ 曲面状の突起
１６ コア
８１ ニップル内面
８２ コア導入孔
８３，９１ 出口面
Ｗ 溶融材料

Claims (3)

1. 電線又はケーブルからなるコアがニップル内部を通過し、通過した後の前記コアの外周に、前記ニップルの外側のダイスより溶融材料を押出被覆する被覆線の押出被覆方法において、
   内面に周方向に間隔を隔てて複数の突起を有すると共に、出口面が前記ダイスの出口面と同一面上にあるニップルを使用し、
   前記コアを前記ニップルに通過させる際に、前記複数の突起とコアとを接触させることによりコアと前記ニップル内面とを非接触に保ちながらコアの外周に前記溶融材料を押出被覆することを特徴とする被覆線の押出被覆方法。
2. 前記突起の形状は、曲面状である請求項１記載の被覆線の押出被覆方法。
3. 前記突起の材質は、前記ニップルの材質と同じものである請求項１又は２記載の被覆線の押出被覆方法。

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