JP2013198923A - 複合部材の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】芯材の外周面に表面部材を固着して製造される複合部材の新規な製造装置を提供する。
【解決手段】芯材の外周面に表面部材が固着された複合部材を製造する製造装置であって、前記芯材の外周面に表面部材を配設可能な表面部材配設手段と、前記芯材を加熱し、加熱された前記芯材の熱によって、前記芯材の外周面に配設される前記表面部材と前記芯材との対向領域の少なくともいずれか一方を溶融させる加熱手段とを備える複合部材の製造装置。
【選択図】図１
【解決手段】芯材の外周面に表面部材が固着された複合部材を製造する製造装置であって、前記芯材の外周面に表面部材を配設可能な表面部材配設手段と、前記芯材を加熱し、加熱された前記芯材の熱によって、前記芯材の外周面に配設される前記表面部材と前記芯材との対向領域の少なくともいずれか一方を溶融させる加熱手段とを備える複合部材の製造装置。
【選択図】図１
Description
本発明は、複合部材の製造装置に関する。特に芯材の外周面に表面部材を固着して製造される複合部材の製造装置に関する。
従来、芯材となる部材の外表面に、芯材とは異なる材料により形成される被覆層を施して製造される種々の複合部材からなる器具が知られている。例えば、血管内治療に使用される医療用ガイドワイヤーや、放電加工に用いられる電極線、断熱配管等種々のものが知られている。
血管内治療に使用される医療用ガイドワイヤーは、金属製の線状芯材の表面を樹脂によって被覆し、かつ樹脂の表面には親水性処理を施して製造される（例えば特許文献１）。芯材の表面を樹脂で被覆する手法としては種々のものを採用することができるが、例えば、高温下で液体状に生成した樹脂が貯留される貯留槽内に線状芯材を浸漬した後、冷却することにより線状芯材の表面に樹脂層を形成する方法が知られている。
ワイヤ放電加工用電極線は、例えば、Ｃｕ合金からなる芯材の周りに、Ｃｕ−Ｚｎ合金層を被覆して製造される（例えば特許文献２）。芯材の表面にＣｕ−Ｚｎ合金層を形成する手法としては、芯材の表面にＺｎメッキを施す方法が知られている。
断熱配管としては、種々の形態のものが存在するが、例えば、放熱を防止しつつ液体を供給する際に用いられる断熱配管は、金属製の配管の外周面にシート状の断熱材を巻き付けて製造される。
上述のように、芯材となる部材の外表面に、芯材とは異なる材料により形成される被覆層を施して所望の複合部材を製造する方法は種々案出され、これに対応する製造装置も案出されている。本発明は、これらのような製造装置とは全く異なる新規な製造装置、特に、芯材の外周面に表面部材を固着して製造される複合部材の新規な製造装置を提供することを目的とする。
本発明の上記目的は、芯材の外周面に表面部材が固着された複合部材を製造する製造装置であって、前記芯材の外周面に表面部材を配設可能な表面部材配設手段と、前記芯材を加熱し、加熱された前記芯材の熱によって、前記芯材の外周面に配設される前記表面部材と前記芯材との対向領域の少なくともいずれか一方を溶融させる加熱手段とを備える複合部材の製造装置により達成される。
このような複合部材の製造装置によれば、熱溶解させる部分が、表面部材と芯材との対向領域の少なくともいずれか一方（表面部材における芯材との対向領域、又は、芯材における表面部材との対向領域、或いは、その両方）であるため、芯材の表面に配設される表面部材の外表面の形状を熱溶解によって損なうこと無く当該表面部材を芯材の外周面上に確実に融着固定させることが可能となる。また、芯材の外周面上に表面部材を配置する段階において、液体状に生成することが困難な材料を表面部材として選択する場合であっても、線材状或いは粒子状等の形態に表面部材を形成することにより、このような表面部材を芯材の外周面上に融着させることが可能となる。
この複合部材の製造装置において、前記芯材は、導電性材料により形成されており、前記表面部材は、前記芯材よりも磁性が低い材料により形成されており、前記加熱手段は、前記芯材の外周面に配設された前記表面部材の外側から前記芯材を電磁誘導加熱方式で加熱する電磁誘導加熱装置であることが好ましい。
このような構成を採用することにより、芯材の外周面に配設された表面部材の外側から（複合部材の外側から）、内部に配置される芯材を簡便に加熱することが可能となり、複合部材の生産性を向上させることができる。
また、この複合部材の製造装置において、前記表面部材配設手段は、前記加熱手段によって加熱された前記芯材の外周面に前記表面部材を配設するように構成されてもよい。このような構成であっても、加熱された芯材の熱によって、芯材表面に配設される表面部材と芯材との対向領域の少なくともいずれか一方を熱溶解させて、表面部材を芯材に固着することができる。
また、外周面に表面部材が配設される前記芯材に対して、予め前記芯材の融点よりも低い融点を有する接着剤を前記芯材の外周面に塗布する接着剤層形成手段を更に備えることが好ましい。
このような接着剤層形成手段を備える場合、芯材を加熱することにより、例えば、表面部材として、芯材の融点よりも低い融点を有する部材を用いると共に、接着剤層形成手段において用いられる接着剤として、接着剤の融点が、表面部材の融点と略同等以下のものを採用した場合、芯材を加熱することにより、表面部材における芯材との対向領域及び表面部材と芯材との間に介在する接着剤を溶解させることができ、表面部材をより一層強固に芯材に固着することができる。具体的に説明すると、表面部材として、芯材の外周面に螺旋状に巻回して配置される線材や、或いは、吹き付けることにより芯材の外周面に配置される粒状或いは繊維状の部材を使用する場合には、溶解した接着剤が、隣接して配置される線材や粒状の部材の隙間に進入することになるため、確実に表面部材を芯材に固着させることが可能となる。
また、接着剤層形成手段は、前記芯材の外周面に塗布された接着剤を乾燥させる乾燥装置を更に備えることが好ましい。
このように、芯材の外周面に塗布した接着剤を乾燥させるように構成することにより、接着剤の接着力が失われた状態で表面部材を芯材の外周面に配設することが可能となる。接着剤の接着力が存在する状況下、つまり、接着剤が乾燥していない状態でも表面部材を芯材の外周面上に配設してもよいが、接着剤が乾燥しておらず、接着剤が液体状或いは半液体状の状態で表面部材を芯材の外周面に配設する場合、配設された表面部材の周りから液体状（或いは半液体状）の接着剤が浸み出て、最終的に得られる複合部材の外表面に接着剤が残ってしまうおそれがある。或いは、液体状（或いは半液体状）の接着剤が芯材の外周面上に沿って流動し、接着剤が芯材の外周面上に均一に分布しなくなるおそれがある。このような場合、例えば、芯材Ｚ１を加熱することにより接着剤及び／又は表面部材における芯材との対向領域を溶融させて、表面部材を芯材に固着する際に、接着剤が薄く芯材表面に塗布されている部分における表面部材と芯材との固着力が低下する恐れがある。一方、表面部材を芯材の外周面に配設する前段階において、芯材の外周面に塗布した接着剤を乾燥させた後に、表面部材を芯材の外周面に配設する場合には、上述したような事態（接着剤の浸出や、接着剤の不均一分布）が発生することを効果的に防止することができ、最終的に得られる複合部材の外表面に接着剤が残ってしまったり、表面部材と芯材との固着力が低下する部分が発生することを確実に防止することができる。
また、前記表面部材配設手段は、線材からなる表面部材を前記芯材の外周面に巻回することにより、前記芯材の外周面を前記表面部材で被覆するカバリング装置であることが好ましい。また、前記表面部材配設手段は、粒状或いは繊維状の表面部材を前記芯材の外周面に吹き付けることにより、前記芯材の外周面を前記表面部材で被覆する吹き付け装置であることが好ましい。
本発明によれば、芯材の外周面に表面部材を固着して製造される複合部材の新規な製造装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態にかかる芯材の外周面に表面部材Ｚ２を固着して構成される複合部材の製造装置１について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る複合部材の製造装置１を示す概略構成ブロック図である。図１に示すように、本発明に係る複合部材の製造装置１は、前処理手段２と、表面部材配設手段３と、加熱手段４とを備えている。
ここで、本発明に係る製造方法により製造される複合部材Ｚは、図２の断面図に示すように、コアとなる芯材Ｚ１と、芯材Ｚ１の外周面に固着される表面部材Ｚ２とを備えている。なお、図２の断面図は、複合部材Ｚの軸心に沿って切断した断面図を表している。芯材Ｚ１としては電気を通しやすい材料（導電性材料）から構成することが好ましい。芯材Ｚ１の形状には特に限定はなく、棒状や線材状、円柱状、中空円筒状等、種々の形状を採用することができる。また、芯材Ｚ１としては、その機能に応じて単一の材料から構成されるものであってもよく、或いは、複数の材料から構成されるものであってもよい。複数の材料から構成される芯材Ｚ１としては、例えば、２種類の線材状の金属部材を撚ったものや、線材状の金属部材及び線材状の樹脂部材を撚ったもの、中心部分と表面部分とが異なる材料から形成されているもの（二層構造のもの、例えば、金属からなる中心部分の外表面に熱硬化性樹脂をコーティングして表面部分を構成したような部材）等、種々の構成を採用することができる。芯材Ｚ１を複数の材料から構成する場合には、少なくとも一種類の材料が電気を通しやすい材料とし、芯材Ｚ１全体として導電性を備えるように構成する。
表面部材Ｚ２としては、種々のものを採用することができ、例えば、鉄やステンレス等の金属材料から形成してもよく、或いは、合成樹脂材料から形成してもよい。合成樹脂材料としては、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等を好適に例示できる。また、複合部材Ｚに、例えば、耐食性機能、潤滑性機能、断熱性機能、耐疲労性機能といった各種機能から選択した１つの機能を付与する場合には、所望する機能を付与するに適した材料を表面部材Ｚ２として選択すればよい。或いは、複数の機能を同時に付与するような場合には、所望の機能をそれぞれ発揮する複数の材料を表面部材Ｚ２として選択すればよい。この表面部材Ｚ２の形状も特に限定はなく、例えば、線材状や粒状、帯状、繊維状等、種々の形状を採用可能である。
前処理手段２としては、例えば、芯材Ｚ１の外周面に付着する汚れや埃などを除去する異物除去処理装置や、芯材Ｚ１の外周面に付着する鉱物油等の油脂成分を除去する脱脂処理装置、或いは、芯材Ｚ１の外周面と表面部材Ｚ２との密着性を向上させるために行われる表面加工処理装置等の各種装置を例示することができる。また、前処理手段２としては、異物除去処理装置、脱脂処理装置及び表面加工処理装置から選択した単一の装置を採用してもよく、或いは、複数の装置を組み合わせるようにして製造装置１を構成してもよい。ここで、異物除去処理装置としては、例えば、芯材Ｚ１にエアーを吹き付けて外周面に付着する汚れや埃を除去するエアー処理装置や、水洗いにより汚れを除去する水洗い処理装置、芯材Ｚ１の外周面上の汚れ等をウエス等により拭き取る拭き取り処理装置等を例示することができる。また、脱脂処理装置としては、例えば、脱脂用の処理槽等にアルコールやアセトン、シンナー等の脱脂処理液内に芯材Ｚ１を浸漬させて、芯材Ｚ１に付着した鉱物油等の油脂成分や汚れを取り除く溶媒脱脂装置を例示することができる。また、このような溶媒脱脂装置の他、熱を加えて芯材Ｚ１表面の油脂成分を除去する加熱脱脂装置、或いは、超音波によって液体に生じた真空の気泡が破裂する際の衝撃波を利用した超音波脱脂装置、芯材Ｚ１をアルカリ洗浄液中に浸漬しつつ、所定の電流密度の電解をかけて芯材Ｚ１表面に付着している鉱物油等の油脂成分を除去するアルカリ電解脱脂装置等、種々の脱脂装置を適用することができる。また、表面加工処理装置としては、例えば、芯材Ｚ１の外周面の凹凸性を向上させるためのブラスト加工装置を例示することができる。なお、前処理手段２は、芯材Ｚ１と表面部材Ｚ２との密着強度を高めるための手段（装置）であるため、本発明に係る製造装置１が、かかる前処理手段２を備えなくても十分な芯材Ｚ１と表面部材Ｚ２との密着強度を得られるような場合には、前処理手段２を省略して本製造装置１を構成することができる。
表面部材配設手段３は、導電性材料からなる芯材Ｚ１の外周面に、表面部材Ｚ２を配設する装置である。この表面部材配設手段３は、芯材Ｚ１の外周面上に表面部材Ｚ２を配設することができる種々の装置を採用することができるが、例えば、線材からなる表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面に螺旋状に巻回することにより、芯材Ｚ１の外周面を表面部材Ｚ２で被覆するカバリング装置を表面部材配設手段３として採用することができる。このカバリング装置は、図３に示すように、線材が軸心に巻かれたスプール３１と、当該スプール３１をその軸心を中心として回転させる駆動装置（図示せず）とを備えている。スプール３１の軸心は中空となるように形成されており、この中空部内に芯材Ｚ１が挿入可能となるように構成されている。このカバリング装置の作動について説明すると、まず、スプール３１に巻かれた線材（表面部材Ｚ２）を引き出して、線材（表面部材Ｚ２）の先端を芯材Ｚ１の表面に固定する。次いで、駆動装置によってスプール３１を回転させつつ、別途設けられる搬送手段（図示せず）により芯材Ｚ１を所定の速度で移動（スプール３１の軸心に沿った方向へ移動）させることにより、芯材Ｚ１の外周面上に表面部材Ｚ２である線材が螺旋状に巻回されて、図２に示すように芯材Ｚ１の外周面が線材からなる表面部材Ｚ２で被覆されることとなる。なお、搬送手段による芯材Ｚ１の搬送速度（移動速度）や、スプール３１の回転数を適宜調整することにより、芯材Ｚ１の外周面に巻回される線材からなる表面部材Ｚ２の粗密（芯材Ｚ１単位長さ当たりの線材の巻回数）を調整することが可能となる。
加熱手段４は、外周面に表面部材Ｚ２が配設された芯材Ｚ１を加熱する装置である。この加熱手段４の作用により加熱された芯材Ｚ１の熱によって、表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａ，Ｚ３ｂの少なくともいずれか一方が溶融し、表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１に融着させることが可能となる。
本実施形態においては、加熱手段４として電磁誘導加熱装置を採用している。電磁誘導加熱装置とは、電磁調理器（ＩＨクッキングヒーター）や高周波溶接等に利用されている加熱装置の一種であり、コイルに交流電流を流すことにより磁界（磁束密度）の変化を生じさせ、その磁界内に置いた導電性物質に誘導電流（渦電流）を発生させて、その抵抗により導電性物質自体を発熱させる原理を利用した加熱装置である。電磁誘導加熱装置を加熱手段４として使用する場合、複合部材Ｚを構成する芯材Ｚ１は、導電性材料から形成する。また、表面部材Ｚ２は、芯材Ｚ１よりも磁性が低い材料により形成する。芯材Ｚ１よりも磁性が低い材料とは、芯材Ｚ１よりも磁性が弱い材料の他、磁性が無い材料を含む概念である。この表面部材Ｚ２は、電気を通しやすい材料によって形成してもよく、あるいは、電気を通さない材料によって形成してもよい。なお、芯材Ｚ１を単一の材料から構成するのではなく、複数の材料から構成する場合（２種類の線材状の金属部材を撚ることにより構成する場合や、線材状の金属部材及び線材状の樹脂部材を撚ることにより構成する場合等）には、少なくとも一種類の材料が電気を通しやすい材料となるように構成する。
このように、芯材Ｚ１を導電性材料から構成し、表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１よりも磁性の低い材料により構成することにより、電磁誘導加熱装置による電磁誘導加熱によって、表面部材Ｚ２よりも芯材Ｚ１の方の発熱量が大きくなり、表面部材Ｚ２の温度よりも芯材Ｚ１の温度の方が高くなる。これにより、表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａ，Ｚ３ｂの少なくともいずれか一方（表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａ、又は、芯材Ｚ１における表面部材Ｚ２との対向領域Ｚ３ｂ、或いは、その両方）を溶融させることが可能となる。例えば、表面部材Ｚ２の融点が芯材Ｚ１の融点よりも低い場合には、芯材Ｚ１が発した熱が表面部材Ｚ２に伝わって、表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域（接触領域）Ｚ３ａが溶融することとなる。また、電磁誘導加熱された芯材Ｚ１に生じる誘導電流の密度は、芯材Ｚ１の中心からその表面に近いほど高くなることから、芯材Ｚ１の内部に比べてその表面の方が早く加熱（集中して加熱）されることとなる。したがって、芯材Ｚ１の融点が表面部材Ｚ２の融点よりも低い場合には、集中して加熱される芯材Ｚ１の表面（芯材Ｚ１における表面部材Ｚ２との対向領域（接触領域）Ｚ３ｂが）が溶融することとなる。ここで、電磁誘導加熱装置に流れる電流（コイルに流れる交流電流）の周波数を高く設定することにより、芯材Ｚ１において発熱する部位をその表面に集めることができ、逆に、電流の周波数を低く設定することにより芯材Ｚ１の内部も均一に発熱させることができるため、電磁誘導加熱装置に流れる電流の周波数を適宜変更できるように、電磁誘導加熱装置を構成することが好ましい。
電磁誘導加熱装置としては、例えば、図４に示すように、中空筒状型の形状のものを好適に使用することができる。中空筒状型電磁誘導加熱装置の中央部における空間部４１に、外周面上に表面部材Ｚ２が配設された芯材Ｚ１を配置して電磁誘導加熱を行う。所定時間の電磁誘導加熱が終了した後、中空筒状型電磁誘導加熱装置の中央部における空間部４１から、外周面上に表面部材Ｚ２が配設された芯材Ｚ１を取り出す、或いは、電磁誘導加熱装置を停止させることにより、表面部材Ｚ２や芯材Ｚ１の温度が低下し、溶解していた領域が固化して、表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１とが互いに固着される。
上記実施形態に係る複合部材Ｚの製造装置１は、表面部材配設手段３によって導電性材料からなる芯材Ｚ１の外周面に芯材Ｚ１よりも磁性が低い表面部材Ｚ２を配設した後、表面部材Ｚ２の外側から芯材Ｚ１を電磁誘導加熱して、加熱された芯材Ｚ１の熱によって表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａ，Ｚ３ｂの少なくともいずれか一方を溶融させて、表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１に融着させる加熱手段４とを備えるように構成しているため、芯材Ｚ１の表面に配設された表面部材Ｚ２の外表面の形状を熱溶解によって損なうこと無く当該表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面上に確実に融着固定させることが可能となる。従って、複合部材Ｚの外側に配設される部材（芯材Ｚ１の外周面上に固着される表面部材Ｚ２）の材料的特性と、複合部材Ｚの外表面の形状的特性とを組み合わせた機能を複合部材Ｚに付与することが可能となる。例えば、上記製造装置１により、長尺状の金属製線材からなる芯材Ｚ１の外周面に、表面部材Ｚ２として耐食性のある材料からなる線材を螺旋状に巻回して製造した複合部材Ｚは、表面部材Ｚ２の材料的特性である耐食性に加えて、複合部材Ｚの外表面の形状的特性から得られる優れた可撓性機能を有するものとなる。つまり、単に芯材Ｚ１の外周面に耐食性コーティングを施して製造した複合部材Ｚよりも、より一層可撓性に優れたものとなる。また、このようにして得られる複合部材Ｚの外表面に潤滑油を浸潤させるような場合には、複合部材Ｚの外表面の凹部Ｚ４（図２参照）に潤滑油が入り込むことになるため、この複合部材Ｚは、潤滑油を長期間保持することができるという機能を発揮することができる。
また、芯材Ｚ１の外周面上に表面部材Ｚ２を配置する段階において、液体状に生成することが困難な材料を表面部材Ｚ２として選択する場合であっても、線材状或いは粒子状等の形態に表面部材Ｚ２を形成することにより、このような表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面上に融着させて固着することが可能となる。
また、上記実施形態においては、電磁誘導加熱装置（加熱手段４）として中空筒状型のもの（断面リング状の形態のもの）を採用し、表面部材Ｚ２が外周面上に配設された芯材Ｚ１を中央部の空間部４１に配置して電磁誘導加熱を行うように構成している。つまり、芯材Ｚ１の外周面上に配設された表面部材Ｚ２の周囲を取り囲んで電磁誘導加熱するように構成しているため、芯材Ｚ１の外周面全域から均一に熱が発せられ、熱溶解させようとする領域（表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａ、又は、芯材Ｚ１における表面部材Ｚ２との対向領域Ｚ３ｂ、或いは、その両方）の全体を均一に熱溶解させることが可能となる。この結果、芯材Ｚ１の外周面に配設される表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１とをムラなく均一な固着力でもって結合することができる。
また、このような複合部材Ｚの製造装置１において、表面部材Ｚ２の融点が、芯材Ｚ１の融点よりも低くなるように、表面部材Ｚ２及び芯材Ｚ１の材料を選定することにより、電磁誘導加熱される芯材Ｚ１の熱によって、表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域（接触領域）Ｚ３ａを芯材Ｚ１よりも先に溶融させることが可能となるため、芯材Ｚ１の形状を熱溶解によって損なうことなく、表面部材Ｚ２のみを確実に溶解させて、当該表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面上に融着固定させることが可能となる。
また、このような複合部材Ｚの製造装置１において、例えば、図５に示すように、中心部分Ｚ１１と表面部分Ｚ１２とが異なる材料となるように芯材Ｚ１を形成し、芯材Ｚ１における表面部材Ｚ２との対向領域Ｚ３ｂに相当する芯材Ｚ１の表面部分Ｚ１２が、加熱によって熱溶解するように構成してもよい。このような構成であっても、芯材Ｚ１の表面部分Ｚ１２が、熱溶解した後、冷却して固化する結果、表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１とを強固に融着（固着）させることができる。
具体的には、例えば、芯材Ｚ１の中心部分Ｚ１１を鉄やステンレス等の比較的融点が高い材料により形成すると共に、芯材Ｚ１の表面部分Ｚ１２を中心部分Ｚ１１よりも融点の低い亜鉛や錫等の金属材料により形成する。このような芯材Ｚ１を、加熱手段４において加熱した場合に、中心部分Ｚ１１よりも融点の低い表面部分Ｚ１２が先に熱溶解することとなり、この表面部分Ｚ１２の材料が冷却されて固化することによって、芯材Ｚ１の外周面に配設されている表面部材Ｚ２（芯材Ｚ１の表面部分Ｚ１２上に配設された表面部材Ｚ２）が、芯材Ｚ１と固着することとなる。芯材Ｚ１をこのような構成とする場合、表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａが熱溶解するように表面部材Ｚ２の材料を選定してもよく、或いは、表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａが熱溶解しないような表面部材Ｚ２を選定してもよく、表面部材Ｚ２の材料選択の幅が広がることとなる。
また、図５に示す芯材Ｚ１は、中心部分Ｚ１１と表面部分Ｚ１２とを備える２層構造を有するものであるが、例えば、図６に示すように、中心部分Ｚ１１が、それぞれ異なる材料により構成される複数の層Ｚ１１ａ，Ｚ１１ｂ，Ｚ１１ｃを備えるように芯材Ｚ１を構成してもよい。また、芯材Ｚ１としては、表面部分Ｚ１２の材料が中心部分Ｚ１１よりも融点が低くなるように構成すると共に、芯材Ｚ１全体として導電性を備えるように構成すればよいため、中心部分Ｚ１１を電気を通しにくい材料により構成し、表面部分Ｚ１２を導電性材料により構成してもよく、或いは、中心部分Ｚ１１を導電性材料により構成し、表面部分Ｚ１２を電気を通しにくい材料により構成してもよい。
以上、本発明に係る複合部材Ｚを製造する製造装置１について説明したが、具体的構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態においては、電磁誘導加熱装置（加熱手段４）として、図４に示す中空筒状型の形状のものを採用しているが、このような構成に特に限定されず、表面部材Ｚ２が配設された芯材Ｚ１に対して磁界（磁束密度）を変化させて芯材Ｚ１に渦電流を発生させることができる構成であれば、どのような形状のものであってもよい。例えば、電磁調理器（ＩＨクッキングヒーター）に用いられるような、プレート状のものを電磁誘導加熱装置として採用し、当該プレート状電磁誘導加熱装置の近傍に表面部材Ｚ２が配設された芯材Ｚ１を配置することにより芯材Ｚ１を加熱するように構成してもよい。
また、上記実施形態においては、加熱手段４として電磁誘導加熱装置を採用しているが、この電磁誘導加熱装置にかえて、例えば、芯材Ｚ１の所定の２箇所に電極を接続し、当該電極間に電流を流すことにより芯材Ｚ１がジュール熱を発生するように構成してもよい。
また、上記実施形態における複合部材の製造装置１は、芯材Ｚ１の外周面に表面部材Ｚ２を配設した後、芯材Ｚ１を加熱手段４により加熱することにより、表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面に融着させる構成を有するものであるが、例えば、予め芯材Ｚ１を加熱手段４により加熱した後、表面部材配設手段３が、加熱された芯材Ｚ１の外周面に表面部材Ｚ２を配設するように製造装置１を構成してもよい。このような構成を採用する場合、加熱手段４としては、上述の電磁誘導加熱装置や、芯材の所定の２箇所に接続した電極間に電流を流すことにより芯材を加熱する装置の他、熱風を芯材に当てて当該芯材を加熱する熱風発生器や、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置等も利用することができ、製造装置１の汎用性を高めることができる。このような構成を採用した場合でも、表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面上に配設した際に、予め加熱された芯材Ｚ１の熱によって、芯材Ｚ１の外周面に配設される表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａ，Ｚ３ｂの少なくともいずれか一方（表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａ、又は、芯材Ｚ１における表面部材Ｚ２との対向領域Ｚ３ｂ、或いは、その両方）を熱溶解させることが可能であり、表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面に固着させた複合部材を製造することができる。
また、上記実施形態において、図７の概略構成ブロック図に示すように、接着剤層形成手段５を備えるようにして製造装置１を構成してもよい。この接着剤層形成手段５は、芯材Ｚ１の外周面に表面部材Ｚ２が配設される前段階において、予め芯材Ｚ１の融点よりも低い融点を有する接着剤を芯材Ｚ１の外周面に塗布するための手段であり、塗布装置５１と乾燥装置５２とを備えている。塗布装置５１は、芯材Ｚ１の融点よりも低い融点を有する接着剤を芯材Ｚ１の外周面に塗布する装置である。芯材Ｚ１の外周面に接着剤を塗布する具体的方法としては、スプレーガン等により霧化した接着剤を芯材Ｚ１の外周面に吹き付けることにより芯材Ｚ１の外周面上に接着剤層を形成する方法（スプレー方式）や、接着剤が貯留される貯留槽内に芯材Ｚ１を浸漬させて芯材Ｚ１の外周面（外表面）に接着剤層を形成する方法（ディッピング方式）等を採用することができる。なお、接着剤層形成手段５において用いられる接着剤としては、その接着力により、芯材Ｚ１の外周面の所望位置に表面部材Ｚ２を配設した状態を維持できれば特に限定されず、例えば、接着剤の融点が、表面部材Ｚ２の融点と略同等以下のものを採用してもよく、或いは、接着剤の融点が、表面部材Ｚ２の融点以上のものを採用してもよい。ここで、接着剤として、その融点が表面部材Ｚ２の融点よりも大きいものを採用する場合、加熱された芯材Ｚ１の熱を、効率よく表面部材Ｚ２に伝えることができる熱伝導性の高いものを選定することが好ましい。また、接着剤としては、種々の機能を有するものを選択することができる。例えば、接着剤として断熱性に富むものを採用した場合には、芯材が発揮する機能及び表面部材が発揮する機能の他、接着剤が発揮する断熱機能を更に有する複合部材を製造することが可能となる。また、接着剤としては、熱可塑性樹脂を主成分としたホットメルト接着剤を使用することもできる。このホットメルト接着剤を使用する場合には、当該ホットメルト接着剤を加熱溶融させた後、芯材Ｚ１の外周面に塗布する。
乾燥装置５２は、芯材Ｚ１の外周面に塗布された接着剤を乾燥させる装置であり、例えば、送風機により、接着剤が塗布された芯材Ｚ１に対して所定風量の風を当てて接着剤の乾燥を行うように構成される。なお、送風機が発熱体を備えるように構成し、接着剤が塗布された芯材Ｚ１に対して温風を吹き付けるように構成してもよい。なお、自然乾燥によって接着剤を乾燥させる場合には、この乾燥装置５２を設けることなく本発明に係る製造装置１を構成することができる。
このように、製造装置１が塗布装置５１を備えるように構成した場合、表面部材Ｚ２の外側から芯材Ｚ１を電磁誘導加熱することにより、例えば、表面部材Ｚ２として、芯材Ｚ１の融点よりも低い融点を有する部材を用いると共に、接着剤層形成手段５において用いられる接着剤として、接着剤の融点が、表面部材Ｚ２の融点と略同等以下のものを採用した場合、芯材Ｚ１を電磁誘導加熱することにより、表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａ及び表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１との間に介在する接着剤を溶解させることができ、表面部材Ｚ２をより一層強固に芯材Ｚ１に固着することができる。具体的に説明すると、表面部材Ｚ２として、芯材Ｚ１の外周面に螺旋状に巻回して配置される線材や、或いは、吹き付けることにより芯材Ｚ１の外周面に配置される粒状或いは繊維状の部材を使用する場合には、溶解した接着剤が、隣接して配置される線材や粒状の部材の隙間に進入することになるため、確実に表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１に固着させることが可能となる。また、表面部材Ｚ２として、芯材Ｚ１の融点よりも高い融点を有する部材を用いた場合には、芯材Ｚ１を加熱することにより表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１との間に介在する接着剤が溶解し、この溶解した接着剤が、隣接して配置される表面部材Ｚ２の隙間に進入して、表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１とを確実に固着させることが可能となる。また、接着剤として、表面部材Ｚ２の融点よりも高い融点を有するものを用いた場合であっても、芯材Ｚ１の熱が、接着剤層を介して表面部材Ｚ２に伝わることにより、表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域１３ａを溶解させることが可能であり、この溶解した対向領域１３ａが冷却されることにより、接着剤層を介して、表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１上に固着させることができる。
また、接着剤層形成手段５が、芯材Ｚ１の外周面に塗布された接着剤を乾燥させる乾燥装置５２を備えるように構成しているため、接着剤の接着力が失われた状態で表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面に配設することが可能となる。接着剤の接着力が存在する状況下、つまり、接着剤が乾燥していない状態でも表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面上に配設してもよいが、接着剤が乾燥しておらず、接着剤が液体状或いは半液体状の状態で表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面に配設する場合、配設された表面部材Ｚ２の周りから液体状（或いは半液体状）の接着剤が浸み出て、最終的に得られる複合部材Ｚの外表面に接着剤が残ってしまうおそれがある。或いは、液体状（或いは半液体状）の接着剤が芯材Ｚ１の外周面上に沿って流動し、接着剤が芯材Ｚ１の外周面上に均一の厚さで分布しなくなるおそれがある。このような場合に芯材Ｚ１の加熱を行うと、例えば、接着剤及び／又は表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａを溶融させて表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１に固着する際に、接着剤が薄く芯材Ｚ１表面に塗布されている部分において表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１との固着力が低下する恐れがある。これに対し、表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面に配設する前段階において、芯材Ｚ１の外周面に塗布した接着剤を乾燥させ、その後に表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面に配設する場合には、上述したような接着剤の浸出や接着剤の厚み分布が不均一になることを効果的に防止することができ、最終的に得られる複合部材Ｚの外表面に接着剤が残留することや、表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１との固着力が低下する部分が発生することを確実に防止することができる。
また、上記実施形態においては、表面部材配設手段３としてカバリング装置を採用する構成について説明したが、例えば、芯材Ｚ１を回転させることにより、線材状或いは帯状の表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面上に螺旋状に巻回して、芯材Ｚ１の外周面を表面部材Ｚ２で被覆する芯材巻き付け装置を表面部材配設手段３として採用してもよい。なお、帯状の表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１上に巻回して配設する場合、巻回するピッチについては、表面部材Ｚ２が重なってもよく、或いは重ならなくてもよい。ここで、芯材Ｚ１の径が比較的太い棒状の形状を有する場合、このように芯材Ｚ１を回転させながら帯状等の表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面上に螺旋状に巻回する芯材巻き付け装置を採用することにより、効率よく表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１上に配設することができる。また、芯材Ｚ１の外周面に、粒状或いは繊維状の表面部材Ｚ２を吹き付けることにより、芯材Ｚ１の外周面を表面部材Ｚ２で被覆する吹き付け装置を表面部材配設手段３として採用することができる。このような吹き付け装置を用いて、粒状或いは繊維状の表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面上に配設する場合、例えば、芯材Ｚ１の外表面がプラスの電荷を有するように帯電させると共に、粒状或いは繊維状の表面部材Ｚ２がマイナスの電荷を有するように帯電させて、当該粒状或いは繊維状の表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面に向けて吹き付けて付着させるように構成することが好ましい。或いは、上記接着剤層形成手段５における塗布装置５１のみを備えるようにして（乾燥装置５２を省略するようにして）複合部材Ｚの製造装置１を構成し、乾燥していない接着剤層に向けて粒状或いは繊維状の表面部材Ｚ２を吹き付けるように構成することが好ましい。
次に、本製造装置１の実施例について図８を用いて説明する。図８に示す複合部材Ｚの製造装置１は、連続的に線材状の複合部材Ｚを製造する装置であり、巻出リール６、接着剤層形成手段５、表面部材配設手段３、加熱手段４及び巻取リール７を備えている。なお、この製造装置１においては、複合部材Ｚを構成する芯材Ｚ１に対して脱脂処理等を行う前処理手段２を省略している。ここで、複合部材Ｚを構成する芯材Ｚ１は、線材状の形状を有しており、導電性材料により形成されている。表面部材Ｚ２も、線材状の形状を有しており、芯材Ｚ１よりも磁性が低く、その融点が芯材Ｚ１の融点よりも低い材料から形成されている。また、接着剤層形成手段５と表面部材配設手段３との間には、第１フィードロール装置８１及び第１速度・張力調整装置８２が配置されており、加熱手段４と巻取リール７との間には、第２フィードロール装置８３及び第２速度・張力調整装置８４が配置されている。第１及び第２フィードロール装置８１，８３は、芯材Ｚ１を巻出リール６から連続的に引き出し、芯材Ｚ１を、接着剤層形成手段５、表面部材配設手段３、加熱手段４に導くための移送手段である。第１及び第２速度・張力調整装置８２，８４は、線材状の芯材Ｚ１に対して一定の張力を加えるように制御するために設けられる装置である。具体的には、第１速度・張力調整装置８２が、表面部材配設手段３及び加熱手段４における処理が完了するまでの芯材Ｚ１の張力が一定となるように制御しており、第２速度・張力調整装置８４が、巻取リール7に巻き取られる張力が一定になるように制御している。また、第１速度・張力調整装置８２及び第２速度・張力調整装置８４は、それぞれの前後に配置される各装置において、芯材Ｚ１又は複合部材Ｚの送り速度の差が発生したときにその速度差を調整し、芯材Ｚ１又は複合部材Ｚが過不足なく供給できるように制御している。
巻出リール６には、線材状の芯材Ｚ１が巻回されており、そのリール軸６１を中心に回転して芯材Ｚ１を引き出し可能に構成されている。引き出された芯材Ｚ１は、第１フィードロール装置８１、第１速度・張力調整装置８２、第２フィードロール装置８３及び第２速度・張力調整装置８４の作用により、接着剤層形成手段５、表面部材配設手段３及び加熱手段４の順に導かれて巻取リール７により巻き取られる。なお、巻取リール７のリール軸７１には駆動装置（図示せず）が接続しており、巻取リール７がリール軸７１周りに回転できるように構成されている。
接着剤層形成手段５は、塗布装置５１及び乾燥装置５２を備えている。塗布装置５１は、霧化した接着剤を芯材Ｚ１の外周面に吹き付けることにより芯材Ｚ１の外周面上に接着剤層を形成することができるスプレーガンにより構成している。なお、このようなスプレー方式によって接着剤層を形成する方法の他、例えば、内部に液状の接着剤を貯留する容器を塗布装置５１として構成し、この容器内を芯材Ｚ１が通過できるように構成してもよい。このような構成の場合、容器の側壁部や底部に、芯材Ｚ１が挿通できる大きさの穴を形成し、この穴を介して、接着剤が貯留される容器内に芯材Ｚ１を通過させて、芯材Ｚ１の外周面に接着剤を塗布できるように構成する。
乾燥装置５２は、左右の両端部が閉塞される筒状ケース５２ａと、この筒状ケース５２ａ内に温風を供給可能な送風機５２ｂとを備えている。筒状ケース５２ａの左右閉塞壁５２ｃ，５２ｄには、芯材Ｚ１が通過可能な大きさの穴が形成されており、芯材Ｚ１が筒状ケース５２ａ内を通過できるように構成されている。
表面部材配設手段３としては、線材からなる表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の外周面に螺旋状に巻回することにより、芯材Ｚ１の外周面を表面部材Ｚ２で被覆する上述のカバリング装置（図３）を採用している。芯材Ｚ１は、カバリング装置が備えるスプール３１の中空軸心内を挿通するように配置されている。
加熱手段４としては、図９に示すような電磁誘導加熱装置を採用している。この電磁誘導加熱装置は、芯材Ｚ１に渦電流を発生させるための電磁誘導コイル４５と、電磁誘導コイル４５を内部に収納するケーシング４６と、ケーシング４６内にガスを供給するガス供給装置４７と、温度監視用の温度センサ４８とを備えている。ケーシング４６は、左右の両端が閉塞された二重円管状に構成されており、内側の円管４６ａの周りを巻回するように電磁誘導コイル４５が配置されている。また、内側の円管４６ａの内側領域（空間部４１）に、表面部材Ｚ２が外周面に配設された芯材Ｚ１が挿通するように構成されている。ケーシング４６の内側の円管４６ａは、例えば、耐熱エポキシガラス等の材料から形成されている。ガス供給装置４７は、交流電流を流すことにより発熱する電磁誘導コイル４５を冷却するために設けられるものである。なお、電磁誘導コイル４５としては、電線により構成するタイプの他に、銅パイプにより構成するタイプもあり、このような銅パイプを用いて電磁誘導コイル４５を構成する場合には、銅パイプ内に冷却水が流通できるように構成する。
このような構成の複合部材Ｚの製造装置１の作動について説明すると、まず、巻出リール６から芯材Ｚ１を引き出し、塗布装置５１を介して、乾燥装置５２における筒状ケース５２ａ内を芯材Ｚ１が通過するように、筒状ケース５２ａの左右閉塞壁５２ｃ，５２ｄに形成された穴に芯材Ｚ１を通す。更に、カバリング装置におけるスプール３１の中空軸心内を通過させ、加熱手段４におけるケーシング４６の内側円管の内側領域（空間部４１）を通過させる。次いで、芯材Ｚ１の引き出し先端を巻取リール７に接続する。
その後、カバリング装置におけるスプール３１に巻回されている線材（表面部材Ｚ２）を引き出して、線材（表面部材Ｚ２）の先端を芯材Ｚ１表面に固定する。
上記準備が完了した後、乾燥装置５２における送風機、カバリング装置、加熱手段４、巻取リール７、第１フィードロール装置８１、第１速度・張力調整装置８２、第２フィードロール装置８３、第２速度・張力調整装置８４を駆動する。第１フィードロール装置８１、第１速度・張力調整装置８２、第２フィードロール装置８３、第２速度・張力調整装置８４の作用により引き出された芯材Ｚ１は、塗布装置５１に導かれて芯材Ｚ１の外周面に接着剤が塗布され、その後、乾燥装置５２において塗布された接着剤を乾燥する。そして、接着剤が塗布された芯材Ｚ１に対して線材（表面部材Ｚ２）が巻回されて芯材Ｚ１の外周面に表面部材Ｚ２が配設（被覆）される。次いで、電磁誘導加熱装置により、外周面に表面部材Ｚ２が配設された芯材Ｚ１が加熱され、当該芯材Ｚ１の熱によって、芯材Ｚ１の外周面に配設された表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａ及び接着剤が熱溶解する。その後、電磁誘導加熱装置の外部に導かれることにより、表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａや芯材Ｚ１の温度が低下し、溶解していた表面部材Ｚ２における芯材Ｚ１との対向領域Ｚ３ａや接着剤が固化して表面部材Ｚ２と芯材Ｚ１とが固着され、複合部材Ｚが完成する。完成した複合部材Ｚは、巻取リール７に巻き取られることとなる。なお、図８に示す本製造装置１の実施例においては、接着剤層形成手段５、表面部材配設手段３、加熱手段４等を水平方向に並べて配置し、芯材Ｚ１を水平方向に移送しつつ表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の表面に固着するように構成しているが、このような構成に特に限定されず、例えば、接着剤層形成手段５、表面部材配設手段３、加熱手段４等を鉛直方向に並べて配置し、芯材Ｚ１を鉛直方向に移送しつつ表面部材Ｚ２を芯材Ｚ１の表面に固着するように構成してもよい。
１ 複合部材の製造装置
２ 前処理手段
３ 表面部材配設手段（カバリング装置）
３１ スプール
４ 加熱手段
４１ 空間部
４５ 電磁誘導コイル
４６ ケーシング
４７ ガス供給装置
４８ 温度センサ
５ 接着剤層形成手段
５１ 塗布装置
５２ 乾燥装置
８１ 第１フィードロール装置
８２ 第１速度・張力調整装置
８３ 第２フィードロール装置
８４ 第２速度・張力調整装置
Ｚ 複合部材
Ｚ１ 芯材
Ｚ１１ 中心部分
Ｚ１２ 表面部分
Ｚ２ 表面部材
Ｚ３ａ 表面部材における芯材との対向領域
Ｚ３ｂ 芯材における表面部材との対向領域
Ｚ４ 凹部
２ 前処理手段
３ 表面部材配設手段（カバリング装置）
３１ スプール
４ 加熱手段
４１ 空間部
４５ 電磁誘導コイル
４６ ケーシング
４７ ガス供給装置
４８ 温度センサ
５ 接着剤層形成手段
５１ 塗布装置
５２ 乾燥装置
８１ 第１フィードロール装置
８２ 第１速度・張力調整装置
８３ 第２フィードロール装置
８４ 第２速度・張力調整装置
Ｚ 複合部材
Ｚ１ 芯材
Ｚ１１ 中心部分
Ｚ１２ 表面部分
Ｚ２ 表面部材
Ｚ３ａ 表面部材における芯材との対向領域
Ｚ３ｂ 芯材における表面部材との対向領域
Ｚ４ 凹部
Claims (7)
- 芯材の外周面に表面部材が固着された複合部材を製造する製造装置であって、
前記芯材の外周面に表面部材を配設可能な表面部材配設手段と、
前記芯材を加熱し、加熱された前記芯材の熱によって、前記芯材の外周面に配設される前記表面部材と前記芯材との対向領域の少なくともいずれか一方を溶融させる加熱手段とを備える複合部材の製造装置。 - 前記芯材は、導電性材料により形成されており、
前記表面部材は、前記芯材よりも磁性が低い材料により形成されており、
前記加熱手段は、前記芯材の外周面に配設された前記表面部材の外側から前記芯材を電磁誘導加熱方式で加熱する電磁誘導加熱装置である請求項１に記載の複合部材の製造装置。 - 前記表面部材配設手段は、前記加熱手段によって加熱された前記芯材の外周面に前記表面部材を配設するように構成される請求項１に記載の複合部材の製造装置。
- 外周面に表面部材が配設される前記芯材に対して、予め前記芯材の融点よりも低い融点を有する接着剤を前記芯材の外周面に塗布する接着剤層形成手段を更に備える請求項１から３のいずれかに記載の複合部材の製造装置。
- 接着剤層形成手段は、前記芯材の外周面に塗布された接着剤を乾燥させる乾燥装置を更に備える請求項４に記載の複合部材の製造装置。
- 前記表面部材配設手段は、線材からなる表面部材を前記芯材の外周面に巻回することにより、前記芯材の外周面を前記表面部材で被覆するカバリング装置である請求項１から５のいずれかに記載の複合部材の製造装置。
- 前記表面部材配設手段は、粒状或いは繊維状の表面部材を前記芯材の外周面に吹き付けることにより、前記芯材の外周面を前記表面部材で被覆する吹き付け装置である請求項１から５のいずれかに記載の複合部材の製造装置。
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