JP3787772B2 - High viscosity melt coating composition coated core wire extrusion head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電線被覆押出しに関するものであり、特に、芯線の周りにピエゾ素子材料などの高粘性材料を押出し成る高粘性溶融被覆組成物被覆芯線押出しヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
圧電体とは振動が印加されると電圧を発生する材料で、圧電性セラミックや高分子圧電体がよく知られており、前者としてはチタン酸ジルコン酸鉛などから成るセラミックがあり、後者としては一軸延伸ポリ弗化ビニリデン(PVDF)などがある。この特性を利用したものとしてコード状感圧センサが知られている。コード状感圧センサは太さ2.5mm程度の柔らかく細長い紐状をしており、事故防止のため自動車のパワーウインドウの周囲や工場・倉庫・病院内を走る無人搬送車の外周に敷設したり、侵入検知のため敷地境界の塀の上に敷設して用いられるもので、この細長い紐状のどの部位が曲げられても、また、どの部位に異物が軽く接触したりしても、その部位の圧力変化を電気信号として出力することのできる便利なセンサである。
【0003】
本発明の対象である被覆芯線を用いたコード状感圧センサの構成を図4に示す。
同図において、40がコード状感圧センサで、これは軸方向中心に芯線(芯電極)41と、この芯電極41の周囲にピエゾ素子材料42を被覆し、さらにピエゾ素子材料42の周囲にシールド電極43を巻回し、最外周をPVC(塩化ビニル樹脂)44で被覆して成るものである。本発明は芯線41にピエゾ素子材料42を被覆する押出しヘッドを対象としている。コード状感圧センサ40は、使用温度が120℃まで可能な出願人独自開発の耐熱性を有する樹脂系材料を複合圧電体に用いており、従来の代表的な高分子圧電体(一軸延伸ポリ弗化ビニリデン)や複合圧電体(クロロプレンと圧電セラッミック粉末の複合圧電体)の最高使用温度である90℃より高い温度域(120℃以下)で使用できる。そして、複合圧電体がフレキシブル性を有する樹脂と圧電性セラミックから構成され、また、コイル状金属芯電極及びフィルム状外側電極から成るフレキシブル電極を用いて構成しており、通常のビニールコード並みのフレキシブル性を有している。
【0004】
さらに、コード状感圧センサ40は高分子圧電体並みの高感度であり、人体の挟み込みを検知するような低周波数領域(10Hz以下)では、高分子圧電体並みの高感度を有している。それは本複合圧電体の比誘電率(約55)が高分子圧電体(約10)よりも大きいので、低周波数領域(10Hz以下)でも感度の低下が小さいからである。
【0005】
高耐熱性複合圧電体(異なる二つの材料から構成される圧電体)は、樹脂系材料と10μm以下の圧電性セラミック粉末の複合体から構成され、振動検知特性はセラミックにより、またフレキシブル性は樹脂によりそれぞれ実現している。本複合圧電体は、樹脂系材料として非結晶性ポリエチレン系樹脂(分子量約300,000)と非結晶性ポリエチレン系樹脂(分子量約100,000)を複合化することにより、高耐熱性(120℃)と容易に形成できる柔軟性を実現すると共に架橋する必要のない簡素な製造工程を可能とするものである。
【0006】
このようにして得られたコード状感圧センサ40は圧電体を成形したままでは、圧電性能を有しないので、圧電体に数kV/mmの直流高電圧を印加すること
により、圧電体に圧電性能を付与する処理(分極処理)を行うことが必要である。この分極処理は複合圧電体の両面に電極を形成した後、両電極に直流高電圧を印加することにより行われる。複合圧電体にクラックなどの微少な欠陥が内在する場合、その欠陥部で放電して両電極間が短絡し易くなるので、充分な分極電圧が印加できなくなるが、本発明では一定長さの複合圧電体に密着できる補助電極を用いた独自の分極工程を確立することにより、欠陥を検出・回避して分極を安定化でき、これにより数10mの長尺化も可能になる。
【0007】
また、ケーブル状センサにおいては、内側電極にコイル状金属芯電極を、外側電極にフィルム状電極(アルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムの三層ラミネートフィルム)を用い、これにより複合圧電体と電極の密着性を確保すると共に、外部リード線の接続が容易にでき、フレキシブルなケーブル状実装構成が可能になる。芯電極は銅−銀合金コイル、外側電極はアルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムから成る三層ラミネートフィルム、圧電体はポリエチレン系樹脂+圧電性セラミック粉末、外皮は熱可塑性プラスチック、これにより、比誘電率は55、電荷発生量は10−13C(クーロン)/gf、最高使用温度は120℃となる。
【0008】
図5は従来のこの種の押出しヘッドを示し、(a)は縦断面図、(b)は側面図である。同図において、50は押出しヘッドで、51は溶融被覆組成物圧送部、511はランド部、512は袋ナット、52はダイリング、521はダイ押えリング、522は偏肉調整ボルト、523は押えボルト、53はニップル、54はダイブロック、55はマンドレル、56はニップホルダー、561はワイヤガイド、562は偏肉調整リング、563はギャップ調整ナット、57は組成物温度センサである。
【0009】
次に、この従来装置の動作について説明する。まず、芯線Wが図の左側のワイヤガイド561から直線状に案内され、そこからマンドレル55とニップル53の各通路を一直線に図の右側へ移動し、ダイリング52の出口部から出てゆく。一方、図で上方の溶融被覆組成物圧送部51からは圧電セラミック粉末と合成ゴムから成る圧電複合材料が図示のない加熱装置で加熱されて溶融状態でスクリューなどの圧送機構(図示なし)によりランド部511の通路およびマンドレル55の通路(図示なし)を経て、ダイブロック54の内面と、ニップル53およびニップルホルダ56の外面との間の隙間541を通ってニップル53の先端で芯線Wの外側を被覆(被覆部C)しながらダイリング52の出口部から出てゆく。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ダイリング52の断面図からわかるように、従来装置のダイリング52の内部形状にあっては、溶融被覆組成物が滞留することのないよう進行方向に進むに従って狭くなってゆくテーパ(ロート)状となっている。このロート状形状によって溶融被覆組成物が中空部内に滞留せず、スムーズに圧送されることができるようになると考えられていたので、このロート状形状がこれまでの最良の形状であり、これ以外の形状は高粘性の組成物の圧送には適していなかった。すなわち、これが高粘性でなくて、低粘性の組成物や流動性液体であればテーパ状とする必要は全くなく、例えば注射器のような進行方向垂直壁であってもスムーズに圧送されることができると誰しも考えるところであるが、感圧センサ材料のような高粘性(いわゆる硬い)の組成物を押出す装置ではこのテーパ状が必須の大前提であり、この形状が究極の形状であり、これ以外の形状はこの技術分野ではまったく考えられなかったのが現状であった。そして、この溶融被覆組成物は高粘性であるため圧送に時間がかかるが、テーパ状であるがために、被覆芯線を得るには1m/分という製造速度で製造が可能であると考えられていた。
【0011】
ところで、本出願人は上記1m/分という製造速度をもっと上げる実験を各種試みた。実験1:まず、現行仕様パッキンを用いた従来装置において、スクリューの回転数を通常(2rpm)の3倍強(7rpm)に上げたところ、溶融被覆組成物はダイリング52の出口部から出ずに、フランジから漏れ出た。
【0012】
実験2:次に、従来装置において昇温後にフランジを再度締め付けて、スクリューの回転数をさらに2倍強(14rpm)に上げたところ、同じくフランジから漏れ出た。押出し速度は1.5m/分であった。さらに、速度を上げたらフランジのボルトが破断した。
【0013】
実験3:従来装置において山形突起銅パッキンを用い、昇温後にフランジを再度締め付けて、スクリューの回転数を2rpmにしたところ、溶融被覆組成物はダイリング52の出口部から出ずに、フランジから漏れ出た。圧力センサは約60MPaを検出した。
【0014】
実験4:従来装置において現行仕様パッキンとテフロンパッキンを用いてスクリューの回転数を2rpmにしたところ、溶融被覆組成物はダイリング52の出口部から出ずに、フランジから漏れ出た。テフロンパッキンもはみ出た。圧力センサは約50MPaを検出した。
【0015】
実験5:従来装置において山形突起銅パッキンとテフロンパッキンを用い、ボルト締め付け強化をしてスクリューの回転数を4rpmにしたところ、押出し速度は0.6m/分であり、溶融被覆組成物は途中からダイリング52の出口部から出なくなった。圧力センサは約95MPaを検出した。さらに速度アップしたところでボルトが破断した。
【0016】
以上のように、1m/分なる製造速度が上限であり、それ以上の速度アップではパッキンからのはみ出しや、ボルト破断が生じた。本発明は、これらの問題を解決するもので、パッキンからの溶融被覆組成物のはみ出しや、ボルト破断が生じない、しかも高速駆動できるコード状被覆芯線押出し装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
【0018】
上記の課題を解決するため、本願請求項1記載の押出しヘッドの発明は、出口部を有するダイリングと、該出口部に近接配設されるニップルと、を有する押出しヘッドであって、前記ニップルには内部の軸方向に芯線通路を備えて該芯線通路から前記出口部へ向けて芯線を繰り出し、前記ダイリングと前記ニップルとで構成される空間内に粘性溶融被覆組成物を前記出口部へ向けて圧送することにより、前記芯線に前記粘性溶融被覆組成物を被覆しつつコード状被覆芯線をダイリング出口部から押し出す押出しヘッドにおいて、前記ダイリングと前記ニップルとで構成される空間の前記出口部近傍に前記粘性溶融被覆組成物を滞留させる滞留だめを形成し、前記滞留だめが、前記出口部を有する壁面を前記出口部における前記芯線の進行方向に対して垂直に形成して成るものであることを特徴とする。
以上の構成により、溶融被覆組成物が粘性であっても大きな表面摩擦抵抗なく出口部122へ向かうので、高速製造が可能となり、もっとも簡単な構造の滞留だめが得られることとなる。
また、請求項2記載の発明は、上記記載の押出しヘッドにおいて、前記滞留だめが、前記出口部を有する壁面を前記出口部における前記芯線の進行方向に対して狭くなる斜面でかつ該斜面を階段形状に形成して成るものであることを特徴とする。
以上の構成により、上記記載の滞留だめよりも早く滞留だめが形成されるので、運転の立ち上げが早くなり、早く定常運転に持っていくことができる。
【0019】
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の押出しヘッドにおいて、前記芯線が前記芯線通路内を直線的に移動することを特徴とする。
また、請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載の押出しヘッドにおいて、前記滞留だめが、ダイリングの壁面とニップルの壁面で挟まれた空間内に形成して成るものであることを特徴する。
また、請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の押出しヘッドにおいて、前記粘性溶融被覆組成物を前記ダイリングに向けて直線経路で供給することを特徴とする。
以上の構成により、溶融被覆組成物を直角に供給していた従来装置と比べて、摩擦抵抗を少なくさせることができ、製造速度を大幅にアップさせることができる。
【0020】
また、請求項6記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の押出しヘッドにおいて、前記ニップルを固定するニップルホルダー内の芯線通路を直線経路としたことを特徴とする。
以上の構成により、芯線は押出し機と干渉せずに芯線の配置が可能となり、また、芯線に屈曲部が無くなるので、不要な負荷を与えることなく被覆押出しを行うことができる。
また、請求項7記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の押出しヘッドにおいて、前記ニップルを固定するニップルホルダー内の芯線通路を前記ニップル内の芯線通路に対して直角又は傾斜の経路としたことを特徴とする。
以上の構成により、単軸スクリューの内部に芯線通路を形成するといった複雑な加工をすることなく、同じような効果を持つセンサを製造することが可能となる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図1〜図4を用いて詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る押出しヘッドで、(a)は正面断面図ある。(b)は側面図である。図1において、10は本発明の第1の実施の形態に係る押出しヘッドで、図で左右方向に貫通する貫通口141を有するダイブロック14をベースに、図の左側に溶融被覆組成物圧送部11が、図の右側にダイリング12が、それぞれの固定部材を介して固定されている。溶融被覆組成物圧送部11は内部に長さ方向にシリンダ状空間111が形成されて成る管状体で、進行方向先端(図の右側)でダイブロック14の貫通口141と連接している。このシリンダ状空間111にニップルホルダーを兼ねた単軸スクリュー16が挿入されている。単軸スクリュー16は進行方向先端にニップル13を固定し、その表面にらせん羽根164が形成されており、単軸スクリュー16の回転によりシリンダ状空間111内に存在する溶融被覆組成物を前進させる(図で右側へ進める)ようになる。また、単軸スクリュー16の内部は本発明の第1の実施の形態によりその長さ方向に芯線Wが通過するが芯線通路161が形成されている。単軸スクリュー16の進行方向先端に固定されているニップル13の外形は先端が円錐状、後端が円筒状をし、内部は長さ方向に芯線Wが通過する芯線通路131が形成され、前記芯線通路161と連接されている。
【0022】
ダイリング12は内部に凹部空間121を有するキャップ状をしており、軸方向中央に凹部空間121と外部と通じる出口部122が開けられている。ニップル13の芯線通路131の先端にこの出口部122が近接配置されている。また、図でダイブロック14の上下からに中心に向けて圧力センサ18と樹脂温度センサ17とが取り付けられ、貫通口141における溶融被覆組成物の圧力と温度を検出している。
【0023】
以上のような構成の押出しヘッド10の動作は次のようになる。
芯線が図の左側から単軸スクリュー16の内部に形成されている芯線通路161に案内されて芯線通路161内を直線的に移動し、ニップル13の芯線通路131内を経てニップル13の開口部から出て、ダイリング12の内部の凹部空間121を通ってダイリング12の出口部122から出てゆく。以上の構成により、芯線が単軸スクリュー16の内部の芯線通路161に案内されて直線的に移動するので、移動芯線Wは押出し機と干渉せずに芯線の配置が可能となり、また、芯線Wに屈曲部が無くなるので、不要な負荷を与えることなく被覆押出しを行うことができる。
【0024】
一方、高粘性被覆組成物(圧電セラミック粉末と合成ゴムから成る圧電複合材料)は、図示のないヒータ加熱装置で100℃近くにまで加熱された溶融状態で、図で左側からシリンダ状空間111内の単軸スクリュー16の外側との空間に送りこまれる。シリンダ状空間111内では単軸スクリュー16が回転しているので、その表面に形成されたらせん羽根164によって前方(右側)へ圧送され、最終的にダイリング12の内部の凹部空間121に到達する。凹部空間121では、ニップル13の開口部から出てきた芯線Wを被覆しながら出口部122から芯線を中心としたコード状被覆芯線が出てゆく。このように、高粘性溶融被覆組成物を直線的に圧送することは従来装置になかったことである。すなわち、従来装置では溶融被覆組成物を直角に供給していたので、直角近傍での摩擦抵抗が大きかったが、本発明では高粘性溶融被覆組成物を直線的に供給させたことにより、摩擦抵抗を少なくさせ、高速圧送が可能となった。
【0025】
さらに、本発明では各実施の形態とも、ダイリング12の出口部122を有する壁面が、出口部122における芯線Wの進行方向に対して垂直となっているのが特徴である。これを図5の従来装置のダイリング52の内部形状と比較すると分かるように、従来装置にあっては、溶融被覆組成物が滞留することのないよう進行方向に進むに従って狭くなってゆくロート状となっているのに対して、ここでは積極的に溶融被覆組成物を滞留させるようにした点が異なる。このように出口部122を有する壁面を垂直とすることにより、隅部に入った高粘性溶融被覆組成物はそれ以上進むことも退くこともできなくなる「滞留だめ」に入った状態となっている。この滞留だめの作用効果についての詳しい分析は、後の学者の研究に委ねることとするが、本出願人の現在の理解によれば、ロート状の場合、出口部122へ向かう高粘性溶融被覆組成物はその大部分がロート状面と接触しながら移動することとなり、表面での摩擦抵抗が大きくなるので、進行が遅くなるのであろうと推察される。これに対して、芯線の進行方向に対して直角に延びる壁面(本発明)の場合には出口部122へ向かう高粘性溶融被覆組成物は壁面に接するのではなくて滞留だめに溜まっている同一組成物と接触しながら移動することとなるため、それほど大きな摩擦が生じなくなり高速可能なのであろうと考えられる。ちなみに、これを従来装置50のダイリング52(図5)と比較すると、従来の押出速度1m/分に対して、5m〜12m/分と大幅に速度アップを図ることができるようになった。
【0026】
図3はダイリング32に形成された各種構成の滞留だめを挙げている。
(a)〜(c)は深鍋型で、そのうち(a)は直角型、(b)は湾曲型、(c)は鈍角型、(d)および(e)はコロセウム(円形競技場)型で、そのうち(d)は直角型、(e)は湾曲型である。図3(a)のダイリング321には、出口部を有する壁面1aを芯線の進行方向に対して垂直とすることにより、壁面1aに到達した高粘性溶融被覆組成物はそれ以上進むことも退くこともできないいわゆる「滞留だめ」(図で点の集合で示す部位。)に入った状態となる。その結果、矢印方向から圧送されてきた高粘性溶融被覆組成物は滞留だめに向かうことなく、滞留だめに滞留中の同一組成物と接触しながら出口部へ移動するので高速になると考えられる。
【0027】
図3(b)のダイリング322には、出口部を有する壁面2aを湾曲とすることにより、より滞留し易くなる滞留だめ(図で点の集合で示す部位。)が形成される。その結果、矢印方向から圧送されてきた高粘性溶融被覆組成物は、滞留だめの同一組成物と接触しながら、出口部へ高速で移動することができる。
【0028】
図3(c)のダイリング323には、出口部を有する壁面3aを芯線の進行方向に対して鈍角(図で右側に傾斜)とすることにより、ここへ到達した組成物は、出口部へよりいっそう移動しにくくなる「滞留だめ」(図で点の集合で示す部位。)に入った状態となる。その結果、矢印方向から圧送されてきた高粘性溶融被覆組成物は滞留だめに向かうことなく、滞留だめの滞留中の同一組成物と接触しながら出口部へ移動するので高速になると考えられる。
【0029】
図3(d)のダイリング324には、出口部を有する壁面4aを直角型コロセウムとすることにより、図3(a)〜図3(c)の滞留だめよりも早く滞留だめが形成されるので、運転の立ち上げが早くなり、早く定常運転に持っていくことができる。
【0030】
図3(e)のダイリング325には、出口部を有する壁面5aを湾曲型コロセウムとすることにより、図3(d)の滞留だめよりもより出口部へ移動しにくくなる滞留だめが形成される。
【0031】
図2は本発明の第2の実施の形態に係る押出しヘッドのニップル部分を示している。図2(a)は図2(b)のA−A断面図、図2(b)は側面図、図2(c)は図2(a)のB−B断面図、図2(d)は平面図である。図2(a)において、24は管状のダイブロックで、これは図で左右方向に貫通する貫通孔241を備えており、ダイブロック24の右側にダイリング22が固定され、ダイブロック24の左側には図示してないが図1で説明したのと同じ単軸スクリューがありこれの回転によって溶融被覆組成物が圧送されてくる。
【0032】
この貫通孔241の長さ方向中央付近において、管の中心を通って管壁同士を連結する連結部242が設けられている。この連結部242には右側にニップル23が固定され、左側は栓26で塞がれている。連結部242の半径方向の幅(図4(c)参照)は狭く形成されており、したがって貫通孔241は連結部242の両脇に通路(図2(c)の241a、241b)が確保されているので、図2(a)において溶融被覆組成物の到達空間である通路241cとダイリング側空間である241dとは連結部242の脇道(図2(a)で紙面の表側および裏側に存在)で通じており、ダイブロック24の左側到達した溶融被覆組成物はダイリング22側へ移動できるようになる。
【0033】
ニップル23は軸方向中心を通る貫通孔231とこの貫通孔231に通じる半径方向孔を備えている。一方、ダイブロック24の連結部242には、ダイブロックの外側とニップル23の前記半径方向孔とに通じるダイブロック通路243が設けられていて、このダイブロック通路243およびニップル23の前記半径方向孔を介して外部から芯線Wがニップル貫通孔231へ供給され、さらにダイリング22の出口部222を通してダイリング22の外部へと出てゆく。このように、本発明の第2の実施の形態では芯線Wをニップル23対して直角に供給するのが特徴で、この構成により、単軸スクリュー16の内部に芯線通路161(図1)を形成するといった複雑な加工をすることなく、同じような効果を持つセンサを製造することが可能となる。なお、ここでは芯線Wをニップル23対して直角に供給しているが、ニップル23対して斜めに供給してももちろんかまわない。
【0034】
その他の特徴は第1の実施の形態と同じである。すなわち、高粘性溶融被覆組成物を直線的に圧送すると共に、滞留だめを形成している。高粘性溶融被覆組成物の直線的圧送は前述のように従来装置になかったことであり、本発明によって高粘性溶融被覆組成物を直線的に供給させたことにより、摩擦抵抗を少なくさせ、高速圧送が可能となった。また、滞留だめについては次のように形成される。ダイリング22がキャップ状をしており、そのキャップ外壁221には外部と通じる出口部222が開けられている。このダイリング22の出口部222を有するキャップ外壁221が、出口部222における芯線Wの進行方向に対して垂直となっていることにより、隅部に滞留だめが形成される。そして、ニップル23の芯線通路231の先端にこの出口部222が近接配置されている。また、図示していないがダイブロック24の上下からに中心に向けて圧力センサと樹脂温度センサとが取り付けられ、貫通孔241における溶融被覆組成物の圧力と温度を検出している。
【0035】
以上のような図2の押出しヘッドの動作は次のようになる。
芯線Wがダイブロック24の通路243からニップル貫通孔231へ供給され、さらにダイリング22の出口部222を通してダイリング22の外部へと出てゆく。一方、溶融被覆組成物は図示のないヒータ加熱装置で100℃近くにまで加熱された溶融状態でダイブロック24内の左側空間24Cに圧送され、脇道241a、241b(図2C)を経て最終的にダイリング12の右側空間241dに到達する。ダイリング12の右側空間241dでは、ニップル23から出てきた芯線Wを被覆しながら出口部222から芯線を中心としたコード状被覆電線が出てゆく。その際、本発明の「滞留だめ」により、第1の実施の形態と同じく、芯線Wの進行方向に対して垂直となっていることにより隅部に滞留だめが形成されるので、隅部に入った組成物はそれ以上進むことも退くこともできなくなり、圧送されてきた高粘性溶融被覆組成物は滞留だめに向かうことができず、滞留だめに滞留中の同一組成物と軽い接触をしながら出口部へ高速で移動する。第2の実施の形態発明による製造速度は5m〜12m/分となり、従来装置と比較して大幅に速度アップを図ることができるようになった。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、出口部を有するダイリングと、該出口部に近接配設されるニップルと、を有する押出しヘッドであって、前記ニップルには内部の軸方向に芯線通路を備えて該芯線通路から前記出口部へ向けて芯線を繰り出し、前記ダイリングと前記ニップルとで構成される空間に粘性溶融被覆組成物を前記出口部へ向けて圧送することにより、前記芯線に前記粘性溶融被覆組成物を被覆しつつコード状被覆芯線をダイリング出口部から押し出す押出しヘッドにおいて、前記ダイリングと前記ニップルとで構成される空間の前記出口部近傍に前記粘性溶融被覆組成物を滞留させる滞留だめを形成し、前記滞留だめは前記出口部を有する壁面を前記出口部における前記芯線の進行方向に対して垂直に形成したので、溶融被覆組成物が高粘性であっても大きな表面摩擦抵抗なく出口部へ向かうので、高速製造が可能となる。また、粘性溶融被覆組成物をダイリングに向けて直線経路で供給するようにしたので、溶融被覆組成物を直角に供給していた従来装置と比べて、摩擦抵抗を少なくさせることができ、製造速度を大幅にアップさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る押出しヘッドを説明する図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る押出しヘッドのニップル部分を説明する図である。
【図3】ダイリング32に形成された各種構成の滞留だめを説明する図である。
【図4】本発明の対象である被覆芯線を用いたコード状感圧センサの構成を示す図である。
【図5】従来のこの種の押出しヘッドを説明する図である。
【符号の説明】
10 本発明の第1の実施の形態に係る押出しヘッド
11 溶融被覆組成物圧送部
111 シリンダ状空間
121 凹部空間
122 出口部
13 ニップル
131 芯線通路
141 貫通口
14 ダイブロック
16 単軸スクリュー
161 芯線通路
17 樹脂温度センサ
18 圧力センサ18
22 ダイリング
221 キャップ外壁
222 出口部
23 ニップル
231 芯線通路用貫通孔
24 管状ダイブロック
241 貫通孔
242 連結部
243 ダイブロック通路
26 栓[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric wire coating extrusion, and more particularly to a high viscosity molten coating composition coated core wire extrusion head in which a high viscosity material such as a piezo element material is extruded around a core wire.
[0002]
[Prior art]
Piezoelectric materials are materials that generate voltage when vibration is applied. Piezoelectric ceramics and polymer piezoelectric materials are well known. The former includes ceramics such as lead zirconate titanate, and the latter includes There is uniaxially stretched polyvinylidene fluoride (PVDF). A cord-like pressure sensor is known as one that utilizes this characteristic. The cord-like pressure sensor is a soft and slender string with a thickness of about 2.5mm, and it is laid around the power window of automobiles and the outer periphery of automated guided vehicles running in factories, warehouses and hospitals to prevent accidents. It is used by laying on the fence at the boundary of the site for intrusion detection. Regardless of which part of this elongated string is bent or which part is slightly touched by foreign matter, that part It is a convenient sensor that can output a change in pressure as an electrical signal.
[0003]
FIG. 4 shows the configuration of a cord-like pressure sensor using a coated core wire that is the subject of the present invention.
In the figure,
[0004]
Further, the cord-
[0005]
High heat-resistant composite piezoelectric material (piezoelectric material composed of two different materials) is composed of a composite of resin-based material and piezoelectric ceramic powder of 10 μm or less, with vibration detection characteristics made of ceramic, and flexibility is resin Each has been realized. This composite piezoelectric body is made of a high heat resistance (120 ° C.) by combining an amorphous polyethylene resin (molecular weight of about 300,000) and an amorphous polyethylene resin (molecular weight of about 100,000) as a resin material. ) And a simple manufacturing process that does not need to be crosslinked.
[0006]
The cord-like pressure-
Therefore, it is necessary to perform a process for imparting piezoelectric performance to the piezoelectric body (polarization process). This polarization process is performed by forming electrodes on both sides of the composite piezoelectric body and then applying a DC high voltage to both electrodes. When a minute defect such as a crack is inherent in the composite piezoelectric body, it becomes easy to short-circuit between the two electrodes by discharging at the defect portion, so that a sufficient polarization voltage cannot be applied. By establishing a unique polarization process using an auxiliary electrode that can be brought into close contact with the piezoelectric body, it is possible to detect and avoid defects and stabilize the polarization, thereby enabling a length of several tens of meters.
[0007]
In the cable sensor, a coiled metal core electrode is used for the inner electrode, and a film electrode (aluminum-polyethylene terephthalate-aluminum three-layer laminate film) is used for the outer electrode. In addition, the external lead wire can be easily connected, and a flexible cable-like mounting configuration is possible. The core electrode is a copper-silver alloy coil, the outer electrode is a three-layer laminate film made of aluminum-polyethylene terephthalate-aluminum, the piezoelectric body is polyethylene resin + piezoelectric ceramic powder, the outer skin is thermoplastic, and the relative dielectric constant is 55, the charge generation amount is 10-13C (coulomb) / gf, and the maximum use temperature is 120 ° C.
[0008]
FIG. 5 shows a conventional extrusion head of this type, wherein (a) is a longitudinal sectional view and (b) is a side view. In the figure, 50 is an extrusion head, 51 is a melt coating composition pumping section, 511 is a land section, 512 is a cap nut, 52 is a die ring, 521 is a die presser ring, 522 is a thickness adjustment bolt, and 523 is a presser. A bolt, 53 is a nipple, 54 is a die block, 55 is a mandrel, 56 is a nip holder, 561 is a wire guide, 562 is a thickness adjusting ring, 563 is a gap adjusting nut, and 57 is a composition temperature sensor.
[0009]
Next, the operation of this conventional apparatus will be described. First, the core wire W is guided linearly from the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As can be seen from the cross-sectional view of the
[0011]
By the way, the present applicant tried various experiments to further increase the production speed of 1 m / min. Experiment 1: First, in the conventional apparatus using the current specification packing, when the number of rotations of the screw was increased to a little over 3 times (7 rpm) of the normal (2 rpm), the molten coating composition did not come out from the exit portion of the
[0012]
Experiment 2: Next, after the temperature was raised in the conventional apparatus, the flange was tightened again, and the screw rotation speed was further increased to a little more than twice (14 rpm). The extrusion speed was 1.5 m / min. Furthermore, when the speed was increased, the bolt on the flange broke.
[0013]
Experiment 3: Using a chevron copper packing in a conventional apparatus, after the temperature was raised, the flange was tightened again and the screw rotation speed was set to 2 rpm. The molten coating composition did not come out of the outlet portion of the
[0014]
Experiment 4: In the conventional apparatus, when the number of rotations of the screw was set to 2 rpm using the current specification packing and Teflon packing, the molten coating composition leaked from the flange without exiting from the outlet portion of the
[0015]
Experiment 5: Using a chevron copper packing and Teflon packing in a conventional apparatus, tightening bolt tightening and rotating the screw to 4 rpm, the extrusion speed was 0.6 m / min, and the molten coating composition was in the middle No longer comes out of the exit of the
[0016]
As described above, the production speed of 1 m / min is the upper limit, and when the speed is increased further, protrusion from the packing and bolt breakage occurred. The present invention solves these problems, and is to provide a cord-like coated core wire extrusion apparatus that does not cause protrusion of a molten coating composition from a packing and does not break a bolt, and can be driven at a high speed.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
[0018]
In order to solve the above problems, an invention of an extrusion head according to claim 1 of the present application is an extrusion head having a die ring having an outlet portion and a nipple disposed in proximity to the outlet portion, wherein the nipple Is provided with a core wire passage in the inner axial direction, the core wire is fed out from the core wire passage toward the outlet portion, and the viscous melt-coating composition is introduced into the space formed by the die ring and the nipple to the outlet portion. In the extrusion head that pushes the cord-shaped coated core wire from the die ring outlet portion while coating the viscous melt coating composition on the core wire by pumping toward the outlet, the outlet of the space constituted by the die ring and the nipple A stay reservoir that retains the viscous melt-coating composition is formed in the vicinity of the portion, and the stay reservoir forms a wall surface having the outlet portion in the traveling direction of the core wire at the outlet portion. And characterized in that obtained by forming vertically against.
With the above configuration, even if the molten coating composition is viscous, it goes to the
Further, according to claim 2The inventionthe aboveIn the extrusion head described above, the retention reservoir is formed by forming a wall surface having the outlet portion into a slope that becomes narrower with respect to a traveling direction of the core wire in the outlet portion, and forming the slope in a step shape. Features.
With the above configuration,the aboveSince the retention reservoir is formed earlier than the described retention reservoir, the start-up of the operation is quickened, and the operation can be quickly brought to the steady operation.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, in the extrusion head according to the first or second aspect, the core wire linearly moves in the core wire passage.
Also,The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1.Or 2In the extrusion head described,The retention reservoir is formed in a space sandwiched between the wall surface of the die ring and the wall surface of the nipple.To do.
Further, according to claim 5The invention is claimed in claim 1.~ 4The extrusion head according to any one of the preceding claims,WritingThe hot melt coating composition is supplied in a straight path toward the die ring.
With the above configuration, the frictional resistance can be reduced and the production speed can be greatly increased as compared with the conventional apparatus in which the molten coating composition is supplied at a right angle.
[0020]
Also,Claim 6The invention is characterized in that in the extrusion head according to any one of claims 1 to 4, the core wire passage in the nipple holder for fixing the nipple is a straight path.
With the above configuration, the core wire can be disposed without interfering with the extruder, and the core wire can be extruded without applying an unnecessary load because there is no bent portion.
Also,Claim 7The invention is characterized in that in the extrusion head according to any one of claims 1 to 4, the core wire passage in the nipple holder for fixing the nipple is a right-angled or inclined passage with respect to the core wire passage in the nipple. And
With the above configuration, it is possible to manufacture a sensor having the same effect without complicated processing such as forming a core wire passage inside a single screw.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is an extrusion head according to a first embodiment of the present invention, and FIG. (B) is a side view. In FIG. 1,
[0022]
The
[0023]
The operation of the
The core wire is guided from the left side of the drawing to the
[0024]
On the other hand, the high-viscosity coating composition (piezoelectric composite material comprising piezoelectric ceramic powder and synthetic rubber) is in a molten state heated to near 100 ° C. by a heater heating device (not shown), and in the
[0025]
Furthermore, the present invention is characterized in that the wall surface having the
[0026]
FIG. 3 lists the retention reservoirs of various configurations formed on the die ring 32.
(A) to (c) are deep pan types, of which (a) is a right angle type, (b) is a curved type, (c) is an obtuse angle type, (d) and (e) are colosseum (amphitheater) types Of these, (d) is a right-angle type and (e) is a curved type. In the
[0027]
In the
[0028]
In the
[0029]
In the
[0030]
In the
[0031]
FIG. 2 shows a nipple portion of an extrusion head according to the second embodiment of the present invention. 2A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2B, FIG. 2B is a side view, FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A, and FIG. Is a plan view. In FIG. 2A,
[0032]
In the vicinity of the center of the through
[0033]
The
[0034]
Other features are the same as those of the first embodiment. That is, the highly viscous melt-coating composition is linearly pumped and a retention reservoir is formed. As described above, the linear pumping of the high-viscosity molten coating composition was not present in the conventional apparatus. By supplying the high-viscosity molten coating composition linearly according to the present invention, the frictional resistance is reduced and the high speed Pumping is possible. Further, the retention reservoir is formed as follows. The
[0035]
The operation of the extrusion head of FIG. 2 as described above is as follows.
The core wire W is supplied from the
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided an extrusion head having a die ring having an outlet portion and a nipple disposed in proximity to the outlet portion, and the nipple has a core wire passage in the inner axial direction. A space formed by the die ring and the nipple, and extending the core wire from the core wire passage toward the outlet portion.StickyBy feeding the melt-adhesive coating composition toward the outlet,WritingIn the extrusion head for extruding the cord-coated core wire from the die ring outlet while coating the heat-resistant melt coating composition, the front of the space formed by the die ring and the nipple is in the vicinity of the outlet.WritingForming a retention reservoir for retaining the heat-resistant molten coating composition, and the retention reservoir is configured to suspend a wall surface having the outlet portion with respect to a traveling direction of the core wire at the outlet portion.directlySince it was formed, even if the melt coating composition is highly viscous, it goes to the outlet without a large surface frictional resistance, so that high-speed production becomes possible. Also,StickySince the hot melt coating composition is fed to the die ring by a straight path, the friction resistance can be reduced and the production speed can be reduced as compared with the conventional apparatus which feeds the melt coating composition at a right angle. It can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an extrusion head according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a nipple portion of an extrusion head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining retention pools of various configurations formed on the die ring 32;
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a cord-type pressure sensitive sensor using a coated core wire that is an object of the present invention.
FIG. 5 is a view for explaining a conventional extrusion head of this type.
[Explanation of symbols]
10. Extrusion head according to the first embodiment of the present invention
11 Molten coating composition pumping section
111 Cylindrical space
121 Recessed space
122 Exit
13 Nipple
131 core wire passage
141 Through-hole
14 die block
16 single screw
161 Core wire passage
17 Resin temperature sensor
18
22 Die ring
221 Cap outer wall
222 Exit
23 Nipple
231 Core wire passage through hole
24 Tubular die block
241 Through hole
242 connecting part
243 Die Block Passage
26 stoppers
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