JP4810174B2 - 螺旋スペーサの製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、螺旋スペーサの製造方法および製造装置に関し、特に、ＳＺ螺旋溝を有するスペーサの製造方法および製造装置にするものである。

ＳＺ溝を備えた光ファイバスペーサの製造装置において、往復反転する回転ダイスを使用する場合には、螺旋溝を形成する樹脂流路や、溝識別用のトレーサーの樹脂流路などを考慮して回転機構を設けることになると、製造装置が複雑かつ大型になり、また、このような構造の回転ダイスを回転駆動するためには、大容量の駆動モーターが必要になる。

ところが、このような構成の製造装置では、生産性を向上するためには、駆動モーターの高速回転が必須条件となるが、モーター容量の肥大と共に、モーターの内部抵抗が増加するため、実質上、生産速度を増加することに限界があった。

一方、回転ダイスの上流側の抗張力体と、下流側の製品を、回転ダイスの回転方向と逆方向に捻回させることで、回転ダイスでの捻回角度を抑え、回転時の負荷を低減させることで、より高速にスペーサを製造することが、特許文献１，２に提案されている。

しかし、これらの提案は、いずれも回転ダイスを用いた際に、副次的に生じる不具合を改善するものであり、回転ダイスそのものを使用していることに変わりはなく、生産速度の飛躍的な向上は、困難であった。

特許文献３には、抗張力線をダイスの前で回転（反転）させることで、回転ダイスを用いることなく、螺旋溝が交互に反転する螺旋溝（ＳＺ溝）を形成するスペーサの製造方法が提案されている。

この特許文献３に提案されている製造方法によれば、回転ダイスを用いないので、生産速度の大幅な向上が期待できるものの、以下に説明する技術的な課題があった。
特開平１−３０３４０８号公報 特開平１１−９５０７７号公報 特開昭６１−１６７５２２号公報 特開昭５５−５９７号公報

すなわち、特許文献３で提案されている製造方法では、一対のベルト間に抗張力線を把持して、ベルトと共に抗張力線を捻回させて、ＳＺ状の螺旋溝を形成するが、例えば、抗張力線を把持するベルトに、十分に摩擦係数の大きい素材、例えば、樹脂ゴムなどを使用したとしても、その把持力や摩擦力を十分に向上させることが難しく、高速生産をそのまま実行することが困難である。

また、抗張力線は、螺旋被覆部との接着力を強化するために、螺旋被覆部を形成する前に、抗張力線に予備被覆を施すことがあるが、このような被覆抗張力線を使用する際に、前述したベルトによる把持機構では、把持部分に滑りが生じ易く、十分な捻回角度が得られず、所望の高速生産が望めない。

なお、特許文献４には、回転ダイスの下流側で、製品に捻回を加える事例も提案されているが、この方法では、溶融押出しされた製品が完全に固化している必要があり、このため、製造速度に比例して、冷却区間が長くなってしまい、捻回可能な位置が離間して、捻回効果が希薄化して、高速製造が困難になる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、所望する高速生産が可能になる螺旋スペーサの製造方法および製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、中心に配置された抗張力線と、前記抗張力線の外周に被覆形成され、外周に複数の螺旋溝が形成されたスペーサ本体部とを備えた螺旋スペーサを製造する際に、前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂を前記抗張力線の外周に押出す非回転ダイスの直前に、前記抗張力線を把持して、これに捻回を付与する螺旋スペーサの製造方法において、前記抗張力線の把持は、前記抗張力線を中心に配して対向するように配置されて、当該抗張力線を挟持する一対で組となる鋼製ローラーで行い、前記鋼製ローラーの組を前記抗張力線の延長方向に沿って、少なくとも一対あるいは複数配置する螺旋スペーサの製造方法であって、前記非回転ダイスは、前記抗張力線に接する接着性樹脂を押出す第１層押出し経路と、前記接着性樹脂の外周に接する前記スペーサ本体部の形成用樹脂を押出す第２押出し経路と、前記スペーサ本体部の一部に設けられるトレーサー部の形成用樹脂を押出す第３押出し経路とを備えた３層共押出しダイスとするようにした。

このように構成したる螺旋スペーサの製造方法によれば、抗張力線の把持は、前記抗張力線を中心に配して対向するように配置されて、当該抗張力線を挟持する一対で組となる鋼製ローラーで行い、前記鋼製ローラーの組を前記抗張力線の延長方向に沿って、複数配置するので、抗張力線を滑りが生じることなく、強固に把持することができ、十分な捻回角度が得られ、所望の高速生産が達成される。この構成によれば、抗張力線の捻回だけで溝にＳＺ捻回角度の形成が可能であるため、回転ダイスを使用する必要がなくなり、３層共押出しとしても、回転ダイスの場合よりも、格段にその構造が簡素化できる。また、この構成によれば、スペーサ本体部とトレーサー部に加えて、抗張力線とスペーサ本体部との間の接着を補強改善するための接着性樹脂を３層押しダイスにて同時に被覆することができ、抗張力線に別途予備被覆層を設けることなく、接着性能に優れたＳＺ螺旋溝を有するスペーサを製造することができる。

前記鋼製ローラーの把持力は、３０ｋｇｆ×前記抗張力線の直径（ｍｍ）以上の応力に設定することができる。

この構成によれば、抗張力線、例えば、これを単鋼線とする場合には、把持に必要な応力は、鋼線径に比例することから、把持力を、３０ｋｇｆ×抗張力線の直径（ｍｍ）以上の応力に設定すると、捻回の往復反転時に滑りが生じることなく、一定の反転角を確実に与えることができる。前記鋼製ローラーの前記抗張力線に対する滑り出しトルクは、０．１Ｎ・ｍ以上、好ましくは、０．１２Ｎ・ｍ以上になるように把持応力を設定することができる。

また、本発明は、中心に配置された抗張力線と、前記抗張力線の外周に被覆形成され、外周に複数の螺旋溝が形成されたスペーサ本体部とを備えた螺旋スペーサを製造する際に、前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂を前記抗張力線の外周に押出す非回転ダイスの直前に、前記抗張力線を把持して、これに捻回を付与する捻回装置を設置する螺旋スペーサの製造装置において、前記捻回装置は、前記抗張力線の把持機構部と、前記把持機構部の捻回機構部とを備え、前記把持機構部は、前記抗張力線を中心に配して対向するように配置されて、当該抗張力線を挟持する一対で組となる複数の鋼製ローラーを有し、前記鋼製ローラーの組を前記抗張力線の延長方向に沿って、少なくとも１対あるいは複数配置する螺旋スペーサの製造装置であって、前記非回転ダイスの直後に、前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂を冷却する横型冷却槽からなる温水冷却装置を備え、前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂の冷却開始点を前記横型冷却槽の導入位置に固定するとともに、前記横型冷却槽は、前記冷却開始点に減圧部を備え、前記冷却槽に導入される螺旋スペーサの走行方向と対向する方向に、前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂の冷却に伴う収縮の影響を低減する温水冷却水を循環供給するようにした。

このように構成したる螺旋スペーサの製造装置によれば、上記製造方法と同様に、張力線を滑りが生じることなく、強固に把持することができ、十分な捻回角度が得られるとともに、非回転ダイスの上流側に設置して捻回装置で、抗張力線に必要な捻回角度を加えることができるので、ダイス下流側に捻回機構を導入する必要がなく、ダイスから押出された螺旋スペーサを、温水冷却手段で徐冷することが容易に行え、このようにすれば、被覆樹脂の冷却に伴う収縮の影響を低減することができ、形状の安定した螺旋スペーサを得ることができる。

また、より高速で螺旋スペーサを製造する場合には、冷却手段の後流側に、アキュムレータを導入することも簡単に行える。

前記鋼製ローラーは、対向する位置に前記抗張力線の挟持用Ｖ字溝をそれぞれ備え、前記Ｖ字状溝の開放角度を６０〜１２０°とし、かつ、前記抗張力線の半径と同等の深さに形成することができる。

この構成によれば、抗張力線とＶ字状溝の接点が４箇所で対称になり、応力が均等に分散されてより一層滑りにくくなる。

前記鋼製ローラーは、その材質が前記抗張力線のＨＲＣ＋１６以上の鋼材から選択することができる。前記温水冷却水には、泡離れを促進して、気泡の除去を行う界面活性剤を混入することができる。

上記構成の螺旋スペーサの製造方法および製造装置によれば、抗張力線を滑りが生じることなく、強固に把持することができ、十分な捻回角度が得られ、所望の高速生産が達成される。また、上記構成の螺旋スペーサの製造方法および製造装置によれば、被覆直後の冷却に温水冷却槽を用いることで、水走りを抑制し、冷却開始点を安定化させることで、表面状態が良好な螺旋スペーサを得ることができる。また、温水冷却により螺旋スペーサの外周から均等に冷却が進行し、リブ内部とリブ根本部の温度差が小さくなって、螺旋スペーサの変形量が減少する。さらに、水平方向の押出成形であり、横引き冷却水槽を用いることから、冷却距離を容易に延長することが可能であり、容易に高速製造が可能となる。

以下、本発明に係る螺旋スペーサの製造方法および製造装置の実施の形態を実施例および具体例により詳細に説明する。図２〜図１０は、本発明に係る螺旋スペーサの製造方法および製造装置の一実施例を示している。

これらの図に示した実施例では、図１に示す螺旋スペーサＳの製造を行うものであって、螺旋スペーサＳは、中心に配置された抗張力線Ａと、抗張力線Ａの外周に被覆形成された接着性樹脂層Ｂと、外周に複数の螺旋溝Ｃが形成されたスペーサ本体部Ｄとを備えている。

抗張力線Ａは、例えば、外径が３．０ｍｍ以下の単鋼線を使用することができる。接着性樹脂層Ｂは、抗張力線Ａの外周面を隙間なく覆うように、所定厚みに形成され、抗張力線Ａとスペーサ本体部Ｄとの間の接着構造を改善補強する。

スペーサ本体部Ｄの外周に設けられた螺旋溝Ｃは、光テープ心線などを収容するものであって、図１に示した例では、概略Ｕ字型断面のものが、５個等角度間隔に設けられているが、溝の形状や設置数は、図示した状態に限るものではなく、任意に設定することができる。

また、螺旋溝Ｃは、スペーサＳの長手方向に沿って、所定の反転角度ごとに、反復反転する、いわゆるＳＺ螺旋に形成されている。この場合の反転角度も螺旋溝Ｃの数などに応じて任意に設定することができる。

スペーサ本体部Ｄは、合成樹脂の押出しにより形成され、この際に、外周の一部にトレーサー部Ｔが設けられる。このトレーサー部Ｔは、螺旋溝Ｄの識別用のものであって、例えば、スペーサ本体部Ｄと異なる着色樹脂が用いられる。

図２は、本発明の製造方法に用いる製造装置の全体配置図であり、製造装置は、捻回装置１０と、非回転ダイス１２と、３台の第１〜第３押出し機１４，１６，１８と、抗張力線Ａが捲回されたボビン２０と、冷却装置２２および螺旋スペーサＳの引取機２３および巻取機２４とを備えている。

捻回装置１０は、非回転ダイス１２の直前の上流側に設置され、支持台２６上に設置支持されている。捻回装置１０の詳細を図３〜図７に示している。これらの図に示した捻回装置１０は、抗張力線Ａの把持機構部１００と、この把持機構部１００の捻回機構部１０１とを有している。

把持機構部１００は、図４に示すように、支持台２６上に立設された一対の支柱２８に設けられベアリング３０を介して、回転自在に支持されており、その詳細を図５および図６に示している。これらの図に示した把持機構部１００は、一端が開口した概略凹形の枠体１００ａと、一対で組となる少なくとも１対あるいは複数の鋼製ローラー１００ｂと、一対の中空軸部１００ｃとを有している。

枠体１００ａは、平面形状が概略長方形に形成れさていて、長手方向の両端に一対の中空軸部１００ｃが同軸上に固設されている。一対の中空軸部１００ｃは、一方が他方側よりも若干長くなっているものの、これ以外は、実質的に同一構成のものであって、長手方向の中心軸が同軸状になるように、枠体１００ａに固設されている。

この中空軸部１００ｃ内には、抗張力線Ａが中心軸上に挿通されるとともに、各中空軸部１００ｃの中間位置の外周には、支柱２８に取付けられたベアリング３０が嵌着されることにより、枠体１００ｃが中空軸部１００ｃの中心軸上に回転自在に支持される。

鋼製ローラー１００ｂは、抗張力線Ａとして鋼線（ロックウエール硬さスケールＨＲＣが４４．７〜４７）に対して、ＨＲＣで＋１６以上の硬度を有するもの、たとえば、高速度鋼（ＳＫＨ５１）＝ＨＲＣ６０〜６５、超硬（Ｇ２）＝ＨＲＣ７４．５、超硬（ＳＨ２０）＝ＨＲＣ８０．２などから選択することができる。

鋼製ローラー１００ｂは、一対の組で抗張力線Ａを中心にして、その両側からこれを挟持するように配置され、かつ、少なくとも１組あるいは複数の組が抗張力線Ａの長手方向に沿って所定の間隔を隔てて列状に配置される。

鋼製ローラー１００ｂは、図５において、上方側の３個が固定プレート１００ｄに回転自在に支持されており、下方側の３個が可動プレート１００ｅに回転自在に支持されている。

固定プレート１００ｄと可動プレート１００ｅは、同じ長さの平板であって、枠体１００ａの長手方向に延設されている。これらのプレート１００ｄ，１００ｅは、枠体１００ａの短手方向に延設された一対のガイドロッド１００ｆに支持されている。

この場合、固定プレート１００ｄは、ガイドロッド１００ｆに固定され、可動プレート１００ｅは、固定プレート１００ｄに近接離間できるようにガイドロッド１００ｆに取付けられている。

可動プレート１００ｅの側面には、３個の圧縮コイルバネ１００ｇが当接し、各圧縮コイルバネ１００ｇには、圧縮量を調整する調整ネジ１００ｈが装着されている。調整ネジ１００ｈは、枠体１００ａに貫通形成されたネジ孔に螺着されている。この構成により、調整ネジ１００ｈのねじ込み量を変えると、可動プレート１００ｅと固定プレート１００ｄの挟持力が変化し、その結果、一対の鋼製ローラー１００ｂ間の挟持力が調整できるようになっている。

各鋼製ローラー１００ｂは、図７に示すように、外周面に周回形成されたＶ字状溝１００ｉを有している。このＶ字状溝１００ｉには、抗張力線Ａが挿通されるものであり、本実施例の場合、開放角度が９０°に設定されている。

また、このＶ字状溝１００ｉの深さは、抗張力線Ａの半径と同等の深さになっている。このように構成したＶ字状溝１００ｉを用いて、一対の鋼製ローラー１００ｂで抗張力線Ａを挟持すると、抗張力線ＡとＶ字状溝１００ｉの接点が４箇所で対称になり、応力が均等に分散されてより一層滑りにくくなる。なお、Ｖ字状溝１００ｉの開放角度は、９０°に限る必要はなく、例えば、９０°〜１２０°の範囲内で任意に設定することができる。

一方、捻回機構部１０１は、図３，４に示すように、駆動用モータ１０１ａと、原動および従動プーリ１０１ｂ，１０１ｃと、タイミングベルト１０１ｄとを備えている。駆動用モータ１０１ａは、支持台２６上に固定設置されている。

駆動モータ１０１ａの回転軸に原動プーリ１０１ｂが固設され、把持装置１００の一方の中空軸部１００ｃの端部に従動プーリ１０１ｃが固設され、原動プーリ１０１ｂと従動プーリ１０１ｃとの間にタイミングベルト１０１ｄが捲回されている。

駆動用モータ１０１ａは、所定回転毎に回転方向が反転するように駆動され、これにより、タイミングベルト１０１ｄを介して連結されている中空軸部１００ｃが揺動回転され、その結果、抗張力線Ａを鋼製ローラー１００ｂ間に挟持している把持機構部１００の枠体１００ａが所定の周期で揺動回転させられ、これにより、抗張力線Ａに所定の捻回が加えられる。

この場合、抗張力線Ａに加えられる捻回トルクは、９０°／１０ｍ以下にとすることが望ましく、このような捻回トルクに設定すると、抗張力線Ａに内在する捻れトルクが、螺旋スペーサＳの反転ピッチや反転角に影響を及ぼさないことを確認している。

捻回装置１０の下流側に配置された非回転ダイス１２の詳細を図８に示している。同図に示した非回転ダイス１２は、口金部１２ａと、第１および第２ダイブロック１２ｂ，１２ｃと、ニップル１２ｄと、ノズルホルダー１２ｅとを備えている。

ニップル１２ｄの中心軸上には、挿通孔１２ｆが貫通形成され、この挿通孔１２ｆ内には、把持機構部１００を通過した抗張力線Ａが挿通される。口金部１２ａは、ノズルホルダー１２ｅの先端面に固設され、中心軸上に製造しようとする螺旋スペーサＡと相似形断面の貫通孔が形成され、この貫通孔は、ノズルホルダー１２ｅに設けられている孔部を介して、ニップル１２ｄの挿通孔１２ｆと連通している。

第１ダイブロック１２ｂは、ニップル１２ｄの外周に嵌着され、これらの界面には、抗張力線Ａの外周に接する接着性樹脂Ｅを押出す第１押出し経路１２ｇが形成されている。

第２ダイブロック１２ｃは、第１ダイブロック１２ｂの外周に嵌着され、これらの界面には、接着性樹脂Ｅの外周に接して、スペーサ本体部Ｄの形成用樹脂Ｅを押出す第２押出し経路１２ｈが形成されている。

第１および第２押出し経路１２ｇ，１２ｈは、図９および図１０に示すように、トーナメント溝により８方向に等分され、その後スパイラル溝によって、全周にわたって流量が均一にされる。

第１押出し経路１２ｇは、ノズルホルダー１２ｅに設けられた樹脂溜り部１２ｉに連通していて、樹脂溜り部１２ｉは、調節バルブ１２ｊにより流量調整が可能になっている。

抗張力体Ａが樹脂溜り部１２ｉを通過する際に抗張力体Ａの外周にほぼ均等な厚み樹脂層を形成し、さらに第１押出し経路１２ｇから均等な厚みの樹脂層を形成されるが、余剰な樹脂は、口金部１２ａにおいて製造しようとするスペーサＡのリブ部の外側に突出した構造を形成する。抗張力体Ａを捻回装置１０でＳＺに捻回させた場合、突出した樹脂は捻回方向と逆方向に傾斜した状態となる。

第１ダイブロック１２ｃの先端側には、スペーサ本体部Ｄの一部に設けられたるトレーサー部Ｔの形成用樹脂Ｊを押出す第３押出し経路１２ｋが形成され、この経路１２ｋは、ノズルホルダー１２ｅで、第１および第２押出し経路１２ｇ，１２ｈと合流している。

第１押出し経路１２ｇには、図２に示した第１押出し機１４が連通され、第１押出し機１４から接着性樹脂Ｅが供給される。第２押出し経路１２ｈには、図２に示した第２押出し機１６が連通され、第２押出し機１６からスペーサ本体部Ｄの形成用樹脂Ｆが供給される。第３押出し経路１２ｋには、図２に示した第３押出し機１８が連通され、第３押出し機１８からトレーサー部Ｔの形成用樹脂Ｇが供給される（第２押出し機１６からの樹脂経路については図２では省略した）。

この場合、捻回装置１０の抗張力線Ａの把持位置と非回転ダイス１２との設置間隔は、大き過ぎると、撚戻り等が影響し、本体樹脂が捻回装置１０で付与した捻回に追随しにくくなるため、１０００ｍｍ以下とするのが望ましく、より好ましくは５００ｍｍ以下とすることで、抗張力線Ａ（鋼線に）加えられた捻回角が一様に溝軌跡に反映される。また、抗張力線Ａの把持位置から引取機２３までの距離を３０００ｍｍ以上とすることが望ましく、より好ましくは１００００ｍｍ以上とすることでＳＺ溝を付与するダイス１２で捻回角が一様に溝軌跡に反映される。

抗張力線Ａそのものを強く把持して捻回し、且つ接着性樹脂層Ｂを設けるためにはスペーサ本体部Ｄを被覆する前に接着性樹脂で被覆する必要があるが、上記の理由により、捻回装置１０から非回転ダイス１２までの距離は長くすることができないため、接着性樹脂層Ｂとスペーサ本体部Ｄの被覆を一括に行うために同一のダイス１２で両方を被覆（２層被覆）できるようにした。

この結果、抗張力線Ａとスペーサ本体部Ｄとのそれぞれの界面に、両方に親和性の良い接着性樹脂層Ｂが存在し、かつ捻回点から樹脂被覆までの距離を上記所定の範囲内にすることができるようになることから、抗張力線Ａを高速で捻回させてもラセン被覆樹脂はダイス１２を出た後速やかに固化し、高速捻回による追随性は格段に高くなった。また、同時にトレーサー樹脂Ｆの付与も同一ダイス１２に組み込むことにより、３種の樹脂全てを１つのダイスで全て行うことができるようになる。

製造速度を高速化する場合、樹脂吐出量を相対的に増加するため、ダイ内圧力が高くなる傾向にあり、圧力の変動により捻回角度が影響を受ける。そのため、ダイ直前にギアポンプを導入する、ダイ内流路にブレーカーを設置するなどして吐出量を安定化させることが好ましい。

高速製造時には、ダイス１２でメルトフラクチャー現象が発生しやすくなるため、被覆樹脂としてＭＩ＝０．０１〜２．００ｇ／ｍｉｎのポリエチレンを使用することが好ましい。

第１〜第３押出し機１４，１６，１８は、公知の構造を備え、ホッパや押出し用のモータなどを備えている。ボビン２０には、抗張力線Ａが巻き付けられていて、これを順次繰り出す。冷却装置２２は、非回転ダイス１２から押出された溶融樹脂を固化させるものであって、風冷，温水冷，水冷といった徐冷を採用することができる。引取機２３により引き取った後、巻取機２４は、所定の速度で製造された螺旋スペーサＳを巻き取る。

以上のように構成された製造装置で、中心に配置された抗張力線Ａと、抗張力線Ａの外周に被覆形成され、外周に複数の螺旋溝Ｃが形成されたスペーサ本体部Ｄとを備えた螺旋スペーサＳを製造する際に、スペーサ本体部Ｄの形成用溶融樹脂Ｅを抗張力線Ａの外周に押出す非回転ダイス１２の直前に、抗張力線Ａを把持して、これに捻回を付与する捻回装置１０を設置するが、捻回装置１０は、抗張力線Ａの把持機構部１００と、把持機構部１００の捻回機構部１０１とを備え、把持機構部１００は、抗張力線Ａを中心に配して対向するように配置されて、当該抗張力線Ａを挟持する一対で組となる複数の鋼製ローラー１００ｂを有し、鋼製ローラー１００ｂの組を抗張力線Ａの延長方向に沿って、複数配置している。

このように構成した螺旋スペーサＳの製造装置によれば、抗張力線Ａを滑りが生じることなく、強固に把持することができ、十分な捻回角度が得られるとともに、非回転ダイス１２の上流側に設置して捻回装置１０で、抗張力線Ａに必要な捻回角度を加えることができるので、ダイス１２の下流側に捻回機構を導入する必要がなく、ダイス１２から押出された螺旋スペーサを、温水冷といった冷却手段で徐冷することが容易に行え、このようにすれば、被覆樹脂の冷却に伴う収縮の影響を低減することができ、形状の安定した螺旋スペーサＳを得ることができる。

図１２は、本発明に係る螺旋スペーサの製造方法および製造装置の他の実施例を示しており、同一もしくは相当する部分には、関連符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ詳述する。

同図に示した実施例では、上記実施例と同様に、図１に示す螺旋スペーサＳの製造を行うものであって、螺旋スペーサＳは、中心に配置された抗張力線Ａと、抗張力線Ａの外周に被覆形成された接着性樹脂層Ｂと、外周に複数の螺旋溝Ｃが形成されたスペーサ本体部Ｄとを備えている。抗張力線Ａには、例えば、外径が３．０ｍｍ以下の単鋼線を使用することができる。

図１２は、本実施例に係る製造方法に用いる製造装置の全体配置図であり、製造装置は、次容器実施例と同様に、捻回装置５０と、非回転ダイス５２と、３台の第１〜第３押出し機５４，５６，５８と、抗張力線Ａが捲回されたボビン（図示省略）と、冷却装置６０および螺旋スペーサＳの引取機および巻取機（図示省略）とを備えている。

捻回装置５０は、非回転ダイス５２の直前の上流側に設置され、支持台６２上に設置支持されており、上記実施例同様に、抗張力線Ａの把持機構部と、この把持機構部の捻回機構部とを有しており、把持機構部は、一対で組となる少なくとも１対あるいは複数の鋼製ローラーを有している。

この鋼製ローラーは、抗張力線Ａを把持するものであるが、この際に、記抗張力線Ａに対する滑り出しトルクは、０．１Ｎ・ｍ以上、好ましくは、０．１２Ｎ・ｍ以上になるように把持応力を設定することができる。この場合の滑り出しトルクの測定は以下の方法による。

所定サイズの単鋼線（抗張力線Ａ）を図１２に示した製造装置にセットし、非回転ダイス５２の上流側５５０ｍｍの個所に配置した捻回装置５０の鋼製ローラーで、これを把持して、非回転ダイス５２の出口のところで、トルクメーターを単鋼線に装着して、捩じりトルクを読み取った。このとき、鋼製ローラーに所定の把持応力（ｋｇｆ）を負荷して、単鋼線が滑り出し始める時の捩じりトルクを測定した。

以下の表１に、そのときの測定結果を示している。

なお、実際の製造においては、例えば、１．６ＢＬ（長径が１．６ｍｍの単鋼線）が６５°と記載しているように、反転角２９５°の螺旋スペーサを得るためには、単鋼線を３６０°捩じらなければならない。すなわち、鋼製ローラーの把持部から螺旋樹脂被覆部までの距離（５５０ｍｍ）で、角度が６５°減衰しており、このねじり角度を維持させるために必要な捩じりトルクが、０．０９７０Ｎ・ｍとなる。以上のことから明らかなように、反転角度が２９５°のＳＺ螺旋スペーサを得るために必要な捩じりトルク（滑り出しトルク）は、０．１Ｎ・ｍ以上、より安全サイドを考慮すると、０．１２Ｎ・ｍ以上になる。非回転ダイス５２は、上記実施例と同様な鋼製を備えている。

第１〜第３押出し機５４，５６，５８は、上記実施例と同様に、公知の構造を備えている。冷却装置６２は、非回転ダイス５２から押出された溶融樹脂を固化させるものであって、本実施例の場合、冷却装置６０は、横型構造であって、非回転ダイス５２の直後に設置されていて、非回転ダイス５２で抗張力線Ａの外周に押出されたスペーサ本体部Ｄの形成用溶融樹脂Ｅを冷却固化させる。

本実施例の冷却装置６０は、冷却槽本体６０ａと、本体６０ａが載置される移動可能な支持台６０ｂと、温水冷却液の貯槽６０ｃと、循環ポンプ６０ｄおよび真空ポンプ６０ｅを有している。

冷却槽本体６０ａ内には、所定直径の中空導管６０ｆが水平に支持されていて、その先端には、減圧部６０ｇが設けられている。導管６０ｆは、螺旋スペーサＳの仮想外径より一回り大きい（＋３ｍｍ）内径を持つ中空管であって、この導管６０ｆの先端部の内周一箇所に減圧部６０ｇを設けて、この部分を真空ポンプ６０ｅで吸引して、減圧することで、冷却槽に循環供給された温水冷却水を排水し、螺旋スペーサＳの冷却開始点を均一かつ固定するようにした。

温水冷却水は、循環ポンプ６０ｄにより貯槽６０ｃから導管６０ｆ内に送り込まれて、貯槽６０ｃ内に還流する。この際に、螺旋スペーサＳと導管６０ｆの隙間に温水冷却水を通水させ、螺旋スペーサＳの進行方向に対して対向流を生じさせる。温水冷却水中には、泡離れ性を向上させ、気泡の除去を容易に行うために、界面活性剤を混入させる。この場合、界面活性剤を含有する温水冷却水を用いることで、冷却水の沸騰・冷却開始点での巻き込みによって螺旋スペーサＳの表面に付着する気泡の泡離れを促進させ、また、螺旋スペーサＳと温水冷却水の濡れ性を向上させることで、減圧部６０ｇでの水離れ位置を安定化させた。

本実施例の場合、製造速度が１５〜３０ｍ／ｍｉｎと高速であるため、冷却水槽長さ（導管６０ｆの長さ）を３ｍ以上とする必要がある。この場合、縦型冷却筒を用いると、装置が大型化し操作性・冷却筒出口のシール性で問題があるが、横引き冷却水槽を用いると作業性が良好で冷却距離を容易に延長することができる。また、本実施例の場合、前後動自在な冷却装置６０となっているので、水平方向に押出される螺旋スペーサＳの往復反転ピッチの整数倍離れた位置（被覆ダイス１２出口から温水槽減圧部６０ｇまでの距離）に減圧点（減圧部６０ｇ）を調整するようにした。この場合、好ましくは０及び１倍の位置とする。

以上のように構成された製造装置では、中心に配置された抗張力線Ａと、抗張力線Ａの外周に被覆形成され、外周に複数の螺旋溝Ｃが形成されたスペーサ本体部Ｄとを備えた螺旋スペーサＳを製造する際に、スペーサ本体部Ｄの形成用溶融樹脂Ｅを抗張力線Ａの外周に押出す非回転ダイス１２の直前に、抗張力線Ａを把持して、これに捻回を付与する捻回装置５０を設置するが、このときに、鋼製ローラーの抗張力線Ａに対する滑り出しトルクは、０．１Ｎ・ｍ以上、好ましくは、０．１２Ｎ・ｍ以上になるように把持応力を設定する。

また、本実施例の螺旋スペーサの製造装置は、非回転ダイス５２の直後にスペーサ本体部Ｄの形成用溶融樹脂を冷却する横型冷却槽からなる温水冷却装置６０を備え、スペーサ本体部Ｄの形成用溶融樹脂の冷却開始点を横型冷却槽の導入位置に固定するので、被覆直後の冷却に温水冷却槽を用いることで、水走りを抑制し、冷却開始点を安定化させることで、表面状態が良好な螺旋スペーサＳを得ることができ、また、温水冷却により螺旋スペーサＳの外周から均等に冷却が進行し、リブ内部とリブ根本部の温度差が小さくなって、螺旋スペーサＳの変形量が減少するとともに、水平方向の押出成形であり、横引き冷却水槽を用いることから、冷却距離を容易に延長することが可能であり、容易に高速製造が可能となる。

以下に、本発明の製造方法について、より具体的な製法実施例について、比較例とともに説明する。

製法実施例１
図１に示した形状の螺旋スペーサＳを以下の方法により製造した。なお、本製法実施例では、螺旋溝Ｃの数は、３個とした。抗張力線Ａとして外径１．６ｍｍの単鋼線（ＨＲＣ４４．７）を使用し、これにスペーサ本体部Ｄの形成用樹脂Ｆとして、ＭＩ＝０．０７ｇ／１０ｍｉｎの高密度ポリエチレン（プライムポリマー社製：ＨＩ−ＺＥＸ６６００ＭＡ）、接着性樹脂ＥとしてＭＩ＝１．８ｇ／１０ｍｉｎの無水マレイン酸変成ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＧＡ００６）、トレーサー部Ｔの形成用樹脂ＪとしてＭＩ＝０．８ｇ／１０ｍｉｎの着色高密度ポリエチレン（住化カラー社製：ＰＥ−８Ｙ１７６０）を非回転ダイス１２を用いて、これらを共押出して製造する。

抗張力線Ａは、ダイス１２の下流側１２ｍの位置に設置した引取機２３にて、線速３０ｍ／ｍｉｎで引き取られており、ダイス１２の直前で表面温度が６０℃になるように予備加熱された後、ダイス１２の上流側４５０ｍｍの位置に抗張力線Ａの把持機構部１００を設置した捻回装置１０に導入され、９０°のＶ字状溝１００ｉを備えた１対の鋼製ローラー１００ｂ（高速度工具鋼ＳＫＨ５１：ＨＲＣ６３．１）で５４ｋｇｆの圧力を加えて挟持する。

捻回装置１００の捻回機構部１０１を、捻回角度３６０°、８６サイクル／ｍｉｎの反転速度で回転運転させ、ダイス１２でＳＺ溝軌跡を有する光ファイバ用螺旋スペーサＳを得た。

光ファイバ用螺旋スペーサＳは、検査装置を通過した後に、アキュームに導入され、巻取り機２４でドラムに巻き取られる。得られた螺旋スペーサＳの寸法形状は、リブ部の外径が６．５ｍｍ、溝幅１．６ｍｍ、溝深さ１．５ｍｍの３条のコの字形断面の螺旋状溝を有し、一往復するピッチは３５０ｍｍ、反転角は２９０°であった。このようにして得られた、スペーサ溝底の中心線平均粗さＲａを測定したところ、１．００μｍであった。

図１１は、上記製法実施例１で得られた螺旋スペーサＳの断面の拡大図である。製法実施例１で得られた螺旋スペーサＳは、鋼線（抗張力線Ａ）に接触している接着性樹脂層Ｂは、ほぼ同じ厚みの環状になっているが、特に、スペーサ本体部Ｄのリブ部で、外方に向けて突出しいて、かつ、抗張力線Ａの捻回方向に沿って、先端側が傾斜した状態になっていることが判った。このような形状の接着性樹脂層Ｂが形成されると、その一部がスペーサ本体部Ｄ側に突出して、かつ、先端側が側方に傾斜しているので、接着性樹脂との親和性に加えて、両者間の機械的な結合も強化されるので、より一層両者間の結合力の強化が期待できる。また接着性樹脂層Ｂの突出部は、鋼線（抗張力体Ａ）の捻回方向とは逆方向に傾斜しており、さらにリブ内部が特性の異なる２種類の樹脂で構成されているため、冷却時の樹脂収縮によるリブの傾斜を緩和する効果が期待できる。

比較例１（鋼製ローラー材質の比較）
捻回装置１０における抗張力線Ａを把持する鋼製ローラー１００ｂの材質として、炭素工具鋼（Ｓ４５Ｃ：ＨＲＣ４５．０）及び合金工具鋼（ＳＫＤ１１：ＨＲＣ６０．１）を使用したこと以外は、製法実施例１と同様に構成して螺旋スペーサを製造した。

この場合、螺旋スペーサの目標とする反転角は、２９０°であったが、鋼製ローラーに施したＶ字状溝が抗張力線Ａの接触より摩耗して、十分な把持力が得られなったことから、得られたら螺旋スペーサの反転角は、生産初期では２９０°であったが１０ｋｍ生産時に２００゜まで減少していた。この様な材質で構成される鋼製ローラーは、抗張力線Ａの接地面が摩耗する危惧があり、螺旋スペーサを製造する際に適さないことが判明した。

比較例２（抗張力線Ａの把持力の比較）
抗張力線Ａを把持する応力を、外径１．６ｍｍの単鋼線に対して２４ｋｇｆ（１５ｋｇｆ×鋼線径（ｍｍ））の応力で把持したこと以外は、製法実施例１と同様に構成して螺旋スペーサを製造したところ、得られた螺旋スペーサの寸法形状は、リブ部の外径が６．５ｍｍ、溝幅１．６ｍｍ、溝深さ１．５ｍｍの５条のコの字形断面の螺旋状溝を有し、一往復するピッチは３５０ｍｍ、反転角は２７５〜２９０°であった。この様に抗張力線Ａの把持力の不足から得られた螺旋スペーサの反転角には、最大で１５゜の差があり、また鋼線把持部での滑りは鋼製ローラーの摩耗の原因となる可能性がある。

比較例３
抗張力線Ａとして外径１．６ｍｍの単鋼線を使用し、これに接着層として無水マレイン酸変性ポリエチレン（ＧＡ００６）、予備被覆層としてＭＩ＝１．２ｇ／１０ｍｉｎの中密度ポリエチレン（プライムポリマー社製：ＮＥＯ−ＺＥＸ２０１５Ｍ）を共押出して外径２．４ｍｍの予備被覆中芯を得た。

予備被覆中芯は、線速３０ｍ／ｍｉｎで引き取られており、回転ダイスの直前で表面温度が６０℃になるように予備加熱された後、捻回装置１０に導入され、鋼製ローラー１００ｂで２５ｋｇｆの圧力を加えて保持する。

回転ダイスを最大回転速度である５４サイクル／ｍｉｎにて反転角２９０°で運転させ、それに連動して捻回装置１０を、捻回角度１２０°で回転ダイスとは、逆の方向に運転させ、ダイス部でＳＺ溝軌跡を有する螺旋スペーサを得た。

回転ダイスを５４サイクル／ｍｉｎで運転させようとするとサーボモーターがその運転負荷により停止してしまう恐れがある。捻回装置１０における抗張力線Ａの把持部の位置は、回転ダイスの上流側６００ｍｍの位置であった。光ファイバ用スペーサは検査装置を通過した後に、アキュームに導入され、巻き取り機でドラムに巻き取られる。

得られた螺旋スペーサの寸法形状は、リブ部の外径が６．５ｍｍ、溝幅１．６ｍｍ、溝深さ１．５ｍｍの５条のコの字形断面の螺旋状溝を有し、一往復するピッチは５５６ｍｍ、反転角は２９０°であった。以上の様な製造条件で製法実施例１と同様に一往復するピッチを３５０ｍｍとするためには、製造速度を１９ｍ／ｍｉｎ以下にする必要があり、製造速度を高速化するには、問題がある。

製法実施例２
抗張力体Ａとして外径１．６ｍｍの単鋼線を使用し、これに螺旋被覆樹脂として６６００ＭＡ、接着性樹脂としてＧＡ００６、トレーサー樹脂としてＰＥ−８Ｙ１７６０を共押出してスペーサ本体部Ｄを構成した。抗張力体Ａは、非回転ダイス５２の下流側に設置した引取機にて線速１５ｍ／ｍｉｎで引き取られており、ダイス直前で表面温度が６０℃になるように予備加熱槽６２で予備加熱されている。

抗張力体Ａは、非回転ダイス５２の上流側５５０ｍｍの位置で、鋼線把持ローラーによって滑り出しトルク０．１２Ｎ・ｍとなるように把持し、捻回装置５０により５０サイクル／ｍｉｎの速度で３６０°の往復回転運転され、非回転ダイス５２で抗張力体ＡにＳＺ溝軌跡を有した仮想外径６ｍｍの樹脂被覆を施して被覆鋼線を得る。

被覆鋼線は、内径９ｍｍの導管６０ｆを入口部に備え、６０℃に温調された減圧循環温水冷却水槽６０に導入され、断面内部まで均等に冷却され、ピッチ１５０ｍｍ、反転角２９５°の安定したＳＺ溝軌跡を有した螺旋スペーサＳを得た。

得られた螺旋スペーサＳのリブ根本の樹脂密度を測定したところ、０．９４４６ｇ／ｃｍ^３であり、標準偏差は０．００１０であった。リブ傾斜は５．５°であった。

比較例４（冷却比較：エアスプレー冷却）
製法実施例２と同様にして、非回転ダイス５２で抗張力体ＡにＳＺ溝軌跡を有した仮想外径６ｍｍの樹脂被覆を施して得た被覆鋼線を、３ｍ区間に２４対のエアスプレー（エアー圧力０．１ＭＰａ）を交互に配置した冷却装置に通過させ寺銭スペーサを得た。その結果、リブ内部からの冷却効果が見込めず、リブ内部とリブ根本部に温度差が生じ、螺旋スペーサ内部の各部位の収縮量の違いにより、反転部において溝傾斜が発生した。
得られた螺旋スペーサのリブ根本の樹脂密度を測定したところ、０．９４５０ｇ／ｃｍ^３であり、標準偏差は０．０１３０であった。リブ傾斜は２２°であった。

比較例５（把持力比較：鋼線滑り出しトルク０．０５Ｎ・ｍ）
製法実施例２と同様に構成された螺旋スペーサの製造方法において、鋼線把持条件として捻回トルク０．０５Ｎ・ｍに設定したこと以外は、同じ条件で螺旋スペーサを製造してみた。

この場合、抗張力体として１．６ＢＬ単鋼線を、鋼線滑りだしトルク０．０５Ｎ・ｍとなるように、非回転ダイス５２の上流側５５０ｍｍの位置に設置した鋼線把持ローラーで把持し、鋼線捻回装置５０により５０サイクル／ｍｉｎの速度で３６０°の往復回転運転した。このような条件では把持された鋼線は、捻回角３０°で鋼線滑りが発生した。

得られた螺旋スペーサは、ピッチ１５０ｍｍであったが、反転角は２６０〜２９５°ばらついており、ＳＺ溝軌跡反転位置の位相ずれが発生していた。この様な螺旋スペーサは、光ファイバ収納することに適さないものである。

本発明にかかる螺旋スペーサの製造方法および製造装置によれば、ＳＺ螺旋スペーサを高速で生産することができるので、この種の分野において有効に活用することができる。

本発明にかかる製造方法で得られる螺旋スペーサの一例を示す要部斜視図である。 本発明にかかる螺旋スペーサの製造方法で使用する製造装置の全体配置を示す側面図である。 図２の捻回装置の拡大側面図である。 図３の正面図である。 図４に示した把持機構部の拡大上面図である。 図５の側面図である。 図５に示した把持機構部の鋼製ローラーの拡大図である。 図２に示した非回転ダイスの拡大断面図である。 図８に示した第１押出し経路の展開説明図である。 図８に示した第２押出し経路の展開説明図である。 本発明にかかる製法実施例１で得られた螺旋スペーサの断面拡大図である。 本発明にかかる螺旋スペーサの製造方法で使用する他の製造装置の全体配置を示す側面図である。

符号の説明

Ｓ 螺旋スペーサ
Ａ 抗張力線
Ｂ 接着性樹脂層
Ｃ 螺旋溝
Ｄ スペーサ本体部
Ｔ トレーサー部
１０ 捻回装置
１００ 把持機構部
１００ｂ 鋼製ローラー
１０１ 捻回機構部
１２ 非回転ダイス

Claims (7)

1. 中心に配置された抗張力線と、前記抗張力線の外周に被覆形成され、外周に複数の螺旋溝が形成されたスペーサ本体部とを備えた螺旋スペーサを製造する際に、
   前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂を前記抗張力線の外周に押出す非回転ダイスの直前に、前記抗張力線を把持して、これに捻回を付与する螺旋スペーサの製造方法において、
   前記抗張力線の把持は、前記抗張力線を中心に配して対向するように配置されて、当該抗張力線を挟持する一対で組となる鋼製ローラーで行い、前記鋼製ローラーの組を前記抗張力線の延長方向に沿って、少なくとも一対あるいは複数配置する螺旋スペーサの製造方法であって、
   前記非回転ダイスは、前記抗張力線に接する接着性樹脂を押出す第１層押出し経路と、前記接着性樹脂の外周に接する前記スペーサ本体部の形成用樹脂を押出す第２押出し経路と、前記スペーサ本体部の一部に設けられるトレーサー部の形成用樹脂を押出す第３押出し経路とを備えた３層共押出しダイスとすることを特徴とする螺旋スペーサの製造方法。
2. 前記鋼製ローラーの把持力は、３０ｋｇｆ×前記抗張力線の直径（ｍｍ）以上の応力に設定することを特徴とする請求項１記載の螺旋スペーサの製造方法。
3. 前記鋼製ローラーの前記抗張力線に対する滑り出しトルクは、０．１Ｎ・ｍ以上、または、０．１２Ｎ・ｍ以上になるように把持応力を設定することを特徴とする請求項１記載の螺旋スペーサの製造方法。
4. 中心に配置された抗張力線と、前記抗張力線の外周に被覆形成され、外周に複数の螺旋溝が形成されたスペーサ本体部とを備えた螺旋スペーサを製造する際に、前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂を前記抗張力線の外周に押出す非回転ダイスの直前に、前記抗張力線を把持して、これに捻回を付与する捻回装置を設置する螺旋スペーサの製造装置において、
   前記捻回装置は、前記抗張力線の把持機構部と、前記把持機構部の捻回機構部とを備え、
   前記把持機構部は、前記抗張力線を中心に配して対向するように配置されて、当該抗張力線を挟持する一対で組となる複数の鋼製ローラーを有し、前記鋼製ローラーの組を前記抗張力線の延長方向に沿って、少なくとも１対あるいは複数配置する螺旋スペーサの製造装置であって、
   前記非回転ダイスの直後に、前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂を冷却する横型冷却槽からなる温水冷却装置を備え、
   前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂の冷却開始点を前記横型冷却槽の導入位置に固定するとともに、前記横型冷却槽は、前記冷却開始点に減圧部を備え、前記冷却槽に導入される螺旋スペーサの走行方向と対向する方向に、前記スペーサ本体部の形成用溶融樹脂の冷却に伴う収縮の影響を低減する温水冷却水を循環供給することを特徴とする螺旋スペーサの製造装置。
5. 前記鋼製ローラーは、対向する位置に前記抗張力線の挟持用Ｖ字溝をそれぞれ備え、
   前記Ｖ字状溝の開放角度を６０〜１２０°とし、かつ、前記抗張力線の半径と同等の深さに形成することを特徴とする請求項４記載の螺旋スペーサの製造装置。
6. 前記鋼製ローラーは、その材質が前記抗張力線のＨＲＣ＋１６以上の鋼材からなることを特徴とする請求項５記載の螺旋スペーサの製造装置。
7. 前記温水冷却水には、泡離れを促進して、気泡の除去を行う界面活性剤を混入することを特徴とする請求項４記載の螺旋スペーサの製造装置。

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