JP5345146B2 - 押出し複合手すり用のすべり層を前処理する方法および装置 - Google Patents

Description

本明細書は、一般に、すべり層（スライダー層）を含む複合押出し成形手すりの分野に関する。

Angiolettiらの米国特許第４，０８７，２２３号明細書には、押出し装置と、断面がＣ字形のエラストマ材料の手すりの連続した製造とが開示されている。押出し装置は、手すりの様々な要素を導入するための別々の異なる開口と、前記要素を絶えず成形し、それらを絶えず相互に正しい位置に配置してエラストマ材料にする手段とを備える。

Weatherallらの米国特許第６，２３７，７４０号明細書には、概ねＣ字形の断面を有し、内側の概ねＴ字形のスロットを定義する、エスカレータ、動く歩道およびその他の運搬装置のための移動手すり構造が開示されている。手すりは、押出し成形によって形成され、Ｔ字形スロットを囲むように延在する熱可塑性材料の第１の層を備える。第１の層の外側を囲むように熱可塑性材料の第２の層が延在し、手すりの外側形状を定義している。すべり層がＴ字形スロットに沿って、第１の層に接合されている。第１の層の内部には伸張抑制体が延在している。第１の層は、第２の層より硬い熱可塑性材料で形成されており、これは、リップ部の特性を改善し、リニア駆動部の駆動特性を改善するものであることが判明している。

本明細書の一態様では、手すり用すべり層（スライダー層）を前処理する方法が提供される。この方法は、加熱モジュールを通してすべり層を送ることと、すべり層を加熱モジュール内での滞留時間の間に高温に維持することと、すべり層を加熱モジュールから排出することとを含み得る。

この方法はさらに、すべり層の少なくとも一部分を実質的に無張力のループとして維持することも含み得る。この方法はさらに、すべり層を加熱モジュールから押出しダイヘッドまで制御可能に送ることも含み得る。

この方法はさらに、すべり層供給源を設けることと、第１の制御送り装置を使用して、すべり層の第１の部分を実質的に無張力のループとして維持しながら、すべり層の少なくとも第１の部分をすべり層供給源から加熱モジュールまで送ることとも含み得る。この方法はさらに、第２の制御送り装置を使用して、すべり層の第２の部分を実質的に無張力のループとして維持しながら、すべり層の第２の部分を加熱モジュールから押出しダイヘッドまで送ることも含み得る。

この方法はさらに、押出しダイヘッドを、すべり層を冷却させるように加熱モジュールから間隔を置いて位置決めすることも含み得る。この方法はさらに、押出しダイヘッドからすべり層への熱伝達を低減することも含み得る。押出しダイヘッドからすべり層への熱伝達は、押出しダイヘッドのすべり層と接触する部分に冷却インサートを設けることによって低減することができる。この冷却インサートは水冷式とすることができる。

加熱モジュールは、直列に並べられた複数の加熱板を備えることができる。すべり層は織布で形成され得る。織布は、ポリエステル織物または綿織物とすることができる。

高温および滞留時間は、すべり層の収縮を生じさせるのに十分な程度とすることができる。高温は、１５０℃から２５０℃までとすることができる。

本明細書の別の態様では、手すり用すべり層を前処理する装置が提供される。この装置は、すべり層供給源と、すべり層を高温に維持する加熱モジュールと、すべり層をすべり層供給源から加熱モジュールを通して送り、すべり層を加熱モジュールから排出する装置と、すべり層の少なくとも一部分を実質的に無張力のループとして維持する少なくとも１つの制御送り装置とを備えることができる。

少なくとも１つの制御送り装置は、すべり層がすべり層供給源から加熱モジュールまで送られる際にすべり層の第１の部分を実質的に無張力のループとして維持する、すべり層供給源と加熱モジュールとの間に位置決めされた第１の制御送り装置を備えることができる。少なくとも１つの制御送り装置は、すべり層が加熱モジュールから押出しダイヘッドまで送られる際にすべり層の第２の部分を実質的に無張力のループとして維持する、加熱モジュールと押出しダイヘッドとの間に位置決めされた第２の制御送り装置を備えることができる。

装置はさらに、押出しダイヘッドと加熱モジュールとの間に冷却区間を備えることもできる。押出しダイヘッドは、すべり層の温度を下げる冷却インサートを含むことができる。冷却インサートは水冷式とすることができる。加熱モジュールは、直列に並べられた複数の加熱板を含むことができる。

本明細書の別の態様では、すべり層の前処理時に押出し成形手すり用のすべり層の移動を制御する装置が提供される。この装置は、すべり層の移動を制御する送り機構と、すべり層の張力を監視し、すべり層の一部分を実質的に無張力のループとして維持するために送り機構にフィードバックを提供する少なくとも１つのセンサとを備えることができる。

送り機構は、モータと、少なくとも１対の対向するローラとを備えることができる。センサは、光センサまたはレーザセンサを備えることができる。

本明細書には出願人の教示する上記及びその他の特徴を示す。

以下本明細書では、例示として、添付の図面を参照して１つまたは複数の実施形態の詳細な説明を行う。

前処理装置を示す斜視図である。 すべり層供給源と第１の制御送り装置とを示す斜視図である。 第２の制御送り装置を示す斜視図である。 第２の制御送り装置を示す側面図である。 すべり層の収縮を経時的に示すグラフである。 すべり層の引張応力に対する温度の影響を示すグラフである。

特許請求される各発明の実施形態を例示するために、以下で様々な装置または方法を説明する。以下に示す実施形態はいずれも、特許請求される発明を限定するものではなく、特許請求される発明はいずれも、以下に示されない装置または方法もその範囲内に含み得る。特許請求される発明は、以下に示すいずれか１つの装置または方法の特徴すべてを有する装置または方法だけに限定されるものではなく、以下に示す装置の複数またはすべてに共通の特徴だけに限定されるものでもない。１つまたは複数の発明が、以下に示す装置要素または方法ステップの組み合わせ、または部分的組み合わせに存する場合もあり、本明細書の別の部分に存する場合もある。以下に示す装置または方法が特許請求される発明のいずれの実施形態でもない可能性もある。出願人、発明者、および／または所有者は、本出願において特許請求されない、以下に示す装置または方法において開示されるあらゆる発明における諸権利を所有するものであり、そのような発明を、本出願におけるその開示によって断念し、放棄し、または公共に献納するものではない。

手すりは、公知のものであり、エスカレータ、移動傾斜路、その他の運搬装置の標準的部品である。そのような手すりの典型的な構成は、概ねＣ字形の断面を有し、概ねＴ字形の内側スロットを定義する複合構造であり、手すりは、(i)Ｔ字形スロットを囲むように延在し、手すりの外側形状を定義する１つまたは複数の熱可塑性材料層と、(ii)第１の層内に埋め込まれた伸張抑制体と、(iii)Ｔ字形スロットに沿って、１つまたは複数の熱可塑性材料層の少なくとも１つに接合されたすべり層（スライダー層）とを備える。

すべり層は、典型的には、概ね一定の幅を有する細長い柔軟なシート材料の織物であり、普通、織物、すなわち綿のような天然素材またはポリエステルやナイロンといった合成材料で形成される。すべり層の比較的低い摩擦係数により、手すりをガイド上で摺動させることが可能になる。すべり層の幅は手すりのサイズに左右され、例えば１２５ｍｍから６０ｍｍ程度の幅とすることができる。

これらの複合手すりは、エスカレータなどの駆動機構内でエンドレスループとして実施することができるように全体に均一な断面を有し得る。この均一な断面のために、代替の方法、すなわち、労働集約的であり、生産速度にいささか限界のあるバッチ式生産を考えると、押出し製造は魅力的である。熱可塑性手すりの押出し成形の方法および装置の一例が、どちらも参照によりその全内容が本明細書に組み込まれる、２００７年９月１０日に出願された、「METHOD AND APPARATUS FOR EXTRUSION OF THERMOPLASTIC HANDRAIL（熱可塑性手すりの押出し成形の方法および装置）」という名称の、同出願人の米国特許仮出願第６０／９７１１５２号明細書、ならびに２００８年９月１０日に出願された対応するＰＣＴ出願に開示されている。

しかしながら、押出し製造工程の間には、すべり層にいくつかの問題が生じ得る。この問題の重要性は、どちらも参照によりその全内容が本明細書に組み込まれる、２００７年９月１０日に出願された、「MODIFIED HANDRAIL」という名称の同出願人の米国仮特許出願第６０／９７１，１６３号明細書、ならびに２００８年９月１０日に出願された対応するＰＣＴ出願に記載されているように、発明者らが、押出し成形手すりの全般的曲げ弾性率および剛直性の主要原因がすべり層にあり得ることを発見していることを考慮して、十分に理解されるべきである。

すべり層を処理し、すべり層を高温にさらすと、すべり層の物理的特性の望ましくない変更が生じ得る。例えば、ダイの高温と一緒に制御されない張力が加わった押出しダイヘッドを通してすべり層を引っ張ると、特に縦方向にすべり層の著しい伸張を生じ得る。このために、発明者らは、押し出される前にすべり層に前処理が施されることが好ましい場合があることを発見した。

本明細書の一態様では、すべり層の前処理は、高温での特定の滞留時間にわたるすべり層の制御された加熱を含む。すべり層は、典型的には天然または合成繊維布であり、加熱されると、製造工程からの残片である基材繊維および織りにおける応力のために収縮する。これらの応力は、別個のバッチ式工程における、または好ましくは押出し成形の前にインライン式での、「ヒートセット(heat setting)」または「防縮加工(preshrinking)」ステップを有する前処理によって解消することができる。すべり層の前処理は、例えば、押出しダイヘッドに入る前に、すべり層を所定の速度で加熱された板の間に通すことによって実現され得る。すべり層を加熱する他の適切な手段は、当業者には容易に理解されるはずである。

このように前処理されていないすべり層は、特に、複合押出し成形手すりが逆駆動機構などにおいて後方に曲げられる場合には、引張り状態での性能が多少制限され得ることを理解すべきである。前処理を施されたすべり層では、引張り状態でのすべり層のより大きな伸張が可能である。さらに、このような前処理は、手すりを構成するすべり層と１つまたは複数の熱可塑性材料層とのより強い接着および接合を助長することも判明している。

しかしながら、発明者らは、前処理ステップを用いた場合でさえもなお、押出しダイヘッドにおける高温および圧力、ならびに／または前処理工程において処理される間、および押出しダイヘッドまで送られるときのすべり層の引張りが原因で、著しい伸張が発生し得ることを確認している。これに対処するために、本明細書の別の態様は、すべり層送りにおける張力を除去し、または低減する手段を提供する。本明細書の別の態様は、前処理と押出しダイヘッドとの間に冷却区間を設ける。本明細書の別の態様は、押出しダイヘッドとすべり層との間の熱伝達の低減を実現する。これらの態様をそれぞれ、以下でより詳細に論じる。

図１を参照すると、前処理装置１０の一例が示されている。すべり層供給源１２が、すべり層１４を送り出すために装置１０の一端に位置決めされている。

図示するように、第１の制御送り装置１６を、すべり層供給源１２と加熱モジュール１８との間に位置決めすることができる。第１の制御送り装置１６は、最大可能収縮を生じさせるように、ごくわずかな張力で、または張力を全く伴わずにすべり層１４を加熱モジュール１８まで送るのに使用される。

加熱モジュール１８は、直列に配置された複数の加熱板２０から構成することができる。各板２０は、例えば、それぞれ、１０インチ×１０インチ××０．７５インチの、上面と底面とに６００Ｗのカートリッジヒータを備えるアルミニウム板などとすることができる。１０組の板２０を０．２５インチ間隔で配置することができる。各加熱板２０は、所定の高温を維持するように作動させることができ、別々の温度を維持する別々の区間にさらに分割することができる。これは熱制御および加工精度を向上させ、ヒータ故障による誤差の可能性を低減し得る。

第２の制御送り装置２２を、加熱モジュール１８と押出しダイヘッド２４との間に位置決めすることができる。加熱モジュール１８は、押出しダイヘッド２４から一定の距離２６だけ間隔を置いて配置されており、この距離２６は、すべり層に押出しダイヘッド２４に入る前に室温で冷却する時間を与える冷却区間であることを留意すべきである。第２の制御送り装置は、ごくわずかな張力で、または張力を全く伴わずにすべり層１４を押出しダイヘッド２４まで送り、望ましくない伸張を防ぐのに使用される。すべり層１４およびその他の手すり構成要素（不図示）は、押出しダイヘッドにおいて組み合わされ、押出物２８として現れる。

図２を参照すると、第１の制御送り装置１４は、スタンド３０、対向ローラ３２、モータ３４、制御ループ３６、およびセンサ３８を備える。同様に、図３に示すように、第２の制御送り装置２２は、スタンド４０、対向ローラ４２、モータ４４、制御ループ４６、およびセンサ４８を備える。

制御送り装置１６、２２は、押出し工程の前の前処理においてすべり層１４にかかる張力を実質的に低減または除去するのに使用される。すべり層１４は、非接触すべりループ３６、４６を形成し、ループ３６、４６は、すべり層１４のライン速度および需要に基づくフィードバックをモータ３４、４４に提供するセンサ３８、４８によって維持される。この構成は、加熱モジュール１８および／または押出しダイヘッド２４に入る前に実質的に無張力のループが生じるようにする。制御送り装置１６、２２は、すべり層１４における張力または応力を低減または除去するように働き、これが重要なのは、すべり層１４が熱いダイ部分を通過する間のわずかな張力や応力でも、すべり層１４を伸張させ、望ましくない硬直した、または剛性の手すりを生じさせる可能性があるためである。

制御送り装置１６、２２は、距離ベースのループに作用する。モータ３４、４４は、例えば、ＤＣ可変速度モータなどとすることができ、押出しラインからの需要（要求）に基づいてすべり層１４を前に送るようにコンピュータ制御（不図示）され得る。センサ３８、４８は、ＰＬＣによってプログラムされ、例えば、光センサやレーザセンサなどとすることができる。センサ３８、４８はすべり層１４を感知し、それぞれ、モータ３４、４４にフィードバックを提供することにより距離Ｄを維持する。これがさらに、（図示のように）直線ではなくループを維持する。すなわち、加熱モジュール１８および／または押出しダイヘッド２４の入口のところのすべり層１４は実質的に無張力である。

発明者らは、すべり層１４に生じた伸張の大部分が押出しダイヘッド２４の高温から生じたものであることを認めた。すべり層１４の変化または伸張を低減して、特に縦方向の弾性率を不変のままに保つためには、押出しダイヘッド２４とすべり層１４との間の熱伝達を低減する手段を設けることが望ましいとすることができる。これは、少なくとも次の２つの方法で実現することができる。すなわち、（ｉ）すべり層１４が接触する押出しダイヘッド２４の底部からヒータを除去すること、および（ｉｉ）すべり層１４と直接接触する押出しダイヘッド２４の底部に水冷式のインサートを導入することによってである。

すべり層に対する異なる前処理条件の影響を調べるための試験を行った。この場合のすべり層は、幅１４０ｍｍ、厚さ０．８０ｍｍから０．９０ｍｍ、織物重量５０８＋／−２８ｇ／ｍ²のベネシャン織(Venetian weave)を有するスパンポリエステル織物であった。同様のすべり層サンプルに５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形で印をつけ、異なる条件で（１６０〜１８０℃、長さ１．８ｍの）加熱モジュールに通した。後で、各正方形を縦方向と横方向の両方で測定し、これらの値を加算した。結果を図５に要約する。この実験では、滞留時間がより長く、温度がより高いほどすべり層の収縮が増大することが確認された。下の線は、２ｍ／分の布速度での結果を示し、上の線は、３ｍ／分の布速度、すなわち、滞留時間が１／３低減された場合の結果を示す。

また、試験は、制御送り装置を含む前処理が施された、１６０℃、１８５℃および２０５℃の３つの前処理温度を有するすべり層と、制御送り装置を使用しない１６０℃の前処理温度を有するすべり層とを用いて押出し成形された手すりでも行った。（加熱モジュールは長さ１．８ｍであった。）すべり層弾性率は、５０．００ｍｍ／分でＡＳＴＭ Ｄ−４１２を使用して測定した。結果を図６に示す。図６に示すように、前処理温度が高いほど、引張応力値の低い手すりがもたらされる。また、制御送り装置の有効性も示されている。これらの試験の結果は、（温度が高すぎる場合にはすべり層が脆弱になり得ることに留意して）加熱モジュールの温度と長さを増大させるべきことを示唆するものであった。

すべり層前処理に影響を及ぼす変量を調べる別の試験を行った。この結果を以下の表１に要約する。「Ａ」は、前処理出口と押出しダイとの間が２００ｍｍ離れた、限られた冷却区間を有するより短い加熱モジュールを使用して前処理されたサンプルを表す。「Ｂ」は、より長い加熱モジュールで前処理され、前処理出口と押出しダイ入口の間に１．２５ｍを設けて、結果的に室温で約５０秒間の滞留時間が生じ、すべり層が約４０℃まで冷却するようにしたサンプルを表す。「Ｂ」サンプルでは、約２から４％の収縮を示すことが観測されたのに対し、「Ａ」サンプルでは６から８％の伸張が観測された。概ね、「Ｂ」の条件は、特定のすべり層（スパンポリエステル織物）には適切であると考えられた。

前述の前処理パラメータは例として、選択された特定のすべり層材料、特定の押出し工程、および特定の構成の押出し複合手すり製品の状況において示すものにすぎないことを理解すべきである。異なる材料、押出し工程および手すり構成には異なる前処理パラメータが適用され、それらはすべて当業者には容易に理解されるはずである。

本明細書で示した１つまたは複数の実施形態の他の変形も可能であり、特許請求される本発明の範囲から逸脱することなく実施され得ることが当業者には理解される。

Claims (20)

1. 手すり用のすべり層を前処理する方法であって、
   ａ）加熱モジュールを通して前記すべり層を送ることと、
   ｂ）前記すべり層を前記加熱モジュール内での滞留時間の間に高温に維持することと、
   ｃ）前記すべり層を前記加熱モジュールから排出することと、
   ｄ）前記すべり層の少なくとも一部分を実質的に無張力のループとして維持することを含む、方法。
2. 前記すべり層を前記加熱モジュールから押出しダイヘッドまで制御可能に送ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. すべり層供給源を設けることと、第１の制御送り装置を使用して、前記すべり層の第１の部分を実質的に無張力のループとして維持しながら、前記すべり層の少なくとも前記第１の部分を、前記すべり層供給源から前記加熱モジュールまで送ることとをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 第２の制御送り装置を使用して、前記すべり層の第２の部分を実質的に無張力のループとして維持しながら、前記すべり層の前記第２の部分を前記加熱モジュールから前記押出しダイヘッドまで送ることをさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記押出しダイヘッドを、前記すべり層を冷却させるように前記加熱モジュールから間隔を置いて位置決めすることをさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記押出しダイヘッドから前記すべり層への熱伝達を低減することをさらに含む、請求項２ないし５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記押出しダイヘッドから前記すべり層への熱伝達は、前記押出しダイヘッドの前記すべり層と接触する部分において冷却インサートを設けることによって低減される、請求項６に記載の方法。
8. 前記冷却インサートは水冷式のものである、請求項７に記載の方法。
9. 前記加熱モジュールは直列に並べられた複数の加熱板を備える、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記すべり層は織布で形成されている、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記織布はポリエステル織物または綿織物である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記高温および前記滞留時間は前記すべり層の収縮を生じさせるのに十分な程度である、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記高温は１５０℃から２５０℃までである、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 手すり用のすべり層を前処理する装置であって、
    ａ）すべり層供給源と、
    ｂ）前記すべり層を高温に維持する加熱モジュールと、
    ｃ）前記すべり層を前記すべり層供給源から前記加熱モジュールを通して送り、前記すべり層を前記加熱モジュールから排出する装置と、
    ｄ）前記すべり層の少なくとも一部分を実質的に無張力のループとして維持する少なくとも１つの制御送り装置とを備える、装置。
15. 前記少なくとも１つの制御送り装置は、前記すべり層が前記すべり層供給源から前記加熱モジュールまで送られる際に前記すべり層の第１の部分を実質的に無張力のループとして維持する、前記すべり層供給源と前記加熱モジュールとの間に位置決めされた第１の制御送り装置を備える、請求項１４に記載の装置。
16. 前記少なくとも１つの制御送り装置は、前記すべり層が前記加熱モジュールから押出しダイヘッドまで送られる際に前記すべり層の第２の部分を実質的に無張力のループとして維持する、前記加熱モジュールと前記押出しダイヘッドとの間に位置決めされた第２の制御送り装置を備える、請求項１４または１５に記載の装置。
17. 前記押出しダイヘッドと前記加熱モジュールとの間に冷却区間をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
18. 前記押出しダイヘッドは、前記すべり層の温度を低減するための冷却インサートを含む、請求項１６または１７に記載の装置。
19. 前記冷却インサートは水冷式のものである、請求項１８に記載の装置。
20. 前記加熱モジュールは直列に並べられた複数の加熱板を含む、請求項１４ないし１９のいずれか一項に記載の装置。

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