JP6470262B2 - 多層電気物品を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気物品に関する。１つの態様では、本発明は、電気物品を成形する方法に関するが、別の態様では、本発明は、オフモールド（ｏｆｆ−ｍｏｌｄ）の潜在硬化を使用する電気物品の成形に関する。

熱可塑性成形法、続いてオフモールドの潜在硬化（標準的なインモールド加硫とは対照的に）を使用して、電源アクセサリー等の電気物品の効率的な製造を可能にするための技術が開発されてきた。多くの設計変化が存在するが、一般的に、これらの物品は、３層、すなわち、（ａ）ファラデー箱と称される内部半導電性スリーブ、（ｂ）ジャケットと称される外部半導電性層、及び（ｃ）２つの半伝導性層（ａ）と（ｂ）との間にある厚い層から成り、この厚い層は、電気絶縁材料で作製され、絶縁層と称される。

新規の技術は、物品が、標準的な熱可塑性射出成形プロセスで成形され、その後、大気条件でオフモールド硬化されることを可能にする。型で硬化されないため、成形操作の間の１つの重要な要件は、型から取り出す前に幾何学的完全性を得るためにこれらの厚い物品を十分に冷却することである。成形周期は、したがって、型の中の物品を冷却する効率性、及び型から取り出すための適切な生強度を得ることによって制御される。これを機能させるには、操作は、典型的に、冷却された型、すなわち、物品が作製される元となるポリマー（複数可）の融解温度よりも低く維持される型を使用する。これは、材料が、高温型に射出され、硬化される従来のインモールド加硫とは全く異なる。

このオフモールドの硬化法は、物品の欠陥を引き起こし得る、望ましくない位置での材料の固化、空気の閉じ込め等を含む独自の難題をもたらす。さらに、使用される材料の典型的に弾性の性質を前提に、射出の間の層変形に関する問題が存在し、これらが今度は、許容できない物品の品質につながり得る。本発明は、この問題を解決し、欠陥のない部品の製造を可能にする成形法に関連する。

１つの実施形態では、本発明は、多層物品を作製するためのプロセスであり、該プロセスは、
（Ａ）（１）（ａ）少なくとも１つの射出ポートを含み、（ｂ）２つの変形可能な予備成形された高分子シートが中に位置付けられる型キャビティ（mold cavity）を画定する、型枠と、
（２）少なくとも１つの通気孔を備える取り外し可能な中空コアであって、２つの高分子シートの間にかつそれらから離間して位置付けられる取り外し可能なコアと、を含む型を提供するステップと、
（Ｂ）２つの高分子シートの間、及び取り外し可能なコアの周りの型キャビティへ粘性で架橋性の熱可塑性ポリマーを高圧下で射出するステップと、
（Ｃ）ポリマーが、型へ射出される前、間、及び／または後に、取り外し可能な中空コアにある通気孔を通して型キャビティ上で真空引きするステップと、
（Ｄ）完全に硬化していない多層物品を型キャビティに形成するステップと、
（Ｅ）完全に硬化していない多層物品を型キャビティから取り外すステップと、を含む。

１つの実施形態では、本発明は、
（Ａ）（ａ）少なくとも１つの射出ポートを含み、（ｂ）２つの変形可能な予備成形された高分子シートが中に位置付けられる型キャビティを画定する型枠と、
（２）少なくとも１つの通気孔を備える取り外し可能な中空コアであって、２つの高分子シートの間にかつそれらから離間して位置付けられる取り外し可能な中空コア、を含む型である。

組み立てた、及び分解した状態の両方における本発明の実施で使用される型の図である。 真空引き装置が、取り外し可能なコアに取り付けられている、図１Ｂの型の図である。 ポリマーの中層の射出前の取り外し可能なコアに取り付けられた３層物品の内層及び外層の図である。 比較例１に記載される固形の鋼コア上に成形されたスプライスの写真である。 比較例２に記載される成形された部分上の焼結金属通気コアの写真である。 比較例２に記載される焼結金属通気コア設計の写真である。 比較例２に記載される、焼結金属通気孔及び閉じ込められた空気のポケットを伴って成形されたスプライスの写真である。 本発明の実施例１に記載される、焼結鋼コア及び真空を伴い、閉じ込められた空気を伴わずに成形されたスプライスの写真である。 本発明の実施例２に記載される、ピン通気孔及び真空を伴って作製されたスプライスの写真である。 コア上のピン通気孔の位置を示すスプライス型の写真である。 機械加工された平面を伴うピン通気孔の位置を示すスプライス型の写真である。 複数のピン通気孔を有するコアを伴うスプライス型の写真である。 ワッシャ通気孔設計を有するコアを伴うスプライス型の写真である。 それぞれ、通気ワッシャ配置を伴うスプライス型の全体図及び断面図である。 それぞれ、通気ワッシャ配置を伴う組み立てたコア、及びその部品通気及び平ワッシャの図面である。 焼結鋼通気孔を備えるコアの写真である。 それぞれ、ＰＯＲＣＥＲＡＸ焼結鋼通気孔を備える、組み立てた及び分解したコアの図面である。 完全長ＰＯＲＣＥＲＡＸ鋼通気孔を備えるコアの写真である。 それぞれ、完全長ＰＯＲＣＥＲＡＸ鋼通気孔が取り外されたコア、及び取り外されたＰＯＲＣＥＲＡＸ鋼通気孔の図面である。 ＰＯＲＣＥＲＡＸ通気コアの透視図である。

定義
反対の記載がないか、文脈から暗黙的でないか、または当該技術分野で慣例的でない限り、すべての部及びパーセントは、重量に基づき、すべての試験方法は、本開示の出願日の時点で最新のものである。米国特許実施の目的で、いかなる参照した特許、特許出願、または公開の内容も、特に当該技術分野での定義（本開示で特定的に提供されるいかなる定義とも一致しない程度で）及び一般的な知識の開示に関して、参照することにより、その全体として組み込まれる（または、その同等の米国版は、参照することによりそのように組み込まれる。

本開示の数値範囲は、おおよそのものであり、したがって、特に断りのない限り、範囲の外の値を含む場合がある。数値範囲は、１つの単位刻みで、下限値から、及び下限値及び上限値を含むすべての値を含むが、但し、任意の下限値と任意の上限値との間に少なくとも２つの単位の分離があることを条件とする。例として、例えば、温度等の組成的、物理的、または他の特性が、１００〜１，０００である場合、１００、１０１、１０２等のすべての個々の値、及び１００〜１４４、１５５〜１７０、１９７〜２００等の部分範囲が明示的に列挙される。１未満である値を含むか、または１より大きい小数（例えば、１．１、１．５等）を含む範囲に関して、１つの単位は、必要に応じて、０．０００１、０．００１、０．０１、または０．１とみなされる。１０未満の一桁の数（例えば、１〜５）を含む範囲に関して、１つの単位は、典型的に、０．１とみなされる。これらは、特定的に意図されることの例にすぎず、列挙される最低値と最高値との間の数値のすべての可能な組み合わせが本開示で明示的に記載されるとみなされるものとする。数値範囲は、とりわけ、型キャビティ上での真空引きの強度、及び架橋性の熱可塑性ポリマーの射出圧に対して本開示内で提供される。

「含む」、「含んで」、「有する」等の用語は、組成、プロセス等が、開示される構成要素、ステップ等に限定されるのではなく、むしろ、他の非開示構成要素、ステップ等を含むことができることを意味する。対照的に、「実質的に〜から成る」という用語は、組成、プロセス等の性能、操作性等に不可欠ではないものを除き、任意の組成、プロセス等、任意の他の構成要素、ステップ等の範囲から除外する。「〜から成る」という用語は、特定して開示されない組成、プロセス等、任意の構成要素、ステップ等から除外する。「または」という用語は、特に明記しない限り、開示された部品を個々に、及び任意の組み合わせで指す。

「ケーブル」、「電力ケーブル」等の用語は、保護ジャケットまたは鞘内の少なくとも１つの導線または光ファイバーを意味する。典型的に、ケーブルは、典型的に、共通の保護ジャケットまたは鞘の中で共に結束される２つ以上の電線または光ファイバーである。個々の電線またはファイバーは、むき出し、覆われているか、または絶縁され得る。結合ケーブルは、電線及び光ファイバーの両方を包含し得る。ケーブル等は、低、中、高圧の適用のために設計されることができる。典型的なケーブルの設計は、ＵＳＰ５，２４６，７８３、６，４９６，６２９、及び６，７１４，７０７で説明される。

型
図１Ａ〜１Ｃは、組み立てた、及び分解した状態の型枠１０を示す。型枠１０は、第１または上部分１０Ａ、及び第２または下部分１０Ｂを含む。穴１１は、型枠部分１０Ａ及び１０Ｂの噛合によって形成され、それは、成形された部分の外形に一致する。内部及び外部の予備形成された構成要素（例えば、３層成形物品の内層及び外層）が上に取り付けられた取り外し可能なコア１２は、型が、その分解された状態にある時、型キャビティ１１の中に配置される。これらの内部及び外部構成要素層は、別の成形操作で予備成形され、その後、取り外し可能なコア上に配置される。コアは、示される通りに、その端部を型部分上の一致する切り欠きに配置された状態で型キャビティに位置付けることによって適所に保たれる。射出ポート１３は、典型的に、型枠の中心の近くに位置付けられるが、所望に応じて他の場所に位置付けられることができる。幅冷却ライン１４及び長さ冷却ライン１５は、型枠を横切り、冷却された液体は、型温度制御のために型を通って循環する。物品通気は、物品の中心にある取り外し可能なコアを通って生じる。

図２は、取り外し可能なコア１２上の予備成形された構成要素１６を示し、それは、下型部分１０Ｂの中、及び真空引き装置１７（これも型の中に位置付けられるように示される）の下に位置付けられる。真空引き装置は、取り外し可能なコア１２に取り付けられる圧縮動力付き真空引きシステム（図示せず）を含む。装置は、足踏みペダル（図示せず）を介して制御されるが、型が閉鎖すると自動的に作動するように設定されることができる。

本発明のプロセスの実施で使用される本発明の型は、（ａ）少なくとも１つの射出ポートを含み、（ｂ）型キャビティを画定する。枠は、成形プロセスの温度及び圧力に耐えることができるいかなる材料からも作製されることができ、単一の統合された部品で、または使用のために組み立てを必要とする複数の部品で構成されることができる。典型的に、型枠は、成形された物品の容易な脱型を可能にする複数の部品の構造であり、型枠の部品は、組み立ての時、型が成形プロセスの条件に耐えるのに十分頑丈であるように設計される。枠の内壁は、ポリマーの射出の間にエラストマーシートの動きに対する壁強化及び／または障害としての機能を果たすことができるリブ等を含むことができる。組み立てられた型枠は、例えば、ボルト、連動設計等の任意の好都合な技術を使用して結合される。型枠は、任意の大きさ、形、及び設計の型枠であり得る。

射出ポートの型枠に対する大きさ、形、及び配置は、都合に合わせて異なり得る。典型的に、型枠は、１つの射出ポートを含む。

型は、当然のことながら、それ自体は空洞であり、型枠は、１つ以上の型キャビティ、典型的に、１つの穴を画定する。穴の大きさ、形、及び設計も、都合に合わせて異なり得る。型枠の厚さ、すなわち、型キャビティを画定する壁の厚さは、とりわけ、型枠の組成及び設計、ならびに成形プロセスの条件の機能である。射出ポート及び通気孔によって提供される開口以外に、型キャビティは、その周辺環境と流体連通されていない。

型枠の中には、少なくとも２つの変形可能な予備成形された高分子シートが、位置付けられ、それぞれ、互いから離間する。３層の物品が作製される場合、２つのシートは、物品の外層になる。シートの組成は、本発明の実施に対して重要ではなく、成形される物品の最終用途の要件に合わせて異なる。

図３は、取り外し可能なコア上に取り付けられる予備成形された内部及び外部のエラストマー層の構成要素を示す。まず、内部の予備成形された層１６Ａは、取り外し可能なコア１２の中心に取り付けられ、位置付けられ、その後、外部の予備成形された層１６Ｂが、コア１２上に取り付けられ、絶縁材によって充填される２つの層の間にスペース１８を残して完全に内部層１６Ａを覆う。コアの組み立て（コア１２（典型的に、金属）、加えて、それに取り付けられる予備成形された層１６Ａ及び１６Ｂ）は、その後、型枠の中に配置される。内部構成要素１６Ａは、取り外し可能なコア１２によって支持され、外部構成要素１６Ｂは、その端部のそれぞれに取り外し可能なコア１２上に取り付けられ、外部構成要素１６Ｂは、取り外し可能なコア１２上でその形を保持するのに十分剛性である。外部の予備成形された層１６Ｂの外面は、絶縁体の射出の間、型枠の中にはまり、型枠によって拘束される。絶縁体は、スペース１８、すなわち、内部と外部の予備成形された層との間のスペースに射出される。１つの実施形態では、図３に示される通り、射出ポート１３は、絶縁体が、スペース１８の中心辺りでスペース１８に進入するように、型上に配置される。

型はまた、少なくとも１つの通気孔を備える取り外し可能な中空コアを含む。コアは、型枠が十分に密閉することを可能にし、成形条件下で架橋性の熱可塑性ポリマーの射出を可能にするような方法で、型キャビティ内にはまるように大きさを決め、形を決められる。典型的に、コアは、型の外側の環境と流体連通している複数の通気孔を含む。

１つの実施形態では、コアは、少なくとも１つのピン通気孔を含む。ピン通気孔は、コア内の空洞または空間を通して型キャビティと型の外側との間の流体連通を可能にする、コアの通路である。これらの通気孔の数、大きさ、及び配置は、異なり得るが、典型的に、コアは、架橋性の熱可塑性ポリマーが、型キャビティに射出される前、間、及び／または後に、効果的な真空が型キャビティから引かれることを可能にするように大きさを決められる複数の通気孔を備える。これらのピン通気孔は、ガスがさもなければ型キャビティ内に閉じ込められる位置のコア上に位置付けられる。ピン通気孔は、本発明の実施例３及び５で説明される。

１つの実施形態では、コアは、少なくとも１つのワッシャ通気孔を含む。この設計では、ワッシャの前面は、射出プロセスの間に閉じ込められたガスが、そこを通過して逃れることができる経路を形成するために機械加工される。この通気孔は、少なくとも１つの平ワッシャ、すなわち、機械加工されていないワッシャと接触する少なくとも１つの機械加工されたワッシャを含む。これらのワッシャの表面は、１つの別のワッシャと接触させられ、その後、コア内の空間、及び最終的には、型の外側の環境と流体連通するように配置される。ワッシャ通気孔は、本発明の実施例６で説明される。

１つの実施形態では、コアは、焼結金属通気孔を含む。焼結金属は、焼結処理を施された金属であり、それらは、典型的に多孔質である。１つの代表例は、ＰＯＲＣＥＲＡＸ、体積で２０〜３０％の範囲の多孔率を有する焼結された多孔質金属である。７または２０ミクロンの平均直径を有する互いにつながった細孔のシステムは、金属の至るところに分散される。この金属は、ガスを放出することにおいて有用である。

ピン及びワッシャ通気孔のように、焼結金属通気孔は、数、大きさ、及びコア上の配置において異なり得る。１つの実施形態では、焼結金属は、配置及び数に関して、ワッシャ通気孔と同じ方法で使用される。焼結金属通気孔は、本発明の実施例７及び８で説明される。

成形条件
本発明のプロセスでは、型は、冷却される、すなわち、射出されるポリマーの温度より低い温度で維持される。典型的に、ポリマーの射出前の型の温度は、射出されるポリマーの温度よりも、２５０℃未満、より典型的に、２００℃未満、及びさらにより典型的に、１５０℃未満である。型の内部温度は、典型的に、熱電対プローブの使用を介して測定される。１つの実施形態では、絶縁ポリマーの射出前の内部型温度は、１０℃〜２０℃、または１２℃〜１８℃である。型及びコアは、任意の従来の手段によって冷却または加熱されることができる。

型への射出の直前の射出されるポリマーの温度は、典型的に、８０℃〜２００℃、より典型的に、１００℃〜２００℃、及びさらにより典型的に、１２０℃〜１８０℃である。ポリマーは、典型的に、高圧下で、すなわち、１ＭＰａ〜３００ＭＰａ、より典型的に、２０ＭＰａ〜２００ＭＰａ、及びさらにより典型的に、２５ＭＰａ〜１５０ＭＰａの圧力下で型へ射出される。

ポリマーの射出の前、間、及び／または後に型上での真空引きは、典型的に（大気圧より低いゲージ圧）、０ｍｍ−Ｈｇ〜７６０ｍｍ−Ｈｇ、より典型的に、２００ｍｍ−Ｈｇ〜７６０ｍｍ−Ｈｇ、さらにより典型的に、５００ｍｍ−Ｈｇ〜７６０ｍｍ−Ｈｇである。真空は、コア通気孔のうちの一端または両端を通して任意の従来の方法で引かれることができる。

射出されるポリマーのインモールド時間は、大きく異なり得るが、通常、その構造的完全性が、型からの取り出し、続く潜在硬化、すなわち型の外側の硬化の間に維持される、成形される部分の十分な生強度を確保するだけの長さである。典型的なインモールド時間は、１〜１０分、より典型的に、１〜５分である。

架橋性の熱可塑性ポリマー
実質的には、いかなる架橋性の熱可塑性ポリマーも、本発明の実施で使用されることができる。適切なポリマーの限定されない例は、スチレンブロックコポリマー（例えば、ＳＥＢＳ）、エチレン系エラストマー／プラストマー（例えば、ＥＮＧＡＧＥ（商標）、及びＡＦＦＩＮＩＴＹエチレン系コポリマー）、エチレンブロックコポリマー（ＯＢＣ）（例えば、ＩＮＦＵＳＥ（商標）９５０７または９１００ＯＢＣ）、プロピレン系プラストマー及びエラストマー（例えば、ＶＥＲＳＩＦＹ（商標）３３００及び４２００）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン／プロピレン／ジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）、及びシリコーンゴムを含む。

本発明の実施で有用な他のＴＰＥポリマーは、例えば、これらに限定されないが、とりわけ、熱可塑性ウレタン（ＴＰＵ）、エチレン／ビニルアセテート（ＥＶＡ）コポリマー（例えば、ＥＬＶＡＸ４０Ｌ−０３（４０％ＶＡ、３ＭＩ）（ＤｕＰｏｎｔ））、エチレン／エチルアクリレート（ＥＥＡ）コポリマー（例えば、ＡＭＰＬＩＦＹ）及びエチレンアクリル酸（ＥＡＡ）コポリマー（例えば、ＰＲＩＭＡＣＯＲ）（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）、ポリビニル塩化物（ＰＶＣ）、エポキシ樹脂、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）ゴム、ならびにＮｏｒｙｌ（登録商標）修飾ＰＰＥ樹脂（ＳＡＢＩＣによるポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）とポリスチレン（ＰＳ）の無晶形混合）を含む。また、例えば、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）（例えば、ＦＬＥＸＯＭＥＲ（登録商標）エチレン／１−ヘキセンポリエチレン、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）、均一に分岐した直鎖エチレン／α―オレフィンコポリマー（例えば、Ｍｉｔｓｕｉ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ ＬｉｍｉｔｅｄによるＴＡＦＭＥＲ（登録商標）及びＤＥＸプラストマーによるＥＸＡＣＴ（登録商標））、及び均一に分岐した本質的に直鎖のエチレン／α−オレフィンポリマー（例えば、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（登録商標）エチレン−オクテンプラストマー（例えば、ＥＧ８２００（ＰＥ））及びＥＮＧＡＧＥ（登録商標）ポリオレフィンエラストマー、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）を含むオレフィン系エラストマーも、有用である。本質的に直鎖のエチレンコポリマーは、ＵＳＰ５，２７２，２３６、５，２７８，２７２、及び５，９８６，０２８でより詳述される。本発明で有用な追加のオレフィン系インターポリマーは、これらに限定されないが、直鎖中密度ポリエチレン（ＬＭＤＰＥ）、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、及び超低密度ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）を含む不均一に分岐したエチレン系インターポリマーを含む。工業用ポリマーは、ＤＯＷＬＥＸ（商標）ポリマー、ＡＴＴＡＮＥ（商標）ポリマー、ＦＬＥＸＯＭＥＲ（商標）、ＨＰＤＥ３３６４及びＨＰＤＥ８００７ポリマー（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）、ＥＳＣＯＲＥＮＥ（商標）、ならびにＥＸＣＥＥＤ（商標）ポリマー（Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を含む。適切なＴＰＵの限定されない例は、ＰＥＬＬＥＴＨＡＮＥ（商標）エラストマー（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐ．（例えば、ＴＰＵ２１０３−９０Ａ）；ＥＳＴＡＮＥ（商標）、ＴＥＣＯＦＬＥＸ（商標）、ＣＡＲＢＯＴＨＡＮＥ（商標）、ＴＥＣＯＰＨＩＬＩＣ（商標）、ＴＥＣＯＰＬＡＳＴ（商標）及びＴＥＣＯＴＨＡＮＥ（商標）（Ｎｏｖｅｏｎ）；ＥＬＡＳＴＯＬＬＡＮ（商標）等（ＢＡＳＦ）、及びＢａｙｅｒ、Ｈｕｎｔｓｍａｎ、ｔｈｅ Ｌｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、及びＭｅｒｑｕｉｎｓａから入手可能な工業用ＴＰＵを含む。

本発明の実施で使用される架橋性の熱可塑性ポリマーは、他の射出成形プロセスでポリマーと同様の方法で使用される。ポリマーは、通常０．１〜１０００グラム／１０分；またはより典型的に、１〜２００グラム／１０分、及びさらにより典型的に、３〜５０グラム／１０分の範囲にある溶解物フローインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇで測定されるＩ２、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８）を有する高度に粘性の溶解物に典型的に還元され、１つ以上の射出ポートを通して高圧下で型キャビティへ射出される。

変形可能な予備成形された高分子シート
実質的には、形成されたシートとして予備成形されることができ、成形された多層物品の中の層としての機能を果たすためのシートとして型キャビティへ挿入されることができ、射出圧下で射出されるポリマーからの接触で変形可能ないかなる電気的に半導電性のポリマーも、本発明の実施で使用されることができる。半導電化合物が、シートに作製され、成形される元となる基本ポリマーの実例は、上述の熱可塑性ポリマーである。シートは、任意の従来のプロセス、例えば、押出、注型等によって形成されることができ、射出成型プロセスの間の変形に対するそれらの耐性を向上させるための構造的特徴、例えば、リブを包含し得る。

成形された物品
１つの実施形態では、成形された物品は、２つの薄い半導電層の間に挟まれる厚い絶縁コアを含む多層電気部品である。２つの半導電層は、典型的に、同じ組成のものであり、カーボンブラック等の半導体機能、例えば、導電性カーボン化合物で典型的な添加剤及び充填剤を含有する一方、絶縁コアは、絶縁機能、例えば、非導電性充填剤、難燃剤等で典型的な添加剤及び充填剤を含有し得る。１つの実施形態では、成形された物品は、３層以上を包含する。

特定の実施形態
比較例１
ケーブルスプライスは、密閉型で製造される。半導電層は、組成表で報告されるものと同じ通半導電化合物１を使用してオフラインで成形され、その後、絶縁層を製造するためにコアに組み立てられる。絶縁ポリマーは、１３０℃の溶融温度で射出される。絶縁材が、固体の鋼コア上に成形される時、型内の閉じ込められた空気は、図４に示される通りに内部半導電性構成要素の端部付近に大きな空間を作成した。小さい経路は、閉じ込められた空気が穴を逃れるための通路を提供するために、ジャケット（工業的に入手可能な部分上で見られる）の端部で成形されるが、閉じ込められた空気のすべてを除去するのに十分ではない。顕微鏡評価は、閉じ込められた空気はまた、絶縁材の表面へ押し込まれ、泡状構造体を形成する。これらの気泡は、材料に変色をもたらし得、工業的に許容されない。
ＥＮＧＡＧＥ８２００は、０．８７０ｇ／ｃｍ^３の密度を有するエチレン／１−オクテンエラストマー（ＡＳＴＭ Ｄ７９２）であり、５ｄｇ／分のＩ_２（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃／２．１６ｋｇ）であり、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
ＥＮＧＡＧＥ７４６７は、０．８６２ｇ／ｃｍ^３の密度を有するエチレン／１−ブテンエラストマーであり、１．２ｄｇ／分のＩ_２（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、１９０℃／２．１６ｋｇ）であり、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
ＮＯＲＤＥＬ ＥＰＤＭ ＩＰ３４３０は、０．８６０ｇ／ｃｍ^３の密度、エチレン量４２ｗｔ％、エチルイデンノルボルネン（ＥＮＢ）量０．８ｗｔ％、及びＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙからの２７のムーニー粘度を有する無晶形エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー炭化水素ゴムである。
ＮＯＲＤＥＬ ＥＰＤＭ ＩＰ３７２２は、０．８７０ｇ／ｃｍ^３の密度、エチレン量７０．５ｗｔ％、ＥＮＢ量０．５ｗｔ％、及びＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙからの２０のムーニー粘度を有する半結晶エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー炭化水素ゴムである。
ＧＰ１３０−２５は、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのシリコーンゴムである。
ＶＵＬＣＡＮ ＸＣ−５００は、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐからの導電性カーボンブラックである。
ＴＲＡＮＳＬＩＮＫ３７は、ＢＡＳＦから入手可能な焼成された表面処理済みのアルミノケイ酸である。
ＰＤＭＳ Ｑ−３５６３はポリジメチルシロキサンである。
ＶＴＭＳは、ビニルトリメトキシシランである。
ＶＴＥＳ、ビニルトリエトキシシラン。
Ｌ−１０１は、Ａｒｋｅｍａ Ｃｏｒｐ．からの２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペロキシ）−２，５−ジメチルヘキサンである。
ＰＥＲＫＡＤＯＸ１４Ｓ ＦＬは、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｃｏｒｐ．からのジ（ｔｅｒｔ−ブチルペロキシイソプロピル）ベンゼン、過酸化物の薄片である。
ＰＥＲＫＡＤＯＸ ＢＣ ＦＦは、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｃｏｒｐ．からの過酸化ジクミル、固体である。
ＥＬＥＶＡＳＴ Ｒ−１５０は、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な液体ポリマー修飾剤である。
ＳＵＮＰＡＲ油は、パラフィン系オイルである。

比較例２
内部及び外部半導体構成要素は、半導電化合物２を使用して予備成形され、絶縁成形のために鋼コアに組み立てられる。半導電性構成要素を伴うコアは、型キャビティに挿入され、穴は、閉じられる。絶縁材が、この穴を充填するにつれて、空気が逃れる場所はない。したがって、図４及び５に示される通りの通気コアは、絶縁体がコアに接触したコアの中心を通って閉じ込められた空気が逃れることを可能にするように設計される。通気コアは、複数の部分で作製される。焼結鋼部分（７ミクロン（μｍ）及び２０μｍのＰＯＲＣＥＲＡＸ（登録商標））は、絶縁材と接触し、空気がコアの中心へ通過することを可能にした。コアの他の部分は、固体の鋼で作製される。通気コアを使用することは、固体の鋼コアで作成された欠陥と外見が異なる欠陥を作成する。閉じ込められた空気は、図７に示される通りにコアの表面で部分的に密封されるポケットを作成する。したがって、閉じ込められた空気の問題は、解決されない。この欠陥も、工業的に許容されない。

本発明の実施例１
本実施例は、成形欠陥を解決するための本発明の取り組みを説明する。半導電層は、半導電化合物２を使用して予備成形される。開発された方法は、図６に示される通りの通気コア設計を真空の適用と組み合わせることから成る。型を閉じた後、真空は、充填ステップの間に絶縁穴に適用される。コアの中心を通って２５ｉｎ−Ｈｇの真空を適用することは、図６に示される通り成形されたスプライスから閉じ込められた空気の欠陥の除去をもたらす。

本発明の実施例２
本実施例では、半導電層は、半導電化合物２を使用して予備成形される。その部分は、２５ｉｎ−Ｈｇの真空を適用することを伴ってピン通気孔を有する通気コアを使用して成形される。ピン通気孔は、絶縁領域で外面へコアの中心から放射状に延伸したコアにある穴である。コアにある通り穴は、その後、これらのピンクロス穴を真空に接続する。結果として得られた部分は、図８及び９に示される通りに空間がない状態である。

本発明の実施例３：ピン通気孔設計、第１版
本実施例では、ピン通気孔２０Ａ及び２０Ｂは、半導体層と絶縁層との間の空間を除外するためにコア２１Ａ上に構成される。半導電層は、半導電化合物２を使用して予備成形される。ピン通気孔２０Ａ及び２０Ｂを有するコア２１Ａは、製造され、成形検査で試験される。ピン通気孔２０Ａ及び２０Ｂは、絶縁内の空間が、位置する、内部半導体層の端に配置される。これらのピン通気孔の位置は、図１０に示される。

コア２１Ａの詳細図を、図１１Ａに示す。通気孔を作製するために、軸穴（図１２Ｂのコア２１Ｂ上の２２として説明される）は、コア２１Ａの中心を通って穿設される。その後、横穴（図示せず）内部半導体構成要素の端部付近で軸に対して直角に穿設される。ピン２３は、その後、ピンの長さにそって小さい軸平面（図示せず）を作るために機械加工される。ピン２３は、その後、コア２１Ａの横穴に押し付けられる。ピン２３上に機械加工された平面は、中心穴、その後、型の外へ抜ける小経路（約０．００５インチ幅、図示せず）を作る。

本発明の実施例４：ピン通気孔設計、第２版
本実施例では、半導電層はまた、半導電化合物２を使用して予備成形される。ピン通気孔設計の別の版は、製作され、別の成形検査で試験される。この第２版は、コア２１Ｂの各端部上に３つのピン（２０Ｃ、２０Ｄ、及び２０Ｅ）を有する（図１２Ａで組み立てられた状態で、及び図１２Ｂの横断面図で示される）。この構想は、通気孔のいくつかが、成形の間にポリマー材料で塞がる場合に、閉じ込められた空気が逃れるようにより多くの通路を提供する。通気孔はまた、第１版設計より小さいサイズの通気孔である。通気孔の目標幅は、０．００１インチである。

本発明の実施例５：ワッシャ通気孔設計
本実施例では、半導電層はまた、半導電化合物２を使用して予備成形される。取り外し可能なコアのための別の通気孔設計は、絶縁材の表面での内部半導電性構成要素（すなわち、変形可能な予備成形された高分子シート）の端部付近のより多くの通気面積を提供するために開発される。構想は、共に組み立てられるコアの複数の部分から成る。通気孔は、所望の通気位置でコア上に積み重ねられた金属のワッシャ構成要素から形成される。

図１３に示される通り、コア２１Ｃは、中心部分２４Ａ及び２４Ｂ、ならびに図１４Ｂに示される通り、ねじ式連接棒２６で共に接合される末端部分２５Ａ及び２５Ｂを有する。ワッシャ構成要素２７Ａ及び２７Ｂは、連接棒（図１５Ａ）上にスライドし、その後、連接棒上のねじが締められる時、端部と中心構成要素との間で挟まれる。コア及びねじ式棒の末端部分は、軸通り穴（そのうちの１つは、図１５Ａの２８として説明される）を有する。ねじ式連接棒も、ワッシャによって形成された軸穴を通気孔に接続する軸に対して直角な横穴（図示せず）を有する。

ワッシャ２７Ｂは、平面であり、ワッシャ２７Ａは、図１５Ｂに示される通り、ワッシャ面３０に機械加工される０．００２インチの深さの経路２９を有する。ワッシャ２７Ａの機械加工された面が、ワッシャ２７Ｂの面３１に対して配置される時（図１５Ｃ）、０．００２インチの経路は、閉じ込められた空気がコアの中心を通って逃れることを可能にするために作成される。材料は、コアの所望の軸位置で継続的な通気を提供するために、通気ワッシャの全周囲の周りで除去される（図１５Ｂの通気ワッシャ２７Ａにある凹所３２によって示される通り）。経路（図示せず）は、その後、ワッシャの外周をワッシャの中心に接続するために切断される。通気孔はこの設計を使用して作られ、これによりピン通気孔設計と比較して、通気孔のより良い寸法制御が達成され得ることが期待される。

本発明の実施例６：局所焼結鋼通気孔設計
本実施例では、半導電層はまた、半導電化合物２を使用して予備成形される。別の実施形態では、多孔質焼結鋼通気孔は、設計され、評価される。この設計は、ワッシャ通気孔設計とほとんどすべて同じ構成要素を使用する。違いは、ワッシャ構成要素が、ＰＯＲＣＥＲＡＸ焼結鋼の単一の円盤（図１９のコア２１Ｄ上の３２Ａ及び３２Ｂ）で置換されることである。

図１７Ａ及び１７Ｂに示される通り、焼結鋼円盤３２Ｂは、ねじ式連接棒３３の上にスライドされ、それは、その後、焼結鋼円盤が、わずかに圧縮されるように、他のコア部品で共に締められる。意図は、閉じ込められた空気が、焼結鋼の細孔を通過し、その後、連接棒の横穴（図示せず）を通り、最終的に、他のコア構成要素の軸穴３４を通って出るためである。

焼結鋼円盤は、３０ミクロンの細孔径を有する材料で作製される。構成要素は、このプロセスが、外面上の細孔を開いたままにするため、電線ＥＤＭ機上で作られる。伝統的な金属切削プロセス及び粉砕は、細孔を閉じ、その部分を通るいかなる通気をも防止する。

本発明の実施例７：完全焼結鋼通気孔設計
本実施例では、半導電層はまた、半導電化合物２を使用して予備成形される。前述の通気コアを伴う成形からの見解に基づいて、完全長焼結金属通気コアが、評価される。この設計は、焼結鋼金属の良い通気特性を活用し、コアと接触している絶縁体の全長にわたって通気通路を提供する。これは、充填の最後に閉じ込められた空気の欠陥または泡状構造の絶縁材を有する危険性を低減する。コア上の通気孔のある領域３５Ａ及び３５Ｂは、図１８に示される。

完全長またはスリーブの焼結金属コアの構造は、本発明の実施例６で記載される焼結金属円盤通気コアと非常に類似している。図１９Ａ及び１９Ｂで示される通り、焼結金属スリーブ３５Ａは、ねじ式連接棒３６にはまる。この連接棒は、図１９Ａに示される通りに、中心鋼構成要素３７及び端部鋼構成要素３８が、焼結鋼スリーブ３５Ａを圧縮するために、共に締められることを可能にする。焼結鋼及び固体の鋼接合部は、コアが、しっかりと共に組み立てられていない場合、接合部の間のフラッシュを防止することに役立つように、内部及び外部半導体構成要素の両方の端の下に配置される。閉じ込められた空気は、焼結鋼の細孔を通過し、連接棒３６の横穴３９Ａ及び３９Ｂを通り（図２０）、その後、コアの中心穴を通って出る（図示せず）。

ＰＯＲＣＥＲＡＸ焼結鋼スリーブも、電線ＥＤＭ機上で生産される。２０及び７ミクロンの細孔径の両方を有する材料は、評価のために作られる。焼結鋼部分のうちのいくつかの外面は、細孔が、成形された絶縁材上のスムーズな表面仕上げを提供する一方、開いたままの状態で、閉じ込められた空気を放出するかどうかを評価するために３２０グリット紙で滑らかにする。

本発明が、本明細書に包含される実施形態及び説明に限定されないことは、特定的に意図されるが、以下の特許請求の範囲内にあるように、実施形態の部分及び異なる実施形態の要素の組み合わせを含む、それらの実施形態の変形形態を含む。

Claims (7)

1. 多層物品を作製するためのプロセスであって、
   （Ａ）
   （１）（ａ）少なくとも１つの射出ポートを含み、（ｂ）２つの変形可能な予備成形された高分子シートが中に位置付けられる型キャビティを画定する型枠と、
   （２）対向する端部を備える取り外し可能な中空コアであって、前記２つの高分子シートの間にかつそれらから離間して位置付けられる前記取り外し可能な中空コアと、
   （３）第１の焼結金属スリーブおよび第２の焼結金属スリーブであって、各スリーブがそれぞれねじ式連接棒により前記中空コアのそれぞれの端部に取り付けられており、各スリーブが体積で２０〜３０％の多孔率を有する、前記第１の焼結金属スリーブおよび第２の焼結金属スリーブと
   を含む型を提供するステップと、
   （Ｂ）前記２つの高分子シートの間、及び前記取り外し可能なコアの周りの前記型キャビティへ粘性で架橋性の熱可塑性ポリマーを高圧下で射出するステップと、
   （Ｃ）前記ポリマーが、前記型へ射出される前、間、及び後に、前記取り外し可能な中空コアにある前記スリーブを通して前記型キャビティ上で真空引きするステップと、
   （Ｄ）完全に硬化していない多層物品を前記型キャビティに形成するステップと、
   （Ｅ）前記完全に硬化していない多層物品を前記型キャビティから取り外すステップと、
   を含む、前記プロセス。
2. （Ａ）（ａ）少なくとも１つの射出ポートを含み、（ｂ）２つの変形可能な予備成形された高分子シートが中に位置付けられる型キャビティを画定する、型枠と、
   （Ｂ）対向する端部を備える取り外し可能な中空コアであって、前記２つの高分子シートの間にかつそれらから離間して位置付けられる前記取り外し可能な中空コアと、
   第１の焼結金属スリーブおよび第２の焼結金属スリーブであって、各スリーブがそれぞれねじ式連接棒により前記中空コアのそれぞれの端部に取り付けられており、各スリーブが体積で２０〜３０％の多孔率を有する、前記第１の焼結金属スリーブおよび第２の焼結金属スリーブと
   を含む型。
3. 前記型の温度は、前記射出されるポリマーの温度より少なくとも１５０℃低い、請求項１に記載の前記プロセス。
4. 前記ポリマーの前記射出の前、間、または後の前記型上での前記真空引きは、２００ｍｍ−Ｈｇ〜７６０ｍｍ−Ｈｇである、請求項１に記載の前記プロセス。
5. 前記取り外し可能な中空コアは、２つ以上の中央区分と、２つの終端区分とを含む複数の区分になっていて、通気孔が、各終端区分と中央区分との間に位置付けられる、請求項２に記載の前記型。
6. ケーブルスプライスの形態での多層物品を作製するためのプロセスであって、
   （Ａ）
   （１）（ａ）少なくとも１つの射出ポートを含み、（ｂ）２つの変形可能な予備成形された高分子シートが中に位置付けられる型キャビティを画定する、型枠と、
   （２）対向する端部を備える取り外し可能な中空コアであって、前記２つの高分子シートの間にかつそれらから離間して位置付けられる前記取り外し可能な中空コアと、
   （３）第１の焼結金属スリーブおよび第２の焼結金属スリーブであって、各スリーブがそれぞれねじ式連接棒により前記中空コアのそれぞれの端部に取り付けられており、各スリーブが体積で２０〜３０％の多孔率を有する、前記第１の焼結金属スリーブおよび第２の焼結金属スリーブと
   を含む型を提供するステップと、
   （Ｂ）前記２つの高分子シートの間、及び前記取り外し可能なコアの周りの前記型キャビティへ粘性で架橋性の熱可塑性ポリマーを高圧下で射出するステップと、
   （Ｃ）前記ポリマーが、前記型へ射出される前、間、及び／または後に、前記取り外し可能な中空コアにある前記通気孔を通して前記型キャビティ上で真空引きするステップと、
   （Ｄ）完全に硬化していない多層物品を前記型キャビティに形成するステップと、
   （Ｅ）前記完全に硬化していない多層物品を前記型キャビティから取り外すステップと、を含む、前記プロセス。
7. 前記取り外し可能な中空コアに取り付けられる引き真空装置をさらに含む、請求項２に記載の前記型。