【発明の詳細な説明】
押出し材の放射線架橋方法
本発明は、請求項１として先立って記述した特徴に従った、押出し材の電子線
架橋方法に関する。
電気ケーブルや電線の絶縁被覆材の耐熱性と機械的強度を改善するために、絶
縁被覆材に特に高エネルギー電子を照射する。この目的のために絶縁ケーブルは
例えば、軸を中心に回転させられながら、例えば１ＭｅＶから３ＭｅＶの電子加
速器からの放射場に単一回操作で通される。このような方法は、回転のためケー
ブルの円周の回りにおいて理想的なエネルギー分布を作り出す反面、非常に大き
な巻上げおよび解放リールを回す必要がある点で不都合があることが分かってい
る。この場合、大きな質量を動かさなければならないため、達成できる生産性は
制限される。
５ＭｅＶに到るより強力な加速器を使用し、複数偏向のためガイド・ホイール
やロールを使用した場合、ケーブルを少なくとも２回加速器の放射場に通す、つ
まり、例えば第１回目はあらかじめ決めた表面線を上方に、第２回目はケーブル
のこの表面線を下方にして通すことにより、ケーブルの軸に沿った回転を不要に
することが可能である。放射場の活用が改善されるため、結果的に生産効率がさ
らに向上する。
このような方法だけでも、ケーブルの大型巻上げリールおよび解放リールを回
転させることなくプロセスを実行できるという大きな利点を持つが、この場合に
は用いる加速器電圧が高いために金属製のケーブル芯がより強力な照射を受け、
その結果導体がより高温となって複雑な冷却装置を使って補償をしなければなら
ないであろうといった欠点を伴う。
また、この方法の場合にはケーブル円周上で放射量の分布が一様ではなく、両
側から照射を受ける絶縁材やケーブル・ジャケット外側の２箇所の円形セグメン
トにおいて極大となる所が２箇所はっきり現れ、ケーブル被覆のエネルギー分布
のこの不均一性は、ケーブル全体の直径が大きくなるほど、また、被膜厚が厚く
なるほど大きくなる。
このようなことから本発明は、円周における照射量の均一性が比較的良好であ
って、比較的単純な装置手段によって実現することができる押出し材の電子線架
橋方法を提供することを目的とする。
この目的は、請求項１において特徴づけられている特徴を有する本発明の方法
によって達成される。
本発明の都合の良い構成は、従属項において示されている。
本発明については以下において下記の図面を参照しながら、実施例を使ってよ
り詳細に説明する。
図１は、本発明による方法を行う装置の第１例を表し
た概念図である。
図２は、本発明によるパルス化された分岐装置の動作モードを説明する概念図
である。
図３は、本発明による方法を行う装置の第２例を表した概念図である。
図４と図５は、本発明による装置の動作モードを説明する概念図である。
図１と図３に示した装置は、ケーブル１２の絶縁被覆や他の長尺材料に電子ビ
ームを照射してケーブルの絶縁材やジャケット、チューブ、パイプなどの製造に
用いられる、例えば、ポリオレフィン、エラストマー、他の放射線架橋可能なポ
リマー材料、あるいはこれらの混合材料にいわゆる放射線化学架橋の反応を起こ
させる装置である。
図１の装置はそれ自体は既知の電子加速器１を具備するものであり、電子加速
器１のビーム出口管２は分岐装置３に接続され、分岐装置３には独立な２つのビ
ーム・ガイド・ユニット４１、４２が接続されてなるが、それ以上の複数のユニ
ットを分岐装置３に接続することも可能である。ユニット４１、４２の各々は、
偏向手段５１、５２とスキャナ・ユニット６１、６２とをそれぞれ具備し、スキ
ャナ・ユニット６１、６２の各々は、電子ビームを広げるための分散手段７１、
７２と追従スキャナ８１、８２とをそれぞれ有している。ユニット４１と４２は
、スキャナ８１、８２各々の電子出口窓９１、９２
を通過する２つの電子ビームのビーム方向が製品面上で６０°から１２０°まで
の角度を成すように、互いに向かい合って配置されている。ユニット４１と４２
の端部の出口窓９１と９２の間の領域には、架橋反応を起こさせる製品を配置す
る製品面１１の下に電子バッフル板１０がある。偏向手段５１、５２は、各々管
状部１２１、１２２を介して分岐装置３に接続されている。また、ビーム・ガイ
ド・ユニット４１と４２の各々は、図１からはっきりわかるように、構成部分５
１と７１、構成部分５２と７２との間にそれぞれ挿入された、管状部１３１と１
３２をそれぞれ有している。出口窓９１と９２は各々、スキャナ８１と８２の端
部に位置している。
以上のような構成によって図１に示した装置は以下のように動作する。
電子加速器１は分岐装置３と協調して、望ましくは０．５ＭｅＶ〜５ＭｅＶの
範囲のエネルギーを有する２つのビーム電流を生成する。しかし、もし適切なの
であれば、分岐装置３に改良を加えて、同じ原理に基づいて同一強度の三つ以上
の電流を生成させてもよい。電流はビーム・ガイド・ユニット４１と４２によっ
て、２つのスキャナ８１と８２、あるいはもし適切なのであれば３つ以上のスキ
ャナに導かれる。電子は高真空中でビーム・ガイド・ユニット４１、４２に導か
れて電子源１４１から加速器管１５１を通過し、窓９１、９２から出る。
本発明によれば、スキャナ８１、８２は、放出された
電子ビームが回転する製品を様々な側面から、望ましくは同一面内において同一
のビーム強度で照射するように、幾何学的に配置される。また、スキャナ８１、
８２は、ローラー及び／またはロールの適当なシステムを有する、それ自体既知
の照射フィールド手段（製品ハンドリング）と複数偏向によって、製品が少なく
とも２回異なった角度で照射ゾーンを通るように、幾何学的に配置される。
図１に示したような２つのスキャナを用いたシステムの場合には、２つの電子
出口窓９１、９２の出口主軸は、１つの同一面内において相互にオフセットを有
し、かつ、９０°の角度で相対しているのが望ましい。しかし、原則的には、２
つのスキャナ８１、８２が２つの異なる面Ｓ、Ｓ’（図５）内に存在し、互いに
６０°から１２０°の角度を成すものとすることもできる。
そうでなかったら心配があるのだが、特に壁厚が比較的厚い場合、スキャナを
１つしか用いない従来の方法の場合と比較して必要な浸透距離Ｈ（図４）がより
短くてすみ、その結果加速電圧もより低くてすむため、ケーブル芯の過剰加熱や
、チューブ内やパイプ内の空気の過剰なイオン化を引き起こすことなく、製品の
１同一ゾーン内において複数の側から照射を行うことが多くの場合可能である、
といったことが本発明に関連する試験から分かった。
図２に示した分岐装置３は、逆Ｙ字形に配置した１つ
の中央入口フランジ（１６）と２つの出口フランジ（１７１；１７２）を有する
高真空チェンバを具備している。互いに向き合った状態で外部に取り付けられ、
相応じて電力が与えられる交番電圧ユニット１９から電力供給を受けている、２
つの相応する形状の磁気コイル１８１、１８２はこの場合ビーム・チョッパ２０
を成している。ビーム・チョッパ２０は、２つあるいは３つ以上の出口フランジ
の方向への空間的な一時的変位を入射電子ビームに与える。もし適切ならば、５
１、５２（図１）に類似した直下型偏向手段を設けてさらに角度を広げ、２つあ
るいは３つ以上となった各電流が偏向してビーム・ガイド・ユニット４１、４２
の中心を通るようにし、製品面１１上に交互にあるいは繰り返して当たるように
してもよい。
図２に示したビーム・チョッパ２０は、絶縁手段１９”によってパルス化電子
源１４１の制御ユニット１９’と同期した交番電圧ユニット１９によって駆動さ
れるのが望ましい。それによって生成した電子は加速器管１５１の中でクラスタ
として加速され、ビーム・チョッパ２０を設けた分岐装置によって交互にビーム
・ガイド・ユニット４１または４２の方へ偏向される。図２には、分岐装置３を
通過する前（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４）と後の（Ｅ１’、Ｅ２’、Ｅ３’、Ｅ４
’）、４つの連続する電子のクラスタが示されている。
この場合ビーム・チョッパの周波数は、例えば１Ｈｚ
から５０Ｈｚのような低領域か、または例えば５００Ｈｚから１００ｋＨｚのよ
うな高領域かの、どちらかがよい。例えば１００Ｈｚから２００Ｈｚの領域の周
波数で動作するユニット７１、７２（図１）の分散周波数での干渉または共鳴現
象を避けるためである。
しかし原則としては、この分岐装置はパルス化されていない連続電子ビームに
おいても動作させることができる。その場合、交番電圧ユニット１９の切換機能
は、高真空チェンバの２つの出口フランジ１７１、１７２の中間点位置に一致す
る、スキャンされたビームの２つの反転ポイント間の時間を最小限に抑えるよう
に設計される。エネルギー損失はこの場合、２つの出口開口部の間で必然的に真
空チェンバに向けられることになり、冷却手段を有する壁用材２１の対応形状に
よって消散されなければならない。この場合には２つのユニット１９’と１９”
は省かれる。
図３に従った装置は、０．５ＭＶから５ＭＶの電圧範囲にある電子加速器の高
電圧部２２を具備している。高電圧部２２はそれ自体既知であり、垂直に、ある
いは垂直でなく図に示したように水平に（２２’）、高電圧端子２３に向かって
配置されている。高電圧端子２３には２本の加速器管１５１、１５２を備えた分
岐装置２４が接続されていて、２本の加速器管１５１、１５２は各々その上端部
域に電子源１４１と１４２をそれぞれ有している。分岐装置２４’の室内は、例
えばＳＦ6ガス（六
フッ化硫黄）のような適当な絶縁媒体２７で満たされる。
図３に従った装置はビーム・ガイド・ユニット４１、４２を有し、これは図１
に従ったユニット４１、４２と同様に組み立てられている。このため、両図にお
いて同様の構成要素は同じ符号を用いて示した。特に、構成要素５１、６１、７
１、８１、９１、１２１、１３１、及び５２、６２、７２、８２、９２、１２２
、１３２がそうである。
加速器管１５１、１５２の各々には、それぞれ電子集束手段２５１、２５２を
介して、ビーム・ガイド・ユニット４１と４２のうちの一方が接続されている。
ビーム・ガイド・ユニット４１と４２は各々、それぞれ偏向手段５１と５２、及
びそれぞれスキャナ・ユニット６１と６２とを有している。ユニット４１と４２
は、電子出口窓９１と９２の各々を通過して現れる２つの電子ビームの方向が６
０°から１２０°の角度をなすように、互いに向かい合うような形で配置される
。ユニット４１と４２の終端に位置する出口窓９１と９２の間の領域には、架橋
反応を起こさせようとする例えばケーブル１２を載せた製品面１１の下に、電子
バッフル板１０がある。集束手段２５１、２５２の各々は、管状部２６１、２６
２によって加速器管１５１と１５２とにそれぞれ接続されている。電子出口窓９
１と９２はそれぞれスキャナ８１と８２の終端にある。
従って図３に従った装置は以下のように動作する。
高電圧部２２は電子源１４１、１４２及び加速器管１５１、１５２と協調して
、望ましくは０．５ＭｅＶから５ＭｅＶまでのエネルギー範囲で、２つのビーム
電流をつくり出す。しかし、もし適切ならば、改良を加えた分岐装置２４、２４
’と、対応する数の電子源と加速器管とを備えて、同一の原理に基づき概ね同一
強度の複数の電流を生成させてもよい。電流はビーム・ガイド・ユニット４１、
４２によって、２つのスキャナ８１、８２、あるいはもし適切なのであれば３つ
以上のスキャナに導かれる。電子は、高真空中でビーム・ガイド・ユニットに導
かれて、電子源１４１、１４２から加速器管１５１、１５２を通って窓９１、９
２から管出口に到る。従来の技術に従って、窓９１、９２は、例えばアルミニウ
ムやチタンでできた薄片を有している。
本発明によればこれらのスキャナ８１、８２（図３）は、図１による構成に類
似して、放出された電子ビームが回転する製品を様々な側面から同時に照射し、
望ましくは同一面内においてほぼ同じビーム強度で照射するよう、幾何学的に配
置される。またスキャナ８１、８２は、複数偏向によって製品が少なくとも２回
異なった角度で照射ゾーン、すなわち製品面１１を通るように、幾何学的に配置
される。
２つの窓９１、９２の出口主軸が１つの同一面内において９０°の角度で、相
互にオフセットを有して相対し
ているのが同じように望ましい、図３による２つのスキャナを用いたシステムは
、図１による構成と同様の利点を有している。しかし、ここでもやはり原則的に
は、２つのスキャナ８1、８２は２つの異なる面Ｓ、Ｓ’（図５）内にあり、互
いに６０°から１２０°までの角度をなしているようにすることもできる。
偏向手段５１、５２（図１または図３）は高真空チェンバを有し、チャンバ内
には入口及び出口フランジが所望の偏向角度に応じた角度で配置される。また、
２つの対応する形状をした芯付き電磁コイルが互いに向き合った状態で外部に取
り付けられていて、直流電圧により駆動され、真空装置の回りに設置されている
。そうして、入口フランジに集中して当たる電子ビームがユニットの幾何学的な
偏向半径に応じて曲げられ、続く高真空の部分１３１、１３２の中に同心的に開
いていくようになっている。
図４はケーブルの断面を図式的に表わしたものであって、ケーブル芯２９の回
りの絶縁被覆２８の厚さはＤであり、この厚さＤは、スキャナ８１（図１または
図３）を通って向けられてきた電子ビームＥに必要とされる浸透距離Ｈよりわず
かに小さいほどの厚さである。同じことがスキャナ８２（図１または３）を通っ
て向けられてきた電子ビームＥ’にも相応に当てはまり、その入射方向は電子ビ
ームＥの入射方向と概ね９０°の角度をなすのが望ましい。この図はチューブや
パイプにも同様に当
てはまる。
図５は、本発明によれば、スキャナ・ユニット６１と６２の主軸が、製品面１
１の１つの同じゾーンを横切る同一の対称面Ｓ内にあることを示している。しか
し本発明は、スキャナ・ユニット６１、６２’の主軸が２つの平行な面ＳとＳ’
の面内にそれぞれあるような装置においても用いることができる。
本発明は、例えば、外側の直径が３０ｍｍで壁厚が５ｍｍのケーブルの場合に
約１．５ＭＶの高電圧を使用することによって顕著な架橋の均一性の効果を達成
することができる。
本発明による装置のさらなる利点は、望ましくない電磁放射の発生を遮蔽する
ために必要なバンカーの寸法が、２つの電子加速器とオフセット・スキャナを備
えた装置の場合よりもはるかに小さくて済むという点である。
本発明による装置は、例えば０．５ＭｅＶから３．０ＭｅＶのエネルギー範囲
、２０ｍＡから１００ｍＡの程度の大きさの電流、及び１００ｋＷから１５０ｋ
Ｗが望ましいが５０ｋＷから２５０ｋＷの放射電力で優れた動作をする。
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(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
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