JPWO2008126375A1 - 絶縁電線の製造方法及びその製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
他方、特許文献3には、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)からなる押出樹脂を導体表面に形成して絶縁電線とする際に導体表面を予熱し、押出樹脂の温度低下を抑制する技術、およびこのような導体予熱を不要とするために導体表面に絶縁皮膜層を形成する技術が開示されている。
とくに絶縁電線のサイズや材料等の仕様が変更になった場合に、製造条件出しが困難で一次被覆層と二次被覆層との間において接着強度が得られないほど弱くなる、という問題があった。また特許文献3に開示されている一次被覆層を形成する技術でも同様に一次被覆層と二次被覆層の接着強度が不十分となる懸念があった。
以上のように従来の技術では、安価で高品質な耐コロナ絶縁電線を安定して製造することが困難であった。
また本明細書においてコロナ放電開始電圧Vpとは、絶縁電線同士が接触するとき隣接する電線間の電位差により絶縁電線表面でコロナ放電を開始する電圧、と定義する。
すなわち従来(例えば特許文献2の内容)は押出樹脂の温度を高めておくことで押出樹脂が一次被覆層の表面の凹凸にうまく入り込んで密着することを期待していたが、本発明では、一次被覆層の表面を予熱しておくことで、押出樹脂の押出前に一次被覆層を十分加熱することが出来るので、一次被覆層と二次被覆層とのさらなる密着力を安定して向上させることができる。
b…導体加工工程
c…導体焼鈍工程
d…皮膜焼付工程
e…電線予熱工程
f…電線整直工程
g…樹脂押出工程
h…電線冷却工程
i…皮膜厚測定工程
j…電線巻取工程
A…導体
B…一次被覆層
C…二次被覆層
D1…一次被覆電線
D2…絶縁電線
1…製造装置
2…導体供給部
3…導体加工部
3A…ロール
3B…ダイス
4…導体焼鈍部
4a…焼鈍炉
5…皮膜焼付部
5a…焼付炉
6…引取部
7…電線予熱部
8…電線整直部
9…樹脂押出部
10…電線冷却部
11…皮膜厚測定部
12…引取部
13…電線巻取部
図1に示すように、絶縁電線D2を製造する製造装置1は、導体供給工程aの導体供給部2と、導体加工工程bの導体加工部3と、導体焼鈍工程cの導体焼鈍部4と、皮膜焼付工程dの皮膜焼付部5と、皮膜焼付部5直後の引取部6と、電線予熱工程eの電線予熱部7と、電線整直工程fの電線整直部8と、樹脂押出工程gの樹脂押出部9と、電線冷却工程hの電線冷却部10と、皮膜厚測定工程iの皮膜厚測定部11と、皮膜厚測定部11直後の引取部12と、電線巻取工程jの電線巻取部13との順にタンデムで配置して構成される。以下、それぞれの部について説明する。
ここで一対の各ロール3A、3Aは、モータ等の駆動機構によらずに、導体の接触抵抗により自由回転されるものを用いている。つまり、各ロール3A、3A間の間隙よりも線径が大きい導体Aを各ロール3A、3Aの間に送り込みながら、後述する引取部により引抜き方向へ引っ張ることにより、その導体の接触抵抗により各ロール3A、3Aを自由回転させ、各ロール3A、3A間を通過する際に断面平角形状に圧延するものである。このように、自由回転する一対の各ロール3A、3Aは、該ロール3A、3Aを強制的に回転させる駆動機構を持っていないので、各ロール3A、3Aの間に送り込まれる導体Aの線速に応じて圧延加工が行われる。引き抜き時において、導体Aに付与される引張り力は、導体Aの太さ、材質に応じて可変調整することができる。
該ダイス3Bは、加工精度や寿命などを考慮すると、広く使用されているダイヤモンドダイスあるいは類似のものが好ましい。また、このダイス3Bの穴形状を選択することにより、実施例の断面平角形状の他にも、所望の横断面形状に加工することができる。また、ダイス3Bでもロール3A、3Aの場合と同様に断線防止やダイス寿命の短命化防止の観点から、純銅の導体Aの場合には、減面率は5〜30%が好ましく、10〜25%の範囲にすることが最も好ましい。
なお図4に示すように、エナメル焼付層B1上に接着層B2を形成する場合もあるが、この場合は、エナメル焼付層B1形成後に、接着層B2を構成するエナメルワニスを塗布し、再度、焼付炉5a内で焼付を行なって接着層B2を形成する。
電線予熱部7では、一次被覆電線D1を予熱しておくことで、樹脂押出工程gの前に一次被覆層B側の濡れ性や化学反応の起き易さを確実に改善することができるので、一次被覆層Bと二次被覆層Cとの密着性を確実に向上させることができる。予熱温度は、一次被覆電線D1になにも予熱を加えない場合よりも一次被覆層Bの温度を高くするためのものであるので、少なくとも室温より高い温度に一次被覆層Bを予熱することになる。
まず密着向上材を入れない場合、エナメル焼付層B1の濡れ性を向上させる温度にすればよいので、温度は上げれば上げるほど密着性向上効果が発揮される。さらにはエナメル焼付層B1の表面を該エナメル焼付層B1のガラス転移点(Tg)以上に向上させておくことで、一次被覆層Bとの密着性をさらに改善することが出来る(例えばエナメル焼付層B1をポリアミドイミド樹脂とした場合にガラス転移点Tgが約270〜300℃であるので、その温度以上とする。)。逆にエナメル焼付層B1のガラス転移温度Tg未満の温度で予熱した場合、誤ってエナメル焼付層B1が何かに接触した際、エナメル焼付層B1が変形しにくくなるので、好ましい。
なお電線予熱部7から樹脂押出部9への一次被覆電線D1の供給までに一次被覆層Bの表面温度が下がってしまうことを考慮し、予熱温度を高めに設定したほうがよい。またそのような温度低下を最小限に食い止めるように電線予熱部7から樹脂押出部9の間隔をできるだけ短く設定したほうがよい。
ここで皮膜焼付け部5から出た一次被覆電線D1はボビンなどに巻き取ることなく、そのままタンデムに電線予熱部7に送られる構成となっている。一次被覆電線D1は長期保管しておくことで水分を吸収し、後述の絶縁電線D2として用いられる際に、一次被覆層B内部の水分が膨張して、膨れによる概観不良を起こしたり、さらに悪い場合には絶縁電線D2の絶縁耐圧などの特性にも悪影響が出てしまう懸念がある。これに対して上記の通り、製造装置1では皮膜焼付け部5から電線予熱部7にそのまま送られ、二次被覆層Cにより被覆されることで、一次被覆層B内部に水分が閉じ込められることが防止される。
電線巻取工程jの電線巻取部13は、モータ等の駆動機構により駆動され、樹脂押出部9から供給される樹脂押出済みの絶縁電線D2を連続して巻回するものである。
ここで絶縁電線D2の巻き取り時には、引き取り部12により絶縁電線D2を引き取ってから電線巻取部13で巻き取る。このときの引き取り速度は引き取り部6の引き取り速度よりも2〜5%高く設定する。これは一次被覆電線D1を予熱することで該一次被覆電線D1に長手方向の伸びが現れてしまうので、引き取り部12における引き取り速度を高くして電線のたるみを防止するものである。
その際、電線予熱部7では、一次被覆電線D1におけるエナメル焼付層B1の表面温度を、エナメル焼付層B1の表面を十分軟化できる略270〜300℃まで予熱してから樹脂押出部9に供給した。また樹脂押出部9では炉温を略280〜320℃として、前述の軟化状態の一次被覆層B上に二次被覆層Cを押出形成した。
その結果、コロナ放電開始電圧Vpが1200V、接着強度100mg/mm程度の絶縁電線D2を得ることができた。
また電線予熱工程eでは、一次被覆電線D1と非接触で一次被覆層B表面を予熱することにより、一次被覆層B表面形状に変形を生じさせることなく二次被覆層Cを押出形成することができる。
以上説明したように、本実施形態の絶縁電線D2の製造装置と製造方法によれば、安価で高品質な耐コロナ絶縁電線を安定して製造することができる。
例えば導体A、エナメル焼付層B1、接着層B2、二次被覆層Cの材料や、厚さ、幅、上記実施例に限定されるものではなく、用途に応じて変更することができる。
また例えば圧延加工前の導体Aは、例えば断面が丸形状、卵形状、平角形状、楕円形状等のもので構成することができる。また、導体の材質は、例えばアルミニウム、銀、銅等の導電性を有する金属で構成することができる。主に銅が使用され、その場合には、純銅のほか低酸素銅や無酸素銅を特に好適に使用することができる。また、圧延する導体が純銅の場合には、断線防止や圧延仕上がり形状の寸法安定性の観点から一対の各ロールでの減面率は5〜30%が望ましく、最も望ましいのは10〜25%である。減面率を大きくする場合、各ロールによる圧延を複数回繰り返して行うか、複数の圧延ユニットを連続して通過させる等してもよい。
この発明の導体供給手段は、実施例の導体供給部2に対応し、
以下同様に、
導体加工手段は、導体加工部3に対応し、
導体焼鈍手段は、導体焼鈍部4に対応し、
皮膜焼付手段は、皮膜焼付部5に対応し、
電線予熱手段は、電線予熱部7に対応し、
電線整直手段は、電線整直部8に対応し、
樹脂押出手段は、樹脂押出部9に対応し、
電線冷却手段は、電線冷却部10に対応し、
皮膜厚測定手段は、皮膜厚測定部11に対応し、
電線巻取手段は、電線巻取部13に対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。
Claims (19)
- 金属製の導体上に、少なくともエナメル焼付層を含む一次被覆層を形成して一次被覆電線とし、該一次被覆電線の一次被覆層上に二次被覆層を押出形成して絶縁電線を製造する製造方法において、
前記一次被覆層表面を電線予熱手段により予熱する電線予熱工程と、
該予熱された一次被覆層上に対して樹脂押出手段により二次被覆層を押出形成する樹脂押出工程とを有することを特徴とする
絶縁電線の製造方法。 - 前記一次被覆層の最外層が前記エナメル焼付層である場合に、前記電線予熱工程では、前記エナメル焼付層のガラス転移点未満に前記一次被覆層表面を予熱することを特徴とする
請求項1に記載の絶縁電線の製造方法。 - 前記一次被覆層には、前記エナメル焼付層上に、前記二次被覆層と接着される接着層が形成され、かつ前記一次被覆層の最外層が該接着層である場合に、
前記電線予熱工程では、前記接着層のガラス転移点以上に前記一次被覆層表面を予熱することを特徴とする
請求項1に記載の絶縁電線の製造方法。 - 前記二次被覆層に密着向上材が添加されている場合に、
前記電線予熱工程では、前記密着向上材と前記一次被覆層との化学反応が生じる最低温度以上に前記一次被覆層表面を予熱することを特徴とする
請求項1に記載の絶縁電線の製造方法。 - 前記電線予熱工程では、前記一次被膜層および二次被覆層の熱分解温度以下に前記一次被覆層表面を予熱することを特徴とする
請求項1〜4のいずれかに記載の絶縁電線の製造方法。 - 前記電線予熱工程では、前記一次被覆電線と非接触で前記一次被覆層表面を予熱することを特徴とする
請求項1〜5のいずれかに記載の絶縁電線の製造方法。 - 前記予熱された前記一次被覆電線を電線整直手段により略真っ直ぐな状態に整直して前記樹脂押出手段へ供給する電線整直工程をさらに有することを特徴とする
請求項1〜6のいずれかに記載の絶縁電線の製造方法。 - 前記二次被覆層が押出形成された絶縁電線を電線冷却手段により冷却する電線冷却工程と、
該冷却された絶縁電線の樹脂皮膜厚さを皮膜厚測定手段により測定する皮膜厚測定工程とをさらに有することを特徴とする
請求項1〜7のいずれかに記載の絶縁電線の製造方法。 - 前記導体を導体供給手段により連続して供給する導体供給工程と、
前記導体供給工程から供給される導体を、駆動機構によらずに自由回転する一対の各ロールで圧延しながら、ダイスを通過させて所定形状に引抜伸線加工する導体加工工程と、
前記導体加工工程にて引抜伸線加工された導体を導体焼鈍手段により焼鈍する導体焼鈍工程と、
前記導体焼鈍工程にて焼鈍された導体上に、皮膜焼付手段により一次被覆層を焼付けて被覆形成する皮膜焼付工程と、
前記皮膜焼付工程にて一次被覆層が被覆形成された一次被覆電線を電線予熱手段により予熱する前記電線予熱工程と、
前記電線予熱工程にて予熱された一次被覆電線を電線整直手段により略真っ直ぐな状態に整直する電線整直工程と、
前記電線整直工程にて整直された一次被覆電線の一次被覆層上に、樹脂押出手段により押出樹脂を押出形成する樹脂押出工程と、
前記樹脂押出工程にて押出樹脂が押出形成された絶縁電線を電線冷却手段により一次被覆層上に対して押出樹脂が一体的に固着される温度に冷却する電線冷却工程と、
前記電線冷却工程にて冷却された絶縁電線の樹脂皮膜厚さを皮膜厚測定手段により測定する皮膜厚測定工程と、
前記樹脂押出工程にて押出樹脂が被覆された絶縁電線を電線巻取手段により巻き取る電線巻取工程とを有し、
前記導体供給手段、前記導体加工手段、前記導体焼鈍手段、前記皮膜焼付手段、前記電線予熱手段、前記電線整直手段、前記樹脂押出手段、前記電線冷却手段、前記皮膜厚測定手段、および前記電線巻取手段をタンデムに配置するとともに、前記導体供給工程から電線巻取工程までの全工程を一貫して行うことを特徴とする
請求項1に記載の絶縁電線の製造方法。 - 前記二次被覆層を構成する押出樹脂は、ポリフェニレンサルファイド樹脂であることを特徴とする
請求項1〜9のいずれかに記載の絶縁電線の製造方法。 - 金属製の導体上に、少なくともエナメル焼付層を含む一次被覆層を形成して一次被覆電線とし、該一次被覆電線の一次被覆層上に二次被覆層を押出形成して絶縁電線を製造する製造装置において、
前記一次被覆層表面を予熱する電線予熱手段と、
該予熱された一次被覆層上に対して二次被覆層を押出形成する樹脂押出手段とを供えたことを特徴とする
絶縁電線の製造装置。 - 前記一次被覆層の最外層が前記エナメル焼付層である場合に、前記電線予熱手段では、前記エナメル焼付層のガラス転移点以下に前記一次被覆層表面を予熱するよう設定されていることを特徴とする
請求項11に記載の絶縁電線の製造装置。 - 前記一次被覆層には、前記エナメル焼付層上に、前記二次被覆層と接着される接着層が形成され、かつ前記一次被覆層の最外層が該接着層である場合に、
前記電線予熱手段では、前記接着層のガラス転移点以上に前記一次被覆層表面を予熱するよう設定されていることを特徴とする
請求項11に記載の絶縁電線の製造装置。 - 前記二次被覆層に密着向上材が添加されている場合に、
前記電線予熱手段では、前記密着向上材と前記一次被覆層との化学反応が生じる最低温度以上に前記一次被覆層表面を予熱するよう設定されていることを特徴とする
請求項11に記載の絶縁電線の製造装置。 - 前記電線予熱手段では、前記一次被膜層および二次被覆層の熱分解温度以下に前記一次被覆層表面を予熱するよう設定されていることを特徴とする
請求項11〜14のいずれかに記載の絶縁電線の製造装置。 - 前記電線予熱手段は、前記一次被覆電線と非接触で前記一次被覆層表面を予熱するよう構成されていることを特徴とする
請求項11〜15のいずれかに記載の絶縁電線の製造装置。 - 前記予熱された一次被覆電線を略真っ直ぐな状態に整直して樹脂押出手段へ供給する電線整直手段をさらに有することを特徴とする
請求項11〜16のいずれかに記載の絶縁電線の製造装置。 - 前記二次被覆層が押出形成された絶縁電線を冷却する電線冷却手段と、
該冷却された絶縁電線の樹脂皮膜厚さを測定する皮膜厚測定手段とをさらに有することを特徴とする
請求項11〜17のいずれかに記載の絶縁電線の製造装置。 - 前記導体を連続して供給する導体供給手段と、
前記導体供給手段から供給される導体を、駆動機構によらずに自由回転する一対の各ロールで圧延しながら、ダイスを通過させて所定形状に引抜伸線加工する導体加工手段と、
前記導体加工手段にて引抜伸線加工された導体を焼鈍する導体焼鈍手段と、
前記導体焼鈍手段にて焼鈍された導体上に、一次被覆層を焼付けて被覆形成する皮膜焼付手段と、
前記皮膜焼付手段にて一次被覆層が被覆形成された一次被覆電線を予熱する前記電線予熱手段と、
前記電線予熱手段にて予熱された一次被覆電線を略真っ直ぐな状態に整直する電線整直手段と、
前記電線整直手段にて整直された一次被覆電線の一次被覆層上に、押出樹脂からなる二次被覆層を押出形成する樹脂押出手段と、
前記樹脂押出手段にて押出樹脂が押出形成された絶縁電線を一次被覆層上に対して樹脂が一体的に固着される温度に冷却する電線冷却手段と、
前記電線冷却手段にて冷却された絶縁電線の樹脂皮膜厚さを測定する皮膜厚測定手段と、
前記樹脂押出手段にて樹脂が被覆された絶縁電線を電線巻取手段により巻き取る電線巻取手段とを有し、
前記導体供給手段、前記導体加工手段、前記導体焼鈍手段、前記皮膜焼付手段、前記電線予熱手段、前記電線整直手段、前記樹脂押出手段、前記電線冷却手段、前記皮膜厚測定手段、および前記電線巻取手段がタンデムに配置されていることを特徴とする
請求項11に記載の絶縁電線の製造装置。
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