KR101199283B1 - 나선 스페이서의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
(과제) 생산성의 향상.
(해결 수단) 제조 장치는 중심에 배치된 항장력선과, 항장력선의 외주에 피복 형성되고, 외주에 복수의 나선 홈이 형성된 스페이서 본체부를 구비한 나선 스페이서를 제조할 때에 사용되고, 스페이서 본체부의 형성용 용융 수지를 항장력선 (A) 의 외주에 압출하는 비회전 다이스 (12) 의 직전에, 항장력선 (A) 을 파지하여, 이것에 비틀림을 부여하는 비틀림 장치 (10) 를 설치하고 있다. 비틀림 장치 (10) 는 항장력선 (A) 의 파지 기구부 (100) 와, 파지 기구부 (100) 의 비틀림 기구부 (101) 를 구비하고 있다. 파지 기구부 (100) 는 항장력선 (A) 을 중심에 배치하여 대향하도록 배치되고, 당해 항장력선 (A) 을 협지하는 1 쌍으로 세트가 되는 복수의 롤러 (100b) 를 갖고, 이 롤러 (100b) 의 세트를 항장력선 (A) 의 연장 방향을 따라, 복수 배치하고 있다. 각 롤러 (100b) 의 외주면에는, 고마찰 부재 (100j) 가 형성되어 있다.
Description
본 발명은 나선 스페이서의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것으로, 특히, SZ 나선 홈을 갖는 스페이서의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
SZ 홈을 구비한 광섬유 스페이서의 제조 장치에 있어서, 왕복 반전하는 회전 다이스를 사용하는 경우에는, 나선 홈을 형성하는 수지 유로나, 홈 식별용의 트레이서의 수지 유로 등을 고려하여 회전 기구를 형성하게 되면, 제조 장치가 복잡하고 대형이 되고, 또, 이와 같은 구조의 회전 다이스를 회전 구동하기 위해서는 대용량의 구동 모터가 필요하게 된다.
그런데, 이와 같은 구성의 제조 장치에서는, 생산성을 향상시키기 위해서는, 구동 모터의 고속 회전이 필수 조건이 되지만, 모터 용량의 비대와 함께, 모터의 내부 저항이 증가하기 때문에, 실질상, 생산 속도를 증가시키는 것에 한계가 있었다.
한편, 회전 다이스의 상류측의 항장력체와, 하류측의 제품을 회전 다이스의 회전 방향과 역방향으로 비틀어 돌림으로써, 회전 다이스에서의 비틀림 각도를 억제하고, 회전시의 부하를 저감시킴으로써 보다 고속으로 스페이서를 제조하는 것이 특허 문헌 1, 2 에 제안되어 있다.
그러나, 이들 제안은 모두 회전 다이스를 사용했을 때에 부차적으로 생기는 문제를 개선하는 것으로서, 회전 다이스 그 자체를 사용하고 있는 것에 변함은 없어, 생산 속도의 비약적인 향상은 곤란했다.
특허 문헌 3 에는, 항장력선을 다이스의 앞에서 회전 (반전) 시킴으로써, 회전 다이스를 사용하지 않고, 나선 홈이 교대로 반전하는 나선 홈 (SZ 홈) 을 형성하는 스페이서의 제조 방법이 제안되어 있다.
이 특허 문헌 3 에 제안되어 있는 제조 방법에 의하면, 회전 다이스를 사용하지 않기 때문에, 생산 속도의 대폭적인 향상을 기대할 수 있지만, 이하에 설명하는 기술적인 과제가 있었다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평1-303408호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 평11-95077호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 소61-167522호
특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 소55-597호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
즉, 특허 문헌 3 에서 제안되어 있는 제조 방법에서는, 1 쌍의 벨트 사이에 항장력선을 파지하고, 벨트와 함께 항장력선을 비틀어 돌려, SZ 상의 나선 홈을 형성하는데, 예를 들어, 항장력선을 파지하는 벨트에 충분히 마찰 계수가 큰 소재, 예를 들어, 수지 고무 등을 사용했다고 해도, 그 파지력이나 마찰력을 충분히 향상시키는 것이 어렵고, 고속 생산을 그대로 실행하는 것이 곤란하다.
또, 항장력선은 나선 피복부와의 접착력을 강화하기 위해서, 나선 피복부를 형성하기 전에, 항장력선에 합성 수지의 예비 피복을 실시하는 경우가 있지만, 이와 같은 피복 항장력선을 사용할 때에, 전술한 벨트에 의한 파지 기구에서는, 파지부분에 미끄러짐이 생기고 쉽고, 충분한 비틀림 각도를 얻지 못하여, 원하는 고속 생산을 기대할 수 없다.
또한, 특허 문헌 4 에는, 회전 다이스의 하류측에서, 제품에 비틀림을 추가하는 사례도 제안되어 있지만, 이 방법에서는, 용융 압출된 제품이 완전하게 고화되어 있을 필요가 있고, 이 때문에, 제조 속도에 비례하여 냉각 구간이 길어지고, 비틀림 가능한 위치가 이간되고, 비틀림 효과가 희박해져, 고속 제조가 곤란해진다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 것은 소망하는 고속 생산이 가능해지는 나선 스페이서의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 중심에 배치된 항장력선과, 상기 항장력선의 외주에 피복 형성되고, 외주에 복수의 나선 홈이 형성된 스페이서 본체부를 구비한 나선 스페이서를 제조할 때에, 상기 스페이서 본체부 형성용 용융 수지를 상기 항장력선의 외주로 압출하는 비회전 다이스 바로 앞에, 상기 항장력선을 파지하고, 이것에 비틀림을 가하는 나선 스페이서의 제조 방법에 있어서, 상기 항장력선은 강선, GFRP, KFRP 등의 항장력체의 외주에 수지 피복층을 형성한 것으로서, 상기 항장력선의 파지는, 상기 항장력선을 중심으로 배치함으로써 대향하도록 배치되며, 당해 항장력선을 협지하는 1 쌍으로 세트가 되는 복수의 롤러로 실시하고, 상기 롤러는 적어도 상기 항장력선과 접촉하는 부분에 고마찰화 처리를 실시하거나, 또는, 고마찰 부재를 형성하도록 하였다.
이와 같이 구성한 나선 스페이서의 제조 방법에 의하면, 항장력선의 파지는 상기 항장력선을 중심으로 배치함으로써 대향하도록 배치되고, 당해 항장력선을 협지하는 1 쌍으로 세트가 되는 롤러로 실시하고, 롤러는 적어도 항장력선과 접촉하는 부분에 고마찰화 처리를 실시하거나, 또는, 고마찰 부재를 형성하기 때문에, 항장력선에 수지 피복층을 형성한 경우라도 미끄러짐이 생기지 않고, 강고하게 파지할 수 있고, 충분한 비틀림 각도가 얻어져, 원하는 고속 생산이 달성된다.
상기 고마찰화 처리 또는 고마찰 부재는 상기 항장력선을 예비 가열한 후에, 냉각시켰을 때의 온도 조건에 견딜 수 있는 내열성을 갖게 할 수 있다.
또, 본 발명은 중심에 배치된 항장력선과, 상기 항장력선의 외주에 피복 형성되고, 외주에 복수의 나선 홈이 형성된 스페이서 본체부를 구비한 나선 스페이서를 제조할 때에, 상기 스페이서 본체부 형성용 용융 수지를 상기 항장력선의 외주로 압출하는 비회전 다이스 바로 앞에, 상기 항장력선을 파지하고, 이것에 비틀림을 가하는 비틀림 장치를 설치하는 나선 스페이서의 제조 장치에 있어서, 상기 비틀림 장치는 상기 항장력선의 파지 기구부와, 상기 파지 기구부의 비틀림 기구부를 구비하고, 상기 파지 기구부는 상기 항장력선을 중심에 배치함으로써 대향하도록 배치되고, 당해 항장력선을 협지하는 1 쌍으로 세트가 되는 복수의 롤러를 갖고, 상기 롤러는 상기 항장력선과 접촉하는 부분에 고마찰화 처리를 실시하거나, 또는, 고마찰 부재를 형성하였다.
이와 같이 구성한 나선 스페이서의 제조 장치에 의하면, 상기 제조 방법과 동일하게, 항장력선을 미끄러짐이 생기지 않고, 강고하게 파지할 수 있어, 충분한 비틀림 각도가 얻어짐과 함께, 비회전 다이스의 상류측에 설치하여 비틀림 장치에서, 항장력선에 필요한 비틀림 각도를 부여할 수 있기 때문에, 다이스 하류측에 비틀림 기구를 도입할 필요가 없고, 다이스로부터 압출된 나선 스페이서를 풍랭, 온수랭, 수랭과 같은 냉각 수단으로 서랭하는 것을 용이하게 실시할 수 있고, 이와 같이 하면, 피복 수지의 냉각에 수반하는 수축의 영향을 저감시킬 수 있고, 형상이 안정된 나선 스페이서를 얻을 수 있다.
상기 고마찰 부재는 동마찰 계수가 0.3 이상인 부재로 구성할 수 있다.
상기 고마찰화 처리는 강제 롤러의 표면에 샌드 블라스트 가공을 실시하는 것, 또는, 강제 롤러의 표면에 실리카를 매립한 고무 코트 처리를 실시하는 것 중 어느 하나에서 선택할 수 있다.
발명의 효과
상기 구성의 나선 스페이서의 제조 방법 및 제조 장치에 의하면, 항장력선을 미끄러짐이 생기지 않고, 강고하게 파지할 수 있고, 충분한 비틀림 각도가 얻어져, 원하는 고속 생산이 달성된다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명에 관련된 나선 스페이서의 제조 방법 및 제조 장치의 실시형태를 실시예 및 구체예에 의해 상세하게 설명한다. 도 2 ～ 도 10 은 본 발명에 관련된 나선 스페이서의 제조 방법 및 제조 장치의 일 실시예를 나타내고 있다.
이들 도면에 나타낸 실시예에서는, 도 1 에 나타내는 나선 스페이서 (S) 의 제조를 실시하는 것으로서, 나선 스페이서 (S) 는 중심에 배치된 항장력선 (A) 과, 항장력선 (A) 의 외주에 피복 형성되고, 외주에 복수의 나선 홈 (C) 이 형성된 스페이서 본체부 (D) 를 구비하고 있다.
항장력선 (A) 은 예를 들어, 외경이 3.0㎜ 이하의 단강선으로 이루어지는 항장력체 (A1) 의 외주에 접착층 (A2) 을 형성하고, 접착층 (A2) 의 외주에 중심 피복층 (A3) 을 형성하고 있다. 접착층 (A2) 은 항장력체 (A1) 의 외주면을 간극없이 덮도록, 소정 두께로 형성되고, 항장력체 (A1) 와 중심 피복층 (A3) 사이의 접착 구조를 개선 보강한다.
스페이서 본체부 (D) 의 외주에 형성된 나선 홈 (C) 은 광 테이프 심선 등을 수용하는 것으로서, 도 1 에 나타낸 예에서는, 개략 U 자형 단면인 것이 5 개 등각도 간격으로 형성되어 있지만, 홈의 형상이나 설치수는 도시한 상태에 한정하는 것이 아니고, 임의로 설정할 수 있다.
또, 나선 홈 (C) 은 스페이서 (S) 의 길이 방향을 따라, 소정의 반전 각도마다 반복 반전하는, 이른바 SZ 나선으로 형성되어 있다. 이 경우의 반전 각도도 나선 홈 (C) 의 수 등에 따라 임의로 설정할 수 있다.
스페이서 본체부 (D) 는 합성 수지의 압출에 의해 형성되고, 이 때에, 외주의 일부에 트레이서부 (T) 가 형성된다. 이 트레이서부 (T) 는 나선 홈 (D) 의 식별용인 것으로서, 예를 들어, 스페이서 본체부 (D) 와 상이한 착색 수지가 사용된다. 또한, 본 발명이 제조 대상으로 하는 나선 스페이서는 도 1 에 나타내는 단면 구조에 한정되지 않고, 예를 들어, 항장력체 (A1) 로서 GFRP 나 KFRP 를 사용하고, 그 외주에 직접 중심 피복층 (A3) 을 형성한 구조인 것이어도 된다.
도 2 는 본 발명의 제조 방법에 사용하는 제조 장치의 전체 배치도로서, 제조 장치는 비틀림 장치 (10) 와, 비회전 다이스 (12) 와, 2 대의 제 1 ～ 제 2 압출기 (14, 16) 와, 항장력체 (A1) 가 감긴 보빈 (18) 과, 탈지조 (20), 항장력체 (A1) 의 예비 가열조 (22), 접착층 (A2) 및 중심 피복층 (A3) 의 냉각 장치 (24), 제 1 인취기 (26), 항장력선 (A) 의 예비 가열조 (28) 및 나선 스페이서 (S) 의 냉각조 (30), 제 2 인취기 (32) 를 구비하고 있다.
비틀림 장치 (10) 는 비회전 다이스 (12) 의 직전의 상류측에 설치되고, 지지대 (34) 상에 설치 지지되어 있다. 비틀림 장치 (10) 의 상세를 도 3 ～ 도 8 에 나타내고 있다. 이들 도면에 나타낸 비틀림 장치 (10) 는 항장력선 (A) 의 파지 기구부 (100) 와, 이 파지 기구부 (100) 의 비틀림 기구부 (101) 를 갖고 있다.
파지 기구부 (100) 는 도 5 에 나타내는 바와 같이, 지지대 (34) 상에 수직 형성된 1 쌍의 지주 (36) 에 형성되어, 베어링 (38) 을 개재하여, 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있고, 그 상세를 도 6 및 도 7 에 나타내고 있다. 이들 도면에 나타낸 파지 기구부 (100) 는 일단이 개구된 대략 오목형의 프레임체 (100a) 와, 1 쌍으로 세트가 되는 복수의 롤러 (100b) 와, 1 쌍의 중공축부 (100c) 를 갖고 있다.
프레임체 (100a) 는, 평면 형상이 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 길이 방향의 양단에 1 쌍의 중공축부 (100c) 가 동축 상에 고정 형성되어 있다. 1 쌍의 중공축부 (100c) 는 일방이 타방측보다 약간 길게 되어 있지만, 그 이외에는, 실질적으로 동일 구성의 것으로서, 길이 방향의 중심축이 동축상이 되도록, 프레임체 (100a) 에 고정 형성되어 있다
이 중공축부 (100c) 내에는, 항장력선 (A) 이 중심축 상에 삽입 통과됨과 함께, 각 중공축부 (100c) 의 중간 위치의 외주에는, 지주 (34) 에 장착된 베어링 (36) 이 끼워 장착됨으로써, 프레임체 (100c) 가 중공축부 (100c) 의 중심축 상에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지된다.
롤러 (100b) 는 1 쌍의 세트로 항장력선 (A) 을 중심으로 하여, 그 양측으로부터 이것을 협지하도록 배치되고, 또한, 복수의 세트 (본 실시예에서는 3 세트) 가 항장력선 (A) 의 길이 방향을 따라 소정의 간격을 두고 열상 (列狀) 으로 배치된다. 또한, 도 6, 7 에 나타낸 예에서는, 3 세트의 롤러 (100b) 가 일렬상으로 배치되어 있지만, 이 열수는 항장력선 (A) 의 굵기나, 성상 등에 따라, 1 세트에서 3 세트 이상까지 적절히 선택된다.
3 열상으로 배치된 롤러 (100b) 는 도 6 에 있어서, 상방측의 3 개가 고정 플레이트 (100d) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있고, 하방측의 3 개가 가동 플레이트 (100e) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.
고정 플레이트 (100d) 와 가동 플레이트 (100e) 는 동일한 길이의 평판으로서, 프레임체 (100a) 의 길이 방향으로 연장되어 있다. 이들 플레이트 (100d, 100e) 는 프레임체 (100a) 의 폭 방향으로 연장된 1 쌍의 가이드 로드 (100f) 에 지지되어 있다.
이 경우, 고정 플레이트 (100d) 는 가이드 로드 (100f) 에 고정되고, 가동 플레이트 (100e) 는 고정 플레이트 (100d) 에 근접 이간할 수 있도록 가이드 로드 (100f) 에 장착되어 있다.
가동 플레이트 (100e) 의 측면에는, 3 개의 압축 코일 스프링 (100g) 이 맞닿고, 각 압축 코일 스프링 (100g) 에는 압축량을 조정하는 조정 나사 (100h) 가 장착되어 있다. 조정 나사 (100h) 는 프레임체 (100a) 에 관통 형성된 나사구멍에 나사 장착되어 있다. 이 구성에 의해, 조정 나사 (100h) 의 나사 삽입량을 바꾸면, 가동 플레이트 (100e) 와 고정 플레이트 (100d) 의 간격이 변화되어, 그 결과, 1 쌍의 롤러 (100b) 사이의 간격을 조정할 수 있도록 되어 있다.
각 롤러 (100b) 는 도 8 에 나타내는 바와 같이, 외주면에 주회 형성된 V 자상 홈 (100i) 을 갖고 있다. 이 V 자상 홈 (100i) 에는 항장력선 (A) 이 삽입 통과되는 것으로서, 본 실시예의 경우, 개방 각도가 90˚ 로 설정되어 있다.
또, 이 V 자상 홈 (100i) 의 깊이는 항장력선 (A) 의 반경과 동등한 깊이로 되어 있다. 이와 같이 구성한 V 자상 홈 (100i) 을 사용하여, 1 쌍의 롤러 (100b) 로 항장력선 (A) 을 협지하면, 항장력선 (A) 과 V 자상 홈 (100i) 의 접점이 4 지점에서 대칭이 되고, 응력이 균등하게 분산되어 보다 더 잘 미끄러지지 않게 된다. 또한, V 자상 홈 (100i) 의 개방 각도는 90˚ 에 한정할 필요는 없고, 예를 들어, 90˚ ～ 120˚ 의 범위 내에서 임의로 설정할 수 있다.
또한 각 롤러 (100b) 에는, 항장력선 (A) 이 접촉하는 외주면에 고마찰 부재 (100j) 가 형성되어 있다. 이 고마찰 부재 (100j) 는 예를 들어, 실리콘 고무 (동마찰 계수 0.54), 실리콘 매립 고무 우레탄 (동마찰 계수 0.72) 등으로 구성되고, 이와 같은 부재를 강제 롤러 (100b) 의 외주면에 매립하고 있다.
고마찰 부재 (100j) 에서는, 예비 가열조 (28) 에 의해 가열되는 중심 피복층 (A3) 의 표면 온도가 약 80℃ 정도가 되어, 이와 같은 온도가 연속해서 더해지게 되기 때문에, 이 온도에 견딜 수 있는 내열성을 구비하는 것이 바람직하다.
또, 특히, 본 실시예의 경우에는, 항장력선 (A) 에는, 중심 피복층 (A3) 이 형성되어 있어, 그 압괴 강도 이상의 파지력을 롤러 (100b) 로 가할 수 없기 때문에, 롤러 (100b) 의 외주면에 고마찰 부재 (100j) 를 형성하고, 미끄러짐을 방지하고 있지만, 이 경우, 고마찰 부재 (100j) 는 중심 피복층 (A3) 과의 사이의 동마찰 계수가 0.3 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 마찰 계수가 얻어지는 것으로는, 상기한 고마찰 부재 (100j) 뿐만이 아니라, 항장력선 (A) 과의 접촉부에 샌드 블라스트 가공을 실시한 강제 롤러, 강제 롤러를 기재로서, 그 표면에 실리카를 매립한 고무 코트를 실시한 것 등 고마찰화 처리를 실시해도 된다.
또, 상기 고마찰 부재 (100j) 나 고마찰화 처리는 롤러 (100b) 의 외주면의 전체역에 형성할 필요는 없고, 예를 들어, 항장력선 (A) 이 접촉하는 V 자상 홈 (100i) 의 부분에만 설치해도 된다.
한편, 비틀림 기구부 (101) 는 도 4, 5 에 나타내는 바와 같이, 구동용 모터 (101a) 와, 원동 및 종동 풀리 (101b, 101c) 와, 타이밍 벨트 (101d) 를 구비하고 있다. 구동용 모터 (101a) 는 지지대 (34) 상에 고정 설치되어 있다.
구동 모터 (101a) 의 회전축에 원동 풀리 (101b) 가 고정 설치되고, 파지 장치 (100) 의 일방의 중공축부 (100c) 의 단부에 종동 풀리 (101c) 가 고정 설치되고, 원동 풀리 (101b) 와 종동 풀리 (101c) 사이에 타이밍 벨트 (101d) 가 감겨져 있다.
구동용 모터 (101a) 는 소정 회전마다 회전 방향이 반전하도록 구동되고, 이로써, 타이밍 벨트 (101d) 를 개재하여 연결되어 있는 중공축부 (100c) 가 요동 회전되고, 그 결과, 항장력선 (A) 을 롤러 (100b) 사이에 협지하고 있는 파지 기구부 (100) 의 프레임체 (100a) 가 소정의 주기로 요동 회전되어, 이로써, 항장력선 (A) 에 소정의 비틀림이 가해진다.
이 경우, 항장력선 (A) 에 가해지는 비틀림 토크는 90˚/10m 이하로 하는 것이 바람직하고, 이와 같은 비틀림 토크로 설정하면, 항장력선 (A) 에 내재하는 비틀림 토크가 나선 스페이서 (S) 의 반전 피치나 반전각에 영향을 미치지 않는 것을 확인하고 있다.
비틀림 장치 (10) 의 하류측에는, 비회전 다이스 (12) 가 배치되지만, 이 경 우, 비틀림 장치 (10) 의 항장력선 (A) 의 파지 위치와 비회전 다이스 (12) 의 설치 간격은 너무 크면, 비틀림의 풀림 등이 영향을 미쳐, 본체 수지가 비틀림 장치 (10) 에서 부여한 비틀림에 추종하기 어려워지기 때문에, 1000㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500㎜ 이하로 함으로써, 항장력선 (A) 에 부여된 비틀림각이 일률적으로 홈 궤적에 반영된다. 또, 항장력선 (A) 의 파지 위치로부터 인취기 (32) 까지의 거리를 3000㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10000㎜ 이상으로 함으로써 SZ 홈을 부여하는 다이스 (12) 에서 비틀림각이 일률적으로 홈 궤적에 반영된다.
스페이서 (S) 의 제조는 이하와 같이 하여 행해진다. 보빈 (18) 에는, 항장력체 (A1) 가 감겨져 있어, 이것을 순차적으로 풀어낸다. 그리고, 이것을 탈지조 (20) 에서 탈지 처리한 후에, 가열조 (22) 에서 예비 가열하고, 그 후에, 제 1 압출기 (14) 에 의해 항장력체 (A1) 의 외주에 접착층 (A2) 및 중심 피복층 (A3) 의 형성용 수지가 2 층 공압출에 의해 압출되고, 이어서, 냉각조 (24) 내에서 냉각됨으로써, 항장력선 (A) 이 된다.
다음으로, 제 2 압출기 (16) 로부터, 스페이서 본체부 (D) 와 트레이서부 (T) 의 형성용 수지가 비회전 다이스 (12) 에 삽입 통과되어 있는 항장력선 (A) 의 외주에 피복 형성된다. 스페이서 본체부 (D) 를 피복하기 전에는, 예비 가열조 (28) 에 의해 중심 피복층 (A3) 에 예비 가열 처리가 행해지고, 그 후에, 제 2 압출기 (16) 에 의해 본체부 (D) 와 트레이서부 (T) 의 형성용 수지가 용융 상태에서 2 층 압출된다.
이 경우, 스페이서 본체부 (D) 의 형성용 용융 수지를 항장력선 (A) 의 외주에 압출하는 비회전 다이스 (12) 의 직전에는, 항장력선 (A) 을 파지하고, 이것에 비틀림을 부여하는 비틀림 장치 (10) 를 설치하고 있다.
본 실시예의 경우, 비틀림 장치 (10) 는 항장력선 (A) 의 파지 기구부 (100) 와, 파지 기구부 (100) 의 비틀림 기구부 (101) 를 구비하고, 파지 기구부 (100) 는 항장력선 (A) 을 중심으로 배치하여 대향하도록 배치되고, 당해 항장력선 (A) 을 협지하는 1 쌍으로 세트가 되는 복수의 롤러 (100b) 를 갖고, 롤러 (100b) 의 쌍을 항장력선 (A) 의 연장 방향을 따라, 복수 배치하고 있다.
또, 특히, 파지 기구부 (100) 의 롤러 (100b) 에는 그 외주면에 고마찰 부재 (100j) 가 형성되어 있기 때문에, 중심 피복층 (A3) 이 형성된 항장력선 (A) 을 미끄러짐의 발생 없이 강고하게 파지할 수 있어, 충분한 비틀림 각도가 얻어짐과 함께, 비회전 다이스 (12) 의 상류측에 설치된 비틀림 장치 (10) 에서, 항장력선 (A) 에 필요한 비틀림 각도를 부여할 수 있기 때문에, 다이스 (12) 의 하류측에 비틀림 기구를 도입할 필요가 없고, 다이스 (12) 로부터 압출된 나선 스페이서를 풍랭, 온수랭, 수랭과 같은 냉각 수단으로 서랭하는 것을 용이하게 행할 수 있고, 이와 같이 하면, 피복 수지의 냉각에 수반되는 수축의 영향을 저감시킬 수 있고, 형상이 안정된 나선 스페이서 (S) 를 얻을 수 있다.
또한, 도 2 에 나타낸 냉각 장치 (30) 는 비회전 다이스 (12) 로부터 압출된 용융 수지를 고화시키는 것으로서, 풍랭, 온수랭, 수랭과 같은 서랭을 채용할 수 있다. 소정의 속도로 제조된 나선 스페이서 (S) 는 도면 이외의 권취기에 의해 권취된다.
이하에, 본 발명의 제조 방법에 대해, 보다 구체적인 제법 실시예에 대해, 비교예와 함께 설명한다.
제법 실시예 1
도 1 에 나타낸 형상의 나선 스페이서 (S) 를 이하의 방법에 의해 제조하였다. 또한, 본 제법 실시예에서는, 나선 홈 (C) 의 수는 5 개로 하였다. 항장력 (A1) 으로서 외경 1.6㎜ 의 단강선을 사용하고, 접착층 (A2) 형성용 수지로서 무수 말레산 변성 폴리에틸렌 (닛폰 유니카사 제조 : GA006), 중심 피복층 (A3) 형성용 수지로서 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌 블렌드품 (모두 닛폰 유니카사 제조 : NUCG7641 : NUCG5652 = 3 : 2) 을 제 1 압출기 (14) 로 공압출한 후에 냉각 공정을 거쳐, 외경 2.8㎜ 의 항장력선 (A) 을 얻는다.
이어서, 이 항장력선 (A) 을 표면 온도가 60℃ 가 될 때까지 가열조 (28) 에서 예비 가열하고, 스페이서 형상의 금형을 구비한 라센 피복 다이스 (비회전 다이스 (12)) 에 선속 15m/min 으로 도입하고, 스페이서 본체부 (D) 의 형성용 수지로서 고밀도 폴리에틸렌 (프라임 폴리머사 제조 : HI-ZEX6600MA), 트레이서부 (T) 의 형성용 수지로서 착색 고밀도 폴리에틸렌 (스미카 컬러사 제조 : PE-8Y1760) 을 라센 피복 다이스에서 공압출하여, 나선 스페이서 (S) 를 구성한다.
항장력선 (A) 은 라센 피복 다이스 (비회전 다이스 (12)) 의 상류측 550㎜ 의 위치에서, 실리콘 고무 (동마찰 계수 0.58) 로 구성된 1 쌍의 파지 롤러 (100b) 에 의해 파지 응력 20kgf 으로 파지되어 있고, 비틀림 장치 (10) 에 의해 50 사이 클/min 의 속도로 360˚ 의 왕복 회전 운전하여, 가상 외경 6.5㎜ 의 수지 피복을 실시하여 라센 피복을 얻는다.
라센 피복된 성형물은 내경이 10㎜ 인 도관을 입구부에 구비하고, 60℃ 로 온도 조절된 감압 순환 온수 냉각수조 (30) 에 도입되고, 리브의 단면 내부까지 균등하게 냉각시킨다. 얻어진 나선 스페이서 (S) 의 형상 치수는 리브부의 외경이 6.5㎜, 홈 외폭 1.6㎜, 홈 내폭 1.5㎜, 홈 깊이 1.6㎜ 의 5 조 (條) 의 コ 자형 단면에서, 피치 150㎜, 반전각 290˚으로 안정된 SZ 홈 궤적을 갖고 있었다. 나선 스페이서 (S) 의 리브 경사 각도는 5.5˚ 이었다.
제법 실시예 2
항장력선 (A) 의 파지용 롤러 (100b) 로서 SKD51 (고속도 공구강) 을 기재로서 표면에 실리카 입자를 포함하는 바인더 코트를 실시한 롤러 (동마찰 계수 0.80, 60㎛ 정도의 입자 직경을 갖고, 실리카 입자, 세라믹 입자를 혼합한 도료를 강제 롤러를 기재로 한 파지 롤러에 직접 코팅을 행하고, 두께 25 ～ 45㎛ 정도의 막을 형성함으로써 그립력을 갖게 하였다. 실리카 입자, 세라믹 입자가 피복 중심 표면에 파고들어, 동마찰 계수가 향상되었기 때문에 강선 비틀림 장치를 고속 운전했을 때의 파지 안정성이 향상되었다. 또, 바인더부에 피복 중심이 직접 접촉하지 않으므로, 기재에 강제 소재를 사용하고 있기 때문에, 내구성, 내마모성이 우수하다. 실리카 입자, 세라믹 입자의 입자 직경을 변경함으로써 동마찰 계수를 조정하는 것이 가능하다.) 를 1 쌍 사용한 것 이외에는, 상기 실시예 1 과 동일한 조건으로 SZ 홈 궤적을 가진 나선 스페이서 (S) 를 얻었다. 파지 롤러 (100b) 의 표면에 배치된 미세한 실리카 입자가 중심 피복층 (A3) 의 표면에 파고 들어가, 파지부 (100) 에서의 중심 피복층 (A3) 의 미끄러짐을 억제하고, 또 내마모성도 향상되었다.
얻어진 나선 스페이서 (S) 의 형상 치수는 리브부의 외경이 6.5㎜, 홈 외폭 1.6㎜, 홈 내폭 1.5㎜, 홈 깊이 1.6㎜ 의 5 조의 コ 자형 단면에서, 피치 150㎜, 반전각 290˚ 으로 안정된 SZ 홈 궤적을 갖고 있었다. 나선 스페이서 (S) 의 리브 경사 각도는 5.5˚ 이었다.
비교예 1
실시예 1 과 동일하게 구성된 라센 스페이서의 제조 방법에 대해, 중심 피복층 (A3) 이 형성된 항장력선 (A) 을 파지하여 왕복 반전시키는 방식으로서 강제 롤러 (동마찰 계수 0.12) 를 1 쌍 사용하여, 이하의 조건으로 제조를 시도하였다.
예비 피복 공정에서 얻어진 외경 2.8㎜ 의 중심 피복층 (A3) 을 라센 피복 다이스 상류측 550㎜ 의 위치에 설치한 파지 롤러 (고속도 공구 강제 : SKH51) 로 왕복 반전 운전시켜 SZ 홈 궤적을 가진 나선 스페이서를 얻었다. 여기서, 피치 150㎜, 반전 각도 290˚ 의 SZ 홈 궤적을 부여하기 위해서, 50 사이클/min 의 속도로 회전 각도 480˚, 파지 응력 100kgf 와 강선 비틀림 장치를 설정한 결과, 얻어진 나선 스페이서는 피치 150㎜, 반전각 260 ～ 290˚ 의 SZ 홈 궤적을 갖고 있었지만, 파지 롤러에 의해 중심 피복층 (A3) 이 변형되었기 때문에, 홈 내 치수는 규격 공차를 크게 벗어갔다. 리브 경사 각도는 14.5˚ 이었다.
비교예 2
실시예 1 과 동일하게 구성된 나선 스페이서의 제조 방법에 대해, 중심 피복층 (A3) 이 형성된 항장력선 (A) 을 파지하여 왕복 반전시키는 방식으로서 우레탄고무제 롤러 (동마찰 계수 0.72) 를 1 쌍 사용하여, 이하의 조건으로 제조를 시도하였다.
예비 피복 공정에서 얻어진 외경 2.8㎜ 의 중심 피복층 (A3) 을 라센 피복 다이스 상류측 550㎜ 의 위치에 설치한 파지 롤러 (우레탄 고무제) 로 왕복 반전 운전시켜 나선 스페이서에 SZ 홈 궤적을 부여하고자 한 결과, 중심 피복층 (A3) 의 접촉부로부터 우레탄 롤러의 절삭 찌꺼기가 발생하여, 라센 피복 다이스 내에 혼입되었기 때문에 생산을 중지하였다.
비교예 3
실시예 1 과 동일하게 구성된 나선 스페이서의 제조 방법에 대해, 중심 피복층 (A3) 이 형성된 항장력선 (A) 을 파지하여 왕복 반전시키는 방식으로서, 나일론제 롤러 (동마찰 계수 0.20) 를 3 쌍 사용하여, 이하의 조건으로 제조를 시도하였다.
예비 피복 공정에서 얻어진 외경 2.8㎜ 의 중심 피복층 (A3) 을 라센 피복 다이스 상류측 550㎜ 의 위치에 설치한 파지 롤러 (나일론 롤러제) 에 있어서 파지 응력 60kgf 로 파지하고, 강선 비틀림 장치에 의해 50 사이클/min 의 속도로 720˚ 의 왕복 회전 운전하여, 라센 피복 다이스부에서 항장력체에 SZ 홈 궤적을 가진 가상 외경 6.5㎜ 의 수지 피복을 실시하여 라센 피복을 얻는다. 얻어진 나선 스페이서의 SZ 홈 궤적은 피치 150㎜, 반전각 230 ～ 290˚ 이며, 중심 피복층 (A3) 의 파지부에서 미끄러짐이 발생되고 있었기 때문인지, 소정의 반전각을 얻지는 못하고, 값도 불안정했다. 얻어진 나선 스페이서의 리브 경사 각도는 6.0˚ 이었다.
본 발명에 관련된 나선 스페이서의 제조 방법 및 제조 장치에 의하면, SZ 나선 스페이서를 고속으로 생산할 수 있기 때문에, 이런 종류의 분야에 있어서 유효하게 활용할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 관련된 제조 방법에서 얻어지는 나선 스페이서의 일례를 나타내는 주요부 사시도와 종단면도이다.
도 2 는 본 발명에 관련된 나선 스페이서의 제조 방법에서 사용하는 제조 장치의 전체 배치를 나타내는 측면도이다.
도 3 은 도 2 의 비틀림 장치의 확대 측면도이다.
도 4 는 도 3 의 정면도이다.
도 5 는 도 3 의 주요부 확대도이다.
도 6 은 도 4 에 나타낸 파지 기구부의 확대 상면도이다.
도 7 은 도 4 에 나타낸 파지 기구부의 확대 측면도이다.
도 8 은 도 5 에 나타낸 파지 기구부의 롤러의 확대도이다.
부호의 설명
S : 나선 스페이서 A : 항장력선
B : 접착성 수지층 C : 나선 홈
D : 스페이서 본체부 T : 트레이서부
10 : 비틀림 장치 100 : 파지 기구부
100b : 롤러 100j : 고마찰 부재
101 : 비틀림 기구부 12 : 비회전 다이스
Claims (5)
- 중심에 배치된 항장력선과, 상기 항장력선의 외주에 피복 형성되고 외주에 복수의 나선 홈이 형성된 스페이서 본체부를 구비한 나선 스페이서를 제조할 때에,상기 스페이서 본체부 형성용 용융 수지를 상기 항장력선의 외주로 압출하는 비회전 다이스 바로 앞에, 상기 항장력선을 파지하고, 이것에 비틀림을 가하는 나선 스페이서의 제조 방법에 있어서,상기 항장력선은 강선, GFRP, KFRP 등의 항장력체의 외주에 수지 피복층을 형성한 것이며,상기 항장력선의 파지는, 상기 항장력선을 중심에 배치함으로써 대향하도록 배치되고, 당해 항장력선을 협지하는 1 쌍으로 세트가 되는 복수의 롤러로 실시하고,상기 롤러는 적어도 상기 항장력선과 접촉하는 부분에 동마찰 계수가 0.3 이상인, 고마찰화 처리를 실시하거나, 또는, 고마찰 부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 나선 스페이서의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 고마찰화 처리 또는 고마찰 부재는 상기 항장력선을 예비 가열한 후에, 냉각시켰을 때의 온도 조건에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 것을 특징으로 하는 나선 스페이서의 제조 방법.
- 중심에 배치된 항장력선과, 상기 항장력선의 외주에 피복 형성되고 외주에 복수의 나선 홈이 형성된 스페이서 본체부를 구비한 나선 스페이서를 제조할 때에, 상기 스페이서 본체부 형성용 용융 수지를 상기 항장력선의 외주로 압출하는 비회전 다이스 바로 앞에, 상기 항장력선을 파지하고, 이것에 비틀림을 가하는 비틀림 장치를 설치하는 나선 스페이서의 제조 장치에 있어서,상기 비틀림 장치는 상기 항장력선의 파지 기구부와, 상기 파지 기구부의 비틀림 기구부를 구비하고,상기 파지 기구부는, 상기 항장력선을 중심에 배치함으로써 대향하도록 배치되고, 당해 항장력선을 협지하는 1 쌍으로 세트가 되는 복수의 롤러를 가지고,상기 롤러는 상기 항장력선과 접촉하는 부분에 동마찰 계수가 0.3 이상인, 고마찰화 처리하거나, 또는, 고마찰 부재를 형성한 것을 특징으로 하는 나선 스페이서의 제조 장치.
- 삭제
- 제 3 항에 있어서,상기 고마찰화 처리는 강제 롤러의 표면에 샌드 블라스트 가공을 실시하는 것, 또는, 강제 롤러의 표면에 실리카를 매립한 고무 코트 처리를 실시하는 것 중 어느 하나에서 선택하는 것을 특징으로 하는 나선 스페이서의 제조 장치.
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2006
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