被覆電線および被覆電線の製造方法
【課題】耐摩耗性を向上させた被覆電線およびその製造方法を提供する。
【解決手段】他方の振動体２Ｃ，２Ｄの押出方向の端部２Ｃに嵌合されて他方の振動体２Ｃ，２Ｄにおける振動振幅が最大となる位置にダイス６の突出部６１の端面６１Ａが配置されたダイス６のガイド孔６５より被覆電線が引き出される。このため、ダイス６の突出部６１の端面６１Ａの位置で超音波振動が最大の振幅となる。したがって、この端面６１Ａを通過する溶融樹脂１４は、超音波振動の作用を最大限に受けて十分に軟らかい状態になり、ダイス６内壁との摩擦抵抗を低下させることができ、被覆電線Ｗの表面が平滑となり耐摩耗性を向上することができる。
【解決手段】他方の振動体２Ｃ，２Ｄの押出方向の端部２Ｃに嵌合されて他方の振動体２Ｃ，２Ｄにおける振動振幅が最大となる位置にダイス６の突出部６１の端面６１Ａが配置されたダイス６のガイド孔６５より被覆電線が引き出される。このため、ダイス６の突出部６１の端面６１Ａの位置で超音波振動が最大の振幅となる。したがって、この端面６１Ａを通過する溶融樹脂１４は、超音波振動の作用を最大限に受けて十分に軟らかい状態になり、ダイス６内壁との摩擦抵抗を低下させることができ、被覆電線Ｗの表面が平滑となり耐摩耗性を向上することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被覆電線およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被覆電線の絶縁樹脂としてはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が用いられてきた。近年では環境問題に対する配慮から、ポリ塩化ビニルはポリエチレン樹脂に置き換えられつつある。しかし、ポリエチレン樹脂は、押出成形に際して、その性質上メルトフラクチャーと呼ばれる成形品の表面荒れや、脈動を生じやすく樹脂被覆の耐摩耗性が低下するという問題がある。被覆電線において耐摩耗性は重要な特性であり、電線の細径化や樹脂被覆の薄肉化に対応して耐摩耗性を満足するためには、絶縁樹脂材料を高硬度化或いは高強度化する必要がある。特に、被覆電線の製造においては、樹脂被覆の表面を平滑化或いは高引落化することにより配向性を高めて高強度化を行う必要がある。従来、このような被覆電線の耐摩耗性を向上させるため、超音波振動を印加する押出成形装置が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
図７に示すように、超音波振動を印加する押出成形装置１００は、ヘッド１０１と、ヘッド１０１内に形成された貫通孔内に配置され、孔内側面との間に所定のクリアランスを介して樹脂流路を形成し、内部に導体１０９を挿通させるニップル１０２と、ヘッド１０１の後端側でニップル１０２が樹脂流路を形成するように嵌合された押出ブロック１０５と、押出ブロック１０５とニップル１０２との間の樹脂流路に樹脂１１０を注入する押出部１０６と、ヘッド１０１に結合された超音波振動部１０７などを備えて概略構成されている。ヘッド１０１の先端側には、ニップル１０２の先端部分を樹脂流路となるクリアランスを介して取り囲むように形成された押出成形部としてダイス１０３が挿入されている。ダイス１０３は、このダイス１０３の先端面に当接した状態で、ヘッド１０１の先端面から螺子結合するダイス支持部材１０４で固定されている。導体１０９に樹脂１１０が被覆された被覆電線Ｗは、ダイス１０３の先端面の開口部より連続的に繰り出される。
【０００４】
図７に示すように、超音波振動部１０７の振動軸１０８は、ヘッド１０１に対して押出方向（ニップルの軸方向）と直交するように結合されている。そして、超音波振動に伴い、変位波形の振幅はヘッド１０１の先端面で最大となるように設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６６５７９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３０５７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の押出成形装置１００では、ヘッド１０１の先端面において、被覆電線Ｗが取り出されるダイス１０３の先端面（開口部）は、ヘッド１０１の先端面よりも押出方向後側に位置する。このようにダイス１０３先端面がヘッド１０１の先端面よりも後側に位置する理由は、ヘッド１０１の先端部に螺子結合するダイス支持部材１０４の後側面でダイス１０３の先端面周縁を押さえているためである。したがって、実質的に被覆電線Ｗの取り出し口となるダイス１０３先端面は共振波形（変位波形）の振幅が最大値を示す位置から外れたものとなり、ダイス１０３先端面（開口部）内での樹脂の流動性が低くなる。このようにダイス１０３先端面（開口部）内での樹脂の流動性が低くなると、耐摩耗性が悪く樹脂材料の変更が必要となることがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、耐摩耗性を向上させた被覆電線およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、押出成形装置を用いることにより、溶融樹脂供給部から供給される溶融樹脂を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線に溶融樹脂を被覆する被覆電線の製造方法であって、柱状の一対の振動体同士が直交した振動方向変換体の、一方の前記振動体の端部に振動を入力することにより、当該入力した振動を直交変換して他方の前記振動体の端部に出力させながら、導線を押出方向に沿って供給し、溶融樹脂供給部から樹脂を押出方向に押し出し、他方の振動体の押出方向の端部に嵌合されて他方の振動体における振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面が配置されたダイスの押出口より被覆電線を引き出すこと要旨とする。
【０００９】
ダイスの押出方向の端面は、他方の振動体の押出方向の端面と面一に設定されている構成としてもよい。通常、振動方向変換体の他方の振動体の押出方向の端面は、振動振幅が最大に設定されているため、ダイスの押出方向の端面を他方の振動体の端面と面一にすることが有効となる。
【００１０】
ダイスは、ダイス支持部材により、他方の振動体の押出方向の端部に固定して支持されている構成としてもよく、ダイス支持部材は、ダイスに対して、このダイスの押出方向の端面より押出方向上流側に形成されたフランジ部で当接することが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、押出成形装置を用いることにより、溶融樹脂供給部から供給される溶融樹脂を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線に溶融樹脂を被覆した被覆電線であって、柱状の一対の振動体同士が直交した振動方向変換体の、一方の振動体の端部に振動を入力することにより、この入力した振動を直交変換して他方の振動体の端部に出力させながら、導線を押出方向に沿って供給し、溶融樹脂供給部から樹脂を押出方向に押し出し、他方の振動体の押出方向の端部に嵌合されて他方の振動体における振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面が配置されたダイスの押出口より被覆電線を引き出すことによって生産されること要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐摩耗性を向上させた被覆電線およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る被覆電線を製造するための押出成形装置の要部断面図である。
【図２】図１に示した押出成形装置に用いられるダイスの斜視図である。
【図３】図２III−III断面図である。
【図４】図１に示した押出成形装置に用いられるダイス支持部材の斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】従来例と実施例のスクレープ回数ならびに表面粗さを測定した結果を示す図である。
【図７】従来の押出成形装置を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る押出成型装置を用いた被覆電線の製造方法および被覆電線の詳細について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る押出成形装置１は、振動方向変換体２と、この振動方向変換体２に振動子３１で結合された超音波振動部３と、振動方向変換体２に結合されたニップル挿入筒９と、この振動方向変換体２およびニップル挿入筒９で形成された空間に、溶融樹脂１４を流通する樹脂流路を周囲に確保した状態で前端側が挿入され、軸方向に貫通した導線ガイド孔（図示省略）が形成されたニップル５と、ニップル５の後端側が挿入され、樹脂流路に溶融樹脂１４を供給する溶融樹脂供給部４と、を備えている。
【００１６】
振動方向変換体２は、端部２Ａおよび端部２Ｂを含む角柱状の振動体と、端部２Ｃおよび端部２Ｄを含む角柱状の振動体とが互いに直交するように設けられたものである。これら一対の振動体のうち、一方の振動体（２Ａおよび２Ｂを含む）の端部（２Ａ）には、超音波振動部３の振動子３１が結合されている。このような構造の振動方向変換体２では、端部２Ａから入力した振動を直交変換して、他方の振動体（２Ｃおよび２Ｄを含む）の端部２Ｃに出力するようになっている。
【００１７】
振動方向変換体２の他方の振動体（２Ｃおよび２Ｄを含む）には、押出方向に沿って円柱状の軸孔が貫通して形成され、ニップル挿入筒９の内側面がこの軸孔と面一となるように設定されている。ニップル５は、この軸孔に嵌合され周囲が軸孔と接触せずに樹脂流路１４が介在されている。ニップル５の押出方向先端は漸次細径となり先端から導線１３が引き出されるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、他方の振動体（２Ｃおよび２Ｄ）の端部２Ｃ側には、ニップル５の先端部を取り囲むように、ダイス６が装着されている。図２および図３に示すように、ダイス６は、比較的小径で円筒状の突出部６１と、突出部６１の基部に外側へ突出して周回する大径の円盤状のフランジ部６２と、フランジ部６２の裏面に上記突出部６１より大径で円筒状の嵌合部６３と、を備える。
【００１９】
そして、突出部６１の先端面の中央には、導線１３を導き出すガイド孔６５が形成されている。また、このガイド孔６５より嵌合部６３の後端に亘って、すり鉢内状の流路形成面６４が形成されている。
【００２０】
この突出部６１の突出寸法は、振動体（２Ｃおよび２Ｄを含む）の端部２Ｃの軸孔に嵌め込んだときに、突出部６１の端面６１Ａが端部２Ｃの端面と面一になるように設定されている。図１の下部に示す波形図のように、振動方向変換体２は、端部２Ｃの端面で共振の変位波形の振幅が最大となるように設定されている。このため、ダイス６の突出部６１の端面６１Ａを端部２Ｃの端面と面一となるように設定したことで、ガイド孔６５の位置で超音波振動が最大の振幅となる。したがって、このガイド孔６５を通過する溶融樹脂１４は、超音波振動の作用を最大限に受けて、ダイス６内壁との摩擦抵抗を低下させることができる。このように樹脂とダイス６内壁との摩擦抵抗を低下させることにより、導線１３を良好な状態で被覆することが可能となり、樹脂被覆の表面が滑らかな状態となる。このため、ダイス６から繰り出される被覆電線Ｗは表面が平滑となり耐摩耗性を向上することができる。
【００２１】
図１に示すように、ダイス６はダイス支持部材７で端部２Ｃ側へ固定されている。図４および図５に示すように、ダイス支持部材７は環状の部材であり、先端のフード部７１と、周面７２に形成された雄ネジ７４と、後端側の凹んだ部分の底部に形成されたフランジ当接面７５とを有する。図１に示すように、ダイス支持部材７が装着される振動体の端部２Ｃには、軸方向に沿って雄ネジ７２が螺合する雌ネジが形成されている。このダイス支持部材７を端部２Ｃに螺合させることにより、ダイス６のフランジ部６２をダイス支持部材７のフランジ当接面７５が圧接してダイス６を端部２Ｃ側へ支持している。
【００２２】
図１に示すように、ニップル５の後端部は、溶融樹脂供給部４の流路ブロック８に嵌合するように装着されている。具体的には、ニップル５の後端部は流路ブロック８内に軸方向に沿って同軸的に配置された装着用筒体１２の内側面に密着するように嵌合されている。この装着用筒体１２の筒穴１２Ａには、導線１３が挿通されている。流路ブロック８には溶融樹脂供給部４に連通する連通孔４Ａが形成され、この連通孔４Ａが樹脂流路に連通している。
【００２３】
このような押出成形装置１を用いることにより、被覆電線Ｗは、溶融樹脂供給部４から供給される溶融樹脂１４を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線１３に溶融樹脂１４を被覆することにより製造される。この場合、被覆電線Ｗは、柱状の一対の振動体２Ａ２Ｂ，２Ｃ２Ｄ同士が直交した振動方向変換体２の、一方の振動体２Ａ２Ｂの端部２Ａに振動を入力することにより、この入力した振動を直交変換して他方の振動体２Ｃ２Ｄの端部２Ｃに出力させながら、以下の（Ａ）〜（Ｃ）ステップを行うことにより製造される。
（Ａ）導線を押出方向に沿って供給する
（Ｂ）溶融樹脂供給部４から樹脂を押出方向に押し出す
（Ｃ）他方の振動体２Ｃ２Ｄの押出方向の端部２Ｃに嵌合されて他方の振動体２Ｃ２Ｄにおける振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面６１Ａが配置されたダイス６の押出口より被覆電線Ｗを引き出す
【００２４】
上述したように、例えばポリエチレン樹脂は、押出成形に際して、その性質上メルトフラクチャーと呼ばれる成形品の表面荒れや、脈動を生じやすく樹脂被覆の耐摩耗性が低下するという問題があり、被覆の薄肉化に対応して耐摩耗性を満足するためには、絶縁樹脂材料を高硬度化或いは高強度化する必要があった。しかし、本実施の形態に係る押出成形装置１を用いた被覆電線の製造方法では、このような樹脂材料変更をすることなく、耐摩耗性の高い被覆電線を製造することができる。また、押出成形の条件を変更しても、本実施形態を適用して最適化したダイス６のみを交換するだけで、樹脂材料を変えることなく、良好な被覆電線Ｗを製造することができる。
【００２５】
（実験例）
一般に、超音波押出技術を用いることによって期待される効果として、高引落化による薄肉押出がある。しかし、高引落化による薄肉押出品はメルトフラクチャーの発生により、耐摩耗性が低下する。また、絶縁被覆を薄肉化することで耐摩耗性が低下することも知られている。そこで、本実施の形態に係る押出成形装置１と、従来の押出成形装置とを用いて超音波押出成形による高引落化薄肉押出を行った被覆電線Ｗの摩耗性を評価した。
【００２６】
被覆樹脂としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ＰＥ系のポリエチレンであるミラソン３５３０（プライムポリマー社製）を用いた。
【００２７】
評価方法としては、スクレープ評価と、表面粗さ評価を行った。スクレープ評価は、荷重７Ｎ、ピアノ線（φ０．４５）、ストローク１５ｍｍの評価条件で、試験機としてスクレープ試験機（ＰＦＡ２００、ＴＶＡＢ社製）を用いて行った。表面粗さ評価は、中心線平均粗さＲａの評価条件で、試験機として触針式表面粗さ計（ＳＪ−４０２、ミツトヨ社製）を用いて行った。
【００２８】
実験例としては、図１に示した押出機としてφ４０押出機（大宮精機製）を用いた。スクリューは、ＢＭスクリュー（バリアフライトマイファタイプスクリュー）で、Ｌ／Ｄが２５、Ｃ／Ｒが２．８である。ヘッドとしては、本実施の形態と同様のヘッドであり、ダイス６（ストレートφ０．８３）、ダイス支持部材７（ストレートφ１．８）のものを用いた。従来のヘッドとしては、図７に示すようなダイスの端面が端部の端面よりも押出方向上流側へ凹んでいるものを用いた。
【００２９】
押出条件は、以下の通りである。
（１）従来ヘッドを用いて押出温度２００℃、引落比１．１０、絶縁体の厚さ０．２７０ｍｍ、電線径１．７２ｍｍとした。
（２）従来ヘッドを用いて押出温度２００℃、引落比１．１６、絶縁体の厚さ０．２４５ｍｍ、電線径１．６７ｍｍとした。
（３）実施例（本実施形態の超音波ヘッド）を用いて押出温度２００℃、引落比１．１０、絶縁体の厚さ０．２７０ｍｍ、電線径１．７２ｍｍとした。
（４）実施例（本実施形態の超音波ヘッド）を用いて押出温度２００℃、引落比１．１９、絶縁体の厚さ０．２３５ｍｍ、電線径１．６５ｍｍとした。
（５）実施例（本実施形態の超音波ヘッド）を用いて押出温度２００℃、引落比１．２２、絶縁体の厚さ０．２２５ｍｍ、電線径１．６３ｍｍとした。
【００３０】
その結果、図６に示すように、スクレープ回数は従来例（１）、（２）が約１００回であるのに対して、実施例（３）〜（５）は約１２０回と耐摩耗性が向上した。また、表面粗さは、実施例（３）、（４）でＲａが約０．８以下となり低い値を示した。
【００３１】
また、表１に、押出成形装置により製造された被覆電線Ｗの同心率を評価した結果を示す。ここで、同心率は、導体（導線）に対する絶縁体の軸心のずれであり、両者の軸心が対応している状態で１００％を示し、両者の軸心のずれが大きい程小さい値を示す。同図において、実施例１〜５は、押出成形装置１（本実施形態の超音波ヘッド）により製造された被覆電線Ｗの評価結果を示し、比較例１〜５は、従来ヘッドの押出成形装置により製造された被覆電線Ｗの評価結果を示す。
【表１】
【００３２】
実施例１〜５は、表１に記載の通り、所定の絶縁体材料（低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ））、所定の電線サイズ（０．３５ｓｑ，０．２２ｓｑ，０．１３ｓｑ）、所定の絶縁体の厚さ（０．３０ｍｍ，０，２０ｍｍ，０．１５ｍｍ）、導線の線速９００ｍ／ｍｉｎを条件とした。
【００３３】
一方、比較例１〜５は、所定の絶縁体材料（低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ））、所定の電線サイズ（０．３５ｓｑ，０．２２ｓｑ，０．１３ｓｑ）、所定の絶縁体の厚さ（０．３０ｍｍ，０，２０ｍｍ，０．１５ｍｍ）、導線の線速６００ｍ／ｍｉｎを条件とした。
【００３４】
表１の実施例１〜５から分かるように、絶縁体の厚さが０．３ｍｍ以下で線速９００ｍ／ｍｉｎ以上にした場合に、同心率が９０％を超える結果を得ることができる。これに対して、比較例１〜５では、絶縁体の厚さが０．３ｍｍ以下で線速６００ｍ／ｍｉｎの場合であっても、同心率が９０％を超える結果を得ることができない。
【００３５】
このように本実施形態にかかる押出成形装置１を用いた被覆電線の製造方法および被覆電線によれば、前述の如く耐摩耗性の高い被覆電線およびその製造方法を提供することができるとともに、絶縁体の厚さが０．３ｍｍ以下で線速が速い（線速９００ｍ／ｍｉｎ以上）場合にも高い同心率となる被覆電線およびその製造方法を提供することができる。
【００３６】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態および実施例について説明したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００３７】
例えば、上記実施の形態では、導線として被覆電線Ｗの導体を適用したが、カーボンファイバー、グラスファイバー、光ファイバーなどの芯材を適用してもよい。
【００３８】
また、上記実施の形態では、振動方向変換体２が一対の振動体を直交させた構成としたが、分割可能としてもよく、実質的に振動体の端部が最大の振幅となるように設定されていればよい。
【００３９】
さらに、上記実施の形態では、ダイス６の突出部６１の端面６１Ａが、振動方向変換体２の端部２Ｃの端面と面一になるように設定した。これは、通常、端部２Ｃの端面の振幅が最大となるように設定するためである。しかし、端部２Ｃの端面が最大振幅となるように設定されていない場合には、実質的に、端面６１Ａで振幅が最大となる位置になっていればよい。
【００４０】
また、上記実施の形態において、ダイス６の内壁に例えばフッ素樹脂などの摩擦抵抗を低減する材料を塗布、形成する構成としてもよい。これにより、溶融樹脂とダイス６との摩擦抵抗が低下して、せん断応力を低下させ高延伸（高引落）でき、かつ樹脂の表面平滑化を促進することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…押出成形装置
２…振動方向変換体
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…端部（振動体）
３…超音波振動部
４…溶融樹脂供給部
５…ニップル
６…ダイス
７…ダイス支持部材
６１…突出部
６１Ａ…端面
６２…フランジ部
６３…嵌合部
６４…流路形成面
７１…フード部
７４…雄ネジ
７５…フランジ当接面
【技術分野】
【０００１】
本発明は被覆電線およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被覆電線の絶縁樹脂としてはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が用いられてきた。近年では環境問題に対する配慮から、ポリ塩化ビニルはポリエチレン樹脂に置き換えられつつある。しかし、ポリエチレン樹脂は、押出成形に際して、その性質上メルトフラクチャーと呼ばれる成形品の表面荒れや、脈動を生じやすく樹脂被覆の耐摩耗性が低下するという問題がある。被覆電線において耐摩耗性は重要な特性であり、電線の細径化や樹脂被覆の薄肉化に対応して耐摩耗性を満足するためには、絶縁樹脂材料を高硬度化或いは高強度化する必要がある。特に、被覆電線の製造においては、樹脂被覆の表面を平滑化或いは高引落化することにより配向性を高めて高強度化を行う必要がある。従来、このような被覆電線の耐摩耗性を向上させるため、超音波振動を印加する押出成形装置が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
図７に示すように、超音波振動を印加する押出成形装置１００は、ヘッド１０１と、ヘッド１０１内に形成された貫通孔内に配置され、孔内側面との間に所定のクリアランスを介して樹脂流路を形成し、内部に導体１０９を挿通させるニップル１０２と、ヘッド１０１の後端側でニップル１０２が樹脂流路を形成するように嵌合された押出ブロック１０５と、押出ブロック１０５とニップル１０２との間の樹脂流路に樹脂１１０を注入する押出部１０６と、ヘッド１０１に結合された超音波振動部１０７などを備えて概略構成されている。ヘッド１０１の先端側には、ニップル１０２の先端部分を樹脂流路となるクリアランスを介して取り囲むように形成された押出成形部としてダイス１０３が挿入されている。ダイス１０３は、このダイス１０３の先端面に当接した状態で、ヘッド１０１の先端面から螺子結合するダイス支持部材１０４で固定されている。導体１０９に樹脂１１０が被覆された被覆電線Ｗは、ダイス１０３の先端面の開口部より連続的に繰り出される。
【０００４】
図７に示すように、超音波振動部１０７の振動軸１０８は、ヘッド１０１に対して押出方向（ニップルの軸方向）と直交するように結合されている。そして、超音波振動に伴い、変位波形の振幅はヘッド１０１の先端面で最大となるように設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６６５７９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３０５７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の押出成形装置１００では、ヘッド１０１の先端面において、被覆電線Ｗが取り出されるダイス１０３の先端面（開口部）は、ヘッド１０１の先端面よりも押出方向後側に位置する。このようにダイス１０３先端面がヘッド１０１の先端面よりも後側に位置する理由は、ヘッド１０１の先端部に螺子結合するダイス支持部材１０４の後側面でダイス１０３の先端面周縁を押さえているためである。したがって、実質的に被覆電線Ｗの取り出し口となるダイス１０３先端面は共振波形（変位波形）の振幅が最大値を示す位置から外れたものとなり、ダイス１０３先端面（開口部）内での樹脂の流動性が低くなる。このようにダイス１０３先端面（開口部）内での樹脂の流動性が低くなると、耐摩耗性が悪く樹脂材料の変更が必要となることがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、耐摩耗性を向上させた被覆電線およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、押出成形装置を用いることにより、溶融樹脂供給部から供給される溶融樹脂を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線に溶融樹脂を被覆する被覆電線の製造方法であって、柱状の一対の振動体同士が直交した振動方向変換体の、一方の前記振動体の端部に振動を入力することにより、当該入力した振動を直交変換して他方の前記振動体の端部に出力させながら、導線を押出方向に沿って供給し、溶融樹脂供給部から樹脂を押出方向に押し出し、他方の振動体の押出方向の端部に嵌合されて他方の振動体における振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面が配置されたダイスの押出口より被覆電線を引き出すこと要旨とする。
【０００９】
ダイスの押出方向の端面は、他方の振動体の押出方向の端面と面一に設定されている構成としてもよい。通常、振動方向変換体の他方の振動体の押出方向の端面は、振動振幅が最大に設定されているため、ダイスの押出方向の端面を他方の振動体の端面と面一にすることが有効となる。
【００１０】
ダイスは、ダイス支持部材により、他方の振動体の押出方向の端部に固定して支持されている構成としてもよく、ダイス支持部材は、ダイスに対して、このダイスの押出方向の端面より押出方向上流側に形成されたフランジ部で当接することが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、押出成形装置を用いることにより、溶融樹脂供給部から供給される溶融樹脂を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線に溶融樹脂を被覆した被覆電線であって、柱状の一対の振動体同士が直交した振動方向変換体の、一方の振動体の端部に振動を入力することにより、この入力した振動を直交変換して他方の振動体の端部に出力させながら、導線を押出方向に沿って供給し、溶融樹脂供給部から樹脂を押出方向に押し出し、他方の振動体の押出方向の端部に嵌合されて他方の振動体における振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面が配置されたダイスの押出口より被覆電線を引き出すことによって生産されること要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐摩耗性を向上させた被覆電線およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る被覆電線を製造するための押出成形装置の要部断面図である。
【図２】図１に示した押出成形装置に用いられるダイスの斜視図である。
【図３】図２III−III断面図である。
【図４】図１に示した押出成形装置に用いられるダイス支持部材の斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】従来例と実施例のスクレープ回数ならびに表面粗さを測定した結果を示す図である。
【図７】従来の押出成形装置を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る押出成型装置を用いた被覆電線の製造方法および被覆電線の詳細について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る押出成形装置１は、振動方向変換体２と、この振動方向変換体２に振動子３１で結合された超音波振動部３と、振動方向変換体２に結合されたニップル挿入筒９と、この振動方向変換体２およびニップル挿入筒９で形成された空間に、溶融樹脂１４を流通する樹脂流路を周囲に確保した状態で前端側が挿入され、軸方向に貫通した導線ガイド孔（図示省略）が形成されたニップル５と、ニップル５の後端側が挿入され、樹脂流路に溶融樹脂１４を供給する溶融樹脂供給部４と、を備えている。
【００１６】
振動方向変換体２は、端部２Ａおよび端部２Ｂを含む角柱状の振動体と、端部２Ｃおよび端部２Ｄを含む角柱状の振動体とが互いに直交するように設けられたものである。これら一対の振動体のうち、一方の振動体（２Ａおよび２Ｂを含む）の端部（２Ａ）には、超音波振動部３の振動子３１が結合されている。このような構造の振動方向変換体２では、端部２Ａから入力した振動を直交変換して、他方の振動体（２Ｃおよび２Ｄを含む）の端部２Ｃに出力するようになっている。
【００１７】
振動方向変換体２の他方の振動体（２Ｃおよび２Ｄを含む）には、押出方向に沿って円柱状の軸孔が貫通して形成され、ニップル挿入筒９の内側面がこの軸孔と面一となるように設定されている。ニップル５は、この軸孔に嵌合され周囲が軸孔と接触せずに樹脂流路１４が介在されている。ニップル５の押出方向先端は漸次細径となり先端から導線１３が引き出されるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、他方の振動体（２Ｃおよび２Ｄ）の端部２Ｃ側には、ニップル５の先端部を取り囲むように、ダイス６が装着されている。図２および図３に示すように、ダイス６は、比較的小径で円筒状の突出部６１と、突出部６１の基部に外側へ突出して周回する大径の円盤状のフランジ部６２と、フランジ部６２の裏面に上記突出部６１より大径で円筒状の嵌合部６３と、を備える。
【００１９】
そして、突出部６１の先端面の中央には、導線１３を導き出すガイド孔６５が形成されている。また、このガイド孔６５より嵌合部６３の後端に亘って、すり鉢内状の流路形成面６４が形成されている。
【００２０】
この突出部６１の突出寸法は、振動体（２Ｃおよび２Ｄを含む）の端部２Ｃの軸孔に嵌め込んだときに、突出部６１の端面６１Ａが端部２Ｃの端面と面一になるように設定されている。図１の下部に示す波形図のように、振動方向変換体２は、端部２Ｃの端面で共振の変位波形の振幅が最大となるように設定されている。このため、ダイス６の突出部６１の端面６１Ａを端部２Ｃの端面と面一となるように設定したことで、ガイド孔６５の位置で超音波振動が最大の振幅となる。したがって、このガイド孔６５を通過する溶融樹脂１４は、超音波振動の作用を最大限に受けて、ダイス６内壁との摩擦抵抗を低下させることができる。このように樹脂とダイス６内壁との摩擦抵抗を低下させることにより、導線１３を良好な状態で被覆することが可能となり、樹脂被覆の表面が滑らかな状態となる。このため、ダイス６から繰り出される被覆電線Ｗは表面が平滑となり耐摩耗性を向上することができる。
【００２１】
図１に示すように、ダイス６はダイス支持部材７で端部２Ｃ側へ固定されている。図４および図５に示すように、ダイス支持部材７は環状の部材であり、先端のフード部７１と、周面７２に形成された雄ネジ７４と、後端側の凹んだ部分の底部に形成されたフランジ当接面７５とを有する。図１に示すように、ダイス支持部材７が装着される振動体の端部２Ｃには、軸方向に沿って雄ネジ７２が螺合する雌ネジが形成されている。このダイス支持部材７を端部２Ｃに螺合させることにより、ダイス６のフランジ部６２をダイス支持部材７のフランジ当接面７５が圧接してダイス６を端部２Ｃ側へ支持している。
【００２２】
図１に示すように、ニップル５の後端部は、溶融樹脂供給部４の流路ブロック８に嵌合するように装着されている。具体的には、ニップル５の後端部は流路ブロック８内に軸方向に沿って同軸的に配置された装着用筒体１２の内側面に密着するように嵌合されている。この装着用筒体１２の筒穴１２Ａには、導線１３が挿通されている。流路ブロック８には溶融樹脂供給部４に連通する連通孔４Ａが形成され、この連通孔４Ａが樹脂流路に連通している。
【００２３】
このような押出成形装置１を用いることにより、被覆電線Ｗは、溶融樹脂供給部４から供給される溶融樹脂１４を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線１３に溶融樹脂１４を被覆することにより製造される。この場合、被覆電線Ｗは、柱状の一対の振動体２Ａ２Ｂ，２Ｃ２Ｄ同士が直交した振動方向変換体２の、一方の振動体２Ａ２Ｂの端部２Ａに振動を入力することにより、この入力した振動を直交変換して他方の振動体２Ｃ２Ｄの端部２Ｃに出力させながら、以下の（Ａ）〜（Ｃ）ステップを行うことにより製造される。
（Ａ）導線を押出方向に沿って供給する
（Ｂ）溶融樹脂供給部４から樹脂を押出方向に押し出す
（Ｃ）他方の振動体２Ｃ２Ｄの押出方向の端部２Ｃに嵌合されて他方の振動体２Ｃ２Ｄにおける振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面６１Ａが配置されたダイス６の押出口より被覆電線Ｗを引き出す
【００２４】
上述したように、例えばポリエチレン樹脂は、押出成形に際して、その性質上メルトフラクチャーと呼ばれる成形品の表面荒れや、脈動を生じやすく樹脂被覆の耐摩耗性が低下するという問題があり、被覆の薄肉化に対応して耐摩耗性を満足するためには、絶縁樹脂材料を高硬度化或いは高強度化する必要があった。しかし、本実施の形態に係る押出成形装置１を用いた被覆電線の製造方法では、このような樹脂材料変更をすることなく、耐摩耗性の高い被覆電線を製造することができる。また、押出成形の条件を変更しても、本実施形態を適用して最適化したダイス６のみを交換するだけで、樹脂材料を変えることなく、良好な被覆電線Ｗを製造することができる。
【００２５】
（実験例）
一般に、超音波押出技術を用いることによって期待される効果として、高引落化による薄肉押出がある。しかし、高引落化による薄肉押出品はメルトフラクチャーの発生により、耐摩耗性が低下する。また、絶縁被覆を薄肉化することで耐摩耗性が低下することも知られている。そこで、本実施の形態に係る押出成形装置１と、従来の押出成形装置とを用いて超音波押出成形による高引落化薄肉押出を行った被覆電線Ｗの摩耗性を評価した。
【００２６】
被覆樹脂としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ＰＥ系のポリエチレンであるミラソン３５３０（プライムポリマー社製）を用いた。
【００２７】
評価方法としては、スクレープ評価と、表面粗さ評価を行った。スクレープ評価は、荷重７Ｎ、ピアノ線（φ０．４５）、ストローク１５ｍｍの評価条件で、試験機としてスクレープ試験機（ＰＦＡ２００、ＴＶＡＢ社製）を用いて行った。表面粗さ評価は、中心線平均粗さＲａの評価条件で、試験機として触針式表面粗さ計（ＳＪ−４０２、ミツトヨ社製）を用いて行った。
【００２８】
実験例としては、図１に示した押出機としてφ４０押出機（大宮精機製）を用いた。スクリューは、ＢＭスクリュー（バリアフライトマイファタイプスクリュー）で、Ｌ／Ｄが２５、Ｃ／Ｒが２．８である。ヘッドとしては、本実施の形態と同様のヘッドであり、ダイス６（ストレートφ０．８３）、ダイス支持部材７（ストレートφ１．８）のものを用いた。従来のヘッドとしては、図７に示すようなダイスの端面が端部の端面よりも押出方向上流側へ凹んでいるものを用いた。
【００２９】
押出条件は、以下の通りである。
（１）従来ヘッドを用いて押出温度２００℃、引落比１．１０、絶縁体の厚さ０．２７０ｍｍ、電線径１．７２ｍｍとした。
（２）従来ヘッドを用いて押出温度２００℃、引落比１．１６、絶縁体の厚さ０．２４５ｍｍ、電線径１．６７ｍｍとした。
（３）実施例（本実施形態の超音波ヘッド）を用いて押出温度２００℃、引落比１．１０、絶縁体の厚さ０．２７０ｍｍ、電線径１．７２ｍｍとした。
（４）実施例（本実施形態の超音波ヘッド）を用いて押出温度２００℃、引落比１．１９、絶縁体の厚さ０．２３５ｍｍ、電線径１．６５ｍｍとした。
（５）実施例（本実施形態の超音波ヘッド）を用いて押出温度２００℃、引落比１．２２、絶縁体の厚さ０．２２５ｍｍ、電線径１．６３ｍｍとした。
【００３０】
その結果、図６に示すように、スクレープ回数は従来例（１）、（２）が約１００回であるのに対して、実施例（３）〜（５）は約１２０回と耐摩耗性が向上した。また、表面粗さは、実施例（３）、（４）でＲａが約０．８以下となり低い値を示した。
【００３１】
また、表１に、押出成形装置により製造された被覆電線Ｗの同心率を評価した結果を示す。ここで、同心率は、導体（導線）に対する絶縁体の軸心のずれであり、両者の軸心が対応している状態で１００％を示し、両者の軸心のずれが大きい程小さい値を示す。同図において、実施例１〜５は、押出成形装置１（本実施形態の超音波ヘッド）により製造された被覆電線Ｗの評価結果を示し、比較例１〜５は、従来ヘッドの押出成形装置により製造された被覆電線Ｗの評価結果を示す。
【表１】
【００３２】
実施例１〜５は、表１に記載の通り、所定の絶縁体材料（低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ））、所定の電線サイズ（０．３５ｓｑ，０．２２ｓｑ，０．１３ｓｑ）、所定の絶縁体の厚さ（０．３０ｍｍ，０，２０ｍｍ，０．１５ｍｍ）、導線の線速９００ｍ／ｍｉｎを条件とした。
【００３３】
一方、比較例１〜５は、所定の絶縁体材料（低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ））、所定の電線サイズ（０．３５ｓｑ，０．２２ｓｑ，０．１３ｓｑ）、所定の絶縁体の厚さ（０．３０ｍｍ，０，２０ｍｍ，０．１５ｍｍ）、導線の線速６００ｍ／ｍｉｎを条件とした。
【００３４】
表１の実施例１〜５から分かるように、絶縁体の厚さが０．３ｍｍ以下で線速９００ｍ／ｍｉｎ以上にした場合に、同心率が９０％を超える結果を得ることができる。これに対して、比較例１〜５では、絶縁体の厚さが０．３ｍｍ以下で線速６００ｍ／ｍｉｎの場合であっても、同心率が９０％を超える結果を得ることができない。
【００３５】
このように本実施形態にかかる押出成形装置１を用いた被覆電線の製造方法および被覆電線によれば、前述の如く耐摩耗性の高い被覆電線およびその製造方法を提供することができるとともに、絶縁体の厚さが０．３ｍｍ以下で線速が速い（線速９００ｍ／ｍｉｎ以上）場合にも高い同心率となる被覆電線およびその製造方法を提供することができる。
【００３６】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態および実施例について説明したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００３７】
例えば、上記実施の形態では、導線として被覆電線Ｗの導体を適用したが、カーボンファイバー、グラスファイバー、光ファイバーなどの芯材を適用してもよい。
【００３８】
また、上記実施の形態では、振動方向変換体２が一対の振動体を直交させた構成としたが、分割可能としてもよく、実質的に振動体の端部が最大の振幅となるように設定されていればよい。
【００３９】
さらに、上記実施の形態では、ダイス６の突出部６１の端面６１Ａが、振動方向変換体２の端部２Ｃの端面と面一になるように設定した。これは、通常、端部２Ｃの端面の振幅が最大となるように設定するためである。しかし、端部２Ｃの端面が最大振幅となるように設定されていない場合には、実質的に、端面６１Ａで振幅が最大となる位置になっていればよい。
【００４０】
また、上記実施の形態において、ダイス６の内壁に例えばフッ素樹脂などの摩擦抵抗を低減する材料を塗布、形成する構成としてもよい。これにより、溶融樹脂とダイス６との摩擦抵抗が低下して、せん断応力を低下させ高延伸（高引落）でき、かつ樹脂の表面平滑化を促進することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…押出成形装置
２…振動方向変換体
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…端部（振動体）
３…超音波振動部
４…溶融樹脂供給部
５…ニップル
６…ダイス
７…ダイス支持部材
６１…突出部
６１Ａ…端面
６２…フランジ部
６３…嵌合部
６４…流路形成面
７１…フード部
７４…雄ネジ
７５…フランジ当接面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出成形装置を用いることにより、溶融樹脂供給部から供給される溶融樹脂を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線に溶融樹脂を被覆する被覆電線の製造方法であって、
柱状の一対の振動体同士が直交した振動方向変換体の、一方の前記振動体の端部に振動を入力することにより、当該入力した振動を直交変換して他方の前記振動体の端部に出力させながら、
導線を押出方向に沿って供給し、
溶融樹脂供給部から樹脂を押出方向に押し出し、
前記他方の振動体の押出方向の端部に嵌合されて前記他方の振動体における振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面が配置されたダイスの押出口より被覆電線を引き出すことを特徴とする被覆電線の製造方法。
【請求項２】
前記ダイスの前記押出方向の端面は、前記他方の前記振動体の押出方向の端面と面一に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の被覆電線の製造方法。
【請求項３】
前記ダイスは、前記ダイス支持部材により、前記他方の振動体の押出方向の端部に固定して支持されており、
前記ダイス支持部材は、前記ダイスに対して、当該ダイスの前記押出方向の端面より押出方向上流側に形成されたフランジ部で当接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の被覆電線の製造方法。
【請求項４】
押出成形装置を用いることにより、溶融樹脂供給部から供給される溶融樹脂を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線に溶融樹脂を被覆した被覆電線であって、
柱状の一対の振動体同士が直交した振動方向変換体の、一方の前記振動体の端部に振動を入力することにより、当該入力した振動を直交変換して他方の前記振動体の端部に出力させながら、
導線を押出方向に沿って供給し、
溶融樹脂供給部から樹脂を押出方向に押し出し、
前記他方の振動体の押出方向の端部に嵌合されて前記他方の振動体における振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面が配置されたダイスの押出口より被覆電線を引き出すことによって生産されることを特徴とする被覆電線。
【請求項１】
押出成形装置を用いることにより、溶融樹脂供給部から供給される溶融樹脂を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線に溶融樹脂を被覆する被覆電線の製造方法であって、
柱状の一対の振動体同士が直交した振動方向変換体の、一方の前記振動体の端部に振動を入力することにより、当該入力した振動を直交変換して他方の前記振動体の端部に出力させながら、
導線を押出方向に沿って供給し、
溶融樹脂供給部から樹脂を押出方向に押し出し、
前記他方の振動体の押出方向の端部に嵌合されて前記他方の振動体における振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面が配置されたダイスの押出口より被覆電線を引き出すことを特徴とする被覆電線の製造方法。
【請求項２】
前記ダイスの前記押出方向の端面は、前記他方の前記振動体の押出方向の端面と面一に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の被覆電線の製造方法。
【請求項３】
前記ダイスは、前記ダイス支持部材により、前記他方の振動体の押出方向の端部に固定して支持されており、
前記ダイス支持部材は、前記ダイスに対して、当該ダイスの前記押出方向の端面より押出方向上流側に形成されたフランジ部で当接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の被覆電線の製造方法。
【請求項４】
押出成形装置を用いることにより、溶融樹脂供給部から供給される溶融樹脂を振動させながら押出方向に押し出して、押出方向に沿って供給される導線に溶融樹脂を被覆した被覆電線であって、
柱状の一対の振動体同士が直交した振動方向変換体の、一方の前記振動体の端部に振動を入力することにより、当該入力した振動を直交変換して他方の前記振動体の端部に出力させながら、
導線を押出方向に沿って供給し、
溶融樹脂供給部から樹脂を押出方向に押し出し、
前記他方の振動体の押出方向の端部に嵌合されて前記他方の振動体における振動振幅が最大となる位置に押出方向の端面が配置されたダイスの押出口より被覆電線を引き出すことによって生産されることを特徴とする被覆電線。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２３３３１３（Ｐ２０１１−２３３３１３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１５８４（Ｐ２０１０−１０１５８４）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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