JPH02248237A - 大型ボビンの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は大型ボビンの製造法に係り、特に機械的特性等
に優れた高特性大型ボビンを容易にかつ低コストにて製
造することができる方法に関する。

［従来の技術］ 電線、溶接用ワイヤ又は撚線、プラスチック繊維又はフ
ィラメント等の線状物の巻取り用ボビンとしては、従来
より、鉄、アルミニウム等の金属製のもの、ＡＢＳ　（
アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン共重合体）、
ＰＳ　（ポリスチレン）、ＰＯＭ（アセタール）、ＰＡ
（ポリアミド（ナイロン））等のプラスチック製のもの
、その他ゴム又は木材等よりなるものが提供されている
。

これらのうち、鉄、アルミニウム等の金属製のものは、
次のような欠点がある。

■　重量が重いために取り扱い性、作業性が悪く、巻取
り時の回転や移送に際して、多大の動力が必要となる。

■　特に鉄等の場合には、発錆の問題があり、使用ない
し保存環境、雰囲気により巻取られた練状物製品品質に
悪影響を及ぼす場合がある。

■　耐摩耗性等の面でプラスチックに劣るものもあり、
十分に要求特性を満足し得ない。

■　切削、溶接、組立て等の二次加工が容易ではないた
め、結果的に製造コストが高くつく場合がある。

また、ゴム或いは木材等よりなるものは、安価で汎用性
がある反面、強度、耐薬品性、耐久性等の面で問題があ
り、使用範囲が限定されるという欠点がある。

これに対し、ＡＢＳ％ＰＳＳ　ＰＯＭ％　ＰＡ等のプラ
スチック製のものでは、軽量で、発錆の問題がなく、し
かも、射出成形により大量生産が可能であることから、
製造コストが安価であるなどの長所を備えているため、
工業的に極めて有利である。プラスチック製ボビンの場
合その材質により強度（耐荷重性）、耐摩耗性、耐熱性
、耐寒性、耐薬品性等に差があるため、ボビンの使用目
的に応じて使用材質を選定することが重要である。

例えば、ＡＢＳ、ＰＳ等の汎用プラスチックは、強度、
耐摩耗性、耐熱性等がＰＯＭ、ＰＡ等のエンジニアリン
グプラスチックに比べて低いことから加えられる荷重の
小さい小型ボビン用として多く用いられ、また、ＰＯＭ
％　ＰＡ等のエンジニアリングプラスチックは、比較的
大きな荷重が加えられる中型ないし大型ボビン用として
用いられている。特に、耐摩耗性等の面からは、大型ボ
ビン用としてはＰＡが最も好適である。

このように、プラスチック製ボビンは、金属、その他の
材料よりなるボビンに比べて、様々な利点を有するが、
大型のボビンになるとより高強度であることが要求され
るため、肉厚等も更に厚くなり、射出成形による製造は
成形機或いは成形品の設計面及びコスト面から非常に困
難である。

そこで、プラスチック製大型ボビンの製造方法としては
、金型内の重合硬化法が考えられ、具体的には次の■〜
■の方法が挙げられる。

■　大型の金型を作製して一体成形にて製造する。

■　分割体形状のものを成形ないし素材の切削加工によ
り製造し、ボルト接合等の機械的接合により組立てる。

■　大型素材を切削加工して一体物として製造する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記■〜Ｏの方法のうち、■の方法では
、３次元的に複雑形状の大型金型を作製するためには、
多大な労力と製作費を要するため、コスト面から不利で
ある。

また、■の方法では、機械的接合に手間がかかる上に、
例えばボルト接合では、接合部の疲労、劣化等、様々な
問題がある。

即ち、本発明者らの検討によれば、ボルト接合の大型ボ
ビンでは、例えば電線を巻き付けた場合、電線がボビン
本体に作用する締付力及び電線、ボビン本体の自重によ
る上下方向（軸方向）の荷重のために、ボルトが伸びた
り歪んだりする。このため、接合部に隙間が生じ、電線
が接合界面に食い込んで切断したり、ボビン本体の高さ
方向の寸法が大きくなり、他の装置部品と接触するなど
のトラブルが発生する。この対策として、ボルトを太く
する、ボルトの本数を増やす、ボルトの締付は位置を変
える、リブ補強する、接着剤又は接着テープで補強する
等、様々な改良を試みたが、いずれの方法でも、満足し
得る結果は得られなかった。

更に、■の方法では、切削加工に手間がかかり、生産効
率が非常に悪い。即ち、ボビン形状は一般に鍔状の凸部
等の切削加工部分が非常に多く、作業工数が多い。また
、このため、加工屑も多く、材料コストの面からも好ま
しい方法とは言えない。

本発明は上記従来の問題点を解決し、強度等の機械的特
性等に優れた高特性大型ボビンを高い生産効率にて容易
かつ低コストに製造する方法を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の大型ボビンの製造法は、大型ボビンの分割体形
状の成形体を金型内の重合硬化法により成形し、各成形
体同志を摩擦溶着法により接合することを特徴とする。

［作用］ 本発明の方法においては、金型内重合硬化法により、製
造する大型ボビンの分割体形状の成形体を成形する。例
えば、鍔状の凸部を有する部分等を分割して成形する。

このため、金型として、大型かつ複雑な金型な必要とせ
ず、金型構造が簡単となり、金型製作費が庶価なものと
なる。しかも、成形作業も容易となる。

そして、各成形体同志を摩１１！溶着法により接合する
ため、手間のかかる機械的接合によらず、効率良く、容
易に接合することができ、しかも接合強度は一体成形品
に比べて大差のない高強度品が得られる。

［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図及び第２図は各々本発明の実施例に係る大型ボビ
ンの製造法により製造された大型ボビンを示す断面図で
ある。

第１図に示す実施例は、大型ボビンＩＡの本体２Ａを２
つの分割体形状の成形体、即ち上側フランジ部分３Ａと
下側フランジ部分３Ｂとを摩擦溶着法により接合して製
造したものである。

第２図に示す実施例は、大型ボビンＩＢの本体２Ｂを３
つの分割体形状の成形体、即ち、上部フランジ部分４Ａ
％胴部４Ｂ及び下部フランジ部分４Ｃを摩擦溶着法によ
り接合して製造したものである。

なお、第１図及び第２図において、５及び６はボビンＩ
Ａ、ＩＢの吊り上げ用鉄板であって、鉄板６側に溶接さ
れたボルト７にナツト８を螺着することにより、ボビン
本体２Ａ、２Ｂに取り付けられている。

本発明の方法において、金型内の重合硬化法により成形
体を製造する方法としては特に制限はなく、従来公知の
いずれの方法をも採用可能である。成形体同志を接合す
る摩擦溶着法と１．でも特に制限はなく、回転溶着等に
より容易に行なうことができる。

また、ボビン本体の分割個数にも特に制限はなく、第１
図に示す如く２分割とする方法、第２図に示す如く３分
割とする方法の他、４分割以上とすることもできる０分
割個数を多くすることにより、金型構造をより簡単なも
のとすることができるが、反面、溶着箇所が多くなり、
溶着作業工数が増える上に、得られるボビンの強度が低
下する。従って、一般には２〜３個の分割体形状の成形
体を成形するようにするのが好ましい。この場合、鍔状
等の凸部を持つ部分と持たない部分とに分割するのが有
利である０分割部位には特に制限はないが、線状物の巻
取りにより加えられる荷重や吊り上げ用鉄板により加え
られる荷重等の直接的な影響が少ない部分とするのが好
ましい。一般には、第１図に示す如く、胴部の略中央部
分とするのが溶着が容易で、得られるボビンへの線状物
の食い込みが少ないことから好ましい。

また、接合部の溶着面は、限られた肉厚の中で、できる
だけ溶着強度を上げるために、溶着面積をなるべく大き
くとるようにするのが好ましい。このため、例えば、第
４図に示す平面的な溶着面１２とするより、第３図に示
す如く、分割した成形体１０Ａ、ＩＯＢにそれぞれ凹部
（凹溝）１０ａ又は凸部（凸条）ｔａｂを形成し、この
凹凸の係合面により、大ぎな溶着面積を確保し、溶着強
度を上げることが望ましい。なお、このような凹凸を形
成することにより、溶着時のパリ（樹脂のはみ出し）の
発生も少なくなるという効果も得られる。

本発明において、成形体を構成するプラスチックとして
は特に制限はなく、従来よりボビン材料として用いられ
ているものをいずれもＩＸ用することができる。得られ
るボビンの耐熱性、耐候性、耐薬品性、耐摩耗性、強度
（耐荷重性）等、を考慮した場合、ＰＯＭ、ＰＡ等のエ
ンジニアリングプラスチックが好適である。特に、耐摩
耗性の面からはＰＡが好適である。

ＰＡを金型内の重合硬化法により成形する方法としては
、具体的には、ラクタム類に、塩基性触媒及び−数式 ［式中、ｎは２〜１０の整数］ で表わされるＮ−クロルカルボニル−２−クロル−２，
３−デヒドロポリメチレンイミンを添加し、ラクタム類
を重合させる方法、或いは、ラクタム類に、塩基性触媒
及び化学式 Ｃｍ で表わされる２−（２’　−クロル−２°　　３゜デヒ
ドロシクロへキサメチレンイミノ）−２，３−デヒドロ
シクロへキサメチレンイミンを添加し、ラクタム類を重
合させる方法が挙げられる。

この場合、ラクタム類としては、例えば２−ピロリドン
、２−ピペリドン、ε−カプロラクタム、エナントラク
タム及びドデカラクタムなどを挙げることができる。こ
れらのラクタムは、単独でも、また２　１１以上を混合
した状態でも良い。

塩基性触媒としては、例えばカリウム、ナトリウム、リ
チウム、カルシウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類
金属及びそれらの水素化物、水酸化物、酸化物、炭酸塩
、又はアルコラードなどのような塩基性化合物を挙げる
ことができ、ラクタムのアルカリ金属塩、又はアルカリ
土類金属塩もまた有効である。

このような塩基性触媒のラクタム類への添加量は、一般
に０．１〜５モル％が好適である。

また、助触媒である前記Ｎ−クロルカルボニル−２−ク
ロル−２，３−デヒドロポリメチレンイミン又は２−（
２”−クロル−２′　　３゛−デヒドロシクロへキサメ
チレンイミノ）−２，３−デヒドロシクロへキサメチレ
ンイミンのラクタムへの添加量は一般に０．１〜５モル
％が好適である。更に、助触媒として、公知のアルカリ
重合における助触媒が使用可能である。具体的には、フ
ェニルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート
、ナフチルイソシアネート、トルエンジイソシアネート
、４．４°−ジフェニルメタンイソシアネート、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニル
イソシアネート、キシリレンジイソシアネート、カルボ
ジイミド基含有ジイソシアネートのようなイソシアネー
ト類：へキサメチレン−１，６−ピスカルバミドカプロ
ラクラム、Ｎ、Ｎ’　−ジフェニル−Ｐ−フェニレンビ
スカルバミドラクタムのようなカルバミドカプロラクタ
ム類：ベンゾイルクロライド、テレフタロイルクロライ
ド、セバコイルクロライドのような酸クロライド類ニア
セチルカプロラクタム、ベンゾイルカプロラクタム、ア
ジポイルビスカプロラクタム、テレフタロイルビスカプ
ロラクタム、イソフタロイルビスカプロラクタムのよう
なアシルラクタム類が挙げられる。助触媒は単独で使用
してもよく、２種以上を併用してもよい。

助触媒の中でも、イソシアネート類、カルバミドラクタ
ム類及びアシルラクタム類が好適に使用される。

反応に際して、ラクタム類、塩基性触媒及び助触媒の混
合は容易に行うことができる。例えば、ラクタムをその
融点以上の温度に加熱して溶融させ、これに塩基性触媒
を加えて反応、または溶解させ、次に助触媒を添加する
。その他、例えばラクタム及び塩基性触媒とラクタム及
び助触媒とを、別々の容器内で溶解させておき、ｍ台用
金型中で両者を混合させることも可能である。混合、重
合は酸化防止のため窒素雰囲気で行なうのが好ましい。

重合温度は４０〜２６０ｔ：、特に１３０〜２００℃の
範囲内の温度が好適であり、好ましくは重合開始時の温
度を４ｏ〜１ａｏｔに設定するのがよい。

この発明の方法は、常圧、加圧、又は減圧下で実施する
ことができる。

以上のような方法で、ラクタム類の重合を行えば、数分
ないし数十分で、十分実用的な強度を有する成形体を得
ることができる。

なお、本発明においては、ボビンの構成材料をＰＡ等の
プラスチック単体ではなく、これに、ガラス、カーボン
、タルク等の無機物質の繊維、網状物、布状物を混入さ
せることにより、強度を向」ニさせることもできる。逆
に、ゴム、ワックス、オイル等の柔軟剤を添加して、柔
軟性を付与することもできる。更に、金属や他のプラス
チック類、ゴム等をインサート材又はアウトサート・材
として組合わせることにより、各々の特長を生かした製
品とすることも可能である。

また、摩擦溶着に際しては、超音波、高周波、熱板等を
用いることにより、溶着効率、溶着強度を向上させるこ
ともできる。

本発明の方法において製造される大型ボビンとは、一般
には、胴部の外径が１００ｍｒｎ以上、特に２００ｍｍ
以上、胴部の肉厚が１０ｍｍ以上であるような、大型ボ
ビンである。

なお、本発明の方法は、ボビンに限らず、ドラム、車輪
、その他のボビン類似品にも適用で精ることは言うまで
もない。

以下、実験例について説明する。

実験例１ 下記配合の原料を金型内で下記条件にて重合硬化法によ
り成形し、成形体同志を下記条件にて摩擦溶着法により
接合することにより、第１図に示す大型ボビン本体を製
造した。なお、溶着面の断面形状は第３図に示す通りで
ある。

仄且■澄 ε−カプロラクタム＝　１モル ε−カプロラクタムナトリウム塩： １／４００モル トルエンジイソシアネート： １／１０００モル 重合硬化条件 注入温度　：　１３０℃ 金型温度　：　１５０℃ 重合時間　：　３０分 摩擦溶着条件 第６図に示す摩擦溶着方法において、 摩擦面圧Ｔ　　：　　２０ｋｇ／ａｍ’摩擦速度Ｖ　　
：　　１５０ｃｍ／ｓｅｅ処理時間　　＝　５秒 なお、第６図において、２１は固定治具、２２は回転治
具、２３．２４は成形体である。

得られた大型ボビンから、溶着部１３を中心として、第
５図に示すようなテストピース１４を切断し、その強度
を下記方法により測定した。

１星菫１ テトスビース幅　Ｗ＝ｔＯｍｍ スパン間　　＝８０ｍｍ スピード　　＝１０ｍｎｎ／ｍｉｎ ■ＪＩＬ度 テトスビース幅　Ｗ茎７ｍｍ スピード　　＝４ｍｍｌｓｅｃ 結果を第１表（ａ）、（ｂ）Ｎｏ、１に示す。

また、溶着面の断面形状が第４図に示す形状であること
以外は同様にしてボビンの製造を行ない、その強度を測
定した。

結果を第１表（ａ）、（ｂ）Ｎｏ、２に示す。

更に比較のため、溶着面に近い部分から、溶着面を含ま
ない、テストースを切断し、同様に強度を測定した。

結果を第１表（ａ）、（ｂ）ブランクに示す。

第１表（ａ）、（ｂ）より、本発明の方法によれば、一
体成形量と強度面で大きな差異のない高強度ボビンが得
られることが明らかである。特に、溶着面に凹凸を形成
することにより、非常に高強度なボビンが得られる。

第１表（ａ） 第１表（ｂ） ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の大型ボビンの製造法によれ
ば、軽量かつ高耐摩耗性、高耐久性で、機械的特性等の
諸特性に優れた高特性プラスチック製大型ボビンを、容
易かつ効率的に、しかも低コストで製造することが可能
とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、各々、本発明の実施例に係る大型
ボビンの製造法により製造された大型ボビンを示す断面
図、第３図及び第４図は各々接合部の例を示す拡大断面
図、第５図は実験例１において作製したテストピースを
示す斜視図、第６図は実験例１における摩擦溶着方法を
示す断面図である。 ４Ｃ・・・下部フランジ部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）大型ボビンの分割体形状の成形体を金型内の重合
   硬化法により成形し、各成形体同志を摩擦溶着法により
   接合することを特徴とする大型ボビンの製造法。