JPH07185649A - 複合材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 押出ダイスとその先端部が前記押出ダイスに
嵌合する芯線供給用ニップルとにより芯材の周囲に外被
金属を押出して複合材を製造する複合材の製造方法にお
いて、被覆層の偏肉を抑制でき、特に被覆層が薄い複合
材の製造に好適の複合材の製造方法を提供する。 【構成】 芯線が通る孔２の周囲に渦状に溝３が設けら
れた押出ダイス１を使用して、前記溝３を介して外被金
属を芯線の周囲に供給する。又は、その先端部の外面に
渦状に溝が設けられたニップルを使用して、前記溝を介
して外被金属を芯線の周囲に供給するようにしてもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、芯材とこの芯材の周面
に被着された被覆層とにより構成される複合材の製造方
法に関し、特に被覆層が薄い複合材の製造に好適の複合
材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、複合材の製造に使用される摩擦
駆動型押出装置（コンフォーム装置）を示す模式図であ
る。駆動ホイール１４はその中心軸を略水平にして配設
されており、その外周には周方向に延びる溝１５が設け
られている。また、この駆動ホイール１４は、駆動装置
により駆動されて図中矢印で示す方向に回転するように
なっている。更に、駆動ホイール１４の溝１５には、線
状に成形された外被金属１３が供給されるようになって
いる。

【０００３】駆動ホイール１４の上部には固定シューブ
ロック１６が配設されている。この固定シューブロック
１６には芯線１０が挿通する挿通孔２０が設けられてい
る。また、この固定シューブロック１６の芯線１０の通
過域には、押出ダイス２１等により構成されたダイスブ
ロック１９が配設されている。更に、この固定シューブ
ロック１６は、駆動ホイール１４の溝１５と共に外被金
属１３が通る管路１７を構成する。この管路１７の端部
は、固定シューブロック１６に設けられた孔１８を介し
て、ダイスブロック１９に連結されている。

【０００４】以下、このように構成された摩擦駆動型押
出装置を使用した従来の複合材の製造方法について説明
する。先ず、芯線１０をダイスブロック１９に通し、そ
の長手方向に移動させる。また、駆動ホイール１４を回
転させると共に、溝１５と固定シューブロック１６とに
より構成される管路１７に外被金属１３を供給する。そ
うすると、外被金属１３は、駆動ホイール１４との摩擦
力により管路１７を進行し、この管路１７の端部から孔
１８を流動してダイスブロック１９に入る。そして、こ
のダイスブロック１９内において、外被金属は芯線１０
の周面に圧着され、芯線１の移動と共に押出ダイス２１
から押出される。このようにして、芯線１と被覆層とか
らなる複合材１０ａを得ることができる。なお、芯線と
被覆層との接合性を向上させるために、このようにして
製造された複合線に対し、熱処理、伸線加工又は圧延処
理等を施すこともある。

【０００５】ところで、上述した摩擦駆動型押出装置に
より製造された複合材１０ａは、被覆層の偏肉が大きい
という欠点がある。つまり、上述の摩擦駆動型押出装置
においては、孔１８を介して芯線１０の下側から外被金
属を供給するため、芯線１０の周囲での外被金属の圧力
が均一でなく、下側（孔１８側）が高く、上側が低くな
る。このため、複合材１０ａの被覆層の被覆厚さは、圧
力が高い側（即ち、孔１８側）が厚く、圧力が低い側が
薄くなる。

【０００６】従来、被覆層の偏肉を抑制するために、図
７に示すように、ダイスブロックとして、中空マンドレ
ル２３、障壁２４、スペーサ２７及び押出ダイス２２を
芯線挿入側からこの順で配置し、障壁２４の孔２５を介
して障壁２４と押出ダイス２２との間の空間２６に外被
金属１３を押出し、この空間２６内で外被金属１３の流
れを均一化することが提案されている（特公平４−６９
００８号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
４−６９００８号に開示された技術では、作業を開始し
てから被覆層の偏肉が微小となる安定状態に至るまでに
長時間を必要とするという問題点がある。また、被覆層
の占積率が３０％以下の複合材を製造する場合には、被
覆層の厚さを均一化する効果が十分でないという問題点
もある。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、作業開始から比較的短時間で被覆層の厚さ
が均一になり、被覆層の占積率が小さい場合も偏肉を抑
制できる複合材の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明に係る複
合材の製造方法は、押出ダイスとその先端部が前記押出
ダイスに嵌合する芯線供給用ニップルとに設けられた各
孔に芯線を通し前記押出ダイス及び芯線供給用ニップル
を介して前記芯線の周囲に外被金属を押出して複合材を
製造する複合材の製造方法において、前記押出ダイスの
内側には前記孔を中心として渦状に複数本の溝が設けら
れており、これらの溝を介して前記芯線の周囲に前記外
被金属を供給することを特徴とする。

【００１０】本願の第２発明に係る複合材の製造方法
は、押出ダイスとその先端部が前記押出ダイスに嵌合す
る芯線供給用ニップルとに設けられた各孔に芯線を通し
前記押出ダイス及び芯線供給用ニップルを介して前記芯
線の周囲に外被金属を押出して複合材を製造する複合材
の製造方法において、前記ニップルの前記先端部の外面
には前記孔を中心として渦状に複数本の溝が設けられて
おり、これらの溝を介して前記芯線の周囲に前記外被金
属を供給することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明においては、その内側に渦状の溝が設け
られた押出ダイス又はその先端部の外面に渦状の溝が設
けられたニップルを使用し、前記溝を介して芯線の周囲
に外被金属を供給するため、芯線の周囲に供給された外
被金属は芯線の周方向に移動する。これにより、作業開
始から短時間で芯線の周方向における外被金属の圧力が
略均一になり、被覆層の占積率が３０％以下と小さい場
合も、被覆層の偏肉が少ない複合材を得ることができ
る。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例に
係る複合材の製造方法に使用する押出ダイスを示す平面
図、図２は、この押出ダイスが組み込まれたダイスブロ
ックを示す断面図である。このダイスブロックは、ニッ
プル４と、押出ダイス１とにより構成されている。押出
ダイス１には、所望の複合材の線径に応じた直径で孔２
が設けられていると共に、その内側の面に孔２を中心と
する４本の渦状の溝３が設けられている。これらのニッ
プル４及び押出ダイス１は、図２に示すように、ニップ
ル４の先端部を押出ダイス１の内側に挿入するようにし
て組み合わせ、図６に示すような摩擦駆動型押出装置の
固定シューブロック内に配置される。

【００１３】以下、上述の押出ダイス１を備えた摩擦駆
動型押出装置を使用した複合材の製造方法について説明
する。先ず、図２に示すように、芯線１０をダイスブロ
ックに通し、その長手方向に移動させつつ、駆動ホイー
ルを回転させて外被金属１３をダイスブロックに供給す
る。ダイスブロック内に供給された外被金属１３は、押
出ダイス１に設けられた溝３とニップル４とにより形成
される空間内を移動し、図３に示すように、芯線１０の
移動方向Ａに対し斜めの方向Ｂにニップル４の端部５か
ら芯線１０の周囲に押出される。この外被金属１３は芯
線１０の周方向に移動しつつ芯線１０の周面に圧着し、
更に孔２から芯線１０の移動方向に押出される。これに
より、複合材１０ａを得ることができる。

【００１４】本実施例においては、上述の如く、溝３を
介して芯線１０の周囲に押出された外被金属１３が芯線
１０の周方向に移動するため、芯線１０の周方向での外
被金属１３の圧力が短時間で略一定になる。従って、作
業開始から短時間で被覆層の厚さを略均一にすることが
できて、偏肉を抑制できる。また、本実施例において
は、芯線１０の周方向の４箇所から押出された外被金属
が芯線１０の周方向に移動しつつ芯線１０に圧着するた
め、被覆層の占積率が３０％以下と小さい複合材であっ
ても、被覆層の偏肉を抑制することができる。

【００１５】なお、上述の実施例においては、図３に示
すように、芯線１０の移動方向Ａに対して斜めの方向Ｂ
から外被金属を供給する場合について説明したが、外被
金属の押出方向は、芯線１０の移動方向に直交する方向
（接線方向）であってもよい。

【００１６】次に、上述の実施例方法により実際に複合
材を製造し、被覆層の偏肉及び接合性を調べた結果につ
いて、比較例と比較して説明する。

【００１７】図１，２に示す押出ダイスを備えた摩擦駆
動型押出装置を使用して、アルミニウム被覆鋼線を製造
した。なお、ダイス孔径は６．２ｍｍであり、この押出
ダイスの内側には、深さが３ｍｍ、幅が５ｍｍの４本の
渦状の溝が形成されている。また、外被金属として、直
径が９．５ｍｍの電気用アルミニウム線を用意した。更
に、芯線として、直径が５．１８ｍｍ、５．５５ｍｍ及
び５．８５ｍｍの３種類の鋼線を用意した。これらの鋼
線のＣ含有量は０．６重量％である。

【００１８】そして、鋼線を無酸素雰囲気中で３５０℃
に加熱した後、前記押出ダイスを備えたダイスブロック
に通し、駆動ホイールを回転させてアルミニウムを鋼線
の周囲に押出して、アルミニウム被覆鋼線を製造した。
また、比較例として、従来のダイスブロックを備えた摩
擦駆動型押出装置を使用した以外は上述の実施例と同様
にして、アルミニウム被覆鋼線を製造した。

【００１９】このようにして製造した複合材について、
アルミニウム被覆層の最小厚さ及び最大厚さを測定し
た。そして、下記数式１により偏肉率を計算した。

【００２０】

【数１】偏肉率＝｛（最大厚さ−最小厚さ）／（最大厚
さ＋最小厚さ）｝×１００（％） また、各複合材から長さが１ｃｍの供試片を切り出し、
側方から圧縮荷重を印加して、アルミニウム被覆層と芯
線との剥離が発生する最小荷重（圧潰特性）を調べ、被
覆層と芯線との接合性を評価した。その結果を、下記表
１に示す。但し、偏肉率及び圧潰特性は、各実施例及び
比較例毎に３本づつのサンプルについて測定し、その測
定値の平均値で示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】この表１から明らかなように、比較例１〜
３は被覆層の占積率が３０％以下の場合に偏肉率が大き
いのに対し、実施例１〜３はいずれも極めて偏肉率が小
さい。また、実施例１〜３は、いずれも比較例１〜３に
比して圧潰特性が優れており、アルミニウム被覆層と鋼
芯線との接合性も良好である。このように、本実施例に
おいては、押出直後での芯材と被覆層との接合性がよい
ので、例えば熱処理、伸線加工及び圧延処理等の接合性
を向上させるための後処理を省略又は簡略化できるとい
う効果もある。

【００２３】図４（ａ），（ｂ）は夫々本発明の第２の
実施例に係る複合材の製造方法に使用するニップルを示
す平面図及び側面図、図５はこのニップル４ａが組み込
まれたダイスブロックを示す断面図である。このダイス
ブロックは、ニップル４ａと、押出ダイス１ａとにより
構成されている。ニップル４ａには、芯線１０の直径に
応じた直径で孔２ａが設けられていると共に、その先端
部（押出ダイス１ａの嵌合する部分）の外周面には、孔
２ａを中心とする４本の渦状の溝３ａが設けられてい
る。これらのニップル４ａ及び押出ダイス１ａは、図５
に示すように、ニップル４ａの先端部を押出ダイス１ａ
の内側に挿入するようにして組み合わせ、摩擦駆動型押
出装置の固定シューブロック内に配置される。

【００２４】以下、上述のニップル４ａを備えた摩擦駆
動型押出装置を使用した複合材の製造方法について説明
する。先ず、図５に示すように、芯線１０をダイスブロ
ックに通し、その長手方向に移動させつつ、駆動ホイー
ルを回転させて外被金属１３をダイスブロックに供給す
る。ダイスブロック内に供給された外被金属１３は、ニ
ップル４ａに設けられた溝３ａと押出ダイス１ａとによ
り形成される空間内を移動し、芯線１０の移動方向に対
し斜めの方向にニップル４ａの端部５から芯線１０の周
囲に押出される。この外被金属１３は芯線１０の周方向
に移動しつつ芯線１０の周面に圧着し、更にダイス１ａ
の孔２から芯線１０の移動方向に押出される。これによ
り、複合材１０ａを得ることができる。本実施例におい
ても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２５】なお、上述の実施例においては、芯材が鋼
線、被覆層がアルミニウムの場合について説明したが、
芯材の材料としては、例えば、鉄（鋼）、銅、アルミニ
ウム、ニッケル又はこれらの合金等を使用することがで
き、被覆層の材料としては、例えばアルミニウム、銅、
亜鉛、鉛又はこれらの合金等を使用することができる。
また、押出装置としては、上述の駆動ホイール及び固定
シューブロックを備えた摩擦駆動型押出装置の外に、例
えばコンテナーとラムとにより構成されたビレツト型押
出機及び対向する駆動キャタピラと両側面の固定壁によ
り構成される摩擦駆動型押出装置（ライネックス装置：
Wire Journal,1976年4月, 第64頁参照）等を使用するこ
とができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、そ
の内側に渦状の溝が設けられた押出ダイス又はその先端
部の外側に渦状の溝が設けられたニップルを使用し前記
溝を介して芯線の周囲に外被金属を供給するから、前記
芯線の周方向における前記外被金属の圧力が作業開始か
ら短時間で均一になり、被覆層の偏肉を抑制することが
できると共に、被覆層の密着性も向上する。特に、本発
明は、被覆層の占積率が３０％以下の薄肉の複合材にお
いても偏肉が少ないため、被覆層が薄い複合材の製造に
極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る複合材の製造方法
に使用する押出ダイスを示す平面図である。

【図２】同じくその押出ダイスが組み込まれたダイスブ
ロックを示す断面図である。

【図３】芯線に対する外被金属の押出方向を示す模式図
である。

【図４】（ａ），（ｂ）は夫々本発明の第２の実施例に
係る複合材の製造方法に使用するニップルを示す平面図
及び側面図である。

【図５】同じくそのニップルが組み込まれたダイスブロ
ックを示す断面図である。

【図６】複合材の製造に使用される摩擦駆動型押出装置
（コンフォーム装置）を示す模式図である。

【図７】摩擦駆動型押出装置に使用される従来のダイス
ブロックの一例を示す断面図である。

【符号の説明】 １，１ａ，２１，２２；押出ダイス ２，２ａ；孔 ３，３ａ；溝 ４，４ａ；ニップル １０；芯線 １０ａ；複合材 １３；外被金属 １４；駆動ホイール １６；固定シューブロック １９；ダイスブロック ２３；マンドレル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出ダイスとその先端部が前記押出ダイ
   スに嵌合する芯線供給用ニップルとに設けられた各孔に
   芯線を通し前記押出ダイス及び芯線供給用ニップルを介
   して前記芯線の周囲に外被金属を押出して複合材を製造
   する複合材の製造方法において、前記押出ダイスの内側
   には前記孔を中心として渦状に複数本の溝が設けられて
   おり、これらの溝を介して前記芯線の周囲に前記外被金
   属を供給することを特徴とする複合材の製造方法。
2. 【請求項２】 押出ダイスとその先端部が前記押出ダイ
   スに嵌合する芯線供給用ニップルとに設けられた各孔に
   芯線を通し前記押出ダイス及び芯線供給用ニップルを介
   して前記芯線の周囲に外被金属を押出して複合材を製造
   する複合材の製造方法において、前記ニップルの前記先
   端部の外面には前記孔を中心として渦状に複数本の溝が
   設けられており、これらの溝を介して前記芯線の周囲に
   前記外被金属を供給することを特徴とする複合材の製造
   方法。