JPH0913159A - 複合線条体の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構造で、芯線材を損傷させることなく、
占積率の高い複合線条体を容易に作成する。 【構成】溶融マトリックス金属浴３中に浸漬された束状
の芯線材１を導出して凝固ロール７の冷却面７ａに巻付
けて強制的にマトリックス金属３ａを凝固させ複合化す
る。このとき同時に、芯線材１を押付ベルト８で凝固ロ
ール７の冷却面７ａに抑え付けることで、芯線材１を溶
融条体のマトリックス金属３ａ中でロール−ベルト間に
開繊してシート状にする。凝固ロール７上の接触開始点
９と接触終了点１０の間の複合化ゾーン１７中では、マ
トリックス金属３ａは半凝固状態にあるため、過剰な液
相マトリックス金属は優先的に絞られ除去され、これに
より芯線材１の占積率を高めたシート状複合線条体１１
を作ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は芯線材の占積率を改善し
た複合線条体の製造方法および装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の一般的な複合線条体の製造
方法の一例である。束状の芯線材（長繊維）１は、まず
表面に付着しているサイジング剤と呼ばれる物質を昇華
して除去するため、加熱炉２へ通される。続けて溶融マ
トリックス金属浴３中へと導かれ、芯線材１の周囲にマ
トリックス金属を付着させる。その後、金属浴３からの
導出後に固体絞り具４によって過剰な溶融マトリックス
金属の除去を行って付着量の調整を図った後、冷却され
てマトリックス金属層が周囲に固着形成された断面円形
の複合線条体を得る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来方法で
は固体絞り具を用いるため、絞り具の絞り孔径の選択に
より、芯線材の損傷、ひいては断線を引き起こす恐れが
あった。

【０００４】また、最大の問題点として、図７に示すよ
うに芯線材１間に空気層６が入り込んでマトリックス金
属５が侵入しないため、結果として中心付近の芯線材１
はマトリックス金属５と接触せず芯線材のみかけ占積率
（複合線の横断面中で繊維が占める面積率）Ｒ′_f は、
芯線材の真の占積率（複合線の横断面中で、マトリック
ス金属と芯線材が占める総面積に対する芯線材が占める
面積率）Ｒ_f より低くなる。

【０００５】Ｒ′_f ＝ Ａ_f ／Ａ Ｒ_f ＝ Ａ_f ／（Ａ_m ＋Ａ_f ） Ａ_f ：芯線材の断面積 Ａ ：複合線の断面積 Ａ_m ：マトリックス金属の断面図 すなわち、空気の含まれないＲ_f に対し、Ｒ′_f では中
の空気も含まれるため、複合則により算出される機械的
性質を満足できない。

【０００６】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、芯線材を損傷させることなく、占積率の高い
複合線条体を容易に作成することが可能な複合線条体の
製造方法を提供することにある。また、本発明の目的
は、簡単な構造で複合線条体の占積率を高めることがで
きる複合線条体の製造装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明方法は、溶融
マトリックス金属浴中から導出した束状の芯線材を冷却
面に押し付けて、束をシート状にばらしつつ表面に付着
したマトリックス金属を凝固してシート状複合線条体を
形成するものである。

【０００８】第２の発明方法は、第１の発明のおいて、
シート状複合線条体をさらにマトリックス金属の半溶融
状態が得られる温度下で絞り加工して断面円形の複合線
条体を形成するものである。

【０００９】第３の発明方法は、第１および第２の発明
において、束状芯線材が冷却面と接触を開始する接触開
始点ではマトリックス金属が溶融状態であり、かつ冷却
面から離れる接触終了点ではマトリックス金属の凝固が
完了しているように冷却面の温度を制御するようにした
ものである。

【００１０】第４の発明装置は、溶融マトリックス金属
浴の上に設けられ、溶融マトリクッス金属浴中から導出
される束状の芯線材を巻き付け、芯線材表面に付着した
マトリックス金属を凝固して複合化する凝固ロールと、
凝固ロールに束状芯線材を押しつけて束をシート状にば
らす押付ベルトとを備えたものである。

【００１１】

【作用】第１の発明方法のように、束状にした芯線材を
冷却面に押し付けて溶融状態のマトリックス金属中で束
をシート状にばらしながら複合化するので、複合線条体
の占積率を高めることができる。

【００１２】第２の発明方法のように、第１の発明方法
で製造したシート状複合線条体を、さらにマトリックス
の半溶融状態が得られる温度下で絞ると、占積率の高い
断面円形の複合線を製造することができる。

【００１３】第３の発明方法のように、束状芯線材の冷
却面の接触開始点でマトリックス金属が溶融状態にあ
り、冷却面の接触終了点ではマトリックス金属の凝固が
完了しているように冷却面の温度を制御すると、冷却面
との接触中、マトリックス金属は固相と液相が共存する
半凝固状態であり、過剰な液相マトリックス金属が優先
的に絞られ除去されるため、芯線材の占積率を一層上げ
ることができる。

【００１４】第４の発明装置のように、束状の芯線材が
凝固ロールと接触すると芯線材表面に付着していたマト
リックス金属が凝固して複合化し、束状の芯線材が溶融
状態にあるマトリックス金属中で押付ベルトに押しつけ
られると、束がシート状にばらされるので、占積率の高
いシート状複合線条体が得られる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本実施例による繊維強化複合線条体の製造装
置を示したものである。

【００１６】図示するように、複合線条体の製造装置
は、溶融マトリックス金属浴３の真上に回転自在に設け
られ、溶融マトリクッス金属浴３中から導出される束状
の芯線材１を冷却面（図面）７ａに巻き付け、芯線材１
表面に付着したマトリックス金属３ａを凝固して複合化
する凝固ロール７と、凝固ロール７の回転にともなって
走するように設けられ、マトリックス金属３ａが溶融状
態にある束状芯線材１を凝固ロール７の冷却面７ａに押
しつけて束をシート状にばらす（いわゆる開繊する）押
付ベルト８とから構成される。なお、凝固ロール７、押
付ベルト８の一方または両方を静止させるようにしても
よい。

【００１７】凝固ロール７は、例えば水冷により冷却さ
れ、芯線材１が冷却面７ａ上の複合化ゾーン１７を走行
する間に溶融マトリックス金属３ａを凝固させるように
なっている。押付ベルト８は、３つのローラ１６に三角
形状に懸架された無端ベルトで、その一辺で束状の芯線
材１を凝固ロール７の冷却面７ａに強固に押し付けるよ
うになっている。この押付ベルト８による押付けによっ
て、凝固ロール７の冷却面７ａには、溶融マトリックス
金属浴３から導出された芯線材１が凝固ロール７との接
触を開始する接触開始点９から、凝固ロール７から離れ
る接触終了点１０までの長さをもつ上述した複合化ゾー
ン１７が形成される。

【００１８】凝固ロール７の幅、直径などは任意である
が、複合化する際の温度、速度が高いほど複合化ゾーン
１７は長くなければならないため、必然的に凝固ロール
７も大きいものが必要となる。凝固ロール７および押付
ベルト８の表面は、マトリックス金属３ａと濡れない材
質で構成するか、または離型剤を塗布またはコーティン
グして濡れないようにする必要がある。また、束状芯線
材１のライン張力は、溶湯温度における束状芯線材１の
引張強度以下とする。

【００１９】ここに、芯線材１としては銅線、鋼線、鉄
線、Ｃ長繊維、ＳｉＣ長繊維など、マトリックス金属３
ａとして、はんだ、アルミ、亜鉛、ニッケルなどのあら
ゆる材料に適用することができる。また、束状芯線材１
の溶融マトリックス金属３ａに対する導入、導出手段は
公知の条体巻取手段でよい。

【００２０】さて、上記のような構成において、表面を
清浄化した束状芯線材１を溶融マトリックス金属浴３中
に浸漬してから導出する。導出直後、付着したマトリッ
クス金属３ａが溶融状態のうちに、束状芯線材１を凝固
ロール７と押付ベルト８の間の接触開始点９に導いて凝
固ロール７に巻き付ける。この巻付けにより束状芯線材
１の表面に付着したマトリックス金属３ａは強制的に凝
固される。この凝固は、接触終了点１０において完了し
ているように凝固ロール７の径を選定するとともに、巻
き付け長さ、凝固ロール７の設置位置および温度を調整
する。凝固ロール７は、冷却によりマトリックス金属の
融点以下の温度に保持しなければならない。こうしない
と、接触終了点１０においてもマトリックス金属は凝固
完了しておらず、表面張力、およびマトリックス金属と
芯線材の濡れ性による影響を受け、占積率を上げること
は困難となる。

【００２１】凝固ロール７への巻付けと同時に、束状芯
線材１は押付ベルト８で凝固ロール７に押さえ付けられ
る。束状の芯線材１が凝固ロール７に押付ベルト８で押
さえつけられることで、図２に示すように、芯線材１は
溶融状態のマトリックス金属３ａ中でロール−押付ベル
ト間に１層〜数層に並列に拡げられ開繊される。これに
より、ほぼ全ての芯線材１が溶融マトリックス金属３ａ
と濡れることになる。この時、複合化ゾーン１７中で
は、マトリックス金属は固相と液相が共存する半凝固状
態であり、過剰な液相マトリックス金属が優先的に絞ら
れ除去される。これにより、芯線材１の占積率を上げる
ことが可能となる。この占積率はライン張力と押付ベル
トの押付力を変化させることにより、絞られる液相マト
リックスの量が変化するので、容易に調整することがで
きる。

【００２２】このように本実施例によれば、凝固ロール
に押付ベルトを押し付けるという極めて簡単かつコンパ
クトな構造で、束状芯線材１を均一に開繊しながら複合
化できるので、芯線材の占積率の高いシート状複合線条
体１１を容易に製造することができる。また、凝固ロー
ルの大きさを変えたり、冷却の程度を変えることで、高
温・高速での製造も容易に実現できる。また、シート状
複合線条体を製造するにあたり固体絞り具を用いないた
め、芯線材の損傷や断線を引き起こすことがない。

【００２３】ところで、断面円形の複合線条体が要求さ
れる場合には、図３に示すように、上記の方法で製造し
たシート状複合線条体１１を、そのマトリックス金属３
ａが半溶融状態となるような温度下で、絞りダイス１２
に通過させることで、断面円形の複合線条体１３を容易
に製造することができる。このとき芯線材の占積率の高
いシート状複合線条体１１を用いるので、占積率の高い
断面円形の複合線条体１３を形成することができる。な
お、ここでは固体絞り具を用いるが、既にマトリックス
金属層で被覆されたシート状複合線条体を絞るため、こ
の段階でも芯線材の損傷や断線を引き起こすことがな
い。

【００２４】なお、本発明は、上記実施例で述べた繊維
強化複合線条体以外の用途にも適用が可能である。例え
ば、送電線はアルミ被覆鋼線を撚線して使用するのが一
般的であり、特に、その最外層には図４に示すような異
形のアルミ被覆鋼線１４を使用している。この最外層
に、本発明により製造したアルミシート状複合線条体１
５を適用することができる。この場合、図５のようにシ
ート状複合線条体１５を撚線上にらせん状に巻けば良
く、現状の製造法に比べ効率的な製造が可能となる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、束状芯
線材を冷却面に押し付けて束をシート状にばらしながら
複合化させるので、芯線材の占積率の高いシート状複合
線条体を製造することができる。

【００２６】請求項２に記載の発明によれば、占積率の
高いシート状複合線条体を絞り加工して断面円形の複合
線条体にするので、高い占積率を有する円形断面線材を
得ることができる。

【００２７】請求項３に記載の発明によれば、束状芯線
材の冷却面との接触開始点ではマトリックス金属が溶融
状態であり、凝固ロールの接触終了点ではマトリックス
金属の凝固が完了しているようにしたので、芯線材の占
積率を一層高めることができる。

【００２８】請求項４に記載の発明によれば、凝固ロー
ルに押付ベルトを押しつけるだけの簡単な構造で、束を
シート状にばらしながら複合化するので、複合線条体の
占積率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す複合線条体の製造装置
の説明図。

【図２】本実施例における開繊メカニズムを示す説明
図。

【図３】本実施例のシート状複合線条体から断面円形の
複合線条体を製造する方法を示す説明図。

【図４】現在一般的に用いられている送電線の横断面
図。

【図５】本実施例により製造したシート状複合線条体を
送電線に適用する方法を示す説明図。

【図６】従来の一般的な複合線条体の製造方法の一例を
示す説明図。

【図７】従来法で製造した複合線条体の横断面図。

【符号の説明】

１ 束状の芯線材 ３ 溶融マトリックス金属浴 ３ａ マトリックス金属 ７ 凝固ロール ７ａ 冷却面 ８ 押付ベルト ９ 接触開始点 １０ 接触終了点 １１ シート状複合線条体 １２ 絞りダイス １３ 断面円形複合線条体 １５ アルミシート状複合線条体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融マトリックス金属浴中から導出した束
   状の芯線材を冷却面に押し付けて、束をシート状にばら
   しつつ表面に付着したマトリックス金属を凝固してシー
   ト状複合線条体を形成する複合線条体の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の複合線条体の製造方法に
   おいて、シート状複合線条体をさらにマトリックス金属
   の半溶融状態が得られる温度下で絞り加工して断面円形
   の複合線条体を形成する複合線条体の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の複合線条体の製
   造方法において、束状芯線材が冷却面と接触を開始する
   接触開始点ではマトリックス金属が溶融状態であり、か
   つ冷却面から離れる接触終了点ではマトリックス金属の
   凝固が完了しているように冷却面の温度を制御するよう
   にした複合線条体の製造方法。
4. 【請求項４】溶融マトリックス金属浴の上に設けられ、
   溶融マトリクッス金属浴中から導出される束状の芯線材
   を巻き付け、芯線材表面に付着したマトリックス金属を
   凝固して複合化する凝固ロールと、凝固ロールに束状芯
   線材を押しつけて束をシート状にばらす押付ベルトとを
   備えた複合線条体の製造装置。