JPH0970835A

JPH0970835A - 耐衝撃性および耐変形性に優れた金属線状物巻取用スプールおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH0970835A
Application number: JP8170325A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sakashita; 幹雄坂下; Takeo Matsumoto; 剛郎松本
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリスチレン樹脂を主成分とする線状物巻取用
スプールにさらに改善を加え、耐衝撃性、耐変形性を高
める。【解決手段】平均分子量（１８〜３５）×１０⁴ のポリ
スチレン８４〜９４重量％と、ブタジエンゴム５〜１５
重量％と、残部添加物とからなる樹脂の成形体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接用ワイヤ、電
線等の金属線状物を巻取り、その後、その巻取物ととも
に運搬、またはその金属線状物の使用等に供する金属線
状物巻取用スプールに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、線状物巻取用スプールは、円筒
ドラムとその両端に設けられた円筒ドラムより大径の円
フランジで形成され、この円周ドラム外周に線状物を整
列積層させて巻付け、実際の運搬や使用に供する。本発
明は、特に溶接用ワイヤ、電線等の巻取用スプールとし
て使用するのに好適なスプールであって、たとえば、溶
接ワイヤの場合は、主に線径０．８〜２．４ｍｍ程度の
線状物を５〜２５ｋｇ程度巻取るスプールを対象として
いる。

【０００３】溶接用ワイヤ巻取用スプールは、ＪＩＳ
Ｚ３３９１「溶接用鋼ワイヤの巻形状、巻寸法および質
量」に規定されており、この中でスプール巻に関し、ス
プールの種類、寸法、巻取ワイヤの質量、形状、電気的
絶縁等の項目について規定されている。一例を以下に示
す。

【０００４】質量５〜２０ｋｇの溶接用ワイヤの場合、スプールは最大外径：Ｄ＝２９０ｍｍ幅：Ｗ＝１０３±２ｍｍ軸孔径：ｄ＝５２±１ｍｍただし、その材質等については、なんら規定されていな
い。

【０００５】このようなスプールについて、特開平５−
２６２４５９号公報にはポリプロピレン樹脂を主成分と
し、タルクを０．１〜５．０重量％含有する溶接用ワイ
ヤ巻取用スプールが開示されている。しかし、ポリプロ
ピレンは、安価であるが、回収再使用することが困難で
あるという問題がある。また、ポリスチレンを主成分と
するスプールは従来から知られており、広く上記用途に
用いられている。しかし、線状物を巻いたポリスチレン
またはポリプロビレン製スプールに対して、落下衝撃等
が加えられると、スプールのフランジ部に割れが生じた
り、スプール自体の形状が変化する。

【０００６】この結果、線状物使用後の回収スプールへ
の線状物取り工程において、整列積層巻きができなくな
り、乱巻き又は段落ち（上層の巻線が下層の巻線の線間
に割り込む現象）が生じ、線状物の使用に際し、線状物
の繰り出し（巻き戻し）が困難となり、著しい生産性、
作業性の低下を招くといった問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
ために、ポリスチレンに耐衝撃性添加剤、例えばブタジ
エンゴムを３〜４％混入したスプールが開発されてい
る。しかしながら、このポリスチレン製スプールを溶接
用ワイヤのような重量ある金属線状物等への巻取り用と
して使用した場合、耐衝撃性が未だ不十分であり、上述
したスプールのフランジ部の割れ、スプール自体の形状
変化を回避できない。

【０００８】そこで、本発明は、このような実情に鑑
み、回収再利用可能ないポリスチレンを主成分とする、
耐衝撃性、耐変形性に優れた金属線状物巻取用スプール
を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリスチ
レン樹脂を主成分とする金属線状物巻取用スプールの耐
衝撃性、耐変形性を高めるために、スプール形状、材質
を検討した。特に、材質による特性改善に着目し、研究
を行った。すなわち、金属線状物巻取用スプールとして
適正な特性を確保するために、その特性改善物質を検討
し、特性改善を図った。

【００１０】本発明は、平均分子量（１８〜３５）×１
０⁴ のポリスチレンとゴム分５〜１５重量％を含む樹脂
の成形体であることを特徴とする耐衝撃性および耐変形
性に優れた金属線状物巻取用スプールである。この場
合、前記ポリスチレンの平均分子量は（２５〜３５）×
１０⁴ のものがさらに好適である。また、前記ゴム分
は、金属線状物巻取用スプールの耐衝撃性を向上させる
ものである。たとえば、ポリブタジエン、ブタジエンス
チレンゴム、ブタジエンアクリルニトリゴム、クロロプ
レン、イソプレン、アクリルゴムなどの合成ゴムを用い
ることができる。とくにブタジエン系ゴム、いわゆるブ
タジエンゴムが適している。また、前記ゴム分は、ポリ
スチレン中に分散したブタジエンゴム粒径が１〜１０μ
ｍであると好適である。なお、これは、特に回収スプー
ルでの乱巻きや段落ちを嫌う溶接用ワイヤ用スプールに
好ましい条件である。

【００１１】上記耐衝撃性および耐変形性に優れた金属
線状物巻取用スプールは次のようにして製造することが
できる。すなわち、平均分子量（１８〜３５）×１０⁴
のポリスチレンとゴム分５〜１５重量％を含む樹脂用原
料を２００〜３００℃で加熱溶融し、その後、型枠内に
注入し、成形する。この時、平均分子量（１８〜３５）
×１０⁴ のポリスチレンが８０〜９４重量％であり、前
記ゴム分は、粒径が１〜１０μｍのブタジエンゴムであ
り、これを前記ポリスチレン中に分散させることによ
り、より好適な製造方法となる。また、これらの製造方
法は、金属線状物が溶接用ワイヤであるスプールの製造
方法として好ましいものである。

【００１２】前記成形体は、ドラム径１００〜１６０ｍ
ｍ、フランジ径２５０〜３００ｍｍの溶接用ワイヤ巻取
用のものとして用いるのに適している。以下、本発明の
限定理由について説明する。ポリスチレン：ポリスチレンはスチレンの重合体であっ
て、種々の重合形式で合成される。引張強度４００〜６
５０ｋｇ／ｃｍ² 、伸び１〜３．５％、弾性率（４〜
５）×１０⁴ ｋｇ／ｃｍ² であるが、重合度によって、
著しく性質が異なる。ポリスチレンは、無色透明で可塑
性樹脂として射出成形用に用いられ、表面の美しい種々
の精密な形状に成形することができる。平均分子量が１
８×１０⁴ 未満では剛性及び靭性が大きく低下し、成形
品が割れやすい。従って、耐衝撃性の視点から、本発明
では、平均分子量を１８×１０⁴ 以上とした。さらに好
ましくは２５×１０ ⁴ 以上である。

【００１３】一方、平均分子量が高くなると、剛性、強
度も高くなるが、成形が困難になり、成形品に内部歪が
発生する。衝撃値も低下する。３５×１０⁴ 程度で特性
向上効果が飽和し、それ以上の向上は望めないため、平
均分子量３５×１０⁴ を上限とした。ポリスチレンの平
均分子量は、ポリスチレンの重合時における重合条件に
よって決定することができる。

【００１４】また、ポリスチレンを８０重量％以上含む
としたのは、これより少ないとスプールに要求される強
度などの特性を満足せず、耐変形性に劣るためである。
ポリスチレンの上限を９４重量％としたのは、ゴム、可
塑剤、離型剤をあわせた含有量が、少なくとも６重量％
以上必要だからである。ゴム分：ゴム分の含有量は５〜１５重量％とする。ゴム
分量を増加させると成形体自体の剛性は低下する。その
剛性が低下する結果、成形品の靭性は向上し、耐衝撃性
がある。ポリスチレンの平均分子量が増加すると、強度
および剛性もそれとともに増加する。したがって、金属
線状物巻取用の使用に耐えうるスプールが有する強度お
よび耐衝撃性の相反する特性を満足させるためには、ゴ
ム分量のある程度以上の添加が、必須である。本発明
は、この相反する特性を両方満足させるためのゴム分量
の適正量を見出し、従来、金属線状物巻取用スプールが
有していた問題点を克服した。ゴム分の含有量が５重量
％未満では、成形体自体の強度および剛性は、ポリスチ
レンの平均分子量に主に影響され、ポリスチレンの平均
分子量が小さいときは、強度、剛性が低く、平均分子量
が大きい時は、強度、剛性が高い。したがって、ポリス
チレンの平均分子量の調整だけでは、強度および耐衝撃
性の相反する特性を満足させることはできない。したが
って、ゴム分の含有量の下限値を５重量％とした。ま
た、ゴム分の含有量が、１５重量％を超えて添加する
と、ゴム分の粒径が粗大となり、かえって、剛性を落下
させ、スプール割れなどが生じる。したがって、ゴム分
の含有量の上限値を１５重量％とした。

【００１５】ゴム粒径：１〜１０μｍ金属線状物巻取用の使用に耐えうるスプールが有する強
度および耐衝撃性の相反する特性を同時に満足させるた
めの第２の手段として、ゴム粒径を適正範囲に制御する
ことである。ゴム粒径が、１〜１０μｍの範囲にある場
合、従来のゴム量より少ない量で、耐衝撃性を満足させ
ることができる。さらには、従来のゴム量より少ないた
め、ゴム分添加による強度低下が少なくてすむ。１μｍ
より小さいと特性向上効果がなく、１０μｍより大きい
と、上記同様強度低下をもたらす。すなわち、適正なゴ
ム粒径にすることにより、大きな強度低下が生じること
なく、靭性を向上させることができ、耐衝撃性および耐
変形性を両方満足する特性が得られる。好ましくは、ゴ
ム粒径が１〜５μｍの範囲にある方がよい。また、この
適正ゴム粒径を得るための製造工程として、スチレン重
合時間およびその後の攪拌速度が重要であり、とくに攪
拌速度がゴム粒径に与える影響が大きい。

【００１６】成形体製造方法：樹脂用原料の加熱・溶融
温度を２００〜３００℃とする。２００℃より低いと、
樹脂用原料が完全に溶融しない。３００℃より高いと、
粘性が低過ぎて固体になった後の形状不良が発生しやす
く、また成形体の特性も３００℃を超えても加熱・溶融
温度が２００〜３００℃と比べ変化しないことから３０
０℃を上限とした。

【００１７】なお、本発明のスプールでは、その他成形
性の改質剤として可塑剤や離型剤を用いる。可塑剤は、
０．１〜５重量％程度を含有させる。可塑剤含有量が増
加すると耐熱性が低下し、高温下で、成形品が変形しや
すくなる。可塑剤含有量が減少すると成形品に内部歪が
発生し、衝撃強度が低下する。つまり、可塑剤の少量添
加では、剛性が低下するが、一定量以上の添加では、剛
性の低下が少なくなる。また成形時の離型性を改良する
ために、離型剤として有機酸等を０．０５〜０．２重量
％含有させる。離型剤添加量が多少増減しても物性にほ
とんど影響がなく、成形品への影響もほとんどない。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１に実施例の溶接用ワイヤ２０
ｋｇ巻取用スプール１の断面図を示す。図２はその正面
図である。ドラム２の外径は１５０ｍｍ、フランジ３の
外径は２７０ｍｍ、両方のフランジ３、３の間隔はフラ
ンジ面の内側中心部付近（ドラム２の外径部）で９０ｍ
ｍである。両方のフランジ３、３の間隔は、フランジ面
の外側外縁部で、溶接用ワイヤを巻取前８７ｍｍ、巻取
後９２ｍｍに変形する。

【００１９】フランジ３は、放射状の多数の補強リブ６
を備えている。中心孔７がドラム長手方向に貫通してお
り、巻取り、巻戻しの時の支軸を通す。孔５は操作用の
ものである。表１に示すように、スプールの材質を種々
変化させて、衝撃特性および引張特性について調査し
た。衝撃特性については、アイゾット衝撃試験を行い、
衝撃強度で評価した。引張特性については、引張試験を
行い、引張強度で評価した。

【００２０】アイゾット衝撃強度の測定方法は、ＡＳＴ
ＭＤ−２５６（ノッチ付、アニールなし）に準拠し次
の手順で行った。先ず、６３．５ｍｍＬ×１２．７ｍｍ
Ｗ×６．４ｍｍｔの試験片を射出成形機により作成し
た。この試験片の一端より３１．８ｍｍの位置に深さ
２．５４±０．０２５４ｍｍ、開き角４５°、先端０．
２５ＲのＶノッチ（切り欠き）を入れ、温度２３±２
℃、相対湿度５０±５％で、１６時間以上、保持した。

【００２１】６０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍのアイゾット（Ｉｚ
ｏｄ）衝撃試験機を用いた。持ち上げ角１５０度で、試
験片の破断に要したエネルギーより衝撃値を求めた。引
張試験は、ＪＩＳに準拠した試験方法により、常温で行
った。表２に、衝撃特性および引張特性を示す。Ｎｏ．
２〜４の本発明樹脂は、アイゾット（Ｉｚｏｄ）衝撃値
は、９．８〜１４．５ｋｇｆｍ／ｃｍ² であり、Ｎｏ．
１の従来樹脂に比べ、非常に高い衝撃値を示した。ま
た、Ｎｏ．５の比較例の衝撃値は、Ｎｏ．１の従来樹脂
より向上しているが、ゴム量が多いため、引張り強度が
１７０ｋｇｆ／ｃｍ² となり、Ｎｏ．２〜４の本発明樹
脂に比較して非常に低い。つまり、Ｎｏ．５は、変形に
耐えうる引張強度を大きく下回っており、通常の使用は
不可能である。これらより、適正なゴム量の添加が必要
であることがわかる。

【００２２】一方、表３は、ゴム量を８重量％と一定と
し、ポリスチレン中に分散に分散しているゴム粒径を３
〜１５μｍの範囲に変化させ、衝撃特性および引張特性
におよぼすゴム粒径の影響を調査した結果を示す。表３
より、ゴム量を一定とした場合、ゴム粒径を微細にする
程、引張強度を変化させることなく、衝撃値が向上す
る。よって、Ｎｏ．８のように、ゴム粒径が、本発明範
囲外の１５μｍであると、著しい衝撃値の低下をもたら
す。

【００２３】表４に、スプールの落下試験結果を示す。
試験方法を以下に示す。供試材は、表１に示したＮｏ．
１〜５の組成を有する樹脂からなる図１、２の寸法、形
状の溶接用ワイヤ巻取用スプールに、直径１．２ｍｍの
溶接用ワイヤ（ＪＩＳ：ＹＧＷ−１１）を２０ｋｇ巻き
付けた実際の製品を１００個準備した。落下試験は、コ
ンクリートの床面上に落差５００ｍｍの高さから、フラ
ンジ面を水平にした姿勢で、３回繰り返し自由落下させ
た。その後、スプールの割れおよびワイヤの段落ち状態
を、目視で観察した。表４より、Ｎｏ．２〜４の本発明
樹脂からなるスプールは、Ｎｏ．１の従来の樹脂、Ｎ
ｏ．５の比較例とくらべ、スプール割れ、ワイヤの段落
ちが少ない。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、回収再利用可能性の高いポリスチレン樹脂を主成分
とし、耐衝撃性、耐変形性を高めた優れた性能のスプー
ルを得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の断面図である。

【図２】実施例の正面図である。

【符号の説明】

１スプール２ドラム３フランジ４リブ５孔６補強リブ７中心孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 9:06 Ｂ２９Ｌ 31:32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均分子量（１８〜３５）×１０⁴ のポ
リスチレンにゴム分５〜１５重量％を含む樹脂の成形体
であることを特徴とする耐衝撃性および耐変形性に優れ
た金属線状物巻取用スプール。
【請求項２】請求項１において、平均分子量（１８〜
３５）×１０⁴ のポリスチレンが８０〜９４重量％であ
り、前記ゴム分は、ブタジエンゴムであることを特徴と
する耐衝撃性および耐変形性に優れた金属線状物巻取用
スプール。
【請求項３】請求項１において、平均分子量（１８〜
３５）×１０⁴ のポリスチレンが８０〜９４重量％であ
り、前記ゴム分は、ブタジエンゴムであり、かつ前記ポ
リスチレン中に分散したブタジエンゴム粒径が１〜１０
μｍであることを特徴とする耐衝撃性および耐変形性に
優れた金属線状物巻取用スプール。
【請求項４】請求項３において、金属線状物が溶接用
ワイヤであることを特徴とする耐衝撃性および耐変形性
に優れた金属線状物巻取用スプール。
【請求項５】平均分子量（１８〜３５）×１０⁴ のポ
リスチレンとゴム分５〜１５重量％を含む樹脂用原料を
２００〜３００℃で加熱溶融し、その後、型枠内に注入
し、成形することを特徴とする耐衝撃性および耐変形性
に優れた金属線状物巻取用スプールの製造方法。
【請求項６】請求項５において、平均分子量（１８〜
３５）×１０⁴ のポリスチレンが８０〜９４重量％であ
り、前記ゴム分は、粒径が１〜１０μｍのブタジエンゴ
ムであり、これを前記ポリスチレン中に分散させること
を特徴とする耐衝撃性および耐変形性に優れた金属線状
物巻取用スプールの製造方法。
【請求項７】請求項５又は６において、金属線状物が
溶接用ワイヤであることを特徴とする耐衝撃性および耐
変形性に優れた金属線状物巻取用スプールの製造方法。