JP3604337B2 - 絶縁電線の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横断面の形状が任意である導体の上に絶縁皮膜を成形して成る絶縁電線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、横断面が丸形状以外の絶縁電線の製造方法では、丸線原料導体の供給から最終製品である絶縁電線の完成までを連続して製造することが困難であった。その理由は、従来の製造方法は、ラインスピードの異なる２つ又はそれ以上の多くの工程を必要としていたからである。例えば導体が平角形状のいわゆる平角電線の成形には、まず丸線原料導体を圧延機にて所定の寸法まで複数回の圧延を行う。この圧延された導体は巻き取りボビンに一度整列巻にて巻き取る。その後さらにこのボビンから平角導体をエナメル線焼付機に供給して焼鈍・焼付・巻取を行ったり、押し出し機に導体をセットして、樹脂被覆を行うなど、圧延の工程と樹脂被覆工程の少なくとも２工程以上を必要としていた。この２つの工程は製造処理おのおのが処理できるラインスピードが大幅に異なっているため、全工程を連続して製造することは従来困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した通り、従来の絶縁電線の製造方法ではラインスピードの異なる２工程以上を必要としていたために、下記の問題点を有していた。
（１）圧延と絶縁被覆の両工程がそれぞれ別工程として必要であり、コストアップとなる。
（２）複数の工程が必要なために、リードタイムが長い。
（３）厚さ、幅方向を順次圧延加工していくために最終の厚さ、幅、面取り半径（Ｒ）の寸法精度が高くない。
（４）圧延後の巻き取り、樹脂被覆工程への供給のように巻き取り、繰出しが繰り返されるために、導体表面に疵が付き易く、表面品質が低下する。
（５）駆動されるロールで圧延した後、ダイスで引き抜き加工を行うことも可能ではあるが、長さ方向と幅方向の伸びが一定でないために、各ロールの駆動に張力制御装置等を付加する必要があり、設備費が大幅に高くなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等はこのような課題に鑑み鋭意検討したところ、原料導体の圧延を駆動機構を持たない自由回転可能な圧延ロールにより引き取ることによって行い、それに続く絶縁皮膜の被覆などの全工程を連続的に行うことで、前記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち本発明は、
（１）横断面が所望の形状である導体の上に絶縁皮膜を被覆して横断面所望形状の絶縁電線を製造する方法において、原料導体を、駆動機構によらずに自由回転する、所望形状をした少なくとも一対の圧延ロールからなる圧延ユニットを通過させながら引き取ることにより横断面所望形状の導体に成形した後、該導体上に絶縁皮膜を被覆することを特徴とする横断面所望形状の絶縁電線の製造方法、
（２）前記引き取りは、前記圧延ユニットの後方に設けたキャプスタンに前記圧延された導体を巻き付けて引張り力を該導体に与えることにより行うことを特徴とする（１）項記載の絶縁電線の製造方法、
（３）前記圧延された導体を引き抜きダイスを通過させることを特徴とする（１）項記載の絶縁電線の製造方法、
（４）前記引き抜きダイスをキャプスタンの前後のいずれか一方または両方に設けたことを特徴とする（３）項記載の絶縁電線の製造方法、
（５）前記圧延ユニットが４方向のロールであることを特徴とする（１）又は（２）項記載の絶縁電線の製造方法、
（６）原料導体を前記４方向のロールで厚さ及び幅方向を同時に圧延した後、ダイスで引き抜き加工を行うことを特徴とする（３）項記載の絶縁電線の製造方法、
（７）前記圧延ユニットが２方向のロールであることを特徴とする（１）又は（２）項記載の絶縁電線の製造方法、
（８）原料導体を前記２方向のロールで厚さ方向を圧延した後、ダイスにて引き抜き加工を行うことを特徴とする（３）項記載の絶縁電線の製造方法、
（９）前記圧延ユニットとして２方向ロール及び／又は４方向ロールの複数個のロールを使用して前記導体を通過させることを特徴とする（１）項記載の絶縁電線の製造方法、
（１０）前記絶縁皮膜の被覆を絶縁皮膜の塗布及び焼付けによって行うことを特徴とする（１）項記載の絶縁電線の製造方法、
（１１）前記絶縁皮膜の被覆を絶縁材料の押出し被覆によって行うことを特徴とする（１）項記載の絶縁電線の製造方法、
（１２）前記横断面所望形状の導体が平角線であることを特徴とする（１）項記載の平角絶縁電線の製造方法、
（１３）前記横断面所望形状の導体が平角線であることを特徴とする（１０）項記載の平角エナメル絶縁電線の製造方法、
（１４）前記原料導体は、その横断面形状が、円形、長円形及び矩形のいずれかであることを特徴とする（１）項記載の絶縁電線の製造方法、及び
（１５）平角導体の上に絶縁皮膜を被覆して平角絶縁電線を製造する方法において、丸線導体を、駆動機構によらずに自由回転する、互いの圧延面が略等間隔とした少なくとも一対の圧延ロールからなる圧延ユニットを通過させながら引き取ることにより平角導体に成形する工程と、該平角導体を焼鈍する工程と、該平角導体上に絶縁皮膜を被覆する工程と、かくして得られた平角絶縁電線を巻き取る工程とを含み、かつこれらの全工程を連続的に行うことを特徴とする平角絶縁電線の製造方法
である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する原料導体は、通常、導体の軸方向に垂直な平面で切断したときの断面、すなわち横断面が円形の導体であるが、これに限定されず、横断面長円形、卵形（オーバル）、矩形、その他任意の形状の金属導体が使用される。従って、ロール圧延に供する前の原料導体の形状は限定されない。通常、円形の導体が使用されるのは、導体金属のインゴット等から圧延やダイス線引きなどで減面加工する場合、横断面円形の形状でかかる加工をすることが多いからである。金属導体の材料としては、アルミニウム、銀、銅などがあるが、主に銅が使用され、その場合には、純銅のほか低酸素銅や無酸素銅を特に好適に使用することができる。低酸素銅の酸素含有量は３０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２０ｐｐｍ以下の低酸素銅または無酸素銅の導体を使用することができる。
【０００６】
本発明で使用する圧延ロールが自由回転するとは、電動機などの駆動機構によらずに、圧延しようとする原料導体をこの少なくとも一対のロール間を通過させることにより、その通過によってロールが回転するようにしたものである。つまり、一対のロール間の間隙よりも大きい外径の導体を一対のロール間を通して引き抜くようにその導体に引張り力を与えることにより、上記ロールは回転しつつ、かつこの導体を所定形状に圧延するものである。従って、本発明で使用する一対の圧延ロールは、モータなどの駆動機構を持たず、自由に回転することができる。このように、本発明で使用する圧延ロールは、ロールを強制的に回転させる駆動機構を持っていないので、通過する導体の線速に応じて圧延加工が行われることになる。つまり、原料導体から最終製品である絶縁被覆電線の完成までの複数工程の内で、もっとも遅い工程、すなわち律速工程の処理速度によって最終製品である絶縁被覆電線の製造スピードが決まる。従って、従来の絶縁被覆平角線の製造方法では、モータなどの駆動機構を有するロール圧延装置で圧延していたので、圧延装置の経済的使用条件から必然的に導体の圧延速度が著しく大きくなるために、律速工程である絶縁被覆工程の速度が圧延速度に追従できないので、圧延工程と絶縁被覆工程とは一体連続化できず、分断されていた。つまり、圧延装置の圧延速度を、それよりも著しく低速の絶縁被覆速度まで減速して圧延装置を稼動することは著しく不経済であるからである。しかしながら、本発明においては、前記原料導体を圧延ロールを通過させながら引き取るライン速度と、前記絶縁皮膜を被覆するライン速度とを自動的にほぼ同一速度とする、すなわち本発明は各工程のライン速度を自動的に同調させるものである。本発明では、駆動機構を持たない自由回転可能な圧延ロールを使用しているので、上記のように、導体の圧延処理速度は、律速工程の処理速度に応じて自動的に決まるので、全工程をほぼ同一のライン速度で連続化できるのである。
【０００７】
この圧延ロールの形状は、平角線に加工する場合はロール軸を含む平面での横断面が、対峙ロールで略並行となっている。例えば、図１または図２に示すように、４方向または２方向の圧延ロールであればいずれでも良い。また、横断面長円形に加工する場合は、対峙するロール形状がロール軸に向かって湾曲した形状にすれば良い。その他所望の形状の線に圧延したい場合にも、それに応じた形状のロールを使用すれば良い。
【０００８】
本発明では、上記のように、駆動機構を持たない圧延ロールを使用するため、使用する導体が純銅の場合には、断線防止や圧延仕上がり形状の寸法安定性の観点から一対のロールでの減面率は５〜３０％が望ましく、最も望ましいのは１０〜２５％である。減面率を全体として大きく取りたいときは、複数の圧延ユニットを連続して通過させれば良い。
また、本発明では、圧延ユニットの後方に設けたキャプスタンに圧延された導体を巻き付けて引張り力を導体に与えることができる。その程度は導体の太さ、材質に応じて適宜選択することができる。
【０００９】
本発明では、圧延後に引き抜きダイスを使用することが圧延仕上がりの導体の寸法精度向上のために望ましく、その引き抜きダイスは精度や寿命などを考慮すると広く使用されているダイヤモンドダイスあるいは類似のものが好ましい。また、このダイヤモンドダイスの穴形状を選択することにより、導体の横断面は長方形のいわゆる平角断面の他にも、所望の横断面形状を有する導体を得ることができる。また、引き抜きダイスでも圧延ロールの場合と同様に断線防止やダイス寿命の短命化防止の観点から、純銅導体の場合には、減面率は５〜３０％が好ましく、１０〜２５％の範囲にすることが最も好ましい。引き抜きダイスはキャプスタンの前後のいずれか一方または両方に設けることができる。
【００１０】
また、これらロール圧延加工およびダイス引き抜き加工工程を通過した導体は、加工硬化する場合には、通常、かかる加工工程の後、タンデムに設置されたアニーラーにて焼鈍され、連続して絶縁被覆を施す工程に入る。
本発明の絶縁被覆材料としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレンをモノマー成分の１つとするエチレン系共重合体、プロピレンをモノマー成分の１つとするプロピレン系共重合体等のポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂を使用することができる。また、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂などの耐熱性に優れた縮合系樹脂など従来公知の樹脂が使用できるが、芳香族環を多く導入したイミド結合を含む樹脂（ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミドなど）が耐熱性、耐摩耗性、化学的安定性にも優れ、特に好適に用いることができる。
本発明における絶縁被覆の方法としては、特に限定されないが、一般にエナメルワニスを焼付け、皮膜を形成する方法や、樹脂を押出成形法により、導体上に押し出し、被覆する方法があるが、いずれの方法においても、本発明の目的を達成でき、製造に要する工程の大幅な低減、電気特性などの重要特性に優れた製品を製造することができる。
以下に本発明の実施例を記載する。
【００１１】
【実施例】
［実施例１］
直径２．５ｍｍの丸線導体を１．６ｍｍ×２．６ｍｍの空隙寸法に設定した自由回転する４方向の圧延ロール（図１）を通過させ、更に連続して１．５ｍｍ×２．５ｍｍ且つコーナー部の面取り半径を０．４ｍｍとしたダイヤモンドダイスを速度８ｍ／分で通過させた。更に連続して焼鈍炉（アニーラー）を通過させ、圧延・引き抜き工程で生じた導体の歪みを除去し、導体を柔軟化した。更に、連続して慣用のエナメルダイスを用いて、ポリアミドイミドワニス（日立化成工業社製 商品名：ＨＩ４０６４）を塗布し、引き続き炉温５００℃、有効炉長６ｍの焼付炉中を速度８ｍ／分で通過させる。この塗布焼付工程を８回繰り返し、皮膜厚４０μｍの絶縁皮膜を有する平角絶縁電線を得た。
【００１２】
［実施例２］
直径２．０ｍｍの丸線導体を１．４ｍｍの空隙寸法に設定した自由回転する２方向の圧延ロール（図２）を通過させ、更に連続して１．３ｍｍ×２．２ｍｍ且つコーナー部の面取り半径を０．６ｍｍとしたダイヤモンドダイスを速度８ｍ／分で通過させた。更に連続して焼鈍炉（アニーラー）を通過させ、圧延・引き抜き工程で生じた導体の歪みを除去し、導体を柔軟化した。更に、連続して前記と同様のエナメルダイスを用いて、ポリエステルイミドワニス（東特塗料社製 商品名：ＮＨ８６４５）を塗布し、引き続き炉温５００℃、有効炉長６ｍの焼付炉中を速度８ｍ／分で通過させる。この塗布焼付工程を１０回繰り返し、皮膜厚５０μｍの絶縁皮膜を有する平角絶縁電線を得た。
【００１３】
［実施例３］
直径２．４ｍｍの丸線導体を１．７ｍｍの空隙寸法に設定した自由回転する２方向の圧延ロール（図２）を通過させ、次に１．５ｍｍ×２．４ｍｍの空隙寸法に設定した自由回転する４方向の圧延ロール（図１）を通過させ、更に連続して１．４ｍｍ×２．３ｍｍ且つコーナー部の面取り半径を０．５ｍｍとしたダイヤモンドダイスを速度８．５ｍ／分で通過させた。更に連続して焼鈍炉（アニーラー）を通過させ、圧延・引き抜き工程で生じた導体の歪みを除去し、導体を柔軟化した。更に、連続して前記と同様のエナメルダイスを用いて、ポリエステルワニス（東特塗料社製 商品名：Ｌ３３４０）を塗布し、引き続き炉温５５０℃、有効炉長６ｍの焼付炉中を速度８．５ｍ／分で通過させる。この塗布焼付工程を６回繰り返し、皮膜厚３０μｍの絶縁皮膜を有する平角絶縁電線を得た。
【００１４】
［実施例４］
直径２．５ｍｍの丸線導体を１．６ｍｍ×２．６ｍｍの空隙寸法に設定した自由回転する４方向の圧延ロール（図１）を通過させ、更に連続して１．５ｍｍ×２．５ｍｍで且つコーナー部の面取り半径を０．４ｍｍとしたダイヤモンドダイスを速度１５ｍ／分で通過させた。更に連続して焼鈍炉（アニーラー）を通過させ、圧延・引き抜き工程で生じた導体の歪みを除去し、導体を柔軟化した。更に連続して、３０ｍｍ押し出し機にて、チューブ押し出し法により、ポリエーテルスルホン樹脂（住友化学工業社製 商品名：ＰＥＳ４１００）をシリンダー温度（入り口）：３００℃ （先端部）３６０℃、ヘッド温度３７０℃、ダイス温度３７０℃で、速度１５ｍ／分で押し出し、４５μｍの厚さの皮膜を有する絶縁電線を得た。
以上の各実施例で、ダイヤモンドダイスを通過後の平角導体の横断面を顕微鏡で観察すると、そのコーナー部は平滑であった。
また、以上の実施例で得られた電線の特性を表１に示した。
【００１５】
［比較例］
直径２．５ｍｍの丸線導体を、駆動型の圧延機（トリントン社製 ３段圧延機）を用いて空隙寸法１．５ｍｍのロールを通過させ、更に１．５ｍｍの溝を有し、面取り半径を０．４ｍｍのエジャーロール（溝付きロール）で幅２．５ｍｍに圧延規制する。更にその後に、仕上げロールで厚さを１．５ｍｍに調整し、速度３００ｍ／分でボビンに巻き取り、平角導体を得た。この平角導体の横断面を顕微鏡で観察するとそのコーナー部は平滑ではなかった。
この平角導体を巻き取ったボビンを、焼鈍炉（アニーラー）を備えた有効炉長６ｍの焼付炉にセットし、実施例１と同様のエナメルダイスを用いて、ポリアミドイミドワニス（日立化成工業社製 商品名：ＨＩ４０６４）を実施例１と同様に速度８ｍ／分で通過させ塗布焼付けし、この塗布焼付工程を８回繰り返し、皮膜厚４０μｍの皮膜を有する平角絶縁電線を得た。
得られた絶縁電線の特性を表１に併記した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明は原料導体の圧延を駆動機構を持たない自由回転する圧延ロールによって行うことにより、原料導体の供給からロール圧延、絶縁皮膜の被覆等、平角形状などの所望の横断面形状を有する絶縁電線の完成までのすべての工程を連続化した絶縁電線の製造を可能とした。このことにより、品質的に優れた絶縁電線を従来に比較すると遥かに安価な原価にて製造することが可能となった。また、品質面では、ダイスによる引き抜き加工を行うことにより、導体の寸法精度（厚さ、幅、Ｒ）が良好であり安定性が高いこと、最終は引き抜き加工を行っていることと、工程中での巻取・繰出し工程が無いことにより、導体の表面形状が平滑で、絶縁破壊電圧等に優れることがあげられる。またコスト面では、１工程化により、人件費・動力費等が削減できることや、リードタイム短縮により単位長当りの製造時間が短く、納期対応が円滑になると共に管理費用も軽減できることがあげられる。以上のことから、本発明は工業的に非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】４方向圧延ロールを示す図である。
【図２】２方向圧延ロールを示す図である。

Claims (15)

1. 横断面が所望形状である導体の上に絶縁皮膜を被覆して横断面所望形状の絶縁電線を製造する方法において、原料導体を、駆動機構によらずに自由回転する、所望形状をした少なくとも一対の圧延ロールからなる圧延ユニットを通過させながら引き取ることにより横断面所望形状の導体に成形した後、該導体上に絶縁皮膜を被覆することを特徴とする横断面所望形状の絶縁電線の製造方法。
2. 前記引き取りは、前記圧延ユニットの後方に設けたキャプスタンに前記圧延された導体を巻き付けて引張り力を該導体に与えることにより行うことを特徴とする請求項１記載の絶縁電線の製造方法。
3. 前記圧延された導体を引き抜きダイスを通過させることを特徴とする請求項１記載の絶縁電線の製造方法。
4. 前記引き抜きダイスをキャプスタンの前後のいずれか一方または両方に設けたことを特徴とする請求項３記載の絶縁電線の製造方法。
5. 前記圧延ユニットが４方向のロールであることを特徴とする請求項１又は２記載の絶縁電線の製造方法。
6. 原料導体を前記４方向のロールで厚さ及び幅方向を同時に圧延した後、ダイスで引き抜き加工を行うことを特徴とする請求項３記載の絶縁電線の製造方法。
7. 前記圧延ユニットが２方向のロールであることを特徴とする請求項１又は２記載の絶縁電線の製造方法。
8. 原料導体を前記２方向のロールで厚さ方向を圧延した後、ダイスにて引き抜き加工を行うことを特徴とする請求項３記載の絶縁電線の製造方法。
9. 前記圧延ユニットとして２方向ロール及び／又は４方向ロールの複数個のロールを使用して前記導体を通過させることを特徴とする請求項１記載の絶縁電線の製造方法。
10. 前記絶縁皮膜の被覆を絶縁皮膜の塗布及び焼付けによって行うことを特徴とする請求項１記載の絶縁電線の製造方法。
11. 前記絶縁皮膜の被覆を絶縁材料の押出し被覆によって行うことを特徴とする請求項１記載の絶縁電線の製造方法。
12. 前記横断面所望形状の導体が平角線であることを特徴とする請求項１記載の平角絶縁電線の製造方法。
13. 前記横断面所望形状の導体が平角線であることを特徴とする請求項１０記載の平角エナメル絶縁電線の製造方法。
14. 前記原料導体は、その横断面形状が、円形、長円形及び矩形のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の絶縁電線の製造方法。
15. 平角導体の上に絶縁皮膜を被覆して平角絶縁電線を製造する方法において、丸線導体を、駆動機構によらずに自由回転する、互いの圧延面が略等間隔とした少なくとも一対の圧延ロールからなる圧延ユニットを通過させながら引き取ることにより平角導体に成形する工程と、該平角導体を焼鈍する工程と、該平角導体上に絶縁皮膜を被覆する工程と、かくして得られた平角絶縁電線を巻き取る工程とを含み、かつこれらの全工程を連続的に行うことを特徴とする平角絶縁電線の製造方法。

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