专利名称：高粘性溶融被覆组合物包覆芯线的挤压头的制作方法
技术领域：
本发明涉及挤压包覆电线，特别涉及在芯线周围挤压压电元件等的高粘性材料，形成高粘性熔融被覆组合物包覆芯线的挤压头。
背景技术：
所谓压电体是施加振动时产生电压的材料，已知有压电陶瓷和高分子压电体。作为前者，有由钛酸锆酸铅等形成的陶瓷，作为后者，有单轴延伸聚偏(二)氟乙烯(PVDF)等。作为利用此种特性的物品，已知有软线状感压传感器。这种软线状感压传感器作成2.5mm粗的柔软细长的软线状，是敷设在用于防止事故的汽车电动窗周围和在工厂、仓库、医院内行驶的无人运送车的外围，或者敷设在用来检测外界侵犯的场地边界的沟中的，即使这种细长软线状任何部位弯曲，或异物与任何部位轻轻接触，该部位的压力变化以电信号输出，是很方便的传感器。
图4中示出了使用本发明被覆芯线的软线状感压传感器的构成。
该图中，40是软线状感压传感器，其在轴向中心上的芯线(芯电极)41和在该芯电极41的周围被覆上压电元件材料42，进而在压电元件材料42的周围卷绕上密封电极43，最外围用PVC(氯乙烯树脂)44包覆。本发明是将在芯线41上被覆压电元件材料42的挤压头作为对象。
软线状感压传感器40，是在复合压电体内使用了可使使用温度达到120℃具有耐热性的树脂系材料，与现有的代表性的高分子压电体(单轴延伸聚氟亚乙烯)和复合压电体(氯丁二烯和压电陶瓷粉末的复合压电体)的最高使用温度90℃相比，可在更高温度区域(120℃以下)内使用。同样，复合压电体是由具有柔软性的树脂和压电性陶瓷构成，或使用由线圈状金属芯电极和薄膜状外侧电极形成的柔软性电极构成，具有和通常的乙烯软线一样的柔软性。
进而，软线状感压传感器40具有像高分子压电体一样的高感度，在像检测插入人体一样的低频区域(10Hz以下)内，具有与高分子压电体一样的高感度。这是因为复合压电体的比介电常数(约55)大于高分子压电体(约10)，所以即使低频区域(10Hz以下)内，感度降低也很小的缘故。
高耐热性复合压电体(由两种不同的材料构成的压电体)由树脂系材料和10μm以下压电性陶瓷粉末的复合体所构成；振动检测特性由陶瓷实现，柔软性由树脂实现。本复合压电体，作为树脂系材料，通过将非结晶性聚乙烯系树脂(分子量约300,000)和非结晶性聚乙烯系树脂(分子量约100,000)进行复合，在实现高耐热性(120℃)和容易形成柔软性的同时不需要交联能实现简单的制造工序。
这样得到的软线状感压传感器40在形成的压电体的原样，由于不具有压电性能，所以必须对压电体施加数KV/mm的直流高电压，对压电体进行施加压电性能的处理(分极处理)。该分极处理在复合压电体的两面上形成电极后，通过在两电极上施加直流高电压进行。在复合压电体内存在细微的裂痕等缺陷时，由于在该缺陷处进行放电，两电极间很容易形成短路，所以不能施加充分的分极电压。但本发明中，通过确立使用可与一定长度的复合压电体中可以紧贴的辅助电极的单独分极工序，进行检测、避开缺陷，使分极稳定化，由此，可形成数10m的长尺寸。
在电缆状传感器中，内侧电极使用线圈状金属芯电极，外侧电极使用薄膜状电极(铝-聚乙烯对酞酸酯-铝的三层叠压膜)，由此，在可确保复合压电体和电极的紧贴性的同时能很容易地与外部引线连接，可构成柔软的电缆状安装。
芯电极为铜-银合金线圈，外侧电极是由铝-聚对苯二甲酸乙二酯-铝形成的三层叠压膜，压电体由聚乙烯系树脂+压电性陶瓷粉末形成，外皮为热塑性塑料，由此，比电介常数为55、电荷发生量为10-13C(库伦)/gf、最高使用温度达到120℃。
图5表示以前的这种挤压头，(a)是纵向剖面图，(b)是侧面图。在该图中，50是挤压头、51是熔融被覆组合物压送部、511是凸缘部、512是盖形螺母、52是模环、521是模具压环、522是调整偏厚螺栓、523是压紧螺栓、53是喷嘴、54是模块、55是心轴、56是夹持夹具、561是线材导板、562是调整偏厚环、563是间隙调整螺母、57是组合物温度传感器。
以下对这种以前的装置动作进行说明。
首先，芯线W由图左侧的线材导板561导引成直线状，此后，在心轴55和喷嘴53的各通路中，以一直线向图右侧移动，由模口52的出口部出去。
另外，在图中，来自上方的熔融被覆组合物压送部分51压电陶瓷粉末和合成橡胶形成的压电复合材料在图中未示出的加热装置内被加热，以熔融状态，由丝杆等压送机构(未图示)，经过凸缘部511的通路和心轴55的通路(未图示)，通过模块54的内面与喷嘴53和夹持夹具56的外表面之间的间隙541，在喷嘴53的前端被覆在芯线W的外侧(被覆部C)，同时，由模口52的出口部出去。
由模口52的剖面图可知在现有装置的模口52的内部形状中，熔融被覆组合物不滞留地随着向推进方向前进变狭小而成为锥形状(漏斗)。由于认为这种漏斗形的形状不会使熔融被覆组合物滞留在中空部分内，可形成平稳的压送，所以认为这种漏斗形的形状是目前最好的形状，除此之外的形状还不适宜压送高粘性的组合物。即都认为只要不是高粘性而是低粘性的组合物和流动性液体，完全没有必要形成锥体状，例如即使是像注射器那样的推进方向垂直壁，仍能平稳地进行压送。在挤压像感压传感器材料一类的高粘性(所谓硬的)组合物的装置中，前提是必需这种锥体状，这种形状是一种最终的形状。在该技术领域中，现在除此之外的形状完全没有考虑过。
该熔融被覆组合物由于粘性高，所以压送需要时间，但认为由于是锥体状，所以可以为获得被覆芯线以1m/分钟的制造速度制造。
因此，本申请人对进一步提高所述所说的1m/分钟的制造速度的实验作了各种尝试。
实验1首先，在使用现行样式密封件的现有装置中，将丝杆的转速从通常(2rpm)提高3倍多(7rpm)时，熔融被覆组合物不是从模口52的出口处排出，而是从法兰盘处泄漏出。
实验2接着，在现有装置中升温后再次紧固法兰盘，并将丝杆转速再提高2倍(14rpm)时，同样从法兰盘处泄漏。挤压速度为1.5m/分钟。进一步提高速度时，法兰盘的螺栓断裂。
实验3在现有装置中，使用齿形突起的铜密封件，升温后再次紧固法兰盘，丝杆的转速为2rpm时，熔融被覆组合物不是从模品52的出口处排出，而是从法兰盘处泄漏出，压力传感器检测出约60Mpa。
实验4在现有装置中，使用现行样式的密封件和聚四氟乙烯密封件，丝杆的转速为2rpm时，熔融被覆组合物不是从模口52的出口处排出，而是从法兰盘处漏出，也从聚四氟乙烯密封件处泄漏，压力传感器检测出约50Mpa。
实验5现有装置中，使用齿形突起铜密封件和聚四氟乙烯密封件，再加强螺栓紧固，使丝杆转速为4rpm时，挤压速度为0.6m/分钟，在挤压过程中熔融被覆组合物没有从模口52的出口处排出。压力传感器检测出约95Mpa，进一步提高速度时，螺栓断裂。
如所述，制造速度的上限为1m/分钟。高于此速度时，会从密封件处泄漏，并会使螺栓断裂。
发明内容
本发明为解决这些问题的发明，提供一种不从密封件泄漏熔融被覆组合物，也不发生螺栓断裂，而且能高速驱动的软线状被覆芯线挤压装置。
为了解决所述课题，本发明的挤压头具有带出口部的模口和靠近该出口部设置的喷嘴。在所述喷嘴中，内部的轴向具有芯线通路，从该芯线通路向所述出口部抽出芯线，通过在由所述模口和喷嘴构成的空间将高粘性熔融被覆组合物向所述出口部压送，在使所述高粘性熔融被覆组合物覆盖在所述芯线上的同时使软线状被覆芯线从模口出口部挤出。在由所述模口和喷嘴构成的空间的所述出口部附近形成滞留住所述高粘性熔融被覆组合物的滞留空地。
由以上构成，即使熔融被覆组合物是高粘性的，由于向着出口部122没有很大的表面摩擦阻力而可以高速制造。
在挤压头中，所述滞留空地是将具有所述出口部的壁面形成垂直或近似垂直于所述出口部中所述芯线的前进方向。通过以上构成，可获得更简单构造的滞留空地。
另外，所述滞留空地是将具有所述出口部的壁面相对于所述出口部中所述芯线的推进方向形成狭小的斜面，且使该斜面形成阶梯形状。通过以上构成，可以更快地形成滞留空地，所以能很快地开始运行，很快地维持稳定运转。
另外，使所述高粘性熔融被覆组合物向着所述模口以直线路径供给。通过以上构成，与以前以直角供给熔融被覆组合物的装置相比，可减小摩擦阻力，并能大幅度提高制造速度。
另外，将固定所述喷嘴的喷嘴夹具内的芯线通路形成直线路径。通过以上构成，芯线不受挤压机干扰地可以进行芯线配置。由于芯线无弯曲部，所以不会产生不必要的负荷能进行被覆挤压。
另外，将固定所述喷嘴的喷嘴夹具内的芯线通路相对所述喷嘴内的芯线通路形成直角或倾斜的路径。通过以上构成，不必进行在单轴丝杆内部形成芯线通路的复杂加工，能制造具有相同效果的传感器。
进而，电线被覆挤压装置通过具有将流动的熔融被覆组合物在直线路径中供到芯线上进行被覆的构成，不会形成弯曲熔融被覆组合物的流动方向，从而能抑制挤压压力升高形成可被覆挤压，从而避免了不能被覆挤压、由密封带部泄漏被覆组合物和挤压机故障等不正常现象的发生。进而，通过使用丝杆式挤压机，可连续进行芯线的被覆挤压。
图1A和1B是本发明第一实施例的挤压头说明图；图2A～2D是本发明第二实施例的挤压头中喷嘴部分的说明图；图3A～3E是在模口32形成的各种构成滞留空地说明图；图4是表示使用了本发明被覆芯线的软线状感压传感器构成的图；图5A和5B是以前的这种挤压头的说明图。
具体实施例方式
以下，用图1A～图4详细说明本发明。
图1A和1B是本发明第一种实施例的挤压头，图1A是正面剖面图、图1B是侧面图。在图1A和1B中，10是本发明第一种实施例的挤压头，图中，分别通过固定部件将具有左右方向贯通的贯通口141的模块14固定在基座上，在图的左侧固定熔融被覆组合物压送部11，在图的右侧固定模口12。
熔融被覆组合物压送部11是内部纵向上形成缸体状空间111而构成的管状体，在推进方向前端(图的右侧)连接模块14的贯通口141。在该缸体状空间111内插入兼作喷嘴夹具的单轴丝杆16。单轴丝杆16在推进方向的前端固定喷嘴13，其表面上形成搅拌叶片164，利用单轴丝杆16的旋转使缸体状空间111内的熔融被覆组合物前进(向图的右侧前进)。根据本发明第一种实施例，单轴丝杆16的内部在其长度方向上形成通过芯线W的芯线通路161。
固定在单轴丝杆16推进方向前端的喷嘴13外形，其前端为圆锥状，后端为圆筒状，内部形成在长度方向通过芯线W的芯线通路131，并与所述芯线通路161连接。
模口12形成内部具有凹部空间121的帽状，在轴向中央处开有凹部空间121和外部相通的出口部122。该出口部122靠近配置在喷嘴13的芯线通路131前端。
图中，从模块14的上下向着中心安装压力传感器18和树脂温度传感器17，以检测贯通口141中的熔融被覆组合物的压力和温度。
以上构成的挤压头10动作如下。
芯线从图的左侧由单轴丝杆16内部形成的芯线通路161导向，在芯线通路161内作直线移动，经过喷嘴13的芯线通路131内部，由喷嘴13的开口部出去，再通过模口12内部的凹部空间121，从模口12的出口部122出去。
根据以上构成，由于芯线由单轴丝杆16内部的芯线通路161引导而作直线移动，移动芯线W的配置可与挤压机不形成干扰。由于芯线W无弯曲部，所以可进行挤压被覆而不会需要不必要的负荷。
另外，高粘性被覆组合物(由压电陶瓷粉末和合成橡胶形成的压电复合材料)，在由未图示的加热器装置中加热到约100□的熔融状态，从图的左侧送入缸体状空间111内与单轴丝杆16外侧的空间内。在缸体状空间111内，由于单轴丝杆16的旋转，由其表面上形成的叶片164向前(右侧)压送，最终到达模口12内部的凹部空间121内。在凹部空间121内，在被覆由喷嘴13的开口部出来的芯线W的同时以芯线为中心的软线状被覆芯线从出口部122出来。这样，以直线压送高粘性熔融被覆组合物在现有装置中是不可能的。即，在现有装置中，由于熔融被覆组合物以直角供给，所以在直角附近摩擦阻力很大，但在本发明通过以直线供给高粘性熔融被覆组合物，所以摩擦阻力很小能高速压送。
进而，在本发明中，各实施例的特征是具有模口12出口部122的壁面垂直于出口部122中芯线W的行进方向。这与图5的现有装置的模口52的内部形状比较，可知在现有的装置中随着向进行方向的前进逐渐变狭小形成锥体状而不能滞留熔融被覆组合物，与其相反，在本发明中却能有效地滞留熔融被覆组合物这点是与之不同的。
通过使具有出口部122的壁面形成垂直，进入角部的高粘性熔融被覆组合物既不能继续前进也不能退后，形成进入“滞留空地”的状态。若根据本申请人现在的理解，推测为在锥体状时，向出口部122的高粘性熔融被覆组合物的大部分在与锥体状面接触时移动。由于表面的摩擦阻力增大，所以推进迟缓。与其相反，对于芯线的推进方向延伸成直角的壁面(本发明)时，向出口部122的高粘性熔融被覆组合物不与壁面接触，而与滞留在滞留空地的相同组合物接触的同时移动，所以认为不会产生很大的摩擦，可高速移动。
由此，将其与以前装置50的模口52(图5A和5B)比较时，对于以前的挤压速度1m/分钟，可大幅度提高速度，达到5m-12m/分钟。
图3A～3E列举出了在模口32中形成的各种构成的滞留空地。图3A～3C是深锅型的，其中，图3A是直角型的，图3B是弯曲型的，图3C是钝角型的，图3D和3E是圆形竞技场型的，其中图3D是直角型的，图3E是弯曲型的。
在3A的模口321中，通过使具有出口部的壁面1a相对于芯线的推进方向形成垂直型，到达壁面1a上的高粘性熔融被覆组合物既不前进也不后退形成进入所谓“滞留空地”(图中集合点所示部位)的状态。其结果，由箭头方向压送的高粘性熔融被覆组合物不是向着滞留空地，而是在与滞留空地滞留中的同一组合物接触的同时向出口部移动，所以能形成高速。
在图3B的模口322中，通过使具有出口部的壁面2a形成弯曲状，形成更容易滞留的滞留空地(在图中集合点所示部位)。结果，由箭头方向压送的高粘性熔融被覆组合物在与滞留空地的同一组合物接触的同时可以高速向出口部移动。
在图3C的模口323中，通过使具有出口部的壁面3a相对于芯线推进方向形成纯角(图中向右侧倾斜)型，到达此处的组合物成为进入更难向出口部移动的“滞留空地”(在图中集合点所示部位)的状态。其结果，由箭头方向压送的高粘性熔融被覆组合物不是向着滞留空地，而是在与滞留空地滞留中同一组合物接触的同时，以高速向出口部移动。
在图3D的模口324中，通过使具有出口部的壁面4a形成直角型的圆形竞技场型，与图3A～3C相比更快地形成滞留空地，所以能更快地开始运行，能更快地维持稳定运行。
在图3E的模口325中，通过使具有出口部的壁面5a形成弯曲型的圆型竞技场型，而形成比图3D的滞留空地更难向出口部移动，滞留空地。
图2示出了本发明第二实施例的挤压头中的喷嘴部分。图2a是图2B中A-A剖面图、图2B是侧面图、图2C是图2A的B-B剖面图、图2D是平面图。
图2A中，24是管状模块、具有图中向左右方向贯通的贯通孔241，在模块24右侧固定模口22，在模块24的左侧具有未图示的，但与图1中说明的相同单轴丝杆，通过其旋转挤压输送熔融被覆组合物。
在该贯通孔241长度方向中央附近，设有通过管中心与管壁彼此连接的连接部242。该连接部242的右侧固定喷嘴23，左侧用栓26塞住。
连接部242的半径方向宽度(参照图2C)形成狭小，从而可确保贯通孔241在连接部分242的两肋上的通路(图2C的241a、241b)，因此在图2A中熔融被覆组合物的到达空间的通路241c和模口侧空间的241d之间，由连接部分242的肋道(在图2A中存在于纸面的表面侧和背面侧)连通，到达模块24左侧的熔融被覆组合物向模口22侧移动。
喷嘴23具有通过轴向中心的贯通孔231和与贯通孔231相通的半径方向孔。在模块24的连接部分242上，设有将模块外侧和喷嘴23的所述半径方向孔连通的模块通路243，通过该模块通路243和喷嘴23的所述半径方向孔，芯线W从外部供向喷嘴的贯通孔231，进而，通过模口22的出口部222往模口22出去。
这样，在本发明的第二实施例，相对于喷嘴23以直角供给芯线W。通过这种结构，不用在单轴丝杆16内部形成的芯线通路161(图1)进行复杂加工，可制造有同样效果的传感器。此处虽然是相对喷嘴23以直角供给芯线W，当然，相对于喷嘴23倾斜供给也无妨。
其他特征与第一实施例相同。即，以直线压送高粘性熔融被覆组合物，并形成滞留空地。
如前所述，高粘性熔融被覆组合物的直线压送，以前在现有装置中是没有的。根据本发明，通过直线供给高粘性熔融被覆组合物，减小了摩擦阻力，可实现高速压送。
关于滞留空地按以下方式形成。模口22形成帽状，在该帽外壁221上开有与外部相通的出口部222。该模口22有出口部222的帽外壁221相对于出口部222中芯线W的行进方向，形成垂直，所以在角落部形成滞留空地。
在喷嘴23的芯线通路231的前端靠近配置该出口部222。虽然未图示，但从模块24的上下向其中心安装压力传感器和树脂温度传感器，检测贯通孔241中的熔融被覆组合物的压力和温度。
以上那样的图2中挤压头的动作如下。
芯线W由模块24的通路243向喷嘴贯通孔231供给，通过模口22的出口部222，往模口22外部排出。熔融被覆组合物由未图示的加热装置加热到100℃左右，以熔融状态向模块24内的左侧空间24C内压送，经过肋道241a、241b(图2C)，最终到达模口12的右侧空间241d。在模口12的右侧空间241d中，在被覆从喷嘴出来的芯线W的同时以芯线为中心的软线状被覆电线从出口部222排出。
此时，通过本发明的“滞留空地”，和第一实施例相同，通过相对于芯线W的推进方向形成垂直，在角落内形成滞留空地，所以进入角落的组合物既不前进也不后退，被压送的高粘性熔融被覆组合物不是向着滞留空地，而是与滞留空地中滞留的同一组合物轻轻接触，并以高速向出口部移动。根据第二实施例的发明形成的制造速度为5～12m/分钟，与以前的装置比较，速度获得了大幅度提高。
如上所述，根据本发明的挤压头具有带出口部的模口和靠近该出口部设置的喷嘴，在所述喷嘴内部的轴向具有芯线通路，从该芯线通路向所述出口部抽出芯线，在由所述模口和喷嘴构成的空间内，将高粘性熔融被覆组合物向出口部压送，在所述芯线上被覆高粘性熔融被覆组合物的同时使软线状被覆芯线由模口出口部挤压出。在由所述模口和所述喷嘴构成空间的所述出口部附近，形成使所述高粘性熔融被覆组合物滞留的滞留空地，所以即使是高粘性的熔融被覆组合物，也不会产生很大的表面摩擦阻力，向着出口部，从而可以高速制造。
由于以直线路径向模口供给高粘性熔融被覆组合物，所以与以直角供给熔融被覆组合物的现有装置比较，可减小摩擦阻力，可大幅度提高制造速度。
权利要求
1.一种挤压装置，其特征在于，设置熔融压送高粘性组合物的压送部；通过把由压送部来的熔融高粘性组合物由出口部排出而形成规定形状的挤压头，在出口部设置滞留熔融高粘性组合物的滞留空地。
2.如权利要求1所述的挤压装置，其特征在于，所述滞留空地将具有所述出口部的壁面垂直或近似垂直于所述出口部的高粘性组合物的推进方向。
3.如权利要求1所述的挤压装置，其特征在于，所述滞留空地将具有出口部的壁面相对于所述出口部的芯线的推进方向形成狭窄的斜面，且在该斜面上形成阶梯形状。
4.如权利要求1-3中任一项所述的挤压装置，其特征在于，以直线路径，向所述模口供给所述高粘性熔融被覆组合物。
5.一种挤压头，具有带出口部的模口和靠近该出口部设置的喷嘴，在所述喷嘴内部的轴向具有芯线通路，从该芯线通路向所述出口部抽出芯线，在由所述模口和喷嘴构成的空间内，使高粘性熔融被覆组合物向所述出口部压送，在所述芯线上被覆高粘性熔融被覆组合物的同时将软线状被覆线从模口出口部挤出，其特征在于，在由所述模口和喷嘴构成的空间的所述出口部附近形成将高粘性熔融被覆组合物滞留的滞留空地。
6.如权利要求5所述的挤压头，其特征在于，所述滞留空地将具有所述出口部的壁面垂直或近似垂直于所述出口部的所述芯线推进方向。
7.如权利要求5所述的挤压头，其特征在于，所述滞留空地将具有所述出口部的壁面相对出口部的芯线的推进方向形成狭窄的斜面，且在该斜面上形成阶梯形状。
8.如权利要求5～7中任一项中所述的挤压头，其特征在于，以直线路径将所述高粘性熔融被覆组合物供给所述模口。
9.如权利要求5～7中任一项中所述的挤压头，其特征在于，将固定所述喷嘴的喷嘴夹具内的芯线通路形成直线路径。
10.如权利要求5～7中任一项所述的挤压头，其特征在于，相对于所述喷嘴内的芯线通路，使固定所述喷嘴的喷嘴夹具内的芯线通路形成直角或倾斜的路径。
11.一种电线被覆挤压装置，其特征在于，具有熔融挤压被覆组合物的挤压机，在芯线上被覆熔融被覆组合物的挤压头，流动的所述熔融被覆组合物以直线路径供到所述芯线上进行被覆。
12.如权利要求11所述的电线被覆挤压装置，其特征在于，所述挤压机是丝杆式挤压机。
13.如权利要求11或12所述的电线被覆挤压装置，其特征在于，在挤压头内设置使芯线方向由直线弯曲的构成。
14.如权利要求12所述的电线被覆挤压装置，其特征在于，在挤压机丝杆中沿旋转轴方向设置贯通孔，使芯线通过所述贯通孔进行被覆。
15.如权利要求11或12所述的电线被覆挤压装置，其特征在于，挤压头的出口部端面的形状形成圆柱状。
16.如权利要求11或12所述的电线被覆挤压装置，其特征在于，挤压头出口部端面的形状为在挤压时出口以外的被覆组合物不从端面移动的开口角。
全文摘要
本发明提供一种与以前的挤压高粘性熔融被覆组合物的挤压头相比，可大幅度提高制造速度的挤压头。在具有带出口部(122)的模环(12)和靠近出口部(122)配置的喷嘴(13)的挤压头(10)中，在喷嘴(13)内部的轴向具有芯线通路(131)，从芯线通路(131)向出口部抽出芯线，在由模环(12)和喷嘴(13)构成的空间内，通过将高粘性熔融被覆组合物向出口部(122)压送，在使高粘性熔融被覆组合物被覆在芯线W上的同时使软线状被覆芯线从出口部(122)挤压出。通过把壁面(121)相对出口部(122)的芯线W的推进方向垂直设置，在出口部附近设置高粘性熔融被覆组合物的滞留空地。
文档编号H01B13/14GK1437428SQ0310751
公开日2003年8月20日 申请日期2003年1月29日 优先权日2002年1月29日
发明者荻野弘之, 植田茂树, 福田佑, 杉森透, 海老泽满男 申请人:松下电器产业株式会社