专利名称：用于卷取金属线状物的卷线筒及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于卷取金属线状物的卷线筒，它能卷取焊接用金属线、电线等金属线状物，之后随该卷取物一块搬运，或者将该金属线状物供给到使用场合等。
一般来说，用于卷取线状物的卷线筒，在其圆筒状卷筒的两端形成直径较该圆筒状卷筒大一些的圆形凸缘，线状物以整列多层的形式卷在该圆筒状卷筒的外周，以供实际搬运或使用。
本发明特别是关于一种适用于卷取焊接用金属线、电线等的卷线筒，例如，在焊接金属线的场合，是以主要卷取线径为0.8-2.4mm程度及质量为5-25kg的线状物的卷线筒为对象的。
用于卷取焊接用金属线的卷线筒，在JIS Z3391的“焊接用钢丝卷形状、尺寸及质量”中作了规定，对有关卷线筒中的卷线筒种类、尺寸、卷取的金属线质量、形状、电绝缘等项目作了规定。
下文示出其中一个例子。
在质量为5-20kg的焊接用金属丝的场合卷线筒最大外径D＝290mm宽度W＝103±2mm轴孔径d＝52±1mm但是，对于材质没有做任何规定。
关于这种卷线筒，在日本特开平5-262459号公报中，就公开了一种用于卷取以聚丙烯树脂为主要成份的含有0.1-5.0重量百分比的滑石的焊接用金属线卷线筒。
聚丙烯虽然便宜，但存在着回收再使用困难的问题。
此外，从已往技术可知，以聚丙烯为主要成份的卷线筒用途很广。
但是，对于卷取线状物的由聚苯乙烯或聚丙烯制成的卷线筒来说，因跌落而受冲击等作用时，卷线筒的凸缘部会发生断裂现象，引起卷线筒自身形状的变化。
结果，线状物使用后，再度向卷线筒卷取线状物的过程中，就不能以整列层积的形式卷取，引起卷紊乱或整段滑脱现象(上层卷线陷入下层卷线的线之间的现象)发生，而在使用这样卷得的线状物时，线状物难以引出(退卷)，带来了生产性显著下降、作业性低的问题。
为了解决上述问题，开发了一种在聚苯乙烯中混入耐冲击性添加剂、例如混入3-4％的丁二烯橡胶的卷线筒。
但是，用聚苯乙烯制成的卷线筒，在用于卷取焊接用金属线这样有重量的金属线状物等的场合，耐冲击性不是很足，无法避免上述卷线筒凸缘部的断裂及卷线筒自身形状的变化。
鉴于此，本发明的目的是提供一种以可回收再利用的聚苯乙烯为主要成份的、耐冲击性及耐变形性强、可用于卷取金属线状物的卷线筒。
本发明为了使以聚苯乙烯树脂为主要成份的用于卷取金属线状物的卷线筒的耐冲击性及耐变形性得以提高，对于卷线筒的形状及材质作了探讨。特别是，对由材质来改善特性着重进行了研究。
即是说，为了确保作为用于卷取金属线状物的卷线筒的合适特性，对于其特性改善的物质进行了探讨，以达到改善特性的目的。
根据本发明，提供一种用于卷取金属线状物的卷线筒，它是一种平均分子量为(18-35)×104的聚苯乙烯与含有5-15重量百分比橡胶成份的树脂成形体。
在这种场合，前述聚苯乙烯的平均分子量最好是(25-35)×104。
此外，前述橡胶成分能提高用于卷取金属线状物的卷线筒的耐冲击性。例如，可以采用聚丁二烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯、乙丙烯、丙烯酸橡胶等的合成橡胶。
进一步，丁二烯系橡胶可以采用所谓的丁二烯橡胶。
前述成形体是适用于卷取焊接用金属线的卷筒直径为100-160mm、凸缘直径为250-300mm的成形体。
本发明具有如下作用。
聚苯乙烯聚苯乙烯是苯乙烯的聚合物，可以采用各种聚合形式聚合。其拉伸强度为400-650kgf/cm2、延伸率为1-3.5％、弹性率为(4-5)×104kg/cm2，但是，根据聚合度不同其性质有明显差异。
聚苯乙烯是无色透明的可塑性树脂，采用注射模塑成形法，做成表面美观的各种精密形状。
平均分子量未满18×104时，其刚性及韧性大大下降，成形品易断裂。
因此，从耐冲击性的观点出发，在本发明中，其平均分子量为18×104以上。
最好是25×104以上。
另一方面，平均分子量高时，其刚性、强度变高，但成形困难，成形品的内部会发生变形、冲击值也低。
在平均分子量为35×104左右时，各种特性可以提高的效果达到饱合，在此以上没有多大希望提高前述效果，因此，将该平均分子量的上限设为35×104。
聚苯乙烯的平均分子量还可以根据聚苯乙烯聚合时的聚合条件来确定。
此外，聚苯乙烯的含量为80％以上，少于该含量时，就不能满足卷线筒所要求的强度等特性，使其耐变形性劣化。
聚苯乙烯的上限为94％，橡胶、可塑剂、脱膜剂总和的含量至少为6％以上。
橡胶成份橡胶成份的含量为5-15％重量百分比。
如果增加橡胶成份的含量，成形体本身的刚性会下降。如果刚性下降，其结果是使成形品的韧性提高，具有耐冲击性。如果聚苯乙烯的平均分子量增加，其强度及刚性同时增加。
因此，为了满足用于卷取金属线状物的耐用的卷线筒具有强度及耐冲击的相反的特性要求，必须添加有一定程度以上的橡胶成份含量。
本发明找出了满足于这两方面相反特性要求的橡胶成份含量，取值正好合适，因此，克服了已往用于卷取金属线状物的卷线筒所存在的问题。
橡胶成份的含量不满5％重量百分比时，成形体本身的强度及刚性主要受聚苯乙烯平均分子量的影响，聚苯乙烯平均分子量小时，强度、刚性下降，平均分子量大时，强度、刚性变高。因此，仅仅通过调整聚苯乙烯的平均分子量不能满足强度及耐冲击性的这两种相反特性的要求。
由此，将橡胶成份含量的下限值取为5％重量百分比。
此外，如果橡胶成份的含量超过15％重量百分比时，橡胶的粒径变粗，其刚性降低，会产生卷线筒断裂等现象。
因此，将橡胶成份含量的上限值取为15％重量百分比。
橡胶粒径1-10μm作为同时满足使用于卷曲金属线状物的耐用卷线筒具有强度及耐冲击性的相反特性要求的两个手段是，控制橡胶粒径使其达到合适的范围。
在橡胶粒径为1-10μm范围的场合，比以往的橡胶量少，可以满足耐冲击性的要求。进一步，由于较以往的橡胶量少，通过添加橡胶成份不会引起强度下降问题。橡胶粒径小于1μm时，就不会得到提高特性的效果，大于10μm时，同样会带来强度下降。
也就是说，通过选择适当的橡胶粒径，既可以不发生大的强度降低，又能提高韧性，而且还能达到耐冲击性及耐变移性两方面要求。
最好是，将橡胶粒径选择在1-5μm的范围。
此外，作为得到该合适橡胶拉径的制造工艺，苯乙烯的聚合时间及之后的搅拌速度非常重要，而且搅拌速度对橡胶粒径的影响很大。
成形体制造方法树脂用原料的加热或熔融温度为200-300℃。低于200℃时，树脂用原料不能完全融化。高于300℃时，粘性会过低，变成固体后很容易发生形状不良，此外，即使成形体的温度超过300℃，这与加热或熔融温度为200-300℃的情况相比较，不会带来特性的变化，因此，取其上限为300℃。
在本发明的卷线筒中，还采用了作为改性剂的其他成形性可塑剂及脱膜剂。可塑剂含量为0.5-5％重量百分比。可塑剂含量增加时，耐热性降低，在高温下，成形品易变形。可塑剂含量减少时，成形品内部会变形，降低冲击强度。也就是说，在添加少量可塑剂时，虽然降低了刚性，但是，添加一定量之上时，则其刚性不会降低。
此外，为了改善成形时的脱膜性能，让作为脱膜剂的有机酸等含量在0.05-0.2％重量百分比。不论脱膜剂的添加量增减多少，都不会给物质性能带来太大影响，也不会影响成形品。
下文参照附图叙述本发明的实施例。
图1是实施例的断面图。
图2是实施例的正面图。
实施例图1示出了用于卷取焊接用金属线为20kg的卷线筒1实施例断面图，图2是其正面图。卷筒2的外径为150mm，凸缘3的外径为270mm，两个凸缘3、3之间的间隔在凸缘面内侧中心部位附近(卷筒2的外径部位)为90mm。两个凸缘3、3之间的间隔在凸缘面的外侧外圆部位卷取焊接金属线之前为87mm，卷取后变为92mm。
凸缘3备有数个放射状的加强肋6。中心孔7在卷筒长度方向作成通孔，卷取或退卷时的支撑轴穿过该孔。孔5是操作用孔。
表1示出了卷线筒材质的各种变化，并对冲击特性及拉伸特性作了调查。关于冲击特性，进行了艾氏冲击试验，并对冲击强度作了评价。关于拉伸特性，进行了拉伸试验，并对拉伸强度作了评价。
艾氏冲击试验方法是根据ASTMD-256[带凹口并进行了热处理(退火)]按以下顺序进行的。
首先，利用注射模塑成形机制造出63.5mm1×12.7mmw×6.4mmt的试验片。在距该试验片一端为31.8mm的位置处形成深度为2.54±0.0254mm、开度角为45°、尖端为0.25R的V型凹口(切槽)，在温度为23±2℃、相对湿度为50±5％的条件下保持16个小时。
利用60kg·cm/cm的艾氏冲击试验机。
在提升角度为150度条件下，根据试验片断裂时所需的能量求出冲击值。
有关拉伸试验，是根据JIS试验方法在常温下进行的。
表2示出了冲击特性及拉伸特性。
No.2-4的本发明树脂艾氏(Izod)冲击值为9.8-14.5kgfm/cm2，与No.1的以往树脂相比较，冲击值非常高。
此外，No.5比较例的冲击值虽然与No.1的以往树脂相比较是提高了，但是，由于橡胶量增多了，拉伸强度变为170kgf/cm2，这与No.2-4的本发明树脂相比是比较低的。
也就是说，No.5的耐变形的拉伸强度大大地降低了，所以通常不能使用。
由此，可明显看出，选择适量的橡胶来添加是必要的。
另一方面，表3示出了橡胶量为8％的一定量、分散在聚苯乙烯中的分散的橡胶粒径在3-15μm变化时，对冲击特性及拉伸特性受橡胶粒径的影响所作的调查结果。
从表3可以看出，当橡胶量为一定量时，橡胶粒径越细微，拉伸强度越不容易变化，可以提高冲击值。因此，No.8所述的橡胶粒径为本发明范围之外的15μm，其冲击值显著下降。
表4示出了卷线筒的跌落试验结果。
试验方法如下文所述。
供试材料是准备100个在由具有表1所示No.1-5成分的树脂组成的图1、2所示尺寸及形状的用于卷取焊接金属线的卷线筒上，卷取直径为1.2mm焊接用金属线(JISYGW-11)20kg的实际卷成品。
跌落试验是在落差为500mm的高度下，以凸缘面为水平姿势，往返三次自由下落到混凝土地板上。
之后，用肉眼观察卷线筒断裂及金属线脱落的状态。
参见表4，将由No.2-4的本发明树脂所组成的卷线筒与No.1的以往树脂以及No.5的比较例相比较，减少了卷线筒的断裂及金属线的脱落。
表1
表2
表3
表4
由于本发明由上述构成，并以回收再利用可能性高的聚苯乙烯为主要成份，所以，能够提供一种耐冲击性、变形性高的具有优良性能的卷线筒。
权利要求
1.一种耐冲击性及耐变形性优良的用于卷取金属线状物的卷线筒，其特征是，它是含有5-15％重量百分比橡胶成份的平均分子量为(18-35)×104的聚苯乙烯树脂的成形体。
2.根据权利要求1所述的耐冲击性及耐变形性优良的用于卷取金属线状物的卷线筒，其特征是，平均分子量为(18-35)×104的聚苯乙烯的含量占80-94％重量百分比。
3.根据权利要求1所述的耐冲击性及耐变形性优良的用于卷取金属线状物的卷线筒，其特征是，平均分子量为(18-35)×104的聚苯乙烯的含量占80-94％重量百分比，前述橡胶成份是丁二烯橡胶，并且分散在前述聚苯乙烯中的丁二烯橡胶粒径为1-10μm。
4.根据权利要求1所述的耐冲击性及耐变形性优良的用于卷取金属线状物的卷线筒，其特征是，平均分子量为(18-35)×104的聚苯乙烯的含量占80-94％重量百分比，前述橡胶成份是丁二烯橡胶，并且分散在前述聚苯乙烯中的丁二烯橡胶粒径为1-10μm。
5.一种制造耐冲击性及耐变形性优良的用于卷取金属线状物的卷线筒的方法，其特征是，对于平均分子量为(18-35)×104的聚苯乙烯和含有5-15％重量百分比的橡胶成份的树脂原料在200-300℃下加热使其熔化，之后，注入模板内成形。
6.根据权利要求5所述的制造耐冲击性及耐变形性优良的用于卷取金属线状物的卷线筒的方法，其特征是，平均分子量为(18-35)×104的聚苯乙烯的含量占80-94％重量百分比，前述橡胶成份是丁二烯橡胶，并且分散在前述聚苯乙烯中的丁二烯橡胶粒径为1-10μm。
7.根据权利要求5所述的制造耐冲击性及耐变形性优良的用于卷取金属线状物的卷线筒的方法，其特征是，平均分子量为(18-35)×104的聚苯乙烯的含量占80-94％重量百分比，前述橡胶成份是丁二烯橡胶。
全文摘要
本发明提供一种以聚苯乙烯树脂为主要成分的用于卷取线状物的卷线筒，并进一步改善了其性能，提高了耐冲击性及耐变形性。它是平均分子量为(18-35)×10
文档编号C08L25/08GK1150575SQ96112108
公开日1997年5月28日 申请日期1996年6月29日 优先权日1995年6月30日
发明者松本刚郎 申请人:川崎制铁株式会社