JPS6057449B2 - 架橋可能製品の連続硬化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は架橋可能の材料のおおいて取り囲まれた導体を
有する例えばケーブルのごとき細長製品の連続硬化装置
からなる。

本発明の目的は例えばケーブルのような長手方向に延在
する架橋可能製品の連続硬化装置を提供することであり
、本装置により架橋反応中の製品が引抜かれるものてあ
り、すなわち本装置は加熱ゾーンと、冷却ゾーンと、該
加熱ゾーン内で製品を架橋温度まで加熱するための装置
と、冷却ゾーンて製品を冷却するための装置とを有する
ものである。

架橋助剤を含んだ原料が架橋反応温度になるまで先ず加
熱され、次いで冷却され、最終的に架橋可能な製品を引
き出すようになつた硬化用管がケーブルの架橋反応に使
用可能であることはよく知られている。

このように架橋可能の原料としては例えば高密度ポリエ
チレン、低密度ポリエチレン、エチレン●プロピレン●
ゴムおよびその他合成および天然ゴムである。架橋可能
製品の加熱方法としては、種々の方法が今日までに一般
に知られている。

その内の若干のものを以下に述べる。架橋可能製品は硬
化用管内で蒸気により通常１８０−２１０℃の温度、１
０−２０ｋ９１ｃＴｉ（１．０−２．０ＭＰａ）の圧力
で加熱することができる。

硬化能力は管の長さと蒸気の温度とにより変る。蒸気温
度が上ると必然的にそれに応じて圧力の上昇が起るので
、機械的部品の強度をそれだけ増す必要がある。それ故
現在用いられている装置において．上記の温度ならびに
圧力の値を越えることが経済的と考えられる場合はほと
んどない。また管の長さを長くすることもある限界を超
えると経済的に成り立たない。懸重管では一般に１００
−１５０７ｎの長さで、垂直管では４０−７０ＴｒＬの
長さである。架橋可能の製品を管内に設けた赤外線放射
器により加熱することはもう一つのよく知られた方法で
ある。管内の必要な圧力は不活性ガスで与えられる。こ
の種の装置は米国特許第３５８８９５４に記載されてい
る。管内面に赤外線放射器を配置するこ１とには技術上
の困難が伴い、また放射器の空間上の要求により管の直
径はかなり大きくしなければならないし、管壁はかなり
の強度を持たせねばならない。放射器の表面温度は高い
ので、架橋可能の製品の表面が損傷を受け易い。このた
めにこの方法は垂直管にのみ適用てきる。この放射管に
よつて有効に加熱されるのは狭い扇形部分のみである。
放射体は分離した加熱エレメントからなり、管内に限ら
れた数の放射体が配列されうるのみであるから製品の加
熱は均一に行うことは困難である。不活性ガスの混合し
た水蒸気と硬化工程の間に発生したガスとは、精製およ
び乾燥用複合装置に不活性ガスを循環させることにより
除去され）る。かつ架橋可能の原料はこの装置において
使用される加熱器の高温の表面温度に耐えることができ
るような特殊な種類でなければならない。また硬化温度
が高いために冷却ゾーンを長くしなければならない。硬
化用管の外部に位置する加熱装置で加熱された高温不活
性ガスを用いて架橋可能製品を加熱する方法は米国特許
第３６４５６５６号に開示されている。

しかしながらガスの伝熱能力が、例えば蒸気に比べれば
小さいので、この方法は効率の点で前”述の蒸気硬化法
に匹敵しえない。上記の各装置は水冷法を使用している
。

しかしながら硬化された製品に対する蒸気あるいは水の
好ましくない影響はよく知られている。水は高温で架橋
可能の原料に容易に滲透し、直径が１−２０μｍの微小
空隙からなる多孔質構造を生じさせる。この点から蒸気
硬化法は不活性ガス法に比較して明らかに劣る。不活性
ガス中で硬化された製品に比して微小空隙が多くその平
均直径は大きい。管外で不活性ガスを精製乾燥すること
で製品の品質を改善てきるが、微小空隙は矢張り残る。
本発明の目的は加熱したガス状または液状媒体あるいは
多数の加熱エレメントを使用せずに架橋可能製品の加熱
を行う硬化装置を提供することである。すなわち硬化用
管自体に少くとも一個の電源を接続し、管内の材料の加
熱は硬化管の管壁の電気抵抗体の作用によつて行なわれ
、これによつて生じる熱を架橋可能製品に放射するよう
になつた加熱外套を構成するようになつていることを特
徴とする硬化装置を提供することてある。本発明によれ
は、架橋可能製品の加熱は硬化管自体から放射される熱
を利用して行われるような装置が提供される。

管はこれに例えば低電圧交流電流を流すことにより所望
の温度に加熱される。管は均一な加熱外套を構成し管の
表面温度は前述の赤外線加熱器の表面温度より低いので
、輻射は管の軸方向にもまた半径方向にも極めて均質で
ある。加熱が極めて均一であるので、製品の温度を下げ
ることができ、一般材料の被覆に用いることができる。
また加熱ゾーンの長さは他の方法によるよりも短くする
ことができ、製品の熱容量が小さいのて冷却ゾーンの長
さも短くすることができる、又はあるいはその代りに同
じ長さの冷却管では製造速度を上けることがてきる。硬
化温度が低いのでその製品は硬化温度が高いとき作られ
た製品に比べて偏心度が小である。管の内部に数個の加
熱エレメント取付用の空間の必要がないので管の直径を
小さくすることができる。それゆえ管の直径は製品によ
り決定され、管の厚さは加えられる圧力により決定され
る。圧力を加えるには不活性ガスが用いられる。この加
熱方法は管の形や位置に関係なく使用することができる
。加熱ゾーン全長にわたつて単一の加熱外套を形成する
ように、硬化用管に電圧源を接続することもてきるし、
あるいは数個の隣接した独立の加熱外套を得るように硬
化用管の加熱ゾーンを直列にならした数個の管の部分と
して電圧源に接続することもできる。

このようにすれば管に沿つての温度分布は極めて容易に
予め設定することができるから、所望の温度分布を選択
的に与えることができ、これにより製品を硬化しすぎた
りあるいは焼きつきの危険のないようにすることができ
る。加熱を最適温度で行うことができるので、従来の蒸
気硬化装置におけるよりも速い最適製造速度がえられる
。不活性ガスを硬化用管に送入および排出させるために
、加熱ゾーン内に入口管と出口管を備えた管、又はこれ
に相当する管の部分があるので、高価な精製装置を通し
てガスを循環する必要はなく加熱ゾーンの下端で・］ｓ
さい出口から直接排気するようにしてある。

架橋可能製品の冷却は不活性ガスあるいは液体を用いて
行いうる。

冷却液を用いるときは、加熱管の下部、硬化用管の周囲
に管冷却用の液体の入口と出口のあるコンテナーを設け
るのが有利である。加熱ゾーンと冷却ゾーンとの間にあ
る硬化用管のこの部分を冷却すると、冷却液の蒸気を管
の冷却された部分で凝縮して、液体が蒸発して加熱ゾー
ンに入るのを防いでいる。また加熱ゾーン内でできるな
ら不活性ガスに水蒸気を吹込むと蒸気が侵入するのを防
ける。以上説明したように、微小空隙は硬化工程の間に
水が存在することから生じ、水の滲透はプラスチックあ
るいはゴムのような使用原料の吸湿性に原因がある。

この現象は架橋可能の製品の温度が高いために水と接触
すると極めて速かに起る。冷却水の表面から蒸発してい
た水蒸気もまた加熱ゾーンに入りうる。蒸発によつて起
る好ましくない影響は前述のようにコールド●トラップ
を設けることにより、あるいは加熱ゾーンと冷却ゾーン
との間をシールしてこ）で水蒸気の一部を凝縮するよう
にして、ある程度減少せしめることができる。水蒸気の
存在することの必然の結果としての微小空隙から起る不
利を避けるために、製品冷却のためのガス状冷却媒体の
使用を推奨する。架橋可能製品に有害な影響のないよう
なガスを使用しなければならない。このようなガスとし
ては例えば窒素、二酸化炭素、六弗化硫黄、およびある
種の不活性ガスがあるであろう。このようにして製品の
硬化を完全な乾燥状態、すなわち製品の加熱および冷却
を全く水の存在なしに行うことができる。本発明を添付
の図面を参照して以下にさらに詳細に述べる。

第１図は垂直な硬化用管１からなる垂直な硬化装置を示
し、この垂直な硬化用管１はサポート２および硬化用管
の頂部に位置している押出機３により保持され、上記押
出機の頭部は硬化用管の連続として位置している。

繰出しリール８から巻取りリール９へ引かれる導体７の
ためのキャップスタン５および６は硬化用管の上流端お
よび下流端に位置している。導体には押出機の頭部にお
いて被覆が与えられ、この被覆は先す硬化温度まて加熱
されかつ次に硬化用管１内て冷却される。硬化用管１に
は上端および下端にシール１０がついており、気密にな
つていて、これを通して被覆された導体１４が移動する
。第２図はこの硬化用管１を拡大して示すものＬで、硬
化用管１１からなり、その中を架橋可能の製品が軸方向
に、この場合は管の−ヒ端部から入り、管を通り、下端
部へと案内される。

管は鋼のような圧力と温度に耐える材料から作られてい
る。管を通過する間に製品は硬化加熱を受けそれから冷
却されらる。加熱ゾーンはＡで表わされ、冷却ゾーンは
Ｂで表わされる。硬化用管は加熱ゾーン全長に亘つて例
えば銅で作られた同心外套管１２て包まれている。この
外套管の上端は低圧変圧器１３の一方の極に接続され、
硬化用管の上端は変圧器のもう一つの極に接続され、外
套管が硬化用管へ加熱電流を流すための接続導体として
働くようにしてある。電流が接続され硬化用管が加熱さ
れると加熱ゾーンＡ内で円周方向にも軸方向にもともに
均一な加熱外套として働き、これから架橋可能製品に熱
が輻射される。硬化用管の加熱ゾーンの上端に入口１５
および下端に出口１６か、例えは硬化用管を通して不活
性ガスを流すためのノズルとして設けてある。

外套管１２内の環状通路１７内に、その下端にある入口
１８を通してブロワー１９により冷却用空気を吹きこむ
ことができる。冷却水を管のこの部分のまわりに循環さ
せるための入口２１と出口２２とを有するコンテナー２
０が加熱ゾーンの直後、冷却ゾーンの直前に管１１のま
わりに取りつけられている。

２３は水循環ポンプで、２４は熱交換器である。

いわゆるコールド・トラップ帯Ｃはこのようにして硬化
用管のこの部分に形成される。ポンプ２７より熱交換器
２８を通り硬化用管部分に冷却用ガスあるは液体を循環
せしめるために、硬化用管には冷却ゾーンＢの上端に出
口２５、下端に入口２６がとりつけられている。

冷却ガスあるいは蒸発した液体は加熱ゾーンを下方に移
動してコールド・トラップの部分Ｃ′（−凝縮して．−
冷却ゾーンＢにドレンとして戻される。コンテナー２０
はこのようにしていわゆるコールド◆トラップを形成す
る。硬化原料に水が存在すると有害な影響を及ぼすとき
は、冷却水の代りにガスが使用される。このようにして
製品が水蒸気あるいはｊ水と全く接触しないようにして
硬化工程を行わせることができる。第１図に示した単一
加熱外套の代りに加熱管Ａは第４図のように数個の隣接
した加熱外套から成つていてもよい。

このときは硬化用管の始端は数１個の隣接した管の部分
１１ａ，１１ｂからなり、そのおのおのは、これらの管
の部分が電流が接続されたときに加熱外套Ａｌ，，Ａ２
として働くように、それぞれの変圧器１３ａ，１３ｂに
接続される。変圧器を正しく調節することにより、加熱
管の温度分布は問題となつている架橋可能製品に対する
最適硬化工程に対応するように設定することができる。
以下第１図および第４図による装置を用いてプラスチッ
ク絶縁ケーブルの硬化の一例を示す。

プラスチックで被覆されるべき直径１０．０ＷＬのアル
ミニウム導体はキヤプスタンて押出機の頭部を通り硬化
用管に入り、別のキヤプスタンて巻き取リリ）−ルに引
かれる。厚さ１２ｃＴｎのポリエチレン被覆が押出機の
頭部て導体の表面に押し出される。押出温度は１２５゜
Ｃであり、加熱ゾーンＡはそれぞれ２．０−２．５ｋＡ
の交流電流を特定の部分に流すようにした５個の交流変
圧器で加熱される。硬化用管の加熱ゾーンＡの上端の温
度はＩ５ｍ以上の長さに亘つて３５０゜Ｃであり、これ
に続く２３ｍは３００℃である。

冷却ゾーンＢの上端の温度は、そのまわりの外套内に空
気を吹きこむことにより室温に保たれる。硬化用管には
１４ｋ９１ｄ（１．４ＭＰａ）の窒素を充たしてある。
加熱ゾーン内を循環している不活性ガスと冷却帯内を循
環している冷却用ガスは硬化のときガスの泡が発生しな
いように加圧状態に保たれる。この実施例では製品の硬
化速度は３．５７Ｔ１，Ｉｍｉｎであり、得られた硬化
度は９０％てあつた。

第２図における冷却法て示したように、冷却用ガスは加
圧下て入口と出口２５，２６を通り、そして硬化用管１
１を通つて循環し、冷却用ガスが架橋ケーブル１４を冷
却し、その熱を管外で冷却用ガスから除去するようにし
てある。

外套内でポンプにより熱交換器を通つてガスあるいは液
体を循環するために入口および出口を有する外套を硬化
用管１１の冷却ゾーンに設けることもまた可能てある。
そのときは硬化用管にはガスを充たし、熱はそのガスを
通して伝達によりまた輻射によりケーブルから硬化用管
１１の管壁に熱が伝わり、これはその次は前記外套の内
を循環する液体あるいはガスにより冷却される。冷却ゾ
ーンの硬化用管内にガス状媒体を入れこれを加圧状態に
保つために、冷却ゾーンには媒体用の適当な入口および
出口をつけねばならないが、これについてはこ）には述
べない。管内に吹きこまれた冷却用ガスを進めて冷却し
た後管内に再び送りこむ代りに、ある場合には、ガスを
管から直接大気に、例えば出口２５から放出することも
可能てある。図面とこれに対応して説明はただ本発明の
概念の大略を示すことを意図するに止まる。

本発明による装置は本発明の特許請求の範囲内で細部に
おいては相当異るものを得ることができる。硬化用管は
垂直として述べたが、懸垂式でもまたいかなる位置でも
とりうる。第２図において硬化用管１１の上端は電圧源
の一つの極に、下端は外套１２を通つて電圧源のもう一
つの極に接続されているが、硬化用管の下端は何か他の
中間部分あるいはバスパーにより電圧源に接続すること
もできることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による硬化装置の一実施例の側面図を示
すもので、本図では硬化用管は垂直でケーブルはこれを
上から下に通過する。 第２図はこの装置の硬化用管の垂直断面図の概略図てあ
る。第３図は硬化用管の加熱ゾーンを拡大して示すもの
である。第４図は硬化用管の加熱ゾーンの別の実施例を
示す概略図である。特許請求の範囲に記載された主な部
品あるいは部分の参照番号は次の通りである。加熱ゾ−
ンーＡ、冷却ゾ−ンーＢ、加熱外套一牡硬化用管−１１
，１１ａ，１１ｂ、外套管一１２，１２ａ，１２ｂ１電
圧源−１３，１３ａ，１３ｂ、不活性ガス出ロー１５、
不活性ガス入ロー１６、冷却用空気の環状通路−１７、
冷却液用コンテナーー２０、冷却液入ロー２１．冷却液
出ロー２２。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 架橋された製品が引き出される長手方向に延在する
   架橋可能製品の連続硬化装置にして、不活性流体で充さ
   れた加熱ゾーンＡと、冷却ゾーンＢと、加熱ゾーン内で
   製品を架橋温度まで加熱するに必要な装置と冷却ゾーン
   で架橋された製品を冷却するための装置とを含む硬化用
   管１１からなる長手方向に延在する架橋可能製品の連続
   硬化装置において、硬化用管の管壁はその管材を加熱す
   るために電気抵抗体として働くように硬化用管１１に少
   くとも一個の電圧源１３、１３ａ、１３ｂが接続され、
   これにより架橋可能製品に熱を輻射する加熱外套を構成
   することを特徴とする架橋可能製品の連続硬化装置。 ２ 加熱ゾーンＡの全長に亘り延在する均一な加熱外套
   ４を形成する目的で、硬化用管１１は加熱管Ａの対向す
   る両端において電圧源１３に接続されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 硬化用管１１は加熱ゾーンＡ内において数個の隣接
   する独立の加熱外套Ａ＿１、Ａ＿２を形成するために、
   おのおのがそれぞれ電圧源１３ａ、１３ｂに個々に接続
   された、軸方向に隣接する管の部分１１ａ、１１ｂから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ４ 冷却用空気のための環状通路１７を形成するために
   、硬化用管１１あるいはこれに対応する管の部分１１ａ
   、１１ｂが加熱ゾーンＡでその外側の同心円状外套管１
   ２あるいはこれに対応する外套管１２ａ、１２ｂに囲ま
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第
   ３項に記載の装置。 ５ 硬化用管１１あるいはこれに相当する管の部分１１
   ａ、１１ｂは冷媒空気の通路１７を形成する外套管１２
   ；１２ａ、１２ｂにより電圧源１３；１３ａ、１３ｂに
   接続されることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の装置。 ６ 加熱管Ａ内において硬化用管１１あるいはこれに相
   当する管の部分１１ａ、１１ｂに不活性ガスを硬化用管
   に送入、排出させるために、入口管および出口管１５、
   １６を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第５項のいずれか１項に記載の装置。 ７ 加熱ゾーンＡの後に位置し、硬化用管１１を囲み、
   硬化用管を冷却する冷却用液体の入口と出口２１、２２
   を備えたコンテナー２０を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の装
   置。