自动扶梯扶手的制造方法及自动扶梯扶手
本申请是申请日为2014年9月19日、申请号为201480051163.0、发明名称为“自动扶梯扶手的制造方法”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及具备复合材料的自动扶梯用的扶手及其制造方法。
背景技术
在自动扶梯中使用的自动扶梯扶手具备具有金属钢线、热塑性树脂、帆布等的复合材料，是由在热塑性树脂内部配置金属钢线的复合材料制成的异形成型品。在专利文献1中记载有具备由树脂材料和金属钢线构成的树脂-金属复合材料的轮胎的制造方法。专利文献1的树脂-金属复合材料含有硅烷偶联剂且用接触角为80°以下的处理液(特定处理液)使粘接强度提高。专利文献1的树脂-金属复合材料的制造方法是将用醇或表面活性剂、水稀释的硅烷偶联剂溶液向金属钢线涂布后在110℃下烧结、将其赋予树脂、进行一体成型，由此要使金属钢线对于树脂的拉拔强度提高。
另外，专利文献1的轮胎使用金属纤维的单丝(单纤丝)、或者将这些纤维加捻而形成的多纤丝(捻线)的金属钢线的帘子线，记载通过使用特定处理液，即使作为金属钢线应用多纤丝的情况下，树脂材料与金属钢线的粘接性也优异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2012-11718号公报(0018段～0020段、0063段、0074段、图1)
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1的轮胎使用金属纤维的单纤丝、捻线，但为了增加强度，自动扶梯扶手有时使用由中心绳股(素線)和多个股线构成的金属钢线。用于形成复合材料的金属钢线由中心绳股和多个股线构成，将中心绳股与多个股线捻合而如专利文献1那样制成捻线的情况下，存在以下等的问题：在中心绳股与股线间不能均匀地填充热塑性树脂，金属钢线对于热塑性树脂材料的拉拔强度的波动大，有时不能确保所要的拉拔强度。
本发明为了解决如上述的问题点而完成，其目的在于使使用由中心绳股和多个股线构成的金属钢线的自动扶梯扶手中的金属钢线对于热塑性树脂的拉拔强度提高、使拉拔强度稳定化。
用于解决课题的手段
本发明的自动扶梯扶手的制造方法包括：将金属钢线进行加热的预加热工序，所述金属钢线配置了中心绳股和以使得包围中心绳股的多个股线；将在预加热工序中被加热的金属钢线和熔融的热塑性树脂进行一体化、形成复合材料的复合材料形成工序；和将在复合材料形成工序中形成的复合材料进行冷却的冷却工序。
发明的效果
根据本发明的自动扶梯扶手的制造方法，由于将配置了中心绳股和以使得包围中心绳股的多个股线的金属钢线和熔融的热塑性树脂进行一体化、形成复合材料，因此可以使自动扶梯扶手中的金属钢线对于热塑性树脂的拉拔强度提高、使拉拔强度稳定化。
附图说明
图1为表示根据本发明的实施方式1的异形挤出成型装置的图。
图2为根据本发明的实施方式1涉及的金属钢线的剖面图。
图3为根据本发明的实施方式1涉及的自动扶梯扶手的剖面图。
图4为图3的金属钢线的周边的放大图。
图5为根据本发明的实施方式2的扶手中间生成物的剖面图。
图6为根据本发明的实施方式2的自动扶梯扶手的剖面图。
图7为根据本发明的实施方式3的自动扶梯扶手的剖面图。
图8为根据本发明的实施方式3的其他的自动扶梯扶手的剖面图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是表示根据本发明的实施方式1的异形挤出成型装置的图，图2为根据本发明的实施方式1的金属钢线的剖面图。图3为根据本发明的实施方式1的自动扶梯扶手的剖面图，图4为图3的金属钢线的周边的放大图。异形挤出成型装置20具有：为了完成为自动扶梯扶手30而进行挤出成型的挤出成型部21；将挤出成型中间物进行冷却的冷却部23；将通过冷却部23、固化的挤出成型中间物拉出的拉出驱动部24；和收纳自动扶梯扶手30的收纳部25。如图3中所示那样，自动扶梯扶手30具备热塑性树脂10、帆布11和金属钢线3。
自动扶梯扶手30具备具有金属钢线3、热塑性树脂10、帆布11的复合材料，是由在热塑性树脂10内部配置金属钢线3的复合材料制成的异形成型品。如自动扶梯扶手30那样，就总是伴有弯曲和变形的长尺寸形状物而言，其用途方面要求具备可挠性并且金属钢线3的强韧的拉拔强度。因此，自动扶梯扶手30可使用由主构成材料和副构成材料构成的异形挤出成型品。自动扶梯扶手30的主构成材料为热塑性树脂10，副构成材料为金属钢线3。伴有弯曲和变形动作的自动扶梯扶手30，通过对作为主构成材料的热塑性树脂10施加的外力可靠地传递到内部的作为副构成材料的金属钢线3，可以直线行走。在此，要使作为副构成材料的金属钢线3成为主要强度部件，在热塑性树脂10内部配置的金属钢线3对于金属钢线3周边的树脂材料必须确保充分的粘接强度。就该粘接强度而言，考虑自动扶梯扶手30的功能而可以定义为金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度。
如图2中所示那样，金属钢线3具有中心绳股8和多个股线9。将多个股线9进行配置以使得包围中心绳股8。中心绳股8与股线9的距离为中心绳股8的中心与股线9的中心的距离，该距离在该中心绳股8和该股线9的延伸方向的各个位置中是相同的。应予说明，距离中的相同包括大致相同(几乎相同)。所谓大致相同，为考虑了金属钢线3成型时的卷紧、松弛中的误差的容许范围内。就中心绳股8和股线9而言,在该中心绳股8和该股线9的延伸方向保持着张力。对于中心绳股8和股线9的张力进行后述。如图4中所示那样，在金属钢线3的中心绳股8与多个股线9之间不形成空洞地均匀地填充热塑性树脂10。在图2、图4中，示出在1个中心绳股8的周围配置6个股线9的金属钢线3的例子。应予说明，在图3中，省略中心绳股8和多个股线9，将图4中记载的虚线圆15的区域作为金属钢线3来表示。
如上述那样，在金属钢线3的中心绳股8与多个股线9之间均匀地填充热塑性树脂10是优选的状态。但是，在以往技术中，在金属钢线由将中心绳股和多个股线9捻合的捻线构成的情况下，与本发明不同，在中心绳股中没有均匀地填充树脂，粘接强度不稳定。因此，将解决以往的金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度的不稳定性的技术、即提高金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度、使拉拔强度稳定化的技术详细进行说明。
对于异形挤出成型装置20的主要部分进行说明。异形挤出成型装置20的挤出成型部21由将作为复合材料之一的热塑性树脂10注入的挤出成型机6(热塑性树脂注入设备)、供给作为复合材料的另一种的帆布11的布供给卷轴2、供给作为复合材料的进一步另一种的金属钢线3的金属钢线供给装置22、将这3种成型材料加热的预加热装置4、和将加热的3种成型材料一并纳入、成型为规定形状的成型模具即模头5构成。
金属钢线供给装置22执行生成金属钢线3的工序(金属钢线生成工序)。金属钢线供给装置22是生成金属钢线3、供给到预加热装置4的装置，具备将作为中心绳股8、股线9的材料的金属线材卷绕的多个卷轴1。如图2中所示那样，中心绳股8及股线9各自将4根金属线材捻合而成。就金属钢线供给装置22而言，为了生成1个中心绳股8或1个股线9，使用4个卷轴1。为了生成如图2那样的、具有1个中心绳股8和6个股线9的金属钢线3，需要7个由4个卷轴1构成的卷轴对。在图1中，只图示生成3个股线9和1个中心绳股8的4个卷轴对，省略剩余的3个卷轴对。
金属钢线供给装置22对对于金属钢线3的拉伸张力以在中心绳股8与股线9之间形成间隙的程度进行管理。通过进行该管理，可以形成可以将熔融的热塑性树脂10填充于中心绳股8与股线9之间的间隙，将热塑性树脂10充分地填充于中心绳股8与股线9之间成为可能。
对于上述的拉伸张力的管理，详细地说明。就利用金属钢线供给装置22的金属钢线3的拉伸张力的管理而言，常常在自动扶梯扶手30的制造时进行。在将金属钢线3和热塑性树脂10挤出成型而生成复合材料时，如果金属钢线3的拉伸张力大，则将金属钢线3拉伸，在中心绳股8与股线9之间间隙变少，或者间隙消失，不能将熔融的热塑性树脂10充分地填充于中心绳股8和股线9的周围。如果不能将热塑性树脂10充分地填充于中心绳股8及股线9的周围，则金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度变低，复合材料不稳定化。
为了防止上述的问题，金属钢线供给装置22进行对于金属钢线3的拉伸张力的管理以使得在中心绳股8与股线9之间形成充分的间隙。金属钢线供给装置22通过进行拉伸张力的管理，如上述那样，可以形成可以将熔融的热塑性树脂10填充于金属钢线3的中心绳股8与股线9之间的间隙，将热塑性树脂10充分地填充于中心绳股8与股线9之间成为可能。
预加热装置4执行在金属钢线供给装置22中生成金属钢线3后、就要与热塑性树脂10一体成型之前将金属钢线3进行预加热的工序(预加热工序)。预加热装置4是将金属钢线3和帆布11加热的装置。通过该装置，金属钢线3可以在与从挤出成型机6挤出的热塑性树脂10的温度同等以上的温度(相同或其以上的温度)下插入模头5内。通过将金属钢线3维持在与热塑性树脂10的温度同等以上的温度，在模头5内金属钢线3接触于热塑性树脂10时也可以防止热塑性树脂10被金属钢线3夺取热而温度下降、发生固化。就热塑性树脂10而言，通过将金属钢线3维持在与热塑性树脂10的温度同等以上的温度，在模头5内也可以保持与从挤出成型机6挤出时同等的均匀的粘度及流动性。
挤出成型机6执行将热塑性树脂10供给到模头5的工序(树脂供给工序)。在图1中所示的挤出成型机6进行将热塑性树脂10挤出的热塑性树脂10的注入压力的管理。挤出成型机6具备将热塑性树脂粒料插入热塑性树脂粒料插入口7的热塑性树脂粒料插入器12、和进行热塑性树脂10的注入压力的管理的控制器(未图示)。挤出成型机6通过进行热塑性树脂10的注入压力的管理，可以在金属钢线3的中心绳股8与股线9的配置形状几乎没有变化的情况下将热塑性树脂10充分地填充于金属钢线3的间隙。将热塑性树脂10的注入压力进行管理以使得将中心绳股8与股线9的距离维持在容许范围内、在中心绳股8与股线9之间不形成热塑性树脂10缺失的空洞。应予说明，在图2和图4中，虽然在中心绳股8及股线9中的4根金属线材之间示出空间，但由于将4根金属线材加捻，因此在4根金属线材间的空间中没有填充热塑性树脂10。
对于上述的注入压力的管理，详细地说明。如果热塑性树脂10的注入压力大，则也有时金属钢线3的中心绳股8与股线9的配置形状变化、并且在中心绳股8与股线9之间间隙消失。如果在中心绳股8与股线9之间间隙变少、或者间隙消失，则熔融的热塑性树脂10不能充分地填充于中心绳股8和股线9的周围。如果不将热塑性树脂10充分地填充于中心绳股8和股线9的周围，则金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度变低，复合材料不稳定化。
另外，如果热塑性树脂10的注入压力小，在金属钢线3的中心绳股8与股线9之间产生热塑性树脂10缺失的空洞，熔融的热塑性树脂10不能充分地填充于中心绳股8和股线9的周围。与热塑性树脂10的注入压力大的情形同样，金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度变低，复合材料不稳定化。
为了防止上述的问题，挤出成型机6进行热塑性树脂10的注入压力的管理。就挤出成型机6而言，通过进行热塑性树脂10的注入压力的管理以使得将中心绳股8与股线9的距离维持在容许范围内、在中心绳股8与股线9之间不形成热塑性树脂10缺失的空洞，可以在金属钢线3的中心绳股8与股线9的配置形状几乎没有变化的情况下将热塑性树脂10充分地填充于金属钢线3的间隙。
另外，热塑性树脂粒料插入口7及挤出成型机6的内部设定为热塑性树脂10进行熔融的温度。如果热塑性树脂10没有到达熔融温度，则热塑性树脂10没有熔融，无法将热塑性树脂10填充于金属钢线3。
因此在本发明的挤出成型机6中，设定热塑性树脂10的熔融温度以上、且热塑性树脂10的分解温度以下的温度来进行温度管理。通过这样地进行温度管理，热塑性树脂10的熔融温度变得比水的沸点高，因此可以使热塑性树脂10中所含有的水蒸发。因此，在设定为热塑性树脂10的熔融温度以上的挤出成型机6内，热塑性树脂10内所含的水分蒸发，可制作低含水率的自动扶梯扶手30。就自动扶梯扶手30而言，通过在挤出成型机6内将含水率管理得低，可缓和自动扶梯扶手30内部中所含的水分所引起的劣化。
模头5执行将金属钢线3、热塑性树脂10、帆布11一体化、形成复合材料的工序(复合材料形成工序)。模头5将挤出复合材料的剖面形状加工成自动扶梯扶手30的剖面形状。就图1中所示的模头5而言，将其内部温度管理为热塑性树脂10进行熔融的温度。就模头5而言，通过将模头5内的温度管理为与热塑性树脂10进行熔融的温度相同，可以将在预加热装置4中被加热的金属钢线3及从挤出成型机6被供给的热塑性树脂10的温度维持为相同，可以在金属钢线3的中心绳股8与股线9之间不发生热塑性树脂10缺失的空洞的情况下填充热塑性树脂10。就从模头5生成的复合材料而言，由于在金属钢线3的中心绳股8与股线9之间不发生热塑性树脂10缺失的空洞，因此适合于由金属钢线3和热塑性树脂10和帆布11构成的自动扶梯扶手30。就使用由模头5生成的复合材料的自动扶梯扶手而言，由于在金属钢线3的中心绳股8与股线9之间不发生热塑性树脂10缺失的空洞，因此金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度提高，拉拔强度稳定。
对于上述的模头5的温度的管理，详细地进行说明。如果不将模头5的温度设定为热塑性树脂10的熔融温度，则从挤出成型机6排出的热塑性树脂10的温度降低，热塑性树脂10固化，另外从预加热装置4出来的被加热的金属钢线3也被冷却，热塑性树脂10的粘度及流动性降低。如果热塑性树脂10的粘度及流动性降低，则在金属钢线3的中心绳股8与股线9之间产生热塑性树脂10缺失的空洞，不能充分地将热塑性树脂10填充于金属钢线3。
为了防止上述的问题，将模头5管理为热塑性树脂10进行熔融的温度。就模头5而言，通过将内部的温度管理为热塑性树脂10进行熔融的温度，可以将金属钢线3及热塑性树脂10的温度维持在相同温度，可以在金属钢线3的中心绳股8与股线9之间不产生热塑性树脂10缺失的空洞的情况下填充热塑性树脂10。从模头5生成的复合材料由于在金属钢线3的中心绳股8与股线9之间不产生热塑性树脂10缺失的空洞，因此适合于由金属钢线3和热塑性树脂10和帆布11构成的自动扶梯扶手30。用异形挤出成型装置20制造的自动扶梯扶手30由于在金属钢线3的中心绳股8和股线9之间不发生热塑性树脂10缺失的空洞，因此金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度提高，拉拔强度稳定。
对使用上述的异形挤出成型装置20来成型自动扶梯扶手30的工序进行说明。
金属钢线供给装置22生成金属钢线3、将金属钢线3向下游侧送出(金属钢线生成工序)。将通过金属钢线供给装置22而生成的金属钢线3和从布供给卷轴2出来的帆布11在预加热装置4中加热到与热塑性树脂10的熔融温度同等以上的温度，以使得在模头5内成为与热塑性树脂10的熔融温度相同的温度(预加热工序)。从挤出成型机6将温度及注入压力被管理的热塑性树脂10供给到模头5(树脂供给工序)，使被加热的金属钢线3及帆布11在模头5内在与熔融的热塑性树脂10相同的温度下合流。金属钢线3、帆布11、热塑性树脂10合流后，将金属钢线3、热塑性树脂10、帆布11一体化的复合材料从模头5内挤出为自动扶梯扶手30的形状(复合材料形成工序)，为了维持其形状，在冷却部23中用冷却水强制地进行冷却(强制冷却)(冷却工序)。冷却后，用拉出驱动部24将作为固化的复合材料的自动扶梯扶手30拉出，将自动扶梯扶手30收纳于收纳部25(收纳工序)。
将图1中所示的预加热装置4和模头5进行配置以使得在从预加热装置4到模头5的移动中与热塑性树脂10的熔融温度相比不降低。应予说明，在将预加热装置4接近于模头5来配置、在从预加热装置4向模头5的移动中被加热的金属钢线3及帆布11的温度不下降的情况下，可以用预加热装置4使加热金属钢线3及帆布11的温度与热塑性树脂10的熔融温度为相同的温度。
就实施方式1的金属钢线3而言，由于具备预加热装置4、被温度管理的模头5，因此能够在温度没有下降的状态下从预加热装置4送出到模头5，能够将金属钢线3的温度维持为与热塑性树脂10的温度同等以上的温度(温度范围为热塑性树脂的熔融温度以上且分解温度以下)。
通过将金属钢线3的温度维持为与热塑性树脂10的温度同等以上的温度(温度范围为热塑性树脂的熔融温度以上且分解温度以下)，实施方式1的热塑性树脂10即使在模头5内与金属钢线3接触，也不会被金属钢线3夺取热而温度下降、引起固化，可以保持与从挤出成型机6被挤出时同等的均匀的粘度及流动性。
因此，就实施方式1的自动扶梯扶手30而言，在使用复合材料的异形挤出成型工艺中使金属钢线3的温度与热塑性树脂10的温度为相同温度，由此可以使热塑性树脂10在模头5内热塑性树脂10没有固化的情况下、将热塑性树脂10均匀且充分地填充于金属钢线3的中心绳股8与股线9之间，可以提高金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度。应予说明，温度中的相同包括大致相同(几乎相同)。所谓大致相同，是考虑了误差的容许范围内。实施方式1的自动扶梯扶手30由于金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度提高，因此可以长期地谋求拉拔强度的稳定化。
实施方式1的异形挤出成型装置20，在使用复合材料的异形挤出成型工艺中，进行热塑性树脂10的注入压力及温度的管理，将热塑性树脂10挤出到模头5，由此可以在金属钢线3的中心绳股8与股线9之间不产生热塑性树脂10缺失的空洞的情况下均匀且充分地将热塑性树脂10填充于金属钢线3。实施方式1的异形挤出成型装置20可以制造金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度提高、复合材料的强度稳定化了的自动扶梯扶手30、即品质提高了的自动扶梯扶手30。
如以上，根据实施方式1的自动扶梯扶手30，其特征在于，金属钢线3具备中心绳股8和以使得包围中心绳股8而配置的多个股线9，中心绳股8与股线9的距离在该中心绳股8和该股线9的延伸方向的各个位置中是相同的，在中心绳股8与股线9之间不形成空洞地填充热塑性树脂10，因此可以提高自动扶梯扶手30中的金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度，使拉拔强度稳定化。
根据实施方式1的自动扶梯扶手的制造方法，其特征在于，包括：金属钢线生成工序，其中配置中心绳股8和以使得包围中心绳股8的多个股线9，且在该中心绳股8和该股线9的延伸方向施加张力以使得中心绳股8与股线9的距离成为相同，生成金属钢线3；预加热工序，其中将金属钢线3加热到熔融的热塑性树脂10的温度以上；复合材料形成工序，其中将在预加热工序中被加热的金属钢线3与熔融的热塑性树脂10一体化、从加工成自动扶梯扶手30的剖面形状的模头5挤出而形成复合材料；和冷却工序，其中将在复合材料形成工序中形成的复合材料进行强制冷却；因此可以制造金属钢线3对于热塑性树脂10的拉拔强度提高、拉拔强度稳定化的自动扶梯扶手30、即品质提高了的自动扶梯扶手30。
实施方式2.
图5为根据本发明的实施方式2的扶手中间生成物的剖面图，图6为根据本发明的实施方式2的自动扶梯扶手的剖面图。实施方式2的自动扶梯扶手30为被多层成型的产物。就实施方式2的自动扶梯扶手30而言，首先，通过将金属钢线3、热塑性树脂10、帆布11在模头5内一体成型、冷却，进行一层成型。一层成型完成的为扶手中间生成物26。进行一层成型后，为了使其具有刚性，在与扶手中间生成物26中的帆布11的相反侧即热塑性树脂10的露出部27，进行厚地涂布为与热塑性树脂10相同的材料的热塑性树脂28的多层成型。如图6中所示那样，实施方式2的自动扶梯扶手30具备扶手中间生成物26和热塑性树脂28。
在进行一层成型时，热塑性树脂10形成覆盖金属钢线3的程度的规定膜厚。具体地，就覆盖扶手中间生成物26中的金属钢线3的第一热塑性树脂(热塑性树脂10)而言，与安装自动扶梯扶手30的自动扶梯对置的内面(安装帆布11的一侧)和作为内面的相反侧的露出部27的外面的膜厚为上述规定膜厚，例如为金属钢线3中的第一热塑性树脂(热塑性树脂10)的膜厚方向的高度的2倍以内。热塑性树脂10的量越少，从模头5出来后的扶手中间生成物26的冷却速度越快，通过固化的热塑性树脂10将金属钢线3固定。由此，热塑性树脂10向金属钢线3的填充变得密实，拉拔强度变强。就实施方式2的自动扶梯扶手30而言，与实施方式1同样地，中心绳股8与股线9不接触地得到配置、并且多个股线9彼此不接触地进行配置成为可能。
实施方式3.
将热塑性树脂10通过挤出成型机6而注入模头5内。在实施方式3中，对通过使挤出成型机6内的温度最优化而与实施方式1、实施方式2相比热塑性树脂向金属钢线3的填充密实、拉拔强度强的自动扶梯扶手30进行说明。
图7为根据本发明的实施方式3的自动扶梯扶手的剖面图，图8为根据本发明的实施方式3的其他的自动扶梯扶手的剖面图。在实施方式3中，就挤出成型机6内的温度而言，加热到作为与热塑性树脂10相同的材料的热塑性树脂29的分解没有开始的上限的温度。由于热塑性树脂29具有温度越高、粘度越下降的特性，因此通过使挤出成型机6内成为高温，通过挤出成型机6的热塑性树脂29的粘度下降。通过使挤出成型机6内成为高温、使用没有被分解而粘度下降到最小值的热塑性树脂29，在模头5内热塑性树脂29向金属钢线3的进入变得良好，将热塑性树脂29充分地填充于中心绳股8与股线9的周围，金属钢线3对于热塑性树脂29的拉拔强度变高。
实施方式3的自动扶梯扶手30，通过使用没有被分解而粘度下降到最小值的热塑性树脂29，与实施方式1和实施方式2相比，热塑性树脂29向金属钢线3的填充变得密实，拉拔强度变强。
应予说明，本发明在其发明的范围内可以将各实施方式自由地组合，或者将各实施方式适当地进行变形、省略。
符号的说明
3…金属钢线、5…模头、8…中心绳股、9…股线、10…热塑性树脂、27…露出部、28…热塑性树脂、29…热塑性树脂、30…自动扶梯扶手。
