JP2780975B2 - ラップアラウンド熱回復性物品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱回復性物品、詳しくはケーブルまたはワ
イヤーの自由端がなくても標示のためにケーブル、ワイ
ヤー接続部などに容易かつ好都合に装着できるラップア
ラウンドスリーブとして使用する場合に適当である熱回
復性物品に関する。 熱回復性物品には、一般的に円筒状の導管を修理およ
び保護する場合のシールまたは他のクロージャーとし
て、あるいはワイヤーを識別するための標示スリーブと
して使用する場合に広く受け入れられている。典型的に
は、そのような物品は、断面が連続した閉曲線を示す熱
収縮性チューブ状スリーブを有して成る。そのような構
造の熱回復性スリーブには、クック（Cook）のアメリカ
合衆国特許第3,086,242号ならびにエヴァンズ（Evans）
のアメリカ合衆国特許第3,894,731号、第3,985,852号お
よび、第4,032,010号により製造されるものがある。 熱回復性に変えることができる有機材料および金属材
料は共に良く知られている。そのような材料から作られ
た物品は、元の熱安定構造から第２の熱不安定構造に変
形できる。この物品は、加熱されるだけで熱不安定構造
から元の熱安定構造に戻るかまたは戻ろうとできるの
で、熱回復性と呼ばれる。 多くの用途では、チューブ状スリーブはほぼ満足すべ
きものであるが、スリーブを上で滑動させる、識別すべ
きケーブルまたはワイヤーの場合、チューブ状スリーブ
に自由端を提供することが必要である。この適用方法
は、しばしば明らかに不都合であり、ケーブルまたはワ
イヤーを既に成端した後に標示を変更する修理または他
の場合、特にそうである。 適用時に装着すべき基材の自由端を必要としない種々
の熱回復性ラップアラウンドクロージャーが提案されて
いるが、何らかの端の機械的接続が必要であり、従っ
て、スリーブマーカーとして使用する場合は不都合であ
る。また、タイラップによりワイヤーに締結できる種々
のタグが提案されているが、これらも実用上は使用する
のがそれほど好都合でない。 アクションクラフト・プロダクツ（Actioncraft Prod
ucts）は、既に成端したワイヤーに容易に「スナップオ
ン」装着することを特徴とする割りスリーブ積層製品を
製造している。しかしながら、これらのマーカーの製造
方法故に、マーカーを予め印刷して供給するが、このこ
とは、新しいマーカーを別のところで印刷する必要があ
るので、ケーブルまたはワイヤーの再経路指示を行う場
合は常に相当な遅れが伴う。この種類の新しいマーカー
が他の目的に必要である場合、同じ遅れが生じるのは当
然である。 また、ラップアラウンドスリーブは、エヴァンズ（Ev
ans）のアメリカ合衆国特許第3,847,721号および第3,98
8,399号ならびにソヴィッシュ（Sovish）らのアメリカ
合衆国特許第3,899,807号で提案されている。エヴァン
ズは、厚さ方向で異方性勾配を付与するために、分子配
向単一ポリマー層を区分的にアニールすることにより、
渦巻き状に熱回復し得るようにした物品を開示してい
る。ソヴィッシュらは、第１熱回復性層を第２の相対的
に非熱回復性の層に積層することにより渦巻き状に熱回
復し得るようにした物品を開示し、積層物品が回復時に
渦巻くように第２層が第１層の線形回復に抗する。エヴ
ァンズおよびソヴィッシュらの物品は、主として物品の
最終形状を調節することが困難であるという状況のため
に、工業的には成功していない。 種々の目的のために、材料を異形押出することが他の
人々により提案されている。これらの中には、ブランデ
イズ（Brandeis）のアメリカ合衆国特許第208,363号、
アレイ（Allen）のアメリカ合衆国特許第2,613,620号、
ラック（Ruck）らのアメリカ合衆国特許第2,952,037
号、ネヴィン（Nevin）らのアメリカ合衆国特許第3,46
1,499号、オッペル（Opfell）のアメリカ合衆国特許第
3,558,420号およびベール（Behr）のアメリカ合衆国特
許第3,848,035号がある。しかしながら、これらはいず
れもラップアラウンド熱回復性スリーブに関するもので
はない。 従って、基材への適用時に自由端の存在を必要としな
い熱回復性ラップアランド物品の必要性は未だに克服さ
れないままであると考えられよう。 そこで、本発明の目的は、基材への適用時に自由端の
存在を必要としない改善された熱回復性ラップアラウン
ド物品を提供することである。 使用時に印刷事項を標示し易い改善された熱回復性ラ
ップアラウンド物品を提供することが本発明の別の目的
である。 使用が好都合かつ容易である改善された熱回復性ラッ
プアラウンド物品を提供することが本発明のもう１つの
目的である。 本発明のこれらおよび他の目的は、添付図面と共に考
察する以下の説明を参照することにより更に明確になる
であろう。 本発明の１つの要旨は、ポリマー材料を所定形状に異
形押出する工程、ポリマー材料を照射する工程、および
次にポリマー材料をほぼ平坦な構造に変形する工程を含
んで成る、熱回復性物品を製造する方法に関する。この
方法に続く工程は、ポリマー材料の少なくとも一方の主
表面に印刷事項を付着する工程、材料を回復させる工程
および／またはポリマー材料を選択的に穿孔する工程を
含んで成ってよい。 本発明の別の要旨は、対向表面を有するほぼ平坦なポ
リマー材料層を有して成る熱回復性物品に関する。熱回
復性物品は、熱不安定状態にあり、各主表面は潜在的な
回復応力を有し、一方の主表面の潜在的な回復応力は、
他方の主表面の潜在的な回復応力と向きが反対である。
所定の形状への回復時に、物品は、それぞれの主表面に
対して実質的に残留応力を示さない。また、物品は、少
なくとも一方の主表面に付着された印刷事項および選択
的に配置された孔を有していてよい。 本発明の最後の要旨は、対向主表面を有するポリマー
材料層を所定の形状に異形押出する工程、ポリマー材料
を照射する工程および次にポリマー材料をほぼ平坦な構
造に変形する工程を含んで成る方法により製造される熱
回復性物品に関する。そのように変形された物品は、熱
不安定状態であり、各主表面は、潜在的な回復応力を有
し、一方の主表面の潜在的な回復応力は、他方の主表面
の潜在的な回復応力と向きが反対である。この熱回復性
物品を製造する方法は、ポリマー材料の少なくとも一方
の主表面に印刷事項を付着する工程、物品を回復させる
工程および／またはポリマー材料を選択的に穿孔する工
程を更に包含してよい。 第１図は、本発明の方法を示すブロックダイヤグラム
である。 第２図は、本発明により所定形状にしたポリマー材料
の異形押出品の斜視図である。 第３図は、本発明により変形した第２図のポリマー材
料の斜視図である。 第４図は、本発明による異形押出品の別の態様の断面
図である。 第５図は、回復後の第３図のポリマー材料の斜視図で
ある。 第６図および第７図は、使用する場合の本発明の物品
を示す斜視図である。 第８図は、接着剤の追加層を有する第２図の異形押出
品の斜視図である。 第９図は、応力分布を示した従来技術の物品の端面図
である。 第10図は、応力分布を示したもう１つの従来技術の物
品の端面図である。 第11図は、応力分布を示した第３図の矢印11の方向の
本発明の物品の端面図である。 本発明は、ポリマー材料を所定形状に異形押出する工
程、ポリマー材料を照射する工程、および次にポリマー
材料をほぼ平坦な構造に変形する工程を含んで成る、熱
回復性物品を製造する方法を開示する。この方法に続く
工程は、ほぼ平坦なポリマー材料の少なくとも一方の主
表面に印刷事項を付着する工程、物品を加熱して所定の
形状に向かって回復させる工程および／またはほぼ平坦
なポリマー材料を選択的に穿孔する工程を含んで成って
よい。 図面、特に第１図には、本発明の方法を示すブロック
ダイヤグラムが示されている。即ち、本発明の方法の最
初の工程は、ポリマー材料を所定形状に異形押出する工
程から成る。好ましい所定の形状は、第２図に番号10に
より示されている。この図面から理解できるように、こ
の形状は重なりまたはコイル形状の構造を有する。重な
りまたはコイル形状の構造が好ましい理由は、後程明確
になるであろう。 異形押出品は、本質的にポリマー材料の単一層から成
るのが好ましい。異形状はポリマー材料の２層またはそ
れ以上の層が存在するように同時押出ししてよい場合が
あるということが当然考えられ、これは、本発明の範囲
内に包含されると考えられる。これは、当業者が適当な
押出装置を有するなら、当業者の技量の範囲内にあるの
は当然である。 別法では、所定形状は第４図に示すようにＣ字形状で
あってよい。 この方法の次の工程は、適当な電子ビーム源によりポ
リマー材料を照射して材料を架橋する工程である。 引き続いて、方法は、ポリマー材料をほぼ平坦な構造
に変形する工程を更に含んで成る。この変形は、実際に
は少なくとも３つの独立した工程を含んで成る。押出材
料を、最初にその結晶融点以上に加熱し、異形品を開
き、次に対向ロール間を通過させて平坦にする。また、
ローリング工程と同時に、材料を結晶融点以下に冷却す
る。これで、材料は熱不安定状態となる。第３図は、平
坦化した後の異形材10を示す。第３図に示すように材料
を平坦化した場合、次の取り扱いまたは輸送のために材
料を容易に巻き上げることができると考えられる。 次の工程において、ポリマー材料を選択的に穿孔して
よい。この孔は少なくとも２つの形態を採ってよい。第
１の種類の孔12は、、平坦材料層を横切って横断方向に
延びている孔であり、第２の形態の孔14は、平坦材料の
長手方向に延びているピン供給孔の形態であってよい。
これらの孔の理由は、後程明確になるであろう。 本発明の方法は、ほぼ平坦なポリマー材料の少なくと
も一方の主表面16に印刷事項15を付着する工程を更に含
んで成ってよい。第３図に示すように、印刷事項は図面
を見る者から見えない主表面に付着されている。従っ
て、印刷事項は影のように示されている。 第３図に示す物品10は、実際にはマーカーのストリッ
プであることが理解できよう。印刷事項15は、識別符号
として機能する。横断方向孔12により、個々のマーカー
18、20、22、24などを分割できる。長手方向の孔14（即
ち、ピン供給孔）は、ドットマトリックスプリンターの
ような適当な印刷装置の牽引供給機構に相補的である。 本発明の方法の最後の工程では、マーカーのストリッ
プを加熱して所定の形状に向かって回復させてよい。再
度、第３図を参照すると、物品は、矢印26の方向で第２
図に示す所定の形状に向かって回復することになる。回
復したマーカーのストリップを第５図に示す。 従って、本発明の方法は、効率的かつ融通性のある連
続したマーカーのストリップの製造を提供する。変形
後、平坦化したストリップを貯蔵または輸送のために巻
き上げることができる。ストリップを巻き上げる代わり
に、孔をあける装置に、次の印刷のためにドットマトリ
ックスプリンターのような適当なプリンターに直接供給
してよい。この時点で、マーカーのストリップを再度巻
き上げるか、あるいは、ストリップを加熱区域、例えば
加熱器に直接供給してポリマー材料を回復させてよい。 第６図および第７図を参照すると、使用に際して、回
復させたマーカーをそのストリップから離す。識別する
のが望ましいワイヤー部分19に対してほぼ平行にマーカ
ー、例えばマーカー18を配置する。次に、間隙28がワイ
ヤーを受容するようにマーカー18をワイヤー19に押し付
けて配置する。マーカー材料の弾力性により間隙28は十
分に変化でき、その結果、広範囲な寸法のワイヤーに適
応できる。次に、マーカー18を第６図に示した矢印21の
方向に回転して、第７図に示すようにワイヤーが間隙30
内に入るまでワイヤーの回りでマーカーを回転する。こ
れで、マーカー18は完全に装着される。 本発明の物品を使用する別法（図示せず）では、第３
図に示したマーカーのストリップから例えばマーカー18
を外す。平坦なマーカー18をワイヤーに隣接して配置
し、次に、加熱してマーカーを回復させる。回復時に、
マーカーは、ワイヤーの回りで渦巻き、その結果、第７
図に示す場合と同様の最終状態となる。 第４図の態様を使用する場合、空隙30′にワイヤーが
入るまで、単にワイヤーを間隙28′に挿入すればよい。
ワイヤーからマーカーが落下するのを避けるために、間
隙28′は識別すべきワイヤーの外径より小さくする必要
があるのは当然である。マーカーは、間隙28′を幾らか
大きくできるある程度の弾力性を有するので、間隙28′
がワイヤーの外径より小さいという事は全く問題となら
ない。物品は、架橋後に弾性記憶特性を示す種々の熱可
塑性材料から製造することができる。そのような熱可塑
性材料には、ポリエチレン、フルオロポリマー、エラス
トマーなどが包含される。しかしながら、標示（markin
g）スリーブ形成に使用する製品に適当な材料の選択
は、以下の点に考慮して行う必要がある。第１に、材料
は、インクが適当に乾燥する前にインクが消えることな
く印刷した製品を普通に取り扱えるように、インクに対
する受理性が十分でなければならない。第２に、一旦回
復してワイヤーケーブルに装着された材料は、時間の経
過により、あるいはターミナルブロック付近で多くのワ
イヤーを一体に束ねる場合に行う通常の取り扱いに付さ
れる場合に、開いたりまたは落下したりせずワイヤーに
保持されるように十分に硬質でなければならない。この
ような制限を考慮すると、本発明で使用するにはポリビ
ニリデンフルオライドが特に適当に機能することが見出
された。しかしながら、他の半硬質材料または硬質材料
も満足すべく機能することが考えられる。そのような材
料には、ポリビニリデンフルオライドのコポリマー、中
密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレンとテ
トラフルオロエチレンとのコポリマー、エチレンとクロ
ロトリフルオロエチレンとのコポリマーおよび半硬質ポ
リ塩化ビニルが例として包含されるが、これらに限定さ
れるものではない。半硬質なる語は、剛性または見掛け
弾性率が10000〜100000psiであるプラスチックを意味す
る。硬質なる語は、剛性または見掛け弾性率が100000ps
iを越えるプラスチックを意味する。 本発明の興味あるかつ非常に驚くべき側面は、インク
を適用した場合、ポリマー材料の回復後は、インクが耐
久的に付着していることが見出されたことである。耐久
的な語は、印刷事項を付着したマーカーが軍仕様（Mili
tary Specification）MIL−Ｍ−81531および軍標準（Mi
litary Standard）MIL−STD−202Fで規定される試験に
合格することを意味する。これらの軍の要件は、基材上
のインクの耐久性を試験するための種々の試験を規定し
ている。MIL−Ｍ−81531では、消しゴムを使用して所定
回数こすることが規定されている。MIL−STD−202Fで
は、所定の溶媒に浸漬して、次に歯ブラシで磨く、より
過酷な試験を規定している。印（即ち、印刷事項）がこ
の試験に合格すると、耐久的に標示されていると見なさ
れる。 耐久的に印を付ける従来技術の方法はうまく行かない
か、あるいは少なくとも厄介であるので、この結果は全
く驚くべきことである。耐久的な印を形成する１つの方
法は、インクを非常に受理し易い材料に別の表面被覆を
適用する方法である。耐久的な印を形成するもう１つの
方法は、パーマタイジング（permatizing）による方法
であり、レイケム・コーポレイション（Raychem Corpor
ation）により工業化されている方法である。いずれの
特定の理論にも拘束されるものではないが、印の耐久性
は、例えば押出時の溶融破壊またはマーカーのローリン
グの間の後の粗面化の結果として生じる特定の表面構造
によるものであると考えられる。表面構造のこの発現に
よりインクが「隠れる」ための孔またはくぼみおよび割
れ目が形成され、これは回復後により小さくなり、溶媒
または取り扱いにより後でインクが摩耗するのを有効に
防止する。 発明者により見出された驚くべき印の耐久性は、本明
細書に記載された物品およびマーカーだけに限定される
ものではなく、印の耐久性が望まれる他のポリマー物品
およびマーカーに広く適用される。 本発明のもう１つの態様を第８図に示している。この
態様では、一般的に10″により示される押出異形材は接
着材料32の内側層を含む。この接着材料は、熱回復性物
品が第３図に示すような平坦な状態にある場合に最も好
都合に適応できる。接着剤を適用することの方法は、第
２図に示す構造に適用する場合は同時押出するのが好ま
しい。接着剤は、下にあるポリマー材料の回復温度で流
動するようなホットメルト接着剤であるのが更に好まし
い。 一見したところ、本発明の熱回復性物品は、従来技術
において説明したエヴァンズおよびソヴィッシュらの熱
回復性物品に類似しているように見える。しかしなが
ら、本発明の物品は基本的に異なると考えられる。この
点に関しては第９〜11図を参照すると判り易いであろ
う。第９図は、エヴァンズの方法により製造した物品34
における応力分布を示す。エヴァンズの物品は、矢印36
により示される中で凍結された引っ張り回復応力を示す
ように配向されている。しかしながら、エヴァンズの物
品の片側38は、その側で凍結される引っ張り回復応力を
少なくするか、あるいは除去するようにアニールされて
いる。このようにして異方性応力勾配が形成されてい
る。第10図は、ソヴィッシュらの方法により製造した物
品40の応力分布を示す。この物品では、矢印46により示
される凍結引っ張り回復応力は、物品の１つの層42だけ
に加えられ、第２の積層した層44はそのような凍結引っ
張り回復応力を含んでいない。従って、ソヴィッシュら
の物品40の界面48では、本質的に０の応力から実質的に
最大の凍結引っ張り回復応力までの急激な変化が存在す
る。エヴァンズの物品34では、変化はそれほど急速では
ないが、本質的にはソヴィッシュらの物品と同じであ
る。しかしながら、第11図に示す本発明の物品では、平
坦な寸法熱不安定構造は、最大の凍結引っ張り回復応力
を示す一方の表面17を有し、他方、反対側の表面16は、
最大の凍結圧縮応力を示す。引っ張り応力および圧縮応
力は、異形押出物品を開いて平坦にした結果として生じ
るのは当然である。従って、押出材料を平坦化する過程
で、圧縮応力54を凍結回復応力に重ねることが可能とな
る。しかしながら、この圧縮応力は、凍結回復応力の分
布に大きな影響を与えず、従って、対向する表面は、そ
れぞれ引っ張り回復力および圧縮回復力を有する。 引っ張り回復応力および圧縮回復応力なる語は、以下
の意味を有すると理解されよう。引っ張り回復応力なる
語は、回復しないように拘束したままで回復温度まで加
熱した場合、実質的に引っ張り変形することにより予め
寸法熱不安定状態にした物品が示す回復応力を意味す
る。圧縮回復応力なる語は、回復しないように拘束した
ままで回復温度まで加熱した場合、実質的に圧縮変形す
ることにより予め寸法熱不安定状態にした物品が示す回
復応力を意味する。 更に、本発明は、対向表面を有するほぼ平坦なポリマ
ー材料層を有して成る熱回復性物品を開示する。この物
品は、熱不安定状態に有り、各主表面は潜在的な回復応
力を有し、一方の主表面の潜在的な回復応力は、他方の
主表面の潜在的な回復応力と向きが反対である。所定の
形状に回復する時、物品は、各主表面に対して実質的に
残留応力を示さない。 第３図では、本発明の熱回復性物品を示し、物品は、
対向表面16、17を有するほぼ平坦なポリマー材料層を有
して成る。物品は熱不安定状態にある。第11図を参照す
ると、各主表面16、17は、潜在的な回復応力を有し、対
向する側の潜在的な回復応力は向きが反対であることが
判る。向きが反対というのは、一方の側の潜在的な回復
応力は、その性質が実質的に圧縮性であり、他方の側の
潜在的な回復応力は、その性質が実質的に引っ張り性で
あることを意味する。第５図に示すような所定形状に回
復する時に、物品は、各主表面に対して実質的に残留応
力を示さない。従って、材料が自由に回復できる場合、
材料の回復の結果として完全に緩和した時に第11図に示
す応力は実際に消失する。その結果は、第９図および第
10図に示した従来技術の物品とちょうど反対の状態であ
る。これらの物品は、加熱時に本発明の形状に同様の渦
巻き形状を形成する傾向にあるが、応力の緩和は認めら
れない。 更に、第３図に示すように、物品は、印刷事項15を含
んでよく、また、通常含んでいる。先に説明したよう
に、印刷事項は通常耐久的に付着される。 個々の物品を分割できるようにするには、選択的に配
置した孔12をこの目的のために供給してよい。 最後に、本発明は、対向主表面を有するポリマー材料
層を所定形状に異形押出する工程、ポリマー材料を照射
する工程および次にポリマー材料をほぼ平坦な構造に変
形する工程を含んで成る方法により構造される熱回復性
物品を提供する。この物品は、熱不安定状態にあり、各
主表面は潜在的な回復応力を有し、一方の主表面の潜在
的な回復応力は、他方の主表面の潜在的な回復応力と向
きが反対である。 明らかなように、この方法により製造される熱回復性
物品は、先に説明した第１図の方法により製造した物品
にほぼ一致する。 この物品を製造する方法は、ポリマー材料の少なくと
も一方の主表面に印刷事項を付着する後の工程および次
に物品を加熱して所定形状に向かって回復させる後の工
程を含んで成ってよい。所定形状に向かって回復する場
合、物品は、各主表面に対して実質的に残留応力を示さ
ない。最後に、この物品を製造する方法は、ほぼ平坦な
ポリマー材料を選択的に穿孔して個々のマーカーを分割
する手段を提供する後の工程を含んで成ってよい。 本発明の概念から逸脱することなく、本明細書に特に
記載したこれらの態様に優る本発明の他の修正を行うこ
とは、本明細書の記載を知った当業者であれば明白なこ
とであろう。従って、そのような修正は、添付の請求の
範囲のみにより限定される本発明の範囲内のものである
と見なされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィヒト、スティーブ アメリカ合衆国 94560 カリフォルニ ア、ニューアーク、アービュー・ドライ ブ 7136番 (56)参考文献 特開 昭54−23660（ＪＰ，Ａ) 米国特許3988399（ＵＳ，Ａ) 米国特許3483285（ＵＳ，Ａ) 米国特許4637944（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．熱回復性物品を製造する方法であって、 ポリマー材料を所定形状に異形押出する工程、 ポリマー材料を照射する工程、 照射したポリマー材料をその結晶融点以上に加熱する工
   程、 ポリマー材料を開いてほぼ平坦な構造にする工程、およ
   び 平坦な構造の状態でポリマー材料を冷却する工程 を含んで成る方法。 ２．ほぼ平坦なポリマー材料の少なくとも１つの主表面
   に印刷事項を付着する後の工程を更に含んで成る請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３．物品を加熱して所定の形状に向かって回復させる後
   の工程を更に含んで成る請求の範囲第１項または第２項
   記載の方法。 ４．ほぼ平坦なポリマー材料を選択的に穿孔する後の工
   程を更に含んで成る請求の範囲第１項または第２項記載
   の方法。 ５．ポリマー材料が、本質的にポリマー材料の単一層か
   ら成る請求の範囲第１項記載の方法。 ６．接着剤の層を適用する後の工程を更に含んで成る請
   求の範囲第１項記載の方法。 ７．所定形状は、断面がコイル形状である請求の範囲第
   １項記載の方法。 ８．所定形状は、断面がＣ字形状である請求の範囲第１
   項記載の方法。