JP2004284229A

JP2004284229A - Method and equipment for extruding ceramic hollow molded body

Info

Publication number: JP2004284229A
Application number: JP2003080217A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Maeda; 寿彦前田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a void fault is left inside a sintered body by a spider mark located inside a ceramic molded body and left when the body passes a spider part retaining an inner die part, on the occasion of extruding a ceramic hollow molded body, and this causes deterioration in strength. <P>SOLUTION: In a method and equipment for extruding the ceramic hollow molded body, a ceramic material is put under pressure by rotating an extrusion screw and passed through a mold composed of an outer die and the inner die so that the hollow molded body be molded. The outside of the ceramic hollow molded body is formed by the inner peripheral surface of the outer die, while the inside of the molded body is formed by the outer peripheral surface of the inner die. The section of the outer peripheral surface of the inner die has almost a circular shape and the inner die is supported at the fore end of the extrusion screw so that the central axis thereof coincides with the rotational axis of the extrusion screw. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用部品の用途に好適に用いられる中空形状のセラミック成形体の押出成形方法および押出成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミックの中空形状製品、例えば光通信用スリーブなどの円筒形状製品の製造は押出成形によって行われている。図５（ａ）に、特許文献１に開示されている、一般的な中空形状の円筒状成形体を形成するための金型の断面図を示す。また、図５（ｂ）は、Ｘ−ｘ方向の断面図である。
【０００３】
金型５０は、円筒状成形体の外側を形成する外ダイ５１と内側を形成する内ダイ５２からなり、内ダイ５２は複数のスパイダー５３によって外ダイ５１に支持されている。
【０００４】
セラミック材料は、図示しない押出スクリューを回転することによって圧力を加えられ、軌跡５４を経て金型５０を通過する。通過時には、最初にスパイダー５３によって切断された後、外ダイ５１のテーパー部５１ａを通過するときに圧縮を受けながら金型５０の先端から押し出される。このとき、外ダイ５１によって外側が形成され、内ダイ５２によって内側が形成された中空の円筒状成形体が成形される。
【０００５】
この方法によって成形されたセラミック中空成形体には、セラミック材料がスパイダー５３によって切断された痕跡が残存し、これらはスパイダーマークと呼ばれる。これらのスパイダーマークは、セラミック材料が外ダイ５１のテーパー部５１ａを通過するときに圧縮を受けてその大部分が再接合する。しかしながら、一部は成形体中に残り、焼成後に気孔欠陥となる。特にセラミック材料の場合は、溶融樹脂材料などと比べて可塑性が低いため再接合しにくく、焼成後の磁器の気孔欠陥が残りやすい。
【０００６】
このようなスパイダーマークの残存による気孔欠陥は焼結体の強度低下を生じるという問題がある。さらに、このスパイダー５３によってセラミック材料が切断される時に圧力損失を伴うため、セラミック材料のスムースな流動が阻害されて、成形体の寸法ばらつきが増大するという問題もある。
【０００７】
これらの問題に対処するため、スパイダー５３の数を極力少なくしたり、薄くしたりする工夫や、形状や配置方法について検討されている。例えば、特許文献１には、スパイダーの断面形状について、上流から下流に向かって厚さを減少させることによって、スパイダーマークを原因とする成形体の亀裂を防止する技術が開示されている。
【０００８】
また、図６に、従来工夫されてきたスパイダーマークを防止するためのスパイダー形状の例を示す。図６（ａ）は、スパイダーの形状を渦巻き状に配置することによって、スパイダーマークを円周上に一様に配分し、スパイダーマークが見えにくくなるという効果が得られる。さらに、図６（ｂ）は、スパイダーマークを複雑な形状に配分し、スパイダーマークを見えにくくするとともに、セラミック材料を細かく切断することによって再接合時にある程度の混合が行われ、スパイダーマークを減らす効果が得られる。
【０００９】
その他、スパイダーを使わないで内ダイを保持する工夫も試みられている。例えば、特許文献２では、パイプ押出用の金型においてマンドレル（内ダイ）を磁力によって非接触に保持する技術が開示され、特許文献３では、マンドレル（内ダイ）を金型の出口部に片持ち状態で支持する方法が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−２８５８３７号公報（図１、図４）
【００１１】
【特許文献２】
特開平９−１６２８号公報（請求項１、請求項２）
【００１２】
【特許文献３】
特開平６−３１７９２号公報（請求項１）
【００１３】
【特許文献４】
特開平８−９４８８１号公報（図１、図６）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１や図５、図６に示す方法は、いずれもスパイダーを用いるため、成形体のスパイダーマークを見えにくくすることができたとしても、完全に除去することができなかった。したがって、焼成後のセラミック磁器製品の気孔欠陥となって強度低下を生じるという問題と、スパイダー通過時の圧力損失による寸法ばらつきが増大する問題については、未解決のまま残されていた。
【００１５】
これは、特に高精度および高信頼性を要求される光通信用コネクタの分野に応用する場合に問題となっている。一例として、特許文献４に示されている光通信用コネクタに用いる割スリーブについて示す。図４（ａ）に、一般的な光ファイバ同士を接続する光コネクタの断面構造を示す。光ファイバ３２を挿通したフェルール３１同士を割スリーブ３３の両端から挿入して突き合わせることによって、接続する。
【００１６】
この割スリーブ３３は、ジルコニアなどのセラミックスからなり、図４（ｂ）に示すように円筒体で長手方向にスリット部３３ａが設けられ、その内周面はフェルール３１の外径よりわずかに小さく精密研磨されている。この割スリーブ３３は、上記に示したようなセラミック中空成形体の押出成形の方法によって、形成した成形体を焼結した後、スリット部３３ａを加工することによって作製することができる。
【００１７】
この割スリーブ３３にフェルール３１を挿入すると、割スリーブ３３が弾性変形してわずかに広がることにより、割スリーブ３３の内周面でフェルール３１を強固に保持することができる。ここで、割スリーブ３３にフェルール３１を挿入すると割スリーブ３３が押し拡げられ、特にスリット部３３ａの対向部に最大応力が印加される。
【００１８】
そのため、割スリーブ３３、特にスリット部３３ａの対向部にスパイダーマークによる気孔欠陥が存在すると、この欠陥が破壊源となって割スリーブ３３が破壊を起こす可能性があった。また実使用上は、フェルール３１が斜めに挿入されることがあり、割スリーブ３３に想定荷重以上の力が加わり、破壊する可能性もあった。
【００１９】
そして、割スリーブ３３の内周面は、フェルール３１の外径よりもわずかに小さく加工する必要があるが、従来の押出成形の方法では、スパイダー通過時の圧力損失による寸法ばらつきによって、目標とする寸法を外れてしまい、焼成後の加工の手間が多大になる可能性があった。
【００２０】
また、特許文献２、３に示されるスパイダーを使わない方法も次のような点で問題があった。まず、特許文献２に示される方法は、内ダイ（マンドレル）を電磁石などの磁力により、外ダイに対して、非接触で浮上保持させるとともに、外ダイ周囲に設けた複数のギャップセンサにより内ダイと外ダイの間隔を調整するものである。
【００２１】
ここで開示されている技術が対象としている樹脂材料の成形においては、押出成形時に材料が内ダイによって剪断されるときにかかる応力は、セラミック材料の成形時と比べて小さい。したがって、樹脂成形時は、磁力による保持でも成形中に内ダイは変位せず、十分に機能するが、同じ構造によってセラミック材料の成形を行うと、材料が剪断されるときに内ダイにかかる応力が大きく、成形中に内ダイが変位して、高精度の成形体を得ることができないという問題があった。
【００２２】
さらに、光通信用部品の分野では、外周面と内周面の同心度が高い高精度の成形体が要求されるが、金型の大きさが小さいため、外ダイ部に設けることができるギャップセンサ数には限界があり、十分に調整を行うことができないという問題もあった。
【００２３】
また、特許文献３に示される方法は、内ダイ（マンドレル）を金型の出口部に片持ち状態で支持しているため、金型の上流に向かうに連れて、内ダイが中心軸から外れる方向にぶれやすくなる。したがって、この方法で、セラミック材料の成形を行うと、内ダイ部に大きな剪断応力がかかるため、内ダイが中心軸から外れて変位することが多く、また、流動するセラミック材料が片持ち部分によって抵抗を受けて、スムースな流動が阻害され、高精度の成形体を得ることが難しいという問題があった。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック中空成形体の押出成形方法および押出成形装置は、上述の問題に鑑み、案出されたものであり、押出スクリューを回転してセラミック材料に圧力を加え、該セラミック材料を外ダイと内ダイとからなる金型の間を通過させて、中空成形体を成形するセラミック中空成形体の押出成形方法および押出成形装置におけるものである。
【００２５】
ここで、セラミック中空成形体の外側は、外ダイの内周面によって形成され、セラミック中空成形体の内側は、内ダイの外周面によって形成される。そして、内ダイの外周面の中心軸方向に垂直な断面が略円形状を有し、かつ内ダイの外周面の中心軸が押出スクリューの回転軸と一致するように、内ダイが押出スクリュー先端に支持されていることを特徴とするものである。
【００２６】
すなわち、内ダイを外ダイに支持するスパイダーをなくし、内ダイを押出スクリュー先端に支持することによって、セラミック中空成形体にスパイダーマークが発生しなくなる。したがって、スパイダーマークを原因とする気孔欠陥によって生じる、焼成後のセラミック磁器中空体の強度低下をなくすことができる。
【００２７】
さらに、スパイダーによる切断時に生じる圧力損失が発生せず、セラミック材料がスムースに流れるために、寸法ばらつきをなくすことができる。
【００２８】
また、内ダイの外周面の中心軸が押出スクリューの回転軸と一致しているので、押出スクリューが回転しても、内ダイの外周面は中心軸に対して変位することがない。したがって、内ダイの外周面は、常に中心軸から一定の距離を保った状態で、セラミック中空成形体の中空部内周面の形成を行うことができるので、成形体中空部の内周面断面について、高い真円度が得られ、高品質の成形体を得ることができる。
【００２９】
さらに、材料の成形時には、内ダイの外周部に等方的に応力が印加されながら、材料が金型の出口方向に向かって押し出されるので、セラミック材料のように剪断応力が大きな材料を成形する際にも、内ダイは変位することがなく、高精度の成形が可能となる。
【００３０】
そして、内ダイを押出スクリュー先端に回転自在に支持するようにすれば、セラミック材料がダイ部を通過するときに、材料の抵抗により内ダイのみがセラミック材料に対して回転を止める。これによって、内ダイが静止した状態でセラミック中空成形体の成形を行うことができるので、成形体中空部の内周面の内径寸法は極めて安定し、内周面の傷も発生しない。
【００３１】
また、外ダイの内周面を略円形状とすることによって、略円形状を有する内ダイの外周面との間で、円筒状の成形体を形成することができる。さらに、外ダイの内周面の中心軸が、内ダイの外周面の中心軸に対して、例えば位置調整用ネジによって調心自在に保持することによって、円筒状成形体の外周面と内周面との同心度を最適に調整し、安定して成形することができる。
【００３２】
なお、本明細書において、真円度とは円形形体の幾何学的に正しい外接円（最も外側の点に接する円）と内接円（最も内側の点に接する円）の差である。また、円筒形状体の同心度とは、外周の中心点を基準とした時の同心円において、内周の中心点までの同心円の直径を指す。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。
【００３４】
図１は本発明の実施形態による押出成形装置の先端ダイ部を示す断面図である。金型１３は、外ダイ１１および内ダイ１２によって構成されている。そして、外ダイ１１は、金型ホルダー１７の内側に位置調整用ネジ２０によって保持され収納されている。さらに、金型ホルダー１７は、固定手段１８によって押出成形機に固定されている。
【００３５】
また、内ダイ１２は断面が略円形状であり、その外周面の中心軸が、押出スクリュー１４の回転軸とほぼ一致するように、押出スクリュー１４の先端部１９に固定支持されている。
【００３６】
セラミック材料は押出スクリュー１４によって、圧力が加えられ、バレル１５内部を通過し、テーパーバレル１６によって圧縮を受けたのちダイ部に流入する。さらに外ダイ１１のテーパー部１１ａによって圧縮を受けたのち外ダイ１１と内ダイ１２の隙間を通過しながら所定の中空形状の成形体を形成して押し出される。
【００３７】
金型１３を構成する外ダイ１１、内ダイ１２は、炭素鋼、ステンレス鋼、超硬合金などの材料を用いて構成することができるが、耐摩耗性および耐腐食性が必要であり、かつ高精度に加工する必要があるため、高硬度の超硬合金を用いることが望ましい。
【００３８】
また、押出スクリュー１４の先端から外側に突き出した内ダイ１２の長さは５０〜１００ｍｍとするのが望ましい。５０ｍｍより小さいと、セラミック材料を圧縮するためのテーパーバレル１６や、外ダイ１１のテーパー部１１ａを設けることが困難になり、圧縮不足による気孔欠陥を生じる恐れがあるためである。また１００ｍｍを超えると、内ダイ１２のたわみなどによる偏心が顕著になって製品寸法が安定せず、製品の内周面に傷を生じる恐れがあるためである。
【００３９】
図２に内ダイの支持方法の一例を示す。内ダイ１２は、押出スクリュー１４の先端に押出スクリュー１４の外周に対する同心度が１０μｍ以下になるよう座グリ穴１４ａを加工し、その穴に溶接固定する。これにより、押出スクリュー１４の回転軸と内ダイ１２の中心軸とがほぼ一致させて固定され、押出スクリュー１４の回転によって内ダイ１２が偏心することなく、所定の同心度を保って成形を行うことができる。
【００４０】
なお、このように内ダイ１２の端部を溶接固定によって直接支持する場合は、内ダイ１２の長さに対して、２０％以上を座グリ穴１４ａ内部に収容して保持するようにすることが、内ダイ１２の偏心やたわみを抑えて、保持することができるため望ましい。
【００４１】
図３に内ダイの支持方法の別の例を示す。押出スクリュー１４外周に対する同心度が１０μｍ以下になるよう座グリ穴１４ｂを加工し、その中にベアリング２１を収納して内ダイ１２を支持した後、セラミック材料が流入しないよう目止めの先端キャップ１４ｃを、ネジなどを用いて固定する。これにより、押出スクリュー１４の回転軸と内ダイ１２の中心軸とがほぼ一致させて固定され、押出スクリュー１４の回転によって内ダイ１２が偏心せずに、成形を行うことができる。
【００４２】
このように内ダイ１２を押出スクリュー１４先端にベアリング２１などの軸受部材を利用して回転自在に支持するようにすれば、セラミック材料がダイ部を通過するときに、材料の抵抗により内ダイのみがセラミック材料に対して回転を止める。これによって、内ダイが静止した状態でセラミック中空成形体の成形を行うことができる。
【００４３】
したがって、より高精度なセラミックス製品を製造する場合、押出スクリュー１４の回転に伴う内ダイ１２の偏心を除去することができ、内径寸法を安定させることができる。また、内ダイ１２が回転しないので、中空成形体内周面に摩擦による傷が発生せず、傷を除去するための加工しろを減らすことができるという効果がある。
【００４４】
このように内ダイ１２の端部を軸受によって支持する場合は、内ダイ１２の長さに対して、２０％以上を軸受の内部に収容して保持するようにすることが、内ダイ１２の偏心やたわみを抑えて、保持することができるため望ましい。
【００４５】
なお、内ダイ１２の端部を回転自在に保持する軸受については、ボールベアリング、エアベアリングや流体ベアリングなどを用いることができる。さらに、潤滑剤や固体潤滑膜などを用いた摺動軸受を用いても良い。
【００４６】
本発明の押出成形方法を用いる場合、セラミック中空成形体の外周形状は、外ダイ１１の内周面によって成形されるので、所望の成形体の外周形状に対応した内周面を持つ外ダイ１１を準備すればよい。
【００４７】
例えば、円筒形状の中空成形体を形成する場合には、外ダイ１１の内周面を略円形状とし、略円形状を有する内ダイ１２の外周面との間で、円筒状の成形体を形成することができる。
【００４８】
また、特に光通信部品の分野で、割スリーブやフェルールなどが円筒形状の成形体に該当するが、これらは外周部と内周部との同心度を高精度に保つ必要がある。本発明では、図１に示すように、押出成形機に固定された金型ホルダー１７に複数の位置調整用ネジ２０を設けて外ダイ１１を調心自在に固定している。これを用いて、外ダイ１１と内ダイ１２との調心を行うことが可能であり、高い同心度の成形体を作製することが可能となっている。
【００４９】
この調心は、先行成形した成形体の同心度を基準にして行うことが望ましい。この理由として、成形体の同心度は、内ダイ１２と外ダイ１１の位置関係のみで決まるものではなく、実際の成形条件によって変動するからである。先行成形した成形体を基準とすることによって、成形時のセラミック材料の流れの状態を反映させた調心が可能であり、同心度寸法を安定させることができる。
【００５０】
この位置調整用ネジ２０は、８ヶ所以上設けることが望ましい。８ヶ所より少ない場合、細かい調心ができないことに加えて、押出成形時の大きな圧力に対して外ダイ１１を金型ホルダー１７に支持する力が弱くなり、調心位置がずれる場合があるためである。
【００５１】
また、位置調整用ネジ２０は、外ダイ１１の外周部を均一な間隔で保持するように設けることが好ましい。その理由は、調整する時にどの方向にずらしたか把握しやすく、操作性が良いからである。
【００５２】
なお、上述の説明では外ダイ１１を調心自在に固定する固定手段として、位置調整用ネジを用いて説明を行ったが、これに限るものではなく、一つの調整軸を金型ホルダー１７に設けた貫通穴を通して外ダイ１１にネジ固定し、この調整軸を電気的にＸＹＺ方向に調整して調心する方法や、外ダイ１１と金型ホルダー１７の間にくさびとなるシックネスゲージなどを打ち込んで調心する方法などの手段を用いても、本発明の目的を達することができる。
【００５３】
【実施例】
実施例として、以下に示す方法で実験を行った。
【００５４】
実験を行った製品形状は、図４（ｂ）に示す光通信用のジルコニア製の割スリーブ３３であり、図１に示す本発明のセラミック中空成形体の押出成形方法を用いる押出成形装置によって、次のように各サンプルの成形を行った。
【００５５】
まず、ジルコニア原料と押出成形に必要なバインダーを混合した材料を押出成形機に投入し、図２に示すように、内ダイ１２を先端に溶接固定した押出スクリュー１４を用いて、位置調整用ネジ２０による外ダイ１１の調心を行わないで押出成形した（サンプルＡ）。
【００５６】
次に、図３に示すように、内ダイ１２を先端にベアリング２１によって支持した押出スクリュー１４を用いて、位置調整用ネジ２０による外ダイ１１の調心を行わないで押出成形した（サンプルＢ）。
【００５７】
また、サンプルＢと同じく内ダイ１２を先端にベアリング２１によって支持した押出スクリュー１４を用いて、あらかじめ先行成形によって位置調整用ネジ２０によって外ダイ１１と内ダイ１２との調心を行ってから押出成形した（サンプルＣ）。
【００５８】
さらに比較のため、図５に示すように、内ダイ５２を外ダイ５１にスパイダー５３によって支持する従来の方法で押出成形した（サンプルＤ）。
【００５９】
なお、中空成形体サンプルの形状は、金型１３として、外ダイ１１の内周面を内径寸法約４ｍｍとし、さらに、内ダイ１２の外周面を外径寸法約３ｍｍとすることによって、外径寸法約３．３ｍｍ、内径寸法約２．４ｍｍ、長さ約１２ｍｍの円筒形状の成形体を得た。
【００６０】
各サンプルは５０個ずつ作製し、押出成形した各サンプルは同一条件で乾燥および焼成し、磁器を作製した。
【００６１】
この円筒形状の磁器のサンプルについて、各サンプルの内径寸法を投影機によって測定し、そのばらつきを最大値と最小値の差であるレンジ（Ｒ）で評価した。さらに、投影機によって外径に対する内径の同心度を測定し、その平均値を求めた。そして、端面をラップ研磨した後、気孔欠陥の有無を金属顕微鏡によって確認した。
【００６２】
この円筒形状の磁器のサンプルの評価後、各サンプルにスリット部３３ａを加工し、光通信用の割スリーブ３３を作製した。各サンプルは、破壊に対する耐久性の評価のため、次の２つの試験を行った。
【００６３】
１番目の試験は、図４（ａ）に示すように、割スリーブ３３の形状を有するサンプルの一端にフェルール３１をサンプルの長軸方向の長さの半分まで挿入固定し、その後、サンプルの他端から別のフェルール３１を手で挿入後引き抜く動作を繰り返す、繰り返し着脱試験である。
【００６４】
２番目の試験はサンプルを垂直に固定し、その上端からテーパー形状のピンゲージを挿入し、破壊に至る荷重をロードセルで測定する荷重試験である。
【００６５】
これらの円筒形状の磁器のサンプルで行った寸法、外観の評価結果および、割スリーブ形状で行った強度評価の結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】

【００６７】
まず、寸法の評価において、内径寸法ばらつきは、従来の方法により作製したサンプルＤが、内径寸法ばらつきがレンジＲで０．０１５ｍｍ、同心度が０．０１８ｍｍであったのに対し、本発明の方法により作製したサンプルＡ、Ｂ、Ｃについては、サンプルＡの内径寸法ばらつきが０．０１１ｍｍ、同心度は０．０１１ｍｍ、サンプルＢの内径寸法ばらつきが０．００９ｍｍ、同心度が０．０１３ｍｍ、サンプルＣの内径寸法ばらつきが０．００９ｍｍ、同心度が０．００８ｍｍといずれも従来の方法により作製したものよりも向上した。
【００６８】
この理由として、従来の方法により作製したサンプルＤは、スパイダー５３による切断時に生じる圧力損失によってセラミック材料がスムースに流れず、内径寸法や同心度がばらついたのに対し、本発明の方法により作製したサンプルは内ダイ１２を押出スクリュー１４の先端に溶接またはベアリング２１によって支持することによって、スパイダーによる切断時の圧力損失がなく、セラミック材料がスムースに流れ、寸法精度が安定したためであると考えられる。
【００６９】
さらに、本発明の方法により作製したサンプルの中で、サンプルＢ、Ｃの内径寸法ばらつきが、サンプルＡよりも良好であったのは、内ダイ１２を押出スクリュー１４の先端にベアリング２１によって回転自在に支持したため、セラミック材料がダイ部を通過するときに、内ダイ１２が静止した状態でセラミック中空成形体の成形を行うことができ、内径寸法が安定したためであると考えられる。
【００７０】
また、本発明の方法により作製したサンプルの中で、サンプルＣの同心度が最も良好であったのは、位置調整用ネジによって先行成形した成形体の同心度を基準にして調心を行ったため、内ダイ１２と外ダイ１１の位置関係だけではなく、種々の原因で乱れるセラミック材料の流れを反映させて調心を行うことができたためであると考えられる。
【００７１】
次に、金属顕微鏡による端面の外観評価では、従来の方法により作製したサンプルＤにおいて気孔欠陥が見られたのに対し、本発明の方法により作製したサンプルＡ、Ｂ、Ｃについては、いずれも気孔欠陥は見られなかった。
【００７２】
この理由として、従来の方法により作製したサンプルＤは、スパイダー５３による切断面であるスパイダーマークの一部が再接合せずに成形体中に残り、その部分が焼結体の気孔欠陥となって強度低下の原因になったのに対し、本発明の方法により作製されたサンプルはスパイダーを用いないため、成形体にスパイダーマークが存在せず、焼結体の気孔欠陥がなくなったためであると考えられる。
【００７３】
また、強度評価における繰り返し着脱試験では、従来の方法により作製したサンプルＤが１００回で１／５０個、５００回で３／５０個、１０００回で８／５０個破壊しているのに対し、本発明の方法により作製したサンプルＡ、Ｂ、Ｃについては、いずれも１０００回の着脱によって破壊は見られず、高い強度を示した。
【００７４】
また、荷重試験では、従来の方法により作製したサンプルＤが平均で１５．４ｋｇｆで破壊したのに対し、本発明の方法により作製したサンプルＡ、Ｂ、Ｃについては、サンプルＡが２８．３ｋｇｆ、サンプルＢ、Ｃでそれぞれ３０．２ｋｇｆ、３０．８ｋｇｆと従来の方法により作製したものと比べて向上した。
【００７５】
この理由として、従来の方法により作製したサンプルＤは、スパイダー５３による切断面であるスパイダーマークの一部が再接合せずに成形体中に残り、その部分が焼結体の気孔欠陥となって強度が低かったものと考えられる。それに対し、本発明の方法により作製されたサンプルはスパイダーを用いないため、成形体にスパイダーマークが存在せず、焼結体の気孔欠陥がなく、高い強度が得られたものと考えられる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のセラミック中空成形体の押出成形方法および押出成形装置は、内ダイの外周面の断面が略円形状を有し、かつ内ダイの外周面の中心軸が押出スクリューの回転軸と一致するように、内ダイが押出スクリュー先端に支持されていることから、内ダイを外ダイに支持するスパイダーを不要とし、セラミック中空成形体のスパイダーマークを消すことが可能となる。したがって、スパイダーマークが原因となる気孔欠陥によるセラミック磁器中空体の強度低下をなくすとともに、成形時にスパイダーによる切断時に生じる圧力損失が発生しないので、セラミック材料がスムースに流れ、成形体の寸法精度が向上する。
【００７７】
さらに、材料の成形時には、内ダイの外周部に等方的に応力が印加されながら、材料が金型の出口方向に向かって押し出されるので、セラミック材料のように剪断応力が大きな材料を成形する際にも、内ダイは変位することがなく、高い寸法精度の成形体が得られる。
【００７８】
そして、内ダイを押出スクリュー先端に回転自在に支持することによって、セラミック材料がダイ部を通過するときに、内ダイが静止した状態でセラミック中空成形体の成形を行うことができるので、成形体中空部の内周面の内径寸法が安定し、内周面の傷が発生しない。
【００７９】
また、外ダイを内ダイに対して、位置調整用ネジなどによって調心自在に保持することによって、円筒状成形体の外周面と内周面との同心度を最適に調整し、安定して成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック中空成形体の押出成形装置の先端金型近傍部の断面図である。
【図２】本発明のセラミック中空成形体の押出成形方法による内ダイ支持方法を示す断面図である。
【図３】本発明のセラミック中空成形体の押出成形方法による別の内ダイ支持方法を示す断面図である。
【図４】（ａ）は光ファイバ同士を接続する一般的な光コネクタの構造を示す断面図であり、（ｂ）は光通信用の割スリーブの斜視図である。
【図５】（ａ）は、従来のセラミックス中空成形体の押出成形方法における内ダイ支持方法を示す断面図であり、（ｂ）はスパイダーの形状を示すためのＸ−ｘ方向の断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、従来のスパイダーマークを防止するためのスパイダー形状を示す図である。
【符号の説明】
１１：外ダイ
１１ａ：テーパー部
１２：内ダイ
１３：金型
１４：押出スクリュー
１４ａ、ｂ：座グリ穴
１４ｃ：先端キャップ
１５：バレル
１６：テーパーバレル
１７：金型ホルダー
１８：固定手段
１９：先端部
２０：位置調整用ネジ
２１：ベアリング
３１：フェルール
３２：光ファイバ
３３：割スリーブ
３３ａ：スリット部
５０：金型
５１：外ダイ
５１ａ：テーパー部
５２：内ダイ
５３：スパイダー
５４：軌跡[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an extrusion molding method and an extrusion molding apparatus for a hollow ceramic molded body suitably used for optical communication parts.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, the manufacture of a hollow ceramic product, for example, a cylindrical product such as an optical communication sleeve has been performed by extrusion molding. FIG. 5A is a cross-sectional view of a mold disclosed in Patent Document 1 for forming a general hollow cylindrical molded body. FIG. 5B is a cross-sectional view in the X-x direction.
[0003]
The mold 50 includes an outer die 51 forming the outside of the cylindrical molded body and an inner die 52 forming the inside. The inner die 52 is supported by the outer die 51 by a plurality of spiders 53.
[0004]
The ceramic material is pressurized by rotating an extrusion screw (not shown), and passes through a mold 50 via a track 54. At the time of passing, after being cut by the spider 53 first, when passing through the tapered portion 51a of the outer die 51, it is pushed out from the tip of the mold 50 while being compressed. At this time, a hollow cylindrical molded body whose outer side is formed by the outer die 51 and whose inner side is formed by the inner die 52 is formed.
[0005]
Traces of the ceramic material cut by the spider 53 remain in the ceramic hollow molded body formed by this method, and these are called spider marks. Most of these spider marks are compressed when the ceramic material passes through the tapered portion 51a of the outer die 51, and most of them are rejoined. However, a part remains in the compact and becomes a pore defect after firing. In particular, in the case of a ceramic material, the plasticity is lower than that of a molten resin material, so that it is difficult to rejoin, and pore defects of the porcelain after firing are likely to remain.
[0006]
There is a problem that such pore defects due to the remaining spider marks cause a reduction in the strength of the sintered body. Furthermore, since the spider 53 involves a pressure loss when the ceramic material is cut, there is also a problem that the smooth flow of the ceramic material is hindered and the dimensional variation of the molded body increases.
[0007]
In order to cope with these problems, studies are being made to reduce or reduce the number of spiders 53 as much as possible, and to study shapes and arrangement methods. For example, Patent Literature 1 discloses a technique for preventing cracks in a molded body caused by spider marks by reducing the thickness of the cross section of the spider from upstream to downstream.
[0008]
FIG. 6 shows an example of a spider shape for preventing a spider mark that has been conventionally devised. FIG. 6A shows an effect that the spider marks are uniformly distributed on the circumference by arranging the spiders in a spiral shape, so that the spider marks are hardly seen. Further, FIG. 6B shows the effect of distributing the spider marks in a complicated shape, making the spider marks less visible, and cutting the ceramic material into small pieces so that some mixing is performed at the time of rejoining to reduce the spider marks. Is obtained.
[0009]
Other attempts have been made to hold the inner die without using a spider. For example, Patent Document 2 discloses a technique in which a mandrel (inner die) is held in a non-contact manner by magnetic force in a pipe extrusion die. A method of supporting in a holding state is disclosed.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-6-285837 (FIGS. 1 and 4)
[0011]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-1628 (Claims 1 and 2)
[0012]
[Patent Document 3]
JP-A-6-31792 (Claim 1)
[0013]
[Patent Document 4]
JP-A-8-94881 (FIGS. 1 and 6)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The methods shown in Patent Document 1, FIG. 5 and FIG. 6 all use a spider, so that even if the spider mark on the molded body could be made difficult to see, it could not be completely removed. Therefore, the problem that the strength is reduced due to pore defects of the ceramic porcelain product after firing and the problem that the dimensional variation due to the pressure loss when passing through the spider increases remain unsolved.
[0015]
This is a problem particularly when applied to the field of optical communication connectors that require high precision and high reliability. As an example, a split sleeve used for an optical communication connector disclosed in Patent Document 4 will be described. FIG. 4A shows a cross-sectional structure of an optical connector that connects general optical fibers. The ferrules 31 through which the optical fibers 32 are inserted are inserted from both ends of the split sleeve 33 and are connected to each other.
[0016]
The split sleeve 33 is made of a ceramic such as zirconia, and has a slit portion 33a formed in a longitudinal direction with a cylindrical body as shown in FIG. 4 (b), and the inner peripheral surface thereof is slightly smaller than the outer diameter of the ferrule 31 and has a precision. Polished. The split sleeve 33 can be manufactured by sintering the formed body by the extrusion method of the hollow ceramic body as described above, and then processing the slit portion 33a.
[0017]
When the ferrule 31 is inserted into the split sleeve 33, the split sleeve 33 elastically deforms and slightly expands, so that the ferrule 31 can be firmly held on the inner peripheral surface of the split sleeve 33. Here, when the ferrule 31 is inserted into the split sleeve 33, the split sleeve 33 is pushed and expanded, and the maximum stress is applied particularly to the opposing portion of the slit portion 33a.
[0018]
Therefore, if there is a pore defect due to a spider mark in the split sleeve 33, particularly in a portion opposed to the slit portion 33a, the defect may be a source of destruction and cause the split sleeve 33 to break. Further, in actual use, the ferrule 31 may be inserted obliquely, and a force higher than an assumed load is applied to the split sleeve 33, which may cause breakage.
[0019]
The inner peripheral surface of the split sleeve 33 needs to be processed slightly smaller than the outer diameter of the ferrule 31. However, in the conventional extrusion molding method, a target is set due to dimensional variation due to pressure loss when passing through a spider. There was a possibility that the dimensions would be deviated, and the labor for processing after firing would be enormous.
[0020]
In addition, the methods not using a spider disclosed in Patent Documents 2 and 3 have problems in the following points. First, according to the method disclosed in Patent Document 2, the inner die (mandrel) is levitated and held on the outer die in a non-contact manner by a magnetic force of an electromagnet or the like, and the inner die is controlled by a plurality of gap sensors provided around the outer die. The distance between the outer die and the outer die is adjusted.
[0021]
In the molding of a resin material to which the technology disclosed herein is applied, the stress applied when the material is sheared by the inner die during extrusion molding is smaller than when molding the ceramic material. Therefore, at the time of resin molding, the inner die does not displace during molding even if it is held by magnetic force, and it functions satisfactorily.However, if the ceramic material is molded with the same structure, the stress applied to the inner die when the material is sheared However, there is a problem that the inner die is displaced during the molding and a highly accurate molded body cannot be obtained.
[0022]
Furthermore, in the field of optical communication components, a high-precision molded body having high concentricity between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface is required. However, since the size of the mold is small, a gap that can be provided in the outer die portion is required. There is also a problem that the number of sensors is limited and adjustment cannot be performed sufficiently.
[0023]
Further, in the method disclosed in Patent Document 3, the inner die (mandrel) is supported in a cantilevered state at the outlet of the mold, so that the inner die deviates from the central axis toward the upstream of the mold. It is easy to shake in the direction. Therefore, when the ceramic material is molded by this method, a large shear stress is applied to the inner die portion, so that the inner die is often displaced from the center axis, and the flowing ceramic material is displaced by the cantilever portion. Due to the resistance, there was a problem that smooth flow was hindered and it was difficult to obtain a highly accurate molded body.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
An extrusion molding method and an extrusion molding apparatus for a ceramic hollow molded article according to the present invention have been devised in view of the above-described problem. The extrusion screw is rotated to apply pressure to the ceramic material, and the ceramic material is placed in an outer die. And a die for forming a hollow ceramic body by forming a hollow molded body by passing through a mold comprising an inner die and an inner die.
[0025]
Here, the outside of the hollow ceramic body is formed by the inner peripheral surface of the outer die, and the inner side of the hollow ceramic body is formed by the outer peripheral surface of the inner die. Then, the inner die is positioned at the tip of the extrusion screw so that the cross section perpendicular to the center axis direction of the outer surface of the inner die has a substantially circular shape, and the center axis of the outer surface of the inner die coincides with the rotation axis of the extrusion screw. It is characterized by being supported by.
[0026]
That is, by eliminating the spider that supports the inner die on the outer die and supporting the inner die on the tip of the extrusion screw, spider marks are not generated on the ceramic hollow molded body. Therefore, it is possible to eliminate a decrease in the strength of the fired ceramic porcelain body caused by pore defects caused by spider marks.
[0027]
Further, since no pressure loss occurs at the time of cutting by the spider and the ceramic material flows smoothly, dimensional variations can be eliminated.
[0028]
Further, since the center axis of the outer peripheral surface of the inner die coincides with the rotation axis of the extrusion screw, the outer peripheral surface of the inner die does not displace with respect to the central axis even when the extrusion screw rotates. Therefore, since the outer peripheral surface of the inner die can always form the inner peripheral surface of the hollow portion of the ceramic hollow molded body while maintaining a constant distance from the central axis, the inner peripheral surface cross section of the molded body hollow portion can be formed. , High roundness can be obtained, and a high quality molded article can be obtained.
[0029]
Further, when molding the material, the material is extruded toward the exit direction of the mold while the isotropic stress is applied to the outer peripheral portion of the inner die, so that a material having a large shear stress such as a ceramic material is molded. In this case, the inner die is not displaced, and high-precision molding can be performed.
[0030]
If the inner die is rotatably supported at the tip of the extrusion screw, when the ceramic material passes through the die portion, only the inner die stops rotation with respect to the ceramic material due to the resistance of the material. Thus, the ceramic hollow molded body can be formed in a state where the inner die is stationary, so that the inner diameter of the inner peripheral surface of the molded body hollow portion is extremely stable, and the inner peripheral surface is not damaged.
[0031]
Further, by forming the inner peripheral surface of the outer die into a substantially circular shape, it is possible to form a cylindrical molded body with the outer peripheral surface of the inner die having a substantially circular shape. Furthermore, the center axis of the inner peripheral surface of the outer die is held in such a manner that the center axis of the outer peripheral surface of the inner die is freely aligned with the center axis of the outer die, for example, by a position adjusting screw, so that the outer peripheral surface of the cylindrical molded body and the inner peripheral surface are aligned. The concentricity with the surface can be adjusted optimally and the molding can be performed stably.
[0032]
In the present specification, the roundness is a difference between a geometrically correct circumscribed circle (circle in contact with the outermost point) and an inscribed circle (circle in contact with the innermost point) of a circular shape. The concentricity of the cylindrical body refers to the diameter of a concentric circle up to the center point of the inner circumference with respect to the center point of the outer circumference as a reference.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a tip die portion of an extrusion molding device according to an embodiment of the present invention. The mold 13 includes an outer die 11 and an inner die 12. The outer die 11 is held and housed by the position adjusting screw 20 inside the mold holder 17. Further, the mold holder 17 is fixed to the extruder by fixing means 18.
[0035]
The inner die 12 has a substantially circular cross section, and is fixedly supported by the distal end portion 19 of the extrusion screw 14 such that the central axis of the outer peripheral surface substantially coincides with the rotation axis of the extrusion screw 14.
[0036]
The ceramic material is pressurized by the extrusion screw 14, passes through the inside of the barrel 15, is compressed by the tapered barrel 16, and flows into the die portion. Further, after being compressed by the tapered portion 11a of the outer die 11, a predetermined hollow shaped body is formed and extruded while passing through the gap between the outer die 11 and the inner die 12.
[0037]
The outer die 11 and the inner die 12 constituting the mold 13 can be formed by using a material such as carbon steel, stainless steel, and cemented carbide, but are required to have wear resistance and corrosion resistance, and Since it is necessary to process with high precision, it is desirable to use a cemented carbide with high hardness.
[0038]
The length of the inner die 12 protruding outward from the tip of the extrusion screw 14 is desirably 50 to 100 mm. If the diameter is smaller than 50 mm, it is difficult to provide the tapered barrel 16 for compressing the ceramic material and the tapered portion 11a of the outer die 11, and there is a possibility that a pore defect due to insufficient compression may occur. On the other hand, if it exceeds 100 mm, the eccentricity due to the bending of the inner die 12 becomes remarkable, the product dimensions are not stabilized, and the inner peripheral surface of the product may be damaged.
[0039]
FIG. 2 shows an example of a method for supporting the inner die. The inner die 12 has a counterbored hole 14a formed at the tip of the extrusion screw 14 so that the concentricity with the outer periphery of the extrusion screw 14 is 10 μm or less, and is fixed by welding to the hole. As a result, the rotation axis of the extrusion screw 14 and the center axis of the inner die 12 are fixed so as to substantially coincide with each other, and the inner die 12 is formed while maintaining a predetermined concentricity without being eccentric due to the rotation of the extrusion screw 14. be able to.
[0040]
When the end of the inner die 12 is directly supported by welding in this manner, at least 20% of the length of the inner die 12 is accommodated in the counterbore hole 14a and held. However, it is desirable because the eccentricity and bending of the inner die 12 can be suppressed and held.
[0041]
FIG. 3 shows another example of a method for supporting the inner die. A counterbored hole 14b is machined so that the concentricity with respect to the outer periphery of the extrusion screw 14 is 10 μm or less. After the bearing 21 is accommodated in the hole 14b to support the inner die 12, a tip cap 14c for filling to prevent the ceramic material from flowing. Is fixed using screws or the like. Thereby, the rotation axis of the extrusion screw 14 and the center axis of the inner die 12 are fixed so as to substantially coincide with each other, and the molding can be performed without the eccentricity of the inner die 12 due to the rotation of the extrusion screw 14.
[0042]
If the inner die 12 is rotatably supported at the tip of the extrusion screw 14 by using a bearing member such as a bearing 21 as described above, when the ceramic material passes through the die portion, only the inner die is supported by the resistance of the material. Stops rotating against the ceramic material. Thus, the hollow ceramic body can be formed while the inner die is stationary.
[0043]
Therefore, when manufacturing a more accurate ceramic product, the eccentricity of the inner die 12 due to the rotation of the extrusion screw 14 can be removed, and the inner diameter can be stabilized. In addition, since the inner die 12 does not rotate, there is no flaw caused by friction on the inner peripheral surface of the hollow molded body, and there is an effect that the processing margin for removing the flaw can be reduced.
[0044]
When the end of the inner die 12 is supported by the bearing as described above, at least 20% of the length of the inner die 12 is accommodated and held inside the bearing. It is desirable because eccentricity and bending can be suppressed and held.
[0045]
As the bearing for rotatably holding the end of the inner die 12, a ball bearing, an air bearing, a fluid bearing, or the like can be used. Further, a sliding bearing using a lubricant or a solid lubricating film may be used.
[0046]
When the extrusion molding method of the present invention is used, since the outer peripheral shape of the ceramic hollow molded body is formed by the inner peripheral surface of the outer die 11, the outer die 11 having the inner peripheral surface corresponding to the outer peripheral shape of the desired molded body is formed. You just need to prepare.
[0047]
For example, when forming a hollow molded body having a cylindrical shape, the inner peripheral surface of the outer die 11 is formed into a substantially circular shape, and the cylindrical molded body is formed between the outer peripheral surface of the inner die 12 having a substantially circular shape. Can be formed.
[0048]
Further, in the field of optical communication components, in particular, a split sleeve, a ferrule, and the like correspond to a cylindrical molded body, and it is necessary to maintain a high degree of concentricity between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion. In the present invention, as shown in FIG. 1, a plurality of position adjusting screws 20 are provided on a mold holder 17 fixed to an extruder to fix the outer die 11 in a freely alignable manner. By using this, it is possible to align the outer die 11 and the inner die 12, and it is possible to produce a molded article having a high concentricity.
[0049]
This alignment is desirably performed on the basis of the concentricity of the preformed molding. The reason for this is that the concentricity of the molded body is not determined only by the positional relationship between the inner die 12 and the outer die 11, but varies according to actual molding conditions. By using the preformed molded body as a reference, alignment can be performed reflecting the state of flow of the ceramic material during molding, and concentricity dimensions can be stabilized.
[0050]
It is desirable to provide eight or more position adjustment screws 20. If the number is less than eight, fine alignment cannot be performed, and in addition, the force for supporting the outer die 11 on the mold holder 17 under a large pressure during extrusion molding is weakened, and the alignment position may be shifted. It is.
[0051]
The position adjusting screw 20 is preferably provided so as to hold the outer peripheral portion of the outer die 11 at a uniform interval. The reason is that it is easy to grasp in which direction the adjustment has been made during the adjustment, and the operability is good.
[0052]
In the above description, the position adjusting screw is used as the fixing means for fixing the outer die 11 so that the outer die 11 can be aligned. However, the present invention is not limited to this. A method of fixing the screw to the outer die 11 through the provided through hole and electrically adjusting the adjustment axis in the XYZ directions, and a thickness gauge which becomes a wedge between the outer die 11 and the mold holder 17 are used. The object of the present invention can also be achieved by using a method such as a method of driving and centering.
[0053]
【Example】
As an example, an experiment was performed by the following method.
[0054]
The product shape in which the experiment was conducted is a split sleeve 33 made of zirconia for optical communication shown in FIG. 4 (b), and the extrusion molding apparatus using the extrusion molding method of the ceramic hollow molded article of the present invention shown in FIG. Each sample was molded as follows.
[0055]
First, a material obtained by mixing a zirconia raw material and a binder necessary for extrusion molding is charged into an extrusion molding machine, and as shown in FIG. Extrusion molding was performed without centering the outer die 11 by 20 (Sample A).
[0056]
Next, as shown in FIG. 3, extrusion molding was performed using the extrusion screw 14 having the inner die 12 supported at its tip by the bearing 21 without centering the outer die 11 with the position adjusting screw 20 (sample B). ).
[0057]
Similarly to the sample B, using the extrusion screw 14 having the inner die 12 supported at its tip by the bearing 21, the center of the outer die 11 and the inner die 12 is preliminarily formed by the position adjusting screw 20 and then extruded. Molded (Sample C).
[0058]
For further comparison, as shown in FIG. 5, the inner die 52 was extruded by a conventional method in which the inner die 52 was supported on the outer die 51 by a spider 53 (sample D).
[0059]
In addition, the shape of the hollow molded body sample is a mold 13 in which the inner peripheral surface of the outer die 11 has an inner diameter of about 4 mm and the outer peripheral surface of the inner die 12 has an outer diameter of about 3 mm. A cylindrical molded body having a size of about 3.3 mm, an inner diameter of about 2.4 mm, and a length of about 12 mm was obtained.
[0060]
Each sample was manufactured 50 pieces, and each extruded sample was dried and fired under the same conditions to manufacture a porcelain.
[0061]
With respect to this cylindrical porcelain sample, the inner diameter of each sample was measured by a projector, and the variation was evaluated in the range (R), which is the difference between the maximum value and the minimum value. Further, the concentricity of the inner diameter with respect to the outer diameter was measured by a projector, and the average value was obtained. Then, after the end face was lapped and polished, the presence or absence of pore defects was confirmed by a metallographic microscope.
[0062]
After the evaluation of the cylindrical porcelain samples, the slit portions 33a were machined into each sample to produce split sleeves 33 for optical communication. Each sample was subjected to the following two tests to evaluate durability against breakage.
[0063]
In the first test, as shown in FIG. 4A, the ferrule 31 is inserted and fixed to one end of the sample having the shape of the split sleeve 33 up to half the length in the major axis direction of the sample. This is a repetitive attachment / detachment test in which the operation of inserting another ferrule 31 from the end by hand and then pulling it out is repeated.
[0064]
The second test is a load test in which a sample is fixed vertically, a pin gauge having a tapered shape is inserted from the upper end thereof, and a load that causes breakage is measured by a load cell.
[0065]
Table 1 shows the results of the evaluation of the dimensions and appearance performed on these cylindrical porcelain samples, and the results of the strength evaluation performed on the split sleeve shape.
[0066]
[Table 1]

[0067]
First, in the evaluation of the dimensions, the variation in the inner diameter was the same as that of the sample D manufactured by the conventional method, while the variation in the inner diameter was 0.015 mm in the range R and the concentricity was 0.018 mm in the method of the present invention. For samples A, B, and C produced by the above method, sample A had an inner diameter variation of 0.011 mm and concentricity of 0.011 mm, sample B had an inner diameter variation of 0.009 mm, concentricity of 0.013 mm, and sample C. And the concentricity was 0.008 mm, both of which were higher than those manufactured by the conventional method.
[0068]
The reason is that the sample D manufactured by the conventional method was manufactured by the method of the present invention, whereas the ceramic material did not flow smoothly due to the pressure loss generated at the time of cutting by the spider 53 and the inner diameter and the concentricity varied. It is considered that the sample is formed by supporting the inner die 12 on the tip of the extrusion screw 14 by welding or a bearing 21 so that there is no pressure loss at the time of cutting by the spider, the ceramic material flows smoothly, and the dimensional accuracy is stabilized.
[0069]
Further, among the samples manufactured by the method of the present invention, the variation in the inner diameter of the samples B and C was better than that of the sample A because the inner die 12 was rotatable by the bearing 21 at the tip of the extrusion screw 14. It is considered that when the ceramic material passes through the die portion, the ceramic hollow molded body can be formed while the inner die 12 is stationary, and the inner diameter dimension is stabilized.
[0070]
Further, among the samples produced by the method of the present invention, the concentricity of the sample C was the best because the centering was performed based on the concentricity of the molded article preformed by the position adjusting screw. It is considered that not only the positional relationship between the inner die 12 and the outer die 11 but also the alignment can be performed by reflecting the flow of the ceramic material which is disturbed due to various causes.
[0071]
Next, in the appearance evaluation of the end face by a metallurgical microscope, pore defects were observed in Sample D produced by the conventional method, whereas pores were found in Samples A, B, and C produced by the method of the present invention. No defects were found.
[0072]
For this reason, in the sample D manufactured by the conventional method, a part of the spider mark, which is a cut surface by the spider 53, remains in the molded body without rejoining, and the part becomes a pore defect of the sintered body. The reason for this is that the sample produced by the method of the present invention did not use a spider, whereas the molded body did not have a spider mark, and the sintered body had no pore defects. Can be
[0073]
Moreover, in the repeated attachment / detachment test in the strength evaluation, the sample D manufactured by the conventional method destroyed 1/50 pieces in 100 times, 3/50 pieces in 500 times, and 8/50 pieces in 1000 times, Regarding the samples A, B, and C produced by the method of the present invention, no destruction was observed after 1000 times of attachment / detachment, indicating high strength.
[0074]
In the load test, Sample D produced by the conventional method broke at an average of 15.4 kgf, whereas Samples A, B, and C produced by the method of the present invention showed that Sample A had 28.3 kgf, Samples B and C were 30.2 kgf and 30.8 kgf, respectively, which were improved as compared with those manufactured by the conventional method.
[0075]
For this reason, in the sample D manufactured by the conventional method, a part of the spider mark, which is a cut surface by the spider 53, remains in the molded body without rejoining, and the part becomes a pore defect of the sintered body. It is considered that the strength was low. On the other hand, since the sample manufactured by the method of the present invention does not use a spider, it is considered that no spider mark is present on the molded body, no pore defect of the sintered body was obtained, and high strength was obtained.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, the extrusion molding method and the extrusion molding apparatus of the ceramic hollow molded body of the present invention have a cross section of the outer peripheral surface of the inner die having a substantially circular shape, and the central axis of the outer peripheral surface of the inner die is the same as the extrusion screw. Since the inner die is supported at the tip of the extrusion screw so as to coincide with the rotation axis, a spider for supporting the inner die on the outer die is not required, and the spider mark on the ceramic hollow molded article can be eliminated. Therefore, the strength of the ceramic porcelain hollow body is not reduced due to pore defects caused by spider marks, and the pressure loss that occurs when cutting with a spider does not occur during molding, so that the ceramic material flows smoothly and the dimensional accuracy of the molded body is improved. I do.
[0077]
Furthermore, when molding the material, the material is extruded toward the exit direction of the mold while the isotropic stress is applied to the outer peripheral portion of the inner die, so that a material having a large shear stress such as a ceramic material is molded. In this case, the inner die is not displaced, and a molded body with high dimensional accuracy can be obtained.
[0078]
And, by supporting the inner die rotatably at the tip of the extrusion screw, when the ceramic material passes through the die portion, the ceramic hollow molded body can be formed in a state where the inner die is stationary. The inner diameter of the inner peripheral surface of the hollow portion is stable, and the inner peripheral surface is not damaged.
[0079]
In addition, by holding the outer die to the inner die so that it can be aligned with the position adjusting screw etc., the concentricity between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the cylindrical molded body is adjusted optimally and stably. Can be molded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of the vicinity of a tip die of an extrusion molding apparatus for a ceramic hollow molded body according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an inner die supporting method by an extrusion molding method for a ceramic hollow molded body according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another inner die supporting method by the extrusion method of the ceramic hollow molded body of the present invention.
4A is a cross-sectional view showing a structure of a general optical connector for connecting optical fibers, and FIG. 4B is a perspective view of a split sleeve for optical communication.
FIG. 5A is a cross-sectional view showing a method of supporting an inner die in a conventional method of extrusion-molding a hollow ceramic body, and FIG. 5B is a cross-sectional view in the X-x direction showing a shape of a spider. is there.
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a conventional spider shape for preventing a spider mark.
[Explanation of symbols]
11: Outside die
11a: tapered part
12: Inner die
13: Mold
14: Extrusion screw
14a, b: counterbore holes
14c: Tip cap
15: Barrel
16: Taper barrel
17: Mold holder
18: fixing means
19: Tip
20: Position adjustment screw
21: Bearing
31: Ferrule
32: Optical fiber
33: Split sleeve
33a: slit section
50: Mold
51: Outside die
51a: tapered part
52: Inner die
53: Spider
54: Locus

Claims

The extrusion screw is rotated to apply pressure to the ceramic material, and the ceramic material is passed between a die composed of an outer die and an inner die to form a hollow molded body.
The outer peripheral surface of the outer die forms the outside of the ceramic hollow molded body, and the outer peripheral surface of the inner die forms the inside of the ceramic hollow molded body,
The inner die is supported at the tip of the extrusion screw so that the cross section of the outer peripheral surface of the inner die has a substantially circular shape, and the center axis of the outer peripheral surface of the inner die coincides with the rotation axis of the extrusion screw. A method for extruding a hollow ceramic article.

2. The method according to claim 1, wherein the inner die is rotatably supported by a tip of an extrusion screw.

3. The extrusion molding method for a ceramic hollow molded body according to claim 1, wherein a cross section of an inner peripheral surface of the outer die has a substantially circular shape.

4. The extrusion molding method for a ceramic hollow molded body according to claim 3, wherein a central axis of an inner peripheral surface of the outer die is held so as to be freely aligned with a central axis of an outer peripheral surface of the inner die. .

Rotating the extrusion screw to apply pressure to the ceramic material, passing the ceramic material between a die composed of an outer die and an inner die, in a ceramic hollow molded body extrusion molding apparatus for molding a hollow molded body,
The inner die is supported at the tip of the extrusion screw so that the cross section of the outer peripheral surface of the inner die has a substantially circular shape, and the center axis of the outer peripheral surface of the inner die coincides with the rotation axis of the extrusion screw. An extrusion molding apparatus for a hollow ceramic body.

The apparatus according to claim 5, wherein the inner die is rotatably supported by a tip of an extrusion screw.

The extrusion molding apparatus for a ceramic hollow molded body according to claim 5, wherein a cross section of an inner peripheral surface of the outer die has a substantially circular shape.

9. The apparatus according to claim 8, wherein a center axis of an inner peripheral surface of the outer die is held so as to be freely aligned with a center axis of an outer peripheral surface of the inner die. .