JP2007038636A - 押出成形装置及び押出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリューにて、セラミック材料を押出しする際に、配向（ねじれ）が生じ、スパイダー通過後、膨張方向に広がりながら再結合するが、円筒体自体の長手方向には、密度ムラ即ち、疎密化が発生しており、焼成後、反り不良（偏心量不良）大とスパイダーによるスパイダーマークが発生し気孔欠陥となる。
【解決手段】筒体と、該筒体の内孔を移動し、該内孔内に供給される原料を押し出すスクリューと、前記筒体の一端側に、前記内孔の開口部を塞ぐようにして配され、前記原料の押し出し方向に向かって漸次縮径する貫通孔を有した原料成形ダイスと、第１の原料通過孔を有し、かつ前記内孔の内部に配される第１の仕切り部材と、第２の原料通過孔を有し、かつ前記貫通孔の内部に配される第２の仕切り部材と、を具備すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、原料を押出して成形するための押出成形装置に関するものであり、例えば、光通信用部品の用途等に用いられるフェルール等の円筒体を成形するために好適に用いられる。

従来、光通信等に用いられるフェルール等の円筒体の製造においては押出成形が用いられている。図３は、円筒体を製造するための押出成形装置を示し、（ａ）は押出成形装置の断面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＸ−Ｘ’方向の断面図である。

ダイスは、円筒体の外周を成形するための貫通孔２５を有する上ダイス２４と、該貫通孔２５内に配置され、上記円筒体の内周部を成形するためのコアピン２９とからなり、コアピン２９は複数のスパイダー２８を放射状に具備している下ダイス２６によって支持されており、上記上ダイス２４は、ホルダー２０に固定され、ホルダー２０と筒体２３はネジ１１等の固定手段にて固定されている。

また、上ダイス２４の貫通孔２５には、セラミックスからなる原料に圧力を加えながら円筒体の外径寸法まで絞り込む部分である押出方向側に先細り状のテーパ部２４ａと該テーパ部２４ａに連続してストレート状の傾斜のないランド部２４ｂを有する。また、コアピン２９における上記テーパ部２４ａに対応する位置は、円筒体の内径寸法まで絞り込むため押出方向側に先細りのテーパ状となっており、上記ランド部２４ｂに対応する位置がストレート状となっている。このため、上記ランド部２４ｂの入口と出口におけるコアピン２９と上ダイス２４の内周部の間隙はストレート状であった。

そして、セラミックスからなる原料に押出スクリュー２２を回転させることによって圧力を加えることにより、原料は、図３（ａ）に示す矢印方向の軌跡を経て上ダイス２４の貫通孔２５とコアピン２９の間隙を通過する。この原料通過時には、最初にスパイダー２８によって材料が切断された後、上ダイス２４のテーパ部２４ａを通過するときに圧縮を受けながら円筒体の外径寸法まで絞り込まれ、連続するランド部２４ｂで圧縮応力を緩和して上ダイス２４の先端から押し出すことにより、円筒状のセラミック成形体を製造していた（特許文献１参照）。
特開平６−２８５８３７号公報

しかしながら、上記した方法によって成形された円筒体には、図３（ｃ）に示すように、スパイダー２８によって切断された痕跡が残存おり、これらはスパイダーマーク２７と呼ばれる。

このスパイダーマーク２７が発生する原因は、スクリュー２２により押出される原料は、上ダイス２４に供給される前にスパイダー２８によって必ず切断され、例えばスパイダー２８が３カ所ある場合、３分割された後に上ダイス２４内で再び合流する時に合わせ面を生じる。この合わせ面がスパイダーマーク２７の元となるが、この合わせ面は、可塑性を有する材料を含む原料が上ダイス２４のテーパ部２４ａを通過するときに圧縮を受けてその大部分は再接合して消滅する。

しかし、このようなスパイダーマーク２７は、原料が上ダイス２４のランド部２４ｂを通過して上ダイス２４の一端から導出されるときに、原料の膨張方向、すなわち円筒体の径が拡がる方向に力が作用するため、上記再接合面が再び分離し、その分離した部分が円筒体中に残って焼成後に気孔欠陥となる。そして、この気孔欠陥により、焼結体の強度が著しく劣化していた。

さらに、上述した押出成形装置では、スクリュー２２で原料を押し出しているため、該原料にスクリュー２２の回転癖の残存による配向（ねじれ）が生じる。例えば、原料を円筒状に成形する場合、原料には配向が生じていると、円筒状の成形体内に原料密度に偏りが生じて密度の疎密化が発生していた。この密度にバラツキが生じている円筒状の成形体を焼成すると、成形体の密度の不均一により、成形体全体を均一な焼成雰囲気で焼成できないため、焼成後の円筒体に反りが発生していた。

近年、通信における情報量の増大に伴い、光ファイバを用いた光通信が使用されている。この光通信において、光ファイバ同士の接続、あるいは光ファイバと各種光素子との接続には光コネクタが用いられている。

例えば、光ファイバ同士を接続するコネクタの場合、フェルールに形成された貫通孔に光ファイバの端部を保持し、支持体にフェルールを保持、一対のフェルールをスリーブの両端から挿入して、内部で凸球面状に加工した先端面同士を当接させるようにした構造となっている。

フェルールの製品として要求される寸法精度の概要として図４に示すように、フェルール３１の外周３１ｃの円筒度、真円度及び貫通孔３１ａの真円度、同芯度が各μｍ単位の要求寸法公差となるよう切削、研磨といった機械加工仕上げが必要であった。さらに形状においても内径部のＣ面３１ｂのコーン加工やＰＣ面３１ｄの加工が必要であった。

そのため、フェルール自体の気孔欠陥による歩留まり低下はもちろんのこと、焼成後、反り不良大となり、フェルールのサブミクロン単位の寸法精度をだすため、後加工工程である機械仕上げの負担量が多くなってきた。また、反りが大きいため、予め、取り代を大きくし、加工量を多くしているが、上述から材料費が膨大となり、大幅な加工時間が必要であった。

また、フェルールの製品として、特性向上の要求もされてきており、中でも低損失で信頼性の高い製品が要求されてきた。

そのため、フェルール３１の貫通孔３１aにボイドやコンタミネーションといったことが発生すると、磁器強度が低下する。

さらに、光ファイバが破損することも生じており、光ファイバやフェルールといった製品歩留まり低下の原因にもなっていた。

上記課題に鑑み、本発明の押出成形装置は、筒体と、該筒体の内孔を移動し、該内孔内に供給される原料を押し出すスクリューと、前記筒体の一端側に、前記内孔の開口部を塞ぐようにして配され、前記原料の押し出し方向に向かって漸次縮径する貫通孔を有した原料成形ダイスと、第１の原料通過孔を有し、かつ前記内孔の内部に配される第１の仕切り部材と、第２の原料通過孔を有し、かつ前記貫通孔の内部に配される第２の仕切り部材と、を具備することを特徴とする。

さらに、第１の原料通過孔の径は、前記第２の原料通過孔の径より大きく、かつ前記第１の原料通過孔の数は、前記第２の原料通過孔の数より多いことを特徴とする。

さらに、原料通過孔および／または前記第２の原料通過孔は、前記原料の押し出し方向に向かって漸次縮径することを特徴とする。

さらに、ダイスの貫通孔の内部に、該貫通孔の軸心方向に対して略同一方向であり、かつ前記原料の押し出し方向下流側に、前記第２の仕切り部材に支持されるコアピンを備えることを特徴とする。

また、第１の仕切り部材と第２の仕切り部材との間に第３の仕切り部材を具備したことを特徴とする。

さら、各仕切り部材の少なくとも一つが脱着交換可能であることを特徴とする。

またさらに、各仕切り部材の少なくとも一つが供給される原料と同質であることを特徴とする。

以上のように、本発明の押出成形装置によれば、筒体の内孔を移動し、該内孔内に供給される原料を押し出すスクリューと、前記筒体の一端側に、前記内孔の開口部を塞ぐようにして配され、前記原料の押し出し方向に向かって漸次縮径する貫通孔を有した原料成形ダイスと、第１の原料通過孔を有し、かつ前記内孔の内部に配される第１の仕切り部材と、第２の原料通過孔を有し、かつ前記貫通孔の内部に配される第２の仕切り部材とを具備することで、スクリューによる原料の配向（ねじれ）が第１の原料通過孔を有した第１の仕切り部材により、細分子化されて配向（ねじれ）が低減し、さらに、第２の原料通過孔を有した第２の仕切り部材により、原料の配向（ねじれ）を完全に抑制することにより、成形体の密度分布の疎密化を防ぐことができるとともに、成形体の合わせ面から生じる気孔欠陥も防ぐことが可能となるため、反りが少なく、高強度の焼結体を得ることができる。

また、本発明の円筒体の押出成形装置によれば、第１の原料通過孔の径は、前記第２の原料通過孔の径より大きく、かつ前記第１の原料通過孔の数は、前記第２の原料通過孔の数より多いことで、より高い圧力で原料を圧縮させて効率良く密度の均一化を図ることができる。

さらに、原料通過孔および／または前記第２の原料通過孔は、前記原料の押し出し方向に向かって漸次縮径することで、上述同様、押出成形時の圧力変動が少なく安定化が図られる。

さらに、ダイスの貫通孔の内部に、該貫通孔の軸心方向に対して略同一方向であり、かつ前記原料の押し出し方向下流側に、前記第２の仕切り部材に支持されるコアピンを備えることで、円筒体を作製することができる。

また、脱着交換可能な第１の仕切り部材と第２の仕切り部材との間に第３の仕切り部材を具備することで、第３の仕切り部材通過後、原料が圧縮されて再結合するため、微小な空孔が完全になくなり、さらに各仕切り部材が供給される原料と同質にすることで、原料が仕切り部材通過後、仕切り部材が削れても同質材なため、焼成後、コンタミネーションとしての反応を防ぐことができ、より信頼性の高い製品が提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の押出成形装置の一実施形態を示すものであり、図１（ａ）は押出成形装置の断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ方向の断面図であり、図（ｃ）は、図１（ａ）のＹ−Ｙ方向の断面図である。

図１（ａ）に示すように、押出し成形装置１は、スクリュー２、筒体３、貫通孔５を有する原料成形ダイス４、第１の原料通過孔８を有する第１の仕切り部材６、第２の原料通過孔８を有する第２の仕切り部材７、コアピン９、ホルダー１０を備えている。

スクリュー２は、筒体３の内孔内を移動可能に内蔵され、筒体３に供給される成形体の原料を所定方向に押し出す機能を有する。

筒体３は、スクリュー２が収容されている収容部３ａ、ストレート部３ｂ、テーパバレル部３ｂを備えている。収容部３ａとストレート部３ｂは、ネジ等からなる固定手段１１により接合され、筒体３の内孔に配される第１の仕切り部材６の原料通過孔８を通過する原料を再び混合することができる。また、ストレート部３ｂには、筒体３が接合されている一端の反対側に、原料の押し出し方向に向かって漸次縮径するテーパ状のテーパバレル部３ｃが接合されており、該テーパバレル部３ｃは、ストレート部３ｂを通過してくる原料を圧縮させながら原料成形ダイス４に原料を供給する。

原料成形ダイス４は、原料の押し出し方向に向かって漸次縮径する貫通孔５を有し、筒体３の一端側、即ち、テーパバレル部３ｃの一端側に配され、筒体３の内孔を塞ぐようにテーパバレル部３ｃと接合されるとともに、ホルダー１０に保持されている。また、ホルダー１０は、原料成形ダイスを保持するとともに、テーパ固定手段１１により接合されている。さらに、原料成形ダイス４は、その貫通孔５の内部に原料通過孔８を有する第２の仕切り部材７が配されているとともに、該第２の仕切り部材７の略中央部に、接着剤等で接着されるコアピン９を備えている。

上記したスクリュー２、筒体３、原料成形ダイス４、第１の仕切り部材６、第２の仕切り部材７、コアピン９、ホルダー１０、の材質は、炭素鋼、ステンレス鋼、超鋼などの材料を用いて構成することができるが、摩耗などによって形状が変化することを防ぐために耐摩耗性の優れた超鋼を用いることが好ましい。

さらに、スクリュー２、筒体３の内周部、第１の仕切り部材６、第２の仕切り部材７においては、異物を防ぐため、ＴｉＣ処理、ＴｉＮ処理、イオン窒化処理等のコーティングすることが好ましく、ＴｉＮ処理が最も好ましい。

以下に、本発明の押出成形装置による円筒状の成形体（円筒体）の製造方法を詳述する。

まず、筒体３の内孔内にセラミック、樹脂等とバインダを混合した原料を供給し、スクリュー２で原料をある任意の圧力にて押出し、ストレート部３ｂに具備している第１の仕切り部材６の複数の通過孔８を通り、ストレート部３ｂ、テーパバレル部３ｃを経て、原料を押出し方向に向かって漸次縮径する貫通孔５を有した原料成形ダイス４内へと押出す。

そして、スクリュー２からの押出し圧により原料は、原料成形ダイス４に具備している第２の仕切り部材７の原料通過孔８を通り、押出し方向へと移動するが、その際、第２の仕切り部材７の略中央部に接着固定されているコアピン９の外周部と原料成形ダイス４の貫通孔５の外周部との隙間を移動するとき圧縮応力が働き徐々に押出し方向へと押出されることにより円筒体が作製される。

この際、スクリュー２で押し出される原料は、原料自体にスクリュー２による配向（ねじれ）が生じる。これは、一般的な押出成形に使用される原料は、粒子同士を結合させるために可塑性を有するバインダを含有しており、そのバインダの粘性によりスクリュー２で原料を押出す際に、押し出された原料に配向（ねじれ）、いわゆる回転癖が残存する。

しかしながら、本発明では、筒体３の内孔の内部に原料通過孔８を有する第１仕切り部材６、および原料通過孔８を有する第２仕切り部材６を設けることにより、上述した回転癖を抑制することができる。

まず、原料は、第１の仕切り部材６の第１の原料通過孔８を通過して細分化される。これにより、スクリュー２の回転癖より起因する原料の配向（ねじれ）が低減される。ここで、第１の仕切り部材６で細分化された原料は、筒体３のストレート部３ｂ、テーパバレル３ｃを通過する際に、圧縮されながら再結合する。次に、原料は、原料成形ダイス４に押し出され、第２の仕切り部材７の第２の原料通過孔８を通過する。この第２の原料通過孔８を通過することにより、原料は再び細分化され、第１の原料通過孔８で除去しきれなかった原料に残存する配向（ねじれ）を完全に抑制することができる。このように、原料に残存する配向（ねじれ）を除去することにより、成形体の密度分布の疎密化を防ぐことができるとともに、成形体の合わせ面から生じる気孔欠陥も防ぐことが可能となるため、反りが少なく、高強度の焼結体を得ることができる。

また、本発明では、第１の原料通過孔８の径は、第２の原料通過孔８の径より大きく、かつ第１の原料通過孔８の数は、第２の原料通過孔８の数より多いことが好ましい。これは、スクリュー２で押出された原料は、第１の仕切り部材６の通過孔８を通り、ストレート部３ｂ、テーパバレル部３ｃ、そして第２の仕切り部材７の通過孔８を通ってコアピン９との圧縮応力にて円筒体として徐々に押出されるが、このとき、第２の仕切り部材７の通過孔８の数が第１の仕切り部材６の通過孔８より多く、第２の原料通過孔８の径が第１の原料通過孔８の径より大きいと、圧縮応力が成形体に作用しがたくなるため、円筒体を成形することが困難になるからである。

そのため、原料通過孔８の数は、第１の原料通過孔８は４〜２０個、第２の原料通過孔は２〜１０個が好ましい。また、原料通過孔８の径は、第１の原料通過孔は１０〜２０ｍｍ、第２の仕切り部材７は、５〜１０ｍｍが好ましく、これは、径が上述以上であると、配向（ねじれ）を消滅させることができなくなり、上述以下であると、原料の押出しに多大なる圧力を必要とし、効率良く成形体を作製することが困難になるからである。

また、スクリュー２の押出し圧は、５〜３５ＭＰａが好ましい。これは、押出し圧が５ＭＰａ以下であると、圧縮応力が機能せず効率よく成形することが困難になり、一方、３５ＭＰａ以上であると、圧縮応力が大きくなりコアピン９が変形する等、構造上、不具合が生じる。

また、第１の原料通過孔８または第２の原料通過孔８を原料の押出し方向に漸次縮径させることが好ましい。これは、原料が原料通過孔８を通る際に、より粒子間同士を密度化させることができるからである。そのため、第１の原料通過孔８および第２原料通過孔８の両方を原料の押出し方向に漸次縮径させることが最も好ましい形態である。

さらに、本発明では、第２の仕切り部材７に第２の原料通過孔８を設けているため、図２の（ｃ）にあるような円筒体断面に発生するスパイダーマーク２７は発生しないので、焼成後に発生する気孔欠陥を防止することができる。これは、第２の原料通過孔８を原料が通る際、原料が細分子化して、再分離、再結合するが、再結合しても原料通過孔８の軌跡が円筒体断面方向に残らないためである。

上述したように、本発明では、原料が第１の仕切り部材６、第２の仕切り部材７の原料通過孔８を通過することで、スクリュー２による配向（ねじれ）が完全に消滅し、焼成後、反り（偏心量）がもっとも小さくでき、さらに第２の原料通過孔８により、円筒体断面の内周から外周に発生する要因となるスパイダーマーク２７等が発生しないため、焼成後の気孔欠陥を抑制でき、信頼性の高い磁器製品を提供できる。

さらに、上記磁器製品をフェルール製品にするため、機械加工仕上げが必要不可欠だが、反り（偏心量）が非常に小さいので、取り代量が少なくでき、後加工工程である機械仕上げの低減できるので、材料費削減且つ大幅に加工時間の削減化が図られ、低コストで信頼性の高い製品が提供できる。

図２は本発明の押出成形装置の二実施形態を示すものであり、図２（ａ）は押出成形装置の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ方向の断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＹ−Ｙ方向の断面図であり、図２（ｄ）は、図２（a）のZ−Z方向の断面図である。

筒体３は、スクリュー２が収容されている収容部３ａ、ストレート部３ｂ、テーパバレル部３ｂを備えている。収容部３ａとストレート部３ｂは、ネジ等からなる固定手段１１により接合され、筒体３の内孔に配される第１の仕切り部材６、第３の仕切り部材４１の原料通過孔８を通過する原料を再び混合することができる。また、ストレート部３ｂには、筒体３が接合されている一端の反対側に、原料の押し出し方向に向かって漸次縮径するテーパ状のテーパバレル部３ｃが接合されており、該テーパバレル部３ｃは、ストレート部３ｂを通過してくる原料を圧縮させながら原料成形ダイス４に原料を供給する。

原料は、第１の仕切り部材６の第１の原料通過孔８を通過して細分化される。これにより、スクリュー２の回転癖より起因する原料の配向（ねじれ）が低減される。ここで、第１の仕切り部材６で細分化された原料は、筒体３のストレート部３ｂ、テーパバレル３ｃを通過する際に、圧縮されながら再結合するが、完全に再結合ができない。なぜなら、原料配向（ねじれ）を除去するため、原料通過孔８が４〜２０個あるため再結合する時、微小な空孔が残ってしまうからである。また、原料通過孔８を漸次縮径状にしても、完全には、微小空孔を無くすことはできない。そのため、第３の仕切り部材４１の原料通過孔８を具備することにより、第１の仕切り部材６にて再結合された原料をさらに、第３の仕切り部材４１の原料通過孔８を通過することにより、完全に微小空孔を無くすことができる。さらに、原料通過孔８が１本の漸次縮径状になっているため、より再結合するので、微小空孔が除去できる。

上述、原料通過孔８の内径は、第１の仕切り部材６と同等以下であり、且つ第２の仕切り部材７の原料通過孔８より大きい。

なぜなら、第１の仕切り部材６の原料通過孔８の内径より大きいと、原料再結合せず、微小空孔が残存し、第２の仕切り部材７の原料通過孔８より小さいと圧縮応力が大きくなり、成形できないという問題が生じる。

次に第２の仕切り部材７の原料通過孔８を通過することにより、原料は再び細分化され、第１の原料通過孔８で除去しきれなかった原料に残存する配向（ねじれ）を完全に抑制することができる。

ここで、第２の仕切り部材７の原料通過孔８を通過することにより、再び細分化されるが、原料は押出し方向へ押し出されるにつれて、圧縮応力が高くなるので、細分化されても、第３の仕切り部材４１にて微小空孔が完全に除去できているため、なんら問題なくできる。

また、各仕切り部材が供給する原料と同質であるため、原料により各仕切り部材が削れても、焼成後、コンタミネーションとして反応しない。

さらに、上記各仕切り部材は、脱着交換可能で、ネジ１１により固定されているため容易に交換でき、原料に合わして材質を変えることができる。

このように、原料に残存する配向（ねじれ）且つ微小空孔及びコンタミネーションを除去することにより、焼成後、反りが少なく、より信頼性の高い焼結体を得ることができる。

なお、本発明の押出成形装置で製造される円筒状のセラミック体、および樹脂体は、光ファイバー同士を接続するための光コネクタ用フェル−ルに適用することができるが、上記フェルールは、レーザダイオードやフォトダイオード等の光素子と光ファイバを接続する光モジュールに用いることもできる。

また、上記円筒状のセラミック体は、上述した光ファイバ同士、又は光ファイバと各種光素子との接続に用いるさまざまな部材に適用することができ、上述したフェルールに限らない。例えば、光ファイバ同士を完全に接続するために用いるスプライサや、光モジュールに用いるダミーフェルール等にも適用することができる。

以下に本発明の押出成形装置の実施例を説明する。

まず、内径が８０ｍｍの内孔を有する筒体３の収容部３ａに、外径が７５ｍｍであるスクリュー２を設置し、前記内孔内にエポキシ接着剤で接着された外径８０ｍｍの第１の仕切り部材６を有するストレート部３ｂの一端を収容部３ａとネジ１１で接合した。次に、ストレート部３ｂの他端とテーパバレル部３ｃの一端をエポキシ接着剤で仮固定した。最後に、貫通孔の内部に第２の仕切り部材７が接着固定され、第２の仕切り部材７の中央で支持されるとともに、外径が０．１５７ｍｍであるコアピン９を有した原料成形ダイス４を、テーパバレル部３ｃの他端と当接させてホルダー１０で保持するとともに、該ホルダー１０、テーパバレル部３ｃ、およびストレート部３ｂをネジ１１で接続固定することにより、図１（ａ）に示す本発明の実施例１の押出成形装置を作製した。なお、貫通孔の径は、テーパバレル部３ｃと当接する部分では、Φ４０ｍｍで、成形体が押し出されて露出する部分では、Φ５ｍｍである。

また、第１の仕切り部材６、第２の仕切り部材７にはいずれも、複数の原料通過孔８を有しており、第１の仕切り部材６の第１の原料通過孔８は、Φ１０ｍｍで８個具備し、一方、第２の仕切り部材７の第２の原料通過孔８は、Φ５ｍｍで４個具備している。

なお、スクリュー２、筒体３、原料成形ダイス４、第１の仕切り部材６、第２の仕切り部材７、コアピン９、ホルダー１０の材質はすべて超鋼を用いて作製した。さらに、スクリュー２、筒体３の内周部、第１の仕切り部材６、および第２の仕切り部材７においては、ＴｉＮ処理をした。

また、比較例として、図３（ａ）に示すようなスパイダー２８を有する押出成形装置を用いた。なお、この押出成形装置を構成する部材の大きさ、材質は、本発明の実施例と同様であるとともに、スパイダー２８は超鋼で作製した。

そして、上述した本発明の実施例、および比較例の押出成形装置を用いて以下のように円筒体を成形し、円筒状の焼結体を作製し、円筒体の偏心量、気孔欠陥の有無、および円筒体１Ｐｃｓあたりの後加工機械仕上げ時間を比較した。

原料は、ジルコニアセラミックス粉体と、可塑性を有するスチレン系樹脂からなるバインダーを混合したものを用い、２０ＭＰａの押出し圧で原料を押し出すことにより、円筒状の成形体を１００個作製した。

次に、得られた円筒状の成形体を５００℃で４８時間脱バイした後に、１４００℃で２４時間焼成することにより、内径０．１２３ｍｍ、外径３．９ｍｍ、長さ１２ｍｍのジルコニア製円筒体を作製した。

そして、得られた円筒体（１００個）について、偏心量の平均値、気孔欠陥有無の比較、および１個あたりの後加工機械仕上げ時間を比較した。なお、後加工機械仕上げは、磁器製品の段階で、気孔欠陥が無いものを使用した。

また、偏心量は、円筒度における真円度の中心ズレのことをいい、円筒度とは円形形体の幾何学的に正しい円からの狂いの大きさであり、円筒度とは直線形体の幾何学的に正しい直線からの狂いの大きさを示すものである。いずれもＪＩＳ−Ｂ０６２１に規定されている。結果を表１に示す。

次に、図２に示す本発明の実施例２は、内径が８０ｍｍの内孔を有する筒体３の収容部３ａに、外径が７５ｍｍであるスクリュー２を設置し、前記内孔内に仮固定された外径８０ｍｍの第１の仕切り部材６を有するストレート部３ｂの一端を収容部３ａとネジ１１で接合した。次に、ストレート部３ｂの他端とテーパバレル部３ｃの間に第３の仕切り部材４１を仮固定した。最後に、貫通孔の内部に第２の仕切り部材７が接着固定され、第２の仕切り部材７の中央で支持されるとともに、外径が０．１５７ｍｍであるコアピン９を有した原料成形ダイス４を、テーパバレル部３ｃの他端と当接させてホルダー１０で保持するとともに、該ホルダー１０、テーパバレル部３ｃ、およびストレート部３ｂをネジ１１で接続固定することにより、図２（ａ）に示すような本発明の押出成形装置を作製した。なお、貫通孔の径は、テーパバレル部３ｃと当接する部分では、Φ４０ｍｍで、成形体が押し出されて露出する部分では、Φ５ｍｍである。

また、第１の仕切り部材６、第２の仕切り部材７にはいずれも、複数の原料通過孔８を有しており、第１の仕切り部材６の第１の原料通過孔８は、Φ１０ｍｍで８個具備し、一方、第２の仕切り部材７の第２の原料通過孔８は、Φ５ｍｍで４個具備している。

また、第３の仕切り部材４１の原料通過孔８は、Φ７ｍｍで１個具備している。

上述各仕切り部材の材質は、ジルコニアセラミックスを使用した。

なお、スクリュー２、筒体３、原料成形ダイス４、コアピン９、ホルダー１０の材質はすべて超鋼を用いて作製した。さらに、スクリュー２、筒体３の内周部においては、ＴｉＮ処理をした。

そして、上述した本発明の図１の実施例、図２の実施例、及び比較例の押出成形装置を用いて以下のように円筒体を成形し、円筒状の焼結体を作製し、該焼結体のボイド数（大きさ：≧５μｍ）、コンタミ数及び抗折試験の強度（ａｖｅ）の比較をした。

なお、抗折試験とは、ある任意の長さの試料をある一定速度で圧力をかけて破断させ、そのときの圧力の値が強度の指標となる。

上記、資料長さ１２ｍｍ、速度５ｍｍ／ｓにて設定した。

原料は、ジルコニアセラミックス粉体と、可塑性を有するスチレン系樹脂からなるバインダーを混合したものを用い、２０ＭＰａの押出し圧で原料を押し出すことにより、円筒状の成形体を１００個作製した。

次に、得られた円筒状の成形体を５００℃で４８時間脱バイした後に、１４００℃で２４時間焼成することにより、内径０．１２３ｍｍ、外径３．９ｍｍ、長さ１２ｍｍのジルコニア製円筒体を作製した。

表１に示されるように、本発明の比較例では、スパイダーマーク２７の発生により、気孔欠陥を有する円筒体が５０個と多く、さらに、スクリューの回転癖が残存したことにより成形体に配向（ねじれ）が生じたため、焼結体の平均偏心量が８．５μｍと大きかったので、１個当り１０ｍｉｎという多大な加工仕上げが必要となった。

これに対して、本発明の実施例では、平均偏心量２．０μｍ、気孔欠陥を有する円筒体が０個であったため、円筒体の強度劣化を防止するとともに、寸法精度の向上が図れた、さらに、寸法精度の向上にともない、後加工機械仕上げの１個当りにかかる時間が３ｍｉｎであり、大幅に加工時間を削減できた。

また、本発明の押出成形装置を用いて作製された円筒体をフェルール製品にするためには後機械加工仕上げが必要不可欠だが、円筒体の反り（偏心量）が非常に小さいので、取り代量が少なくでき、後加工工程である機械仕上げの低減できるので、材料費削減且つ大幅に加工時間の削減が図られ、低コストで信頼性の高い製品を提供することが可能となった。

その結果を表２に示す。

表２に示されるように、比較例では、ボイド数が２０個、コンタミ数が１０個、強度（ａｖｅ）１０００ＭＰａとなったのに対し、本発明の実施例１ではボイド数が７個、コンタミ数が５個、強度（ａｖｅ）１５００ＭＰａとなりボイド数、コンタミ数が削減でき強度も向上したが、さらに、本発明の実施例２では、微小空孔及びコンタミネーションが完全に除去できたため、ボイド数が０個、コンタミ数が０個、強度２５００ＭＰａとなり、より改善できた。

このように、本発明の実施例２を用いて作製された円筒体は、ボイド及びコンタミネーションがない、より信頼性の高い製品が提供できる。

本発明の押出成形装置の１実施形態を示すものであり、（ａ）は押出成形装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’方向の断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ’方向の断面図である。 本発明の押出成形装置の２実施形態を示すものであり、（ａ）は押出成形装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’方向の断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ’方向の断面図であり、（ｄ）は（a）のZ−Z方向の断面図である。 従来の押出成形装置を示すものであり、（ａ）は押出成形装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’方向の断面図であり、（ｃ）は従来の押出成形装置で作製された成形体の側面図である。 光通信用コネクタ部材であるフェルールを示す部分断面図である。

符号の説明

１ ：押出成形装置
２ ：スクリュー
３ ：筒体
３ａ ：収容部
３ｂ ：ストレート部
３ｃ ：テーパバレル部
４ ：原料成形ダイス
５ ：貫通孔
６ ：第１の仕切り部材
７ ：第２の仕切り部材
８ ：原料通過孔
９ ：コアピン
１０ ：ホルダー
１１ ：ネジ
２１ ：スパイダー
２２ ：スクリュー
２３ ：筒体
２４ ：上ダイス
２４a ：テーパ部
２４b ：ランド部
２５ ：貫通孔
２６ ：下ダイス
２７ ：スパイダーマーク
２９ ：コアピン
３１ ：フェルール
３１a ：貫通孔
３１b ：C面
３１c ：外周
３１d ：PC面
４１ ：第３の仕切り部材

Claims (7)

1. 筒体と、
   該筒体の内孔を移動し、該内孔内に供給される原料を押し出すスクリューと、
   前記筒体の一端側に、前記内孔の開口部を塞ぐようにして配され、前記原料の押し出し方向に向かって漸次縮径する貫通孔を有した原料成形ダイスと、
   第１の原料通過孔を有し、かつ前記内孔の内部に配される第１の仕切り部材と、第２の原料通過孔を有し、かつ前記貫通孔の内部に配される第２の仕切り部材と、
   を具備することを特徴とする押出成形装置。
2. 前記第１の原料通過孔の径は前記第２の原料通過孔の径より大きく、
   かつ前記第１の原料通過孔の数は前記第２の原料通過孔の数より多い
   ことを特徴とする請求項１に記載の押出成形装置。
3. 前記第１の原料通過孔および／または前記第２の原料通過孔は前記原料の押し出し方向に向かって漸次縮径する
   ことを特徴とする請求項１に記載の押出成形装置。
4. 前記原料成形ダイスの貫通孔内における原料の押し出し方向側に前記第２の仕切り部材に支持されたコアピンを備え、
   該コアピンの向きが前記押し出し方向である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の押出成形装置。
5. 前記第１の仕切り部材と第２の仕切り部材との間に第３の仕切り部材を配置した
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の押出成形装置。
6. 前記各仕切り部材の少なくとも一つが脱着交換可能である
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の押出成形装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の押出成形装置を用いた押出成形方法であって、前記各仕切り部材の少なくとも一つが供給される原料と同質である
   ことを特徴とする押出し成形方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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