JP2011235312A - 押出ダイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】押出材の内面を成形するマンドレル(30)が、心棒(32)と、マンドレルリング(40)と、該マンドレルリング(40)の上流側または上流側の少なくとも一方に配置されるリング形のスペーサー(50)と、前記心棒(32)の先端に配置される抑え部材(37)とを有し、心棒(32)の熱膨張係数(α1)、マンドレルリング(40)の熱膨張係数(α2)およびスペーサー(50)の熱膨張係数(α3)がα2<α1<α3の関係にあり、常温時に心棒とマンドレルリング(40)との間に隙間(S1)があるように設定され、前記心棒(32)、マンドレルリング(40)およびスペーサー(50)の軸線方向の合計寸法が、押出時のダイス温度時に、心棒(32)の寸法と同一または心棒(32)の寸法を超えるように設定されている。
【選択図】 図3
Description
前記マンドレルリングが心棒よりも熱膨張係数の小さい材料で構成され、かつ前記スペーサーは心棒よりも熱膨張係数の大きい材料で構成され、
前記心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面が、前記心棒にマンドレルリングを外嵌めした状態において、常温時に心棒とマンドレルリングとの間に隙間があるように設定され、
前記心棒、マンドレルリングおよびスペーサーの軸線方向の合計寸法が、押出時のダイス温度時に、心棒の寸法と同一または心棒の寸法を超えるように設定されていることを特徴とする押出ダイス。
心棒、マンドレルリングおよびスペーサーの軸線方向の合計寸法が、心棒の寸法と同一または心棒の寸法を超える温度で押出を行うことを特徴とする押出方法。
〔心棒、マンドレルリング、スペーサーの熱膨張係数〕
心棒(32)の熱膨張係数(α1)、マンドレルリング(40)の熱膨張係数(α2)およびスペーサー(50)の熱膨張係数(α3)は、α2<α1<α3の関係にある。
図3および図4Aは、本実施形態のマンドレル(30)の常温(T1)時における要部断面図である。このマンドレル(30)は、図1および図2に示した押出ダイス(10)の雄型(20)の一部を構成するマンドレルである。
〔押出時のマンドレル〕
図4Bは押出時の温度(T2)におけるマンドレル(30)の断面図である。図4Bにおいて、(AT2)は心棒(32)の外径、(BT2)はマンドレルリング(40)の内径、(CT2)はスペーサー(50)の内径、(DT2)は台座(31)の外径、(ET2)はマンドレルリング(40)の逃がし径、(FT2)はスペーサー(50)の外径、(GT2)は心棒(32)の軸線方向の寸法、(HT2)はマンドレルリング(40)の軸線方向の寸法、(IT2)はスペーサー(50)の軸線方向の寸法である。
〔軸線方向におけるマンドレルリングの固定〕
心棒(32)の熱膨張係数(α1)とマンドレルリング(40)の熱膨張係数(α2)はα2<α1の関係にある。両者の膨張係数がこのような関係にあるため、常温(T1)時の心棒(32)とマンドレルリング(40)の軸線方向の寸法を同寸に設定する(GT1=HT1)と、ダイス温度の上昇に伴って、心棒(32)の寸法拡大量(GT2−GT1)がマンドレルリング(40)の寸法拡大量(HT2−HT1)を上回り、ナット(37)による締め付け力が減少してマンドレルリング(40)が緩む方向に変化する。かかる現象に対し、心棒(32)よりも熱膨張係数の大きい材料で構成されたスペーサー(50)を用い、心棒(32)を上回る比率で寸法拡大をするスペーサー(50)に心棒(32)とマンドレルリング(40)の熱膨張係数(α1、α2)の差による緩みを吸収させることにより、軸線方向においてマンドレルリング(40)を拘束することができる。
GT2:T2における心棒の軸線方向の寸法
HT2:T2におけるマンドレルリングの軸線方向の寸法
IT2:T2におけるスペーサーの軸線方向の寸法
また、常温(T1)時の組み立て状態において、軸線方向の隙間の有無は心棒、マンドレルリング、スペーサーの寸法(GT1、HT1、IT1)の設定値およびナット(37)による締め付け量によって決まるものであり、これらの設定によって、図4Aのようにナット(37)、マンドレルリング(40)、スペーサー(50)、位置基準面(33)が互いに接触して隙間が無い場合と、隙間が生じる場合とがある。
〔径方向におけるマンドレルリングの固定〕
上述したように、押出時のダイス温度(T2)において、マンドレルリング(40)はスペーサー(50)とナット(37)とによって軸線方向に拘束されて心棒(32)に固定される。また、ダイス温度の上昇により、常温(T1)時に心棒(32)とマンドレルリング(40)との間に存在していた径方向の隙間(S1)は、両者の熱膨張係数(α1、α2)の差に基づいて狭くなり、心棒(32)に対してマンドレルリング(40)が締まる方向に変化するので、径方向における位置安定性が高まる。
BT2=BT1×(T2−T1)×α2+BT1 …(II)
ただし、α1:心棒を構成する材料の熱膨張係数
α2:マンドレルリングの基材を構成する材料の熱膨張係数
T1:常温
T2:高温(>T1)
AT1:常温(T1)時の心棒の外径
BT1:常温(T1)時のマンドレルリングの内径(>AT1)
図4Aに示すように、常温(T1)においてマンドレルリング(40)の内径(BT1)を心棒(32)の外径(AT1)よりも大きい寸法で製作すると、両者の寸法差により心棒(32)の外周面とマンドレルリング(40)の内周面との間には隙間(S1)があるので、容易に外嵌めすることができる。
〔心棒とマンドレルリングの径方向の締め代〕
押出時、ダイスは所定温度に加熱されて常温(T1)よりも高温となる。従って、図4A〜図5に示すように、押出時のダイス温度(T2)において、心棒(32)の外径(AT2)がマンドレルリング(40)の内径(BT2)と等しくなるか、心棒(32)の外径(AT2)がマンドレルリング(40)の内径(BT2)を上回るように、常温(T1)時の心棒(32)の外径(AT1)およびマンドレルリング(40)の内径(BT1)を設定すれば、マンドレルリング(40)を心棒(32)に固定した状態で押出を行うことができる。そして、マンドレルリング(40)が心棒(32)に固定された状態で押出を行うと、押出材(1)の偏肉が抑制されて高品質の押出材(1)を製造することができる。ただし、心棒(32)の膨張力が過剰になってマンドレルリング(40)の引張力の限界を超えるとマンドレルリング(40)が破損するので、材料の熱膨張係数(α1、α2)と押出時のダイス温度(T2)を勘案して、高温時に適度な引張力を生じさせるように、常温(T1)時の心棒(32)の外径(AT1)およびマンドレルリング(40)の内径(BT1)を設定する。
XT(%)=(AT/BT−1)×100 …(III)
さらに、(III)式により、常温(T1)時および高温(T2)時(押出時のダイス温度)における心棒(32)とマンドレルリング(40)との締め代(XT1)(XT2)は、それぞれ(IV)式および(V)式により表わされる。
XT1(%)=(AT1/BT1−1)×100 …(IV)
XT2(%)=(AT2/BT2−1)×100
={〔AT1×(T2−T1)×α1+AT1〕/〔BT1×(T2−T1)×α2+BT1〕−1}×100 …(V)
心棒(32)およびマンドレルリング(40)は、常温(T1)時にAT1<BT1となるように製作されるのでXT1<0となり、締め代(XT1)は両者間の隙間があって緩んだ状態を示している。一方、押出時のダイス温度(T2)において両者間の隙間が無くなってAT2≧BT2であるから、その締め代(XT2)は0または正値となり、締め付け力が利いている状態を示している。また、XT2<0は、押出時のダイス温度(T2)においても緩みがあってマンドレルリング(40)が心棒(32)に固定されていない状態を示している。
〔スペーサーの位置と数〕
本発明は、心棒にマンドレルリングおよびスペーサーを外嵌めし、スペーサーの熱膨張を利用してマンドレルリングを軸線方向に拘束するものである。かかる目的を実現するために、マンドレルリングおよびスペーサーは以下の3種類の配置が可能である。これらの配置によれば、押出時にマンドレルリングを軸線方向に固定できるという共通の効果に加えてそれぞれに特有の効果を奏する。
(1)マンドレルリングの上流側にスペーサーを配置する
図1〜図4Cに示したマンドレル(30)である。スペーサー(50)をマンドレルリング(40)の上流側に配置するので、スペーサー(50)の軸線方向の寸法を変更することによって位置基準面(33)からのマンドレルリング(40)の距離を変更することができる。従って、一つのマンドレルリング(40)に対してその位置を任意に再設定することができる。また、ダイスの経年劣化によってマンドレル(30)の脚部(23)が撓んでベアリング部(41)の位置がずれた場合にも、スペーサー(50)の寸法変更によってマンドレルリング(40)を適正位置に戻すことができるので、ダイス寿命を延ばすことができる。
(2)マンドレルリングの下流側にスペーサーを配置する。
(3)マンドレルリングの上流側と下流側にスペーサーを配置する。
〔その他のスペーサー〕
スペーサーによる押し付け力をさらに高める手段として、弾性力を有するスペーサーを用いることも好ましい。弾性力を有するスペーサーとして、平リングの切り口をねじることのよりばね作用を持たせたスプリングワッシャー(57)(図8参照)や、平リングを波型に曲げることによりばね作用を持たせたウエーブワッシャー(58)(図9参照)等を例示することができる。これらのワッシャー(57)(58)は軸線方向に弾性力を有し、ばねの復元力によってマンドレルリングを押し付ける。従って、熱膨張による押し付け力とともに二重の押し付け力が発生するのでマンドレルリングに対する拘束力を高めて固定安定性を高めることができる。
〔その他のマンドレル〕
マンドレルの心棒は台座に対して着脱自在とした構成にすることもできる。
10…ポートホールダイス
11…雌型
20…雄型(押出ダイス)
30、60、61、62…マンドレル
31…台座
32…心棒
32a…外周面
33…位置基準面
34…ボルト部
37…ナット(抑え部材)
40…マンドレルリング
41…ベアリング部
42…内周面
43…逃がし部
50、55、56…スペーサー
57…スプリングワッシャー(スペーサー)
58…ウェーブワッシャー(スペーサー)
71…心棒の本体部
73…頭部(抑え部材)
S1…隙間
AT、AT1…心棒の外径
BT1、BT2…マンドレルリング
CT1、CT2…スペーサーの内径
DT1、DT2…台座の外径
ET1、ET2…マンドレルリングの逃がし径
FT1、FT2…スペーサーの外径
GT1、GT2…心棒の軸線方向の寸法
HT1、HT2…マンドレルリングの軸線方向の寸法
IT1、IT2…スペーサーの軸線方向の寸法
Claims (8)
- 押出材の内面を成形するマンドレルが、心棒と、該心棒に外嵌めされるマンドレルリングと、該マンドレルリングの上流側または上流側の少なくとも一方において心棒に外嵌めされるリング形のスペーサーと、前記心棒の先端に配置されてマンドレルリングおよびスペーサーの抜け落ちを防止する抑え部材とを有し、
前記マンドレルリングが心棒よりも熱膨張係数の小さい材料で構成され、かつ前記スペーサーは心棒よりも熱膨張係数の大きい材料で構成され、
前記心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面が、前記心棒にマンドレルリングを外嵌めした状態において、常温時に心棒とマンドレルリングとの間に隙間があるように設定され、
前記心棒、マンドレルリングおよびスペーサーの軸線方向の合計寸法が、押出時のダイス温度時に、心棒の寸法と同一または心棒の寸法を超えるように設定されていることを特徴とする押出ダイス。 - 前記心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面が、押出時のダイス温度時に、常温時に心棒とマンドレルリングとの間に形成される隙間がマンドレルの軸線方向の少なくとも一部において無くなって両者が接触するように設定されている請求項1に記載の押出ダイス。
- 押出時のダイス温度時におけるスペーサーの外径が、マンドレルリングの逃がし径を超えないように設定されている請求項1または2に記載の押出ダイス。
- 前記スペーサーはマンドレルリングの上流側に配置される請求項1〜3のいずれかに記載の押出ダイス。
- 前記スペーサーはマンドレルリングの下流側に配置される請求項1〜3のいずれかに記載の押出ダイス。
- 前記スペーサーはマンドレルリングの上流側および下流側に配置される請求項1〜3のいずれかに記載の押出ダイス。
- 前記スペーサーは軸線方向に弾性力を有する請求項1〜6のいずれかに記載の押出ダイス。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の押出ダイスを用い、
心棒、マンドレルリングおよびスペーサーの軸線方向の合計寸法が、心棒の寸法と同一または心棒の寸法を超える温度で押出を行うことを特徴とする押出方法。
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JP2010108994A JP2011235312A (ja) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | 押出ダイス |
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JP (1) | JP2011235312A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114210756A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-22 | 湖南荣晟昌新材料科技有限公司 | 一种高耐磨锂电池正极材料匣钵模具 |
Citations (4)
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JPS60112717U (ja) * | 1984-01-06 | 1985-07-30 | 三菱電機株式会社 | 締付装置 |
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JP2003181525A (ja) * | 2001-12-19 | 2003-07-02 | Showa Denko Kk | 中空材の押出ダイス及びこれを用いた中空材の製造方法 |
-
2010
- 2010-05-11 JP JP2010108994A patent/JP2011235312A/ja active Pending
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