JP5497558B2 - 押出ダイス - Google Patents

Description

この発明は、中空材の押出加工に用いる押出ダイスに関する。

なお、本明細書および特許請求の範囲の記載において、押出材および押出材料の進む方向を下流または下流側と称し、逆方向を上流または上流側と称する。

押出ダイスにおいては、ベアリング部に耐摩耗性を与えるために、ベアリング部を含むダイスの一部に超硬合金やセラミック等の超硬材料が用いられている（特許文献１〜３参照）。

特許文献１には、工具鋼からなるダイケースの凹部内に超硬材料からなるリング状ダイスを焼嵌めしたダイスが記載されている。特許文献２には、マンドレルの心棒を工具鋼で形成し、この心棒に超硬材料からなるマンドレルリングを外嵌めし、心棒の先端に抜け止め用ナットを取り付けてマンドレルリングを心棒に固定するように構成したポートホールダイスの雄型が記載されている。また、特許文献３に記載されているダイスは、心棒とマンドレルリングとの間に心棒よりも軟らかいスリーブを介在させてマンドレルリングを焼嵌めしたものである。

特開平６−１５３４８号公報 特開２００３−１８１５２５号公報 特公平４−６９００９号公報

しかし、超硬材料を焼嵌めするタイプのダイスは、押出の準備工程やメンテナンスに手間がかかるという問題点がある。

また、超硬材料は工具鋼よりも熱膨張係数が小さく、かつ工具鋼よりも引張力に弱いという特性がある。このため、工具鋼からなる心棒に超硬材料からなるマンドレルリングを外嵌めする場合、熱間押出時に心棒が膨張し、マンドレルリングに対する締め付け力が強すぎると破損するおそれがある。逆に、締め付け力が弱すぎると、マンドレルリングがしっかりと固定されず、押出材の押継ぎ部に波打ちが発生したり、偏肉するおそれがある。また、押出材料の流れによってマンドレルリングが心棒から外れるおそれがある。

このような先行技術の問題点を解決するために、本発明者らは、特願２００９−７３９号において、心棒およびマンドレルリングの材料の熱膨張係数差を利用し、常温においては両者間に隙間が存在してマンドレルリングを着脱可能とし、押出時のダイス温度においては熱膨張によって隙間が無くなってマンドレルリングが心棒に固定されるマンドレルを提案した。

また、押出ダイスは使用後のメンテナンスとして洗浄を行うのが一般的である。前記マンドレルでは、押出後にダイス温度が低下するとマンドレルリングが緩んで心棒との間に隙間が生じるので、両者の合わせ面、即ち心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面を洗浄する必要がある。

しかしながら、両者の合わせ面を洗浄するにはマンドレルを分解して心棒からマンドレルリングを外す必要があり、洗浄後の組み立てを含めると手間のかかる作業であった。

本発明は、上述した技術背景に鑑み、心棒に対してマンドレルリングを着脱可能なマンドレルにおいて、マンドレルを分解することなく心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面を洗浄できる押出ダイスの提供を目的とする。

即ち、本発明は下記［１］〜［１０］に記載の構成を有する。

［１］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を有し、
前記マンドレルリングは、心棒よりも熱膨張係数の小さい材料で構成され、
前記心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面が、マンドレルリングを心棒に外嵌めした状態において、常温時に両者間に隙間があり、押出時のダイス温度時に、マンドレルの軸線方向の少なくとも一部においてその隙間が無くなって両者が接触するように設定され、
前記マンドレルリングの内周面に軸線方向に沿って溝が設けられ、
常温時にマンドレルの外部から心棒とマンドレルリングとの間の隙間に通じ、流体を前記隙間に送り込み、送り込んだ流体を外部に排出する流体用通路が設けられていることを特徴とする押出ダイス。

［２］常温（Ｔ_１）時の隙間が最小となる部分において、押出時のダイス温度（Ｔ_２）における心棒とマンドレルリングとの締め代（Ｘ_Ｔ２）が下記式で表されるとき、常温（Ｔ_１）時における前記心棒の外径（Ａ_Ｔ１）およびマンドレルリングの内径（Ｂ_Ｔ１）が前記締め代（Ｘ_Ｔ２）が０〜０．３％となるように設定されている前項１に記載の押出ダイス。
Ｘ_Ｔ２＝{〔Ａ_Ｔ１×(Ｔ_２−Ｔ_１)×α_１＋Ａ_Ｔ１〕/〔Ｂ_Ｔ１×(Ｔ_２−Ｔ_１)×α_２＋Ｂ_Ｔ１〕−1}×100
ただし、α_１：心棒を構成する材料の熱膨張係数
α_２：マンドレルリングの基材を構成する材料の熱膨張係数（α_１＞α_２）
Ｔ_１：常温
Ｔ_２：押出時のダイス温度（＞Ｔ_１）
Ａ_Ｔ１：常温（Ｔ_１）時の心棒の外径
Ｂ_Ｔ１：常温（Ｔ_１）時のマンドレルリングの内径（＞Ａ_Ｔ１）

［３］前記心棒の先端に心棒よりも径小のボルト部が心棒と一体に形成され、このボルト部にナットを螺合させることによってマンドレルリングが軸線方向に拘束される前項１または２に記載の押出ダイス。

［４］前記流体用通路は、マンドレルリングの下流側端面において外周縁から内周縁に通じる溝を含む、前項３に記載の押出ダイス。

［５］前記流体用通路は、ボルト部の下流側端面に開口し、ボルト部を軸線方向に貫いて心棒の外周面に開口する曲がり孔を含む、前項３または４に記載の押出ダイス。

［６］前記流体用通路は、ボルト部とナットとの間の隙間を含む、前項３〜５のいずれかに記載の押出ダイス。

［７］前記流体用隙間は、ボルト部の外周面およびナットの内周面の少なくとも一方に設けられた溝である前項６に記載の押出ダイス。

［８］前記流体用通路は、ナットの上流側端面において、外周縁から心棒とマンドレルリングとの間の隙間に達する溝を含む、前項３〜７のいずれかに記載の押出ダイス。

［９］前記心棒の外周面において軸線方向に沿って溝が設けられている前項１〜８のいずれかに記載の押出ダイス。

［１０］前項１〜９のいずれかに記載の押出ダイスを、常温において、心棒とマンドレルリングとの間の隙間に流体用通路を通じて外部から流体を送り込んで流通させることにより、心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面を洗浄することを特徴とする押出ダイスの洗浄方法。

上記［１］に記載の発明によれば、心棒にマンドレルリングを外嵌めしたマンドレルにおいて、ダイスが押出時の温度になると、心棒とマンドレルリングとの熱膨張係数の差により両者の間に隙間が無くなり、マンドレルリングは心棒が膨張しようとする径方向の力によって締め付けられて心棒に固定される。このように、マンドレルリングが心棒に固定された状態で押出を行うと、押出材の偏肉が抑制されて高品質の押出材を製造することができる。また、常温時には心棒とマンドレルリングと間に隙間があるので、マンドレルリングの心棒への着脱が容易であり、マンドレルリングの交換等のメンテナンスを簡単に行える。しかも、常温時においては、マンドレルに外部から心棒とマンドレルリングとの間の隙間に流体用通路を通じて流体を送り込み、送り込んだ流体を排出することによって隙間に流体を流通させ、両者の合わせ面である心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面の洗浄することができる。このような隙間への流体流通はマンドレルを組み立てたままの状態で行うので、心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面を洗浄するためにマンドレルを分解する必要がなく、短い時間で効率良くダイスメンテナンスを行える。しかも、マンドレルリングの内周面に設けられた溝によって心棒の外周面とマンドレルリングの内周面のとの距離が部分的に拡大されるので、流体の流通量を増大させることができる。これにより、隙間に流通させる流体の流通量を増大させることができる。また、マンドレルリングに溝を設けることによって流量増大を図るものであるから、心棒への加工を要さず簡単な手段で流量増大を図ることができる。

上記［２］に記載の発明によれば、押出時のダイス温度における心棒とマンドレルリングとの間の締め代（Ｘ_Ｔ２）が適正範囲に設定されているので、安定した固定状態が得られ、かつマンドレルリングの破損を回避できる。

上記［３］に記載の発明によれば、ナットによってマンドレルリングが押出軸方向にも固定されるので、マンドレルリングの抜け落ちが防がれてさらに安定した固定状態が得られる。また、ナットによって押出軸方向のずれを抑制することで、心棒の膨張力による締め付けのみで固定する場合よりも、締め代（Ｘ_Ｔ２）を小さくすることができるので、締め代（Ｘ_Ｔ２）の増大によるマンドレルリングの破損の危険性を回避できる。

上記［４］に記載の発明によれば、マンドレルリングの下流側端面の溝を通じてマンドレルの側面から隙間に流体を送り込み、あるいは隙間から下流側端面の溝を通じてマンドレルの側面に流体を排出することができる。即ち、マンドレルリングへの溝加工だけで隙間への流体流通が可能であり、既存の心棒をそのまま利用することができる。

上記［５］に記載の発明によれば、曲がり孔を通じてマンドレルの下流側端面から隙間に流体を送り込み、あるいは隙間から曲がり孔を通じてマンドレルの下流側端面に流体を排出することができる。

上記［６］に記載の発明によれば、ボルト部とナットとの間の隙間を通じてマンドレルの下流側端面から隙間に流体を送り込み、あるいは隙間からボルト部とナットとの間の隙間を通じてマンドレルの下流側端面に流体を排出することができる。

上記［７］に記載の発明によれば、ボルト部とナットとの間の隙間において流体用通路の断面積が拡大されるので隙間に流通させる流体の流通量を増大させることができる。

上記［８］に記載の発明によれば、ナットの上流側端面に設けた溝によってナットとマンドレルリングとの間に流体用通路が形成され、この流体用通路を通じてマンドレルの側面から隙間に流体を送り込み、あるいはこの流体用通路を通じて隙間からマンドレルの側面に流体を排出させることができる。

上記［９］に記載の発明によれば、心棒に外周面に設けられた溝によって心棒の外周面とマンドレルリングの内周面のとの距離が部分的に拡大されるので、流体の流通量を増大させることができる。これにより、隙間に流通させる流体の流通量を増大させることができる。

上記［１０］に記載の発明によれば、マンドレルを組み立てたままの状態で心棒とマンドレルリングとの間の隙間に流体用通路を通じて外部から流体を送り込んで、その隙間に流体を流通させて、心棒の外周面とマンドレルリングの内周面を洗浄することができる。このため、洗浄のためにマンドレルを分解する必要がないので、短時間で効率良くダイスメンテナンスを行える。

本発明の一実施形態である雄型を備えるポートホールダイスを示す分解斜視図である。 図１のポートホールダイスの組み付け状態を示す断面図である。 図１のポートホールにおけるマンドレルの分解状態を示す断面図である。 温度と、心棒の外径およびマンドレルリングの内径との関係を示す図である。 図３のマンドレルの常温時の状態を示す断面図である。 図３のマンドレルの押出時のダイス温度時の状態を示す断面図である。 図３のマンドレルの常温時における他の状態を示す断面図である。 図３のマンドレルにおいて、ナットによるマンドレルリングの拘束を説明する常温時の断面図である。 図６Ａの押出時のダイス温度における状態を示す断面図である。 第１の流体用通路を示す断面図である。 図７Ａにおけるマンドレルリングの斜視図である。 第２の流体用通路を示す断面図である。 第３の流体用通路を示す断面図である。 第４の流体用通路を示す断面図である。 第５の流体用通路を示す断面図である。 マンドレルリングの他の形態を示す断面図である。

図１および図２に示すポートホールダイス（10）は、中空押出材（1）の外周面を成形する雌型（11）と内周面を成形する雄型（20）とが組み合わされてなり、前記雄型（20）が本発明の押出ダイスの一実施形態である。

雌型（11）は、中央部にベアリング孔（12）を有し、ベアリング孔（12）の下流側にはリリーフ孔（13）が形成され、上流側には溶着室用凹部（14）が形成されている。

前記雄型（20）は、ダイス基盤（21）の中央から下流側にマンドレル（30）が突出し、このマンドレル（30）の周囲に押出方向に貫通する複数個のポートホール（22）を有している。隣接するポートホール（22）（22）間には、下流側に突出する前記マンドレル（30）をその基端部で支持する脚部（23）が形成されている。

図３に示すように、前記マンドレル（30）において、ダイスの基盤部（21）から一体に続く台座（31）の先端側に径の小さい心棒（32）が一体に形成され、前記台座（31）と心棒（32）との直径差によりこれらの間には段部（33）が形成されている。前記心棒（32）の先端（下流側）には、心棒（32）よりも径小で外周面に螺旋状のネジ溝が形成されたボルト部（34）が心棒（32）と一体に形成されている。前記台座（31）、心棒（32）およびボルト部（34）は同軸上に形成されている。マンドレルリング（35）は、外周面に押出材（1）の内周面を成形するベアリング部（36）が突設された環状体である。ナット（37）は前記ボルト部（34）のネジ溝に螺合されるネジ孔（38）を有している。而して、前記心棒（32）にマンドレルリング（35）を外嵌めして段部（33）に当接させ、ボルト部（34）にナット（37）のネジ孔（38）を螺合させると、マンドレルリング（35）は段部（33）とナット（37）に挟まれて、押出軸方向の所定位置に配置される。前記心棒（32）およびマンドレルリング（35）の材料特性および寸法については後に詳述する。

前記雌型（11）と雄型（20）とを組み合わせると、雌型（11）のベアリング孔（12）内に雄型（20）のマンドレルリング（35）のベアリング部（36）が嵌り込んでこれらの間に環状の成形用間隙（符号なし）が形成され、雌型（11）の溶着室用凹部（14）の一部が雄型（20）の端面で塞がれてポートホール（22）に連通する溶着室を形成する。そして、各ポートホール（22）に流入した押出材料は溶着室で合流し、成形用間隙から中空部（2）を有する押出材（1）として押出される。

さらに、前記マンドレル（30）には、心棒（32）とマンドレルリング（35）とを分解することなく、これらの合わせ面を洗浄するために流体を流通させる流体用通路が設けられている。この流体用通路については後述する。

〔マンドレルの形状〕
本発明のマンドレルは、マンドレルリングを心棒に外嵌めした状態において、常温時に両者間に隙間があり、押出時のダイス温度において、マンドレルの軸線方向の少なくとも一部においてその隙間が無くなって両者が接触するように設定されている限り、前記心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面の形状は任意に設定することができる。即ち、本発明におけるマンドレルの形状に関する条件は下記（１）（２）である。
（１）常温時にマンドレルリングを心棒に外嵌めすることができる隙間があること
（２）押出時のダイス温度において、軸線方向の少なくとも一部においてその隙間が無くなって心棒とマンドレルリングとが接触すること
本発明における「押出時のダイス温度」とは、心棒（32）およびマンドレルリング（35）が高温押出時に所定の温度となり、そのときの温度をいう。

図３および図５Ａは、本実施形態のマンドレル（30）の常温（Ｔ_１）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。

前記マンドレル（30）は、心棒（32）の外周面（32a）およびマンドレルリング（35）の内周面（35a）がマンドレル（30）の軸線と平行に形成され、心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ１）およびマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ１）は軸線方向において一定である。前記心棒（32）にマンドレルリング（35）を外嵌めすると、両者間に軸線に平行な一定の隙間（Ｓ_１）が存在する。

本発明において、心棒（32）とマンドレルリング（35）との間に「隙間（Ｓ_１）がある」とは、心棒（32）とマンドレルリング（35）との接触の有無を意味するのではなく、常温（Ｔ_１）における心棒の外径（Ａ_Ｔ１）とマンドレルリングの内径（Ｂ_Ｔ１）とが「Ｂ_Ｔ１＞Ａ_Ｔ１」なる関係を満足し、両者の間にクリアランスが存在することを意味する。また、常温（Ｔ_１）時の隙間（Ｓ_１）の大きさはマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ１）と心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ１）との差（Ｂ_Ｔ１−Ａ_Ｔ１）で表わすものとする。

なお、図５Ａはマンドレルリング（35）の内周面（35a）と心棒（32）の外周面（32a）との間の距離が周方向においても一定の大きさとした状態を示しているが、常温（Ｔ_１）においてはマンドレルリング（35）と心棒（32）の軸合わせがなされていないので、両者間の距離は周方向で必ずしも一定にはならない。例えば、マンドレル（30）の軸線が水平となる姿勢で組み立てを行うと、図５Ｃに示したように、マンドレルリング（35）の内周面（35a）の上部が心棒（32）の外周面（32a）の上部に接触して両者間の距離はゼロであり、周方向に沿って下方にいくにつれて両者間の距離が拡大し、下部において距離が最大となる。また、マンドレルリング（35）はナット（37）で締め付けられて仮止めされた状態にあるので、全周において両者は接触していないが、両者間の距離には偏りがある、という場合もある。従って、本発明において「隙間がある」とは、マンドレルリング（35）と心棒（32）との接触の有無を意味するのではなく、常温（Ｔ_１）における心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ１）とマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ１）とが「Ｂ_Ｔ１＞Ａ_Ｔ１」なる関係を満足し、両者の間にクリアランスが存在することを意味する。また、マンドレルリング（35）と心棒（32）とが上述したいずれの位置関係にある場合においても、本発明における隙間（Ｓ_１）の大きさはマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ１）と心棒の外径（Ａ_Ｔ１）との差（Ｂ_Ｔ１−Ａ_Ｔ１）で表される。

また、本発明は心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面はマンドレルの軸線に対して平行であることを要さず、心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面のどちらか一方または両方が軸線に対して傾斜するテーパー面で形成されているマンドレル、軸線方向の一部がテーパー面で形成されているマンドレルも本発明に含まれる。従って、両者間の隙間の大きさが軸線方向で変化することもあり、本発明における隙間（Ｓ_１）とは、軸線方向においてマンドレルリングの内径（Ｂ_Ｔ１）と心棒の外径（Ａ_Ｔ１）との差（Ｂ_Ｔ１−Ａ_Ｔ１）が最小となる部分における隙間である。

前記マンドレル（30）は、常温（Ｔ_１）時に心棒（32）とマンドレルリング（35）とを組み付ける際には、両者の間に隙間（Ｓ_１）があるのでマンドレルリング（35）を心棒（32）に外嵌めすることは容易である。さらに、ナット（37）を取り付けて締め付けると、心棒（32）には押出方向の引張力が生じ、マンドレルリング（35）には押出方向の圧縮力が生じる。

〔マンドレルの材料〕
前記マンドレルリング（35）を構成する材料は耐摩耗性に優れ、かつその熱膨張係数（α_２）と心棒（32）を構成する材料の熱膨張係数（α_１）とがα_１＞α_２の関係を満足するものであれば特に限定されない。本実施形態においては、心棒（32）を含む部分（以下、単に「心棒」と略する）が工具鋼で形成されているのに対し、マンドレルリング（35）は前記工具鋼よりも耐摩耗性の高い超硬材料で構成されている。超硬材料としては、ＷＣ−Ｃｏ等の超硬合金、高速度工具鋼、粉末高速度工具鋼、セラミックス等を例示できる。表１に、これらの超硬材料および工具鋼の一例およびそれらの熱膨張係数を示す。なお、心棒（32）およびマンドレルリング（35）の基材の熱膨張係数がα_１＞α_２の関係を満足すれば良いので、例示した材料は表１に記載した用途に限定されない。例えば、粉末高速度工具鋼の心棒に超硬合金やセラミックスのマンドレルリングを組み合わせる場合も本発明に含まれる。

本発明において、マンドレルリングとして心棒よりも熱膨張係数の小さい材料を用いることにより、押出時の加工発熱によるマンドレルリングの膨張率が小さくなるため、押出材はより安定した寸法のものを得ることができる。即ち、心棒（工具鋼）に熱膨張係数の小さいマンドレルリングを組み合わせたマンドレルでは、押し出していない時と加工発熱最大時との外径差が、工具鋼のみで製作したマンドレルにおける外径差よりも小さくなるので、押出材の肉厚が安定する。そして、押出材の寸法が安定していると、後加工後の製品品質も安定したものとなる。例えば、押出後に引抜加工を行う場合、押出材に偏肉がなく肉厚が一定であれば、引抜材の肉厚も一定になる。また、押出材の肉厚が一定であれば、引抜上がりの長さも一定になる。また、マンドレルリングの材料は耐摩耗性が高いので摩耗粉の発生が少なく、摩耗粉の押出材への混入も減少する。押出材に異物であるダイスの摩耗粉が混入していると、押出材の品質が低下することはもとより引抜材の表面欠陥となる。押出材への摩耗粉の混入量が少なければ、引抜材に発生する表面欠陥も少なくなる。これらのことから、本発明の押出ダイスを用いて製造した押出材は、押出材としての品質が優れていることはもとより、後加工用素材としても品質の優れたものとなる。

〔マンドレルリングの径方向における固定〕
図４は、温度（Ｔ）に対する心棒（32）の外径（Ａ）およびマンドレルリング（35）の内径（Ｂ）の変化を示したものである。

心棒（32）およびマンドレルリング（35）はいずれも熱膨張により寸法が拡大する（Ａ_Ｔ、Ｂ_Ｔ）。この図に示すように、常温（Ｔ_１）において、マンドレルリングの内径（Ｂ_Ｔ１）は心棒の外径（Ａ_Ｔ１）よりも大きく、実寸としてＢ_Ｔ１−Ａ_Ｔ１の隙間がある。温度（Ｔ）が上昇すると、心棒（32）およびマンドレルリング（35）は、それぞれの熱膨張係数（α_１）（α_２）に応じて径が大きくなる。Ｔ_２＞Ｔ_１を満足する任意の温度（Ｔ_２）における心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ２）およびマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ２）は、下記の（I）式および（II）式で表される。

Ａ_Ｔ２＝Ａ_Ｔ１×（Ｔ_２−Ｔ_１）×α_１＋Ａ_Ｔ１ …（I）
Ｂ_Ｔ２＝Ｂ_Ｔ１×（Ｔ_２−Ｔ_１）×α_２＋Ｂ_Ｔ１ …（II）
ただし、α_１：心棒を構成する材料の熱膨張係数
α_２：マンドレルリングの基材を構成する材料の熱膨張係数
Ｔ_１：常温
Ｔ_２：高温（＞Ｔ_１）
Ａ_Ｔ１：常温（Ｔ_１）時の心棒の外径
Ｂ_Ｔ１：常温（Ｔ_１）時のマンドレルリングの内径（＞Ａ_Ｔ１）

図５Ａに示すように、常温（Ｔ_１）においてマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ１）を心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ１）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（35）の内周面との間には隙間（Ｓ_１）があるので、容易に外嵌めすることができる。

そして、図５Ｂに示すように、ダイス温度が上昇すると、心棒（32）の外径拡大量がマンドレルリング（35）の内径拡大量を上回るために隙間（Ｓ_１）は減少していき、この隙間（Ｓ_１）が無くなるとマンドレルリング（35）は心棒（32）に固定される。

熱膨張係数はα_１＞α_２であるから、図４に参照されるように、温度上昇に伴い、温度（Ｔ_Ｚ）において心棒（32）の外径（Ａ_ＴＺ）とマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_ＴＺ）が等しくなった時点で隙間（Ｓ_１）が無くなり、マンドレルリング（35）は心棒（32）から外れなくなって固定された状態となる。さらに温度が上昇すると、心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ）がマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ）を上回る。心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ）がマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ）を上回る温度領域（Ｔ＞Ｔ_Ｚ）では、心棒（32）の膨張力がマンドレルリング（35）を内側から締め付ける力として作用し、マンドレルリング（35）に周方向の引張力が付与されるので、ますます心棒（32）から外れにくくなってしっかりと固定される。

〔心棒とマンドレルリングの締め代〕
押出時、ダイスは所定温度に加熱されて常温（Ｔ_１）よりも高温となる。従って、図４および図５Ｂに示すように、押出時のダイス温度（Ｔ_２）において、心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ２）がマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ２）と等しくなるか、心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ２）がマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ２）を上回るように、常温（Ｔ_１）時の心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ１）およびマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ１）を設定すれば、マンドレルリング（35）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（35）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（35）の引張力の限界を超えるとマンドレルリング（35）が破損するので、材料の熱膨張係数（α_１、α_２）と押出時のダイス温度（Ｔ_２）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（Ｔ_１）時の心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ１）およびマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ１）を設定する。

ここで、任意の温度（Ｔ）における心棒（32）とマンドレルリング（35）との締まり具合および緩み具合を、心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ）とマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ）の比率に基づいて、下記（III）式の締め代（Ｘ_Ｔ）として定義する。Ａ_Ｔ＜Ｂ_Ｔ、即ち両者の間には隙間がある状態ではＸ_Ｔ＜０となり、締め代（Ｘ_Ｔ）値が小さくなるほど緩みが大きいことを示している。一方、Ａ_Ｔ＞Ｂ_Ｔ、即ち両者の間には隙間がなくマンドレルリング（35）が内側から心棒（32）に締め付けられている状態ではＸ_Ｔ＞０となり、締め代（Ｘ_Ｔ）の値が大きくなるほど締め付け力大きいことを示している。Ａ_Ｔ＝Ｂ_Ｔ（Ｘ_Ｔ＝０）は、両者間に隙間はないが締め付け力が利いていない状態である。
Ｘ_Ｔ（％）＝（Ａ_Ｔ／Ｂ_Ｔ−１）×１００ …（III）

さらに、（III）式により、常温（Ｔ_１）時および高温（Ｔ_２）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（35）との締め代（Ｘ_Ｔ１）（Ｘ_Ｔ２）は、それぞれ（IV）式および（V）式により表わされる。
Ｘ_Ｔ１（％）＝（Ａ_Ｔ１／Ｂ_Ｔ１−１）×１００ …（IV）
Ｘ_Ｔ２（％）＝（Ａ_Ｔ２／Ｂ_Ｔ２−１）×１００
＝{〔Ａ_Ｔ１×（Ｔ_２−Ｔ_１）×α_１＋Ａ_Ｔ１〕/〔Ｂ_Ｔ１×（Ｔ_２−Ｔ_１）×α_２＋Ｂ_Ｔ１〕−1}×100 …（V）

心棒（32）およびマンドレルリング（35）は、常温（Ｔ_１）時にＡ_Ｔ１＜Ｂ_Ｔ１となるように製作されるのでＸ_Ｔ１＜０となり、締め代（Ｘ_Ｔ１）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（Ｔ_２）において両者間の隙間が無くなってＡ_Ｔ２≧Ｂ_Ｔ２であるから、その締め代（Ｘ_Ｔ２）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、Ｘ_Ｔ２＜０は、押出時のダイス温度（Ｔ_２）においても緩みがあってマンドレルリング（35）が心棒（32）に固定されていない状態を示している。

前記締め代（Ｘ_Ｔ２）が大きくなるほど締め付け力も強くなり、マンドレルリング（35）がしっかりと固定されて外れにくくなるが、上述したように締め付け力が過度に大きくなるとマンドレルリング（35）が破損するおそれがある。また、押出時には材料流れにより押出方向の力もが加わる。これらを勘案すると、前記締め代（Ｘ_Ｔ２）は０．３％以下が好ましい。前記締め代（Ｘ_Ｔ２）が０または正値である限り下限値は規定されないが、確実に固定するために０．０５％以上が好ましい。特に好ましい締め代（Ｘ_Ｔ２）は０．１５〜０．２５％である。なお、締め代（Ｘ_Ｔ２）の適正範囲は、心棒（32）およびマンドレルリング（35）の材質、マンドレルリング（35）の厚み等によって異なる。

従って、常温（Ｔ_１）時に隙間（Ｓ_１）が最小となり押出時のダイス温度（Ｔ_２）時に締め付け力が最大となる部分において、押出（Ｔ_２）時の締め代（Ｘ_Ｔ２）が０〜０．３％となるように心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ１）およびマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ１）を設定すれば良い。その他の部分における締め代は、常温（Ｔ_１）時の隙間（Ｓ_１）の大きさに応じた値となる。

また、常温（Ｔ_１）時の締め代（Ｘ_Ｔ１）は負値である限り限定されない。心棒（32）の外径（Ａ_Ｔ１）がマンドレルリング（35）の内径（Ｂ_Ｔ１）よりも小さいので、これらの組み付け作業は容易である。押出ダイスは、押出が終わって常温（Ｔ_１）に冷却されると常温（Ｔ_１）時の締め代（Ｘ_Ｔ１）に戻って緩みが生じるので、心棒（32）からマンドレルリング（35）を取り外すことができる。従って、摩耗したマンドレルリングの取り外し、新しいマンドレルリングの取り付けといったメンテナンスを容易に行える。

〔マンドレルリングの押出軸方向における固定〕
上記実施形態のマンドレル（30）においては、心棒（32）の先端に、マンドレルリング（35）の内径よりも径の大きいナット（37）が着脱自在に取り付けられている。高温（Ｔ_２）時のマンドレルリング（35）は心棒（32）によって径方向に締め付けられて固定されるが、押出中は材料の流れにより下流側への力が加わる。そこで、前記マンドレル（30）においては、ナット（37）を取り付けることでマンドレルリング（35）の抜け落ちを確実に防ぎ、固定安定性を高めている。また、ナット（37）を取り付けて押出軸方向の拘束力を加えることで、心棒（32）の膨張力による締め付けのみで固定する場合よりも、締め代（Ｘ_Ｔ２）を小さくすることができるので、締め代（Ｘ_Ｔ２）の増大によるマンドレルリング（35）の破損の危険性を回避できる。

また、ナット（37）を取り付けるマンドレル（30）においては、心棒（32）およびマンドレルリング（35）の押出軸方向における寸法にも常温（Ｔ_１）時に差を設けておき、高温（Ｔ_２）時にナット（37）がマンドレルリング（35）に当接して、マンドレルリング（35）がナット（37）によって確実に拘束されるようにすることが好ましい。

図５Ａおよび図５Ｂは、心棒（32）およびマンドレルリング（35）の押出軸方向における好ましい寸法関係を示している。図５Ａに示す常温（Ｔ_１）時において、心棒（32）の長さはマンドレルリング（35）の長さよりも短く、ボルト部（34）に螺合させたナット（37）はマンドレルリング（35）を締め付けている。心棒（32）には、心棒（32）とナット（37）との間の隙間（Ｓ_２）に応じた引張力が付与され、マンドレルリング（35）は押出軸方向に拘束されている。図５Ｂは、図５Ａの押出時のダイス温度（Ｔ_２）時の状態を示す図であり、心棒（32）およびマンドレルリング（35）がそれぞれに膨張した状態を示している。心棒（32）の熱膨張係数（α_１）とマンドレルリング（35））の熱膨張係数（α_２）はα_１＞α₂の関係にあるので、心棒（32）の寸法拡大量がマンドレルリング（35）の寸法拡大量を上回り、前記隙間（Ｓ_２）は減少方向に変化する。この隙間（Ｓ_２）の減少により、心棒（32）に付与される引張力は減少し、マンドレルリング（35）に対する締め付け力は減少するが、隙間（Ｓ_２）がある限りがナット（37）による抑えが利いているので、マンドレルリング（35）が押出軸方向にずれることはない。即ち、マンドレルリング（35）は径方向と押出軸方向の両方向に拘束されて固定されている。このように、押出軸方向の拘束が加わることで、上述した径方向の締め代（Ｘ_Ｔ２）を小さくしても、マンドレルリング（35）の固定安定性を維持することができる。ひいては、マンドレルリング（35）に付与される周方向の引張力を軽減して、締め代（Ｘ_Ｔ２）の増大による破損を回避することができる。

これに対し、図６Ａは、常温（Ｔ_１）において心棒（32）とマンドレルリング（35）の長さが等しく、心棒（32）とナット（37）との間に隙間（Ｓ_２）が無い状態を示している。図６Ｂは、図６Ａの押出時のダイス温度（Ｔ_２）における状態を示す図であり、熱膨張により心棒（32）がマンドレルリング（35）よりも長くなって、マンドレルリング（35）とナット（37）との間に隙間（Ｓ_３）が生じている。このような状態では、マンドレルリング（35）に対してナット（37）による抑えが利かなくなり、押出軸方向の固定安定性が低下する。また、このような状態でマンドレルリング（35）のずれを確実に阻止するには、径方向の締め代（Ｘ_Ｔ２）を十分に大きくする必要があるので、マンドレルリング（35）が破損する可能性も増大する。

なお、図５Ａおよび図５Ｂでは常温（Ｔ_１）時に心棒（32）がマンドレルリング（35）より短い場合を示したが、その差が小さく押出時のダイス温度（Ｔ_２）時に長さが逆転して心棒（32）がマンドレルリング（35）よりも長くなれば、図６Ｂのようにナット（37）による抑えが利かなくなる。

以上より、押出時のダイス温度（Ｔ_２）においてマンドレルリング（35）にナット（37）による締め付け力が作用するように、常温（Ｔ_１）時の心棒（32）およびマンドレルリング（35）の押出軸方向の寸法を設定しておくことが好ましい。ダイスの温度上昇に伴って、マンドレルリング（35）とナット（37）は緩む方向に変化するので、押出時のダイス温度（Ｔ_２）時にナット（37）による締め付け力を確実に利かせるためには、少なくとも常温（Ｔ_１）時にナット（37）がマンドレルリング（35）を締め付けている必要がある。このとき、軸線方向の寸法は心棒（32）＜マンドレルリング（35）であり、心棒（32）とナット（37）との間には隙間（Ｓ_２）が存在する（図５Ａ参照）。

〔流体用通路〕
上述したように、本発明のマンドレルは、常温（Ｔ_１）時に心棒とマンドレルリングとの間に隙間（Ｓ_１）が存在する。そして、マンドレルの外部からその隙間（Ｓ_１）に通じる流体用通路を有し、流体用通路を通じて外部から導入した液体または気体の流体を隙間（Ｓ_１）に送り込み、送り込んだ流体を流体用通路を通じて外部に排出することによって、流体を隙間（Ｓ_１）に流通させることができる。しかも、隙間（Ｓ_１）に臨むマンドレルリングの内周面に溝が設けられているために、流体の流通量が増大する。この流体用通路による隙間（Ｓ_１）への流体流通はマンドレルを分解することなく実施できるので、心棒とマンドレルの合わせ面である心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面の洗浄はマンドレルを分解することなく行うことができる。例えば、苛性液で押出材料を溶解し、水洗浄で苛性液を除去し、さらに空気で乾燥させる、といった押出後のダイス洗浄が、マンドレルを分解することなく組み立てたままの状態で行える。

流体用通路は、外部から心棒とマンドレルリングとの隙間に流体を送り込み、送り込んだ流体を隙間から外部に排出させれば足りるので、流体用通路用として孔や溝を設ける他、部材間の合わせ面に生じる僅かな隙間を流体用通路として利用することができる。

以下に、マンドレルリングの溝および種々の流体用通路について、図７Ａ〜図１１を参照して説明する。これらに図示したマンドレル（30）（39）（50）（60）（70）は、常温（Ｔ_１）時において、軸線方向の寸法が心棒（32）よりもマンドレルリング（35）の方が長く、心棒（32）とナット(37）の間には隙間（Ｓ_２）が存在する。

（第１の流体用通路）
図７Ａは図５Ａのマンドレル（30）要部拡大図であり、図７Ｂはマンドレルリング（35）の拡大斜視図である。

図７Ｂに示すように、前記マンドレルリング（35）の内周面（35a）において、上流側端部から下流側端部に通じる２本の周面溝（80a）（80b）が、軸線方向に沿って周方向等間隔で設けられている。また、マンドレルリング（35）の下流側端面には、外周縁から内周縁に通じる２本の端面溝（81a）（81b）が、前記周面溝（80a）（80b）に連通する位置に設けられている。

マンドレル（30）の組み立てにより、マンドレルリング（35）の端面溝（81a）（81b）は溝上面が閉塞されて両端が開口する孔（82a）（82b）となる。これらの孔（82a）（82b）は、心棒（32）とマンドレルリング（35）との間の隙間（Ｓ_１）に流体（Ｆ）を入排するための流体用通路となる。（83a）（83b）はマンドレル（30）の側面に形成された孔（82a）（82b）の開口部であり、（84a）（84b）は隙間（Ｓ_１）への連通口である。

前記マンドレル（30）において、一方の開口部（83a）から流体（Ｆ）を送り込むと、流体（Ｆ）は孔（82a）内を進み、連通口（84a）から隙間（Ｓ_１）および一方の溝（80a）に入って上流側に進みながら周方向の両側に分流する。また、流体（Ｆ）は連通口（84a）から心棒（32）とナット（37）の間の隙間（Ｓ_２）にも入り、周方向の両側に分流して隙間（Ｓ_２）からも隙間（Ｓ_１）に流れ込む。これらの分流した流体（Ｆ）は他方の溝（80b）で合流することで隙間（Ｓ_１）は流体（Ｆ）に満たされる。そして、流体（Ｆ）は他方の連通口（84b）から孔（82b）に入って他方の開口部（83b）から排出される。

前記マンドレル（30）において、マンドレルリング（35）の周面溝（80a）（80b）によって心棒（32）の外周面（32a）とマンドレルリング（35）の内周面（35a）との距離が部分的に拡大しているので、流体（Ｆ）の流通量が増大し、ひいては流体流通による洗浄効果を高めることができる。しかも、マンドレルリング（35）に設けた溝（80a）（80b）（81a）（81b）によって上記効果を得たものであり、心棒（32）への加工を必要としない。従って、既存の心棒を利用し、溝付加工をしたマンドレルリングに交換するだけで上記効果を奏することができる。

前記周面溝（80a）（80b）および端面溝（81a）（81b）の数は限定されず、マンドレルリングとしての必要な強度を確保できる範囲で適宜設定することができ、周面溝（80a）（80b）と端面溝（81a）（81b）とが同数であるこことにも限定されない。また、前記端面溝（81a）（81b）は隙間（Ｓ_１）に連通しているので周面溝（80a）（80b）と周方向の位置が等しいことにも限定されないが、周面溝（80a）（80b）によって効率良く流通量を増大させるには、端面溝（81a）（81b）と周面溝（80a）（80b）の周方向の位置が等しく両者が連通していることが好ましい。

マンドレルリング（35）の端面に溝を形成する場合は下流側端面に形成することが好ましい。上流側端面に溝を形成すると押出材料が溝に詰まり、詰まった材料を除去しなければ流体の入排ができないので、上流側端面には外部に開口する溝を設けないことが好ましい。

（第２の流体用通路）
図８に示すマンドレル（39）において、マンドレルリング（35）には２本の周面溝（80a）（80b）のみが設けられている。流体用通路は、ボルト部（34）および心棒（32）に設けられた曲がり孔（40）と、ボルト部（34）とナット（37）との間の螺合隙間（45）と、心棒（32）とナット（37）との間の隙間（Ｓ_２）とにより構成される。

前記曲がり孔（40）は、一端がボルト部（34）の下流側端面中央に開口し、軸線に沿って第１孔（41）がボルト部（34）および心棒（32）を貫き、心棒（32）の基端で半径方向に二分岐して第２孔（42）（42）となり、第２孔（42）（42）の先端は心棒（32）の外周面（32a）に連通している。（43）は曲がり孔（40）の下流側開口部であり、（44）は心棒（32）とマンドレルリング（35）との隙間（Ｓ_１）への２つの連通口である。一方、前記螺合隙間（45）は、ボルト部（34）とナット（37）とを螺合することによって不可避的に生じる僅かな隙間をそのまま利用した通路であり、マンドレル（30）の下流側端面において環状の下流側開口部（46）を形成している。また、前記螺合隙間（45）は、上流側端部が心棒（32）とナット（37）との間の隙間（Ｓ_２）に連通し、該隙間（Ｓ_２）を介して心棒（32）とマンドレルリング（35）との間の隙間（Ｓ_１）に通じている。（47）は螺合隙間（45）の隙間（Ｓ_２）への連通口である。

前記マンドレル（30）において、曲がり孔（40）の下流側開口部（43）から流体（Ｆ）を送り込むと、流体（Ｆ）は第１孔（41）を上流方向に進み、２本の第２孔（42）に分岐して連通口（44）から隙間（Ｓ_１）および溝（80a）（80b）に出て周方向の両側に分流する。分流した流体（Ｆ）は前記隙間（Ｓ_１）を周方向に流れながら下流側にも進み、隙間（Ｓ_１）は流体（Ｆ）に満たされる。そして、流体（Ｆ）は心棒（32）とナット（37）との間の隙間（Ｓ_２）に進み、さらに連通口（47）から螺合隙間（45）に入って下流側に進み、下流側開口部（46）から排出される。

前記曲がり孔（40）は２本の第２孔（42）に分岐しているが、径方向の第２孔（42）は少なくとも１本あれば隙間（Ｓ_１）に流体を送り込むことができるので、第２孔（42）の本数は心棒（32）の強度を確保できる限り任意に設定することができ、周面溝（80a）（80b）と同数であるこことにも限定されない。また、第２孔（42）の連通口（44）は隙間（Ｓ_１）に連通しているのでマンドレルリング（35）の周面溝（80a）（80b）と周方向の位置が等しいことにも限定されないが、周面溝（80a）（80b）によって効率良く流通量を増大させるには、第２孔（42）の連通口（44）とマンドレルリング（35）の周面溝（80a）（80b）の周方向の位置が等しく両者が連通していることが好ましい。また、第２孔（42）の軸線方向の位置も心棒（32）の基端（上流側）に限定されないが、隙間（Ｓ_１）に均一に流体（Ｆ）を流通させるには排出用通路（本例においては螺合隙間（45））から最も離れた位置である心棒（32）の基端が好ましい。さらに、径方向の孔を軸線方向の複数箇所に設けても良い。

なお、常温（Ｔ_１）時のマンドレル（39）を示す図８は、流体用通路としての螺合隙間（45）を説明するために、螺合隙間（45）の大きさを拡大し強調して図示したものである。押出（Ｔ_２）時のマンドレル（30）を示す図５Ｂと対照して温度差によるナット（37）の締まり具合の差を示すものではなく、締まり具合を限定するものでもない。もとより、本発明は、ボルト部（34）の材料とナット（37）の材料の熱膨張係数やその差を限定するものではない。

また、ボルト部（34）とナット（37）の合わせ面において、ボルト部（34）の外周面およびナット（37）の内周面のどちらか一方または両方に軸線方向に沿った１本または複数本の溝を設けて通路の断面積を拡大することもできる（後述の第５の流体用通路および図１１を参照）。通路断面積を拡大すれば流体の排出が促進され、また、周方向の特定箇所から排出させることができる。また、螺合隙間が無いかあるいは狭いために流体の流通が困難な場合でもマンドレルの下流端面からの流体排出が可能となる。

（第３の流体用通路）
図９に示すマンドレル（50）において、マンドレルリング（35）には２本の周面溝（80a）（80b）のみが設けられている。流体用通路は、ボルト部（34）および心棒（32）に設けられた曲がり孔（40）と、ナット（37）の上流側端面に設けられた溝（51a）（51b）とにより構成される。

前記曲がり孔（40）は、図８のマンドレル（39）における曲がり孔（40）と同一である。前記ナット（37）の上流側端面、即ちマンドレルリング（35）を抑える面には、外周縁から内周縁に通じる半径方向の２本の溝（51a）（51b）が設けられている。これらの溝（51a）（51b）はマンドレル（50）の組み立てにより、溝（51a）（51b）の上面がマンドレルリング（35）の下流側端面に閉塞されて半径方向の両端が開口した孔（52a）（52b）となる。（53a）（53b）は孔（52a）（52b）の外周側開口部であり、（54a）（54b）は隙間（Ｓ_１）に通じる連通口である。

前記マンドレル（50）において、曲がり孔（40）の下流側開口部（43）から流体（Ｆ）を送り込むと、流体（Ｆ）は第１孔（41）を上流方向に進み、２本の第２孔（42）に分岐して連通口（44）から隙間（Ｓ_１）および溝（80a）（80b）に出て周方向の両側に分流する。そして、分流した流体（Ｆ）は前記隙間（Ｓ_１）を周方向に流れながら下流側にも進み、前記孔（52a）（52a）の連通口（54a）（54b）に直接流れ込み、あるいは隙間（Ｓ_２）を経由しての連通口（54a）（54b）に流れ込み、孔（52a）（52b）を通って外周側開口部（53a）（53a）から排出される。

前記溝（51a）（51b）はナット（37）の外周縁から内周縁に達するように形成したものであるが、心棒（32）とマンドレルリング（35）との間の隙間（Ｓ_１）に達していれば流体用通路となし得る。従って、ナット（37）の上流側端面において、溝（51a）（51b）の一端側が外周縁に達していることは必要条件であるが、他端側が内周縁に達していることは必要条件ではない。また、前記溝（51a）（51b）は少なくとも１本あれば流体（Ｆ)を流通させることができるので溝の数は任意に設定することができ、マンドレルリング（35）の周面溝（80a）（80b）と同数であるこことにも限定されない。また、前記溝（51a）（51b）は隙間（Ｓ_１）に連通しているので周面溝（80a）（80b）と周方向の位置が等しいことにも限定されないが、周面溝（80a）（80b）によって効率良く流通量を増大させるには、ナット（37）の溝（51a）（51b）と周面溝（80a）（80b）の周方向の位置が等しく両者が連通していることが好ましい。

（第３の流体用通路）
図１０に示すマンドレル（60）において、マンドレルリング（35）には２本の周面溝（80a）（80b）のみが設けられている。流体用通路は、ナット（37）の上流側端面に設けられた溝（51a）（51b）により構成されている。また、心棒（32）の外周面に溝（61a）（61b）を設けることによって、マンドレルリング（35）の周面溝（80a）（80b）とともに心棒（32）とマンドレルリング（35）との間の隙間（Ｓ_１）に流通させる流体の流通量を増大させている。

前記ナット（37）に設けた２本の溝（51a）（51b）は図９のマンドレル（50）のナット（37）の溝（51a）（51b）と同一位置に設けたものであり、マンドレルリング（35）によって２つの孔（52a）（52b）を形成するとともに孔（52a）（52b）の一端側に外周側開口部（53a）（53b）を形成し、他端側に隙間（Ｓ_１）との連通口（54a）（54b）を形成することも共通する。本実施形態においては、２本の孔（52a）（52b）のうちの一方を流体導入用通路（52a）として用い、他方（52b）を流体排出用通路として用いる。

また、心棒（32）の外周面において、軸線方向に沿って２本の溝（61a）（61b）が周方向等間隔に設けられている。これらの溝（61a）（61b）によって、心棒（32）の外周面とマンドレルリング（35）の内周面との距離は、周方向の２箇所で拡大される。また、前記溝（61a）（61b）は、マンドレルリング（35）の２本の周面溝（80a）（80b）と周方向の同一位置にあって隙間（Ｓ_１）を挟んで対向し、さらにはナットの溝（51a）（51b）とも周方向の同一位置にある。

前記マンドレル（60）において、一方の外周側開口部（53a）から流体を導入すると、孔（52a）を通って連通口（54a）から出た流体（Ｆ）は、心棒（32）とマンドレルリング（35）との間の隙間（Ｓ_１）および２つの溝（61a）および溝（80a）に送り込まれ、また心棒（32）とナット（37）との間の隙間（Ｓ_２）を経由して隙間（Ｓ_１）および２つの溝（61a）（80a）に送り込まれ、あるいは隙間（Ｓ_２）を周方向に進んで隙間（Ｓ_１）に送り込まれ、上流方向に進みつつ、周方向にも進んでいく。このとき、２つの溝（61a）（80a）によって連通口（54a）から隙間（Ｓ_１）に送り込まれる流体（Ｆ）の流通量が増大される。そして、分流して隙間（Ｓ_１）を満たした流体（Ｆ）は、他方の２つの溝（61b）（80b）またはその近傍で合流し、溝（61b）（80b）に沿って下流側に流れ、他方の連通口（54b）から孔（52b）に進み、外周側開口部（53b）から排出される。

このように、ナット（37）の上流側端面に溝（51a）（51b）を形成することによって、流体（Ｆ）をマンドレル（60）の側面から送り込み、あるいは排出させることができる。また、マンドレルの側面からの流体（Ｆ）の入排はマンドレルリング（35）の端面（81a）（81b）によっても可能であり（図８参照）、両方の溝（51a）（81a）、（51b）（81b）を周方向の同一位置に配置するようにしても良い。

（第５の流体用通路）
図１１に示すマンドレル（70）において、マンドレルリング（35）には２本の周面溝（80a）（80b）のみが設けられている。流体用通路は、ボルト部（34）とナット（37）との合わせ面に設けられた孔（72a）（72b）と、心棒（32）とナット（37）との間の隙間（Ｓ_２）とにより構成される。

前記ボルト部（34）の外周面には、周方向の２箇所に軸線方向に沿った溝（71a）（71b）が設けられ、ナット（37）を螺合させることによって溝（71a）（71b）の上面がナット（37）に塞がれて、マンドレル（70）の下流側端面およびナット（37）の上流側端面に開口する孔（72a）（72b）が形成される。（73a）（73b）は孔（72a）（72b）の下流側開口部であり、（74a）(74b）は隙間（Ｓ_２）への連通口である。また、心棒（32）の外周面に形成された２本の溝（61a）（61b）は図１０に示した心棒（32）の溝（61a）（61b）と同一である。

前記マンドレル（70）において、一方の下流側開口部（73a）から流体(Ｆ）を導入すると、流体（Ｆ）は孔（72a）に入り上流側に進んで連通口（74a）から隙間（Ｓ_２）に出る。そして、流体（Ｆ）は隙間（Ｓ_２）から隙間（Ｓ_１）および２つの溝（61a）（80a）に送り込まれ、また隙間（Ｓ_２）を周方向に進みながら隙間（Ｓ₁）に送り込まれ、上流方向に進みつつ、周方向にも進んでいく。このとき、２つの溝（61a）（80a）によって連通口（74a）から隙間（Ｓ_１）に入る流体の流通量が増大される。そして、分流して隙間（Ｓ_１）を満たした流体（Ｆ）は、他方の２つの溝（61b）（80b）またはその近傍で合流し、溝（61b）（80b）に沿って下流側に流れ、他方の連通口（74b）から孔（72b）に進み、外周側開口部（73b）から排出される。

以上のように、外部に開口する流体用通路によって、心棒（32）とマンドレルリング（35）との隙間（Ｓ_１）に流体（Ｆ）を送り込み、かつ送り込んだ流体（Ｆ）を排出することができる。また、マンドレルリング（35）の内周面に溝を形成することによって、隙間（Ｓ_１）に流通させる流体（Ｆ）の流通量を増大させることができる。このように流体（Ｆ）を隙間（Ｓ_１）に送り込んで流通させることにより、心棒（32）の外周面（32a）およびマンドレルリング（35）の内周面（35a）を洗浄することができる。流体（Ｆ）の流通はマンドレル（30）（39）（50）（60）（70）を分解することなく組み立てたままの状態で行えるので、分解および組み立ての手間を省いて短時間で作業することができる。従って、本発明の押出ダイスを用いて金属を押出した後のダイスメンテナンスにおいて、マンドレルを分解することなく組み立てたままの状態で心棒とマンドレルリングとの間の隙間に流体用通路を通じて外部から流体を送り込んで流通させることにより、心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面を洗浄することができるので、ダイスメンテナンスを短時間で効率良く行うことができる。

また、本発明はマンドレルリングに溝を設けることによって流量増大を図るものであるから、心棒への加工を要さず簡単な手段で流量増大を図ることができる。さらに流体用通路としてマンドレルリングの溝や部材間の隙間を利用する場合は、既存の心棒をそのまま利用し、マンドレルリングを交換するだけでダイスメンテナンスの効率を向上させることができる。

また、図１２に示すように、マンドレルリング（35）は、内周面と端面とのエッジを面取り状に切り欠いて流体の周方向の流通を促すようにしても良い。図示例のマンドレルリングは上流側エッジの全周に面取り部（85）を設けたものであり、例えば図８、９のように流体（Ｆ）が隙間（Ｓ_１）の上流側端部に送り込まれて下流側に進んでいくマンドレル（39）（40）に用いることにより、隙間（Ｓ_１）の上流側端部に送り込まれた流体（Ｆ）を速やかに全周に行き渡らせ、隙間における周方向の流体流通を均一にし、かつ流体量を増大させることができる。また、隙間の下流側から上流側に流体が進むマンドレルでは、下流側エッジに面取り部を設けたマンドレルリング（図示なし）を用いることによって流体を速やかに全周に行き渡らせることができる。

本発明における流体用通路は上述したものに限定されない。また、上述した種々の導入用通路および排出用通路を任意に組み合わせるができる。また、どの流体用通路を採用した場合においても、図１０および図１１に示したように、心棒（32）の外周面に溝（61a）（61b）を設けることによって流体の流通量を増大することができ、流体による洗浄効果を高めることができる。

また、上述した５種類のマンドレル（30）（39）（50）（60）（70）は、いずれも心棒（32）がマンドレルリング（35）よりも短く心棒（32）とナット（37）との間に隙間（Ｓ_２）のあるものを例示し、この隙間（Ｓ_２）を流体用通路の一部として利用したものである。しかし、本発明は前記隙間（Ｓ_２）を流体用通路として利用することを必須要件とするものではない。前記隙間（Ｓ_２）が流体の流通が困難なほどに狭い場合でも、ナット（37）の上流側端面またはマンドレルリング（35）の下流側端面に溝を設ける等の方法により通路を確保することができるからである。

さらに、流体の流通方向は上述した実施形態の方向に限定されない。外部への開口部が複数あればどちらの方向にも流通させることができるので、上述した実施形態のマンドレルはいずれも逆方向の流体流通が可能である。また、３箇所以上の開口部がある場合には、複数開口部からの導入や排出も可能である。さらに、流体は入り口となる開口部から通路内に送り込む他、入り口となる開口部またはその近傍に流体を配置しておき、排出口となる開口部から吸引することによって入り口から流体を引き込むようにしても良い。

本発明の押出ダイスは、閉じられた中空部を有する中空材の押出のみならず、中空部の一部が開口した半中空材の押出にも適用することができる。

また、本発明の押出ダイスを用いて成形する材料は金属である限り何ら限定されず、アルミニウム、銅、鉄およびこれらの合金を例示できる。

本発明の押出ダイスは、中空部または半中空部を有する各種押出材の製造に利用できる。

１…押出材
10…ポートホールダイス
11…雌型
20…雄型（押出ダイス）
21…ダイス基盤
30、39、50、60、70…マンドレル
32…心棒
34…ボルト部
35…マンドレルリング
37…ナット
40…曲がり孔（流体用通路）
41…第１孔
42…第２孔
43、83a、83b…開口部
45…螺合隙間（流体用通路）
46…下流側開口部
51a、51b…溝（流体用通路）
61a、61b…溝
71a、71b…溝（流体用通路）
80a、80b…周面溝（溝）
81a、81b…端面溝（溝、流体用通路）
Ｓ_１…隙間
Ｓ_２…隙間（流体用通路）

Claims (10)

1. 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を有し、
   前記マンドレルリングは、心棒よりも熱膨張係数の小さい材料で構成され、
   前記心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面が、マンドレルリングを心棒に外嵌めした状態において、常温時に両者間に隙間があり、押出時のダイス温度時に、マンドレルの軸線方向の少なくとも一部においてその隙間が無くなって両者が接触するように設定され、
   前記マンドレルリングの内周面に軸線方向に沿って溝が設けられ、
   常温時にマンドレルの外部から心棒とマンドレルリングとの間の隙間に通じ、流体を前記隙間に送り込み、送り込んだ流体を外部に排出する流体用通路が設けられていることを特徴とする押出ダイス。
2. 常温（Ｔ_１）時の隙間が最小となる部分において、押出時のダイス温度（Ｔ_２）における心棒とマンドレルリングとの締め代（Ｘ_Ｔ２）が下記式で表されるとき、常温（Ｔ_１）時における前記心棒の外径（Ａ_Ｔ１）およびマンドレルリングの内径（Ｂ_Ｔ１）が前記締め代（Ｘ_Ｔ２）が０〜０．３％となるように設定されている請求項１に記載の押出ダイス。
   Ｘ_Ｔ２＝{〔Ａ_Ｔ１×(Ｔ_２−Ｔ_１)×α_１＋Ａ_Ｔ１〕/〔Ｂ_Ｔ１×(Ｔ_２−Ｔ_１)×α_２＋Ｂ_Ｔ１〕−1}×100
   ただし、α_１：心棒を構成する材料の熱膨張係数
   α_２：マンドレルリングの基材を構成する材料の熱膨張係数（α_１＞α_２）
   Ｔ_１：常温
   Ｔ_２：押出時のダイス温度（＞Ｔ_１）
   Ａ_Ｔ１：常温（Ｔ_１）時の心棒の外径
   Ｂ_Ｔ１：常温（Ｔ_１）時のマンドレルリングの内径（＞Ａ_Ｔ１）
3. 前記心棒の先端に心棒よりも径小のボルト部が心棒と一体に形成され、このボルト部にナットを螺合させることによってマンドレルリングが軸線方向に拘束される請求項１または２に記載の押出ダイス。
4. 前記流体用通路は、マンドレルリングの下流側端面において外周縁から内周縁に通じる溝を含む、請求項３に記載の押出ダイス。
5. 前記流体用通路は、ボルト部の下流側端面に開口し、ボルト部を軸線方向に貫いて心棒の外周面に開口する曲がり孔を含む、請求項３または４に記載の押出ダイス。
6. 前記流体用通路は、ボルト部とナットとの間の隙間を含む、請求項３〜５のいずれかに記載の押出ダイス。
7. 前記流体用隙間は、ボルト部の外周面およびナットの内周面の少なくとも一方に設けられた溝である請求項６に記載の押出ダイス。
8. 前記流体用通路は、ナットの上流側端面において、外周縁から心棒とマンドレルリングとの間の隙間に達する溝を含む、請求項３〜７のいずれかに記載の押出ダイス。
9. 前記心棒の外周面において軸線方向に沿って溝が設けられている請求項１〜８のいずれかに記載の押出ダイス。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の押出ダイスを、常温において、心棒とマンドレルリングとの間の隙間に流体用通路を通じて外部から流体を送り込んで流通させることにより、心棒の外周面およびマンドレルリングの内周面を洗浄することを特徴とする押出ダイスの洗浄方法。

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