JPH04344219A - ライニング層を有するシリンダ部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラスチック押出成形機
のシリンダ等を構成するシリンダ部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック押出成形機のシリンダは、
複数本（約７〜１０本）の中空筒体（バレル）をシリン
ダ部材とし、その端面同士を突合せて連結することによ
り組立てられる。従来より、そのシリンダとして、窒化
鋼製バレルからなるシリンダが使用されてきた。

【０００３】プラスチック成形機のシリンダは、その中
空孔内を、スクリューの回転下に圧送される樹脂による
腐食と摩耗をうける。近時、プラスチック繊維等を混練
した強化プラスチックや、ハロゲン化合物等の難燃剤を
混練した難燃性プラスチック等の成形操業が多くなるに
従って、シリンダ内面の腐食・摩耗による耐用寿命の低
下、メンテナンスの負担増大等が問題となり、その対策
として、バレルの中空孔壁にニッケル系またはコバルト
系自溶性合金に代表される耐食耐摩耗合金からなるライ
ニング層を形成して二層構造（二層バレル）とし、二層
バレル同士を連結し、または二層バレルを窒化鋼単層バ
レルと組合せて連結したシリンダが実用されつつある。

【０００４】図８、およびそのＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面
である図９は、従来の二層バレルの積層形状を示してい
る。１０はバレル母材、２０はライニング層である。バ
レル母材１０は適宜の鋼種（炭素鋼、低合金鋼等）から
なる筒体であり、ライニング層２０は筒体１０の内壁に
一様な層厚（例えば、３〜５ｍｍ）をなして形成されて
いる。同図は、二軸シリンダの構成に使用されるバレル
（二軸バレル）であり、２つの中空孔が所定の軸間距離
をおいて交叉する２つの円弧面で形成された断面状を有
しているが、中空孔が１つである単軸シリンダの構成に
使用されるバレル（単軸バレル）についても、そのライ
ニング層は、断面が真円形状である点を除き、上記二軸
バレルと同様に軸方向の全長に亘って一様な層厚に形成
されている。

【０００５】なお、ライニング層の形成方法として、中
空孔が単純な真円形状である単軸バレルでは主として遠
心力鋳造法が適用され、他方２つの円弧面が交叉した断
面形状を有する二軸バレルでは、遠心力鋳造の適用が困
難なため、各種の方法が工夫され、例えば、ライニング
層を形成した単軸バレルを二本用意し、それぞれの円弧
の一部を軸心に平行に縦断切除したうえ、その切断面同
士を向い合せて溶接により接合する方法、バレル母材（
鋼製筒体）の筒孔内に、ライニング部材として別途用意
した筒状成形加工材を嵌合固定する方法等が行なわれ、
また近時は熱間静水等方圧プレスを利用し、焼結合金層
としてライニング層を形成するこころみもなされている
。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにシリンダ
部材を二層構造とすることにより、ライニング層の表面
改質効果として耐用寿命の大幅な改善効果が得られるは
ずである。しかるに実操業においては、必ずしも予期し
た程の効果を得ていないのが実情である。その原因は、
バレル同士の連結部である突合せ端面（継目）部分に、
腐食・摩耗による局所的な損傷が生じることにある。そ
の損傷は、バレルの端面同士を高精度に密着させて強固
に押圧連結しても確実に抑制防止することは困難である
。

【０００７】殊に、図１０のように、二層バレル１を窒
化鋼単層バレル２と連結した部分においては、窒化鋼単
層バレル内面の腐食・摩耗による減肉（ｄ）の発生・進
行に伴って、二層バレル１の母材１０〔ライニング層で
被覆保護され、樹脂との直接触々は予定されていないの
で、その材質の選定に耐食・耐摩耗性を要求されず、炭
素鋼や低合金鋼等が使用されるのが通例である〕が継目
の端面に露出すると、その部分に腐食・摩耗による損傷
Ｄが急速に進行し、それに伴うライニング層２０の剥離
・欠損等の進展により、二層構造としたことの効果が急
速に失なわれる。本発明は、二層構造シリンダに関する
上記問題を解決するためになされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、端
面同士が突合わされて連結されるシリンダ部材において
、鋼製筒体とその筒孔内壁に形成されたライニング層と
からなり、ライニング層は、その端部において鍔状増径
部を有することを特徴としている。

【０００９】本発明の二層シリンダ部材を使用して形成
されるシリンダは、その実使用過程で、連結部分に損傷
を生じても、母材の端面はライニング層の端面の鍔状増
径部で被覆されているので、前記図１０に示した従来の
シリンダ部材と異なって、ライニング層の裏面側の母材
の急速な損傷を生じることがなく、従ってライニング層
の毀損を生じにくく、長期に亘って腐食・摩耗抵抗層と
してのシリンダ保護機能が安定に保持される。

【００１０】以下、本発明について図面を参照して説明
する。図中、前記図８〜１０における部材と同一部材に
は同じ符号を付している。図１および図２（図１のＩ−
Ｉ矢視断面図）は、二軸シリンダ部材について本発明の
実施例を示している。２０ｅは、母材である鋼製筒体１
０の筒孔内壁を被覆するライニング層２０の端部に形成
された鍔状増径部である。

【００１１】ライニング層２０は、部材端面の鍔状増径
部２０ｅを除いて通常のそれと同様に、例えば３〜５ｍ
ｍの一様な層厚を似て形成されている。端面における鍔
状増径部２０ｅの層厚（ｔ）は厚い程、端面の母材被覆
保護に有利なことは言うまでもないが、約１５ｍｍ程度
までで十分であり、実用上それ以上の厚さとする利益は
特にない。その鍔状増径部２０ｅの軸方向厚さは、ライ
ニング層厚と同様に、例えば３〜５ｍｍ程度であればよ
い。

【００１２】本発明の二層シリンダ部材は、母材である
鋼製筒体として、その端面に、ライニング層の鍔状増径
部を形成するための増径段差部を筒孔の周縁に沿って形
設したものを使用する点を除いて従来の二層シリンダ部
材と同様の工程を適用して製造することができる。図３
は、前記図１、図２に示した二軸シリンダ部材の製造に
使用される鋼製筒体の例を示している。１１ｅは筒体１
０の筒孔１１に沿って端面に形設した増径段差部である
。筒孔１１は２つの円弧面が交叉して形成された二軸孔
であり、増径段差部１１ｅは、その二軸孔と略相似形を
なして形成されている。

【００１３】母材である鋼製筒体の筒孔内のライニング
層の形成は、従来のそれと同様に各種の方法、例えば単
軸シリンダ部材の場合は遠心力鋳造法により、また二軸
シリンダ部材では、鋼製筒体に、溶接肉盛層、溶射層等
として、または別途用意した筒状成形加工部材を嵌合固
定することにより、あるいは熱間静水等方圧プレス等に
よる焼結体層等として形成することができる。このよう
に種々の方法を適用することができるが、このうち熱間
静水等方圧プレスを適用すれば、ライニング材料として
、自溶性合金に代表される各種合金のほか、セラミック
や、セラミックと合金との混合体（サーメット）等の焼
結体としてライニング層を形成することが容易であり、
またそのライニング層は高緻密質であると共に母材（鋼
製筒体）との界面の接合も強固で、積層構造の安定性に
すぐれている。

【００１４】図４および図５（図４のＩＩ−ＩＩ矢視断
面図）は、上記図３の鋼製筒体１０を母材とし、熱間静
水等方圧プレスにより筒孔内壁にライニング層を形成し
て前記図１、図２の二軸シリンダ部材を製造する例を示
している。図中、３０は芯金である。芯金３０は、形成
しようとする二軸中空孔Ａに対応する２つの円弧面が交
叉した断面形状を有する柱状体である。５０、５０は鋼
製筒体１０の両端面を閉塞する蓋板であり、それぞれ溶
接により端面に接合される。

【００１５】図示のように、鋼製筒体１０の筒孔内に芯
金３０を挿入し、その間隙（Ｇ）内に、ライニング材料
として焼結原料粉末（自溶性合金粉末等）Ｐを充填する
。その粉末充填層を蓋板５０に取付けられた脱気管６０
を介して真空脱気（例えば１×１０−２Ｔｏｒｒ）した
のち、脱気管６０を圧着して封止し、ついで熱間静水等
方圧プレスに付して加圧・加熱下に粉末層の焼結を行う
。焼結反応完了後、常温まで冷却降温し、芯金３０を抜
去または機械加工により除去したうえ、焼結体として形
成されたライニング層２０および鋼製筒体１０に仕上機
械加工を施して図１、図２に示した二層構造の二軸シリ
ンダ部材を得る。

【００１６】熱間静水等方圧プレスを利用した上記ライ
ニング層の形成例では、端部の鍔状増径部２０ｅを含め
てその全体を、粉末を原料とする焼結体として形成して
いるが、鍔状増径部２０ｅは他の手段、例えば溶接肉盛
法により、あるいは別途用意したリング状部材を用いて
形成してもよい。図６は、鋼製筒体１０の端部の増径段
差部１１ｅに溶接肉盛層Ｗを形成しこれをライニング層
の鍔状増径部とする例、図７は、リング状部材Ｒを増径
段差部１１ｅに嵌合してこれをライニング層の鍔状増径
部とする例を示している。このように鋼製筒体１０の端
面の増径段差部１１ｅに予め鍔状増径部を設けたうえで
、前記と同様に焼結原料粉末の充填、熱間静水等方圧プ
レスを行えば、その加圧・加熱過程で形成される焼結体
層と予め形成しておいた鍔状増径部との境界面、および
それらと鋼製筒体１０との界面は拡散接合による強固な
結合関係が形成されて前記図１、図２に示したような二
層構造のシリンダ部材を得ることができる。

【００１７】なお、前記図２の二軸シリンダ部材では、
ライニング層２０の外側面と母材である鋼製筒体１０の
接合界面は、二軸中空孔Ａと略同心円形状を有している
が、同図中、鎖線ｆ、ｆで示すように略長円形状とする
こともできる。このような長円形状とすることにより、
焼結体層として形成されるライニング層２０の山型突起
２１部分の靱性が高められ、機械加工時や実使用過程に
おける山型突起部のクラックや欠損に対する抵抗性が改
善される。

【００１８】上記説明は二軸シリンダ部材を例に挙げた
が、単軸シリンダの場合は、その母材である鋼製筒体と
して、単一の筒孔を有するものを使用する以外は上記と
同様に行えばよく、またライニング材料として自溶性合
金等の金属材料を使用する場合は、そのライニング層の
代表的な形成法である遠心力鋳造法等を用いてよいこと
は前記したとおりである。

【発明の効果】本発明の二層シリンダ部材は、その実使
用過程で、連結部分に損傷を生じても、母材の端面がラ
イニング層の鍔状増径部で被覆保護されているので、従
来のシリンダ部材のようなライニング層の裏面側の母材
の急速な損傷とそれに伴うライニング層の毀損を生じに
くく、長期に亘って腐食・摩耗抵抗層としてのシリンダ
保護機能が安定に保持される。このライニング層の保護
機能の安定化により、シリンダの耐用寿命の向上、メン
テナンスの軽減、プラスチック操業効率の向上等の効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシリンダ部材の実施例を示す軸方向断
面図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。

【図３】本発明のシリンダ部材の製造に使用される鋼製
筒体の例を示す要部斜視図である

【図４】本発明のシリンダ部材の製造例を示す断面説明
図である。

【図５】図６のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。

【図６】本発明のシリンダ部材の他の製造例を示す断面
説明図である。

【図７】本発明のシリンダ部材の他の製造例を示す断面
説明図である。

【図８】従来の二層シリンダの例を示す軸方向断面図で
ある。

【図９】図８のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図１０】従来の二層シリンダの内面損傷を模式的に示
す断面説明図である。

【符号の説明】

１０　　母材（鋼製筒体）、２０　　ライニング層、２
０ｅ　　ライニング層の鍔状増径部、３０　　芯金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　端面同士が突合わされて連結されるシ
   リンダ部材において、鋼製筒体とその筒孔内壁に形成さ
   れたライニング層とからなり、ライニング層は、その端
   部において鍔状増径部を有することを特徴とするシリン
   ダ部材。