JPH062365B2 - 樹脂製インナ−バレルを有する押出成形機 - Google Patents

樹脂製インナ−バレルを有する押出成形機

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JPH062365B2
JPH062365B2 JP62025194A JP2519487A JPH062365B2 JP H062365 B2 JPH062365 B2 JP H062365B2 JP 62025194 A JP62025194 A JP 62025194A JP 2519487 A JP2519487 A JP 2519487A JP H062365 B2 JPH062365 B2 JP H062365B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は押出成形機に係り、特にセラミツクスクリュー
と、自己潤滑性を有する樹脂製インナーバレルとを設け
ることにより、耐久性を高め、成形材料への異物の混入
等の問題を解決した押出成形機に関する。
[従来の技術] 従来より、セラミツクス等の可塑性を有する坏土の押出
成形において、土練機あるいは真空土練土の押出成形機
等のスクリュー方式による土練及び押出成形機構を有し
た押出成形機が使用されて来ている。押出成形機は、バ
レルとこれに挿設されたスクリューとを備えてなり、従
来、バレル及びスクリューの構成用材料としては、鋳鋼
あるいはステンレス鋼等が主に使用されている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、金属材料で構成された押出成形機では、
耐摩耗性が十分に得られず、そのため、構成部品を短時
間で頻繁に交換する必要が生じる。このため、設備交換
によるコストアツプ、生産性低下、成形条件の不安定化
(例えば、著しい摩耗のために機械の新旧によつて押出
圧が大きく変動する)等の問題がある。
また、摩耗による鉄その他の金属が押出成形材料中に混
入し、製品品質を悪化させるという問題もあつた。
スクリューの耐摩耗性の改善策としては、スクリューを
高アルミナ質等のセラミツクで構成したものが、先に本
出願人より特許出願されており(特願昭59−2092
68号)、実用化されつつある。
しかしながら、スクリューを内蔵するバレルについて
は、耐圧強度等の点から、金属構成用材料が主流とされ
ており、バレルの耐摩耗性を改善する優れた技術につい
ての提案は、未だなされていないのが現状である。
[問題を解決するための手段] 本発明は上記従来の実情に鑑み、押出成形機の耐摩耗性
を改善し、摩耗による問題を解決する押出成形機を提供
するものである。
本発明の押出成形機は、金属製バレル本体と、該金属製
バレル本体に内嵌された自己潤滑性を有する樹脂製イン
ナーバレルとを備えてなるバレル内にセラミツクスクリ
ューが挿設された押出成形機において、該自己潤滑性を
有する樹脂が、超高分子量ポリエチレンであり、かつ該
金属製バレル本体と樹脂製インナーバレルとの間に空隙
が形成されていることを特徴とする。
[作用] 超高分子量ポリエチレンは、自己潤滑性を有する樹脂で
あつて、押出成形材料との動摩擦係数が小さく、押出成
形材料との接触抵抗が低いため、耐摩耗性が著しく高
い。しかも、一般に耐薬品性等にも優れ、生理的に無害
であると共に、耐衝撃性にも優れる。
本発明の押出成形機は、押出成形材料と接触するバレル
内表面が、このような超高分子量ポリエチレンよりなる
インナーバレルで構成されているため、バレルの耐摩耗
性が改善され、耐久性が向上する。従つて、摩耗により
摩耗物質が製品に混入することは殆どないが、たとい混
入した場合においても、樹脂の無毒性及び化学的安定性
により、製品品質に悪影響を与えることは殆どない。
しかして、押出成形時の加圧力に対する耐圧性は、金属
製バレル本体により十分に補われる。
また、本発明の押出成形機は、スクリューがセラミツク
製であるため、スクリューの摩耗の問題もない。
しかも、樹脂製インナーバレルとバレル本体との間に空
隙が形成されているため、インナーバレルとセラミツク
スクリューとの接触ないし小衝突による衝突等をこの空
隙により吸収緩和することができ、セラミツクスクリュ
ーの破損をも防止することができる。
[実施例] 以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。
第1図及び第2図は本発明の一実施例に係る押出成形機
を示す図であって、第1図は一部断面図、第2図は第1
図のII−II線に沿う断面図である。
本発明の押出成形機のバレルは、金属製バレル本体1と
バレル本体1に内嵌された自己潤滑性を有する超高分子
量ポリエチレン製インナーバレル2とを備え、バレル本
体1とインナーバレル2との間には空隙(「間隙」と称
する場合もある。)4が形成されている。3はセラミツ
クスクリューである。
インナーバレル2を構成する自己潤滑性を有する樹脂と
しては、一般に、ナイロン、フッ素樹脂、ポリエチレ
ン、ポリアセタール樹脂等があるが、本発明において
は、耐摩耗性を備えた動摩擦係数の極めて小さい自己潤
滑性軟質プラスチック材料である超高分子量ポリエチレ
ンを用いる。
一方、金属製バレル本体の金属材料としては、従来より
バレル構成材料として用いられている、鋳鋼やステンレ
ス鋼を用いることができる。
本発明においては、このような金属製バレル本体1に前
述の樹脂製インナーバレル2が両者間に空隙4を設けて
内嵌されている。このような空隙4を設けることによ
り、セラミックスクリュー3とインナーバレル2との接
触、衝突による加圧、衝撃が吸収、緩和され、セラミッ
クスクリュー3の破損が防止される。
即ち、一般にセラミックスクリュー3はバレル内に片持
ちで取り付けられているため、駆動開始時や押出成形材
料の坏土通過時の圧力によりスクリュー3の偏芯が起こ
る。このため、この偏芯によりスクリュー3はインナー
バレル2と接触ないし衝突する。スクリュー3とインナ
ーバレル2との接触ないし衝突は、スクリュー3の装
着、脱着時にも起こり得る。このような接触、衝突によ
り、セラミックスクリュー3はセラミックの脆性により
割れやチッピング等の破損を起こす。
本発明においては、バレル本体1とインナーバレル2と
の間に空隙4が設けられているため、スクリュー3とイ
ンナーバレル2とが接触ないし衝突した際、インナーバ
レル2が間隙4の空間分だけ自由変形し、加圧ないし衝
撃を吸収緩和して、スクリュー3の破損を防止する。
なお、この空隙4は、インナーバレル2の自由変形のた
めの空間であると共に、言うまでもなく、バレル本体へ
の挿入時の嵌め合いのクリアランスの役割をも同時に担
っている。
本発明において、空隙4の幅は、特に制限されず、押出
成形機の規模、使用目的等に応じて適宜決定されるが、
一般には幅0.5〜1.0mm程度の空隙となるようにす
るのが好ましい。
本実施例においては、インナーバレル2にバレル長手方
向に延在する凹溝2aが複数本(図においては6本)設
けられている。このような凹溝2aを設けることによ
り、押出成形材料の空回りを防止し、材料を良好に前進
させることができる。
即ち、インナーバレル2を構成する超高分子量ポリエチ
レンは動摩擦係数が小さく、材料との接触抵抗が小さい
ため、押出成形材料の坏土が空回りして、バレル内を効
率的に前進できない場合があるが、図示の如く、インナ
ーバレル2の内壁面に凹溝2aが設けることにより坏土
の空回りを防ぎ、前進を促進することができる。
凹溝2aの大きさ等は特に制限されず、押出成形機の規
模や使用目的等により適宜決定されるが、例えば厚さ1
0mm程度のインナーバレルに対しては、深さmm、幅10
mm程度の凹溝をバレル長手方向に設けるのが好ましい。
なお、坏土の空回り防止及び前進促進のためには、イン
ナーバレル2の内壁面に適当な凹凸が形成されていれば
良く、第2図のような凹溝2aに限らず、バレル長手方
向に延在する凸条、その他適当な形状の凹部又は凸部で
あつても良い。
本実施例において、セラミックスクリュー3は、軸部3
a及びこの軸部3aの周面から突起する螺子羽根3bを有
する。軸部3aは金属製の軸芯部分とセラミック製の外
側部分とから成る。螺子羽根3bはセラミック製であ
り、軸部3aのセラミック製の外側部分と一体的に形成
されている。
なお、スクリューは、螺子羽根3bだけをセラミック製
とし、軸部3aは全て金属製としても良いのであるが、
軸部3aの周面も原料と接触するものであること、及び
螺子羽根を軸部に取り付ける手間を省略しうることか
ら、軸部3aの外側部分と螺子羽根部3bとを一体のセラ
ミック製とし、このセラミックの一体物を軸芯部分に結
合するようにするのが好ましい。
スクリューを構成するセラミック材としては、耐摩耗性
の高いアルミナ質、ジルコニア質、窒化珪素質等の焼結
体が好ましいが、特にAl2O3含有率が80重量%以上の
アルミナ質のものが好ましく、とりわけ耐摩耗性及び耐
衝撃性の優れたAl2O3含有率85〜96重量%のものが
好ましい。Al2O3含有量が80重量%未満では耐摩耗性
に劣り、逆にAl2O3含有量があまりに高い場合には耐衝
撃性及びその成形性に難が有る。
なおAl2O3以外に、SiO2、CaO、MgO、TiO2、ZrO2など通
常の酸化物焼結体に含まれる各種の酸化物を含み得る。
また、少量であれば窒素物、ホウ化物を含んでも良い。
このアルミナ質の焼結体は、吸水率が1%以下とりわけ
0.1%以下のものが好ましい。吸水率が1%よりも大
きいと、スクリュー表面への原料の巻き付き現象が発生
し、発熱、押出機能の極端な低下を誘発し好ましくな
い。
以下、実験例について説明する。
実施例1 超高分子量ポリエチレン(「ニューライト」作新工業
(株)製、平均分子量350万以上)製インナーバレル
を備えた本発明の押出成形機と、従来のSUS304ス
テンレス製バレルを備えた押出成形機について、耐摩耗
性試験を行なった。
即ち、平均粒子径35〜50μm程度のα−Al2O3(焼成
アルミナ)粒子を主成分(96重量%)とし、含水率2
5〜30重量%程度に調製した押出し用坏土を、下記運
転条件にて、直径7〜10mmφのチューブ状に押出成形
を行ない、押出成形した坏土(アルミナ乾粉量換算)の
量に対する、各押出成形機のバレルの摩耗量(摩耗厚
さ)を調べた。なお、摩耗量の測定点は、摩耗量が最大
となる吐出口に近いオーガーバレル(内径50mmφ)内
面とした。
運転条件 オーガースクリュー回転数:20〜25r.p.m. 押出量:含水29〜31kg/hr 結果を第3図に示す。
第3図より、本発明の押出成形機は、バレルの摩耗量が
極めて少なく、従来のステンレス製バレルに比し8〜1
0倍と著しく耐摩耗性が向上していることが明らかであ
る。
実験例2 アルミナ質セラミックスクリュー及び超高分子量ポリエ
チレン(ニューライト)製インナーバレルを備えた本発
明の押出成形機と、SUS304ステンレス製スクリュ
ー及びSUS304ステンレス製バレルを備えた従来の
押出成形機について、摩耗による製品への悪影響を調べ
た。なお、本例において、インナーバレルとバレル本体
との間の間隙の幅は約0.7mmとした。
即ち、実験例1で用いた坏土を実験例1と同様に各々の
押出成形機で押出成形し、得られた押出しチューブを1
500゜Cで焼成して多孔質体を得、このものについて色
調及び白度を色差計で測定して比較検討した。
結果を第1表に示す。
第1表からも明らかなように、従来のステンレスバレル
及びステンレススクリューの押出成形機によるものは、
淡桃色がかっており(これは、発光分光分析結果より、
ステンレス成分のCr、Niの含有量が高くなっている
ためであることが判明した。)、本発明によるものは、
白くすけるような感じを与えた。
この結果、本発明の押出成形機によれば、バレルやスク
リューの摩耗により、製品に悪影響を与えることがない
ことが明らかである。
なお、以上の実験において、セラミックスクリューの偏
芯が起きても、インナーバレルの自由変形により、衝撃
が緩和され、セラミックスクリューが破損することはな
かった。
[発明の効果] 以上詳述した通り、本発明の押出成形機は、セラミック
スクリューと、金属製バレル本体及びこれに空隙を設け
て内嵌された自己潤滑性を有する樹脂である超高分子量
ポリエチレン製インナーバレルとを備えたバレルと、を
有するものであって、スクリューの耐摩耗性が優れる上
に、押出成形材料と接触するバレル内壁面の潤滑性を向
上させることができ、接触抵抗が非常に小さくなるた
め、バレルの摩耗が大幅に低減される。しかも、セラミ
ックスクリューとインナーバレル2との衝突による衝撃
もインナーバレルとバレル本体との間の空隙により緩和
される。
このため、 バレルの寿命が延長され、交換頻度が低減されるた
め、安定した押出成形条件で効率的な押出成形を行なう
ことが可能とされる。
インナーバレルを構成する樹脂自体が金属に比し軽量
である上に、耐摩耗性が向上されたことによりバレル全
体を薄肉化することができるため、押出成形機の軽量化
及び小型化を図ることができる。このため、押出成形機
の分解、組立、メンテナンス等の際の作業性、取扱い性
も向上する。
摩耗が少ない上に、インナーバレルが化学的に安定
で、無毒性の樹脂製であるため、万一摩耗物質が製品中
に混入した場合においても製品に悪影響を及ぼすことは
ない。
セラミックスクリューとインナーバレルとの接触ない
し衝突による破損も有効に防止される。
等の効果が奏され、良好な作業効率のもとに、低コスト
で高品質の押出成形品を製造することが可能となる。
特に、インナーバレル内壁面に凹部及び/又は凸部を形
成することにより、押出成形材料の効率的な押出しが可
能とされるため、動力の節減が可能となり、ランニング
コストの大幅な低減が図れ、極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の実施例に係る押出成形機の
バレル部の図であって、第1図は断面図、第2図は第1
図のII−II線に沿う断面図である。第3図は実験例1で
得られた耐摩耗試験結果を示すグラフである。 1…バレル本体、 2…インナーバレル、 3…スクリュー、 4…空隙(間隙)。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属製バレル本体と、該金属製バレル本体
    に内嵌された自己潤滑性を有する樹脂製インナーバレル
    とを備えてなるバレル内にセラミツクスクリューが挿設
    された押出成形機において、 該自己潤滑性を有する樹脂が、超高分子量ポリエチレン
    であり、かつ該金属製バレル本体と樹脂製インナーバレ
    ルとの間に空隙が形成されていることを特徴とする樹脂
    製インナーバレルを有する押出成形機。
  2. 【請求項2】樹脂製インナーバレルは、その内壁面に凹
    部及び/又は凸部が設けられていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の押出成形機。
  3. 【請求項3】凹部及び/又は凸部は、樹脂製インナーバ
    レルの長手方向に延設された凹溝及び/又は凸条である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の押出成
    形機。
  4. 【請求項4】セラミックスクリューは、軸部及び該軸部
    の周面から突起する螺子羽根を有し、少なくとも螺子羽
    根がセラミック製とされていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の押
    出成形機。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS506657A (ja) * 1972-11-18 1975-01-23
JPS61241104A (ja) * 1985-04-18 1986-10-27 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 押出機または混練機のスクリユ−

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