JPH11245282A - 押出機スクリュウをコーティングする方法 - Google Patents

押出機スクリュウをコーティングする方法

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JPH11245282A JP10365061A JP36506198A JPH11245282A JP H11245282 A JPH11245282 A JP H11245282A JP 10365061 A JP10365061 A JP 10365061A JP 36506198 A JP36506198 A JP 36506198A JP H11245282 A JPH11245282 A JP H11245282A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】押出機スクリュウをコーティングする方法の改
良に関する。 【解決手段】押出機スクリュウの少なくとも１つの突出
部のクラウン壁をコーティングする方法であり、以下の
段階、すなわち、硬度Ｄ１の金属ビードを、コーティン
グしようとしている各突出部のクラウン部の少なくとも
１つの刃先上にそれに近接して堆積させ、前記ビードが
前記クラウン部の幅のほんの一部を占有する段階と、硬
度Ｄ１よりもかなり異なる硬度Ｄ２の第２材料を未コー
ティングのクラウン部の残部に堆積させる段階と、先の
段階で作った堆積層を研削してスクリュウ上の各突出部
の輪郭および寸法を得る段階とを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明は、機械的な作業によって混合／
可塑化する装置および異なる材料、たとえば、ゴムを押
出加工する装置に関する。本発明は、特に、少なくとも
１つの回転部分と１つの静止部分との間の接触摩擦によ
る摩耗に対する保護を確保するコーティング方法に関す
る。また、本発明は、突出部の少なくいくつかにこのコ
ーティングを備えた押出機スクリュウに関する。可塑化
材料の放出開口に近接した押出加工ヘッドの突出部であ
るような混合・押出加工スクリュウのねじ山が、特に、
本発明の目的である。前記の突出部は前記材料を排出す
る機能を有する。本発明の応用領域は、ゴムについてば
かりでなく、プラスチックおよびエラストマ組成物ある
いは多少とも広範囲の機械的作業を経た後に混合、押出
加工することのできる材料にも容易に敷衍し得る。
【０００２】ゴム混合物の製法の分野においては、金属
混合ロールからなる押出機が使われる。ここでは、適切
な形状の１つ以上のねじ山によって囲まれているコアに
より形成される少なくとも１つの金属スクリュウが回転
する。ねじ山というのは、ベース材料を混合／剪断して
所与の輪郭のダイを通して混合物を押出加工することが
できるように意図した、コア上の任意の突出部を意味し
ていることは了解されたい。可塑化しようとしている材
料は、前記機械の混合ロール内に導入され、各内部スク
リュウの回転によって機械的な変形作業（主として、剪
断）を受ける。各スクリュウおよび各ねじ山の寸法は、
可塑化に必要な作業に依存する。作業が大きくなればな
るだけ、コアの直径に対してスクリュウが長くなる。ス
クリュウの回転作用の下に、材料はかなりの機械的な抵
抗を与える傾向がある。これがコアに多少ともかなりの
曲げひずみを与え、コアがロールの内壁面と接触するよ
うになる可能性がある。この接触により、スクリュウね
じ山のクラウン部、すなわち混合ロールに最も接近して
対向位置するねじ山の部分の摩耗が生じる。同じ現象
は、押出機から可塑化された材料を押し出すようになっ
た押出加工ヘッドの突出部にも生じる。
【０００３】スクリュウねじ山の摩耗についてのこの問
題は周知である。そして、静止部分とこすれる可動部分
の寿命を低コストに維持しながら延ばすために、ねじ山
のクラウン部分が金属合金ベースコーティングを備えて
おり、その摩耗特性をねじ山を構成しているベース材料
の摩耗特性以上に向上させる押出機スクリュウの使用が
提案されている。たとえば、ステライト６またはステラ
イト１２と呼ばれている合金が使用される。この合金の
硬度および摩耗特徴により押出機スクリュウの寿命をか
なり改良することが可能になる。公知のコーティング方
法は、溶接よって合金堆積部を作ることからなる。その
場合、仕上げ作業が必要である。この仕上げ作業は、ね
じ山表面を研削して所望の表面状態および寸法を得るこ
とからなる。ここで、コーティングの高い硬度を考慮す
ると、その機械加工は特殊な工具を必要とし、その結
果、研削作業がより難しくなることに注目されたい。
【０００４】摩耗の見地から最高硬度の材料の堆積が好
ましいことが経験からわかっているが、高い硬度のコー
ティングは、摩耗について非常に効果的であっても、た
とえば、押出機で遭遇するような機械的剪断応力を受け
たときに脆いという欠点を有する。いわゆるスケーリン
グ現象が生じる。高い硬度のコーティングの表面に、応
力が作用する表面に対してほぼ平行な平面においてひび
割れが生じるという事実からなる。スケーリングは、コ
ーティングに徐々に形成され、続いて、前記コーティン
グから断片が剥がれ落ちる。この断片というのが、規則
的な摩耗によって通常形成される粒子のサイズよりかな
り大きい材料片を意味していることは了解されたい。高
い硬度の堆積層の弱化に続いて、コーティングから剥が
れ落ちた断片は混合された材料内に見出される可能性が
あり、それが将来の使用時に前述の押し出された材料の
性能に影響を及ぼす可能性のある比較的大形の異物の存
在に結果する。このようなスケーリング現象の１つの結
果は、押し出された材料における堆積断片の存在を回避
するためにねじ山の表面状態をモニタする装置を備える
ことが必要となるということである。これは、もちろ
ん、余分なコスト高を招く。さらに、コーティングされ
た部分を非常に頻繁に修復する必要がある。堆積層の復
活または修復は、確かに実際的な作業であるが、それに
もかかわらず、高い硬度のコーティング材料を適用する
難しさは残る。
【０００５】
【発明の概要】本発明の一態様によれば、コアの外壁面
に対向する内壁面を有する中空のロール・バレル内部で
回転しているコアの外壁面上の少なくとも１つの突出部
のクラウン壁をコーティングするための方法が提案され
る。クラウン壁は、コアの外壁面の他の部位と比較して
中空のロールバレルにできるだけ近接して位置してお
り、側壁によって限定されている。各々の前記側壁の各
々と前記クラウン壁との交差部が、機械的作業によって
可塑化することができる材料に切る（すなわち、剪断す
る）ようになった刃先を形成する。本発明による、クラ
ウン部をコーティングする方法は、公知方法で通常得ら
れる耐久性よりも向上した耐久性をクラウン部に与える
ものであり、以下の段階、すなわち、硬度Ｄ１の第１材
料を、コーティングしようとしている各突出部のクラウ
ン部の少なくとも１つの刃先上にこれに近接して前記ク
ラウン部の幅のほんの一部にのみ堆積させる段階と、硬
度Ｄ１よりも大きい硬度Ｄ２の第２材料を未コーティン
グのクラウン部の残部に堆積させる段階と、先の段階で
作った堆積層を研削してコア上の各突出部の輪郭および
寸法を得る段階とを包含する。
【０００６】クラウン部分の幅は、コーティングしよう
としている部片の回転軸に対して平行な方向に測定した
寸法である。本発明による方法は、新しい部片の作成に
も適用できるし、使用したために摩耗した後に混合部片
または押出部片あるいはこれら両方を修復するのにも適
用できる。他の材料の硬度よりも低い高度の材料の堆積
は、他の材料の堆積前あるいは堆積後に実施することが
できる。少なくとも１つの刃先上にそれに近接して堆積
させられた材料は、たとえば、溶接ビードを堆積させる
ことによって得られる金属材料である。最適な性能を得
るためには、コーティングを構成する硬度Ｄ２の第２材
料が高い硬度のニッケルベース金属材料の中から、ある
いは、高い硬度のセラミック材料の中から選んだ材料で
あることが有利である。
【０００７】本発明は、また、押出機ロール内で回転す
るように装着するようになったコア上に少なくとも１つ
の突出部を包含する押出機スクリュウであって、可塑化
すことができる材料を混合する作業ならびに前記材料の
適切ないわゆる押出加工の作業を意図した押出機スクリ
ュウにも係わる。突出部は、側壁によって限定されたク
ラウン壁を包含し、前記側壁の各々とクラウン壁の交差
部が可塑化作業中に材料を切るようになった刃先を形成
し、前記突出部は、コアの外壁面の他の部位と比べて、
押出機ロールにできるだけ近接してそのクラウン部が位
置するように設置されている。それに加えて、コア上の
少なくとも１つの突出部のクラウン部分は、その耐摩耗
性を高めることによって前記突出部の寿命をかなり改善
するようになったコーティングを備える。クラウン壁の
コーティングは、前記クラウン壁上に並んで設置した少
なくとも２つの材料からなり、これらの材料が異なる硬
度Ｄ１、Ｄ２を有し、クラウン部分の高い剪断応力を受
ける領域がより小さい硬度の材料でコーティングされる
と好ましい。
【０００８】突出部のクラウン部分とこの突出部の側壁
との交差によって形成される各刃先上にそれに近接して
位置したコーティング材料は、刃先を覆っていないコー
ティング材料（単数または複数）の硬度よりも低い高度
を有すると有利である。クラウン部分の刃先上にそれに
近接して設けたコーティング材料、可塑化しようとして
いるあるいは押出加工しようとしているまたはこれら両
方を行おうとしている材料を剪断する作業を実施する
が、他の前記クラウン部分の残部を覆うコーティング材
料の硬度Ｄ２より少なくとも５ＨＲｃ低い高度Ｄ１を有
すると好ましい。本発明による方法によって得られるコ
ーティングは、耐摩擦摩滅性をかなり改善することがで
き、なおかつ、普通のコーティングのスケーリング現象
の出現を減らすことができる。
【０００９】本発明によるコーティングの１つの利点
は、たとえば、ニッケルベース材料の中からあるいはセ
ラミック材料の中から選ぶことのできる、スケーリング
のリスクを小さくするゾーンで非常に硬い材料を使用す
ることができるので、コーティング材料の選択の可能性
を広くすることができるということにある。発明を理解
する際の助けとなるほんの例示として考えるべき本発明
の実施例を、以下、この明細書に添付した図面の助けに
よって説明する。
【００１０】
【好ましい実施例の説明】本発明による押出機スクリュ
ウ１のほんの一部が図１に示してある。前記スクリュウ
１は、軸線ＸＸ’の細長いシリンダの形を有し、その外
壁面３上に同じ軸線ＸＸ’まわりに螺旋状に巻いて設け
たねじ山４を包含する金属コア２からなる。ねじ山４
は、コア２の外壁面３上に、２つの側壁５、６によっ
て、そして、これら２つの側壁５、６間に位置するクラ
ウン部分７によって構成される。図１に示す例におい
て、ねじ山４のクラウン部分７は円筒形であり、コア２
の外壁面３と同心である。クラウン壁７は、スクリュウ
１が押出機の混合バレル内の所定位置にあるときに、こ
の混合バレル（ここには示していない）の内壁面にでき
るだけ近接して位置するようになっている。
【００１１】前記スクリュウ１のねじ山４の有効寿命を
延ばすために、クラウン部分７（幅約１５ｍｍである）
は、ほぼ１．５ｍｍ厚のコーティング層を備えており、
本発明によれば、この層は、軸線ＸＸ’の方向に見て、
ＸＸ’方向に並んで置かれた３つの部分によって形成さ
れる。第１の部分７１と第３の部分７３は、共に硬度Ｄ
１の合金からなっており、ねじ山４の側壁５、６と前記
クラウン部分７の交差によってそれぞれ決定される２つ
の刃先８、９に近接してねじ山４のクラウン壁７を覆っ
ている。第２の部分７２は、硬度Ｄ１よりもかなり大き
い硬度Ｄ２の第２金属合金からなり、刃先８、９間に位
置したクラウン壁７の部分を覆っているが、第１の部分
７１と第３の部分７３によっては覆われておらず、コー
ティングを形成している。
【００１２】したがって、押出加工しようとしている材
料の混合または押し出しあるいはこれら両方の作業から
生じる強い剪断応力の下で接触摩耗およびスケーリング
現象を防ぐ効果的なコーティングを備えたねじ山４を包
含する押出機スクリュウ１が得られる。硬度の差は少な
くとも５ＨＲｃであると好ましい。効果的かつ耐久性の
ある保護を確保したコーティングを得るために、０．５
ｍｍから４ｍｍまでの範囲にあるコーティング厚さが使
用される。図示の実施例の変形例においては、コーティ
ング材料は、ニッケルベース合金（溶接特性および可鍛
性、したがって、成型性の観点から有利である）であ
り、刃先近くの部分について、せいぜい５２ＨＲｃ（ロ
ックウェル・スケールで測定）に等しい硬度を示し、コ
ーティングの中間部分については、選んだ合金は６２Ｈ
Ｒｃに近い硬度を有する。
【００１３】図示実施例の別の有利な変形例において
は、３０から６０％の範囲である可能性のある割合でタ
ングステンを充填したニッケルベース合金の使用が提案
されている。それにより、非常に大きい硬度（７０ＨＲ
ｃを超えること）のタングステン充填材の存在による改
善された耐摩耗性を示す複合材料を作ることができる。
タングステン充填合金は、少なくともコーティングの中
間部分に位置すると好ましい。別の関心のあるコーティ
ング変形例では、少なくとも前記コーティングの中間部
分に対して、高い硬度、低摩擦係数を持つものとして知
られるセラミックタイプの材料を使用している。この構
成では、また、低摩耗率と共に、前記コーティングの厚
みをかなり小さくすることも可能である。
【００１４】先に述べたコーティングは、多少とも急速
摩耗を受け、この摩耗をできるだけ遅らせるのにコーテ
ィングを使用する必要がある任意の部片に適用可能であ
る。それによって、覆おうとしている壁面の少なくとも
一部についてコーティング材料の選択が制限されること
もない。図２において、押出機スクリュウのねじ山７７
のほんの一部が、前記ねじ山を支持しているスクリュウ
の回転軸線を含む平面に沿った横断面で示してある。図
２のねじ山７７は、本方法の理解を容易にするために種
々の段階を重ねて示したねじ山である。湾曲部７７０
は、ねじ山７７のクラウン部分の修復を必要とする前記
ねじ山の摩耗後の、ねじ山７７のクラウン部分の輪郭に
対応する。この摩耗形態では、いかなる亀裂もないかを
検査するためにねじ山を前もって調べてから、前記ねじ
山のクラウン表面を機械加工によってやや研削し、その
後に、以下の本発明による方法の段階を適用する。
【００１５】硬度Ｄ１の合金の第１ビード１１、第２ビ
ード１３を摩耗したねじ山７７の刃先８８、９９上にそ
れに近接して堆積させる（前記ビードの輪郭７７１、７
７２は、湾曲形態で部分的に点線で概略的に示してあ
る）。それから、硬度Ｄ２の第２の合金（硬度Ｄ２は硬
度Ｄ１よりかなり大きい）を、２つのビード１１、１３
で構成されるねじ山のクラウン部の中間部分１２上に堆
積させる（この中間部分の外側輪郭７７３は点線で示し
てある）。ねじ山７７の修復は、クラウン壁を研削する
と共に、溶接部を作ることによって前記ねじ山にとって
望ましい形状、寸法を得ることによって完了する（この
最終形状の輪郭７７５は図２において実線で示してあ
る）。実際には、金属ビードは、普通、ＴIＧ（タング
ステン・不活性ガス）溶接あるいはＭIＧ（金属・不活
性ガス）溶接ロボットまたはＰＴＡ（プラズマ転移アー
ク）溶接によって、ねじ山のクラウン部分に堆積され
る。後者の堆積層溶接法は、非常に純粋な合金を得るこ
とを可能にすると共に、ねじ山を形成しているベース金
属に導入される金属の希薄現象を制限することができ
る。
【００１６】最後に、常に同じ方向に回転することを意
図したスクリュウでは、可塑化を実行したり、可塑化材
料の押し出しをしたりするために、スクリュウのクラウ
ン部をその前刃先にのみ近接して、他方の刃先を含むク
ラウン部の残部へのコーティングよりも硬度が低いコー
ティングで覆えば充分であることがわかった。このよう
な解決策は、幅の狭いスクリュウねじ山、すなわち、約
１５ｍｍよりも小さい幅のねじ山の場合に特に価値があ
る。スクリュウの前刃先とは、押し出した材料の出口に
最も近い刃先を意味しており、この刃先が可塑化しよう
としている材料に剪断力の大部分を加えるということは
了解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この図は、本発明によるコーティングで被覆
したクラウン部上のねじ山を包含する押出機スクリュウ
の概略断面図である。
【図２】 この図は、本発明に従って修復している途中
の押出機スクリュウのねじ山の断面図である。
【符号の説明】
１ 押出機スクリュウ ２ 金属コア ３ 外壁面 ４ ねじ山 ５ 側壁 ６ 側壁 ７ クラウン部分 ８ 刃先 ９ 刃先 ７１ 第１部分 ７２ 第２部分 ７３ 第３部分 ７７ ねじ山 ７７０ 湾曲部 ７７１ 輪郭 ７７２ 輪郭 ７７３ 外側輪郭 ７７５ 輪郭
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスチャン ドゥーリ フランス エフ−63350 マランギュエ ブルオン チェ ケーレル （番地なし) (72)発明者 ジャン ルイ エーブテルヌ フランス エフ−63800 クールノン ド ーヴェルニュ アンパッス ド ソール 16

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 材料を可塑化または押出加工するように
    なったコアの外壁面で突出している突出部をコーティン
    グする方法であって、前記コアが、その外壁面に対向す
    る内壁面を備える中空のロールバレル内部に回転可能に
    装着してあり、前記突出部が、クラウン壁および側壁を
    包含し、前記側壁の各々と前記クラウン壁との交差部
    が、可塑化作業中に材料を切るようになった刃先を形成
    しており、前記突出部が、コアの外壁面の他の部位と比
    較して、そのクラウン部が中空のロールバレルにできる
    限り接近して位置するように設けてある方法において、 硬度Ｄ１の第１材料を、コーティングしようとしている
    各突出部のクラウン部分の少なくとも１つの刃先上にこ
    れに近接して前記クラウン部の幅のほんの一部にのみ堆
    積させる段階と、 硬度Ｄ１よりも大きい硬度Ｄ２の第２材料を未コーティ
    ングのクラウン部の残部に堆積させる段階と、 堆積層を研削してコア上の各突出部の輪郭および寸法を
    得る段階と、 を包含することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、硬度Ｄ
    ２の材料が、ニッケルベース金属材料および高い硬度の
    セラミック材料からなるグループから選んだものである
    ことを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法において、前記材
    料のうちの少なくとも１つの材料の堆積を溶接で行うこ
    とを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 材料を可塑化し、可塑化後に前記材料を
    押出加工するための押出機ロール内部に回転可能に装着
    するようになったコア上で突出する少なくとも１つの突
    出部を有する押出機スクリュウであって、前記突出部
    が、クラウン壁およびこのクラウン壁と交差する側壁を
    包含し、側壁の各々とクラウン壁との交差部が可塑化中
    に材料を切る刃先を形成し、前記突出部のクラウン壁
    が、前記クラウン壁上に並んで置かれた、異なった硬度
    Ｄ１、Ｄ２の少なくとも２つの材料のコーティングを備
    えていることを特徴とする押出機スクリュウ。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の押出機スクリュウにお
    いて、刃先のうちの少なくとも１つの刃先上にこれに接
    近して設置したコーティング材料が第２コーティング材
    料の硬度Ｄ２より少なくとも５ＨＲｃ小さい硬度Ｄ１を
    有することを特徴とする押出機スクリュウ。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載の押出機スクリュウにお
    いて、各刃先上にこれに近接して設けたコーティング材
    料が、前記刃先間に位置するねじ山のクラウンの中間部
    分を覆っているコーティング材料の硬度Ｄ２より少なく
    とも５ＨＲｃ小さい硬度Ｄ１を有することを特徴とする
    押出機スクリュウ。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の押出機スクリュウにお
    いて、少なくとも１つの刃先上にこれに近接して設けた
    コーティング材料が最高５２ＨＲｃに等しい硬度Ｄ１を
    有することを特徴とする押出機スクリュウ。
  8. 【請求項８】 請求項４に記載の押出機スクリュウにお
    いて、コーティング材料の少なくとも１つがニッケルベ
    ース合金であることを特徴とする押出機スクリュウ。
  9. 【請求項９】 請求項４に記載の押出機スクリュウにお
    いて、コーティング材料の少なくとも１つがタングステ
    ン充填ニッケルベース合金であることを特徴とする押出
    機スクリュウ。
  10. 【請求項１０】 請求項４に記載の押出機スクリュウに
    おいて、コーティング材料の少なくとも１つがセラミッ
    クタイプの材料であることを特徴とする押出機スクリュ
    ウ。
JP36506198A 1997-12-22 1998-12-22 押出機スクリュウをコーティングする方法 Expired - Fee Related JP4294134B2 (ja)

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FR9716558A FR2772656A1 (fr) 1997-12-22 1997-12-22 Procede de revetement d'une vis d'extrudeuse
FR9716558 1997-12-22

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