JPH02178013A - プラスチック成形機用バイメタリックシリンダ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はプラスチック射出成形機あるいは押出成形機に
用いられるパイメタリンクンリング、特にシリンダ本体
部の内面に耐食・耐摩耗合金をライニングしたバイメタ
リックシリンダに関する。

（従来技術） プラスチック材の射出あるいは押出成形においては相当
の高温・高圧条件下で行われるため、成形樹脂原料の熱
分解により腐食性ガスが発生し、また成形原料には非常
に高硬度の無機質充填材が配合されることが多く、した
がってプラスチック成形機用シリンダの内面は高レベル
の耐食・耐摩耗特性を備えていることが要求される。こ
のような耐食・耐摩耗性シリンダとして、従来から窒化
シリンダや遠心鋳造によるバイメタリックシリンダが既
に実用化されている。また熱間静水圧加圧処理（いわゆ
るＨＩＰ処理）によりシリンダ母材の内面に耐食・耐摩
耗性の合金粉末を焼成する方法も開発されている。この
方法は上述したライニング合金粉末を中実又は中空の中
子によってシリンダ母材の内側に保持し、前記ＨＩＰ処
理によって前記合金粉末を焼成した後、前記中子を除去
し、これによって耐食・耐摩耗性ライニングを有する射
出、押出シリンダを得るものである。ライニング合金と
しは、Ｃ，Ｓｉ　、Ｂ、Ｎｉ　、Ｃｒ、Ｗ。

Ｍｏ、Ｃｕおよび残部としてＣｏの複合成分から成る耐
食・耐摩耗合金粉末に、さらに耐摩耗性を高めるべく炭
化タングステン粉粒体を分散添加し、これを前記ＨＩＰ
処理によりシリンダ母材内周面のライニング合金とした
もの（例えば特開昭６２−２７３８２０号公報）が提案
されている。いずれもシリンダの内面全体に同一の耐食
・耐摩耗性ライニングを施すもので、その特性をシリン
ダの各位置によって部分的に変えるような配慮はなされ
ていない。

（発明が解決しようとする諜Ｒ） 従来の窒化シリンダは低廉かつ製造容易という利点はあ
るものの、窒化による硬化層がきわめて薄いため、過酷
な使用条件で運転されるプラスチック成形用シリンダ等
に対しては充分な耐食・耐摩耗性を発揮することができ
ない、また遠心鋳造法によるバイメタリックシリンダに
ついてもその製造上の制約から種々の難点があり、期待
される程の耐食性は得られず、特に小径のシリンダでは
十分な遠心力を付与できないためシリンダ零′体部内面
へのライニングの接合性が悪く、総じてライニング層の
強度および靭性の点で劣る。ＨＩＰ処理法によるバイメ
タリックシリンダは前二者のものに比べて高い耐食・耐
摩耗性を付与でき、また製造時の寸法精度も高い利点は
あるが、プラスチック成形機用のシリンダの製造にその
まま通用するには次のような理由により問題がある。即
ち、従来のＨＩＰ法ではシリンダの先端部から後端部ま
で内面全体に１種類の合金を一様にライニングすること
になるので、シリンダの軸方向位置により摩耗の著しい
部分（先端近傍、特に逆流防止リングとの摺動部）と摩
耗の少ない部分（後端近傍）の摩耗量に大きな差が生じ
、摩耗の著しい部分に対応して耐摩耗性のすぐれた合金
をシリンダ全面にライニングすると、摩耗の少ない部分
ではシリンダ内面が硬すぎて相手材であるスクリエウの
摩耗を早めてしまう、逆に摩耗の少ない部分に対応した
合金をシリンダ全面にライニングすると、逆流防止リン
グ七の摺接箇所で摩耗を起し、他の部分が摩耗していな
くてもシリンダ全体を新しいものと交換しなければなら
ず、またシリンダ内面会体に耐摩耗性にすぐれた高価な
合金をライニングすることは不経済である。

本発明は、このような問題に巌み、シリンダの各部分の
機構上の特性に対応して合金層の材質を変え、これによ
って全体の長寿命化および低コスト化を図ったプラスチ
ック成形機用バイメタリックシリンダを提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明によるバイメタリックシリンダは、シリンダ本体
部の内面に特性の異なる複数の異種合金を軸方向に区分
けしてライニングしたものである。

本発明の１つの実施例によれば、前記異種合金どおしの
隣接した部分にその雨具種合金の成分を混合した混合合
金をライニングし、これによってシリンダ内面の耐食・
耐摩耗特性を軸方向に漸次的に変化せしめ、異種合金間
の熱応力の急激な差を緩和し、熱応力の差によるライニ
ング層の割れや剥離の防止を図っている。

次に、本発明を実施例について図面を参照して説明する
。

第５図は一般のプラスチック射出成形機の縦断面図であ
る。シリンダ１の前端に射出ノズルをもつシリンダへラ
ド２が取り付けられ、また後端より少し前方側に寄った
位置に原料ホッパ４の挿込み口３が形成されている。シ
リンダｌ内にスクリュ−５がシリンダ後端から挿入され
、該スクリューの後端に油圧モータ６を介して射出用油
圧シリンダ７が連結されている。スクリュー５の前端近
くには逆止リング８が取り付けられている。９は金型で
ある。スクリュー５は油圧モータ６で回転されながら射
出用油圧シリンダ７でシリンダｌ内面に接して往動動作
する。

ここでシリンダ内面の摩耗性状を考察すると、シリンダ
前端近傍のＩの領域はスクリューの逆止リング８の摺動
部に相当し、この部分が最も摩耗が著しい、１の後方ホ
ッパ挿込み口３までの■で示す領域はスクリュー５の摺
動部に相当し、Ｉの領域程には摩耗は著しくない、ホッ
パ位置から後端までの■の領域はＩ、■に比べて摩耗は
最も少ない０本発明によるバイメタリックシリンダはシ
リング内面の摩耗を起す度合に応じてライニング材の材
質を変え、第１図に示すようにシリンダ母材１０に対し
Ｉの領域では特に耐摩耗性を重視した耐食・１超摩耗特
性にすぐれた合金ライニング１１を施し、■の領域では
スクリューを摩耗させない程度の耐食・耐摩耗合金ライ
ニング１２を施し、■の領域では特に耐食性を重視した
合金ライニング１３とする。なお、上記合金ライニング
１１．１２．１３には必要に応じてセラミ・ンク粒子を
添加してもよい、＋、ａ、ｍ各部の耐摩耗特性を定性的
に図示すると第１図のＤで示す性状となる。

第２図は第１図に示したバイメタリックシリンダをＨＩ
Ｐ処理法で製造する状態を示した縦断面図である。シリ
ンダ母材１０の内側に中実または中空の中子１４を配置
した後、母材両端を下蓋１５、脱気管１６をもつ上！１
１７で蓋閉し、シリンダ母材１０と中子１４の間の環状
空間部に特性の異なる３種類の合金粉末１８，１９．２
０を順に充填した後、図示の如く脱気管１６を封じ切り
、ＨＩＰ処理に供する。ＨＩＰ処理後、機械加工により
シリンダ母材１０の両端を切断して中子１４を除去し、
シリンダ形状に仕上げる。ここで第２図の合金粉末１８
は第１図のＩ　ｆｉＩ域のライニング１１に、合金粉末
１９は同じ＜ｎｓＭ域のライニング１２に、合金粉末２
０はｉ［［ｆｆＵ域のライニング１３に対応している。

第１図で説明したＩ、ｎ、Ｉｌｌの各領域のライニング
材の合金例を示すと以下のとおりである。

上記表に示す合金Ａ、Ｂに対して、 領域■では合金Ａ十〇〜２０％ＷＣ 領域■では合金Ａ 領域■では合金Ｂ 以上のようにしてシリンダの内面摩耗性状に合せてライ
ニング合金材を変えることによりむだのない性能のすぐ
れたシリンダが得られる。

第３図および第４図は本発明の他の実施例を示した縦断
面図である。第３図で領域１、領域■、および領域■は
第１図で説明したの次同じであるが、各領域の隣接した
部分、即ち領域ｌと■の間の領域Ｆ、ｆ＋Ｉ域■と■の
間の領域Ｇはそれぞれ両側の異種合金ライニング１１．
１２および１２゜１３を種々の割合で混合した混合台金
ライニングを施しである。このようにライニング合金の
成分をその境界で漸次的に変えることにより、その耐食
・耐摩耗特性も第３図の符号Ｅで示すように傾斜的に変
化し、スクリューの損耗が少なくなるとともに、特性の
異なる合金層の熱膨張係数に大きな差があっても両合金
間の混合合金層によって熱応力の緩和がなされ、熱応力
による合金層の割れが防止される。

このように異種合金層とその間の混合合金層とをもつシ
リンダはＨＩＰ処理法で第３図で説明した如く簡単に製
造できる。第４図に示すようにシリンダ母材ｌＯと中子
１４との間の環状空間部に領域■に対応する合金粉末１
８、領域Ｆに対応する領域１とＨの合金の混合合金粉末
２１、領域■の合金粉末１９、領域Ｇに対応する領域■
と■の合金の混合合金粉末２２、領域■の合金粉末２０
を順に充填してＨＩＰ処理を行えばよい、なお、このよ
うに両側合金の混合粉末を充填するほかに、異種合金１
８．１９．２０を区分けして充填するときにシリンダ母
材全体に振動を与え、異種合金とおしがその境界部分で
互いに混じり合うようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、シリンダ内面のラ
イニング材の材質をシリンダ各部の機能に応じて変える
ことにより、シリンダ内面の摩耗の著しい部分の摩耗が
減少し、摩耗がさほど著しくない部分では、必要以上の
耐摩耗合金をライニングしないのでシリンダ内面で摺動
するスクリューの摩耗が減少でき、総合的にプラスチッ
ク成形機のシリンダ、スクリューの寿命が延び、また耐
食・１超摩耗合金など高価な合金は必要最小限の部分に
のみ用いるので経済的である。異種合金間の熱膨張係数
の差による熱応力は異種合金とおしの混合合金を間に介
在させることにより緩和され、合金層の割れ等の発生が
防止できるなど多くの効果がもたらされる。その製造も
ＨＩ　Ｐ処理法に容易になし得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係るバイメタリックシリン
ダの縦断面図、第２図は第１図に示すシリンダの製造工
程途中の状態の縦断面図、第３図は本発明の他の実施例
の縦断面図、第４図は第３図に示すバイメタリックシリ
ンダの製造工程途中の状態を示す縦断面図、第５図はプ
ラスチック射出成形機の縦断面図である。 】Ｏ・・・シリンダ母材、 １１．１２．１３・・・合金ライニング、１５・・・下
蓋、１７・・・上蓋、 １８．１９．２０・・・異種合金粉末、２１．２２・・
・混合粉末。 復代理人　弁理士　染　川 １４・・・中子、 利 第１図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、シリンダ本体部の内面に、特性の異なる複数の
   異種ライニング材を軸方向に区分けしてライニングした
   ことを特徴とするプラスチック成形機用バイメタリック
   シリンダ。
2. （２）、前記異種ライニング材の隣接領域に、その両側
   の異種ライニング材の成分を混合した混合成分材をライ
   ニングしたことを特徴とする請求項第１項記載のプラス
   チック成形機用バイメタリックシリンダ。