JPH04143097A - 押出成形装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、横断面寸法及び／又は横断面形状が長手方向
に周期的に変化する成形体を、押出成形によって簡単に
しかも効率良く製造することのできる装置に関するもの
であり、この装置は、たとえば段付き成形体や座付き成
形体を連続的に製造することのできる新しいタイプの押
出成形装置として有用なものである。

尚本明細書においては、特に超硬金属あるいは金属粉末
とセラミックスからなるサーメットなどの難加工性材料
を用いて段付きの線、棒、板等からなる成形体を押出成
形する場合を例にとって説明するが、本発明はもとより
その様な特定の材料のみに適用される訳ではなく、押出
成形の可−能なあらゆる素材を用いる押出成形に適用す
ることができる。

［従来の技術］ ステライト等の超硬金属は融点が非常に高く鋳造による
成形が困難であるところから、その成形には通常粉末冶
金法が利用され、粉末を所定形状に圧粉成形した後焼結
する方法が採用される。また金属をマトリックスとしこ
れに金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等からなるセ
ラミックスを分散強化剤として含有させた複合材料（サ
ーメット）は、超硬金属に代わる超硬材料として注目さ
れているが、これらの複合材料も鋳造による成形が困難
であるところから、その成形にはやはり上記の様な粉末
圧粉−焼結法が利用されている。

しかし圧粉成形には大規模な耐圧成形設備と高圧力が必
要であるという欠点に加えて、連続成形ができないため
生産性が低いという難点があり、成形体のコストを高め
る大きな原因となっている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らはこの様な事情に着目し、特に上記の様な難
加工性の超硬金属やセラミックス分散強化型複合金属材
を対象として、用途や目的に応じた形状の成形体を連続
的且つ容易に製造することのできる技術を確立しようと
して色々研究を行なった。その結果、次の様な方法を開
発し別途特許出願を済ませた。即ちその方法とは、超硬
金属微粉末あるいは汎用金属微粉末とセラミックス微粉
末の混合物を、高分子物質よりなるバインダー並びに水
及び／又は有機溶剤と混合してスラリー状原料を得、こ
れを押出成形法等により線、棒、板等に連続成形した後
乾燥・焼結する方法であり、この方法であれば、超硬金
属やセラミックスの如き難加工性材料でも連続的に押出
成形することかでき、これを乾燥し焼結させることによ
って長尺の超硬質焼結成形体を得ることができる。

ところで押出成形によって製造される成形体の断面形状
及び断面寸法は、ダイに形成される吐出孔の形状及び寸
法によって一義的に決まり、従って同一断面形状・寸法
の長尺物を連続的に製造し得ることが押出成形法の特徴
となっている。

一方、前述の様な超硬金属やセラミックス分散強化型複
合金属材よりなる押出成形体或は焼結体をたとえばドツ
トプリンター用ワイヤとして利用しようとする場合、当
該ワイヤ素材としてはヘッド部への取付けのため段付き
ワイヤであることが望まれる。

この様な段付きワイヤを製造する方法としては、段付き
部よりも若干大きめの形状・寸法からなる線材を作製し
、これに研削等の段付き加工を施して最終形状・寸法に
整える方法が採用されている。しかしながら超硬金属等
の焼結体からなるドツトプリンター用ワイヤ素材は超硬
質であるから、研削等の機械加工に多大な労力と時間を
必要とする。この場合、素材を最終製品の形状・寸法に
近い段付き成形体として得るこ、とができれば、その後
の機械加工に要する時間及び手数が軽減され、加工費用
が大幅に低減されることは明らかである。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は、段付き成形体の如く横断面寸法及び／又
は横断面形状が長手方向で変化する成形体を、押出成形
法によって連続的に製造し得る様な装置を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明に係る押出成形
装置の構成は、横断面寸法及び／又は横断面形状が長手
方向に周期的に変化する成形体を押出成形するための装
置であって、ダイ先端側に、該ダイの流路よりも大ぎい
流路を有する補助ダイを配置すると共に、当該補助ダイ
の先端にはその流路を横断する方向に作動して当該流路
の出口を閉基しまたは開放する切断・閉基部材を設けた
ものであるところに要旨を有するものである。

［作用］ 本発明は、上記の様に横断面寸法及び／又は横断面形状
が長手方向で周期的に変化する成形体を押出成形するこ
とのできる新しいタイプの装置として開発されたもので
あフて、その具体的構成は、たとえば第１図（要部縦断
面説明図）に示す通りであり、スクリュー１．シリンダ
ー２及びダイ３等を備えた押出成形装置におけるダイ３
の先端側に、該ダイ３の成形原料吐出流路３ａよりも大
きい流路４ａを有する補助ダイ４を取り付けると共に、
該補助ダイ４の先端には、その流路４ａの開口側端面を
横断する方向（図示例では左右方向）に作動して当該流
路４ａの出口を閉基しまたは開放する切断・閉基部材５
が設けられている。

まず第１図に示す如く切断・閉基部材５を開放した状態
で成形原料Ａを押し出すと、通常の押出成形の場合と同
様ダイ３における流路３ａの横断面に対応する寸法・形
状の横断面を持った連続成形体Ｂが得られる。こうして
押出成形が順調に進むことが確認されたならば、第２図
に示す如く切断・閉基部材５を左右方向に作動し、成形
体Ｂを切断すると共に補助ダイ４の流路４ａを閉基する
。切断されたこの先の正形体Ｂは捨てられるが、流路３
ａから押し出されてくる成形原料Ａは流路４ａ（閉キャ
ビティーを構成している）内へ押し込まれてくる。そし
て流路４ａが成形原料Ａで充満される時期を見計らって
、切断・閉基部材５を左右方向に退避させて流路４ａを
開放すると、第３図に示す如く流路４ａ内に充満された
成形体は流路３ａから押出されてくる成形体の背圧によ
って徐々に押し出される。流路３ａからの押出成形体が
所定長さに達した後切断・閉基部材５を作動して押出成
形体を切断すると、第４図に示す如く先端部側には流路
４ａに対応する大径部ＣＬに形成され、その後方には流
路３ａに対応する小径部Ｃ５が一体的に形成された段付
き成形体Ｃが得られる。ここで１サイクルが綬り、引き
続いて流路４ａへの原料Ａの充満、流路４ａの開放、小
径部Ｃ３の切断、の各操作を間欠的に実施すれば、段付
き成形体Ｃを連続的に押出成形することができる。この
場合、段付ぎ成形体Ｃにおける小径部Ｃｓ及び大径部Ｃ
Ｌの形状・寸法は、ダイ３及び補助ダイ４に形成される
流路３ａ、４ａの各形状・寸法を変えることによって任
意に変えることができる。たとえば第５図（Ａ）〜（Ｇ
）は本発明によって製造される押出成形体の具体例を示
す斜視図であり、このうち第５図（Ｄ）に示す様な段付
き成形体は、流路４ａに出口方向へ向けて広がるテーパ
を形成しておくことによって得ることができ、また第５
図（Ｅ）に示す様な複数段付き成形体は、流路４ａに段
差部を形成しておくことによって得ることができる。

本発明は上記の様に構成されており、ダイの先端側に設
けた補助ダイ及びその先端に設けた切断・閉基部材の作
用によって、長手方向で横断面寸法及び／又は横断面形
状の異なる様々の段付き成形体を連続的に押出成形し得
る様に構成したものであり、成形原料は押出成形の可能
なものであれば一切制限されない。しかし本発明は、前
述の如く例えばドツトプリンター用ワイヤの様な超硬質
成形体を連続的に製造する為の方法においてもつも優れ
た効果を発揮するものであるから、以下その様な超硬質
成形体を得るための成形原料等について簡単に説明する
。

即ち本発明装置を用いて超硬質焼結成形体を製造するに
当たっては、先に簡単に説明した様に超硬金属微小体（
粒状、板状、フレーク状、単繊維状、鱗片状等の微小体
を含む二以下同じ）、あるいは金属微粉末とセラミック
ス微粉末の混合物を主たる原料とし、これに成形工程で
バインダーとして作用する高分子物質、並びに流動化剤
として作用する水及び／又は有機溶剤を混合してスラリ
ーとした後、これを上記の様な押出成形装置に供給して
段付き成形体を押出成形し、乾燥後焼結して超硬質の焼
結成形体を得る。即ちこの方法によれば、高分子物質に
よるバインダーとしての作用と水及び／又は有機溶剤に
よる流動化作用によって、超硬質の微粉末原料に流動性
と保形性が与えられ、押出成形によって任意の形状のも
のを製造することが可能となる。

木及び／又は有機溶剤は押出成形後の乾燥工程で除去さ
れ、また高分子物質は、乾燥乃至焼結までの段階では微
粉末原料のバインダーとして作用した後、焼結のための
加熱により分解して除去され、同時に超硬金属微粉末あ
るいは金属微粉末とセラミックス微粉末は焼結一体化し
て超硬質の焼結成形体が得られる。この場合、高分子物
質としては、たとえばゼラチン、カゼイン、寒天、アラ
ビアゴム、アルギン酸の如き天然の高分子物質、あるい
はポリビニルアルコール系、ポリアクリル系、ポリ酢酸
ビニル系、メチルセルロース、カルボキシルメチルセル
ロース、ポリビニルエーテル系、ポリビニルピロリドン
の如き合成高分子物質が使用されるほか、たとえばポリ
アルキルシラン（例えば新日曹化工社製商品名：ボリシ
ラスチレン等）の様な熱分解してセラミックスを生成す
る高分子物質を使用することも有効である。尚超硬金属
としてはたとえばステライト、ＷＣ−Ｃ。

系、ＷＣ−Ｔｉ−Ｃｏ系、　Ｔ　ｉｃ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎ
ｉ系、Ｔｉｃ−Ｍｏ２Ｃ−ＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系等が使用
され、またセラミックスとしては金属に対して分散強化
作用を発揮するすべてのセラミックス、たとえばＳｉ、
Ｔ、Ａ１．Ｚｒ、ＮｉＮｂ、Ｍｏ等の酸化物、窒化物、
炭化物等か挙げられ、セラミックスウィスカーもセラミ
ックス微小体の中に包含される。これらのセラミックス
微小体と組合わされる金属としては、必ずしもそれ自身
が超硬質物である必要はないから、たとえばＦｅ、Ｎｉ
、Ｔｉ、Ｃｒの如き汎用金属あるいはそれらの金属を含
む様々の合金が使用される。

流動化剤としては、高分子物質が水溶性である場合は水
が使用され、また高分子物質が水に不溶性乃至難溶性で
ある場合はこれを溶解し得る有機溶剤（混合溶剤を含む
）か適宜選択して使用される。

押出成形原料となるスラリーの調製と時おりる上記各原
料の配合比率は、押出成形性と押出成形物の保形性を考
慮して適当に決めればよいが、数的なのは、超硬金属微
小体（Ａ）あるいは金属微小体とセラミックス微小体の
混合物（Ａｏ）の１００重量部に対して、高分子物質（
Ｂ）が２〜１５重量部、より好ましくは５〜１０重量部
、水及び／又は有機溶剤（Ｃ）が１０〜４０重量部、よ
り好ましくは１２〜３０重量部の範囲である。また金属
微小体とセラミックス微小体を併用するときの好ましい
配合比率は、金属微小体１００重量部に対して０．２〜
１００重量部、より好ましくは２〜４０重量部の範囲で
ある。

本発明の押出成形装置によって成形される好ましい原料
は上記の通りであるが、本発明はあくまでも成形装置の
構成に特徴を有するものであるから、成形原料自体に一
切制限かないことは先に述べた通りである。

［実施例］ スクリュー径が２５＋ｎｍφの押出機の先端に、第６図
に略示する形状のダイス３、補助ダイス４及び切断・閉
基部材５を取付け、第１表に示す配合組成のスラリー（
双腕形ニーダ−で３０〜４０分間混合）の押出成形実験
を行なった。このとぎダイス３における流路３ａの寸法
は直径（ｄｌ）を０５〜４＋＋＋ｍの範囲で種々変更す
ると共に、補助ダイス４の寸法は直径（ｄｌ）を４〜１
０ｍｍ、長さ（Ｌ２）を５〜２０ＩＩ１ｍの範囲で変え
、更に押出成形体Ｃにおける小径部Ｃ５の長さ（Ｌｌ）
が２０〜４０ｍｍとなる様に切断・閉基部材５による切
断周期を設定した。

得られた段付き押出成形体は一旦アルミナ粉末中に埋め
込んでその形状を保ち、次いで８０ｔで乾燥炉に入れて
２４時間乾燥して水分を除去し、更にＮｏ、１について
は最高温度１２９０℃で、またＮｏ、２については最高
温度１３００℃で真空焼結し、相対密度９０〜９５％の
段付き焼結成形体を得た。この焼結成形体を熱処理（焼
戻し温度５６０℃）すると、第１表に併記する硬さ及び
抗折力を有する超硬質て抗折力の高い段付粗成形体が得
られた。

第 表 （重量部） ◆ｌ ユケン工業社製のメチルセルロース系バインダヰ２ ［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、長手方向で横断面
形状及び／又は横断面寸法が周期的に変わる段付き成形
体を、押出成形法によって連続的に効率良く製造し得る
ことになった。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は、本発明に係る押出成形装置の構成と段付
き成形の経緯を例示する要部縦断面説明図、第５図は本
発明装置により成形される段付き成形体を例示する斜視
図、第６図は実施例で使用した装置のダイ部分の寸法・
形状を示す要部断面図である。 １・・・スクリュー　　　　　２・・・シリンダー３・
・・ダイ　　　　　　　　４・・・補助ダイ３ａ、４ａ
・・・成形原料流路 ５・・・切断・閉基部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）横断面寸法及び／又は横断面形状が長手方向に周
   期的に変化する成形体を押出成形するための装置であっ
   て、ダイ先端側に、該ダイの流路よりも大きい流路を有
   する補助ダイを配置すると共に、当該補助ダイの先端に
   はその流路を横断する方向に作動して当該流路の出口を
   閉基しまたは開放する切断・閉基部材を設けたものであ
   ることを特徴とする押出成形装置。