JPH07256718A

JPH07256718A - 射出成形機用ライニングシリンダ及び該シリンダの製造方法

Info

Publication number: JPH07256718A
Application number: JP7778094A
Authority: JP
Inventors: Kenjirou Chikara; 健二郎力
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-10-09

Abstract

(57)【要約】【目的】射出成形機のシリンダ内面やシリンダ端
部、ホッパー口等の接樹脂部の耐摩耗性、耐食性を向上
させる。【構成】シリンダの内面に耐食耐摩耗性ライニング
層が形成されおり、シリンダの樹脂影響部には、耐食材
が被覆接合されている射出成形機用ライニングシリン
ダ。シリンダの樹脂影響部面に耐食材を密着配置し、シ
リンダの内面に熱間静水圧プレスで耐食耐摩耗ライニン
グするのに伴って、耐食材を樹脂影響部面に拡散接合す
る製造方法。【効果】射出成形機のシリンダ１の内面に加えて、
シリンダ端部２やホッパー口４にも安価な方法で耐久性
のよい耐食耐摩耗性被覆６、７、８を施すことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダの内面に耐食
耐摩耗性ライニング層が形成されているとともに、その
他の樹脂影響部面にステンレス鋼等の耐食材が被覆接合
された射出成形機用ライニングシリンダ及び該シリンダ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高性能プラスチックスいわゆるエンジニ
アリングプラスチックスには、樹脂中にガラスファイバ
ーやカーボンをフィラーとして充填したものや、塩素や
臭素などハロゲン基をもつ化合物を難燃剤として添加し
たものが多い。このようなプラスチックスを最終製品
として成形加工するために射出成形機が幅広く用いられ
ており、射出成形機は、既に混練押出機でペレット化さ
れたプラスチックスを再溶融し、金型内に高圧で射出充
填し、成形品とする機能をもっている。このプラスチッ
クスの再溶融、高圧充填過程は、主に射出成形機シリン
ダ内に於て行われるが、上記したようにプラスチック原
料中には、摩耗性や腐食性の強い成分（充填材や添加
剤）が含まれており、シリンダはこのプラスチックス原
料によって摩耗、腐食を受け、寿命を短くすることがあ
る。このため、射出成形機シリンダ内面に耐摩耗、耐
食合金をライニングする手段が講じられており、その方
法として遠心鋳造法が古くから用いられている。しか
し、遠心鋳造法では十分に性能が高いライニング層を形
成することが困難であったため、最近では、高性能合金
を熱間静水圧プレスによってライニングする粉末焼結法
も多く用いられるようになっている。

【０００３】ところが、上記した遠心鋳造法や粉末焼結
法は、シリンダ内面へのライニングが主体であり、シリ
ンダ端面やホッパー口、ベント口など全ての接樹脂部を
同時にライニングすることは困難である。したがっ
て、接樹脂部に耐摩耗、耐食性が要求される場合には、
シリンダ内面に耐摩耗、耐食合金をライニングして、機
械加工完成後に、必要なまたは全ての接樹脂部に、電気
鍍金、化学鍍金や蒸着薄膜コーティングを施す方法が採
用されている。また、希には、シリンダ母材として耐食
性に優れるステンレス鋼を採用し、このシリンダの内面
に耐摩耗・耐食合金をライニングすることによって接樹
脂部の耐食性を確保する方法が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ホッパー口や
ベント口に施された鍍金や蒸着薄膜コーティングの耐久
性は十分なものではなく、充填材から研摩耗を受け消耗
したり、添加剤により腐食されて剥離し、樹脂中のコン
タミネータとなることが懸念される。さらに、シリンダ
ノズル側端面は直接の接樹脂部ではないが、射出圧を受
けるシール面となっているので腐食雰囲気が及び、他の
接樹脂部と同様に腐食し、コンタミネータの要因とな
る。

【０００５】また、シリンダ母材としてステンレス鋼を
用いる場合には、使用材質に制約があるという問題があ
る。具体的には、マルテンサイト系ステンレス鋼を使用
すると、シリンダ内面へのライニング後の冷却過程で変
態応力によりライニング層が割れる危険性があるため、
ステンレス鋼としては高価なオーステナイト系ステンレ
ス鋼や析出硬化型ステンレス鋼を用いる必要がある。し
かもこれら材料は難削であるため機械加工コストも高く
なる。また、ホッパー口に於てライニング層と母材の境
界部が明瞭に現れるため、この境界部が充填材からの研
摩耗を受け、樹脂ペレットのフィードの安定性を悪くす
るという問題もある。本発明は、上記事情を背景として
なされたものであり、シリンダ内面に耐食耐摩耗ライニ
ング層を形成し、一方、シリンダ端面やホッパー口、ベ
ント口などの樹脂影響部には耐食材を被覆接合した、耐
摩耗性及び耐食性に優れた長寿命のシリンダとその製造
法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の射出
成形機用ライニングシリンダは、シリンダの内面に耐食
耐摩耗性ライニング層が形成されているとともに、前記
内面以外のシリンダの樹脂影響部に、耐食材が被覆接合
されていることを特徴とする。第２の発明は、耐食材が
被覆接合された樹脂影響部は、シリンダ端面、ホッパー
口およびベント口の１箇所以上であることを特徴とす
る。また、第３の発明は、耐食材が、オーステナイト系
ステンレス鋼または析出硬化型ステンレス鋼の一方また
は両方からなることを特徴とする。さらに第４の発明の
射出成形機用ライニングシリンダの製造方法は、シリン
ダの必要な樹脂影響部面に耐食材を密着配置しておき、
このシリンダの内面に熱間静水圧プレス法によって耐食
耐摩耗材を被覆するのに伴って、前記耐食材を前記樹脂
影響部面に拡散接合することを特徴とする。

【０００７】なお、本発明におけるライニング層は、耐
食性及び耐摩耗性を考慮して、材料が選択されるが、そ
の材料の種別が特定のものに限定されるものではない。
また、その製造方法も特に限定されるものではなく、遠
心鋳造法、熱間静水圧プレス法などが適宜選択される。
また、本発明にいう樹脂影響部としては、全ての接樹脂
部が該当し、さらには直接の接樹脂部ではないものの、
シリンダ端面のように樹脂の影響を受けて腐食等を受け
る部分が含まれる。この樹脂影響部への耐食材の被覆
接合は、全ての樹脂影響部に対し行うことが必ずしも必
要とされるものではなく、例えば、耐久性が特に要求さ
れる所望の箇所のみに被覆接合を行い、その他の樹脂影
響部には、従来と同様に鍍金等を施すものであってもよ
い。

【０００８】そして、上記耐食材には定形物が用いら
れ、その材料としては耐食性に優れたステンレス鋼が望
ましく、その内でも第３の発明に示すように、オーステ
ナイト系ステンレス鋼（特に好ましくはＳＵＳ３０４や
ＳＵＳ３１６Ｌステンレス鋼）、析出硬化型ステンレス
鋼（特に好ましくは、ＳＵＳ６３０ステンレス鋼）がよ
り望ましい。これはマルテンサイト系ステンレス鋼で
は、シリンダ母材に用いたときと同様に、変態応力によ
る割れ発生のおそれがあるためである。また、耐食材の
被覆接合の方法も特に限定されるものではなく、溶接
法、ろう付法などを採用することができるが、接合強
度、作業性、経済性の点から第４の発明に示した拡散接
合の方法により接合するのが最も望ましい。

【０００９】なお、第４の発明では、熱間静水圧に際し
て、９５０〜１２００℃の加熱温度で行うのが望まし
く、さらに１０００〜１１５０℃の加熱温度で行うのが
一層望ましい。これは、シリンダ母材強度の低下を抑
え、接合強度を確保し、かつライニング材特性を最適な
状態にするためである。また、第４の発明において耐食
材を被覆接合する樹脂影響部としては、第２の発明と同
様にシリンダ端面、ホッパー口およびベント口の１箇所
以上を例示することができ、耐食材には、オーステナイ
ト系ステンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼を使用する
のが望ましい。

【００１０】

【作用】すなわち、本発明の射出成形機用シリンダによ
れば、シリンダ内面は耐食耐摩耗性ライニング層で腐食
および摩耗が防止され、さらに樹脂影響部は、定形物で
ある耐食材で確実に腐食が防止される。そして、耐食材
は、従来の鍍金等と異なり、定形物として樹脂影響部に
接合されているので、耐久性に優れており、腐食や摩耗
に起因する部分的な剥離が生じることがなく、したがっ
てコンタミネータの原因になることもない。また、上記
した耐食材をホッパー口に被覆接合することによって、
ホッパー口での摩耗が防止され、フィード不安定のトラ
ブルが解消される。さらに、シリンダ端面への被覆接合
によってシール面での腐食が防止され、成形品ヤケや樹
脂洩れのトラブルが解消される。そして、シリンダ母材
にも、特殊な材料を使用する必要はなく、最も経済的に
耐食耐摩耗性に優れた射出成形機用シリンダが得られ
る。

【００１１】さらに、本発明の射出成形機用シリンダの
製造方法によれば、ライニング層の形成時の加熱によっ
て耐食材が拡散接合されるので、耐食材を接合する作業
を別途行う必要がなく、作業能率が大幅に向上し、製造
コストも低減する。また、得られたシリンダでは、その
内面は熱間静水圧によって形成されたライニング層によ
って優れた耐食、耐摩耗性が得られており、一方、定形
物である耐食材はシリンダの樹脂影響部に強固に接合さ
れており、耐久性に優れた耐食被覆がなされている。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の射出成形機用ライニングシ
リンダの実施例を図１に基づいて説明する。筒状のシリ
ンダ１は、シリンダ母材としてＳＣＭ４４０合金鋼が使
用されており、その一端がノズル側端部２となり、一
方、筒部には丸孔状にベント口３およびホッパー口４が
形成されている。これらのベント口３およびホッパー口
４は、シリンダ軸に対して垂直に開口しているものであ
るが、本発明としては、これ以外に、竪型射出成形機で
使用されるような斜に傾いた開口部をもつものにも適用
されることはいうまでもない。そして、上記シリンダ１
の内面には、Ｎｉ基のＣｒ−Ｂ−Ｓｉ合金に硬質炭化物
を分散させた耐食耐摩耗合金５がライニングされてお
り、ベント口３およびホッパー口４の下方部内周壁にも
同様に上記耐食耐摩耗性合金５がライニングされてい
る。

【００１３】さらに、ノズル側端部２の端面には、ＳＵ
Ｓ３１６Ｌオーステナイト系ステンレス鋼からなるリン
グ状の耐食材６が、シリンダ１との当接面で拡散接合に
よって接合されている。また、ベント口３およびホッパ
ー口４の上方部から中央部にかけても、同じステンレス
鋼製の円筒状の耐食材７、８が嵌め込まれ、その外周壁
が拡散接合によって、ベント口３およびホッパー口４の
内周壁に接合されている。なお、上記耐食材７、８の内
周面と、下方の耐食耐摩耗合金５の内周面とは面一にな
っている。このライニングシリンダによれば、シリンダ
母材としては従来材をそのまま用いることができ、シリ
ンダ内面およびシリンダ端部、ベント口、ホッパー口に
は優れた耐食耐摩耗性を有する被覆がなされている。ま
た、シリンダ端部、ベント口、ホッパー口は、定形物で
あるステンレス鋼で被覆されているので、部分的な剥離
などがなく、耐久性に優れている。

【００１４】次に、上記ライニングシリンダの製造方法
の一実施例を説明する。先ず、図２に示すように、シリ
ンダ１と略同一形状で、ノズル側端部２、ベント口孔３
ａおよびホッパー口孔４ａを有するシリンダ粗材１ａを
用意する。次に、シリンダ内面に熱間静水圧によってラ
イニングする耐食耐摩耗性材料として、Ｎｉ基で、Ｃ
ｒ、Ｓｉ、Ｂを合金元素とし、さらに硬質炭化物および
必要な添加剤を混合した粉末合金を用意する。また、上
記シリンダ粗材１ａのノズル側端部２、ベント口孔３ａ
およびホッパー口孔４ａに配置する耐食材として、それ
ぞれ、ＳＵＳ３１６Ｌオーステナイト系ステンレス鋼か
らなる盲蓋９、盲栓１０、１１を用意する。

【００１５】上記盲蓋９は、厚板の円板形状からなり、
後述する熱間静水圧用の金属管１３が貫通する孔が中心
に形成され、さらに中心部には、丸穴状でシリンダ粗材
１の中空部と同径の凹部９ａが形成されている。また、
盲栓１０および盲栓１１は、それぞれベント口孔３ａお
よびホッパー口孔４ａに嵌まる円柱形状を有しており、
その先端には、ベント口孔３ａおよびホッパー口孔４ａ
の内周壁面と所定の空隙が形成されるように、小径の円
柱突部１０ａ、１１ａが形成されている。上記した盲蓋
９を、凹部９ａ側を内側にしてシリンダ粗材１ａの端部
２に当て、シリンダ粗材１ａとの当接部周縁を溶接固定
し、また盲栓１０および盲栓１１を、円柱突部１０ａ、
１１ａが下側になるようにそれぞれベント口孔３ａ及び
ホッパー口孔４ａに嵌め、これら盲栓１０および盲栓１
１の外周壁とシリンダ粗材１ａの筒部外壁との角部を周
溶接する。

【００１６】また、シリンダ粗材１ａの他端部側には、
リング板状のホッパー側金属盲蓋１２を溶接固定し、こ
のホッパー側金属盲蓋１２と前記盲蓋９のそれぞれの中
心孔に、中子となるキャンニング用金属管１３を隙間な
く貫通させるとともに、この金属管１３を盲蓋９および
ホッパー側金属盲蓋１２に溶接固定する。次いで、盲蓋
９の外部からシリンダ粗材１の内部へとパイプ１４を貫
通させ、その先端を金属管１３外周壁とシリンダ粗材１
ａの内周壁間の空間に臨ませる。このパイプ１４を通し
て、先に用意した粉末合金１５を外部からシリンダ粗材
１ａ内に供給する。粉末合金１５は、金属管１３の外周
壁とシリンダ粗材１ａの内周壁との間の空隙に充填さ
れ、さらに、円柱突部１０ａ、１１ａの外周部空隙およ
び盲蓋９の凹部９ａにも同様に充填される。粉末合金１
５の充填後、パイプ１４を通してシリンダ粗材１ａ内を
真空引きし、その後、パイプ１４を密封溶接する。

【００１７】上記のようにして組み立てたシリンダ粗材
１を、加熱温度１０００℃、圧力約１００ＭＰａで熱間
静水圧プレスを行い、合金粉末１５を焼結反応により一
体化させて、主としてシリンダ粗材１ａの内面に耐食耐
摩耗性ライニング層を形成する。一方、このときの加
熱によって、盲蓋９、盲栓１０、盲栓１１は、シリンダ
粗材１ａとの当接面に、強固に拡散接合する。加圧焼結
合、シリンダ粗材１ａの内面は、所定厚の耐食耐摩耗合
金ライニング層を残して、キャンニング用金属管１３を
削り取り、また、盲蓋９、盲栓１０、盲栓１１を機械加
工し、さらに盲栓１０、盲栓１１は穿孔するなどして第
１図のようにステンレス鋼を残してシリンダ端面２、ベ
ント口３、ホッパー口４を加工仕上する。なお、上記ラ
イニングシリンダでは、ライニング層が、凹部９ａ、円
柱突部１０ａ、１１ａによって、盲蓋９の内周面やベン
ト口３、ホッパー口４の下方部にも形成されているの
で、ステンレス鋼とライニング層との境界が平滑にな
り、境界部での研摩耗が極力防止される。次いで上記方
法により得られた図１のライニングシリンダから、拡散
接合面を含む試験片を切り出し、引張試験を行った。そ
の結果は、0.2%耐力：27.4kgf/mm² 抗張力：60.7kgf/m
m² 伸び：33.4% 絞り：70.5%であった。但し、試験片
の破断点は、接合界面ではなくてステンレス鋼側であ
り、接合界面では十分に高い接合強度が得られているこ
とが確認された。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の射出成形
機用ライニングシリンダによれば、シリンダ内面はもと
より、ノズル側端面やホッパー口、ベント口などの樹脂
影響部においても優れた耐食耐摩耗性被覆が得られ、し
かもこれら被覆は耐久性に優れているので、シリンダ内
面やホッパー口端面での腐食摩耗が減少し、成形品ヤケ
や軽量不安定が原因となる寿命限界を伸ばすことがで
き、さらには、フッ素樹脂、難燃剤など臭素含有樹脂な
ど強腐食性の樹脂に対しても、安定して使用することが
できる。また、射出圧が２００ＭＰａを越える高圧射出
成形機においても、射出圧シール面であるシリンダノズ
ル側端面の腐食が有効に防止される。さらに、本発明の
ライニングシリンダの製造方法によれば、耐久性に優れ
た耐食耐摩耗性被覆を、樹脂影響部に能率よく設けるこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例のライニングシリン
ダの模式的断面図である。

【図２】図２は、同じく実施例の製造方法において熱間
静水圧プレスで処理する前の粗材の状態を示す模式的断
面図である。

【符号の説明】

１シリンダ２ノズル側端
部３ベント口４ホッパー口５耐食耐摩耗性合金６耐食材７耐食材８耐食材９盲蓋１０盲栓１１盲栓１５粉末合金

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダの内面に耐食耐摩耗性ライニン
グ層が形成されているとともに、前記内面以外のシリン
ダの樹脂影響部に、耐食材が被覆接合されていることを
特徴とする射出成形機用ライニングシリンダ
【請求項２】耐食材が被覆接合された樹脂影響部は、
シリンダ端面、ホッパー口およびベント口の１箇所以上
であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機用ラ
イニングシリンダ
【請求項３】耐食材は、オーステナイト系ステンレス
鋼または析出硬化型ステンレス鋼の一方または両方から
なることを特徴とする請求項１または２記載の射出成形
機用ライニングシリンダ
【請求項４】シリンダの必要な樹脂影響部面に耐食材
を密着配置しておき、このシリンダの内面に熱間静水圧
プレス法によって耐食耐摩耗材をライニングするのに伴
って、前記耐食材を前記樹脂影響部面に拡散接合するこ
とを特徴とする射出成形機用ライニングシリンダの製造
方法