JPS6186210A - 押出機のスクリユ− - 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】

本発明は押出機のスクリューに係り、特に少なくとも螺
子羽根をセラミック製とした押出機のスクリューに関す
る。

【従来の技術】

従来より、セラミックス製造において、土練機あるいは
真空土練押出成形機等のスクリュ一方式による土練及び
押出成形機構を有した製造機が使用されて来ており、こ
れらに内蔵されたスクリュー素材としては、鋼・鋳鉄・
ステンレス等、あるいはこれらに硬質クロムメッキ、耐
摩耗製金属溶射、セラミックコン−ティング、侵炭焼入
れ等の処理を施したものが多く使用されて来た。 例えば、Ｐｌａｓｔ、丁ｅｃｈｎｏ１．　Ｖｏｌ　２３
．　Ｎｏ、１０　Ｐ、１７〜１９．１９７？、、　５ｕ
ｒｆ　Ｊ、　Ｖｏｌ　１２．　Ｎｏ、Ｉ　Ｐ、２〜５１
１１８１、、Ｗｉｒｅ　Ｊ、　Ｉｎｔ、　Ｖｏｌ　１５
　Ｎｏ、５　Ｐ、ｌ１１４〜８７゜１９Ｂ２．などには
押出機のスクリューにセラミック溶射を施すことが記載
され、Ｐｌａｓｔ　ＨａｓｓＩ　Ｎｏ、８Ｐ、３８〜３
９１９７５には、硬質合金を用いることが、又Ｋｕｎｓ
ｔｓｔ　Ｇｅｒ、　Ｐｌａｓｔ、　Ｖｏｌ　７３．　Ｎ
ｏＪ　Ｐ、２９１〜９ＱＩｌ　１ｑＱ１１　　どｊ＋７
ｈ−１−一ル執楓鐸　客４に概師することが記載されて
いる。 また、近年、ＭＣナイロン、高分子量ポリエチレン等の
耐摩耗性プラスチック素材を用いたスクリューについて
も実用化がすすめられている。 ［発明が解決しようとする問題点］ −ヒ記従来のうち、金属製あるいはこれに溶射、浸炭、
浸窒等の処理を施したものでは、耐摩耗性、耐剥離性な
どが十分では無い。そのため、押出機の運転時間の経過
と共に、混練あるいは押出機の機能が低下してくると共
に、摩耗や剥離により生じた異物が原料に混入し、この
原料を用いた製品の特性あるいは外観に少なからぬ欠陥
を発生させる。また特にコーティングあるいは溶射にお
いては、その構造に若干の気孔を有し、この気孔による
吸水性の為に原料のスクリュー表面への巻き付き現象が
発生し、発熱及び押出機能の極端な低下がみられるとい
う欠点がある。 また近年使用され始めた、ＭＣナイロン、高分子量ポリ
エチレン等の耐摩耗性プラスチック素材は、上記素材に
比し耐摩耗に若干の優位性は認められるものの、その特
性である低摩耗係数、自己潤滑性の為に螺子羽根面と原
料とがスリップを起こし、特に押出成形機等においては
押出速度の脈動を誘発し、押出成形を不安定にするとい
う大きな欠点を持つ。 ［問題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明の押出機のスクリ
ューは、少なくとも螺子羽根をセラミック酸としたもの
であり、 軸部及び該軸部の周面から突起する螺子羽根を有する押
出機のスクリューにおいて、少なくとも螺子羽根をセラ
ミック酸としたことを特徴とする押出機のスクリュー、 を要旨とするものである。 第１図は本発明の好ましい一態様を示す一部断面図であ
り、軸部ｌ及びこの軸部１の周面から突起する螺子羽根
２を有する。軸部ｌは金属製の軸心部分３、セラミック
酸の外側部分４から成る。 螺子羽根２はセラミック酸であり、セラミック酸の外側
部分４と一体的に形成されている。 本発明においては、螺子羽根２だけをセラミック酸とし
、軸部ｌは全て金属製としても良いのであるが、軸部ｌ
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、図示の
態様の如く、軸部１の外側部分４と螺子羽根部２とを一
体のセラミック酸とし、このセラミックの一体物を軸心
部分３に結合するのが好ましい。 セラミック酸の外側部分４の内周面と金属製の軸芯部分
３との接合は、樹脂接合によるものが好ましい。樹脂接
合は、接合作業が容易であると共に、接合後においては
樹脂層５が緩衝層としての役割を果たし、セラミック製
外側部分４と金属製軸心部分３との熱膨張差による応力
を小さくしたり１両者の間の振動仏間を小さくするなど
の効果を奏する。 なおセラミック酸の外側部分４と金属製の軸心部分３と
の接合性（錨効果）を高めるために。 ローランド、複数のスプライン、あるいはスフ良い、こ
のようにすれば、従来より行なわれているキー溝加工等
による焼成時の歪を防止できると共に、螺子羽根のピッ
チを正確に合せることが可能となる。 而して、従来のスクリューは、長軸中一体形状のものが
多いが、本発明では、成形性・焼成方法の難易度・焼成
品の歩留を考慮し螺子羽根部２及び外側部分４の最大長
さが２５０ｍｍ以下となるように複数個に分割し、その
中心孔に金属製の軸心部分３を挿入するのが好ましい。 次に第１図の拡大図である第２図を参照しながら螺子羽
根の傾斜θ１、θ２と付は根囲率Ｒ１、Ｒ２について説
明する。 セラミック製螺子羽根を有する本発明のスクリューは、
金属製例えばステンレス及びこれらにメッキ処理を施し
たもの等に比して原料（坏土）との付着性が少ないので
、土練及び押出時の抵抗が小さくなることが一つの特徴
でもあるが、逆にその羽根の傾斜角度と付は根囲率が不
適当である氾△　Ｊり一七台に百セｌｒ＋に↓）小フ／
ｆ　１１　−主旨への付着性が極端に低下し、原料（坏
土）のスクリュー表面からの剥離現象が発生し、この剥
離原料（坏土）が、スクリューが回転しているにも拘ら
ず同一個所で滞留することにより、次に投入される原料
（坏土）がスクリュー間に噛み込まれにくくなる噛み込
性能の低下及び搬□送性能の低下、特に押出成形機の場
合には、押出圧力の低下が生じ易くなる。（なおこのよ
うな現象は、従来の金属製スクリューにおいては、螺子
羽根傾斜角度θ１．θ２や付は板曲率Ｒ１，１，２が過
大である場合に発生し易い、） 本発明のスクリューの場合、これら傾斜角度と付は板曲
率は、一般金属製スクリユーのそれよりも小さくするの
が好ましく傾斜角度０区、θ２については、押出方向前
方の０１は□０〜５°、好ましくは０°、押出方向後方
の０２は０〜８°、好ましくはＯ〜３°、また付は板曲
率については。 押出方向前方のＲ１は、０．５Ｒ〜１０Ｒ１好ましくは
２Ｒ〜５Ｒ１押出方向後方のＲ２は２Ｒ〜１５Ｒ１好ま
しくは３．５Ｒ〜６Ｒである。 一般にこれらの０１、θ２．Ｒ１，Ｒ２の値は小さい方
が性能的に有利であったが、しかし小さ過ぎることは逆
に原料（坏土）のスクリューからの離れを悪くするおそ
れがある。（原料（坏土）のスクリューからの離れが・
悪いと、原料がスクリューに巻き付いて剥離現象が発生
する場合と同様、噛み込み性能の低下及び搬送性能の低
下を引き起こし押出特性が慈化する。）また、θ１、θ
２．ＲＩ、Ｒ２が過小であると螺子羽根付は根部分に原
料が残留する危険性が大きくなる。さらに、脆性材料で
あるセラミックスの場合においては、強度的な面からも
Ｒ１，Ｒ２を過小にすることは不利である。 本発明の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
などの焼結体が好ましいが、特にＡ　ｌ　２Ｏ３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Ａ　ｌ　２Ｏ３含有
率８５〜９６重量％のものが好ましい、　Ａ　ｆＬ２Ｏ
３含有量が８０重量％未満では耐摩耗性に劣り、逆にＡ
　ｌ　２Ｏ３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。 ナオＡ　ｌ　２Ｏ３以外に、５ｉ０２．ＣａＯｌＭｇＯ
，ＴｉＯ２、Ｚ　ｒ　Ｏ２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、掛着であれば窒
化物、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
。 次に、本発明のスクリューの好ましい製造法について説
明する。 まず、アルミナ粉末等の原料粉末に水等の液体及び所望
により適当量のバインダーを添加し、スクリュー形状に
成形する。原料粉末とりわけアルミナ粉末は、焼成後の
面精度を良くするために最大粒径が５４ｍ以Ｆ、とりわ
けｌ〜３μｍ程度のものが好ましい。 成形方法としては、プレス、鋳込み、押出成形のいずれ
の方法でも可能であるが、焼成時の歪が少なく、焼成後
の後加工が最小あるいは不必要という点か６ら中空棒形
状にブース成形した後１次いで機械加工する成形方法が
好ましい。 こうして得られた成形体を例えば１６００〜１８００℃
程度の温度で焼成し焼結体とする。この焼結体を、所望
の形状及び樹脂接着時の錨効果を向上させる為のローレ
ット加工あるいはスクリュー回転方向と逆方向の螺子溝
加工を施した金属製の軸に４挿入し、樹脂接着する。こ
の際使用する樹脂は、熱硬化性樹脂が好ましく、樹脂の
耐久性及びセラミック製外側部分と金属製軸心部との接
合面における錨効果を増強する為に樹脂量に対しａｏ−
ｔｏｏｌｚ％のフィラーを混入させるのが好ましい、こ
のフィラーとしては、硬度が高くかつひっかかり効果の
大きい砥粒（フユーズドアルミナ破砕品）が効果が有り
、更にこの砥粒にシラン系カップリング処理を施したも
のは、樹脂とのぬれが極めて良好で特に上記した効果が
高い。 ［実施例〕 以下実施例及び比較例について説明する。 実施例１ アルミナ純度９２重量％を有する粒径３ＩＬｍ以下のア
ルミナ原料１００重量部に水６５〜７０重呆部及びバイ
ンダーとしてセルロース誘導体、Ｐ、Ｖ、Ａ、あるいは
アクリル系樹脂を２〜６重量部加え、十分に混合し、ス
プレードライヤーにより果粒とした後、外径６ｃｍＸ内
径２．５ｃｍ×長さ１５ｃｍの中空棒状にハイドロプレ
ス成形した。 次いで図に示す形状となるように切削加工並びにローレ
ットを行った。 （なお焼成後の螺子羽根の寸法等は次の通りである。） ピッチ　　　３．８ｃｍ 高さ　ｈ　　　１．３Ｃｍ ０１　０度 ０２　３度 Ｒ＋　　　　　　２Ｒ Ｒ２４Ｒ この成形体を１６５０℃Ｘ１ｈｒで焼成を行い焼結体と
した。この焼結体３個に、直径２．１ｃｍ、長さ５０ｃ
ｍのステンレス製の軸心を挿入し、焼結体と軸心の空隙
にエポキシ系樹脂を充填し、両者を接合し、スクリュー
とした。 このスクリューを押出成形機に装着し、主成分が平均粒
径３５〜５０ルｍ程度のα−Ａ　ｆＬ　２Ｏ　ｙよりな
る１０００Ｋｇの含水坏土の押出を行い、スクリューの
摩耗度を測定すると共に、押出成形状態の観察を行った
。結果を第２表に示す。 比較例１ 比較のために、上記実施例１と同一形状をなす５ＵＳ−
３０４製ステンレススクリユー（Ａ）。 Ａのものに硬質クロムメッキを施したもの（Ｂ）、Ａの
ものにタングステン−コバルト系耐摩耗金属溶射したも
の（Ｃ）、Ａのものにアルミナ溶射したもの（Ｄ）及び
ＭＣ−ナイロン製よりなるもの（Ｅ）のそれぞれのスク
リューについて実施例１と同様にして、主成分が平均粒
子径３５−５０延程度のα−Ａ　ｌ　２Ｏ３よりなる含
水坏土の押出成形−摩耗試験を行った。その結果を第２
表に示す。 第２表より、本発明のスクリューは摩耗が僅少であり、
押出成形状態も良好であることが明らかである。 実施例２，３、比較例２ 螺子羽根の形状が第３表となるように、実施例１の方法
に従ってスクリューを製造した。なお焼結体材質はＡ１
１２Ｏ３９２％である。また比較のために、実施例２の
ものと同一形状の５ＵＳ−３０４製ステンレススクリユ
ーを用意した・これらのスクリューを装着した押出成形
機について、実施例１と同じ坏土をそれぞれ等量投入し
、単位時間当りの押出量を測定すると共に１作動状況の
観察を行った。結果を第３表に示す。 第３表より、実施例３の如く、螺子羽根形状を適切に選
択することにより、極めて優れた押出性能を発揮できる
ことが明らかである。 ［効果］ 以上詳述した通り１本発明の押出機のスクリューは、少
なくとも螺子羽根の部分をセラミック製としたので、耐
摩耗性、耐剥離性に優れる。 従って優れた押出特性を長期間にわたって安定して発揮
できると共に、スクリューに由来する原料中への異物の
混入なども殆ど生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る押出機のスクリューの一
部断面図、第２図はその要部拡大図である。 ■・・・・・・軸部、　　　　　２・・・・・・螺子羽
根部、３・・・・・・軸心部分、　　　４・・・・・・
軸の外側部分、５・・・・・・樹脂層。 代　理　人　　弁理士　　重　野　　剛手続補正書 昭和５９年１２月７日 昭和５９年　特許願　第２Ｏ９２６８号２　発明の名称 押出機のスクリュー ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　　称　（４２９）株式会社 ノリタケカンパニーリミテド ４　代理人 住　　所　　東京都港区赤坂４丁目８番１９号〒１０７
　　赤坂表町ビル５０２号 ７　補正の内容　　　　′ （１）　明細書第１１頁第１４行ないし第１２頁第１行
の［（なお焼成後の・・・（中略）・・・４ＲＪを「（
なお焼成後の螺子羽根の寸法等は第１表の通りである。 ） 第　　１　　表 と改める。 （２）　明細書第１３頁第１行のｒ−５０ＪＬＪを「−
５０終ｍ」に改める。 以　　上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸部及び該軸部の周面から突起する螺子羽根を有
   する押出機のスクリューにおいて、少なくとも螺子羽根
   をセラミック製としたことを特徴とする押出機のスクリ
   ュー。
2. （２）軸部の外側部分と螺子羽根とを一体的なセラミッ
   ク製とすると共に、軸部の軸心部分を金属製とし、セラ
   ミック製の軸部の外側部分の内周面と金属製の軸部の軸
   心部分の外周面とを樹脂接合して成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の押出機のスクリュー。
3. （３）セラミックはＡｌ＿２Ｏ＿３を８０重量％以上含
   み、吸水率が１％以下の焼結体であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の押出機のスク
   リュー。