(57)【要約】【課題】シリンダ穴の内面に施された耐摩耗層とシリンダとの熱膨張量の差に起因する影響を少なくし、耐摩耗層にかかる応力が緩和されるようにする。【解決手段】シリンダ１のシリンダ穴２の内面２ａには、軸方向に延在する複数の溝状凹部３が周方向に互いに間隔Ｓをおいて設けられている。各溝状凹部３の溝底の形状は丸底形状であり、各溝状凹部３にはステライト材を肉盛りした耐摩耗層４が形成されている。そして各耐摩耗層間の間隔Ｓの部分には窒化処理等の表面処理が施されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（１、１１、２１）が２本のスクリュが回転自在に配設されるシリンダ穴（２、１２、２２）を有しており、前記シリンダ穴の内面（２ａ、１２ａ、２２ａ）に周方向に互いに間隔をおいて複数の軸方向に延在する溝状凹部（３、１３、２３）を設け、前記溝状凹部に耐摩耗材を肉盛りすることにより、前記シリンダ穴の内面に周方向に互いに間隔をおいて複数の耐摩耗層（４、１４、２４）を形成したことを特徴とする二軸スクリュ混練装置用のシリンダ。
【請求項２】
耐摩耗材が、ステライト材であることを特徴とする請求項１記載の二軸スクリュ混練装置用のシリンダ。
【請求項３】
耐摩耗材が、Ｎｉ-Ｃｒ系のコルモノイ材または他の硬質合金材であることを特徴とする請求項１記載の二軸スクリュ混練装置用のシリンダ。
【請求項４】
シリンダ穴の内面における各耐摩耗層間の間隔の部位に、表面処理を施したことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の二軸スクリュ混練装置用のシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック、ゴム、廃プラスチック、セラミック、食品等の混練に用いられる二軸スクリュ混練装置のシリンダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二軸スクリュ混練装置は、加熱手段によって加熱されるシリンダと、シリンダ内に回転自在に配設された２本のスクリュと、２本のスクリュを同方向または逆方向に回転させる回転駆動手段（不図示）等を備えている。シリンダのバレル穴（シリンダ穴）の内面には耐摩耗性を向上させるため、全周にわたって窒化処理、浸炭焼入れ等の表面処理や、溶射処理等による耐摩耗層が施されている。
【０００３】
しかし、バレル穴の内面の全周面に耐摩耗層を施した場合、シリンダを構成する素材と耐摩耗層との間の熱膨張量の相違により、シリンダと耐摩耗層との境界面に過大な応力が発生して破損するおそれがあるという問題点があった。
【０００４】
そこで、特許文献１（特開平９−５７８１７号公報）に開示された二軸混練押出機用バレルでは、バレル穴の内面における比較的摩耗の激しい部位に耐摩耗層を施すことにより、応力緩和層を確保して寿命を伸ばすために、図５に示すように、バレル２０１の二つのバレル穴２０２の内面のうち、二つのバレル穴２０２の交差する交差部分の少なくとも一方に、耐摩耗層２０４を施している。
【特許文献１】特開平９−５７８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術では、次に説明する原因により耐摩耗層に亀裂が入り、この亀裂がさらに進行すると、耐摩耗層がシリンダ穴内面からはがれて脱落するおそれがあるという未解決の課題がある。
【０００６】
耐摩耗層を例えばステライト材（Ｃｒ：２８重量％、Ｗ：４重量％、Ｆｅ：３重量％以下、残Ｃｏ）で構成した場合について、図４を参照しつつ説明する。
【０００７】
（１）混練中において、回転中のスクリュにかかるサイドフォース（スクリュの軸方向に対して直交方向の力）によってスクリュがたわみ、シリンダ穴１０２の内面にスクリュが接触する。このスクリュが接触するシリンダ穴１０２の内面の場所は両横水平位置である。ここで、両横水平位置とは、シリンダ穴１０２の左側では時計方向７時〜１１時の範囲、右側では時計方向１〜５時の範囲である。
【０００８】
（２）シリンダ穴１０２内には、混練中に樹脂等が粉体から溶融する過程で、一番せん断力がかかる場所に１０〜１５ＭＰａの圧力が発生する。シリンダ１０１はこの圧力により空間断面積の広い水平位置０を境に上下方向に拡大しようとする。このときのシリンダ穴１０２の内面のステライト層１０４には、シリンダ穴１０２の水平位置０と共に外向き（図示上下方向）に引張り応力が作用する。
【０００９】
（３）ステライト層１０４の線膨張係数は１４．９×１０-6（ｍｍ／℃）であり、シリンダ１０１の素材である鍛鋼材の線膨張係数は１２．５×１０-6（ｍｍ／℃）に比べて大きい。このため、シリンダ１０１の外部加熱およびせん断発熱による温度上昇によってステライト層１０４とシリンダ１０１との間に熱膨張量の差によるズレが発生する。
【００１０】
上記した三つの要因により、ステライト層１０４に亀裂が入り、この亀裂が進行してステライト層１０４がシリンダ穴１０２の内面から剥離するおそれがある。
【００１１】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、シリンダ穴の内面に形成された耐摩耗層とシリンダとの熱膨張量の差に起因する影響を少なくし、耐摩耗層にかかる応力が緩和されるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る二軸スクリュ混練装置用のシリンダは、シリンダが２本のスクリュが回転自在に配設されるシリンダ穴を有しており、前記シリンダ穴の内面に周方向に互いに間隔をおいて複数の軸方向に延在する溝状凹部を設け、前記溝状凹部に耐摩耗材を肉盛りすることにより、前記シリンダ穴の内面に周方向に互いに間隔をおいて複数の耐摩耗層を形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、耐摩耗材が、ステライト材、Ｎｉ-Ｃｒ系のコルモノイ材または他の硬質合金材であるとよい。
【００１４】
さらに、シリンダ穴の内面における各耐摩耗層間の間隔の部位に、表面処理を施したものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
【００１６】
シリンダ穴の内面に周方向に互いに間隔をおいて複数の耐摩耗層が形成されている。このため、混練時におけるシリンダの温度上昇に伴う熱膨張量の差による影響が軽減されるとともに、耐摩耗層にかかる応力が緩和される。
【００１７】
その結果、耐摩耗層に亀裂が発生してシリンダ穴内面からはがれることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は一実施の形態による二軸スクリュ混練装置用のシリンダを示し、（ａ）は軸方向に沿う模式断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【００１９】
シリンダ１は２本のスクリュ（不図示）が回転自在に嵌挿されるシリンダ穴２を有しており、シリンダ穴２の内面２ａには、軸方向に延在する複数の溝状凹部３が周方向に互いに間隔をおいて設けられている。
【００２０】
本実施の形態において、各溝状凹部３の溝底の形状は丸底形状であり、各溝状凹部３にはステライト材を肉盛りした耐摩耗層４が形成されている。そして、各耐摩耗層間の間隔Ｓの部分には表面処理を施して耐摩耗性が向上されている。
【００２１】
このため、スクリュがたわんでシリンダ穴の内面に接触した場合には、シリンダ穴２の内面２ａにおける窒化処理等の表面処理が施された部分と耐摩耗層とにスクリュのフライトが同時に接触する。
【００２２】
なお、複数の溝状凹部３は、その長手方向がシリンダ穴２の軸方向と平行に延在しているが、これに限らず、複数の溝状凹部３は、その長手方向がシリンダ穴２の軸方向に対して螺旋状に形成されていてもよいし、傾斜して形成されていてもよい。
【００２３】
上述のように複数の耐摩耗層４は、シリンダ穴２の内面２ａに周方向に互いに間隔Ｓをおいて設けられた複数の溝状凹部３にステライト材を肉盛りし、シリンダ穴２の内面２ａと同一面となるように内面加工したものである。つまり、複数の耐摩耗層４は、シリンダ穴２の内面２ａに周方向に互いに間隔Ｓをおいて形成されている。これにより、シリンダ１の温度上昇に伴ってステライト材とシリンダ１の構成素材との間の線膨張係数の相違に起因する熱膨張量の差の影響が少なくなる。
【００２４】
また、シリンダ穴２の内面２ａに形成された複数の耐摩耗層４は、間隔Ｓによって周方向に断続している。その結果、上述した水平位置０に耐摩耗層４を配置しないようにすればステライト材からなる耐摩耗層４には、内部圧力による引張り応力の影響が及ばなくなる。
【００２５】
耐摩耗層４は上述したステライト材に限らず、Ｎｉ-Ｃｒ系のコルモノイ材または他の硬質合金材で構成することができる。
【００２６】
また、各耐摩耗層４間の間隔Ｓの部分の耐摩耗性向上のための表面処理は、窒化処理、浸炭焼入れ等の公知のものでよい。
【００２７】
図２は一変形例による二軸スクリュ混練装置用のシリンダを示す模式部分断面図である。本変形例のシリンダ１１は、シリンダ穴１２の内面１２ａに周方向に互いに間隔をおいて設けられた溝状凹部１３の溝底の形状が、半楕円形状であり、各溝状凹部１３にステライト材を肉盛りした耐摩耗層１４が形成されている。これ以外の上述した一実施の形態によるシリンダ１（図１参照）と同様の部分については説明を省略する。
【００２８】
図３は他の変形例による二軸スクリュ混練装置用のシリンダを示す模式部分断面図である。本変形例のシリンダ２１は、シリンダ穴２２の内面２２ａに周方向に互いに間隔をおいて形成された溝状凹部２３の溝底の形状がシリンダ穴２２の内面２２ａと同芯円形状であり、各溝状凹部２３にステライト材を肉盛りした耐摩耗層２４が形成されている。これ以外の上述した一実施の形態によるシリンダ１（図１参照）と同様の部分については説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一実施の形態による二軸スクリュ混練装置用のシリンダを示し、（ａ）は軸方向に沿う模式断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【図２】一変形例による二軸スクリュ混練装置用のシリンダの模式部分断面図である。
【図３】他の変形例による二軸スクリュ混練装置用のシリンダの模式部分断面図である。
【図４】一従来例による二軸スクリュ混練装置用のシリンダを示し、（ａ）は軸方向に沿う模式断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。
【図５】他の従来例による２軸混練押出機用バレルの模式断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、１１、２１    シリンダ
２、１２、２２    シリンダ穴
２ａ、１２ａ、２１ａ    内面
３、１３、２３    溝状凹部
４、１４、２４    耐摩耗層
【図１】
2006167642.tif 000003
【図２】
2006167642.tif 000004
【図３】
2006167642.tif 000005
【図４】
2006167642.tif 000006
【図５】
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