(57)【要約】【課題】押出加工の初期とその後のアルミバー材に肉厚や形状のバラツキ，長手方向の捻れ等の押出不良が発生するのを簡易且つ確実に解消する。【解決手段】ボルスター５に設置したインサートバッカー５１に嵌合孔５４を形成し，該嵌合孔５４に厚さ２ｃｍ程度の低熱伝導率の金属としてインコネル板５５を嵌合装着することによって，該インコネル板５５がダイス２の背面に位置するダイバッカー３に接触するようにし，その熱伝導率が極めて低いことによる高断熱性と接触面の表面粗さによる空気断熱作用とによって高温加熱したダイバッカー３が非加熱のボルスター５に対して熱伝導放熱するのを防止する。これによってダイス２のダイス孔変形とこれによる押出不良を解消し得る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルスター又はこれに設置したインサートバッカーとダイリング内に嵌合収容したバックダイとの接触面を熱伝導率０．０７Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の金属としてなることを特徴とするアルミバー材の押出加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建材等の各種分野で使用されるアルミバー材を押出加工するアルミバー材の押出加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
押出加工装置によってアルミバー材の押出加工を継続した場合，押出加工の初期とその後のアルミバー材に肉厚や形状のバラツキ，長手方向の捻れ等の押出不良が生じる傾向があることから，その原因とされる鋼材のダイスに生じる経時的な放熱を防止するように，例えば特許文献１は，ダイス及びその背面のバックダイ（バッカーといってもよい）を嵌合収容するダイリングの内周に断熱材を嵌挿装着し又は該ダイリングの背面側を開口するように形成した環状溝に断熱材を埋込充填して，該断熱材の断熱作用によってダイスの温度低下を防止し，該ダイス温度分布の均一性を維持するようにし，また特許文献２は，ダイスの放熱によってその中心側と外周側の温度分布の均一性が損われることを不可避であるとして，予めダイスの高温加熱をその中心側でアルミビレット温度より高く，外周側でこれより相対的に低くした高低の温度分布となるようにして，外周部の放熱が進行することによって温度分布の均一性を確保して，上記ダイスの熱収縮を抑制するようにすることを提案している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２２８２２３号（２頁〜３頁，図１及び図２）
【特許文献２】
特開２００１−２５９７３１（２頁〜３頁，図４及び図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記特許文献１はダイリングに断熱材を使用するために，断熱材の装着作業が煩雑化し易く，また断熱材はダイスと同様に高温加熱されるダイリングに装着することによって早期の劣化が予想されるため，断熱材交換やそのための管理が煩雑化すること，特許文献２はダイスの加熱を温度分布を高低に差を付けた状態に行なうために，加熱作業や温度管理が同じく煩雑化することから，本発明者らは，押出加工に際して特段の作業や管理を必要とすることなく，可及的簡易且つ確実に押出不良を解消し得るようにしたアルミバー材の押出加工装置を提供する目的で，特願２００３−１１１２７号を提案済みである。
【０００５】
この提案によれば，上記ダイス温度分布の均一性が損なわれるのは，ダイスの経時的放熱というより，高温加熱されて押出加工装置に装着されるダイスとバックダイを嵌合収容するダイリングやそのバックダイが，ボルスター，ダイスライド等の加熱されることなく押出加工装置に設置されている常温の非加熱部材に接触することによって熱伝導放熱が生じること，これらの冷却によってダイリングやバックダイに接触しているダイスにも同様な熱伝導放熱が生じてそのダイス孔を収縮することに主な原因がある事実を見出し，該ダイリングやバックダイと非加熱部材間に溝，突起等の凹凸を介設し，相互の接触面積の減少と凹部の空気断熱作用によってダイスの熱伝導放熱を抑制防止してアルミバー材の押出不良を可及的に解消するようにしたものとされる。
【０００６】
この場合ダイスの熱伝導放熱の防止に大きな効果を生じるが，ダイスとともにダイリング内に嵌合収容されるバックダイはダイスの背面にあって押出加圧による大きな加圧力を直接に受けることになるから，上記バックダイとボルスターとの接触面積を減少する凹凸を介設するものに代えて，相互の接触による接触面積をそのまま維持しつつその熱伝導放熱を抑制防止し得るようにするのが好ましい。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって，その課題とするところは，このように非加熱部材に対する熱伝導放熱を防止することがダイスの冷却とこれに起因するアルミバー材の押出不良を解消する上で有効であるとの知見に基づき，上記バックダイとボルスターとの接触による熱伝導放熱を簡易且つ確実に抑制防止し，バックダイを介したダイスの熱伝導放熱に起因するダイス孔の変形を防止し，押出不良を可及的に解消し得るようにしたアルミバー材の押出加工装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題に添って本発明は，上記バックダイとボルスターとの接触によるダイリングの熱伝導放熱を抑制防止するように，熱伝導率０．０７Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の金属を使用し，該低熱伝導率の金属によってボルスター又はこれに設置したインサートバッカーとダイリングとの接触面を形成するようにしたものであって，即ち請求項１に記載の発明を，ボルスター又はこれに設置したインサートバッカーとダイリング内に嵌合収容したバックダイとの接触面を熱伝導率を０．０７Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の金属としてなることを特徴とするアルミバー材の押出加工装置とし，これを発明の要旨として上記課題解決の手段としたものである。
【０００９】
本発明において使用する低熱伝導率の金属は，例えばインコネル（商標。例えばＪＩＳＧ４９０１におけるＮＣＦ７１８耐食耐熱超合金棒として組成が規定される合金）や，その余にオーステナイト系ステンレス等である。特にインコネルは，例えばＮｉを５０〜５５％程度，Ｃｒを１７〜２１％程度含み，その余にＦｅ，Ｎｂ＋Ｔａ，Ｍｏ等各種の金属成分からなる合金とすることによって，０．０４Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃という極限的に極めて低い熱伝導率による高断熱性と一般に押出加工温度の４５０℃程度を大きく超える高度な耐熱性を確保することが可能であり，このインコネルを使用することによって該金属とバックダイの表面粗さによって形成されるこれらの間の微小空隙による空気断熱作用と相俟って相互の熱伝導を極限的に防止するとともに，押出加工温度に対してインコネルが高度の耐熱性を呈することによってその耐久性を充分に確保することができ，これにより押出不良を可及的に解消したアルミバー材の押出成形に好適な押出装置とすることができる。またオーステナイト系ステンレス（例えばＪＩＳＧ４３１３におけるＳＵＳ６３２Ｊ１−ＣＳＰ）は，その熱伝導率が０．０５Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃程度であり，インコネルと比較すると熱伝導性が幾分劣るが，このような金属の場合には，例えば上記接触面からバックダイ側の距離寸法を拡大して，例えば後述の板埋め込みの場合に，インコネルの使用時より相対的に厚くする等の措置を施すことによって，同様に熱伝導性を良好に確保することができる。
【００１０】
本発明の実施形態として，ボルスター又はダイバッカーを熱伝導率の低い金属によって構成して上記接触面を形成すること，ボルスター又はダイバッカーに熱伝導率の低い金属の板を埋め込んで上記接触面を形成すること，熱伝導率の低い金属によって構成したインサートバッカーを用いてこれをボルスターに埋め込んで上記接触面を形成すること，熱伝導率の低い金属の板を備えたインサートバッカーを用いてこれを同じくボルスターに埋め込んで上記接触面を形成することが可能であるが，一方でこの種金属は比較的高価であるので，ダイスとともに使用する消耗部材であるダイバッカーに熱伝導率の低い金属を使用するより，例えばダイリングの熱伝導防止作用を維持できるように１．５ｃｍ乃至２．５ｃｍ程度以上の厚さの板として，これを押出装置に定位置設置してあるボルスター乃至これに埋め込むインサートバッカーにダイバッカーとの接触面をなすように部分的に配置使用することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面の例に従って本発明を更に具体的に説明すれば，符号１はダイリング，２は該ダイリング１の円形透孔１１に嵌合装着され中心部にアルミバー材７成形用のダイス孔２１を備えたダイス，３は該ダイス２の背面に位置して同じく上記ダイリング１の円形透孔１１に嵌合装着されたバックダイ，４はダイリングを載置支持してこれに接触する非加熱部材のダイスライド，５はバックダイ３をその背面で受止めするインサートバッカー５１を備えた同じく非加熱部材のボルスター，６はコンテナを示す。
【００１２】
本例にあって，ダイリング１の外周面又は背面と非加熱部材のダイスライド４又はボルスター５との接触面にその接触面積を可及的に減少する溝，突起等の凹凸１２を介設して上記ダイリング１とこれらダイスライド４又はボルスター５との接触によるダイリング１の伝導放熱を可及的に抑制防止したものとしてあり，本例にあってはダイリング１の外周面及び背面に凹凸１２を配置して該外周面とダイスライド４，背面とボルスター５との接触面積を減少するとともに凹凸１２の凹部による空気断熱作用とによってダイリング１とこれらの熱伝導を阻害してその伝導放熱を可及的に抑制防止したものとしてある。
【００１３】
本例における外周面の凹凸１２はダイリング１の外周に添ってその外周方向に向うように，また背面の凹凸１２はダイリング１の背面の円周に添ってその円周方向に向うように，例えば幅１ｃｍ程度，深さ数ｍｍ程度，配置ピッチ１．５〜２ｃｍ程度の溝１３を形成して，これらの間に幅１ｃｍ程度の凸部１４を配置するように形成してあり，これによって該外周面の凸部１４がダイスライド４に接触し，また背面の凸部１４がボルスター５に接触して該ダイリング１を支持するようにしてあり，これによってダイリング１と非加熱部材のダイスライド及びボルスター５との接触面積を可及的に減少することによりその熱伝導を抑制防止し且つ溝１３によって形成される空気断熱層が上記空気断熱作用を発揮して同じく熱伝導を抑制防止し得るようにしてある。
【００１４】
このときボルスター５又はこれに設置したインサートバッカー５１，本例にあっては該インサートバッカー５１とダイリング１内に嵌合収容したバックダイ３との接触面を熱伝導率を０．０７Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の金属としてあり，本例にあって該バックダイ３との接触面は，これをＮｉとＣｒを主成分とする耐熱合金のインコネルとしたものとしてあり，これによってインサートバッカー５１とバックダイ３との接触を維持しながらその熱伝導を抑制防止したものとしてあり，本例にあって該インコネルは，これをボルスター５側，本例にあってはそのインサートバッカー５１側に配置したものとしてあり，このとき該インコネルはこれをその板としてボルスター５，本例にあっては該インサートバッカー５１のバックダイ３側の表面に配置したものとしてある。
【００１５】
本例にあってインサートバッカー５１はダイリング１にダイス２とともに嵌合装着するために該ダイリング１より径小にして，例えば２０ｃｍ程度のダイス及びバックダイ３に対してこれよりやや径大の２０数ｃｍ程度の径にして厚さを８ｃｍ程度とした円形ブロック状のものとし，上記ボルスター５のバックダイ３側の表面に凹陥形成した嵌合孔５２に表面がボルスター５と同一面をなすように嵌合装着してその設置を行なうとともにその厚さ方向，即ち押出方向に向けてアルミバー材７を通過させる貫通孔５３を透設したものとしてある。
【００１６】
このとき本例にあって上記バックダイ３と接触する本例の上記金属は，これを板５５とすることによってインサートバッカー５１の表面にこれと同一面，即ち上記ボルスター５の表面と同一面をなすように配置してあり，本例にあってインコネルによる板５５は，上記バックダイ３と略同径の２０ｃｍ程度外径にして，厚さを熱伝導の抑制防止とコスト面から好ましい１．５〜２．５ｃｍ，特にバックダイ３と接触しながらその熱伝導を有効に防止し得るように２ｃｍ程度として，中央に上記アルミバー材７を通過する透孔５６を透設した円形リング状の厚肉プレート状のものとし，ボルスター５に対するインサートバッカー５１の嵌合装着と同様に，該インサートバッカー５１に凹陥形成した嵌合孔５４に嵌合装着してある。
【００１７】
本例にあってインコネル板５５は，Ｎｉを５０〜５５％程度，Ｃｒを１７〜２１％程度含み，その余にＮｂ＋Ｔａ，Ｍｏ等各種の金属成分からなる合金を用いることによって，熱伝導率を０．０４Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃として可及的に熱伝導率が低く，８５０〜９００℃程度の高度な耐熱性を有するものを板状としたものを用いることによって，アルミバー材７の押出成形に際してダイス２の背面に存在するバックダイ３に接触して，上記ボルスター５によるダイリング１の支持とともにこれと同一面でバックダイ３を支持してあり，これによってダイリング１の凹凸１２によってボルスター５に対するダイリング１の上記熱伝導放熱を抑制防止するとともに，インコネル板５５の上記可及的に低い熱伝導率と，インコネル板５５とバックダイ３が別体に形成されることによるそれぞれの表面粗さがこれらの接触面間に形成する微細空隙の空気断熱層と相俟ってこれらの間の熱伝導を阻害することによってバックダイ３の熱伝導放熱を抑制防止してダイス２の熱伝導による冷却を防止し，アルミバー材７の押出加工を継続した場合の，押出加工の初期とその後における肉厚や形状のバラツキ，長手方向の捻れ等の押出不良を解消することが可能となる。
【００１８】
図中７´はアルミバー材７のアルミビレット，２１はダイス２のダイス孔を示す。
【００１９】
即ち上記ダイリング１に凹凸１２を形成することなくダイリング１をボルスター５に直接接触した上で，本例のインサートバッカー５１にインコネル板５５を配置してこれをバックダイ３に直接に接触するように用いた押出装置を用いて押出成形した，例えば複雑断面形状をなす住宅用サッシの上枠による長さ５．７ｍのアルミバー材の押出加工の実験においては，５回の押出加工における開始当初とその後の肉厚差（サンプル数は各押出加工毎に長手方向先頭，中間，末尾の幅方向中央位置の肉厚差）は，初回０．０１４ｍｍ，３回目０．０１１ｍｍ，５回目０．００７ｍｍであり，アルミバー材の形状にバラツキや長手方向の捻れ等は全く見られないものであった。
【００２０】
また上記例に従って，ダイリング１の凹凸１２の形成とインコネル板５５を併用した押出装置によって押出成形した同一断面形状にして同長の上枠のアルミバー材にあっては，初回０．０２８ｍｍ，３回目０．０１６ｍｍ，５回目０．０１５ｍｍであり，同じくアルミバー材の形状にバラツキや長手方向の捻れ等も全く見られないものであった。
【００２１】
なお比較のためにダイリング１の凹凸１２を形成せず，またインコネル板５５を用いない押出装置によって同じく同一断面形状にして同長の上枠のアルミバー材を押出成形したものにあっては，初回０．０８３ｍｍ，３回目０．０５０ｍｍ，５回目０．０４５ｍｍであり，形状のバラツキ及び長手方向の捩れが４回目から見られた。
【００２２】
従って０．０７Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の熱伝導率による低熱伝導率の金属の，例えばインコネル板５５の配置によって，バックダイ３が非加熱部材のボルスター５に直接に接触しても，バックダイ３の熱伝導放熱が抑制防止され，該バックダイ３を介したダイス２の冷却が防止される結果，アルミバー材の押出不良の解消に有効であることが判明した。またこれにダイリング１の凹凸１２を形成して非加熱部材のボルスター５及びダイスライド４との接触面積を減少するとともに空気断熱作用による熱伝導放熱の抑制防止を併用すると，非加熱部材との接触による熱伝導放熱が高度に防止され，アルミバー材の押出不良の解消に更に有効であることが判明した。
【００２３】
図示した例は以上のとおりとしたが，上記のようにボルスター又はダイバッカーをインコネルやステンレス等の上記熱伝導率０．０７Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の金属によって構成して上記接触面を形成すること，ダイバッカーに該金属の板を埋め込んで上記接触面を形成すること，該金属によって構成したインサートバッカーを用いてこれをボルスターに埋め込んで上記接触面を形成すること，好ましい実施形態としてダイリングの非加熱部材との接触面積を減少するについて上記溝に代えて又はこれとともに同時に空気断熱作用を得られる点状突起，桝目突起等を用いること等を含めて，本発明の実施に当っては，ボルスター，これに必要に応じて設置するインサートバッカー，ダイリング，バックダイ，熱伝導率０．０７Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の金属による接触面の各具体的構造，材質，形状，寸法，これらの関係，これらに対する付加等は上記発明の要旨に反しない限り様々の形態のものとすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上のとおりに構成したから，熱伝導率０．０７Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以下の金属によって，ボルスター又はこれに設置したインサートバッカーとダイリングとの接触面を形成することにより，バックダイとボルスターとの接触による熱伝導放熱を簡易且つ確実に抑制防止し，バックダイを介したダイスの熱伝導放熱に起因するダイス孔の変形を防止し，押出不良を可及的に解消し得るようにしたアルミバー材の押出加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】押出装置要部の縦断面図である。
【図２】ボルスター，インコネル板，バックダイ等の関係を示す分解図である。
【図３】インサートバッカーの正面図である。
【符号の説明】
１  ダイリング
２  ダイ
３  バックダイ
４  ダイスライド
５  ボルスター
６  コンテナ
５１  インサートバッカー
５２  嵌合孔
５３  貫通孔
５４  嵌合孔
５５  インコネル板
５６  透孔
【図１】
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【図２】
2005013997.tif 000004
【図３】
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