(57)【要約】【課題】ビレットに特殊な加工を施すことなく、かつ既存の押出設備をそのまま利用してフクレ発生を抑制できる押出材の製造方法を提供する。【解決手段】押出機のコンテナ(1)内に装填した金属製ビレット（Ｓ）をダイス(2)から押し出す際に、外径（Ｘ）が前記コンテナ(1)内径（Ｙ）の９２％以上となされたビレット（Ｓ）を用いることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機のコンテナ内に装填した金属製ビレットをダイスから押し出す際に、外径が前記コンテナ内径の９２％以上となされたビレットを用いることを特徴とする押出材の製造方法。
【請求項２】
前記ビレットの外径がコンテナ内径の９４〜９８％である請求項１項に記載の押出材の製造方法。
【請求項３】
前記ビレットの表面粗さが最大高さ（Ｒｚ）で４００μｍ以下となされている請求項１または２に記載の押出材の製造方法。
【請求項４】
前記ビレットは表層部が除去されたものであり、（除去前のビレット外径／除去後のビレット外径）×１００で表される除去率が９９．９％以下となされている請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の押出材の製造方法。
【請求項５】
前記金属はアルミニウムまたはその合金である請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の押出材の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載された押出材の製造方法により製造されたことを特徴とする押出材。
【請求項７】
押出材がサッシ材である請求項６に記載の押出材。
【請求項８】
請求項６に記載された押出材に対し、２次加工を施したことを特徴とする金属加工材。
【請求項９】
前記２次加工は、塑性加工および切削加工のうちの少なくとも一つの加工である請求項８に記載の金属加工材。
【請求項１０】
請求項６または７に記載された押出材、または請求項８に記載された金属加工材の表面に陽極酸化皮膜が形成されていることを特徴とする金属加工材。
【請求項１１】
金属加工材が感光ドラム用アルミニウム基体である請求項８に記載の金属加工材。
【請求項１２】
金属加工材がＯＡ用部品である請求項８に記載の金属加工材。
【請求項１３】
請求項１１に記載の金属加工材を備えた感光ドラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機内に装填した金属製ビレットを押し出して成形する押出材の製造方法、およびこの方法により製造された押出材に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム等の金属の押出成形では、押出材中にエアーを巻き込むフクレ（またはブリスター）と呼ばれる欠陥が生じることがある。図３に示すように、押出前には、押出機のコンテナ(1)内に装填したビレット(Ｓ)をダイス(2)側に押し付けてビレット（Ｓ）の前後からエアーを排出するエアー抜きサイクルが実施される。しかし、このエアー抜きサイクルで完全にエアーを排出できなかった場合、コンテナ(1)の内壁とビレット（Ｓ）との僅かな隙間に残留したエアーが押出中に巻き込まれて、フクレが発生する。このようなフクレは押出材の表面だけでなく内部にも発生することがある。フクレを生じた押出材は、押出材としての品質が低下するだけでなく、押出後に行う引抜き加工や切削加工等の後加工にフクレを持ち越して加工品の品質を低下させる原因となる。また、陽極酸化処理等の表面処理を行う場合にも皮膜品質を低下させる原因となる。
【０００３】
このようなフクレの発生に対し、種々の対策が提案されている（特許文献１〜４）。
【０００４】
特許文献１および特許文献２は、ビレットの側面にビレットの長さ方向に沿って複数本のエアー抜き用溝を刻設したものである。また、特許文献３は、エアー抜き部として、ビレットの側面に、ビレットの長さ方向に沿って他の部分よりも曲率の小さい帯状部を形成したものである。また、特許文献４は、押出機のコンテナ内壁をダイス側で内径が小さくなるテーパ状に形成し、ビレット先端部の押出部に空気が入らないようにしたものである。
【特許文献１】特開昭５６−８９３２０号公報
【特許文献２】特開平１１−５７８４４号公報
【特許文献３】特開平７−２１４１４１号公報
【特許文献４】特開平５−２１２４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３に記載されたビレットにエアー抜き用の溝や帯状部を形成する方法は、溝や帯状部が浅すぎるとフクレ抑制効果が得られず、深すぎると押出材に痕跡が残るため、溝や帯状部を適正な形状に設定することは難しい。しかも、ビレットへの加工工数が増えかつ加工のための設備も必要となる。また、特許文献４に記載されたコンテナの内壁をテーパ状に形成する方法は、従前のコンテナを使用できず新規にコンテナを準備しなければならない。従って、いずれの方法も工程や設備の増加を要し、コスト上昇という問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した背景技術に鑑み、ビレットに特殊な加工を施すことなく、かつ既存の押出設備をそのまま利用してフクレ発生を抑制できる押出材の製造方法の提供を目的とする。
【０００７】
即ち、本発明の押出材の製造方法は、下記［１］〜［５］に記載の構成を有する。
【０００８】
［１］  押出機のコンテナ内に装填した金属製ビレットをダイスから押し出す際に、外径が前記コンテナ内径の９２％以上となされたビレットを用いることを特徴とする押出材の製造方法。
【０００９】
［２］  前記ビレットの外径がコンテナ内径の９４〜９８％である前項１項に記載の押出材の製造方法。
【００１０】
［３］  前記ビレットの表面粗さが最大高さ（Ｒｚ）で４００μｍ以下となされている前項１または２に記載の押出材の製造方法。
【００１１】
［４］  前記ビレットは表層部が除去されたものであり、（除去前のビレット外径／除去後のビレット外径）×１００で表される除去率が９９．９％以下となされている前項１〜３のうちのいずれか１項に記載の押出材の製造方法。
【００１２】
［５］  前記金属はアルミニウムまたはその合金である前項１〜４のうちのいずれか１項に記載の押出材の製造方法。
【００１３】
また、本発明の押出材は、下記［６］［７］に記載の構成を有する。
【００１４】
［６］  前項１〜５のうちのいずれか１項に記載された押出材の製造方法により製造されたことを特徴とする押出材。
【００１５】
［７］  押出材がサッシ材である前項６に記載の押出材。
【００１６】
また、本発明の金属加工材は、下記［８］〜［１２］に記載の構成を有する。
【００１７】
［８］  前項７に記載された押出材に対し、２次加工を施したことを特徴とする金属加工材。
【００１８】
［９］  前記２次加工は、塑性加工および切削加工のうちの少なくとも一つの加工である前項８に記載の金属加工材。
【００１９】
［１０］  前項６または７に記載された押出材、または前項８に記載された金属加工材の表面に陽極酸化皮膜が形成されていることを特徴とする金属加工材。
【００２０】
［１１］  金属加工材が感光ドラム用アルミニウム基体である前項８に記載の金属加工材。
【００２１】
［１２］  金属加工材がＯＡ用部品である前項７に記載の金属加工材。
【００２２】
さらに、本発明の感光ドラムは下記［１３］に記載の構成を有する。
【００２３】
［１３］  前項１１に記載の金属加工材を備えた感光ドラム。
【発明の効果】
【００２４】
［１］の発明にかかる押出材の製造方法によれば、ビレットが長さ方向の中間部で膨らむように潰れ、コンテナ内のエアーをビレットの前後からコンテナ外に排出することができる。このため、押出材へのエアーの巻き込みを防止してフクレの発生が抑制され、表面品質の良い押出材を製造できる。
【００２５】
［２］の発明にかかる押出材の製造方法によれば、特にエアーの巻き込みを防止効果が大きい。
【００２６】
［３］の発明にかかる押出材の製造方法によれば、さらにエアーの巻き込みを抑制できる。
【００２７】
［４］の発明にかかる押出材の製造方法によれば、エアーの巻き込みと不純物の巻き込みを防いで表面品質の良い押出材を製造できる。
【００２８】
［５］の発明にかかる押出材の製造方法によれば、表面品質の良いアルミニウムまたはその合金の押出材を製造することができる。
【００２９】
［６］［７］の発明にかかる押出材は、［１］〜［５］に記載された方法で製造されたものであるから、表面品質の良いものである。
【００３０】
［８］［９］の各発明にかかる金属加工材は、［６］の押出材に２次加工を施したものであるから、フクレや不純物の持ち越しが無く表面品質の良いものである。
【００３１】
［１０］の発明にかかる金属加工材は、表面品質の良い［６］の押出材または［７］の金属加工材の表面に陽極酸化皮膜を形成したものであるから、皮膜品質が良い。
【００３２】
［１１］［１２］の各発明にかかる金属加工材は、［６］の押出材に２次加工を施したものであるから、フクレや不純物の持ち越しが無く表面品質の良いものである。
【００３３】
［１３］の発明にかかる感光ドラムは表面品質の良いアルミニウム基体をを用いているから優れた画像品質が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１〜図４に示す押出機の模式図において、（Ｓ）はビレット、(1)はコンテナ、(2)はダイス、(3)はビレット（Ｓ）に押圧力を付与するステム、(4)はステム(3)の先端に設置してビレット（Ｓ）の後端面を押すためのダミーである。
【００３５】
図１に示すように、本発明の押出材の製造方法において使用するビレット（Ｓ）は、その外径（Ｘ）がコンテナ(1)の内径（Ｙ）の９２％以上となされたものである。
【００３６】
図３に示すように、ビレット（Ｓ）に押圧力を付与してコンテナ(1)内のエアーを抜くエアー抜きサイクルにおいて、ビレット（Ｓ）を潰してコンテナ(1)内壁とビレット（Ｓ）との隙間に存在するエアー（Ａ）をダイス(2)側（前方）およびダミー(4)側（後方）に誘導し排出させる。このとき、コンテナ(1)の内径（Ｙ）に対してビレット（Ｓ）の外径（Ｘ）が一定以上であると、ビレット（Ｓ）は長さ方向の中間部で座屈して潰れ、エアー（Ａ）がビレット（Ｓ）の前端側と後端側に押しやられる（図２参照）。そしてステム(3)とコンテナ(1)を後退させてコンテナ(1)とダイス(2)との隙間、およびコンテナ(1)とダミー(4)との隙間から排出し、再びステム(3)とコンテナ(1)を前進させてコンテナ(1)とダイス(2)を接触させることでコンテナ(1)内に潰されたビレット（Ｓ）が充満し、エアーが完全に排出される（図３参照）。
【００３７】
しかし、図４に示すように、ビレット（Ｓ）の外径（Ｘ）が小さい場合はビレット（Ｓ）が折れ曲がるように潰れるため、ビレット（Ｓ）の長さ方向の中間部にエアー溜まり（Ａ）が生じ、後方から押圧力を付与してもエアーが抜けきらない。このようにコンテナ(1)内にエアーが残留したままでダイス(2)から押し出すと、押出材にエアーが巻き込まれてフクレを生じることとなる。
【００３８】
本発明においては、ビレット（Ｓ）の外径（Ｘ）をコンテナ(1)の内径（Ｙ）の９２％以上と規定することにより、ダイス(2)からビレット（Ｓ）を押し出す前のエアー抜きサイクルにおいて、ビレット（Ｓ）を確実に長さ方向の中間部で座屈させて潰し、エアーを完全に排出させる。エアーの排出により、押出時のエアー巻き込みによるフクレの発生を防いで高品質の押出材を製造することができる。なお、コンテナ(1)内へのビレット装填作業を円滑に行うために、ビレット（Ｓ）の外径（Ｘ）はコンテナ(1)内径（Ｙ）の９８％以下が好ましい。特に好ましいビレット（Ｓ）の外径（Ｘ）はコンテナ(1)内径（Ｙ）の９４〜９８％である。
【００３９】
また、図５および図６に示すように、ビレット（Ｓ）の表面粗さもエアーの巻き込みに影響を及ぼす。即ち、ビレット（Ｓ）の表面粗さが小さい場合、エアーはビレット（Ｓ）の座屈時にコンテナ(1)の前方および後方に誘導されて排出される（図５参照）が、ビレット（Ｓ）の表面粗さが大きい場合は座屈時に排出されにくく、エアー溜まり（Ａ）としてビレット（Ｓ）内に封じ込められることがある。ビレット（Ｓ）に封じ込まれたエアーは押出時に排出されにくく、押出材に持ち越すことになる。本発明においては、ビレット外径を規定した上で、ビレットの表面粗さを、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さ（Ｒｚ）を４００μｍ以下とすることにより、押出材へのエアーの巻き込みを抑制する。前記最大高さ（Ｒｚ）は小さくなるほどエアー巻き込みを抑制する効果が大きく、特に１００μｍ以下が好ましい。前記表面粗さは通常行われるビレット（Ｓ）の面削やスカルパー等のビレット表皮除去を行う装置を用いることで調節することができ、新たに工程を追加することなく従来の工程内で上記範囲の表面粗さを得ることができる。
【００４０】
また一般に、鋳造後のビレットの表面には不純物元素を多く含む逆偏析層や酸化物を多く含む不純物層が形成されている。このような不純物層の厚さは、合金組成、鋳造材料の精製の程度等によって差があるが、アルミニウムまたはその合金では２００〜７００μｍ程度であるとされている。このような不純物層は、その一部は押しかすとしてコンテナ(1)内に残るが、一部は押出材に巻き込まれて持ち越され、押出材の品質低下の一因となる。このため、ビレット（Ｓ）表層に存在する不純物層は除去することが好ましい。図７において、符号(10)は除去前のビレット（Ｓ）の外周面であり、(11)は除去後の外周面である。本発明においては、（除去後のビレット外径／除去前のビレット外径）×１００で表される除去率を９９．９％以下とすることにより、不純物層を除去するものである。除去の厚さ（Ｔ）を過度に厚くしても押出材の品質向上効果が飽和するとともに材料歩留まりが悪くなるため、除去率を９５％以上とすることが好ましい。特に好ましい除去率はが９７〜９９．９％である。
【００４１】
本発明の押出材の製造方法は、銅、マグネシウム、アルミニウム等のあらゆる金属に適用でき、特にアルミニウムまたはその合金の押出材の製造方法として推奨できる。
【００４２】
本発明の押出材の製造方法において、上述したビレットの外径、表面粗さ、面削率以外の押出条件および押出装置の構成は限定されず、周知の条件および装置構成を任意に採用できる。また、押出材の断面形状は円形、異形、中空など任意である。本発明は工程の追加や新たな設備を必要とせず、フクレ発生が抑制された表面品質の良い押出材を従来と同等のコストで製造できる。
【００４３】
本発明の押出材は上述した方法により製造されたものであり、エアーの巻き込みによるフクレが抑制され、あるいはさらに不純物層の巻き込みが抑制されて表面品質に優れたものである。この押出材は、サッシ材やエクステリア材等の高いレベルの表面品質が要求される用途に好適である。
【００４４】
また、前記押出材に対して二次加工を施すことによって任意形状の金属加工材を得ることができる。本発明の金属加工材は、二次加工として塑性加工、切削加工のうちの１種以上の加工方法を例示できる。前記塑性加工としては、圧延、押出、引き抜き、鍛造、曲げ、プレス等を例示できる。また圧延後に引き抜く等２種類以上の塑性加工を順次施することも任意である。また、塑性加工後に切削加工することも任意である。製品形状も限定されない。これらの金属加工材は、加工素材である押出材の段階でフクレや不純物のない優れた表面品質を有するものであるから、いずれも健全な金属表面となる。これらの金属加工材は、感光ドラム用アルミニウム基体、ＯＡ用部品、カメラ部品等の高いレベルの表面品質が要求される用途に好適である。また、前記アルミニウム基体を用いた感光ドラムは、優れた画像品質が得られる。
【００４５】
また、本発明の金属加工材は、本発明の押出材または本発明の金属加工材に対して陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成したものである。加工素材である押出材の段階でフクレや表面の不純物のない優れた表面高品質を有するものであるから、均質で密着性の高い皮膜を形成することができる。陽極酸化処理の条件や皮膜の厚さは何ら限定されない。
【実施例】
【００４６】
以下の各試験において、ビレット（Ｓ）の材料としてＪＩＳ６０６３アルミニウム合金を用いた。
〔試験１：ビレット外径〕
図１に示す押出機において、冷間時における内径（Ｙ）が１６１ｍｍ、１８４ｍｍ、２１０ｍｍの３種類のコンテナ(1)を用意した。
【００４７】
上記３種類の内径（Ｙ）のコンテナ(1)に対し、それぞれ外径（Ｘ）が表１に示す９０〜９９％の１０種類のビレット（Ｓ）を準備した。
【００４８】
前記押出機において各コンテナ(1)と各ビレット（Ｓ）を組み合わせ、外径４０ｍｍ、肉厚２ｍｍの断面円形の中空パイプを押出した。各組合せにおいて１０本のビレット（Ｓ）について前記押出を行い、押出した中空パイプは検査の便宜上長さ２５００ｍｍに切断した。
【００４９】
切断した１００本の中空パイプについて目視により外観検査を行い、フクレ発生状況を調べた。フクレ発生数については、１００本の中空パイプにおける発生総数で評価した。即ち、２５００ｍｍ×１００本＝２５０ｍの中空パイプにおけるフクレ発生数である。
【００５０】
ビレット外径／コンテナ内径とフクレ発生数との関係を表１および図８に示す。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
表１および図８から、コンテナ内径に対して外径が９２％以上のビレットを用いることにより、２５０ｍの押出材におけるフクレ発生数を２０個以下に抑制することができる。長さ２５０ｍの押出材におけるフクレ発生数が２０個以下であれば、表面品質が要求される用途においても優れていると評価できる。
〔試験２：ビレットの表面粗さ〕
図１に示す押出機において、冷間時における内径（Ｙ）が１６１ｍｍのコンテナ(1)を用いた。ビレット（Ｓ）は、表層近傍の不純物を完全に除去するために、図７に示すように、直径２１０ｍｍのビレットを面削して１６１ｍｍのコンテナ(1)に適合するようにし、かつビレット外径（Ｘ）／コンテナ内径（Ｙ）比によるエアーの巻き込みによる影響を排除するために、前記コンテナ(1)の内径（Ｙ）に対し外径（Ｘ）が９９％となるようにした。このようにビレット（Ｓ）径を設定した上で、さらに表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）を表２に示す１〜３０００μｍの１０段階に調節した。
【００５３】
前記押出機において、各ビレット（Ｓ）について、試験１と同じ条件でそれぞれ１０本のビレットを用いて中空パイプを押し出し、フクレの発生数を調べた。
【００５４】
さらに、押出材よりも微小フクレ（外観および内部巻き込み）を発見し易くするために、各押出材に対して外径リダクション率：３０％の引抜加工を行い、検査の便宜上、引抜材を長さ３００ｍｍに切断した。そして、全引抜材に対して目視による外観検査を行い、押出時のフクレが原因となった外観不良（欠陥）の発生総数を調べた。即ち、長さ２５０ｍの押出材を外径リダクション率３０％で引き抜いた引抜材における欠陥の発生数である。
【００５５】
表２に、ビレット表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）と、押出材におけるフクレ発生数および引抜材におけるフクレが原因となった欠陥の発生数を示す。また、図９にビレットの表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）と引抜材における欠陥の発生数との関係示す。なお、図９においては最大高さ（Ｒｚ）が５００μｍ以下の結果のみを示す。
【００５６】
【表２】
2007167913.tif 000004
【００５７】
表２および図９から、ビレットを表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）で４００μｍ以下とすることにより、押出材外観でのフクレ不良の確認が不可能となり、微小フクレ欠陥を確認するために行った引抜材における欠陥の発生数を２０個以下に抑制することができた。長さ２５０ｍの押出材を引き抜いた引抜材における欠陥発生数が２０個以下であれば、高レベルの表面品質が要求される用途においても優れていると評価できる。
〔試験３：ビレットの表層除去率〕
図１に示す押出機において、冷間時における内径（Ｙ）が１６１ｍｍのコンテナ(1)を用いた。ビレット（Ｓ）は、外径の異なるものを鋳造し、図７に示す面削の除去厚さ（Ｔ）を変化させ、即ち除去率を変化させていずれも前記コンテナ(1)の内径（Ｙ）に対し外径（Ｘ）が９９％となるようにした。また、表層除去後の表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）はいずれも１０μｍに調節した。
【００５８】
前記押出機において、各ビレット（Ｓ）について、試験１と同じ条件でそれぞれ１０本のビレットを用いて中空パイプを押し出し、２５００ｍｍに切断した１００本の中空パイプについて目視による外観検査を行い、不純物巻き込みに欠陥発生状況を調べた。不純物巻き込みによる欠陥発生数は１００本の中空パイプにおける発生総数で評価した。即ち、２５００ｍｍ×１００本＝２５０ｍの中空パイプにおける欠陥発生数である。
【００５９】
さらに、各押出材に対し、微小欠陥を発見し易くするために、試験２と同じ条件で引抜加工を行った。そして、引抜材に対し、押出時の不純物巻き込みが原因となった欠陥の発生総数を調べた。即ち、長さ２５０ｍの押出材を外径リダクション率３０％で引き抜いた引抜材における欠陥発生数である。
【００６０】
表３に、ビレット表層部の除去率と、押出材における不純物の巻き込みによる欠陥の発生数および引抜材における不純物の巻き込みが原因となった欠陥の発生数を示す。また、図１０にビレット表層部の除去率と引抜材における欠陥の発生数との関係示す。
【００６１】
【表３】
2007167913.tif 000005
【００６２】
表３および図１０から、ビレットの表層除去率を９９．９％以下とすることにより、押出材外観での不純物巻き込みによる欠陥の確認が不可能となり、微小欠陥を確認するために行った引抜材における欠陥の発生数を２０個以下に抑制することができた。長さ２５０ｍの押出材を引き抜いた引抜材における欠陥発生数が２０個以下であれば、高レベルの表面品質が要求される用途においても優れていると評価できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の発明によれば、ビレットに特殊な加工を施すことなく、かつ既存の押出設備をそのまま利用することができる。従って、工程の追加や新たな設備を必要とせず、フクレ発生が抑制された表面品質の良い押出材を従来と同等のコストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の押出材の製造方法を実施する押出機を示す模式的断面図である。
【図２】押出材に製造に際し、エアー抜きサイクルでビレットに押圧力を付与し、エアーをビレットの前後に誘導した状態を示す模式的断面図である。
【図３】押出材に製造に際し、エアー抜きサイクルでエアーを排出する状態を示す模式的断面図である。
【図４】押出材に製造に際し、エアー抜きサイクルでビレットに押圧力を付与し、ビレットが折れ曲がるように潰れた状態を示す模式的断面図である。
【図５】ビレットの表面粗さとエアーの排出との関係を示す模式的断面図である。
【図６】ビレットの表面粗さとエアーの巻き込みとの関係を示す模式的断面図である。
【図７】ビレットの表層除去状態を示す断面図である。
【図８】押出材において、ビレット外径／コンテナ内径とフクレ発生数を示すグラフである。
【図９】引抜材において、ビレットの表面粗さとフクレが原因となった欠陥の発生数を示すグラフである。
【図１０】引抜材において、ビレット表層の除去率と押出材時の不純物巻き込みが原因となった欠陥の発生数を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１…コンテナ
２…ダイス
３…ステム
４…ダミー
Ｓ…ビレット
Ｘ…ビレットの外径
Ｙ…コンテナの内径
Ａ…エアー、エアー溜まり
【図１】
2007167913.tif 000006
【図２】
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【図３】
2007167913.tif 000008
【図４】
2007167913.tif 000009
【図５】
2007167913.tif 000010
【図６】
2007167913.tif 000011
【図７】
2007167913.tif 000012
【図８】
2007167913.tif 000013
【図９】
2007167913.tif 000014
【図１０】
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