JP2000063903A - 粉末射出成形部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉末射出成形法において、脱脂変形を防止
し、なおかつ表面品質に優れた焼結部品を得るための粉
末射出成形部品の製造方法。 【解決手段】 保形性に優れた第１のコンパウンドを作
製する工程と、成形性に優れた第２のコンパウンドを作
製する工程と、前記第２のコンパウンドを成形体表面の
少なくとも一部に用いて、二種類のコンパウンドを部分
的に使い分けて一体とした部品を射出成形する工程と、
得られた成形体中に含まれるバインダを除去する工程
と、得られた脱脂体を焼結する工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結用粉末と有機
バインダ成分である少なくとも一種類の熱可塑性樹脂を
混練してコンパウンドを作製し、これを成形して射出成
形体とし、前記射出成形体中に含まれる有機バインダを
除去して脱脂体を得た後、前記脱脂体を焼結して焼結体
を作製する粉末射出成形部品の製造方法およびその粉末
射出成形部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末射出成形法は、三次元の複雑形状の
部品を高い寸法精度で量産できる技術として広く用いら
れている。粉末射出成形法では、焼結用粉末に熱可塑性
樹脂である有機バインダを分散、混合し、これを射出成
形法により成形し、次いでこの成形体中に含まれる樹脂
を除去、すなわち脱脂をおこなった後、前記成形体を焼
結し、所望の焼結部品を作製する。ここで、有機バイン
ダを除去する方法として、加熱分解法（特公昭６１−５
８５６３号公報など）、溶媒抽出法（特公昭５９−２７
７４３号公報など）、光分解法（特開平２−２７５７４
８号公報など）が提案、実施されている。

【０００３】粉末射出成形法においては、脱脂工程にお
ける有機バインダの軟化に伴う自重変形を防止すること
が重要な課題である。ここで、脱脂時の自重変形を防止
するため、有機バインダの一成分としてポリアセタール
を用いて、加熱により脱脂をおこなう方法や、酸触媒を
用いて脱脂をおこなう方法が提案、実施されている。
（特開平８−２０８０３号公報、特開平５−７８１７７
号公報など）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、変形抑
制に有効なポリアセタールやポリメタクリル酸エステル
などのバインダを含むコンパウンドは、流動性が悪いた
め、彫り込みの深い微細な形状を含んだ、複雑形状部品
を成形する場合、コンパウンドが均一に金型内に充填し
難いという問題点を有していた。また、これらの樹脂は
コンパウンドの流動性を向上させるために添加するパラ
フィンワックスやフタル酸エステル、ステアリン酸など
の可塑剤や滑剤との親和性が悪く、射出成形時にバイン
ダ成分が分離し、成形体の表面荒れに起因した焼結体の
外観品質の低下が問題となっていた。

【０００５】一方、ポリエチレン、アタクチックポリプ
ロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性
樹脂を主成分とし、パラフィンワックスやフタル酸エス
テル、ステアリン酸などと混合したバインダ組成のコン
パウンドは、成形性が良く、成形体の表面品質は良好で
あるものの、溶融軟化時の粘性が低いため、脱脂工程に
おけるバインダ軟化に起因した自重変形が原因となり、
寸法精度に問題を生じていた。

【０００６】すなわち、脱脂変形を抑制するためのコン
パウンドと、流動性が良く、複雑形状部品の表面品質を
向上させるためのコンパウンドには相反する性質が要求
され、両者の特性を満たすコンパウンドを見いだすこと
は困難であった。

【０００７】〔発明の目的〕したがって、本発明の目的
は、上記問題点を解決して、脱脂時の自重変形を防止し
て寸法精度を向上させ、なおかつ外観表面品質に優れた
粉末射出成形部品の製造方法およびその粉末射出成形部
品を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の粉末射出成形部品の製造方法は、下記記載
の構成を採用する。

【０００９】すなわち、焼結用粉末と有機バインダ成分
である少なくとも一種類の熱可塑性樹脂を混練して、保
形性に優れた第１のコンパウンドを作製する工程と、焼
結用粉末と有機バインダ成分である少なくとも一種類の
熱可塑性樹脂を混練して成形性に優れた第２のコンパウ
ンドを作製する工程と、前記第２のコンパウンドを成形
体表面の少なくとも一部に用いて、二種類のコンパウン
ドを部分的に使い分けて一体とした部品を射出成形して
成形体を作製する工程と、得られた成形体から有機バイ
ンダ成分を除去して脱脂体を作製する工程と、得られた
脱脂体を焼結して焼結体を作製する工程とを有すること
を特徴とする。

【００１０】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の粉末射出成形部品の製造方法は、下記記載の構成を
採用する。すなわち、前記脱脂体を作製する工程が、成
形体中に含まれる有機バインダ成分の一部を除去する第
１の脱脂工程と、残余の有機バインダ成分を除去する第
２の脱脂工程とを有することを特徴とする。

【００１１】さらに、前記第１の脱脂工程で、第１のコ
ンパウンド中に含まれる有機バインダの大部分を除去す
ることを特徴とする。

【００１２】さらに、前記第１の脱脂工程で、第２のコ
ンパウンド中に含まれる有機バインダの大部分を除去す
ることを特徴とする。

【００１３】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の粉末射出成形部品の製造方法は、下記記載の構成を
採用する。すなわち、前記第１のコンパウンドの作製に
使用する有機バインダとして、少なくとも一部にポリア
セタールを用い、前記第１の脱脂工程が、前記ポリアセ
タールを酸含有雰囲気下で加熱して除去する工程である
ことを特徴とする。

【００１４】さらに、前記第１の脱脂工程が、前記第２
のコンパウンドに含有される有機バインダの少なくとも
一部を、前記有機バインダが可溶な溶媒を用いて抽出除
去する工程であることを特徴とする。

【００１５】さらに、前記第１のコンパウンド作製に使
用する有機バインダとして、少なくとも一部に光分解性
の樹脂を用い、前記第１の脱脂工程が、紫外線を照射し
ながら加熱することにより、前記光分解性の樹脂を分解
除去する工程であることを特徴とする。

【００１６】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の粉末射出成形部品の製造方法は、下記記載の構成を
採用する。すなわち、前記第２のコンパウンドの作製に
使用する粉末の比表面積が、前記第１のコンパウンドの
作製に使用する粉末の比表面積と同一かあるいは＋０．
２ｍ² ／ｇ以内の範囲で大きいことを特徴とする。

【００１７】さらに、前記第１のコンパウンドの作製に
使用する有機バインダの体積比率と、前記第２のコンパ
ウンドの作製に使用する有機バインダの体積比率の差
が、−２％から＋２％の範囲であることを特徴とする。

【００１８】〔作用〕本発明は、保形性に優れた第１の
コンパウンドを作製する工程と、成形性に優れた第２の
コンパウンドを作製する工程と、前記第２のコンパウン
ドを成形体表面の少なくとも一部に用いて、二種類のコ
ンパウンドを部分的に使い分けて一体とした部品を射出
成形して成形体を作製する工程と、得られた成形体中に
含まれるバインダを除去して脱脂体を作製する工程と、
得られた脱脂体を焼結して焼結体を作製する工程とを有
することを特徴とする。これによって、保形性と成形性
の異なるコンパウンドを局部的に組み合わせて一つの部
品を形成し、さらに、用いる有機バインダに応じて脱脂
手法を選択することができるため、自重変形が少なく、
寸法精度に優れ、なおかつ外観表面品質に優れた粉末射
出成形部品を製造することができる。

【００１９】プラスチックの射出成形の分野では、二色
成形機などを用いて複数の樹脂を部分的に使い分け、一
体部品を得る方法が知られている。しかし、二色成形技
術を粉末射出成形法に適用する場合には、それぞれのコ
ンパウンドの収縮率を一定にすることが必要となる。こ
こで、収縮率について説明する。粉末射出成形法は、焼
結用粉末と熱可塑性樹脂である有機バインダの混合物を
射出成形した後に有機バインダを除去し、さらに焼結を
おこなって部品を製造する方法である。したがって、有
機バインダを含む射出成形体の寸法に比べて、有機バイ
ンダを含まない焼結体の寸法は小さくなり、この射出成
形体と焼結体との寸法変化率を収縮率で示している。粉
末射出成形法では、主に有機バインダ分の体積収縮と、
粉末の焼結緻密化による収縮の両者が収縮率を左右す
る。

【００２０】同一粉末を用いた場合、収縮率は添加する
有機バインダの種類によらず、その量で決まるため、粉
末射出成形法に二色成形を応用する際には、各コンパウ
ンド中に含まれる有機バインダの体積比率を一定にする
必要がある。ここで、収縮率と粉末およびコンパウンド
の流動性の関係について示す。

【００２１】まず、一定の粉末に対して、ポリアセター
ルやポリメタクリル酸エステルなどの保形性に優れた樹
脂を有機バインダとして用いる場合には、ステアリン酸
やワックス類などを有機バインダとして用いる場合に比
べて、体積比で多くの有機バインダを添加しなければな
らない。なぜならば、前者は後者に比べて溶融時の粘度
が高く、流動性に劣るためである。

【００２２】また、ある一定の有機バインダを用いた場
合、比表面積の大きな焼結用粉末ほど、体積比で多くの
有機バインダを添加しなければならない。なぜならば、
比表面積の大きな粉末の表面を覆って流動性を確保する
ためには、より多くの有機バインダが必要なためであ
る。

【００２３】すなわち、本発明において、第１のコンパ
ウンドおよび第２のコンパウンドで全く同一の粉末を用
いて、それぞれ同一の体積比で有機バインダを添加した
場合、一般的に、第１のコンパウンドの流動性は、第２
のコンパウンドの流動性よりも悪くなる。この現象は、
両コンパウンドの有機バインダの流動性がそれほど変わ
らない有機バインダ組成の場合は大きな問題とはならな
いが、流動性が大きく異なる有機バインダ組成を用いた
場合には、問題を生じる。すなわち、有機バインダ比率
を第１のコンパウンドの適正量に合わせた場合には、第
２のコンパウンドの有機バインダ量が過剰となり、有機
バインダと粉末が均一分布した成形体を得ることができ
なくなる。一方、有機バインダ比率を第２のコンパウン
ドの適正量に合わせた場合には、第１のコンパウンドの
有機バインダ量が不足し、射出成形が不可能になる。

【００２４】そこで、本発明では、両コンパウンドに用
いる粉末の比表面積を規定することにより、両コンパウ
ンドの流動性を最適化することができる。すなわち、流
動性の良い第２のコンパウンドに用いる粉末として、そ
の比表面積が、前記第１のコンパウンドに用いる粉末の
比表面積と同一かあるいは０．２ｍ² ／ｇ以内の範囲で
大きい粉末を用いることにより、両コンパウンドの流動
性を最適化することができる。

【００２５】粉末の比表面積により、コンパウンドの流
動性を調整する機構を以下に示す。一般に、コンパウン
ド中に添加された有機バインダの役割は、粉末表面全体
を覆う機能を果たす部分と、コンパウンドの流動性に寄
与する部分からなる。ここで、比表面積の大きな粉末ほ
ど、その粉末表面全体を覆うために必要な有機バインダ
の量は多くなるため、コンパウンドの流動性に寄与でき
るバインダの量が相対的に少なくなる。したがって、比
表面積の異なる粉末を用いて、同一の有機バインダ組成
かつ同一のバインダ量でコンパウンドを作製した場合に
は、比表面積の大きい粉末を用いたコンパウンドの方が
流動性は悪くなる。これは、比表面積の大きい粉末で
は、添加された有機バインダのうち、相対的に多くの部
分が粉末表面を覆うために機能し、流動性確保に関与で
きる有機バインダの量が相対的に少なくなるためであ
る。逆に、流動性の良い有機バインダ組成に対しては、
比表面積の大きな粉末を用いることにより、コンパウン
ドの流動性を相対的に低下させることができる。このよ
うに、有機バインダの種類とその流動性に応じて、比表
面積の異なる粉末を用いることによってコンパウンドの
流動性を調整することができる。

【００２６】一方、比表面積の異なる粉末を用いた場
合、一定の焼結条件では緻密化の進行具合が異なり、収
縮率に差が生じる場合がある。ここで、本発明では、両
コンパウンド中に含まれる有機バインダの体積比率の差
を規定することにより、両コンパウンドの収縮率をほぼ
等しくなるように制御することができる。ここで、本発
明における有機バインダの体積比率とは、コンパウンド
中に含まれる粉末と有機バインダを体積比で示した時の
有機バインダの占める体積％である。本発明では、前記
第１のコンパウンド中に含まれる有機バインダの体積比
率と、前記第２のコンパウンド中に含まれる有機バイン
ダの体積比率の差を、−２％から＋２％の範囲になるよ
うに調整することにより、両コンパウンドの収縮率を一
定にすることができ、欠陥のない焼結体を得ることがで
きる。一方、前記体積比率の差が本発明の範囲外の場合
には、両コンパウンドの収縮率の差に起因して、焼結工
程で製品にクラックや変形が発生し、最終焼結体に欠陥
が生じてしまう。

【００２７】以上のように、本発明では、両コンパウン
ドに用いる粉末の比表面積と両コンパウンド中に含まれ
る有機バインダの体積比率の差を規定することにより、
両コンパウンドの流動性が最適化され、なおかつ収縮率
が一定の成形体を得ることができ、結果として欠陥のな
い粉末射出成形部品を製造することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための最
良の形態における粉末射出成形品の製造方法およびその
粉末射出成形部品について説明する。本発明の工程図を
図１に示す。

【００２９】まず、本発明において、保形性に優れた第
１のコンパウンドを作製する。本発明における第１のコ
ンパウンドに用いる粉末１は、一般に粉末射出成形に用
いられる金属、セラミックの任意の焼結用粉末を用いる
ことができる。さらに、本発明における第１のコンパウ
ンドに用いる有機バインダ１は、保形性に優れた少なく
とも一種類の熱可塑性樹脂からなる。例えば、ポリアセ
タール、ポリスチレン、ポリαメチルスチレン、ポリメ
タクリル酸エステルなどを主成分とすることができる。
なお、これらの樹脂を２種類以上混合して用いることも
できる。また、流動性を確保する目的でポリエチレン、
アタクチックポリプロピレンなどの他、可塑剤や滑剤を
添加しても良い。

【００３０】次に、前記焼結用粉末１と前記有機バイン
ダ１を加圧ニーダー、スクリュー式押出機等を用いて混
練し、第１のコンパウンドを得る。

【００３１】次に、成形性に優れた第２のコンパウンド
を作製する。本発明における第２のコンパウンドに用い
る粉末２は、粉末１と比表面積が同一か、あるいは０．
２ｍ² ／ｇ以内の範囲で大きい粉末を用いる。第２のコ
ンパウンドに用いる有機バインダ２は、通常、第１のコ
ンパウンドに用いる有機バインダ１より流動性が良い
が、粉末２として上記に示したような比表面積を有する
粉末を用いることにより、両コンパウンドの流動性を最
適にすることができる。コンパウンドの流動性は、例え
ば、ある温度で一定荷重をかけた時の流れ値を測定する
ことにより、評価することができる。例えば、射出成形
温度にて１０ｋｇｆの荷重で直径１ｍｍ、長さ１ｍｍの
キャピラリー内を押し出した時の流れ値が、０．０３か
ら０．１ｍＬ／秒の範囲となることが好ましい。一方、
比表面積が粉末１よりも０．２ｍ²／ｇ以上大きい粉末
あるいは粉末１よりも比表面積の小さい粉末を用いた場
合には、両コンパウンド共に適正なバインダ量で、なお
かつ収縮率を一致させることは極めて困難となる。

【００３２】比表面積の大きな粉末としては、相対的に
粒径が細かい微粉末や、あるいは粉砕粉、水アトマイズ
粉末など異形状の粉末を用いることができる。特に、本
発明では、外観品質が要求される部分に粒径の細かい微
粉末を用いて、部分的にピンホールの少ない高密度な焼
結体を作製することにより、表面品質を向上させること
ができる。特に微粉末はコストが高いという問題点を有
していたが、本発明では、外観品質が要求される部品の
表面部分など、選択的に微粉末を使用することができる
ため、低コストで表面品質に優れた焼結体を得ることが
できる。また、粉末２の材質は粉末１と同一の材質か、
あるいは粉末１と同様の焼結雰囲気および焼結温度にて
焼結可能な粉末であれば、異種材料でも良い。

【００３３】本発明における第２のコンパウンドに用い
る有機バインダ２は、少なくとも一種類の熱可塑性樹脂
からなり、溶融時の粘性が低く、流動性に優れた樹脂を
基本成分とする。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリアミド、エチレン酢酸ビニル共重合体、パラフ
ィンワックス、カルナバワックス、フタル酸エステル、
ステアリン酸などを用いることができる。

【００３４】次に、前記焼結用粉末２と前記有機バイン
ダ２を加圧ニーダー、ミキサー等を用いて混練し、第２
のコンパウンドを得る。ここで、本発明では、第２のコ
ンパウンド中に占める有機バインダの体積比率を、第１
のコンパウンド中に占める有機バインダの体積比率に対
して−２％から＋２％の範囲で制御することにより、両
コンパウンドの収縮率をほぼ等しくなるように制御する
ことができる。

【００３５】例えば、焼結用粉末１としてガスアトマイ
ズ粉末などの球形粉を用いて、比表面積の大きい焼結用
粉末２として同じくガスアトマイズ粉末でさらに粒径の
細かい微粉末を用いた場合には、同一焼結条件におい
て、焼結用粉末２の方が緻密化が顕著に進行し、焼結工
程での収縮率が大きくなるため、第２のコンパウンドに
おける有機バインダの体積比率を上記の範囲で少なくす
ればよい。また、焼結用粉末１としてガスアトマイズ粉
末などの球形粉を用い、比表面積の大きい焼結用粉末２
として、例えば水アトマイズ粉末などの異形状の粉末を
用いた場合、同一焼結条件において焼結用粉末２の方が
緻密化が進行しにくく、焼結工程での収縮率が小さくな
るため、第２のコンパウンドにおける有機バインダの比
率を上記の範囲で多くすればよい。いずれの場合も有機
バインダの比率を上記の範囲外に変化させた場合には、
焼結収縮工程での歪みが生じ、欠陥の無い焼結体を得る
ことが困難となる。

【００３６】本発明における第１および第２のコンパウ
ンドは、目的とする部品の形状に応じて有機バインダ１
および有機バインダ２の組成を選択することができる。
ここで、両者の有機バインダの流動性が大きく異なる組
成を選択した場合には、粉末１と粉末２を、それらの比
表面積の差が本発明の範囲内で大きくなるように選択す
る。特に外観品質に優れた焼結体を得るためには、粉末
２として微粉末を用いることが好ましい。このように各
コンパウンドを製造するための粉末および有機バインダ
組成を決定した後、両コンパウンドの収縮率が一定とな
るように、それぞれの有機バインダの体積比率を決定す
る。有機バインダの体積比率は、両コンパウンドにおけ
る有機バインダの流動性と粉末の焼結収縮特性を考慮し
て、それぞれのコンパウンドにおける体積比率の差が本
発明の範囲内となるように決定する。

【００３７】次に、前記コンパウンドを部分的に使い分
け、一体化した部品を成形し、所望の形状の射出成形体
を得る。本発明において、２種類のコンパウンドからな
る成形体を得るためには、プラスチックの成形で一般的
に用いられている二色成形機を利用することができる。
部品の形状に応じて、どちらのコンパウンドを先に成形
してもよい。本発明において、保形性に優れた第１のコ
ンパウンドは、特に自重変形が起こりやすい形状を支え
る部分に用いる。一方、成形性に優れた第２のコンパウ
ンドは、平滑な表面品質が要求されるような成形体表面
の少なくとも一部に用いる。

【００３８】次に、前記射出成形体中に含まれる有機バ
インダを除去するため、脱脂をおこなう。本発明におい
て、有機バインダ１と有機バインダ２は、従来方法と同
様に、連続して加熱分解除去することができる。脱脂雰
囲気は、大気、不活性雰囲気、還元雰囲気など、使用す
る粉末に応じて任意に選択し、雰囲気圧力も減圧、常
圧、加圧下でおこなうことができる。

【００３９】また、本発明においては第１の脱脂工程と
して、有機バインダの少なくとも一部をあらかじめ除去
しておくことができる。例えば、有機バインダの成分中
にポリアセタールを用いた場合、射出成形体をまず、発
煙硝酸などの酸触媒を含有する雰囲気下で加熱処理する
ことにより、ポリアセタールを除去した後、第２の脱脂
工程として、残余の成分を加熱分解除去することができ
る。

【００４０】また、有機バインダ成分中に例えばワック
ス類やステアリン酸など、ある有機溶媒に可溶な成分を
用いたり、あるいはポリビニルアルコールやメチルセル
ロースなどの水溶性の成分を用いて、第１の脱脂工程と
して、射出成形体をまず有機溶媒や水に浸漬するなどし
て、可溶な成分をあらかじめ抽出除去した後、第２の脱
脂工程として、残余の成分を加熱分解除去することもで
きる。

【００４１】あるいは、有機バインダ成分の少なくとも
一部として、ポリメタクリル酸エステル、ポリαメチル
スチレンなどの光分解性の成分を用い、第１の脱脂工程
として、射出成形体に紫外線を照射しながら加熱し、あ
らかじめこれらの成分を分解除去した後、第２の脱脂工
程として、残余の成分を加熱分解除去することもでき
る。

【００４２】以上のように本発明では、保形性と流動性
の異なる種々のコンパウンドと脱脂手法を、部品の形状
に応じて使い分けることができるため、種々の部品に対
応して、脱脂時の自重変形を抑制し、なおかつ効率良く
脱脂をおこなうことができる。

【００４３】本発明における焼結は、公知の方法により
原料粉末に応じた所定の雰囲気で、所定の温度、処理時
間おこなうことにより、所望の形状の粉末射出成形部品
を得ることができる。本発明においては、複雑形状部分
には成形性に優れた有機バインダ組成のコンパウンドを
用いているため、成形不良に起因した表面荒れなどの無
い、外観品質に優れた焼結部品を製造することができ
る。また、自重変形しやすい部分には保形性に優れた有
機バインダ組成のコンパウンドを用いているため、複雑
大型部品においても脱脂時の有機バインダ軟化に伴う自
重変形が防止でき、寸法精度に優れた焼結部品を製造す
ることができる。さらに、本発明においては、複数のコ
ンパウンドそれぞれについて、バインダ量および原料粉
末の比表面積を最適化することにより、各コンパウンド
の収縮率を同一にすることができるため、表面品質に優
れた、欠陥のない焼結部品を得ることができる。

【００４４】

【実施例】以下、実施例をあげて本発明をさらに詳細に
説明する。

【００４５】（実施例１）焼結用粉末１として平均粒径
１２μｍ、比表面積０．１３ｍ² ／ｇであるＳＵＳ３１
６Ｌ球形粉末１００ｇに対して、有機バインダ１として
ポリアセタール５０重量％、ポリエチレン３０重量％、
アタクチックポリプロピレン２０重量％からなる混合物
を８．８ｇ添加し、加圧ニーダーにて１７５℃にて混練
をおこない、第１のコンパウンドを得た。

【００４６】次に前記粉末１００ｇに対して、有機バイ
ンダ２としてポリプロピレン２５重量％、エチレン酢酸
ビニル共重合体２５重量％、ポリエチレン２５重量％、
ステアリン酸１５重量％、フタル酸ジブチル１０重量％
からなる混合物を８．３ｇ添加し、加圧ニーダーを用い
て１５０℃にて混練をおこない、第２のコンパウンドを
得た。ここで、粉末と有機バインダの混合比は両コンパ
ウンド共に粉末６０体積％に対して、有機バインダ４０
体積％とした。

【００４７】得られた二種類のコンパウンドを、二色成
形機を用いて図２に示すような時計部品を成形した。ま
ず、第１のコンパウンドを用いて、図２におけるＡに示
した部分を成形した。次に第２のコンパウンドを用い
て、図２におけるＢに示した部分を成形した。

【００４８】得られた成形体を窒素雰囲気中にて脱脂を
おこなった。まず、室温から１５０℃までを２．５℃／
分で昇温させ、続いて２５０℃までを０．４℃／分、続
いて３５０℃までを０．６℃／分、続いて５００℃まで
を０．７℃／分で昇温させ、５００℃で１時間保持をお
こない、脱脂体を得た。

【００４９】次に前記脱脂体を水素雰囲気中、すべて１
０℃／分の昇温速度で昇温させ、５００℃で１時間保持
した後、１１００℃まで昇温させて１時間保持し、さら
に１３５０℃まで昇温させて２時間保持をおこない焼結
体を得た。また、図３に示したように焼結体の自重変形
量Ｄを測定した。変形量は１０μｍであった。

【００５０】（実施例２）第１のコンパウンドとして、
実施例１で製造した第１のコンパウンドと同一のコンパ
ウンドを作製した。すなわち、実施例１で製造したコン
パウンドと同一組成のコンパウンドを実施例１と同一の
方法により製造した。

【００５１】次に、焼結用粉末２として、平均粒径１７
μｍであり、比表面積０．２４ｍ^２／ｇであるＳＵＳ３
１６Ｌ異形粉末１００ｇに対して、有機バインダ２とし
て、実施例１で使用した有機バインダ２と同一組成のバ
インダを９．０ｇ添加し、それらを混練して第２のコン
パウンドを得た。ここで、粉末と有機バインダとの混合
比は、粉末５８体積％に対して有機バインダ４２体積％
とした。

【００５２】得られた二種類のコンパウンドを、二色成
形機を用いて図２に示すような時計部品を成形した。ま
ず、第１のコンパウンドを用いて、図２におけるＡに示
した部分を成形した。次に第２のコンパウンドを用い
て、図２におけるＢに示した部分を成形した。

【００５３】次に、得られた射出成形体を実施例１と同
様の脱脂、焼結条件で処理をおこない、焼結体を得た。
得られた焼結体の変形量は１０μｍであった。

【００５４】（実施例３）焼結用粉末１として、実施例
１で用いたＳＵＳ３１６Ｌ球形粉末１００ｇに対して、
有機バインダ１として、ポリアセタール８０重量％、ポ
リエチレン２０重量％からなる混合物を１０．４ｇ添加
し、加圧ニーダーを用いて１８０℃にて混練をおこな
い、第１のコンパウンドを得た。ここで、粉末と有機バ
インダの混合比は、粉末５８体積％に対して有機バイン
ダ４２体積％とした。

【００５５】次に、焼結用粉末２として、平均粒径１０
μｍであり、比表面積０．１７ｍ^２／ｇであるＳＵＳ３
１６Ｌ球形粉末１００ｇに対して、有機バインダ２とし
て、実施例１で使用した有機バインダ２と同一組成のバ
インダを８．６ｇ添加し、それらを混練して第２のコン
パウンドを得た。ここで、粉末と有機バインダとの混合
比は、粉末５９体積％に対して有機バインダ４１体積％
とした。

【００５６】得られた二種類のコンパウンドを、実施例
１と同様に時計部品を成形した。まず、第１のコンパウ
ンドを用いて、図２におけるＡに示した部分を成形し
た。次に第２のコンパウンドを用いて、図２におけるＢ
に示した部分を成形した。

【００５７】次に、前記射出成形体の脱脂をおこなっ
た。まず、前記射出成形体を１２０℃の窒素雰囲気中に
おいて、発煙硝酸を０．０３ｃｃ／分で供給し、３時間
保持することにより、第１のコンパウンドに含まれるポ
リアセタールの酸触媒による分解除去をおこなった。次
に、残余の有機バインダを除去するため、窒素雰囲気中
にて、加熱分解脱脂をおこなった。まず、室温から１５
０℃までを２．５℃／分で昇温させ、続いて２５０℃ま
でを０．４℃／分で昇温させ、５００℃までを０．７℃
／分で昇温させ、５００℃で１時間の保持をおこなっ
た。

【００５８】さらに、実施例１と同様の条件で焼結をお
こなった。得られた焼結体の自重変形量は５μｍであっ
た。

【００５９】（実施例４）第１のコンパウンドとして、
実施例１で製造した第１のコンパウンドと同一のコンパ
ウンドを得た。すなわち、実施例１で製造したコンパウ
ンドと同一組成のコンパウンドを実施例１と同一の方法
により製造した。

【００６０】次に、焼結用粉末２として、平均粒径８μ
ｍであり、比表面積０．１９ｍ² ／ｇであるＳＵＳ３１
６Ｌ球形粉末１００ｇに対して、有機バインダ２とし
て、パラフィンワックス５０重量％、カルナバワックス
２８重量％、ポリエチレン２０重量％、ステアリン酸２
重量％からなる混合物を７．８ｇ添加し、プラネタリー
タイプのミキサーを用いて１５０℃にて混練をおこな
い、第１のコンパウンドを得た。ここで、粉末と有機バ
インダとの混合比は、粉末６１体積％に対して有機バイ
ンダ３９体積％とした。

【００６１】得られた二種類のコンパウンドを、実施例
１と同様に時計部品を成形した。まず、第１のコンパウ
ンドを用い、図２におけるＡに示した部分を成形した。
次に第２のコンパウンドを用いて、図２におけるＢに示
した部分を成形した。

【００６２】次に、前記射出成形体の脱脂をおこなっ
た。まず、前記射出成形体をｎ−ヘキサン気相中、６８
℃で２時間抽出をおこない、第２のコンパウンドに含ま
れるパラフィンワックス、カルナバワックス、ステアリ
ン酸の抽出除去をおこなった。得られた脱脂体を乾燥
後、残余の有機バインダを除去するため窒素雰囲気中に
て、加熱分解脱脂をおこなった。まず、室温から１５０
℃までを２．５℃／分で昇温させ、続いて２５０℃まで
を０．４℃／分で昇温させ、５００℃までを０．７℃／
分で昇温させ、５００℃で１時間の保持をおこなった。

【００６３】さらに、実施例と同様の条件で焼結をおこ
なった。得られた焼結体の自重変形量は５μｍであっ
た。

【００６４】（実施例５）焼結用粉末１として、実施例
１で用いたＳＵＳ３１６Ｌ球形粉末１００ｇに対して、
有機バインダ１として、ポリメチルメタクリレート７０
重量％、ポリエチレン３０重量％からなる混合物を９．
０ｇ添加し、加圧ニーダーを用いて１７５℃にて混練を
おこない、第１のコンパウンドを得た。ここで、粉末と
有機バインダとの混合比は、粉末５８体積％に対して有
機バインダ４２体積％とした。

【００６５】次に、第２のコンパウンドとして実施例３
で製造した第２のコンパウンドと同一のコンパウンドを
作製した。すなわち、実施例３で製造した第２のコンパ
ウンドと同一組成のコンパウンドを実施例３と同一の手
法により製造した。ここで、粉末と有機バインダとの混
合比は、粉末５９体積％に対して有機バインダ４１体積
％とした。

【００６６】得られた二種類のコンパウンドを、実施例
１と同様に時計部品を成形した。まず、第１のコンパウ
ンドを用いて、図２におけるＡに示した部分を成形し
た。次に第２のコンパウンドを用いて、図２におけるＢ
に示した部分を成形した。

【００６７】次に、前記射出成形体の脱脂をおこなっ
た。まず、前記射出成形体に低圧水銀灯を用いて、２５
４ｎｍで光強度８．０ｍＷ ／ｃｍ²の紫外線を照射しな
がらアルゴン雰囲気中１１０℃で５時間処理をおこな
い、第１のコンパウンド中に含まれるポリメチルメタク
リレートの分解除去をおこなった。次に、残余の有機バ
インダを除去するため、窒素雰囲気中にて、加熱分解脱
脂をおこなった。まず、室温から１５０℃までを２．５
℃／分で昇温させ、続いて２５０℃までを０．４℃／分
で昇温させ、５００℃までを０．７℃／分で昇温させ、
５００℃で１時間の保持をおこなった。

【００６８】さらに、実施例１と同様の条件で焼結をお
こなった。得られた焼結体の自重変形量は５μｍであっ
た。

【００６９】（比較例１）コンパウンドとして、実施例
１で製造した第２のコンパウンドと同一組成のコンパウ
ンドを、実施例１と同一の方法により製造した。

【００７０】上記コンパウンドを用いて、射出成形機を
用いて図２と同様の形状の時計部品を成形した。ここ
で、図２におけるＡ部およびＢ部ともに同様のコンパウ
ンドを使用した。

【００７１】さらに、実施例１と同様の条件で脱脂、焼
結をおこなった。その結果、焼結体の自重変形量は５０
μｍとなり、不良品となった。

【００７２】（比較例２）コンパウンドとして、実施例
３で製造した第１のコンパウンドと同一組成のコンパウ
ンドを、実施例３と同一の方法により製造した。

【００７３】上記コンパウンドを用いて、射出成形機を
用いて図２と同様の形状の時計部品を成形した。ここ
で、図２におけるＡ部およびＢ部ともに同様のコンパウ
ンドを使用した。その結果、彫り込みが深く複雑な形状
である図２におけるＢの部分の充填が不均一になり射出
成形体表面の荒れが認められた。

【００７４】次に、前記射出成形体の脱脂をおこなっ
た。まず、前記射出成形体を１２０℃の窒素雰囲気中に
おいて、発煙硝酸を０．０３ｃｃ／分で供給し、６時間
保持することにより、コンパウンドに含まれるポリアセ
タールの酸触媒による分解除去をおこなった。次に、残
余の有機バインダを除去するため窒素雰囲気中にて、加
熱分解脱脂をおこなった。まず、室温から５００℃まで
を３℃／分で昇温させ、５００℃で１時間の保持をおこ
なった。

【００７５】さらに、実施例１と同様の条件で焼結をお
こなった。得られた焼結体の自重変形量は５μｍであっ
たが、成形工程の不均一充填に起因して、焼結体の表面
荒れによる外観不良が発生した。

【００７６】（比較例３）焼結用粉末１として、平均粒
径８μｍであり、比表面積０．１９ｍ² ／ｇであるＳＵ
Ｓ３１６Ｌ球形粉末１００ｇに対して、有機バインダ１
として実施例１で作製した第１のコンパウンドと同様の
有機バインダ組成からなる混合物を９．５ｇ添加して混
練し、第１のコンパウンドを作製した。ここで、粉末と
有機バインダの混合比は粉末５８体積％に対して有機バ
インダ４２体積％とした。

【００７７】次に、焼結用粉末２として、平均粒径１２
μｍであり、比表面積０．１３ｍ²／ｇであるＳＵＳ３
１６Ｌ球形粉末１００ｇに対し、有機バインダ２として
実施例４で作製した第２のコンパウンドと同様の有機バ
インダ組成からなる混合物を７．８ｇ添加して混練し、
第２のコンパウンドを作製した。ここで、粉末と有機バ
インダの混合比は粉末６１体積％に対して有機バインダ
３９体積％とした。

【００７８】このようにして得られた二種類のコンパウ
ンドを、実施例１と同様に時計部品を成形した。まず、
第１のコンパウンドを用い、図２におけるＡに示した部
分を成形した。次に第２のコンパウンドを用いて、図２
におけるＢに示した部分を成形した。その結果、図２に
おけるＢにおいて有機バインダが部分的に多く存在する
箇所が生じ、均一充填した射出成形体を得ることができ
なかった。ここで、本比較例における第２のコンパウン
ドでは、実施例４における第２のコンパウンドに比べ
て、粉末の比表面積の値が０．０６ｍ² ／ｇ小さいにも
かかわらず、有機バインダの体積比が同一となってい
る。その結果として、本比較例における第２のコンパウ
ンドでは、有機バインダの量が過剰となり、充填不均一
な成形不良が発生したのである。

【００７９】次に、得られた成形体を実施例４と同様の
条件で脱脂、焼結をおこなった。焼結体の変形量は１０
μｍであったが、図２におけるＢの部分に成形時の充填
不均一に起因した外観不良が発生した。

【００８０】（比較例４）比較例３で製造した第１のコ
ンパウンドと同一の粉末および同一の有機バインダ組成
で、第１のコンパウンドを作製した。ここで粉末と有機
バインダの混合比は、粉末１００ｇに対して有機バイン
ダ８．８ｇとした。体積比率では、粉末６０体積％に対
して、有機バインダ４０体積％とした。

【００８１】次に、比較例３で製造した第２のコンパウ
ンドと同一の粉末および同一の有機バインダ組成で、第
２のコンパウンドを作製した。ここで粉末と有機バイン
ダの混合比は、粉末１００ｇに対して有機バインダ７．
２ｇとした。体積比率では、粉末６３体積％に対して、
有機バインダ３７体積％とした。

【００８２】得られた二種類のコンパウンドを、実施例
１と同様に時計部品の成形を試みた。その結果、第１の
コンパウンドでは、流動性が悪く金型内に充填させるこ
とができなかった。ここで、本比較例における第１のコ
ンパウンドでは、実施例１における第１のコンパウンド
に比べて、粉末の比表面積の値が０．０６ｍ² ／ｇ大き
いにもかかわらず、有機バインダの体積比が同一となっ
ている。その結果として、本比較例における第１のコン
パウンドでは、有機バインダの量が不足し、コンパウン
ドの流動性が悪くなり、金型充填不可能となったのであ
る。

【００８３】（比較例５）比較例３で製造した第１のコ
ンパウンドと同一の粉末および同一の有機バインダ組成
で、第１のコンパウンドを作製した。ここで粉末と有機
バインダの混合比は、粉末１００ｇに対して有機バイン
ダ９．５ｇとした。体積比率では、粉末５８体積％に対
して、有機バインダ４２体積％とした。

【００８４】次に、比較例３で製造した第２のコンパウ
ンドと同様の粉末および有機バインダ組成で、第２のコ
ンパウンドを作製した。ここで粉末と有機バインダの混
合比は、粉末１００ｇに対して有機バインダ７．２ｇと
した。体積比率では、粉末６３体積％に対して、有機バ
インダ３７体積％とした。

【００８５】得られた二種類のコンパウンドを、実施例
１と同様に時計部品を成形した。まず、第１のコンパウ
ンドを用い、図２におけるＡに示した部分を成形した。
次に第２のコンパウンドを用いて、図２におけるＢに示
した部分を成形した。

【００８６】次に、得られた射出成形体を実施例４と同
様の条件で脱脂、焼結をおこなった。その結果、第１の
コンパウンドの収縮率が第２のコンパウンドに比べて大
きくなりすぎたため焼結収縮が不均一に進行した。その
ため、焼結体にクラックと歪みが発生し、変形量も測定
不可能であった。

【００８７】本発明における実施例および比較例で製造
したコンパウンドと焼結体の変形量を表１に示す。

【００８８】

【表１】

【００８９】表１において、実施例１は両コンパウンド
に用いる粉末が同一で、なおかつ各コンパウンドにおけ
る有機バインダの体積比が等しい場合の例である。

【００９０】実施例２は、粉末２の方が粉末１に比べて
比表面積が大きい場合の例である。同一条件で焼結をお
こなった場合、異形状である粉末２は、球形である粉末
１に比べて焼結収縮が進行しにくいため、結果として収
縮率が相対的に小さくなる。そこで、第２のコンパウン
ドでは有機バインダの量を第１のコンパウンドに比べて
増加させることによって両コンパウンドの収縮率を均一
にしているのである。

【００９１】実施例３において、粉末２と粉末１はいず
れも球形粉である。同一条件で焼結した場合、粉末２は
粉末１に比べて粒径が細かいため、焼結収縮が進行しや
すく、結果として収縮率が相対的に大きくなる。そこ
で、第２のコンパウンドでは有機バインダの量を第１の
コンパウンドに比べて減少させることによって両コンパ
ウンドの収縮率を均一にしているのである。さらに、第
１のコンパウンドでは、酸触媒を用いて、ポリアセター
ルの軟化温度以下で脱脂をおこなっているため変形量も
低減している。さらに、部品の表面層のみに、微粉末を
使用することにより、比較例２に比べて焼結体表面のピ
ンホールが低減され、表面品質が向上した。一般に微粉
末はコストが高いが、本発明では部品の表面層のみに高
価な粉末を使用することができるため、低コストで外観
表面品質に優れた焼結体を得ることができる。

【００９２】実施例４および実施例５も実施例３と同様
の手法により、両コンパウンドの収縮率を均一にした例
である。また、溶媒抽出脱脂や光分解脱脂を併用するこ
とにより、寸法精度に優れた焼結体を製造することがで
きる。

【００９３】一方、比較例１に示したように、流動性に
優れたコンパウンド単独では、脱脂時における有機バイ
ンダの軟化による自重変形量が増大している。また、比
較例２に示したように、保形性に優れたコンパウンド単
独では、均一充填が不可能であり、表面荒れの不良が発
生している。

【００９４】さらに、実施例３から５に示した通り、粉
末１の比表面積が粉末２の比表面積に比べて大きい場合
には、いずれの場合も欠陥の無い焼結体を得ることはで
きない。すなわち、粉末１に適した有機バインダ量で第
１のコンパウンドを作製した場合、両コンパウンドにお
ける収縮率を合わせるためには、第２のコンパウンド中
に有機バインダ量を過剰に添加しなければならず、結果
として成形不良が発生する（比較例３）。逆に、粉末２
に適した有機バインダ量で第２のコンパウンドを作製し
た場合、収縮率を合わせるためには、第１のコンパウン
ドの有機バインダ量が不足し、成形不可能となる（比較
例４）。また、粉末１および粉末２それぞれに対して適
正なバインダ量でコンパウンドを作製した場合、添加す
るバインダ量の差が大きくなりすぎるため、両コンパウ
ンドの収縮率が一致せず、クラックや歪みが発生する
（比較例５）。

【００９５】以上のように、本発明による粉末射出成形
部品の製造方法を用いることにより、寸法精度および表
面品質に優れた焼結部品を製造することができる。

【００９６】

【発明の効果】本発明により、保形性と成形性の異なる
コンパウンドを局部的に組み合わせて一つの部品を形成
し、それぞれに適した手法を用いて脱脂をおこなうこと
が可能であるため、自重変形が少なく、なおかつ外観表
面品質に優れた焼結部品を製造することができる。さら
に本発明は、各コンパウンドに用いる粉末の比表面積と
有機バインダの添加量により、コンパウンドの流動性と
収縮率を制御することができるため、用いる粉末やバイ
ンダ組成のそれぞれの長所を引き出し、粉末射出成形部
品の寸法精度、外観品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す工程図である。

【図２】本発明の実施例および比較例における成形体の
断面図である。

【図３】本発明の実施例および比較例における焼結体の
自重変形量を示す断面図である。

【符号の説明】

Ａ 第１のコンパウンドを用いて成形した部分 Ｂ 第２のコンパウンドを用いて成形した部分 Ｄ 自重変形量

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結用粉末と有機バインダ成分である少
   なくとも一種類の熱可塑性樹脂を混練して、保形性に優
   れた第１のコンパウンドを作製する工程と、 焼結用粉末と有機バインダ成分である少なくとも一種類
   の熱可塑性樹脂を混練して成形性に優れた第２のコンパ
   ウンドを作製する工程と、 前記第２のコンパウンドを成形体表面の少なくとも一部
   に用いて、二種類のコンパウンドを部分的に使い分けて
   一体とした部品を射出成形して成形体を作製する工程
   と、 得られた成形体から有機バインダ成分を除去して脱脂体
   を作製する工程と、 得られた脱脂体を焼結して焼結体を作製する工程とを有
   する、粉末射出成形部品の製造方法。
2. 【請求項２】 前記脱脂体を作製する工程が、成形体中
   に含まれる有機バインダ成分の一部を除去する第１の脱
   脂工程と、残余の有機バインダ成分を除去する第２の脱
   脂工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の粉
   末射出成形部品の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１の脱脂工程で、第１のコンパウ
   ンド中に含まれる有機バインダの大部分を除去すること
   を特徴とする請求項２に記載の粉末射出成形部品の製造
   方法。
4. 【請求項４】 前記第１の脱脂工程で、第２のコンパウ
   ンド中に含まれる有機バインダの大部分を除去すること
   を特徴とする請求項２に記載の粉末射出成形部品の製造
   方法。
5. 【請求項５】 前記第１のコンパウンドの作製に使用す
   る有機バインダとして、少なくとも一部にポリアセター
   ルを用い、前記第１の脱脂工程が、前記ポリアセタール
   を酸含有雰囲気下で加熱して除去する工程であることを
   特徴とする請求項２、請求項３または請求項４に記載の
   粉末射出成形部品の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第１の脱脂工程が、前記第２のコン
   パウンドに含有される有機バインダの少なくとも一部
   を、前記有機バインダが可溶な溶媒を用いて抽出除去す
   る工程であることを特徴とする請求項２、請求項３また
   は請求項４に記載の粉末射出成形部品の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第１のコンパウンド作製に使用する
   有機バインダとして、少なくとも一部に光分解性の樹脂
   を用い、前記第１の脱脂工程が、紫外線を照射しながら
   加熱することにより、前記光分解性の樹脂を分解除去す
   る工程であることを特徴とする請求項２、請求項３また
   は請求項４に記載の粉末射出成形部品の製造方法。
8. 【請求項８】 前記第２のコンパウンドの作製に使用す
   る粉末の比表面積が、前記第１のコンパウンドの作製に
   使用する粉末の比表面積と同一かあるいは＋０．２ｍ²
   ／ｇ以内の範囲で大きいことを特徴とする請求項１から
   請求項７のいずれか１項に記載の粉末射出成形部品の製
   造方法。
9. 【請求項９】 前記第１のコンパウンドの作製に使用す
   る有機バインダの体積比率と、前記第２のコンパウンド
   の作製に使用する有機バインダの体積比率の差が、−２
   ％から＋２％の範囲であることを特徴とする請求項１か
   ら請求項８のいずれか１項に記載の粉末射出成形部品の
   製造方法。