JP2003286503A - 金属粉末射出成形用有機バインダ - Google Patents
金属粉末射出成形用有機バインダInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の金属射出成形用有機バインダは、加熱脱
脂において長時間の処理が必要であり、また溶媒抽出脱
脂処理では高い脱脂率を得ることが困難という問題点が
あり、また両者に有効な有機バインダがなかった。 【解決手段】本発明の有機バインダは三つ以上の異なる
熱分解温度を有し、かつ溶媒抽出性の異なる複数の有機
ポリマー、ロウ滑剤及び分散剤からなる。加熱脱脂にお
いてはこれらが昇温とともに三段階以上に順次熱分解さ
れるので成形体の変形やふくれなどの不良が起こりにく
く、短時間で良好な脱脂処理を行うことが出来る。また
溶媒抽出脱脂においては溶媒に不溶性の一部種類の有機
ポリマーを残し、他の有機ポリマー、ロウ滑剤及び分散
剤は抽出脱脂されるので高い脱脂率の達成が可能であ
る。
脂において長時間の処理が必要であり、また溶媒抽出脱
脂処理では高い脱脂率を得ることが困難という問題点が
あり、また両者に有効な有機バインダがなかった。 【解決手段】本発明の有機バインダは三つ以上の異なる
熱分解温度を有し、かつ溶媒抽出性の異なる複数の有機
ポリマー、ロウ滑剤及び分散剤からなる。加熱脱脂にお
いてはこれらが昇温とともに三段階以上に順次熱分解さ
れるので成形体の変形やふくれなどの不良が起こりにく
く、短時間で良好な脱脂処理を行うことが出来る。また
溶媒抽出脱脂においては溶媒に不溶性の一部種類の有機
ポリマーを残し、他の有機ポリマー、ロウ滑剤及び分散
剤は抽出脱脂されるので高い脱脂率の達成が可能であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属粉末射出成形
技術において成形体に使用される有機バインダに関す
る。より詳しくは脱脂処理において短時間処理及び高脱
脂率が可能な有機バインダに関する。
技術において成形体に使用される有機バインダに関す
る。より詳しくは脱脂処理において短時間処理及び高脱
脂率が可能な有機バインダに関する。
【０００２】
【従来の技術】金属粉末射出成形技術では金属粉末と有
機バインダを混練し、この混練物を射出成形することに
より精密な成形体を作製する。そして成形体から有機バ
インダ成分を脱脂除去した後、高温で焼結することによ
り三次元形状に自由度の大きな精密金属製品を作製す
る。
機バインダを混練し、この混練物を射出成形することに
より精密な成形体を作製する。そして成形体から有機バ
インダ成分を脱脂除去した後、高温で焼結することによ
り三次元形状に自由度の大きな精密金属製品を作製す
る。
【０００３】これに使用される有機バインダは有機ポリ
マー及びロウ滑剤等からなっており、射出成形後、成形
体から加熱脱脂あるいは溶媒抽出脱脂等の脱脂処理によ
り取り除く必要がある。
マー及びロウ滑剤等からなっており、射出成形後、成形
体から加熱脱脂あるいは溶媒抽出脱脂等の脱脂処理によ
り取り除く必要がある。
【０００４】加熱脱脂処理では加熱により有機バインダ
ー成分が熱分解して気化、飛散することによって脱脂が
進行する。しかし従来技術では特定の加熱温度において
バインダ成分の急激な軟化、融解、熱分解が起こり、成
形体に変形やふくれ等の欠陥を生じやすい欠点があり、
これを防ぐため、２４時間から大物成形体では７２時間
以上の長時間をかけて徐々に昇温して処理する必要があ
った。
ー成分が熱分解して気化、飛散することによって脱脂が
進行する。しかし従来技術では特定の加熱温度において
バインダ成分の急激な軟化、融解、熱分解が起こり、成
形体に変形やふくれ等の欠陥を生じやすい欠点があり、
これを防ぐため、２４時間から大物成形体では７２時間
以上の長時間をかけて徐々に昇温して処理する必要があ
った。
【０００５】また溶媒抽出脱脂処理では有機溶媒の浴中
あるいは蒸気中で有機バインダ成分を抽出脱脂するが、
加熱脱脂処理に比べ短時間で脱脂出来るため脱脂工程に
おいてしばしば加熱脱脂処理と併用されている。しかし
従来の溶媒抽出脱脂処理ではロウ滑剤成分が抽出脱脂さ
れ、有機ポリマー成分は溶媒に不溶で抽出されないもの
が多く、高い脱脂率を得ることが難しい欠点があった。
そのため残った有機バインダ成分はその後の加熱脱脂に
おいて除去するが、これに長時間費やす必要があった。
あるいは蒸気中で有機バインダ成分を抽出脱脂するが、
加熱脱脂処理に比べ短時間で脱脂出来るため脱脂工程に
おいてしばしば加熱脱脂処理と併用されている。しかし
従来の溶媒抽出脱脂処理ではロウ滑剤成分が抽出脱脂さ
れ、有機ポリマー成分は溶媒に不溶で抽出されないもの
が多く、高い脱脂率を得ることが難しい欠点があった。
そのため残った有機バインダ成分はその後の加熱脱脂に
おいて除去するが、これに長時間費やす必要があった。
【０００６】さらに製品の大きさ及び形状によって脱脂
処理は加熱脱脂のみあるいは溶媒抽出脱脂−加熱脱脂の
組み合わせのどちらかを選択するが、加熱脱脂及び溶媒
抽出脱脂の両脱脂処理に万能な有機バインダがなく、脱
脂法の選択に伴い、その都度使用する有機バインダを変
更して対応するか、あるいは変更せずに処理に長時間か
けることにより対応していた。
処理は加熱脱脂のみあるいは溶媒抽出脱脂−加熱脱脂の
組み合わせのどちらかを選択するが、加熱脱脂及び溶媒
抽出脱脂の両脱脂処理に万能な有機バインダがなく、脱
脂法の選択に伴い、その都度使用する有機バインダを変
更して対応するか、あるいは変更せずに処理に長時間か
けることにより対応していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の金属射出成形
用有機バインダにより解決しようとする課題は、加熱脱
脂処理において従来、長時間を要した処理を大幅に短縮
化すること、また溶媒抽出脱脂処理において従来処理で
の低い脱脂率を高脱脂率が得られるようにすることであ
る。またこれらの課題を達成することにより加熱脱脂及
び溶媒抽出脱脂の両者に有効な有機バインダとして使用
される。
用有機バインダにより解決しようとする課題は、加熱脱
脂処理において従来、長時間を要した処理を大幅に短縮
化すること、また溶媒抽出脱脂処理において従来処理で
の低い脱脂率を高脱脂率が得られるようにすることであ
る。またこれらの課題を達成することにより加熱脱脂及
び溶媒抽出脱脂の両者に有効な有機バインダとして使用
される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の有機バインダに
は異なった熱分解温度及び溶媒抽出性を有する複数の有
機ポリマーがロウ滑剤及び分散剤と共に含有されている
特徴を持つ。加熱脱脂においては分散剤、ロウ滑剤及び
有機ポリマーが昇温とともに三段階以上に順次熱分解さ
れ、気化飛散することにより脱脂が進行するので、特定
温度における急激な気化飛散がなく、これによる変形や
ふくれなどの欠陥を抑えることが出来る。そのため特定
温度における長時間保持の必要がなく、短時間で良好な
脱脂処理を行うことが出来る。
は異なった熱分解温度及び溶媒抽出性を有する複数の有
機ポリマーがロウ滑剤及び分散剤と共に含有されている
特徴を持つ。加熱脱脂においては分散剤、ロウ滑剤及び
有機ポリマーが昇温とともに三段階以上に順次熱分解さ
れ、気化飛散することにより脱脂が進行するので、特定
温度における急激な気化飛散がなく、これによる変形や
ふくれなどの欠陥を抑えることが出来る。そのため特定
温度における長時間保持の必要がなく、短時間で良好な
脱脂処理を行うことが出来る。
【０００９】また溶媒抽出脱脂においては溶媒に不溶性
の一部種類の有機ポリマーを残し、他の有機ポリマー、
ロウ滑剤及び分散剤はすべて抽出脱脂されるので高い脱
脂率の達成が可能である。
の一部種類の有機ポリマーを残し、他の有機ポリマー、
ロウ滑剤及び分散剤はすべて抽出脱脂されるので高い脱
脂率の達成が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の有機バインダは複数の有
機ポリマー、ロウ滑剤及び分散剤の原料から構成されて
いる。有機バインダ原料の候補となる様々な有機ポリマ
ー、ロウ滑剤及び分散剤について熱重量分析装置により
熱重量変化を測定し、各々の熱分解温度を求めることに
より熱分解性を評価した。そしてこれらの熱分解温度域
を図１に示すように２５０℃級、３５０℃級及び４００
℃超級の三つに分け、各温度域から１つづつ計３者を選
択した。また各原料の溶媒抽出性については、同じく様
々な有機ポリマーとロウ滑剤のペレットを各種の溶媒蒸
気中にさらしその溶解性を目視観察することにより評価
した。熱分解性及び溶媒抽出性の評価に供した有機ポリ
マー、ロウ滑剤及び分散剤は次のとおりである。また溶
解性の目視観察結果を表１に示す。 ＰＥ：ポリエチレン 東ソー製 ｐｐ：ポリプロピレン 日本ポリケム製 ＰＳ：ポリスチレン 日本ポリスチレン製 ＰＯＭ：ポリアセタール 旭化成製 ＡＢＳ：アクリロニトリル・ブタジエン・スチレントリ
ポリマ テクノポリマー製 ＰＭＭＡ：アクリル樹脂 三菱レイヨン製 ＥＶＡ：エチレン酢酸ビニルコポリマ 東ソー製 ＰＷ：パラフィンワックス 日本精蝋製 ＣＷ：カルナバワックス ＤＯＰ：フタル酸ジオクチル Ｊプラス製 ＳＡ：ステアリン酸 旭電化
機ポリマー、ロウ滑剤及び分散剤の原料から構成されて
いる。有機バインダ原料の候補となる様々な有機ポリマ
ー、ロウ滑剤及び分散剤について熱重量分析装置により
熱重量変化を測定し、各々の熱分解温度を求めることに
より熱分解性を評価した。そしてこれらの熱分解温度域
を図１に示すように２５０℃級、３５０℃級及び４００
℃超級の三つに分け、各温度域から１つづつ計３者を選
択した。また各原料の溶媒抽出性については、同じく様
々な有機ポリマーとロウ滑剤のペレットを各種の溶媒蒸
気中にさらしその溶解性を目視観察することにより評価
した。熱分解性及び溶媒抽出性の評価に供した有機ポリ
マー、ロウ滑剤及び分散剤は次のとおりである。また溶
解性の目視観察結果を表１に示す。 ＰＥ：ポリエチレン 東ソー製 ｐｐ：ポリプロピレン 日本ポリケム製 ＰＳ：ポリスチレン 日本ポリスチレン製 ＰＯＭ：ポリアセタール 旭化成製 ＡＢＳ：アクリロニトリル・ブタジエン・スチレントリ
ポリマ テクノポリマー製 ＰＭＭＡ：アクリル樹脂 三菱レイヨン製 ＥＶＡ：エチレン酢酸ビニルコポリマ 東ソー製 ＰＷ：パラフィンワックス 日本精蝋製 ＣＷ：カルナバワックス ＤＯＰ：フタル酸ジオクチル Ｊプラス製 ＳＡ：ステアリン酸 旭電化
【００１１】
【００１２】この表中から溶媒に不溶の有機ポリマー、
溶解する有機ポリマー及びロウ滑剤の計３者を選択し
た。そしてこれに分散剤としてステアリン酸を加え、以
上に述べた熱分解性及び溶媒抽出性の両者を満足する組
み合わせを最終的に有機バインダ原料として選択した。
溶解する有機ポリマー及びロウ滑剤の計３者を選択し
た。そしてこれに分散剤としてステアリン酸を加え、以
上に述べた熱分解性及び溶媒抽出性の両者を満足する組
み合わせを最終的に有機バインダ原料として選択した。
【００１３】このようにして選択し、作製した有機バイ
ンダの１例を以下に詳細する。（００１０）〜（００１
２）で述べた熱分解性及び溶媒抽出性の両者を満足する
有機バインダ原料の組み合わせとしてポリプロピレン、
アクリル樹脂、パラフィンワックス及びステアリン酸の
４者を選択した。作製にあたってはポリプロピレン３０
％、アクリル樹脂４０％、パラフィンワックス２９％、
ステアリン酸１％の重量比率でこれら４者と平均粒径１
０μｍのＳＵＳ３１６Ｌ粉末を体積比４：６の割合で、
加熱した加圧ニーダーに投入、２時間混練し、射出成形
用原料コンパウンドを作製した。このコンパウンドを用
いて射出成形を行い、厚さ２ｍｍのダンベル状試験片の
成形体を作製した。このコンパウンドは熱重量測定の結
果、図２のように４５０℃までの昇温中に三つの温度域
で段階的に熱分解する特徴を有しており、アルゴン気流
中、昇温速度２５℃／ｈｏｕｒ、４５０℃までの加熱脱
脂により成形体中の９９％以上のバインダ成分が除去さ
れた。また、同じく成形体をノルマルヘキサン蒸気中で
３時間、溶媒抽出脱脂すると、ポリプロピレンを残し他
のバインダ成分は全て抽出除去され、７０％の高脱脂率
を達成した。加熱脱脂あるいは溶媒抽出脱脂−加熱脱脂
の脱脂処理後、焼結温度１３５０℃、１時間保持の条件
で焼結したＳＵＳ３１６Ｌ焼結体は、両脱脂処理の焼結
体とも変形、ふくれ等の外観上の欠陥は見当たらず、強
度特性は引張強度４６０ＭＰａ以上、伸び４０％以上を
示した。
ンダの１例を以下に詳細する。（００１０）〜（００１
２）で述べた熱分解性及び溶媒抽出性の両者を満足する
有機バインダ原料の組み合わせとしてポリプロピレン、
アクリル樹脂、パラフィンワックス及びステアリン酸の
４者を選択した。作製にあたってはポリプロピレン３０
％、アクリル樹脂４０％、パラフィンワックス２９％、
ステアリン酸１％の重量比率でこれら４者と平均粒径１
０μｍのＳＵＳ３１６Ｌ粉末を体積比４：６の割合で、
加熱した加圧ニーダーに投入、２時間混練し、射出成形
用原料コンパウンドを作製した。このコンパウンドを用
いて射出成形を行い、厚さ２ｍｍのダンベル状試験片の
成形体を作製した。このコンパウンドは熱重量測定の結
果、図２のように４５０℃までの昇温中に三つの温度域
で段階的に熱分解する特徴を有しており、アルゴン気流
中、昇温速度２５℃／ｈｏｕｒ、４５０℃までの加熱脱
脂により成形体中の９９％以上のバインダ成分が除去さ
れた。また、同じく成形体をノルマルヘキサン蒸気中で
３時間、溶媒抽出脱脂すると、ポリプロピレンを残し他
のバインダ成分は全て抽出除去され、７０％の高脱脂率
を達成した。加熱脱脂あるいは溶媒抽出脱脂−加熱脱脂
の脱脂処理後、焼結温度１３５０℃、１時間保持の条件
で焼結したＳＵＳ３１６Ｌ焼結体は、両脱脂処理の焼結
体とも変形、ふくれ等の外観上の欠陥は見当たらず、強
度特性は引張強度４６０ＭＰａ以上、伸び４０％以上を
示した。
【００１４】
【発明の効果】本発明の有機バインダの使用により金属
粉末射出成形の脱脂工程において変形やふくれなどの欠
陥が減少し、処理に費やす時間が大幅に短縮される。ま
た製品の大きさや形状の違いによる脱脂方法の変更に伴
う面倒な有機バインダの変更が必要なくなる。
粉末射出成形の脱脂工程において変形やふくれなどの欠
陥が減少し、処理に費やす時間が大幅に短縮される。ま
た製品の大きさや形状の違いによる脱脂方法の変更に伴
う面倒な有機バインダの変更が必要なくなる。
【図１】熱重量変化測定より求めた各種有機ポリマー、
ロウ滑剤及び分散剤の熱分解温度。
ロウ滑剤及び分散剤の熱分解温度。
【図２】（ポリプロピレン３０％＋アクリル樹脂４０％
＋パラフィンワックス２９％＋ステアリン酸１％）：Ｓ
ＵＳ３１６Ｌ粉末＝４：６（体積比）のコンパウンドの
熱分解曲線。
＋パラフィンワックス２９％＋ステアリン酸１％）：Ｓ
ＵＳ３１６Ｌ粉末＝４：６（体積比）のコンパウンドの
熱分解曲線。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 磯部 賢二
静岡県浜松市新都田１丁目３番３号 静岡
県浜松工業技術センター内
(72)発明者 大竹 正寿
静岡県浜松市新都田１丁目３番３号 静岡
県浜松工業技術センター内
(72)発明者 三浦 秀士
熊本県熊本市水前寺５丁目14番15号の205
Ｆターム(参考） 4K018 AA01 CA07 CA08 CA30 DA12
Claims (4)
- 【請求項１】三つ以上の異なる熱分解温度を有し、かつ
溶媒抽出性の異なる複数の有機ポリマー、ロウ滑剤及び
分散剤からなる金属粉末射出成形用有機バインダ。 - 【請求項２】（請求項１）に記載した複数の有機ポリマ
ーとしてポリプロピレン１０〜４０重量％、アクリル樹
脂３０〜６０重量％、ロウ滑剤としてパラフィンワック
ス２０〜５０重量％、分散剤としてステアリン酸０〜１
０重量％からなる金属粉末射出成形用有機バインダ。 - 【請求項３】（請求項１）に記載した複数の有機ポリマ
ーとして、ポリエチレン１０〜４０重量％、アクリル樹
脂３０〜６０重量％、ロウ滑剤としてパラフィンワック
ス２０〜５０重量％、分散剤としてステアリン酸０〜１
０重量％からなる金属粉末射出成形用有機バインダ。 - 【請求項４】（請求項１）に記載した複数の有機ポリマ
ーとして、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレント
リポリマ１０〜４０重量％、アクリル樹脂３０〜６０重
量％、ロウ滑剤としてパラフィンワックス２０〜５０重
量％、分散剤としてステアリン酸０〜１０重量％からな
る金属粉末射出成形用有機バインダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002132095A JP2003286503A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 金属粉末射出成形用有機バインダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002132095A JP2003286503A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 金属粉末射出成形用有機バインダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003286503A true JP2003286503A (ja) | 2003-10-10 |
Family
ID=29244042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002132095A Pending JP2003286503A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 金属粉末射出成形用有機バインダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003286503A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013204121A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Seiko Epson Corp | 脱脂体の製造方法および焼結体の製造方法 |
| JPWO2014156768A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2017-02-16 | 日本碍子株式会社 | 成形体の乾燥方法 |
| CN113414391A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-09-21 | 杭州铭赫科技有限公司 | 一种粉末注射成形工艺 |
| CN115043654A (zh) * | 2021-03-08 | 2022-09-13 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电子烟雾化芯用多孔陶瓷基体组合物、多孔陶瓷基体及其制备方法、电子烟雾化芯 |
| WO2024047556A1 (en) | 2022-08-30 | 2024-03-07 | Tata Steel Limited | An organic polymer, blend, and methods thereof |
Citations (6)
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| JP2000328103A (ja) * | 1999-05-20 | 2000-11-28 | Osaka Yakin Kogyo Kk | Ｔｉ−Ａｌ系合金射出成形体の脱バインダー法及びそのための粉末成形体の脱脂装置 |
-
2002
- 2002-03-28 JP JP2002132095A patent/JP2003286503A/ja active Pending
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