JP2006516678A - 多孔質焼結成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明方法は、熱可塑的に融解する成形配合物を８０〜１３０℃の温度範囲で発泡させる、高多孔質の焼結部材の製造方法に関する。この方法の特徴は、膨張可能で、従って発泡可能な、発泡剤としてのポリスチレン並びにそれに適合する結合剤成分を使用することにある。発泡中にそれ自体において閉鎖する、気泡状のポリスチレン粒子が形成され、その気孔直径の高度の均質性と結びつく８５％迄になる気孔容積率を持つ機械的に堅牢な焼結成形体の製造を可能にする。本方法は、開放性或いは閉鎖性の気孔を持つ、セラミックス及び／又は金属から成る焼結成形体の製造に使用される。

Description

本発明は、セラミックス及び／又は金属粉末を結合剤成分と混合し、有機及び／又は無機の発泡剤を混和し、この成形配合物を溶解状態に移行させ、これを成形装置に入れ、この成形配合物を発泡剤により発泡させ、発泡した成形配合物を固化し、発泡剤及び有機成分を除去し、このように処理した熱可塑性に融解性の成形配合物を成形体に焼結する、気泡質の多孔質焼結成形体を製造する方法に関する。

金属及び／又はセラミックスの成形体を、適切な出発粉末のプレス成形及び焼結により製造することは公知である。場合によっては、その母材粉末に、加圧及び焼結可能な製品を得るべく、延性の結合剤、例えば延性の金属粉末を、超硬合金の製造時に混和する。

セラミックス及び／又は金属の焼結成形体を製造する比較的最近の技術には、セラミックス及び／又は金属の母材粉末粒子を有機性結合剤成分と混合し、その混合物を通常熱可塑性状態で所望の形にもたらし、この成形部品を固化し、その後熱分解により及び／又はその有機及び／又は無機の結合剤分を溶解及び抽出により除去し、最後にほぼ気孔のない、緊密な成形体に焼結するＭＩＭ（metal inject molding）法がある。この造形法は、射出成形とは異なり、例えば押出成形により行われる。

一般に、焼結した成形体をできるだけ気孔のない最終状態にもたらすことを目的とするのに対して、一定の気孔構造を必要とする焼結体の使用も公知である。焼結体中に目標とされる孔構造は、例えば母材出発粉末を、粉末状の（空間占有材）と混和することにより形成され、その際その空間占有粒子を、通常、焼結プロセスの前又はプロセス中に型に入れた複合材料から化学的に溶出させ及び／又は熱分解により除去し、それらの箇所に空所又は気孔を生じさせる。

溶解金属中に例えばアルゴン又は窒素ガスのようなガスを吹込むことにより、成形体中に孔構造を形成することも公知である。代替的に、孔構造のある焼結体を、添加物としての発泡剤を、熱可塑性の結合剤を加えたマトリクス材料中にできるだけ均質に入れ、この複合物、即ち成形配合物をその発泡剤の蒸発温度、つまり発泡温度に加熱することで製造できる。その際気泡状の気体スペースをその中、即ち熱可塑性、詳しくは溶解性の成形配合物から成る泡形成物中に形成し、それらを冷却時及び成形配合物が固体の状態に移行する際に安定化させ、その後この気体封入物又は残りの発泡剤の抽出が気孔を後に残すことを可能にする。同時に、結合剤の添加物を抽出する。この成形体を使用可能状態にする機械的安定化は、付加的焼結工程により行われる。このように製造した多孔質の焼結体に達成可能な品質、特にその機械的安定性、機械的加工性、孔構造の均質性、達成可能な孔容積の割合は重要であり、それぞれ提案されたプロセスの遂行に、補助物質、発泡剤及び結合剤に、また成形配合物中に入れられる全ての物質の調合法に依存する。

この目的に現在使用可能な有機及び無機の結合剤の品数が豊富なことは、ＭＩＭテクノロジーにおける進歩の結果と云える。

同様に、多種多様の膨張材料が、発泡剤として粉末から製造した成形体中に孔構造を生じさせ得ることは先に記載した通りである。

とはいえ、母材粉末、結合剤及び発泡剤の各固有の組合せは、各処理の遂行に関し、このような多孔質の成形体の特性や品質に予見し得ない相互の影響をもたらす。

米国特許第５２１３６１２号明細書は、その実施例で、金属粉末と膨張可能な発泡剤から成る水性懸濁液を所定の容量比で混合し、発泡及び乾燥させた後、固体の成形体とする多孔質の金属体の製造方法を例示している。この成形体は、内部に金属粉末を分散させた発泡剤を、引続き６００〜１２００℃の第１の温度段階で加熱する際に、還元雰囲気で、粒子が広がり拡散する際に同時に発泡剤が分解し、粉末粒子の金属的な結合が起こる。最後に温度を、個々の金属に適合する焼結温度に上げ、金属粉末を多孔質体の形成下に焼結する。使用可能な発泡剤として、イソシアン酸エステルで被覆したポリオキシエチレン−ポリオールを例示している。これは付加的結合剤の使用を不要とする。その一実施例によれば、これは５０％の容積拡大下に発泡する。この方法の欠点は、ポリウレタン又はポリエチレンの結合剤との関連で水を使用することにあり、これは、このようにして形成した配合物の熱可塑性特性を低下させ、極めて制限された容積程度にしか発泡できない。発泡後に収縮が起こる。実際に制御可能な焼結体中の気孔は１０〜２０容積％であり、これは気泡質の孔構造の形成を全般に不可能にする。

独国特許出願公開第１７７１５２０号明細書は、配合物の内部にハニカム構造を持ち、かつ平滑な表面を持つセラミックスの塊を鋳込み成形で製造する方法を開示する。この場合、ビーズ構造を含むその表面の平滑なプラスチックを、温度調整した鋳込みスリップに攪拌して入れ、鋳込み成形体を冷却下に固化させる。プラスチックとしては、所望の球寸法に応じて、予め発泡させた発泡剤を含むポリスチレンが適する。この方法の場合、鋳込みスリップ中の球配分及び配列に制御性が十分でない欠点があり、冷却したセラミックス配合物の最低限の機械的強度の点で、孔容積の極く少ない成形体の製造に制限される。またこの方法は、ポリスチレン−球を配合物から除去することを予定していない。

最初に挙げた種類の別の方法が欧州特許第０７６５７０４号明細書に記載されている。この方法の主な特徴は、成形配合物の２つの異なる材料成分を、一方を樹脂状結合剤中に起泡剤、つまり発泡剤を含む水溶液、他方は金属粉末及び水溶性の樹脂状結合剤を含む溶液として別々に用意し、両者を予定の発泡プロセスの直前に混合する。発泡工程は、少なくとも湿度６５％の雰囲気で行う。この水溶性の樹脂状結合剤は、配合物中で泡立てる際に生じる気孔を、発泡及びそれに次ぐ乾燥時に安定化させる。温度依存性の粘度を有するこの水溶性の樹脂結合剤は、成形配合物の粘度を、個々の製造工程に合わせて適切に調整することを可能にする。この種水溶性の樹脂結合剤の材料例として、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アンモニウム、エチルセルロース及びポリビニルアルコールを明示的に挙げている。その他に、炭素原子を５〜８個を持つ炭化水素を蒸発可能な、成形配合物に入れる炭化水素のラジカル中に気泡や気孔を形成する材料として挙げている。具体的には、ペンタン、へキサン、オクタン、ベンゼン及びトルエンを明示して挙げている。この発泡可能な懸濁液は、付加的に有機性の可塑化剤を含有できる。多数のオイル、エステル、グリセリン及び他の有機性物質を例示している。また泡状態及び成形した微細気泡の安定化のために固有の薬剤の添加を予定している。これ迄、泡立て剤、つまり発泡剤として市販のポリウレタンを使用しているのとは異なり、この方法は、亀裂のない、従って機械的に安定な多孔質の焼結体を製造できる。但しそれらの例中に詳述された処理工程から、この方法は外的影響を受け易い。実際、多くの使用例において、この気孔容積率の高い多孔質の焼結体では、殆どの適用例において十分に機械的に安定な多孔質の焼結体を得ることができない。その上そこで使用されている「ハニカム構造を持つ焼結体」なる概念は、この背景から述べる価値を制限する。

欧州特許出願第０４６０３９２号明細書では、金属粉末及び気体を遊離する発泡剤の粉末を成形配合物に混和し、その成形配合物を金属粉末の拡散により、結合及び機械的固化可能な条件下に加熱して緊密化し、その際この発泡剤を気密に閉じ込め、同時にその発泡剤の分解を阻止する製造工程により、発泡可能な金属体を製造する方法を記載している。更に、緊密化した成形配合物を、開放性容器内又は型内で、母材金属が溶解し、発泡剤が融解物の発泡下に分解するような高温に上げる。その加熱及び冷却速度に応じて、また最高温度での発泡時間に応じて、気孔の寸法及び構造の異なる発泡体を獲得する。発泡剤としては、水素化チタン、水酸化アルミニウム及び重炭酸ナトリウムを挙げている。

しかしこの方法により、金属の泡は高度でかつ均質な孔容積を不満足に形成されるに過ぎない。発泡に必要な成形配合物の低い粘度は、通常高い金属溶解温度に加熱することを条件付け、これは多くの欠点をもたらす。即ちこれは発泡過程に、発泡している成形配合物が不所望に収縮する危険性を伴う、個々の気泡の結合を生じさせ、またそれらの寸法配分に関して制御不十分に孔を形成することになる。

従って本発明の課題は、高多孔性の金属及び／又はセラミックスの焼結成形体を、その成形配合物を発泡剤の力を借りて発泡させることで製造する改善方法を提供することにある。高い発泡温度、発泡後の成形体の収縮及び、その気孔の全容積がそれほど大きくない場合でさえも、所望の孔構造に十分には影響を及ぼし得ないような、公知方法の時間及び費用を要する処理工程の欠点は回避或いは当然低下されるべきである。

この課題は、冒頭に記載した請求項に挙げた特徴事項により解決される。

従って、本発明は、高多孔性の気泡質の孔構造を持つ焼結成形体、即ちこの成形体が、気泡壁により形成されている気孔が容積の割に比較的薄い気泡壁を持つ焼結成形体の製造に使用される。完成した焼結成形体は、添加物を含まない、或いは成形配合物に本来混和されている添加物の、ごく僅かな残分を含んでいる母材材料の金属及び／又はセラミックスでできた、高強度の焼結骨格を持つ。この焼結成形体は高い機械的強度を持つ。焼結した気泡壁は、十分に微孔質ではないが、その気泡質の気孔は、必要に応じて十分均質かつ一様に、有利には０．１〜１０ｍｍの平均孔径を完成焼結体中に持ち、これは、焼結技術から公知のような、少なくとも１桁小さい孔径とは異なるものである。この焼結体中の気孔容積率は特に６０〜８５％である。このような高い孔容積比は、形状的に一様な、例えばハニカム状に配置した気孔を焼結体中に達成できる。

大きな孔を有する気泡構造を形成すべく、ポリスチレン発泡剤として、特に市販の伸展ポリスチレンを使用し、即ち発泡剤としてペンタン又はヘキサンを含む易揮発性の炭化水素を１〜８重量％の割合で含有し、好ましくは粒径０．１〜５ｍｍの未発泡のポリスチレン球を使用する。

泡特性に所期の影響を及ぼすべく、純粋なＥＰＳポリスチレン球に代えて、一部アクリル酸エステル又はアクリルニトリルとモノマのスチレンの共重合体を使用してもよい。

多数の熱可塑性の結合剤材料と、個別の結合剤成分の併用がＭＩＭテクノロジーから公知である。専門家に周知の成分を選択することで、各要求に適合可能な、幅広くかつ多様な結合剤が得られる。但し、本発明を所期の如く実施するには、８０〜１３０℃の所定の発泡温度で、成形配合物全体の適度に低い融解粘度を、発泡剤から気体を遊離することより保証することが極めて重要である。その場合、ＭｉＭテクノロジーで使用されている専門用語では、特に有機の結合剤成分と母材粉末を混合するために溶解した低粘度の成形配合物について、これを粥状態と云う。

本発明による発泡剤と、それに適合する熱可塑性の結合剤成分の適切な組合せは、公知技術と比べて、その成形配合物の発泡を相対的に極めて高い気孔容積率で可能にする。本方法の有利な実施に関して言えば３０〜８５容積％の気泡を形成する、気孔を持つ焼結成形体が製造される。

この成形配合物の発泡に十分な可塑度は、なお５０容積％を遥かに超える金属及び／又はセラミックスの母材粉末と、相応して僅かな分量の結合剤を、準備した未発泡の成形配合物中に加えることで得られる。この高い母材粉末の分量は、その後の機械的に堅牢な焼結成形体の焼結を基本的に容易なものとし、或いはこれを初めて可能にする。高度の孔容積の獲得を目標とする公知方法は、匹敵する好ましい容積率を実際には許さない。公知方法は、その焼結成形体に同時に焼結安定性とその焼結成形体中の高い孔容積率に関して、むしろ大きな譲歩を求めるものである。

安定な焼結骨格と、高い気孔容積率とを持つ機械的に堅牢な焼結成形体は、本発明によれば、ＥＰＳを発泡剤として用いることで達成される。即ちＥＰＳは発泡剤とは異なり、公知の従来技術に相応して、成形配合物中に気泡及び気孔形成を目指して気体を遊離させるばかりでなく、むしろ発泡した機械的負荷に耐える、ポリスチレン発泡剤球を形成するからである。従来法の場合に懸念される発泡した融解物の圧潰は、こうして一定の比較的小さな孔寸法により回避できる。本方法の場合、個々の小さな気泡の中で大きな気泡又は気孔との一体化でも、それらの境界の表面張力を越える場合の発泡した成形配合物の熱可塑度が不十分なため、小さな気泡と大きな気泡の一体化は起こらない。

専門家に周知のこの結合剤成分の化学的／物理的特性を、本発明による発泡剤に用いることで、本発明方法の更なる利点として、これ迄達成されていない気孔の機械的安定性を発泡した成形配合物中に達成できる。通常発泡に続く工程内で、結合剤成分も、発泡したポリスチレン球も、アセトン又はエチルアセテートのような有機性溶剤中で行われる溶解プロセスで、成形配合物から除去される。その時点で、機械的形状安定性が失われる。本発明の方法では、上述の溶剤に不溶の通常抽出に使用される、優れた結合剤成分として、例えばポリアミドのような高重合体のプラスチックを所期の比率で使用する。

使用される他の結合剤成分は、可塑剤、界面活性剤及び離型剤であり、それらはアセトン及びエチルアセテートに３０℃以上の温度でポリスチレンと同様、良く溶ける。溶剤に可溶のこれらの添加成分は、（なお未焼結の）気泡壁を微孔質とし、溶剤及びその中に溶解している材料の除去を容易なものとする。ところで、抽出プロセス中に発泡した成形配合物から漉すことのできない高重合体のプラスチックが存在し、これが、なお８５％のマクロな気孔質容積が成形配合物中に存在していても、金属及び／又はセラミックスの粉末粒子に十分な機械的強度を与える。即ちまず、容積を収縮することなく行われる抽出工程にも、また更に、抽出された未焼結の成形体の処理操作にも、そして最後に、金属及び／又はセラミックスの粉末粒子の焼結工程の危険な初期段階の形の獲得にも、その結合剤に残渣を生じることなく５００℃で熱分解する時点迄、十分な機械的強度を与える。

成形配合物中の結合剤の割合は、成形配合物に添加した材料と、その加工のプロセスパラメータに適合させねばらない。この割合が多過ぎると、これが後続の焼結プロセス中に母材粉末の焼結度を損なう。その割合が少な過ぎると発泡済み成形配合物は、処理操作及び更なる加工に不可欠の最低限の機械的強度を満たさない。

発泡プロセス用の成形配合物は、適切な造型装置内で発泡剤中の膨張材の揮発に適した温度で、同時に成形配合物の溶解温度に加熱し得る。発泡は、成形配合物中にＥＰＳ球が一様に分散している程、また成形配合物の温度分布が均一である程一層制御調整される。

微細な間隙を備えた型を、圧力を制御調整したオートクレーヴ内の造型装置として使用する場合、気泡の均質性、気泡構造及び成形配合物中の気孔容積率に関し、特に優れた結果が得られる。

成形配合物の造形及び発泡処理工程は、既にこれ迄実施されてきた一連の種々の方法により実施可能である。

形状の複雑な型部品の製造には、成形配合物に公知の射出成形法による造型及び発泡が特に有効である。

板、ディスク又は球体のような、単純な成形体は、ＥＰＳを含む粉末状成形配合物を圧縮粉に加圧し、かつ蒸気で後から発泡させ、スリットにより孔をあけた金型内で経済的に製造できる。一変法によれば、圧縮粉を、その後の粉末プレス工程中に、必要に応じて、非発泡性の表面層をもつ板又はディスクに形成できる。かくして、表面層に孔のない板やディスクが得られる。

本発明の別の経済的な工程順序により、粒状物押出成形機を使用して、このＥＰＳを８０℃以下の温度で成形配合物融解物中に均質に混ぜ、所謂水中造粒により押出機の打抜き板を出て行く成形配合物の線状素材を切断する。このＥＰＳ球から早期にガスが漏出するのを回避するため、水中造粒を中圧に高めて行うと有利である。このようなＥＰＳを含む成形配合物の造粒は、プラスチック加工において通常の凝結により、容易に発泡成形配合物体に加工可能である。

類似の一別法では、ＥＰＳ含有造粒物を、直接、蒸気透過性の型に入れ、同時に発泡させるが、これは、予め発泡させたＥＰＳ球体を使用する包装工業で広く行われている。この方法により、表面及び容積の大きい成形部品の製造できる利点がある。

本発明方法にこの押出成形を採用する場合、成形配合物をスクリュー押出機又はラム押出機内で溶解温度と同時に発泡温度とし、例えば１０⁶〜１０⁸Ｐａの高圧下に成型ダイにより押圧する。ダイから出て行く融解物は、発泡しつつその容積を拡大し、所謂計測器内で同時に冷却され、その拡大した形状で凝固し、その形状で連続的に型から出る。

押出成形の工程順序の一別法では、成形配合物が押出装置を出た後で発泡するのを阻止すべく高圧下で冷却する。次の工程で、成形した配合物を新たに加熱し、容積拡大に適合する鋳型内で発泡させて冷却し、本発明の特徴に適合させて更に処理する。この変法は特に高多孔性で、表面積の大きい、開放性或いは閉鎖性の気泡構造を持つ焼結成形部品の製造に使用できる。

閉鎖気孔を持つ焼結成形体に適した製造法と異なり、本発明方法は、成形配合物の融解物の膨張力が、所期の発泡速度及び発泡度に対して低過ぎ、又はこれを目標通りに制御するのに低過ぎる場合、或いはまたその発泡の進行が、例えば成形配合物中のＥＰＳ分の増大により、閉鎖気泡の形成と維持のために用意される成形配合物の量が局所的に十分ではなくなるような作用を受ける場合に、常に開放性の気泡構造を生じさせ、それにより更に膨張するＥＰＳ球を隣接する直近部分と接触させる。

本発明方法に好適な金属及びセラミックスの母材材料の選択に関し、それらが焼結可能な粉末の形で存在すべきであるという制約がある故、成分の置換は粉末冶金学的な知識に基づく必要がある。好適なセラミックスの母材材料は、アルミニウム、ケイ素及びジルコニウムの酸化物、並びに窒化ケイ素及びそれらの混合物である。金属母材材料として、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ及び貴金属の群からの金属と合金並びに金属の酸化物、水素化物及び超硬合金が特に有効である。

本発明方法により製造した焼結成形体は、広範な使用分野を持つ。軽量部品の分野及び比較的熱伝導性の低い部品並びに開放性の気孔を持つ焼結成形部品は、濾過装置や触媒分野での使用に適する。

本発明を、以下に記載する方法の実施例に基づき詳述する。

例 １
クロムニッケル鋼の多孔質の焼結成形体の製造について記載する。水を噴霧した等級３１６Ｌのクロムニッケル粉末（Pamco社、日本、粒径：９０％迄が１５μｍ以下）を、ポリアミド、可塑剤、湿潤剤及び離型剤から成る結合剤成分（結合剤）と混練凝集機内で、この３１６Ｌ粉末を６．５重量％、結合剤を９３．５重量％の重量比で約１００℃の温度で、低粘度の溶解素材が得られる迄緊密に混合し、捏和した。

この配合物を混練機から取り出し、冷却して固化させ、０．３ｍｍ以下の粒径の粉末に粉砕した。この粉末１４０ｇを１３ｇのＥＰＳ球（BASF社のStyroper Ｐ６５６、粒径０．３〜０．４ｍｍ）と実験室用ミキサーで混和し、室温で２００×１０⁵Ｐａのプレス圧力で、寸法６０×９０×７．２ｍｍ³の圧縮粉にプレスした。

この圧縮粉を高さ２０ｍｍ、７０×１００ｍｍ²の寸法のＡｌ型枠に入れ、その上方表面及び下方表面を濾紙及び微細な篩布で、かつ引続き両表面を厚さ６ｍｍのＡｌ板でカバーし、耐圧性で、しかし蒸気透過性の閉鎖した型を形成した。その蒸気透過性は、板に直径４ｍｍの孔を３ｍｍ間隔で開けることにより保証した。

この圧縮粉で満たした型を４分間、スチームオートクレーヴ内で０．７×１０⁵Ｐａの過圧蒸気下に、１２０℃に熱した水蒸気に曝した。オートクレーヴを１００℃以下に冷却した後で型を外し、冷水中で約３０℃に冷却した。寸法７０×１００×２０ｍｍ³の成形体に膨張した圧縮粉で満たした型を外し、冷水中で約３０℃に冷却した。７０×１００×２０ｍｍ³の寸法の成形体に膨張した圧縮粉を型から取り出し後で濾紙を外し、６０℃で２時間乾燥した。その際成形体は水分の２．５重量％を失った。その後この成形体を２４時間、孔を空けた受け板上にねかせておき、溶剤として、５０℃に暖めた酢酸エチル中で処理した。引続き溶剤及びその中に溶けている物質を十分吸引し、既に多孔質となった成形体を浴から取り出し、減圧蒸留により浴を除去した。未焼結の状態の成形体は、同じ外寸の発泡した成形体と比べて１３７ｇ大きな重量を示した。この配合物の計量した重量（１４０ｇ＋１３ｇ＝１５３ｇ）との比較から、１６ｇの重量損が判明し、これは理論上１７．２ｇの抽出可能な物質に対し、９３．０％の比率に相当する。成形体を焼結する最終工程の第１段階として５００℃の熱分解によりポリスチレンの未抽出分と結合剤成分、特にポリアミドを揮発物の形で成形体から除去した。１時間１３２０℃で行った更なる焼結プロセスで、寸法６１．５×８８×１７．３ｍｍ³、重量１３０ｇの焼結成形体を得た。これは、約１．４ｇ／ｃｍ³の密度或いは８２％の気孔容積率に相当する。焼結体中の、大きさの十分に均一な気孔、即ち気泡の平均直径は約０．６０ｍｍであった。

例 ２
多孔質のＡｌ₂Ｏ₃の焼結成形体の製造について述べる。そのため、焼結可能な平均粒径３μｍ、純度９９．８％のＡｌ₂Ｏ₃粒子（等級ＣＴ３０００ＳＧ、ＡＬＣＯＡ社製）を、結合剤成分（ポリアミド、可塑剤、湿潤剤及び離型剤）と、温度１００℃で、混練凝集機内で低粘度のメルトが得られる迄緊密に混合及び捏和した。その重量割合はＣＴ３０００ＳＧが８６．０重量％、結合剤成分が１４．０重量％であった。

例１に応じ、混練した配合物を混練凝集機から取り出し、冷却し、粒径０．３ｍｍ以下の粉末とした。その後この粉末配合物６５ｇを、２５ｇのＥＰＳ球（Styropor Ｐ６５６、BASF社製、粒径：０．３〜０．４ｍｍ）と実験用ミキサー内で混和し、室温にてプレス圧力２００×１０⁵Ｐａで６０×９０×１２ｍｍ³の寸法の圧縮粉に加圧成形した。

例１と同様、圧縮粉を７０×１００×２０ｍｍ³の寸法の発泡した圧縮粉に加工し、引続き融解物質を抽出すべく、溶剤としての酢酸エチル中に貯蔵した。減圧蒸留後に存在した成形体の重さ６２ｇと７０×１００×２０ｍｍ³の寸法は変わらなかった。配合物の所期重量と比較してその時点の重量損は２８ｇであり、これは理論上抽出可能な材料３１．５ｇの分量の８９％に相当する。

ポリスチレンと結合剤成分の残りの分量を５００℃で、空気中で熱分解し、６０分間１５５０℃で焼結した後、この焼結成形体の寸法は６０×８６×１７ｍｍ³、重量は５６ｇであった。これは約０．６４ｇ／ｃｍ³の密度、即ち８４％の気孔容積に相当する。マクロ気孔の平均直径は０．６０ｍｍであった。この焼結体は予防措置なしで、僅かな破損の危険の下に取り扱いかつ利用可能な程に機械的に安定であり、破損しにくい。

Claims (15)

1. セラミックス粉末及び／又は金属粉末を結合剤成分と混合し、有機及び／又は無機の発泡剤を加えることにより熱可塑的に融解する成形配合物を調製し、この成形配合物を溶解状態に移行させ、造形装置に入れ、これを発泡剤により発泡させ、発泡した成形配合物を固化し、発泡剤及び有機成分を除去し、このように処理した成形体を焼結する製造工程により気泡質の焼結成形体を製造する方法において、発泡剤として発泡性ポリスチレン粒子を使用し、発泡工程を、成形配合物の膨張スペースを残す型内で、それぞれ成形配合物中の閉鎖スペースを塞ぐ、幅の狭い直径配分の個々のポリスチレンの泡粒子を形成すべく８ ０〜１３０℃の温度で行うことを特徴とする気泡質の焼結成形体の製造方法。
2. 粒径のばらつきが小さく、平均粒径０．１〜５ｍｍの球状のポリスチレン粒子を使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. モノマのスチレン及びアクリル酸エステル又はアクリルニトリルから成る共重合体を発泡剤として使用することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. ペンタン又はヘキサンを含むポリスチレンを発泡剤として使用することを特徴とする請求項１から３の１つに記載の方法。
5. 発泡剤を、予め発泡させていない固体の粒状物として成形配合物用混合物中に混和することを特徴とする請求項１から４の１つに記載の方法。
6. 成形体中に気孔を形成するため、成形配合物を発泡性ポリスチレン粒子により空間分離し、付加的に他の熱的に不安定な気体遊離性物質を少量混和することを特徴とする請求項１から５の１つに記載の方法。
7. 成形配合物に、ポリスチレン粒子を加えて、それから空間的に分離して、化学的に可溶な、又は熱分解により揮発する空間占有粒子を、成形配合物中に気孔を形成すべく混和することを特徴とする請求項１から５の１つに記載の方法。
8. 発泡時に、焼結成形体の容積に対して、気泡を形成する気孔の容積率を３０〜８５％とすることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の方法。
9. 平均直径０．１〜１０ｍｍの気孔と、焼結成形体の状態で６０〜８５％の気孔容積率で、気泡形成性の気孔を形成することを特徴とする請求項１から８の１つに記載の方法。
10. 発泡剤及び有機性成分を有機溶剤中で溶解させることで除去することを特徴とする請求項１から９の１つに記載の方法。
11. 発泡剤を熱分解により除去することを特徴とする請求項１から１０の１つに記載の方法。
12. 造形プロセス及び発泡プロセスを抽出処理後に行うことを特徴とする請求項１から１１の１つに記載の方法。
13. 金属粉末をＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ及び／又は貴金属の群から純金属として、酸化物、窒化物及び／又は水素化物として成形配合物の混合物中に入れることを特徴とする請求項１から１２の１つに記載の方法。
14. 金属粉末を超硬合金類の形で成形配合物用混合物中に入れることを特徴とする請求項１から１３の１つに記載の方法。
15. 主たる重量割合として極めて多量のポリアミドを含む種々の結合剤成分の混合物を使用することを特徴とする請求項１から１４の１つに記載の方法。