JP3434865B2 - セラミックス製品の射出成形による製造方法 - Google Patents
セラミックス製品の射出成形による製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は射出成形により、焼き上
げ面の表面粗さを向上させたセラミックスの製造方法に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、産業機械用部品、電子工業用
部品などのさまざまな分野に、アルミナ、ジルコニア、
炭化珪素、窒化珪素等のセラミックス製品が広く使用さ
れている。これらのセラミックス製品を製造する場合
は、所定の組成に調合した原料粉末に成形バインダーを
添加してスプレードライ等で造粒し、プレス成形を行っ
た後、所定の条件で焼成する方法が一般的である。 【０００３】また、棒状や管状の製品の場合は押出成形
が行われ、この場合は、セラミックスの一次原料として
比表面積４〜６ｍ2 ／ｇ、平均粒径１〜２μｍの粉末を
使用し、結合剤、可塑剤、水等を成形バインダーとして
添加混練して杯土を得た後、押出成形機にて成形し、乾
燥させて本焼成を行うようになっている。 【０００４】いずれの製法においても最終製品に仕上げ
るために、焼成後最終製品の形状までダイヤモンド砥石
による研削加工を行っている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の製法
で得られた焼結体は、焼成後の焼き上げ面の表面が粗い
ため、研削時に荒研削と仕上げ加工の２工程が必要であ
った。そのため、研削工程に時間がかかるだけでなく、
高価で寿命の短いダイヤモンド砥石を荒研削と仕上げ加
工の２工程で別々に用意しなければならず、コストが高
いものであった。 【０００６】また複雑形状の製品であれば、製品形状に
応じた形状の総形ダイヤモンド砥石も必要となり、加工
時間が長くなりまた多大なコストがかかることになる。 【０００７】そこで、本発明はセラミックスの焼き上げ
面の面粗さを良くすることにより、荒研削を省略し、研
磨時間を短縮して生産効率を向上させることを目的とす
るものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、比表面積１２
〜２５ｍ２／ｇ、平均粒径０．２〜０．７μｍのジルコ
ニアセラミック原料粉末に所定のバインダーを添加し、
内面の表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下の超硬合金か
らなる金型を用いて射出成形した後、所定の条件で焼成
することによって、焼き上げ面の表面粗さ（Ｒａ）が
０．２μｍ以下で結晶粒径０．２〜０．５μｍの焼結体
を得た後、仕上げ加工のみを施すことによってセラミッ
クス製品を製造するようにしたものである。 【０００９】つまり、本発明は、まず比表面積が大きく
平均粒径の小さいセラミック原料粉末を用いることによ
って、焼結体の焼き上げ面の表面粗さを小さくするよう
にした。これは、比表面積が大きく平均粒径の小さい原
料を用いることによって、焼き上げ面における結晶粒子
径も小さくなるため、表面状態が密となり表面粗さを小
さくできるのである。 【００１０】そして、原料粉末の比表面積を１２〜２５
ｍ2 ／ｇとしたのは、１２ｍ2 ／ｇより小さいと焼き上
げ面の表面粗さを０．２μｍ以下とすることができず、
一方２５ｍ2 ／ｇより大きくすると脱脂時にクラックが
生じやすくなるためである。また、原料粉末の平均粒径
を０．２〜０．７μｍとしたのは、０．２μｍより小さ
いと脱脂性が悪くなってクラックが発生しやすく、一方
０．７μｍより大きいと焼き上げ面の表面粗さを０．２
μｍ以下とすることができないためである。 【００１１】さらに、本発明は、内面を極めて滑らかな
面とした金型を用いて射出成形することを特徴とする。
ここで、金型内面の表面粗さは、そのまま成形体に写し
取られることから、最終焼結体の焼き上げ面の表面粗さ
（Ｒａ）を０．２μｍ以下とするためには、金型内面の
表面粗さ（Ｒａ）も０．２μｍ以下とする必要があり、
好ましくは０．１μｍ以下とする。また、射出成形法で
成形することにより、上記のように金型内面の表面粗さ
を写し取ることができるとともに、複雑形状品でも成形
できることから、焼成後の研削を容易にできる。なお、
金型の材質としては、超硬合金を用いれば良い。 【００１２】そして、これらの条件を満たすことによっ
て、焼結体の焼き上げ面での表面粗さ（Ｒａ）を０．２
μｍ以下と滑らかにすることが可能となる。なお、本発
明においてセラミックスの焼き上げ面とは、研削を一切
施していない焼成したままの面のことであり、焼き上げ
面の表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とすれば、この
焼結体に対しては荒研削の必要がなく、仕上げ加工のみ
でよいことから、研磨工程を簡略化でき低コストとでき
るのである。 【００１３】 【００１４】なお、本発明の製造方法は、例えば繊維や
釣糸を案内するための各種糸道、金属線材や板材等を案
内するためのガイドローラなど滑らかな表面を必要とす
る製品に好適に用いることができる。 【００１５】 【実施例】以下、本発明実施例としてジルコニアセラミ
ックスを用いた例を説明する。 【００１６】３モル％のＹ2 Ｏ3 を含むＺｒＯ2 原料粉
末として、表１に示すように比表面積と平均粒径の異な
るものを用意した。それぞれの原料粉末１００重量部に
対し、成形バインダーとして熱可塑性樹脂とワックスを
合計２０重量部添加して加圧混練を行い、コンパウンド
を得た。その後、内面の表面粗さを０．１μｍとした金
型を用いて射出成形機で成形を行い、脱脂後１４５０℃
にて焼成して、焼き上げ面の表面粗さを測定した。 【００１７】また、比較例として、同一組成の原料を用
いて押出成形とプレス成形により成形した後、同じ条件
で焼成して焼き上げ面の表面粗さを測定した。結果は表
１に示す通りである。 【００１８】 【表１】【００１９】表１中Ｎｏ．１〜３に示すように、比表面
積６ｍ2 ／ｇ、平均粒径１．０μｍの同じ原料を用いて
も、押出成形品では表面粗さ（Ｒａ）０．６０μｍ、プ
レス成形品では表面粗さ（Ｒａ）０．４９μｍと粗かっ
たのに対し、射出成形品では目標に及ばないものの表面
粗さ（Ｒａ）０．２５μｍと焼き上げ面の表面粗さを小
さくできることがわかる。 【００２０】また、射出成形品で、原料の比表面積と平
均粒径を本発明の範囲内としたＮｏ．４〜６のものは、
焼き上げ面の表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とする
ことができ、しかも原料の平均粒径を小さくするほど表
面粗さを小さくできることもわかる。これは平均粒径が
細かくなることで焼き上げ面の結晶粒径も小さくなる
為、表面状態が密となり表面粗さが良くなるものと考え
られる。実際に、本発明実施例であるＮｏ．４〜６の焼
結体における結晶粒径は０．２〜０．５μｍと小さいも
のであった。 【００２１】しかし、Ｎｏ．７のように比表面積を３０
ｍ2 ／ｇにすると、表面状態は非常によいものの脱脂性
が悪く脱脂後にクラックが発生するという問題があっ
た。従って、原料粉末の比表面積は１２〜２５ｍ2 ／
ｇ、平均粒径は０．２〜０．７μｍの範囲が良いことが
わかる。 【００２２】 【００２３】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、比表面積
１２〜２５ｍ2 ／ｇ、平均粒径０．２〜０．７μｍの原
料粉末に所定のバインダーを添加し、内面の表面粗さ
（Ｒａ）が０．２μｍ以下の金型を用いて射出成形した
後、所定の条件で焼成することによって、焼き上げ面の
表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下のセラミックス焼結
体を得ることができる。 【００２４】したがって、最終的に求められる表面粗さ
（Ｒａ）が０．２μｍ以上の製品であれば、焼き上げ面
のままで良く、研削加工を省略できることから、製造工
程を大幅に簡略化することができる。また、求められる
表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下の製品であっても、
焼き上げの面状態がよいため荒研削の必要がなく仕上げ
加工のみで良いことから、工程を簡略化し、経費、時間
を削減することが可能である。さらに射出成形により成
形することから、複雑形状の製品でも容易に製造でき
る。 【００２５】以上により、量産時は勿論のこと小量多品
種の場合でもコストダウンとサイクルタイムの大幅な削
減ができ、生産効率の向上が期待できる。
げ面の表面粗さを向上させたセラミックスの製造方法に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、産業機械用部品、電子工業用
部品などのさまざまな分野に、アルミナ、ジルコニア、
炭化珪素、窒化珪素等のセラミックス製品が広く使用さ
れている。これらのセラミックス製品を製造する場合
は、所定の組成に調合した原料粉末に成形バインダーを
添加してスプレードライ等で造粒し、プレス成形を行っ
た後、所定の条件で焼成する方法が一般的である。 【０００３】また、棒状や管状の製品の場合は押出成形
が行われ、この場合は、セラミックスの一次原料として
比表面積４〜６ｍ2 ／ｇ、平均粒径１〜２μｍの粉末を
使用し、結合剤、可塑剤、水等を成形バインダーとして
添加混練して杯土を得た後、押出成形機にて成形し、乾
燥させて本焼成を行うようになっている。 【０００４】いずれの製法においても最終製品に仕上げ
るために、焼成後最終製品の形状までダイヤモンド砥石
による研削加工を行っている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の製法
で得られた焼結体は、焼成後の焼き上げ面の表面が粗い
ため、研削時に荒研削と仕上げ加工の２工程が必要であ
った。そのため、研削工程に時間がかかるだけでなく、
高価で寿命の短いダイヤモンド砥石を荒研削と仕上げ加
工の２工程で別々に用意しなければならず、コストが高
いものであった。 【０００６】また複雑形状の製品であれば、製品形状に
応じた形状の総形ダイヤモンド砥石も必要となり、加工
時間が長くなりまた多大なコストがかかることになる。 【０００７】そこで、本発明はセラミックスの焼き上げ
面の面粗さを良くすることにより、荒研削を省略し、研
磨時間を短縮して生産効率を向上させることを目的とす
るものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、比表面積１２
〜２５ｍ２／ｇ、平均粒径０．２〜０．７μｍのジルコ
ニアセラミック原料粉末に所定のバインダーを添加し、
内面の表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下の超硬合金か
らなる金型を用いて射出成形した後、所定の条件で焼成
することによって、焼き上げ面の表面粗さ（Ｒａ）が
０．２μｍ以下で結晶粒径０．２〜０．５μｍの焼結体
を得た後、仕上げ加工のみを施すことによってセラミッ
クス製品を製造するようにしたものである。 【０００９】つまり、本発明は、まず比表面積が大きく
平均粒径の小さいセラミック原料粉末を用いることによ
って、焼結体の焼き上げ面の表面粗さを小さくするよう
にした。これは、比表面積が大きく平均粒径の小さい原
料を用いることによって、焼き上げ面における結晶粒子
径も小さくなるため、表面状態が密となり表面粗さを小
さくできるのである。 【００１０】そして、原料粉末の比表面積を１２〜２５
ｍ2 ／ｇとしたのは、１２ｍ2 ／ｇより小さいと焼き上
げ面の表面粗さを０．２μｍ以下とすることができず、
一方２５ｍ2 ／ｇより大きくすると脱脂時にクラックが
生じやすくなるためである。また、原料粉末の平均粒径
を０．２〜０．７μｍとしたのは、０．２μｍより小さ
いと脱脂性が悪くなってクラックが発生しやすく、一方
０．７μｍより大きいと焼き上げ面の表面粗さを０．２
μｍ以下とすることができないためである。 【００１１】さらに、本発明は、内面を極めて滑らかな
面とした金型を用いて射出成形することを特徴とする。
ここで、金型内面の表面粗さは、そのまま成形体に写し
取られることから、最終焼結体の焼き上げ面の表面粗さ
（Ｒａ）を０．２μｍ以下とするためには、金型内面の
表面粗さ（Ｒａ）も０．２μｍ以下とする必要があり、
好ましくは０．１μｍ以下とする。また、射出成形法で
成形することにより、上記のように金型内面の表面粗さ
を写し取ることができるとともに、複雑形状品でも成形
できることから、焼成後の研削を容易にできる。なお、
金型の材質としては、超硬合金を用いれば良い。 【００１２】そして、これらの条件を満たすことによっ
て、焼結体の焼き上げ面での表面粗さ（Ｒａ）を０．２
μｍ以下と滑らかにすることが可能となる。なお、本発
明においてセラミックスの焼き上げ面とは、研削を一切
施していない焼成したままの面のことであり、焼き上げ
面の表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とすれば、この
焼結体に対しては荒研削の必要がなく、仕上げ加工のみ
でよいことから、研磨工程を簡略化でき低コストとでき
るのである。 【００１３】 【００１４】なお、本発明の製造方法は、例えば繊維や
釣糸を案内するための各種糸道、金属線材や板材等を案
内するためのガイドローラなど滑らかな表面を必要とす
る製品に好適に用いることができる。 【００１５】 【実施例】以下、本発明実施例としてジルコニアセラミ
ックスを用いた例を説明する。 【００１６】３モル％のＹ2 Ｏ3 を含むＺｒＯ2 原料粉
末として、表１に示すように比表面積と平均粒径の異な
るものを用意した。それぞれの原料粉末１００重量部に
対し、成形バインダーとして熱可塑性樹脂とワックスを
合計２０重量部添加して加圧混練を行い、コンパウンド
を得た。その後、内面の表面粗さを０．１μｍとした金
型を用いて射出成形機で成形を行い、脱脂後１４５０℃
にて焼成して、焼き上げ面の表面粗さを測定した。 【００１７】また、比較例として、同一組成の原料を用
いて押出成形とプレス成形により成形した後、同じ条件
で焼成して焼き上げ面の表面粗さを測定した。結果は表
１に示す通りである。 【００１８】 【表１】【００１９】表１中Ｎｏ．１〜３に示すように、比表面
積６ｍ2 ／ｇ、平均粒径１．０μｍの同じ原料を用いて
も、押出成形品では表面粗さ（Ｒａ）０．６０μｍ、プ
レス成形品では表面粗さ（Ｒａ）０．４９μｍと粗かっ
たのに対し、射出成形品では目標に及ばないものの表面
粗さ（Ｒａ）０．２５μｍと焼き上げ面の表面粗さを小
さくできることがわかる。 【００２０】また、射出成形品で、原料の比表面積と平
均粒径を本発明の範囲内としたＮｏ．４〜６のものは、
焼き上げ面の表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とする
ことができ、しかも原料の平均粒径を小さくするほど表
面粗さを小さくできることもわかる。これは平均粒径が
細かくなることで焼き上げ面の結晶粒径も小さくなる
為、表面状態が密となり表面粗さが良くなるものと考え
られる。実際に、本発明実施例であるＮｏ．４〜６の焼
結体における結晶粒径は０．２〜０．５μｍと小さいも
のであった。 【００２１】しかし、Ｎｏ．７のように比表面積を３０
ｍ2 ／ｇにすると、表面状態は非常によいものの脱脂性
が悪く脱脂後にクラックが発生するという問題があっ
た。従って、原料粉末の比表面積は１２〜２５ｍ2 ／
ｇ、平均粒径は０．２〜０．７μｍの範囲が良いことが
わかる。 【００２２】 【００２３】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、比表面積
１２〜２５ｍ2 ／ｇ、平均粒径０．２〜０．７μｍの原
料粉末に所定のバインダーを添加し、内面の表面粗さ
（Ｒａ）が０．２μｍ以下の金型を用いて射出成形した
後、所定の条件で焼成することによって、焼き上げ面の
表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下のセラミックス焼結
体を得ることができる。 【００２４】したがって、最終的に求められる表面粗さ
（Ｒａ）が０．２μｍ以上の製品であれば、焼き上げ面
のままで良く、研削加工を省略できることから、製造工
程を大幅に簡略化することができる。また、求められる
表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下の製品であっても、
焼き上げの面状態がよいため荒研削の必要がなく仕上げ
加工のみで良いことから、工程を簡略化し、経費、時間
を削減することが可能である。さらに射出成形により成
形することから、複雑形状の製品でも容易に製造でき
る。 【００２５】以上により、量産時は勿論のこと小量多品
種の場合でもコストダウンとサイクルタイムの大幅な削
減ができ、生産効率の向上が期待できる。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 35/00 - 35/638
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】比表面積１２〜２５ｍ２／ｇ、平均粒径
０．２〜０．７μｍのジルコニアセラミック原料粉末に
所定のバインダーを添加し、内面の表面粗さ（Ｒａ）が
０．２μｍ以下の超硬合金からなる金型を用いて射出成
形した後、所定の条件で焼成することによって、焼き上
げ面の表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下で結晶粒径
０．２〜０．５μｍの焼結体を得た後、仕上げ加工のみ
を施すことを特徴とするセラミックス製品の射出成形に
よる製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33263293A JP3434865B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | セラミックス製品の射出成形による製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33263293A JP3434865B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | セラミックス製品の射出成形による製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187754A JPH07187754A (ja) | 1995-07-25 |
| JP3434865B2 true JP3434865B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=18257128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33263293A Expired - Fee Related JP3434865B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | セラミックス製品の射出成形による製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3434865B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107056285A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-08-18 | 江苏铭百圣耐火有限公司 | 一种注射成型塑基氧化锆陶瓷产品的生产工艺流程 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33263293A patent/JP3434865B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07187754A (ja) | 1995-07-25 |
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