JPH01159304A - 射出成形用バインダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は射出成形用金属を製造する場合に使用される射
出成形用バインダーに関する。

「従来の技術」 従来、射出成形用バインダーとして種々のものが考えら
れているが、いずれも架橋型高分子等が使用されている
ため、脱バインダーに長時間がかかるとともに、脱バイ
ンダー時にバインダーが膨張や収縮を長時間にわたって
繰返したりして、成形品の精度を狂わせたり、成形品の
微小な部分を破損させてしまうという欠点がある。

さらに脱バインダーが完全に行なわれず、炭素化合物と
なって、合金拡散焼結工程で、これを組織内に巻込み、
金属間化合物を生成し、完全な金属製品になりえず、本
来の密度が得られず、また、割れやチッピングの原因に
なる欠点も内包している。

このため、金属粉末の射出成形技術が脚光を受けている
わりには実用化が進んでいない。この原因は射出成形用
バインダーが実用化のネックとなっているからである。

ここで、金属粉末に射出成形用バインダーを混合して射
出成形によって所定の射出成形品にした後、脱バインダ
ーおよび合金拡散焼結を行なって焼結製品を製造するが
、この場合、最終目的製品の品質が、 ■ＪＩＳ規格に基く組成材質であること。

■切削や研削などのマンシング加工なしで、必要に応じ
た複雑多次元の高精度寸法を造りだせること。

■ＪＩＳ規格に倣った高密度の適性比重と機械的、電気
的、磁気的等の性質で満たされていることである。

そして、焼結製品の完成度の決定的要因が、射出成形工
程後の脱バインダー工程において要求される機能を有す
バインダーの選定にある。

以下、射出成形用バインダーについて公式を交じえなが
ら説明する。

高分子を射出成形用バインダーとして用いた場合の分解
方法には分解運動誘発および分解連鎖運動エネルギーが
必要である。このエネルギー伝達方法として、 ■物理均分解く機械的分解、光分解、放射線分解、熱分
解など） ■化学的分解（ＩＯ化、加水分解など化学試薬による分
解） ■微生物分解（微生物、バクテリア、昆虫などによる分
解） ■並びに上記■■■の組合せ複合技術による分解がある
。

これらは分解の目的材質によって分解方法を選定し利用
する。

高分子構造がこれらの方法により切断されると、当然分
子分解が起こり、ミクロオーダーとして分子自身は、分
子ｍの低下、架橋成形、特定基の生成、低分子分解物の
生成をきたし、マクロオーダーとしての材料の機械的諸
性能の低下、形態安定性の低下、着色、酸化脆化、電気
的諸性質の低下、表面変性、その他各種性能の低下など
に大きな影響を与える。

逆に所見すると、これらの性質の変化から分解の量など
を知ることができる。

分解に与える物理的諸条件の影響としてはパーツ（製品
）の状態、雰囲気、ｒＭ境、処理条件などが大きな因子
となる。

当然ながら、高分子の種類や構造も大きな影響を与える
。つまり、高分子の化学構造、立体規則性、分子量分布
、分子量、枝の長さおよび分子内分布、置換基、末端基
、共重合信組ｍおよび分布、グラフト共重合体のグラフ
ト部の長さおよび分布、架橋状態などが分解方法によっ
て大きな影響を与える因子である。

また添加物も同じく大きな影響を与える。触媒となる金
属化合物、溶媒、酸化防止剤、酸化促進剤、紫外線安定
剤、紫外線不安定剤、ラジカル補促剤、増感剤、帯電剤
、帯電防止剤、耐焔性処理剤、可塑剤、充填剤、等が高
分子崩壊の因子そのものである。

高分子の主鎖切断は２つの型に分けることができる。主
鎖のランダム分解（統計約分＠）は確率法則に従って、
揮発性分解生成物やモノマー的低分子分解物の生成は少
なく、平均分子量の低下が急速である。

主鎖の中に弱結合が存在したり、不均一な糸類や状態で
の分解などではランダム分解とは異った分解をする。ま
た機械的切断のみでは、限界重合度が存在し、希薄溶液
中の切断の場合には切断位置が末端に近いほど切断され
やすい末端型、同じく中心に近いほど切断しやすいセン
ター型などがあり、ランダム分解とはならない。

また、高分子の性質、構造、状態、分解条件などによっ
ては解重合のように一度生成した切断点からモノマーが
次々と脱離（ジッパ−反応）したり、側鎖の分解、脱離
、架橋、不溶化等の種々の反応が競争的に起こる場合が
あるが、これもランダム分解とはならない。

ここで、本発明に用いる射出成形用バインダー選定の考
察を述べると、主としてＣ−Ｃ結合からなる高分子につ
いての切断反応を見ると、反応は共有結合の切断による
ラジカル解離になり、重合と同じように扱うことが可能
である。もちろん、縮合系高分子その他では官能基また
はその近くの結合解離エネルギーが低く、切断しゃすい
ものが多い。

はじめに、主鎖または側鎖の、切断により高分子ラジカ
ルが生じる。

主鎖切断式 ％式％ 側鎖切断式 〜ＣＨ２−ＣＲ１Ｒ２〜→〜ｃＨ２−ｃＲ１〜＋Ｒ２ 通常、主鎖のＣ−Ｃ結合の結合解離エネルギーは６０〜
９０ｋＣａｌ／１１１０１であり、側鎖は例えばＣ−Ｈ
結合は８０〜１００ｋｃａｌ／ｌｏｔで、ともに切断に
は相当のエネルギーを必要とする。

このエネルギーは、酸素のない場合は３００〜５００℃
の天井温度などに近い温度で加熱するとか、光や放射線
などとなる。側鎖切断で生成した側鎖ラジカルは主鎖の
結合解離エネルギーを２０〜４０ｋｃａｔ／１０１　と
低下させるので、普通の化学反応が起こる温度で、側鎖
ラジカルが生成すると、次に主鎖切断が容易に起こり、
末端ラジカルと末端ビニル型の高分子になる。

これはβ切断でラジカルのβ位の結合が切れる。

主鎖切断式 ％式％ このようにして、生成した主鎖末端ラジカルは、高分子
の連鎖移動によって再び側鎖ラジカルを生成する。

連鎖移動式 ％式％ この高分子側鎖ラジカルは再びβ切断により、主鎖が切
断し、主鎖ラジカルが生成し、こうして連鎖反応的に切
断をリピートする。しかし、高分子の種類、分解条件に
よっては、列記してきた生長反応と異なり、ポリ−α−
メチルスチレン、ポリメタクリル酸メチルなど、本発明
で選定した高分子は逆反応を起こし、主鎖末端ラジカル
から、七ツマ−から脱離してゆく。

モノマー脱離式 ％式％ この反応が次々つぎと起こると解重合になる。

側鎖ラジカルは主鎖切断の代りに側鎖切断によりビニル
型ラジカルになり、これがさらに移動反応型架橋などに
より架橋高分子が生成する場合もあるが反応系に酸素が
存在すると末端および側鎖にパーオキサイドラジカルに
生成し水素の引抜きによりハイドロパーオキサイドにな
る。

これがさらに分解し、オキシラジカルが生成し、主鎖切
断、水素引抜きをくり返し続ける。

溶媒が共存する液相では溶媒への連鎖移動が起これば主
鎖切断は抑制されるので溶媒の液相時共存する方法は行
なわない。

高分子の水素の引抜き反応が律速段階であり、引き抜か
れやすい水素を持つ高分子は酸化劣化を受けやすい。ラ
ジカル発生剤を加えて分解反応の開始を早くしたり金属
塩を添加して生成したハイドロパーオキサイドの分解を
加速して、全体としての高分子の分解反応を促進させる
。

高分子側鎖の分解において、側鎖の官能基は結合解離エ
ネルギーを主鎖のＣ−Ｃ結合よりは低く、容易に分解す
る。またポリ塩化ビニルなどの熱分解では側鎖の脱離反
応に伴って主鎖に二重結合が生成し、これがさらに分解
反応を進めたり、環化、芳香族化、炭化したりして崩壊
型高分子の選定対象になる。

「本明の目的」 本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、射出成形時の
成形性、保形性が優秀で脱バインダーを従来の２分の１
以下の時間で行なうことができるとともに、射出成形品
が脱バインダーの前後工程で変形や割れを起こしたり、
脱バインダー後の焼結工程で割れたり、金属間化合物を
生成したりする原因を効率良く防止することができ、高
精度、高密度の金属製品を得ることができる射出成形用
バインダーを得るにある。

「本発明の目的を達成するための手段」本発明は低温で
脱バインダーを図ることのできる低温用バインダーと、
この低温用バインダーに所定の割合で混合された高温で
脱バインダーを効率良く図ることのできる崩壊型高分子
を用いた高温用バインダーとからなることを特徴として
いる。

「本発明の実施例」 以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の射出成形用バインダーで、この射出成形用バイ
ンダーは低温で脱バインダーを迅速にかつ均質に図るこ
とのできる低温用バインダーと、この低温用バインダー
に所定の割合で混合された高温で脱バインターを効率良
く図ることのできる崩壊型高分子を用いた高温用バイン
ダーとから構成されている。

前記低温用バインダーはパラフィン系低分子量化合物、
芳香族炭化水素系低分子量化合物、アルコール系低分子
量化合物、エーテル系低分子量化合物、アルデヒド系低
分子量化合物、カルボン酸系低分子量化合物、エステル
系低分子量化合物、アミド系低分子量化合物、変性ワッ
クス、石油系ワックス、合成系昇華性炭化水素化合物、
天然系ワックス等で約５０℃〜１５０℃で脱バインダー
が図れるものが使用される。

また、この低温用バインダーは低温域での可塑性と高温
用バインダーの脱バインダーを効率良くできるように射
出成形品に微細なサブミクロンの流動排出孔を形成する
ために使用される。

前記高温用バインダーはポリテトラフルオロエチレン、
ポリイソブチレン、ポリ−α−メチルスチレン、ポリメ
タクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタアクリ
ルアミド、ポリ塩化ビニリデン等の加熱または４０００
オングストローム以上の高周波照射、化学的解重合反応
処理、物理的変性反応処理等で主鎖開裂反応による主鎖
ラジカル運動で、主鎖が切断され分子崩壊を円滑に均質
に起こす崩壊型高分子で約１５０℃〜６００℃で効率良
く脱バインダーが図れるものが使用される。

また、この高温用バインダーは射出成形後の射出成形品
から焼結までの成形品の破損を確実に防止するとともに
、従来の２分の１の時間で脱バインダーを行なうために
使用される。

なお、前記低温用バインダーと高温用バインダーとの混
合割合は標準使用の場合には、低温用バインダーが５０
％以上、高混用バインダーが５０％以下のものが使用さ
れる。

また、小さくて軽い製品を射出成形する場合には、低温
用バインダーの比率を大きくした混合割合にし、大きい
製品を射出成形する場合には、高温用バインダーの比率
を大きくした混合割合にしたものを使用する。

上記構成の射出成形用バインダーは、溶解金属を高圧ガ
スあるいは水アトマイズ装置を用いてパウダー状の３０
０ミクロン以下、好ましくは１０ミクロンの平均粒度の
微細な金属粒子または金属を超微粉砕機あるいは化学的
処理による微粉体化処理、ボールミル等を用いてパウダ
ー状の微細な球状あるいはほぼ球状の金属粒子に所定量
加えた常温で溶媒混錬することにより、金属粒子の外表
面をバインダーでコートするように強く結合させること
ができる。

このようにバインダーを結合させたバインダー付金属粒
子を用いて射出成形した製品から脱バインダーを図る場
合、５０℃〜１５０℃の加熱または４０００オングスト
ローム以上の高周波照射、化学的解重合反応処理、物理
的変性反応処理等で低温用バインダーが射出成形製品よ
り除去（脱バインダー）することができる。この低温用
バインダーの脱バインダーによって、射出成形用製品に
流動排出孔ができる。

次に１５０℃〜６００℃の加熱または４０００オングス
トローム以上の高周波照射、化学的解重合反応処理、物
理的変性反応処理等で高温用バインダーが気相または液
相トラップにより射出成形製品の微小気孔を介して効率
良く脱バインダーすることができる。

すなわち、高温用バインダーは崩壊型高分子が用いられ
ているため、主鎖がランダムに切断されて重合度が次第
に低下する主鎖切断低分子化反応が生じ、再結合反応や
架橋性が増すことがないからである。

「本発明の効果」 以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に
列挙する効果がある。

（１）低温で脱バインダーを図ることのできる低温用バ
インダーと、この低温用バインダーに所定の割合で混合
された高温で脱バインダーを効率良く図ることのできる
崩壊型高分子を用いた高温用バインダーととで構成され
ているので、脱バインダーを図る場合に、低温用バイン
ダーを脱バインダーした後、高温用バインダーを脱バイ
ンダーすることができる。したがって、低温用バインダ
ーを除去した時に射出成形製品にできる流動排出孔を利
用して高温用バインダーを気相または液相トラップによ
り除去できるので、効率良く脱バインダーを図ることが
できる。

（２）前記（１）によって、崩壊型高分子を用いた高温
用バインダーを使用しているので、脱バインダー時に従
来のように側鎖開裂反応による側鎖ラジカルによって再
共重合反応や架橋活動が活発化することなく、主鎖がラ
ンダムに切断されて重合度が速やかに解重合し、架橋型
高分子の重合の場合とは逆の過程を辿って完全にモノマ
ーに解離してゆく主鎖切断低分子化反応が生じ、短時間
に脱バインダーを図ることができる。

（３）高温用バインダーは加熱または４０００オングス
トローム以上の高周波照射、化学的解重合反応処理、物
理的変性反応処理等で崩壊する崩壊型高分子を用いてい
るので、脱バインダーを精度を犯すことなく正確に簡単
な処理で行なうことができる。

特　　許　　出　　願　　人 セコメックス株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）低温で流動可塑性機能が十分に働き、かつ低温で脱
   バインダーを図ることのできる低温用バインダーと、こ
   の低温用バインダーに所定の割合で混合された高温で保
   形機能が十分に働き、かつ高温で脱バインダーを効率良
   く図ることのできる崩壊型高分子を用いた高温用バイン
   ダーとからなることを特徴とする射出成形用バインダー
   。 ２）低温用バインダーはパラフィン系低分子量化合物、
   芳香族炭化水素系低分子量化合物、アルコール系低分子
   量化合物、エーテル系低分子量化合物、アルデヒド系低
   分子量化合物、カルボン酸系低分子量化合物、エステル
   系低分子量化合物、アミド系低分子量化合物、合成系昇
   華性炭化水素化合物、変性ワックス、石油系ワックス、
   天然系ワックス等で約５０℃〜１５０℃で脱バインダー
   が図れるものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の射出成形用バインダー。 ３）高温用バインダーはポリテトラフルオロエチレン、
   ポリイソブチレン、ポリ−α−メチルスチレン、ポリメ
   タクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタアクリ
   ルアミド、ポリ塩化ビニリデン等を加熱または４０００
   オングストローム以上の高周波照射、化学的解重合反応
   処理、物理的変性反応処理等で主鎖開裂反応による主鎖
   ラジカル運動で、主鎖が切断され分子崩壊を円滑に均質
   に起こす崩壊型高分子で、約１５０℃〜６００℃で脱バ
   インダーが図れるものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の射出成形用バインダー
   。