JPH0219401A - 成形用組成物、製造法および使用法 - 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］ 本発明は成形用組成物、製造法および使用法に関する。

さらに詳しくは、セラミック粉末や金属粉末の成形用組
成物、製造法および使用法に関する。

［従来の技術］ 従来、成形用組成物、たとえば射出成形用組成物として
、メタクリル酸エステル共重合体とエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体または、メタクリル酸エステル共重合体と低
密度ポリエチレンを有機バインダーとして用いたものが
ある（たとえば、特開昭５９−２２９４０３号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしこのものは、成形体から有機物を加熱により除去
する工程（以下脱脂工程と略記）並びに、脱脂工程に続
く焼結工程で熱変形を起こす。

［問題を解決するための手段］ 本発明者らは、脱脂工程で熱変形を起こさず成形体の形
状を保持し、成形体から有機物を加熱により除去可能な
成形用組成物を得るべく鋭意検討した結果、本発明に到
達した。

すなはち、本発明は：セラミック粉末および／または金
属粉末（ａ）、有機バインダー（ｂ）および（ｂ）より
高い熱変形温度を有する合成樹脂粉末（ｃ）からなるこ
とを特徴とする成形用組成物；セラミック粉末および／
または金属粉末（ａ）、有機バインダー（ｂ）および（
ｂ）より高い熱変形温度を有する合成樹脂粉末（ｃ）を
加熱、混練することを特徴とする成形用組成物の製造法
；セラミック粉末および／または金属粉末（ａ）、有機
バインダー（ｂ）および（ｂ）より高い熱変形温度を有
する合成樹脂粉末（ｃ）からなる組成物を射出成形し、
Ｃｂ）および（ｃ）の一部もしくは全部を加熱除去する
ことを特徴とする成形用組成物の使用法である。

本発明において、（ｂ）より高い熱変形温度を有する合
成樹脂粉末としては、アクリル酸系樹脂［ポリアクリル
酸、ポリアクリル酸エステル（ポリアクリル酸メチル、
ポリアクリル酸ブチルなと）、アクリル酸ブチル−アク
リロニトリル共重合体、ポリメタクリル酸エステル（ポ
リメタクリル酸メチル、ポリメタアクリル酸ブチルなと
）メタクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体など
］、炭化水素系樹脂［ポリエチレンエチレン共重合体（
エチレン−酢酸ビニル共重合体など）、ポリプロピレン
、ポリブテン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、ポリ
−α−メチルスチレン、スチレン共重合体（スチレン−
酢酸ビニル共重合体など）など］、］炭化水素系−アク
リル酸系共重合樹脂エチレン−アクリル酸エステル共重
合体（エチレン−アクリル酸メチル共重合体など）、エ
チレン−メタクリル酸エステル共重合体（エチレン−メ
タクリル酸メチル共重合体など）、エチレン−アクリル
酸共重合体、スヂレンーアクリル酸エステル共重合体（
スチレン−アクリル酸メチル共重合体など）、スチレン
−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリ
ル酸メチル共重合体など）、スチレン−メタクリル酸共
重合体など］、ビニルアルコール系樹脂［ポリ酢酸ビニ
ル、ポリビニルアセタール（ポリビニルアセタール、ポ
リビニルアセトアセタール、ポリビニルブチラールなど
）、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル（ポリ
ビニルメチルエーテルなど）などコなどの不飽和重合型
樹脂の粉末、および、これらの樹脂の架橋性単量体を重
合してなる架橋物の粉末があげられる。

架橋性単量体としては、ビス（メタ）アクリルアミド化
合物（Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドなと）、
ジまたポリビニル化合物（ジビニルベンゼン、ジビニル
トルエン、ジビニルエーテル、ジビニルケトン、トリビ
ニルベンゼンなど）、ポリオール類と不飽和モノまたは
ポリカルボン酸とのジまたはポリエステル（グリセリン
トリアクリレートなど）、ポリオール類のジーまたはポ
リ（メタ）アリルエーテル［アルキレングリコールのジ
ーまたはポリ−（メタ）アリルエーテルなどコなどがあ
げられる。架橋性単量体のうちで好ましいものは、ジま
たはポリビニル化合物、ビスメタクリルアミド、ポリオ
ール類と不飽和モノカルボン酸とのジーまたはポリエス
テルであり、特に好ましいものはＮ、　Ｎ’−メチレン
ビスアクリルアミド、ジビニルベンゼン、エチレングリ
コールジアクリレートおよびトリメチロールプロパント
リアクリレートである。

また、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート
など）、ポリアミド樹脂（ナイロン６６など）、ポリイ
ミド樹脂、ポリスルホン、ポリパラフェニレンなどの縮
合重合型樹脂の粉末、およびこれらの樹脂の架橋性４ぬ
吻を共重合させてなる架橋物の粉末があげられる。架橋
性Ａ　’Ｃ９ｊｆｌ）としては縮合重合反応を起こす反
応基を少なくとも３個以上有する化合物［ポリカルボン
酸類（芳香族ポリカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸類
なと）、ポリアミン類（芳香族ポリアミン、脂肪族ポリ
アミン、ポリアルキレンポリアミンなど）、ポリオール
類（グリセリンおよびアルキレンオキサイド付加物、ペ
ンタエリスリトールおよびアルキレンオキサイド付加物
など）などコがあげられる。　　熱硬化性樹脂粉末とし
ては、フェノール樹脂、尿素樹脂、また半合成高分子物
たとえば、ニトロセルロース、酢酸セルロースなどの樹
脂粉末も使用することができる。

これら合成樹脂粉末は２種以上の混合物として使用する
ことができる。これらのうち好ましくは不飽和重合型樹
脂の架橋物の粉末、熱変形温度１２０℃以上の縮合重合
型樹脂粉末（不飽和ポリエステル樹脂粉末、ボリアリレ
ート樹脂粉末、ポリイミド樹脂粉末など）および熱硬化
型樹脂粉末であり、さらに好ましくは架橋ポリスチレン
樹脂粉末、架橋エチレン−アクリル酸重合体樹脂粉末、
アクリル酸エステル共重合体架橋物樹脂粉末、スチレン
−アクリル酸エステル共重合体架橋物樹脂粉末、エポキ
シ系樹脂粉末、フェノール樹脂粉末である。

使用可能な合成樹脂粉末の粒径は特に限定されるもので
はないが、使用するセラミック粉末および／または金属
粉末の粒径および粒径分布に合わせ最適な粒径の合成樹
脂粉末を選定するのが良い。

好ましくは、使用するセラミック粉末および／または金
属粉末の平均粒径より小さい平均粒径の合成樹脂粉末で
あり、さらに好ましくは、使用するセラミック粉末およ
び／または金属粉末の平均粒径の１／２以下の平均粒径
の合成樹脂粉末である。

これらの合成樹脂粉末は、樹脂作成時粉末状に作成した
樹脂粉末であっても、樹脂作成後粉末化したものであっ
ても良い。

セラミック粉末としては、酸化物（酸化アルミニウム、
酸化ケイ素、酸化ジルコニア、酸化チタニウウ、ムライ
ト、コーデュライトなど）、炭化物（炭化ケイ素、炭化
ホウ素、炭化ジルコニウムなど）、窒化物（窒化ケイ素
、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタニウムなど
）などおよびこれらの２種以北の混合物があげられる。

セラミック粉の粒径は、通常０．０１μｍ〜１０１００
１Ｌ好ましくは０．１μｍ〜５０μｍである。

金属粉末としては、鉄粉（カルボニル鉄粉、アトマイズ
鉄粉、還元鉄粉など）、ニッケル粉（カルボニルニッケ
ル粉、アトマイズニッケル粉など）、アルミニウム粉、
銅粉、モリブデン粉、タングステン粉などおよび合金粉
（鉄−ニッケル合金粉、ステンレス鋼粉、鉄−シリコン
合金粉など）などの金属粉およびこれら２種以上の混合
粉があげられる。これらのほかにシリコン粉、ポロン粉
などの非金属粉末も含めることができる。

金属粉末の粒径は通常０．１μｍ〜１００μｍ１好まし
くは０．１μｍ〜５０μｍである。

セラミック粉末と金属粉末の混合物（炭化タングステン
−コバルト、酸化アルミニウムーアルミニウムなど）も
使用できる。この混合物としては、セラミック粉末と金
属粉末を混合したものおよびセラミックと金属の合金の
粉末があげられる。この合金粉末の粒径としては通常０
．１μｍ〜１１００１ｔ。

好ましくは０．１μｍ〜５０μｍである。

温度が低い熱可塑性樹脂（低分子量ポリエチレン、アタ
クチックポリプロピレン、低分子量ポリスチレンなと）
、可塑剤としてフタル酸エステル（フタル酸ジメチル、
フタル酸ジオクチルなど）、脂肪族−塩基酸エステル（
オレイン酸ブチル、グリセリンモノオレイン酸エステル
など）、脂肪族二塩基酸エステル（アジピン酸ジブチル
、アジピン酸ジオクチルなど）などおよびこれらの２種
以上の混合物、滑剤として脂肪族炭化水素（流動パラフ
ィン、マイクロクリスタリンワックス、天然パラフィン
、合成パラフィンなど）、高級脂肪族アルコール（ラウ
リルアルコール、オレイルアルコール、混合脂肪族アル
コール）、高級脂肪酸（ラウリン酸、ステアリン酸、混
合脂肪酸など）、脂肪族アミン（ステアリルアミン、ジ
ステアリルア七）など−）、金属石けん）ステアリン酸
バリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウ
ムなど）など、およびこれら２種以上の混合物、その他
必要により界面活性剤など１種もしくは２種以上の混合
物があげられる。

本発明の組成物において、各成分の含有量は、組成物の
重量に基づいて（ａ）は通常５０〜９９％好ましくは、
７０〜９９％である。（ａ）が５０χ未満では、成形体
および脱脂工程後の脱脂体の強度が低下し、９９％を越
えると成形用組成物の成形性が低下する。

（ｂ）と（ｃ）の合計の含有量は、組成物の重量に基づ
いて、１〜５０％、好ましくは１〜３０％である、１％
未満では、成形用組成物の成形性が低下する。５０％を
越えると脱脂後の強度が低下する。

（ｂ）は、（ｂ）と（ｃ）の合計含有量重量に基づいて
、１０〜７０％である。（ｂ）が１０％未満では脱脂工
程での熱変形防止効果が十分でなく、７０％を越えると
成形用組成物の成形性が低下する。

本発明の組成物は（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を必要に
より混合および乾燥し、その後、加熱、混練し、冷却後
粉砕（粗砕）し、必要によりペレット化することにより
製造することができる。

上記において混合は■型ミキサー、ヘンシェルミキサー
などの場合、混合温度は通常０〜１００℃、好ましくは
０〜５０℃で、混合時間は通常１０分〜５時間、好まし
くは３０分〜２時間で行う。ボールミルなどの場合、乾
式または湿式で、混合温度は通常Ｏ〜５０℃で、混合時
間は通常６時間〜７２時間、好ましくは６時間〜３６時
間で行う。

乾燥は空気中または不活性ガス雰囲気中で、常圧または
減圧下で、加熱および／または熱風下で行う。

混線はバンバリーミキサ−、プラストミル、ニーダ−１
加圧ニーダ−、ロールミル、スクリュー式押出機など通
常の混練機を用い、混練温度５０〜２００℃、好ましく
は５０〜１５０℃で、温度コントロールは定温、昇温、
降温なとで行う。混練時間は通常１０分〜１０時間、好
ましくは１０分〜３時間で行う。

混練の方法として、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）全部を
一度に仕込み混練する方法、（ａ）および（ｂ）を加え
混練しついで（ｃ）を加え混練する方法、（ａ）および
（ｃ）の混合物に（ｂ）を加え混練する方法などがあげ
られる。

本発明の組成物を用いて射出成形、押出成形、プレス成
形などによりシート・状または複雑形状物を成形し、脱
脂し、焼結し、必要により加工して成形品を得る。

成形は射出成形機、押出成形機、プレス成形機などの通
常の成形機を用いて、成形圧力は通常１０〜２０．００
０１＜ｇ／ｃｕｔ、好ましくは２０〜１０，０００ｋｇ
／ｋｇ１成形温度は通常２０〜２００℃、好ましくは５
０〜１５０℃で行う。

脱脂は通常、酸化性、還元性または不活性ガス雰囲気下
で、減圧、常圧または加圧下で通常１〜ｂ ２０（１〜５００℃まで昇温し、２００〜５００℃で通
常１０時間以内、好ましくは５時間以内保持することに
より行われる。

焼結は通常、酸化性、還元性または不活性ガス雰囲気下
で減圧、常圧または加圧下で６００℃〜２，５００℃で
行う。

［実施例］ 以下、実施例および比較例により本発明をさらに説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。実施例
および比較例中の部は重量部であり、使用したアルミナ
粉末の平均粒径は１μｍ以下、またステンレス粉末の平
均粒径は１０／Ｉｔｍである。

実施例１ ラボプラストミルを用い、８０℃、ローター回転数３Ｏ
ｒｐｍでアルミナ粉、合成樹脂粉末、有機バインダーを
仕込み、８０℃、ローター回転数５Ｏｒｐｍで３０分間
混練した。この混線物を粉砕し、成形用粗合成樹脂粉末 架橋ポリスチレン（１μｍ）　　　５部有機バインダー ポリブチルアクリレート１０部 パラフィンワックス　　　　　　５部 実施例２ 次ぎに示す配合割合以外は実施例１と同様にして混練粉
砕を行い成形用組成物を得た。

ステンレス粉末　　　　　　　　１００部合成樹脂粉末 架橋ポリスチレン（６μｍ）　　　　５部有機バインダ
ー ポリブチルメタクリレート１０部 パラフィンワックス　　　　　　５部 実施例３ 次ぎに示す配合割合以外は実施例−１と同様にして混線
粉砕を行い成形用組成物を得た。

ステンレス粉末　　　　　　　　　１００部合成樹脂粉
末 架橋アクリル酸エステル 一スチレン共重合体（１０／Ｌｍ）　　　５部有機バイ
ンダー ポリブチルメタクリレート１０部 パラフィンワックス　　　　　　　５部比較例１および
２ 次ぎに示す配合割合以外は実施例１と同様にして混練粉
砕を行い成形用組成物を得た。

比較例１ アルミナ粉末　　　　　　　　　　１００部有機バイン
ダー ポリブチルメタクリレート１０部 パラフィンワックス　　　　　　　５部比較例２ ステンレス粉末　　　　　　　　　１００部有機バイン
ダー ポリブチルメタクリレート　　　１０部パラフィンワッ
クス　　　　　　　５部実施例４〜６、比較例３〜４ 実施例１〜３の本発明の組成物（１）〜（３）および比
較例１．２の組成物（イ）および（ロ）を射出成形機（
スクリュウ式）を用いて、射出圧力１．５００ｋｇ／ｃ
ｎｉ、成形温度１４．０℃で射出成形し、射出成形体を
得た。

この射出成形体を脱脂、焼結し、成形品を得た。

この成形品の熱変形の有無、ミクロクラック（ＭＣ）発
生状況、相対密度を調べた。その結果を表−１に示す。

表−１ 注）脱脂条件：脱脂最高到達温度　４００℃脱脂時間　
　　　　　３２時間 焼結条件：実施例４、比較例３ １、６００℃Ｘ２時間 実施例５．６、比較例４ １、２５０℃Ｘ２時間 ［発明の効果］ 本発明の組成物は、下記の効果を示す。

■　本発明組成物を用いるいることにより、脱脂工程並
びに、脱脂工程に続く焼結工程での熱変形を防止するこ
とができる。

■　焼結体中には、炭素分等不純物をほとんど残さない
。

■　本発明組成物を用いるいることにより、高い強度の
成形体が得られる。

■　緻密な相対密度の高い焼結体が得られ、高い強度を
有する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．セラミック粉末および／または金属粉末（ａ）、有
   機バインダー（ｂ）および（ｂ）より高い熱変形温度を
   有する合成樹脂粉末（ｃ）からなることを特徴とする成
   形用組成物。
2. ２．合成樹脂粉末（ｃ）が熱可塑樹脂の架橋物および／
   または熱硬化性樹脂粉末である請求項１記載の組成物。
3. ３．合成樹脂粉末（ｃ）の平均粒径が、セラミック粉末
   および／または金属粉末（ａ）の平均粒径より小さい合
   成樹脂粉末である請求項１または２記載の組成物。
4. ４．請求項１〜３のいずれか記載の組成物を加熱、混練
   することを特徴とする成形用組成物の製造法。
5. ５．請求項１〜３のいずれか記載の組成物を射出成形し
   、（ｂ）および（ｃ）の一部もしくは全部を加熱除去す
   ることを特徴とする成形用組成物の使用法。