JPH02258204A - セラミックス用成形型及び射出成形方法 - 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、セラミックスの成形型に関するものであり、
またセラミックスの射出成形方法に関するものである。

〔従来の技術〕

セラミックスの成形法としては、押出し成形等成形材料
の可塑性を利用する塑性成形法、セラミックス原料粉末
を水中に懸濁させた泥漿を型に注入する泥漿鋳込み成形
法、調整された粉末を金型に入れ加圧によって成形する
乾式加圧成形法等がよく知られている。これらの他にプ
ラスチックでよく用いられている射出成形法は、近年、
不規則な形状のセラミックスや複雑な形状のセラミック
スに用いられるようになった。

射出成形は、プラスチック成形では主に熱可塑性樹脂で
ｆテわれ、加熱流動化したプラスチック久原料を冷却し
た金型中にプランジャー等で加圧的に押込み、冷却固化
させ一体的に成形するもので、現在まで長年の数多くの
実績を積重ね種々の改良がなされてきている。

しかしながら、セラミックス工業では従来原料となる微
粉末が最終成形品の品質、性状を決定すると考えられて
きたため、原料微粉末の調整の技術開発は多くなされて
きているのに対し成形方法に関しては研究が遅れている
のが現状である。昨今、成形法が成形品の品質等に大き
く影響を及ぼすことが判明し、成形方法について見直さ
れつつある。特にセラミックス成形における射出成形法
は、まだ日も浅く今後射出機、金型等積々の改良がなさ
れねばならない段階にある。

〔発明が解決しようとする課題〕

セラミックスの射出成形においては、従来セラミックス
の原料微粉末自体はプラスチックと異なり可塑性がない
ため、原料微粉末に熱可塑性樹脂を添加して可塑性とし
た成形材料、または出願人が特願昭６２−１８０５８４
にて提案した水を添加して得る成形材料（坏土）を射出
成形に用いている。しかし、これら成形材料は熱可塑性
プラスチックに比し、流動性が悪いため、成形時に空泡
が入り込んだり、均質的でなかったりした。特に前記特
願昭６２−１８０５８４に示したように可塑剤として主
に水を用いた成形材料については、その物性等もまだ明
らかでないため射出成形に適用する時の条件等の開発が
望まれていた。

発明者らは、上記現状に鑑みセラミックスの射出成形に
おいて、成形材料を均質的に金型に射出することについ
て鋭意検討し、本発明に至った。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、肉厚差を有するセラミックス成形体の
成形型であって肉厚部に射出ゲートを配置することを特
徴とするセラミックス用成形型が提供される。また、肉
厚部を複数有するセラミックス用成形型であって、各肉
厚部に射出ゲートを配置することを特徴とするセラミッ
クス成形体の成形型が提供される。

さらに本発明によれば、肉厚差を有するセラミックス成
形体の射出成形であって、成形体型の肉厚部に配置され
たゲートを介して成形材料を射出して成形することを特
徴とするセラミックスの射出成形方法が提供される。ま
た、複数の肉厚部を含む肉厚差を有するセラミックス成
形体の射出成形であって、成形体型の各肉厚部に配置し
たゲートを介して成形材料を射出して成形ることを特徴
とするセラミックスの射出成形方法が提供される。

本発明において肉厚部及び肉薄部とは、成形体に内接す
る最大の球の直径をその成形体の最大肉厚としたとき、
成形体の各部位ごとに内接する最大法の直径を求め、そ
の直径が最大肉厚の４０％以上である部位を肉厚部と、
また４０％未満である部位を肉薄部という。肉厚部を複
数有する成形体とは、上記肉厚部と肉厚部の間に上記肉
薄部を１以上有する成形体をいう。

〔作　用〕

セラミックスの射出成形は、射出成形機からプランジャ
ー、スクリュー等により成形材料を例えば金型等の成形
型中に押込んで成形するものである。成形型は、一般に
成形体型と、射出機ノズルからの成形材料を成形体型へ
導くスプルー・ゲートまたはスプルー、ランナー及びゲ
ートからなる導入部分とからなる。この場合、成形体型
への導入口即ちゲートの配置は、肉厚差のあるセラミッ
クス成形体の成形型においては、肉厚部が好ましい０例
えば、第１図（ａ）に示したような成形体Ａを射出成形
する場合、従来の射出成形であれば通常、第１図（イ）
に示したようなスプルー１及びゲート３の配置方式が考
えられるが、本発明の成形型は、第１図（Ｉｌｌ）のよ
うに肉厚部に射出ゲートを設けしかも成形体形状に沿っ
てスプル一部を太くしたもので、成形材料は肉厚部から
成形体型に射出され成形される。

このようにゲートを肉厚部に配置することにより、得ら
れる成形体では「ファインセラミックスの射出成形技術
」　（日刊工業新聞社発行）の第１２２頁図６・２４及
び第１２３頁図６・２７に示されるような従来方法で見
られたウェルドラインやジェツテイングによるボアの巻
き込み等の欠陥の発生が防止される。これらの理由は、
肉厚部から成形材料を成形体形状に沿って太く射出する
ことにより成形材料がジェツテイングを起こさず、しか
も材料が冷えにくく流動性が長く維持できるため材料の
流動性不足により発生するウェルドラインが防止できる
ためである。

また、肉厚部を複数有する肉厚差のあるセラミックス成
形体の成形型、例えば第２図さ）及び（Ｃ）に正面図及
び側面図を示した成形体Ｂのように肉厚部が４及び４゛
の２個所以上にある場合には、第２図（ハ）または（ニ
）に示すように、スプルー１及びゲート３を、または第
２図（ネ）に示すように、スプルー１、ランナー２及び
２゛並びにゲート３及び３°を配置することが考えられ
るが、本発明の成形型は（＄）のように各肉厚部４及び
４゛に射出ゲート３及び３′を設け、各射出ゲートから
成形体型の肉厚部に成形材料を射出し成形する。この場
合、複数の肉厚部のうち少なくともいずれか１の肉厚部
への成形材料射出量を最大とするのが好ましい、これは
各肉厚部からの成形材料を肉薄部で接合させるより肉厚
部で接合させる方が、ボア、ウェルド等の欠陥を防止で
きるためである０例えば第２図（参）においては、ゲー
ト３へのランナー２の口径をゲート３°へのランナー２
゛の口径より太き（したり、スプルー１に接続するラン
ナー２の距離をランナー２′より短かくすること等によ
り、肉厚部４への射出量を肉厚部４”への射出量より多
くするように制御することができる。勿論この場合同一
形状のランナーでも肉薄部での成形材料の接合がなけれ
ば制御する必要はない。

さらに、本発明の成形型の導入部即ち射出スプルー・ゲ
ートまたは射出スプルー、ランナー及びゲートは、射出
ゲートからスプルーへ連続する部分またはランナ一部が
一定のテーパーを有するものであってもよい、特に射出
がスプルー及びゲートからなるスプルー・ゲートの場合
には上記テーパーを有するものが好ましい。テーパー角
度は用いる成形材料等により適宜選択すればよいが、−
般には約２〜１０度である。テーパーを持たせる理由は
射出される成形材料が射出成形機ノズルからゲートを介
してキャビティ即ち成形体型への広がりを持たせるため
と型からのスムーズな離型のためである。

本発明において、用いられる成形材料は窒化ケイ素、炭
化ケイ素、無機酸化物等セラミックス原料微粉末と水ま
たは／及び有機バインダーとの混練物であって、有機バ
インダーを可塑剤に用いるいわゆる有機系成形材料及び
主に水を可塑剤に用いる成形材料（水系成形材料という
。）のいずれでもよい。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。

実施例１ 第３図に示した工程図に従い有機系成形材料の射出成形
について説明する。

原料調合は、セラミックス原料５ｉｓＮａ粉末１００重
量部と焼結助剤として５ｒＯ１粉末２重量部、ＭｇＯ粉
末３重量部及びＣｅＯ□３重量部を混合し、平均粒径０
．５μｍまで粉砕した０次にスプレードライにより噴霧
乾燥させ、平均粒径３０μ−の顆粒状物を得た。この顆
粒状物を静水圧等方加圧方式にて３ｔ／ｃ＋４の圧力に
て加圧した。

加圧後、■解砕し再度平均粒径３０μ髄とする方式と（
方式■という。）、■大気中４５０°Ｃで５時間仮焼し
た後、解砕して平均粒径３０ｕｍとする方式（方式■と
いう。）との２方式の調整を行った。解砕後、得られた
粉末１００重量部、結合剤３重量部、可塑剤１５重量部
、滑剤２重量部を混合し、ニーグーにより混練し有機系
成形材料を得た。得られた成形材料を押出し機によりペ
レット状とした。得られたベレットを射出成形機にて、
第１図（ａ）及び第２図（ｂ）、　（Ｃ）にそれぞれ示
した成形体Ａ及びＢの金型中に射出充填した。成形体Ａ
の充填法は、第１図（イ）及び（ｏ）をそれぞれ実施し
た。尚、第１図（イ）のスプル一部の角度は２度で、（
０）は５度であった。また、成形体Ｂの充填法は第２図
（ハ）、（ニ）及び（参）をそれぞれを実施した。第２
図（八）のスプル一部のテーパー角度は１０度、（ニ）
のスプル一部のテーパー角度は５度であった。第２図（
ネ）においてランナー２及び２゛の長さ、直径を同一と
し、テーパー角度は共に５度で充填した充填法（ネ）、
及び第２図（＊）においてランナー２直径〉ランナー２
“直径とし、ランナー２のテーパー角度が５度、ランナ
ー２゜のテーパー角度が１０度で成形材料の流量をコン
トロールした充填法（へ）をそれぞれ実施した。それぞ
れの充填過程模式図を第４図に、また成形結果を第１表
に示した。

第４図の充填過程模式図かられかるように、成形体Ａに
おいて成形体の肉薄部から成形材料を充填した充填法（
イ）は肉厚部で成形材料のジェツテイングを起こし好ま
しくない、これに対して肉厚部から成形体形状に沿って
成形材料を充填した充填法（０）はジェツテイングも起
こらず、均一に材料が充填され好ましく、更に第１表に
示したように成形歩留りも向上した。

また肉厚部を複数有する成形体Ｂにおいては、成形体の
肉厚部の一方から充填する充填法（八）及び（＝）は他
方の肉厚部への充填が、肉薄部から充填される結果とな
り、上記（イ）の充填法と同一の問題が起こり好ましく
ないことがわかる。これに対して両方の肉厚部から充填
する充填法（本）及び（へ）は、均一に成形材料が充填
され好ましく、また第１表に示したように成形歩留りが
向上した。

さらに充填法（ネ）に比べ（へ）は、成形材料の接合が
肉厚部で行われるように調整したため欠陥の発生がより
少なく好ましい結果となった。

（以下余白） 実施例２ 第５図に示した工程図に従い水系成形材料の射出成形に
ついて説明する。

原料調合、混合粉砕及びスプレードライまでは実施例１
と同様に行った。スプレードラ・イにより得られた平均
粒径３０μｌの顆粒状物１００重量部、水３０重量部、
結合剤７重量部及び界面活性剤１重量部を混合し、ニー
グーにて混練し、水系成形材料を得た。得られた水系成
形材料を真空押出機により直径５２ｍｍ、長さ３４０腫
の円柱状にし、円柱状成形材料をラバープレスにて、２
．５ｔ／Ｃ−の圧力で静水圧等方加圧した。得られた水
系成形材料を、射出成形機により実施例１と同様に成形
体Ａ及びＢを射出成形した。

それぞれの充填過程模式図を第６図に、また成形結果を
第２表に示した。これらより実施例１の有機系成形材料
とほぼ同様の結果が得られることがわかる。

第２表 〔発明の効果〕 本発明は、肉厚差のある成形体を射出成形により製造す
る場合、成形体型の肉厚部に射出ゲートを設けることに
より、ウェルド、ボア等の欠陥のない成形体を歩留よく
得ることができる。また、肉厚部が複数ある場合には、
各肉厚部に射出ゲートを設けて射出成形することにより
、同様に欠陥のない成形体を得ることができる。本発明
はいわゆる有機系成形材料及び水系成形材料のいずれに
も適用でき工業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は成形体Ａの断面図、（イ）及び（０）は
成形体Ａの成形型模式図である。第２図ら）及び（Ｃ）
は成形体Ｂのそれぞれ正面図及び側面図であり、（７１
）　、　（ニ）及び（ネ）は成形体Ｂの成形型模式図で
ある。第３図は有機系成形材料の調製、射出成形の工程
図であり、第４図は有機系成形材料の射出充填過程の模
式図である。第５図は水系成形材料の調製、射出成形の
工程図であり、第６図は水系成形材料の射出充填過程の
模式図である。 １・・・射出スプルー、２．２″・・・射出ランナー３
．３°・・・射出ゲート、 ４．４°・・・成形体Ｂ肉厚部、 ５・・・成形体Ｂ肉簿部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、肉厚差を有するセラミックス成形体の成形型であっ
   て、肉厚部に射出ゲートを配置することを特徴とするセ
   ラミックス用成形型。 ２、肉厚差を有し、肉厚部を複数有するセラミックス成
   形体の成形型であって該複数肉厚部各部に射出ゲートを
   配置することを特徴とするセラミックス用成形型。 ３、セラミックスの射出成形方法において、肉厚差を有
   するセラミックス成形体の成形であって成形体型の肉厚
   部に配置したゲートを介して成形材料を射出して成形す
   ることを特徴とするセラミックスの射出成形方法。 ４、セラミックスの射出成形方法において、複数の肉厚
   部を含む肉厚差を有するセラミックス成形体の成形であ
   って成形体型の各肉厚部に配置したゲートを介して成形
   材料を射出して成形することを特徴とするセラミックス
   の射出成形方法。