JPH0230701A

JPH0230701A - 焼結性粉末成形体の脱脂方法

Info

Publication number: JPH0230701A
Application number: JP63179360A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Nakada; 中田　義郎; Jiro Nagarego; 流郷　治朗; Masayuki Kawamoto; 川元　公志
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 1988-07-19
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1990-02-01

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］本発明は焼結性粉末成形体の脱脂方法に関する。さらに
詳しくは、セラミック粉末や金属粉末からなる焼結性粉
末と有機バインダーとの混合物を成形して得られる成形
体から加熱により有機バインダーを脱脂する方法に関す
る。

［従来の技術］従来、焼結性粉末成形体の加熱による脱脂方法としては
、１．５〜３．０の加圧下、３５０〜４００℃の温度で
脱脂する方法−（たとえば特開昭５５−１１４５２３号
公報）、成形体をバインダー吸収材上に置き不活性雰囲
気上加熱により脱脂する方法（たとえば特開昭５８−１
２６９０１号公報）、またバインダー吸収材として焼結
性を有しないセラミック粉末で被覆し脱脂する方法（た
とえば特開昭５９−３９７７４号公報）などがある。さ
らに、脱脂時の熱変形を防ぐ目的で、特開昭６．１−１
９１５６８号公報に示される成形体を開口部を有する耐
熱性有機物質で被覆した後、第１の温度まで加熱し有機
バインダーを除去し、第１の温度よりも高い第２の温度
で耐熱性有機物層を除去する方法がある。

［発明が解決しようとする問題点］このような従来の方法では脱脂過程において、有機バイ
ンダーの溶融が生じ保形性が低下し、成形体に変形が生
じる。また、熱変形を防ぐため耐熱性有機物質で被覆す
る方法では有機バインダーの抜は道を確保するため開口
部を設ける必要がある。この場合脱脂に要する時間が長
くなるか、短時間で脱脂ができるように開口部の面積を
大きくすると開口部での熱変形が問題となる。

［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す成形体の形
状を保持し、且つ短時間で脱脂可能な、成形体から有機
物を加熱により除去可能な脱脂方法を得るべく、合成樹
脂粉末は加熱することにより融着し多孔質個体となるこ
とに着目し、鋭意検討した結果、本発明に到達した。

すなわち、本発明はセラミック粉末および／または金属
粉末からなる焼結性粉末ｆａ）と有機バインダー（ｂ）
との混合物を成形して得た成形体を加熱し、該成形体か
ら該有機バインダーを除去する焼結性粉末成形体の脱脂
方法において、表面に合成樹脂粉末（ｃ）の被Ｈ［を有
する焼結性粉末成形体を合成樹脂粉末が融着する温度に
加熱することを特徴とする焼結性粉末成形体の脱脂方法
、およびセラミック粉末および／または金属粉末からな
る焼結性粉末（ａ）と有機バインダー（ｂ）との混合物
を成形して得た成形体を加熱し、該成形体から、該有機
バインダーを除去する焼結性粉末成形体の脱脂方法にお
いて、該焼結性粉末成形体の表面に合成樹脂粉末（ｃ）
の被覆層を形成し合成樹脂粉末が融着する第１の温度に
加熱した後、第１の温度より高い第２の温度で有機バイ
ンダーの一部もしくは全部を除去し、さらに、第２の温
度より高い第３の温度で残された有機バインダーおよび
合成樹脂被覆層の全部もしくは一部を除去することを特
徴とする焼結性粉末成形体の脱脂方法である。

本発明において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、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種以上の混合物が
あげられる。

セラミック粉の粒径は、通常０．０１μｍ〜１００μｍ
、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、ボロン粉
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〜１００μｍ、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〜１００μ
ｍ、好ましくは０．１μｍ〜５０μｍである。

混合物に使用される、有機バインダーとしては、結合剤
として合成樹脂粉末より熱変形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ど）、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、ジステアリルアミンなど）
、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、およびこ九
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。

本発明における混合物において、各成分の含有量は、混
合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５０％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
％を越えると成形用混合物の成形性が低下する。（ｂ）
の含有量は、混合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、成形用混合
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。

本発明における混合物はｆａ）および（ｂ）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、必要によりベ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Ｖ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°Ｃ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。

混練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
常の混線機を用い、混線温度５０〜２００℃、好ましく
は５０〜１５０℃で、温度コントロールは定温、昇温、
降温などで行う。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。

成形体を得る方法は、特に限定されるものではないが射
出成形、押出成形、プレス成形および鋳込み成形などが
挙げられる。

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
０ｋｇ／ｃｎｊ、好ましくは２０〜１０，０００−／隨
、成形温度は通常２０〜２００℃、好ましくは５０〜１
５０℃で行う。

本発明において、合成樹脂粉末（ｃ）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ど）
、アクリル酸ブチルーアグリロ二Ｉ〜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ど）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、スチレン−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ど）、
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［アルキレンク刃コールのジ
ーまたはポリ−（メタ）アリルエーテルなど］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およびポ
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化合
物を反応させてなる架橋物の粉末があげられる。架橋性
化合物としては縮合重合反応を起こす反応基を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など）、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（グリセリンおよびそのア
ルキレンオキサイド付加物、ペンタエリスリトールおよ
びそのアルキレンオキサイド付加物など）など］があげ
られる。また熱硬化性樹脂粉末も使用でき、その例とし
ては、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレ
タン樹脂などの粉末があげられる。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
脂の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
こともできる。

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お
よびフェノール樹脂粉末である。

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。

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
はなく、脱脂を行う成形体の大きさに応じ適当な粒径の
合成樹脂粉末を選定するのが好ましい。小さな成形体、
たとえば５−以下であれば１〜５０μｍの粒径の樹脂粉
末が好ましく、また大きな成形体、たとえば１００ｄ程
度であれば１〜１００μｍが好ましい。また、粒径の異
なる合成樹脂粉末を２層以上多層に被覆しても良い。

被覆の方法としては特に限定されないが、樹脂粉末を水
または有機溶剤に分散させスラリー状にした物を塗布、
乾燥し被覆層を形成してもよく、スラリー中に成形体を
浸漬後引き上げ乾燥しても良い。この場合スラリー化す
るため少量の界面活性剤（アニオン性界面活性剤、カチ
オン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤）を添加して
も良い。また、乾燥後の樹脂粉末被覆層に強度を持たせ
るため少量のポリビニルアルコール、メチルセルロース
、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール
、ポリビニルアセテート、アクリル樹脂（ポリメチルメ
タクリレ−１〜、ポリブチルアクリレートなど）、ポリ
スチレンなど水もしくは有機溶剤可溶の熱可塑樹脂を樹
脂粉末を結合する目的で添加しても良い。また、成形体
に上記熱可塑樹脂を少量溶解させた水もしくは有機溶剤
を噴霧、塗布または水もしくは有機溶剤中に浸漬し表面
を濡らした後、乾燥した樹脂粉末を降り掛ける等により
被Ｎ／Ｊを形成しても良い。　樹脂粉末を融着させるた
め加熱する第１の温度は使用する樹脂粉末によりことな
るが通常５０〜２００℃である。

また、この第１の温度に昇温し加熱している間に有機バ
インダーの一部が除去されても本発明を実施する上で差
し支えない。第１の温度での加熱時間は、通常３０分〜
５時間、好ましくは３０分〜１時間である。

有機バインダーの一部もしくは全部を除去するため加熱
する第２の温度は使用する有機バインダーの種類により
異なるが、通常５００℃以下で行われる。この第２の温
度に昇温し加熱している間に樹脂粉末を融着させ形成し
た被覆層の一部が除去されても、成形体の形状を保持で
きる範囲であれば差し支えない。第２での温度の加熱時
間は、通常１０時間以内、好ましくは５時間以内である
。

残された有機バインダーおよび融着した合成樹脂粉末被
覆層の全部もしくは一部を除去するための第３の温度は
、使用する焼結性粉末の焼結開始温度以下の温度で行わ
れる。通常７００℃以下で行われる。第３の温度での加
熱時間は、通常１０時間以内、好ましくは５時間以内で
ある。

第３の温度で有機バインダーおよび融着した合成樹脂粉
末被覆層の全部もしくは一部を除去した後、連続して、
使用した焼結性粉末が焼結する温度にまで昇温し、焼結
を行っても良い。

本発明の脱脂方法は、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行われる
。

［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１０μｍである。

製造例１ラボプラス１−ミルを用い、８０°Ｃ、ローター回転数
３０ｒｐｍでアルミナ粉、有機バインダーを仕込み、８
０℃、ローター回転数５０ｒｐｍで３０分間混練した。

この混線物を粉砕し、成形用混合物を得た。配合割合を
次に示す。

アルミナ粉末　　　　　　　　　１００部有機バインダ
ーポリブチルアクリレート１０部ジステアリルアミン　　　　　　５部得られた成形用混合物から射出成形機を用い、所定の形
状の成形体（１）を作成した。

製造例２次に示す配合割合以外は製造例１と同様にして混練粉砕
を行い成形用混合物を得た。

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部ジステアリルアミン　　　　　　５部得られた成形用混合物から射出成形機を用い、所定の形
状の成形体（２）を作成した実施例１〜２、比較例１〜２製造例１〜２で得た成形体（１）および（２）を、合成
樹脂粉末のスラリーに浸漬し、引き上げ乾燥させ樹脂粉
末被覆層を形成した。スラリーの配合割合を次に示す。

ジビニルベンゼン架橋ポリスチレン樹脂粉末（粒径；２
μｍ）　　−−一一一−１００部ポリエチレングリコー
ル（分子量２０，０００）−−−ｍ−−−−−−−−−
−２部イソプロピルアルコール−−−１００部この樹脂粉末で
被覆した成形体を第１の温度１５０℃、第２の温度３０
０℃、第３の温度５００℃で加熱、脱脂を行った。得ら
れた脱脂後の成形体について熱変形の有無、ミクロクラ
ック（ＭＣ）発生状況を調べた。比較例１および２とし
て合成樹脂粉末で被覆しない成形体（イ）および（ロ）
について同様に脱脂を行い熱変形の有無、ミクロクラッ
ク（屁）発生状況を調べた。

その結果を表−１に示す。

表−１［発明の効果］本発明の脱脂方法は、下記の効果を示す。

■　本発明の方法を用いることにより、脱脂工程での熱
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
。

■　本発明の方法を用いることにより、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。

従来、セラミック粉末や金属粉末の複雑形状の成形体を
脱脂、焼結する工程で、成形体が熱変形を起こした。こ
れはセラミック粉末や金属粉末に成形性を付与するため
、熱可塑性樹脂およびワックスに代表される有機バイン
ダーのみを配合した混合物を成形し、昇温、加熱を行う
ことにより脱脂、焼結を行うため避けることのできない
現象であった。本発明の方法は、合成樹脂粉末を配合す
ることにより、脱脂工程、焼結工程での熱変形を防止で
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

１．セラミック粉末および／または金属粉末からなる焼
結性粉末（ａ）と有機バインダー（ｂ）との混合物を成
形して得た成形体を加熱し、該成形体から該有機バイン
ダーを除去する焼結性粉末成形体の脱脂方法において、
表面に合成樹脂粉末（ｃ）の被覆層を有する焼結性粉末
成形体を合成樹脂粉末が融着する温度に加熱することを
特徴とする焼結性粉末成形体の脱脂方法。
２．セラミック粉末および／または金属粉末からなる焼
結性粉末（ａ）と有機バインダー（ｂ）との混合物を成
形して得た成形体を加熱し、該成形体から、該有機バイ
ンダーを除去する焼結性粉末成形体の脱脂方法において
、該焼結性粉末成形体の表面に合成樹脂粉末（ｃ）の被
覆層を形成し合成樹脂粉末が融着する第１の温度に加熱
した後、第１の温度より高い第２の温度で有機バインダ
ーの一部もしくは全部を除去し、さらに、第２の温度よ
り高い第３の温度で残された有機バインダーおよび合成
樹脂被覆層の全部もしくは一部を除去することを特徴と
する請求項１記載の脱脂方法。
３．前記被覆層を形成する合成樹脂粉末が熱可塑樹脂の
架橋物および／または熱硬化性樹脂粉末である請求項１
記載の脱脂方法。