JPH04303A - 射出成形用原料 - 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、金属粉末とバインダからなる射出成形用原料
を用いて射出成形した後、脱バインダ、焼結してなる金
属部品の製造に使用される射出成形用原料に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来の射出成形用原料（以下射出原料と呼ぶ）は、雑誌
「金属」　（アグネ社）Ｖｏｌ、５９、Ｎｏ５、特集「
金属射出成形」に示されているように、射出原料に配合
されるバインダは、射出成形性、脱バインダ性によって
成分、組成が決定され、特にバインダの一部である可塑
剤に関しては、脱バインダの際に射出成形体（以下グリ
ーンと呼ぶ）の形くずれを起こさないように、揮発温度
の異なる数種類の可塑剤が使用されており、射出成形の
際に揮発する成分に関しては十分に考慮されていないも
のであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし従来の技術では、射出成形を行なう温度において
揮発する成分が含まれているため、射出成形時にバイン
ダの一部である可塑剤が揮発ないし分解してガスを発生
し、射出圧力が射出原料に加わらないため流動性不良を
起こしたり、グリーン内部にガスが封入されるため品質
の安定したグリーンが得られないとともに、脱バインダ
時にグリーンに封入されたガスの熱膨張により形くずれ
を起こして、寸法精度がすぐれた金属部品を得ることが
できなかった。

また、プラスチックの射出成形のように、射出成形後製
品以外の部分を再度原料として使用する場合（以下リタ
ーンと呼ぶ）、射出原料の揮発分の一部がガスとしてぬ
けているため、金属粉末とバインダの配合比が金属粉末
の方が大きくなるように変化し、焼結後の収縮率が大き
くなり寸法精度のすぐれた金属部品を得ることができな
かった。

本発明は上記のような課題を解決するものであり、射出
原料を用いる金属部品の製造において、すぐれた寸法精
度と高品質の確保できる射出成形用原料を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の射出成形用原料は、金属粉末と少なくとも可塑
剤、結合剤からなるバインダを有する射出成形用原料に
おいて、前記可塑剤の射出成形温度における蒸気圧が１
００ｍｍＨｇ以下であることを特徴とする。

可塑剤の射出成形温度における蒸気圧が１００ｍｍＨｇ
を越えると、射出成形時に射出成形機内で発生するガス
が著しく多くなり、射出圧力が射出原料に加わりにくく
なるため流動性不良を起こし品質のばらついたグリーン
しか得ることができない。またリターンにより再度射出
原料を使用する場合、射出成形時に可塑剤の一部がガス
として揮発するため、金属粉末とバインダの配合比が変
化し、収縮率が変化してしまい、寸法精度にすぐれた金
属部品を得ることはできない。

一般に、可塑剤を選定するにあたり、脱バインダ時に、
可塑剤が昇温にともなって徐々に揮発するように、揮発
温度の異なる数種類の成分が使用され、射出成形温度で
の蒸気圧が小さい穆揮発温度が高くなり、揮発しにくく
なる。この場合、脱バインダ時の昇温速度を小さくした
り、また脱バインダ雰囲気を減圧することが望ましい。

〔実　施　例〕

（実施例１） 平均粒径９μｍ１最大粒子系１８μｍのＪＩＳ・５ＵＳ
３１６のステンレス鋼粉末（以下５ＵＳ３１６と呼ぶ）
と、バインダとして滑剤、結合剤、可塑を射出成形温度
が１５０℃となるように、５ＵＳ３１６粉末９０重量％
、滑剤としてパラフィンを３重量％、結合剤としてメタ
クリル樹脂を４重量％、そして第１表に示す可塑剤を３
重量％含む射出原料を１３０℃で混練してそれぞれ用意
した。また第２表にそれぞれの可塑剤の１５０℃におけ
る蒸気圧を示す。

第１表 第１表に示したように、可塑剤に数種類の物質を使用す
るのは、脱バインダ時に昇温にともなって徐々に可塑剤
を揮発させるためで、通常２．３種類の物質が使用され
、複雑な形状の製品を製造する場合には、３種類以上の
可塑剤を使用するのが望ましい。

これらの射出原料を、第３表に示される条件でそれぞれ
の射出原料について射出成形を行ない、２０ケずつグリ
ーンを得た。

第３表 第２表 さらに、グリーンを窒素ガス雰囲気中で６００℃に加熱
し脱バインダを行なった後、真空雰囲気中で１３５０℃
に加熱して焼結を行ない、円板状の金属部品を得た。

それぞれの射出原料について収縮率、理論密度比、焼結
体における寸法のばらつきの測定結果を第４表に示す。

第５表 また測定する寸法は、円板の直径とした。

次に、これらの射出原料で射出成形した際の製品以外の
成形体を粉砕して、再度射出原料として第３表と同一の
条件で射出成形を行ない、すなわちリターンを行なった
後に射出成形を行ない前回と同様に脱バインダ、焼結し
て収縮率を測定した結果を第５表に示す。

射出原料により製造される金属部品は、理論密度比が高
く、寸法精度がすぐれている。また、射出原料のリター
ンによる収縮率変化も０．　１％以下であり、射出原料
の有効活用が可能となる。

それに対して、比較例１のように射出成形温度である１
５０℃において、蒸気圧が１６０ｍｍＨｇである可塑剤
を含んでいるため、理論密度比が小さく、寸法のばらつ
きも大きい。またリターンによる収縮率変化も大きく、
寸法精度のすぐれた金属部品を得ることができない。こ
れは、射出成形時の加熱により、蒸気圧の大きい可塑剤
がガス化し金属粉末とバインダの配合比が変化するため
である。

（実施例２） 一般に、寸法精度を必要とする場合、熱収縮の大きい滑
剤を少なくし、結合剤を多くするように射出原料の配合
を決定する。この場合、射出原料の軟化温度が上がるた
め、射出成形温度を上げる必要がある。

実施例１ては、滑剤としてパラフィンを３％、結合剤と
してメタクリル樹脂が４％であったが、射出成形温度が
１６０℃となるようにパラフィンを２．５％、メタクリ
ル樹脂を４．５％とし、可塑剤は第１表と同一である射
出原料をそれぞれ用意した。

但し、射出成形温度が１５０℃から１６０℃へと１０℃
上昇しているため、可塑剤の蒸気圧も太き（なっている
。用意した射出原料の可塑剤と１６０℃における蒸気圧
を第６表、第７表に示す。

第７表 これらの射出原料を、第８表に示される条件でそれぞれ
の射出原料について射出成形を行ない、２０ケずつグリ
ーンを得た。

第８表 さらに、グリーンを実施例１と同一条件で脱バインダ、
焼結した後、収縮率、理論密度比、寸法のばらつきを測
定した結果を第９表に示す。

また、実施例１と同様にリターンを行なった後の収縮率
を第１Ｏ表に示す。

第９表 第１０表 第９表、第１０表から明らかかなように本発明の射出原
料は、射出成形温度における蒸気圧が１００ｍｍＨｇ以
下であるため、射出成形時の熱サイクルを受けても金属
粉末とバインダの構成比が変化せず、寸法精度のすぐれ
た金属部品を得ることができる。

本発明は、射出原料に含まれる可塑剤に関するものであ
り、滑剤、結合剤等のバインダは通常固体の物質を使用
し揮発性を有しないが、可塑剤以外のバインダが揮発性
を有する場合、可塑剤と同様に射出成形温度における蒸
気圧を１００ｍｍＨｇ以下とすれば同様な効果が得られ
るのは言うまでもない。

また、本発明は可塑剤の物質によってのみ規定されるも
のではなく、射出成形温度における蒸気圧によって規定
されるものである。

例えば射出成形温度を１５０℃とした場合、ｎ−オクタ
ツール、２−オクタツール、２−エチルヘキサノール、
ノナノール等の可塑剤の蒸気圧が１００ｍｍＨｇを越え
るためこれらの可塑剤を含まないことが必要となる。蒸
気圧が１００ｍｍＨｇ以下の可塑剤として、ｎ−デカノ
ール、ｎ−ドデカノール、トリメチルノニルアルコール
、ヘプタデカノール、シクロヘキサノール、アビエチン
酸エチル、アビエチン酸ベンジル、アジピン酸ジオクチ
ル、酒石酸ジブチル、クエン酸トリブチル、セパチン酸
ジオクチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フ
タル酸ジブチル、フタル酸ジー２−エチルヘキシル、フ
タル酸ジオクチル等があり、これらの中から、脱バイン
ダが広い温度範囲で行なわれるように数種類を選んで可
塑材として使用することが望ましい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば複雑形状部品の量産
に適する射出成形で、溶融材と同等の機械的性質、化学
的性質を有する金属部品を製造することができ、特に難
加工性材料では大幅なコストダウンが実現できる。

また、本発明によれば射出成形時のガス発生を抑えるこ
とができるため、安定したグリーンが得られ、脱バイン
ダ、焼結といった工程を安定させることができるととも
に、射出原料をリターンして使用しても寸法精度を変え
ること泣く、効率的に射出原料を使用できるという効果
も有する。

なお、本発明は、金属粉末とバインダに関するものであ
るが、金属粉末の代わりにセラミックス粉末を使用して
も同様の効果が得られるのは言う迄もない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属粉末と少なくとも可塑剤、結合剤からなるバインダ
   を有する射出成形用原料において、前記可塑剤の射出成
   形温度における蒸気圧が１００ｍｍＨｇ以下であること
   を特徴とする射出成形用原料。