JPH04337002A - 金属粉末またはセラミックス粉末の射出成形方法 - Google Patents

金属粉末またはセラミックス粉末の射出成形方法

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス粉末また
は金属粉末を原料として所定の成形品を射出成形する射
出成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、セラミックス粉末または金属粉末
を原料として所定の成形品を射出成形し、該成形品を焼
結し、該成形品に高精度の部品加工を行なう成形技術が
開発されている。この成形技術において、射出成形方法
には従来からのプラスチックスについての射出成形方法
を応用したものが利用されており、すなわちセラミック
ス粉末または金属粉末に結合剤または通称バインダーと
称する有機性高分子であるプラスチックスおよび可塑剤
、セラミックス粉末または金属粉末とプラスチックスと
の混合性を向上させる界面活性剤または拡散剤ならびに
流動性を向上させるワックス類を添加して加熱混練した
後、造粒し、射出成形している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には、次
の問題が指摘される。
【0004】すなわち、セラミックス粉末または金属粉
末にバインダーを加えて射出成形する場合に金型に予め
離型剤を塗布しなければならず、しかも離型剤の種類に
よっては該離型剤が成形品の品質に悪影響を及ぼすこと
がある。また射出成形後、焼結加工する前に、粉末材料
に添加したバインダー等を除去する必要があり、このた
め成形品を脱脂しなければならない。脱脂には専用の設
備とおおむね数日間に亙る長い工程時間が必要である。 また脱脂工程でバインダー等を完全に除去してしまうと
成形品を焼結炉へ移す時に該成形品が変形したり破損し
たりするためにバインダー等を一部残留させる必要があ
るが、この残留させたバインダー等が焼結後の成形品の
品質に悪影響を及ぼすことがある。
【0005】そこで、上記射出成形方法に代わるものと
して凍結射出成形方法が開発されている。この凍結射出
成形方法は、セラミックス粉末または金属粉末にバイン
ダー等に代えて水を加え、泥状にしたセラミックスまた
は金属を射出成形し、そのままでは形状を保持し得ない
ために射出物を凍結固化してから金型から取り出すこと
を特徴としており、バインダー等を添加していないため
に脱脂工程を必要としない利点があるが、凍結固化とい
った特殊な工程を必要とするために製造コストが増大す
る問題がある。
【0006】本発明は以上の問題を解消することを目的
としてなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
射出成形方法は、セラミックス粉末または金属粉末に磁
気処理水または磁気処理していない水、寒天粉末および
ホウ酸ナトリウムからなる寒天ゾルを加え、混練してゾ
ル状態の粘土状可塑性物質とし、この粘土状可塑性物質
を射出成形機の保温可能なホッパーに投入して成形する
ことを特徴とする。
【0008】また本発明の請求項2に係る射出成形方法
は、セラミックス粉末または金属粉末に磁気処理水また
は磁気処理していない水、寒天粉末およびホウ酸ナトリ
ウムからなる寒天ゾルを加え、混練してゾル状態の粘土
状可塑性物質とし、この粘土状可塑性物質を冷却してゲ
ル状態にしてからペレット化し、このペレットを射出成
形機のホッパーに投入し、このペレットを加熱溶解しな
がら成形することを特徴とする。
【0009】
【作用】海草からの抽出物質である寒天は、水の存在下
、95〜100℃でゾル状の粘性液となり、35〜40
℃でゲル化して弾性のある固体化物質となる。このよう
な性質を有する寒天粉末を従来の成形方法で使用してい
たバインダー等の代わりにセラミックス粉末または金属
粉末と混合し、磁気処理水または磁気処理していない水
を加えて粘土状の可塑性を有する状態となるまで混練す
る。その後、95〜100℃で加熱保温すると寒天はゾ
ル化し、流動性を増して200〜300kg/cm2 
の低圧で均一に成形することができる。従来のバインダ
ー等の場合は160〜180℃の高温度で加熱溶融しな
いと流動性を有さず、700〜800kg/cm2 以
上の高圧で押し出さなければ成形することができなかっ
たが、本発明はこれと比較して極めて有利である。
【0010】また、寒天は35〜40℃に冷却するとゲ
ル化して弾性のある固体化物質となり、離型性に富むた
めに金型に離型剤を塗布する必要がない。ゲル化した寒
天は常温の通風化でも極めて離水し易いために簡単に乾
燥し、成形した形をかなりの強度で保持することができ
る。乾燥した後は、脱脂工程等を経ることなく直ちに焼
結工程へ移行することができる。ここで、成形品中に含
有する寒天は950〜980℃で完全に灰化し、灰化す
る温度まで急激に昇温しても成形品の内部に分解ガスが
滞留することがない。
【0011】磁気処理水または磁気処理していない水に
寒天を加えて加熱溶解したゾル状態の寒天溶液にホウ酸
ナトリウム(ホウ砂)を添加するとゴム状の高弾性およ
び高粘性寒天物質に変化する。このようなゴム状になっ
ている寒天溶液をセラミックス粉末または金属粉末のバ
インダーとして使用すると、材料粉末の粒子の回りに介
在する寒天溶液は、射出成形機の押し出しスクリュー内
部で、材料粉末と寒天溶液が遊離して寒天物質だけが押
し出されたり、寒天溶液の水分だけが押し出されたりす
ることが少ない。
【0012】ところで、永久磁石等の磁力線を発してい
る装置の中でその磁力線と直交するように流れた水は磁
気の影響を受けて湿潤性および凝結性に富んだ磁気処理
水となる(特開平2−122889号公報参照)。
【0013】例えば、2700〜3000ガウスの磁力
を有するバリウムフェライト磁石10個を磁石間にスぺ
ーサーを介して層状に積み重ねた常磁性体の円筒状金属
容器の中へ水を渦巻状に秒速2〜3mの速さで磁力線を
直交させるように通過させると、この水は磁力線による
次のような作用を受けて励磁される。 (1)水分子間の水素イオン結合の結合力を弱める。ま
たは水素イオン結合が一部で切れる。 (2)イオンドリフトによりイオン相互間距離の減少に
よる陽イオンと陰イオンの相互作用の増大をもたらす。 (3)水分子中の水素原子核スピンの配向が磁気モーメ
ントにより変化する。このため、磁気処理水は磁気処理
されていない通常の水に比べて次のような特性を有する
。 (1)高結晶性 (2)高湿潤性 (3)高浸透性 (4)高凝結性
【0014】本発明方法では、セラミックス粉末または
金属粉末の混練に際して選択的にこの磁気処理水を用い
るものである。すなわち、ミクロン単位またはサブミク
ロン単位まで微細化したセラミックス粉末または金属粉
末はその表面活性度が高くなり、磁気処理水と混練する
と磁気処理していない水に比べて均質な乳状物質になり
易く粘性も向上する。従来のバインダー等を使用する場
合は、セラミックス粉末または金属粉末とバインダーと
の均質性を高めるために界面活性剤または拡散剤等を使
用しなければならないが、磁気処理水を使用すると界面
活性剤または拡散剤を必要としないか、使用しても極め
て微量でよい。
【0015】また、寒天をこの磁気処理水で加熱溶解し
た後、冷却してゲル化するとそのゲル強度は通常の水を
使用した場合よりも高くなる。すなわち同じ強度のゲル
を得る場合には使用する寒天の濃度を低くすることがで
きる。なお寒天はその製造工程で使用する薬品や原料に
由来するイオンを含有しており、このイオンは焼結後の
成形品の品質に悪影響を及ぼす虞があるので、寒天の使
用量は少ない方が望ましい。
【0016】セラミックス粉末または金属粉末に寒天を
混合し、混練水として磁気処理水を使用すると、セラミ
ックス粉末または金属粉末と水との湿潤性が良く、容易
に均質になり、粒子間の凝結性が向上し成形品の強度を
高くすることができる。従来の方法ではバインダー等の
物質が体積比で40〜50%を占め、セラミックスや金
属の粒子から遊離しているバインダー等の物質がかなり
存在しているため、高圧で金型に充填する場合、流れの
速度の不均一によりバインダー等の物質が先に流れ、セ
ラミックスや金属の粒子が不均一に分布し易い。しかし
セラミックス粉末または金属粉末に寒天と磁気処理水を
使用する場合は、寒天と水とのゾル溶液の大部分は粉末
粒子の間隙と粒子の表面に極めて薄い膜状で存在し、粒
子から遊離している量が少ないために流れの速度の不均
一による粒子の不均一性の発生が少ない。
【0017】
【実施例】磁気処理水または磁気処理していない水10
8mlに2%濃度で1000〜2000g/cm2 の
ゲル強度を有する寒天粉末を12g加えて加熱溶解した
ゾル状態の寒天溶液にホウ酸ナトリウム(ホウ砂)を0
.4g少量ずつ添加しながら良く混練して高弾性のゴム
状寒天溶液を作り、80℃に保温しておく。一方、金属
粉末を600g計量し80℃に加熱してからゴム状寒天
溶液の中に投入して均質になるまで混練して可塑性物質
とする。この可塑性物質を直ちに射出成形機の保温可能
なホッパーに投入して射出成形するか、または、この可
塑性物質を冷却してからペレット化(細粒化)し、この
ペレットを射出成形機のホッパーに投入し加熱機構部分
でペレットを加熱溶解しながら射出成形を行なう。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明方法による
と、従来のプラスチックスによるバインダー等に代えて
寒天をバインダーとして用いたために、材料の流動性が
向上して低圧で射出成形することができ、また凍結固化
といった特殊な工程や焼結加工前の脱脂工程等が不要と
なり、また金型内面への離型剤の塗布が不要となる。し
たがってこの離型剤または成形品中に一部残留させたバ
インダー等による成形品の品質低下を解消することがで
きる。また粉末材料の混練に磁気処理水を用いた場合に
は、材料を容易に均質にすることができ、従来この均質
化のために使用していた界面活性剤または拡散剤を不要
またはきわめて微量の使用にすることができるとともに
、材料粉末の粒子間の凝結性を向上させて成形品の強度
を増大させることができる。
【0019】射出成形を行なう場合、成形品の密度を高
くするために、溶解した原料を金型の中に射出した後、
保圧する必要がある。寒天粉末と水をバインダーとして
使用する場合は、プラスチックスをバインダーとして使
用する場合に比べて低圧で射出成形を行なえても保圧中
に金型のエアベントやパーティング面から寒天や水分が
押し出され易く、寒天や水分が押し出されると成形品の
成分の濃度分布が不均一になり成形品に歪が発生し易い
。これに対してゾル状態の寒天溶液にホウ酸ナトリウム
を添加することにより更に高弾性および高粘性の寒天溶
液となり、この溶液をバインダーとして使用すると保圧
中に寒天や水分が押し出されれることが少なく、均質で
高密度な成形品を得ることができる。また成形品の強度
が更に高くなり取り扱いが容易である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  セラミックス粉末または金属粉末に磁
    気処理水または磁気処理していない水、寒天粉末および
    ホウ酸ナトリウムからなる寒天ゾルを加え、混練してゾ
    ル状態の粘土状可塑性物質とし、この粘土状可塑性物質
    を射出成形機の保温可能なホッパーに投入して成形する
    ことを特徴とするセラミックス粉末または金属粉末の射
    出成形方法。
  2. 【請求項2】  セラミックス粉末または金属粉末に磁
    気処理水または磁気処理していない水、寒天粉末および
    ホウ酸ナトリウムからなる寒天ゾルを加え、混練してゾ
    ル状態の粘土状可塑性物質とし、この粘土状可塑性物質
    を冷却してゲル状態にしてからペレット化し、このペレ
    ットを射出成形機のホッパーに投入し、このペレットを
    加熱溶解しながら成形することを特徴とするセラミック
    ス粉末または金属粉末の射出成形方法。
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