JPH04365802A - 射出成形用組成物の調製方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形粉末冶金法に
より金属もしくはセラミックスの焼結製品を製造する際
に使用される射出成形用組成物を調製する方法に関する
。

【０００２】

【従来技術】金属粉末あるいはセラミックス粉末とバイ
ンダーとから成る射出成形用組成物を用いて射出成形を
行ない、得られた成形体について脱バインダー及び焼結
を行なうことにより金属もしくはセラミックスの焼結製
品を製造する方法は、特に三次元的に複雑な形状を有す
る製品の製造に好適であり、最近になって広く利用され
ている。従来、上記の射出成形用組成物は、原料金属粉
末もしくはセラミックス粉末とバインダーとを同時に添
加して加圧式のニーダーにより混練したり、あるいは予
めバインダーを完全に溶融した後に金属粉末もしくはセ
ラミックス粉末を徐々に添加して混練を行なうことによ
り調製されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、射出成形
用組成物中には金属粉末もしくはセラミックス粉末が多
量に含まれているために、金属粉末もしくはセラミック
ス粉末と接触する混練装置中の部材の摩耗が著しく、こ
の摩耗粉が混練物中に不純物として混入するという問題
があった。また均一に混練するまでにかなりの時間を要
する等の問題もあった。従って本発明の目的は、混練装
置の摩耗が有効に解消され、短時間で均一に混合された
射出成形用組成物を得ることが可能な調製方法を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、金属粉
末もしくはセラミックス粉末及び複数種のバインダー成
分から成る射出成形用組成物を調製する方法において、
混練すべき金属粉末もしくはセラミックス粉末量の５０
〜９５重量％を５０℃以上に加熱し、次いでこの加熱粉
末に前記バインダー成分を融点の低いものから順に添加
混合し、この後に残りの粉末を添加して混練を行なうこ
とを特徴とする射出成形用組成物の調製方法が提供され
る。

【０００５】

【作用】本発明において、射出成形用組成物の調製に使
用される粉末としては、各種の金属ないし合金粉末、金
属酸化物粉末、各種セラミックス粉末、これらの混合物
等が、最終的に製造すべき焼結製品の種類に応じて使用
される。

【０００６】またバインダー成分は、上記粉末の射出成
形を有効に行なうために配合されるものである。このバ
インダー成分としては、射出成形時の流動性に寄与する
滑剤と、射出成形後の成形体の形状保持に寄与する結合
剤樹脂とが組み合わせで使用される。射出成形時の流動
性に寄与する滑剤としては、一般に分子量が低く融点が
低いものが使用され、例えばパラフィンワックス、マイ
クロクリスタリンワックス、低分子量ポリエチレンワッ
クス、変性ワックス、モンタン系エステルワックス等の
ワックス類が好適に使用される。また成形体の形状保持
に寄与する結合剤樹脂としては、加熱による脱バインダ
ー後も成形体中に残存して形状保持作用を発揮するよう
に、分子量が高く、沸点及び粘性が高いものが使用され
、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢
酸ビニル共重合体、エチレン−アクリレート共重合体、
ポリスチレン等の熱可塑性樹脂が好適に使用される。こ
れらの滑剤と結合剤樹脂とは、一般に重量比で、４：１
〜１：４、特に１：３〜３：１の割合で使用される。ま
たバインダー成分としては、必要により、上記結合剤樹
脂及び滑剤に加えて分散剤ないし表面活性剤が使用され
る。これらは、金属粉末もしくはセラミックス粉末と結
合剤樹脂等との濡れ性を向上させ、両者を均一に分散さ
せるために配合されるものである。このような分散剤な
いし表面活性剤としては、例えばステアリン酸、オレイ
ン酸等の飽和、不飽和の各種脂肪酸等が好適であり、こ
れらは、通常、結合剤樹脂及び滑剤との合計量　１００
重量部当たり　０．５〜５重量部の割合で使用される。 上述したバインダー成分は、一般にその合計量として金
属粉末もしくはセラミックス粉末当たり５〜２５重量％
の割合で使用される。

【０００７】本発明方法においては、先ず混練すべき金
属粉末もしくはセラミックス粉末の５０〜９５重量％、
特に６０〜９０重量％を加熱する。加熱される金属粉末
もしくはセラミックス粉末の量が５０重量％よりも少な
い場合には、混練時間が長くなり、作業効率が低下する
。また９５重量％を超えると、混練時における抵抗が高
くなり、粉末と接触する装置部分の磨耗が多くなり、摩
耗粉による汚染の原因となる。またこの際の加熱温度は
５０℃以上、特に８０〜１２０　℃であり、このような
加熱処理により、粉末中の水分が有効に除去され、且つ
凝集した粉末も均一に分散される。

【０００８】本発明によれば、次いで、前述した複数種
のバインダー成分を、融点の低いものから順次添加混合
する。これにより、バインダー成分の粉末に対する分散
が良好となり、混練を滑らかに行なうことができる。例
えば、バインダー成分中のポリエチレン、ポリプロピレ
ン等の結合剤樹脂は、パラフィンワックス等の滑剤に比
して融点が高く、これらを先に添加すると、溶融して均
一に混ざるまでの時間がかかるだけでなく、混練時の抵
抗が高くなるため、金属粉末もしくはセラミックス粉末
と接触する装置部分の摩耗が多くなり、混練物の汚染の
原因となる。またバインダー添加に際しての混合は、添
加される各バインダー成分の融点以上、蒸発温度未満に
加熱して行なうことが望ましい。バインダー成分の融点
以下の温度では、バインダーが溶融しないため、時間を
かけても粉末とバインダー成分とが均一に混合されない
。またバインダー成分の蒸発温度以上に加熱すると、バ
インダー成分の蒸発、劣化による射出成形時の流動性の
低下、及びバインダー成分の炭化による組成物中の炭素
残留が生じる。尚、本明細書において、バインダー成分
の蒸発温度とは、混練条件（圧力）下における沸点を意
味するものである。

【０００９】全てのバインダー成分の添加及び均一混合
が終了した後、残りの金属粉末もしくはセラミックス粉
末が添加混合される。この残りの粉末は、一度に多量を
添加すると、粉末と接触する装置部分の磨耗が多くなる
傾向にあるので、少量ずつ、数回に分けて添加すること
が好適である。また添加する粉末は、例えば５０℃以上
の温度に加熱しておくことが好適である。

【００１０】

【実施例】

実施例１〜４，比較例１〜５ 平均粒径　０．５μｍ　のアルミナ粉　４，０００ｇの
うち、表１に示す量を混練装置に充填して　１００℃に
加熱した後、　７００ｇのパラフィンワックス（ｍｐ＝
５５〜６０℃）を添加し、回転子をゆっくり回転させな
がら混練を行なった。目視で均一になったのを確認した
後、混練物の温度を　１４０℃にして、　３００ｇの低
密度ポリエチレン（ｍｐ＝　１１０〜１２０　℃）を添
加した。スラリー状態になるまで混練を続け、目視で均
一になったのを確認した後、残りのアルミナ粉を数分お
きに少量ずつ数回に分けて添加し、そのまま２０分間以
上混練を続けた後、混練物を取り出した。

【００１１】取り出した混練物をそのまま空冷し、更に
粉砕処理した後、毛細管レオメーターにて押出し速度　
５００ｍｍ／ｍｉｎ　の時の粘度を測定するとともに（
測定は　１００℃の温度でおこなった）、装置の摩耗に
よる汚染を調べるため、Ｆｅの化学分析を行なった。そ
の結果を表１に示す。比較例１は、最初に加熱するアル
ミナ粉末の量を４０重量％とした以外は実施例と同様に
して混練を行なった例である。この場合、混練時間がか
かりすぎた。比較例２は、最初に加熱するアルミナ粉末
の量を９８重量％とした以外は実施例と同様にして混練
を行なった例である。 Ｆｅ量が多く検出され、組成物の粘性も大きくなってい
る。比較例３は、パラフィンワックスと低密度ポリエチ
レンとの添加順序を逆にした以外は実施例と同様にして
混練を行なった例である（混練温度は何れも　１４０℃
）。 Ｆｅ量が多く検出され、組成物の粘性も大きくなってい
るとともに、混練時間もかなりかかった。比較例４は、
パラフィンワックスの融点以下の５２℃の温度で、該パ
ラフィンワックスの添加を行なった以外は実施例と同様
にして混練を行なった例である。バインダーが溶融しな
いため、いくら時間をかけてもアルミナ粉末とバインダ
ーとが均一に混練されない。比較例５は、パラフィンワ
ックスの蒸発温度（　１６０〜１７０　℃）以上の　３
００℃で該パラフィンワックスの添加を行なった以外は
実施例と同様にして混練を行なったが、パラフィンワッ
クスの蒸発や劣化が生じ、さらに炭化して残留炭素とし
て混練組成物中に残ったので、低密度ポリエチレンの添
加以降の試験を中止した。

【００１２】

【表１】

【００１３】実施例５ 平均粒径２０μｍ　の銅粉　４，０００ｇを６０℃に加
熱した後、４０ｇのオレイン酸（ｍｐ＝１０〜２０℃）
を添加し、回転子をゆっくり回転させながら混練を行な
った。目視で均一になったのを確認した後、混練物の温
度を　１００℃にして、　２００ｇのモンタン系エステ
ルワックス（ｍｐ＝７０〜８０℃）を添加した。そして
１０分間混練後、混練物の温度を　１８０℃にして　１
６０ｇのポリプロピレン（ｍｐ＝　１５０〜１６０　℃
）を添加した。スラリー状態になるまで混練を続け、目
視で均一になったのを確認した後、残りの銅粉　６００
ｇを数分おきに少量ずつ数回に分けて添加し、そのまま
３０分間以上混練を続けた後、混練物を取り出した。こ
の混練物について、前述した実施例と同様の測定を行な
った。その結果を表２に示す。

【００１４】比較例６ 初期の銅粉について６０℃以上の加熱を行なわなかった
以外は、実施例５と全く同様にして混練物の調製ならび
に測定を行なった。結果を表２に示す。Ｆｅ量が多く検
出されており、摩耗を多く生じていることが理解される
。またこの混練物を用いて射出成形を行なったところ、
得られた射出成形体には、微小な空洞が観察された。

【００１５】

【表２】

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、短時間で均一な射出成
形用組成物が調製され、また混練装置の摩耗も有効に抑
制され、摩耗粉による混練物の汚染も有効に防止される
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属粉末もしくはセラミックス粉末及
   び複数種のバインダー成分から成る射出成形用組成物を
   調製する方法において、混練すべき金属粉末もしくはセ
   ラミックス粉末量の５０〜９５重量％を５０℃以上に加
   熱し、次いでこの加熱粉末に前記バインダー成分を融点
   の低いものから順に添加混合し、この後に残りの粉末を
   添加して混練を行なうことを特徴とする射出成形用組成
   物の調製方法。
2. 【請求項２】　　バインダー成分添加時における混練を
   、添加されるバインダー成分の融点以上、蒸発温度未満
   の温度で行なう請求項１に記載の方法。