JPH05125401A - 射出成形用組成物の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属、合金、セラミックスの粉末の中から選
ばれた１種以上の原料粉末と複数種のバインダーとを混
練して得る射出成形用組成物として粘性が低く、混練装
置の部材にも摩耗現象の発生が少なく、混練物を短時間
に均一化処理可能にする様な射出成形用組成物の調整方
法を開示する。 【構成】 原料粉末に添加するバインダーが結合剤樹脂
と滑剤と分散剤とからなる射出成形用組成物を調整する
際に、先ず、原料粉末を加熱攪拌した状態で、結合剤樹
脂の中で融点の最も高い結合剤樹脂を選出し、予めこの
結合剤樹脂の融点を上回る温度で保たれている原料粉末
中に原料粉末を攪拌しながら添加して、原料粉末と上記
結合剤樹脂とを混練し、混練物の混練に必要とされるト
ルクの安定状態になった事を確認して後、融点が次いで
高い結合剤樹脂を順次選出して上記の手順と同様な手順
で混練物を混練して射出成形用組成物を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属もしくはセラミック
ス系の焼結製品を射出成形焼結法により製造する際に使
用される射出成形用組成物の調整方法に関する。

【０００２】

【従来の方法】金属、合金、セラミックスの粉末の中か
ら選ばれた１種以上の原料粉末と複数種のバインダーと
を混練して射出成形用組成物を調整し、この射出成形用
組成物を用いて射出成形した後、脱バインダー処理と焼
結処理を重ねて焼結製品を製造して行くという方法は、
特に三次元的に複雑な形状を呈する製品を入手する際に
好適であるとして従来から広く利用されて来た。

【０００３】この場合、原料粉末とバインダーとを混練
する為には加圧式のニーダーに原料粉末とバインダーと
を同時に添加して混練処理を始める方法、もしくは、予
めバインダーのみを完全に加熱溶融させたところに原料
粉末を徐々に添加して行きながら混練処理を進めて行く
方法等が採られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、射出成
形用組成物中には原料粉末が多量に含まれている為に、
同一原料を同一条件で混練処理しても組成の均一化は容
易でなく、作り上げた射出成形用組成物の粘性にバラツ
キがみられるところから、一方では射出成形体の成形精
度が劣る様になり、結果的に、出来上がった製品の品質
が均一性に欠けるという問題を引き起こしていると共
に、他方では、長時間の混練作業を強いられる事が避け
られない為、混練装置の部材に摩耗現象の発生は避けら
れず、混練物の中に不純物の混入が続出するという状態
であった。

【０００５】本発明は上記の課題を解消して、金属、合
金、セラミックスの粉末の中から選ばれた１種以上の原
料粉末と複数種のバインダーとを混練して得る射出成形
用組成物として粘性が低く、混練装置の部材にも摩耗現
象の発生が少なく、混練物を短時間に均一化処理可能に
する様な射出成形用組成物の調整方法を開示する事を目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決する為の手段として、金属、合金、セラミックスの粉
末の中から選ばれた１種以上の原料粉末と複数種のバイ
ンダーとを混練して射出成形用組成物を調整する方法に
於いて、原料粉末に添加するバインダーが結合剤樹脂と
滑剤と分散剤とからなると共に、上記の射出成形用組成
物を調整する際に、先ず、原料粉末を加熱攪拌した状態
で、上記の原料粉末に対して添加する結合剤樹脂の中、
融点の最も高い結合剤樹脂を選出し、予めこの結合剤樹
脂の融点を上回る温度に保たれている原料粉末中に原料
粉末を攪拌しながら添加する結合剤樹脂の中、上記の融
点の最も高い結合剤樹脂を添加して行きながら、原料粉
末と上記結合剤樹脂とを混練し、混練物の混練に必要と
されるトルクの安定状態になった事を確認して後、結合
剤樹脂の中、融点が２番目に高い結合剤樹脂を選出して
上記の手順と同様な手順で上記３者の混練物を混練し、
さらに、融点が次いで高い結合剤樹脂を順次選出して
後、上記と同様の混練処理を重ねて行き、結合剤樹脂の
添加が終わった時点で滑剤を添加し混練して結合剤樹脂
と同様な混練処理を重ね、混練処理の最後に分散剤を添
加し混練する事によって射出成形用組成物としての混練
物を調整する方法を開示する。

【０００７】本発明に於いて使用される原料粉末は、各
種の金属粉末、合金粉末、金属酸化物粉末、セラミック
ス粉末をもとに、最終製品の要求を満たす事の出来る
様、夫々単体もしくは混合体の状態で利用されている。

【０００８】また、原料粉末と併せて用いられるバイン
ダーは原料粉末を射出成形する際に円滑な作業が進めら
れる事を目的として原料粉末に混入されるものであっ
て、その組成としては射出成形作業時に混練物が示す流
動性に影響を与える滑剤と、射出成形された成形体の形
状保持に影響を与える結合剤樹脂とを組み合わせて使用
している。

【０００９】滑剤としては、分子量、融点が共に低いパ
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利用される。

【００１０】熱可塑性樹脂としては、分子量、沸点、粘
性の何れもが高いポリエチレン、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、ポリスチレン等のポリマーが利用される。

【００１１】本発明で利用される上記の滑剤と結合剤樹
脂とは、重量比で滑剤１に対して結合剤樹脂４から滑剤
４に対して結合剤樹脂１の割合で利用され、特に、重量
比で滑剤１に対して結合剤樹脂３から滑剤３に対して結
合剤樹脂１の割合が好ましい割合とされている。

【００１２】バインダーの組成としては、原料粉末と結
合剤樹脂との濡れ性を向上させて両者を混練物中に均一
に分散させる目的から、必要によってさらに分散剤や表
面活性剤を使用する事もあり、上記の分散剤や表面活性
剤としては、ステアリン酸、オレイン酸、等の飽和脂肪
酸や不飽和脂肪酸が利用され、その添加割合は結合剤樹
脂と滑剤との合計量１００重量部に対して０．５〜５重
量部で利用されている。

【００１３】なお、原料粉末に対するバインダーの配合
割合は原料粉末７５〜９５重量％に対してバインダー２
５〜５重量％の割合で利用される。

【００１４】

【作用】本発明に於いて原料粉末と結合剤樹脂と滑剤と
分散剤とからなる混練物の調整に際して、結合剤樹脂と
滑剤とを夫々その融点の高い順に添加し、混練している
のは、混練工程に於いて使用される結合剤樹脂の粒自体
が無数の分子鎖によって構成されて居り、原料粉末と混
合する場合にはこれらの分子鎖を一つ一つ分離した後に
混練処理する事が重要であり、一つ一つ分離した分子鎖
が原料粉末の個々の粒子に被覆されて初めて均一な混練
処理を可能にするものであって、単に、結合剤樹脂を溶
融させても原料粉末と結合剤樹脂が均一に混ざり難くな
ると共に、原料粉末の粒子表面への結合剤樹脂被覆が均
一性を欠き易くしてしまう為、混練物組成の均一性にも
欠ける様になって来て、結果的に、射出成形工程で得ら
れる製品の品質に不安定さをもたらす様になって来る為
これを避けなければならず、その為の手段として、原料
粉末に対して融点の高い順に結合剤樹脂と滑剤とを混練
して行く事によって、バインダーを構成している結合剤
樹脂の夫々の分子鎖を機械的に分断して行く事となり、
原料粉末と結合剤樹脂が均一に混ざると共に、原料粉末
の粒子表面への結合剤樹脂被覆も均一性に富む状態とな
って来る為である。

【００１５】また、混練物を混練している際に、容器や
装置に対して機械的な剪断力が加えられる事から、混練
装置にあっては原料粉末と接触する部分での磨耗現象が
発生し易くなって居て、混練処理に費やされる処理時間
が長引いて来ると、この際に混練装置から剥離片が発生
して来る数も多くなって来る事から混練物の純度は次第
に低められ易くなって来るので、原料粉末とバインダー
との混練時間は極力短縮する事が好ましく、この点から
も混練処理に際して本発明による場合の混練容易さが混
練物の品質向上に貢献するところを大にして居ると言え
る。

【００１６】さらに、本発明では特に限定して居ない
が、混練処理に際して原料粉末の温度をバインダーの融
点以上２０〜４０℃に加熱して置けば、原料粉末の温度
をバインダーの融点以上に加熱する事になり、結果的に
原料粉末中に含まれている水分は除去されると共に、凝
集していた粒子も均一に分散され易くなる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例について以下にその詳細を述
べる。

【００１８】［実施例１］平均粒径８μｍの鉄粉４６０
０ｇを１３０℃に加熱した後、平均粒径が３ｍｍであっ
て平均分子量が１９，０００であり、融点が１１０℃で
ある低密度ポリエチレン１２０ｇを添加して、回転子を
回転させながら上記の鉄粉と低密度ポリエチレンとが均
一になるまで混練し、次いで、平均分子量が３００であ
り、融点が５７℃であるパラフィンワックス２４０ｇを
添加し、その後、作業温度を１５０℃に保って混練物が
均一になるまで混練処理を行い、混練物の均一状態を確
認して後さらに融点が１５℃であるオレイン酸４０ｇを
添加し、混練物の均一状態を確認して後もそのまま２０
分の混練処理を継続させて混練を終了し、最後に得た混
練物を系外に取り出し、系外に取り出した混練物は４０
℃まで空冷処理した後、粉砕処理し、毛細管レオメータ
ーを用い押し出し速度を５００ｍｍ／ｍｉｎとし、押し
出し温度を８０℃とした場合に於ける粉砕処理済混練物
の粘度を測定すると共に、さらに、上記の粉砕処理済混
練物を用いて厚さが４ｍｍであり、幅が７ｍｍであり、
長さが４０ｍｍである直方体形状の成形体を５０個連続
して射出成形し、成形体の重量と形状寸法の変動状況を
調査した結果、粘度は９０ポイズであり、製品重量につ
いての標準偏差は０．００３２であり、厚さについての
標準偏差は０．００１４であり、幅についての標準偏差
は０．００１２であって品質の安定した状態にある事が
確認された。

【００１９】［実施例２］平均粒径８μｍの鉄粉４６０
０ｇを１３０℃に加熱した後、平均粒径が３ｍｍであっ
て平均分子量が１９，０００であり、融点が１１０℃で
ある低密度ポリエチレン１２０ｇを添加して、回転子を
回転させながら上記の鉄粉と低密度ポリエチレンとが均
一になるまで混練した後、平均分子量が１０，０００で
あり、融点が９０℃であるエチレン酢酸ビニル共重合体
を１２０ｇ添加して混練物が均一になるまで混練し、さ
らに、その後、平均分子量が３００であり、融点が５７
℃であるパラフインワックスを２４０ｇと、融点が１５
℃であるオレイン酸４０ｇとについて、夫々の組成を記
載順に添加した後は混練物が均一になるまで混練を継続
してから次の組成を添加するという手順により混練処理
を行い、最終的には、オレイン酸を均一に混練出来たと
確認できた後、さらに、２０分間の混練処理を持続した
以外は実施例１と同様にして測定した計測結果は、粘度
が９０ポイズであり、製品重量についての標準偏差が
０．００３７であり、厚さについての標準偏差が０．０
０１２であり、幅についての標準偏差が０．００１２で
あって、得られた製品の品質は安定した状態にある事が
確認された。

【００２０】［実施例３］平均粒径０．５μｍのアルミ
ナ粉４０００ｇを１６５℃に加熱した後、平均粒径が３
ｍｍであって平均分子量が２５，０００であり、融点が
１５５℃であるポリプロピレン２００ｇを添加して、回
転子を回転させながら上記のアルミナ粉とポリプロピレ
ンとが均一になるまで混練した後、平均分子量が１９，
０００であり、融点が１１５℃である低密度ポリエチレ
ンを２００ｇ添加して混練物が均一になるまで混練し、
さらに、その後、直径が約５ｍｍの薄片であり、平均分
子量が５００であり、融点が７５℃であるモンタン系エ
ステルワックスを６００ｇを添加して混練物が均一にな
るまで混練し、混練物が均一に混練出来たと確認できた
後、さらに、２０分間の混練処理を持続し、押し出し温
度を１００℃とした以外は実施例１と同様にして測定し
た計測結果は、粘度が４３０ポイズであり、製品重量に
ついての標準偏差は０．００３９であり、厚さについて
の標準偏差は０．００２１であり、幅についての標準偏
差は０．００２０であって品質の安定した状態にある事
が確認された。

【００２１】［実施例４］平均粒径０．５μｍのアルミ
ナ粉４０００ｇを１６５℃に加熱した後、平均粒径が３
ｍｍであって平均分子量が２５，０００であり、融点が
１５５℃であるポリプロピレン２００ｇを添加して、回
転子を回転させながら上記のアルミナ粉とポリプロピレ
ンとが均一になるまで混練した後、平均分子量が１９，
０００であり、融点が１１５℃である低密度ポリエチレ
ンを２００ｇ添加して混練物が均一になるまで混練し、
さらに、平均分子量が１０，０００であり、融点が９０
℃であるエチレン酢酸ビニル共重合体を１２０ｇ添加し
て混練物が均一になるまで混練し、その後、直径が約５
ｍｍの薄片であり、平均分子量が５００であり、融点が
７５℃であるモンタン系エステルワックスを６００ｇを
添加して混練物が均一になるまで混練し、混練物が均一
に混練出来たと確認できた後、さらに、２０分間の混練
処理を持続し、押し出し温度を１００℃とした以外は実
施例１と同様にして測定した計測結果は、粘度が３８０
ポイズであり、製品重量についての標準偏差は０．００
３５であり、厚さについての標準偏差は０．００２２で
あり、幅についての標準偏差は０．００１９であって品
質の安定した状態にある事が確認された。

【００２２】［比較例１］パラフインワックス、ポリエ
チレン、オレイン酸を夫々記載の順序にて添加し、混練
した以外は実施例１と同様にして測定した計測結果は、
粘度が１８０ポイズであり、製品重量についての標準偏
差が０．００５９であり、厚さについての標準偏差が
０．００３２であり、幅についての標準偏差が０．００
４９であってバラツキが大きい状態を示し、製品品質の
安定さに欠ける状態にある事が確認された。

【００２３】［比較例２］パラフインワックス、オレイ
ン酸、ポリエチレンを夫々記載の順序にて添加し、混練
した以外は実施例１と同様にして測定した計測結果は、
粘度が１５０ポイズであり、製品重量についての標準偏
差が０．００５８であり、厚さについての標準偏差が
０．００２８であり、幅についての標準偏差が０．００
３０であってバラツキが大きい状態を示し、製品品質の
安定さに欠ける状態にある事が確認された。

【００２４】［比較例３］ポリプロピレンとモンタン系
エステルワックスの添加順序を逆にした以外は実施例３
と同様にして測定した計測結果は、粘度が６５０ポイズ
であり、製品重量についての標準偏差が０．００７８で
あり、厚さについての標準偏差が０．００３９であり、
幅についての標準偏差が０．００６０であってバラツキ
が大きい状態を示し、製品品質の安定さに欠ける状態に
ある事が確認された。

【００２５】［比較例４］低密度ポリエチレンとモンタ
ン系エステルワックスの添加順序を逆にした以外は実施
例３と同様にして測定した計測結果は、粘度が５９０ポ
イズであり、製品重量についての標準偏差が０．００５
０であり、厚さについての標準偏差が０．００３０であ
り、幅についての標準偏差が０．００３５であってバラ
ツキが大きい状態を示し、製品品質の安定さに欠ける状
態にある事が確認された。

【００２６】［比較例５］低密度ポリエチレンとエチレ
ン酢酸ビニル共重合体の添加順序を逆にした以外は実施
例２と同様にして測定した計測結果は、粘度が１９０ポ
イズであり、製品重量についての標準偏差が０．００６
７であり、厚さについての標準偏差が０．００３６であ
り、幅についての標準偏差が０．００５８であってバラ
ツキが大きい状態を示し、製品品質の安定さに欠ける状
態にある事が確認された。

【００２７】［比較例６］低密度ポリエチレンとエチレ
ン酢酸ビニル共重合体の添加順序を逆にした以外は実施
例４と同様にして測定した計測結果は、粘度が７００ポ
イズであり、製品重量についての標準偏差が０．００８
０であり、厚さについての標準偏差が０．００３８であ
り、幅についての標準偏差が０．００７６であってバラ
ツキが大きい状態を示し、製品品質の安定さに欠ける状
態にある事が確認された。

【００２８】以上の測定結果をまとめて表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】本発明の実施による時は、表１に示した測
定結果に見る如く、品質の安定した状態で射出成形焼結
製品を市場に供給出来る事が明らかになった。

【００３１】

【発明の効果】本発明の実施による時は作業性に優れる
と共に、粘性の低く、品質の安定した射出成形焼結製品
を市場に供給出来ると共に、混練装置の磨耗進行を低減
させる事が明らかであるところから、斯る製品を利用し
ている工業界に寄与するところ大なるものがある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属、合金、セラミックスの粉末の中か
   ら選ばれた１種以上の原料粉末と複数種のバインダーと
   を混練して射出成形用組成物を調整する方法に於いて、
   原料粉末に添加するバインダーが結合剤樹脂と滑剤と分
   散剤とからなると共に、上記の射出成形用組成物を調整
   する際に、先ず、原料粉末を加熱攪拌した状態で、上記
   の原料粉末に対して添加する結合剤樹脂の中、融点の最
   も高い結合剤樹脂を選出し、予めこの結合剤樹脂の融点
   を上回る温度に保たれている原料粉末中に原料粉末を攪
   拌しながら添加する結合剤樹脂の中、上記の融点の最も
   高い結合剤樹脂を添加して行きながら、原料粉末と上記
   結合剤樹脂とを混練し、混練物の混練に必要とされるト
   ルクの安定状態になった事を確認して後、結合剤樹脂の
   中、融点が２番目に高い結合剤樹脂を選出して上記の手
   順と同様な手順で上記３者の混練物を混練し、さらに、
   融点が次いで高い結合剤樹脂を順次選出して後、上記と
   同様の混練処理を重ねて行き、結合剤樹脂の添加が終わ
   った時点で滑剤を添加し混練して結合剤樹脂と同様な混
   練処理を重ね、混練処理の最後に分散剤を添加し混練す
   る事によって射出成形用組成物としての混練物を調整す
   る事を特徴とする射出成形用組成物の調整方法。