JPH05271706A

JPH05271706A - 射出成形用組成物

Info

Publication number: JPH05271706A
Application number: JP14087992A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Enboku; 正和遠北; Akihito Otsuka; 昭仁大塚
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-19

Abstract

(57)【要約】【構成】金属または合金より成る焼結用粉末とバイン
ダーを含有する射出成形用組成物であって、前記バイン
ダーは、軟化点が５０〜９０℃のワックス類と、メルト
フローレート（ＡＳＴＭＤ１２３６，２３０℃）が
１００〜３００ｇ／１０分の熱可塑性樹脂と、分散剤と
してのジブチルフタレートとから成り、ジブチルフタレ
ートは、バインダー当たり０．１〜３０容量％の量で使
用されていることを特徴とする。【効果】射出成形用組成物中の焼結用粉末を充分均一
に分散させることが可能となり、クラック等の欠陥のな
い最終焼結製品を高い寸法精度で製造することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形焼結製品の製
造に供される射出成形用組成物に関する。

【０００２】

【従来技術】射出成形粉末冶金法は、金属粉末等の焼結
用粉末とバインダーとを混練して得られる射出成形用組
成物を所定形状の金型に射出成形し、得られた成形品を
加熱して脱バインダーした後に焼結を行うことにより焼
結製品を製造する方法であり、特に三次元的な複雑な形
状を有する製品やナイフエッジ部のような薄肉部を有す
る製品を製造するのに有効な方法である（特開昭５７−
１６１０３号公報、特開昭５７−２６１０５号公報等参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来公知
の射出成形用組成物は、焼結用粉末の分散性が不十分で
あり、このために、脱バインダー時あるいは焼結時に変
形、膨れ、陥没、クラック等の種々の欠陥を生じたり、
その射出成形品から得られる焼結製品は形状のバラツキ
が大きく、寸法精度が極めて不満足なものとなるという
問題があった。従って本発明の目的は、焼結用粉末が均
一に分散され、脱バインダー時における欠陥の発生及び
焼結時の変形の発生を有効に回避することができる射出
成形用組成物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、金属ま
たは合金より成る焼結用粉末とバインダーを含有する射
出成形用組成物であって、前記バインダーは、軟化点が
５０〜９０℃のワックス類と、メルトフローレート（Ａ
ＳＴＭＤ１２３６，２３０℃）が１００〜３００ｇ
／１０分の熱可塑性樹脂と、分散剤としてのジアルキル
フタレートとから成り、且つ該バインダーは、全体当た
り３５〜７０容量％の量で含有されており、前記ジアル
キルフタレートは、バインダー当たり０．１〜３０容量
％の量で使用されていることを特徴とする射出成形用組
成物が提供される。

【０００５】

【作用】本発明の重要な特徴は、バインダーとしてワッ
クス類と熱可塑性樹脂とを併用するとともに、分散剤と
してジアルキルフタレートを使用した点にある。即ち、
ジアルキルフタレートは、バインダー中の熱可塑性樹脂
との相溶性に優れているとともに、分子中のエステル結
合の存在により、焼結用粉末との親和性にも優れてい
る。従って、本発明の組成物においては、このジアルキ
ルフタレートが焼結用粉末と熱可塑性樹脂との橋渡し的
役割を果たし、この結果として、焼結用粉末の沈降によ
るバインダーとの分離が有効に回避され、均一分散性が
確保されるのである。

【０００６】焼結用粉末本発明において、焼結用粉末としては、鉄、銅、ニッケ
ル等の金属粉末や、これら金属の合金の粉末が、最終的
に製造する焼結製品の用途等に応じて使用される。

【０００７】バインダー本発明の射出成形用組成物においては、焼結用粉末の射
出成形を可能とし且つ得られる射出成形体に一定の強度
を確保するために、全体当たり３５〜７０容量％の量で
バインダーが含まれる。このバインダーの含有量が３５
容量％未満では組成物の流動性が低下して射出成形が困
難となる。また７０容量％を超えると、成形時に成形体
表面に面引けと称する欠陥が生じ、また得られる射出成
形体中の焼結用粉末の充填密度が低くなり、最終的に得
られる焼結製品の密度を向上させることが困難となる。

【０００８】本発明において、上記バインダーとして
は、先に述べた通り、ワックス類と熱可塑性樹脂と分散
剤とを組み合わせて使用する。ワックス類は、射出成形
時における組成物の流動性向上に寄与するものであり、
軟化点が５０〜９０℃のものが使用される。軟化点が５
０℃未満では射出成形作業のサイクルタイムが長くな
り、また軟化しやすいために成形時の作業性が著しく低
下する。また軟化点が９０℃を超えるものを使用する
と、組成物の流動性が低下するとともに、熱分解点が高
くなるので脱バインダー性が低下する。本発明におい
て、かかるワックス類としては、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、変性ワックス等が好適である。

【０００９】熱可塑性樹脂は、射出成形後の成形体の形
状保持に寄与するものであり、メルトフローレート（Ｍ
ＦＲ）が１００〜３００ｇ／１０分のものが使用され
る。ＭＦＲが１００ｇ／１０分未満では、射出成形性が
不満足なものとなり、また３００ｇ／１０分を超えるも
のを用いると、射出成形体の強度や形状保持性が低下す
る。本発明において、かかる熱可塑性樹脂として好適に
使用されるものとしては、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、ポリスチレン等を挙げることが
できる。

【００１０】本発明において、上記のワックス類と熱可
塑性樹脂とは、重量基準で４：１〜１：４、特に３：１
〜１：３の割合で使用することが好適である。ワックス
類の使用量がこの範囲よりも多量であると、射出成形体
の強度が不満足なものとなり、成形体の形状保持が困難
となるおそれがあり、また上記範囲よりも少量である
と、組成物の粘性が高くなって射出成形が困難となると
ともに、脱バインダー処理も困難となるおそれがある。

【００１１】本発明において、分散剤として使用するジ
アルキルフタレートは、下記式、Ｃ_６Ｈ_４（ＣＯＯＲ）_２〔式中、Ｒはアルキル基を示す〕で表されるものであ
り、本発明においては、これらのジアルキルフタレート
の中でも特にジブチルフタレートが好適に使用される。
かかるジアルキルフタレートは、バインダー全体当た
り、０．１〜３０容量％の量で使用される。０．１容量
％未満では、本発明の目的とする分散性改良効果が充分
でなく、脱バインダー時や焼結時において欠陥を生じや
すくなる。また３０容量％を超えると、得られる射出成
形体の強度が低下し、射出成形終了時に金型から成形体
を取り出す際に破損を生じやすくなり、射出成形作業が
困難となる。

【００１２】射出成形用組成物本発明の射出成形用組成物は、焼結用粉末、バインダー
及び分散剤を上述した割合で均一に混練することによっ
て容易に調製される。この組成物は、射出成形、脱バイ
ンダー及び焼結の各工程を経て最終製品とされる。

【００１３】射出成形は、プラスチックの射出成形に使
用されている通常の射出成形機を用いて行うことが可能
であり、例えば加熱温度８０〜２００℃、射出圧力５０
０〜２０００ｋｇ／ｃｍ^２の条件で射出成形が行われ
る。射出成形作業における射出成形体の製品率は、体積
比で通常２５〜８５％程度であり、残りの７５〜１５％
（主にスプルー部、ランナー部）は、再び射出成形に供
せられて同上の比率で製品となり、残りは再びリサイク
ルされる。このようなリサイクルは、通常、数回繰り返
される。脱バインダー処理は、射出成形体を加熱処理す
ることによって行われるが、焼結用粉末として酸化され
やすい金属が使用されている場合には、加熱処理を不活
性ガス雰囲気下または還元性雰囲気下で行うことが好適
である。加熱温度は、一般に１０〜３０℃／ｈ程度の昇
温速度で２５０〜３００℃程度とされる。焼結は、使用
する焼結用粉末の種類によっても異なるが、一般に１０
００〜１５００℃の温度で１〜４時間程度行われる。

【００１４】

【実施例】実施例１〜６バインダー用のワックス類として、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、あるいは変性ワックスを使用し、バイン
ダー用の熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン・酢酸ビニル共
重合体（ＥＶＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）またはエチレ
ン・アクリレート共重合体（ＰＡＣ）を使用する。また
分散剤としては、ジブチルフタレートを使用する。

【００１５】平均粒径が約５μｍのカルボニル鉄粉末
に、表１に示す種類及び量のバインダー、及び同表に示
す量の分散剤を混合、混練して射出成形用組成物を調製
した。次いで、ピンポイントゲート方式の金型を用い、
射出速度１００ｍｍ／秒の条件で、上記の各組成物につ
いて射出成形を行い、ピッチ円直径２０ｍｍ、厚さ５ｍ
ｍ、歯数１８のギヤ形状の成形体を作成した。このとき
の各組成物の射出成形性を、射出金型への充填不良の有
無、成形体のクラックの有無及び成形体を射出金型から
取り出すときに発生する成形体の破損の有無により評価
した。結果は表２に示す。

【００１６】さらに上記で得られた成形体を、窒素気流
中で加熱してバインダー残量が成形体の１重量％以下に
なるまで脱バインダー処理を行なった。処理後の成形体
を観察し、変形等の欠陥の有無により、脱バインダー性
の評価を行った。結果を表２に示す。

【００１７】また脱バインダー処理が行われた成形体
を、１３５０℃、真空中で２時間焼結処理を行って焼結
製品を得た。得られた焼結製品のクラック等の欠陥や変
形の有無、及び焼結製品の直径の寸法（最大及び最小
値）ならびにそのばらつき幅を測定することにより、焼
結性の評価を行った。結果を表２に示す。

【００１８】比較例１分散剤を使用しない以外は、上記の実施例と同様にして
射出成形用組成物を調製し、該組成物を用いて射出成
形、脱バインダー処理及び焼結を行い、且つ同様の評価
を行った。評価結果は表２に示す。

【００１９】比較例２分散剤を本発明で規定する範囲よりも多量に使用した以
外は、上記の実施例と同様にして射出成形用組成物を調
製し、該組成物を用いて射出成形、脱バインダー処理及
び焼結を行い、且つ同様の評価を行った。評価結果は表
２に示す。

【００２０】比較例３、４分散剤としてカルナバワックスを使用した以外は、上記
の実施例と同様にして射出成形用組成物を調製し、該組
成物を用いて射出成形、脱バインダー処理及び焼結を行
い、且つ同様の評価を行った。評価結果は表２に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】上記の表２の評価結果から明らかな通り、
本発明の射出成形用組成物においては、射出成形性が良
好であり、脱バインダー処理時及び焼結時において欠陥
の発生がなく、得られる焼結体の寸法のばらつきが、比
較例の組成物から得られる焼結体に比して、１／３〜１
／１０の範囲に大幅に低減されていることが了解される

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、射出成形用組成物中の
焼結用粉末を充分均一に分散させることが可能となり、
クラック等の欠陥のない最終焼結製品を高い寸法精度で
製造することができる。本発明の射出成形用組成物は、
複雑な三次元形状を有する焼結製品の製造に極めて有用
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属または合金より成る焼結用粉末とバ
インダーを含有する射出成形用組成物であって、前記バインダーは、軟化点が５０〜９０℃のワックス類
と、メルトフローレート（ＡＳＴＭＤ１２３６，２
３０℃）が１００〜３００ｇ／１０分の熱可塑性樹脂
と、分散剤としてのジアルキルフタレートとから成り、
且つ該バインダーは、全体当たり３５〜７０容量％の量
で含有されており、前記ジアルキルフタレートは、バインダー当たり０．１
〜３０容量％の量で使用されていることを特徴とする射
出成形用組成物。
【請求項２】前記ジアルキルフタレートが、ジブチル
フタレートである請求項１に記載の射出成形用組成物。
【請求項３】前記ワックス類と熱可塑性樹脂とは、重
量基準で４：１〜１：４の割合で使用されている請求項
１に記載の射出成形用組成物。