JPH05331502A - 射出成形用原料 - Google Patents

射出成形用原料

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JPH05331502A
JPH05331502A JP4137070A JP13707092A JPH05331502A JP H05331502 A JPH05331502 A JP H05331502A JP 4137070 A JP4137070 A JP 4137070A JP 13707092 A JP13707092 A JP 13707092A JP H05331502 A JPH05331502 A JP H05331502A
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喜彦 瀬山
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豊 清水
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形焼結におけるバインダの不均一な残
留、ハンドリング性保持のためのバインダの大量残留と
いった問題点を解決する。 【構成】 金属またはセラミックスの粉末とバインダか
らなる射出成形用原料であって、バインダとして２種以
上の樹脂を含み、所定の溶媒に不溶であり、軟化温度の
高い樹脂を金属またはセラミックス粉末の粒子の表面に
被覆しまたは粒子の周囲に配置し、次いでこの粉末と前
記所定の溶媒に可溶であり、軟化温度の低い樹脂とを混
練して得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形焼結法に用い
る射出成形用原料に関する。
【０００２】射出成形焼結法においては、寸法や特性を
満足する焼結体を得るために、射出成形が良好に行え、
かつ、脱脂が容易で変形等の不良が発生することがない
射出成形用の原料を得ることが必要である。
【０００３】
【従来の技術】射出成形焼結法おいては、金属またはセ
ラミックスの粉末とバインダとを混練し、射出成形用原
料を調製する。次に、これを射出成形した後、脱脂、焼
結して焼結体を得る。
【０００４】バインダとしては、これまで、１種もしく
は複数種の樹脂等が用いられ、これを金属またはセラミ
ックスの粉末と一括して混練して射出成形用原料を調製
していた。この場合、射出成形を良好に行うため、バイ
ンダ量を４０〜５５容量％とすることが多かった。この
原料を用いて作製された成形体は、加熱によってバイン
ダを分解し、飛散させることにより脱脂される。
【０００５】また、バインダの一部もしくは全部に水ま
たは有機溶剤等の溶媒に溶解する樹脂を用いる手法もあ
る。この場合は、成形体を溶媒に浸漬し、バインダの一
部を溶解させた後、加熱による脱脂が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した如き従来技術
においては、４０〜５５容量％と多量のバインダを必要
とするため、加熱による脱脂時に、変形、亀裂、膨れ等
の不良が発生しやすく、脱脂時間も長くする必要があっ
た。また、バインダの一部もしくは全部に水または有機
溶剤等の溶媒に溶解する樹脂を用い、脱脂前に溶媒に浸
漬し、溶媒に可溶なバインダを抽出する手法では、脱脂
時間の短縮と不良の発生を抑制がある程度可能ではある
が、成形体の表面部のバインダから溶解してゆくため、
バインダが不均一に残留しがちであった。また、成形体
のハンドリング性を保つためには、バインダ総量の半分
程度を残留させる必要があった。
【０００７】本発明は、バインダの一部もしくは全部に
水または有機溶剤等の溶媒に溶解する樹脂を用いる手法
における、バインダの不均一な残留、ハンドリング性保
持のためのバインダの大量残留といった問題点を解決す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題を解決するため、金属またはセラミックスの粉末とバ
インダからなる射出成形用原料であって、バインダとし
て所定の溶媒に可溶な第１の樹脂と前記溶媒に不溶であ
り、前記第１の樹脂よりも高い軟化温度を有する第２の
樹脂とを含み、前記第２の樹脂を前記金属またはセラミ
ックス粉末の粒子の表面に被覆しまたは粒子の周囲に配
置し、次いでこの粉末と前記第１の樹脂とを混練して得
られる射出成形用原料が提供される。
【０００９】本発明によれば、また、金属またはセラミ
ックスの粉末とバインダからなる射出成形用原料であっ
て、バインダとして所定の溶媒に可溶な第１の樹脂と、
前記第１の樹脂が溶解する溶媒に不溶である第２の樹脂
と、および前記第１および第２の樹脂が溶解する溶媒に
不溶であり、これらの樹脂よりも高い軟化温度を有する
第３の樹脂とを含み、前記第３の樹脂を前記金属または
セラミックス粉末の粒子の表面に被覆しまたは粒子の周
囲に配置し、次いでこの粉末と前記第１および第２の樹
脂とを混練して得られる射出成形用原料が提供される。
【００１０】即ち、本発明では、水または有機溶剤等の
溶媒に溶解する第１の樹脂と、この樹脂よりも軟化する
温度が高く、かつ、この樹脂が溶解する溶媒のひとつに
溶解しない第２の樹脂をバインダとして用いる。金属ま
たはセラミックスの粉末に前記２種のバインダのうち軟
化温度が高い方のバインダを被覆しもしくは粉末周囲に
配置した後、これと軟化する温度の低い方のバインダを
混練して射出成形用原料を調製する。この原料を用いて
射出成形体を形成する。この成形体を溶媒中に浸漬し、
溶媒に溶けるバインダをすべて溶出させる。その後、必
要に応じて加熱脱脂等を施した後、焼結を行い焼結体を
作製する。
【００１１】あるいは、水または有機溶剤等の溶媒に溶
解する第１の樹脂と、第１の樹脂が溶解するこの溶媒に
溶解しない第２の樹脂と、これらの樹脂よりも軟化する
温度が高く、かつ、これらの樹脂が溶解する溶媒のひと
つに溶解しない第３の樹脂をバインダとして用いる。金
属またはセラミックスの粉末に前記３種のバインダのう
ち軟化温度がもっとも高いバインダ（第３の樹脂）を被
覆しもしくは粉末周囲に配置した後、これと軟化する温
度の低い残りの２種のバインダを混練して射出成形用原
料を調製する。この原料を用いて射出成形体を形成す
る。この成形体を溶媒中に浸漬し、第１の樹脂を溶出さ
せる。さらに必要があれば、第２の樹脂が溶解する溶媒
に浸漬し、第２の樹脂を溶出させる。その後、必要に応
じて加熱脱脂等を施した後、焼結を行い焼結体を作製す
る。
【００１２】また、粉末と粉末に被覆もしくは粉末周囲
に配置する樹脂との結合を良好にするため、金属または
セラミックスの粉末に界面活性作用のある物質を被覆し
てもよい。あるいは、混練時に界面活性作用のある物質
を投入し、同時に混練してもよい。次いで、前述したと
同様にして、溶剤に可溶な樹脂その他と混練し、射出成
形、抽出、脱脂および焼結を行う。
【００１３】
【作用】射出成形体中の粉末粒子は、粉末表面を被覆し
た、もしくは粉末周囲に配置した、溶媒に不溶なバイン
ダ樹脂でブリッジを形成するため、互いに他と結びつい
ている。よって、この成形体から溶媒に可溶なバインダ
樹脂をすべて溶出させてしまっても、成形体は崩れるこ
ともなく、ハンドリング性が良好である。
【００１４】また、溶剤に不溶なバインダは粉末表面を
被覆しているか、または粉末周囲に配置されているた
め、溶媒に可溶なバインダをすべて溶出させてしまった
後の残留バインダ（溶媒に不溶なバインダ）は均一に残
留することとなる。さらに、残留するバインダは、粉末
間のブリッジ形成に必要最小限の量であればよいから、
残留バインダの量を少なくすることができる。また、本
発明の方法によれば、残留バインダの量を任意に制御す
ることも可能である。
【００１５】さらに、界面活性作用のある物質は金属ま
たはセラミックスの粉末と樹脂を結びつける働きがある
ため、これを用いることにより、樹脂と粉末の結びつき
が強くなり、溶剤に不溶なバインダの量を減らすことが
できるとともに、成形性が向上し、バインダの総量を低
減させることもできる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明す
る。
【００１７】実施例１ 水に可溶な第１の樹脂としてＰＥＧ（ポリエチレングリ
コール）、水に不溶な第２の樹脂としてＰＭＭＡ（ポリ
メチルメタクリレート）を用いた。また、金属粉末とし
て平均粒径２０μｍのＦｅ−Ｃｏ合金粉末を用いた。バ
インダ総量を４０容量％とした。
【００１８】金属粉末とＰＭＭＡを１８０℃で１時間混
練した後、１００℃まで温度を下げてＰＥＧを投入し、
さらに１時間混練して、射出成形用原料を調製した。別
に、比較例として、金属粉末、ＰＥＧおよびＰＭＭＡを
一括で１８０℃で１時間混練した原料を調製した。これ
らの原料を用いて、５×４×５０mmの棒状試験片を射出
成形した。成形体を水に１〜１０時間浸漬してＰＥＧを
抽出した後、重量変化からＰＥＧの抽出量を算出した。
また、成形体のハンドリング性を調査した。
【００１９】結果を図１に示す。本発明例の場合、３時
間でほぼ１００％のＰＥＧが溶出しているが、比較例で
は３時間で９０％のＰＥＧが溶出した後は、ほとんど溶
出していない。これは、本発明例ではＰＭＭＡが粉末を
ほぼ被覆しており、ＰＭＭＡ中にＰＥＧが取り込まれる
ことがないため、ＰＥＧのすべてが水に溶け出せるのに
対して、比較例ではＰＭＭＡ中に取り込まれたＰＥＧが
水と接することができない状態となっているためである
と認められる。
【００２０】ハンドリング性については、本発明例では
ＰＥＧの溶出量が１００％でも良好であるのに対して、
比較例ではＰＥＧの溶出量が５０％を越えると表面部が
崩れやすくなった。このことから、本発明では、抽出す
べきバインダをほぼ完全に抽出可能であり、かつ、従来
法に比べて、抽出後のハンドリング性も良好であること
がわかる。
【００２１】また、ＰＭＭＡに変えて、同じく水に不溶
で、ＰＥＧよりも軟化温度の高いＰＳ（ポリスチレン）
またはＰＥ（ポリエチレン）を用いても同様の結果が得
られた。さらに、ＰＥＧに変えて、ＭＣ（メチルセルロ
ース、水に可溶）を用いても同様の結果が得られた。こ
のことから、本発明では、ある溶媒に溶解する樹脂の軟
化温度が、その溶媒に溶解しない樹脂の軟化温度よりも
低ければ、樹脂の種類を選ばず、いかなる樹脂をも用い
ることが可能である。
【００２２】実施例２ 水に可溶な第１の樹脂としてＰＥＧ、水に不溶な第２の
樹脂としてＰＥ、第３の樹脂としてＰＭＭＡを用いた。
また、金属粉末として平均粒径２０μｍのＦｅ−Ｃｏ合
金粉末を用いた。バインダ総量を４０容量％とした。
【００２３】金属粉末とＰＭＭＡを１８０℃で１時間混
練した後、１２０℃まで温度を下げてＰＥＧおよびＰＥ
を投入し、さらに１時間混練して、射出成形用原料を調
製した。一方、比較例として、金属粉末、ＰＥＧ，ＰＥ
およびＰＭＭＡを一括で１８０℃で１時間混練した原料
を調製した。これらの原料を用いて、５×４×５０mmの
棒状試験片を射出成形した。成形体を水に１〜１０時間
浸漬し、ＰＥＧを抽出した後、重量変化からＰＥＧの抽
出量を算出した。また、成形体のハンドリング性を調査
した。
【００２４】金属粉末量およびＰＭＭＡ量を実施例１と
同様にした（ＰＥＧの一部をＰＥで置き換えた）場合、
成形体の強度は実施例１よりも向上した。成形体に対し
加工、研磨等の処理が必要な場合、本発明の原料を用い
て得られる成形体は強度を大きく、より効果的であると
考えられる。
【００２５】結果を図２に示す。本発明例の場合、３時
間でほぼ８０％のＰＥＧが溶出しているが、比較例では
３時間で６０％のＰＥＧが溶出した後は、ほとんど溶出
していない。これは、本発明例ではＰＭＭＡが粉末をほ
ぼ被覆しており、ＰＥのみにＰＥＧが取り込まれている
のに対して、比較例ではＰＥおよびＰＭＭＡ中にＰＥＧ
が取り込まれているためであると認められる。
【００２６】ハンドリング性については、本発明例では
ＰＥＧの溶出量が最大の８０％でも良好であるのに対し
て、比較例ではＰＥＧの溶出量が５０％を越えると表面
部が崩れやすくなった。このことから、本発明では、成
形体の強度を向上させることが可能であるとともに、従
来法に比べて、抽出すべきバインダをより多く抽出可能
であり、かつ、抽出後のハンドリング性も良好であるこ
とがわかる。
【００２７】さらに、実施例１と同様に、樹脂を変えて
同様の調査を行ったが、軟化温度に関する条件を満たす
限り、同様な効果が得られることが確認された。
【００２８】実施例３ 界面活性剤として酸化型ＰＥまたはステアリン酸を用い
た。この２つの界面活性剤は、ともに ＣＨ3 （ＣＨ2 ）n ＣＯＯＨ という化学式を持ち、酸化型ＰＥはｎ＝約１４０、ステ
アリン酸はｎ＝１７である。これらの界面活性剤は、熱
エタノールに溶解させて粉末と混合した後、乾燥させる
ことにより、粉末に被覆できる。
【００２９】界面活性剤を被覆した粉末を用いて実施例
１および２と同様の実験を行ったところ、抽出性および
ハンドリング性について同様の結果が得られた。さら
に、粉末の流動性が向上した。
【００３０】界面活性剤を粉末に被覆すべき（または周
囲に配置すべき）樹脂と同時に混練した場合において
も、これと同様の結果が得られた。
【００３１】実施例４ 本発明において、バインダ総量を２０〜５０容量％と変
化させて同様の実験を行った。軟化温度の高い樹脂を粉
末に被覆する（または周囲に配置する）と従来法よりも
流動性が向上する。さらに、界面活性作用のある物質を
添加することによりさらに流動性が向上する。各々のバ
インダ総量において、本発明における最大の流動性を持
つ射出成形用原料と従来法による射出成形用原料の流動
性を比較すると、図３に示すように、本発明の原料では
バインダ総量が１５容量％低くても従来法と同様の流動
性が得られることがわかった。また、本発明の原料にお
いて射出成形可能な最少のバインダ総量は２５容量％で
あった。
【００３２】実施例５ 抽出後の試料（抽出量はバインダ総量の８０％とした）
および抽出を行わない試料を脱脂した。それぞれ試料に
ついての不良の発生しない最短脱脂時間を図４に示す。
抽出を行うことにより、本発明の原料では、同じバイン
ダ総量の場合に、脱脂時間を１／５〜１／４に短縮でき
る。本発明の原料の場合に必要な抽出時間を加えても、
脱脂時間を１／３以下に短縮できる。
【００３３】脱脂後の試料を水素ガス中、１４３０℃で
１時間焼結したところ、密度９５％の焼結体が得られ
た。また、クラック等の不良の発生もなかった。
【００３４】バインダを抽出して残留バインダの量を金
属粉末との体積比で１／５程度以下とした（例えばバイ
ンダ総量が３５容量％であれば約６３％のバインダを抽
出する）場合、脱ロウ機能を有する連続式焼結炉によっ
て脱脂工程を行わずに不良のない焼結体を作製すること
ができた。さらに、体積比で１／８程度以下とした（同
７７％）場合、脱ロウ機能を有しない焼結炉によって脱
脂工程を行わずに不良のない焼結体を得ることができ
た。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の射出成形用
原料によれば、溶出後のバインダ残留量を少なくしても
ハンドリングが可能であり、均一にバインダを残留させ
ることができる。これによって、脱脂時間を大幅に短縮
することができるとともに、脱脂不良を抑えることが可
能である。さらに、脱脂工程を行わずに、抽出工程後す
ぐに焼結工程に進むことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得られた実験結果を示すグラフであ
る。
【図２】実施例２で得られた実験結果を示すグラフであ
る。
【図３】実施例４で得られた実験結果を示すグラフであ
る。
【図４】実施例５で得られた実験結果を示すグラフであ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属またはセラミックスの粉末とバイン
    ダからなる射出成形用原料であって、バインダとして所
    定の溶媒に可溶な第１の樹脂と前記溶媒に不溶であり、
    前記第１の樹脂よりも高い軟化温度を有する第２の樹脂
    とを含み、前記第２の樹脂を前記金属またはセラミック
    ス粉末の粒子の表面に被覆し、または粒子の周囲に配置
    し、次いでこの粉末と前記第１の樹脂とを混練して得ら
    れる射出成形用原料。
  2. 【請求項２】 金属またはセラミックスの粉末とバイン
    ダからなる射出成形用原料であって、バインダとして所
    定の溶媒に可溶な第１の樹脂と、前記第１の樹脂が溶解
    する溶媒に不溶である第２の樹脂と、および前記第１お
    よび第２の樹脂が溶解する溶媒に不溶であり、これらの
    樹脂よりも高い軟化温度を有する第３の樹脂とを含み、
    前記第３の樹脂を前記金属またはセラミックス粉末の粒
    子の表面に被覆し、または粒子の周囲に配置し、次いで
    この粉末と前記第１および第２の樹脂とを混練して得ら
    れる射出成形用原料。
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