JPH0568322B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野） 本発明はセラミツクスの射出成形方法に係り、
特に、セラミツクス粉末にバインダーを配合した
混練物を用いて得られる射出成形体に発生する欠
陥や、それの脱脂、焼成過程で発生する欠陥等の
問題を効果的に抑制乃至は解消し得る方法に関す
るものである。 （従来技術とその問題点） 従来から、所定のセラミツクス粉末に有機バイ
ンダー、例えば合成樹脂やワツクス類を主体とし
て、これに必要に応じて可塑剤、潤滑剤等を加え
た樹脂組成物を配合せしめ、均一な混練物と為し
た後、プラスチツクスと同様な射出成形手法に従
つて、所定の金型のキヤビテイ内に射出し、所望
形状の成形品を形成し、更にその射出成形体を脱
脂、焼成することにより、目的とするセラミツク
ス製品（焼結体）を製造する方法がよく知られて
おり、複雑な形状を有する製品を精度良く能率的
に製造できる特徴を有するところから、タービン
ホイールの製造等への適用が図られている。 ところで、プラスチツクスの射出成形において
は、射出材料乃至は射出成形品の金型からの離型
性を向上せしめるために、金型に塗布される離型
剤として、一般に、シリコン系離型剤、フツ素系
離型剤、鉱油系離型剤等がよく知られているが、
上記の如きセラミツクス粉末とバインダーとの混
練物の射出成形操作においては、如何なるタイプ
の離型剤が有効であるか、何等明らかではなかつ
たのである。しかして、そのようなセラミツクス
混練物の射出成形に際して、金型のキヤビテイ内
面（壁）に離型剤を塗布せずに射出成形を行なつ
た場合にあつては、得られる射出成形体に欠陥が
発生したり、或いは射出成形体にそのように欠陥
が認められなくても、脱脂後において脱脂体に欠
陥が発生したりする問題が認められていた。この
ような問題は、射出成形金型に適当な離型剤を塗
布することによつて、かなり改善されるものであ
るが、それを塗り過ぎたり或いはその塗り方が悪
い場合にあつては、得られる射出成形体中に離型
剤が巻き込まれることとなり、このためにウエル
ドラインに沿う欠陥が、射出成形体に或いはその
脱脂体に発生する問題があつた。 例えば、かかる射出成形操作は、高圧力で行な
われるところから、混練物を構成する熱可塑性樹
脂等の金型への張りつけが惹起される一方、それ
ら樹脂の冷却による収縮が必然的に惹起されるこ
ととなるために、そのような収縮が金型壁に拘束
され、形成される成形体表面に引張応力が発生
し、このため、かかる射出成形体に欠陥が発生せ
しめられることとなるのである。また、引張応力
に成形体が耐え、欠陥（亀裂）が顕在化しない場
合であつても、それを脱脂して得られる脱脂体に
おいて、そのような欠陥が残留応力のために発生
する問題があつた。 また、かかる射出成形操作が高圧力で行なわれ
ることとなるために、金型表面の離型剤も原料と
共に流されて、形成される成形体中に巻き込まれ
るようになり、そしてこの巻き込まれた離型剤が
成形体中の樹脂を変質させることによつて、金型
キヤビテイを射出物で充填していく過程において
充填物間の融着不良を発生させる、所謂ウエルド
ライン欠陥（ウエルドラインに沿う欠陥）の問題
を内在しているのである。 従来にあつては、セラミツクス粉末とバインダ
ーとの拘束の射出成形に際しての上記の如き問題
を解消するに有効な手段、特に有効な離型剤を用
いた射出成形法は何等見い出されておらず、それ
故に解消の面粗度を非常に平滑に仕上げることに
よつて、その対策とされているが、この対策にあ
つても、壁面による成形体の熱収縮の拘束に基づ
いて、引張応力が成形体表面に誘起されていたの
である。 （解決手段） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その特徴とするとこ
ろは、セラミツクス粉末にバインダーを配合して
得られる混練物を所定の金型のキヤビテイ内に射
出し、所望形状の成形品を形成するに際して、ポ
リシロキサン系離型剤を用い、これを前記金型の
キヤビテイ壁に塗布するようにしたことにある。 （解決手段の具体的構成） ところで、かかる本発明が適用されて、目的と
する形状のセラミツクス製品とされるセラミツク
ス粉末としては、公知のものが何れも使用され得
るものであつ、例えばカオリン族、モンモリロナ
イト族、雲母族、滑石、パイロフイライト、ジヤ
モン石、デイ石族等の粘土類、ケイ石、ロウ石な
どの非可塑性原料等の一般陶磁器素地粉末の他、
鉄、アルミニウム、珪素、ジルコニウム等の金属
粉末及びそれらの酸化物、ガラスフリツト、アル
ミナ質、マグネシア質、ジルコニア質、ベリリア
質、トリア質、スピネル質、コージエライト、シ
リア質、鉄カンラン−ジヤモン岩、ステアタイ
ト、酸化チタン、チタン酸バリウム、セルシヤ
ン、フエライト特徴の特殊陶磁器素地粉末及び炭
化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、サイアロ
ンの如きエンジニアリングセラミツクス素地粉末
等を挙げることができる。 また、かかるセラミツクス粉末に配合されて、
射出成形用混練物を与えるバインダーとしても、
従来からセラミツクスの射出成形におけるバイン
ダーとして知られている各種のものが、何れも使
用され得、例えばポリスチレン、ポリエチレン、
ポリプロピレン、酢酸セルロース、アタクチツク
ポリプロピレン、ポリビニアルコール、ポリアセ
タノール、アクリル系樹脂等の樹脂を主剤とし、
これに更に必要に応じてジエチルフタレート、ジ
メチルフタレート、ジオクチルフタレート等の可
塑剤やその他の軟化剤を配合せしめて成るものが
用いられることとなる。なお、このようなバイン
ダーは、セラミツクス粉末に、粉末状又はペレツ
ト等の固体状で添加され、加熱、混合せしめられ
るか、或いは有機溶剤溶液として添加、混合され
るか、或いはかかるバインダーを常法により適当
な乳化剤の存在下で乳化して得られるエマルジヨ
ンの形で添加され、混合せしめられて、目的とす
る混練物とされるのである。 さらに、このような混練物には、第三物質とし
て、脱脂工程でバインダーの揮散を助けるナフタ
リン、アントラセン、樟脳、フエナントレン、ア
ントラキノン、安息香酸、無水フタール酸、サリ
チル酸等の昇華性物質；パラフイン蝋及びワツク
ス類；ステアリン酸、エチレングリコール、ジエ
チレングリコール、ポリエチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、オレイン酸、ロジン及びロジン誘導体等の潤
滑剤；更には、酸化防止剤、着色剤等を添加して
も、何等差支えない。これらの第三物質は、予め
バインダーに添加、混合するか、或いはセラミツ
クス粉末とバインダーとを混合する際に、同時に
添加する等の手法によつて、配合せしめられるこ
ととなる。 そして、このような組成の射出成形用混練物
は、従来と同様な手法に従つて射出成形せしめら
れるものであるが、その際射出成形金型のキヤビ
テイ壁（内面）には、本発明に従つてポリシロキ
サン系離型剤が塗布されているのである。このポ
リシロキサン系離型剤は、得られるセラミツクス
製品に対して何等の悪影響も及ぼすものでなく、
その金型への塗布によつて、金型面に対する成形
体の張りつきが効果的に防止され、以て形成され
る射出成形体、更にはそれから得られる脱脂体に
表面欠陥や内部欠陥、特にウエルド欠陥等を惹起
せしめることがなく、これにより品質の優れたセ
ラミツクス製品を有利に製造することが出来るこ
ととなつたのである。 なお、本発明に用いられる上記のポリシロキサ
ン系離型剤としては、例えばジメチルポリシロキ
サン、メチルフエニルポリシロキサン、メチルク
ロロフエニルポリシロキサン、メチルヒトロジエ
ンポリシロキサン等があり、これらは通常室温で
液体の状態で用いられ、例えばスプレー法、刷毛
塗り法等の公知の適用手法に従つて、所定の金型
のキヤビテイ壁（内面）に塗布されることとな
る。 また、このようなポリシロキサン系離型剤の塗
布された金型を用いて、所定の射出成形操作を実
施することによつて、得られる成形体の金型への
張りつきが効果的に抑制せしめられ、以て成形体
の表面欠陥が有利に防止され得るのであり、また
成形体中へ巻き込まれても、離型剤が固まつて層
を作ることが少ないために、脱脂後においても、
欠陥の発生が効果的に抑制乃至は防止されること
となるのである。 そして、このようにして得られた、目的とする
製品形状に対応した射出成形体には、公知の手法
に従つて脱脂操作が施され、更にその後、成形体
を構成するセラミツクス粉末に応じた焼結条件の
下に、常法に従つて焼結せしめられて、所定のセ
ラミツクス製品（焼結体）とされ、目的とする構
造部品、機能部品等として用いられることとなる
のである。 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、セ
ラミツクスの射出成形に際して、ポリシロキサン
系離型剤をキヤビテイ壁に塗布した射出成形金型
を用いるものであり、これによつて成形される射
出成形体の金型への張りつきが効果的に抑制さ
れ、以て成形体の表面欠陥が有利に防止され得た
のであり、また成形体中へそのような離型剤が巻
き込まれても、該離型剤が固まつて層を形成する
ことが少ないところから、脱脂後においても欠陥
の発生がなく、その結果効率良く、射出成形手法
によつて各種の構成部品、機能部品等のセラミツ
クス製品を製造し得ることとなつたのである。 （実施例） 以下に、本発明の幾つかの実施例を示すが、本
発明が、それら例示の実施例により何等限定的に
解釈されるものでないことが理解されるべきであ
る。また、本発明には、これら例示の実施例以外
にも、多くの実施形態が存するものであること、
言うまでもないところである。 なお、以下の実施例中の百分率及び部は、特に
断わりのない限り、何れも重量基準によるもので
ある。 実施例 １ 窒化珪素（電気化学工業株式会社製：SN−
9S）96部に、焼結助剤としてイツトリア（三菱
化成工業株式会社製：セラミツクグレード）２部
及びスピネル（岩谷化学株式会社製：SP−12）
２部を混粉した。次いで、この混粉品に、熱可塑
性樹脂としてアタクチツクポリプロピレン12部、
エチレン−酸ビ共重合体８部、パラフイン２部、
及びアントラセン4.5部を加熱、混練せしめた後、
二軸押出混練機で直径が３mmの棒状混練物を作
り、それを約５mmの長さに切断して、成形用ペレ
ツトを製造した。 そして、このようにして得られた成形用ペレツ
トを用いて、射出成形機にて、射出圧力：600
Kg／cm²、射出温度：160℃の条件下に射出成形し、
最大外径：81mm、最大肉厚：約40mmのセラミツ
ク・タービン・ホイール用射出成形体を得た。な
お、この射出成形に際しては、金型のキヤビテイ
壁に、離型剤としてジメチルポリシロキサン（信
越化学工業株式会社製：信越シリコーンKF96。
室温で350センチポイズの粘性を有する）が予め
塗布された。また、比較のために、同様な射出成
形操作が、金型のキヤビテイ壁に離型剤を全く塗
らない場合と、通常の離型剤として周知のフツ素
系離型剤を塗布した場合についてそれぞれ実施さ
れた。 そして、これら３種の成形操作に従つて、それ
ぞれ250本の射出成形体が製造され、それらの内
部欠陥及び表面欠陥の存在の有無が調査され、そ
れぞれの良品率（欠陥の認められない良品の数）
として下記第１表に示した。なお、表面欠陥の調
査は実体顕微鏡検査により行ない、また内部欠陥
の調査は透過Ｘ線及び超音波探傷によつて行なつ
た。 また、かくして得られた各々の場合の射出成形
体の内、欠陥の発生しなかつたものについて、そ
れぞれ、不活性雰囲気炉中で４℃／Hrの昇温速
度で最高450℃まで温度を上昇させて、それぞれ
の射出成形体の脱脂を行なつた。この脱脂の後、
内部及び表面欠陥の発生状況を検査し、欠陥の発
生状態を、良品率として第１表に併わせ示した。 さらに、この脱脂された成形体の内、欠陥の認
められない良品について、焼成炉にて、10気圧の
窒素雰囲気中、1760℃の温度に３時間保持するこ
とにより、焼成を行なつた。かくして得られた焼
結体について、同様に、表面及び内部欠陥の発生
状態を検査し、その結果を、良品率として第１表
に併わせ示した。

【表】 かかる第１表の結果から明らかなように、本発
明に従つて、離型剤としてジメチルポリシロキサ
ンを金型のキヤビテイ壁に塗布した場合にあつて
は、得られた射出成形体には、射出成形後、脱脂
後、更には焼成後の何れにおいても、内部・表面
の欠陥の発生は認められず、良好な結果を得た。 これに対して、離型剤を塗布しなかつた場合
や、フツ素系離型剤を塗布した場合にあつては、
射出成形時において、また脱脂後においては、更
には焼成後において著しい内部・表面の欠陥発生
の発生が認められ、良品率の極めて低いものであ
つた。 実施例 ２ 実施例１のジメチルポリシロキサンに代えて、
メチルフエニルポリシロキサン、メチルクロロフ
エニルポリシロキサン若しくはメチルヒドロジエ
ンポリシロキサンを離型剤として用いて、実施例
１の射出成形操作を繰り返し、そして脱脂、焼成
を行なつたところ、何れも得られたセラミツク・
タービン・ホイール（焼成体）は内部・表面共に
欠陥のない良品であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクス粉末にバインダーを配合して得
   られる混練物を所定の金型のキヤビテイ内に射出
   し、所望形状の成形品を形成するに際して、ポリ
   シロキサン系離型剤を用い、これを前記金型のキ
   ヤビテイ壁に塗布したことを特徴とするセラミツ
   クスの射出成形方法。 ２ 前記ポリシロキサン系離型剤が、ジメチルポ
   リシロキサンである特許請求の範囲第１項記載の
   射出成形方法。