JPH0617488B2 - 耐熱材料焼結体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、強度の高い耐熱材料粉末射出成形体を得ると
ともに該射出成形体の脱脂を容易にした、耐熱材料焼結
体の製造方法に関する。

(従来の技術及びその問題点) 従来、製品の強度を増強させるために、製品中に無機質
繊維や合成樹脂繊維をフィラーとして混入させたものは
ＦＲＰなどとして広く知られており、またセラミック製
品においてもその強度を高めるためにスチールなどの耐
熱性金属繊維、炭化珪素などのセラミック繊維を配合し
たもの(例えば、特開昭59−152258号広報参照)が知られ
ている。

しかしこれらは、ほとんどの場合最終製品の強度を高め
ることを目的としている。

他方、耐熱材料粉末から焼結体を製造する場合には、ま
ず耐熱材料粉末に有機バインダーを混合することによっ
て可塑性を付与させ、次いで一定形状に加圧成形し、同
時に該加圧成形体に強度を与え、そしてから脱脂(脱バ
インダー処理)した後、高温焼成するのであるが、そう
した有機バインダーとしては、ポリプロピレン、ポリエ
チレンなどの樹脂、更にパラフィン、ワックスなどが使
用されている。しかし、こうした有機バインダーの混合
量は相当なものであり(30重量％に及ぶこともある)、従
ってその脱脂には長時間を要し、脱脂後の成形体は緻密
度が低く、よつて焼成品も優良なものが得られない。

ところで、有機バインダーとしてポリエチレン、ポリプ
ロピレンなどの合成樹脂材料を使用した場合は、加圧成
形体(グリーン体)の強度は上がり、金型からの取り出し
時にグリーン体が破損する事故は少なくなるが、脱脂工
程においては分子量が大きいことのため分解しにくく、
脱脂時間も長くなるばかりでなく、グリーン体にクラッ
クが発生することも多い。一方、パラフィン、ワックス
を使用した場合は、脱脂は良好に行えるが、グリーン体
の強度が低くなり、特に複雑形状品の金型からの取り外
しが困難である。

従って業界では、強度があり、かつ脱脂し易いグリーン
体の提供が待望されていた。

(問題を解決するための手段) 本発明は以上に鑑みなされたものであり、本発明によれ
ば有機バインダーの量を大幅に減少させたにも拘わら
ず、グリーン体の強度を高めることができ、よって脱脂
も容易であって、焼成品も優良なものが得られるのであ
る。

本発明はすなわち、耐熱材料粉末に少量の有機バインダ
ー及び直径10〜40μｍ、長さ0.3〜2mmでかつ該有機バイ
ンダーよりも高融点の合成樹脂短繊維を混合した後、該
混合物を金型にて射出成形し、引き継いで前記射出成形
体を型抜きし、次いで該成形体を脱脂した後、高温焼成
することを特徴とする耐熱材料焼結体の製造方法であ
る。

本発明では、耐熱材料粉末に有機バインダーと更に合成
樹脂短繊維を混合したことにより、グリーン体の強度が
高められただけでなく、脱脂処理が容易に実施できるの
である。

合成樹脂繊維は長いものであっては、耐熱材料粉末中に
隅々まで充分に混合されず、グリーン体の端部が弱くな
って金型から離型するときに欠損したり、また脱脂炉へ
搬入されるまでのグリーン体に割れ、欠けが生じたりす
る。また、微粒子のごとく径の短いものであっては、補
強効果が発揮されない。

従ってその繊維は、耐熱材料粉末と容易に充分混合し
得、かつ補強材となり得るサイズであることが必要で、
実験の結果、直径10〜40μｍ、長さ0.3〜2mmのものが好
ましい。

また、繊維の融点は、加熱成形時に有機バインダーとと
もに溶融してしまうものであっては、成形体の補強材と
しての役割が果たし得ないので、それはバインダーより
も高融点のものでなければならない。

そしてまた該繊維は、脱脂工程において分解消失するも
のが好ましく、高温焼成時に焼成体中に分解しないで残
るようなものであってはいけない。

以上の条件を備えた好適な繊維は、合成樹脂製、特にポ
リプロピレン、ナイロン、アクリル樹脂製のものであ
る。

(実施例) セラミック原料粉末、金属粉末などの耐熱材料粉末にワ
ックス、パラフィンなどの低融点有機バインダーを添加
し流動性を付与した後、ポリプロピレン、ナイロンなど
の短繊維を更に添加して混合体を造った。

次ぎに該混合体を短繊維が溶融せず、有機バインダーが
流動する温度範囲(ポリプロピレン使用の場合、80〜120
℃)で射出成形すると、グリーン体内部には第1図(Ｂ)
(グリーン体の一部拡大図)に示すごとく繊維が成形型内
における該混合体の供給流れ方向に沿って略一様に並
ぶ。

なお、図中１はグリーン体、２は耐熱材料粒子、３は有
機バインダー、４は合成樹脂短繊維を示す。

また、第２図は合成樹脂短繊維が配合されていない従来
例を示す。

以下に、アルミナ粉末及び窒化珪素粉末を用いて射出成
形によりグリーン体を製造した例を挙げる。

例１： アルミナ粉末100重量部にパラフィン(融点50〜70℃)15
重量部、ポリプロピレン繊維(直径20〜30μｍ、長さ0.5
〜1mm)５重量部を添加、混合し、これを金型中で70〜90
℃で射出成形した。

例２： 窒化珪素粉末100重量部にポリエチレン(融点105℃)18重
量部、アクリル繊維(直径20〜30μｍ、長さ0.5〜1mm)５
重量部を添加、混合し、これを金型中で120〜150℃で射
出成形した。

例１、２によるグリーン体は、合成樹脂短繊維無添加の
従来品に比べ、強度が非常に向上し、射出成形において
金型から成形品を取り出す際、エジェクターピンにより
それが破損されることは無かった。

(発明の効果) 以上のとおり本発明によれば、有機バインダーの添加量
を非常に少なくすることができたのでグリーン体の脱脂
を容易にし得たばかりでなく、合成樹脂短繊維を配合し
たため、グリーン体の強度が非常に向上されているので
エジェクターピンによる金型からのグリーン体取出し時
にグリーン体が破損されることは無くなった。

本来バインダー使用量は、脱脂が容易でないため極力少
量としたいのであるが、余りに少なくすると成形時のグ
リーン体での流動性不足の問題発生のほか、グリーン体
がもろくなり取り扱い時に損傷が生じ易くなるので、従
来有機バインダーの量を削減するには自ずと一定の限界
があった。

しかし本発明では、合成樹脂短繊維を添加することによ
って、従来の限界を打ち破り、良品質の耐熱材料焼結体
の製造を容易としたのである。

そして更に、金型から取り出されたグリーン体の脱脂処
理(脱バインダー処理)においては、グリーン体を有機バ
インダーの沸点付近へ急昇温しても、グリーン体に割れ
が生じる危険は無いので、従来法の約２／３程度の時間
で脱脂ができるという優れた有利性がある。

従来法では脱脂時間を短縮しようとして有機バインダー
の沸点付近へ急昇温すると、有機バインダーの気化膨張
圧力などによりグリーン体に割れが生じるため、昇温こ
う配を低くして脱脂しなければならず、よって長い脱脂
時間を要したのであるが、本発明では合成樹脂短繊維で
グリーン体が補強されているために急昇温脱脂処理をし
ても、グリーン体に割れが生じないのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のグリーン体の形状(Ａ)とその一
部断面拡大図を示し、第２図は従来例を示す。 １：グリーン体、２：耐熱材料粉末粒子、 ３：有機バインダー、４：合成樹脂短繊維

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐熱材料粉末に少量の有機バインダー及び
   直径10〜40μｍ、長さ0.3 〜2mm でかつ該有機バインダ
   ーよりも高融点の合成樹脂短繊維を混合した後、該混合
   物を金型にて射出成形し、引き継いで前記射出成形体を
   型抜きし、次いで該成形体を脱脂した後、高温焼成する
   ことを特徴とする耐熱材料焼結体の製造方法。
2. 【請求項２】合成樹脂短繊維がポリプロピレン製である
   特許請求の範囲第１項記載の耐熱材料焼結体の製造方
   法。
3. 【請求項３】合成樹脂短繊維がナイロン製である特許請
   求の範囲第１項記載の耐熱材料焼結体の製造方法。
4. 【請求項４】合成樹脂短繊維がアクリル製である特許請
   求の範囲第１項記載の耐熱材料焼結体の製造方法。