JPH07292401A - 粉末成形用組成物及び脱脂方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形体にクラックや膨れ、変形を起こさせる
ことなく、成形体から有機バインダを除去できる組成
物、及び脱脂方法の提供。 【構成】 粉末成形用バインダとして光分解及び加熱架
橋機能を同時に有する光崩壊性樹脂を含有する粉末成形
用組成物を用い、所望の形状に成形した後、成形体より
光崩壊性樹脂を除去する工程において、光照射部の光崩
壊性樹脂を光分解により低分子量成分とし、それを除去
するに十分な温度で容易に揮散除去またはそれを溶解す
るに十分な有機溶剤または水溶液で溶出除去する工程
と、未照射部の光崩壊性樹脂を加熱による架橋反応によ
り強固とし、変形防止機能を発現し、その後加熱により
熱分解温度以上で分解除去する。 【効果】 成形体にクラックや膨れ、変形を起こさせる
ことなく、成形体から有機バインダを除去でき、且つコ
ンパウンドの貯蔵安定性に優れている粉末成形用組成物
を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属粉、セラミック
ス、サーメットなどの粉末状物質を成形するための粉末
成形用組成物、及び成形物即ち成形体からバインダを除
去するための脱脂方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、金属粉末またはセラミックス粉末
を用いた各種焼結部品が、一般工業材料から精密機械部
品、電子部品、自動車部品などの分野で広く利用される
ようになってきた。これに伴い、これら部品の寸法精
度、物性、及び形状などについてかなり厳しい要求がな
されるようになってきた。しかし従来のホットプレス、
静圧プレスといった加圧成形では、寸法精度に加えて複
雑な形状を有する成形体を得ることが難しいという欠点
を有していた。

【０００３】このような要求、問題に対処するために、
金属粉末またはセラミックス粉末に適当な樹脂を添加し
て熱可塑性を付与し、これを射出成形法により成形し、
次いでこの成形体中に含まれる樹脂を加熱分解除去後、
本焼成を行い、所望の金属またはセラミックス粉末射出
成形品を得る方法がいくつか提案され、また実施されて
いる（たとえば、特公昭５１−２９１７０号、特開昭５
５−１１３５１０号、特開昭５５−１１３５１１号各公
報）。

【０００４】これらの方法における重要点は、射出成形
時において成形体にクラックが入らないことは勿論であ
るほか、得られた成形体から如何にしてクラックや膨
れ、変形を起こさずに、短時間で樹脂であるところの有
機バインダを除去するかにある。

【０００５】従来、これら有機バインダとして、いくつ
かの熱硬化性樹脂、及び熱可塑性樹脂が検討されてい
る。しかし、熱硬化性樹脂では、流動性、成形性の面で
良い結果が得られていない。一方、熱可塑性樹脂として
は、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプ
ロピレン系樹脂が主流をなし、その他数種の樹脂が提案
され、またその一部は実施されている。そしてこれらの
有機バインダを成形体から除去するには、何れの場合に
おいても加熱手段のみを用いて、単位時間当たりの昇温
速度を制御し、数十〜数百時間かけて成形体にクラック
や膨れ、変形を起こさないように、細心の注意を払いつ
つ行われていた。

【０００６】しかし従来法では、成形体にクラックや膨
れ、変形を生ずる頻度が高く、工業的に必ずしも満足し
得る方法とは言い難かった。

【０００７】これらの問題を解決するために、成形体に
クラックや膨れ、変形を起こさないようにして、有機バ
インダの除去時間を短縮させる目的で、ナフタレン等の
昇華性、及び揮発性の高い成分を有機バインダ中に添加
混合する試みもなされている（たとえば、特開昭６２−
００３０６４号公報）。

【０００８】しかし、このような昇華性、及び揮発性の
高い成分の使用は、金属粉末、セラミックス粉末、サー
メット粉末、及びこれらより選ばれる群からなる粉末
と、有機バインダ成分とからなるコンパウンドの貯蔵安
定性、即ちコンパウンド中のバインダの含有量及び組成
比が経時的に変化するという問題点を有していた。

【０００９】また、単なる光崩壊性樹脂の利用により、
成形体にクラックや膨れ、変形を起こさないようにし
て、有機バインダの除去時間を短縮させる目的で、いく
つかの方法が提案され、また実施されている（たとえ
ば、特公昭５９−１９９５７０号、特公平３−１８３７
０４号各公報）。しかし、特公昭５９−１９９５７０号
公報に開示される側鎖にメチル基を有する光崩壊性樹脂
であるところのポリプロピレンでは、光照射により高分
子化反応が発生し、目的とする光分解を達成することが
困難なものもあった。また、特公平３−１８３７０４号
公報に開示される３級炭素原子を主鎖に含む単一の光崩
壊性樹脂の利用では、他の高分子量の樹脂との混練時に
不均質部分が生じ易く、成形体表面の光分解反応の不均
一化を招いたり、さらには光分解反応時のラジカルトラ
ップを誘発しやすく、円滑な光分解反応が起きにくいと
いう問題点を有していた。またさらに、光分解後の加熱
分解除去過程において、バインダの溶融温度より高い温
度まで昇温するため、従来までの方法と同様に脱脂過程
での変形が起き易いという問題点を有していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
上記問題点を解決するためになされたものである。従っ
て、本発明の目的は、光分解反応の不均一化を回避し
て、成形体にクラックや膨れ、変形を起こさせることな
く、成形体からの有機バインダの除去を効率的に行い、
且つコンパウンドの貯蔵安定性に優れている粉末成形用
組成物、及び脱脂方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる点
に鑑み、鋭意研究、検討した結果、光分解及び加熱架橋
機能を同時に有する光崩壊性樹脂を含む粉末成形用組成
物を用い、光及び熱改質を伴う脱脂方法により上記目的
を達成し得ることを見い出した。

【００１２】即ち、上記目的を達成するための本発明の
構成は、粉末成形用バインダとして光分解及び加熱架橋
機能を同時に有する光崩壊性樹脂を含有することを特徴
とする粉末成形用組成物を用い、所望の形状に成形した
後、成形体に所定以上のエネルギーを有する光等を照射
し、成形体より光崩壊性樹脂を除去する工程において、
光照射部の光崩壊性樹脂は光分解により低分子量成分と
なり、それを除去するに十分な温度で容易に揮散除去ま
たはそれを溶解するに十分な有機溶剤または水溶液で容
易に溶出除去される工程と、未照射部の光崩壊性樹脂が
加熱による架橋反応により強固になり変形防止機能を発
現し、その後加熱により熱分解温度以上で分解除去され
る工程からなる、バインダの光及び熱改質と加熱分解除
去を備えることを特徴とする粉末成形用組成物の脱脂方
法からなるものである。

【００１３】本発明において使用される粉末は、金属粉
末、セラミックス粉末、サーメット粉末、及びこれらよ
り選ばれる群からなる粉末を用いることが出来る。

【００１４】本発明に使用される光崩壊性樹脂は、光分
解及び加熱架橋機能を有することを特徴とする有機高分
子化合物であり、具体的には、ポリメタクリルアミド、
ポリαシアノメチルアクリラート、ポリαシアノエチル
アクリラート、ポリαシアノプロピルアクリラート、ポ
リαシアノブチルアクリラート、メチルメタクリレート
／メタクリロイルクロリド共重合体、及びこれらの成分
を含有する２元以上の共重合体、または、これら共重合
体の混合物よりなるものである。またこれら光崩壊性樹
脂の分子量は、成形性等を考慮すると１５万以下である
ことが好ましく、さらに好ましくは、１０万以下が好ま
しい。

【００１５】これら光分解及び加熱架橋機能を有するこ
とを特徴とする光崩壊性樹脂は、単独で有機バインダと
して用いることもできるが、金属粉末やセラミックス粉
末などとの親和性を高めたり、成形時の流動性を高める
目的から、他の公知の有機バインダと組み合わせること
が可能である。ただし、この場合、均質な成形用組成物
を得るために、組み合わせる有機バインダに応じて的確
な混練混合方法が必要になる。

【００１６】またこの時、光崩壊性樹脂は有機バインダ
成分中において、１０重量％以上含有されることが好ま
しく、さらに好ましくは、３０重量％以上含有されるこ
とが好ましい。

【００１７】本発明において、光崩壊性樹脂の光分解生
成物であるところの低分子量成分の揮散除去は、有機溶
剤または水溶液を用いて溶解溶出除去することが可能で
ある。つまり、光分解により生成した低分子量成分は、
分子量の低下に伴い、それを溶解するに十分な選択され
た有機溶剤または水溶液に対して、元の光崩壊性樹脂よ
りも溶解度が高くなるため、光照射後の成形体を有機溶
剤または水溶液に接触させることにより、容易に溶解溶
出除去することが可能である。また、上記低分子量成分
を溶解溶出除去するために有機溶剤を用いる場合には、
有機溶剤ガス雰囲気に曝すことでも目的を達成すること
が可能である。選択される有機溶剤または水溶液は、用
いる光崩壊性樹脂により異なる。具体的には、ポリメタ
クリルアミドに対しては弱アルカリ性水溶液であるとこ
ろの珪酸ナトリウム水溶液が好ましく、メチルメタクリ
レート／メタクリロイルクロリド共重合体に対しては酢
酸エチル、酢酸イソアミル、アセトン、またはこれらの
組み合わせが好ましく、ポリαシアノメチルアクリラー
ト、ポリαシアノエチルアクリラート、ポリαシアノプ
ロピルアクリラート、ポリαシアノブチルアクリラート
に対しては酢酸エチル、シクロヘキサノン、またはこれ
らの組み合わせが好ましい。また、上記有機溶剤または
水溶液は、各々の光崩壊性樹脂に対する良溶媒である
が、各々の光崩壊性樹脂に対する貧溶媒と組み合わせる
ことにより、溶解速度または溶出速度を制御することも
可能である。また、上記有機溶剤または水溶液は、これ
に限定されるものではない。

【００１８】本発明において、金属粉末、セラミックス
粉末、サーメット粉末、及びこれらより選ばれる群から
なる粉末と、光分解及び加熱架橋機能を同時に有する光
崩壊性樹脂を含有する有機バインダ成分とからなる混合
物、即ちコンパウンドの成形方法に特に制限はないが、
射出成形もしくは押し出し成形及びこれに類似するよう
な成形方法を採用するとき、特に有効な効果をもたらす
ことができる。この場合、用いられる射出成形あるいは
押し出し成形機や成形方法に特に制限はなく、公知のプ
ラスチック成形に用いられている装置と方法を使用する
ことが可能である。また、本コンパウンドの成形温度
は、光分解及び加熱架橋機能を同時に有する光崩壊性樹
脂の溶融温度より高く、架橋反応開始温度より低い温度
範囲でなされる。この時、成形性を向上させる目的で、
公知の滑剤、可塑剤を添加することも可能である。

【００１９】本発明において、光分解及び加熱架橋機能
を同時に有する光崩壊性樹脂の光改質であるところの光
分解と、光分解生成物の揮散除去は、同時に行っても良
いし、段階的に順次行っても良い。上記光分解と揮散除
去を同時に行う場合、成形体表面の光崩壊性樹脂は、光
照射による光改質、即ち光分解反応により低分子量成分
が生成し、その生成した時の雰囲気温度が、光分解反応
により生成する低分子量成分の蒸発温度より高く、光分
解未反応成分であるところの光崩壊性樹脂の架橋開始温
度より低い温度範囲であれば、光分解反応により低分子
量成分として生成されると同時にガス成分となり、成形
体の表面層から速やかに、そしてより効率的に有機バイ
ンダであるところの光崩壊性樹脂を揮散除去することが
できる。この理由は、光分解反応を起こさせるに必要な
エネルギー量を、光照射によるエネルギー供給に加え
て、加熱による熱エネルギーを有効利用することができ
るからである。また、上記光分解と揮散除去を段階的に
行う場合には、光照射と加熱の組み合わせで実施するこ
ともできるし、光照射と有機溶剤または水溶液の組み合
わせで実施することもできる。

【００２０】本発明において、成形体表面に所定以上の
エネルギーを照射することが可能な光等として、紫外
線、電子線、またはＸ線を用いることができるが、工業
的には紫外線を用いることが好ましい。また、紫外線光
源としては特に制限はないが、低圧水銀ランプまたは高
圧水銀ランプを用いることができる。さらに、紫外線光
源を用いる場合、大気雰囲気中で用いると紫外線により
オゾンが発生し、２５４ｎｍ近傍、及びそれ以下の高エ
ネルギーの紫外線をオゾンが吸収し、成形体表面への紫
外線照射エネルギーが減衰することになり、目的とする
光分解反応の進行に対して抑制あるいは停止などの反応
阻害を引き起こすことになる。これを防止して光分解反
応を効率的に進行させるためには、光源の周囲雰囲気及
び成形体の周囲雰囲気を窒素またはアルゴン等の不活性
雰囲気にすることが重要であり、また光分解反応も不活
性雰囲気下で行うことが好ましい。

【００２１】

【作用】本発明における脱脂方法の第一の特徴は、成形
体表面に所定以上のエネルギーを有する光等として、紫
外線、電子線、またはＸ線を照射することにより、成形
体表面の一定分子量を有する有機バインダを光分解によ
り低分子量成分へと光改質することにある。有機バイン
ダを除去する工程において重要なことは、成形体表面か
ら有機バインダ成分を分解ガスとして徐々に除去し、順
次内部へと分解を進行させることにより、成形体表面に
クラックや膨れを生じさせないことある。単に加熱分解
のみを用いる方法では、このような分解の進行を制御す
ることは非常に困難であり、この問題を解決するため
に、有機バインダの種類や組み合わせにより種々の検討
がされているが、工業的に効果的なものは未だ見い出さ
れていない。

【００２２】本発明によれば、容易に成形体表面から順
次内部へと有機バインダ成分の分解除去を制御すること
ができる。つまり、成形体表面に光等として、紫外線、
電子線、またはＸ線を照射すると、これらの線量は、照
射面で吸収、あるいは散乱され、成形体内部に進行する
に従い減少することになる。即ち、必然的に成形体表面
の光崩壊性樹脂から光分解が起こり、順次成形体内部へ
と光分解反応が進行することになる。この光分解反応
は、用いる光崩壊性樹脂の種類により、ランダム分解反
応と、ラジカル解重合反応により連鎖的に分解がおこる
ものとが存在し、照射する光等のエネルギーによっては
この両者が同時に起こるものも存在する。本発明に用い
る光崩壊性樹脂はラジカル解重合反応による分解形態を
有するものであり、成形体の光照射面から深さ方向に光
照射がなくとも分解反応が進行する。さらに、光分解に
より低分子量化された成分は、蒸発温度が元の高分子量
成分時より大幅に低下することから、分解雰囲気温度を
低分子量成分が蒸発するに十分な温度に保持することに
より、成形体表面から光分解生成物であるところの低分
子量成分を順次ガス化し揮散除去することができる。上
記低分子量成分が蒸発するに十分な温度とは、大気圧下
で２００℃以下であり、１００℃以上２００℃以下が好
ましい。この理由は、本発明に用いる光崩壊性樹脂の光
分解生成物であるところの低分子量成分の蒸発温度が、
１００℃から２００℃の範囲に存在するためである。ま
た、大気圧より低い圧力雰囲気下であれば、１００℃以
下でも上記低分子量成分を揮散除去することは可能であ
る。従って、本発明によれば、脱脂工程において成形体
表面にクラックや膨れを生じることはない。

【００２３】本発明における脱脂方法の第二の特徴は、
成形体表面より光分解により生成した低分子量成分を、
加熱雰囲気下で順次揮散除去した後、残余の光崩壊性樹
脂を加熱することにより、架橋反応を進行させ高分子量
成分とすることで溶融温度を引き上げ、元の光崩壊性樹
脂の溶融温度より上昇させて熱分解温度との差を縮める
ことにより、加熱分解工程における固体状態から溶融状
態、溶融状態から分解ガス状態への相変化温度範囲を狭
めることにより、脱脂工程での有機バインダの相変化に
伴い発生する成形体の変形を防止することにある。この
脱脂工程における成形体の変形防止が、本発明の最大の
特徴である。

【００２４】本発明によれば、光崩壊性樹脂の最終的な
除去は、加熱分解により行われるが、上記に本発明にお
ける脱脂方法の第一の特徴として示されるごとく、予め
成形体表面及び表面近傍の光崩壊性樹脂を光分解除去す
ることにより、最終的な加熱分解除去を従来法より、よ
り効率的に行うことが可能になる。なぜならば、光分解
による成形体表面及び表面近傍の光崩壊性樹脂の揮散除
去により、成形体表面層には深さ方向にミクロポアが形
成され、しかる後に加熱分解により発生するガス化成分
のミクロパスになるためである。従って、本発明によれ
ば、脱脂工程において成形体にクラックや膨れ、変形を
起こさせることなく、効率的にバインダを除去すること
が可能になる。

【００２５】以上示した様に本発明の組成物を用いた脱
脂方法は、光分解及び加熱架橋機能を有する光崩壊性樹
脂を有機バインダ成分として用い、光分解反応と併用し
て加熱架橋反応を付すことにより、脱脂工程における成
形体表面のクラックや膨れ、及び成形体の変形を防止す
ることを容易に達成できるものである。

【００２６】

【実施例】以下に実施例をあげて本発明の効果を示す
が、本発明はこれに限定されるものではない。 （実施例１）平均粒径２ミクロンのカルボニル鉄粉末１
００重量部に対して、粉末成形用バインダとして光分解
及び加熱架橋機能を同時に有する光崩壊性樹脂が分子量
９．５万のメタクリルアミド／メチルメタクリレート共
重合体（共重合比＝３：７）６．３部と、成形時の流動
性を向上する目的からパラフィンワックス３．２部を添
加し、１４０℃から１６０℃の温度で均質に混合混練
し、粉末成形用組成物を作製し、しかる後に、ペレット
化した。このペレットを射出成形機に投入し、射出成形
温度１３０℃乃至１６０℃で、図１に示す机状の成形体
を作製した。この成形体の大きさは長さ５０ｍｍ、幅１
０ｍｍ、厚さ２ｍｍの平板の両端に、高さ８ｍｍで幅３
ｍｍの足がある形状をしている。次にこの成形体を図２
に示すように構成された光分解脱脂装置を用いて、脱脂
処理を行った。光分解脱脂装置に成形体を挿入した後、
昇温速度２０℃／ｍｉｎで１２０℃に昇温し１時間保持
してパラフィンワックスを成形体より流出除去した後、
低圧水銀ランプを用いて２５４ｎｍで１０ｍＷ／ｃｍ²
の紫外線を成形体表面に照射しながら、さらに１２０℃
で３時間保持してメタクリルアミド／メチルメタクリレ
ート共重合体に対しての光分解を行った。紫外線強度は
岩崎電気社製紫外線積算強度計ＵＶＰＺ−２を用いて測
定した。光分解反応、即ちラジカル解重合反応により生
成する低分子量成分は、大気圧下で１１０℃に沸点を有
するメタクリルアミドと１００℃に沸点を有するメチル
メタクリレートであるため、１２０℃の雰囲気温度下で
は両成分共に分解生成すると同時に、成形体表面より順
次揮散除去され、この時点での光分解及び加熱架橋機能
を同時に有する光崩壊性樹脂の除去率は７２ｗｔ％であ
った。続いて紫外線を遮断して昇温速度２０℃／ｍｉｎ
で１８５℃まで昇温し、加熱架橋による残部の光崩壊性
樹脂を強固とする反応を３０分間行った。この加熱架橋
反応はイミド化反応であり、アンモニアガスが反応生成
物として生成するが、前工程で形成されたミクロパスを
通じて成形体外部へ放出される。このイミド化反応で得
られた光崩壊性樹脂は、高分子量化により初期状態より
も軟化温度が上昇するものの、熱分解温度は殆ど変化し
ないため、しかる後に熱分解除去する際に生じる相変化
温度範囲を最小限に抑制すること、即ち軟化温度と熱分
解温度の差を小さくすることが可能になり、脱脂工程時
の変形防止に寄与できる。さらに続いて、紫外線を照射
しながら昇温速度１０℃／ｍｉｎで３５０℃まで昇温し
た後、１時間保持して残部の粉末成形用バインダを除去
した。その後、室温まで冷却し粉末成形用バインダの除
去率であるところの脱脂率を測定したところ１００％で
あり、脱脂処理して得られた成形体にはクラック、膨
れ、変形は認められなかった。また、上記脱脂雰囲気は
全て不活性雰囲気であるアルゴンガス雰囲気で実施し
た。

【００２７】（実施例２）平均粒径２ミクロンのカルボ
ニル鉄粉末１００重量部に対して、粉末成形用バインダ
として光分解及び加熱架橋機能を同時に有する光崩壊性
樹脂が分子量９．８万のメタクリルアミド／ブチルメタ
クリレート共重合体（共重合比＝３：７）６．３部と、
成形時の流動性を向上する目的からパラフィンワックス
３．２部を添加し、１２０℃から１４０℃の温度で均質
に混合混練し、粉末成形用組成物を作製し、しかる後
に、ペレット化した。このペレットを射出成形機に投入
し、射出成形温度１３０℃乃至１５０℃で、図１に示す
机状の成形体を作製した。次に実施例１と同様に、この
成形体を光分解脱脂装置に成形体を挿入し、アルゴンガ
ス置換した後、低圧水銀ランプを用いて２５４ｎｍで１
０ｍＷ／ｃｍ² の紫外線を成形体表面に照射しながら、
昇温速度２０℃／ｍｉｎで１６５℃に昇温し１時間保持
してパラフィンワックスを成形体より流出除去した後、
さらに１６５℃で３時間保持してメタクリルアミド／ブ
チルメタクリレート共重合体に対しての光分解を行っ
た。光分解反応、即ちラジカル解重合反応により生成す
る低分子量成分は、大気圧下で１１０℃に沸点を有する
メタクリルアミドと１６０℃に沸点を有するブチルメタ
クリレートであるため、１６５℃の雰囲気温度下では両
成分共に分解生成すると同時に、成形体表面より順次揮
散除去され、この時点での光分解及び加熱架橋機能を同
時に有する光崩壊性樹脂の除去率は７９ｗｔ％であっ
た。続いて紫外線照射を続行したまま昇温速度２０℃／
ｍｉｎで１９０℃まで昇温し、加熱架橋による残部の光
崩壊性樹脂を強固とする反応を３０分間行った。さらに
引き続き紫外線を照射しながら昇温速度１０℃／ｍｉｎ
で３５０℃まで昇温した後、１時間保持して残部の粉末
成形用バインダを除去した。その後、室温まで冷却し粉
末成形用バインダの除去率であるところの脱脂率を測定
したところ１００％であり、脱脂処理して得られた成形
体にはクラック、膨れ、変形は認められなかった。

【００２８】（比較例１）実施例２において、昇温速度
２０℃／ｍｉｎで１６５℃に昇温し１時間保持してパラ
フィンワックスを成形体より流出除去した後、光分解処
理を３時間行い、加熱架橋工程だけを付さず連続して紫
外線を照射しながら昇温速度１０℃／ｍｉｎで３５０℃
まで昇温した後、１時間保持して残部の粉末成形用バイ
ンダを除去した。その後、室温まで冷却し粉末成形用バ
インダの除去率であるところの脱脂率を測定したところ
１００％であった。しかし、得られた成形体には平板部
分に１．８ｍｍの下方への垂れ変形が確認された。上記
結果より、加熱架橋工程の変形に対する有効性を確認し
た。

【００２９】（比較例２）実施例２において、分子量
９．８万のメタクリルアミド／ブチルメタクリレート共
重合体（共重合比＝３：７）の代わりに、分子量９．５
万のポリメタクリルアミドと分子量１０．２万のポリブ
チルメタクリレートを用いた。両者の混合比を３：７と
して、平均粒径２ミクロンのカルボニル鉄粉末１００重
量部に対して、６．３部と、パラフィンワックス３．２
部を添加し、１２０℃から１４０℃の温度で不均質部分
が発生しないよう細心の注意を払いながら混合混練し、
粉末成形用組成物を作製し、しかる後に、ペレット化し
成形材料とした。ワックスの流出除去、光分解処理、加
熱架橋処理、及びその後の加熱分解処理を実施例２と同
条件で行った。得られた成形体表面には、光分解処理後
の加熱架橋及び加熱分解時に発生するガスによる微細な
割れ及び膨れ不良が発生していた。実施例２ではこの様
な不良発生がないことから、単一樹脂どうしの混合によ
り生じた不均質部分の存在が原因であると判断した。

【００３０】（実施例３）平均粒径２ミクロンのカルボ
ニル鉄粉末１００重量部に対して、粉末成形用バインダ
として光分解及び加熱架橋機能を同時に有する光崩壊性
樹脂が分子量９．５万のメタクリル酸／メチルメタクリ
レート共重合体（共重合比＝２：８）２．５部と、メタ
クリロイルクロリド／メチルメタクリレート共重合体
（共重合比＝１：９）４．５部と、成形時の流動性を向
上する目的からパラフィンワックス３．２部を添加し、
１２０℃から１４５℃の温度で均質に混合混練し、粉末
成形用組成物を作製し、しかる後に、ペレット化した。
このペレットを射出成形機に投入し、射出成形温度１３
０℃乃至１５０℃で、図１に示す机状の成形体を作製し
た。 次にこの成形体を図２に示すように構成された光
分解脱脂装置を用いて、脱脂処理を行った。光分解脱脂
装置に成形体を挿入した後、アルゴンガス雰囲気とし
て、昇温速度２０℃／ｍｉｎで１２０℃に昇温し１時間
保持してパラフィンワックスを成形体より流出除去した
後、低圧水銀ランプを用いて２５４ｎｍで１０ｍＷ／ｃ
ｍ² の紫外線を成形体表面に照射しながら、さらに１２
０℃で３時間保持してメタクリル酸／メチルメタクリレ
ート共重合体とメタクリロイルクロリド／メチルメタク
リレート共重合体に対しての光分解を行った。光分解反
応、即ちラジカル解重合反応により生成する低分子量成
分は、大気圧下で９５℃に沸点を有するメタクリロイル
クロリドと１００℃に沸点を有するメチルメタクリレー
トと１６３℃に沸点を有するメタクリル酸であるため、
１２０℃の雰囲気温度下ではメタクリロイルクロリドと
メチルメタクリレートが分解生成すると同時に、成形体
表面より順次揮散除去され、メタクリル酸は表面層部に
残存する。この時点での光分解及び加熱架橋機能を同時
に有する光崩壊性樹脂の除去率は６９ｗｔ％であった。
続いて紫外線を遮断して昇温速度２０℃／ｍｉｎで１８
５℃まで昇温し、加熱架橋による残部の光崩壊性樹脂を
強固とする反応を３０分間行った。この加熱架橋反応時
に、塩酸ガスが反応生成物として生成するが、前工程で
形成されたミクロパスを通じて成形体外部へ放出され
る。また、１８５℃までの昇温過程で残存していたメタ
クリル酸も揮散除去される。この加熱架橋反応により、
しかる後に熱分解除去する際に生じる相変化温度範囲を
最小限に抑制すること、即ち軟化温度と熱分解温度の差
を小さくすることが可能になり、脱脂工程時の変形防止
に寄与できる。さらに続いて、紫外線を照射しながら昇
温速度１０℃／ｍｉｎで４００℃まで昇温した後、１時
間保持して残部の粉末成形用バインダを除去した。その
後、室温まで冷却し粉末成形用バインダの除去率である
ところの脱脂率を測定したところ１００％であり、脱脂
処理して得られた成形体にはクラック、膨れ、変形は認
められなかった。

【００３１】（実施例４）実施例３に示される、平均粒
径２ミクロンのカルボニル鉄粉末１００重量部に対し
て、粉末成形用バインダとして光分解及び加熱架橋機能
を同時に有する光崩壊性樹脂が分子量９．５万のメタク
リル酸／メチルメタクリレート共重合体（共重合比＝
２：８）２．５部と、メタクリロイルクロリド／メチル
メタクリレート共重合体（共重合比＝１：９）４．５部
と、成形時の流動性を向上する目的からパラフィンワッ
クス３．２部を添加し、１２０℃から１４５℃の温度で
均質に混合混練し、粉末成形用組成物を作製し、しかる
後に、ペレット化した。このペレットを射出成形機に投
入し、射出成形温度１３０℃乃至１５０℃で、図１に示
す机状の成形体を作製した。次にこの成形体を図２に示
すように構成された光分解脱脂装置を用いて、脱脂処理
を行った。光分解脱脂装置に成形体を挿入した後、アル
ゴンの不活性雰囲気として、低圧水銀ランプを用いて２
５４ｎｍで１０ｍＷ／ｃｍ² の紫外線を成形体表面に照
射しながら、昇温速度２０℃／ｍｉｎで８０℃に昇温し
１時間保持してパラフィンワックスを成形体より流出除
去した後、さらに８０℃で３時間保持してメタクリル酸
／メチルメタクリレート共重合体とメタクリロイルクロ
リド／メチルメタクリレート共重合体に対しての光分解
を行った。その後、成形体を取り出し、５７℃に保持し
たアセトンとヘキサンの１：１混合有機溶媒に浸せきし
て１時間保持し、パラフィンワックスと、光分解生成物
のメタクリル酸、メチルメタクリレート及びメタクリロ
イルクロリドを溶解除去した後、再び８０℃に保持され
た光分解脱脂装置に挿入して有機溶媒を除去した。この
時点での光分解及び加熱架橋機能を同時に有する光崩壊
性樹脂の除去率は８１ｗｔ％であった。続いて紫外線を
シャッター１１で遮断して昇温速度２０℃／ｍｉｎで１
８５℃まで昇温し、加熱架橋による残部の光崩壊性樹脂
を強固とする反応を３０分間行った。さらに続いて、断
熱板シャッター８を閉じて昇温速度１０℃／ｍｉｎで４
００℃まで昇温した後、１時間保持して残部の粉末成形
用バインダを除去した。その後、室温まで冷却し粉末成
形用バインダの除去率であるところの脱脂率を測定した
ところ１００％であり、脱脂処理して得られた成形体に
はクラック、膨れ、変形は認められなかった。

【００３２】（実施例５）実施例１及び実施例２と、比
較例１及び比較例２の結果を表１に、実施例３と実施例
４の結果を表２に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】以上の実施例で示したように、粉末成形用
バインダとして光分解及び加熱架橋機能を同時に有する
光崩壊性樹脂を用いて、光分解反応と併用して加熱架橋
反応を付すことにより、脱脂工程での変形を防止するこ
とができる。また、光分解及び加熱架橋機能を同時に有
する光崩壊性樹脂は、単一樹脂の混合体形態ではなく、
共重合体形態を用いることにより、成形体中の光分解、
加熱架橋及び加熱分解反応を均一に進行させ微細な割
れ、膨れ等の脱脂不良を防止することができる。さら
に、光崩壊性樹脂の除去は、分解成分の沸点以上の一定
雰囲気温度下での光分解でも良いし、光分解後に有機溶
媒等を用いて溶解除去することにより、容易に除去率を
向上することもできる。

【００３６】

【発明の効果】本発明により、光分解反応の不均一化を
回避して、成形体にクラックや膨れ、変形を起こさせる
ことなく、成形体からの有機バインダの除去を効率的に
行い、且つコンパウンドの貯蔵安定性に優れている粉末
成形用組成物、及び短時間脱脂の提供が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の効果を評価した射出成形体の断面図で
ある。

【図２】本発明の脱脂工程で用いた光分解脱脂装置の断
面図である。

【符号の説明】

１ 成形体 ２ 支持台 ３ ヒーター ４ 断熱材 ５ 不活性ガス導入口 ６ 強制置換口 ７ 排気口 ８ 断熱板シャッター ９ 不活性ガス導入口 １０ 石英ガラス １１ シャッター １２ 排気口 １３ 反射板 １４ 光源ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/638 Ｃ０４Ｂ 35/00 １０８ 35/64 ３０１

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉末成形用バインダとして光分解及び加
   熱架橋機能を同時に有する光崩壊性樹脂を含有すること
   を特徴とする粉末成形用組成物。
2. 【請求項２】 前記粉末射出用組成物を用いて成形した
   成形体から、請求項１に記載される光崩壊性樹脂を除去
   する脱脂工程で、前記成形体に光等を照射し、光照射部
   の光崩壊性樹脂は光分解により低分子量成分となり、そ
   れを除去するに十分な温度で容易に揮散除去され、未照
   射部の光崩壊性樹脂は加熱による架橋反応により、高分
   子量成分となり強固になり、熱分解温度以上で除去され
   るバインダの光及び熱改質と加熱分解除去を備えること
   を特徴とする粉末成形用組成物の脱脂方法。
3. 【請求項３】 光分解を不活性雰囲気下で行うことを特
   徴とする請求項２に記載される脱脂方法。
4. 【請求項４】 光分解により生成する低分子量成分の揮
   散除去温度が大気圧下で２００℃以下であることを特徴
   とする請求項２に記載される脱脂方法。
5. 【請求項５】 光分解により生成する低分子量成分の揮
   散除去を有機溶剤または水溶液を用いて除去することを
   特徴とする請求項２に記載される脱脂方法。
6. 【請求項６】 未照射部の光崩壊性樹脂の架橋反応が成
   形温度より高い温度で進行することを特徴とする請求項
   ２に記載される脱脂方法。
7. 【請求項７】 光崩壊性樹脂の光分解及び揮散除去を同
   時または段階的に行うことを特徴とする請求項２に記載
   される脱脂方法。
8. 【請求項８】 光分解及び加熱架橋機能を有する光崩壊
   性樹脂の分子量が１５万以下であることを特徴とする請
   求項１に記載される粉末成形用組成物。
9. 【請求項９】 光分解及び加熱架橋機能を有する光崩壊
   性樹脂が、ポリメタクリルアミド、ポリαシアノメチル
   アクリラート、ポリαシアノエチルアクリラート、ポリ
   αシアノプロピルアクリラート、ポリαシアノブチルア
   クリラート、メチルメタクリレート／メタクリロイルク
   ロリド共重合体、及びこれらの成分を含有する２元以上
   の共重合体、または、これら共重合体の混合物よりなる
   群から選択される樹脂であることを特徴とする請求項１
   に記載される粉末成形用組成物。