JPH0818298B2

JPH0818298B2 - 射出成形用原料の調製方法

Info

Publication number: JPH0818298B2
Application number: JP40726690A
Authority: JP
Inventors: 満原; 礼志松原; 香一今尾; 捷治山中
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1990-12-08
Filing date: 1990-12-08
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: JPH04214302A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形用セラミック
原料の調製方法に係り、更に詳しくは、セラミック粉末
と成形助剤とからなり、セラミック製品を製造するため
に使用される射出成形用原料の調製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックターボチャージャーロータや
タービンロータなどの複雑形状を有するセラミック製品
は、無機質粉末に大量の熱可塑性樹脂やワックス等の成
形助剤を添加し、射出成形により成形して好適に製造さ
れている。この例として、特公昭６２−２７０３４号公
報には、金属ケイ素粉末に成形助剤としてアタクチック
ポリプロピレン樹脂とパラフィンを加え、ニーダーで混
練した後ペレット状に造粒し、次いで射出成形によりタ
ービンロータを成形し、脱脂後静水圧加圧を施し、さら
に窒化焼成する反応焼結窒化ケイ素焼結体の製造方法が
開示されている。

【０００３】また、特開昭５９−３０７６０号公報に
は、セラミック原料粉末をスプレードライヤーやボール
ミルなどにより顆粒状に造粒した後、成形助剤と混練す
る成形用セラミック素地の調製方法が開示されている。

【０００４】通常、このようなペレット状のセラミック
射出成形用原料は、加熱加圧ニーダーでセラミック粉末
と有機質成形助剤を混練し、次いで押出機により５mmφ
程度の丸棒を押出し、それをカッターなどで適当な長さ
に切断して得ている。又、最近はプラスチックの射出成
形原料調製装置に使用されている混練機及び押出機が一
体となった連続混練押出機をセラミックの射出成形原料
調製装置に適用する試みが行なわれつつある。

【０００５】この連続混練押出機は、パドル形状などの
孔を持つ混練部とスクリューを備えた押出部から構成さ
れており、ホッパーに投入されたセラミック原料粉末と
成形助剤が連続的に混練部に送り出され、連続的に混練
されながら、次いで押出部に送り込まれ、直径約５mm程
度の棒状に押し出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、セラミック
粉末と成形助剤の混合・混練が不充分であると、射出成
形体の密度が不均質となり、脱脂時にクラックや膨れ
等、焼結時に変形やクラック等の欠陥発生の原因となる
ので、十分に混合・混練する必要がある。

【０００７】通常ニーダーによる混合混練は、あらかじ
め加熱された容器に成形助剤を投入し、溶融状態とした
後セラミック粉末を投入して混合混練されるが、装置の
構造上混練効率が比較的低いので長い混練時間を要し、
そのため摩耗金属が混入し易く、又容器に付着するので
途中でかき落しを必要とするなどの問題点があった。

【０００８】また連続混練押出機では、ホッパーに投入
されるセラミック原料粉末と成形助剤は、混合状態が不
十分であると機械の構造上、不均一のまま押し出される
恐れがあること、及びホッパーより連続的に混練部に供
給させるために、流動性の良い均一に混合された原料と
する必要がある。

【０００９】そのため、セラミック原料粉末に、適当な
大きさのチップ状にした熱可塑性樹脂やワックスを所定
量添加し、適当なミキサーで混合する方法が行なわれて
いるが、流動性の良い満足できる混合状態を達成するこ
とはできないため、２〜４回繰返し混練押出をする必要
があった。また、その結果摩耗金属も混入することとな
った。

【００１０】また、ワックスを主成分とする成形助剤の
場合には特に混合状態が悪いため、加圧加熱ニーダーで
予備混練し、その混練物を解砕して使用することも行な
われているが、煩雑な操作を必要としていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従って本発明は、上記の
問題を解決した射出成形用原料の調製方法を提供するこ
とを目的とするもので、本発明によれば、セラミック粉
末と有機質成形助剤とから成る射出成形用原料の調製方
法において、球状に造粒された有機質成形助剤とセラミ
ック粉末を混合、混練および押出しすることによりペレ
ット状とすること特徴とする射出成形用原料の調製方法
が提供される。

【００１２】また本発明では、球状のセラミック粉末の
造粒体および球状の成形助剤の造粒体とを混合するに際
し、揺動混合を用いることが好ましいが、それぞれの造
粒体がつぶれない混合装置であれば特に限定されない。

【００１３】上記において、有機質成形助剤とは、一般
的に用いられているポリスチレン、ポリプロピレン、ワ
ックスなどにステアリン酸などの骨材やＥＶＡなどの可
塑剤を添加したものである。又、ワックスを主成分とし
た成形助剤とは、ワックスを７０ｗｔ％以上含有する成
形助剤である。

【００１４】

【作用】本発明においては、焼結助剤を添加したセラミ
ック粉末と、ワックスを主成分とした成形助剤とを、そ
れぞれ別個に噴霧乾燥により造粒した後、該造粒品（顆
粒品）を混合し、混練・押出を行ない、ペレット状の射
出成形用セラミック原料を調製する。

【００１５】セラミックの造粒粉体の平均粒径は４０〜
１００μｍ程度が好ましい。４０μｍ以下になると流動
性が悪くなり、１００μｍを超える大きさになると大型
のスプレードライヤーが必要となるからである。

【００１６】また、ワックス造粒粉体の平均粒径は１０
０〜２５０μｍ程度が好ましい。これは成形助剤の比重
がセラミックの１／３程度であるから、成形助剤の造粒
体を大きくして両者の容積比を近づけるためである。

【００１７】このように、セラミック粉末と成形助剤と
も球状であるから、流動性が良く、取扱いが容易であ
り、混合性も良好である。またこれらの顆粒は好ましく
は揺動混合することにより、成形助剤のワックス顆粒が
潰れにくいので、更に均一な混合ができる。また、上記
の両原料は顆粒であるから、ホッパーに詰まることがな
く、所定量連続的に供給することができる。

【００１８】また、ニーダーによる混練においても、あ
らかじめ均一に混合されているから、混練時間が従来よ
り約３０％短縮でき、その結果容器、羽根からの異物混
入も効果的に防止できる。

【００１９】本発明では、造粒されたセラミック粉末と
成形助剤の両者を混合するに際して、３０℃以下で行な
うことが好ましい。３０℃を超えた温度で混合すると、
混合操作の段階で温度が上昇し、成形助剤であるパラフ
ィンワックス顆粒同士が凝集し、混合が不均一になるか
らである。

【００２０】また、連続混練押出機を用いて混練、押出
を行なう場合、混練部を６０〜９５℃の温度範囲、押出
部を５４〜６５℃の温度範囲とすることが好ましい。さ
らにまた、混合工程や混練押出工程の直前には、各原料
温度を２５〜３０℃の範囲で保持しておくことが好まし
い。原料温度が２５℃より低いと、混練時の原料温度の
上昇が鈍く、混練不十分になり易く、３０℃より高い場
合には、混合前や混練前にパラフィンワックス顆粒同士
が凝集し、混合・混練が不均一になり易い。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

【００２２】（実施例１）窒化珪素１００重量部に、焼結助剤としてＹ₂ Ｏ₃ ８重
量部、ＭｇＯ５重量部、ＺｒＯ₂ １重量部を各々添加し
た後、更に水１８０重量部を加え、アトライターで混合
してスラリーを得た。次いで、このスラリーをスプレー
ドライヤーで噴霧造粒し、平均粒径約７０μｍのセラミ
ック原料の顆粒状粉末１００ｋｇを得た。また、これと
は別にパラフィンワックス１００重量部に、エチレン酢
酸ビニル共重合樹脂６重量部、マイクロクリスタリンワ
ックス８重量部、オレイン酸１０重量部をマントルヒー
ターに投入して攪拌溶解した後、これをスプレードライ
ヤーで冷風噴霧乾燥し、平均粒径約２００μｍの成形助
剤の顆粒状粉末５０ｋｇを得た。

【００２３】このようにして作製したそれぞれの顆粒状
粉末を、セラミック原料と成形助剤との比を５０：５０
の容量割合で、合計８０ｋｇを揺動混合機により３０℃
以下の温度で２時間混合した後、この混合物を連続混練
押出機に投入し、混練部８０〜１００℃、押出部６０〜
８０℃の温度条件で、射出成形用ペレットを作製した。
次にこのペレットを射出成形機のホッパーに投入し、７
０℃の材料温度で翼の直径６５mmのターボチャージャー
ロータ用金型に射出し成形体を作製した。このようにし
て得た成形体をアルミナ粉末中に埋め、最高温度４５０
℃で３０時間脱脂を行なった後、この脱脂体にラテック
スゴムを被覆して静水圧加圧を行ない、更に、窒素ガス
雰囲気中１７００℃で１時間焼成し、焼成体を得た。得
られた焼成体について、脱脂体のクラック発生程度と、
焼成体の密度、強度、断面のザイグロ法によるしみ具
合、気孔径分布等の特性測定を行なった。その結果を下
記表１に示す。

【００２４】（比較例１）実施例１と同一のセラミック顆粒状粉末と、パラフィン
ワックス、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、マイクロク
リスタリンワックスのそれぞれの大きさが５mm角程度以
内の破砕物及びオレイン酸とからなる成形助剤とを、実
施例１と同一組成比となるように揺動混合機により３０
℃以下の温度で２時間混合した後、この混合物を連続混
合押出機に投入した。以後の工程は実施例１と同一条件
で、混練、成形、脱脂、静水圧加圧、焼成を行ない、焼
成体を得た。この焼成体について実施例１と同様の特性
測定を行なった。その結果を表１に示す。

【００２５】（実施例２）実施例１で造粒したセラミック造粒体とワックスを主成
分とした成形助剤を揺動混合した原料をあらかじめ１０
０℃に加熱されたニーダーに投入し、４０分間混合・混
練した後、冷却、解砕したものをペレタイザーに投入
し、射出成形用ペレットを作製した。以後の工程は実施
例１と同一方法、同一条件で焼成体を得た。この焼成体
について実施例１と同様の特性測定を行なった。その結
果を表１に示す。

【００２６】（比較例２）実施例１と同一のセラミック顆粒状粉末と、パラフィン
ワックス、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、マイクロク
リスタリンワックスのそれぞれの大きさが５mm角程度以
内の破砕物及びオレイン酸とからなる成形助剤とを、実
施例１と同一組成比となるように、ニーダーで温度１０
０℃、混練時間６０分間、圧力３kg/cm² で混練した後、
冷却、解砕したものをペレタイザーに投入し、射出成形
用ペレットを作製した。以後の工程は実施例１と同一方
法、同一条件で焼成体を得た。この焼成体について実施
例１と同様の特性測定を行なった。その結果を表１に示
す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１の結果から明らかなように、連続混練
押出機で射出成形用原料を調製する場合、比較例１のよ
うに、パラフィンワックスを主成分とする成形助剤を造
粒しないで使用したときは、脱脂工程で全数にクラック
が発生し、得られる焼結体には大きな気孔が残り、曲げ
強度も低くかつバラツキも大きいことが判る。また、ニ
ーダーで混練する場合、作業時間が全く同じで、特性的
にも大きな変化は認められないものの、混練時間の長い
比較例２では金属異物が混入されているので、高温クリ
ープ試験において、特性が低下するのは必須である。し
かしながらニーダーを使用すると、射出成形用原料の調
製工程が複雑となり、作業時間が長くなる。

【００２９】これに対して、本発明の方法によれば、特
に連続混練押出機を使用すると、射出成形用原料の調製
工程が比較例２の方法に比して短縮できるとともに、セ
ラミック粉末と成形助剤との混合が良好に行なわれるた
めに、射出成形後得られる焼結体特性は良好であること
が判明した。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の射出成形
用セラミック原料の調製方法によれば、セラミック粉末
と成形助剤との両者が顆粒であるため、流動性が良く、
取扱いが容易であり、混合性が良好である。また、連続
混練押出機に投入する場合ホッパーに詰まることがな
く、所定量連続的に供給することができる。また、これ
らの球状の造粒体を揺動混合する場合には、成形助剤の
ワックス顆粒が潰され難いので、より均一な混合ができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック粉末と有機質成形助剤とから
成る射出成形用原料の調製方法において、球状に造粒さ
れた有機質成形助剤とセラミック粉末を混合、混練およ
び押出しすることによりペレット状とすること特徴とす
る射出成形用原料の調製方法。
【請求項２】混練および押出し工程が一体となった連
続混練押出機を用いる請求項１記載の射出成形用原料の
調製方法。
【請求項３】前記有機質成形助剤はスプレードライヤ
ーにより球状に造粒される請求項１記載の射出成形用原
料の調製方法。
【請求項４】前記有機質成形助剤がワックスを主成分
とする球状の成形助剤である請求項１記載の射出成形用
原料の調製方法。