JPH08225802A - 粉末射出成形用組成物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 得られた成形体の自重変形および表面荒れ等
の外観不良を発生させず、なおかつ低炭素量、低酸素量
の粉末射出成形品およびその製造方法を提供すること。 【構成】 焼結用粉末としてＴｉ粉末を用い、酸触媒分
解性有機バインダとしてポリオキシメチレンを含む粉末
射出成形用組成物であって、非酸触媒分解性有機バイン
ダとして、解重合性の樹脂であるポリブチルメタクリレ
ートを用い、前記非酸触媒分解性有機バインダを前記焼
結用粉末の表面にコーティングした後、前記コーティン
グした焼結用粉末と酸触媒分解性有機バインダを混練し
て作製した粉末射出成形用組成物およびその製造方法、
さらに前記粉末射出成形用組成物を成形し、発煙硝酸を
用いて酸触媒分解脱脂をおこなった後、真空焼成して得
た焼結部品。 【効果】 低酸素量、低炭素量で、なおかつ自重変形量
が少なく、表面荒れなどの外観不良のない焼結部品を得
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、粉末射出成形用組成物
とその製造方法およびその焼結部品に関するものであっ
て、さらに詳細には、焼結粉末と少なくとも一種類の酸
触媒分解性樹脂を含む有機バインダとを混合し、これを
所望の形状に射出成形した後、成形体から前記有機バイ
ンダを除去し、前記成形体を焼結して粉末射出成形品を
作製するための粉末射出成形用組成物とその製造方法お
よびその焼結部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属および／またはセラミック粉末を用
いて複雑形状の部品を製造するための方法として、これ
らの粉末に熱可塑性樹脂である有機バインダを分散混合
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除去、すなわち脱脂をおこなった
後、前記成形体を焼成し、所望の金属、セラミック部品
を得る方法が実施されている。この粉末射出成形法は、
粉末冶金と呼ばれる圧縮成形法等と比較して、三次元の
複雑な形状の製品を高い寸法精度で量産できるという利
点を有している。

【０００３】この粉末射出成形法において、成形体から
有機バインダを除去する方法として、加熱分解法（特公
昭６１−５８５６３号など）、溶媒抽出法（特公昭５９
−２７７４３号など）などが提案、実施されている。ま
た、焼結用粉末と有機バインダの一成分としてポリオキ
シメチレンを用いて成形をおこない、成形体を酸触媒を
含有するガス状雰囲気の中で処理することによって前記
ポリオキシメチレンをホルムアルデヒド（沸点−２１
℃）と水（沸点１００℃）に分解し、雰囲気温度１１０
から１２０℃で前記分解生成物を蒸発させてガス化除去
する酸触媒分解脱脂法が提案、実施されている（ドイツ
国特許出願第ｐ３９２６８６９号および同第ｐ４０００
２７８号）。この方法の場合には、酸触媒としてプロト
ン酸またはフッ化ホウ素等が使用される。

【０００４】さらに、成形性の改善および脱脂後の保形
性向上を目的として、有機バインダの第二成分としてポ
リオキシメチレンに均質に可溶あるいは一定粒度で分散
可能であり、なおかつ酸触媒では分解しない樹脂すなわ
ち非酸触媒分解性有機バインダを混練時に添加する方法
がおこなわれている（特開平５−９８３０６）。ここで
用いられている非酸触媒分解性有機バインダ成分として
は、脂肪族ポリウレタン、ポリエポキシド、ポリアルキ
レンオキシド、ポリエチレン等があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように非酸触媒分解性有機バインダを酸触媒分解性有機
バインダと焼結用粉末からなる粉末射出成形用組成物に
添加した場合には、酸触媒分解脱脂後に残余の非酸触媒
分解性有機バインダを加熱によって分解、除去しなけれ
ばならず、この非酸触媒分解性有機バインダに起因する
炭素が焼成体中に残存し、焼成体の機械的特性に悪影響
を及ぼすという問題点を有していた。また、特にチタン
など酸素の固溶しやすい焼結用粉末を用いた場合には、
混練、成形、酸触媒分解脱脂時における熱と雰囲気中の
わずかな酸素によって焼結用粉末中に酸素が固溶し、結
果として焼成体中の酸素量が増加して焼成体の強度が低
下するという問題点を有していた。

【０００６】また、酸触媒分解性有機バインダとして使
用されているポリオキシメチレンの酸触媒分解脱脂温度
は１１０〜１２０℃であるが、非酸触媒分解性有機バイ
ンダとして従来用いられてきたポリエチレン（軟化点約
１２０℃）を使用した場合は、酸触媒分解脱脂温度でポ
リエチレンが軟化し、酸触媒分解脱脂時に自重変形が発
生するという問題点を有していた。さらに、ポリオキシ
メチレンの軟化温度は１６５℃から１７０℃であり、非
酸触媒分解性有機バインダであるポリエチレンの軟化温
度との差が大きいために、その差に起因して成形時に非
酸触媒分解性有機バインダが分離して、成形体の表面荒
れなどの外観不良が発生するという問題点を有してい
た。

【０００７】すなわち、非酸触媒分解性有機バインダは
粉末射出成形用組成物としたとき、混練、成形、酸触媒
分解脱脂工程における焼結用粉末の酸化を防止する機能
を有し、なおかつ熱分解後の残留炭素が少なく、酸触媒
分解脱脂時の軟化による自重変形が生じにくく、成形時
に酸触媒分解性有機バインダとの分離が起こらない樹脂
であることが重要である。したがって本発明の目的は上
記問題点を解決し、亀裂および表面荒れのない成形体を
得ることができ、なおかつ脱脂工程での自重変形を防止
し、低炭素量、低酸素量の焼成体を得るための粉末射出
成形用組成物およびその製造方法とその粉末射出成形用
組成物を用いて作製した焼結部品を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は、前
記問題点について鋭意検討した結果、これらの要求特性
を満たす非酸触媒分解性有機バインダならびにそれを用
いた粉末射出成形用組成物を見いだすことができた。

【０００９】上記目的を達成するために、本発明の粉末
射出成形用組成物およびその製造方法およびその焼結部
品は下記記載の構成を採用する。

【００１０】本発明の粉末射出成形用組成物は、焼結用
粉末と少なくとも一種類の酸触媒分解性有機バインダを
含む粉末射出成形用組成物において、前記酸触媒分解性
有機バインダと近接した軟化温度を持つ、酸触媒では分
解しない樹脂である非酸触媒分解性有機バインダをあら
かじめ焼結用粉末表面にコーティングした後、前記コー
ティングした焼結用粉末と酸触媒分解性有機バインダと
を混練して作製することを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の粉末射出成形用組成物は、
焼結用粉末と少なくとも一種類の酸触媒分解性有機バイ
ンダを含む粉末射出成形用組成物において、前記酸触媒
分解性有機バインダと近接した軟化温度を持つ、酸触媒
では分解しない樹脂である非酸触媒分解性有機バインダ
をあらかじめ焼結用粉末表面にコーティングした後、前
記コーティングした焼結用粉末、酸触媒分解性有機バイ
ンダと同時に非酸触媒分解性有機バインダを混練して作
製することを特徴とするものである。

【００１２】本発明の粉末射出成形用組成物の製造方法
は、焼結用粉末と少なくとも一種類の酸触媒分解性有機
バインダを含む粉末射出成形用組成物の製造方法におい
て、前記焼結用粉末の表面に、前記酸触媒分解性有機バ
インダと近接した軟化温度を持つ、酸触媒では分解しな
い樹脂である非酸触媒分解性有機バインダをあらかじめ
コーティングする工程と、前記コーティングした焼結用
粉末と酸触媒分解性有機バインダとを混練する工程を含
むことを特徴とする粉末射出成形用組成物の製造方法で
ある。

【００１３】また、本発明の粉末射出成形用組成物の製
造方法は、焼結用粉末と少なくとも一種類の酸触媒分解
性有機バインダを含む粉末射出成形用組成物の製造方法
において、前記焼結用粉末の表面に、前記酸触媒分解性
有機バインダと近接した軟化温度を持つ、酸触媒では分
解しない樹脂である非酸触媒分解性有機バインダをあら
かじめコーティングする工程と、前記コーティングした
焼結用粉末と酸触媒分解性有機バインダと前記非酸触媒
分解性有機バインダとを混練する工程を含むことを特徴
とする粉末射出成形用組成物の製造方法である。

【００１４】ここで、前記焼結用粉末の表面に前記非酸
触媒分解性有機バインダをコーティングする工程は、溶
媒を用いた湿式混合か、あるいは熱エネルギー、機械的
エネルギーを利用した乾式混合によりコーティングをお
こなう工程であることが好ましい。

【００１５】さらに、本発明の焼結部品は前述した本発
明の粉末射出成形用組成物を用い、成形および酸触媒分
解脱脂を行った後、焼結することにより作製した焼結部
品である。

【００１６】本発明において、コーティングした焼結用
粉末、酸触媒分解性有機バインダと同時に混練する非酸
触媒分解性有機バインダは、コーティングした非酸触媒
分解性有機バインダと同種類であっても良いが、異なる
種類の非酸触媒分解性有機バインダでも良い。

【００１７】本発明で用いられる非酸触媒分解性有機バ
インダは、酸触媒で分解しない樹脂であるが、熱分解が
一気に進行し、分解後の炭素が残存しにくい解重合性の
樹脂であることが好ましい。

【００１８】また、本発明で用いられる非酸触媒分解性
有機バインダは、その軟化温度が、用いられる酸触媒分
解性有機バインダの種類および分解反応機構により決定
される酸触媒分解脱脂温度より高いことが好ましく、前
記酸触媒分解性有機バインダの軟化温度に近いことが好
ましい。

【００１９】さらに、本発明に用いられる非酸触媒分解
性有機バインダの量は、焼結用粉末表面全体を被覆可能
な量が好ましく、粉末の形状、比表面積に依存するが、
全バインダ量のうち５ないし１２重量％が好ましい。

【００２０】酸触媒分解性有機バインダとしてポリオキ
シメチレン樹脂が使用される場合には、本発明で用いら
れる非酸触媒分解性有機バインダとしては、ポリメチル
メタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリブチ
ルメタクリレートなどのメタクリル酸エステル、あるい
はポリαメチルスチレン、アタクチックポリプロピレン
などを用いることができる。

【００２１】本発明において使用される焼結用粉末とし
ては、金属粉末として鉄または鉄合金粉末、タングステ
ンまたはタングステン系合金粉末、チタンまたはチタン
系合金粉末あるいは磁性合金粉末等があり、またセラミ
ック粉末として窒化珪素粉末、炭化珪素粉末、アルミナ
粉末、ジルコニア粉末などがある。また金属粉末とセラ
ミック粉末との混合粉末を使用することができる。

【００２２】以下、本発明における粉末射出成形品の製
造方法について詳しく説明する。

【００２３】まず、焼結用粉末表面に非酸触媒分解性有
機バインダをコーティングする。ここで、非酸触媒分解
成分としては硝酸などの酸触媒によって分解せず、なお
かつ軟化温度が酸触媒分解脱脂処理温度よりも高い樹脂
が用いられる。また、成形時の有機バインダの分離を防
止するためには、酸触媒分解性有機バインダと非酸触媒
分解性有機バインダの軟化温度が近いことが好ましく、
例えば酸触媒分解性有機バインダ成分として軟化温度１
６５〜１７０℃のポリオキシメチレン（酸触媒分解脱脂
処理温度が１１０〜１２０℃程度）を用いた場合には、
非酸触媒分解性有機バインダの軟化温度は１５０℃から
１８０℃程度であることが好ましい。

【００２４】ここで、非酸触媒分解性有機バインダの焼
結用粉末へのコーティング方法としては、溶媒を用いた
湿式混合、または熱エネルギーおよび機械的エネルギー
を利用した乾式混合等を用いることができる。湿式混合
においては、前記非酸触媒分解性有機バインダをそれが
可溶である溶媒に溶解させた後、焼結用粉末を投入し、
溶液中で撹拌混合した後、溶媒を加熱あるいは減圧等に
よって除去し、前記焼結用粉末を乾燥、粉砕する方法で
ある。一方、熱エネルギーおよび機械的エネルギーを利
用した乾式混合は粉末と非酸触媒分解性有機バインダを
コーティング装置内に投入し、これらの粒子を気相中に
分散させながら、衝撃力を主体とする熱エネルギーある
いは機械的エネルギーを粒子に与えることにより、非酸
触媒分解性有機バインダを粉末表面にコーティングする
方法である。乾式混合において、非酸触媒分解性有機バ
インダを焼結用粉末表面に薄く均一にコーティングする
ためには、前記非酸触媒分解性有機バインダは前記焼結
用粉末よりも細かい粒状であることが好ましい。

【００２５】このように、焼結用粉末の表面にあらかじ
め非酸触媒分解性有機バインダをコーティングすること
により、混練、成形、酸触媒分解脱脂時における焼結用
粉末の酸化を防止し、低酸素量の焼成体を得ることがで
きる。ここで、焼結用粉末として例えば鉄やステンレス
鋼を用いた場合には、酸触媒分解脱脂時に粉末が酸化さ
れても、焼成を水素還元雰囲気下でおこなうことができ
るため、焼成初期に酸化された粉末が還元され、結果と
して焼成体中の酸素量を低減させることができる。しか
し、焼結用粉末として例えばチタンを用いた場合、活性
金属であるチタンは鉄やステンレス鋼に比べて酸素が固
溶しやすいだけでなく、焼成工程を水素還元雰囲気下で
おこなった場合には、チタンの水素化物が形成されてし
まう。すなわち、チタンは水素還元処理をおこなうこと
ができないため、混練、成形、酸触媒分解脱脂工程での
酸化を極力防止することが必要である。したがって本発
明において、焼結用粉末の表面にあらかじめ非酸触媒分
解性有機バインダをコーティングすることは、チタン、
チタン合金等のように、酸化され易く、なおかつ焼成を
水素還元雰囲気下でおこなうことのできない焼結用粉末
に対して特に有効である。

【００２６】次に、前記コーティングした焼結用粉末と
酸触媒分解性有機バインダとを混練し、粉末射出成形用
組成物を作製する。混練は、大気あるいは不活性雰囲気
でおこなうことができるが、チタンのような活性金属粉
末に対しては、窒素、アルゴンなどの不活性雰囲気下で
の混練が必要である。また、酸触媒分解性有機バインダ
の熱分解を防止するためにも、不活性雰囲気下での混練
が望ましい。この際、混練温度は使用する酸触媒分解性
有機バインダの軟化温度（ポリオキシメチレンの場合は
１６５〜１７０℃）以上でかつ酸触媒分解性有機バイン
ダの熱分解が起こらない温度（ポリオキシメチレンの場
合は１７０℃から１９０℃程度）が好ましい。また、酸
触媒分解脱脂後の保形性を向上させるため、混練時に、
コーティングした非酸触媒分解性有機バインダと同じ種
類でも、また異なる種類でもよい非酸触媒分解性有機バ
インダを若干添加することもできる。混練後、前記組成
物をペレット化し粉末射出成形用組成物を得る。

【００２７】次に、前記粉末射出成形用組成物を公知の
方法により成形し、粉末射出成形体を得る。ここで、非
酸触媒分解性有機バインダとして、その軟化温度が酸触
媒分解性有機バインダの軟化温度にほぼ等しい樹脂を用
いていることにより、射出成形時における非酸触媒分解
性有機バインダの分離を防止することができる。従来の
酸触媒分解脱脂用組成物では、酸触媒分解性有機バイン
ダと非酸触媒分解性有機バインダの軟化温度の差が大き
いためにバインダが分離し成形体の外観不良が発生して
いた。しかし、本発明の粉末射出成形用組成物を用いる
ことにより、従来に比べて成形性が安定し、表面荒れな
どの外観不良のない成形体を得ることができる。

【００２８】本発明における酸触媒分解脱脂は、得られ
た成形体をガス状の酸含有雰囲気中で処理をおこなう。
酸触媒分解脱脂で用いられる酸触媒としては、例えばハ
ロゲン化水素酸および硝酸、蓚酸、蟻酸、酢酸あるいは
フッ化ホウ素などが用いられる。本発明における触媒分
解脱脂は、酸触媒を計量装置を介してキャリヤーガスに
加えたり、あるいは酸触媒を適当な溶媒に溶解させた酸
触媒溶液を作製し、前記キャリヤーガスおよび前記酸触
媒溶液の流量を適当に制御しながらおこなうこともでき
る。このようにして、酸触媒分解性有機バインダである
ポリオキシメチレンが少なくとも８０％、好ましくは９
０％以上除去された成形体を得る。本発明においては、
酸触媒分解脱脂時に粉末表面全体が非酸触媒分解性有機
バインダでコーティングされているため、酸触媒分解脱
脂工程における粉末の酸化を防止することができる。ま
た、本発明で用いる非酸触媒分解性有機バインダの軟化
点は、酸触媒分解処理温度よりも高いため、成形体の自
重変形を起こすことなく酸触媒分解脱脂をおこなうこと
ができる。

【００２９】次に前記酸触媒分解脱脂によって除去され
なかった非酸触媒分解性有機バインダの除去をおこな
う。非酸触媒分解性有機バインダは、触媒分解脱脂後に
連続して加熱分解をおこなうか、あるいは焼成の初期工
程の加熱によって分解除去することができる。ここで、
本発明で使用される非酸触媒分解性有機バインダは解重
合性の樹脂であるため、加熱分解が一気に進行し、モノ
マーとして分解除去される。したがって、加熱分解脱脂
後には炭素がほとんど残存しない。一方、ポリエチレン
など従来の非酸触媒分解性有機バインダでは、加熱によ
って高分子がランダムに分解されるため、加熱分解脱脂
後にも揮散除去されなかった一部の分子に起因して炭素
が残存してしまう。このように、非酸触媒分解性有機バ
インダとして、解重合性の樹脂を用いることにより、結
果として焼成体中の炭素量を低減することができる。

【００３０】本発明における焼成は、公知の方法により
原料粉末に応じた所定の雰囲気下で、所定の処理温度、
処理時間おこなうことにより、所望の形状、寸法および
焼結密度を持つ粉末射出成形品を得ることができる。

【００３１】以上、本発明の粉末射出成形用組成物を用
いることにより、表面荒れなどの欠陥が無く、なおかつ
脱脂時の自重変形を防止し、低炭素量、低酸素量の粉末
射出成形品を得ることができる。

【００３２】

【作用】本発明において、焼結用粉末の表面にあらかじ
め非触媒分解性有機バインダをコーティングすることに
より、後工程である混練、成形、酸触媒分解脱脂時にお
ける熱と雰囲気中に含まれる微量の酸素による焼結用粉
末の酸化を防止することができ、低酸素量の焼成体を得
ることができる。本発明は、特に、酸素が固溶しやす
く、なおかつ水素還元雰囲気下での焼成が不可能である
チタン、チタン合金などの粉末に有効である。また、本
発明における非酸触媒分解性有機バインダの軟化点は、
酸触媒分解性有機バインダの軟化温度近傍であるため、
成形時に有機バインダが分離することはなく、表面状態
の良好な成形体を得ることができる。また、本発明にお
ける非酸触媒分解性有機バインダの軟化点は、触媒分解
脱脂温度よりも高いため、触媒分解脱脂時における非酸
触媒分解性有機バインダの軟化に伴う成形体の自重変形
を防止することができる。さらに、本発明における非触
媒分解成性有機バインダは、解重合性の樹脂であるため
に低炭素量の焼成体を得ることができる。これは、従
来、非酸触媒分解用有機バインダとして用いられていた
樹脂は、加熱分解時に高分子鎖がランダムに分解するの
に対して、本発明で用いられる解重合性の樹脂は、高分
子の末端からモノマーを再生しながら秩序だって分解す
るためである。

【００３３】

【実施例】以下、実施例をあげて本発明を更に説明す
る。

【００３４】（実施例１）平均粒径２４μｍのチタン粉
末の表面に、非酸触媒分解性有機バインダであるポリブ
チルメタクリレート（軟化温度１６０℃）の湿式コーテ
ィングをおこなった。まず、ポリブチルメタクリレート
をトルエンに溶解させ、ポリブチルメタクリレートのト
ルエン溶液を作製した。次に、前記ポリブチルメタクリ
レートのトルエン溶液中に前記チタン粉末を添加し、３
０分間撹拌した。ここでそれぞれの仕込み量は、チタン
粉末１００重量部に対してポリブチルメタクリレート
２．１重量部とした。その後、ロータリーエバポレータ
ーによってトルエンを減圧除去、乾燥した後、粉砕して
コーティング粉末を作製した。前記コーティング粉末と
酸触媒分解性有機バインダであるポリオキシメチレン
（軟化温度１６５℃）１８．５重量部を１８０℃の窒素
雰囲気中で３０分間混練した後ペレット化し、粉末射出
成形用組成物を作製した。

【００３５】前記粉末射出成形用組成物を用いて射出成
形機により、樹脂温度１７０から１９０℃、金型温度１
１０℃にて図１に示す成形体を得た。図１に示す成形体
は、幅１０ｍｍ、高さ３ｍｍ、奥行き８ｍｍで、上面板
の厚みが０．５ｍｍの箱型をしたものである。ここで、
成形体にはバインダの分離等は全く認められず、表面状
態の良好な成形体を得ることができた。

【００３６】次に、酸触媒分解脱脂炉を用いて、前記成
形体を１２０℃の窒素雰囲気中において、発煙硝酸を
０．０３ｃｃ／分で供給する処理を６時間おこない、ポ
リオキシメチレンの酸触媒分解脱脂をおこなった。

【００３７】次に、この酸触媒分解脱脂後の成形体を、
真空中で５００℃まで１０℃／分で昇温させた後、その
温度で１時間保持をおこない、非酸触媒分解性有機バイ
ンダであるポリブチルメタクリレートを加熱分解除去し
た。さらに、１０℃／分の昇温速度で１２５０℃まで加
熱後その温度で２時間保持して焼成体を得た。得られた
焼成体について、炭素量、酸素量をそれぞれ炭素分析
計、酸素分析計を用いて測定し、ビッカース硬度をビッ
カース硬度計を用いて測定した。また、図２に示す自重
変形量ｘを測定した。結果を表１に示す。得られた焼成
体には、表面荒れなどの外観不良は発生しなかった。

【００３８】

【表１】

【００３９】（実施例２）平均粒径２４μｍのチタン粉
末１００重量部に対して、非酸触媒分解性有機バインダ
として平均粒径１μｍのポリメチルメタクリレート（軟
化温度１８０℃）２．１重量部を添加し、表面改質装置
（奈良ハイブリタイゼーションシステムＮＨＳー１型
奈良機械製作所製）を用い、回転数８０００ｒｐｍで１
０分間処理をおこないコーティング粉末を作製した。前
記コーティング粉末と、酸触媒分解性有機バインダであ
るポリオキシメチレン１８．５重量部を１８０℃の窒素
雰囲気中で３０分間混練した後ペレット化し、粉末射出
成形用組成物を作製した。

【００４０】前記粉末射出成形用組成物を用いて射出成
形機により、樹脂温度１７０から１９０℃、金型温度１
１０℃にて図１に示す成形体を得た。成形体にはバイン
ダの分離等は全く認められず、表面状態の良好な成形体
を得ることができた。

【００４１】次に、酸触媒分解脱脂炉を用いて、前記成
形体を１２０℃の窒素雰囲気中、発煙硝酸を０．０３ｃ
ｃ／分で供給する処理を６時間おこない、ポリオキシメ
チレンの酸触媒分解脱脂をおこなった。続けて残余の非
酸触媒分解性有機バインダを除去するため、前記酸触媒
分解脱脂炉内中で４５０℃まで１時間で昇温させ、その
温度で１時間保持をおこなった。

【００４２】次に、この触媒分解脱脂後の成形体を、高
真空中、１０℃／分の昇温速度で１２５０℃まで加熱後
その温度で２時間保持して焼成体を得た。得られた焼成
体を実施例１と同様に評価した。評価結果を併せて表１
に示す。焼成体には、表面荒れなどの外観不良は発生し
なかった。

【００４３】（実施例３）平均粒径２４μｍのチタン粉
末１００重量部に対して、非酸触媒分解性有機バインダ
として平均粒径１μｍのポリメチルメタクリレート（軟
化温度１８０℃）２．１重量部を添加し、表面改質装置
（奈良ハイブリタイゼーションシステムＮＨＳ−１型
奈良機械製作所製）を用い、回転数８０００ｒｐｍで１
０分間処理をおこないコーティング粉末を作製した。前
記コーティング粉末と酸触媒分解性有機バインダである
ポリオキシメチレン（軟化温度１６５℃）１６．４重量
部と非酸触媒分解性有機バインダであるポリメチルメタ
クリレート２．１重量部を１８０℃の窒素雰囲気中で３
０分間混練した後ペレット化し、粉末射出成形用組成物
を作製した。

【００４４】次に、この粉末射出成形用組成物を用いて
射出成形機により、樹脂温度１７０℃から１９０℃、金
型温度１１０℃にて図１に示す成形体を得た。成形体に
はバインダの分離等は全く認められず、表面状態の良好
な成形体を得ることができた。

【００４５】次に、前記成形体を実施例２と同様の条件
で酸触媒分解脱脂、非酸触媒分解性有機バインダの除去
および焼成をおこなった。得られた焼成体を実施例１と
同様に評価した。評価結果を併せて表１に示す。焼成体
には表面荒れなどの外観不良は発生しなかった。

【００４６】（比較例１）平均粒径２４μｍのチタン粉
末１００重量部に対して、非酸触媒分解性有機バインダ
としてポリブチルメタクリレート２．１重量部、酸触媒
分解性有機バインダとしてポリオキシメチレン１８．５
重量部を加圧式ニーダーを用いて窒素雰囲気中、１７５
℃で３０分混練した後ペレット化し、粉末射出成形用組
成物を作製した。

【００４７】次に、この粉末射出成形用組成物を用いて
射出成形機により、樹脂温度１７０℃から１８０℃、金
型温度１１０℃にて図１に示す成形体を得た。成形体に
はバインダの分離等は認められなかった。

【００４８】次に、前記成形体を実施例１と同様の条件
で酸触媒分解脱脂、非酸触媒分解性有機バインダの除去
および焼成をおこなった。得られた焼成体を実施例１と
同様に評価した。評価結果を併せて表１に示す。焼成体
には表面荒れなどの外観不良は発生しなかった。

【００４９】（比較例２）平均粒径２４μｍのチタン粉
末の表面に、非酸触媒分解性有機バインダであるポリエ
チレン（軟化温度１２０℃）の湿式コーティングをおこ
なった。まず、ポリエチレンをトルエンに溶解させ、ポ
リエチレンのトルエン溶液を作製した。次に、前記ポリ
エチレンのトルエン溶液中に前記チタン粉末を添加し、
３０分間撹拌した。ここでそれぞれの仕込み量は、チタ
ン粉末１００重量部に対してポリエチレン２．１重量部
とした。その後、ロータリーエバポレーターによってト
ルエンを減圧除去、乾燥した後、粉砕してコーティング
粉末を作製した。前記コーティング粉末と、酸触媒分解
性有機バインダであるポリオキシメチレン（軟化温度１
６５℃）１８．５重量部を窒素雰囲気中、１８０℃にて
３０分間混練した後ペレット化し、粉末射出成形用組成
物を作製した。

【００５０】次に、この粉末射出成形用組成物を用いて
実施例１と同様の成形条件で図１に示す成形体を得た。
ここで、得られた成形体に表面荒れが発生した。これ
は、非酸触媒分解性有機バインダであるポリエチレンと
酸触媒分解性有機バインダであるポリオキシメチレンの
軟化温度の差が大きく、成形時に有機バインダが分離し
たためである。

【００５１】次に、前記成形体を実施例１と同様の条件
で酸触媒分解脱脂、非酸触媒分解性有機バインダの除去
および焼成をおこなった。得られた焼成体を実施例１と
同様に評価した。評価結果を併せて表１に示す。焼成体
には表面荒れによる外観不良が発生していた。

【００５２】（比較例３）平均粒径２４μｍのチタン粉
末１００重量部に対して、非酸触媒分解性有機バインダ
としてポリエチレン２．１重量部と酸触媒分解性有機バ
インダとしてポリオキシメチレン１８．５重量部を加圧
ニーダーを用いて１７５℃にて３０分混練した後ペレッ
ト化し、粉末射出成形用組成物を得た。

【００５３】前記粉末射出成形用組成物を用いて比較例
１と同様の成形条件で図１に示す成形体を得た。ここ
で、得られた成形体に表面荒れが発生した。これは比較
例２と同様に、非酸触媒分解性有機バインダであるポリ
エチレンと酸触媒分解性有機バインダであるポリオキシ
メチレンの軟化温度の差が大きく、成形時に有機バイン
ダが分離したためである。

【００５４】次に、前記成形体を実施例１と同様の条件
で酸触媒分解脱脂、非酸触媒分解性有機バインダの除去
および焼成をおこなった。得られた焼成体を実施例１と
同様に評価した。評価結果を併せて表１に示す。焼成体
には表面荒れによる外観不良が発生していた。

【００５５】表１において、本発明の組成物である実施
例１、実施例２、実施例３は、従来の組成物である比較
例３と比較して、炭素量、酸素量が少なく、自重変形量
も少ないことが明かである。また実施例１と比較例１に
示されるように、非酸触媒分解性有機バインダを粉末表
面にコーティングした場合は、従来のように非酸触媒分
解成分を混練時に単に添加した場合に比べて、焼成体中
の酸素量が低減されている。これは、粉末表面が完全に
非酸触媒分解性有機バインダで被覆されることによっ
て、混練、成形、酸触媒分解脱脂時における粉末の酸化
が防止されたためである。また、実施例１〜３は比較例
２，３に比べて、自重変形量が大幅に減少していること
が判る。これは、酸触媒分解脱脂温度において、比較例
２，３のものは、非酸触媒分解性有機バインダが軟化し
ているのに対して、実施例１〜３のものは、非酸触媒分
解性有機バインダが軟化しないためである。さらに、実
施例１〜３は比較例２，３に比べて焼成体中の炭素量が
減少している。これは、各実施例において非酸触媒分解
性有機バインダとして解重合性の樹脂を用いることによ
り、非酸触媒分解性有機バインダに起因する残留炭素が
低減されたためである。また比較例１，２，３に示した
ように、焼成体中の酸素量、炭素量の増加によって焼成
体の硬度は上昇するが、この事は結果として焼成体の脆
化と強度の低下を引き起こす。しかし本発明の粉末射出
成形用組成物を用いることにより、硬度の上昇は起こら
ず、良好である。

【００５６】以上のように、本発明の粉末射出成形用組
成物を用いることにより、低炭素量、低酸素量で機械的
特性に優れ、さらに変形量が小さく、表面荒れなどの外
観不良のない粉末射出成形品を製造することができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明により、焼結用粉末と少なくとも
一種類の酸触媒分解性有機バインダを含む粉末射出成形
用組成物において、非酸触媒分解性有機バインダとし
て、その軟化温度が触媒分解脱脂処理温度よりも高く、
なおかつ酸触媒分解性有機バインダの軟化温度に近い樹
脂を用い、前記非酸触媒分解性有機バインダを焼結用粉
末表面にあらかじめコーティングした後、前記コーティ
ングした焼結用粉末と少なくとも酸触媒分解性有機バイ
ンダを混練して作製した粉末射出成形用組成物を用いる
ことにより、脱脂時の自重変形を防止し、成形体の表面
荒れなどの外観不良を発生させることなく、しかも低炭
素量、低酸素量である機械的特性に優れた粉末射出成形
部品を得ることができる。また、本発明は特にチタン、
チタン合金など、酸素、炭素などが固溶しやすく、なお
かつ水素還元雰囲気下での焼成が困難な粉末射出成形部
品の製造に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例および比較例における成形体の
形状を示す図である。

【図２】本発明の実施例および比較例における成形体の
自重変形量を示す図である

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石山 康太郎 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結用粉末と少なくとも一種類の酸触媒
   分解性有機バインダを含む粉末射出成形用組成物におい
   て、前記焼結用粉末の表面に、前記酸触媒分解性有機バ
   インダと近接した軟化温度を持つ、酸触媒では分解しな
   い樹脂である非酸触媒分解性有機バインダをあらかじめ
   コーティングした後、前記コーティングした焼結用粉末
   と酸触媒分解性有機バインダとを混練して作製すること
   を特徴とする粉末射出成形用組成物。
2. 【請求項２】 焼結用粉末と少なくとも一種類の酸触媒
   分解性有機バインダを含む粉末射出成形用組成物におい
   て、前記焼結用粉末の表面に、前記酸触媒分解性有機バ
   インダと近接した軟化温度を持つ、酸触媒では分解しな
   い樹脂である非酸触媒分解性有機バインダをあらかじめ
   コーティングした後、前記コーティングした焼結用粉末
   と酸触媒分解性有機バインダと非酸触媒分解性有機バイ
   ンダとを混練して作製することを特徴とする粉末射出成
   形用組成物。
3. 【請求項３】 前記非酸触媒分解性有機バインダが、解
   重合性の樹脂であることを特徴とする請求項１および請
   求項２記載の粉末射出成形用組成物。
4. 【請求項４】 前記酸触媒分解性有機バインダとしてポ
   リオキシメチレンを用い、非酸触媒分解性有機バインダ
   としてポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリ
   レート、ポリαメチルスチレン、アタクチックポリプロ
   ピレンより選ばれた少なくとも一種類の樹脂を用いるこ
   とを特徴とする請求項１および請求項２記載の粉末射出
   成形用組成物。
5. 【請求項５】 焼結用粉末と少なくとも一種類の酸触媒
   分解性有機バインダを含む粉末射出成形用組成物の製造
   方法において、前記焼結用粉末の表面に、前記酸触媒分
   解性有機バインダと近接した軟化温度を持つ、酸触媒で
   は分解しない樹脂である非酸触媒分解性有機バインダを
   あらかじめコーティングする工程と、前記コーティング
   した焼結用粉末と酸触媒分解性有機バインダとを混練す
   る工程を含むことを特徴とする粉末射出成形用組成物の
   製造方法。
6. 【請求項６】 焼結用粉末と少なくとも一種類の酸触媒
   分解性有機バインダを含む粉末射出成形用組成物の製造
   方法において、前記焼結用粉末の表面に、前記酸触媒分
   解性有機バインダと近接した軟化温度を持つ、酸触媒で
   は分解しない樹脂である非酸触媒分解性有機バインダを
   あらかじめコーティングする工程と、前記コーティング
   した焼結用粉末と酸触媒分解性有機バインダと非酸触媒
   分解性有機バインダとを混練する工程を含むことを特徴
   とする粉末射出成形用組成物の製造方法。
7. 【請求項７】 前記焼結用粉末の表面に前記非酸触媒分
   解性有機バインダをコーティングする工程は、溶媒を用
   いた湿式混合か、あるいは熱エネルギー、機械的エネル
   ギーを利用した乾式混合によりコーティングをおこなう
   工程であることを特徴とする請求項５または請求項６記
   載の粉末射出成形用組成物の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１、請求項２、請求項３あるいは
   請求項４記載の粉末射出成形用組成物を用い、成形およ
   び酸触媒分解脱脂を行った後、焼結することにより作製
   した焼結部品。