JPS59182267A - 射出成形用材料 - Google Patents

射出成形用材料

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JPS59182267A
JPS59182267A JP58053857A JP5385783A JPS59182267A JP S59182267 A JPS59182267 A JP S59182267A JP 58053857 A JP58053857 A JP 58053857A JP 5385783 A JP5385783 A JP 5385783A JP S59182267 A JPS59182267 A JP S59182267A
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JP
Japan
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injection molding
ceramic powder
surfactant
powder
ceramic
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Pending
Application number
JP58053857A
Other languages
English (en)
Inventor
廣崎 尚登
安藤 元英
丸矢 一夫
片野 端
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、射出成形によって所望の製品形状に成形す
るのに適した射出成形用材料に関するものである。
従来、セラミック粉末を射出成形するに際しては、セラ
ミック粉末と、樹脂を主成分とする有機物とを混合し、
前記有機物の熱流動性を利用することによって所望の製
品形状に成形するようにしていた。そして、この後は前
記射出成形によって得られた成形体の形状を保持したま
ま熱分解等によって前記有機物を除去することにより、
セラミックよりなる成形体を得るようにしくこれを脱脂
工程と称する)、その後本焼成により強度の高い最終製
品を得るようにしていた。
上記した射出成形法は、本来はプラスチックの成形に使
用されてきた方法であるが、複雑形状および高精度の成
形が可能であり、自動化による大量生産が可能であると
ともに、成形後の後加工を必要としないなどのすぐれた
特徴を持っているため、近年、工業用セラミック構造部
材や電子部品等の成形への採用が検討されるようになっ
てきている。
そして、従来の射出成形用セラミックス材料としては、
セラミック粉末と熱可塑性樹脂との混合物が使用されて
いたが、例えば、特公昭51−29170号公報には、
セラミック粉末と、アククチンクポリプロピレンを主成
分とした有機物との混合物を射出成形することによって
、肉厚5mm程度の成形体を得ることが開示されている
しかしながら、このような従来のセラミ、り粉末と樹脂
の混合物を用いた場合には、セラミック粉末と樹脂を均
一に分散させることが難しく、混合物をミクロ的にみる
と、樹脂単体の部分とセラミック粉末の凝集体く凝集体
の内部は有機物バインダにぬれていない)とから構成さ
れていることか多かった。
この原因は、セラミック粉末は原料の状態で凝集してお
り、また、セラミックは材質的に樹脂とぬれ性の悪いも
のが多いため、通常の混合方法では、このような凝集体
粉末を解砕して一次粒子の表面を樹脂でおおうことは難
しいためである。このような不均一な混合状態の射出成
形用材料を用いて製品を成形した場合、脱脂工程、焼結
工程を経て得られたセラミック焼結体は内部に空孔欠陥
を多く有し、射出成形で得られた焼結体は、金型プレス
や静水圧プレスなどで成形した焼結体に比へて、強度、
ワイブル係数(強度のばらつきを示す数値であり、この
値が大きい程ばらつきは小さい。)が劣るという欠点を
有し、このことが構造用セラミ、夕材料の成形に射出成
形法を適用することを制限していた。
この発明は、上記したような事情に鑑みてなyれたもの
で、セラミック粉末と有機物/<インタが均一に分散さ
れた状態の射出成形用材料を得ることができ、このよう
な射出成形用材料を射出成形し、脱脂、焼結工程を経て
得られた焼結体が金型プレス、静水圧プレスで成形した
焼結体に匹敵する強度、ワイブル係数を持つ焼結体を得
ることができる射出成形用材料を提供することを目的と
している。
すなわち、セラミック粉末と界面活性剤と41機溶剤と
を混合したのち、有機溶剤を蒸発除去することにより、
界面活性剤が一次粒子の表面にコーティングされたセラ
ミック粉末を得ることができる。この界面活性剤はセラ
ミックとのぬれ性が良いため、セラミック粉末の一次粒
子の表面と結びつくことが可能である。次に、この表面
に界面活性剤がコーティングされたセラミック粉末は、
未処理のセラミック粉末に比べて有機物バインダとのぬ
れ性がよいため、セラミック粉末が凝集することが少な
く粉末のすべての表面が有機物パインタでおおわれる。
このように、セラミック粉末が均一に分散された材料を
用いて射出成形することにより、セラミックが均一に分
散した成形体を得ることができ、このことにより空孔・
欠陥の少ない焼結体を得ることができ、焼結体の強度、
ワイブル係数が向上する。また、界面活性剤処理を行わ
なかった材料に比べて成形温度での粘性が低下するため
、成形性が向」ニジ、成形歩留、脱脂歩留が1句」ニす
る。
このように、この発明の射出成形用材料は、非イオン系
界面活性剤をコーティングしたセラミック粉末と有機物
バインダを含み、前記有機物バインダ中にろうまたはポ
リオレフィン系高分子を合計して全体の50重量%以上
含むことを特徴としている。
この発明において、界面活性剤をコーティングしたセラ
ミック粉末は、セラミック粉末ど、溶剤と、界面活性剤
とを混合したのち前記溶剤を除去することによって得ら
れるが、セラミック粉末と界面活性剤との混合に使用さ
れる溶剤は、有機溶剤が最も好ましく用いられる。そし
て、S i3N4.、S、i Cなどの非酸化物系セラ
ミックの場合に水系溶奴を用いると、粉末表面が酸化さ
れるため好ましくない。有機溶剤としては、ヘキサン、
アセトン、アルコール系溶剤などを挙げることができ、
最適の有機溶剤は、セラミック粉末の種類や使用する界
面活性剤の種類などにより異なるが、Si3N4.Si
Cについてはアルコール系溶剤を用いるのが粉末の混合
および分散効果が高い点から好ましく、具体的にはエタ
ノール。
n−プロパツール、n−ブタノールを使用して良好な結
果を得た。
この発明において使用されるセラミック粉末としては、
窒化けい素粉束、炭化けい素粉床、アルミナ粉末、ジル
コニア粉末、サイアロン(窒化けい素−アルミナ系)粉
末などの各種セラミック粉末かある。また、これらの粉
末には、必要に応じて焼結助剤、成形助剤、物性向上の
ための他の粉末等を適宜あらかじめ添加しておくことも
できる。
この発明において使用される界面活性剤は、好ましくは
HLBI〜lOより好ましくは3〜8の非イオン系界面
活性剤である。
−Ml)に、界面活性剤は、アニオン系、カチオン系、
非イオン系に分類されるが、アニオン系、カチオン系は
金属イオン、イオウ、塩素などを含むため、セラミック
の焼結に悪影響を与えるので良くない。界面活性剤のH
LBは好ましくは1〜10より好ましくは3〜8がよい
。すなわち、HLBが10より大きくなると有機物バイ
ンダの主成分であるろうまたはポリオレフィン系高分子
とのぬれ性が悪くなり、本発明の効果か減少する。反対
に、HL、Bが1より小さくなると界面活性剤が有機溶
剤に溶解しなくなるため界面活性剤を均一に分散させる
ことができなくなる。
この発明において使用される有機物バインダはろうまた
はポリオレフィン系高分子を主成分とする。これらのう
ち、ろうとしては、鉱物系の石油ろう、鉱物系の天然ろ
う、ポリオレフィン系の合成ろうなとがあり、好ましく
はパラフィンワックス(FW)、マイクロクリスクリン
ワックス(MCW)、ポリエチレンワックス(PEW)
ポリプロピレンワックス(PPW)などを使用するのが
良い。また、ポリオレフィン系高分子としては、ポリエ
チレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、アククチツ
クポリプロピレン(AF!P)、エチレン−プロピレン
共重合体(EPC)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(
EVA)、エチレン−エチルアクリレ−I・共重合体(
E E A)などを挙げることができる。そして、有機
物バインダにはこれらのほか、可塑剤。
滑剤、脱脂特性向」二のだめの気孔形成剤などを含むこ
とができる。また、本発明の界面活性剤は、ろうまたは
ポリオレフィン系高分子とセラミック粉末とのぬれ性向
上を基準に選釈する必要があその効果が大きい。
実施例l Si3N4:90重量%、Y2O3:6重量%、AM2
03 ・4重量%よりなる混合セラミック粉末1000
gと、表1に示す界面活性剤10gと、エタノール15
00gとをボールミルで100時間1尾合した後、エタ
ノールを蒸発させてセラミンク粉末の表面に界面活性剤
をコーティングし、これによって得られたセラミック粉
末(粉末A)と表1に示す有機物バインダとを表2に示
す組成で混合した(組成物t−i〜1−5および1−9
)。
また、比較のため、界面活性剤を使用せずに粉末Aと同
様にして調製した粉末(粉末B)も調整した(JII成
物1−6〜1−8)。
上記粉末Aまたは粉末Bと有機物バインダとの混合には
ニーダを使用して150°Cで30分間混合し、冷却後
1non程度の大きさに粒状化して射出成形用材ネ1と
した。次いで、得られた剤出成形用月料をプランジャ型
の射出成形機を使用して射出成形した。このとき、成形
条件は、加熱筒温度160°C7金型温度40°C1射
出圧力800kgf/cm2テ第1図に示す形状(d=
25mm、h−50mm)の成形体1を成形した。次に
、−に記成形体1を5°C/hrc7)J7温速度で4
50°Cまで加熱して脱脂処理を行い、得られた成形体
を窒素雰囲気1気圧中で1700°Cで1時間加熱して
焼結体を得た。続いて、この焼結体から第2図に示す形
状(W=4 、0mm、 T=3 、0+nm、 L=
40mm) c7)テストピース2を20木切り出した
。そして、このテストピース2をJISR1601に準
じて常温3点曲げ強さの測定を行った。この結果、得ら
れた平均強度とワイブル係数を同じく表2に示す。  
                7// 、、/” 、// 、、、、、/ 表1および表2に示すように、この発明の実施例による
射出成形用材料から製造した焼結体の曲げ強度およびワ
イブル係数はかなり向上していることが明らかであり、
生産性のあまり良くない金型プレスや静水圧プレスで製
造した焼結体に匹敵する強度およびワイブル係数を持っ
た焼結体を得ることかできた。
これに対して界面活性剤でセラミック粉末をコーティン
グしない場合(1−6〜1−8)や界面活性剤のHLB
が高い場合(1−9)では良好な結果を得ることができ
なかった。
実施例2 SiC:97重量%、B、C:3重量%よりなる混合セ
ラミック粉末と、表1に示す界面活性剤と、有機溶剤と
を混合した後、エタノールを蒸発させてセラミック粉末
の表面に界面活性剤をコーティングし、これによって得
られたセラミック粉末と表1に示す有機物バインダとを
表3に示す組成で!、′d合した(組成物2−1〜2−
2)。以下、焼結をAr雰囲気とし、2100°C,t
n)間のり!ε結条件以外は実施例1と同様の工程(こ
より第21閉に示すテストピース2を得て、3 、<F
、 +111 ifを11つだ。また、比較のため1こ
界面′I古+4−1を1史用せず1こ上記と同様にして
調整しく糸11勿2−3〜2−4)、以下同様側こして
テストピース2をイ与て3−曲げを行った。この結果を
表3(こ平均13多度とワイ″″“7′″″;1°  
            。
/′ / / 表3に示すように、この発明の実施例による射出成形用
材料から製造した焼結体の曲げ強度およびワイブル係数
はかなり向」ニしていることが明らかであり、生産性の
あまり良くない金型プレスや静水圧プレスで製造した焼
結体に匹敵する強度およびワイブル係数をもつ焼結体を
得ることができた。これに対して界面活性剤でセラミッ
ク粉末をコーティングしない場合(2−3〜2−4)に
はさほど良好な結果を得ることができなかった。
以上説明してきたように、この発明による射出成形用材
料は、非イオン系界面活性剤をコーティングしたセラミ
ック粉末と有機物バインダを含み、前記有機物バインダ
中にろうまたはポリオレフィン系高分子を全体で50重
量%以上含むものであるから、セラミック粉末と有機物
バインダとが均一に分散された状態にあり、このような
凝集を伴わない射出成形用材料を射出成形し、脱脂。
焼結工程を経て得られた焼結体の強度およびワイブル係
数は、生産性に劣りかつ高価につく金型プレスや静水圧
プレスで成形した焼結体の強度およびワイブル係数に匹
敵するものであり、セラミック焼結体の生産性ならびに
コストを著しく有利なものとすることができるという非
常にすぐれた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例において射出成形した成形体
の斜視図、第2図(a)(b)はテストピースの正面図
および側面図である。 特許出願人  日産自動車株式会社 代理人ゴを埋土 小  塩   豊 第 第2図 /2 ! (b) 1自

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)非イオン系界面活性剤をコーティングしたセラミ
    ック粉末と有機物バインダを含み、前記有機物バインダ
    中にろうまたはポリオレフィン系高分子を全体で50重
    量%以上含むことを特徴とする射出成形用材料。
JP58053857A 1983-03-31 1983-03-31 射出成形用材料 Pending JPS59182267A (ja)

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JP58053857A JPS59182267A (ja) 1983-03-31 1983-03-31 射出成形用材料

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JP58053857A JPS59182267A (ja) 1983-03-31 1983-03-31 射出成形用材料

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ID=12954441

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JP58053857A Pending JPS59182267A (ja) 1983-03-31 1983-03-31 射出成形用材料

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5380179A (en) * 1992-03-16 1995-01-10 Kawasaki Steel Corporation Binder system for use in the injection molding of sinterable powders and molding compound containing the binder system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5380179A (en) * 1992-03-16 1995-01-10 Kawasaki Steel Corporation Binder system for use in the injection molding of sinterable powders and molding compound containing the binder system

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