JPS613808A - 可塑性物の成形方法 - Google Patents

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】 Ａ９発明の目的 （Ｊ、ｌ　　産業上の利用分野 本発明は可塑性物、特に焼結性金属粉末と合成樹脂バイ
ンダとを混練した可塑性物の成形方法に関する。

（２）従来の技術 本出願人は、先に金属積層体の製造方法として、前記可
塑性物を金属製ベース材に貼着し、その可塑性物を成形
型を用いて所定の形状に成形し、その後成形体に焼結処
理を施して焼結体を得ると同時にその焼結体をベース材
に溶着する手法を提案している。

（３）発明が解決しようとする問題点 前記可塑性物の成形時には、それを熱可塑化して成形性
の向上を図っているが、熱可塑化した可塑性物の表面に
は樹脂分が滲出して成形型に付着するため成形体の表面
が荒れるという問題がある。

本発明は上記に鑑み、極めて簡単な手法により可塑性物
の樹脂分が成形型に付着しないようにした前記成形方法
を提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （ニジ　問題点を解決するための手段 本発明は、金属製ベース材に貼着された、焼結性金属粉
末と合成樹脂バインダとを混練した可塑性物を熱可塑化
する工程と；該可塑性物を、なじみ性が良好で、且つ前
記合成樹脂バインダに対して非付着性の離型用フィルム
により覆う工程と；前記可塑性物を前記フィルムを介し
て成形型により押圧して所定の形状に成形する工程と；
を用いることを特徴とする。

（２）作　用 成形型と可塑性物量に離型用フィルムを介在させると、
そのフィルムにより可塑性物の樹脂分が成形型に付着す
ることが阻止され、したがって成形体の表面を荒らすこ
とがない。またフィルムはなじみ性が良いので可塑性物
の表面をその形状に添って容易に覆うことができる。さ
らにフィルムは可塑性物に付着することがないので、そ
のフィルムを成形体より容易に剥がすことができる。

なじみ性が良好で、且つ合成樹脂バインダに対」で非付
着性の離型用フィルムとしては、ポリ塩化ビニリデンフ
ィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、　　　　゛ポリエチ
レンフィルム等が該当する。

（３）実施例 第１図は本発明を適用して得られたプレス用金型ｌを示
し、その金型１は鋳鋼（ＪＩＳ　　５Ｃ４６材）より構
成されるベース材２と、それに溶着された焼結体Ｓより
構成されるワーク成形部３とよりなる。

以下工程順に前記プレス用金型の製造方法について説明
する。

ｉ、可塑性物の製造 Ｎｉ自熔性合金粉末　８０重量％と、ＭＯ粉砕粉末　２
０重１％とをＶ−ブレイダにより十分に混合して混合粉
末を得る。

四フフ化エチレン樹脂エマルジョンとアクリル樹脂エマ
ルジョンを１：ｌに混合して合成樹脂バインダを得る。

上記混合粉末に対し合成樹脂バインダ１．５重量％を添
加して卓上ニーダにより十分に混練し、この混線物を１
００〜１５０℃に加熱して合成樹脂バインダ中の水分を
蒸発させる。得られた混練物の性状は、合成樹脂バイン
ダにより粘結されて無数の団塊状を呈する。

上記混線物を８０〜１００℃に加熱してロール′　機に
複数回通しシート状可塑性物を得る。この場合ロール機
のロールを混線物と同程度に加熱するとシート成形作業
が容易に行われる。得られたシート状可塑性物は常温に
おいて適度な可撓性と引裂き強度を有する。

ｉｉ、金型の製造 第２図（ａ）に示すように、ベース材２の、ワーク成形
部３を形成するベース面２ａは完成された金型ｌにおけ
るワーク成形部３外面（Ｍ線示）よりも５〜２０ｎ＋低
くなるように成形されている。

ベース材２は鋳放しのまま使用されるもので、その黒皮
を持つベース面２ａには清掃後アクリル樹脂接着剤を塗
布する。

第２図（ｂ）に示すように、ベース面２ａにシート状可
塑性物Ｐを貼着し、その可塑性物Ｐをエポキシ樹脂製成
形型Ｍにより押圧力３ｔを以て押圧して粗く成形する。

ｈは成形型Ｍのキャビテイ面と外面間を連通ずる空気抜
孔である。

第２図（Ｃ）に示すように、ベース材２を加熱炉４に設
置し゛ζベース材２および可塑性物Ｐを略８０℃に加熱
し、可塑性物Ｐを熱可塑化する。

第２図（ｄｌに示すように、ベース材２を加熱炉４より
取り出して可塑性物Ｐの全表面を厚さ０．１μのポリ塩
化ビニリデンよりなる離型用フィルムｆにより覆い、可
塑性物Ｐをフィルムｆを介して前記成形型Ｍにより押圧
力５０ｔを以て押圧してワーク成形部３を成形する。

成形後、成形型Ｍを上昇して可塑性物Ｐより外し、また
フィルムｆを可塑性物Ｐより剥がす。可塑性物Ｐの表面
に滲出する樹脂分はフィルムｆにより成形型Ｍに付着す
ることを阻止されるので可塑性物Ｐの表面は平滑である
。また成形型Ｍの上昇時、その空気抜き孔りにより成形
型Ｍとフィルムｆ間が大気圧下に保持されるので成形型
Ｍの上昇が速やかに行われ、また可塑性物Ｐがベース材
２より剥離するようなことはない。さらにフイルームｆ
の離型性能により、抜き勾配０．５＠程度でも成形型Ｍ
を可塑性物Ｐより外すことが可能である。

フィルムｆを剥がしにくいときは、可塑性物Ｐの温度が
常温まで降下するのを待って剥がすとよい。

可塑性物Ｐの表面にはフィルムｆの皺が転写されるが、
その皺は極めて浅いので、手で擦ることにより容易に消
去することができる。

第２図（ｅ）に示すように、ベース材２を容器５に入れ
、可塑性物Ｐの表面をセラミック粉末で覆い、その上に
直径０．７５−の鋼球６を載せてバックアップを行う。

この鋼球６の重さにより後述するＮｉ自溶性合金−ＭＯ
粉末の焼結時焼結体Ｓの寸法変化、即ち膨張を抑制する
ものである。

次いで、容器５を真空焼結炉７に設置して第３図に示す
加熱−冷却条件で有機物質の分解と金属粉末の焼結を行
う。キャリヤガスは窒素ガスまたは還元性の強い水素ガ
スが用いられる。

（Ａ）第１加熱ゾーン（第３図Ａ） この加熱ゾーンＡは常温から６５０℃までであり、昇温
速度は１０〜ｂ 熱ゾーンＡでは先ず水分が蒸発し、次いで合成樹脂バイ
ンダ中の四フ７化エチレン樹脂およびアクリル樹脂が分
解してガス化する。これら合成樹脂は３００〜４００℃
でガス化するが、熱伝導を考慮して６００〜６５０℃に
９０分間均熱保持して殆どの有機物質を除去し、Ｎｉ自
溶性合金−Ｍｏ粉末体を残置する。この有機物質のガス
化を真空焼結炉７内の真空度の変化により説明すると、
常温ではｌ　　Ｔｏｒｒであるが、６５０℃で９０分間
均熱保持したときは最高２　　Ｔｏｒｒに真空度が低下
する。これは主として有機物質の分解ガスの生成による
。そして９０分を経過した後は真空度は再びｌ　　Ｔｏ
ｒｒに上昇するもので、これは真空焼結炉７内より分解
ガスが除去されたことを意味する。

（Ｂ）第２加熱ゾーン（第３図Ｂ） こめ加熱ゾーンＢは９００−１０００℃の範囲であり、
Ｎｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末体をＮｉ自溶性合金の晶相線
（１０１０〜１０２０℃）以下の温度、例えば９５０℃
に３０分間均熱保持して固相焼結処理を施し、これを仮
焼結する。第１加熱ゾーンＡからの昇温速度はｌＯ〜２
０℃／分である。

真空焼結炉７内のＮｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末体は、その
表面から加熱されて昇温するので、層全体が均一温度に
達するまでは所定の加熱時間が必要である。若し焼結温
度である１０００〜ｌ゛２００℃にいきなり加熱すると
Ｎｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末体の表面部分とベース面２ａ
に接する部分との間に温度差ができて、気孔率のばらつ
きが多くなり均一な焼結体が得られないだけでなく、焼
結後クランク等の欠陥を生じ易くなる。

第２加熱ゾーンＢでは未分解の有機物質が完全にガス化
して除去される。このガス化等により真空焼結炉７内の
真空度は一時的に４７’ｏｒｒに低下するが３・０分経
過後にはＩ　ＴＯｒｒに復帰する。

（Ｃ）第３加熱ゾーン（第３図Ｃ） この加熱ゾーンＣは、Ｎｉ自溶性合金の固相線（１０１
０〜１０２０℃）直下から液相線（１０７５〜１０８５
℃）を越える温度、即ち１０００〜１２００℃の範囲で
あり、Ｎｉ自溶性合金−ＭＯ仮焼結層を、例えば液相線
を越える温度である１）００〜１）８０℃、好ましくは
ｌｌ６０℃に１２０分間恒温保持してＮｉ自溶性合金の
溶融により液相焼結処理を施し焼結体Ｓを形成する。こ
の場合Ｎｉ自溶性合金の流動はＭＯの存在により妨げら
れ、したがって形状維持性が良い。第２加熱ゾーンＢか
らの昇温速度は１５〜ｂ あり、Ｎｉ自溶性合金−Ｍｏ仮焼結体は第２加熱ゾーン
Ｂで既に高温加熱されているので、第３加熱ゾーンＣま
での昇温時間は僅かである。この第３加熱ゾーンＣの保
持時間が不充分であると焼結が完全に行われず、焼結体
Ｓに欠陥を生ずる。

上記のように焼結温度を１）６０℃に選定する理由は、
焼結温度が１２００℃程度となると、焼結体Ｓの寸法変
化が大き（なり、また炉温制御が容易でなく、その上炉
内温度がばらつくといった不具合があり、これらの不具
合を除去するだめの作業温度としては１）６０℃が適当
であるからである。

（Ｄ）冷却ゾーン（第３図Ｄ） この冷却ゾーンＤは、前記焼結温度がら略８゜０℃まで
の１次冷却ゾーンＤ、と、略８００’Ｃがら略４００℃
までの２次冷却ゾーンＤ２と、略４００℃から常温まで
の３次冷却ゾーンＤ３とに分けられる。

１次冷却ゾーンＤ１は、焼結体Ｓの高温下における安定
域であり、この冷却ゾーンＤ１ではできるだけ熱的な刺
激を避け、同時に冷却効率を考慮して最高２℃／分程度
のゆっくりした速度で冷却する。この冷却ゾーンＤ、で
急冷が行われると焼結体Ｓにクラックが多発する。

２次冷却ゾーンＤ２では、ベース材２の線膨張とＡｒ＋
変態における寸法変化を吸収するために最高３℃／分程
度のゆっくりした速度で冷却する。

この場合焼結体Ｓの線収縮は１４．６　ｘ　１０−６／
”ｃであるが、多孔質であるためベース材２の収縮に追
随する。この冷却ゾーンＤ２で急冷が行われると焼結体
Ｓにクランクが多発する。

３次冷却ゾーンＤ３では、水、油等の液冷以外のガス冷
却（空冷を含む）により焼結体Ｓおよびベース材２の温
度を常温まで冷却する。

上記加熱−冷却処理を経て、第１図に示すようにワーク
成形部３をＮｉ自溶性合金−Ｍｏよりなる焼結体Ｓによ
って形成された金型１が得られる。

−に記焼結体Ｓはベース材２との溶着性および面粗度が
良好で、クランク等の欠陥の発生がなく、また寸法変化
も±０〜＋２關以内と精度が良く、簡単な仕上げ加工を
施すことより直ちにプレス作業に使用することができる
。

なお、第２図（ｄｌのワーク成形部３の成形工程におい
て成形型Ｍのキャビテイ面にタルク等の滑性の良い粉末
を塗布すると成形型Ｍの離型が容易となり、またフィル
ムｆに無数の微細孔を形成すると、可塑性物Ｐから発生
するガスを成形型Ｍの空気抜き孔りを介して排出するこ
とができ、フィルムｆの可塑性物に対するなじみを一層
良好にすることができる。

Ｃ０発明の効果 本発明によれば、成形型と可塑性駒間に＃ｌ型用フィル
ムを介在させるので、そのフィルムにより可塑性物の樹
脂分が成形型に付着することを阻止して成形体の表面の
荒れを防止することができる。

またフィルム番シなじみ性が良いので可塑性物の表面を
その形状に添って容易に覆うことができる。

さらにフィルムは可塑性物に付着することがないので、
そのフィルムを成形体より容易に剥がすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用して得られた金型の断面図、第２
図（ａｌ〜＋８）は金型の製造工程説明図、第３図は焼
結工程における温度と時間の関係を示すグラフである。 ｆ・・・離型用フィルムとしてのポリ塩化ビニリデンフ
ィルム、Ｍ・・・成形型、Ｐ・・・可塑性物、Ｓ・・・
焼結体、２・・・ベース材 第３図 第２図 （ａ）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　（Ｃ）
ｚ　　　　　　　　　　　　　　Ｚ　　　　　　　　　
　　　　　Ｚ第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製ベース材に貼着された、焼結性金属粉末と
   合成樹脂バインダとを混練した可塑性物を熱可塑化する
   工程と；該可塑性物を、なじみ性が良好で、且つ前記合
   成樹脂バインダに対して非付着性の離型用フィルムによ
   り覆う工程と；前記可塑性物を前記フィルムを介して成
   形型により押圧して所定の形状に成形する工程と；より
   なる可塑性物の成形方法。
2. （２）前記離型用フィルムはポリ塩化ビニリデンよりな
   る、特許請求の範囲第（１）項記載の可塑性物の成形方
   法。
3. （３）前記離型用フィルムはポリ塩化ビニルよりなる、
   特許請求の範囲第（１）項記載の可塑性物の成形方法。
4. （４）前記離型用フィルムはポリエチレンよりなる、特
   許請求の範囲第（１）項記載の可塑性物の成形方法。