JPS62270458A - 焼結体の成形方法及びそれに用いる組成物 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、焼結体原料粉末を含む組成物を射出成形ある
いは押出成形した後、脱脂、焼成して成形焼結体を得る
ようにした焼結体成形方法及びそれに用いる組成物に関
するものである。

（従来の技術） 所定の形状に成形された焼結体を得る方法としては乾式
プレス法や鋳込み成形法、射出あるいは押出成形法など
があるが、複雑な形状の製品を多量に生産する場合には
、射出あるいは押出成形法が適しているとされている。

この射出成形法あるいは押出成形法というのは、焼結体
の原料であるセラミックス粉末、金属粉末、あるいはこ
れらの混合粉末に、適当な樹脂等の有機質バインダを添
加することにより、熱可塑性を与えた組成物を、射出成
形機あるいは押出成形機によって所望の形状に成形し、
得られた成形品に含まれている有機質バインダを加熱分
解して除去した後、焼成して、所定の製品を得るように
したものである。

従来は、このような射出あるいは押出成形法に用いる組
成物中の有機質バインダは、ポリエチレン、ポリスチレ
ン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂にワックスを添加
したものとされていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような熱可塑性樹脂を主成分とする
有機質バインダを用いた場合には、成形後、脱脂、すな
わち加熱してその樹脂を分解拳揮散させるとき、樹脂が
軟化溶融したり、樹脂の分解によって生成された気体が
内部に閉じ込められたりすることにより、成形品にふく
れや変形等の欠陥が生じることが多い。そこで、そのよ
うな欠陥の発生を防止するために、成形品をゆっくりと
した昇温速度で加熱することが必要となっている。特に
大形の成形品の場合には、その加熱に十分な時間をかけ
る必要がある。その結果、この脱脂工程には、通常、４
〜１５日間もの日数を要することになり、乾式プレス法
や鋳込み法などに比べて不利な点となっている。

有機質バインダとして、フェノール樹脂やエポキシ樹脂
等のような熱硬化性樹脂を用いるようにすれば、脱脂工
程において樹脂が軟化溶融することはなくなるので、成
形品のふくれや変形等は防止されるようになる。しかし
ながら、そのような熱硬化性樹脂を用いると、特に射出
成形した場合に、金型のスプルー、ランチ等においても
樹脂が硬化してしまうので、その再生が不可能となり、
歩留まりが悪くなる。また、熱硬化性樹脂では、脱脂工
程においてその樹脂分を完全に除去することが困難とな
るという問題もある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、有機質バインダとして熱可塑性樹脂を
用いるようにしながら、脱脂工程においても成形品にふ
くれや変形等の欠陥が生じることのないようにすること
である。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、ポリエチレン
を主体とし、これに架橋剤を添加した有機質バインダを
用い、脱脂工程においてそのポリエチレンを架橋させる
ようにしている。

すなわち、本発明による焼結体の成形方法は、セラミッ
クス粉末あるいは金属粉末等の焼結体原料粉末と、架橋
剤が添加されたポリエチレンを主体とする有機質バイン
ダとを混練し、混練された組成物を射出成形あるいは押
出成形することにより所望の形状に成形した後、加熱し
て脱脂し、更に焼成することを特徴としている。

また、本発明による焼結体成形用組成物は、４０〜６５
体積％が焼結体原料粉末で、残部、すなわち３５〜８０
体積％が有機質バインダであるものとされている。焼結
体原料粉末としてはアルミナ、炭化けい素、窒化けい素
等のセラミックス粉末、フェライト等の金属粉末、ある
いはそれらの混合粉末が用いられる。

有機質バインダは、４０〜８０重量％のポリエチレンと
、１０〜５０重量％の石油系あるいは植物系ワックスと
、ポリエチレン含有量の１〜５重量％の架橋剤とを含ん
でいる。更に、流れ性、離型性を改善するために、有機
質バインダに対して１０重量％以下のステアリン酸等の
滑剤及びジブチルフタレート等の可塑剤が必要に応じて
添加される。架橋剤としては、一般にジクミルパーオキ
サイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド等の過酸化物
が用いられるが、有機アミン等も使用することができる
。

（作用） このような焼結体成形用組成物を用いることにより、成
形された成形品が脱脂工程において加熱されるとき、有
機質バインダ内の架橋剤によって、主成分であるポリエ
チレンの架橋反応が生じる。そして、その反応によって
ポリエチレンの高分子化が促進され、耐熱性が向上する
。したがって、脱脂工程における成形品の熱変形が抑え
られるようになる。すなわち、この架橋作用により、ポ
リエチレンの軟化溶融を伴うことなく、有機質バインダ
が熱分解・揮散して除去されるようになる。

この作用は、熱硬化性樹脂を有機質バインダに適用した
場合と同様の作用であるが、この架橋による熱硬化反応
は、射出成形等の成形工程において発生する比較的低い
温度の下では生じることはなく、脱脂工程において始め
て生ずるものである。したがって、成形工程において形
成されるスプルー・ランチ部などは、十分に再生使用で
きるものとなる。

なお、通常の有機質バインダに用いられているポリエチ
レン以外の樹脂、例えばポリスチレン、ポリプロピレン
、アクリル樹脂等は、架橋反応がほとんど生じないので
、これらを本発明の有機質バインダとして用いることは
適当でない。

焼結体原料粉末の含有量を全組成物の４０〜６５体積％
とすることによって、良好な製品を得ることができる。

すなわち、その粉末が全組成物の４０体積％より少ない
と、それだけ成形品中の有機質バインダの配合比率が高
いことになるので、脱脂工程中の加熱の際に成形品が軟
化してしまい、自重による変形を起こしたり、空胴が生
じたりしてしまう。また、その粉末が全組成物の６５体
積％より多いと、組成物の流動性がなくなるので、射出
成形あるいは押出成形が困難となってしまう。粉末含有
量を４０〜６５体積％とすることによって、それらをい
ずれも防止することができる。最適体積比率は、その粉
末の比表面積等によって定められる。

有機質バインダ中に含まれるポリエチレンの含有量は、
有機質バインダに対して４０〜８０重量％とする必要が
ある。ポリエチレンの含有量が４０重量％より少ないと
、上述の架橋反応が生じたとしても、十分なバインダ硬
化の効果が得られない。また、ポリエチレンの溶融粘度
が比較的高いので、その含有量が８０重量％より多いと
、射出あるいは押出成形時の組成物の流動性が不十分と
なり、良好な成形品が得られなくなってしまう。

石油系あるいは植物系ワックスの含有量は、有機質バイ
ンダに対して１０〜５０重量％とするのがよい。ワック
ス含有量が１０重量％より少ないと、組成物の流動性が
十分に得られなくなる。

また、５０重量％より多いと、成形品の強度が小さくな
るばかりでなく、冷却時の収縮量が太きくなってしまう
。

架橋剤の含有量は、ポリエチレン含有量の１〜５重量％
が適当である。架橋剤の含有量がポリエチレン含有量の
１重量％より少ないと、ポリエチレンに対する架橋反応
が不十分となる。また、５重量％以上含有させた場合に
は、組成物の加熱混練中あるいは成形中に硬化反応が生
じてしまい、成形が困難となる。

可塑剤の含有量は、有機質バインダに対して１０重量％
以下に抑えることが求められる。可塑剤成分は比較的情
意が低いので、その含有量が１０重量％より多いと、成
形時にふくれやボイドが生じやすくなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を、比較例とともに説明する。

犬１１ 粒径的Ｑ、８ｙＬＩＩＩのアルミナ１００部（重量）に
対して、１２部の低密度ポリエチレン、　４．５部のパ
ラフィンワックス（融点５８℃）、　０．３部のジクミ
ルパーオキサイド、０．８部のジブチルフタレートを、
パンバリタイプの加熱混線機に入れ、約　１５０℃に加
熱して、　１時間混練した。そして、その混線組成物を
破砕機により粉砕して、射出成形用材料とした。この組
成物の配合比率を体積比でみると、セラミックス粉末の
アルミナが５８．７％、有機質バインダが４３．３％で
あった。

この材料により、幅が約２５ｍｍ、長さが８０層層で、
肉厚が　１〜１２ｍ＋ｍに変化する比較的複雑な形状の
成形品を射出成形した。成形個数は１０個とした。その
成形には、型締め力１００トンの横型スクリュ式射出成
形機を使用した。成形条件は、加熱筒温度１５０℃、金
型温度４０℃、射出圧力８００ｋｇ／　ｃ　ｒｎ’とし
た・ 得られた成形品を、空気中において、　５℃／時の昇温
速度で５００℃まで加熱し、脱脂を行った。この脱脂は
成形品に埋粉をせずに行ったが、いずれの成形品にもふ
くれや変形等の外観上の欠陥は見られず、健全な脱脂が
行われていた。

比］Ｌ旬 ジクミルパーオキサイドを含まない以外は上記実施例の
射出成形用材料と同様の成分の材料を用い、上記実施例
と同様の条件で混線、成形、脱脂を行ったところ、はと
んどの成形品には、加熱に伴うふくれや変形が見られた
。

上記実施例は、焼結体原料粉末としてセラミックス粉末
を用いた場合の例であるが、金属粉末を用いた場合にも
、従来のものより脱脂時の変形が防止されることが認め
られた。また。

押出成形した場合にも、同様の効果が認められた。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、有機
質バインダとして、ポリエチレンを主体とし、これに架
橋剤を添加したものを用いるようにしているので、脱脂
工程における昇温の途中において、組成物中のポリエチ
レンがジクミルパーオキサイド等の架橋剤により架橋反
応を起こし、ポリエチレンが更に高分子化されるように
なる。したがって、射出あるいは押出成形された成形品
の耐熱性が向上し、脱脂工程における熱変形が抑制され
るようになるので、脱脂歩留まりが著しく向上する。ま
た、脱脂工程における昇温速度を上げることができるの
で、脱脂に要する時間を短縮させることができる。

更に、熱可窟性樹脂であるポリエチレンを用いることに
より、射出成形時に形成されるスプルー・ランナ部等の
再生使用も可能となる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結体原料粉末と、ポリエチレンを主体とし架橋
   剤を添加した有機質バインダとを混練し、その混練組成
   物を所望の形状に成形した後、その成形品を加熱するこ
   とにより、前記有機質バインダ中のポリエチレンを架橋
   させながら、その有機質バインダを分解して除去し、次
   いで、その成形品を焼成することからな る、 焼結体の成形方法。
2. （２）４０〜６５体積％の焼結体原料粉末と３５〜６０
   体積％の有機質バインダとからなり、 前記有機質バインダが、４０〜８０重量％のポリエチレ
   ンと、１０〜５０重量％のワックスと、前記ポリエチレ
   ン含有量の１〜５重量％の架橋剤と、１０重量％以下の
   可塑剤とを含んでいる、焼結体成形用組成物。