JPS6255107A - 焼結性物質含有混合物の射出成形方法 - 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】 ＬＬ上二且且遣Ｉ 本発明は後加工することなく、良好な賦形物を製造する
ことが可能な焼結性物質含有混合物の射出成形方法に関
する。さらにくわしくは、焼結性物質含有混合物を射出
成形できる金型装置内にスライドピンを挿入・抜き出し
させることが可能な構造を有する金型を使用し、該混合
物の充填に応じてスライドピンをキャビティ内へ挿入後
、抜き出しを行なう射出成形方法であって、前記スライ
ドピンの挿入時に成形物の屑がスライドピンとは逆の金
型内に一時保管され、型開き時にその屑がスプリングに
よって押出され、型内に残存しないことを特徴とする焼
結性物質含有混合物の射出成形方法に関するものであり
、焼結性物質含有混合物を射出成形させたさいに直ちに
型内でパンチングを行なうことによって後加工すること
なく良好な賦形物を製造することを目的とするものであ
る。

鎧遼ＪΣ皮止 現在、アルミナ、炭化ケイ素、フェライト、チタン酸バ
リウム、チッ化ケイ素などのセラミックス材料およびニ
ッケル、チタン、鉄などめ金属のそれぞれの粉末にポリ
ビニルアルコールなどの水溶性物質を数パーセント混合
させ、顆粒化した粉末をプレス法によって成形させて賦
形化した後、脱脂・焼結させるか、あるいはポリビニル
ブチラールなどの有機物質をトルエンなどの有機溶剤と
ともに混合し、ドクターブレード法によってシートを製
造し、このシートを乾燥させた後、打ち抜き型で打ち抜
き、脱脂・乾燥させることによって成形物を得ることが
一般に行なわれている。しかし、このような方法では、
三次元であり、かつ複雑な形状を有する成形物を得るこ
とはできなかった。最近では、複雑な三次元の形態を有
する成形物を得るために射出成形法によってグリーン体
を得る方法が開発されている。この射出成形法で複雑な
形状を有するグリーン体を得るにはワックス、スチレン
系重合体、アクリル系重合体などの各種高分子重合体の
低重合物１０〜３０重量％を前記セラミ・ンクス物質ま
たは金属に混合させた混合物を射出成形機を使って金型
中に充填させることによって実施されているが、成形物
に穴などの空間部を有する場合、通常の熱可塑性樹脂の
分野で実施されている射出成形法で用いられている金型
を使用した場合、空間部は移動側または固定側の金型面
にピンをたてるため、ウェルドラインが必ず発生する。

熱可塑性樹脂の成形物の場合では、ウェルドラインの悪
影響はほとんど発生しないが、前記セラミックス材料な
どの焼結性物質の粉末を多量に含有する混合物を成形し
た場合、得られる成形物を脱脂・焼結の工程において、
ウェルドラインからクラックが発生するなどの問題があ
った。このような問題点のため、セラミックス材料の焼
結性物質を使って複雑な形状を有する成形物で、かつ成
形物中に穴などの空間部を有する成形物を製造し、脱脂
、ついで焼結工程を経ても、外観上問題のない焼結物を
得ることはできなかった。

が　・　　よ−　　る。　屯 以上のことから、本発明はこれらの欠点（問題点）がな
く、複雑な形状を有し、かつ穴などの空間部を有する焼
結物を製造するため、後加工することなく、良好な賦形
物を°製造することが可能な焼結性物質含有混合物の射
出成形を得ることである。

ムロ占　　・　　　ための　　゛　び 本発明にしたがえば、これの問題点は、焼結性物質含有
混合物を射出成形できる金型装置内にスライドビンを挿
入・抜き出しさせることが可能な構造を有する金型を使
用し、該混合物の充填に応じてスライドビンをキャビテ
ィ内へ挿入後、抜き出しを行なう射出成形方法であって
、前記スライドピンの挿入時に成形物の屑がスライドピ
ンとは逆の金型内に一時保管され、型開き時にその屑が
スプリングによって押出され、型内に残存しないことを
＃徴とする焼結性物質含有混合物の射出成形方法、 によって解決することができる。以下、本発明を具体的
に説明する。

本発明における焼結性物質含有混合物は木質的に下記の
焼結性物質とバインダーとからなる。

（Ａ）　　焼結性物質 本発明の焼結性物質の融点１分解温度まは昇華点は通常
８００℃以上であり、ｔ、ｏｏｏ　’ｃ以上が好ましく
、特に１，４００°Ｃ以上が好適である。融点、分解温
度または昇華点が６００°Ｃ未満の金属または無機化合
物を焼結性物質として使用すると、脱脂（か焼）時に有
害な変形やふくれを生じる。

また、平均粒径は０．１〜５００ミクロンである。

この平均粒径は焼結性物質の種類によって異なるが、金
属の場合では１通常１〜５００ミクロンであり、　１〜
３００ミクロンが望ましく、とりわけ　１〜２００　ミ
クロンが最適である。平均粒径が１ミクロン未満の金属
を用いると、混練が困難である。

一方、　５００ミクロンを越えた金属を使うならば、焼
結によって得られる成形物の機械的物性が低下する。ま
た、無機化合物の場合では、一般に０．１〜２００ミク
ロンであり、０．１〜１５０ミクロンが好ましく、特に
０．１−１００ミクロンが好適である。平均粒径が０．
１　ミクロン未満の無機化合物を使用すると１組成物を
製造するさいに混練時においてＳ機化合物の均一の分散
が困難である。

一方、２００ミクロンを越えた無機化合物を用いると１
組成物の成形物を焼結するさいに保形性が悲くなるとと
もに、焼結後の密度が低下し、焼結体の機械的強度が低
下する。

本発明において焼結性物質として用いられる金属の代表
例としては、アルミニウム、鉄、銅、チタン、モリブデ
ン、ジルコニウム、コバルト、ニッケルおよびクロムの
ごとき金属ならびにこれらの金属を主成分（少なくとも
５０重量％）とする合金があげられる。これらの金属お
よび合金の粉末は軸受合金、快削鋼、耐熱材、耐摩耗材
などとして広く使われているものであり、通常粉末冶金
材料と云われているものである。また、無機化合物の代
表例としては、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、ジルコ
ニア、コージライト、タングステンカーバイド、窒化ア
ルミニウムなどのセラミックス材料があげられる。さら
に、焼結助剤として、ホウ素、ベリリウム、炭素、酸化
イツトリウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化
リチウムなどを適宜少量（一般には、１００重量部の無
機化合物に対して多くとも２０重量部）添加させてもよ
い。

（Ｂ”ｌ　　バインダー また、バインダーとして使用可能な樹脂としては、エチ
レン系重合体、スチレン系重合体、プロピレン系重合体
、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アルキル（炭素数　
　６個以下）メタアクリレートを主成分（５０重量％以
上）とする重合体（たとえば、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）およびアルキル（炭素数　６個以下）アクリレー
トを主成分（５０重量％以上）とする重合体（たとえば
、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、
ポリブチルアクリレート）があげられる。以上において
、゛系重合体°゛とは該モノマーの単独重合体および該
モノマーを主成分（少なくとも５０重量％）とし、他の
モノマーとの共重合体を意味する。これらのバインダー
の数平均分子量〔蒸気浸透圧の法（ｖａｐｏｒ　ｐｒｅ
ｓｓｕｒｅｏｓｍｏｍｅ　ｔｅ　ｒ）法によって測定〕
は通常２０００ないし１０万であり、４０００以上のも
のが好ましい。これらのバインダーはセラミックス材料
と混合して焼結物質を製造する分野において広く使われ
ているものである。

（Ｃ）混合物の製造 本発明の混合物を製造するにあたり、前記焼結性物質１
００重量部に対するバインダーの混合割合は一般には５
〜４０重量部であり、１０〜４０重量部が望ましく、と
りわけ１０〜３０重量部が好適である。

焼結性物質　１００重量部に対するバインダーの混合割
合が５重量部未満では、混合物の混線性、成形性および
分散性が悪いばかりでなく、均一な混合物を製造するこ
とが困難であり、たとえ均一な混合物が得られたとして
も、良好なグリーン体を得ることができない。一方、４
０重量部を越えると、グリーン体物性（強度、保形性）
はよいが、脱バインダー後の密度が低く、さらに焼結し
にくい。

さらに、必要に応じて、脂肪酸アミド、脂肪酸またはそ
のエステル、脂肪族アルコール、フタル酸エステル、脂
肪族エーテル、パラフィンワックス、シラン系またはチ
タネート系カップリング剤などのハロゲンを含有しない
加工助剤を添加することができる。このさい、加工助剤
の添加量は焼結性物質１００重量部に対して多くとも２
０重量部であり、特に１０重量部以下が好ましい。

以上の焼結性物質とバインダーあるいはこれらと加工助
剤を均一に混合させることによって本発明の焼結性物質
含有混合物を製造することができる。混合方法としては
熱可塑性樹脂の分野において一般に使われているヘンシ
ェルミキサーのごとき混合機を用いてトライブレンドさ
せても製造することができるし、パンハリ−ミキサー、
ニーグー、ロールミルおよびスクリュ一式押出機のごと
き混合機を使用して溶融混練させても得ることができる
。このさい、あらかじめトライブレンドし、得られる混
合物を溶融混練させることによって均一状の混合物を得
ることができる。この場合、一般には溶融混練させた後
ペレット状物に成形し、後記の射出成形に供する。

（Ｄ）　　射出成形法 本発明を実施するにあたり、焼結性物質含有混合物を射
出成形できる成形機を使用し、金型装否内にスライドピ
ンを挿入会抜き出しさせることが可能な金型を用いる。

前記混合物の充填に応じてスライドピンをキャビティ内
に挿入させた後、抜き出しを行なう射出成形方法である
。このさい、スライドピンの挿入時に成形物の屑がスラ
イドピンとは逆の金型内に一時に保管される。その屑は
型開き時にスプリングによって押出され、型内に残存し
ない。

以下、本発明の射出成形法を図に従って説明する。

第１図は金型全体の断面図である。この図において、ｌ
は固定側金型であり、２は移動側金型である。また、３
は屑押出用板であり、４はバネであり、５はスライドピ
ンである。さらに、ａはゲートであり、ｂはキャビティ
である０本発明方法によれば金型を閉じた後、ゲート７
より金型キャビティ内に前記焼結性物質含有混合物が射
出成形される。この時、射出成形温度はバインダーが溶
融する温度であるが、熱分解しない温度範囲内である。

金型内に混合物が充填された後、スライドピン５が挿入
される。このスライドピンが挿入されたときのスライド
ピンの周囲の拡大断面図を第３図に示す、この図におい
て、１〜５は第１図と同一のものであり、６は焼結性物
質含有混合物層であり、７は成形体の屑である。この図
における成形体の屑７は固定側金型ｌ内に押し込まれ、
押し込まれた分だけ屑押出用板３が後退する。このよう
にスライドピン５が挿入された後。

スライドピン５は第４図に示されるように最初の状態に
戻り、金型内に貫通孔を有する成形物が得られる。この
後、金型を開き、成形物を取り出すが、成形物の取り出
しは突き出しピンまたは成形物全面が突き出されること
によって行なわれる。

成形体を取り出した後、あるいは金型が開いた時点で、
第４図に部分拡大断面図が示されるごとく金型ｌ内の成
形物の屑７は押出し用板３でバネ４の力で押出される。

この押出しの機構はバネおよび／または油圧機構によっ
て行なわれる。また、金型を開く前にスライドピン５を
抜いてもよく、金型を開いた後でスライドピン５を抜き
、成形物を取り出してもよい。

以上のように成形物にウェルドラインを生じることなく
、孔などの空間部を有する成形物を得ることができる。

また、射出成形体の形状としては、板状、棒状などの二
次元様成形体も製造することができるのみならず、筐体
状、円筒状、管体状などの三次元様成形体も製造するこ
とができる。さらに１段部な有するもの、凹凸を表面に
有するもの、その他種々の形状を有するものも製造する
ことができる。

一＝゛よび 以下、実施例によって本発明をさらにくわしく説明する
。

なお、実施例および比較例において製造した成形体の斜
視図を第５図に、また断面図を第６図に示す。これらの
図において８は成形体であり、９はスライドピンの挿入
またはパンチによって開孔された孔である。この成形体
の厚さは１　、０ｍ＋１１であり、孔の径は１．Ｏｍｍ
である。また、底面の縦および横の長さはそれぞれｆｌ
Ｏ＋ａｍであり、側壁端面の縦および横の長さはそれぞ
れ７０ｍｍである。

実施例 平均粒径が２．０ミクロンのアルミナ８０重量部。

数平均分子量が約５０００であるポリアクリル酸メチル
１０重量部、ジブチルフタレート２．０重量部および１
．０重量部のステアリン酸からなる混合物を二軸押出機
（径　３０ｍ＋ａ）を使って１２０℃の温度において混
練しながらペレットを製造した。得られたペレットを用
い、射出成形機（型締圧　１００トン）を使用して金型
内に混合物を充填させた後、スライドピンを挿入させて
２ケの貫通孔を有する前記の成形体を製造した。得られ
た成形体を一時間当り　５°Ｃの昇温速度で６００°Ｃ
まで窒素雰囲気下で脱脂を行なった。得られた脱脂物は
クシツクの発生が認められなかった。この脱脂物をさら
に１６００℃まで焼結を行なったが、クラック、亀裂。

フクレなどが認められない良好な成形物が得られた。

比較例 実施例において製造したペレットをスライドピンがあら
かじめ挿入させたまま成形したほかは、実施例と同様に
成形した。得られた成形体はスライドピンのゲートの反
対側にウェルドラインが発生していた。得られた成形体
を実施例と同様に脱脂を行なったが、ウェルドラインの
場所にヘアークラックの発生が認められた。

ｌ艶立力】 本発明の方法によって得られる成形体（賦形物）はその
製造方法を含めて下記のごとき効果（特徴）を発揮する
。

（１）成形直後の型内で開孔を行なうために後加工およ
び後加工の治具が要らない。

（２）射出成形後にパンチングによって開孔するため、
射出成形によるウェルドラインなどの不良品が生じない
。

（３）射出成形による高グリーン密度を生かせた緻密な
焼結物を得ることができる。

本発明によって得られる成形物は以上のごとき効果を発
揮するためにそれを焼結させることによって多方面にわ
たって利用することができる。

代表的な用途を下記に示す。

（＋）各種軸受、碍子、各種基板（たとえば、プリント
基板）などの電気機器および電子機器の部品 （２）各種プレートなどの工業用部品、タービンブレー
ドなどの大型工業部品 （３）シリンダー、ライナーなどの自動車部品（４）ギ
ヤーなどの精密機器の部品

【図面の簡単な説明】

２８１図は金型全体の断面図であり、第２図はａｉ金型
の屑押出用板の周囲の拡大断面図である。また、第３図
はスライドピンが挿入されたときのスライドピンの周囲
の拡大断面図であり、第４図は該ピンを抜いたときの部
分拡大断面図である。さらに、第５図は実施例および比
較例によって製造した成形体の斜視図であり、第６図は
該成形体の断面図である。 １・・・・・・固定側金型、２・・・・・・移動側金型
３・・・−・・屑押出用板、４・・・・・・バネ５・・
・・・・スライドピン、 ６・・・・・・焼結性物質含有混合物 ７・・・・・・成形体の屑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 焼結性物質含有混合物を射出成形できる金型装置内にス
   ライドピンを挿入・抜き出しさせることが可能な構造を
   有する金型を使用し、該混合物の充填に応じてスライド
   ピンをキャビティ内へ挿入後、抜き出しを行なう射出成
   形方法であって、前記スライドピンの挿入時に成形物の
   屑がスライドピンとは逆の金型内に一時保管され、型開
   き時にその屑がスプリングによって押出され、型内に残
   存しないことを特徴とする焼結性物質含有混合物の射出
   成形方法。