JPS6285902A - セラミツクスの射出成形方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセラミックスの射出成形方法に関し、詳しくは
、表面欠陥を改善したセラミックス成形体の射出成形方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、セラミックス製品は、耐熱性、耐摩耗性、耐食性
等が優几ていることから多くの産業分野において広く使
用さｎ始めている５このセラミックス製品は、一般に、
セラミックスの原材料を成形したのち、焼成することに
よす製造している。そして、この成形に汀、複雑な形状
を有するセラミックス製品を大量に製造する場合、射出
成形法が多用さｆしている。射出成形法を用いたセラミ
ックス製品の製造方法汀、例えば、窒化ケイ素やアルミ
ナなどのようなセラミックス原料粉末に、ポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリスチレンなどのような熱可塑性
樹脂及びフタル酸ジオクチルのような可塑剤等の添加物
からなる有機バインダー金加え、十分に混練してなるセ
ラミックス成形用′グ（脂混練′吻をペレット化して、
４常の熱可塑性樹脂の射出成形の場合と同様にして金型
内に射出成形して所定の成形体とする。次Ｖこ、この成
形体を加熱して成形体中の樹脂等からなる有機バインダ
ーを分解・除去（脱脂と称する）したのち、焼成して・
現成体とする方法である。

この射出成形を、第３図に示す射出成形機の忙型部分の
断面模式図を用いて説明すると、固定型２）と可動型２
２とからなる金型を用い。

収金型には固定型２）と可動型２２によってキャビティ
２３が形成さ几、該固定型は、図示しｌい可塑化射出部
の先端のノズル２４が接触するスプルーブツシュ２５を
有し、そして該可動型２２には成形された製品を突き出
すエジェクタビン２６が設けられている。図中、２７は
金型冷却用の冷却管を示す。まず、固定型２）と可動型
２２を閉じる。次いで射出ノズル２４をスプルーブツシ
ュ２５に接触させる。そして、セラミックス成形用樹脂
混練物のベレットを図示しない可塑化射出部で可塑化し
て射出ノズル２４かもキャビティ２３内に射出光てんす
る。

射出された該樹脂混練物は冷却管２７によって冷却され
た金型によって冷却されて固化し、成形体となる。次い
で、固定型２）と可動型２２を開き、該成形体全エジェ
クタビン２６によって突き出すことによって射出成形の
１工程が完了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

セラミックスの射出成形は上記したように行うが、セラ
ミックス成形用誼脂混練物は大量のセラミックス原料粉
末を含んでいるので、流動性が悪く、そして成形体の形
状が一般に複雑であるので、キャビティの端には行き渡
りにくく、射出成形体の端部は、樹脂の詰まり不足等が
生じる。また、セラミックス成形用樹脂混練物は、含有
しているセラミックス原料の熱伝導率が扁いので、冷却
固化しやすく、また、更に、成形体の形状が複雑なもの
が多いことから冷却システム設計上の自由度が極めて小
さく、均一に冷却すべきであるが冷却のむらが生じるこ
とがあるため、成形体の端面に詰１り不足が発生する。

詰まり不足が生じた成形体を焼成して得られた焼成体は
詰まり不足の部分が欠陥となり、籍に、表面の１μｍ以
上の欠陥がき裂の起点となって壊ｎやすく、強度の優れ
たセラミックス焼成体が得られにくいという問題がある
。

そのため、金型の冷却にむらが生じないように、例えば
第４図に示すように可動型２２にサーモパイプ２８設け
て冷却の効率化全針っているが、これだけでに、上記し
たまうな樹脂の詰り不足を解消することばできない。

そこで、型温を高くして樹脂の流動性で良好にして詰ま
り不足を解消することが考えられるが、セラミックス成
形用樹脂混練物の成形体の強度が一般の樹脂の１１５な
いし１／１０程度であり、型温を高くすると該成形体の
強度がさらに小さくなり、成形体を金型から取り出す際
等に該成形体が壊れる恐れが出てくるため、型温を単に
高くすることはできない。

本発明は、上記問題点全解決するだめのもので、成形体
の表面に欠陥が生じないセラミックスの射出成形方法全
提供すること？目的とするものである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明のセラミックスの射出成形方法は、セラミックス
原料粉末と熱可塑性鋼脂を主成分とするバインダーから
なるセラミックス成形用樹脂混練物全周いて射出成形す
るに際し、射出直前に堡型の製品型面に加熱した気体を
当てることを特徴とする。

金型の製品型面に加熱した気体を当てるのは、それによ
って金型の長面のみを加熱して射出したイ耐脂の保温性
全高め、流動性全改善して、入面に欠陥刀工なく、なめ
らかなセラミックス成形体金得るためである。

セラミ７クスの射出成形の場合、型温は通常。

室温ないし６０℃程度に設定さｎるが、金型の製品型面
に当てる加熱気体の温度は型温まり１０ないし１００℃
昼いｌ晶度、特に型温より３０ないし５０℃高い温＋ｉ
（とすることが好ましい。

加熱気体を当てる時間に１秒間μ上、特に５ないし５秒
間程度とするとよい。

金型の製品型面に加熱気体を当てる方法としては、加熱
気体吹き出し口を金型のキャビティに数ケ所開口させて
もよいし、環状のスリットとしてキャビティに開口して
もよく、そこから加熱気体を吹き出して金型の製品型面
に当てる方法や、型開きしたとぎに金型とは別に設けた
加熱気体吹き出しノズルから金型の製品型面に加熱気体
を吹き出して当てる方法などが挙げも几、特に限定さ−
ｎない。

そして、金型の製品型面に加熱気体を当てる操作は、型
が開いた状態から型が閉じ、射出するまでの間に行うこ
とができる。

金型の製品型面に当てる加熱気体に用いる気体は特に限
定されず、空気のほか、必要に応じて不活性ガスを用い
ることもできる。

〔作用〕

本発明のセラミックスの射出成形方法は、セラミックス
原料粉末と熱可塑性樹脂を生成分とするバインダーから
なるセラミックス成形用樹脂混練物を用いて射出成形す
るに際し、射出直前に金型の製品型面に加熱した気体を
当てることによって、金型の表面のみ全加熱することが
でさ、七の結果、射出したセラミックス成形用舘脂混練
物の保温性を噛め、流動性を改善することができるので
、該間服混練物がキャビティ内に十分に行き渡り、表面
に樹脂の詰まり不足が生じることがなく、表面がなめら
かで、表面に欠陥のない成形体が得られる。

そして、加熱気体の温度は、型温まり１０℃以上高くな
いと、金型の表面の温度が高くならないので、上記の効
果が得られず、一方、型温まり１００ｃを超えて鍋いと
、金型の表面の温度が部分的に制くなりすぎて成形体に
ひずみが生じたりするので、型温まり１０ないし１００
℃高い温度とするのが好ましい。

また、加熱気体を金型の製品型面に当てる時時間は、１
秒間未満であると金型の表面の温度を上げることができ
ないため、１秒間以上とするのが好ましい。

〔実施例〕

本発明を一実施例により図面を参照して説明する。

夷へ例 セラミックス成形用混練物は、まず、平均粒径Ｑ、９〜
１．０μｍの窒化ケイ素粉１００重量部に対して、ポリ
エチレン（ＰＥ）１０重量部とエチルビニルアセテート
（ＥＶＡ）１２重量部とフタル酸ジオクチル等の可塑剤
５重量部とからなる有機バインダーを配合し、１８０±
３℃の温度に設定した高温ニーダにて回転数５　Ｏｒｐ
ｍで混合する。

次に、このα合物をロールに通して薄肉化したのち、粉
砕して１４０±２℃に設定した２軸押し出し機に投入し
、１００ｃＩ／／分の供給量及び６０ｒｐｍの回転数に
て混練することにより得、そしてこれを押し出してペレ
タイザーでベレット化する。

本発明に使用する射出成形機は、第１図に示すような、
固定型１と可動型２とからなる金型全方し、該金型には
固定型１と司・助型２とによりキャビティ３が形成さｎ
でいる。固定型１には、図示しない可塑化射出部の先端
のノズルが接触するスプルーブツシュ４が設けられ、ソ
して熱風発生装置ａ５に接続された熱風導入路６が形成
されていて、該熱風導入路６は型金間じたとき、可動型
２でふさがれ、型開きし几とぎ金型の製品型面に熱風が
当たるようにキャビティ５の隅の外側近くに位置してい
る。そして、可動型２には、型の表面に表面のｉｎ　Ｉ
ＪＩ−全測定するための熱電対７が取り付けられている
。−ｆニジて、成形品を突き出すためのエジェクタビン
８が可ＩＩａＪ型２を頁ぬいてキャビティ５に達するよ
５に可動型２に備えろｎでいる。図中、９は藺を冷却す
るための冷却管ケ示す。そして、上記の固定型１及び可
動型２ば、第２図に示すような型締め装置の固定盤１０
・文び町勅盤１１にそれぞれ取り付けられている。そし
て５Ｊ動盤１１はガイド１５に取り付けられ、司勤盤１
１に接続した型暢めラム１４によってガイド１３をスラ
イドすることができる。図中、１５は型締めの完了全検
出するリミノトスイッチケ示し、１６は可塑化射出部の
先端部分を示す。

次に、上記の射出成形機によって上記のセラミックス成
形用樹脂混練物のベレットを用いて射出成形するに際し
、第１図に示す固定型１とＯＪ動（Ｗ２を開くと、可動
型２によってふさがれていた熱風導入路６の吹き出し口
が開く、その状態で熱風発生装置５で発生させた熱風を
該熱風導入路を通して金型の製品型面に当てて、該蝦面
を加熱する。該型面に取り付げられた熱電対７により表
面の温度を測り、型温まり１５℃高い温度になった時、
型締めを開始する。そして、固定型１と可動型２が閉じ
ると熱風導入路６が可動型２によりてふさがｎる。それ
とともに第２図に示すリミットスイッチ１５により型嬬
め完了全確認し、熱風全速り出す熱風発生装置５を止め
る。次いで町塑化射出部の先端部分１６につながったノ
ズルを固定型１のスプルーブツシュ４に接触させ、可塑
化さ几だセラミックス成形用樹脂混練物を鋼脂温度１８
０℃でキャビティ６内に射出率５０　ｃｄ／　５、射出
圧＋Ｓ　００　Ｋｙ／ｘｉで射出し充てんする。このと
きの型温は５０℃であるが明脂と接する表面のみが熱風
によって賊ｉより１５℃尚い６５℃となっているため、
射出された１！２（脂は保温さｎ、流動性が良いため、
キセビティろ内に行、ｋ渡・つ、成形体の表面に１封脂
の詰まり不足に生じない。樹脂が固化したのち、型開き
し、エジェクタビン８で突ぎ出すことにより成形体を得
る。

試験例 実施例として上記の射出成形機を用いて射出直前に金型
の慎品型面に熱風γ当−〇、上記のセラミックス成形用
樹脂混練物のベレクトヲ用いて上記と同様の条件で射出
成形して５Ｘ６Ｘ５０醪の成形体？得た。なお、熱風の
温度′Ｊ！１−７０゜８０、９０．１００及び１１０℃
と変えて射出成形を行った。欠いてこの成形体を高温槽
にて室温から４５０℃まで１時間に４℃の割で昇温させ
ることによりて成形体中の樹脂等の有機物を分解・飛＃
！ｉ（脱脂）させたのち、１気圧の窒素ガス雰囲気中に
て１７５０℃で焼成した。次に、得られた焼成体を加工
せずに％３点曲げ抗折試験機を用いてスパン５０咽、荷
重速度［１１朋／ｍａｎ。

ｎ＝４０本及び測定温度室温の条件で破壊試駆を行い、
評価を行った。

比較例として実施例と同様の射出成形機を用い、実施例
に用いたものと同様のセラミックス成形用樹脂混練物の
ペレノトヲ用いて、実施例と同様の条件で射出成形して
５Ｘ６Ｘ５０．の大きさの成形体を得た。ただし、金型
の製品型面に熱風を当てることばしなかった。次いでこ
の成形体を実施例と同様にして脱脂し、焼成した。

次に、得られた焼成体を抗折試験機を用いて実施例と同
じ条件で破壊試験を行い、評価全行った。

実施例及び比較例の試験結果を表に示す。

■ □ 比較例の平均破壊強度が６７．５１’９／−であるのに
対して実施例は平均破壊強度が７１．２〜７ａ２に４／
−であり、熱風温度が９０℃の場合（型温＋４０℃）が
７　ａ　２　Ｋｇ／　ｗＡと最も高く、比較例に対して
１６％の向上がみられた。また、ワイブル値は大きいほ
ど強度のむらが小さいことを示し、比較例のワイブル値
が１１であるのに対して、実施例はワイブル値が９．５
〜１２．７であり、〔発明の効果〕 本発明のセラミックスの射出成形方法は、上記したよう
に射出１頁前に金型の製品型面に加熱した気体を当てる
ため、金型の表面のみを加熱することができ、セラミッ
クス成形用樹脂混練物の流動性が改善され、該樹脂の詰
まり不足は生じず、表面に欠陥のない成形体が得らｎる
。

での結果、成形体を焼成して得られるセラミックス製品
の強度を大幅に向上させることができる。

更に、本発明の方法は、金型の表面に加熱し気体を当て
るという簡単な操作しか必要としないため、実施が容易
である。

更にまた、本発明の方法はセラミックスの射出成形のほ
か、充てん物を大量に含んだ樹脂の射出成形にも適用で
き１表面に欠陥がなく、なめらかで、美しい成形体を得
ることができるなど応用範囲が広いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明の一実適例に用いる射出成形機の址型の
断面模式図、 第２図は本発明の一実施例に用いる射出成形機の型締め
部の側面模式図、 第３図は従来技術による射出成形機の金型の断面模式図
、 第４図は従来技術による射出成形機の金型の断面模式図
を表わす。 図中、 １・・・固定型　　　　　２・・・可動型３１１．キャ
ビティ　　　　　４・・・スプルーブツシュ５・・・熱
風発生装置　　　６・・・熱風導入路７・・・熱電対　
　　　　　８・・・エジェクタピン９・・・冷却管 特許出　願人　　トヨタ自動車株式会社代　理　人　弁
理士　　萼　　　　　優　　　美（ほか１名） 第１図 弓 第２図 Ｆｉ 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス原料粉末と、熱可塑性樹脂を主成分
   とするバインダーからなるセラミックス成形用樹脂混練
   物を用いて射出成形するに際し、射出直前に金型の製品
   型面に加熱した気体を当てることを特徴とするセラミッ
   クスの射出成形方法。
2. （２）加熱した気体の温度が金型温度より１０ないし１
   ００℃高い温度であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。
3. （３）加熱した気体を当てる時間が１秒間以上であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   方法。