JPS6350300B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、チタン酸バリウム系材料を、熱可塑
性樹脂を用いて射出成形法により成形するのに用
いる射出成形用の組成物に関するものである。

酸化バリウムと酸化チタンとからなるチタン酸
バリウム系セラミツク材料もしくはその変成体材
料は、誘電体、半導体、あるいは圧電体として広
く応用されているが、従来の製造方法は、乾式プ
レス法、ドクターブレード法、ロール成形法、押
出し成形法等であり、製品の形状も円板状や円筒
状等の単純なものが主であつた。

近年、この種の誘電体セラミツク材料は、マイ
クロ波通信回路における誘電体共振器やフイルタ
に急速に用いられつつある。この誘電体共振器や
フイルタには、その小型化及び性能の向上のた
め、従来の誘電体成形物にはみられない複雑な形
状が要求されてきている。その一例としては、直
方体形状の誘電体ブロツクに多数個の貫通孔を並
列に形成した如き形状のものがある。これらの誘
電体は、誘電体共振器及びフイルタとして高い電
気的安定性と品質の均一性が要求されるため、外
形寸法や孔寸法、孔の位置などに高い寸法精度と
高い均質性が要求される。

従来、このように複雑な形状の製品は、通常、
乾式プレス法により製造されていたが、粉体にか
かる圧縮応力の不均一や粉体の流れ性により成形
品の密度は不均一となり、このため焼成時に反り
や変形が生じ、所望の寸法精度や均質な焼成品は
得られず、また成形可能な形状も限られてしまう
状況にあつた。それ故、研磨による修正といつた
煩瑣な後工程を付加したとしても歩留まりは低い
欠点がある。また、押出し成形法は、押出し方向
の密度分布が不均一になりやすく、その上、成形
直後の成形品は柔軟で変形しやすいし、寸法精度
も低く、更にその製作原理上、同一断面形状の連
続体しか成形できないという問題点もある。

これらの成形法に対し射出成形はそれ自体、プ
ラスチツク成形等では周知の技術であり、複雑な
形状のものを寸法精度よく製作でき、電気絶縁用
磁器など一部のセラミツク素材の成形にも用いら
れているが（例えば特公昭51―29170号）、セラミ
ツク素材の性質や添加剤の種類や配合量によつて
成形状態が微妙に変化し、チタン酸バリウム系セ
ラミツクを射出成形するに適した組成物は未だ開
発されていないのが現状である。

本発明は、上記のような従来技術の実情に鑑が
みなされたものであつて、その目的とするところ
は、複雑な形状を有するチタン酸バリウム系もし
くはその変成体である誘電体を、高い寸法精度
で、かつ均質に成形できるような射出成形用組成
物を提供することにある。

以下、本発明について詳しく説明する。本発明
は、チタン酸バリウム系セラミツク材料もしくは
その変成体素材100重量部に対し、熱可塑性樹脂
12〜23重量部、可塑剤１〜３重量部、潤滑剤２〜
８重量部を配合してなり、前記熱可塑性樹脂が、
ポリスチレン0.5〜６重量部、ポリブチルメタク
リレート0.5〜７重量部、エチレン酢酸ビニル共
重合体0.5〜７重量部からなるセラミツク射出成
形用組成物である。

このような組成物を用いたセラミツクの製造
は、次のようにして行われる。まず、上記組成物
を加熱混練し、該混練物を射出成形法により所定
の形状に成形する。この射出成形は、プラスチツ
ク成形の技術分野で周知のものと全く同様の方法
であつてよく、前記混練物を加熱し熱可塑性樹脂
を融解して予め閉じられた金型の中に射出して成
形する方法である。かくして得られた成形物は、
緩やかな温度勾配で300〜400℃の温度まで加熱さ
れ、内在する樹脂分が分解除去された後、1300〜
1400℃の温度で焼成される。このようにしてセラ
ミツク焼結体を製造することができる。

セラミツクの射出成形においては、成形焼成す
るセラミツク材料に適した熱可塑性樹脂の種類と
配合割合とを求めることが重要である。本発明で
は、素材となるセラミツク材料は、チタン酸バリ
ウム系材料またはその変成体（以下、単に「本件
セラミツク原料」と称す）であり、本発明者等
は、この素材に適した熱可塑性樹脂について数多
くの実験を繰り返した結果、ポリスチレンとポリ
ブチルメタクリレートとエチレン酢酸ビニル共重
合体の組み合わせが最良であることを見出だし、
本発明を完成するに至つたものである。

この場合、本件セラミツク原料100重量部対し、
前記の如き組み合わせの熱可塑性樹脂は総量で12
〜23重量部である。その理由は、熱可塑性樹脂の
総量が23重量部を超えると成形品の密度が上がら
ず、焼成時における収縮が大きくなり、寸法精度
が悪化するばかりでなく、良好な焼結品が得られ
ないし、逆に12重量部未満では、流動性が悪く成
形出来なくなるし、たとえば成形できたとしても
成形品がもろくなつてしまうからである。これら
熱可塑性樹脂のほかに、可塑剤と潤滑剤が添加さ
れる。これらは、混練物に可塑性を付与し、軟ら
かくするとともに、成形時に金型のすみずみまで
混練物が円滑に流れるようにする作用を果たす。
可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチルが好ま
しく、潤滑剤としてはステアリン酸及びステアリ
ン酸金属塩が好ましい。しかし、これら可塑剤や
潤滑剤の種類や添加量は、格別目新しいものでは
なく、セラミツク材料の射出成形で一般に用いら
れているものと大差ない。

本発明の特徴は、特に熱可塑性樹脂の組成にあ
り、ポリスチレンとポリブチルメタクリレートと
エチレン酢酸ビニル共重合体の混合物が用いられ
る。本件セラミツク原料と上記の如き各種有機物
質とにより射出成形する時、適当な熱流動性と成
形性が必要であり、かつ成形品に歪、膨れ、割れ
などの欠点が生じないことが必要である。また、
成形品の樹脂分を加熱分解する過程において内在
する有機物質を徐々に熱分解せねばならない。な
ぜならば急激に分解揮発を起こせば成形品は変
形、亀裂、膨れ、発泡崩壊を起こすからである。

本発明における熱可塑性樹脂は、本件セラミツ
ク原料100重量部に対して総量で12〜23重量部で
あつて、しかもその内訳は、ポリスチレン0.5〜
６重量部、ポリブチルメタクリレート0.5〜７重
量部、エチレン酢酸ビニル共重合体0.5〜７重量
部とからなる配合のものである。これら各成分の
配合比率は次のような理由により定められるもの
である。ポリスチレン、ポリブチルメタクリレー
ト、エチレン酢酸ビニル共重合体の比率が、ポリ
スチレン50重量％を超えると成形品が硬く、脆く
なるし、ポリブチルメタクリレートが約60重量％
以上では流動性が悪くなり、また成形品の離型性
が悪くなるし、更にエチレン酢酸ビニル共重合体
が約60％以上では脱脂性が悪くなるからである。
これらの配合を、特に４：３：３程度の重量とし
たとき最も好ましい結果が得られる。このこと
は、第１図に示す加熱減量曲線からも理解される
であろう。加熱していつたときの減量を測定する
と、ポリスチレン単独の場合（符号１で示す）、
ポリブチルメタクリレート単独の場合（符号２で
示す）、及びエチレン酢酸ビニル共重合体単独の
場合（符号３で示す）には、それぞれ200〜500℃
までにおいて急激に分解揮発しているのに対し
て、本発明で用いる熱可塑性樹脂、すなわちポリ
スチレン：ポリブチルメタクリレート：エチレン
酢酸ビニル共重合体＝４：３：３の混練物の場合
（符号４で示す）は、200〜500℃において緩やか
に分解揮発することが判る。他の配合比率であつ
ても、本発明の範囲内であれば、ほぼ同様の加熱
減量曲線を描く。それ故、本発明では、加熱して
いつたとき急激な分解が生じないので亀裂が入つ
たり、膨れが生じることはないのである。

次に本発明の好ましい一実施例について述べ
る。

［実施例］ BaCO₃35wt％，TiO₂65wt％よりなる本件セラ
ミツク原料粉末100重量部に対し、ポリスチレン
５重量部、ポリブチルメタクリレート3.75重量
部、エチレン酢酸ビニル共重合体3.75重量部と、
可塑剤としてフタル酸ジメチル２重量部、潤滑剤
としてステアリン酸３重量部を、150〜170℃で加
熱溶融し混練した後、小豆大のおおきさに粉砕し
て成形材料とする。これを用いて直方体ブロツク
に複数個の貫通孔を並設した如き形状に、成形温
度150〜180℃、射出圧力400〜1100Kg／cm²の条件
で成形する。次に、得られた成形物を常温から
120℃まで２時間で昇温し、120℃以上は３〜15
℃／hrの昇温速度で400℃まで昇温させ内在する
樹脂分を加熱分解させた後、1300〜1400℃で焼成
させたところ、非常に良好な焼結体を得ることが
できた。

比較のために、同一セラミツク原料を通常の乾
式プレス法で成形し（ポリビニルアルコール等の
有機バインダーを粉体に対し１〜２重量％添加し
造粒した後、成形圧1000〜3000Kg／cm²で前記実施
例と同じ形状に成形し）、300〜400℃の温度で20
〜40時間有機バインダの除去をした後、1300〜
1400℃の温度で焼成した。

本発明による焼成品（本発明品）と上記従来法
（乾式プレス法）による焼成品（従来品）の密度
の分布状態を第２図及び第３図に示す。これら第
２図及び第３図から判るように本発明によれば非
常に均一な密度分布の製品を得ることができる。

本発明は上記のように構成された射出成形用組
成物であるから、チタン酸バリウム系もしくはそ
の変成体である誘電体成形物を、高い寸法精度
で、かつ均質に、しかも複雑な形状でも容易に成
形することができ、特に限定されるものではない
が、誘電体共振器や誘電体フイルタ等マイクロ波
通信の部品などの製造に極めて大きな効果を奏し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる熱可塑性樹脂の一例の
加熱減量曲線を他の熱可塑性樹脂と比較して示す
説明図、第２図及び第３図は本発明品と従来品と
の密度の分布状態を示す説明図である。 １…ポリスチレン、２…ポリブチルメタクリレ
ート、３…エチレン酢酸ビニル共重合体、４…本
発明で用いる熱可塑性樹脂。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チタン酸バリウム系セラミツク材料もしくは
   その変成体素材100重量部に対し、熱可塑性樹脂
   12〜23重量部、可塑剤１〜３重量部、潤滑剤２〜
   ８重量部を配合してなり、前記熱可塑性樹脂は、
   ポリスチレン0.5〜６重量部、ポリブチルメタク
   リレート0.5〜７重量部、エチレン酢酸ビニル共
   重合体0.5〜７重量部からなることを特徴とする
   セラミツク射出成形用組成物。