KR20080027170A - 성형체 형성용 조성물, 탈지체 및 소결체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 산화물의 함유량이 적고, 또한 우수한 특성(치수 정밀도)을 갖는 금속 소결체를 제조할 수 있는 탈지체 및 성형체를, 안전하고 용이하게 또한 저렴하게 제조하는 데 이용되는 성형체 형성용 조성물, 및 이러한 성형체 형성용 조성물을 이용하여 제조되며, 우수한 특성을 갖는 탈지체 및 소결체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 성형체 형성용 조성물(조성물)(10)은, 주로 금속 재료로 구성된 분말(1)과, 오존에 의해 분해가능한 제 1 수지(3)와, 이 제 1 수지(3)보다 늦게 분해되는 제 2 수지(4)와, 분산제(첨가제)(5)를 함유하는 결합재(2)를 포함하는 것으로서, 이 조성물(10)을 성형하여 이루어진 성형체를 고 오존 함유 분위기에 노출시킴으로써, 제 1 수지(3)를 분해하고, 분해물을 제거한 후, 상기 고 오존 함유 분위기보다 오존 농도가 낮은 저 오존 함유 분위기에 노출시키고, 그 후 가열함으로써 제 2 수지(4)를 분해하고, 분해물을 제거하여, 탈지체를 얻는 데 사용되는 것을 특징으로 한다.

Description

성형체 형성용 조성물, 탈지체 및 소결체{COMPOSITION FOR FORMING GREEN BODY, BROWN BODY AND SINTERED BODY}

본 발명은, 성형체 형성용 조성물, 탈지체 및 소결체에 관한 것이다.

금속 재료의 소결체는, 일반적으로, 금속 재료 분말과 결합재를 혼합한 원료분말(혼합 분말)을, 사출 성형법 등의 각종 성형 방법을 이용하여 성형체로 하고, 이 성형체를, 결합재의 융해 온도보다 높고, 금속 재료의 소결 온도보다 낮은 온도에서 탈지처리하여 탈지체를 수득하고, 수득된 탈지체를 소결시킴으로써 얻을 수 있다.

그런데, 예컨대, 사출 성형법에 사용되는 원료 분말은, 그 사출 성형시의 유동성을 향상시킬 목적 등으로 결합재를 비교적 다량 함유하고 있다. 그 때문에, 이 결합재의 제거는 장시간의 가열을 필요로 한다. 그 결과, 소결체의 생산 효율이 저하되고, 가열 처리 중에 성형체가 변형된다는 등의 문제가 있다.

또한, 가열 처리로 성형체 중의 결합재를 충분히 제거할 수 없다. 또한, 소결 공정에서 잔류한 결합재가 기화했을 때에, 소결체에 균열이 발생한다는 등의 문제도 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 금속 재료 분말과, 산 함유 분위기 하에서의 처리에 의해 제거되는 폴리옥시메틸렌 수지를 함유하는 결합재를 포함하는 금속 탈지체(성형체)를 제조하기 위한 조성물이 개시되어 있다(예컨대, 일본 특허 제3190371호 공보 참조).

그런데, 일반적으로, 산은 극물(劇物; deleterious substance)이기 때문에, 인체에 유해하다. 그 때문에, 산의 취급에 있어서는, 엄중한 보호구를 필요로 한다는 등 대단히 손이 많이 간다.

또한, 산은 금속에 대하여 높은 용해성을 갖는다. 그 때문에, 금속 탈지체 제조에서의 설비에 내식성이 높은 재료를 이용할 필요가 있다. 그 결과, 금속 탈지체의 제조는 비용이 높아진다.

또한, 산이, 가열 처리 후에 대기 중에 방출되면, 산은 대기 오염의 원인이 된다. 그 때문에, 대기 중으로의 산의 방출을 방지할 필요가 있다. 그러나, 대기 중으로의 산의 방출을 방지하기 위해서는 비용이 든다.

[특허문헌 1] 일본 특허 제3190371호 공보

본 발명의 목적은, 금속 산화물의 함유량이 적고, 또한 우수한 특성(치수 정밀도)를 갖는 금속 소결체를 제조할 수 있는 탈지체 및 성형체를, 안전하고 용이하게 또한 저렴하게 제조하는 데 이용되는 성형체 형성용 조성물, 및 이러한 성형체 형성용 조성물을 이용하여 제조되며, 우수한 특성을 갖는 탈지체 및 소결체를 제공하는 것이다.

이러한 목적은, 하기 본 발명에 의해 달성된다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물은, 주로 금속 재료로 구성된 분말과, 오존에 의해 분해가능한 제 1 수지를 함유하는 결합재를 포함하는 성형체 형성용 조성물로서, 당해 성형체 형성용 조성물을 성형하여 이루어진 성형체를 고 오존 함유 분위기에 노출시킴으로써, 상기 제 1 수지를 분해하고, 그 분해물을 제거한 후, 적어도 1회, 상기 고 오존 함유 분위기의 오존 농도보다 오존 농도가 낮은 저 오존 함유 분위기에 노출시켜, 탈지체를 얻는 데 사용되는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 금속 산화물의 함유량이 적고, 또한 우수한 특성(치수 정밀도)을 갖는 금속 소결체를 제조할 수 있는 탈지체 및 성형체를, 안전하고 용이하게 또한 저렴하게 제조하는 데 이용되는 성형체 형성용 조성물이 얻어진다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 제 1 수지는, 상기 고 오존 함 유 분위기 중에 있어서 20 내지 190℃의 온도에서 분해하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 보다 용이하고 또한 빠르게 상기 제 1 수지를 분해하고, 분해물을 제거할 수 있다. 또한, 상기 탈지체의 보형성(保形性)이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 최종적으로 얻어지는 소결체의 치수 정밀도가 저하되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 제 1 수지는, 폴리에터계 수지, 폴리락트산계 수지 및 지방족 탄산 에스터계 수지 중 적어도 하나를 주성분으로 하는 것이 바람직하다.

이들 수지는, 오존과의 접촉에 의해, 비교적 저온에서도 특히 용이하게 분해된다. 그리고, 그 분해물이 기화되어 성형체의 외부로 가스로서 방출된다. 그 때문에, 빠른 탈지를 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 폴리에터계 수지는, 폴리아세탈계 수지를 주성분으로 하는 것이 바람직하다.

상기 폴리아세탈계 수지는, 오존을 함유하는 분위기에 노출됨으로써 포름알데하이드 등으로 분해되어 상기 성형체로부터 방출된다. 그의 분해성은 특히 높아서, 보다 확실히 탈지를 행할 수 있다. 따라서, 탈지 공정 전체(total)에서 요하는 시간을 보다 단축시킬 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 폴리에터계 수지는, 그의 중량평균분자량이 1 내지 30만인 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 폴리에터계 수지의 융점 및 점도가 최적의 것이 된다. 그 결과, 상기 탈지체의 형상의 안정성(보형성)의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 지방족 탄산 에스터계 수지는, 그의 반복 단위 중에 탄산 에스터기를 갖고, 상기 반복 단위 중에 있어서, 상기 탄산 에스터기의 탄소 이외의 탄소의 수가 2 내지 11인 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 지방족 탄산 에스터계 수지는 보다 용이하고 또한 빠르게 분해될 수 있는 것이 된다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 지방족 탄산 에스터계 수지는, 불포화 결합을 갖지 않는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 지방족 탄산 에스터계 수지가 오존과 접촉함으로써 분해할 때의 효율이 향상된다. 그 결과, 상기 지방족 탄산 에스터계 수지를 보다 효율적으로 분해하고, 그 분해물을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 지방족 탄산 에스터계 수지는, 그의 중량평균분자량이 1 내지 30만인 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 지방족 탄산 에스터계 수지의 융점 및 점도가 최적의 것이 된다. 그 결과, 상기 탈지체의 형상의 안정성(보형성)의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 결합재 중의 상기 제 1 수지의 함유율은, 20wt% 이상인 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 제 1 수지가 분해되고, 그 분해물이 제거되는 효과를 보다 확실히 얻을 수 있다. 그 결과, 상기 결합재 전체의 탈지를 보다 촉진시킬 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 성형체 형성용 조성물 중의 상기 결합재의 함유율은, 2 내지 40wt%인 것이 바람직하다.

이에 의해, 우수한 성형성으로 상기 성형체를 형성할 수 있다. 또한, 상기 성형체의 밀도를 보다 높은 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 성형체의 형상의 안정성 등을 특히 우수한 것으로 할 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 고 오존 함유 분위기 중의 오존 농도는, 50 내지 10000ppm인 것이 바람직하다.

이에 의해, 효율적이고 확실히 상기 제 1 수지를 분해하고, 그 분해물을 제거할 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 저 오존 함유 분위기는, 실질적으로 오존을 함유하지 않는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 제 1 수지를 분해하고, 그 분해물을 제거한 후의 상기 성형체 중으로부터 오존을 거의 배제할 수 있다. 그 때문에, 상기 성형체 중의 상기 금속 재료의 산화를 확실히 방지할 수 있다. 또한, 최종적으로 얻어지는 소결체 중에 금속 산화물이 잔존하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 특히 기계적 강도(인성 등)가 우수한 소결체가 얻어진다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 결합재는, 상기 제 1 수지보다 늦게 분해되는 제 2 수지를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 예컨대, 상기 성형체 중의 상기 제 1 수지와 상기 제 2 수지는, 상기 탈지시에 각각 다른 온도 영역에서 분해된다. 즉, 상기 성형체 중의 상기 제 1 수지와 상기 제 2 수지를 각각 선택적으로 분해하고, 제거(탈지)할 수 있다. 그 결과, 상기 성형체의 탈지의 진도를 제어할 수 있다. 또한, 보형성, 즉 치수 정밀도가 우수한 상기 탈지체를 용이하고 또한 확실하게 얻을 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 제 2 수지는, 180 내지 600℃의 온도에서 분해되는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 저 오존 함유 분위기에 노출된 상기 성형체 중의 상기 금속 재료의 산화를 확실히 방지할 수 있다. 또한, 상기 제 2 수지를 분해하고, 그 분해물을 제거할 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 제 2 수지는, 폴리스타이렌 및 폴리올레핀 중 적어도 1종을 주성분으로 하는 것이 바람직하다.

이들 재료는, 상기 탈지체 중에서의 결합 강도가 높다. 그 때문에, 상기 탈지체가 변형되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 이들 재료는 유동성이 높고, 가열에 의해 분해되기 쉽기 때문에 용이하게 탈지할 수 있다. 그 결과, 치수 정밀도가 우수한 상기 탈지체를 보다 확실히 얻을 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 당해 성형체 형성용 조성물은, 추가로 첨가제를 포함하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 결합재에, 상기 첨가제가 갖는 기능을 발휘시킬 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 첨가제는, 상기 분말의 상기 성형체 형성용 조성물 중에서의 분산성을 향상시키기 위한 분산제를 포함하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 분말과, 상기 제 1 수지 및 상기 제 2 수지가 보다 균일하게 분산된다. 그 때문에, 얻어지는 상기 탈지체는, 그의 특성에 편차가 적어 보다 균일한 것이 된다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 분산제는, 고급 지방산을 주성분으로 하는 것이 바람직하다.

고급 지방산은, 상기 분말의 분산성 및 윤활성에 특히 우수한 것이다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 고급 지방산은, 그의 탄소수가 16 내지 30인 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 성형체 형성용 조성물은, 성형성의 저하를 방지하면서, 보형성이 우수한 것으로 된다. 또한, 상기 고급 지방산은, 비교적 저온에서도 용이하게 분해될 수 있는 것으로 된다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 연속 노 내에 있어서, 상기 성형체를 상기 고 오존 함유 분위기 및 상기 저 오존 함유 분위기에 노출시키는 것이 바람직하다.

이에 의해, 복수의 상기 성형체를 동시에 처리하여 상기 탈지체를 제조할 수 있기 때문에, 상기 탈지체의 제조 효율을 높일 수 있다. 또한, 상기 연속 노에 의하면, 제조 도중에서, 상기 성형체가 대기에 노출되는 것이 방지된다. 이 때문에, 상기 성형체와 대기와의 접촉에 의해서 상기 성형체 중에 포함되는 금속 재료가 산화되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물에서는, 상기 연속 노는, 내부의 오존 농도 가, 상기 성형체의 진행 방향의 도중에서 저하되도록 설정된 공간을 갖고 있고, 당해 공간 안에 상기 성형체를 통과시킴으로써, 상기 성형체를 상기 고 오존 함유 분위기와 상기 저 오존 함유 분위기에 순차적으로 노출시키는 것이 바람직하다.

이에 의해, 이들 공정을 보다 단시간에 행할 수 있다. 또한, 상기 성형체로부터 노출된 상기 분말이 오존에 노출되는 빈도가 억제된다. 그 결과, 상기 분말을 구성하는 상기 금속 재료의 산화를 특히 억제할 수 있다.

본 발명의 탈지체는, 상기 어느 하나의 성형체로부터 얻어지는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 금속 산화물의 함유량이 적고, 또한 우수한 특성을 갖는 금속 소결체를 제조할 수 있는 탈지체가 얻어진다.

본 발명의 탈지체에서는, 상기 성형체는, 사출 성형법 또는 압출 성형법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

상기 사출 성형법에 의하면, 성형틀의 선택에 따라 복잡하고 미세한 형상의 탈지체가 얻어진다. 또한, 상기 압출 성형법에 의하면, 성형틀의 선택에 따라 원하는 압출면 형상을 갖는 주상 또는 판상의 탈지체가 얻어진다.

본 발명의 소결체는, 상기 어느 하나의 탈지체를 소결하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 금속 산화물의 함유량이 적고, 또한 우수한 특성을 갖는 금속 소결체가 얻어진다.

본 발명의 성형체 형성물 조성물에 의하면, 금속 산화물의 함유량이 적고, 또한 우수한 특성(치수 정밀도)을 갖는 금속 소결체를 제조할 수 있는 탈지체 및 성형체를, 안전하고 용이하게 또한 저렴하게 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 성형체 형성용 조성물, 탈지체 및 소결체에 대하여, 도시한 적합한 실시형태에 따라 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 성형체 형성용 조성물을 이용하여 탈지체 및 소결체를 제조하는 방법의 실시형태를 나타내는 공정도이고, 도 2는 본 발명의 성형체 형성용 조성물의 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

<성형체 형성용 조성물>

우선, 탈지체의 형성, 또는 탈지체의 전 단계인 성형체의 형성에 이용하는 조성물(본 발명의 성형체 형성용 조성물)(10)에 대하여 설명한다.

조성물(10)은, 주로 금속 재료로 구성된 분말(1)과 결합재(2)를 포함하는 것이다. 또한, 본 실시형태에서는, 결합재(2)는 제 1 수지(3) 및 제 2 수지(4)를 포함하여 이루어진 것이다.

(1) 분말

분말(1)은, 주로 금속 재료로 구성된 것이다.

이 금속 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Zn, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Al, W, Ti, V, Mo, Nb, Zr, Pr, Nd, Sm과 같은 금속 재료, 또는 이들 각 원소를 포함하는 화합물 등을 들 수 있다.

후술하는 바와 같이, 조성물(10)은 성형성이 우수하다. 그 때문에, 본 발명의 조성물(10)에 비교적 고경도 또는 난가공성을 갖는 금속 재료가 포함되는 경우일지라도 후술하는 소결체(50)를 확실히 얻을 수 있다.

그와 같은 금속 재료의 구체예로서는, SUS(JIS에서의 스테인레스강의 약어, 이하 동일) 304(JIS 규격에 의한 분류, 이하 동일), SUS 316, SUS 316L, SUS 317, SUS 329J1, SUS 410, SUS 430, SUS 440, SUS 630과 같은 스테인레스강, 다이스강, 고속도 공구강 등으로 대표되는 Fe계 합금, Ti 또는 Ti계 합금, W 또는 W계 합금, Co계 초 경합금, Ni계 서멧 등을 들 수 있다. 이들 금속 재료는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 조성이 다른 2종 이상의 금속 재료를 조합하여 이용함으로써, 종래 주조에서는 제조할 수 없었던 조성의 소결체(50)를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 신규한 기능이나 다기능을 갖는 소결체(50)를 용이하게 제조할 수 있다. 그 결과, 소결체(50)의 기능·용도의 확대를 도모할 수 있다.

분말(1)의 평균 입경은 특별히 한정되지 않지만, 0.3 내지 100㎛ 정도인 것이 바람직하고, 0.5 내지 50㎛ 정도인 것이 보다 바람직하다. 분말(1)의 평균 입경이 상기 범위내의 값인 것에 의해, 우수한 성형성(성형 용이성)의 성형체(20)를 제조할 수 있다. 또한, 이러한 성형체(20)를 탈지하고, 소결하여 이루어진 소결체(50)를 제조할 수 있다. 또한, 얻어지는 소결체(50)의 밀도를 보다 높은 것으로 할 수 있다. 그 결과, 소결체(50)의 기계적 강도, 치수 정밀도 등의 특성을 보다 우수한 것으로 할 수 있다. 이에 반해, 분말(1)의 평균 입경이 상기 하한치 미만이면, 성형체(20)의 성형성이 저하된다. 또한, 분말(1)의 평균 입경이 상기 상한치를 초과하면, 소결체(50)의 밀도를 충분히 높이는 것이 곤란해진다. 그 결과, 소결체(50)의 특성이 저하될 우려가 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 「평균 입경」이란, 대상이 되는 분말의 입도 분포곡선에 있어서, 부피의 누적으로 50%인 부분에 분포하는 분말의 입경을 가리킨다.

또한, 조성물(10) 중에서의 분말(1)의 함유율은 특별히 한정되지 않지만, 60 내지 98wt% 정도인 것이 바람직하고, 70 내지 95wt% 정도인 것이 보다 바람직하다. 분말(1)의 함유율이 상기 범위인 것에 의해, 우수한 성형성(성형 용이성)의 성형체(20), 및 이러한 성형체(20)를 탈지하고, 소결하여 이루어진 소결체(50)를 제조할 수 있다. 그 때문에, 소결체(50)의 밀도를 보다 높일 수 있다. 그 결과, 소결체(50)의 특성을 보다 높일 수 있다.

이에 반해, 분말(1)의 함유율이 상기 하한치 미만이면, 성형체(20)의 성형성이 저하된다. 또한, 분말(1)의 함유율이 상기 상한치를 초과하면, 소결체(50)의 밀도를 충분히 높이는 것이 곤란해진다. 그 결과, 소결체(50)의 특성이 저하될 우려가 있다.

이러한 분말(1)로서는, 어떠한 방법으로 제조된 것이어도 좋지만, 예컨대 분말(1)이 금속 재료로 구성되어 있는 경우, 수 아토마이즈법 등의 액체 아토마이즈법(예컨대, 고속 회전 수류 아토마이즈법, 회전액 아토마이즈법 등), 가스 아토마 이즈법 등의 각종 아토마이즈법이나, 분쇄법, 카보닐법, 환원법 등의 화학적 방법 등으로 수득된 것을 이용할 수 있다.

(2) 결합재

결합재(2)는, 후술하는 성형체(20)를 수득하는 공정에서의, 조성물(10)의 성형성(성형 용이성), 성형체(20) 및 탈지체의 형상의 안정성(보형성)에 크게 기여하는 성분이다. 조성물(10)이 이러한 성분을 포함함으로써, 치수 정밀도가 우수한 소결체(50)를 용이하고 또한 확실하게 제조할 수 있다.

본 발명에서는, 결합재(2)는, 오존에 의해 분해가능한 제 1 수지(3)을 함유한다. 그리고, 본 실시형태에서는, 결합재(2)는 제 1 수지(3)보다 늦게 분해되는 제 2 수지(4)를 함유하여 이루어진 것이다.

제 1 수지(3)는 오존과 접촉함으로써 분해되는 성질을 갖는 것이다. 그 때문에, 성형체(20)에 포함되는 이러한 성질을 갖는 제 1 수지(3)는, 후술하는 제 1 탈지 공정에 있어서, 오존과 접촉함으로써 비교적 저온에서도 성형체(20)의 표면 측으로부터 내부로 향하여 분해가 진행된다. 즉, 제 1 수지(3)는 분자량이 작은 기체 성분(분해물)으로 분해된다. 그 결과, 이 분해에 의해서 수득된 분해물은 성형체(20)로부터 빠르게 제거된다. 이렇게 하여, 성형체(20)의 제 1 탈지가 행해진다.

이러한 과정으로 성형체(20)의 탈지가 행해지기 때문에, 종래와 같이, 탈지 공정에 있어서, 성형체(20) 중의 결합재가 고온에 의해 급격히 연화되어 성형체(20)가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 성형체(20)의 내부에서 기화된 결 합재(2)가 돌발적으로 외부로 방출되어, 성형체(20)가 변형되거나 또는 균열이 가는 것을 확실히 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는, 제 1 수지(3)의 분해물을 성형체(20)로부터 용이하고 또한 빠르게 제거할 수 있다. 즉, 성형체(20)의 탈지를 할 수 있다. 이에 의해, 탈지된 성형체(20)(탈지체)의 보형성을 유지하면서, 탈지 공정 전체에서 요하는 시간을 단축시킬 수 있다. 그 결과, 탈지체의 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 소결체(50)의 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

제 1 수지(3)의 결합재(2)에서의 함유율은 20wt% 이상인 것이 바람직하고, 30wt% 이상인 것이 보다 바람직하고, 40wt% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 제 1 수지(3)의 결합재(2)에서의 함유율이 상기 범위내인 것에 의해, 제 1 수지(3)가 분해되고, 제거되는 효과가 보다 확실히 얻어진다. 또한, 결합재(2) 전체의 탈지를 보다 촉진시킬 수 있다.

이러한 제 1 수지(3)로서는, 오존에 의해 분해가능한 것이면 좋고, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 폴리에터계 수지, 지방족 탄산 에스터계 수지, 폴리락트산계 수지 등을 들 수 있다. 이들 제 1 수지(3) 중의 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 이들 수지는 오존과의 접촉에 의해 용이하게 분해되는 동시에, 금속 재료 분말과의 젖음성이 비교적 높다. 그 때문에, 단시간의 혼련으로도 금속 재료 분말을 충분히 분산시킬 수 있다. 따라서, 제 1 수지(3)는 결합재(2)를 구성하는 재료로서 적합하게 사용된다.

이들 중에서도, 제 1 수지(3)로서는, 폴리에터계 수지 및 지방족 탄산 에스 터계 수지의 적어도 하나를 주성분으로 하는 것이 바람직하게 사용된다. 이들 수지는, 오존과의 접촉에 의해 비교적 저온에서도 특히 용이하게 분해된다. 그리고, 그 분해물이 성형체의 외부로 가스로서 방출된다. 그 때문에, 성형체(20)의 빠른 탈지를 가능하게 하는 것이다.

또한, 지방족 탄산 에스터계 수지는 금속 재료 분말과의 젖음성이 특히 높다. 그 때문에, 단시간의 혼련으로도 충분히 균일한 분말(1)과 지방족 탄산 에스터계 수지와의 혼련물(조성물(10))을 얻을 수 있다.

이하, 폴리에터계 수지에 대하여 상술한다.

폴리에터계 수지로서는, 예컨대 폴리아세탈계 수지, 폴리에틸렌 옥사이드계 수지와 같은 직쇄상 폴리에터계 수지, 폴리에터 케톤계 수지, 폴리에터 에터계 수지, 폴리에터 나이트릴계 수지, 폴리에터 설폰계 수지, 폴리싸이오에터 설폰계 수지와 같은 방향족 폴리에터계 수지 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.

이들 중에서도, 폴리에터계 수지로서는, 폴리아세탈계 수지(폴리아세탈 수지 또는 그의 유도체)를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 폴리아세탈계 수지는, 오존을 함유하는 분위기에 노출됨으로써 포름알데하이드 등으로 분해되어 성형체로부터 방출된다. 그의 분해성은 특히 높아서, 후술하는 제 1 탈지 공정에 있어서 보다 확실히 성형체(20)의 탈지를 행할 수 있다. 따라서, 탈지 공정 전체에서 요하는 시간을 보다 단축시킬 수 있다.

또한, 폴리에터계 수지로서는, 그의 중량평균분자량이 1 내지 30만 정도인 것이 바람직하고, 2 내지 20만 정도인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 폴리에터계 수지의 융점 및 점도가 최적의 것으로 되어 성형체(20)의 형상의 안정성(보형성) 향상을 도모할 수 있다.

다음으로, 지방족 탄산 에스터계 수지에 대하여 상술한다.

지방족 탄산 에스터계 수지는, 예컨대 포스젠 또는 그의 유도체와, 지방족 다이올을 염기 존재하에서 반응시키는 것 등에 의해 합성할 수 있다.

이러한 지방족 탄산 에스터계 수지는, 그의 반복 단위 중에서의 탄산 에스터기를 제외한 부분의 탄소의 수, 즉 수지 중의 탄산 에스터기 끼리의 사이에 존재하는 탄소의 수가 2 내지 11인 것이 바람직하고, 3 내지 9인 것이 보다 바람직하고, 4 내지 7인 것이 더욱 바람직하다. 상기 탄소의 수란, 예컨대 화학식이 -((CH₂)_m-O-CO-O)_n-으로 표시되는 지방족 탄산 에스터계 수지의 경우, m의 수를 말한다. 상기 탄소의 수가 상기 범위내인 것에 의해, 지방족 탄산 에스터계 수지는 보다 용이하고 또한 빠르게 분해될 수 있는 것으로 된다.

구체적으로는, 상기와 같은 지방족 탄산 에스터계 수지로서는, 예컨대 에테인 다이올 폴리카보네이트, 프로페인 다이올 폴리카보네이트, 뷰테인 다이올 폴리카보네이트, 헥세인 다이올 폴리카보네이트, 데케인 다이올 폴리카보네이트와 같은 알케인 다이올 폴리카보네이트 또는 그의 유도체를 주성분으로 하는 것 등이 바람직하다. 알케인 다이올 폴리카보네이트는, 그의 분해성이 특히 높아서, 제 1 탈지 공정에서 보다 확실히 성형체(20)의 탈지를 행할 수 있다. 따라서, 탈지 공정 전 체에서 요하는 시간을 보다 단축시킬 수 있다.

여기서, 지방족 탄산 에스터계 수지는, 오존과 접촉함으로써 분해된다. 그리고, 분해에 의해 수득된 분해물이 성형체의 외부로 가스로서 방출된다.

한편, 이 분해물로서는, 예컨대 산화 알케인(예컨대, 산화에틸렌, 산화프로펜 등)이나 그 분해물, 수증기, 이산화탄소 등을 들 수 있다.

또한, 지방족 탄산 에스터계 수지로서는, 불포화 결합을 갖지 않는 것이 바람직하다. 이에 의해, 지방족 탄산 에스터계 수지가 오존과 접촉했을 때에, 지방족 탄산 에스터계 수지가 보다 분해되기 쉬워진다. 그 결과, 결합재(2)의 분해·제거를 보다 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 지방족 탄산 에스터계 수지로서는, 그의 중량평균분자량이 1 내지 30만 정도인 것이 바람직하고, 2 내지 20만 정도인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 지방족 탄산 에스터계 수지의 융점(연화점) 및 점도가 최적의 것으로 되어, 성형체의 형상의 안정성(보형성) 향상을 도모할 수 있다.

또한, 폴리락트산계 수지는, 예컨대 락트산의 환상 이량체인 락타이드를 개환 중합시켜 얻어지는 폴리에스터이다.

이러한 폴리락트산계 수지로서는, 오존에 의해 분해가능한 것이면 좋고, 예컨대, 폴리-L-락트산 수지, 폴리-D-락트산 수지, 폴리-L/D-락트산 수지와 같은 락트산 중합체 수지(락트산 호모폴리머) 외에, 글라이콜산, 하이드록시뷰틸카복실산과 같은 지방족 하이드록시카복실산, 글라이콜라이드, 뷰티로락톤, 카프로락톤과 같은 지방족 락톤, 에틸렌 글라이콜, 프로필렌 글라이콜, 뷰테인 다이올, 헥세인 다이올과 같은 지방족 다이올, 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리프로필렌 글라이콜, 폴리뷰틸렌 에터, 다이에틸렌 글라이콜, 트라이에틸렌 글라이콜, 에틸렌/프로필렌 글라이콜과 같은 폴리알킬렌 에터, 폴리뷰틸렌 카보네이트, 폴리헥세인 카보네이트, 폴리옥테인 카보네이트와 같은 지방족 폴리카보네이트, 석신산, 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 데케인 다이카복실산과 같은 지방족 다이카복실산 등과 락트산과의 공중합체 수지 등을 들 수 있다. 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.

한편, 폴리락트산계 수지로서는, 그의 중량평균분자량이 1 내지 30만 정도인 것이 바람직하고, 2 내지 20만 정도인 것이 보다 바람직하다.

한편, 제 2 수지(4)는, 제 1 수지(3)보다 늦게 분해된다. 즉, 제 2 수지(4)는, 제 1 수지(3)가 분해되어 분해물이 제거되는 탈지 조건에서는 실질적으로 분해되지 않고, 상기 탈지 조건과는 다른 탈지 조건에서 분해된다. 그리고, 본 실시형태에서는, 제 2 수지(4)는, 후술하는 제 2 탈지 공정에서 분해되어, 그 분해물이 제거되는 것이다.

이러한 제 1 수지(3)보다 늦게 분해되는 제 2 수지(4)의 구체예로서는, 예컨대 제 2 수지(4)의 열 분해 온도가 제 1 수지(3)의 융점보다 높은 것을 들 수 있다. 결합재(2)가 이러한 제 2 수지(4)를 함유함으로써 성형체(20) 중의 제 1 수지(3)와 제 2 수지(4)는 탈지 공정의 각각 다른 온도 영역에서 분해된다. 즉, 탈지 공정이 제 1 탈지 공정과, 그 후에 실시되는 제 2 탈지 공정으로 나누어져 있다. 그 때문에, 성형체(20) 중의 제 1 수지(3)와 제 2 수지(4)를 각각 선택적으로 분해하고, 제거(탈지)할 수 있다. 그 결과, 성형체(20)의 탈지의 진도를 제어할 수 있다. 또한, 보형성, 즉 치수 정밀도가 우수한 탈지체를 용이하고 또한 확실하게 얻을 수 있다.

또한, 이후에 상세히 설명하겠지만, 제 1 탈지 공정에서 제 1 수지(3)만을 분해하여, 분해물을 제거한 탈지체(이하, 「제 1 탈지체(30)」라 한다)는, 이 제 1 탈지체(30) 중의 입자끼리가 제 2 수지(4)에 결합하여 형성되어 있다. 그 때문에, 제 1 탈지체(30)는 전체적으로 인성을 가지면서도, 제 1 탈지체(30)의 경도는 소결체(50)만큼 높지 않다. 따라서, 이 제 1 탈지체(30)에 각종 기계 가공을 용이하게 실시할 수 있다.

제 2 수지(4)로서는 특별히 한정되지 않지만, 그의 중량평균분자량이 0.1 내지 40만 정도인 것이 바람직하고, 0.4 내지 30만 정도인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 제 2 수지(4)의 융점 및 점도가 최적의 것으로 되어, 성형체(20)의 형상의 안정성(보형성)의 추가적인 향상을 도모할 수 있다.

이러한 제 2 수지(4)로서는, 결합재(2)에 함유되는 제 1 수지(3)의 융점보다 열분해 온도가 높은 것이면 좋고, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산바이닐 공중합체와 같은 폴리올레핀계 수지, 폴리스타이렌계 수지, 폴리바이닐 알코올, 폴리바이닐 아세탈, 폴리아세트산바이닐과 같은 폴리바이닐계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리뷰틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 수지, 나일론 등의 폴리아마이드계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터계 수지, 또는 이들의 공중합체 등을 들 수 있 다. 제 2 수지(4)는, 이들 수지 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.

이들 수지 중에서도, 제 2 수지(4)로서는, 폴리스타이렌 및 폴리올레핀 중 적어도 1종을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이들 수지는, 탈지체 중에서의 결합 강도가 높다. 그 때문에, 이들 수지는 탈지체가 변형되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 이들 수지는, 유동성이 높고, 가열에 의해 분해되기 쉽다. 그 때문에, 성형체(20)를 용이하게 탈지할 수 있다. 그 결과, 치수 정밀도가 우수한 탈지체 및 소결체(50)를 보다 확실히 얻을 수 있다.

이러한 결합재(2)의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 어떠한 형태이어도 좋지만, 예컨대 분말상, 액상, 겔상 등을 들 수 있다.

한편, 조성물(10) 중에서의 결합재(2)의 함유율은 특별히 한정되지 않지만, 2 내지 40wt% 정도인 것이 바람직하고, 5 내지 30wt% 정도인 것이 보다 바람직하다. 결합재(2)의 함유율이 상기 범위내인 것에 의해, 우수한 성형성으로 성형체(20)를 형성할 수 있는 동시에, 성형체(20)의 밀도가 보다 높은 것으로 된다. 그 결과, 성형체(20)의 형상의 안정성 등을 특히 우수한 것으로 할 수 있다.

또한, 제 1 수지(3)보다 늦게 분해되는 제 2 수지(4)의 그 밖의 구체예로서는, 후술하는 제 2 탈지 공정에 있어서, 자외선 조사 처리를 실시함으로써 분해되는 수지나, 제 2 탈지 공정에 있어서, 산 함유 분위기에 접촉시킴으로써 분해되는 수지 등을 들 수 있다.

또한, 조성물(10)은 첨가제를 함유할 수도 있다.

이 첨가제는, 후술하는 제 2 탈지 공정에 있어서, 제 2 수지(4)와 동시에 분해되고, 분해물이 제거되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 결합재(2)는 첨가제가 갖는 기능을 발휘한다. 또한, 탈지체의 보형성이나 치수 정밀도에 악영향을 주는 일 없이 첨가제를 분해하여, 그 분해물을 제거할 수 있다.

여기서, 첨가제로서는, 예컨대 분산제(5)(윤활제), 가소제, 산화방지제 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 이들을 첨가함으로써 첨가제가 갖는 여러 기능을 조성물(10)에 발휘시킬 수 있다.

이 중, 분산제(5)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 분말(1)의 주위에 부착하여, 조성물(10) 중에서의 분말(1)의 분산성을 향상시키는 기능을 갖는 것이다. 즉, 조성물(10)이 분산제(5)를 함유함으로써 분말(1)이 제 1 수지(3) 및 제 2 수지(4)에 의해 균일하게 분산된다. 그 결과, 얻어지는 탈지체 및 소결체(50)는, 그 특성에 편차가 적고, 보다 균일한 것으로 된다.

또한, 분산제(5)는, 윤활제로서의 기능을 갖는다. 즉, 분산제(5)는, 후술하는 성형체 형성 공정에 있어서, 조성물(10)의 유동성을 높이는 기능을 갖고 있다. 이에 의해, 성형틀 내로의 충전성을 높여, 균일한 밀도의 성형체(20)를 얻는 것이 가능해진다.

분산제(5)로서는, 예컨대 스테아르산, 다이스테아르산, 트라이스테아르산, 리놀렌산, 옥테인산, 올레산, 팔미트산, 나프텐산과 같은 고급 지방산, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리말레산, 아크릴산-말레산 공중합체, 폴리스타이렌 설폰산 등의 음이온성 유기 분산제, 4급 암모늄염 등의 양이온성 유기 분산제, 폴리바이닐 알코올, 카복시메틸셀룰로스, 폴리에틸렌 글라이콜 등의 비이온성 유기 분산제, 인산 3칼슘 등의 무기계 분산제 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 분산제(5)로서는, 고급 지방산을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 고급 지방산은 분말(1)의 분산성을 특히 우수하게 할 수 있다.

또한, 고급 지방산은, 그의 탄소수가 16 내지 30인 것이 바람직하고, 16 내지 24인 것이 보다 바람직하다. 고급 지방산의 탄소수가 상기 범위내인 것에 의해, 조성물(10)의 성형성의 저하가 방지된다. 그 결과, 성형체(20) 및 탈지체는, 보형성이 우수한 것으로 된다. 또한, 탄소수가 상기 범위내인 것에 의해, 고급 지방산이 비교적 저온에서도 용이하게 분해될 수 있는 것으로 된다. 그 결과, 탈지체 및 소결체(50)의 생산 효율이 향상된다.

또한, 첨가제에 포함되는 가소제는, 조성물(10)에 유연성을 부여하고, 후술하는 성형체 형성 공정에서의 성형을 용이하게 하는 기능을 갖는 것이다.

가소제로서는, 예컨대 프탈산 에스터(예: 다이옥틸 프탈레이트(DOP), 다이에틸 프탈레이트(DEP), 다이뷰틸 프탈레이트(DBP)), 아디프산 에스터, 트라이멜리트산 에스터, 세바스산 에스터 등을 들 수 있다.

또한, 첨가제에 포함되는 산화방지제는, 결합재(2)를 구성하는 수지(제 1 수지(3), 제 2 수지(4))의 산화를 방지하는 기능을 갖는 것이다.

산화방지제로서는, 예컨대 장애 페놀계 산화방지제, 하이드라진계 산화방지제 등을 들 수 있다.

상기와 같은 각 성분을 포함하는 조성물(10)은, 예컨대 각 성분에 대응하는 분말(1)을 혼합함으로써 조제할 수 있다. 각 성분의 혼합은, 임의의 분위기 중에서 행할 수 있지만, 진공 또는 감압 상태하(예컨대, 3kPa 이하), 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스 중과 같은 비산화성 분위기 중에서 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 조성물(10) 중에 포함되는 금속 재료의 산화를 방지할 수 있다.

또한, 필요에 따라, 혼합 후에, 혼련 등을 행할 수도 있다. 이에 의해, 예컨대, 조성물(10)의 부피 밀도가 높아져, 조성의 균일성도 향상된다. 그 때문에, 성형체(20)를 보다 고밀도이고 균일성이 높은 것으로 할 수 있다. 그 결과, 탈지체 및 소결체(50)의 치수 정밀도도 향상된다.

조성물(10)의 혼련은, 가압 또는 쌍날개식 혼련기, 롤식 혼련기, 밴버리형 혼련기, 1축 또는 2축 압출기 등의 각종 혼련기를 이용하여 행할 수 있다. 이들 중, 특히 가압 니더식 혼련기를 이용하는 것이 바람직하다. 가압 니더식 혼련기는 조성물(10)에 높은 전단력을 부여할 수 있다. 그 때문에, 점도가 높은 조성물(10)을 보다 확실히 얻을 수 있다.

혼련 조건은, 이용하는 분말(1)의 조성이나 입경, 결합재(2)의 조성, 및 이들의 배합량 등의 여러 조건에 따라 다르다. 그 조건의 일례를 들면, 혼련 온도는 50 내지 200℃ 정도, 혼련 시간은 15 내지 210분 정도로 할 수 있다. 또한, 혼련시의 분위기는, 조성물(10)의 조제에서의 상기 혼합과 마찬가지로, 임의의 분위기 중에서 행할 수 있지만, 진공 또는 감압하(예컨대, 3kPa 이하), 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스 중과 같은 비산화성 분위기 중에서 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상술한 바와 같이, 조성물(10) 중에 포함되는 금속 재료의 산화를 방지할 수 있다.

또한, 혼련에 의해 수득된 혼련물(컴파운드)은, 필요에 따라, 분쇄되어 펠렛(소괴)화된다. 펠렛의 입경은, 예컨대 1 내지 10mm 정도가 된다.

혼련물의 펠렛화에는, 펠렛타이저 등의 분쇄 장치를 이용하여 행할 수 있다.

<탈지체 및 소결체의 제조>

다음으로, 조성물(본 발명의 성형체 형성용 조성물)(10)을 이용하여 본 발명의 탈지체 및 본 발명의 소결체를 제조하는 방법을 도 1에 나타내는 공정도에 따라서 설명한다. 한편, 조성물(10)은, 이하에서 설명하는 바와 같은 탈지체를 제조하는 방법에 사용되는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 3은, 본 발명의 성형체 형성용 조성물을 성형하여 이루어진 성형체를 모식적으로 나타내는 종단면도이고, 도 4는 본 실시형태에서 수득된 제 1 탈지체를 모식적으로 나타내는 종단면도이고, 도 5는 본 실시형태에서 수득된 제 2 탈지체를 모식적으로 나타내는 종단면도이고, 도 6은 본 발명의 소결체를 모식적으로 나타내는 종단면도이고, 도 7은 본 실시형태에서 이용하는 연속 노를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 1에 나타내는 소결체의 제조방법은, 조성물(10)을 소정의 형상으로 성형하여, 성형체를 얻는 성형체 형성 공정[A]과, 수득된 성형체를 고 오존 함유 분위기에 노출시킴으로써, 제 1 수지(3)를 분해하고, 성형체 중으로부터 제 1 수지(3)의 분해물을 제거하여 제 1 탈지체를 얻는 제 1 탈지 공정[B]과, 수득된 제 1 탈지 체를 저 오존 함유 분위기에 노출시켜 중간 탈지체를 얻는 중간 공정[C]과, 수득된 중간 탈지체를 가열함으로써 제 2 수지(4)를 분해하고, 중간 탈지체 중으로부터 제 2 수지(4)의 분해물을 제거하고, 제 2 탈지체를 얻는 제 2 탈지 공정[D]과, 수득된 제 2 탈지체를 소결함으로써 소결체를 얻는 소결 공정[E]을 갖는다.

여기서, 소결체의 제조방법을 설명하는 데 앞서서, 성형체에 탈지·소결을 실시하는 데 사용되는, 도 7에 나타내는 노에 대하여 설명한다.

본 발명의 성형체 형성용 조성물을 성형하여 이루어진 성형체(20)를 탈지하여, 수득된 탈지체를 소결하는 경우에는, 임의의 노를 이용하여 행하여도 좋으며, 예컨대 연속 탈지 소결로, 배치식 탈지로·소결로 등을 이용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 연속 탈지 소결로(이하, 생략하여 「연속 노」하고 한다)(100)를 이용하여 행하는 경우를 예로 설명한다.

도 7에 나타내는 연속 노(100)는, 내부에, 서로 연통하여 이루어진 4개의 존(공간)(110, 120, 130, 140)을 갖추고 있다.

이들 각 존(110, 120, 130, 140) 내에는, 성형체(20), 제 1 탈지체(30), 중간 탈지체, 제 2 탈지체(40), 소결체(50) 등의 워크피스(90)를 반송하는 컨베이어(150)가 연속하여 설치되어 있다. 즉, 연속 노(100)는, 각 존(110, 120, 130, 140) 안에 각각 워크피스(90)를 통과시킴으로써, 제 1 탈지 공정[B], 중간 공정[C], 제 2 탈지 공정[D], 및 소결 공정[E]을 연속하여 행할 수 있다. 그리고, 이 컨베이어(150)에 의해, 노 입구(101)로부터 워크피스(90)를 노 내에 도입할 수 있다. 노 내에 도입된 워크피스(90)는 존(110), 존(120), 존(130) 및 존(140)을 순차적으로 통과한다. 그리고, 노 출구(102)로부터 워크피스(90)를 노 밖으로 꺼낼 수 있다. 이에 의해, 복수의 워크피스(90)를 연속적으로 처리하여 소결체(50)를 제조할 수 있기 때문에, 소결체(50)의 제조 효율을 높일 수 있다. 또한, 연속 노(100)는, 소결체(50)의 제조 도중에서, 워크피스(90)가 대기에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 연속 노(100)는, 워크피스(90)와 대기와의 접촉에 의해서, 워크피스(90) 중에 포함되는 금속 재료가 산화되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

각 존(110, 120, 130, 140)에는, 각각 독립적으로, 각 존 내의 워크피스(90)를 소정의 온도로 가열할 수 있는 히터(160)가 설치되어 있다. 또한, 각 존(110, 120, 130, 140)에는, 연속 노(100)의 길이 방향에 따라 복수의 히터(160)가 설치되어 있다. 각 히터(160)는, 각각 히터(160)의 출력을 조정하는 출력 조정기(165)에 접속되어 있다. 그리고, 출력 조정기(165)는, 각 히터(160)의 출력을 협조 제어한다. 그 결과, 각 존에 있어서 소정 패턴의 온도 구배를 형성할 수 있게 된다.

또한, 각 존(110, 120, 130, 140)에는, 각 존(110, 120, 130, 140) 내에 소정의 가스를 공급하는 노즐(170)이 설치되고 있다. 또한, 각 존(110, 120, 130, 140)에는, 연속 노(100)의 길이 방향에 따라 복수의 노즐(170)이 설치되어 있다. 각 노즐(170)은, 각각, 배관을 통해서 가스 공급원(175)에 접속되어 있다. 그리고, 각 노즐(170)은, 각각, 가스 공급원(175)으로부터 발생한 다른 종류의 가스를 각 존 내에 소정의 유량으로 공급 가능하도록 되어 있다.

한편, 본 실시형태에서는, 존(110)의 오존 농도가, 도 7의 그래프에 나타낸 바와 같이, 존(110) 내에서 거의 일정하게 되어 있다.

또한, 존(110)과 존(120)과의 간극, 및, 존(120)과 존(130)과의 간극에는, 각각 상기 각 간극 중의 가스를 노 밖으로 배출하는 배기 수단(115, 125)이 설치되어 있다. 이 배기 수단(115, 125)의 작동에 의해, 존(110)과 존(120)과의 사이, 및, 존(120)과 존(130)과의 사이에서, 각각의 가스의 혼재를 방지할 수 있다. 즉, 각 존(110, 120, 130, 140)에 있어서, 각각 가스의 성분이 본의 아니게 변화되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 7에 나타내는 연속 노(100)는, 평면 시야에서 직선상을 하고 있지만, 도중에서 굴절되어 있을 수도 있다.

이하, 도 1에 나타내는 각 공정에 대하여 순차적으로 설명한다.

[A] 성형체 형성 공정

우선, 조성물(10)을 혼련하여 이루어진 혼련물 또는 이 혼련물로부터 과립화된 펠렛을 소정의 형상으로 성형한다. 그 결과, 도 3에 나타내는 바와 같은 성형체(20)를 얻는다.

성형체(20)의 형성은, 예컨대 사출 성형법, 압출 성형법, 압축 성형법(프레스 성형법), 캘린더링 성형법 등의 각종 성형법에 의해 행할 수 있다. 예컨대, 성형체(20)의 형성이 압축 성형법에 의해 행해지는 경우, 성형 압력은 5 내지 100MPa 정도인 것이 바람직하다.

이러한 각종 성형법 중에서도, 성형체(20)는 사출 성형법 또는 압출 성형법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

사출 성형법은, 혼련물 또는 펠렛을 사출 성형기에 의해 사출 성형하여, 원하는 형상, 치수의 성형체(20)를 형성함으로써 행해진다. 사출 성형법의 경우, 성형틀의 선택에 따라 복잡하고 미세한 형상의 성형체(20)도 용이하게 형성할 수 있다.

사출 성형법의 성형 조건으로서는, 이용하는 분말(1)의 조성이나 입경, 결합재(2)의 조성, 및 이들의 배합량 등의 여러 가지 조건에 따라 다르다. 그 일례를 들면, (혼련물 또는 펠렛의) 재료 온도는, 바람직하게는 80 내지 210℃ 정도, 사출압력은, 바람직하게는 2 내지 15MPa(20 내지 150kgf/cm²) 정도가 된다.

또한, 압출 성형법은, 혼련물 또는 펠렛을 압출 성형기에 의해 압출 성형하고, 원하는 길이로 절단하여, 성형체(20)를 형성함으로써 행해진다. 압출 성형법의 경우, 성형틀의 선택에 따라 원하는 압출면 형상을 갖는 주상 또는 판상의 성형체(20)를, 특히 용이하고 또한 저렴하게 형성할 수 있다.

압출 성형법의 성형 조건으로서는, 이용하는 분말(1)의 조성이나 입경, 결합재(2)의 조성, 및 이들의 배합량 등의 여러 조건에 따라 다르다. 그 일례를 들면, (혼련물 또는 펠렛의) 재료 온도는, 바람직하게는 80 내지 210℃ 정도, 압출 압력은, 바람직하게는 1 내지 10MPa(10 내지 100kgf/cm²) 정도가 된다.

한편, 형성되는 성형체(20)의 형상 및 치수는, 이후의 각 탈지 공정, 중간 공정 및 소결 공정에서의 성형체(20)의 수축분 등을 전망하여 결정된다.

[B] 제 1 탈지 공정

다음으로, 성형체 형성 공정에서 수득된 성형체(20)를, 연속 노(100)의 컨베이어(150)에 싣는다. 다음으로, 컨베이어(150)에 의해, 성형체(20)를 존(110)으로 반송한다. 그리고, 존(110)을 통과시키면서, 성형체(20)를 후술하는 중간 공정에서의 분위기보다 상대적으로 오존 농도가 높은 고 오존 함유 분위기에 노출시킨다. 이에 의해, 성형체(20) 중에서 제 1 수지(3)를 분해하여, 분해물을 제거한다. 그 결과, 도 4에 나타내는 바와 같은 제 1 탈지체(30)를 얻는다.

상술한 바와 같이, 제 1 수지(3)는 오존과 접촉함으로써 비교적 저온에서 분해된다. 그리고, 그 분해물은 가스 상태로, 용이하고 또한 빠르게 성형체(20) 중에서 제거(탈지)된다. 한편, 제 2 수지(4) 및 첨가제는, 제 1 수지(3)보다 늦게 분해된다. 그 때문에, 일부가 분해되는 경우가 있지만, 거의 분해되지 않는다. 즉, 제 2 수지(4)의 일부는 성형체(20) 중에 잔존한다. 이에 의해, 얻어지는 제 1 탈지체(30)의 보형성을 유지할 수 있다. 또한, 탈지 공정 전체에서 요하는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 오존은 부식성을 갖지 않기 때문에, 제 1 탈지 공정을 행하는 설비에 부식 등이 생기기 어렵다. 그 때문에, 오존을 이용한 제 1 탈지 공정은, 설비의 유지·관리가 용이하고 또한 저비용으로 된다고 하는 이점도 갖는다.

또한, 이 때, 제 1 수지(3)의 분해물이 성형체(20)의 내부로부터 외부로 방출된다. 이에 따라, 제 1 탈지체(30) 중의 상기 분해물이 통과한 자리에 매우 작은 유로(31)가 형성된다. 이 유로(31)는, 후술하는 제 2 탈지 공정에 있어서, 제 2 수지(4) 및 첨가제의 각 분해물이 성형체(20)의 외부로 방출될 때의 유로로 되어 얻는 것이다.

또한, 이 유로(31)는, 제 1 수지(3)가 오존에 접촉하여 분해함으로써 형성된다. 그 때문에, 유로(31)는, 성형체(20)의 외표면으로부터 내부로 향하여 순차적으로 형성되는 것이다. 이 때문에, 유로(31)는, 필연적으로 외부 공간과 연통한 것이 된다. 그 결과, 후술하는 제 2 탈지 공정에 있어서, 유로(31)는 제 2 수지(4) 및 첨가제의 각 분해물을 확실히 외부로 방출할 수 있게 된다.

본 공정에서 이용하는 고 오존 함유 분위기는, 상술한 바와 같이, 후술하는 중간 공정에 있어서 이용하는 저 오존 함유 분위기보다도, 상대적으로 오존 농도가 높은 분위기이다. 이 고 오존 함유 분위기는, 오존 이외에, 예컨대 대기, 산소와 같은 산화성 가스, 질소, 헬륨, 아르곤과 같은 불활성 가스, 또는 이들의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 혼합 가스 등을 함유하고 있을 수 있다. 이 중, 고 오존 함유 분위기는, 오존 이외에 불활성 가스를 함유하는 분위기가 바람직하고, 질소를 주성분으로 하는 불활성 가스를 함유하는 분위기가 보다 바람직하다. 불활성 가스는 분말(1)을 구성하는 재료와 반응하기 어렵다. 그 때문에, 불활성 가스는, 분말(1)이 본의 아니게 화학 반응 등에 의해 변질·열화되는 것을 방지한다. 또한, 질소는 비교적 저렴하기 때문에 제 1 탈지 공정의 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 고 오존 함유 분위기 중의 오존 농도는, 50 내지 10000ppm 정도인 것이 바람직하고, 80 내지 8000ppm 정도인 것이 보다 바람직하고, 100 내지 5000ppm 정도인 것이 더욱 바람직하다. 오존 농도가 상기 범위내의 값인 것에 의해, 효율적이고 확실히 제 1 수지(3)를 분해하여, 분해물을 제거할 수 있다. 한편, 오존 농도가 상기 상한치를 넘어도, 오존에 의한 제 1 수지(3)의 분해 효율의 증대는 기 대할 수 없다.

또한, 이러한 제 1 탈지 공정은, 성형체(20)의 주위에 새로운 고 오존 함유 가스를 공급하고, 성형체(20)로부터 제 1 수지(3)의 분해물을 배출하면서 성형체(20)의 탈지를 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 성형체(20)의 주위에서, 탈지의 진행에 따라 성형체(20)로부터 방출되는 분해물의 가스의 농도가 상승한다. 그 결과, 오존에 의한 제 1 수지(3)의 분해의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이 때, 공급하는 고 오존 함유 가스의 유량은, 존(110)의 용적에 따라 적절히 설정되며, 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 30m³/h 정도인 것이 바람직하고, 3 내지 20m³/h 정도인 것이 보다 바람직하다.

또한, 이러한 고 오존 함유 분위기 내의 온도는 제 1 수지(3)의 융점(열분해 온도)에 따라 다르지만, 20 내지 190℃ 정도인 것이 바람직하고, 40 내지 170℃ 정도인 것이 보다 바람직하다. 고 오존 함유 분위기의 온도가 상기 범위내의 값인 것에 의해, 보다 용이하고 또한 빠르게 제 1 수지(3)의 분해·제거를 행할 수 있다. 또한, 제 2 수지(4)의 현저한 연화를 피할 수 있기 때문에, 제 1 탈지체(30)의 보형성의 저하를 방지할 수 있다. 그 결과, 최종적으로 얻어지는 소결체(50)의 치수 정밀도의 저하를 보다 확실히 방지할 수 있다.

한편, 특히, 제 1 수지(3)가 폴리에터계 수지를 주성분으로 하는 것인 경우, 고 오존 함유 분위기 내의 온도는 20 내지 180℃ 정도인 것이 바람직하고, 40 내지 160℃ 정도인 것이 보다 바람직하다.

또한, 특히, 제 1 수지(3)가 지방족 탄산 에스터계 수지를 주성분으로 하는 것인 경우, 고 오존 함유 분위기 내의 온도는 50 내지 190℃ 정도인 것이 바람직하고, 70 내지 170℃ 정도인 것이 보다 바람직하다.

또한, 제 1 탈지 공정에서 탈지 시간은 특별히 한정되지 않지만, 제 1 수지(3)의 함유율이나 고 오존 함유 분위기의 온도 등에 따라 적절히 설정된다. 이 탈지 시간은 1 내지 30시간 정도인 것이 바람직하고, 3 내지 20시간 정도인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 효율적이고 확실하게 제 1 수지(3)를 분해하고, 분해물을 제거할 수 있다.

한편, 탈지체 및 소결체(50)의 제조방법은, 필요에 따라, 본 공정 이후에 가공 공정을 가질 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 공정에서 제 1 수지(3)만을 분해하여, 분해물을 제거하여 얻어지는 제 1 탈지체(30)에는, 각종 기계 가공을 용이하게 실시할 수 있다. 이 가공은, 소결체(50)를 제조한 후에 가공하기 어려운 재료, 즉 W나 Mo와 같은 고경도 금속 재료 등으로 구성된 제 1 탈지체(30)에 대하여 적합하게 적용된다.

[C] 중간 공정

다음으로, 제 1 탈지 공정에서 수득된 제 1 탈지체(30)를 컨베이어(150)에서 존(120)으로 반송한다. 그리고, 존(120)을 통과시키면서, 제 1 탈지체(30)를 상기 고 오존 함유 분위기보다 오존 농도가 낮은 저 오존 함유 분위기에 노출시킨다.

여기서, 제 1 탈지 공정에서 수득된 제 1 탈지체(30)에 있어서는, 형성된 유 로(31) 중에, 오존 농도가 높은 고 오존 함유 가스가 잔존하고 있다. 오존(O₃)은, 3개의 산소 원자 중, 하나의 산소 원자를 다른 물질에 부여하여 산소 분자(O₂)가 되는 성질을 갖는다. 즉, 오존은 산화 작용이 매우 강한 물질이다. 따라서, 유로(31)에 잔존한 고농도의 오존은, 제 1 탈지체(30) 중의 금속 재료를 현저히 산화시킬 우려가 있다. 특히, 유로(31)에 고농도의 오존이 잔존한 상태에서, 제 1 탈지체(30)를 제 2 탈지 공정이나 소결 공정으로 이행시킨 경우에는, 제 2 탈지 공정이나 소결 공정에서의 열에 의해 이러한 산화 작용이 보다 현저해진다.

이렇게 하여 금속 재료가 산화되면, 최종적으로 얻어지는 소결체(50) 중에 금속 산화물이 잔존한다. 이에 의해, 소결체(50)의 특성(예컨대, 기계적 특성, 전기적 특성, 화학적 특성 등)을 저하시키는 것이 염려된다. 구체적으로는, 금속 산화물이 소결체(50)의 인성이나 도전성을 저하시킬 우려가 있다.

이 때문에, 본 실시형태의 탈지체 및 소결체(50)의 제조방법은, 제 1 탈지체(30)를 저 오존 함유 분위기에 노출시키는 중간 공정을 갖고 있다.

이 중간 공정에서는, 유로(31)에 잔존한 고 오존 함유 가스가 저 오존 함유 가스(또는 오존을 함유하지 않는 가스)로 치환된다. 이에 의해, 제 1 탈지체(30) 중의 금속 재료와 오존과의 접촉 빈도가 감소한다. 그 결과, 금속 재료의 산화가 억제되어, 소결체(50) 중의 금속 산화물의 잔존량을 억제할 수 있다.

또한, 소결시에 이물질로 되어 수득되는 금속 산화물의 함유가 억제된다. 그 때문에, 소결성이 향상되어, 보다 치밀한 소결체(50)가 얻어진다.

여기서, 저 오존 함유 분위기 중의 오존 농도는, 고 오존 함유 분위기 중의 오존 농도보다 낮으면 좋지만, 가능한 한 낮은 것이 바람직하다.

구체적으로는, 저 오존 함유 분위기 중의 오존 농도는, 고 오존 함유 분위기 중의 오존 농도에 따라 다르지만, 500ppm 이하인 것이 바람직하고, 50ppm 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 제 1 탈지체(30) 중의 금속 재료의 산화를 보다 확실히 억제할 수 있다.

또한, 저 오존 함유 분위기 중에는, 실질적으로 오존이 함유되지 않는 것이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 유로(31)로부터 오존을 거의 배제할 수 있기 때문에, 금속 재료의 산화를 확실히 방지할 수 있다. 그 때문에, 최종적으로 얻어지는 소결체(50) 중에 금속 산화물이 잔존하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 특히 기계적 강도(인성 등)가 우수한 소결체(50)가 얻어진다.

한편, 저 오존 함유 분위기 중에는, 오존 이외에, 예컨대 수소와 같은 환원성 가스, 또는 질소, 헬륨, 아르곤과 같은 불활성 가스 등의 비산화성 가스를 함유할 수 있다. 저 오존 함유 분위기 중에는, 이들 가스의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 혼합 가스 등을 함유할 수도 있다. 이 혼합 가스는, 특히 비산화성 가스를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 본 공정에서의 금속 재료의 산화를 특히 확실히 억제할 수 있다.

이 때, 존(120)에 공급되는 저 오존 함유 가스의 유량은 특별히 한정되지 않지만, 존(120)의 용적에 따라 적절히 설정된다. 구체적인 저 오존 함유 가스의 유 량은 0.5 내지 30m³/h 정도인 것이 바람직하고, 1 내지 20m³/h 정도인 것이 보다 바람직하다.

또한, 저 오존 함유 분위기 내의 온도는, 제 1 탈지 공정에서의 고 오존 함유 분위기 내의 온도보다 낮은 것이 바람직하다. 이에 의해, 유로(31) 중에 존재하는 저 오존 함유 분위기 중의 오존의 산화 작용을 보다 저하시켜, 제 1 탈지체(30) 중의 금속 재료의 산화를 더욱 억제할 수 있다.

구체적으로는, 저 오존 함유 분위기 내의 온도는 고 오존 함유 분위기 내의 온도에 따라 다르지만, 5 내지 180℃ 정도인 것이 바람직하고, 10 내지 120℃ 정도인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 저 오존 함유 분위기 중의 오존의 산화 작용을 보다 확실히 억제할 수 있다. 또한, 제 1 탈지체(30)에 급격한 온도 변화가 가해지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제 1 탈지체(30)를 저 오존 함유 분위기에 노출시키는 시간은 가능한 한 긴 편이 좋지만, 0.1 내지 5시간 정도인 것이 바람직하고, 0.5 내지 3시간 정도인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 유로(31)에 잔존한 고농도의 오존을 저 오존 함유 가스로 필요 충분하게 치환할 수 있다.

이상과 같이 하여, 제 1 탈지체(30)의 유로(31) 중의 고 오존 함유 가스를 저 오존 함유 가스로 치환하여 이루어진 중간 탈지체를 얻는다.

[D] 제 2 탈지 공정

다음으로, 중간 공정에서 수득된 중간 탈지체를 컨베이어(150)에서 존(130) 으로 반송한다. 그리고, 존(130)을 통과시키면서 중간 탈지체를 가열한다. 이에 의해, 중간 탈지체 중에서 제 2 수지(4) 및 첨가제(예컨대, 분산제(5))를 분해하여, 분해물을 제거할 수 있다. 그 결과, 도 5에 나타내는 바와 같은 제 2 탈지체(40)를 얻는다.

가열에 의해 분해된 제 2 수지(4)(및 첨가제)는, 제 1 탈지 공정에 있어서 형성된 유로(31)를 통과하여, 중간 탈지체의 외부로 방출된다. 그 결과, 용이하고 또한 빠르게 중간 탈지체의 탈지가 행해진다. 즉, 제 2 탈지체(40)가 용이하고 또한 빠르게 얻어진다. 이에 의해, 제 2 탈지체(40)의 내부에 다량의 제 2 수지(4)나 첨가제가 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제 2 수지(4) 및 첨가제의 분해물이 유로(31)를 통과하여 중간 탈지체의 외부로 방출되기 때문에, 제 2 수지(4)나 첨가제의 분해물이 중간 탈지체의 내부에 가둬지는 것이 억제된다. 이 때문에, 얻어지는 제 2 탈지체(40)에서의 변형이나 균열 등의 발생을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 탈지 공정 전체에서 요하는 시간을 단축시킬 수 있다. 그 결과, 치수 정밀도나 기계적 강도 등의 특성이 우수한 제 2 탈지체(40) 및 소결체를 얻을 수 있다.

한편, 중간 탈지체 중의 유로(31)는, 후술하는 소결 공정에 있어서 소멸하거나, 또는 매우 미소한 공공(空孔)(포어)으로서 잔존한다. 이 때문에, 얻어지는 소결체(50)는 밀도가 특히 높은 것이 된다. 한편, 소결체(50)의 미적 외관의 저하, 기계적 강도의 저하 등의 문제가 생길 염려는 매우 적어진다.

본 공정(제 2 탈지 공정)을 행하는 분위기는 특별히 한정되지 않지만, 수소와 같은 환원성 가스 분위기, 질소, 헬륨, 아르곤과 같은 불활성 가스 분위기, 감 압 분위기(진공) 등을 들 수 있다.

특히, 본 공정을 행하는 분위기는, 환원성 가스를 주성분으로 하는 환원성 가스 분위기인 것이 바람직하다. 본 공정은 비교적 고온하에서 행해지지만, 환원성 가스를 주성분으로 하는 분위기 하에 있으면, 중간 탈지체 중의 금속 재료의 산화를 확실히 방지할 수 있다. 또한, 제 2 수지(4) 및 첨가제를 분해하여, 그 분해물을 제거할 수 있다.

또한, 분위기의 온도는 제 1 탈지 공정에서의 분위기의 온도보다 높으면 좋다. 또한, 분위기의 온도는 제 2 수지(4)나 첨가제의 조성에 따라 약간 다르지만, 180 내지 600℃ 정도인 것이 바람직하고, 250 내지 550℃ 정도인 것이 보다 바람직하다. 분위기의 온도가 상기 범위내의 값인 것에 의해, 효율적이고 확실하게 제 2 수지(4) 및 첨가제를 분해하고, 그 분해물을 제거할 수 있다. 이에 반해, 분위기의 온도가 상기 하한치 미만이면, 제 2 수지(4) 및 첨가제를 분해하고, 그 분해물을 제거하는 효율이 저하될 우려가 있다. 또한, 분위기의 온도가 상기 상한치를 넘어도, 제 2 수지(4) 및 첨가제의 분해의 속도는 거의 향상되지 않는다.

또한, 제 2 탈지 공정에서의 탈지 시간은 특별히 한정되지 않지만, 제 2 수지(4) 및 첨가제의 조성이나 함유율, 분위기의 온도 등에 따라 적절히 설정된다. 구체적인 탈지 시간은 0.5 내지 10시간 정도인 것이 바람직하고, 1 내지 5시간 정도인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 효율적이고 확실하게 제 2 수지(4) 및 첨가제를 분해하여, 그 분해물을 제거(탈지)할 수 있다.

한편, 본 공정은, 필요에 따라 행하면 좋다. 예컨대, 조성물(10) 중에 제 2 수지(4) 및 첨가물을 함유하지 않는 경우는, 본 공정은 생략할 수도 있다. 이 경우, 제 1 탈지 공정 및 중간 공정을 거쳐 탈지체를 얻을 수 있다.

[E] 소결 공정

다음으로, 제 2 탈지 공정에서 수득된 제 2 탈지체(40)를 컨베이어(150)에서 존(140)으로 반송한다. 그리고, 존(140)을 통과시키면서, 제 2 탈지체(40)를 가열한다.

제 2 탈지체(40)를 가열하면, 내부의 분말(1)은 접하고 있는 분말(1)끼리의 계면에서 서로 확산이 일어난다. 이에 의해, 분말(1)은 입자 성장하여, 결정립으로 된다. 그 결과, 전체로서 치밀한 소결체(50)가 얻어진다. 고밀도 및 저공공율인 도 6에 나타내는 바와 같은 소결체(50)가 얻어진다.

소결 공정에서의 소결 온도는 분말(1)을 구성하는 재료의 조성 등에 따라 약간 다르지만, 예컨대 900 내지 1600℃ 정도인 것이 바람직하고, 1000 내지 1500℃ 정도인 것이 보다 바람직하다. 소결 온도가 상기 범위내의 값인 것에 의해, 분말(1)의 확산, 입자 성장이 최적화된다. 그 결과, 우수한 특성(기계적 강도, 치수 정밀도, 외관 등)을 갖는 소결체(50)를 얻을 수 있다.

한편, 소결 공정에서의 소결 온도는, 상술한 범위 내 또는 범위 밖에서, 경시적으로 변동(상승 또는 하강)할 수도 있다.

소결 시간은 0.5 내지 7시간 정도인 것이 바람직하고, 1 내지 4시간 정도인 것이 보다 바람직하다.

또한, 소결을 행하는 분위기는 특별히 한정되지 않지만, 분말(1)을 구성하는 금속 재료의 조성에 따라서도 적절히 선택된다. 예컨대, 소결 분위기는 수소와 같은 환원성 가스 분위기, 질소, 헬륨, 아르곤과 같은 불활성 가스 분위기, 이들 각 분위기를 감압한 감압 분위기, 또는 이들 각 분위기를 가압한 가압 분위기 등을 들 수 있다.

이 중, 소결을 행하는 분위기는 환원성 가스 분위기인 것이 바람직하다. 환원성 가스 분위기에 의하면, 제 2 탈지체(40) 중의 금속 재료를 산화시키는 일 없이 소결시킬 수 있다. 또한, 감압 분위기를 형성하기 위한 배기 펌프 등도 불필요하기 때문에, 소결 공정에 드는 비용의 저감을 도모할 수 있다.

한편, 감압 분위기의 경우, 그의 압력은 특별히 한정되지 않지만, 3kPa(22.5Torr) 이하인 것이 바람직하고, 2kPa(15Torr) 이하인 것이 보다 바람직하다.

한편, 가압 분위기의 경우도, 그의 압력은 특별히 한정되지 않지만, 110 내지 1500kPa 정도인 것이 바람직하고, 200 내지 1000kPa 정도인 것이 보다 바람직하다.

한편, 소결을 행하는 분위기는 소결 공정의 도중에서 변화할 수도 있다. 예컨대, 최초에 3kPa 정도의 감압 분위기로 하고, 도중에서 상기와 같은 불활성 분위기로 바꿀 수 있다.

또한, 소결 공정은, 2단계 또는 그 이상으로 나누어 행할 수도 있다. 이에 의해, 제 2 탈지체(40)(분말(1))의 소결의 효율이 향상되고, 보다 짧은 소결 시간으로 소결을 행할 수 있다.

또한, 소결 공정은 전술한 제 2 탈지 공정과 연속하여 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제 2 탈지 공정은 소결 전 공정을 겸할 수 있다. 그 결과, 제 2 탈지체(40)에 예열을 주어, 제 2 탈지체(40)(분말(1))를 보다 확실히 소결시킬 수 있다.

이상과 같이 하여, 금속 산화물의 함유량이 적고, 또한 우수한 특성을 갖는 소결체(50)를 안전하고 용이하게 또한 저렴하게 제조할 수 있다.

다음으로, 본 실시형태에서 이용하는 연속 노의 다른 구성예에 대하여 설명한다.

도 8은 본 실시형태에서 이용하는 연속 노의 다른 구성예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

이하, 도 8에 나타내는 연속 노(200)에 대하여 설명하지만, 도 7에 나타내는 연속 노(100)와의 다른 점을 중심으로 설명하고, 같은 사항에 관해서는 그 설명을 생략한다.

연속 노(200)는, 존(110) 내의 고 오존 함유 분위기 중의 오존 농도의 설정이 다른 것 외에는, 도 7에 나타내는 연속 노(100)와 동일하다.

즉, 도 8에 나타내는 연속 노(200)에서는, 존(110)의 내부에 있어, 워크피스(90)의 진행 방향에 따라 오존 농도가 연속적으로 변화되고 있다.

도 8에, 존(110) 내의 오존(O₃) 농도의 분포를 나타내는 그래프를 나타낸다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 존(110)에서는, 워크피스(90)의 진행 방향 전방을 향하여, 존(110)의 도중에서부터 오존 농도가 낮아지고 있다. 즉, 존(110) 내는, 노 입구 측에 설치되고 상대적으로 오존 농도가 높은 고 오존 함유 분위기의 영역(H)과, 존(120) 측에 설치되고 고 오존 함유 분위기보다 오존 농도가 낮은 저 오존 함유 분위기의 영역(L)으로 나누어져 있다.

한편, 이와 같이 존(110) 내에서 오존 농도에 구배를 주는 경우, 예컨대 존(110)에 설치된 복수의 노즐(170) 중, 영역(H)에 대응하는 노즐(170)로부터 공급하는 가스의 종류와 유량을, 영역(L)에 대응하는 노즐(170)로부터 공급하는 가스의 종류와 유량과 다르게 하면 바람직하다.

다음으로, 상기와 같은 연속 노(200)를 이용하여 소결체를 제조하는 방법에 대하여 각 공정을 순차적으로 설명한다.

[A] 성형체 형성 공정

우선, 상술한 성형체 형성 공정과 같이 하여, 도 3에 나타내는 바와 같은 성형체(20)를 얻는다.

[B] 제 1 탈지 공정

다음으로, 성형체 형성 공정에서 수득된 성형체(20)를 연속 노(200)의 컨베이어(150)에 실어, 존(110)으로 반송한다. 그리고, 존(110) 내의 영역(H)을 통과시키면서, 성형체(20)를 고 오존 함유 분위기에 노출시킨다. 이에 의해, 상술한 제 1 탈지 공정과 같이 하여, 성형체(20) 중에서 제 1 수지(3)를 분해하여, 그 분해물을 제거할 수 있다. 그 결과, 도 4에 나타내는 바와 같은 제 1 탈지체(30)를 얻는다.

[C1] 중간 공정(1회째)

다음으로 제 1 탈지 공정에서 수득된 제 1 탈지체(30)를 컨베이어(150)에서 존(110) 내의 영역(L)으로 반송한다. 그리고, 영역(L)을 통과시키면서, 제 1 탈지체(30)를 저 오존 함유 분위기에 노출시킨다. 이에 의해, 상술한 중간 공정과 같이 하여, 제 1 탈지체(30)의 유로(31) 중에 잔존한 고 오존 함유 가스를 저 오존 함유 분위기 가스로 치환한다.

[C2] 중간 공정(2회째)

다음으로, 1회째의 중간 공정을 거친 제 1 탈지체(30)를 컨베이어(150)에서 존(120) 내로 반송한다. 그리고, 존(120) 내를 통과시키면서, 상기 제 1 탈지체(30)를 실질적으로 오존을 함유하지 않는 분위기에 노출시킨다. 이에 의해, 제 1 탈지체(30)의 유로(31) 중에 잔존한 오존을 거의 제거할 수 있다. 그 결과, 중간 탈지체를 얻을 수 있다.

[D] 제 2 탈지 공정

다음으로, 중간 공정에서 수득된 중간 탈지체를 컨베이어(150)에서 존(120) 내로 반송한다. 그리고, 존(120) 내를 통과시키면서, 중간 탈지체를 가열한다. 이에 의해, 상술한 제 2 탈지 공정과 같이 하여, 중간 탈지체 중에서 제 2 수지(4) 및 첨가제(예컨대, 분산제(5))를 분해하여, 그 분해물을 제거할 수 있다. 그 결과, 도 5에 나타내는 바와 같은 제 2 탈지체(40)를 얻는다.

[E] 소결 공정

다음으로, 제 2 탈지 공정에서 수득된 제 2 탈지체(40)를 컨베이어(150)에서 존(130) 내로 반송한다. 그리고, 존(130) 내를 통과시키면서, 제 2 탈지체(40)를 가열한다. 이에 의해, 상술한 소결 공정과 같이 하여, 제 2 탈지체(40)를 소결시킨다. 그 결과, 도 6에 나타내는 바와 같은 소결체(50)가 얻어진다.

한편, 연속 노(200)에서는, 하나의 존(110) 내에서 제 1 탈지 공정과 중간 공정을 연속하여 행한다. 이에 의해, 존(110) 내의 분위기는, 고 오존 함유 분위기로부터 저 오존 함유 분위기로 연속적으로 변화된다. 이 때, 고 오존 함유 분위기에 노출된 성형체(20) 중의 제 1 수지(3)가 분해되고, 그 분해물이 제거된다. 이에 의해, 제 1 수지(3)로 덮여 있었던 금속 재료의 분말(1)이 서서히 노출된다. 이 노출에 따라 분말(1)이 서서히 오존에 노출된다. 이와 같이, 연속 노(200)에서는, 존(110) 내의 분위기가 고 오존 함유 분위기로부터 저 오존 함유 분위기로 변화되고 있다. 그 때문에, 노출한 분말(1)이 오존에 노출되는 빈도가 더욱 억제된다. 그 결과, 분말(1)을 구성하는 금속 재료의 산화를 특히 억제할 수 있다.

또한, 하나의 존(110) 내에서 제 1 탈지 공정과 중간 공정을 연속함으로써 이들의 공정을 보다 단시간에서 행할 수 있다.

또한, 중간 공정을 2회로 나눔으로써, 제 1 탈지체(30)의 유로(31) 중에 잔존한 오존을 보다 확실히 제거할 수 있다.

이상과 같은 연속 노(200)를 이용한 소결체(50)의 제조방법에 있어서도, 연속 노(100)를 이용한 소결체(50)의 제조방법의 경우와 같은 작용·효과가 얻어진다.

다음으로, 본 실시형태에서 이용하는 연속 노의 다른 구성예에 대하여 설명 한다.

도 9는 본 실시형태에서 이용하는 연속 노의 다른 구성예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

이하, 도 9에 나타내는 연속 노(300)에 대하여 설명하지만, 도 7에 나타내는 연속 노(100) 및 도 8에 나타내는 연속 노(200)와의 다른 점을 중심으로 설명하고, 같은 사항에 관해서는 그 설명을 생략한다.

연속 노(300)는, 노의 구성이 다른 것 외에는, 도 8에 나타내는 연속 노(200)와 동일하다.

도 9에 나타내는 연속 노(300)는 내부에 서로 연통해서 이루어진 3개의 존(공간)(110, 130, 140)을 갖춘 노이다. 즉, 도 9에 나타내는 연속 노(300)는, 도 8에 나타내는 연속 노(200)의 각 존(110, 120, 130, 140)중, 존(120)을 생략하여 이루어진 노이다.

이들 각 존(110, 130, 140) 내에는 연속 노(100, 200)와 마찬가지로 컨베이어(150)가 설치되어 있다.

또한, 각 존(110, 130, 140) 내에는 각각 독립적으로 연속 노(100, 200)와 마찬가지로 복수의 히터(160)와 복수의 노즐(170)이 설치되어 있다. 또한, 각 히터(160)는 각각 출력 조정기(165)에 접속되어 있다. 또한, 각 노즐(170)은 각각 가스 공급원(175)에 접속되어 있다.

여기서, 연속 노(300)를 이용하는 본 실시형태에서는, 존(110)의 내부에 있어서, 도 8의 존(110)과 마찬가지로 워크피스(90)의 진행 방향에 따라 오존 농도가 변화되고 있다.

도 9에, 존(110) 내의 오존(O₃) 농도의 분포를 나타내는 그래프를 나타낸다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 존(110)에서는, 도 8의 존(110)과 마찬가지로 워크피스(90)의 진행 방향 전방을 향하여, 존(110)의 도중에서부터 오존 농도가 낮아지고 있다. 즉, 존(110) 내는, 고 오존 함유 분위기의 영역(H)과 저 오존 함유 분위기의 영역(L)으로 나누어져 있다.

다음으로, 상기와 같은 연속 노(300)를 이용하여 소결체를 제조하는 방법에 대하여, 각 공정을 순차적으로 설명한다.

[A] 성형체 형성 공정

우선, 상술한 성형체 형성 공정과 같이 하여, 도 3에 나타내는 바와 같은 성형체(20)를 얻는다.

[B] 제 1 탈지 공정

다음으로, 성형체 형성 공정에서 수득된 성형체(20)를 연속 노(300)의 컨베이어(150)에 실어, 존(110)으로 반송한다. 그리고, 존(110) 내의 영역(H)을 통과시키면서, 성형체(20)를 고 오존 함유 분위기에 노출시킨다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 하여, 성형체(20) 중에서 제 1 수지(3)를 분해하고, 그 분해물을 제거할 수 있다. 그 결과, 도 4에 나타내는 바와 같은 제 1 탈지체(30)를 얻는다.

[C] 중간 공정

다음으로, 제 1 탈지 공정에서 수득된 제 1 탈지체(30)를 컨베이어(150)에서 존(110) 내의 영역(L)로 반송한다. 그리고, 영역(L)을 통과시키면서, 제 1 탈지체(30)를 저 오존 함유 분위기에 노출시킨다. 이에 의해, 상술한 중간 공정과 같이 하여, 제 1 탈지체(30)의 유로(31) 중에 잔존한 고 오존 함유 가스를 저 오존 함유 분위기 가스로 치환할 수 있다. 그 결과, 중간 탈지체를 얻는다.

[D] 제 2 탈지 공정

다음으로, 중간 공정에서 수득된 중간 탈지체를 컨베이어(150)에서 존(130) 내로 반송한다. 그리고, 존(130) 내를 통과시키면서, 중간 탈지체를 가열한다. 이에 의해, 상술한 제 2 탈지 공정과 같이 하여, 중간 탈지체 중에서 제 2 수지(4) 및 첨가제(예컨대, 분산제(5))를 분해하고, 그 분해물을 제거할 수 있다. 그 결과, 도 5에 나타내는 바와 같은 제 2 탈지체(40)를 얻는다.

[E] 소결 공정

다음으로, 제 2 탈지 공정에서 수득된 제 2 탈지체(40)를 컨베이어(150)에서 존(140) 내로 반송한다. 그리고, 존(140) 내를 통과시키면서, 제 2 탈지체(40)를 가열한다. 이에 의해, 상술한 소결 공정과 같이 하여, 제 2 탈지체(40)를 소결시킨다. 그 결과, 도 6에 나타내는 바와 같은 소결체(50)가 얻어진다.

이상과 같은 연속 노(300)를 이용한 소결체(50)의 제조방법에 있어서도, 연속 노(100) 및 연속 노(200)를 이용한 소결체(50)의 제조방법의 경우와 같은 작용·효과가 얻어진다.

이상, 본 발명의 성형체 형성용 조성물, 탈지체 및 소결체의 바람직한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다.

실시예

다음으로, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

1. 성형체의 제작

이하에서는, 각 샘플 No.의 성형체를 각각 소정 수량(각 200개)씩 제작했다.

(샘플 No. 1)

수(水) 아토마이즈법(water atomizing method)에 의해 제조된 SUS 316L 분말과, 뷰테인 다이올 폴리카보네이트(중량평균분자량: 5만)를 혼합하고, 이하에 나타내는 혼련 조건으로, 가압 니더(혼련기)를 이용하여 혼련했다. 이에 의해, 혼련물을 수득했다.

한편, SUS 316L 분말의 평균 입경은 10㎛이었다.

또한, SUS 316L 분말과 그 이외의 성분(결합재)과의 혼합비는 중량비로 93:7로 했다.

<혼련 조건>

·혼련 온도: 200℃

·혼련 시간: 0.75시간

·분위기: 질소 가스

다음으로, 이 혼련물을 분쇄하여, 평균 입경 3mm의 펠렛을 수득했다. 이 펠렛을 이용하여, 이하에 나타내는 성형 조건으로, 사출 성형기에 의해 사출 성형을 반복 실시했다. 그 결과, 샘플 No. 1의 성형체가 얻어졌다.

한편, 성형체는 15×15×15mm의 입방체 형상으로 성형되었다. 또한, 이 성 형체는, 사출 성형기에 의해서 형성되는 관통 구멍을 갖고 있다. 그 관통 구멍은, 성형체의 대향하는 2면의 중앙부를 관통하여 형성되어 있다. 한편, 관통 구멍의 내경은 5mm이다.

<성형 조건>

·재료(펠렛) 온도: 210℃

·사출 압력: 10.8MPa(110kgf/cm²)

(샘플 No. 2 내지 13)

SUS 316L 분말과 그 이외의 성분과의 혼합비, SUS 316L 분말 이외의 성분(결합재 및 첨가재)의 혼합비, 결합재의 조성, 및 혼련 조건을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 외에는, 상기 샘플 No. 1과 같이 하여, 샘플 No. 2 내지 13의 각 성형체를 각각 제작했다.

(샘플 No. 14 내지 15)

SUS 316L 분말 이외의 성분의 혼합비(결합재 및 첨가제), 결합재의 조성, 및 혼련 조건을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외는, 상기 샘플 No. 1과 같이 하여, 샘플 No. 14 내지 15의 각 성형체를 각각 제작했다.

2. 소결체의 제조

(실시예 1)

다음으로, 샘플 No. 1의 성형체는, 이하에 나타내는 조건으로 탈지되었다(제 1 탈지 공정). 그 결과, 제 1 탈지체가 얻어졌다.

수득된 제 1 탈지체는, 이하에 나타내는 조건에서 질소 가스에 노출되었다(중간 공정). 그 결과, 탈지체가 얻어졌다.

한편, 제 1 탈지 공정 및 중간 공정에서는, 도 7에 나타내는 바와 같은 연속 노가 사용되었다.

<제 1 탈지 공정의 조건>

·온도: 150℃

·시간: 20시간

·분위기: 오존 함유 질소 가스(오존 농도: 20ppm)

<중간 공정의 조건>

·온도: 100℃

·시간: 1시간

·분위기: 질소 가스

다음으로, 도 7에 나타내는 연속 노를 이용하여, 수득된 탈지체를 이하에 나타내는 조건에서 소결했다. 이에 의해, 소결체를 수득했다.

<소결 공정의 조건>

·온도: 1350℃

·시간: 3시간

·분위기: 수소 가스

(실시예 2 내지 13 및 실시예 22 내지 23)

이용하는 성형체의 샘플 No., 제 1 탈지 공정의 조건, 및 중간 공정의 조건 을 각각 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 것 외에는, 상기 실시예 1과 같이 하여 소결체를 수득했다.

(실시예 14)

샘플 No. 4의 성형체를 이용하여, 실시예 4와 같이 하여 탈지체를 수득했다.

수득된 탈지체는, 이하에 나타내는 조건에서 수소 가스에 노출되었다(제 2 탈지 공정). 그 결과, 제 2 탈지체가 얻어졌다.

수득된 제 2 탈지체는 실시예 4와 같이 하여 소결되었다. 그 결과, 소결체가 얻어졌다.

<제 2 탈지 공정의 조건>

·온도: 500℃

·시간: 1시간

·분위기: 수소 가스(실시예 15 내지 21)

이용하는 성형체의 샘플 No., 및 제 2 탈지 공정의 조건을 각각 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 것 외에는, 상기 실시예 14와 같이 하여 소결체를 수득했다.

(실시예 24)

도 8에 나타내는 바와 같은 연속 노를 이용하여, 이 연속 노의 제 1 탈지 공정을 하는 오존 중의 오존 함유 질소 가스에 포함되는 오존 농도가 1000ppm으로부터 50ppm으로 연속적으로 감소하도록 설정한 것 외에는, 상기 실시예 14와 같이 하여 소결체를 수득했다.

(실시예 25)

도 9에 나타내는 바와 같은 연속 노를 이용하여, 이 연속 노의 제 1 탈지 공정을 하는 오존 중의 오존 함유 질소 가스에 포함되는 오존 농도가 1000ppm으로부터 50ppm으로 연속적으로 감소하도록 설정한 것 외에는, 상기 실시예 14와 같이 하여 소결체를 수득했다.

(비교예 1)

오존 농도를 0ppm으로 변경한 것 외에는, 상기 실시예 1과 같이 하여 소결체를 수득했다.

(비교예 2)

오존 농도를 0ppm으로 변경함과 동시에, 제 1 탈지 공정의 시간을 80시간으로 변경한 것 외에는, 상기 실시예 1과 같이 하여 소결체를 수득했다.

(비교예 3)

중간 공정을 생략한 것 외에는, 상기 실시예 4와 같이 하여 소결체를 수득했다.

(비교예 4)

중간 공정에서의 분위기 중의 오존 농도를 20000ppm으로 변경한 것 외에는, 상기 실시예 4와 같이 하여 소결체를 수득했다.

(비교예 5 내지 6)

이용하는 성형체의 샘플 No. 및 제 2 탈지 공정의 조건을 각각 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 것 외에는, 상기 실시예 14와 같이 하여 소결체를 수득했다.

3. 평가

3-1. 혼련물의 유동성의 평가

샘플 No. 1 내지 15의 각 성형체를 제작하기 위해서 사용되는 각 혼련물의 유동성을 평가했다.

우선, 혼련물의 유동성의 평가를 하기 위해서, 각 혼련물의 점도가 성형체 성형 조건의 재료 온도에서 측정되었다. 혼련물의 점도를 측정하는 방법은 JIS K 7199에 규정되는 방법에 의해 실시되었다. 이하에 점도 측정의 조건을 나타낸다.

<점도 측정 조건>

점도계: 캐피로그래프(도요세이키 제작소제, 형식번호: D-1)

측정 온도: 210[℃]

전단 속도: 1000[/sec]

다음으로, 측정된 점도를, 이하의 기준에 따라서 평가했다.

○: 500 Pa·s(5000 포이즈) 미만

×: 500 Pa·s(5000 포이즈) 이상

3-2. 성형체의 미적 외관의 평가

샘플 No. 1 내지 15의 각 성형체(각 200개)의 미적 외관을 평가했다.

성형체의 미적 외관은 육안으로써 관찰되었다. 한편, 성형체의 미적 외관의 평가는 이하의 기준에 따라서 행해졌다.

◎: 200개 모두 성형체에 결함 없음

○: 200개 중 1% 미만의 성형체에 결함이 있음

△: 200개 중 1% 이상 5% 미만의 성형체에 결함이 있음

×: 200개 중 5% 이상의 성형체에 결함이 있음

3-1 및 3-2의 각 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1로부터 분명한 바와 같이, 제 1 수지(오존 분해성 수지)를 포함하는 샘플 No. 1 내지 13의 성형체를 제작하기 위해서 사용되는 혼련물은, 비교적 단시간의 혼련임에도 불구하고 유동성이 높았다. 또한, 수득된 각 성형체는, 어느 것이나 결함율(불량율)이 1% 미만으로 낮고, 양호한 미적 외관을 가졌다.

이에 반해, 제 1 수지를 포함하지 않는 샘플 No. 14 내지 15의 성형체를 제작하기 위해서 사용되는 혼련물은 유동성이 낮게 나타났다. 또한, 수득된 성형체의 외관에는, 수% 정도의 것에 결함이 인정되었다.

3-3. 중량 감소율의 평가

우선, 실시예 1 내지 25 및 비교예 1 내지 6의 성형체의 중량을 전자 천칭으로 계량했다. 다음으로, 제 1 탈지 공정에서 수득된 제 1 탈지체의 중량을 전자 천칭으로 계량했다. 그리고, 성형체의 중량과 제 1 탈지체의 중량으로부터, 제 1 탈지 공정에서의 성형체의 중량 감소량을 산출했다. 이 성형체의 중량 감소량과 성형체의 중량으로부터, 제 1 탈지 공정에서의 성형체의 중량 감소율을 구했다.

또한, 실시예 14 내지 21, 24 내지 25 및 비교예 5 내지 6의 중간 탈지체의 중량을 전자 천칭으로 계량했다. 다음으로, 제 2 탈지 공정에서 수득된 제 2 탈지체의 중량을 전자 천칭으로 계량했다. 그리고, 중간 탈지체의 중량과 제 2 탈지체의 중량으로부터, 제 2 탈지 공정에서의 중간 탈지체의 중량 감소량을 산출했다. 이 중간 탈지체의 중량 감소량과 중간 탈지체의 중량으로부터, 제 2 탈지 공정에서의 중간 탈지체의 중량 감소율을 구했다.

그리고, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서, 제 1 탈지 공정에서의 중량 감소율과 제 2 탈지 공정에서의 중량 감소율을 합산했다. 그 결과, 탈지 공정 전체에서의 중량 감소율이 산출되었다.

또한, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서, 탈지 공정 전체에서의 중량 감소율을 표 1에 나타내는 금속 분말 이외의 성분의 값으로 나누었다. 그 결과, 금속 분말 이외의 성분(결합재 및 첨가제)의 제거율이 산출되었다.

또한, 탈지 공정 전체에서 요하는 시간을 측정했다.

이들의 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2로부터 분명한 바와 같이, 각 실시예의 탈지 공정(제 1 탈지 공정 및 제 2 탈지 공정)에서는, 95% 이상의 결합재 및 첨가제가 제거되었다. 이는 탈지가 확실히 행해지고 있다는 것을 나타낸다.

또한, 각 실시예의 탈지 공정에서는, 결합재의 조성이나, 제 1 탈지 공정의 분위기 중의 오존 농도, 분위기의 온도 등에 따라 약간 다르지만, 탈지 공정 전체에서 요하는 시간을 단축시킬 수 있었다. 이는 제 1 탈지 공정에서, 제 1 수지가 빠르게 분해되고, 그 분해물이 제거됨으로써, 제 2 수지도 빠르게 분해되고, 그 분해물이 제거되었기 때문이다.

또한, 결합재 중의 제 1 수지의 비율이 높은 성형체에서는, 결합재의 분해 효율이 높기 때문에, 처리 시간의 대폭적인 단축이 이루어졌다.

한편, 각 비교예 중, 비교예 1 및 2에서는, 장시간의 탈지를 행하여도 절반 이상의 결합재가 성형체 중에 잔류하고 있었다. 그 때문에, 탈지가 불충분했다. 이는 제 1 탈지 공정의 분위기 중에 오존이 포함되어 있지 않기 때문에, 제 1 수지의 분해와, 그 분해물의 제거가 진행되지 않고, 성형체 중에 제 1 수지가 다량으로 잔류했기 때문이었다.

또한, 비교예 5 및 6에서 이용한 성형체는 제 1 수지를 함유하지 않고 있기 때문에, 제 1 탈지 공정에 있어서, 150℃라는 저온하에서 결합재가 충분히 분해되지 않았다. 이에 의해, 제 2 탈지 공정을 장시간 행하여도 충분한 탈지가 이루어지지 않았다.

3-4. 소결체의 밀도의 평가

각 실시예 및 각 비교예에서 수득된 소결체에 대하여, 각각 밀도를 측정했다. 밀도의 측정은 아키메데스(Arckhimedes)법(JIS Z 2505에 규정)을 이용하여 실시되었다. 한편, 각 실시예 및 각 비교예, 각각, 100개의 샘플(소결체)에 대하여 밀도를 측정하여, 그의 평균치를 산출했다. 그의 평균치를 표 3에 나타낸다.

다음으로, 각 측정치로부터 소결체의 상대 밀도를 산출했다. 한편, 이 상대 밀도는 SUS 316L의 밀도 7.98 g/cm³(이론 밀도)를 기준으로 하여 산출되었다.

3-5. 소결체의 치수 정밀도의 평가

각 실시예 및 각 비교예 각각 100개의 소결체에 대하여, 각각 폭 방향의 치수(mm)를 측정했다. 치수의 측정은, 마이크로미터를 이용하여 행해졌다. 그리고, 수득된 100개의 치수로부터 평균치를 구했다. 그리고, 평균치와, 평균치로부터 가장 떨어진 치수값의 차이를 편차로 했다.

이어서, 각 실시예 및 각 비교예에서 수득된 소결체에 대하여, 각각 중심 구멍의 진원도를 측정했다. 진원도의 측정은, 삼차원 측정기(미쯔토요사 제품, 형식번호: FT805)를 이용하여 행해졌다. 한편, 각 실시예 및 각 비교예, 각각, 100개의 샘플(소결체)에 대하여, 진원도를 측정했다. 수득된 100개의 진원도로부터 평균치를 산출했다. 그의 평균치를 표 3에 나타낸다.

한편, 비교예 1의 소결체는, 거의 전체 수(100개)에 균열이 발생하고 있었기 때문에, 밀도·치수의 측정을 생략했다.

3-6. 소결체의 산화물 함유량의 평가

우선, 각 실시예 및 각 비교예에서 수득된 소결체를 각각 절단했다. 다음으로, 이하에 나타내는 함유 산소량의 분석 및 절단면의 관찰을 실시했다.

3-6-1. 각 소결체에 대하여 함유 산소량의 분석을 행했다.

3-6-2. 각 소결체의 절단면에 연마를 실시한 후, 이 절단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰했다. 그 결과, 절단면의 관찰상에는 산화물 입자의 존재가 인정되었다.

다음으로, 이상과 같은 분석·관찰에 근거하여, 각 소결체 중의 금속 산화물의 함유량을 이하의 기준에 따라서 평가했다.

◎: 금속 산화물의 함유량이 매우 적음

○: 금속 산화물의 함유량이 적음

△: 금속 산화물의 함유량이 약간 많음

×: 금속 산화물의 함유량이 매우 많음

3-7. 소결체의 미적 외관의 평가

각 실시예 및 각 비교예에서 수득된 소결체(각 100개)에 대하여, 각각 미적 외관을 평가했다. 소결체의 미적 외관은 육안으로써 관찰되었다. 소결체의 미적 외관의 평가는 이하의 기준에 따라서 행해졌다.

◎: 상처, 균열(마이크로크랙 포함)이 있는 소결체가 전혀 없음

○: 상처, 균열(마이크로크랙 포함)이 있는 소결체가 약간 있음

△: 상처, 균열(마이크로크랙 포함)이 있는 소결체가 다수 있음

×: 거의 전체 수의 소결체에 균열이 있음

이상, 3-4 내지 3-7의 각 평가 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3으로부터 분명한 바와 같이, 각 실시예에서 수득된 소결체는, 그의 상대 밀도가 어느 것이나 96% 이상이며, 공공율이 낮은 치밀체로 이루어져 있었다. 또한, 각 실시예에서 수득된 소결체의 치수 정밀도는 양호했다.

또한, 각 실시예에서 수득된 소결체는, 어느 것이나 금속 산화물의 함유량이 적었다. 또한, 각 실시예에서 수득된 소결체는 미적 외관이 우수했다.

이에 반해, 비교예 2, 4 및 6에서 수득된 소결체는, 그의 상대 밀도가 95% 미만으로 낮았다. 이는 상술한 바와 같은 이유로 탈지가 충분하지 않기 때문이라고 추찰된다.

또한, 불충분한 탈지에 의해서, 결합재나 첨가제의 분해가 불충분하거나, 또는 그들의 분해물의 제거가 불충분해진다. 그 때문에, 성형체 중에 잔존하는 분해물이 소결 공정에서 급속히 분해되어, 탈지체로부터 방출되었을 때에, 탈지체(소결체)의 형상이 손상되고, 소결체에 균열이 생긴다. 이 때문에, 각 비교예에서 수득된 소결체에는 치수 정밀도가 현저하고 낮은 것이나, 미적 외관에 뒤떨어진다고 인정되었다.

또한, 비교예 3의 소결체의 제조방법에 있어서, 중간 공정이 생략되어 있다. 그 때문에, 제 1 탈지체가 다량의 오존을 함유한(제 1 탈지체 중의 간극에 고농도의 오존이 잔존한) 상태로 소결이 행해졌다고 생각된다. 그 결과, 고온하에서 오존의 산화 작용이 특히 촉진되어, 제 1 탈지체 중의 금속 재료가 산화되었다. 이에 의해, 소결체 중의 금속 산화물의 함유량이 증대했다고 추찰된다.

또한, 비교예 4의 소결체의 제조방법에 있어서, 제 1 탈지체가 중간 공정에서 매우 오존 농도가 높은 분위기에 노출되었다. 그 때문에, 제 1 탈지체가 다량의 오존을 함유한(제 1 탈지체 중의 간극에 고농도의 오존이 잔존한) 상태로 제 2 탈지 공정 및 소결 공정이 실시되었다고 생각된다. 이 때문에, 고온하에서 오존의 산화 작용이 특히 촉진되어, 제 1 탈지체 중의 금속 재료가 산화되었다. 이에 의해, 소결체 중의 금속 산화물의 함유량이 증대했다고 추찰된다.

도 1은 본 발명의 성형체 형성용 조성물을 이용하여 탈지체 및 소결체를 제조하는 방법의 실시형태를 나타내는 공정도이다.

도 2는 본 발명의 성형체 형성용 조성물의 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 성형체 형성용 조성물을 성형하여 이루어진 성형체를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.

도 4는 본 발명의 성형체 형성용 조성물을 이용하여 탈지체 및 소결체를 제조하는 방법의 실시형태에서 수득된 제 1 탈지체를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.

도 5는 본 발명의 성형체 형성용 조성물을 이용하여 탈지체 및 소결체를 제조하는 방법의 실시형태에서 수득된 제 2 탈지체를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.

도 6은 본 발명의 소결체를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.

도 7은 본 발명의 성형체 형성용 조성물을 이용하여 탈지체 및 소결체를 제조하는 방법의 실시형태에서 이용하는 연속 노를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 8은 본 발명의 성형체 형성용 조성물을 이용하여 탈지체 및 소결체를 제조하는 방법의 실시형태에서 이용하는 연속 노의 다른 구성예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 9는 본 발명의 성형체 형성용 조성물을 이용하여 탈지체 및 소결체를 제 조하는 방법의 실시형태에서 이용하는 연속 노의 다른 구성예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

부호의 설명

1: 분말 2: 결합재

3: 제 1 수지 4: 제 2 수지

5: 분산제 10: 조성물

20: 성형체 30: 제 1 탈지체

31: 유로 40: 제 2 탈지체

50: 소결체 90: 워크피스

100, 200, 300: 연속 노 101: 노 입구

102: 노 출구 110, 120, 130, 140: 존

115, 125: 배기 수단 150: 컨베이어

160: 히터 165: 출력 조정기

170: 노즐 175: 가스 공급원

A 내지 E: 공정 H, L: 영역

Claims (24)

1. 주로 금속 재료로 구성된 분말과, 오존에 의해 분해가능한 제 1 수지를 함유하는 결합재를 포함하는 성형체 형성용 조성물로서,

   당해 성형체 형성용 조성물을 성형하여 이루어진 성형체를 고 오존 함유 분위기에 노출시킴으로써, 상기 제 1 수지를 분해하고, 그 분해물을 제거한 후, 적어도 1회, 상기 고 오존 함유 분위기의 오존 농도보다 오존 농도가 낮은 저 오존 함유 분위기에 노출시켜, 탈지체를 얻는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 성형체 형성용 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 수지는, 상기 고 오존 함유 분위기 중에 있어서 20 내지 190℃의 온도에서 분해되는 것인 성형체 형성용 조성물.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 수지는, 폴리에터계 수지, 폴리락트산계 수지 및 지방족 탄산 에스터계 수지 중 적어도 하나를 주성분으로 하는 것인 성형체 형성용 조성물.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 폴리에터계 수지는, 폴리아세탈계 수지를 주성분으로 하는 것인 성형체 형성용 조성물.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 폴리에터계 수지는, 그의 중량평균분자량이 1 내지 30만인 것인 성형체 형성용 조성물.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 지방족 탄산 에스터계 수지는, 그의 반복 단위 중에 탄산 에스터기를 갖고, 상기 반복 단위 중에 있어서, 상기 탄산 에스터기 탄소 이외의 탄소의 수가 2 내지 11의 것인 성형체 형성용 조성물.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 지방족 탄산 에스터계 수지는, 불포화 결합을 갖지 않는 것인 성형체 형성용 조성물.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 지방족 탄산 에스터계 수지는, 그의 중량평균분자량이 1 내지 30만인 것인 성형체 형성용 조성물.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합재 중의 상기 제 1 수지의 함유율은, 20wt% 이상인 성형체 형성용 조성물.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 성형체 형성용 조성물 중의 상기 결합재의 함유율은, 2 내지 40wt%인 성형체 형성용 조성물.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 고 오존 함유 분위기 중의 오존 농도는, 50 내지 10000ppm인 성형체 형성용 조성물.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 저 오존 함유 분위기는, 실질적으로 오존을 함유하지 않는 성형체 형성용 조성물.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 결합재는, 상기 제 1 수지보다 늦게 분해되는 제 2 수지를 추가로 포함하는 성형체 형성용 조성물.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 제 2 수지는, 180 내지 600℃의 온도에서 분해되는 것인 성형체 형성용 조성물.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 제 2 수지는, 폴리스타이렌 및 폴리올레핀 중 적어도 1종을 주성분으로 하는 것인 성형체 형성용 조성물.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 성형체 형성용 조성물은, 첨가제를 추가로 포함하는 성형체 형성용 조성물.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 첨가제는, 상기 분말의 상기 성형체 형성용 조성물 중에서의 분산성을 향상시키기 위한 분산제를 포함하는 성형체 형성용 조성물.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 분산제는, 고급 지방산을 주성분으로 하는 것인 성형체 형성용 조성물.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 고급 지방산은, 그의 탄소수가 16 내지 30인 것인 성형체 형성용 조성 물.
20. 제 1 항에 있어서,

    연속 노 내에 있어서, 상기 성형체를 상기 고 오존 함유 분위기 및 상기 저 오존 함유 분위기에 노출시키는 성형체 형성용 조성물.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 연속 노는, 내부의 오존 농도가, 상기 성형체의 진행 방향의 도중에서 저하되도록 설정된 공간을 갖고 있고,

    당해 공간 안에 상기 성형체를 통과시킴으로써, 상기 성형체를 상기 고 오존 함유 분위기와 상기 저 오존 함유 분위기에 순차적으로 노출시키는 성형체 형성용 조성물.
22. 제 1 항에 따른 성형체로부터 얻어지는 탈지체.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 성형체는, 사출 성형법 또는 압출 성형법에 의해 형성되는 탈지체.
24. 제 22 항에 따른 탈지체를 소결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결체.

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