JP2003266501A

JP2003266501A - 射出成形体の製造方法、射出成形体、焼結体および射出成形用原料の密閉容器

Info

Publication number: JP2003266501A
Application number: JP2002076676A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Bessho; 裕樹別所; Yoshitaka Tabuchi; 善隆田渕
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2003-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】流動性をもつ射出成形用原料を射出成形型の成
形空間に射出することによって射出成形体を得るのに際
して、射出成形用原料の性状を外気に触れないよう均一
化し、所望品質の射出成形体を安定して製造する。【解決手段】密閉容器１Ａに流動性をもつ射出成形用原
料７を収容する。密閉容器１Ａを射出成形型１３に設置
し、密閉容器１Ａ内の密閉空間４を開き、射出成形用原
料７を射出成形型１３の成形空間１３ａに射出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形体の製造
方法、射出成形体、焼結体および射出成形用原料の密閉
容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミックス分野や金属冶金分野におい
て、セラミック粉末や金属粉末などの成形用粉末を成形
し、複雑な形状の成形体を得る方法としては以下のもの
がある。

【０００３】（１）ワックス、樹脂バインダーを用いた
射出成形法成形用粉末とワックスや樹脂バインダーとを、樹脂バイ
ンダーの溶解温度以上に加熱、軟化し、均一混練後、バ
インダーの融点以下の温度に冷却し、凝固させることに
よって、成形用材料を製造する。得られた成形用材料
は、室温では手で変形させられないほど硬いため、再度
バインダーの軟化温度まで加熱し、押出機に投入し、押
出物を切断し、ペレット化する。あるいは、硬い成形用
材料をそのまま破砕し、ペレット化することもできる。
このペレットを射出成形機に投入し、加熱軟化させ、成
形する。

【０００４】（２）寒天を用いた水系射出成形法この方法は、例えば特許第２６０４５９２号公報や特許
第３１０５２２５号公報に記載されている。（方法２ａ）成形用粉末と溶剤（例えば水）とを混合
し、得られた混合物にゲル生成物質（例えば寒天）粉末
を添加し、ゲル生成物質の溶解温度以上（通常９０℃以
上）に加熱してゾルを生成させる。次いで、ゾルをゲル
化点以下の温度に冷却することによって、ゲル化させ
る。得られたゲルは、手で変形させられる程度に柔らか
い。この材料系では、水と寒天とによって形成されるゾ
ルが、成形用粉末のバインダーとしての役割を果たす。
次いで、ゲルを粉砕し、ペレット状の成形用材料を得
る。この成形用材料における水分含有量を、乾燥または
加湿により調整し、水分を規定量残した状態の成形用材
料を得る。この残存水分量により、成形体、焼成体の収
縮率を制御できる。所定水分含有量を有する成形用材料
を射出成形機に投入し、加熱、軟化させて成形する。

【０００５】（方法２ｂ）また、成形用粉末、水およびゲル生成物質の混合物を加
熱してゾルを生成させた後、ゾルを加熱しながら射出成
形機に投入し、射出成形する方法も知られている。

【０００６】例えば、海草からの抽出物質である寒天
は、水の存在下、９０〜１００℃でゾル状の粘性流体と
なり、３５〜４０℃でゲル化して弾性体となる。このよ
うな性質を持つ寒天粉末を成形用粉末と混合し、水を加
えて粘土状の可塑性を有する状態になるまで混練する。
その混練物を例えば射出成形機に投入し、８０℃以上で
加熱すると寒天はゾル化し、流動性を増して、従来のワ
ックスバインダー材料より低圧で均一に射出成形可能に
なる。この方法では、低圧で型内に注入し、成形できる
ので、複雑形状の型の転写性が良く、成形機内の摩耗も
少ない。ゲル化した寒天は、常温の通風下でも非常に離
水しやすいため、容易に乾燥し、成形した形状をかなり
の強度で保持することができる。成形体を乾燥した後
は、脱脂工程を経ることなく直ちに焼結工程へ移行する
ことができる。ここで、成形体中に含有される寒天は、
４００℃以上で消出し、従来のワックス、樹脂等のバイ
ンダーの場合のように有害ガスを発生することはない。

【０００７】射出成形機としては、以下のものが知られ
ている。（１）プランジャー式：加熱シリンダーで材料を溶融
し、ピストンで金型内に材料を射出する。（２）インラインスクリュー式：加熱シリンダー内に
可塑化スクリューを設ける。材料が前進すると可塑化ス
クリューが後退し、一定の材料をシリンダー先端に計量
した後、スクリュー全体が前進し、計量後の材料を金型
内に射出する。（３）スクリュープリプラ式：計量を正確に行うた
め、可塑化スクリューと射出ピストンシリンダーの２つ
の機構を設ける。可塑化スクリューで十分可塑化された
材料を、一定量射出ピストン内に送り、そのピストンで
射出する。（４）改造スクリュープリプラ式：可塑化スクリュー
と計量スクリュー、射出ピストンの３つの機構を設ける
ことによって、計量を一層正確に行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者は、
従来の射出成形機において見逃されてきた問題点を見い
だした。例えば、本発明者は、寒天バインダーを利用し
て粉末の射出成形を検討していた。この過程で、射出成
形機内において、バインダーの溶融が不十分な領域が残
り、成形体および焼結体において欠陥が現れることがあ
った。この理由は以下のように考えられる。

【０００９】即ち、成形用材料の溶融には、加熱による
溶融作用と、混練／練りによるせん断力による作用とが
ある。寒天バインダーの特長として、より高温で溶融す
る必要がある。これは、図４に示すように、温度上昇時
には固体寒天がなかなか溶融せず、粘度が低下しない傾
向があるためである。このため、射出成形機内では、ゾ
ル中の未溶融分を減らすため、より高温に加熱すること
が望ましい。しかし、１００℃に達すると成形用材料中
の水が蒸発してしまい、流動性等の材料物性が変化し、
安定な生産ができなくなる。このため、実質上、80℃〜
90℃で成形作業を行わざるを得ない。

【００１０】このため、寒天、粉末および水の混合物の
流動性を十分に高くするためには、せん断効果を加える
必要があった。即ち、可塑化スクリューで十分せん断力
を加え、加熱溶融させることが重要であり、その条件が
適切でないと、成形体に未溶融による欠陥が発生した。
この問題を解決するため、射出成形機においては、シリ
ンダー加熱温度を材料が１００℃以上にならない範囲内
で上げることを試みたしかし、成形体の欠陥をある程度
少なくすることはできても、欠陥品を皆無にすることは
難しかった。なぜなら、射出成形機の大きさは限られて
おり、材料に十分な温度、せん断力を与えることが実質
的に難しい。また、成形体ごとに射出成形用原料の流動
性や未溶融部分の量などの性状に偏差が生じやすく、射
出成形機内における射出成形用原料の状態にもバラツキ
が発生しやすい。このために成形体の不良品の割合を減
らすことが難しかった。

【００１１】本発明の課題は、流動性の射出成形用原料
を射出成形型の成形空間に射出することによって射出成
形体を得るのに際して、射出成形用原料の性状を均一化
し、所望品質の射出成形体を安定して製造できるように
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、流動性の射出
成形用原料を収容する密閉容器を射出成形型に設置し、
密閉容器内の密閉空間を開いて射出成形用原料を射出成
形型の成形空間に射出することを特徴とする、射出成形
体の製造方法に係るものである。

【００１３】また、本発明は、前記方法によって得られ
たことを特徴とする、射出成形体に係るものであり、ま
たこの射出成形体を焼成することによって得られたこと
を特徴とする、焼結体に係るものである。

【００１４】また、本発明は、流動性の射出成形用原料
を収容する密閉容器であって、射出成形型に設置可能で
あり、かつ密閉容器内の密閉空間を開いたときにこの空
間が射出成形型の成形空間に連通し得ることを特徴とす
る、射出成形用原料の密閉容器に係るものである。

【００１５】本発明者は、射出成形用原料をまず密閉容
器内に収容し、別途、容器内の原料に流動性を付与した
状態で、密閉容器を射出成形型にセットし、密閉容器内
の密閉空間を開いて射出成形用原料を射出成形型の成形
空間に射出することを想到した。密閉容器内の射出成形
用原料を流動性を付与するためには、射出成形用原料を
所定温度以上に加熱する。ここで、密閉容器内では、密
閉容器の耐圧の範囲内において、射出成形用原料を十分
に高温に加熱し、十分な流動性を付与することができ
る。そして、この段階では、射出成形用原料が外気に触
れることがないので、高温加熱下においても外気との接
触に伴う変質や性状の変化が発生しない。例えば前述し
た寒天バインダーを使用した場合には、水の蒸発を防止
できるので、水の蒸発や乾燥に伴う性状変化や性状不良
が発生しにくい上、加熱不十分による未溶融部分も発生
しない。また、射出成形用原料が酸化されやすい材質で
ある場合にも、射出成形用原料の酸化による変質を防止
できる。

【００１６】このように、外気と隔離された状態で射出
成形用原料を十分に高温に維持し、その流動性を高く保
持した状態で、密閉容器を射出成形型にセットし、密閉
空間を開放して射出成形型の成形空間に連通させること
ができる。これによって、密閉容器内の流動性の射出成
形用原料は、密閉容器から射出成形型内に射出され、型
内で冷却され、射出成形体となる。ここで、射出成形用
原料の変質や形状変化が防止されている上、射出成形用
原料の加熱不十分による流動性不足も生じないことか
ら、所望品質の成形体を安定して製造することができ
る。

【００１７】なお、密閉容器を利用した射出成形用原料
の保管や射出成形型への供給についてはこれまで検討さ
れてこなかった。これは、射出成形法は、主としてプラ
スチック分野で使用されていることが多く、プラスチッ
クの場合には、前記した射出成形用原料の変質、性状変
化の問題が比較的起こりにくく、このために問題視され
てこなかったためと考えられる。この点で、本発明はパ
イオニア的技術であり、従来射出成形が困難であった各
種の成形用材料について新たな用途を開いたものであ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明においては、密閉容器を射
出成形型に設置する際に射出成形用原料が流動性を保持
していればよい。従って、密閉容器内に射出成形用原料
を収容した後、密閉容器をいったん冷却できる。これに
よって射出成形用原料は流動性を失う。次いで射出成形
用原料を加熱することによって、射出成形用原料に流動
性を付与し、射出成形する。また、密閉容器を射出成形
型にセットする際には、密閉容器を容器ホルダーによっ
て保持することができる。図１はこのプロセスを示すフ
ローチャートである。

【００１９】また、密閉容器内に流動性をもつ射出成形
用原料を注入した後、射出成形用原料の流動性を保持し
たままで密閉容器を射出成形型に設置し、射出成形を行
うことができる。図２はこのプロセスを示すフローチャ
ートである。

【００２０】また、密閉容器と別体の容器ホルダーを使
用することなく、密閉容器を射出成形型に設置した後、
密閉容器から射出成形用原料を射出成形型に射出するこ
とができる。図３はこのプロセスを示すフローチャート
である。

【００２１】本発明において、流動性の射出成形用原料
は特に限定されず、プラスチック用原料、セラミックス
用原料、金属冶金用原料、セラミックス−金属複合材料
用途に適用できる。プラスチックの種類も特に限定され
ず、熱可塑性、熱硬化性プラスチックに適用できる。ま
た、その他、食品、医薬品等の水分含有品にも好適に用
いることができる。

【００２２】セラミックス、金属、セラミックス−金属
複合材料用途の場合には、これらの成形用粉末とバイン
ダーと溶剤とを含む混合物を射出成形用原料として使用
できる。

【００２３】成形用粉末は、加熱によって焼結し、焼結
体を生成するような成形用粉末であれば特に制限はな
い。また、成形用粉末は、溶媒への溶解や溶媒との反応
を生じないような粉末であることが好ましい。本成形用
粉末は、無機物粉末であることが好ましく、焼結を目的
とする無機物粉末であることが特に好ましい。

【００２４】無機物粉末は、典型的には、セラミック粉
末、金属粉末、セラミックス−金属複合材料の粉末、お
よびこれらの混合粉末である。セラミックスとしては、
例えばアルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、マグ
ネシア、フェライト、コージェライト、イットリア等の
希土類元素の酸化物等の酸化物系セラミックス；チタン
酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコ
ン酸鉛、希土類元素のマンガナイト、希土類元素のクロ
マイト等の複合酸化物；窒化アルミニウム、窒化珪素、
サイアロン等の窒化物系セラミックス；炭化珪素、炭化
ホウ素、炭化タングステン等の炭化物系セラミックスを
例示できる。また、金属としては、鉄、ステンレス、カ
ルボニル鉄等の鉄系金属、チタン、銅、アルミニウム等
の非鉄金属または非鉄金属の合金を例示できる。また、
無機物粉末としては、グラファイト、ガラス、カーボン
も例示できる。また、樹脂粉末であってもよい。

【００２５】成形用粉末と混合するバインダーとして
は、一般的に以下を例示できる。水系のバインダーとし
て寒天、ＰＶＡ，メチルセルロースが例示できる。プラ
スチックバインダーとしては、ポリエチレン、ポリビニ
ルアルコール、ポリプロピレン、ポリビニルアセター
ル、ポリビニルフロライド、ポリスチレン、ポリアセタ
ール、ポリメチルメタクリレートが例示できる。また、
ワックス系バインダーとしては、パラフィンワックス、
マイクロクリスタリンワックス、ビーズワックス、カル
ナバワックスが例示できる。また、上記のバインダーを
２種類以上組合せて更に好適なバインダーにすることも
可能である。

【００２６】溶剤としては、一般的に、水、アルコール
類、ケトン類を例示できる。

【００２７】本発明は、ゲル生成物質をバインダーとし
て利用した射出成形法に対して、特に好適に利用でき
る。この理由について述べる。

【００２８】寒天バインダーを例にとって述べる。寒天
バインダーは、図４に示すような温度−粘度のヒステリ
シス特性を有する。即ち、ゲルの状態から温度を上昇さ
せると、粘度の低下は緩やかであり、成形可能な粘度と
するためには１００℃近くにまで加熱しなければならな
い。ここで、本発明では、密閉容器内に寒天バインダー
を含む混合物を収容しており、この密閉状態で混合物を
加熱可能であるので、例えば１００℃以上の温度に加熱
して寒天バインダーを十分に溶融させておくことができ
る。

【００２９】一方、いったん寒天バインダーが十分に溶
融した後は、温度を低下させても粘度の上昇は抑制され
ており、通常は４０℃近辺のゲル化点までは低い粘度
（流動性）を維持している。従って、密閉容器内を十分
高温に加熱し、混合物を溶融流動状態にした後に、密閉
容器から射出成形型内へと射出すると、射出経路におけ
る流動性の低下は比較的に少なく、従って良好な成形体
を安定して製造可能である。

【００３０】ゲル生成物質は、溶解温度以上に加熱する
ことで流動性のゾルを生成し、次いでこのゾルをゲル化
点以下の温度に冷却することでゲルを生成する物質であ
る。ゲル生成物質は、特許第２６０４５９２号公報に記
載されているように、０〜２２℃の間のゲル強度が少な
くとも５００ｇ／ｃｍ２であるようなものが好まし
い。好適な実施形態においては、ゲル生成物質が、可逆
的に、溶解温度以上でゾルを生成し、ゲル化点以下の温
度でゲルを生成する物質である。

【００３１】特に好ましくは、ゲル生成物質が、天然ま
たは合成のハイドロコロイドである。ハイドロコロイド
としては多糖類である寒天、カラギーナン、ファーセレ
ラン、アルギン酸およびその誘導体、アゾドバクタービ
ネランジーガム、ジェランガム（脱アシル型やネーティ
ブ型）、ペクチン、カードラン、澱粉およびその誘導
体、サイリュームシードガム、蛋白質であるゼラチン、
キチン、キトサンおよび改質乳清タンパクなどを例示で
きる。さらに相乗効果によりゲル性を補強するローカス
トビーンガム、タラビーンガム、カシアガム、グアーガ
ム、フェヌクリークガム、コンニャクマンナン（精製さ
れたグルコマンナンも含む）、キサンタンガム、タマリ
ンドガム、ローカスト、アラビアガム、アラビノガラク
タン、結晶セルロース、繊維素グルコール酸ナトリウ
ム、メチルセルロース、ガッティガム、アーモンドガ
ム、ウェランガム、トラガントガム、プルラン、大豆多
糖類などを少なくとも１つ以上加えたゲル生成物を例示
できる。

【００３２】特に好適な実施形態においては、ガラクト
ースを基本骨格とする多糖類を使用する。好ましくは多
糖類が寒天質ゲル生成物質である。寒天質ゲル生成物質
とは、寒天質のすべてのゲル生成物質を含み、高純度の
アガロースだけでなく、アガロペクチン成分を多く含む
純度の低い寒天も含んでおり、また改質寒天も含む。純
粋な寒天はアガロースと呼ばれており、１、３位で結合
したβ−Ｄ−ガラクトピラノースと、１、４位で結合し
た３、６−アンヒドロ−Ｌ−ガラクトピラノースを繰り
返し単位とする中性多糖である。また、寒天質ゲル生成
物質には、アガロースの誘導体も含まれていて良い。ア
ガロースが部分的に硫酸エステル、メトキシル、ピルビ
ン酸などを含んでいる場合にはアガロペクチンと呼ばれ
ている。一般的な寒天は、アガロースとアガロペクチン
との混合物である。

【００３３】寒天質ゲル生成物質中に、アガロースとア
ガロース誘導体（典型的にはアガロペクチン）とが含有
されている場合には、アガロースとアガロース誘導体と
の比率は、目的とする用途によって異なる。アガロース
誘導体中には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、硫
酸分などの灰分が含まれている。このため、ファインセ
ラミックスなどのように、不純物を嫌う用途において
は、アガロース誘導体の量が少ないことが好ましい。具
体的には、灰分２重量％以下が好ましく、灰分１重量％
以下の高純度のアガロースが特に好ましい。

【００３４】溶剤は、ゲル生成物質粉末を溶解し、加熱
時にゾルを生成し、温度降下時にゲルを生成するような
ゲル生成物質用の溶剤である。溶剤としては、水が特に
好ましいが、アルコール類等の親水性有機化合物溶媒で
あってもよく、また水と親水性有機化合物溶媒との混合
物であってもよい。親水性有機化合物としては、メタノ
ール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、お
よび塩素または臭素原子によって置換されたアルコール
類が好ましい。

【００３５】混合段階においては、例えばミキサー、特
にプラネタリーミキサーを使用できる。この際、ミキサ
ーにチョッパーを設けることによって、混合物に剪断応
力を加えることができる。

【００３６】混合物を成形して成形用材料を得る段階で
は、成形用材料をペレタイゼーションし、ペレットを得
ることができる。また、他の成形法、例えば鋳込み成形
法、押し出し成形法を利用して混合物の成形体を得、こ
の成形体を切断、造粒することもできる。ただし、ここ
で言う切断とは、混合物の成形体を細かくするような工
程を言い、解砕、粉砕、造粒を含む概念である。

【００３７】密閉容器内に射出成形用原料を密閉する
と、その材料を厳密に温度コントロールできる。例えば
現状のインラインスクリュー式射出成形機の場合、加熱
とせん断力を射出成形用原料に対して同時に加えてお
り、このためスクリュー内での少ない滞留時間で射出成
形用原料を十分に溶融させる必要がある。しかし、前述
したように、溶剤の蒸発のために、温度および剪断力の
コントロールによって未溶融欠陥をなくすることは困難
であった。これに対して、密閉容器内に射出成形用原料
を密封した場合、より高温（高圧）の雰囲気の中に一定
に時間おくことで、均一な温度分布と、均一な溶融状態
を容易に達成できる。

【００３８】また、本発明は、外気に触れると成形用材
料が酸化したり、燃焼したりして変質するものについて
好適である。例えば、マグネシウム粉末を成形する場合
には、マグネシウム粉末が外気に触れると急激に酸化さ
れ、燃焼し、変質することがある。この点、本発明によ
れば、マグネシウム粉末を含む成形用材料を密閉容器内
に収容し、射出成形時に密閉容器から直接射出成形型へ
と注入している。従って、マグネシウムの酸化、燃焼に
よる変質を最小限に抑制できる。

【００３９】このように外気に触れることで変質する材
料としては、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウ
ムとアルミニウムの合金を例示できる。

【００４０】以下、更に具体的な実施形態について、図
面を適宜参照しつつ例示する。図５（ａ）は、密閉容器
１内に射出成形用原料６を注入する状態を示す断面図で
あり、図５（ｂ）は、射出成形用原料７が注入された後
の密閉容器１Ａを示す断面図である。

【００４１】本例の密閉容器１は、筒状本体２と底蓋３
と上蓋８とからなる。射出成形用原料６を別の容器５か
ら矢印Ａのように収容空間４内に入れ、上蓋８を閉鎖
し、密閉容器１Ａを形成する。

【００４２】この時点においては、以下の方法をとるこ
とができる。（１）射出成形用原料を加熱して流動性を付与し、流動
性をもつ原料を容器内に入れ、密封する。例えば、成形
用粉末とゲル生成物質と溶剤とを、ゲル生成物質の溶融
温度以上の温度で均一に混合し、この混合物を密封す
る。（２）射出成形用原料を流動性の低い状態で容器１内に
固定し、密封し、次いで密閉容器１Ａを加熱して射出成
形用原料を流動性にする。この際には、少なくとも射出
成形の直前に射出成形用原料を加熱し、流動性を付与す
れば足りる。

【００４３】射出成形用原料が大気との接触によって酸
化変質する場合には、不活性ガス雰囲気下で射出成形用
原料を容器内に収容し、密閉充填する。この不活性ガス
としては、窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオ
ンを例示できる。

【００４４】材料の注入の際に、雰囲気を真空状態と
し、射出成形用原料を脱泡しながら容器内に注入するこ
とが好ましい。これによって、密閉容器内の射出成形用
原料への泡の巻込みを抑制できる。

【００４５】容器の材質は、射出成形用原料に十分な流
動性を付与できる温度で変質しなければ、特に限定され
ない。例えば１５０℃で変質しない材質が好ましい。こ
のような材質としては、金属、耐熱樹脂、セラミック
ス、金属−セラミックス複合材料を例示できる。

【００４６】容器の材質は剛体には限られない。例え
ば、レトルト食品や点滴袋用途に使用されている軟質の
袋ても、成形時の温度履歴に耐えるものであれば好適に
用いられる。軟質容器の場合、容器を材料の溶融温度以
上の溶媒につけることにより、内部の射出成形用原料を
そのまま溶融状態にし、次いでこの容器に外部より圧力
を加えることにより型内に材料を注入して成形すること
ができる。このとき、容器ホルダーを使用しても、使用
しなくても良い。

【００４７】本発明においては、密閉容器を射出成形型
に設置した後に、密閉容器を開放状態とする必要があ
る。このため、密閉容器の少なくとも一部は、射出成形
型に設置した後に破壊可能ないし開放可能でなければな
らない。特に好ましくは、封止部材が、剛性の低い材料
からなる蓋である。この場合には、密閉容器を射出成形
型に設置した後で、密閉容器に圧力を加えることによっ
て密閉状態を破ることができる。このような材質として
は、金属箔や金属薄板が好ましい。

【００４８】容器の外形は、円柱形状であることが特に
好ましい。容器のアスペクト比（Ｌ／Ｄ）は１以上が好
ましいが、それに限らない。

【００４９】容器の先端形状は平らで良く、また図８に
示すような射出ノズル形状１５ａ、１５ｂを有していて
も良い。

【００５０】密閉容器を透明な材料で製作しても良い。
この場合、密閉容器内の原料の流れの可視化ができ、成
形条件の最適化に利用できる。その時、射出成形用原料
を着色しておくと、可視化の観点からは一層効果的であ
る。

【００５１】密閉容器の加熱方法は特に限定されず、高
温のスチーム、オートクレーブ装置等の加圧式恒温機に
よる加熱の他、マイクロ波加熱、誘電加熱等の手段を用
いてもよい。

【００５２】密閉容器の加熱温度は特に限定されず、射
出成形用原料が十分に流動性となる温度であれば良い。
この温度は原料の種類に応じて選定するが、ゲル生成物
質の場合、特に寒天質ゲル生成物質を使用した場合に
は、80℃以上が必要であり、100 ℃以上であっても良
い。また、１５０℃以下が好ましい。但し、100℃以上
の場合、その温度の蒸気圧に応じて加圧した雰囲気下で
熱処理することが必要である。

【００５３】次いで密閉容器を射出成形型に設置する。
この際には、密閉容器とは別体の容器ホルダーに対して
密閉容器をセットし、容器ホルダーの操作によって密閉
状態を解除し、開放することができる。

【００５４】例えば図６に示す例においては、密閉容器
１Ａを注射器形状のプランジャー式押出機１０にセット
し、密閉容器１Ａの下端部を容器ホルダー上にセットす
る。容器ホルダー１２のノズル部１２ａは成形型１３に
設置されている。押出機１０には、密閉を解除するため
の解除部材、例えばピストン１１が取り付けられてい
る。このとき、何らかの加熱手段９を密閉容器１Ａ、容
器ホルダー１２の外側に設置し、射出成形用原料７を加
熱し、十分な流動性を維持しておく。そして、ピストン
１１を矢印Ｂのように動かし、密閉容器１Ａへと圧力を
加える。ピストンを押す手段としては、油圧駆動、サー
ボモーター駆動、エアー駆動等の一般的な駆動手段を利
用できる。これによって図７に示すように、蓋８、３が
破れ、射出成形用原料７が容器ホルダー１２を通して成
形型１３の成形空間１３ａに流入し、成形体７Ａを生成
させる。

【００５５】容器ホルダーを使用する場合には、少なく
とも密閉容器をセットする時点において、容器ホルダー
を加熱しておくことが好ましい。容器ホルダーの加熱温
度は、40℃以上が好ましく、60℃以上が更に好ましい。
また、上限は特にないが、80℃以下であってよい。容器
ホルダーを加熱する手段も限定されないが、以下を例示
できる。（１）容器ホルダーの外周にバンドヒーターを巻く。（２）容器ホルダーの中に流体ジャケットを設け、ジャ
ケット中に温水を流す。（３）容器ホルダーを恒温槽に入れる。

【００５６】射出成形型は、射出成形用原料の硬化を促
進するために低温である必要がある。具体的には、型は
35℃以下が好ましい。また、射出成形型の温度の下限は
特になく、25℃以下が好ましく、１０℃以下であっても
問題ない。

【００５７】射出成形用原料を射出成形型内に射出する
ときの温度も、この原料が十分な流動性を示す温度であ
れば問題ない。また、射出成形用原料がバインダーとし
てゲル生成物質を使用している場合には、いったん原料
が密閉容器内で十分に溶融している。そして、図４に示
したようなヒステリシスがあるために、原料がいったん
完全溶融した後には、比較的低温にしても原料の流動性
は低下しない（粘度が上昇しない）。従って、射出成形
時の溶剤の蒸発を抑制するという観点からは、射出成形
時の原料の温度は１００℃以下とすることが好ましく、
80℃以下としてもよい。この下限は４０℃以上が好まし
く、６０℃以上が特に好ましい。

【００５８】容器ホルダーの形態は特に限定されない。
例えば密閉容器を容器ホルダー内部に挿入できる。ま
た、容器ホルダーが一対のハーフからなる場合には、一
対のハーフの間に密閉容器を挿入し、ハーフを一体化し
て容器ホルダーを形成できる。

【００５９】また、好適な実施形態においては、容器ホ
ルダーを使用せず、容器をそのまま射出成形型にセット
できる。この場合には、射出成形用原料が充填された容
器を加熱し、この容器を型にセットし、次いで密閉容器
を開放状態として成形する。これによって成形操作が一
層単純化される。図８〜図９は、この実施形態に係るも
のである。

【００６０】この容器本体１５は略円筒状である。容器
本体１５の先端には、徐々に口径が小さくなるような形
状のガイド部１５ｂが設けられており、ガイド部１５ｂ
の先端にノズル部１５ａが設けられている。ノズル部１
５ａは封止材１９によって封止されている。例えば、流
動性の射出成形用原料６を容器本体１５内に注入し、図
９に示すように蓋１６をセットして密閉し、密閉容器１
５Ａを得る。

【００６１】本例では、密閉容器１５Ａがガイド部１５
ｂおよびノズル部１５ａを備えていることから、図１０
に示すように、密閉容器１５Ａをそのまま射出成形型１
３にセットできる。そして、密閉容器１５Ａの上端部に
プランジャー式の押し出し装置１８を設置し、ピストン
１１によって圧力を加え、蓋１６を開放させ、射出成形
用原料７を射出成形型１３内に射出する。

【００６２】本発明においては、一つの射出成形型に対
して、複数の密閉容器をあらかじめ用意しておき、各密
閉容器を順次射出成形型に対して設置して射出成形を行
うことができる。この場合には、成形空間への流路を密
閉容器側や容器ホルダー側に設けることができる。例え
ば図４〜図９に示す例では、流路が密閉容器側や容器ホ
ルダー側に設けられている。この場合には、密閉容器や
容器ホルダーを交換することによって、直ちに次の射出
成形工程に移ることができるので、生産性が高い。

【００６３】特に、複数種の相異なる射出成形用原料を
同じ射出成形型で連続的に成形するのに際して、相異な
る射出成形用原料を収容した密閉容器を順次型にセット
し、射出成形を行うことができる。従来の射出成形方法
においては、射出成形用原料の種類が異なると、原料を
入れ換えるごとに、射出成形型の成形空間への流路を洗
浄し直す必要がある。従って、相異なる射出成形用原料
を連続して射出成形することが難しいので、多品種生産
には向いていない。これに対して、本発明は少量多品種
生産に対して特に好適である。

【００６４】この場合には、各容器ごとに容器を色分け
しておくことによって、各容器の内部の射出成形用原料
の種類を区別することができる。

【００６５】複数の密閉容器を順次射出成形に供する際
には、複数の密閉容器を容器保持部材によって保持し、
各密閉容器の位置を移動させることによって、各密閉容
器を順番に射出成形型へと設置することが可能である。

【００６６】この場合には、容器保持部材が回転可能な
ものである場合には、保持部材に複数の密閉容器を周方
向に向かって並べることができる。例えば図１１（ａ）
に示す保持部材２０Ａは、平面的に見て略円形であり、
複数個、例えば６個の保持孔２０ａが設けられている。
各保持孔２０ａには、それぞれ、射出成形用原料が収容
された密閉容器１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆが
固定されている。図１２に示すように、一つの密閉容器
１Ａを射出成形型１３に設置し、射出成形を行った後、
密閉容器１Ａを解除し、保持部材２０Ａを矢印Ｄのよう
に回動し、次の密閉容器１Ｂを射出成形型１３に設置す
る。そして密閉容器１Ｂ内の射出成形用原料を使用して
射出成形を行い、密閉容器１Ｂの射出成形型への設置を
解除する。このプロセスを反復して行う。

【００６７】また、容器保持部材は、複数の密閉容器を
直線状に一列に並べて保持する装置であってよい。この
場合には、保持部材を一定方向へと向かって駆動するこ
とによって、密閉容器を移動させる。例えば図１１
（ｂ）に示す保持部材２０Ｂには、複数の保持孔２０ａ
が一列に設けられており、各保持孔にそれぞれ密閉容器
が固定されている。そして、矢印Ｄのように保持部材２
０Ｂを駆動し、各密閉容器内の射出成形用原料を順次に
射出成形する。

【００６８】図１１、図１２の例では、一つの射出成形
型１３に対して複数個の密閉容器を移動させ、順次に成
形した。しかし、複数個の射出成形型を保持部材にセッ
トし、各射出成形型を用いて順次に射出成形を行うこと
ができる。

【００６９】本発明の焼結体は、射出成形体を焼成する
ことによって得られる。焼成プロセスは、射出成形用原
料の種類や用途に応じて決定できる。また、こうして得
られた焼結体の用途は限定されず、各種の機能部品、電
子機能部品に適用可能である。

【００７０】

【実施例】図１に示すフローチャートに従い、セラミッ
クスの射出成形を行った。具体的には、寒天をバインダ
ーとし、水系射出成形法により、アルミナセラミックス
焼結体を製造した。まず、易焼結性低ソーダアルミナ
（住友化学工業株式会社製「ＡＥＳ−１１」、純度９
９．５％、ＢＥＴ比表面積７ｍ^２／ｇ、平均粒子径０．
５μｍ）６００ｇを用い、分散剤（ポリアクリル酸アン
モニウム共重合体「東亞合成株式会社製「Ａ−６１１
４」分子量１００００ＭＷ、ｐＨ７〜９、３９〜４１％
溶液）をアルミナ粉末に対して０．９％加え、水分量が
２５％となるようにイオン交換水を加え、十分混合した
後、モノマロン玉石を粉砕メディアとしてポットミル粉
砕を８時間行ってスラリーを得、スラリーをプラネタリ
ーミキサーの混合槽に入れた。混合槽に上記スラリーを
投入し、低速１０ｒｐｍでブレードを回転し攪拌した。
混合槽の上部開口部より、粉末寒天（伊那食品工業株式
会社製、伊那寒天「ＸＧ８９」ゲル強度８４０ｇ／ｃｍ
^２）をアルミナ粉末に対して３．２％の割合で秤量し、
寒天粉末を段階的に投入した。全量投入後、チョッパー
を３０００ｒｐｍで回転させ、寒天の溶解、分散を図る
ため、その状態を１０分保持した。その後、混合槽を９
５℃まで加熱した。９５℃に達した時点で、ブレードを
５０ｒｐｍの高速回転で攪拌することを１５分間継続
し、均一混合を図った。

【００７１】図５に示す容器１Ａの筒状本体２として
は、直径φ３０×長さＬ１００×厚さｔ１の円柱状アル
ミニウム容器１０個を準備した。材料温度７５℃以上
で、流動性がある粘度の状態で本体２内に流し込んだ。
本体２の両端部はアルミニウム箔３、８で溶着し、封入
した。容器１Ａを常温で数日間放置しておいた。成形日
に、各容器１Ａをオートクレーブ装置（１２１℃、２ａ
ｔｍ）中に３時間入れることにより、材料を十分溶融さ
せた。このときの加熱スケジュールを図１３に示す。

【００７２】容器ホルダーとして、上記の容器１Ａがち
ょうど挿入できる寸法を持ち、ノズル径がφ１の注射器
形状のホルダー１２を用意した。この容器ホルダー１２
の周りにはバンドヒーターが巻いてあり、６０℃になる
よう温度調節しておいた。そのノズル１２ａの先には、
チラーにより２０℃に冷却された金型１３をセットし
た。

【００７３】容器１Ａをオートクレーブ装置から取出
し、６０℃の恒温槽に移した。材料が６０℃になった
後、容器１Ａを容器ホルダー１２に設置し、ピストン１
１を専用プランジャー１０にて５０ｍｍ／ｓｅｃの一定
速度で駆動し、射出成形した。得られた成形体にエアー
ブローをかけ、離型させた。成形体を切断し、成形体の
断面を観察したが、未溶融による欠陥は見られなかっ
た。離型後、新たな容器１Ａをセットし、同様の工程を
繰り返し、合計１０個の成形体を得た。

【００７４】この成形体を室温にて一昼夜自然乾燥した
後、１３０℃の乾燥機中で残留水分を除去し、昇温速度
３００℃／時間、最高温度で１６００℃、１６００℃で
の保持時間２時間の条件で焼成した。冷却は、自然放冷
で行った。この結果、焼結密度３．９４ｇ／ｃｍ^３の理
論密度に近い目的のアルミナセラミック焼結体を得るこ
とができた。焼結体には、充填ムラ、密度ムラ、欠陥は
見られなかった。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、流
動性の射出成形用原料を射出成形型の成形空間に射出す
ることによって射出成形体を得るのに際して、射出成形
用原料の性状を均一化し、所望品質の射出成形体を安定
して製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形法のフロー
チャートである。

【図２】本発明の他の実施形態に係る射出成形法のフロ
ーチャートである。

【図３】本発明の更に他の実施形態に係る射出成形法の
フローチャートである。

【図４】寒天の温度による粘度変化のヒステリシスを示
す。

【図５】（ａ）は、容器１内に射出成形用原料６を注入
する前の状態を示しており、（ｂ）は、射出成形用原料
７が収容された密閉容器１Ａを示す。

【図６】密閉容器１Ａを容器ホルダー１２および射出成
形型１３に対して設置した状態を示す。

【図７】図６において密閉容器１Ａを開放状態とし、射
出成形用原料７を射出成形型１３内に射出した状態を示
す。

【図８】他の容器１５内に射出成形用原料６を注入する
前の状態を示す。

【図９】射出成形用原料が収容された密閉容器１５Ａを
示す。

【図１０】密閉容器１５Ａを射出成形型１３に設置し、
射出成形用原料７を射出した状態を示す。

【図１１】（ａ）は、密閉容器１Ａ〜１Ｆを保持する回
転式の保持部材２０Ａを示し、（ｂは、複数の密閉容器
を保持する帯状の保持部材２０Ｂを示す。

【図１２】複数個の密閉容器を順次射出成形に供するプ
ロセスを説明するための図である。

【図１３】容器の加圧−加熱スケジュールの一例を示
す。

【符号の説明】

１、１５射出成形用原料を収容する前の容器
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１５Ａ射出成
形用原料７を収容する密閉容器２筒状本体３、８、１６、１９蓋（封止部
材）４密閉空間６射出成形用原料
７密閉容器内の射出成形用原料１０、１８プランジャー式の加圧機構１１
ピストン１２容器ホルダー１２ａ、１５ａノズル部
１３射出成形型１３ａ成形空間
２０Ａ、２０Ｂ保持部材

フロントページの続きＦターム(参考） 4F206 AA01 JA07 JF01 JF21 JM04 JN43 JW05 4G030 AA36 BA12 GA10 GA14 GA16 GA21 GA27 PA22 PA25 4G052 BA02 BA07 BB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流動性を有する射出成形用原料を収容する
密閉容器を射出成形型に設置し、前記密閉容器内の密閉
空間を開いて前記射出成形用原料を前記射出成形型の成
形空間に射出することを特徴とする、射出成形体の製造
方法。
【請求項２】前記密閉容器を冷却し、次いで加熱するこ
とによって前記射出成形用原料に流動性を付与し、次い
で射出成形することを特徴とする、請求項１記載の方
法。
【請求項３】前記密閉容器内に流動性を有する前記射出
成形用原料を注入した後、前記射出成形用原料の流動性
を保持したままで前記密閉容器を前記射出成形型に設置
し、射出成形を行うことを特徴とする、請求項１記載の
方法。
【請求項４】前記密閉容器を別体の容器ホルダーに固定
し、この状態で前記密閉容器内の前記射出成形用原料を
射出成形することを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
か一つの請求項に記載の方法。
【請求項５】前記密閉容器が、筒状本体と、この筒状本
体を封止する蓋とを備えていることを特徴とする、請求
項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項６】一つの前記射出成形型に対して複数の前記
密閉容器を順次設置し、各密閉容器を利用してそれぞれ
前記射出成形を行うことを特徴とする、請求項１〜５の
いずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項７】前記射出成形用原料が、成形用粉末、ゲル
生成物質および溶剤を含む混合物からなることを特徴と
する、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の方
法。
【請求項８】前記ゲル生成物質が、ガラクトースを基本
骨格とする多糖類であることを特徴とする、請求項７記
載の方法。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記
載の方法によって得られたことを特徴とする、射出成形
体。
【請求項１０】請求項９記載の射出成形体を焼成するこ
とによって得られたことを特徴とする、焼結体。
【請求項１１】流動性を有する射出成形用原料を収容す
る密閉容器であって、射出成形型に設置可能であり、か
つ前記密閉容器内の密閉空間を開いたときにこの空間が
前記射出成形型の成形空間に連通し得ることを特徴とす
る、射出成形用原料の密閉容器。
【請求項１２】前記密閉容器を加熱することによって前
記射出成形用原料を流動性を付与したときに、前記密閉
容器内の密閉状態を保持可能であることを特徴とする、
請求項１１記載の密閉容器。
【請求項１３】前記密閉容器が、筒状本体と、この筒状
本体を封止する蓋とを備えていることを特徴とする、請
求項１１または１２記載の密閉容器。
【請求項１４】前記蓋が金属箔からなることを特徴とす
る、請求項１３記載の密閉容器。
【請求項１５】前記射出成形用原料が、成形用粉末、ゲ
ル生成物質および溶剤を含む混合物からなることを特徴
とする、請求項１１〜１４のいずれか一つの請求項に記
載の密閉容器。
【請求項１６】前記ゲル生成物質が、ガラクトースを基
本骨格とする多糖類であることを特徴とする、請求項１
５記載の密閉容器。