JPH04152104A - セラミックス及び金属粉末の精密成形法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はセラミックス粉、金属粉あるいは磁性材料等と
各種樹脂を混練して製造された。いわゆる射出成形用特
殊成形材料（以後成形材料と称す）の精密成形法に関す
るもので９本発明を使用しての成形品としてはファイン
セラミックス、金属粉末成形品、プラスチックマグネッ
ト等がある。

（ロ）従来の技術 最近プラスチック材料とセラミックス粉体あるいは金属
粉体を混合して製造された成形材料を用いて射出成形し
、この射出成形品を空気中あるいは不活性ガス雰囲気中
で焼成して複雑な形状のセラミックス製品あるいは金属
製品が生産されている。

このような成形品は形状寸法の精度が高いほど。

後仕上げが不用でその生産性が高いと言われている。し
かし、この種材料は流動性（成形性）が悪く、また混練
された粉体が射出成形の際、ジエティング不良を起こし
たり、配向したり、さらには射出圧力の伝達特性が悪い
ため、成形品に要求される精度を射出成形で行うことは
非常に難しいとされている。

一般に行われている射出成形で用いられる金型を、第１
図に示した。射出成形機からの溶融材料は３のスプルよ
り充填され、４０ランナ、５のゲートを通って６のキャ
ビティ（成形品形成部）に充填される構造となっている
。

成形品の品質は材料の充填速度（射出速度とも言う）及
び充填圧力等を射出成形機で制御して調節する０通常は
速度を４段あるいは１０段階で制御し、また材料の収縮
を防止するために圧力も多段で制御することが行われて
いる（この方法を標準的射出成形法と称す）。

また最近では射出圧縮成形と言われる成形法も盛んに行
われるようになってきている。

この方法の原理は、第１図の金型の９の部品を動くよう
に設計した金型を用いる。第１図の９の部品を後退限度
まで下げて金型を高圧で型締する、射出成形機から、ス
プル、ランナ、ゲートを通過させて材料を充填し、充填
終了後、９０部品を前進させて充填材料に圧縮圧力をか
けて行う射出成形法である。

標準的な射出成形では、充填材料にかけられる圧力がゲ
ートから遠地点になるに従って大幅に圧力低下するのに
対して、９０部品を材料充填圧力進させる射出圧縮成形
法は材料に均一な圧力をかけることができる長所がある
。

通常、射出成形品は充填圧力によフてその成形収縮率が
変化すると言われているが、第１図の方法で成形された
成形品は当然、ゲート部とその遠地点では寸法がことな
ることになる。

しかし射出圧縮成形方法ではそのような短所が大幅に改
善される。すなわちこの方法では、ゲートから圧力をか
けるのではなく、９０部品によって成形品全体に圧力を
かけるので、前記成形法の不均等圧力と成形品の寸法バ
ラツキといった問題点は大幅に改善される。

しかしこの方法でも問題点が存在する。それは９０部品
が後退した状態で材料を射出すると９本発明で使用する
特殊材料はジエティング現象が発生し、このため焼成し
た成形品の強度を大幅に低下させるといった不良現象が
起こる。

またこの種成形材料は材料充填圧力の伝藩効率が非常に
悪いといった欠点を有しているが、射出圧縮成形法を用
いても、その効果は万全に発揮されることが少ない。

例えば、９０部品による加圧面と非加圧面に圧力勾配が
生じ、成形品にその影響が現れ、結果として、焼成品に
要求される寸法精度が出し得ないというのが現状である
。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 そこで本発明では、材料の充填制御を行うため自在に可
動する部品（第２図１６）を適切な空間が形成できるよ
うな状態にまで上昇させ、射出成形機から、スプル、ラ
ンナ、ゲートを経て材料を充填し、つぎに、１５０部品
を後退させ、さらに材料を充填する。充填が終了した段
階、あるいは後退過程で１５の部品を振動させるといっ
た工程で射出成形をおこなったところ、溶融材料にかか
る圧力が極めて均等となることを発見した。

すなわち、１５０部品を固定位置で単純に振動させるの
ではなく、可動させる過程（充填過程及び保圧過程）で
振動させることが最も効果的であることか判明した。そ
の理由は、プラスチック材料が充填される過程で、広い
空間（キャビティ）に小さなゲート−より材料を高速で
充填すると。

ウェルドやジエティングといった製品の不良現象を発生
するが、キャビティの肉厚が薄いとそれらの不良現象が
発生しないこと、１５０部品が可動することによって、
溶融材料に均一でしかも自在な圧力がかけられること、
さらにはこれらの工程が振動によってより効果を発揮す
ることを発見した。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明を第２図を用いて説明するとつぎの通りである。

射出成形機に取り付けられた金型を高圧型締し１６の油
圧シリンダの２３に圧力油を送って２１０部品を上昇さ
せる。２１０部品には１５の部品が連結されているので
結果として、１５０部品を適切な位置まで上昇させたこ
とになる。つぎに。

射出成形機から溶融材料をスプル、ランナ、ゲートを経
てその空間部に充填する。その後１５０部品を後退させ
、さらに溶融材料を部品後退分充填し、適切な保圧をか
ける。　２２及び２３の油流入口よりの送油圧力を断続
的に変化させることによって１５の部品を振動させなが
ら２０の材料を加圧する。また材料の種類によっては材
料充填初期から１５の部品を振動させることがもっとも
良好であるといった結果が得られている。

（ホ）作用 振動の周波数や加圧力、加圧時間等は成形品の形状や材
料の種類によって最適条件が決定される、また】５の金
型部品にかける振動は材料充填初期からかけても良く、
その場合は充填材料のキャビティへの充填をよりたやす
くする効果があり。

また複合材料等では繊維、フィラー等の配向性の制御を
も行うことができる。

１６のピストンを振動させ、１５０金型部品を経て溶融
材料を振動加圧するには９本発明では油圧シリンダを用
いているが、他にこの部分に圧電素子やバイブレータ、
空気シリンダを用いても本発明は達成される。

（へ）実施例 １５ｍｍＸ１５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの成形品が成形でき
る金型を第２図の原理に基づいて製作し、種々な成形材
料を用いて成形した。

金型を高圧で型締したのち成形機からの信号で第２図の
２３に油圧をかけ、１５の部品を前進させた状態で溶融
材料を４００ｋｇ／ｃｍ２で充填し、ただちに２３の油
圧を減少させて１６のピストンを後退させ、１５０金型
部品を後退させながらさらに溶融材料を追加充填した。

充填が終了して後、２２および２３の油流入口の圧力を
増減させ３８のピストンに適切な時間振動を付加した。

溶融材料が冷却された後、金型を問いて成形品を取り出
した。

実施例１ 使用成形機：型締力　５０トン 射出容量　８オンス 使用成形材料：窒化ケイソ、樹脂成形材料金型温度　　
＝７０℃ 振動数　　　＝２０ヘルツ 振動加圧タイミング：完全充填後 加圧時間　　：３０秒 冷却時間　　＝１２０秒 実施例２ 使用成形機：型締力　５０トン 射出容量　８オンス 使用成形材料ニステンレス粉、樹脂 金型温度　　二６０℃ 振動数　　　＝１δヘルツ 振動加圧タイミング：材料充填初期より加圧時間　　＝
３０秒 冷却時間　　：１２０秒 実施例３ 使用成形機：型締力　５０トン 射出容量　８オンス 使用成形材料：フェライト、樹脂 金型温度　　＝７０℃ 振動数　　　：１６ヘルツ 振動加圧タイミング：材料充填初期より加圧時間　　＝
３０秒 冷却時間　　＝１２０秒 比較例１ 使用成形機：型締力　５０トン 射出容量　８オンス 使用成形材料：窒化ケイソ、樹脂 金型温度　　ニア０℃ 振動　　　　：無し 冷却時１ｍ　　　：１２Ｃ１ その他　　　：標準的成形方法 （ト）発明の効果 実施例１，２比較例１で得られた成形品を各々適切な条
件で焼成し、対角の寸法、及び厚さの変動等の寸法精度
を測定した。また実施例３では着磁特性を比較した。＃
ｌ成品は平均２０％の収縮率を示したが、各製品の収縮
量のばらつきを測定した。

試験結果 成形品の寸法精度（長さ方向の寸法バラフキ）実施例１
　　　　２０　　ミクロン以内実施例２　　　　２０　
　ミクロン以内比較例１　　８０〜１２０ 成形品の寸法精度（厚さ方向の寸法１５）４）実施例１
　　　　５　ミクロン以内 実施例２　　　　５　ミクロン以内 比較例１　　２０〜５０ 成形品の外観 実施例１　　　　良好（高速充填） 実施例２　　　　良好　　　〃 実施例３　　　　良好　　　〃 比較例１　　　　フローマーク発生およびジエティング
発生 着磁特性 実施例３において振動加圧を使用して、成形したフェラ
イト成形品（プラスチックマグネット）の磁場成形にお
いてその効果が特に顕著で振動加圧したものと、しない
ものでは前者が着磁力で１０％高いという結果が得られ
た。

実施例、および比較例の結果をみても明らかなように、
金型の可動部品を固定位置で振動させるのではなく、成
形機と連動させて、自在に可動させることばこの種材料
の成形では多大な効果を発揮することは明らかで、ジエ
テイング等が全く発生せず、成形品の寸法精度が標準的
圧縮成形法よりもさらに大幅に改善されることはもちろ
ん２材料の充填も容易となるため成形条件幅が大幅にひ
ろくなり、成形不良の発生も激減した。また溶融材料に
掛けられる圧力も可動部品の振動と可動を併用して加圧
することによって必要圧力も低くとも良いという効果が
発見できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は標準的な射出成形金型の横断面図を示す、１，
２は金型のパーティングライン、３はスプル、４はラン
ナ、５はゲート、６はキャビティ（成形品成形部）７突
き出し板、８はエジェクタロッド、９は可動側コアをし
めす。 第２図は本発明で使用する振動−加圧ができる金型の横
断面図をしめす。 １１は固定側取り付は板、１２はスプル払い落とし板１
３固定側型板、１４は移動側型板、１５は可動棒（コア
）１６は油圧シリンダ、１７はゲ−）、１Ｂはスプルブ
ツシュ、１９前進規制棒。 ２０は成形品、２１は可動棒連結板、２２はピストン下
降用油流入口、２３はピストン上昇用油流入口を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セラミックスや金属粉あるいは磁性材料と樹脂を混
   合した成形材料を用いての射出成形において、使用する
   金型の一部が射出成形機と自在に連動する可動部を有す
   る射出成形金型を用いて行い、その可動部が成形品の肉
   厚が減少した状態において成形材料を射出し、つぎに、
   可動部を材料の充填圧力あるいは、強制的に後退させ、
   可動部後退分の材料を追加充填し、さらにその可動部に
   材料の充填過程、あるいは充填終了時に適切な振幅の振
   動、および加圧振動をかけて行うセラミックス、金属粉
   末、あるいは磁性体成形材料の成形方法。