JPH04338158A - セラミックス用射出成形用組成物 - Google Patents
セラミックス用射出成形用組成物Info
- Publication number
- JPH04338158A JPH04338158A JP3135243A JP13524391A JPH04338158A JP H04338158 A JPH04338158 A JP H04338158A JP 3135243 A JP3135243 A JP 3135243A JP 13524391 A JP13524391 A JP 13524391A JP H04338158 A JPH04338158 A JP H04338158A
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- JP
- Japan
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- injection molding
- binder
- weight
- molding composition
- surfactant
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形用組成物に関
し、具体的には、セラミックスの粉末を射出成形後、焼
結することにより、複雑な形状の精密機械部品を生産す
る際に用いられる射出成形用組成物に関する。
し、具体的には、セラミックスの粉末を射出成形後、焼
結することにより、複雑な形状の精密機械部品を生産す
る際に用いられる射出成形用組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、粉末冶金法により得られていた焼
結製品は成形用組成物としての金属粉末あるいはセラミ
ックス粉末をプレス成形して焼結する製造方法に基づい
て生産されている。金属粉末あるいはセラミックス粉末
だけでのプレス成形では、三次元的に複雑な形状を有す
る製品、ナイフエッジ部などの薄肉部を有する製品は製
造困難であった。
結製品は成形用組成物としての金属粉末あるいはセラミ
ックス粉末をプレス成形して焼結する製造方法に基づい
て生産されている。金属粉末あるいはセラミックス粉末
だけでのプレス成形では、三次元的に複雑な形状を有す
る製品、ナイフエッジ部などの薄肉部を有する製品は製
造困難であった。
【0003】そこで、上記方法の欠点を解消しようとし
て、金属粉末とバインダーからなる射出成形用組成物を
所定形状の金型に射出成形し、得られた成形体を加熱し
て、脱バインダーしたのちに、焼結処理を施して、金属
の焼結製品を入手する方法が提示されている(例えば特
開昭57−16103号、特開昭57−26105号な
ど)。
て、金属粉末とバインダーからなる射出成形用組成物を
所定形状の金型に射出成形し、得られた成形体を加熱し
て、脱バインダーしたのちに、焼結処理を施して、金属
の焼結製品を入手する方法が提示されている(例えば特
開昭57−16103号、特開昭57−26105号な
ど)。
【0004】セラミックスの粉末とバインダーを混合し
て作成した射出成形用組成物から焼結製品を得るに際し
ては、(1)最終製品の焼結密度が高いこと、(2)射
出成形体引いては最終製品の重量や寸法のばらつきが小
さいこと、(3)射出成形体の脱バインダー性が良いこ
と、(4)射出成形用組成物の射出成形においては、製
品以外の不要部分のスプルー部、ランナー部などを再利
用し、数回以上リサイクルすることが必要不可欠であり
、このようなリサイクル性が良いこと、及び(5)射出
成形体と金型との離型性が良いことが要求される。
て作成した射出成形用組成物から焼結製品を得るに際し
ては、(1)最終製品の焼結密度が高いこと、(2)射
出成形体引いては最終製品の重量や寸法のばらつきが小
さいこと、(3)射出成形体の脱バインダー性が良いこ
と、(4)射出成形用組成物の射出成形においては、製
品以外の不要部分のスプルー部、ランナー部などを再利
用し、数回以上リサイクルすることが必要不可欠であり
、このようなリサイクル性が良いこと、及び(5)射出
成形体と金型との離型性が良いことが要求される。
【0005】前記特開昭57−16103などの方法で
は、平均粒径が10ミクロン以下の金属粉末を使用する
ため、焼結密度の高い製品が得られるようになっている
。
は、平均粒径が10ミクロン以下の金属粉末を使用する
ため、焼結密度の高い製品が得られるようになっている
。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭57−16103などの射出成形用組成物は、最終
製品の重量や寸法のばらつき、脱有機物性、リサイクル
性、金型との離型性において十分でない。
開昭57−16103などの射出成形用組成物は、最終
製品の重量や寸法のばらつき、脱有機物性、リサイクル
性、金型との離型性において十分でない。
【0007】すなわち、射出成形性、言い換えると最終
製品の重量や寸法のばらつきについては、射出成形する
際、射出成形用組成物の流動性が悪く、金型への充填不
良、成形体のクラック、金型から取り出すときの破損な
どのため、成形が安定して行いにくいという問題がある
。
製品の重量や寸法のばらつきについては、射出成形する
際、射出成形用組成物の流動性が悪く、金型への充填不
良、成形体のクラック、金型から取り出すときの破損な
どのため、成形が安定して行いにくいという問題がある
。
【0008】また、脱バインダー性に関しては、脱バイ
ンダーを終了するまでの時間が長くかかり、高い処理温
度が必要であり、成形体にクラック、膨れ、変形などの
欠陥が生じ易いという問題がある。
ンダーを終了するまでの時間が長くかかり、高い処理温
度が必要であり、成形体にクラック、膨れ、変形などの
欠陥が生じ易いという問題がある。
【0009】そして、リサイクル性に関しては、リサイ
クルにより、射出成形用組成物中のバインダーの分解、
蒸発または変質が起こり、射出成形用組成物の射出成形
性が変化する結果、最終製品の寸法精度が低下し易いと
いう問題がある。
クルにより、射出成形用組成物中のバインダーの分解、
蒸発または変質が起こり、射出成形用組成物の射出成形
性が変化する結果、最終製品の寸法精度が低下し易いと
いう問題がある。
【0010】さらに、リサイクル性や脱バインダー性を
改良すると他の特性が悪くなるという問題がある。
改良すると他の特性が悪くなるという問題がある。
【0011】例えば、射出成形後、成形体はゲート付近
でスプルー部、ランナー部とに切り離されるが、ゲート
方式をサイドゲート、リングゲートなどとした場合、製
品側にランナーの一部が残留するために、後処理として
、ゲートカットを行う必要がある。このゲートカットは
、製品の面でもリサイクルの面でもコストを高めること
になる。そのため、最近では、図1に示すような、ゲー
トカットがスムーズに行われ、後処理不要のピンポイン
トゲート方式が採用されている。ピンポイントゲート方
式では、例えばギヤ10の金型成形の際に、ピンポイン
トゲート部12、ランナー部14及びスプルー部16を
介して矢印のように射出が行われ、これらの部分でも射
出成形用組成物が凝固する。
でスプルー部、ランナー部とに切り離されるが、ゲート
方式をサイドゲート、リングゲートなどとした場合、製
品側にランナーの一部が残留するために、後処理として
、ゲートカットを行う必要がある。このゲートカットは
、製品の面でもリサイクルの面でもコストを高めること
になる。そのため、最近では、図1に示すような、ゲー
トカットがスムーズに行われ、後処理不要のピンポイン
トゲート方式が採用されている。ピンポイントゲート方
式では、例えばギヤ10の金型成形の際に、ピンポイン
トゲート部12、ランナー部14及びスプルー部16を
介して矢印のように射出が行われ、これらの部分でも射
出成形用組成物が凝固する。
【0012】しかしながら、この方式は離型性に敏感で
あるという問題を生じている。すなわち、この方式を採
用するとランナー部14が非常に長くなり、金型から成
形体を取り出す際、成形体と金型との離型性が悪いと、
成形体を取り出すことができず、成形は不可能となって
しまうのである。
あるという問題を生じている。すなわち、この方式を採
用するとランナー部14が非常に長くなり、金型から成
形体を取り出す際、成形体と金型との離型性が悪いと、
成形体を取り出すことができず、成形は不可能となって
しまうのである。
【0013】また、脱バインダー性を向上させるために
、例えば、特開昭59−121150では、加工助剤兼
気孔形成剤を添加している。しかし、この加工助剤兼気
孔形成剤は100〜200℃の範囲で分解、蒸発が生じ
るため、混練温度150℃、射出温度150℃の操業条
件では、工程中に加工助剤兼気孔形成剤の変質が生じる
ことになる。その結果、リサイクルを繰り返すことによ
り、射出成形時における組成物の流動性が変化し、金型
に充填される成形体の重量、寸法もリサイクルを繰り返
すごとに変化していき、ひいては、最終製品である焼結
体の寸法精度も変化し、そのため、全集団の焼結体の寸
法ばらつきは大きくなるという問題がある。
、例えば、特開昭59−121150では、加工助剤兼
気孔形成剤を添加している。しかし、この加工助剤兼気
孔形成剤は100〜200℃の範囲で分解、蒸発が生じ
るため、混練温度150℃、射出温度150℃の操業条
件では、工程中に加工助剤兼気孔形成剤の変質が生じる
ことになる。その結果、リサイクルを繰り返すことによ
り、射出成形時における組成物の流動性が変化し、金型
に充填される成形体の重量、寸法もリサイクルを繰り返
すごとに変化していき、ひいては、最終製品である焼結
体の寸法精度も変化し、そのため、全集団の焼結体の寸
法ばらつきは大きくなるという問題がある。
【0014】また、加工助剤兼気孔形成剤を添加した場
合は、金型との離型性は悪く、前述のように離型性に敏
感なピンポイントゲートを持つ金型には使用できないと
いう問題がある。
合は、金型との離型性は悪く、前述のように離型性に敏
感なピンポイントゲートを持つ金型には使用できないと
いう問題がある。
【0015】従って、本発明は、セラミックス粉末を原
料とする精密部品の射出成形にあたって、リサイクルに
より製造された射出成形体の重量、寸法の変動を著しく
低減し、最終製品(焼結体)の寸法精度を著しく向上し
た射出成形用組成物を提供することを目的とする。
料とする精密部品の射出成形にあたって、リサイクルに
より製造された射出成形体の重量、寸法の変動を著しく
低減し、最終製品(焼結体)の寸法精度を著しく向上し
た射出成形用組成物を提供することを目的とする。
【0016】また、本発明は、セラミックス粉末を原料
とする精密部品の射出成形にあたって、従来の射出成形
用組成物によっては実現困難であった、脱バインダー性
および、金型との離型性が非常に優れた射出成形用組成
物を提供することを目的とする。
とする精密部品の射出成形にあたって、従来の射出成形
用組成物によっては実現困難であった、脱バインダー性
および、金型との離型性が非常に優れた射出成形用組成
物を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、前掲の課題を解決するための方策として、セラミ
ックスの焼結用粉末に対し、低密度ポリエチレン、パラ
フィン系ワックス、界面活性剤からなるバインダーを使
用し、界面活性剤を陰イオン界面活性剤、陽イオン界面
活性剤、両性界面活性剤、エーテル系脂肪族化合物、エ
ーテル系環式化合物、エーテル系ポリエーテル化合物、
エステル系多価アルコール部分エステル、ポリオキシエ
チレン化多価アルコール脂肪酸エステル、含窒素系非イ
オン界面活性剤から選ぶことにより、前記課題を解決で
きることを見いだいした。
結果、前掲の課題を解決するための方策として、セラミ
ックスの焼結用粉末に対し、低密度ポリエチレン、パラ
フィン系ワックス、界面活性剤からなるバインダーを使
用し、界面活性剤を陰イオン界面活性剤、陽イオン界面
活性剤、両性界面活性剤、エーテル系脂肪族化合物、エ
ーテル系環式化合物、エーテル系ポリエーテル化合物、
エステル系多価アルコール部分エステル、ポリオキシエ
チレン化多価アルコール脂肪酸エステル、含窒素系非イ
オン界面活性剤から選ぶことにより、前記課題を解決で
きることを見いだいした。
【0018】すなわち、本発明の射出成形用組成物は、
基本的には焼結用粉末とバインダーとからなる射出成形
用組成物であって、前記焼結用粉末が酸化物系セラミッ
クスからなり、前記バインダーが、陰イオン界面活性剤
、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、エーテル系脂
肪族化合物、エーテル系環式化合物、エーテル系ポリエ
ーテル化合物、エステル系多価アルコール部分エステル
、ポリオキシエチレン化多価アルコール脂肪酸エステル
、含窒素系非イオン界面活性剤からなる群から選ばれた
少なくとも1種の界面活性剤と低密度ポリエチレンとパ
ラフィン系ワックスとからなる。
基本的には焼結用粉末とバインダーとからなる射出成形
用組成物であって、前記焼結用粉末が酸化物系セラミッ
クスからなり、前記バインダーが、陰イオン界面活性剤
、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、エーテル系脂
肪族化合物、エーテル系環式化合物、エーテル系ポリエ
ーテル化合物、エステル系多価アルコール部分エステル
、ポリオキシエチレン化多価アルコール脂肪酸エステル
、含窒素系非イオン界面活性剤からなる群から選ばれた
少なくとも1種の界面活性剤と低密度ポリエチレンとパ
ラフィン系ワックスとからなる。
【0019】さらに、本発明では、焼結用粉末とバイン
ダーとの配合割合を種々変動させ、また、界面活性剤と
低密度ポリエチレンとパラフィン系ワックスとの配合割
合を種々変動させることにより、好適な射出成形用組成
物を得ることを見いだした。
ダーとの配合割合を種々変動させ、また、界面活性剤と
低密度ポリエチレンとパラフィン系ワックスとの配合割
合を種々変動させることにより、好適な射出成形用組成
物を得ることを見いだした。
【0020】すなわち、本発明の射出成形用組成物は、
焼結用粉末と前記バインダーとの配合が容積比にて30
:70乃至70:30の範囲内にあると好適である。
焼結用粉末と前記バインダーとの配合が容積比にて30
:70乃至70:30の範囲内にあると好適である。
【0021】また、本発明の射出成形用組成物は、バイ
ンダーが、15〜70重量%の低密度ポリエチレン、1
0〜80重量%のパラフィン系ワックス及び0.5〜4
0重量%の界面活性剤とからなると好適である。
ンダーが、15〜70重量%の低密度ポリエチレン、1
0〜80重量%のパラフィン系ワックス及び0.5〜4
0重量%の界面活性剤とからなると好適である。
【0022】
【作用】本発明では、射出成形における脱バインダー性
や離型性を改良する因子を射出成形用組成物の組成およ
び配合割合に求めて、成形性を制御している。
や離型性を改良する因子を射出成形用組成物の組成およ
び配合割合に求めて、成形性を制御している。
【0023】本発明で用いられる焼結用粉末としては、
ジルコニアやアルミナなどの酸化物系セラミックスの1
種以上よりなるものをあげることができる。
ジルコニアやアルミナなどの酸化物系セラミックスの1
種以上よりなるものをあげることができる。
【0024】低密度ポリエチレンとしては、公知のもの
をいずれも使用できるが、JISK7210に規定の方
法により測定される流動度が100〜300g/10分
である低密度ポリエチレンが、射出性形成および脱バイ
ンダー処理の初期における成形体の強度と形状保持性が
優れている点で好ましい。
をいずれも使用できるが、JISK7210に規定の方
法により測定される流動度が100〜300g/10分
である低密度ポリエチレンが、射出性形成および脱バイ
ンダー処理の初期における成形体の強度と形状保持性が
優れている点で好ましい。
【0025】低密度ポリエチレンの流動度が100g/
10分未満では、射出成形性が相対的に低くなる。また
、流動度が300g/10分を超えても、射出成形体の
強度と形状保持性が相対的に低くなる。
10分未満では、射出成形性が相対的に低くなる。また
、流動度が300g/10分を超えても、射出成形体の
強度と形状保持性が相対的に低くなる。
【0026】パラフィン系ワックスは、公知のものでよ
いが、JIS K7206によって測定した軟化点が
50〜90℃のものが好ましい。
いが、JIS K7206によって測定した軟化点が
50〜90℃のものが好ましい。
【0027】パラフィン系ワックスの軟化点が50℃未
満であると、射出成形時のサイクルタイムが長くなった
り、軟化しやすいために、成形時のハンドリングが難し
くなるなどの不都合を生じる。逆に、軟化点が90℃を
超えると、熱分解点が上がり、脱バインダー性が低下す
る。
満であると、射出成形時のサイクルタイムが長くなった
り、軟化しやすいために、成形時のハンドリングが難し
くなるなどの不都合を生じる。逆に、軟化点が90℃を
超えると、熱分解点が上がり、脱バインダー性が低下す
る。
【0028】界面活性剤は、金型と射出成形用組成物間
の接着強度を低減させ、離型性を向上させるものであり
、さらに焼結用粉末とバインダー(パラフィン系ワック
スとポリエチレン)との間の潤滑剤として働き、界面の
摩擦を著しく低減し、混練時のトルクの低減、射出成形
用組成物の流動性を向上する。界面活性剤の使用の結果
、安定した射出成形作業が得られる。尚、界面活性剤の
使用割合は各射出成形用組成物によって異なる。
の接着強度を低減させ、離型性を向上させるものであり
、さらに焼結用粉末とバインダー(パラフィン系ワック
スとポリエチレン)との間の潤滑剤として働き、界面の
摩擦を著しく低減し、混練時のトルクの低減、射出成形
用組成物の流動性を向上する。界面活性剤の使用の結果
、安定した射出成形作業が得られる。尚、界面活性剤の
使用割合は各射出成形用組成物によって異なる。
【0029】界面活性剤は、融点が50℃以下で、かつ
沸点が200℃以上であることが望ましい。界面活性剤
の融点が50℃より高いと、金型との接着強度および摩
擦係数を低減できず、射出成形後、金型から取り出すと
きに、金型との離型性を悪化させるおそれがある。また
、沸点が200℃未満であると、混練及び射出成形の工
程中に界面活性剤が蒸発し、組成物の粘性係数が変動し
、その結果成形体の重量が大きく変化し、製品の寸法精
度が悪くなる。
沸点が200℃以上であることが望ましい。界面活性剤
の融点が50℃より高いと、金型との接着強度および摩
擦係数を低減できず、射出成形後、金型から取り出すと
きに、金型との離型性を悪化させるおそれがある。また
、沸点が200℃未満であると、混練及び射出成形の工
程中に界面活性剤が蒸発し、組成物の粘性係数が変動し
、その結果成形体の重量が大きく変化し、製品の寸法精
度が悪くなる。
【0030】界面活性剤の中で陰イオン界面活性剤は、
市販品をそのまま用いることができる。本発明に使用で
きる陰イオン界面活性剤の代表例としてアビチエン酸塩
、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸アルキル
エステルの硫酸エステル塩、アルキルりん酸エステル塩
、スチレン−無水マレイン酸共重合物の部分けん化物、
ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物等を挙げるこ
とができる。
市販品をそのまま用いることができる。本発明に使用で
きる陰イオン界面活性剤の代表例としてアビチエン酸塩
、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸アルキル
エステルの硫酸エステル塩、アルキルりん酸エステル塩
、スチレン−無水マレイン酸共重合物の部分けん化物、
ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物等を挙げるこ
とができる。
【0031】界面活性剤の中で陽イオン界面活性剤は、
市販品をそのまま用いることができる。本発明に使用で
きる陽イオン界面活性剤の代表例としてアルキルアミン
塩、テトラアルキルアンモニウム塩、ポリエチレンポリ
アミン脂肪酸アミド塩等を挙げることができる。
市販品をそのまま用いることができる。本発明に使用で
きる陽イオン界面活性剤の代表例としてアルキルアミン
塩、テトラアルキルアンモニウム塩、ポリエチレンポリ
アミン脂肪酸アミド塩等を挙げることができる。
【0032】界面活性剤の中で両性界面活性剤は、市販
品をそのまま用いることができる。本発明に使用できる
両性界面活性剤の代表例として、2−アルキル−1−ヒ
ドロキシエチル−1−カルボキシメチルイミダゾリニウ
ム塩、N−アルキル−N,N−ビスポリオキシエチレン
硫酸エステル塩、N,N−ジメチル−N−アルキル−N
−カルボキシアルキレンアンモニウムベタイン、N,N
−ジアルキルアミノアルキレンカルボン酸塩、N,N,
N,−トリアルキル−N−スルホアルキレンカルボン酸
塩等を挙げることができる。
品をそのまま用いることができる。本発明に使用できる
両性界面活性剤の代表例として、2−アルキル−1−ヒ
ドロキシエチル−1−カルボキシメチルイミダゾリニウ
ム塩、N−アルキル−N,N−ビスポリオキシエチレン
硫酸エステル塩、N,N−ジメチル−N−アルキル−N
−カルボキシアルキレンアンモニウムベタイン、N,N
−ジアルキルアミノアルキレンカルボン酸塩、N,N,
N,−トリアルキル−N−スルホアルキレンカルボン酸
塩等を挙げることができる。
【0033】界面活性剤の中でエーテル系脂肪族化合物
はRO(CH2 CH2 O)n Hの化学構造式を持
つもので、脂肪アルコール、合成長鎖アルコール、アビ
エチルアルコール、ラノリンアルコール等の異性体を含
み、市販品をそのまま用いることができる。本発明に使
用できるエーテル系脂肪族化合物の代表例として、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテル等を挙げることができ
る。
はRO(CH2 CH2 O)n Hの化学構造式を持
つもので、脂肪アルコール、合成長鎖アルコール、アビ
エチルアルコール、ラノリンアルコール等の異性体を含
み、市販品をそのまま用いることができる。本発明に使
用できるエーテル系脂肪族化合物の代表例として、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテル等を挙げることができ
る。
【0034】界面活性剤の中でエーテル系環式化合物は
市販品をそのまま用いることができる。本発明に使用で
きるエーテル系環式化合物の代表例として、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレ
ンポリスチルフェニルエーテル等を挙げることができる
。
市販品をそのまま用いることができる。本発明に使用で
きるエーテル系環式化合物の代表例として、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレ
ンポリスチルフェニルエーテル等を挙げることができる
。
【0035】界面活性剤の中でエーテル系ポリエーテル
化合物は市販品をそのまま用いることができる。本発明
に使用できるエーテル系ポリエーテル化合物の代表例と
して、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコ
ール等を挙げることができる。
化合物は市販品をそのまま用いることができる。本発明
に使用できるエーテル系ポリエーテル化合物の代表例と
して、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコ
ール等を挙げることができる。
【0036】界面活性剤の中でエステル系多価アルコー
ル部分エステルは、市販品をそのまま使用できる。本発
明に使用できるエステル系多価アルコール部分エステル
の代表例として、グリセリン脂肪酸部分エステル、ソル
ビタン脂肪酸部分エステル、ペンタエリスリトール脂肪
酸部分エステル、プロピレングリコールモノ脂肪酸部分
エステル、しょ糖分脂肪酸部分エステル等を挙げること
ができる。
ル部分エステルは、市販品をそのまま使用できる。本発
明に使用できるエステル系多価アルコール部分エステル
の代表例として、グリセリン脂肪酸部分エステル、ソル
ビタン脂肪酸部分エステル、ペンタエリスリトール脂肪
酸部分エステル、プロピレングリコールモノ脂肪酸部分
エステル、しょ糖分脂肪酸部分エステル等を挙げること
ができる。
【0037】界面活性剤の中でポリオキシエチレン化多
価アルコール脂肪酸エステルは、市販品をそのまま用い
ることができる。本発明に使用できるポリオキシエチレ
ン化多価アルコール脂肪酸エステルの代表例として、ポ
リオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル、ポリ
オキシエチレンソルビドール脂肪酸部分エステル、ポリ
オキシエチレングリセリン脂肪酸部分エステル、ポリオ
キシエチレングリコール脂肪酸部分エステル、ポリグリ
セリン脂肪酸部分エステル等を挙げることができる。
価アルコール脂肪酸エステルは、市販品をそのまま用い
ることができる。本発明に使用できるポリオキシエチレ
ン化多価アルコール脂肪酸エステルの代表例として、ポ
リオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル、ポリ
オキシエチレンソルビドール脂肪酸部分エステル、ポリ
オキシエチレングリセリン脂肪酸部分エステル、ポリオ
キシエチレングリコール脂肪酸部分エステル、ポリグリ
セリン脂肪酸部分エステル等を挙げることができる。
【0038】界面活性剤の中で含窒素系非イオン界面活
性剤は、市販品をそのまま用いることができる。本発明
に使用できる含窒素系非イオン界面活性剤の代表例とし
て、脂肪酸ジエタノールアミド、N,N−ビス−2−ヒ
ドロキシアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキル
アミン、トリエタノールアミン脂肪酸エステル、トリア
ルキルアキンオキシド等を挙げることができる。
性剤は、市販品をそのまま用いることができる。本発明
に使用できる含窒素系非イオン界面活性剤の代表例とし
て、脂肪酸ジエタノールアミド、N,N−ビス−2−ヒ
ドロキシアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキル
アミン、トリエタノールアミン脂肪酸エステル、トリア
ルキルアキンオキシド等を挙げることができる。
【0039】本発明の組成物を射出成形する際には、通
常用いられている設備、装置をそのまま利用することが
でき、成形体は加熱温度80〜200℃、射出圧力50
0〜2000kg/cm2 で成形される。
常用いられている設備、装置をそのまま利用することが
でき、成形体は加熱温度80〜200℃、射出圧力50
0〜2000kg/cm2 で成形される。
【0040】成形体に含まれるバインダーは、種々の雰
囲気で脱バインダーされることになる。射出成形体の製
品率は体積比で通常25〜85%の範囲であり、従って
残りの75〜15%(おもにスプルー部、ランナー部)
が再び射出成形に使用され、同上の比率で製品となり、
残りは再びリサイクルされる。このようなリサイクルは
通常数回程度繰り返されることになる。
囲気で脱バインダーされることになる。射出成形体の製
品率は体積比で通常25〜85%の範囲であり、従って
残りの75〜15%(おもにスプルー部、ランナー部)
が再び射出成形に使用され、同上の比率で製品となり、
残りは再びリサイクルされる。このようなリサイクルは
通常数回程度繰り返されることになる。
【0041】また、本発明の射出成形用組成物の粉末を
用いた精密成形品を脱バインダーする場合、酸化され易
い粉末を処理する際には不活性ガスまたは還元性の雰囲
気下で、酸化されにくい粉末を処理する際には大気中も
しくは不活性ガス雰囲気で12〜30℃/h程度の昇温
速度で250〜300℃に加熱することにより、脱バイ
ンダー処理をすることができる。
用いた精密成形品を脱バインダーする場合、酸化され易
い粉末を処理する際には不活性ガスまたは還元性の雰囲
気下で、酸化されにくい粉末を処理する際には大気中も
しくは不活性ガス雰囲気で12〜30℃/h程度の昇温
速度で250〜300℃に加熱することにより、脱バイ
ンダー処理をすることができる。
【0042】従来の射出成形用組成物を用いて製品を製
造する場合には、1〜10℃/hと言う遅い昇温速度で
400〜550℃の高温処理することが必要であったが
、本発明では12〜30℃/h程度の昇温速度で250
℃〜300℃という比較的低温の加熱により、脱バイン
ダー処理を有利に終えることが可能である。
造する場合には、1〜10℃/hと言う遅い昇温速度で
400〜550℃の高温処理することが必要であったが
、本発明では12〜30℃/h程度の昇温速度で250
℃〜300℃という比較的低温の加熱により、脱バイン
ダー処理を有利に終えることが可能である。
【0043】本発明の各態様における種々の成分組成範
囲及び配合割合の限定理由を以下に説明する。
囲及び配合割合の限定理由を以下に説明する。
【0044】焼結用粉末としてのセラミックスの粉末の
容積を30〜70%とした理由は次の通りである。
容積を30〜70%とした理由は次の通りである。
【0045】焼結用粉末の容積が30%未満となると、
組成物を射出成形する際に、組成物の流動性を確保しに
くくなり、射出成形が不可能になるとともに、射出成形
体における焼結用粉末の充填度が低くなって、最終焼結
部品の密度を向上させることが困難になる。一方、焼結
用粉末の容積が70%を超えると、射出成形体の強度が
低下して、あるいは組成物の流動性が低下して、射出成
形が困難になる。
組成物を射出成形する際に、組成物の流動性を確保しに
くくなり、射出成形が不可能になるとともに、射出成形
体における焼結用粉末の充填度が低くなって、最終焼結
部品の密度を向上させることが困難になる。一方、焼結
用粉末の容積が70%を超えると、射出成形体の強度が
低下して、あるいは組成物の流動性が低下して、射出成
形が困難になる。
【0046】バインダーの組成範囲として、低密度ポリ
エチレンを15〜70重量%含有させた理由は次の通り
である。
エチレンを15〜70重量%含有させた理由は次の通り
である。
【0047】低密度ポリエチレンが15重量%未満であ
ると、射出成形体の強度ならびに形状保持性が低下して
、脱バインダー処理に要する時間は短くなるものの、成
形体表面に亀裂が生じやすくなる。逆に、低密度ポリエ
チレンが70重量%を超えると、脱バインダー処理に要
する時間がいたずらに長くなる。
ると、射出成形体の強度ならびに形状保持性が低下して
、脱バインダー処理に要する時間は短くなるものの、成
形体表面に亀裂が生じやすくなる。逆に、低密度ポリエ
チレンが70重量%を超えると、脱バインダー処理に要
する時間がいたずらに長くなる。
【0048】パラフィン系ワックスを10〜80重量%
含有させた理由は次の通りである。
含有させた理由は次の通りである。
【0049】パラフィン系ワックスの重量が10重量%
未満であると、組成物の流動性が低下し、射出成形性が
不十分であり、脱バインダー処理時間が長くなるととも
に、脱バインダー処理温度も高くなる。逆に、80重量
%を超えると、射出成形体の強度ならびに形状保持性が
十分でなく、成形体の取扱が不可能になりやすい。
未満であると、組成物の流動性が低下し、射出成形性が
不十分であり、脱バインダー処理時間が長くなるととも
に、脱バインダー処理温度も高くなる。逆に、80重量
%を超えると、射出成形体の強度ならびに形状保持性が
十分でなく、成形体の取扱が不可能になりやすい。
【0050】界面活性剤を0.5〜40重量%と限定し
た理由は次の通りである。
た理由は次の通りである。
【0051】界面活性剤が0.5重量%未満であると、
金型との離型性が悪くなり、ピンポイントゲート方式の
金型には使用できず、さらに混練時のトルクも大きくな
り、セラミックス粉とバインダーであるパラフィン系ワ
ックスとポリエチレンを混合し、均一に混合することが
非常に困難になる。逆に、40重量%を超えると、成形
体の強度が低下し、射出成形後に金型から成形体を取り
出すときに成形体が破壊し易くなって、射出成形が非常
に困難となる。
金型との離型性が悪くなり、ピンポイントゲート方式の
金型には使用できず、さらに混練時のトルクも大きくな
り、セラミックス粉とバインダーであるパラフィン系ワ
ックスとポリエチレンを混合し、均一に混合することが
非常に困難になる。逆に、40重量%を超えると、成形
体の強度が低下し、射出成形後に金型から成形体を取り
出すときに成形体が破壊し易くなって、射出成形が非常
に困難となる。
【0052】
【実施例】[実施例1〜6]パラフィン系ワックスと低
密度ポリエチレンと界面活性剤(ポリオキシエチレンア
ルキルエーテルまたはアルキルアミン酸)とから、表1
に示す組成を有するバインダーを作製した。なお、低密
度ポリエチレンは流動度200g/10分のものを使用
し、パラフィン系ワックスは軟化点70℃のものを使用
した。
密度ポリエチレンと界面活性剤(ポリオキシエチレンア
ルキルエーテルまたはアルキルアミン酸)とから、表1
に示す組成を有するバインダーを作製した。なお、低密
度ポリエチレンは流動度200g/10分のものを使用
し、パラフィン系ワックスは軟化点70℃のものを使用
した。
【0053】そして、平均粒径が約0.5μmのジルコ
ニア粉に、表1に示す組成を有する実施例1〜6のいず
れかのバインダーを組み合わせて混合、混練を行い、ピ
ッチ円直径20mm、厚さ5mm、歯数18のギア形状
を有する焼結製品及び機械強度測定用の板状試験片を製
造した。
ニア粉に、表1に示す組成を有する実施例1〜6のいず
れかのバインダーを組み合わせて混合、混練を行い、ピ
ッチ円直径20mm、厚さ5mm、歯数18のギア形状
を有する焼結製品及び機械強度測定用の板状試験片を製
造した。
【0054】金型は図1に示すようにピンポイントゲー
ト方式の金型である。すなわち、ギヤ10、ピンポイン
トゲート部12、ランナー部14およびスプルー部16
に対応した形の金型が使用される。
ト方式の金型である。すなわち、ギヤ10、ピンポイン
トゲート部12、ランナー部14およびスプルー部16
に対応した形の金型が使用される。
【0055】該金型における射出成形は、射出速度10
0mm/秒で行った。射出成形体の外径は、24mmで
あった。
0mm/秒で行った。射出成形体の外径は、24mmで
あった。
【0056】射出成形性は、射出成形用組成物の流動性
が悪いことに起因する金型への充填不良、成形体のクラ
ック、金型から取り出すときの破損の有無で評価した。 また、離型性は、スプルー部16の金型からの離型性で
評価した。射出成形性と離型性の結果を表4に示す。
が悪いことに起因する金型への充填不良、成形体のクラ
ック、金型から取り出すときの破損の有無で評価した。 また、離型性は、スプルー部16の金型からの離型性で
評価した。射出成形性と離型性の結果を表4に示す。
【0057】さらに射出成形体を大気気流中で加熱して
、当該成形体の脱バインダーを行い、バインダー残量が
成形体の1重量%以下になるまで脱バインダー処理した
後、脱バインダー体の表面あらさを観察した。その結果
を脱バインダーの加熱温度、所要時間と共に表5に示す
。脱バインダー体はいずれも良好な表面あらさであった
。
、当該成形体の脱バインダーを行い、バインダー残量が
成形体の1重量%以下になるまで脱バインダー処理した
後、脱バインダー体の表面あらさを観察した。その結果
を脱バインダーの加熱温度、所要時間と共に表5に示す
。脱バインダー体はいずれも良好な表面あらさであった
。
【0058】さらにこれらの脱バインダー体を1450
℃で酸素気流中において4時間焼結処理した。得られた
焼結体の寸法を測定した。さらに、スプルー部、ランナ
ー部などを再利用し実施例1〜6のそれぞれについて3
回リサイクルし、得られた焼結体の寸法を測定した。こ
れらの焼結体の寸法のばらつきを表6に示す。焼結体の
目標寸法は19.98から20.02mmとした。
℃で酸素気流中において4時間焼結処理した。得られた
焼結体の寸法を測定した。さらに、スプルー部、ランナ
ー部などを再利用し実施例1〜6のそれぞれについて3
回リサイクルし、得られた焼結体の寸法を測定した。こ
れらの焼結体の寸法のばらつきを表6に示す。焼結体の
目標寸法は19.98から20.02mmとした。
【0059】また、焼結体の3点曲げ強度を表7に示す
。数値は5回の試験値の平均値を示す。
。数値は5回の試験値の平均値を示す。
【0060】以上から、実施例1〜6では、成形体の表
面が良く、また焼結体の寸法にバラツキが極めて小さい
ことが判る
面が良く、また焼結体の寸法にバラツキが極めて小さい
ことが判る
【0061】[比較例1〜2]界面活性剤の重量の割合
が本発明の範囲にないことを除いては、実施例1〜6と
同様にして処理及び測定した。射出成形用組成物の配合
を表2に、射出成形性と離型性の結果を表4に、脱バイ
ンダーの加熱温度と所要時間及び表面あらさを表5に、
焼結体の寸法のバラツキを表6に、また焼結体の3点曲
げ強度を表7に示す。
が本発明の範囲にないことを除いては、実施例1〜6と
同様にして処理及び測定した。射出成形用組成物の配合
を表2に、射出成形性と離型性の結果を表4に、脱バイ
ンダーの加熱温度と所要時間及び表面あらさを表5に、
焼結体の寸法のバラツキを表6に、また焼結体の3点曲
げ強度を表7に示す。
【0062】[従来例1〜3]界面活性剤の代わりに本
発明の範囲にない添加剤を含むことを除いては、実施例
1〜6と同様にして処理及び測定した。射出成形用組成
物の配合を表3に、射出成形性と離型性の結果を表4に
、脱バインダーの加熱温度と所要時間及び表面あらさを
表5に、焼結体の寸法のバラツキを表6に、また焼結体
の3点曲げ強度を表7に示す。
発明の範囲にない添加剤を含むことを除いては、実施例
1〜6と同様にして処理及び測定した。射出成形用組成
物の配合を表3に、射出成形性と離型性の結果を表4に
、脱バインダーの加熱温度と所要時間及び表面あらさを
表5に、焼結体の寸法のバラツキを表6に、また焼結体
の3点曲げ強度を表7に示す。
【0063】[実施例7〜8]実施例1〜6に使用した
セラミックス粉末の代わりに表8に示される焼結用粉末
を使用して、当該粉末を実施例1〜6と同様にして射出
成形体を得て、脱バインダー処理を行い、さらに表8の
条件で焼結し、実施例1〜6と同様に3点曲げ強度を測
定した。その結果を表8に示す。
セラミックス粉末の代わりに表8に示される焼結用粉末
を使用して、当該粉末を実施例1〜6と同様にして射出
成形体を得て、脱バインダー処理を行い、さらに表8の
条件で焼結し、実施例1〜6と同様に3点曲げ強度を測
定した。その結果を表8に示す。
【0064】[従来例4〜5]実施例7〜8と比較する
ために、表8と同じ焼結用粉末を使用し、通常の粉末冶
金法による圧縮成形した後、これらの成形体を表8と同
様の条件で焼結し、実施例7〜8と同様に強度を測定し
た。その結果を表9に示す。
ために、表8と同じ焼結用粉末を使用し、通常の粉末冶
金法による圧縮成形した後、これらの成形体を表8と同
様の条件で焼結し、実施例7〜8と同様に強度を測定し
た。その結果を表9に示す。
【0065】以上の結果から、本実施例の組成物が射出
成形用として特に有効であることがわかる。
成形用として特に有効であることがわかる。
【0066】
【表1】
【0067】
【表2】
【0068】
【表3】
【0069】
【表4】
【0070】
【表5】
【0071】
【表6】
【0072】
【表7】
【0073】
【表8】
【0074】
【表9】
【0075】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、250〜300℃の比較的低温の加熱により、脱
バインダー処理を有利に行え、さらに成形体と金型の離
型が滑らかに行われるので、射出成形の安定性を向上す
る。
ので、250〜300℃の比較的低温の加熱により、脱
バインダー処理を有利に行え、さらに成形体と金型の離
型が滑らかに行われるので、射出成形の安定性を向上す
る。
【0076】また、本発明によれば、セラミックスの焼
結用粉末を用いて良好な成形体を得ることができ、さら
にゲートカット不要のピンポイントゲート方式の金型に
も使用でき、かつリサイクルによる成形体の重量、寸法
のばらつきもなく、さらに寸法ばらつきも極めて小さい
焼結体を得ることができ、その結果電子部品、精密機械
部品において要求されている寸法精度を満足することが
でき、特に複雑形状の薄物部品などにおいて、射出成形
法による粉末冶金製品を廉価に且つ安定した状態で供給
することを可能にし、精密工業界に寄与するところ大な
るものである。
結用粉末を用いて良好な成形体を得ることができ、さら
にゲートカット不要のピンポイントゲート方式の金型に
も使用でき、かつリサイクルによる成形体の重量、寸法
のばらつきもなく、さらに寸法ばらつきも極めて小さい
焼結体を得ることができ、その結果電子部品、精密機械
部品において要求されている寸法精度を満足することが
でき、特に複雑形状の薄物部品などにおいて、射出成形
法による粉末冶金製品を廉価に且つ安定した状態で供給
することを可能にし、精密工業界に寄与するところ大な
るものである。
【図1】射出成形用組成物から金型により成形された直
後のギアを示す斜視図である。
後のギアを示す斜視図である。
10 ギア
12 ピンポイントゲート部
14 ランナー部
16 スプルー部
Claims (4)
- 【請求項1】 基本的にはセラミックスよりなる焼結
用粉末とバインダーからなる射出成形用組成物であって
、前記焼結用粉末が酸化物系セラミックスからなり、前
記バインダーが、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活
性剤、両性界面活性剤、エーテル系脂肪族化合物、エー
テル系環式化合物、エーテル系ポリエーテル化合物、エ
ステル系多価アルコール部分エステル、ポリオキシエチ
レン化多価アルコール脂肪酸エステル、含窒素系非イオ
ン界面活性剤からなる群から選ばれた少なくとも1種の
界面活性剤と低密度ポリエチレンとパラフィン系ワック
スとからなることを特徴とする射出成形用組成物。 - 【請求項2】 前記焼結用粉末と前記バインダーとの
配合割合が容積比にて30:70乃至70:30の範囲
内にあることを特徴とする請求項1記載の射出成形用組
成物。 - 【請求項3】 前記バインダーが、15〜70重量%
の低密度ポリエチレン、10〜80重量%のパラフィン
系ワックス及び0.5〜40重量%の界面活性剤からな
ることを特徴とする請求項1記載の射出成形用組成物。 - 【請求項4】 前記バインダーが、15〜70重量%
の低密度ポリエチレン、10〜80重量%のパラフィン
系ワックス及び0.5〜40重量%の界面活性剤からな
ることを特徴とする請求項2記載の射出成形用組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135243A JPH04338158A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | セラミックス用射出成形用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135243A JPH04338158A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | セラミックス用射出成形用組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04338158A true JPH04338158A (ja) | 1992-11-25 |
Family
ID=15147159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3135243A Pending JPH04338158A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | セラミックス用射出成形用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04338158A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015174813A (ja) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | セラミック射出成形用材料とセラミック製品の製造方法 |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3135243A patent/JPH04338158A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015174813A (ja) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | セラミック射出成形用材料とセラミック製品の製造方法 |
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