JPH0469843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミツクスの成形型に関するもの
であり、またセラミツクスの射出成形方法に関す
るものである。 〔従来の技術〕 セラミツクスの成形法としては、押出し成形等
成形材料の可塑性を利用する塑性成形法、セラミ
ツクス原料粉末を水中に懸濁させた泥漿を型に注
入する泥漿鋳込み成形法、調整された粉末を金型
に入れ加圧によつて成形する乾式加圧成形法等が
よく知られている。これらの他にプラスチツクで
よく用いられている射出成形法は、近年、不規則
な形状のセラミツクスや複雑な形状のセラミツク
スに用いられるようになつた。 射出成形は、プラスチツク成形では主に熱可塑
性樹脂で行われ、加熱流動化したプラスチツクス
原料を冷却した金型中にプランジヤー等で加圧的
に押込み、冷却固化させ一体的に成形するもの
で、現在まで長年の数多くの実績を積重ね種々の
改良がなされてきている。 また、近年、セラミツク粉体に可塑化媒体とし
て主に水を可塑剤として有機バインダーを混合
し、この混合原料を冷却して可塑性をもたせ、成
形用金型内に射出して成形する方法であり、得ら
れた成形体をバインダー除去し焼成することによ
つてセラミツク焼結体を得る方法も一部で検討さ
れている。 しかしながら、セラミツクス工業では従来原料
となる微粉末が最終成形品の品質、性状を決定す
ると考えられてきたため、原料微粉末の調整の技
術開発は多くなされてきているのに対し成形方法
に関しては研究が遅れているのが現状である。昨
今、成形法が成形品の品質等に大きく影響を及ぼ
すことが判明し、成形方法について見直されつつ
ある。特にセラミツクス成形における射出成形法
は、まだ日も浅く今後射出機、金型等種々の改良
がなされねばならない段階にある。 〔発明が解決しようとする課題〕 セラミツクスの射出成形においては、従来セラ
ミツクスの原料微粉末自体はプラスチツクと異な
り可塑性がないため、原料微粉末に熱可塑性樹脂
を添加して可塑性とした成形材料、または出願人
が特願昭62−180584にて提案した水を添加して得
る成形材料（坏土）を射出成形に用いている。し
かし、これら成形材料は熱可塑性プラスチツクに
比し、流動性が悪いため、成形時に空泡が入り込
んだり、均質的でなかつたりした。特に前期特願
昭62−180584に示したように可塑剤として主に水
を用いた成形材料については、その特性等もまだ
明らかでないため射出成形に適用する時の条件等
の開発が望まれていた。 発明者らは、上記現状に鑑みセラミツクスの射
出成形において、成形材料を均質的に金型に射出
することについて鋭意検討し、本発明に至つた。 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、肉厚差を有し、単一の肉厚部
を有するセラミツクス成形体の成形型であつて、
肉厚部に成形体形状に相応する断面積を有する射
出ゲートを配置することを特徴とするセラミツク
ス用成形型が提供される。また、肉厚差を有し、
肉厚部を複数有するセラミツクス成形体の成形型
であつて該複数肉厚部各部に成形体形状に相応す
る断面積を有する射出ゲートを配置することを特
徴とするセラミツクス用成形型が提供される。 さらに本発明によれば、セラミツクスの射出成
形方法において、単一の肉厚部を含む肉厚差を有
するセラミツクス成形体の成形であつて、成形型
の肉厚部に配置した成形体形状に相応する断面積
を有するゲートを介して成形材料を射出して成形
することを特徴とするセラミツクスの射出成形方
法が提供される。また、セラミツクスの射出成形
方法において、複数の肉厚部を含む肉厚差を有す
るセラミツクス成形体の成形であつて、成形型の
各肉厚部に配置した成形体形状に相応する断面積
を有するゲートを介して成形材料を射出して成形
することを特徴とするセラミツクスの射出成形方
法が提供される。 本発明において肉厚部及び肉薄部とは、成形体
に内接する最大の球の直径をその成形体の最大肉
厚としたとき、成形体の各部位ごとに内接する最
大球の直径を求め、その直径が最大肉厚の40％以
上である部位を肉厚部と、また40％未満である部
位を肉薄部という。肉厚部を複数有する成形体と
は、上記肉厚部と肉厚部の間に上記肉薄部を１以
上有する成形体をいう。 〔作用〕 セラミツクスの射出成形は、射出成形機からプ
ランジヤー、スクリユー等により成形材料を例え
ば金型等の成形型中に押込んで成形するものであ
る。成形型は、一般に成形体型と、射出機ノズル
からの成形材料を成形体型へ導くスプルー・ゲー
トまたはスプルー、ランナー及びゲートからなる
導入部分とからなる。この場合、成形体型への導
入口即ちゲートの配置は、肉厚差のあるセラミツ
クス成形体の成形型においては、肉厚部が好まし
い。例えば、第１図ａに示したような成形体Ａを
射出成形する場合、従来の射出成形であれば通
常、第１図イに示したようなスプルー１及びゲー
ト３の配置方式が考えられるが、本発明の成形型
は、第１図ロのように肉厚部に射出ゲートを設け
しかも成形体形状に沿つてスプルー部を太くした
もので、成形材料は肉厚部から成形体型に射出さ
れ成形される。 このようにゲートを肉厚部をに配置することに
より、得られる成形体では「フアインセラミツク
スの射出成形技術」（日刊工業新聞社発行）の第
122頁図６・24及び第123頁図６・27に示されるよ
うな従来方法で見られたウエルドラインやジエツ
テイングによるポアの巻き込み等の欠陥の発生が
防止される。これらの理由は、肉厚部から成形材
料を成形体形状に沿つて太く射出することにより
成形材料かジエツテイングを起こさず、しかも材
料が冷えにくく流動性が長く維持できるため材料
の流動性不足により発生するウエルドラインが防
止できるためである。 また、肉厚部を複数有する肉厚差のあるセラミ
ツクス成形体の成形型、例えば第２図ｂ及びｃに
正面図及び側面図を示した成形体Ｂのように肉厚
部が４及び４′の２個所以上にある場合には、第
２図ハまたはニに示すように、スプルー１及びゲ
ート３を、または第２図ホに示すように、スプル
ー１、ランナー２及び２′並びにゲート３及び
３′を配置することが考えられるが、本発明の成
形型はホのように各肉厚部４及び４′に射出ゲー
ト３及び３′を設け、各射出ゲートから成形体型
の肉厚部に成形材料を射出し成形する。この場
合、複数の肉厚部のうち少なくともいずれか１の
肉厚部への成形材料射出量を最大とするのが好ま
しい。これは各肉厚部からの成形材料を肉薄部で
接合させるより肉厚部で接合させる方が、ポア、
ウエルド等の欠陥を防止できるためである。例え
ば第２図ホにおいては、ゲート３へのランナー２
の口径をゲート３′へのランナー２′の口径より大
きくしたり、スプルー１に接続するランナー２の
距離をランナー２′より短かくすること等により、
肉厚部４への射出量を肉厚部４′への射出量より
多くするように制御することができる。勿論この
場合同一形状のランナーでも肉薄部での成形材料
の接合がなければ制御する必要はない。 さらに、本発明の成形型の導入部即ち射出スプ
ルー・ゲートまたは射出スプルー、ランナー及び
ゲートは、射出ゲートからスプルーへ連続する部
分またはランナー部が一定のテーパーを有するも
のであつてもよい。特に射出がスプルー及びゲー
トとからなるスプルー・ゲートの場合には上記テ
ーパーを有するものが好ましい。テーパー角度は
用いる成形材料等により適宜選択すればよいが、
一般には約２〜10度である。テーパーを持たせる
理由は射出される成形材料が射出成形機ノズルか
らゲートを介してキヤビテイ即ち成形体型への広
がりを持たせるためと型からのスムーズな離型の
ためである。 本発明において、用いられる成形材料は窒化ケ
イ素、炭化ケイ素、無機酸化物等セラミツクス原
料微粉末と水または／及び有機バインダーとの混
練物であつて、有機バインダーを可塑剤に用いる
いわゆる有機系成形材料及び主に水を可塑剤に用
いる成形材料（水系成形材料という。）のいずれ
でもよい。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説
明する。 実施例 １ 第３図に示した工程図に従い有機系成形材料の
射出成形について説明する。 原料調合は、セラミツクス原料Si₃N₄粉末100
重量部と焼結助剤としてSrO₂粉末２重量部、
MgO粉末３重量部及びCeO₂３重量部を混合し、
平均粒径0.5μｍまで粉砕した。継ぎにスプレード
ライにより噴霧乾燥させ、平均粒径30μｍの顆粒
状物を得た。この顆粒状物を静水圧等方加圧方式
にて3t／cm²の圧力にて加圧した。 加圧後、解砕し再度平均粒径30μｍとする方
式と（方式という。）、大気中450℃で５時間
仮焼した後、解砕して平均粒径30μｍとする方式
（方式という。）との２方式の調製を行つた。解
砕後、得られた粉末100重量部、結合剤３重量部、
可塑剤15重量部、滑剤２重量部を混合し、ニーダ
ーにより混練し有機系成形材料を得た。得られた
成形材料を押出し機によりペレツト状とした。得
られたペレツトを射出成形機にて、第１図ａ及び
第２図ｂ，ｃにそれぞれ示した成形体Ａ及びＢの
金型中に射出充填した。成形体Ａの充填法は、第
１図イ及びロをそれぞれ実施した。尚、第１図イ
のスプルー部の角度は２度で、ロは５度であつ
た。また成形体Ｂの充填法は第２図ハ，ニ及びホ
をそれぞれを実施した。第２図ハのスプルー部の
テーパー角度は10度、ニのスプルー部のテーパー
角度は５度であつた。第２図ホにおいてランナー
２及び２′の長さ、直径を同一とし、テーパー角
度は共に５度で充填した充填法ホ、及び第２図ホ
においてランナー２直径＞ランナー２′直径とし、
ランナー２のテーパー角度が５度、ランナー２′
のテーパー角度が10度で成形材料の流量をコント
ロールした充填法ヘをそれぞれ実施した。それぞ
れの充填過程模式図を第４図に、また成形結果を
第１表に示した。 第４図の充填過程模式図からわかるように、成
形体Ａにおいて成形体の肉薄部から成形材料を充
填した充填法イは肉厚部で成形材料のジエツテイ
ングを起こし好ましくない。これに対して肉厚部
から成形体形状に沿つて成形材料を充填した充填
法ロはジエツテイングも起こらず、均一に材料が
充填され好ましく、更に第１表に示したように成
形歩留りも向上した。 また肉厚部を複数有する成形体Ｂにおいては、
成形体の肉厚部の一方から充填する充填法ハ及び
ニは他方の肉厚部への充填が、肉薄部から充填さ
れる結果となり、上記イの充填法と同一の問題が
起こり好ましくないことがわかる。これに対して
両方の肉厚部から充填する充填法ホ及びヘは、均
一に成形材料が充填され好ましく、また第１表に
示したように成形歩留りが向上した。さらに充填
法ホに比べヘは、成形材料の接合が肉厚部で行わ
れるように調整したため欠陥の発生がより少なく
好ましい結果となつた。

【表】 実施例 ２ 第５図に示した工程図に従い水系成形材料の射
出成形について説明する。 原料調合、混合粉砕及びスプレードライまでは
実施例１と同様に行つた。スプレードライにより
得られた平均粒径30μｍの顆粒状物100重量部、
水30重量部、結合剤７重量部及び界面活性剤１重
量部を混合し、ニーダーにて混練し、水系成形材
料を得た。得られた水系成形材料を真空押出機に
より直径52mm、長さ340mmの円柱状にし、円柱状
成形材料をラバープレスにて、2.5t／cm²の圧力で
静水圧等方加圧した。得られた水系成形材料を、
射出成形機により実施例１と同様に成形体Ａ及び
Ｂを射出成形した。 それぞれの充填過程模式図を第６図に、また成
形結果を第２表に示した。これらより実施例１の
有機系成形材料とほぼ同様の結果が得られること
がわかる。

〔発明の効果〕

本発明は、肉厚差のある成形体を射出成形によ
り製造する場合、成形体型の肉厚部に射出ゲート
を設けることにより、ウエルド、ポア等の欠陥の
ない成形体を歩留よく得ることができる。また、
肉厚部が複数ある場合には、各肉厚部に射出ゲー
トを設けて射出成形することにより、同様に欠陥
のない成形体を得ることができる。本発明はいわ
ゆる有機系成形材料及び水系成形材料のいずれに
も適用でき工業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは成形体Ａの断面図であり、ｂ及びｃ
はそれぞれ成形体Ｂの正面図及び側面図である。
第２図イ及びロは成形体Ａの成形型模式図であ
り、ハ，ニ及びホは成形体Ｂの成形型模式図であ
る。第３図は有機系成形材料の調製、射出成形の
工程図であり、第４図は有機系成形材料の射出充
填過程の模式図である。第５図は水系成形材料の
調製、射出成形の工程図であり、第６図は水系成
形材料の射出充填過程の模式図である。 １……射出スプルー、２，２′……射出ランナ
ー、３，３′……射出ゲート、４，４′……成形体
Ｂ肉厚部、５……成形体Ｂ肉薄部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 肉厚差を有し、単一の肉厚部を有するセラミ
   ツクス成形体の成形型であつて、肉厚部に成形体
   形状に相応する断面積を有する射出ゲートを配置
   することを特徴とするセラミツクス用成形型。 ２ 肉厚差を有し、肉厚部を複数有するセラミツ
   クス成形体の成形型であつて該複数肉厚部各部に
   成形体形状に相応する断面積を有する射出ゲート
   を配置することを特徴とするセラミツクス用成形
   型。 ３ セラミツクスの射出成形方法において、単一
   の肉厚部を含む肉厚差を有するセラミツクス成形
   体の成形であつて、成形型の肉厚部を配置した成
   形体形状に相応する断面積を有するゲートを介し
   て成形材料を射出して成形することを特徴とする
   セラミツクスの射出成形方法。 ４ セラミツクスの射出成形方法において、複数
   の肉厚部を含む肉厚差を有するセラミツクス成形
   体の成形であつて、成形型の各肉厚部に配置した
   成形体形状に相応する断面積を有するゲートを介
   して成形材料を射出して成形することを特徴とす
   るセラミツクスの射出成形方法。