JPH05320706A

JPH05320706A - 中空品製造方法、中空品用成形物及び中空品製造方法により得られる中空品

Info

Publication number: JPH05320706A
Application number: JP4155693A
Authority: JP
Inventors: Yoshiya Taniguchi; 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Innovex Co Ltd
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1993-12-03
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JP3327577B2

Abstract

(57)【要約】【目的】サンドイッチ成形技術を利用
して、金属やセラミック等の硬質かつ焼結可能材料か
ら、中空品を簡便に成形する中空品成形方法を提供する
にある。【構成】焼結可能微粒子と加熱により
除去可能な除去し得る樹脂バインダとを混練したスキン
層形成材料(JS)と、樹脂バインダからなるコア層形成材
料(JC)とを複合射出して上記コア層形成材料(JC)がスキ
ン層形成材料(JS)で被覆されたサンドイッチ成形物(M1)
を成形し、次いで、上記サンドイッチ成形物(M1)を加熱
処理することにより、該成形物の樹脂バインダを除去
し、スキン層形成材料(JS)中の焼結可能微粒子を焼結さ
せて中空品を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二種類以上の異材料を
射出する複合射出成形技術に関し、さらに詳しくはスキ
ン層形成材料でコア層形成材料を被覆したサンドイッチ
成形物を製造するサンドイッチ成形技術の利用に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複合射出成形の分野におい
て、図１に示すような複合射出成形機(A)で二種類の熔
融樹脂を金型に射出することにより、コア層(JC)とこれ
を取り巻くスキン層(JS)とからなるサンドイッチ成形品
を得るサンドイッチ成形技術が知られており、例えばプ
ラスチックボトルのブロー成形用多層パリソン成形など
に用いられている。

【０００３】一方、金属、セラミック等の硬質の材質の
中空品を製造するには、予定する中空品を適当に分割し
た部分形状をそれぞれ別個に成形した後、これらの部分
成形物を溶着・焼結して接合するいわゆるシェル成形技
術により中空品を得ている。また、かろうじて延性・展
性に富む例えばアルミニウムのような金属だけが、分割
して成形することなく、絞り加工等により最終中空品を
一度に成形できるに過ぎなかった。

【０００４】ところで最近、金属、セラミック等の硬質
材料を混入した樹脂により中空品を得る成形技術が、例
えば特開平４−７０３１３号公報等により知られてい
る。同公報に記載されている成形技術は、一次成形用キ
ャビティを構成する可動金型と固定金型のうち、固定金
型を分割可能な割型とし、上記一次成形用キャビティ内
にガス化が可能な熱可塑性一次射出用樹脂を射出して中
子を成形し、この中子を可動金型に残したまま、ここに
二次成形用固定金型を当接させて二次成形用キャビティ
を構成し、このキャビティ内に金属、セラミックス等を
含有する二次成形用樹脂を射出して二次成形品を成形
し、この二次成形品を焼成することにより、中子を構成
する一次成形用樹脂をガス化して中空品を製造するとい
う射出・焼成成形技術である。

【０００５】しかしながら上記の射出・焼成成形技術で
は、中子を可動金型に残したまま二次成形するので、二
次成形品やそれを焼成して得られる最終品は、中空とは
言えこの中空部が外部に開放された状態のものであり、
完全な中空品を得ることはできない。また、最終的な中
空品は、あくまでも金属やセラミックス等の硬質材料が
混入された樹脂成形品であり、上記硬質材料の焼成物か
らなる製品としては得ることはできないものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、サンドイッ
チ成形技術を利用して、金属やセラミック等の硬質材料
からでも中空部が外部に開放されない完全な中空品を
も、簡便に成形する中空品成形方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かくして本願『請求項
１』に係る発明によれば、『焼結可能微粒子と加熱によ
り除去可能な樹脂バインダとを混練したスキン層形成材
料(JS)と、上記樹脂バインダからなるコア層形成材料(J
C)とを複合射出して上記コア層形成材料(JC)がスキン層
形成材料(JS)で被覆されたサンドイッチ成形物(M1)を成
形し、次いで、上記サンドイッチ成形物(M1)を加熱処理
することにより、該成形物の樹脂バインダを除去し、ス
キン層形成材料中の焼結可能微粒子を焼結させることか
らなる中空品製造方法』が提供される。

【０００８】本発明の成形方法において、スキン層形成
材料(JS)には、焼結可能微粒子と樹脂バインダとの混練
物が用いられる。上記焼結可能粒子には、金属微粒子、
セラミック微粒子等が好適に用いられる。これらの微粒
子の大きさとしては、複合成形機のスプルやランナ等を
スムースに流動して射出を妨げないものであれば、いず
れのものであってもよい。

【０００９】上記樹脂バインダは、上記焼結可能微粒子
と混練されたとき、射出成形の機能を損なわないように
流動性を保持し、かつ、上記焼結可能粒子の焼結に至る
までの加熱雰囲気下で完全に気化して除去できるものが
用いられる。このような樹脂バインダとしては、当該分
野で公知のものがそのまま用いられる。

【００１０】上記スキン層形成材料(JS)は、意図する中
空品の形状を確保するに充分な量の焼結可能微粒子と、
この量の焼結可能微粒子を均一に分散できかつ複合射出
成形機(A)の機能を損なわない程度の流動性を付与する
に充分な量の樹脂バインダとから調製される。

【００１１】本発明において、コア層形成材料(JC)に
は、上記スキン層形成材料(JS)で用いられた樹脂バイン
ダが用いられる。

【００１２】本発明の製造方法におけるサンドイッチ成
形には、通常のサンドイッチ成形用の複合射出成形機が
好適に用いられる。上記複合射出成形機において、スキ
ン層形成材料を射出し、次いでコア層形成材料を射出し
て、最後にスキン層形成材料を少量射出した後、これら
の材料に用いられた樹脂バインダの成形条件に付すこと
により、サンドイッチ成形物(M1)が得られる。

【００１３】上記で得られたサンドイッチ成形物(M1)
は、本願『請求項２』にかかる発明の中空品用成形物で
ある。

【００１４】上記サンドイッチ成形物(M1)は、この中に
含有されている焼結可能粒子が少なくとも焼結しうる条
件で加熱処理に付されるが、このとき上記粒子が焼結す
る過程において樹脂バインダが除去（以下、脱脂とい
う）される。上記の樹脂バインダの脱脂には、例えば真
空焼結炉が好適に用いられる。このような真空焼結炉を
用いた場合の加熱条件の一例として、 500℃、50時間程
度が挙げられる。

【００１５】上記加熱による脱脂処理により、樹脂バイ
ンダが除去され、焼結可能粒子同志が互いに結合したも
のが得られるが、このものは若干の体積収縮があるだけ
で、完全な焼結体になるには至っておらず、いわゆるポ
ーラスなものである。従って、このポーラス体を完全に
焼結させる条件下で加熱することにより、全体は収縮し
て中空状の焼結体が得られることになる。さらに焼結可
能粒子の焼結条件

【００１６】なお、本発明の製造方法により得られる中
空品は、部品、製品にかかわらず一切の中空部材を意味
する。

【００１７】

【作用】本発明によれば、焼結可能微粒子と加熱により
除去可能な樹脂バインダとを混練したスキン層形成材料
(JS)と、上記樹脂バインダからなるコア層形成材料(JC)
とを複合射出し、上記コア層形成材料(JC)をスキン層形
成材料(JS)で被覆してサンドイッチ成形物(M1)を得、こ
のサンドイッチ成形物(M1)を加熱処理することにより、
該成形物の樹脂バインダ成分は加熱に伴って気化してい
くと共に、焼結可能微粒子同志は加熱により近接して焼
結・融着し、成形物の形状を残すこととなる。そしてこ
れを焼結可能粒子が完全に焼結する条件に加熱処理する
ことにより、中空品(G1)が形成されることとなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳述する
が、これによって本発明が限定されるものではない。実施例１図１は本発明の成形方法に用いる複合射出成形機(A)の
平面図である。同図によれば、中央に樹脂射出装置(B)
が設置されており、その両側に、加熱筒(c1)(d1)、回転
スクリュ(c2)(d2)、樹脂ホッパ(c3)(d3)及びスクリュ駆
動部(c4)(d4)をからなる第１樹脂混練供給部(C)及び第
２樹脂混練供給部(D)が備えられており、樹脂混練供給
部(C)は接続筒(c5)にて、樹脂混練供給部(D)は接続筒(d
5)にてそれぞれ樹脂射出装置(B)に接続されている。

【００１９】第１及び第２樹脂混練供給部(C)(D)におい
て、加熱筒(c1)(d1)内のスクリュ(c2)(d2)を作動させる
と先端部分に次第に混練された溶融樹脂が溜まってい
き、これに応じてスクリュ(c2)(d2)が後退し、所定量の
混練溶融樹脂が溜まったところでスクリュ(c2)(d2)を前
進させると、先端部分に貯留した混練溶融樹脂が押し出
され、接続筒(c5)(d5)を通って樹脂射出装置(B)内の後
述する所定の樹脂通路から金型(4)内へ射出されること
となる。

【００２０】樹脂射出装置(B)及び第１及び第２樹脂混
練供給部(C)(D)は、主駆動シリンダ(E)の駆動によりこ
れら全体が前後に移動し、樹脂射出装置(B)の外筒体(1)
の先端が金型(4)のスプルーブッシュ(41)に接離するよ
うになっている。

【００２１】図２に上記樹脂射出装置(B)の概略断面を
示すが、主構造は、外筒体(1)、内筒体(2)並びにニード
ル(3)、内筒体(2)を前進・後退させる内筒用駆動シリン
ダ(b1)、内筒体(2)と共に移動しニードル(3)を前進・後
退させるニードル用駆動シリンダ(b2)、ニードル(3)の
位置を検出するための位置検出装置(5a)、内筒体(2)の
位置を検出するための位置検出装置(5b)、ＣＰＵ(5)、
内筒用駆動シリンダ(b1)を制御する内筒用比例弁(51)、
ニードル用駆動シリンダ(b2)を制御するニードル用比例
弁(52)とで構成されている。なお、前記比例弁(51)(52)
はサーボ弁でもよい事は言うまでもない。

【００２２】外筒体(1)の前半は第１樹脂充填射出部で
あり、後半部分が作動部であって外筒シリンダ部(11)と
なっている。内筒体(2)の前半は第２樹脂充填射出部で
あり、後半部分は作動部であって、その内周には内筒シ
リンダ部(21)が形成されており、外周は外筒用ピストン
部(22)となっており、外筒シリンダ部(11)内に摺動自在
に配設されている。ニードル(3)の前半部分は、細径の
樹脂充填射出部で、後半部分が作動部であり、内筒用ピ
ストン部(31)となっていて前記内筒体(2)の内筒シリン
ダ部(21)にスライド自在に収納されている。

【００２３】外筒体(1)の内周と内筒体(2)の外周とで第
１樹脂通路(6)が構成され、内筒体(2)の内周とニードル
(3)の外周とで第２樹脂通路(7)が構成されている。上記
第１樹脂通路(6)は、外筒体(1)の先端部内周面に形成さ
れる第１樹脂シール(61)に前進した内筒体(2)の前端外
周面が接するとき閉塞され、第２樹脂通路(7)は、内筒
体(2)の先端内周に形成された第２樹脂シール部(71)
に、前進したニードル(3)の先端が挿入されたときに閉
塞される。またさらにニードル(3)の先端部分が第２樹
脂通路(7)を閉塞したときは同時に金型(4)内の樹脂に保
圧をかける事が出来るようになっている。

【００２４】上記構成により、内筒用ピストン部(31)を
作動させてニードル(3)を前進させ、内筒体(2)の先端の
第２樹脂シール部(71)をニードル(3)の先端で閉塞しか
つ内筒体(2)を後退させて第１樹脂シール部(61)を開放
させることにより、第１樹脂のみを金型内に射出する事
ができる。また、内筒体(2)を前進させ、外筒体(1)の第
１樹脂シール部(61)に当接させて第１樹脂通路(6)を閉
塞し、同時にニードル(3)を最後方に移動させてニード
ル(3)の先端挿入部と第２樹脂シール部(71)との間に間
隙を設けることにより、第２樹脂のみを金型内に射出す
ることができる。以上の作動によって、第１樹脂混練供
給部(C)又は第２樹脂混練供給部(D)を、金型(4)に切換
接続することができる。

【００２５】位置検出装置(5a)は、ニードル(3)の後端
露出部に装着されていてニードル(3)と共に移動するも
のでニードル(3)の位置検出のために用いられるもの
で、例えば、ポテンショメータやエンコーダなどが使用
される。位置検出装置(5b)も同様で、内筒体(2)の後端
露出部に装着されていて内筒体(2)と共に移動し、内筒
体(2)の位置検出に用いられる。ＣＰＵ(5)は、位置検出
装置(5a)(5b)からの信号の入力を受け、内筒用駆動シリ
ンダ(b1)やニードル用駆動シリンダ(b2)の制御を行う比
例弁(51)(52)又はサーボ弁のフィードバック制御を行う
ものである。

【００２６】以上のように構成された複合射出成形機
(A)において、第１樹脂としてスキン層形成材料(JS)
を、第２樹脂としてコア層形成材料(JC)を用いる。上記
スキン層形成材料(JS)には、焼結可能微粒子としてＳＵ
Ｓ微粒子を60％、樹脂バインダを40％として混合された
混合材料を用い、一方、コア層形成材料(JC)には上記と
同様の樹脂バインダのみを用いる。

【００２７】上記スキン層形成材料(JS)を樹脂ホッパ(c
3)に、上記コア層形成材料(JC)を樹脂ホッパ(d3)に投入
し、第１樹脂混練供給部(C)及び第２樹脂混練供給部(D)
をそれぞれ駆動してスキン層形成材料(JS)及びコア層形
成材料(JC)をそれぞれ溶融混練する。十分に混練された
スキン層形成材料(JS)及びコア層形成材料(JC)は、それ
ぞれ接続筒(c5)(d5)を通って樹脂射出装置(B)の第１樹
脂通過路(6)及び第２樹脂通過路(7)にそれぞれ送り込ま
れる。

【００２８】次に射出作動にうつるが、まず、上述した
ように内筒体(2)及びニードル(3)を駆動調節して第１樹
脂通路(6)を開放すると共に第２樹脂通路(7)を閉塞し
て、図３に摸式的に示すように、第１樹脂混練供給部
(C)を金型(4)に連通接続する。この状態で、スクリュ(c
2)により所定量のスキン層形成材料(JS)を押出し金型
(4)内に射出する。

【００２９】次いで、内筒体(2)及びニードル(3)を駆動
調節して第２樹脂通路(7)を開放すると共に第１樹脂通
路(6)を閉塞して、図４に摸式的に示すように、第２樹
脂混練供給部(D)を金型(4)に連通接続し、この状態でス
クリュ(d2)により所定量のコア層形成材料(JC)を押出し
金型(4)内に射出する。これによって、先に射出されて
いるスキン層形成材料(JS)は金型内周囲に広げられると
共にコア層形成材料(JC)は内部に充填されて行く。

【００３０】最後に、図５に摸式的に示すように、上記
図３と同様に第１樹脂通路(6)を開放してゲート部へ少
量のスキン層形成材料(JS)を射出する。このようにし
て、所定の成形条件に付すことにより、スキン層形成材
料(JS)とコア層形成材料(JC)との複合物からなるサンド
イッチ成形物(M)が得られることとなる。

【００３１】本発明の方法では、以上の作動により得ら
れるサンドイッチ成形物(M)は加熱処理に付される。こ
のときの加熱条件は、コア層形成材料(JC)が揮発し、か
つスキン層形成材料(JS)中のＳＵＳ微粒子が焼結する温
度条件が選択される。

【００３２】上記複合射出成形機(A)において、例えば
図６に示すような縦断面及び図７に示すような横断面を
有するサンドイッチ成形物(M1)が得られる金型を用い、
得られるサンドイッチ成形物(M1)を上記加熱条件にて処
理することにより、図８に示すような縦断面及び図９に
示すような横断面を有し、かつ外殻(イ)と中空部分(ロ)か
らなる中空品(G1)が簡便に得られることとなる。

【００３３】また、別の例として、図１０に示すような
縦断面及び図１１に示すような横断面を有するサンドイ
ッチ成形物(M2)が得られる金型を用い、得られるサンド
イッチ成形物(M2)を上記加熱条件にて処理することによ
り、図１２に示すような縦断面及び図１３に示すような
横断面を有し、かつ外殻(イ)と中空部分(ロ)からなる中空
品(G2)でも簡便に得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、金属やセラミック等の
硬質材料でもって、どのような形状の中空品であって
も、簡便に成形することができる。また、中空品を成形
する工程を非常に時間短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空品製造方法に利用する複合射出成
形機の一例の概略平面図

【図２】図１の成形機の要部概略断面図

【図３】サンドイッチ成形における最初のスキン層形成
材料の射出を説明する模式図

【図４】サンドイッチ成形におけるコア層形成材料の射
出を説明する模式図

【図５】サンドイッチ成形における最後のスキン層形成
材料の射出を説明する模式図

【図６】本発明の中空品用成形物の一例のサンドイッチ
成形物の概略縦断面図

【図７】図６に示されるサンドイッチ成形物の概略横断
面図

【図８】図６のサンドイッチ成形物を焼結して得られる
中空品の概略縦断面図

【図９】図８に示される中空品の概略横断面図

【図１０】本発明の中空品用成形物の他の例のサンドイ
ッチ成形物の概略縦断面図

【図１１】図１０に示されるサンドイッチ成形物の概略
横断面図

【図１２】図１０のサンドイッチ成形物を焼結して得ら
れる中空品の概略縦断面図

【図１３】図１２に示される中空品の概略横断面図

【符号の説明】

(A)…複合射出成形機 (B)…樹脂射
出装置 (C)…第１樹脂混練供給部 (D)…第２樹
脂混練供給部 (E)…主駆動シリンダ (JS)…スキン
層形成材料 (JC)…コア層形成材料 (b1)…内筒用
駆動シリンダ (b2)…ニードル用駆動シリンダ (c1)(d1)…加
熱筒 (c2)(d2)…回転スクリュ (c3)(d3)…樹
脂ホッパ (c4)(d4)…スクリュ駆動部 (c5)(d5)…接
続筒 (1)…外筒体 (2)…内筒体 (3)…ニードル (4)…金型 (5)…ＣＰＵ (5a)(5b)…位
置検出装置 (41)…スプルーブッシュ (51)(52)…比
例弁 (M1)(M2)…サンドイッチ成形物 (G1)(G2)…中
空品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結可能微粒子と加熱により除去
可能な樹脂バインダとを混練したスキン層形成材料と、
上記樹脂バインダからなるコア層形成材料とを複合射出
して上記コア層形成材料がスキン層形成材料で被覆され
たサンドイッチ成形物を成形し、次いで、上記サンドイッチ成形物を加熱処理することに
より、該成形物の樹脂バインダを除去し、スキン層形成
材料中の焼結可能微粒子を焼結させることからなる中空
品製造方法。
【請求項２】焼結可能微粒子と加熱により除去
可能な樹脂バインダとの混練物からなるスキン層形成材
料と、上記樹脂バインダからなるコア層形成材料とから
構成され、上記コア層形成材料が上記スキン層形成材料により被覆
され、成形されてなる中空品用成形物。
【請求項３】請求項１記載の方法により得られ
る中空品