JPH05320708A

JPH05320708A - 焼結性粉末射出成形用バインダおよび組成物

Info

Publication number: JPH05320708A
Application number: JP4275942A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Nishimura; 村公宏西; Kenji Yoshino; 野健司吉
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-10-14
Publication date: 1993-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】成形性、脱脂性に優れたバインダを含有する粉
末射出成形用組成物の提供。【構成】（ａ）下記式１で示される重合体の分子内に酸
無水物構造を１以上有するオレフィン系重合体および／
または共重合体３〜８０重量％【化１】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基である。〕（ｃ）分子量２，０００以下
の有機化合物２０〜８０重量％を含有することを特徴と
する焼結性粉末射出成形用バインダ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属粉末、セラミックス
粉末およびサーメット粉末（以下、焼結性粉末と称す）
の射出成形用バインダおよび組成物（コンパウンド）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、焼結製品は、焼結性粉末と結
合剤（バインダ）を混練して、鋳込み法、押し出し法、
ロクロ法、プレス成形法などによって成形後、焼成して
製造されているが、これらの方法では複雑な形状の焼結
製品を得ることは難かしい。このため、より複雑な形状
の製品を得る方法として、焼結性粉末射出成形法が用い
られる。

【０００３】焼結性粉末射出成形法は小型で複雑な形状
の焼結部品を大量生産する方法として利用される技術で
ある。この方法においては、まず原料である焼結性粉末
とバインダを混練して、射出成形原料コンパウンドとす
る。このコンパウンドは熱可塑性を有し、射出成形機に
よって所望の形状に成形される。この成形工程は本質的
にプラスチック材料の成形と変わる所がなく、大量成形
が可能である。次に、得られた成形体から不要のバイン
ダを除去する。この工程を脱脂という。脱脂方法には、
加熱してバインダを成形体から蒸発あるいは流出させる
方法、溶媒中に成形体を保持してバインダを抽出する方
法、またこの二つを組合わせる方法などが知られてお
り、バインダの種類に応じて脱脂方法が選ばれる。最後
に脱脂体を焼結して金属部品を得る。

【０００４】焼結性粉末射出成形法は高い焼結密度が得
られる焼結性の微粉を成形できることに特徴がある。従
来、平均粒径が１０μｍ以下であるような微粉は、流動
性が悪いという問題や、金型のかじりの問題からプレス
による成形が困難であったが、この方法によれば微粉で
も容易に成形ができ、しかも３次元的な複雑形状まで成
形可能である。このような利点を持つことから、最近、
純鉄部品、鉄−ニッケル系合金部品、ステンレス部品の
製造などにも焼結性粉末射出成形法が利用されることが
多くなり、磁性材料や超硬材料にも応用が広がりつつあ
る。

【０００５】焼結性粉末射出成形法において用いられる
バインダの種類としては、熱可塑性、熱硬化性に大別さ
れるが、スプル、ランナ等の再生を考慮すると再生不能
な熱硬化性のバインダはあまり使用されていない。主流
である熱可塑性のバインダの成分としては熱可塑性の樹
脂、ワックス、可塑剤、滑剤などが挙げられる。樹脂は
バインダの主成分として原料コンパウンドに可塑性を与
え、また常温での成形体強度をもたせる。さらに、脱脂
性、流動性の改善のために、樹脂よりも低分子の有機物
であるワックスや可塑剤などを添加する。樹脂成分とし
てはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ），エチレン−エ
チルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、ポリメタクリル
酸アルキルエステル、ポリアミドなどが公知であって、
これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いら
れる。樹脂よりも低分子の成分としてはパラフィンワッ
クス、高級脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪酸エステ
ル、高級脂肪酸アミド、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ
ブチル等のフタル酸エステルなどの１種または２種以上
を組み合わせて用いられる。このように焼結性粉末射出
成形用原料コンパウンドは粉末と樹脂、ワックス、可塑
剤など数種の有機物との混合物であるのが一般的であ
る。

【０００６】ところで、セラミックス粉末や金属粉末な
どの焼結性粉末の表面は親水性に近いために、有機物が
主体の疎水性バインダとは濡れ性が極めて悪い。このた
め、これらの焼結性粉末をバインダ中に均一に分散させ
ることは難しく、凝集粉が生成しやすい。コンパウンド
中にバインダと濡れていない凝集粉が存在すると、コン
パウンドは高粘度となり、成形性が悪化するうえ、グリ
ーン成形体の強度が激減しクラックを発生しやすい。さ
らに、脱脂時にもクラック、ふくれを発生しやすい。

【０００７】凝集粉の生成は、バインダの分子量が高い
ほど顕著である。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ
プロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）は、古くか
ら粉末射出成形用バインダに用いられてきたが、これら
の樹脂は焼結性粉末と濡れが悪いために、コンパウンド
の流動性は極めて悪く、射出成形が困難であったり、得
られる成形体の強度が低い問題があった。

【０００８】焼結性粉末とバインダの濡れを良くする方
法としては、焼結性粉末表面を処理して疎水性にする方
法と、焼結性粉末の親水性表面と濡れるような官能基を
バインダ成分中に導入する方法がしられている。前者の
方法の具体例としては、シラン系カップリング剤、チタ
ネート系カップリング剤（特公昭５９−４１９４９号公
報）、アルミニウムキレート化合物（特開昭６１−２４
２９４７号公報）による焼結性粉末表面処理がしられて
おり、後者の具体例としては、界面活性剤を用いる例
（特開昭５９−１８２２６７号公報、特開昭５９−３５
０５８号公報）や、カルボキシル基、エステル、アミノ
基、水酸基、酸無水物などの焼結性粉末表面と相互作用
するような官能基を導入したバインダ成分の使用、例え
ばエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）（特開昭５
２−１１７９０９号公報、特開昭５８−１３５１７３号
公報）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥ
Ａ）（特開昭５９−１２１１５０号公報）、シクロペン
タジエン−不飽和ジカルボン酸無水物共重合体またはそ
の水素添加物（特開昭６２−１２６５８号公報）、アル
ファメチルスチレン−不飽和酸無水物共重合体（特開昭
６３−２５２９５１号公報）、ステアリン酸（特公昭３
６−７８８３号公報）、ベヘニン酸（特開平２−２６７
１５６号公報）などがしられている。このような方法を
用いることにより焼結性粉末とバインダ間の濡れ性は改
善され、焼結性粉末はバインダ中に良好に分散し、容易
に射出成形可能となったうえに、良好な成形体も得られ
るようになった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】焼結性粉末射出成形法
においてバインダの選択が重要であるが、従来のバイン
ダ組成では次のような問題があった。

【００１０】バインダとしてポリエチレンやポリプロピ
レンなどの樹脂を使用すると、これらの樹脂は焼結性粉
末とぬれが悪いために、粉末を分散させることが困難で
あり、凝集粉が残って均一で良好な流動性を有したコン
パウンドとならない。また、ワックスなどの低分子成分
を加えて成形性を改善しても、やはり焼結性粉末となじ
みが悪いためにバインダと焼結性粉末の分離が起こるな
ど射出成形時にトラブルを生じていた。さらに、脱脂工
程で加熱脱脂を用いる場合、加熱中に成形体が変形して
しまったり、膨れやクラックなどの脱脂欠陥を生じる。
このような脱脂欠陥を回避するために、脱脂時間を長く
する必要があり、脱脂工程に時間がかかるという問題が
あった。

【００１１】エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥ
Ａ）は極性を持った官能基を有しており、焼結性粉末と
なじみがよく射出成形用バインダの成分としてよく利用
されている樹脂である。これらの樹脂をバインダとして
使用する場合そのコンパウンドは成形性もよく、成形体
強度も優れる。しかしながら、その性能を十分に発揮す
るためには酢酸ビニルあるいはエチルアクリレートの含
有量がある程度多くなければならず、そのために軟化点
が低くなってしまう。このため、脱脂工程において、成
形体の変形が非常に起こりやすく、膨れなどの欠陥も生
じやすい。したがって、欠陥のない健全な脱脂体を得る
ためにはやはり長時間の脱脂を必要とする。

【００１２】また、ポリスチレンやポリメタクリル酸ア
ルキルエステルは優れた解重合性を有するため、脱脂性
に優れておりバインダとして使用されることが多い。し
かし、これらの樹脂は焼結性粉末とのぬれが悪くポリエ
チレンなどと同様、成形に問題がある。

【００１３】したがって、射出成形用コンパウンドには
これらの樹脂を２種あるいは３種以上、組み合わせて用
いることが提案されているが、どれも一長一短があり、
成形性と脱脂性の両方に優れた性能を示すバインダはい
まだに開発されていないのが実状である。

【００１４】さらに、焼結性粉末を表面処理する方法
は、表面処理剤が高価である、表面処理の工程が一つ増
える、表面処理剤のチタン、シリコン、アルミニウムが
焼結体に残留し、物性に悪影響を及ぼす等の欠点があ
る。また、界面活性剤や高級脂肪酸の添加は、バインダ
の軟化点の低下を招くために、加熱脱脂時に変形や膨れ
などの欠陥を生じやすい。また、特開昭６２−１２６５
８号公報では、ポリマー中に不飽和結合が存在するた
め、混練中にゲル化が起こりやすく、コンパウンドの粘
度が高くなる、スプルやランナのリサイクルが困難等の
欠点がある。特開昭６３−２５２９５１号公報では、ポ
リアルファメチルスチレン−不飽和酸無水物共重合体の
軟化点や粘度が高いために、トルエンやアルコールなど
の多量の溶剤を併用しなければならず、溶剤揮散による
密度変化が著しく、また強度も著しく低いため、射出成
形は困難である。さらに、いずれの方法を用いた場合で
も、変形しないように加熱脱脂するためには長時間が必
要であり、脱脂時間を短縮すると膨れ、変形を起こす欠
点があった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、バインダの成分、配合を検討した結果、本発明
者らは、焼結性粉末射出成形用バインダの成分として、
酸無水物構造含有オレフィン系共重合体を必須成分とし
て用いると粉末とのぬれもよく成形性も良好で、脱脂に
おいても成形体の変形が少なく、脱脂欠陥も生じないコ
ンパウンドとなることを見いだした。

【００１６】すなわち、本発明は、（ａ）下記式１で示される重合体の分子内に酸無水物構
造を１以上有するオレフィン系重合体および／または共
重合体３〜８０重量％

【化７】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基である。〕（ｃ）分子量２，０００以下の有機化合物２０〜８０重
量％を含有する粉末射出成形用バインダを提供する。また、（ａ）下記式１で示される重合体の分子内に酸無
水物構造を１以上有するオレフィン系重合体および／ま
たは共重合体３〜８０重量％と、

【化８】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基である。〕（ｂ）上記（ａ）以外の重合体および／または共重合体
７０重量％以下と、（ｃ）分子量２，０００以下の有機化合物２０〜８０重
量％を含有する粉末射出成形用バインダを提供する。さらに、（ａ）下記式２で示される重合体の分子内に酸
無水物構造を１以上有するオレフィン系共重合体３〜８
０重量％と、

【化９】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基を表し、Ｒ³は、

【化１０】（Ｒ⁵は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜４のア
ルキル基から選ばれた基）から選ばれた１種の基であ
る。〕（ｃ）分子量２，０００以下の有機化合物２０〜８０重
量％を含有する焼結性粉末射出成形用バインダを提供す
る。また、（ａ）下記式２で示される重合体の分子内に酸無
水物構造を１以上有するオレフィン系共重合体３〜８０
重量％と、

【化１１】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基を表し、Ｒ³は、

【化１２】（Ｒ⁵は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜４のア
ルキル基から選ばれた基）から選ばれた１種の基であ
る。〕（ｂ）上記（ａ）以外のオレフィン系重合体および／ま
たは共重合体７０重量％と、（ｃ）分子量２，０００以下の有機化合物２０〜８０重
量％を含有する焼結性粉末射出成形用バインダを提供す
る。特に、前記（ｂ）上記（ａ）以外のオレフィン系重合体
および／または共重合体が、アクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステル、およびスチレンのうち１種または２
種以上を共重合体してなる単独重合体および／または共
重合体であるのが好ましい。また、上述のいずれかの粉
末射出成形用バインダと金属粉末、セラミック粉末また
はサーメット粉末とを特徴とする焼結性粉末射出成形用
組成物を提供する。さらに、前記金属粉末、セラミック
ス粉末またはサーメット粉末が、平均粒径０．０１〜
１，０００μｍである焼結性粉末射出成形用組成物を提
供する。

【００１７】

【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
のバインダが使用できる原料粉末としては金属粉末、セ
ラミックス粉末またはサーメット粉末であるならばどの
様な粉末を用いてもよい。金属粉末の例をあげると、
鉄、銅、チタン、タングステン、ニッケル、モリブデ
ン、クロム、亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、ベリ
リウム、ゲルマニウム、コバルト、シリコン、スカンジ
ウム、イットリウム、ランタニド、アクチニド、ハフニ
ウム、トリウム、バナジウム、タンタル、マンガン、テ
クネチウム、レニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジ
ウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、銀、カドミ
ウム、タリウム、スズ、鉛、ヒ素、アンチモン、ビスマ
ス、テルル、ポロニウムの粉末およびこれらの合金ある
いは混合粉、例えば、ステンレス鋼、鉄−ニッケル系合
金、鉄−シリコン系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−ボ
ロン系合金、鉄−コバルト−バナジウム系合金などが挙
げられる。セラミックス粉末としては、酸化アルミニウ
ム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、
酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、チタン酸バリウ
ム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸
鉛、酸化インジウム、酸化バリウム、酸化カリウム、酸
化イットリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウ
ム、二酸化マンガン、酸化テクネチウム、酸化レニウ
ム、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸
化ランタン、酸化セレン、酸化スカンジウム、酸化アク
チニウム、酸化トリウム、酸化バナジウム、酸化ニオ
ブ、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化マンガン、酸
化タングステン、酸化ロジウム、酸化カドミウム、酸化
タリウム、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、酸化鉛、酸化
アンチモン、酸化ビスマス、酸化テルル、酸化ベリリウ
ムなどの酸化物、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化アルミ
ニウム、炭化タングステン、炭化チタン、炭化ジルコニ
ウム、炭化ハフニウム、炭化モリブデン、炭化タンタ
ル、炭化クロム、炭化バナジウム、炭素などの炭化物、
窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタ
ンなどの窒化物、２ケイ化モリブデンなどのケイ化物、
硫化カドミウム、硫化亜鉛などの硫化物、ホウ化チタ
ン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化ランタンなどのホウ化
物が挙げられる。また粉末の製造法別に挙げると、カル
ボニル粉、水アトマイズ粉、ガスアトマイズ粉、粉砕粉
などを挙げることができる。さらに、これらのうちの２
種以上の混合粉を用いることも可能である。また、上記
金属粉末およびセラミックス粉末、例えば窒化ケイ素粉
末／酸化イットリウム／酸化アルミニウム粉末、ジルコ
ニア／酸化イットリウム／酸化マグネシウム、炭化ケイ
素／炭化ホウ素／カーボンブラック、アルミナ／酸化マ
グネシウム／二酸化ケイ素の混合粉または合金粉として
サーメット粉末を使用してもよい。

【００１８】焼結性粉末の平均粒径は０．０１〜１００
０μｍ、特に０．１〜１０００μｍの範囲が使用可能で
あるが、コンパウンドの流動性、あるいは粉末の焼結性
から１００μｍ以下の粉末を使用するのが好ましい。さ
らに好ましい平均粒径の範囲は０．１〜５０μｍであ
る。

【００１９】粉末粒径は小さいほど射出成形時の流動性
が良く、焼結性も良いので有利であるが、微粉にするた
めには膨大なエネルギーを必要とするため実用上不利で
ある。また、１，０００μｍを越えると、コンパウンド
の流動性が悪化し、射出成形が実質的に不可能となる。

【００２０】本発明の射出成形用組成物は、これらの粉
末１００重量部に対して本発明のバインダ２〜１００重
量部を含有して組成物を製造する。最適なバインダ量
は、粉末の形状、粉末の粒径、粉末の粒径分布によって
異なるので、一概には言えないが、２重量部未満ではバ
インダが金属粉末に対して不足し、コンパウンドの流動
性が悪く射出成形が困難となる、１００重量部を超える
と、射出成形はできるものの、脱脂時の形状保持ができ
なくなるので好ましくない。

【００２１】金属粉末、セラミックス粉末またはサーメ
ット粉末とバインダ各成分を含有する本発明の焼結性粉
末射出成形用組成物の製造は混練によって行なわれるの
が好ましく、混練順序は、いずれの順序でもよい。焼結
性粉末とすべてのバインダ成分とを同時に混練しても良
いし、すべてのバインダ成分を混練後、焼結性粉末を投
入して混練しても良い。また焼結性粉末とバインダのあ
る成分を先に混練し、後から残りのバインダ成分を加え
ても良い。混練機としてはヘンシェルミキサー、プラス
トミル、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ロールミ
ル、単軸スクリュー混練機、２軸スクリュー混練機など
が使用でき、これらの２種以上を組み合わせて混練して
もよい。

【００２２】本発明においてはバインダには、式１また
は式２で示される（共）重合体分子内に、酸無水物構造
を１個以上有するオレフィン系（共）重合体（以降、酸
無水物構造含有オレフィン系（共）重合体と称す）を必
須成分として使用する。この酸無水物構造含有オレフィ
ン系（共）重合体は、共重合体であってもよく、共重合
の様式は、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト
共重合等のいずれであっても良い。

【００２３】本発明でいうオレフィン系（共）重合体と
は式１：

【化１３】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基である。〕で示される重合体であるか、
または、式２：

【化１４】〔Ｒ¹は水素原子、メチル基から選ばれた１種以上の基
であり、Ｒ²は水素原子、炭素数１〜３のアルキル基か
ら選ばれた１種以上の基であり、Ｒ³は

【化１５】（Ｒ⁵は水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜４のアル
キル基から選ばれた基）から選ばれた１種以上の基であ
る〕で示される重合体である。

【００２４】式１または式２で示されるオレフィン系
（共）重合体の具体例を挙げると、エチレン、プロピレ
ン、１−ブテン、イソブテン、３−メチル−ペンテン−
１、４−メチル−ペンテン−１などの単量体からなる群
から選ばれた１種以上の（共）重合体、あるいは前記単
量体からなる群から選ばれた１種以上と、酢酸ビニル、
プロピオン酸ビニル、スチレン、α−メチルスチレン、
パラメチルスチレン、パラ−ｔ−ブチルスチレン、（メ
タ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、
（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸
イソブチルなどのメタクリル酸エステルやアクリル酸メ
チル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル
酸２−エチルヘキシルなどのアクリル酸エステルからな
る群からえらばれた１種以上の単量体との共重合体であ
る。このオレフィン系（共）重合体の好ましい分子量
は、２，０００超である。

【００２５】本発明の酸無水物構造含有オレフィン系共
重合体を製造する方法としては、前述した不飽和結合を
含む単量体と、不飽和ジカルボン酸無水物とを、ラジカ
ル共重合させる方法が用いられるほか、式１で示される
オレフィン系単独重合体あるいは式２で示されるオレフ
ィン系共重合体にラジカル発生剤を存在させ、不飽和ジ
カルボン酸無水物を溶剤あるいは分散媒の存在下または
非存在下でラジカルグラフト反応させる方法を挙げるこ
とができる。なかでも溶融状態でグラフトさせる場合、
押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどの溶融混練
機を用いることにより、簡略化された方法で短時間に求
める酸無水物構造含有オレフィン系共重合体を得ること
ができる。

【００２６】不飽和ジカルボン酸無水物の例としては、
無水コハク酸、無水イタコン酸、無水グルタコン酸、無
水マレイン酸、クロロ無水マレイン酸、無水シトラコン
酸、およびシス−４−シクロヘキセン−１，２−ジカル
ボン酸無水物、エンド−ビシクロ−（２，２，１）−５
−ヘプテン−２，３−ジカルボン酸無水物、メチル−エ
ンド−シス−ビシクロ−（２，２，１）−５−ヘプテン
−２，３−ジカルボン酸無水物、エンド−ビシクロ−
（２，２，１）−１，２，３，４，７，７−ヘキサクロ
ロ−２−ペンテン−５，６−ジカルボン酸無水物などが
挙げられる。本発明ではこの例示された群より選ばれた
１種以上を使用することができる。これらのうち、無水
マレイン酸が好適である。

【００２７】本発明で用いる（ａ）の酸無水物構造含有
オレフィン系（共）重合体の好ましい例は、無水マレイ
ン酸で変性したＰＥ、ＰＰ、エチレン−プロピレン共重
合体、ポリイソブチレン、エチレン−ブテン−１共重合
体、ＥＶＡ、ＥＥＡ、エチレン−メチルアクリレート共
重合体（ＥＭＡ）、エチレン−メチルメタクリレート共
重合体（ＥＭＭＡ）、スチレン−エチレン−ブテン−ス
チレン共重合体（ＳＥＢＳ）である。

【００２８】本発明における酸無水物構造含有オレフィ
ン系（共）重合体の不飽和ジカルボン酸無水物は分子中
に１個以上含有される。さらに、好ましい不飽和ジカル
ボン酸無水物の含有率は０．０１〜５重量％が好まし
く、さらに好ましくは０．１〜２重量％である。

【００２９】酸無水物構造含有オレフィン系（共）重合
体の好ましい分子量は約２，０００〜500,000 である。
分子量２，０００以下では成形体の強度が不足するた
め、射出成形時に割れを発生しやすく、また脱脂時に変
形を起こす。分子量が500,000を越えると溶融粘度が高
くなるため成形性が悪化する。さらに好適な分子量は5
0,000〜300,000 である。

【００３０】本発明においてはバインダの成分として前
述の（ａ）酸無水物構造含有オレフィン系（共）重合体
の他に、本発明の酸無水物構造含有オレフィン系（共）
重合体以外の重合体を、脱脂を容易にするため加えた方
が良く、熱または溶剤で脱脂できるものならばいかなる
ものでもよい。このような重合体の好ましいものとして
は、溶剤脱脂時に酸無水物構造含有オレフィン系（共）
重合体を溶解しない溶剤に可溶であるもの、あるいは熱
脱脂時に急激な分解による膨れやクラック発生を防ぐた
め、酸無水物構造含有オレフィン系（共）重合体と熱分
解温度が異なるものがあげられる。

【００３１】このような樹脂として、例えば、ＰＥ、Ｐ
Ｐ、ポリイソブチレン、エチレン−プロピレン共重合
体、ポリメチルペンテン、エチレン−ブテン共重合体、
スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、Ｅ
ＶＡ、ＥＥＡ、ＥＭＡ、ＥＭＭＡ、塩素化ＰＥなどのポ
リオレフィン類、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチ
レン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン
−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メ
チル（メタ）アクリレート共重合体、スチレン−エチル
（メタ）アクリレート共重合体、スチレン−イソプロピ
ル（メタ）アクリレート共重合体、スチレン−ｎ−ブチ
ル（メタ）アクリレート共重合体などのスチレン系樹
脂、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリ（メタ）アク
リル酸エチル、ポリ（メタ）アクリル酸ブチル、ポリ
（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチル、ポリ（メタ）アクリ
ル酸イソブチル、ポリ（メタ）アクリル酸−２−エチル
ヘキシル、ポリ（メタ）アクリル酸プロピル、ポリ（メ
タ）アクリル酸イソプロピル、ポリ（メタ）アクリル酸
シクロヘキシル、ポリ（メタ）アクリル酸エチルヘキシ
ル、ポリ（メタ）アクリル酸−ｎ−ドデシル、ポリ（メ
タ）アクリル酸ステアリル、（メタ）アクリル酸メチル
−（メタ）アクリル酸ブチル共重合体、メタクリル酸ブ
チル−メタクリル酸−２−エチルヘキシル共重合体など
のアクリル系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニル
ブチラール、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニル
プロピオナールなどのポリビニルアセタール類、ポリビ
ニルエーテル、ポリビニルブチルエーテルなどのポリビ
ニルエーテル類、ポリエチレンオキシド、ポリオキシメ
チレン、ポリプロピレンオキシド、ポリテトラメチレン
グリコール、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共
重合体などのポリエーテル類、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンセバ
テートなどのポリエステル類およびポリアミド類、ポリ
カーボネート類、ポリウレタン類などがある。これらの
重合体の分子量は２０００〜５０００００の範囲が好ま
しく、さらに好ましくは５００００〜３０００００であ
る。分子量が２０００以下では成形体の強度が不足する
ため成形時に割れを発生しやすく、５０００００を超え
ると溶融粘度が高くなるため成形性が悪化する。

【００３２】さらに、好ましくは、酸無水物構造含有
（共）重合体以外の樹脂としてアクリル酸エステル、メ
タクリル酸エステル、およびスチレンのうち１種または
２種以上を（共）重合してなる単独重合体および／また
は共重合体を用いる。これらの樹脂を用いる場合、酸無
水物構造含有（共）重合体としてエチレン系樹脂を用い
るのがよい。この組み合わせでは、トルエン、クロロホ
ルム、塩化メチレン等の溶剤で成形体から簡単にスチレ
ン系、アクリル系樹脂を脱脂できるし、加熱脱脂でも、
分解温度が低いスチレン系、アクリル系樹脂がまず分解
し、次にエチレン系樹脂が分解するため、急激な分解ガ
ス発生を抑制でき、脱脂時のふくれ、クラック発生を防
ぐことができる。

【００３３】本発明においてはバインダ成分として上記
（ａ）および（ｂ）の樹脂の他に、それらよりも低分子
の有機化合物、すなわち、分子量２，０００以下の有機
化合物（ｃ）を用いる。バインダに使用される分子量
２，０００以下の有機化合物としては、ワックス、高級
脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪酸アミド、脂肪酸エ
ステル、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、セバ
チン酸エステルなどが使用できる。さらに具体的に使用
可能な低分子の成分を挙げると、ワックスとしては（ノ
ルマル）パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワ
ックス、酸化ワックス、ペトロラタム、酸化ペトロラタ
ム、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、
モンタンワックス誘導体などの合成ワックスや、鯨ろ
う、シナろう、蜜ろう、羊毛ろう、キャンデリラワック
ス、木ろう、ナリキュリーワックス、サトウキビろう、
オゾケライトワックス、セレシン、リグナイトワック
ス、モンタンワックス、カルナバワックス、ビーワック
スなどの天然ワックスが挙げられる。これらのワックス
の分子量は３００〜２０００が好ましい。これは分子量
が３００未満であると成形体に適度な強度を付与するこ
とができないからであり、分子量が２０００超であると
脱脂性が悪くなるからである。ワックスは樹脂と相溶性
が良く、しかも安価であるためバインダ成分として最も
よく使用される。

【００３４】高級脂肪酸としては、ミリスチン酸、パル
ミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、バルモチン酸、
イソステアリン酸、アラキジン酸、アラキドン酸、ベヘ
ニン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などが使
用できる。これらは滑剤としての効果があるが、あまり
に多量に配合すると、成形体からのブリードアウトが激
しくなるとともに、成形体の強度も低下させるので、配
合比はバインダ全体に対して１０重量％以下にとどめる
のが好ましい。

【００３５】また、高級アルコールとしては、セチルア
ルコール、ラウリルアルコール、セリルアルコール、メ
リシルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリル
アルコールなどの１価高級アルコールや、エチレングリ
コール、ポリエチレングリコールなどの２価アルコール
の類が使用できる。

【００３６】高級脂肪酸アミドとしてはステアリン酸ア
ミド、ラウリン酸アミド、エルカ酸アミド、リノール酸
アミド、ベヘニン酸アミド、パルミチン酸アミド、オレ
イン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチ
レンビスステアリン酸アミド、リシノール酸アミド、エ
ルカ酸アミド、ベヘニン酸アミド、エルシルアミド、硬
化牛脂酸アミド、ヤシ脂肪酸アミド、メチレンビスステ
アリルアミド、エチレンビスステアリルアミド、メチレ
ンビスアミド、エチレンビスアミドなどが挙げられる。
これらのアミド類は比較的樹脂と相溶性がよく脂肪酸や
アルコール類に比べ多量に配合しても問題ない。

【００３７】脂肪酸エステルとしては、Ｃ₁₂〜Ｃ₂₂の脂
肪酸のＣ₁〜Ｃ₂₂の１価アルコールエステルあるいはグ
リコール類とのモノ，ジエステル、あるいはグリセリン
とのモノ、ジ、トリエステルがバインダとして使用でき
る。具体的にはブチルステアレート、ブチルラウレー
ト、オクチルパルミテート、イソプロピルパルミテー
ト、ステアリン酸モノグリセリド、ソルビタントリオレ
ート、セチルパルミテート、ミリシルパルミテート、ミ
リシルセロチネート、ジエチレングリコールジベンゾエ
ート、トリエチレングリコールジ−２−エチルブチラー
ト、落花生油、大豆油、ヤシ油、パーム油、アマニ油、
水添油、魚油、動物油などが挙げられる。

【００３８】フタル酸エステル、アジピン酸エステル、
セバチン酸エステルなどはプラスチック用可塑剤として
一般的に使用されているものであるが、焼結性粉末射出
成形用のバインダとしても優れた性能を有している。具
体的には、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタ
ル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジヘプチル、フタル
酸ジ−ｎ−オクチル、フタル酸ジ２−エチルヘキシル
（ＤＯＰ）、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソノニ
ル、フタル酸ジデシル、フタル酸ジイソデシル、フタル
酸ジウンデシル、フタル酸ジラウリル、フタル酸ブチル
ベンジル、フタル酸オクチルベンジル、フタル酸ブチル
オクチル、二塩基酸エステルとしては、アジピン酸ジブ
チル、アジピン酸ジ−ｎ−ヘキシル、アジピン酸ジ２−
エチルヘキシル、アジピン酸ジデシル、アジピン酸ジイ
ソデシル、アジピン酸オクチルデシル、アジピン酸ジブ
チルジグリコール、アゼライン酸ジ−２−エチルブチ
ル、アゼライン酸ジ−２−エチルヘキシル、セバチン酸
ジブチル、セバチン酸ジ２−エチルヘキシル、セバチン
酸ブチルベンジル、セバシン酸ジオクチル、マレイン酸
ジブチル、マレイン酸ジ−２−エチルヘキシル、フマル
酸ジブチルをあげることができる。さらに、リン酸トリ
エチレン、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチル、リ
ン酸トリフェニルなどのリン酸エステルや、ホウ酸トリ
エチル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリオクチルなどの
ホウ酸エステル、ステアリン酸カルシウム、ステアリン
酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウムなどの高級
脂肪酸塩も使用できる。

【００３９】（ｃ）の化合物の分子量は２，０００以下
であり、好ましくは３００〜１，０００である。分子量
が３００以下であると成形体に適度な強度を付与するこ
とができにくくなるからであり、分子量が１，０００を
越えると成形性と脱脂性が悪くなり、２，０００を越え
ると精密成形品の成形は不可能であり、また脱脂時間も
極めて長くなり、本発明の目的である複雑形状の精密部
品を高精度で効率良く生産できなくなるからである。
（ｃ）の化合物は２０〜８０重量％の範囲で配合する。
低分子成分の配合比が２０重量％未満であると、コンパ
ウンドの流動性が悪く成形性が悪化するので好ましくな
く、配合比が８０重量％を超えると、脱脂困難となるの
で好ましくない。

【００４０】本発明における酸無水物構造含有オレフィ
ン系（共）重合体は、バインダ中に３〜８０重量％含有
される。３重量％未満であると、粉末表面を当該オレフ
ィン系（共）重合体が十分に覆うことができず、粉末と
バインダの濡れ性が改善されない。この結果、成形体強
度が低く割れやすい、脱脂時に変形したり、ふくれやク
ラックが発生するなどの欠点を生じる。８０重量％を越
えると、コンパウンド粘度が高くなり、成形性が悪化す
るうえ、脱脂時にクラック、ふくれの欠陥を生じやすく
なる。

【００４１】本発明における酸無水物構造含有オレフィ
ン系（共）重合体以外のオレフィン系（共）重合体は、
脱脂時間短縮のために、バインダ中に含有された方が良
く、７０重量％以下含有される。７０重量％を越える
と、コンパウンド粘度が高くなり、成形性が悪化するう
え、脱脂時にクラック、ふくれの欠陥が生じやすくな
る。

【００４２】（ａ）と（ｂ）のそれぞれの樹脂成分の、
バインダ中の好ましい配合比については、酸無水物構造
含有オレフィン系（共）重合体が粉末表面を十分に覆う
ことができる量、すなわち１０〜７０重量％であり、こ
れ以外のオレフィン系（共）重合体は１０〜６０重量
％、前者と後者の樹脂成分の和は２０〜７０重量％であ
り、残部は（ｃ）の分子量２，０００以下の有機化合物
である。

【００４３】さらに、本発明の粉末射出成形用組成物に
は、酸化防止剤、流動剤、界面活性剤などの添加剤を適
宜加えてもよい。

【００４４】脱脂工程中のダレ、膨れなどの欠陥を避け
るために、（ｃ）の成分は沸点の異なるものを２種以上
配合することが好ましい。これは、脱脂工程中の欠陥は
樹脂が分解する温度より低い温度において、低分子の成
分が除去されるときに発生するものであるので、それら
の欠陥を避けるために（ｃ）の低分子成分を２種以上配
合して除去する温度域を広範囲にしたほうが良いからで
ある。

【００４５】本発明の焼結性粉末とバインダの混練方法
に制限はなく、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサ
ー、ニーダー、ロールミル、単軸スクリュー押出機、２
軸スクリュー押出機など、バインダと粉末を混練できる
ものならば何でも使用できる。

【００４６】上述した本発明のバインダと焼結性粉末を
混練したコンパウンドは粉砕あるいは造粒して成形材料
とする。射出成形機は一般的な熱可塑性プラスチック用
射出成形機を用いることができる。射出成形は射出温度
１００℃〜２５０℃の範囲で行うが、射出温度が高すぎ
るとバインダ成分の変質が顕著になり、再生材の成形
性、脱脂性の変化をきたすので、好ましくは射出温度は
１００℃〜１８０℃の範囲がよい。

【００４７】脱脂は加熱脱脂法、溶剤抽出法のいずれも
利用できる。加熱脱脂法の場合は窒素、アルゴン、水素
などの気流中で行うか、あるいは減圧中でバインダを除
去するのが好ましい。昇温速度は成形体の厚さにもよる
が１０℃／ｈ〜１００℃／ｈの範囲で昇温する。脱脂の
最高温度は４５０℃〜８００℃ぐらいがよい。脱脂の最
高温度が４５０℃未満であると（ａ）および（ｂ）の樹
脂成分が効率的に分解除去されないので好ましくなく、
また８００℃以上に昇温しても（ａ）および（ｂ）の樹
脂成分の分解除去速度はさほど変わらず、逆に脱脂時間
の延長になるだけである。

【００４８】溶剤抽出法の場合は成形体から酸無水物構
造含有オレフィン系（共）重合体以外の低分子成分のう
ちの１種または２種以上を溶剤で抽出除去し、しかる
後、加熱脱脂を行い残りのバインダ成分を除去する。溶
剤脱脂を用いる場合は、（ｃ）の化合物は、（ａ）の樹
脂成分を溶解しない溶剤に可溶であることが望ましい。

【００４９】焼結工程は脱脂工程終了後、引き続き同一
炉内で行ってもよいし、脱脂体を脱脂炉から取り出し
後、異なる炉で行ってもよい。焼結は８００℃〜２，０
００℃の温度で１０分〜６時間保持して行うが、これら
焼結条件、焼結雰囲気は用いる焼結性粉末の材質、粉末
特性に応じて適宜選択して決める。

【００５０】次に本発明のバインダおよびコンパウンド
に関する特徴について述べる。

【００５１】実施例で後述するように、ＥＶＡ、ＥＥ
Ａ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ア
クリル樹脂などのバインダとして従来用いられてきたも
のに比較して、本発明の酸無水物を含む樹脂は、熱トル
エンで洗い流すことのできない有機物が粉末表面に、炭
素量に換算して金属粉末の場合で０．０２％〜０．０８
％、セラミック粉末の場合で０．４〜０．５５％多い。
親水性粉末とバインダ中の樹脂成分との相互作用は、官
能基をもたない、ＰＥ，ＰＰ，ＰＳの場合、ファンデル
ワールス力と考えられ官能基を有するＥＶＡ、ＥＥＡ、
アクリル系樹脂の場合は水素結合と考えられるが、これ
らの結合は熱トルエンで洗い流されてしまう弱い結合で
ある。しかし、本発明のバインダ組成では、熱トルエン
で切ることのできない強い結合で粉末表面にポリマーが
固着している。おそらく、酸無水物部分が、焼結性粉末
表面の水酸基と反応し、共有結合のような強い結合を形
成し、その結果、焼結性粉末表面にポリマーがグラフト
した形になっていると思われる。そして、本発明の特徴
は、焼結性粉末表面に強固に固着したグラフトポリマー
に起因していると考えられる。すなわち、不飽和ジカル
ボン酸無水物は従来用いられてきた様なエチレン−酢酸
ビニル共重合体（ＥＶＡ）やエチレン−エチルアクリレ
ート共重合体（ＥＥＡ）のように粉末表面の水酸基と水
素結合をするのではなく、式３の様な共有結合によって
より強固に固着していると思われる。

【００５２】

【化１６】さらに、本発明の酸無水物構造含有オレフィン系（共）
重合体は、オレフィン系ポリマーであるため、溶融粘度
が低く、凝集した焼結性粉末の隙間に容易に浸透し、粉
末分散を促進し、同時に焼結性粉末表面にグラフトす
る。

【００５３】不飽和ジカルボン酸無水物を含むような樹
脂は焼結性粉末成形用バインダとして使用可能なことが
特開昭５９−１８２２６６や特開昭５７−３８８９６に
開示されている。しかし、これらは前述したような焼結
性粉末との相互作用に着目したものではなく、成形材料
もドクターブレード法などに用いるようなスラリー状で
あり、焼結性粉末射出成形用コンパウンドとは性質が異
なるものである。本発明は焼結性粉末射出成形用バイン
ダとして前述した原理に基づき、不飽和ジカルボン酸無
水物を共重合させた樹脂を提示するもので全く新規なも
のである。

【００５４】一方、特開昭６３−２５２９５１号公報に
開示の酸無水物変性ポリアルファメチルスチレン、ある
いはスチレン−無水マレイン酸共重合体のような酸無水
物変性スチレン系樹脂、特開昭６２−１２６５８号公報
に開示の酸無水物変性樹脂は、溶融粘度が高いため、良
好な成形体が得られるようなコンパウンド粘度にするた
めには、多量の溶剤あるいは可塑剤が必要となる。この
ため、成形体の強度が低下したり、脱脂時に膨れ、変形
が起こる。また、本発明の酸無水物変性熱可塑性樹脂
は、特開昭６２−１２６５８に開示の酸無水物変性樹脂
に存在するエチレン不飽和結合がないため、混練中ある
いは成形品のリサイクル時にも粘度等の物性変化が少な
く、安定した品質を保持する。

【００５５】さらに具体的にこのことを説明する。混練
時の焼結性粉末の分散性、コンパウンドの流動性、成形
体の強度には焼結性粉末表面とバインダのぬれ、すなわ
ち相互作用の強さが大きく影響する。化学的な共有結合
は、最も強い結合の一つであり、本発明による酸無水物
構造含有オレフィン系（共）重合体は、焼結性粉末表面
の水酸基と共有結合しうる不飽和ジカルボン酸無水物を
共重合させた樹脂であるため、非常に性能のよい焼結性
粉末射出成形用バインダとなったと思われる。

【００５６】すなわち、本発明の酸無水物構造含有オレ
フィン系（共）重合体をバインダ成分として使用すれ
ば、混練時に焼結性粉末の分散が非常に良好で短時間で
均一な原料コンパウンドが得られるうえに、凝集粉の残
存による流動性の悪化もなく、バインダ量が少なくてす
む。さらに、焼結性粉末とのぬれが、強固な共有結合の
ために成形体強度が高く、成形体のクラックもなくな
り、ハンドリングでの変形も少ない。脱脂時においても
酸無水物構造含有オレフィン系（共）重合体と粉末との
ぬれが良好なため、脱脂欠陥が少なく、従来、用いられ
ていたバインダよりも、成形体の変形はほとんどなく、
ふくれ、ボイド、クラックなどの脱脂欠陥が起こらな
い。さらに、焼結性粉末とバインダ界面が強固に固着し
ているため、成形体強度が高く、成形時や成形品運搬時
の割れ、変形が少ない。

【００５７】本発明においてはバインダ成分として前述
した酸無水物構造含有オレフィン系（共）重合体ととも
にポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリスチレン、ス
チレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体の１種ま
たは２種以上を配合する。これらの重合体および共重合
体は解重合に優れるので、樹脂分解除去温度での脱脂欠
陥の発生を抑制するのである。

【００５８】樹脂成分として酸無水物構造含有オレフィ
ン系（共）重合体だけを用いると樹脂を分解除去する３
００℃以上の温度域で脱脂体にクラック、表面剥離など
の欠陥を生ずる場合がある。これは、樹脂成分が１種類
であるために分解がある温度から急激に始まるからであ
る。ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン系共重合
体、プロピレン系共重合体などが加熱分解が３５０℃〜
４００℃からランダム開裂によって急激に始まるのに対
し、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリスチレン、
スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体は３０
０℃〜３５０℃から解重合によって徐々に分解する。し
たがって、本発明においてはこれらの樹脂を配合して樹
脂分解温度を広範囲にして脱脂欠陥を抑制する。これに
よって、脱脂時の昇温をより早く設定することができ、
脱脂時間を短縮できる。

【００５９】さらに、酸無水物構造含有オレフィン系
（共）重合体としてエチレン系（共）重合体あるいはプ
ロピレン系（共）重合体を用いると成形体が薄肉である
場合などに成形体の段階でクラックが入りやすくなる
が、これもポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリスチ
レン、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体
を配合することによって、改善することができる。とく
に、低分子成分に前述したフタル酸エステル、アジピン
酸エステル等の可塑剤を用いると流動性もよくなり成形
性が著しく改善される。

【００６０】しかしながら、ポリ（メタ）アクリル酸エ
ステル、ポリスチレン、スチレン−（メタ）アクリル酸
エステル共重合体は焼結性粉末とのぬれが良くないの
で、酸無水物構造含有オレフィン系共重合体の効果を損
なわぬように配合比は７０％以下にとどめる方がよい。

【００６１】本発明においては他のバインダ成分として
前述した樹脂成分（ａ）および（ｂ）よりも低分子量の
成分を加える。これは、バインダが樹脂成分だけでは脱
脂が困難なためであるが、成形時の流動性をさらに改善
する意味もある。

【００６２】このように、本発明は酸無水物構造含有オ
レフィン系（共）重合体の性能を生かしながら、成形
性、脱脂性を改良した結果見いだされたものであり、提
示するバインダは従来のものよりも非常に優れたもので
ある。

【００６３】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明するが、まず実施例中で用いる原材料および評価方法
について説明する。１）バインダ原料表１にバインダ原料として使用した樹脂の原料モノマー
成分とその共重合比（重量％）および平均分子量を示
す。パラフィンワックスは平均分子量３８０のものを用
いた。その他の成分としてはジブチルフタレート（ＤＢ
Ｐ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ステアリン
酸、ステアリルアルコール、ベヘン酸アミドを用いた。２）金属粉末、セラミックス粉末、サーメット粉末に結
合している有機物量粉砕したコンパウンドからトルエンを用いてソックスレ
ー抽出器でバインダを除去し分離した粉末の炭素量を測
定した。この炭素量と混練する前の原料粉末の炭素量の
差（粉末炭素増加量）はトルエンによって粉末から除去
されない樹脂に起因するものであり、その多少によって
バインダと粉末の相互作用の強さを評価することができ
る。３）脱脂試験コンパウンドを図１に示す厚さ４ｍｍの平面部１と支持
部２、２を有する台状の試験片に射出成形した。この試
験片を減圧下で常温から２５０℃まで１２時間で昇温
し、２５０℃で１時間保持した。その後、窒素を導入し
て以後は窒素気流中で５００℃まで１時間で昇温してさ
らに１時間保持後冷却した。図２は脱脂前の成形体
（ａ）と脱脂後の成形体（脱脂体（ｂ））を示す断面図
であり、脱脂変形量とし脱脂工程前後における成形体の
平面部１の中央での変形量を測定した。変形量は脱脂時
に自重により変形したものである。さらに、脱脂体につ
いては膨れ、クラックなどの脱脂欠陥の有無を観察し
た。（発明例１〜７、比較例１〜５）金属粉末として平均粒
径９．５μｍの水アトマイズステンレス鋼粉を用い、表
２および表３の配合で射出成形用コンパウンドを作製し
た。バインダ添加量はすべてステンレス鋼粉末１００重
量部に対して９．８重量部とした。

【００６４】混練は加圧ニーダーで行った。加圧ニーダ
ーを１４０℃に加熱した後、バインダ成分を投入して溶
融させ、金属粉末を徐々に投入して全量投入後１時間混
練した後、混練物を粉砕して射出成形用原料コンパウン
ドとした。得られた原料について前述した方法で、粉末
と結合した有機物量の測定、脱脂試験を行った。表２お
よび表３にその結果を合わせて示す。

【００６５】発明例１〜３はバインダとして本発明によ
る無水マレイン酸の共重合比が３重量％であるエチレン
−無水マレイン酸変性ＰＥを使用して、かつ発明例１、
２ではポリスチレンを、発明例３ではポリブチルメタク
リレートを配合している。低分子成分としてはパラフィ
ンワックス、ステアリン酸、ジブチルフタレート（ＤＢ
Ｐ）を配合してバインダとしたものである。それぞれの
配合比も適切であるので、これらのコンパウンドを射出
成形した成形体は健全であり、脱脂体の外観についても
膨れ、クラックなどの欠陥も見いだされなかった。さら
に、脱脂体の変形量も非常に少ない。発明例４は無水マ
レイン酸変性ＥＶＡおよびポリスチレンを、発明例５は
無水マレイン酸変性ＥＥＡおよびポリブチルメタクリレ
ートをバインダとして用いた例である。これらの例も酸
無水物構造含有オレフィン系共重合体をバインダとして
使用しており、ポリスチレンあるいはポリブチルメタク
リレートも含むので成形性、脱脂性とも優れたバインダ
となった。発明例６、７は低分子成分として他にステア
リルアルコール、ベヘン酸アミド、ジオクチルフタレー
ト（ＤＯＰ）などを使用した配合例であるが、これらも
成形性、脱脂性ともに非常に優れている。

【００６６】比較例１、２は発明例と同じ無水マレイン
酸の共重合比が３重量％である無水マレイン酸変性ＰＥ
を使用しているのであるが、比較例１ではその配合比が
２重量％と３重量％より少いため無水マレイン酸変性Ｐ
Ｅの優れたバインダ効果が発揮されず成形体が脆く、ク
ラックが入った。また、比較例２では分子量２０００以
下の有機化合物であるパラフィンワックス、ステアリン
酸、ＤＢＰの合計配合比が１５重量％と２０重量％未満
のため流動性が悪く成形において充填不足を生じたう
え、脱脂体は大きく変形していた。

【００６７】比較例３〜５は、バインダとして従来用い
られたきた、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合
体）、ＥＥＡ（エチレン−アクリル酸エチル共重合
体）、ＰＥ（ポリエチレン）を配合したバインダを使用
したものである。比較例８、９はそれぞれＥＶＡ，ＥＥ
Ａを樹脂成分として用いたものである。これらは、流動
性に優れ、成形体も健全で成形性も良好であった。しか
し、脱脂においては両者とも膨れ、変性を生じた。比較
例５はＰＥ−ワックス−ステアリン酸系のバインダであ
る。このバインダを使用したものは脆く成形体にクラッ
クが入り良好な成形体が得られなかった。

【００６８】粉末炭素増加量についてみると、ＥＶＡ、
ＥＥＡ、ＰＥに起因する粉末炭素増加量が０．０１〜
０．０３％であるのに対し（比較例３〜５）、酸無水物
構造含有共重合体を使用した発明例１〜７の分離粉末の
残留炭素量は０．０６〜０．０９％と高く、バインダと
粉末の結合が強いことがわかる。前述したようにこれは
粉末表面と無水マレイン酸の式３のような結合によるも
のと考えられ、本発明の提示する樹脂が粉末とぬれがよ
く優れたバインダとなる具体的な証明となっている。

【００６９】（発明例８、比較例６、７）表４には溶剤
抽出用のバインダの配合例を示した。使用した粉末は発
明例１〜７と同じ粉末であり、混練条件、射出成形も発
明例１〜７と同様に行った。脱脂は射出成形体をノルマ
ルヘプタンに４時間保持した後、取り出して加熱脱脂を
行った。加熱脱脂は窒素気流中、常温から５００℃まで
６時間で昇温し、その温度で１時間保持後冷却した。

【００７０】発明例８は無水マレイン酸の含有率が３重
量％の無水マレイン酸変性ＰＰを用いてバインダを配合
したものである。このコンパウンドを成形した成形体は
充填も良好でクラックも発生しなかった。これをノルマ
ルヘプタン中に４時間保持した脱脂体（溶剤脱脂体）は
何の欠陥も見られず、加熱脱脂体の外観も良好であっ
た。比較例６はポリエチレンと水添パーム油を配合した
溶剤脱脂用のバインダであり、比較例７はポリエチレン
のかわりにポリプロピレンを使用したものである。これ
ら比較例のコンパウンドは成形性が悪く成形体にクラッ
クが発生した。さらに溶剤脱脂体は非常に脆く脱脂炉へ
装入時のハンドリングで割れてしまった。

【００７１】

【表１】

【００７２】

【表２】

【００７３】

【表３】

【００７４】

【表４】

【００７５】（発明例９〜１０、比較例８〜１２）表５
に示す配合のバインダを使用して、セラミックス粉末射
出成形用コンパウンドを作製した。まず、加圧ニーダを
１４０℃に加熱した後、バインダ１２重量部を投入して
溶融させ、平均粒径１．０μｍの窒化ケイ素粉末９４重
量％、平均粒径０．４μｍの酸化イットリウム粉末３重
量％および平均粒径０．３μｍの酸化アルミニウム粉末
３重量％の混合粉１００重量部を徐々に投入した。粉末
を全量投入してから１時間混練した後、混練物を取り出
し、冷却後粉砕した。前述した方法で粉末と結合した有
機物量の測定、脱脂試験を行った。その結果を表５に示
す。

【００７６】比較例８は粉末とバインダの濡れ性が悪
く、射出成形時に粉末とバインダが分離し、成形不能で
あった。ＥＶＡ、ＥＥＡを用いた場合（比較例９および
１０）は、良好な成形体が得られるものの、脱脂時にふ
くれが発生したり、著しい変形を起こしたりした。しか
し、発明例９、１０に示すように酸無水物構造を含む樹
脂を用いた場合は、いずれも成形性が良好で、成形体、
脱脂体に膨れやクラックなどの欠陥がなく、脱脂変形も
小さかった。また粉末炭素増加量も酸無水物構造を含む
樹脂を使用した発明例９、１０では０．４８〜０．５７
重量％と高く粉末とバインダのぬれが良好であることが
わかった。発明例９、１０、比較例８〜１０では射出成
形温度は１５０℃が最適であったが、比較例１１では１
８０℃、比較例１２では２００℃が最適であった。また
比較例１１、１２のいずれも脱脂体にクラックと膨れの
発生は著しかった。

【００７７】（発明例１１〜１３、比較例１３〜１７）
表６に示すバインダ組成を使用する以外は発明例９、１
０と同様に混練、粉砕、射出成形、脱脂試験を行った。
結果を表６に示す。比較例１３は酸無水物構造を含む樹
脂をバインダ成分として使用しているがその配合比が１
重量％と３重量％よりも少ないため成形体にクラックが
発生した。比較例１４、１５では分子量が分子量２００
０以下の有機化合物であるパラフィンワックス、ＤＢ
Ｐ、ＤＯＰの合計配合比が１０重量％、１５重量％と２
０重量％以下のために成形性が悪いうえ脱脂時の変形が
著しかった。比較例１６では分子量２０００以下の成分
の配合比が８５重量％と８０重量％以上のために脱脂性
が悪かった。分子量３０００のポリエチレンワックスを
用いた比較例１７では脱脂体に膨れやクラックが発生す
るうえ変形が著しかった。これに対し、発明例１１〜１
３では成形性、脱脂性ともに良好で脱脂時の変形も小さ
かった。

【００７８】（発明例１４）無水マレイン酸変性ＰＰ／
水素化アマニ油／ＤＢＰ＝５０／３０／２０（重量比）
の組成比のバインダを用いる以外は発明例９と同様に混
練、粉砕、射出成形を行なった。成形体をヘプタン中に
１２時間浸漬し、可塑剤の大部分を抽出した後、３０分
間真空乾燥した。乾燥後の成形体は窒素気流中で常温か
ら５００℃まで４時間で昇温し、５００℃で１時間保持
後冷却した。成形体外観、溶剤脱脂体外観、熱脱脂体外
観のいずれも欠陥発生がなく、良好であり、変形も１０
μｍと小さかった。次に脱脂体を、アルゴンガス下、２
００℃／時間で昇温し、１，８００℃で６時間保持して
焼結した。焼結体の密度は理論値の９８％であり、外観
に優れていた。

【００７９】（比較例１８）無水マレイン酸変性ＰＰの
代わりにＰＰを使う以外は実施例１７と同様に行なった
が、射出成形時に成形体のいくつかにクラックが発生し
た他、熱脱脂時にクラックが発生し、変形も３，５００
μｍと大きかった。

【００８０】（発明例１５〜１７）無水マレイン酸変性
ＥＥＡ３３重量％、ＰＢＭＡ２２重量％、パラフィンワ
ックス（ｍ．ｐ．５５℃）２０重量％、ＤＢＰ２５重量
％より成るバインダを使用した。表７に示すセラミック
ス粉末とバインダ量を用いて、発明例９と同様に混練、
成形、脱脂をした。脱脂体は、アルゴン気流中で、常温
から２００℃／時間で昇温し、表７に示す温度と時間で
焼結した。いずれの場合も、欠陥のない良好な焼結品が
得られた。

【００８１】

【表５】

【００８２】

【表６】

【００８３】

【表７】

【００８４】

【発明の効果】本発明は、バインダ成分に、金属粉末、
セラミックス粉末またはサーメット粉末と強固に固着す
る、酸無水物変性熱可塑性樹脂を用いたために、金属粉
末、セラミックス粉末またはサーメット粉末とバインダ
の界面が強く固着している焼結性粉末射出成形用組成物
が得られた。このため、本発明の焼結性粉末射出成形用
組成物は、成形性が良く、脱脂時間が短くて済むなどの
製造上の利点に加え、強度が高いため、成形時の割れ、
変形や脱脂時の変形、ふくれ、クラック発生が激減する
長点を有し、複雑形状の精密部品が高精度の寸法で効率
良く生産できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例において作製した試験片の寸法を示す
図である。

【図２】変形量の測定を説明する図であり、（ａ）は
成形体、（ｂ）は脱脂体である。

【符号の説明】

１平面部２支持部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）下記式１で示される重合体の分子内
に酸無水物構造を１以上有するオレフィン系重合体およ
び／または共重合体３〜８０重量％と、【化１】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基である。〕（ｃ）分子量２，０００以下の有機化合物２０〜８０重
量％を含有することを特徴とする焼結性粉末射出成形用
バインダ。
【請求項２】（ａ）下記式１で示される重合体の分子内
に酸無水物構造を１以上有するオレフィン系重合体およ
び／または共重合体３〜８０重量％と、【化２】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基である。〕（ｂ）上記（ａ）以外の重合体および／または共重合体
７０重量％以下と、（ｃ）分子量２，０００以下の有機化合物２０〜８０重
量％を含有することを特徴とする粉末射出成形用バイン
ダ。
【請求項３】（ａ）下記式２で示される重合体の分子内
に酸無水物構造を１以上有するオレフィン系共重合体３
〜８０重量％と、【化３】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基を表し、Ｒ³は、【化４】（Ｒ⁵は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜４のア
ルキル基から選ばれた基）から選ばれた１種の基であ
る。〕（ｃ）分子量２，０００以下の有機化合物２０〜８０重
量％を含有することを特徴とする焼結性粉末射出成形用
バインダ。
【請求項４】（ａ）下記式２で示される重合体の分子内
に酸無水物構造を１以上有するオレフィン系共重合体３
〜８０重量％と、【化５】〔但し、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であり、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜３のアルキル基からなる群から選
ばれた１種の基を表し、Ｒ³は、【化６】（Ｒ⁵は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜４のア
ルキル基から選ばれた基）から選ばれた１種の基であ
る。〕（ｂ）上記（ａ）以外のオレフィン系重合体および／ま
たは共重合体７０重量％と、（ｃ）分子量２，０００以下の有機化合物２０〜８０重
量％を含有することを特徴とする焼結性粉末射出成形用
バインダ。
【請求項５】前記（ｂ）上記（ａ）以外のオレフィン系
重合体および／または共重合体が、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステル、およびスチレンのうち１種
または２種以上を共重合体してなる単独重合体および／
または共重合体である請求項２または４に記載の粉末射
出成形用バインダ。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の粉末射出
成形用バインダと金属粉末、セラミック粉末またはサー
メット粉末とを含有することを特徴とする焼結性粉末射
出成形用組成物。
【請求項７】前記金属粉末、セラミックス粉末またはサ
ーメット粉末が、平均粒径０．０１〜１，０００μｍで
ある請求項６に記載の焼結性粉末射出成形用組成物。