JPH0559402A - 射出成形用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 金属及び合金の少なくとも１種から成る焼結
用粉末とバインダを含んで成る射出成形用組成物におい
て、該焼結用粉末とバインダの配合割合が容量基準で70
／30〜30／70であり、該バインダは、10〜80重量％の低
密度ポリエチレン、10〜80重量％のエチレン−酢酸共重
合体及び 5〜35重量％のホウ素含有パラフィン類とから
なることを特徴とする射出成形用組成物。 【効果】 本発明の射出成形用組成物は、得られる成形
体の強度及び脱バインダ性等が優れており、混練時にお
ける加熱や射出成形時における加熱等の熱的影響を受け
ないのでリサイクル性に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形粉末冶金法に
用いる射出成形用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形粉末冶金法は、金属あるいは合
金の粉末とバインダとの混練物を射出成形し、得られた
成形物を脱バインダ処理した後に焼結を行うことにより
焼結製品を製造する方法であり、特に三次元的に複雑な
形状を有する製品を製造するのに有効な方法である。従
来よりこのような射出成形用組成物に用いるバインダが
種々提案されており、その多種多様のバインダは、混練
性、成形性、強度、脱バインダ性、リサイクル性などを
考慮して使用される。例えば、特開平２−107703号には
脱バインダ性に優れたバインダが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来の射
出成形用組成物は、そのバインダ中の主としてパラフィ
ン系ワックスが、金属粉末等との混練時における加熱や
射出成形時における加熱により一部分解するため、リサ
イクルが困難である。なお、本明細書においてリサイク
ルとは、脱バインダ処理前の射出成形体の不良部分や不
要部分を混練処理の際に再利用することを意味する。例
えば、リサイクル性が優れているとは、脱バインダ処理
前の段階に射出成形体から不良部分や不要部分として除
去されるバリ等の部分（例えばランナやスプルの部分）
を、再び射出成形用組成物中の成分として使用すること
ができるということを意味するものであり、省資源の見
地から工業上極めて重要である。

【０００４】従って、本発明は、リサイクル性に優れて
おり、再使用して射出成形体を製造した場合にも、得ら
れる成形体の強度、脱バインダ性等の特性が損なわれる
ことのない射出成形用組成物を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属及び合金
の少なくとも１種から成る焼結用粉末とバインダを含ん
で成る射出成形用組成物において、該焼結用粉末とバイ
ンダの配合割合が、容量基準で70／30〜30／70であり、
該バインダは、10〜80重量％の低密度ポリエチレン、10
〜80重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体及び 5〜35
重量％のホウ素含有パラフィン類とから成ることを特徴
とする射出成形用組成物を提供するものである。以下、
本発明について詳細に説明する。

【０００６】焼結用粉末 本発明で用いられる焼結用粉末は、純鉄、ステンレス
鋼、カルボニル鉄、純コバルト等の各種の金属及び合金
の粉末が使用され、これらは、目的とする焼結製品に応
じて、１種単独又は２種以上の組み合わせで使用され
る。

【０００７】バインダ 本発明の射出成形用組成物に含有されるバインダは、低
密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体及びホ
ウ素含有パラフィン類から成る。バインダの一成分であ
る低密度ポリエチレンは、射出成形体の形状保持性に寄
与する成分であり、その配合量はバインダの10〜80重量
％、好ましくは40〜60重量％である。低密度ポリエチレ
ンが10重量％未満であると射出成形体の強度及び形状保
持性が低下し、成形体表面に亀裂が生じ易くなり、リサ
イクル性も低下する。一方、低密度ポリエチレンが80重
量％を越えると、脱バインダ処理時間が長くなる。かか
る低密度ポリエチレンとしては、例えば、平均分子量が
20,000〜40,000のものが好ましく、市販の製品を使用す
ることができる。

【０００８】バインダの一成分であるエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体は、組成物の射出成形性に寄与する成分で
あり、その配合量はバインダの10〜80重量％、好ましく
は10〜40重量％である。エチレン−酢酸ビニル共重合体
が10重量％未満であると組成物の射出成形性が不十分で
あり、脱バインダ処理時間が長くなると共に脱バインダ
処理温度も高くなる。また、エチレン−酢酸ビニル共重
合体が80重量％を越えると射出成形体の強度及び形状保
持性が不十分となり、成形体の取扱いが困難になり易い
ためである。かかるエチレン−酢酸ビニル共重合体とし
ては、例えば、酢酸ビニル含有量が10〜30重量％のもの
が使用され、市販の製品を使用することができる。

【０００９】バインダの一成分であるホウ素含有パラフ
ィン類は、焼結用粉末とバインダとの混和性を向上させ
る作用を有しており、これにより焼結用粉末が均一に分
散される。また、脱バインダ処理において、例えば、割
れあるいは膨れ等の欠陥の発生を抑えて該処理を安定さ
せる作用も有しているため、最終的に得られる焼結製品
の密度及び寸法精度は向上する。更に、射出成形体の強
度及び形状保持性も向上させるとともに加熱によって失
われたエチレン−酢酸ビニル共重合体の作用を補うこと
ができる。また最も重要なことは、ホウ素含有パラフィ
ン類は、 200℃までの加熱にも安定であるため、このホ
ウ素含有パラフィン類を使用することにより、得られる
射出成形用組成物は、リサイクル性が向上するというこ
とである。

【００１０】このホウ素含有パラフィン類は、例えば、
ホウ酸エステルを 100〜200 ℃、好ましくは 120〜160
℃で 1〜24時間、好ましくは 5〜18時間加熱することに
より得られる。加熱温度が 100℃未満及び／又は加熱時
間が１時間未満であると、ホウ素含有パラフィン類の生
成が困難となり、一方、加熱温度が 200℃を超え及び／
又は加熱時間が24時間を超えると、一旦生成したホウ素
含有パラフィン類が変質することがある。

【００１１】上記のホウ酸エステルとしては、例えば、
トリグリコールジボレート類、トリアルキルボレート
類、グリセロールボレート類及びアルキンジボレート類
が挙げらる。さらに具体的には、トリグリコールジボレ
ート類としては、例えば、 1,6−ビス(5−エチル−４−
プロピル− 1,3,2−ジオキサボラ−２−シクロヘキシル
オキシ) ヘキサン及び 1,4−ビス(5−エチル−４−プロ
ピル− 1,3,2−ジオキサボラ−２−シクロヘキシルオキ
シ) ブタン等、トリアルキルボレート類としては、例え
ば、トリメチルボレート、トリエチルボレート、トリブ
チルボレート及びトリアミルボレート等、グリセロール
ボレート類としては、例えば、グリセロールボレートス
テアレート及びポリオキシエチレングリセロールボレー
トパルミテート等、アルキンジボレート類としては、例
えば、メチルジボレート及びエチルジボレート等が挙げ
られる。

【００１２】これらのホウ酸エステルは１種単独又は２
種以上の組み合わせとしても使用することができる。他
の成分と混合する際には、例えば、ベンゼン、トルエン
及びキシレン等の溶剤に濃度が60〜80重量％程度になる
ように溶解して使用することが好ましく、これにより金
属粉末と有機バインダの混合性が一層向上する。従っ
て、この場合には、バインダは、一定量の溶剤も成分と
して含有することになる。

【００１３】本発明において、上記のホウ素含有パラフ
ィン類の配合量は、バインダの 5〜35重量％、好ましく
は15〜30重量％である。この配合量が５重量％未満であ
るとリサイクル性が向上せず、焼結用粉末とバインダと
の混和性も低下するため焼結用粉末が組成物中に均一に
分散されず、脱バインダ処理後の射出成形体に多孔質の
欠陥が生じ易くなる。配合量が35重量％を越えると射出
成形体の強度が不十分なものになる。

【００１４】射出成形用組成物 本発明の射出成形用組成物は、上述した焼結用粉末とバ
インダとを、容量基準で70／30〜30／70、好ましくは60
／40〜40／60の割合で均一に混練することによって得ら
れる。焼結用粉末の使用量が上記範囲よりも少ないと、
組成物の流動性が低下して射出成形作業が困難となり、
また、射出成形における焼結用粉末の充填密度が低下し
て最終焼結部品の密度を向上させることが困難となる。
一方、焼結用粉末の使用量が上記範囲よりも多いと、射
出成形体の強度の低下、あるいは射出成形体の表面に面
引けと称する欠陥を生じ易くなり、組成物の射出成形性
を大幅に低下させる。

【００１５】上記により得られた射出成形用組成物は、
射出成形、脱バインダ処理及び焼結等の各工程を経て、
最終製品となる。射出成形は、例えば、通常のプラスチ
ック射出成形に用いられている設備、装置を用いて行う
ことが可能であり、例えば、加熱温度80〜200 ℃、射出
圧力50〜200 MPa の条件で成形する。また、脱バインダ
は、射出成形体を 200〜600 ℃の温度で加熱処理するこ
とにより行われる。また、焼結は、使用する焼結用粉末
の種類によっても異なるが、一般に1200〜1700℃の温度
で１〜４時間程度行われる。

【００１６】有用性 本発明の射出成形用組成物は、得られる成形体の強度、
脱バインダ性等に優れるとともに、そのバインダが焼結
用粉末等との混練時における加熱や射出成形時における
加熱に対して安定であるためリサイクル性に優れてい
る。つまり、脱バインダ処理前の段階で射出成形体から
不良部分や不要部分として除去されるバリ等の部分（例
えばランナやスプルの部分）を、再び射出成形用組成物
中の成分として使用することができ、省資源の見地から
も工業上極めて有用である。

【００１７】

【実施例】実施例１〜８ ホウ酸エステルとしてトリメチルボレートを使用し、こ
れに表１の実施例１〜８に示す様々な加熱温度及び加熱
時間で加熱処理を行った。なお、ガスクロマトグラフィ
ーの水素炎イオン化検出器を用いて、各実施例でのトリ
メチルボレートの加熱による変化を調べたところ、実施
例１〜８の加熱処理物は、全て炭素原子数18〜40のパラ
フィンのピークが確認された。

【００１８】得られたトリメチルボレート加熱処理物と
低密度ポリエチレン（平均分子量：25,000）及びエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含有量：10重量
％）を表１に示す割合で混合したバインダと平均粒径５
μm のカルボニル鉄粉10kgとを表１に示した配合量（容
積％）で配合し、 150℃で混練した後、ペレット状に造
粒した。

【００１９】このペレットを使用し、シリンダ温度 100
℃、ノズル温度 120℃、射出圧力 180 MPaで、外径５m
m、長さ25mmのテストピースの金型に射出成形した。次
に得られた射出成形体を粉砕した後、造粒し、再び上記
条件で射出成形を行うという作業を繰り返した。この繰
り返し回数を表１のリサイクル回数に示す。

【００２０】また、実施例１〜４についてリサイクルを
５回行った後、再び、得られた射出成形体を粉砕後、表
１に示す量のトリメチルボレート加熱処理物を添加して
150℃で混練・造粒した後、射出成形を行った。その時
の射出成形性を表１に示す。実施例５〜８については、
リサイクルを５回行った後、得られた射出成形体を粉砕
後、表１に示す量のトリメチルボレート加熱処理物のう
ち、 100ｇを添加して150℃で混練・造粒し、更にリサ
イクルを５回行って、得られた射出成形体を粉砕後、残
りの加熱処理物を添加して混練・造粒し射出成形を行っ
た。その時の射出成形性を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】各実施例についてリサイクル終了後のバイ
ンダの変化をガスクロマトグラフィーにより調査した
が、前述したパラフィンのピークには変化はなく、バイ
ンダは安定していた。また、リサイクルを阻害する物質
の発生も認められなかった。

【００２３】比較例１〜８ 表２に示す条件で加熱処理されたトリメチルボレート加
熱処理物を使用し、表２に示す割合で調製したバインダ
を使用して、実施例と同様にして射出成形用組成物を調
製し、射出成形のリサイクル試験を行い、実施例１〜４
と同様に射出成形性試験を行った。その結果を表２に示
す。

【００２４】

【表２】

【００２５】なお、実施例と同様に各比較例でのトリメ
チルボレートの加熱による変化をガスクロマトグラフィ
ーにより調査した。その結果、比較例１ではパラフィン
のピークは認められなかった。また、比較例２、３、４
では加熱前後でパラフィンのピークの変化から低級炭化
水素が生じていることが確認され、リサイクルはもちろ
ん射出成形が不能であった。比較例５、６、７及び８で
は実施例と同様にパラフィンのピークが認められた。し
かし、比較例５〜８は安定なパラフィンは得られている
が、配合量が少ない、あるいは多いため射出成形性が低
下した。

【００２６】

【発明の効果】本発明の射出成形用組成物は、得られる
成形体の強度及び脱バインダ性等が優れており、混練時
における加熱や射出成形時における加熱等の熱的影響を
受けないのでリサイクル性が優れている。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属及び合金の少なくとも１種から成る
   焼結用粉末とバインダを含んで成る射出成形用組成物に
   おいて、 該焼結用粉末とバインダの配合割合が、容量基準で70／
   30〜30／70であり、 該バインダは、10〜80重量％の低密度ポリエチレン、10
   〜80重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体及び 5〜35
   重量％のホウ素含有パラフィン類とから成ることを特徴
   とする射出成形用組成物。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の射出成形用組成物にお
   いて、 ホウ素含有パラフィン類がホウ酸エステルを 100〜200
   ℃で1〜24時間加熱して得られたものであることを特徴
   とする射出成形用組成物。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の射出成形用組成物にお
   いて、 ホウ酸エステルが、トリグリコールジボレート類、トリ
   アルキルボレート類、グリセロールボレート類及びアル
   キンジボレート類より選ばれる少なくとも１種であるこ
   とを特徴とする射出成形用組成物。