JPH0748166A - 射出成形用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】短時間で特殊な設備を使わずに安価に脱脂がで
きる熱可塑性樹脂を用いた射出成形用組成物を提供す
る。 【構成】セラミックまたは金属部品を射出成形により製
造する場合、その原料にバインダとして加水分解される
熱可塑性樹脂を用い、この熱可塑性樹脂はアルカリイオ
ンまたは酵素を含む水溶液中で加水分解されるものであ
ることを特徴とする射出成形用組成物を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出成形用組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年 金属やセラミックから成る複雑形
状品の需要が増加しつつあり、ニアネットシェイプの製
品が得られる射出成形が注目されている。この射出成形
法は寸法精度が良く、成形の生産性が高いので実用化が
進んできている。しかしこの射出成形法は成形時に原料
粉末に可塑性を付与するために熱可塑性樹脂を多量に加
える必要がある。従って前記射出成形品はこの熱可塑性
樹脂を除くために非常に緩やかな昇温速度で脱脂、焼成
するのが一般的である。なおこの熱可塑性樹脂は原料粉
末を相互に結合させ成形強度を付与するために用いるも
ので、結合させる作用から一般的にバインダと呼ばれ、
本発明においても以下バインダと呼ぶ。前記射出成形品
の脱脂工程における昇温速度は特開昭５８−９９１７
１、特開昭５９−１２１１５０、特開昭５９−１９５５
７７などに開示されているように３〜１０゜Ｃ／時間と
いう緩やかなものであるため２〜７日もの脱脂期間を要
する。また特開昭５８−９９１７１や特開昭６３−１３
９０４３に見られるようにバインダの加熱時の分解特性
を考慮して数種類のバインダを用いて脱脂時間を短縮す
るという方法や、バインダ量を減らすために特開平４−
３３８１５５に開示されているようにバインダに低分子
量の有機化合物を加える方法が採られたりしている。

【０００３】または特開昭５７−１７４６８、特開昭６
４−６８４０２、特開平２−１１７０３などに開示され
ているように加圧した不活性ガスの雰囲気中や真空中で
脱脂する方法や特開昭５５−１１４５２４に開示されて
いるように有機溶剤でバインダの一部を溶出除去する方
法も開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】射出成形品から熱可塑
性樹脂を除去する過程において前記従来技術により脱脂
時間を短縮する努力が遂行されてきているがまだ十分と
はいえない。しかもその除去工程において特殊な脱脂炉
を用いたり、高価な不活性ガスあるいは有機溶剤を使用
しなくてはならない場合がある。本発明の目的は射出成
形体の脱脂工程において短時間で特殊な設備を使わずに
安価に脱脂することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックま
たは金属の原料粉末と加水分解する熱可塑性樹脂とから
成る射出成形用組成物に関するものである。

【０００６】また前記セラミックまたは金属の原料粉末
は粒子径が０．１〜３０μｍであることが好ましい。

【０００７】また前記熱可塑性樹脂はアクリル樹脂、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル、ポ
リエチレンワックスおよびそれらの誘導体もしくは重合
体のうち少なくとも一種類であることが好ましい。

【０００８】また前記熱可塑性樹脂はアルカリイオンに
より水溶液中で分解除去されることを特徴とする。

【０００９】また前記アルカリイオンはリチウム、ナト
リウム、カリウム、ルビジウム、セシウムのうち少なく
とも一種類であることが好ましい。

【００１０】また前記熱可塑性樹脂は酵素により水溶液
中で分解除去されることを特徴とする。

【００１１】また前記酵素はエステラ−ゼ、カルボヒド
ラ−ゼ、プロテア−ゼ、ヌクレア−ゼ、ホスファタ−
ゼ、スルファタ−ゼ、ホソホアミダ−ゼ、デアミナ−ゼ
のうち少なくとも一種類であることが好ましい。

【００１２】

【作用】セラミックまたは金属の原料粉末と熱可塑性樹
脂とから成る射出成形用組成物において、水溶液中でア
ルカリイオンもしくは酵素により加水分解して成形体か
ら容易に除去することを特徴とする熱可塑性樹脂をバイ
ンダとして用いることにより、特殊な脱脂炉、高価な不
活性ガス、もしくは有機溶剤などを使用する従来の脱脂
方法に比べて安価に脱脂ができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。 （実施例１）ベ−タアルミナ（Ｎａ₂ Ｏ・１１Ａｌ₂ Ｏ
₃ ）１００重量部とアクリル酸エチル１２重量部を加圧
ニ−ダにより１００゜Ｃで３０分混練する。前記混練物
をペレタイザにより造粒して射出成形用原料（コンパウ
ンド）とした。次いでこのコンパウンドを射出成形機に
より射出温度１５０゜Ｃ，金型温度３０゜Ｃ，射出圧力
１０００ｋｇ／ｃｍ² 、保圧８００ｋｇ／ｃｍ² 、成形
時間３０秒なる成形条件により成形して成形体を得た。
この成形体を５０゜Ｃに保ったオルソ珪酸ナトリウムの
１０％水溶液に５時間浸漬した。そして加水分解された
バインダおよび成形体に吸着された珪酸イオンやナトリ
ウムイオンを除去するために十分水洗した。この脱脂体
を乾燥後、重量を測定し重量減少量からバインダの除去
率を算出したところ４０％のバインダが除去されている
ことが分かった。こうして得られた脱脂体を空気中で１
００゜Ｃ／時間の昇温速度で５００゜Ｃまで加熱し残留
バインダを除去した。続いて前記脱脂体を３００゜Ｃ／
時間の昇温速度で１４００゜Ｃまで昇温して焼結体を得
た。このようにして得られた焼結体にはヒビ、フクレ、
変形などがなく、焼結密度は理論密度の９７％であっ
た。

【００１４】このように従来例と比較して、特殊な設備
を使わずに短時間で脱脂焼成ができる事を見出だした。

【００１５】（実施例２）アルファアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ
₃ ）１００重量部、アクリル酸ブチル１４重量部および
エチレン酢酸ビニ−ル２重量部を加圧ニ−ダにより１０
０゜Ｃで３０分混練した。前記混練物をペレタイザによ
り造粒してコンパウンドとした。次いでこのコンパウン
ドを射出成形機により射出温度１５０゜Ｃ，金型温度３
０゜Ｃ，射出圧力１０００ｋｇ／ｃｍ² 、保圧８００ｋ
ｇ／ｃｍ² 、成形時間３０秒なる成形条件により成形し
て成形体を得た。この成形体を５０゜Ｃに保ったオルソ
珪酸ナトリウムの１０％水溶液に５時間浸漬した。そし
て加水分解されたバインダおよび成形体に吸着された珪
酸イオンやナトリウムイオンを除去するために十分水洗
した。この脱脂体を乾燥後、重量を測定し重量減少量か
らバインダの除去率を算出したところ３０％のバインダ
が除去されていることが分かった。こうして得られた脱
脂体を空気中で１００゜Ｃ／時間の昇温速度で５００゜
Ｃまで加熱し残留バインダを除去した。続いて前記脱脂
体を３００゜Ｃ／時間の昇温速度で１６５０゜Ｃまで昇
温して焼結体を得た。このようにして得られた焼結体に
はヒビ、フクレ、変形などがなく、焼結密度は理論密度
の９９％であった。なお本実施例においては脱脂後の成
形強度を維持するために加水分解されることのないエチ
レン酢酸ビニルを併用した。

【００１６】このように従来例と比較して、特殊な設備
を使わずに短時間で脱脂焼成ができる事を見出だした。

【００１７】（実施例３）チタン酸バリウム（ＢａＯ・
ＴｉＯ₂ ）１００重量部とメタクリル酸ブチル１５重量
部を加圧ニ−ダにより１３０゜Ｃで３０分混練した。前
記混練物をペレタイザにより造粒してコンパウンドとし
た。次いでこのコンパウンドを射出成形機により射出温
度１７０゜Ｃ，金型温度３０゜Ｃ，射出圧力１０００ｋ
ｇ／ｃｍ^{2 、}保圧１０００ｋｇ／ｃｍ² 、成形時間３０秒
なる成形条件により成形して成形体を得た。この成形体
を５０゜Ｃに保ったオルソ珪酸カリウムの１０％水溶液
に５時間浸漬した。そして加水分解されたバインダおよ
び成形体に吸着された珪酸イオンやカリウムイオンを除
去するために十分水洗した。この脱脂体を乾燥後、重量
を測定し重量減少量からバインダの除去率を算出したと
ころ７０％のバインダが除去されていることが分かっ
た。こうして得られた脱脂体を空気中で１００゜Ｃ／時
間の昇温速度で４００゜Ｃまで加熱し残留バインダを除
去した。続いて前記脱脂体を３００゜Ｃ／時間の昇温速
度で１３５０゜Ｃまで昇温して焼結体を得た。このよう
にして得られた焼結体にはヒビ、フクレ、変形などがな
く、焼結密度は理論密度の９７％であった。

【００１８】（実施例４）タングステンカ−バイド−コ
バルト系金属（ＷＣ−Ｃｏ）１００重量部とメタクリル
酸ブチル３０重量部を加圧ニ−ダにより１３０゜Ｃで３
０分混練した。前記混練物をペレタイザにより造粒して
コンパウンドとした。次いでこのコンパウンドを射出成
形機により射出温度１７０゜Ｃ，金型温度３０゜Ｃ，射
出圧力９００ｋｇ／ｃｍ² 、保圧９００ｋｇ／ｃｍ² 、
成形時間３０秒なる成形条件により成形して成形体を得
た。この成形体を５０゜Ｃに保ったオルソ珪酸カリウム
の１０％水溶液に５時間浸漬した。そして加水分解され
たバインダおよび成形体に吸着された珪酸イオンやカリ
ウムイオンを除去するために十分水洗した。この脱脂体
を乾燥後、重量を測定し重量減少量からバインダの除去
率を算出したところ５０％のバインダが除去されている
ことが分かった。こうして得られた脱脂体を不活性ガス
中で１００゜Ｃ／時間の昇温速度で４００゜Ｃまで加熱
し残留バインダを除去した。続いて前記脱脂体を３００
゜Ｃ／時間の昇温速度で１３５０゜Ｃまで昇温して焼結
体を得た。このようにして得られた焼結体にはヒビ、フ
クレ、変形などがなく、焼結密度は理論密度の９８％で
あった。

【００１９】なお本発明に適用できるセラミックもしく
は金属原料は以上の実施例に限定されるものではなくチ
タン酸バリウム、チタン酸ジルコニウム、フェライト、
アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ベリリア、ムライ
ト、フォルステライなどの酸化物系セラミックスやタン
グステンカ−バイド、シリコンカ−バイド、窒化硼素、
窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの非酸化物系セラミ
ックスや鉄、銅、錫、亜鉛、クロム、マンガン、ニッケ
ル、モリブデン、タングステン、チタン、アルミニウ
ム、シリコン、ベリリウム、ゲルマニウム、ステンレス
スチ−ル合金、チタン合金、ジルコニウム合金などの金
属単体もしく金属合金など、粉体原料であれば何に適用
しても良い。また成形用原料を構成する熱可塑性樹脂と
しては加水分解されるものであれば何でもよくアクリル
樹脂と呼ばれるアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、
アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸エ
チルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステア
リル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニ−
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸イソプロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル
酸イソブチル、メタクリル酸エチルヘキシル、メタクリ
ル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸
シクロヘキシルなどから選ばれる少なくとも一種類の材
料を用いることができ、さらに前記アクリル樹脂を分解
除去した後の成形体強度を確保するために汎用性熱可塑
性樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、エチレン酢酸ビニルなどを含んでもよい。また必
要に応じて成形品を金型から容易に取り外せるように滑
材としてワックス、ステアリン酸など用いても良い。以
上のセラミックもしくは金属材料と熱可塑性樹脂との混
合割合は混合物中に熱可塑性樹脂を容積百分率で２０〜
５０％を含むような調合比率とするのが良い。

【００２０】さらに以上の熱可塑性樹脂を分解除去する
水溶液としては、アルカリイオンとしてナトリウム、カ
リウム、ルビジウム、セシウムのうち少なくとも一種類
を含む例えばオルソ珪酸ナトリウム、オルソ珪酸カリウ
ム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの水溶液を用い
ることができる。また以上の熱可塑性樹脂を加水分解す
るためにエステラ−ゼ、カルボヒドラ−ゼ、プロテア−
ゼ、ヌクレア−ゼ、ホスファタ−ゼ、スルファタ−ゼ、
ホソホアミダ−ゼ、デアミナ−ゼのうち少なくとも一種
類の酵素を含む水溶液を用いても良い。

【００２１】

【発明の効果】セラミックまたは金属の原料粉末と熱可
塑性樹脂とから成る射出成形用組成物において加水分解
される熱可塑性樹脂をバインダとして用いると、該熱可
塑性樹脂を水溶液中でアルカリイオンもしくは酵素によ
り分解して成形体から容易に除去することができる。そ
の結果射出成形法によるセラミックや金属部品の製造に
おいて、特殊な脱脂炉、高価な不活性ガス、もしくは有
機溶剤などを使用する従来の脱脂方法に比べて安価に脱
脂ができ、複雑形状品の製造に射出成形を適用した場
合、生産期間の短縮および製造費用の削減が達成でき
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/00 １０８

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックまたは金属の原料粉末と加水分
   解する熱可塑性樹脂とから成る射出成形用組成物。
2. 【請求項２】前記セラミックまたは金属の原料粉末は、
   粒子径が０．１〜３０μｍであることを特徴とする請求
   項１に記載の射出成形用組成物。
3. 【請求項３】前記熱可塑性樹脂は、アクリル樹脂、ポリ
   エチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル、ポリ
   エチレンワックスおよびそれらの誘導体もしくは重合体
   のうち少なくとも一種類であることを特徴とする請求項
   １または２に記載の射出成形用組成物。
4. 【請求項４】前記熱可塑性樹脂は、アルカリイオンによ
   り水溶液中で分解除去されるものであることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれか一つに記載の射出成形用組成
   物。
5. 【請求項５】前記アルカリイオンは、リチウム、ナトリ
   ウム、カリウム、ルビジウム、セシウムのうち少なくと
   も一種類であることを特徴とする請求項４に記載の射出
   成形用組成物。
6. 【請求項６】前記熱可塑性樹脂は、酵素により水溶液中
   で分解除去されるものであることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか一つに記載の射出成形用組成物。
7. 【請求項７】前記酵素は、エステラ−ゼ、カルボヒドラ
   −ゼ、プロテア−ゼ、ヌクレア−ゼ、ホスファタ−ゼ、
   スルファタ−ゼ、ホソホアミダ−ゼ、デアミナ−ゼのう
   ち少なくとも一種類であることを特徴とする請求項６に
   記載の射出成形用組成物。