JPH0797271A - セラミック粉末の射出成形用バインダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、セラミック粉末の射出成形体の脱
バインダー処理が短い時間で行うことが出来、しかもこ
の処理によって成形体に割れやふくれの生じないような
バインダーを得ようとするものである。 【構成】分子量１０万以下のアクリル樹脂とこのアクリ
ル樹脂より低温で気化するパラフィンワックスの２元系
のバインダーで、アクリル樹脂が３５〜６０重量％、パ
ラフィンワックスが６５〜４０重量％の配合組成である
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、セラミック粉末の射
出成形に用いられるバインダーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミック粉末の射出成形は、鋳造用中
子、耐熱構造材料、耐熱機能性部品などの高精度、高能
率の成形方法として実用化或いは開発が進められてい
る。しかしながら、セラミック粉末の射出成形は、スラ
リー化して行われるために約４０容積％もの大量のバイ
ンダーを使用している。そのために、成形された肉厚の
成形体では、成形後の脱バインダー工程に３〜７日もの
多くの時間を要し、かつ成形体に割れが発生しやすいと
いった問題があった。

【０００３】即ち、射出成形した成形体を図１に示す昇
温速度で加熱していくと、従来は表１の従来のバインダ
ーの欄に示すような割れが発生していた。こうした射出
成形体の割れは昇温速度が小さいときは成形体の内部に
小さい割れが生じる程度であるが、昇温速度を次第に上
げていくと表面の横割れ、縦割れ、ふくれと次第にひど
くなる。そのため昇温速度を上げて脱バインダーを短い
時間で行うことが出来なかった。こうしたことで、射出
成形品の脱バインダーが短時間で出来、しかも成形品に
割れ、ひびなどを起こさないようなバインダーの開発が
望まれていた。

【０００４】従来のセラミック粉末の射出成形に用いら
れるバインダーの構成成分は、成形体の強度増大を目的
としたアクリル樹脂、スラリーの流動性向上を目的とし
た変性ワックスが主体であった。こうした従来のバイン
ダーを用いた成形体の脱バインダー処理で多くの時間を
要し、しかも成形体に割れが発生し易かったのは、アク
リル樹脂が低温で気化し、その後変性ワックスが気化す
るためと考えられる。

【０００５】即ち、ワックスに比較してアクリル樹脂の
方が低温でガスを発生し、ガス発生量が多いためと考え
られた。また先にアクリル樹脂が気化すると、そのガス
圧により成形体内部に応力が発生しこれが原因で割れが
発生するものと推定されていた。このことからすれば、
脱バインダー工程の短縮、割れ防止のため、脱バインダ
ー時にガス発生量の少ないバインダーの開発が望まれて
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、セラミッ
ク粉末の射出成形体の脱バインダー処理が短い時間で行
うことが出来、しかもこの処理によって成形体に割れや
ふくれの生じないようなバインダーを得ようとするもの
である。

【０００７】

【問題を解決するための手段】この発明は、分子量１０
万以下のアクリル樹脂とこのアクリル樹脂より低温で気
化するパラフィンワックスの２元系のバインダーで、ア
クリル樹脂が３５〜６０重量％、パラフィンワックスが
６５〜４０重量％の配合組成であることを特徴とするセ
ラミック粉末の射出成形用バインダーである。以下にこ
の発明をさらに説明する。

【０００８】この発明のバインダーは、分子量１０万以
下のアクリル樹脂とアクリル樹脂より低温で気化するパ
ラフィンワックスとの２元系からなる。アクリル樹脂の
分子量が１０万を超えると粘土が大きくなり多量のバイ
ンダーを必要とすることになり好ましくない。また、パ
ラフィンワックスはアクリル樹脂より低温で気化するも
のを用いる。アクリル樹脂とパラフィンワックスとの配
合比は、アクリル樹脂を３５〜６０重量％、パラフィン
ワックスを６５〜４０重量％とする。アクリル樹脂が３
５重量％未満では成形体の強度が小さく、また６０重量
％を超えるとスラリーの粘土が大きくなり射出成形が困
難となり、また脱バインダー時のガス発生量が多くなり
成形体が割れやすくなる。パラフィンワックスは上記の
アクリル樹脂の配合比によって決まるが、６０〜４０重
量％で適宜な流動性を保つことが出来る。

【０００９】こうした配合のバインダーとすることによ
って、脱バインダーに際し最初に低温で気化するパラフ
ィンワックスが気化し、ついでアクリル樹脂が気化し成
形体に内部応力を生じることなくスム−スに脱バインダ
ーを行うことが出来る。

【００１０】

【作用】この発明は、バインダーの中のガス発生量の少
ないワックスを先に蒸発させ、成形体の通気度が大きく
なった段階でアクリル樹脂が気化するようにしてアクリ
ル樹脂の気化に伴うガス圧を小さくし、脱バインダー処
理に際して成形体の割れ、ふくれが生じないようにして
効率的に脱バインダーを行うものである。

【００１１】

【実施例】平均粒径１１μｍの溶融シリカ粉末をバイン
ダーを用いて射出成形した。射出成形の成形体のサイズ
は図２に示すものとした。用いたバインダーは、アクリ
ル樹脂とこのアクリル樹脂より低温で気化するパラフィ
ンワックスの２元系の本発明のバインダー（改良バイン
ダー）を用いた。この成形体の脱バインダーを図１に示
す昇温条件で行った。同時に、アクリル樹脂とこのアク
リル樹脂より高融点のバインダー（従来のバインダー）
とした。結果は表１の本発明のバインダーの通りであっ
た。

【００１２】

【表１】

【００１３】同表に示されているように、本発明のバイ
ンダーを用いた場合は、脱バインダーの昇温速度が１０
℃／Ｈ、３０℃／Ｈのいずれの場合でも射出成形体に割
れ、表面のふくれが発生しなかった。これに対し、従来
のバインダーでは昇温速度が３℃／Ｈですでに小さな割
れが発生し、昇温速度が１０℃／Ｈでは表面に大きな縦
割れが発生、内部にも大きな割れが発生した。さらに昇
温速度が３０℃／Ｈでは表面に縦横の割れとふくらみの
発生、内部に大きな割れが発生した。これらのわれの状
態を模写して図５に示した。

【００１４】図３に本発明バインダーを構成する低融点
パラフィンワックス、アクリル樹脂の温度と重量減少率
の関係を示した。また、同図には従来のワックスについ
ても同様の関係を併せて示した。同図に示すように、本
発明のバインダーは、アクリル樹脂の融点よりも低い低
融点のパラフィンワックスを用いているので、成形体の
脱バインダーの昇温温度を１０℃／Ｈ，３０℃／Ｈと早
くしていっても成形体の割れ、ふくらみの発生しないも
のとすることが出来る。

【００１５】また、図４は成形体の脱バインダーにおけ
る時間と温度との関係を示したものである。実線が従来
のバインダー、鎖線が本発明のバインダーである。図４
から明らかなように、本発明のバインダーは従来のバイ
ンダーに比べ非常に短時間で脱バインダーが終了してい
ることが分かる。

【００１６】

【発明の効果】以上の本発明のバインダーによれば、セ
ラミック粉末の射出成形体の強度を増大し、またスラリ
ーの流動性を図ることが出来るとともに脱バインダーの
時間を短縮し、成形体の割れやふくれを防止することが
可能である。本発明のバインダーによれば昇温速度を上
げても成形体の割れやふくれが少ないので、昇温速度を
従来の３倍以上に上げることが出来、その結果脱バイン
ダー時間を１／３以下にすることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミック粉末射出成形体の脱バインダーの際
の昇温速度を時間との関係で示す線図。

【図２】本発明を説明するための実験で用いた射出成形
体のモデルを示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側
面図。

【図３】バインダーおよびこれを構成するパラフィンワ
ックス、アクリル樹脂の温度と重量減少率の関係を示し
線図。

【図４】射出成形体の脱バインダー時の時間と温度との
関係を示す線図。

【図５】射出成形体の欠陥を示す斜視図。

【符号の説明】

１…射出成形体、２…内部の割れ、３…表面の縦割れ、
４…表面の横割れ、５…表面のふくらみ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子量１０万以下のアクリル樹脂とこの
   アクリル樹脂より低温で気化するパラフィンワックスの
   ２元系のバインダーで、アクリル樹脂が３５〜６０重量
   ％、パラフィンワックスが６５〜４０重量％の配合組成
   であることを特徴とするセラミック粉末の射出成形用バ
   インダー。