JPH0798332B2 - セラミックスの射出成形方法 - Google Patents
セラミックスの射出成形方法Info
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- JPH0798332B2 JPH0798332B2 JP63326931A JP32693188A JPH0798332B2 JP H0798332 B2 JPH0798332 B2 JP H0798332B2 JP 63326931 A JP63326931 A JP 63326931A JP 32693188 A JP32693188 A JP 32693188A JP H0798332 B2 JPH0798332 B2 JP H0798332B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はキャビティに対して所定以上のゲート面積を有
する射出成形型を用いたセラミックスの射出成形方法に
関する。
する射出成形型を用いたセラミックスの射出成形方法に
関する。
［従来の技術］ プラスチックの射出成形は主として熱可塑性樹脂で行な
われ、加熱流動化したプラスチック原料を冷却した金型
中にプランジャー等で加圧的に押込み、冷却固化させ一
体的に成形するもので、現在まで長年の数多くの実績を
積重ね種々の改良がなされてきている。
われ、加熱流動化したプラスチック原料を冷却した金型
中にプランジャー等で加圧的に押込み、冷却固化させ一
体的に成形するもので、現在まで長年の数多くの実績を
積重ね種々の改良がなされてきている。
しかしながら、セラミックス工業では従来主に原料とな
る微粉末が最終成形品の品質、性状を決定すると考えら
れてきたため、原料微粉末の調整の技術開発は多くなさ
れてきているのに対し成形方法に関しては研究が遅れて
いるのが現状である。昨今、成形法が成形品の品質等に
大きく影響を及ぼすことが判明し、成形方法について見
直されつつある。特にセラミックス成形における射出成
形法はまだ日も浅く今後射出成形機、金型等種々の改良
がなされなければならない段階にある。
る微粉末が最終成形品の品質、性状を決定すると考えら
れてきたため、原料微粉末の調整の技術開発は多くなさ
れてきているのに対し成形方法に関しては研究が遅れて
いるのが現状である。昨今、成形法が成形品の品質等に
大きく影響を及ぼすことが判明し、成形方法について見
直されつつある。特にセラミックス成形における射出成
形法はまだ日も浅く今後射出成形機、金型等種々の改良
がなされなければならない段階にある。
［発明が解決しようとする課題］ セラミックスの射出成形においては、従来セラミックス
の原料微粉末自体はプラスチックと異なり可塑性がない
ため、原料微粉末に熱可塑性樹脂又は水及び有機バイン
ダーを添加して可塑性を付与し、成形材料としてペレッ
ト又は坏土を射出成形に用いている。しかし、これらペ
レット又は坏土等は熱可塑性プラスチックのようには加
熱しても流動化できないため、射出成形機から成形型へ
の押込みにおいて空泡が入り込んだり、均質的でなかっ
たりすることがあった。
の原料微粉末自体はプラスチックと異なり可塑性がない
ため、原料微粉末に熱可塑性樹脂又は水及び有機バイン
ダーを添加して可塑性を付与し、成形材料としてペレッ
ト又は坏土を射出成形に用いている。しかし、これらペ
レット又は坏土等は熱可塑性プラスチックのようには加
熱しても流動化できないため、射出成形機から成形型へ
の押込みにおいて空泡が入り込んだり、均質的でなかっ
たりすることがあった。
［課題を解決するための手段］ 本発明者は上記の現状に鑑みて種々検討の結果、ペレッ
トまたは坏土を均質に射出成形するに、特定形状の成形
型を用いると効果的であることを見出し、本発明に到達
したものである。
トまたは坏土を均質に射出成形するに、特定形状の成形
型を用いると効果的であることを見出し、本発明に到達
したものである。
即ち、本発明によれば、セラミック粉末に有機バインダ
ーを混合した成形材料（ペレット又は坏土）を射出成形
してなるセラミックスの射出成形方法において、成形型
内に配置されるゲートのゲート面積がゲート側からみた
キャビティの最大断面積の20％以上の射出成形型を用い
て前記成形材料を射出成形することを特徴とするセラミ
ックスの射出成形方法、が提供される。
ーを混合した成形材料（ペレット又は坏土）を射出成形
してなるセラミックスの射出成形方法において、成形型
内に配置されるゲートのゲート面積がゲート側からみた
キャビティの最大断面積の20％以上の射出成形型を用い
て前記成形材料を射出成形することを特徴とするセラミ
ックスの射出成形方法、が提供される。
また、本発明の射出成形方法は、複雑形状品を成形する
場合に、好ましく適用することができる。
場合に、好ましく適用することができる。
［作用］ セラミックスの射出成形は、射出成形機のプランジャー
又はスクリュー等によりペレットまたは坏土（以下、成
形材料という。）を射出成形型中に押込んで成形するも
のである。射出成形型は、一般に成形体形状に対応する
キャビティと、射出用ノズルから成形材料をキャビティ
へ導くスプルー、ランナー及びゲートからなる成形材料
導入部分とからなる。スプルー及びランナーの勾配は通
常２〜10゜程度であるのが好ましい。
又はスクリュー等によりペレットまたは坏土（以下、成
形材料という。）を射出成形型中に押込んで成形するも
のである。射出成形型は、一般に成形体形状に対応する
キャビティと、射出用ノズルから成形材料をキャビティ
へ導くスプルー、ランナー及びゲートからなる成形材料
導入部分とからなる。スプルー及びランナーの勾配は通
常２〜10゜程度であるのが好ましい。
本発明は、上記の射出成形型として、ゲート面積がゲー
ト側からみたキャビティの最大断面積の20％以上である
ことを特徴とする、セラミックスの射出成形方法であ
る。ここで、ゲート側からみたキャビティの最大断面積
とは、ゲートを材料が通過する方法に対して垂直にキャ
ビティを切断して得られる断面積の最大値をいう。ゲー
ト面積がゲート側からみたキャビティの最大断面積は20
％以上であると、ゲートを通過した成形材料は成形体形
状に沿って流れ、キャビティ内の空気排出が均一にな
り、欠陥のない成形体が得られる。一方、20％未満の射
出成形型を用いるとゲートを通過した成形材料が成形体
形状に沿って流れず、キャビティ内の空気排出が不均一
となり、得られる成形体にポア、ウエルド等の欠陥が発
生し、成形体の歩留りが悪くなる。
ト側からみたキャビティの最大断面積の20％以上である
ことを特徴とする、セラミックスの射出成形方法であ
る。ここで、ゲート側からみたキャビティの最大断面積
とは、ゲートを材料が通過する方法に対して垂直にキャ
ビティを切断して得られる断面積の最大値をいう。ゲー
ト面積がゲート側からみたキャビティの最大断面積は20
％以上であると、ゲートを通過した成形材料は成形体形
状に沿って流れ、キャビティ内の空気排出が均一にな
り、欠陥のない成形体が得られる。一方、20％未満の射
出成形型を用いるとゲートを通過した成形材料が成形体
形状に沿って流れず、キャビティ内の空気排出が不均一
となり、得られる成形体にポア、ウエルド等の欠陥が発
生し、成形体の歩留りが悪くなる。
一般にゲートとは、キャビティ（製品部）内に成形材料
が流入する入口をいう。しかし、第14図に示すようにい
わゆるダイレクトゲートの場合には、例えばスプルー部
又はランナー部とキャビティ（製品部）４が混在し、ゲ
ート部を規定できないことがある。このような場合は、
成形部４のノズル部５に近い部位であるＡ部をゲートと
みなし、このような場合のゲート断面積はＡ部断面積と
することが好まいしい。
が流入する入口をいう。しかし、第14図に示すようにい
わゆるダイレクトゲートの場合には、例えばスプルー部
又はランナー部とキャビティ（製品部）４が混在し、ゲ
ート部を規定できないことがある。このような場合は、
成形部４のノズル部５に近い部位であるＡ部をゲートと
みなし、このような場合のゲート断面積はＡ部断面積と
することが好まいしい。
さらに本発明の場合、射出成形型のゲート形状がゲート
側からみたキャビティの投影形状と相似形あるいは近似
相似形になるように形成すると、成形材料は成形体形状
に沿って流れるようにコントロールでき、成形体に発生
する欠陥を更に効果的に防止できる。このことは特にゲ
ート断面積が大きくなると効果が大きくなる。尚、上記
の場合、ゲートはキャビティのゲート取付面の中心に設
けることが好ましい。
側からみたキャビティの投影形状と相似形あるいは近似
相似形になるように形成すると、成形材料は成形体形状
に沿って流れるようにコントロールでき、成形体に発生
する欠陥を更に効果的に防止できる。このことは特にゲ
ート断面積が大きくなると効果が大きくなる。尚、上記
の場合、ゲートはキャビティのゲート取付面の中心に設
けることが好ましい。
これは、第１図に示す如く、相似形（第１図（ａ）
（ｂ））は非相似形（第１図（ｃ）（ｄ）に比べB/Aが
小さくなるため、Ａ部、Ｂ部への成形材料の充填速度が
ほぼ一定となり、キャビティ内の空気排出が均一となっ
て欠陥のない成形体が得られるからである。一方、非相
似形の如くB/Aが大きくなると、Ａ部の充填速度が早く
Ｂ部の充填速度が遅いためキャビティ内の空気の排出が
不規則となり、成形体に空気を巻込む不良となる。
（ｂ））は非相似形（第１図（ｃ）（ｄ）に比べB/Aが
小さくなるため、Ａ部、Ｂ部への成形材料の充填速度が
ほぼ一定となり、キャビティ内の空気排出が均一となっ
て欠陥のない成形体が得られるからである。一方、非相
似形の如くB/Aが大きくなると、Ａ部の充填速度が早く
Ｂ部の充填速度が遅いためキャビティ内の空気の排出が
不規則となり、成形体に空気を巻込む不良となる。
ここで、Ａは成形体の中心（ゲート）から放射状に測定
したときのゲート外周から成形体外周までの最小距離、
Ｂは同上の最大距離とした。
したときのゲート外周から成形体外周までの最小距離、
Ｂは同上の最大距離とした。
また、例えば相似形（第１図（ａ）（ｂ））と非相似形
（第１図（ｃ）（ｄ））の関係を示すと、表１の通りと
なる。尚、ゲート面積／キャビティ（成形体）最大断面
積は50％である。
（第１図（ｃ）（ｄ））の関係を示すと、表１の通りと
なる。尚、ゲート面積／キャビティ（成形体）最大断面
積は50％である。
また、第２図（ａ）（ｂ）のように、ゲート面積／キャ
ビティ（成形体）最大断面積が90％で同一であっても、
第２図（ｂ）の場合にはゲートが成形体断面よりはみだ
して非効率となり、相似形が優れることがわかる。
ビティ（成形体）最大断面積が90％で同一であっても、
第２図（ｂ）の場合にはゲートが成形体断面よりはみだ
して非効率となり、相似形が優れることがわかる。
さらにゲート面積が大きくなるほど、非相似形ゲートの
B/A値より相似形ゲートのB/A値が小さくなる。このこと
からゲート断面積が大きい相似形ゲートを用いるとより
一層、キャビティー内の空気排出が均一となり、効果的
であることがわかる。
B/A値より相似形ゲートのB/A値が小さくなる。このこと
からゲート断面積が大きい相似形ゲートを用いるとより
一層、キャビティー内の空気排出が均一となり、効果的
であることがわかる。
ここでいうゲート形状の相似形状又は近似相似形状と
は、例えば第15図〜第19図に示すような形状を意味す
る。なお、第15図〜第19図においては、（イ）はゲート
側から見たキャビティ投影形状、（ロ）は相似形状、
（ハ）は近似相似形状を夫々示す。図において、例えば
第15図の丸は（イ）（ロ）（ハ）とも丸と考えるが、第
16図のように四角では（ハ）のような場合も近似相似形
状と考える。第17図のように多角形の例えば八角形の場
合には、（ハ）に丸を用いるが、これはB/Aが極めて小
さくなるためであり、ゲート側からみたキャビティ投影
形状が多角形（三角以上）の場合、いずれかの角度
（θ）が120゜以上の場合には丸としてもよく、又静翼
の如き複雑非対称形状を示す第19図の場合には例えば楕
円のような形状を（ハ）の近似相似形状とみなしてもよ
い。さらに、第18図に示すタービンロータのように複雑
な形状では、（ロ）のような形状でもよいが、金型作製
に困難を来したりするため、（ハ）のように翼部６の翼
先端７を結んだ形状としてもよく、又角度（θ）が140
℃となるため丸としてもよい。
は、例えば第15図〜第19図に示すような形状を意味す
る。なお、第15図〜第19図においては、（イ）はゲート
側から見たキャビティ投影形状、（ロ）は相似形状、
（ハ）は近似相似形状を夫々示す。図において、例えば
第15図の丸は（イ）（ロ）（ハ）とも丸と考えるが、第
16図のように四角では（ハ）のような場合も近似相似形
状と考える。第17図のように多角形の例えば八角形の場
合には、（ハ）に丸を用いるが、これはB/Aが極めて小
さくなるためであり、ゲート側からみたキャビティ投影
形状が多角形（三角以上）の場合、いずれかの角度
（θ）が120゜以上の場合には丸としてもよく、又静翼
の如き複雑非対称形状を示す第19図の場合には例えば楕
円のような形状を（ハ）の近似相似形状とみなしてもよ
い。さらに、第18図に示すタービンロータのように複雑
な形状では、（ロ）のような形状でもよいが、金型作製
に困難を来したりするため、（ハ）のように翼部６の翼
先端７を結んだ形状としてもよく、又角度（θ）が140
℃となるため丸としてもよい。
本発明の成形材料に用いる粉体は窒化珪素、炭化珪素、
無機酸化物等セラミックス原料のいずれでもよい。成形
材料としては、有機バインダーを可塑剤に用いる射出成
形材料（ペレット）、および主に水を可塑化媒体、有機
バインダーを可塑剤に用いる射出成形材料（坏土）のい
ずれも用いることができる。
無機酸化物等セラミックス原料のいずれでもよい。成形
材料としては、有機バインダーを可塑剤に用いる射出成
形材料（ペレット）、および主に水を可塑化媒体、有機
バインダーを可塑剤に用いる射出成形材料（坏土）のい
ずれも用いることができる。
［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
が、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
（実施例１） 第３図に示したフローチャートに従い、有機バインダー
が用いた射出成形を説明する。
が用いた射出成形を説明する。
セラミックス原料（Si3N4）粉末100重量部に焼結助剤と
してSrO:2重量部、MgO:3重量部およびCeO2:3重量部を調
合した後、この混合物をアトライターにて水を添加して
平均粒径0.5μｍまで湿式混合粉砕した。次いでこれを
スプレードライし、平均粒径30μｍの顆粒を得た後、こ
れを2.5ton/cm2の圧力にて静水圧等方加圧して造粒し
た。
してSrO:2重量部、MgO:3重量部およびCeO2:3重量部を調
合した後、この混合物をアトライターにて水を添加して
平均粒径0.5μｍまで湿式混合粉砕した。次いでこれを
スプレードライし、平均粒径30μｍの顆粒を得た後、こ
れを2.5ton/cm2の圧力にて静水圧等方加圧して造粒し
た。
次に造粒物を平均粒径30μｍに解砕した後、得られた粉
末100重量部に対し、結合剤（エチレン酢酸ビニル）３
重量部、可塑剤（パラフィンワックス）15重量部、滑剤
（ステアリン酸）２重量部を加えて混練し、押出機によ
り押出してペレット化し、次いでこれを材料温度68℃、
成形型温度50℃で、射出圧力400kg/cm2、射出スピード2
00cc/secの条件下、表２に示す形状の射出成形型を用い
て射出成形し第４図〜第６図に示すＸ、Ｙ、Ｚの成形体
を得た。なお、第６図の成形体Ｚたるタービンローター
は翼部を除いたハブ部３の最大径部分（φ7.0mm）の断
面図を最大断面積とした。
末100重量部に対し、結合剤（エチレン酢酸ビニル）３
重量部、可塑剤（パラフィンワックス）15重量部、滑剤
（ステアリン酸）２重量部を加えて混練し、押出機によ
り押出してペレット化し、次いでこれを材料温度68℃、
成形型温度50℃で、射出圧力400kg/cm2、射出スピード2
00cc/secの条件下、表２に示す形状の射出成形型を用い
て射出成形し第４図〜第６図に示すＸ、Ｙ、Ｚの成形体
を得た。なお、第６図の成形体Ｚたるタービンローター
は翼部を除いたハブ部３の最大径部分（φ7.0mm）の断
面図を最大断面積とした。
結果を表２および第７図〜第９図に示す。
（実施例２） 第10図に示したフローチャートに従い、坏土を用いた射
出成形を説明する。
出成形を説明する。
原料調合、混合粉砕およびスプレードライ工程までは実
施例１と同様に行なった。スプレードライ工程より得ら
れる平均粒径30μｍの顆粒を得、次いでこの顆粒100重
量部に対して界面活性剤（セドランFF−200）１重量
部、可塑剤（メチルセルロース）７重量部、水30重量部
を加えて混練した。次に、この混練物に真空度70cmHgで
真空土練を行ない、直径52mm、長さ500mmの坏土を得た
後これに2.5ton/cm2の圧力で静水圧等方加圧を行なっ
た。次いでこれを材料温度12℃、成形型温度60℃、射出
圧力300kg/cm2、射出スピード200cc/secの条件下、表３
に示す形状の射出成形型を用いて射出成形し第４図〜第
６図に示すＸ、Ｙ、Ｚの成形体を得た。結果を表３およ
び第11図〜第13図に示す。
施例１と同様に行なった。スプレードライ工程より得ら
れる平均粒径30μｍの顆粒を得、次いでこの顆粒100重
量部に対して界面活性剤（セドランFF−200）１重量
部、可塑剤（メチルセルロース）７重量部、水30重量部
を加えて混練した。次に、この混練物に真空度70cmHgで
真空土練を行ない、直径52mm、長さ500mmの坏土を得た
後これに2.5ton/cm2の圧力で静水圧等方加圧を行なっ
た。次いでこれを材料温度12℃、成形型温度60℃、射出
圧力300kg/cm2、射出スピード200cc/secの条件下、表３
に示す形状の射出成形型を用いて射出成形し第４図〜第
６図に示すＸ、Ｙ、Ｚの成形体を得た。結果を表３およ
び第11図〜第13図に示す。
以上の結果から明らかなように、射出成形型としてゲー
ト面積がゲート側からみたキャビティの最大断面積の20
％以上のものを用いると、ポア、ウエルド等の欠陥のな
い成形体が成形でき、成形歩留りが大幅に向上する。
又、ゲート面積率が大きくなるに従って相似形又近似相
似形の成形歩留が向上する。
ト面積がゲート側からみたキャビティの最大断面積の20
％以上のものを用いると、ポア、ウエルド等の欠陥のな
い成形体が成形でき、成形歩留りが大幅に向上する。
又、ゲート面積率が大きくなるに従って相似形又近似相
似形の成形歩留が向上する。
［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば次の効果が奏せられ
る。
る。
請求項１〜２記載の射出成形方法によれば、ポア、ウエ
ルド等の欠陥のない均質な成形体を得ることができる。
ルド等の欠陥のない均質な成形体を得ることができる。
第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれゲート形状
とキャビティ（成形体）投影成形体形状の関係を示す説
明図、第２図（ａ）（ｂ）はゲート面積／キャビティ
（成形体）最大断面積が90％であるゲート形状とキャビ
ティ（成形体）投影成形体形状の関係を示す説明図、第
３図は有機系射出成形材料の射出成形を示すフローチャ
ート、第４図〜第６図は夫々成形体形状を示す説明図、
第７図〜第９図は夫々ゲート面積率に対する成形歩留り
を示すグラフ、第10図は水系射出成形材料の射出成形を
示すフローチャート、第11図〜第13図は夫々ゲート面積
率に対する成形歩留りを示すグラフ、第14図はダイレク
トゲートの場合の説明図、第15図（イ）（ロ）（ハ）〜
第19図（イ）（ロ）（ハ）は夫々ゲート側からみたキャ
ビティ投影形状、その相似形状および近似相似形状を示
す説明図である。 １……ゲート形状、２……キャビティ（成形体）形状、
３……ハブ部、４……キャビティ部（製品部）、５……
ノズル部、６……翼部、７……翼先端。
とキャビティ（成形体）投影成形体形状の関係を示す説
明図、第２図（ａ）（ｂ）はゲート面積／キャビティ
（成形体）最大断面積が90％であるゲート形状とキャビ
ティ（成形体）投影成形体形状の関係を示す説明図、第
３図は有機系射出成形材料の射出成形を示すフローチャ
ート、第４図〜第６図は夫々成形体形状を示す説明図、
第７図〜第９図は夫々ゲート面積率に対する成形歩留り
を示すグラフ、第10図は水系射出成形材料の射出成形を
示すフローチャート、第11図〜第13図は夫々ゲート面積
率に対する成形歩留りを示すグラフ、第14図はダイレク
トゲートの場合の説明図、第15図（イ）（ロ）（ハ）〜
第19図（イ）（ロ）（ハ）は夫々ゲート側からみたキャ
ビティ投影形状、その相似形状および近似相似形状を示
す説明図である。 １……ゲート形状、２……キャビティ（成形体）形状、
３……ハブ部、４……キャビティ部（製品部）、５……
ノズル部、６……翼部、７……翼先端。
Claims (2)
- 【請求項１】セラミック粉末に有機バインダーを混合し
た成形材料を射出成形してなるセラミックスの射出成形
方法において、成形型内に配置されるゲートのゲート面
積がゲート側からみたキャビティの最大断面積の20％以
上の射出成形型を用いて前記成形材料を射出成形するこ
とを特徴とするセラミックスの射出成形方法。 - 【請求項２】複雑形状品を成形する請求項１記載のセラ
ミックスの射出成形方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63326931A JPH0798332B2 (ja) | 1988-12-24 | 1988-12-24 | セラミックスの射出成形方法 |
| US07/454,912 US5066449A (en) | 1988-12-23 | 1989-12-22 | Injection molding process for ceramics |
| DE3942686A DE3942686C2 (de) | 1988-12-23 | 1989-12-22 | Verfahren zum Spritzgießen von Keramik |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63326931A JPH0798332B2 (ja) | 1988-12-24 | 1988-12-24 | セラミックスの射出成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02171206A JPH02171206A (ja) | 1990-07-02 |
| JPH0798332B2 true JPH0798332B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=18193365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63326931A Expired - Lifetime JPH0798332B2 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-24 | セラミックスの射出成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798332B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59171606A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-28 | 本田鉄工株式会社 | 高速押出注入成形法 |
-
1988
- 1988-12-24 JP JP63326931A patent/JPH0798332B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02171206A (ja) | 1990-07-02 |
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