JPH08100202A - 射出成形用中子及び射出成形用金型装置並びに焼結品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼結品製造工程の簡素化、及び中子の除去時
間の短縮化を共に図ること。 【構成】 射出成形用中子１が予備焼結成形体の成形用
金型２又は２０への取付用中空部４を有して合成樹脂材
で形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属やセラミックなど
の粉末を原料とする焼結品の予備焼結成形体を形成する
のに用いられる射出成形用中子、及び該中子を用いた射
出成形用金型装置、並びに該金型装置を用いた焼結品の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属やセラミックなどから成形品を製造
するには、機械加工が適用されてきたが、近年では、プ
ラスチックの射出成形技術を適用して粉末焼結成形が、
金属加工と比較して作業性が良好であり、しかも大量生
産が可能であることから、採用されるようになってき
た。

【０００３】すなわち、上記粉末焼結成形は、金属やセ
ラミックスなどの微粉末からなる原料粉末とバインダ
（結合材）との混合物を混練体とし、これを射出成形機
から所定の金型中へ射出成形することにより予備成形体
を得た後、この予備成形体を原料粉末の融点以下の温度
で加熱することにより脱バインダ処理し、次いでこの脱
バインダ成形体を高温で焼結処理することにより、脱バ
インダした後の空隙を埋めて、金型と相似形状を有する
収縮した粉末焼結成形品を製造する方法である。

【０００４】しかるに、上記粉末焼結成形により、内部
に中空部を有する複雑な形状の粉末焼結成形品を製造す
るに際しては、金型内に前記中空部の形状に相当する中
子を配置した状態で射出成形することにより予備焼結成
形体を得た後、この予備焼結成形体から中子を除去する
工程が必要とされる。

【０００５】そして、上記粉末焼結成形における中子除
去については、従来から多くの提案がなされており、そ
の代表的な手段としては、ビスマスまたはビスマスース
ズ合金などの低融点金属で中子を形成し、この中子を、
脱バインダ処理と並行し、または脱バインダ処理に先立
って予備焼結成形体から溶融除去する方法（特開平４−
９９０８２号公報）、および有機溶剤に可溶な有機系樹
脂により中子を形成し、脱バインダ処理に先立って、予
備成形体を有機溶剤に浸漬することにより、予備焼結成
形体から中子を溶解除去する方法（特開平４−１７９５
０１号公報）などが挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平４−９９０８２号公報に記載の方法では、原料粉末
の材質によっては中子と原料粉末とが反応し、合金化す
る恐れがあるばかりか、中子の除去工程が新たに加わる
場合もあって、コストアップを招くという課題を有して
いる。

【０００７】また、上記特開平４−１７９５０１号公報
に記載の方法では、中子の除去工程が新たに加わるばか
りか、この中子除去工程に１０時間以上の長時間を必要
とし、しかも溶剤槽を用いることから設備がおおがかり
となり、作業環境も悪化するという課題を有している。

【０００８】本発明は、前記した課題を解決すべくなさ
れたものであり、その目的は、焼結品製造工程の簡素
化、及び中子の除去時間の短縮化を共に図ることができ
る、射出成形用中子及び射出成形用金型装置並びに焼結
品の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ため、請求項１記載の発明の射出成形用中子は、予備焼
結成形体の成形用金型への取付用中空部を有して合成樹
脂材で形成されていることを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明の射出成形用金型装置
は、原料粉末とバインダとの混練物を、中子を含む金型
中に射出して予備焼結成形体を形成する射出成形用金型
装置において、前記中子が取付用中空部を有して合成樹
脂材で形成されると共に、前記取付用中空部を、キャビ
ティを形成する金型内空間部に突出形成した突起部に外
挿させて前記金型に着脱可能に取付けられていることを
特徴としている。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の射
出成形用金型装置であって、前記突起部が前記金型の型
合せ面より突出して設けられていることを特徴としてい
る。

【００１２】また、請求項４記載の発明は、請求項２記
載の射出成形用金型装置であって、前記突起部が、前記
金型内空間部の一部を形成するように前記金型の型合せ
面に開口させて穿設した凹部内に設けられていることを
特徴としている。

【００１３】さらに請求項５記載の発明の焼結品の製造
方法は、原料粉末とバインダとの混練物を、中子を含む
金型中に射出成形して得た予備焼結成形体を、前記原料
粉末の融点以下の温度で加熱することにより脱バインダ
処理し、次いで、得られた脱バインダ成形体を焼結処理
する焼結品の製造方法において、前記中子が、取付用中
空部を有して合成樹脂材で形成されると共に、前記取付
用中空部を、キャビティを形成する金型内空間部に突出
形成した突起部に外挿させて前記金型に着脱可能に取付
けられており、前記中子を前記予備焼結成形体と共に離
型後、前記脱バインダ処理工程で前記バインダと共に前
記予備焼結成形体から溶融除去することを特徴としてい
る。

【００１４】

【作用】請求項１乃至５記載の発明は、前記した通りの
構成になっているので、次の作用を奏する。

【００１５】すなわち、請求項１記載の発明の射出成形
中子は、取付用中空部を有して合成樹脂材で形成したの
で、脱バインダ処理工程において中子と原料粉末との間
の相互反応を伴なうこと無く、中子をバインダと共に予
備焼結成形体から溶融除去することができ、かつ前記取
付用中空部の分だけ少ない量の合成樹脂材で中子を形成
することができる。

【００１６】請求項２記載の発明の射出成形用金型装置
は、取付用中空部を有して合成樹脂材で形成した中子
が、前記取付用中空部を金型内空間部の突起部に外挿さ
せて金型内にセットされているので、中子のセット及び
離型が容易に行えると共に、脱バインダ処理工程におい
て原料粉末との相互反応を伴なうことなく中子を短時間
で除去可能な予備焼結成形体を成形することができる。

【００１７】請求項３記載の発明の射出成形用金型装置
は、中子が固定される突起部が金型の型合せ面より突出
して形成されているので、中子のセット及び離型を容易
に行なうことができる。

【００１８】また、請求項４記載の発明の射出成形用金
型装置は、中子が固定される突起部が金型の型合せ面に
開口させて穿設した凹部内に設けられているので、前記
突起部を外部への露出を避けて保護することができる。

【００１９】さらに請求項５記載の発明の焼結品の製造
方法は、予備焼結成形体の成形用中子を金型への取付用
中空部を有して合成樹脂材で形成し、この中子を予備焼
結成形体と共に離型後、脱バインダ処理工程でバインダ
と共に前記予備焼結成形体から溶融除去するようにした
ので、中子の除去工程を新たに設ける必要が無く、かつ
前記取付用中空部を設けた分合成樹脂量が少くなって予
備焼結成形体からの中子の除去を速やかに行なうことが
できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図示した実施例に基づいて具
体的に説明する。

【００２１】図１は、一実施例としての射出成形用中子
１を示し、図２はこの射出整形用中子１を用いた射出成
形用金型装置２を示し、図３はこの射出成形用金型装置
２を用いた焼結品の製造方法で得られる焼結品３を示
す。

【００２２】射出成形用中子１は、予備焼結成形体の成
形用金型への取付用中空部４を有して合成樹脂材で形成
されいる。

【００２３】すなわち、射出成形用中子１は、合成樹脂
材を用いて焼結品３の中空部５の相当形状である略Ｕ字
形状の中実体に形成されると共に、このＵ字形の両端部
の端面１ａに開口させて取付用中空部４が形成されてい
る。

【００２４】ここで中子１を形成する合成樹脂材として
は、射出成形温度では軟化せず、かつ脱バインダ処理温
度で溶融し、しかも予備焼結成形体に含まれる材質とは
反応を起こすことのない合成樹脂材であれば熱硬化性樹
脂及び熱可塑性樹脂のいずれをも使用可能である。具体
的には熱硬化性樹脂としては、メラミン樹脂、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ある
いは不飽和ポリカーボネート樹脂等が使用可能であり、
熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン樹脂等が使用可能
である。

【００２５】そして中子１は、これらの合成樹脂材を用
いて、圧縮成形、粉末成形あるいは注型成形等に供する
ことによって所定形状に成形されたものである。

【００２６】射出成形用金型装置２は、射出成形用中子
１を組付けることによって構成されている。

【００２７】すなわち、射出成形用金型装置２は、図２
に示すように、型合せ面６ａから断面Ｕ字状に突出形成
された雄型８を有する第１の割型６と、型合せ面７ａか
ら断面Ｕ字状に窪ませて形成され雄型８との間で金型内
空間部１０を形成する雌型９を有する第２の割型７と、
雄型８の両側の型合せ面６ａから突出させて形成された
突起部１３に取付用中空部４を外挿させて第１の割型６
に着脱可能に取付けられる中子１とから全体構成されて
いる。さらに第１の割型６には、一端１２ａを型合せ面
６ａに開口し、他端１２ｂを図外の射出成形機に連通し
たゲート１２が穿設されている。

【００２８】このとき突起部１３は、第１及び第２の割
型６及び７の型合せによって形成される金型内空間部１
０に突出するように形成されており、この突起部１３に
固定される中子１は、金型内空間部１０内に位置して雄
型８及び雌型９との間でゲート１２に連通するキャビテ
ィ１０ａを形成している。

【００２９】このように構成した射出成形用金型装置２
は、中子１が固定される突起部１３が金型の型合せ面６
ａより突出して形成されているので、中子１のセット及
び離型を容易に行なうことができ、予備焼結成形体の成
形容易なものとなっている。

【００３０】そしてこの射出成形用金型装置２を用いて
焼結品３を得るには次の製造方法による。

【００３１】まず成形材料を調整する。成形材料は、原
料粉末とバインダとの混合物、すなわち銅、アルミニウ
ム、鉄鋼、ニッケルおよび各種合金などの金属微粉末、
またはガラス、ホーローなどのおよびセラミックス微粉
末などの原料粉末と、これら原料粉末を結合するために
機能するポリエチレン、アクリル樹脂などのバインダ
を、前記バインダの融点以上の温度で混合してなる溶融
混合物であり、この混練物における原料粉末とバインダ
との配合比は、通常原料粉末１００重量部に対しバイン
ダ５〜３０重量部の範囲に設定される。

【００３２】このようなに調整された混練物は、図外の
射出成形機を用いて射出成形用金型装置２のゲート１２
を介してキャビティ１０ａ内に射出注型され、予備焼結
成形体を射出成形する。その後、第１及び第２の割型６
及び７を型開きし、中子１と共に予備焼結成形体を離型
する。離型された予備焼結成形は、内部に中子１が充填
されたものとなっている。

【００３３】次いで、予備焼結成形体は、脱バインダ槽
に送られて脱バインダ処理される。この脱バインダ処理
は、真空状態、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気および
水素雰囲気などの還元雰囲気において、４００〜６００
℃の温度、好ましくは約５００℃の温度まで徐々に昇温
する条件にて、１０〜２０時間加熱することにより行わ
れる。

【００３４】そして、この脱バインダ処理工程において
は、予備焼結成形体に含まれるバインダと合成樹脂材か
らなる中子１が溶融し、予備焼結成形体から効果的に除
去され、その後前記したと同様の還元雰囲気下で冷却し
て脱バインダ成形体が形成される。

【００３５】かくして得られる脱バインダ成形体は、次
いで焼結処理工程に送られ、６００〜２２００℃の温度
で、３〜１０時間焼結または焼成されることにより、原
料粉末が溶融し、脱バインダ処理した後の微細な空隙が
埋められ、図３に示す焼結品３を得ることができる。こ
の焼結品３は、中子１を溶融除去した部分が中空部５と
なったＵ字形状のパイプ体となっている。

【００３６】この焼結品の製造方法は、中子１を合成樹
脂材で形成したので、予備焼結成形体の原料粉末と反応
を起こすこと無く、脱バインダ処理工程においてバイン
ダと中子とを同時に溶融除去することが可能となり、中
子１の除去のための一工程を追加することなく製造工程
の簡素化を図ることができると共に、中子１を金型への
取付用中空部４を有して形成したので、中空部４の部分
だけ少ない量の合成樹脂材で中子１を形成することがで
き、その分脱バインダ処理工程における中子１の除去時
間を短縮することができる。

【００３７】図４は、他の実施例としての射出成形用金
型装置２０を示す。この射出成形用金型装置２０は、突
起部１３が金型内空間部１０の一部を形成するように第
１の割型１５の型合せ面１５ａに開口させて穿設した凹
部１４内に設けられており、かつゲート１２を中子１の
曲折部位１ｂに対応させるように第２の割型１６の中央
部に形成した点が相違するだけで、他の構成は前述した
射出成形用金型装置２と同様に形成されている。

【００３８】この射出成形用金型装置２０は、金型装置
２と同様に製造工程の簡素化及び中子１の除去時間の短
縮化を共に図ることのできる予備焼結成形体を射出成形
することができると共に、これに加えて成形材料として
の混練物をゲート１２からキャビティン１０ａ内に容易
に均一に充填することができ、ひいては安定した品質の
焼結品３を得ることができる。

【００３９】その上、射出成形用金型装置２０は、突起
部１３を凹部１４内に設けたので外部への露出を避けて
突起部１３を保護することができ、耐久性の向上したも
のとなっている。

【００４０】実験例：次に、実験例により本発明の効果
について更に説明する。

【００４１】原料粉末として、粒子径が５〜３０μの銅
粉末を準備した。

【００４２】一方、バインダとして、ポリスチレン２〜
５重量部、アクリル樹脂２〜５重量部、ポリエチレン１
〜３重量部、パラフィンワックス０．５〜１．５重量部
およびステアリン酸０．１〜０．５重量部を混合したバ
インダを準備した。

【００４３】そして前記銅粉末９０重量％と前記混合バ
インダ１０重量％とを混練して、成形材料を調整した。

【００４４】射出成形用金型装置は、本発明装置として
図２に示す射出成形用金型装置２を準備し、比較装置と
して図５に示す射出成形用金型装置１００を準備した。
この金型装置１００は、割型１０１及び１０２からな
り、割型１０１と１０２との型合せにより金型内空間部
１０４が形成されると共に、割型１０１にゲート１０５
が形成されており、かつ金型内空間部１０４内には焼結
品の中空部を形成する中子１０６が配置されている。こ
の中子１０６は焼結品の中空形状に相応するＵ字形状の
中実体として形成されており、その両端末部１０６ａを
型合せ面に開口させて形成した凹部１０１ａ内に嵌合さ
せて金型内空間部１０４内に配置されて、両割型１０１
及び１０２との間でゲート１０５に連通するキャビティ
１０４ａを形成している。

【００４５】すなわち、両中子１，１０６は取付用中空
部４の有無以外は同一形状となっており、かつ両金型装
置２，２０は突起部１３（金型装置２）と凹部１０１ａ
（金型装置２０）との相違以外は同一構造となってい
る。

【００４６】また、両金型装置２及び１００にそれぞれ
用いられる中子１及び１０６は同一の不飽和ポリカーボ
ネートを注型成形することにより成形した。

【００４７】そして前述した成形材料をスクリュー温度
１８０℃に設定した射出成形機に供給すると共に、金型
装置２（本発明装置）へ注型して中子１を包含する予備
焼結成形体を射出成形した。

【００４８】このようにして得られた予備焼結成形体
を、次に活性炭を満たした脱バインダ処理槽に埋設し、
窒素ガス雰囲気下にて室温から５００℃まで徐々に昇温
して脱バインダ処理した。

【００４９】この脱バインダ処理工程において、予備焼
結成形体から中子１がバインダと共に溶融除去されて、
脱バインダ成形体が得られた。

【００５０】次いで、上記脱バインダ成形体を窒素ガス
雰囲気下にて室温から１０５０℃まで１０時間かけて徐
々に昇温し、１０５０℃で４時間保持した後、冷却し
て、図３に示す口径ａ：５〜１０ｍｍ、中空径ｂ：３〜
８ｍｍ、高さｈ：１５〜５０ｍｍの二又パイプの焼結品
３を得た。

【００５１】一方比較のために、射出成形用金型装置１
００を用いて、同一成形材料で中子１０６を包含する予
備焼結成形体を得、前記したと同一の条件の脱バインダ
処理工程及び焼結工程を経て前記したと同一形状及び大
きさの焼結品３を得た。

【００５２】このときの射出成形用金型装置２（本発明
装置）及び１００（比較装置）に用いた中子１及び１０
６の重量、及びこれら中子１及び１０６の脱バインダ処
理工程における予備焼結成形体からの溶融除去時間（脱
脂時間）を示すと表１の通りとなる。

【００５３】

【表１】 この表１から解かるように本発明装置に用いられる中子
１は、中子１０６に比べて取付用中空部４を設けた分少
ない樹脂量て形成することができると共に、この少ない
樹脂量により脱バインダ処理工程における脱脂時間を大
巾に短縮することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば次の効果を奏する。

【００５５】すなわち、請求項１記載の発明によれば中
子を取付用中空部を有して合成樹脂材で形成したので、
脱バインダ処理工程において中子と原料粉末との間の相
互反応を伴なうこと無く、中子をバインダと共に予備焼
結成形体から溶融除去することができるので中子の除去
のための一工程を追加することなく製造工程の簡略化を
図ることができ、かつ、前記取付用中空部の分だけ少な
い量の合成樹脂材で中子を形成することができるので、
合成樹脂材の節約と共に中子の除去時間の短縮化を図る
ことができる射出成形用中子を提供することができる。

【００５６】請求項２記載の発明によれば、取付用中空
部を有して少ない量の合成樹脂材で形成した中子が、前
記取付用中空部を金型内空間部の突起部に外挿させて金
型内にセットされているので、中子のセット及び離型が
容易に行えると共に、脱バインダ処理工程において原料
粉末との相互反応を伴なうことなく中子を短時間で除去
可能な予備焼結成形体を成形することができ、この結果
製造工程の簡略化、及び中子の除去時間の短縮化を共に
図ることのできる射出成形用金型装置を提供することが
できる。

【００５７】請求項３記載の発明によれば、中子が固定
される突起部が金型の型合せ面より突出して形成されて
いるので、中子のセット及び離型を容易に行なうことが
でき、この結果請求項２記載の発明の効果に加えて予備
焼結成形体の成形容易な射出成形用金型装置を提供する
ことができる。

【００５８】また、請求項４記載の発明によれば、中子
が固定される突起部が金型の型合せ面に開口させて穿設
した凹部内に設けられているので、前記突起部を外部へ
の露出を避けて保護することができ、この結果請求項２
記載の発明の効果に加えて突起部の耐久性の向上した射
出成形用金型装置を提供することができる。

【００５９】さらに請求項５記載の発明によれば、予備
焼結成形体の成形用中子を金型への取付用中空部を有し
て合成樹脂材で形成し、この中子を予備焼結成形体と共
に離型後、脱バインダ処理工程でバインダと共に前記予
備焼結成形体から溶融除去するようにしたので、中子の
除去工程を新たに設ける必要が無く、かつ前記取付用中
空部を設けた分合成樹脂量が少くなって予備焼結成形体
からの中子の除去を速やかに行なうことができ、この結
果製造工程の簡略化及び中子の除去時間の短縮化を共に
図ることのできる焼結品の製造方法を提供することかで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例としての中子の正面図である。

【図２】一実施例としての射出成形用金型装置の断面図
である。

【図３】一実施例としての焼結品を示し、（ａ）はその
正面図、（ｂ）はその一部破断した底面図である。

【図４】他の実施例としての射出成形用金型装置の断面
図である。

【図５】比較例としての射出成形用金型装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 射出成形用中子 ２，２０ 射出成形用金型装置 ３ 焼結品 ４ 取付用中空部（射出成形用中子の） ６ａ，７ａ，１５ａ 型合せ面 １０ 金型内空間部 １０ａ キャビティ １３ 突起部 １４ 凹部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予備焼結成形体の成形用金型への取付用
   中空部を有して合成樹脂材で形成されていることを特徴
   とする射出成形用中子。
2. 【請求項２】 原料粉末とバインダとの混練物を、中子
   を含む金型中に射出して予備焼結成形体を形成する射出
   成形用金型装置において、 前記中子が取付用中空部を有して合成樹脂材で形成され
   ると共に、前記取付用中空部を、キャビティを形成する
   金型内空間部に突出形成した突起部に外挿させて前記金
   型に着脱可能に取付けられていることを特徴とする射出
   成形用金型装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の射出成形用金型装置であ
   って、 前記突起部が前記金型の型合せ面より突出して設けられ
   ていることを特徴とする射出成形用金型装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の射出成形用金型装置であ
   って、 前記突起部が、前記金型内空間部の一部を形成するよう
   に前記金型の型合せ面に開口させて穿設した凹部内に設
   けられていることを特徴とする射出成形用金型装置。
5. 【請求項５】 原料粉末とバインダとの混練物を、中子
   を含む金型中に射出成形して得た予備焼結成形体を、前
   記原料粉末の融点以下の温度で加熱することにより脱バ
   インダ処理し、次いで、得られた脱バインダ成形体を焼
   結処理する焼結品の製造方法において、 前記中子が、取付用中空部を有して合成樹脂材で形成さ
   れると共に、前記取付用中空部を、キャビティを形成す
   る金型内空間部に突出形成した突起部に外挿させて前記
   金型に着脱可能に取付けられており、前記中子を前記予
   備焼結成形体と共に離型後、前記脱バインダ処理工程で
   前記バインダとともに前記予備焼結成形体から溶融除去
   することを特徴とする焼結品の製造方法。