JPH10509771A - 射出成形物体を生成するための加熱および冷却を含むプロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １つ以上のセラミックおよび／または金属成分から成る延性物質から成形セラミックおよび／または金属物体を生成するプロセスであって、この物質は成形ツールの予熱した金型キャビティ（1）に供給される。成形ツールはその少なくとも１つは完全にまたは部分的に、連絡微小孔を持つ微小孔性物質から成る、少なくとも２つの金型部分（4、5）を含んでいる。閉じた微小孔を見せている少なくとも１つの金型表面（2、3）から成る少なくとも１つの金型キャビティ（1）は、微小孔性金型部分（4、5）に、あるいは微小孔性区域（6）に配置されている。微小孔性金型部分（4、5）または微小孔性区域（6）は、加熱ガスのような暖かい流体の供給によって、予め加熱される。前記部分（4、5）または区域（6）は、成形終了後、液化ガスのような冷たい流体の供給によって、冷却される。発明は別の局面において、このプロセスに従って生成された成形物体を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 射出成形物体を生成するための加熱および冷却を含むプロセス 本発明は成形セラミックおよび／または金属物体の生成プロセスに関する。基 本材料は、少なくとも１つの結合剤と混合されあるいはそれで覆われ、そして成 形ツールの予熱した金型キャビティに供給される粒子のような、１つ以上のセラ ミックおよび／または金属成分から成る延性物質である。前記成形ツールの金型 キャビティは、その少なくとも１つが完全にあるいは部分的に、連絡細孔のある 微小孔性物質から成る、少なくとも２つの部分によって覆われており、この金型 部分は暖かい流体を供給することによって予熱され、そして成形終了後、冷たい 流体を供給することによって冷却される。この発明は、別の局面において、その 手順に従って製造された成形物体を含んでいる。 例えば、射出成形、押出成形、ブロー成形あるいは注型成形のような種々の成 形手順を利用して成形物体を製造することは、以前から周知である。基本材料は 、通常、セラミックまたは金属の粉末または粒子、および１つ以上の結合剤、添 加剤等から成る延性物質である。セラミックまたは金属成形物体を製造する一般 の手順は、３段階から成ることが多い。第１段階は成形であり、それによって延 性物質は成形ツールの金型に形作られる。第２段階は、延性物質に含まれる結合 剤、添加剤等の蒸発を伴う。この手順は、焼結のような粒子圧縮によって終了す る。 上述の手順は、代表的に、セラミックまたは金属の粉末または粒子を、例えば 熱硬化性物質および熱可塑性物質のような少なくとも１つのポリマーから成る結 合剤系、およびワックスおよびステアリン酸塩のような、潤滑特性を持つ１つ以 上の添加剤と混合するまたはそれで覆うことによって開始する。結合剤系は、都 合のよいことに、溶液または可溶体のように、それ自体が液体または液状である ことができる。この混合物は射出できる濃度、代表的に150°ｃまで加熱され、 その後、例えば押出機 によって、成形部分、通常は成形ツールの金型キャビティに供給され、そして結 合剤は、物理的に、化学的に、あるいは熱的に固体に変換され、そして例えば、 結合剤によって共に結合された粒子から成る成形物体が得られる。この成形物体 は冷却され、そして成形ツールから解放される。前記成形物体に含まれる結合剤 と添加剤は、加熱、凍結乾燥、あるいは蒸発のような適切な方法によって除去さ れ、それによって粒子素地化によってほぼ結合された成形物体が得られる。結合 剤の含有量は、ここでは通常５％より少ない。次に、得られた成形物体は種々の 焼結手順を利用して焼結することができるが、その中には特に、高密度焼結、液 相焼結、固相焼結、エキソガスおよびエンドガス焼結、反応焼結、圧力焼結、真 空焼結、選択レーザ焼結、マイクロ波焼結および活性化焼結が含まれる。ここで 開示される３段階は、連結された製造装置において直接次々に実行することもで きるし、あるいは別々の機会にまたは別々の装置で実行することもできて、それ によって種々の段の成形物体の各々はさらに処理されそして／または加工される ことができる。 金属およびセラミック成形物体の生成において成形ツールを予熱することもま た、以前から周知である。そのような予熱は、通常、パイプ装置内を循環する加 熱オイルまたは温水によって行われる。予熱はまた、例えば電気ロッドまたは他 の電気加熱によって実行することができる。さらに、成形終了後、冷水によって 成形物体を冷却することも周知である。微小孔性金型表面を持つ微小孔性金型部 分は、その金型部分が連絡孔を通じて加熱されそして／または冷却されることが できるので、しばらくの間、熱硬化性物質および熱可塑性物質の成形と関連して 利用されてきた。 冷えた状態、加熱状態そして冷えた状態に戻る等の間で交互に生じる、成形ツ ールの循環的温度調節は、前記オイルと水の装置を利用しては不可能な合理的な サイクル時間を必要とする。この問題は熱硬化性物質およびゴムの製造から周知 であり、両方とも、成形中のそれぞれの反応お よび養生メカニズムのために加熱成形を必要とする。金属またはセラミックの成 形物体において、合理的な加熱および冷却時間によるそのような温度間隔の調節 は、伝導性熱移動のために、非常に難しく、そしてこれまで、成形ツールの最大 かつ合理的利用に対する障害であった。セラミックまたは金属粒子、結合剤、添 加剤等の加熱した混合物は、冷たい、比較的冷たい、あるいは一様でなく加熱さ れた型に供給される場合、部分的に冷却され、そして型に面する表面に被膜が形 成される。これによって、表面と中子間の温度差による内部引張り、せん断ひず みの変化による波形化、温度低下部分における粒子の堆積による成形物体の粒子 の不均一な分布のような、複雑で、望ましくない副次的効果を生じる。さらに、 波形化によって、一次的あるいは二次的に、例えば表面仕上げの欠陥を生じ、そ して／または複雑な幾何学的構造を持つ成形物体の製造が困難なこともあり得る 。内部引張りおよび不均一な粒子の分布の結果、不均一なそして／または劣った 品質を持つ成形物体および部品を生じる。 成形ツールの金型表面のより均一な加熱そして、加熱と冷却状態間の、これは 例えば型部分および／または表面の予熱と成形物体の冷却の間を意味する、より 速くて容易なサイクル化への要求が、しきりに発せられている。 本発明によるプロセスは、全く予期しないほどに、成形ツールの金型キャビテ ィの加熱と冷却間の急速かつ簡単なサイクル化を得ることを可能にした。さらに 、金型キャビティの予熱は非常に均一に分布されるので、それによって、表面と 中子の温度差、波形化そして不均一な分布のような前記望ましくない効果は取り 除かれるか、あるいはほぼ低減されている。本発明によるプロセスは、セラミッ クおよび／または金属成形物体の生成におけるサイクル時間を低減する。均一な 温度分布によって、結合剤および添加剤等の量が減少し、それによってさらにそ の蒸発が容易になった延性物質から、複雑な幾何学的構造および増加した表面仕 上 げを持つ成形物体を生成することを可能にしている。 本発明によるプロセスは成形セラミックおよび／または金属物体の生成に関す る。成形物体は、射出成形、ブロー成形、ガス射出成形、押出成形あるいは注形 成形のような成形手順によって、粉末または粒子の形状をした１つ以上のセラミ ックおよび／または金属成分から成る延性物質から生成され、これらの成分は、 少なくとも１つの結合剤および、選択的に、ワックスおよびステアリン酸塩のよ うな少なくとも１つの特性調整添加剤と混合され、あるいはそれで覆われている 。このプロセスは、１つ以上の段階から成る。延性物質は、第１段階（a）にお いて、1、2、4、8、16、32、64または96のような、１つ以上の、好ましくは1−1 60の、成形ツールの金型キャビティに供給されることによって成形されるが、前 記キャビティは１つ以上の金型表面から成りそして、少なくとも２つの型部分に よって覆われており、その少なくとも１つの型部分は、完全にまたは部分的に、 連絡孔を持つ微小孔性焼結物質から成る。微小孔性型部分は、暖かいそして／ま たは冷たい流体を供給するための少なくとも１つの手段を備えている。完全また は部分的微小孔性型部分は、少なくとも１つの微小孔性区域に、ほぼ閉じた孔を 見せている１つ以上の型表面を備えている。完全または部分的微小孔性型部分は 、さらに、少なくとも１つの外表を備えており、それは完全にあるいは部分的に ほぼ開いた孔を示し、そして／または供給された流体を排出させるための少なく とも１つの出口を備えている。少なくとも金型キャビティの少なくとも１つの型 表面は、このキャビティは完全または部分的微小孔性型部分の一部であるが、延 性物質を供給する前に、そして選択的に、後続プロセス中の少なくとも初期に、 暖かい流体を供給することによって加熱される。前記表面は、前記延性物質の供 給後、閉じた成形ツールにおいて、微小孔に冷たい流体を供給することによって 冷却される。粒子、結合剤、および選択的添加剤は、供給された暖かい流体によ る加熱によって、成形物体に結合され、それによって、延性物質に含まれる少な くとも１つ の結合剤は、液体または中間液体状態から、物理的に、化学的にそして／または 熱的に固体に変換される。種々の実施例において、金型部分はそれぞれおよび独 立的に暖かい流体によって、および／または電気的に加熱することができる。 第１段階（a）の次に選択的に第２段階（b）がくることができるが、それによ って成形物体に含まれる結合剤および／または添加剤は、加熱；凍結乾燥；溶媒 浸出、ソーキングまたは離解；真空および／または熱による蒸発；触媒による蒸 発等によって、完全にまたは部分的に取除かれる。粒子素地化のような物理的特 性によってほぼ結合した成形物体は、このようにして得られる。加熱誘導蒸発中 の温度は、通常、100−500°ｃ以内であり、例えば200−3000°ｃ、望ましくは2 00−3000°ｃ、それによって金属および／またはセラミック粒子は予備焼結され る。 段階（a）または（b）に従って得られた成形物体は、選択的第３段階（c）中 に焼結され、それによって粒子圧縮により焼結成形物体を生成する。前記段階（ c）における前記焼結は高密度焼結、液相焼結、固相焼結、エクソガスまたはエ ンドガス焼結、反応焼結、圧力焼結、真空焼結、選択レーザ焼結、マイクロ波焼 結または活性化焼結が好ましい。適切な焼結温度は通常、600-2500°ｃのように 、500−3000°ｃ以内であり、望ましくは800−2000°ｃである。焼結は、大気圧 、超過気圧または、保護ガスのあるまたはない真空における加熱または炉熱中、 粒子の形状をした物質が圧縮され、それによって粒子間結合が形成され、そして 粒子が固体に変換される手順である。利用可能な普通の大気は吸熱および発熱ガ ス（エンドおよびエクソガス）である。エンドおよびエクソガスは通常、所定量 の空気に、上昇した温度で、炭化水素触媒をと反応させることによって生成され 、それによって主にH2、N2、COおよび少量のCO2、CH2、H20が形成される。エン ドガスを生成するためには、エクソガスに比べると、炭化水素に関して多量の空 気を必要とする。 一般の、そして金属および／またはセラミック成形物体、従って前述 の延性物質で使用される金属および／またはセラミックは、例えば、鉄、コバル ト、タングステン、モリブデン、バナジウム、ビスマス、ニオブ、スズ、チタン 、ニッケル、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、その合金およびそれとの 混合物、方解石、カオリン、ミョウバン、チャイナクレー、ケイ岩、クロム鉄鉱 、マグネサイト、磁鉄鉱、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素 、窒化ホウ素および／またはその混合物である。これらの混合物はまた、一般に 、炭素および／またはグラファイトと組合せて利用される。さらに、金属は酸化 物、炭化物、窒化物そして同様な混合物として利用することができる。種々の金 属の混合物、合金および／またはセラミックは都合のよいことに、種々の特定利 用のために、そしてそれから生成された成形物体または部品に特定のそして／ま たは指定の特性を備えるために、利用することができる。 本発明は、成形ツールの金型表面のすぐれた、均一の予熱ならびに加熱を行う ので、熱硬化性物質および熱可塑性物質のようなポリマーの代わりに、またはそ れと組合せて、延性物質は、ベントナイト、ナトリウム化合物のケイ酸塩、低温 溶融金属またはウッドメタル、ローズメタルのような合金、および銅、鉛、スズ 、そして亜鉛の合金を含むセラミックおよび金属結合物質から成ることができる 。低温溶融金属または合金の融点は、好ましいことにせいぜい150°ｃである。 上記タイプのセラミックおよび金属結合剤は、可能であればまたは適切であれば 、粉末または粒子として存在することができる。延性物質は、代表的に、30−99 、望ましくは60−90パーセントの量の、300μmより小さい、例えば1−10μmまた は100−200μmの粒子サイズを持つ金属および／またはセラミックから成り、一 方、結合剤の含有量は1−70、好ましくは10−40パーセントの量である。 本発明の種々の実施例において、金型キャビティに延性物質を供給する前に、 少なくとも金型表面は、完全または部分的微小孔性金型部分に配置され、そして 選択的に後続プロセスのある部分の間に、暖かい流体 の供給によって50−300°ｃ、好ましくは90−250°ｃの温度まで加熱される。こ の暖かい流体は、前記金型部分の微小孔性区域とほぼ固体区域間に配置された１ つ以上の毛管またはみぞを通じて、あるいは少なくとも１つのギャップ、スリッ トまたはみぞを通じて供給される。前記金型表面は、あるいはまた、２つの金型 部分間のスリット、みぞまたはギャップを通じて、毛管を通じて、成形ツールの ゲートを通じて、キャビティに直接暖かい流体を供給することによって、前記温 度に加熱することができる。良好な実施例において、暖かい流体は、例えば空気 、空気混合物；二酸化炭素；窒素；水素；例えばヘリウムまたはアルゴンのよう な不活性ガスのような加熱ガス；および／またはその混合物である。暖かい流体 はまた、加熱した水または、鉱油、トリグルセリドようなオイル、または等価脂 肪酸エステルであることができる。さらに、適切な加熱方法には、電気加熱等が 含まれる。加熱方法の選択は、特に、生成された成形物体および使用された成形 ツールと手順の幾何学的構造によって影響される。延性物質を閉じた成形ツール に供給した後、完全または部分的微小孔性金型部分に配置された少なくとも金型 表面は、前記金型部分の微小孔に冷たい流体を供給することによって、加熱され た温度に関して、好ましくは少なくとも20°ｃ、冷却される。この冷たい流体は 前記金型部分の微小孔性区域とほぼ固体区域間に配置された１つ以上の毛管また はみぞ、あるいは少なくとも１つのスリット、みぞまたはギャップを通じて供給 される。冷たい流体は好ましいことに、二酸化炭素、窒素または空気のような液 化ガスである。冷却は、液化ガスが金型部分の微小孔内で膨張した結果である。 供給された暖かいまたは冷たいガスは、１つ以上の毛管またはスリットによって 、あるいは完全または部分的微小孔性金型部分の開いた微小孔を介する拡散によ って、適切に排出される。 暖かいガスおよび冷たいガス流体は、2から70、好ましくは5から60バールの圧 力で、周期的に、適切に供給され、それによって冷たい流体は 暖かい流体によって、そして暖かい流体は冷たい流体によって押し出される。１ つ以上の案内弁ネットワークのあるまたはない、例えば毛管、みぞおよび／また はスリットによって一緒にまたは別々に、供給と排出を行うことができる。ここ で開示された１つ以上の金型表面を加熱しおよび／または冷却する方法は、微小 孔によって提供された広い流れ領域によって増加した伝導性ならびに対流性の熱 の流れを利用している。これによって暖かい状態と冷たい状態間の急速循環を可 能にし、そして改良された、一層均一の加熱および冷却を与え、それによって前 述の利点が得られ、そして前述の問題は回避される。 完全または部分的微小孔性金型部分は、好ましいことに、例えば、鉄を基にし た炭素鋼、ステンレススチールおよび、好ましくはチタン、ニッケル、クロミウ ム、タングステンおよび／またはモリブデンを含む高度技術スチール合金のよう な、スチール粒子または粉末から生成された微小孔性焼結金属から作られる。金 型表面の閉じた微小孔は．熱処理によって、あるいは2μmから2cm、好ましくは2 から500μmのチタン、ニッケル、クロミウム、炭化チタン、窒化チタンおよび／ または三酸化アルミニウムの層で表面仕上げすることによって、機械的に適切に 得られる。表面仕上げは、好ましくは、例えば蒸発、析出、イオンメッキ、反応 マグネトロンスパッタリングのようなスパッタリングを含む化学的・物理的ガス 表面仕上のような真空表面仕上げである。化学的ガス表面仕上げは、前記層が高 温プロセスから生じる化学反応産物の析出によって形成されることを意味する。 この温度は通常、800−1300°ｃである。物理的ガス表面仕上げは、一般に、蒸 発、スパッタリングおよびイオンメッキの３つの主なグループに分けることがで きる。物理的ガス表面仕上げは、固体物質（開始物質）が次の一般的手順に従っ て物体上の層に変換されることを特徴としている：固相→蒸発／スパッタリング →ガス相→凝縮→固相。表面仕上げ層の組成は、開始物質のそれと同じである必 要はない。蒸発した開始物質は、例えば反応ガスと反応することができる。 開始物質のガス状態への変換は抵抗加熱によってまたは電子銃によって行われる ことができる。蒸発はまた、原子が、アルゴンイオンを打ち出すことによって射 出されることを意味する、いわゆるスパッタリングによって実行されることもで きる。 このプロセスの良好な実施例において、閉じた孔を見せている少なくとも１つ の金型表面から成る少なくとも１つの完全または部分的微小孔性金型部分を持つ 成形ツールが利用されている。しかし、利用可能であり、適切であり、そして／ または最大化加熱および／または冷却を得るためであれば、全部分または、好ま しくは成形プロセスに参加する全部分が孔性または微小孔性であるような成形ツ ールの使用を阻止するものは何もない。金型の表面は若干の実施例においては、 開いた孔を見せることができる。金型部分に含まれる微小孔性区域の外表は、プ ロセスの１実施例によれば、閉じた孔を持つ、シールまたは締められた表面を見 せることができて、それによって供給された暖かいまたは冷たい流体はそこに配 置された１つ以上の出口を介して排出される。適切な出口は、例えば、好ましく は前記外表に向かって閉められた毛管等である。 別の局面において、この発明は、発明のプロセスによって生成された成形物体 に関する。成形物体は、１つ以上の金属および／またはセラミック成分から成り 、そして好ましくは、例えば1−10μmまたは100−200μm、のような1−300μmの 粒子サイズを持つ、１つ以上のセラミックおよび／または金属の粉末または粒子 から成る延性物質を成形することによって生成される。粒子は少なくとも１つの 結合剤、および選択的に少なくとも１つの特性調整添加剤と混合され、またはそ れによって覆われており、それによって金属および／またはセラミック含有量は 30−99、好ましくは60−90パーセントの量であり、一方、結合剤含有量は1−70 、好ましくは10−40パーセントの量である。成形は、前述のプロセスの段階（a ）に従って実行される。結合剤および添加剤の量は、プロセスの段階（b）で示 されたように、取り除くことができる、そして段階（a） または（b）から生じる成形物体は選択的に、そしてプロセスの段階（c）に従っ て焼結されることができる。 本発明のプロセスに従って生成された焼結成形物体は、その種々の実施例にお いて有益に、機械および、ギア、はめ歯、パドル、羽根およびタービンホイール ならびにその軸のようなその部品を含む多くの工業的応用領域において、利用す ることができる。なお別の応用領域は、例えば、ドリリング、ミリング、旋盤お よび研削ツールおよびツーリングである。適切な応用領域はまた、永久磁石およ びフィラメントである。 さまざまの目的および付随した利点は、添付の図面および実施例に関連する以 下の詳細な説明から十分に理解されるであろう、以下ではさまざまな図面を通じ て、同じ部分には同じ番号が付けられている。 図面の簡単な説明 第１図は、２つの金型部分の部分略図で、その１つは成形ツールに含まれる微 小孔性区域を持つ。前記金型部分の微小孔性区域とほぼ固体区域間のみぞによっ て、暖かい流体が供給され、かつ排出され、そして冷たい流体は毛管を通じて供 給され、前記みぞを通じて排出される。 第２図は、各金型部分が微小孔性区域から成る、成形ツールに含まれる２つの 金型部分の部分略図である。冷たい流体および暖かい流体は毛管を通じて供給さ れ、かつ排出される。 第３図は、２つの金型部分の部分略図で、その１つは成形ツールに含まれる微 小孔性区域を持っている。暖かい流体および冷たい流体は毛管を通じて供給され 、かつ排出される。 第１図から第３図の種々の部分は完全に縮尺通りというわけではない。読みや すくするために、幾つかの部分は拡大され、あるいは縮小されている。第１図− 第３図の成形ツールは、本発明のプロセスの段階（a）の種々の実施例において 利用されている。 第１図は、成形ツールに含まれる２つの金型部分4、5の略図を示す。１つの金 型部分4は完全に固体（鋼）であり、そして１つの金型部分5は 固体（鋼）区域8と微小孔性（焼結鋼）区域6から成る。微小孔性区域6は固体区 域8のインサートである。インサートは鋼ボス20によって支持され、かつ２つの セラミックベッド22上に乗っている。固体区域8と微小孔性区域6間のみぞ10は前 記微小孔性区域6を取り巻いている。加熱用の暖かい流体はみぞ10に、従って微 小孔性区域6に、弁14を備えた毛管9を介して供給され、そして弁14’を備えた毛 管9’を通じて、みぞ10の反対側で排出される。弁14’は、暖かい流体の供給中 、都合のよいことに閉じている。供給された暖かい流体は、開いた微小孔を見せ ている各自の外表11を貫通することによって、微小孔性部分6の内側で散布され る。供給された暖かい流体は拡散によって取り除かれる、あるいは冷たい流体の 供給によって区域6の孔から押し出される。みぞ10を埋込んでいる、微小孔性区 域6と固体区域8間に、さらに絶縁セラミック層19がある。微小孔性区域6は閉じ た孔を見せている金型表面2を持つ金型キャビティ1を備えている。閉じた孔は、 表面仕上げ10μmのニッケル層16によって得られたものである。金型部分4は、表 面仕上げされた、被覆された、あるいはまた付加された層のない、金型表面3と なっている。冷却用の冷たい流体は、弁14”を備えた毛管7を介して、区域6の微 小孔に供給され、この毛管7は微小孔性区域6の外表11の下方の膨張キャビティで 終わっている。弁14、14’は冷たい流体の供給中、独立的に開いたり、閉じたり することができる。冷たい流体は膨張キャビティ17において膨張し、それによっ て強い冷却効果を与える。前記冷たい流体は区域6の微小孔内に侵入し、その内 部に散布される。冷たい流体は拡散によって取り除かれ、あるいは暖かい流体の 供給によって微小孔から押し出され、そしてみぞ10およびそれに取付けられた毛 管9および／または9’を通じて排出される。毛管7、9、9’の各々が弁21、14、1 4’を備えているという事実のために、加熱および冷却は、要件に従って、暖か いそして／または冷たい流体の供給および／または排出量の調整によって、調節 することができる。さらに、固体区域8と金型部分4は、加熱装置12によっ て電気的に加熱される。成形しようとする延性物質は、ゲート１５を介して、キ ャビテイ１内に供給される。ゲート１５はまた、所望されそして／または適切で あれば、キャビテイ１の加熱用に利用することができる。次いで、暖かい流体は 、延生物質を供給する前に、１つ以上の管、みぞ、ホースまたは他の適切な配管 によって、ゲート１５を通じて、キャビテイ１に直接に供給される。 第２図は、成形ツールに含まれている２つの金型部分４、５の略図を示す。金 型部分４、５は、両方とも完全に微小孔性（焼結網）であり、そして固体網フレ ーム１８によって包囲されている。加熱用の暖かい流体は、それぞれ弁１４を備 えた毛管９を通じて、前記金型部分４、５の各自の微小孔に供給され、そしてそ れぞれ弁１４’を備えた毛管９’を通じて反対側で排出される。弁１４’は暖か い流体の供給中、好ましくは閉じている。供給された暖かい流体は、開いた微小 孔を見せている各自の外表１１、１１’を貫通することによって、金型部分４、 ５の内側で散布される。供給された暖かい流体は拡散によって取り除かれ、ある いは冷たい流体の供給によって微小孔から押し出され、そして前記毛管９’を通 じて排出される。金型部分４、５は、閉じた孔を見せている金型表面２、３を持 つ金型キャビテイ１を備えている。閉じた孔は、三酸化アルミニウム表面仕上げ した５０μmの層１６によって得られたものである。冷却用の冷たい流体は、そ れぞれが弁21と21’を備え、そしてそれぞれ膨張キャビティ17と17’で終わって いる毛管7、7’を通じて、各自の金型部分4、5の微小孔に供給される。冷たい流 体は膨張キャビティ17と17’において膨張し、それによって強い冷却効果を与え る。前記冷たい流体は各自の金型部分4と5の孔に侵入し、そして孔の内側で散布 される。冷たい流体は拡散によって取り除かれ、あるいは暖かい流体の供給によ って孔から押出され、そして毛管9および／または9’を通じて排出される。加熱 および冷却は、毛管7、7’、9、9’がそれぞれ弁21、21’、14、14’を備えてい るという事実のために、要件に従って、暖か いおよび／または冷たい流体の供給および／または排出量の調整によって、調節 することができる。成形しようとする延性物質は、ゲート15を介して、キャビテ ィ１内に供給される。ゲート15はまた、所望されおよび／または適切であれば、 キャビティ1の加熱用に利用することができる。次いで、暖かい流体は、延性物 質を供給する前に、１つ以上の管、みぞ、ホースまたは他の適切な配管によって 、ゲート15を通って、キャビティ１に直接、供給される。 第３図は、成形ツールに含まれている２つの金型部分4、5の略図を示す。１金 型部分4は完全に固体（綱）であり、そして１金型部分5は固体（綱）区域8と微 小孔性（焼結綱）区域6から成る。微小孔性区域6は固体区域8のインサートであ る。加熱用の暖かい流体は弁14を備えた毛管9を通じて、微小孔性区域6に供給さ れ、そして弁14’を備えた毛管9’を通じて、微小孔性区域6の反対側で排出され る。弁14’は好ましくは、暖かい流体の供給中、閉じている。供給された暖かい 流体は、開いた微小孔を見せているその外表11を貫通することによって、微小孔 性区域6の内側で散布される。供給された暖かい流体は拡散によって取り除かれ 、または冷たい流体の供給によって区域6の微小孔から押出される。微小孔性区 域6は、閉じた孔を見せている金型表面2を持つ金型キャビティ１を備えている。 閉じた孔は表面仕上げした25μmニッケル層16によって得られたものである。金 型部分4は、表面仕上げされ、被覆され、あるいはまた付加された層のない、金 型表面3となっている。冷却用の冷たい流体は、弁21を備えた毛管7を介して、区 域6の微小孔に供給され、この毛管7は微小孔性区域6の外表11の下方の膨張キャ ビティ17で終わっている。弁14と14’は、冷たい流体の供給中、独立的に開いた り、閉じたりすることができる。冷たい流体は膨張キャビティ17内で膨張し、そ れによって強い冷却効果を与える。前記冷たい流体は区域6の微小孔に進入し、 そしてその内部で散布され、そして拡散によって取り除かれ、あるいは暖かい流 体の供給によって微小孔から押し出されることができる。 冷たい流体は毛管9および／または9’を通じて排出される。加熱および冷却は、 毛管7、9、9’がそれぞれ弁21，14、14’を備えているという事実のために、要 件に従って、暖かいおよび／または冷たい流体の供給および／または排出量の調 整によって調節することができる。金型部分4はさらに、水取り入れ口23を通っ て供給される水によって冷却される。金型部分5の固体区域8もまた、水取り入れ 口23およびそれに付随して内部に配置された水路13を通じて、水で冷却される。 成形しようとする延性物質は、ゲート15を介してキャビティ1に供給される。ゲ ート15はまた、所望されそして／または適切であれば、キャビティ1の加熱用に 利用することもできる。次いで、暖かい流体は、延性物質を供給する前に、１つ 以上の管、みぞ、ホースまたは他の適切な配管によって、ゲート15を通って、キ ャビティ1に直接、供給される。 実施例 第１図に開示されたものと同様な、２つの金型部分4、5から成る成形ツールが 使用された。１金型部分4は完全に固体（綱）であり、そして１金型部分5は固体 区域8と微小孔性区域6から成り、この区域6は、第１図によれば、閉じた微小孔 を見せている金型表面2および開いた微小孔を見せている外表11を持つ金型キャ ビティ1を備えている。微小孔性区域6は固体区域8のインサートである。成形ツ ールは、冷たいおよび暖かい流体の供給および排出のための手段7、9、9’およ び10を備えている。 成形ツールは閉じられ、そして暖かい二酸化炭素、160°ｃが、金型部分5の前 記微小孔性区域6と前記固体区域8間に配置された毛管9’およびみぞ10を通じて 、微小孔性区域6に供給された。暖かい二酸化炭素はすぐに、区域6の微小孔内で 散布され、それによって強い加熱が得られた。区域6の温度は100−110°ｃまで 急速に上昇した。次に、延性物質がゲート15を通って、金型キャビティ１内に射 出された。前記延性物質は、潤滑ワックスを付加した溶融ポリエチレンに均質に 懸濁された炭化 タングステンの粒子から成る。液化二酸化炭素の、冷たい流体は、射出終了後、 下方から区域6の外表11に向かう毛管7を通じて、微小孔に供給された。毛管7は 外表11のすぐ下の膨張キャビティ17で終わっている。冷たい二酸化炭素は前記膨 張キャビティ17内で膨張し、そして強い冷却効果が得られた。温度が100°ｃに 減少し、そして結合剤が固体になると、成形ツールは開かれ、従って結果の成形 物体が取り出された。暖かい二酸化炭素の供給による加熱が直ちに再開され、そ して成形プロセスが繰り返された。 冷却と加熱は、金型キャビティ1の内部に配置された熱素子によって調節され 、そして暖かいおよび冷たい二酸化炭素の量は、成形ツールの外部に配置された 監視装置によって調整された。この監視装置は熱素子および幾つかの弁14、14’ 21と連動した。 上述の射出成形のサイクル時間は8−10秒であった。 発明の特定実施例が示されているが、この発明は、多くの変更がなされ得るの で、それに限定されるものではなく、従って、発明の真の精神および範囲に入る そのような如何なる変更例も、添付の請求の範囲によってカバーされることは、 当然、理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．成形手順によって成形物体が、熱硬化性物質または熱可塑性物質のような少 なくとも１つの結合剤と、そして選択的に、ワックスまたはステアリン酸塩のよ うな少なくとも１つの特性調整添加剤と混合されまたはそれで覆われた、粉末あ るいは粒子のような１つ以上のセラミックおよび／または金属成分から成る延性 物質から生成されるような、セラミックおよび／または金属の成形物体を生成す るプロセスであって、このプロセスは次の１つ以上の段階を含んでおり、 a）前記延性物質が、１つ以上の金型表面（2、3）を備える少なくとも１つの、 成形ツール内に配置された金型キャビティ（1）内に供給される、このキャビテ ィ（1）は少なくとも２つの金型部分（4、5）によって包囲されており、少なく とも１つの金型部分（4、5）は、完全にまたは部分的に、少なくとも１組の連絡 微小孔を持つ微小孔性焼結物質から作られ、そして前記金型部分（4、5）は、暖 かいおよび／または冷たい流体を供給するための少なくとも１つの手段（7、7’ 、9、9’）を備えている； i）少なくとも１つの微小孔性区域（6）における完全または部分的微小孔性金 型部 分（4、5）は、閉じた微小孔を持つ少なくとも１つの金型表面（2、3）か ら成る； ii）少なくとも１つの微小孔性区域（6）における完全または部分的微小孔性 金型部分（4、5）は、少なくとも１つの外表（11）を備えており、前記外表（11 ）は開いた微小孔を備え、そして／または供給された流体を排出するための少な くとも１つの出口（9、9’）を備えている； iii）少なくとも、完全または部分的微小孔性金型部分（4、5）に、あるいは 微小孔性区域（6）に配置された金型表面（2、3）は、延性物質を金型キャビテ ィ（1）に供給する前に、そして選択的に後続の成形の初期部分の間に、暖かい 流体の供給によって加熱される； iv）少なくとも、完全または部分的微小孔性金型部分（4、5）に、あるいは微 小孔性区域（6）に配置された金型表面（2、3）は、延性物質を金型キャビティ （1）に供給した後、前記金型部分（4、5）の微小孔、または微小孔性区域（6） への冷たい流体の供給によって閉じた成形ツール内で冷却される； それによって、液体から結合剤が、または暖かい流体の供給による加熱によって 中間液体状態が、物理的に、化学的に、そして／または熱的に、固体状態に変換 される場合、粒子、結合剤および選択的添加剤は成形物体に結合される； その後、選択的に、 b）段階（a）で得られた成形物体に含まれる結合剤および／または添加剤は、完 全にまたは部分的に、加熱、凍結乾燥、真空および／または熱による蒸発、触媒 蒸発等によって、取り除かれ、その結果、粒子素地化によってほぼ結合した成形 物体になる； そして／またはその後、選択的に c）段階（a）または（b）において得られた成形物体は焼結され、その結果、粒 子圧縮によってほぼ結合された成形物体になる、 ことを特徴とする前記プロセス。 ２．各金型部分（4、5）は独立的に、暖かい流体によって、および／または電気 的に、加熱されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。 ３．成形ツールは、1、2、4、16、32、64または96のような1−160の金型キャビ ティ（1）を備えていることを特徴とする、請求項1または2に記載のプロセス。 ４．完全または部分的微小孔性金型部分（4、5）に、あるいは微小孔性区域（6 ）に配置された金型表面（2、3）は、暖かい流体を前記部分（4、5）または区域 （6）の微小孔に供給することによって加熱されることを特徴とする、請求項１ ないし３のいずれか1つに記載のプロセス。 ５．暖かい流体は１つ以上の毛管（9、9’）、スリット、ギャップ、ゲート（15 ）および／またはみぞ（10）を通じて供給されることを特徴とする、請求項４に 記載のプロセス。 ６．暖かい流体は、金型部分（4、5）の微小孔性区域（6）と固体区域（8）間に 配置された少なくとも１つのみぞ（10）を通じて供給されることを特徴とする、 請求項４に記載のプロセス。 ７．完全または部分的微小孔性金型部分（4、5）に、あるいは微小孔性区域（6 ）に配置された少なくとも１つの金型表面（2）は、金型キャビティ（1）に暖か い流体を供給することによって加熱されることを特徴とする、請求項1、2または 5に記載のプロセス。 ８．暖かい流体は、２つの金型部分（4、5）間のスリット、ギャップ、またはみ ぞを通じて、毛管を通じてそして／またはゲート（15）を通って、供給されるこ とを特徴とする、請求項７に記載のプロセス。 ９．暖かい流体は、空気、空気混合物、気体二酸化炭素、窒素、水素、不活性ガ スおよび／またはその混合物のような加熱ガスであることを特徴とする、請求の 範囲第1項−第8項のいずれか1項のプロセス。 10．不活性ガスはヘリウムおよび／またはアルゴンであることを特徴とする、請 求項９に記載のプロセス。 11．暖かい流体は水あるいは、鉱油またはトリグリセルドのようなオイル、また は等価脂肪酸エステルであることを特徴とする、請求項１ないし８の１つに記載 のプロセス。 12．供給された暖かい流体は１つ以上の毛管（9、9’）および／またはみぞ（10 ）を通じて排出されることを特徴とする、請求項１ないし１１の１つに記載のプ ロセス。 13．完全または部分的微小孔性金型部分（4、5）に、あるいは微小孔性区域（6 ）に配置された金型表面（2、3）は、延性物質を金型キャビティ（1）に供給す る前に、そして選択的に後続のプロセスの初期部分の間に、50−300°ｃ、好ま しくは90−250°ｃまで加熱されることを特徴 とする、請求項１ないし１２の１つに記載のプロセス。 14．冷たい流体は１つ以上の毛管（7、7’）および／またはみぞを通じて供給さ れることを特徴とする、請求項１ないし１３の１つに記載のプロセス。 15．冷たい流体は、金型部分（4、5）の微小孔性区域（6）とほぼ固体区域（8） 間に配置された少なくとも１つのみぞ（10）を通じて微小孔に供給されることを 特徴とする、請求項１ないし１４の１つに記載のプロセス。 16．冷たい流体は二酸化炭素、窒素のような液化ガスおよび／または空気である ことを特徴とする、請求項１ないし１５の１つに記載のプロセス。 17．供給された冷たい流体は１つ以上の毛管（9、9’）および／またはみぞ（10 ）を通じて排出されることを特徴とする、請求項１ないし１６の１つに記載のプ ロセス。 18．完全または部分的微小孔性金型部分（4、5）に、または微小孔性区域（6） に配置された金型表面（2、3）は、延性物質が金型キャビティ（1）に供給され た後、それぞれの加熱温度に関して少なくとも20℃冷却されることを特徴とする 、請求項１ないし１７の１つに記載のプロセス。 19．暖かい流体および冷たい流体は少なくとも１つの接合毛管またはみぞを通じ て周期的に供給されおよび／または排出されることを特徴とする、請求項１ない し１８の１つに記載のプロセス。 20．暖かい流体は、冷たい流体の供給によって微小孔から押し出され、そして冷 たい流体も暖かい流体の供給によって同様にされることを特徴とする、請求項１ ９に記載のプロセス。 21．暖かいまたは冷たい流体は2−70、好ましくは5−60バールの圧力で供給され ることを特徴とする、請求項１ないし２０の１つに記載のプロセス。 22．微小孔性焼結物質は、鉄を基とする炭素鋼、ステンレススチール、または高 技術綱合金から成る綱粉末または綱粒子から作られた微小孔性焼結金属であるこ とを特徴とする、請求項１ないし２１の１つに記載のプロセス。 23．焼結金属はチタン、ニッケル、タングステン、クロムおよび／またはモリブ デンを含んでいることを特徴とする、請求項１ないし２２の１つに記載のプロセ ス。 24．完全または部分的微小孔性金型部分（4、5）に、あるいは微小孔性区域（6 ）に含まれる金型表面（2、3）の閉じた微小孔は、機械的に、熱処理によって、 または表面仕上げによって得られることを特徴とする、請求項１ないし２３の１ つに記載のプロセス。 25．表面仕上げは真空表面仕上げであることを特徴とする、請求項２４に記載の プロセス。 26．表面仕上げは、蒸発、析出、イオンメッキまたはスパッタリングのような化 学的または物理的ガス表面仕上げであることを特徴とする、請求項２４または25 に記載のプロセス。 27．スパッタリングは反応マグネトロンスパッタリングであることを特徴とする 、請求項２６に記載のプロセス。 28．表面仕上げは、チタン、ニッケル、クロム、炭化チタン、窒化チタンおよび ／または三酸化アルミニウムから成る、あるいはそれらを含んでいることを特徴 とする、請求項２４ないし２７の１つに記載のプロセス。 29．表面仕上げは2μmから2cmの、好ましくは2μmから500μmの厚さを持つこと を特徴とする、請求項２４ないし２８の１つに記載のプロセス。 30．成形手順は射出成形、ブロー成形、ガス射出成形、押出し成形または注形成 形であることを特徴とする、請求項２４ないし２９の１つに記載のプロセス。 31．段階（a）に従って得られた成形物体に含まれる結合剤および選択的添加剤 は、完全にまたは部分的に、段階（b）に従って、そして加熱、凍結乾燥、溶媒 浸出、溶媒浸漬、溶媒離解、真空および／または熱による蒸発、あるいは触媒蒸 発によって取り除かれることを特徴とする、請求項１ないし３０の１つに記載の プロセス。 32．段階（a）に従って得られた成形物体に含まれる結合剤および選択的添加剤 は、完全にまたは部分的に、段階（b）に従って、そして150−400°ｃ、好まし くは200−300°ｃの温度で取り除かれることを特徴とする、請求項１ないし３１ の１つに記載のプロセス。 33．段階（a）または段階（b）によって得られた成形物体は、段階（c）に従っ て600−2500°ｃ、好ましくは800−2000°ｃの温度で焼結されることを特徴とす る、請求項１ないし３２の１つに記載のプロセス。 34．焼結は、高密度焼結、液相焼結、固相焼結、エクソガスまたはエンドガス焼 結、反応焼結、圧力焼結、真空焼結、選択レーザ焼結、マイクロ波焼結あるいは 活性化焼結であることを特徴とする、請求項３３に記載のプロセス。 35．成形物体は少なくとも１つの金属および／または少なくとも１つのセラミッ ク成分から成ることを特徴とする、請求項１ないし３４の１つに記載のプロセス によって作られた成形物体。 36．金属成分は鉄、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケル、タンタル、 コバルト、バナジウム、ビスマス、ニオブ、スズ、ジルコニウム、アルミニウム 、銅、鉛、亜鉛および／またはそれらの合金および／または混合物であることを 特徴とする、請求項３５に記載の成形物体。 37．金属成分は金属炭化物、金属窒化物および／または金属酸化物であることを 特徴とする、請求項３６に記載の成形物体。 38．セラミック成分は三酸化アルミニウム、方解石、カオリン、ミョウバン、チ ャイナクレー、ケイ岩、クロム鉄鉱、マグネサイト、磁鉄鉱、二酸化ケイ素、炭 化ケイ素、窒化ケイ素、ベントナイト、炭化ホウ素、 窒化ホウ素および／またはそれらの混合物であることを特徴とする、請求項３５ に記載の成形物体。 39．少なくとも１つの金属および／または少なくとも１つのセラミック成分に加 えて、成形物体は炭素および／またはグラファイトから成ることを特徴とする、 請求項３５ないし３８の１つに記載の成形物体。