JPS6250401A - 粉粒体の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミックスや金属粉末等の微粒子の一次成
形に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

従来、セラミックス等の微粒子を所望する形状に成形す
る方法としては、金型を用いたプレス法、ゴム型を用い
たラバープレス法が一般的である。しかしながら、これ
らのプレス法では、複雑な形状の成形品を得ることが困
難な欠点があった。複雑な形状のものを得るための成形
法としては、粉末粒子に液体を加えスラリー状にした後
、石膏型等吸湿性のある鋳型に流し込むスリップ・キャ
スト法や、粉末に対し、４Ｑｖｏｌチ程度の熱可塑性の
ワックスやポリマーを加え。

これを該ワックスやポリマーの融点以上に加熱し所望の
形状を有する模型内に射出する射出成形法がある。しか
しながら、スリップ・キャスト法においては、脱水時の
密度の不均一や乾燥条件の設定が困難であること、射出
成形法においては、成形後の脱脂に長時間を有する等の
大きな問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑み鋭意研究の結果なされたもの
で、その目的とするところは、成形法に、気体を用いる
ことにより、複雑形状の成形を可能にし、且つ、乾燥や
脱脂等の後工程を省略できる粉粒体の成形方法を提供す
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、平均粒子径が１００１ｎｎ以下の
セラミックスあるいは、金属粉末に粘結剤として、ポリ
ビニールアルコール、メチル・セルロース、エチル・セ
ルロース、カルボキシ−メチル・セルロース、モノタン
ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタンワ
ックス、ポリオレフィン・ワックスの一種又は、二種以
上を加えて混練し、乾燥させた造粒物に、気体を吹き込
み、通気性を有する模型内に充填し、所定形状の成形体
を得ることを特徴とする粉粒体の成形方法である。

〔実施態様〕

さらに、本発明の詳細な説明すれば、本発明は、平均粒
子径が１００μｍ以下の、鉄、アルミニウム、二、ケル
、銅等の金属粉末、あるいは、５ｊ３Ｎ４、ＳｊＣ，Ａ
Ｌ　Ｏ３、Ｚｒ０ｔ、Ｙ２０ｓ、等のセラミックス粉末
を、ポリビニールアルコール、メチル・セルロース、エ
チル・セルロース、カルボキシル・メチル・セルローズ
、モンタン・ワックス、パラフィン・ワックス、マイク
ロクリスタン・ワックス、ポリオレフィン・ワックスの
１種又は、２種以上を粘結剤として加えて混練する。こ
の時、粘結剤を、粉末表面に均一に破覆させるためには
、水やトリクロル・エタン等の溶媒を使用することが望
ましい。また、特に水を溶媒として使用すると、気泡が
発生し、被膜の性質が低下することから、必要に応じて
、シリコーン等消泡剤を添加する。

本発明における、第一の工程である、造粒工程では、前
記粉体と、粘結剤、溶媒どを配合してスラリー化した後
、自然乾燥あるいは、スプレー・ドライヤ等の強制乾燥
を利用として、前記粉体の流動特性を改善する。本発明
では、スラリーの配合を特に限定するものではないが、
望ましい範囲を体積チで示すと以下の通りである。゛ 粉体が沈殿せず、しかもスラリー化をある程度容易とす
るためには粉体が３０〜７Ｑｖｏ１％の範囲が良い。ま
た、強制乾燥時の造粒を容易とし、また成形時のつぶれ
性を良好とするためにも粘結剤が０．５〜５　ｖｏ１％
の範囲が好ましい。また溶媒も上記の理由から逆に７０
〜３０　％程度が好ましい。上記配合のスラリーを乾燥
し所定の粒状組成物とする。造粒後の望ましい性状は次
のとおりである。すなわち造粒物の流動性をある程度保
って成形性を高め、また、粉体の結合力を強力に保ち成
形後の取扱いを容易とするためには、粉体７０〜９７■
Ｏ１％、粘結剤０．５〜１５ｖｏ１％、溶媒１〜ｌ　５
　ｖｏ１％　の範囲が好ましい。また、一般に原料とな
る粉体、特に、セラミックスの粉体は微細粒径のものが
主体であり、流動性がすぐれず、均一な密度の成形体を
得がたいので、造粒して１０μｍ以上の造粒物とすべき
である。ただし、ある程度のつぶれ性を保持し、均一な
粒間接着を行い、均一な成形体を得るためには、造粒後
の粒径を１０　ｐｍ以上１０００μｍとする事が好まし
い。

次に、本発明の最大の特徴である成形工程を説明する。

前記造粒物を、圧縮気体導入口並びに、造粒物排出口を
備えた容器内に入れる。この時造粒物の温度は、室温も
しくは、造粒物に含まれる該粘結剤つ接着性及びつぶれ
性を良くするため該粘結剤の軟化点あるいは、溶融点以
上に加熱した状態とする。また、圧縮気体は、造粒物排
出口から造粒物が排出する際これを加圧するのが、目的
であり、その種類は、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン
等の単一気体、もしくは、プロパン等の可燃性ガスを燃
焼させたガスを用いてもよい。その温度も室温もしくは
、加熱された状態でも良い。

該容器内に、圧縮気体を導入すると、造粒物及び、圧縮
気体は、造粒物排出口から、排出される。この時、該造
粒物排出口は、所定の空洞を持ち、且つ通気性を有する
模型と、模型の造粒物導入口を介して連結されている。

したがって、該造粒物排出口から排出された圧縮気体並
びに造粒物は、模型の空洞に吹き、込まれ、この時、圧
縮気体は、模型の通気孔から排出されるため、造粒物が
加圧充填され、所定形状の成形体を得ることが出来る。

模型の材質構造は、特に限定しないが、金型もしくは、
樹脂型等の通気性を持たない型に、スリ、トもしくはメ
ツシュ穴を設は通気性を持たせたもの、あるいは、粉末
冶金等で収縮を抑え、それ自身が通気性を持ったものを
使用する。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例について説明するが、その前に
、実施例に共通する成形装置の一例を第１図及び第２図
を参照して説明する。第１図は、成形容器１内に造粒物
２を入れた様子を示したものである。成形容器１は、必
要に応じて加熱できるヒータ３、圧縮気体を成形容器１
内に送る圧縮気体導入口４、及び、造粒物？気体と共に
排出する造粒物排出口５を備えている。

造粒物排出口５の下部には、所定の空洞を有する模型６
が配置される。模型６は、圧縮空気排出用のメツシュア
を備えている。

第２図は、模型６内の空洞に造粒物２を充填した状況を
示すものである。圧縮気体導入口４より容器１内に圧縮
気体を導入する。導入された圧縮気体は、容器１の唯一
の開孔部である造粒物排出口５から、造粒物２と共に排
出される。

模型６内では、造粒物２は、模型６内に残るが圧縮気体
は、メツシュアによって模型６外に排出される。これに
より模型６内に充填された造粒物２が残る。その後、模
型６を開き、成型された造粒物２を得る方法を取った。

実施例１ 粉末として平均粒径５μｍのＳ！３Ｎ４を主成分とする
ものを用い、該粉末に溶媒として水、粘結剤としてポリ
ビニール・アリコール、水溶性アクリル樹脂、を用いた
。゛その配合は次のとおりである。

これを十分混合してスラリー化した後、スプレードライ
ヤーで乾燥し、水分３〜１０体積係を含む造粒物を得た
。成形は、前記装置を用いた。成形条件として圧縮気体
に、５ｋｇｆ／ｃｒ！の圧縮空気を用い室温で成形した
。その結果、充填率５８〜６０体積チ空隙率４２〜４０
体積係の成形体を得た。これは、単純形状の機械プレス
品と同等の密度である。

実施例２ 粉末として平均粒径１０μｆｆ１ｓＵｓ３１０金属微粉
を用い下記配合のスラリーとした。

スラリーを混練した後、自然乾燥して造粒した。成旭は
、前記装置を用いた。成形条件として、造粒物を９０℃
程度に加熱し、且つ圧縮気体として、プロパンと空気と
の混合気体に着火、爆発させた燃焼気体を用いた。

その結果、充填率５５〜６２体積チ、空隙率４５〜３８
体積係の成形体を得た。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、粉体に少量の粘
結剤を配合した造粒物を、圧縮気体によって充填するた
め複雑な形状の成形体も均一な密度となること。また、
粘結剤の添加量が少ないため射出成形法の様な成形後の
複雑な脱脂工程が不要であり、機械プレスやラバー・プ
レスと同様に単純な乾燥工程をするだけで焼成できる効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明方法に使用する成形装置の
断面図で、第１図は、模型に造粒物を充填する前の状態
を示し、第２図は、模型に造粒物を充填した後の状態を
示す。 ｌ・・・成形容器、２・・・造粒物、３・・・ヒータ、
４・・・、圧縮気体導入口、５・・・造粒物排出口、６
・・・模型、７・・・メツシュ。 業１図 葉２囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒子径が１００μｍ以下のセラミックスあるいは、
   金属粉末に、粘結剤としてポリビニールアルコール、メ
   チル・セルロース、エチル・セルロース、カルボキシ・
   メチル・セルローズ、モンタン・ワックス、パラフィン
   ・ワックス、マイクロクリスタンワックス、ポリオレフ
   ィン・ワックスの一種又は二種以上を加えて混練し乾燥
   させた造粒物に、気体を吹込み、通気性を有する模型内
   に充填し、所定形状の成形体を得ることを特徴とする粉
   粒体の成形方法。