JPS63239143A - セラミツクス射出成形用成形材料 - 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】 ［ｆｆ、明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明はセラミックス射出成形に用いる成形材料に関す
る。

（従来の技術） セラミックス製品の製造において、射出成形により成形
体を成形する方法が知られており、複雑形状をなす製品
を多量生産する場合などに広く採用されている。

セラミックス射出成形法は、セラミックス粉末に、パラ
フィンワックス、熱可塑性樹脂、滑剤および可塑剤から
なる添加成分を添加して流動性を持たせて成形材料を作
成し、この成形材料を用いて射出成形により成形体を成
形するもので、射出成形後に成形体を加熱して脱脂処理
を行ない成形体に含まれる添加成分を取り除くようにし
ている。

しかして、射出成形によりセラミックス成形体を成形す
る方法において重要な要素の一つに成形材料が有り、こ
の成形材料において特に重要なことは、セラミックス粉
末に添加する添加成分の物質およびその割合である。す
なわち、添加成分の選択および組合わせが適切でないと
、成形体に種々の欠陥が発生して成形体の品質が低下す
るからである。

従来、セラミックス射出成形に用いる成形材料において
、セラミックス粉末に添加する添加成分としては次の組
成のものが用いられいた。すなわち、熱可塑性樹脂とし
てポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルなどの汎用
性の熱可塑性樹脂が用いられ、滑剤としてステアリン酸
が用いられ、可塑剤としてＤＯＰ、ＤＢＰが用いられて
いる。

そして、その添加割合はセラミックス粉末１００重量部
に対して、熱可塑性樹脂が１５〜２０重但部、滑剤およ
び可塑剤が合計で１〜５重量部である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の組成の添加成分を添加した成形材
料を用いて射出成形により成形体を成形すると、次のよ
うな問題がある。すなわち、セラミックス粉末に流動性
を与えるために多量の添加成分を必要とし、その繕果成
形体の強度が低下して、成形型の型開きの時に成形体に
クラックが発生する。また、成形体にひけ、ウェルドラ
インという欠陥が発生する。さらに、射出成形の後に成
形体を脱脂処理する場合に、熱可塑性樹脂が熱分解する
時に急激にガスが発生するので、脱脂後の成形体にふく
れ、クラック、表層剥離という欠陥が発生する。この欠
陥を避けるために脱脂処理における成形体を加熱する昇
温速度を１０″Ｃ／時間以下という遅い速度にする方法
があるが、この方法では脱脂処理に要する時間が長く非
能率的且つ不経済であるだけでなく、成形体における欠
陥の発生を防止するうえで充分な効果が得られない。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、射出成形
により欠陥の無い島品質のセラミックス成形体を成形で
きるセラミックス射出成形用の成形材料を提供すること
を目的とするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）前記目的を達成
するために本発明のセラミックス射出成形用成形材料は
、セラミックス粉末と、パラフィンワックス、熱可塑性
樹脂、滑剤および可塑剤からなる添加成分とからなり、
前記パラフィンワックスの配合量は重量比で添加成分の
全組成物の３０〜７０％とし、熱可塑性樹脂としてエチ
レン−酢酸ビニル共重合体を用いたことを特徴とするも
のである。

本発明者はセラミックス射出成形用成形材料について種
々研究を重ねてきたが、この結果、添加成分のパラフィ
ンワックスの配合割合が、射出成形により成形された成
形体の品質に大きな影響を与えることを見出し、また添
加成分における熱可塑性樹脂の種類が脱脂処理にともな
う成形体の品質に大きな影響を持つことを見出した。す
なわち、パラフィンワックスと熱可塑性樹脂を組合わせ
た添加成分がセラミックスの成形性、脱脂性に有効に作
用することを見出した。

以下本発明ついて説明する。

本発明のセラミックス射出成形用成形材料について説明
する。

セラミックス粉末としては、アルミナ系、ジルコニア系
°、窒化けい素糸および炭化けい素糸など広い範囲のセ
ラミックス材料を対象に出来る。

このセラミックス粉末に添加する添加成分は、パラフィ
ンワックス、熱可塑性樹脂であるエチレン−酢酸ビニル
共重合体、滑剤および可塑剤からなるものである。添加
成分は、セラミックス粉末１００重量部に対して１５〜
３０重量部の割合で添加するものである。

パラフィンワックスは、市販製品であれば何でも良いが
、できれば低融点のものが好ましい。パラフィンワック
スの添加成分の全組成物に対する配合割合は、重量比で
３０〜７０％である。つまり、３０％未満では成形性の
点で難点があり、成形体にウェルラドライン、歪みなど
の欠陥を生じる。また、７０％を越えると成形体自身の
強度が不足し、成形型を開く時に成形体に欠陥が発生し
易いためである。

熱可塑性樹脂としてはエチレン−酢酸ビニル共重合体を
用いる。ここで、熱可塑性樹脂としてエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体を用いるのは、次の理由によるものである
。まず、エチレン−酢酸ビニル共重合体はゴム状をなす
もので、成形対の内部に存在する応力の集中を緩和し、
成形体における歪みの発生を抑制することができる。ま
た、成形体を脱脂処理する時に、成形体に含まれたエチ
レン−酢酸ビニル共重合体は、成形体の昇温に伴い始め
に酢酸ビニルが、続いてエチレン力（夫々緩やかに分解
し、これらの分解が緩やかに進行する。

この場合、各成分の分解によるガスの発生も緩や−かで
ある。その後、これら成分の分解の進行が速くなり、ガ
スの発生も速まる。この時点では、それまで分解した成
分のガスが成形体から外部へ抜は出ることにより、成形
体には微細な多くの孔が成形体に形成されているので、
発生したガスが成形体の孔を通って容易に外部に抜は出
る。このため、脱脂処理時にエチレン−酢酸ビニル共重
合体から急激なガスの発生が無く、発生したガスも無理
なく迅速に成形体に外部に出すことが出来る。

エチレン−酢酸ビニル共重合体としては、分子量１００
０〜１０００００程度のものが好ましい。

添加成分の全組成物に対するエチレン−酢酸ビニル共重
合体の配合割合は、重量比で５〜２０％とする。すなわ
ち、５％未満では成形体に生じた歪みを緩和するのに不
十分であり、成形体強度も低下して成形性が悪くなる。

また、２０％を越えてもそれ以上の効果が期待できない
。

滑剤および可塑剤は、ステアリン酸、フタール酸ジオク
チルなどを用いる。

このように添加成分においては、パラフィンワックスの
配合割合を重量比で３０〜７０％と特定し、熱可塑性樹
脂にエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いることを特徴
としている。

このような組成をなす成形材料はセラミックス射出成形
用材料として使用し、射出成形によりセラミックス成形
体を成形する。そして、成形後に成形体に脱脂処理を行
ない成形体に含まれる添加成分を分解し蒸発させて取除
く。

しかして、射出成形により成形された成形体は、成形強
度が高く、ひけ、ウェルドライン、クラックが存在しな
い品質が良好なものである。また、成形体に脱脂処理を
行なう場合には、成形体の温度上昇に伴い成形体に含ま
れる添加成分の加熱分解時に急激にガスが発生しないの
で、成形体にふくれ、クラック、表層剥離が発生せず成
形体の品質を低下させることがない。しかも、脱脂処理
の場合に成形体の欠陥が生じないように成形体の昇温速
度を遅くする必要が無く、脱脂処理を迅速に短期間で行
なえるとともに使用する雰囲気ガスの量も節約でき経済
的である。

本発明の成形材料は、添加成分に低融点成分が多く含ま
れているので、この点を生かして、脱脂処理に際して低
温時の温度管理を行なえば脱脂処理の時間を短縮するこ
とができる。次に本発明の成形材料の特徴を生かした脱
脂処理の好適な方法について説明する。

すなわち、好適な脱脂処理の方法は、成形体を加熱して
温度上昇させる時に、１８０℃以下の温度までは、大気
雰囲気中で成形体を加熱し、続いて成形体を非酸化雰囲
気中で６００℃まで加熱して脱脂を行なうものである。

説明を加えると、成形体が温度１００℃に昇温するまで
に、添加成分が成形体の表面にしみ出す現象、いわゆる
脱ろう現象が発生する。この温度付近では成形体の昇温
速度を５℃／時間以下のゆっくりした速度で加熱する。

そして、温度１５０℃までの段階で成形体に含まれる添
加成分の２０重量％のものが無くなるが、１５０℃以上
では昇温速度を１０℃／時間以上に大きくすることがで
きる。この結果、脱脂時間を短縮できる。すなわち、ｍ
度１００℃付近で添加成分が分解蒸発して成形体から扱
ける時に成形体に微細な孔が多く出来、温度１５０℃以
上でガスが成形体の孔を通じめである。

また、脱脂処理を行なう場合には、炉内部に非酸化雰囲
気を作るためににＮ２ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなどを
雰囲気ガスとして炉の内部に流入させる。この方法では
低温段階でセラミックス成形体の酸化の心配がなく、空
温段階から雰囲気ガスを炉内部に流入させることは不必
要であるが、添加成分の分解が開始される温度１８０℃
以上になると、脱脂後の成形体にはカーボンが含有され
非酸化物セラミックスの場合には焼成後に組成の変化を
もたらして好ましくない。雰囲気ガスは温度１８０℃以
下、好ましくは１３０〜１８０℃の温度から流入させた
方がよい。

第１図は脱脂処理における昇温勾配を示す線図であり、
Ａ線は本発明例、Ｂ線は比較例である。

（実施例） 次に本発明の詳細な説明する。この実施例は、本発明の
成形材料として窒化けい素粉末に添加成分を添加してな
る成形材料を用いて射出成形により成形体を成形したも
のである。

まず、成形材料を作成した。平均粒径０．８譚の窒化け
い素（Ｓｉ３Ｎ＋）粉末１００重量部に、次に示す組成
の添加成分を２５重髄部添加した。

添加成分の組成は次の通りである。パラフィンワックス
：粉末に対する配合割合１４．５重量部、添加成分の全
組成物に対する配合割合５８％。可塑剤および滑剤（Ｄ
、０．Ｐ）：粉末に対する配合割合７．０重量部、添加
成分の全組成物に対する配合割合２８％。エチレン−酢
酸ビニル共垂合体：粉末に対する配合割合３．５重量部
、添加成分の全組成物に対する配合割合１４％である。

これらの組成物を１００℃で混練し、均一な混合物を得
、この混合物を粉砕して射出成形用成形材料を作成した
。

次いで、この成形材料を用いて射出成形を行ない自動車
用エンジンの副燃焼室を成形した。得られた成形体を調
べたところ成形体にはひけ、ウェルドライン、クラック
が見当たらなかった。そして、この成形体を脱脂炉に入
れたセラミックス粉末に埋めて脱脂を行なった。この脱
脂において成形体を加熱して昇温させる条件は、室温か
ら１５０℃までを昇温速度２℃／時間で加熱し、それ以
後３００℃までを１０℃／時間、６００°Ｃまでを２０
℃／時間で加熱した。雰囲気ガスとしてはＮ２を使用し
、温度１３０℃の段階で３７７１３／時間の流量で脱脂
炉の内部に流した。脱脂後の成形体を調べたところ、試
料として用いた２０個の成形体のうち全ての成形体にふ
くれ、クラック、表層剥離が見当たらなかった。なお、
比較のためＶ温からＮ２を脱脂炉の内部に流して脱脂を
行なう実験を行なった。この実験に試料として用いた２
０個の成形体を調べたところ、６個の成形体にクラック
が発生した。

そして、脱脂した成形体を温度１７００℃で焼結して良
好な焼結体が得られた。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明のセラミックス射出成形用成
形材料を用いることにより、強固で欠陥の発生が無い高
い品質を有し、且つ脱脂処理によっても欠陥の発生が無
いセラミックス成形体を射出成形により成形することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱脂処理における昇温パターンを示す線図であ
る。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ０寺　丁Ｕ） 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス粉末と、パラフィンワックス、熱可
   塑性樹脂、滑剤および可塑剤からなる添加成分とからな
   り、前記パラフィンワックスの配合量は重量比で前記添
   加成分の全組成物の３０〜７０％とし、前記熱可塑性樹
   脂としてエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いたことを
   特徴とするセラミックス射出成形用成形材料。
2. （２）エチレン−酢酸ビニル共重合体の配合量は添加成
   分の全組成物の５〜２０％である特許請求の範囲第１項
   記載のセラミックス射出成形用成形材料。
3. （３）添加成分はセラミックス粉末１００重量部に対し
   て１５〜３０重量部である特許請求の範囲第１項記載の
   セラミックス射出成形用成形材料。