JPH04338158A - Composition for injection molding for ceramics - Google Patents
Composition for injection molding for ceramicsInfo
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形用組成物に関
し、具体的には、セラミックスの粉末を射出成形後、焼
結することにより、複雑な形状の精密機械部品を生産す
る際に用いられる射出成形用組成物に関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to an injection molding composition, and specifically, it is used to produce precision mechanical parts with complex shapes by injection molding ceramic powder and then sintering it. The present invention relates to an injection molding composition.
【０００２】0002
【従来の技術】従来、粉末冶金法により得られていた焼
結製品は成形用組成物としての金属粉末あるいはセラミ
ックス粉末をプレス成形して焼結する製造方法に基づい
て生産されている。金属粉末あるいはセラミックス粉末
だけでのプレス成形では、三次元的に複雑な形状を有す
る製品、ナイフエッジ部などの薄肉部を有する製品は製
造困難であった。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, sintered products obtained by powder metallurgy have been produced based on a manufacturing method in which metal powder or ceramic powder as a molding composition is press-molded and sintered. Press molding using only metal powder or ceramic powder makes it difficult to manufacture products with three-dimensionally complex shapes or thin parts such as knife edge parts.
【０００３】そこで、上記方法の欠点を解消しようとし
て、金属粉末とバインダーからなる射出成形用組成物を
所定形状の金型に射出成形し、得られた成形体を加熱し
て、脱バインダーしたのちに、焼結処理を施して、金属
の焼結製品を入手する方法が提示されている（例えば特
開昭５７−１６１０３号、特開昭５７−２６１０５号な
ど）。[0003] In an attempt to overcome the drawbacks of the above-mentioned method, an injection molding composition comprising metal powder and a binder is injection molded into a mold of a predetermined shape, and the resulting molded body is heated to remove the binder. A method of obtaining a sintered metal product by performing a sintering treatment has been proposed (for example, JP-A-57-16103, JP-A-57-26105, etc.).
【０００４】セラミックスの粉末とバインダーを混合し
て作成した射出成形用組成物から焼結製品を得るに際し
ては、（１）最終製品の焼結密度が高いこと、（２）射
出成形体引いては最終製品の重量や寸法のばらつきが小
さいこと、（３）射出成形体の脱バインダー性が良いこ
と、（４）射出成形用組成物の射出成形においては、製
品以外の不要部分のスプルー部、ランナー部などを再利
用し、数回以上リサイクルすることが必要不可欠であり
、このようなリサイクル性が良いこと、及び（５）射出
成形体と金型との離型性が良いことが要求される。[0004] When obtaining a sintered product from an injection molding composition prepared by mixing ceramic powder and a binder, (1) the final product must have a high sintered density, and (2) the injection molded product must have a high density. (3) Good debinding properties of the injection molded product; (4) In injection molding of injection molding compositions, unnecessary parts such as sprue parts and runners other than the product are required. It is essential to reuse parts and recycle several times or more, and (5) good recyclability is required, as well as (5) good releasability between the injection molded product and the mold. .
【０００５】前記特開昭５７−１６１０３などの方法で
は、平均粒径が１０ミクロン以下の金属粉末を使用する
ため、焼結密度の高い製品が得られるようになっている
。[0005] In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-16103, metal powder having an average particle size of 10 microns or less is used, so that a product with a high sintered density can be obtained.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭５７−１６１０３などの射出成形用組成物は、最終
製品の重量や寸法のばらつき、脱有機物性、リサイクル
性、金型との離型性において十分でない。[Problems to be Solved by the Invention] However, injection molding compositions such as those disclosed in JP-A-57-16103 have problems such as variations in weight and dimensions of the final product, organic properties, recyclability, and mold releasability. is not sufficient.
【０００７】すなわち、射出成形性、言い換えると最終
製品の重量や寸法のばらつきについては、射出成形する
際、射出成形用組成物の流動性が悪く、金型への充填不
良、成形体のクラック、金型から取り出すときの破損な
どのため、成形が安定して行いにくいという問題がある
。In other words, injection moldability, in other words, variations in weight and dimensions of the final product, are caused by poor fluidity of the injection molding composition during injection molding, poor filling into the mold, cracks in the molded product, etc. There is a problem in that it is difficult to perform stable molding due to breakage when taking it out from the mold.
【０００８】また、脱バインダー性に関しては、脱バイ
ンダーを終了するまでの時間が長くかかり、高い処理温
度が必要であり、成形体にクラック、膨れ、変形などの
欠陥が生じ易いという問題がある。[0008] Furthermore, with regard to debinding properties, there are problems in that it takes a long time to complete debinding, a high treatment temperature is required, and defects such as cracks, blisters, and deformations are likely to occur in the molded product.
【０００９】そして、リサイクル性に関しては、リサイ
クルにより、射出成形用組成物中のバインダーの分解、
蒸発または変質が起こり、射出成形用組成物の射出成形
性が変化する結果、最終製品の寸法精度が低下し易いと
いう問題がある。Regarding recyclability, recycling can cause decomposition of the binder in the injection molding composition,
Evaporation or deterioration occurs and the injection moldability of the injection molding composition changes, resulting in a problem in that the dimensional accuracy of the final product is likely to decrease.
【００１０】さらに、リサイクル性や脱バインダー性を
改良すると他の特性が悪くなるという問題がある。[0010] Furthermore, there is a problem that if the recyclability or debinding property is improved, other properties deteriorate.
【００１１】例えば、射出成形後、成形体はゲート付近
でスプルー部、ランナー部とに切り離されるが、ゲート
方式をサイドゲート、リングゲートなどとした場合、製
品側にランナーの一部が残留するために、後処理として
、ゲートカットを行う必要がある。このゲートカットは
、製品の面でもリサイクルの面でもコストを高めること
になる。そのため、最近では、図１に示すような、ゲー
トカットがスムーズに行われ、後処理不要のピンポイン
トゲート方式が採用されている。ピンポイントゲート方
式では、例えばギヤ１０の金型成形の際に、ピンポイン
トゲート部１２、ランナー部１４及びスプルー部１６を
介して矢印のように射出が行われ、これらの部分でも射
出成形用組成物が凝固する。For example, after injection molding, the molded product is separated into a sprue part and a runner part near the gate, but if the gate method is a side gate, ring gate, etc., part of the runner remains on the product side. Then, it is necessary to perform gate cutting as post-processing. This gate cut increases costs both in terms of product and recycling. Therefore, recently, a pinpoint gate method, as shown in FIG. 1, has been adopted, which allows gate cutting to be performed smoothly and requires no post-processing. In the pinpoint gate method, for example, when molding the gear 10, injection is performed as shown by the arrows through the pinpoint gate part 12, runner part 14, and sprue part 16, and the injection molding composition is also applied to these parts. Things solidify.
【００１２】しかしながら、この方式は離型性に敏感で
あるという問題を生じている。すなわち、この方式を採
用するとランナー部１４が非常に長くなり、金型から成
形体を取り出す際、成形体と金型との離型性が悪いと、
成形体を取り出すことができず、成形は不可能となって
しまうのである。However, this method has the problem of being sensitive to mold releasability. In other words, if this method is adopted, the runner portion 14 becomes very long, and when the molded product is removed from the mold, the releasability between the molded product and the mold is poor.
The molded body cannot be taken out and molding becomes impossible.
【００１３】また、脱バインダー性を向上させるために
、例えば、特開昭５９−１２１１５０では、加工助剤兼
気孔形成剤を添加している。しかし、この加工助剤兼気
孔形成剤は１００〜２００℃の範囲で分解、蒸発が生じ
るため、混練温度１５０℃、射出温度１５０℃の操業条
件では、工程中に加工助剤兼気孔形成剤の変質が生じる
ことになる。その結果、リサイクルを繰り返すことによ
り、射出成形時における組成物の流動性が変化し、金型
に充填される成形体の重量、寸法もリサイクルを繰り返
すごとに変化していき、ひいては、最終製品である焼結
体の寸法精度も変化し、そのため、全集団の焼結体の寸
法ばらつきは大きくなるという問題がある。Furthermore, in order to improve the binder removal property, for example, in JP-A-59-121150, a processing aid and pore forming agent is added. However, this processing aid and pore forming agent decomposes and evaporates in the range of 100 to 200°C, so under the operating conditions of kneading temperature of 150°C and injection temperature of 150°C, the processing aid and pore forming agent is removed during the process. Deterioration will occur. As a result, repeated recycling changes the fluidity of the composition during injection molding, and the weight and dimensions of the molded product filled into the mold also change with each repeated recycling. There is a problem that the dimensional accuracy of a certain sintered body also changes, and therefore the dimensional variation of the sintered bodies of the entire group becomes large.
【００１４】また、加工助剤兼気孔形成剤を添加した場
合は、金型との離型性は悪く、前述のように離型性に敏
感なピンポイントゲートを持つ金型には使用できないと
いう問題がある。[0014] Furthermore, when a processing aid and pore forming agent is added, the releasability from the mold is poor, and as mentioned above, it cannot be used for molds with pinpoint gates that are sensitive to mold releasability. There's a problem.
【００１５】従って、本発明は、セラミックス粉末を原
料とする精密部品の射出成形にあたって、リサイクルに
より製造された射出成形体の重量、寸法の変動を著しく
低減し、最終製品（焼結体）の寸法精度を著しく向上し
た射出成形用組成物を提供することを目的とする。Therefore, in injection molding of precision parts made from ceramic powder as a raw material, the present invention significantly reduces the weight and dimensional fluctuations of the injection molded body produced by recycling, and improves the dimensions of the final product (sintered body). An object of the present invention is to provide an injection molding composition with significantly improved accuracy.
【００１６】また、本発明は、セラミックス粉末を原料
とする精密部品の射出成形にあたって、従来の射出成形
用組成物によっては実現困難であった、脱バインダー性
および、金型との離型性が非常に優れた射出成形用組成
物を提供することを目的とする。[0016] Furthermore, the present invention improves binder removal properties and mold release properties, which have been difficult to achieve with conventional injection molding compositions, in injection molding of precision parts made from ceramic powder. The purpose of the present invention is to provide an excellent injection molding composition.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、前掲の課題を解決するための方策として、セラミ
ックスの焼結用粉末に対し、低密度ポリエチレン、パラ
フィン系ワックス、界面活性剤からなるバインダーを使
用し、界面活性剤を陰イオン界面活性剤、陽イオン界面
活性剤、両性界面活性剤、エーテル系脂肪族化合物、エ
ーテル系環式化合物、エーテル系ポリエーテル化合物、
エステル系多価アルコール部分エステル、ポリオキシエ
チレン化多価アルコール脂肪酸エステル、含窒素系非イ
オン界面活性剤から選ぶことにより、前記課題を解決で
きることを見いだいした。[Means for Solving the Problems] As a result of intensive research, the present inventors have found that, as a measure to solve the above-mentioned problems, low-density polyethylene, paraffin wax, and surfactant are added to ceramic sintering powder. Using a binder consisting of a surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, an ether aliphatic compound, an ether cyclic compound, an ether polyether compound,
It has been found that the above problem can be solved by selecting from ester polyhydric alcohol partial esters, polyoxyethylenated polyhydric alcohol fatty acid esters, and nitrogen-containing nonionic surfactants.
【００１８】すなわち、本発明の射出成形用組成物は、
基本的には焼結用粉末とバインダーとからなる射出成形
用組成物であって、前記焼結用粉末が酸化物系セラミッ
クスからなり、前記バインダーが、陰イオン界面活性剤
、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、エーテル系脂
肪族化合物、エーテル系環式化合物、エーテル系ポリエ
ーテル化合物、エステル系多価アルコール部分エステル
、ポリオキシエチレン化多価アルコール脂肪酸エステル
、含窒素系非イオン界面活性剤からなる群から選ばれた
少なくとも１種の界面活性剤と低密度ポリエチレンとパ
ラフィン系ワックスとからなる。That is, the injection molding composition of the present invention has the following properties:
An injection molding composition basically consisting of a sintering powder and a binder, the sintering powder consisting of an oxide ceramic, and the binder containing an anionic surfactant and a cationic surfactant. , amphoteric surfactants, ether aliphatic compounds, ether cyclic compounds, ether polyether compounds, ester polyhydric alcohol partial esters, polyoxyethylenated polyhydric alcohol fatty acid esters, nitrogen-containing nonionic surfactants It consists of at least one surfactant selected from the group consisting of, low density polyethylene, and paraffin wax.
【００１９】さらに、本発明では、焼結用粉末とバイン
ダーとの配合割合を種々変動させ、また、界面活性剤と
低密度ポリエチレンとパラフィン系ワックスとの配合割
合を種々変動させることにより、好適な射出成形用組成
物を得ることを見いだした。Furthermore, in the present invention, by varying the blending ratio of the sintering powder and the binder, and by varying the blending ratio of the surfactant, low-density polyethylene, and paraffin wax, suitable It has been found that an injection molding composition can be obtained.
【００２０】すなわち、本発明の射出成形用組成物は、
焼結用粉末と前記バインダーとの配合が容積比にて３０
：７０乃至７０：３０の範囲内にあると好適である。[0020] That is, the injection molding composition of the present invention:
The volume ratio of the sintering powder and the binder is 30
It is preferable that the ratio is within the range of :70 to 70:30.
【００２１】また、本発明の射出成形用組成物は、バイ
ンダーが、１５〜７０重量％の低密度ポリエチレン、１
０〜８０重量％のパラフィン系ワックス及び０．５〜４
０重量％の界面活性剤とからなると好適である。[0021] The injection molding composition of the present invention also includes a binder containing 15 to 70% by weight of low density polyethylene, 1
0-80% by weight paraffin wax and 0.5-4%
Preferably, the amount of surfactant is 0% by weight.
【００２２】[0022]
【作用】本発明では、射出成形における脱バインダー性
や離型性を改良する因子を射出成形用組成物の組成およ
び配合割合に求めて、成形性を制御している。[Operation] In the present invention, the moldability is controlled by finding factors that improve the binder removal properties and mold release properties in injection molding in the composition and blending ratio of the injection molding composition.
【００２３】本発明で用いられる焼結用粉末としては、
ジルコニアやアルミナなどの酸化物系セラミックスの１
種以上よりなるものをあげることができる。[0023] The sintering powder used in the present invention is as follows:
Oxide ceramics such as zirconia and alumina
It is possible to list things that are made up of more than just seeds.
【００２４】低密度ポリエチレンとしては、公知のもの
をいずれも使用できるが、ＪＩＳＫ７２１０に規定の方
法により測定される流動度が１００〜３００ｇ／１０分
である低密度ポリエチレンが、射出性形成および脱バイ
ンダー処理の初期における成形体の強度と形状保持性が
優れている点で好ましい。[0024] Any known low-density polyethylene can be used, but low-density polyethylene with a fluidity of 100 to 300 g/10 minutes as measured by the method specified in JIS K7210 is suitable for injection molding and binder removal. This is preferable because the strength and shape retention of the molded product at the initial stage of treatment are excellent.
【００２５】低密度ポリエチレンの流動度が１００ｇ／
１０分未満では、射出成形性が相対的に低くなる。また
、流動度が３００ｇ／１０分を超えても、射出成形体の
強度と形状保持性が相対的に低くなる。[0025] The fluidity of low density polyethylene is 100g/
If the time is less than 10 minutes, injection moldability becomes relatively low. Furthermore, even if the flow rate exceeds 300 g/10 minutes, the strength and shape retention of the injection molded article will be relatively low.
【００２６】パラフィン系ワックスは、公知のものでよ
いが、ＪＩＳ Ｋ７２０６によって測定した軟化点が
５０〜９０℃のものが好ましい。[0026] The paraffin wax may be of any known type, but one preferably has a softening point of 50 to 90°C as measured according to JIS K7206.
【００２７】パラフィン系ワックスの軟化点が５０℃未
満であると、射出成形時のサイクルタイムが長くなった
り、軟化しやすいために、成形時のハンドリングが難し
くなるなどの不都合を生じる。逆に、軟化点が９０℃を
超えると、熱分解点が上がり、脱バインダー性が低下す
る。If the softening point of the paraffin wax is less than 50° C., there will be problems such as a long cycle time during injection molding and difficulty in handling during molding because the wax easily softens. On the other hand, if the softening point exceeds 90°C, the thermal decomposition point will increase and the binder removal property will decrease.
【００２８】界面活性剤は、金型と射出成形用組成物間
の接着強度を低減させ、離型性を向上させるものであり
、さらに焼結用粉末とバインダー（パラフィン系ワック
スとポリエチレン）との間の潤滑剤として働き、界面の
摩擦を著しく低減し、混練時のトルクの低減、射出成形
用組成物の流動性を向上する。界面活性剤の使用の結果
、安定した射出成形作業が得られる。尚、界面活性剤の
使用割合は各射出成形用組成物によって異なる。[0028] The surfactant reduces the adhesive strength between the mold and the injection molding composition and improves the mold releasability, and also improves the bond between the sintering powder and the binder (paraffin wax and polyethylene). It acts as a lubricant between the materials, significantly reducing interfacial friction, reducing torque during kneading, and improving the fluidity of injection molding compositions. The use of surfactants results in stable injection molding operations. Note that the proportion of the surfactant used varies depending on each injection molding composition.
【００２９】界面活性剤は、融点が５０℃以下で、かつ
沸点が２００℃以上であることが望ましい。界面活性剤
の融点が５０℃より高いと、金型との接着強度および摩
擦係数を低減できず、射出成形後、金型から取り出すと
きに、金型との離型性を悪化させるおそれがある。また
、沸点が２００℃未満であると、混練及び射出成形の工
程中に界面活性剤が蒸発し、組成物の粘性係数が変動し
、その結果成形体の重量が大きく変化し、製品の寸法精
度が悪くなる。[0029] The surfactant preferably has a melting point of 50°C or lower and a boiling point of 200°C or higher. If the melting point of the surfactant is higher than 50°C, it will not be possible to reduce the adhesive strength and friction coefficient with the mold, and there is a risk of worsening the releasability from the mold when taking it out from the mold after injection molding. . In addition, if the boiling point is less than 200°C, the surfactant will evaporate during the kneading and injection molding processes, and the viscosity coefficient of the composition will fluctuate, resulting in a large change in the weight of the molded product and the dimensional accuracy of the product. becomes worse.
【００３０】界面活性剤の中で陰イオン界面活性剤は、
市販品をそのまま用いることができる。本発明に使用で
きる陰イオン界面活性剤の代表例としてアビチエン酸塩
、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸アルキル
エステルの硫酸エステル塩、アルキルりん酸エステル塩
、スチレン−無水マレイン酸共重合物の部分けん化物、
ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物等を挙げるこ
とができる。Among the surfactants, anionic surfactants are
Commercially available products can be used as they are. Typical examples of anionic surfactants that can be used in the present invention include abithiate salts, linear alkylbenzene sulfonates, sulfuric ester salts of fatty acid alkyl esters, alkyl phosphate ester salts, and partial surfactants of styrene-maleic anhydride copolymers. monster,
Examples include naphthalene sulfonate formalin condensate.
【００３１】界面活性剤の中で陽イオン界面活性剤は、
市販品をそのまま用いることができる。本発明に使用で
きる陽イオン界面活性剤の代表例としてアルキルアミン
塩、テトラアルキルアンモニウム塩、ポリエチレンポリ
アミン脂肪酸アミド塩等を挙げることができる。Among the surfactants, cationic surfactants are
Commercially available products can be used as they are. Typical examples of cationic surfactants that can be used in the present invention include alkylamine salts, tetraalkylammonium salts, polyethylene polyamine fatty acid amide salts, and the like.
【００３２】界面活性剤の中で両性界面活性剤は、市販
品をそのまま用いることができる。本発明に使用できる
両性界面活性剤の代表例として、２−アルキル−１−ヒ
ドロキシエチル−１−カルボキシメチルイミダゾリニウ
ム塩、Ｎ−アルキル−Ｎ，Ｎ−ビスポリオキシエチレン
硫酸エステル塩、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−アルキル−Ｎ
−カルボキシアルキレンアンモニウムベタイン、Ｎ，Ｎ
−ジアルキルアミノアルキレンカルボン酸塩、Ｎ，Ｎ，
Ｎ，−トリアルキル−Ｎ−スルホアルキレンカルボン酸
塩等を挙げることができる。Among the surfactants, commercially available amphoteric surfactants can be used as they are. Representative examples of amphoteric surfactants that can be used in the present invention include 2-alkyl-1-hydroxyethyl-1-carboxymethylimidazolinium salt, N-alkyl-N,N-bispolyoxyethylene sulfate salt, N, N-dimethyl-N-alkyl-N
-carboxyalkylene ammonium betaine, N,N
-dialkylaminoalkylenecarboxylate, N,N,
Examples include N,-trialkyl-N-sulfoalkylenecarboxylic acid salts.
【００３３】界面活性剤の中でエーテル系脂肪族化合物
はＲＯ（ＣＨ２ ＣＨ２ Ｏ）ｎ Ｈの化学構造式を持
つもので、脂肪アルコール、合成長鎖アルコール、アビ
エチルアルコール、ラノリンアルコール等の異性体を含
み、市販品をそのまま用いることができる。本発明に使
用できるエーテル系脂肪族化合物の代表例として、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテル等を挙げることができ
る。Among surfactants, ether aliphatic compounds have the chemical structural formula RO(CH2CH2O)nH, and include isomers such as fatty alcohols, synthetic chain alcohols, abiethyl alcohol, and lanolin alcohol. The commercially available products can be used as they are. Typical examples of ether-based aliphatic compounds that can be used in the present invention include polyoxyethylene alkyl ether and the like.
【００３４】界面活性剤の中でエーテル系環式化合物は
市販品をそのまま用いることができる。本発明に使用で
きるエーテル系環式化合物の代表例として、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレ
ンポリスチルフェニルエーテル等を挙げることができる
。Among the surfactants, commercially available ether cyclic compounds can be used as they are. Typical examples of ether-based cyclic compounds that can be used in the present invention include polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene polystylphenyl ether, and the like.
【００３５】界面活性剤の中でエーテル系ポリエーテル
化合物は市販品をそのまま用いることができる。本発明
に使用できるエーテル系ポリエーテル化合物の代表例と
して、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコ
ール等を挙げることができる。Among the surfactants, commercially available ether polyether compounds can be used as they are. Typical examples of ether-based polyether compounds that can be used in the present invention include polyoxyethylene polyoxypropylene glycol and the like.
【００３６】界面活性剤の中でエステル系多価アルコー
ル部分エステルは、市販品をそのまま使用できる。本発
明に使用できるエステル系多価アルコール部分エステル
の代表例として、グリセリン脂肪酸部分エステル、ソル
ビタン脂肪酸部分エステル、ペンタエリスリトール脂肪
酸部分エステル、プロピレングリコールモノ脂肪酸部分
エステル、しょ糖分脂肪酸部分エステル等を挙げること
ができる。Among the surfactants, ester polyhydric alcohol partial esters can be used as commercially available products. Typical examples of the ester polyhydric alcohol partial ester that can be used in the present invention include glycerin fatty acid partial ester, sorbitan fatty acid partial ester, pentaerythritol fatty acid partial ester, propylene glycol monofatty acid partial ester, sucrose fatty acid partial ester, etc. can.
【００３７】界面活性剤の中でポリオキシエチレン化多
価アルコール脂肪酸エステルは、市販品をそのまま用い
ることができる。本発明に使用できるポリオキシエチレ
ン化多価アルコール脂肪酸エステルの代表例として、ポ
リオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル、ポリ
オキシエチレンソルビドール脂肪酸部分エステル、ポリ
オキシエチレングリセリン脂肪酸部分エステル、ポリオ
キシエチレングリコール脂肪酸部分エステル、ポリグリ
セリン脂肪酸部分エステル等を挙げることができる。Among the surfactants, polyoxyethylated polyhydric alcohol fatty acid esters can be used as commercially available products. Typical examples of polyoxyethylenized polyhydric alcohol fatty acid esters that can be used in the present invention include polyoxyethylene sorbitan fatty acid partial ester, polyoxyethylene sorbidol fatty acid partial ester, polyoxyethylene glycerin fatty acid partial ester, and polyoxyethylene glycol fatty acid partial ester. Examples include esters, polyglycerin fatty acid partial esters, and the like.
【００３８】界面活性剤の中で含窒素系非イオン界面活
性剤は、市販品をそのまま用いることができる。本発明
に使用できる含窒素系非イオン界面活性剤の代表例とし
て、脂肪酸ジエタノールアミド、Ｎ，Ｎ−ビス−２−ヒ
ドロキシアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキル
アミン、トリエタノールアミン脂肪酸エステル、トリア
ルキルアキンオキシド等を挙げることができる。Among the surfactants, nitrogen-containing nonionic surfactants can be used as commercially available products. Representative examples of nitrogen-containing nonionic surfactants that can be used in the present invention include fatty acid diethanolamide, N,N-bis-2-hydroxyalkylamine, polyoxyethylene alkylamine, triethanolamine fatty acid ester, and trialkylaquine oxide. etc. can be mentioned.
【００３９】本発明の組成物を射出成形する際には、通
常用いられている設備、装置をそのまま利用することが
でき、成形体は加熱温度８０〜２００℃、射出圧力５０
０〜２０００ｋｇ／ｃｍ２ で成形される。When injection molding the composition of the present invention, commonly used equipment and devices can be used as they are, and the molded product is heated at a heating temperature of 80 to 200°C and an injection pressure of 50°C.
Molded at 0-2000kg/cm2.
【００４０】成形体に含まれるバインダーは、種々の雰
囲気で脱バインダーされることになる。射出成形体の製
品率は体積比で通常２５〜８５％の範囲であり、従って
残りの７５〜１５％（おもにスプルー部、ランナー部）
が再び射出成形に使用され、同上の比率で製品となり、
残りは再びリサイクルされる。このようなリサイクルは
通常数回程度繰り返されることになる。The binder contained in the molded article is removed in various atmospheres. The product rate of injection molded products is usually in the range of 25 to 85% by volume, so the remaining 75 to 15% (mainly sprue and runner parts)
is again used for injection molding, resulting in a product with the same proportions,
The rest is recycled again. Such recycling will normally be repeated several times.
【００４１】また、本発明の射出成形用組成物の粉末を
用いた精密成形品を脱バインダーする場合、酸化され易
い粉末を処理する際には不活性ガスまたは還元性の雰囲
気下で、酸化されにくい粉末を処理する際には大気中も
しくは不活性ガス雰囲気で１２〜３０℃／ｈ程度の昇温
速度で２５０〜３００℃に加熱することにより、脱バイ
ンダー処理をすることができる。[0041] When removing the binder from a precision molded product using the powder of the injection molding composition of the present invention, when processing powder that is easily oxidized, it is necessary to remove the binder from the powder in an inert gas or reducing atmosphere. When processing difficult powders, the binder can be removed by heating to 250 to 300°C in the air or in an inert gas atmosphere at a temperature increase rate of about 12 to 30°C/h.
【００４２】従来の射出成形用組成物を用いて製品を製
造する場合には、１〜１０℃／ｈと言う遅い昇温速度で
４００〜５５０℃の高温処理することが必要であったが
、本発明では１２〜３０℃／ｈ程度の昇温速度で２５０
℃〜３００℃という比較的低温の加熱により、脱バイン
ダー処理を有利に終えることが可能である。[0042] When manufacturing products using conventional injection molding compositions, it was necessary to perform high temperature treatment at a temperature of 400 to 550°C at a slow temperature increase rate of 1 to 10°C/h. In the present invention, the heating rate is about 12 to 30°C/h.
It is possible to advantageously finish the binder removal treatment by heating at a relatively low temperature of .degree. C. to 300.degree.
【００４３】本発明の各態様における種々の成分組成範
囲及び配合割合の限定理由を以下に説明する。The reasons for limiting various component composition ranges and blending ratios in each aspect of the present invention will be explained below.
【００４４】焼結用粉末としてのセラミックスの粉末の
容積を３０〜７０％とした理由は次の通りである。The reason why the volume of the ceramic powder as the sintering powder is set to 30 to 70% is as follows.
【００４５】焼結用粉末の容積が３０％未満となると、
組成物を射出成形する際に、組成物の流動性を確保しに
くくなり、射出成形が不可能になるとともに、射出成形
体における焼結用粉末の充填度が低くなって、最終焼結
部品の密度を向上させることが困難になる。一方、焼結
用粉末の容積が７０％を超えると、射出成形体の強度が
低下して、あるいは組成物の流動性が低下して、射出成
形が困難になる。[0045] When the volume of the sintering powder is less than 30%,
When injection molding the composition, it becomes difficult to ensure the fluidity of the composition, making injection molding impossible, and the degree of filling of the sintering powder in the injection molded body becomes low, resulting in poor quality of the final sintered part. It becomes difficult to improve density. On the other hand, if the volume of the sintering powder exceeds 70%, the strength of the injection molded article will decrease or the fluidity of the composition will decrease, making injection molding difficult.
【００４６】バインダーの組成範囲として、低密度ポリ
エチレンを１５〜７０重量％含有させた理由は次の通り
である。The reason why the composition range of the binder is to contain 15 to 70% by weight of low density polyethylene is as follows.
【００４７】低密度ポリエチレンが１５重量％未満であ
ると、射出成形体の強度ならびに形状保持性が低下して
、脱バインダー処理に要する時間は短くなるものの、成
形体表面に亀裂が生じやすくなる。逆に、低密度ポリエ
チレンが７０重量％を超えると、脱バインダー処理に要
する時間がいたずらに長くなる。If the content of low density polyethylene is less than 15% by weight, the strength and shape retention of the injection molded article will decrease, and although the time required for binder removal treatment will be shortened, cracks will easily occur on the surface of the molded article. On the other hand, if the content of low density polyethylene exceeds 70% by weight, the time required for the binder removal process becomes unnecessarily long.
【００４８】パラフィン系ワックスを１０〜８０重量％
含有させた理由は次の通りである。10 to 80% by weight of paraffin wax
The reason for including it is as follows.
【００４９】パラフィン系ワックスの重量が１０重量％
未満であると、組成物の流動性が低下し、射出成形性が
不十分であり、脱バインダー処理時間が長くなるととも
に、脱バインダー処理温度も高くなる。逆に、８０重量
％を超えると、射出成形体の強度ならびに形状保持性が
十分でなく、成形体の取扱が不可能になりやすい。[0049] The weight of paraffin wax is 10% by weight.
If it is less than 100%, the fluidity of the composition decreases, the injection moldability becomes insufficient, the debinding treatment time becomes long, and the debinding treatment temperature also becomes high. On the other hand, if it exceeds 80% by weight, the strength and shape retention of the injection molded product will be insufficient, and the molded product will likely become impossible to handle.
【００５０】界面活性剤を０．５〜４０重量％と限定し
た理由は次の通りである。The reason why the amount of surfactant is limited to 0.5 to 40% by weight is as follows.
【００５１】界面活性剤が０．５重量％未満であると、
金型との離型性が悪くなり、ピンポイントゲート方式の
金型には使用できず、さらに混練時のトルクも大きくな
り、セラミックス粉とバインダーであるパラフィン系ワ
ックスとポリエチレンを混合し、均一に混合することが
非常に困難になる。逆に、４０重量％を超えると、成形
体の強度が低下し、射出成形後に金型から成形体を取り
出すときに成形体が破壊し易くなって、射出成形が非常
に困難となる。[0051] If the surfactant is less than 0.5% by weight,
The mold releasability from the mold is poor, making it unusable for pinpoint gate molds. Furthermore, the torque during kneading becomes large. It becomes very difficult to mix. On the other hand, if it exceeds 40% by weight, the strength of the molded product decreases and the molded product becomes easily broken when taken out from the mold after injection molding, making injection molding very difficult.
【００５２】[0052]
【実施例】［実施例１〜６］パラフィン系ワックスと低
密度ポリエチレンと界面活性剤（ポリオキシエチレンア
ルキルエーテルまたはアルキルアミン酸）とから、表１
に示す組成を有するバインダーを作製した。なお、低密
度ポリエチレンは流動度２００ｇ／１０分のものを使用
し、パラフィン系ワックスは軟化点７０℃のものを使用
した。[Examples] [Examples 1 to 6] From paraffin wax, low density polyethylene and surfactant (polyoxyethylene alkyl ether or alkyl amino acid) Table 1
A binder having the composition shown below was prepared. The low-density polyethylene used had a fluidity of 200 g/10 minutes, and the paraffin wax had a softening point of 70°C.
【００５３】そして、平均粒径が約０．５μｍのジルコ
ニア粉に、表１に示す組成を有する実施例１〜６のいず
れかのバインダーを組み合わせて混合、混練を行い、ピ
ッチ円直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、歯数１８のギア形状
を有する焼結製品及び機械強度測定用の板状試験片を製
造した。[0053] Zirconia powder having an average particle size of about 0.5 μm was mixed and kneaded with any of the binders of Examples 1 to 6 having the composition shown in Table 1, and a pitch circle diameter of 20 mm and a thickness of A sintered product having a gear shape with a length of 5 mm and 18 teeth and a plate-shaped test piece for measuring mechanical strength were manufactured.
【００５４】金型は図１に示すようにピンポイントゲー
ト方式の金型である。すなわち、ギヤ１０、ピンポイン
トゲート部１２、ランナー部１４およびスプルー部１６
に対応した形の金型が使用される。The mold is a pinpoint gate type mold as shown in FIG. That is, the gear 10, the pinpoint gate section 12, the runner section 14, and the sprue section 16.
A mold with a shape corresponding to that is used.
【００５５】該金型における射出成形は、射出速度１０
０ｍｍ／秒で行った。射出成形体の外径は、２４ｍｍで
あった。[0055] Injection molding in this mold was carried out at an injection speed of 10
The speed was 0 mm/sec. The outer diameter of the injection molded article was 24 mm.
【００５６】射出成形性は、射出成形用組成物の流動性
が悪いことに起因する金型への充填不良、成形体のクラ
ック、金型から取り出すときの破損の有無で評価した。
また、離型性は、スプルー部１６の金型からの離型性で
評価した。射出成形性と離型性の結果を表４に示す。Injection moldability was evaluated based on the presence or absence of incomplete filling into the mold due to poor fluidity of the injection molding composition, cracks in the molded product, and damage when taken out from the mold. Moreover, the mold releasability was evaluated by the mold releasability of the sprue portion 16 from the mold. Table 4 shows the results of injection moldability and mold releasability.
【００５７】さらに射出成形体を大気気流中で加熱して
、当該成形体の脱バインダーを行い、バインダー残量が
成形体の１重量％以下になるまで脱バインダー処理した
後、脱バインダー体の表面あらさを観察した。その結果
を脱バインダーの加熱温度、所要時間と共に表５に示す
。脱バインダー体はいずれも良好な表面あらさであった
。[0057] Further, the injection molded body is heated in an air stream to remove the binder from the molded body, and the binder is removed until the remaining amount of binder becomes 1% by weight or less of the molded body. I observed the roughness. The results are shown in Table 5 along with the heating temperature and time required for debinding. All of the binder-free bodies had good surface roughness.
【００５８】さらにこれらの脱バインダー体を１４５０
℃で酸素気流中において４時間焼結処理した。得られた
焼結体の寸法を測定した。さらに、スプルー部、ランナ
ー部などを再利用し実施例１〜６のそれぞれについて３
回リサイクルし、得られた焼結体の寸法を測定した。こ
れらの焼結体の寸法のばらつきを表６に示す。焼結体の
目標寸法は１９．９８から２０．０２ｍｍとした。[0058] Furthermore, these debinding bodies were treated at 1450
Sintering treatment was carried out at ℃ for 4 hours in an oxygen stream. The dimensions of the obtained sintered body were measured. Furthermore, by reusing the sprue part, runner part, etc., 3
The sintered body was recycled twice and the dimensions of the obtained sintered body were measured. Table 6 shows the variation in dimensions of these sintered bodies. The target size of the sintered body was 19.98 to 20.02 mm.
【００５９】また、焼結体の３点曲げ強度を表７に示す
。数値は５回の試験値の平均値を示す。Table 7 shows the three-point bending strength of the sintered body. The numerical value indicates the average value of 5 test values.
【００６０】以上から、実施例１〜６では、成形体の表
面が良く、また焼結体の寸法にバラツキが極めて小さい
ことが判る[0060] From the above, it can be seen that in Examples 1 to 6, the surfaces of the molded bodies are good and the variation in the dimensions of the sintered bodies is extremely small.
【００６１】［比較例１〜２］界面活性剤の重量の割合
が本発明の範囲にないことを除いては、実施例１〜６と
同様にして処理及び測定した。射出成形用組成物の配合
を表２に、射出成形性と離型性の結果を表４に、脱バイ
ンダーの加熱温度と所要時間及び表面あらさを表５に、
焼結体の寸法のバラツキを表６に、また焼結体の３点曲
げ強度を表７に示す。[Comparative Examples 1-2] Processing and measurement were carried out in the same manner as in Examples 1-6, except that the weight ratio of the surfactant was not within the range of the present invention. The formulation of the injection molding composition is shown in Table 2, the results of injection moldability and mold releasability are shown in Table 4, the heating temperature and time required for debinding and the surface roughness are shown in Table 5.
Table 6 shows the variations in the dimensions of the sintered bodies, and Table 7 shows the three-point bending strength of the sintered bodies.
【００６２】［従来例１〜３］界面活性剤の代わりに本
発明の範囲にない添加剤を含むことを除いては、実施例
１〜６と同様にして処理及び測定した。射出成形用組成
物の配合を表３に、射出成形性と離型性の結果を表４に
、脱バインダーの加熱温度と所要時間及び表面あらさを
表５に、焼結体の寸法のバラツキを表６に、また焼結体
の３点曲げ強度を表７に示す。[Conventional Examples 1 to 3] Processing and measurement were carried out in the same manner as in Examples 1 to 6, except that an additive not within the scope of the present invention was included instead of the surfactant. The formulation of the injection molding composition is shown in Table 3, the results of injection moldability and mold releasability are shown in Table 4, the heating temperature and time required for debinding and the surface roughness are shown in Table 5, and the variation in dimensions of the sintered body is shown in Table 5. Table 6 shows the three-point bending strength of the sintered body, and Table 7 shows the three-point bending strength of the sintered body.
【００６３】［実施例７〜８］実施例１〜６に使用した
セラミックス粉末の代わりに表８に示される焼結用粉末
を使用して、当該粉末を実施例１〜６と同様にして射出
成形体を得て、脱バインダー処理を行い、さらに表８の
条件で焼結し、実施例１〜６と同様に３点曲げ強度を測
定した。その結果を表８に示す。[Examples 7-8] The sintering powder shown in Table 8 was used instead of the ceramic powder used in Examples 1-6, and the powder was injected in the same manner as in Examples 1-6. A molded body was obtained, subjected to binder removal treatment, and further sintered under the conditions shown in Table 8, and the three-point bending strength was measured in the same manner as in Examples 1 to 6. The results are shown in Table 8.
【００６４】［従来例４〜５］実施例７〜８と比較する
ために、表８と同じ焼結用粉末を使用し、通常の粉末冶
金法による圧縮成形した後、これらの成形体を表８と同
様の条件で焼結し、実施例７〜８と同様に強度を測定し
た。その結果を表９に示す。[Conventional Examples 4 to 5] In order to compare with Examples 7 to 8, the same sintering powders as in Table 8 were used, and after compression molding by the usual powder metallurgy method, these molded bodies were It was sintered under the same conditions as in Example 8, and the strength was measured in the same manner as in Examples 7-8. The results are shown in Table 9.
【００６５】以上の結果から、本実施例の組成物が射出
成形用として特に有効であることがわかる。From the above results, it can be seen that the composition of this example is particularly effective for injection molding.
【００６６】[0066]
【表１】[Table 1]
【００６７】[0067]
【表２】[Table 2]
【００６８】[0068]
【表３】[Table 3]
【００６９】[0069]
【表４】[Table 4]
【００７０】[0070]
【表５】[Table 5]
【００７１】[0071]
【表６】[Table 6]
【００７２】[0072]
【表７】[Table 7]
【００７３】[0073]
【表８】[Table 8]
【００７４】[0074]
【表９】[Table 9]
【００７５】[0075]
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、２５０〜３００℃の比較的低温の加熱により、脱
バインダー処理を有利に行え、さらに成形体と金型の離
型が滑らかに行われるので、射出成形の安定性を向上す
る。[Effects of the Invention] Since the present invention is constructed as described above, the binder removal process can be advantageously performed by heating at a relatively low temperature of 250 to 300°C, and furthermore, the molded product and the mold can be released smoothly. This improves the stability of injection molding.
【００７６】また、本発明によれば、セラミックスの焼
結用粉末を用いて良好な成形体を得ることができ、さら
にゲートカット不要のピンポイントゲート方式の金型に
も使用でき、かつリサイクルによる成形体の重量、寸法
のばらつきもなく、さらに寸法ばらつきも極めて小さい
焼結体を得ることができ、その結果電子部品、精密機械
部品において要求されている寸法精度を満足することが
でき、特に複雑形状の薄物部品などにおいて、射出成形
法による粉末冶金製品を廉価に且つ安定した状態で供給
することを可能にし、精密工業界に寄与するところ大な
るものである。Further, according to the present invention, a good molded body can be obtained using ceramic sintering powder, and it can also be used for a pinpoint gate type mold that does not require gate cutting, and can be recycled. It is possible to obtain a sintered body with no variation in weight or dimension of the molded body, and also with extremely small dimensional variation.As a result, it is possible to satisfy the dimensional accuracy required for electronic parts and precision mechanical parts, especially for complex parts. This invention makes it possible to supply powder metallurgy products made by injection molding, such as thin shaped parts, at low cost and in a stable state, making a great contribution to the precision industry.
【図１】射出成形用組成物から金型により成形された直
後のギアを示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a gear immediately after being molded from an injection molding composition using a mold.
１０ ギア １２ ピンポイントゲート部 １４ ランナー部 １６ スプルー部 10 Gear 12 Pinpoint gate section 14 Runner part 16 Sprue part
Claims (4)
用粉末とバインダーからなる射出成形用組成物であって
、前記焼結用粉末が酸化物系セラミックスからなり、前
記バインダーが、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活
性剤、両性界面活性剤、エーテル系脂肪族化合物、エー
テル系環式化合物、エーテル系ポリエーテル化合物、エ
ステル系多価アルコール部分エステル、ポリオキシエチ
レン化多価アルコール脂肪酸エステル、含窒素系非イオ
ン界面活性剤からなる群から選ばれた少なくとも１種の
界面活性剤と低密度ポリエチレンとパラフィン系ワック
スとからなることを特徴とする射出成形用組成物。1. An injection molding composition comprising a sintering powder basically made of ceramic and a binder, wherein the sintering powder is made of an oxide ceramic, and the binder has an anionic surface active material. agents, cationic surfactants, amphoteric surfactants, ether aliphatic compounds, ether cyclic compounds, ether polyether compounds, ester polyhydric alcohol partial esters, polyoxyethylenated polyhydric alcohol fatty acid esters, An injection molding composition comprising at least one surfactant selected from the group consisting of nitrogen-based nonionic surfactants, low density polyethylene, and paraffin wax.
配合割合が容積比にて３０：７０乃至７０：３０の範囲
内にあることを特徴とする請求項１記載の射出成形用組
成物。2. The injection molding composition according to claim 1, wherein the mixing ratio of the sintering powder and the binder is in the range of 30:70 to 70:30 by volume.
の低密度ポリエチレン、１０〜８０重量％のパラフィン
系ワックス及び０．５〜４０重量％の界面活性剤からな
ることを特徴とする請求項１記載の射出成形用組成物。3. The binder contains 15 to 70% by weight.
2. The injection molding composition according to claim 1, comprising: low density polyethylene, 10 to 80% by weight of paraffin wax, and 0.5 to 40% by weight of a surfactant.
の低密度ポリエチレン、１０〜８０重量％のパラフィン
系ワックス及び０．５〜４０重量％の界面活性剤からな
ることを特徴とする請求項２記載の射出成形用組成物。4. The binder contains 15 to 70% by weight.
3. The injection molding composition according to claim 2, comprising: low density polyethylene, 10 to 80% by weight of paraffin wax, and 0.5 to 40% by weight of a surfactant.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135243A JPH04338158A (en) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Composition for injection molding for ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135243A JPH04338158A (en) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Composition for injection molding for ceramics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04338158A true JPH04338158A (en) | 1992-11-25 |
Family
ID=15147159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3135243A Pending JPH04338158A (en) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Composition for injection molding for ceramics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04338158A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015174813A (en) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | Ceramic material for injection molding and method of producing ceramic product |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3135243A patent/JPH04338158A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015174813A (en) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | Ceramic material for injection molding and method of producing ceramic product |
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