JPS63203702A

JPS63203702A - セラミツクまたは金属製品の製造方法

Info

Publication number: JPS63203702A
Application number: JP62033780A
Authority: JP
Inventors: Haruo Kitamura; 治雄北村; Kiyoshi Matsushita; 清松下
Original assignee: Miyagawa Kasei Industry Co Ltd
Current assignee: Miyagawa Kasei Industry Co Ltd
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1988-08-23

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］この発明は、セラミックまたは金属製品の製造方法に関
するもので、特に、射出成形を用いて、セラミックまた
は金属製品の最終形状を得ようとする製造方法に関する
ものである。

［従来の技術およびその問題点］近年、セラミックまたは金属製品を射出成形により製造
する技術が開発され、その実用化の範囲を拡げつつある
状況である。

このような射出成形法によるセラミックまたは金属製品
の製造にあたっては、セラミック粉末または金属粉末に
射出成形用バインダを添加しかつ混合した成形材料が用
いられる。そして、この成形材料を加熱流動化した状態
で、射出成形用の金型に形成されるキャビティ内に射出
し、それによって製品の形状を持つ未焼成成形体が得ら
れる。

この未焼成成形体は、固化後、金型から取出され、脱脂
および焼成処理に付される。これによって、所定の形状
を持つ製品が得られる。

このような射出成形において最も問題となるのは、未焼
成成形体を金型から離型するステップである。すなわち
、未焼成成形体は、強度および靭性の点で、たとえばプ
ラスチック材料の成形体に比べて劣り、離型するとき、
変形または破壊されることがある。そのため、たとえば
、°金型の抜き勾配を大きくしたりする処置が講じられ
るが、それでは、得ようとする製品の形状に制約を受け
ることになる。したがって、どうしても抜き勾配の小さ
い形状をもつ製品を得たい場合には、離型の際の成形体
の破壊等がしばしば生じ、極めて歩留りの悪い状態がも
たらされる。

また、上述したような問題点は、得ようとする製品が複
雑な形状を有している場合、さらに顕著なものとなる。

たとえば、製品にアンダカット形状を有していたり、製
品の少なくとも一部にねじ形状または比較的高いリブや
ボスがある場合などである。このような形状を、すべて
射出成形用の金型で得ようとする場合には、スライドコ
ア、ねじ付きコア、等の構造を金型内に装備しなければ
ならず、金型の構造が複雑になり、したがって金型が高
価なものとなる。また、そればかりでなく、成形体にパ
リが発生したり、金型に「かじり」（摩耗）が生じたり
する等の問題点に遭遇するとともに、成形体の破壊等は
一層生じやすくなる。

他方、前述したような複雑な形状に製品を得る場合、焼
成後の段階で、後加工することも行なわれている。しか
しながら、そのような方法は、能率が悪いばかりでなく
、後加工においてクラック等が発生したり、また、切削
屑を再利用できないため不経済である、などの問題点を
含んでいる。

なお、これらの問題点を解決するための技術として、特
開昭５９−２２４３０６号公報に記載のものがある。こ
の公報では、セラミック粉末または金属粉末を含有する
射出成形用材料を所定形状に射出成形した後、まず、そ
のような射出成形体を、未焼成の段階で、最終形状とす
るように加工してから、脱脂および焼成処理を行なうこ
とが開示されている。

しかしながら、上記の従来技術では、最終形状とするた
めの加工が、少なくとも焼成後に行なう場合に比べれば
容易になるかもしれないが、複雑な形状を有する製品を
得ようとする場合に伴うそのような加工は、依然として
、面倒なものである。

そこで、この発明は、金型構造を簡単にでき、しかも複
雑な形状を有する製品を、そ゛の最終形状にまで、直接
、射出成形により得ることができる、セラミックまたは
金属製品の製造方法を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］一般に、成る種の製品を射出成形により得ようとする場
合、そのような製品の形状は、射出成形用の金型のキャ
ビティの形状によって決まるが、この発明では、上述し
た技術的課題を解決するため、簡単に言えば、有機物を
含むインサートによって成形用のキャビティの少なくと
も一部を規定しておくことが特徴である。

すなわち、この発明は次のようなステップを備えること
を特徴とするものである。

（１）　得ようとする製品の形状の少なくとも一部に沿
う形状をもつ形状付与面を有するとともに有機物を含む
インサートを用意するステップ、（２）　セラミック粉
末または金属粉末に射出成形用バインダを添加しかつ混
合した成形材料を用意するステップ、（３）　前記インサートを射出成形用の金型内に配置し
、この配置状態において前記インサートの前記形状付与
面によつて少なくとも一部が規定されたキャビティを形
成するステップ、（４）　前記キャビティ内に前記成形
材料を加熱流動化した状態で射出し、それによつて前記
製品の形状を持つ前記成形材料からなる未焼成成形体を
得るステップ、（５）　前記成形材料の固化後、前記未焼成成形体を前
記インサートとともに前記金型から取出すステップ、お
よび（６）　前記インサートを保持した前記未焼成成形体に
対して、脱脂および焼成処理を施し、それによって前記
インサートに含まれる前記有機物および前記射出成形用
バインダを焼失させるとともに、前記形状をもつ焼成さ
れた前記製品を得るステップ。

［発明の作用および効果］この発明では、上述のように、有機物を含むインサート
が用いられる。このインサートは、たとえば樹脂のよう
に、たとえ複雑な形状であっても容易に成形が可能な材
料をもって構成することができる。すなわち、インサー
トは、射出成形、押出成形、圧縮成形、トランスファ成
形、ブロー成形、真空成形、カレンダ加工、回転成形、
注型、切削加工、等の従来から汎用されている成形方法
をもって、極めて複雑な形状のものであっても、容易に
得ることができる。したがって、このようなインサート
に対して、得ようとするセラミックまたは金属製品の形
状の少なくとも一部に沿う形状をもつ形状付与面をほぼ
任意の形態で与えることができる。インサートは、射出
成形用の金型内に配置されるが、この配置状態において
、インサートの形状付与面は、キャビティの少なくとも
一部を規定するようになる。このようなキャビティ内に
加熱流動化した成形材料を射出すれば、成形材料は、製
品の形状をもつ未焼成成形体を形作る。

そして、成形材料の固化後に未焼成成形体がインサート
とともに金型から取出される。この状態において、イン
サートは、比較的脆くまた変形しやすい未焼成成形体の
機械的強度を補う機能をも果たしており、そのため、た
とえば、未焼成成形体を金型から取出すステップや、そ
の後の製造ステップにおいて、不可避的に及ぼされる機
械的な衝撃等から未焼成成形体を保護するという作用を
も果たすことになる。

次に、未焼成成形体は、インサートとともに、脱脂およ
び焼成処理に付される。これによって、インサートに含
まれる有機物および射出成形用バインダが焼失するとと
もに、所望の形状をもつ焼成されたセラミックまたは金
属製品が得られる。

このとき、インサートは、既に初期の形状を失っており
、その形状付与面がもっていた形状が、焼成された製品
に与えられる。なお、インサートが、たとえ無機物を含
有していたとしても、有機物の存在のため、脱脂処理に
おいて、インサートは、その形を失うか、容易に壊れや
すい状態になるため、これを容易に除去することができ
る。

このように、得られた製品には、インサートの形状付与
面が有する形状が与えられるので、製品の形状において
、たとえば、複雑な部舟、従来の射出成形技術ではスラ
イドコアやねじ付きコア等を必要とする部分、等を、こ
の発明の特徴となるインサートで形作るようにすれば、
金型構造が簡単になり、安価に金型を提供できるととも
に、抜き勾配や、離型のための工夫等を考慮する必要が
ない。また、比較的高いリブやボスの有する製品のよう
に、未焼成の段階では、機械的強度が問題となる場合で
あっても、このような機械的強度の低い部分の成形をイ
ンサートに担わせるようにすれば、問題なく、そのよう
な製品も得ることができる。

以上述べたような議論から明らかなように、この発明に
よれば、比較的複雑な最終形状を有する製品であっても
、能率的に、かつ安価に製造することができる。

［実施例］第１実施例第１図ないし第４図は、第１実施例を説明するための図
である。

第１図および第２図には、この実施例で用いられる射出
成形機の金型１が示されている。金型１は、従来からプ
ラスチックの射出成形に用いられているものと実質的に
同様の構成を備えている。

したがって、はとんどが周知の構成であるので簡単な説
明に留めることにする。

すなわち、金型１は、たとえば第１図において上下に分
離されて示されているように、固定側の要素と可動側の
要素とを備えている。固定側においては、固定側型板２
、固定側取付板３およびロケートリング４が配置される
。型板２には、キャビティ５を規定する壁面の一部をな
す凹面６が形成されるとともに、キャビティ５に通じる
スプル７およびゲート８が設けられる。また、型板２に
は、ガイドビンブツシュ９が取付けられる。スプル７の
入口１０は、取付板３およびロケートリング４を貫通す
る貫通孔１１の内部に向かって開口している。

他方、可動側においては、可動側型板１２、上下の突出
し板１３および１４、可動側取付板１５、突出しビン１
６、スプルロックビン１°７、ならびにリターンビン１
８が配置される。型板１２には、ガイドビン１９が取付
けられ、ガイドビンブツシュ９内に挿入されるように配
置される。取付板１５には、貫通孔２０が設けられ、こ
の貫通孔２０を介して突出し板１３．１４を作動させる
ための機構（図示せず）が挿入される。

突出しビン１６の上端面によって、その底面が規定され
るように、可動側型板１２には、保持穴２１が設けられ
る。この発明の特徴となるインサート２２は、その下端
部が保持穴２１内に挿入されることによって、可動側型
板１２に保持される。

インサート２２は、たとえばプラスチックを射出成形す
ることによって得られるものである。インサート２２の
、型板１２の上面から突出する部分は、第２図かられか
るように、キャビティ５内に位置され、雄ねじ形状をも
つ形状付与面２３を構成している。

以下、金型１を用いて未焼成成形体を得る工程について
説明する。

まず、第１図に示すように、別に用意されたインサート
２２が、保持穴２１内に挿入される。そして、第２図に
示すように、可動側型板１２が固定側型板２と接触する
状態にもたらされる。これによって、キャビティ５は、
固定側型板２の凹面６と可動側型板１２の上面とインサ
ート２２の形状付与面２３とによって規定される。

他方、成形材料として、アルミナ粉末に射出成形用バイ
ンダを添加しかつ混合したものが用意され、これを、加
熱流動化した状態で、スプル７の入口１０から射出ノズ
ル（図示せず）により射出する。これに応じて、第２図
に示すように、成形材料２４は、スプル７およびゲート
８を介してキャビティ５内に充填される。

その後、成形材料２４を冷却固化後、離型作業が行なわ
れる。この離型作業において、突出しビン１６による突
上げが行なわれるが、このような突上げ力は、成形材料
２４ではなく、インサート２２に直接及ぼされるので、
キャビティ５内に形成された未焼成成形体２５が不所望
に変形されたり破壊されたりするようなことはない。

第３図に、金型１から離型された未焼成成形体２５が拡
大された断面図で示されている。未焼成成形体２５は、
インサート２２を保持しており、このままの状態で、脱
脂および焼成処理に付される。まず、１時間に５℃の昇
温速度で４００℃まで昇温し、脱脂処理が行なわれる。

この段階で、インサニト２２は、焼失し、未焼成成形体
２５部分の脱指体のみが残る。次に、１時間に２００℃
の昇温速度で１６２０℃まで昇温し、この１６２０℃で
２時間の焼成が行なわれる。これに応じて、第４図に示
すように、雌ねじ部２６を有する焼成された製品２７が
得られる。

第２実施例第５図ないし第８図は、第２実施例を説明するための図
である。

この実施例では、第１実施例と同様の金型１が用いられ
る。第１実施例と比べて、インサート２８の形状のみが
異なっている。したがって、対応の部分には同様の参照
番号を付し、第１実施例で行なった説明をここに援用す
る。

インサート２８は、可動側型板１２から突出した部分に
おいて、２個のフランジを有する形状付与面２９を構成
している。特に、第２実施例は、インサート２８の形状
を第１実施例のインサート２２のものに代えるだけで、
別の製品を製造できることを具体的に示した点で意義が
ある。

第２実施例で採用される製造方法は、第１実施例と同様
である。したがって、第５図および第６図にそれぞれ示
した各ステップを経た後で、第７図に示すようなインサ
ート２Ｂを保持した未焼成成形体３０が得られる。そし
て、この未焼成成形体３０を、インサート２８とともに
、脱脂および焼成することにより、第８図に示した製品
３１が得られる。製品３１は、その内周面にアンダカッ
ト３２を有している。

第３実施例第９図ないし第１２図は、第３実施例を説明するための
図である。

第３実施例において用いられる金型１ａは、第１実施例
で用いた金型１と共通する要°素を多く備えているため
、対応の部分には同じ参照番号に添字″ａ”を付したも
のを用いることによって、重複する説明は省略する。

第３実施例では、まず、可動側型板１２ａは、突上げプ
レートを兼ねており、この可動側型板１２ａは、突出し
ビン１６ａを介して突上げられるように構成されている
。また、固定側型板２ａに形成された凹面６ａの位置に
対応して、可動側型板１２ａ側には、コアビン３３が設
けられる。その他の構成は、第１実施例の金型１と実質
的に同様である。

この第３実施例では、凹面６ａがそのまま成形用のキャ
ビティを規定しておらず、凹面６ａの全面にわたって接
触するようにインサート３４が配置される。インサート
３４は、全体としてコツプを伏せたような形状であり、
その内周面側に形状付与面３５を構成している。形状付
与面３５は、螺旋状の溝３６（第１１図参照）を備え、
この溝３６信、第１１図によく示されているように、そ
の断面が外方に向かって斜め上方に傾いている。

インサート３４は、プラスチックの射出成形により得ら
れるものであるが、好ましくは、熱可塑性エラストマー
（たとえば、硬度ニジコアＤ５５〜７０）から構成され
る。これは、インサート３４を射出成形により成形した
とき、離型を容易にするためである。すなわち、螺旋状
の溝３６の存在により、離型に困難を伴うのが通常であ
るが、エラストマーにより構成することにより、その特
性を利用して、離型は、いわゆる「無理抜き」によって
行なうことができる。

第９図に示すように、インサート３４が凹面６ａに接触
するように配置されてから、第１０図に示すように、可
動側型板１２ａが固定側型板２ａに接触する状態にもた
らされる。このとき、成形用のキャビティ５ａは、可動
側型板１２ａの上面、コアビン３３の外周面およびイン
サート３４の内周面によって規定される。

他方、成形材料２４ａとして、３モル重量比のイツトリ
アを添加した部分安定化シリコニア粉末に、射出成形用
バインダを添加しかイ混合したものが用意される。この
ような成形材料２４ａは、第１実施例と同様の方法で、
スプル７ａおよびゲー）　８　ａを介してキャビティ５
ａ内に導入され、キャビティ５ａ内において未焼成成形
体３７が形成される。

次に、可動側型板１２ａを固定側型板２ａから離し、そ
の後、可動側型板１２ａを上方へ変位させれば、離型が
達成され、第１１図に示すように、未焼成成形体３７が
、インサート３４に囲まれた状態で取出される。

次に、インサート３４を保持した未焼成成形体３７は、
１時間に５℃の昇温速度で４００℃まで昇温され、脱脂
処理される。これによって、インサート３４は、焼失し
た状態となる。

次に、このようにして得られた未焼成脱脂体（未焼成成
形体３７と同一形状）は、さらに、１時間に２００℃の
昇温速度で１４５０℃まで昇温され、この１４５０℃で
２時間の焼成処理に付される。これによって、第１２図
に示すような製品３８が得られる。製品３８は、その中
心軸線上に貫通孔３９を有するとともに、その外周面上
には、インサート３４の溝３６に対応した形状の突出し
た螺旋状のリブ４０を形成している。螺旋状のリブ４０
は、外方へ向かって斜め上方に傾いた断面を有している
。

第４実施例第１３図ないし第１８図は、第４実施例を説明するため
の図である。

ここで用いられる金型１ｂも、第１実施例で用いた金型
１と多くの点で共通しており、対応の部分には、同じ参
照番号に添字“ｂ”を付したものを用いることにより、
重複する説明は省略する。

第１４図に示すような成形用のキャビティ５ｂを形成す
るため、固定側型板２ｂおよび可動側型板１２ｂのそれ
ぞれに、凹部４１および４２が設けられる。これら凹部
４１および４２の形状は、第１５図および第１６図に拡
大して示した未焼成成形体４３およびインサート４４の
形状から容易に類推されるであろう。すなわち、未焼成
成形体４３は、その両端部にフランジ４５および４６を
存するとともに、その中心軸線上には、インサート４４
が貫通しており、インサート４４の両端部は、未焼成成
形体４３から突出している。固定側型板２ｂおよび可動
側型板１２ｂのそれぞれには、インサート４４の両端部
を受入れかつインサート４４を位置決めするための溝４
７および４８が形成されている。突出しピン１６ｂは、
第１６図に想像線で示すように、インサート４４の、未
焼成成形体４３から突出した両端部に作用するように配
置される。

この第４実施例では、第１実施例と同じ成形材料２４ｂ
が用いられ、また、第１実施例と実質的に同じ方法によ
り、第１５図および第１６図に示した未焼成成形体４３
が製造されかつ金型１ｂから取出される。そして、第１
実施例と同様に、脱脂および焼成処理が施され、第１７
図および第１８図に示すような製品４９が得られる。製
品４９は、ボビン形状を有しており、その中心軸線上に
は、インサート４４の外周面によって構成された形状付
与面５１によって与えられた貫通孔５０を有するととも
に、その両端部において、前述したようにフランジ４５
および４６を形成している。

第５実施例まず、第５実施例では、第３実施例で用いた金型１ａお
よびインサート３４が用いられる。

第５実施例は、第３実施例とは、用いる成形材料が異な
っている。この実施例では金属粉末を含有する成形材料
が用いられ、金属製品が製造される。

すなわち、成形材料としては、鉄７０％、ニッケル９％
、クロム１８％のステンレス系金属粉で、粒径５０μｍ
以下が９５％の粒度分布をもつものが用意される。この
ノー金属粉末に、４０容量％のワックスを主成分にした
バインダを添加し、加熱状態で混合した後、冷却し、ベ
レット化する。

次に、射出成形機のスクリュで加熱溶融した後、第１０
図に示した金型１ａ内のキャビティ５ａに、上述の成形
材料を射出する。そして、キャビティ５ａ内を埋める未
焼成成形体が冷却され固化された後、離型し、未焼成成
形体をイン÷−ト３４とともに取出す。次に、空気中に
て、１時間に４℃の昇温速度で２８０℃まで昇温し、脱
脂処理を施す。そして、水素雰囲気中で、１時間に１０
０℃の昇温速度で１２００℃まで昇温し、１２００℃で
１時間の焼成を施す。このようにして、第１２図に示し
た製品３８と同様の形状の金属製品が得られる。

その他の実施例上述した各実施例では、インサートを１個の製品に対し
て１個用いただけであったが、得ようとする製品の形状
に応じて、インサートを２個以上用いてもよい。

また、上述した各実施例では、インサートの形状付与面
がキャビティを規定する壁面の一部のみを構成していた
が、キャビティを規定する壁面すべてをインサートで形
成するようにしてもよい。

インサート材料についてインサートを構成する材料としては、少なくとも有機物
を含むという条件さえ満たせばよい。その意味で、合成
樹脂および天然樹脂のいずれでもよく、また、熱硬化性
樹脂および熱硬化性樹脂のいずれでもよい。さらに木材
またはボール紙のようなものであってもよい。さらに、
無機物を積極的に混入させた樹脂であってもよい。

容易に入手可能な種々の樹脂材料等を用いて、インサー
トを作り、焼成後の製品の表面の性状がら評価を行なっ
たところ、スチロール樹脂、アクリル樹脂、フェノール
樹脂、木材、ボール紙が、最も優れており、アクリロニ
トリル豐スチレン樹脂、ポリカーボネートが、はぼ良好
な結果を示し、アクリロニトリル・ブタジェン。スチレ
ン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、
ポリ塩化ビニルが、やや劣る、という結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、この発明の第１実施例を説明す
るための図であって、第１図は金型ｌが開いた状態を示
し、第２図は金型１が閉じた状態を示し、第３図はイン
サート２２を保持した未焼成成形体２５を示し、第４図
は得られ゛た製品２７を示す。第５図ないし第８図は、この発明の第２実施例を説明す
るための図であって、第５図は金型１を開いた状態で一
部示し、第６図は金型１を閉じた状態で一部示し、第７
図はインサート２８を保持した未焼成成形体３０を示し
、第８図は得られた製品３１を示す。 ′１ｓ９図ないし第１２図は、この発明の第３および第
５実施例を説明するための図であって、第９図は金型１
ａを開いた状態で示し、第１０図は金型１ａを閉じた状
態で示し、第１１図はインサート３４を保持した未焼成
成形体３７を示し、第１２図は得られた製品３８を示す
。１Ｊ１３図ないし！１１Ｂ図は、この発明の第４実施例
を説明するための図であって、第１３図は金型１ｂを開
いた状態で示し、第１４図は金型１ｂを閉じた状態で示
し、第１５図はインサート４４を保持した未焼成成形体
４３を示し、第１６図は第１５図の線ＸＶＩ−ＸＶＩに
沿う断面図であり、第１７図は得られた製品４９を示し
、第１８図は第１７図の線Ｘ■−Ｘ■に沿う断面図であ
る。図において、ｉ、ｌａ、ｌｂは金型、５１　５ａ。５ｂはキャビティ、２２．２Ｂ、３４．４４はインサー
ト、２３．２９，３５．５１は形状付与面、２４、　２
４　ａ、　　２４　ｂは成形材料、２５．３０゜３７．
４３は未焼成成形体、２７．　３１．　３８゜４９は製
品である。第１図第２図第７図第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）得ようとする製品の形状の少なくとも一部に沿う
形状をもつ形状付与面を有するとともに有機物を含むイ
ンサートを用意し、セラミック粉末または金属粉末に射出成形用バインダを
添加しかつ混合した成形材料を用意し、前記インサート
を射出成形用の金型内に配置し、この配置状態において
前記インサートの前記形状付与面によって少なくとも一
部が規定されたキャビティを形成し、前記キャビティ内に前記成形材料を加熱流動化した状態
で射出し、それによって前記製品の形状をもつ前記成形
材料からなる未焼成成形体を得、前記成形材料の固化後
、前記未焼成成形体を前記インサートとともに前記金型
から取出し、前記インサートを保持した前記未焼成成形
体に対して、脱脂および焼成処理を施し、それによって
前記インサートに含まれる前記有機物および前記射出成
形用バインダを焼失させるとともに、前記形状をもつ焼
成された前記製品を得る、各ステップを備える、セラミックまたは金属製品の製造
方法。
（２）前記製品は、少なくとも一方端に開口を有する空
洞を備え、前記インサートは、前記未焼成成形体の前記
空洞に対応する空間を埋めるように配置される、特許請
求の範囲第１項記載のセラミックまたは金属製品の製造
方法。
（３）前記製品は、その外周面に凹部を形成するもので
あり、前記インサートは、前記未焼成成形体の前記凹部
に対応する空間を埋めるように配置される、特許請求の
範囲第１項記載のセラミックまたは金属製品の製造方法
。
（４）前記インサートは、樹脂からなる、特許請求の範
囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のセラミックま
たは金属製品の製造方法。
（５）前記インサートは、無機物を混合した樹脂からな
る、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
載のセラミックまたは金属製品の製造方法。
（６）前記インサートは、射出成形、押出成形、圧縮成
形、トランスファ成形、ブロー成形、真空成形、カレン
ダ加工、回転成形、注型、および切削加工からなるグル
ープから選ばれた少なくとも１つの成形方法により得ら
れる、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに
記載のセラミックまたは金属製品の製造方法。