JPH08120303A

JPH08120303A - 粉体成形用バインダーおよび粉体成形用組成物、並びに焼結部材の製造法

Info

Publication number: JPH08120303A
Application number: JP6260064A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Sagawa; 喜光寒川; Takashi Nanba; 多加志難波
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1996-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】脱脂工程において割れ・膨れ等の欠陥のない
成形体を得、短時間での脱脂の完了を可能し、しかも焼
結後にはカーボン残さをほとんど含まない焼結部材を得
ることができる粉体成形用バインダー、粉体成形用組成
物及び焼結部材の製造方法を提供する。【構成】本発明は、下記一般式（ｉ） −（−ＣＨ₂−Ｏ−ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｏ−）_n−
・・・（ｉ）（式中、ｎは１以上の整数を表わす。）で示される構造
単位を６０重量％以上含有する樹脂バインダー（ａ）１
０〜５０重量％、助バインダー（ｂ）０〜８０重量％及
び流動化剤（ｃ）１０〜９０重量％からなる粉体成形用
バインダー、該粉体成形用バインダー３０〜７０体積％
及び焼結可能な粉体３０〜７０体積％からなる粉体成形
用組成物、並びに該粉体成形用組成物を原料に用いた焼
結部材の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属、セラミックス、
サーメット等の焼結可能な粉体材料から焼結部材を製造
するにあたり、使用される粉体成形用バインダー及び粉
体成形用組成物、並びに焼結部材の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、セラミック及び金属製品
の複雑形状製品等の成形方法に、射出成形法や押出成形
法が利用されている。これらの成形法では、粉体材料に
流動性を付与させるために種々の有機化合物、熱可塑性
樹脂を添加し、混練後、これを成形用原料として成形
し、得られた成形体を脱脂、焼結することにより、焼結
部材製品が得られる。欠陥のない焼結部材を得るために
もっとも重要な工程は脱脂工程であり、現在行われてい
る脱脂方法として成形体を加熱し、含まれる有機バイン
ダーを加熱分解及びガス化させる熱分解法、有機溶剤等
を用いて成形体から有機バインダーを溶出させる溶剤抽
出法の二種類の方法が挙げられる。

【０００３】加熱により有機バインダーを除去する脱脂
方法では、成形体中に欠陥を生じないように脱脂するに
は、有機バインダーの加熱分解及び蒸発が短時間に集中
しないようにする必要がある。即ち、有機バインダーの
加熱分解及び蒸発が短時間に集中すると成形体内部に圧
力がかかり割れ及び膨れの原因になる。このことから脱
脂中に割れ・膨れを生じないようにするためには有機バ
インダーの加熱分解及び蒸発が徐々に行われるように長
時間かける必要がある。特に、粉体材料の粒径が小さく
なり、比表面積が大きい場合には、成形を行う際の加熱
流動を安定して行うために必要とされる有機バインダー
の量が多くなり、結果的に脱脂の際に加熱工程を多段階
にする等の工夫が必要となり、ますます脱脂に長時間を
要する。現在、バインダーに昇華性物質を加える方法も
考えられているが、混練・成形の際に昇華性物質が蒸発
することが考えられ、成形時のスプール・ランナー部の
再生が困難である。

【０００４】次に、有機溶剤を用いて成形体から有機バ
インダーを溶出する方法では、溶媒により有機バインダ
ー中の溶媒に可溶な物質が溶出し、除かれた有機バイン
ダーの部分が通り道となって、残りの有機バインダーの
加熱分解、蒸発がスムーズに行われる。そのため、脱脂
の際の割れや膨れ等の欠陥が生じにくくなる。しかしな
がら、現在行われている溶剤抽出法では用いられる有機
バインダーに、鉱油、脂肪酸系油、天然油等の液体原料
を多量に用いることから、成形体から前記油が滲み出す
ことが多く、長期の成形体原料の保管においても油の滲
み出しにより、安定した原料の保管が困難である。ま
た、長期保存した成形体では、表面に移行した油により
抽出脱脂時に割れや膨れ等が生じることが多い。

【０００５】また、バインダーとして水溶性樹脂を用
い、この水溶性樹脂を水を用いて溶出することが、例え
ば特開昭２−１０１１０１号公報に提案されている。こ
の発明では脱脂に水を用いることで、有機溶剤に比べ安
価で取り扱いが安全であるという長所がある。しかしな
がら、溶剤に比べ成形体に対する浸透度が劣る面があ
り、成形体内部に浸透した場合も溶剤に比べ蒸発が遅
く、特に多くの有機バインダーを必要とする比表面積が
１０ｍ²/ｇ程度であるセラミック・金属粉体を用いた場
合、抽出後に乾燥時間が長くかかり、加熱により成形体
内部に浸透した水を取り除く場合、加熱温度が高くなる
と成形体に割れ、膨れを生じることがある。さらには、
脱脂に水を用いるため、水に接触して錆びるような鉄、
銅等の粉体は使用できなくなり、また、セラミックス、
例えばＳｉ₃Ｎ₄は水と反応してアンモニアガスを発生す
るという問題があり、成形体としての原料が限定される
と言う問題点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の粉体
成形用バインダーの上記問題点を解決するためになされ
たものである。すなわち本発明の目的は、脱脂工程にお
いて溶媒や水を使用する必要が無く、しかも割れ・膨れ
等の欠陥のない成形体を得ることができ、さらに短時間
で脱脂の完了を可能にする成形用バインダーおよび成形
用組成物、ならびに焼結部材の製造法を提供することに
ある。また、長期の成形体の保管においても油の滲み出
し等のない、安定な成形体を得るための成形用組成物を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記一般式
（ｉ） −（−ＣＨ₂−Ｏ−ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｏ−）_n− ・・・（ｉ）（式中、ｎは１以上の整数を表わす。）で示される構造
単位を６０重量％以上含有する樹脂バインダー（ａ）１
０〜５０重量％、助バインダー（ｂ）０〜８０重量％及
び流動化剤（ｃ）１０〜９０重量％（ただし成分
（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の合計は１００重量％であ
る。）からなる粉体成形用バインダーである。

【０００８】また、本発明の他の発明は、前記粉体成形
用バインダー（Ｉ）３０〜７０体積％、及び焼結可能な
粉体（ＩＩ）３０〜７０体積％（ただし成分（Ｉ）およ
び（ＩＩ）の合計は１００体積％である。）からなる粉
体成形用組成物である。

【０００９】また、本発明の他の発明は、前記粉体成形
用組成物から焼結部材を製造する方法であって、下記
（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の工程からなる焼結部材の
製造法である。

【００１０】（Ａ）粉体成形用組成物を成形して成形体
を得る工程（Ｂ）該成形体よりバインダー成分を除去する脱脂工程（Ｃ）更に加熱して該成形体を焼結する工程

【００１１】

【作用】本発明の粉体成形用バインダーを構成する必須
成分である樹脂バインダー（ａ）は、前記一般式（ｉ）
で示される構造単位を６０重量％以上含有していること
が必須であり、８０重量％以上含有していることが好ま
しい。該構造単位の含有量が６０重量％未満の場合に
は、樹脂バインダー（ａ）の分解性が低下し、脱脂工程
が長くなる他、焼結後のカーボン残さが増加する場合が
ある。

【００１２】本発明の樹脂バインダー（ａ）は、１，３
−ジオキソランの開環重合や１，３−ジオキソランと他
の共重合可能な単量体との共重合、ホルムアルデヒドと
種々のグリコールとの縮合、ホルムアルデヒドと種々の
グリコール及びこれらと共重合可能な単量体との共重合
によって合成することができる。中でも１，３−ジオキ
ソランを単独開環重合或いは他の単量体と共重合する方
法は、所望の構造を有する樹脂バインダー（ａ）を短時
間で簡便に合成できる点で好ましい。

【００１３】１，３−ジオキソランと共重合可能な単量
体としては、例えば、スチレン、（メタ）アクリル酸
（エステル）、エチレン、プロピレン等の不飽和炭化水
素；２−メチル−１，３−ジオキソラン、２−フェニル
−１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキ
ソラン、４−エチル−１，３−ジオキソラン等の１，３
−ジオキソラン環含有化合物；トリオキサン、エチレン
オキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、
１，３−ジオキセパン、１，３，６−トリオキソカン等
の環状エーテル類；γ−ブチロラクトン、グリコリド、
ラクチド、ε−カプロラクトン、ε−カプロラクタム等
のラクトン又はラクタムを挙げることができ、これらの
１種または２種以上を用いることができる。

【００１４】通常、（共）重合はカチオン重合で行い、
重合方法はバルク重合、溶液重合、懸濁重合等あらゆる
重合方法で行うことができる。

【００１５】樹脂バインダー（ａ）の合成に用いられる
開始剤にも特に制限はなく、従来公知の１，３−ジオキ
ソラン環を開環重合させることのできる開始剤を用いる
ことができる。具体的には、ヘテロポリ酸、三弗化ホウ
素のエーテラート、トリエチルオキソニウムテトラフル
オロボレート等の四フッ化ホウ素オキソニウム化合物、
アルミノキサン／硫酸混合物、塩化スズなどが挙げら
れ、これらの中から選ばれる１種または２種以上が用い
られる。ヘテロポリ酸としては、リンタングステン酸や
ケイタングステン酸、リンモリブデン酸が挙げられる。
前記重合開始剤の中でも、ヘテロポリ酸、トリエチルオ
キソニウムテトラフルオロボレート及びアルミノキサン
／硫酸混合物は高活性であるので好ましく、またヘテロ
ポリ酸中でもリンタングステン酸は１，３−ジオキソラ
ン含有化合物中に含まれる不純物や水分の影響を受け難
く、さらに得られるポリジオキソランが非着色性である
という点で好ましい。

【００１６】本発明の樹脂バインダー（ａ）を製造する
際の反応温度についても特に制限はないが、通常０℃〜
１００℃、好ましくは２５℃〜８０℃で反応を行うのが
好ましい。反応温度が０℃未満の場合には、反応速度が
非常に遅く、生産性が著しく低下する場合がある。一
方、反応温度が１００℃を超える場合には、反応速度が
非常に速く、重合反応に伴う発熱を除去して反応を制御
するのが困難となるため危険であるばかりでなく、連鎖
移動反応が促進されるために分子量分布が広くなり、バ
インダーとしての流動特性が低下する場合がある。

【００１７】本発明の樹脂バインダー（ａ）を製造する
装置についても特に制限はなく、通常の櫂型や錨型攪拌
翼を備えた槽型反応器の他、住友重機械工業（株）製の
マックスブレンド翼やスーパーブレンド翼を備えた槽型
反応器、（株）ノリタケ製スタティックミキサーや住友
重機械工業（株）製スルーザーミキサーの如き駆動部を
有しないピストンフロー型連続式反応器や、（株）栗本
鐵工所製ＫＲＣニーダー、住友重機械工業（株）製バイ
ボラック、三菱重工業（株）製ＳＣＲニーダー、（株）
日本製鋼所製ＴＥＸ−Ｋ、（株）神戸製鋼所製ＮＥＸ−
Ｔ、ＭＩＸＴＲＯＮ、ＨＹＰＥＲＫＴＸ等の一軸又は二
軸の連続式反応器等を用いることができる。

【００１８】本発明の樹脂バインダー（ａ）は、開始剤
の活性を保ったまま放置すると分解が起こる場合がある
ので、重合後に安定化のために開始剤を失活させるのが
好ましい。開始剤失活剤としては、アンモニア、トリエ
チルアミン、エチレンジアミン、アニリン、ピリジン、
ピペリジン等のアミン類、アンモニア、ナトリウムメチ
ラートの塩基性化合物等が挙げられ、これらの１種又は
２種以上を用いることができる。前記失活剤の中でもア
ミン類は重合体内での拡散性が良好であり、迅速に開始
剤を失活させることができるので特に好適に用いられ
る。

【００１９】開始剤の失活は、開始剤投入時点から２〜
３００分、好ましくは５〜６０分以内に行うのが好まし
い。開始剤投入から開始剤の失活までの時間が３００分
より長い場合には重合体の分解が進行するために所望の
分子量のポリジオキソランを得ることができない場合が
ある。

【００２０】開始剤の失活方法に関しては特に制限はな
く、重合装置内で行っても良いし、また重合装置から重
合物を取り出した後、引き続いて重合装置で記載した如
きバッチ式あるいは連続式の別の混合装置を用いて行っ
ても良い。

【００２１】さらに、本発明の樹脂バインダー（ａ）
は、その製造に際してアルコールや水等によって分子量
を制御したり、あるいはイソシアナート等と１，３−ジ
オキソラン環含有化合物（共）重合体とを反応させるこ
とによって耐熱性を所望の温度まで向上させることも可
能である。

【００２２】本発明の樹脂バインダー（ａ）の８０〜１
８０℃での溶融粘度は５０〜１０００００００ｃｐｓが
好ましい。５０ｃｐｓより低いと、成形時にジェッティ
ングが起こしたり、得られる成形体の強度が弱くなる場
合がある。一方、１０００００００ｃｐｓより高いと、
粉体材料との濡れ性が低下して焼結部材の強度が低下し
たり、成形時の作業性が低下したり、脱脂時に成形体に
割れや膨れ等が生じたり、脱脂に時間がかかる場合があ
る。

【００２３】本発明の樹脂バインダー（ａ）の数平均分
子量は５００〜５０万が好ましく、５０００〜２５万が
更に好ましい。前記範囲をはずれると、上記と同様に成
形体に割れや膨れが生じたり、脱脂に時間がかかる場合
がある。

【００２４】本発明の樹脂バインダー（ａ）は単独で粉
体成型用バインダーとして優れた性能を有しているが、
使用する焼結可能な粉体材料の種類により、更に樹脂バ
インダー（ａ）と助バインダー（ｂ）及び流動化剤
（ｃ）とを混合した形態で使用することも可能である。

【００２５】助バインダー（ｂ）としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリスチレン、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体、酢酸セルロース、ポリブチ
ルメタクリレート、ポリ（メタ）アクリル酸（エステ
ル）、ポリ（メタ）アクリル酸（塩）等の（メタ）アク
リル系（共）重合体、ポリビニルアルコール、カルボキ
シメチルセルロース、グルコース、メチルセルロース、
でんぷん、デキストリン、糖蜜、ゼラチン、パルプ廃
液、ペプトン、ポリビニルエーテル、エチルセルロー
ス、アセチルセルロース、ワックス、流動パラフィン、
重油、機械油、フェノール樹脂、エチルシリケート、ポ
リアセタール、ナイロン系樹脂等を挙げることができ、
これらの一種または二種以上を使用することができる。

【００２６】流動化剤（ｃ）としては、パラフィンワッ
クス、マイクロクリスタリンワックス、ウレタン化ワッ
クス、及びフィッシャートロプシュワックス等のワック
ス類、ポリエチレングリコール、ステアリン酸等の供給
脂肪酸、ステアリン酸アルミニウム、及びステアリン酸
マグネシウム等の高級脂肪酸の金属塩、ステアリン酸ジ
グリコール等の高級脂肪酸エステル、パン粉、鉱油、ジ
エチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフ
タレート等の脂肪酸ジエステル、脂肪酸モノエステルを
挙げることができ、これらの一種または二種以上を使用
することができる。

【００２７】樹脂バインダー（ａ）、助バインダー
（ｂ）及び流動化剤（ｃ）との混合比率は、樹脂バイン
ダー（ａ）を１０〜５０重量％、助バインダー（ｂ）を
０〜８０重量％及び流動化剤（ｃ）を１０〜９０重量％
とするのが好ましく、樹脂バインダー（ａ）を１０〜４
０重量％、助バインダー（ｂ）を２０〜６０重量％及び
流動化剤（ｃ）を４０〜７０重量％とするのがより好ま
しい。ただし、成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の合計
は１００重量％である。

【００２８】樹脂バインダー（ａ）と助バインダー
（ｂ）の混合方法については、特に制限はなく、従来の
混合方法を使用することができる。例えば、ニーダー等
を用いて、８０〜２００℃で０．５〜３時間混合を行え
ばよい。

【００２９】本発明の粉体成形用組成物は、前記粉体成
形用バインダー（Ｉ）と焼結可能な粉体材料（ＩＩ）と
から構成される。更に詳しくは、樹脂バインダー（ａ）
と助バインダー（ｂ）及び流動化剤（ｃ）からなる粉体
成形用バインダー（Ｉ）と、焼結可能な粉体材料（Ｉ
Ｉ）とから構成される。

【００３０】粉体成形用組成物中のそれぞれの含有量
は、粉体成形用バインダー（Ｉ）を３０〜７０体積％お
よび焼結可能な粉体材料（ＩＩ）を３０〜７０体積％と
するのが好ましい。ただし、成分（Ｉ）および（ＩＩ）
の合計は１００体積％である。

【００３１】本発明の粉体成形用組成物の製造する際の
焼結可能な粉体成形用組成物と粉体成型用バインダーと
の混合方法としては特に制限はなく、一般の混合方法が
使用できる。例えば、ニーダー等を用いて、８０〜２０
０℃で０．５〜３時間混合を行えばよい。また、樹脂バ
インダー（ａ）と助バインダー（ｂ）及び流動化剤
（ｃ）を混合して成形用バインダーとし、これを焼結可
能な粉体材料に混合して使用する方法や、焼結可能な粉
体材料に、樹脂バインダー（ａ）と助バインダー（ｂ）
及び流動化剤（ｃ）を順次混合して使用する方法等が可
能である。

【００３２】本発明の粉体成型用組成物は、前記の如く
して組成物とした後に、更に必要に応じて粉砕を行い、
様々な大きさのペレットとする事も可能である。

【００３３】次に、本発明において、焼結可能な粉体材
料から焼結部材を製造する方法を以下に示す。本発明の
粉体成形用組成物を成形して成形体を得、次いでバイン
ダー成分の脱脂、焼結を行い製品となる。

【００３４】成形の方法としては特に制限はなく一般の
方法が用いられる。例えば、８０〜２００℃で３００〜
１５００ｋｇ／ｃｍ²の条件で行うことができる。

【００３５】脱脂工程では粉体成形用バインダーを除去
する。本発明の樹脂バインダー（ａ）は溶剤或いは水に
よる脱脂も可能であるが、樹脂バインダー（ａ）の優れ
た分解性を利用して、加熱による脱脂を行う方が溶剤回
収や排水処理といった問題も生じないことから好まし
い。すなわち、本発明の好ましい脱脂方法は、脱脂炉に
て常圧、減圧、真空のいずれかの雰囲気中で加熱を行い
本発明の成形用バインダーを除去する。この際の条件は
特に制限はなく、一般の方法が用いられる。例えば、窒
素雰囲気下で室温から５００℃まで３０〜１００℃／時
の昇温速度で行われる。この際、本発明の樹脂バインダ
ー（ａ）がまず溶融、熱分解によって脱脂され、さらに
温度の上昇に伴い助バインダーやその他の有機物が脱脂
される。

【００３６】有機溶剤による脱脂を行う場合に使用する
溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、デカリ
ン、テトラリン等を使用することができる。脱脂は、２
０℃〜８０℃で１０〜３６０分行うのが好ましい。必要
に応じて攪拌を行い脱脂を促進することも可能である。
溶剤による脱脂工程では、本発明の粉体成形用バインダ
ーの７０〜９０％を除去するのが好ましい。次いで、脱
脂炉にて常圧、減圧、真空のいずれかの雰囲気中で加熱
を行うことにより、残りのバインダー及び助バインダ
ー、その他の有機物が脱脂される。

【００３７】脱脂後の成形体は、焼結することにより、
焼結部材を与える。この際の条件は一般の条件が使用で
きる。例えば、真空中あるいは不活性ガス中で１３００
℃で２時間保持といった条件で行われる。

【００３８】

【実施例】以下に、実施例と比較例を用いて本発明を説
明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されない。

【００３９】なお、実施例および比較例に記載した「脱
脂率」は、下記の式より算出した。

【００４０】

【数１】

【００４１】また実施例および比較例に記載した「焼結
体中のカーボン残さ」は、、下記の式より算出した。

【００４２】

【数２】

【００４３】実施例及び比較例において使用した助バイ
ンダー、流動化剤及び焼結可能な粉体の原料は、下記の
ものである。

【００４４】ポリプロピレン：徳山曹達製ＰＮ６７０パラフィンワックス：日本精蝋製ＳＰ０１４５カルナバワックス：キシダ化学製（試薬）ＳＵＳ３１６Ｌ粉末：三菱製鋼製、粒径１０．６μｍ、
タップ密度４．２８ｇ／ｃｍ³ カルボニル鉄粉：ＢＡＳＦ製ＣＡＲＢＯＮＹＬＩＲＯ
ＮＰＯＷＤＥＲＯＭ、粒径４．５μｍ、タップ密度
４．１ｇ／ｃｍ³ 銅粉：三井金属製、粒径２１．２μｍ、タップ密度３．
５ｇ／ｃｍ³ アルミナ粉末：昭和軽金属製ＡＬ−１６０ＳＧタイプ
４、粒径０．５μｍ、タップ密度３．３ｇ／ｃｍ³ ＜合成例１＞攪拌機、冷却器、温度計および窒素導入管
を備えた４つ口フラスコに、和光純薬工業（株）製１，
３−ジオキソラン６０．００ｇを入れ、０℃の氷水浴に
て内部温度を３℃にした。これに、重合開始剤として減
圧下１２０℃で２０時間乾燥することにより得られたリ
ンタングステン酸の５重量％メチルエチルケトン溶液
０．６ｍｌを攪拌下添加した。重合は開始剤投入後直ち
に開始し、約６分で発熱ピーク５５℃を迎えた。氷水浴
を５０℃の温水浴に換えて反応器を保温してポリマーを
１５分間熟成した後、濃度０．１重量％のトリエチルア
ミンの１，３−ジオキソラン溶液５ｍｌを添加して、反
応を停止した。

【００４５】得られた樹脂バインダー（１）のサイズ排
除クロマトグラフィーによって測定したポリスチレン換
算数平均分子量は７万であった。

【００４６】＜合成例２＞使用する重合開始剤の量を
０．３ｍｌとした以外は合成例１と同様にして重合を行
った。重合は開始剤投入後直ちに開始し、約６分で発熱
ピーク４５℃を迎えた。その後の熟成及び開始剤の中和
も合成例１と同様に行った。

【００４７】得られた樹脂バインダー（２）のサイズ排
除クロマトグラフィーによって測定したポリスチレン換
算数平均分子量は２３万であった。

【００４８】得られた樹脂バインダー（２）の熱分解挙
動を、（株）島津製作所製ＤＴＧ−５０Ｈを用いて評価
を行い、代表的なバインダーであるエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体と比較した結果を図１に示した。図１によ
り、樹脂バインダー（２）が、エチレン−酢酸ビニル共
重合体よりも低温から高速で分解し、３４０℃付近でほ
ぼ完全に分解していることは明らかである。

【００４９】＜実施例１＞樹脂バインダー（１）２．１
重量部、ポリプロピレン２．０重量部及びパラフィンワ
ックス５．０重量部を、加圧ニーダー内で１４０℃にて
４０分間加熱・混練することにより、本発明の粉体成型
用バインダー（１）を得た。

【００５０】得られた粉体成型用バインダー（１）９．
１重量部を粒径１０〜２０μｍのＳＵＳ３１６Ｌ粉末１
００重量部に添加し、加圧ニーダーを用いて１４０℃で
４０分間混練し、取り出した後混練物を粉砕することに
より、本発明の粉体成形用組成物（１）を得た。

【００５１】得られた粉体成型用組成物（１）を、成形
温度１５０℃、射出圧力１８００ｋｇ／ｃｍ²で射出成
形し、厚み４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの成形体
（１）を得た。

【００５２】得られた成形体（１）を電気炉に入れ、５
０℃で２時間保持した後、２０℃／時間の昇温速度で３
２０℃まで昇温し、さらに３２０℃で２時間保持するこ
とにより成形体（１）の脱脂を行った。成形体（１）の
脱脂率は９４．２重量％であった。

【００５３】得られた脱脂後の成形体（１）を、５０℃
の電気炉に入れ、空気雰囲気下１００℃／時間の昇温速
度で６００℃まで昇温した。６００℃で２時間保持した
後、２００℃／時間の昇温速度で１３００℃まで昇温
し、さらに１３００℃で２時間保持した後室温まで放冷
することにより、焼結部材（１）を得た。得られた焼結
部材内に残存するカーボン残さは４０ｐｐｍであった。

【００５４】＜実施例２＞樹脂バインダー（２）１．７
重量部、ポリプロピレン２．３重量部及びパラフィンワ
ックス４．８重量部を、加圧ニーダー内で１４０℃にて
４０分間加熱・混練することにより、本発明の粉体成型
用バインダー（２）を得た。

【００５５】得られた粉体成型用バインダー（２）８．
８重量部を粒径１０〜２０μｍのカルボニル鉄粉１００
重量部に添加し、加圧ニーダーを用いて１４０℃で４０
分間混練し、取り出した後混練物を粉砕することによ
り、本発明の粉体成形用組成物（２）を得た。

【００５６】得られた粉体成型用組成物（２）を、成形
温度１５０℃、射出圧力１８００ｋｇ／ｃｍ²で射出成
形し、厚み４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの成形体
（２）を得た。

【００５７】得られた成形体（２）を電気炉に入れ、５
０℃で２時間保持した後、２０℃／時間の昇温速度で３
００℃まで昇温し、さらに３００℃で２時間保持するこ
とにより成形体（２）の脱脂を行った。成形体（２）の
脱脂率は９５．０重量％であった。

【００５８】得られた脱脂後の成形体（２）を、５０℃
の電気炉に入れ、水素雰囲気下、１００℃／時間の昇温
速度で６００℃まで昇温した。その後、２００℃／時間
の昇温速度で１２５０℃まで昇温し、さらに１２５０℃
で２時間保持した後室温まで放冷することにより、焼結
部材（２）を得た。得られた焼結部材内に残存するカー
ボン残さは３５ｐｐｍであった。

【００５９】＜実施例３＞樹脂バインダー（２）１．２
重量部、ポリプロピレン２．０重量部及びパラフィンワ
ックス４．０重量部を、加圧ニーダー内で１４０℃にて
４０分間加熱・混練することにより、本発明の粉体成型
用バインダー（３）を得た。

【００６０】得られた粉体成型用バインダー（３）７．
２重量部を粒径１０〜２０μｍの銅粉末１００重量部に
添加し、加圧ニーダーを用いて１４０℃で４０分間混練
し、取り出した後混練物を粉砕することにより、本発明
の粉体成形用組成物（３）を得た。

【００６１】得られた粉体成型用組成物（３）を、成形
温度１５０℃、射出圧力１８００ｋｇ／ｃｍ²で射出成
形し、厚み４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの成形体
（３）を得た。

【００６２】得られた成形体（３）を電気炉に入れ、５
０℃で２時間保持した後、２０℃／時間の昇温速度で３
２０℃まで昇温し、さらに３２０℃で２時間保持するこ
とにより成形体（３）の脱脂を行った。成形体（３）の
脱脂率は９３．０重量％であった。

【００６３】得られた脱脂後の成形体（３）を、５０℃
の電気炉に入れ、水素雰囲気下１００℃／時間の昇温速
度で５００℃まで昇温した。その後、２００℃／時間の
昇温速度で１１００℃まで昇温し、さらに１１００℃で
２時間保持した後室温まで放冷することにより、焼結部
材（３）を得た。得られた焼結部材内に残存するカーボ
ン残さは５０ｐｐｍであった。

【００６４】＜実施例４＞樹脂バインダー（２）４．０
重量部、ポリプロピレン２．０重量部、パラフィンワッ
クス７．０重量部及びカルナバワックス３．５重量部
を、加圧ニーダー内で１４０℃にて４０分間加熱・混練
することにより、本発明の粉体成型用バインダー（４）
を得た。

【００６５】得られた粉体成型用バインダー（４）１
６．５重量部を平均粒径が０．５μｍのアルミナ粉末１
００重量部に添加し、加圧ニーダーを用いて１４０℃で
４０分間混練し、取り出した後混練物を粉砕することに
より、本発明の粉体成形用組成物（４）を得た。

【００６６】得られた粉体成型用組成物（４）を、成形
温度１５０℃、射出圧力１８００ｋｇ／ｃｍ²で射出成
形し、厚み４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの成形体
（４）を得た。

【００６７】得られた成形体（４）を電気炉に入れ、５
０℃で２時間保持した後、１０℃／時間の昇温速度で４
２０℃まで昇温し、さらに４２０℃で２時間保持するこ
とにより成形体（４）の脱脂を行った。成形体（４）の
脱脂率は９８．５重量％であった。

【００６８】得られた脱脂後の成形体（４）を、５０℃
の電気炉に入れ、空気雰囲気下１５０℃／時間の昇温速
度で１６００℃まで昇温した。さらに、１６００℃で２
時間保持した後室温まで放冷することにより、焼結部材
（４）を得た。得られた焼結部材内にカーボン残さは検
出されなかった。

【００６９】＜比較例１＞粉体成型用バインダーとして
ポリプロピレン４．１重量部及びパラフィンワックス
５．０重量部を、加圧ニーダー内で１４０℃にて４０分
間加熱・混練することにより得られた比較例粉体成型用
バインダー（１）を用いた以外は、実施例１と同様にし
て、金属粉と粉体成型用バインダーとの混練、成形、脱
脂を行い、脱脂後の比較例成形体（１）を得た。比較例
成形体（１）の脱脂率は８９．２重量％であった。

【００７０】得られた脱脂後の比較例成形体（１）を、
さらに実施例１と同様に焼結することにより、比較例焼
結部材（１）を得た。得られた焼結部材内に残存するカ
ーボン残さは１２００ｐｐｍであった。

【００７１】＜比較例２＞粉体成型用バインダーとして
ポリプロピレン４．０重量部及びパラフィンワックス
４．８重量部を、加圧ニーダー内で１４０℃にて４０分
間加熱・混練することにより得られた比較例粉体成型用
バインダー（１）を用いた以外は、実施例２と同様にし
て、金属粉と粉体成型用バインダーとの混練、成形、脱
脂を行い、脱脂後の比較例成形体（２）を得た。比較例
成形体（２）の脱脂率は９０．１重量％であった。

【００７２】得られた脱脂後の比較例成形体（２）を、
さらに実施例２と同様に焼結することにより、比較例焼
結部材（２）を得た。得られた焼結部材内に残存するカ
ーボン残さは８５０ｐｐｍであった。

【００７３】＜比較例３＞粉体成型用バインダーとして
ポリプロピレン３．２重量部及びパラフィンワックス
４．０重量部を、加圧ニーダー内で１４０℃にて４０分
間加熱・混練することにより得られた比較例粉体成型用
バインダー（３）を用いた以外は、実施例１と同様にし
て、金属粉と粉体成型用バインダーとの混練、成形、脱
脂を行い、脱脂後の比較例成形体（３）を得た。比較例
成形体（３）の脱脂率は８６．５重量％であった。

【００７４】得られた脱脂後の比較例成形体（３）を、
さらに実施例１と同様に焼結することにより、比較例焼
結部材（３）を得た。得られた焼結部材内に残存するカ
ーボン残さは７００ｐｐｍであった。

【００７５】＜比較例４＞粉体成型用バインダーとして
ポリプロピレン６．０重量部、パラフィンワックス７．
０重量部及びカルナバワックス３．５重量部を、加圧ニ
ーダー内で１４０℃にて４０分間加熱・混練することに
より得られた比較例粉体成型用バインダー（４）を用い
た以外は、実施例１と同様にして、金属粉と粉体成型用
バインダーとの混練、成形、脱脂を行い、脱脂後の比較
例成形体（４）を得た。比較例成形体（４）の脱脂率は
８９．４重量％であった。

【００７６】得られた脱脂後の比較例成形体（４）を、
さらに実施例１と同様に焼結することにより、比較例焼
結部材（４）を得た。得られた焼結部材内にカーボン残
さは検出されなかった。

【００７７】

【表１】

【００７８】表１は、本発明の実施例及び比較例の結
果、さらに脱脂工程終了後の成形体及び焼結工程終了後
の焼結部材の内部の状態を目視にて評価した結果をまと
めたものである。表１の結果より、本発明の構成要素で
ある樹脂バインダー（ａ）が優れた分解性を有してお
り、樹脂バインダー（ａ）を使用することによって、脱
脂を高速かつ円滑に行うことが可能となり、しかも焼結
後のカーボン残さの低減に効果があることは明らかであ
る。

【００７９】

【発明の効果】本発明の粉体成形用バインダーは柔軟か
つ強靱であり、本発明の粉体成型用バインダーを使用す
ることで焼結可能な粉体材料の成形を成形性良く行うこ
とができる。さらに、本発明の最も重要な要素である樹
脂バインダー（ａ）は、従来用いられてきたパラフィン
ワックスよりも高い分解性有しており、成形後の脱脂工
程においては、極めて速やかに脱脂を行うことができ
る。更に、樹脂バインダー（ａ）は焼結後のカーボン残
さがほとんど皆無であることから、チタンやタングステ
ン、磁性材料や炭素鋼といったカーボン残さの制御を非
常に厳密に行う必要のある素材の焼結部材の製造に特に
好ましく用いられる。

【００８０】更に、本発明の粉体成型用バインダーの効
果を以下に箇条書きにまとめると、（１）金属、セラミックス、サーメットに対する親和性
が良好であるため混練時にバインダー成分が粉体材料に
均一に浸透する（２）滑性に優れているため成形時の流動性が非常に良
好である。

【００８１】（３）粘度、分子量のバランスが良好であ
るため成形時にはジェッティング等の問題が生じない。

【００８２】以上の特徴により、薄肉形状や、偏肉形状
はもちろんのこと、著しく複雑な形状の焼結部材を量産
性良く製造することができる。

【００８３】また本発明の成形用組成物を用いると、脱
脂工程において溶媒や水を使用する必要が無く、しかも
割れ・膨れ等の欠陥のない成形体を得ることができ、さ
らに短時間で脱脂の完了を可能にする。また、長期の成
形体の保管においても油の滲み出し等のない、安定な成
形体を得られる。

【００８４】また本発明の焼結部材の製造方法を用いる
と、脱脂工程において溶媒や水を使用する必要が無く、
しかも割れ・膨れ等の欠陥のない成形体を得ることがで
き、さらに短時間で脱脂の完了を可能にする。また薄肉
形状や、偏肉形状はもちろんのこと、著しく複雑な形状
の焼結部材を量産性良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、樹脂バインダー（２）と代表的なバイ
ンダーであるエチレン−酢酸ビニル共重合体の熱分解挙
動を比較した温度−重量減少曲線であり、縦軸が重量減
少率（％）、横軸が温度（℃）を表す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式（ｉ） −（−ＣＨ₂−Ｏ−ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｏ−）_n− ・・・（ｉ）（式中、ｎは１以上の整数を表わす。）で示される構造
単位を６０重量％以上含有する樹脂バインダー（ａ）１
０〜５０重量％、助バインダー（ｂ）０〜８０重量％及
び流動化剤（ｃ）１０〜９０重量％（ただし成分
（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の合計は１００重量％であ
る。）からなる粉体成形用バインダー。
【請求項２】前記樹脂バインダー（ａ）の数平均分子
量が５００〜５０万である請求項１に記載の粉体成形用
バインダー。
【請求項３】前記助バインダー（ｂ）が、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重
合体、ポリアセタール、ポリスチレンおよびポリ（メ
タ）アクリル酸エステルからなる群より選ばれる１種又
は２種以上である請求項１に記載の粉体成形用バインダ
ー。
【請求項４】前記流動化剤（ｃ）が、パラフィンワッ
クス、ポリエチレングリコール、ジオクチルフタレート
およびジブチルフタレートからなる群より選ばれる１種
又は２種以上である請求項１に記載の粉体成形用バイン
ダー。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の粉体成
形用バインダー（Ｉ）３０〜７０体積％、及び焼結可能
な粉体（ＩＩ）３０〜７０体積％（ただし成分（Ｉ）お
よび（ＩＩ）の合計は１００体積％である。）からなる
ことを特徴とする粉体成形用組成物。
【請求項６】前記焼結可能な粉体が、金属、セラミッ
クスおよびサーメットからなる群より選ばれる１種又は
２種以上である請求項５記載の粉体成形用組成物。
【請求項７】請求項５に記載の粉体成形用組成物から
焼結部材を製造する方法であって、下記（Ａ）、（Ｂ）
および（Ｃ）の工程からなる焼結部材の製造法。（Ａ）粉体成形用組成物を成形して成形体を得る工程（Ｂ）該成形体よりバインダー成分を除去する脱脂工程（Ｃ）更に加熱して該成形体を焼結する工程