JP4169252B2

JP4169252B2 - Manufacturing method of injection molded body, manufacturing method of sintered body, and injection molded body

Info

Publication number: JP4169252B2
Application number: JP2002078839A
Authority: JP
Inventors: 裕樹別所; 剛渡邊; 善隆田渕
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP2003276046A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲル生成物質を利用した射出成形体の製造方法、焼結体の製造方法、射出成形体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックス分野や金属冶金分野において、セラミック粉末や金属粉末などの成形用粉末を成形し、複雑な形状の成形体を得る方法としては以下のものがある。
【０００３】
（１）ワックス、樹脂バインダーを用いた射出成形法
成形用粉末とワックスや樹脂バインダーとを、樹脂バインダーの溶解温度以上に加熱、軟化し、均一混練後、バインダーの融点以下の温度に冷却し、凝固させることによって、成形用材料を製造する。得られた成形用材料は、室温では手で変形させられないほど硬いため、再度バインダーの軟化温度まで加熱し、押出機に投入し、押出物を切断し、ペレット化する。あるいは、硬い成形用材料をそのまま破砕し、ペレット化することもできる。このペレットを射出成形機に投入し、加熱軟化させ、成形する。
【０００４】
（２）寒天を用いた水系射出成形法
この方法は、例えば特許第２６０４５９２号公報や特許第３１０５２５５号公報に記載されている。
（方法２ａ）
成形用粉末と溶剤（例えば水）とを混合し、得られた混合物にゲル生成物質（例えば寒天）粉末を添加し、ゲル生成物質の溶解温度以上（通常９０℃以上）に加熱してゾルを生成させる。次いで、ゾルをゲル化点以下の温度に冷却することによって、ゲル化させる。得られたゲルは、手で変形させられる程度に柔らかい。この材料系では、水と寒天とによって形成されるゾルが、成形用粉末のバインダーとしての役割を果たす。次いで、ゲルを粉砕し、ペレット状の成形用材料を得る。この成形用材料における水分含有量を、乾燥または加湿により調整し、水分を規定量残した状態の成形用材料を得る。この残存水分量により、成形体、焼成体の収縮率を制御できる。所定水分含有量を有する成形用材料を射出成形機に投入し、加熱、軟化させて成形する。
【０００５】
（方法２ｂ）
また、成形用粉末、水およびゲル生成物質の混合物を加熱してゾルを生成させた後、ゾルを加熱しながら射出成形機に投入し、射出成形する方法も知られている。
【０００６】
例えば、海草からの抽出物質である寒天は、水の存在下、９０〜１００℃でゾル状の粘性流体となり、３５〜４０℃でゲル化して弾性体となる。このような性質を持つ寒天粉末を成形用粉末と混合し、水を加えて粘土状の可塑性を有する状態になるまで混練する。その混練物を例えば射出成形機に投入し、８０℃以上で加熱すると寒天はゾル化し、流動性を増して、従来のワックスバインダー材料より低圧で均一に射出成形可能になる。この方法では、低圧で型内に注入し、成形できるので、複雑形状の型の転写性が良く、成形機内の摩耗も少ない。ゲル化した寒天は、常温の通風下でも非常に離水しやすいため、容易に乾燥し、成形した形状をかなりの強度で保持することができる。成形体を乾燥した後は、脱脂工程を経ることなく直ちに焼結工程へ移行することができる。ここで、成形体中に含有される寒天は、４００℃以上で消失し、従来のワックス、樹脂等のバインダーの場合のように有害ガスを発生することはない。
【０００７】
一般に、寒天をバインダーとする水系射出成形法の場合は、８０℃〜１００℃のできるだけ高い温度でせん断力を与えつつ寒天バインダーを溶解させ、流動性を高めた溶融材料を３５℃以下の金型内に射出し、成形体を得る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、例えば寒天をバインダーとして水系射出成形法によって複雑形状の焼結体の製造を試みていた。この過程において、外観上まったく問題の無い焼結体であっても、曲げ強度を向上させる上で限界が見られた。そして、材料となる粉末の粒径などについて工夫を凝らしてみても、ある程度以上の曲げ強度を有する焼結体を得ることが難しいことがわかった。
【０００９】
本発明の課題は、ゲル生成物質を利用した射出成形法によって射出成形体およびその焼結体を得るのに際して、焼結体の強度を向上させることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、成形用粉末、ゲル生成物質および溶剤を含む混合物からなる射出成形用原料を溶融状態で射出成形することによって射出成形体を製造するのに際して、射出成形体中の未溶融部分の比率を０．２％以下とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記方法によって得られたことを特徴とする、射出成形体に係るものである。
【００１２】
また、本発明は、成形用粉末、ゲル生成物質および溶剤を含む混合物からなる射出成形用原料を溶融状態で射出成形することによって射出成形体を得、この際前記射出成形体中の未溶融部分の比率を０．２％以下とする射出成形工程：および
この射出成形体を焼結させて焼結体を得る焼結工程
を有することを特徴とする、焼結体の製造方法に係るものである。
【００１３】
本発明の前記方法によって焼結体が得られる。
【００１４】
本発明者は、ゲル生成物質を利用した射出成形体の焼結体の強度について種々検討していたが、この過程において、射出成形体中の未溶融部分の量が、ごくわずかであっても、最終的な焼結体の強度に著しく影響することを見いだし、本発明に到達した。
【００１５】
例えば、寒天をバインダーに用いたセラミック射出成形品では、射出成形後の成形体の内部に未溶融に起因する欠陥が含まれていることがわかった。そして、射出成形体中の未溶融部分を全体の０．２％以下に抑制することによって、焼結体の４点曲げ強度は例えば４４０MPa にまで上昇することが判明した。これに対して、ごく少量の未溶融部分であっても射出成形体中に残留していると、成形体を乾燥、脱脂、焼結した後の試料においては、３３０〜４００MPa 程度の強度となることがわかった。
【００１６】
このように、ごく少量の未溶融部分が射出成形体中に残留していた場合に、焼結体の強度に顕著に影響することは知られていない。射出成形体中に未溶融部分が残留していても、得られた焼結体の密度には特に影響はなく、構造的欠陥も特に見いだされないのにもかかわらず、焼結体の強度が大きく変化することは、既存の知見では予見困難であり、詳細な機構も不明である。
【００１７】
射出成形体中における未溶融部分の生成機構について更に説明する。
【００１８】
熱可塑性プラスチックの射出成形の場合には、ある温度に達すれば、射出成形用原料の全体が完全に溶融する。このため、成形体内に未溶融部分を残留させるということは困難である。このため、射出成形体内における未溶融部分の作用については検討されてこなかった。
【００１９】
これに対して、ゲル生成物質を利用した射出成形方法には、以下の特徴がある。寒天バインダーを例にとって述べる。図１は、寒天の温度による粘度のヒステリシスを示す。
【００２０】
図１に示すように、ゲルの状態から温度を上昇させると、粘度の低下は緩やかであり、成形可能な粘度とするためには溶融温度にまで加熱しなければならない。つまり、室温でゲル状のものは、８０℃以上の溶融温度までゲル状態を維持し、この溶融温度に達した時点で溶解する。
【００２１】
一方、いったん寒天バインダーが十分に溶融した後は、温度を低下させても粘度の上昇は抑制されている。例えば１００℃程度のゾル状溶解物は、温度降下時には４０℃までゲル化せず、その温度以下でやっとゲル化する。そして、通常は４０℃近辺のゲル化点までは、低い粘度（流動性）を維持している。つまり、寒天バインダーの場合、４０℃から８０℃の間では、同じ温度であっても、ゾルとゲルの２つの状態が存在しうる。本射出成形用原料はこのような性状を有するために、射出成形機内において未溶融部分が残留しやすいものと考えられる。
【００２２】
本発明の成形体について更に述べる。射出成形時には、成形用粉末、ゲル生成物質および溶剤を含む混合物からなる射出成形用原料を射出成形機内に投入する。この混合物は固形であり、典型的には粉末である。この混合物には、成形機内で熱および剪断力が加わり、これによって溶融し、型内へと流し込まれる。
【００２３】
溶融部分とは、成形機内で液状となった後に型の冷却時に固形化した領域のことを言う。成形機内で原料の一部が溶融されずに残ると、この原料は、未溶融のままで溶融物の中を流れ、成形体内に残留する。従って、本発明における未溶融部分とは、成形機内でいったん溶融することなく、高粘度のままで成形体内に残留した部分を言う。
【００２４】
成形体内における未溶融部分の割合は、以下のようにして確認できる。
（１）成形用粉末、ゲル生成物質および溶剤を含む混合物からなる射出成形用原料を準備する。この原料は固形である。
【００２５】
（２）前記混合物に着色剤の粉末を混合する。この段階では、混合物には着色剤の色素が浸透しておらず、着色剤によって着色されていない。この定量目的としてサフラニンを使用する。これは日本化学工業製の商品名「サフラニンＧＫコング」と呼ばれる赤色着色剤である。
また、混合物１００重量部に対して、サフラニン粉末を１．０重量部添加するものとする。これをビニール袋、ポリ容器等の中で、５分以上十分揺動混合する。
【００２６】
（３）前記混合物とサフラニン粉末とを混合状態で射出成形機内に投入し、射出成形を行う。得られた成形体の任意の断面を切断し、切断面を映像化する。この切断面は、例えば図２に示す２１のような形態を有する。この際、混合物が溶融すると、混合物中にサフラニン色素が浸透するので、溶融部分２２は着色される。一方、未溶融部分２３にはサフラニン色素は浸透せず、従って着色されない。そこで、切断面２１を画像処理し、着色部（溶融部分）２２とそれ以外の部分２３とを２値化する。そして、切断面２１の全面積に対する非着色部分２３の面積の比率を算出する。この比率を、射出成形体中の未溶融部分の比率とする。ここで、切断面の面積は、８ｃｍ^２以上とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
成形体中の未溶融部分を０．２％以下とするための方法は、特に限定されない。しかし、以下の方法を例示できる。
【００２８】
（Ａ）射出成形機内において、射出成形用原料を計量する際の背圧を２．１ｋｇ／ｃｍ^２以上とする。
【００２９】
最初に、図３〜図７を参照しつつ、典型的な射出成形プロセスについて述べる。図３に示すように、射出成形用原料を成形機１のシリンダ６内に入れ、型締めを行う。２は成形型であり、３はノズル部であり、４は逆流ストッパーであり、５はヒーターであり、７はスクリューであり、８は供給装置であり、９は油圧モーターであり、１０は射出シリンダである。
【００３０】
次いで、図４に示すように、矢印Ａのようにスクリュー７を前進させ、シリンダ６内の射出成形用原料をノズル部３から型２内に射出する。この際の圧力が射出圧である。次いで、図５に示すように、射出圧を一定に保持する（保圧）。
【００３１】
次いで、材料が型２内で冷却される間に、図６に示すように、供給装置８から、次に射出する射出成形用原料を供給し、可塑化、計量する。この際には、スクリュー７が回転しつつ原料を射出成形機先端の計量部１２に送り、計量部１２に一定量の原料を溜める。その時、原料の充填圧力により、射出スクリュー７が後退する（矢印Ｂ）。この射出スクリュー７が後退するのに抗する力（矢印Ｃ方向）を「背圧」と呼ぶ。次いで、図７に矢印Ｄで示すように、型２を分離し、成形体を離型する。
【００３２】
従来は、寒天をバインダーに用いたセラミックス水系射出成形品の射出成形条件として、材料温度（Tm）を７５℃〜８５℃に加温し、射出スクリューに加わる背圧（Pi）は０〜２．１ｋｇ／ｃｍ^２（０〜３０psi ）の範囲内にセットして成形していた。射出成形サイクルの中で、背圧が高くなると、原料を計量部１２に送り込むのに必要な力が大きくなり、計量時間が長くなり、スクリューの摩耗が多くなるためである。
【００３３】
しかし、射出成形条件として、射出スクリューに加わる背圧（Pi）を２．１ｋｇ／ｃｍ^２（３０psi ）以上にセットすることによって、射出成形用原料の溶融が促進され、未溶融部分が著しく減少する。この観点からは、背圧を５．０ｋｇ／ｃｍ^２以上とすることが更に好ましい。
【００３４】
背圧の上限は特にないが、スクリューの磨耗を抑制する、また計量時間を短縮するという観点からは、５０ｋｇ／ｃｍ^２以下が好ましい。
【００３５】
また、背圧を上げることによるデメリットの改良案としては、以下を例示できる。
（１）スクリューを耐食耐摩耗材料又はコーティングをすることで摩耗を抑える。
（２）ホッパーフィーダーを使用し、材料を強制的に供給しつつ、スクリュー回転数を上げて、計量時間を短縮する。
【００３６】
（Ｂ）原料を強制的にホッパーに供給するホッパーフィーダーを使用する。図８に模式的に示すように、ホッパーフィーダー８は、原料を射出スクリューに強制的、定量的に噛み込ませるために、ねじ込みスクリュー１２と、ブリッジを破壊する破砕手段１３、例えばアジテータを有する。８ａはホッパー内空間であり、８ｂはノズル口である。
【００３７】
従来、射出成形用原料の自重によりホッパー内から射出スクリュー内へ材料を供給していた。しかし、ゲル生成物質を使用した場合には、プラスチックの場合と異なり、原料の粘着性が高く、材料同士でブリッジを組んでしまい、詰まってしまう。また詰まらないまでも、均一な供給が難しかった。これに対して、ホッパーフィーダーを使用した場合には、ねじ込みスクリュー１２の回転数を増加させることによって、原料を計量部１２に送る力を与え、計量の難しさを低減し、より原料の溶解性を上げることができる。特に、前述したように、背圧を高くした場合には、計量が難しくなるという問題が発生しやすい。しかし、ねじ込みスクリューの回転数を大きくすることで、背圧が高くなった場合にも十分に高圧で原料を射出成形機内に供給することができ、計量の難しさを低減できる。破砕手段１３によって原料のブリッジを破砕することによって、ねじ込みスクリューに均一に材料を噛み込ませることができるので、背圧上昇による計量困難という問題点が一層抑制される。
【００３８】
上記の観点からは、ねじ込みスクリュー１２の回転数は、５ｒｐｍ以上とすることが好ましく、１０ｒｐｍ以上とすることが更に好ましい。但し、ねじ込みスクリューは射出スクリューの材料を前に送り出す量と同等、ないしは、それ以下の供給量にする必要がある。射出スクリューが前へ材料を送る速度より早く供給することはできない。
【００３９】
（Ｃ）溶剤の全部または一部として水を使用した場合には、射出成形機内での原料の温度を７５℃以上とする。これは、８５℃以上が更に好ましい。９５℃以上では、水の蒸発がおこり始めるので、９５℃以下が好ましい。７５℃−８５℃でも、上記の条件の組み合わせで完全溶融可能である。この原料温度は、射出成形機のノズル部先端において測定する。
【００４０】
（Ｄ）射出スクリューの回転数を早くし、大きなせん断力を与える。
【００４１】
この観点からは、射出スクリューの回転数を１００ｒｐｍ以上とすることが好ましい。

【００４２】
２５０ｒｐｍ以上が更に好ましい。
【００４３】
（Ｅ）混合性の高いスクリュー形状の射出スクリューを採用する。例えば、スクリューの長さ（Ｌ）を長くする。一般的には、直径（Ｄ）との比である（Ｌ／Ｄ）を大きくすると、混合性能は高くなる。こうした観点からは、Ｌ／Ｄを２０以上とすることが好ましい。また、スクリューのミキシング部に種々の形状の凹凸や溝形状およびピン形状を付けた「ダルメージ型」と言われる混合性を重視したスクリューを使用する。
【００４４】
（Ａ）−（Ｅ）の方法は、２つあるいは３種類以上を組み合わせることが一層好ましい。なお、成形用粉末の平均粒径を１μｍ以下とすることが好ましい。
【００４５】
成形用粉末は、加熱によって焼結し、焼結体を生成するような成形用粉末であれば特に制限はない。また、成形用粉末は、溶剤への溶解や溶剤との反応を生じないような粉末であることが好ましい。本成形用粉末は、焼結を目的とする無機物粉末であることが特に好ましい。
【００４６】
無機物粉末は、典型的には、セラミック粉末、金属粉末、セラミックス−金属複合材料の粉末、およびこれらの混合粉末である。セラミックスとしては、例えばアルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、マグネシア、フェライト、コージェライト、イットリア等の希土類元素の酸化物等の酸化物系セラミックス；チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛、希土類元素のマンガナイト、希土類元素のクロマイト等の複合酸化物；窒化アルミニウム、窒化珪素、サイアロン等の窒化物系セラミックス；炭化珪素、炭化ホウ素、炭化タングステン等の炭化物系セラミックスを例示できる。また、金属としては、鉄、ステンレス、カルボニル鉄等の鉄系金属、チタン、銅、アルミニウム等の非鉄金属または非鉄金属の合金を例示できる。また、無機物粉末としては、グラファイト、ガラス、カーボンも例示できる。また、樹脂粉末であってもよい。
【００４７】
ゲル生成物質は、溶解温度以上に加熱することで流動性のゾルを生成し、次いでこのゾルをゲル化点以下の温度に冷却することでゲルを生成する物質である。ゲル生成物質は、特許第２６０４５９２号公報に記載されているように、０〜２２℃の間のゲル強度が少なくとも５００ｇ／ｃｍ^２であるようなものが好ましい。好適な実施形態においては、ゲル生成物質が、可逆的に、溶解温度以上でゾルを生成し、ゲル化点以下の温度でゲルを生成する物質である。
【００４８】
特に好ましくは、ゲル生成物質が、天然または合成のハイドロコロイドである。ハイドロコロイドとしては多糖類である寒天、カラギーナン、ファーセレラン、アルギン酸およびその誘導体、アゾドバクタービネランジーガム、ジェランガム（脱アシル型やネーティブ型）、ペクチン、カードラン、澱粉およびその誘導体、サイリュームシードガム、蛋白質であるゼラチン、キチン、キトサンおよび改質乳清タンパクなどを例示できる。さらに相乗効果によりゲル性を補強するローカストビーンガム、タラビーンガム、カシアガム、グアーガム、フェヌクリークガム、コンニャクマンナン（精製されたグルコマンナンも含む）、キサンタンガム、タマリンドガム、ローカスト、アラビアガム、アラビノガラクタン、結晶セルロース、繊維素グルコール酸ナトリウム、メチルセルロース、ガッティガム、アーモンドガム、ウェランガム、トラガントガム、プルラン、大豆多糖類などを少なくとも１つ以上加えたゲル生成物質を例示できる。
【００４９】
特に好適な実施形態においては、ガラクトースを基本骨格とする多糖類を使用する。好ましくは多糖類が寒天質ゲル生成物質である。寒天質ゲル生成物質とは、寒天質のすべてのゲル生成物質を含み、高純度のアガロースだけでなく、アガロペクチン成分を多く含む純度の低い寒天も含んでおり、また改質寒天も含む。純粋な寒天はアガロースと呼ばれており、１、３位で結合したβ−Ｄ−ガラクトピラノースと、１、４位で結合した３、６−アンヒドロ−Ｌ−ガラクトピラノースを繰り返し単位とする中性多糖類である。また、寒天質ゲル生成物質には、アガロースの誘導体も含まれていて良い。アガロースが部分的に硫酸エステル、メトキシル、ピルビン酸などを含んでいる場合にはアガロペクチンと呼ばれている。一般的な寒天は、アガロースとアガロペクチンとの混合物である。
【００５０】
寒天質ゲル生成物質中に、アガロースとアガロース誘導体（典型的にはアガロペクチン）とが含有されている場合には、アガロースとアガロース誘導体との比率は、目的とする用途によって異なる。アガロース誘導体中には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、硫酸分などの灰分が含まれている。このため、ファインセラミックスなどのように、不純物を嫌う用途においては、アガロース誘導体の量が少ないことが好ましい。具体的には、灰分２重量％以下が好ましく、灰分１重量％以下の高純度のアガロースが特に好ましい。
【００５１】
溶剤は、ゲル生成物質粉末を溶解し、加熱時にゾルを生成し、温度降下時にゲルを生成するようなゲル生成物質用の溶剤である。溶剤としては、水が特に好ましいが、アルコール類等の親水性有機化合物溶媒であってもよく、また水と親水性有機化合物溶媒との混合物であってもよい。親水性有機化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、および塩素または臭素原子によって置換されたアルコール類が好ましい。
【００５２】
混合段階においては、例えばミキサー、特にプラネタリーミキサーを使用できる。この際、ミキサーにチョッパーを設けることによって、混合物に剪断応力を加えることができる。
【００５３】
混合物を成形して成形用材料を得る段階では、成形用材料をペレタイゼーションし、ペレットを得ることができる。また、他の成形法、例えば鋳込み成形法、押し出し成形法を利用して混合物の成形体を得、この成形体を切断、造粒することもできる。ただし、ここで言う切断とは、混合物の成形体を細かくするような工程を言い、解砕、粉砕、造粒を含む概念である。
【００５４】
射出成形型は、射出成形用原料の硬化を促進するために低温である必要がある。具体的には、型の温度は３５℃以下が好ましい。また、射出成形型の温度の下限は特になく、２０℃以下であっても問題ない。
【００５５】
【実施例】
（実施例１）
寒天をバインダーとした水系射出成形法により、アルミナセラミックス焼結体を製造した。具体的には、易焼結性低ソーダアルミナ（住友化学工業株式会社製「ＡＥＳ−１１」、純度９９．５％、ＢＥＴ比表面積７ｍ^２／ｇ、平均粒子径０．５μｍ）６０００ｇを用いた。
【００５６】
分散剤（ポリアクリル酸アンモニウム共重合体「東亞合成株式会社製「Ａ−６１１４」分子量１００００ＭＷ、ｐＨ７〜９、３９〜４１％溶液）をアルミナ粉末に対して０．９％加え、水分量が２５％となるようにイオン交換水を加えた。そのスラリーを十分混合した後、モノマロン玉石を粉砕メディアとしてポットミル粉砕を６時間行ってスラリーを得た。スラリーをプラネタリーミキサーの混合槽に入れ、低速５ｒｐｍでブレードを回転し、攪拌した。混合槽の上部開口部より、粉末寒天（伊那食品工業株式会社製、即溶性寒天「ＸＧ８９」ゲル強度８４０ｇ／ｃｍ^２）をアルミナ粉末に対して３．５％の割合で秤量し、寒天粉末を段階的に投入した。全量投入後、チョッパーを３０００ｒｐｍで回転させ、寒天の溶解、分散を図るため、その状態を１０分保持した。その後、混合槽を９５℃まで加熱した。９５℃に達した時点で、ブレードを４５ｒｐｍの高速回転で攪拌することを２５分間継続し、均一混合を図った。その後、冷却し、温度５０℃まで冷却された時点で混合槽から混合済材料を取出した。混合済材料は水分２５％で柔らかい状態である。これを適度の硬さまで自然乾燥し、チーズシュレッダーを用いて２０×５×２ｍｍ程度に切断し、１．６ｍｍから３ｍｍの粒径に分級し、ペレット材料を得た。これを、回転乾燥機を用い、材料を回転、流動させながら、通風により乾燥させ、目的の必要水分１７％の射出成形用原料を得た。
【００５７】
赤色サフラニン粉を射出成形用原料に対して１ｗｔ％添加して、事前にビニール袋内で５分間十分混合した。次いで、図３〜図７に示す射出成形サイクルによって、原料を射出成形した。
【００５８】
図３に示すように、型締め３０トンの電動射出成形機１にホッパーフィーダー８を通して供給した。ホッパーフィーダー８におけるねじ込みスクリューの回転数を１２ｒｐｍに設定し、供給した。この射出成形機の射出スクリュー７は一般的な形状であり、スクリュー部の長さＬは４４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２２である。射出成形機の設定条件として、溶融部から先端ノズル部まで８２℃に設定し、射出スクリュー背圧は４０ｋｇ／ｃｍ^２に設定した。この時の材料温度をノズル先端部で確認したところ、７７℃であった。金型の成形空間は、６０ｍｍ×６０ｍｍ×ｔ５の角板形状を有する。得られた射出成形体を５等分に切断し、断面を観察したところ、未溶融部はほとんど見られず、１０個の成形体の未溶融部の平均割合は０．２％であった。
【００５９】
得られた成形体は、成形直後は柔らかい状態であるが、しばらく放置しておくと乾燥し、保形力が高くなる。このまま、１日自然乾燥し、その後１３０℃×１０時間で絶乾状態に乾燥させた。この成形体を室温にて一昼夜自然乾燥した後、１３０℃の乾燥機中で残留水分を除去し、昇温速度３００℃／時間、最高温度で１６００℃、１６００℃での保持時間２時間の条件で焼成した。冷却は、自然放冷で行った。得られた焼結体から４×３×Ｌ４０のテストピースを１０本切り出し、４点曲げ試験を実施し、４点曲げ強度を測定したところ、その平均値は４４５ＭＰａであった。
【００６０】
また、上記と同様にして、表１に示す各例の焼結体を製造し、それぞれ４点曲げ強度を測定し、結果を表１に示した。
【００６１】
ただし、実施例１−４および比較例１−５においては、粉体Ａとして、易焼結性低ソーダアルミナ（住友化学工業株式会社製「ＡＥＳ−１１」、純度９９．５％、ＢＥＴ比表面積７ｍ^２／ｇ、平均粒子径０．５μｍ）を使用した。比較例６においては、アルミナ（純度９８％、ＢＥＴ比表面積１９ｍ^２／ｇ、平均粒子径１．７μｍ）を使用した。また、原料温度、射出背圧、ホッパーフィーダーにおけるスクリューの回転数を、表１に示すように変更した。そして、成形体における未溶融部分の割合と焼結体の４点曲げ強度とを測定した。
【００６２】
【表１】

【００６３】
この結果からわかるように、未溶融部分の割合を０．２％以下とすることによって、焼結体の４点曲げ強度が著しく向上した。
【００６４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ゲル生成物質を利用した射出成形法によって射出成形体およびその焼結体を得るのに際して、焼結体の強度を向上させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】寒天の温度による粘度のヒステリシスを示す。
【図２】成形体の溶融部分と未溶融部分とを示す模式図である。
【図３】型締め工程における射出成形機を示す模式図である。
【図４】射出工程における射出成形機を示す模式図である。
【図５】保圧工程における射出成形機を示す模式図である。
【図６】可塑化および計量工程における射出成形機を示す模式図である。
【図７】離型工程における射出成形機を示す模式図である。
【図８】ホッパーフィーダー８の内部を示す模式図である。
【符号の説明】
１射出成形機２成形型３ノズル部
５ヒーター６シリンダ７射出スクリュー８
フィーダー９油圧モーター１０射出シリンダ１２ねじ込みスクリュー１３破砕手段２１射出成形体
２２溶融部分２３未溶融部分Ａ射出時のスクリューの動作
Ｂ計量時のスクリューの動作Ｃ背圧の印加方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an injection molded body manufacturing method, a sintered body manufacturing method, and an injection molded body using a gel-forming substance.
[0002]
[Prior art]
In the ceramics field and metallurgy field, there are the following methods for obtaining a compact having a complicated shape by molding a molding powder such as ceramic powder or metal powder.
[0003]
(1) Injection molding method using wax and resin binder
The molding powder and the wax or resin binder are heated and softened to a temperature higher than the melting temperature of the resin binder, uniformly kneaded, cooled to a temperature not higher than the melting point of the binder, and solidified to produce a molding material. Since the obtained molding material is so hard that it cannot be deformed by hand at room temperature, it is heated again to the softening temperature of the binder, put into an extruder, and the extrudate is cut and pelletized. Alternatively, the hard molding material can be crushed as it is and pelletized. This pellet is put into an injection molding machine, softened by heating, and molded.
[0004]
  (2) Water-based injection molding method using agar
  This method is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2604592 and Japanese Patent No. 31052.5No. 5 publication.
  (Method 2a)
  Mix molding powder and solvent (for example, water), add gel-forming substance (for example, agar) powder to the resulting mixture, and heat the sol above the melting temperature of gel-forming substance (usually 90 ° C or higher). Generate. The sol is then gelled by cooling to a temperature below the gel point. The resulting gel is soft enough to be deformed by hand. In this material system, the sol formed by water and agar serves as a binder for the molding powder. Next, the gel is pulverized to obtain a pellet-shaped molding material. The moisture content in this molding material is adjusted by drying or humidification to obtain a molding material in a state where a specified amount of moisture remains. The shrinkage rate of the molded body and the fired body can be controlled by the residual water content. A molding material having a predetermined moisture content is put into an injection molding machine, and heated and softened for molding.
[0005]
(Method 2b)
Also known is a method of heating a mixture of molding powder, water and a gel-forming substance to form a sol, and then charging the sol into an injection molding machine while heating to perform injection molding.
[0006]
For example, agar, which is an extract from seaweed, becomes a sol-like viscous fluid at 90 to 100 ° C. in the presence of water, and gels at 35 to 40 ° C. to become an elastic body. Agar powder having such properties is mixed with molding powder, and kneaded until water is added and clay-like plasticity is obtained. When the kneaded material is put into, for example, an injection molding machine and heated at 80 ° C. or higher, the agar becomes sol and the fluidity is increased, so that injection molding can be performed uniformly at a lower pressure than conventional wax binder materials. In this method, since the mold can be injected into the mold at a low pressure and molded, the transferability of the complex-shaped mold is good and the wear in the molding machine is small. Gelled agar is very easy to release water even under normal temperature ventilation, so it can be easily dried and the molded shape can be maintained with considerable strength. After drying the molded body, it is possible to immediately proceed to the sintering process without going through the degreasing process. Here, the agar contained in the molded body disappears at 400 ° C. or higher, and no harmful gas is generated as in the case of conventional binders such as wax and resin.
[0007]
In general, in the case of the water-based injection molding method using agar as a binder, a molten material in which the agar binder is dissolved while applying shearing force at a temperature as high as 80 ° C. to 100 ° C. to improve the fluidity is a mold of 35 ° C. or less. The product is injected into a molded body.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The inventor has attempted to manufacture a sintered body having a complicated shape by an aqueous injection molding method using, for example, agar as a binder. In this process, there was a limit in improving the bending strength even with a sintered body having no problem in appearance. And even if it devised about the particle size etc. of the powder used as a material, it turned out that it is difficult to obtain the sintered compact which has bending strength more than a certain amount.
[0009]
The subject of this invention is improving the intensity | strength of a sintered compact, when obtaining an injection molded object and its sintered compact by the injection molding method using a gel production | generation substance.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a ratio of unmelted parts in an injection molded body when an injection molded body is manufactured by injection molding a raw material for injection molding consisting of a mixture containing a molding powder, a gel-forming substance and a solvent in a molten state. Is 0.2% or less.
[0011]
The present invention also relates to an injection molded product obtained by the above method.
[0012]
The present invention also provides an injection molded body by injection molding in a molten state an injection molding raw material comprising a mixture containing a molding powder, a gel-forming substance and a solvent, and in this case, an unmelted portion in the injection molded body An injection molding process in which the ratio is 0.2% or less: and
Sintering process to obtain a sintered body by sintering this injection molded body
The present invention relates to a method for manufacturing a sintered body.
[0013]
  The method of the present inventionTo obtain a sintered body.
[0014]
The present inventor has been variously examining the strength of the sintered body of the injection molded body using the gel-forming substance. In this process, even if the amount of the unmelted portion in the injection molded body is very small, The inventors have found that the strength of the final sintered body is significantly affected, and have reached the present invention.
[0015]
For example, in a ceramic injection molded product using agar as a binder, it has been found that defects caused by unmelting are contained in the molded product after injection molding. And it became clear that the 4-point bending strength of a sintered compact rose, for example to 440 MPa by suppressing the unmelted part in an injection-molded body to 0.2% or less of the whole. On the other hand, if even a very small amount of unmelted portion remains in the injection-molded body, the strength of the molded body after drying, degreasing, and sintering is about 330 to 400 MPa. I understood it.
[0016]
Thus, it is not known that the strength of the sintered body is significantly affected when a very small amount of unmelted portion remains in the injection molded body. Even if an unmelted portion remains in the injection-molded body, the density of the obtained sintered body is not particularly affected, and the strength of the sintered body is improved despite no structural defects being found. It is difficult to foresee the major changes with existing knowledge, and the detailed mechanism is unknown.
[0017]
The generation mechanism of the unmelted portion in the injection molded body will be further described.
[0018]
In the case of injection molding of thermoplastics, when a certain temperature is reached, the entire raw material for injection molding is completely melted. For this reason, it is difficult to leave an unmelted portion in the molded body. For this reason, the effect | action of the unmelted part in an injection molded body has not been examined.
[0019]
On the other hand, the injection molding method using a gel-forming substance has the following characteristics. An agar binder will be described as an example. FIG. 1 shows viscosity hysteresis with agar temperature.
[0020]
As shown in FIG. 1, when the temperature is increased from the gel state, the viscosity is gradually decreased, and it must be heated to the melting temperature in order to obtain a moldable viscosity. That is, a gel-like material at room temperature maintains a gel state up to a melting temperature of 80 ° C. or higher, and dissolves when the melting temperature is reached.
[0021]
On the other hand, once the agar binder has sufficiently melted, the increase in viscosity is suppressed even if the temperature is lowered. For example, a sol-like melt of about 100 ° C. does not gel up to 40 ° C. when the temperature drops, but finally gels below that temperature. And normally, the low viscosity (fluidity) is maintained up to the gel point near 40 ° C. That is, in the case of an agar binder, two states of sol and gel can exist between 40 ° C. and 80 ° C. even at the same temperature. Since the present injection molding material has such properties, it is considered that an unmelted portion tends to remain in the injection molding machine.
[0022]
The molded product of the present invention will be further described. At the time of injection molding, an injection molding raw material made of a mixture containing a molding powder, a gel-forming substance and a solvent is put into an injection molding machine. This mixture is solid and is typically a powder. This mixture is subjected to heat and shear in the molding machine, thereby melting and pouring into the mold.
[0023]
The melted portion refers to a region that has become liquid in the molding machine and solidified when the mold is cooled. If a part of the raw material remains in the molding machine without being melted, the raw material flows unmelted in the melt and remains in the molded body. Therefore, the unmelted portion in the present invention refers to a portion that remains in the molded body with high viscosity without being once melted in the molding machine.
[0024]
The ratio of the unmelted part in the molded body can be confirmed as follows.
(1) An injection molding material comprising a mixture containing a molding powder, a gel-forming substance and a solvent is prepared. This raw material is solid.
[0025]
(2) A colorant powder is mixed into the mixture. At this stage, the colorant pigment does not penetrate into the mixture and is not colored by the colorant. Safranin is used for this quantitative purpose. This is a red colorant called “Safranin GK Kong” manufactured by Nippon Chemical Industry.
Further, 1.0 part by weight of safranine powder is added to 100 parts by weight of the mixture. Mix this well in a plastic bag or plastic container for 5 minutes or longer.
[0026]
(3) The mixture and safranine powder are put into an injection molding machine in a mixed state, and injection molding is performed. An arbitrary cross section of the obtained molded body is cut, and the cut surface is visualized. This cut surface has, for example, a form 21 shown in FIG. At this time, when the mixture is melted, the safranine dye penetrates into the mixture, so that the melted portion 22 is colored. On the other hand, the safranine dye does not penetrate into the unmelted portion 23 and is therefore not colored. Therefore, the cut surface 21 is subjected to image processing, and the colored portion (melted portion) 22 and the other portion 23 are binarized. Then, the ratio of the area of the non-colored portion 23 to the total area of the cut surface 21 is calculated. This ratio is the ratio of the unmelted portion in the injection molded body. Here, the area of the cut surface is 8 cm.²That's it.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method for making an unmelted part in a molded object 0.2% or less is not specifically limited. However, the following method can be illustrated.
[0028]
(A) In the injection molding machine, the back pressure when weighing the raw material for injection molding is 2.1 kg / cm.²That's it.
[0029]
First, a typical injection molding process will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the raw material for injection molding is put in the cylinder 6 of the molding machine 1 and the mold is clamped. 2 is a mold, 3 is a nozzle part, 4 is a backflow stopper, 5 is a heater, 7 is a screw, 8 is a supply device, 9 is a hydraulic motor, and 10 is injection. Cylinder.
[0030]
Next, as shown in FIG. 4, the screw 7 is advanced as indicated by an arrow A, and the injection molding raw material in the cylinder 6 is injected into the mold 2 from the nozzle portion 3. The pressure at this time is the injection pressure. Next, as shown in FIG. 5, the injection pressure is kept constant (holding pressure).
[0031]
Next, while the material is cooled in the mold 2, as shown in FIG. 6, the injection molding raw material to be injected next is supplied from the supply device 8, and plasticized and measured. At this time, the raw material is sent to the measuring unit 12 at the tip of the injection molding machine while the screw 7 is rotated, and a certain amount of the raw material is stored in the measuring unit 12. At that time, the injection screw 7 moves backward (arrow B) due to the filling pressure of the raw material. The force (in the direction of arrow C) that resists the reverse of the injection screw 7 is called “back pressure”. Next, as indicated by an arrow D in FIG. 7, the mold 2 is separated, and the molded body is released.
[0032]
Conventionally, as an injection molding condition of a ceramic water-based injection molded product using agar as a binder, the material temperature (Tm) is heated to 75 ° C. to 85 ° C., and the back pressure (Pi) applied to the injection screw is 0 to 2. 1kg / cm²It was set in the range of (0-30 psi) and molded. This is because if the back pressure becomes high during the injection molding cycle, the force required to feed the raw material into the measuring unit 12 increases, the measuring time becomes longer, and the wear of the screw increases.
[0033]
However, as injection molding conditions, the back pressure (Pi) applied to the injection screw is 2.1 kg / cm.²By setting it to (30 psi) or more, melting of the raw material for injection molding is promoted, and the unmelted portion is remarkably reduced. From this viewpoint, the back pressure is 5.0 kg / cm.²More preferably, the above is used.
[0034]
There is no upper limit for back pressure, but from the viewpoint of suppressing screw wear and shortening the measuring time, 50 kg / cm²The following is preferred.
[0035]
Moreover, the following can be illustrated as an improvement plan of the demerit by raising back pressure.
(1) The wear is suppressed by applying a corrosion-resistant wear-resistant material or coating to the screw.
(2) Using a hopper feeder, while forcibly supplying material, increase the screw rotation speed and shorten the measurement time.
[0036]
(B) A hopper feeder that forcibly supplies the raw material to the hopper is used. As schematically shown in FIG. 8, the hopper feeder 8 has a screwing screw 12 and a crushing means 13 for breaking the bridge, for example, an agitator, in order to force the raw material into the injection screw quantitatively. 8a is a hopper inner space, and 8b is a nozzle opening.
[0037]
Conventionally, the material is supplied from the hopper into the injection screw by the weight of the raw material for injection molding. However, when a gel-forming substance is used, unlike the case of plastic, the raw material has high adhesiveness, and the materials are bridged and clogged. Even if it was not clogged, it was difficult to supply uniformly. On the other hand, when a hopper feeder is used, by increasing the number of rotations of the screw screw 12, a force for feeding the raw material to the measuring unit 12 is given, the difficulty of weighing is reduced, and the solubility of the raw material is further increased. Can be raised. In particular, as described above, when the back pressure is increased, a problem that measurement becomes difficult is likely to occur. However, by increasing the rotational speed of the screw screw, the raw material can be supplied into the injection molding machine at a sufficiently high pressure even when the back pressure becomes high, and the difficulty of measurement can be reduced. By crushing the raw material bridge by the crushing means 13, the material can be uniformly bitten by the screw screw, so that the problem of difficulty in measurement due to an increase in back pressure is further suppressed.
[0038]
From the above viewpoint, the rotational speed of the screw 12 is preferably 5 rpm or more, and more preferably 10 rpm or more. However, the screwing screw needs to be supplied in an amount equal to or less than the amount of the material of the injection screw to be fed out. It is not possible to feed faster than the speed at which the injection screw feeds the material forward.
[0039]
(C) When water is used as all or part of the solvent, the temperature of the raw material in the injection molding machine is set to 75 ° C. or higher. This is more preferably 85 ° C. or higher. At 95 ° C. or higher, water starts to evaporate, so 95 ° C. or lower is preferable. Even at 75 ° C. to 85 ° C., complete melting is possible by a combination of the above conditions. This raw material temperature is measured at the tip of the nozzle part of the injection molding machine.
[0040]
  (D) Increase the number of revolutions of the injection screw to give a large shearing force.
[0041]
  From this viewpoint, it is preferable that the rotation speed of the injection screw be 100 rpm or more.

[0042]
  250 rpm or more is more preferable.
[0043]
  (E) Adopt screw type injection screw with high mixing characteristics. For example, the screw length (L) is increased. Generally, when (L / D), which is a ratio to the diameter (D), is increased, the mixing performance is increased. From such a viewpoint, it is preferable that L / D is 20 or more. In addition, a screw that emphasizes the mixing property called “Dalmage type” in which uneven portions of various shapes, groove shapes, and pin shapes are attached to the mixing portion of the screw is used.
[0044]
  More preferably, the methods (A) to (E) are used in combination of two or more.The average particle size of the molding powder is preferably 1 μm or less.
[0045]
The molding powder is not particularly limited as long as it is a molding powder that is sintered by heating to produce a sintered body. The molding powder is preferably a powder that does not cause dissolution in a solvent or reaction with the solvent. The molding powder is particularly preferably an inorganic powder intended for sintering.
[0046]
The inorganic powder is typically a ceramic powder, a metal powder, a ceramic-metal composite material powder, or a mixed powder thereof. Examples of ceramics include oxide ceramics such as oxides of rare earth elements such as alumina, zirconia, titania, silica, magnesia, ferrite, cordierite, yttria; barium titanate, strontium titanate, lead zirconate titanate, rare earth Examples include complex oxides such as elemental manganite and rare earth element chromite; nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, and sialon; and carbide ceramics such as silicon carbide, boron carbide, and tungsten carbide. Examples of the metal include iron-based metals such as iron, stainless steel, and carbonyl iron, non-ferrous metals such as titanium, copper, and aluminum, and alloys of non-ferrous metals. Examples of the inorganic powder include graphite, glass, and carbon. Resin powder may also be used.
[0047]
The gel-forming substance is a substance that generates a fluid sol by heating to a temperature equal to or higher than the dissolution temperature, and then generates a gel by cooling the sol to a temperature below the gel point. The gel-forming substance has a gel strength between 0 and 22 ° C. of at least 500 g / cm as described in Japanese Patent No. 2604592.²Is preferred. In a preferred embodiment, the gel-forming substance is a substance that reversibly generates a sol above the melting temperature and generates a gel at a temperature below the gel point.
[0048]
Particularly preferably, the gel-forming substance is a natural or synthetic hydrocolloid. Hydrocolloids include polysaccharides such as agar, carrageenan, farseleran, alginic acid and derivatives thereof, azodobacter vinelandie gum, gellan gum (deacylated or native type), pectin, curdlan, starch and derivatives thereof, silium seed gum, Examples include proteins such as gelatin, chitin, chitosan, and modified whey protein. Furthermore, locust bean gum, tara bean gum, cassia gum, guar gum, fenucreak gum, konjac mannan (including refined glucomannan), xanthan gum, tamarind gum, locust, gum arabic, arabinogalactan, Examples thereof include gel-forming substances to which at least one or more of crystalline cellulose, sodium cellulose fibrate, methylcellulose, gati gum, almond gum, welan gum, tragacanth gum, pullulan, soybean polysaccharide and the like are added.
[0049]
In a particularly preferred embodiment, polysaccharides based on galactose are used. Preferably the polysaccharide is an agar gel forming material. The agar gel-forming substance includes all gel-forming substances of agar quality, and includes not only high-purity agarose but also low-purity agar containing a large amount of agaropectin components, and also includes modified agar. Pure agar is called agarose and is neutral with repeating units of β-D-galactopyranose bonded at the 1,3-position and 3,6-anhydro-L-galactopyranose bonded at the 1,4-position. It is a polysaccharide. The agar gel-forming substance may also contain an agarose derivative. When agarose partially contains sulfate ester, methoxyl, pyruvate, etc., it is called agaropectin. Common agar is a mixture of agarose and agaropectin.
[0050]
When agarose and an agarose derivative (typically agaropectin) are contained in the agar gel forming substance, the ratio of the agarose and the agarose derivative varies depending on the intended use. The agarose derivative contains ash such as sodium, potassium, calcium and sulfuric acid. For this reason, it is preferable that the amount of the agarose derivative is small in applications where impurities are hated, such as fine ceramics. Specifically, an ash content of 2% by weight or less is preferable, and a high-purity agarose having an ash content of 1% by weight or less is particularly preferable.
[0051]
The solvent is a solvent for a gel generating material that dissolves the gel generating material powder, generates a sol when heated, and generates a gel when the temperature drops. The solvent is particularly preferably water, but may be a hydrophilic organic compound solvent such as alcohols, or may be a mixture of water and a hydrophilic organic compound solvent. As the hydrophilic organic compound, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, and alcohols substituted with chlorine or bromine atoms are preferable.
[0052]
In the mixing stage, for example, a mixer, in particular a planetary mixer, can be used. At this time, a shear stress can be applied to the mixture by providing a chopper in the mixer.
[0053]
In the step of molding the mixture to obtain a molding material, the molding material can be pelletized to obtain pellets. Moreover, the molded object of a mixture can be obtained using another shaping | molding method, for example, a casting molding method and an extrusion molding method, and this molded object can also be cut | disconnected and granulated. However, the term “cutting” as used herein refers to a process for making a compact of the mixture fine, and is a concept including crushing, pulverization, and granulation.
[0054]
The injection mold needs to be at a low temperature in order to promote curing of the injection molding raw material. Specifically, the mold temperature is preferably 35 ° C. or less. There is no particular lower limit to the temperature of the injection mold, and there is no problem even if it is 20 ° C. or lower.
[0055]
【Example】
Example 1
  An alumina ceramic sintered body was manufactured by a water-based injection molding method using agar as a binder. Specifically, easily sinterable low soda alumina (“AES-11” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., purity 99.5%, BET specific surface area 7 m²6000 g / g, average particle size 0.5 μm).
[0056]
A dispersing agent (ammonium polyacrylate copolymer “A-61 14” manufactured by Toagosei Co., Ltd. “molecular weight 10,000 MW, pH 7-9, 39-41% solution) is added 0.9% to the alumina powder, and the water content is Ion exchange water was added so as to be 25%. After sufficiently mixing the slurry, pot mill grinding was performed for 6 hours using monomalon boulder as grinding media to obtain a slurry. The slurry was put into a mixing tank of a planetary mixer, and the blade was rotated at a low speed of 5 rpm and stirred. From the upper opening of the mixing tank, powder agar (Ina Food Industry Co., Ltd., instantly soluble agar “XG89” gel strength 840 g / cm²) Was weighed at a ratio of 3.5% with respect to the alumina powder, and the agar powder was added stepwise. After the entire amount was added, the chopper was rotated at 3000 rpm, and this state was maintained for 10 minutes in order to dissolve and disperse the agar. Thereafter, the mixing vessel was heated to 95 ° C. When the temperature reached 95 ° C., stirring of the blade at a high speed of 45 rpm was continued for 25 minutes to achieve uniform mixing. Then, it cooled and the mixed material was taken out from the mixing tank when it cooled to the temperature of 50 degreeC. The mixed material is soft with 25% moisture. This was naturally dried to an appropriate hardness, cut into approximately 20 × 5 × 2 mm using a cheese shredder, and classified into particle sizes of 1.6 mm to 3 mm to obtain pellet materials. This was dried by ventilation using a rotary drier while rotating and flowing the material, to obtain an injection molding raw material having a desired moisture content of 17%.
[0057]
Red safranine powder was added in an amount of 1 wt% with respect to the raw material for injection molding, and was sufficiently mixed in a plastic bag for 5 minutes in advance. Subsequently, the raw material was injection-molded by the injection molding cycle shown in FIGS.
[0058]
As shown in FIG. 3, the clamped 30-ton electric injection molding machine 1 was supplied through a hopper feeder 8. The rotation speed of the screw screw in the hopper feeder 8 was set to 12 rpm and supplied. The injection screw 7 of this injection molding machine has a general shape, and the length L of the screw part is 440 mm and L / D = 22. As the setting conditions of the injection molding machine, 82 ° C. is set from the melting part to the tip nozzle part, and the injection screw back pressure is 40 kg / cm.²Set to. It was 77 degreeC when the material temperature at this time was confirmed in the nozzle tip part. The molding space of the mold has a square plate shape of 60 mm × 60 mm × t5. When the obtained injection-molded body was cut into 5 equal parts and the cross section was observed, almost no unmelted portion was found, and the average ratio of unmelted portions of 10 molded bodies was 0.2%.
[0059]
The obtained molded body is in a soft state immediately after molding, but when it is left for a while, it dries and increases its shape retention. This was left to dry naturally for one day, and then dried to 130 ° C. for 10 hours in an absolutely dry state. The molded body was naturally dried at room temperature all day and night, after which residual moisture was removed in a dryer at 130 ° C., and the temperature rising rate was 300 ° C./hour, the maximum temperature was 1600 ° C., and the holding time at 1600 ° C. was 2 hours. Baked in. Cooling was performed by natural cooling. Ten 4 × 3 × L40 test pieces were cut out from the obtained sintered body, a 4-point bending test was performed, and the 4-point bending strength was measured. The average value was 445 MPa.
[0060]
Further, in the same manner as described above, the sintered body of each example shown in Table 1 was manufactured, the 4-point bending strength was measured for each, and the results are shown in Table 1.
[0061]
However, in Example 1-4 and Comparative Example 1-5, as powder A, sinterable low-soda alumina (“AES-11” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., purity 99.5%, BET specific surface area 7m²/ G, average particle size 0.5 μm) was used. In Comparative Example 6, alumina (purity 98%, BET specific surface area 19 m²/ G, average particle size 1.7 μm). Further, the raw material temperature, the injection back pressure, and the number of rotations of the screw in the hopper feeder were changed as shown in Table 1. And the ratio of the unmelted part in a molded object and the 4-point bending strength of a sintered compact were measured.
[0062]
[Table 1]

[0063]
As can be seen from this result, the 4-point bending strength of the sintered body was remarkably improved by setting the ratio of the unmelted portion to 0.2% or less.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when an injection molded body and a sintered body thereof are obtained by an injection molding method using a gel-forming substance, the strength of the sintered body can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows viscosity hysteresis with temperature of agar.
FIG. 2 is a schematic view showing a molten part and an unmelted part of a molded body.
FIG. 3 is a schematic view showing an injection molding machine in a mold clamping process.
FIG. 4 is a schematic view showing an injection molding machine in an injection process.
FIG. 5 is a schematic view showing an injection molding machine in a pressure holding process.
FIG. 6 is a schematic view showing an injection molding machine in a plasticizing and metering process.
FIG. 7 is a schematic view showing an injection molding machine in a mold release process.
8 is a schematic view showing the inside of a hopper feeder 8. FIG.
[Explanation of symbols]
  1 Injection molding machine 2 Mold 3 Nozzle part
  5 Heater 6 Cylinder 7 Injection screw 8
Feeder 9 Hydraulic motor 10 Injection cylinder 12 Screw screw 13 Crushing means 21 Injection molded body
  22 Melted part 23 Unmelted part A Screw operation during injection
    B Screw operation during weighing C Direction of back pressure application

Claims

When manufacturing an injection molded body by injection molding in a molten state a raw material for injection molding consisting of a mixture containing a molding powder, a gel-forming substance and a solvent,
The method for producing an injection-molded body, wherein a ratio of an unmelted portion in the injection-molded body is 0.2% or less.

The method according to claim 1, wherein an average particle diameter of the molding powder is 1 μm or less.

An injection-molded article obtained by the method according to claim 1 or 2.

An injection molded material is obtained by injection molding in a molten state a raw material for injection molding composed of a mixture containing a powder for molding, a gel-forming substance and a solvent. At this time, the ratio of the unmelted portion in the injection molded body is 0.2. % Of an injection molding step, and a sintering step of sintering the injection molded body to obtain a sintered body.

The method according to claim 4, wherein the molding powder has an average particle size of 1 μm or less.