专利名称：射出成形用组合物及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种射出成形用组合物及其制造方法。更详细而言，涉及一种能够减少特性偏差而且能够使其特性良好的射出成形用组合物及其制造方法。
背景技术：
粉末射出成形法是获得在金属或金属氧化物的原料粉末中调配粘合剂并混炼后的混炼物，并将其射出至模具中进行成形填充的方法。根据该射出成形法，能够短时间且有效地获得复杂形状的成形体。在日本特开昭62-41759号公报和日本特开平5-33006号公报中，记载了通过捏合 机等混炼铁氧体类磁性粉末等的磁性材料、多种粘合剂和添加物，并对所得到的混炼物进行射出成形。然而，在日本特开昭62-41759号公报和日本特开平5-33006号公报中，相对于原料粉末的重量，按照特定比例含有粘合剂等的添加物而获得混炼物，但这样的混炼物的流动性存在偏差这样的问题。其结果是，存在对该混炼物成形而获得的成形体的强度等的特性也会产生偏差，进一步也会对烧结体的特性产生影响这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的现状而作出，目的在于提供一种能够减少特性偏差而且能够使其特性良好的射出成形用组合物及其制造方法。解决问题的手段为了达到本发明的目的，本发明所涉及的射出成形用组合物，其特征在于，是具有铁氧体颗粒的集合即铁氧体粉末、第I粘合剂和第2粘合剂的射出成形用组合物，所述第2粘合剂的软化点比所述第I粘合剂的软化点低，令所述铁氧体粉末的重量为Wp [g]、比表面积为S [m2/g]，所述第I粘合剂的重量为Wbl [g]、密度为Dbl [g/cm3]，所述第2粘合剂的重量为Wb2 [g]、密度为Db2 [g/cm3]，当通过式(I)算出所述第I粘合剂的假想厚度Tbl [nm]，通过式(2)算出所述第2粘合剂的假想厚度Tb2[nm]，所述Tbl为2. (Γ15.0，所述Tb2为16. 5 32. O,Tbl= (Wbl X IO3)/(Dbl XWpXS)…式(I)Tb2=(Wb2X103)/(Db2XWpXS)…式(2)。为了在射出成形用组合物中使组合物的流动性、形成该组合物所得到的成形体强度、烧成成形体所得到的烧结体特性等的特性变得良好，在原料粉末调配、混炼粘合剂，成为混炼物。可以认为，该混炼物的良好的流动性能够通过粘合剂覆盖在原料粉末的颗粒表面，颗粒彼此保持互不接触的距离来实现。另外，若颗粒间距过近，则可以认为原料粉末的颗粒相互变得容易接触而产生凝聚。此外，该凝聚体不通过粘合剂而黏着，成为成形体强度降低的原因。相反，若颗粒间距过远，则可以认为存在成形体的原料粉末的填充密度降低，烧成后的密度降低等的问题。然而，现有的粘合剂的含量规定为相对于原料粉末的重量的比例。然而，即使原料粉末的重量相同，若粉末的比表面积不同，则为了覆盖粉末颗粒表面所需的粘合剂量也变化了。其结果是，若使粘合剂量相对于原料粉末的重量恒定，则在原料粉末的比表面积变化的情况下，对于组合物的流动性、成形体的强度等会产生偏差。再有，即使在使原料粉末的平均颗粒径为恒定的值的情况下，由于粒度分布、颗粒形状、颗粒表面的细孔等，比表面积也会有不同的情况。因此，在本发明中，着眼于粉末全体的表面积、以及粘合剂的体积，将假定为粘合剂覆盖该表面积的情况的厚度(假想厚度)规定在上述的范围。通过这样做，能够使所需足够的粘合剂附着于粉末颗粒表面，适当地保持颗粒间距，从而抑制组合物的流动性的偏差、而且获得良好的流动性。其结果是，能够抑制特性(成形体的强度、烧结体特性等)的偏差， 而且能够使该特性变得良好。另外，为了使组合物的流动性、成形体的强度等的各种特性变得良好，组合性质不同的粘合剂是重要的。因此，对第I粘合剂、软化点比第I粘合剂低的第2粘合剂分别设定为上述的假想厚度。通过这样做，能够最大限度地发挥粘合剂具有的性能，能够使各种特性变得良好。另夕卜，第I粘合剂和第2粘合剂也可以具有相反的特性(例如，亲水性、疏水性等)。优选地，在所述射出成形用组合物中，存在所述第I粘合剂和所述第2粘合剂覆盖所述铁氧体颗粒的外周的被覆铁氧体颗粒。通过粘合剂覆盖铁氧体颗粒的外周，粘合剂稳定地固定在铁氧体颗粒的表面。因此，即使在混炼时，铁氧体颗粒的表面也不会露出。因此，铁氧体颗粒互不接触，不会凝聚，组合物的流动性变得良好。特别地，在第2粘合剂存在于第I粘合剂外侧的情况下，由于第2粘合剂与第I粘合剂相比软化点低，因此，即使在第2粘合剂流动的状态下，第I粘合剂也会固定在铁氧体颗粒表面，铁氧体颗粒的表面不会露出。因此，铁氧体颗粒不凝聚而良好地分散，因而能够获得具有良好流动性的射出成形用组合物。在使这样的组合物成形所得到的成形体中，铁氧体颗粒间存在足够的粘合剂，因此成形体的强度变高。而且，由于铁氧体颗粒的凝聚被抑制，因此成形体中的颗粒的分布偏差小。因此，在烧成这样的成形体所得到的烧结体中，每片的密度的偏差变小，饱和磁通密度的偏差也变小。优选地，所述S是f 5。通过使原料粉末的比表面积在上述的范围内，能够进一步提闻上述效果。另外，本发明所涉及的射出成形用组合物的制造方法，其特征在于，具有混炼铁氧体粉末、第I粘合剂和第2粘合剂而获得混炼物的工序，所述第2粘合剂的软化点比所述第I粘合剂的软化点低，令所述铁氧体粉末的重量为Wp [g]、比表面积为S [m2/g]，所述第I粘合剂的重量为Wbl [g]、密度为Dbl [g/cm3]，所述第2粘合剂的重量为Wb2 [g]、密度为Db2[g/cm3]，当通过式(I)算出所述第I粘合剂的假想厚度Tbl [nm]，通过式(2)算出所述第2粘合剂的假想厚度Tb2[nm]，所述Tbl为2. 0 15· 0，所述Tb2为16. 5 32. 0，Tbl= (Wbl X IO3)/(Dbl XWpXS)…式(I)
Tb2= (Wb2XlO3)/ (Db2X WpX S)…式(2)。基于上述式(I)以及(2)，决定第I粘合剂和第2粘合剂的含量，通过与原料粉末混炼，能够在粉末颗粒表面附着所需足够的粘合剂，且适当保持颗粒间距，并能够抑制组合物的流动性的偏差，而且能够得到良好的流动性。其结果，能够抑制特性(成形体的强度、烧结体特性等)的偏差，而且能够使其特性变好。
图1 (A)是本发明的一个实施方式所涉及的射出成形用组合物中的被覆铁氧体颗粒的截面典型图。图1 (B)是用于说明假想厚度Tbl的截面典型图。图1 (C)是图1 (A)的IC部分的放大图。图2是表示本发明的实施例和比较例所涉及的样品中Tbl与射出成形用组合物的流动性的关系的图表。 图3是表示本发明的实施例和比较例所涉及的样品中Tbl与成形体的强度的关系的图表。图4是表示本发明的实施例和比较例所涉及的样品中Tbl与烧结体的密度的关系的图表。图5是表示本发明的实施例和比较例所涉及的样品中Tbl与烧结体的饱和磁通密度的关系的图表。图6是表示本发明的实施例和比较例所涉及的样品中Tbl与射出成形用组合物的流动性的关系的图表。图7是表示本发明的实施例和比较例所涉及的样品中Tbl与成形体的强度的关系的图表。图8是表示本发明的实施例和比较例所涉及的样品中Tbl与烧结体的密度的关系的图表。图9是表示本发明的实施例和比较例所涉及的样品中Tbl与烧结体的饱和磁通密度的关系的图表。
具体实施例方式以下，基于附图所示的实施方式说明本发明。(射出成形用组合物)本实施方式所涉及的射出成形用组合物具有铁氧体颗粒的集合即铁氧体粉末、第I粘合剂和第2粘合剂。在本实施方式中，在组合物中，该铁氧体颗粒优选被第I粘合剂和第2粘合剂覆盖。(被覆铁氧体颗粒)作为被覆铁氧体颗粒，可以是第2粘合剂覆盖铁氧体颗粒的表面且第I粘合剂覆盖第2粘合剂的结构，但在本实施方式中，例示了如图1 (A)所示那样，第I粘合剂I覆盖铁氧体颗粒10的外周，第2粘合剂2覆盖第I粘合剂I的外周的结构。若令铁氧体粉末的比表面积为S[m2/g]，铁氧体粉末的重量是Wp[g]的情况下，铁氧体粉末全体的表面积为WpXS[m2]。该值可视为是铁氧体粉末所包含的全部铁氧体颗粒的表面积的总和。在本实施方式中，相对于该表面积(WpXS),假定第I粘合剂和第2粘合剂按照Tbl [nm]和Tb2[nm]的厚度形成。如图1 (B)所示，第I粘合剂相对于面积(WpXS)按照Tbl的厚度形成，因而第I粘合剂的体积Vb I [m3]为Wp X S X Tb I X 10Λ另一方面，第I粘合剂的体积Vbl通过用密度Dbl [g/cm3]除第I粘合剂的重量Wbl [g]而求得。因此，WpXSXTblXl(T9=(Wbl/Dbl X IO6)成立，通过该式，求出Tb I =Wb I X IO3/ (Db I X Wp X S)…式(I)。同样地，求出第2粘合剂的厚度Tb2，Tb2=Wb2X103/(Db2XWpXS)…式(2)。
如此，在本实施方式中，用粘合剂均匀地覆盖粉末全体的比表面积时所假想的厚度为Tbl和Tb2。在本实施方式中，Tbl为2. 0 15· Onm，优选为4. 0 15· Onm，更优选为6. 0 15· Onm。另外，Tb2 为 16. 5^32. Onm，优选为 16. 5^28. Onm，更优选为 20. (Γ28. Onm。通过令假想厚度Tbl和Tb2为上述范围，能够维持铁氧体颗粒间的适当距离，并抑制流动性等的特性的偏差。(铁氧体粉末)铁氧体粉末的组成没有特别限制，只要根据所期望的特性决定即可。另外，在本实施方式中，铁氧体粉末的比表面积S[m2/g]优选是f 5。比表面积的测量方法没有特别限定，但优选通过BET法算出比表面积。(第I粘合剂)第I粘合剂具有比后述的第2粘合剂的软化点高的软化点即可，没有特别限制。在本实施方式中，第I粘合剂优选是亲水性的。通过第I粘合剂覆盖铁氧体颗粒的表面，第I粘合剂会介于铁氧体颗粒间，铁氧体颗粒相互不接触，能够防止铁氧体颗粒的凝聚。因此，提高了组合物的流动性，也提高了射出成形性。而且，由于铁氧体颗粒被均匀地分散，因此成形体的强度也被提高。另外，由于铁氧体颗粒不凝聚，因此能够减少每片的烧结体密度和饱和磁通密度的偏差。第I粘合剂的软化点优选为15(T250°C。在本实施方式中，“软化点”是指粘合剂软化而能够容易地在颗粒间移动的温度。再有，虽然软化点是与粘合剂的熔点大体相同的概念，但也可以是玻璃转移点等。在本实施方式中，作为具体的第I粘合剂，可以举出聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、尼龙6、丙稀酸树脂等闻分子材料。(第2粘合剂)第2粘合剂具有比第I粘合剂的软化点低的软化点即可，没有特别限制。第2粘合剂优选是疏水性的。在把第I粘合剂和第2粘合剂以外的材料(蜡等)添加在组合物的情况下，该材料一般会存在于第2粘合剂的外侧。因此，若第2粘合剂是亲水性的，则与该材料的混炼状态有恶化的倾向。第2粘合剂的软化点优选为7(T200°C。在本实施方式中，作为具体的第2粘合剂，可以举出高密度聚乙烯，聚丙烯、聚缩醒、聚苯乙烯等高分子材料。
再有，在实际的射出成形用组合物中，可以认为，像图1 (A)的被覆铁氧体颗粒那样，第I粘合剂与第2粘合剂的边界不必以明确分清的状态存在，其厚度也不是恒定的。另夕卜，射出成形用组合物中的全部铁氧体颗粒也可以不被第I粘合剂和第2粘合剂覆盖，可以存在仅被第I粘合剂覆盖的铁氧体颗粒或仅被第2粘合剂覆盖的铁氧体颗粒等。在本实施方式中，将具有特定性质的粘合剂分成第I粘合剂和第2粘合剂，并分别设定假想厚度。通过这样做，最大限度地发挥这些粘合剂具有的性能。因此，通过使粘合剂量为所需最低限量，能够减少粘合剂量，能够提高尺寸精度。另外，在本实施方式中，考虑颗粒表面与粘合剂的反应性，只要优先使所期望的粘合剂附着于颗粒表面即可。例如，若第I粘合剂是亲水性的，则由于亲水性材料容易吸湿，因此，在第2粘合剂不存在的情况下或者在第2粘合剂是亲水性的情况下，组合物的流动性会随时间变化。因此，通过用疏水性的第2粘合剂覆盖亲水性的第I粘合剂，能够保护第I粘合剂免受外部的水分。其结果是，能够提高作为组合物全体的流动性。 在本实施方式中，射出成形用组合物优选还具有蜡。在本实施方式中，蜡3如图1 (C)所示那样浸透在第2粘合剂2表面而存在。因此，能够提高组合物的流动性，此外还提高成形时的起模性。作为具体的蜡，除了巴西棕榈蜡、褐煤蜡、蜂蜡等天然蜡以外，还可以使用石蜡、聚氨酯蜡、聚乙二醇等合成蜡。在本实施方式中，根据所期望的特性，射出成形用组合物也可以具有其他成分。例如，还可以具有可塑剂。如图1 (C)所示，可塑剂4存在于覆盖铁氧体颗粒的粘合剂的分子间1，2。通过这样做，能够保持铁氧体颗粒间的距离，能够进一步提高上述效果。作为具体的可塑剂，例如使用邻苯二甲酸酯，优选为邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二月桂酯、邻苯二甲酸丁基月桂酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等。(射出成形用组合物的制造方法)首先，准备铁氧体粉末、第I粘合剂以及第2粘合剂作为原料粉末。在本实施方式中，优选准备蜡，也可以根据需要准备可塑剂。作为铁氧体粉末，可以使用氧化物，也可以使用通过烧成而成为氧化物的化合物。铁氧体粉末也可以根据需要进行预烧。在本实施方式中，使用捏合机(kneader)制造射出成形用组合物。首先，根据准备好的铁氧体粉末的重量(Wp)和比表面积(S)，称量第I粘合剂和第2粘合剂，以使Tbl和Tb2在上述范围内。接着，将所称量的铁氧体粉末、第I粘合剂和第2粘合剂投入混合机内，进行混炼。转速、混炼时间、混炼温度等条件可以适当地决定。再有，也可以改变粘合剂的投入顺序。在本实施方式中，优选地，在混炼铁氧体粉末、第I粘合剂和第2粘合剂后，添加蜡。蜡的含有量以满足上述范围的方式来决定即可。另外，转速、混炼时间、混炼温度等条件可以适当地决定。经过以上工序，获得在铁氧体颗粒中被第I粘合剂和第2粘合剂覆盖的铁氧体颗粒存在的射出成形用组合物。另外，通过蜡，提高组合物的流动性，也充分地确保成形时的起膜性。所得到的射出成形用组合物优选使用造粒机形成小球(pellet)状。
在本实施方式中，上述小球投入射出成形装置而进行CIM (ceramic injectionmolding :陶瓷射出成形)成形。投入射出成形装置的小球在挤出机的内部，例如在16(T230°C加热熔融·混炼，成为成形用原料，通过螺杆(screw)射出至模具装置的空腔内，成为成形体。模具装置的温度为2(T80°C。根据需要，也可以对模具装置施加磁场。其后，对所得到的成形体进行脱脂处理。脱脂处理条件没有特别地限制，在公知的条件下进行即可。脱脂后的成形体进行烧成，成为烧结体。烧成条件没有特别限制，在公知的条件下进行即可。例如，烧成温度优选为1200°C左右。经过上述的工序所得到的烧结体根据需要进行加工，例如成为软磁铁氧体芯。再有，本发明不限定于上述实施方式，在本发明的范围内可以进行各种改变。 实施例以下，基于更详细的实施例说明本发明，本发明不限定于这些实施例。(实验例I)作为原料粉末，准备BET比表面积(S)是1. 5m2/g的软磁铁氧体粉末1、以及BET比表面积(S)是3. 7m2/g的软磁铁氧体粉末2。准备丙烯酸树脂作为第I粘合剂，准备聚乙烯作为第2粘合剂，准备石蜡作为蜡，准备邻苯二甲酸二辛酯(DOP)作为可塑剂。(样品I)首先，将铁氧体粉末1，以及相对于铁氧体粉末I的2. 75重量％的第I粘合剂、6. 93重量％的第2粘合剂、3. 47重量％的蜡、1. 27重量％的可塑剂的比配投入混合机内，进行混炼，在转速16rpm、混炼时间2小时、混炼温度195°C的条件下混炼，获得射出成形用组合物。对所得到的射出成形用组合物，在200°C、载荷IOkg的条件下测量流动性(MVR)，进一步使用造粒机使该组合物成形为小球。结果表示在表I。接着，使用射出成形装置，将小球投入射出成形装置，加热熔融 混炼后，在模具装置内射出成形。射出成形工序后的成形体的厚度为2mm，成形为圆弧形状的平板。对所得到的成形体，通过测量下述所示的破环加荷，评价成形体的强度。仅支撑成形体的两端部，并在成形体中央使集中荷重从ON逐渐增加，通过成形体断裂的荷重算出破坏荷重，将其作为成形体强度。结果表示在表I。接着，对该成形体脱脂，其后，升温至1200°C，在该温度保持I小时，获得软磁铁氧体烧结体(烧成工序)。对所得到的软磁铁氧体烧结体，评价烧结体密度和饱和磁通密度。结果表示在表
Io(样品2)另外，对于铁氧体粉末2，也与铁氧体粉末I相同的比配量且相同条件下制作射出成形用组合物，使用所得到的组合物，在与铁氧体粉末I的情况同样地获得软磁铁氧体烧结体。对流动性、成形体强度、烧结体密度和饱和磁通密度，也与铁氧体粉末I同样地进行评价。结果表不在表I。(样品3 和 4)接着，对于铁氧体粉末I (样品3)和铁氧体粉末2 (样品4)，决定比配量，以使Tbl为8. Onm, Tb2为24. Onm,与上述同样地制作软磁铁氧体烧结体，评价特性。结果表示在表
Io[表 I]
权利要求
1.一种射出成形用组合物，其特征在于， 是具有作为铁氧体颗粒的集合的铁氧体粉末、第I粘合剂和第2粘合剂的射出成形用组合物， 所述第2粘合剂的软化点比所述第I粘合剂的软化点低， 令所述铁氧体粉末的重量为Wp[g]、比表面积为S[m2/g]，所述第I粘合剂的重量为Wbl [g]、密度为Dbl [g/cm3]，所述第2粘合剂的重量为Wb2 [g]、密度为Db2 [g/cm3]， 当通过式(I)算出所述第I粘合剂的假想厚度Tb I [nm]，通过式(2 )算出所述第2粘合剂的假想厚度Tb2[nm]时， 所述Tbl为2. 0 15· O，所述Tb2为16. 5 32. O, Tbl=CWblX IO3)/(Dbl XWpXS)…式(I) Tb2=(Wb2X103)/(Db2XWpXS)…式(2)。
2.根据权利要求1所述的射出成形用组合物，其特征在于， 在所述射出成形用组合物中，存在所述第I粘合剂和所述第2粘合剂覆盖所述铁氧体颗粒的外周的被覆铁氧体颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的射出成形用组合物，其特征在于， 所述S是广5。
4.根据权利要求2所述的射出成形用组合物，其特征在于， 所述S是广5。
5.一种射出成形用组合物的制造方法，其特征在于， 具有混炼铁氧体粉末、第I粘合剂和第2粘合剂而获得混炼物的工序， 所述第2粘合剂的软化点比所述第I粘合剂的软化点低， 令所述铁氧体粉末的重量为Wp[g]，比表面积为S[m2/g]，所述第I粘合剂的重量为Wbl [g]、密度为Dbl [g/cm3]，所述第2粘合剂的重量为Wb2 [g]、密度为Db2 [g/cm3]， 当通过式(I)算出所述第I粘合剂的假想厚度Tb I [nm]，通过式(2 )算出所述第2粘合剂的假想厚度Tb2[nm]时， 所述Tbl为2. 0 15· 0，所述Tb2为16. 5 32. O, Tbl = (WblX IO3)/(Dbl XWpXS)…式(I) Tb2=(Wb2X103)/(Db2XWpXS)…式(2)。
全文摘要
本发明提供了一种能够减少特性偏差而且能够使其特性良好的射出成形用组合物。上述组合物是具有作为铁氧体颗粒的集合的铁氧体粉末、第1粘合剂和第2粘合剂的射出成形用组合物，第2粘合剂的软化点比第1粘合剂的软化点低，令铁氧体粉末的重量为Wp、比表面积为S，第1粘合剂、第2粘合剂的重量为Wb1、Wb2，密度为Db1、Db2，第1粘合剂的假想厚度Tb1为2.0～15.0，第2粘合剂的假想厚度Tb2为16.5～32.0。在该组合物中，优选地，存在第1粘合剂和第2粘合剂覆盖铁氧体颗粒的外周的被覆铁氧体颗粒，Tb1[nm]=(Wb1×103)/(Db1×Wp×S)…式1；Tb2[nm]＝(Wb2×103)/(Db2×Wp×S)…式2。
文档编号C04B35/26GK103011789SQ20121036420
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者塚本直人, 会田智彦, 坂野伸一, 皆地良彦, 后藤真史, 姬野南奈郎 申请人:Tdk株式会社