專利名稱:射出成形用組合物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種射出成形用組合物及其制造方法。更詳細而言,涉及一種能夠減少特性偏差而且能夠使其特性良好的射出成形用組合物及其制造方法。
背景技術(shù):
粉末射出成形法是獲得在金屬或金屬氧化物的原料粉末中調(diào)配粘合劑并混煉后的混煉物,并將其射出至模具中進行成形填充的方法。根據(jù)該射出成形法,能夠短時間且有效地獲得復雜形狀的成形體。在日本特開昭62-41759號公報和日本特開平5-33006號公報中,記載了通過捏合 機等混煉鐵氧體類磁性粉末等的磁性材料、多種粘合劑和添加物,并對所得到的混煉物進行射出成形。然而,在日本特開昭62-41759號公報和日本特開平5-33006號公報中,相對于原料粉末的重量,按照特定比例含有粘合劑等的添加物而獲得混煉物,但這樣的混煉物的流動性存在偏差這樣的問題。其結(jié)果是,存在對該混煉物成形而獲得的成形體的強度等的特性也會產(chǎn)生偏差,進一步也會對燒結(jié)體的特性產(chǎn)生影響這樣的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的現(xiàn)狀而作出,目的在于提供一種能夠減少特性偏差而且能夠使其特性良好的射出成形用組合物及其制造方法。解決問題的手段為了達到本發(fā)明的目的,本發(fā)明所涉及的射出成形用組合物,其特征在于,是具有鐵氧體顆粒的集合即鐵氧體粉末、第I粘合劑和第2粘合劑的射出成形用組合物,所述第2粘合劑的軟化點比所述第I粘合劑的軟化點低,令所述鐵氧體粉末的重量為Wp [g]、比表面積為S [m2/g],所述第I粘合劑的重量為Wbl [g]、密度為Dbl [g/cm3],所述第2粘合劑的重量為Wb2 [g]、密度為Db2 [g/cm3],當通過式(I)算出所述第I粘合劑的假想厚度Tbl [nm],通過式(2)算出所述第2粘合劑的假想厚度Tb2[nm],所述Tbl為2. (Γ15.0,所述Tb2為16. 5 32. O,Tbl= (Wbl X IO3)/(Dbl XWpXS)…式(I)Tb2=(Wb2X103)/(Db2XWpXS)…式(2)。為了在射出成形用組合物中使組合物的流動性、形成該組合物所得到的成形體強度、燒成成形體所得到的燒結(jié)體特性等的特性變得良好,在原料粉末調(diào)配、混煉粘合劑,成為混煉物。可以認為,該混煉物的良好的流動性能夠通過粘合劑覆蓋在原料粉末的顆粒表面,顆粒彼此保持互不接觸的距離來實現(xiàn)。另外,若顆粒間距過近,則可以認為原料粉末的顆粒相互變得容易接觸而產(chǎn)生凝聚。此外,該凝聚體不通過粘合劑而黏著,成為成形體強度降低的原因。相反,若顆粒間距過遠,則可以認為存在成形體的原料粉末的填充密度降低,燒成后的密度降低等的問題。然而,現(xiàn)有的粘合劑的含量規(guī)定為相對于原料粉末的重量的比例。然而,即使原料粉末的重量相同,若粉末的比表面積不同,則為了覆蓋粉末顆粒表面所需的粘合劑量也變化了。其結(jié)果是,若使粘合劑量相對于原料粉末的重量恒定,則在原料粉末的比表面積變化的情況下,對于組合物的流動性、成形體的強度等會產(chǎn)生偏差。再有,即使在使原料粉末的平均顆粒徑為恒定的值的情況下,由于粒度分布、顆粒形狀、顆粒表面的細孔等,比表面積也會有不同的情況。因此,在本發(fā)明中,著眼于粉末全體的表面積、以及粘合劑的體積,將假定為粘合劑覆蓋該表面積的情況的厚度(假想厚度)規(guī)定在上述的范圍。通過這樣做,能夠使所需足夠的粘合劑附著于粉末顆粒表面,適當?shù)乇3诸w粒間距,從而抑制組合物的流動性的偏差、而且獲得良好的流動性。其結(jié)果是,能夠抑制特性(成形體的強度、燒結(jié)體特性等)的偏差, 而且能夠使該特性變得良好。另外,為了使組合物的流動性、成形體的強度等的各種特性變得良好,組合性質(zhì)不同的粘合劑是重要的。因此,對第I粘合劑、軟化點比第I粘合劑低的第2粘合劑分別設(shè)定為上述的假想厚度。通過這樣做,能夠最大限度地發(fā)揮粘合劑具有的性能,能夠使各種特性變得良好。另夕卜,第I粘合劑和第2粘合劑也可以具有相反的特性(例如,親水性、疏水性等)。優(yōu)選地,在所述射出成形用組合物中,存在所述第I粘合劑和所述第2粘合劑覆蓋所述鐵氧體顆粒的外周的被覆鐵氧體顆粒。通過粘合劑覆蓋鐵氧體顆粒的外周,粘合劑穩(wěn)定地固定在鐵氧體顆粒的表面。因此,即使在混煉時,鐵氧體顆粒的表面也不會露出。因此,鐵氧體顆粒互不接觸,不會凝聚,組合物的流動性變得良好。特別地,在第2粘合劑存在于第I粘合劑外側(cè)的情況下,由于第2粘合劑與第I粘合劑相比軟化點低,因此,即使在第2粘合劑流動的狀態(tài)下,第I粘合劑也會固定在鐵氧體顆粒表面,鐵氧體顆粒的表面不會露出。因此,鐵氧體顆粒不凝聚而良好地分散,因而能夠獲得具有良好流動性的射出成形用組合物。在使這樣的組合物成形所得到的成形體中,鐵氧體顆粒間存在足夠的粘合劑,因此成形體的強度變高。而且,由于鐵氧體顆粒的凝聚被抑制,因此成形體中的顆粒的分布偏差小。因此,在燒成這樣的成形體所得到的燒結(jié)體中,每片的密度的偏差變小,飽和磁通密度的偏差也變小。優(yōu)選地,所述S是f 5。通過使原料粉末的比表面積在上述的范圍內(nèi),能夠進一步提聞上述效果。另外,本發(fā)明所涉及的射出成形用組合物的制造方法,其特征在于,具有混煉鐵氧體粉末、第I粘合劑和第2粘合劑而獲得混煉物的工序,所述第2粘合劑的軟化點比所述第I粘合劑的軟化點低,令所述鐵氧體粉末的重量為Wp [g]、比表面積為S [m2/g],所述第I粘合劑的重量為Wbl [g]、密度為Dbl [g/cm3],所述第2粘合劑的重量為Wb2 [g]、密度為Db2[g/cm3],當通過式(I)算出所述第I粘合劑的假想厚度Tbl [nm],通過式(2)算出所述第2粘合劑的假想厚度Tb2[nm],所述Tbl為2. 0 15· 0,所述Tb2為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),決定第I粘合劑和第2粘合劑的含量,通過與原料粉末混煉,能夠在粉末顆粒表面附著所需足夠的粘合劑,且適當保持顆粒間距,并能夠抑制組合物的流動性的偏差,而且能夠得到良好的流動性。其結(jié)果,能夠抑制特性(成形體的強度、燒結(jié)體特性等)的偏差,而且能夠使其特性變好。
圖1 (A)是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的射出成形用組合物中的被覆鐵氧體顆粒的截面典型圖。圖1 (B)是用于說明假想厚度Tbl的截面典型圖。圖1 (C)是圖1 (A)的IC部分的放大圖。圖2是表示本發(fā)明的實施例和比較例所涉及的樣品中Tbl與射出成形用組合物的流動性的關(guān)系的圖表。 圖3是表示本發(fā)明的實施例和比較例所涉及的樣品中Tbl與成形體的強度的關(guān)系的圖表。圖4是表示本發(fā)明的實施例和比較例所涉及的樣品中Tbl與燒結(jié)體的密度的關(guān)系的圖表。圖5是表示本發(fā)明的實施例和比較例所涉及的樣品中Tbl與燒結(jié)體的飽和磁通密度的關(guān)系的圖表。圖6是表示本發(fā)明的實施例和比較例所涉及的樣品中Tbl與射出成形用組合物的流動性的關(guān)系的圖表。圖7是表示本發(fā)明的實施例和比較例所涉及的樣品中Tbl與成形體的強度的關(guān)系的圖表。圖8是表示本發(fā)明的實施例和比較例所涉及的樣品中Tbl與燒結(jié)體的密度的關(guān)系的圖表。圖9是表示本發(fā)明的實施例和比較例所涉及的樣品中Tbl與燒結(jié)體的飽和磁通密度的關(guān)系的圖表。
具體實施例方式以下,基于附圖所示的實施方式說明本發(fā)明。(射出成形用組合物)本實施方式所涉及的射出成形用組合物具有鐵氧體顆粒的集合即鐵氧體粉末、第I粘合劑和第2粘合劑。在本實施方式中,在組合物中,該鐵氧體顆粒優(yōu)選被第I粘合劑和第2粘合劑覆蓋。(被覆鐵氧體顆粒)作為被覆鐵氧體顆粒,可以是第2粘合劑覆蓋鐵氧體顆粒的表面且第I粘合劑覆蓋第2粘合劑的結(jié)構(gòu),但在本實施方式中,例示了如圖1 (A)所示那樣,第I粘合劑I覆蓋鐵氧體顆粒10的外周,第2粘合劑2覆蓋第I粘合劑I的外周的結(jié)構(gòu)。若令鐵氧體粉末的比表面積為S[m2/g],鐵氧體粉末的重量是Wp[g]的情況下,鐵氧體粉末全體的表面積為WpXS[m2]。該值可視為是鐵氧體粉末所包含的全部鐵氧體顆粒的表面積的總和。在本實施方式中,相對于該表面積(WpXS),假定第I粘合劑和第2粘合劑按照Tbl [nm]和Tb2[nm]的厚度形成。如圖1 (B)所示,第I粘合劑相對于面積(WpXS)按照Tbl的厚度形成,因而第I粘合劑的體積Vb I [m3]為Wp X S X Tb I X 10Λ另一方面,第I粘合劑的體積Vbl通過用密度Dbl [g/cm3]除第I粘合劑的重量Wbl [g]而求得。因此,WpXSXTblXl(T9=(Wbl/Dbl X IO6)成立,通過該式,求出Tb I =Wb I X IO3/ (Db I X Wp X S)…式(I)。同樣地,求出第2粘合劑的厚度Tb2,Tb2=Wb2X103/(Db2XWpXS)…式(2)。
如此,在本實施方式中,用粘合劑均勻地覆蓋粉末全體的比表面積時所假想的厚度為Tbl和Tb2。在本實施方式中,Tbl為2. 0 15· Onm,優(yōu)選為4. 0 15· Onm,更優(yōu)選為6. 0 15· Onm。另外,Tb2 為 16. 5^32. Onm,優(yōu)選為 16. 5^28. Onm,更優(yōu)選為 20. (Γ28. Onm。通過令假想厚度Tbl和Tb2為上述范圍,能夠維持鐵氧體顆粒間的適當距離,并抑制流動性等的特性的偏差。(鐵氧體粉末)鐵氧體粉末的組成沒有特別限制,只要根據(jù)所期望的特性決定即可。另外,在本實施方式中,鐵氧體粉末的比表面積S[m2/g]優(yōu)選是f 5。比表面積的測量方法沒有特別限定,但優(yōu)選通過BET法算出比表面積。(第I粘合劑)第I粘合劑具有比后述的第2粘合劑的軟化點高的軟化點即可,沒有特別限制。在本實施方式中,第I粘合劑優(yōu)選是親水性的。通過第I粘合劑覆蓋鐵氧體顆粒的表面,第I粘合劑會介于鐵氧體顆粒間,鐵氧體顆粒相互不接觸,能夠防止鐵氧體顆粒的凝聚。因此,提高了組合物的流動性,也提高了射出成形性。而且,由于鐵氧體顆粒被均勻地分散,因此成形體的強度也被提高。另外,由于鐵氧體顆粒不凝聚,因此能夠減少每片的燒結(jié)體密度和飽和磁通密度的偏差。第I粘合劑的軟化點優(yōu)選為15(T250°C。在本實施方式中,“軟化點”是指粘合劑軟化而能夠容易地在顆粒間移動的溫度。再有,雖然軟化點是與粘合劑的熔點大體相同的概念,但也可以是玻璃轉(zhuǎn)移點等。在本實施方式中,作為具體的第I粘合劑,可以舉出聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、尼龍6、丙稀酸樹脂等聞分子材料。(第2粘合劑)第2粘合劑具有比第I粘合劑的軟化點低的軟化點即可,沒有特別限制。第2粘合劑優(yōu)選是疏水性的。在把第I粘合劑和第2粘合劑以外的材料(蠟等)添加在組合物的情況下,該材料一般會存在于第2粘合劑的外側(cè)。因此,若第2粘合劑是親水性的,則與該材料的混煉狀態(tài)有惡化的傾向。第2粘合劑的軟化點優(yōu)選為7(T200°C。在本實施方式中,作為具體的第2粘合劑,可以舉出高密度聚乙烯,聚丙烯、聚縮醒、聚苯乙烯等高分子材料。
再有,在實際的射出成形用組合物中,可以認為,像圖1 (A)的被覆鐵氧體顆粒那樣,第I粘合劑與第2粘合劑的邊界不必以明確分清的狀態(tài)存在,其厚度也不是恒定的。另夕卜,射出成形用組合物中的全部鐵氧體顆粒也可以不被第I粘合劑和第2粘合劑覆蓋,可以存在僅被第I粘合劑覆蓋的鐵氧體顆?;騼H被第2粘合劑覆蓋的鐵氧體顆粒等。在本實施方式中,將具有特定性質(zhì)的粘合劑分成第I粘合劑和第2粘合劑,并分別設(shè)定假想厚度。通過這樣做,最大限度地發(fā)揮這些粘合劑具有的性能。因此,通過使粘合劑量為所需最低限量,能夠減少粘合劑量,能夠提高尺寸精度。另外,在本實施方式中,考慮顆粒表面與粘合劑的反應性,只要優(yōu)先使所期望的粘合劑附著于顆粒表面即可。例如,若第I粘合劑是親水性的,則由于親水性材料容易吸濕,因此,在第2粘合劑不存在的情況下或者在第2粘合劑是親水性的情況下,組合物的流動性會隨時間變化。因此,通過用疏水性的第2粘合劑覆蓋親水性的第I粘合劑,能夠保護第I粘合劑免受外部的水分。其結(jié)果是,能夠提高作為組合物全體的流動性。 在本實施方式中,射出成形用組合物優(yōu)選還具有蠟。在本實施方式中,蠟3如圖1 (C)所示那樣浸透在第2粘合劑2表面而存在。因此,能夠提高組合物的流動性,此外還提高成形時的起模性。作為具體的蠟,除了巴西棕櫚蠟、褐煤蠟、蜂蠟等天然蠟以外,還可以使用石蠟、聚氨酯蠟、聚乙二醇等合成蠟。在本實施方式中,根據(jù)所期望的特性,射出成形用組合物也可以具有其他成分。例如,還可以具有可塑劑。如圖1 (C)所示,可塑劑4存在于覆蓋鐵氧體顆粒的粘合劑的分子間1,2。通過這樣做,能夠保持鐵氧體顆粒間的距離,能夠進一步提高上述效果。作為具體的可塑劑,例如使用鄰苯二甲酸酯,優(yōu)選為鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸二月桂酯、鄰苯二甲酸丁基月桂酯、鄰苯二甲酸二正辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)等。(射出成形用組合物的制造方法)首先,準備鐵氧體粉末、第I粘合劑以及第2粘合劑作為原料粉末。在本實施方式中,優(yōu)選準備蠟,也可以根據(jù)需要準備可塑劑。作為鐵氧體粉末,可以使用氧化物,也可以使用通過燒成而成為氧化物的化合物。鐵氧體粉末也可以根據(jù)需要進行預燒。在本實施方式中,使用捏合機(kneader)制造射出成形用組合物。首先,根據(jù)準備好的鐵氧體粉末的重量(Wp)和比表面積(S),稱量第I粘合劑和第2粘合劑,以使Tbl和Tb2在上述范圍內(nèi)。接著,將所稱量的鐵氧體粉末、第I粘合劑和第2粘合劑投入混合機內(nèi),進行混煉。轉(zhuǎn)速、混煉時間、混煉溫度等條件可以適當?shù)貨Q定。再有,也可以改變粘合劑的投入順序。在本實施方式中,優(yōu)選地,在混煉鐵氧體粉末、第I粘合劑和第2粘合劑后,添加蠟。蠟的含有量以滿足上述范圍的方式來決定即可。另外,轉(zhuǎn)速、混煉時間、混煉溫度等條件可以適當?shù)貨Q定。經(jīng)過以上工序,獲得在鐵氧體顆粒中被第I粘合劑和第2粘合劑覆蓋的鐵氧體顆粒存在的射出成形用組合物。另外,通過蠟,提高組合物的流動性,也充分地確保成形時的起膜性。所得到的射出成形用組合物優(yōu)選使用造粒機形成小球(pellet)狀。
在本實施方式中,上述小球投入射出成形裝置而進行CIM (ceramic injectionmolding :陶瓷射出成形)成形。投入射出成形裝置的小球在擠出機的內(nèi)部,例如在16(T230°C加熱熔融·混煉,成為成形用原料,通過螺桿(screw)射出至模具裝置的空腔內(nèi),成為成形體。模具裝置的溫度為2(T80°C。根據(jù)需要,也可以對模具裝置施加磁場。其后,對所得到的成形體進行脫脂處理。脫脂處理條件沒有特別地限制,在公知的條件下進行即可。脫脂后的成形體進行燒成,成為燒結(jié)體。燒成條件沒有特別限制,在公知的條件下進行即可。例如,燒成溫度優(yōu)選為1200°C左右。經(jīng)過上述的工序所得到的燒結(jié)體根據(jù)需要進行加工,例如成為軟磁鐵氧體芯。再有,本發(fā)明不限定于上述實施方式,在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進行各種改變。 實施例以下,基于更詳細的實施例說明本發(fā)明,本發(fā)明不限定于這些實施例。(實驗例I)作為原料粉末,準備BET比表面積(S)是1. 5m2/g的軟磁鐵氧體粉末1、以及BET比表面積(S)是3. 7m2/g的軟磁鐵氧體粉末2。準備丙烯酸樹脂作為第I粘合劑,準備聚乙烯作為第2粘合劑,準備石蠟作為蠟,準備鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)作為可塑劑。(樣品I)首先,將鐵氧體粉末1,以及相對于鐵氧體粉末I的2. 75重量%的第I粘合劑、6. 93重量%的第2粘合劑、3. 47重量%的蠟、1. 27重量%的可塑劑的比配投入混合機內(nèi),進行混煉,在轉(zhuǎn)速16rpm、混煉時間2小時、混煉溫度195°C的條件下混煉,獲得射出成形用組合物。對所得到的射出成形用組合物,在200°C、載荷IOkg的條件下測量流動性(MVR),進一步使用造粒機使該組合物成形為小球。結(jié)果表示在表I。接著,使用射出成形裝置,將小球投入射出成形裝置,加熱熔融 混煉后,在模具裝置內(nèi)射出成形。射出成形工序后的成形體的厚度為2mm,成形為圓弧形狀的平板。對所得到的成形體,通過測量下述所示的破環(huán)加荷,評價成形體的強度。僅支撐成形體的兩端部,并在成形體中央使集中荷重從ON逐漸增加,通過成形體斷裂的荷重算出破壞荷重,將其作為成形體強度。結(jié)果表示在表I。接著,對該成形體脫脂,其后,升溫至1200°C,在該溫度保持I小時,獲得軟磁鐵氧體燒結(jié)體(燒成工序)。對所得到的軟磁鐵氧體燒結(jié)體,評價燒結(jié)體密度和飽和磁通密度。結(jié)果表示在表
Io(樣品2)另外,對于鐵氧體粉末2,也與鐵氧體粉末I相同的比配量且相同條件下制作射出成形用組合物,使用所得到的組合物,在與鐵氧體粉末I的情況同樣地獲得軟磁鐵氧體燒結(jié)體。對流動性、成形體強度、燒結(jié)體密度和飽和磁通密度,也與鐵氧體粉末I同樣地進行評價。結(jié)果表不在表I。(樣品3 和 4)接著,對于鐵氧體粉末I (樣品3)和鐵氧體粉末2 (樣品4),決定比配量,以使Tbl為8. Onm, Tb2為24. Onm,與上述同樣地制作軟磁鐵氧體燒結(jié)體,評價特性。結(jié)果表示在表
Io[表 I]
權(quán)利要求
1.一種射出成形用組合物,其特征在于, 是具有作為鐵氧體顆粒的集合的鐵氧體粉末、第I粘合劑和第2粘合劑的射出成形用組合物, 所述第2粘合劑的軟化點比所述第I粘合劑的軟化點低, 令所述鐵氧體粉末的重量為Wp[g]、比表面積為S[m2/g],所述第I粘合劑的重量為Wbl [g]、密度為Dbl [g/cm3],所述第2粘合劑的重量為Wb2 [g]、密度為Db2 [g/cm3], 當通過式(I)算出所述第I粘合劑的假想厚度Tb I [nm],通過式(2 )算出所述第2粘合劑的假想厚度Tb2[nm]時, 所述Tbl為2. 0 15· O,所述Tb2為16. 5 32. O, Tbl=CWblX IO3)/(Dbl XWpXS)…式(I) Tb2=(Wb2X103)/(Db2XWpXS)…式(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射出成形用組合物,其特征在于, 在所述射出成形用組合物中,存在所述第I粘合劑和所述第2粘合劑覆蓋所述鐵氧體顆粒的外周的被覆鐵氧體顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的射出成形用組合物,其特征在于, 所述S是廣5。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射出成形用組合物,其特征在于, 所述S是廣5。
5.一種射出成形用組合物的制造方法,其特征在于, 具有混煉鐵氧體粉末、第I粘合劑和第2粘合劑而獲得混煉物的工序, 所述第2粘合劑的軟化點比所述第I粘合劑的軟化點低, 令所述鐵氧體粉末的重量為Wp[g],比表面積為S[m2/g],所述第I粘合劑的重量為Wbl [g]、密度為Dbl [g/cm3],所述第2粘合劑的重量為Wb2 [g]、密度為Db2 [g/cm3], 當通過式(I)算出所述第I粘合劑的假想厚度Tb I [nm],通過式(2 )算出所述第2粘合劑的假想厚度Tb2[nm]時, 所述Tbl為2. 0 15· 0,所述Tb2為16. 5 32. O, Tbl = (WblX IO3)/(Dbl XWpXS)…式(I) Tb2=(Wb2X103)/(Db2XWpXS)…式(2)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠減少特性偏差而且能夠使其特性良好的射出成形用組合物。上述組合物是具有作為鐵氧體顆粒的集合的鐵氧體粉末、第1粘合劑和第2粘合劑的射出成形用組合物,第2粘合劑的軟化點比第1粘合劑的軟化點低,令鐵氧體粉末的重量為Wp、比表面積為S,第1粘合劑、第2粘合劑的重量為Wb1、Wb2,密度為Db1、Db2,第1粘合劑的假想厚度Tb1為2.0~15.0,第2粘合劑的假想厚度Tb2為16.5~32.0。在該組合物中,優(yōu)選地,存在第1粘合劑和第2粘合劑覆蓋鐵氧體顆粒的外周的被覆鐵氧體顆粒,Tb1[nm]=(Wb1×103)/(Db1×Wp×S)…式1;Tb2[nm]=(Wb2×103)/(Db2×Wp×S)…式2。
文檔編號C04B35/26GK103011789SQ20121036420
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者塚本直人, 會田智彥, 坂野伸一, 皆地良彥, 后藤真史, 姬野南奈郎 申請人:Tdk株式會社