(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミック粉末材料の流動性を効果的に改善し、その密度を均一化することができる、セラミック粉末材料射出装置、超臨界流体供給装置、および金型を含む射出成形装置が提供される。【解決手段】セラミック粉末材料射出装置１１０はセラミック粉末材料を収容するように構成されている。超臨界流体供給装置１２０はセラミック粉末材料射出装置に超臨界流体を供給するように構成されている。金型１３０は成形凹面１３２を有し、セラミック粉末材料射出装置は、セラミック粉末材料と超臨界流体を混合して混合材料を形成し、混合材料を成形凹面に射出するように構成されている。さらに、射出成形方法もまた提供される。【選択図】図１
2020111041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末材料を収容するように構成されたセラミック粉末材料射出装置と、
前記セラミック粉末材料射出装置に超臨界流体を供給するように構成された超臨界流体供給装置と、
成形凹面を有する金型とを有し、
前記セラミック粉末材料射出装置は、前記セラミック粉末材料と前記超臨界流体を混合して混合材料を形成し、当該混合材料を前記成形凹面に射出するように構成された射出成形装置。
【請求項２】
パイプと圧力検知要素を有し、前記パイプは、前記セラミック粉末材料射出装置と前記超臨界流体供給装置との間に接続され、前記超臨界流体供給装置は、前記パイプを介して前記セラミック粉末材料射出装置に前記超臨界流体を供給するように構成され、前記圧力検知要素が前記パイプに配置されている、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記超臨界流体供給装置がガス加圧ユニットを有し、当該ガス加圧ユニットは、ガスを加圧して前記超臨界流体を形成するように構成されている、請求項１または２に記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記超臨界流体供給装置がガス加熱ユニットを有し、当該ガス加熱ユニットは、ガスを加熱して前記超臨界流体を形成するように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項５】
ガス供給装置を有し、当該ガス供給装置は、前記成形凹面内にガスを供給して前記成形凹面内の圧力を高めることにより、前記成形凹面内の前記セラミック粉末材料の密度を高めるように構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の射出成形装置。
【請求項６】
パイプと圧力検知要素を有し、当該パイプは前記金型と前記ガス供給装置との間に接続され、前記ガス供給装置は、前記パイプを介して前記金型にガスを供給するように構成され、前記圧力検知要素が前記パイプに配置されている、請求項５に記載の射出成形装置。
【請求項７】
セラミック粉末材料射出装置にセラミック粉末材料を収容する工程と、
前記セラミック粉末材料射出装置に超臨界流体供給装置によって超臨界流体を供給する工程と、
前記セラミック粉末材料と前記超臨界流体を混合して混合材料を形成し、前記混合材料を前記セラミック粉末材料射出装置によって金型の成形凹面内に射出する工程と、
を有する射出成形方法。
【請求項８】
ガス加圧ユニットによってガスを加圧して前記超臨界流体を形成する工程を有する請求項７に記載の射出成形方法。
【請求項９】
ガス加熱ユニットによってガスを加熱して前記超臨界流体を形成する工程を有する請求項７または８に記載の射出成形方法。
【請求項１０】
ガス供給装置によって前記成形凹面内にガスを供給することで、前記成形凹面内の圧力を高めて前記成形凹面内の前記セラミック粉末材料の密度を高める工程を有する請求項７から９のいずれか１項に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、成形装置および成形方法に関し、特に、射出成形装置および射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック粉末射出成形技術は、その高い生産性と高い寸法複雑性により、多くの注目を集め、近年急速に発展している。しかし、セラミック粉末自体には流動性がないため、他の添加剤に頼って、その流動性を高める必要がある。それにもかかわらず、一般的な添加剤の添加による流動性の改善は、製法要件を依然として満たしておらず、不十分な流動性のために製品の反りなどの欠陥が発生しやすい。さらに、製品が成形されると、添加剤とセラミック粉末の不均一な分布のために製品密度が不均一になる場合があり、これが製品の構造的強度に悪影響を及ぼす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、セラミック粉末材料の流動性を効果的に改善し、その密度を均一化することができる射出成形装置および射出成形方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の射出成形装置は、セラミック粉末材料射出装置、超臨界流体供給装置、および金型を含む。セラミック粉末材料射出装置は、セラミック粉末材料を収容するように構成されている。超臨界流体供給装置は、セラミック粉末材料射出装置に超臨界流体を供給するように構成されている。金型は、成形凹面を有する。セラミック粉末材料射出装置は、セラミック粉末材料と超臨界流体を混合して混合材料を形成し、混合材料を成形凹面内に射出するように構成されている。
【０００５】
本発明の一実施形態では、射出成形装置は、パイプと圧力検知要素とを含む。パイプは、セラミック粉末材料射出装置と超臨界流体供給装置との間に接続され、超臨界流体供給装置は、パイプを介してセラミック粉末材料射出装置に超臨界流体を供給するように構成され、圧力検知要素はパイプに配置される。
【０００６】
本発明の一実施形態では、超臨界流体供給装置はガス加圧ユニットを含み、ガス加圧ユニットは、ガスを加圧して超臨界流体を形成するように構成されている。
【０００７】
本発明の一実施形態では、超臨界流体供給装置はガス加熱ユニットを含み、ガス加熱ユニットは、ガスを加熱して超臨界流体を形成するように構成されている。
【０００８】
本発明の一実施形態では、射出成形装置は、ガス供給装置を含む。ガス供給装置は、成形凹面内にガスを供給して成形凹面内の圧力を高めることにより、成形凹面内のセラミック粉末材料の密度を高めるように構成されている。
【０００９】
本発明の一実施形態では、射出成形装置は、パイプと圧力検知要素とを含む。パイプは金型とガス供給装置の間に接続され、ガス供給装置はパイプを介してガスを金型に供給するように構成され、圧力検知要素はパイプに配置される。
【００１０】
本発明の射出成形方法は、以下のステップを含む。セラミック粉末材料が、セラミック粉末材料射出装置内に収容されている。超臨界流体が、超臨界流体供給装置によりセラミック粉末材料射出装置に提供される。セラミック粉末材料と超臨界流体が混合されて混合材料を形成し、混合材料がセラミック粉末材料射出装置によって金型の成形凹面内に射出される。
【００１１】
本発明の一実施形態では、射出成形方法は、ガス加圧ユニットによってガスを加圧することによって超臨界流体を形成することを含む。
【００１２】
本発明の一実施形態では、射出成形方法は、ガス加熱ユニットによってガスを加熱することによって超臨界流体を形成することを含む。
【００１３】
本発明の一実施形態では、射出成形方法は、ガス供給装置によって成形凹面内にガスを供給することで、成形凹面内の圧力を高めて成形凹面内のセラミック粉末材料の密度を高めることを含む。
【発明の効果】
【００１４】
上記に基づき、本発明では、超臨界流体をセラミック粉末材料に混合することにより、超臨界流体の特性によりセラミック粉末材料の粘度を低下させ、それにより、セラミック粉末材料の流動性を効果的に増加させ、射出成形プロセスにおける抵抗を減少させて製法の歩留まりを改善することができる。
【００１５】
上記をより分かりやすくするために、図面を伴ういくつかの実施形態を以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形装置の概略図である。
【００１７】
【図２】本発明の別の一実施形態に係る射出成形装置の概略図である。
【００１８】
【図３】図２の射出成形装置の射出成形方法のフローチャートである。
【００１９】
【図４】本発明の別の一実施形態に係る射出成形装置の概略図である。
【００２０】
【図５】図４の射出成形装置の射出成形方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る射出成形装置の概略図である。図１を参照すると、本実施形態の射出成形装置１００は、セラミック粉末材料射出装置１１０、超臨界流体供給装置１２０、金型１３０、およびガス供給装置１４０を含む。セラミック粉末材料射出装置１１０は、セラミック粉末材料を収容するように構成されている。本実施形態のセラミック粉末材料は、単一のセラミック粉末粒子に限定されるものではなく、複数のセラミック粉末粒子から形成されたセラミック粉末材料全体を指すことに留意されたい。
【００２２】
超臨界流体供給装置１２０は、セラミック粉末材料射出装置１１０に超臨界流体を供給するように構成されている。セラミック粉末材料射出装置１１０は、セラミック粉末材料と超臨界流体をそのスクリューロッド１１２によって混合して混合材料を形成し、混合材料（すなわち、セラミック粉末材料と超臨界流体）を金型１３０の成形凹面１３２内に射出するように構成されている。ガス供給装置１４０は、成形凹面１３２内にガスを供給して成形凹面１３２内の圧力を高め、成形凹面１３２内のセラミック粉末材料の密度を高めるように構成されている。ガスは、例えば、不活性ガスである。混合材料が成形凹面１３２内に射出され、成形された後、脱バインダーおよび焼結などの後続のプロセスをさらに実行することで、射出成形製品の製造を完了することができる。
【００２３】
上記のように超臨界流体をセラミック粉末材料に混合することにより、超臨界流体の特性を通じてセラミック粉末材料の粘度を低下させ、それによりセラミック粉末材料の流動性を効果的に増加させ、射出成形プロセスにおける抵抗を減少させ、製法の歩留まりを改善することができる。また、上記のように成形凹面１３２内の圧力を高めることにより、射出成形プロセスにおける高圧環境を通じてセラミック粉末材料を高密度な状態に維持することができるので、セラミック粉末材料の密度を均一にすることができ、製法の歩留まりを改善できる。
【００２４】
具体的には、本実施形態の超臨界流体供給装置１２０は、ガス加圧ユニット１２２および濾過ユニット１２４を含む。濾過ユニット１２４は、ガス貯蔵ユニット５０からのガス（例えば、不活性ガス）を濾過するように構成され、濾過されたガスは、ガス加圧ユニット１２２に送られる。ガス加圧ユニット１２２は、このガスを加圧して超臨界流体を形成するように構成されている。原料ガスに応じて、原料ガスを加熱または加圧／加熱するために、ガス加圧ユニット１２２を、ガス加熱ユニットまたはガス加圧／加熱ユニットに変更してもよく、本発明はこれに限定されない。
【００２５】
一方、本実施形態のガス供給装置１４０は、ガス注入ユニット１４２および濾過ユニット１４４を含む。濾過ユニット１４４は、ガス貯蔵ユニット６０からのガス（例えば、不活性ガス）を濾過するように構成され、濾過されたガスは、ガス注入ユニット１４２に送られる。ガス注入ユニット１４２は、このガスをガス逆圧技術を通じて金型１３０内に注入することで、金型１３０内の圧力を増加させるように構成されている。
【００２６】
また、本実施形態の射出成形装置１００は、パイプ１５０および圧力検知要素１５２を含む。パイプ１５０は、セラミック粉末材料射出装置１１０と超臨界流体供給装置１２０との間に接続されている。超臨界流体供給装置１２０は、超臨界流体をパイプ１５０を介してセラミック粉末材料射出装置１１０に供給するように構成されている。圧力検知要素１５２がパイプ１５０に配置され、セラミック粉末材料射出装置１１０にガスが射出されるときの圧力を検知するために圧力検知要素１５２を使用することができるので、超臨界流体供給装置１２０がセラミック粉末材料射出装置１１０にガスを注入するときの注入圧力を制御することができる。
【００２７】
同様に、本実施形態の射出成形装置１００は、別のパイプ１６０と別の圧力検知要素１６２とを含む。パイプ１６０は、金型１３０とガス供給装置１４０との間に接続されている。ガス供給装置１４０は、パイプ１６０を介して金型１３０にガスを供給するように構成されている。圧力検知要素１６２がパイプ１６０に配置され、ガスが金型１３０に注入されるときの圧力を検知するために圧力検知要素１６２を使用することができるので、ガス供給装置１４０が金型１３０内にガスを注入するときの注入圧力を制御することができる。
【００２８】
他の実施形態では、ガス供給装置１４０の構成を省略してもよいし、或いは、超臨界流体供給装置１２０の構成を省略してもよく、本発明はこれに限定されない。そのような省略の例は、図面を参照して以下に説明される。
【００２９】
図２は、本発明の別の一実施形態に係る射出成形装置の概略図である。図３は、図２の射出成形装置の射出成形方法のフローチャートである。図２に示す射出成形装置１００Ａと図１に示す射出成形装置１００の違いは、図２に示す実施形態ではガス供給装置１４０の構成が省略されている点にあり、その中の超臨界流体供給装置１２０の動作プロセスは、図３を参照して以下に簡単に説明するように、図１に示す実施形態の超臨界流体供給装置１２０の動作プロセスと同一または類似である。まず、セラミック粉末材料射出装置１１０内にセラミック粉末材料が収容される（ステップＳ６０２）。次に、超臨界流体が超臨界流体供給装置１２０によりセラミック粉末材料射出装置１１０に供給される（ステップＳ６０４）。セラミック粉末材料と超臨界流体が混合されて混合材料を形成し、混合材料はセラミック粉末材料射出装置１１０によって金型１３０の成形凹面１３２内に射出される（ステップＳ６０６）。
【００３０】
図４は、本発明の別の一実施形態に係る射出成形装置の概略図である。図５は、図４の射出成形装置の射出成形方法のフローチャートである。図４に示す射出成形装置１００Ｂと図１に示す射出成形装置１００の違いは、図４に示す実施形態では、超臨界流体供給装置１２０の構成が省略されている点にあり、その中のガス供給装置１４０の動作プロセスは、図５を参照して以下に簡単に説明するように、図１に示す実施形態のガス供給装置１４０の動作プロセスと同一または類似である。まず、セラミック粉末材料射出装置１１０内にセラミック粉末材料が収容される（ステップＳ７０２）。次に、セラミック粉末材料射出装置１１０により、少なくともセラミック粉末材料を金型１３０の成形凹面１３２内に射出する（ステップＳ７０４）。ガス供給装置１４０によって成形凹面１３２内にガスを供給することで、成形凹面１３２内の圧力を高め、成形凹面１３２内のセラミック粉末材料の密度を高める（ステップＳ７０６）。
【００３１】
以上をまとめると、本発明では、超臨界流体をセラミック粉末材料に混合することにより、超臨界流体の特性を通じてセラミック粉末材料の粘度を低下させ、それにより、セラミック粉末材料の流動性を効果的に高め、射出成形プロセスの抵抗を減らして、製法の歩留まりを改善することができる。また、本発明では、ガス供給装置を介して成形凹面内の圧力を高めることにより、射出成形プロセスの高圧環境を通じてセラミック粉末材料を高密度な状態に維持することができるので、セラミック粉末材料の密度を均一にすることができ、製法の歩留まりをさらに改善することができる。
【００３２】
本開示の範囲または趣旨から逸脱することなく、開示された実施形態に対して様々な修正および変更を行うことができることは、当業者には明らかであろう。上記に鑑みて、本開示は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にある限り、修正および変更を網羅することが意図されている。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の射出成形装置および射出成形方法は、射出成形プロセスに適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
５０、６０：ガス貯蔵ユニット
１００、１００Ａ、１００Ｂ：射出成形装置
１１０：セラミック粉末材料射出装置
１１２：スクリューロッド
１２０：超臨界流体供給装置
１２２：ガス加圧ユニット
１２４：濾過ユニット
１３０：金型
１３２：成形凹面
１４０：ガス供給装置
１４２：ガス注入ユニット
１４４：濾過ユニット
１５０、１６０：パイプ
１５２、１６２：圧力検知要素
【図１】
2020111041.tif 000003
【図２】
2020111041.tif 000004
【図３】
2020111041.tif 000005
【図４】
2020111041.tif 000006
【図５】
2020111041.tif 000007
【外国語明細書】
2020111041.tif 000008
2020111041.tif 000009
2020111041.tif 000010
2020111041.tif 000011
2020111041.tif 000012
2020111041.tif 000013
2020111041.tif 000014
2020111041.tif 000015
2020111041.tif 000016
2020111041.tif 000017
2020111041.tif 000018
2020111041.tif 000019
2020111041.tif 000020
2020111041.tif 000021
2020111041.tif 000022
2020111041.tif 000023
2020111041.tif 000024