(57)【要約】  本発明は、粉末射出成型部品を形成する方法に関し、以下のＡ）〜Ｄ）の工程を含む。Ａ）焼結される粉末をバインダと混合して、モールド成型用混合物を作製し、Ｂ）前記モールド成型用混合物を射出成型して成型部品を形成し、Ｃ）前記成型部品を脱バインドし、Ｄ）前記脱バインドした成型部品を焼結する。本発明は、本発明の前記方法におけるバインダの使用にも関する。本発明は、さらに、本発明の前記方法によって得られる粉末射出成型部品にも関する。本発明は、さらにまた、本発明の前記方法によって得られる成型部品の組み立て品にも関する。
2013501148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末射出成型部品を生成する方法であって、
焼結される粉末をバインダと混合して、成型用の混合物を生成する工程Ａ）、
前記成型用の混合物を射出成型し、成型部品を形成する工程Ｂ）、
前記成型部品を脱バインドする工程Ｃ）、及び
前記の脱バインドした成型部品を焼結する工程Ｄ）
を含み、
前記バインダは、熱的に分解可能な少なくとも一つのポリマーと、前記熱的に分解可能なポリマーを溶解するための、低分子量で除去可能な少なくとも一つの溶媒とを有し、前記溶媒は室温より高い融点を有することを特徴とし、工程Ｃ）は、前記溶媒が少なくとも実質的に液体で、前記ポリマーが少なくとも実質的に固体である温度において、前記成型部品から前記溶媒を除去する第１の脱バインド工程Ｅ）と、前記成型部品から前記ポリマーを除去する第２の脱バインド工程Ｆ）とを含むことを特徴とする、粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項２】
前記工程Ｂ）は、前記溶媒及び前記ポリマーの実質的に均質な液体の混合物が存在する温度において行われることを特徴とする、請求項１記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項３】
前記工程Ｂ）による射出成型の間及び／又は後に、前記成型用の混合物を冷却するときに、前記ポリマーの固化が前記溶媒の固化よりも先に生じることを特徴とする、請求項２記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項４】
前記分解可能な溶媒は、５０℃と３００℃の間の融点を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項５】
前記分解可能な溶媒は、カプロラクタム、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、アセトアニリド、ベンズアミド、４−ヒドロキシアセトフェノン、マレイミド、及び、フタルイミドを含むグループから選択されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項６】
前記熱的に分解可能なポリマーは、結晶質のポリマーであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項７】
前記熱的に分解可能なポリマーは、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、アセタール共重合体、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸、及び、アクリル酸塩又はメタクリル酸塩とスチレンとの共重合体を含むグループから選択されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項８】
前記バインダは、少なくとも一つの熱的に分解可能なポリマーの少なくとも５質量パーセントを構成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項９】
前記バインダは、前記分解可能な溶媒の少なくとも５質量パーセントを構成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１０】
前記工程Ａ）で形成される前記成型用の混合物は、少なくとも一つの界面活性剤をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１１】
前記界面活性剤は、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤、及び、非イオン界面活性剤を含むグループから選択されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１２】
前記界面活性剤は、アミン、ステアリン酸、及び、脂肪酸エステルポリマーを含むグループから選択されることを特徴とする請求項１０又は１１記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１３】
前記焼結される粉末は、金属、セラミック、及びガラスを含むグループから選択されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１４】
前記工程Ａ）で混合される前記粉末と前記バインダの体積比は、３０：７０と７０：３０の間であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１５】
前記第１の脱バインド工程Ｅ）は、６９℃よりも高い温度で行われることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１６】
前記第１の脱バインド工程Ｅ）において、前記成型部品は、前記バインダの前記溶媒を除去するための脱バインド溶媒にさらされることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１７】
前記脱バインド溶媒は、水、アルコール、エステル、炭化水素、及びケトンを含むグループから選択されることを特徴とする請求項１６記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１８】
前記第２の脱バインド工程Ｆ）は、２００℃よりも高い温度で行われることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項１９】
前記工程Ｃ）による前記成型部品の脱バインドを行う前に、複数の成型部品を一つに組み立てる工程Ｇ）をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法。 
【請求項２０】
前記工程Ｇ）では、組み立てられた複数の成型部品の間に接着剤を塗布し、前記接着剤は、成型部品の中に存在するものと実質的に同一の粒子及びバインドポリマーを有し、さらに、室温で液体である補助溶媒を有し、接着剤の補助溶媒の成分と、成型部品のバインド溶媒の成分は、実質的に同様であることを特徴とする請求項１９記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項２１】
前記工程Ａ）において、前記バインドポリマーは、熱的に分解可能な結晶質のポリマーで形成され、かつ、前記工程Ｇ）において、前記バインドポリマーは、アモルファスポリマーで形成されることを特徴とする請求項２０記載の粉末射出成型部品を生成する方法。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか一項記載の前記バインダの使用であって、前記バインダは、少なくとも一つの熱的に分解可能なポリマーと、前記熱的に分解可能なポリマーを溶解する少なくとも一つの低分子量の除去可能な溶媒との混合物を含み、前記溶媒は室温よりも高い融点を有することを特徴とするバインダの使用。
【請求項２３】
前記ポリマーは、結晶質のポリマーである、請求項２２記載のバインダの使用。
【請求項２４】
請求項１乃至２１のいずれか一項記載の粉末射出成型部品を生成する方法によって生成される成型部品。
【請求項２５】
請求項２０又は２１記載の粉末射出成型部品を生成する方法によって生成される成型部品の組み立て品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末射出成型部品を形成する方法に関し、以下のＡ）〜Ｄ）の工程を含む。Ａ）焼結される粉末をバインダと混合して、モールド成型用混合物を作製し、Ｂ）前記モールド成型用混合物を射出成型して成型部品を形成し、Ｃ）前記成型部品を脱バインドし、Ｄ）前記脱バインドした成型部品を焼結する。本発明は、本発明の前記方法におけるバインダの使用にも関する。本発明は、さらに、本発明の前記方法によって得られる粉末射出成型部品にも関する。本発明は、さらにまた、本発明の前記方法によって得られる成型部品の組み立て品にも関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末射出成型（Powder Injection Molding: PIM）は、複雑な形状に成型される部品を製造するのに有効的な方法である。このようなＰＩＭプロセスでは、金属、ガラス、又はセラミックの粉末は、キャリアとも称するポリマーバインダと混合される（工程Ａ）。ここで、このバインダは主として粉末の射出成型を促進する。
【０００３】
一般的に用いられるバインダは、BASF社から商品名Ultraform（登録商標）で販売されているアセタールポリオキシメチレンの共重合体のようなポリオキシメチレン（ＰＯＭ）（の共重合体）によって形成される。上述の混合物を所望の形状に成型すること（工程Ｂ）は、グリーンボディとも称される結合した（バインドされた）成型部品をもたらす。次いで、ポリマーバインダは、一般的には約１１０℃と約１２０℃との間の温度において、典型的には硝酸のような腐食性溶媒によって除去される。その後、残存する多孔質の成型部品を焼結し、所望の形状の品物を生成する（工程Ｄ）。この焼結工程の間に、成型部品の形状に影響を与えることなく収縮する。粉末粒子は、融合し、粉末粒子間の空間は消失する。
【０００４】
従って、この焼結工程の間に、製品の密度は増え、製品は収縮する。この焼結工程は、一般的に、粉末を形成している固体の約９９体積％（volume
%）に製品が到達したときに完了する。
【０００５】
既知のＰＩＭプロセスは、複雑で入り組んだ形状の成型部品を形成するのには大変適しているが、既知のＰＩＭプロセスには様々な欠点があった。既知のＰＩＭプロセスの主な欠点は、バインドポリマーＰＯＭを化学的に分解するために、典型的には硝酸のような腐食性溶媒の利用が必要なことであった。温度が上昇すると、硝酸は毒性の窒化酸化物に変換される。このような毒性の窒化酸化物は望ましくないものである。
【０００６】
化学的にバインダを分解する代わりに、熱的にバインダを分解することは、比較的低温（室温を超える温度）でも単に可能である。
【０００７】
しかしながら、これでは受け入れがたい程に遅い脱バインドプロセスになってしまう。また、高温での熱的な分解は、成型品に蓄積するガス状の分解生成物の生成をもたらす。ガスの蓄積は、製品の内部での圧力の増大をもたらし、変形と破砕により損傷を受けやすくなる。
【０００８】
従って、バインダを熱的に分解することは、ポリマーバインダを除去することにあたって実用的な選択ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許５，６６５，２８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
米国特許５，６６５，２８９号は、上述したものと等価なＰＩＭプロセスを開示している。この特許で用いるバインダは、低分子量の有機材料とポリマーの混合物で形成される。この混合物の特性は、ポリマーと有機粒子が、低分子量の粒子の融点以下で固溶体を形成することである。これは、融解されたバインダを冷却するときに、混合物は一様に残存し、固溶体内で凝固することを意味する。
【００１１】
この特有のバインダを用いることについて記載されているアドバンテージは、バインダの脱バインドは２つの工程によって行われることである。第１の工程では、低分子量の材料は抽出によって除去され、その次の第２の工程でポリマーが除去される。低分子量の材料の抽出は、低分子量の材料の融点以下で行われ、この結果、全てのバインダ（すなわち、低分子量の材料とポリマー）は、第１の脱バインド工程の間は固体のままである。
【００１２】
従って、軟化によって生じる変形は生じず、一部は形状を保持し、変形しない。この特有のバインダを用いることについて記載されているさらなるアドバンテージは、バインダは有機粒子とポリマーの固溶体で形成されているため、バインダは微視的に非常に均質であり、この結果、脱バインド中に成型品が変形することに対抗する低分子量の粒子を抽出している間及び抽出した後において、材料は均質に保持されるとのことである。
【００１３】
成型品の変形をもたらす可能性のあるバインダの軟化を抑制するために、脱バインド工程を比較的低温で行うため、脱バインドプロセスは比較的時間の掛かるプロセスである。さらに、記載された固溶体の形成は、その工程中に重大な注意を要求する。
【００１４】
低分子量の粒子は、冷却中に結晶化しやすい傾向がある。従って、ポリマーと低分子量材料の固溶体の形成は、低分子量材料の結晶化を抑制するために、比較的高い冷却率を必要とする。これは、射出成型中の金型の中では、一般的には実現しにくいことであり、特に、肉厚の製品の場合には困難である。 
従って、本発明の目的は、粉末射出成型部品を生成するための、より効率的な方法を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】粉末射出成型プロセスにおいて、ＰＯＭ及びカプロラクタムを含むバインダを用いるための温度チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この目的を達成するために、本発明は、請求項のプレアンブルに記載の方法であって、バインダは、少なくとも一つの熱的に分解可能なポリマーと、前記熱的に分解可能なポリマーを溶かすことのできる少なくとも一つの低分子量で分解可能な溶媒とを有し、前記溶媒は室温より高い融点を有し、工程Ｃ）は、前記溶媒が少なくとも実質的に液体で、前記ポリマーが少なくとも実質的に固体である温度において、成型部品から溶媒を除去する第１の脱バインド工程Ｅ）と、前記成型部品からポリマーを除去する第２の脱バインド工程Ｆ）とを含む。低分子量（非重合体の）溶媒をバインダに含むことには、種々の優位点がある。
【００１７】
バインドポリマーのキャリアとして機能するバインド溶媒の存在により、成型部品の内部におけるバインドポリマーの総量は、公知技術の既知のプロセスに適用されるバインドポリマーの総量に比べて、実質的に低減される。
【００１８】
工程Ｅ）による第１の脱バインド工程の間にポリマーが固体であるときに、低分子量の液状のバインド溶媒の除去は、第１の脱バインド工程Ｅが比較的高温、すなわち、バインド溶媒の融点を超える温度で行われるという優位点を有する。
【００１９】
バインド溶媒は、固体である場合よりも液体である場合に、バインド溶媒の分子のより高い移動度の結果として、より高い割合で溶解し、及び／又は、蒸発するので、第１の脱バインド工程Ｅ）が比較的高温で行われることは、脱バインドプロセスを非常に加速する。
【００２０】
さらに、このようなバインダを用いることは、通常、相分離（破壊）は成型用の混合物を冷却しているとき（工程Ｂ）において生じ、（固化した）エマルションのような状態をもたらすという、付加的な優位性をもたらす。
【００２１】
この相分離は、第１の脱バインド工程Ｅ）を行うためには、均質な溶液(固溶体)が用いられる場合よりも好適である。低分子量の溶媒によって支配されていた体積分率は、第1の脱バインド工程Ｅ）の後は空いたスペースや空気を含むため、このバインダ内での相分離により、低分子量の溶媒が抽出又は蒸発によって除去されると、バインダのポリマーがスポンジ状の（多孔質の）構造として残ることは必ず起きる。第１の脱バインド工程では、バインドポリマーは固体のままであり、グリーンの成型部品の形状及びサイズを保持するように働く。
【００２２】
工程Ｆ）によれば、グリーンの成型部品のこのオープンな構造は、バインドポリマーの成型部品からの除去を実質的に促進し、工程Ｄ）による焼結の前に、多かれ少なかれ自由に、成型品の内部において液体及び気体の制限されていない流れを許容する。
【００２３】
バインドポリマーの減じられた量と、バインド溶媒の除去後の成型部品内のオープンな構造との両方により、バインドポリマーの温度分解の間に生成される熱的に分解される物品の効率的な除去を可能にする。成型部品の中で形成される分解ガスは、成型部品を変形することなく、成型部品から自由に流れ出すことができるので、成型部品からバインダを除去するために、腐食性の物質を用いることは、もはや要求されない。これは、経済的視点及び環境保護的視点の両方から好ましいことである。
【００２４】
本発明の方法で用いられる改善されたバインダによれば、バインド溶媒をバインダに含ませることは、バインダの粘性を低減し、その結果、成型用の混合物の粘性を低減し、さらに、成型部品の中における材料の応力を低減するという追加的な効果がある。その結果として、寸法的な安定性が改善され、成型部品の設計の自由度を増大させる。
【００２５】
除去可能な溶媒は、成型部品の確実な寸法的な安定性を確保するために、室温では固体である。好適には、除去可能な溶媒は５０℃と３００℃の間の融点を有する。この温度範囲の下限は、一方で、除去可能な溶媒を比較的低温で液化させるために十分に低く、他方で、金型内でのバインド溶媒の固化を許容するために、本発明の方法で用いる金型の温度を超えるために十分に高い。
【００２６】
バインド溶媒は、低分子量の物質であるため、すなわち、この文脈では非重合体であることを意味するため、バインド溶媒を成型部品から蒸発又は抽出によって除去することは、通常比較的容易である。
【００２７】
溶媒の除去は、抽出又は蒸発のような物理的なプロセス、又は、化学的な分解（減成）で行うことができる。低分子量の除去可能な溶媒の定義は、モル質量が３００ｇ／ｍｏｌ以下の溶媒であり、好適には２５０ｇ／ｍｏｌ以下の溶媒である。 
本発明の方法の一形態では、工程Ｂ）は、バインドポリマーとバインド溶媒の均質な液体混合物が実質的に存在する温度で行われる。この液体混合物は、型穴内における成型用の混合物の射出成型を促進し、成型部品を形成する。成型用の混合物を冷却する際に、通常、型穴内で、バインドポリマーの固化が好適には、ポリマーと溶媒の相分離をもたらす溶媒の固化よりも先に生じる。相分離は、その後に続く第１脱バインド工程Ｅ）を行うのに都合がよい。 
好適な形態では、除去可能な溶媒は、カプロラクタム、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、アセトアニリド、ベンズアミド、４−ヒドロキシアセトフェノン、マレイミド、及び、フタルイミドを含むグループから選択される。カプロラクタムは比較的安く、かつ、さらに、水及びメタノールのような殆どの有機溶媒や、ヘキサンのような特定の非極性溶媒に溶けやすいため、特に、ナイロン−６を製造するためのモノマーであるカプロラクタムは、バインド溶媒として適用される有益な特性を有する。少なくともカプロラクタムは、超臨界ＣＯ２のような超臨界媒体の手段によって抽出可能であることも期待される。
【００２８】
ＰＥＧは生分解性があり、それゆえ環境に優しいので、ＰＥＧの適用は有益である。上述のように、工程Ｅ）による第１の脱バインド工程の間、脱バインド溶媒は除去され、この結果、開いた細孔が形成される。バインド溶媒の最初の濃度が高いほど、細孔の容積は大きくなる。細孔の容積が大きいほど、第１の脱バインド工程が完了する前に、残存する脱バインド溶媒の粒子を取り除きやすくなる。
【００２９】
熱的に分解可能なポリマーは、好適には結晶質のポリマーであればよく、より好ましくはポリ（オキシメチレン）（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及びこれらのは生物（共重合体）を含むグループから選択される結晶質のポリマーであればよい。
【００３０】
結晶質のポリマーを用いることの優位性は、ポリマーは通常ある温度以下では沈殿しており、このため所望の相分離の作用をもたらすからである。約２００℃から２５０℃以上に加熱すると、ＰＯＭはいかなる炭素を生成することなく、略完全に解重合してモノマーに分解できるため、ＰＯＭは特に好適である。ＰＯＭは、周知の結晶質の作業用樹脂である。Delrin（Du Pont社から入手可能）、Hostaform(Tinona社から入手可能)、及びUltraform(BASF社から入手可能)のような様々なタイプのＰＯＭを用いてもよい。
【００３１】
他の形態では、熱的に分解可能なポリマーは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアクリル酸塩、ポリメチル、（ポリメチルメタクリル酸塩、又は、ポリブチルメタクリル酸塩のような）アクリル酸塩、及び、アクリル酸塩とスチレンの共重合体を含むグループから選択される。成型用の混合物及び成型部品の両方の中における分解可能なポリマーの濃度は、従来の周知の方法における濃度に比べて低減されるため、容認できる分解率において熱的な分解を行うことができる。  
バインダは、少なくとも一つの熱分解可能なポリマーの少なくとも５質量パーセントであることが好適である。バインダは、除去可能な溶媒の少なくとも５質量パーセントであることが好ましい。分解可能なポリマーの効率的な脱バインドは、バインダがポリマーの９５質量パーセント以上である場合に遅くなることが分かっている。また、バインド溶媒の９５質量パーセント以上のバインダを適用することは、成型部品の（寸法的な）安定性に影響を及ぼすことが分かっている。
【００３２】
好適な形態では、工程Ａ）で形成される成型用の混合物は、さらに、成型用の混合物の中で（それゆえ成型部品の中で）粉末粒子の実質的に均質な分散を達成できる少なくとも一つの界面活性剤（分散剤）を含む。特に、本発明の方法においてセラミック粒子を用いる場合は、一又は複数の界面活性剤を用いることは、通常有効的である。界面活性剤は、用いられるセラミック粒子のタイプに応じて選択される。アルミナ粒子には、通常、ステアリン酸を界面活性剤として用いる。成型用の混合物の内部における界面活性剤の濃度は比較的低い。粒子は界面活性剤の０質量パーセントから５質量パーセントの間であることが好適である。適用可能な代替的な界面活性剤は、アミン及び脂肪酸エステルのポリマーである。8. 通常、界面活性剤は、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤、及び、非イオン界面活性剤を含むグループから選択される。
【００３３】
アニオン界面活性剤の例は、硫酸アニオン、スルホン酸アニオン、又は、カルボン酸アニオンである。カチオン界面活性剤の例は、第４級アンモニウムカチオンに基づく界面活性剤である。両性イオン界面活性剤の例は、ドデシルベタイン、コカミドプロピルベタイン、及び、ココアンフォグリシンナートである。非イオン界面活性剤の例は、アルキルポリグルコシド、脂肪アルコール（セチルアルコール、及び、オレイルアルコール）、及び、コカミドモノエタノールアミン（MEA）、及び、コカミドジエタノールアミン（DEA）である。
【００３４】
好適な形態では、焼結される粒子は、金属、セラミック、ガラス、及びこれらの混合物を含むグループから選択される少なくとも一つのコンパウンドを含む。ガラス、及び、ガラスセラミック材料は、様々な用途（使用）に有益的な特性を有する。上述の材料の化学的及び物理的な耐久性のような優れた特性、生物学的な不活性さ、高温での安定性、及び、ガラスをベースにした材料の透明性は、化学的及び生物学的な実験及び生産プロセスにおける幅広い適応をもたらす。
【００３５】
ガラス材料は、例えば、生化学用のウェルプレート、チップでの研究(“labs
on a chip”)、マイクロリアクター、及び、その他の流体及びマイクロ流体への適用に用いられ、又は、適用が提案されてきた。ガラス製及びガラスセラミック製の物品は、多くのその他の工業への適用、及び、様々な消費者製品に広く適用されてきた。このほか、鉄、ニッケル、チタニウム、アルミニウム、又は、これらの混合物等の様々な種類の金属が用いられている。当業者であれば、形成されたチタニウムの部品は、骨ねじや骨プレートのような医療用のインプラント、ゴルフクラブのヘッド、及び航空機のコンポーネントのように、様々な実用性があることを理解できるであろう。
【００３６】
チタニウムの高い反応性と、酸素、炭素、及び窒素のように通常存在する元素と固溶体を形成することへのチタニウムの感受性のため、成型プロセスには、４５０℃以下の温度で、炭素を含有するバインダを成型部品から完全に除去することが要求される。本発明の方法は、比較的低温で成型部品からバインダを完全に除去するため、本発明の方法は、チタニウムの成型部品を製造することにも大変適している。工程Ａ）で混合される粒子とバインダの体積比は、所望の形状と安定性を有する成型部品を提供できるようにするために、好適には３０：７０と７０：３０との間である。
【００３７】
特に、バインダがカプロラクタムを溶媒とし、かつ、ＰＯＭをポリマーとする場合は、第１の脱バインド工程Ｅ）は、６９℃より高い温度で行われることが好ましく、６９℃と１３０℃の間で行われることが好ましい。この温度領域では、バインド溶媒は、特に、カプロラクタムは、液体であり、バインドポリマーは依然として固体である。この結果、バインド溶媒だけを除去することが促進される。上述の第１脱バインド工程Ｅ）では、バインダのバインド溶媒を除去するために、成型部品は脱バインド溶媒にさらされる。さらに好適には、脱バインド溶媒は、水、（酢酸エチル、及び、酢酸ブチルのような）エステル、（アセトン、又は、ブタノンのような）ケトン、（キシレン、又は、トルエンのような）炭化水素、及び、特にメタノール及びエタノールのようなアルコールを含むグループから選択される。
【００３８】
上述のように、バインド溶媒を除去するために、ヘキサンのような非極性有機脱バインド溶媒も用いることができる。しかしながら、ＰＭＭＡは、融点（６９℃）以上の温度で融解されたカプロラクタムに溶融するので、ＰＯＭが用いられる場合に、カプロラクタムが液体でＰＭＭＡが固体である温度領域は存在しない。この理由のため、液体のカプロラクタムを蒸発させることによって熱的に脱バインドを行うことは、上述のような温度領域を要求するので、不可能である。
【００３９】
この結果、第１脱バインド工程は、脱バインド溶媒とともに実行されなければならず、脱バインド溶媒としては、水、有機溶媒、又は、超臨界媒体が好適である。用いられる溶媒は、カプロラクタムの溶媒であり、ＰＭＭＡに対しては非溶媒（non-solvent）であるべきである。この場合のより具体的な例は、水とアルコールである。 
第２の脱バインド工程Ｅ）は、好適には、２００℃又は２５０℃より高い温度で行われる。これ以上の温度では、バインドポリマーの効果的な分解が通常達成される。また、用いられるバインドポリマーにより、高収率の解重合（脱重合）が達成される。 
好適な形態では、本方法は、工程Ｇ）を含む。工程Ｇ）は、工程Ｃ）による成型部品の脱バインドを行う前に、複数の成型部品を共に組み立てる工程を有する。より好適には、工程Ｇ）では、組み立てられた複数の成型部品の間に接着剤が塗布される。
【００４０】
この接着剤は、成型部品の中に存在するものと実質的に同一の粒子及びバインドポリマーを有する。この接着剤は、さらに、室温で液体である補助溶媒を有する。接着剤の補助溶媒の成分と、成型部品のバインド溶媒の成分は、実質的に同様である。
【００４１】
この接着剤の組成は、好適には、バインド溶媒（室温で固体）が補助溶媒（室温で液体）に置き換えられていること以外は、成型部品の組成と同様である。この結果、接着された部品は、第１脱バインド工程が行われた後で、一つの部品として振る舞う。
【００４２】
その後に続く脱バインド工程及び焼結工程では、接着剤とグリーンの成型部品の収縮は、同一である。材料の特性は、成型部品の組み立てを通じて、同一である。従って、複数の成型部品は、変形又はクラックが生じることなく、さらに続く脱バインド工程及び焼結工程の間においても分離せずに一緒である。
【００４３】
好適な補助溶媒は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）によって形成される。代替的な好適な形態では、成型部品に用いられるバインダの組成と、接着剤に用いられるバインダの組成とは互いに異なる。より好適には、工程Ａ）の間は、バインドポリマーは熱的に分解可能な結晶質のポリマーで形成され、工程Ｇ）の間は、バインドポリマーとしてアモルファスポリマーが用いられる。 
本発明は、本発明による方法で用いるバインダの使用にも関する。このバインダは、混合物を含む。この混合物は、少なくとも一つの熱的に分解可能なポリマー、特に結晶質のポリマー、及び、少なくとも一つの低分子量で除去可能な溶媒を有する。この溶媒は、熱的に分解可能なポリマーを溶解するためのものであり、室温より高い融点を有する。改善したバインダの組成の優位性及び好適な形態については、包括的に上述した通りである。
【００４４】
本発明は、さらに、本発明の前記方法によって得られる粉末射出成型部品にも関する。本発明は、さらにまた、本発明の前記方法によって得られる成型部品の組み立て品にも関する。
【００４５】
以下の非限定的な例は、本発明の作製及び利用の仕方を当業者にさらに説明するとともに、好適な形態の作製及び利用の仕方を確認するために存在する。
【００４６】
＜実施例１＞  概略的な原理
図１には、粉末射出成型プロセスにおいて、ＰＯＭ及びカプロラクタムを含むバインダを用いるための温度チャートを示す。このバインダは、金属粉末のような粉末と混合され、その後、形成用の混合物は、成型部品を形成するために型穴に注入される。その後、バインダの構成要素は成型部品から除去（脱バインド）されて分離され、その後に続く工程により脱バインドされた成型部品が得られる。
【００４７】
図には、プロセス中の様々な温度におけるバインダの構成要素の物理状態の全体を表す。金型内への注入（射出）は、バインダの温度がＴ２以上で行われる。この温度領域は、Ｔ３によって規定される上限を有する。Ｔ３は、低分子量溶媒の沸点、及び／又は、ポリマーの分解温度（degradation temperature）によって規定される。第１の脱バインド工程は、Ｔ１より低い温度、又は、Ｔ１とＴ２の間の温度間隔で行われる。この例において、Ｔ１は６９℃、Ｔ２は１３０℃、Ｔ３は２００℃より高い温度である。
【００４８】
この例で説明するバインダでは、射出成型の間に金型をＴ２より低い温度に冷却しているときに相分離が生じる。Ｔ２より高い温度で低分子量材料に溶解するポリマーで形成されるバインダを用いる。このバインダを用いる原料がＴ２及びＴ３の間の温度で射出成型されると、バインダは射出成型の間、液体である。金型に材料が注入されると、材料は冷却され、材料の温度は温度Ｔ２よりも下がる。この温度Ｔ２において、ポリマーは相分離し、多孔質の固体のポリマーを形成する。このとき、低分子量材料は依然として液体である。成型部品がさらに冷却されると、その温度はＴ１を下回る。温度Ｔ１は低分子量コンパウンドの融点である。
【００４９】
実際には、第１脱バインド工程は、温度Ｔ１とＴ２の間の温度領域において行うことができている。すなわち、第１脱バインド工程は、低分子量コンパウンドが液体で、ポリマーが相分離されて多孔質のバインダコンポーネントとして存在する状態で、行うことができている。このように脱バインドが行われるとき、成型部品には目に見えるいかなる変形も生じないことが観測された。これは、第１の脱バインド工程の後に残った多孔質のポリマーは、低分子量材料が液体であっても、成型部品の形状を維持するのに十分な機械的強度を有することを意味する。
【００５０】
さらに、相分離は、比較的高い比率の分解をもたらす第１の脱バインド工程の間に、温度がＴ１（すなわち、低分子量コンパウンドの融点）よりも上昇させることができるという優位点を有する。相分離を起こすバインダの他の優位点は、低分子量のバインダ溶媒が液体のときに、第１脱バインド工程を行えることである。この溶媒が液体の状態のときに、この溶媒を構成する分子の移動度が高くなる結果、この溶媒は、溶媒が固体のときよりも溶媒が液体のときに、高い比率で溶解される。
【００５１】
溶解可能な溶媒と分解可能な結晶質のポリマーで構成されているため、所望の相分離を達成するために、成型用の混合物の冷却率に関しては、何ら特別な注意は必要ない。
【００５２】
＜実施例２＞  プライマリープロセス
６０体積％のステンレス鋼（type 316L）の粉末と４０体積％のバインダを含む、約６．５ｋｇの工業用の原料を作製した。このステンレス鋼粉末は、Hoganas 社(SE（スウェーデン）)から調達可能であり、粒径が１５μｍ以下の粒子を含んでいる。バインダは、５０ｗｔ％（質量パーセント）カプロラクタム、及び、５０ｗｔ％のHostaform（登録商標）C27021で作製される。Hostaform（登録商標）は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）共重合体であり、Ticona社から入手可能である。この工業用の原料を、５リッターのWerner & Pfleiderer社のＺブレードミキサー（Z-blade mixer）で、約１８０℃の温度で、ローターの回転数を６０ｒｐｍから９０ｒｐｍに設定して、混合した。
【００５３】
カプロラクタムは揮発性があるので、ミキサーは閉じた状態に保持しなければならない。混合は、すべてのＰＯＭの顆粒がカプロラクタムに確実に溶解するようにするために、約１．５時間にわたって続けられた。混合物が均質になると、ミキサーは冷却され、ミキサーのブレードは１４ｒｐｍで回転された。混合物が固化し、回転ブレードが混合物を破砕し、混合物の粒子が得られる。
【００５４】
続いて、１回分の成型用の混合物を約１６０℃に加熱して、金型の型穴の中に注入し、グリーンの成型部品（成型物）を形成する。金型そのものは、カプロラクタム（それゆえ成型部品）を固化させるために、４０℃と６５℃の間の温度で比較的低温にされる。金型から成型部品を除去した後は、成型部品は脱バインドプロセスにかけられる。
【００５５】
第１の脱バインド工程では、かなりの収縮が生じたとしても、グリーンの成型部品の形状は変形してはならない。グリーンの成型部品から材料が除去されるので、収縮は起こりうる。第１の脱バインド工程では、グリーンの成型部品は約１１０℃まで加熱される。この温度では、カプロラクタムは液体の状態であり、蒸発する。
【００５６】
バインドポリマーHostaform（登録商標）を含む多孔質の成型部品が残る。第２の脱バインド工程では、成型部品はさらに約２４０℃又はそれ以上まで加熱される。この温度では、Hostaform（登録商標）は分解され、特に解重合され、気体のホルムアルデヒドが生成される。ホルムアルデヒドとカプロラクタムは、これらの気体を吹いて炎に通すことにより、燃やすことができる。
【００５７】
最後の工程で、脱バインドされた成型部品は、比較的高い約１０００℃の温度で焼結される。この段階で、バインダは完全に除去され、粉末粒子はゆっくり融合し、粉末粒子の間の空間が消滅する。この焼結工程の間に、製品の密度は増大し、製品は収縮する。この焼結工程は、粉末を形成している固体の約９９体積％（volume
%）に製品が到達したときに完了する。
【００５８】
＜実施例３＞  グリーンの複数の成型部品の接着
焼結する前に、２つのグリーンの成型部品を接着すると便利な場合がある。接合は、粉末射出成型で作製には複雑すぎる部品を形成することを可能にする。この目的を達成するために、複数のグリーンの成型部品は、これらの部品の間に液体の接着剤を用いることによって一つにされる。
【００５９】
この例では、グリーンの成型部品は、ＰＭＭＡ及びカプロラクタムのバインダによって一体化された粉末によって形成されている。接着剤の組成は、カプロラクタムが同一の体積のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に置き換えられたことを除いて、グリーンの成型部品と略同様である。ＭＥＫは室温で液体になる溶媒である。
【００６０】
接着された成型部品は、脱バインド溶媒の中に入れられる。この脱バインド溶媒は、グリーンの成型部品及び接着剤の双方からカプロラクタム及びＭＥＫを抽出する。脱バインド溶媒は、カプロラクタム及びＭＥＫのみを溶解するべきであり、ＰＭＭＡを溶解すべきではない。プロパノールは、好適な脱バインド溶媒であり、超臨界ＣＯ２を用いてもよい。抽出及び乾燥の後に、グリーンの成型部品及び接着剤は同一の組成を有する。
【００６１】
両者は、同一のタイプ及び量の粉末と、同一量のＰＭＭＡを含む。ＭＥＫはカプロラクタム及びＰＭＭＡの溶媒であるため、接着剤が塗布された接合部分に、組成や特性の急激な遷移は生じない。
【００６２】
抽出の後に残った多孔質のＰＭＭＡには、目に見える接合部は当然存在しない。この結果、接合された成型部品は一つの部品として振る舞い、接着剤と元のグリーンの成型部品の収縮は等しい。材料の特性は、製品の全体にわたって同一である。
【００６３】
従って、複数の成型部品は、変形又はクラックが生じることなく、さらに続く脱バインド工程及び焼結工程の間においても分離せずに一緒である。
【００６４】
上述の実施の形態は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。また、当業者であれば、添付の請求の範囲の範囲から逸脱することなく、種々の代替的な実施の形態を実現できることを理解されたい。請求の範囲では、かっこ内に記載されるいかなる符号も、請求項を限定するものと解釈されるべきものではない。構成する(comprise)という動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載されている要素又は工程以外の要素や工程を排除するものではない。要素の前の冠詞”a”又は”an”は、それらの要素が複数存在することを排除するものではない。複数の手段が互いに異なる複数の従属請求項に記載されるという事実は、これらの手段の組み合わせが優位性のために用いられてはならないことを示すものではない。
【図１】
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【国際調査報告】
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