JPH0252605B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は通気性成形型の製造方法に関する。 本願発明者達は先の特許出願において特願昭58
―62784（特開昭60―6242号公報参照）、特願昭58
―71258号（特開昭60―6241号公報参照）、特願昭
58―71259号（特開昭60―46213号公報参照）及び
特願昭58―80943号（特開昭60―6243号公報参照）
等に開示している如く、金属粉とセラミツク粉を
骨材とし、これに硬化、焼成過程において蒸発又
は焼失する成分を含む粘結剤、さらに必要に応じ
て鋼繊維をそれぞれ添加することにより得られる
複合焼成体から成り、その表面に少なくとも金属
酸化物を含む緻密な硬化層を有する通気性構造の
成形型を提案している。しかしこの成形型を通気
性、通水性を必要とする成形加工、例えば真空成
形用型、ブロー成形用型、注型用型などプラスチ
ツク成形加工分野、また金属の鋳造用型、陶磁器
などのスリツプキヤステイング用型などに利用す
る場合、通気性を調整する必要があるが、通気性
は金属粉、セラミツク粉の粒度分布、配合比、或
いは粘結剤の添加量により制御することが必要で
ある。しかし、これは複雑で高度の技術を要し、
たとえば陶磁器の泥漿鋳込成形用型においては、
型の部位により通気性、即ち通水性が異なると、
陶磁原料の型への着肉厚さが異なるという不都合
が生じ、型の部位による通気性を一定にする必要
がある。そのために、型形状に沿つて一定厚さに
しなければならないが、肉厚が薄い場合、乾燥、
焼成工程において歪やクラツクが発生するなど問
題があつて、一定厚さのシエル状成形型をつくる
ことは困難であつた。 本発明はこれらの問題点に鑑みて成されたもの
であつて、その目的とするところは強度的に問題
がなく、また歪、クラツクのないシエル状の通気
性成形型を製造することにある。 以下に、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。第１図に示す如く、１は中央部に凹部１′を
備えた多孔質状の複合焼成体で、この複合焼成体
１は金属粉とセラミツク粉からなり、型面を含む
外周部に緻密な硬化層２を有すると共に、この硬
化層２の内側に未焼成硬化組織から成るバツキン
グ層３を有している。前記硬化層２はセラミツク
粉に分散した金属粉の酸化物と焼成セラミツク粒
との接合組織からなつている。この硬化層２の生
成機構は必ずしも明確ではないが、一般には、金
属粉が酸化しセラミツク粒子との界面で拡散接合
的な接着が行われた結果と考えられる。 そして、この硬化層２には粘結剤が乾燥工程お
よび酸化性雰囲気中での焼成工程で蒸発あるいは
焼失することにより微細（５〜10μmのごとし）
な気孔が形成され、この微細な気孔により多孔質
でありながら緻密で平滑な面性状を構成してい
る。一方、硬化層２の内側にあるバツキング層３
は十分に焼成のなされないままの金属粉とセラミ
ツク粉との混合組織からなつており、それら金属
粉あるいはセラミツク粉の界面にはさきの粘結剤
の蒸発或いは焼失により気孔が形成されている。
このバツキング層３の気孔は硬化層２の気孔と通
じており、従つて複合焼成体１は全体が多孔質の
通気構造となつている。 このような多孔質状の複合焼成体１は骨材と粘
結剤を配合混練してスラリー状試料を得しめこの
スラリー状試料を流し込み成形する工程と、成形
体を乾燥ないし１次焼成する工程と、この工程を
経たものを酸化性雰囲気条件で焼成する工程によ
り得られる。 まず、スラリー状試料を得る工程は金属粉とセ
ラミツク粉あるいはさらに鋼繊維を十分に混合撹
拌し、これに硬化過程で蒸発する成分を含む粘結
剤たとえばエチルシリケートなどのシリカゾルや
コロイダルシリカなどを添加して十分に混合撹拌
することからなる。次いで、前記スラリー状試料
を所望型形状に固化成形し成形体を得る。これ
は、たとえば型枠で囲まれた内部に模型或いは現
物をセツトし、この型枠内にさきのスラリー状試
料を流し込み、所要時間放置することなどにより
行うもので、この流し込みに際して、硬化剤を加
えたり、充填性を助長するため振動を加えたり、
スクイズすることなども効果的である。 詳述すると、「金属粉」としては、鋳鉄粉、電
解粉、純鉄粉などの鉄粉やニツケル粉、銅粉など
の非鉄金属粉が用いられる。このうち、鋳鉄粉は
焼成時に遊離カーボンの燃焼により気孔形成を促
進する利点がある。 「セラミツク粉」としては、高温での変形率が
小さく、金属粉と接合しやすいものたとえばムラ
イト、焼成アルミナ、活性アルミナ、電融アルミ
ナ、クロマイト、シリマナイトなどで代表される
中性系のもの、溶融シリカ、ジルコニウム、溶融
ジルコンで代表される酸性系のものが一般に適当
であるが、マグネシア質で代表される塩基性のも
のや滑石なども用いることができる。 また、「鋼繊維」としては、一般にステンレス
系のものが適当といえる。ステンレス系の鋼繊維
は焼成工程で消失しないため、硬化層及びバツキ
ング層の両層に対する補強効果が高いからであ
る。これ以外の鋼繊維たとえば快削鋼などを用い
てもバツキング層の補強効果は得られ、亀裂防
止、セラミツク粉の脱落防止のメリツトは得られ
る。鋼繊維はそれ自体の強度が大きくかつ表面積
の大きいもの、たとえばビビリ振動切削法などで
生成したものが適当といえる。 前記金属粉とセラミツク粉と粘結剤の配合比は
概ね重量比で（１〜５）：（１〜５）：１が好まし
い。ここで、金属粉とセラミツク粉と粘結剤の配
合比の下限を規定したのは、使用可能な最低限の
型強度を得るのに必要だからである。 上限を規定したのは、骨材が多すぎると成形性
の面から粘結剤の被覆能を低下させ、強度の低下
や型表面の安定性劣化を生じさせるからである。 次に、前工程で得られた成形体を型枠から脱型
したのち、自然乾燥又は／及び１次焼成を行い、
さらに成形体は酸化性雰囲気条件で２次焼成す
る。酸化性雰囲気は空気でもよいし、酸素供給を
配慮したいわゆる酸素富化空気でもよい。焼成条
件は骨材及び粘結剤などの配合比、型寸法、目的
とする気孔率或いは生産の観点より異なるが、一
般的には焼成温度400〜1500℃、焼成時間１時間
以上が適当であるが、これらの温度、時間に限定
されるものではなく、焼成時間が長くなれば硬化
層は成長、増大する。従つて、硬化層を厚くした
い場合には焼成時間を長くすればよく、逆に薄く
したい場合には焼成時間を短くすればよい。この
酸化性雰囲気での２次焼成工程によりセラミツク
粉の焼成と成形体に分散されている。金属粉の酸
化焼結が進行し、表面から内部に向かつて緻密な
硬化層２が漸進的に生成され、このとき同時に成
形体中に残留する粘結剤揮発分が燃焼除去されて
多孔質化が促進され、２次焼成の完了により、第
１図で示すような多孔質状の複合焼成体１が得ら
れる。 次いで、第１図の複合焼成体１をＡ―A′位置
で切断して未焼成バツキング層３を露出したあ
と、バツキング層３に向けてシヨツト粒等の投射
材を投射装置４より投射してバツキング層３のみ
をきれいに除去し第３図に示すような通気性成形
型５を得た。この際、投射装置４から投射される
シヨツト粒によつて型がかけたり、クラツクが発
生することもなく均一厚さの硬化層２のみを残し
てバツキング層３だけがきれいに除去された。 なお、サンダグラインダ、ドリル等を用いてバ
ツキング層３を除去するようにしてもよい。ま
た、必要に応じて第３図の通気性成形型５をＢ―
B′，Ｃ―C′位置でそれぞれ切断し第４図のような
通気性成形型５′とすることができる。次に、本
発明の具体的な実施例を示す。 実施例 １ 金属粉として鋳鉄粉（粒径44μアンダー）とセ
ラミツク粉として合成ムライト粉（粒径75μアン
ダー）を重量配合比で１：１に均一に混合し、こ
の混合物に対して鋼繊維（長さ６mm、太さ100μ）
を1.5vol％添加混合するとともに、さらに粘結剤
として硬化触媒を含むエチルシリケートを鋳鉄粉
と合成ムライト粉の合計重量に対して25wt％添
加してこれらを十分に混合、撹拌してスラリー状
試料を得る。ついで、このスラリー状試料を模型
をセツトした型枠に振動を与えながら流し込み、
所定時間静置して固化、成形したのち、固化した
成形体を離型後空気中に24時間放置して自然乾燥
する。 次に、焼成炉に装入し、酸化性雰囲気中で焼成
温度900℃にて４時間２次焼成を行い、第１図と
略同じ形状の複合焼成体を得た。ついで、この複
合焼成体の背面を切断して未焼成バツキング層を
露出するとともに型表面にシヨツト粒が当つても
型表面が損傷しないようにゴム板等でマスキング
したあと、投射装置より粒径0.8mmのシヨツト粒
を投射速度70ｍ／secでもつて投射密度が100Kg／
m²になるように投射して未焼成バツキング層をき
れいに除去し、第５図に示すような形状の通気性
成形型６を得た。 実施例 ２ ２次焼成時間を８時間とした以外は、前記実施
例１と同様にして通気性成形型を得た。 実施例 ３ ２次焼成時間を16時間とした以外は、前記実施
例１と同様にして通気性成形型を得た。 比較例 １ 実施例１で得た複合焼成体を、未焼成バツキン
グ層を除去することなく、そのまま成形型として
使用した。 比較例 ２ 実施例１で得た複合焼成体の背面を切断して未
焼成バツキング層を露出したものをそのまま成形
型として使用した。 以上、実施例１〜実施例３で得られた通気性成
形型のうち、先ず、実施例１における通気性成形
型６を、第５図に示すような、下部位置に減圧室
７ａを有しかつ仕切板には減圧室７ａに通じる複
数個の通気孔７ｂを備えた真空成形装置の枠体７
に嵌め込み通気性成形型６の通気性テストを行つ
た場合について説明する。 真空ポンプ８を作動した状態において、120℃
に加熱した0.4mmのポリプロピレンシート９を通
気性成形型６の上面にセツトし、セツトすると同
時にバルブ１０を開いて通気性成形型６の背面か
ら通気孔７ｂ、減圧室７ｂ、接続管１１、配管１
２及び真空タンク１３等を介して吸引すると、ポ
リプロピレンシート９は型表面側に吸引されると
ともにポリプロピレンシート９と型表面との間に
閉じ込められたキヤビテイ内の残留空気は通気性
成形型６の多数の気孔を介して排出され、ポリプ
ロピレンシート９はわずか2.7秒で型表面に吸引
密着し成形が完了した。 また、実施例１の通気性成形型６を実施例２〜
実施例３及び比較例１〜比較例２で得られた通気
性成形型に替えて実施例１と同様にしてそれぞれ
の通気性成形型の通気性テストを行つた場合の結
果を第１表に示す。

【表】 上記第１表より明らかなように、実施例１〜実
施例３で得られたシエル状通気成形型は比較例１
及び比較例２で得た通気性成形型より成形時間が
短く、通気性が改善されていることがわかる。ま
た、型重量も軽量になり、取扱いや保守点検が容
易になつていることがわかる。 なお、本発明より製造されるシエル状通気性成
形型は前記実施例の真空成形以外にブロー成形用
型、射出成形用型などの樹脂成形用型、さらには
アルミニウム合金、亜鉛合金等の低融合金の鋳造
用型、また窒業製品成形におけるプレス成形、ロ
ーラーマシン成形、泥漿鋳込成形などの型として
用いることができ、またフイルタ材、ベントプラ
グとしても用いてもよい。 以上の説明によつて明らかなように、本発明に
より製造される。成形型は、歪、クラツクのない
型全面に均一な優れた通気性を有しかつ型重量が
軽く取扱いが容易で、さらには十分な強度を有す
るなどの効果を発揮し、この種の業界に寄与する
効果は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の製作工程を示すもの
にして第１図は複合焼成体の断面図、第２図は第
１図における複合焼成体の背面を切断しバツキン
グ層を露出した状態を示す断面図、第３図はバツ
キング層を除去した状態を示す通気性成形型の断
面図、第４図は本発明により製造した通気性成形
型の他の例を示す断面図、第５図は本発明により
製造した通気性成形型を真空成形装置にセツトし
て通気性テストを行つている状態を示す断面図で
ある。 １：複合焼成体、２：硬化層、３：未焼成バツ
キング層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属粉とセラミツク粉を骨材とし、これに蒸
   発又は焼失する成分を含む粘結材を混合した試料
   を成形焼成して外周部において金属酸化物を含有
   する緻密な硬化層と未焼成バツキング層から成る
   複合焼成体を得る工程と、この複合焼成体の一部
   を切断した後外周部における金属酸化物を含有す
   る緻密な硬化層のみを残して内部の未焼成バツキ
   ング層を除去して空洞部を形成する工程と、から
   成ることを特徴とする通気性成形型の製造方法。 ２ 前記バツキング層を除去して空洞部を形成す
   るにあたり、バツキング層に向けてシヨツト等の
   投射材を投射装置を用いて投射することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の通気性成形型の
   製造方法。