JPH037486B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は例えばセラミツク粒、金属粒などの粒
子のスリツプ（泥しよう）を鋳込んで成形品を造
るスリツプキヤステイング成形法および成形用鋳
型に係り、特に複雑形状の成形品を造るに好適な
成形法および成形用鋳型に関する。

〔発明の背景〕

セラミツクスのスリツプキヤステイングに用い
る鋳型は、通常、割り型とし更に抜き勾配をつけ
ることによつて、スリツプ鋳込後の鋳型を固定後
のスリツプ成形体（以下「グリーンボデイ」と称
す）から分離する。このグリーンボデイを高温で
焼結することにより完成セラミツクス品を得る。

外観形状および空洞部の形状が複雑で寸法精度
の高い成形体をスリツプキヤステイングで成形す
る場合には、鋳型、特に中子の形状が複雑になる
ため、こるをグリーンボデイから除くことは容易
ではなく、場合によつては不可能である。

すなわち、鋳型を除く前におけるグリーンボデ
イの脱湿過程および主型、中子の取外し過程でグ
リーンボデイに割れが発生しやすい。また、中子
の形状が、固定後のグリーンボデイから引抜くこ
とのできる場合しか適用できない。

そこで、このような場合にスリツプ鋳込後の鋳
型を除去する方法として、例えば特公昭58―
125658号公報に開示されているように鋳型を組込
んだまま焼結し、その後、鋳型に外力を加え崩壊
除去する方法がある。しかし、この方法は鋳型を
組込んだまま大気中放置などによりグリーンボデ
イを乾燥するため、また鋳型を組込んだまま焼結
するため、形状が複雑なものでは乾燥時および焼
結時に生ずる鋳型およびグリーンボデイの収縮・
変形により成形品に割れが生じる場合がある。ま
た、この引例はさの構成から判断すると、中子の
使用を想定していないと考えられる。

一方、特開昭57―176107号公報に開示されるよ
うに温水崩壊性石膏鋳型にスリツプを流し込み、
スリツプが固化しグリーンボデイとなつたのち、
（グリーンボデイ＋鋳型）を約85℃以上の温水に
浸漬して石膏鋳型を除去する方法がある。

しかし、この方法は浸漬中にグリーンボデイが
吸水により崩壊することを防ぐために、およそ
0.1〜５％の粘結剤をスリツプ中に添加しており、
粘結剤の量によつては焼結品の機械的性質に影響
を与える場合がある。また、鋳型の奥部まで温水
で崩壊させるには長時間を要する場合がある。す
なわち、細長い中子を熱水崩壊性鋳型でつくり周
囲にスリツプを鋳込んだ場合、中子の全表面積に
占める温水接触面積の割合は鋳型の除去時間に反
比例する。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑み、スリツプの固化直後に鋳
型の除去を可能とすることにより、成形品の割れ
防止を実現すると共に複雑形状品の成形に好適な
スリツプキヤステイング成形法および成形用鋳型
を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は鋳型内に有機溶剤を媒液としたスリツ
プを鋳込み、スリツプの固化後に鋳型を除去する
成形法において、前記鋳型をスリツプの媒液とし
ての溶剤に可溶性の粘結剤と骨材の混合物で造型
することを特徴とするものである。

この場合の鋳型骨材にはアルミナ（Al₂O₃）、
マグネシヤ（MgO）、ジルコンサンド、珪砂など
使用するスリツプの媒液に不溶性もしくは難溶性
の粉粒体であつて適度の粒度のものであれば良
く、樹脂粒子であつても良い。また溶剤可溶性の
粘結材としては有機樹脂を混合溶剤に溶解させた
ものを用いる。

この場合の有機樹脂とは、スリツプの媒液とし
ての有機溶剤に可溶性のものを選ぶ必要がある。

すなわちスリツプの媒液としての有機溶剤がア
セトンの場合、有機樹脂はアクリロニトリルース
チレンコポリマー、ABS樹脂、メタクリル樹脂、
ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル、酢酸セルローズ系
樹脂、硝酸セルロース系樹脂、酢酸酪酸セルロー
ス系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹
脂などアセトンに可溶性の樹脂であれば、いずれ
でも良い。

媒液としての有機溶剤がエチルアルコールの場
合、有機樹脂はアクリロニトリル−スチレンコポ
リマー、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、酢酸
セルロース系樹脂、硝酸セルロース系樹脂、酢酸
酪酸セルロース系樹脂、ポリスチレン樹脂などエ
チルアルコールに可溶性の樹脂であれば、いずれ
でも良い。

媒液としての有機溶剤がメチルアルコールの場
合、有機樹脂はポリ酢酸ビニル、メタクリル樹
脂、酢酸セルロース系樹脂、硝酸セルロース系樹
脂、酢酸酪酸セルロース系樹脂、アイオノマーな
どメチルアルコールに可溶性の樹脂であれば、い
ずれでも良い。

媒液としての有機溶剤がトルエンの場合、有機
樹脂は、アクリロニトリルースチレンコポリマ
ー、ABS樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリカーボネート、硝酸セルロース系樹脂、
ポリ塩化ビニル樹脂、エチレン―酢酸ビニルコポ
リマー、アイオノマー、ポリプロピレン、ポリブ
チレン、ポリスチレンなどトルエンに可溶性の樹
脂であれば、いずれでも良い。

粘結剤（有機樹脂＋混合溶剤）中の有機樹脂の
添加量は、多ければ鋳型強度が高くなり、鋳型の
表面安定性、鋳型の表面平滑度も向上し取扱いは
容易となる。しかしスリツプの媒液としての有機
溶剤を吸収して鋳型の粘結力を喪失させる本発明
においては、粘結剤の過剰添加は本質的に好まし
くない。また粘結剤中の混合溶剤の量は、鋳型作
成時の作業性に大きい影響を与える。すなわち、
骨材に対して混合溶剤の添加量が少なすぎると鋳
型材は粉粒体に近い状態にあり、多いとスリラー
状に近くなる。したがつて鋳型の作成方式を充墳
法によるか、流し込み法によるかに依つても異な
るが混合溶剤の添加量を選択すべきである。

以上のように、鋳型材を構成する各要素の配合
割合、すなわち鋳型骨材に対する粘結剤の添加
率、粘結剤中の有機樹脂と混合溶剤の比率など
は、骨材の材質や粒度分布、有機樹脂や混合溶剤
の種類、造ろうとする鋳型の形状・大きさ、鋳型
の作成方式などの諸条件によつて変動するので、
適正値は各々の場合について実験的に求める。概
略、骨材100重量部に対し、粘結剤中の有機樹
脂；５〜30重量部、混合溶剤；５〜30重量部に適
宜な量の稀釈液を加える。この場合の稀釈液は混
合溶剤と同じでも良いが、均一に混じりあい粘結
剤の特性に悪影響を与えないものであれば他でも
良い。たとえばメチルアルコールを混合溶剤とし
たポリ酢酸ビニル樹脂の場合、稀釈液はメチルア
ルコール、エチルアルコール、アセトン、酢酸エ
チルのいずれでも良い。

なお、薄肉の鋳型ではスリツプ中の溶剤のみで
鋳型を崩壊できるが、厚肉のもので崩壊に十分必
要な溶剤量をスリツプから得ることができないも
のでは(1)主型や中子の内部に空洞を設けることに
より鋳型を薄肉化することが望ましい。

さらに、比較的厚肉の場合には、(2)外部より所
定量の溶剤を鋳型に噴霧等により添加し、もつて
崩壊性を助長させると、より効果的である。

上記(1)、(2)の施策を併用すれば、鋳型崩壊の面
でより効果的である。

本発明において、溶剤可溶性粘結剤で鋳型骨材
を固めて造型した鋳型にスリツプを鋳込み、鋳型
がスリツプ中の媒液である有機溶剤を吸収して崩
壊容易になる現象により複雑形状品の成形が可能
となる理由は次の通りである。

第１図ａ，ｂ，ｃに示すように、鋳型骨材粒子
１は未乾燥の状態では溶剤溶解性粘結剤２で被覆
されているが（９参照）、乾燥され硬化した鋳型
では混合溶剤は蒸発して内部に微細な空孔３が多
数形成され、このような鋳型にスリツプを鋳込む
とスリツプ中の溶剤は毛管現象で空孔３内に浸入
して溶剤溶解性粘結剤２の粘結力を喪失させ、
各々の耐火性粒子１を独立させる（ｅ参照）。

この結果、鋳型は強度の極めて低い除去容易な
状態となり、他方スリツプは媒液としての溶剤を
放出して固化してグリーンボデイとなる。

したがつて成形品の形状が複雑なために鋳型も
凹凸が激しく複雑な形状の場合や、特に中子を用
いる場合でも奥部まで各部ほぼひとしく、スリツ
プから崩壊に必要な溶剤を吸収するので鋳型各部
は均等に崩壊可能となる。

鋳型の造形は骨材粒子と溶剤可溶性粘結材（有
機樹脂＋混合溶剤）の混練物をつき固めて行なわ
れるが、鋳型材料に流動性を付与すれば造形時間
を短縮できる。

流動性を付与するには、基本的には混合溶剤の
量を増加すれば良いが、混合溶剤がエチルアルコ
ールでない場合、たとえばアセトンやトルエンの
場合であつてもエチルアルコールを添加すれば良
い。

アセトンやトルエンを増量しても流動性付与の
面からは良いが作業環境を考えた場合にはエチル
アルコールの方が望ましい。

以上のべたように鋳型はスリツプ中の溶剤を吸
収するに従い、スリツプとの界面より徐々に深部
まで崩壊可能な状態に移行するが、他方スリツプ
は溶剤を放出するに従い密度が上昇し、固化し、
遂にはグリーンボデイの生成に至る。

このグリーンボデイはその後の脱溶剤過程で収
縮する。反面、鋳型は僅かであるが膨潤する。通
常の石膏鋳型は、スリツプ中の溶剤を吸収しても
強度低下することはないので、グリーンボデイの
収縮、鋳型すなわち主型や中子の膨潤過程で発生
するストレスによりグリーンボデイに割れが発生
し易い。

しかるに本発明においては、グリーンボデイの
生成過程で発生する収縮・変形を主型や中子は阻
害することなく、溶剤の吸収に伴なつて、スリツ
プとの接触界面より鋳型内部に向つて遂次軟化す
る。このため、グリーンボデイには何らのストレ
スも発生せず、換言すればグリーンボデイは鋳型
（主型や中子）から何らの外力を受けることがな
いので、割れは全く発生しない。

一度軟化し崩壊容易となつた鋳型は、溶剤が揮
発しない限り再び硬化することはない。

以上のべたように本発明においては鋳型の軟化
はスリツプの固化と同時に進行するから従来は極
めて困難であつた外観形状および空洞部の形状が
複雑な成形品、換言すると凹凸の激しく形状が複
雑な主型や中子を必要とする成形品に割れを発生
させることなく、極めて容易に成形できる。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の実施例について述べる。

実施例 １ アルミナ（250〜325メツシユ）；100重量部、濃
度30％の硝酸セルローズ樹脂（溶媒：アセト
ン）；15重量部、アセトン；15重量部を均一に混
合して鋳型材を調整した。次に別途準備した木型
により第２図に示す中子４を造形し、100℃で充
分乾燥硬化させたのち、別述造形し60℃で乾燥さ
せた石膏製の主型５，６と共に組立て、所定の鋳
型空洞を形成させた。

これにエチルアルコールを媒液としたMgO微
粉のスリツプを鋳込んで１時間放置した。

中子４の粘結剤中の有機樹脂である硝酸セルロ
ーズ樹脂は、媒液としてのエチルアルコールに溶
解し、鋳型は軟化するので中子４は容易に除去で
きると共に、グリーンボデイに割れの発生は全く
認められなかつた。

実施例 ２ Al₂O₃（250〜325メツシユ）；100重量部にポリ
スチロールの20％トリエタン溶液50重量部を添加
し均一に混練して鋳型材を調整し、別述準備した
木型を用いて第２図における中子４および主型
５，６を造型し、その後70℃の熱風で乾燥硬化さ
せて実施例１と同様に組立てた。

SiC微粉；100重量部、無機炭素質添加剤（ガ
スブラツク）；３重量部及び高密化助剤（硼素含
有添加剤）１・５重量部を添加混合した。

次にこの混合物を分散媒液である50重量部のア
セトン中に投入し、これに分散剤（モノエタノー
ルアミン）を前記混合物100重量部に対し２重量
部の割合に加えた。

そしてこの混合物を振動ミルにより均一の状態
に混合してSiCスリツプを作成し、前記鋳型中の
空洞に鋳込んで１時間放置した。

鋳型の粘結剤中の有機樹脂であるポリスチロー
ル、は、媒液としてのアセトンに溶解し、鋳型は
粘結力を喪失して軟化したので中子４および主型
５，６は極めて容易に除去でき、割れのない良好
なグリーンボデイが得られた。

実施例 ３ 珪砂（250〜325メツシユ）；100重量部、メチレ
アルコールを溶媒とした濃度48％のポリ酢酸ビニ
ル樹脂；15重量部、エチルアルコール；15重量部
を均一に混合し実施例１に準じて中子４、および
主型５，６をつくり組立て所定の鋳型空洞を形成
させた。

これに実施例１と同じセラミツクスリツプを鋳
込み１時間放置したところ中子４は、エチルアル
コールによつて粘結力を失ない極めて容易に除去
でき良好なグリーンボデイが得られた。

実施例 ４ 実施例３と同じ鋳型の空洞に実施例２のスリツ
プを鋳込んで１時間放置したところ、中子４はス
リツプ中にアセトンによつて粘結力を失ない極め
て容易に除去でき良好なグリーンボデイが得られ
た。

実施例 ５ 第３図ａ，ｂにおいてｂで示すSiC焼結品９と
同一形状の樹脂模型を作り、この模型と別述準備
した枠とによつて鋳型１０および１１を造形し、
これをａのように組立てた。鋳型１０はAl₂O₃
（250〜320メツシユ）；100重量部、ポリスチロー
ルの20％トリエタン溶液；60重量部、エチルアル
コール；30重量部を混練して調整したスラリを注
入して造型し、その後乾燥したものである。

空洞部１２に、実施例２に準じたSiCスリツプ
を鋳込んで１時間放置した。

鋳型の粘結剤中の有機樹脂であるポリスチロー
ルは媒液としてのアセトンに容易に溶解し、鋳型
は粘結力を喪失して軟化したので複雑形状の主型
１０，１１は容易に除去できた。

このグリーンボデイを所定の可熱条件で焼結す
ることにより、高密度で完全なSiC焼結品９が得
られた。

実施例 ６ アルミナ（250〜325メツシユ）；100重量部、ア
クリル酸エステルの37％水溶液；20重量部、水；
20重量部を均一に混合して実施例５に準じて鋳型
１０，１１を造形し組立て、できた鋳型空洞に、
実施例２と同じSiCスリツプを鋳込み0.5時間放置
した。

その結果、鋳型は粘結力を大幅に失ない、更に
崩壊を早めるために鋳型外部よりアセトンを噴霧
したところ実施例５と比べて短時間で割れのない
良好はグリーンボデイが得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば溶剤溶解
性粘結剤を不溶性の粉粒体、たとえばAl₂O₃微粉
等に混ぜて鋳型を造型し、媒液として有機溶剤を
用いたスリツプを鋳込むので、鋳型は崩壊に必要
な有機溶剤をスリツプから吸収するにつれ徐々に
軟化し、遂に粘結力を喪失して崩壊容易となり、
他方溶剤放出によつて生成したグリーンボデイの
収縮・変形は、軟化した鋳型が吸収するようにし
たので、外観形状および空洞部の形状が複雑かつ
凹凸の激しい成形品を割れの発生がなく容易に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃは本発明の成形に用いる鋳型
の原理を示す説明図、第２図は本発明成形法の実
施例の説明図、第３図は本発明成形法の他の実施
例の説明図である。 １……鋳型骨材粒子、２……溶剤溶解性粘結
剤、３……空孔、４……溶剤崩壊性中子、１０，
１１……溶剤崩壊性鋳型、５，６……鋳型、８…
…セラミツクスリツプ、９……セラミツクス焼結
品。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳型内に有機溶剤を媒液とするスリツプを鋳
   込み、スリツプの固化後に鋳型を除去する成形法
   において、前記鋳型を前記有機溶剤に可溶性の粘
   結剤を用いて造型し、該粘結剤は有機樹脂を混合
   溶剤に溶解させたものであることを特徴とするス
   リツプキヤステイング成形法。 ２ 鋳型骨材が有機溶剤に不溶性の粒子であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスリ
   ツプキヤステイング成形法。 ３ スリツプの媒液である有機溶剤に可溶性の粘
   結剤と、該有機溶剤に不溶性の骨材粒子とから造
   型され、該粘結剤は有機樹脂を混合溶剤に溶解さ
   せたものであることを特徴とするスリツプキヤス
   テイング成形用鋳型。