JPH04345826A - セラミツク型の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性シートの成形に
用いる型の形成方法に係り、特にポリ・エーテル・エー
テル・ケトン（以降ＰＥＥＫと呼ぶ）のような高融点の
熱可塑性合成樹脂樹脂をマトリツクス材とした繊維強化
熱可塑性樹脂（以降ＦＲＴＰと呼ぶ）や超塑性合金のよ
うな熱変形温度の高いシート材料の成形に用いるセラミ
ツク型の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】最近、例えば５００℃程度の温度にすると
低い応力で１０００％程度の伸びを示すといったような
、所定の温度で急激な塑性変形を起こす金属材料である
Ａｌ系或はＴｉ系などの超塑性合金や、ＰＥＥＫのよう
な物理、化学的特性が優れた高機能の熱可塑性合成樹脂
をマトリツクス材とし耐熱性や機械的強度に優れた炭素
繊維を強化材とした高機能ＦＲＴＰが、航空機、自動車
、船舶、建築といつた様々な分野で利用されるようにな
つた。

【０００３】超塑性合金や高機能ＦＲＴＰのシート材料
を型のキヤビテイに倣わせて成形する方法としては、加
熱された成形材シートを真空吸引する真空成形、圧搾空
気で加圧する空圧成形、真空吸引と圧搾空気での加圧と
を同時にする真空空圧成形等が利用されている。

【０００４】このような高機能ＦＲＴＰや超塑性合金の
シートの成形におい、低くても４００〜５００℃程度と
高い成形温度を必要とするので、融点が低く１００℃前
後の低い成形温度で成形できるＶＣ、ＰＰ、ＰＥ等のよ
ううな通常の熱可塑性合成樹脂のシートを成形するよう
なわけにはいかず、成形材シートは勿論、型の加熱も必
要となる。

【０００５】このため、型は耐熱性の材料で形成しなけ
ればならず、従来は、ＳＵＳ３０４や、マルテンサイト
系ステンレスにＭｎを加えて耐熱性を向上させた２２Ｃ
ｒ−４Ｎｉ−９Ｍｎ−Ｆｅ系合金等で作った金型が用い
られていた。

【０００６】金型は切削加工や鋳造によって作られてい
るが、前記したようなＳＵＳ系材料は加工性が悪く切削
加工が容易でなく、また、熔融温度が高いとともに酸化
し易いＣｒを多量に含んでいるので鋳造性が悪く、鋳造
による製作も容易でなかった。

【０００７】このようなことから、最近は、金型に代わ
ってセラミツク型が多く用いられるようになった。セラ
ミツク型は、製品形状のマスターモデルを配備した型枠
内にセラミツクスラリーを注入した後自然乾燥しマスタ
ーの形状を型取りした生型をまず形成し、次に生型を熱
風乾燥炉に入れて９０℃程度での乾燥によって水分を蒸
発させた後８００℃程度で焼成して作られる。

【０００８】熱可塑性シートの成形は、図６に示すよう
に、前記したようにして形成された排気穴５を持つセラ
ミツク型４を圧空成形をも行えるようオートクレーブ１
に収納し、この型４に成形材シート６をセツトしヒータ
７で所定温度に加熱した後、型５の真空排気を真空排気
管２を介してしたり、オートクレーブ１内に圧搾空気を
給気管３を介して導入したりして、真空成形、圧空成形
、真空圧空成形等をすることによって行われる。

【０００９】前記したような方法でセラミツク型を形成
する場合に利用するセラミツクスラリーは、粒径がｍｍ
単位の粗粒と粒径が４５μｍ以下程度の細粒とから成る
セラミツク粉末の配合されたキヤスタブルセラミツクと
呼ばれる型取り用のセラミツクに所定量の水を加えたも
のである。

【００１０】型取り用セラミツクが前記したように粗粒
と細粒とから成るのは、モザイク状に配列した粗粒の間
に細粒を最稠密充填した状態とし、ステンレス系、Ｔｉ
系のような超塑性合金シートを９００〜１１００℃の高
温で数ＭＰａ〜１０数ＭＰａの高圧力を掛けて成形する
のに耐える強度とするためである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すように、マスターモデル８の上に粗粒１０と細粒１
１から成る型取り用セラミツクスラリー９が注入される
と、粗粒１０が粒径が大きいだけでなく球状でもないの
で、粒子同士がブリツジを起こしていて真空脱泡を行っ
たりマスターモデルに振動を与えたりしても脱泡が効果
的に行われず、マスターモデル８とセラミツクスラリー
９との境界面等に泡１２が残り易く、また、流動性にも
乏しいのでマスターモデルの微細部分に流入しずらく、
マスターモデルの表面形状を忠実に転写した型を得るの
が難しい。

【００１２】本発明は、前記したような従来技術の欠点
を解消し、十分な強度を持つとともにマスターモデルの
表面形状を忠実に転写したセラミツク型を提供すること
を目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、マス
ターモデルを型枠内に配備する工程、粒径４５μｍ以下
程度の細粒が配合された細粒セラミツクスラリーでマス
ターモデル表面をまず被覆し表面転写層を形成する工程
、粒径が４５μｍ以下の細粒と粒径がｍｍ単位の粗粒と
から成るセラミツク粉末が配合された型取り用セラミツ
クスラリーを型枠内に注入しバツクアツプ層を形成する
工程、セラミツクスラリーを自然乾燥し生型を形成する
工程、及び生型を水分の蒸発乾燥後焼成する工程より成
り、好ましくは、細粒セラミツクスラリーのマスターモ
デル表面への被覆は、振動棒を当接させてマスターモデ
ルに局部的に振動を与えつつ行い、さらに好ましくは、
細粒セラミツクスラリーのマスターモデル表面への被覆
は、刷毛状の気泡スイーパでセラミツクスラリー被覆面
を攪拌してセラミツクスラリー中の気泡を取り除きつつ
行うことを特徴とするセラミツク型の形成方法である。

【００１４】

【発明の作用】本発明は前記したように構成され、マス
ターモデルの表面をまず細粒のみが配合された細粒セラ
ミツクスラリーで被覆し表面転写層を形成するが、この
スラリーは流動性が良く、さらに、この細粒セラミツク
スラリーの被覆を、マスターモデルに局部的に振動を与
えたり、スラリー表面を刷毛状の気泡スイーパで攪拌し
ながら行うので、脱泡とマスターモデルの微細部分への
スラリーの流入とが効果的に行われ、マスターモデルの
表面形状は非常に忠実に転写できる。

【００１５】さらにこのように細粒セラミツクスラリー
でマスターモデルの表面形状を忠実に転写した転写層に
対して従来から利用されている強度の高い層を形成でき
る型取り用セラミツクスラリーでバツクアツプ層を形成
するので、型の強度も十分確保され、マスターモデルの
表面形状が忠実に転写されているとともに強度も高いセ
ラミツク型が得られるのである。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００１７】図１はマスターモデルの表面に細粒セラミ
ツクスラリーを被覆し転写層を形成する状態を示す斜視
図であり、まず、型枠１３内に製品形状を転写して形成
したＲＴＶシリコーンゴム製のマスターモデル１４を配
備する。

【００１８】１５は、マスターモデル１４の表面に細粒
セラミツクスラリーを被覆した転写層２３を効果的に形
成するためのスラリー流出装置で、このスラリー流出装
置１５は、取っ手１８の付いた振動発生器１６にマスタ
ーモデル１４に表面に当接して局部的な振動を与える振
動棒１７が固着され、この振動棒１７には細粒セラミツ
クスラリー２２を貯蔵するホツパー１９が保持され、ホ
ツパー１９の流出口に接続する流出管２０の先端には、
転写層２３の形成に際してマスターモデル１４を被覆す
る細粒セラミツクスラリーの表面を攪拌するための刷毛
状の気泡スイーパ２１が装着されたている。

【００１９】マスターモデル１４の表面への細粒セラミ
ツクスラリー２２による被覆は、スラリー流出装置１５
を取っ手１８を持ってマスターモデル１４の表面上を動
しながらホツパー１９に貯蔵された細粒セラミツクスラ
リー２２を流出管２０から流出させて行われる。

【００２０】この際、マスターモデル１４には、図２に
示すように、振動棒１７を表面に当接させて被覆部付近
に振動が与えられており、さらに、流出した細粒セラミ
ツクスラリー２２は刷毛状の気泡スイーパ２１で攪拌さ
れ、これにより、細粒セラミツクスラリー２２はマスタ
ーモデル１４の細部にまでの流入するとともに脱泡もさ
れた厚さ１〜２ｍｍ程度の転写層２３を順次形成してい
く。

【００２１】マスターモデル１４上に流出した細粒セラ
ミツクスラリー２３が気泡スイーパ２１によつて脱泡さ
れつつ振動棒１７によつて与えられた振動によつてマス
ターモデル１４の凸凹のある細部にまで流入して行く様
子が図３に示されている。

【００２２】図３において、（ａ）図に示すように、マ
スターモデル１４の表面上に細粒セラミツクスラリー２
２を単に流出させてマスターモデル１４に局部的に振動
を加えながら被覆しただけでは、細粒セラミツクスラリ
ー２２といえども凹部の底の部分にまでは十分に流入す
るだけの流動性を持っていないので底に気泡２４が残っ
てしまう。

【００２３】そこで、（ｂ）図に示すように気泡スイー
パ１７でマスターモデル１４を被覆する細粒セラミツク
スラリー２２を攪拌すると、底にあった気泡２４が掃き
出され、（ｃ）図に示すように細粒セラミツクスラリー
（２２）から排出され、同時に気泡のあつた凹部の底の
部分にも細粒セラミツクスラリー２２が流入し、この際
、振動棒１９を介してマスターモデル１４に局部的に振
動が加えられているので細粒セラミツクスラリーの流入
がより効果的となる。

【００２４】なお、振動発生器１６はモータと偏心重り
とより構成されていて、モータ回転数の調整により振動
周波数を変えたり、偏心重りの半径方向の位置の調整に
より振幅を変えたりできるので、振動発生器から、最も
適した振動を発生させつ前記したような細粒セラミツク
スラリーのマスターモデルへの被覆作業を行う。

【００２５】以上のようにして細粒セラミツクスラリー
によって転写層２３を形成した後に、図４に示すように
、ホツパー１９を上方に退避させるとともに容器２５か
ら型取り用セラミツクスラリー２６を型枠１３内に注ぎ
込み転写層２３に対するバツクアツプ層２７を形成する
。

【００２６】このバツクアツプ層２７の形成を振動棒１
７により　マスターモデル１４に局部的な振動を加えつ
つ行うと、転写層２３とバツクアツプ層２７とが境界面
で良く融合し、後に層間剥離が発生するのを防げて好都
合である。

【００２７】以上のようにしてセラミツクスラリーによ
るマスターモデルの型取りがおわったなら、後は常法に
したがつて型の形成を行うため、まず一昼夜程度常温乾
燥して生型を形成する。

【００２８】次にマスターモデルから分離した生型を加
熱炉に入れ、８０〜１２０℃−８時間程度の水分の蒸発
乾燥を行った後８００℃−２時間程度の焼成をしてセラ
ミツク型を完成する。なお、マスターモデルをシリコー
ンゴムで形成してあるので、生型の離型が容易に行える
。

【００２９】以上のようなセラミツク型の形成に利用す
るセラミツクスラリーは次のようなものであつた。 　　　細粒セラミツクスラリー 　　　　　熔融シリカ細粒　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１００重量部　　　　　　（セラダイン社、サーモジル
Ｐａｒｔ１）　　　　　　　　　　　水　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２６重量部
　　型取り用セラミツクスラリー 　　　　溶融シリカ細粒　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１００重量部　　　　　　（セラダイン社、サーモジル
Ｐａｒｔ１）　　　　　　　　　　溶融シリカ粗粒　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１００重量部　　　　　　（
セラダイン社、サーモジルＰａｒｔ２）　　　　水　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１３〜１
４重量部

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上のような構成及び作用のも
のであり、マスターモデルの表面形状を忠実に転写する
とともに機械的強度も強いセラミツク型が容易に低コス
トで提供され、これによりＰＥＥＫのような高機能樹脂
をマトリツクス材としたＦＲＴＰや超塑性合金のような
熱変形温度の高いシート材を真空成形、空圧成形、或は
真空空圧成形によって容易に成形できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　　　　　　　　転写層形成状態を示す斜視
図、

【図２】　　　　　　　　　転写層形成状態を示す
断面図、

【図３】　　　　　　　　　転写層の脱泡状態
を示す断面図、

【図４】　　　　　　　　　バツクアツ
プ層形成状態を示す断面図、

【図５】　　　　　　　　　従来例の断面図、

【図６】
　　　　　　　　　シート材の成形法を示す断面図。

【符号の説明】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マスターモデルを型枠内に配備する工程、
   粒径４５μｍ以下程度の細粒が配合された細粒セラミツ
   クスラリーでマスターモデル表面をまず被覆し表面転写
   層を形成する工程、粒径が４５μｍ以下の細粒と粒径が
   ｍｍ単位の粗粒とから成るセラミツク粉末が配合された
   型取り用セラミツクスラリーを型枠内に注入しバツクア
   ツプ層を形成する工程、表面転写層とバツクアツプ層と
   を形成したセラミツクスラリーを自然乾燥し生型を形成
   する工程、及び生型を水分の蒸発乾燥後焼成する工程よ
   り成ることを特徴とするセラミツク型の形成方法。
2. 【請求項２】細粒セラミツクスラリーのマスターモデル
   表面への被覆は、振動棒を当接させてマスターモデルに
   局部的に振動を与えつつ行うことを特徴とする請求項１
   記載のセラミツク型の形成方法。
3. 【請求項３】細粒セラミツクスラリーのマスターモデル
   表面への被覆は、刷毛状の気泡スイーパでセラミツクス
   ラリー被覆面を攪拌してセラミツクスラリー中の気泡を
   取り除きつつ行うことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載のセラミツク型の形成方法。