JPH0452046A - 崩壊性鋳型による金属多孔体の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は各種フィルター、熱交換用部材、触媒担体、デ
ミスタ−２蓄熱器、蓄冷器、断熱材、装飾品、照明機器
等に使用されるに崩壊性鋳型による金属多孔体の製造方
法に係るものである。

従来の技術 従来、崩壊性鋳型による金属多孔体の製造方法には、特
公昭５６−８６９８号公報記載の発明、特公昭５６−３
２０５９号公報記載の発明等が知られている。これらの
公知例は、三次元網状構造の多孔質樹脂体の三次元空隙
に、石膏を水で溶解したスラリー状の鋳型材料を充填し
た後、加熱により多孔質樹脂体を消失させて石膏製の鋳
型を形成する。そして、多孔質樹脂体の消失により形成
した石膏鋳型の三次元空隙に、溶融金属を充填して凝固
させ、その後、鋳型を除去する方法が用いられている。

この鋳型の除去は、高圧水、圧縮空気、サンドブラスト
等により行われるが、石膏製の鋳型は崩壊性が悪く、溶
融金属を凝固して形成した三次元網状多孔質金属に、鋳
型の石膏が残留してしまう欠点を有している。また、三
次元網状多孔質金属は、三次元網状の格子太さが一般的
に１＋ｕｅ以下で空孔の直径も数輪論であって、構造物
としての強度が弱いものである。そのため、石膏の除去
率を高めるため、高圧水、圧縮空気、サンドブラスト等
の吹き付は圧力を高めると、三次元網状多孔質金属を破
損したり、変形を生じるものとなっていた。

発明が解決しようとする課題 本発明は上述のごとき課題を解決しようとするものであ
って、崩壊性調型による金属多孔体の製造方法において
、溶融金属が凝固した後の鋳型の崩壊性を高め、鋳型の
除去を容易とすることにより、三次元網状多孔質金属を
破損したり、変形を生じることなく製造することを可能
にしようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上述のごとき課題を解決するため、三次元網状
構造の多孔質樹脂体の三次元空隙に、炭酸カルシウムを
２０−ｔ％以上含有するスラリー状の鋳型材料を充填し
た後、加熱により多孔質樹脂体を消失させて鋳型を形成
し、多孔質樹脂体の消失により形成した鋳型の三次元空
隙に、溶融金属を充填して凝固させ、その後、鋳型を崩
壊させて除去するものである。

また、鋳型の崩壊除去は、溶融金属の充填凝固後に、鋳
型に水分を吸収させ、自己崩壊させて行うものであって
も良い。

また、鋳型の崩壊除去は、溶融金属の充填凝固後に、鋳
型に圧縮空気を吹き付けて行うものであっても良い。

また、鋳型の崩壊除去は、溶融金属の充填凝固後に、鋳
型にサンドブラスト処理を行うものであっても良い。

また、炭酸カルシウム源としては、貝化石フラワーを用
いても良い。

作　　用 本発明は上述のごとく構成したものであるから、ウレタ
ン発泡体、スポンジ等の三次元網状構造の多孔質樹脂体
を、成形型枠内に挿入する。そして、この成形型枠内に
、炭酸カルシウムを２０ｗｔ％以上含有するスラリー状
の鋳型材料を充填することにより、多孔質樹脂体の三次
元空隙に鋳型材料を充填する。この鋳型材料は、貝化石
フラワー等の炭酸カルシウムを２０ｗｔ％以上含有して
いるが、同時に珪砂、ムライト、溶融シリカ、アルミナ
、シャモット、ジルコン、石膏、水溶性フェノール樹脂
、有機エステルの一種若しくは複数種を同時に鋳型材料
として用いるものである。炭酸カルシウム源としての貝
化石フラワーは、貝殻を主体とする動物の海底堆積物が
長年の時間経過によって、海中から隆起して形成された
、石灰質砂岩層から産出する炭酸カルシウム、珪砂、粘
度、その他の不純物から成るものである。鋳型の造形方
法としては通常のショウプロセス法や、プラスターモー
ルド法等による事もできるが、水溶性フェノール樹脂を
粘結剤、有機エステルを硬化剤とする注型タイプの造形
方法が好ましい。

また、鋳型材料中の貝化石フラワー等の炭酸カルシウム
は、含有量が２０ｗｔ％未満では崩壊性が悪くなり、鋳
型の除去が不十分となり、除去工程で多孔質金属に損傷
を生じ易いものとなる。

次に鋳型材料の自然硬化を待って成形型枠から取り出し
、加熱炉に挿入する。この加熱炉内で、８００℃〜１．
０００℃の温度範囲で加熱焼成することにより、多孔質
樹脂体を消失させて鋳型を形成する。

この加熱焼成により鋳型材料を構成する炭酸カルシウム
は、大部分が酸化カルシウムとなり、崩壊し易いものと
なる。

次に、多孔質樹脂体の消失により形成した鋳型の、三次
元空隙に溶融金属を充填する。この多孔質樹脂体の消失
により形成した鋳型は、三次元網状の格子太さが一般的
に１１１１ｍ以下で空孔の直径も数ｌであるから、グラ
ビテイによる鋳造法では鋳型内の空隙に溶融金属を確実
に充填出来ない、そのため溶融金属の充填においては、
鋳型を充填型枠内に挿入して行う、この充填型枠は、通
気性耐熱物により内部を上下に区分し、上部を、鋳型挿
入用の注湯室とし、下部を、真空ポンプ等に接続した吸
引室とする−そして、注湯室に溶融金属を加圧して注湯
し、通気性耐熱物を介して吸引室に排気をすることによ
り行えば、鋳型に確実な溶融金属の充填を行うことがで
きる。また加圧しての注湯を行わず、真空ポンプ等を作
動し吸引室を減圧状態とし、通気性耐熱物を介して注湯
室を減圧しなから注湯を行うものであっても良い。また
更には、減圧と加圧とを同時に行っても良い。また遠心
鋳造法を用いることも勿論可能である。

そして鋳型に注湯した溶融金属を凝固させ、その後、鋳
型を崩壊させて除去する。この鋳型の崩壊除去は、鋳型
材料が、貝化石フラワー等の炭酸カルシウムを２０ｗｔ
％以上含有しているから、崩壊が容易で石膏を用いた場
合のごとく、崩壊不良を生じることがない。鋳型の崩壊
除去は、溶融金属の注湯凝固後に、鋳型を、加湿箱に収
納して水分を吸収させることにより行えば、自己崩壊さ
せる事が出来るし、１００％の自己崩壊が出来ない場き
でも、鋳型に圧縮空気を吹き付けなり、サンドブラスト
処理を補助的に行うことで、鋳型の確実な除去を可能と
する。

また、鋳型の崩壊除去は、溶融金属の充填凝固後に、鋳
型に水分の吸収を行わせずに、圧縮空気を吹き付けたり
サンドブラスト処理を行うものであっても、鋳型の崩壊
を確実に行うことが出来るものである。

実施例１ 以下本発明の一実施例を図面に於いて説明すれば、（１
）はウレタン発泡体の三次元網状構造の多孔質樹脂体で
、縦５０１ｍ１ｌ＋、横５０１、高さ１８０１の寸法と
し、格子太さ０．０４〜０．６＋ｕ＋、セル粒径的２−
輪、セル数約１３個（個／２５＋１Ｔ１１）に形成した
。そして、この多孔質樹脂体〈２）を第１図に示すごと
く成形型枠（２）内に挿入する。そして、 貝化石フラワー（ＣａＣｏ、８０ｗｔ％含有、３００〜
３５０メツシーＬ）　　３０ｗｔ％ムライト（１５０〜
２７０メツシユ）　　　　４０ｗｔ％水溶性フェノール
樹脂（固形分５０ｗｔ％）　　９ｗｔ％有機エステル　
　　　　　　　　　　　３ｗｔ％珪酸カリウム　　　　
　　　　　　　　　３ｗｔ％水　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１５ｗｔ％以上の組成
を混合調整したスラリー状の鋳型材料（３）を、第２図
に示すごとく成型型枠（２）内に充填する。この鋳型材
料（３）の成型型枠（２）への充填後、多孔質樹脂体（
１）内に取り込まれている気泡を脱気除去することによ
って、三次元網状構造のウレタン多孔質樹脂体（１）の
空隙部に鋳型材料（３）が均一に充填される。

次に鋳型材料（３）を、自然硬化を待って成形型枠（２
）から取り出し、加熱炉（４）に挿入する。この加熱炉
内で、自然硬化後の鋳型材料（３）を、昇温速度２℃／
１ｎで８５０℃まで加熱焼成し、多孔質樹脂体（１）を
消失させるとともに８５０℃で３時間保持することによ
り、鋳型材料（３）の炭酸カルシウムの大部分を酸化カ
ルシウムに変化させた。

次に、多孔質樹脂体（１）の消失により形成した鋳型（
５）を、７００℃まで冷却し、第４図に示すごとく充填
型枠（６）内に挿入する。この充填型枠（６）は、中央
部を通気性耐熱物（７）とした区画壁（９）により、内
部を上下に区分し、上部を、鋳型（５）挿入用の注湯室
（８）とし、下部を、真空ポンプ等ｌ＼の接続口（１０
）を設けた吸引室（１１）としている。そして注湯室〈
８〉に高純度アルミニュウム溶湯から成る溶融金属（１
２）を、減圧法により注湯した。この減圧法による注湯
は、接続口（１０）に接続した真空ポンプ（図示せず）
を作動し、吸引室（１１）を減圧状態とし、通気性耐熱
物（７）を介して注湯室（８）を減圧しなから注湯を行
った。

次に、室温まで鋳型（５）を冷却した後、鋳型（５）を
第５図に示すごとく、加湿箱（１３）に収納して湿度１
００％雰囲気内に１時間放置することにより、水分を鋳
型（５）に吸収させた。

次に、第６図に示すごとく加湿箱（１３）から鋳型（５
）を取り出し、放置することにより自己崩壊させ、三次
元網状の多孔質金属（１４）を形成した。

次いで多孔質金属（１４）内に残留した鋳型（５）を、
圧縮空気を数分間あてて除去した。

実施例２ 炭酸カルシウム（３００〜３５０メツシーＬ）　　３５
ｗｔ％珪砂（２５０〜３００メツシユ）　　　　　　　
３５ｗｔ％水溶性フェノール樹脂（固形分５０ｗｔ％）
　８−ｔ％有機エステル　　　　　　　　　　　　３ｗ
ｔ％珪酸カリウム　　　　　　　　　　　　４ｗｔ％水
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１５ｗｔ％以上の組成を混合調整したスラリー状の鋳
型材料を、実施例】と同一条件で鋳型造形、錆造、後処
理を行った。

比較例 上記実施例の鋳型材料（３）を、石膏７５ｗＬ％と水２
５−ｔ％を混合したスラリー状物に置き換え、他の条件
を同一にして三次元網状多孔質金属の製造を行った。た
だし、比較例の石膏鋳型に水分を吸収させると溶解して
ヘト付き、除去不能となるのて、上記の本発明実施例て
行った水分の吸収は、石膏鋳型には行っていない。また
条件の統一性を保つため、本発明の比較のための実施例
品でも水分の吸収は行っていない。

そして上記比較例の鋳型と本発明実施例の鋳型とを、サ
ンドブラスト処理または圧縮空気処理することにより、
鋳型の除去を行った。

まずサンドブラスト処理は、＃１ｏ００のカラスヒース
の砥粒を空気圧２　ｋｇｆ／Ｃｍ２て行った。

本発明実施例の鋳型は、２分間の噴射により完全に除去
でき、多孔質金属にも損傷を生じなかった。これに対し
、比較例は２分間の噴射では殆ど鋳型の除去ができない
ため、１０分間行った。その結果、多孔質金属の外周部
分の鋳型は除去出来るものの、多孔質金属の内部に鋳型
が残留した。

また多孔質金属の外周部分は損傷を生じた。

次に圧縮空気のみにての処理は、空気圧４　ｋｇｆ／ｃ
ＩＩ＋２で行った。

本発明実施例１．２の鋳型は３分間の噴射により、鋳型
は完全に除去でき、多孔質金属にも損傷を生しなかった
。これに対し、比較例は３分間の噴射では殆ど鋳型の除
去ができないため、１０分間行った。その結果、多孔質
金属の外周部分の鋳型は除去出来るものの、多孔質金属
の内部に鋳型か残留した。

発明の効果 本発明は上述のごとく構成したものであるから、三次元
網状多孔質金属の製造において、溶融金属が凝固した後
の鋳型の崩壊性を高める事が可能となり、鋳型の除去を
容易とし、三次元網状多孔質金属を、破損したり、変形
を生じることなく製造することを可能にするものである
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものてあって、第１図は
多孔質樹脂体を成形型枠内に挿入した状態の断面図、第
２図は成形型枠内に鋳型材料を充填している状態の断面
図、第３図は自然凝固した鋳型材料を加熱炉に挿入した
状態の断面図、第４図は鋳型を充填型枠内に挿入し溶融
金属を注湯している状態の断面図、第５図は鋳型を加湿
箱に収納して水分を吸収させている状態の断面図、第６
図は鋳型の自己崩壊状態の断面図、第７図は完成した多
孔質金属の断面図、第８図は多孔質金属の部分拡大図で
ある。 （１）・・・・・・多孔質樹脂体 （３）・・・・・・・・鋳型材料 （５）・・・・・・・・・鋳型 （１２）・・・・・・・溶融金属 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）三次元網状構造の多孔質樹脂体の三次元空隙に、
   炭酸カルシウムを２０ｗｔ％以上含有するスラリー状の
   鋳型材料を充填した後、加熱により多孔質樹脂体を消失
   させて鋳型を形成し、多孔質樹脂体の消失により形成し
   た鋳型の三次元空隙に、溶融金属を充填して凝固させ、
   その後、鋳型を崩壊させて除去する事を特徴とする崩壊
   性鋳型による金属多孔体の製造方法。
2. （２）鋳型の崩壊除去は、溶融金属の充填凝固後に、鋳
   型に水分を吸収させ、自己崩壊させて行うものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の崩壊性鋳型による金属多
   孔体の製造方法。
3. （３）鋳型の崩壊除去は、溶融金属の充填凝固後に、鋳
   型に圧縮空気を吹き付けて行うことを特徴とする請求項
   １記載の崩壊性鋳型による金属多孔体の製造方法。
4. （４）鋳型の崩壊除去は、溶融金属の充填凝固後に、鋳
   型にサンドブラスト処理を行うことを特徴とする請求１
   項記載の崩壊性鋳型による金属多孔体の製造方法。
5. （５）炭酸カルシウム源としては、貝化石フラワーを用
   いることを特徴とする請求１項記載の崩壊性鋳型による
   金属多孔体の製造方法。