JPH0471622B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の技術分野 本発明は吸引成形又は真空成形に有用な焼結多
孔質構造を備えた成形用型（mold）の製作法に
関する。さらに詳しくいえば、金属酸化物が分散
した緻密な硬化シエル層と、内部に未焼成のバツ
キング層を有し、型全体の気孔率が１〜50％の多
孔質構造にあることを特徴とする耐久性に優れた
成形用型の製作法に係る。 発明の技術的背景及び問題点 鉄系金属又はアルミニウムから選ばれた１種又
は２種以上の金属粉末と、セラミツク粉末を主た
る骨材とする多孔質通気性構造の成形用型を製造
する方法としては、前記の骨材混合物に、硬化過
程で蒸発する成分を含有する粘結材を、金属粉
末：セラミツク粉末：粘結材の重量比で１〜５：
１〜５：１の割合で混合しスラリー状物とした
後、これを適当な型に流し込んで１次成形体と
し、次いでこの１次成形体をそのまま自然乾燥及
び／又は１次燃焼し、しかる後、これを型から取
り出して300℃以上の高温度で２次焼成する方法
が提案されている（特開昭60−6241号、同60−
6242号及び同60−6243号参照）。 しかしながら、上記の従来法では、型内で自然
乾燥及び／又は１次焼成された１次成形体の強
度、すなわち、グリーン強度が必ずしも充分でな
いため、型から取り出す際に部分的に破損した
り、或いは２次焼成時にひび割れが発生する不都
合がある。 また、成形用型の転写性（金型形状が成形体に
正確に再現されることを言う、以下同じ）は、骨
材の粒度を小さくする程改善されることが知られ
ているが、従来技術では１次成形体のグリーン強
度が不十分であるため、骨材の粒度は50μ程度が
限度であり、これ以上細かくすることができな
い。従つて、転写性の点でも、従来の成形用型は
改善の余地を残している。 発明の目的 本発明の目的は、骨材混合物と粘結材を含有す
るスラリー状物から得られる１次成形体のグリー
ン強度を増大させて作業性の向上を図ると共に、
１次成形体を高温下で２次焼成した際のひび割れ
を防止することにある。 発明の概要 本発明に係る成形用型の製作法は、鋳鉄粉、電
解粉、鋼粉、純鉄粉、ニツケ粉、アルミニウム粉
からなる群から選ばれた１種又は２種以上の金属
粉末(A)とセラミツク粉末(B)を骨材とし、これに硬
化過程で蒸発する成分を含む粘結材(C)と、共役ジ
オレフイン低重合体及び／又はその誘導体からな
る添加物(D)を、Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄの重量比が、１〜
５：１〜５：１：0.05〜0.5になるように配合し
てスラリー状物を調製し、このスラリー状物を流
し込み成形した後、得られた成形体を自然乾燥及
び／又は１次焼成し、次いでこれを酸化性雰囲気
中温度300〜1300℃で焼成することを特徴とする。 本発明の方法で得られる成形用型は、多孔質構
造であり、かつ表面に緻密な硬化シエル層を備え
ている。 従来技術では、ひび割れの原因となるため、使
用に制限のあつた粒度50μ以下の骨材の使用が、
本発明では使用できるので、最終的に得られる成
形用型の表面粗さを改善することができ、従つ
て、転写性に優れた成形用型を得ることができ
る。 また、本発明では特定な添加物(D)を使用してい
る関係で、成形用型の強度も増大する。このこと
は、成形用型の用途範囲が拡がることを意味し、
本発明の利点の一つである。 このような本発明の優れた効果は、前記スラリ
ー状物に配合される添加物が、不飽和結合及び／
又は他の適当な極性基を有する化合物である時
に、特に発現することから推定して、恐らく、骨
材である金属粉末あるいはセラミツク粉末の濡れ
性が、添加物によつて改善され、前記スラリー状
物の粘性も改善される結果、充填密度が向上する
ためと推察される。 本発明の添加物(D)には、共役ジオレフイン低重
合及び／又はその誘導体が使用される。共役ジオ
レフイン低重合体とは、ブタジエン、イソプレ
ン、１，３−ペンタジエン、シクロペンタジエ
ン、１，３−オクタジエン等で例示される、通常
炭素数４〜８の共役ジオレフインの単独重合体、
これら共役ジオレフインの２種以上の共重合体及
びこれら共役ジオレフインの１種以上を主成分
（40重量％以上）とし、これとスチレン、ビニル
トルエン、アクリル酸又はそのエステル類、アク
リロニトリル、酢酸ビニルなどのビニル単量体、
フエノール類、ロジン酸等との共重合体を意味す
る。 上記の共役ジオレフイン低重合体の調製方法に
は特に制限はなく、適宜選択した単量体を常法通
り重合させることによつて得ることができる。ち
なみに、アルカリ金属又はその有機金属化合物を
用いるアニオン重合法、フリーデルクラフツ触媒
等を用いるカチオン重合法、ニツケル等の遷移金
属触媒を用いる配位アニオン重合法、ラジカル開
始材を用いるテロメリゼーシヨン法あるいは熱重
合法のいずれを採用しても差し支えない。 本発明の添加物(D)として、共役ジオレフイン低
重合体の誘導体も好適に使用できる。この種の誘
導体としては、上記した低重合体中に、カルボキ
シル基、エポキシ基、ヒドロキシル基、アミン
基、メルカプト基を導入したものが使用される。
より具体的には、共役ジオレフイン重合体に無水
マレイン酸を付加したもの、あるいはその付加物
をアルコール類でエステル化したもの、重合体を
エポキシ化したもの、エポキシ化後さらにアミ
ン、酸、メルカプタン等を反応させてもの等を例
示することができる。 添加物(D)の分子量は、通常、数平均分子量で
300〜60000、好ましくは500〜20000の範囲にあ
る。分子量が低すぎると所望の強度が得られず、
また余り高すぎる場合は、粘結材(C)との相溶性が
悪化するとか、スラリー状物の均質性が損なわれ
る等の不都合が生ずる。 本発明では必要に応じて溶媒を使用することが
できる。その場合の溶媒は、共役ジオレフイン低
重合体あるいはその誘導体の良溶媒であれば、い
ずれを使用しても差し支えない。従つて、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族溶媒、塩化メ
チレン等の含ハロゲン溶媒、エタノール、イソプ
ロピルアルコール等のアルコール類、ブチルセロ
ソルブ等のセロソル類を任意に選ぶことができ
る。特に好ましい溶媒は、アルコール類及びセロ
ソルブ類である。 金属粉末(A)としては、鋳鉄粉、電解粉、鋼粉、
純鉄粉、ニツケル粉、アルミニウム粉の１種又は
２種以上を使用することができる。なかでも、鋳
鉄粉は焼成時に遊離カーボンが燃焼するので、気
孔形成に有利である。 セラミツク粉末(B)としては、高温での変形率が
小さく、金属粉末(A)と接合し易いものが選ばれ
る。例えば、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、シリマイト等
で代表される中性のセラミツク粉末、溶融シリ
カ、ジルコニウム、溶融ジルコンで代表される酸
性のセラミツク粉末、マグネシア質で代表される
塩基性のセラミツク粉末、さらには滑石等を、本
発明のセラミツク粉末(B)に使用することができ
る。 硬化過程で蒸発する成分を含有する粘結材(C)と
しては、オルトメチルシリケート、エチルシリケ
ート、オルト−ｎ−ブチルシリケートあるいはそ
れらの縮合体であるシリカゾル又はコロイダルシ
リカ等が使用できる。 尚、本発明では上記粘結材と反応して硬化反応
を促進する酸又は塩基を併用しても差し支えな
い。また、本発明では必要に応じて、鋼繊維を使
用することができるが、これについては後述す
る。 金属粉末(A)とセラミツク粉末(B)と粘結材(C)と共
役ジオレフイン低重合体及び／又はその誘導体か
らなる添加物(D)との配合割合は、重量比で記載順
に、１〜５：１〜５：１：0.05〜0.5の範囲で選
ばれる。これによつて強度、通気性、熱電導性、
表面性状等の諸特性をバランスさせることができ
る。 ここで配合比の下限を規定したのは、成形用型
として使用可能な最低限の強度を得るのに必要だ
からであり、上限を規定したのは、骨材が多すぎ
ると、粘結材の被覆能が低下し、型の強度や表面
性状の低下を招くからである。そして金属粉末の
上限を規定したのは、セラミツク粉末と粘結材と
の配合が適切であつても、金属粉末が過剰である
と充分な強度が得られず、また必要以上に多孔質
化が進むため、型の表面性状が悪化し、転写性が
損なわれるからである。また、粘結材は骨骨を所
望通りに結合させ、型に通気性を具備させるのに
必要な成分であつて、これを実現するためには、
上記の配合比にあることが必要である。 本発明の添加物(D)は、粘結材により骨材の接触
を助けてその結合をより強固にすると共に、スラ
リー状物の粘性を改善して、１次成形体の表面粗
さを改良し、グリーン強度を向上させる成分であ
つて、その配合比が上記の範囲を下回つた場合
は、所望の強度を得ることができず、上回つた場
合はスラリー状物の均質性が損なわれて、かえつ
て強度が低下する等の不都合を招く。 既述した通り、本発明では必要に応じて鋼繊維
をスラリー状物に配合することができる。この場
合に使用される鋼繊維(E)としては、一般にステン
レス系のものが適当であるが、快削鋼等も使用で
き、例えば、ビビリ振動切削法で生成した鋼繊維
が適当である。鋼繊維は、製作せんとする他の大
きさにより、例えば長さ１〜30μｍ、太さ20〜
400のものを適宜使用することができる。また、
その配合量は概ね30容量％以下、好ましくは20容
量％以下で好結果が得られる。この配合量が多す
ぎる場合は、フアイバーボールを生じ易く、成形
性を低下させる恐れがある。 一方、金属粉末(A)の粒系は、一般に最大寸法で
５〜500μｍの範囲に、またセラミツク粉末(B)の
粒径は、同じく５〜300μｍの範囲にあることが
望ましい。本発明では上記の添加物(D)を使用して
いるため、より小さい粒径の骨材を使用して型の
転写性を向上させることが可能であるあ、5μｍ
以下の骨材を使用すると、ひび割れ発生の恐れが
増大する。 上記し各成分(A)、(B)、(C)、(D)及び必要に応じて
(E)を、上記した配合比で混合し、充分撹拌してス
ラリー状物を調製し、これを所定の型に流し込
み、必要な場合は振動を与えて型に充分充填し、
通常約30分間静置して脱型する。次いでこれを自
然乾燥及び／又は１次焼成に付す。この自然乾燥
ないしは１次焼成は、爾後の２次焼成過程でのひ
び割れ発生や歪発生を防止し、併せて粘結材及び
添加物に含まれるアルコールその他の蒸発成分を
揮散させて多孔質化を図るための処理であつて、
前者の自然乾燥は１〜48時間の範囲で行われ、後
者の１次焼成は脱型後の成形体をトーチランプ等
で、直接着火させることで行われる。 自然乾燥及び／又は１次焼成が終了した成形体
は、全体に通気性を有しているので、無加圧注型
用金型として使用可能であるが、本発明ではこれ
を酸化性雰囲気中で２次焼成することにより、機
械的強度を増大させて耐久性の向上を図る。 酸化性雰囲気は空気であつて良く、また酸素富
化空気であつても良い。焼成条件は各成分の配合
比、型寸法、型に付与すべき気孔率等にもよる
が、一般に温度300〜1300℃で１時間以上焼成す
ることが好ましい。 焼成温度の下限を300℃、焼成時間の下限を１
時間としたのは、それ以下では焼成が不十分であ
つて、本発明が企図している緻密な硬化シエア層
を形成することができず、従つて、成形用型に充
分な耐久性を保持させることができないからであ
る。また、焼成温度の上限を1300℃としたのは、
硬化シエル層が形成されても、表面が荒れて転写
性が損なわれるからである。焼成時間は長い程大
きい強度が得られるが、硬化シエル層の成長には
限度があり、かえつて表面に荒れを発生させる。
型の寸法等にもよるが、最長でも焼成時間は48時
間を限度とすることが好ましい。 尚、本発明において、通気性（気孔率）を調節
するには、最終的に得られる成形用型に必要な強
度を考慮して、金属粉末(A)とセラミツク粉末(B)の
種類、粒径、配合比、流し込み成形に再しての振
動ないしスクイズ条件等を適宜選定すればよい。
通常、本発明で得られる成形用型の気孔率は１〜
50％の範囲であり、圧縮強度は約300〜2000Kg／
cm²であるか、200Kg／cm²以上の圧縮強度を得るこ
とも不可能ではない。 以下、本発明を実施例によつてさらに詳細に説
明する。 比較例 １ 金属粉末(A)として鋳鉄粉（粒度100μアンダ
ー）、セラミツク粉末(B)として合成ムライト粉
（粒度100μアンダー）を用い、粘結材(C)としてエ
チルシリケートを用い、それ等の配合比（重量
比）を25：25：10にとつて均一に混合撹拌し、所
定の型枠に流し込み硬化させ、そのまま30分放置
後、型から取り出し、長さ20mm、直径10mm（以下
20mm×10mmφと記す）の円柱形の成形体(a)を得
た。得られた成形体に直接着火して30分１次焼成
を行ない、次いで電気炉に装入して大気条件に
て、900℃×５時間焼成を行ない、複合成形体(b)
を得た。 比較例 ２ 金属粉末(A)として鋳鉄粉（粒度50μアンダー）、
セラミツク粉末(B)として合成ムライト粉（粒度
50μアンダー）、粘結材(C)としてエチルシリケー
トを用い、それらの配合比、Ａ：Ｂ：Ｃが重量比
で25：25：10になるように均一に混合撹拌してス
リー状混合物を作り、このスラリー状物を、しぼ
模様を付したマスターモデルに流し込み硬化さ
せ、脱型後48時間自然乾燥後、酸素富化条件の焼
成炉で900℃×６処理し、吸引成形用型(c)を得た。
また同様の操作で20mm×10mmφの円柱状のグリー
ン成形体(d)及び焼成成形体(e)の２種の試験体を作
成した。 実施例 １ ジシクロペンタジエン（DCPD）とアリルアル
コール共重合体のイソプロピルアルコール溶液
（50％）を、比較例１に従つて得たスラリー状物
の60ｇに対して２ｇ添加して成形し、焼成前の試
験体(f)と、900℃×５時間焼成後の試験体(g)を得
た。 それぞれの試験体の圧縮強度を求め、その値を
比較例１の試験体(a)及び(b)の圧縮強度と共に表１
に示す。

【表】 表１から本発明の添加物を用いることによつ
て、成形体のグリーン高度が向上していること、
焼成後の強度に著しい改善がみられることが明ら
かである。 実施例 ２ 分子量1800の液状ポリブタジエン（LPBと略
す）を常法に従つてエポキシ化し、オキシラン酸
素が6.5％のエポキシ化LPBを得た。これにジメ
チルアミンを付加させて、LPB誘導体−Ａを得
た。このLPB誘導体−Ａのエチルセロソルブ溶
液（50％）を、比較例２に従つて得た60ｇのスラ
リー状物に対して２ｇ添加して成形し、約30分放
置後脱型し、900℃×６時間焼成した。焼成前後
の試験体の圧縮強度の値を比較例２で得た結果と
ともに表２に示す。 表２からLPB誘導体−Ａの添加により、成形
体のグリーン強度及び焼成後の強度が共に向上し
ていることが明らかである。 また、一般に成形体の気孔率を高くするために
粘結材の量を増加させると、得られた成型体の強
度は低下するが、本発明の添加物を併用すること
により、高い気孔率でも充分の強度が得られるこ
とも表２から明らかである。

【表】 実施例 ３ 所定の方法で合成した各種低重合体及びそれら
の誘導体を添加物(D)として、実施例１の方法に準
じて焼成前ならびに焼成後の成形体を作成し、そ
れぞれの圧縮強度を測定すると共に、各々の表面
状態を観察した。その結果を表３に示す。 表３から本発明の添加物を用いることにより、
該成型体の表面粗さが改善されると共に、焼成前
後の圧縮強度の向上が著しい事が明らかである。 実施例 ４ 金属粉末(A)としてニツケル粉末（125μアンダ
ー）、セラミツク粉末(B)として活性アルミナ
（150μアンダー）を用い、粘結材(C)としてエチル
シリケートを、添加物(D)としてエポキシ化LPB、
フエノール付加LPBを添加し、これにステンレ
ス繊維（長さ100μｍ、太さ20μｍ）を５％加えて
混合し、得られたスラリー状物をしぼ模様を付し
たマスターモデルに流し込み硬化させて成形体を
得た。同様にして20mm×10mmφの試験体を作成し
て圧縮強度を測定した。結果を表４に示す。

【表】 ＊：ジシクロペンタジエン
＊＊：液状ポリブタジエン

【表】

【特許請求の範囲】

１ 鋳物製の浴槽、流し等の水廻り容器の鋳物製
品用鋳型を造型する造型用パターンであつて、入
れ子型に形成される下型と上型とを備え、これら
の下型及び上型は鋳物製品の側周壁の上端部から
下端部近傍までを画成する鋳型創成のための第１
内型と、鋳物製品の底部壁及び側周壁の下端部を
画成する鋳型創成のための第２内型とをそれぞれ
有し、更に下型及び上型のそれぞれの第２内型を
交換可能としたことを特徴とする鋳物製品の造型
用パターン。