JPH05404A - 微細片の成形方法及び成形装置 - Google Patents

微細片の成形方法及び成形装置

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JPH05404A
JPH05404A JP17762591A JP17762591A JPH05404A JP H05404 A JPH05404 A JP H05404A JP 17762591 A JP17762591 A JP 17762591A JP 17762591 A JP17762591 A JP 17762591A JP H05404 A JPH05404 A JP H05404A
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JP
Japan
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pressure
inlet
cavity
slurry
valve
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JP17762591A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Toki
和幸 土岐
Mikio Murachi
幹夫 村知
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 過不足なく確実に所定量の微細片を製品キャ
ビティへ供給する。 【構成】 製品キャビティ36とそれと連通する導入口
30及び排出通路38とを有する成形型28と、混合槽
10と、混合槽と導入口とを連通接続し途中に開閉弁2
2を有する通路手段26とを有する成形装置を用意す
る。混合槽内に貯容された溶媒と微細片とよりなるスラ
リーを導入口を経てキャビティ内へ導入しつつスラリー
中の溶媒を排出通路より成形型外へ排出させ、キャビテ
ィと開閉弁との間の圧力が所定値になった段階に於て開
閉弁を閉弁する。成形装置はキャビティと開閉弁との間
の圧力を検出する圧力計42を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粉末、ウイスカ、繊維
の如き微細片の成形方法及び成形装置に係り、更に詳細
には沸点が常温よりも低い物質よりなる高圧の溶媒を用
いて微細片を成形する方法及びその方法の実施に使用さ
れる成形装置に係る。
【0002】
【従来の技術】微細片の成形方法の一つとして、例えば
本願出願人と同一の出願人の出願にかかる特願平3−8
3613号明細書及び図面には、製品キャビティと該キ
ャビティと連通する導入口及び排出通路とを有する成形
型を用意し、成形されるべき微細片を超臨界流体と混合
してスラリーを形成し、導入口を経てキャビティ内へス
ラリーを導入しつつスラリー中の超臨界流体を排出通路
より成形型外へ排出させる微細片の成形方法が既に提案
されている。
【0003】この方法によれば、成形されるべき微細片
を超臨界流体と混合してスラリーを形成し、そのスラリ
ーを成形型の導入口を経て製品キャビティ内へ導入する
だけで、キャビティ内には導入口近傍に於ける実質的に
臨界圧力以上の圧力より排出通路近傍に於ける大気圧に
近い圧力まで圧力が漸次低下する急峻な圧力勾配が生
じ、この圧力勾配の作用により高密度且均質な成形体が
形成されると共に成形体より溶媒としての超臨界流体が
通常の気体となって自動的に除去されるので、液体の溶
媒が使用され微細片の成形工程と溶媒の除去工程とが独
立の工程として行われる従来の成形法の場合に比して、
高純度且高密度で均質な成形体を遥かに能率よく且低廉
に製造することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記提案にかか
る方法が製品キャビティと該キャビティと連通する導入
口及び排出通路とを有する成形型と、キャビティよりも
大きい容積を有し内部にスラリーを貯容する混合槽(圧
力容器)と、該混合槽と導入口とを連通接続し途中に開
閉弁を有する導管とを有する成形装置を用いて実施さ
れ、複数個の成形体が連続して形成される場合には、開
閉弁が開弁されてキャビティへのスラリーの供給が開始
された後適正な時点に於て開閉弁が閉弁されなければ、
キャビティへの微細片の供給量が過剰になったり不足し
たりする。前者の場合には導管内にも微細片が充填され
てしまい、最悪の場合には開閉弁を開閉することができ
なくなり、また後者の場合には微細片の充填不足に起因
して所望形状の成形体が得られない。
【0005】また成形が行われるたび毎に混合槽内のス
ラリーの圧力及び微細片の密度が漸次低下するので、開
閉弁を開弁してキャビティへのスラリーの供給を開始し
た時点より所定の一定の時間が経過した段階に於て開閉
弁を閉弁することによっては上述の問題を解消すること
ができない。
【0006】更に製品キャビティの大きさや形状が異な
る成形体を形成する場合には、スラリーの供給を開始し
た時点より開閉弁を閉弁する時点までの適正な時間を求
めるべく、正式な成形を行うに先立って数回の試し成形
を行わなければならず、そのため大きさや形状が異なる
複数個の成形体を容易に且能率よく形成することができ
ない。
【0007】また上述の如き問題は溶媒として超臨界流
体が使用される場合に限らず、例えば本願出願人と同一
の出願人の出願にかかる特願平3− 号(整理
番号AT−4722)及び特願平3− 号(整
理番号AT−4720)明細書及び図面に記載されてい
る如く、沸点が常温よりも低い物質よりなり実質的に1
0kg/cm2 以上の圧力に加圧された液体状態の溶媒
や臨界温度及び臨界圧力以下にて実質的に10kg/c
2 以上の圧力に加圧された気体状態の溶媒が使用され
る場合にも同様に生じる。
【0008】本発明は、先の提案にかかる方法に於ける
上述の如き問題に鑑み、形成されるべき微細片成形体の
大きさや形状の如何に拘らず、過不足なく確実に所定量
の微細片を製品キャビティへ供給することができるよう
改善された微細片の成形方法及び成形型を提供すること
を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、製品キャビティと該キャビティと連通する
導入口及び排出通路とを有する成形型と、混合槽と、前
記混合槽と前記導入口とを連通接続し途中に開閉弁を有
する通路手段とを有する成形装置を用意し、沸点が常温
よりも低い物質よりなる溶媒と成形されるべき微細片と
が混合されたスラリーを前記混合槽内に貯容し、前記キ
ャビティと前記開閉弁との間の前記導入口若しくは前記
通路手段内の圧力を検出しながら前記スラリーを実質的
に10kg/cm2 以上の圧力にて前記導入口を経て前
記キャビティ内へ導入しつつ前記スラリー中の溶媒を前
記排出通路より前記成形型外へ排出させ、検出された圧
力が所定値になった段階に於て前記開閉弁を閉弁する微
細片の成形方法、及び製品キャビティと該キャビティと
連通する導入口及び排出通路とを有する成形型と、混合
槽と、前記混合槽と前記導入口とを連通接続し途中に開
閉弁を有する通路手段と、前記導入口内の圧力又は前記
導入口と前記開閉弁との間の前記通路手段内の圧力を検
出する圧力検出手段とを有する成形装置によって達成さ
れる。
【0010】
【作用】本発明の方法によれば、製品キャビティと該キ
ャビティと連通する導入口及び排出通路とを有する成形
型と、混合槽と、混合槽と導入口とを連通接続し途中に
開閉弁を有する通路手段とを有する成形装置が用意さ
れ、沸点が常温よりも低い物質よりなる溶媒と成形され
るべき微細片とが混合されたスラリーが混合槽内に貯容
され、導入口内の圧力又は導入口と開閉弁との間の通路
手段内の圧力が検出される状態でスラリーが実質的に1
0kg/cm2 以上の圧力にて導入口を経て製品キャビ
ティ内へ導入されつつ溶媒が排出通路より成形型外へ排
出され、検出された圧力が所定値になった段階に於て開
閉弁が閉弁される。
【0011】導入口又は通路手段内の圧力が検出される
部位よりも上流側まで微細片が充填されると、圧力が検
出される部位よりも上流側に充填された微細片による圧
力降下により圧力が検出される部位の圧力は実質的に大
気圧になる。従って検出された圧力が例えば実質的に大
気圧又はそれに近い所定値になった段階に於て開閉弁を
閉弁することにより、過不足なく確実に所定量の微細片
を製品キャビティへ供給することが可能になる。
【0012】また本発明の成形型によれば、導入口内の
圧力又は導入口と開閉弁との間の通路手段内の圧力を検
出する圧力検出手段が設けられているので、導入口又は
通路手段内の圧力が検出される部位よりも上流側まで微
細片が充填されたことを確実に検出することが可能であ
り、これにより上述の方法を容易に且確実に実施するこ
とが可能である。
【0013】尚使用される溶媒が超臨界流体、沸点が常
温よりも低い物質よりなり実質的に10kg/cm2
上の圧力に加圧された液体状態の溶媒、臨界圧力以下に
て実質的に10kg/cm2 以上の圧力に加圧された気
体状態の溶媒の何れであるかを問わず、キャビティ内に
は導入口近傍に於ける実質的に10kg/cm2 以上の
圧力より排出通路近傍に於ける大気圧に近い圧力まで圧
力が漸次低下する急峻な圧力勾配が生じ、この圧力勾配
により微細片が製品キャビティの排出通路近傍の部位の
壁面に対し押付けられつつ最終的には導入口まで漸次成
形されてゆき、この現象は迅速に進行するので、微細片
の高密度且均質な成形体が能率よく且低廉に形成され
る。
【0014】またスラリーを構成する高圧の溶媒は、製
品キャビティ内及び排出通路を通過する過程に於て迅速
にその圧力を低下すると共に、その圧力勾配により製品
キャビティ内より排出通路を経て効率的に大気中へ流出
する。従って微細片の成形体が上述の如く製品キャビテ
ィ内にて形成される過程に於て溶媒が形成途上の成形体
より能率よく除去され、これにより微細片の成形と溶媒
の除去とが同時進行的に行われるので、このことによっ
ても微細片の成形体が能率よく且低廉に形成される。
【0015】
【課題を解決するための手段の補足説明】本発明の方法
に於ける溶媒は、沸点が常温よりも低い物質よりなり実
質的に10kg/cm2 以上の圧力に加圧可能な任意の
物質であってよいが、価格、安全性、取扱いの容易性等
の点から例えばCO2 、空気、N2 等であることが好ま
しい。
【0016】また成形型へ供給される際のスラリーの圧
力が10kg/cm2 以下である場合には、成形型の製
品キャビィティ内に微細片の成形に必要な急峻な圧力勾
配を形成することができず、そのため高密度の成形体を
能率よく形成することができない。従って本発明の方法
に於ては、成形型へ供給される際のスラリーの圧力は1
0kg/cm2 以上に設定される。
【0017】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実
施例について詳細に説明する。
【0018】
【実施例】図1は本発明による成形装置の一つの実施例
を示す概略構成図である。
【0019】図1に於て、10は混合槽を示しており、
該混合槽の混合室12は導管14により図には示されて
いないが内部にCO2 を貯容するボンベに連通接続され
ている。また混合室12はヒータ16により所定の温度
に加熱されるようになっており、混合室12内には該混
合室に装入された成形されるべき微細片18を撹拌する
撹拌器20が設けられている。
【0020】混合室12は途中に開閉弁22及びポンプ
24を有する導管26により成形型28のスラリー導入
口30と連通接続されている。図示の実施例に於ては、
成形型28は上型32及び下型34よりなっており、互
いに型合せされるとスラリー導入口30と該導入口と連
通する製品キャビティ36とを郭定するようになってい
る。製品キャビティ36は上型32及び下型34の見切
り面の間の微小な空隙として形成された微小な気体排出
通路38により大気と連通している。また図示の実施例
に於ては、成形型28には通路40を介して導入口30
内の圧力を検出する圧力計42が設けられている。
【0021】次に上述の如く形成された成形装置を用い
て行われた本発明の成形方法の一つの実施例について説
明する。
【0022】溶媒として超臨界状態のCO2 を使用し上
述の如く形成された成形装置を用いて本発明に従って主
として窒化ケイ素粉末よりなる粉末成形体を形成した。
【0023】まず9.6kgの窒化ケイ素粉末(平均粒
径0.5μm )と200gの酸化イットリウム(平均粒
径0.1μm )と200gのアルミナ粉末(平均粒径
0.1μm )とよりなる原料粉末18を混合槽10の混
合室12内へ装入した。次いで開閉弁22を閉弁した状
態にて図には示されていないボンベより導管14を経て
同じく図には示されていないポンプにより加圧しながら
CO2 15を混合室12内へ供給し、ヒータ16によっ
てCO2 を加熱することによりCO2 を温度80℃、圧
力120kg/cm2 の超臨界状態にもたらした。
【0024】次いで撹拌器20を3時間回転させること
により原料粉末と超臨界状態のCO2 とを撹拌混合し、
これにより超臨界状態のCO2 を溶媒とする原料粉末の
スラリーを形成した。次いで開閉弁22を開弁しポンプ
24を作動させることにより、混合室20内のスラリー
の一部を300kg/cm2 に加圧して成形型28の製
品キャビティ36内へ注入した。圧力計42の指示値は
スラリーの注入開始時には約300kg/cm2であっ
たが、圧力計の指示値が実質的に大気圧になった段階に
於て開閉弁22を閉弁し、ポンプ24及び撹拌器20を
停止した。
【0025】尚この場合視覚的に観察することはできな
かったが、製品キャビティ内36へ導入されたスラリー
中の超臨界状態のCO2 は該キャビティが気体排出通路
38によって大気と連通されていることからキャビティ
内にてその圧力を漸次低下し、超臨界状態より実質的に
大気圧の気体となって大気中に放出されたものと推測さ
れる。また製品キャビティ36内に於ては、スラリー導
入口30の近傍より気体排出通路へ向けて圧力が漸次低
下する圧力勾配が生じ、この圧力勾配により原料粉末が
成形型の気体排出通路に近い部位の内壁面に対し押付け
られつつ漸次成形されていったものと推測される。
【0026】次いで成形型28を分解し、製品キャビテ
ィ36内にて成形された粉末成形体44を取り出してそ
の寸法、形状、密度を調査したところ、この成形体は製
品キャビティ36の寸法及び形状に対応する正確な寸法
及び形状を有し、全体に亘り均一な密度を有し、収縮や
割れの如き欠陥は全く生じていないことが確認された。
また原料粉末は成形型28の導入口30と導管26との
間の接続部まで充填されていることが認められた。
【0027】尚溶媒として100kg/cm2 に加圧さ
れた液体状態のCO2 を使用しスラリーの一部を200
kg/cm2 に加圧して成形型28の製品キャビティ3
6内へ注入した場合、及び溶媒として15kg/cm2
に加圧された気体状態のCO2 を使用しスラリーの一部
を60kg/cm2 に加圧して成形型の製品キャビティ
内へ注入した場合にも同様に良好に原料粉末を成形する
ことができた。
【0028】上述の実施例の場合と同様、前者の場合に
は製品キャビティ内へ導入されたスラリー中の液体状態
のCO2 はキャビティ内にてその圧力を漸次低下し、液
体状態より通常の気体状態となって大気中に放出された
ものと推測され、後者の場合には製品キャビティ内へ導
入されたスラリー中の高圧の気体状態のCO2 はキャビ
ティ内にてその圧力を漸次低下し、高圧の気体状態より
実質的に大気圧の気体となって大気中に放出されたもの
と推測される。
【0029】上述の実施例に於ては、圧力計42は成形
型28に設けられているが、図2に示されている如く圧
力計は開閉弁22と成形型との間にて導管26に設けら
れてもよく、特に図示の実施例の如くポンプ24が設け
られる場合には、圧力計はポンプ24と成形型28との
間であってできるだけ成形型に近い位置にて導管26に
設けられることが好ましい。
【0030】また開閉弁22は、圧力計42の検出結果
に応答する図には示されていない制御装置により、圧力
計による検出値が所定値になった段階で自動的に閉弁さ
れるよう構成されてもよい。
【0031】更に形成されるべき複数個の成形体の大き
さや形状が同一であるか否かを問わず、開閉弁22が閉
弁された段階で製品キャビティ内に微細片が充填された
成形型を導管26より取外し、次に充填されるべき成形
型を順次導管に接続することにより複数個の成形体の製
造が更に一層能率よく実施されてもよい。
【0032】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。例
えば成形されるべき微細片は上述の実施例の如く粉末に
限定されるものではなく、ウイスカや短繊維の如き他の
形態のものであってもよい。
【0033】
【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明の成形方法によれば、導入口又は通路手段内の圧力が
検出される部位よりも上流側まで微細片が充填される
と、圧力が検出される部位よりも上流側に充填された微
細片による圧力降下により圧力が検出される部位の圧力
は実質的に大気圧になるので、検出された圧力が例えば
実質的に大気圧又はそれに近い所定値になった段階に於
て開閉弁を閉弁することにより、過不足なく確実に所定
量の微細片を製品キャビティへ供給することができ、こ
れにより開閉弁を開閉することができなくなったり、成
形体が所定の形状にならなかったりすることを確実に回
避することができできる。
【0034】また本発明の成形装置によれば、導入口内
の圧力又は導入口と開閉弁との間の通路手段内の圧力を
検出する圧力検出手段が設けられているので、導入口又
は通路手段内の圧力が検出される部位よりも上流側まで
微細片が充填されたことを確実に検出することができ、
これにより上述の方法を容易に且確実に実施することが
できる。
【0035】また本発明の成形方法及び成形装置によれ
ば、過不足なく確実に所定量の微細片を製品キャビティ
へ供給することができるので、微細片及び溶媒の歩留り
を向上させることができ、また製品キャビティの大きさ
や形状が異なる複数個の成形体を相前後して形成する場
合にも、試し成形を行わずに容易に且能率よく成形する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による成形装置の一つの実施例を示す概
略構成図である。
【図2】本発明による成形装置の他の一つの実施例を示
す図1と同様の概略構成図である。
【符号の説明】
10…混合槽 15…CO2 18…原料粉末 20…撹拌器 28…成形型 30…スラリー導入口 36…製品キャビティ 38…気体排出通路 42…圧力計 44…粉末成形体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】製品キャビティと該キャビティと連通する
    導入口及び排出通路とを有する成形型と、混合槽と、前
    記混合槽と前記導入口とを連通接続し途中に開閉弁を有
    する通路手段とを有する成形装置を用意し、沸点が常温
    よりも低い物質よりなる溶媒と成形されるべき微細片と
    が混合されたスラリーを前記混合槽内に貯容し、前記キ
    ャビティと前記開閉弁との間の前記導入口若しくは前記
    通路手段内の圧力を検出しながら前記スラリーを実質的
    に10kg/cm2 以上の圧力にて前記導入口を経て前
    記キャビティ内へ導入しつつ前記スラリー中の溶媒を前
    記排出通路より前記成形型外へ排出させ、検出された圧
    力が所定値になった段階に於て前記開閉弁を閉弁する微
    細片の成形方法。
  2. 【請求項2】製品キャビティと該キャビティと連通する
    導入口及び排出通路とを有する成形型と、混合槽と、前
    記混合槽と前記導入口とを連通接続し途中に開閉弁を有
    する通路手段と、前記導入口内の圧力又は前記導入口と
    前記開閉弁との間の前記通路手段内の圧力を検出する圧
    力検出手段とを有する成形装置。
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