JPH0626747B2

JPH0626747B2 - 崩壊性鋳型による金属多孔体の製造方法

Info

Publication number: JPH0626747B2
Application number: JP2161051A
Authority: JP
Inventors: 良広吉田; 千歳林; 繁蔵本; 清鈴木; 英夫中村
Original assignee: MYOSHI GOKIN KOGYO KK; NAKAMURA SEISAKUSHO JUGEN; TOYAMAKEN
Current assignee: MYOSHI GOKIN KOGYO KK; NAKAMURA SEISAKUSHO JUGEN; TOYAMAKEN
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPH0452046A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は各種フイルター、熱交換用部材、触媒担体、デ
ミスター、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ものである。

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、
６５０℃に加熱したカセイソーダ浴に１時間浸漬し、さ
らに水中に浸漬して鋳型を除去する方法が用いられてい
る。

また、特開昭６３−１３７５６５号公報記載の発明は、
鋳造用石膏および工業用重炭酸カルシュウムの混合物に
水を加えたものを、多孔質樹脂に充填した後、１５０℃
中にて１２時間、６５０℃中にて６時間加熱し、多孔質
樹脂を消失させて鋳型を得るものである。そしてこの鋳
型に溶融金属を鋳込後、硝酸中に鋳型を浸漬して鋳型を
除去するものとしている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、特公昭５６−８６９８号公報記載の発
明、特公昭５６−３２０５９号公報記載の発明は石膏を
鋳型として用いるものである。そして、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い。そのため、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１mm以下で空孔の直径も数mm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
等の吹き付け圧力を高めると、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。

また、特開昭６３−１３７５６５号公報記載の発明の如
く、鋳造用石膏および工業用重炭酸カルシュウムを鋳型
材料とする場合は、上記の従来例よりも、溶融金属が凝
固した後の除去が幾分容易に成るものの、硝酸中に鋳型
を浸漬して除去しなければ成らず、鋳型除去の困難性は
解決されていない。また、硝酸を使用することは作業者
に対する健康阻害、公害等の面から好ましくない。

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、崩壊性鋳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
を鋳型から取り出すときに破損したり、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。

また、作業従事者、周囲の環境に悪影響を及ぼすことが
無いよう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
２０wt％以上、フェノール樹脂およびこのフェノール樹
脂の硬化剤である有機エステルを含有するスラリー状の
鋳型材料を充填し、この鋳型材料の硬化後、８００℃〜
１０００℃で加熱する事により、多孔質樹脂体およびフ
ェノール樹脂を消失させるとともに炭酸カルシュウムを
酸化カルシュウムとして鋳型を形成し、この鋳型の三次
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して成るものである。

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、
溶解シリカ、アルミナ、シャモット、ジルコン、石膏の
一種若しくは複数種を同時に鋳型材料として用いる。ま
た、鋳型材料中には、水溶性フェノール樹脂およびこの
水溶性フェノール樹脂の硬化剤である有機エステルを用
いる。

また、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、海中から降起して形成された、石炭質砂岩層から
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。

また、鋳型の造形方法としては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
方法を用いる。この、水溶性フェノール樹脂および有機
エステルを用いることにより、鋳型材料の固化が強固と
なる。そのため、鋳型材料の自然固化後に、成形型枠か
ら分離して加熱炉に鋳型を移動するような場合に、鋳型
が破損したりすることが無く、取り扱いが容易となり、
作業性を向上出来るものである。

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℃〜1000
℃の温度範囲で加熱焼成することにより、多孔質樹脂体
および粘結剤である水溶性フェノール樹脂を消失させて
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１mm以下で空孔の直径も数mm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
減圧しなが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。

上記の鋳型の崩壊除去は、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。また、100％の自己
崩壊が出来ない場合でも、鋳型に圧縮空気を吹き付けた
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50mm、横50mm、高さ180mmの寸法とし、格子太
さ0.04〜0.6mm、セル粒径約２mm、セル数約１３個（個
／２５mm）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（CaCo₃80wt％含有、 300〜350メッシュ）３０wt％ムライト（150〜270メッシュ）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
℃／min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、真空ポンプ等への接続口（１
０）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（１２）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
しながら注湯を行った。

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10
0％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メッシュ）３５wt％珪砂（250〜300メッシュ）３５wt％水溶性フェノール樹脂（固形分50wt％）８wt％有機エステル３wt％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１と同一条件で鋳型造形、鋳造、後処理を行った。

比較例上記実施例の鋳型材料（３）を、石膏７５wt％と水２５
wt％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ベ
ト付き、除去不能となるので、上記の本発明実施例で行
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、♯1000のガラスビースの砥
粒を空気圧２Kgf／cm₂で行った。

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４Kgf／cm₂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じなかっ
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
属の内部に鋳型が残留した。

本発明において、鋳型の崩壊は、上述の如く水分を含ま
せて自己崩壊させるものであっても、サンドブラスト処
理または圧縮空気処理するものであっても良い。一例に
於いて、多量の鋳型を崩壊させるには、水分を含ませて
自己崩壊させるのが効率的である。この方法は自己崩壊
までに比較的長時間を要するものであるが、同時に多数
の鋳型の崩壊を行うことが出来る。また、少量の鋳型の
崩壊にはサンドブラスト処理または圧縮空気処理が効率
の良いものとなる。

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
網状多孔質金属の構造において、炭酸カルシュウムを８
００℃〜１０００℃で加熱することにより酸化カルシュ
ウムに変化させ、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る。そのため、鋳込後の鋳型の除
去を容易とし、三次元網状多孔質金属を、鋳型から取り
出す時に破損したり、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。

また、鋳型の除去は、硝酸や苛性ソーダ等の作業者、環
境に悪影響を及ぼすものを使用することが無いから、安
全で廉価な製造作業を可能とする。

また、鋳型材料中にはフェノール樹脂と硬化剤である有
機エステルを混入するから、加熱前の鋳型の強固な固化
が可能となり、鋳型の保型性が良好となる。そのため、
成形型枠から多孔質樹脂体とともに取り出し加熱炉へ移
動する場合に、鋳型の破損を生じることが無く、鋳型の
取り扱いが容易となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであって、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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林千歳富山県高岡市二上町150番地富山県工業技術センター内 (72)発明者蔵本繁埼玉県入間郡三芳町大字上富508 三芳合金工業株式会社内 (72)発明者鈴木清埼玉県入間郡三芳町大字上富508 三芳合金工業株式会社内 (72)発明者中村英夫富山県高岡市長慶寺774番地有限会社中村製作所内 (56)参考文献特開昭63−137565（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、フェノール樹脂
およびこのフェノール樹脂の硬化剤である有機エステル
を含有するスラリー状の鋳型材料を充填し、この鋳型材
料の硬化後、８００℃〜１．０００℃で加熱する事によ
り、多孔質樹脂体およびフェノール樹脂を消失さるとと
もに炭酸カルシュウムを酸化カルシュウムとして鋳型を
形成し、この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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。