JPH0642999B2

JPH0642999B2 - 冷間等方加圧成形方法

Info

Publication number: JPH0642999B2
Application number: JP60077198A
Authority: JP
Inventors: 昭西岡
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1985-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPS61235096A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、冷間等方加圧成形技術の分野に利用され
る。

この発明は、冷間等方加圧成形方法に関し、更に詳しく
言うと、均一に等方加工することができ、成形加工作業
を大幅に簡素化して作業効率の増大を図り、加工コスト
の低減，作業環境の改善，成形加工機の周辺機器に悪影
響を与えない等の種々の利点のある冷間等方加圧成形方
法に関する。

［従来の技術およびその問題点］従来、粉体の加圧成形加工法として冷間等方圧成形方法
と熱間等方圧成形方法とがある。前者の冷間等方圧成形
方法は、概略次の手順による。すなわち、先ず、弾力性
の有る型枠内に粉体を充填する。次いで、粉体を充填し
た型枠を、液媒たとえば水を充填した圧力容器内に収納
する。しかる後、この圧力容器内に更に液媒を加圧充填
することにより、液媒の圧力を数千気圧にまで高める。
そうすると、液媒中の型枠が等方的に加圧され、型枠内
の粉体も等方的に加圧されることとなり、粉体の凝集に
よって粉体が固結する。液媒の加圧を所定時間継続した
ならば、液媒の加圧を開放し、圧力容器内から型枠を取
り出し、型枠を取り出して、固結した成形品を得る。

しかしながら、この冷間等方圧成形方法では、粉体を充
填した型枠を液媒中に浸漬したときに、型枠内に液媒が
浸入すると良好な成形加工ができないので、型枠の粉体
投入口に型枠と同質の蓋部材を嵌合し、この粉体投入口
と蓋部材との隙間を厳重に密封するために、蓋部材を嵌
合した粉体投入口の表面を何重にも粘着テープでシール
しなければならなかった。

この粘着テープの使用により、以下のような種々の問題
点が生じていた。

(1)等方的に型枠を加圧する時間は、たかだか数分程度
であるのに、準備作業として粘着テープでシールする作
業に数十分、加圧成形後に型枠から成形品を取り出すの
に前記粘着テープを剥離せねばならないから、そのため
の作業時間に数十分がかかり、その結果、一つの成形品
を得るのに粘着テープに関わり合う時間の比率が非常に
大きくて作業効率が悪い。

(2)成形加工後に粘着テープを剥離する際に、粘着テー
プの粘着力により、型枠を破損してしまうことがある。

(3)型枠内に粉体を充填する際に、充分な注意を払って
いても、粉体が型枠の外表面に付着する。そして、粉体
が付着したまま、加圧容器内の液媒中に浸漬すると、液
媒中に粉体粒子が混入する。そうすると、液媒の加圧の
為にこの液媒を液媒循環機系を循環するうちに、この粉
体は通常高硬度であるから、循環機系内の各種装置を損
傷し、装置の故障の原因となる。

(4)したがって、装置の故障の原因を少しでも低減する
必要上、過度の注意を払って型枠内に粉体を充填しなけ
ればならず、これによっても、作業の能率を低下させて
いる。

(5)また、粘着テープを張り付ける際に、作業者は、粉
体に接触する機会が多く、そうすると、作業者の手を荒
してしまい、労働災害の原因として大きな問題ともなっ
ている。

この発明は、前記事情に基づいてなされたものである。

すなわち、この発明の目的は、型枠を損傷せず、液媒の
循環機系等の周辺機器を損傷せず、労働災害を発生させ
ず、均一に等方加工することができると共に、簡素な作
業で成形加工をすることのできる作業効率の優れた冷間
等方加圧成形方法を提供することにある。

［前記問題点を解決するための手段］前記問題点を解決するために種々工夫を試みた結果、気
体を封入した袋体を加圧すると、その袋体は破裂してし
まうのではないかと予測されるところ、意外なことに、
その袋体は何の破損も受けないことを見出してこの発明
を着想するに至った。すなわち、この発明に係る冷間等
方加圧成形方法は、第１図に示すように、弾力性を有す
る加圧成形用型枠２内に粉体１を装填して蓋部材である
蓋板８で蓋をし、前記粉体１を封入した加圧成形用型枠
２を液媒３中に浸漬し、等方加圧する冷間等方加圧成形
方法において、粉体１を封入した加圧成形用型枠２を、
液媒３の浸入不可能にかつ脱気された合成樹脂製の袋体
４内に、前記袋体４が加圧成形用型枠２に密着可能な状
態で、収納したまま、液媒３中に浸漬し、等方加圧する
ことを特徴とするものである。

この発明における粉体１は、加圧成形可能なパウダーで
あれば特に制限がなく、たとえば、酸化アルミニウム等
の金属酸化物、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ジルコニ
ウム等のセラミック等が挙げられる。また、粉体１の粒
度についても、加圧成形可能な範囲であれば良く、通常
0.1〜数１０ミクロンである。また、この粉体１には、
成形を良好にするために、結合剤等の添加剤を含んでい
ても良い。

前記加圧成形用型枠２は、通常、高圧により圧縮変形す
る材質で形成され、たとえば弾力性のあるゴム等のエラ
ストマー、軟質の合成樹脂で形成することができる。加
圧成形用型枠２の内部形状は、所望する成形品の形状に
応じて決定されるのは言うまでもない。また、加圧成形
用型枠２の外部形状についても特に制限がないが、でき
るだけ単純な形状にし、無用の突出部分や凹陥部のない
形状であるのが望ましい。加圧成形用型枠２の外部形状
として、無用の凹陥部があると、加圧中に袋体を破損す
るおそれがあるからである。

前記液媒３としては、たとえば水、油等を使用すること
ができる。通常は水で十分である。

前記袋体４は、加圧の際に液媒３を袋体４内に実質的に
浸入、浸透させず、また加圧成形用型枠２を入れても破
損しない程度の強度を有する材質で形成するのが好まし
く、そのような材質として、ポリエチレン、ポリプロピ
レン等の合成樹脂シートあるいはフィルムが挙げられ
る。入手の容易性、作業の容易性、コスト等を考慮する
と、汎用の合成樹脂たとえばポリエチレン、ポリプロピ
レン等で形成した通常の袋体４が好ましい。

加圧成形用型枠２を入れた袋体４の密封は、加圧の際に
液媒３が袋体４内に浸入しないようにしてあればどのよ
うな手段であっても良く、たとえば、袋体４を合成樹脂
製のシートで形成しているならば、袋体４の開口部をヒ
ートシールする方法（第１図において５で示すのはヒー
トシール部である。）、あるいは袋体４を合成樹脂製の
シート等で形成しているときは、開口部を接着剤でシー
ルする方法、封止部材たとえばピンチでシールする方法
等を採用することができる。もっとも、作業の効率化、
密封の完全性等を考慮すると、ヒートシールによる方法
が好ましい。

また、加圧成形用型枠２を収納して密封した袋体４は、
脱気されている。

この袋体４内に収納する加圧成形用型枠２の個数には制
限がないが、１個の袋体４内に複数の加圧成形用型枠２
を収納したほうが、生産性の向上を図ることができて好
都合である。

もっとも、１個の袋体４内に複数の加圧成形用型枠２を
収納するときには、この加圧成形用型枠２同士の接触が
できるだけ少なくなるように考慮すべきであろう。

１個の袋体４内に複数の加圧成形用型枠２を収納する形
態として、たとえば第２図に示すように、長尺の袋体４
内に間隔を設けて加圧成形用型枠２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄを収納し、隣接する加圧成形用型枠２Ａ，２Ｂ，２
Ｃ，２Ｄ間の袋体４をシールしてヒートシール部５を形
成するのが挙げられる。要するに、１個の袋体４内に複
数個の加圧成形用型枠２を収納するときには、隣接する
加圧成形用型枠２が面接触不可能となるようであればど
のような収納状態であっても良いのである。

次にこの発明の方法の手順を説明する。

第１図に示すように、先ず、たとえばゴム製の筒体６の
底部開口部に円盤状の底板７を嵌合した有底筒状の加圧
成形用型枠２内に、所定量の粉体１たとえばセラミック
を充填し、しかる後、前記底部開口部に、蓋部材である
蓋板８を嵌合する。そして、この粉体１入りの加圧成形
用型枠２をたとえばポリエチレン製の袋体４内に収納
し、この袋体４の開口部をヒートシールする。このと
き、袋体４内の空気を脱気する。これによって袋体４が
その内部の加圧成形用型枠２に密着する。

加圧成形用型枠２を収納した前記袋体４を、第３図に示
すように、加圧容器９内の液媒３たとえば水の中に完全
に浸漬し、その後、加圧容器９の開口部に蓋１０をし、
この加圧容器９中に水をたとえばシリンダポンプ１１に
より圧入する。この水の圧入により、加圧容器９内の圧
力をたとえば４，０００気圧にまで高める。そうする
と、袋体４内の加圧成形用型枠２が、等方的にかつ均一
に加圧され、加圧成形用型枠２内の粉体１も等方的にか
つ均一に加圧されて、凝結し、固化する。加圧時間は、
通常、数分間で十分である。

加圧後、加圧容器９内の圧力を常圧に戻してから、加圧
容器９の開口部を開放し、液媒３中の袋体４を取り出
し、この袋体４を破って、収納されていた加圧成形用型
枠２を取り出す。そして、加圧成形用型枠２の開口部か
ら収縮固化した成形品を取り出す。

なお、第３図において、１２で示すのはシリンダポンプ
を駆動するモーターであり、１３，１４で示すのは、開
閉バルブであり、１５で示すのは加圧容器９内から排出
した液媒３を貯留し、シリンダポンプ１１を介して前記
加圧容器９内に液媒３を供給するための貯留槽である。

［実施例］次にこの発明の実施例および比較例を示してさらにこの
発明を具体的に説明する。

（実施例）第１図において、外径８０mm，内径６０mm，高さ８０mm
の筒体６の下部開口部に内径６０mm，厚み１０mmの円盤
状の底板７を嵌合してなる加圧成形用型枠内に、１９０
ｇのアルミナ粉末（粒度；５〜４０ミクロン）を充填
し、加圧成形用型枠の粉末投入口に前記底板と同じ寸法
および形状の蓋部材８を嵌合した。なお、この状態で
は、この粉末投入口と蓋部材とは、密封状態ではなく、
水中に浸漬すると、加圧成形型枠内に水が浸入して、加
圧成形をすることができない。

蓋部材を嵌合した加圧成形用型枠を、0.1mm厚のポリエ
チレン製の袋体に収納し、その後、この袋体を脱気しな
がらその開口部をヒートシール機［（有）富士製作所
製、型式ＳＰ−２１０Ｅ］で密封した。密封したこの袋
体を、冷間等方圧プレス器［日機装（株）製、型式ＣＬ
４−２２−６０］における水を充満した加圧容器内に装
填した。ここまでの準備作業時間は、約６分であった。

前記加圧容器の開口部を蓋で封止し、加圧容器内に水を
圧入し、約４分を要して加圧容器内を４０００気圧にま
で高めた。この圧力状態を１分間維持した。

その後、加圧容器内を常圧に戻し、加圧容器の開口部を
開放して装填していた袋体を取り出し、袋体を破ってか
ら加圧成形用型枠内の成形品を取り出した。圧力を常圧
に戻してからここまでの後処理作業時間は、約１１分間
であった。

以上のように、１個の加圧成形品を作るのに、加圧成形
用型枠内に粉体を充填してから、成形品を取り出すまで
の所要時間は、トータルで約２２分間であった。

また、前記成形工程を１サイクルとして、連続して９８
個の成形品を生産した。その後、冷間等方圧プレス器を
分解して、加圧用水の循環系統を調べた結果、粉体の付
着が全くなかった。

（比較例）袋体を一切使用せず、粉体を充填した加圧成形用型枠の
開口部に嵌合した蓋部材の嵌合部分を粘着テープで何重
にも貼り付け、その後、さらにその型枠をゴム袋に入れ
そのゴム袋の口を固く縛りつけ、また、加圧後の成形品
の取出しは、前記のように貼り付けた粘着テープの剥離
作業によった外は、前記実施例と同様にして加工成形品
を得た。

この手順によると、準備作業時間は１３分間、加圧時間
および維持時間は５分間、後処理作業時間が１６分間
で、トータルすると、３４分間であった。

また前記加圧成形操作を１サイクルとして、前記実施例
と同じ回数の連続生産をした。そして、前記冷間等方圧
プレス機を分解して、水循環系統を調べたところ、パイ
プ内の屈曲部や、水を圧入するプランジャー部に粉体が
こびりついていた。また、粘着テープを剥離する際に加
圧成形用型枠が粘着テープにより一部欠損した。

このように、この発明の方法によると、非常に短時間で
均一に加圧された成形品を得ることができ、特に同じ形
状の成形品を連続的に製造する場合、その差は顕著なも
のであった。しかも、連続生産しても、粉体が装置内の
各部に付着することがなく、故障の原因を低減すること
ができる。

また、この発明の方法では、加圧成形用型枠を損傷しな
い。また、作業工程が極めて簡略であり、従来法のよう
に、過度の注意を払うことなく、容易に実施することが
できる。

［発明の効果］この発明によると、次のような種々の優れた効果を奏す
ることができる。

(1)粉体の加圧成形加工作業時間を大幅に短縮すること
ができる。このことは、連続生産に際して極めて大きな
利点である。

(2)粉体の加圧成形加工作業の簡素化を図ることができ
る。過度の神経を使って、粘着テープを何重にも貼付す
る煩雑な作業を省き、単に袋体内に加圧成形用型枠を収
納し、袋体を脱気しながらその開口部を密封しさえすれ
ば良いのであるから、作業効率の大幅な向上を図ること
ができるのである。

また、加圧成形用型枠を収納した袋体内は脱気されてい
るので、等方加圧する際は圧力が直ちに均一に粉体にか
かり、そのため均一に加圧された成形品を迅速に得るこ
とができる。

(3)この発明の方法では、粘着テープを使用しないの
で、加圧成形用型枠の損傷が一切なく、これを長持ちさ
せることができる。このことは、成形加工品のコストダ
ウンに大いに寄与する。

(4)この発明では、加圧成形用型枠を袋体内に収納し、
この袋体を密封するので、粉体が液媒中に混入すること
が決してなく、このため、液媒が加圧成形装置内を循環
したとしても、循環系統のいずれの部分をも粉体で痛め
ることがなく、加圧成形装置の故障の原因を除去し、加
圧成形装置の長寿命化を図るこくとができる。

(5)加圧成形用型枠を袋体内に密封するので、粉体の飛
散を防止して、作業環境を良好なものとすることがで
き、労働災害をなくすることができる。

(6)１個の袋体に複数の加圧成形用型枠を収納すること
により生産性の向上を図ることができる。

(7)袋体は再使用することができるので、これによって
も生産コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を示す説明図、第２図は袋体内
に加圧成形用型枠を収納する一態様を示す説明図、およ
び第３図は加圧成形法を示す説明図である。１……粉体、２……加圧成形型枠、３……液媒、４……
袋体、５……ヒートシール部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾力性を有する加圧成形用型枠内に粉体を
装填して蓋部材で蓋をし、前記粉体を封入した加圧成形
用型枠を液媒中に浸漬し、等方加圧する冷間等方加圧成
形方法において、粉体を封入した加圧成形用型枠を、液
媒の浸入不可能にかつ脱気された合成樹脂製の袋体内
に、前記袋体が加圧成形用型枠に密着可能な状態で、収
納したまま、液媒中に浸漬し、等方加圧することを特徴
とする冷間等方加圧成形方法。
【請求項２】前記粉体が、セラミックの粉体である前記
特許請求の範囲第１項に記載の冷間等方加圧成形方法。
【請求項３】前記液媒が水である前記特許請求の範囲第
１項および第２項のいずれかに記載の冷間等方加圧成形
方法。