JPH0773885B2 - 少なくも部分的に焼結された焼結製品の製造方法およびそのための金型または鋳型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焼結製品〔シンターされた（sintered）製
品〕、特に少なくも部分的に焼結された焼結製品の製造
方法に関する。更に詳しくは、本発明は糸の染色加工に
おいて用いられる巻芯の製造に関する。しかし、本発明
はこれのみに限られるものでなはく、その他、通路案内
等のために用いられる円錐状路上仮設物即ちトラフイツ
ク・コーン（traffic cone）、植木鉢、排水管、ろ過部
材等の種々の製品の製造にも利用し得るものである。

公知の糸の染色加工用巻芯には数々の難点または欠点が
指摘されている。従来、この種巻芯は、プラスチック材
等の不浸透性の材を用い、それに染液を通すための孔ま
たは穴を形成したり、あるいは鋼線を用い、これを染液
の通る隙間を形成するように加工して製造されている。
染色すべき糸は、このような巻芯に巻き付けられ、上記
のような不浸透性の材又は鋼線から成る芯体により支持
される。この結果、染液は、巻芯上に強く押付けられて
支持された部分を通過することが困難であり、染めむら
を発生することになる。また、高温の染液で糸を染色す
る場合は染色後の糸は収縮することがあるが、このよう
な場合に糸が巻芯上に強く押圧されて染液と接触し難い
部分と巻芯上に押圧されておらず、染液が通過し易い部
分があると、後者の部分が縮み易い。従って、染色用巻
芯上に巻かれて染色された糸を解除すると芯巻上に接触
した部分とそうでない部分との糸の形状に、直線の部分
と縮んだ部分とが混在して糸質を悪化するという、いわ
ゆる「アイロンかけ効果」を生ずるという問題があっ
た。

英国特許出願公開明細書第2,018,722A号に、この問題に
対処するための提案が開示されているが、この提案によ
れば、芯体を多孔ニードル・フェルト材のスリーブで被
い、その上に染色すべき糸を巻き付けて、巻芯の穴また
は隙間を通過した染液が多孔ニードル・フェルト材に或
る程度拡散されてから糸に接触するようにはかられてい
る。しかし、このようなスリーブの利用により巻き付け
られた糸の全体にわたり均一な染色を確実に行うことは
出来ず、またスリーブを追加利用することにより、スリ
ーブ自体並びにその取付けおよび取外しに関し経費がか
かり、製造費が実質的に高騰するという問題もある。更
に、染色加工またはその他の中間処理加工に際し、多孔
ニードル・フェルト材のスリーブにより糸を支持させた
場合、糸はニードル・フェルト材中に喰い込み変形し、
これにより糸の無駄が生じがちである。更に他の問題点
は、ニードル・フェルト材が多孔質であって、それから
成るスリーブの両端部は柔軟であり、このためそれらの
端部は糸は巻き付けられず、染液はそれらの部分を容易
に通過して流れがちであり、耐圧力に欠ける部分が生じ
るということである。

また、英国特許明細書第318,327号には中空のリールま
たは円筒から成る芯巻部材が開示されている。この特許
明細書中には、この中空リールまたは円筒自体を多孔質
のものとし得るという記載があるが、多孔リールまたは
円筒を製造するのに適当な材料の示唆を全く欠くのみな
らず、多孔構造とした場合には、構造が「弱過ぎる」こ
とになろうとすら示されている。この特許明細書は、ま
た、リールまたは円筒は不浸透性であってよく、それを
鉄、アルミニウムあるいはその他の金属、セラミック
材、例えばフェノール−ホルムアルデヒド樹脂等の合成
樹脂あるいは硬化ゴムにて製造し、この不浸透性リール
または円筒に穿孔加工を行うと共にそれを吸取紙、織
布、石綿、ガラス原料（フリット）またはゼオライト等
の多孔質材による有孔被覆（コーチング）を施すことが
出来るとも示している。しかし、リールまたは円筒自体
をそのような多孔質材にて製造するならば、製品は間違
いなく「弱過ぎる」ものとなるから、それが不可能なこ
とは明らかである。

また、英国特許明細書第2,010,165B号には、焼結可能な
原料をマイクロ波加熱の可能な金型中に装入し、この金
型にマイクロ波照射を行い、それにより焼結性原料を焼
結加工することから成る焼結製品の製造方法が開示され
ている。しかし、この明細書は、金型の壁部のうち、焼
結成型すべき原料と接触する部分のみがマイクロ波加熱
が可能であることを示唆している。このことは、金型の
壁部に、構成の複雑な冷却系を設け、壁部の他の部分を
冷却する必要のあることを意味している。更に、金型壁
部に上記のようなマイクロ波加熱の可能な部分を形成す
るため、壁部の本体部を繊維充填剤を含有する樹脂にて
製造し、そのマイクロ波加熱の可能な部分を１〜５％の
カーボンブラックを含有する樹脂の薄層により構成する
ことが必要であると示している。しかし、カーボンブラ
ックを均一に分散させることは非常に困難で、熱点の発
生することはほぼ避け得ず、製品の焼結に不均一を生じ
るおそれがある。従って、この特許明細書に提案された
製造方法は、先に記載したような巻芯又は芯部材の製造
には適していない。

以上の事情から、本発明は少なくも部分的に焼結された
焼結製品の製造方法を提供するのであるが、この方法
は、焼結可能な原料を、製品の１表面を形成するように
構成されると共にマイクロ波加熱の可能な少なくとも１
壁部を有する金型または鋳型中に導入し、この金型また
は鋳型にマイクロ波照射を行ってそれを加熱し、それに
より焼結可能な原料を少なくとも部分的に焼結させるこ
とから成り、ここで前記壁部を、少なくも主として、マ
イクロ波照射の周波数における誘電損率ε″_effが少な
くも0.1また熱伝導率が少なくも10Wm^-1K^-1であるマイク
ロ波加熱の可能な物質により製造することを特徴とする
ものである。

上気誘電損率ε″_effは以下のように規定される。

即ち、ε^＊＝ε′−ｊε″_eff、但し ε^＊は非複素誘電率であり、 ε′は誘電率であり、そして ε″_effは有効損率である。

所望により、上気の焼結可能な原料もまたマイクロ波加
熱の可能な物質であってよい。

マイクロ波照射の周波数における誘電損率ε″_effが少
なくも0.1であるため、過剰な電圧傾斜なしに壁部また
は壁部材の急速加熱が可能である。更に、壁部または壁
部材の熱伝導率が少なくも10Wm^-1k^-1であるから、局部
的な過熱発生のおそれは抑制される。

壁部または壁部材は、好ましくは、少なくも10である熱
衝撃耐性値Ｒを有する。これにより、金型または鋳型
は、成型作業後に急冷されても、その破壊の原因となる
ような大きな熱応力を受けるおそれのないものとなる。

上記熱衝撃耐性値Ｒは以下のように規定される。

ｋ＝熱伝導率（Wm^-1K^-1） σ＝破壊強度（MPa） μ＝ポアソン比 Ｅ＝ヤング係数（GPa） α＝熱膨張係数（×10^-6K^-1） マイクロ波加熱の可能な原料はセラミック材、例えば炭
化珪素、窒化珪素または炭素であってよい。炭化珪素
は、好ましくは、多孔質炭素またはは黒鉛を珪素含有蒸
気と反応させることにより製造される。

金型または鋳型は、合体されて筒状製品をなすように形
成された雌雄の壁部又は壁部材から構成し、それらの一
方のみをマイクロ波加熱の可能なものとすることが出来
る。

本発明の製造方法による焼結製品は、織物用パッケージ
を支持するように構成された自己または独立支持型の巻
芯または芯部材である。好ましくは、フィラメント、糸
または針金を捲回支持して、織物用パッケージを支持す
るものである。

この目的のため、本発明の方法による芯部材に、糸また
はフィラメントの引掛るおそれのない外表面を形成する
ことは容易である。他方、少なくとも部分的に焼結され
るため、この外表面は、糸またはフィラメントの巻き付
け開始時に、糸またはフィラメントの均一な巻き付けを
行い得るよう、適当な摩擦の得られるように充分な粗度
を有するものである。こうすれば、巻芯への糸またはフ
ィラメントの初期巻き付けは、巻き芯の軸線に傾斜角を
有して行われてよいが、巻芯の外表面における糸または
フィラメントのすべりのおそれはなく、均一なパッケー
ジのビルドアップが可能となる。従って、本発明によれ
ば、輸送の容易な糸ボビンが得られる。

更に、上記巻芯または芯部材は、非常に低い原価で製造
可能であり、使い捨てが可能である。このため、巻芯の
在庫価格を減ずることが出来、また高価でしかもその返
却が必ずしも完全には期し難い顧客別の巻芯を用いて糸
の発送を行わねばならないというという問題も解消され
る。

また、上記巻芯は高価な工具を必要とせずに製造可能で
あり、従って業界が求めている、寸法が多様に異なる非
常に多量な巻芯を容易に調達することが出来る。

例えば、400ないし10,000MHzの範囲のマイクロ波照射
を、少なくも10Wm^-1K^-1という高い熱伝導率を有する例
えばセラミック材製の金型または鋳型の採用と共に、上
記のように利用することにより、熱点の発生を実質的に
減少させ得るし、またもし熱点が発生したとしても、金
型または鋳型が高い熱伝導率のものである以上、そのよ
うな熱点の影響を減少させ得る。また、このように高い
熱伝導率を有する金型または鋳型を用いることにより、
金型または鋳型内の原料を、それが少なくも部分的に焼
結された後には、急速に冷却することが出来、また従っ
て金型または鋳型外に急速に取出すことが可能となる。
この点は、熱可塑性成型原料の場合、特に重要である。

好ましくは、巻芯または芯部材の少なくも１部材または
１部分は多孔構造として、それに捲回保持されたフィメ
ント、糸または針金は、そのような多孔構造の部分を通
過流動する処理液により加工される。この処理液は染液
であってよい。

多孔質巻芯の製造において、熱点数の減少化は非常に重
要である。これは、熱点が存在するのは、焼結が一層高
程度に行われ、従ってまた多孔性が不均一な場合であっ
て、その結果糸への染液の流入が不均一となるからであ
る。

従って、本発明によれば、巻芯の焼結は、染液が容易に
巻芯を通過して流れ、また巻芯が多孔質であることによ
り、それに接触する糸がそのいずれの部分においても染
液との接触が防げられることのないように行われる。ま
た、巻芯が多孔質であることにより、それに形成された
孔により染液の通過する通路が形成され、従って、従来
技術の巻芯の場合と異なり、染液の通路を形成するため
に巻芯に穴あけを行う必要が回避される。先に指摘した
ように、糸は巻芯にしっかりと捲回されるものであり、
従って巻芯に穴あけを行った場合には糸に「アイロンか
け効果」が発生しがちであるから、穴あけを採用するこ
とは非常に好ましくない。

本発明においては、糸と接触する不浸透性部分が存在し
ない多孔質巻芯を提供できるので、この「アイロンかけ
効果」が生ずるのを回避できる。

多孔質巻芯の更に他の効果は、必要なろ過作用は多孔質
巻芯自体により行われるので、芯体に多孔質スリーブを
装着する必要がないということである。

本発明の方法により製造される巻芯の更に他の利点は、
巻芯が、軸方向に圧縮可能で、複数の巻芯を染色スピン
ドル上に積重ねて装着して巻糸の安定した柱状体を形成
し得るような物質または材料から製造されるということ
である。本発明において、この物質または材料はまた高
収縮率の収縮に適うように半径方向にも圧縮可能なもの
である。

糸またはフィラメントと巻芯の肉部（孔を除く部分）と
の接触点は巻芯の焼結製造により可能な限り少なくなっ
ており、従って染液が糸の捲回層の最内方のものにまで
適し得ることが理解されよう。

先に記載したように、金型または鋳型は、好ましくは、
マイクロ波加熱可能なセラミック材を少なくもその主要
素として製造される。“セラミック材”なる用語によ
り、純粋な金属または合金以外のあらゆる化学的に無機
質の固体物質が意図され、またそれらは形成または製造
の途中で少なくも500℃の温度で加工されて利用可能と
されるものである。従って“セラミック材”の用語によ
り、陶物質、耐火物質、無機金属酸化物、窒化物および
炭化物、炭素、ガラス、セメントおよびセメント系物質
が含まれる。しかし、金型または鋳型の製造に好ましい
物質または材料は、窒化珪素であり、更に特別には炭化
珪素である。

他の加熱法との対比においてマイクロ波加熱を採用する
のは、これにより巻芯またはその他の製品の製造に要す
る時間を大幅に短縮することが出来、またこのことによ
り巻芯またはその他の製品を低価格でかつ高品質に製造
し得るからである。しかし、マイクロ波加熱を実施可能
とするには、もし好都合な物質または材料が商品として
入手可能であるならば、金型または鋳型の少なくも１壁
部または壁部材を少なくも主として次のような物質で製
造することが好ましい。即ち、この物質とは、わずかな
電力入力で高速の加熱が可能なような高いマイクロ波感
応または反応性を有し、高い熱伝導率と熱衝撃耐性を有
していて高速冷却が可能で、このため熱点の発生を回避
して均一な加熱が可能であり、（例えば機械工作によ
り）複雑な形状に容易に形成可能で、高温における変形
に対し高い耐性を有し、製造原価が低く、強度、じん性
および摩耗抵抗に関し持続性が高く、高温への反復加熱
に対する耐性を有すると共に化学作用に対し不活性で、
更に金型または鋳型からの巻芯またはその他の製品の離
型が容易に行い得るように高度な表面仕上げの可能なも
のである。上記のような特性は、特に炭化珪素、更に特
には、モーガナイト・スペシャル・カーボンズ・リミテ
ッド（Morganite Special Carbons Limited）社が商標S
ILMORを付して市販している炭化珪素が有している。

上記SILMOR炭化珪素は、多孔質炭素または黒鉛を、一酸
化珪素蒸気と反応させ、その表面の炭素が一酸化珪素蒸
気と反応してその場で炭化珪素を形成するようにして、
β−炭化珪素に変換させることにより製造されるもので
ある。この物質または材料は、上記した諸特性に加え、
研磨作用を有する粒子を含有する物質に対する秀れた抵
抗を有しており、また次のような特性を有している。

かさ密度:2230kg m^-3 変換深度:5mmまで 硬度:12＋（モース尺度） 作業限界温度:1600℃ 熱膨張:3.8−4.6×10^-6℃^-1（25−1000℃） 曲げ強度:89MN m^-2 ヤング係数:106GN m^-2 熱伝導率:100W m^-1K^-1 しかし、上記の金型または鋳型に他の方法による誘導加
熱、例えばラジオ周波（RF）加熱を採用することは出来
ない。これは、その場合には、大きな電圧傾斜のあった
時、それにより電気的破壊の発生するおそれがあるから
である。

RF加熱の場合にはまた熱点に関し重大な問題の発生する
おそれもある。

焼結可能な原料または物質は粒状物であってもよいし或
いは繊維またはフィラメント状のものであってもよい。
この物質は、マイクロ波照射に感応する本来的に極性を
有する物質である。或いは、この物質がマイクロ波照射
に感応性を有さないものである場合には、それに感応性
を有する他の物質を混合または塗布する構成としてもよ
い。この場合、上記他の物質とはカーボンブラック、珪
酸アルミニウムまたは金属酸化物、例えばFe₃O₄であっ
てよい。

焼結可能な物質は、金属、セラミック、ガラスまたはゴ
ム材である。これに代え、この物質は重合体粒子、ポリ
プロピレンまたはその他の熱可塑性粒子状であってもよ
い。

更に、この物質に化学発泡または起泡剤を加えてもよ
い。

好ましくは、金型または鋳型を、焼結を完了させるのに
充分な長さの時間加熱した後に、それに流体噴流をあて
ることにより冷却する。

焼結可能な原料を、焼結性が同一でない複数の層の形で
金型はまたは鋳型内に装入することが可能である。即
ち、複数の層は全て同一の物質からなるものの、それら
の層における物質の粒径は多様であるようにする。

この原料は顔料粒子の混合された重合体粒子であってよ
い。また、この重合体粒子を、金型または鋳型内に導入
する前に、その軟化点を超えない温度に予熱してもよ
い。

金型または鋳型に、熱空気加熱とマイクロ波加熱とを同
時に行うことが可能である。

金型または鋳型は、焼結に際し、焼結可能な物質が２軸
方向に回転されるように回転させることが出来る。

金型または鋳型を、マイクロ波照射に対する感応性が異
なったセラミック材からなる複数の部材または部分から
構成する。

焼結は、非酸化性雰囲気中で行う。

本発明の方法により製造される巻芯または芯部材は、好
ましくは筒状体のものである。

所望により、この筒状体製品の壁厚は、同製品の異なっ
た部分において異なったものとすることが出来る。

好ましくは、巻芯または芯部材の少なくも１端部は実質
的に非有孔性構造とする。そのような端部は、焼結加工
の際に、焼結可能な物質または原料を充分または完全に
焼結させることにより形成し得る。巻芯または芯部材の
中央部は、焼結を完全には行わず、多孔質構造とする。

上記記載から、本発明の方法により製造される巻芯は、
非多孔質の端部を有し、この部分には糸の巻き付けが行
われず、この糸のない部分を通過して染液の流れること
はないことが理解されよう。更に、このような非多孔質
の端部は多項質の中央部と同時に形成される。

上記のような多項質部分と非多孔質部分の同時形成は、
金型中に粒径の異なる物質または原料を導入することに
より可能となる。例えば、巻芯の端部を金型内に粉体を
導入することにより形成する一方、その中央部は上記粉
体よりも粒径の大きい粒状体を導入することにより形成
することが可能である。

巻芯の少なくも１部分に色付けを行い、この巻芯に捲回
支持すべき糸の種類を示すようにすることが可能であ
る。巻芯が種々の色に着色された部分を有するように製
造することも出来る。

巻芯を、それが軸方向および／または放射方向に圧縮さ
れた場合それぞれ軸方向および／または放射方向に収縮
可能なように形成することが出来る。このため、巻芯を
内方および外方の筒状体部材または部分から構成し、そ
れが軸方向に圧力を受けた場合に内方および外方の部分
が入れ子式に運動可能に構成する。

外方部材または部分は切頭円錐形状の表面を有し、それ
が内包部材または部分の外表面に係合するように構成す
ることが出来る。

内方および外方の部材または部分のそれぞれの壁または
肉厚を軸方向に変えて、これらの部分を入れ子式に相互
に嵌合合体した時の挿入深度のいかんにかかわりなく、
両者の総壁厚が常に実質的に一定であるように構成し得
る。

また、巻芯の外表面の少なくも１部にくぼみ部を形成し
て、この巻芯に捲回支持された糸が収縮した場合に放射
方向に収縮し得るように構成することが出来る。

本発明の製造方法はまた植物の植えるための多孔質の鉢
の製造にも利用し得る。この場合、この植木鉢の壁およ
び／または低に水溶性の植物成育促進材または肥料を入
れておき、鉢内に植物を植えたならば、それを水との接
触状態に保持すると、鉢を通して水が浸入し、水溶性の
植物成育促進剤または肥料を徐々に溶解させ制御の利い
た速度または割合で養分を植物に与えることが可能であ
る。

この植木鉢は、焼結プラスチック材により製造する。水
溶性剤は、それに芳香剤を含有されることも可能であ
り、制御分解法のガラス等の可溶性ガラス質により製造
すればよい。

本発明はまた、部分的に焼結された部材または部分を有
することを特徴とし、織物用パッケージを形成するよう
に構成された多孔質で独立支持型の巻芯にも関する。

更に、本発明は、炭化珪素材から成る、マイクロ波加熱
の可能な金型のまたは金型部材にも関する。

この場合、炭化珪素材は、多孔質炭素または黒鉛を珪素
含有蒸気と反応させることにより製造される。

本発明は更に、炭化珪素のマイクロ波加熱可能な材とし
ての用途にも関する。

以下、実施例により本発明の更に詳細な説明を行う。

実施例I: 粒径約3mmのポリプロピレン・ホモポリマーのチップを
重力送りにより、中空筒状セラミック材金型の内外壁間
の空間内の装入してプレホームを形成した。この金型
は、全体が前述したモルガナイト・スペシャル・カーボ
ンズ・リミテッド社が商標SILMORの下に市販されてお
り、行われるマイクロ波照射の周波数において少なくも
0.1の誘電損率ε″_effを有していてこのため過度の電圧
傾斜のおそれなしに金型急速加熱が可能で、少なくも10
Wm^-1K^-1の熱伝導率を有していてこのため局部的な加熱
発生のおそれがなく、また少なくも10の熱衝撃耐性値Ｒ
を有していてこのため成型作業の後金型の急冷が可能と
なる炭化珪素材から製造されたものである。チップを金
型内に軽く詰め込んで粒状物の詰め物体とした。金型を
2450MHzのマイクロ波エネルギおよび1.5kwの出力を有す
るマイクロ波オーブンに入れた、。炭化珪素の金型およ
びその内容物を４分間加熱して、おおよその孔径が直径
で約1mmまでの相互に連通した孔を有する多孔構造の独
立または自己支持型の円筒状ポリプロピレン焼結芯部材
を製造した。

予め設定された４分間の時間にわたる成型作業の後、金
型およびその中に収容された重合体の冷却は、金型の外
表面に空気の噴流ををあてること、或いは場合により金
型を水中に浸漬することにより行われた。

特に断るまでもないとおもわれるが、ポリプロピレン・
ホモポリマーのチップ自体はマイクロ波照射に対して実
質的に非感応性であるが、金型自体がマイクロ波照射に
対し感応する炭化珪素製であることにより、加熱され
た。

次いで、糸（或いはそれに代え連続したフィラメントま
たは針金）を芯部材または巻芯に巻き付け織物用パッケ
ージを形成した。このパッケージは、それ以上の加工を
行わずにそのまま顧客の工場またはその他の遠隔地に輸
送可能であり、或いは前述の多孔質構造部を通過流動す
る染液またはその他の処理液による処理に付すことも可
能であった。

実施例II: 加工および作業等は上記実施例Ｉにおいてと同様である
が、実施例Ｉにおいて直径が約3mmのチップの形であっ
たポリプロピレン・ホモポリマーを平均粒径が250μｍ
の粉体の形で使用した。この原料を1.5kwの出力で3.5分
間にわたって金型内で焼結し、おおよその孔径が200μ
の開構造の多孔構造製品を得た。

実施例III: 加工および作業等は上記実施例IIと同様であるが、焼結
時間を4.5分間に延長し、この結果、芯部材製品は完全
に焼結され、その有孔構造は閉構造のセル状のもののみ
に限られていた。この場合の芯部材は勿論染色加工用に
は利用し得ないものであった。

実施例IV: 加工および作業等は実施例ＩまたはIIと同様であるが、
本例においてはポリプロピレン・ホモポリマーに、分解
温度が約180℃のアゾジカルボン酸アミド化学発泡剤を
１重量％混合した。この混合物をマイクロ波オーブン中
で4.5分間加熱して、発泡剤が分解する前に重合体を溶
解させた。続いて起った重合体の発泡の結果、固体重合
体に関し約30％の見積密度減少を有する一体的な表皮
（スキン）閉構造のセル状物質又は構造発泡体が製造さ
れた。

実施例V: 焼結芯部材を実施例Ｉと同様な方法により製造した。た
だし、本例においてはポリプロピレンを以下のように３
層に形で金型内に装入した。即ち、（例えば前記実施例
IIに記載した種類の）ポリプロピレンの粉体から成る最
下層、直径約3mmのポリプロピレン、ホモポリマーのチ
ップから成る中間層および上記と同様なポリプロピレン
粉体から成る最上層を形成して装入を行った。中間層に
よりプレホームの長さの大部分を形成するようにした。
続いて、実施例Ｉに記載した方法により焼結を行った
が、その結果、端部は実質的に完全に焼結されている
が、中央部は開構造の多孔構造を有する芯部材が形成さ
れた。芯部材をこのように構成することにより、染色に
先立ち糸を巻き付けた場合に放射方向の強度が確実に強
化された。

更に、この芯部材は糸と接触しない部位に中実、即ち非
有孔構造の部分が形成されている。従って、染液が芯部
材の抵抗の最も少ない部分、即ち糸の巻かれていない部
分に向い流れようとする傾向が回避される。このよう
に、完全に焼結された巻芯の端部が形成されることによ
り、染液の貫通流動が防止されると同時に或る種の糸、
例えばポリエステルの糸が発生する力に耐える巻芯のフ
ープ（たが）強度が増大される。

実施例VI: 加工および作業等は実施例Ｖと同様であるが、本例にお
いては、焼結に先立って、実施例Ｖにおける最上層およ
び最下層のポリプロピレン粉体に顔料粉体および／また
は中間層のピレン・ホモポリマーに染色顔料、例えばフ
タロシアニン・ブルーまたはグリーンを混合した。これ
により、捲回支持の意図された糸の種別を示す、適宜に
着色または色による分類の行われた巻芯が製造された。

実施例VII: 加工および作業は実施例ＩないしVIのいずれかと同様で
あるが、本例においては、ポリプロピレンまたはマイク
ロ波に非感応性のその他の適宜重合体であってよい重合
体に、少量、例えば１ないし10重量％のカーボン・ブラ
ック〔例えばキャボット・カーボン・リミテット（Cabo
t Carbon Limited）社製のモナーク700ブラック（Monar
ch 700 Black）〕または金属酸化物、例えば酸化鉄（Fe
₃O₄）等のマイクロ波感応導電性または極性添加物を混
合した。この添加物の重合体との混合は、粉体重合体の
場合には単純な分散予備混合法により、或いはチップ状
重合体の場合には強力混合法により、例えば噛合い共回
転式二枚羽根押出し機を用いて行い、極性または導電性
添加物の重合体母材への均一な分散および分布を行っ
た。このような混合作業に次いで、押出し混合物をペレ
ット化し、必要に応じて焼結に適った所要寸法のチップ
とするため更に粉砕を行った。

極性または導電性添加物の存在により重合体に追加的な
発熱が生じたが、これは多孔質構造または特に密度の大
きい断面要素に完全に溶融された重合体を製造するため
に非常に高速の焼結が求められる場合には有利である。

実験の結果、上記のような重合体粒状物と極性または導
電性添加物との混合物の場合に使用する金型が、本発明
に従い構成されるように、マイクロ波感応性の金型であ
るならば、これにより、炭化珪素材製金型の場合には勿
論そうであるように、最上の結果の得られることが判明
した。これと異なり、倒えば、PTFE（ポリテトラフルオ
ルエチレン）等のマイクロ波非感応性の材から成る金型
を、ポリプロピレンまたは少量の上記のような極性また
は導電性の添加物の混合されたその他の重合体物質の成
型に利用した場合には、重合体から金型を被っている冷
却系への伝導熱損失により、焼結の速度に変動の起るお
それがある。

マイクロ波エネルギに対する感応または反応性の高い極
性または導電性物質によりポリプロピレン粒子の被覆ま
たはそれらの表面処理を行うことにより、165℃である
ポリプロピレンの融点を超える高温への重合体粒子の急
速加熱が確実に行えるようになる。粒子同志の接触点に
おいて、重合体粒子は共に溶融し、焼結構造を形成す
る。上記のような極性または導電性添加物の使用によ
り、端に焼結速度が増大されるのみならず熱の発生が均
一かつ重合体の全量にわたってではなく発熱が必要とさ
れる粒子の表面においてのみそれが起ることも確実に実
現される。このため、冷却時間も、通常の焼結法により
必要とされるものに比較し、短縮される。

実施例VIII: 加工および作業等は実施例ＩないしVIのいずれかと同様
であるが、本例においては、ポリプロピレン等の本来的
に非極性の重合体に代え、ポリ塩化ビニルから成る本来
的に極性の重合体を使用し、この重合体を炭化珪素また
はマイクロ波感応性のその他のセラミックから成る金型
にて焼結した。重合体の内部発熱により焼結は加速され
た。

実施例IX: 加工および作業等は実施例ＩないしVIIIのいずれかと同
様であるが、本例においては、重合体を、通常の（即ち
マイクロ波によるものではない）熱空気循環オーブン中
で、その軟化点を超えない温度に先ず予熱し、次いでセ
ラミック製のマイクロ波感応金型内に装入し、それから
マイクロ波オーブン中で３分間加熱することにより焼結
した。本例においては、マイクロ波オーブン内での焼結
に要する時間が短縮された。

上記に代えて、熱空気加熱およびマイクロ波加熱を組合
わせ実施するオーブンにより、金型がこれら両者の同時
加熱法により加熱されるようにして金型の加熱を行うこ
とも可能であった。

実施例X: 加工および作業は実施例Ｉにおけると同様であるが、本
例においては、筒状の成型空間を共心の雌雄の金型部材
の間に形成し、平均粒径が500μｍの低密度ポリエチレ
ンのチップを上記成型空間に導入して、その中で筒状の
プレホームを形成した。雄金型部材は、全体的に、実施
例Ｉにおいて前述した商標SILMORの下に市販されている
炭化珪素材から製造し、他方雌金型部材は、全体的に、
マイクロ波照射に対し透明な、即ちそれにより加熱され
ないポリテトラフルオルエチレン（PTFE）にて形成し
た。金型およびその中の重合体をマイクロ波オーブン中
で2.5分間加熱し、次いで冷却した結果、ポリエチレン
材は雄金型部材上に収縮接着し、完全に焼結されてお
り、成型品の外側部分に高度に光沢のある表面が生じ
た。低密度ポリエチレンはマイクロ波加熱に対し実質的
に非反応性であり、従って上記のように発生した完全な
焼結は全く雄金型部材からの加熱によるものであること
が理解されよう。

もし雄金型部材および雌金型部材を、それぞれ、マイク
ロ波透過性物質およびマイクロ波加熱性物質で製造した
とすると、焼結成型品は雌金型部材に付着して、その内
方の部分に高度に光沢のある表面の形成されることが推
察出来る。

以上に記載した実施例の大部分のものにおいて、金型の
全体にわたり同一の重合体粒子が使用されている。しか
し、芯部材または巻芯の異なった部位に級の異なる重合
体粒子を使用し、芯部材または巻芯の特定の部分に、強
度、じん性または可撓性等に関し特殊の特性を付与する
ようにはかることが可能である。これは、例えば、分子
量は異なるものの化学構造が同一の重合体を用いること
により、或いはガラス繊維または充填材等の強化添加物
を含有させることにより、更に或いは分子構造および性
質の異なる重合体を用いることにより実現し得る。しか
し、重合体は、例えば芯部材または巻芯の異なった部分
にポリプロピレンおよびエチレン−プロピレンゴムを使
用した場合がこれに該当するように、慨して類似の融点
範囲にあるものとすべきである。

上記した方法は、熱可塑性樹脂の場合のみならず、熱硬
化性樹脂（例えばエポキシまたはポリエステル樹脂）の
場合にも、或いはゴム組成物の硬化または架橋結合用に
も利用し得る。

金型に焼結程度が比較的に大または小である部分が求め
られる場合には、マイクロ波感応性が比較的に大または
小である物質を用いて金型を製造することが出来る。

上述した焼結作業は、所定の環境下、例えば窒素雰囲気
中で行い、物質又は原料の酸化または劣化のおそれを減
ずるようにする。これは、例えば、上記所定の環境を現
出し得ると共にそれ自体はマイクロ波エネルギに対し透
明で、従ってマイクロ波オーブン内で利用される。エネ
ルギは全く吸収しない物質により金型を被い込むことに
より実現し得る。

本発明の方法は、本来的に高い誘電損率を有する重合体
（例えば塩素化ポリエチレン・ネオプレン）およびクロ
ススルホン化ポリエチレン〔ハイパロン（Hypalon）〕
またはカーボン・ブラックまたはポリエチレングリコー
ル等の極性添加物を加えたその他のエラストマーの場合
に実施し得る。

使用されるマイクロ波オーブンは、例えば、重合体粒子
の圧縮形成されたプレホームをスリーブ内に収容し、こ
のプレホームをオーブンの出発部分では被包し、その出
口部分では被包をとくようにしたコンベヤベルトにより
形成される連続作業系において筒状材を加熱し得るよう
なものである。

上記した極性添加物に加え、本発明の用途によっては、
α−セルローズ、グリセリン、ポリエチレン・グリコー
ル等の水溶性重合体およびポリビニルアルコールを使用
することも可能である。

活性化ポリプロピレン組成物に少量の化学発泡材を添加
することは、焼結巻芯または芯部材製品に微少な開構造
セル構造を確実に形成するのに有効な方法である。これ
は発泡剤をポリプロピレン粉体／α−セルローズまたは
でん粉混合物に添加した場合に特に有効である。

前記した実施例は全て重合体粒状物を使用しているが、
本発明の方法は、焼結セラミック、焼結ガラスまたは焼
結金属製品の製造のために実施することもまた可能であ
る。本発明の方法は、熱可塑性樹脂の場合のみならず、
熱硬化性樹脂（例えばエポキシまたはポリエステル樹
脂）の場合にも、またゴム組成物の硬化または架橋結合
用にも利用し得る。

金型形成用物質を、それがマイクロ波オーブン内で焼結
させる時に、２軸方向に回転させ、次いで冷却段階で２
軸方向に回転させることが出来る。これによれば、一層
一般的に行われている回転式成型技術に比較して、作業
サイクル時間を実質的に短縮し得る。更に、焼結の程度
が比較的に大または小であることが求められる金型の部
材または部分をマイクロ波感応性が比較的に大または小
である物質により製造することが可能である。この方法
は、ごみまたはくず容器の製造の場合に特に有用であ
る。

本発明の方法により製造される焼結製品が多孔質の植木
鉢等である場合、その製品原料が１種またはそれ以上の
芳香剤を含むようにすることが可能である。この種製品
にまた、植物の成育を促進させる化学物質またはその他
の養分を、制御の利いた状態で成分開放を行うガラス等
の水溶性物質を混合させて加えることが出来、これによ
り養分が長期にわたり徐々に放出されるようにはかるこ
とが可能である。即ち、この植木鉢は多孔質であるの
で、それを水を容れた盆状容器中に立てておくと、所定
の期間にわたり、水が鉢の壁部および／または低から鉢
内に浸入する際に、最適量の養分を鉢内にとり込むこと
がはかり得るのである。また、焼結製品を容器として、
その中にフィルターとして活性炭粒状物等の物質を容れ
るのもよい。

上記のような植木鉢またはその他の針、容器等を所望の
着色で製造すること、また多数の異なった着色部分から
成るように製造することも可能である。

本発明の方法は添付図面に示されるような染色用巻芯ま
たは芯部材の製造に適したものである。

添付図面の先ず第１図および第２図を参照すると、自己
支持型筒状の巻芯または芯部材10は、これに軸方向の圧
力が加えられた時に入れ子式に相互に嵌合合体するよう
に構成された内方部材11と外方部材12とから成ってい
る。内方部材11および外方部材12はそれぞれ前述した実
施例ＩないしIXに記載の製造方法により製造された多孔
質焼結製品から成る。巻芯10は、少なくもその中央部分
が多孔質構造で、その部分に糸が巻き付けられ、この中
央部分に捲回支持された状態で染色加工されるようにな
っている。

外方部材12は、切頭円錐形状の内方表面13を有し、この
表面は内方部材11の外方表面14と係合する。従って、第
２図に示されるように巻芯10が軸方向に収縮されると、
外方部材12の端部15が内方部材11の外方表面14に乗り上
げ、内方部材11の端部16が放射方向内方に縮径される。
これを可能とするために、内方部材11には、外方部材12
に向う方向に拡幅されまた等しい角間隔をおいて設けら
れた複数のみぞ17が形成されている。

第１図および第２図に示された巻芯は、従って、糸を巻
き付け保持し、内方部材11および外方部材12の孔を通過
する染液に接触させることにより行う糸の染色方法に利
用するのに適している。

内方部材11の上記端部16とは反対側の端部18は、実施例
Ｖに記載したように、例えばポリプロピレン粉体で形成
し、それを完全に焼結させることにより形成する一方、
同部材11の中央の部分はポリプロピレンのチップから形
成する。上記のように端部18の部分の物質または原料を
完全焼結することにより、染液がこの部分を通過流動す
ることおよび内方部材11のたが強度または放射方向強度
を強化することが確実に実現される。

内方部材11および外方部材12を着色製造して、巻芯10に
捲回保持する糸種の表示を行うことが可能であり、この
着色製造は例えば実施例VIに記載のように実施すること
が出来る。

糸種を支持または表示するために巻芯（の全体）を或る
色（例えば赤色）に着色することも、または同様な目的
で巻芯の種々の部分を種々の色に着色することも可能で
ある。

第１図および第２図から明らかなように、内方部材11お
よび外方部材12は、それらの壁厚または肉厚を軸方向に
変化させてあるが、これらの部材を合わせた総壁厚は、
これらの部材の入れ子式嵌合の深度いかんにかかわらず
常に実質的に一定であるように構成されている。

第３図および第４図には、実施例ＩないしIXのいずれか
に記載した方法により製造されたプラスチック材の多孔
質焼結製品から成る独立支持型筒状の巻芯または芯部材
20が示されている。この巻芯20は、多孔質構造で糸のパ
ッケージ19の巻き付けの行われる少なくも１部分21をそ
の中央部に有し、糸はこの中央の部分21に捲回保持され
た状態で染色加工されるようになっている。捲回された
糸は、筒状の巻芯20の孔を通過した染液に接触すると、
収縮しがちであり、このため巻芯20は放射方向に収縮可
能なように形成されている。

この目的のため、巻芯20の外方表面22には、符号23にて
示されるようなくぼみが、角間隔をおいた複数の部分24
に形成されており、なおこれらの部分24はくぼみのない
部分25と周方向に交互に形成されている。糸は巻芯の外
方表面22のくぼみのない部分25のみと接触し、それが収
縮した場合、くぼみの形成された部分24が放射方向内方
にたわむように変形し、糸のパッケージ19はほぼ六角形
の内方表面26および外方表面27を形成するようになる。

第４図に示されるように、巻芯20の両端部30および31
は、実施例Ｖにおいて記載したように完全に焼結されて
おり、これにより染液がそれらの部分を通過して流れる
ことは決してなくまた巻芯のたが強度即ち放射方向耐圧
力が強化されるようになっている。

前記した巻芯または芯部材10と同様に、巻芯または芯部
材20もまたその全体を一色に着色製造すること或いはそ
の種々の部分を種々の色に着色製造することが出来、そ
のように製造することによりこの巻芯または芯部材20に
捲回保持すべき糸の種別を指示または表示することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２部材から成る巻芯または芯部材の引きのば
された状態を示す長手方向断面図である。 第２図は、第１図の巻芯または芯部材を軸方向に収縮さ
せた状態を示す長手方向断面図である。 第３図は、放射方向に収縮可能な巻芯または芯部材を示
す端面図である。 第４図は、第３図の巻芯または芯部材の側面図である。 10,20……巻芯または芯部材（焼結製品）、11,12,21…
…（金型または鋳型の）部材または部分（11……内方部
材、12……外方部材、21……中央の部分）、18,30,31…
…端部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター・リズデイル・ホーンスビー 英国、イングランド、バッキンガムシャー エイチピー５ ３ビーエイチ、チェシャ ム、メイノァ・ウェイ、31 (56)参考文献 特開 昭58−26295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−32232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−166325（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−123838（ＪＰ，Ｕ)

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼結可能な原料を、製品の１表面を形成す
   るように構成されまたマイクロ波加熱の可能な少なくも
   １個の壁部を有する金型または鋳型内に導入し、この金
   型または鋳型にマイクロ波照射を行ってその加熱を行
   い、それにより焼結可能な原料の少なくも部分的な焼結
   を行うことから成り、ここで前記壁部を少なくも主とし
   て、上記マイクロ波照射の周波数における誘電損率ε″
   effが少なくも0.1および熱伝導率が少なくも10Wm^-1K^-1
   であるマイクロ波加熱の可能な物質により製造したこと
   を特徴とする少なくも部分的に焼結された焼結製品の製
   造方法。
2. 【請求項２】金型または鋳型の前記壁部が少なくも10で
   ある熱衝撃耐性値Ｒを有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の製造方法。
3. 【請求項３】前記マイクロ波加熱の可能な物質がセラミ
   ック材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の製造方法。
4. 【請求項４】前記セラミック材が炭化珪素であることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の製造方法。
5. 【請求項５】前記炭化珪素を、多孔室炭素または黒鉛を
   珪素含有蒸気と反応させることにより製造することを特
   徴とする特許請求の範囲第４項に記載の製造方法。
6. 【請求項６】前記焼結可能な原料がマイクロ波加熱の可
   能な物質であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第２項、第３項、第４項または第５項に記載の製造
   方法。
7. 【請求項７】前記金型が、両者の間で筒状の製品を形成
   するように構成された雌雄の壁部を有し、該壁部の１方
   のみが、マイクロ波加熱が可能であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５
   項または第６項に記載の製造方法。
8. 【請求項８】前記焼結可能な原料に化学発泡または起泡
   剤を混合することを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項、第３項、第４項、第５項、第６項または第７項
   に記載の製造方法。
9. 【請求項９】前記焼結可能な原料を、焼結性の異なる複
   数の層の形で金型または鋳型内に導入することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、
   第５項、第６項、第７項または第８項に記載の製造方
   法。
10. 【請求項１０】焼結作業の間前記金型または鋳型を回転
    させ、それにより前記焼結可能な原料を２軸方向に回転
    させることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
    項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８
    項、または第９項に記載の製造方法。
11. 【請求項１１】前記金型または鋳型の異なる部材または
    部分を、マイクロ波照射に対する感応または反応性の異
    なるマイクロ波加熱可能な物質により形成することを特
    徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
    項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項または第
    10項に記載の製造方法。
12. 【請求項１２】前記焼結製品が、織物用パッケージを指
    示するように構成された自己支持型の巻芯または芯部材
    （10,20）であることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７
    項、第８項、第９項、第10項または第11項に記載の製造
    方法。
13. 【請求項１３】前記巻芯または芯部材（10,20）の表面
    上にフィラメント、糸または針金を巻き付けて織物用パ
    ッケージを形成することを特徴とする特許請求の範囲第
    12項に記載の製造方法。
14. 【請求項１４】前記芯巻または芯部材（10,20）の少な
    くも１部分（11,21）が多孔質構造で、捲回保持された
    フィラメント、糸または針金をこの少なくも１部分（1
    1,21）の孔を通過する処理液により処理することを特徴
    とする特許請求の範囲第13項に記載の製造方法。
15. 【請求項１５】前記巻芯または芯部材（10,20）の少な
    くも１端部が実質的に非孔質構造であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第12項、第13項または第14項に記載の
    製造方法。
16. 【請求項１６】前記巻芯または芯部材（10,20）が、軸
    方向および／または半径方向に押圧された時、対応軸方
    向および／または半径方向に収縮可能なように形成され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第12項、第13
    項、第14項または第15項に記載の製造方法。
17. 【請求項１７】前記焼結製品が、バラストと重合体物質
    との混合物から形成された底部を有する円錐状路上仮設
    物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
    項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８
    項、第９項、第10項、第11項、第12項または第13項に記
    載の製造方法。
18. 【請求項１８】前記焼結可能な原料が可溶性ガラスであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第
    ３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９
    項、第10項、第11項、第12項、第13項、第14項、第15
    項、第16項または第17項に記載の製造方法。
19. 【請求項１９】焼結可能な原料を金型又は鋳型内に導入
    し、これらの金型又は鋳型及び焼結可能な原料に所定周
    波数でマイクロ波照射を行って金型又は鋳型を加熱し、
    それにより焼結可能な原料の少なくも部分的な焼結を行
    う方法により少なくも部分的に焼結させた製品を製造す
    るために用いる金型又は鋳型であって、少なくも大部分
    が、マイクロ波の上気所定周波数における誘電損率ε″
    effが少なくも0.1および熱伝導率が少なくも10Wm^-1K^-1
    であるマイクロ波加熱の可能な物質からなる、少なくも
    １面のマイクロ波加熱可能な壁部を有する金型又は鋳
    型。