JPH08155586A - 原型鋳型蝋及び精密鋳造品製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロストワックス鋳造法及び、電鋳法等による
精密鋳造品の生産性及び品質向上を図る。 【構成】 下記一般式（１） 【化１】 で示される繰り返し単位および下記一般式（２） 【化２】 で示される繰り返し単位のうちの少なくとも１つを５０
〜１００重量％の範囲で有するビニル系重合体からなる
ことを特徴とする原型鋳型蝋を用いる。脱臘工程として
は、溶剤洗浄により行なうことが望ましい。さらに加熱
と溶剤洗浄とを併用すればより生産性の向上が期待でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原型鋳型蝋および原型
鋳型蝋を用いる精密鋳造品製造法に関する。更に詳しく
は、ロストワックス鋳造法及び、電鋳法による精密鋳造
品の生産性及び品質向上などに有用な原型鋳型蝋および
精密鋳造品製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロストワックス鋳造法、電鋳法等は原型
鋳型蝋を用いる精密鋳造品製造法の方法として長い歴史
を持つ周知の技術である。

【０００３】ロストワックス鋳造法は、ワックス積層加
工システム、コンピューター制御による切削加工、シリ
コンゴムなどの樹脂型への流し込み、平板ワックスの絞
り加工などの方法で得られた原型鋳型を石膏などの耐火
物スラリー中に埋め込み、その耐火物スラリーの乾燥硬
化後に、加熱脱蝋工程を経て原型鋳型蝋を除去し、鋳型
を作成し、この鋳型の空間部に溶融金属を流し込み、冷
却固化させた後耐火物鋳型を割って金属製品を取り出す
方法である。

【０００４】従来のロストワックス鋳造法において、使
用される原型鋳型蝋は、パラフィンワックス、カルナバ
ワックスなどに代表されるワックス類を主体に、適用す
べき寸法精度、強度、熱的性質を鑑み適宜エチレン−酢
酸ビニルアルコール共重合体（ＥＶＡ）、石油樹脂のご
ときホットメルト性を有する樹脂、ロジン、ステアリン
酸アミドなどの添加剤や、場合によってはタルクなどの
添加剤が配合されたものであった。

【０００５】従来のロストワックス鋳造法における脱蝋
工程は原型鋳型蝋を埋め込んだ耐火硬化物をワックスの
溶融温度以上に加熱し原型鋳型蝋を溶融除去した後、更
に加熱し残余ワックスを燃焼あるいは熱分解させてワッ
クスの完全除去を行っている。この加熱に際しては原型
鋳型蝋の熱膨張による鋳型の破壊や、残余ワックスの炭
化などによる鋳型内部壁面の汚染や目詰まりを防止する
ために、長時間にわたり徐々に加熱しなければならない
が、なお鋳型の破壊、できた鋳造品への気泡の混入や表
面状態の不良などの不都合が根絶できない。従って、更
に精密な鋳造品を得る際には、より生産性の低下は否め
ないものであった。

【０００６】一方、電鋳法は、予め成形した低融点合金
からなる原型鋳型にメッキを施し、その後、該低融点合
金を熱溶融あるいは苛性ソーダ等で除去し、メッキ部を
製品として取り出す方法である。

【０００７】しかしながら、この方法では、原型鋳型に
低融点合金やアルミニウムなどを使用することから、原
料費や加工費などが嵩むといった問題と、原型鋳型の除
去の際に加熱や苛性ソーダの使用が必要であることから
製品の変形や汚染が問題となっていた。

【０００８】さらに、精密鋳造品の一例として宝飾品の
製造があり、原型鋳型蝋の石留め部に比較的熱に強い宝
石を挿入して、この状態で通常の鋳造工程を経て、石留
めされた鋳造品を得る方法が取られている。この方法は
石留め工程が省けるため、比較的宝石の数が多い物や石
留めが困難な製品に使用されている。しかしながら、脱
蝋・焼成工程で長持間高温に曝されるため割れ、変色等
の不良が発生することが多い。そこで脱蝋・焼成時間の
短縮や温度低下を余儀なくされ、このため石留め部の細
部まで脱蝋が行なわれず、蝋の阻害による湯回り不良の
発生原因となっている。

【０００９】このような加熱脱蝋における問題を解消す
るために、特開平１−２８９５３７には合成樹脂からな
る原型鋳型蝋を用い、溶剤抽出にて原型鋳型を除去する
ロストワックス鋳造法が提案されている。そして、この
鋳型蝋としては具体的には、酢酸ビニル系樹脂を主体と
してこれにジフェニルフタレート等の可塑剤及びパラフ
ィンワックス等のワックス類を添加したものが開示され
ている。

【００１０】しかしながら、このような酢酸ビニル系樹
脂を主体とする原型鋳型蝋の溶剤溶解性は十分なもので
はなく、さらに熱による原型鋳型蝋の除去が困難であ
り、鋳造品の生産性及び品質向上は限度のあるものであ
った。

【００１１】また、電鋳法においても、特開昭６３−１
９２８８８に合成樹脂からなる原型鋳型を用いて電鋳す
る方法が提案されている。ここにおいて使用される合成
樹脂としては、具体的には、スチロール系樹脂が開示さ
れており、溶解溶剤としては塩素系溶剤、メチルエチル
ケトン（ＭＥＫ）およびジメチルホルムアミド（ＤＭ
Ｆ）が使用されている。

【００１２】しかしながら、溶剤として塩素系のものを
使用することは、安全性、環境性の面から問題があり、
一方、ＭＥＫ、ＤＭＦといった塩素系以外の溶剤では十
分な溶解性が得られないものであった。さらに、スチロ
ール系樹脂を用いた場合熱による原型鋳型蝋の除去が困
難であり、鋳造品の生産性及び品質向上は限度のあるも
のであった。

【００１３】このような観点から、ロストワックス鋳造
法、電鋳法等において、加熱により容易に流動除去ある
いは熱分解する、また容易に溶剤抽出できる原型鋳型蝋
が望まれている。

【００１４】さらに、前記したようにワックスを主体と
する原型鋳型蝋の除去工程としては、従来加熱のみによ
り行なわれていたため残渣が残り易く、また合成樹脂を
用いた前記先行例においては、熱による除去が困難であ
るため溶剤のみによる除去が行なわれており、効率的な
ものとはいえず、このような除去工程自体についても改
善の余地の残るものであった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記のごときロストワックス鋳造法及び電鋳法における鋳
造製品の品質の向上やコスト削減等の生産性向上及び精
密鋳造品の製造を容易にすべき技術を提供することを課
題とする。本発明はさらに、成型性が容易、熱によ
る除去が容易、溶剤による除去が容易、および除去
後の残渣が少ないといった特性を有する原型鋳型蝋およ
び該原型鋳型蝋を用いた精密鋳造品の製造法を提供する
ことを課題とする。本発明はまた、工程時間の短縮およ
び品質の向上が期待できる精密鋳造品の製造方法を提供
することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、下記一般式
（１）

【００１７】

【化５】

【００１８】で示される繰り返し単位および下記一般式
（２）

【００１９】

【化６】

【００２０】で示される繰り返し単位のうちの少なくと
も１つを５０〜１００重量％、より好ましくは、８０〜
１００重量％の範囲で有するビニル系重合体（Ｉ）から
なることを特徴とする原型鋳型蝋により達成される。

【００２１】また、上記課題は、下記一般式（１）

【００２２】

【化７】

【００２３】で示される繰り返し単位および下記一般式
（２）

【００２４】

【化８】

【００２５】で示される繰り返し単位のうちの少なくと
も１つを５０〜１００重量％、より好ましくは、８０〜
１００重量％の範囲で有するビニル系重合体（Ｉ）を原
型鋳型蝋とすることを特徴とする精密鋳造品製造法によ
っても達成される。

【００２６】なお、上記一般式（１）において、Ｒ¹ 、
Ｒ² 、Ｂはそれぞれ次の通りである。

【００２７】Ｒ¹ はＨまたはＣＨ₃ である。Ｒ² は炭素
数１５〜３０、好ましくは炭素数１８〜２２の脂肪族炭
化水素基である。Ｂは、

【００２８】

【化９】

【００２９】から選ばれる２価の基のいずれかである。
なお、ここでの表示では、上記のＢの右側にＲ² が結合
する。ここでＲ³ は、２価の有機基、典型的には炭素数
２〜３０、好ましくは２〜６の、脂肪族、脂環式または
芳香族の炭化水素基などである。

【００３０】上記一般式（２）において、Ｒ⁴ およびＲ
⁵ は、それぞれＨまたは、炭素数１〜３０の脂肪族炭化
水素基、より好ましくは炭素数１〜２２の脂肪族炭化水
素基であり、Ｒ⁴ とＲ⁵ のうちの少なくとも１つは炭素
数１５〜３０の脂肪族炭化水素基、より好ましくは炭素
数１８〜２２の脂肪族炭化水素基である。

【００３１】上記一般式（１）で示される繰り返し単位
は、後述する長側鎖含有ビニル系単量体に由来し、上記
一般式（２）で示される繰り返し単位は、後述する長側
鎖含有マレイン酸系単量体に由来する。

【００３２】さらに本発明は、原型鋳型蝋の溶剤洗浄工
程を含む前記精密鋳造品製造法を提供する。本発明はま
た、原型鋳型蝋の溶剤洗浄工程を原型鋳型蝋の融点以上
の温度で行う前記精密鋳造品製造法を提供する。

【００３３】前記課題はまた、原型鋳型蝋の除去工程と
して、加熱により原型鋳型蝋を除去する工程と溶剤洗浄
により原型鋳型蝋を除去する工程とを含むことを特徴と
する精密鋳造品製造法によっても達成される。

【００３４】

【作用】このように本発明においては、前記一般式
（１）で示される繰り返し単位および下記一般式（２）
で示される繰り返し単位のうちの少なくとも１つを５０
〜１００重量％の範囲で有するビニル系重合体（Ｉ）を
原型鋳型蝋として用いるが、このビニル系重合体（Ｉ）
は、十分な強度を有しており、複雑な形状の原型鋳型を
製造可能である。また比較的低融点でありかつ融点付近
で粘度が急激に低下するので、わずかな加熱により容易
に除去でき、また残渣が非常に少ないものとなる。さら
に、汎用される多くの有機溶媒に良好な溶解性を示すも
のであるために溶剤を用いることで容易に除去すること
ができ、特に融点以上の温度で溶剤で除去すれば、極め
て容易かつ完全に除去することが可能である。従って、
本発明の精密鋳造品製造法においては、原型鋳型蝋の除
去が容易かつ完全に行なえ、残渣がないために高品質の
製品が製造できる。また歩留まりが向上すること、除去
工程が容易になりコストの削減ができるといったことか
ら生産性が向上するものである。

【００３５】また第二の発明に係わる精密鋳造品製造法
においては、原型鋳型蝋の除去工程として、加熱工程と
溶剤洗浄工程とを併用するものであり、溶融除去後の残
余の鋳型蝋を除去するためにさらに長持間ないしは高温
に加熱する必要がなく、耐火物鋳型の破壊、残余鋳型蝋
の炭化物による汚染といった問題がなく、短時間で高品
質の鋳造品が得られるものである。

【００３６】以下、本発明を実施態様に基づきより詳細
に説明する。本発明の原型鋳型蝋を構成する必須成分で
ある上記ビニル系重合体（Ｉ）は、下記一般式（１）

【００３７】

【化１０】

【００３８】で示される繰り返し単位および下記一般式
（２）

【００３９】

【化１１】

【００４０】で示される繰り返し単位のうちの少なくと
も１つを５０〜１００重量％、好ましくは８０〜１００
重量％有する。上記一般式（１）及び（２）から選ばれ
る少なくとも１つの長側鎖含有繰り返し単位が前記範囲
を下回ると、結晶性が低下し、除去に時間がかかるとい
う問題がある。

【００４１】重合体（Ｉ）の軟化温度は３５〜１５０
℃、特に３５〜１００℃が好ましく、３５℃より低いと
成型体の強度が不足し、１５０℃より高いと成型時の作
業性が低下したり、除去に時間がかかるおそれがある。
重合体（Ｉ）の重量平均分子量は１，０００〜１００，
０００、特に５，０００〜５０，０００が好ましい。
１，０００より低いと成型体の強度が不足し、１００，
０００より高いと除去に時間がかかるおそれがある。

【００４２】この発明に用いられる重合体（Ｉ）を製造
する方法を次に説明する。上記重合体（Ｉ）は、下記一
般式（３）

【００４３】

【化１２】

【００４４】で示される長側鎖含有ビニル系単量体（Ａ
−１）および下記一般式（４）

【００４５】

【化１３】

【００４６】で示される長側鎖含有マレイン酸系単量体
（Ａ−２）から選ばれる少なくとも１つの長側鎖含有単
量体（Ａ）を必須成分とする単量体成分を重合すること
により作られる。

【００４７】前記長側鎖含有ビニル系単量体（Ａ−１）
としては、例えば、（メタ）アクリル酸ステアリル、
（メタ）アクリル酸ベヘニル等の（メタ）アクリル酸と
Ｃ₁₅〜Ｃ₃₀の高級アルコールとのエステルである（メ
タ）アクリル酸高級アルキルエステル類；ステアリン酸
のごとき一塩基性直鎖脂肪酸と（メタ）アクリル酸グリ
シジル、イソプロペニルオキサゾリン等のカルボキシル
基と付加反応しうる重合性単量体との付加物；ヤシ油な
どの植物油の脂肪酸（混合脂肪酸）と前記のごときカル
ボキシル基と付加反応しうる重合性単量体との付加物；
ステアリルアルコール、オレイルアルコール等の高級ア
ルコールと多価イソシアネート化合物と、（メタ）アク
リル酸ヒドロキシエチル等の水酸基を有する重合性単量
体の付加物；ステアリン酸ビニルのごとき高級脂肪酸ビ
ニルエステル類などを挙げることができる。このうち特
に好ましくは、（メタ）アクリル酸ステアリルである。

【００４８】前記長側鎖含有マレイン酸系単量体（Ａ−
２）としては、例えば、ステアリルマレート、ベヘニル
マレート、ジステアリルマレート等のＣ₁₅〜Ｃ₃₀の高級
アルキルマレート類；ステアリルフマレート、ベヘニル
フマレート、ジステアリルフマレート等のＣ₁₅〜Ｃ₃₀の
高級アルキルフマレート類などを挙げることができる。
このうち特に好ましくは、ステアリルマレエートであ
る。

【００４９】重合体（Ｉ）の合成に用いる上記長側鎖含
有単量体（Ａ−１）および（Ａ−２）以外の重合性単量
体（Ｂ）としては特に限定はなく、例えば、スチレン、
ビニルトルエン、α−メチルスチレン、クロルメチルス
チレン等のスチレン誘導体類；（メタ）アクリル酸メチ
ル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブ
チル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル
酸２−エチルヘキシル等の（メタ）アクリル酸とＣ₁ 〜
Ｃ₁₄のモノアルコールとのエステル化により合成される
（メタ）アクリル酸エステル類；（メタ）アクリル酸、
クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸もしく
はこれらの半エステルまたほこれらの塩等の不飽和カル
ボン酸；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−モノメチル（メ
タ）アクリルアミド、Ｎ−モノエチル（メタ）アクリル
アミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ
−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメ
チル（メタ）アクリルアミド、これらの塩およびこれら
の４級化合物等の（メタ）アクリルアミド誘導体類；
（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）ア
クリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸
とポリプロピレングリコールもしくはポリエチレングリ
コールとのモノエステル等のヒドロキシル基含有不飽和
単量体類；（メタ）アクリル酸−２−スルフォン酸エチ
ル、ビニルスルフォン酸、スチレンスルフォン酸、およ
び、これらの塩等のスルフォン酸基含有不飽和単量体
類；（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、ジメチ
ルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミ
ノプロピル（メタ）アクリルアミド、ビニルピリジン、
ビニルイミダゾール、ビニルピロリドン等の塩基性不飽
和単量体類；（メタ）アクリル酸とエチレングリコー
ル、１，３−ブチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、１，６−ヘキサングリコール、ネオペンチルグリコ
ール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトー
ル、ジペンタエリスリトールなどの多価アルコールとの
エステルなどの分子内に重合性不飽和基を２個以上有す
る多官能（メタ）アクリル酸エステル類；ビニルトリメ
トキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルプロピルトリ
メトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、トリメト
キシシリルプロピルアリルアミン等の有機珪素基含有不
飽和単量体類；２−イソプロペニル−２−オキサゾリ
ン、２−ビニルオキサゾリン等のオキサゾリン基含有重
合性単量体類；（メタ）アクリル酸グリシジル、アクリ
ルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有重合性単量体
類；フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、塩化ビニル、塩
化ビニリデン等のハロゲン化不飽和単量体；（メタ）ア
クリル酸２−ヒドロキシ−３−クロロプロピレンなどの
ハロヒドリン基含有不飽和単量体類；（メタ）アクリル
酸−２−アジリジニルエチル等のアジリジニル基含有重
合性単量体；（メタ）アクリル酸−２−イソシアナート
エチルとエチルアルコールとの反応付加物などのブロッ
ク化イソシアネート基含有不飽和単量体類；ジビニルベ
ンゼン、ジアリルフタレートなどのエチレン性不飽和基
を２個有する不飽和単量体類；酢酸ビニルなどの飽和カ
ルボン酸のビニルエステル類；（メタ）アクリロニトリ
ル；および、アクロレインなどを挙げることができ、い
ずれか１つを単独で使用したり、２つ以上を混合して使
用することができる。

【００５０】重合はラジカル重合、イオン重合等で行
い、重合方法も塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重
合等あらゆる重合方法で行うことができる。重合体
（Ｉ）は重合体（Ｉ）が溶解した溶液あるいは固体、あ
るいは重合体（Ｉ）の固体粒子が媒体中に分散した懸濁
液、あるいは、重合体（Ｉ）の溶液粒子が媒体中に分散
した乳化液として得られる。これらの反応混合物から未
反応単量体や溶剤などの揮発分を除去すれば固体状とし
ての重合体（Ｉ）が得られる。また、重合体（Ｉ）はブ
ロック、グラフト、ランダム等のあらゆる重合形態で作
ることができる。

【００５１】しかしながら、重合体（Ｉ）の合成方法と
しては、ラジカル重合開始剤を用いたラジカル重合法が
好ましい。ラジカル重合開始剤は従来公知のものであれ
ば何でも使用することができ、油溶性のものおよび水溶
性のもののいずれでも使用できる。油溶性開始剤として
は、たとえば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス
バレロニトリル、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメ
チルバレロニトリル）、１，１’−アゾビス−（シクロ
ヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス
−（２−アミノプロパン）２塩酸塩、４，４’−アゾビ
ス−（４−シアノペンタン酸）などのアゾ化合物類；ベ
ンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイ
ド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルハイド
ロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチル
ヘキサノエートなどの有機過酸化物類などが挙げられ
る。水溶性開始剤としては、たとえば、過硫酸カリウ
ム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素などが挙げられ
る。なお、重合速度を速くするためには、酸化剤型の重
合開始剤を必要に応じて還元剤と組み合わせてレドック
ス系開始剤として使用することもできる。重合開始剤の
使用量は重合性単量体成分の１００重量部に対して０．
０１〜５重量部の範囲である。ラジカル重合開始剤の添
加は、通常のラジカル重合と同様に、適宜の時期に行う
ことができる。前記重合性単量体成分のラジカル重合に
使用する重合装置は、従来公知のものを適用することが
できる。重合温度としては０〜２００℃、好ましくは５
０〜１５０℃、重合時間は１〜１５時間である。

【００５２】なお、本発明の原型鋳型蝋には、適用すべ
き寸法精度、強度、熱的性質を鑑み必要に応じて、ロジ
ン、ステアリン酸アミン、各種金属粉あるいはタルク等
の非金属系無機粉などを添加することも可能である。

【００５３】本発明の精密鋳造品製造法は、上記したよ
うな重合体（Ｉ）からなる原型鋳型蝋を用いることを特
徴とするものである。その一実施態様としてのロストワ
ックス鋳造法は、例えば以下のようにして行なわれる。

【００５４】すなわち、まず、従来知られるワックス積
層加工システム、コンピューター制御による切削加工、
シリコンゴムなどの樹脂型への流し込み、平板ワックス
の絞り加工などの方法を応用して、前記重合体（Ｉ）か
らなる原型鋳型蝋を用いて原型鋳型を作製する。

【００５５】次いで、このように成形した原型鋳型を耐
火物スラリー中に埋め込む、ないしは耐火物スラリー中
に原型鋳型を浸漬コーティングし、その耐火物スラリー
を乾燥硬化させて鋳型を形成する。

【００５６】耐火物の鋳型材料としては、従来公知のも
のが使用され、例えば、石膏、あるいは以下に述べるよ
うな耐火物粉末と耐火性液状粘結剤との混合物などが用
いられ得る。耐火性粉末としては、ジルコン（ＺｒＯ₂
・ＳｉＯ₂ ）、溶融石英（非晶質ＳｉＯ₂ ）、溶融アル
ミナ（非晶質Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、シリマナイト（粘土を加熱
して硬化したもの）等の耐火度が高く加熱による膨脹量
が小さい物質の粉末が挙げられる。また液状粘結剤は、
水を加えると加水分解を起こしてゼリー状のゾルにな
り、時間の経過とともに縮合して固体状のゲルになるも
のであって、例えばエチルシリケートなどといった有機
珪素化合物が用いられる。有機珪素化合物は、焼成され
ることにより完全に固化して珪酸（ＳｉＯ₂ ）になり周
辺の耐火物粉末と密着して硬い鋳型を形成する。

【００５７】なお、コーティングによる場合には、コー
ティング操作は１回だけでなく、何回か繰り返してもよ
い。第１層は、後の工程において溶融金属が接するた
め、耐火物粉末は特に細かいもの、例えば粒度３２５〜
４００メッシュのものがよく、またその配合量を増やし
て粘性を高め、よく付着するようにする態様も望まれ
る。１回目のコーティングを終えて引き上げたものの外
面には、同質の粗目の耐火物粉末を振りかけるスタッコ
イング操作を行なってもよい。そしてしばらくの間常温
乾燥し、それから次の層をコーティング、スタッコイン
グ、乾燥というように同じ操作を何回か繰返して厚く
し、シェル状の鋳型を形成する。あるいはコーティング
を２回程度に止め、これを枠内に治めてその周辺を同質
のスラリーで充填し鋳型とするインベスメント法を用い
ることも可能である。

【００５８】次に、原型鋳型蝋を除去し、精密鋳造用鋳
型を得る。原型鋳型蝋の除去方法としては特に限定され
ないものであるが、重合体（Ｉ）からなる原型鋳型蝋
は、前記したように各種の溶剤に良好な溶解性を示すも
のであるために、溶剤洗浄により除去することが望まし
く、さらに好ましくは、重合体（Ｉ）の融点Ｔｍ以上の
温度、例えばＴｍ〜（Ｔｍ＋５０）℃程度の温度に加熱
された溶剤で除去する態様が望まれる。このように溶剤
洗浄を行なった場合、残余鋳型蝋は実質的になく、その
後に長持間でかつ高温に加熱することにより鋳型蝋を燃
焼あるいは熱分解する工程を付与する必要はなく、かつ
残余鋳型蝋の炭化などによる鋳型内部壁面の汚染や目詰
まりの発生する虞れもない。重合体（Ｉ）からなる原型
鋳型蝋を溶解除去するのに使用可能な溶剤としては、例
えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶
剤、ヘキサン、デカリン、テトラリン等の脂肪族系溶
剤、テトラヒドロフランなどが挙げられ、このうち好ま
しくは、トルエン、ヘキサン、デカリンなどである。

【００５９】もちろん、加熱による原型鋳型蝋の除去も
可能である。重合体（Ｉ）からなる原型鋳型蝋は低融点
で結晶性が高い等の特性を有しており、わずかに加熱す
るのみで容易にかつほとんど残余鋳型蝋を残すことなく
除去できるため、この場合も前記と同様に、従来のワッ
クスを用いた場合のように長持間かけて徐々に加熱した
り、高温に加熱するといった必要はない。

【００６０】さらに、後述する第二発明に係わるもので
あるが、原型鋳型蝋の除去工程として加熱工程と溶剤洗
浄工程の双方を行なうことも可能である。

【００６１】このように原型鋳型蝋を除去した後、必要
に応じて加熱焼成され、耐火物鋳型が得られる。最後に
この鋳型の空間部に溶融金属を流し込み、冷却固化させ
た後耐火物鋳型を割って金属製品を取り出す。

【００６２】本発明の精密鋳造品製造法の別の実施態様
としての電鋳法においても、上記ロストワックス法にお
ける場合と同様、重合体（Ｉ）からなる原型鋳型蝋を用
いて予め射出成型等により原型鋳型を作製し、常法に基
づき、必要に応じてアルカリ脱脂、クロム酸エッチング
及びクロム酸中和処理を施した後、その外周に化学ニッ
ケルメッキ、化学銅メッキといった前工程を行ない、電
気メッキ処理を施して原型鋳型にメッキ被膜を形成し、
その後、前記したような除去操作により重合体（Ｉ）か
らなる原型鋳型蝋を除去し、メッキ部を製品として取り
出すことが可能である。

【００６３】なお、本発明の精密鋳造品製造法として
は、前記したようなロストワックス法、電鋳法に限定さ
れるものではなく、前記したような重合体（Ｉ）からな
る原型鋳型蝋を使用可能なこれら以外の方法にも適用可
能であり、その場合、重合体（Ｉ）からなる原型鋳型蝋
を用いること、あるいは更に原型鋳型蝋の除去工程とし
て前記したような方法が使用されること以外について
は、常法に基づき行なうことができるものである。

【００６４】次に、第二発明に係わる精密鋳造品製造法
について説明する。本第二発明の精密鋳造品製造法は、
原型鋳型蝋の除去工程として、加熱により原型鋳型蝋を
除去する工程と溶剤洗浄により原型鋳型蝋を除去する工
程とを含むことを特徴とするものである。なお、工程順
序としては、先に加熱により原型鋳型蝋の大部分を除去
し、その後溶剤洗浄により残余鋳型蝋を除去する態様が
望ましい。なお、本第二発明の精密鋳造品製造法におい
て、原型鋳型蝋の除去工程以外の工程については特に限
定されるものではなく、前記第一発明に係わる精密鋳造
品製造法の説明において説明したようなロストワックス
法、電鋳法などとして従来知られる工程に基づいて行な
われ得る。簡単に説明すると、ロストワックス法におい
ては、まず原型鋳型蝋により形成した原型鋳型を耐火物
スラリー中に埋め込む、ないしは耐火物スラリー中に原
型鋳型を浸漬コーティングし、その耐火物スラリーを乾
燥硬化させて鋳型を形成した後、加熱により一部原型鋳
型蝋を除去後、有機溶剤により洗浄し完全に脱蝋し、そ
の後、必要に応じて加熱焼成して、耐火物鋳型を得、最
後にこの鋳型の空間部に溶融金属を流し込み、冷却固化
させた後耐火物鋳型を割って金属製品を取り出すといっ
た工程を取る。また電鋳法においては、従来用いられる
低融点合金に代えて原型鋳型蝋を用い表面に電導性を付
与して得らえた原型鋳型を作製し、表面に電気メッキ処
理を施した後、加熱により一部原型鋳型蝋を除去後、有
機溶剤により洗浄し完全に脱蝋する工程を取る。

【００６５】従来、原型鋳型蝋を溶融除去後さらに加熱
し残余の鋳型蝋を燃焼あるいは熱分解させて鋳型蝋の完
全除去を図っていたが、石膏等の耐火物の鋳型破壊や残
余鋳型蝋の炭化等による鋳型内部壁の汚染や目詰まりを
防止させるため長持間にわたり徐々に加熱しなければな
らず、鋳造品を作製するのに時間を要し生産性や品質に
問題を生じやすかった。しかしながら、本第二発明にお
いては、上記のように、原型鋳型蝋の除去工程として、
加熱による除去工程と溶剤洗浄により除去工程を併用す
ることにより、徐々に長持間かけて加熱する、あるいは
高温加熱する必要がなく、耐火物の鋳型の破壊、残余鋳
型蝋の炭化物による汚染といった問題が本質的に除去で
きるものである。

【００６６】本第二発明において用いられる原型鋳型蝋
としては、室温あるいは加温下で有機溶剤に溶解するも
のであれば何ら限定されるものではなく、例えば、従来
より使用されているパラフィンワックス、カルナバワッ
クス、モンタナワックス等の天然ワックス、ポリエチレ
ンワックス及びそのグラフト物、ステアリン酸アミド等
の合成ワックス、ＥＶＡ、石油系樹脂等のホットメルト
性を有する樹脂などの単独又は２種以上の混合物を使用
することも可能である。しかしながら、有機溶剤に対す
る溶解性を考慮するとビニル系重合体あるいはビニル系
重合体と前記化合物の混合物が好ましく、さらに、より
良好な溶解性および強度等を考慮すると前記第１発明に
係わる重合体（Ｉ）を含む原型鋳型蝋が好ましい。な
お、適用すべき寸法精度、強度、熱的性質を鑑み必要に
応じて、ロジン、ステアリン酸アミン、各種金属粉ある
いはタルク等の非金属系無機粉などを添加することも可
能である。

【００６７】本第二発明において、原型鋳型蝋の除去工
程としての加熱工程としては、使用する原型鋳型蝋が軟
化溶融除去できる程度のものであればよく、原型鋳型蝋
の種類によっても左右されるが、原型鋳型蝋が融点Ｔｍ
を有するものであるとすると、例えばＴｍ〜（Ｔｍ＋５
０）℃程度の温度、あるいは原型鋳型蝋が融点を有さず
軟化点Ｔｓを有するものであるとすると、例えばＴｓ〜
（Ｔｓ＋５０）℃程度の温度とされる。加熱温度が、
（Ｔｍ＋５０）℃あるいは（Ｔｓ＋５０）℃を大幅に越
えるようなものであると耐火物鋳型の破壊、原型鋳型蝋
の炭化による汚染といった問題が生じる虞れがあるため
である。また原型鋳型蝋の除去工程として先にこの加熱
工程を行なう場合、特に限定されるものではなくまた後
続する溶剤洗浄工程の条件等にも左右されるが、この加
熱工程での原型鋳型蝋の除去割合を、原型鋳型全重量の
６０〜９５％程度とすることが、後続する溶剤洗浄工程
を併用することによる完全かつ迅速な脱蝋を行なう上で
望まれるものである。

【００６８】一方、原型鋳型蝋の除去工程としての溶剤
洗浄工程は、原型鋳型蝋に対し良好な溶解性を示す有機
溶剤を用いるものであれば、特に限定されず、常温（２
５℃±５℃）程度の有機溶剤を用いる態様、超音波振動
操作、ジェット噴霧等の物理的洗浄促進操作を併用する
態様、加温条件下で有機溶剤を用いる態様等があるが、
より好ましい態様としては、原型鋳型蝋が加熱分解また
は燃焼に至らない原型鋳型蝋の融点ないし軟化点以上の
温度、例えば、Ｔｍ〜（Ｔｍ＋５０）℃ないしはＴｓ〜
（Ｔｓ＋５０）℃程度の温度条件下で有機溶剤洗浄を行
なうことが望まれる。このような溶剤洗浄工程において
用いられる有機溶剤としては、使用された原型鋳型蝋に
対し溶解性を示すものであれば、一般に市販されている
例えば、脂肪族系炭化水素類、芳香族系炭化水素類、ハ
ロゲン化炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステ
ル類、エーテル類等の何れでも使用でき、使用される原
型鋳型蝋との親和性、取扱性等を考慮し適宜選択できる
ものである。

【００６９】このような本第二発明に係わる精密鋳造品
製造法は、全工程時間の短縮化、脱蝋に長持間ないし高
温加熱処理が不要となる、原型鋳型蝋の残渣による製品
汚染の虞れがないといった利点を有し、従来、ロストワ
ックス法、電鋳法などにより製造されていた各種の精密
鋳造品の製造に好適に適用できるものである。例えば前
記したような宝飾品を製造する（ワックス石留め法）場
合、原型鋳型蝋の石止め部に宝石を挿入した後、埋没し
た原型鋳型蝋を融点以上に加熱し、湯口より有機溶剤を
注入あるいは、有機溶剤の中に原型鋳型を浸し原型鋳型
蝋を完全に除去し、次に焼成工程に移り、鋳造温度まで
加熱して鋳込みを行うといった操作によって、低温で石
留め部周辺の細部まで脱蝋できるため、宝石を長持間高
温状態に曝すことなく鋳造でき、宝石の割れ、変色等の
不良が低減するとともに鋳肌表面のつや、平滑性等が向
上し、さらに精密な鋳造品の製造が可能となる。

【００７０】

【実施例】以下に、本発明の実施例と、本発明の範囲を
外れた比較例とを示すが、本発明は下記実施例に限定さ
れない。

【００７１】参考例１ 滴下ロート、攪拌機、窒素導入管、温度計および冷却器
を備えたフラスコに、トルエン１００部を仕込み、撹拌
下ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら８０℃に加熱し
た。次に予め用意しておいた、アクリル酸ステアリル１
００部、トルエン２００部および２，２’−アゾビスイ
ソブチリロニトリル１部からなる重合性単量体溶液を適
下ロートから２時間かけて滴下し８０℃で重合した。滴
下終了後、同じ温度で１時間、ついで還流状態で２時間
熟成を行い、固形分２５．２％のトルエン溶液を得た。
この溶液をガスクロマトグラフィーにより分析したとこ
ろ、残存単量体は検出されず、重合率は１００％であっ
た。この溶液から減圧加熱下トルエンを留去して重量平
均分子量６０００、融点４５℃の白色固形の化合物（ａ
−１）を得た。

【００７２】参考例２ 参考例１と同様のフラスコに、トルエン３３部を仕込
み、撹拌下ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら８０℃
に加熱した。次に予め用意しておいた、メタアクリル酸
ステアリル１００部、トルエン３３部および２，２’−
アゾビスイソブチリロニトリル０．４部からなる重合性
単量体溶液を適下ロートから２時間かけて滴下し８０℃
で重合した。滴下終了後、同じ温度で１時間、ついで還
流状態で２時間熟成を行い、固形分６０．０％のトルエ
ン溶液を得た。この溶液を分析したところ、重合率は１
００％であった。この溶液から減圧加熱下トルエンを留
去して重量平均分子量４７０００、融点３７℃の白色固
形の化合物（ａ−２）を得た。

【００７３】参考例３ 参考例１と同様のフラスコに、トルエン３３部を仕込
み、撹拌下ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら８０℃
に加熱した。次に予め用意しておいた、アクリル酸ステ
アリル８０部、ベヘニルアクリレート１５部、スチレン
５部、トルエン３３部および２，２’−アゾビスイソブ
チリロニトリル０．４部からなる重合性単量体溶液を適
下ロートから２時間かけて滴下し８０℃で重合した。滴
下終了後、同じ温度で１時間、ついで還流状態で２時間
熟成を行い、固形分６０．２％のトルエン溶液を得た。
この溶液を分析したところ、重合率は１００％であっ
た。この溶液から減圧加熱下トルエンを留去して重量平
均分子量５００００、融点５０℃の白色固形の化合物
（ａ−３）を得た。

【００７４】参考例４ 参考例１と同様のフラスコに、トルエン３３部を仕込
み、撹拌下ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら８０℃
に加熱した。次に予め用意しておいた、アクリル酸ステ
アリル８０部、ステアリルマレエート１５部、スチレン
５部、トルエン３３部および２，２’−アゾビスイソブ
チリロニトリル０．４部からなる重合性単量体溶液を適
下ロートから２時間かけて滴下し８０℃で重合した。滴
下終了後、同じ温度で１時間、ついで還流状態で２時間
熟成を行い、固形分６０．０％のトルエン溶液を得た。
この溶液を分析したところ、重合率は１００％であっ
た。この溶液から減圧加熱下トルエンを留去して重量平
均分子量４２０００、融点５１℃の白色固形の化合物
（ａ−４）を得た。

【００７５】比較参考例１ 参考例１と同様のフラスコに、トルエン３３部を仕込
み、撹拌下ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら８０℃
に加熱した。次に予め用意しておいた、アクリル酸ステ
アリル３５部、スチレン６５部、トルエン３３部および
２，２’−アゾビスイソブチリロニトリル０．４部から
なる重合性単量体溶液を適下ロートから２時間かけて滴
下し８０℃で重合した。滴下終了後、同じ温度で１時間
熟成し、２，２’−アゾビスイソブチリロニトリル０．
２部、トルエン４部からなる開始剤溶液を添加した。つ
いで還流状態で２時間熟成を行い、固形分６０．０％の
トルエン溶液を得た。この溶液を分析したところ、スチ
レンが０．４％検出され重合率は９９．６％であった。
この溶液から減圧加熱下トルエンと残存スチレンを留去
して重量平均分子量６８０００、融点３０℃の透明固形
の比較化合物（ｂ−１）を得た。

【００７６】実施例１ 参考例１で得られた化合物（ａ−１）を原型鋳型蝋とし
て用いて、ワックス積層加工システムにより貴金属装身
具製品の原型鋳型を１０個作製し、このようにして成形
した原型鋳型をそれぞれ石膏中に埋め込み、乾燥硬化さ
せた後、原型鋳型蝋を１００℃に加温し、化合物（ａ−
１）を溶融排出し、その後湯口より有機溶剤を注ぎ、３
分間浸漬して新しい溶剤を注ぎ排出する工程を２度繰り
返した。使用した有機溶剤は、ヘキサンで６５℃に加温
したものを用いた。このようにして得られた石膏鋳型に
銀を流し込み鋳造を行なった。得られた鋳造品の外観を
調べたところ、いずれも表面に炭化物等の付着は見られ
ず、また表面の平滑性も極めて良好なものであった。な
お、脱蝋工程における石膏鋳型の破損等の不具合も見ら
れなかった。

【００７７】実施例２ 参考例２で得られた化合物（ａ−２）を原型鋳型蝋とし
て用いて、コンピューター制御による切削加工により貴
金属装身具製品の原型鋳型を５個作製し、このようにし
て成形した原形鋳型をそれぞれ石膏中に埋め込み乾燥硬
化させた後、まず３℃／分にて１００℃まで加熱し、１
０分間保持して原型鋳型蝋を溶融排出させ、続いて湯口
より有機溶剤を注ぎ３分間浸漬して液を排出しこれを２
度繰り返し、残存鋳型蝋を除去した。使用した有機溶剤
は、トルエンで７０℃に加温したものを用いた。このよ
うにして得られた石膏鋳型に銀を流し込み鋳造を行なっ
た。得られた鋳造品の外観を調べたところ、いずれも表
面状態が良好なものであった。脱蝋工程における石膏鋳
型の破損等の不具合も見られなかった。

【００７８】実施例３ 参考例３で得られた化合物（ａ−３）１００重量部に対
し銅粉を４０部を添加し、溶融状態で均一に混合して得
られた原型鋳型蝋をシリコンゴム製型へ流し込み原型鋳
型を作製し、電気メッキにより厚さ０．１ｍｍの金メッ
キ層を形成した後、原型鋳型蝋を加熱及び有機溶剤中に
浸漬することにより内部の化合物（ａ−３）を小さな穴
から除去した。使用した有機溶剤は、トルエンで、８０
℃に加温したものを用い、浸漬時間は２時間とした。得
られた鋳造品の外観及び内部を調べたところ、炭化物の
付着は見られず、また表面の平滑性も極めて良好なもの
であった。なお。脱蝋工程における電鋳メッキ層の変形
や破損などの不具合も見られなかった。

【００７９】実施例４ 参考例４で得られた化合物（ａ−４）を原型鋳型蝋とし
て用いて、溶融状態の原型鋳型蝋をシリコンゴム製型へ
流し込み原型鋳型を作製し、無電解メッキにより銅メッ
キ層を形成した後、電気メッキにより厚さ０．１ｍｍ程
度の金メッキ層を形成した。その後原型鋳型蝋を加熱及
び有機溶剤中に浸漬して小さな穴から内部の化合物（ａ
−４）を除去した。使用した有機溶剤は、トルエンで、
８０℃に加温したものを用い、浸漬時間は２時間とし
た。得られた鋳造品の外観及び内部を調べたところ、炭
化物の付着は見られず、また表面の平滑性も極めて良好
なものであった。なお。脱蝋工程における電鋳メッキ層
の変形や破損等の不具合も見られなかった。

【００８０】比較例１ 比較参考例１で得られた比較化合物（ｂ−１）を原型鋳
型蝋として用いる以外は実施例１と同様にして鋳造を行
なった。得られた５個の鋳造品の外観を調べたところ、
いずれも表面には凹凸がかなりの程度で生じており平滑
性が不良であった。

【００８１】比較例２ 比較参考例１で得られた比較化合物（ｂ−１）を原型鋳
型蝋として用いる以外は実施例２と同様にして鋳造を行
なった。得られた５個の鋳造品の外観を調べたところ、
いずれも表面には凹凸がかなりの程度で生じており平滑
性が不良であった。

【００８２】比較例３ 比較参考例１で得られた比較化合物（ｂ−１）を原型鋳
型蝋として用いる以外は実施例３と同様にして電鋳を行
なった。得られた５個の電鋳品の外観を調べたところ、
原型鋳型蝋に比べ外観、表面性状ともに不良であった。

【００８３】比較例４ 比較参考例１で得られた比較化合物（ｂ−１）を原型鋳
型蝋として用いる以外は実施例４と同様にして電鋳を行
なった。得られた５個の電鋳品の外観を調べたところ、
原型鋳型蝋に比べ外観、表面性状ともに不良であった。

【００８４】実施例５ 参考例１で得られた化合物（ａ−１）を原型鋳型蝋とし
て用いて、ワックス積層加工システムにより貴金属装身
具製品の原型鋳型を１０個作製し、このようにして成形
した原型鋳型をそれぞれ石膏中に埋め込み、乾燥硬化さ
せた後、まず３℃／分の昇温速度にて１００℃まで加熱
し１０分間保持して原型鋳型蝋を溶融排出させ、つづい
て湯口より溶剤を注ぎ、３分間浸漬して液を排出し、こ
れを２回繰り返し残余鋳型蝋を除去した。使用した有機
溶剤はトルエンで８０℃に加温したものを用いた。この
ようにして得られた石膏鋳型に銀を流し込み鋳造を行な
った。得られた鋳造品の外観を調べたところ、いずれも
表面に炭化物等の付着は見られず、また表面の平滑性も
極めて良好なものであった。脱蝋工程における石膏鋳型
の破損等の不具合も見られなかった。全工程に要した時
間は実施例１と比較しても約１時間短縮された。

【００８５】比較例５ 市販のパラフィンワックス（アメリカ、カー社製、ＡＣ
ＣＵインジェクションワックス、ターコイズブルー）を
原型鋳型蝋として用いて、ワックス積層加工システムに
より貴金属装身具製品の原型鋳型を１０個作製し、この
ようにして成形した原型鋳型をそれぞれ石膏中に埋め込
み、乾燥硬化させた後、まず１℃／分の昇温速度にて７
５０℃まで加熱しこの間に原型鋳型蝋を溶融排出させ、
残余鋳型蝋を燃焼除去した。このようにして得られた石
膏鋳型に銀を流し込み鋳造を行なった。得られた１０個
の鋳造品の外観を調べたところ、いずれも表面に鋳巣が
見られ、また表面の平滑性も不良であった。また全工程
に要した時間は実施例５と比較して１時間も長いもので
あった。

【００８６】

【発明の効果】本発明の精密鋳造品製造法は従来法のよ
うにワックスを完全除去するための長時間にわたる加熱
が必要ないため、鋳型の破壊やワックスの炭化による汚
染や目詰まりが無く短時間で、歩留まり良く、しかも品
質の良い低コストの精密鋳造品が得られる。さらに従来
困難であった宝石類への精密鋳造の応用の可能性が広が
った。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｆ 20/60 ＭＮＨ 8619−4Ｊ 22/12 ＭＭＨ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記一般式（１） 【化１】 で示される繰り返し単位および下記一般式（２） 【化２】 で示される繰り返し単位のうちの少なくとも１つを５０
   〜１００重量％の範囲で有するビニル系重合体からなる
   ことを特徴とする原型鋳型蝋。
2. 【請求項２】 下記一般式（１） 【化３】 で示される繰り返し単位および下記一般式（２） 【化４】 で示される繰り返し単位のうちの少なくとも１つを５０
   〜１００重量％の範囲で有するビニル系重合体を原型鋳
   型蝋とすることを特徴とする精密鋳造品製造法。
3. 【請求項３】 原型鋳型蝋の溶剤洗浄工程を含む請求項
   ２の精密鋳造品製造法。
4. 【請求項４】 原型鋳型蝋の溶剤洗浄工程を原型鋳型蝋
   の融点以上の温度で行う請求項２に記載の精密鋳造品製
   造法。
5. 【請求項５】 原型鋳型蝋の除去工程として、加熱によ
   り原型鋳型蝋を除去する工程と溶剤洗浄により原型鋳型
   蝋を除去する工程とを含むことを特徴とする精密鋳造品
   製造法。