JPH09234798A

JPH09234798A - 薄膜積層体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09234798A
Application number: JP8042683A
Authority: JP
Inventors: Shoji Okawa; 祥二大川; Toru Nonoyama; 透野々山
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】マッチプレート等に用いられる薄膜積層体の耐
摩耗性を向上させる。【解決手段】シート状部材２を積層する工程と、シー
ト状部材２を接着する工程と、造型すべき立体モデルの
断面形状にシート状部材２を切断する工程とを繰り返す
ことによって薄膜積層体１を造型し、シート状部材２の
厚さの影響により生じる段差を埋めるように薄膜積層体
１の表面にポリウレタンサイジングシーラ４を塗布し、
ポリウレタンサイジングシーラ４の塗りムラを研磨した
後、さらに、ポリウレタンサイジングシーラ４の表面に
金属粉またはセラミックス粉が含有されたポリウレタン
クリヤー５を塗布するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種の型、例えば鋳
造用砂型の製造に用いられるマッチプレートに利用され
る、紙等のシート状部材を積層した薄膜積層体およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】３次元のＣＡＤデータの断面形状に基づ
いて紙等のシート状部材を切断し、これを積層、接着し
て立体モデルを製造することが、特開平７−１９５５３
２に開示されている。この方法で使用されるシート状部
材は、例えば紙を用いる場合にはその厚さは０．１ｍｍ
前後であるが、製造された薄膜積層体には、輪郭が傾斜
した部分では紙の厚さの影響で階段状の段差が存在す
る。このため、高精度が要求される場合はこの段差を埋
めるために塗料を塗布し、塗料の塗りムラをサンドペー
パ等の研磨工具で削り落としている。また、研磨作業の
効率化のために、研磨材が含有されているラッカーサイ
ジングシーラと呼ばれるニトロセルロース系の塗料が用
いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】鋳造用砂型の製造に用
いられるマッチプレートとして上記の薄膜積層体を利用
する場合、繰り返し使用すると砂との摩擦によってラッ
カサイジングシーラが削り取られ、ついには薄膜が剥が
れてしまう。このため薄膜積層体の寿命が短く、薄膜積
層体を作り直すか、あるいは薄膜が剥がれる前にラッカ
ーサイジングシーラを塗装し直さなければならないとい
う問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決し、耐摩耗性に優れた薄膜積層体を得ることを目的と
するものであり、本発明の薄膜積層体は造型すべき立体
モデルの断面形状に切断されたシート状部材が積層接着
されてなる母体と、該母体の表面に塗布され金属粉また
はセラミックス粉を含有するポリウレタン塗料とからな
るようにしたものである。また、本発明の製造方法はシ
ート状部材を積層する工程と、シート状部材を接着する
工程と、造型すべき立体モデルの断面形状にシート状部
材を切断する工程とを繰り返すことによって薄膜積層体
を造型し、該薄膜積層体の表面にポリウレタンサイジン
グシーラを塗布し、該ポリウレタンサイジングシーラの
表面に金属粉またはセラミックス粉が含有されたポリウ
レタンクリヤーを塗布するようにしたものである。さら
に、前記ポリウレタンサイジングシーラを前記シート状
部材の厚さの影響により前記母体表面に生じる段差を埋
めるように塗布し、該ポリウレタンサイジングシーラの
塗りムラを研磨するようにしたものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１から図
６に基づいて説明する。図１は本発明による薄膜積層体
１の断面を示すものであり、２は積層された紙であり、
接着剤３によって接着されている。４は積層された紙２
の厚さの影響により生じる段差を埋めるべく塗布された
ポリウレタンサイジングシーラであり、その表面にはア
ルミナ粉が含有されたポリウレタンクリヤー５が塗布さ
れている。

【０００６】上記のように構成される薄膜積層体１の製
造方法について説明する。図２から図５は薄膜積層体造
型機による造型の工程を示すものである。薄膜積層体造
型機は以下のように構成されている。１０は造型中の積
層体であり、テーブル１１上に載置されている。テーブ
ル１１はテーブル昇降用モータ１２の駆動によりベルト
１３、ボールねじ１４、ナット１５を介して上下動され
る。１６はロール状の紙であり予め裏面に接着剤３がコ
ーティングされており、シート送りモータ１７、１８お
よびシート巻き取りモータ１９により積層体１０上を移
動するようになっている。２０は加熱圧着用ローラ、２
１は積層体１０の高さを検知するリミットスイッチであ
り、ともにモータ２２によりボールねじ２３、ナット２
４を介して積層体１０上を左右方向に移動可能に構成さ
れている。２５はレーザ照射ヘッドでありモータ２６に
よりボールねじ２７、ナット２８を介して左右方向へ移
動可能に構成されると共に、図略のモータ、ボールね
じ、ナットにより図２の紙面に対して垂直方向へ移動可
能に構成されている。そして、図略のレーザ発振器から
のレーザ光２９を積層体１０の上面に照射することによ
り、積層体１０の最上部のロール紙１６を任意の形状に
切断することができるようになっている。

【０００７】上記の薄膜積層体造型機による積層体１０
の造型は、図２から図５に示される工程を繰り返すこと
によって行われる。まず、図２に示すようにロール紙１
６をシート送りモータ１７、１８およびシート巻き取り
モータ１９により積層体１０上に移動させる。続いて図
３に示すように、テーブル１１がモータ１２によりリミ
ットスイッチ２１がＯＮとなるまで上昇される。所定の
高さまでテーブル１１が上昇したら、図４に示すよう
に、モータ２２により加熱圧着用ローラ２０を移動させ
て積層体１０にロール紙１６を接着させる。そして、図
５に示すように、レーザ照射ヘッド２５を移動させて、
積層体１０の最上部のロール紙１６を造型すべき立体モ
デルの断面形状に切断する。

【０００８】上記の工程を繰り返し、全ての断面形状に
ついて積層が終わるとレーザ光によって切断された不要
な部分を除去して薄膜積層体１０の造型が完了する。こ
のようにして造型された積層体１０は、その輪郭が傾斜
した部分では図１に示すような階段状の段差が存在す
る。そこで、この段差を埋めると共に積層体１０の耐久
性を向上させるために塗装を行う。塗装の工程の以下の
手順で行われる。

【０００９】まず、階段状の段差を埋めるための下塗り
として、体質顔料と呼ばれる研磨材が含有されているポ
リウレタンサイジングシーラ４を重塗りする。ポリウレ
タンサイジングシーラ４は、ポリウレタン樹脂とイソシ
アネート樹脂を混合することによって反応生成物が作ら
れ、溶剤が揮発することによって塗膜が作られるもので
ある。さらに詳細には、−ＯＨ基をもつポリオール化合
物と−（ＮＣＯ）基を２つ以上もつイソシアネート化合
物がウレタン結合（−ＯＣＯＮＨ−）することによって
化合物が生成されるものである。一般にポリウレタンサ
イジングシーラ４は、ポリオール樹脂と体質顔料および
溶剤からなるＡ液と、イソシアネート樹脂と溶剤からな
るＢ液とを混合して使用するものであるが、本発明にお
ける最適な実施例としては、Ａ液とＢ液の混合比は重量
比で２：１である。

【００１０】ここで、薄膜積層体１０の表面には階段状
の段差があり、この段差の影響によってポリウレタンサ
イジングシーラ４の塗装は塗りムラを生じやすい。そこ
で、塗りムラをサンドペーパで削り落とすという作業が
必要になるが、ポリウレタンサイジングシーラ４には体
質顔料が含有されているため、研磨しやすくなってい
る。なお、この研磨はサンドペーパに限られるものでは
なく、ワイヤブラシや砥石等を用いることも可能であ
る。

【００１１】つづいて、鉄粉やアルミ粉等の金属粉ある
いはアルミナ粉やシリカ粉等のセラミックス粉を含有さ
せたポリウレタンクリヤー５を上塗りする。ポリウレタ
ンクリヤー５は、ポリオール樹脂と溶剤からなるＡ’液
と、ポリウレタンサイジングシーラ４と同様なイソシア
ネート樹脂と溶剤からなるＢ液と、セラミックス粉の一
実施例としてのアルミナ粉とを混合して使用するもので
ある。本発明の好適な実施例としては、Ａ’液とＢ液と
アルミナ粉との混合比は重量比で２：１：０．４であ
る。

【００１２】ここで、ポリウレタンサイジングシーラ４
に用いられるＡ液とポリウレタンクリヤー５に用いられ
るＡ’液とではポリオール樹脂の種類が異なっており、
Ｂ液との混合によってできる反応生成物が異なる。すな
わち、Ａ’液とＢ液との混合によってできる反応生成物
はＡ液とＢ液との混合によってできる反応生成物よりも
硬くなるようなポリオール樹脂が選択される。これは、
ポリウレタンクリヤー５は薄膜積層体１の最も外側とな
るため強固であることが好ましく、ポリウレタンサイジ
ングシーラ４は塗りムラを除去する必要があるためあま
り強固でない方が好ましいためである。

【００１３】また、ウエット状態の塗料の厚さに対する
ドライ状態の塗料の厚さの縮みを小さくするために、揮
発分（溶剤）に対する固形分（樹脂、体質顔料、金属粉
等）の割合を高くすることが好ましい。このようにする
ことによって重塗りの回数が低減されると共に、塗料の
厚さの縮みが小さいのでポリウレタンクリヤー５中の金
属粉やセラミックス粉が塗料の縮みによって塗膜表面に
突出して表面が粗くなることが防止される。固形分と揮
発分の割合の好適な実施例としては、重量比でポリウレタンサイジングシーラ４の場合固形分（樹脂＋体質顔料）：揮発分（溶剤）＝１：１ポリウレタンクリヤー５の場合固形分（樹脂＋アルミナ粉）：揮発分（溶剤）＝９〜１
０：１０〜９である。これは、固形分をできるだけ多くすることによ
って薄膜積層体１の積層方向の膨張を少なくすると共
に、最低限の揮発分を加えることによって塗装を可能と
するためである。

【００１４】図６は本発明の製造方法を、薄膜積層体１
０を鋳造用の砂型を製造する際のマッチプレートとして
用いる場合を例にとって説明したものである。まず、図
６（ａ）において、上述した薄膜積層体造型機によって
製造された薄膜積層体３０を上盤３１の上下に固定す
る。なお、３２は砂型が完成した際に鋳造時の湯道とな
るものである。つづいて、図６（ｂ）に示すように、ハ
ケ３３によりポリウレタンサイジングシーラ４を塗布し
て薄膜積層体３０の段差を埋め、図６（ｃ）に示すよう
に、サンドペーパ３４によってポリウレタンサイジング
シーラ４を塗りムラを削り取る。さらに、図６（ｄ）に
示すように、ハケ３５によりアルミナ粉が含有されたポ
リウレタンクリヤー５を塗布して、マッチプレートが完
成する。そして、図６（ｅ）に示すように、ジョルトス
クィーズマシン３６により上記の工程によって製造され
たマッチプレートを用いて砂型３７を製造する。

【００１５】このようにして得られたマッチプレート
は、従来のものは砂型のショット数が数十ショットで塗
料が剥げてしまうのに対して数百ショットまで使用可能
である。なお、上述の工程によって塗布する塗料の厚さ
の好適な値としては８０μｍ程度であるが、この砂型か
ら作られる鋳物の許容寸法誤差は０．５ｍｍ程度である
ため、塗料の厚さは無視できる程度のものである。しか
し、薄膜積層体１に非常に高い寸法精度が要求される場
合は、塗料の厚さを考慮して予め薄膜積層体１を塗料の
厚さ分だけ小さくなるように造型しておくけばよい。

【００１６】上述した実施の形態によれば、立体モデル
はその断面形状に切断されたロール紙１６を積層するこ
とによって造型されるので、従来の木型や金型に比べて
低コストであると共に、造型時間が大幅に短縮される。
また、ポリウレタンサイジングシーラ４によって薄膜積
層体１のロール紙１６の厚さによる階段状の段差が埋め
られるので高精度の薄膜積層体１を造型することができ
る。さらに、ポリウレタンサイングシーラ４には体質顔
料と呼ばれる研磨材が含有されているので、塗装ムラを
除去するための研磨作業を容易に行うことができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、薄膜積層体の表面には
ポリウレタン塗料が塗布されており、ポリウレタン塗料
はポリオール樹脂とイソシアネート樹脂とが化学的に結
合しているため塗膜が強固であり、さらに、ポリウレタ
ン塗料には金属粉またはセラミックス粉が含有されてい
るので薄膜積層体の耐摩耗性が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄膜積層体を示す断面図である。

【図２】薄膜積層体造型機による造型工程を示す図であ
る。

【図３】薄膜積層体造型機による造型工程を示す図であ
る。

【図４】薄膜積層体造型機による造型工程を示す図であ
る。

【図５】薄膜積層体造型機による造型工程を示す図であ
る。

【図６】マッチプレートとして使用されるする薄膜積層
体の製造工程を示す図である。

【符号の説明】

１，１０，３０薄膜積層体２，１６紙３接着材４ポリウレタンサイジングシーラ５ポリウレタンクリヤー１１テーブル２０加熱圧着用ローラ２５レーザ照射ヘッド２９レーザ光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】造型すべき立体モデルの断面形状に切断
されたシート状部材が積層接着されてなる母体と、該母
体の表面に塗布され金属粉またはセラミックス粉を含有
するポリウレタン塗料とからなる薄膜積層体。
【請求項２】シート状部材を積層する工程と、シート
状部材を接着する工程と、造型すべき立体モデルの断面
形状にシート状部材を切断する工程とを繰り返すことに
よって薄膜積層体を造型し、該薄膜積層体の表面にポリ
ウレタンサイジングシーラを塗布し、該ポリウレタンサ
イジングシーラの表面に金属粉またはセラミックス粉が
含有されたポリウレタンクリヤーを塗布することを特徴
とする薄膜積層体の製造方法。
【請求項３】請求項２に記載の薄膜積層体の製造方法
において、前記ポリウレタンサイジングシーラを前記シ
ート状部材の厚さの影響により前記母体表面に生じる段
差を埋めるように塗布し、該ポリウレタンサイジングシ
ーラの塗りムラを研磨することを特徴とする薄膜積層体
の製造方法。