JPS60224507A - 通気性成形型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は通気性成形型に関する。

本願発明者達は先の特許出願において特願昭５８−６２
７８４号、特願昭５８−７１２５８号、特願昭５８−７
１２５９号及び特願昭５８−８０９４３号等に開示して
いる如く、金属粉とセラミック粉を骨材とし、これに硬
化、焼成過程において蒸発又は焼失する成分を含む粘結
剤、さらに必要に応じて鋼繊維をそれぞれ添加すること
により得られる複合焼成体から成り、その表面に少なく
とも酸化鉄分を含む緻密な硬化層を有する通気性構造の
成形型を提案している。しかし、この成形型を通気性を
必要とする成形加工、例えば真空成形用型、ブロー成形
用型などのプラスチック成形加工に利用する場合、型温
度が」−昇すると製品の冷却速度が遅くなって離型に時
間がかかり、まｔコ早く離型しすぎて製品が変形したり
する問題があり、或いは型温度が低すぎると製品の成形
が不十分になるなどの問題があった。

本発明はこれらの問題点に鑑みて成されたものであって
、その目的とするところは強度的に問題がなく、通気性
、熱伝導性或いは温度調節能力等の優れた通気性成形型
を提供することにある。

以下に、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。第１
図に示す如く、（１）は中央部に四部（１ａ）を備えた
多孔質状の複合焼成体で、この複合焼成体（１）は金属
粉とセラミック粉からなり、型面を含む外周部に緻密な
硬化層（２）を有すると共に、この硬化層（２）の内側
に未焼成混合組織から成るバッキング層（３）を有して
いる。前記硬化層（２）はセラミック粉に分散した金属
酸化物粒と焼成セラミック粒との接合組織からなってい
る。この硬化層（２）の生成機構は必ずしも明確ではな
いが、一般には金属粉が酸化し、セラミック粒子との界
面で拡散接合的な接着が行われた結果と考えられる。そ
して、この硬化層（２）には粘結剤が乾燥工程および酸
化性雰囲気中での焼成工程で蒸発あるいは焼失すること
により微細（５〜１０μｍのどとじ）な気孔が形成され
、この微細な気孔により多孔質でありながら緻密で平滑
な面性状を構成している。

一方、硬化層（２）の内側にあるバッキング層（３）は
十分に焼成のなされないままの金属粉とセラミック粉と
の混合組織からなっており、それら金属粉あるいはセラ
ミック粉の界面にはさきの粘結剤の蒸発或いは焼失によ
り気孔が形成されている。

このバッキング層（３）の気孔は硬化層（２）の気孔と
通じており、従って複合焼成体（１）は全体が多孔質の
通気構造となっている。

このような多孔質状の複合焼成体（１）は骨材と粘結剤
を配合混練してスラリー状試料を得しめこのスラリー状
試料を流し込み成形する工程と、成形体を乾燥ないし１
次焼成する工程と、この工程を経たものを酸化性雰囲気
条件で焼成する７に程により得られる。

まず、スラリー状試料を得る工程は金属粉とセラミック
粉あるいはさらに鋼繊維を十分に混合攪拌し、これに硬
化過程で蒸発する成分を含む粘結剤を二とえばエチルシ
リケートなどのシリカゾルやコロイダルシリカなどを添
加して十分に混合攪拌することからなる。次いで、前記
スラリー状試料を所望型形状に固化成形し成形体を得る
。これは、たとえば型枠で囲まれた内部に模型或いは現
物をセットし、この型枠内にさきのスラリー状試料を流
し込み、所要時間放置することなどにより行うもので、
この流し込みに際して、硬化剤を加えたり、充填性を助
長するため振動を加えたり、スクイズすることなども効
果的である。

さらに詳述すると、「金属粉」としては、鋳鉄粉、電解
粉、純鉄粉などの鉄粉やニッケル粉、銅粉などの非鉄金
属粉が用いられる。このうち、鋳鉄粉は焼成時に遊離カ
ーボンの燃焼により気孔形成を促進する利点がある。

「セラミック粉」としては、高温での変形率が小さく、
金属粉と接合しやすいものたとえばムライト、焼成アル
ミナ、活性アルミナ、電融アルミナ、クロマイト、シリ
マナイトなどで代表される中性系のもの、溶融シリカ、
ジルコニウム、溶融ジルコンで代表される酸性系のもの
が一般に適当であるが、マグネシア質で代表される塩基
性のものや滑石なども用いることができる。

また、「鋼繊維」としては、一般にステンレス系のもの
が適当といえる。ステンレス系の鋼繊維は焼成工程で消
失しないため、硬化層及びバッキング層の両層に対する
補強効果が高いからである。

これ以外の鋼繊維たとえば快削鋼などを用いてもよく、
またガラス繊維、炭素繊維、セラミ、ツク繊維などを用
いてもバッキング層の補強効果は得られ、亀裂防止、セ
ラミック粉の脱落防止のメリ・ソトは得られる。鋼繊維
はそれ自体の強度が大きくかつ表面積の大きいもの、た
とえばビビリ振動切削法などで生成したものが適当とい
える。

前記金属粉とセラミック粉と粘結剤の配合比は概ね重量
比で（１〜５）：（１〜５）、１が好ましい。

ここで、金属粉とセラミ、ツク粉と粘結剤の配合比の下
限を規定したのは、使用可能な最低限の型強度を得るの
に必要だからである。

」１限を規定したのは、骨材が多すぎると成形性の面か
ら粘結剤の被覆能を低下させ、強度の低下や型表面の安
定性劣化を生じさせるからである。

次に、前工程で得られた成形体を型枠から脱型したのち
、自然乾燥又は／及び１次焼成を行い、さらに成形体は
酸化性雰囲気条件で２次焼成する。

酸化性雰囲気は空気でもよいし、酸素供給を配慮したい
わゆる酸素富化空気でもよい。焼成条件は骨材及び粘結
剤などの配合比、型寸法、目的とする気孔率或いは生産
の観点より異なるが、一般的には焼成温度４００〜１５
００°Ｃ１焼成時間１時間以上が適当であるがこれらの
温度、時間に限定されるものではな（、焼成時間が長く
なれば硬化層は成長、増大する。従って、硬化層を厚く
したい場合には焼成時間を長（すればよく、逆に薄くし
たい場合には焼成時間を短くすればよい。この酸化性雰
囲気での２次焼成工程によりセラミック粉の焼成と成形
体に分散されている金属粉の酸化焼結が進行し、表面か
ら内部に向かって緻密な硬化層（２）が漸進的に生成さ
れ、このとき同時に成形体中に残留する粘結剤揮発分が
燃焼除去されて多孔質化が促進され、２次焼成の完了に
より、第１図で示すような多孔質状の複合焼成体（１）
が得られる。

次いで、第１図の複合焼成体（１）をＡ−Ａ’位置で切
断して未焼成バッキング層（３）を露出するとともに型
表面にショツト粒が当っても型表面が損傷しないように
ゴム板でマスキングしたあと、バッキング層（３）に向
けてショツト粒等の投射材を投射装置より投射して未焼
成バッキング層（３）をきれいに除去し、第２図に示す
如く、背面に空洞部（４ａ）を有しかつ外周部に硬化層
（２）を備えた中空成形室（４）を得た。この際、投射
装置（図示せず）から投射されるショツト粒によって型
がかけたり、クラックが発生することもなく均一厚さの
硬化層（２）のみを残してバッキング層（３）だけがき
れいに除去された。

なお、バッキング層（３）の除去手段は前記投射装置の
他にサンドブラスト装置、サンダー、グラインダー、ド
リル等、また硬化層（２）を削除する場合はサンダー、
グラインダー、カッター等でそれぞれ肖１り落とすよう
１こすればよい。

次いで、中空成形室（４）の空洞部（４ａ）に型面背部
に沿って導管（５）を配置して、水、空気、液体窒素、
液化炭酸ガス或いは温水、熱風等の温度調節用の媒体を
通す流路（６）を形成したあと、該空洞部（４ａ）にバ
インダーとして予め硬化触媒を含有したフラン系樹脂を
添加、混合した粒子状物質（７）を導管（５）を埋没さ
せるように充填、硬化させて第３図に示すような通気性
成形型（８〕を得た。

なお、粒子状物質（７）としては熱伝導性、強度、耐熱
性の面からアルミ合金、銅合金、鉄系等の粒子径が１０
０μ〜３ｔｍ程度の比較的小さいものが効果的である。

また、これら粒子状物質（７）の他に塩化ビニール樹脂
、Ａ−Ｂ−３樹脂、スチレン樹脂等のプラスチック樹脂
や酸化硅素、硅酸ジルコニウム、酸化アルミ、ガラス等
の無機系化合物の粒状物でも良い。

また、前記空洞部（４ａ）に鉄系の導管（５）の代りに
紙製或いは発泡ポリスチロール製の導管を配置したあと
硫酸ナトリウム、エチルシリケート、コロイダルシリカ
などの耐熱性バインダーを加えたアルミ合金、銅合金、
鉄系等の粒子状物質を充填、硬化し、その後前記紙製或
いは発泡ポリスチロール製の導管を焼失させて流路（６
）を形成するようにしても良く、また前記紙製或いは発
泡ポリスチロール製導管の代りにシェル中子を用いて前
記アルミ合金、銅合金、鉄系等の粒子状物質を充填、硬
化し、その後焼いて前記シェル中子を崩壊、除去し流路
（６）を形成するようにしても良い。

また、粒子状物質（７）の硬化手段としては、前記の他
にバインダーとしてウレタン系樹脂を添加、混合した粒
子状物質（７）を充填したあと、アミン系ガスを通気さ
せて硬化する方法、或いは硅酸ナトリウムをバインダー
として用い、充填後二酸化炭素ガダを通気させて硬化さ
せる方法、さらには熱硬化性のフェノール樹脂をバイン
ダーとして用い、充填後、１５０〜１８０°Ｃの温度で
加熱、硬化させてもよい。次に、本発明の具体的な実施
例を示す。

（実施例） 金属粉として鋳鉄粉（粒径４４μアンダー）とセラミッ
ク粉として合成ムライト粉（粒径７５μアンダー）を重
量配合比で１：１に均一に混合し、さらに粘結剤として
硬化触媒を含むエチルシリケートを鋳鉄粉と合成ムライ
ト粉の合計重量に対して２５ｗｔ％添加してこれらを十
分に混合、攪拌してスラリー状試料を得る。ついで、こ
のスラリー状試料を模型をセットした型枠に振動を与え
ながら流し込み、所定時間静置して固化、成形したのち
、固化した成形体を離型後空気中に２４時間放置して自
然乾燥する。次いで、焼成炉に装入し酸化性雰囲気中で
焼成温度９００°Ｃにて４時間２次焼成を行い、複合焼
成体を得た。

ついで、この複合焼成体の背面を切断して内部の未焼成
バッキング層を露出するとともに型表向にショツト粒が
当っても型表面が損傷しないようにゴム板等でマスキソ
グしたあと、前記未焼成バッキング層に向けて投射装置
より粒径０．５朋のシ３ット粒を投射速度７０”／ｓｅ
ｃでもって投射密度がが１００　’９／・になろように
投射して未焼成バッキング層をきれいに除去して空洞部
を形成するとともにこの空洞部の型面背部に銅製の導管
（９）を配ＩＦＩして流路（１０）を形成し、さらに該
空洞部にバインダーとして予め硬化触媒を含有したフラ
ン系樹脂を添加、混合した粒子径が１．５１１のアルミ
合金の粒子状物質（１１）を導管（９）が埋没するよう
に充填、硬化させて第４図に示すような通気性成形型（
１２）を得た。

次いで、この通気性成形型（１２）を、第４図に示す如
く、−側に開口を有し他側面に外部に通じる通気孔（１
３ａ）を複数個備えた枠体（１３）に型面を開口側に向
けるとともに背面を通気孔（１３ａ）側にして嵌め込ん
だあと、通気性成形型（１２）の背面側より真空ポンプ
（図示せず）で通気孔（１３８）を介して吸引すると、
１２０°Ｃに加熱された０、５朋の塩化ビニールシート
の樹脂製品が約６秒で吸引、成形された。

このようにして、水温１６°Ｃ１流量５ノ／／ｍ、ｎの
冷却水を流路（１０）中に通水しながら連続して５０個
の樹脂製品を成形したが、通気性成形型（１２）の型上
昇温度は４０°Ｃであった。

（比較例） 前記実施例と同じ成分、条件より成る通気性成形型（１
２）を用いて冷却水を通さないで前記同様に５０個成形
すると、通気性成形型（１２）の型温度は６０°Ｃに上
昇した。

従って、前記実施例に比べて樹脂製品の冷却速度が遅く
なって離型に時間がかかり生産性が犬ｌ］に低下した。

以」二の説明によって明らかなように、本発明は作業始
めにおいて型温度が冷えている場合とか連続して使用し
たために型温度があがった場合には、型背面に形成した
流路に温度調節用の媒体を通すことによって型温度を所
定温度に制御できるため、生産性が大１】に向上するな
どの効果を有し、この種の業界に寄与する効果は著大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明による通気性成形型の製作工程
を示すものにして第１図は複合焼成体の断面図、第２図
は第１図における複合焼成体の背面を切断しバッキング
層を除去して成る中空成形型の断面図、第３図は中空成
形型の背面空洞部に流路を設は粒子状物質を充填して成
る本発明の通気性成形型の断面図、第４図は本発明の通
気性成形型を真空成形装置の枠体に嵌め込んだ状態を示
す断面図である。 （１）：複合焼成体　（２）：硬化層 （３）：未焼成バッキング層（６）（１０）　：流路（
７）　（１１）　：粒子状物質　（８）（１２）　：通
気性成形型を１　図 誉２図 亭３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属粉とセラミック粉を骨材とし、これに蒸発又は
   焼失する成分を含む粘結剤を混合しｔ二試料を成形、焼
   成した複合焼成体から成り、この複合焼成体の外周部に
   おける金属酸化物を含有する緻密な硬化層のみ残して内
   部の未焼成バッキング層は除去して空洞部を設けるとと
   もに該空洞部に温度調節用の媒体を通す流路を形成する
   ように粒子状物質を充填して成る通気性成形型。 ２、金属粉とセラミック粉を骨材とし、これに蒸発又は
   焼失する成分を含む粘結剤を混合した試料を成形、焼成
   した複合焼成体から成り、この複合焼成体の外周部にお
   ける金属酸化物を含有する緻密な硬化層の一部又は／及
   び内部の未焼成バッキング層の一部若しくは全部を除去
   して内部に空洞部を設けるとともに該空洞部に温度調節
   用の媒体を通す流路を形成するように粒子状物質を充填
   して成る通気性成形型。