JPS61235101A - 泥漿鋳込み成形の方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミック、金属、サーメット等の泥漿を吸
水性の型に鋳込んで固化して成形する方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

鋳込み成形法とは泥漿を吸水性の鋳型に流し込み、着肉
層を形成させることによって成形体を得る方法である。

この成形法は複雑形状品が成形でき、かつ成形のための
設備費が安価なため少量生産に適していること、などの
特徴を有し、陶磁器や衛生陶器などの粘土系素地の成形
に邑って広く利用されている。最近ではアルミナ、マグ
ネシア、ジルコニア、フェライト、炭化ケイ素、窒化ケ
イ素などの非粘土系セラミック素地にも利用されるよう
になってきた。ま九金属サーメットへの適用も試みられ
ている。

一般に鋳込み成形用の吸水性の鋳型として石膏を用いる
。石膏型は模型の細かい模様まで正確に写し取ることが
でき、吸水性も優れているが、反面問題点をいくつか持
っている。即ち、（１）泥漿を鋳込んでから成形体とし
て取出すまでの所要時間が長い。また加圧鋳込みによっ
て脱水速度を上げることもできるが、石膏型は弱いので
加圧はほとんど不可能に近い。

（２）非粘土系セラミックス、金属、サーメットでは、
脱水に伴なう収縮がないか、あっても少なく、微粒子が
石膏型の気孔に入る等のため、成形体の型離れが悪く離
型不良を起し易い。

（３）離型後の石膏型の乾燥に長時間を要する。

（４）石膏は耐摩耗性が劣シ、著しく酸性またはアルカ
リ性の泥漿には溶解するので、型寿命が短かい。

等の欠点がある。一方寿命を改善するために、樹脂、ケ
イ酸カルシウム、繊維強化複合材料製の型を使うことも
知られているが、高価であシ、吸水性、離型性とも石膏
型に劣る。

乾燥粉体、例えばアルミナの粉体をつき固めて鋳型をつ
＜シ、鋳込み成形後肢粉体を掘シ崩して成形体を取出し
、該粉体を乾燥して再使用する方法も知られている。こ
の方法によれば離型が比較的容易で、鋳型の乾燥は粉体
の乾燥に置換えられるので乾燥時間を著しく短縮できる
。しかし、その反面、粉体の性状に対する制約が厳しい
。即ち型組れしないしつかシした鋳型をつくるには粉の
粒径を大きくする必要があるが、大きくすると泥漿が粒
間に浸透して離型不良を起すのみならず、吸水速度が低
下する。このため泥漿を構成する粉の粒径に近い粒径の
粉を用いて妥協を図っている。

またもう一つの問題点は鋳型の製法にある。即ちつき固
めによる鋳型製造では、製造できる形状に限界があシ、
複雑形状には適用できない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は叙上の如き従来の鋳込み成形法の問題点を解決
し得る泥漿鋳込み成形の方法を提供することを目的とし
、成形時間の大幅な短縮、良好な離型性型材の繰返しを
可能とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は膨潤性粉体によシ鋳型を構成し、かかる鋳型に
泥漿を鋳込み該粉体に泥漿中の水分を吸収せしめること
によって泥漿を脱水硬化せしめて成形体とする泥漿鋳込
み成形の方法でアシ、該膨潤性粉体を所望の鋳型形状に
造型する方法である。

更に主要部分がフィルムとフィルターとからなる所望の
鋳型形状の閉空間であって少なくともキャビティを構成
する壁を水溶性フィルムとする閉空間に膨潤性粉体を封
入し、フィルター部からの吸引によって該閉空間を負圧
と々して形状を保持して鋳型を形成することを内容とす
る泥漿鋳込み成形の方法である。

〔作用〕

本発明における膨潤性粉体とは、アクリル酸・ビニルア
ルコール共重合体、アクリル酸ソーダ重合体、アクリル
酸ソーダ・アクリルアミド共重合体、澱粉をベースにア
クリル酸をグラフト重合したもの等から選ばれた吸水膨
潤性粉体・または非吸水膨潤粉体と前記吸水膨潤性粉体
との混合粉体であるので乾燥状態では空隙を有する充填
物となり、吸水性を有し、吸水によって粒子が膨潤して
容易に塑性変形するが、膨潤性粉体は粒子間に化学的な
結合を生じない性質を有する粉体である。

またこの粉体は、石膏の吸水能２０〜５０り（水分）／
ｆ（石膏）に対して、例えば前記樹脂粉体の吸水能は５
０〜１０００Ｆ（水分）／ｆ（樹脂粉体）と著しく大き
いことが％微である。

粉体の粒度は一律に定められないが、乾燥状態でおよそ
２０〜１０００μｍのものの中から適宜選択して使用す
ることが望ましい。

フィルムは熱可塑性と、引裂きに対する抵抗性と、適度
の伸びと大きい引張強度を持・ち適度の厚さが必要であ
るポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、軟
質［化ビニールフィルム、ビニロンフィルム、水溶性フ
ィルム、塩酸ゴムフィルム、ポリブチレンフィルム等の
フィルムであり、その厚さは対象となる鋳型の形状、フ
ィルムの適用場所などによシ異なるので一律には定めら
れないが、２０〜２００μｍのものの中から適宜選択し
て使用することが望ましい。

キャビティを構成する壁に適用する水溶性フィルムは、
前記のフィルムの特性に加えて作業温度およそ１０〜３
５℃の範囲で水に短時間で溶解するフィルムでなければ
ならない。好ましくはポリビニールアルコール系、メチ
ルセルローズ系の水溶性フィルムが適している。フィル
ムの厚さは２０〜２００μｍのものの中から適宜選択し
て使用するとよい。

フィルターは吸引系統にモールドを構成する粉体が飛散
するのを防止するものであり、目詰りしにくく圧損の低
いものであることが望ましく、例えば平ダタミ織の２０
０〜２５０すの金網を使用する。

以下本発明の実施例について述べる。

〔実施例〕

第１図〜第９図は、本発明方法の実施態様例である一例
の操作を具体的に示した説明図である。

先ず第１図に示す如く、吸引ボックス１の上にベントホ
ールを有する定盤２を設置し、さらＫその上の所定位置
に模型３を設置する。次に１第２図に示すように三方切
替弁４、ダストフィルター５、真空ポンプ６ようなる真
空吸引系を吸引ボックス１に連結すると共に、模型３の
上方に、水溶性フィルム７を挾むクランプフレーム８と
電気ヒーター９を設置する。この場合ヒーターは電気ヒ
ーターに限定されるものではなくガスヒーター、温風ヒ
ーターでもよい、水溶性フィルム７を加熱する一方で、
真空ポンプ６を作動させる。水溶性フィルム７の伸びを
促進するために水蒸気添加を併用してもよい。水溶性フ
ィルム７が成形適温に達したら、第３図に示すようにク
ランプフレーム８を定盤２まで移動し、真空吸引によっ
て水溶性フィルム７を模型３と定盤２に密着させてから
クランプフレーム８を取外す。

次に、第４図に示すように、全体を振動テーブル１７に
固定する、定盤２の上に模型３を囲むように、フィルタ
ー１０を有する金枠１１を乗せ、これに三方切替弁１２
、ダストフィルター１６、真空ポンプ１４からなる真空
吸引系を接続し、フィルム７で覆ったスリーブ１５を模
型３の上に乗せてのち、膨潤性粉体１６を投入し、振動
テーブル１７を作動させて膨潤性粉体１６を金枠１１内
部に密充填して余剰の粉体をす）切って除去する。

しかるのちに、第５図に示すように１金枠１１の上方に
１フイルム１８をクランプフレーム８で挾み電気ヒータ
ー９を設置する、フィルム１８を加熱する一方で真空ポ
ンプ１４を作動させる。フィルム１８が成形適温に達し
たらクランプフレーム８を金枠１１まで移動し、真空吸
引によってフィルム１８を膨潤性粉体１（ＳＫ密着させ
てからクランプフレーム８を取外すと水溶性フィルム７
とフィルム１８とによシ金枠１１を覆ったものとなυ第
６図のようになる。ついで第７図に示すように、金棒１
１ｆｔ上方に移動して型抜きを行なう。以上述べた下型
の造型と同様の手順により金枠１９によシ上型を造型し
、第８図のように、上型１９と下型１１を重ねスリーブ
１５内へ加熱した金棒を挿入してフィルムを破って開孔
しキャビティを完成させる。

一方密閉式攪拌機２０に泥漿２１を装入し攪拌混合しな
がら真空ポンプ２２を作動して脱泡する。

脱泡が終了したら真空ポンプ２２を停止する。泥漿排出
管２３をスリーブ１５に接続後、空気圧縮機２４を作動
し泥漿を加圧排出し、キャビティ２５に鋳込む。叡み後
空気圧縮機２４を停止し三方切替弁２６を切替えて、大
気を導入し大気圧に維持し泥漿を鋳型内の負圧との差圧
によって加圧し続ける。該加圧は引けなどの鋳込み欠陥
防止、着肉促進に重要であるが鋳型の破損防止上、大気
圧を超えてはならない。キャビテイ２５内部で泥漿中の
水分が水溶性フィルム７及び１８に浸透しこれを溶解し
穴があくとキャビティ２５内残留空気が膨潤性粉体層へ
抜け、泥漿が完全にキャビティを埋める。水に触れた膨
潤性粒子は膨潤して塑性変形し空隙を埋め閉塞するので
鋳込み体は溶解した水溶性フィルム７及び１８を介して
空隙のない膨潤性粉体層に囲まれる。こうして泥漿中の
粒子が鋳型に移動することは完全に阻止され、水は毛細
管力に依ることなく膨潤性粉体に吸収される一方、真空
ポンプ６．１４の吸引によって蒸発し除去され°る。こ
うして鋳込み体は脱水硬化し成形体となるが、この間脱
水時に収縮しても膨潤した粉体がこれに追従して膨張す
るので型離れは起こらずキャビテイ壁が常に着肉層に接
し吸水力が持続する。

ついで泥漿排出弁２７を閉じて泥漿排出管を外し、金枠
１１．１９を重ねたまま第９図に示すスクリーン２８に
載せてから真空ポンプ１４を停止し、三方切替弁１２の
切替によって上型を大気圧に戻す。ひきつづき、真空ポ
ンプ６を停止し、三方切替弁４の切替によって下型を大
気圧に戻す。

この操作によって金枠１１．１９内の膨潤性粉体は自重
によって崩れ、水溶性フィルム７およびフィルム１８を
破ってスクリーン２日を通過して落下し、水溶性フィル
ム７が表面に付着した成形体２９がスクリーン上に残る
。該水溶性フィルム７は容易にぬぐい取ることができる
。なお鋳型内のキャビティは１個に限るものではなく多
数個つくって同時多数個成形によシ生産性を上げること
も可能である。

次に上記の発明方法において、αアルミナの扮（粒度０
．１μｍ〜２μｍ）６ａＯ重量％、水分３１．７１ｍ量
％、カルボキシメチルセルロース０．３重量−からなる
αアルミナ泥漿をつ〈シ、吸水膨潤性粉体としてアクリ
ル酸ビニルアルコール共重合体（平均粒度２００μｍ）
、フィルムおよび水溶性フィルムは共にポリビニルアル
コール（厚さ５０μｍ）を使用した。キャビティは、直
径２０ｍ。

長さ６０ｍ、のシャフトと、その一端から２０ｍの位置
に取シつけた直径８０ｇｍ、厚さ１５ｍのディスクとか
らなる。鋳型保持のための負圧を一４００ｍＨｇとして
鋳込み後３時間の脱水ののち離型を行なったところ離型
には全く問題なく、健全な成形体を得ることができた。

吸水した吸水膨潤性粉体は８０℃、２ＴＯｒｒ３時間の
真空乾燥で乾燥粉体に再生できた。１０回の吸水、乾燥
の繰返しでは吸水性能は全く変わらなかった、ちなみに
石膏は造型後数回の使用で吸水性能□が低下する。

〔発明の効果〕

本発明の泥漿鋳込成形の方法は、成形時間の大幅短縮、
良好な離型性、型の乾燥を粉体の乾燥に置換による所要
時間の大幅短縮を可能にし鋳型の容易な製造と型材とし
ての吸水膨潤性粉体の繰返し使用によシ寿命の問題を解
決し石膏法の欠点を解消することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は、本発明方法の実施例における、操作
方法の説明図である。 図において、１：吸引ボックス、２：定盤、６：模型、
４，１２．２６：三方切替弁、５．１３：ダストフィル
ター、６，１４．２２：真空ボン７’、７：水溶性フィ
ルム、８：クランプフレーム、９：ヒータ、１０：フィ
ルター、１１，１９：金枠、１５ニスリーブ、１６：膨
潤性粉体、１７：振動テーブル、１８：フィルム、２０
：密閉式攪拌機、２１：泥漿、２３：泥漿排出管、２４
：空気圧縮機、２５：キャビティ、２８ニスクリーン、
２９：成形体。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 第２図 第３図 第５図 第６図 第７図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）膨潤性粉体からなる鋳型に泥漿を鋳込み、該粉体
   に、泥漿中の水分を吸収せしめ、該泥漿を脱水硬化せし
   めて成形体とすることを特徴とする泥漿鋳込み成形の方
   法。
2. （２）フィルムとフィルターとからなる所望の鋳型形状
   の閉空間であつて少なくともキャビティを構成する壁を
   水溶性フィルムとする閉空間に膨潤性粉体を封入し、前
   記フィルター部からの吸引によつて該閉空間を負圧とな
   して形状を保持し鋳型を形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の泥漿鋳込み成形の方法。
3. （３）前記膨潤性粉体が、アクリル酸・ビニルアルコー
   ル共重合体、アクリル酸ソーダ重合体、アクリル酸ソー
   ダ・アクリルアミド共重合体、澱粉をベースにアクリル
   酸をグラフト重合したもの等から選ばれた吸水膨潤性粉
   体の１種及び非吸水膨潤粉体と前記吸水膨潤粉体との混
   合物であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の泥漿鋳込み成形の方法。
4. （４）前記膨潤粉体の粒径が２０〜１０００μｍである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の泥漿
   鋳込み成形の方法。
5. （５）前記フィルムが、ポリエチレン、ポリプロピレン
   フィルム、軟質塩化ビニールフィルム、ビニロンフィル
   ム、水溶性フィルム、塩酸ゴムフィルム、ポリエチレン
   フィルム等から選ばれた１種の熱可塑性フィルムである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の泥漿
   鋳込み成形の方法。
6. （６）前記フィルムの厚みが２０〜２００μｍであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（５）項記載の泥漿鋳
   込み成形の方法。
7. （７）前記キャビティを構成する壁に適用する水溶性フ
   ィルムは、作業温度約１０〜３５℃の範囲で水に溶解す
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第（２）
   項記載の泥漿鋳込み成形の方法。
8. （８）前記水溶性フィルムがポリビニールアルコール系
   、またはメチルセルローズ系の水溶性フィルムであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（７）項記載の泥漿鋳
   込み成形の方法。