JPS6365416B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は鋳型造型用模型主として減圧鋳型造形
法に用いられる模型に関する。 特殊鋳型のひとつとして減圧鋳型（Ｖプロセ
ス）がある。この減圧鋳型は、一般に、吸引箱の
上に模型を取付け、加熱軟化したプラスチツクフ
イルムを模型にかぶせたのち、吸引箱内を減圧し
てフイルムを模型表面に密着させ、模型にかぶせ
た枠の中に鋳物砂を充填し、この鋳物砂の上にフ
イルムをかぶせ、枠内鋳物砂中の空気を排除する
ことにより作られる。 このような減圧鋳型においては、鋳型面の良否
が模型へのプラスチツクフイルムの密着具合で決
定されることから、模型の吸引力が重要である
が、従来のこの種模型は一般に金属、木、樹脂、
石こうなどで作られ、それぞれ吸引箱内の減圧室
に通ずる多数の小孔を穿設し、これにベントプラ
グを埋設した構造となつていたため、次のような
不具合があつた。 イ 吸引個所が限定されしかも小孔の孔径を一定
以上小さくできないため、小孔の形状がプラス
チツクフイルムを通して減圧鋳型に転字されや
すい。 ロ 小孔のピツチも細かくできないため、模型の
凹凸形状の角部において吸引力が不均一とな
り、フイルムの密着性の低下により剥離やしわ
が発生しやすい。 ハ 小孔にベントプラグを埋込むため、スリツト
にほこりや錆が詰つたり、ベントプラグが模型
板上方に浮出るなどのトラブルが生じやすい。 ニ フイルムの過熱などにより型抜き時にフイル
ムが模型にしみつきを起し、離型が困難となり
やすい。 本発明は前記したような従来の鋳型造型用模型
の不具合を解消すると共に、小孔を穿つ必要がな
く簡単かつ安価に製造できるこの種模型を提供す
ることを目的とするものである。 また、本発明の目的は、上記特徴に加え、強度
が良好で耐久性の優れたこの種模型を提供するこ
とにある。 上記目的を達成するため、本発明は、鉄系粉と
セラミツクおよび硬化過程で蒸発性のある粘結材
を所定割合で混合したスラリー状資料を原型模型
に流し込み成形し、離型後乾燥することにより粘
結材成分の蒸発気散により型全体に多孔性を付与
したものである。また、本発明は上記に加え、乾
燥後に酸化性雰囲気中で焼成することにより表面
に緻密で多孔質の硬化層を形成したものである。 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明
する。 第１図ないし第３図は本発明に係る鋳型造型用
模型の一実施例を示すもので、１はスラリー状の
混合資料であり、鉄系粉１１とセラミツク粉１２
を骨材としてこれに硬化過程で蒸発する物性を備
えた粘結材を添加混練した組成からなる。 前記混合資料１における鉄系粉は、鋳鉄粉、純
鉄粉、電解粉などの鉄粉あるいは鋼粉などを用い
ることができる。セラミツク粉はムライトなどの
高アルミナ質で代表される中性のもの、ケイ石で
代表される酸性のものあるいは、マグネシア系で
代表される塩基性のものなど任意のものを用いる
ことができる。 粘結材としては、エチルシリケートなどで代表
されるシリカゾル、あるいはコロイダルシリカな
どを用いることができる。シリカゾルを用いた場
合は、PH２〜３で最も安定状態にあるため、セラ
ミツク粉は中性又は酸性のものが望ましいといえ
よう。 前記鉄系粉とセラミツク粉は粒子径で約150μm
以下のものを用いることが望ましい。その理由は
粒子径が大きいと表面あらさが増し転写性が低下
するからであり、下限は特に限定はないが、あま
り細かすぎると製造時にクラツクが入りやすくな
る点から一般には50μm以上が好ましい。上記範
囲であれば転写性もよく、またクラツクも発生し
にくく、さらに後述するような良好な多孔性をも
確保できる。 前記鉄系粉とセラミツク粉の配合比は重量比で
ほぼ（１〜５）：（１〜５）が適当であり、これに
粘結材を重量比で１の割合で添加する。鉄系粉の
配合割合を増すと通気性が高くなるが、過剰な添
加は強度を低下させると共に表面あらさを増す不
利がある。またセラミツク粉もこれの配合割合が
低すぎると寸法の膨張が増加し、配合割合が高す
ぎると強度の低下をもたらす。粘結材は本発明の
場合、鉄系粉とセラミツク粉を結合させると共
に、アルコール分などの蒸発性成分の除去で模型
全体に通気性を与える機能をはたす。この粘結材
の添加量が少なすぎると流動性不足により鋳型の
成形性を悪化させ、多すぎると逆に多孔化により
強度の低下をまねく。上記の配合比をとつた場合
には、模型に必要な強度と表面性状および通気性
とをバランスよく達成することが可能となる。 次に、本発明は、前記スラリー状の混合資料１
を流し込み成形する。すなわち具体的には、第１
図のように原型模型４を板材５の上に装着し、そ
の外周を枠体６で囲み、原型模型４と枠体６の表
面に離形材を塗布した状態で、スラリー状の混合
資料１を流し込みながら、振動を与えあるいはス
クイズを行い、混合資料１を原型模型板に沿つて
一様な厚さに引延す。必要に応じ硬化剤を添加す
ることも硬化促進に対し有効である。その後振動
を止め、所定時間放置して前記混合資料を硬化さ
せ、その後、硬化成形された模型２を枠体６及び
原型模型４から取外す。 成型された模型２は次に乾燥する。この乾燥は
１〜48時間の自然乾燥で行うか、必要とあらばこ
の自然乾燥に代え、または自然乾燥後に１次焼成
を行う。１次焼成は模型２に直接着火して成形面
より気化する粘結材中の蒸発成分（アルコールな
ど）を燃焼する方法をとればよい。本発明の「乾
燥」はこの１次焼成を含めるものとする。いずれ
にしても、この乾燥工程により粘結材中に含まれ
る蒸発成分が成型模型２の内部から表面へ抜け、
これにより、第２図と第３図のように２〜10μm
のごとき微少な気孔２０が無数に走る多孔組織か
らなる鋳型造型用模型３が得られる。 第４図は本発明の別の実施例を示すもので、さ
きのようにスラリー状の混合資料を流し込み成形
し、これを乾燥したのち、空気などの酸化性雰囲
気中にて焼成した複合焼成体からなり、外周部に
は混合資料中の鉄系粉の酸化分を含む硬く緻密な
硬化層３１が形成され、硬化層３１の内部には未
焼成混合物からなるバツキング層３２が形成され
る。前記硬化層３１は、具体的には鉄系粉の変化
した酸化鉄粒子と焼成耐火物粒子との接合組織か
らなつており、この組織中には乾燥工程および焼
成工程で揮発除去した粘結材成分による微少な気
孔が無数に形成され、この微少な気孔群により多
孔質でしかも緻密かつ硬質な表面性状となつてい
る。バツキング層３２は未焼成ままの鉄系粉粒子
とセラミツク粉粒子の混合組織からなつており、
この混合組織には粘結材の飛散とあいまち空気の
流通を許す隙間が形成され、前記硬化層３１にお
ける気孔群と通じている。 硬化層の生成機構は必ずしも明確ではないが、
鉄系粉が酸化鉄に変化して体積が大きく増加し、
セラミツク粒子を包み込んだ形で焼結されつつセ
ラミツク粒子の焼成も進行するため、セラミツク
粒子との界面で拡散接合的な接着が行われたと考
えられる。 焼成条件は配合比、粒子径、模型寸法にもよる
が、一般に600〜1000℃程度の温度で0.5時間以上
のキープ後冷却することが適当といえよう。焼成
温度の上限を1000℃としたのは、硬化により強度
は向上するが、表面性状が悪くなつて転写性を損
うからであり、下限を600℃としたのは焼成が不
十分となつて硬化層の生成が不確実、不十分とな
るからである。 上記のようにして得られた模型３は、第５図の
ように吸引箱７の上に取付けられ、従来の減圧鋳
型と同じように吸引箱７の減圧室を減圧すること
でプラスチツクフイルム８を密着させるものであ
る。この場合、本発明においては、模型３がそれ
自体多孔質で通気性を有しているため、小孔を穿
つたりベントペラグ類を埋込む必要がなく、減圧
室を吸気するだけで模型面３０の全域にプラスチ
ツクフイルムへの吸引力が働く。そして模型面３
０はスラリー状の混合資料の流し込みにより形成
されるため原型模型を忠実に転写できると共に、
前記全面吸引性とあいまちプラスチツクフイルム
に対する転写性がきわめて良く、複雑な形状、模
様のすみずみにプラスチツクフイルムを密着させ
ることができる。 次に本発明の具体的な実施例を示す。 実施例 １ 鉄粉系として鋳鉄粉（粒子径200μmアンダ
ー）、セラミツク粉として合成ムライト粉（粒
子径200μmアンダー）を混合撹拌し、これに粘
結材としてエチルシリケートを重量比で１：
１：１となるように添加混合してスラリー状の
混合資料を得しめ、これを原型模型を板材に装
着した枠体内に流し込み硬化させ、硬化後離型
して24時間自然乾燥して減圧鋳型用の模型を得
た。 得られた模型の通気度テスト結果を鉄系粉と
セラミツク粉との配合比との関係で示すと第６
図のとおりである。この第６図から鉄系粉の含
有割合が多くなると通気度が上昇することがわ
かる。 次に模型の寸法精度を原型模型との関係で検
討した。第７図イ，ロ、第８図イ，ロは模型と
原型模型の測定個所を示すもので測定値を示す
と下記第１表および第２表のとおりである。

【表】

【表】 この第１表及び第２表から明らかなように、
本発明による模型は0.1〜0.3mmの寸法精度範囲
内にあり、これは従来の模型寸法精度と同程度
であつて、充分に使用に耐え得るものである。 本発明による模型と従来の模型を用いて、減
圧鋳型のフイルム成型を行つた結果を第３表
に、成型時の状態を第９図と第１０図に示す。
プラスチツクフイルムは材質酢酸ビニール、厚
さ0.1mmである。

【表】 この第３表と第９図及び第１０図から明らか
なように、本発明の模型９においては、フイル
ムの密着度が非常に良好で、特に凹形状の角部
における密着度が完全である。これに対し、従
来の模型９では、小孔９０のピツチを10mmピツ
チを小さくしても角部において0.5〜0.8mmの隙
間が生じ、密着性が劣つている。これは、本発
明の模型が全体に良好な通気性を持つていて、
吸引力が隅々まで働くからである。 実施例 ２ 鉄系粉として鋳鉄粉（粒径100μmアンダー）、
セラミツク粉としてムライト粉（粒径100μmア
ンダー）、粘結材としてエチルシリケートを重
量配合比で２：２：１に混合撹拌してスラリー
状の混合資料を作り、これを原型模型を入れた
枠に流し込み硬化させ、離型後表面に着火して
１次焼成を行い、次いで空気雰囲気で900℃の
２次焼成を行い、外周部に酸化鉄による硬化層
を備えた減圧鋳型用模型を得た。 得られた減圧鋳型用模型の焼成時間と圧縮強
度との関係を示すと第１１図のとおりである。
この第１１図から明らかなように焼成を行つた
場合には模型強度が大幅に向上し、模型におい
て重要なコーナー部の欠けなどが生じないた
め、耐久性の高いこの種模型とすることができ
る。 この焼成タイプの気孔率は20〜25％で、プラ
スチツクフイルムの密着度について前記実施例
１とほぼ同じ効果が示された。 本発明は減圧鋳型の成型用模型として好適であ
るほか、鋳枠と模型とで形成される空間に鋳物砂
を投入したあと、鋳枠内に圧縮空気を供給し、模
型上面の鋳物砂を固化させることで鋳型を造型す
る静圧造型法にも適用可能である。 以上説明した本発明の鋳型造型用模型によると
きには鉄系粉とセラミツク粉と硬化過程で蒸発性
のある粘結材を重量配合比で（１〜５）：（１〜
５）：１に、混合したスラリー状の資料を原型模
型に流し込み硬化させ、離型後乾燥することによ
る粘結材中の揮発成分の除去により多孔性を付与
させたので、面倒な小孔の加工やベントプラグの
埋込みなどの作業を全廃できるだけでなく吸引用
の小孔がないためプラスチツクフイルムに小孔の
転写が生じず、かつ吸引力が模型の隅々まで作用
するため、凹凸状の角部においてもフイルムを確
実に密着させ輪郭のくつきりした鋳型を構成でき
る。さらに、ベントプラグを埋込まないで済むた
め、スリツトや小孔の詰りや、ベントプラグの浮
上りなどのトラブルが生じず、フイルムの模型へ
のしみ付きも生じないという効果があり、しかも
工程が簡単で安価に製造できるというすぐれた効
果が得られる。 また本発明の第２発明によれば、上記の特徴に
加え、強度が高く、耐久性に優れた模型とするこ
とができるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明に係る鋳型造型用模型
を段階的に示す断面図、第３図は第２図の一部拡
大図、第４図は本発明の他の実施例を示す断面
図、第５図は本発明に係る模型の使用状態を示す
断面図、第６図は本発明による模型の通気度と配
合変化の関係を示すグラフ、第７図イ及び第８図
イは本発明における模型の平面図、第７図ロ及び
第８図ロは第７図イ、第８図イの模型の断面図、
第９図は本発明の模型を用いて吸引した場合のフ
イルム密着状態を示す断面図、第１０図は従来の
模型のフイルム密着状態を示す断面図、第１１図
は第４図の実施例における焼成時間と圧縮強度の
関係を示すグラフである。 １…スラリー状の混合資料、３…模型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄系粉とセラミツク粉を骨材としこれに硬化
   過程で蒸発性のある粘結材を重量配合比で（１〜
   ５）：（１〜５）：１に混合したスラリー状の資料
   を原型模型に流し込み硬化させ、離型後乾燥する
   ことにより多孔性を付与してなる鋳型造型用模
   型。 ２ 鉄系粉とセラミツク粉を骨材としこれに硬化
   過程で蒸発性のある粘結材を重量配合比で（１〜
   ５）：（１〜５）：１に混合したスラリー状の資料
   を原型模型に流し込み硬化させ、離型後乾燥しさ
   らに酸化性雰囲気中で焼成し、多孔質で緻密な硬
   化層を有する複合焼成体としてなる鋳型造型用模
   型。