WO1987002298A1 - Moule pour moulage de poudres sous forme de plaquettes - Google Patents

Description

明 細 の名称 粉体の着肉成形用祷型 技術分野

本発明は、 無機材料， 有機材料あるいは金属材料の粉末を着肉成形す るための铸型に関する.ものである。

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いわゆる铸込成形に代表される粉末の着肉成形の分野において、 逆テ 一パーのある複雑形状の物品の製造は、 極めて困難である。 これは、 こ の様な形状のものは成形時に割れが誘発されやすいだけでなく、 铸型を こわして成形品を取出す必要があり、 この铸型をこわす際に、 内部の成 形品も一緒に破壊されていることがあるためである。

この問題を解決するためにミ 従来では次の様な方策が取られている。

1 ) —つの形状体を数個の部分に分割し、 各部分を別々に成形して後で 一体化する方法。

2 ) 型そのものを脱型ができるように複数個に分割する方法。

前者に代表される方法で作られたものが陶磁器の人形や花であり、 後 者に代表されるものがセラミック製のスクリュー等である。

斯かる従来の方法では手間がかかる上に、 脱型時の亀裂の問題を根本 的に解決したものではなく、 また铸バリが発生する欠点もある。

本発明は、 かかる問題点に鑑みてなされたものであり、 本発明の目的 とする処は、 逆テーパーのある複雑形状品であっても、 糠目のない単一 の铸型を用いて一回で成形でき、 铸バリの発生がなく、 極めて容易に脱 型を行い得る着肉成形用の铸型を提供せんとする点にある。 胡の翻示

本発明は次の構成から成る。

① 温度によって液体， 気体—固体， 軟化一硬化， 低粘性一高粘性の変 化をする材料単体， あるいはこれと粉体を混合したもの、 あるいはこれ を含浸させた材料を基本的な構成要素とする着肉成形用铸型であって、 該铸型のキヤビティーは、 該温度によって変化する材料が固体状態， 硬 化状態， あるいは髙粘性状態にある温度領域で形成され、 着肉体は該材 料の液体状態， 钦化状態あるいは低粘性状態にある s度領域， あるいは 該材料が消散した状態で脱型されることを特徴とする粉体の着肉成形用 铸型。

② 上記温度によって液体. 気体一固体の変化をする材料が、 水， 有機 溶剤， 水♦有機溶剤を溶媒にした溶液， 樹脂， ワックス. 低融点金属お よび炭酸ガス等である上記第 Ί項に記載された铸型。

③ 上記温度によって软化ー硬化， 低粘性ー髙粘性の変化をする材料が 有機質ゴム， メ卜ローズ， ヒドロキシェチルセルロース等である上記第 1項に記載された铸型。

本発明の铸型は以上の構成からなり、 これによつて成形時のパリや亀 裂の発生もなくなり、 しかも脱型時、 铸型は棰めて容易に崩壊するので、 内部の養肉体を損傷することなく容易に脱型できる。

〈铸型材料〉

温度によって液体， 気体一固体に変化する材料の代表的なものは水. 有機溶媒， およびこれらを溶媒にした溶液， 樹脂， ワックス， 低融点金 属， 炭酸ガス等であり、 軟化一硬化， 低粘性一高粘性の変化をするもの は、 有機質ゴム， メ卜ローズ， ヒドロキシェチルセルローズ等であり、 いずれの材料でも、 着肉用の粉体混合液 （例えば、 铸込スラリー） の沸 点以下の温度で固体一液体， 気体， 軟化一硬化， 低粘性一高粘性の変化 を行うものであれば全てこれを鋅型材料として使用することができる。

斯かる材料は、 該材料単体で铸型を形成させても良く、 また該材料に他 の粉体を混合してあるいは該材料を他の材料に含浸させて使用しても良 い。

混合あるいは含浸に使用する場合、 本材料は、 粉体の桔合材としての 機能， あるいは被含浸材に強度をあたえる機能を有する。 相変化する材 料と混合する粉体としては、 少なくとも該相変化する材料と反応する材 料でなければ、 全ての有機， 無機， 金属材料の粉体を使用できる。 相変 化する材料に対する粉体の配合割合は、 2〜99%である。 また、 被含浸 材料としては、 マスターモデルの形状に沿って容易に変形できる様に、 柔軟性のある発泡樹脂. 発泡ゴムの様な材料を用いる。

〈铸型キヤビティーの形成と着肉成形〉

① 铸型材料として上記温度によって変化する材料単体を使用する榻合

铸型キヤビティーの形成：

マスターモデルの転写によってキヤビティーを形成する場合には、 モ デルの周囲に本材料の粉末あるいは連続体を充頃し、 モデルの形状にな ぞつて変形， 流動させてモデルの形状を転写した後、 硬化あるいは固化 する温度で内部のモデルを除去する。

機械的な除去加工によってキヤビティーを形成する場合には、 本材料 で予めモデルの形状に近い形のキヤビティーを形成しておき、 あるいは プロック状のものを作っておき、 硬化あるいは固化する温度領域で機械 加工によってキヤビティーに仕上げる。

着肉成形： ： 上記キヤビティーの中に、 本材料の硬化あるいは固化領域の温度で粉 体の混合液を注入する。

② 相変化する材料と粉体を混合したものを使用する場合 铸型キヤビティーの形成：

相変化する材料 （例えば、 水， アルコール， 樹脂…） と粉体を混合し たものの中にマスターモデルを埋め込み、 本材料の変化， 髙粘性あるい は固体温度領域で、 埋め込んだモデルを除去する。 モデルが除去された 後には、 モデルの形状が正確に転写されたキヤビティー （空洞） が形成 される。

着肉成形：

本材料は、 混合する粉体の結合剤的な役割をするが、 一度正確な铸型 キヤビティーを形成しておくと、 たとえ結合剤が溶融， 飮化， 硬化， 低 粘化しても、 あるいは消散しても、 キヤビティー形状は正確に保持され るので、 成形時、 結合剤は必ずしも強度のある必要はなく、 また消散し ていてもかまわない。

従って、 本例の場合、 着肉用の粉体混合液は、 上記した材料の固体， 硬化， あるいは髙粘性領域の温度で注入する場合の外に、 キヤビティー 形成後、 本材料の溶融， 钦化， 低粘化した状態であるいは消散した状態 で注入することも可能である。 つまり本例の場合、 一度正確なキヤビテ ィーを形成しておくと、 全ての状態， あらゆる温度で注入することが可 能である。 - ③ 相変化する材料を含浸したものを使用する場合

铸型キヤビティーの形成：

発泡樹脂， 発泡ゴムの様な柔軟性と吸水性のある材料に相変化する材 料 （例えば、 水， アルコール， 樹脂…） を含浸させ、 この中にマスター モデルを埋没させる。 温度を含浸材料の固化， 硬化， 髙粘性温度に変え て铸型に剐性を与えた後、 埋め込まれたモデルを除去する。 後にモデル の形状が転写されたキヤビティーが形成される。

着肉成形： 着肉成形用の粉体混合液の注入は、 本材料の硬化， 固化， 髙粘性頜域 の温度で行う。

〈铸型の崩壊〉

予定の厚さに着肉した時点で铸型を崩壊させる。 铸型の崩壊は、 本材 料が铸型中に残存するものについては、 この材料の溶融， 飮化あるいは 低粘化する温度で行う。 この温度領域では、 铸型には削性がなくなるの で、 内部の成形品を損傷させることなく容易に取出すことができる。 ま た、 本材料が消散して铸型中に残存していないものでは、 温度に関係な く容易に铸型を崩壊させることができる。

〈着肉成形用混合液〉

本発明の着肉成形とは、 成形用の粉末が混合あるいは分散された流動 体を用いて铸型面に着肉させて成形する全ての方法を指しており、 その 代表的なものはスラリーあるいはスリップ （s l i p ) を用いた铸込成形で ある。

本発明に適用できる成形粉末は無機， 有機から金属の粉末まで全ての 範囲に亘つており、 制限はない。

実施例 1

① 铸 型

铸型の原料粉末：カーボンマイクロバルーン （98vo l % )

結合剤：蒸留水 （ 2vo l % )

上記バルーンと蒸留水を室温で混合したあのの中に、 パラの花の形を したゴムのマスターモデルを埋没せしめた後、 全体を一 10°Cに凍結した。 凍結により強固に保型された銬型からマスターモデルを取出し、 キヤビ ティーを形成した。 得られた铸型は多孔質で吸水性を有していた。

② 铸込成形用のスラリー成分

約 30%の水分を有する陶磁器の铸込成形用のスラリーに、 凝固 （凍結） 温度を下げるために約 10%のアルコールを加えたもの。

③ 成 形

上記凍結铸型に上記スラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸水され、 着肉成形された。

④ 铸型の崩壊

成形後、 铸型を室温で解凍した。 铸型は水分の解凍によって、 保型力 が減少し、 乾燥後ほとんど自己崩壊に近い形になった。 成形品は何等損 傷させることなく铸型から取出すことができた。

得られた成形品は全く健全なもので、 亀裂は全く認められなかった。 また、 強度も通常の石膏による成形品と透色ないものであった。

実施例 2

① 鎊 型

原料粉末：ポリエチレン （80vol % )

結合剤：蒸留水 （20vol % )

実施例 1 と同じ要領で铸型を凍結後、 キヤビティーを形成した。

② スラリー成分

実施例 1と周じスラリー。

③ 成 形

上記铸型に上記スラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸水され、 着 肉成形された。

④ 崩 壊

成形後、 铸型を室温で解凍し、 実施例 Ίと同じ要領で成形品を取出し た。

成形品は健全で、 亀裂は全く認められなかった。 また、 強度も通常の 石膏成形品と遜色なかった。

纏例 ① 铸 型

原料粉末：ポリエチレン （50vo l % )

結合剤：蒸留水 （50vo l % )

実施例 1 と周じ要領でキヤビティーを形成した。

② スラリー成分

28%の水分と 1 %の解こう剤および 10%のアルコールが添加されたァ ルミナ粉末のスラリー。

③ 成 形

上記铸型に！:記スラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸水され、 着 肉成形された。

④ 崩 壊

成形後、 铸型を減圧下で乾燥して水分を消散 （昇華現象） させた。 铸 型は水分の消散と共に保型力をなくして崩壊し、 成形品を損傷させるこ となく容易に取出すことができた。

得られた成形品は健全で、 割れは全く認められなかった。 また、 強度 も石菁成形品に比して何等、遜色なかった。

実施例 4

① 錶 型 .

原料粉未： アルミナ （20vo l % )

結合剤：蒸留水 （80vo l % )

実施例 Ίと同じ要領でキヤビティーを形成した。

② スラリー成分

28%の水分， 1 %の解こう剤， 10%のアルコールが添加されたニッケ ル粉末のスラリー。

③ 成 形

上記铸型に上記スラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸水され、 着 肉成形された。

④ 崩 壊

実施 1と同じ要領で成形品を取出した。

得られた成形品は健全で、 亀裂は全く見られなかった。 強度も通常の 石膏成形品に比して何等邋色なかった。

実施例 5

① 錶 型

原料粉末：タングステン力一パイドの粉末 （ 3vol % )

結合剤：蒸留水 （97vol % )

実施例 1 と周じ要領でキヤピティーを形成した。

② スラリー成分

70%の水分と 1 %の解こう剤および 10%のアルコールが添加されたポ リエチレン粉末のスラリー。

③ 成 形

上記铸型に上記スラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸水され、 着 肉成形された。

④ 崩 壊

成形品を実施例 1 と同じ要領で取出した。

得られた成形品は健全で、 亀裂は全く認められなかった。 また、 強度 も通常の石胄成形品に比して何等遜色なかづた。

実施例 6

① 铸 型

原料粉末：ポリエチレン （50vol % )

結合剤：蒸留水 （43vol % ) ♦メタノール （ 7vol % )

ポリエチレン， メタノール， 蒸留水を混ぜあわせ、 プロペラ形状のゴ ムのマスターモデルを埋め込んだ後、 一 20°Cに凍結した。 凍結された铸 ラ 型からマスターモデルを取出してキヤビティーを形成した。

② スラリー成分

反応燒桔用の窒化ケィ素生成用のスラリー。

約 28%の水分と 1 96の解こう剤を含むシリコン粉末のスラリーに、 凍 結 S度調節のためアルコールを 30%添加したもの。

③ 成 形

上記铸型に上記スラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸水され、 着 肉成形された。

④ 崩 壊

成形後、 铸型を室温で解凍した。 铸型は水分の解凍と共に保型力を失 い、 成形品を損傷させることなく容易に取出すことができた。

得られた成形品は健全で、 亀裂は全く認めれなかった。 また、 強度も 石青成形品と何等遜色なかつた。

① 铸 型

原料粉末：ポリエチレン （80vo l % )

結合剤：蒸留水 （20vo l % )

上記ポリエチレンと蒸留水を室温で混合したものの中に、 バラの花の 形をしたゴムのマスターモデルを埋没せしめた後、 全体を一 10 に凍結 した。 凍結により強固に保型された铸型からマスターモデルを抜去し、 キヤビティーを形成した。 次に、 この铸型を乾燥して水分を消散させた。

② 成 形

上記乾燥した铸型に、 約 30%の水分を含むアルミナ粉末の铸込み成形 ' 用のスラリーを注入した。 スラリーは錶型に吸水され、 着肉成形された。

③ 崩 壊

成形後、 铸型を崩壊させた。 縛型は、 桔合剤が気散しているので、 ほ とんど自己崩壊に近い形で崩壊することができ、 成形品は何等損傷させ ることなく铸型から取出すことができた。

得られた成形品は全く健全なもので、 亀裂は全く認められなかった。 また、 強度も通常の石膂による成形品と遜色ないあのであった。

実施例 8

① 铸 型

原料粉末：アルミナ粉末 （20vol % )

結合剤：蒸留水 （80vol % )

アルミナ粉末と蒸留水を室温で混合したものの中に、 ナフタリン製マ スターモデルを埋没せしめた後、 铸型を一 10 に凍結した。 次に、 凍結 した鋅型を数時間放置して内部のナフタリンを気化させ、 キヤビティー を形成した。 次に、 この铸型を常温に加温して結合剤 （水） を融解させ た。

② 成 形

上記铸型に、 約 23%の水分， 1 %の解こう材を添加した N i粉末のス ラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸水され、 着肉成形された。

③ 崩 壊

成形後、 铸型を崩壊させた。 铸型は結合剤が融解しているので、 容易 に崩壊させることができ、 成形品は何等損傷させることなく铸型から取 出すことができた。

実施例 9

① 铸 型

予め、 铸型の形に成形したスポンジに結合剤として水を含浸させたも のの中にゴムのマスターモデルを埋め込み、 全体を一 10°Cに凍結した。 次に、 凍結により強固に保型された铸型からモデルを除去した。 モデル は铸型を損傷させることなく除去することができた。 ② スラリー成分

23%の水分と 10%のアルコール， Ί %の解こう剤を含む 5 の粉末 のスラリー。

③ 成 形

上記铸型にスラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸収され、 着肉成 形された。

④ 崩 壊

成形後、 铸型を解凍して元の柔軟性のある状態にもどした。 成形品は、 何等損傷さ ϋることなく取出すことができた。

得られた成形品は健全で、 割れは全く認めれなかった。 また、 強度も 石脅成形品と何等遜色なかった。

実施例 10

① 铸 型

スポンジの小片に、 結合剤としてメ卜ローズを含浸させたものの中に ゴムのマスターモデルを埋め込み、 全体を 60 に加熟した。 結合剤は、 加熟によりゲル化し、 铸型は硬化した。 次に、 硬化した铸型からモデル を除去した。 モデルは铸型を損傷させることなく取出すことができた。

② スラリー成分

約 30%の水分を含む铸込成形用陶磁器泥漿。

③ 成 形

上記铸型にスラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸水され、 着肉成 形された。

④ 脱 型

成形後、 铸型をメ卜ローズの低粘性温度域に冷却して元の流動性のあ る状態に戻して、 中の成形品を脱去した。 成形品は何等損傷させること なく取出すことができた。

得られた成形品は健全で、 割れは全く認めれなかった。 また、 強度も 石脅成形品と何等遜色なかつた。

実施例 11

① 铸型材料：氷

水を粉末にしたもので多孔質の铸型を作り、 融解温度以下 （― i<rc ) に保持した。

② 着肉成形用粉体混合液：

錶型の保持温度で凍結しない様に、 約 25%の水分を含むアルミナ混合 液にアルコールを約 10%添加した。

③ 成 形

上記铸型にスラリーを注入した。 スラリーは铸型に吸水され、 着肉成 形された。

④ 脱 型

成形後、 铸型を常温に加温した。 铸型は、 加渥にともなって元の水の 状態に戻り、 自己崩壊した。 成形品は、 全く瘼傷なく取出すことができ た。

得られた 形品は全く健全なもので、.亀裂は全く認めれなかった。 ま た、 強度も通常の石膏による成形品と遜色ないものであった。

実施例 12

① 铸型材料：ナフタリン

ナフタリンの粉末を使って、 多孔質の铸型を作った。

② スラリー成分

約 30%の水分を含む陶磁器の铸込成形用のスラリー。

③ 成 形

上記ナフタリンの铸型に上記スラリーを注入した。 スラリーは铸型に /3 吸水され、 着肉成形された。

④ 脱 型

成形後、 铸型のナフタリンを気化させて、 消滅させた。

成形品は、 全く健全で欠陥はなかった。

実施例 13

① 铸型の構造

有機質ゴムのスポンジの中に、 シリコーンゴムのマスターモデルを埋 め込み、 これを— 4(TCに冷やして有機質ゴムを硬化させた後、 内部のモ デルを脱去した。 モデルの抜けた後には、 形状. 寸法の極めて正確なキ ャビティーが形成された。

② スラリー成分

23%の水分， 10%のアルコールを含む N i粉末のスラリー。

③ 成 形

上記一 40 に冷却した铸型に、 上記スラリーを注入した。 スラリーは 铸型に吸水され、 着肉成形された。

④ 脱 型

铸型を常温に加温し、 弾性の回復した処で、 これを伸縮変形させて中 の成形品を取出した。

成形品は損傷させることなく取出すことができた。 また、 成形品は全 く健全であった。

実施例

① 铸 型

原料粉末：ポリエチレン粉末 （80vol % )

結合剤： メ卜ローズ （20vol % )

上記ポリエチレン粉末とメ卜ローズを、 室温で混合したものの中にパ ラの花の形をしたゴムのマスターモデルを埋没せしめた後、 全体を 60 /年 に加熱した。 メ卜ローズのゲル化によって、 铸型は硬化した。 次に、 こ の硬化した铸型からマスターモデルを取出し、 キヤビティーを形成した。

② 成 形

上記錶型に、 約 30%の水分を含む陶磁器の铸込成形用スラリーを注入 した。 スラリーは铸型に吸水され、 着肉成形された。

③ 脱 型

成形後、 铸型を 20°Cに冷却した。

結合剤は、 冷 にともなって、 再び元の水溶液の状態に戻り、 铸型は、 再び流動性のある状態に回復した。 内部の成形品は、 何等損傷させるこ となく铸型から取出すことができた。

得られた成形品は全く健全なあので、 亀裂は全く認められなかった。 また、 強度も通常の石青による成形品と遜色ないものであった。

実施例 15

① 铸 型 .

原料粉末：アルミナ粉末 （50vo l % )

結合剤：シリコーンゴム （50vo l % )

上記アルミナ粉末とシリコーンゴムを、 室渥で混合したものの中に、 ナフタリンで作ったマスターモデルを埋没せしめた後、 全体を一 30°Cに した。 結合剤の硬化によって铸型は硬化した。 次に、 この硬化した铸型 からマスターモデルを消失させてキヤビティーを形成した。 そして、 こ のキヤビティーの形成された铸型を常温に戻して、 結合剤を软化させた。

② 成 形

上記結合剤を钦化させた铸型に、 約 23%の水分， 1 %の解こう剤を添 加された N i粉末のスラリーを注入した。 スラリーは、 铸型に吸水され、 着肉成形された。

③ 脱 型 ' ir 铸 は、 桔合剤が軟化しているので、 これを伸縮変形させて内部の成 形品を取出した。 成形 aは、 何等損傷させずに、 取出すことができた。 得られた成形品は健全で、 割れは全く認められなかった。 また、 強度 ¾石¾成形品と何等通色なかつた。

±の禾!] せ

以上の様に、 本発明の铸型によれば、 逆テーパーのある様な複雑形状 の品物を極めて容易に着肉成形することができる。 従って、 本発明の铸 型は、 有機， 無機. 金属を問わず、 これらの燒結品 （とりわけセラミツ クの複雑形状品） の製造に有用である。

Claims

lら 請求の範囲

(1 ) S度によって液体. 気体一固体， 钦化ー硬化， 低粘性ー寓粘性の変 化をする材料単体， あるいはこれと粉体を混合したもの， あるいはこれ を含浸させた材料を基本的な構成要素とする着肉成形用铸型であって、 該铸型のキヤビティ二は、 該温度によって変化する材料が固体状態， 硬 化状態， あるいは髙粘性状態にある温度領域で形成され、 着肉体は該材 料が液体状態， 钦化状態， あるいは低粘性状態にある温度領域， あるい は該材料が消散した状態で脱型されることを特徴とする粉体の着肉成形 用铸型。

(2) 上記温度によって液体， 気体一固体の変化をする材料が水, 有機溶 剤， 水または有機溶剤を溶媒にした溶液， 樹脂， ワックス， 低融点金属， 炭酸ガス等であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載された铸型。

(3) 上記温度によって軟化一硬化， 低粘性一高粘性の変化をする材料が、 有機質ゴム， メ卜ローズ， ヒドロキシェチルセルローズ等である請求の 範囲第 1項に記載された铸型。