JP2000504278A

JP2000504278A - 熱可逆性を有する材料を用いたセラミックモールド形成法

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Publication number: JP2000504278A
Application number: JP10519398A
Authority: JP
Inventors: ジェームス、ロバート、トビン
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 2000-04-11
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: AU4978497A; WO1998017418A1; CA2269469A1; EP1069965A1; JP3133077B2; ZA979316B; MY114052A; TW429177B; CO4890865A1; US5906781A; CN1239448A

Abstract

(57)【要約】セラミックモールドを形成する方法において、臨界型表面を有する型（１）を、端部開口のフラスコ（２）に配する工程を含む。この臨界型表面（１３）は、開口端部の方に上向きになっている。続いての工程には、そのフラスコに濃縮された熱可逆性のゲル溶液（５）を添加して、臨界型表面（１３）を覆いそのゲル溶液を冷却して弾性を有する固形ゲルモールド（７）を形成する工程を含む。このゲルモールド（７）は、前記臨界型表面とは逆パターンの臨界ゲルモールド表面を有する。さらなる工程には、この型を弾性を有するゲルモールドから外して、ゲルモールドのまわりにセラミックモールド（１１）を鋳造し、このゲルモールドを液化しセラミックモールド（１１）から外す工程を含む。このセラミックモールド（１１）は臨界ゲルモールド表面と逆パターンの臨界セラミック表面を有するので、臨界型表面を正確に複製したものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】熱可逆性を有する材料を用いたセラミックモールド形成法発明の技術分野本発明は、熱可逆性を有する材料を用いて型の中間モールドを作り、次いで、その中間モールドを用いてセラミックモールドの鋳込み成形をすることによって、正確なセラミックモールドを作成する方法に関する。こうしてできたセラミックモールドを使って、もとの型と同じ複数のプラスチック部品を鋳込み成形するための、さらに耐久性のある金属モールドを作る。背景技術新製品を競合相手より早く市場にのせることが大きな市場占有率を獲得するための鍵であるということは、皆の認めるところである。市場にのせる全体的なタイミングに、強い影響をもたらす製品開発のなかの一分野として、市場試験用に製品とパッケージのプロトタイプを作るというものがある。このような試験では通常、消費者が調べたり使用したりするための、外観が同様で、感触が同様で、かつ機能が同様の複数のプロトタイプを必要とする。パッケージ成形品は普通、大変高価で複数のキャビティを有するスチールモールドで成形されるプラスチック部品を含む。たとえば、ボトルの多くは吹き込み成形されており、ボトルの栓の多くは射出成形されている。複数のキャビティを有する生産用モールドの採算をとるには、通常、生産量を大きくしなければならない。市場が小さい場合、もしくは数百の試験部品を作るだけの場合は、キャビティが一つのモールドないしはプロトタイプモールドが作られる。プロトタイプモールドは、試験部品を作るツールとして利用できるばかりでなく、その部品をばらつきなく作れるかどうかを知るうえで重大なてがかりとなる。容器や部品のプロトタイプを迅速に作成する方法の一つは、従来からの射出成形されたロウ型ではなく、ラピッドプロトタイピングシステムにより作成された型を用いたインベストメント鋳造法である。このような型の一例として、カリフォルニア州、Valenciaの３D Systems社の登録商標であるQUICKCAST型がある。中空のプラスチック型で、通常は浸せき処理によって薄いセラミックシェルで被覆されたものである。これならばプラスチックを燃やしてもセラミックシェルが残り、灰残渣は最小量ですむ。次いで溶融金属をそのセラミックシェルに注入して、新たなプラスチック部品のための金属部品ないしは金属モールドを鋳造する。しかしシェルは溶融金属が通る小さな穴を一つ有するだけなので、灰残渣の臨界表面の検査がしにくい。臨界表面上の灰残渣は鋳造物を腐食させる恐れがある。また溶融金属が冷却して縮小すると、臨界表面の正確な再生ができなくなる。部品が大きければ大きいほど正確さは損なわれる。完全に密なモールドを作る改良方法が１９９６年４月トビン（Tobin）に発行された米国特許第５，５０７，３３６号に開示されている。この方法では、金属モールドを作るのに使用されることになっている注入物よりも融点の高いチューブ内に、型を配する。セラミック部材を型表面とチューブの開口端部とのあいだで鋳造して、型の臨界表面をセラミック部材に転写する。セラミック表面は型表面の逆パターンになる。そしてこの型を燃焼させるとセラミック表面だけチューブ内に残る。次いでセラミックを金属粉末およびチューブの他端部からの注入物で被覆してから、チューブを炉内に配して、セラミック表面上に金属部品を形成する。この金属部品の表面は、セラミック表面と逆パターンになる。セラミック部をとり除くと金属モールドができている。この金属モールドは型と同じ形状を有して、逆形状を有するプラスチック部分を成形するのに有用である。これは、外側に臨界表面を有する部品には理想的なプロセスである。トビン（Tobin）のプロセスは、セラミックモールドのもとになる型を壊している。しかし型を壊すことなくセラミックモールド型を素早くしかも正確に形成するプロセスが必要とされる。さらにまた、プラスチック部品成形に合致する金属モールドを提供しなければならないときも多い。このとき、金属モールドは型と逆パターンであることが必要となる。かくして、セラミックモールドは型と同じ形状を有していなければならず、それゆえセラミックモールドと型のあいだに中間モールドを作る必要がでてくる。トビン（Tobin）の初期のプロセスでわかるように、正確な金属モールドを得るためにはセラミックモールドはその表面が決して汚れていてはいけない。型を壊さないようにするために、処分可能なあるいは必要であれば再使用可能な材料の中間モールドを利用して、型の臨界表面をセラミックモールドに転写するのが望ましい。ロウやシリコンラバーがこれらを目的として利用されてきた。しかし（熱可逆性を有する）ロウは、もろいという欠点をもっており、型から外されたとき、特に下すかしや薄い造作があるときには、こわれて破片になることがある。さらにまた過熱されたときロウは膨張してセラミックにひびがはいることもある。シリコンラバーは硬化されなければならず、セラミックが「固化」しながら放熱したとき、シリコンラバーにはゆがみが生じてセラミック型の不正確の度合いが進んでしまう恐れがある。そのうえ、シリコンラバーはシリコンをセラミックから強制的にひきはがすような空気噴射や他の手段で型から外さなければならない。これによって、特に下すかしや薄い造作があるところでは、セラミックモールドが壊れてしまうことがある。したがって本発明の目的は、型と同じ形状を有するセラミックモールドを作るためのプロセスにおいて、任意サイズの型で±０．００５インチ内の誤差で、正確な複製が、セラミックモールド上に灰や他の残渣を残さずに生産できる、プロセスを提供することである。さらに本発明の目的は、弾性、熱可逆性を有する材料を用いて、型と逆パターンの中間モールドを作るためのプロセスで、この中間モールドはこれ自体からセラミックモールドを形成する間もゆがみが生ずることなく、しかもセラミックモールドの繊細な造作を壊すことなくセラミックモールドから簡単に外せるようになっている、プロセスを提供することである。本発明の他の目的および利点は、以下の説明から明らかとなろう。発明の開示一つの発明は、セラミックモールドを形成する方法において、臨界型表面を有する型を端部開口のフラスコに配する工程を含む。この臨界型表面は、フラスコの開口端部の方に上向きになっている。続いての工程には、そのフラスコに濃縮された熱可逆性のゲル溶液を添加してその臨界型表面を覆い、そのゲル溶液を冷却して弾性を有する固形ゲルモールドを形成することを含む。このゲルモールドは、前記臨界型表面とは逆パターンの臨界ゲルモールド表面を有する。さらなる工程には、弾性を有するゲルモールドから型を外して、ゲルモールドのまわりにセラミックモールドを鋳造し、このゲルモールドを加熱によって液化しセラミックモールドから外すことを含む。このセラミックモールドは臨界ゲルモールド表面と逆パターンの臨界セラミック表面を有するので、臨界型表面を正確に複製したものとなる。この方法は、ゲル溶液が冷却されてゲルモールドを形成するときにゲル溶液を脱ガスする工程をさらに含んでいてもよい。熱可逆性のゲル溶液は、およそ３５％からおよそ５０％までのゲル材料と、およそ４５％からおよそ６５％までの水と、およそ０％からおよそ１０％までの消泡剤とを含むことが好ましい。ゲル材料はゼラチンであることが好ましい。ゲル溶液はさらに繊維や他のシックナーを含むことが好ましい。そして消泡剤はシリコンであることが好ましい。他の発明は、セラミックモールドを形成する方法において、臨界型表面を有する型を端部開口の第１フラスコに配する工程を含む。この臨界型表面は、第１フラスコの開口端部の方に上向きになっている。他の工程には、その第１フラスコに添加されたゼラチン溶液で臨界型表面を覆い、そのゼラチン溶液を冷却して、その間にゼラチン溶液を脱ガスして弾性を有する固形ゼラチンモールドを形成することを含む。このゼラチンモールドは、臨界型表面から転写された、臨界型表面とは逆パターンの、臨界ゼラチンモールド表面を有する。他の工程には、この型と第１フラスコをゼラチンモールドから外し、このゼラチンモールドを、臨界ゼラチンモールド表面が第２フラスコの開口端部の方に上向きになった状態で、第２フラスコに配することを含む。さらなる工程には、臨界ゼラチンモールド表面を第２フラスコに添加されたセラミック溶液で覆い、その間にセラミック溶液を脱ガスすることを含む。このセラミック溶液は固化され次いで発熱して固まり、ゼラチンモールドのまわりにセラミックモールドを形成する。このセラミックモールドは、臨界ゼラチンモールド表面から転写された臨界ゼラチンモールド表面とは逆パターンの臨界セラミック表面を有する。したがってセラミックの臨界表面は、臨界型表面を正確に複製したものとなる。最終工程は、このゼラチンモ −ルドを加熱によって液化し、第２フラスコをセラミックモールドから外すことである。ゼラチン溶液は、およそ３５％からおよそ４５％までのゼラチンと、およそ５０％からおよそ６５％までの水と、およそ３％からおよそ８％までの消泡剤を含むことが好ましい。さらに他の発明は、セラミックモールドを形成する方法において、臨界型表面を有する型を端部開口の第１フラスコに、臨界型表面が第１フラスコの開口端部の方に上向きになった状態で、配する工程を含む。他の工程には、第１フラスコに添加されたゼラチン溶液で臨界型表面を覆い、そのゼラチン溶液を冷却して、その間にゼラチン溶液を脱ガスして弾性を有する固形ゼラチンモールドを形成することを含む。このゼラチンモールドは、臨界型表面から転写された臨界型表面とは逆パターンの臨界ゼラチンモールド表面を有する。以上に加わる工程には、この型と第１フラスコをゼラチンモールドから外し、このゼラチンモールドを第２フラスコに、臨界ゼラチンモールド表面が第２フラスコの開口端部の方に上向きになった状態で、配することを含む。第２フラスコは、ゼラチンモールドのまわりに環状スペースを提供するように寸法とりされている。もう一つの工程は、その環状スペースを第２フラスコに添加された第１セラミック溶液で満たし、その間に第１セラミック溶液を脱ガスすることである。ゼラチンモールドを正しい位置に固定し臨界ゲルモールド表面の周りに連続環状リムを形成するために、第１セラミック溶液は熱の発生なしに固化し第１セラミックモールドを形成する。さらなる工程は、第１セラミックモールドとゲルモールドを、第２フラスコに添加された第２セラミック溶液で、覆うことを含む。この第２セラミック溶液は発熱して固まり、第１セラミックモールドに結合された第２セラミックモールドを形成する。この第２セラミックモールドは、臨界ゼラチンモールド表面から転写された臨界ゼラチンモールド表面とは逆パターンの臨界セラミック表面を有する。したがって臨界セラミック表面は、臨界型表面を正確に複製したものとなる。最終工程は、このゼラチンモールドを加熱によって液化し、ゼラチンを第１セラミックモールドから外し、第２フラスコを第１および第２セラミックモールドから外すことである。図面の簡単な説明この明細書は、本発明を特定し顕著に権利請求するところの請求の範囲で終わるが、添付図面を参照しながら好適な実施形態についての以下の説明によって、本発明がより理解されるはずである。図面中、同じ参照符号は同一の構成要素を表している。第１図は、臨界型表面１３を有し、第１フラスコ３内部に配された、型１の正面断面図である。第２図は、濃縮ゲル溶液５が注がれた第１フラスコ３内部の、型１の正面断面図である。第３図は、臨界型表面１３から転写された臨界ゲルモールド表面１０を有し、第２フラスコ８内部に配された、固形ゲルモールド７の正面断面図であり、この第２フラスコ８は固化されたゲルモールド７と第２フラスコ８との間に環状スペース１２を備えている。第４図は、固化されたゲルモールド７上および環状スペース１２内に注がれ、そして臨界ゲルモールド表面１０を覆う、石こうないしセラミック溶液９を有する第２フラスコ８の正面断面図である。第５図は、第２フラスコ８およびゲルモールド７とが外れ、臨界ゲルモールド表面１０から転写され臨界型表面１３を正確に複製した臨界セラミック表面１４を露出させている、固化された石こうモールド１１の正面断面図である。第６図は、第４図に示されたものの変形例の正面断面図であり、ここで環状スペース１２には非発熱性石こう溶液１５が部分的に満たされ、発熱性石こう溶液（図示せず）を第２フラスコ８に添加する前の、ゲルモールド７の支持が図られている。発明の詳細な説明ここで使用されている用語「セラミック」は、石こう、粘土、シリカないしは他の非金属材料で、燃焼して硬化された製品を作ることができる材料のことをいう。ここで使用されている用語「ゲル」は、弾性を有しないしはゴム状で固体ではあるがもろくない、一般的に、コロイド状のゲルないしは固形材料を形成する材料のことをいう。ゼラチンはゲルを作るための材料として好適である。ゼラチンは、そのゲルが注いでいるセラミックと接触しそれによって固体形状にする間に、そのゲルが経験する範囲内の温度変化であれば、膨張したり縮小したりしない、柔らかく弾性を有する固体を形成する。しかも、セラミック固体が加熱される、ないしは、さらなる発熱反応を起こすとき、このゲルは溶融ないしは液化する。ここで使用されている用語「熱可逆性」は、およそ５０℃以下の温度で固化し、およそ６５℃以上で溶融すなわち液化する材料の性質をいう。第１図は、フラスコの内部表面に抗してぴったりはまった型１を示している。型１は、ボトルの栓の外観を示している。型１は臨界型表面１３を有しており、この表面はボトルの栓の外側の造作を表す。この型は、プロトタイプ作成技術でよく知られている、型のデータを示す電子ファイルがポリマーのレーザーキュアリングによってすみやかに作られる、ステレオリソグラフィープロセスによって、作成されるのが好ましい。この型は、その臨界型表面がフラスコ内に、フラスコの開口端部の方に上向きになった状態で、配されている。弾性を有する材料が型上に注がれる。この弾性を有する材料は、RTVシリコンゴムでよい。このようなゴム型の製法は本技術分野では常識的なものである。ゴムモールドは柔軟であり型に固着しないので、型からゴムモールドを外す工程は、そのゴム型を型から直接引きはがしても良いし、空気噴射によって外しても良い。あるいはその弾性を有する材料が、水性コロイド状のゼラチン溶液のような、熱可逆性を有する材料からできた固形ゲルであってもよい。ゼラチンは高温の水中では容易に分散、溶解し、冷却されたとき柔らかく弾性を有する材料を形成する。弾性を有するモールドは、臨界型表面をセラミックモールドに転写する中間モールドになるように図られている。セラミック溶液も同様に開口フラスコ中の弾性を有するモールド上に注がれ、固化されることは可能である。しかし、このセラミック材料の場合、発熱固化反応で熱を発生するのが普通である。このような熱によって、RTVシリコンゴムが膨張し臨界表面の形状をゆがめるおそれがある。さらにまた、シリコンゴムモールドは結局、セラミックモールドから引きはがす、あるいは空気噴射を行うことによって、セラミックモールドから外さなければならない。そこで薄くなったところや下すかしがあるところでは、このようなモールドを外す工程はもろいセラミックモールドに損傷を与える場合がある。ゼラチンは、溶融することによってセラミックモールドから容易に外せる。普通、セラミックの発熱反応によって、セラミックに隣接しているゼラチンを溶融するため、セラミックが硬化するあいだも表面のゆがみが生じない。その結果生じたセラミックモールドを高温の水、グリセリン、あるいは酢酸で洗浄し、いかなる残渣物も取り除いてから、セラミックモールドを燃焼し硬化する。ゼラチンは通常、肉や畜産製品などから得られるたんぱく質である。ゼラチンは、内部に水が閉じ込められたたんぱく質分子が組みこまれて部分的に随伴している構造ないしはマトリックスを形成している。好適なゼラチンとしては、アイオワのSioux CityのKind & Knox Gelatinから入手できる２５０Bloom の食用ポークスキンゼラチンがある。他のゲル系でもこのような判定規準を満たせば使用できる。ラムダカラゲナンと、キサンタンガムおよびローカストビーンガムの混合物とが使用できる。繊維や他の構造材料がこのようなゲル内で分散する場合もあるが、これらは、ゲルを強化することになるであろうし、またセラミックモールドから溶融されたゲルと共に取り除くのも容易である。ゲル溶液の濃度が高ければ高いほどよい。一般的に、ゼラチン溶液は、およそ３５％からおよそ５５％までのゼラチン固形物と、およそ４５％からおよそ６５％までの水と、およそ０％からおよそ１０％までの消泡剤もしくは界面活性剤とを含んで、構成されている。ゼラチン溶液が、およそ３５％からおよそ４５％までの固形ゼラチンと、およそ５０％からおよそ６５％までの水と、およそ３％からおよそ８％までの消泡剤とを含むと、より好ましい。たとえば、４７５ｃｃの水、２５ｃｃの消泡剤、そして１７５グラムのゼラチンから成る混合物があげられる。他のゲル系にも同様の割合のものが使われ、正確なレベル決定は、当業者であればよく知るところである。水分を固まらせるないしはゲルの水分活性を低下させるような他の添加物を加えることも可能である。たとえば、グリセリン、糖、もしくはグリコール類などを加えることができる。通常、ゼラチンは冷たい水に添加する。次いでこの混合物を加熱する。水とゼラチンすなわちゲル材料をおよそ８０℃から１００℃の範囲に暖める。あるいは、このゼラチンや他のゲル材料を高温の水に加えてもよい。そしてこの溶液を、ゲルが溶解、分散して混合物が均一になったことがわかるようになるまで、攪拌する。溶液を電子レンジで加熱し水の温度を維持しながら分散を強化させると好ましい。この溶液は、分散のあいだ減圧下に配し泡形成を防止する。他の脱ガスプロセスを用いることも可能である。水とゼラチンとを結合させる前に、界面活性剤や消泡剤を水に添加しておくと好ましい。シリコンおよび非イオン界面活性剤は良質の消泡剤である。ジメチルシリコンも使える。好適な消泡剤としては、オハイオ州のCincinnatiのSpectrum ServiceからFoam Drop−Sとして入手できるポリジメチルシロキサンがある。端部開口のフラスコ内の型上にゲル分散液を注ぐ（第２図参照）。高温のゼラチン溶液がそこに注がれるとき、型が幾分水分吸収を行う。ステレオリソグラフィーに利用されている樹脂が湿気に敏感なのはよくあることである。したがってまず、型の表面を、オハイオ州のSolonのSherwin Williams社の製品であるKRYLO N（登録商標）で薄膜を噴射してシールしておくと有利である。脱ガスもまたゼラチン注入工程で有利である。注入は、たとえば３０インチ水銀柱真空という減圧室で行われる。取り込まれていた空気が取り除かれて、空気泡が型／ゲルの界面に集まらないようにしている。さらにまた空気ないしはガスがゲル内に取り込まれていると、ゲルマトリックスの不安定化をまねく。ゼラチン鋳造は、部品のサイズに応じて複数回の注入で行われ、空気泡を取り除くうえで脱ガスはより効果的である。複数回の注入のなかで最初の注入は、次の注入の前に皮膜を形成して、空気泡が第１の注入に混じらないようにするのが好ましい。ゲルが弾性を有する固形構造を形成できるようになるまでフラスコを冷蔵する。ゲルの濃度、型のサイズ、およびゲル層の高さに応じて、ゲルを固化するのにおよそ１時間からおよそ１５時間が必要となる。一般的には、冷蔵庫のなかで４０°Ｆすなわち４℃でおよそ２時間から８時間で十分である。極めて濃度の高い溶液の場合は、室温で数時間以内に弾性を有する固形構造を形成するであろう。ゲル溶液の高さは、型およびセラミックモールドに望まれるサイズに応じてきまる。当業者であればたいした実験もなしに容易に決めることができる。最小のゲルの厚みは通常、それぞれの臨界型表面よりおよそ１インチ上のレベルとなることが望ましい。次いで、固化された中間ゲルモールドは型から引きはがされる。好適な態様では、フラスコの側面は簡単に外せるように作られており、したがってゲルモールドから側面をひきはがして、続いてこのゲルモールドを型から引きはがす。ゲルモールドは構造的に十分な弾性を有していて、型ピースは容易に剥離でき、たとえ下すかしや薄いところがあっても型の臨界表面とは逆パターンの複製をゆがみなく保つことができる。ゲルモールドを冷蔵温度で貯蔵しておくことは好適ではあるが、凍らせてはならない。たんぱく質は、そのマトリックス内に水を保有するが、長く１８℃以上の温度にさらされると、その水が外にでてしまう。するとゲルモールドの臨界表面の正確さが損なわれるおそれがでてくる。第３図は、第２フラスコ内に配されたゲルモールドを示しているが、この第２フラスコには石こうないしはセラミック溶液が添加されることになっている。このゲルモールドの臨界ゲルモールド表面が第２フラスコの開口端部の方に上向きになった状態で配されている。第２フラスコとゲルモールドの間に十分なスペースがあって、そのスペース内でゲルモールドの周りにセラミックが形成されていると好ましい。ここでできたセラミックモールドは、臨界セラミックの表面を取り囲む連続環状セラミックリムを有するため、このセラミックモールドを使えば他のフラスコを必要とせずに容易に金属浸透モールドを鋳造できることになる。第２フラスコ内に、ゲルモールドより上のレベルの高さまで、石こうもしくは他のセラミック材料を注入する。ゲルモールドよりおよそ１ｃｍからおよそ５ｃｍ高いのが好ましい。注入されたセラミック材料を減圧下で脱ガスして、最終的なセラミックモールド形成に影響を与えるおそれのある空気はすべて取り除くようにするのが好ましい。石こうないしセラミック材料はまず「固まっていき」すなわち固体形状を取って、続いて完全に固体化する。硬化プロセスのあいだに、発熱反応が石こう内でおきてまわりのゲルを溶解させる。フラスコが剥離剤で被覆されていてセラミックモールドから簡単に外せるようになっていると好ましい。好適な態様においては、２種類の異なるセラミック材料を用いる。ゲルモールドは最初、部分的に、強固な構造物になるように固まっていく第１石こうないしは粘土材料内に入っている。ただし、この構造物は発熱性がなくつまりゲル構造をその融点ないしは液化温度付近の温度下におくようなことはない。このような非発熱性材料はもろいのが普通である。この材料を環状スペースに注いでこのスペースを完全にもしくは一部満たして、ゲルモールドを固定させる。ゼラチンと比較して石こうのほうが密度が高いので、ゲルモールドを固定させなかった場合には、石こう構造物をまるごと鋳造している間に、このゲルモールドが浮き上がってしまう。非発熱性のセラミックはもろいので、環状壁は少なくとも１インチの厚みがなくては目的を果たせない。この第１石こうはおよそ４５分から９０分で固まっていく。この第１セラミックモールドが固化したあと、第２石こうないしは粘土を用いて、第１セラミックモールドおよび臨界ゲルモールド表面とを覆う。第２セラミック材料は、発熱反応を起こしてその強度を増し、そして第１セラミックモールドに容易に結合する。発熱性の石こうは固まっていくのにおよそ１０分間かかるのが普通である。第２石こうの結合剤を氷温冷却すると、反応が遅くなり、石こうの脱ガス時間を長くできる。２段階の石こう鋳造の結果、セラミックモールドはさらに正確になって、臨界セラミック表面はもとの型の臨界型表面を正確に複製したものとなる（第１石こう１５の利用を示した第６図を参照せよ）。非発熱性のリンが結合した石こうとして、オハイオ州のMaumeeのRanson & Ran dolphから入手できる８４７Core Mixが好ましい。Cl−Core Mixもまたオハイオ州のMaumeeのRanson & Randolphから入手できるが、これは発熱性セラミック材料として最も好ましい。これは溶融されたシリカ、ジルコニウムシリケート、アンモニウムフォスフェート、シリカ（クリストバリティック）およびマグネシウムオキサイドの混合物である。コア硬化剤２０００も、Ranson & Randolphから入手できるが、これを用いてもよい。これはアモリファスシリカとジポタジウム −６−ヒドロキシ−３−オキソ−９−キサンテン−０−ベンゾエートを含む。セラミック溶液を第２フラスコ内のゲルモールドの上に注ぐとき、ゲルモールドが冷蔵温度にあると好ましい。セラミックが固化したあと、セラミックモールドと残渣ゼラチンをレンジのなかで加熱させてゲルを完全に溶融すると簡単に外せる。ゲルは確実に溶融されなければならないが、たんぱく質を分解するようなことがあってはならないので、レンジの温度はおよそ１００℃からおよそ２７５ ℃になるべきである。マトリックス内に閉じ込められたゼラチンと水は、ゆっくりと溶融し液化するので、中央部は十分断熱されており、レンジの温度が１００ ℃以上になっても水の沸騰という問題は生じない。セラミックモールドの開口端部は、第２フラスコの底部に相当する。アクセスが容易で溶融されたすなわち液状ゲルの分散液をセラミックモールドからあけることができる。さらにまた、臨界セラミック表面は開口端部から容易に見えるので、すべてのゼラチンやいかなる残渣物も取り除かれたことが確認できる。セラミックモールドを炉内に配して、それをおよそ１１００°Ｆ（９９０℃）まで少なくとも３時間加熱すると、石こうは完全に固まっていき、次の処理ができる。こうするとセラミック上に燃焼すべき残渣物がないので、水素圧力を利用できる。このように残渣物がないということが、エポキシやロウを使用するセラミックモールド作成プロセスとの、重要な違いである。９６年４月１６日にトビン（Tobin）によって発行され共有名義で譲渡されている、参考のために本願に添付された、米国特許第５，５０７，３３６号の開示によれば、金属モールドをセラミックモールドから作成することができる。しかし、本発明の場合、セラミックモールドがセラミックの臨界表面を取り囲む連続環状リムを有しているために、外側にチューブを必要とせずに金属モールドを作成できる。本発明の特定の実施形態を示して説明してきたが、当業者であれば、本発明の本質と範囲から離れることなく種々の変化や変更が可能であること、そして、本発明の範囲内で行われるこのような変更はすべて添付の請求範囲内でカバーしようとするものであることは、明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｃ 33/38 Ｂ２９Ｃ 33/38 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．セラミックモールドを形成する方法において、 a）臨界型表面を有する型を端部開口のフラスコに、前記臨界型表面は前記開口端部の方に上向きになった状態で、配し、 b）前記フラスコに添加された、濃縮された熱可逆性のゲル溶液で、前記臨界型表面を覆い、 c）前記ゲル溶液を冷却して弾性を有する固形ゲルモールドを形成し、前記ゲルモールドは、前記臨界型表面から転写された、前記臨界型表面とは逆パターンの臨界ゲルモールドの表面を有し、 d）前記フラスコおよび前記型を前記弾性を有するゲルモールドから外し、 e）前記固形ゲルモールドのまわりにセラミックモールドを鋳造し、このセラミックモールドは、前記臨界ゲルモールド表面から転写された、前記臨界ゲルモールド表面とは逆パターンの臨界セラミックの表面を有し、したがってこの臨界セラミック表面は前記臨界型表面を正確に複製したものとなっており、そして f）前記ゲルモールドを液化し、前記セラミックモールドから外す工程から成ることを特徴とする、セラミックモールドを形成する方法。２．前記熱可逆性のゲル溶液が、３５％から５０％までのゲル材料と、４５％から６５％までの水と、０％から１０％までの消泡剤とを含む請求項１記載の方法。３．前記ゲル材料がゼラチンである請求項２記載の方法。４．前記消泡剤がシリコンである請求項２記載の方法。５．前記ゲル溶液を冷却して弾性を有する固形ゲルモールドを形成するときに脱ガスする工程をさらに含む請求項１、２、３あるいは４記載の方法。６．前記ゲル溶液がさらに繊維や他のシックナーを添加されている、請求項１、２、３あるいは５記載の方法。７．セラミックモールドを形成する方法において、 a）臨界型表面を有する型を端部開口の第１フラスコに、前記臨界型表面は前記開口端部の方に上向きになった状態で、配し、 b）前記第１フラスコに添加されたゼラチン溶液で、前記臨界型表面を覆い、 c）前記ゼラチン溶液を冷却して、そのあいだに前記ゼラチン溶液を脱ガスし弾性を有する固形ゼラチンモールドを形成し、このゼラチンモールドは、前記臨界型表面から転写された前記臨界型表面とは逆パターンの臨界ゼラチンモールド表面を有し、 d）前記型および前記第１フラスコを前記ゼラチンモールドから外し、前記ゼラチンモールドを第２フラスコに、前記臨界ゼラチンモールド表面が前記第２フラスコの開口端部のほうに上向きになった状態で、配し、 e）前記臨界ゼラチンモールド表面を、前記第２フラスコに添加されたセラミック溶液で覆い、その間に前記セラミック溶液を脱ガスし、前記セラミック溶液は固化し、次いで発熱固化して前記ゼラチンモールドの周りにセラミックモールドを形成し、前記セラミックモールドは、前記臨界ゼラチンモールド表面から転写された、前記臨界ゼラチンモールド表面とは逆パターンの臨界セラミックの表面を有し、したがってこの臨界セラミック表面は前記臨界型表面を正確に複製したものとなっており、そして f）前記ゼラチンモールドを加熱によって液化し、前記セラミックモールドから前記ゼラチンを外し、前記第２フラスコを前記セラミックモールドから外す工程から成ることを特徴とする、セラミックモールドを形成する方法。８．前記ゼラチン溶液が、３５％から４５％までのゼラチンと、５０％から６５％までの水と、３％から８％までの消泡剤とを含む請求項７記載の方法。９．前記ゼラチン溶液がさらに繊維や他のシックナーを添加されている、請求項７もしくは請求項８記載の方法。１０．セラミックモールドを形成する方法において、 a）臨界型表面を有する型を端部開口の第１フラスコに、前記臨界型表面が前記開口端部の方に上向きになった状態で、配し、 b）前記第１フラスコに添加されたゼラチン溶液で、前記臨界型表面を覆い、 c）前記ゼラチン溶液を冷却して、その間に前記ゼラチン溶液を脱ガスし弾性を有する固形ゼラチンモールドを形成し、このゼラチンモールドは、前記臨界型表面から転写された、前記臨界型表面とは逆パターンの臨界ゼラチンモールド表面を有し、 d）前記型および前記第１フラスコを前記ゼラチンモールドから外し、前記ゼラチンモールドを第２フラスコに、前記臨界ゼラチンモールド表面が前記第２フラスコの開口端部のほうに上向きになった状態で、配し、前記第２フラスコは前記ゼラチンモールドの周りに環状スペースを提供できるだけの大きさを有し、 e）前記環状スペースを前記第２フラスコに添加された第１セラミック溶液で満たし、その間にこの第１セラミック溶液を脱ガスし、この第１セラミック溶液は熱を発生することなく固化し第１セラミックモールドを形成し、前記ゼラチンモールドを正しく固定することによって、前記臨界ゼラチンモールド表面の周りに連続環状リムを形成し、 f）前記セラミックモールドと前記ゼラチンモールドを、前記第２フラスコに添加された第２セラミック溶液で覆い、この第２セラミック溶液は発熱固化し、前記第１セラミックモールドに結合した第２セラミックモールドを形成し、この第２セラミックモールドは前記臨界ゼラチンモールド表面から転写された、前記臨界ゼラチンモールド表面とは逆パターンの臨界セラミックの表面を有し、したがってこの臨界セラミック表面は前記臨界型表面を正確に複製したものとなっており；そして g）前記ゼラチンモールドを加熱によって液化し、前記第１および第２セラミックモールドから前記ゼラチンを外し、前記第２フラスコを前記第１および第２セラミックモールドから外す工程から成ることを特徴とする、セラミックモールドを形成する方法。