JP2003507189A - シェルモールドバインダー組成物および方法 - Google Patents

シェルモールドバインダー組成物および方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、セラミックシェルモールドを生成するために必要な時間を大幅に短縮する組成物を提供する。本発明の組成物はインベストメント鋳造法用のシェルモールドを生成するために使用され、シェルディップの数を減らすことによって加工時間を減少させ、生型の強度が増大することによって取り扱いおよび脱蝋が良くなる。本発明はシェルモールドを形成する方法を提供し、この方法は０．１〜７０重量％の無機繊維からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供すること、使い捨てパターンを提供すること、前記組成物を前記パターンに加えてバインダー被覆型パターンを形成すること、耐火性微粉を前記バインダー被覆型パターンに加えてバインダーおよび微粉パターンのコーティングを形成することからなり、前記バインダー組成物がからなることを改良点とする。本発明はシェルモールドを形成する方法を提供し、この方法は無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量％の混合物からなるバインダー組成物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供すること、使い捨てパターンを提供すること、前記組成物を前記パターンに加えてバインダー被覆型パターンを形成すること、耐火性微粉を前記バインダー被覆型パターンに加えてバインダーおよび微粉パターンのコーティングを形成することからなり、バインダー組成物が０．１〜７０重量％の無機繊維からなることを改良点とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、コロイドシリカおよびポリマーからなる水をベースとするバックア
ップバインダー組成物、およびシェルモールドの作成用の急速に加工されるスラ
リーを作成するためのこの組成物の使用に関する。本発明のバックアップバイン
ダー組成物は繊維を含み、インベストメント鋳造法用のセラミックシェルモール
ドを早急に作成するために使用される。従来技術のバインダー組成物は繊維を含
んでいない。本発明は、セラミックシェルモールドを生成するために必要な時間
を大幅に短縮する組成物を提供する。本発明の組成物は、インベストメント鋳造
法用のシェルモールド生成するために使用されるとき、シェルディップの数を減
らすことによって加工時間を減少させるだけでなく、生型の強度が増大すること
によって取り扱いおよび脱蝋が良くなる。
【０００２】 インベストメント鋳造用のシェルモールドを生成することは、ワックスレプリ
カ（またはモデル）をバインダーおよび耐火性パウダーからなるスラリーに浸漬
させることを通常含む。スラリーがワックスをコートし、過剰なスラリーは排出
される。粗い耐火物が湿式ワックスパターン上に散在され、この組み合わせを乾
燥させる。さらなる加工用の充分な厚さおよび強度をモールドが有するまで、同
じ方法によってスラリーおよび耐火物のさらなるコーティングが加えられる。ワ
ックスパターンまたはモデルに加えられる最初の１または２枚のコートとして、
一次層が定義される。一次層の目的は、鋳造される金属用にモデルの詳細を複製
するために耐火性の高い表面を提供することである。主なバインダーは、湿潤剤
、消泡剤およびポリマーなどの添加剤をベースとする（正常ではこれらからなる
）コロイドシリカである。耐火性微粉は典型的には２００〜４００メッシュであ
り、正常ではジルコンであるが、ある種の溶融したシリカを含む可能性もある。
その優れた耐火性のためにジルコンが選択される。一次コート用のスタッコ材料
は典型的にはより微細（５０〜１５０メッシュ）であり、モデルの詳細を捕らえ
るのに役に立つ。一次コート用のスタッコ材料は典型的にはジルコンであるが、
溶融したシリカであってもよい。バックアップコートは、正常では一次コートの
後にパターンに加えられる。シールコートはスラリーコートのみであり、スタッ
コは加えられない。パターンにスタッコを「シール」ルースする産業によって、
このシールコートが一般的に加えられる。バックアップコートの主な目的は、鋳
造物を生成するプロセス中にシェルに及ぼされる力および圧力に耐えるための、
充分な強度をシェルに提供することである。最終的なバックアップコートの後に
、シェルコートが加えられる。主な応力は、ワックス除去プロセス中にワックス
によってシェルに及ぼされる圧力によるものである。それぞれのシェルについて
必要とされるバックアップコートの数は、モールド全体のサイズおよびシェルに
注がれる合金の量に依存する。
【０００３】 ３点曲げによってシェルモールドの生型の（未焼成）性質（焼成前の性質）を
特徴付けることは、インベストメント鋳造の分野では一般的な慣習であり、３点
曲げでは、試験片が破壊するまで、２箇所の固定点で支えられている生型のシェ
ル試験片に対して１点に荷重を段階的に加える。曲げ試験の１つの主な重要点は
、シェル材料の生型の強度の１つの測定値、破壊係数（ＭＯＲ）を得ることであ
る。
【０００４】 以下の式によって、本明細書で使用する破壊係数（ＭＯＲ）を定義する。 ＭＯＲ＝（３ｘＬｆｘＳ）／（２ｘＷｘＴ２）
【０００５】 上式ではＩｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｅ
ｒａｍｉｃの試験手順７７０〜７９（１９７９）において述べられているように
、Ｌｆは破壊における最大荷重であり、Ｓは２箇所の固定点間のスパンであり、
ＷおよびＴはそれぞれ試験片の幅および厚さである。ＭＯＲは固有の物質の性質
、すなわち試験片の物理的寸法には関係のない性質である。シェルに外的な荷重
、厚さを考慮した調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を加えるとき、シェルの厚さは実際
のシェルの性能を決定する主な要因であることを知ることは、シェル強度のより
現実的な測定法である。ＡＦＬの情報および式は、多くの産業的文献中で発表さ
れている。
【０００６】 以下の式によって、本明細書で使用する調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を定義する
。 ＡＦＬ＝〔ｆｘ（ＭＯＲ）ｘＴ２〕 Ｃａｒｌ Ｓｃｈｗａｒｔｚ ｏｆ Ｒａｎｓｏｍ ａｎｄ Ｒａｎｄｏｌｐ
ｈ ｉｎ １９８８による「Ｆａｓｔｅｒ ａｎｄ Ｓａｆｅｒ Ｓｈｅｌｌ
Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ」において述べられているように、上式でｆは曲げのタイ
プによって決定される一定の因子である。
【０００７】 インベストメント鋳造用のシェルモールド中の「ポリマー」とは一般に、モノ
マーと呼ばれる５個以上の同一な組み合わせ単位の化学的な集合によって形成さ
れる巨大分子のことである。本発明で使用するポリマーのタイプは、エラストマ
ーとして知られている。エラストマーとは、弾性を有するポリマーである。
【０００８】 本明細書で使用する耐火物とは、インベストメント鋳造用のシェルモールドを
作成する際に有用な無機粒子状材料のことである。耐火性材料は変化、特に熱を
加えている最中、に耐性がある。当分野で使用される主な耐火物は以下のような
ものである。ジルコン：ＺｒＳｉＯ４（ケイ酸ジルコニウム）、アルミナ：Ａｌ ２ Ｏ３（酸化アルミニウム）、シリカ：ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）およびケイ酸
アルミニウム：アルミナとシリカのｘＡｌ２Ｏ３・ｙＳｉＯ２配合物、通常これ
らは高温（２５００°Ｆ）まで焼成されてムライトとして知られる安定した相を
形成し、焼成による収縮を最小限にする。これらの耐火物には２つの形がある。
１つの形はパウダーの形であり、もう１つの形は粗い砂の形であり、通常スタッ
コ（ｓｔｕｃｃｏ）と呼ばれる。パウダーおよびスタッコは共に、それぞれの適
用例によってそのサイズが変化する可能性がある。
【０００９】 本明細書で使用する耐火性パウダー（すなわち耐火性微粉）とは、粒子の少な
くとも６０％が１００メッシュより小さい（細かい）ような粒子サイズを有する
耐火性粒子状材料のことである。耐火性パウダー（すなわち耐火性微粉）とは、
粒子の少なくとも９０％が１００メッシュより小さい（細かい）ような粒子サイ
ズを有する耐火性粒子状材料であることが好ましい。
【００１０】 本明細書で使用する耐火性の砂（すなわち耐火性スタッコ）とは、粒子の少な
くとも６０％が１００メッシュより大きい（粗い）ような粒子サイズを有する耐
火性粒子状材料のことである。耐火性の砂（すなわち耐火性スタッコ）とは、粒
子の少なくとも９０％が１００メッシュより大きい（粗い）ような粒子サイズを
有する耐火性粒子状材料であることが好ましい。
【００１１】 本明細書で使用する「ラテックスポリマー」とは、水中のエラストマーポリマ
ーのことである。たとえば、スチレンブタジエン（Ｓ／Ｂタイプ）基のエラスト
マーポリマーおよびアクリル基のエラストマーポリマーは以下の性質を有する。
【表１】
【００１２】 インベストメント鋳造用のシェルモールド中の「コロイドシリカ」とは一般に
、微細なシリカ粒子の水性分散系のことであり、少量の強塩基（たとえばアンモ
ニアまたは水酸化ナトリウム）を安定剤として使用して安定した懸濁液を生成さ
せる。その結果生じるｐＨは、典型的には８．０〜１１．０の範囲である。
【００１３】 「脱蝋」とは、未焼成モールドコーティング中から蝋を除去して焼成していな
いモールドを形成し、次いでこれを焼成しインベストメント鋳造において使用す
ることである。
【００１４】 「一次コーティング」とは、微細な表面詳細を記録するように適合させられて
いるスラリーおよびスタッコ材料の最初のコーティングのことであり、当分野で
知られるように、Ｒａｎｓｏｍ ａｎｄ Ｒａｎｄｏｌｐｈによって製造される
Ｐｒｉｍｃｏｔｅ（登録商標）バインダー材料から形成されるスラリーから形成
され、典型的にはそのスラリー中での浸漬によってワックスモデル上で被覆され
る。
【００１５】 本明細書で使用する「無機繊維」とは、長さと幅の比が少なくとも１０、より
好ましくは３０であり、無機材料を含む、より好ましくはほぼ無機材料からなる
繊維のことである。
【００１６】 本発明の一目的は、シェルモールドを形成する方法を提供することであり、こ
の方法はインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供することからなり、
ポリマーおよび繊維を含まないバインダーおよび微粉パターンのコーティングは
、ポリマーおよび繊維がないこと以外はバインダーおよび微粉パターンのコーテ
ィングと同じ方法で形成され、繊維およびポリマーを含まないバインダーおよび
微粉パターンのコーティングは繊維とポリマーを含まない生型のＭＯＲおよびポ
リマーと繊維を含まない生型のＡＦＬを有し、バインダーおよび微粉パターンの
コーティングはポリマーと繊維を含む生型のＭＯＲおよびポリマーと繊維を含む
生型のＡＦＬを有し、ポリマーと繊維を含む生型のＭＯＲはポリマーと繊維を含
まない生型のＭＯＲよりも少なくとも５０％大きく、同じ数のコートでは、ポリ
マーと繊維を含む生型のＡＦＬはポリマーと繊維を含まない生型のＡＦＬよりも
少なくとも１５０％大きく、少なくとも４０％のコートの減少では、ポリマーと
繊維を含む生型のＡＦＬはポリマーと繊維を含まない生型のＡＦＬと等しい。
【００１７】 本発明の一目的は、シェルモールドを形成する方法を提供することであり、こ
の方法はインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供することからなり、
ポリマーからなる（ただし繊維を含まないバインダーおよび微粉パターンは含ま
ない）コーティングは、繊維がないこと以外はバインダーおよび微粉パターンの
コーティングと同じ方法で形成され、ポリマーからなる（ただし繊維を含まない
バインダーおよび微粉パターンは含まない）コーティングは、ポリマーを含むが
繊維を含まない生型のＭＯＲおよびポリマーを含むが繊維を含まない生型のＡＦ
Ｌを有し、バインダーおよび微粉パターンのコーティングはポリマーと繊維を含
む生型のＭＯＲおよびポリマーと繊維を含む生型のＡＦＬを有し、同じ数のコー
トでは、そのポリマーと繊維を含む生型のＭＯＲはポリマーを含むが繊維を含ま
ない生型のＭＯＲよりも少なくとも２５％大きく、ポリマーと繊維を含む生型の
ＡＦＬはポリマーを含むが繊維を含まない生型のＡＦＬよりも少なくとも１００
％大きく、少なくとも２５％のコートの減少では、ポリマーと繊維を含む生型の
ＡＦＬはポリマーを含むが繊維を含まない生型のＡＦＬと等しい。
【００１８】 本発明の一目的は、シェルモールドを形成する方法を提供することであり、こ
の方法は０．１〜７０重量％の無機繊維からなるインベストメント鋳造シェルモ
ールド組成物を提供すること、使い捨てパターンを提供すること、この組成物を
パターンに加えてバインダー被覆型パターンを形成すること、耐火性微粉をバイ
ンダー被覆型パターンに加えてバインダーおよび微粉パターンのコーティングを
形成することからなり、バインダー組成物がからなることを改良点とする。
【００１９】 本発明の一目的は、シェルモールドを形成する方法を提供することであり、こ
の方法は無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２
０重量％の混合物をからなるバインダー組成物からなるインベストメント鋳造シ
ェルモールド組成物を提供すること、耐火性微粉をバインダーに加えてスラリー
を形成すること、一次被覆された使い捨てパターンを提供すること、スラリー組
成物をパターンに加えてスラリー被覆型パターンを形成すること、乾燥した粗い
耐火層（スタッコ）を排出し加えることからなり、バインダー組成物が無機繊維
０．１〜７０重量％からなることを改良点とする。
【００２０】 本発明の一目的は、無機粒子を含むコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリ
マー１〜２０重量％、無機繊維０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー
組成物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供することであ
り、無機粒子は平均粒子サイズが６００メッシュより小さく、無機繊維は平均的
な長さと直径の比が３０より大きい。
【００２１】 本発明の一目的は、シェルモールドを形成する方法を提供することであり、こ
の方法は無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２
０重量％、無機繊維０．１〜７０重量％からなる混合物からなるバインダー組成
物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供するステップから
なり、無機粒子は平均粒子サイズが６００メッシュより小さく、無機繊維は平均
的な長さと直径の比が３０より大きく、耐火性微粉をバインダーに加えてスラリ
ーを形成するステップ、一次被覆された使い捨てパターンを提供するステップ、
スラリー組成物をパターンに加えてスラリー被覆型パターンを形成するステップ
、乾燥した粗い耐火層（スタッコ）を排出し加えるステップからなる。
【００２２】 （発明の概要） 本発明は、セラミックシェルモールドを生成するために必要な時間を大幅に短
縮する組成物を提供する。本発明の組成物は、インベストメント鋳造法用のシェ
ルモールド生成するために使用されるとき、シェルディップの数を減らすことに
よって加工時間を減少させるだけでなく、生型の強度が増大することによって取
り扱いおよび脱蝋が良くなる。
【００２３】 本発明は、シェルモールドを形成する方法を提供し、この方法は０．１〜７０
重量％の無機繊維からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供す
ること、使い捨てパターンを提供すること、この組成物をパターンに加えてバイ
ンダー被覆型パターンを形成すること、耐火性微粉をバインダー被覆型パターン
に加えてバインダーおよび微粉パターンのコーティングを形成することからなり
、バインダー組成物がからなることを改良点とする。
【００２４】 本発明は、無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１
〜２０重量％、無機繊維０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー組成物
からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供し、無機粒子は平均
粒子サイズが６００メッシュより小さく、無機繊維は平均的な長さと直径の比が
３０より大きい。
【００２５】 本発明は、シェルモールドを形成する方法において改良点を提供し、この方法
は無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量
％の混合物からなるバインダー組成物からなるインベストメント鋳造シェルモー
ルド組成物を提供すること、耐火性微粉をバインダーに加えてスラリーを形成す
ること、一次被覆された使い捨てパターンを提供すること、スラリー組成物をパ
ターンに加えてスラリー被覆型パターンを形成すること、乾燥した粗い耐火層（
スタッコ）を排出し加えることからなり、バインダー組成物が無機繊維０．１〜
７０重量％からなることを改良点とする。
【００２６】 本発明は、シェルモールドを形成する方法を提供し、この方法は無機粒子から
なるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量％、無機繊維を
０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー組成物からなるインベストメン
ト鋳造シェルモールド組成物を提供するステップからなり、無機粒子は平均粒子
サイズが６００メッシュより小さく、無機繊維は平均的な長さと直径の比が３０
より大きく、耐火性微粉をバインダーに加えてスラリーを形成するステップ、一
次被覆された使い捨てパターンを提供するステップ、スラリー組成物をパターン
に加えてスラリー被覆型パターンを形成するステップ、乾燥した粗い耐火層（ス
タッコ）を排出し加えるステップからなる。
【００２７】 本発明は、インベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供することからな
るシェルモールドを形成する方法を提供し、ポリマーおよび繊維を含まないバイ
ンダーおよび微粉パターンのコーティングおよびポリマーを含む（ただし繊維を
含まないバインダーおよび微粉パターンは含まない）コーティングは、繊維およ
びポリマーがないこと繊維がないこと以外はバインダーおよび微粉パターンのコ
ーティングと同じ方法で形成され、ポリマーおよび繊維を含まないバインダーお
よび微粉パターンのコーティングは、ポリマーおよび繊維を含まない生型のＡＦ
Ｌを有し、ポリマーを含む（ただし繊維を含まないバインダーおよび微粉パター
ンは含まない）コーティングは、ポリマーを含むが繊維を含まない生型のＡＦＬ
バインダーおよび微粉パターンのコーティングはポリマーと繊維を含む生型のＡ
ＦＬを有し、同じ数のコートでは、ポリマーと繊維を含む生型のＡＦＬはポリマ
ーおよび繊維を含まない生型のＡＦＬよりも少なくとも１５０％大きく、ポリマ
ーを含むが繊維を含まない生型のＡＦＬよりも少なくとも１００％大きい。
【００２８】 （発明の詳細な説明） 一般に、以下の方法に従って、本発明のバインダーを使用してシェルモールド
を作成することができる。バインダーは、コロイドゾル、無機繊維およびラテッ
クスポリマーの混合物を含むことが好ましい。耐火性パウダーをバインダーに加
えてスラリーを作成し、このスラリーを混合してパウダーを湿らせる。ワックス
パターンなどの材料の使い捨てパターンをスラリー中に浸漬させ、過剰なスラリ
ーを排出し、湿っている間にパターンを追加の耐火物を用いてスタッコ処理する
。パターンおよびスラリーを乾燥させて、バインダー中の結合を確立させる。
【００２９】 浸漬、排出、およびスタッキングステップを必要に応じて繰り返して、所定の
望ましい厚さを有するシェルモールドを構築することができる。モールドが出来
上がった後、液体パターン材料を加熱および排出することによって使い捨てパタ
ーンを除去し、シェルモールドを焼成する。焼成した後に、溶融金属をシェルモ
ールドに注ぎ込み冷却させる。冷却後、金属からシェルモールドが破壊され、所
望の鋳物金属成分が提供される。
【００３０】 ラテックスポリマーまたはポリマーがバインダー中に存在し、バインダーから
作成されるシェルの生型の強度を増大させる。さらに、モールド作成プロセス中
において、ラテックスポリマーまたはポリマーを有さないバインダーを用いて作
成したディップと比較して、ラテックスポリマーまたはポリマーはディップ間の
加工時間を減少させる。ラテックスポリマーまたはポリマーを含むバインダーの
それぞれのコートの厚さを増大させるために無機繊維が存在し、したがって他の
既存のバインダーと比較して、厚さが同等でコートが少ない充分な強度のシェル
が作成される。
【００３１】 本発明において使用するのに好ましいコロイドシリカゾルは、平均粒子サイズ
が３〜１００ナノメートル（ｎｍ）、より好ましくは５〜２０ナノメートルであ
り、シリカ含有率は８〜５０％（重量）であり、１２〜３５％であることが好ま
しい。酢酸ビニル、塩化ポリビニリデン、アクリル、スチレンブタジエンなどの
、多くのタイプのラテックスが存在する。スチレンブタジエンラテックスが、イ
ンベストメント鋳造において最も関心を集めている。なぜなら、これらの多くは
コロイドシリカと混合したときに相溶性がよく、これらを加えてシェルの生型の
強度を改善することができるからである。好ましいラテックスポリマーには、以
下の性質を有するアクリルポリマーの配合物がある。それは６〜１１の範囲のｐ
Ｈ（最も好ましくは７〜１０）、５０〜１０００センチポアズの範囲の粘度（最
も好ましくは５０〜５００）、４０〜６５％の固形分（最も好ましくは４５〜５
５％）、および０．０５〜１．０ミクロンの平均粒子サイズ（最も好ましくは０
．１〜０．５ミクロン）である。本発明において使用するのに好ましい無機繊維
は、平均的な長さと直径の比が３０より大きい。インベストメント鋳造産業にお
いて一般的に使用される耐火性微粉（すなわちパウダー）の例は、ジルコン（Ｚ
ｒＳｉＯ４）、溶融したシリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコ
ニア（ＺｒＯ２）、およびアルミノケイ酸塩（Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２のさまざま
な組み合わせ、通常高温（２５００°Ｆ）まで焼成される）である。任意の他の
相溶性パウダー系も使用することができる。使用するパウダーのサイズは、典型
的には１２０メッシュ（米国標準シーブ）〜４００メッシュに分類される。通常
使用されるサイズは当業者によく知られており、他のサイズも本発明の範囲から
除外されるものではない。スラリーは、＃４Ｚａｈｎ ｃｕｐによって測定され
る、５〜５０秒の範囲の粘度を有することが好ましいはずである。
【００３２】 コロイドシリカとラテックスポリマーの比が１：１より大きい、好ましくは３
：１より大きいような任意の割合で、ラテックスポリマーをコロイドシリカベー
スに加える。コロイドシリカの濃度は、組成物の８〜８０重量％であると考えら
れる。バインダーの重量に基づいて２〜２０重量％の量でラテックスポリマーが
存在することが好ましい。当業者によく知られている他の成分（界面活性剤、殺
生剤など）も、本発明の精神および範囲を変えることなく、バインダーに加える
ことができる。耐火性微粉をバインダーと混合して、スラリーを形成する。一次
被覆された使い捨てパターンにスラリー組成物を加えてスラリー被覆型パターン
を形成する。乾燥した粗い耐火性の層（スタッコ）をスラリー被覆型パターンに
加える。繰り返し乾燥、浸漬、排出、スタッコイングおよび乾燥することによっ
て、スタッコで被覆されたパターンを形成する。
【００３３】 好ましい実施態様では本発明は、シェルモールドを形成する方法を提供し、こ
の方法は無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２
０重量％の混合物からなるバインダー組成物からなるインベストメント鋳造シェ
ルモールド組成物を提供すること、耐火性微粉をバインダーに加えてスラリーを
形成すること、一次被覆された使い捨てパターンを提供すること、スラリー組成
物をパターンに加えてスラリー被覆型パターンを形成すること、乾燥した粗い耐
火層（スタッコ）を排出し加えることからなる。バインダー組成物が無機繊維０
．１〜７０重量％からなることが改良点である。ポリマーおよび繊維を含まない
バインダーおよび微粉パターンのコーティングは、ポリマーおよび繊維がないこ
と以外はバインダーおよび微粉パターンのコーティングと同じ方法で形成される
。ポリマーおよび繊維を含まないバインダーおよび微粉パターンのコーティング
は、ポリマーと繊維を含まない生型のＡＦＬを有する。バインダーおよび微粉パ
ターンのコーティングはポリマーと繊維を含む生型のＡＦＬを有する。同じ数の
コートでは、ポリマーと繊維を含む生型のＡＦＬはポリマーと繊維を含まない生
型のＡＦＬよりも少なくとも７５％大きいことが好ましい。ポリマーと繊維を含
む生型のＡＦＬはポリマーと繊維を含まない生型のＡＦＬよりも少なくとも１０
０％大きいことがさらに好ましい。ポリマーと繊維を含む生型のＡＦＬはポリマ
ーと繊維を含まない生型のＡＦＬよりも少なくとも１５０％大きいことが最も好
ましい。他のポリマーを含むが繊維を含まないバインダーおよび微粉パターンコ
ーティングは、繊維がないこと以外はバインダーおよび微粉パターンのコーティ
ングと同じ方法で形成される。ポリマーを含むが繊維を含まないバインダーおよ
び微粉パターンコーティングは、ポリマーを含むが繊維を含まない生型のＡＦＬ
を有する。同じ数のコートでは、ポリマーと繊維を含む生型のＡＦＬはポリマー
を含むが繊維を含まない生型のＡＦＬよりも少なくとも５０％大きいことが好ま
しい。ポリマーと繊維を含む生型のＡＦＬはポリマーを含むが繊維を含まない生
型のＡＦＬよりも少なくとも７５％大きいことがさらに好ましい。ポリマーと繊
維を含む生型のＡＦＬはポリマーを含むが繊維を含まない生型のＡＦＬよりも少
なくとも１００％大きいことが最も好ましい。
【００３４】 好ましい実施態様では本発明は、無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重
量％、有機ポリマー１〜２０重量％、無機繊維を０．１〜７０重量％の混合物か
らなるバインダー組成物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を
提供する。無機粒子は平均粒子サイズが６００メッシュより小さく、無機繊維は
平均的な長さと直径の比が３０より大きい。
【００３５】 好ましい実施態様では本発明は、シェルモールドを形成する方法を提供し、こ
の方法は無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２
０重量％、無機繊維を０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー組成物か
らなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供するステップからなる
。無機粒子は平均粒子サイズが６００メッシュより小さく、無機繊維は平均的な
長さと直径の比が３０より大きい。
【００３６】 耐火性微粉をバインダーと混合して、スラリーを形成する。一次被覆された使
い捨てパターンをスラリー組成物で被覆してスラリー被覆型パターンを形成する
。スラリー組成物中に一次被覆された使い捨てパターンを繰り返し浸漬させ、排
出し、乾燥させることによって、スラリー被覆型パターンを形成する。スタッコ
イング（乾燥した粗い耐火性の層を加える）し、スラリー被覆型パターンを乾燥
させることによって、スタッコで被覆されたパターンを形成する。
【００３７】 本発明の好ましい実施態様に従って、無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９
８重量％、有機ポリマー１〜２０重量％、無機繊維を０．１〜７０重量％の混合
物からなるバインダー組成物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成
物を提供する。無機粒子は平均粒子サイズが６００メッシュより小さく、前記無
機繊維は平均的な長さと直径の比が３０より大きい。バインダー組成物は、１〜
９０重量％の耐火性パウダーを含むことが好ましい。耐火性パウダーは１２０〜
４００メッシュの範囲のメッシュサイズを有することが好ましく、前記耐火性パ
ウダーはアルミノケイ酸塩、フューズドシリカ、石英シリカ、アルミナ、ジルコ
ンおよびジルコニアからなる群から選択される。コロイドゾルは３〜１００ナノ
メートルの平均粒子直径を有するシリカを含むことが好ましい。コロイドシリカ
とラテックスポリマーの比は１：１より大きいことが好ましい。この比は１０：
１〜１：１（コロイド：ラテックス）の範囲であることが好ましい。ラテックス
ポリマーは６〜１１の範囲のｐＨ、５０〜１０００センチポアズの範囲の粘度、
４０〜６５％の固形分、および０．０５〜１．０ミクロンの平均粒子サイズを有
するアクリルポリマーの配合物を含むことが好ましい。ラテックスポリマーは７
〜１０の範囲のｐＨ、５０〜５００センチポアズの範囲の粘度、５０〜６０％の
固形分、および０．１〜０．５ミクロンの平均粒子サイズを有するアクリルポリ
マーの配合物を含むことが好ましい。ポリマーラテックスはアクリルラテックス
またはスチレンブタジエンラテックスであることが好ましい。シリカゾルは３０
ナノメートル未満の平均粒子サイズを有することが好ましい。ラテックスポリマ
ーはエラストマーラテックスポリマーであることが好ましい。バインダー組成物
は１〜９８重量％の水を含むことが好ましい。
【００３８】 本発明の好ましい実施態様に従って、シェルモールドを形成する方法を提供し
、この方法は無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１
〜２０重量％、無機繊維を０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー組成
物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供するステップから
なる。無機粒子は平均粒子サイズが６００メッシュより小さく、前記無機繊維は
平均的な長さと直径の比が３０より大きい。耐火性微粉をバインダー組成物と混
合して、スラリー組成物を形成し、これをパターンに加えてパターン上にスラリ
ーコーティングを形成する。次いで耐火性スタッコをスラリーコーティングに加
えて、スラリーおよびスタッコパターンコーティングを形成する。耐火性微粉は
１２０〜４００メッシュの粒子サイズを有することが好ましい。
【００３９】 本発明の好ましい実施態様に従って、シェルモールドを形成する方法を提供し
、この方法は液体バインダー組成物からなるインベストメント鋳造シェルモール
ド組成物を提供すること、耐火性微粉とバインダーを混合してスラリー組成物を
形成すること、一次被覆された使い捨てパターンを提供すること、スラリー組成
物をパターンに加えて前記パターン上に部分的スラリーコーティングを形成する
こと、前記部分的スラリーコーティングから前記液体の少なくとも一部分を排出
して排出型部分的スラリーコーティングを形成することからなる。次いでスラリ
ー組成物を前記排出型部分的スラリーコーティングに加えて湿潤スラリーコーテ
ィングを形成すること、前記湿潤スラリーコーティングから前記液体の少なくと
も一部分を排出して排出型スラリーコーティングを形成すること、および耐火性
スタッコ材料を前記排出型スラリーコーティングに加えて耐火性スタッコおよび
スラリーコーティングを形成することからなり、前記液体バインダー組成物が無
機繊維０．１〜７０重量％からなることを改良点とする。液体バインダー組成物
は無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量
％をさらに含み、前記耐火性微粉が平均粒子サイズが６００メッシュより小さい
無機粒子を含むことが好ましい。無機繊維は平均的な長さと直径の比が３０より
大きいことが好ましい。スラリー被覆型パターンを形成するための前記組成物の
前記パターンへの添加、および前記スラリー被覆型パターンへの耐火性スタッコ
の前記添加を乾燥後に繰り返すことが好ましい。
【００４０】 本発明の好ましい実施態様に従って、シェルモールドを形成する方法を提供し
、この方法は０．１〜７０重量％の無機繊維からなるインベストメント鋳造シェ
ルモールド組成物を提供すること、使い捨てパターンを提供すること、前記組成
物を前記パターンに加えてバインダー被覆型パターンを形成すること、耐火性微
粉を前記バインダー被覆型パターンに加えてバインダーおよび微粉パターンのコ
ーティングを形成することからなり、前記バインダー組成物がからなることを改
良点とする。インベストメント鋳造シェルモールド組成物は１〜２０重量％の有
機ポリマーをさらに含むことが好ましい。
【００４１】 本発明の好ましい実施態様に従って、シェルモールドを提供し、このシェルモ
ールドは無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２
０重量％、無機繊維を０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー組成物か
らなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供すること、耐火性微粉
をバインダーに加えてスラリーを形成すること、一次被覆された使い捨てパター
ンを提供すること、スラリー組成物をパターンに加えてスラリー被覆型パターン
を形成すること、乾燥した粗い耐火スタッコ層を排出し加えることからなる方法
によって形成される。
【００４２】 本発明の好ましい実施態様に従って、シェルモールドを形成する方法を提供し
、この方法は無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１
〜２０重量％の混合物からなるバックアップバインダー組成物からなるインベス
トメント鋳造シェルモールド組成物を提供すること、使い捨てパターンを提供す
ること、前記組成物を前記パターンに加えてバインダーコーティングを有するバ
インダー被覆型パターンを形成すること、耐火性微粉を前記バインダー被覆型パ
ターンに加えてバインダーおよび微粉パターンのコーティングを形成することか
らなり、０．１〜７０重量％の無機繊維を前記バックアップバインダー組成物に
加えて繊維含有バックアップバインダー組成物を形成することを改良点とする。
バックアップバインダー組成物は生型の破壊係数（ＭＯＲ）を有し、前記繊維含
有バックアップバインダー組成物は前記バックアップバインダー組成物の生型の
破壊係数（ＭＯＲ）より少なくとも２５％大きい生型の破壊係数（ＭＯＲ）を有
することが好ましい。バックアップバインダー組成物は生型の調整型破壊荷重（
ＡＦＬ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダー組成物は前記バックアッ
プバインダー組成物の生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）より少なくとも７５％大
きい生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を有することが好ましい。バックアップバ
インダー組成物は生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を有し、前記繊維含有バック
アップバインダー組成物が前記バックアップバインダー組成物の生型の調整型破
壊荷重（ＡＦＬ）より少なくとも７５％大きい生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）
を有することが好ましい。繊維を含まないバインダーのコーティングを前記繊維
を含まないこと以外は前記バインダーのコーティングと同様に形成し、これが前
記繊維含有バックアップバインダー組成物から形成される前記バインダーのコー
ティングよりも少なくとも２５％薄いことが好ましい。バックアップバインダー
組成物は生型の破壊係数（ＭＯＲ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダ
ー組成物が前記バックアップバインダー組成物の生型の破壊係数（ＭＯＲ）より
少なくとも３５％大きい生型の破壊係数（ＭＯＲ）を有することが好ましい。バ
ックアップバインダー組成物は生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を有し、前記繊
維含有バックアップバインダー組成物が前記バックアップバインダー組成物の生
型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）より少なくとも１００％大きい生型の調整型破壊
荷重（ＡＦＬ）を有することが好ましい。バックアップバインダー組成物は生型
の破壊係数（ＭＯＲ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダー組成物が前
記バックアップバインダー組成物の生型の破壊係数（ＭＯＲ）より少なくとも５
０％大きい生型の破壊係数（ＭＯＲ）を有することが好ましい。バックアップバ
インダー組成物は生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を有し、前記繊維含有バック
アップバインダー組成物が前記バックアップバインダー組成物の生型の調整型破
壊荷重（ＡＦＬ）より少なくとも１５０％大きい生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ
）を有することが好ましい。繊維を含まないバインダーのコーティングを前記繊
維を含まないこと以外は前記バインダーのコーティングと同様に形成し、これが
前記繊維含有バックアップバインダー組成物から形成される前記バインダーのコ
ーティングよりも少なくとも３３％薄いことが好ましい。繊維を含まないバイン
ダーのコーティングを繊維を含まない生型の破壊係数を有する前記繊維を含まな
いこと以外は前記バインダーのコーティングと同様に形成し、前記バインダーお
よび微粉パターンのコーティングが前記繊維を含まない生型の破壊係数よりも少
なくとも５０％大きい繊維含有生型の破壊係数を有することが好ましい。繊維を
含まないバインダーのコーティングを繊維を含まない生型の調整型破壊荷重を有
する前記繊維を含まないこと以外は前記バインダーのコーティングと同様に形成
し、前記バインダーおよび微粉パターンのコーティングが前記繊維を含まない生
型の破壊係数よりも少なくとも１５０％大きい繊維含有生型の調整型破壊荷重を
有することが好ましい。繊維を含まないバインダーのコーティングを繊維を含ま
ない生型の破壊係数を有する前記繊維を含まないこと以外は前記バインダーのコ
ーティングと同様に形成し、前記バインダーおよび微粉パターンのコーティング
が前記繊維を含まない生型の破壊係数よりも少なくとも２５％大きい繊維含有生
型の破壊係数を有することが好ましい。繊維を含まないバインダーのコーティン
グを繊維を含まない生型の調整型破壊荷重を有する前記繊維を含まないこと以外
は前記バインダーのコーティングと同様に形成し、前記バインダーおよび微粉パ
ターンのコーティングが前記繊維を含まない生型の破壊係数よりも少なくとも１
００％大きい繊維含有生型の調整型破壊荷重を有することが好ましい。
【００４３】 本発明の好ましい実施態様に従って、シェルモールドを提供し、無機粒子から
なるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量％、無機繊維を
０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー組成物からなるインベストメン
ト鋳造シェルモールド組成物を提供すること、前記組成物をパターンに加えてバ
インダー被覆型パターンを形成すること、耐火性微粉を前記バインダー被覆型パ
ターンに加えてバインダーおよび微粉パターンのコーティングを形成すること、
前記バインダーおよび微粉パターンのコーティングを焼成してシェルモールドを
形成することからなる方法によって、このシェルモールドが形成される。
【００４４】 本発明の好ましい実施態様に従って、生型のシェルモールドを提供し、無機粒
子２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量％、無機繊維を０．１〜７０重
量％の混合物からなるバインダー組成物からなるインベストメント鋳造シェルモ
ールド組成物を提供すること、耐火性微粉とバインダーを混合してスラリー組成
物を形成すること、一次被覆された使い捨てパターンを提供すること、スラリー
組成物をパターンに加えて前記パターン上に湿潤スラリーコーティングを形成す
ること、前記湿潤スラリーコーティングから前記水の少なくとも一部分を排出し
て排出型スラリーコーティングを形成すること、粗い耐火性スタッコを前記排出
型スラリーコーティングに加えること、および前記排出型スラリーコーティング
から前記パターンを除去して生型のシェルモールドを形成することからなる方法
によって、この生型のシェルモールドが形成される。
【００４５】 以下の実施例によって、特許請求する本発明の好ましい実施態様を記載した。
これらの実施例は特許請求する本発明を例示するものであると解釈されるべきで
あり、本発明を制限すると解釈されるべきではない。
【００４６】 実施例１：バックアップバインダー組成物 コロイドシリカ６０．２９グラム（ＳｉＯ２：平均粒径１０ナノメートル）；
脱イオン水１８．９６グラム；アクリルポリマー乳濁液１５．５７グラム：アク
リルポリマー５５重量％；水４５重量％；（Ｄｕｒａｍａｘ ＴＭＢ １０００
）；平均の長さが６５０μｍであり、平均直径が８．５μｍであり、平均的な長
さと直径の比（様相）が８０である無機繊維（Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２）１．
４６グラム、ＳｉＯ２４６重量％、Ａｌ２Ｏ３１５重量％、ＣａＯ１６重量％、
ＭｇＯ１２重量％、ＦｅＯ６重量％および不純物５重量％である組成物。このバ
インダー組成物を耐火性微粉と混合させてバインダーおよび微粉スラリーを形成
する。この耐火性微粉は１２０メッシュと３２５メッシュの間の粒子サイズを有
する。この耐火性微粉は溶融したＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２である。
【００４７】 実施例２ 耐火性材料のイニシャルコーティング用の一次スラリー中にワックスモデルを
浸漬させて、被覆型ワックスモデルを形成する。この被覆型ワックスモデルを約
５秒間、実施例１の手順に従って形成したバインダーおよび微粉スラリー中に浸
漬させる。次いでワックスモデルをスラリーから引き上げ、約３０〜６０秒かけ
て排出する。次いで排出型スラリー層を有するワックスモデルを、それを砂の流
動床に約５秒間浸漬させるか、パターン上にスタッコを散在させるレインフォー
ルサンダーを使用することによって粗い砂で被覆する。この砂は溶融したＳｉＯ ２ またはＡｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２から構成される。この砂のメッシュサイズは、３
０と１００メッシュの間である。この手順を３回繰り返して、約５ｍｍの厚さの
幅を有する被覆を形成する。次いで被覆型ワックスモデルを加熱して溶かし、次
いでワックスを除去し、次いで形成されたモールドを１６００と２０００°Ｆの
間の温度で約１〜３時間焼成する。次いで金属を冷却させることができるモール
ド内に液体金属を注ぐことによって仕上がったモールドを使用し、次いでモール
ドを冷却された金属から除去する。成型することができる金属には鉄、アルミニ
ウム、ニッケルおよびこれらの合金がある。
【００４８】 実施例３ コロイドシリカ６０．８５グラム（ＳｉＯ２：平均粒径１０ナノメートル）；
脱イオン水１９．６４グラム；アクリルポリマー乳濁液１５．７１グラム：アク
リルポリマー５５重量％；水４５重量％；（Ｄｕｒａｍａｘ ＴＭＢ １０００
）；アルコキシル化第一級アルコール１．４７グラム；ＤｅＦｏｒｅｓｔ Ｅｎ
ｔｅｒｐｒｉｓｅｓ Ｉｎｃ．によって製造されるＬＦ−６０ ＭＯＤ（湿潤剤
）；Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇによって製造されるシリコーン乳濁液ＤＣＨ−１０
（消泡剤）０．４９グラム；広域スペクトル殺菌剤０．０２グラム；ＵＳ Ｐｒ
ｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｌａｂｓによって製造されるＧＲＯＴＡＮ（殺生剤）；
ヒドロキシ化合物０．０２グラム；Ａｌｐｉｎｅ Ａｒｏｍａｔｉｃｓ Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．によって製造されるアンモニアマスク（香気あ
り）；平均の長さが６５０μｍであり、平均直径が８．５μｍであり、平均的な
長さと直径の比（様相）が約８０である無機繊維（Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２）
１．８グラム、ＳｉＯ２４６重量％、Ａｌ２Ｏ３１３．５重量％、ＣａＯ１７．
７重量％、ＭｇＯ９．７重量％、ＦｅＯ７重量％およびその他６．１重量％であ
る組成物。このバインダー組成物を耐火性微粉と混合させる。この耐火性微粉は
１２０メッシュと３２５メッシュの間の粒子サイズを有する。この耐火性微粉は
溶融したＳｉＯ２である。
【００４９】 以下の表Ｉに従って３つのバックアップバインダースラリーを調製した。Ｎｙ
ａｃｏｌ（登録商標）８３０（ＮＹＡ）システムはＲａｎｓｏｍ ａｎｄ Ｒａ
ｎｄｏｌｐｈによって販売されている繊維およびポリマーを含まないシステムで
あり、Ｒａｎｓｏｍ ａｎｄ Ｒａｎｄｏｌｐｈによって製造されているＣｕｓ
ｔｏｍｃｏｔｅ（商標）バインダー（ＣＵＳ）は繊維を含まないポリマーを含む
システムであり、ＣＳＢは繊維およびポリマーを含む前記バインダーである。
【００５０】
【表２】 表I：３つのスラリーの配合および粘度範囲 ＊バインダー固形物２５．０％を有するように水で希釈した
【００５１】 スラリーすべてを使用して、生型の強度を決定するための試験片となる検体を
構築した。使用したシステムはすべて３０ｘ５０フューズドシリカスタッコ砂で
あった。表ＩＩに生型の曲げ特性を示す。参照のために、データはすべて３つの
バックアップコートおよびシールディップでＮＹＡシステムと比較して作成した
（すなわち、この地点では１．０に等しい）。
【００５２】
【表３】 表II：種々のコートを有する３つのシステムの相対的な生型の曲げ特性
【００５３】 表ＩＩから、３つのコートでのＣＳＢシステムの生型のＭＯＲおよびＡＦＬ（
それぞれ２．８３および５．９２）は、４つおよび５つのバックアップコートで
のＮＹＡおよびＣＵＳシステムに関する同じ値よりも大きいことが分かる。この
ことによって、ＣＳＢスラリーの３つのバックアップコートは、ＮＹＡおよびＣ
ＵＳスラリーの４つおよび５つのバックアップコートの代わりとなることが示さ
れる。
【００５４】 本発明のインベストメント鋳造シェルモールド組成物に有用な繊維は、有機お
よび無機繊維である。無機繊維が最も好ましい。本発明のインベストメント鋳造
シェルモールド組成物に有用な繊維は、平均的な長さと直径の比が３０より大き
いことが最も好ましい。
【００５５】 本発明のインベストメント鋳造シェルモールド組成物に有用な粒子は、有機お
よび無機粒子である。無機粒子が最も好ましい。本発明のインベストメント鋳造
シェルモールド組成物に有用な粒子は、平均的な最大直径が１ミクロン未満であ
ることが好ましい。本発明のインベストメント鋳造シェルモールド組成物に有用
な粒子は、平均的な最大直径が０．５ミクロン未満であることが最も好ましい。
【００５６】 さまざまな好ましい実施態様によって本発明を記載してきたが、添付の特許請
求の範囲によって定義されるように、本発明の精神および範囲から逸脱すること
なく、さなざまな変更および修正を行うことができることを当業者は理解するは
ずである。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ２２Ｃ 9/04 Ｂ２２Ｃ 9/04 Ｅ Ｃ０４Ｂ 14/04 Ｃ０４Ｂ 14/04 Ｚ 14/30 14/30 14/38 14/38 Ｚ 20/00 20/00 Ｂ 24/26 24/26 Ｄ 28/24 28/24 Ｃ０８Ｋ 3/00 Ｃ０８Ｋ 3/00 3/22 3/22 3/34 3/34 7/04 7/04 Ｃ０８Ｌ 25/04 Ｃ０８Ｌ 25/04 33/00 33/00 101/00 101/00 (31)優先権主張番号 ０９／５２７，０４７ (32)優先日 平成12年３月16日(2000．3．16) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＡ，Ｃ Ｎ，ＪＰ Ｆターム(参考） 4E092 AA02 AA03 AA04 AA10 AA18 AA44 AA60 BA04 CA01 CA03 CA10 4E093 MC02 MC03 MC06 MC08 4G012 PA03 PA04 PA11 PA15 PB04 PB26 PB31 4J002 AA001 BC021 BC051 BD101 BF021 BG001 DE098 DE148 DJ008 DJ016 DJ018 FA047 GT00 HA07

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリ
    マー１〜２０重量％、無機繊維０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー
    組成物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物であって、前記無機
    粒子が平均粒子サイズが６００メッシュより小さく、前記無機繊維が平均的な長
    さと直径の比が３０より大きい、インベストメント鋳造シェルモールド組成物。
  2. 【請求項２】 １〜９０重量％の耐火性パウダーをさらに含む、請求項１に
    記載の組成物。
  3. 【請求項３】 前記耐火性パウダーが１２０〜４００メッシュの範囲のメッ
    シュサイズを有し、該耐火性パウダーがアルミノケイ酸塩、フューズドシリカ、
    石英シリカ、アルミナ、ジルコンおよびジルコニアからなる群から選択される、
    請求項２に記載の組成物。
  4. 【請求項４】 前記コロイドゾルが３〜１００ナノメートルの平均粒子直径
    を有するシリカからなる、請求項１に記載の組成物。
  5. 【請求項５】 コロイドシリカとラテックスポリマーの比が１：１より大き
    い、請求項１に記載の組成物。
  6. 【請求項６】 前記比が１０：１〜１：１（コロイド：ラテックス）の範囲
    である、請求項１に記載の組成物。
  7. 【請求項７】 前記ラテックスポリマーが６〜１１の範囲のｐＨ、５０〜１
    ０００センチポアズの範囲の粘度、４０〜６５％の固形分、および０．０５〜１
    ．０ミクロンの平均粒子サイズを有するアクリルポリマーの配合物からなる、請
    求項１に記載の組成物。
  8. 【請求項８】 前記ラテックスポリマーが７〜１０の範囲のｐＨ、５０〜５
    ００センチポアズの範囲の粘度、５０〜６０％の固形分、および０．１〜０．５
    ミクロンの平均粒子サイズを有するアクリルポリマーの配合物からなる、請求項
    １に記載の組成物。
  9. 【請求項９】 前記ポリマーラテックスがアクリルラテックスまたはスチレ
    ンブタジエンラテックスである、請求項１に記載の組成物。
  10. 【請求項１０】 前記シリカゾルが３０ナノメートル未満の平均粒子サイズ
    を有する、請求項１に記載の組成物。
  11. 【請求項１１】 前記ラテックスポリマーがエラストマーラテックスポリマ
    ーである、請求項１に記載の組成物。
  12. 【請求項１２】 １〜９８重量％の水をさらに含む、請求項１に記載の組成
    物。
  13. 【請求項１３】 シェルモールドを形成する方法であって、 無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量
    ％、および無機繊維を０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー組成物か
    らなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供するステップ、 該無機粒子は平均粒子サイズが６００メッシュより小さく、該無機繊維は平均
    的な長さと直径の比が３０より大きい、 使い捨てパターンを提供するステップ、 耐火性微粉と前記バインダー組成物を混合してスラリー組成物を形成するステ
    ップ、 前記スラリー組成物を前記パターンに加えて前記スラリー被覆型パターン上に
    スラリーコーティングを形成するステップ、 耐火性スタッコを前記スラリーコーティングに加えてスラリーおよびスタッコ
    パターンコーティングを形成するステップからなる方法。
  14. 【請求項１４】 前記耐火性微粉が１２０〜４００メッシュの粒子サイズを
    有する、請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 シェルモールドを形成する方法であって、液体バインダー
    組成物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供すること、耐
    火性微粉と該バインダーを混合してスラリー組成物を形成すること、一次被覆さ
    れた使い捨てパターンを提供すること、該スラリー組成物を前記パターンに加え
    て前記パターン上に部分的にスラリーコーティングを形成すること、前記部分的
    スラリーコーティングから前記液体の少なくとも一部分を排出して排出型部分的
    スラリーコーティングを形成すること、 該スラリー組成物を前記排出型部分的スラリーコーティングに加えて湿潤スラ
    リーコーティングを形成すること、前記湿潤スラリーコーティングから前記液体
    の少なくとも一部分を排出して排出型スラリーコーティングを形成すること、お
    よび耐火性スタッコ材料を前記排出型スラリーコーティングに加えて耐火性スタ
    ッコおよびスラリーコーティングを形成することを含み、前記液体バインダー組
    成物が無機繊維を０．１〜７０重量％含むことを改良点とする方法。
  16. 【請求項１６】 前記液体バインダー組成物が無機粒子からなるコロイドゾ
    ル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量％をさらに含み、前記耐火性微
    粉が平均粒子サイズが６００メッシュより小さい無機粒子からなる、請求項１５
    に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記無機繊維が平均的な長さと直径の比が３０より大きい
    、請求項１５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 スラリー被覆型パターンを形成するための前記組成物の前
    記パターンへの前記添加、および前記スラリー被覆型パターンへの耐火性スタッ
    コの前記添加を乾燥後に繰り返す、請求項１５に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 シェルモールドを形成する方法であって、０．１〜７０重
    量％の無機繊維からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供する
    こと、使い捨てパターンを提供すること、前記組成物を前記パターンに加えてバ
    インダー被覆型パターンを形成すること、耐火性微粉を前記バインダー被覆型パ
    ターンに加えてバインダーおよび微粉パターンのコーティングを形成することを
    含み、前記バインダー組成物が含むことを改良点とする方法。
  20. 【請求項２０】 前記インベストメント鋳造シェルモールド組成物が１〜２
    ０重量％の有機ポリマーをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポ
    リマー１〜２０重量％、無機繊維を０．１〜７０重量％の混合物からなるバイン
    ダー組成物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供すること
    、耐火性微粉を該バインダーに加えてスラリーを形成すること、一次被覆された
    使い捨てパターンを提供すること、該スラリー組成物を該パターンに加えてスラ
    リー被覆型パターンを形成すること、乾燥した粗い耐火スタッコ層を排出し加え
    ることからなる方法によって形成される、シェルモールド。
  22. 【請求項２２】 シェルモールドを形成する方法であって、無機粒子からな
    るコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量％の混合物からな
    るバックアップバインダー組成物からなるインベストメント鋳造シェルモールド
    組成物を提供すること、使い捨てパターンを提供すること、前記組成物を前記パ
    ターンに加えてバインダーコーティングを有するバインダー被覆型パターンを形
    成すること、耐火性微粉を前記バインダー被覆型パターンに加えてバインダーお
    よび微粉パターンのコーティングを形成することを含み、０．１〜７０重量％の
    無機繊維を前記バックアップバインダー組成物に加えて繊維含有バックアップバ
    インダー組成物を形成することを改良点とする方法。
  23. 【請求項２３】 前記バックアップバインダー組成物が生型の破壊係数（Ｍ
    ＯＲ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダー組成物が前記バックアップ
    バインダー組成物の生型の破壊係数（ＭＯＲ）より少なくとも２５％大きい生型
    の破壊係数（ＭＯＲ）を有する、請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記バックアップバインダー組成物が生型の調整型破壊荷
    重（ＡＦＬ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダー組成物が前記バック
    アップバインダー組成物の生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）より少なくとも７５
    ％大きい生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を有する、請求項２２に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記バックアップバインダー組成物が生型の調整型破壊荷
    重（ＡＦＬ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダー組成物が前記バック
    アップバインダー組成物の生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）より少なくとも７５
    ％大きい生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を有する、請求項２３に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 繊維を含まないバインダーのコーティングを（前記繊維を
    含まないこと以外は）前記バインダーのコーティングと同様に形成し、これが前
    記繊維含有バックアップバインダー組成物から形成される前記バインダーのコー
    ティングよりも少なくとも２５％薄い、請求項２２に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記バックアップバインダー組成物が生型の破壊係数（Ｍ
    ＯＲ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダー組成物が前記バックアップ
    バインダー組成物の生型の破壊係数（ＭＯＲ）より少なくとも３５％大きい生型
    の破壊係数（ＭＯＲ）を有する、請求項２２に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記バックアップバインダー組成物が生型の調整型破壊荷
    重（ＡＦＬ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダー組成物が前記バック
    アップバインダー組成物の生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）より少なくとも１０
    ０％大きい生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を有する、請求項２２に記載の方法
    。
  29. 【請求項２９】 前記バックアップバインダー組成物が生型の破壊係数（Ｍ
    ＯＲ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダー組成物が前記バックアップ
    バインダー組成物の生型の破壊係数（ＭＯＲ）より少なくとも５０％大きい生型
    の破壊係数（ＭＯＲ）を有する、請求項２２に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記バックアップバインダー組成物が生型の調整型破壊荷
    重（ＡＦＬ）を有し、前記繊維含有バックアップバインダー組成物が前記バック
    アップバインダー組成物の生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）より少なくとも１５
    ０％大きい生型の調整型破壊荷重（ＡＦＬ）を有する、請求項２２に記載の方法
    。
  31. 【請求項３１】 繊維を含まないバインダーのコーティングを（前記繊維を
    含まないこと以外は）前記バインダーのコーティングと同様に形成し、これが前
    記繊維含有バックアップバインダー組成物から形成される前記バインダーのコー
    ティングよりも少なくとも３３％薄い、請求項２２に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 繊維を含まないバインダーのコーティングを（繊維を含ま
    ない生型の破壊係数を有する前記繊維を含まないこと以外は）前記バインダーの
    コーティングと同様に形成し、前記バインダーおよび微粉パターンのコーティン
    グが前記繊維を含まない生型の破壊係数よりも少なくとも５０％大きい繊維含有
    の生型の破壊係数を有する、請求項２２に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 繊維を含まないバインダーのコーティングを（繊維を含ま
    ない生型の調整型破壊荷重を有する前記繊維を含まないこと以外は）前記バイン
    ダーのコーティングと同様に形成し、前記バインダーおよび微粉パターンのコー
    ティングが前記繊維を含まない生型の破壊係数よりも少なくとも１５０％大きい
    繊維含有の生型の調整型破壊荷重を有する、請求項２２に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 繊維を含まないバインダーのコーティングを（繊維を含ま
    ない生型の破壊係数を有する前記繊維を含まないこと以外は）前記バインダーの
    コーティングと同様に形成し、前記バインダーおよび微粉パターンのコーティン
    グが前記繊維を含まない生型の破壊係数よりも少なくとも２５％大きい繊維含有
    の生型の破壊係数を有する、請求項２２に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 繊維を含まないバインダーのコーティングを（繊維を含ま
    ない生型の調整型破壊荷重を有する前記繊維を含まないこと以外は）前記バイン
    ダーのコーティングと同様に形成し、前記バインダーおよび微粉パターンのコー
    ティングが前記繊維を含まない生型の破壊係数よりも少なくとも１００％大きい
    繊維含有の生型の調整型破壊荷重を有する、請求項２２に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 無機粒子からなるコロイドゾル２０〜９８重量％、有機ポ
    リマー１〜２０重量％、無機繊維を０．１〜７０重量％の混合物からなるバイン
    ダー組成物からなるインベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供すること
    、前記組成物をパターンに加えてバインダー被覆型パターンを形成すること、耐
    火性微粉を前記バインダー被覆型パターンに加えてバインダーおよび微粉パター
    ンのコーティングを形成すること、前記バインダーおよび微粉パターンのコーテ
    ィングを焼成してシェルモールドを形成することからなる方法によって形成され
    る、シェルモールド。
  37. 【請求項３７】 無機粒子２０〜９８重量％、有機ポリマー１〜２０重量％
    、無機繊維を０．１〜７０重量％の混合物からなるバインダー組成物からなるイ
    ンベストメント鋳造シェルモールド組成物を提供すること、耐火性微粉と該バイ
    ンダー組成物を混合してスラリー組成物を形成すること、一次被覆された使い捨
    てパターンを提供すること、該スラリー組成物を該パターンに加えて前記パター
    ン上に湿潤スラリーコーティングを形成すること、前記湿潤スラリーコーティン
    グから前記水の少なくとも一部分を排出して排出型スラリーコーティングを形成
    すること、粗い耐火性スタッコを前記排出型スラリーコーティングに加えること
    、および前記排出型スラリーコーティングから前記パターンを除去して生型のシ
    ェルモールドを形成することからなる方法によって形成される、生型のシェルモ
    ールド。
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