JP2004261816A - 樹脂模型の一体成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な形状を成すと共に、内部に複雑な中空部分を有する樹脂模型の一体成形方法を提供する。
【解決手段】２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液Ａに発泡ポリスチレン微細粒子Ｂを混合して、前記中空部分に対応する凹部を有する中子用型Ｃ内に注型し、硬化させて、脱型し、前記中空部分に対応する形状を有する消失中子Ｄを形成する工程：前記樹脂模型の外形に対応する凹部を有する樹脂模型用型Ｅ内に、前記消失中子Ｄを位置決めして設置し、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液Ｆを注型して、硬化させた後、脱型し、消失中子Ｄを包含した樹脂模型Ｇを形成する工程：及び前記樹脂模型Ｇ内の消失中子Ｄへ発泡ポリスチレン可溶有機溶剤Ｈを注入して前記発泡ポリスチレン微細粒子Ｂを溶解させ、その溶解溶液を除去し、且つ残留した２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液Ａの硬化物Ｉを引き出して除去し、前記樹脂模型とする工程から成る。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特殊中子を用いた複雑形状樹脂模型の一体成形工法、及び該模型を用いたロストワックス精密鋳造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複雑形状物を造型する「従来の技術」を述べるに当たり、複雑形状物があまりにも多種多様になるため、代表的な中空形状の一体造形物を造型する従来技術について説明する。その方法は、過去色々な方法があみ出されている。
【０００３】
古代人は壺を作成するためにひも状粘土を蛇のどくろ状に接合しながら積層し蛇のどくろを大きく小さく連続させることにて壺状中空一体造形物を作成している。彫刻家は鑿や鉋にて内部をくり抜いた中空部位を持つ一体造形物を製作している。
【０００４】
工業的には、流動性を保つ高温条件下で、吹き棒の先に溶融ガラスを付着取得して、割り型内に閉じこめ、吹き棒の先から溶融ガラス内部へ空気を注入して風船状に膨らませ、割り型側面に空気圧によって溶融ガラスを押し付けて、溶融ガラスの温度低下を促進し、流動性喪失固化形状保持状態になる条件に急速変化させて、割り型を分割し、中空造形物を取り出す方法である。現代では、この方式を全自動連続生産で行い、同形状の中空ガラス製品を大量生産している。
【０００５】
プラスチック分野では、熱で軟化した熱可塑性シート筒内に空気を注入し、割り型内壁に密着させて冷却固化させた後、割り型を分割して中空造形物を取り出すブロー成型が工業化され、これによって、中空プラスチック容器が大量生産されている。また、加熱金型開口部より熱可塑樹脂粉末を金型内に投入し、金型温度を上げて金型内面に接触した熱可塑性樹脂粉末を溶融させて熱可塑性樹脂層を形成し、金型冷却とともに金型内面に付着した溶融熱可塑性樹脂を冷却して形状を保持させ、金型中心部の未溶融の熱可塑性樹脂粉末を金型開口部より除去し、最後に金型内面に付着した熱可塑樹脂シートを金型開口部より引き出し、引き出した樹脂シートを空気圧でふくらませて、一体ものの中空造形体を形成するものである。これを綺麗に塗装することによって、キャラクターのマスクがシームレスに出来上がる。これが、スラッシュ成形である。これは、成形された熱可塑性樹脂がゴム弾性を有し、金型開口部より取り出し後、もとの形状に弾性復元する性質をうまく利用した方法である。
【０００６】
近年、光造形工法が確立され複雑な形状の物が簡単に製作できるようになった。つまり光造形工法とは、基盤上に光硬化性樹脂を薄膜状にコートし、コンピュータ制御されたエネルギー線（光）を基盤上の薄膜の光硬化性樹脂に照射して硬化させ、次いでその上に光硬化性樹脂を薄膜状にコートしてエネルギー線を照射することを繰り返すことにより、薄膜硬化板を順次積み重ねるものである。このエネルギー線の照射範囲をデジタルデータに基づいて順次変化させることによって、複雑形状の造形体を製作できるものである。同様に、中空体を形成することも可能である。
【０００７】
鋳造分野では、鋳型の中に中子を設置し、鋳型と中子の空間へ溶融金属を注湯して放冷し、鋳型・中子を粉砕除去して中空鋳物を製作することが昔から培われており、素晴らしい中空形状の一体造形物の製作工法である。また、発泡ポリスチレンで模型を製作し、砂込めして砂型の中に埋め込み、溶融金属を注湯し熱で発泡ポリスチレンを溶融して流出又は燃焼させて除去させるフルモールド法もある。これは工程中に中空造型物は製作されないが、発泡ポリスチレンが空気と均等のものであると解釈すれば、砂型を中空一体造形物と解釈してもよいと思われる。
【０００８】
また、ロストワックス法による精密鋳造分野では、ロウ模型の表面に耐火コーテイング層を設け、１００〜１５０℃で脱ロウ工程を設けてロウ成分を溶融除去し、１０００℃で焼成工程を設けて耐火コーテイング層を焼成し、鋳型の強度アップと残留ロウ成分を完全燃焼除去する。これによって中空鋳型を作成し、溶融軽合金をこの中空鋳型に注湯し、冷却後、鋳型を崩壊除去して精密鋳造品を製作するものである。最終製品である精密鋳造品は必ずしも中空一体成型品ではないが、鋳型は中空一体成型品である。またロウ成分の代替えとして水性ロウ成分といえるポリエチレングリコールで模型を製作し、水とか有機溶剤にて洗い流す脱ＰＥＧ工程による鋳型製作工法もある。
【０００９】
また粉末冶金分野では、光造形工法の原理を利用し、微細な熱可塑樹脂粒子または熱可塑性樹脂をコーテイングした微細金属粉にエネルギー線を照射して積層する粉末積層造形工法も出現し、中空複雑形状模型を一体成形する技術が数多く出現してきた。
【００１０】
複雑な形状の一体成型鋳造品を数多く製作するには、複雑な形状の一体成型模型を型で複製することが基本的な方式となる。特に複雑な形状の一体成型模型を数多く製作するには、型内に中子を挿入し、造形材料を注入して形状保持し、その後中子を消去することによって、中空の複雑な形状の模型を数多く一体成形する方式が最も有力となる。中子の材質は空気であったり・結合材で連結された砂であったり、熱伝導性の悪い樹脂粉体であったり、熱で体積収縮し液状化して流出する発泡樹脂であったり、熱で簡単に液体化して流出するロウであったり、水で洗い流されるポリエチレングリコールであったりする。つまり、中子は、崩壊除去・流出除去・体積収縮除去・燃焼ガス化除去・溶解洗浄除去等の方法によって除去されるものである。
【００１１】
本発明の最終的な目的は、複雑な形状の一体成形精密鋳造品を数多く得ることにある。本発明に最も近似する中空で複雑な形状の模型を一体成形する造形工法を挙げると、例えば、特許文献１は、溶剤に溶解可能な合成樹脂を主体とした模型を製作し、この模型をインベストメント法あるいはセラミックモールド法により鋳型中に埋め込み、前記鋳型を溶剤中に浸漬させて前記模型を一部溶解あるいは軟化させて、前記模型と前記鋳型との界面に隙間を形成し、前記鋳型と前記模型を高温中で焼成して模型を消失させる方法を開示している。
【００１２】
また、特許文献２は、高分子化合物の発泡体で中子を形成し、該中子の周囲に未加硫のゴム容器を形成したあと、該ゴム容器の加熱加硫を行い、中子の高分子発泡体を溶融して体積減少させるか、または有機溶剤で中子を溶解除去させる方法を開示している。
【００１３】
また、特許文献３では、加熱により収縮し、消失する発泡材料からなる中子を用意する工程と、型内に前記中子を配置すると共に粉体とバインダーとを混合した成形材料を注入し、成形体を得る工程と、前記中子と一体となった成形体を加熱することにより、前記中子を消失させる工程とを備えることを特徴とする粉体成型品の製造方法を開示している。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−６６６８９号公報
【特許文献２】
特開平１１−１２３７２３号公報
【特許文献３】
特公平８−３００３３３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
近年の飛躍的に技術が進歩するに連れて、技術的要望も益々レベルの高い複雑なものとなってきた。精密鋳造分野においても、精密鋳造品に対して寸法精度が厳しく要求されると共に、非常に複雑な形状のものが増加して来た。また、工業用精密鋳造部品は、肉厚１ｍｍ以下の薄肉部位を有する複雑形状化が要求されるようになってきた。このような精密鋳造品を得るには、寸法精度を備えた薄肉部位を有する複雑形状の模型が必要であるが、従来のロウ模型では、このような必要性を満足させることが出来ないのが現状である。
【００１６】
本発明が解決しようとする課題は、まさしく寸法精度を備えた薄肉部位を有する複雑形状の模型を如何にして製作するかである。
【００１７】
次いでその課題の詳細を説明する。
【００１８】
複雑な形状の精密鋳造品を得るには、複雑な形状の模型を数多く作成しなければならない。従来のロウ模型ではその強度物性が低いため、薄肉部位を有する模型を製作することが出来ない。特に、肉厚１ｍｍ以下のろう模型は、脱型時に変形・亀裂発生・破断が起こるため、製作が困難とである。たとえ製作できたとしても、ロウ模型の保存・移動・耐火コーテイング作業時に、変形・亀裂発生・破断が起こり、鋳型製作に至らないと言った根本的な課題がある。
【００１９】
次ぎに、単に複雑な形状の模型と言っても、各種各様の複雑さがある。入り込んだ中空部位を持つ形状・開口部位を複数持つ凹凸形状・肉厚部位と肉薄部位が存在する形状等、様々である。このような複雑な形状物を分割製作し、貼り合わせて合体することによって一体化することはさほど難しいことではない。しかし、貼り合わせ後の模型の寸法精度や、接合部位の仕上がり面精度を要求されると、貼り合わせ合体方式では対応できない。
【００２０】
複雑な形状の模型を、光造型法や粉末積層造型法で、一体成型品として製作することは出来るが、階段状に積層された跡が模型全面に散在するため、寸法精度と仕上がり面精度が悪く、ロストワックス精密鋳造用ロウ模型代替え模型として使用することは困難である。積層工法による模型は、全面を研磨し、仕上がり面精度を向上させた１つの模型をマスターモデルとして、複製工程へ移行する方式が最も有効な利用方法として利用されるに過ぎない。積層工法による複雑形状模型の全面を研磨し、且つ仕上がり面精度を向上させた１つの模型をマスターモデルとして複製工程へ移行し、複雑形状で一体成型された模型を数多く複製するには型が必要となる。複雑な形状で一体成型された模型そのものを型から脱型することは簡単なことではない。脱型し易いように、抜き勾配を設けたとしても、弾性に優れたゴム型としたとしても、分割型としても、部分中空部位・凹凸部位のある複雑形状模型は脱型することは不可能である。よって、消失中子を設ける方式が一般的な方法となる。消失中子とは、模型に損傷を与えることなく、簡単に除去出来る中子であることが要求される。つまり、中子を構成する組成に適合した除去方法を確立せねばならないと言った課題がある。
【００２１】
ロウ模型の代替えとしての複雑な形状の樹脂模型は、ロウ模型と同様に脱ロウ性を保有し、肉厚１ｍｍでも脱型ができ、数多くの複製が簡単に出来る組成物であらねばならないと言った模型の樹脂組成に対する課題も付随する。
【００２２】
このような課題に対して鋭意検討を行った結果、総合的に課題を解決する方式を見い出し本発明に至った。
【００２３】
したがって、本発明は、複雑な形状を成すと共に、内部に複雑な中空部分を有する樹脂模型の一体成形方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
よって、この発明は、複雑な形状をなし、且つ内部に複雑な中空部分を有する樹脂模型の一体成形方法であって：２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）に発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）を混合して、前記中空部分に対応する凹部を有する中子用型（Ｃ）内に注型し、硬化させて、脱型し、前記中空部分に対応する形状を有する消失中子（Ｄ）を形成する工程：前記樹脂模型の外形に対応する凹部を有する樹脂模型用型（Ｅ）内に、前記消失中子（Ｄ）を位置決めして設置し、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）を注型して、硬化させた後、脱型し、消失中子（Ｄ）を包含した樹脂模型（Ｇ）を形成する工程：及び前記樹脂模型（Ｇ）内の消失中子（Ｄ）へ発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）を注入して前記発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）を溶解させ、その溶解溶液を除去し、且つ残留した２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の硬化物（Ｉ）を引き出して除去し、前記樹脂模型とする工程から成るものである。
【００２５】
また、前記２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）がポリオール成分（ａ）とポリイソシアネート成分（ｂ）から成り、発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）を０．０１〜５．０重量％含有し、その硬化物の硬度はシヨアー硬度Ａ５０−９５であることが望ましい。
【００２６】
さらに、前記発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）が発泡ポリスチレン成型品廃棄物を破砕したものであり、その粒径が０．０１〜５．０ｍｍ、使用量が２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）に対して０．１〜５．０重量％であることが望ましい。
【００２７】
さらにまた、前記２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）が多官能ポリオール成分（ｃ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｄ）と可塑剤（ｅ）とロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）から成り、急速硬化するとき可塑剤（ｅ）が相分離ミクロ分散することが望ましい。
【００２８】
また、前記樹脂模型は、ロストワックス精密鋳造用ロウ模型の代替えとして使用されることが望ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面により説明する。
【００３０】
図１（ａ），（ｂ）は、最終製品となる中空部位を持つ複雑な形状の精密鋳造品又はこの精密鋳造品を製造するための樹脂模型（Ｇ）１の斜視図であり、図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）はその左側面図、図２（ｃ）はその正面図、図２（ｄ）はその右側面図、図２（ｅ）はその底面図である。この樹脂模型（Ｇ）１は、例えば、複雑な形状の外形部分２と、複雑な形状の中空部分３とを有し、また前記中空部分３は、仕切り部４によって分割される構造となっている。また、前記外形部分２には、複数の開口部５，６，８，９が開口し、仕切り部４にも開口部７が形成される。
【００３１】
図３（ａ）〜図３（ｅ）は、上記中空部分３に対応して形成される消失中子モデル１０を示す。この消失中子モデル１０は、前記中空部分３に対応する中空本体部１３と、前記開口部５に対応する部分１５、前記開口部６に対応する部分１６、前記開口部８に対応する部分１８、前記開口部９に対応する部分１９及び前記仕切り部４に開口する開口部７に対応する部分１７とによって構成される。尚、消失中子モデル１０は、光造型法によって作成された後、研磨仕上げを行って形成される。
【００３２】
図４（ａ）〜図４（ｅ）は、樹脂模型用型（Ｅ）５１を形成するためのマスターモデル１１を示す。このマスターモデル１１は、前記樹脂模型（Ｇ）１及び前記消失中子モデル１０とを合体させた形状をしており、図４（ａ）〜（ｅ）において前記樹脂模型１及び前記消失中子モデル１０に対応する個所には同一の符号を付して説明に代える。尚、このマスターモデル１１は、光造型法によって作成され、さらに研磨仕上げを行って形成される。
【００３３】
この実施の形態において、消失中子（Ｄ）１２を形成するために、図５（ａ）〜（ｅ）で示すように、前記消失中子モデル１０に仕切り部４を形成するためのプレート１４を装着する。このプレート１４は、図５（ｆ）に示すように、一対のプレート１４Ａ，１４Ｂとによって構成され、開口部７となる部分に嵌り込む凹部１７Ａ，１７Ｂがそれぞれに形成されている。
【００３４】
そして、このプレート１４が装着された消失中子モデル１０に注型口２２及び空気抜き口２３を形成するための棒２０，２１を装着し、その周囲にシリコンを注入して固化させ、中子用型（Ｃ）５０を形成する。この実施の形態では、この中子用型（Ｃ）５０は、蓋部分及び両側面部分に３分割され、消失中子モデル１０が取り出される。
【００３５】
この中子用型（Ｃ）５０は再構築されて、図７に示すように、真空チャンバ２７内の台座２６上に設置され、容器３０内で２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）に発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）を混合して形成した混合液３１は、前記中子用型（Ｃ）５０内の中空部分にロート２４を介して注入される。このとき、前記真空チャンバ２７内の空気は、バルブ２９によって開閉される排気口２８を介して排出される。これによって、空気抜き２５から中子用型（Ｃ）５０の中空部分の空気が排出されるので、中子用型５０内に前記発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）が混合された２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）が、硬化するものである。そして、この真空チャンバ２７から中子用型（Ｃ）５０を取り出し、この型（Ｃ）５０を分解して、図８で示す消失中子（Ｄ）１２が得られるものである。
【００３６】
尚、図８に示すように、この消失中子（Ｄ）１２は、前記中空部分３に対応する消失中子本体部３３と、前記開口部５に対応する部分３５、前記開口部６に対応する部分３６、前記開口部８に対応する部分３８、前記開口部９に対応する部分３９及び前記仕切り部４の開口する開口部７に対応する部分３７を具備するように、前記発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）５２及び２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の硬化物（Ｉ）５３とによって構成される。
【００３７】
次に、図４で示す樹脂模型用型（Ｅ）５１を形成するためのマスターモデル１１に、注型口４２及び空気抜き口４３を形成するための棒４０，４１を装着し、その周囲にシリコンを注入して固化させ、図９で示すように、樹脂模型用型（Ｅ）５１を形成する。
【００３８】
そして、図１０（ａ），（ｂ）で示すように、樹脂模型用型（Ｅ）５１内に消失中子（Ｄ）１２を装着し、図１１で示すように、容器３０内の２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）３２を、図７で示す方法と同様の方法で真空注型する。そして、樹脂模型用型（Ｅ）５１を取り出して、樹脂模型（Ｅ）５１を分解し、消失中子（Ｄ）１２と樹脂模型（Ｇ）１が合体したブロックを取り出す。
【００３９】
このブロックは、図１２で示すもので、このブロックに、注射器６０等の手段によって発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）６２を注入し、消失中子（Ｄ）１２を構成する前記発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）５２を溶解させる。そして、最後に、図１３で示すように、残留した２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の硬化物（Ｉ）５３を、ピンセット７０等によって引き出して除去し、樹脂模型（Ｇ）１が得られるものである。
【００４０】
次ぎに、各模型の構成成分について詳細を説明する。
【００４１】
２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）は、ポリオール成分（ａ）及びポリイソシアネート成分（ｂ）から成るものである。
【００４２】
ポリオール成分（ａ）としては、低分子ポリオール、ポリエーテルポリオール、アミンポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール等 特殊なものとしてはヒマシ油及びその誘導体が使用される。
【００４３】
低分子ポリオールとしては、エチレングリコール・プロピレングリコール・１−４ブタンジオール・グリセリン・トリメチロールプロパン・ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
【００４４】
ポリエーテルポリオールとしては、上記低分子ポリオールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加した各種分子量のポリエーテルポリオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオールは、エチレンオキサイド単独付加、プロピレンオキサイド単独付加、混合付加、順次付加など色々な付加方式にて、末端水酸基は１級・２級となる。これによって、末端水酸基の反応性が異なり、付加鎖がエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドで親水性・疎水性が異なる各種各様なポリエーテルポリオールとなる。また、ＴＨＦのカチオン重合により得られるポリテトラメチレンエーテルグリコールもあり、通常ＰＴＭＧと言われている。
【００４５】
アミンポリオールとは、アンモニア・エチレンジアミン、ポリエチレンポリアミン等の低分子アミンにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加せしめたものである。よって分子内に３級窒素を含有することになり、イソシアネートの反応性を促進させる効果を保有したポリオールである。アンモニアをスターターとしたアミンポリオールは３官能であり、エチレンジアミンをスターターとしたアミンポリオールは４官能であり、ポリエチレンポリアミンをスターターとすれ４官能以上となる。
【００４６】
ポリエステルポリオールとしては、二塩基酸と低分子ポリオールをエステル化にて分子末端を水酸基とした縮合型ポリエステルポリオールがある。二塩基酸と低分子ジオール・トリオールの種類を選択調整、分子量の調整、多官能低分子ポリオールの少量使用などにて多種多様なポリエステルポリオールとなる。縮合型ポリエステルポリオールに使用される二塩基酸としてはアジピン酸が多用されている。低分子ジオールとしてはエチレングリコール・プロピレングリコール．１．４ブタンジオール等、トリオールとしてはグリセリン、トリメチロールプロパン、それらのアルキレンオキサイド低付加物等である。また、ε−カプロラクタムの開環重合型ポリエステルポリオールとしては、開環重合開始剤の種類・使用量を調整することで官能基数、分子量が調整されるものである。これらにアルキレンオキサイドを付加することで、ポリエステル鎖とポリエーテル鎖を持ったものもあり非常に多様性があるものもある。また、エチレンカーボネートの開環によって得られるカーボネートジオールなるものもある。
【００４７】
アクリルポリオールとしては、メチルアクリレートやメチルメタアクリレートに末端水酸基を含有するアクリルモノマーを重合させたものであり、アクリル鎖の中に複数の水酸基を持ったアクリルオリゴマーである。アクリルモノマーの種類を選択し、分子量を調整することにて各種のアクリルポリオールが市販されている。造膜するレベルまで重合度を上げ、高分子化し、有機溶剤に溶解させた樹脂液は、脂肪族ポリイソシアネートによってわずかな架橋を行い、耐候性に優れた塗料となる。
【００４８】
ポリブタジエンポリオールとしては、末端に水酸基を含有するブタジエンと二重結合を有する化合物との共重合物である。比較的疎水性の強いポリオールである。
【００４９】
これらの多官能ポリオールをポリイソシアネートでジョイントし、末端水酸基としたウレタン化変性ポリオールとしてもよい。ウレタン化変性によりオリゴマー化され、分子量がやや大きくなるので、粘度が増加する傾向が強い。
【００５０】
これらのポリオールは、単独使用されても良いし、２種以上を混合使用してもよい。一般的には、目的に対して数多い要求項目を満たすために各種のポリオール成分を必要量混合使用することによって分子構造設計が成されるものである。これらのポリオール成分（ａ）は、分子末端に活性な水酸基を持つものであり、分子末端の水酸基の種類によってイソシアネートとの反応性が異なるものである。
【００５１】
特にポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールは、水分との親和性が強く、微量の水分を含有するものである。この微量水分は、水発泡ウレタンにおいて使用する場合は何ら不都合はない。しかし、無発泡ウレタンとする場合には微量水分量をしっかりと低減コントロールすることが必要である。そのために、ポリオール成分（ａ）は、加熱混合脱水工程を経て生産されるものである。
【００５２】
ポリオール成分（ａ）は、２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の成分であるから、軟質のポリオール成分群で構成されるものとなる。軟質のポリオール成分群とは分子量１０００〜２０００、平均官能基礎２〜２．３のポリエーテルポリオール群を主体に構成されているものとなる。
【００５３】
ポリイソシアネート成分（ｂ）とは、１分子中に２個以上のイソシアネート基を含有する化合物であり、ポリオール成分とは、１分子中に２個以上の水酸基を含有するものである。イソシアネート基は非常に反応性に富んだ官能基であり、活性水素を持つ水酸基とか、アミノ基とかチオール基と反応する。アミノ基とかチオール基とは瞬間的に反応するために反応性に乏しいイソシアネート成分と反応性に乏しい芳香族アミンなどに限定適応されるが、それでもあまりにも早く反応するためにその組み合わせは多用されていない。
【００５４】
ポリイソシアネート成分としては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートがある。芳香族ポリイソシアネートとしてはトリレンジイソシアネートとジフエニルメタンジイソシアネートが代表的である。トリレンジイソシアネートは製造時の化学反応上、各種異性体の混合物として得られ、工業的には２，４−体と２，６−体の混合比によりＴＤＩ―１００（２，４−ＴＤＩ １００％）、ＴＤＩ―８０（２，４−ＴＤＩ ８０％ ２，６−ＴＤＩ ２０％）、ＴＤＩ―６５（２，４−ＴＤＩ ６５％ ２，６−ＴＤＩ ３５％）が市販されている。ジフエニルメタンジイソシアネートとしては、これも製造時の化学反応上、各種異性体の混合物として得られ、工業的には純ＭＤＩとポリメリックＭＤＩがある。純ＭＤＩとは２核体であり、ポリメリックＭＤＩとは多核体であり、純ＭＤＩは蒸留にて単離され、釜残としてポリメリックＭＤＩが残る。ポリメリックＭＤＩは製造条件にて多核体数が異なるために、各種のポリメリックＭＤＩが各メーカーより市販されている。また、ナフタリン核にイソシアネート基を持たせたナフタレンジイソシアネートやトリジンジイソシアネート、が挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートキシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートが挙げられる。脂環族ポリイソシアネートとしては、キシリレンジイソシアネートを水添した水添キシリレンジイソシアネートやＭＤＩを水添した水添ＭＤＩが挙げられる。
【００５５】
ポリイソシアネートは、一般的に反応性に富むため、特に揮発性のあるポリイソシアネートは、毒性が強いため色々な変成を施して使用されている。ウレタン変性、二量化、三量化、ポリカルバジイミド化、ウレア変性、プレポリマー化、ブロック化などがある。これらはイソシアネート基の高反応性を利用して自己縮合させたり、活性成分を介してジョイントさせ、末端にイソシアネート基を残したものである。
【００５６】
ポリイソシアネート成分（ｂ）は、２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の成分であるから、軟質のポリイソシアネート成分群で構成されるものとなる。軟質のポリイソシアネート成分群とは、ＮＣＯ％が６〜２０％、好ましくはＮＣＯ％が６〜２０％のポリイソシアネート成分となる。これは、やはり末端ＮＣＯウレタンプレポリマーとなる。
【００５７】
ポリオール成分（ａ）とポリイソシアネート成分（ｂ）との配合量は、ＮＣＯ基数とＯＨ基数を計算し、通常、無発泡ウレタンの場合はＮＣＯ基数とＯＨ基数の比率ＮＣＯ／ＯＨが１．０近辺に成るように設計される。ＮＣＯ／ＯＨ＝１．０とはイソシアネート基と水酸基の数が同数であり、きちっと反応が終了する設計である。つまり最高の強度を発現する領域である。
【００５８】
２液反応硬化型軟質発泡ウレタン樹脂液でもよいし、２液反応硬化型軟質無発泡ウレタン樹脂液でも良い。２液反応硬化型軟質発泡ウレタン樹脂液の場合は、ポリオール成分（ａ）に発泡剤・整泡剤が配合されたものとなる。２液反応硬化型軟質無発泡ウレタン樹脂液の場合は、ポリオール成分（ａ）に消泡剤が配合されたものとなる。
【００５９】
２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）は、ポリオール成分（ａ）ポリイソシアネート成分（ｂ）から成るものであり、硬化物の硬度はショアーＡ硬度で６０〜９５と設定される。硬化物の硬度はショアーＡ硬度で６０未満となると引っ張り強度が低下し、複雑形状樹脂模型（Ｇ）１の開口部より２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の硬化物（Ｉ）５３を引き出し除去する工程において、２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の硬化物（Ｉ）５３が材料破壊し、スムースに引き出し除去しずらくなる。ショアーＡ硬度で９５を越えると、前記樹脂模型（Ｇ）１の開口部より顔を出した消失中子（Ｄ）１２の内部へ発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）を注射器６０の針先６１から注入する時、注射器６０の針先６１がスムースに貫通しずらくなる。こう言た作業性から、２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）は、その硬化物の硬度を６０〜９５の範囲に設定するものである。このましくは硬度は６５〜９０である。この硬度領域は軟質ウレタンの領域である。
【００６０】
ポリオール成分（ａ）とポリイソシアネート成分（ｂ）の化学反応を促進する触媒としては、金属触媒及びアミン触媒がある。金属触媒としては、オクチル酸亜鉛・オクチル酸鉛やジブチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート、等が挙げられる。アミン触媒としてはトリエチレンジアミン、ＮＮ−ジメチルピペラジン、Ｎ−メチルモルホリン等が挙げられる。これらの触媒は、通常ポリオール成分中に添加される。通常１〜１０００ｐｐｍがポリオール成分（ａ）に添加され、可使時間が調整される。２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の使用可能時間つまり、可使時間は５〜２０分以内となるように調整される。
【００６１】
発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）とは、包装緩衝材として使用される球状ポリスチレンビーズでも良いし、又発泡ポリスチレン包装緩衝成形品や市場で使用される発泡スチレントレーの廃棄物を乾式破砕・湿式粉砕化したものでも良い。
【００６２】
発泡スチレン成型品廃棄物を湿式粉砕化するには、混合切断羽根を備えた混合機に液体組成物を投入し、発泡スチレン成型品廃棄物の破砕片を投入して高速回転させる方法をとる。発泡スチレン成型品廃棄物の粉砕化された粒子は、飛散することなく液体組成物との混合物となる。液体組成物としては、水・可塑剤・ポリオール単体・ポリオール混合物などが挙げられる。
【００６３】
発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）としては、活性水素を持たない不活性な有機溶剤で、ポリスチレンを溶解させる能力のあるものである。たとえば、スチレン・アルキルスチレン・メチレンクロライド・リモネン（安原ケミカル（株）品）などは有力である。発泡ポリスチレン可溶有機溶剤Ｈを２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）に少量配合することにより、発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）の表面を溶解する効果が発現し、発泡ポリスチレン微細粒子Ｂが液面浮上が大幅に遅れ、発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）が系全体にばらまかれる状態となる。発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）の使用量は、発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）に対し、１〜５重量％である。
【００６４】
発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）の粒径は、０．０１〜５．０ｍｍである。粒径が５．０ｍｍ以上になると、２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）と発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）を配合した注型液が、スムースに流動し難くなり、中子用型（Ｃ）５０への注入が難しくなる。
【００６５】
発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）の使用量は、２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）に対して０．１〜５．０重量％である。使用量が５．０重量％以上になると、２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）と発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）を配合した注型液がスムースに流動し難くなり、中子用型（Ｃ）５１への注入が難しくなる。使用量が０．１重量％以下になると、消失中子（Ｄ）１２の溶解消失量が減少し、引き抜き除去量が多くなるため、引き抜き除去作業が困難になる。
【００６６】
中子用型（Ｃ）５０としては、金型・簡易金型・樹脂型・シリコンゴム型が適応出来る。使用する場合は、発泡圧に影響されるシリコンゴム型は不適当である。２液反応硬化型ウレタン樹脂液（Ａ）を使用する場合は、金型・簡易金型・樹脂型・シリコンゴム型が適応出来る。また、大量生産には金型・簡易金型が、少ロット生産には樹脂型・シリコンゴム型が適合する。
【００６７】
２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）が、多官能ポリオール成分（ｃ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｄ）と可塑剤（ｅ）とロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）から成り、急速硬化するとき可塑剤（ｅ）が相分離ミクロ分散するものである。
【００６８】
多官能ポリオール成分（ｃ）とは、基本的に前記載のポリオール成分（ａ）と同じである。但し、官能基礎を３．２以上とするものである。よって、３官能ポリオール、４官能ポリオールを主体に２官能ポリオールを混合使用することとなる。
【００６９】
多官能ポリイソシアネート成分（ｄ）とは基本的に前記載のポリイソシアネート成分（ｂ）と同じである。但し、官能基礎を２．３以上とするものである。よって、２官能以上のポリイソシアネートオールを主体に２官能ポリイソシアネートを混合使用するものである。
【００７０】
可塑剤（ｅ）とは、化学反応を起こす官能基を持たない不活性な揮発性が無視出来る化合物で室温にて液状である。可塑剤（ｅ）としては、エステル系可塑剤、エーテル系可塑剤、エステル・エーテル系可塑剤が挙げられる。具体的に、エステル系可塑剤としては、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）が代表的である。その他、酢酸ベンジル、安息香酸ブチル、安息香酸オクチル、安息香酸イソペンチル、エチレングリコール安息香酸ジエステル、ポリエチレングリコール安息香酸ジエステル、プロピレングリコール安息香酸ジエステル、ポリプロピレングリコール安息香酸ジエステル、エチレングリコールジオリエート、ポリエチレングリコールジオリエート、プロピレングリコールジオリエート、ポリプロピレングリコールジオリエート等が挙げられる。エーテル系可塑剤としては、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールジフエニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トロエチレングリコールジブチルエーテル，テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。エーテルエステル系としては、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチテングリコールモノフエニルエーテルアセテート等が挙げられる。
【００７１】
可塑剤（ｅ）の使用量は、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）に対して２〜２０重量％である。可塑剤（ｅ）の使用量が２０重量％以上に高含有させると可塑剤（ｅ）が樹脂模型の表面へブリードし、ベタツキ・タックが発生する。可塑剤（ｅ）の使用量が２重量％以下になると、脱ロウ・焼成工程で樹脂熱分解溶融流失燃焼時、流出しにくくなる。何故ならば可塑剤（ｅ）は室温で液体であり高温では流出しやすい低粘度となるからである。こう言った効果を強く発揮させるためには可塑剤（ｅ）は出来るだけ高含有させたいものである。通常、樹脂成分の中に可塑剤が多く含まれると硬化物表面へ可塑剤がブリードし、表面にタック、やベタツキを発生する。そこで、出来るだけ可塑剤（ｅ）を高含有させるために鋭意検討を行った結果、可使時間５分以内にて急速硬化せしめ、可塑剤（ｅ）が硬化樹脂から相分離し、硬化樹脂の３次元網目構造内にミクロ分散状態にて閉じこめられる状態と成すことが有効であることを見い出した。
【００７２】
この様な相分離ミクロ分散構造は言葉で表現するならば、蜂の巣状の硬化樹脂の中に幼虫となる可塑剤（ｅ）が包含されていると表現できる。蜂の巣状の硬化樹脂は強度物性に優れた構造であり、可塑剤（ｅ）を蜂の巣内にて大切に保存し、外部へ放出しない立体構造である。よって、可塑剤（ｅ）は比較的高含有となっても硬化物表面ににじみ出し、タック発生を引き起こすことはない。相分離ミクロ分散構造を取らない時は、可塑剤は硬化樹脂中に溶解することになり、飽和状態以上になると可塑剤は硬化物表面ににじみ出し、タックが出、にじみ出しが多いとベタツキが発生し易くなる。このような相分離ミクロ分散構造は電子顕微鏡にて確認されている。相分離ミクロ分散構造を助成するには可使時間５分以内で急速硬化せしめることが必要である。好ましくは３分以内である。可使時間が５分以上になると、相分離ミクロ分散が完結しにくくなり、また模型製作時脱型に１日以上必要となり模型製作上迅速性が失われる。
【００７３】
可塑剤（ｅ）は、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）として存在する時点では、可塑剤（ｅ）は均一溶解状態が必要であり、反応硬化する段階で硬化樹脂から相分離ミクロ分散が助成され、反応硬化完結時点ではミクロ分散した可塑剤を包含し表面へのブリードを妨げるものである。こう言った微妙なバランスの上に組成が構成されるものである。つまり、可塑剤（ｅ）と反応硬化性樹脂の親水性・疎水性のバランスをうまく調整された領域に設計されるものである。親水性セグメントとしては、アルキレンオキサイド鎖が有効であり、疎水性セグメントとしては炭化水素鎖が有効である。これらの親水性セグメント・疎水性セグメントは、使用する原料モノマーの選択にて決定される。これらの親水性と疎水性のバランスはある程度乖離させた設計が必要である。２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）にエチレンオキサイド鎖を多用すると親水性が強くなるし、プロピレンオキサイド鎖にするとエチレンオキサイド鎖よりは親水性が弱まる。エチレンオキサイド鎖やプロピレンオキサイド鎖を少なくすると疎水性が強い２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）となり、親水性と疎水性をある範囲内で調整することが出来る。また、可塑剤（ｅ）の種類と使用量を調整することにより、可塑剤（ｅ）自身の親水性と疎水性をある範囲内で調整することが出来る。例えば末端をアルキルエーテルとする場合、メチルエーテル・エチルエーテル・ブチルエーテル・フエニルエーテルと変化するに従って疎水性が大きくなる。このように、可塑剤（ｅ）の化学構造と使用量、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液Ｆの化学構造と使用量を変えて相分離ミクロ分散する領域範囲を設定するものである。この様な手段にて、可塑剤（ｅ）を比較的疎水性強く、樹脂成分を比較的親水性強く設定してやると、相分離ミクロ分散がうまく成立する。
【００７４】
次いで、本発明に使用されるロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）について説明する。
【００７５】
ロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）とは、化学反応を起こす官能基を持たない不活性な揮発性が無視出来る化合物であり、室温にて結晶性のある固体である。ロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）としては天然に存在する天然ロウ及び合成によって得られる合成ワックスがある。天然ロウとしては、我々の身近に存在するものはロウソクである。天然ロウ成分の化学組成は高級脂肪酸と高級アルコールから成るエステルであり、ロウエステルと言われている。高級脂肪酸・高級アルコールの炭素数は１６以上が主体である。エステル化合物であるから多少酸価が残存する、つまり遊離脂肪酸が残存する。また天然には数多くの飽和・不飽和高級脂肪酸が存在するので、ロウによっては高級不飽和脂肪酸やヒドロキシ酸も含有することになる。これらロウはパラフインに近い化学構造であり、常温で結晶化又は非結晶化した固体でありその融点は一般的に８０℃程度の近辺にある。代表的なロウを挙げると、キャンデリラロウ、カルナバロウ、ライスワックス、密ロウ、鯨ロウ、モンタンロウ、ラノリンロウオーリキュリワックス、アルフアーワックス、コルク繊維ワックス、サトウキビワックス、木ロウ、スーマックロウ、マイクロロリスタリンワックス、地蝋、等が挙げられる。合成ワックスとしてはポリエチレンワックス，Ｆｉｓｈｅｒ−Ｔｔｏｐｓｃｈ合成により得られるワックス、ロウ質共重合体及びそれらのエステル、Ｃ_８〜Ｃ_３２にて直鎖状又は分枝状の脂肪鎖を持つ動植物又は食物性油の触媒水素添加によって得られるワックスや、シリコンワックス、フッ素含有ワックス 等が挙げられる。これらのロウ・ワックス成分は単独または混合され、また第３成分が添加されたロウ成分、ワックス成分でも良い。このロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）はパラフイン又はオレフインとしての性質が強く、非常に疎水性が強く常温で固体である。よって、多官能ポリオール成分（ｃ）や多官能ポリイソシアネート成分（ｄ）また可塑剤（ｅ）に溶解しにくい性質を持っている。よって、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）に配合されても溶解され難く、液中系内に浮遊している状態にある。しかる状態にて２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）が急速硬化し、結果的に３次元網目構造の樹脂中に固体として包含されることになる。よって、本発明の樹脂模型はその表面にロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）の粒子が直接露出するものではないがゆえに、ロウ模型の欠点はことごとく回避されると言った特異性を持っている。このロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）の粒子自体は直接模型の表面を形成することはないが、微量溶解したロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）が模型の表面へブリードしていることは十分あり得るものである。このロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）は加熱による脱ロウ・焼成工程において「軟化・熱分解・溶融した樹脂分解物」を流出加速する効果が大きいものである。
【００７６】
このロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）は、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液Ｆに対して１〜２０重量％使用されるものである。使用量が１重量％以下だとロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）を使用する脱ロウ効果が消滅する。２０重量％以上に成ると、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）の流動性がわるくなり、樹脂模型製作時の作業性が損なわれる。また、樹脂模型自身の強度が低下し、脱型時割れたり折れたりする可能性が高くなる。よって、好ましくは５〜２０重量％である。より好ましくは１０〜１５重量％である。
【００７７】
このロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）は、１ｃｍの立方体におさまる粒子状、鱗片状、塊状である。粒子状・塊状とは、玉状・または角砂糖状・多少変形した形状であっても良い。つまり、真玉とか正直角柱などと制限するものではない。大きさも１ｃｍの立方体に収まる大きさである。好ましくは、直径１ｍｍ以下である。１模型の１ｍｍ以下の肉薄部分には、当然このロウ成分は流れ込みにくくなる。よって、模型中のロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）の均一分布が損なわれることになるが、模型としての形状保持性、寸法精度、加温時の分解溶融流出性、高温時の燃焼分解残留灰分が少なく、鋳型製作・精密鋳造が実施できれば良い。模型の１ｍｍ以上の肉厚部分には、当然このロウ成分は流れ込みやすい。未硬化樹脂液も流れ込みやすいと言うことになり、結果的に模型が型より脱型出来、模型全体に樹脂成分が行き渡っておれば良い。模型の肉厚部分にロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）が多く流れ込むのは、ある意味では好都合である。つまり、肉厚部分は脱ロウ・焼成工程にて溶融流出分解燃焼が遅れがちになる。この部位にロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）が比較的多く流れ込み、硬化樹脂にて固定化されていると脱ロウ・焼成工程にて溶融流出分解燃焼をうまく助成してくれる効果が大きく発現されることになる。
【００７８】
２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）には、各種の添加剤が添加使用される。有機溶剤・反応促進触媒・消泡剤・酸化防止剤・着色染料・可燃性フイラー等、燃焼性を大きく損なわず、灰分として残留しないものが使用される。
【００７９】
ここで言及する有機溶剤と発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）とは、意味することが異なるので、説明を加える。発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）とは、前記のとおり発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）の表面を僅かに膨潤溶解せしめ、浮上を押さえる目的に添加使用されるものである。一方、ここで言及する有機溶剤とは、２液反応急速硬化ウレタン樹脂液（Ｆ）の流動性を低減し、作業性を向上させるために配合されるものである。つまり、発泡ポリスチレン微細粒子Ｂと共に使用するものではないとの相違がある。よって、「有機溶剤」と「発泡スチレン可溶有機溶剤（Ｈ）」なる単語にて区別するものである。
【００８０】
ここで言及する有機溶剤としては、イソシアネートと化学反応をしない不活性な有機溶剤が選択される。不活性な有機溶剤としては芳香族系有機溶剤・エステル系有機溶剤・エーテル系有機溶剤・脂肪族系有機溶剤・塩素系有機溶剤などがある。有機溶剤に要求される性能としては、多官能ポリエーテル（ｃ）や多官能ポリイソシアネート（ｄ）や可塑剤（ｅ）を溶解し、臭気がマイルドであり、燃焼時有毒ガスを発生しないものであり、経済性が伴わねば成らない。このような要求性能を満たす有機溶剤としては、芳香族系有機溶剤から選定される。好ましいのは、トルエン、キシレンである。
【００８１】
２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）が発熱ゲル化段階で、有機溶剤は模型内部に多少とも閉じ込められた状態になる。またどちらかと言えば、燃焼しにくい肉厚１ｍｍ以上の肉厚部位の内部に残存しており、脱ロウ・焼結工程時燃焼を助成する効果が大きい。また樹脂粘度を低下し、模型製作上の作業性を向上せしめる効果が非常に大きい。
【００８２】
２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）に添加使用される反応促進触媒・消泡剤・酸化防止剤・着色染料は前記の通りである。
【００８３】
可燃性フイラーは、燃焼性を大きく損なわず、灰分として残留しないものが使用される。可燃性フイラーとしては、中空バルーン又は及び炭素粉を１〜１０％含有せしめることが有効である。中空樹脂バルーンとは、真比重０．１５〜０．５０ｇ／ｃｃ 粒子経１５〜１００μｍの軽量微分末であり、ＵＣＡＲ Ｐｈｅｎｏｌｉｃ Ｍｉｃｒｏｂａｌｌｏｏｎ（ユニオンカーバイド社製）とか、マツモトマイクロスフエアー（松本油脂製薬（株）製）にて市販されているものである。こういった中空樹脂バルーンを含有せしめることは、樹脂模型に空気を埋め込むことになり、脱ロウ工程・焼成工程にて分解・流出・燃焼を促進し、残留灰分を少なくすると言った効果が発現する。中空樹脂バルーンの含有量は樹脂模型に対し０．０５〜５．０重量％である。５．０重量％以上になると、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）ががさつき、スムースな流動性が得られにくくなる。よって好ましくは０．１〜０．５重量％である。
【００８４】
２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の硬化物（Ｉ）５３は、精密鋳造に用いられる焼失模型として如何なる樹脂組成が最適であるのかを追求し、限定された範囲内の樹脂組成が焼失模型として有効であることを提唱するものである。ロウ模型の欠点である強度不足は、樹脂模型とする事において確実に改善されることが約束される。樹脂模型が迅速に製作されなければ経済性が伴わない。商売上、最初から樹脂模型を大量生産に結びつくものではないが故に、少量他品種の樹脂模型を迅速に生産できることが工業化上重要である。そこで、金型・熱可塑性樹脂を用いたインジエクション方式ではなく、急速硬化する反応硬化型樹脂の領域内において焼失模型としての樹脂組成の検討を積み重ねた。
【００８５】
一方、硬化した樹脂が非常に硬い場合には、加温加熱時に溶融分解流失燃焼が遅れ、樹脂の膨張にて鋳型が割れて破損を引き起こす。よって、硬化した樹脂模型全体が早く軟化し、樹脂の膨張応力が、湯口や空気抜き口へ応力分散せしめることが必要である。このためには、硬化物である消失樹脂模型の８０℃の硬度がショアーＤ硬度で２０−５５が最適であることを見い出した。より好ましくは３０−５０である。８０℃の硬度がショアーＤ硬度で５５以上になると、硬化樹脂の膨張応力緩和が悪く、湯口や空気抜き口へ応力分散が出来ず一方的に膨張し、ついには鋳型をその膨張力で破損せしめることのなる。８０℃の硬度がショアーＤ硬度で２０以下の場合、夏場温度での樹脂模型硬度がショアーＤで４０以下となり、樹脂模型製作時の脱型工程で硬度不足を引き起こし、無理な脱型応力にて樹脂模型が変形することがある。
【００８６】
このように、焼失模型用樹脂組成の設定には、樹脂の量と骨格・硬化の速さ・可塑剤成分やロウ・ワックス成分の溶融流出燃焼成分・硬化物の硬さ・発泡制御・等が相互に関与するものであり、そのバランスが取れた最適適応範囲を見い出し、２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）を導入したものである。この２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）を用いて接合されることのない一体成形された樹脂模型を製作する方法に適応することによって、目的とする精密鋳造用樹脂模型が創成できるものである。
【００８７】
こう言ったバックグラウンドにおいて、本発明は、新規中子の製作を踏まえて、接合されることのない複雑形状一体成形樹脂模型を製作する新規な方法を提唱するものである。
【００８８】
【発明の効果】
近年、精密鋳造部品への精度に対する要求・複雑形状に対する要求のレベルが強くなって来た。溶融金属をチタン合金としたチタン合金精密鋳造品は、軽量・高強度・高耐熱・耐腐食性に優れた特性を生かして特殊な産業分野において、急激に需要が増大している。特に自動車部品・ジェットエンジン部品・原子力関係・熱交換機部品・宇宙開発ロケット部品分野の特殊部品は複雑形状化・高寸法精度化した部品設計が進展しており、従来よりも高度な技術開発が要求されている。
【００８９】
また、高度な部品設計が進展しても、設計に忠実なる精密部品が出来なければ意味がない。複雑形状・高寸法精度を有する精密鋳造技術を高めることが重要である。更に、ロストワックス精密鋳造のキー技術の１つは、やはり模型である。従来のロウ模型を用いたロストワックス精密鋳造では、これらの高度な要求に応えることが技術的に困難に成って来た。つまり、強度的に脆いロウ成分で複雑・高精度な模型を製作することは、自ずと技術的に限界がある。
【００９０】
従って、本発明にてロウ成分を含んだ樹脂模型にて、中子方式を巧みに配することにより、高精度な焼失模型と成し、要求される精密鋳造品を創成するものである。
【００９１】
本発明による一体成型複雑形状樹脂模型製作技術を実用化することによって、自動車産業・航空機産業・宇宙開発産業の進展に大きく貢献出来るものと確信する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は、最終製品となる中空部位を持つ複雑な形状の精密鋳造品又はこの精密鋳造品を製造するための樹脂模型の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は樹脂模型の一例を示した平面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその右側面図、（ｅ）はその底面図である。
【図３】（ａ）は消失中子モデルの一例を示した平面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその右側面図、（ｅ）はその底面図である。
【図４】（ａ）は樹脂模型用型Ｅを形成するためのマスターモデルの一例を示した平面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその右側面図、（ｅ）はその底面図である。
【図５】（ａ）は消失中子モデルに仕切り部を形成するためのプレートを装着した状態を示した平面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその右側面図、（ｅ）はその底面図である。
【図６】中子用型を形成する状態を示した説明図である。
【図７】消失中子を形成する工程を示した説明図である。
【図８】消失中子を示した断面図である。
【図９】樹脂模型用型を形成する状態を示した説明図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、樹脂模型用型に消失中子を装着した状態を示した説明図である。
【図１１】消失中子を装着した樹脂模型用型に注型する工程を示した説明図である。
【図１２】発泡ポリスチレン可溶有機溶剤を消失中子に注入する工程を示した説明図である。
【図１３】残留した２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液の硬化物を引き出して除去する工程を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 樹脂模型（Ｇ）
２ 外形部分
３ 中空部分
４ 仕切り部
５，６，７，８，９ 開口部
１０ 消失中子モデル
１１ マスターモデル
１２ 消失中子（Ｄ）
１３ 中空本体部
１４ プレート
１５ 消失中子モデル又はマスターモデルの開口部５に対応する部分
１６ 消失中子モデル又はマスターモデルの開口部６に対応する部分
１７ 消失中子モデル又はマスターモデルの開口部７に対応する部分
１８ 消失中子モデル又はマスターモデルの開口部８に対応する部分
１９ 消失中子モデル又はマスターモデルの開口部９に対応する部分
２０，２１ 棒
２２ 注型口
２３ 空気抜き口
２４ ロート
２５ 空気抜き
２６ 台座
２７ 真空チャンバ
２８ 排気口
２９ バルブ
３０ 容器
３１ ２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）に発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）を混合して形成した混合液
３２ ２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）
３３ 消失中子本体部
３５ 消失中子の開口部５に対応する部分
３６ 消失中子の開口部６に対応する部分
３７ 消失中子の開口部７に対応する部分
３８ 消失中子の開口部８に対応する部分
３９ 消失中子の開口部９に対応する部分
４０，４１ 棒
４２ 注型口
４３ 空気抜き口
５０ 中子用型（Ｃ）
５１ 樹脂模型用型（Ｅ）
５２ 発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）
５３ ２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の硬化物（Ｉ）
６０ 注射器
６１ 注射針
６２ 発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）
７０ ピンセット

Claims (5)

1. 複雑な形状をなし、且つ内部に複雑な中空部分を有する樹脂模型の一体成形方法であって：
   ２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）に発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）を混合して、前記中空部分に対応する凹部を有する中子用型（Ｃ）内に注型し、硬化させて、脱型し、前記中空部分に対応する形状を有する消失中子（Ｄ）を形成する工程：
   前記樹脂模型の外形に対応する凹部を有する樹脂模型用型（Ｅ）内に、前記消失中子（Ｄ）を位置決めして設置し、２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）を注型して、硬化させた後、脱型し、消失中子（Ｄ）を包含した樹脂模型（Ｇ）を形成する工程：及び
   前記樹脂模型（Ｇ）内の消失中子（Ｄ）へ発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）を注入して前記発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）を溶解させ、その溶解溶液を除去し、且つ残留した２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）の硬化物（Ｉ）を引き出して除去し、前記樹脂模型とする工程から成ることを特徴とする樹脂模型の一体成形方法。
2. 前記２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）がポリオール成分（ａ）とポリイソシアネート成分（ｂ）から成り、発泡ポリスチレン可溶有機溶剤（Ｈ）を０．０１〜５．０重量％含有し、その硬化物の硬度はシヨアー硬度Ａ５０−９５であることを特徴とする請求項１記載の樹脂模型の一体成形方法。
3. 前記発泡ポリスチレン微細粒子（Ｂ）が発泡ポリスチレン成型品廃棄物を破砕したものであり、その粒径が０．０１〜５．０ｍｍ、使用量が２液反応硬化型軟質ウレタン樹脂液（Ａ）に対して０．１〜５．０重量％であることを特徴とする請求項１又は２記載の複雑形状樹脂模型の一体成形方法。
4. 前記２液反応急速硬化型ウレタン樹脂液（Ｆ）が多官能ポリオール成分（ｃ）と多官能ポリイソシアネート成分（ｄ）と可塑剤（ｅ）とロウ・ワックス固形微粒子（ｆ）から成り、急速硬化するとき可塑剤（ｅ）が相分離ミクロ分散することを特徴とする請求項１、２又は３記載の樹脂模型の一体成形方法。
5. 前記樹脂模型は、ロストワックス精密鋳造用ロウ模型の代替えとして使用されることを特徴とする請求項１〜４記載のいずれか一つに記載の樹脂模型の一体成形方法。

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