JP3004840B2

JP3004840B2 - 中空部を有する消失模型用合成樹脂成形体

Info

Publication number: JP3004840B2
Application number: JP5174484A
Authority: JP
Inventors: 裕広山本; 豊窪田; 浩長谷川
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1993-07-14
Filing date: 1993-07-14
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JPH0732084A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動車用ダク
ト等、複雑な形状の鋳造品を製造する消失模型鋳造方法
における消失模型として利用される中空部を有する消失
模型用合成樹脂成形体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、中空部を有する合成樹脂成形
体は、複雑な形状の鋳造品を製造する消失模型鋳造方法
における消失模型等として利用されており、例えば、特
開平4-305331号公報に開示されているような方法で成形
されている。この成形方法は、中空部を有する非発泡樹
脂部材（以下、中子と称する）を成形用金型内に配置
し、この成形用金型のキャビティに発泡樹脂部材となる
発泡性樹脂粒子（以下、発泡ビーズと称する）を充填し
て発泡させることにより、上記の中子および発泡ビーズ
を一体的に成形して合成樹脂成形体とする方法である。

【０００３】そして、消失模型として利用される上記の
合成樹脂成形体（消失模型用合成樹脂成形体）は、鋳造
品となる溶融金属の熱によって合成樹脂が完全に消失
（分解）するように、その樹脂量をできるかぎり少なく
する必要があり、このため、非発泡体である中子の肉厚
は薄く形成されている。従って、上記従来の消失模型用
合成樹脂成形体は、その成形時に、発泡ビーズの発泡圧
力による中子の変形を防止するため、中子の中空部に所
定圧力の空気が供給されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の消失模型用合成樹脂成形体は、中子の肉厚が薄く形
成されているので、例えば、中空部が大きい消失模型用
合成樹脂成形体を成形する際には、空気の圧力（以下、
空気圧と称する）の調整が非常に難しいという問題を有
している。即ち、例えば、空気圧が発泡ビーズの発泡圧
力に対して高すぎる場合には、空気圧で中子が膨らむ、
あるいは破裂する等の変形を起こす一方、空気圧が発泡
圧力に対して低すぎる場合には、発泡圧力で中子が凹む
等の変形を起こし、何れの場合においても良好な消失模
型用合成樹脂成形体が得られなくなるという問題を有し
ている。

【０００５】従って、上記従来の消失模型用合成樹脂成
形体は、例えば、中子の材質・肉厚・機械的強度等、あ
るいは発泡ビーズの材質・発泡倍率等が異なる毎に、数
回の試作成形を行って中空部に供給する空気圧を決定し
ており、このため、成形時間が長く掛かり、かつ、成形
工程の煩雑化を招来している。

【０００６】本発明は、上記の問題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、非発泡樹脂部材の肉厚を増すこと
なく非発泡樹脂部材の強度を向上させることにより、発
泡性樹脂粒子の発泡圧力等による非発泡樹脂部材の変形
を防止することが可能な消失模型用合成樹脂成形体を提
供することにある。

【０００７】尚、非発泡樹脂部材の肉厚を分厚くするこ
とにより非発泡樹脂部材の強度を向上させることも考え
られるが、この場合には、消失模型用合成樹脂成形体の
樹脂量が多くなり、消失模型用合成樹脂成形体が溶融金
属の熱によって完全に消失しなくなる。このため、合成
樹脂やその分解物等が鋳型内に残り、溶融金属に混入し
て良好な鋳造品が得られなくなるので好ましくない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の中
空部を有する消失模型用合成樹脂成形体は、上記の課題
を解決するために、中空部を有する非発泡樹脂部材と、
この非発泡樹脂部材の外表面を覆い、上記非発泡樹脂部
材と一体的に成形されている発泡樹脂部材とからなる中
空部を有する消失模型用合成樹脂成形体において、上記
非発泡樹脂部材の外表面の所定位置に、リブが上記非発
泡樹脂部材の外表面に沿って延びるように形成されてい
ることを特徴としている。

【０００９】請求項２記載の発明の中空部を有する消失
模型用合成樹脂成形体は、上記の課題を解決するため
に、請求項１記載の中空部を有する消失模型用合成樹脂
成形体において、リブが非発泡樹脂部材のパーティング
部分に形成されていることを特徴としている。

【００１０】請求項３記載の発明の中空部を有する消失
模型用合成樹脂成形体は、上記の課題を解決するため
に、請求項１または２記載の中空部を有する消失模型用
合成樹脂成形体において、リブが 0.1mm以上、発泡樹脂
部材の肉厚以下の高さに形成されていることを特徴とし
ている。

【００１１】

【作用】請求項１記載の構成によれば、中空部を有する
非発泡樹脂部材の外表面の所定位置に、リブが上記非発
泡樹脂部材の外表面に沿って延びるように形成されてい
るので、このリブにより非発泡樹脂部材の肉厚を分厚く
することなく非発泡樹脂部材の強度を向上させることが
できる。このため、上記の非発泡樹脂部材と一体的に発
泡樹脂部材を成形する際に、例えば、発泡樹脂部材とな
る発泡性樹脂粒子の発泡圧力等により非発泡樹脂部材が
膨らむ、あるいは凹む等の変形を起こす虞れはない。

【００１２】これにより、形状精度が良好で、しかも表
面および内面が平滑で美麗な消失模型用合成樹脂成形体
を得ることが可能となる。また、例えば、非発泡樹脂部
材の中空部に所定圧力の空気等を供給しながら消失模型
用合成樹脂成形体を成形する場合に、中空部内の圧力を
厳密に調整する必要がないので、消失模型用合成樹脂成
形体の成形時間が短縮でき、かつ、成形工程を簡略化す
ることができる。さらに、不良品が発生し難いので、消
失模型用合成樹脂成形体の製作費を安価なものとするこ
とができる。その上、例えば、消失模型用合成樹脂成形
体を消失模型鋳造方法における消失模型として使用した
場合は、形状精度が良好で、しかも表面および内面が平
滑で美麗な鋳造品を得ることができる。

【００１３】請求項２記載の構成によれば、リブが非発
泡樹脂部材のパーティング部分に形成されている。従っ
て、非発泡樹脂部材における破損し易い部位であるパー
ティング部分の強度を向上させることができるので、例
えば、発泡樹脂部材となる発泡性樹脂粒子の発泡圧力等
により非発泡樹脂部材が膨らむ、あるいは凹む等の変形
を起こす虞れはない。

【００１４】これにより、形状精度がより一層良好で、
しかも表面および内面が平滑で美麗な消失模型用合成樹
脂成形体を得ることが可能となる。

【００１５】請求項３記載の構成によれば、リブが 0.1
mm以上、発泡樹脂部材の肉厚以下の高さに形成されてい
る。従って、消失模型用合成樹脂成形体表面の平滑性お
よび美麗性を損なうことなく、上記のリブにより非発泡
樹脂部材の強度を向上させることができる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図４に
基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、以下の説
明においては、中空部を有する消失模型用合成樹脂成形
体が、自動車のインテークマニホールドを消失模型鋳造
方法によって製造する際の消失模型である場合を例に挙
げることとする。

【００１７】図１に示すように、本実施例にかかる消失
模型用合成樹脂成形体としての合成樹脂成形体１は、複
数の略円筒形状を分岐を有するように組み合わせた、開
口部を五箇所有する複雑な形状となっており、中空部２
を有する非発泡樹脂部材３と、この非発泡樹脂部材３の
外表面を覆い、非発泡樹脂部材３と一体的に成形されて
いる発泡樹脂部材４とからなっている。

【００１８】非発泡樹脂部材３は、図２に示すように、
合成樹脂成形体１本体よりも一回り小さい形状となって
おり、ほぼ一定の肉厚に形成されている。非発泡樹脂部
材３は、非発泡の熱可塑性樹脂を、例えばブロー成形や
シート成形、射出成形、あるいは射出吹込成形すること
により形成されている。上記の熱可塑性樹脂としては、
寸法安定性が良好で、所望する中空部２の形状を維持
可能であること、適度な機械的強度を有すること、
発泡樹脂部材４との接着性が良好であること、耐熱温
度が低く、アルミニウム合金等の溶融金属の熱により容
易に消失（分解）可能なこと、消失時に発生する分解
ガス等が溶融金属に悪影響を及ぼさないこと等の性質を
備えていればよく、例えば、ポリエチレン(PE)樹脂・ポ
リプロピレン(PP)樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリ
スチレン(PS)樹脂、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)
樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレー
ト(PMMA)樹脂等のポリメタクリル系樹脂等を用いること
ができる。また、これら合成樹脂のモノマーの共重合体
や樹脂混合物を用いることもできる。

【００１９】また、非発泡樹脂部材３は、金型のパーテ
ィングライン（図示せず）に沿って形成されたパーティ
ング部分３ｂ…の外表面側に、リブ３ａ…を有してい
る。上記のリブ３ａは、外表面からの高さが 0.1mm以
上、発泡樹脂部材４の肉厚以下の高さに形成されてお
り、非発泡樹脂部材３における破損し易い部位であるパ
ーティング部分３ｂを補強することにより、合成樹脂成
形体１表面の平滑性および美麗性を損なわず、かつ、非
発泡樹脂部材３の肉厚を分厚くすることなく、非発泡樹
脂部材３の強度を向上させるようになっている。尚、リ
ブ３ａの高さが 0.1mm未満の場合には、合成樹脂成形体
１の成形時に、リブ３ａを形成した効果が殆ど表れない
ために好ましくなく、また、リブ３ａの高さが発泡樹脂
部材４の肉厚よりも高い場合には、所望する形状の合成
樹脂成形体１が得られないので好ましくない。

【００２０】発泡樹脂部材４は、図１に示すように、発
泡性の熱可塑性樹脂粒子（以下、樹脂粒子と称する）か
らなっており、非発泡樹脂部材３の外表面を覆うように
して、ほぼ一定の肉厚に形成されている。上記の樹脂粒
子としては、非発泡樹脂部材３との接着性が良好であ
ること、耐熱温度が低く、溶融金属の熱により容易に
消失（分解）可能なこと、消失時に発生する分解ガス
等が溶融金属に悪影響を及ぼさないこと等の性質を備え
ていればよく、例えば、ポリエチレン樹脂・ポリプロピ
レン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン樹
脂、ハイインパクトポリスチレン樹脂等のポリスチレン
系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のポリメタク
リル系樹脂等からなる粒子、あるいはこれら合成樹脂の
モノマーの共重合体からなる粒子に発泡剤を含浸させ、
所定倍率に予備発泡させたものを用いることができる。
そして、これら樹脂粒子は、例えば水蒸気による加熱で
発泡されて所定形状の発泡樹脂部材４とされる。また、
非発泡樹脂部材３および発泡樹脂部材４は、同一の合成
樹脂からなっていてもよく、また、異なる合成樹脂から
なっていてもよい。

【００２１】尚、上記の発泡剤としては、沸点が熱可塑
性樹脂の軟化点以下であって、常圧でガス状もしくは液
状の有機化合物が適しており、例えば、プロパン、ブタ
ン、ペンタン、ヘキサン、石油エーテル等の炭化水素、
ジクロロフルオロメタン等のハロゲン化炭化水素、ジメ
チルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテ
ル等の低沸点のエーテル化合物等が用いられる。これら
の発泡剤は、一種類のみを使用してもよいし、また、二
種類以上併用してもよい。さらに、予備発泡の発泡倍率
は、例えば、樹脂粒子の材質等に応じた最適の倍率とす
ればよい。

【００２２】次に、上記構成の合成樹脂成形体１を成形
する成形方法について説明する。先ず、非発泡樹脂部材
３を成形用金型（図示せず）の所定位置に設置し、樹脂
粒子を金型のキャビティに充填する。次に、水蒸気加熱
等により金型を加熱し、所定温度とすると共に、非発泡
樹脂部材３の中空部２に例えば空気、窒素、二酸化炭素
等の気体（以下、単に空気と称する）を供給して中空部
２内を所定圧力に加圧する。尚、空気の代わりに、例え
ば、水、油等の液体を中空部２に供給してもよい。

【００２３】次いで、上記の温度を所定時間保ち、樹脂
粒子を充分に加熱・発泡させて互いに融着させた後、金
型を冷却し、金型の型開きを行って合成樹脂成形体１を
取り出す。これにより、形状精度が良好で、しかも表面
および内面が平滑で美麗な合成樹脂成形体１を得ること
ができる。

【００２４】尚、中空部２に供給される空気の圧力（以
下、空気圧と称する）は、樹脂粒子の発泡圧力とほぼ等
しくなるようにすればよい。非発泡樹脂部材３にはリブ
３ａ…が形成されており、強度が向上されているので、
非発泡樹脂部材３の変形を防ぐためには、発泡圧力と空
気圧とを厳密に等しくする必要はなく、両者の圧力差が
或る許容範囲内に収まっていればよい。上記の許容範囲
は、非発泡樹脂部材３の変形が起こらない範囲であり、
例えば、用いる非発泡樹脂部材３の材質、肉厚、機械的
強度、形状等、あるいは樹脂粒子の種類、発泡倍率等に
より適宜設定すればよい。

【００２５】上記構成の合成樹脂成形体１を消失模型と
して使用して消失模型鋳造方法を行うことにより、図３
に示すように、鋳造品である自動車のインテークマニホ
ールド１０を、形状精度が良好で、しかも表面１０ａお
よび内面１０ｂが平滑で美麗な状態で製造することが可
能となる。

【００２６】次に、上記構成の合成樹脂成形体１の成形
手順の具体例について説明する。尚、非発泡樹脂部材３
として、ポリスチレン（92wt％）とブタジエン（８wt
％）との共重合体であるハイインパクトポリスチレン樹
脂と、ポリスチレン樹脂とを重量比１：１で混合し、ブ
ロー成形した成形品を用いた。そして、非発泡樹脂部材
３の肉厚の平均を１mm、リブ３ａ…の高さを１mmとし
た。また、発泡樹脂部材４となる樹脂粒子として、ポリ
スチレン樹脂からなる粒径の平均が 0.3mmの鋳造用発泡
性ビーズ（積水化成品工業株式会社製：商品名エスレ
ンビーズＬＦＫ）を用いた。そして、樹脂粒子の発泡倍
率を40倍とし、発泡樹脂部材４の肉厚を 2.5mmとした。

【００２７】先ず、非発泡樹脂部材３を成形用金型（図
示せず）の所定位置に設置し、樹脂粒子を金型のキャビ
ティに充填した。次に、金型を加熱し、所定温度とする
と共に、非発泡樹脂部材３の中空部２に空気を供給して
中空部２内を 0.5kg/cm²に加圧した。次いで、上記の温
度を所定時間保ち、樹脂粒子を充分に加熱・発泡させて
互いに融着させた後、金型を冷却して金型の型開きを行
って合成樹脂成形体１を取り出した。

【００２８】以上のようにして得られた合成樹脂成形体
１は、樹脂粒子同士の融着が良好となっており、また、
非発泡樹脂部材３は、変形等を起こしていなかった。従
って、合成樹脂成形体１は、形状精度が良好で、しかも
表面および内面は平滑で美麗であった。

【００２９】さらに、上記の合成樹脂成形体１を消失模
型として使用し、溶融金属としてアルミニウム合金（Ａ
Ｃ−４Ａ）を使用した消失模型鋳造方法を行い、鋳造品
である自動車のインテークマニホールドを製造した。得
られたインテークマニホールドは欠陥等を有しておら
ず、形状精度が良好で、しかも表面および内面が平滑で
美麗であった。

【００３０】尚、上記の非発泡樹脂部材３の代わりに、
図４に示すような、パーティング部分３’ｂの外表面側
にリブを有しない従来の非発泡樹脂部材３’を用いて同
様に合成樹脂成形体の成形を行った場合には、空気圧に
より非発泡樹脂部材３’が破裂し、良好な合成樹脂成形
体が得られなかった。

【００３１】このように、上記構成の合成樹脂成形体１
においては、中空部２を有する非発泡樹脂部材３のパー
ティング部分３ｂ…の外表面側にリブ３ａ…が形成され
ているので、これらリブ３ａ…により非発泡樹脂部材３
の肉厚を分厚くすることなく非発泡樹脂部材３の強度を
向上させることができる。このため、非発泡樹脂部材３
と一体的に発泡樹脂部材４を成形する際に、発泡樹脂部
材４となる樹脂粒子の発泡圧力等により非発泡樹脂部材
３が膨らむ、あるいは凹む等の変形を起こす虞れはな
い。

【００３２】これにより、形状精度が良好で、しかも表
面および内面が平滑で美麗な合成樹脂成形体１を得るこ
とが可能となる。また、成形時に、中空部２内の空気圧
を厳密に調整する必要がないので、合成樹脂成形体１の
成形時間が短縮でき、かつ、成形工程を簡略化すること
ができる。さらに、不良品が発生し難いので、合成樹脂
成形体１の製作費を安価なものとすることができる。

【００３３】尚、上記の実施例においては、非発泡樹脂
部材３は、パーティング部分３ｂ…の外表面側にリブ３
ａ…を有している構成となっているが、リブ３ａ…の形
成位置は、上記のパーティング部分３ｂ…の外表面側に
限定されるものではなく、非発泡樹脂部材３の成形に支
障が無い限り、非発泡樹脂部材３における外表面側の任
意の位置に形成可能である。この場合においても、上記
の実施例と同様の作用・効果を奏することができる。ま
た、リブ３ａの形成箇所や個数、あるいはリブ３ａの幅
や長さ等は、特に限定されるものではない。

【００３４】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の中空部を有する
消失模型用合成樹脂成形体は、以上のように、非発泡樹
脂部材の外表面の所定位置に、リブが上記非発泡樹脂部
材の外表面に沿って延びるように形成されている構成で
ある。

【００３５】これにより、非発泡樹脂部材の肉厚を分厚
くすることなく非発泡樹脂部材の強度を向上させること
ができるので、非発泡樹脂部材と一体的に発泡樹脂部材
を成形する際に、例えば、発泡樹脂部材となる発泡性樹
脂粒子の発泡圧力等により非発泡樹脂部材が膨らむ、あ
るいは凹む等の変形を起こす虞れはなく、形状精度が良
好で、しかも表面および内面が平滑で美麗な消失模型用
合成樹脂成形体を得ることが可能となるという効果を奏
する。

【００３６】また、例えば、非発泡樹脂部材の中空部に
所定圧力の空気等を供給しながら消失模型用合成樹脂成
形体を成形する場合に、中空部内の圧力を厳密に調整す
る必要がないので、消失模型用合成樹脂成形体の成形時
間が短縮でき、かつ、成形工程を簡略化することができ
る。さらに、不良品が発生し難いので、消失模型用合成
樹脂成形体の製作費を安価なものとすることができると
いう効果も併せて奏する。

【００３７】そして、例えば、消失模型用合成樹脂成形
体を消失模型鋳造方法における消失模型として使用した
場合は、形状精度が良好で、しかも表面および内面が平
滑で美麗な鋳造品を得ることができる。

【００３８】本発明の請求項２記載の中空部を有する消
失模型用合成樹脂成形体は、以上のように、リブが非発
泡樹脂部材のパーティング部分に形成されている構成で
ある。

【００３９】これにより、非発泡樹脂部材における破損
し易い部位であるパーティング部分の強度を向上させる
ことができるので、例えば、発泡樹脂部材となる発泡性
樹脂粒子の発泡圧力等により非発泡樹脂部材が膨らむ、
あるいは凹む等の変形を起こす虞れはなく、形状精度が
より一層良好で、しかも表面および内面が平滑で美麗な
消失模型用合成樹脂成形体を得ることが可能となるとい
う効果を奏する。

【００４０】本発明の請求項３記載の中空部を有する消
失模型用合成樹脂成形体は、以上のように、リブが 0.1
mm以上、発泡樹脂部材の肉厚以下の高さに形成されてい
る構成である。

【００４１】これにより、消失模型用合成樹脂成形体表
面の平滑性および美麗性を損なうことなく、非発泡樹脂
部材の強度を向上させることができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施例における消失模型
用合成樹脂成形体を一部破断で示す正面図であり、
（ｂ）は、上記の消失模型用合成樹脂成形体の要部の断
面図である。

【図２】（ａ）は、上記の消失模型用合成樹脂成形体の
非発泡樹脂部材を一部破断で示す正面図であり、（ｂ）
は、上記の非発泡樹脂部材の要部の断面図であり、
（ｃ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】（ａ）は、上記の消失模型用合成樹脂成形体を
消失模型とする鋳造品であるインテークマニホールドを
一部破断で示す正面図であり、（ｂ）は、上記のインテ
ークマニホールドの要部の断面図である。

【図４】従来の非発泡樹脂部材の要部の断面図である。

【符号の説明】

１合成樹脂成形体（消失模型用合成樹脂成形体）２中空部３非発泡樹脂部材３ａリブ３ｂパーティング部分４発泡樹脂部材１０インテークマニホールド（鋳造品）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者窪田豊大阪府大阪市大正区三軒屋東１丁目10番 26号 (72)発明者長谷川浩茨城県猿島郡三和町谷貝726番地の19 (56)参考文献特開平５−23790（ＪＰ，Ａ) 特開平４−172145（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22C 7/02,9/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中空部を有する非発泡樹脂部材と、この非
発泡樹脂部材の外表面を覆い、上記非発泡樹脂部材と一
体的に成形されている発泡樹脂部材とからなる中空部を
有する消失模型用合成樹脂成形体において、上記非発泡樹脂部材の外表面の所定位置に、リブが上記
非発泡樹脂部材の外表面に沿って延びるように形成され
ていることを特徴とする中空部を有する消失模型用合成
樹脂成形体。
【請求項２】リブが非発泡樹脂部材のパーティング部分
に形成されていることを特徴とする請求項１記載の中空
部を有する消失模型用合成樹脂成形体。
【請求項３】リブが 0.1mm以上、発泡樹脂部材の肉厚以
下の高さに形成されていることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の中空部を有する消失模型用合成樹脂成形
体。