JPH01226304A - スリップキャスティング成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧力鋳込みを用いた排泥鋳込み法によるスリ
ップキャスティング成形方法に関するものである。

このスリップキャスティング成形方法は、たとえば、セ
ラミック製のディーゼル副室やタービンロータのような
セラミック成形体や金属粉末成形体からなる部材の製造
に利用される。

〔従来の技術〕

排泥鋳込み法によるスリップキャスティング成形方法は
、少なくとも一部に吸水性を有する成形型を用い、キャ
ビティ内のスリップを加圧しつつスリップから水分を吸
水することによりスリップを固化させて成形体を得るも
のである。そして、吸水性を有する型として主に石膏型
が用いられる。

また、アンダーカット部を有する部材を成形するために
は、一部に石膏型を用いるとともに非水溶性の可溶性成
形型が用いられる。可溶性成形型は、薄肉の非水溶性ワ
ックス等で製作し、成形後に有機溶剤によって成形型を
溶出して成形体を取り出す。（たとえば、特願昭６１−
１３７５６５号を参照）。

これらは大気圧下でキャビティ内にスリップを充填する
自然吸水であるため、石膏型によるキャビティ内のスリ
ップの吸水には、長時間を要し、着肉速度が低く、成形
体の密度が小さかった。また、スリップ中の粒子の大き
さにより着肉速度が異なり、粗粒子はキャビティ下部に
集まり易いので、成形体の密度が不均一となる。これら
の結果、成形体の強度が弱く、乾−１焼成時に割れ、歪
み等を生じていた。

これら従来の技術の問題を解決する方法として、キャビ
ティ内のスリップに圧力を加えて従来の石膏型による自
然吸水から、圧力鋳込みによる強制吸水に変更すること
が考えられている。これは、圧力鋳込みによってスリッ
プの着肉速度を速め、スリップ中の粒子の大きさにした
がって粒子が沈降するのを防ぐものである。この方法に
よれば、成形体の密度の均一化が図れ、その後の処理に
よる割れ、歪み等の問題が解決され、強度のある成形体
を成形できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、圧力鋳込みを採用すると、一般に石膏型
は脆弱なものであるため、キャビティ内のスリップを加
圧した際に石膏型が割れたり、クラックが入って欠けた
りする。

これらの欠点を解決する方法として、 ■　石膏型の肉厚を厚くすることにより、スリップの加
圧力に耐え得るようにする方法、■　石膏型の周囲を鉄
材で補強する方法（特開昭６２−４２８０５号）、 ■　石膏型に代えて、合成樹脂材と無機化合物粉末等の
混合物でできた強度のある吸水性成形型を用いる方法（
特開昭６０−８９３０３号）、等の技術が知られている
。

ところが、■の石膏型等の肉厚を厚くする方法では、成
形体の大きさに対し、比較的大きな石膏型を必要とし、
型そのものの重量の増加により取り扱いが不便である。

また、石膏型に吸水されている水分を除去するために乾
燥する必要があるが、石膏型の肉厚の増加とともに乾燥
に時間を要し、熱源コストが高くなる。さらに、型抜き
できないような石膏のみにより成形型を成形した場合は
、成形体を取り出すのに成形型を壊さなければならない
が、肉厚増加にしたがって、取り出し作業に時間を要す
ることになる。また、■の石膏型を鉄材で補強する方法
では、鉄材等の補強コストが高くなり、かつ、成形体が
複雑形状になると実質的に使用できないものであった。

また、■の成形型自体の鉄材で補強する方法でも、成形
体自体の材料コストが高くなるという問題があった。

以上石膏型についての問題点を述べたが、非水溶性ワッ
クス型を用いた場合には、次の問題があった。

すなわち、非水溶性ワックス型は、薄肉であるため、圧
力鋳込みを行う際に型の歪みや破損が生じ、成形体が歪
んだり成形不能となる問題がある。

これに対して、肉厚増加により対処しようとすると、非
水溶性ワックス型を熱的あるいは有機溶剤により溶かし
出すのに時間を要する。さらに、その時間増加にともな
って成形体の表面に非水溶性ワックスや有機溶剤が滲み
込み易くなり、その結果として成形体の乾燥時成形体が
割れたり、歪んだりすることとなる。そのため、ワック
ス型の肉厚を厚くすることは現実的ではなかった。

したがって、木筆１の発明の目的は、吸水性の成形型を
用いた圧力鋳込みによるスリップキャスティング成形方
法であって、コストアップを招くことなく、複雑形状の
ものでも成形可能なスリップキャスティング成形方法を
提供することにある。

また、木筆２の発明の目的は、非水溶性の可溶性成彫型
を用いた圧力鋳込みによるスリップキャスティング成形
方法であって、可溶性成形型を薄肉に保ったまま精度の
良い成形体が得られるスリップキャスティング成形方法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、末弟１の発明のスリップキャスティング成形方
法は、キャビティ内および成形型の周囲に充填されたス
リップを加圧して静水圧を付与することにより、圧力鋳
込みによる吸水性の成形型を用いたスリップキャスティ
ング成形を可能としたことを特徴とする。

具体的には、末弟１の発明の構成は次の通りである。な
お、参考までに第１図における符号を付しである。

末弟１の発明は、吸水性の成形型（２，３）を用いるス
リップキャスティング成形方法である。

まず、成形型（２，３）内のキャビティ面を除く部分に
目止め材（５）を塗布した後、キャビティ　（４）内お
よび成形型（２，３）の周囲にスリップ（１１）を充填
する。

そして、それと略同時にスリップ（１１）を加圧して、
キャビティ　（４）内および成形型（２，３）に静水圧
を付与することにより、キャビティ（４）内のスリップ
（１１）を固化する。さらに、余剰スリップを排泥後に
成形体（１４）を取り出すものである。

そこで、末弟２の発明のスリップキャスティング成形方
法は、少なくとも所定厚さの可溶性成形型と吸水性成形
型との組合せにより、キャビティを形成し、キャビティ
内及び少なくとも可溶性成形型の周囲に充填されたスリ
ップを加圧して静水圧を付与することにより、圧力鋳込
みによる可溶性成形型および吸水性成形型を用いたスリ
ップキャスティング成形を可能としたことを特徴とする
。

具体的には、末弟２の発明の構成は次の通りである。な
お、参考までに第３図における符号を付しである。

末弟２の発明は、吸水性の成形型を用いるスリップキャ
スティング成形方法である。

まず、可溶性成形型（２２）と吸水性成形型（２１）を
組み合わせてキャビティ　（２３）を形成するとともに
、（少なくとも所定厚さの可溶性成形型（２２）とキャ
ビティ　（２３）面のみが吸水性を有する吸水性成形型
（２１）とを組み合わせて）キャビティ　（２３）内お
よび可溶性成形型（２２）の周囲にスリップ（２７）を
充填する。

そして、それと略同時にスリップ（２７）を加圧して、
キャビティ（２３）内および可溶性成形型（２２）に静
水圧を付与することにより、キャビティ　（２３）内の
スリップ（２７）を固化して成形体とする。

さらに、スリップ（２７）の固化後に余剰スリップを排
泥し、固化した成形体を可溶性成形型（２２）とともに
取り出して可溶性成形型（２２）を溶出させて成形体を
得るものである。

上記第１の発明及び末弟２の発明の構成において、吸水
性の成形型は、石膏型、または、ガラス、プラスチック
、あるいは、金属質の吸水性多孔質材料から成る型等が
用いられる。

また、上記第１の発明及び末弟２の発明の構成において
、スリップに添加される粉末は、セラミック粉末、金属
粉末等を使用することができる。

また、上記第１の発明の構成において、目止め材は、ス
リップ中の水分が成形型の表面に浸透し゛ないように塗
布されるものであるが、例えば、シリコンゴム、ポリア
クリル皮膜、塗料等であってもよい。

また、上記末弟２の発明の構成において、可溶性成形型
は、容易に溶出できるものであればよく、例えば、非水
溶性ワックス、パラフィン、ろう、その他機械的に除去
可能な材料（例えば低強度石膏）等を使用できる。

また、上記末弟２の発明の構成において、可溶性成形型
を溶出させる方法としては、有機溶剤への浸漬、または
、電気ヒータ、ガスバーナ、スチーム等による加熱があ
り、有機溶剤は、四言化炭素、トリクレン、アセトン、
四塩化メチレン等が使用できる。

〔作用〕

上述の木筆１の発明のスリップキャスティング成形方法
によれば、キャビティ内及び成形型の周囲に充填された
スリップを加圧して静水圧を付与するので、キャビティ
内及び成形型の周囲の静水圧により成形型に均等な圧力
が加わり、成形型が歪んだり、破損したりすることがな
い。したがって、成形型を肉厚にしたり補強することな
く、また、材料置換をすることなく圧力鋳込みができる
。

また、上述の木筆２の発明のスリップキャスティング成
形方法によれば、キャビティ内及び可溶性成形型の周囲
に充填されたスリップを加圧して静水圧を付与するので
、キャビティ内及び可溶性成形型の周囲の静水圧により
、可溶性成形型に均等な圧力が加わり、可能成形型が歪
んだり、破損したりすることがない。したがって、可溶
性成形型を薄肉として圧力鋳込みができる。　なお、圧
力鋳込み後、キャビティ内で固化した成形体を、可溶性
成形型の溶出により容易に取り出すことができる。

〔実施例〕

（第１実施例） 次に、第１図および第２図に基づいて、本発明にかかる
スリップキャスティング成形方法の第１実施例を説明す
る。

本第１実施例は、石膏型を用いた圧力鋳込みによるスリ
ップキャスティング成形方法への適用例である。

第１図は、石膏型を用いたスリップキャスティング成形
装置の縦断面図、そして、第２図は、成形体の斜視図で
ある。

第１図において、符号ｌは、軸部を有する円板部材１４
（第２図に示す）を成形するためのスリップキャスティ
ング成形装置である。

この成形装置１においては、平均厚さ４０１１ｍの吸水
性のある一対の成形型２．３を石膏により成形する。成
形型２．３は、それらの組合せにより、軸部を有する円
板部材形状のキャビティ４を郭定する。そして、成形型
２．３のキャビティ４を除く表面には目止め材としてシ
リコンゴム５が塗布され、スリップ中の水分が吸水され
てスリップが固化し表面に付着するのを防止している。

符号６．７は、成形型２．３の開き防止用平板であり、
ボルト８とナツト９により成形型２．３を挟み込むよう
に締め付けて固定するものである。

一体化された成形型２．３は、金属性容器ｌｏ内に配設
される。符号１１は、成形型を成形するための泥状のス
リップであり、金属性容器ｌｏ内に注入され、成形型２
．３のキャビティ４内及び周囲に充填される。符号１２
は、プランジャ１３を往復動させるための油圧シリンダ
である。

次に、この成形装置１を用いたスリップキャスティング
成形方法について説明する。

まず、スリップ１１の組成について述べる。

スリップ１１は、セラミック粉末を７９．４ｗｔ％と、
解膠剤０．６ｗｔ％と、残部が媒液としてのイオン交換
水からなる。セラミック粉末は、５ｉｉＮ４粉末を９６
．７ｗｔ％　、Ａ　Ｉ　ｔ　０３粉末を１．５ｗｔ％、
ＹｔＯｘ粉末をｉ、８ｗｔ％それぞれ含有し、平均粒径
が０．８μｍ、純度が９９．９５％、残部が金属からな
る不純物であった。解膠剤は、ポリカルボン酸アンモニ
ウム塩を用いた。これらは、ボールミルで混合、調整さ
れ、スリップ１１を得た。

次に、調整したスリップ１１を金属性容器１０内に注入
し、キャビティ４内及び成形型２．３の周囲に充填した
。その後、油圧シリンダ１２を作動させてプランジャ１
３で加圧し、スリップ１１に３０ｋｇ／−の静水圧を付
与した。これにより、第１図で示す通り、成形型２．３
のキャビティ４内及び周囲の全面に静水圧が付与される
。この状態でキャビティ内のスリップ１１のみが水分を
成形型２．３に吸水され、着肉し固化する。約３時間加
圧を続けた後、金属性容器ＩＯから成形型２．３を取り
出した。成形型２．３は、静水圧によって欠けたり、ク
ラックを全く生じていなかった。

成形型２．３を脱型し、成形体１４を得た。　得られた
成形体１４は、成形型２．３が重力鋳込みと略同じ薄型
にできているにもかかわらず、密度のバラツキなく均一
であり、その後の室温から１ｏｏ”ｃまでの乾燥を１５
時間行う乾燥、焼成工程を経ても全く割れ、歪みを生じ
ていなかった。

これは、上述したように、成形型２．３にはキャビティ
４側と周囲の両方から静水圧が付与されているため、成
形型２．３に偏った力が働かず、型の変形が防止できた
ことによると考えられる。

また、前述した方法により１５回のテストを行ったので
その結果について説明する。

本実施例に基づくテスト結果では、静水圧を付与したの
ちの成形型は、欠けたり、クランクを全く生じていなか
った。

そして、成形型から取り出した成形体および乾燥、焼成
後の成形体は、割れ、歪みを全く生じていなかった。

これに対し、最少肉厚１００ｍの石膏型の外周表面を厚
さ３ｆｌのステンレス板で補強した成形型について１５
回の比較テストを行った。

キャビティ内のスリップに３０ｋｇ／−の圧力を付与す
ると成形型を破損するため、４ｋｇ／ｃｄの圧力で行っ
た。

本比較テストに基づくテスト結果では、静水圧を付与し
たのちの成形型は、比較的低圧での加圧であったため欠
けたり、クラックを生じなかったが、成形型から取り出
した成形体および乾燥、焼成後の成形体は、１５個とも
表面に微細なりラックを生じていた。

（第２実施例） 次に、第３図および第４図に基づいて、本発明にかかる
スリップキャスティング成形方法の第２実施例を説明す
る。

本第２実施例は、可溶性成形型および石膏型を用いた圧
力鋳込みによるスリップキャスティング成形方法への適
用例である。

第３図は、可溶性成形型と石膏型を用いたスリップキャ
スティング成形装置の縦断面図、そして、第４図は、第
３図の可溶性成形型の平面図である。

第３図及び第４図において、符号２０は、ディーゼルエ
ンジン用副燃焼室成形体の成形装置である。

この成形装置２０においては、吸水性のある成形型２１
を石膏により成形し、非水溶性ワックス製の可溶性成形
型２２との組合せによりキャビティ２３を形成する。成
形型２１は、キャビティ２３面を除く部分にシリコンゴ
ム２４が塗布されている。可溶性成形型２２は、第４図
に示すように、肉厚２１１１１１で薄肉に形成されてい
る。そして、可溶性成形型２２は、内枠部分と外枠部分
とを別々に射出成形した後接着により一体化され、成形
を簡素化した。吸水性のある成形型２１及び可溶性成形
型２２は、金属性容器２５内に配設される。この金属性
容器２５は、成形型２１への水分の吸水をよくするため
に穴２６が開けられている。符号２７は、第ｉ実施例で
述べた材料を調整したスリップである。符号２８は、金
属性容器２５を密閉するための金属性蓋体である。この
金属性蓋体２８には、スリップ２７を加圧するエアーを
吹き込むためのエアー吹込口２９が形成されている。

次に、この成形装置２０を用いたスリップキャスティン
グ成形方法について説明する。

第１実施例と同じように調整したスリップ２７を金属性
容器２５内に注入し、可溶性成形型２２のキャビティ２
３内及び周囲に充填した。金属性蓋体２８で金属性容器
２５を密閉した後、加圧エアー吹込口２９より工場エア
ー２．５ｋｇ／ｃｎの圧力を金属性容器２５のスリップ
に付与した。これにより、可溶性成形型２２のキャビテ
ィ２３及び周囲・の前面に静水圧が付与される。この状
態でキャビティ２３内のスリップのみが水分を成形型２
Ｉに吸水され、着肉し固化する。加圧状態で３時間後、
キャビティ２３内のスリップの着肉を終了させた。可溶
性成形型２２のキャビティ２３内を除く余剰のスリップ
は、金属性蓋体２８を取り、排泥した。金属性容器２５
内から成形型２１と可溶性成形型２２とを取り出し、成
形型２１から可溶性成形型２２を分離した。固化した成
形体と可溶性成形型２２とを四塩化炭素の有機溶剤に漬
け、非水溶性ワックスで出来た可溶性成形型２２を溶出
させ、成形体を取り出した。

得られた成形体は、密度のバラツキなく均一であり、そ
の後の乾燥、焼成工程を経ても全く割れ、歪みを生じな
かった。

また、前述した方法によ／）１５回のテストを行ったの
でその結果について説明する。

本実施例に基づくテスト結果では、静水圧を付与したの
ちの成形型は、欠けたり、クラックを全く生じていなか
った。

そして、成形型から取り出した成形体および乾燥、焼成
後の成形体は、割れ、歪みを全く生じていなかった。

これに対し、本実施例の第３図で静水圧の負荷無しにキ
ャビティ内にスリップを大気圧化で鋳込んだ場合につい
て１５回の比較テストを行った。

本比較テストに基づくテスト結果では、大気圧化での鋳
込みであったため、成形型が欠けたり、クラックを生じ
ることは無かったが、成形体に密度のバラツキを生じて
いた。そして、乾燥、焼成後の成形体は、密度のバラツ
キにより縮みが大きくなり、それに起因したクラックが
１５個とも発生した。　以上、本発明の特定の実施例に
ついて説明したが、本発明は、この実施例に限定される
ものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の
実施態様が包含されるものである。

〔発明の効果〕

以上より、末弟１の発明のスリップキャスティング成形
方法によれば、吸水性の成形型を用いた圧力鋳込みによ
るスリップキャスティング成形方法であって、コストア
ップを招くことなく、複雑形状のものでも成形可能なス
リップキャスティング成形方法を提供することができる
。

また、末弟２の発明のスリップキャスティング成形方法
によれば、非水溶性の可溶性成形型を用いた圧力鋳込み
によるスリップキャスティング成形方法であって、可溶
性成形型を薄肉に保ったまま精度の良い成形体を得るこ
とができるスリップキャスティング成形方法を提供する
ことができる。

また、可溶性成形型がキャビティ側および周囲から静水
圧を付与されるので、従来に比べてもさらに薄肉化が可
能となり、寸法精度も高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明にかかるスリップキャス
ティング成形方法の第１実施例を説明するための図面で
あって、 第１図は、石膏型を用いたスリップキャスティング成形
装置の縦断面図、 そして、第２図は、成形体の斜視図である。 第３図および第４図は、本発明にかかるスリップキャス
ティング成形方法の第２実施例を説明するための図面で
あって、 第３図は、可溶性成形型と石膏型を用いたスリップキャ
スティング成形装置の縦断面図、そして、第４図は、第
３図の可溶性成形型の平面図である。 ２−−−−−−一成形型（石膏型） ３−・−・成形型（石膏型） ４・−−−一一一キャビティ ５−・・−目止め材（シリコンゴム） １１−・−スリップ １４−・−・−成形体 ２１・−・−・−吸水性成形型（石膏型）２２−−−−
・−・可溶性成形型（非水溶性ワックス）２３−−−−
−一・キャビティ ２７−−−−−−−スリツプ 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸水性の成形型を用いるスリップキャスティング
   成形方法であって、 成形型内のキャビティ面を除く部分に目止め材を塗布し
   た後、 該キャビティ内および成形型の周囲にスリップを充填し
   、 それと略同時に該スリップを加圧して、キャビティ内お
   よび成形型に静水圧を付与することにより、キャビティ
   内のスリップを固化し、 余剰スリップを排泥後に成形体を取り出すことを特徴と
   するスリップキャスティング成形方法。
2. （２）吸水性の成形型を用いるスリップキャスティング
   成形方法であって、 可溶性成形型と吸水性成形型を組み合わせてキャビティ
   を形成し、該キャビティ内および可溶性成形型の周囲に
   スリップを充填し、それと略同時に該スリップを加圧し
   て、キャビティ内および可溶性成形型に静水圧を付与す
   ることにより、キャビティ内のスリップを固化して成形
   体とし、スリップの固化後に余剰スリップを排泥し、固
   化した成形体を可溶性成形型とともに取り出して可溶性
   成形型を溶出させて成形体を得ることを特徴とするスリ
   ップキャスティング成形方法。