JPH0144124B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は例えば、セラミツク粉末、金属粉末、
炭素粉末などの耐火性粉末を含むスリツプ（泥
漿）を鋳込んで成形体を得るためのスリツプキヤ
ステイング用鋳型の製作法に係わり、特に逆勾配
などで抜去できないような形状複雑な中子や主型
を必要とする成形体に好適な鋳型の製作法に関す
るものである。

〔発明の背景〕

外観形状および空洞部の形状が複雑な成形体を
スリツプキヤステイングで成形する場合、従来は
多数個の主型や中子を組合せて所望の鋳型とする
方法が一般的であつた。しかし、この方法は多数
個の主型や中子の製作および組立に多くの工数が
かかると共に製品にバリが多発するなどの問題点
がある。

これらの問題を解決するための方法として、例
えば特開昭50−95126号公報がある。この方法は
形状が複雑な鋳型部を有機材料で構成し、単純形
状の部分を石膏鋳型としてスリツプを鋳込み、そ
の水分を石膏に吸収させることによりスリツプを
固化させる。その後、有機材料を溶剤で溶かすこ
とにより湿態の成形体（グリーンボデイ）を得る
方法である。

しかし、この方法は次の点について配慮されて
いなかつた。

(i) グリーンボデイの表面に有機材料の溶解残渣
が局部的に残留し、形状が複雑であればあるほ
ど除去が困難である。また残渣の除去が不十分
な場合やグリーンボデイに溶剤が浸透し残留し
た場合には製品の品質が低下する。

(ii) 吸水能力のある鋳型部分が少ないので、グリ
ーンボデイの固化に極めて長時間を要する。

また、名古屋工業技術試験所報告（1963年４月
１日発行）によれば、金属の精密鋳造用として実
用されているロストワツクス法のワツクス模型の
代りに、発泡ポリスチロール模型を使用し鋳型を
製作する方法に関するいくつかの問題点が指摘さ
れている。すなわち、製品とほぼ同一形状の発泡
スチロール模型の表面に耐火物層を約５〜20mm付
着させ固化させた後、鋳型を反転し湯口部を下に
してトリクレンなどの溶剤蒸気雰囲気の中に１〜
３時間保持し模型を溶解して、その大部分を鋳型
外に滴下除去する。ただし、鋳型内壁のほぼ全面
にスチロールの溶解残渣が層状に残留する。この
場合、残渣が流れ出にくい形状の空洞部には、溶
解残渣は特に多く残留する。このため、鋳型を高
温（約800〜1000℃）に加熱し鋳型内に残留して
いる溶解残渣を燃焼させるが、この場合も次のよ
うな問題がある。

(i) 鋳型の高温加熱の際に多量の煙やススが発生
し、ススの一部は鋳型内壁に残留する。

(ii) 耐熱性の極めて良好な粘結剤および骨材を用
いた鋳型に限られる。すなわちフランやフエノ
ールなどの有機系の粘結剤を用いる鋳型や石膏
鋳型には適用できない。粘結剤が無機系であつ
ても水ガラスやセメントを粘結剤として用いる
場合には適用できない。粘結剤の燃焼や脆化に
より鋳型としての使用に耐えないためであり、
1000℃以上の耐熱性を有するエチルシリケート
やアルミナゾルを粘結剤とし、溶融シリカやジ
ルコンサンドの粒子や粉末を骨材とする特殊鋳
型に限られる。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑み、外観形状および空洞部の
形状が複雑な成形体をスリツプキヤステイングで
成形する場合に、複雑形状の鋳型部を有機材料で
構成し単純形状の鋳型部を石膏などの吸水性のも
のとし両者を組合せて鋳型空洞を形成する製型法
において、鋳込後のグリーンボデイの表面に、有
機材料の溶解残渣の全く残らない鋳型を製作する
方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の鋳型の製作法は、溶剤に可溶性の有機
材料、例えば発泡スチロールなどで複雑部の鋳型
を作り、前記模型の表面に付着し可撓性を有し、
かつ溶剤に不溶性の材料、例えばシリコンゴム、
ウレタン系シーラントゴムなどを用いて模型表面
に被覆膜を形成したものを複雑部の鋳型とし、他
の鋳型部（単純形状の鋳型部）を石膏などの吸水
性のもので構成し、その後、両者を組合せて出来
た鋳型空洞にセラミツク等のスリツプを鋳込み、
スリツプの固化後に溶剤で有機材料を溶解し溶解
残渣を前記被覆膜と共に鋳型外に除去し、さらに
石膏鋳型を除去し、グリーンボデイを得るセラミ
ツク成型法において、グリーンボデイに鋳型とし
て用いた有機材料の溶解残渣や溶剤が全く付着し
ないことを特徴とするものである。

セラミツクスのグリーンボデイに有機物の溶解
残渣が全く残らず、溶剤もグリーンボデイに吸収
されることがないので高品質の成形体が得られ
る。さらに、いかに複雑な形状の製品を作る場合
であつても、多数個の主型や中子を作つて後にこ
れらを組合せて所望の鋳型とするなどの工程は不
要である。

なお、模型材質としては発泡スチロールに限ら
ず、ポリエチレン、Ｐ−ジクロロベンゼンなど溶
剤可溶性のものならば何でも良い。さらに模型の
発泡倍率は目的に応じて選ぶべきであり、また極
めて薄肉であつたり鋭利な形をした模型部分につ
いては非発泡体を使うことも有効である。模型の
成形は金型による発泡成形に限らずブロツク発泡
体を素材として機械もしくは加熱線などによる加
工によることも有効であり、さらにはこれらの組
合せも考えられる。

有機材に塗布する材料は、(1)有機材に付着する
こと、(2)塗布する材料が有機材を侵蝕しないこ
と、たとえばこの材料の中に有機材を溶かすよう
な溶剤が含まれていないこと、(3)溶剤により模型
を溶解した場合に溶解残渣が鋳型内壁に付着した
り、溶解残渣および溶剤が鋳型内壁に浸透するこ
とを防ぐために、溶剤不溶性であること、(4)鋳型
外に摘出除去し易くするために、前記材料よりな
る被覆膜は可撓性を有すること、(5)模型が変形し
ない温度下で硬化すること、好ましくは常温硬化
型であること、等の５条件を満足することが必要
である。したがつて、これらの条件を備えるもの
であれば必ずしも前記のシリコン系ゴム、あるい
はウレタン系シーラントゴムに限らない。

なお前記の常温硬化型シリコンゴム（以下
「RTVゴム」と略す）は１液型と２液型に分けら
れる。前者、すなわち１液型RTVゴムは模型に
塗布後、空気中の水分と反応して常温で硬化しゴ
ム弾性体となり硬化と同時に殆んどの材質に接着
するので本発明に適用できる。後者、すなわち２
液型RTVゴムはゴムベースと硬化触媒にわかれ
ていて触媒を添加混合することによつて常温硬化
する。ただし本発明においては、樹脂模型に接着
することが要件のひとつであり、これに合致する
ものは２液型RTVゴムのうちでは自己接着型の
ものである。したがつて、これも本発明に適用で
きる。

本発明において使用に適した溶剤は、アセト
ン、トリクロルエチレン（トリクレン）、トリク
ロルエタン（トリエタン）、テトラクロルエチレ
ン、四塩化炭素、ベンゼン、ベンジンなど模型と
しての有機樹脂を溶解するものであればいずれで
も良く、またこれらの２種もしくは２種以上の混
合物を使用しても差しつかえない。さらに、これ
らの溶剤の使用態様は液体状、気体状のいずれで
も良く、前者の中には噴霧状も含む。

〔発明の実施例〕

以下、具体的実施例によつて、本発明を説明す
る。

実施例 １ 第１図に示す発泡ポリスチロール製（発泡倍率
50倍）の、スクリユコンプレツサ用オスロータ鋳
型１は内表面に脱オキシムタイプの１液性シリコ
ンゴム（RTVゴム）２をスプレーガンで塗布し、
厚さ約20μｍの被覆膜を形成させたものであり、
底面に吸水性の石膏鋳型３をセツトしてある。

このようにして形成した鋳型空洞４の中に、第
２図に示すように、Y₂O₃を固溶させた1μｍ以下
80％のジルコニア粉末を主体とし、解こう剤、粘
結剤および蒸留水を均一に混合させたジルコニア
スリツプ５を上記鋳型空洞４に鋳込む。

そのまま放置し、スリツプ中の水分が底部の石
膏鋳型３に吸収されグリーンボデイが形成された
ことを確認したのちに、発泡ポリスチロール製の
模型１にトリクロルエタンを噴霧し溶解させ模型
１の溶解残渣と被覆膜２とを除去した。

つぎに石膏鋳型３も取り外した。このようにし
て得たグリーンボデイ６を大気中に５日間放置し
た。

このグリーンボデイ６を、焼成炉中に入れ徐々
に温度を上げていき1500℃で３時間加熱すること
により、均一かつ完全なジルコニア焼結体を得る
ことができた。

実施例 ２ 車輌用ターボチヤージヤのケーシングと同一形
状に成形した発泡ポリスチロール製の第４図に示
す鋳型中子７（発泡倍率50倍）の頂部を除く全表
面に、ウレタン系シーラントゴムを約40μｍの厚
さに塗布し硬化させ、シーラントゴム被覆膜８を
形成させたのち、この中子模型７を図示せざる２
分割の石膏主型に設置することにより鋳型空洞を
形成した。

平均粒径0.5μｍのSi₃N₄粉末を主体とし、解こ
う剤、粘結剤および蒸溜水よりなるSi₃N₄スリツ
プを上記鋳型の空洞部に鋳込み、そのまま大気中
に放置した。

スリツプ中の水分が石膏主型に吸収されグリー
ンボデイとして固化したところで、石膏主剤を取
り外し、発泡スチロール製の鋳型中子７の頂部よ
り噴霧状のアセトンを吹きつけた。模型７は、ア
セトンと接触することにより上部より急速に溶解
し、その残渣はゴム被覆膜８の内面に薄い層状に
なつて付着しており、溶解直後であるから残渣は
極めて軟らかであつた。したがつて、シーラント
ゴム被覆膜８の上端部を引つぱりあげることによ
り、溶解残渣およびこれを包み込んだ形のゴム被
覆膜８は、鋳型外に極めて簡単に摘出除去するこ
とができた。その結果として、寸法精度が良好で
表面の平滑なSi₃N₄のグリーンボデイ９が得られ
た。

このグリーンボデイ９を大気中で自然乾燥した
のち100℃にて恒量になるまで加熱した。

さらに、窒化炉内に入れ室温より徐々に加熱
し、1850℃で２時間加熱し、以後徐冷することに
より、高密度で完全なSi₃N₄焼結品としてのター
ボチヤージヤケーシングが得られた。

なお、今までセラミツクスのスリツプキヤステ
イングの例について述べてきたが、本発明は金属
粉末、炭素粉末などの有機粉末など、一般の粉末
のスリツプキヤステイングにそのまま応用できる
ことは自明である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば外観形状
および空洞部の形状が複雑な成形状をスリツプキ
ヤステイングで成形する場合に、単純形状の鋳型
部を石膏などの吸水性鋳型とし複雑形状の鋳型部
を表面に不溶性被覆膜を形成させた有機材料とし
て、表面に溶解残渣の全く残らないグリーンボデ
イを簡便に製造することが可能になるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は本発明の鋳型の製作法に係
る説明図で、第１図は鋳型の組立図、第２図はこ
の鋳型にスリツプを鋳込んでいる状況の説明図、
第３図はスクリユーロータのグリーンボデイの外
観図、第４図はターボチヤージヤケーシング中子
の断面図、第５図はターボチヤージヤケーシング
のグリーンボデイの外観図である。 １，７……可溶性発泡スチロール製主型および
中子、２，８……不溶性ゴム被覆膜、３……吸水
性石膏鋳型、５……セラミツクス・スリツプ、
６，９……セラミツクスのグリーンボデイ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビヒクルと混和しない溶剤に可溶性である有
   機材料からスリツプ鋳造作業用の第１の鋳型部分
   を形成すること； ビヒクル中に懸濁した鋳込材料を含む鋳込スリ
   ツプからビヒクルを引出す能力のある多孔質材料
   から前記スリツプ鋳造作業用の第２の鋳型部分を
   形成すること； 前記第一および第二鋳型部分を結合して前記ス
   リツプ鋳造作業用の鋳型空洞を有する鋳型を形成
   すること； 前記鋳型空洞内に鋳込スリツプを注入し、前記
   第二鋳型部分が前記鋳込スリツプからビヒクルを
   引出し、それにより前記鋳型空洞内に前記鋳込ス
   リツプ中に初めから含まれる前記鋳込材料が固ま
   つた形態で残留するようにすること； 前記第一鋳型部分をビヒクルと混和しない溶剤
   に溶解して前記鋳込材料をユニツトとして得るこ
   と； 前記鋳込材料を焼結してスリツプ鋳造物品を製
   造すること； 以上の各工程段階からなるスリツプ鋳造物品を
   製造する方法において、 溶剤に不溶性の材料で上記有機材料の表面に被
   覆膜を形成したものを第一の鋳型部分とし、第二
   の鋳型部分と結合したのち前記鋳型空洞内に鋳込
   スリツプを注入しスリツプの固化後に溶剤で有機
   材料を溶解し溶解残渣と前記被覆膜とを鋳型外に
   除去することを特徴とするスリツプ鋳造物品を製
   造する方法。 ２ 模型が発泡スチロール、ポリエチレン、Ｐ−
   ジクロロベンゼンのいずれかの成形体であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鋳型の
   製作法。 ３ 溶剤に不溶性の被覆膜が常温硬化型のシリコ
   ンゴムであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の鋳型の製作法。 ４ 溶剤の不溶性の被覆膜がウレタン系シーラン
   トゴムであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の鋳型の製作法。 ５ 溶剤に不溶性の被覆膜が脱オキシムタイプの
   １液性シリコンゴムであることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の鋳型の製作法。