JPH0455087B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 この発明はプラスチツク成形用の消失性中子に
関するものである。 従来技術 従来から、低融点合金からなる消失性中子を用
いてプラスチツク成形を行なう方法が知られてい
る。その方法では第１図に示すようにプラスチツ
ク成形型１の成形面１ａと低融点合金からなる消
失性中子２とで形成されるキヤビテイ３に流動状
態のプラスチツクを充填・固化せしめた後、成形
型１を取外して、第２図に示すように消失性中子
２を鋳ぐるんだ状態のプラスチツク成形品４を取
出す。次いで第３図に示すように適宜手段で加熱
することによつて消失性中子２を溶出させ除去し
て、所望のプラスチツク成形品４を得る。その際
低融点合金からなる消失性中子２はプラスチツク
成形品４の熱変形温度より低い温度で溶融するた
め、消失性中子２の溶融除去が可能となる。 また、上述のプラスチツク成形方法に用いる消
失性中子２を成形するための低融点合金として
は、例えばSn−Bi合金が知られている。 発明が解決しようとする問題点 しかし、以上の従来の消失性中子では、例えば
Sn−Bi合金を例にとれば、Sn−Bi合金は比重
7.28、熱伝導率0.155cal／cm・deg（日本金属学会
編金属データブツク）であるSnと、比重9.8、熱
伝導率0.019cal／cm・deg（同）であるBiとからな
り、下記(1)，(2)の問題があつた。 (1)消失性中子自体が重くなり取扱いが困難にな
る。 (2)熱伝導率が小さいため、消失性中子の溶解除去
に多大の時間とエネルギを要す。 以上の問題は単にSn−Bi合金に限らず、消失
性中子に用いられる低融点合金について一般的に
指摘される欠点であつた。 そこでそのような問題を解消するために、第１
図に示す消失性中子２のように、消失性中子を中
空形状とする試みも行なわれている（Ube
Automotive News No.74）。 しかし、そのように消失性中子を中空形状に
する方法にも次のような問題があつた。すなわ
ち、前記した第１図に示すように、中空な消失性
中子２を配設した成形型１のキヤビテイ３に成形
材料を注入する際には、注入の過程で消失性中子
２には成形材料の注入圧力が加わり、中空状の消
失性中子２のキヤビテイ３に臨まされる部分には
圧縮力や曲げ力が作用する。そのため、そのよう
な圧縮力や曲げ力によつても消失性中子２が変形
しないようにするためには、消失性中子２には一
定以上の肉厚が必要となり、その結果、極めて限
られた形状の製品を成形する場合以外消失性中子
を中空形状にして軽量化しかつ溶融除去の迅速化
を図ることができないという問題があつた。 さらに、軽量で熱伝導性の良好な骨材を低融点
合金からなる母相に埋め込んで形成した消失性中
子を用いる方法も試みられていた。そのような消
失性中子は確かに軽量であり、また溶融除去が迅
速に行なえるという利点を有している。しかし、
そのような従来の消失性中子ではシリカやアルミ
等からなる砂や砕石などの天然材その他の骨材
が、低融点合金からなる母相に単に埋め込まれて
いるだけであり、そのため低融点合金だけからな
る消失性中子よりもはるかに強度が劣るという欠
点があり、プラスチツク成形に使う中子としては
極めて使用範囲、すなわち成形対象となる形状が
限定されてしまうという問題があつた。 この発明は、以上の従来の事情に鑑みてなされ
たものであつて、溶融除去時間が短く、かつ軽量
で、しかも高強度なプラスチツク成形用消失性中
子を提供することを目的とするものである。 問題点を解決するための手段 すなわちこの発明のプラスチツク成形用消失性
中子は、低融点合金からなる母相と、その母相中
に埋め込まれた骨材とからなるプラスチツク成形
用消失性中子において、前記骨材が前記低融点合
金の融点よりも高融点の金属材料であつてしかも
前記低融点合金を組成する金属元素と金属結合可
能な金属元素を主成分とする金属材料からなる表
層材で芯材が被覆された構成とされていることを
特徴とするものである。 発明の具体的な説明 第４図はこの発明を実施した消失性中子２を示
す。図に示されるようにこの発明の消失性中子２
は、芯材５を表層材６で被覆してなる骨材７を低
融点合金からなる母相８に埋め込んでなる。した
がつて、第５図および第６図に示すように、成形
型１内に消失性中子２を配置した状態で、キヤビ
テイ３にプラスチツクを注入し、プラスチツクが
固化した後に成形型１内から成形品４を取り出
し、その後成形品４内の消失性中子を加熱して溶
出して、成形品４を得ることができる。芯材５と
しては、骨材自身の強度を確保するために母相８
を形成する低融点合金の融点よりも軟化温度もし
くは融点が高いものを用いるとよい。例えば、シ
リカやアルミナ等から成る砂や砕石のような天然
材、高炉材やスラグのような工業副産物、ガラス
ビーズ等の人工骨材或いはアルミニウム等の金属
からなる中空球体又は粒状物、ABS樹脂等の合
成樹脂からなる中空球体又は粒状物等を用いるこ
とができる。骨材自身の強度を確保するために、
芯材に母相８を形成する低融点合金の融点よりも
軟化温度もしくは融点が低いものを用いて表層材
６の厚さを厚くしてもよい。 また、芯材の比重、熱伝導率は中子の重量、プ
ラスチツク成形後に中子の溶融除去に必要な時間
に大きな影響があり、その点に鑑みて経済性との
兼ね合いから用いるべき中子に付与すべき性能に
応じて合目的的に選択される。すなわち、特に軽
量性が必要であるときは、芯材を中空にする、も
しくは比重の小さい材料を使用する等の選択が可
能である。また、特に中子の溶融除去を迅速に行
なう必要があるときは、熱伝導率の大きい材料で
芯材を作ることができる。 また、芯材５を表層材６で被覆してなる骨材７
の粒度、形状等は、得られる中子の表面精度に多
大な影響を及ぼす。したがつて最終的に得られる
べき成形製品にどの程度の精度が要求され、ひい
ては用いるべき消失性中子にどの程度の精度が要
求されるかを考慮して、骨材７の粒度、形状等を
決定する。すなわち、高い精度が要求される場合
には骨材の粒度を小さくする必要があり、一方そ
れほど厳格な精度が要求されない場合には、粒度
の大きい骨材を使用することができる。 母相８を形成する低融点合金としては、Sn，
Bi，Pb，Cd等の二元合金、三元合金、その他の
周知の低融点合金を用いることができる。 さらにこの発明では前記芯材５を被覆する表層
材６として前記低融点合金と金属間結合可能な金
属元素を主成分とする金属材料が用いられる。 一般に異種金属相互が金属間結合し易い、すな
わち治金的に接合し易いのは次に示すように、要
はそれ等の元素が合金化容易な場合であることは
よく知られている。 (1) 一の金属元素と他の金属元素相互間の固溶度
が大である。 (2) 一の金属元素と他の金属元素が相互にかなり
固溶し、かつ共晶をつくる。 (3) 一の金属元素と他の金属元素とが共晶をつく
る。 したがつて、例えばSnとBiとからなる低融点
合金を用いる場合、Snとの間で以上の(1)〜(3)の
条件に適合する金属元素にはAg，Pb，Cu，Zn
等があり、それ等の金属元素を芯材５を被覆する
表層材６の材料として選択すれば良い。 その他、上記(1)〜(3)の条件に該当する金属元素
の組み合せを第１表に例示する。

【表】 さらに、表層材６には、以上の条件に適合する
金属材料であつて、しかも母相８を形成する低融
点合金の融点よりも高融点の金属材料が適用され
る。表層材６に適用される金属材料の融点が母相
８を形成する低融点合金の融点以下である場合、
母相８に骨材７を埋め込む過程で、母相８を形成
する溶融状態の低融点合金によつて表層材６が加
熱されて溶融してしまい、母相８と芯材５との間
に介在して両者を結合するという機能を果し得な
いからである。 なお芯材５を被覆する表層材６に用いる金属材
料は、低融点合金８との結合の強度という観点か
らのみならず、表層材６自体の熱伝導率という観
点からも選択されるべきである。表層材６自体の
熱伝導率も消失性中子の溶融除去時間に大きな影
響を及ぼすからである。すなわち、低融点合金８
との結合の強度を重視する場合、低融点合金８と
の固溶度が特に大なる金属材料を用いるべきであ
り、一方中子の溶融除去を特に迅速に行なう必要
があるときは表層材６に熱伝導率の大きい金属材
料を用いることができる。 さらになお、以上のこの発明の消失性中子の製
造にあたつては、芯材５を表層材６で被覆する際
には芯材５の表面を、骨材７を低融点合金からな
る母相８に埋め込むにあたつては骨材７の表面
を、適宜の溶剤で洗浄し、あるいはその他の手段
で活性化するようにすれば、芯材５と表層材６と
の結合の度合を、あるいは骨材７と母相８との結
合の度合を向上させることもできる。 以下にこの発明の消失性中子の実施例を記す。 実施例 １ 低融点合金からなる母相８としてSn−Bi合金
を用いることとし、その合金と結合可能な金属元
素Cuを主成分とする材料で、比重2.7のアルミニ
ウムからなる芯材５を被覆して表層材６となし、
得られた骨材７を上記低融点合金からなる母相８
に埋め込んで第４図に示す消失性中子を製造し
た。その消失性中子を第５図に示すようにプラス
チツク成形型１内に配置し、キヤビテイ３に流動
状態のプラスチツクを充填し、その後第６図に示
すようにプラスチツク成形品４を取出し消失性中
子を溶融除去した。 実施例 ２ 実施例１と他は同様にして、芯材５として比重
0.8のプラスチツク材料を用い、実施例１と同様
にしてプラスチツク成形品４を得た。 以上の各実施例において、実施例１の場合は比
重2.7のアルミニウムを用い、実施例２の場合は
比重0.8のプラスチツクを用いて芯材５となし、
消失性中子を形成したので、得られた中子は同体
積の従来の消失性中子に比しはるかに軽量で、プ
ラスチツク成形にあたつても非常に取扱いが容易
であつた。またいずれの実施例でも、SnとCuが
金属結合するために得られた消失性中子の芯材５
の表層材６と低融点合金８とは、強固に結合した
状態にある。したがつていずれの実施例でも消失
性中子を配設した成形型１のキヤビテイ３にプラ
スチツクを注入する際に、その注入圧力によつて
消失性中子が変形し、または切損するようなこと
はなく、ねらつた通りの成形を精度良く完了する
ことができた。 さらに、以上の各実施例では骨材７を低融点合
金からなる母相８に埋め込んで中子が形成されて
いるため、熱伝導率の低い低融点合金８で中子を
形成する場合に比し、プラスチツク成形後の中子
の溶融除去をはるかに迅速に行なうことができ
た。特に以上の各実施例では、芯材５を被覆して
骨材を構成する表層材６が熱伝導率の高いCuを
主成分とする材料とされているため、その点から
もプラスチツク成形後の中子の溶融除去をいつそ
う迅速にすることができた。 発明の効果 以上のようにこの発明のプラスチツク成形用消
失性中子によれば、低融点合金からなる母相に骨
材を埋め込むようにしたので、中子の溶融除去時
間が短くなり、かつ中子自体が軽量となり、その
取扱いが極めて容易になつた。しかも、前記低融
点合金を組成する金属元素と金属結合可能な金属
元素を主成分とする金属材料からなる表層材で芯
材を被覆して骨材を形成するようにしたので、高
強度であり、したがつて成形対象となる形状につ
いての中子強度の点からの制約を緩和することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の消失性中子をプラスチツク成形
型内に配置した状態を示す断面図、第２図は第１
図に示す成形型から取り出したプラスチツク成形
品の断面図、第３図は第２図に示すプラスチツク
成形品内から消失性中子を溶出する状態を示す断
面図、第４図はこの発明の一実施例の消失性中子
の部分断面図、第５図は第４図に示す消失性中子
を成形型内に配置した状態を示す断面図、第６図
は第５図に示す成形型から取り出したプラスチツ
ク成形品内から消失性中子を溶出する状態を示す
断面図である。 １……プラスチツク成形型、２……消失性中
子、３……キヤビテイ、４……成形品、５……芯
材、６……表層材、７……骨材、８……母相。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 低融点合金からなる母相と、その母相中に埋
   込まれた骨材とからなるプラスチツク成形用消失
   性中子において、前記骨材が前記低融点合金の融
   点よりも高融点の金属材料であつてしかも前記低
   融点合金を組成する金属元素と金属間結合可能な
   金属元素を主成分とする金属材料からなる表層材
   で芯材が被覆された構成とされていることを特徴
   とするプラスチツク成形用消失性中子。