JPS61125804A - 鋳型の製作法 - 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】 【発明の利用分野〕 本発明は例えば、セラミック粉末、金属粉末。

炭素粉末などの耐火性粉末を含むスリップ（泥漿）を鋳
込んで成形体を得るためのスリップキャスティング用鋳
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ップ
キャスティ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った
。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パリが多発する
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
鋳型としてスリップを鋳込み、その水分を石膏に吸収さ
せることによりスリップを固化させる。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
ディ）を得る方法である。

しかしｔこの方法は次の点について配慮されていなかっ
た。

（ｉ）グリーンボディ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と除去が困難
である。また残渣の除去が不十分な場合やグリーンボデ
ィ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。

（五）吸水能力のある鋳型部分が少ないので、グリ　　
　　　４−ンボディ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
るロストワックス法のワックス模型の代りに、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
５〜２０ｍ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、残液が流れ出
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。

（…）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ェノールなと有機
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っ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
の粒子や粉末を特徴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
雑な成形体をスリップキャスティ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
洞を形成する造型法において、鋳込後のグリーンボディ
の表面に、有機材料の溶解残液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ック等のスリップを鋳込み、スリッ
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、
グリーンボディを得るセラミック成型法において、グリ
ーンボディ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。

セラミックスのグリーンボディに有機物の溶解残渣が全
く残らず、溶剤もグリーンボディ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っても
、多数個の主型や中子を作っ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ったり鋭利な形
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ッ
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？！ｌ！ｔ！：に＆、＜’？＝。ｋｍ、　
＊＊ｑ、ｉ＊ａ−ｔ’あ６３１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。したがって、これらの条件を備え
るものであわ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ｒＲＴＶゴ云
ｊ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波型ＲＴＶゴムはゴムベ□−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って常温硬化
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
って、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、具体的実施例によって、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＄１（発泡倍率５０倍
）の、スクリュコンプレッ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（Ｒｒｖ”
ｒ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をセットしである。′ 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
リップ５を上記鋳型空洞４に鋳込む。

そのまま放置し、スリッ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ィ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
リーンボディ６を大気中に５日間放置した。

このグリーンボディ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〕 車輌用ターボチャージャ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倚）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、この中矛模型
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０．５　μｍのＳｉ、Ｎ、粉末を主体とし、解
こう剤、粘結剤および蒸溜水よりなるＳｉ、Ｎａスリッ
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。

スリップ中の水分が石膏主型に吸収されグリーンボディ
として固化したところで１石膏主型を取り外し１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Ｍ８の内面
に薄い層状になって付着しており、溶解直後であるから
残液は極めて軟らかであった。したがって、シーラント
ゴム被覆膜８の上端部を引っばりあげることによ　　　
　　亀り、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
Ｓｉ、Ｎ、のグリーンボディ９が得られた。

このグリーンボディ９を大気中で自然乾燥（たのち１０
０℃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、１８
５０℃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Ｓｉ３Ｎ、焼結晶としてのターボチャージャ
ケーシングが得られた。

なお、今までセラミックスのスリップキャスティングの
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、一般の粉末のスリップキャスティ
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１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ップキャスティングで
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
グリーンボディ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ッ
プを巷番孝鋳込んでいる状況の説明図、第３図はスクリ
ューロータのグリーンボディの外観図、第４図はターボ
チャージャケーシング中子の断面図、第５図はターボチ
ャージャケーシングのグリーンボディの外観図である。 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・・・セラミックス・スリップ、６，９・・・セ
ラミックスのグリーンボディ。

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
   からスリップ鋳造作業用の第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ップから
   ビヒクルを引出す能力のある多孔質材料から前記スリッ
   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ップ鋳
   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ップを注入し、前記第二鋳型
   部分が前記鋳込スリッ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ップ中に初めから含
   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ットとして得ること； 前記鋳込材料を焼結してスリッ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ッ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ップを注入しスリ
   ッ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ップ
   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。