JPS61185412A - スリツプキヤステイング成形法および成形用鋳型 - 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］ 本元明は例えばセラミック粒、金属粒などの粒子のスリ
ップ（泥しよう）を鋳込んで成形品を造るスリップキャ
スティング成形法および成形用鋳型に係り、時に複雑形
状の成形品を造るに好適な成形法および成形用Ｈ４型に
関する。

〔発明の背景〕

セラミックスのスリップキャスティングに用いる鋳型は
、通常、割り型とし更に抜き勾配をつけることによって
、スリップ鋳込後の鋳型を固化後のスリップ成形体（μ
Ｆ「グリーンボディ」と称す）から分離する。このグリ
ーンボディを高温で焼結することにより完成セラミック
ス品を得る。

外観形状および空洞部の形状が複雑で寸法精度の高い成
形体をスリップキャスティングで成形する場合には、鋳
型、特に中子の形状が複雑になるため、これをグリーン
ボディから除くことは容易ではなく、場合によっては不
可能である。

すなわち、鋳型を除く前におけるグリーンボディの脱湿
過程および主型、中子の取外し過程でグリーンボディに
割れが発生しやすい。また、中子の形状が、固化後のグ
リーンボディから引抜くことのできる場合しか適用でき
ない。

そこで、このような場合にスリップ鋳込後の鋳型を除去
する方法として、例えば特公昭５８−１２５６５８号公
報に開示されているように鋳型を組込んだまま焼結し、
その後、鋳型に外力を加え崩壊除去する方法がある。し
かし、この方法は鋳型を組込んだまま大気中放置などに
よりグリーンボディを乾燥するため、また鋳型を組込ん
だまま焼結するため、形状が複雑なものでは乾燥時およ
び焼結時に生ずる鋳型およびグリーンボディの収縮・変
形により成形品に割れが生じる場合がある。また、この
引例はその構成から判断すると、中子の使用を想定して
いないと考えられる。

−万、特開昭５７−１７６１０７号公報に開示されるよ
うに温水崩壊性石膏鋳型にスリップを流し込み、スリッ
プが固化しグリーンボディとなったのち、（グリーンボ
ディ＋鋳型）を約８５０以上の温水に浸漬して石膏鋳型
を除去する方法がある０ しかし、この方法は浸漬中にグリーンボディが吸水によ
り崩壊することを防ぐために、およそ０、１〜５％の粘
結剤をスリップ中に添加しており、粘結剤の量によって
は焼結晶の機械的性質に影響を与える場合がある。また
、鋳型の央部まで温水で崩壊させるには長時間を要する
場合がある。すなわち、細長い中子を熱水崩壊性鋳型で
つくり周囲にスリップを鋳込んだ場合、中子の全表面積
に占める温水接触面積の割合は鋳型の除去時間に反比例
する。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑み、スリップの固化直後に鋳型の除去
を９匝とすることによシ、成形品の割れ防止を実現する
と共に複雑形状品の成形に好適なスリップキャスティン
グ成形法および成形用鋳型を提供することを目的とする
。

〔発明の概要〕

本発明は鋳型内に有機溶剤を媒液としたスリップを鋳込
み、スリップの固化後に鋳型を除去する成形法において
、前記鋳型をスリップの媒液としての溶剤に可溶性の粘
結剤と骨材の混合物で造型することを特徴とするもので
ある。

この場合の鋳型骨材にはアルミナ（Ａｔ２０３　）　＃
マグネシャ（ＭｇＯ）、ジルコンサンド、珪砂など使用
するスリップの媒液に不爵性もしくは離溶性の粉粒体で
めって適度な粒度のものであれば良く、樹脂粒子であっ
ても良い。また溶剤可溶性の粘結剤としては有機樹脂す
春暴混合溶剤に溶解させたものを用いる。

この場合の有機樹脂とは、スリップの媒液としての有機
溶剤に可溶性のものを選ぶ必要がある。

すなわちスリップの媒液としての有機溶剤がアセトンの
場合、有機樹脂はアクリロニトリル−スチレンコポリマ
ー、ＡＢＳ＃脂、メタクリル樹脂。

ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル、酢酸セルロース系酪 樹脂、硝酸セルロース系樹脂、酢酸稀酸セルロース系樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂などアセト
／に”Ｔ＃性の樹脂であれば、いずれでも良い。

剣 媒液としての有機溶摘う；エチルアルコールの場合、有
機樹脂はアクリロニトリル−スチレンコポリマー、メタ
クリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、酢酸セルロース系樹脂、
硝酸セルロース系樹脂、酢酸蕃酸セルロース系樹脂、ポ
リスチレ／樹脂などエチルアルコールに可溶性の樹脂で
あれば、いずれでも良い。

刊 媒液としての有機溶榛がメチルアルコールの場合、有機
樹脂はポリ酢酸ビニル、メタクリル樹脂。

酢酸セルロース系樹脂、硝酸セルロース系樹脂。

警 酢酸稀酸セルロース系樹脂、アイオノマーなどメチルア
ルコールに可溶性の樹脂であれば、いずれでも良い。

剤 媒液としての有機溶梼がトルエンの場合、有機樹脂は、
アクリロニトリル−スチレンコポリマー。

ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル。

ポリカーボネート、硝酸セルロース系樹脂、ポリ塩化ビ
ニル樹脂、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、アイオノ
マー、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレンな
どトルエンに可溶性の樹脂であれば、いずれでも良い。

粘結剤（有機樹脂中混合溶剤）中の有機樹脂の添加菫は
、多ければ鋳型強度が高くな９．鋳型の表面安定性、鋳
型の表面平滑度も同上し取扱いは容易となる。しかしス
リップの媒液としての有機溶剤を吸収して鋳型の粘結力
を喪失させる本拍明においては、粘結剤の過剰添加は本
質的に好ましくない。また粘結剤中の混合溶剤の量は、
鋳型作成時の作業性に大きい影響を与える。すなわち、
骨材に対して混合溶剤の添加量が少なすぎると鋳型材は
粉粒体に近い状態であり、多いとスラリー状に近くなる
。したがって鋳型の作成方式を充填以上のように、鋳型
材を構成する各要素の配合割合、すなわち１ｌｉｌ型骨
材に対する粘結剤の添加率。

粘結剤中の有機樹脂と混合溶剤の比率などは、骨材の材
質や粒度分布、有機樹脂や混合溶剤の種類。

造ろうとする鋳型の形状・大きさ、鋳をの作成方式など
の諸条件によって変動するので、適正値は各々の場合に
ついて実験的に求める。概略、骨材書１００重量部に対
し、粘結剤中の有機樹ＪＪｔ１５〜３０重を部、混合溶
剤亨５〜３０重量部に適宜な量の稀釈液を加える。この
場合の稀釈液は混合浴チルアルコールを混合溶剤とした
ポリ酢酸ビニル樹脂の場合、稀釈液はメチルアルコール
、エチルアルコール、アセトン、酢酸エチルのいずれで
も良い。

なお、薄肉の鋳型ではスリップ中の溶剤のみで鋳型を崩
壊できるが、厚肉のもので崩壊に十分必要な溶剤量をス
リップから得ることができないものでは（１）主型や中
子の内部に空洞を設けることによシ鋳型を薄肉化するこ
とが望ましい。

さらに、比較的厚肉の？ｓ盤の場合には、伐）外部よシ
所定量の溶剤を置屋に噴霧等により添加し、も 番って崩壊性を助長させると、より効果的である。

上記（１）、（２）の施策を併用すれば、鋳型崩壊の面
でより効果的である。

本発明において、溶剤可溶性粘結剤で鋳型骨材を固めて
造型した鋳型にスリップを鋳込み、鋳型がスリップ中の
媒液である有機溶剤を吸収して崩壊容易になる現象によ
り複雑形状品の成形が可能となる理由は次の通シである
。

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）に示すように、
鋳型骨材粒子１は未乾燥の状態では溶剤溶解性粘結剤２
で被覆されているが（（９）参照）、乾燥され硬化した
鋳型では混合溶剤は蒸発して内部に微細な空孔３が多数
形成され、このような鋳型にスリップを鋳込むとスリッ
プ中の溶剤は毛管現象で空孔３内に浸入して溶剤溶解性
粘結剤２の粘結力を喪失させ、各々の耐火性粒子１を独
立させる（（ｅ）参照）０この結果、鋳型は強度の極め
て低い除去容易な状態となシ、他方スリップは媒液とし
ての溶剤を放出して固化しグリーンボディとなる。

したがって成形品の形状が複雑なために鋳型も凹凸が漱
しく複雑な形状の場合や、特に中子を用いる場合でも央
部まで各部はぼひとしく、スリップから崩壊に必要な溶
剤を吸収するので鋳型各部は均等に崩壊可能となる。

鋳型の造型は骨材粒子と溶剤可溶性粘結剤（有機樹脂中
混合溶剤）の混線物をつき固めて行なわれるが、鋳型材
料に流動性を付与すれば造型時間を短縮できる。

流動性を付与するには、基本的には混合溶剤の量を増加
すれば曳いが、混合溶剤がエチルアルコールでない場合
、たとえばアセトンやトルエンの場合であってもエチル
アルコールを添加すれば良い０ 以上のべたように鋳型はスリップ中の溶剤を吸収するに
従い、スリップとの界面より徐々に深部まで崩壊可能な
状態に移行するが、他方スリップは溶剤を放出するに従
い密度が上昇し、固化し、遂にはグリーンボディの生成
に至るワ このグリーンボディはその後の脱溶剤過程で収縮する。

反面、鋳型は僅かであるが膨潤する。通常の石膏鋳型は
、スリップ中の溶剤を吸収しても強度低下することはな
いので、グリーンボディの収縮、鋳型すなわち主型や中
子の膨潤過程で発生するストレスによジグリーンボディ
に割れが元生し易い。

しかるに本発明に２いては、グリーンボディの生成過程
で発生する収縮・変形を主型や中子は阻害することなく
、溶剤の吸収に伴なって、スリップとの接触界面よ１４
１型内部に向って遂次軟化する。このため、グリーンボ
ディには何らのストレスも発生せず、換言すればグリー
ンボディは鋳型（主型や中子）から何らの外力を受ける
ことが、なＩよ いので、割れ４全く発生しない。

一度軟化し崩壊容易となった鋳型は、溶剤が揮発しない
限り再び硬化することはない。

以上のべたように本発明においては鋳型の軟化はスリッ
プの固化と同時に進行するから従来は極めて困難でめっ
た外観形状および空洞部の形状が複雑な成形品、換言す
ると凹凸の滅しく形状が複雑な主型や中子を必要とする
成形品に割れを発生させることなく、極めて容易に成形
できる。

〔発明の実施例〕

以下に本究明の実施例について述べる。

〔実施例１〕 アルミナ（２５０〜３２５メツシユ）１１００重賃部２
濃度３０チの硝酸セルロース樹Ｂ′＃（溶媒：アセトン
）９１５重量部、アセトン９１５重量部を均一に混合し
て鋳型材をｖ４整した０次に別途木 準備した４−型により５ｇ２図に示す中子４を造型し１
００℃で充分乾燥硬化させたのち、別途造型し６０Ｃで
乾燥させた石膏製の主型５，６と共に組立て、所定の鋳
型空洞を形成させた０ これにエチルアルコールを媒液としたＭｇＯ微エチルア
ルコールに溶解し、鋳型は軟化するので中子４は容易に
除去できると共に、グリーンボディに割れの発生は全く
認められなかった。

〔実施例２〕 ＡｔｚＯａ　（２５０〜３２５メツシユ）１１００重量
部にポリスチロールの２０％）リエタン溶液５０重量部
を添加し均一に混練して鋳型材を調整し、別途準備した
木型を用いて第２図における中子４および主型５，６を
造型し、その必写ユ誓℃の熱風で乾燥硬化させて実施例
１と同様に組立てた。

ＳｉＣ微粉１１００．を置部、無機炭素質添加剤（ガス
ブラック）１３重量部及び高密化助剤（硼素金石添加剤
）１・５重量部を添加混合した０次にこの混合物全分散
媒液である５０重量−のアセトン中に投入し、これに分
散剤（モノエタノールアミン）を前記混合物１００重量
部に対し２重量部の割合に加えた。

そしてこの混合物を振動ミルによシ均一な状態に混合し
てＳｉＣスリップを作成し、前記鋳型中の空洞に鋳込ん
で１時間放置した。

鋳型の粘結剤であるポリスチロールは、媒液としてのア
セトンに溶解し、鋳型は粘結力を喪失して軟化したので
中子４および主型５，６は極めて容易に除去でき、割れ
のない艮好なグリーンボディが得られた。

〔実施例３〕 珪砂（２５０〜３２５メツシユ）ｚ１００重量部、メチ
ルアルコールを溶媒とした浸度４８％のポリ酢酸ビニル
樹脂１１５重量部、エチルアルコール１１５重量部を均
一に混合し実施例１に準じて中子４．および主型５，６
をつくり組立て所定の鋳型空洞を形成させた。

これに実施例１と同じセラミックスリップを鋳込み１時
間放置したところ中子４は、エチルアルコールによって
粘結力を失ない極めて容易に除去でき艮好なグリーンボ
ディが得られた。

〔実施例４〕 実施例３と同じ鋳型の空洞に実施例２のスリップを鋳込
んで１時間放置したところ、中子４はスリップ中のアセ
トンによって粘結力を失ない極めて容易に除去でき良好
なグリーンボディが得られた。

【実施例５〕 第３図（ａ）　Ｉ　（ｂ）において（ｂ）で示すＳｉＣ
焼結品９と同一形状の樹脂模型を作り、この模型と別途
準備した枠とによって鋳型１０および１１を造型し、こ
れを（ａ）のように組立てた。鋳型１０はＡｔ２０３（
２５０〜３２０メツシユ）＄１００重量部、ボリスチロ
ールの２０％トリエタン溶液１６０重ｌｉ部、エチルア
ルコール１３０重電Ｗ５を混練して調整したスラリを注
入して造型し、その後乾燥したものである。

空洞部１２に、実施例２に準じたＳｉＣスリップを鋳込
んで１時間放置した。

鋳型の粘結剤であるポリスチロールは媒液としてのアセ
トンに容易に溶解し、鋳型は粘結力を喪失して軟化した
ので複雑形状の主型１０．１１は容易に除去できた０ このグリーンボディを所定の加熱条件で焼結することに
より、高密度で完全なＳｉＣ焼結品９が得られた。

〔実施例６〕 アルミナ（２５０〜３２５メツシユ）　１１００重量部
、アクリル酸エステルの３７％水溶１１［１２０重ｔＳ
、水１２０重１ｍを均一に混合して実施例５に準じて鋳
型１０．１１を造型し組立て、できた鋳型空洞に、実施
例２と同じＳｉＣスリップを鋳込み０．５時間放置した
。

その結果、鋳型は粘結力を大幅に失ない、更に崩壊を早
めるために鋳型外部よりアセトンを噴霧したところ実施
例５と比べて短時間で割れのない良好なグリーンボディ
が得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば溶剤溶解性粘結剤
を不溶性の粉粒体、たとえばＡｔｚ　Ｏａ微粉等に混ぜ
て鋳型を造型し、媒液として有機溶剤を用いたスリップ
を鋳込むので、鋳型は崩壊に必要な有機溶剤をスリップ
から吸収するにつれ徐々に軟化し、遂に粘結力を喪失し
て崩壊容易となり、他方溶剤放出によって生成したグリ
ーンボディの収縮・変形は、軟化した鋳型が吸収するよ
うにし九ので、外観形状および空洞部の形状が複雑かつ
凹凸の激しい成形品を割れの発生がなく容易に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　ｌ　（ｂ）　、　（Ｃ）は本発明の成形
に用いる鋳型の原理を示す説明図、第２図は本発明成形
法の実施例の説明図、第３図は本発明成形法の他の実施
例の説明図である。 １・・・鋳型骨材粒子、２・・・溶剤浴解性粘結剤、３
・・・空孔、４・・・溶剤崩壊性中子、１０．１１・・
・溶剤崩壊性鋳型、５，６・・・−６＃鋳型、８・・・
セラミックスリップ、９・・・セラミックス焼結晶。 、、／′、 １−ヅ） 代理人弁理士　小　川　勝　男　　゛・、　７．′第１
凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳型内に有機溶剤を媒液とするスリップを鋳込み、
   スリップの固化後に鋳型を除去する成形法において、前
   記鋳型を前記有機溶剤に可溶性の粘結剤を用いて造型す
   ることを特徴とするスリップキャスティング成形法。 ２、鋳型骨材が有機溶剤に不溶性の粒子であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のスリップキャステ
   ィング成形法。 ３、鋳型骨材がアルミナ、マグネシヤ、ジルコンサンド
   、珪砂の粒子であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載のスリップキャスティング成形法。 ４、スリップの媒液としての有機溶剤がアルコール系、
   エステル系、芳香族系のうちの１種類もしくは２種類以
   上の組合せからなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のスリップキャスティング成形法。 ５、スリップの媒液としての有機溶剤がアセトンである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスリップ
   キャスティング成形法。 ６、溶剤に可溶性の粘結剤がアセトンに可溶性の樹脂で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のスリ
   ップキャスティング成形法。 ７、溶剤に可溶性の粘結剤がアクリロニトリル−スチレ
   ンコポリマー、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸
   ビニル、酢酸セルロース系樹脂、硝酸セルロース系樹脂
   、酢酸酪酸セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポ
   リスチレン樹脂のうちの１種類または２種類以上の組合
   せからなることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
   のスリップキャスティング成形法。 ８、スリップの媒液としての有機溶剤がエチルアルコー
   ルであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   スリップキャスティング成形法。 ９、溶剤に可溶性の粘結剤がエチルアルコールに可溶性
   の樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載のスリップキャスティング成形法。 １０、溶剤に可溶性の粘結剤がアクリロニトリル−スチ
   レンコポリマー、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、酢
   酸セルロース系樹脂、硝酸セルロース系樹脂、酢酸酪酸
   セルロース系樹脂、ポリスチレン樹脂のうちの１種類ま
   たは２種類以上の組合せからなることを特徴とする特許
   請求の範囲第９項記載のスリップキャスティング成形法
   。 １１、スリップの媒液としての有機溶剤がメチルアルコ
   ールであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のスリップキャスティング成形法。 １２、溶剤に可溶性の粘結剤がメチルアルコールに可溶
   性の樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲第１１
   項記載のスリップキャスティング成形法。 １３、溶剤に可溶性の粘結剤がポリ酢酸ビニル、メタク
   リル樹脂、酢酸セルロース系樹脂、硝酸セルロース系樹
   脂、酢酸酪酸セルロース系樹脂、アイオノマーのうちの
   １種類または２種類以上の組合せからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１２項記載のスリップキャスティ
   ング成形法。 １４、スリップの媒液としての有機溶剤がトルエンであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスリッ
   プキャスティング成形法。 １５、溶剤に可溶性の粘結剤がトルエンに可溶性の樹脂
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の
   スリップキャスティング成形法。 １６、溶剤に可溶性の粘結剤がアクリロニトリル−スチ
   レンコポリマー、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢
   酸ビニル、ポリカーボネート、硝酸セルロース系樹脂、
   ポリ塩化ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニルコポリマー
   、アイオノマー、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリ
   スチレンのうちの１種類または２種類以上の組合せから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載のス
   リップキャスティング成形法。 １７、粘結剤の混合溶剤がアルコール系、エステル系、
   芳香族系もしくはこれらの混合物であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のスリップキャスティング
   成形法。 １８、粘結剤の混合溶剤がトリクロルエタン、トリクロ
   ルエチレン、メチルアルコール、エチルアルコール、酢
   酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエ
   ーテル、テトラヒドロフラン、ヘキサン、ヘプタン、ベ
   ンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、四塩化炭
   素のうちの１種類もしくは２種類以上の組合せからなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスリップ
   キャスティング成形法。 １９、鋳型内に有機溶剤を媒液とするスリップを鋳込み
   、スリップの固化後に鋳型を除去する鋳型において、前
   記鋳型が溶剤に可溶性の粘結剤を用いて造型したもので
   あることを特徴とするスリップキャスティング成形用鋳
   型。