JPS616183A - 通気性ベントプラグ - 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） 本発明は全面にオったって良好な通気性を有し、特に脱
気が必要な成形型に好適な通気性ベン］・プラグに関す
る。

（従来の技術） Ａノ合金、Ｚｎ合金、Ｍ９合金、Ｃｕ合金などの溶融金
属、プラスチック、ゴム、ガラスあるいはモルタル、ロ
ウなどの溶融状または軟化した可塑物質を、キャビティ
を有する型を用いて、重力流し込み、加圧流入あるいは
塑性流動を伴う方法などにより成形（鋳造を含む以下同
じ）する方法は従来より広く行われている。

この成形法の型に用いるベントプラグは一般に下記のよ
うな要求を満すものが望ましいが、従来ではこの各種要
求を満足できる実用的なベントプラグがなかった。

■　目的とする成形に耐え得る十分な強度特性を備え、
多数回にわたり目づまりをおこさず使用できること。

■　ヘンドブラグの痕跡が残らず成形品の外観を損なわ
ないこと。

■　ヘンドブラグの製作が容易で安価に得られること。

すなわち、プラスチック、ゴム等の立体的な成品を得る
場合には固定金型と可動金型が用いられ、液状材料又は
軟質化させた材料を金型に装入し所定の圧力で加圧を行
って成形するが、従来のベントプラグは通気孔の孔径が
大きいため、液状材料等がその孔部に入り込んで一部残
り、その結果口つまりを起こしてキャビティ内の空気や
材料にまき込まれた空気類を除去することが困難になり
、また成形品側に４４着した場合にはパリとなるなど、
■■の条件を満足することが難かしく、また加工製作す
る必要があるため高価となり■の条件を満足することが
できなかった。

またベントプラグを型にうち込んで上面を型面と同一面
にする必要上、やすり加工するが焼結合金製のベントプ
ラグにおいては靭性があるため通気孔が潰されて目づま
りを起こすなどの問題があった。

（発明の目的） 本発明は前記したような従来のベントプラグの不具合を
解消し、十分な強度と多数回の使用に耐えろとともに、
目っまりを起こすことなく良好な通気性を有することに
より、キャビティ内や成形材料中の空気やガスの除去を
効果的に行え、さらに成形品のパリを発生させず製作を
簡易かつ安価に行える通気性ヘンドブラグを提供しよう
とするものである。

（発明の構成） 上記目的を達成するため、本発明の通気性ヘンドブラグ
は特殊材料による複合焼成構造としたもので、すなわち
、金属粉とセラミック粉を・ｎ・材としこれに硬化過程
で蒸発する成分を含む粘結材を重量配合比で（１〜５）
：（１〜５）：１に混合したスラリー状試料を流し込み
成形し、成形体を自然乾燥又は／及び１次焼成後酸化性
雰囲気中で処理した複合焼成体からなり、該複合焼成体
が、酸化金属の分散した緻密な硬化層を有しかつ全体が
気孔率２０〜７０％の多孔質構造となっていることを特
徴とする通気性ベントプラグを第１発明とし、金属粉と
セラミック粉を骨材としこれに硬化過程で蒸発する成分
を含む粘結材を重量配合比で（１〜５）（１〜５）：１
に混合したスラリー状試料を流し込み成形し、成形体を
自然乾燥又は／及び１次焼成後酸化性雰囲気中で処理し
た複合焼成体からなり、該複合焼成体が、酸化金属の分
散した緻密な硬化層を有しかつ全体が気孔率２０〜７０
％の多孔質構造となっているとともに、補強材でくるん
だ鋳ぐるみ構造になっていることを特徴とする通気性ベ
ントプラグを第２発明とするものであって、以下本発明
の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による通気性ベントプラグの一使用例で
第１（ａ）図は第１図のＡ部拡大図を示し、ｌはゴム成
形用」二・下型２．３の通気孔４に嵌め込んだ通気性ベ
ントプラグで、金属粉とセラミック粉（耐火物粉）を骨
材とする複合焼成体５がらなっている。該複合焼成体５
は、外周部に緻密な硬化層５ａを有すると共に、この硬
化層５ａの内側に未焼成混合組織からなるバッキング層
５ｂを有している。６は注入孔、７はゴム成形品である
。第２図はプラスチック成形用の型に使用した実施例を
示すもので、８はプラスチック成形用の型で、この型８
には通気性ベントプラグ９が埋設され型８上面には枠フ
レーム１０が載置されている。枠フレーム１０と加圧フ
レーム１１の間には、プラスチックシート１２が緊張状
態を保って挾持され、加圧孔１３より圧縮エヤーを供給
することによって加熱されたプラスチックシート１２を
型８表面に密着、成形する。こうして得られたプラスチ
ック成形品は、ベントプラグの痕跡もなく、また型８と
プラスチックシート】２の間の残留空気が短時間で排出
されたことによって、生産性が良（なった。

ここで、複合焼成体　５　の構造について詳述すると、
前記硬化層５ａは、第３図（ａ）のようにセラミック粉
に分散した鉄系粉の変化鉄粒（ａ−Ｆ２０３）２０と焼
成セラミ、７り粒２１との接合組織からなっている。こ
の硬化層５ａの生成機構は必すしも明確ではないが、一
般には、鉄系粉が酸化により大きく体積が増加し、セラ
ミック粒子を包み込むかたちで焼結されつつセラミック
粒子の焼成も進行し、セラミック粒子との界面で拡散接
合的な接着が行オつれた結果と考えられる。そして、こ
の硬化層５ａには、乾燥工程１次焼成工程及び２次焼成
工程て粘結材が蒸発することによる微細（５〜１０μｍ
のどとじ）な気孔２２を有し、この微細な気孔２２によ
り多孔質でありながら緻密で平滑な面性状を構成する。

一方、硬化層５ａの内側のバッキング層５ｂは、第３図
（ｂ）のように焼成のなされないままの鉄系粉゛　　　
粒２０′とセラミック粉粒２１′の混合組織からなって
おり、それら鉄系粉粒２０′の界面には、さきの粘結材
の蒸発とあいまち粗な気孔２２′が形成されている。こ
の気孔２２′は硬化層５ａの気孔２２と通しており、従
って複合焼成体５は全体が多孔質通気構造となっている
。前記気孔２２．２２′は亀裂でないことに特徴がある
気孔率は後述する配合条件焼成条件などによるが、一般
に２０〜７０％の範囲となっており、圧縮強度約１００
〜９００　ｋｐ／ｃＪの特性を備える。

しかして、第１図ないし第２図で使用されているような
本発明の通気性ヘンドブラグ１．９は、骨材と粘結材を
配合混練してスラリー状試料を得しめこのスラリー状試
料を流し込み成形する工程と、混合成形体を乾燥ないし
１次焼成する工程と、この工程を経たものを酸化性雰囲
気条件で焼成する工程により得られる。

ます、スラリー状試料を得る工程は、金属粉とセラミッ
ク粉あるいはさらに繊維を十分に混合攪拌し、これに硬
化過程で蒸発する成分を含む粘結材たとえばエチルシリ
ケートなどのシリカゾルやコロイダルシリカなどを添加
して十分に混合攪拌することからなる。

さらに「金属粉」としては、鋳鉄粉、電解粉、純鉄粉な
どの鉄粉や銅粉さらにはニッケル、アルミなどの非鉄粉
などが用いられる。このうち、鋳鉄粉は焼成時に遊離カ
ーボンの燃焼により気孔形成を促進する利点がある。

「セラミック粉」としては、高温での変形率が小さく金
属粉と接合しやすいものたとえばムライト、焼成アルミ
ナ、活性アルミナ、電融アルミナ、クロマイト、シリマ
ナイトなどで代表される中性系のもの、溶融シリカ、ジ
ルコニウム、溶融ジルコンで代表される酸性系のものが
一般に適当であるが、マグネシア質で代表される塩基性
のものや滑石なども用いることができる。

また、「繊維」としては、一般にステンレス系のものが
適当といえるがガラス繊維、アルミ繊維でも゛よい。ス
テンレス系の鋼繊維は焼成工程で消失しないため、硬化
層及びバッキング層の両層に対する補強効果が高いから
である。これ以外の鋼繊維たとえば快削鋼なとを用いて
もバッキング層の補強効果は得られ、亀裂防止、セラミ
ック粉の脱落防止のメリットは得られる。鋼繊維はそれ
自体の強度が大きくかつ表面積の大きいもの、たとえば
ビビリ振動切削法などで生成したものが適当といえる。

前記金属粉とセラミック粉と粘結材の配合比、概ね重量
比で（１〜５）：（１〜５）：１が好ましく、この配合
比により強度、通気性、熱伝導性、表面性状などの諸特
性をバランスよく得ることがてきる。ここで、配合比の
下限を規定したのは、通気性ヘンドブラグとして使用可
能な最低限の強度を得るのに必要だからであり、上限を
規定したのは、骨材が多すぎると粘結材の被覆能を低下
させ、強度を低下させるからである。金属粉の」−眼を
規定したのは、セラミック粉と粘結材の配合が適正であ
っても金属粉が過剰となると十分な強度が得られないと
か、寸法変化が大きくなるとかクランクが入るなどとい
った不都合が生じる。

また、セラミック粉の上限を規定したのは、過度の配合
により強度が損われるからである。粘結材は骨材の接合
に必要である・と共に通気性を与えるために必要である
。

鋼繊維、ガラス繊維等を併用する場合、その添顔量は概
ね１〜２０　ＶＯノ％とすべきである。１％未満では強
度向上や寸法安定性などの効果を期待できない。しかし
２０％を超える添加はファイバーボ′−ルが生じやすく
なり、成形性を低下させる。

なお、金属粉の粒径は一般に最大寸法で５０〜５ｏ。

μｍ１セラミツク粉は最大寸法で５０〜３ｏｏμｍが望
ましい。下限を規定したのはクラックが入りゃすくなる
からであり、上限を規定したのは、強度を低下させるか
らである。鋼繊維、ガラス繊維等は、通気性ベントプラ
グ１．９の所望性状などにより、たとえば長さ０．１へ
５闘、太さ２０〜４００μ？ｎの範囲ものを適当に選択
すればよい。

次いで前記スラリー状試料を所望形状に固化成形する。

これはたとえば、筒状の２つ割り型枠にさきのスラリー
状試料を流し込み、所要時間放置することなどにより行
うもので、この流し込みに際して、硬化剤を加えたり、
充填性を助長するため振動を加えたり、スクイズするこ
゛とも効果的である。

次に本発明は前工程で得られた成形体を型枠がら脱型し
たのち、自然乾燥又は／及び１次焼成を行う。これは、
亀裂の発生や歪発生の防止を図ると共に、粘結材に含ま
れるアルコール分などを蒸発せしめることにより多孔質
化を図るためで、前者の自然乾燥は１〜４８時間のごと
き範囲から適当に選択する。後者の１次焼成は、成形体
をトーチランプなどで直接着火することにより行えばよ
い。

この自然乾燥又は／及び１次焼成工程の終った成形体は
全体に通気性を有しておりそのままでも使用することが
可能である。しかし、機械的強度が低く、耐久性の低下
は歪めないため、本発明は乾燥又は／及び１次焼成の終
った成形体を酸化性雰囲気条件で２次焼成する。酸化性
雰囲気は空気でもよいし酸素供給を配慮したいわゆる酸
素富化空気などでもよい。焼成条件は配合比、目的とす
る気孔率などにもよるが、一般に焼成温度５００〜１５
００″Ｃ１焼成時間１時間以上とすべきである。

焼成温度の下限を５００°Ｃ１焼成時間の下限を１時間
としたのは、焼成が不十分となって本発明の特徴である
緻密な硬化層が形成されず、通気性ベントプラグとして
必要な強度が得られないからである。焼成温度の」―限
を１５００°Ｃとしたのは、硬化層は形成されろものの
、表面が荒れて、平滑度が損われるからである。

この酸化性雰囲気での２次焼成工程によりセラミック粉
の焼成と成形体に分散されている金属粉の酸化焼結が進
行し、表面から内部に向がって緻密な硬化層５ａが漸進
的に生成され、このとき同時に成形体中に残留する粘結
材揮発分が燃焼除去されるため多孔質化が促進され、２
次焼成の完了により複合焼成体５からなる通気性ベント
プラグが得らヘタお、本発明において１２通気性（気孔
率）を調整するには、金属粉とセラミック粉の種類、粒
径、配合比、流し込み成形の際の振動やスフイス条件、
焼成条件などを必要強度等を考慮しつつ任意に設定すれ
ばよい。

第５図は金属粉（たとえば鋳鉄粉）とセラミック粉の配
合比（金属粉／セラミック粉）と気孔率の関係を示すも
ので、気孔率を上げるには金属粉の混合割合を増せばよ
いことがわかる。第６図は粘結材：骨材（鉄系粉＋セラ
ミック粉）の配合比と気孔率の関係を示すもので、骨材
配合比を低くすると気孔率が高くなる傾向を示すことが
わかる。

次に、本発明の使用状況と作用を説明する。

第１図のように本発明による複合焼成体５０通気性ベン
トプラグ１をゴム成形用の上・下型２．３の通気孔４．
４にうち込んだあと、通気性ベントプラグ１の上端面と
型上面とが同一面になるようにやすり等で仕上加工する
。この際、本発明による通気性ベントプラグ１は従来の
ベントプラグのようにやすり加工によってその通気孔が
潰されることなく通気性を維持する。成形にあたっては
、型合わせされた型２．３のキャビティ内に注入孔６よ
り液状のゴム材料を流し込み固化成形する。

このゴム材料を流し込み際、キャビティ内の空気は通気
性ベントプラグｌより短時間のうちに排気され、ピンホ
ールや巣のない良好なゴム成形品７が得られた。またこ
のゴム成形品７の表面にはベントプラグの痕跡も見られ
なかった。

上記のような成形において、本発明では通気性ベントプ
ラクが金属粉とセラミ、ツク粉を骨材とする複合焼成体
５からなっており、この複合焼成体５が金属粉の酸化し
た硬化層５ａで外周部を形成しているｔコめ、強度が１
００　ｋｇ／−Ｊ以上と通気性ベントプラグ１として必
要な条件を備え、急熱、急冷の繰返しによっても亀裂、
欠け、ホロツキなどの発生がなく通気性ベントプラグ１
において重要なコーナ一部の欠は等が生じない。ことに
骨材として鋼繊維を併用した場合には、曲げ強度も高く
、寸法変化も少ない特徴が得られる。しかも、このよう
に通気性ヘンドブラグとしての強度を有しているのに加
え、複合焼成体５を構成する外周の硬化層５ａ及び内側
のバンキング層５ｂとが微細な気孔２２．２２′からな
る多孔質で構成されており、全体に良好な通気性を備え
ている。そしてまた、表面を構成する硬化層５ａは吸引
孔を有しているにも拘らず、緻密で表面あらさが小さく
、成形品の表面への影響がきわめて少ない。

これらのことから、表面や内部にピンホールや果あるい
はハリ等の発生のない複雑形状の成形品をきわめて簡単
に成形することができるものである。

次に本発明の具体的な実施例をボす。

実施例 ■　金属粉として鋳鉄粉（粒径１００　ｐｍアンダーλ
セラミック粉として合成ムライト粉（粒径１００１１ｍ
アンター）を用い、粘結材としてエチルシリケートを用
い、それらを重量配合比で３　：　３　：　１にとって
均一に混合攪拌してスラリー状試料Ａを得た。

また、上記配合にステンレス繊維（長さ３Ｍ、太さ０．
１９１Ｊｌ）を１〜４　ｖＯノ％て添加混合し、スラリ
ー状試料Ｂを得た。

次いでスラリー状試料Ａ、Ｂを人々筒状の２つ割型枠に
流し込み、固化した成形体を脱型後２４時間放置し、次
いで焼成炉に装入して空気条件て焼成温度９００°Ｃに
て２次焼成を行い、通気性ベントプラグＡ′、Ｂ′を得
た。

ｌ　各通気性ヘンドブラグＡ′、Ｂ′について、焼成時
間と圧縮強度の関係を示すと第７図の４とおりであり、
焼成時間と重量増加の関係を示すと第８図のとおりであ
る。焼成時間の増加と共に圧縮強度及び重量が増加する
。これは金属粉が酸化して硬化層が生成されたことによ
るものである。通気性ベントプラグＢ′について、曲げ
強度試験を行った結果及び寸法変化を測定した結果を示
すと第９図および第１０図のとおりである。

この第９図及び第１０図から、鋼繊維を添加した場合に
は、曲げ強度が著しく向」−することがわかる。なお、
通気性ベントプラクＡ″、Ｂ′について急熱急冷の影響
をみるため、８００°０５分加熱、常温５分冷却のづイ
クルで繰返し加熱冷却テストを行った。その結果、１０
０サイクル後も亀裂、欠けなどの発生はみられなかった
。

ｌ　　通気性ベントプラクＡ’、Ｂ’について、焼成温
度一定の条件で、焼成時間と硬化層厚さ及び気孔率の関
係を検討した結果を示すと第１１図のとおりである。

本発明の通気性ベントプラグ１は少なくとも２０％以上
の気孔率を有していることがわかる。

■　なお、その地道気性ヘンドブラグＡ′、Ｂ′を鞄類
の底材をはじめとするコム製品、ガラス製品、プラスチ
ック製品の加圧成形用型に用いたところ、パリのない良
好な成形品が得られ、かつまたキャビティ内の空気やカ
スが効果的に除去されるため気泡などのない良品の得ら
れることがわかっｔ二。

同時に従来のようにハリを発生させないで済むため材料
効率が良くなった。

また、これら通気性ヘンドブラグは実際の使用において
は第１図におけろ成形用型２．３０通気孔４からの離脱
防止あるいは成形用型２．３の通気孔４への打込みの際
の角部の欠は防雨を更に確実にするために、第４図（ｂ
）　（Ｃ）のように通気性ヘンドブラグ３１を金属又は
合成樹脂等の補強材３２てくるんだ鋳ぐるみの通気性ヘ
ンドブラグ３３として、これを使用する場合が多くなる
。

このような鋳ぐるみの通気性ベントプラグ３３は次のよ
うにして製作される。

すなわち、前述の実施例Ｉの工程と同様にして成形焼成
した通気性ベントプラグ３１を割型３４．３５の中央部
にセットしく第４図（ａ）参照）、割型３４．３５と通
気性ベントプラグ３１とて構成する中空部に金属あるい
は合成樹脂等の補強材３２を流し込み固化させる。次に
、割型３４．３５を型開きして鋳ぐるみ通気性ベントプ
ラク３３（第４図（ｂ）参照）を取出す。この鋳ぐるみ
の通気性ベントプラグ３３はそのまま成形型に取付けて
もよいが、第４図（Ｃ）のように外周を研摩またはロー
レット加工して取付けても良い。

（発明の効果） 以上の説明によって明らかなように、本発明の通気性ベ
ントプラグによればアルミニウム合金、Ｚｎ合金、Ｍ９
合金、Ｃｕ合金、普通鋳鉄、ダクターイル鋳鉄などの重
力吸引鋳造、低加圧吸引鋳造のガス抜きに好適であるほ
か、ロウ、コム、カラス、プラスチック、金属などの塑
性流動を伴う加圧吸引成形型など脱気が要求されるあら
ゆる型の通気性ベントプラグに用いることができる効果
を有し、この種の業界に寄与する効果は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は本発明による通気性ヘンドブラグ
を成形型に使用した実施例を小す断面図、第１（ａ）図
は第１図のＡ部拡大断面図、第３図（ａ）　（ｂ）は本
発明における通気性ペン！・プラグの組織を模式的に示
す断面図、第４図（ａ）　（１））（Ｃ）は本発明にお
ける鋳ぐるみ構造の通気性ベントプラクを製造する過程
を示す工程断面図、第５図は本発明による通気性ベント
プラグの気孔率と骨材配合比の関係を示すグラフ、第６
図は粘結材と骨材の配合比と気孔率の関係を示すグラフ
、第７図は本発明による通気性ベントプラグの強度と焼
成時間の関係を示すグラフ、第８図は焼成時間と重量増
加の関係を示すグラフ、第９図は繊維混入率と曲げ強度
の関係を示すグラフ、第１０図は繊維混入率と寸法変化
の関係を示すグラフ、第１１図は焼成時間と気孔率及び
硬化層の関係を示すグラフである。 １．９：通気性ベントプラグ　５：複合焼成体５ａ：硬
化層　　　　　５ｂ、未焼成バ・ンキング層等１図　　
　　　　　　讐１同（０） 卒２図 （０）　　　　　　　　　　　　（ｂ）箒３図 （ｂ）（ｃ） 等４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属粉とセラミック粉を骨材としこれに硬化過程で
   蒸発する成分を含む粘結材を重量配合比で（１〜５）：
   （１〜５）：１に混合したスラリー状試料を流し込み成
   形し、成形体を自然乾燥又は／及び１次焼成後酸化性雰
   囲気中で処理した複合焼成体からなり、該複合焼成体が
   、酸化金属の分散した緻密な硬化層を有しかつ全体が気
   孔率２０〜７０％の多孔質構造となっていることを特徴
   とする通気性ベントプラグ。 ２、金属粉とセラミック粉を骨材としこれに硬化過程で
   蒸発する成分を含む粘結材を重量配合比で（１〜５）：
   （１〜５）：１に混合したスラリー状試料を流し込み成
   形し、成形体を自然乾燥又は／及び１次焼成後酸化性雰
   囲気中で処理した複合焼成体からなり、該複合焼成体が
   、酸化金属の分散した緻密な硬化層を有しかつ全体が気
   孔率２０〜７０％の多孔質構造となっているとともに、
   補強材でくるんだ鋳ぐるみ構造になっていることを特徴
   とする通気性ベントプラグ。