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JPH0469844B2 - - Google Patents
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JPH0469844B2 - - Google Patents

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JPH0469844B2
JPH0469844B2 JP62123826A JP12382687A JPH0469844B2 JP H0469844 B2 JPH0469844 B2 JP H0469844B2 JP 62123826 A JP62123826 A JP 62123826A JP 12382687 A JP12382687 A JP 12382687A JP H0469844 B2 JPH0469844 B2 JP H0469844B2
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JP
Japan
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mold
green body
slip
peg
model
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Tatsuo Natori
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は鋳型製造法に係り、特にノンストレス
や無傷の成形品を得、かつ鋳型材の再利用が可能
な鋳型製造法に関する。 〔従来の技術〕 セラミツクスの成形法は数多くあるが、複雑形
状品の成形法としてスリツプキヤステイング法と
インジエクシヨン法とがある。 前者はセラミツクスの粉末を媒液(主に水)に
分散させたスリツプを多孔性の鋳型に鋳込み鋳型
壁に媒液を吸収させてグリーンボデイを得る方法
である。 またインジエクシヨン法はセラミツク粉末に熱
可塑性の樹脂粉末を添加し、これを加熱して樹脂
を溶解し、この組成物を金型内のキヤビテイに加
圧注入しグリーンボデイを得る方法である。 これらの方法のうち、形状の複雑な製品を作る
という観点においてはスリツプキヤステイング法
が優れている。 また、複雑度の低い小物部品の連続大量生産の
点では、インジエクシヨン法が優れている。 しかし、超小物若しくは超薄肉部品(たとえば
10×10×10mm以下の大きさ、1mm以下の肉厚)
で、さらに複雑形状品の製造を行う場合を考える
と、現行のスリツプキヤステイング法及びインジ
エクシヨン法のいずれも最適な方法とはいえな
い。 なぜならば、スリツプが鋳型空洞を通過する過
程において、スリツプ中の水分が鋳型壁に吸収さ
れる為、スリツプの流動が瞬時に停止し、依つて
金属鋳造でいう“湯まわり不良”が発生するので
ある。 これを解決するため加圧鋳込みを行うと、確かに
“湯まわり不良”は解決する場合が多くなる。 しかしその反面、鋳型とグリーンボデイの分離
の際にグリーンボデイにクラツクが生じたり、過
大なストレスが掛つたりして後にクラツクが発生
する懸念がある。 その他、鋳型模型の形状が逆テーパの場合抜去
できないという問題がある。 この場合でも、鋳型を多数個に分割すれば、理
屈の上では如何なる複雑形状品であつても形成で
きることになる。 しかし実際問題としては、逆勾配で凹凸が大で
あり、しかも小さな主型や中子を多数個に分割す
ることは事実上不可能の場合も多い。 そこで提案されたのが鋳型を易崩壊性のものに
するという以下の方法である。 () 温水崩壊性石膏で鋳型を作り、スリツプ
鋳込後、グリーンボデイと鋳型を温水中(80〜
100℃)に浸漬し、グリーンボデイのみを取出
す。 この方法は細長い中子に適用すると、より良い
崩壊性が得られる場合がある。 () 水溶性粘結剤(K2CO3など)を耐火物
粉末に添加し所定の水を加えた混練物を鋳型と
して用い、これで作つた鋳型にスリツプを鋳込
む方法。 () 石膏にセルロース等の可燃性有機物を添
加し、所定の水を加えて作つたスラリーを鋳型
として作り、これにスリツプを鋳込みその後全
体を加熱して鋳型強度を低下させ、グリーンボ
デイを取出す方法。 () 上の方法において、鋳込前の鋳型を300
〜500℃に加熱して強度低下させた後、スリツ
プを鋳込む方法。 () 鋳型にスリツプを鋳込みグリーンボデイ
が形成された後、全体をそのままセラミツクの
焼結温度まで加熱し、しかる後に鋳型材を除去
する方法。 この方法は焼結過程においてグリーンボデイに
ストレスが掛り、これが為にグリーンボデイにク
ラツクが生じる場合がある。 代表的な従来技術として第1に特公昭56−
28687号公報が挙げられる。これに開示される方
法は、先ず成形体のうち複雑形状の部分を、非吸
水性有機鋳型とし形状が簡単な部分を吸水性のも
ので構成し、形成されたキヤビテイにスリツプを
鋳込む。その後、セラミツクプ含有スラリは、回
転テーブル上に置かれた吸水性鋳型によつて遠心
分離される。 スリツブが固化した後、加熱によつて非吸水性
鋳型は除去されて、グリーンボデイが得られる。 更に特公昭57−28323号公報は、前記特公昭56
−28687号公報において、スリツプが固化した後
の鋳型を溶剤中に浸漬し、この溶剤によつて吸収
性有機鋳型を溶融させる。この溶融物はグリーン
ボデイ中に浸みこみ、これを強度向上せしめる。
結局鋳型除去とグリーンボデイの強度の向上が同
時に実現することになる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術のいずれも、鋳型空洞の殆んどの
内表面が非吸水性の鋳型である。従つて、スリツ
プの固化する時間は長時間を要し、能率は極めて
良くない。 また鋳込みのタイミングが難しく、これを誤え
るとグリーンボデイにクラツクが生じ易い等、熟
練を要することが明らかである。 また、多量生産には適していない。 本発明の目的は歩留りや生産に要する時間等の
生産効率に優れた鋳型の製法を提供するにある。 〔問題点を解決するための手段〕 (発明の原理) スリツプ鋳造技術においては、媒液(vehicle)
に懸濁されたセラミツク粉や金属粉が鋳型に鋳込
まれる。 媒液は鋳型に吸収されるので、固化した鋳造物
(グリーンボデイ)が鋳型内に残る。次に鋳型は
グリーンボデイから除去され、このグリーンボデ
イは通常、焼結工程を経て強固な成形品となる。
更に必要に応じて最終仕上加工が実施される。 上述のように、スリツプは媒液としての水(時
にはエチルアルコール、メチルアルコール、アセ
トン等の媒液)を鋳型が吸収して固化するのであ
るが、それではスリツプ中の媒液が何%吸収され
ると見掛上グリーンボデイになるかについては定
量的に明らかになつているとは言えない。 元来、セラミツクス等の粉末をスリツプ化する
には、媒液の割合はできるだけ少なくしたいとい
う要請がある。 なぜならば添加する媒液(通常は媒液は水なの
で以下「水」と表現する)の割合が少ない程、固
化時の収縮が少なくてすみワレが発生しにくく、
また焼結に際して収縮量が少ない等寸法安定性の
面でも好適だからである。 粉体が流動化するための極小量の水分に押えて
おけば、例えば0.5〜1%のごとく微小量の水分
吸収にてグリーンボデイが形成されることにな
る。 本願発明者は、この点に着目して新しい成形法
を発想するに到達した。 たとえば、薄壁のものならば、鋳型が水分を殆
ど吸収しなくてもスリツプを固化しグリーンボデ
イとなりうる。 しかし、薄壁の成形品は鋳型キヤビテイの巾も
また、薄いわけであるから、スリツプを鋳込むこ
との可能性が問題となる。スリツプは鋳型の薄い
キヤビテイを流れ始めた直後、瞬時に近い間に、
固化してしまう。換言すると“湯まわり不良”を
引き起こす恐れが大きい。 すなわち薄壁のものは、ポアリングの途中の水
分吸収により、スリツプの流動が停止し、従つ
て、キヤビテイ内に完全に充満しないのである。 これを防止するには、加圧鋳込み等により高速
で鋳込めば良いのであるが、加圧方式は鋳型の変
形破壊等問題をも多く安易な導入は望ましくな
い。 また、減圧吸引鋳込もを考えられるが、この場
合はフイルターの設備、変換など別の問題が生じ
る。 以上の理由により鋳型はリジツドで可能な限り
強固であることを要する。 しかしながら鋳型がリジツドであると、スリツ
プが固化したグリーンボデイとなる過程におい
て、またグリーンボデイと鋳型を分離する際にグ
リーンボデイにクラツクが発生し易く、甚しき場
合にはグリーンボデイの破損を招くこともある。 すなわち薄型が逆テーパの場合は完全に破損し
てしまうし、順テーパのものであつても、鋳型と
の分離時にグリーンボデイは無理なストレスを受
け、それが残留ストレスやヘアクラツクの発生に
つながり焼結品のクラツク発生につながることが
多い。 従来のスリツプキヤステイング法においては、
鋳型に依存している細孔の毛細現象によつてスリ
ツプ中の媒液を吸収し、これを固化しグリーンボ
デイを得ていた。鋳型材の代表的なものは石膏で
ある。 他の場合も粉粒体を粘結剤で固めて成形したも
のを用いており、これらに共通するものは毛管現
象を起こすための鋳型微少孔の存在である。 これに対し、本願発明の鋳型製造法により製造
した鋳型は毛管現象によりスリツプ中の水分を吸
収するのではなくして、化学反応により吸収する
のである。従つて本願発明の鋳型製造法による鋳
型に微少孔の存在は不要である このように本願発明は新しい原理に基く成形法
に係るものであるから、そのプロセスは従来方法
とは全く趣を異にする。 本願発明においては、鋳型材として有機樹脂が
好適である。 しかしながら、通常の有機樹脂は吸収性はな
く、水との接触角が大きい為に水に濡れず、従つ
てスリツプ中の水分は全く吸収されないため、ス
リツプキヤステイング用鋳型としては全く不敵適
であつた。 ところで、エステル結合をもつた長鎖の二価ア
ルコールであるポリアルキレングリコール例えば
ポリエチレングリコール(分子式 HO(CH2CH2O)oCH2CH2OH,以下「PEG」と
略す)を鋳型材として用いると極めて好適である
ことを見出し、本願発明に至つた。 (鋳型模型) 本願発明に用い得る鋳型模型の形状は、大別し
て、順テーパのものと逆テーパのものにわけられ
る。 逆テーパとなる形状においては、模型の抜去を
考えて通常は鋳型を分割することが行われる。そ
して鋳込時に鋳型を組立て、形成されたキヤビテ
イにスリツプを鋳込むのである。 本願発明においても、そのような考え方は妥当
である。更に、もう1つの態様は、そして本願発
明の特徴とすべき方法は逆テーパの模型をPEG
等の低融点物質でつくることである。これによる
鋳型の製法は以下に述べるが、この場合は如何に
複雑な製品であつても一体鋳型と成し有る。 順テーパの場合、鋳型模型は金属、木材、ゴ
ム、合成樹脂等リジツトなものの全てが用いられ
る。この場合、模型は繰返し使用可能で半永久的
な耐用期間を有する。 (鋳型) 本願発明の鋳型製造法に係る鋳型は所定溶媒を
分散媒とするスリツプを鋳込み、このスリツプか
ら分散媒を吸収することによりグリーンボデイを
得るものであつて、この少なくともスリツプと接
触する面はグリーンボデイの加熱崩壊温度よりも
低い融点の材料乃至は材料に粒子を分散させたも
のであることが望ましい。 前記接触面はグリーンボデイの母型面及び/ま
たは中子面を形成することが望ましい。 前記粒子は前記グリーンボデイよりも高融点乃
至は耐熱性の粒子であることが望ましい。 更に前記低融点材料は吸水性低融点樹脂乃至こ
れに添加物を混合したものであることが好まし
い。この場合、樹脂はポリアルキレングリコール
が好ましい。 ポリアルキレングリコールとりわけポリエチレ
ングリコール(PEG)は上記の通りの性質を有
し、要約すれば次の通りである。 ()水との接触角が小さい、()水に溶け
易い、()吸湿性がある。()低温で溶融す
る、()人畜無害である。 上記鋳型を用いた場合、モールド材の潤滑性に
より、鋳型模型は容易に抜去しやすく、また鋳型
のリジツト性により高精度かつ表面の平滑度の高
い鋳型空洞が得られる。 鋳型は骨材とバインダとから成り、バインダは
上記の模型材或いは模型材が溶媒に溶けたもので
ある。一方の骨材は所謂スリツプキヤステイング
と金属鋳造の場合とで異なる。前者の場合はスリ
ツプの媒液の不溶性、非反応性のものなら可であ
り、この場合耐熱性は特に要求されない。例えば
シリカ(SiO2)、アルミナ(A2O3)、樹脂粉末
である。後者の場合は各々の金属に適合した耐熱
性を要する。アルミニウムの場合は石膏であり、
鉄等の場合はシリカ、アルミナ、マグネシア
(MgO)粉等である。尚、鋳型の保持力はバイン
ダによるものに限らず、マグネツト力や差圧(真
空成形等)利用でも差し支えない。 (鋳型製造法) 本発明に係る鋳型製造法は加熱溶融性樹脂にて
成形した鋳型模型の周囲に乾燥粒子を充填し、加
熱にて前記樹脂を溶融させて乾燥粒子間隙に浸透
させることによりキヤビテイを形成することを特
徴とする。 前記樹脂は吸水性低融点樹脂乃至これに添加物
を混合したものであることが望ましい。 また、前記樹脂は発泡性樹脂であることが望ま
しい。一方、前記粒子は前記樹脂よりも高融点乃
至は耐熱性の粒子であることが好ましい。 上記鋳型製造方法によりキヤビテイを得る代表
的態様は次の通りである。 まず前述したPEGを鋳型模型材として用い、
これにより鋳型模型をつくる。 次にこれを樹脂粉末、あるいは珪砂粉末の中に
埋設し70℃程度に加熱することによつて模型を溶
融させ、溶融物を周囲の粉体に浸透させた後、全
体を冷却することにより鋳型空洞を形成させる。 この方法によれば、模型の除去と鋳型の硬化が
同時に行なわれる。 さらに、逆テーパでも凹凸の大きい模型でも全
く容易に1体成形鋳型を作ることができる。 この鋳型のキヤビテイにスリツプを形成し、こ
れを固化させて所定の成形品を得ることになる。 (鋳込物質) 鋳込物質は例えばセラミツクス(SiC,Si3N4
サイアロン、A2O3、チタニア(TiO2)、ジル
コニア(ZRO2)等)、金属、ガラス、或いは樹
脂粉等のスリツプ、金属、溶湯(但しこの場合は
鋳型の耐熱性の考慮を要す)、溶融プラスチツク、
液状ゴム等である。 スリツプの材質は、A2O3、Si3N4,SiCなど
いかなる種類のセラミツク粉末でも良く、また
Fe,A,Cu等若しくは合金の金属粉末でもか
まわない。合成樹脂粉末、炭素粉末等でも良い。 要するに溶媒としての水やアルコールに溶解し
ないものの単独若しくは複合粒子で良い。 従つて、セラミツク、金属、合成樹脂などを任
意に混ぜたものであつても差し支えない。 上記の粉末の媒液としては、多くの水が用いら
れるが、場合によりエチルアルコール等も用いら
れる。更に、スリツプの表面張力を低めるため界
面活性剤が添加され、粒子同士を分離するための
微量の解こう剤が加られる。 グリーンボデイの強度を高めるためデンプン、
PVAなどのバインダーが加えられることもある
が、これは焼結品の密度を低下させ易いのででき
るだけ少なくすることが望ましい。 本項で述べたスリツプの内容は、一部を除いて
本願発明のみに必須なことではなく、スリツプキ
ヤステイング法に共通な事項である (鋳込みの態様) 重力鋳込み、吸引鋳込み、加圧鋳込みのいずれ
を採用しても良い。 鋳型キヤビテイが細隙である時は吸引、加圧な
ど要するに差圧を利用して、キヤビテイをスリツ
プで充満させる必要がある。 なお、いずれの場合も鋳込みの前のスリツプ
は、減圧処理によつて内部気泡を除去しておくこ
とが望ましい。 本願発明においては、鋳型はPEGそのもの若
しくはPEGを粘結剤としているので、通常用い
られる石膏ほど水分吸収速度は大きくない。この
ことが、鋳型キヤビテイの細隙へのスリツプ充填
を容易とするなどの効果をもたらす。 なお、PEGはその分子量を適宜に選ぶことに
より、スリツプ媒液の吸収速度を広範囲に変化さ
せることができる。 また、PEGにアクリルアミド、モレキユラシ
ーブ、CaC2、SiO2ゲルの微粉を添加すること
によつても媒液吸収速度は変化させることができ
る。 (鋳型除去) “加熱”がその手段である。 スリツプが固化してグリーンボデイが形成され
たのち、全体を加熱して鋳型としてのPEGを溶
融し鋳型を除去する。 鋳型材としてのPEGは回収して再使用し繰返
し用いる。 鋳型の加熱は急速でないことが望ましい。すな
わちPEG使用の場合は50〜70℃雰囲気の中に20
分程度保持する。 なお、鋳型壁はなるべく薄くして(Shell
wall)おくことが望ましい。すなわち、薄壁な
らば加熱が早急に鋳型全体に廻り、鋳型除去時間
の短縮が図れるからである。 また、薄壁にした場合、鋳型バツクアツプ材と
して珪砂や樹脂などの乾燥粉体を用いるならば鋳
込後のスリツプの固化を促進し、かつ固化速度の
コントロールも図れる。全体的若しくは局部的に
固化のコントロールが図れることは、凝固のコン
トロールにつながり有効である。 更に薄壁にする場合は、金型造型にあたり、所
謂“シエルモールド”方式により造型することが
考えられる。 鋳型模型として、帰属製のものを用い、これを
加熱して、この模型の表面に粉粒状の固形PEG
を配置する。 模型の熱によつてPEGは溶解し、一定の厚さ
に模型表面に付着する、その後、全体を空冷等の
手段により冷却し、更に減圧などを利用して模型
とPEGの“シエルモールド”を分離するのであ
る。 (鋳込成形品) 本願発明の鋳型製造法を用いた鋳型により成形
した鋳込成形品(グリーンボデイ及び焼成品、焼
結品のいずれも含む概念)は、鋳型形成樹脂より
も加熱崩壊温度の高い材質から成り、逆テーパ部
を有する一体成形物すなわち継ぎ目や接着層、接
合部等のないものであつて、かつ鋳型除去後の残
留応力が実質的にゼロとなる。 この場合、更に焼成乃至焼結したものであるこ
とが望ましい。 (グリーンボデイ) グリーンボデイの取扱いは、ていねいにする必
要があり、また大気中に放置、若しくは低温(60
℃付近にて)にて完全乾燥する必要がある。 ここで、ていねいに扱うとは、機械的、科学
的、温度的その他のシヨツクを与えないことであ
る。 この点、本願発明の鋳型製造法を用いた鋳型に
より成形したグリーンボデイの表面近傍には、若
干のPEGが浸みこんでいるのでこれが補強材の
役割りを果し、取扱い時のクラツクなどを招かな
いなど、従来方式のものと比べ有利である。 スリツプキヤステイング法においては、グリー
ンボデイの自然乾燥時間は肉厚、形状により異な
るが2〜10日間くらいとるのが普通である。 しかし、本願発明を用いて製造したグリーンボ
デイはグリーンボデイの表面に薄くPEGが含浸
されているため大気中への水分放散が殆んど望め
ず、強制加熱(60℃程度)により乾燥を行う。 かつ、このような強制加熱による乾燥によつて
も、グリーンボデイのクラツク発生は認められな
い。 すなわち、加熱が進行するに従つて、グリーン
ボデイ表面のPEGは溶解して毛管現象により内
部に侵入してゆくため、水に比べて高粘性のこの
物質の存在により、グリーンボデイにおけるクラ
ツク発生は極めて起り難くなるのである。 したがつて、本発明によれば焼結前のグリーン
ボデイの乾燥は迅速に行うことができ、よつて従
来に比べ工程は大幅に大巾に短縮できる。 本発明の更なる特徴は、加圧鋳込みが出来るこ
とである。それ故に、スリツプの媒液としての水
分量を極小に押えることが可能である。 以上の2点が相挨つて、本発明において、グリ
ーンボデイの放置による自然乾燥時間を大巾短
縮、若しくは不要に近くすることが可能である。 更には、これらによつてグリーンボデイの密度
(すなわち充填率)が高くなる為に、焼結工程に
おける収縮が少ない。 したがつて、クラツクの発生も起こりにくく、
また寸法安定性も良く、焼結品の空隙もゼロに近
くなるという効果をもたらす。 (鋳型材) 本願発明の鋳型製造法において用いる鋳型材
は、所定溶媒を分散媒とするスリツプを鋳込む鋳
型に単独で若しくはバインダとして適用する樹脂
乃至樹脂組成物であつて、前記スリツプから得ら
れるグリーンボデイの加熱崩壊温度よりも低い温
度をその融点とし、かつ前記分散媒を吸収する性
質を具備することを特徴とする。 鋳型材は特にPEG等のポリアルキレングリコ
ールが扱い易いが、バラフイン、オレフイン系の
ワツクスも可能である。ワツクスの具体例として
はみつろう、鯨ろう、中国ろう、羊毛ろう、キヤ
デリラワツクス、カルナバワツクス、木ろう、オ
リキユリーワツクス、サトウキビろう、モンタン
ワツクス及びその誘導体、オゾチライト、セレシ
ン、リグナイトワツクス、パラフインワツクス及
びその誘導体、マイクロクリスタリンワツクス及
びその誘導体、ペトロラタム、フイツシヤー・ト
ロプシユワツクス及びその誘導体、低分子量ポリ
エチレン及びその誘導体、セチルアルコール、ス
チアリン酸、グリセリールステアレート、ポリエ
チレングリコールステアレート、カスターワツク
ス、オパールワツクス、アーマーワツクス、アク
ラワツクス、塩素化炭化水素、合成動物ろう、ア
ルフア・オレフイン・ワツクス、並びに配合ワツ
クスである。これらのものは鋳型模型材でもあ
る。 (焼結) 本願発明の鋳型製造法に用いる鋳型材として、
分子量により異なるが50〜70℃においてまず溶融
状態となり、さらに昇温すると200〜400℃で完全
に気化消失するPEG,およびその他の気化消失
性骨材(合成樹脂など)を使用することが望まし
い。 このような鋳型材を用いると複雑形状のグリー
ンボデイ等の場合、一部に鋳型材が残留していて
も、これは焼結過程において昇温途中で気化消失
してしまうので全く不都合はない。 場合によつては、鋳型材を除去せずにグリーン
ボデイと共に焼結することも可能である。 鋳型の肉厚が薄い場合などは、回収して再使用
するメリツトも余りないので、上述のように鋳型
除去、グリーンボデイの乾燥、焼結、の三工程を
合体することも、有効と言える。 (仕上げ加工) 焼結品の仕上げ加工としては、大別して2種類
ある。 () 湯口部などの仕上げ 湯口、セキ、押湯など鋳込方案にまつわる部分
の除去、仕上げは通常グリーンボデイの段階で行
う。このような湯口は、いかなる製品にも付いて
いるのでこれの除去は必須事項となる。 湯口もできるだき細くし、プラスチツクのピン
ゲート的な考え導入すれば後処理は容易となる。 本発明によれば、スリツプの加圧鋳込みが可能
なので湯口は、より細くすることができる。 このことは大巾な工数低減を可能とするのみな
らず、湯口系の切断除去に際しグリーンボデイに
過大なストレスを掛けることが無いので、グリー
ンボデイや製品におけるクラツクの発生や変形な
どを防ぐことができる。 (スリツプキヤステイング法及びインジエクシヨ
ン法との関係) 本願発明によれば、スリツプキヤステイング法
をインジエクシヨン法に近づけることができる。
本願発明の一態様はスリツプキヤステイングとイ
ンジヨクシヨン方式の欠点を除去し利点のみを残
し、更に改良を加えた新しい成形プロセスである
と言うことができる。その理由を示すと次表の通
りである。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a mold manufacturing method, and more particularly to a mold manufacturing method that produces a non-stressed and undamaged molded product and allows reuse of mold material. [Prior Art] There are many methods for molding ceramics, and methods for molding products with complex shapes include the slip casting method and the injection molding method. The former is a method in which a slip containing ceramic powder dispersed in a medium (mainly water) is cast into a porous mold, and the medium is absorbed into the walls of the mold to obtain a green body. The injection method is a method in which thermoplastic resin powder is added to ceramic powder, heated to dissolve the resin, and this composition is injected under pressure into a cavity in a mold to obtain a green body. Among these methods, the slip casting method is superior in terms of manufacturing products with complex shapes. In addition, the injection method is superior in terms of continuous mass production of small parts with low complexity. However, ultra-small or ultra-thin parts (e.g.
(Size of 10×10×10mm or less, wall thickness of 1mm or less)
However, when considering the case of manufacturing products with more complex shapes, neither the current slip casting method nor the injection method can be said to be optimal. This is because as the slip passes through the mold cavity, the moisture in the slip is absorbed by the mold wall, causing the flow of the slip to stop instantaneously, resulting in what is known as "poor hot water flow" in metal casting. be. If pressure casting is performed to solve this problem, the problem of "poor hot water circulation" will certainly be resolved in many cases. However, on the other hand, there is a concern that cracks may occur in the green body when the mold and green body are separated, or that cracks may occur later due to excessive stress being applied. Another problem is that if the mold model has a reverse taper shape, it cannot be removed. Even in this case, if the mold is divided into a large number of parts, it is theoretically possible to form products of any complex shape. However, in practice, there are many cases where it is practically impossible to divide a small main mold or core into many pieces due to the reverse slope and large unevenness. The following method was proposed to make the mold easily collapsible. () Make a mold using hot water disintegrating gypsum, and after slip casting, place the green body and mold in warm water (80℃~
100℃) and remove only the green body. This method may provide better disintegration properties when applied to elongated cores. () A method in which a kneaded mixture of a water-soluble binder (K 2 CO 3, etc.) added to refractory powder and a specified amount of water is used as a mold, and a slip is cast into the mold. () A method in which a slurry made by adding flammable organic substances such as cellulose to plaster and a specified amount of water is made as a mold, a slip is cast into this, the whole is heated to reduce the strength of the mold, and the green body is removed. . () In the above method, the mold before casting is
A method in which slips are cast after heating to ~500℃ to reduce strength. () A method in which after a slip is cast into a mold and a green body is formed, the entire body is heated to the sintering temperature of ceramic, and the mold material is then removed. In this method, stress is applied to the green body during the sintering process, which may cause cracks in the green body. The first representative conventional technology is the
Publication No. 28687 is mentioned. In the method disclosed therein, first, a part of the molded body having a complex shape is made of a non-water-absorbing organic mold, a part of a simple shape is made of a water-absorbing material, and a slip is cast into the formed cavity. The ceramic cup-containing slurry is then centrifuged by a water-absorbing mold placed on a rotating table. After the stub has solidified, the non-water-absorbing mold is removed by heating to obtain a green body. Furthermore, Japanese Patent Publication No. 57-28323 is based on the aforementioned Japanese Patent Publication No. 56
In Japanese Patent No. 28687, the mold after the slip has solidified is immersed in a solvent, and the absorbent organic mold is melted by the solvent. This melt permeates into the green body and improves its strength.
In the end, removal of the mold and improvement in the strength of the green body are achieved at the same time. [Problems to be Solved by the Invention] In all of the above conventional techniques, most of the inner surfaces of the mold cavity are non-water absorbent. Therefore, it takes a long time for the slip to solidify, and the efficiency is extremely low. It is also clear that skill is required, as the timing of casting is difficult, and if the timing is incorrect, cracks are likely to occur in the green body. Also, it is not suitable for mass production. An object of the present invention is to provide a mold manufacturing method that is excellent in production efficiency in terms of yield and production time. [Means for solving the problem] (Principle of the invention) In slip casting technology, a vehicle
Ceramic powder or metal powder suspended in the powder is poured into a mold. The medium is absorbed into the mold, leaving a solidified casting (green body) in the mold. The mold is then removed from the green body, which typically undergoes a sintering process to form a strong molded article.
Furthermore, final finishing processing is performed as necessary. As mentioned above, the slip solidifies when the mold absorbs water as a medium (sometimes a medium such as ethyl alcohol, methyl alcohol, or acetone), but what percentage of the medium in the slip is absorbed? It cannot be said that it has been quantitatively clarified whether or not the appearance of a green body will result. Originally, in order to form powders such as ceramics into slips, there is a desire to reduce the proportion of the medium as much as possible. This is because the smaller the proportion of the medium added (normally the medium is water, henceforth referred to as "water"), the less shrinkage occurs during solidification and the less likely cracks will occur.
This is also because it is suitable in terms of dimensional stability such as a small amount of shrinkage during sintering. If the powder is kept to a minimum amount of water to make it fluid, a green body will be formed by absorbing a minute amount of water, such as 0.5 to 1%. The inventor of the present application focused on this point and came up with the idea of a new molding method. For example, if the mold is thin-walled, the slip can solidify and form a green body even if the mold absorbs little moisture. However, since the width of the mold cavity of a thin-walled molded product is also thin, the possibility of slip casting becomes a problem. Immediately after the slip begins to flow through the thin cavity of the mold, almost instantaneously,
It solidifies. In other words, there is a high risk of causing "faulty hot water supply." That is, in the case of a thin-walled slip, the flow of the slip stops due to moisture absorption during pouring, and therefore the cavity is not completely filled. In order to prevent this, it is possible to perform high-speed casting using pressure casting or the like, but the pressurized method causes problems such as deformation and destruction of the mold, so it is not desirable to introduce it easily. Another possibility is vacuum casting, but in this case other problems such as filter equipment and conversion arise. For these reasons, the mold must be rigid and as strong as possible. However, if the mold is rigid, cracks are likely to occur in the green body during the process of solidifying the slip into a green body, or when separating the green body and mold, and in severe cases, this can lead to damage to the green body. There is also. In other words, if the thin body has a reverse taper, it will be completely damaged, and even if it has a forward taper, the green body will be subjected to unreasonable stress when separated from the mold, which will cause residual stress and hair cracks, resulting in baking. This often leads to cracks in the product. In the conventional slip casting method,
The medium in the slip was absorbed by the capillary phenomenon of the pores, which depended on the mold, and the medium was solidified to obtain a green body. A typical molding material is gypsum. In other cases, powder particles hardened with a binder and molded are used, and what they have in common is the presence of mold micropores to cause capillary action. In contrast, the mold manufactured by the mold manufacturing method of the present invention does not absorb moisture in the slip through capillary action, but through a chemical reaction. Therefore, the presence of micropores is unnecessary in the mold produced by the mold manufacturing method of the present invention.As the present invention relates to a molding method based on a new principle, the process is completely different from conventional methods. do. In the present invention, organic resin is suitable as the mold material. However, ordinary organic resins do not have absorbency and do not get wet due to their large contact angle with water, and therefore do not absorb any moisture in the slip, making them completely unsuitable as slip casting molds. It was hot. By the way, polyalkylene glycol, which is a long-chain dihydric alcohol with ester bonds, such as polyethylene glycol (molecular formula: HO (CH 2 CH 2 O) o CH 2 CH 2 OH, hereinafter abbreviated as "PEG"), is used as a template material. The present inventors have found that this is extremely suitable, leading to the present invention. (Mold Model) The shapes of the mold models that can be used in the present invention can be roughly divided into those with a forward taper and those with a reverse taper. In the case of a reverse tapered shape, the mold is usually divided in consideration of removal of the model. Then, during casting, a mold is assembled and a slip is cast into the formed cavity. Such a concept is also valid in the present invention. Furthermore, another aspect, and a method that should be a feature of the present invention, is to PEG a reverse taper model.
It is made from low melting point substances such as. The method for manufacturing a mold using this method will be described below, but in this case, no matter how complicated the product is, it can be made into an integral mold. In the case of a forward taper, any rigid mold such as metal, wood, rubber, or synthetic resin can be used as the mold model. In this case, the model can be used repeatedly and has a semi-permanent service life. (Mold) The mold according to the mold manufacturing method of the present invention is a mold in which a slip containing a predetermined solvent as a dispersion medium is cast, and a green body is obtained by absorbing the dispersion medium from this slip, and at least the surface in contact with the slip is obtained. The material is preferably a material having a melting point lower than the heating collapse temperature of the green body, or a material in which particles are dispersed in the material. It is preferable that the contact surface forms a matrix surface and/or a core surface of the green body. It is desirable that the particles have a higher melting point or heat resistance than the green body. Further, the low melting point material is preferably a water absorbing low melting point resin or a mixture thereof with additives. In this case, the resin is preferably polyalkylene glycol. Polyalkylene glycols, particularly polyethylene glycol (PEG), have the properties described above, which can be summarized as follows. () Small contact angle with water, () Easily soluble in water, () Hygroscopic. () Melts at low temperatures; () Harmless to humans and animals. When the above-mentioned mold is used, the lubricity of the mold material allows the mold model to be easily removed, and the rigidity of the mold provides a mold cavity with high precision and high surface smoothness. The mold is made of aggregate and a binder, and the binder is the above-mentioned model material or a model material dissolved in a solvent. On the other hand, the aggregate differs between so-called slip casting and metal casting. In the former case, it is acceptable as long as the slip medium is insoluble and non-reactive, and heat resistance is not particularly required in this case. Examples include silica (SiO 2 ), alumina (A 2 O 3 ), and resin powder. In the latter case, heat resistance suitable for each metal is required. In the case of aluminum, it is gypsum;
In the case of iron, etc., it is silica, alumina, magnesia (MgO) powder, etc. The holding force of the mold is not limited to the binder, but may also be achieved by using magnetic force or differential pressure (vacuum forming, etc.). (Mold manufacturing method) The mold manufacturing method according to the present invention is to form a cavity by filling dry particles around a mold model molded with heat-melting resin, and melting the resin by heating to infiltrate the gap between the dry particles. It is characterized by the formation of The resin is preferably a water-absorbing low-melting resin or a mixture thereof with additives. Moreover, it is desirable that the resin is a foamable resin. On the other hand, the particles preferably have a higher melting point or heat resistance than the resin. A typical embodiment of obtaining a cavity by the above mold manufacturing method is as follows. First, using the above-mentioned PEG as a template material,
This creates a mold model. Next, the model is melted by embedding it in resin powder or silica sand powder and heating it to around 70°C. After the molten material permeates into the surrounding powder, the whole is cooled and molded. Form a cavity. According to this method, removal of the model and hardening of the mold are performed simultaneously. Furthermore, it is possible to easily produce a one-piece mold even for a reverse taper model or a model with large irregularities. A slip is formed in the cavity of this mold, and the slip is solidified to obtain a predetermined molded product. (Casting material) The casting material is, for example, ceramics (SiC, Si 3 N 4 ,
sialon, A 2 O 3 , titania (TiO 2 ), zirconia (ZRO 2 ), etc.), slips of metal, glass, resin powder, etc., metal, molten metal (However, in this case, consideration must be given to the heat resistance of the mold) , melted plastic,
Liquid rubber, etc. The material of the slip may be any kind of ceramic powder such as A 2 O 3 , Si 3 N 4 , SiC, etc.
Metal powders such as Fe, A, Cu, etc. or alloys may also be used. Synthetic resin powder, carbon powder, etc. may also be used. In short, it may be a single particle or a composite particle that does not dissolve in water or alcohol as a solvent. Therefore, any mixture of ceramics, metals, synthetic resins, etc. may be used. Water is often used as the medium for the powder, but ethyl alcohol or the like may also be used in some cases. Additionally, a surfactant is added to reduce the surface tension of the slip, and a small amount of a peptizer is added to separate the particles. Starch to increase the strength of the green body,
A binder such as PVA is sometimes added, but since this tends to reduce the density of the sintered product, it is desirable to reduce it as much as possible. The contents of the slip described in this section, with some exceptions, are not essential only to the present invention, but are common to slip casting methods (modes of casting).Gravity casting, suction casting, and pressure casting. Either one may be adopted. When the mold cavity has a narrow gap, it is necessary to use suction, pressurization, or in other words differential pressure to fill the cavity with slip. In any case, it is desirable that the slip be subjected to a vacuum treatment to remove internal air bubbles before casting. In the present invention, since the template uses PEG itself or PEG as a binder, the water absorption rate is not as high as that of commonly used plaster. This brings about effects such as facilitating slip filling into the crevices of the mold cavity. Note that by appropriately selecting the molecular weight of PEG, the absorption rate of the slip medium can be varied over a wide range. The medium absorption rate can also be changed by adding fine powders of acrylamide, molecular sieve, CaC 2 , or SiO 2 gel to PEG. (Mold removal) “Heating” is the means for this. After the slip solidifies and a green body is formed, the entire body is heated to melt the PEG mold, and the mold is removed. PEG as a template material is collected and reused for repeated use. It is desirable that the heating of the mold is not rapid. In other words, when using PEG, it is
Hold for about a minute. In addition, the mold wall should be made as thin as possible (Shell
wall) is recommended. That is, if the walls are thin, the heating can be quickly distributed to the entire mold, and the mold removal time can be shortened. Furthermore, in the case of thin walls, if dry powder such as silica sand or resin is used as the mold backup material, solidification of the slip after casting can be promoted and the solidification rate can be controlled. Being able to control solidification globally or locally is effective in controlling coagulation. If the wall is to be made even thinner, it is conceivable to use the so-called "shell mold" method when molding the mold. As a mold model, we used one manufactured by Kogyo Co., Ltd., and heated it to coat the surface of the model with powder-like solid PEG.
Place. The PEG is melted by the heat of the model and adheres to the surface of the model to a certain thickness.The whole is then cooled by means such as air cooling, and then the model and PEG are molded into a "shell mold" using reduced pressure. It separates. (Cast-molded product) A cast-molded product (concept including green body, fired product, and sintered product) molded using a mold using the mold manufacturing method of the present invention has a heating collapse temperature higher than that of the mold-forming resin. It is made of a high quality material, has an inverted tapered part, is integrally molded, has no seams, adhesive layers, joints, etc., and has virtually no residual stress after the mold is removed. In this case, it is desirable that the material is further fired or sintered. (Green Body) Green bodies must be handled carefully and should not be left in the atmosphere or at low temperatures (60
It is necessary to completely dry it at around ℃. Here, handling carefully means not subjecting it to mechanical, scientific, thermal, or other shocks. In this regard, since a small amount of PEG is infiltrated near the surface of the green body molded using a mold using the mold manufacturing method of the present invention, this acts as a reinforcing material and may cause cracks during handling. This method has advantages over conventional methods, such as the fact that In the slip casting method, the natural drying time for the green body varies depending on the wall thickness and shape, but it usually takes about 2 to 10 days. However, since the surface of the green body manufactured using the present invention is thinly impregnated with PEG, there is little hope of moisture dissipation into the atmosphere, and the green body is dried by forced heating (about 60° C.). Moreover, even with such drying by forced heating, no cracks were observed in the green body. In other words, as heating progresses, the PEG on the surface of the green body dissolves and penetrates into the interior through capillary action.The presence of this substance, which has a higher viscosity than water, makes it extremely difficult for cracks to occur in the green body. It becomes difficult to wake up. Therefore, according to the present invention, the green body can be dried quickly before sintering, and the process can be significantly shortened compared to the conventional method. A further feature of the present invention is that pressure casting is possible. Therefore, it is possible to keep the amount of water as a slip medium to a minimum. As a result of the above two points, in the present invention, it is possible to greatly shorten the natural drying time of the green body by leaving it alone, or to make it nearly unnecessary. Furthermore, since the density (ie, filling rate) of the green body is increased by these, shrinkage during the sintering process is reduced. Therefore, cracks are less likely to occur,
It also has good dimensional stability and has the effect that the voids in the sintered product are close to zero. (Mold material) The mold material used in the mold manufacturing method of the present invention is a resin or resin composition that is applied alone or as a binder to a mold into which a slip with a predetermined solvent as a dispersion medium is cast, and is a resin or a resin composition that is obtained from the slip. It is characterized by having its melting point at a temperature lower than the heating collapse temperature of the green body, and having the property of absorbing the dispersion medium. Polyalkylene glycols such as PEG are particularly easy to handle as mold materials, but waxes based on paraffin and olefin are also possible. Specific examples of waxes include beeswax, spermaceti wax, Chinese wax, wool wax, canadilla wax, carnauba wax, wood wax, orikili wax, sugarcane wax, montan wax and its derivatives, ozotilite, ceresin, and lignite. wax, paraffin wax and its derivatives, microcrystalline wax and its derivatives, petrolatum, fissure tropism wax and its derivatives, low molecular weight polyethylene and its derivatives, cetyl alcohol, stearic acid, glyceryl stearate, polyethylene glycol Stearate, castor wax, opal wax, armor wax, acra wax, chlorinated hydrocarbons, synthetic animal waxes, alpha olefin waxes, and blended waxes. These materials are also mold material. (Sintering) As a mold material used in the mold manufacturing method of the present invention,
It is desirable to use PEG, which first becomes molten at 50 to 70°C and completely disappears by vaporization at 200 to 400°C when the temperature is further increased, and other vaporizable aggregates (synthetic resins, etc.), depending on the molecular weight. When such a mold material is used, even if some mold material remains in the case of a complex-shaped green body, there is no problem at all because it vaporizes and disappears during the temperature rise in the sintering process. In some cases, it is also possible to sinter the mold material together with the green body without removing it. When the wall thickness of the mold is thin, there is not much merit in recovering and reusing it, so it can be said to be effective to combine the three steps of mold removal, green body drying, and sintering as described above. (Finishing) There are two types of finishing for sintered products. () Finishing of sprue parts, etc. Removal and finishing of parts related to the casting method, such as sprues, drains, risers, etc., is usually done at the green body stage. Since such sprues are attached to any product, their removal is essential. Post-processing will be easier if the sprue is made as narrow as possible and a plastic pin gate concept is introduced. According to the present invention, the slip can be cast under pressure, so the sprue can be made narrower. This not only makes it possible to significantly reduce the number of man-hours, but also prevents excessive stress from being placed on the green body when cutting and removing the sprue system, which prevents cracks and deformation in the green body and products. can. (Relationship with the slip casting method and the injection execution method) According to the present invention, the slip casting method can be brought closer to the injection method.
One aspect of the present invention can be said to be a new molding process that eliminates the drawbacks of the slip casting and injection methods, leaves only the advantages, and is further improved. The reasons for this are shown in the table below.

〔作用〕[Effect]

本願発明の鋳型製造法を用いて製造した鋳型に
スリツプを鋳込むとスリツプ中の分散媒が鋳型キ
ヤビテイから吸収され、同時にスリツプの固化が
起こる。しかる後固化したスリツプを鋳型ごと加
熱すると鋳型材の樹脂が溶融して除去されグリー
ンボデイが得られる。従つて、このグリーンボデ
イには何等ストレスがかかつていない。 一方、鋳型粒子に樹脂製模型を埋め込み加熱す
ればこの模型は溶融して粒子間隙に浸透し前記の
キヤビテイが得られることになる。 スリツプを用いるにしてもその性状は従来より
水分量を減らせる。 次に、鋳型の性状であるが、従来は石膏に代表
される多孔性のものを用いたいた。多孔性のもの
であれば種類を問わないのであるが、石膏スラリ
ーの流動性、自己硬化性、表面の平滑性などによ
り、石膏が最も広く使われている。 これに対し、本願発明の鋳型製造法により製造
する鋳型は水吸収性、低融点(mp=50〜70℃付
近)、水溶性を呈する。 鋳込みに際しては加圧を用いるが、これは従来
も、一部で行なわれていた方法である。但し、薄
壁の成形品の場合に応用できる点においてその効
果は大である。 本願発明により製造した鋳型の除去には加熱を
用い鋳型材を液状にして滴下除去することを特徴
とするが従来、石膏鋳型を300〜500℃の温度に加
熱して鋳型を除去することも行なわれていた。そ
して鋳型強度を低下させたのち、グリーンボデイ
から鋳型を除去していた。 しかし本願発明の鋳型製造法により製造した鋳
型を用いると、鋳込後の(鋳型+グリーンボデ
イ)を鋳型の融点以上の低温度(80℃くらい)に
加熱し、鋳型を融解し滴下除去するので、グリー
ンボデイ損傷が全く見られず、また省力効果は顕
著である。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。 (第1実施例) 本実施例は、PEG鋳型模型材として用いる成
形法である。第1図をもとに実施例を説明する。 すなわち、その工程の概要は下の通りである。 () PEGで鋳型模型1を作り用意する
((a))。 () これを定盤2上に置いた枠体3の中央に
セツトする () 枠体3の中に合成樹脂粉末4(ポリエチ
レンなど)を充填し、バイブレータを掛けて更
に充填度を高める((b))。 () 全体を加熱し、PEG模型1を溶融し、
溶融物を乾燥状態の合成樹脂粉末4の粒子間隙
に吸収させ残余は型外に排出する((c)),((d))。
符号12はヒータであり、13はPEG溶融物
であり、14は樹脂含浸粒子層である。なお、
模型1が小さい場合などは全てのPEG分を乾
燥粒子間隙に吸収させる。 () 得られた鋳型キヤビテイ6内に、別途調
整したセラミツク等のスリツプ9を注入し、そ
のまま保存する((e))。 () 樹脂含浸粒子層14及びその背後の乾燥
樹脂粉末4が、スリツプ9中の水分を吸収しグ
リーンボデイ10が形成される((f))。 () その後、(グリーンボデイ+鋳物)を、
PEGの凝固点以上に加熱する((h))と、PEG
を含浸した樹脂鋳型を徐々に流動化して分離
し、グリーンボデイ10が得られる((i))。本
実施例は複雑形状、かつ逆テーパでリジツドな
鋳型からは抜去出来ないような模型形状に好適
であるが、その他いかなる形状のものにも適用
できることは言うまでもない。 なお、鋳型骨材として加熱消失性の合成樹脂粉
末を用いるメリツトは、グリーンボデイに骨材粒
子が付着残留していてもその後の焼結工程におい
て鋳型材は完全に気化消失してしまうという利点
があるからである。 鋳型骨材にSiO2、A2O3などの無機粉末を使
用することはかまわないが、その場合は焼結前の
グリーンボデイからこの無機粉末を完全に除去し
ておく必要がある。焼結過程においてグリーンボ
デイに融着し、焼結品から除去できないなる等の
問題を引き起こすからである。 従来より、セラミツクスのスリツプキヤステイ
ング品にはクラツク発生が多く良品率が低いと言
われてきた。 その原因は複雑であるが、主要因のひとつに焼
結前のヘアークラツクが挙げられる。この種のク
ラツクは肉眼で認識できない微小なものであつて
も焼結過程で成長し結果として焼結品に大きなワ
レ欠陥を呈する。 更に成形過程においてグリーンボデイに蓄積さ
れた内部ストレスも、ワレ欠陥の要因である。 上記のヘヤークラツクや内部ストレスの蓄積は
グリーンボデイを作る過程に、その原因がある。 すなわち、スリツプが固化しグリーンボデイと
なる途中にリジツドな鋳型(主に石膏鋳型)から
ストレスを受け、これが内部に蓄積する。 またグリーンボデイと鋳型を分離する際、鋳型
はリジツドなので、この時もグリーンボデイに力
が掛り、ヘアークラツクが発生し易いし、またス
トレスが蓄積される。 これに対し、本実施例によれば、鋳型が水溶性
なので、その表面がスリツプ中の水分に僅かに溶
けるため鋳型とグリーンボデイの間に応力は発生
しない。 またグリーンボデイと鋳型を分離する際も、約
60℃程度の加熱により、鋳型は徐々に軟化し結局
流動して、非常にマイルドな状況下で両者の分離
が行なわれる。 したがつて、グリーンボデイにおいて内部スト
レスの蓄積もクラツクの発生も、全く起りえない
のである。 以上、本実施例によれば、いかに複雑な形状を
した製品であつても高精度かつ高信頼性のもとに
スリツプキヤステイングすることが明らかであ
る。 次にPEGの性質について触れる。 PEGは分子式HO(CH2CH2O)oCH2CH2OHで
表わされるようにエステル結合を多数もつた長鎖
の二価アルコールである。 分子式からも判るが、水またはエチレングリコ
ールを原料としてエチレンオキサイドを重合させ
て作るため生成物は独特の分子量分布を有してお
り、平均分子量で分ける。 本願では平均分子量が200,1000,20000のもの
を各々、#200、#1000、#20000等と呼ぶことに
する。 PEGの#600以下のものは常温で液状だが、分
子量がお大きくなるにつれてワセリン状から固体
状に変化する。 PEGは常温近傍で融解する。すなわち常温
(20℃)で白色固体である#1000の融点は焼く36
℃である。 これにより分子量が少ないものは融点が下が
り、#400の融点は約5℃である。 逆に分子量が多いものは融点が上るが#6000で
も、たかだか62℃である。 このことは、PEGを鋳型に用いて、これを除
去する場合の有利な性質と言える。 PEGは150〜200℃に加熱すると熱分解し気化
消失する。この際、炭化したりガム化してスラツ
ジを生成することはない。 このことはPEGを鋳型模型として用いた場合
約200℃の温度で容易に気化消失させられること
を意味する。 また、PEGがグリーンボデイに浸透、付着し
たとしても、焼結工程にて容易に除去できること
を示唆する。 吸湿性についてみると、分子量の少ないものほ
ど吸湿し易い。 水溶液および固体の表面張力は、いずれも水の
表面張力(76dyn/cm)より小さく、スリツプが
漏れ易い。 このことは、スリツプがPEG鋳型キヤビテイ
の細隙まで侵入しやすく、またコーナ部の成形が
充分に良好となることを示している。 なお、固体PEGの表面張力は45〜46dyn/cmで
あり、分子量の違いは殆んどない。 PEGの温度と動粘度の関係を、PEG分子量を
パラメータとしてみると温度が高いほど動粘度は
下り、分子量の多いものほど動粘度は上昇する。 以上、本実施例において重要な位置を占める
PEGについて、その特性を述べた。しかし、本
願発明は必ずしもPEGの使用に限らず、発明の
目的を達成する点で、PEGと同等の素材はこれ
を本願に含むと解すべきである。 たとえば発明の目的を達成する観点において
PEGと同様な性質を有する他の有機樹脂、PEG
にその特性を変化させない範囲の他物質を添加し
たものなど、はその例である。 (第2実施例) 第2図をもとに本実施例を説明する。 () 金属、合成樹脂等による所定形状をした
鋳型模型5を用意する(第2図a、以下aと略
す)。 () 定盤2の上に鋳型模型5を置き、周囲に
枠体3を設置する((b))。 () 加熱により融解した流動状のPEG11
を鋳型模型5の周囲に注入する((c))。 () 温度降下によりPEGの凝固したのち定
盤2を外し、更に鋳型模型5を抜去して鋳型1
5を得る((e))。 () 別途作成したセラミツクスリツプ9を形
成されたキヤビテイ6に注入する((g))。符号
7は蓋、8は鋳口である。 () PEGからなる鋳型15が、スリツプ9
中の水分を吸収し、グリーンボデイ10が形成
される。 () その後、(グリーンボデイ+鋳型)を、
PEGの凝固点以上に加熱すると、PEGは徐々
に溶け出し((i))、グリーンボデイ10を得る
((j))。符号12は加熱用のヒータである。通
常、このグリーンボデイ10を乾燥し、更に高
温まで徐々に加熱して高強度の焼結品を得る。 (第3実施例) 第1図aに示すPEG#1500の鋳型模型1を、b
に示す定盤2の上に置いた枠体3の中に設置し、
合成樹脂粉末4に代えて乾燥珪砂粉を流し込み、
図示せざるバイブレータを用いて振動充填をし
た。 次に、cに示すヒータ12にて全体を加熱し、
鋳型模型1を溶解除去した((d))。 この際、PEGの溶融物は毛管現象により珪砂
粉の中に浸透し、シエル層(樹脂含浸粒子層)1
4が形成された。 次に、eに示すように中型キヤビテイ6の内
に、アルミナ粉末のスリツプ9を注入し、固化し
たのちヒータ12によつて全体を60℃に加熱した
ところ、PEG1500の融点は約45℃なので、シエ
ル層は滴下除去され((h))、アルミナのグリーン
ボデイ10が得られた。((i))。 次に、所定温度で焼結することにより、アルミ
ナ焼結品を得ることができた。 (第4実施例) 第3図aに示すPEG#1000の鋳型模型1を、
bに示す定盤2の上に設置した箱状の電磁石17
の中央に設置し、周囲に約400meshの鉄粉18を
充填する。 電流を通じ、磁界をかけることにより鉄粉18
を磁化し鋳型を固化させる((e))。 次に、熱風流入口19より120℃の熱風を流入
し全体を温めることにより鋳型模型1を溶融し
PEG溶融物13をハンデイボンプ20を排出す
る((d))。 形成されたキヤビテイ6にSiCスリツプ9を鋳
込み((e))、スリツプ中の水が鋳型に吸収されグ
リーンボデイ10となつた後、電流を切ると鉄粉
18は相互固着力を失ない回収される((f))。 次に、得れたグリーンボデイ10を焼結するこ
とにより製品が得られた((g))。 (第5実施例) 第4図aに示すPEG#1000の鋳型模型1の周
囲に、水に漏らした珪砂21を縦断した((b))。 これに、電子レンジ内にてマイクロ波を照射し
た所、漏れた珪砂21は加熱され、模型材はこの
熱により溶融状態となり鋳型外に除去され、cに
示す鋳型キヤビテイ6が得られた。尚その際模型
1の融液は一部鋳型内に侵入し、樹脂含浸粒子層
14が得られた((c))。 このキヤビテイ6内に、硬化剤を添加したエポ
キシ樹脂組成物22を鋳込んだところ((d))、樹
脂組成物22の硬化後に鋳型材は加熱により極め
て容易に除去でき、エポキシ樹脂硬化体23が得
られた((e))。 (第6実施例) 第5図aに示すPEG#1000(融点36℃)より作
られた鋳型模型1をbに示した定盤2、枠体3で
形成された空間に設置し、模型1の周囲に乾燥珪
砂24を充填し全体を加熱して、PEG模型1を
溶解し、溶解物を砂粒間隙に浸透させて放冷し、
鋳型キヤビテイ6を形成させた((c))。 こうして得られた鋳型25の底面、にアクリル
アミドの給水ポード26を置きd、形成された鋳
型キヤビテイ6にSi3N4スリツプ9を鋳込んだ
e。 その結果、アクリルアミド製吸水ボード26は
スリツプ9中の水分を急速に吸収しf、極めて短
時間のうちにグリーンボデイ10を得ることがで
きたg。 その後、吸水ボード26を除去、全体を50℃に
加熱して鋳型25を滴下除去することにより、h
に示すSi3N4製グリーンボデイ10を得た。 (第7実施例) 第6図のaに示すPEG#1000で作つた鋳型模
型1をbに示すように定盤2の上において枠体3
の中に置き周囲にスチロール粉末28充填し、全
体を70℃に加熱したところ、模型1の融点は約36
℃なので溶解し全てスチロール粉の中に吸収され
キヤビテイ6を有する鋳型25が形成された。 cに示すようにキヤビテイ6の中に、A2O3
スリツプ9を注入し、スリツプ9が固化した後全
体を70℃に加熱したところ鋳型25と殆んど除去
された。 しかしdに示す如く鋳型の一部がグレーンボデ
イ10の奥部に残留していた。これをこのまま焼
結させたところ、鋳型の残留分29は焼結の過程
で気化消失し、目的とするA2O3質の焼結品3
0が得られた。 (第8実施例) 第7図aに示すPEG#1000(融点36℃)の鋳型
模型1を図示せざる枠体の中に設置し、その周囲
に珪砂とCaC2を1:1にまぜた混合粒子粉3
1を充填したb。 次に上部よりチヤンバを介して高湿度空気32
を送りこみ(珪砂+CaC2)を加湿し、下部よ
り乾燥空気を吸引したc。 その結果、混合粒子粉31中のCaC2は、水
分を吸収することにより発熱し約80℃の温度とな
つた。 この結果、dに示すように模型は融解し砂粒間
隙に毛管現象で吸収され、キヤビテイ6を有する
鋳型25が得られた。 その後、このキヤビテイ6中にeに示すように
2液硬化性のエポキシ樹脂組成物22を注入し
e、固化したのち全体を熱風加熱することによ
り、エポキシ樹脂成型品23を得た。 (第9実施例) 第8図に示すように、融点50℃のワツクス製の
ケーシング模型45の表面に、黒鉛塗型46を約
10μmの厚さにコーテイングして吸気箱47の上
に設置した枠体3中に位置させ、模型45の周囲
に乾燥砂48を充填する。 吸気箱47の上面47bは、フイルタ兼用とな
つており、砂は通さないが空気は通す微細孔が無
数にあいている。 鋳型の上面には、30μmのビニルシート49を
被覆する。 吸気口51より図示せざる真空ポンプで吸引
し、鋳型内の空気を排除することにより、鋳型を
硬化させる。 全体を約80℃に加熱することにより、模型45
を溶解させると、溶融ワツクスは真空吸収の作用
と毛管現象の同時効果により、迅速かつ広範囲に
砂粒間隙中に浸透し、もつて黒鉛コーシテングを
施した良好な鋳型キヤビテイが得られる。その
後、このキヤビテイに溶融メタルや液状樹脂を鋳
込む。 (第10実施例) 第9図aに示すようにPEG#1000製の鋳型模
型1をレジンコート乾燥珪砂52中に埋設し、約
80℃に全体を加熱した。 この加熱によつて鋳型模型1は溶解し砂粒間隙
中に吸収された。 次に、全体を冷却した後、枠体3を取外すと、
PEG分の到達している砂粒子のみを残留し全体
としてシエル状の鋳型25を構成する(同図b)。 以上の方法にて、シエル鋳型が得られるが、こ
の場合の模型材は必ずしもPEGに限らない。 溶解した状態で砂粒間隙に吸収されるものであ
れば、樹脂でも金属でもかまわない。 (第11実施例) 第10図に示すように、PEG製の模型1を枠
体3の中に設置し、更にその下端面に鉄製ストー
ク53を設置した。 湯口の中央部は球状の溶解室となつており、こ
の中に粒状アルミニウム54を挿入してある。 全体を枠体3で覆い、枠体3の中に図示せざる
装入口より乾燥砂48を注入充填した。尚、枠体
3の上部にはフイルタ55を有する吸気箱47が
装置してある。 次に枠体3の下部にコイルヒータ12をセツト
し、軸56を回転の中心として動かすことによ
り、全体を水平に保つた。 コイルヒータ12に高周波電流を通すことによ
り鉄製ストーク53を誘導加熱し、もつてアルミ
材54を溶解する。 誘導加熱されたストークの熱及び溶解アルミニ
ウムの熱によつて模型1は徐々に溶解し、溶融物
が砂粒間に吸収される。その後、枠体3を軸56
の周囲に所定の角度移動することにより、アルミ
溶湯をキヤビテイに鋳込む。加熱及び鋳込みの全
過程において真空吸引を継続しているのでガス欠
陥のない良好なアルミ成形品が得られる。 (第12実施例) PEG模型1の表面に黒鉛塗型46を約50μmの
厚さにコーテイングし、周囲に乾燥砂48を充填
する(第11図a参照)。 全体にマイクロ波を照射すると塗型部46は加
熱されるので、その熱によつて模型1は溶融す
る。 溶融物は塗膜を介して乾燥砂中に吸収されるの
でキヤビテイ6が形成される(同図b参照)。 鋳型が冷却したのち、2液混合タイプのエポキ
シ樹脂の液状組成物22を注入する(同図c参
照)。 このエポキシ樹脂が硬化した後鋳型材25を除
去することにより、樹脂成形品23が得られる
(同図d)。 (第13実施例) 第12図に示すようにPEG#1000でスクリユ
ーロータ模型57をつくり、周囲にガラス粒子6
0を充填し、全体を加熱することにより模型を溶
解し砂粒間隙に浸透させ鋳型キヤビテイを形成さ
せる。 次に、このキヤビテイ中に光硬光性樹脂を鋳込
み、ガラス粒子を通して、鋳込まれた樹脂に光を
当てることにより、樹脂硬化体61を得る(第1
2図b参照)。 (第14実施例) ターボチヤージやケーシングをPEG#1000に
てつくり、この模型62を第13図に示すように
鉄粉18内に埋設した。 この鋳型の周囲に図示せざるコイルを配置し、
磁場を掛ける。 更に、任意の方法で模型62を加熱することに
より、模型62を溶解させこの液状物を鉄粉18
中に含浸させできた空洞内に炭素粉末よりなるス
リツプを注入し、炭素製グリーンボデイを得た。 (第15実施例) 第14図に示すように、パラフインワツツクス模
型33の周囲に乾燥鉄粉18を充填し、鋳型枠3
の下部に吸引箱47を設置し、上部に熱風供給枠
63を設置した。 鋳型上部より、熱風供給枠63を介して100℃
の熱風を供給し、吸引箱47の吸引口51より真
空吸引を行なつて模型33を溶融させ、鉄粉18
の毛管現象と真空吸引の相互作用により、キヤビ
テイの形成を促進させる。 尚、この際コイル64に電流を通して鉄粉を固
化させておく。 キヤビテイ成形後、アルミニウム溶湯を注入す
るが、この際も、吸引口よりの吸引は続けている
ので、鉄粉18中のワツクス分が溶湯熱によつて
気化したガスがアルミ鋳物中の吹かれ欠陥となる
恐れはない。 (第16実施例) 第15図に示すようにパラフインワツクス模型
33を、吸引箱47の上に設置した枠体3の中に
設置し、その周囲にCaOを添加した乾燥砂48を
充填し、上面に所定量の水を噴霧したのち直ちに
ビニールシート49を被覆する。 次に、設置した吸引箱の吸引口51より吸引を
開始すると添加水分は鋳型全体にいきわたり、砂
中のCaOと反応して高温となり模型33は溶融
し、砂中に含浸しキヤビテイが形成される。 上記各実施例に示した本願発明の鋳型製造法に
より製造した鋳型と、鋳型模型の資材のリサイク
ルを表すフローを第16図に示す。 同図aは模型、bは模型を乾燥砂中に埋設した
ところ、cは加熱により模型を除去し、同時に鋳
型を硬化させたところ、bはキヤビテイに液状物
を注入しているところである。 (e)は出来たグリーンボデイであり、一方、使用
した砂とワツクスの混合物はfにて再加熱され、
かつ吸引により分離される。 そして骨材は、造型の前工程に、ワツクスは模
型製作の前工程に戻し、鋳込原料の補給を前提と
して、その工程は何度でも繰返すことができる。 〔発明の効果〕 本願発明の効果を要約すると次の通りである。 (1) 小型で薄壁の製品に特に好適である。 (2) 連続・大量生産向きである。 (3) 機械化・自動化が容易である。 (4) 熟練を要しない。 (5) 鋳型をリサイクル使用できる。
When a slip is cast into a mold manufactured using the mold manufacturing method of the present invention, the dispersion medium in the slip is absorbed from the mold cavity, and at the same time, the slip solidifies. After that, when the solidified slip is heated together with the mold, the resin of the mold material is melted and removed, resulting in a green body. Therefore, this green body has never been under any stress. On the other hand, if a resin model is embedded in the mold particles and heated, this model melts and penetrates into the gaps between the particles, resulting in the above-mentioned cavity being obtained. Even if a slip is used, its properties allow for a reduction in moisture content compared to conventional methods. Next, regarding the properties of the mold, conventionally a porous mold such as gypsum was used. Although any type of material is acceptable as long as it is porous, gypsum is most widely used because of its fluidity, self-hardening properties, and smooth surface. On the other hand, the mold manufactured by the mold manufacturing method of the present invention exhibits water absorption, low melting point (mp = around 50 to 70°C), and water solubility. Pressure is used during casting, a method that has been used in some cases in the past. However, the effect is great in that it can be applied to thin-walled molded products. The removal of the mold manufactured by the present invention is characterized by using heating to liquefy the mold material and removing it dropwise, but conventionally, the mold has also been removed by heating the plaster mold to a temperature of 300 to 500°C. It was After reducing the strength of the mold, the mold was removed from the green body. However, when using a mold manufactured by the mold manufacturing method of the present invention, the (mold + green body) after casting is heated to a low temperature (approximately 80°C) above the melting point of the mold, melting the mold and removing it dripping. , no damage to the green body was observed, and the labor-saving effect was remarkable. [Examples] Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Example) This example is a molding method used as a PEG mold model material. An embodiment will be described based on FIG. That is, the outline of the process is as follows. () Make and prepare template model 1 using PEG ((a)). () Set this in the center of the frame 3 placed on the surface plate 2 () Fill the frame 3 with synthetic resin powder 4 (polyethylene, etc.) and apply a vibrator to further increase the degree of filling (( b)). () Heat the whole and melt PEG model 1,
The melt is absorbed into the interparticle gaps of the dry synthetic resin powder 4, and the remainder is discharged outside the mold ((c)), ((d)).
Reference numeral 12 is a heater, 13 is a PEG melt, and 14 is a resin-impregnated particle layer. In addition,
When Model 1 is small, all of the PEG content is absorbed into the gaps between the dry particles. () A separately prepared slip 9 of ceramic or the like is injected into the mold cavity 6 obtained and stored as is ((e)). () The resin-impregnated particle layer 14 and the dry resin powder 4 behind it absorb moisture in the slip 9, forming a green body 10 ((f)). () After that, (green body + casting),
When heated above the freezing point of PEG ((h)), PEG
The resin mold impregnated with is gradually fluidized and separated to obtain the green body 10 ((i)). This embodiment is suitable for a model shape that is complex and has a reverse taper and cannot be removed from a rigid mold, but it goes without saying that it can be applied to any other shape. The advantage of using heat-disappearing synthetic resin powder as mold aggregate is that even if aggregate particles remain attached to the green body, the mold material will completely vaporize and disappear in the subsequent sintering process. Because there is. Inorganic powder such as SiO 2 or A 2 O 3 may be used as the mold aggregate, but in that case, it is necessary to completely remove this inorganic powder from the green body before sintering. This is because it causes problems such as being fused to the green body during the sintering process and not being able to be removed from the sintered product. Conventionally, it has been said that ceramic slip casting products have a high occurrence of cracks and a low yield rate. The causes are complex, but one of the main factors is hair cracks before sintering. Even though this type of crack is minute and cannot be recognized with the naked eye, it grows during the sintering process, resulting in large crack defects in the sintered product. Furthermore, internal stress accumulated in the green body during the molding process is also a cause of cracking defects. The hair cracks and internal stress accumulation mentioned above are caused by the process of creating a green body. That is, as the slip hardens and becomes a green body, it receives stress from the rigid mold (mainly the plaster mold), and this stress accumulates inside. Furthermore, when the green body and mold are separated, since the mold is rigid, force is applied to the green body at this time as well, which tends to cause hair cracks and accumulate stress. On the other hand, according to this embodiment, since the mold is water-soluble, its surface slightly dissolves in the moisture in the slip, so no stress is generated between the mold and the green body. Also, when separating the green body and mold, approximately
By heating to about 60°C, the mold gradually softens and eventually flows, allowing the two to be separated under very mild conditions. Therefore, neither the accumulation of internal stress nor the generation of cracks can occur in the green body. As described above, it is clear that according to this embodiment, slip casting can be performed with high precision and high reliability no matter how complex the shape of the product. Next, I will touch on the properties of PEG. PEG is a long-chain dihydric alcohol with many ester bonds, as represented by the molecular formula HO(CH 2 CH 2 O) o CH 2 CH 2 OH. As can be seen from the molecular formula, since it is made by polymerizing ethylene oxide using water or ethylene glycol as a raw material, the product has a unique molecular weight distribution, and is divided by average molecular weight. In this application, those having an average molecular weight of 200, 1000, and 20000 will be referred to as #200, #1000, #20000, etc., respectively. PEG #600 or less is liquid at room temperature, but as the molecular weight increases, it changes from a vaseline-like state to a solid state. PEG melts around room temperature. That is, the melting point of #1000, which is a white solid at room temperature (20℃), is 36
It is ℃. This lowers the melting point of those with low molecular weight, and the melting point of #400 is about 5°C. Conversely, those with higher molecular weights have higher melting points, but even #6000 has a melting point of 62°C at most. This can be said to be an advantageous property when using PEG as a template and removing it. When PEG is heated to 150-200℃, it thermally decomposes and disappears by vaporization. At this time, it does not carbonize or form into a gum to form sludge. This means that when PEG is used as a template, it can be easily vaporized at a temperature of about 200°C. It also suggests that even if PEG penetrates and adheres to the green body, it can be easily removed during the sintering process. Regarding hygroscopicity, the lower the molecular weight, the easier it is to absorb moisture. The surface tension of both aqueous solutions and solids is lower than that of water (76 dyn/cm), and slips tend to leak. This indicates that the slip easily penetrates into the slits of the PEG mold cavity, and that the corner portions are formed sufficiently well. Note that the surface tension of solid PEG is 45 to 46 dyn/cm, and there is almost no difference in molecular weight. Looking at the relationship between temperature and kinematic viscosity of PEG using PEG molecular weight as a parameter, the higher the temperature, the lower the kinematic viscosity, and the higher the molecular weight, the higher the kinematic viscosity. The above assumes an important position in this example.
The characteristics of PEG were described. However, the present invention is not necessarily limited to the use of PEG, and it should be understood that materials equivalent to PEG are included in the present application in terms of achieving the purpose of the invention. For example, from the perspective of achieving the purpose of the invention
Other organic resins with similar properties to PEG, PEG
An example of this is when other substances are added to the material without changing its properties. (Second Embodiment) This embodiment will be explained based on FIG. 2. () A mold model 5 made of metal, synthetic resin, etc. and having a predetermined shape is prepared (FIG. 2a, hereinafter abbreviated as a). () Place the mold model 5 on the surface plate 2 and install the frame 3 around it ((b)). () Fluid PEG11 melted by heating
is injected around the mold model 5 ((c)). () After the PEG has solidified due to the temperature drop, remove the surface plate 2, remove the mold model 5, and remove the mold 1.
Get 5 ((e)). () A separately prepared ceramic strip 9 is injected into the formed cavity 6 ((g)). Reference numeral 7 is a lid, and 8 is a casting spout. () The mold 15 made of PEG is attached to the slip 9
The water inside is absorbed and a green body 10 is formed. () Then, (green body + mold),
When heated above the freezing point of PEG, PEG gradually dissolves ((i)), and green body 10 is obtained ((j)). Reference numeral 12 is a heater for heating. Usually, this green body 10 is dried and further heated gradually to a high temperature to obtain a high-strength sintered product. (Third Example) The mold model 1 of PEG #1500 shown in FIG.
Installed in a frame 3 placed on a surface plate 2 shown in
Pour dry silica sand powder instead of synthetic resin powder 4,
Vibration filling was performed using a vibrator (not shown). Next, the whole is heated with the heater 12 shown in c,
The template model 1 was dissolved and removed ((d)). At this time, the PEG melt penetrates into the silica sand powder by capillary action, and the shell layer (resin-impregnated particle layer) 1
4 was formed. Next, as shown in e, a slip 9 of alumina powder was injected into the medium-sized cavity 6, and after solidifying, the whole was heated to 60°C by the heater 12. Since the melting point of PEG1500 is about 45°C, The shell layer was removed dropwise ((h)) to obtain an alumina green body 10. ((i)). Next, by sintering at a predetermined temperature, an alumina sintered product could be obtained. (Fourth Example) The mold model 1 of PEG #1000 shown in Fig. 3a,
A box-shaped electromagnet 17 installed on the surface plate 2 shown in b
Place it in the center and fill the surrounding area with iron powder 18 of approximately 400 mesh. By passing an electric current and applying a magnetic field, iron powder 18
magnetize and solidify the mold ((e)). Next, the mold model 1 is melted by flowing hot air at 120°C from the hot air inlet 19 and warming the entire body.
The PEG melt 13 is discharged from the handy pump 20 ((d)). A SiC slip 9 is cast into the formed cavity 6 ((e)), and after the water in the slip is absorbed into the mold and becomes a green body 10, when the current is turned off, the iron powder 18 is recovered without losing its mutual adhesion. ((f)). Next, a product was obtained by sintering the obtained green body 10 ((g)). (Fifth Example) Silica sand 21 that had leaked into water was longitudinally cut around the mold model 1 of PEG #1000 shown in FIG. 4a ((b)). When this was irradiated with microwaves in a microwave oven, the leaked silica sand 21 was heated, and the model material became molten due to this heat and was removed from the mold, yielding the mold cavity 6 shown in c. At this time, part of the melt from the model 1 entered the mold, and a resin-impregnated particle layer 14 was obtained ((c)). When the epoxy resin composition 22 to which a curing agent was added was cast into the cavity 6 ((d)), the mold material could be removed very easily by heating after the resin composition 22 had hardened, and the cured epoxy resin body 23 was obtained ((e)). (Sixth Example) A mold model 1 made of PEG #1000 (melting point 36°C) shown in FIG. Fill the surrounding area with dry silica sand 24, heat the whole, dissolve the PEG model 1, let the melt penetrate into the gaps between the sand grains, and let it cool.
A mold cavity 6 was formed ((c)). An acrylamide water supply port 26 was placed on the bottom surface of the mold 25 thus obtained, and a Si 3 N 4 slip 9 was cast into the mold cavity 6 thus formed. As a result, the acrylamide water-absorbing board 26 rapidly absorbed the moisture in the slip 9, and the green body 10 could be obtained in an extremely short period of time. After that, the water absorption board 26 is removed, the entire body is heated to 50° C., and the mold 25 is dripped and removed.
A green body 10 made of Si 3 N 4 shown in Fig. 1 was obtained. (Seventh Example) The mold model 1 made of PEG #1000 shown in FIG. 6a is placed on the surface plate 2 as shown in FIG.
The melting point of Model 1 was approximately 36 when placed in a container and filled with 28 styrene powder around it and heated to 70℃.
℃, it melted and was completely absorbed into the styrene powder, forming a mold 25 having a cavity 6. As shown in c, there is A 2 O 3 in the cavity 6.
After the slip 9 was injected and the slip 9 solidified, the whole was heated to 70°C, and most of the mold 25 was removed. However, as shown in d, a part of the mold remained deep inside the grain body 10. When this was sintered as it was, the remaining portion 29 of the mold was vaporized and disappeared during the sintering process, resulting in the desired sintered product 3 of A 2 O 3 quality.
0 was obtained. (Eighth Example) A mold model 1 of PEG #1000 (melting point 36°C) shown in Fig. 7a was placed in a frame (not shown), and silica sand and CaC 2 were mixed at a ratio of 1:1 around it. Mixed particle powder 3
b filled with 1. Next, high humidity air 32 is passed through the chamber from the top.
(silica sand + CaC 2 ) was humidified, and dry air was sucked in from the bottom c. As a result, the CaC 2 in the mixed particle powder 31 generated heat by absorbing moisture, reaching a temperature of about 80°C. As a result, as shown in d, the model melted and was absorbed into the gaps between the sand grains by capillary action, yielding a mold 25 having a cavity 6. Thereafter, a two-component curable epoxy resin composition 22 was injected into the cavity 6 as shown in e, and after solidifying, the whole was heated with hot air to obtain an epoxy resin molded product 23. (Ninth Example) As shown in FIG. 8, a graphite coating mold 46 is placed on the surface of a casing model 45 made of wax with a melting point of 50°C.
The model 45 is coated with a thickness of 10 μm and placed in the frame 3 installed on the air intake box 47, and the area around the model 45 is filled with dry sand 48. The upper surface 47b of the air intake box 47 also serves as a filter, and has countless fine holes that do not allow sand to pass through, but allow air to pass through. The upper surface of the mold is covered with a 30 μm vinyl sheet 49. The mold is hardened by drawing air from the air inlet 51 using a vacuum pump (not shown) to remove air within the mold. By heating the whole to about 80℃, model 45
When melted, the molten wax quickly and extensively penetrates into the interstices of the sand grains due to the simultaneous effects of vacuum absorption and capillary action, resulting in a good mold cavity coated with graphite. Then, molten metal or liquid resin is poured into this cavity. (10th Example) As shown in FIG. 9a, a mold model 1 made of PEG #1000 is buried in resin-coated dry silica sand 52, and approximately
The whole was heated to 80°C. Due to this heating, the mold model 1 was melted and absorbed into the gaps between the sand grains. Next, after cooling the whole body, remove the frame 3.
Only the sand particles that have reached the PEG content remain, forming a shell-shaped mold 25 as a whole (FIG. 2b). Although a shell mold can be obtained by the above method, the model material in this case is not necessarily limited to PEG. It may be a resin or a metal as long as it can be absorbed into the gaps between the sand grains in a dissolved state. (11th Example) As shown in FIG. 10, a PEG model 1 was placed in a frame 3, and an iron stalk 53 was further placed on its lower end surface. The center of the sprue is a spherical melting chamber, into which granular aluminum 54 is inserted. The whole was covered with a frame 3, and dry sand 48 was injected and filled into the frame 3 from a charging port (not shown). Incidentally, an intake box 47 having a filter 55 is installed on the upper part of the frame 3. Next, the coil heater 12 was set at the lower part of the frame 3, and the whole was kept horizontal by moving it around the shaft 56 as the center of rotation. By passing a high frequency current through the coil heater 12, the iron stalk 53 is heated by induction, thereby melting the aluminum material 54. The model 1 is gradually melted by the heat of the induction-heated stalk and the heat of the molten aluminum, and the melt is absorbed between the sand grains. After that, the frame body 3 is
molten aluminum is cast into the cavity by moving around it at a predetermined angle. Since vacuum suction is continued during the entire heating and casting process, good aluminum molded products without gas defects can be obtained. (Twelfth Example) The surface of the PEG model 1 is coated with a graphite coating mold 46 to a thickness of about 50 μm, and the surrounding area is filled with dry sand 48 (see FIG. 11a). When the entire area is irradiated with microwaves, the coating part 46 is heated, and the model 1 is melted by the heat. Since the melt is absorbed into the dry sand through the coating film, a cavity 6 is formed (see b in the same figure). After the mold has cooled, a two-component mixture type epoxy resin liquid composition 22 is injected (see c in the same figure). After the epoxy resin has hardened, the mold material 25 is removed to obtain a resin molded product 23 (d in the same figure). (13th Example) As shown in FIG. 12, a screw rotor model 57 is made of PEG #1000, and glass particles 6 are placed around it.
0 is filled and heated as a whole to melt the model and penetrate into the gaps between the sand grains to form a mold cavity. Next, a photocurable resin is cast into this cavity, and light is applied to the cast resin through the glass particles to obtain a cured resin body 61 (the first
(See Figure 2 b). (Embodiment 14) A turbocharger and a casing were made of PEG #1000, and this model 62 was buried in iron powder 18 as shown in FIG. A coil (not shown) is placed around this mold,
Apply a magnetic field. Furthermore, by heating the model 62 by an arbitrary method, the model 62 is melted and this liquid material is added to the iron powder 18.
A slip made of carbon powder was injected into the impregnated cavity to obtain a carbon green body. (15th Example) As shown in FIG. 14, dry iron powder 18 is filled around the paraffin wax model 33, and the mold flask 3
A suction box 47 was installed at the bottom, and a hot air supply frame 63 was installed at the top. 100℃ from the top of the mold via the hot air supply frame 63
The hot air of
The interaction of capillary action and vacuum suction promotes cavity formation. At this time, an electric current is passed through the coil 64 to solidify the iron powder. After molding the cavity, molten aluminum is injected, but since the suction from the suction port continues at this time, the wax in the iron powder 18 is vaporized by the heat of the molten metal, and the gas is absorbed into the blown-out defects in the aluminum casting. There is no fear that this will happen. (16th Example) As shown in FIG. 15, a paraffin wax model 33 is placed in a frame 3 placed on a suction box 47, and the surrounding area is filled with dry sand 48 to which CaO has been added. After spraying a predetermined amount of water onto the top surface, a vinyl sheet 49 is immediately covered. Next, when suction is started from the suction port 51 of the installed suction box, the added moisture spreads throughout the mold, reacts with CaO in the sand, becomes high temperature, melts the model 33, and impregnates it into the sand, forming a cavity. . FIG. 16 shows a flowchart illustrating the recycling of materials for molds and mold models manufactured by the mold manufacturing method of the present invention shown in each of the above embodiments. In the figure, a shows a model, b shows the model buried in dry sand, c shows the model removed by heating and at the same time the mold is hardened, and b shows a liquid substance being injected into the cavity. (e) is the resulting green body, while the used sand and wax mixture is reheated at f.
and separated by suction. Then, the aggregate is returned to the pre-molding process, and the wax is returned to the pre-model manufacturing process, and the process can be repeated as many times as necessary, provided that the casting raw materials are supplied. [Effects of the Invention] The effects of the present invention are summarized as follows. (1) Particularly suitable for small, thin-walled products. (2) Suitable for continuous/mass production. (3) Mechanization and automation are easy. (4) No skill required. (5) Molds can be recycled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図、第3図、第4図、第5図、第
6図、第7図、第9図、第11図、第12図は
夫々本願発明の実施例を示す工程図、第8図、第
10図、第13図、第14図、第15図は夫々本
発明の更に他の実施例による鋳型充填後の模型及
び鋳型込みの装置の断面図、第16図は鋳型材と
鋳型模型材のリサイクルのフロー図である。 1,5……鋳型模型、2……定盤、3……枠
体、4……合成樹脂粉末、6……キヤビテイ、7
……蓋、8,41……湯口、9……スリツプ、1
0……グリーンボデイ、12……ヒータ、13…
…PEG溶融物、14……樹脂含浸粒子層、15,
25……鋳型、17……電磁石、18……鉄粉、
19……熱風流入口、20……ハンデイポンプ、
21……温潤珪砂、22……エポキシ樹脂組成
物、23……エポキシ樹脂効果体、24……乾燥
珪砂、26……吸水ボード、28……スチロール
粉末、29……鋳型残留分、30……焼結品、3
1……混合粒子粉、32……高湿度空気、33…
…パラフインワツクス模型、45……ワツクス製
ケーシング模型、46……黒鉛塗型、47……吸
気箱、48……乾燥砂、49……ビニルシート、
51……吸気口、52……レジンコート乾燥珪
砂、53……鉄製ストーク、54……粒状アルミ
ニウム、55……フイルタ、56……軸、57…
…スクリユーロータ模型、60……ガラス粒子、
61……樹脂硬化体、62……PEG製ターボチ
ヤージヤケーシング模型、63……熱風供給枠、
64……コイル。
Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7, Fig. 9, Fig. 11, and Fig. 12 are process diagrams showing embodiments of the present invention, respectively. , FIG. 8, FIG. 10, FIG. 13, FIG. 14, and FIG. 15 are sectional views of a model after filling the mold and a device including the mold according to still other embodiments of the present invention, and FIG. 16 is a cross-sectional view of the mold. FIG. 3 is a flowchart of recycling materials and mold materials. 1, 5... Mold model, 2... Surface plate, 3... Frame, 4... Synthetic resin powder, 6... Cavity, 7
... Lid, 8, 41 ... Sprue, 9 ... Slip, 1
0... Green body, 12... Heater, 13...
...PEG melt, 14...Resin-impregnated particle layer, 15,
25...Mold, 17...Electromagnet, 18...Iron powder,
19...Hot air inlet, 20...Handy pump,
21... Warm silica sand, 22... Epoxy resin composition, 23... Epoxy resin effect body, 24... Dry silica sand, 26... Water absorption board, 28... Styrene powder, 29... Mold residue, 30... ...Sintered product, 3
1...Mixed particle powder, 32...High humidity air, 33...
...Parafin wax model, 45... Wax casing model, 46... Graphite coating mold, 47... Intake box, 48... Dry sand, 49... Vinyl sheet,
51...Intake port, 52...Resin coated dry silica sand, 53...Iron stalk, 54...Grained aluminum, 55...Filter, 56...Shaft, 57...
...screw rotor model, 60...glass particles,
61...Resin cured body, 62...PEG turbocharger casing model, 63...Hot air supply frame,
64...Coil.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 加熱溶融性樹脂にて形成した鋳型模型の周囲
に乾燥粒子を充填し、加熱にて加熱溶融性樹脂を
溶融させて乾燥粒子間隙に浸透させることにより
キヤビテイを形成することを特徴とする鋳型製造
法。 2 前記樹脂は吸水性低融点樹脂乃至これに添加
物を混合したものであるこを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の鋳型製造法。 3 前記樹脂は発泡性樹脂であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の鋳型製造法。 4 前記粒子は前記樹脂よりも高融点乃至は耐熱
性の粒子であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の鋳型製造法。 5 前記樹脂はポリアルキレングリコールである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の鋳
型製造法。
[Scope of Claims] 1. Dry particles are filled around a mold model formed from a heat-melting resin, and a cavity is formed by heating to melt the heat-melting resin and infiltrate the gap between the dry particles. A mold manufacturing method characterized by: 2. The mold manufacturing method according to claim 1, wherein the resin is a water-absorbing low-melting resin or a mixture thereof with additives. 3. The mold manufacturing method according to claim 1, wherein the resin is a foamable resin. 4. The mold manufacturing method according to claim 1, wherein the particles have a higher melting point or heat resistance than the resin. 5. The mold manufacturing method according to claim 1, wherein the resin is polyalkylene glycol.
JP12382687A 1987-05-22 1987-05-22 Molds, mold manufacturing methods and equipment, cast molding methods and equipment, cast molded products, and mold materials Granted JPS63288703A (en)

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