(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を注入して所定形状の成形体を成形する成形型であって、
前記成形用原料と接触し該成形用原料を前記成形体の形状とする成形面と外部空間とを連通する開気孔と、
前記成形面から前記開気孔の深さ方向に所定範囲で該開気孔を塞がずに形成され前記成形用原料の液体が前記開気孔内へ浸透するのを抑制する樹脂層と、を備え、
前記樹脂層は、樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶解液を浸漬することにより形成されており、前記開気孔の平均気孔径Ｄ（ｍ）、前記樹脂溶解液が揮発する時間ｔd（ｓ）、前記
成形用原料が流動性を失うまでの時間ｔs（ｓ）、外気中の前記樹脂溶解液の液体の表面
張力γd（Ｎ／ｍ）、外気中の前記成形用原料の液体の表面張力γs（Ｎ／ｍ）、前記成形面と前記樹脂溶解液との接触角θd（°）、前記成形面と前記成形用原料との接触角θs（°）、前記樹脂溶解液の粘度ηd（Ｐａ・ｓ）、前記成形用原料の粘度ηs（Ｐａ・ｓ）、前記成形用原料を前記成形型に注入する際の圧力Ｐ（Ｐａ）、被覆される前記樹脂層の厚さｈ（ｍ）としたとき、該樹脂層が前記成形用原料との間で次式（１）を満たすよう形成されている、成形型。
【数１】
0005601780.tif 000014
【請求項２】
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を注入して所定形状の成形体を成形する成形型であって、
前記成形用原料と接触し該成形用原料を前記成形体の形状とする成形面と外部空間とを連通する開気孔と、
前記成形面から前記開気孔の深さ方向に所定範囲で該開気孔を塞がずに形成され前記成形用原料の液体が前記開気孔内へ浸透するのを抑制する樹脂層と、を備え、
前記樹脂層は、部材粒子の表面を前記樹脂で被覆することにより形成されており、
前記成形型は、前記成形体の形状とする成形面を形成するように部材粒子を成形して形成されており、前記開気孔の曲路率ｆ、前記開気孔の平均気孔径Ｄ（ｍ）、前記成形用原料が流動性を失うまでの時間ｔ（ｓ）、外気中の前記成形用原料の液体の表面張力γ（Ｎ／ｍ）、前記成形面と前記成形用原料との接触角θ（°）、前記成形用原料の粘度η（Ｐａ・ｓ）、前記成形用原料を前記成形型に注入する際の圧力Ｐ（Ｐａ）とし、接触角θが０°以上９０°未満のとき、前記所定範囲として、前記成形面から次式（２）で表される深さまで前記部材粒子により構成されている、成形型。
【数２】
0005601780.tif 000015
【請求項３】
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を注入して所定形状の成形体を成形する成形型であって、
前記成形用原料と接触し該成形用原料を前記成形体の形状とする成形面と外部空間とを連通する開気孔と、
前記成形面から前記開気孔の深さ方向に所定範囲で該開気孔を塞がずに形成され前記成形用原料の液体が前記開気孔内へ浸透するのを抑制する樹脂層と、を備え、
前記樹脂層は、前記開気孔の曲路率ｆ、前記開気孔の平均気孔径Ｄ（ｍ）、前記成形用原料が流動性を失うまでの時間ｔ（ｓ）、外気中の前記成形用原料の液体の表面張力γ（Ｎ／ｍ）、前記成形面と前記成形用原料との接触角θ（°）、前記成形用原料の粘度η（Ｐａ・ｓ）、前記成形用原料を前記成形型に注入する際の圧力Ｐ（Ｐａ）としたとき、前記所定範囲としての深さＬ（ｍ）が次式（３）を満たすよう形成されている、成形型。
【数３】
0005601780.tif 000016
【請求項４】
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を注入して所定形状の成形体を成形する成形型であって、
前記成形用原料と接触し該成形用原料を前記成形体の形状とする成形面と外部空間とを連通する開気孔と、
前記成形面から前記開気孔の深さ方向に所定範囲で該開気孔を塞がずに形成され前記成形用原料の液体が前記開気孔内へ浸透するのを抑制する樹脂層と、を備え、
前記樹脂層は、前記接触角θが６５°以上８５°以下である、成形型。
【請求項５】
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を注入して所定形状の成形体を成形する成形型であって、
前記成形用原料と接触し該成形用原料を前記成形体の形状とする成形面と外部空間とを連通する開気孔と、
前記成形面から前記開気孔の深さ方向に所定範囲で該開気孔を塞がずに形成され前記成形用原料の液体が前記開気孔内へ浸透するのを抑制する樹脂層と、を備え、
前記樹脂層は、フッ素樹脂、フッ素樹脂の変性物、シリコン樹脂及びシリコン樹脂の変性物から成る群より選ばれた１種又は２種以上により形成されている、成形型。
【請求項６】
前記樹脂層は、前記接触角θが６５°以上８５°以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形型。
【請求項７】
前記樹脂層は、フッ素樹脂、フッ素樹脂の変性物、シリコン樹脂及びシリコン樹脂の変性物から成る群より選ばれた１種又は２種以上により形成されている、請求項１〜４、６のいずれか１項に記載の成形型。
【請求項８】
前記開気孔は、平均気孔径Ｄ（ｍ）が１．０×１０-7ｍ以上１．０×１０-6ｍ以下に形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の成形型。
【請求項９】
前記開気孔は、前記平均気孔径Ｄ（ｍ）が前記成形用原料に含まれる粒子の平均粒径φ（ｍ）に対してφ≧Ｄを満たすよう形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の成形型。
【請求項１０】
所定形状の成形体の製造方法であって、
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を調製する調製工程と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の成形型へ前記調製した成形用原料を注入し前記所定形状の成形体を成形する成形工程と、
硬化した成形体を前記成形型から離型する離型工程と、を含み、
前記成形工程では、前記成形面における前記開気孔面積の異なる２以上の部材からなる前記成形型を用いて前記所定形状の成形体を成形し、
前記離型工程では、前記２以上の部材の成形面における開気孔面積の違いを利用して所定の順序で前記２以上の部材と前記成形体とを離型する、成形体の製造方法。
【請求項１１】
所定形状の成形体の製造方法であって、
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を調製する調製工程と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の成形型へ前記調製した成形用原料を注入し前記所定形状の成形体を成形する成形工程と、
硬化した成形体を前記成形型から離型する離型工程と、を含み、
前記成形工程の前に前記成形型の開気孔へ樹脂を含む液体を供給して前記開気孔へ前記樹脂層を形成させる樹脂層形成工程、を含む、成形体の製造方法。
【請求項１２】
所定形状の成形体の製造方法であって、
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を調製する調製工程と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の成形型へ前記調製した成形用原料を注入し前記所定形状の成形体を成形する成形工程と、
硬化した成形体を前記成形型から離型する離型工程と、を含み、
前記調製工程では、ウレタン反応により前記自己硬化する前記成形用原料を調製する、成形体の製造方法。
【請求項１３】
前記離型工程では、前記開気孔から流体を圧入し強制的に所定方向から離型させる、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１４】
前記成形型は、複数の部材からなり、
前記成形工程では、前記成形型へ前記成形用原料を注入し前記成形型の複数の部材を組み付けた状態で該成形型を所定の硬化温度として硬化反応を促進させる、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型及び成形体の製造方法、より詳しくは、自己硬化性を有する成形用原料を注入して所定形状の成形体を成形する成形型及びその成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形型としては、セラミック原料粉末と水を含むスラリーの中に水硬性ウレタンをゲル化剤として添加したものや、セラミック原料粉末、分散媒、ゲル化剤、分散剤を含むスラリーの成形用原料を用意し、これを成形型に注入し複雑形状の成形体を安全且つ簡単に成形するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７１６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この特許文献１に記載された成形型では、成形用原料が水硬性ウレタンなどゲル化剤の硬化反応により成形体を得るため、吸水性のない金属、プラスチック、ガラスなどにより形成することにより、成形用原料に含まれているゲル化剤を成形型が吸収してしまうのを防止し、ゲル化剤の流出により硬化反応を妨げるのを抑制していた。しかしながら、成形用原料に含まれている分散媒が存在しても硬化反応は進行するが、結局はこの分散媒を成形体から排除する必要があるから、成形型内で硬化反応を十分行ったあとに成形体に含まれる分散媒を揮発させる必要があり、処理時間が長くなる問題があった。一方、成形用原料に含まれているゲル化剤の硬化反応の途中で成形型の一部を離型し、硬化反応が不十分な状態の成形体を外気にさらすことにより成形体に含まれる分散媒を揮発させることも可能であるが、このような場合には、成形体が十分な強度を有していないことがあり、離型後に成形体が収縮し成形体寸法が維持されない、離型時に成形体が破損してしまうなどの不都合があった。また、このような成形方法において、閉じた成形型に成形用原料を流し込むことから、成形後に成形体と成形型の間に空気が入り込めない真空状態となることがあり、成形体を離型する際に離型応力が大きくなり成形体が破損してしまうことがあった。また、成形体が複雑形状の場合、成形型を工夫するなどしなければ任意方向に成形体を離型するのが困難である場合があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、自己硬化性を有する成形用原料を用いて成形体を成形する際に、処理時間をより短縮すると共に、より確実に成形体を成形することができる成形型及び成形体の製造方法を提供することを目的とする。また、自己硬化性を有する成形用原料を用いて成形体を成形する際に、より容易に離型することができる成形型及び成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
即ち、本発明の成形型は、
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を注入して所定形状の成形体を成形する成形型であって、
前記成形用原料と接触し該成形用原料を前記成形体の形状とする成形面と外部空間とを連通する開気孔と、
前記成形面から前記開気孔の深さ方向に所定範囲で該開気孔を塞がずに形成される樹脂層と、
を備えたものである。
【０００８】
この成形型では、液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を注入すると、成形用原料が開気孔に導入されてしまうのを、成形面から所定範囲の深さに形成された樹脂層により防止しつつ、成形用原料及び成形体に含まれる分散媒から揮発する気体は、開気孔から外部空間へ通過させる。このように、成形型内で十分に硬化反応の進行と成形用原料及び成形体に含まれる分散媒の揮発とを同時に実行可能であるため、処理時間をより短縮することができる。また、成形体の硬化反応が不十分な状態で成形型の一部を離型し成形体を外気にさらすことにより成形体に含まれる分散媒の揮発を早めるようなことを抑制可能であるため、成形体に十分な強度を持たせ、その破損や成形体寸法の変化などを抑制し、より確実に成形体を成形することができる。
【０００９】
本発明の成形型において、前記樹脂層は、樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶解液を浸漬することにより形成されており、前記開気孔の平均気孔径Ｄ（ｍ）、前記樹脂溶解液が揮発する時間ｔd（ｓ）、前記成形用原料が流動性を失うまでの時間ｔs（ｓ）、外気中の前記樹脂溶解液の液体の表面張力γd（Ｎ／ｍ）、外気中の前記成形用原料の液体の表面張力γs（Ｎ／ｍ）、前記成形面と前記樹脂溶解液との接触角θd（°）、前記成形面と前記成形用原料との接触角θs（°）、前記樹脂溶解液の粘度ηd（Ｐａ・ｓ）、前記成形用原料の粘度ηs（Ｐａ・ｓ）、前記成形用原料を前記成形型に注入する際の圧力Ｐ（Ｐａ）、被覆される前記樹脂層の厚さｈ（ｍ）としたとき、該樹脂層が前記成形用原料との間で次式（１）を満たすよう形成されているものとしてもよい。ここで、式（１）の左辺は樹脂溶解液が開気孔へ浸漬される浸漬距離に関する値を表し、右辺は成形用原料が樹脂層の形成されている開気孔へ浸漬される浸漬距離に関する値を表し、式（１）は樹脂溶解液と成形用原料との浸漬距離の大小関係を表す。こうすれば、成形用原料が開気孔へ浸漬する距離よりも長い範囲の樹脂層を開気孔へ設けることができるため、より確実に成形体を成形することができる。
【００１０】
【数１】
0005601780.tif 000002
【００１１】
本発明の成形型において、前記樹脂層は、部材粒子の表面を前記樹脂で被覆することにより形成されており、前記成形型は、前記成形体の形状とする成形面を形成するように部材粒子を成形して形成されており、前記開気孔の曲路率ｆ、前記開気孔の平均気孔径Ｄ（ｍ）、前記成形用原料が流動性を失うまでの時間ｔ（ｓ）、外気中の前記成形用原料の液体の表面張力γ（Ｎ／ｍ）、前記成形面と前記成形用原料との接触角θ（°）、前記成形用原料の粘度η（Ｐａ・ｓ）、前記成形用原料を前記成形型に注入する際の圧力Ｐ（Ｐａ）とし、接触角θが０°以上９０°未満のとき、前記所定範囲として、前記成形面から次式（２）で表される深さまで前記部材粒子により構成されているものとしてもよい。こうすれば、接触角θが０°以上９０°未満のときに、開気孔内への液体の浸透現象を管路における毛管現象にモデル化した後述するＯｌｓｓｏｎ  Ｐｉｈｌの式（４）に対して曲路率ｆを含むパラメータを乗じて得られる式（２）を利用して、成形用原料が開気孔へ浸透する距離以上の樹脂層を設けることができるから、より確実に成形体を成形することができる。ここで、曲路率ｆは、所定の単位長さの試験片の外周をシールし、既知の流体（例えば水など）を浸透させ、深さＬを浸透するのに必要な理論時間Ｔｃと、実測時間Ｔｍの比であるＴｍ／Ｔｃを求め、この値とするものとした。
【００１２】
【数２】
0005601780.tif 000003
【００１３】
本発明の成形型において、前記樹脂層は、前記開気孔の平均気孔径Ｄ（ｍ）、前記成形用原料が流動性を失うまでの時間ｔ（ｓ）、外気中の前記成形用原料の液体の表面張力γ（Ｎ／ｍ）、前記成形面と前記成形用原料との接触角θ（°）、前記成形用原料の粘度η（Ｐａ・ｓ）、前記成形用原料を前記成形型に注入する際の圧力Ｐ（Ｐａ）とし、接触角θが０°以上９０°未満のとき、前記所定範囲としての深さＬ（ｍ）が次式（３）を満たすよう形成されているものとしてもよい。こうすれば、接触角θが０°以上９０°未満のときに、開気孔内への液体の浸透現象を管路における毛管現象にモデル化したＯｌｓｓｏｎ  Ｐｉｈｌの式（４）を利用して、余剰の樹脂層を成形型に設けずに済む。
【００１４】
【数３】
0005601780.tif 000004
【００１５】
【数４】
0005601780.tif 000005
【００１６】
接触角θ（°）を用いる態様の本発明の成形型において、前記樹脂層は、前記接触角θが６５°以上８５°以下であることが好ましく、８０°以上であることがより好ましい。接触角が６５°以上８５°以下の範囲では、成形用原料の液体が開気孔内へ浸透するのを抑制しやすいため、より均一且つ十分な強度を成形体に持たせやすく、離型する際の離型応力も小さくすることができる。６５°以下では、成形用原料が開気孔に浸透しやすく、８５°以上では、成形用原料が高粘度である場合や成形型が複雑な形状である場合、成形型内を成形用原料が流動し難く、成形用原料が気泡を巻き込み不良が発生しやすい。８０°以上では離型応力がより小さく安全に成形体を得ることができる。なお、離型応力とは、直径３．０×１０-2ｍの円柱状をした成形体サンプルを金属（ジュラルミン）上に成形し、その成形体サンプルを金属の成形面から垂直方向に離型する際に発生する引張荷重の最大値を、成形面の面積で除したものである。引張試験の条件はＪＩＳ−Ｋ６８４９に従い行った。ここで、接触角θは、金属板（ジュラルミン、表面粗さＲａ＝５．０×１０-1μｍ）の表面に樹脂層を形成し、成形用原料の液滴１０μＬを垂らし、接触角測定機により計測した値をいう。なお、表面粗さＲａは、中心線平均粗さともいい、ＪＩＳ−Ｂ０６０１に基づいて求めた表面粗さをいう。
【００１７】
本発明の成形型において、前記開気孔は、平均気孔径Ｄ（ｍ）が１．０×１０-7ｍ以上１．０×１０-6ｍ以下に形成されていることが好ましく、２．０×１０-7ｍ以上５．０×１０-7ｍ以下に形成されていることがより好ましい。平均気孔径Ｄが１．０×１０-7ｍ以上では、樹脂層などにより開気孔が閉塞されてしまうのを抑制しやすく、平均気孔径Ｄが１．０×１０-6ｍ以下では、成形用原料に含まれる一般に用いられる粒子（例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、チタン酸バリウム、フェライトなど）の開気孔への導入が抑制されやすく、毛管現象による液体の浸透モデルを元に液体の浸透を考察しやすいから、比較的容易に成形用原料の液体が開気孔内へ浸透するのを抑制することができる。ここで、平均気孔径Ｄは、樹脂層を形成したサンプルを水銀圧入法で測定した結果を用いるものとする。
【００１８】
本発明の成形型において、前記開気孔は、前記平均気孔径Ｄ（ｍ）が前記成形用原料に含まれる粒子の平均粒径φ（ｍ）に対してφ≧Ｄを満たすよう形成されているものとしてもよい。こうすれば、開気孔に粒子が入り込み開気孔を閉塞してしまうのをより抑制することができる。この成形用原料に含まれる粒子の平均粒径φ（ｍ）は、レーザ光回折法を用いて測定されたメディアン径（Ｄ５０）をいうものとする。
【００１９】
本発明の成形型において、前記樹脂層は、フッ素樹脂、フッ素樹脂の変性物、シリコン樹脂及びシリコン樹脂の変性物から成る群より選ばれた１種又は２種以上により形成されているものとしてもよい。このように、濡れ性の悪い樹脂を利用すれば、液体が開気孔に導入されてしまうのをこれらの樹脂を利用して比較的容易に防止することができる。また、離型時に発生する離型応力も小さくすることができる。
【００２０】
本発明の成形体の製造方法は、
所定形状の成形体の製造方法であって、
液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を調製する調製工程と、
上述したいずれか１つに記載の成形型へ前記調製した成形用原料を注入し前記所定形状の成形体を成形する成形工程と、
硬化した成形体を前記成形型から離型する離型工程と
を含むものである。
【００２１】
この成形体の製造方法では、液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を調製し、上述したいずれか１つの成形型へ調製した成形用原料を注入し所定形状の成形体を成形し、硬化した成形体を成形型から離型する。このとき、成形用原料を注入すると、成形用原料の液体が開気孔に導入されてしまうのを樹脂層により防止しつつ、成形用原料及び成形体に含まれる分散媒から揮発する気体は、開気孔から外部空間へ通過させる。このように、成形型内で十分に硬化反応の進行と成形用原料及び成形体に含まれる分散媒の揮発とを同時に実行可能であり、熱処理などを行うことにより硬化反応、分散媒の揮発のどちらか一方を主として実行可能でもある。また、成形体の硬化反応が不十分な状態で成形型の一部を離型し成形体を外気にさらすことにより成形体に含まれる分散媒の揮発を早めるようなことを抑制可能であるため、成形体に十分な強度を持たせ、成形体寸法の変化を抑制し、更に樹脂層の存在により離型応力を小さくして離型することにより、その破損などを抑制し、より確実に成形体を成形することができる。また、開気孔から空気が導入されるため、成形後に成形体と成形型の間に空気が入り込み、成形体と成形型の間が真空状態となりにくく、成形体を離型する際の離型応力を小さくすることにより、離型時の成形体の破損を抑制することができる。なお、外部に連通する開気孔から強制的に気体を供給することにより、成形体と成形型との離型をより容易にすることができる。
【００２２】
本発明の成形体の製造方法において、前記離型工程では、前記開気孔から流体を圧入し強制的に所定方向から離型させるものとしてもよい。こうすれば、流体の圧入により成形体をより容易に離型することができる。ここで、「流体」は、例えば水や有機溶媒などの液体としてもよいし、空気や窒素ガスなどの気体としてもよく、このうち気体がより好ましい。
【００２３】
本発明の成形体の製造方法において、前記成形工程では、前記成形面における前記開気孔面積の異なる２以上の部材からなる前記成形型を用いて前記所定形状の成形体を成形し、前記離型工程では、前記２以上の部材の成形面における開気孔面積の違いを利用して所定の順序で前記２以上の部材と前記成形体とを離型するものとしてもよい。こうすれば、開気孔の面積を利用して比較的容易に離型する順序を定めることができ、例えば成形体の離型時の破損などをより低減して、より確実に成形体を成形することができる。
【００２４】
本発明の成形体の製造方法は、前記成形工程の前に前記成形型の開気孔へ樹脂を含む液体を供給して前記開気孔へ前記樹脂層を形成させる樹脂層形成工程、を含むものとしてもよい。こうすれば、樹脂層を確実に形成することにより、より確実に成形用原料の液体が開気孔内へ浸透するのを抑制し、より十分な強度を成形体に持たせて離型することができる。また、開気孔に微量に残留する成形体の残渣も、気体の供給などにより簡単に除去することができる。また、成形型の使用により樹脂層が剥離などした場合に容易にそれを修復することができる。
【００２５】
本発明の成形体の製造方法において、前記成形型は、複数の部材からなり、前記成形工程では、前記成形型へ前記成形用原料を注入し前記成形型の複数の部材を組み付けた状態で該成形型を所定の硬化温度として硬化反応を促進させるものとしてもよい。例えば、通気性がない成形型において複数の部材を組み付けた状態で硬化温度とする場合には成形用原料及び成形体に含まれる分散媒から生じる気体は成形型から排出されないから、成形体の硬化反応が不十分で成形体が破損してしまう場合があるが、ここでは開気孔から気体として排出可能であるから、成形型の複数の部材を組み付けた状態で硬化反応を促進可能であるから、一層処理時間を短縮することができる。
【００２６】
本発明の成形体の製造方法において、前記調製工程では、ウレタン反応により前記自己硬化する前記成形用原料を調製するものとしてもよい。こうすれば、ウレタン反応する成形用原料を用いて、処理時間をより短縮すると共に、より確実に成形体を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態である成形型２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】成形用原料の粘度ηと毛管浸透のモデルにおける樹脂層３３の深さＬとの関係を表すプロット図である。
【図３】樹脂層３３の平均気孔径Ｄと毛管浸透のモデルにおける樹脂層３３の深さＬとの関係を表すプロット図である。
【図４】樹脂層３３を開気孔３２に形成する説明図である。
【図５】成形型５０を作製する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である成形型２０の構成の概略を示す構成図である。この成形型２０は、図１に示すように、成形体を成形するものであり、成形型部材としての下型２２と、下型２２上に固定される上型２４と、上型２４上に固定されるプレート２６と、下型２２と上型２４とにより形成され成形体の形状に対応する空間である成形体形成部３０と、によって構成されている。なお、図１では、１つの成形体を成形するものを示したが、複数の成形体を成形可能なものとしてもよい。この成形型２０は、成形用原料で形成された焼結前の部材である卵形状の成形体を成形するよう形成されている。この成形体は、粒子（例えばアルミナなど）、ウレタン反応により自己硬化するゲル化剤（例えばイソシアネートとポリオールなど）、分散媒を含む成形用原料を用いて作製される。なお、成形体の形状は、特に限定されず、例えば、中空状、ドーム状、半球状、シート状の成形体など、任意の形状とすることができる。また、成形体内部に異なる物質を内包する場合もある。
【００２９】
成形型２０の下型２２は、図１に示すように、成形型２０の下部に配置される外形が矩形状の部材である。この下型２２の上面には、卵形の成形体を形成する窪み状の成形面２３が形成されている。上型２４は、下型２２の上方に組み付けられる外形が矩形状の部材である。この上型２４は、その下面側に、卵形の成形体を形成する窪み状の成形面２５が形成されている。この上型２４には、成形面２５の端部へ連通する注入路２４ａと、成形面２５の上部から上方に形成された排出路２４ｂとが形成されている。プレート２６は、上型２４の上方に組み付けられる外形が矩形状の部材である。このプレート２６には、上型２４の上方に組み付けられると、注入路２４ａに接続し成形体形成部３０へ連通する注入口２７と、排出路２４ｂに接続し成形体形成部３０から外部へ連通する排出口２８とが形成されている。
【００３０】
この成形型２０では、下型２２、上型２４、プレート２６が組み付けられると、上型２４の成形面２５と、下型２２の成形面２３とにより、卵状の空間である成形体形成部３０が形成される。また、注入路２４ａと注入口２７とが接続して成形用原料を成形体形成部３０へ注入可能となり、排出路２４ｂと排出口２８とが接続して余剰の成形用原料を成形体形成部３０から排出可能となる。
【００３１】
また、下型２２及び上型２４は、金属と同等の機械的強度及び加工性を有する多孔質金属により形成されている。なお、上型２４は、形状以外の構成について下型２２と同様であるので、下型２２について説明するものとし、その説明を省略する。この下型２２には、成形面２３と外部空間とが連通する開気孔３２が形成されている。この開気孔３２には、成形面２３から浸透深さＬまでの領域に樹脂層３３が形成されている。
【００３２】
開気孔３２は、平均気孔径Ｄ（ｍ）が１．０×１０-7ｍ以上１．０×１０-6ｍ以下に形成されていることが好ましく、２．０×１０-7ｍ以上５．０×１０-7ｍ以下に形成されていることがより好ましい。ここでは、３．０×１０-7（ｍ）で形成されている。例えば樹脂層の厚さを考慮すると、平均気孔径Ｄが１．０×１０-7ｍ以上とすると、開気孔３２の内壁に樹脂層３３が形成されても、開気孔３２が閉塞されにくく、成形時に発生する成形用原料及び成形体に含まれる分散媒から生じる気体をこの開気孔３２から放出可能である。また、１．０×１０-6ｍ以下とすると、成形用原料として用いる粒子の開気孔への導入が抑制されやすい。また、成形用原料の密度ρは１０3（ｋｇ／ｍ3）程度であり、成形用原料の分散媒の表面張力γは１０-2〜１０-1（Ｎ／ｍ）程度である。１辺１ｍの立方体において、スラリー自重により立方体に作用する力Ｆは、表面張力γによって作用する力と比して１０5〜１０6倍である。すなわち、成形用原料の運動において、力Ｆが支配的である。ここで、力Ｆは、長さの３乗に比例して減少するのに対して、表面張力γは１乗に比例して減少するから、一辺の長さが１．０×１０-6ｍのときなど、力Ｆは表面張力γの１０-7〜１０-6倍となり、両者の関係は逆転し、成形用原料の運動において表面張力γが支配的になる。すなわち、毛管浸透のモデルが浸透の進行・抑制を主として司ることになると考えられる。このため、毛管浸透のモデルを利用して、開気孔３２への分散媒の浸透をより容易に考察することができる。この平均気孔径Ｄは、水銀圧入法で測定した結果を用いるものとする。水銀圧入法による測定条件は、対象となるサンプルを直径８．０×１０-3ｍ、厚さ２．０×１０-2ｍの形状に加工し、大気圧から６００００ｐｓｉまで２０ｐｓｉ刻みで測定したメディアン径（Ｄ５０）をいう。また、開気孔３２は、平均気孔径Ｄ（ｍ）が成形用原料に含まれる粒子の平均粒径φ（ｍ）に対してφ≧Ｄを満たすように設計されている。この成形用原料に含まれる粒子の平均粒径φ（ｍ）は、レーザ光回折法を用いて測定されたメディアン径（Ｄ５０）をいうものとする。
【００３３】
樹脂層３３は、フッ素樹脂、フッ素樹脂の変性物、シリコン樹脂及びシリコン樹脂の変性物から成る群より選ばれた１種又は２種以上により形成されているのが好ましく、ここでは、フッ素樹脂により形成されている。フッ素樹脂としては、例えば、フルオロアルキルアクリレートポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシアルカン、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー、フルオロエチレンビニルエーテル、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー等を好適に利用することができる。この樹脂層３３は、樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶解液を浸漬することにより形成されており、開気孔３２の平均気孔径Ｄ（ｍ）、樹脂溶解液が揮発する時間ｔd（ｓ）、成形用原料が流動性を失うまでの時間ｔs（ｓ）、外気中の樹脂溶解液の液体の表面張力γd（Ｎ／ｍ）、外気中の成形用原料の液体の表面張力γs（Ｎ／ｍ）、成形面２３，２５と樹脂溶解液との接触角θd（°）、成形面２３，２５と成形用原料との接触角θs（°）、樹脂溶解液の粘度ηd（Ｐａ・ｓ）、成形用原料の粘度ηs（Ｐａ・ｓ）、成形用原料を成形型２０に注入する際の圧力Ｐ（Ｐａ）、被覆される樹脂層３３の厚さｈ（ｍ）としたとき、この樹脂層３３が成形用原料との間で次式（１）を満たすよう形成されていることが好ましい。ここで、式（１）の左辺は樹脂溶解液が開気孔へ浸漬される浸漬距離に関する値を表し、右辺は成形用原料が樹脂層の形成されている開気孔へ浸漬される浸漬距離に関する値を表し、式（１）は樹脂溶解液と成形用原料との浸漬距離の大小関係を表す。こうすれば、成形用原料が開気孔へ浸漬する距離よりも長い範囲の樹脂層を開気孔へ設けることができるため、より確実に成形体を成形することができる。
【００３４】
【数１】
0005601780.tif 000006
【００３５】
また、樹脂層３３は、開気孔３２の屈曲度や断面積の不均一さを表す曲路率ｆ、開気孔３２の平均気孔径Ｄ（ｍ）、成形用原料が流動性を失うまでの時間ｔ（ｓ）、外気中の成形用原料の液体の表面張力γ（Ｎ／ｍ）、成形面２３，２５と成形用原料との接触角θ（°）、成形用原料の粘度η（Ｐａ・ｓ）、成形用原料を成形型に注入する際の圧力Ｐ（Ｐａ）とし、接触角θが０°以上９０°未満のとき、樹脂層３３を形成すべき深さＬ（ｍ）が次式（３）を満たすよう形成されていることが好ましい。即ち、接触角θが０°以上９０°未満のときに、開気孔３２内への液体の浸透現象について管路における毛管浸透をモデル化したＯｌｓｓｏｎ  Ｐｉｈｌの式（４）を利用することができる。このＯｌｓｓｏｎ  Ｐｉｈｌの式では、直線の管路での毛管浸透のモデルであり、実際の成形型２０の開気孔３２は曲路率ｆを有しているから、この曲路率ｆを考慮すると、樹脂層３３を形成すべき最大深さＬｍａｘは、次式（５）で与えられる。また、樹脂層３３を最低限形成すべき最小深さＬｍｉｎは、最大深さＬｍａｘの所定割合とするよう見積もられるから、次式（６）を用いることができる。したがって、この最大深さＬｍａｘと最小深さＬｍｉｎによって規定される式（３）を用いて浸透深さＬを設定するのである。このようにして、成形用原料の液体が開気孔内へ浸透するのを抑制し、十分な強度を成形体に持たせつつ、例えば成形型２０の全体の開気孔３２へ樹脂層３３を設けるなどする場合に比して、余剰の樹脂層３２を成形型２０に設けずに済む。なお、曲路率ｆは、所定の単位長さの試験片の外周をシールし、既知の流体（例えば水など）を浸透させ、深さＬを浸透するのに必要な理論時間Ｔｃと、実測時間Ｔｍの比である、Ｔｍ／Ｔｃを求め、この値とするものとした。また、上記式（３）を満たすときには、樹脂層３２は、接触角θが６５°以上８５°以下であることが好ましく、８０°以上であることがより好ましい。接触角が６５°以上８５°以下の範囲では、成形用原料の液体が開気孔内へ過度に浸透するのを抑制しやすく濡れ性も悪いため、より確実に成形体を得ることができる。ここで、接触角θは、金属板（ジュラルミン、表面粗さＲａ＝５．０×１０-1μｍ）の表面に樹脂層３３を形成し、成形用原料の液体１０μＬの液滴を垂らし、接触角測定機により計測した値をいう。なお、表面粗さＲａは、中心線平均粗さともいい、ＪＩＳ−Ｂ０６０１に基づいて求めた表面粗さをいう。したがって、上述したように、成形用原料の自重による力Ｆの影響が毛細管力と比較して略無視できる場合などには、この接触角θと開気孔３２の平均気孔径Ｄとにより、開気孔３２内への液体の浸透を防止する構造を設計することができる。
【００３６】
【数３】
0005601780.tif 000007
【００３７】
【数４】
0005601780.tif 000008
【００３８】
【数５】
0005601780.tif 000009
【００３９】
【数６】
0005601780.tif 000010
【００４０】
ここで、樹脂層３３の深さＬの設定方法について、式（３）を用いて説明する。図２は、成形用原料の粘度ηと毛管浸透のモデルにおける樹脂層３３の深さＬとの関係を表すプロット図であり、図３は、樹脂層３３の平均気孔径Ｄと毛管浸透のモデルにおける樹脂層３３の深さＬとの関係を表すプロット図である。ここでは、接触角θが８５°（０°以上９０°未満）の場合をモデルとして、図２では、平均気孔径Ｄを２．０×１０-7ｍ、時間ｔを３００ｓ、表面張力γを２．０×１０-2Ｎ／ｍ、成形用原料を成形型に注入する際の圧力Ｐを１．０×１０4Ｐａ、曲路率ｆを３とし、図３では、時間ｔを３００ｓ、表面張力γを２．０×１０-2Ｎ／ｍ、粘度ηを１Ｐａ・ｓ、成形用原料を成形型に注入する際の圧力Ｐを１．０×１０4Ｐａ、曲路率ｆを３とした場合の式（３）を用いた計算結果を示した。図２に示すように成形用原料の粘度ηに対し、接触角θが８５°の樹脂層３３を形成する際には、一点鎖線と二点鎖線とに囲まれた範囲に樹脂層３３の深さＬを設定すればよいことがわかる。同様に、図３に示すように、平均気孔径Ｄに対し、接触角θが８５°の樹脂層３３を形成する際には、一点鎖線と二点鎖線とに囲まれた範囲に樹脂層３３の深さＬを設定すればよい。
【００４１】
成形型２０は、気孔率が１０％以上５０％以下で形成するのが好ましく、１５％以上２５％以下で形成するのがより好ましい。気孔率が１０％以上では、開気孔３２の容積を十分確保可能であり、気孔率５０％以下では、成形型２０の強度を確保しやすい。気孔率は成形型の材質と気孔径、成形用原料に含まれる分散媒の揮発性によって最適値が変化する。ここで、成形型２０の気孔率は全体が必ずしも均一である必要はなく、例えば気孔率が成形型２０の外側に行くにつれて大きくなるといった気孔率の勾配があっても問題はない。気孔率はかさ密度から計算によって求めた。また、成形面２３の面積Ｓ０（ｍ2）に対する開気孔３２の面積Ｓ１（ｍ2）の比率であるＳ１／Ｓ０は、５％以上２５％以下であることが好ましく、１０％以上１５％以下であることがより好ましい。５％以上では、成形用原料及び成形体からの分散媒が揮発し気体として外部に抜けやすく好ましく、２０％以下では、成形体の表面の粗さを抑制することができ、好ましい。この面積Ｓ０，Ｓ１は、ＳＥＭにより倍率１００００倍で対象の領域の画像を取得し縦７．５×１０-6ｍ、横１．０×１０-5ｍのサイズの画像を対象にして観察し、対象領域の異なる１０ヶ所で画像を測定し、その平均値から求めるものとした。
【００４２】
次に、この成形型２０の作製方法について説明する。まず、開気孔３２を有する塊状の部材を用意する。この部材としては、多孔質金属、樹脂材料、スポンジや等方性特殊炭素材料などが挙げられ、このうち加工性及び機械的強度が高いものが好ましく、多孔質金属、等方性特殊炭素材料などが好適である。開気孔の有無の確認は、例えば、型部材の側面をシールし、シールしていない一方の面に空気や水などの流体を加圧して供給し、他方の面から排出されるか否かを確認することにより行うことができる。この部材を、図１に示すように、成形体を成形する空間に相当する成形体形成部３０となるように、任意形状に加工して成形面２３，２５を形成する。この加工は、切削、レーザ加工など、加工する部材に合わせて適宜選択することができる。次に、開気孔３２へ樹脂層３３を形成する。図４は、樹脂層３３を開気孔３２に形成する説明図である。図４（ａ）に示すように、成形面２３を形成したあと、接触角θの大きな樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液３３ａを成形面２３から上記設定した深さＬまで含浸させる（図４（ｂ））。この樹脂溶液３３ａの含浸方法としては、樹脂溶液３３ａ中への成形型２０のディッピング、樹脂溶液３３ａの成形型へのスプレー、成形面２３への塗布などの方法によって行うことができる。このとき、真空引きを行い、開気孔３２内部へ強制的に樹脂溶液３３ａを引き込んでもよい。その後、樹脂溶液３３ａの溶剤を揮発させると、開気孔３２の内壁が樹脂層３３により被覆される（図４（ｃ））。なお、樹脂溶液３３ａに含まれる樹脂分は、例えば０．３体積％〜１０体積％程度（又は例えば３重量％程度）と少ないことから、開気孔３２の内壁を被覆する樹脂層３３は、薄膜として形成され、開気孔３２が埋められにくい。こうして、成形用原料に含まれる液体は開気孔３２へ導入されずに成形用原料及び成形体に含まれる分散媒から揮発する気体は開気孔３２から排出可能な成形型２０を作製することができる。
【００４３】
次に、この成形型２０を用いて成形体を製造する方法について説明する。この成形体の製造方法は、液体と粒子とを含み流動性のある自己硬化性を有する成形用原料を調製する調製工程と、上述したいずれか１つに記載の成形型へ調製した成形用原料を注入し所定形状の成形体を成形する成形工程と、成形型から成形体を離型する離型工程とを含むものである。まず、調整工程では、成形用原料を調製する。成形用原料は、粒子と硬化成分としての有機化合物とを含み、有機化合物相互の化学反応により硬化する周知の自己硬化性の成形用原料を用いることができる。このような成形用原料は、粒子のほか、分散媒、ゲル化剤を含み、粘性や硬化反応調整のため分散剤、触媒などを含んでいてもよい。ここでは、粒子を例えばアルミナなどとし、分散媒を水とし、ゲル化剤としてウレタン系の有機化合物とする自己硬化性の成形用原料を用いるものとした。こうすれば、ウレタン反応する成形用原料を用いて、処理時間をより短縮すると共に、より確実に成形体を成形することができる。なお、成形用原料としては、上記の成形用原料にかかわらず、種々のものを用いることができる。
【００４４】
次に、成形工程では、この成形型２０へ成形用原料を注入して成形体を成形する。まず、下型２２と上型２４とプレート２６とを組み付けて成形型２０とし、調製した成形用原料を注入口２７から注入する。すると、注入路２４ａを介して成形体形成部３０へ成形用原料が流入する。なお、成形用原料の注入であるが、成形用原料を加圧して注入口２７から成形体形成部３０へ供給することが、より十分な充填や複雑な形状のものを成形することを考慮する上では好ましい。成形用原料を成形体形成部３０へ注入したときに、成形型２０の成形面２３，２５に形成されている開気孔３２への成形用原料の浸透が樹脂層３３により抑制される。ここで、成形用原料が開気孔３２へ浸透してしまうと、例えば、十分に硬化反応が進行しないうちに、成形用原料に含まれるゲル化剤が成形型２０側へ移動してしまうから、成形体に十分な強度を付与することができないことがある。ここでは、樹脂層３３により成形用原料が開気孔３２へ過度に浸透するのを抑制可能であるため、これらのような問題の発生を抑制可能である。続いて、成形用原料を注入していくと、成形体形成部３０を満たしたあと成形用原料の余剰分が、排出路２４ｂを介して排出口２８から排出される。成形用原料を成形体形成部３０へ充填したあと、例えば室温で所定の化学反応により、成形用原料を硬化させ成形体を得る。このとき、成形用原料及び成形体に含まれる分散媒から揮発する気体などが、開気孔３２を通過して外部空間へ放出される。なお、室温での硬化反応で十分な強度が得られない場合には、下型２２，上型２４，プレート２６を組み付けた状態で、成形型２０を加熱、又は冷却して硬化反応を進行させてもよい。ここで、通気性がない成形型において複数の部材を組み付けた状態で硬化温度とする場合には、成形用原料及び成形体に含まれる分散媒から揮発する気体は成形型から排出されにくいことがあり、成形体の硬化反応が不十分で破損してしまったり、一定量以上に揮発し難く乾燥に多くの時間を要するなどの場合がある。ここでは、開気孔３２から気体として排出可能であるから、成形型２０の複数の部材を組み付けた状態で硬化反応を促進可能であるから、一層処理時間を短縮することができる。成形用原料の硬化反応が終了すると、プレート２６を離型し、下型２２、上型２４から成形体を離型する離型工程を経て、成形体形成部３０に形成された成形体を得る。この際、濡れ性の悪い樹脂層３３が表面に存在することから成形体を成形型から離型する際の離型応力を小さくすることが可能である。また開気孔の存在により空気が侵入しにくい形状の場合でも、真空の効果を受けることなく離型することができる。この離型工程では、開気孔３２から流体を圧入し強制的に所定方向から離型させるものとしてもよい。こうすれば、流体の圧入により成形体をより容易に離型することができる。ここで、「流体」は、例えば水や有機溶媒などの液体としてもよいし、空気や窒素ガスなどの気体としてもよく、このうち気体がより好ましい。この成形体は、必要に応じて残留分散媒の揮発を乾燥温度（例えば１３０℃）で所定時間行ってもよい。得られた成形体は、必要であれば仮焼して脱脂し、構成される材料や用途などに応じた焼成温度で焼成する。このように、硬化反応中の成形体を成形型２０内に納めたままで、成形体の硬化反応の進行と、成形体に含まれている分散媒の揮発とを並列的に進行させ、より確実に成形体が得られる方法で成形工程を実行するのである。
【００４５】
ここで、成形工程の前に、成形型２０の繰り返し使用により樹脂層３３が剥離や劣化した際には、図４に示すように、成形型２０の開気孔３２へ樹脂溶液３３ａを供給して開気孔３２へ樹脂層３３を形成させる樹脂層形成工程を実行してもよい。こうすれば、樹脂層３３を確実に形成することにより、より確実に成形用原料の液体が開気孔内へ浸透するのを抑制し、より十分な強度を成形体に持たせることができる。また、成形型の使用により樹脂層３３が剥離などした場合に容易にそれを修復することができる。ここで、開気孔３２が形成されていない成形型では、離型剤などを表面に塗布することがあるが、均一に離型剤層を形成することが困難である。成形型２０では、樹脂溶液３３ａが開気孔３２へ浸透するため、成形面２３，２５がより容易に平滑な面となる。なお、樹脂層形成工程は、調製工程の前に行うことが好ましい。
【００４６】
以上詳述した本実施形態の成形型２０によれば、液体と粒子とを含み自己硬化性を有する成形用原料を注入すると、成形用原料が開気孔３２に導入されてしまうのを、成形面２３，２５から深さＬまで形成された樹脂層３３により抑制しつつ、成形用原料及び成形体に含まれる分散媒から揮発する気体は、開気孔３２から外部空間へ通過させる。このように、成形型内で十分に硬化反応の進行と成形体に含まれる分散媒の揮発とを同時に実行可能であるため、処理時間をより短縮することができる。また、十分な強度を有してしない状態で成形型２０の一部を離型し硬化反応が不十分な成形体を外気にさらすことにより成形体に含まれる分散媒の揮発を早めるようなことを抑制可能であるため、成形体に十分な強度を持たせてから離型することが可能である。また、外部に連通する開気孔を有しているため成形体と成形型の間に空気が入り難く成形体を成形型から離型する際に離型応力が大きくなることを抑制可能である。さらに、被覆されている樹脂は濡れ性が悪いため、成形体を成形型から離型する際に離型応力を小さくすることが可能である。以上から、その破損などを抑制し、より確実に成形体を成形することができる。また、式（３），（４）を満たすような深さＬまで樹脂層３３が開気孔３２の内壁に形成されているため、開気孔内への液体の浸透現象を管路における毛管現象にモデル化したＯｌｓｓｏｎ  Ｐｉｈｌの式を利用して、より確実に成形用原料の液体が開気孔内へ浸透するのを抑制し、より十分な強度を成形体に持たせることができるし、余剰の樹脂層３３を成形型２０に設けずに済む。更に、開気孔３２は、平均気孔径Ｄが３．０×１０-7ｍに形成されているため、樹脂層３３などにより開気孔が閉塞されてしまうのを抑制しやすく、毛細管力による液体の浸透モデルを元に液体の浸透を考察でき、成形用原料の液体が開気孔内へ浸透する距離を算出し、それを抑制することができる。更にまた、開気孔３２は、平均気孔径Ｄ（ｍ）が粒子の平均粒径φ（ｍ）以下に形成されているため、開気孔３２に粒子が入り込み開気孔３２を閉塞してしまうのをより抑制することができる。そしてまた、成形用原料に含まれる液体が開気孔３２に浸透してしまうのを、接触角θの大きなフッ素樹脂を利用して比較的容易に防止することができる。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００４８】
例えば、上述した実施形態では、式（５），（６）を用いて樹脂層３３を形成する深さＬの範囲などを求めるものとしたが、式（６）を省略してもよいし、式（５），（６）を省略して深さＬを設定するものとしてもよい。開気孔３２へ成形用原料が浸透しない所定領域まで樹脂層３３が形成されていればよい。
【００４９】
上述した実施形態では、図４に示すように、成形面２３を形成したあとの部材が有する開気孔３２へ樹脂溶液３３ａを用いて樹脂層３３を形成する成形型２０を作製するものとしたが、図５に示すように、表面を樹脂層４３で被覆した部材粒子４１を用意し、この部材粒子４１を例えばプレス成形や鋳込み成形などにより成形することにより開気孔４２に樹脂層４３を形成し任意の形状の成形面４４を有する成形型５０を作製するものとしてもよい。即ち、成形型５０は、成形体の形状とする成形面４４を形成するように部材粒子４１を成形して形成されており、樹脂層４３は、部材粒子４１の表面を樹脂で被覆することにより形成されている。こうしても、成形・乾燥の処理時間をより短縮すると共に、より確実に成形体を成形することができる。この部材粒子４１は、金属粉末（例えば鉄やチタンなど水銀圧入法を用いて測定するためアマルガムを作らないものが好ましい。）、樹脂粉末（ポリエチレンやポリイミド、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂など）、セラミックス粉末（アルミナやジルコニアなど）などを用いることができる。樹脂層４３は、上述した樹脂層３３と同様の材質を用いることができる。また、部材粒子４１を成形型５０に成形するとき、樹脂層４３で被覆した部材粒子４１を深さＬまでとし、それより深い部分を樹脂層４３で被覆しない部材粒子４１を用いて行ってもよい。こうすれば、余剰の樹脂層４３を形成するのを抑制可能である。このとき、樹脂層４３で被覆した部材粒子４１と樹脂層４３で被覆しない部材粒子４１との配合比を変化させ、成形面４４へ近づくほど樹脂層４３がより多く存在するように成形型５０を作製してもよい。
【００５０】
このとき、成形型５０では、開気孔４２の屈曲度や断面積の不均一さを表す曲路率ｆ、開気孔４２の平均気孔径Ｄ（ｍ）、成形用原料が流動性を失うまでの時間ｔ（ｓ）、外気中の成形用原料の液体の表面張力γ（Ｎ／ｍ）、前記成形面と前記成形用原料との接触角θ（°）、前記成形用原料の粘度η（Ｐａ・ｓ）、前記成形用原料を前記成形型に注入する際の圧力Ｐ（Ｐａ）とし、接触角θが０°以上９０°未満のとき、樹脂層４３の形成される深さＬ（所定範囲）として、成形面４４から次式（２）で表される深さまで部材粒子４１により構成されているものとしてもよい。こうすれば、接触角θが０°以上９０°未満のときに、開気孔内への液体の浸透現象を管路における毛管現象にモデル化したＯｌｓｓｏｎ  Ｐｉｈｌの式（４）に対して曲路率ｆを含むパラメータを乗じて得られる式（２）を利用して、成形用原料が開気孔４２へ浸透する距離以上の樹脂層４３を設けることができるから、より確実に成形体を成形することができる。
【００５１】
【数２】
0005601780.tif 000011
【００５２】
上述した実施形態では、成形面２３及び成形面２５における開気孔３２の面積について説明しなかったが、例えば、成形工程では、成形面における開気孔面積の異なる２以上の成形型部材を有する成形型（上型２４や下型２２）を用いて所定形状の成形体を成形し、離型工程では、各成形面における開気孔面積の違いを利用して所定の順序で２以上の成形型と成形体とを離型するものとしてもよい。例えば、図１において、下型２２から離型した方が成形体の破損が少ないことが経験的にわかっている場合などには、下型２２の開気孔３２の面積を上型２４に比して大きくし、下型２２側を離型しやすくすることができる。こうすれば、開気孔３２の面積を利用して比較的容易に離型する順序を定めることができ、例えば成形体の破損などをより低減してより確実に成形体を成形することができる。このとき、例えば、下型２２の成形面２３の面積と、上型２４の成形面２５の面積を考慮して各成形型部材の開気孔３２の面積を設定するものとする。なお、下型２２の成形面２３の面積と上型２４の成形面２５の面積とを同じ面積とすると、各下型２２，上型２４の開気孔３２の面積の設定がしやすい。また、開気孔面積を調整する手段としては、開気孔３２を有する多孔質体を利用して成形型を作製する場合には、この多孔質体の気孔率を調整することなどが考えられる。また、樹脂で被覆した部材粒子を使用して成形型を作製する場合には、元となる部材粒子の粒径を変えることなどが考えられる。
【実施例】
【００５３】
以下には、成形型２０を具体的に作製した例を、実験例として説明する。
【００５４】
［実験例１］
開気孔のない金属（ジュラルミン）を加工して成形面を設け、図１に示すような成形体形成部を形成した成形型を作製し、この成形面の表面に接触角θが８５°のフッ素樹脂を塗布し、乾燥させ深さＬが０ｍの樹脂層（表面のみのコート）を形成した。接触角θは、ジュラルミンＡ７０７５（表面粗さＲａ＝５．０×１０-1μｍ）の表面に樹脂層を形成し、成形用原料を１０μＬ滴下し、接触角測定機を用いて計測を行いこの計測を３回行った平均値として求めた。これを実験例１の成形型とした。なお、表面粗さＲａは、中心線平均粗さともいい、ＪＩＳ−Ｂ０６０１に基づいて求めた。成形用原料は、粒子をアルミナ粒子（平均粒径が５．０×１０-7ｍ）、分散媒として有機２塩基酸エステルを用い、ゲル化剤としてイソシアネート、ポリオールを用い、更に、分散剤、触媒を添加することで、その粘度を１Ｐａ・ｓに調整した。粒子の平均粒径は、粒子（屈折率１．７）を分散媒（屈折率１．４）に分散させ、レーザー回折／散乱式粒度分布測定器を用いて測定した。測定はバッチセル方式で行い、透過率は約８０％となるように粒子量を調整した。測定結果は５．００×１０-8〜２．６２×１０-4ｍを６４分割（分割幅は１．００×１０-8〜３．３３×１０-5ｍ）した頻度分布、累積分布、メディアン径（Ｄ５０）、９０％粒径を出力した。平均粒径の測定は、同様の粒子に対して３回行い、メディアン径の平均値として求めた。この成形用原料の表面張力γは、２．０×１０-2（Ｎ／ｍ）であった。粒子の平均粒径は、メディアン径（Ｄ５０）として求めた。この調製した成形用原料を実験例１の成形型に、注入する際の圧力Ｐを１．０×１０4Ｐａで注入し、５０℃で、硬化時間６０分、１２０分、１８０分の３パターンについて各１２個のサンプルを作製した。各々の硬化時間の経過後に離型し、各成形体の状態を実体顕微鏡により観察した。その結果を表１に示す。この表１には、基材と、樹脂層の接触角（°）、樹脂深さＬ（ｍ）、各硬化時間における、サンプル数に対する良品の評価値を示し、後述する実験例２〜１５についての実験結果も示した。なお、良品の評価値は、離型後の成形体の歩留まりが９０％以上を「○」、９０％未満を「×」として評価した。
【００５５】
【表１】
0005601780.tif 000012
【００５６】
［実験例２］
開気孔を有する多孔質金属を加工して成形面を設け成形型を作製し、この成形面の表面に接触角θが８５°のフッ素樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させ樹脂層の深さＬが５．０×１０-5ｍまで形成した以外は、実験例１と同様の処理を行い、実験例２の成形型を作製し、これを用いて実験例１と同様に成形体を作製した。開気孔の平均気孔径Ｄは、樹脂層を形成する前の成形型について、水銀ポロシメータにより水銀圧入法で測定した。対象とするサンプルを直径８．０×１０-3ｍ、厚さ２．０×１０-2ｍ形状のサンプルに加工し、前処理（５分間の真空引き）を行う。前処理の終わったサンプルを測定器にセットし常温で大気圧から６００００ｐｓｉまで２０ｐｓｉ刻みで測定し、メディアン径（Ｄ５０）を得た。同様の測定を５サンプルに対して行い、その平均値を求めた。その結果、平均気孔径Ｄは、２．０×１０-7ｍ（平均気孔半径ｒが１．０×１０-7ｍ）であった。また、樹脂層の深さＬは、ＳＥＭにより倍率１００倍で画像を取得し縦７．５×１０-4ｍ、横１．０×１０-3ｍのサイズの画像を対象にして行った。対象領域の異なる５ヶ所で画像を取得し各画像から無作為に２点を測定し計１０点に対して測定しその平均値を平均気孔径Ｄとした。また、実験例２は、曲路率ｆが３であった。この曲路率ｆは、所定の単位長さの試験片の外周をシールし水を浸透させ深さＬを浸透するのに必要な理論時間Ｔｃと、実測時間Ｔｍとの比である、Ｔｍ／Ｔｃを求め、これを曲路率ｆとした。
【００５７】
［実験例３〜５］
樹脂溶液を塗布することにより、樹脂層をそれぞれ深さ１．５×１０-4ｍ、１．８×１０-4ｍ、２．１×１０-4ｍまで形成した以外は、実験例２と同様の処理を行い、それぞれを実験例３〜５とする成形型を作製した。実験例３〜５は、平均気孔径Ｄが２．０×１０-7ｍ（平均気孔半径ｒが１．０×１０-7ｍ）、曲路率ｆが３であった。これらを用いて実験例１と同様に成形体を作製した。
【００５８】
［実験例６］
成形面の表面に接触角θが７５°のフッ素樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させ樹脂層を形成した以外は実験例１と同様の工程を行い実験例６の成形型を作製した。これを用いて実験例１と同様に成形体を作製した。
【００５９】
［実験例７〜１０］
開気孔を有する部材を加工して成形面を設け成形型を作製し、この成形面の表面に接触角θが７５°のフッ素樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させ樹脂層の深さＬが１．０×１０-4ｍまで形成した以外は、実験例１と同様の処理を行い、実験例７の成形型を作製した。また、樹脂層をそれぞれ深さ２．０×１０-4ｍ、２．５×１０-4ｍ、３．０×１０-4ｍまで形成した以外は、実験例７と同様の処理を行い、それぞれを実験例８〜１０とする成形型を作製した。実験例７〜１０は、平均気孔径Ｄが２．０×１０-7ｍ（平均気孔半径ｒが１．０×１０-7ｍ）、曲路率ｆが３であった。これらを用いて実験例１と同様に成形体を作製した。
【００６０】
［実験例１１］
成形面の表面に接触角θが６５°のフッ素樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させ樹脂層を形成した以外は実験例１と同様の工程を行い実験例６の成形型を作製した。これを用いて実験例１と同様に成形体を作製した。
【００６１】
［実験例１２〜１５］
開気孔を有する多孔質金属を加工して成形面を設け成形型を作製し、この成形面の表面に接触角θが６５°のフッ素樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させ樹脂層の深さＬが１．５×１０-4ｍまで形成した以外は、実験例１と同様の処理を行い、実験例１２の成形型を作製した。また、樹脂層をそれぞれ深さ３．０×１０-4ｍ、３．５×１０-4ｍ、４．０×１０-4ｍまで形成した以外は、実験例１２と同様の処理を行い、それぞれを実験例１３〜１５とする成形型を作製した。実験例１２〜１５は、平均気孔径Ｄが２．０×１０-7ｍ（平均気孔半径ｒが１．０×１０-7ｍ）、曲路率ｆが３であった。これらを用いて実験例１と同様に成形体を作製した。
【００６２】
［実験例１６］
気孔率が０％である、開気孔のない金属（ジュラルミン）を加工して成形面を設け成形型を作製し、この成形面の表面に接触角θが８５°のフッ素樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させ樹脂層を形成した実験例１６の成形型を作製した。これを用いて硬化時間９０分で実験例１と同様に成形体を作製し、成形体を成形型から離型し、成形用原料重量Ｓ（ｇ）、成形用原料中の分散媒重量Ｓａ（ｇ）、離型後の成形体重量Ｍ（ｇ）として、式（５）を用いて分散媒の揮発量Ｒ（重量％）を求めた。この実験結果を表２に示す。この表２には、基材と、樹脂層の接触角（°）、樹脂深さＬ（ｍ）、気孔率（％）、硬化９０分時の分散媒の揮発量Ｒ（重量％）、サンプル数に対する良品の評価値、及び不良要因を示し、後述する実験例１７〜２８についての実験結果も示した。なお、良品の評価値は、離型後の成形体の歩留まりが９０％以上を「○」、３０％以上９０％未満を「△」、３０％未満を「×」として評価した。
揮発量Ｒ（重量％）＝（Ｓ−Ｍ）／Ｓａ×１００…式（５）
【００６３】
【表２】
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【００６４】
［実験例１７〜２２］
気孔率が３．０％、１０％、１５％、２５％、３５％、５０％である開気孔を有する多孔質金属を加工して成形面を設け成形型を作製し、この成形面の表面に接触角θが８５°のフッ素樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させ樹脂層の深さＬを２．０×１０-4ｍまで形成し、それぞれを実験例１７〜２２とする成形型を作製した。実験例１７〜２２は、平均気孔径Ｄが４．０×１０-7ｍ（平均気孔半径ｒが２．０×１０-7ｍ）、曲路率ｆが３であった。これらを用いて実験例１６と同様に成形体を作製して分散媒の揮発量Ｒなどを評価した。
【００６５】
［実験例２３〜２８］
気孔率が３．０％、１０％、１５％、２５％、３５％、５０％である開気孔を有する多孔質金属を加工して成形面を設け成形型を作製し、この成形面の表面に接触角θが８５°のフッ素樹脂をスプレーにより塗布し、乾燥させ樹脂層の深さＬを４．０×１０-4ｍまで形成し、それぞれを実験例２３〜２８とする成形型を作製した。実験例２３〜２８は、平均気孔径Ｄが４．０×１０-7ｍ（平均気孔半径ｒが２．０×１０-7ｍ）、曲路率ｆが３であった。これらを用いて実験例１６と同様に成形体を作製して分散媒の揮発量Ｒなどを評価した。
【００６６】
［実験結果］
実験例１〜１５の実験結果を表１に示し、実験例１６〜２９の実験結果を表２に示す。表１に示すように、実験例１，６，１１では、いずれの硬化時間でも離型時の歩留まりが悪かった。また、実験例２，７，１２では、樹脂層が浅く、成形体の表面が粗かったり、成形型の開気孔に詰まった残渣が取れにくかった。これに対し、実験例３〜５，８〜１０，１３〜１５は、短時間で成形体が硬化し、且つ離型しやすい良好な結果が得られた。実験例４の１８０分、実験例１０の６０分及び１２０分、実験例１４の６０分、実験例１５の１８０分では、ハンドリングミスによる不良品が発生した。なお、上述した式（４）〜（６）でｔ＝３００ｓとして算出した深さＬ、Ｌｍａｘ、Ｌｍｉｎ、の値は、それぞれ接触角８５°では、１．８×１０-4，２．４×１０-4，１．２×１０-4ｍであり、接触角７５°では、２．９×１０-4，３．９×１０-4，１．９×１０-4ｍであり、接触角６５°では、３．７×１０-4，４．９×１０-4，２．４×１０-4ｍであった。また、表２に示すように、樹脂層の深さＬが２．０×１０-4ｍ及び４．０×１０-4ｍでは、気孔率１０％〜２５％の成形型が成形体に含まれる分散媒の揮発性が良好で、且つ良品率が高かった。気孔率、即ち、開気孔の面積割合が１０〜２５％では、成形体の表面が良好であり、２５％を超えると成形体の表面が粗くなることがわかった。なお、樹脂層の深さＬが４．０×１０-4ｍであるものについては、成形体が脆弱であったため、成形型の裏側からエアを供給して成形体を離型した。この際、実験例２５〜２７では、ハンドリングミスにより不良品が発生した。実験例２４〜２８では、気孔率２５％までは大きく分散媒揮発量が増加しないが、これは、部分的に樹脂層が開気孔を閉塞していることなどが考えられる。また、実験例２４では、エアの供給による離型を試みたが、成形型の気孔率が低く十分に加圧できず、失敗した。樹脂層の深さＬが浅いと樹脂層に被覆されていない領域と成形体のスラリーとが接触して密着してしまい、それによって局所的な離型性が低下し、表面が粗くなると共に、密着した残渣を除去できず、成形型の寿命が短くなることがわかった。このように、開気孔があり、樹脂層が所定深さまで形成されているものでは、成形体に含まれる分散媒の揮発が促進され、かつ離型性が高く、良好な成形体が得られることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、自己硬化性を有する成形体原料を用いた成形体の製造分野に利用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
２０，５０  成形型、２２  下型、２３，４４  成形面、２４  上型、２４ａ  注入路、２４ｂ  排出路、２５  成形面、２６  プレート、２７  注入口、２８  排出口、３０  成形体形成部、３２，４２  開気孔、３３，４３  樹脂層、３３ａ  樹脂溶液、４１  部材粒子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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