(57)【要約】  インベストメント鋳造用シェル鋳型を製作するための耐火スラリーに籾殻灰を配合することによって、シェルのガス透過性、厚さ、および／または厚さの均一性を向上させることができる。シェル鋳型を製作する方法は、耐火充填剤、籾殻灰、および好ましくは繊維の乾燥混合物を準備し、乾燥混合物とゾル状結合剤から耐火スラリーを調製し、さらに、耐火スラリーをろう模型に塗布することを含む。
2008543567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維、耐火充填剤、および約０．５〜４０重量％の籾殻灰を含む耐火乾燥混合物、
および、コーティング用耐火スラリーを調製するために前記乾燥混合物に配合された好適なゾル状結合剤を含むことを特徴とするインベストメント鋳造用シェル鋳型に用いる配合物。
【請求項２】
前記繊維は、耐火繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、有機繊維、炭素繊維、およびそれらの組合せからなる群から選ばれた少なくとも１種類の繊維を含むことを特徴とする請求項１記載のインベストメント鋳造用シェル鋳型に用いる配合物。
【請求項３】
前記繊維は有機繊維を含み、かつ、前記耐火充填剤は、粒径が約２０〜６００メッシュのセラミック粒子を含むことを特徴とする請求項２記載のインベストメント鋳造用シェル鋳型に用いる配合物。
【請求項４】
前記繊維は、約０．２〜１２ｍｍの平均長さを有し、かつ、前記乾燥混合物の約０．１〜１２％の重量を占めることを特徴とする請求項１記載のインベストメント鋳造用シェル鋳型に用いる配合物。
【請求項５】
前記繊維は、約１〜４ｍｍの平均長さを有し、かつ、前記乾燥混合物の約０．２〜２．５％の重量を占めることを特徴とする請求項４記載のインベストメント鋳造用シェル鋳型に用いる配合物。
【請求項６】
前記乾燥混合物は無機繊維をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のインベストメント鋳造用シェル鋳型に用いる配合物。
【請求項７】
前記無機繊維は、Ｅガラス繊維、Ｓガラス繊維、セラミック・アルミナ・シリカ繊維、およびミネラルウールからなる群から選ばれた少なくとも１種類の繊維を含み、かつ、前記有機繊維は、オレフィン系繊維、ナイロン系繊維、およびアラミド繊維からなる群から選ばれることを特徴とする請求項６記載のインベストメント鋳造用シェル鋳型に用いる配合合物。
【請求項８】
前記ゾル状結合剤は、コロイド状シリカ、エチルシリケート、イオン珪酸塩、およびそれらの組合せからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１記載のインベストメント鋳造用シェル鋳型に用いる配合物。
【請求項９】
インベストメント鋳造用シェル鋳型を製造する方法であって、
繊維と耐火充填剤を含む乾燥混合物と、約０．５〜４０重量％の籾殻灰とから少なくとも一方が調製され、かつ、前記乾燥混合物が配合されたコーティング用の第１と第２の耐火スラリーを準備すること、
前記コーティング用の第１と第２の耐火スラリーの一方を除去可能なろう模型の上に塗布して、コーティングが施された型を形成すること、
前記コーティングが施された型に耐火物を用いて、随意にスタッコイングすること、
前記型に、前記コーティング用の第１と第２の耐火スラリーの他方を塗布するために、前記コーティングと随意のスタッコイングが施された型を十分に乾燥させること、
前記乾燥混合物を用いて調製した前記コーティング用の耐火スラリーの層が前記型に少なくとも１層形成されている場合、前記耐火スラリーの塗布と随意のスタッコイングを必要回数繰り返すことによって、所望の厚さを有する型を形成すること、
前記複数層の型を乾燥させて、インベストメント鋳造用のグリーン・シェル鋳型を形成すること、
および、インベストメント鋳造用の焼成シェル鋳型を製作するために必要な温度まで、前記グリーン・シェル鋳型を加熱することを含むことを特徴とするインベストメント鋳造用シェル鋳型を製作する方法。
【請求項１０】
前記インベストメント鋳造用シェル鋳型は、前記乾燥混合物を配合した耐火スラリーを用いて形成された複数層を有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記インベストメント鋳造用シェル鋳型は、前記乾燥混合物を含有しない耐火スラリーを用いて形成された層を少なくとも１層有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記繊維は、耐火繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、有機繊維、および炭素繊維からなる群から選ばれた少なくとも１種類の繊維を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記繊維は有機繊維を含み、かつ、前記充填剤は、粒径が約２０〜６００メッシュのセラミック粒子を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記繊維は、約０．２〜１２ｍｍの平均長さを有し、かつ、前記乾燥混合物の約０．１〜１２％の重量を占めることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記繊維は、約１〜４ｍｍの平均長さを有し、かつ、前記乾燥混合物の約０．２〜２．５％の重量を占めることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記コーティング用の第１と第２のスラリーは、無機繊維が配合された乾燥混合物を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記無機繊維は、Ｅガラス繊維、Ｓガラス繊維、セラミック・アルミナ・シリカ繊維、ミネラルウール、およびそれらの組合せからなる群から選ばれ、かつ、前記有機繊維は、オレフィン系繊維、ナイロン系繊維、アラミド繊維、およびそれらの組合せからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記ゾル状結合剤は、コロイド状シリカ、エチルシリケート、イオン珪酸塩、およびそれらの組合せからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
インベストメント鋳造用シェル鋳型のシェルの厚さを増大させるおよび／または均一性を向上させるおよび／またはガス透過性を改良する方法であって、
前記シェルは、耐火スラリーを用いて模型の上にコーティングの層とスタッコの層とを交互に積層することによって形成され、
前記シェルを形成するための前記耐火スラリーに、有効量の籾殻灰を混入させることを特徴とするインベストメント鋳造用シェル鋳型のシェルの厚さを増大させるおよび／または均一性を向上させるおよび／またはガス透過性を改良する方法。
【請求項２０】
前記耐火スラリーは、乾燥混合物と、前記乾燥混合物が混入されたゾル状結合剤を含み、
前記乾燥混合物は、籾殻灰を約０．５〜４０重量％含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記耐火スラリーは、乾燥混合物と、前記乾燥混合物が混入されたゾル状結合剤を含み、
前記乾燥混合物は、籾殻灰を約４〜１５重量％含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
籾殻灰を配合した耐火スラリーを用いて製作したことを特徴とする精密インベストメント鋳造用のセラミック製シェル鋳型。
【請求項２３】
前記耐火スラリーを用いてコーティングの層とスタッコの層を交互に配置することによって製作され、
また、前記籾殻灰の含有量は、ガス透過性、シェルの厚さ、および前記シェルの厚さの均一性の少なくとも１つを改良することができる量であることを特徴とする請求項２２記載のシェル鋳型。
【請求項２４】
模型組立体に塗布される前記耐火スラリーは、耐火充填剤と、約０．５〜４０重量％の前記籾殻灰とが配合された乾燥混合物と、前記乾燥混合物が混入された、好適量のゾル状結合剤とを含むことを特徴とする請求項２３記載のシェル鋳型。
【請求項２５】
前記乾燥混合物は、籾殻灰を約４〜１５重量％含むことを特徴とする請求項２４記載のシェル鋳型。
【請求項２６】
前記乾燥混合物は、セラミック繊維をさらに含むことを特徴とする請求項２２記載のシェル鋳型。
【請求項２７】
前記乾燥混合物は、ガラス繊維をさらに含むことを特徴とする請求項２２記載のシェル鋳型。
【請求項２８】
前記乾燥混合物は、有機繊維をさらに含むことを特徴とする請求項２２記載のシェル鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良されたインベストメント鋳造法と、それに用いる配合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロストワックス法を用いたインベストメント鋳造法の起源は、古代エジプトと中国にまで遡ることができる。しかし、今日実施されているような方法は、１９３０年代に始まった比較的新しい技術であり、急速に成長するビジネスの世界と科学技術を象徴している。インベストメント鋳造法によると、所望形状の金属部材と同一形状の除去可能なろう模型の周りに形成された使い捨てのセラミック製シェル鋳型に溶融金属を鋳込むことができるために、複雑な形状の金属部材の製作が簡素化される。「精密インベストメント鋳造法」つまりＰＩＣは、当業界においては上述の技術を指す用語である。
【０００３】
従来技術によるＰＩＣは、６つの主要な工程を有する。
【０００４】
１．模型の形成
所望の金属鋳物を製造するための除去可能な雄型模型は、脱ろう後のセラミック製シェル鋳型に汚染物質を残留させることがないよう、完全に溶解、気化または燃焼するろうなどの熱可塑性材料を用いて形成される。雄型模型は、金属鋳物に求められる形状、寸法および鋳肌を有するように設計された、雌型で、分割された金属製ダイつまり「ツール」の中に熱可塑性材料を射出して形成される。１つまたは複数の模型は、溶融金属をシェル鋳型に注湯するための、除去可能なろうで形成された「湯口システム」に融着させることによって組み立てられる。
【０００５】
２．シェル鋳型は、下記の３段階を経て製作される。
【０００６】
（ａ）模型組立体を、アルカリによって安定化されたコロイド状シリカ結合剤の水溶液に耐火物の微粒子が分散された耐火スラリーに浸漬して、模型表面に耐火物のコーティングを施す段階。
【０００７】
（ｂ）施された耐火コーティングに、大きい粒度の乾燥耐火物の粒子つまり「スタッコ」を接触させてスタッコのコーティングを施す段階。
【０００８】
（ｃ）粒子が結合して不溶性を有するようになる「グリーン」コーティングにするために、空気乾燥させる段階。これらの段階は、コーティングを積層することによって空気乾燥グリーン・シェル鋳型が所望の厚さになるまで、繰り返し実施することができる。
【０００９】
３．脱ろう−除去可能なろう模型は、グリーン・シェル鋳型を５３８〜１０３８℃（１０００〜１９００°Ｆ）に加熱されたフラッシュ脱ろう炉に投入してスチーム・オートクレーブ処理することによって、または、圧力の過度な増大によってシェル鋳型に亀裂が入らないよう、ろうを急速に加熱溶解することができるその他の任意の方法を用いて空気乾燥グリーン・シェル鋳型から取り除かれる。
【００１０】
４．加熱−脱ろうが行われたシェル鋳型は、揮発性残留物の除去と安定したセラミック結合の形成のために、８７１〜１０９３℃（１６００〜２０００°Ｆ）に加熱される。
【００１１】
５．鋳込み−加熱炉から取り出されたシェル鋳型は、溶融金属を鋳込むことができるように配置される。金属は、ガス加熱、間接アーク加熱、または誘導加熱によって溶融される。溶融金属は、空気中でまたは真空室内において鋳込まれる。溶融金属は、静的にまたは遠心力を作用させて鋳込んでもよいし、取瓶または湯だまりから直接鋳込んでよい。溶融金属は、冷却されると鋳型の内部で凝固して金属鋳物になる。
【００１２】
６．鋳物の取出し−凝固した金属鋳物を内部に収容したシェル鋳型をばらばらに壊すことによって、金属鋳物は、セラミック製シェル鋳型から取り外される。鋳物は、のこで挽くまたは研磨円板で切断して湯口システムから分離される。また、鋳物は、タンブリング、ショットブラストまたはグリットブラストによって綺麗にされる。
【００１３】
インベストメント鋳造用のシェル鋳型は、脆弱で、壊れやすい物である。インベストメント鋳造用シェル鋳型の強度向上を目的として、少量の、切断した耐火繊維および／または切断した耐火繊維と切断した有機繊維の混合物を水様耐火スラリーに配合する方法が取られてきた。耐火スラリーに少量の切断した耐火繊維を配合することによって、模型に厚いコーティングを施すことが可能になる。しかし、これらのスラリーに十分なグリーン強度と流動性を付与するためには、かなりな量のポリマーをスラリーに配合する必要がある。
【００１４】
従って、十分な強度を有し、かつ、従来技術の不都合な点を回避できるように改良された、インベストメント鋳造用シェル鋳型を製作するための材料と方法を提供する必要がある。
【発明の開示】
【００１５】
本発明は、除去可能な模型の上にセラミック製シェル鋳型を速やかに形成する方法と、該方法により得られたセラミック製シェル鋳型に関する。スラリーに籾殻灰を配合することによって、シェル鋳型のガス透過性および／またはその他の特性が向上する。一般に、インベストメント鋳造用シェル鋳型の製作に用いられるスラリーは、耐火充填剤、実効量の籾殻灰、および好ましくはガラス繊維、セラミック繊維、または有機繊維を含有する耐火乾燥混合物と、乾燥混合物を配合して、コーティング用耐火スラリーを調製するための好適なゾル状結合剤を含む。好適量の籾殻灰が配合されたスラリーを用いて製作したセラミック製シェル鋳型は、籾殻灰を配合することなく製作したシェル鋳型と比較した場合、ガス透過性とその他の特性が向上する。
【００１６】
本発明の種々の実施形態は、籾殻灰を耐火繊維と混合して乾燥混合物を調製し、次いで、乾燥混合物をコロイド状シリカまたはその他の好適なゾルに混入させることによってインベストメント鋳造用のスラリーを調製する方法を開示する。このスラリーは、インベストメント鋳造用シェル鋳型を製作するときに用いられる。当業界においては周知のように、シェル鋳型に対しては、脱ろう、焼成および注湯が行われる。スラリーは、繊維をさらに含有することが好ましく、繊維は、無機繊維または有機繊維であってよく、また切断されたまたは粉砕された繊維であってもよい。耐火充填剤には、たとえば、溶融シリカ、ジルコン、アルミナ、アルミナシリカなどを用いることができる。耐火充填剤は、種々の粒径を有しており、粒径は、超微細粒子の数ミクロンまたはそれより微小なサイズから、微粒子の１２０〜３２５メッシュ、さらには粗アグリゲートの１０〜４０メッシュであってよい。繊維と耐火充填剤を含む乾燥混合物は、使用が簡便であり、またスラリーの均一化にも役立つ。ここに説明する方法によって製作されたシェル鋳型は、上述の乾燥混合物が無添加のスラリーを用いて製作されたシェル鋳型より優れた利点を有することが明らかになった。
【００１７】
ここに説明する種々の方法の中の最も広い観点によると、製作方法は、コーティング用の第１と第２の耐火スラリーを準備する段階を含み、少なくとも一方のスラリーは、耐火充填剤、籾殻灰、および好ましくは繊維を含む乾燥混合物を、コロイド状の水様ゾルに混入させることによって調製される。製作方法は、さらにコーティング用の第１と第２の耐火スラリーの一方を除去可能な模型に塗布することによってコーティングされた型を形成する段階と、コーティングされた型に耐火物を用いて随意のスタッコイングする段階と、コーティングと随意のスタッコイングが施された型を十分に乾燥させて、コーティング用の第１と第２の耐火スラリーの他方を型に塗布する段階と、型に乾燥混合物を配合して調製されたコーティング用の耐火スラリーの層が少なくとも１層形成されている場合、耐火スラリーの塗布と随意のスタッコイングを必要回数繰り返すことによって、所望の厚さを有する型を形成する段階と、複数層を有する型を乾燥させて、インベストメント鋳造用のグリーン・シェル鋳型を形成する段階と、インベストメント鋳造用の焼成シェル鋳型を製作するために必要な温度までグリーン・シェル鋳型を加熱する段階とを含む。
【００１８】
充填剤は、約２０〜６００メッシュ、好ましくは約１２０〜３２５メッシュの粒径を有する。充填剤は、か焼コークスとの混合物であってもよい。
【００１９】
第１のスラリーは、第１の乾燥混合物と第１のコロイド状ゾルとから調製される。第１のスラリーと同じまたは異なっている第２のスラリーは、第２の乾燥混合物と、第１のコロイド状ゾルと同じまたは異なっている第２のコロイド状ゾルとから調製される。限定するものではないが、有用なコロイド状ゾルには、コロイド状シリカ・ゾル、ラテックス変性のコロイド状シリカ・ゾル、エチルシリケート、イオン珪酸塩、またはそれらの混合物が含まれるが、コロイド状シリカ・ゾルが好ましい。
【００２０】
第１のスラリーをプラスチックやろうで形成された除去可能な模型にコーティングして、型が形成される。型は、次いで、耐火物を用いてスタッコイングした後に乾燥させられる。次いで、第２のスラリーが、スタッコイングされた型に塗布される。型は、耐火物を用いてスタッコイングを第２の層の上に施すことによって厚さが増大し、次いで乾燥させられる。除去可能な模型を取り除くことによって、グリーン・シェル鋳型が形成され、さらに、それを焼成することによって、セラミック製シェル鋳型が製作される。
【００２１】
本発明のさらに別の観点によると、除去可能な模型に第１のスラリーを塗布することによって形成されたコーティングは、スタッコイングした後に乾燥させられる。次いで、第１のスラリーを用いて少なくとも１層を重ねて塗布し、スタッコイングした後に乾燥させることによって、第１のスラリーを用いた多数層の型が形成される。次いで、第２のスラリーの塗布、スタッコイングおよび乾燥の工程が実施される。第２のスラリーも、また、複数の層を形成するよう塗布される。除去可能な模型を取り除いた後に形成されたグリーン・シェル鋳型は、焼成の工程を経てセラミック製シェル鋳型になる。第１の下塗り用スラリーは、１種類またはそれ以上のセラミック充填剤とコロイド状ゾルから調製される。また、第１のスラリーは、１種類またはそれ以上のセラミック充填剤、籾殻灰、および好ましくは、たとえばセラミック繊維またはナイロンやポリプロピレンのような有機繊維などの繊維を含む乾燥混合物と、コロイド状ゾルから調製してもよい。第２のスラリーは、１種類またはそれ以上のセラミック充填剤と、たとえばセラミック繊維またはナイロンやポリプロピレンのような有機繊維などの繊維を混合した乾燥混合物を用いて調製してもよい。両方のスラリーに用いられるコロイド状ゾルは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。限定するものではないが、有用なコロイド状ゾルには、コロイド状シリカ・ゾル、ラテックス変性のコロイド状シリカ・ゾル、エチル珪酸塩、イオン珪酸塩、またはそれらの混合物が含まれるが、コロイド状シリカ・ゾルとラテックス変性のコロイド状シリカ・ゾルが好ましい。
【００２２】
本発明のさらに別の観点によると、１種類またはそれ以上のセラミック充填剤をコロイド状ゾルと混合することによって、繊維が実質上含有されない第１のスラリーが形成される。第２のスラリーは、繊維とセラミック充填剤の混合物とコロイド状ゾルから調製される。第２のスラリーに用いられる繊維は、限定するものではないが、セラミック繊維、ガラス繊維、および有機繊維を含む。限定するものではないが、有用な有機繊維にはナイロンとポリプロピレンが含まれる。第２のスラリーに用いられるセラミック充填剤は、第１のスラリーに用いられるセラミック充填剤のいずれかと同じ種類または異なる種類のものであってよい。また、第１と第２のスラリーに用いられるコロイド状ゾルは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。限定するものではないが、第１と第２のスラリーに用いられるコロイド状ゾルには、コロイド状シリカ・ゾル、ラテックスのようなポリマーによって変性されたコロイド状シリカ・ゾル、エチル珪酸塩、イオン珪酸塩、またはそれらの混合物が含まれるが、コロイド状シリカ・ゾルとラテックス変性のコロイド状シリカ・ゾルが好ましい。
【００２３】
本発明のこの観点において、除去可能な模型に第１のスラリーを塗布し、スタッコイングした後に乾燥させることによってスタッコイングされた型が形成される。次いで、第２のスラリーを塗布し、スタッコイングした後に乾燥させることによって型の厚さが増大する。第２のスラリーを用いて、複数の層を形成してもよい。除去可能な模型を取り除くことによって、グリーン・シェル鋳型が形成され、それを焼成することによって、セラミック製シェル鋳型が製作される。
【００２４】
本発明は、セラミック製シェル鋳型を製作する場合、従来技術より優れた複数の利点を提供することができる。たとえば、繊維とセラミック充填剤の混合物を予め調製しておくことによって、繊維とセラミック充填剤をコロイド状のゾル結合剤に混入させることが容易になるとともに、撹拌を継続することまたは使用前にコロイド状ゾルと繊維の混合物を再度撹拌することが必要ではなくなる。別の利点は、繊維を液状結合剤に予め分散させる、またはセラミック充填剤の添加前にポリマー状添加物と混合させておく必要がないことである。さらに別の利点は、ポリマー状結合剤を使用することによって、グリーン強度を向上させるための添加物が必要ではなくなる。本発明は、強い剪断力を用いて撹拌するとき繊維が凝集するという従来技術の問題点を回避できるという利点も有する。さらに別の利点は、繊維を含有する乾燥混合物をスラリーに用いるために、厚いコーティングを形成できることである。また、スラリーが繊維を含有する乾燥混合物を含むために、繊維を含有しないスラリーを用いて形成されたシェル鋳型と比較した場合、大きい厚さを有しながらも、より均一なシェル鋳型を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
乾燥混合物
本発明の種々の観点において、用いられる乾燥混合物は籾殻灰を含み、その含有量は、製作されたインベストメント鋳造用シェル鋳型のガス透過性が向上する、シェル鋳型の厚さの均一性が改善される、および／またはシェル鋳型の強度が増大するという効果が現るほどの量であることが好ましい。籾殻灰は、たとえばルイジアナ州バトンルージュのアグリエレクトリック・リサーチ社（Agrielectric Research Company）が市販している。
【００２６】
種々の実施形態において、乾燥混合物は、籾殻灰を約０．５〜４０重量％、好ましくは約４〜１５重量％含む。乾燥混合物は、以下に説明する種類のゾルとともに、スラリーに調製される。スラリーに籾殻灰を混入させることによって、インベストメント鋳造用シェル鋳型のガス透過性およびその他の特性が改善される。
【００２７】
乾燥混合物は、１種類またはそれ以上のセラミック充填剤をさらに含む。限定するものではないが、使用されるセラミック充填剤には、溶融シリカ、アルミナ、ムライトやカイアナイトやモロカイトのようなアルミノ珪酸塩、ジルコン、亜クロム酸塩、か焼コークスおよびそれらの混合物が含まれる。籾殻灰は、セラミック充填剤同様の効果を有する。乾燥混合物、すなわちスラリーは、籾殻灰に加えてセラミック充填剤を含有することが好ましい。セラミック充填剤の粒径は、典型的には、約２０〜６００メッシュであり、好ましくは約１２０〜３２５メッシュである。
【００２８】
限定するものではなく単に例示すると、選好実施形態において、乾燥混合物は、セラミック繊維、ガラス繊維、および有機繊維をさらに含む。使用されるセラミック繊維は、限定するものではないが、典型的には縦横比であるアスペクト比が約２０：１である。限定するものではないが、有用なセラミック繊維には、カナダのケベック州のオルレアンズ・リソース・グループ（Orleans Resource Group）製で珪灰石のＯｒｌｅａｎｓ Ｏｎｅ繊維、ニューヨーク州ウィルズボロのＮＹＣＯミネラルズ社（NYCO Minerals Co.）製で珪灰石のＮＩＡＤ  Ｇ繊維、金属繊維、アラミド繊維、炭素繊維、および、たとえば、ムライトのようなアルミノ珪酸塩、アルミナやジルコニアの酸化物、窒化珪素のような窒化物、炭素、炭化珪素のような炭化物、およびそれらの混合物を用いて形成され、次いで、切断または粉砕されたセラミック繊維が含まれる。切断または粉砕されたセラミック繊維は、サーマル・セラミックス社（Thermal Ceramics Corp.）のような多くの供給者が市販している。
【００２９】
限定するものではないが、乾燥混合物に使用されるガラス繊維には、切断または粉砕されたガラス繊維が含まれる。限定するものではないが、使用される切断ガラス繊維には、Ｅガラス繊維、Ｓガラス繊維およびそれらの混合物が含まれる。限定するものではないが、使用されるＥガラス繊維には、ノースカロライナ州シェルビーのＰＰＧインダストリーズ社（PPG Industries）が商品名Ｃｈｏｐ  Ｖａｎｔａｇｅ  ８６１０として販売している、長さが約３〜６ｍｍ、径が約１０μｍのガラス繊維が含まれる。限定するものではないが、使用される切断Ｓガラス繊維には、サウスカロライナ州アイケンのＡＧＹ社製のガラス繊維ように、長さが約３〜６ｍｍ、径が約１０μｍのガラス繊維が含まれる。限定するものではないが、有用な粉砕Ｅガラス繊維には、オーエンス・コーニング社（Owens Corning Co.）製の、長さが約３．２ｍｍ（０．１２５ｉｎ）、平均径が１５．８μｍ、かさ密度が０．１７ｇ／ｃｍ3の７３１ＥＤ  ３ｍｍ綿状繊維が含まれる。
【００３０】
限定するものではないが、乾燥混合物に用いられる有機繊維には、オレフィン、アミド、アラミド、ポリエステルおよびセルロース系繊維が含まれる。限定するものではないが、使用されるオレフィンには、ミニファイバーズ社（Minifibers, Inc.）製のポリエチレンとポリプロピレンが含まれる。アミド系繊維には、ウェックス・ケミカル社（Wex Chemical Co.）製のナイロン系繊維が含まれる。限定するものではないが、使用されるアラミド繊維には、デュポン社製のケブラー（登録商標）とアクゾー・ノーベル社（Akzo Nobel）製のＴｗａｒｏｎが含まれる。使用されるポリエステル繊維には、ウェックス・ケミカル社製のポリエステル繊維が含まれる。セルロース系繊維には、インターファイブ社（Interfibe Corp.）製のセルロース系繊維が含まれる。
【００３１】
乾燥混合物に含まれる繊維の量は、大きく変えることができる。乾燥混合物がセラミック繊維、ガラス繊維およびセラミック充填剤を含有している場合、セラミック繊維は、乾燥混合物の約１〜１０重量％であり、ガラス繊維は、乾燥混合物の約０．５〜１０重量％であり、セラミック充填剤は、乾燥混合物の約８０〜９８．５重量％である。
【００３２】
乾燥混合物がセラミック繊維、ガラス繊維、セラミック充填剤および有機繊維を含む場合、セラミック繊維は、乾燥混合物の約１〜１０重量％であり、ガラス繊維は、乾燥混合物の約０．５〜１０重量％であり、セラミック充填剤は、乾燥混合物の約７６〜９８重量％であり、有機繊維は、乾燥混合物の約０．３〜４重量％である。
【００３３】
乾燥混合物がセラミック繊維、セラミック充填剤、および有機繊維を含む場合、セラミック繊維は、乾燥混合物の約０．５〜１０重量％であり、セラミック充填剤は、乾燥混合物の約８６〜９８．２重量％であり、有機繊維は、乾燥混合物の約０．３〜４重量％である。
【００３４】
乾燥混合物がセラミック繊維とセラミック充填剤を含む場合、セラミック繊維は、乾燥混合物の約１〜１０重量％であり、セラミック充填剤は、乾燥混合物の約９０〜９９重量％である。
【００３５】
乾燥混合物が有機繊維とセラミック充填剤を含む場合、有機繊維は、乾燥混合物の約０．３〜５重量％であり、セラミック充填剤は、乾燥混合物の約９５〜９９．７重量％である。
【００３６】
耐火スラリーの調製
下塗り用スラリーまたは上塗り用スラリーとして用いられる耐火スラリーは、上述した乾燥混合物とコロイド状ゾルから調製される。種々の実施形態において、スラリーの切れ特性と流動性を向上させるために、籾殻灰がスラリーに混入されている。選好実施形態において、籾殻灰を繊維強化スラリーに用いた場合、製作されたシェル鋳型の厚さと均一性が大幅に向上する。また、スラリーに籾殻灰を配合した場合、籾殻灰が用いられていないシェル鋳型と比較した場合、製作されたシェル鋳型のガス透過性が、たとえば一桁向上する。
【００３７】
ゾルとしては、デラウェア州ウィルミントンのウェスボンド社（Wesbond, Inc.）製のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）として市販されているコロイド状の水様シリカ・ゾルを用いることが好ましい。水様シリカ・ゾルのＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）は、ｐＨ値、滴定可能な酸化ナトリウムＮａ2Ｏの含有量および固形物の含有量が各々異なるものが入手可能である。水様シリカ・ゾルのＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）は、平均粒径が約４０ｎｍ、粒径分布が約６〜１９０ｎｍ、および粒径の標準偏差が約２０ｎｍである。水様シリカ・ゾルのＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）のｐＨは、約８．０〜１０．０の範囲、好ましくは約９．０〜９．５の範囲にあり、滴定可能なＮａ2Ｏの含有量は、約０．０２〜０．５％、好ましくは約０．１〜０．２５％、最も好ましくは約０．２０〜０．２２％であり、固形物の含有量は、約３０〜５０％、好ましくは約４０〜４７％、より好ましくは約４５％である。またバージニア州ウィリアムズバーグのブントロック・インダストリーズ社（Buntrock Industries, Inc.）製のＭｅｇａＰｒｉｍｅ、ＥＫＡケミカル社（EKA Chemical Co.）製のＮｙａｃｏｌ８３０、ナルコ・ケミカル社（Nalco Chemical Co.）製のＮａｌｃｏａｇ１１３０とＮａｌｃｏａｇ１０３０、およびＷ．Ｒ．グレース社（W.R. Grace & Co.）製のＬｕｄｏｘ  ＳＭ−３０とＬｕｄｏｘ  ＨＳ−３０のようなその他の水様シリカ・ゾルを用いてもよい。
【００３８】
一般に、スラリーは、好ましくはコロイド状シリカ・ゾル、より好ましくはＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）のようなコロイド状ゾルを水洗いしてきれいにされた混合槽に投入し、撹拌中に乾燥混合物を添加して調製される。混合槽としては、当業界において周知の種々の混合装置を用いることができる。これらの装置には、たとえば、プロペラ式ミキサー、ボールミル、高速分散混練機および回転台固定刃式ミキサーが含まれる。乾燥混合物は撹拌中に配合されるが、配合は、スラリーが適切な粘度になるまで継続される。
【００３９】
第１のスラリーはしばしば下塗りに用いられるが、その適切な粘度は、典型的には約１８〜３０秒＃５Ｚａｈｎ、好ましくは約２０〜３０秒＃５Ｚａｈｎ、最も好ましくは約２４〜３０秒＃５Ｚａｈｎである。第２のスラリーはしばしば上塗りに用いられるが、その適切な粘度は、典型的には約１０〜１８秒＃５Ｚａｈｎ、好ましくは約１０〜１６秒＃５Ｚａｈｎ、最も好ましくは約１２〜１５秒＃５Ｚａｈｎである。全てのスラリーについて、封じ込められたエアの追い出しと平衡状態達成のために、別工程としての撹拌を実施することもできる。最終的な粘度調節は、コロイド状シリカ・ゾル結合剤であるＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）または耐火物、および非イオン界面活性剤とアニオン界面活性剤を追加することによって行われる。
【００４０】
第１と第２の耐火スラリーの組成は、種々変化させてもよい。特定のスラリーの組成は、所望の寸法と鋳肌を有する金属鋳物を製作するためにセラミック製シェル鋳型に求められる特性によって決まる。たとえば、第１のスラリーには、とりわけそれが下塗りに用いられる場合には、典型的には約２００〜３２５メッシュの耐火物の微粒子が用いられる。有用な下塗り用スラリーには、２００メッシュの溶融シリカおよび耐火物である３２５メッシュのジルコン粒子と混合使用されるＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）が含まれる。ジルコン性粒子は、溶融金属に対する高い耐性をシェル鋳型に与える。また、ジルコンの微粒子を用いることによって、細かで滑らかな鋳肌の鋳物を製作することが可能になる。溶融シリカとジルコンを含むセラミック充填剤をこれらの種類の下塗り用スラリーに用いる場合、溶融シリカの粒径は、約１００メッシュ、約１２０メッシュ、約１４０メッシュ、約１７０メッシュ、約２７０メッシュまたは約３２５メッシュであることが好ましく、約１２０〜２００メッシュであることが最も好ましい。ジルコンの微粒子は、約２００メッシュ、約３２５メッシュまたは約４００メッシュ、好ましくは約２００メッシュ、最も好ましくは約３２５メッシュである。
【００４１】
また、第１のスラリーは、１種類またはそれ以上の非イオン界面活性剤を含有していてもよい。とりわけ有用な非イオン界面活性剤は、バージニア州ウィリアムズバーグのブントロック・インダストリーズ社が市販しているＰＳ９４００である。界面活性剤を添加することによって、ろう模型に湿りを与えるというスラリーの特性が向上することによって、ろう模型の流出が容易になる。界面活性剤の添加量は、スラリーの組成によって変わる。たとえば、スラリーが溶融シリカとジルコンの乾燥混合物およびがＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）含む場合、界面活性剤の添加量は、Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）の重量に対して約０．２％以下である。
【００４２】
第２のスラリーには、とりわけそれが上塗り用である場合、第１のスラリーに用いられるより大きい粒径の耐火物粒子が一般には用いられる。たとえば、溶融シリカがセラミック充填剤として用いられている上塗り用スラリーの場合、溶融シリカは、典型的には約８０〜２７０メッシュ、好ましくは約１００〜２００メッシュ、最も好ましくは約１００〜１２０メッシュの粒径を有する。上塗り用スラリーの調製に用いられる乾燥混合物とコロイド状の水様シリカ・ゾルの含有量は、大きく変化していてもよい。典型的には、乾燥混合物の含有量は、スラリーの総重量に対して約５４〜７０重量％であり、残りは、水様シリカ・ゾルである。
【００４３】
以下、本発明による耐火スラリーの調製方法について、次に示す実施例を参照しつつ説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
この実施例においては、セラミック充填剤、耐火繊維、およびガラス繊維を含む乾燥混合物を準備し、この乾燥混合物とコロイド状の水様シリカ・ゾルから調製した耐火スラリーについて説明する。
【００４５】
珪灰石の耐火繊維Ｏｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ１００ｇ、粉砕Ｅガラス繊維７３１ＥＤ１／８インチ２０ｇ、および７１５ｇの溶融シリカ１２０（テネシー州グリーンビレのＣ−Ｅミネラルズ社（C-E Minerals Co.）製の１２０メッシュ溶融シリカ）と７１５ｇの溶融シリカ２００（Ｃ−Ｅミネラルズ社製の２００メッシュ溶融シリカ）を含むセラミック充填剤を乾式混合して乾燥混合物を調製した。この乾燥混合物を、固形物含有量４５％、ｐＨ９．５、および滴定可能Ｎａ2Ｏ含有量０．２％のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇに混入して耐火スラリーを調製した。
【００４６】
実施例２
この実施例においては、セラミック充填剤、耐火繊維、ガラス繊維および有機ポリマー繊維を含む乾燥混合物を準備し、この乾燥混合物とコロイド状の水様シリカ・ゾルから調製した耐火スラリーについて説明する。
【００４７】
珪灰石製の耐火繊維Ｏｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ１００ｇ、粉砕Ｅガラス繊維７３１ＥＤ１／８インチ２０ｇ、および７１５ｇの溶融シリカ１２０と７１５ｇの溶融シリカ２００を含むセラミック充填剤を、長さ１ｍｍ、径２５μｍのポリエチレン繊維と乾式混合して乾燥混合物を調製した。
【００４８】
この乾燥混合物を、実施例１で使用したＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇに混入して耐火スラリーを調製した。
【００４９】
実施例３
この実施例においては、セラミック充填剤、耐火繊維および有機ポリマー繊維を含む乾燥混合物を準備し、この乾燥混合物とコロイド状の水様シリカ・ゾルから調製した耐火スラリーについて説明する。
【００５０】
乾燥混合物の調製に、長さ１ｍｍ、径２０μｍのポリエチレン繊維を用いた。
【００５１】
この乾燥混合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇに混入して耐火スラリーを調製した。
【００５２】
実施例４
この実施例においては、セラミック充填剤、ガラス繊維および有機ポリマー繊維を含む乾燥混合物を準備し、この乾燥混合物とコロイド状の水様シリカ・ゾルから調製した耐火スラリーについて説明する。
【００５３】
粉砕Ｅガラス繊維７３１ＥＤ１／８インチ１００ｇ、長さ１ｍｍ、径２５μｍのポリエチレン繊維２０ｇ、および７１５ｇの溶融シリカ１２０と７１５ｇの溶融シリカ２００を含むセラミック充填剤を乾式混合して乾燥混合物を調製した。
【００５４】
この乾燥混合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇに混入して耐火スラリーを調製した。
【００５５】
実施例５
この実施例においては、耐火繊維とガラス繊維を含む乾燥混合物を準備し、この乾燥混合物と、コロイド状の水様シリカ・ゾルとセラミック充填剤の混合物から調製した耐火スラリーについて説明する。
【００５６】
珪灰石の耐火繊維Ｏｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ１００ｇと粉砕Ｅガラス繊維７３１ＥＤ１／８インチ２０ｇを乾式混合して乾燥混合物を調製した。
【００５７】
この乾燥混合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇと、溶融シリカ１２０を７１５ｇと溶融シリカ２００を７１５ｇ含むセラミック充填剤の混合物に混入して耐火スラリーを調製した。
【００５８】
実施例６
この実施例においては、耐火繊維、ガラス繊維および有機ポリマー繊維を含む乾燥混合物を準備し、この乾燥混合物と、コロイド状の水様シリカ・ゾルとセラミック充填剤の混合物から調製した耐火スラリーについて説明する。
【００５９】
珪灰石の耐火繊維Ｏｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ１００ｇ、長さ１ｍｍ、径２５μｍのポリエチレン繊維２０ｇ、および粉砕Ｅガラス繊維７３１ＥＤ１／８インチ１００ｇを乾式混合して乾燥混合物を調製した。
【００６０】
この乾燥混合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇと、溶融シリカ１２０を７１５ｇと溶融シリカ２００を７１５ｇ含むセラミック充填剤との混合物に混入して耐火スラリーを調製した。
【００６１】
実施例７
この実施例においては、セラミック充填剤とガラス繊維を含む乾燥混合物を準備し、この乾燥混合物と、コロイド状の水様シリカ・ゾルから調製した耐火スラリーについて説明する。
【００６２】
粉砕Ｅガラス繊維７３１ＥＤ１／８インチ１００ｇと、７１５ｇの溶融シリカ１２０と７１５ｇの溶融シリカ２００を含むセラミック充填剤を乾式混合して乾燥混合物を調製した。
【００６３】
この乾燥混合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇに混入して耐火スラリーを調製した。
【００６４】
実施例８
この実施例においては、セラミック充填剤と耐火繊維を含む乾燥混合物と、コロイド状の水様シリカ・ゾルから調製した耐火スラリーについて説明する。
【００６５】
珪灰石の耐火繊維Ｏｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ１００ｇと、７１５ｇの溶融シリカ１２０と７１５ｇの溶融シリカ２００を含むセラミック充填剤を乾式混合して乾燥混合物を調製した。
【００６６】
この乾燥混合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇに混入して耐火スラリーを調製した。
【００６７】
実施例８Ａ
この実施例においては、セラミック充填剤とガラス繊維を含む乾燥混合物と、コロイド状の水様シリカ・ゾルから調製した耐火スラリーについて説明する。
【００６８】
粉砕Ｅガラス繊維７３１ＥＤ１／８インチ２０ｇと、７１５ｇの溶融シリカ１２０と７１５ｇの溶融シリカ２００を含むセラミック充填剤を乾式混合して乾燥混合物を調製した。
【００６９】
この乾燥混合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇに混入して耐火スラリーを調製した。
【００７０】
セラミック製シェル鋳型
セラミック製シェル鋳型を製作する場合、除去可能な模型、好ましくは中実または中空の、パラフィン系インベストメント鋳造用ろうまたはマイクロクリスタル・ワックスを用いて形成したろう模型を第１のスラリーに浸漬して、模型の表面に連続したコーティングを施す。一般に、１層から３層のコーティングが施される。コーティングの厚さは、約０．５〜５．１ｍｍ（０．０２〜０．２ｉｎ）、好ましくは約１．０〜５．１ｍｍ（０．０４〜０．２ｉｎ）、最も好ましくは約１．０〜２．５ｍｍ（０．０４〜０．１ｉｎ）である。コーティングされた模型から余剰のスラリーを完全に切り、次いで、耐火物の微粉末スタッコを用いてコーティング上にスタッコイングすることによって、スタッコイングされた型が形成される。型は、第１のスラリーまたは第２のスラリーを用いて別のコーティングを行う前に乾燥させられる。型は、少なくとも１つの第１のスラリー層と少なくとも１つの第２のスラリー層を含む複数の層を有することが好ましい。周知のように、スタッコイングとそれに続くある程度までの乾燥処理は、第１のスラリーまたは第２のスラリーを用いて型にコーティングを施す毎に行われる。
【００７１】
連続してスラリーを塗布する場合、塗布と塗布の間の乾燥時間は、除去可能な模型の複雑さによる。除去可能な模型が、空気の流入が殆どないような深い凹みを有する場合は、長い乾燥時間が各々のコーティングの間に設けられている。乾燥温度は、約１６〜３２℃（６０〜９０°Ｆ）、好ましくは約２１〜２４℃（７０〜７５°Ｆ）である。乾燥は、低湿度、高温および高速空気流の加速条件の下で行われる。セラミック製シェル鋳型の厚さは、殆どの鋳物について約５．１〜１２．７ｍｍ（０．２〜０．５ｉｎ）あれば十分である。従って、第１のスラリーによる２回のコーティングと、第２のスラリーによる５回のコーティングおよびそれぞれのコーティングの上にスタッコイングすることによって、脱ろうと焼成処理に十分耐える強度を有する、一般には厚さが６．４ｍｍ（０．２５ｉｎ）のセラミック製シェル鋳型を製作することができる。
【００７２】
スラリーを塗布して形成したコーティングに振り掛けるスタッコとしては、幅広い種類の耐火物粒子を用いることができる。限定するものではないが、有用な耐火物粒子には、ムライト、か焼陶土とその他のアルミノ珪酸塩、ガラス質と結晶性のシリカ、アルミナ、ジルコンおよび亜クロム酸塩が含まれる。耐火物粒子は、その安定性を損なうとともに、鋳込み中に熱による相変化を引き起こす程の量のイオン不純物を含まないことが好ましい。当業界においては周知のように、か焼によるまたはか焼を行わない浄化処理を行うことによって、不純物の量がその安定性を損なう可能性がないほどまでに低減された耐火物粒子を準備することができる。
【００７３】
限定するものではないが、下塗りに用いられた第１のスラリーに対してスタッコとして使用される耐火物粒子には、約７０〜２００メッシュ、好ましくは約７０〜１４０メッシュのジルコン砂が含まれる。上塗りに用いられた第２のスラリーによるコーティングにスタッコとして使用される耐火物粒子の粒径は、約１０〜２００メッシュ、好ましくは約２０〜５０メッシュと異なる。耐火物粒子は、約３０〜５０メッシュの粒径を有することが最も好ましい。
【００７４】
代替の実施形態においては、第１のスラリーのコーティングの上に第２のスラリーのコーティングを施した後に微細スタッコと粗スタッコとの中間サイズである約５０〜１００メッシュの粒径を有する、好ましくはジルコンまたはアルミノ珪酸塩の粒子が、繋ぎのスタッコとして用いられる。繋ぎのスタッコは、強度を増大させるとともに、異なる組成のスラリーによるコーティング層が剥離する可能性を最小にするために用いられる。
【００７５】
脱ろう
セラミック製シェル鋳型を製作するために、当業界では周知のように、型は、沸騰水への浸漬、スチームによるオートクレーブ処理、またはフラッシュ脱ろうのような方法を用いて脱ろう処理が行われる。スチームによるオートクレーブ処理は、下記の方法で実施される。
【００７６】
１．可能な限り高いスチーム圧、好ましくは約０．４１ＭＰａ（６０ＰＳＩ）以上、より好ましくは約０．５５〜０．６２ＭＰａ（８０〜９０ＰＳＩ）を使用する。
【００７７】
２．オートクレーブを可及的速やかに、好ましくは約１５〜２０秒より短い時間内に閉じて加圧する
【００７８】
３．空気乾燥させたグリーン・シェル鋳型を蒸気に約１０〜１５秒間曝す。
【００７９】
４．約３０〜６０秒かけてオートクレーブをゆっくりと減圧する。
【００８０】
フラッシュ脱ろうは、空気乾燥させたグリーン・シェル鋳型を約５３８〜１０３８℃（１０００〜１９００°Ｆ）に加熱された加熱炉に投入して行われる。このような高温を使用する場合、セラミック製シェル鋳型の壁に接触しているろうが急速に融解するために、ろうの膨張に伴う圧力によってセラミック製シェル鋳型に亀裂が入ることはない。次いで、セラミック製シェル鋳型は、約９３〜３１６℃（２００〜６００°Ｆ）の低温領域に移されて、ろうの完全な除去が行われる。融解したろうは、融解室底の開口を介して水槽つまり回収槽の中へと流出する。
【００８１】
焼成
焼成は、脱ろうされたセラミック製シェル鋳型を約８７１〜１０９３℃（１６００〜２０００°Ｆ）に加熱することによって、揮発性残留物を除去し、高強度のセラミック製シェル鋳型を製作するために実施される。セラミック製の脱ろうされたシェル鋳型は、熱平衡になるまで加熱炉内に保持した後に加熱炉から取り出され、所望の溶融金属の鋳込みに使用される。
【００８２】
以下、限定するものではないが、セラミック製シェル鋳型の製造方法について実施例を参照しつつ説明する。
【００８３】
実施例９
図１に示したように、縦２０．３ｃｍ（８ｉｎ）、横２２．２ｍｍ（７／８ｉｎ）、厚さ９．５ｍｍ（３／８ｉｎ）の棒状ろう模型１を実施例１の耐火スラリーに浸漬した。この実施例においては、便宜上第１と第２のコーティングに同一の耐火スラリーを用いた。
【００８４】
ろう模型１を耐火スラリーに８秒間浸漬した後に取り出し、１０秒間スラリー切りをして第１のコーティングを形成した。デュポン社製の粒径が７０〜１４０メッシュのジルコン砂を用いて、第１のコーティングにスタッコイングした。コーティングとスタッコイングが施されたろう模型を２４℃（７５°Ｆ）で３０分間乾燥させた後に、再度耐火スラリーに８秒間浸漬して第２のコーティングを形成し、次いで、７０〜１４０メッシュのジルコン砂を用いて再度スタッコイングした。
【００８５】
２層のコーティングが施されたろう模型１を耐火スラリーに８秒間浸漬し、次いで、１０秒間スラリー切りをした。コーティングした型に、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の５０〜１００メッシュの溶融シリカであるＴｅｃｏｓｉｌを用いてスタッコイングして、中間のスタッコイング層を形成した。次いで、中間のスタッコイング層を有する型を、２４℃（７５°Ｆ）で３０分間乾燥させた。中間のスタッコイング層を有する型を耐火スラリーに浸漬した後に、３０〜５０メッシュの溶融シリカであるＴｅｃｏｓｉｌを用いてスタッコイングした。下塗りとスタッコイングが施された型を、２４℃（７５°Ｆ）で乾燥させた。上述した浸漬、スラリー切り、スタッコイング、および乾燥のサイクルを繰り返して、計５層のコーティングを形成した。
【００８６】
各々のコーティングつまり層の形成後、ろう模型１の垂直面５の一部と水平面１Ｂを切削してコーティングとスタッコイングを除去することによって、図２に示すセラミック製シェル鋳１０を製作した。セラミック製シェル鋳１０を再度耐火スラリーに浸漬して、型の上にシールのためのコーティングを形成した。シールのためのコーティングが施されたセラミック製シェル型１０を、２４℃（７５°Ｆ）で一晩乾燥させた。乾燥後のセラミック製シェル型１０を沸騰水に浸漬して、ろう模型１を除去した。図３に示した脱ろうと乾燥が行われたセラミック製グリーン・シェル鋳型２０を長さ方向に二分割し、２４℃（７５°Ｆ）で４時間乾燥させた。
【００８７】
破壊係数（ＭＯＲ）を求めるために、セラミック製シェル鋳型の長さ１５．２ｃｍ（６ｉｎ）、幅２５．４ｍｍ（１ｉｎ）、厚さ７．６ｍｍ（０．３ｉｎ）を有する部分を、スパン５．１ｃｍ（２ｉｎ）の支点により支承して、曲げによる破壊強度を調べた。セラミック製シェル鋳型の破壊係数は、下記式によって算出した。
Ｒ＝（３ＷＩ）／（２ｂｄ2）
ここに、Ｒは破壊係数（ｌｂ／ｉｎ2）、Ｗは試験片が破損した荷重（ｌｂ）、Ｉは下部支承縁の中心線間の距離（スパン、ｉｎ）、ｂは試験片の幅（ｉｎ）、ｄは試験片の厚さ（ｉｎ）である。
【００８８】
グリーン・シェル鋳型の破壊係数は、７．０ＭＰａ（１０１８ＰＳＩ）であった。グリーン・シェル鋳型を１０１０℃（１８５０°Ｆ）で１時間焼成した。その結果、焼成シェル鋳型の破壊係数は、７．２ＭＰａ（１０４４ＰＳＩ）になった。
【００８９】
実施例１０
実施例８のスラリーを使用したことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。グリーン・シェル鋳型の破壊係数は、４．７ＭＰａ（６８８ＰＳＩ）であった。グリーン・シェル鋳型を１０１０℃（１８５０°Ｆ）で１時間焼成した。その結果、焼成シェル鋳型の破壊係数は、６．５ＭＰａ（９４１ＰＳＩ）になった。
【００９０】
実施例１１
実施例８Ａのスラリーを使用したことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。グリーン・シェル鋳型の破壊係数は、４．５ＭＰａ（６４５ＰＳＩ）であった。グリーン・シェル鋳型を１０１０℃（１８５０°Ｆ）で１時間焼成した。その結果、焼成シェル鋳型の破壊係数は、４．８ＭＰａ（６９４ＰＳＩ）になった。
【００９１】
本発明の別の観点による実施例においては、籾殻灰を含む耐火スラリーを用いた。籾殻灰は、約９５％が非晶質シリカで、残余が炭素であることが好ましい。この種の籾殻灰は、テキサス州ヒューストンのアグリレクトリック・パワー社（Agrilectric Power, Inc.）が市販している。耐火スラリーには、ブントロック・インダストリーズ社製のシリカ・ゾル結合剤ＭｅｇａＰｒｉｍｅを用いた。限定するものではないが、籾殻灰を耐火乾燥混合物とともに用いたケースについては、下記の実施例で説明する。
【００９２】
実施例１２
ｐｈ１０．５、固形物含有量４０％、滴定可能Ｎａ2Ｏ含有量０．３３％、平均粒径約４０ｎｍ、粒径分布約６〜１９０ｎｍ、および粒径の標準偏差約２０ｎｍのシリカ・ゾル結合剤ＭｅｇａＰｒｉｍｅ１０００ｇと、溶融シリカ充填剤Ｓｉｌｉｃａ２００から成る乾燥混合物１４３０ｇとから調製した耐火スラリーを用いたことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。グリーン・シェル鋳型のＭＯＲは、４．３ＭＰａ（６２１ＰＳＩ）であった。
【００９３】
実施例１３
実施例１２で用いたシリカ・ゾル結合剤ＭｅｇａＰｒｉｍｅ１０００ｇと、溶融シリカ充填剤Ｓｉｌｉｃａ２００を１４３０ｇと籾殻灰を２００ｇ含む乾燥混合物とから調製した耐火スラリーを用いたことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。グリーン・シェル鋳型のＭＯＲは、５．５ＭＰａ（８０４ＰＳＩ）であった。
【００９４】
実施例１４
実施例１２で用いたシリカ・ゾル結合剤ＭｅｇａＰｒｉｍｅ１０００ｇと、溶融シリカ充填剤Ｓｉｌｉｃａ２００を１４３０ｇ、籾殻灰を２００ｇ、粉砕Ｅガラス繊維７３１ＥＤ１／８インチを１６ｇ含む乾燥混合物とから調製した耐火スラリーを用いたことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。グリーン・シェル鋳型のＭＯＲは、５．７ＭＰａ（８３３ＰＳＩ）であった。
【００９５】
実施例１５
実施例１２で用いたシリカ・ゾル結合剤ＭｅｇａＰｒｉｍｅ１０００ｇと、溶融シリカ充填剤Ｓｉｌｉｃａ２００を１４３０ｇ、籾殻灰を１００ｇ、粉砕Ｅガラス繊維７３１ＥＤ１／８インチを１６ｇ、および１／８インチ切断Ｅガラス繊維Ｃｈｏｐ  Ｖａｎｔａｇｅ  ８６１０を４ｇ含む乾燥混合物とから調製した耐火スラリーを用いたことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。グリーン・シェル鋳型のＭＯＲは、８．０ＭＰａ（１１６１ＰＳＩ）であった。
【００９６】
実施例１６
ｐｈ９．５、固形物含有量４５％および滴定可能Ｎａ2Ｏ含有量０．２％のシリカ・ゾル結合剤Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇと、溶融シリカ充填剤Ｓｉｌｉｃａ２００を１３００ｇと籾殻灰を１００ｇ含む乾燥混合物とから調製した耐火スラリーを用いたことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。グリーン・シェル鋳型のＭＯＲは、５．７ＭＰａ（８３１ＰＳＩ）であった。
【００９７】
実施例１７
実施例１２で用いたシリカ・ゾル結合剤ＭｅｇａＰｒｉｍｅ８７５ｇと、溶融シリカ充填剤Ｓｉｌｉｃａ１２０を１４８５ｇ、籾殻灰を１００ｇ、長さ１ｍｍで１．８デニールのポリエチレン繊維を１００ｇ含む乾燥混合物とから調製した耐火スラリーを用いたことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。
【００９８】
実施例１８
ｐｈ１０．５、固形物含有量４０％、滴定可能Ｎａ2Ｏ含有量０．３３％、平均粒径約４０ｎｍ、粒径分布約６〜１９０ｎｍ、および粒径の標準偏差約２０ｎｍのシリカ・ゾル結合剤ＭｅｇａＰｒｉｍｅ１０００ｇと、溶融シリカ充填剤Ｓｉｌｉｃａ２００を１４３０ｇと籾殻灰を１００ｇ含む乾燥混合物とから調製した耐火スラリーを用いたことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。
【００９９】
実施例１９
ｐｈ１０．５、固形物含有量４０％、滴定可能Ｎａ2Ｏ含有量０．３３％、平均粒径約４０ｎｍ、粒径分布約６〜１９０ｎｍ、および粒径の標準偏差約２０ｎｍのシリカ・ゾル結合剤ＭｅｇａＰｒｉｍｅ１０００ｇと、３２５メッシュ溶融シリカを５０％、１２０メッシュ溶融シリカを２５％、および５０メッシュ溶融シリカを２５％含むセラミック充填剤である乾燥混合物１４３０ｇとから調製した耐火スラリーを用いたことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。
【０１００】
実施例２０
籾殻灰１００ｇをさらに含む乾燥混合物を耐火スラリーに用いたことを除き、実施例１９と同様の工程を実施した。
【０１０１】
実施例２１
固形物含有量４５％、ｐＨ９．５、滴定可能Ｎａ2Ｏ含有量０．２％、平均粒径約４０ｎｍ、粒径分布約６〜１９０ｎｍ、および粒径の標準偏差約２０ｎｍのシリカ・ゾル結合剤Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）を１０００ｇと、セラミック繊維を１００ｇとセラミック充填剤を１５００ｇ含む乾燥混合物とから調製した耐火スラリーを用いたことを除き、実施例９と同様の工程を実施した。セラミック繊維には、Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ  Ｏｎｅ繊維を用いた。セラミック充填剤は、溶融シリカ１２０を７００ｇ、溶融シリカ２００を７００ｇ、および１００メッシュＭｕｌｌｉｔｅを１００ｇ含んでいた。ＭＯＲは、６．３ＭＰａ（９１０ＰＳＩ）であった。
【０１０２】
実施例２２
籾殻灰１００ｇをさらに含む乾燥混合物を耐火スラリーに用いたことを除き、実施例２１と同様の工程を実施した。
【０１０３】
実施例２３
この実施例においては、スタッコを用いることなくセラミック製シェル鋳型を製作した方法について説明する。
【０１０４】
図１に示した縦２０．３ｃｍ（８ｉｎ）、横２２．２ｍｍ（７／８ｉｎ）、厚さ９．５ｍｍ（３／８ｉｎ）の棒状ろう模型１を、実施例１で使用したＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００ｇと、セラミック充填剤を２１３５ｇと珪灰石の耐火繊維を２１３ｇ含む乾燥混合物とから調製した耐火スラリーに浸漬した。セラミック充填剤は、２００メッシュの溶融シリカ１４８５ｇ、３５メッシュのムライト２５０ｇ、および４８メッシュのムライト４００ｇを含んでいた。この実施例においては、第１と第２のコーティングに同一の耐火スラリーを用いた。
【０１０５】
ろう模型１を耐火スラリーに８秒間浸漬した後に取り出し、１０秒間スラリー切りをして第１のコーティングを形成した。コーティングが施されたろう模型を２４℃（７５°Ｆ）で３０分間乾燥させた後に、再度耐火スラリーに８秒間浸漬して第２のコーティングを形成した。
【０１０６】
次いで、２層のコーティングが施されたろう模型１を耐火スラリーに８秒間浸漬した後、１０秒間スラリー切りをした。コーティングされた型を、２４℃（７５°Ｆ）で３０分間乾燥させた。上述の浸漬、スラリー切りおよび乾燥のサイクルを繰り返して、計５層のコーティングを形成した。
【０１０７】
各々のコーティングつまり層の形成後、ろう模型１の垂直面５の一部と水平面１Ｂを切削してコーティングを除去することによって、図２に示すセラミック製シェル型１０を製作した。セラミック製シェル型１０を再度耐火スラリーに浸漬して、型の上にシールのためのコーティングを形成した。シールのためのコーティングが施されたセラミック製シェル型１０を、２４℃（７５°Ｆ）で一晩乾燥させた。乾燥後のセラミック製シェル型１０を沸騰水に浸漬して、ろう模型１を除去することによって、脱ろうと乾燥が行われたセラミック製グリーン・シェル鋳型２０を製作した。次いで、グリーン・シェル鋳型を、１０１０℃（１８５０°Ｆ）で焼成して、セラミック製の焼成シェル鋳型を製作した。
【０１０８】
実施例２４
Ｅガラス繊維２１３ｇを含む乾燥混合物を用いたことを除き、実施例２３と同様の工程を実施した。
【０１０９】
実施例２５
籾殻灰１００ｇを含む乾燥混合物を用いたことを除き、実施例２３と同様の工程を実施した。
【０１１０】
実施例２６
籾殻灰１００ｇを含む乾燥混合物を用いたことを除き、実施例２４と同様の工程を実施した。
【０１１１】
実施例２７〜３２においては、繊維を含有しない第１のスラリーを用いて除去可能なろう模型の上にコーティングすることによって、型を形成した。次いで、型の上に、繊維と充填剤を含む乾燥混合物とコロイド状ゾルから調製した第２のスラリーを用いてコーティングを積層することによって、セラミック製シェル鋳型を製作した。
【０１１２】
使用したろう模型は、各辺の長さ３．２ｃｍ（１．２５ｉｎ）、高さ２０．３ｃｍ（８ｉｎ）の正三角錐で、角には曲率半径１．８ｍｍ（０．０７０ｉｎ）の面取りが施されている。三角形のろう模型は、ブントロック・インダストリーズ社が市販している。ろう模型は、使用前に通常は、トリクロロエタンとアルコールのほぼ５０対５０の混合液、フレオン（商標）、アセトン、メチル・エチル・ケトン、水性界面活性剤またはｄ−リモネン含有の水性イマルジョンのような溶剤によって洗浄される。ろう模型の前処理にとりわけ好適な方法は、ブントロック・インダストリーズ社のコロイド状アルミナ懸濁液であるＰａｔｔｅｒｎ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎに浸漬することである。
【０１１３】
シェル鋳型は、前処理を行った三角形のろう模型を第１のスラリーに浸漬後にスタッコイングと乾燥を行い、さらに第２のスラリーに浸漬後にスタッコイングと乾燥を行って製作した。第２のスラリーを用いての浸漬、スタッコイング、乾燥のサイクルは、シェル鋳型が所望の厚さになるまで繰返した。その後、ろう模型を溶融除去することによって、セラミック製グリーン・シェル鋳型を製作した。シェル鋳型の中央部と角の厚さを測定して、均一度を比較評価した。測定の結果、繊維を含む乾燥混合物をスラリーに用いることによって、シェル鋳型の各々の角の厚さが増大することにより、均一度が大幅に向上することが認められた。また、そのようなスラリーを用いることによって、材料の使用効率が向上するとともに、シェル鋳型の角のように高い応力が加わる箇所における亀裂発生を最小限に抑えることが可能であることが明らかになった。
【０１１４】
実施例２７
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルとから調製した第１のスラリーと、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物をコロイド状シリカ・ゾルに混入させて調製した第２のスラリーを用いた製作方法について説明する。
【０１１５】
第１のスラリーは、２種類のセラミック繊維を含む乾燥混合物７５部を、シリカ濃度が２５％になるように水で希釈したＮｙａｃｏｌ８３０（エカ・ケミカル社（Eka Chemical）製）の２５部に混入させて調製した。Ｎｙａｃｏｌ８３０は、平均粒径１０ｎｍのシリカ粒子を３０重量％含有する。スラリーは、ｐＨが１０．５で、２５℃における粘度が８ｃＰであった。シリカ・ゾルは、密度１．２ｇ／ｃｍ3（１０ｌｂ／ｇａｌ）、Ｎａ2Ｏ含有量０．５５重量％であった。乾燥混合物には、２０部の溶融シリカ２００ｆと８０部の３２５メッシュのジルコンを配合した。第１のスラリーの粘度は、水を添加することによって＃５Ｚａｈｎカップ上で２０秒になるように調節した。
【０１１６】
第２のスラリーは、ＢＩ−２０１０を８２５部とＴＭＭ−３０を５５０部とから調製した。ブントロック・インダストリーズ社製のＢＩ−２０１０は、溶融シリカ、籾殻灰、およびナイロン系繊維を含む乾燥混合物である。ＴＭＭ−３０は、ブントロック・インダストリーズ社が市販しているコロイド状の３０％シリカ・ゾルである。上塗り用スラリーは、粘度が＃５Ｚａｈｎカップ上で１７秒になるように水で希釈した。
【０１１７】
上述のように前処理を行った三角形のろう模型を、第１のスラリーに浸漬し、１１５ＡＦＳジルコン砂を用いてスタッコイングを行い、室温で２時間空気乾燥させることによって型を形成した。次いで、型を第２のスラリーに浸漬し、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の３０〜５０メッシュの溶融シリカを用いてスタッコイングを行った後に、室温で４時間空気乾燥させた。上述の工程をさらに２回行うことにより、第２のスラリーを用いたコーティングとスタッコイングの層を計３層形成した。次いで、第２のスラリーに１回浸漬することによってシールのためのコーティングを行い、室温で８時間空気乾燥させた。
【０１１８】
型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。シェル鋳型の厚さと均一度を調べた結果、グリーン・シェル鋳型の厚さは、中央部で９．３ｍｍ（０．３６８ｉｎ）、角で８．０ｍｍ（０．３１６ｉｎ）であり、均一度は８５．９％となった。
【０１１９】
実施例２７Ａ
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１のスラリーと、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物をコロイド状シリカ・ゾルに混入させて調製した第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１２０】
セラミック充填剤の乾燥混合物７５部を溶融シリカ６５部によって代替して、２５部のＮｙａｃｏｌ８３０に混入することによって第１のスラリーを調製したことを除き、実施例２７と同様の工程を実施した。
【０１２１】
実施例２８
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１のスラリーと、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物をコロイド状のラテックス変性シリカ・ゾルに混入させて調製した第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１２２】
第２のスラリーを用いて５層のコーティングを施したことを除き、実施例２７と同様の工程を実施した。第２のスラリーには、実施例２７で用いた乾燥混合物ＢＩ−２０１０を１５部と、シリカ・ゾルＴＭＭ−３０の重量に対して６重量％のラテックス・ポリマーＱＤＡによって変性したシリカ・ゾルＴＭＭ−３０を１０部配合した。ラテックス・ポリマーＱＤＡは、ブントロック・インダストリーズ社が市販している。第２のスラリーの粘度は、＃５Ｚａｈｎカップ上で１５〜１６秒であった。
【０１２３】
形成した型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。シェル鋳型の厚さと均一度を計測した結果、シェル鋳型は、中央部の平均厚さが１０．３ｍｍ（０．４０４ｉｎ）、角の平均厚さが７．９ｍｍ（０．３１１ｉｎ）、均一度は７７．０％であった。
【０１２４】
実施例２９
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１のスラリーと、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物をコロイド状シリカ・ゾルに混入させて調製した第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１２５】
乾燥混合物のＢＩ−２０１０をオンデオ・ナルコ社（Ondeo Nalco）製のＧｒａｙ  Ｍａｔｔｅｒによって代替したことを除き、実施例２７と同様の工程を実施した。Ｇｒａｙ  Ｍａｔｔｅｒは、溶融シリカ、燻蒸シリカ、および平均長さ３．２ｍｍのポリプロピレン繊維を含む乾燥混合物である。第２のスラリーの粘度は、＃５Ｚａｈｎカップ上で１５〜１６秒であった。コーティングを施した型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。シェル鋳型は、中央部の平均厚さが９．５ｍｍ（０．３７４ｉｎ）、角の平均厚さが７．３ｍｍ（０．２８６ｉｎ）、均一度は７６．５％であった。
【０１２６】
実施例３０
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルとから調製した第１のスラリーと、複数種類のセラミック充填剤とポリプロピレン繊維の混合物をコロイド状シリカ・ゾルに混入させて調製した第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１２７】
セラミック充填剤の第１の乾燥混合物を３５部と、エカ・ケミカル社製のコロイド状シリカ・ゾルＮｙａｃｏｌ１４３０を１０部とから第１のスラリーを調製した。セラミック充填剤の第１の乾燥混合物には、３２５メッシュのジルコンを７５部と、溶融シリカ２００ｆを２５部配合した。第１のスラリーの粘度は、水を添加することによって＃５Ｚａｈｎカップ上で２４秒になるように調節した。
【０１２８】
第２のスラリーは、第２の乾燥混合物を２４部と、コロイド状シリカ・ゾルＢＩ−２０１０を１０部とから調製した。第２の乾燥混合物は、総重量に対して、長さ３．３ｍｍのポリプロピレン繊維を１重量％、溶融シリカ１２０ｆを６０重量％、溶融シリカ２００ｆを３５重量％、およびＣ−Ｅミネラルズ社製の燻蒸シリカを４重量％配合した。第２のスラリーは、シリカ濃度が２５％、粘度が＃５Ｚａｈｎカップ上で１６秒になるように水で希釈した。シェル鋳型は、実施例２７と同様の方法で製作した。
【０１２９】
実施例３１
この実施例においては、１種類のセラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１のスラリーと、セラミック充填剤とポリプロピレン繊維の混合物をコロイド状シリカ・ゾルに混入させて調製した第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１３０】
第１のスラリーは、２００メッシュのコンチネンタル・ミネラルズ社（Continental Minerals）製のジルコン粉末を８０重量％と、Ｎｙａｃｏｌ８３０を２０重量％とから調製した。実施例２７で用いたのと同様のろう模型を第１のスラリーに浸漬し、次いで、コンチネンタル・ミネラルズ社製のジルコン砂１１５ＡＦＳを用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。第２のスラリーは、ＴＭＭ−３０を１０部と乾燥混合物ＢＩ−２０１０を１５部とから調製した。コーティングされた型を第２のスラリーに浸漬し、次いで、ブントロック・インダストリーズ社製の溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させて型を形成した。この工程を４回追加実施することによって、第２のスラリーのコーティングを５層有する型を製作した。
【０１３１】
スタッコイングした型を第２のスラリーに１回浸漬して、シールのためのコーティングを形成した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。シェル鋳型は、中央部の平均厚さが１３．４ｍｍ（０．５２８ｉｎ）、角の平均厚さが１２．２ｍｍ（０．４８２ｉｎ）、均一度は９１．３％であった。
【０１３２】
実施例３１Ａ
この実施例においては、１種類のセラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１のスラリーと、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物をコロイド状のラテックス変性シリカ・ゾルに混入させて調製した第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１３３】
ラテックス・ポリマーＱＤＡを６重量％添加することによってシリカ・ゾルＴＭＭ−３０を変性させたことを除き、実施例３１と同様の工程を実施した。
【０１３４】
実施例３２
この実施例においては、１種類のセラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１のスラリーと、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物をコロイド状シリカ・ゾルに混入させて調製した第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１３５】
第１のスラリーは、コンチネンタル・ミネラルズ社製の３２５メッシュのジルコン粉末を７８部とシリカ・ゾルＴＭＭ−３０を２０部とから調製し、その粘度は、＃５Ｚａｈｎカップ上で２２秒であった。第２のスラリーは、ＢＩ−２０１０を１５０部とＴＭＭ−３０を１００部とから調製したが、その粘度は、＃５Ｚａｈｎカップ上で１５秒であった。
【０１３６】
実施例２７に用いたのと同様の三角形のろう模型を第１のスラリーに浸漬し、１１０〜１２５メッシュのジルコン砂ＡＦＳを用いてスタッコイングした後に空気乾燥させて、スタッコイングされた型を形成した。スタッコイングされた型を第１のスラリーに再度浸漬し、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の５０〜１００メッシュ溶融シリカを用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。次いで、スタッコイングされた型を第２のスラリーに浸漬し、ブントロック・インダストリーズ社製の溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。この工程を２回追加実施することによって、第２のスラリーによりスタッコイングされたコーティングを計３層有する型を製作した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。シェル鋳型は、中央部の平均厚さが９．４ｍｍ（０．３７２ｉｎ）、角の平均厚さが７．８ｍｍ（０．３０７ｉｎ）、均一度は８２．５％であった。
【０１３７】
比較例である実施例３３と３４においては、共にセラミック充填剤は含むが繊維は含有しない第１と第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１３８】
実施例３３
この実施例においては、１種類のセラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１のスラリーと、複数種類のセラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１３９】
第２のスラリーを、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の溶融シリカ１２０ｆを４９０部と溶融シリカ２００ｆを１１２２部含む乾燥混合物、Ｎｙａｃｏｌ８３０を７９０部、および水９８部とから調製し、また、第２のスラリーによるコーティングに対して、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の３０〜５０メッシュ溶融シリカを用いてスタッコイングしたことを除き、実施例３１と同様の方法で試験用型を形成した。スタッコイングした型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。シェル鋳型は、中央部の平均厚さが１０．６ｍｍ（０．４１８ｉｎ）、角の平均厚さが８．３ｍｍ（０．３２７ｉｎ）、均一度は７８．２％であった。
【０１４０】
実施例３４
この実施例においては、１種類のセラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１のスラリーと、１種類のセラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第２のスラリーを用いた方法について説明する。
【０１４１】
第２のスラリーを、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の溶融シリカ２００ｆを７０部とＮｙａｃｏｌ８３０を３０部とから調製し、また、第２のスラリーによるコーティングの各々には、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の３０〜５０メッシュ溶融シリカを用いてスタッコイングしたことを除き、実施例３１と同様の方法で試験用型を形成した。型には、第２のスラリーによる計４層のコーティングとスタッコイング、およびシールのためのコーティングを行った。シールのためのコーティングには、第２のスラリーを用いた。形成された型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。シェル鋳型は、中央部の平均厚さが７．２ｍｍ（０．２８５ｉｎ）、角の平均厚さが５．８ｍｍ（０．２２９ｉｎ）、均一度は８０．５％であった。
【０１４２】
実施例３５〜４１においては、繊維の乾燥混合物を用いて調製したシェル鋳型製作のためのスラリーの多用途性について説明する。実施例３５〜３７には、乾燥混合物１〜４とスラリーＡＡ〜ＤＤを用いた。スラリーＡＡ〜ＤＤの符号は、乾燥混合物とコロイド状ゾルとの組合せを変更することによって多数のスラリーを調製することが可能であることを示すために用いた。また、種々の種類のスラリーは、以下の実施例から明らかになるように、下塗りまたは上塗りのいずれの用途にも使用可能である。
【０１４３】
乾燥混合物１は、平均長さが０．５ｍｍのＷｅｘナイロン系繊維を０．５重量％、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の溶融シリカ２００ｆを５０重量％、およびコンチネンタル・ミネラルズ社製の３２５メッシュ・ジルコンを４９．５重量％から調製した。全ての重量は、乾燥混合物の重量に対する割合である。スラリーＡＡは、乾燥混合物１を７５部と、シリカ濃度が２５％になるよう水で希釈したＮｙａｃｏｌ８３０を３０部とから調製した。スラリーＡＡの粘度は、＃５Ｚａｈａｎカップ上で２２秒になるように水で調節した。
【０１４４】
乾燥混合物２は、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の溶融シリカ２００ｆを５０重量％と、コンチネンタル・ミネラルズ社製の３２５メッシュ・ジルコンを５０重量％とから調製した。全ての重量は、乾燥混合物の重量に対する割合である。スラリーＢＢは、乾燥混合物１を乾燥混合物２によって代替したことを除き、スラリーＡＡについて上述した方法と同様の方法で調製した。スラリーＢＢの粘度は、＃５Ｚａｈａｎカップ上で２２秒になるように水を添加して調節した。
【０１４５】
乾燥混合物３は、ブントロック・インダストリーズ社製のＢＩ−２０１０である。スラリーＣＣは、ＢＩ−２０１０を１５部と、コロイド状シリカ結合剤ＴＭＭ−３０を１０部とから調製した。スラリーＣＣの粘度は、＃５Ｚａｈａｎカップ上で１６秒になるように水を添加して調節した。
【０１４６】
乾燥混合物４は、長さが１．６ｍｍのＷｅｘナイロン系繊維を１重量％と、Ｃ−Ｅミネラルズ社製のＭｕｌｇｒａｉｎ  Ｍ６０  ２００ＩＣＣを９９重量％とから調製した。全ての重量は、乾燥混合物の重量に対する割合である。スラリーＤＤは、ブントロック・インダストリーズ社製のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）を４０部と、乾燥混合物Ｎｏ．４を６０部とから調製した。スラリーＤＤの粘度は、＃５Ｚａｈａｎカップ上で１４秒になるように水を添加して調節した。
【０１４７】
実施例３５
この実施例においては、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物をコロイド状シリカ・ゾルに混入させて調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物をコロイド状シリカ・ゾルに混入させて調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１４８】
実施例３１で用いたのと同様の三角形のろう模型を、コロイド状アルミナと界面活性剤を含有するブントロック・インダストリーズ社製のＰａｔｔｅｒｎ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎに浸漬した。前処理したろう模型をスラリーＡＡに１回浸漬し、ジルコン砂でスタッコイングした後に空気乾燥させることによって、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。下塗りされた型をスラリーＡＡに再度浸漬し、次いで、溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングして、上塗りとスタッコイングが施された型を形成し、空気乾燥させた。この工程を３回繰返して、上塗りとスタッコイングを計４層有する型を形成した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１４９】
実施例３６
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１の下塗り用スラリー、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第２の下塗り用スラリー、および１種類のセラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１５０】
ろう模型を、実施例３５と同様に前処理し、Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎによりコーティングを行った後に空気乾燥させた。ろう模型をスラリーＢＢに浸漬し、ジルコン砂を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させ、第１の下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。次いで、下塗りとスタッコイングが施された型をスラリーＣＣに浸漬し、５０〜１００メッシュの溶融シリカを用いてスタッコイングした後に空気乾燥させ、２層の下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。２層の下塗りとスタッコイングが施された型をスラリーＤＤに浸漬し、Ｃ−Ｅミネラルズ社製のＭｕｌｇｒａｉｎ  Ｍ４７  ２２Ｓを用いてスタッコイングした後に空気乾燥させ、上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。この工程を２回繰返して、計３層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。形成された型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１５１】
実施例３６Ａ
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１の下塗り用スラリー、セラミック充填剤とセラミック繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第２の下塗り用スラリー、およびセラミック充填剤とセラミック繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１５２】
第２の下塗り用スラリーであるスラリーＣＣと上塗り用スラリーであるスラリーＤＤに用いた乾燥混合物３と乾燥混合物４各々のナイロン系繊維を珪灰石のセラミック繊維によって代替したことを除き、実施例３６と同様の工程を実施した。
【０１５３】
実施例３７
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１５４】
ろう模型を、実施例３５と同様に前処理し、Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎによりコーティングを行った後に空気乾燥させた。ろう模型をスラリーＢＢに浸漬し、Ｃ−Ｅミネラルズ社製のＭｕｌｇｒａｉｎ  Ｍ４７  １０５ＡＦＳを用いてスタッコイングした後に空気乾燥させて、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。次いで、下塗りとスタッコイングが施された型をスラリーＣＣに浸漬し、Ｍｕｌｇｒａｉｎ  Ｍ４７  ２２Ｓを用いてスタッコイングした後に空気乾燥させて、上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。形成された型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１５５】
実施例３８
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１の下塗り用スラリー、セラミック充填剤とラテックス変性剤を含むコロイド状シリカ・ゾルから調製した第２の下塗り用スラリー、およびセラミック充填剤とラテックス変性剤を含むコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。この実施例においては、シェル鋳型の異なる製作方法と、繊維を含有しないスラリーを用いたときの破壊加重について説明する。
【０１５６】
長さ２０．３ｃｍ（８ｉｎ）、幅３．２ｃｍ（１．２５ｉｎ）、厚さ０．６ｃｍ（０．２５ｉｎ）の棒状のろう模型を、ブントロック・インダストリーズ社製のＰａｔｔｅｒｎ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎに浸漬した。この前処理したろう模型を空気乾燥させて、コロイド状の乾燥アルミナの親水性膜で覆われた被覆棒を形成した。次いで、この棒を、ジルコン２００を７５重量％と溶融シリカ１２０ｆを２５重量％含む混合物２０００ｇと、Ｎｙａｃｏｌ８３０を６２５ｇとから調製した第１の下塗り用スラリーに浸漬した。第１の下塗り用スラリーの粘度は、＃４Ｚａｈｎカップ上で２０秒であった。次いで、第１の下塗り用スラリーを塗布した棒を空気乾燥させた。
【０１５７】
空気乾燥させた棒を、第２の下塗り用スラリーを塗布する前に、濃度が１５％になるように水で希釈したシリカ・ゾルＴＭＭ−３０を用いて湿らせた。加湿した棒が乾燥する前に、溶融シリカ１２０ｆと溶融シリカ２００ｆの５０対５０の混合物と、シリカ・ゾルＴＭＭ−３０の重量に対して１０重量％のラテックス・ポリマーが含まれるように変性した水性シリカ・ゾルＴＭＭ−３０とから調製した第２の下塗り用スラリーに浸漬した。第２の下塗り用スラリーの粘度は、ＢＩ＃５カップ上で１５秒であった。ＢＩ＃５カップは、ブントロック・インダストリーズ社が市販している。
【０１５８】
第２の下塗り用スラリーを用いたコーティングにジルコン砂によりスタッコイングすることによって、下塗りとスタッコイングが施された棒を形成して空気乾燥させた。下塗りとスタッコイングを施して乾燥させた棒を再度第２のスラリーに浸漬し、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の３０〜５０メッシュの溶融シリカを用いてスタッコイングした後に空気乾燥させ、上塗りとスタッコイングが施された棒を形成した。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された棒を形成した。形成した棒を第２のスラリーに浸漬してシールのためのコーティングを形成した後に空気乾燥させたが、スタッコイングは施さなかった。
【０１５９】
上述の方法により、２つのスタッコイングされた棒を形成した。空気乾燥後、各々の棒を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろうを溶融除去し、セラミック製のグリーン・シェル鋳型を製作した。第１の棒のシェル厚は５．８ｍｍ（０．２２９ｉｎ）であり、第２の棒のシェルの厚さは６．２ｍｍ（０．２４４ｉｎ）であった。各々のシェル鋳型は、長さが１６．５ｃｍ（６．５ｉｎ）、幅が３．２ｃｍ（１．２５ｉｎ）であった。第１のシェルについて、グリーン・シェル鋳型の乾燥時の、上述した破壊荷重とＭＯＲを測定した結果、破壊荷重は７．４ｋｇ（１６．２３ｌｂ）、ＭＯＲは５．１ＭＰａ（７３３ＰＳＩ）であった。
【０１６０】
第２のシェルは、沸騰水中に２分間浸した後に取り出し、高温で湿気を帯びている間に、先に説明した方法により破壊荷重とＭＯＲを測定した。第２のシェルの破壊荷重は２．２ｋｇ（４．７４ｌｂ）、ＭＯＲは１．３ＭＰａ（１８９ＰＳＩ）であった。
【０１６１】
実施例３９
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１の下塗り用スラリー、セラミック充填剤とポリプロピレン繊維の混合物とラテックス変性剤を含むコロイド状シリカ・ゾルから調製した第２の下塗り用スラリー、およびセラミック充填剤とポリプロピレン繊維の混合物とラテックス変性剤を含むコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１６２】
第２のスラリーの調製に用いた溶融シリカ１２０ｆと溶融シリカ２００ｆの５０対５０の混合物を、オンデオ・ナルコ社製のＧｒａｙ  Ｍａｔｔｅｒで代替したことを除き、実施例３８と同様の工程を実施した。第２のスラリーの粘度は、ＢＩ＃５カップ上で１５秒であった。乾燥混合物であるＧｒａｙ  Ｍａｔｔｅｒは、溶融シリカ、燻蒸シリカおよびポリプロピレン繊維を含む。第１のシェル鋳型は厚さが６．７ｍｍ（０．２６３ｉｎ）、第２のシェル鋳型は厚さが６．６ｍｍ（０．２６０ｉｎ）であった。乾燥時、第１のグリーン・シェル鋳型は、破壊荷重が６．２ｋｇ（１３．６ｌｂ）、ＭＯＲが３．３ＭＰａ（４７８ＰＳＩ）であった。第２のシェル鋳型については、沸騰水中に２分間浸した後に取り出して、上述のように破壊荷重とＭＯＲを測定した。高温で湿気を帯びた状態の第２のシェル鋳型は、破壊荷重が３．０ｋｇ（６．６４ｌｂ）、ＭＯＲが１．６ＭＰａ（２３９ＰＳＩ）であった。
【０１６３】
実施例４０
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１の下塗り用スラリー、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第２の下塗り用スラリー、およびセラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１６４】
第２のスラリーの調製に用いた溶融シリカ１２０ｆと溶融シリカ２００ｆの５０対５０の混合物をブントロック・インダストリーズ社製のＢＩ−２０１０で代替し、かつ、ラテックス変性したシリカ・ゾルＴＭＭ−３０をシリカ・ゾルＴＭＭ−３０で代替したことを除き、実施例３８と同様の工程を実施した。第２のスラリーの粘度は、ＢＩ＃５カップ上で１５秒であった。第１のシェル鋳型は厚さが８．４ｍｍ（０．３３２ｉｎ）、第２のシェル鋳型は厚さが９．４ｍｍ（０．３７０ｉｎ）であった。乾燥時、第１のグリーン・シェル鋳型の破壊荷重は９．３ｋｇ（２０．６１ｌｂ）、ＭＯＲは３．１ＭＰａ（４４３ＰＳＩ）であった。沸騰水中に２分間浸漬して取り出した、高温で湿気を帯びた状態の第２のシェル鋳型は、破壊荷重が６．０ｋｇ（１３．２４ｌｂ）、ＭＯＲが１．６ＭＰａ（２３０ＰＳＩ）であった。
【０１６５】
実施例４１
この実施例においては、セラミック充填剤とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第１の下塗り用スラリー、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した第２の下塗り用スラリー、およびセラミック充填剤とポリプロピレン繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１６６】
実施例３８と同様に、ろう製の棒を第１の下塗り用スラリーでコーティングした後に空気乾燥させ、次いで、希釈したシリカ・ゾルＴＭＭ−３０により湿らせた。乾燥する前に、棒を実施例４０で用いた第２のスラリーに浸してコーティングした後に空気乾燥させた。次いで、下塗り用スラリーでコーティングされた棒を、乾燥混合物Ｇｒａｙ  Ｍａｔｔｅｒとコロイド状のシリカ・ゾルＴＭＭ−３０から調製した上塗り用スラリーに浸漬した。上塗り用スラリーの粘度は、ＢＩ＃５カップ上で１５秒であった。上塗りされた棒に、Ｃ−Ｅミネラルズ社製の３０〜５０メッシュの溶融シリカを用いてスタッコイングして空気乾燥させ、上塗りとスタッコイングが施された棒を形成した。この工程を３回繰返して、上塗りとスタッコイングを計４層有する棒を形成した。シールのための仕上げコーティングは、棒を上塗り用スラリーに浸した後に空気乾燥させて行った。スタッコイングは行わなかった。
【０１６７】
この方法により、スタッコイングされた２つの棒を形成した。各々の棒について、空気乾燥後に実施例３８と同様の方法により脱ろうした。棒状の第１のシェル鋳型の厚さは７．３ｍｍ（０．２８７ｉｎ）、第２のシェル鋳型の厚さも７．３ｍｍ（０．２８８ｉｎ）であった。乾燥時、第１のグリーン・シェル鋳型の破壊荷重は８．５ｋｇ（１８．６８ｌｂ）、ＭＯＲは３．８ＭＰａ（５４７ＰＳＩ）であった。沸騰水中に２分間浸漬して取り出した、高温で湿気を帯びた状態の第２のシェル鋳型は、破壊荷重が４．０ｋｇ（８．９１ｌｂ）、ＭＯＲが１．８ＭＰａ（２６１ＰＳＩ）であった。
【０１６８】
実施例４２
この実施例においては、セラミック充填剤とセラミック繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤とセラミック繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１６９】
実施例３５と同様の三角形のろう模型を、溶融シリカのセラミック充填剤が９８％、珪灰石のセラミック繊維が２％の混合物を２０部と、シリカ・ゾルＴＭＭ−３０を１２部とから調製したスラリーに１回浸漬した。次いで、コーティングされた型にジルコン砂を用いてスタッコイングして空気乾燥させ、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。上塗りとスタッコイングが施された型を形成するために、下塗りされた型を再度スラリーに浸漬し、溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。形成した型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１７０】
実施例４３
この実施例においては、セラミック充填剤とセラミック繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤と複数種類のセラミック繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１７１】
実施例３５と同様の三角形のろう模型を、溶融シリカのセラミック充填剤を９７部と、５０部のセラミック繊維Ｋａｏｗｏｏｌと５０部のセラミック繊維Ｓａｆｆｉｌからなる配合物を３部含む混合物を２４部と、シリカ・ゾルＮｙａｃｏｌ８３０を１０部とから調製したスラリーに１回浸漬した。次いで、コーティングされた型にジルコン砂を用いてスタッコイングして空気乾燥させ、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。上塗りとスタッコイングが施された型を形成するために、下塗りされた型を再度スラリーに浸漬し、溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１７２】
実施例４４
この実施例においては、セラミック充填剤とポリプロピレン繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤とポリプロプレン繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１７３】
実施例３５と同様の三角形のろう模型を、ジルコン・セラミック充填剤を５０部と、９６部の溶融シリカと４部のポリプロピレン繊維からなる配合物を５０部含む混合物を２８部と、シリカ・ゾルＮａｌｃｏａｇ１１３０を１０部とから調製したスラリーに１回浸漬した。次いで、コーティングされた型にジルコン砂を用いてスタッコイングして空気乾燥させ、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。上塗りとスタッコイングが施された型を形成するために、下塗りとスタッコイングが施された型を再度スラリーに浸漬し、溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１７４】
実施例４５
この実施例においては、セラミック充填剤、セラミック繊維およびナイロン系繊維の混合物とシリカ・ゾルから調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤、セラミック繊維およびナイロン系繊維の混合物とシリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１７５】
実施例３５と同様の三角形のろう模型を、溶融シリカのセラミック充填剤を９８部、４部の珪灰石のセラミック充填剤と１部のナイロン系繊維からなる配合物を２部含む混合物を２５部、およびシリカ・ゾルＴＭＭ−３０を１０部とから調製したスラリーに１回浸漬した。次いで、コーティングされた型にジルコン砂を用いてスタッコイングして空気乾燥させ、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。上塗りとスタッコイングが施された型を形成するために、下塗りされた型を再度スラリーに浸漬し、溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１７６】
実施例４６
この実施例においては、セラミック充填剤とセラミック繊維の混合物から調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤とセラミック繊維の混合物から調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１７７】
実施例３５と同様の三角形のろう模型を、５０部のジルコン・セラミック充填剤、４５部の溶融シリカのセラミック充填剤、および５部の珪灰石のセラミック繊維からなる混合物を３０部と、Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０部から調製したスラリーに１回浸漬した。次いで、コーティングされた型にジルコン砂を用いてスタッコイングして空気乾燥させ、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。上塗りとスタッコイングが施された型を形成するために、下塗りされた型を再度スラリーに浸漬し、溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１７８】
実施例４７
この実施例においては、セラミック充填剤とセラミック繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤とセラミック繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１７９】
実施例３５と同様の三角形のろう模型を、溶融シリカのセラミック充填剤を４８部、セラミック充填剤Ｍｕｌｇｒａｉｎを４８部、および３０部の珪灰石のセラミック繊維と７０部のミネラルウールのセラミック繊維からなる配合物を４部を含む混合物を２９部と、シリカ・ゾルＴＭＭ−３０を１０部から調製したスラリーに１回浸漬した。次いで、コーティングされた型にジルコン砂を用いてスタッコイングして空気乾燥させ、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。上塗りとスタッコイングが施された型を形成するために、下塗りされた型を再度スラリーに浸漬し、溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１８０】
実施例４８
この実施例においては、セラミック充填剤とポリプロピレン繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤とポリプロピレン繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１８１】
実施例３５と同様の三角形のろう模型を、溶融シリカのセラミック充填剤を３３部、セラミック充填剤Ｍｕｌｇｒａｉｎを３３部、および９０部のセラミック繊維Ｋｙａｎｉｔｅと１０部のポリプロピレン繊維からなる配合物を３４部含む混合物を３２部と、Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）を１０部とから調製したスラリーに１回浸漬した。次いで、コーティングされた型にジルコン砂を用いてスタッコイングして空気乾燥させ、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。上塗りとスタッコイングが施された型を形成するために、下塗りされた型を再度スラリーに浸漬し、溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１８２】
実施例４９
この実施例においては、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した下塗り用スラリーと、セラミック充填剤とナイロン系繊維の混合物とコロイド状シリカ・ゾルから調製した上塗り用スラリーを用いた方法について説明する。
【０１８３】
実施例３５と同様の三角形のろう模型を、ジルコン・セラミック充填剤を７５部、筒状アルミナのセラミック充填剤を２０部、および２部のセラミック充填剤Ｓａｆｆｉｌと５部のナイロン系繊維からなる配合物を５部含む混合物を３５部と、シリカ・ゾルＴＭＭ−３０を１０部とから調製したスラリーに１回浸漬した。次いで、コーティングされた型にジルコン砂を用いてスタッコイングして空気乾燥させ、下塗りとスタッコイングが施された型を形成した。上塗りとスタッコイングが施された型を形成するために、下塗りされた型を再度スラリーに浸漬し、溶融シリカＳＳ−３０を用いてスタッコイングした後に空気乾燥させた。この工程を３回繰返して、計４層の上塗りとスタッコイングが施された型を形成した。スタッコイングされた型を９３℃（２００°Ｆ）に加熱してろう模型を除去し、グリーン・シェル鋳型を製作した。
【０１８４】
以下の実施例においては、籾殻灰をスラリーに配合するときの、使用方法と、得られた好ましい効果について説明する。
【０１８５】
実施例５０
コロイド状シリカと溶融シリカに配合された燻蒸シリカ（スラリーＡ）と籾殻灰（スラリーＢ）の比較
表１に示すように、各々のスラリーには、等量の溶融シリカ１２０ｆと溶融シリカ２００ｆを含む耐火物の微粉末を配合した。結合剤には、固形物含有量が２５％になるように希釈したＮｙａｃｏｌ８３０を用いた。スラリーは、均質になるようにプロペラ式ミキサーを用いて撹拌した。スラリーの組成、固形物含有量（％）、および密度を表１に示す。
【０１８６】
【表１】
2008543567.tif 000003
【０１８７】
セラミック製の試験棒は、上記したスラリーに浸漬し、次いで、スタッコイング後に空気乾燥させて製作した。各々の試験棒は、最初のスタッコイングに５０〜１００メッシュの溶融シリカを用い、次いで、３０〜５０メッシュの溶融シリカを用いて各々３回のコーティングとスタッコイングを行った後にシール用のコーティングを施した。シール用のコーティングの上にスタッコイングは行わなかった。試験棒のガス透過率を、ガスフロー法の下記式により算出した。
Ｋ＝ＶＦＴ／ＡＰ
【０１８８】
ここに、Ｋは透過率（センチダーシー、ｃＤ）、Ｖはガス粘度（ｃＰ）、Ｆはガスの流量（ｍｌ／ｓｅｃ）、Ｔは試験片の厚さ（ｃｍ）、Ａは試験棒の面積（ｃｍ2）、Ｐは試験棒透過時の圧力低下（大気圧下）である。
【０１８９】
【表２】
2008543567.tif 000004
【０１９０】
また、実施例２７において説明したように、上記のスラリーを用いてシェル鋳型を製作し、中央部の厚さと、角の厚さ、および均一性を比較した。表３は、実施例２７と同様の工程により三角形のろう製棒にコーティングを行って製作したシェル鋳型の試験結果を示す。
【０１９１】
【表３】
2008543567.tif 000005
【０１９２】
表３の平均値は、各々９つの測定値から算出した。スラリーＡとＢを用いたときのシェル鋳型の角および中央部の厚さの差は統計上有意であり、籾殻灰を配合したときには角の厚さが増大し、その効果は、０．０２５４ｍｍ（０．００１ｉｎ）の桁に現れた。
【０１９３】
実施例５１
燻蒸シリカと籾殻灰を配合していないスラリーと、各々を配合したスラリーの比較。各々のスラリーは、表４の配合物を均質になるまでプロペラ式ミキサーによって撹拌して調製した。表４は、また、スラリーの密度と固形物含有量を示す。
【０１９４】
【表４】
2008543567.tif 000006
【０１９５】
実施例５２
繊維強化スラリーと、燻蒸シリカと籾殻灰を各々配合したスラリーの比較
コロイド状シリカ、溶融シリカ、および少量のウェックス社製で長さが３ｍｍのナイロン系繊維を含むスラリーを調製した。この実施例においては、燻蒸シリカも籾殻灰も含まないスラリー１、燻蒸シリカを含むスラリー２、および籾殻灰を含むスラリー３を比較した。これらのスラリーを用いて試験棒を製作し、グリーン状態のＭＯＲ（グリーンＭＯＲ）、９８２℃（１８００°Ｆ）で１時間焼成した高温試験棒のＭＯＲ（高温時ＭＯＲ）、および室温まで冷却後の試験棒のＭＯＲ（焼成ＭＯＲ）を測定した。表５は、測定結果を示す。
【０１９６】
【表５】
2008543567.tif 000007
【０１９７】
以上、本発明の種々の実施例について単に例示として説明したが、本発明の本質に包含される種々の変更例は、本発明の範囲に含まれるものとする。そのような変更例は、本発明の精神と範囲から逸脱するものではないものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】所望の金属鋳物と同形状の、除去可能な雄型ろう模型１の等角図である。
【図２】ろう模型１を除去前のグリーン・シェル型１０の等角図である。
【図３】脱ろうと乾燥を行ったセラミック製グリーン・シェル鋳型２０の等角図である。
【図１】
2008543567.tif 000008
【図２】
2008543567.tif 000009
【図３】
2008543567.tif 000010
【国際調査報告】
2008543567.tif 000011