(57)【要約】本発明は、ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３の固体粒子を含む組成物、及び、鋳型の作製における該組成物の使用を提供する。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成物であって、
ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、
前記固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲であることを特徴とする組成物。
【請求項２】
鋳型の作製に使用される組成物であって、
ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、
前記固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲であることを特徴とする組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の組成物であって、
前記ＣａＯが、前記組成物の少なくとも３０重量％の量であることを特徴とする組成物。
【請求項４】
請求項１または２に記載の組成物であって、
前記ＭｇＯが、前記組成物の少なくとも０．５重量％の量であることを特徴とする組成物。
【請求項５】
請求項１または２に記載の組成物であって、
前記ＳｉＯが、前記組成物の少なくとも０．５重量％の量であることを特徴とする組成物。
【請求項６】
請求項１または２に記載の組成物であって、
前記Ａｌ２Ｏ３が、前記組成物の少なくとも０．５重量％であることを特徴とする組成物。
【請求項７】
請求項１または２に記載の組成物であって、
前記ＣａＯが、前記組成物の３０〜６０重量％の範囲の量であることを特徴とする組成物。
【請求項８】
請求項１または２に記載の組成物であって、
前記ＭｇＯが、前記組成物の０．５〜２０重量％の範囲の量であることを特徴とする組成物。
【請求項９】
請求項１または２に記載の組成物であって、
前記ＳｉＯが、前記組成物の０．５〜５．５重量％の範囲の量であることを特徴とする組成物。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の組成物であって、
前記Ａｌ２Ｏ３が、前記組成物の０．５〜１．５重量％の範囲の量であることを特徴とする組成物。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の組成物であって、
Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５、Ｍｎ２Ｏ３、及びＳＯ３のうちの少なくとも１つ、または、それらの任意の組み合わせをさらに含むことを特徴とする組成物。
【請求項１２】
請求項２に記載の組成物であって、
前記鋳型が、硬化性材料鋳造用の鋳型であることを特徴とする組成物。
【請求項１３】
請求項２に記載の組成物であって、
前記鋳型が、鋳型ライナであることを特徴とする組成物。
【請求項１４】
鋳型であって、
ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含む組成物から作製され、
前記固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲であることを特徴とする鋳型。
【請求項１５】
鋳型ライナであって、
ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含む組成物から作製され、
前記固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲であることを特徴とする鋳型ライナ。
【請求項１６】
鋳型を作製する方法であって、
（ａ）ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、前記固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲である組成物を用意するステップと、
（ｂ）前記組成物を水と混合して柔軟な湿潤混合物を形成するステップと、
（ｃ）前記湿潤混合物から三次元の鋳型を成形するステップと、
（ｄ）前記三次元の鋳型を乾燥させて、乾燥した鋳型を作製するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
硬化性材料性製の鋳造製品を製造する方法であって、
（ａ）ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、前記固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲である組成物から、前記鋳造製品の形状の中空キャビティを有する鋳型を作製するステップと、
（ｂ）前記鋳型内に早期硬化性材料を充填するステップと、
（ｃ）前記鋳型内に充填された前記早期硬化性材料を硬化させるステップと、
（ｄ）前記鋳型を水で洗浄して分解させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
パターン形成された硬化性材料製の鋳造製品を製造する方法であって、
（ａ）ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、前記固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲であるパターン形成用組成物を用意するステップと、
（ｂ）前記パターン形成用組成物を水と混合して柔軟な湿潤混合物を形成するステップと、
（ｃ）前記パターン形成用組成物を鋳型の表面に適用するステップと、
（ｄ）前記パターン形成用組成物を乾燥させて、パターン形成された鋳型を作製するステップと、
（ｅ）前記パターン形成された鋳型内に早期硬化性材料を充填するステップと、
（ｆ）前記パターン形成された鋳型内に充填された前記早期硬化性材料を硬化させるステップと、
（ｇ）前記パターン形成された鋳型を水で洗浄して分解させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鋳型作製用の組成物及びその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造とは、通常、所望形状の中空キャビティを有する鋳型に液体材料を注入し、次いで凝固させる製造工程である。凝固した部分（成形品）は鋳造品とも呼ばれ、これを鋳型から押し出すかまたは鋳型を破壊して取り出すことによって製造工程は完了する。
【０００３】
プラスター及び他の化学硬化材料、例えば、コンクリート、ポリマー及びプラスチック樹脂などは、単回使用の使い捨て式の鋳型、複数回使用する「ピース」式の鋳型、または、小さな剛性ピース若しくはラテックスゴムなどの柔軟性材料（これは、その外側の鋳型によって支持される）から作製された鋳型を使用して鋳造することができる。
【０００４】
成形とは、モールドまたはマトリックスと呼ばれる剛性フレームを使用して、液体または柔軟な原材料を成形することによって製造する工程である。モールドまたはマトリックス自体は、最終的な製品のパターンまたはモデルを使用して作製される。
【０００５】
モールドは、液体または柔軟な材料、例えばコンクリートなどが充填される中空ブロックである。モールド内で液体が硬化して、モールドの中空ブロックの形状に成形される。モールドは、鋳造品のカウンターパートである。非常に一般的なバイバルブ成形プロセスでは、製品の半分ごとに１つずつの、合計２つのモールドが使用される。連結式モールドは、複数の部品を組み合わせて完全なモールドを形成し、その後、分解して、完成した鋳造品を離型する。このタイプのモールドは高価だが、鋳造形状に複雑なオーバーハングを有する場合には必要である。
【０００６】
鋳造工程における問題点の１つは、鋳型から鋳造品を離型する段階である。鋳造工程のこの段階では、通常、鋳型を破壊するか、または、何らかのタイプの離型剤を使用する必要がある。鋳造品の破損は、通常、この段階において生じ、これにより、収益性が制限される。そのため、鋳造品の離型時に容易に分解することができる安価な材料から作製された鋳型に対する顕著なニーズが存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、組成物であって、ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲である組成物を提供する。
【０００８】
いくつかの実施態様では、ＣａＯは、本発明の組成物の少なくとも３０重量％の量である。いくつかの実施態様では、ＭｇＯは、本発明の組成物の少なくとも０．５重量％の量である。いくつかの実施態様では、ＳｉＯは、本発明の組成物の少なくとも０．５％重量である。いくつかの実施態様では、Ａｌ２Ｏ３は、本発明の組成物の少なくとも０．５％重量である。いくつかの実施態様では、ＣａＯは、本発明の組成物の約３０％〜６０重量％の範囲の量である。いくつかの実施態様では、ＭｇＯは、本発明の組成物の約０．５％〜２０重量％の範囲の量である。いくつかの実施態様では、ＳｉＯは、本発明の組成物の約０．５％〜５．５重量％の範囲の量である。いくつかの実施態様では、Ａｌ２Ｏ３は、本発明の組成物の約０．５％〜１．５重量％の範囲の量である。
【０００９】
いくつかの実施態様では、本発明の組成物は、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５、Ｍｎ２Ｏ３及びＳＯ３のうちの少なくとも１つ、または、それらの任意の組み合わせをさらに含む。
【００１０】
本発明はさらに、鋳型の作製に使用される組成物であって、ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲である組成物を提供する。
【００１１】
いくつかの実施態様では、鋳型は、硬化性材料鋳造用の鋳型である。他の実施形態では、鋳型は、鋳型ライナである。さらなる実施形態では、本発明の鋳型は、水で洗浄することによって分解させることができる。
【００１２】
「硬化性材料」とは、硬化プロセスに曝されたときに、その硬化前の状態と比較して硬化する任意の材料を包含することを理解されたい。硬化プロセスとしては、これに限定しないが、例えば、熱、圧力、蒸気、添加剤、エネルギー（ＵＶ、ＩＲ、マイクロ波、Ｘ線など）、放射線、加硫、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられる。硬化プロセスの間、硬化性材料は、その物理的及び／または化学的特性を変化させる内部プロセスに起因して硬化する。内部プロセスとしては、これに限定しないが、架橋結合の形成、水分の損失（脱水）、硬化性材料のポリマー鎖間の空間の減少などが挙げられる。
【００１３】
硬化性材料の例としては、コンクリート、樹脂、ポリマー、熱硬化性ポリマー、熱可塑性ポリマー、石膏、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。いくつかの実施態様では、硬化性材料は、コンクリートである。
【００１４】
本発明の組成物から作製された鋳型の分解とは、鋳型内の鋳造された硬化材料を取り出すために、鋳型を分解して除去することを指すことを理解されたい。鋳型の分解は、水を使用して行われる。
【００１５】
本発明はさらに、鋳型であって、ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含む組成物から作製され、固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲である鋳型を提供する。
【００１６】
本発明はさらに、鋳型ライナであって、ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含む組成物から作製され、固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲である鋳型ライナを提供する。
【００１７】
本発明はさらに、鋳型を作製する方法であって、（ａ）ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲である組成物を用意するステップと、（ｂ）組成物を水と混合して柔軟な湿潤混合物を形成するステップと、（ｃ）湿潤混合物から三次元の鋳型を成形するステップと、（ｄ）三次元の鋳型を乾燥させて、乾燥した鋳型を作製するステップと、を含む方法を提供する。
【００１８】
本発明はさらに、硬化性材料性製の鋳造製品を製造する方法であって、（ａ）ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、及びＡｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲である組成物から、鋳造製品の形状の中空キャビティを有する鋳型を作製するステップと、（ｂ）鋳型内に早期硬化性材料を充填するステップと、（ｃ）鋳型内に充填された早期硬化性材料を硬化させるステップと、（ｄ）鋳型を水で洗浄して分解させるステップと、を含む方法を提供する。
【００１９】
本発明はさらに、パターン形成された硬化性材料製の鋳造製品を製造する方法であって、（ａ）ＣａＯ、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３の固体粒子を含み、固体粒子の平均粒径が２０〜６０μｍの範囲であるパターン形成用組成物を用意するステップと、（ｂ）パターン形成用組成物を水と混合して柔軟な湿潤混合物を形成するステップと、（ｃ）パターン形成用組成物を鋳型の表面に適用するステップと、（ｄ）パターン形成用組成物を乾燥させて、パターン形成された鋳型を作製するステップと、（ｅ）パターン形成された鋳型内に早期硬化性材料を充填するステップと、（ｆ）パターン形成された鋳型内に充填された早期硬化性材料を硬化させるステップと、（ｇ）パターン形成された鋳型を水で洗浄して分解させるステップと、を含む方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
発明と見なされる主題は，明細書の結論部分で特に指摘され，明確に主張されている。しかしながら、本発明は、構成及び操作方法の両方に関して、また、その目的、特徴、及び利点と共に、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことによって最もよく理解されるであろう。
【００２１】
【図１】図１は、本発明の組成物を鋳型の表面に吹き付ける様子を示す。
【図２Ａ】図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の組成物を吹き付けた後の鋳型を示す。
【図２Ｂ】図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の組成物を吹き付けた後の鋳型を示す。
【図３Ａ】図３Ａ及び図３Ｂは、離型した後の硬化ユニットを示す。本発明の組成物を適用した場合（上側）、及び、本発明の組成物を適用しない場合のコンクリートユニット（下側）を示す。
【図３Ｂ】図３Ａ及び図３Ｂは、離型した後の硬化ユニットを示す。本発明の組成物を適用した場合（上側）及び適用しない場合（下側）のコンクリートユニットを示す。
【図４Ａ】図４Ａ及び図４Ｂは硬化したコンクリートの表面から本発明の組成物を水で洗浄した後の硬化ユニットを示す。上側：本発明の組成物を適用した場合（左側）及び適用しない場合（右下）のコンクリートユニットを示す。
【図４Ｂ】図４Ａ及び図４Ｂは硬化したコンクリートの表面から本発明の組成物を水で洗浄した後の硬化ユニットを示す。上側：本発明の組成物を適用した場合（左側）及び適用しない場合（右下）のコンクリートユニットを示す。
【００２２】
図示の簡略化と明確化のために、図示されている要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確化のために、他の要素と比較して誇張されている場合がある。さらに、適切と考えられる場合には、対応する要素または類似する要素を示すために、参照番号が図面間で繰り返し使用される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が定められている。しかしながら、本発明は、これらの具体的な詳細を用いることなく実施してもよいことは、当業者には理解されるであろう。他の例では、周知の方法、手順、及び構成要素は、本発明を不明瞭にしないように、詳細に記載されていない。
【００２４】
実施例１：
【００２５】
１．本発明の乾燥した組成物を、水道水と所要の濃度に混合する。本発明の組成物を吹き付ける場合には、より多くの水を加える。一方、本発明の組成物を粘土状に成形する場合には、必要とされる水はより少なくなる。
【００２６】
２．本発明の組成物を鋳型の表面に吹き付ける（図１）か、または、本発明の組成物を粘土状に成形して鋳型の表面に付着させる。
【００２７】
３．本発明の組成物を、鋳型の表面上で、または、（鋳型に付着させる前に）粘土状態で、空気温度に応じて数分ないし数時間乾燥させる（本発明の組成物の厚さに応じて、３０°Ｃで２０分〜１時間）（図２）。
【００２８】
４．コンクリートを、本発明の組成物が適用（塗布または付着）された鋳型に注ぎ込む。
【００２９】
５．コンクリートの硬化後、鋳造物を離型すると、本発明の組成物によって形成されたパターンが、コンクリートの鋳型接触面に認められた（図３）。
【００３０】
６．水道水を使用してコンクリートの表面から組成物を溶解させて洗い流すと、硬化したコンクリートの表面にパターン、空隙、及び空間が残った（図４）。
【００３１】
７．溶解した組成物を含む水を捕集して、蒸発または分離プロセスを行うことにより、本発明の組成物を再び使用することができる。
【００３２】
本発明の特定の特徴を図示し、本明細書に記載したが、様々な改変、置換、変更、及び均等物は、当業者であれば想到し得るであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の要旨の範囲内に含まれるそのような修正及び変更をすべて包含することを意図していることを理解されたい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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