(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形空間と、前記成形空間上に配置され、前記成形空間に連なるベント空間とを内部に有する成形型を用いた成形体の製造方法であって、
前記成形空間に成形用原料を充填する充填工程を備え、
前記充填工程では、水平方向における前記成形空間の第１端部上に前記ベント空間の少なくとも一部が配置されるように前記成形型を側面視した場合において、前記成形空間の前記第１端部側に位置する前記成形用原料の液面の第１端と前記成形空間の第２端部側に位置する前記液面の第２端とのうち前記第２端が前記成形空間の上辺に達するまで、前記第１端を前記第２端より低くする、
成形体の製造方法。
【請求項２】
前記充填工程において、前記液面の前記第２端が前記成形空間の上辺に達した後、前記成形空間に前記成形用原料が充填されるまで、前記液面の前記第１端を前記液面の前記第２端より低く保持する、
請求項１に記載の成形体の製造方法。
【請求項３】
前記充填工程において、前記液面の前記第１端及び前記第２端を結ぶ直線が水平方向に対して成す角は、前記成形空間の上辺が水平方向に対して成す角より大きい、
請求項１又は２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、成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形空間と、成形空間上に配置され、成形空間に連なるベント空間とを内部に有する成形型を用いた成形体の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。成形用原料は、成形空間に充填された後、ベント空間に流出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／０４４７３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、成形用原料を成形空間に充填する際、成形空間の上面と成形用原料との間に空気が取り残されやすい。そのため、成形空間からベント空間に空気をスムーズに排出可能な成形体の製造方法が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、成形空間から空気をスムーズに排出可能な成形体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る成形体の製造方法では、成形空間と、成形空間上に配置され、成形空間に連なるベント空間とを内部に有する成形型が用いられる。本発明に係る成形体の製造方法は、成形空間に成形用原料を充填する充填工程を備える。充填工程では、水平方向における成形空間の第１端部上にベント空間の少なくとも一部が配置されるように成形型を側面視した場合において、成形用原料の液面のうち成形空間の第１端部側に位置する第１端を、液面のうち成形空間の第２端部側に位置する第２端より低くする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、成形空間から空気をスムーズに排出可能な成形体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る成形型の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４（Ａ）】実施形態に係る成形体の製造方法を説明するための模式図である。
【図４（Ｂ）】実施形態に係る成形体の製造方法を説明するための模式図である。
【図４（Ｃ）】実施形態に係る成形体の製造方法を説明するための模式図である。
【図５】実施形態の変形例１に係る成形型の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（成形型１０の構成）
本実施形態に係る成形型１０の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、成形型１０の側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００１０】
成形型１０は、例えば、金属（アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ鋼、ニッケル合金等など）によって構成される。成形型１０は、内部に注入される液状又はゾル状の成形用原料を硬化（ゲル化）させて成形体を形成するために用いられる。成形型１０は、例えば、鋳込み成形法の一種であるモールドキャスト法による成形体の形成に好適である。
【００１１】
成形用原料は、流動性を有する自己硬化性のスラリーである。成形用原料は、所定の粉末、反応剤、ゲル化剤、溶媒、分散助剤、その他の添加剤（例えば、造孔剤など）を含む。
【００１２】
所定の粉末は、成形体の基材である。所定の粉末としては、例えば、セラミック粉末、金属粉末、及びこれらの混合物が挙げられる。セラミック粉末としては、例えば、アルミナ粉末、ジルコニア粉末、窒化アルミニウム粉末、炭化珪素粉末などが挙げられるが、これに限定されない。金属粉末としては、白金粉末、タングステン粉末、モリブデン粉末などが挙げられるが、これに限定されない。所定の粉末の含有量は特に限られないが、例えば、２０体積％以上６０体積％以下とすることができる。
【００１３】
反応剤は、ゲル化剤と反応して硬化反応（ゲル化反応）を引き起こす反応性官能基を含む。反応剤としては、多価アルコール（エチレングリコールのようなジオール類、グリセリンのようなトリオール類等）、多塩基酸（ジカルボン酸等）、ポリエチレングリコールなどが挙げられる。反応剤の含有量は特に限られないが、例えば、０．０５体積％以上５体積％以下とすることができる。
【００１４】
ゲル化剤は、反応剤に含まれる反応性官能基と反応して硬化反応を引き起こす添加剤である。ゲル化剤としては、例えば、ＭＤＩ（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアナート）、ＴＤＩ（トリレンジイソシアナート）、ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアナート）などが挙げられる。ゲル化剤は、イソシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）及びイソチオシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ）の少なくとも一方を有することが好ましい。これにより、ゲル化剤と反応剤との反応を促進することができる。ゲル化剤の含有量は特に限られないが、例えば、３体積％以上２０体積％以下とすることができる。
【００１５】
溶媒は、所定の粉末を分散させるための添加剤である。溶媒としては、多塩基酸エステル（グルタル酸ジメチル等）、多価アルコールの酸エステル（トリアセチン等）、脂肪族多価エステルなどの２以上のエステル基を有するエステル類などが挙げられる。溶媒の含有量は特に限られないが、例えば、３０体積重量％以上７０体積％以下とすることができる。
【００１６】
分散助剤は、成形用原料の粘度を低減させるための添加剤である。分散助剤は、所望により添加される任意の添加剤である。分散助剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリカルボン酸系共重合体、重合体のリン酸エステル塩化合物、酸基を含む重合体のアルキルアンモニウム塩化合物、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。分散助剤の含有量は特に限られないが、例えば、０．５体積％以上１０体積％以下とすることができる。
【００１７】
触媒は、ゲル化剤と反応剤との反応を更に促進するための添加剤である。触媒は、所望により添加される任意の添加剤である。触媒としては、例えば、トリエチレンジアミン、ヘキサンジアミン、６−ジメチルアミノ−１−ヘキサノールなどが挙げられる。触媒の含有量は特に限られないが、例えば、０．０１体積％以上３体積％以下とすることができる。
【００１８】
このような成形用原料は、上記の各組成物を混合した時点から硬化し始めるため、例えば射出成形に用いられる熱可塑性樹脂とは異なり、急速に粘度が増大する。具体的には、成形用原料は、各組成物の混合から２分経過後の粘度をＥ１（せん断速度１ｓｅｃ−１）とし、各組成物の混合から１２分経過後の粘度をＥ２（せん断速度１ｓｅｃ−１）としたとき、０．０１Ｐａ・ｓｅｃ≦Ｅ１≦３．０Ｐａ・ｓｅｃ、２．０Ｐａ・ｓｅｃ≦Ｅ２≦２０００Ｐａ・ｓｅｃ、Ｅ２／Ｅ１≧５．０の関係を満たすものである。
【００１９】
図１に示すように、成形型１０は、鉛直方向に沿って縦置きされた状態で使用される。図１乃至図３では、成形型１０が一部材によって構成されているように描かれているが、成形型１０は、複数の部材が連結されることによって構成されていてもよい。
【００２０】
成形型１０は、成形空間１１と、ゲート空間１２と、第１連通路１３と、ベント空間１４と、第２連通路１５と、ランナー１６とを内部に有する。
【００２１】
成形空間１１は、成形体を形成するための空間である。成形空間１１は、いわゆるキャビティーである。成形空間１１には、成形用原料が充填される。
【００２２】
成形空間１１は、ゲート空間１２の上方に配置される。成形空間１１とゲート空間１２との間には、第１連通路１３が配置される。成形空間１１は、ベント空間１４の下方に配置される。成形空間１１とベント空間１４との間には、第２連通路１５が配置される。
【００２３】
成形空間１１は、成形体の外形に対応していればよく、その形状は特に限られない。図１に示すように、本実施形態では、成形空間１１が、上辺１１ａ、下辺１１ｂ、第１端辺１１ｃ及び第２端辺１１ｄによって規定された略直方体状に形成されている。また、図２及び図３に示すように、本実施形態では、成形空間１１の下端部が、第１連通路１３に向かってテーパ状に形成され、成形空間１１の上端部が、第２連通路１５に向かってテーパ状に形成されている。
【００２４】
なお、成形体に流路などの構造を設ける場合には、当該構造の形状に応じた物体（例えば、棒など）を成形空間１１に配置してもよい。また、成形体に何らかの物体（例えば、導体、電子機器など）を埋設する場合には、当該物体を成形空間１１に配置してもよい。
【００２５】
ゲート空間１２は、成形空間１１の下方に配置される。ゲート空間１２は、成形空間１１に供給される成形用原料を貯留するための空間である。ゲート空間１２の容積は、成形空間１１の容積より小さくてもよい。ゲート空間１２は、成形空間１１に成形用原料をスムーズに供給できるように構成されていればよく、その形状は特に限られない。図１に示すように、本実施形態では、ゲート空間１２が、成形空間１１の下辺１１ｂに沿って配置されている。また、図２及び図３に示すように、本実施形態では、ゲート空間１２の上端部が、第１連通路１３に向かってテーパ状に形成されている。
【００２６】
第１連通路１３は、成形空間１１及びゲート空間１２に連通する。第１連通路１３は、ゲート空間１２に充填された成形用原料を成形空間１１に導くための流路である。第１連通路１３は、図２及び図３に示すように、成形空間１１及びゲート空間１２よりも狭く形成されている。すなわち、第１連通路１３は、成形空間１１とゲート空間１２との間を狭窄させている。これにより、ゲート空間１２に成形用原料をスムーズに充填させることができるとともに、成形体の硬化後、成形空間１１内で硬化した製品部とゲート空間１２内で硬化した非製品部とを簡便に切除することができる。
【００２７】
なお、水平方向における第１連通路１３の幅、位置、及び数は、適宜変更可能である。また、第１連通路１３は、水平方向において断続的に形成されていてもよい。
【００２８】
ベント空間１４は、成形空間１１の上方に配置される。具体的には、ベント空間１４は、水平方向における成形空間１１の第１端部１１Ｓ上に配置されている。第１端部１１Ｓは、水平方向における成形空間１１の第１端辺１１ｃから水平方向に所定距離までの領域である。第１端部１１Ｓは、水平方向における成形空間１１の第２端部１１Ｔの反対側に設けられる。第２端部１１Ｔは、水平方向における成形空間１１の第２端辺１１ｄから水平方向に所定距離までの領域である。第１端部１１Ｓ及び第２端部１１Ｔのそれぞれを規定する所定距離は、例えば、水平方向における成形空間１１の全幅の１／３程度に設定することができる。
【００２９】
本実施形態では、水平方向において、ベント空間１４の幅が第１端部１１Ｓの幅より狭いが、ベント空間１４の幅は、第１端部１１Ｓの幅と同じであってもよいし、第１端部１１Ｓの幅より広くてもよい。ベント空間１４は、その少なくとも一部が第１端部１１Ｓ上に配置されていればよい。
【００３０】
ベント空間１４は、成形空間１１に供給された過充填分の成形用原料を貯留するための空間である。ベント空間１４の容積は、成形空間１１の容積より小さくてもよい。図１に示すように、ベント空間１４は、成形型１０の上面に形成された排出口１４ａに繋がる。ベント空間１４における過貯留分の成形用原料は、排出口１４ａから外部に排出される。ベント空間１４の形状は特に限られない。図１に示すように、本実施形態では、ベント空間１４が、成形空間１１の上辺１１ａに沿って配置されている。また、図３に示すように、本実施形態では、ベント空間１４の下端部が、第２連通路１５に向かってテーパ状に形成されている。
【００３１】
なお、本実施形態では、第１端部１１Ｓ上にベント空間１４が１つだけ配置されているが、ベント空間１４の数及び位置は適宜変更可能である。従って、ベント空間１４は複数設けられていてもよく、この場合、少なくとも１つのベント空間１４が第１端部１１Ｓ上に配置されていればよい。
【００３２】
第２連通路１５は、成形空間１１及びベント空間１４に連通する。第２連通路１５は、成形空間１１に充填された成形用原料をベント空間１４に導くための流路である。第２連通路１５は、図３に示すように、成形空間１１及びベント空間１４よりも狭く形成されている。すなわち、第２連通路１５は、成形空間１１とベント空間１４との間を狭窄させている。これにより、成形用原料を成形空間１１に確実に充填させることができるとともに、成形体の硬化後、成形空間１１内で硬化した製品部とベント空間１４内で硬化した非製品部とを簡便に切除することができる。
【００３３】
ランナー１６は、ゲート空間１２と成形型１０の上面に形成された注入口１６ａとに連通する。ランナー１６は、成形型１０の外部から供給される成形用原料をゲート空間１２に導くための流路である。成形用原料は、注入口１６ａからランナー１６内に供給される。
【００３４】
（成形体の製造方法）
次に、図面を参照しながら、成形体の製造方法について説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、成形体の製造方法を説明するための模式図である。
【００３５】
１．ゲート空間充填工程
まず、図４（Ａ）に示すように、ゲート空間１２に成形用原料を充填する。具体的には、成形型１０の外部からランナー１６を介してゲート空間１２に成形用原料を供給することによって、ゲート空間１２に成形用原料を充填する。この際、成形空間１１とゲート空間１２との間が第１連通路１３によって狭窄されているため、ゲート空間１２に成形用原料が充填される前にゲート空間１２から成形空間１１に成形用原料が流入してしまうことを抑制できる。
【００３６】
２．成形空間充填工程（本発明に係る充填工程）
ゲート空間充填工程に続いて、成形空間１１に成形用原料を充填する。具体的には、第１連通路１３から成形空間１１に成形用原料が流入した後、成形用原料が第２連通路１５に達するまで、ゲート空間１２への成形用原料の供給を継続する。
【００３７】
ここで、成形空間充填工程では、水平方向における成形空間１１の第１端部１１Ｓ上にベント空間１４が配置されるように成形型１０を側面視した場合において、成形用原料の液面のうち成形空間１１の第１端部１１Ｓ側に位置する第１端Ｐ１を、液面のうち成形空間１１の第２端部１１Ｔ側に位置する第２端Ｐ２より低くする。
【００３８】
具体的には、図４（Ｂ）に示すように、液面の第２端Ｐ２が成形空間１１の上辺１１ｂに達するまで、液面の第１端Ｐ１を第２端Ｐ２より低く保持することが好ましい。これによって、成形空間１１内の空気を、成形空間１１からベント空間１４にスムーズに排出することができる。
【００３９】
なお、図４（Ｂ）に示すように、液面の第２端Ｐ２が成形空間１１の上辺１１ｂに達するまでの間、液面の第１端Ｐ１は、成形空間１１の第１端辺１１ｃに沿って上方に移動し、液面の第２端Ｐ２は、成形空間１１の第２端辺１１ｄに沿って上方に移動する。この際、液面の第１端Ｐ１及び第２端Ｐ２を結ぶ直線Ｌ１が水平方向に対して成す角θ１は、成形空間１１の上辺１１ｂが水平方向に対して成す角（本実施形態では、略“０”）より大きいことが好ましい。これによって、成形空間１１内の空気をよりスムーズに排出することができる。
【００４０】
角θ１の値は特に限られないが、０．６°以上１８°以下が好ましい。角θ１を０．６°以上とすることによって、成形空間１１からベント空間１４への空気の流れを作ることができる。角θ１を１８°以下とすることによって、液面を安定させて気泡の巻き込みを抑制することができる。
【００４１】
また、図４（Ｃ）に示すように、液面の第２端Ｐ２が成形空間１１の上辺１１ｂに達した後、成形空間１１に成形用原料が充填されるまで、液面の第１端Ｐ１を第２端Ｐ２より低く保持することが好ましい。これによって、成形空間１１内の空気を、成形空間１１からベント空間１４にスムーズに排出することができる。本明細書において、「成形用原料が充填される」とは、液面の第１端Ｐ１が成形空間１１の第１端辺１１ｃから離れることを意味する。
【００４２】
なお、図４（Ｃ）に示すように、液面の第２端Ｐ２が成形空間１１の上辺１１ｂに達した後、成形空間１１に成形用原料が充填されるまでの間、液面の第１端Ｐ１は、成形空間１１の第１端辺１１ｃに沿って上方に移動し、液面の第２端Ｐ２は、成形空間１１の上辺１１ｂに沿って第１端部１１Ｓ側に向かって移動する。この際、液面の第１端Ｐ１及び第２端Ｐ２を結ぶ直線Ｌ２が水平方向に対して成す角θ２は、成形空間１１の上辺１１ｂが水平方向に対して成す角（本実施形態では、略“０”）より大きいことが好ましい。これによって、成形空間１１内の空気をよりスムーズに排出することができる。
【００４３】
角θ２の値は特に限られないが、０．３°以上１２°以下が好ましい。角θ２を０．３°以上とすることによって、成形用原料の液面が揺れても、成形用原料に空気が混入することを抑制できる。角θ２を１２°以下とすることによって、液面を安定させて気泡の巻き込みを抑制することができる。
【００４４】
以上のように、成形空間充填工程において液面の第１端Ｐ１を第２端Ｐ２より低くする手法は特に制限されないが、例えば、単位時間当たりにおける成形用原料の供給量を大きくする手法、或いは、第１連通路１３の幅W（図３参照）を広くする手法を用いることができる。
【００４５】
３．流出工程
成形空間充填工程に続いて、成形空間１１からベント空間１４に成形用原料を流出させる。具体的には、成形空間１１に成形用原料が充填された後、第２連通路１５からベント空間１４に成形用原料から流出するまで、ゲート空間１２への成形用原料の供給を継続する。
【００４６】
４．硬化工程
次に、一定時間（例えば、０．１〜２４時間）放置して、成形用原料を硬化（ゲル化）させることによって成形体を形成する。その後、成形型１０を適宜分解して成形体を取り出す。
【００４７】
（実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４８】
［変形例１］
上記実施形態では、水平方向において、ベント空間１４の幅は、第１端部１１Ｓの幅より狭いこととしたが、第１端部１１Ｓの幅より広くてもよい。例えば、図５に示すように、ベント空間１４及び第２連通路１５が、成形空間１１の上辺１１ｂに沿って、成形空間１１の略全幅にわたって配置されていてもよい。図５に示す構成であっても、成形空間充填工程において、成形用原料の液面の第１端Ｐ１を第２端Ｐ２より低くすることによって、ベント空間１４のうち成形空間１１の第１端部１１Ｓ上の領域を利用して、成形空間１１から空気をスムーズに排出することができる。
【００４９】
［変形例２］
上記実施形態において、成形型１０は、成形空間１１と、ゲート空間１２と、第１連通路１３と、ベント空間１４と、第２連通路１５と、ランナー１６とを内部に有することとしたが、少なくとも成形空間１１及びベント空間１４を有していればよい。従って、成形型１０は、ゲート空間１２、第１連通路１３、第２連通路１５及びランナー１６のうち少なくとも１つを有していなくてよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０      成形型
１１      成形空間
１１Ｓ    第１端部
１１Ｔ    第２端部
１１ａ    下辺
１１ｂ    上辺
１１ｃ    第１端辺
１１ｄ    第２端辺
１２      ゲート空間
１３      第１連通路
１４      ベント空間
１４ａ    排出口
１５      第２連通路
１６      ランナー
１６ａ    注入口
Ｐ１      液面の第１端
Ｐ２      液面の第２端
【要約】
【課題】成形空間から空気をスムーズに排出可能な成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】成形体の製造方法は、成形空間１１に成形用原料を充填する充填工程を備える。成形空間充填工程では、水平方向における成形空間１１の第１端部１１Ｓ上にベント空間１４が配置されるように成形型１０を側面視した場合において、成形用原料の液面のうち成形空間１１の第１端部１１Ｓ側に位置する第１端Ｐ１を、液面のうち成形空間１１の第２端部１１Ｔ側に位置する第２端Ｐ２より低くする。
【選択図】図４（Ｂ）【図１】
0006803435.tif 000002
【図２】
0006803435.tif 000003
【図３】
0006803435.tif 000004
【図４（Ａ）】
0006803435.tif 000005
【図４（Ｂ）】
0006803435.tif 000006
【図４（Ｃ）】
0006803435.tif 000007
【図５】
0006803435.tif 000008