(57)【要約】実施形態は、断熱材コーティングを、モールドキャビティまたはインサートまたはプリフォームの所望の表面に堆積させるための方法、装置およびシステムを提供する。実施形態は、断熱材コーティングを用いる鋳造方法も提供する。鋳造方法は、断熱材コーティングをモールドキャビティの表面に吹き付けて堆積させること、および溶融材料をモールドキャビティに導入し断熱材コーティングと接触させることを含む。本実施形態では、モールドキャビティ内の溶融材料は、所定の滞留時間の間、溶融状態を維持する。
2015512789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材コーティングをモールドキャビティの表面に吹き付けて堆積させること、
溶融材料を前記モールドキャビティに導入し前記断熱材コーティングと接触させることであって、前記モールドキャビティ内の前記溶融材料が、所定の滞留時間の間、溶融状態を維持すること、
を含む、物品を鋳造する方法。
【請求項２】
前記所定の滞留時間が、前記モールドキャビティへの前記溶融材料の導入時から、少なくとも前記溶融材料が前記モールドキャビティの特定部分を満たすまで延びる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定の滞留時間が、前記モールドキャビティへの前記溶融材料の導入時から、少なくとも前記溶融材料が前記モールドキャビティ全体を実質的に満たすまで延びる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記所定の滞留時間が、前記モールドキャビティへの前記溶融材料の導入時から、少なくとも所望の圧力が前記溶融材料に適用されるまで延びる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
プリフォームまたはインサートを前記モールドキャビティに位置付けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プリフォームまたは前記インサートが、予め吹き付けて堆積された断熱材料のコーティングを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プリフォームまたは前記インサートが、前記予め吹き付けて堆積された断熱材料のコーティングの少なくとも一部を囲む被覆金属を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記断熱材コーティングが第１断熱材コーティングであり、前記方法がさらに、前記溶融材料の表面上に第２断熱材コーティングを吹き付けて堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記溶融材料が第１溶融材料であり、前記方法がさらに、前記第２断熱材コーティングの表面上に第２溶融材料を堆積させることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法がさらに、前記第２溶融材料の表面上に第３断熱材コーティングを吹き付けて堆積させることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
プリフォームまたはインサートの表面に断熱材コーティングを吹き付けて堆積させること、
前記プリフォームまたはインサートをモールドキャビティに位置付けること、および、
溶融材料を前記モールドキャビティに導入し前記断熱材コーティングと接触させることであって、前記断熱材コーティングが、所定の滞留時間の間、前記プリフォームまたはインサートを前記溶融材料から隔絶すること、
を含む、物品を鋳造する方法。
【請求項１２】
前記所定の滞留時間が、前記モールドキャビティへの前記溶融材料の導入時から、少なくとも前記溶融材料が前記モールドキャビティの特定部分を満たすまで延びる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定の滞留時間が、前記モールドキャビティへの前記溶融材料の導入時から、少なくとも前記溶融材料が前記モールドキャビティ全体を実質的に満たすまで延びる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記所定の滞留時間が、前記モールドキャビティへの前記溶融材料の導入時から、少なくとも所望の圧力が前記溶融材料に適用されるまで延びる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
プリフォームまたはインサートを前記モールドキャビティに位置付けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
断熱材コーティングをプリフォームまたはインサートの表面に吹き付けて堆積させるステップの後および前記プリフォームまたはインサートをモールドキャビティに位置付けるステップの前、前記プリフォームまたはインサートの少なくとも一部を封入することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記断熱材コーティングが第１断熱材コーティングであり、前記方法がさらに、前記モールドキャビティの表面に第２断熱材コーティングを吹き付けて堆積させること、および溶融材料を前記モールドキャビティに導入し前記第１断熱材コーティングおよび前記第２断熱材コーティングの両方と接触させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
モールドキャビティ内で表面ｘおよび表面ｙを特定することであって、前記表面ｘが前記表面ｙよりも長い溶融材料からの隔絶時間を有することが望ましいこと、
前記表面ｘに第１断熱材コーティングを吹き付けて堆積させること、および、
前記表面ｙに第２断熱材コーティングを吹き付けて堆積させることであって、前記第１断熱材コーティングが前記第２断熱材コーティングより厚いこと、
を含む、物品を鋳造する方法。
【請求項１９】
モールドキャビティまたは鋳物インサートまたは鋳物プリフォームの表面にコーティングを適用するシステムであって、前記システムが混合容器、ポンプ、およびスプレーアプリケータを含み、前記スプレーアプリケータが同心状の内側および外側流路を有するスプレーノズルを含み、前記システムは、ｉ）前記ポンプが、液体と繊維を含む繊維状コーティング混合物を、前記混合容器から前記スプレーノズル装置へ、前記内側流路を通して前記スプレーノズルから出るように移動させ、同時にｉｉ）ガス流が、前記外側流路を通して前記スプレーノズルから吹き付けられるように構成される、システム。
【請求項２０】
前記スプレーアプリケータがさらにガス取入部と圧力低下マニホルドチャンバとを含み、前記ガス取入部が前記圧力低下マニホルドチャンバに開口し、前記ガス取入部は前記圧力低下マニホルドチャンバが有するよりも小さい寸法を有し、その結果、前記ガス取入部から前記圧力低下マニホルドチャンバに流れ込む加圧ガスは、前記圧力低下マニホルドチャンバに入ると圧力が降下する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記圧力低下マニホルドチャンバが前記スプレーノズルの前記外側流路に開口する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
圧力低下マニホルドチャンバが前記ノズルの内側流路のある長さを囲む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記混合容器が、高シアー円板ブレードを有する高シアー混合器を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
前記混合容器が全体的に円筒状であり、シリンダ軸を有し、前記高シアー混合器が、前記シリンダ軸から横方向に、角度的に、またはその両方でオフセットされた被駆動シャフトを有する、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記混合容器が、前記混合容器の内部の境界を定める円筒状内側側壁を有し、前記混合容器が、前記容器の内側側壁の内側に突出する抜取口を含み、前記抜取口が前記混合容器の前記内部から繊維状コーティング混合物を受け取るように構成される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２６】
前記抜取口が前記高シアー円板ブレードに隣接し、その結果、前記抜取口は、前記混合容器の内部の高速領域から前記繊維状コーティング混合物を受け取るように構成される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記システムが、前記混合容器から前記ポンプに前記繊維状コーティング混合物を送達するように構成された第１のライン長さと、続いて前記ポンプから前記スプレーノズル装置に前記繊維状コーティング混合物を送達するように構成された第２のライン長さとを含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ポンプがぜん動ポンプである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２９】
モールドキャビティまたは鋳物インサートまたは鋳物プリフォームの表面に断熱材コーティングを適用する方法であって、前記方法が、前記断熱材コーティングを形成するように前記モールドキャビティまたは前記鋳物インサートまたは前記鋳物プリフォームに繊維状コーティング混合物を吹き付けることを含み、前記断熱材コーティングが繊維を含み、および内側断熱ガス空間を有する、方法。
【請求項３０】
前記吹付けが、同心状の内側および外側流路を有するスプレーノズルを含むスプレーアプリケータを用いて実行され、前記繊維状コーティング混合物が液体および繊維を含み、前記吹付けは、前記繊維状コーティング混合物が前記内側流路を通って前記スプレーノズルから出るようにポンプ送給されることを含み、同時にガス流が前記外側流路を通して前記スプレーノズルから吹き付けられる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記スプレーアプリケータがガス取入部と圧力低下マニホルドチャンバとを含み、前記ガス取入部が前記圧力低下マニホルドチャンバに開口し、前記ガス取入部は前記圧力低下マニホルドチャンバが有するよりも小さい断面寸法を有し、その結果、前記ガス取入部から前記圧力低下マニホルドチャンバに流れ込む加圧ガスは、前記圧力低下マニホルドチャンバに入ると圧力が降下する、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記圧力低下マニホルドチャンバが前記スプレーノズルの前記外側流路に開口し、前記加圧ガスが前記ガス取入部から前記圧力低下マニホルドチャンバを通り、前記外側流路を通り、前記スプレーノズルから出るように連続的に流れる、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記圧力低下マニホルドチャンバが前記ノズルの内側流路のある長さを囲み、その結果、前記加圧ガスが、前記圧力低下マニホルドチャンバを通って流れるとき、前記ノズルの内側流路の前記長さを画定するパイプ、チューブまたは他のラインの周囲を移動する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記方法が、前記繊維状コーティング混合物を生成するように混合容器内で液体と繊維を混合すること、およびそれに続き前記繊維状コーティング混合物をスプレーノズルへポンプ送給することを含み、前記混合が、全体的に円形状の混合器ブレードを含む高シアー混合器を用いて前記混合容器内で実行される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記混合容器が、前記混合容器の内部の境界を定める円筒状内側側壁を有し、前記混合容器が、前記容器の内側側壁の内側に突出する抜取口を含み、前記方法が、前記混合を実行するように前記混合器ブレードを回転させることを含み、それにより前記混合容器内に前記抜取口に隣接して高速領域がもたらされ、前記方法が、前記高速領域から前記繊維状コーティング混合物を抽出するために前記抜取口を使用することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記方法が、前記繊維状コーティング混合物を生成するように混合容器内で液体と繊維を一緒に混合すること、およびそれに続き前記繊維状コーティング混合物をスプレーノズルへポンプ送給することを含み、前記ポンプ送給がぜん動ポンプを使用して実行される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記繊維状コーティング混合物を前記モールドまたは前記鋳物インサートまたは鋳物プリフォームに吹き付けることが、前記断熱材コーティングを０．０２〜０．３インチの厚さまで堆積させることを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
前記溶融材料を前記モールドキャビティに送達すること、および前記溶融材料を冷却および硬化させておき、その後、結果として得られた冷却し、硬化された溶融材料を前記モールドキャビティから取り出し、それにより前記モールドキャビティから取り出される前記硬化した溶融材料に前記断熱材コーティングを一体化させることをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年３月１５日に出願され、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  Ｓｐｒａｙ  ｆｏｒ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅｓと題された米国特許出願第１３／８３６，００１号明細書、２０１２年７月３日に出願され、ＭＭＣ  ｗｉｔｈ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎと題された米国仮特許出願第６１／６９０，７２７号明細書、および２０１２年４月１２日に出願され、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅｓと題された米国仮特許出願第６１／６２３，５３２号明細書に対する優先権を主張する。本出願は、２０１３年３月１５日に出願され、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅｓと題された米国特許出願第１３／８４０，４２３号明細書に関連する。参照出願はそれぞれ、それら全体を本明細書中で参照することによって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
鋳造は歴史の長い周知の技術であり、液化材料を、所望の形状のキャビティを有するモールドに注入または射出する。次に液化材料は固化することを許され、そして鋳物物品が製造される。金属鋳造は鋳造の一種であり、溶融金属が高温でモールドキャビティに導入され、次に金属が冷却するにつれ固化することを許される。冷却の速度およびパターンは固化プロセスに影響を及ぼす可能性があり、最終鋳物物品の構造に直接影響を及ぼし得る。例えば、いくつかの場合、鋳物は部分的に多くの異なる箇所で固化し始める場合があり、鋳物内の多方向性固化をもたらす。他の場合、時期尚早の冷却または望ましくない速度での冷却は、鋳物内部の望ましくない微細構造をもたらす恐れがあり、またはモールドキャビティを部分的に閉塞または遮断する場合があり、その結果、未完成の鋳物または部分的な鋳物がもたらされる。
【０００３】
溶融材料が最初にモールドキャビティの側壁または他の内側表面と接触するとき、モールドキャビティ内での溶融材料の固化は最も高い頻度で始まる。溶融材料は一般にモールド自体よりはるかに熱いので、最初に接触すると、熱は急速に溶融材料からモールド中へ逃げる。いったん材料が最初にモールドの壁と接触すると、固化はキャビティ全体に溶融材料を通して急速に広がり得る。例えば、溶融金属は極めて高い熱損失率を示し、いったん固化が始まると、モールド内部の溶融金属の全量が、ほとんど瞬間的に凝固し得る。溶融材料の最初の導入から完全な固化まで延びる期間は、滞留時間と呼ばれることが多い。認識されるように、滞留時間は溶融材料、特に溶融金属の場合極めて短い場合があり、時にほんの数秒間だけ続くこともあり、あるいは１秒未満（例えばミリ秒）の場合さえある。
【０００４】
いくつかの場合、溶融材料の滞留時間を延ばすことは有用であり得る。例えば、滞留時間を延ばすことにより、固化前にモールドキャビティを満たす適切な時間が完結することが保証され得る、または固化材料中の所望の粒子パターンの成長が促進され得る。さらに、より長い滞留時間により、鋳造プロセス中の追加の活動が容易になり得る。例として、複合材料を鋳造するとき、滞留時間を延ばすことにより、固化が完了する前、インサート、プリフォームおよび他の複合材料を鋳物内へ位置付ける際にさらなる融通性がもたらされ得る。
【０００５】
滞留時間を延ばすためのこれまでの試みは、２、３の異なる手法を含んでいる。モールドキャビティの表面とモールドに導入される溶融材料との温度差を最小化することによって滞留時間を増大しようとしたものもある。溶融材料の温度により近い温度までモールドを加熱することを含む試みもあれば、溶融材料の温度により近い温度まで溶融材料の温度を下げることを含む試みもあった。これらの試みはいくぶん有用ではあるが、モールドの温度を上げることは多量のエネルギーを消費し得るし、またモールドの材質の融点によって本質的に制限され得るので実用的でなかった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のいくつかの実施形態は、物品を鋳造する方法を提供する。方法は、断熱材コーティングをモールドキャビティの表面に吹き付けて堆積させること、および溶融材料をモールドキャビティに導入し断熱材コーティングと接触させることを含む。本実施形態では、モールドキャビティ内の溶融材料は、所定の滞留時間の間、溶融状態を維持する。
【０００７】
特定の実施形態では、本発明は物品を鋳造する方法を提供する。方法は、断熱材コーティングをプリフォームまたはインサートの表面に吹き付けて堆積させること、プリフォームまたはインサートをモールドキャビティに位置付けること、および溶融材料をモールドキャビティに導入し断熱材コーティングと接触させることを含む。本実施形態では、断熱材コーティングは、プリフォームまたはインサートを所定の滞留時間の間、溶融材料から隔絶する。
【０００８】
本発明の特定の実施形態は、物品を鋳造する方法を提供する。本実施形態では、方法は、ｉ）モールドキャビティ内で表面ｘおよび表面ｙを特定すること（表面ｘは表面ｙよりも長い溶融材料からの隔絶時間を有することが望ましい表面である）、ｉｉ）第１断熱材コーティングを表面ｘに吹き付けて堆積させること、およびｉｉｉ）第２断熱材コーティングを表面ｙに吹き付けて堆積させることを含む。本実施形態では、第１断熱材コーティングは好ましくは第２断熱材コーティングより厚い。
【０００９】
いくつかの実施形態では、本発明は、モールドキャビティまたは鋳物インサートまたは鋳物プリフォームの表面にコーティングを適用するためのシステムを提供する。システムは、混合容器、ポンプおよびスプレーアプリケータを含む。スプレーアプリケータは同心状の内側および外側流路を有するスプレーノズルを有する。本実施形態では、システムは好ましくは以下のように構成される。すなわち、ｉ）ポンプが、液体と繊維を含む繊維状コーティング混合物を、混合容器からスプレーノズル装置へ、内側流路を通してスプレーノズルから出るように移動させ、同時にｉｉ）ガス流が、外側流路を通してスプレーノズルから吹き付けられる。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態は、モールドキャビティまたは鋳物インサートまたは鋳物プリフォームの表面に断熱材コーティングを適用する方法を提供する。本実施形態では、方法は、断熱材コーティングを形成するようにモールドキャビティまたは鋳物インサートまたは鋳物プリフォームに繊維状コーティング混合物を吹き付けることを含む。好ましくは断熱材コーティングは繊維を含み、および内側断熱ガス空間を有する（例えば境界を定めるまたは画定する）。
【００１１】
これらおよび様々な他の特徴および有利性は、以下の詳細な記載を読むことにより明らかになる。
【００１２】
以下の図は本発明の特定の実施形態を示し、従って本発明の範囲を制限しない。図は（一定の縮尺であると記載されない限り）一定の縮尺ではなく、以下の詳細な記載中の説明と併せて使用することが意図される。これより先、本発明の実施形態は付随する図面と併せて記載され、図面中、類似の番号は類似の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ある実施形態による断熱材コーティングを製造する方法を示す流れ図である。
【図２】ある実施形態による鋳造システムの概略的な表現である。
【図３】ある実施形態による断熱材を使用して物品を鋳造する方法を示す流れ図である。
【図４】第１断熱材コーティングを支持する表面を有するモールドキャビティの側面断面図である。
【図５】図４のモールドキャビティの側面断面図であり、モールドキャビティは中に堆積された溶融材料を含んでいる。
【図６】図５のモールドキャビティの側面断面図であり、溶融材料は、第２断熱材コーティングを支持する上面を有する。
【図７】別の実施形態による断熱材を使用して物品を鋳造する方法を示す流れ図である。
【図８】第１断熱材コーティングを支持する表面を有するモールドキャビティの側面断面図である。
【図９】図８のモールドキャビティの側面断面図であり、モールドキャビティは中に置かれたプリフォームを含んでいる。
【図１０】図９のモールドキャビティの側面断面図であり、モールドキャビティは中に堆積された溶融材料を含んでいる。
【図１１】図１０のモールドキャビティの側面断面図であり、溶融材料は、第２断熱材コーティングを支持する上面を有する。
【図１２】別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法を示す流れ図である。
【図１３】ある実施形態による第１断熱材コーティングを支持する表面を有するモールドキャビティの側面断面図である。
【図１４】図１３のモールドキャビティの側面断面図であり、モールドキャビティは中に堆積された第１溶融材料を含んでいる。
【図１５】図１４のモールドキャビティの側面断面図であり、第１溶融材料は第２断熱材コーティングを支持する上面を有する。
【図１６】図１５のモールドキャビティの側面断面図であり、モールドキャビティは中に堆積された第２溶融材料を含んでいる。
【図１７】図１６のモールドキャビティの側面断面図であり、第２溶融材料は第３断熱材コーティングを支持する上面を有する。
【図１８】ある実施形態による圧力をモールドキャビティに適用する前の鋳物の概略的な側面断面図である。
【図１９】ある実施形態による圧力をモールドキャビティに適用した後および固化後の図１８の鋳物の概略的な側面断面図である。
【図２０】別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法を示す流れ図である。
【図２１】断熱材コーティングでコーティングされたプリフォームおよびモールドキャビティの側面断面図である。
【図２２】図２１のプリフォームおよびモールドキャビティの側面断面図であり、プリフォームはモールドキャビティの内側に位置付けられている。
【図２３】別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法を示す流れ図である。
【図２４】ある実施形態による第１断熱材コーティングでコーティングされたプリフォーム、および第２断熱材コーティングを支持する表面を有するモールドキャビティの側面断面図である。
【図２５】図２４のコーティングされたプリフォームおよびモールドキャビティの側面断面図であり、プリフォームはモールドキャビティの内側に位置付けられている。
【図２６】ある実施形態による断熱材コーティングでコーティングされたプリフォームの斜視図である。
【図２７】ある実施形態によるそれぞれ断熱材コーティングでコーティングされた複数のプリフォームの斜視図である。
【図２８】別の実施形態による物品を鋳造する方法を示す流れ図である。
【図２９】ある実施形態による断熱材コーティングでコーティングされかつ金属被覆で封入されたプリフォームの側面断面図である。
【図３０】図２９の封入されたプリフォームおよびモールドキャビティの側面断面図であり、封入されたプリフォームはモールドキャビティの内側に位置付けられている。
【図３１】ある実施形態による断熱材コーティングでコーティングされかつ金属被覆で部分的に封入されたプリフォームの斜視図である。
【図３２】ある実施形態による断熱材コーティングでコーティングされかつ金属被覆で完全に封入されたプリフォームの斜視図である。
【図３３】別の実施形態による物品を鋳造する方法を示す流れ図である。
【図３４】ある実施形態による断熱材コーティングを支持する表面を有するモールドキャビティの側面断面図である。
【図３５】図３４のモールドキャビティの側面断面図であり、モールドキャビティは中に堆積された溶融材料を有する。
【図３６】別の実施形態による物品を鋳造する方法を示す流れ図である。
【図３７】ある実施形態による第１断熱材コーティングを支持する第１表面および第２断熱材コーティングを支持する第２表面を有するモールドキャビティの側面断面図であり、第１表面上の断熱材コーティングは第２表面上の断熱材コーティングより厚い。
【図３８】図３７のモールドキャビティの側面断面図であり、モールドキャビティは中に堆積された溶融材料を有する。
【図３９】ある実施形態による混合容器の概略的な斜視図である。
【図４０】図４０の混合容器の概略的な正面断面図である。
【図４１】ある実施形態によるポンプの正面画像である。
【図４２】ある実施形態によるスプレーアプリケータの概略的な斜視図である。
【図４３】図４２のスプレーアプリケータの概略的な断面図である。
【図４４】ある実施形態によるスプレーアプリケータの奥行きのある画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な記載は本質的に例であり、本発明の範囲、適用可能性、および構成を制限する意図は決してない。正しくは以下の記載は、本発明の例示的実施形態を実行するためのいくつかの実例を提供する。構成、材料、寸法および製造プロセスの例が、選択された要素に関して提供され、あらゆる他の要素は、本発明の分野における通常の技術を有する人に知られるものを採用する。当業者であれば、記載される例の多くは幅広い適切な代替例を有することを認識するであろう。
【００１５】
本明細書に記載される実施形態は、全体的に金属鋳造を含む鋳造プロセスに関連し、かつ適用可能である。本明細書に記載される多くの例は、モールドキャビティに導入される溶融材料からの熱の伝達に関連するか、様々な方法でそれに取り組む。例えば、いくつかの実施形態は、溶融材料から、様々な種類のモールドの周囲モールドキャビティ、射出スリーブ、射出先端部、および／または他の部分への熱の伝達を考察する。同じく、いくつかの実施形態は、溶融材料から、複合鋳物内の様々なプリフォームおよび／またはインサートへの熱の伝達を考察する。いくつかの実施形態は、断熱材料の使用を介した伝熱特性の変化に向けられる。
【００１６】
さらに、いくつかの実施形態は、溶融材料がモールドキャビティ内のインサート、プリフォームおよび他の物体の表面などのモールドキャビティ内の表面、ならびにモールドキャビティ自体の内壁に接近するとき溶融材料の挙動を制御および／または変化することに向けられる。同じく、いくつかの実施形態は、鋳造プロセス内で伝熱に影響を及ぼすために使用できる材料を考察し、いくつかの実施形態は、鋳造プロセスに有用であり得る断熱材料を記載する。いくつかの実施形態は、鋳造プロセスにおける伝熱に対処するために使用できる断熱材料を作製または製造するための方法を記載する。いくつかの実施形態は、異なる鋳造プロセス内でいくつかの種類の断熱材料を使用するための方法、ならびにその方法を実行するために提供されるシステムを記載する。当然のことながら、本明細書に記載される実施形態は、様々な製品、物品、システムおよび／または方法の例であり、可能な実施形態およびそれらの適用の範囲を制限することを意味しないことは認識されるはずである。
【００１７】
図１は、ある実施形態による断熱材コーティング組成物を製造する方法１００を示す流れ図である。方法１００は概して、ステップ１０２でセラミック繊維材料を提供すること（１０２）およびステップ１０４でセラミック繊維材料を液体と組み合わせることによって開始する。ステップ１０６で方法は高いせん断の下でセラミック繊維材料と液体の組合せを混合することを含む。
【００１８】
セラミック繊維材料は複数の異なる種類のセラミック繊維材料を含むことができる。いくつかの場合、セラミック繊維材料はセラミック繊維の混合物を含む。いくつかの実施形態では、セラミック繊維材料は、Ｓａｆｆｉｌ  ＬＤマットなどの多結晶繊維ブランケットからのセラミック繊維を含む。他の実施形態では、セラミック繊維材料は、Ｋａｏｗｏｏｌマットなどの耐火性セラミック繊維ブランケットからのセラミック繊維を含む。セラミック繊維の他の商業的供給源はＣａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ、Ｎｅｘｔｅｌ  Ｆｉｂｅｒおよび３Ｍ  Ｆｉｂｅｒを含む。
【００１９】
同様に液体は多数の異なる材料を含むことができる。いくつかの場合、液体は水を含むか、それから本質的に構成されるか、それから構成される。いくつかの実施形態では、液体は水および離型剤を含むか、それらから本質的に構成されるか、それらから構成される。離型剤は一般に、固化された鋳物物品のモールドキャビティからの剥離を補助するように向上した滑性を有するいずれかの剤であってよい。いくつかの場合、離型剤はポリマー、ワックス、油、セラミック、タルクおよび／または黒鉛を含むことができる。いくつかの溶融材料はモールドキャビティに粘着またはろう着さえする傾向にある。従って、そのような粘着性溶融材料を使用するとき、液体中に離型剤を含むことが望ましい場合がある。
【００２０】
特定の実施形態では、液体は、体積基準で測定される約４：１〜約５０：１の水対離型剤の比率で水および離型剤を含むか、それらから本質的に構成されるか、それらから構成される。この比率は、使用される離型剤の種類および／または使用される溶融材料の種類に応じて変わることができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、本発明は、コーティングをモールドキャビティまたは鋳物インサートまたは鋳物プリフォームの表面に適用するためのシステムを提供する。システムは概して、混合容器２６０８、ポンプ２７０４、およびスプレーアプリケータ２８０２を含む。図３９〜４４を参照。
【００２２】
図４２〜４４は、液体と繊維の混合物を表面に吹き付けることによって、スプレー式断熱材を表面に形成（例えば堆積）するように構成されたスプレーアプリケータ２８０２を示す。示される実施形態では、スプレーアプリケータ２８０２は、同軸の内側流路２８０３および外側流路２８０７を有するスプレーノズル２８０６を含む。好ましくは、システムは以下のように構成される。すなわち、ｉ）ポンプ２７０４が、液体と繊維を含む繊維状コーティング混合物を、混合容器２６０８からスプレーアプリケータ２８０２へ内側流路２８０３を通してスプレーノズル２８０６から出るように移動させ、同時にｉｉ）ガスストリームが、外側流路２８０７を通してスプレーノズルから出るように流される。
【００２３】
ノズル２８０６から、スラリー流ストリームを囲む高速ガスストリームを放出することによって、２つの流れストリーム間の相互作用により（例えばノズルから放射する内側スラリーストリームに高速外側ガスストリームが作用することにより）、スラリーを所望の表面に向けて加速することができる。以降でさらなる説明がなされる。
【００２４】
従って、示されるスプレーノズル２８０６は、２つの同軸放出オリフィス、すなわちスラリー放出オリフィス２８１０とガス放出オリフィス２８１２とを有する。好ましくは、スラリーオリフィス２８１０は、２つの同軸オリフィスの最も中心にあるオリフィスである。示されるガスオリフィス２８１２は、スラリーオリフィス２８１０を完全に囲むが、これは厳密に必要とされるものではない。典型的に、スラリーオリフィス２８１０は、ガスオリフィス２８１２が有するよりも大きい断面積を有する。示される非限定的な設計では、ガス放出オリフィス２８１２は、環状断面形状を有する一方、スラリー放出オリフィス２８１０は円形断面形状を有する。ここでは環状ガス放出オリフィス２８１２は円形スラリー放出オリフィス２８１０を完全に囲む。これら細部は現在好ましいが、全ての実施形態に必要とされるものではない。
【００２５】
スラリー取入部（例えばホース、パイプ、チューブまたは他の取入ライン）２８０４は、スラリー流をスプレーアプリケータ２８０２に供給するためにスプレーアプリケータ２８０２に接続される。示される実施形態では、スラリー取入部２８０４は、スプレーアプリケータ２８０２の後端部領域に位置付けられ、ノズル２８０６はアプリケータの反対側の前端部領域にある。しかしながら、これは単に１つの可能なアプリケータ構成であることを認識すべきである。
【００２６】
図４２および４３のスプレーアプリケータ２８０２は、ガス取入部（例えば穴、パイプ、チューブ、ポートまたは他の入口）２８０８および圧力低下マニホルドチャンバ２８１８の両方を含む。空気または他の所望のガスはガス取入部２８０８を通してスプレーアプリケータ２８０２に送達される。図４３に示されるように、ガス取入部２８０８は圧力低下マニホルドチャンバ２８１８に開口（およびそれと流体連通）している。示される実施形態では、マニホルドチャンバ２８１８は、全体的に円筒状の構成を有し、ガス取入部２８０８は円筒状に成形されたチャンバ２８１８の側面に開口している。好ましくはガス取入部２８０８は、圧力低下マニホルドチャンバ２８１８が有するよりも小さい寸法（より小さい断面積、より小さい容積またはその両方）を有する。これにより、ガス取入部２８０８から圧力低下マニホルドチャンバ２８１８へ流れ込む加圧ガスの圧力を、マニホルドチャンバに入るや否や低下させることができる。これは有利にノズル２８０６に高速の低圧ガス放出（例えば、ノズルの出口から放射する高速の低圧空気ストリーム）を提供することができる。この類の実施形態では、ノズル２８０６は、膨張ガス捕捉コーティング（ｆｌｕｆｆｅｄ  ｇａｓ−ｔｒａｐｐｉｎｇ  ｃｏａｔｉｎｇ）など内側断熱ガス空間を有する断熱材コーティングを吹き付けて堆積させるのに特にうまく適している。
【００２７】
示されるスプレーアプリケータ２８０２では、圧縮ガスがガス取入部２８０８に供給される。例えば圧縮空気を約１５〜３０ｐｓｉで供給することができ、また、供給される空気の体積を計量することができる。圧縮空気はガス取入部２８０８を介してスプレーアプリケータ２８０２に入り、マニホルド２８１８を通り外側流路２８０７に沿って流れ、ガス放出オリフィス２８１２から出る。加圧空気の供給は、スプレー装置２８０２を介してそのガス放出オリフィス２８１２に流すことができるが、同時にポンプ２７０４が、ノズル２８０６にスラリー流を供給するために作動される。これは、ガスオリフィス２８１２から放出される高速の低圧空気流を生成することができる一方、少量の低圧スラリー流が同時にスラリーオリフィス２８１０から放出される。スラリーが周囲ガスストリームと一緒にノズル２８０６を出るとき、スラリーはガスストリームによっていくらか加速される。さらに、ガスおよびスラリーの流れは、スプレーノズルの幾何学的形状および結果として得られる空気／スラリー放出の動力学により、いくらか混合され得る。
【００２８】
図４３に示されるように、マニホルドチャンバ２８１８はノズル２８０６の外側流路２８０７に開口（およびそれと流体連通）する。示されるマニホルドチャンバ２８１８は、ノズルの内側流路２８０３（を画定する、例えばパイプ、ホース、チューブまたは他のラインの一部）のある長さを囲む。これらの細部は有利であるが、全ての実施形態がこの特定の設計のアプリケータを使用することは必要でない。例えば、圧力低下マニホルドチャンバを排除することが許容できる場合があり、またはいくつかの場合にはそれが望ましい場合さえあるかもしれない。さらにあるいは代わりに、異なる形状の内側および外側放出オリフィスを提供することが望ましい可能性があり、例えば、内側放出オリフィスは矩形の形状を有してもよい。従って、ここで示される好ましい実施形態の細部は、決して全ての実施形態に必要ではない。
【００２９】
図３９および４０は、本発明の特定の実施形態による例示的な混合容器２６０８を示す。示される混合容器２６０８は全体的に円筒状であり、シリンダ軸を有する。混合容器２６０８は、高シアー混合ヘッド（例えばブレード）２６０６を有する高シアー混合器を含む。好ましくは高シアー混合器は、シリンダ軸から横方向に、角度的にまたはその両方でオフセットされた駆動シャフト２６０７を有する。図４０は、混合容器の中心線に沿って取られた混合容器２６０８および混合ヘッド２６０６の断面図である。図から分かるように、駆動シャフト２６０７および混合ヘッド２６０６は容器２６０８の中心から横にオフセットされる。さらに、それらは好ましくはシリンダ軸から角度的にオフセットされる。いくつかの場合、中心からの角度オフセットは約１０〜１５％の範囲である。典型的には、混合容器２６０８の中でスラリーを通気することは回避されることが望ましい。この目的を達成するために、オフセット位置および／またはオフセット角度は、空気がスラリーに引き込まれる程度を低減し得る。設けられるとき、オフセット位置および／またはオフセット角度は、混合ヘッドの混合動作からもたらされる空洞現象を最小化することができる。さらに、オフセット位置および／またはオフセット角度は、液体内の繊維のより均一な混合を実現することができ、また連続的にスラリーを分散することによって、繊維の凝集を低減することができる。
【００３０】
図３９および４０は、混合器の駆動シャフト２６０７を回転するように構成されたモータ２６０４を示す。モータ２６０４により駆動シャフト２６０７は回転し、駆動シャフト２６０７により今度は混合ヘッド２６０６が回転する。混合ヘッドは任意選択的に概ね円板状のブレードを含むことができる。モータ２６０４は有利に可変高速モータ２６０７であることができ、調整可能な速度制御によって制御されることができる。
【００３１】
図３９および４０の実施形態では、混合容器２６０８は、容器の内部２６０３の境界を定める（例えば囲む）円筒状内側側壁２６０９を有する。示される実施形態では、混合容器２６０８は、容器の内側側壁２６０９の内側に突出する抜取口２６１２を含む。いくつかの場合、抜取口２６１２の取入端部は、約１インチなど、少なくとも１／２インチだけ容器の内側側壁２６０９から内側に間隔をあけられる。抜取口２６１２は、混合容器２６０８の内部２６０３から繊維状コーティング混合物を受け取る（例えば吸引する）ように構成される。好ましくは、抜取口２６１２は混合ヘッド２６０６に隣接し、その結果抜取口は、容器の内部２６０３の高速領域２６０５から繊維状コーティング混合物を受け取る（例えば抽出または「サンプリング」する）ように位置付けられる。いくつかの非限定的な実施形態では、抜取口２６１２および混合ヘッド（例えば回転可能ブレード）２６０６は、１．７５インチ未満または約１．５インチ未満など、２インチ未満分離される。高速領域は、スラリーが混合ヘッド２６０６の混合動作により特に高速に曝される、および／または特によく混合される混合容器２６０８内の領域である。
【００３２】
抜取口２６１２は好ましくは、混合容器２６０８の外面から外方に離間された滑らかな穴および出口端部領域２６１０を有する。これは恐らく図３９で最も良く見られる。混合容器２６０８の外側で、スラリーホース（例えば図４１のホース２７０２）が出口端部領域２６１０に接続され、好ましくはその結果、出口端部領域２６１０にスラリーホースを接続することにより滑らかな接続がもたらされ、それは接続嵌合部または界面におけるセラミック繊維の閉塞の防止に役立つことができる。
【００３３】
システムは、繊維状コーティング混合物を混合容器２６０８からスプレーアプリケータ２８０２へ移動するように構成されたポンプ２７０４を含む。コーティング混合物の繊維状特性を考慮すると、ポンプ２７０４は好ましくはぜん動ポンプなどの容積式ポンプである。１つの適切なぜん動ポンプは、９１３シリーズＭｉｔｙＦｌｅｘ（登録商標）可変速度ぜん動ポンプ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ  Ｐｕｍｐ）であり、これはＡｎｋｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｂｒａｄｅｎｔｏｎ，Ｆｌｏｒｉｄａ，ＵＳＡ）から商業的に購入できる。
【００３４】
図４１は適切なぜん動計量ポンプを示す。ここではスラリーホース２７０２は、繊維／液体スラリーがポンプの確実送出動作によって移動できるようにポンプ２７０４内に取り付けられている。ポンプが回転するとき、２つのホイール２７０６が、ポンプ内に取り付けられたスラリーホースの部分を交互に圧縮および弛緩する。このホース部分をポンプが交互に圧縮および弛緩することによりスラリーは確実にホースに通される。スラリーホースの下流長さによりスラリーはスプレーアプリケータに届けられる。好ましくはポンプ２７０４はポンピング速度制御器２７０８を有し、これにより操作者は、スラリーがスプレーアプリケータに移動される流量を調整することが可能になる。１つの非限定的な例では、スラリー流量は、吹き付けるとき、一日当たり約３０〜４０ガロンなど、一日当たり約１０〜２００ガロンのポンプ率によって特徴づけられる。一日当たり約３０ガロンのスラリーポンプ率を使用するとき、および示される特定のシステムを使用するとき、スプレーノズルからの適切な非限定的な空気流量は約５〜１０ｃｆｍであり得る。いくつかの場合、示されるシステムで使用するのに適切なおおよその流れの比率は、７５ｍｌ／分のスラリー流に対して約５〜１０ｃｆｍのガス流（例えば空気流）であり得る。
【００３５】
従って、システムは好ましくは、混合容器２６０８からポンプ２７０４へ、およびポンプからスプレーアプリケータ２７０２へ繊維状コーティング混合物を送達するように構成されたスラリーライン（例えばチューブ）を含む。スラリーラインは異なる形状を取ってもよいが、好ましくはできるだけ少ない部分を伴い、その結果、スラリー中の繊維が引っ掛かり蓄積する恐れのある界面／嵌合部の数を最少化するようにする。
【００３６】
本発明はまた、コーティングを所望の表面に適用する方法も提供する。いくつかの実施形態では、方法は、断熱材コーティングをモールドまたはインサートまたはプリフォームの所望の表面に適用することを含む。好ましくは、コーティングの適用は、コーティング混合物を所望の表面に吹き付けることによって実行される。コーティングは、例えば、有利に断熱材コーティングであることができる。いくつかの場合、吹き付けられるコーティング混合物は繊維状コーティング混合物であり、その結果得られる断熱材コーティングは線維を含み、かつ内側断熱ガス空間（例えば「空気ギャップ」）を有する（例えば境界を定める、含有する、囲むまたは画定する）。
【００３７】
吹付けは、同軸の内側流路２８０３および外側流路２８０７を有するスプレーノズル２８０６を含むスプレーアプリケータ２８０２を使用して有利に実行することができる。上に記載されるように、繊維状コーティング混合物は好ましくは液体および繊維を含む。プロセスは、繊維状コーティング混合物を内側流路２８０３を介してポンプ送給してスプレーノズル２８０６から出すと同時にガスストリームを外側流路２８０７を介して流しスプレーノズルから出すことを含み得る。既に考察されたように、この結果、スプレーノズル２８０６から放射するスラリー材料およびガスの混合物を得ることができる。
【００３８】
スプレーアプリケータ２８０２は、ガス取入部２８０８および圧力低下マニホルドチャンバ２８１８を有利に含むことができる。そのような場合、ガス取入部２８０８は好ましくは圧力低下マニホルドチャンバ２８１８に開口する。図４３に示されるように、ガス取入部２８０８は好ましくはマニホルドチャンバ２８１８が有するよりも小さい断面寸法を有し、その結果、ガス取入部からマニホルドチャンバに流れ込む加圧ガスは圧力低下マニホルドチャンバに入ると圧力が低下する。図４３の実施形態では、マニホルドチャンバ２８１８はスプレーノズル２８０６の外側流路２８０７に開口する。従って、本方法では、加圧ガスはガス取入部２８０８から、（好ましくはマニホルドチャンバに流れ込む際に圧力低下を経験しながら）圧力低下マニホルドチャンバ２８１８を通り、外側流路２８０７を通って連続的に流れ、そしてスプレーノズル２８０６から流出し得る。特定の実施形態では、外側流路２８０７は、マニホルドチャンバ２８１８より小さい、好ましくはかなりより小さい断面積および／または容積を有する。例えば、マニホルドチャンバの容積の断面積で割った外側流路の容積の断面積の比率は、有利に１／２未満、１／３未満、または１／５未満でさえあることができる。
【００３９】
図４３を参照し続けると、マニホルドチャンバ２８１８はノズルの内側流路２８０３のある長さを囲んでいることが分かる。従って、加圧ガスは、マニホルドチャンバ２８１８を通って流れるとき、ノズルの内側流路２８０３の前記の長さを画定するパイプ、チューブまたは他のラインの周囲を移動する。この構成は効果的な圧力低下機構を提供するが、決して厳密に必要とされない。
【００４０】
本実施形態の一部において、方法は、繊維状コーティング混合物を生成するように液体と繊維を混合容器２６０８内で混合することを含む。液体は水を、任意選択的に従来のモールド離型剤と一緒に含むことができる。従来のモールド離型剤は、Ｃｈｅｍ−Ｔｒｅｎｄ  ＬＰ（Ｈｏｗｅｌｌ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡ）を含む多数の供給業者から商業的に入手できるようなものである。
【００４１】
混合は、全体的に円板状の高シアー混合器ブレードを任意選択的に含む高シアー混合器ヘッド２６０６を含む高シアー混合器を使用して有利に行うことができる。１つの適切な高シアー混合器は、ＲＥＬ，Ｉｎｃ．（Ｃａｌｕｍｅｔ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡ）から商業的に入手できるＲＥＬＭＩＸＥＲ製品である。好ましくは混合容器２８０６は、図４０に例示されるように、容器の内部２６０３の境界を定める円筒状内側側壁２６０９を有する。ここで混合容器２８０６は、容器の内側側壁２６０９の内側に突出する抜取口２６１２を含む。方法は、混合を実行するように混合器ヘッド２６０６を回転することを含む。これにより好ましくは抜取口２６１２に隣接して高速領域２６０５が混合容器２６０８内にもたらされる。従って方法は、抜取口２６１２を使用して繊維状コーティング混合物を高速領域２６０５から抽出することを有利に含むことができる。
【００４２】
上に記載されるように、方法は、繊維状コーティング混合物を生成するように液体および繊維を混合容器２６０８中で一緒に混合し、その後、繊維状コーティング混合物をスプレーノズル２８０６にポンプ送給することを含む。コーティング混合物の繊維状の特性を考慮すると、ポンプ送給は好ましくはぜん動ポンプなどの容積式ポンプを使用して行われる。
【００４３】
いくつかの場合、初期混合物は、約５％〜１０％の液体対固体重量比率（すなわち約５：１００〜約１０：１００の液体対固体比率）を含む。いったん流出液が排出されると、固体対液体の比率は１００％〜０％になり得る。
【００４４】
堆積されるコーティングの厚さは、異なる適用の要件を受け入れるように変わることができる。いくつかの場合、繊維状コーティング混合物は、約０．０１２インチ〜約０．１８インチなど、０．０１インチ〜０．２インチの厚さで断熱材コーティングを堆積するように所望の表面に吹き付けられる。いくつかの実施形態では、コーティングの厚さは約０．０１５インチ〜約０．０３０インチである。しかしながら、より小さいまたはより大きい厚さが好ましい場合があることを認識すべきである。
【００４５】
いくつかの実施形態では、スプレー式断熱材の目標濃度は体積の約７％〜約２０％であり得る。すなわち、コーティングが乾燥されたとき、セラミック繊維はコーティングの体積の約７％〜約２０％を占める。いくつかの場合、約１５％の目標濃度が望ましい。他の場合、例えば比較的長い繊維長さを有するセラミック繊維を使用するとき、約５％〜約１０％の目標濃度が望ましい。さらに他の場合、例えば比較的短い繊維長さを有するセラミック繊維を使用するとき、約１５％〜約２５％の目標濃度が望ましい。スプレー式断熱材の濃度は、スラリーの組成（液体対セラミック繊維の比率を含む）およびノズルを通る空気対スラリーの相対流量によって影響を及ぼされる可能性がある。
【００４６】
比較的長い長さのセラミック繊維は、結果として得られるコーティングにより多くの起伏をもたらす傾向がある。対照的に比較的短い長さのセラミック繊維はコーティングにより滑らかな表面をもたらす傾向がある。
【００４７】
空気流量とスラリー流量の最適なバランスは、（ｉ）スラリー中で使用される特定繊維；（ｉｉ）スラリーを混合する際に使用される液体対繊維の比率；（ｉｉｉ）ノズル入口２８０８に導入される圧縮空気の空気圧；および（ｉｖ）結果として得られるコーティングの目標濃度、を含む複数の可変部分に依存し得る。１つの非限定的な例では、１分当たり約２．５液量オンス（約７５立方センチメートル）〜１分当たり約３．５液量オンス（約１０５ｃｃ）のスラリー流量が使用される。
【００４８】
多数の異なる種類の繊維を使用できることも考えられる。いくつかの実施形態では、繊維は、セラミック、例えば酸化繊維を含む。所望なら、繊維はシリカ繊維、アルミナ繊維、またはその両方を含むことができる。ほんの一例として、セラミック繊維は、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｓａｆｆｉｌ  ＬＤ  Ｍａｔなどの多結晶繊維ブランケットから得ることができる。所望なら、セラミック繊維は、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｋａｏｗｏｏｌ  ｍａｔなどの耐火性セラミック繊維ブランケットに由来する物であることができる。セラミック繊維の他の商業的供給源はＣａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ、Ｎｅｘｔｅｌ  Ｆｉｂｅｒおよび３Ｍ  Ｆｉｂｅｒを含む。いくつかの実施形態では、セラミック繊維マットは、液体と組み合わせる前に細断することができる。
【００４９】
モールドキャビティの入り組んだ細部に吹き付けるとき、従来のコンピュータ支援ロボットシステムを使用することが望ましいかもしれない。さらに、人間が関与しない高速の繰返し可能なロボットシステム適用を利用することが有利である。
【００５０】
断熱材コーティングを様々な鋳造方法およびシステムで使用することができ、それについては本明細書中でさらに記載する。これらシステムおよび方法のそれぞれにおいて、断熱材コーティングは、既に上で記載したような組成物を有する断熱材コーティングまたはスプレー式断熱材であることができる。また、断熱材コーティングを堆積するいずれのステップも、既に上で記載したような器具を用いて断熱材コーティングを吹き付けるまたは吹き付けて堆積させるステップであることができる。
【００５１】
以下でさらに記載する他の実施形態では、断熱材はコーティングではなく、２０１２年４月１２日に出願され「Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ」と題された米国仮特許出願第６１／６２３，５３２号明細書または２０１３年３月１５日に出願され「Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ」と題された米国特許出願第１３／８４０，４２３号明細書に記載されるような熱ブランケットであることができ、前記特許出願のそれぞれの全体内容は参照により本明細書に組み込まれる。これら関連出願の熱ブランケットに適用可能な実施形態のいくつかまたは全ては、本明細書に記載されるスプレー式断熱材コーティングにも適用可能であり得る。
【００５２】
さらに、断熱材コーティングを支持する物品（モールドキャビティ、プリフォーム、インサート等）の全ての表面を示す図もあれば、断熱材コーティングを支持する単一表面だけまたはいくつかの表面だけを示す図もある。しかしながら当業者であれば、これら図のそれぞれにおいて、断熱材コーティングを物品の単一表面に、いくつかの表面に、または全ての表面に提供できることを理解するであろう。また、いくつかの図は表面上の単一の断熱材コーティング層を示す。しかしながら当業者であれば、この単一層は代わりにコーティングを構成する複数の層であることができることを理解するであろう。同様に単一層または複数の層はそれぞれ、任意の所望の厚さを有することができる。
【００５３】
図２はある実施形態による大まかな鋳造システム１０を示す。鋳造システム１０はモールドキャビティ１４を有するモールド１２、プリフォームまたはインサート１６、溶融材料１８の源、および断熱材コーティング源２０を含むことができる。いくつかの場合、断熱材コーティング源２０は、上で図３９〜４４に記載した装置を含む。
【００５４】
本明細書で使用される際、用語「プリフォーム」または「鋳物プリフォーム」は、溶融材料で浸透することができる材料に言及するために使用される。また、用語「インサート」または「鋳物インサート」は、本明細書中、浸透されない材料片を示すために使用される。例えばインサートは鋼片のような固体材料であり得る。いくつかの場合、プリフォームは多孔プリフォーム、可変密度プリフォームまたは多孔可変密度プリフォームであり、プリフォームは溶浸鋳造に適切である。プリフォームは例えばセラミック粒子、連続または非連続セラミック繊維、あるいはそれらの組合せを含むことができる。
【００５５】
溶融材料１８の源は、物品を鋳造する方法で有用な当該技術分野で周知のいずれかの所望の溶融材料を含むことができる。いくつかの場合、溶融材料は、（例えば元素、複合または合金形態の）少なくとも１種類の金属を含むことができる。特定の場合、アルミニウム、マグネシウムおよび／または鋼を含む１種または複数種の金属を使用することができる。さらに、いくつかの場合、溶融材料は粒子材料を含むことができる。そのような材料の一例はＤｕｒａｌｃａｎであり、それはアルミニウムに懸濁されたＳｉＣ粒子を含む。
【００５６】
モールド１２は当該技術分野で知られる任意の所望のモールドを含むことができ、モールドキャビティ１４は任意の所望の形状を含むことができる。いくつかの場合、モールドは重力鋳造モールドである。他の場合、モールドは高圧鋳造モールドである。高圧鋳造モールドでは、圧力をモールドキャビティ内側の材料に適用するために第１の部分が第２の部分を押す。他の場合、モールドは、溶融材料をモールドキャビティに注入するように作動させることができる射出スリーブとプランジャとを含む。いくつかの場合、モールド１２はモールドキャビティ表面に形状を含む。そのような形状は、鋳物物品の表面特徴を形成する空隙、隙間、窪み、凹部、流路を含み得る。
【００５７】
図３は、一実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法２００を示す。方法２００は概ね、断熱材コーティングをモールドキャビティの表面に堆積するステップ２０２と、断熱材コーティングを支持する表面と接触するモールドキャビティに溶融材料を堆積させるステップ２０４と、第２断熱材コーティングをモールドキャビティ内の溶融材料の表面に堆積させる任意選択のステップ２０６と、圧力をモールドキャビティに適用する任意選択のステップ２０８とを含む。任意選択のステップ２０６において、第２断熱材コーティングは、ステップ２０２で使用された第１断熱材コーティングと同じ断熱材コーティング材料か、異なる断熱材コーティング材料を含むことができる。任意選択のステップ２０８において、圧力は溶融材料が溶融材料を固化し、かつ断熱材コーティングに浸透することを引き起こす。
【００５８】
図４〜６は方法２００の様々な段階の間のモールドキャビティの断面図を示す。図４は第１断熱材コーティング２０ａを支持する表面を有するモールドキャビティ１４を示す。図５は、溶融材料１８が堆積された後のモールドキャビティ１４を示す。示されるように、断熱材コーティング２０ａは溶融材料１８をモールド１２から隔絶する。図６は、第２断熱材コーティング２０ｂが溶融材料１８の上面に堆積された後のモールドキャビティを示す。図４〜６において、モールド１２は、固化および／または加圧の間、モールドキャビティ１４を閉鎖または保護できる上面（不図示）を含むこともできる。
【００５９】
図７は、別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法３００を示す。方法３００は概して、第１断熱材コーティングをモールドキャビティの表面に堆積させるステップ３０２と、プリフォームおよび／またはインサートをモールドキャビティに位置付けるステップ３０４と、溶融材料をモールドキャビティに堆積させて第１断熱材コーティングを支持する表面と接触させるステップ３０６と、モールドキャビティ内の溶融材料の表面の上に第２断熱材コーティングを堆積させる任意選択のステップ３０８と、圧力をモールドキャビティに適用する任意選択のステップ３１０とを含む。任意選択のステップ３０８において、第２断熱材コーティングは、ステップ３０２で使用された第１断熱材コーティングと同じ断熱材コーティング材料か、異なる断熱材コーティング材料を含むことができる。任意選択のステップ３１０において、圧力は溶融材料が固化すること、およびまた、溶融材料がプリフォームおよび断熱材コーティングの両方に浸透することを引き起こす。
【００６０】
図８〜１１は、方法３００の様々な段階の間のモールドキャビティの断面図を示す。図８は第１断熱材コーティング２０ａを支持する表面を有するモールドキャビティ１４を示す。図９は、プリフォームまたはインサート１６が位置付けられた後のモールドキャビティ１４を示す。図１０は、溶融材料１８が堆積された後のモールドキャビティ１４を示す。示されるように、第１断熱材コーティング２０ａはプリフォームまたはインサート１６および溶融材料１８の両方をモールド１２から隔絶する。図１１は、第２断熱材コーティング２０ｂが溶融材料１８の上面に堆積された後のモールドキャビティを示す。図８〜１１において、モールド１２は、固化および／または加圧の間、モールドキャビティ１４を閉鎖または保護できる上面（不図示）を含むこともできる。
【００６１】
図１２は、別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法４００を示す。方法４００は概して、第１断熱材コーティングをモールドキャビティの表面に堆積させるステップ４０２と、第１溶融材料をモールドキャビティに堆積させて第１断熱材コーティングを支持する表面と接触させるステップ４０４と、第１溶融材料の表面の上に第２断熱材コーティングを堆積させるステップ４０６と、第２溶融材料をモールドキャビティに堆積させて第２断熱材コーティングを支持する第１溶融材料の表面と接触させるステップ４０８と、第２溶融材料の表面の上に第３断熱材コーティングを堆積させる任意選択のステップ４１０と、圧力をモールドキャビティに適用する任意選択のステップ４１２とを含む。ステップ４０２、４０６および４１０において、第１断熱材コーティング材料、第２断熱材コーティング材料および第３断熱材コーティング材料はそれぞれ、同じ断熱材コーティング材料、異なる断熱材コーティング材料またはそれらの組合せを含むことができる。任意選択のステップ３１０において、圧力は溶融材料が固化すること、およびまた、溶融材料が断熱材コーティングに浸透することを引き起こす。
【００６２】
図１３〜１７は、方法４００の様々な段階の間のモールドキャビティの断面図を示す。図１３は第１断熱材コーティング２０ａを支持する表面を有するモールドキャビティ１４を示す。図１４は、第１溶融材料１８ａが堆積された後のモールドキャビティ１４を示す。示されるように、第１断熱材コーティング２０ａは第１溶融材料１８ａをモールド１２から隔絶する。図１５は、第２断熱材コーティング２０ｂが第１溶融材料１８ｂの上面に堆積された後のモールドキャビティを示す。図１６は第２溶融材料１８ｂが堆積された後のモールドキャビティ１４を示す。示されるように、第２断熱材コーティング２０ｂは第１溶融材料１８ａを第２溶融材料１８ｂから隔絶する。図１７は第３断熱材コーティング２０ｃが第２溶融材料１８ｂの上面に堆積された後のモールドキャビティを示す。図１３〜１７において、モールド１２は、固化および／または加圧の間、モールドキャビティ１４を閉鎖または保護できる上面（不図示）を含むこともできる。
【００６３】
図１８は、ある実施形態によるモールドキャビティに圧力を適用する前のマルチコーティング高性能複合鋳物４０の一例を示す。示されるように、鋳物４０はいくつかの断熱コーティング２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを含む。ここでも本発明の鋳造方法において任意の所望の数の断熱コーティングを使用することができる。いくつかの場合、断熱コーティングは、それぞれの異なる鋳物コーティングの間に位置付けることができ、他の場合、断熱コーティングはいくつかの鋳物コーティングの間だけに位置付けることができる。鋳物４０は、複合体の性能を向上させるために様々なインサート、プリフォームおよび他の材料を含むことができる。示される特定の鋳物４０では、鋳物４０は、下から上に、第１断熱材コーティング２０ａ、インサート３０、第２断熱材コーティング２０ｂ、別のインサート３２、第３断熱材コーティング２０ｃ、複数のインサート（例えばタイル）、第４断熱材コーティング２０ｄ、プリフォーム３６および第５断熱材コーティング２０ｅを含む。
【００６４】
モールドは、キャビティ内の溶融材料に圧力を適用するために下方に移動する可動上壁またはプランジャ２４を含む。圧力を適用すると、溶融材料は断熱コーティング２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅに浸透し、実質的にそれらを崩壊する。図１９は、ある実施形態による圧力をモールドに適用し固化した後の図１８の鋳物４０の概略側面断面図である。図から分かるように、断熱コーティング２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅは実質的に消失した。
【００６５】
図１２は、別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法４００を示す。方法４００は概して、第１断熱材コーティングをモールドキャビティの表面に堆積させるステップ４０２と、第１断熱材コーティングを支持する表面と接触するモールドキャビティに第１溶融材料を堆積させるステップ４０４と、第１溶融材料の表面の上に第２断熱材コーティングを堆積させるステップ４０６と、第２断熱材コーティングを支持する第１溶融材料の表面と接触するモールドキャビティに第２溶融材料を堆積させるステップ４０８と、第２溶融材料の表面の上に第３断熱材コーティングを堆積させる任意選択のステップ４１０と、圧力をモールドキャビティに適用する任意選択のステップ４１２とを含む。ステップ４０２、４０６および４１０において、第１断熱材コーティング材料、第２断熱材コーティング材料および第３断熱材コーティング材料はそれぞれ、同じ断熱材コーティング材料、異なる断熱材コーティング材料またはそれらの組合せを含むことができる。任意選択のステップ３１０において、圧力は溶融材料が固化すること、およびまた、溶融材料が断熱材コーティングに浸透することを引き起こす。
【００６６】
図２０は、別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法５００を示す。方法５００は概して、プリフォームまたはインサートを提供するステップ５０２と、プリフォームまたはインサートの表面の上に断熱材コーティングを堆積させるステップ５０４と、プリフォームまたはインサートをモールドキャビティに位置付けるステップ５０６と、断熱材コーティングを支持するプリフォーム表面またはインサート表面と接触するモールドキャビティに溶融材料を堆積させるステップ５０８と、圧力をモールドキャビティに適用する任意選択のステップ５１０とを含む。任意選択のステップ５１０において、圧力は溶融材料が固化すること、およびまた、溶融材料がプリフォームおよび断熱材コーティングの両方に浸透することを引き起こす。
【００６７】
図２１〜２２は方法５００の異なる段階の間のモールドキャビティの断面図を示す。図２１はプリフォームまたはインサート１６を示し、断熱材コーティング２０がプリフォームまたはインサート１６を覆っている。図２１はプリフォームまたはインサート１６全体を覆っている断熱材コーティング２０を示すが、当業者であれば、断熱材コーティング２０はプリフォームまたはインサート１６の一部を覆えば十分であることを理解するであろう。図２２は、覆われたプリフォームまたはインサート１６が堆積された後のモールドキャビティ１４を示す。図２１〜２２において、モールド１２は、固化および／または加圧の間、モールドキャビティ１４を閉鎖または保護できる上面（不図示）を含むこともできる。
【００６８】
図２３は、別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法６００を示す。方法６００は概して、プリフォームまたはインサートを提供するステップ６０２と、プリフォームまたはインサートの表面の上に第１断熱材コーティングを堆積させるステップ６０４と、モールドキャビティの表面の上に第２断熱材コーティングを堆積させるステップ６０６と、プリフォームまたはインサートをモールドキャビティに位置付けるステップ６０８と、第１断熱材コーティングおよび第２断熱材コーティングを支持する表面と接触するモールドキャビティに溶融材料を堆積させるステップ６１０と、圧力をモールドキャビティに適用する任意選択のステップ６１２とを含む。任意選択のステップ６１２において、圧力は溶融材料が固化すること、およびまた、溶融材料がプリフォームおよび断熱材コーティングの両方に浸透することを引き起こす。
【００６９】
図２４〜２５は方法６００の異なる段階の間のモールドキャビティの断面図を示す。図２４はプリフォームまたはインサート１６を示し、第１断熱材コーティング２０ａがプリフォーム１６を覆い、第２断熱材コーティング２０ｂがモールドキャビティ１４の表面を覆っている。図２４はプリフォームまたはインサート１６全体を覆っている断熱材コーティング２０ａを示すが、当業者であれば、断熱材コーティング２０ａはプリフォームまたはインサート１６の一部または１つの表面を覆えば十分であることを理解するであろう。同様に図２４は、モールドキャビティ１４の全表面を覆っている第２断熱材コーティング２０ｂを示すが、当業者であれば、断熱材コーティング２０ａはモールドキャビティ１４の一部または１つの表面を覆えば十分であることを理解するであろう。図２５は、覆われたプリフォームまたはインサート１６が堆積された後のモールドキャビティ１４を示す。図２４〜２５において、モールド１２は、固化および／または加圧の間、モールドキャビティ１４を閉鎖または保護できる上面（不図示）を含むこともできる。
【００７０】
図２６はコーティングされたプリフォーム１６を示し、図２７は、ある構成に一緒に配置された３つのコーティングされたプリフォームまたはインサート１６を示す。示されるように、コーティングされたプリフォームまたはインサート１６は、断熱材コーティングでコーティングされている。いくつかの実施形態では、断熱材コーティングは厚さを有するコーティングとしてプリフォーム上に存在する。約０．０１２インチ〜約０．１８インチなど、０．０１インチ〜０．２インチの厚さで断熱材コーティングを堆積させるように繊維状コーティング混合物を所望の表面に吹き付けることができる。いくつかの実施形態では、コーティングの厚さは、約０．０１５インチ〜約０．０３０インチである。しかしながらより小さいまたはより大きい厚さが好ましい場合があることを認識すべきである。
【００７１】
図２８は、別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法７００を示す。方法７００は概して、プリフォームまたはインサートを提供するステップ７０２と、プリフォームまたはインサートの表面の上に断熱材コーティングを堆積させるステップ７０４と、プリフォームまたはインサートの一部または全部を金属被覆で包むステップ７０６と、プリフォームまたはインサートをモールドキャビティに位置付けるステップ７０８と、断熱材コーティングを支持するプリフォーム表面またはインサート表面と接触するモールドキャビティに溶融材料を堆積させるステップ７１０と、圧力をモールドキャビティに適用する任意選択のステップ７１２とを含む。任意選択のステップ７１２において、圧力は溶融材料が固化すること、およびまた、溶融材料が金属被覆を溶かし、プリフォームおよび断熱材コーティングの両方に浸透することを引き起こす。
【００７２】
図２９〜３０は方法７００の異なる段階の間のモールドキャビティの断面図を示す。図２９はプリフォームまたはインサート１６を示し、断熱材コーティング２０および金属被覆５０がプリフォームまたはインサート１６を覆っている。図２９はプリフォームまたはインサート１６全体を覆っている断熱材コーティング２０を示すが、当業者であれば、断熱材コーティング２０はプリフォームまたはインサート１６の一部を覆えば十分であることを理解するであろう。同様に図３０は、プリフォームまたはインサート１６全体を覆っている金属被覆５０を示すが、当業者であれば、金属被覆５０はプリフォーム１６またはインサートの一部を覆えば十分であることを理解するであろう。図３０は、封入されたプリフォームまたはインサート１６が堆積された後のモールドキャビティ１４を示す。図２９〜３０において、モールド１２は、固化および／または加圧の間、モールドキャビティ１４を閉鎖または保護できる上面（不図示）を含むこともできる。
【００７３】
図３１は部分的に封入されたプリフォーム１６またはインサートを示し、図３２は金属被覆に完全に封入されたプリフォームまたはインサート１６を示す。金属被覆２１０４はいずれかの金属または金属合金であることができ、溶融材料との適合性に従いおよび／または他の所望の性能基準に従い選択することができる。いくつかの場合、金属被覆はアルミニウムであることができる。他の場合、金属被覆はステンレススチールであることができる。金属被覆は任意の所望の厚さを含むこともできる。いくつかの場合、金属被覆は約０．００５インチの厚さを有する。
【００７４】
金属被覆の使用は複数の理由で望ましい可能性がある。第一に、金属被覆はコーティングされたプリフォーム１６またはインサートの取扱いを簡単にするのに望ましい可能性があり、その結果、取扱いの間、断熱材コーティングの破損を最小化することができる。金属被覆は、鋳造の間、プリフォームを囲む断熱材コーティングの保護を提供するのに望ましい可能性もある。例えば、特定の鋳造の適用において、溶融材料は比較的速い速度でモールド内を移動することができる。そのように高速に移動する溶融材料は、溶融材料がモールド全体をおよび断熱材コーティングを横切って移動するとき、プリフォームまたはインサートから断熱材コーティングを腐食する恐れがある。金属被覆は断熱材コーティングが直接腐食することを防止するのに役立つ。同様に溶融材料は時々プリフォームまたはインサート材料自体の質を劣化する恐れがあり、熱被覆はこれの保護に一役買うことができる。
【００７５】
いくつかの実施形態によれば、封入されたプリフォームはセラミックタイルを含むことができる。セラミックタイルを断熱材コーティングでコーティングすること、および包む被覆を提供することは、溶融材料がセラミックタイルと接触するともたらされ得る熱ショックの最小化を促すことができる。いくつかの実施形態では、セラミックタイルは溶融材料と直接接触することが許容される場合亀裂が入る恐れがあるが、絶縁されかつ封入されたセラミックタイルはそのように簡単に亀裂が入ることはない。
【００７６】
いくつかの実施形態では、封入されたプリフォームは、圧力鋳造法で使用することができる。１つまたは複数の封入されたプリフォームをモールドキャビティ内に配置することができ、続いて溶融材料をキャビティに導入することができる。次に圧力を溶融材料に適用することができ、それにより金属被覆は軟化され最終的に溶解され、溶融材料が断熱材コーティングおよびプリフォームの両方と接触するように流れ、それらに浸透することが可能になる。
【００７７】
図３３は、別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法８００を示す。方法８００は概して、別の表面「ｙ」より長い滞留時間を有することが望ましいモールドキャビティ内の表面「ｘ」を特定するステップ８０２と、表面「ｘ」に断熱材コーティングを堆積させるが表面「ｙ」には断熱材コーティングを吹き付けないステップ８０４と、断熱材コーティングと接触するモールドキャビティに溶融材料を導入するステップ８０６と、圧力をモールドキャビティに適用する任意選択のステップ８０８とを含む。任意選択のステップ８０８において、圧力は溶融材料が固化すること、およびまた、溶融材料がプリフォームおよび断熱材コーティングの両方に浸透することを引き起こす。方法８００の実施形態では、断熱材コーティングをモールドキャビティ内の特定の表面に堆積させることができ、その結果、モールドキャビティ内の溶融材料が、導入後、どのように、どこでおよび／またはいつモールド表面と接触するかに関する制御措置が提供される。
【００７８】
図３４〜３５は方法８００の異なる段階の間のモールドキャビティの断面図を示す。図３４は表面「ｘ」および表面「ｙ」を有するモールドキャビティを示す。表面「ｘ」は断熱材コーティング２０を含むが表面「ｙ」は含まない。図３５は溶融材料１８が堆積された後のモールドキャビティ１４を示す。図３４〜３５において、モールド１２は、固化および／または加圧の間、モールドキャビティ１４を閉鎖または保護できる上面（不図示）を含むこともできる。
【００７９】
図３６は、別の実施形態による断熱材コーティングを使用して物品を鋳造する方法９００を示す。方法９００は概して、別の表面「ｙ」より長い滞留時間を有することが望ましいモールドキャビティ内の表面「ｘ」を特定するステップ９０２と、表面「ｘ」に第１断熱材コーティングを堆積し、表面「ｙ」に第２断熱材コーティングを堆積させるステップ９０４と、溶融材料をモールドキャビティに導入して断熱材コーティングを支持するいずれの表面とも接触させるステップ９０６と、圧力をモールドキャビティに適用する任意選択のステップ９０８とを含む。ステップ９０４において、表面「ｘ」上の第１断熱材コーティングは、表面「ｙ」上の第２断熱材コーティングより厚い。任意選択のステップ９０８において、圧力は溶融材料が固化すること、およびまた、溶融材料が断熱材コーティングに浸透することを引き起こす。方法９００の実施形態では、不均一な厚さを有する断熱材コーティングを異なる表面に堆積させることができ、その結果、モールドキャビティ内の溶融材料が、導入後、どのように、どこでおよび／またはいつモールド表面と接触するかに関する制御措置が提供される。
【００８０】
図３７〜３８は方法９００の異なる段階の間のモールドキャビティの断面図を示す。図３７は表面「ｘ」および表面「ｙ」を有するモールドキャビティを示す。モールドキャビティ表面「ｘ」は第１断熱材コーティング２０ａを含み、表面「ｙ」は第２断熱材コーティング２０ｂを含む。図３８は溶融材料１８が堆積された後のモールドキャビティ１４を示す。図３７〜３８において、モールド１２は、固化および／または加圧の間、モールドキャビティ１４を閉鎖または保護できる上面（不図示）を含むこともできる。
【００８１】
上に記載した方法およびシステムのそれぞれにおいて、断熱材コーティングは１つの表面を別の表面から隔絶する働きをする。いくつかの場合、断熱材コーティングは溶融材料をモールドキャビティの内側表面から隔絶する。他の場合、断熱材コーティングは溶融材料をプリフォームまたはインサートの表面から隔絶する。
【００８２】
いくつかの実施形態では、隔絶は、モールドキャビティの特定部分が溶融材料で満たされるまでモールドキャビティ内の溶融材料が溶融状態を維持することを可能にするのに十分長く続く。特定の場合、隔絶は、実質的にモールドキャビティ全体が溶融材料で満たされるまでモールドキャビティ内の溶融材料が溶融状態を維持することを可能にするのに十分長く続く。他の場合、隔絶は、モールドキャビティ内の溶融材料がモールドキャビティの実質的に全ての表面と接触することを可能にするのに十分長く続く。さらに他の場合、隔絶は、特定の圧力が溶融材料に適用されるまでモールドキャビティ内の溶融材料が溶融状態を維持することを可能にするのに十分長く続く。
【００８３】
いくつかの実施形態では、断熱材コーティングを使用して、モールド内、または射出スリーブまたは射出先端部などモールドに通じる流路内の小さい空間の隔絶を補助することができる。知られているように、射出スリーブまたは射出先端部など小さい流路を介してモールドに射出される溶融材料は、材料がモールドキャビティに到達する前でさえ、小さい空間の中にある間、時々固化することがある。そのような時期尚早の固化は、溶融材料が流路の内側表面に蓄積することを時に引き起こすことがあり、および流路の部分的または完全な遮断を時に引き起こすことがある。従って、いくつかの実施形態では、断熱材コーティングは流路を隔絶するために流路内に位置付けられる。
【００８４】
いくつかの実施形態によれば、断熱材コーティングを適用して、溶融材料の滞留時間を延ばすことができる。いくつかの場合、滞留時間は秒、ミリ秒およびより小さい単位のオーダーではなく分のオーダーであり得る。いくつかの場合、断熱材コーティングを適用して、溶融材料の滞留時間を３、４、または５分またはそれ以上まで延ばすことができる。そのように増大された滞留時間はいくつかの利点をもたらすことができる。例えば、延長または増大された滞留時間は、タイル、インサート、プリフォームおよび他の種類の物体をモールドキャビティ内に配置するのに有用な追加の時間をもたらすことができる。いくつかのこれまでの方法は、非常に速い固化速度のため、材料をモールドキャビティに挿入するのに多数の人員を必要とした。対照的に、断熱材コーティングの使用により、必要な人員が少なくなる可能性があり、および／またはプリフォームの位置の正確性を向上する、プリフォームが所望の間隔で確実に分散される等のために滞留時間が提供され得る。これは高性能材料を鋳造するのに有用であり得、また、増大された滞留時間の間、鋳物の特性を調整することによって鋳物の性能を選択的に変更することをより簡単にし得る。
【００８５】
約０．０６２５インチ未満の乾燥厚さを有する断熱材コーティングを適用することができる。いくつかの実施形態では、乾燥厚さは約０．０００１インチ〜約０．０６２５インチであることができる。いくつかの場合、乾燥厚さは約０．０３インチ〜約０．０６インチであるように選択することができる。いくつかの実施形態によれば、乾燥厚さは約０．０３インチであることができる。いくつかの実施形態では、スプレー式断熱材の乾燥厚さは、微量から約０．２３６インチ（約６ｍｍ）の厚さまでの範囲であることができる。従って、断熱材コーティングは非常に小さい厚さで適用することができる。
【００８６】
同じく、いくつかの実施形態では、断熱材コーティングは、鋳造プロセスの特定の時点で実質的に崩壊するように所望の厚さで提供することができる。いくつかの場合、断熱材コーティングは、溶融材料と接触すると崩壊する。他の場合、断熱材コーティングは溶融材料との接触に耐えるのに十分頑丈であるが、圧力がモールド内の溶融材料に適用された後崩壊する。圧力が適用された後、溶融材料は断熱材コーティングに浸透し、それを分解する。多くの場合、断熱材コーティングがいつ崩壊したかにかかわらず、鋳造が終了した後鋳物がモールドから取り出されるとき、断熱材コーティングは肉眼で見ることはできない。
【００８７】
さらに、いくつかの実施形態では、断熱材コーティングは、鋳物内の固化の方向を制御するために適用することができる。例えば、いくつかの場合、第１断熱材コーティングはモールドキャビティの内側表面に適用することができる。次に、ある量の溶融材料をモールドキャビティに導入することができる。溶融材料を導入した後、第２断熱材コーティングを溶融材料の上面に適用することができる。いくつかの場合、第１および第２断熱材コーティングの一方は他方より薄く、それにより固化の方向の制御が提供され得る。例えば、薄い方のコーティングは厚い方のコーティングが分解する前に分解することができる。そのように、熱は薄い方のコーティングを通ってより簡単に移され、薄い方のコーティングで固化の開始に至る。固化は厚い方のコーティングに到達するまで溶融材料を通って進む。
【００８８】
他の実施形態では、断熱材コーティングは鋳物内の機能的勾配を生じさせるために適用することができる。溶融材料のいくつかの種類は、溶融金属および粒子状材料またはセラミック繊維材料の両方を含む。いくつかの場合、断熱材コーティングは、溶融材料が断熱材コーティングに浸透するとき、断熱材コーティングを通過する粒子状材料またはセラミック繊維材料が困難を有する傾向があるようにモールド内に位置付けられる。従って、粒子状材料またはセラミック繊維材料のコーティングまたは量が、断熱材コーティングの界面に蓄積する傾向にある。粒子および／または繊維の分画量を含む溶融材料の一例は、Ｄｕｒａｌｃａｎであり、これはＲｉｏ  Ｔｉｎｔｏ  Ａｌｃａｎによって製造されている。例えば、１つの可能な使用において、Ｄｕｒａｌｃａｎ材料は、材料がモールドキャビティに導入されるとき３０体積含有率であり得、また、断熱材コーティングの界面では、断熱材コーティングを通して粒子状物質を移動することが難しいので、最大約６０体積含有率であり得る。いくつかの場合、その後溶融材料は、モールドキャビティの別側に近づくにつれ約３０体積含有率まで低下するように調整し戻してもよく、従って溶融材料内に機能的勾配がもたらされる。
【００８９】
いくつかの場合、通常使用され得る温度より低い温度でモールドを稼働させることができる鋳造プロセスを提供するように断熱材コーティングを適用することができる。より低いモールド温度が、今度はより速い固化時間をもたらすことができ、より速い固化時間は、溶融材料の改善された固化（例えば、より細かい粒子、わずかの長い粒子、より少ない樹枝状結晶成長（ｄｅｎｄｒｉｔｅ  ｇｒｏｗｔｈｓ）等）をもたらし得る。いくつかの場合、金属鋳造プロセスに一般的である２５０℃に近い温度とは対照的にモールドキャビティが室温（例えば約２０℃）を有する状態で、この方法を用いることができる。従って、いくつかの実施形態は、２５０℃に近い温度で作動されるモールドに典型的な特性と実質的に同じである、室温のモールド内での材料流れ特性をもたらすことができ、同時により高い固化または冷却速度ももたらす。
【００９０】
このように本発明の実施形態は開示される。特定の開示された実施形態を参照してかなり詳細に例を記載したが、開示された実施形態は例示を目的として提示され、限定ではなく、本発明の他の実施形態が可能である。当業者であれば、本発明の趣旨および付随される請求項の範囲から逸脱することなく様々な変更、適合および修正を行うことができることを認識するであろう。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【国際調査報告】
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