(57)【要約】本発明は、インベストメント鋳造の鋳型およびその製造方法に関する。本製造方法は、耐火性繊維、ガラス繊維、および耐火性充填剤を混合して乾燥配合物を形成し；該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合して耐火性下塗用スラリーを形成し、該耐火性スラリーを用いてインベストメント鋳造の鋳型を製造することを伴う。
2004522581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インベストメント鋳造の鋳型の製造方法であって、
耐火性繊維、ガラス繊維、および耐火性充填剤を混合して第１の乾燥配合物を形成し、
耐火性繊維、ガラス繊維、および耐火性充填剤を混合して第２の乾燥配合物を形成し、ただし該第２の乾燥配合物は、前記第１の乾燥配合物と同じまたは異なっていても良く、
前記第１の乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合して、耐火性下塗用スラリーを形成し、
前記第２の乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合して、耐火性仕上塗用スラリーを形成し、ただし該耐火性仕上塗用スラリーは、前記耐火性下塗用スラリーと同じまたは異なっていても良く、
前記下塗用スラリーの塗装を、熱可塑性物質の使い捨て可能な型の上に施して、下塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性物質のスタッコを、前下塗が塗布された粗地の上に塗布し、
前記スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地を乾燥し、
前記耐火性仕上塗用スラリーの塗装を、前記スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地の上に施し、耐火性仕上塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性物質のスタッコを、前記仕上塗が塗布された粗地の上に塗布し、スタッコが塗布されて仕上塗が塗布された粗地を製造し、
前記スタッコが塗布されて耐火性仕上塗が塗布された粗地を、乾燥し、
前記使い捨て可能な型を、前記耐火性仕上塗が塗布された粗地から取り外し、グリーンのシェルモールドを製造し、そして、
前記グリーンのシェルモールドを十分な温度にまで加熱して、焼成されたセラミック製シェルモールドを製造する、
工程を含む、インベストメント鋳造の鋳型の製造方法。
【請求項２】
前記耐火性繊維がセラミック繊維で、耐火性充填剤が約３２５メッシュ〜約２５メッシュの粒度を有するセラミック粒子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セラミック繊維が、乾燥配合物の重量で約１重量％〜約１０重量％であり、
前記ガラス繊維が、乾燥配合物の重量で約０．５重量％〜約１０重量％であり、かつ、
前記耐火性充填剤が、乾燥配合物の重量で約８０重量％〜約９８．５重量％である、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記乾燥配合物が更に、ポリマー繊維を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記セラミック繊維が、乾燥配合物の重量で約１重量％〜約１０重量％であり、
前記ガラス繊維が、乾燥配合物の重量で約０．５重量％〜約１０重量％であり、かつ、
前記耐火性充填剤が、乾燥配合物の重量で約８０重量％〜約９８．５重量％であり、ならびに、
前記ポリマー繊維が、乾燥配合物の重量で約０．３重量％〜約４重量％である、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガラス繊維は、Ｅガラス繊維およびＳガラス繊維からなる群から選択され、かつ、前記ポリマー繊維が、オレフィン、ナイロン系繊維、およびアラミド繊維からなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記耐火性充填剤が、更に、もみ殻の灰を含む請求項２に記載の方法。
【請求項８】
インベストメント鋳造の鋳型の製造方法であって、
ウォラストナイト耐火性繊維、ガラス繊維、および溶融シリカの耐火性充填剤を混合して乾燥配合物を形成し、
該乾燥配合物を、固形分４５％を含みｐＨ９．５で含量０．２％の滴定可能なＮａ２Ｏを含む水性コロイドシリカゾルと混合し、耐火性下塗用スラリーを形成し、
該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合して、耐火性仕上塗用スラリーを形成し、
前記下塗用スラリーの塗装を、熱可塑性物質の使い捨て可能な型の上に施して、下塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性物質のスタッコを、下塗が塗布された粗地の上に塗布し、
スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地を乾燥し、
耐火性仕上塗用スラリーの塗装を、スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地の上に塗布して、耐火性仕上塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性物質のスタッコを、仕上塗が塗布された粗地の上に塗布し、スタッコが塗布されて仕上塗が塗布された粗地を製造し、
スタッコが塗布されて耐火性仕上塗が塗布された粗地を乾燥し、
上記熱可塑性の型を、耐火性仕上塗が塗布された粗地から取り外し、グリーンのシェルモールドを製造し、そして、
該グリーンのシェルモールドを、十分な温度にまで加熱して、セラミック製シェルモールドを製造する、
工程を含む、インベストメント鋳造の鋳型の製造方法。
【請求項９】
前記配合物が、ウォラストナイト耐火性繊維１００グラム、ガラス繊維２０グラム、および溶融シリカ１４３０グラムを含む耐火性充填剤を有する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記乾燥配合物を、コロイドシリカゾル１０００グラムと混合する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
インベストメント鋳造の鋳型の製造方法であって、
ガラス繊維、溶融シリカの耐火性充填剤およびもみ殻の灰を混合して乾燥配合物を形成し、
該乾燥配合物を、ｐＨ１０．５であり固形分４０％を含み、および含量０．３３％の滴定可能なＮａ２Ｏを含むシリカゾル結合剤の固形分を有し、平均粒度が約４０ｎｍ、粒度範囲が約６ｎｍ〜約１９０ｎｍ、および粒度の標準偏差が約２０ｎｍである水性コロイドシリカゾルと混合し、耐火性下塗用スラリーを形成し、
該乾燥配合物を、水性コロイドシリカゾルと混合し、耐火性仕上塗用スラリーを形成し、
下塗用スラリーの塗装を、熱可塑性物質の使い捨て可能な型の上に施して、下塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性物質のスタッコを、下塗が塗布された粗地の上に塗布し、
スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地を乾燥し、
耐火性仕上塗用スラリーの塗装を、スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地の上に施し、耐火性仕上塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性物質のスタッコを、仕上塗が塗布された粗地の上に塗布して、スタッコが塗布されて仕上塗が塗布された粗地を製造し、
スタッコが塗布されて耐火性仕上塗が塗布された粗地を乾燥し、
上記熱可塑性の型を、耐火性仕上塗が塗布された粗地から取り外し、グリーンのシェルモールドを製造し、そして、
グリーンのシェルモールドを十分に加熱して、セラミック製シェルモールドを製造する、
工程を含む、インベストメント鋳造の鋳型の製造方法。
【請求項１２】
前記配合物に、溶融シリカ１４３０グラム、もみ殻の灰１００グラム、およびガラス繊維２０グラムを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記乾燥配合物を、コロイドシリカゾル１０００グラムと混合する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法によって生じる、製造物。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法によって生じる、製造物。
【請求項１６】
インベストメント鋳造の鋳型の製造方法であって、
耐火性繊維およびガラス繊維を混合し、第１の乾燥配合物を形成し、
耐火性繊維およびガラス繊維を混合して第２の乾燥配合物を形成し、ただし該第２の乾燥配合物は、前記第１の乾燥配合物と同じまたは異なっていても良く、
前記第１の乾燥配合物を、水性コロイドシリカゾルおよび耐火性充填剤の混合物と混合して、耐火性下塗用スラリーを形成し、
前記第２の乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルおよび耐火性充填剤の混合物と、混合して、耐火性仕上塗用スラリーを形成し、ただし該耐火性仕上塗用スラリーは、前記耐火性下塗用スラリーと同じまたは異なっていても良く、
前記下塗用スラリーの塗装を熱可塑性物質の使い捨て可能な型の上に施して、下塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性物質のスタッコを、下塗が塗布された粗地の上に塗布し、
スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地を、乾燥し、
耐火性仕上塗用スラリーの塗装を、スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地の上に施して、耐火性仕上塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性物質のスタッコを、仕上塗が塗布された粗地の上に塗布し、スタッコが塗布されて仕上塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性仕上塗が塗布されてスタッコが塗布された粗地を、乾燥し、
上記使い捨て可能な型を、耐火性仕上塗が塗布された粗地から取り外し、グリーンのシェルモールドを製造し、そして、
グリーンのシェルモールドを十分な温度にまで加熱し、焼成されたセラミック製シェルモールドを製造する、
工程を含む、インベストメント鋳造の鋳型の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法によって生じる、製造物。
【請求項１８】
インベストメント鋳造の鋳型の製造方法であって、
耐火性繊維、ガラス繊維、および耐火性充填剤を混合して第１の乾燥配合物を形成し、
耐火性繊維、ガラス繊維、および耐火性充填剤を混合して第２の乾燥配合物を形成し、ただし該第２の乾燥配合物は、前記第１の乾燥配合物と同じまたは異なっていても良く、
前記第１の乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合して、耐火性下塗用スラリーを形成し、
前記第２の乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合して、耐火性仕上塗用スラリーを形成し、該耐火性仕上塗用スラリーは、前記耐火性下塗用スラリーと同じまたは異なっていても良く、
前記下塗用スラリーの塗装を、熱可塑性物質の使い捨て可能な型の上に施して、下塗が塗布された粗地を製造し、
スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地を乾燥し、
耐火性仕上塗用スラリーの塗装を、下塗が塗布された粗地の上に施し、耐火性仕上塗が塗布された粗地を製造し、
耐火性仕上塗が塗布された粗地を乾燥し、
上記使い捨て可能な型を、耐火性仕上塗が塗布された粗地から取り外し、グリーンのシェルモールドを製造し、そして、
グリーンのシェルモールドを十分な温度まで加熱して、焼成されたセラミック製シェルモールドを製造する、
工程を含む、インベストメント鋳造の鋳型の製造方法。
【請求項１９】
耐火性スラリーにおける耐火性充填剤が、２００メッシュの溶融シリカ、３５メッシュのムライト、および４８メッシュのムライトを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法によって生じる、製造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、インベストメント鋳造技術の改良された方法およびその構造に関する。
【０００２】
発明の背景
ロストワックス法による、インベストメント鋳造法は、古代エジプトおよび中国にその起源をさかのぼることができる。しかしながら、今日実践されている方法は、１９３０年代に始まった比較的新しい技術で、急速に成長するビジネスおよび科学を代表する。インベストメント鋳造技術は、所望の金属型と同型の使い捨て蝋型の周りに形成した消耗的なセラミックシェルモールドに、溶融金属を注入することにより、複雑な金属型の製造を容易にする。「精密鋳造（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ  Ｃａｓｔｉｎｇ）」、すなわちＰＩＣは、当技術分野において本技術を指す用語である。
【０００３】
従来のＰＩＣ法は、主に６つの方法を用いる。
【０００４】
（１）型の調製
所望の金属鋳造の使い捨て雄型を、熱可塑性物質、たとえば、完全に溶解、気化、もしくは燃焼する蝋などより作り、脱蝋セラミックシェルモールド中に不純な残留物を残さない。該雄型を、雌型で、セグメント化された、金属製ダイ、または金属鋳造に要する形、大きさ、および表面仕上の型を製造するよう設計された「ツール（ｔｏｏｌ）」中に、熱可塑性物質を抽入することにより調製する。単一または複数の型は、シェルモールドを充填するように溶融金属を供給するための使い捨て蝋の「湯口装置」に融着することにより、組み立てられ得る。
【０００５】
（２）以下に示すシェルモールドの組立：
（ａ）型の組立部品を、アルカリ性の安定化したコロイドシリカ結合剤の水溶液中に微細な耐火性粒子を持つ耐火性スラリー中に浸し、該型に耐火性物質の塗装を施し、
（ｂ）該耐火性の塗装に、粗く乾燥した耐火性粒子または「スタッコ」を接触させ、スタッコの塗装を施し、そして、
（ｃ）空気乾燥を行い、空気乾燥された「グリーン（ｇｒｅｅｎ）」の不溶性接合コーティングを施す。
【０００６】
これらの工程段階は繰り返すことができ、継続して塗布することにより、所望の厚さの、空気乾燥された「グリーン」のシェルモールドを造る。
【０００７】
（３）脱蝋：スチーム  オートクレーブに入れ、グリーンのシェルモールドを１０００°Ｆ〜１９００°Ｆ  に加熱したフラッシュ脱蝋用溶鉱炉中に浸す、または、蓄積した過度の圧力がシェルモールドにひびを入れることの無いよう蝋を急速に加熱し、かつ、融解する他のあらゆる方法により、使い捨ての蝋型を空気乾燥した「グリーン」シェルモールドより除去する。
【０００８】
（４）ファーネシング（ｆｕｒｎａｃｉｎｇ）：脱蝋したシェルモールドを、約１６００°Ｆ〜２０００°Ｆに加熱し、揮発性残留物を除去して、シェルモールド中に安定したセラミック結合を形成する。
【０００９】
（５）注入：加熱したシェルモールドを溶鉱炉から取り出して、溶融金属を受け取る位置に置く。該金属を、ガス、間接アークまたは誘導加熱によって溶融し得る。該溶融金属を、空気中であるいは真空室内で鋳造し得る。該溶融金属を、静的にあるいは遠心力により、かつ、取瓶からあるいは直接溶融する湯だまりから注入し得る。該溶融金属を、モールド中に凝固した金属鋳物を鋳造するために、冷やす。
【００１０】
（６）鋳物の回復：凝固した金属鋳物を中に有するシェルモールドを粉々に壊して、金属鋳物をセラミックシェル物質から分離する。研磨ジスクによって、引くあるいは切ることにより、該鋳物を湯口装置から分離し得る。該鋳物を、タンブリング、ショットあるいはグリットブラストにより掃除し得る。
【００１１】
インベストメント鋳造のシェルモールドは壊れやすく、かつ、破損しやすい傾向にある。インベストメント鋳造のシェルモールドの強度を改良しようと、少量の、細かく切り刻んだ耐火性繊維および細かく切り刻んだ有機繊維を、水溶性の耐火性スラリーに加えてきた。これらを含む上記耐火性スラリーは、少量の細かく切り刻んだ耐火性繊維を有し、粗地により厚いコーティングを施すことを可能にする。しかしながらこれらのスラリーは、十分なスラリーのグリーン強度および流動性を得るのに、大量のポリマーを要する。
【００１２】
従って、強度を改良し、かつ先行技術の不都合を回避するインベストメント鋳造のシェルモールド（鋳型）を提供する材料および方法に対する必要性が存在する。
【００１３】
発明の開示
本発明は、使い捨ての土台となる構成部位上に、急速にセラミック製シェルモールドを形成する方法、および、それによって得られるセラミックシェルモールドに関する。上記方法は、耐火性繊維、ガラス繊維、および、耐火性充填剤を含む乾燥配合物の形成を伴う。その後、該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾル結合剤と混合し、耐火性スラリーを形成する。その後、該耐火性スラリーは、セラミック製シェルモールドの製造に使用され得る。
【００１４】
本発明は、インベストメント鋳造の鋳型の製造方法に関する。該製造方法は、耐火性繊維、ガラス繊維、および、耐火性充填剤を混合して第１の乾燥配合物を形成し；第１の乾燥配合物と、水性コロイドシリカゾルを混合して耐火性の下塗用スラリーを形成し；耐火性充填剤、ガラス繊維、および、耐火性繊維を混合して、第２の乾燥配合物を形成し、第２の乾燥配合物と、水性コロイドシリカゾルを混合して、耐火性の仕上塗用スラリーを形成し、ただし該耐火性の仕上塗用スラリーは、耐火性の下塗用スラリーと同一または異なっても良く；下塗用スラリーの塗装を使い捨て可能な型の上に施して、下塗が塗布された粗地を製造し；耐火性物質のスタッコを下塗が塗布された粗地の上に施し；スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地を乾燥し；耐火性仕上塗用スラリーの塗装を、スタッコが塗布されて下塗が塗布された粗地の上に施して、耐火性仕上塗が塗布された粗地を製造し；耐火性物質のスタッコを、仕上塗が塗布された粗地の上に施して、スタッコが塗布されて仕上塗が塗布された粗地を製造する；スタッコが塗布されて耐火性仕上塗が塗布された粗地を乾燥し；使い捨て可能な型を、耐火性仕上塗が塗布された粗地から除去して、グリーンのシェルモールドを製造し；グリーンのシェルモールドを、セラミック製シェルモールドを製造するのに十分な温度まで加熱する工程を有する。耐火性繊維は、セラミック繊維であっても良く、かつ、耐火性重充填剤は、セラミック粒子を含み得る。セラミック繊維は、乾燥配合物の重量で約１重量％〜約１０重量％の量で存在していも良く、ガラス繊維は、乾燥配合物の重量で約０．５重量％〜約１０重量％の量で存在していても良く、および、耐火性充填剤は、乾燥配合物の重量で約８０重量％〜約９８．５重量％の量で存在し得る。該乾燥配合物は、更にポリマー繊維を含み得る。
【００１５】
乾燥配合物がポリマー繊維を含むのに対して、セラミック繊維は乾燥配合物の重量で約１重量％〜約１０重量％の量で存在していても良く、ガラス繊維は、乾燥配合物の重量で約０．５重量％〜約１０重量％の量で存在していても良く、および、耐火性充填剤は、乾燥配合物の重量で約８０重量％〜約９８．５重量％の量で存在していても良く、ならびに、ポリマー繊維は、乾燥配合物の重量で約０．３重量％〜約４重量％の量で存在し得る。
【００１６】
本発明の方法は、先行技術に対して、セラミック製シェルモールドの製造に関する多くの利点を提案する。例えば、繊維と耐火性充填剤の乾燥配合物を形成することにより、耐火性充填剤および繊維をコロイドシリカゾル結合剤に加え易くなり、使用前にシリカゾルと繊維のプレブレンドを継続的に混合する、あるいは混合し直すことを要しない。もう一つの利点は、繊維を前もって液体結合剤中に分散する、あるいは、耐火性充填剤を加える前にポリマーと結合することを要しない。更なる利点は、グリーン強度の改良にポリマー結合剤の添加剤を要しない。他の利点は、本発明が、高いせん断混合力のもとでの繊維のアグロメレーション、かつ、浸す毎により厚い塗装を造る、という先行技術の問題を回避することである。
【００１７】
本発明の実施方法
本発明の最初の態様では、耐火性充填剤、耐火性繊維およびガラス繊維の乾燥配合物を調製する。該配合物は、コロイドシリカゾル結合剤と混合し、耐火性スラリーを調製する。生じた該耐火性スラリーは、インベストメント鋳造によるシェルモールドを調製するのに用いられる。
【００１８】
他の態様では、耐火性繊維およびガラス繊維の乾燥配合物を形成する。該乾燥配合物を、水性シリカゾルおよび耐火性充填剤を含む混合物と、混ぜる。生じた該耐火性スラリーは、インベストメント鋳造によるシェルモールドを調製するのに用いられる。
【００１９】
本発明の他の態様では、任意にポリマー繊維を混合した、耐火性充填剤およびガラス繊維の乾燥配合物を調製する。該乾燥配合物は、コロイドシリカゾルおよび耐火性充填剤の混合物と組合せ、耐火性スラリーを製造する。該スラリーもまた、インベストメント鋳造によるシェルモールドの調製に、用いられ得る。
【００２０】
本発明の他の態様では、もみ殻の灰を含む乾燥配合物をコロイドシリカゾルと混合し、スラリーを形成する。該スラリーは、インベストメント鋳造によるシェルモールドの調製にも用いられ得る。
【００２１】
乾燥配合物
乾燥配合物に用いられ得る耐火性充填剤は、広くさまざまな物質を含む。有用な耐火性充填剤の例としては、限定されないが、粒子、例えば溶融シリカ、アルミナおよび、ムライト、藍結晶およびモロカイト等の珪酸アルミニウム、ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【００２２】
乾燥配合物に用いられ得る耐火性繊維は典型的に、限定されないが、高さと幅のアスペクト比約２０：１を有する。有用な耐火性繊維の例として、限定されないが、カナダ国、ケベックに所在する、オレアンス・リソース・グループ（Ｏｒｌｅａｎｓ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｇｒｏｕｐ）製のウォラストナイト（Ｗａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ）のオレアンス・ワン・ファイバー（Ｏｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ  ｆｉｂｅｒ）、ニューヨーク州、ウイルズボロに所在する、ナイコ・ミネラル社（ＮＹＣＯ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ  Ｃｏ．）製のウォラストナイト（Ｗａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ）のニアド・Ｇファイバー（ＮＩＡＤ  Ｇ  ｆｉｂｅｒ）、金属繊維、アラミド繊維、炭素繊維、同様に、切り刻み、かつ粉にしたセラミック繊維、例えばムライト等の珪酸アルミニウム、アルミナおよびジルコニア等の酸化物、窒化珪素等の窒化物、炭素、および炭化珪素等の炭化物、およびそれらの混合物等が挙げられる。切り刻み、かつ粉にしたセラミック繊維は多数の製造業者、例えばサーマル・セラミック社（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  Ｃｏｒｐ．）等、が市販している。
【００２３】
乾燥配合物の中に用いられ得るガラス繊維は、切り刻み、かつ粉にしたガラス繊維を含む。用いられ得る切り刻まれたガラス繊維は、限定されないが、Ｅガラス繊維およびＳガラス繊維、ならびに、それらの混合物を含む。用いられ得るＥガラス繊維は、限定されないが、長さ約３ｍｍ〜６ｍｍを示し、かつ直径約１０ミクロンを有するもの等が挙げられ、その例として、ノースカロライナ州、シェルビーに所在するＰＰＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製の、商標名Ｃｈｏｐ  Ｖａｎｔａｇｅ  ８６１０等が挙げられる。用いられ得る切り刻まれたＳガラス繊維は、限定されないが、長さ約３ｍｍ〜６ｍｍを示し、直径約１０ミクロンを有するもの等が挙げられ、その例として、サウスカロライナ州、アイケンに所在のＡＧＹ  Ｉｎｃ．から入手可能であるもの等が挙げられる。有用な、粉にしたＥガラス繊維の例として、限定されないが、Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏ．製の、長さ約０．１２５インチ、直径平均１５．８ミクロン、および体積密度０．１７ｇｍ／ｃｍ３を有する、７３１ＥＤ  ３ｍｍの綿状の繊維が挙げられる。
【００２４】
乾燥配合物に用いられ得る有機繊維は、広くさまざまな物質を含み、その例としてオレフィン、ナイロン系繊維、およびアラミド繊維が挙げられる。用いられ得るオレフィンの例として、限定されないが、Ｍｉｎｉｆｉｂｅｒｓ，Ｉｎｃ．製等の、ポリエチレン、およびポリプロピレンが含まれる。用いられ得るナイロン系繊維の例として、限定されないが、Ｗｅｘ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製等が挙げられる。用いられ得るアラミド繊維の例として、限定されないが、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）社製の、ケブラー（登録商標）が含まれる。他の用いられ得る有機繊維の例として、Ｗｅｘ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製等のポリエステル繊維、およびＩｎｔｅｒｆｉｂｅ  Ｃｏｒｐ．製等のセルロース繊維が含まれる。
【００２５】
乾燥配合物中の、耐火性繊維、ガラス繊維、耐火性充填剤、および任意に混合したポリマー繊維の量は、広範に変化し得る。乾燥配合物が、耐火性繊維、ガラス繊維、および耐火性充填剤を含む場合は、耐火性繊維の量は、該乾燥配合物の重量で約１重量％〜約１０重量％であっても良く、ガラス繊維の量は、該乾燥配合物の重量で約０．５重量％〜約１０重量％であっても良く、耐火性充填剤の量は、該乾燥配合物の重量で約８０重量％〜約９８．５重量％であっても良い。該耐火性充填剤の粒度は、例えば約３２５メッシュ〜約２５メッシュ等、広範に及び得る。
【００２６】
乾燥配合物が、耐火性繊維、ガラス繊維、耐火性充填剤、およびポリマー繊維を含む場合は、耐火性繊維の量は、該乾燥配合物の重量で約１重量％〜約１０重量％であっても良く、ガラス繊維の量は、該乾燥配合物の重量で約０．５重量％〜約１０重量％であっても良く、耐火性充填剤の量は、該乾燥配合物の重量で約７６重量％〜約９８重量％であっても良く、ポリマー繊維の量は、該乾燥配合物の重量で約０．３重量％〜約４重量％であっても良い。
【００２７】
乾燥配合物と組合わせて耐火性スラリーを形成するシリカゾル結合剤は、デラウエア州、ウイルミントンに所在するＷｅｓｂｏｎｄ，Ｉｎｃ．製の商標名Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）として入手可能な水性コロイドシリカゾルが、好ましい。Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）水性シリカゾルは一連のｐＨ値、滴定可能なＮａ２Ｏ含量、同様に固形分で入手可能である。Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）水性シリカゾルは、平均粒度約４０ナノメーター、粒度範囲約６ｎｍ〜約１９０ｎｍ、粒度の標準偏差約２０ｎｍを有する。Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）水性シリカゾルのｐＨは、約８．０〜約１０．０で変化しても良く、好ましくは約９．０〜約９．５で変化し；滴定可能なＮａ２Ｏ含量は約０．０２％〜約０．５％で変化してもよく、好ましくは約０．１％〜約０．２５％で変化し、最も好ましくは約０．２０％〜約０．２２％で変化し、かつ、固形分は、固形分約３０％〜約５０％で変化してもよく、好ましくは固形分約４０％〜約４７％で変化し、最も好ましくは固形分約４５％である。
【００２８】
上記のように、用いたシリカゾル結合剤は、Ｗｅｓｂｏｎｄ，Ｉｎｃ．製Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）である。しかしながら、他の水性コロイドシリカゾル、例えば、バージニア州、ウイリアムズバーグに所在するＢｕｎｔｒｏｃｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．製のＭｅｇａＰｒｉｍｅ；ＥＫＡ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＮｙａｃｏｌ  ８３０、Ｎａｌｃｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＮａｌｃｏａｇ  １１３０およびＮａｌｃｏａｇ  １０３０、同様に、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．製のＬｕｄｏｘ  ＳＭ３０およびＬｕｄｏｘ  ＨＳ−３０も用いられ得る。
【００２９】
耐火性スラリーの調製
耐火性スラリーは、前記の乾燥配合物と水性シリカゾル結合剤を混合して形成する。耐火性スラリーを形成するのに用いられる乾燥配合物および水性シリカゾル、好ましくはＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）の量は広範囲で変化し得る。典型的には、乾燥配合物は、スラリーの総重量を基に約５７重量％〜約６４重量％で、残りは水性シリカゾルであり得る。
【００３０】
本発明の説明に役立つ耐火性スラリーの製造を、次の限定されない実施例の参照により、下記に示す。
【００３１】
実施例１：  本実施例は、耐火性充填剤、耐火性繊維、およびガラス繊維を含む乾燥配合物を混合して、該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合することにより、耐火性スラリーの形成を例示する。
【００３２】
ＷａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅのＯｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ  耐火性繊維１００グラム、７３１ＥＤ１／８”の粉にしたＥガラス繊維２０グラム、ならびにＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  １２０（テネシー州、グリーンビレに所在する、Ｃ−Ｅ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ  Ｃｏ．製、１２０メッシュの溶融シリカ）７１５グラム、およびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ２００（テネシー州、グリーンビレに所在する、Ｃ−Ｅ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ  Ｃｏ．製、２００メッシュの溶融シリカ）７１５グラムを含む耐火性充填剤を、乾式混合し、乾燥配合物を形成する。
【００３３】
上記乾燥配合物と、固形分４５％、ｐＨ９．５、および滴定可能なＮａ２Ｏ含量０．２％のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００グラムを混合し、耐火性スラリーを形成する。
【００３４】
実施例２：  本実施例は、耐火性充填剤、耐火性繊維、ガラス繊維、および有機ポリマー繊維を含む乾燥配合物を混合して、該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合することにより、耐火性スラリーの形成を例示する。
【００３５】
ＷａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅのＯｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ  耐火性繊維１００グラム、７３１ＥＤ１／８”の粉にしたＥガラス繊維  ２０グラム、Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  １２０が７１５グラムおよびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ２００が７１５グラムを含む耐火性充填剤を、長さ１ｍｍおよび直径０．５ミクロンを有するポリエチレン繊維  ２０グラムと乾式混合し、乾燥配合物を形成する。
【００３６】
上記乾燥配合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００グラムと混合して、耐火性スラリーを形成する。
【００３７】
実施例３：  本実施例は、耐火性充填剤、耐火性繊維、および有機ポリマー繊維を含む乾燥配合物を混合し、該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合することにより、耐火性スラリーの形成を例示する。
【００３８】
ＷａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅのＯｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ  耐火性繊維  １００グラム、長さ１ｍｍおよび直径１ミクロンを有するポリエチレン繊維２０グラム、ならびにＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  １２０が７１５グラムおよびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ２００が７１５グラムを含む耐火性充填剤を乾式混合して、乾燥配合物を形成する。
【００３９】
上記乾燥配合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００グラムと混合して、耐火性スラリーを形成する。
【００４０】
実施例４：  本実施例は、耐火性充填剤、ガラス繊維、および有機ポリマー繊維を含む乾燥配合物を混合し、該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合することにより、耐火性スラリーの形成を例示する。
【００４１】
７３１ＥＤ１／８”（インチ）の粉にしたＥガラス繊維  １００グラム、長さ１ｍｍおよび直径１ミクロンを有するポリエチレン繊維  ２０グラム、ならびにＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  １２０が７１５グラムおよびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ２００が７１５グラムを含む耐火性充填剤を乾式混合して、乾燥配合物を形成する。
【００４２】
上記乾燥配合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００グラムと混合して、耐火性スラリーを形成する。
【００４３】
実施例５：  本実施例は、耐火性繊維、およびガラス繊維を含む乾燥配合物を混合し、該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと耐火性充填剤の配合物と混合することにより、耐火性スラリーの形成を例示する。
【００４４】
ＷａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅのＯｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ  耐火性繊維１００グラム、および７３１ＥＤ１／８”の粉にしたＥガラス繊維２０グラムを乾式混合して、乾燥配合物を形成する。
【００４５】
上記乾燥配合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００グラム、ならびにＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  １２０が７１５グラムおよびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ２００が７１５グラムを含む耐火性充填剤、を含む混合物と混ぜて、耐火性スラリーを形成する。
【００４６】
実施例６：  本実施例は、耐火性繊維、ガラス繊維および有機ポリマー繊維を含む乾燥配合物を混合して、該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと耐火性充填剤の配合物と混合することにより、耐火性スラリーの形成を例示する。
【００４７】
ＷａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅのＯｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ  耐火性繊維１００グラム、長さ１ｍｍおよび直径０．５ｍｍを有するポリエチレン繊維２０グラム、および７３１ＥＤ１／８”の粉にしたＥガラス繊維１００グラムを乾式混合して、乾燥配合物を形成する。
【００４８】
上記乾燥配合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００グラム、ならびにＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  １２０が７１５グラムおよびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ２００が７１５グラムを含む耐火性充填剤、を含む配合物と混合し、耐火性スラリーを形成する。
【００４９】
実施例７：  本実施例は、耐火性充填剤およびガラス繊維を含む乾燥配合物を混合して、該乾燥配合物を水性コロイドシリカゾルと混合することにより、耐火性スラリーの形成を例示する。
【００５０】
７３１ＥＤ１／８”の粉にしたＥガラス繊維１００グラムおよびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  １２０が７１５グラムおよびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ２００が７１５グラムを含む耐火性充填剤を乾式混合して、乾燥配合物を形成する。
【００５１】
上記乾燥配合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００グラムと混合し、耐火性スラリーを形成する。
【００５２】
実施例８：  本実施例は、耐火性充填剤および耐火性繊維を含む乾燥配合物を、水性コロイドシリカゾルと混合することにより、耐火性スラリーの形成を例示する。
【００５３】
ＷａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅのＯｒｌｅａｎｓ  Ｏｎｅ  耐火性繊維１００グラム、ならびに、Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  １２０が７１５グラムおよびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ２００が７１５グラムを含む耐火性充填剤を乾式混合して、乾燥配合物を形成する。
【００５４】
上記乾燥配合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００グラムと混合し、耐火性スラリーを形成する。
【００５５】
実施例８Ａ：  本実施例は、耐火性充填剤およびガラス繊維を含む乾燥配合物を、水性コロイドシリカゾルと混合することにより、耐火性スラリーの形成を例示する。
【００５６】
７３１ＥＤ１／８”の粉にしたＥガラス繊維２０グラム、ならびに、Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  １２０が７１５グラムおよびＦｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  ２００が７１５グラムを含む耐火性充填剤を乾式混合し、乾燥配合物を形成する。
【００５７】
上記乾燥配合物を、実施例１のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）１０００グラムと混合し、耐火性スラリーを形成する。
【００５８】
下塗および仕上塗の調製
耐火性下塗用スラリーおよび耐火性仕上塗用スラリーをシリカゾル結合剤、好ましくはＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）を、水洗した清浄混合タンク中に注入して、その混合中に乾燥配合物質を添加することにより調製する。当技術分野で公知の、様々な混合装置は該混合槽に用いられ得る。これらの装置には、例えば、プロペラ型ミキサー、ボールミル、高速分散混練機、およびターンテーブル固定ブレードミキサー等が挙げられる。乾燥配合物を、混合中に適切な粘度に達するまで、添加する。
【００５９】
耐火性下塗用スラリーの適切な粘度は、典型的に、約１８〜３０秒Ｎｏ．４Ｚａｈｎ、好ましくは２０〜３０秒、最も好ましくは２４〜３０秒である。耐火性仕上塗用スラリーの適切な粘度は、約１０〜１８秒  粘度Ｚａｈｎ＃４、好ましくは約１０〜１６秒  Ｚａｈｎ＃４、最も好ましくは約１２〜１５秒  Ｚａｈｎ＃４である。各々の耐火性下塗用スラリーおよび耐火性仕上塗用スラリーにおいて、閉じ込められた空気を除去しかつ平衡に到達するために、更に混合しても良い。
【００６０】
最終粘度調整は、追加のＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）コロイドシリカゾル結合剤または耐火性物質を加えることによりなされ得る。非イオン界面活性剤およびアニオン界面活性剤もまた、耐火性スラリーに追加し得る。
【００６１】
耐火性スタッコ粒子
様々な種類の耐火性粒子がスタッコとして、耐火性下塗用スラリー上、同様に耐火性仕上塗用スラリー上に、用いられ得る。有用な耐火性粒子の例としては、限定されないが、ムライト、焼成白土および他の珪酸アルミニウム、ガラス質および結晶質シリカ、アルミナ、ジルコン、ならびにクロム鉄鉱等が含まれる。該耐火性粒子には、好ましくは、金属鋳造中の耐火性粒子の不安定性および熱誘導相における変化の一因となり得るイオン不純物が、総体的に存在しない。当技術分野で公知の通り、耐火性粒子の不安定性の一因となり得る不純物が総体的に存在しない耐火性粒子は、焼成の有無に関わらず精製により調製し得る。
【００６２】
セラミック製シェルモールド
シェルモールドを形成するには、使い捨ての型、好ましくは熱可塑性樹脂の型、更に好ましくは蝋型を耐火性下塗用スラリー中に浸し、型の表面に耐火性下塗用スラリーの連続的な層を塗布する。典型的には、１〜３層の耐火性下塗用スラリーの塗装を施す。施した耐火性下塗は、厚さ約０．０２”〜０．２”、好ましくは約０．０４”〜０．２”、最も好ましくは約０．０４”〜０．１”を有し得る。塗布した型を十分に切り、過剰なスラリーを除去し、その後微細な粒子の耐火性スタッコを塗布し、スタッコが塗布された下塗を製造する。次に、スタッコが塗布された下塗を、追加の下塗を施す前に乾燥する。仕上塗は、スタッコが塗布された下塗の上に施す。次に、スタッコが塗布された仕上塗を、追加の仕上塗を施す前に乾燥する。仕上塗の施しは、生じる型上のシェルが、所望する厚さおよび強さに達するまで繰り返す。
【００６３】
一連の下塗および仕上塗間の乾燥時間は、使い捨ての型の形の複雑さによって決まる。風量が最小の深い巣を持つ使い捨ての型は、各塗装間の乾燥に、より時間がかかる。約６０゜Ｆ〜約９０゜Ｆ、好ましくは約７０゜Ｆ〜約７５゜Ｆで乾燥し得る。該乾燥は、低湿度および高温に加えて、急速な空気の動きという促進状態の下、行われ得る。セラミック製シェルモールドの厚さ、約０．２０インチ〜約０．５インチは、たいていの鋳造に十分足りる。２回の下塗、および４〜５回の仕上塗は、典型的に、厚さ０．２５インチのセラミック製シェルモールドを生じ、これは脱蝋および炉中の熱に対して持ちこたえるのに十分な強さを有する。
【００６４】
物質
蝋型を用いるとき、該蝋型は、好ましくは、充填したもしくは無充填の、パラフィンベースの、インベストメント鋳造グレードワックス（ｐａｒａｆｆｉｎ  ｂａｓｅｄ  ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ  ｃａｓｔｉｎｇ  ｇｒａｄｅ  ｗａｘ）、あるいはマイクロクリスタリンワックスから作る。
【００６５】
様々な耐火性スラリーの構成物は、耐火性下塗用スラリーおよび耐火性仕上塗用スラリーに使用され得る。
【００６６】
特定の耐火性下塗用スラリーおよび耐火性仕上塗用スラリーは、所望の大きさおよび表面仕上の金属鋳物を製造するために用いる、セラミック製シェルモールドの所望の特徴によって規定する。有用な耐火性下塗用スラリーは微細な耐火性粒子、典型的には、約−２００メッシュ〜約−３２５メッシュを用いる。有用な耐火性下塗用スラリーの例として、Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）に加えて、−２００メッシュの溶融シリカおよび−３２５メッシュのジルコン耐火性粒子の配合物等が含まれる。ジルコンの耐火性粒子は、溶融金属に強い抵抗を示す。ジルコンの微細な粒度はまた、滑らかで、細かい表面仕上を有する鋳物の製造を可能にする。
【００６７】
Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）ならびに、溶融シリカおよびジルコンの耐火性充填剤を用いた、耐火性下塗用スラリーでは、溶融シリカは適当な大きさを有し、例えば約−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、および約−３２５メッシュであっても良く、もっとも好ましくは約−１２０〜約２００メッシュである。ジルコンは適当な粒度を有し、例えば約−２００メッシュ、約−３２５メッシュ、および約−４００メッシュであっても良く、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。
【００６８】
耐火性下塗用スラリーは任意に、一種類以上の非イオン界面活性剤を含み得る。特に有用な非イオン界面活性剤は、バージニア州、ウイリアムズバーグに所在するＢｕｎｔｒｏｃｋ  Ｉｎｄｕｓｔｔｒｉｅｓから入手可能なＰＳ９４００である。該界面活性剤は、耐火性下塗用耐火性スラリーの、蝋型を湿らせ、排液を補助する能力を改良する。該界面活性剤は、耐火性下塗用耐火性スラリーに、Ｍｅｇａｓｏｌ（登録商標）の重量を基準として、総量約０．２％まで加え得る。
【００６９】
耐火性仕上塗用スラリーには、より粗い耐火性粒度を用い、その後耐火性下塗用スラリーに用いる。例えば溶融シリカを耐火性充填剤として用いた耐火性仕上塗用スラリーでは、溶融シリカの粒度は典型的に、約−８０メッシュ〜約−２７０メッシュで、好ましくは約−１００メッシュ〜約−２００メッシュで、最も好ましくは約−１００メッシュ〜約−１２０メッシュである。
【００７０】
スタッコとして下塗に施す耐火性粒子は、限定されないが、ジルコン砂の約−７０メッシュ〜約２００メッシュを含み、好ましくは約−７０メッシュ〜約１４０メッシュである。スタッコとして仕上塗の上に用い得る耐火性粒子は、約−１０メッシュ〜約２００メッシュで変化しても良く、好ましくは約−２０メッシュ〜約５０メッシュである。最も好ましくは、耐火性粒子が約−３０メッシュ〜約５０メッシュの大きさを有する。
【００７１】
代替の実施形態として、粒度が微細な粒子の下塗用スタッコと粗い仕上塗用スタッコの中間の大きさを有する（例えば粒度が約−５０メッシュ〜約＋１００メッシュ等）、移行性のスタッコの耐火性物質、好ましくは、ジルコンまたは珪酸アルミニウムを、耐火性仕上塗用スラリーの塗装を施す前に、下塗およびスタッコが塗布された使い捨ての型に施し得る。移行性のスタッコ塗装は強度を高め、かつ、下塗用スラリーの最終塗装と、耐火性仕上塗用スラリーの最初の塗装間が層割れする可能性を最小限に抑えるよう、用いられ得る。
【００７２】
脱蝋
セラミック製シェルモールドは、熱湯中に浸す、スチーム  オートクレーブ（耐圧釜）中に入れたり、およびフラッシュ脱蝋等、当技術分野で公知の方法によって脱蝋し得る。スチーム  オートクレーブ（耐圧釜）中へ入れる方法は、以下によって実施し得る：
１．  可能な限りの高い蒸気圧、好ましくは約６０ＰＳＩあるいはそれを超える圧力、更に好ましくは約８０〜９０ＰＳＩ、を用いる。
【００７３】
２．  可能な限り迅速に、好ましくは約１５〜２０秒より早く、オートクレーブを塞ぎ、かつ加圧する。
【００７４】
３．  空気乾燥したグリーンのシェルを、蒸気に、約１０分〜１５分間さらす。
【００７５】
４．  オートクレーブの減圧速度を、約３０〜６０秒より遅くする。
【００７６】
フラッシュ脱蝋は、空気乾燥したグリーンのシェルモールドを、約１０００°Ｆ〜約１９００°Ｆに熱した溶鉱炉に沈めることにより実施され得る。これらの温度においてはセラミック製シェル壁と隣り合う蝋は急速に溶解するため、蝋の膨張による圧力でセラミック製シェルは壊れない。セラミック製シェルをその後約２００°Ｆ〜６００°Ｆの低温領域に移して、脱蝋は完了し得る。溶融した蝋は、溶融チャンバーの底の開口部を通り抜け、ウォーターバスあるいは回収用容器に排液し得る。
ファーネシング（Ｆｕｒｎａｃｉｎｇ）
ファーネシングは、脱蝋セラミック製シェルモールドを約１６００°Ｆ〜約２０００°Ｆまで加熱し、揮発性の残留物を除去し、および、高力を有する焼いたセラミック製シェルモールドを製造することを伴う。脱蝋セラミック製シェルモールドは、溶鉱炉中に維持することで熱平衡に達し、その後、溶鉱炉から回収して、所望の溶融金属を用いて鋳造する。
【００７７】
セラミック製シェルモールドの製造を、以下の非限定的な実施例を参照することによって下記で説明する。
【００７８】
実施例９：  図１に示す縦８インチ、横７／８インチ、幅３／８インチの蝋棒型１を、実施例１の耐火性スラリー中に浸す。便宜上、本実施例では、同一の耐火性スラリーを下塗および仕上塗に用いる。
【００７９】
蝋型１を、耐火性スラリーに８秒間浸し、取り去り、そして１０秒間排液して最初の下塗を形成する。ＤｕＰｏｎｔ社から入手可能な、粒度幅−７０〜１４０メッシュのジルコン砂をスタッコとして最初の下塗に施す。
【００８０】
スタッコが塗布されて下塗が塗布された蝋型を、３０分間７５°Ｆで乾燥し、そしてその後、再度耐火性スラリー中に８秒間浸して次の下塗を形成して、更に再度−７０〜１４０メッシュのジルコン砂のスタッコを塗布する。
【００８１】
２層の、スタッコおよび下塗の塗装を有する蝋型１を、その後耐火性スラリー中に８秒間浸して１０秒間排液をする。該塗布した製造品に、Ｃ−Ｅ  Ｍｉｎｅｒａｌｓから入手可能な−５０＋１００メッシュの溶融シリカ、Ｔｅｃｏｓｉｌのスタッコを塗布し、スタッコが塗布された中間模型を形成する。該スタッコが塗布された中間模型を、その後３０分間７５°Ｆで乾燥する。該スタッコが塗布された中間模型を、耐火性スラリー中に浸し−３０＋５０メッシュの溶融シリカ、Ｔｅｃｏｓｉｌのスタッコを塗布して、スタッコが塗布された仕上塗を形成する。スタッコが塗布されて仕上塗を施した型をその後７５°Ｆで乾燥する。この浸す、排液する、スタッコを塗布する、および乾燥するという一巡は、総計５回の仕上塗を施すまで繰り返す。
【００８２】
各下塗、中間の上塗、および仕上塗を施した後、型１の垂直面５および側面１Ａ部位をこすり、塗装およびスタッコを除去して、図２に示すセラミック製シェルモールド１０を製造する。該セラミック製シェルモールド１０を再度耐火性スラリーに浸して、型にシールコートを備える。シールコートを備えたセラミック製シェルモールド１０を、７５°Ｆで一晩乾燥する。生じた、乾燥したセラミック製シェル製造物を、熱湯に沈めて型１を除去する。図３に示した、生じた、脱蝋して乾燥したグリーンセラミック製シェル２０を、縦の長さで半分に切り、かつ７５°Ｆで４時間乾燥する。
【００８３】
セラミック製シェル２０の断面図は、幅１インチ、長さ６インチ、厚さ０．３インチで、断面の２インチのスパンを充填し、曲げに対する破損によってその強さを評価して、破壊係数を測定する。
【００８４】
セラミック製シェルの破壊係数「ＭＯＲ」は式：
Ｒ＝（３ＷＩ）／（２ｂｄ２）
を用いて計算する。
【００８５】
ここで：
Ｒ＝破壊係数（ｌｂｓ／ｉｎ２）、
Ｗ＝荷重、実例では破損した  （パウンド）、
Ｉ＝下方のベアリングエッジの中心線間のスパン（インチ）、
ｂ＝実例の横幅  （インチ）、
ｄ＝実例の深さ  （インチ）。
【００８６】
実施例９に記載したグリーンのシェルの破壊係数は、１，０１８ＰＳＩである。該グリーンのシェルを１８５０゜Ｆで１時間加熱する。その結果として生じた加熱後のシェルモールドの破壊係数は１０４４ＰＳＩである。
【００８７】
実施例１０：  実施例９の工程を繰り返す、ただし実施例８のスラリーを用いる。グリーンのシェルの破壊係数は６８８ＰＳＩである。該グリーンのシェルを、１８５０゜Ｆで１時間加熱する。生じる、加熱したシェルモールドの破壊係数は９４１ＰＳＩである。
【００８８】
実施例１１：  実施例９の工程を繰り返す、ただし実施例８Ａのスラリーを用いる。実施例１１のグリーンのシェルの破壊係数は６４５ＰＳＩである。該グリーンのシェルを１８５０゜Ｆで１時間加熱する。生じる、加熱したシェルモールドの破壊係数は６９４ＰＳＩである。
【００８９】
本発明の他の態様では、もみ殻の灰を含むセラミック製シェルを用いる。好ましいもみ殻の灰は、約９５＋％が非晶質シリカで残りが炭素である。このような種類のもみ殻の灰は、テキサス州、ヒューストンに所在する、Ａｇｒｉｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ，Ｉｎｃ．から入手可能である。Ｂｕｎｔｒｏｃｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｉｎｃ．から入手可能なＭｅｇａ  Ｐｒｉｍｅ  シリカゾル結合剤を用いる。耐火性物質の乾燥配合物を伴うもみ殻の使用を、以下の非限定的な実施例で説明する：
実施例１２：  実施例９の工程を繰り返す、ただし使用する耐火性スラリーは、ｐＨ１０．５、固形分４０％、滴定可能なＮａ２Ｏ含量０．３３％、平均粒度約４０ｎｍ、粒度範囲約６ｎｍ〜約１９０ｎｍ、および粒度の標準偏差約２０ｎｍを有する、ＭｅｇａＰｒｉｍｅシリカゾル結合剤  １０００グラムを含み、かつ、乾燥配合物は耐火性充填剤の溶融シリカ２００  １４３０グラムである。グリーンのシェルの破壊係数は、６２１ＰＳＩである。
【００９０】
実施例１３：  実施例９の工程を繰り返す、ただし使用する耐火性スラリーは、実施例１２のＭｅｇａＰｒｉｍｅシリカゾル結合剤  １０００グラムを含み、かつ、乾燥配合物は、耐火性充填剤の溶融シリカ２００  １４３０グラムおよび、もみ殻の灰  ２００グラムである。グリーンのシェルの破壊係数は、８０４ＰＳＩである。
【００９１】
実施例１４：  実施例９の工程を繰り返す、ただし使用する耐火性スラリーは、実施例１２のＭｅｇａＰｒｉｍｅシリカゾル結合剤  １０００グラムを含み、かつ、乾燥配合物は、溶融シリカ２００  １４３０グラム、もみ殻の灰  ２００グラム、および粉にしたＥガラス繊維７３１  ＥＤ１／８”  １６グラムである。グリーンのシェルモールドの破壊係数は、８３３ＰＳＩである。
【００９２】
実施例１５：  実施例９の工程を繰り返す、ただし使用する耐火性スラリーは、実施例１２のＭｅｇａＰｒｉｍｅ  シリカゾル結合剤  １０００グラムを含み、乾燥配合物は、溶融シリカ２００  １４３０グラム、もみ殻の灰  １００グラム、および粉にしたＥガラス繊維７３１  ＥＤ１／８”  １６グラム、ならびに、切り刻んだ１／８”Ｅガラス繊維ＣｈｏｐＶａｎｔａｇｅ８６１０  ４グラムである。グリーンのシェルの破壊係数は、１１６１ＰＳＩである。
【００９３】
実施例１６：  実施例９の工程を繰り返す、ただし使用する耐火性スラリーは、ｐＨ９．５、固形分４５％および滴定可能なＮａ２Ｏ含量０．２％の、Ｍｅｇａｓｏｌ  シリカゾル結合剤１０００グラムを含み、乾燥配合物は溶融シリカ２００が１３００グラムおよびもみ殻の灰  １００グラムである。グリーンのシェルの破壊係数は、８３１ＰＳＩである。
【００９４】
実施例１７：  実施例９の工程を繰り返す、ただし使用する耐火性スラリーは、実施例１２のＭｅｇａＰｒｉｍｅゾル結合剤８７５グラムを含み、乾燥配合物は溶融シリカ１２０が１４８５グラム、もみ殻の灰  １００グラムおよび長さ１ｍｍかつ直径０．５ミクロンを有するポリエチレン繊維  １００グラムである。
【００９５】
実施例１８：  実施例９の工程を繰り返す、ただし使用する耐火性スラリーは、ｐＨ１０．５、固形分  ４０％、滴定可能なＮａ２Ｏ含量  ０．３３％、平均粒度  約４０ｎｍ、粒度範囲  約６ｎｍ〜約１９０ｎｍ、および粒度の標準偏差  約２０ｎｍを有する、ＭｅｇａＰｒｉｍｅシリカゾル結合剤  １０００グラムを含み、乾燥配合物は耐火性充填剤の溶融シリカ２００が１４３０グラムおよびもみ殻の灰  １００グラムである。
【００９６】
実施例１９：  実施例９の工程を繰り返す、ただし使用する耐火性スラリーは、ｐＨ  １０．５、固形分４０％および滴定可能なＮａ２Ｏ含量  ０．３３％、平均粒度約４０ｎｍ、粒度範囲約６ｎｍ〜約１９０ｎｍ、ならびに、粒度の標準偏差約２０ｎｍを有するＭｅｇａＰｒｉｍｅシリカゾル結合剤  １０００グラムを含み、かつ、乾燥配合物は、３２５メッシュ溶融シリカ  ５０％、１２０メッシュ溶融シリカ  ２５％、および５０メッシュ溶融シリカ  ２５％を含む耐火性充填剤  １４３０グラムである。
【００９７】
実施例２０：  実施例１９の工程を繰り返す、ただし乾燥配合物にもみ殻の灰  １００グラムも加えて、耐火性スラリーを調製する。
【００９８】
実施例２１：  実施例９の工程を繰り返す、ただし使用する耐火性スラリーは、固形分４５％、ｐＨ９．５、および滴定可能なＮａ２Ｏ含量０．２％、平均粒度約４０ｎｍ、粒度範囲約６ｎｍ〜約１９０ｎｍ、および粒度の標準偏差約２０ｎｍを有するＭｅｇａｓｏｌ（登録商標）シリカゾル結合剤  １０００グラムを含み、乾燥配合物は、耐火性繊維および耐火性充填剤の混合物である。耐火性繊維は、Ｗａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ  Ｏｎｅ繊維  総計１００グラム、および耐火性充填剤は、総計１４３０グラムで、溶融シリカ１２０が７００グラム、溶融シリカ２００が７００グラム、１００メッシュムライト  １００グラムを含む。破壊係数は９１０ｐｓｉである。
【００９９】
実施例２２：  実施例２１の工程を繰り返す、ただし乾燥配合物にもみ殻の灰  １００グラムも加えて、耐火性スラリーを調製する。
【０１００】
実施例２３：  本実施例は、スタッコを使用しない、セラミック製シェルモールドの製造を例示する。
【０１０１】
図１に示す縦８インチ、横７／８インチ、幅３／８インチの蝋棒型１を、実施例１で用いたＭｅｇａｓｏｌ  １０００グラム、耐火性充填剤  ２１３５グラムおよびＷａｌｌａｓｔｉｎｉｔｅ耐火性繊維  ２１３グラムを含む耐火性スラリー中に浸す。便宜上、本実施例では、同一の耐火性スラリーを下塗および仕上塗に用いる。該耐火性充填剤は、２００メッシュ溶融シリカ  １４８５グラム、３５メッシュ  ムライト  ２５０グラム、および４８メッシュ  ムライト  ４００グラムを含む。
【０１０２】
蝋型１を、耐火性スラリー中に８秒間浸し、取り去り、そして１０秒間排液し、最初の下塗を形成する。
【０１０３】
下塗が塗布された蝋型を３０分間、７５°Ｆで乾燥し、そしてその後、再度耐火性スラリー中に８秒間浸して次の下塗を形成する。
【０１０４】
２層の、下塗を有する蝋型１を、その後耐火性スラリー中に８秒間浸して１０秒間排液する。該塗布した型を、その後３０分間７５°Ｆで乾燥する。この浸す、排液するおよび乾燥するという一巡を、総計５回の仕上塗を提供するまで繰り返す。
【０１０５】
各下塗、および仕上塗を施した後、型１の垂直面５および側面１Ａ部位をこすり、塗装を除去して、図２に示すセラミック製シェルモールド１０を製造する。該セラミック製シェルモールド１０を再度耐火性スラリーに浸して、型にシールコートを備える。シールコートを備えたセラミック製シェルモールド１０を、７５°Ｆで一晩乾燥する。生じた、乾燥したセラミック製シェル製造物を、熱湯に沈めて型１を除去し、脱蝋して乾燥したグリーンセラミック製シェルを製造する。その後、グリーンのシェルモールドを１８５０°Ｆで加熱し、焼いたセラミック製シェルモールドを製造する。
【０１０６】
実施例  ２４：  実施例２３の工程を繰り返す、ただし乾燥配合物にはＥガラスファイバー  ２１３グラムも含まれる。
【０１０７】
実施例  ２５：  実施例２３の工程を繰り返す、ただし乾燥配合物にはもみ殻の灰  １００グラムも含まれる。
【０１０８】
実施例  ２６：  実施例２４の工程を繰り返す、ただし乾燥配合物にはもみ殻の灰  １００グラムも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】所望の金属鋳物の使い捨て雄型１を示す図である。
【図２】型１を除去する前のグリーンのシェル１０の等角投陰図である。
【図３】脱蝋して乾燥したグリーンのセラミック製シェル２０の等角投陰図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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