(57)【要約】【課題】注型発泡品の製造方法、中間発泡品及び注型発泡品が開示される。【解決手段】本方法は、発泡性成分及び合金粒子をダイ内に配置する段階と、ダイ内に蒸気を注入し、発泡性成分を膨張させて発泡成分を形成する段階とを含む。発泡性成分は、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの１種以上を含む。中間発泡品は、合金粒子と、発泡性成分と、蒸気とを含む。注型発泡品は、合金粒子の分散物と、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの１種以上を含む発泡成分とを含み、合金粒子が発泡成分によって物理的に結合している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
注型発泡品の製造方法であって、
発泡性成分及び合金粒子をダイ内に配置する段階と、
ダイ内に蒸気を注入し、発泡性成分を膨張させて発泡成分を形成する段階と
を含んでおり、発泡性成分がポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの１種以上を含む、方法。
【請求項２】
発泡性成分の膨張によって合金粒子が発泡性成分と融合する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
発泡性成分の膨張によってダイ内で合金粒子が分散する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
合金粒子の分散が実質的に均質である、請求項３記載の方法。
【請求項５】
当該方法が合金粒子の偏析を伴わない、請求項１記載の方法。
【請求項６】
発泡性成分がポリスチレンを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
発泡性成分がポリメチルメタクリレートを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
発泡性成分がポリスチレンとポリメチルメタクリレートとを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
発泡性成分が、ポリスチレンよりも多量のポリメチルメタクリレートを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
発泡性成分が、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの１種以上のビーズを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
ダイから発泡品を取り出す段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
発泡品を処理する段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
注型発泡品をスライスに切断し、スライスした部分同士を接着して固定する段階をさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
合金粒子が核生成剤である、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
発泡性成分の膨張速度を調整することによって、注型発泡品の密度を調整する、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
蒸気の注入速度を調整することによって、注型発泡品の密度を調整する、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
合金粒子の粒度を調整することによって、注型発泡品の結晶粒度、注型発泡品での偏析レベル又はこれらの組合せを調整する、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
請求項１記載の方法によって形成される注型発泡品。
【請求項１９】
中間発泡品であって、
合金粒子と、
ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの１種以上を含む発泡性成分と、
蒸気と
を含む、中間発泡品。
【請求項２０】
注型発泡品であって、
合金粒子の分散物と、
ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの１種以上を含む発泡成分と
を含んでおり、合金粒子が発泡成分によって物理的に結合している、注型発泡品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造方法、完成品及び中間品に関する。より具体的には、本発明は、注型方法、注型品及び中間発泡品に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳鉄部品の製造において、従来の後接種剤（post inoculant）は、製造プロセスの終盤で充填される部品の部分でのノジュールの核生成に効果がない。これは、３米トンを超える重量の鋳鉄部品では特に困難である。このような後接種剤の効果のなさの結果として、不都合な黒鉛構造が生じ、低サイクル疲労耐性が大幅に（例えば１０分の１に）低下する。
【０００３】
公知の鋳造法は、部品内部に偏析を生じるおそれもある。部品内部の偏析は、不均一及び／又は不均質な組織をもたらす。従って、部品の合金その他の部分は、部品内部で異なる濃度を有しているおそれがある。濃度が異なると、部品の様々な領域で物性にばらつきを生じ、望ましくないことがある。
【０００４】
上述の短所のない注型（casting）法、注型品及び中間発泡品があれば、当技術分野で望ましいであろう。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】S.M.H. MIRBAGHERI, Production of A356-SiCp Composite by an Innovating Casting Process, J. Mater Sci (2008) Vol. 43, pp. 6944-6951, published online September 23, 2008, Springer Science+Business Media, LLC 2008
【発明の概要】
【０００６】
例示的な実施形態では、注型発泡品（cast foam product）の製造方法は、発泡性成分及び合金粒子をダイ内に配置する段階と、ダイ内に蒸気を注入し、発泡性成分を膨張させて発泡成分を形成する段階とを含む。発泡性成分は、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの１種以上を含む。
【０００７】
別の例示的な実施形態では、中間発泡品（intermediate foam product）は、合金粒子と、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの１種以上を含む発泡性成分と、蒸気とを含む。
【０００８】
別の例示的な実施形態では、注型発泡品は、合金粒子の分散物と、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートの１種以上を含む発泡成分とを含む。これらの合金粒子は発泡成分によって物理的に結合している。
【０００９】
本発明のその他の特徴及び利点については、本発明の原理を例示する図面と併せて好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る注型発泡品の例示的な製造方法の流れ図。
【図２】本発明に従って発泡性成分及び合金粒子をダイ内に配置したダイの斜視図。
【図３】本発明に従って膨張中の合金粒子、発泡性成分及び蒸気を含む例示的な中間発泡品の斜視図。
【図４】本発明に係る、合金粒子及び発泡成分を有するダイの斜視図。
【図５】本発明に係る、例示的な注型発泡品を含むダイの斜視図。
【図６】本発明に係る例示的な注型発泡品の斜視図。
【図７】本発明に係る例示的な注型発泡品の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を通して、同じ部材にはできるだけ同じ符号を用いた。
【００１２】
以下、注型発泡品の製造法、中間発泡品及び注型発泡品の例について説明する。本発明の実施形態では、低サイクル疲労特性の改善、部品内部の偏析の低減又は解消、均一性及び／又は均質性の増大、物性の向上、収縮率の低下、鋳造時に後段での合金／核生成剤の導入、或いはこれらの組合せが可能となる。
【００１３】
図１は、注型発泡品６００（例えば図６に示すもの）の製造方法１００の一実施形態を示す。本方法１００は、ダイ２０６（例えば、図２に示すもの）を用いて発泡性成分２０２と合金粒子２０４を配置する段階（段階１０２）を含む。ダイ２０６は、説明のため透明なものとして示してある。しかし、当業者には明らかであろうが、ダイは、任意の適当な注型ダイであり、不透明である。
【００１４】
発泡性成分２０２は、ポリスチレン及び／又はポリメチルメタクリレートを例えば任意の適当な比率で含む。好適な比率としては、約５０重量％ポリスチレン及び／又はポリメチルメタクリレート、約７０〜約７５重量％のポリスチレン、又は約７０〜約７５重量％のポリメチルメタクリレートが挙げられる。一実施形態では、発泡性成分２０２は、例えば表面仕上げの滑らかなものが得られるように、ポリスチレンよりもポリメチルメタクリレートを多量に含むが、表面仕上げの滑らかさは適当な試験で対比することができる。一実施形態では、発泡性成分２０２は、配置段階（段階１０２）においてはビーズの形態である。
【００１５】
本方法１００はさらに、例えば蒸気注入口２０８から、ダイ２０６に蒸気を注入する段階（段階１０４）を含む。蒸気注入口２０８に蒸気を注入する（段階１０４）と、例えば３に示すような中間発泡品３０４が形成される。中間発泡品３０４は、合金粒子２０４と発泡性成分２０２と蒸気とを含む。所定の温度、圧力及び／又は持続時間で、中間発泡品３０４の発泡性成分２０２を膨張（発泡）させる（段階１０６）と、図３〜図４に示すように、発泡性成分２０２は発泡成分４０２となる。一実施形態では、蒸気注入口２０８を通過する蒸気の注入速度（段階１０４）及び／又は発泡性成分２０２の膨張速度（段階１０６）を調整して、注型発泡品６００の密度を調整する。一実施形態では、密度は、例えば、例えばポリスチレン−ポリメチルメタクリレートコポリマーで得られる約１．１〜約１．４ｌｂ／ｆｔ3（１７．６〜２２．４ｋｇ／ｍ3）、又は例えばポリスチレンで得られる約１．３〜約１．６ｌｂ／ｆｔ3（２０．８〜２５．６ｋｇ／ｍ3）である。
【００１６】
一実施形態では、発泡性成分２０２の膨張（段階１０６）によって、ダイ２０６内で合金粒子２０４が分散する。一実施形態では、合金粒子２０４の分散は実質的に均質である。例えば、一実施形態では、発泡性成分２０２の膨張（段階１０６）は合金粒子２０４の分散と同時に起こる。一実施形態では、発泡性成分２０２の膨張（段階１０６）によって、合金粒子２０４が発泡性成分２０２と融合する。一実施形態では、合金粒子２０４は核生成剤である。一実施形態では、合金粒子２０４の粒度の調整によって、注型発泡品６００の結晶粒度及び／又は偏析レベルを調整する。
【００１７】
図５を参照すると、蒸気は、蒸気排出口５０２を通してダイ２０６から実質的に排出される。一実施形態では、次いで注型発泡品６００が形成される（段階１０８）。一実施形態では、本方法１００の排出物は、蒸気排出口５０２を通してダイ２０６から排出される蒸気に限られる。
【００１８】
図５〜図６を参照すると、一実施形態では、注型発泡品６００をダイ２０６から取り出す（段階１１０）。注型発泡品６００は、合金粒子２０４の分散物と発泡成分４０２とを含んでおり、合金粒子２０４は発泡成分４０２によって物理的に結合している。一実施形態では、注型発泡品６００は耐収縮性があり、例えば、ポリスチレンでは１か月間の収縮が約２３℃で約０．２％〜約０．５％、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレートコポリマーでは１か月間の収縮が約２３℃で約０．１％未満である。一実施形態では、中間発泡品３０４及び／又は注型発泡品６００は、合金粒子２０４の偏析がない。一実施形態では、注型発泡品６００は、取り出しの際（段階１１０）にネットシェイプ（net shape）である。
【００１９】
図６〜図７を参照すると、一実施形態では、注型発泡品６００を処理する（段階１１０）。処理（段階１１２）には、スライス作業、組立、スライス部分７０２同士の接着固定、機械加工、コーティング、成形、鋳込み又はこれらの組合せを含む。
【００２０】
本発明を好ましい実施形態に関して説明してきたが、本発明の技術的範囲から逸脱せずに、その構成要素を様々に変化させることができ、均等物で置換することができることは当業者には明らかであろう。さらに、特定の状況又は材料に適応させるために、本発明の本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するための最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は特許請求の範囲に属するあらゆる実施形態を包含する。
【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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