(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型内の成形空間に充填された成形用原料内にバッフルが配置された状態で、前記成形用原料を硬化させることによって成形体を形成する硬化工程と、
前記成形体から前記バッフルを引き抜く引き抜き工程と、
を備え、
前記引き抜き工程は、前記バッフルの一部を第１設定速度で引き抜く第１工程と、前記バッフルの残部を前記第１設定速度より速い第２設定速度で引き抜く第２工程とを含む、
成形体の製造方法。
【請求項２】
前記成形型は、前記バッフルを挟むように配置される第１型及び第２型を含み、
前記硬化工程後かつ前記引き抜き工程前において、前記バッフルを前記第２型側に固定した状態で前記第１型を前記第２型から取り外す分解工程を更に備える、
請求項１に記載の成形体の製造方法。
【請求項３】
前記成形用原料は、セラミック粉末を含み、流動性を有する自己硬化性のスラリーである、
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、流動性を有する自己硬化性の成形用原料を成形型の成形空間に充填した後、成形型内で成形用原料を硬化させることによって成形体を形成する手法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ここで、孔を有する成形体の製造方法として、成形空間に充填された成形用原料にピン（以下、「バッフル」という。）を埋設させた後、成形用原料の硬化を進行させてからバッフルを引き抜く手法が知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１７１９１５号公報
【特許文献２】特開２００７−３３１１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の成形体に孔又は凹部を形成するために特許文献２に記載の手法を採用する場合、成形体からバッフルを引き抜く際に、成形体のうちバッフルと接触する部分に離型不良が生じて、成形体の孔又は凹部の内壁にクラックが生じるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、成形体の孔又は凹部の内壁にクラックが生じることを抑制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】
【０００７】
本発明に係る成形体の製造方法は、成形型内の成形空間に充填された成形用原料内にバッフルが配置された状態で、成形用原料を硬化させることによって成形体を形成する硬化工程と、成形体からバッフルを引き抜く引き抜き工程とを備える。引き抜き工程は、バッフルの一部を第１設定速度で引き抜く第１工程と、バッフルの残部を第１設定速度より速い第２設定速度で引き抜く第２工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、成形体の孔又は凹部の内壁にクラックが生じることを抑制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】
【０００９】
【図１】実施形態に係る成形型１０の断面図である。
【図２】実施形態に係る成形型１０の分解工程を説明するための図である。
【図３】実施形態に係るバッフル１３の引き抜き工程を説明するための図である。
【図４】実施形態に係るバッフル１３の引き抜き工程を説明するための図である。
【図５】変形例２に係る成形型１０の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら、本実施形態に係る成形体の製造方法について説明する。図１は、実施形態に係る成形型１０の側面図である。図２は、成形型１０の分解工程を説明するための模式図である。図３は、バッフル１３の引き抜き工程を説明するための模式図である。図４は、成形体２０の引き抜き工程を説明するための模式図である。
【００１１】
（充填工程）
バッフル１３が配置された成形型１０の成形空間１４に成形用原料を充填する。
【００１２】
成形型１０は、例えば、金属（アルミニウムなど）又は合金（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。本実施形態において、成形型１０は、第１型１１、第２型１２、及びバッフル１３によって構成される。第１型１１は、第２型１２に締結される。第１型１１及び第２型１２は、バッフル１３を挟むように配置される。バッフル１３は、成形体２０の内部に貫通孔（例えば、流路など）を形成するための構造物である。バッフル１３の形状は、成形体２０の内部に形成される空間の形状に対応していればよく、特に制限されない。バッフル１３は、例えば棒状や板状であってよい。
【００１３】
成形型１０は、成形空間１４、注入孔１５、排出孔１６、バッフル挿入孔１７、及びバッフル支持孔１８を有する。
【００１４】
成形空間１４は、成形体２０を形成するための空間である。成形空間１４は、いわゆるキャビティである。成形空間１４には、成形用原料が充填される。成形空間１４は、成形体２０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。成形空間１４には、バッフル１３が予め配置される。また、成形体２０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１４に予め配置してもよい。
【００１５】
なお、本実施形態において、成形空間１４の内表面は、離型剤によって被覆されていない。そのため、成形空間１４に充填される成形用原料は、第１型１１及び第２型１２それぞれの内表面に直接接触する。
【００１６】
注入孔１５は、外部から成形空間１４に成形用原料を注入するための流路である。排出孔１６は、成形空間１４から外部に気体や成形用原料を排出するための流路である。注入孔１５から成形空間１４に注入される成形用原料は、成形空間１４に充填された後、その過充填分が排出孔１６から排出される。
【００１７】
バッフル挿入孔１７は、第１型１１及び第２型１２の間に形成される。バッフル挿入孔１７は、バッフル１３の基端部を支持する。バッフル支持孔１８は、第１型１１及び第２型１２の間に形成される。バッフル支持孔１８は、バッフル１３の先端部を支持する。
【００１８】
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。
【００１９】
所定の粉末は、成形体２０の基材である。所定の粉末としては、セラミック粉末が特に好適である。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。ただし、所定の粉末としては、金属粉末、又は、金属粉末とセラミック粉末との混合物を用いることもできる。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
（硬化工程）
充填工程に続いて、成形用原料を硬化させることによって成形体２０を形成する。具体的には、成形用原料を所定の時間（例えば、０．５時間〜７２時間）放置して、ゲル化剤と反応剤との硬化反応を進行させることによって成形用原料を硬化させる。
【００２７】
成形体２０は、多孔体（気孔率１０％以上）であってもよいし、緻密体（気孔率１０％未満）であってもよい。成形体２０の外形及びサイズは適宜変更可能である。
【００２８】
（分解工程）
硬化工程に続いて、第１型１１と第２型１２との締結を解除した後、図２に示すように、バッフル１３を第２型１２側に固定した状態で第１型１１を第２型１２から取り外す。
【００２９】
この際、第２型１２を固定した状態で第１型１１を第２型１２から引き離してもよいし、第１型１１を固定した状態で第２型１２を第１型１１から引き離してもよい。
【００３０】
バッフル１３は、成形体２０が第１型１１とともに外れてしまわないように固定されていればよく、その固定方法は特に制限されない。なお、バッフル１３の先端部を固定することは困難であるため、バッフル１３の基端部が第２型１２から離れないよう固定すればよい。
【００３１】
このようにバッフル１３を固定することによって、成形体２０を第２型１２側に確実に残すことができる。特に、本実施形態のように、成形空間１４の内表面が離型剤によって被覆されておらず、第１型１１と成形体２０との密着力が比較的高い場合であっても、成形体２０が第１型１１とともに外れてしまうことを回避できる。従って、成形空間１４の内表面を離型剤で被覆する必要がないため、成形体２０に離型剤が付着したり、或いは、離型剤の成分が成形体２０に拡散してコンタミネーションが生じたりすることを抑制できる。
【００３２】
（引き抜き工程）
分解工程に続いて、第２型１２のキャビティに載置された成形体２０からバッフル１３を引き抜く。
【００３３】
この引き抜き工程は、図３に示すように、バッフル１３の一部を第１設定速度Ｓ１で引き抜く第１工程と、図４に示すように、バッフル１３の残部を第１設定速度Ｓ１より速い第２設定速度Ｓ２で引き抜く第２工程とを含む。
【００３４】
第１工程における第１設定速度Ｓ１は、第２工程における第２設定速度Ｓ２より遅い。従って、バッフル１３を引き抜き始める際、貫通孔の内壁に密着しているバッフル１３をゆっくり移動させることができる。その結果、貫通孔の内壁がバッフル１３に密着した状態で無理に引っ張られて離型不良が生じることを抑制できるので、貫通孔の内壁にクラックが生じることを抑制できる。なお、貫通孔の形状は特に限られないが、貫通孔の内部に角部が存在する場合には角部周辺にクラックが特に生じやすい。しかしながら、第１設定速度Ｓ１を第２設定速度Ｓ２より遅くすることによって、貫通孔の内部に角部が存在する場合であっても、角部にクラックが生じることを抑制できる。
【００３５】
第１工程における第１設定速度Ｓ１は、貫通孔の内壁に離型不良によるクラックが生じない程度の速さに設定することができる。第１設定速度Ｓ１は、バッフル１３の一部を引き抜く際の目標速度である。第１設定速度Ｓ１は特に制限されないが、例えば、０．１ｍｍ／秒〜１５ｍｍ／秒に設定することができる。
【００３６】
第１設定速度Ｓ１は、バッフル１３の引き抜きにＡＣモータ（不図示）を用いる場合、電源周波数に応じてＡＣモータの回転数を制御することによって調整することができる。バッフル１３の速度が０ｍｍ／秒から第１設定速度Ｓ１まで上昇するまでの所要時間はＡＣモータの性能によるが、該所要時間は短いことが好ましい。
【００３７】
第２工程における第２設定速度Ｓ２は、第１工程における第１設定速度Ｓ１より速い。従って、引き抜き工程全体としてのタクトタイムが長くなることを抑制できる。また、第１工程においてバッフル１３は貫通孔の内壁から既に離型されているため、貫通孔の内壁にクラックが生じることも抑制できる。
【００３８】
第２工程における第２設定速度Ｓ２は、貫通孔の内壁にバッフル１３の摺動によるクラックが生じない程度の速さに設定することができる。第２設定速度Ｓ２は、バッフル１３の残部を成形体２０から引き抜く際の目標速度である。第２設定速度Ｓ２は第１設定速度Ｓ１より速ければよく特に制限されないが、例えば、１０ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒に設定することができる。
【００３９】
以上の通り、バッフル１３の一部をゆっくり引き抜いた後に、バッフル１３の残部を素早く引き抜くことによって、成形体２０のうちバッフル１３と接触する部分に離型不良が生じることを抑制しながら、バッフル１３を迅速に引き抜くことができる。
【００４０】
第２設定速度Ｓ２は、バッフル１３の引き抜きにＡＣモータを用いる場合、電源周波数に応じてＡＣモータの回転数を制御することによって調整することができる。バッフル１３の速度が第１設定速度Ｓ１から第２設定速度Ｓ２まで上昇するまでの所要時間はＡＣモータの性能によるが、該所要時間は短いことが好ましい。
【００４１】
（取出し工程）
引き抜き工程に続いて、第２型１２から成形体２０を取り出す。成形体２０の取り出し方法は特に制限されないが、例えば吸着パッドで成形体２０を吸着して持ち上げる手法を採用することができる。
【００４２】
（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。
【００４３】
［変形例１］
上記実施形態において、バッフル１３は、成形体２０の内部に貫通孔を形成するために用いられることとしたが、これに限られない。バッフル１３は、成形体２０の内部に凹部（すなわち、有底孔）を形成するために用いられてもよい。この場合、バッフル１３の先端部は成形体２０の内部に埋設されるので、成形型１０はバッフル支持孔１８を有さなくてよい。
【００４４】
［変形例２］
上記実施形態において、バッフル１３は、第１型１１及び第２型１２の間に配置されることとしたが、図５に示すように、第２型１２に挿通されていてもよい。この場合、バッフル挿入孔１７及びバッフル支持孔１８は、第２型１２に形成される。
【００４５】
［変形例３］
上記実施形態において、成形型１０は、第１型１１及び第２型１２の２つの型によって構成されることとしたが、型の数は適宜変更可能である。
【００４６】
［変形例４］
上記実施形態において、成形空間１４の内表面は、離型剤によって被覆されないこととしたが、成形空間１４の内表面のうち少なくとも一部は、離型剤によって被覆されていてもよい。離型剤としては、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フッ素化合物、及びシリコン化合物などが挙げられる。離型剤は、スプレーコートやディップコートなどによって塗布することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０      成形型
１１      第１型
１２      第２型
１３      バッフル
１４      成形空間
１５      注入孔
１６      排出孔
１７      バッフル挿入孔
１８      バッフル支持孔
２０      成形体
【図１】
0006858908.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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