(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形空間と、ゲート空間と、前記成形空間及び前記ゲート空間に連通する第１連通路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、
前記ゲート空間に成形用原料を供給することによって、前記ゲート空間に成形用原料を充填するゲート空間充填工程と、
前記第１連通路を介して前記ゲート空間から前記成形空間に前記成形用原料を供給することによって、前記成形空間に前記成形用原料を充填する成形空間充填工程と、
前記成形用原料を硬化させることによって、前記成形空間内で硬化された製品部、前記ゲート空間内で硬化された第１非製品部、及び前記第１連通路内で硬化された第１切除部を含む成形体を形成する硬化工程と、
前記成形体を前記第１切除部に沿って切除することによって、前記製品部と前記第１非製品部とを切り分ける切除工程と、
を備え、
前記第１切除部の厚みは、前記製品部及び前記第１非製品部それぞれの厚みより薄く、
前記第１切除部は、内部に形成された気孔及び表面に形成された有底孔の少なくとも一方を有する、
成形体の製造方法。
【請求項２】
成形空間と、ベント空間と、前記成形空間及び前記ベント空間に連通する第２連通路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供給することによって、前記成形空間に成形用原料を充填する成形空間充填工程と、
前記第２連通路を介して前記成形空間から前記ベント空間に前記成形用原料を流出させる流出工程と、
前記成形用原料を硬化させることによって、前記成形空間内で硬化された製品部、前記ベント空間内で硬化された第２非製品部、及び前記第２連通路内で硬化された第２切除部を含む成形体を形成する硬化工程と、
前記成形体を前記第２切除部に沿って切除することによって、前記製品部と前記第２非製品部とを切り分ける切除工程と、
を備え、
前記第２切除部の厚みは、前記製品部及び前記第２非製品部それぞれの厚みより薄く、
前記第２切除部は、内部に形成された気孔及び表面に形成された有底孔の少なくとも一方を有する、
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、ゲート空間と、ベント空間と、成形空間及びゲート空間に連通する第１連通路と、成形空間及びベント空間に連通する第２連通路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）。
【０００３】
成形用原料は、ゲート空間に充填された後、第１連通路を介してゲート空間から成形空間に供給される。成形空間に成形用原料が充填されると、成形用原料は、第２連通路を介して成形空間からベント空間に流出する。
【０００４】
特許文献１に記載の製造方法で形成される成形体は、成形空間内で硬化された製品部と、ゲート空間内及びベント空間内で硬化された非製品部と、第１連通路内及び第２連通路内で硬化された切除部とを含む。成形体は、切除部を切除することによって、製品部と非製品部とに切り分けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、切除部の切除作業の効率化を図りたいという要望がある。
【０００７】
本発明の目的は、切除部を簡便に切除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】
【０００８】
本発明に係る成形体の製造方法では、成形空間と、ゲート空間と、成形空間及びゲート空間に連通する第１連通路とを内部に有する成形型が用いられる。成形体の製造方法は、ゲート空間充填工程と、成形空間充填工程と、硬化工程と、切除工程とを備える。ゲート空間充填工程では、ゲート空間に成形用原料を供給することによって、ゲート空間に成形用原料を充填する。成形空間充填工程では、第１連通路を介してゲート空間から成形空間に成形用原料を供給することによって、成形空間に成形用原料を充填する。硬化工程では、成形用原料を硬化させることによって、成形空間内で硬化された製品部、ゲート空間内で硬化された第1非製品部、及び第１連通路内で硬化された第１切除部を含む成形体を形成する。切除工程では、成形体を第１切除部に沿って切除することによって、製品部と第1非製品部とを切り分ける。第１切除部は、内部に形成された気孔及び表面に形成された凹部の少なくとも一方を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、切除部を簡便に切除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】
【００１０】
【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】実施形態に係る成形体の構成を示す平面図である。
【図４（Ａ）】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図４（Ｂ）】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（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、成形体２０の構成を示す平面図である。
【００１２】
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２０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に好適である。
【００１３】
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。
【００１４】
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、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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及び図２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。
【００２２】
成形型１０は、成形空間１１と、ゲート空間１２と、第１連通路（流入側連通路）１３と、ベント空間１４と、第２連通路（流出側連通路）１５と、ランナー１６とを内部に有する。
【００２３】
成形空間１１は、成形体２０のうち後述する製品部２１（図３参照）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。
【００２４】
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１４が配置される。
【００２５】
成形空間１１は、製品部２１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、略直方体状に形成されている。また、図２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。
【００２６】
なお、製品部２１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、製品部２１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。
【００２７】
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の下端部に沿って配置されている。また、図２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。
【００２８】
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。また、硬化後の成形体２０のうち後述する第1切除部２３（図３参照）の厚みを薄くすることができる。
【００２９】
ベント空間１４は、成形空間１１の上方に配置される。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複数の排出口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の上端部に沿って配置されている。また、図２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。
【００３０】
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２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。また、硬化後の成形体２０のうち後述する第２切除部２５（図３参照）の厚みを薄くすることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
（成形体２０の製造方法）
次に、成形体２０の製造方法について説明する。
【００３３】
１．ゲート空間充填工程
まず、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。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。
【００３４】
２．成形空間充填工程
ゲート空間充填工程に続き、第１連通路１３を介してゲート空間１２から成形空間１１に成形用原料を供給することによって、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。
【００３５】
ここで、本実施形態では、成形用原料が第１連通路１３を最初に通過するとき、すなわち、第１連通路１３から成形空間１１に成形用原料が流入し始めるとき、成形用原料の供給量を瞬間的に増大させることによって、或いは、成形型１０を含む成形空間１１を減圧することによって、第１連通路１３内において成形用原料に気泡を混入させる。これにより、後述する第1切除部２３（図３参照）の内部に気孔を形成したり、或いは、その表面に凹部を形成したりすることができる。
【００３６】
３．流出工程
成形空間充填工程に続き、第２連通路１５を介して成形空間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。
【００３７】
ここで、本実施形態では、成形用原料が第２連通路１５を最初に通過するとき、すなわち、成形空間１１から第２連通路１５に成形用原料が流入し始めるとき、成形用原料の供給量を瞬間的に増大させることによって、或いは、成形型１０を含む成形空間１１を減圧することによって、第２連通路１５内において成形用原料に気泡を混入させる。これにより、後述する第２切除部２３（図３参照）の内部に気孔を形成したり、或いは、その表面に凹部を形成したりすることができる。
【００３８】
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２０を形成する。その後、成形型１０を適宜分解して成形体２０を取り出す。
【００３９】
図３に示すように、成形体２０は、成形空間１１内で硬化された製品部２１と、ゲート空間１２内及びランナー１６内で硬化された第1非製品部２２と、第１連通路１３内で硬化された第１切除部２３と、ベント空間１４内で硬化された第２非製品部２４と、第２連通路１５内で硬化された第２切除部２５とを含む。
【００４０】
製品部２１は、成形体のうち製品に用いられる部分である。製品部２１の形状及びサイズは適宜変更可能である。製品部２１は、第１切除部２３を介して第1非製品部２２に繋がる。製品部２１は、第２切除部２５を介して第２非製品部２４に繋がる。
【００４１】
第1非製品部２２及び第２非製品部２４は、成形体のうち製品に用いられない部分である。第1非製品部２２及び第２非製品部２４の形状及びサイズは適宜変更可能である。
【００４２】
第１切除部２３は、製品部２１及び第1非製品部２２の間に配置される。第１切除部２３は、製品部２１と第1非製品部２２との境界である。本実施形態において、第１切除部２３は、平面視において直線状に形成されているが、第１切除部２３の形状は特に制限されない。また、第１切除部２３の厚みは、製品部２１の厚みより薄いが、製品部２１の厚みと同等であってもよい。
【００４３】
ここで、図４（Ａ）は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図４（Ａ）に示すように、製品部２１及び第1非製品部２２の間に配置された第１切除部２３は、内部に形成された気孔２３ａと、表面に形成された凹部２３ｂとを有する。気孔２３ａ及び凹部２３ｂは、上述した成形空間充填工程において、第１連通路１３から成形空間１１に成形用原料が流入し始めるときに、第１連通路１３内において成形用原料に気泡を混入させたことによって形成されたものである。気孔２３ａ及び凹部２３ｂのサイズは、特に制限されない。気孔２３ａ及び凹部２３ｂのサイズは、第１連通路１３の幅W１（図２参照）の０．１５倍以上０．５倍以下が好ましい。これによって、後述する切除作業を効率化できるとともに、第１切除部２３が過剰に脆くなってハンドリング性が低下することを抑制できる。気孔２３ａの平均円相当径は、例えば、３０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。気孔２３ａの平均円相当径は、第１切除部２３の断面観察において、無作為に選出した１０個の気孔２３ａと同じ面積を有する円の直径を算術平均することによって得られる。成形体２０が多孔質体である場合、気孔２３ａの平均円相当径は、成形体２０の平均細孔径の３倍以上とすることができる。成形体２０の平均細孔径は、水銀圧入法で測定することができる。
【００４４】
第２切除部２５は、製品部２１及び第２非製品部２４の間に配置される。第２切除部２５は、製品部２１と第２非製品部２５との境界である。本実施形態において、第２切除部２５は、平面視において直線状に形成されているが、第２切除部２５の形状は特に制限されない。また、第２切除部２５の厚みは、製品部２１の厚みより薄いが、製品部２１の厚みと同等であってもよい。
【００４５】
ここで、図４（Ｂ）は、図３のＣ−Ｃ断面図である。図４（Ｂ）に示すように、製品部２１及び第２非製品部２４の間に配置された第２切除部２５は、内部に形成された気孔２５ａと、表面に形成された凹部２５ｂとを有する。気孔２５ａ及び凹部２５ｂは、上述した流出工程において、成形空間１１から第２連通路１５に成形用原料が流入し始めるときに、第２連通路１５内において成形用原料に気泡を混入させたことによって形成されたものである。気孔２５ａ及び凹部２５ｂのサイズは、特に制限されない。気孔２５ａ及び凹部２５ｂのサイズのサイズは、第２連通路１５の幅W２（図２参照）の０．１５倍以上０．５倍以下が好ましい。これによって、後述する切除作業を効率化できるとともに、第２切除部２５が過剰に脆くなってハンドリング性が低下することを抑制できる。気孔２５ａの平均円相当径は、例えば、３０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。気孔２５ａの平均円相当径は、第２切除部２５の断面観察において、無作為に選出した１０個の気孔２５ａと同じ面積を有する円の直径を算術平均することによって得られる。成形体２０が多孔質体である場合、気孔２５ａの平均円相当径は、成形体２０の平均細孔径の３倍以上とすることができる。
【００４６】
５．切除工程
次に、成形体２０を第１切除部２３に沿って切除することによって、製品部２１と第1非製品部２２とを切り分ける。第１切除部２３は、例えば、製品部２１のみを吸着することによって、或いは、成形体２０自体を収縮させることによって切除することができる。この際、上述したとおり、第１切除部２３の内部には気孔２３ａが形成されており、また、第１切除部２３の表面には凹部２３ｂが形成されているため、小さな力（エネルギー）で迅速に第１切除部２３を切除できる。よって、第１切除部２３を簡便に切除できるため、成形体２０の切除作業を効率化することができる。
【００４７】
また、成形体２０を第２切除部２５に沿って切除することによって、製品部２１と第２非製品部２４とを切り分ける。第２切除部２５の切除には、例えば、製品部２１のみを吸着することによって、或いは、成形体２０自体を収縮させることによって切除することができる。この際、上述したとおり、第２切除部２５の内部には気孔２５ａが形成されており、また、第２切除部２５の表面には凹部２５ｂが形成されているため、小さな力（エネルギー）で迅速に第２切除部２５を切除できる。よって、第２切除部２５を簡便に切除できるため、成形体２０の切除作業を効率化することができる。
【００４８】
（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。
【００４９】
［変形例１］
上記実施形態において、第１切除部２３は、気孔２３ａ及び凹部２３ｂの両方を有することとしたが、気孔２３ａ及び凹部２３ｂのいずれか一方のみを有していてもよい。第１切除部２３が気孔２３ａ及び凹部２３ｂの少なくとも一方を有していれば、成形体２０の切除作業を効率化することができる。
【００５０】
同様に、第２切除部２５は、気孔２５ａ及び凹部２５ｂの両方を有することとしたが、気孔２５ａ及び凹部２５ｂのいずれか一方のみを有していてもよい。第２切除部２５が気孔２５ａ及び凹部２５ｂの少なくとも一方を有していれば、成形体２０の切除作業を効率化することができる。
【００５１】
［変形例２］
上記実施形態において、成形体２０は、第１切除部２３及び第２切除部２５の両方を有することとしたが、第１切除部２３及び第２切除部２５のいずれか一方のみを有していてもよい。成形体２０が第１切除部２３を有さない場合、成形型１０はゲート空間１２を有していなくてよい。成形体２０が第２切除部２５を有さない場合、成形型１０はベント空間１４を有していなくてよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０      成形型
１１      成形空間
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
２０      成形体
２１      製品部
２２      第１非製品部
２３      第１切除部
２３ａ    気孔
２３ｂ    凹部
２４      第２非製品部
２５      第２切除部
２５ａ    気孔
２５ｂ    凹部
【図１】
0006851442.tif 000002
【図２】
0006851442.tif 000003
【図３】
0006851442.tif 000004
【図４（Ａ）】
0006851442.tif 000005
【図４（Ｂ）】
0006851442.tif 000006