JPH0798337B2 - シートの深絞り加工及び材料の流し込成形のための成形型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求の範囲第１項による成形型及び請求の範囲
第10項によるその製造方法に関する。

このような成形型の用途はシートの成形、特にプラスチ
ック製シート、例えばブリスタ包装等のためのシートの
深絞り加工自体の分野、又は離型剤として使用されるシ
ートを損傷しない温度、特に約250℃を流し込及び硬化
過程で超過しない流し込成形材にある。主な応用分野
は、プラスチック含有材料、特に粗粒又は粒体を含む材
料、更にはセメントで結合された又は水溶性の成形材に
よる注型品の製造に関する。

深絞りシート片又はプラスチック分を含む材料による硬
化性流し込加工品の様々な用途が知られている。プラス
チック分を含む材料として、特に粒体とプラスチック結
合剤から成る複合材料、発泡プラスチック、石コウ又は
化学的過程により硬化する類似の材料が挙げられる。そ
の場合粒体は金属又は非金属であり、数ミクロンないし
4mm超過の平均直径を有する。後に改めて説明するが、
本発明に基づく成形型の主な用途は重合体コンクリート
又はモルタルの流し込成形に関し、その際深絞り加工し
たシートが離型剤層として使用される。

特に上述の材料による注型品の製造のためにシートを熱
で軟化し、空気圧で成形面に圧接する方法が公知であ
る。これは型自体の中に発生する負圧及び／又は外部か
ら働く過圧によって得られる。

この方法を実施するために、特に成形面の内、成形に問
題のある輪郭に微細な穴（ノズル）がある成形型が使用
される。通常この成形型は中実のプラスチックあるいは
また金属（アルミニウム、鋼）で作製され、必要な穴又
はノズルが成形型に穿孔される。例えばプラスチック含
有材料による注型品に対して広範な、絶えず発展する応
用分野が生まれるので、材料混合物と適当な混合機械が
絶えず開発されて来た。その場合目立つのは、今日まで
型自体に大きな進歩が得られず、従ってプラスチック含
有材料による注型品の経済的製作にとって主な障害は型
自体にあることである。

今日まで使用された成形用具には次の欠点がある。

最適の可塑化、密度及び必要な穴又はノズルのための穴
の作製は多くの経験を必要とする。最適化はしばしば実
際の実験によってのみ可能である。成形型の製作は極め
て手数が掛かり、成形型の欠陥を後で取除くことができ
ない。更にプラスチック製の成形型はシートの深絞り加
工を繰返すと急速に温度が上昇し、このためサイクル時
間が限られている。このことは金型にも当てはまる。し
かも成形型の製作は特に複雑な型輪郭の場合に費用がか
かる。多数個取り成形型では１個当りのコストを決定的
に減少することができない。特別な欠点として重要なの
は、成形面の極めて微細な輪郭及び特殊な裏面構造が多
数の作製しにくい穴によってほとんど又は僅かしか実現
できないことである。通常は、シートが下へ深絞りされ
て成形面に完全に接し、それと共に成形面がシートに完
全に転写されるようにすることはできない。このためシ
ートの成形に欠点があるだけでなく、シート自体が成形
面上に良く保持されない。

そこで本発明の課題は、上述の欠点を克服し、かつシー
トの完全な深絞り加工を経済的に行なうことができ、特
に僅かな公差で微細及び極微構造の転写を可能にする成
形型を提供することである。その場合予期せぬ構造を回
避することができなければならない。またシートを細身
の構造や複雑な構造に深絞りすることができなければな
らない。更にこれらの性質を成形体の機械加工の時に維
持しなければならない。

成形材の流し込成形に適用するために、そのほか更にプ
ラスチック含有流し込成形材の収縮によって生じる問題
を経済的に克服することができなければならない。

この課題は、請求の範囲第１項による成形型及び請求の
範囲第10項によるその製造方法によって解決される。

本発明に基づく成形型は成形面の気孔を貫いてガス交換
するための手段を有するから、シートを空気圧により成
形面に引き寄せ又は押し付けることができる。

成形面を気孔が完全かつ均一に貫通しているので、温め
られたシートを瞬時の内に完全かつ均一に成形面に押し
付けることができる。こうしてシートを成形面の全輪郭
に完全に接触することが可能になる。

高級な品質の製品に対して同様の品質の成形型がなけれ
ばならない。複雑な構成体や加工品形状の場合は、十分
に小さな公差で完全な成形面を一挙に作る訳に行かない
ことが多い。その結果完全成形型にかなりの不良品が生
じる。本発明に基づく成形型は特殊な材料組成により機
械的に再加工することができるから、この場合特に寸法
精度の水準に関して高級な成形型の製造のための解決策
が与えられる。最初の深絞りシート片又は流し込加工品
により望ましくない製造偏差を検出して、成形型の適当
な再加工を行なうことができる。この再加工は任意の仕
方で、例えば穴あけ、フライス削り又は研削によって行
なうことができる。機械的再加工のこの可能性は、成形
型の本発明に基づく材料組成の意外な効果である。粒体
とプラスチック結合剤から成る在来の種類の多孔質体は
機械加工の時に２つの効果を示す。即ち1.ねばつくプラ
スチック結合剤によって切断面沿いに気孔を閉塞し、2.
切断面から小さな材料粒子がもぎ取られるので、切断面
はもはや完全に平滑ではない。成形型がこの材料で作ら
れる場合、本発明に基づきおおむね微粉末分の無い微粒
の粒体又は粗粒を使用するならば、成形面及び成形型の
上述の性質が保証される。それによって気孔の目詰まり
が防止される。また一方ではかさ比重及びそれによって
得られる強度及び表面のなめらかさと、他方では貫流の
ための十分な多孔性との間に最適を見出さなければなら
ない。これは、或る帯域幅の平均粒度を使用することに
よって達成される。好適な実施例においては粒体は450
μｍ、別の実施例では45−160μｍの粒度組成から成
る。成形型の成形面に対する要求が極めて高い場合は、
40−45μｍ以下の粒度を使用することがある。しかしこ
のような粒度から微粉末分をふるい分けして除くには必
ず多額の費用がかかるので、その使用は特殊な場合に限
られる。重要なのは、粒体に10μｍ径以下の粒がないこ
とである。これは粒体の微粉末分に属するからである。

また粒体が複雑な形状の粒から成ることが重要である。
かさ比重が高くても、複雑な形状のため気孔が依然とし
て開放している。それ故噴霧した又は引きちぎった材
料、特に金属から成る粒体を使用するのが理想的であ
る。アルミニウムが考えられる。これは軽量で加工しや
すい。鋼は安価だが酸化の傾向があり、重い。銅は熱伝
導が良好だが高価である。

粒体と、当初は液状だが加工後硬化する結合剤とを混合
する。結合剤は合成樹脂から成る。こうして後の機械加
工の時に材料粒子を切断面からもぎ取る危険が回避され
る。この使用目的のためにエポキシ樹脂が特に有効であ
ることが判明した。

粒体と結合剤の混合物はいわゆる「ドライミックス」で
なければならない。つまり良く混ぜ合わせた後、理想的
には粒体の各粒が薄い結合材膜で覆われているだけで、
例えば複雑な形状の粒体の空胴部に遊離結合剤がもはや
存在しないのである。またそれによって気孔の目詰まり
が効果的に回避される。

例えば45−160μｍの粒のアルミニウム粒83重量部とエ
ポキシ樹脂17重量部を混合すれば、このような混合物が
できる。

上述の材料から成る本発明成形型は、おおむね３つの方
法で製造することができる。

1.母型又はめす型による成形面及び全成形型の製造：母
型に離型剤を施す。製造される成形型のその後の成形面
を型取らない型面部分は積層処理する（この段階は最後
に行なってもよい）。多孔質成形型に直接内接すべき空
気圧管路、挿入物等を母型に入れる。粒体と結合剤の混
合物を配合して良く混ぜ合わせ、好ましくはこの混合物
をフルイで濾して、母型に充填し、母型に充填された混
合物を層状に突き固め、振とうし、母型の中で成形型を
硬化させ、続いて使用する粒体と結合剤に応じて熱処理
を行なう。成形型を離型し、洗浄又は研削して離型剤を
除去し、最後に最適の硬さ及び／又は強さを得るために
熱処理し、成形面を除く成形型の外面を、気孔を閉じる
表層によって被覆する。その場合、成形型を機械加工す
ることができるから、成形型に過圧又は負圧を発生する
ための管路又はその他の付属品を後で内設することもで
きることを特に指摘しなければならない。

2.上記の手順により任意の気孔質成形型ブロックと成形
面を作り、穴あけ、フライス削り、旋削及び研削等の機
械加工を行なう。

3.好ましくは必要な付属品を既に装備した既存の多孔質
ダイブロックに補助ダイブロックを取付ける。この補助
ダイブロックは、流し込成形又は機械加工により作製し
た成形面を備えることができる。この第３の方法の利点
は、こうして本発明に基づく成形型がモジュールで構成
させることにある。必要な取付具を含む負圧モジュール
又は冷却モジュールが、常に再使用可能な基本モジュー
ルを成す。次に例えば２つのモジュールを組立て、粒体
と結合剤の適当な混合物で互いに連結することによっ
て、基本モジュールに成形面を持つモジュールを取付け
る。次いで成形面に属さない、連結部の外面だけを適当
な表層で覆えばよい。こうして生じたダイブロックは完
全に機械加工することができるから、成形面を持つモジ
ュールを随時再び機械的に分離することができる。

本発明に基づく成形型の製造のためのこれらの３つの代
案により、具体例にとって最も費用のかからない製造方
法を常に選択することができる。その場合例えば一般に
ある成形型に従って、又は用意される加工装置等に従っ
て、決定することができる。また造型業者は、品質を損
なわずにダイを改良し又は修理する無限の可能性を持
つ。このようにして成形用具が迅速に、かつ少い費用で
製造され、この成形用具が見本及びひな型のような単品
の製造にも、とりわけ経済的な点で適していることが明
らかである。

成形型の特殊な実施例は次の特徴を有する。即ち成形型
の或る区域を安価な、好ましくは多孔質の充填材で形成
することができる。また粗粒又は粗大気孔の中間層が考
えられる。成形面の特にとがった縁のある輪郭の耐摩耗
性を高めるために、例えば溶射法により多孔質金属を被
着することができる。温度調整のために加熱及び／又は
冷却素子を直接に成形型に入れることができる。また案
内、固定部材等を成形型に直接入れることができる。成
形面は空欠部を備えることができる。この空欠部に同じ
多孔質材料から成る挿入物を挿入する。また麦わら、
竹、革等から成る挿入物も考えられる。このような挿入
物は例えば種々の番号を着け、たやすくかつ任意の回数
交換することができる。また加工品の離型のために空欠
部の中に後退させることができる挿入物も考えられる。
また埋め金によって離型方向に移動し得るように空欠部
の中に保持された挿入物を使用することができる。通常
は割り型でしか作れない加工品形状をこうして実現する
ことができる。上記の変形を実現できるのは、本発明の
処方による粒体と結合剤から成る多孔質材料を機械加工
することができるからにほかならないことを特に強調す
る。このような挿入物を常法により流し込成形で作らな
ければならないとしたら、コストが天文学的高さになる
であろう。

要約すれば、本発明に基づく成形型によって次の利点が
得られる：精密な、平面が密な多孔性、それと共に精密
な輪郭の成形面及びそれに対応して精密なシート変形が
可能である。極めて精密な表面が得られるから、シート
の意図せぬ木目模様又は組織状痕のある表面を我慢しな
いでよい。完全かつ精密な気孔分布により良好な流れ条
件が生まれるので、高り迅速な流量、良好な冷却及びシ
ート深絞り加工又はプラスチック含有流し込成形材の流
し込成形における迅速なサイクル時間が可能になる。造
型が容易であるから穴又はノズルの設置のために必要な
経験が不要になり、実証試験が必要でない。特に模型の
段階から安価な造型が可能であり、このことは特に複合
型に当てはまる。均一で立体的に密な多孔質は成形面の
修正、修理及び再加工を許容し、修正又は変更された表
面部分はほとんど不変の品質を有する。高い機械的強度
により長い寿命が生じると共に、精密な輪郭と薄い肉厚
が可能である。

下記の実施態様は上述の幾つかの要点を説明するための
ものである。

とりわけ重合体コンクリート又はモルタルは材料とし
て、セメントに比して次の利点がある：強度が高く、圧
縮強ささえ1.5倍である。引張強さ（材料の破壊）は５
ないし10倍である。伸びは20ないし100倍である。曲げ
強さは５ないし10倍、耐衝撃性（粘り）は遥かに高い。
補強物（埋め金）が極めて精密に包まれ、従ってすこぶ
る良好に保持される。また吸水性が極めて小さく、この
ため耐凍結性がはなはだ大きいことが極めて重要であ
る。しかも重合体コンクリート又はモルタルの樹脂は接
着可能かつ被覆可能であるから、セメントの場合のよう
に表面被覆が時と共に剥離する危険がない。また一次エ
ネルギー消費が約40％少い。

特に重合体コンクリートの鋼に対する利点はおおむね次
の点にある。即ちプラスチックは６倍の減衰効果を有し
（共振問題）、絶縁性が遥かに高い。

一般的利点は、上記の材料が通常、急速な成形硬度を有
することである。即ち短時間の間に離型に十分な硬さが
現われるのである。

従ってこの材料を流し込成形することに大きな要望があ
る。そうすることによって初めて複雑な成形を簡単に実
現することができる。

ところが経済的な注型工程を実現しようとすると、直ち
に上記の材料、特に重合体コンクリート又はモルタルの
幾つかの欠点が明らかになる。即ち原料が他の材料、例
えばセメントより遥かに高価である。このため経済的な
製造のために注型工程を合理的にかつ自動化できるよう
に構成しなければならない。またこの材料は硬化の時に
縮小し、それに加えて収縮挙動が面倒である。収縮挙動
は粒体と樹脂の割合に関係する。粒体分の減少及び樹脂
分の増加と共に収縮が大きくなる。結合剤としてポリエ
ステルを選べば、縮小が数パーセントの大きさに達す
る。エポキシ樹脂の場合はパーミル級であり、ポリメタ
クリル酸メチルの場合は上記の両極端の間の程度であ
る。従ってこれらの材料の流し込成形においては収縮挙
動が決定的な問題であることが明らかである。

成形硬度に到達した成形品を直ちに離型することによっ
て、収縮の問題に或る程度対処することができる。成形
品はその場合安定な状態で保管され、別に問題なく材料
組成に応じて収縮することができる。

収縮は、いまだに経済的に克服することができない大き
な欠点をもたらす。結合剤含有の又はその他の多成分成
形材料の場合に不体裁な最終製品を生じるのである。流
し込及び硬化過程の間に流し込成形材の表面に若干の分
離が起こり、集まった表面成分は表面下の成分、即ちよ
り内側にある材料より収縮が大きい。従って元来平滑な
表面に細かい収縮像が形成される。この過程は不可避の
離型剤層によって一層促進され、成形材料が型面から剥
離しやすい。他の専門分野、例えば事実上収縮せずに硬
化するコンクリートの注型又はセラミックの圧縮成形で
は、このような問題が起こらない。

材料と混合設備は多年来絶えず改善されたが、しかし特
に合成樹脂コンクリート又はモルタルの上述の特性のた
め流し込工程自体ではさしたる進歩が得られなかった。

従来の注型工程の１つの問題は、硬化する注型材料がた
いてい金属製の型の壁面と結合することにある。従って
型の注型品の間に離型剤層を設けなければならない。離
型剤層は吹付け又は刷毛引きにより型の壁面に被着する
ことができる。離型を容易にするために型面に吹付け又
は刷毛引きされる在来の離型剤層は、成形材が充填材と
してかどが尖った粒体例えばケイ砂を含むときは不適当
であることが判明した。注型過程で型面に沿って移動す
る粒体が、とりわけ反復使用する離型剤層を所どころ完
全に引掻き破ることがある。型面のこうした露出個所で
は離型剤の効果が消滅し、事情によっては加工品が型面
に極めて強く付着するので、大きな力を費やすことによ
って初めて型から分離することができ、又は全く分離す
ることができない。各流し込工程の後に損傷個所に新た
に離型剤層を被着しても、問題が生じる。時がたつにつ
れてこのような場所の離型剤層が大変密になるので、加
工品自体の公差があまりに大きい。離型そのものをあま
り妨げない、離型剤層の細かい掻き傷も問題を生じるこ
とがある。即ち成形品は硬化の時に幾らか収縮する。と
りわけ複雑な形状の場合は、硬化する成形材が型の成形
面に沿って幾らか変位することが重要である。型の中の
局部的接着によってこの変位が妨げられると、成形品に
有害な残留応力が発生することがある。このような残留
応力は、特にそれが優先的に発生する場合は不都合であ
る。型の中で成形材によって取囲まれる隆起部は特に粒
体の作用にさらされ、成形品に凹痕を残し、これがその
後の使用時に切欠き効果を生じる。

特に横断面がＵ形の部材の製造は大きな困難をきたす。
僅かに硬化し始めた時でも不可避な収縮によって成形材
が縮小するから、Ｕ形の両方の脚部がその間にある注型
品を周囲から締め付ける。この締め付けによって摩擦が
生じるので離型のために大変大きな力の消費が必要にな
り、ようやく半硬になった加工品の損傷がしばしば発生
する。他方では加工品を完全に硬化させると、収縮及び
それと共に周囲からの締め付けがすこぶる大きいので、
通常まだ硬化過程の間に応力割れが現われる。もう一つ
の問題は、収縮機構にかかわらず離型の時に一部で表面
にある粒体が離型剤層を引掻いて傷つけることである。

これらの問題にかかわらず、例えば重合体コンクリート
又はモルタルにより細身及び薄肉の部品が既に製造され
た。しかし、当該の方法ははなはだしく費用がかかり、
不経済である。在来の型を従来の離型剤層で被覆した上
に更にゲルコートで被覆しなければならないのである。
これは、離型剤層の上に被着されて、型の中に硬化する
表層を形成する合成樹脂液である。その場合離型した加
工品は大変美しい、なめらかで光沢のある表面を有す
る。しかし収縮問題の克服は重大な欠点の報いを受けな
ければならない。即ち加工品はもはや100％まで流し込
プラスチック材料から成る訳でなく、ゲルコートの表層
を有し、製造がすこぶる高価である。

フランス特許第2359691号は金属形材製の型わくを用い
るコンクリート製品の製造方法を開示する。型わくは穴
を有し、この穴を通じて空気を吸い出すことができるか
ら、型わくの上に張った熱塑性プラスチックシートが型
わくの壁面に当接される。こうして型わく上に分離層が
生じ、これが型わくの壁面に不動に固着し、良好な表面
性状のコンクリート製品の注型を可能にする。

実験が明らかにしたところでは、特に重合体コンクリー
ト又はモルタルをこのようにして流し込成形することは
できない。分離層の一部が型わくの穴の中に吸い込まれ
るのでそこに不動に固着するから、収縮運動のために必
要な僅かな横変位が確実に与えられない。またプラスチ
ック注型品用の型が極めて細かく区分されている場合は
随所でシートと空気穴間の型面との間にエアポケットが
形成される。しかも重要なのは、収縮が避けられないこ
とである。

スイス特許第569561号は、ゴムスキンの形の離型剤層を
負圧により壁面に当接させる装置を開示する。その場合
プレスが用いられるから、ゴムスキンは工程の前に壁面
に大体接するだけで十分である。特に複雑な成形面の場
合は、スイス特許第569561号で述べられた、型内の不十
分な流れ条件の関係上、ゴムスキンの正確な接触が得ら
れなかった。

スキン又はシートを完全に深絞りする問題は、例えばブ
リスタ包装を製造する深絞り加工業者も取上げる。例え
ばフランス特許第2359691の開示に基づいて、多数の穴
を有する木型が製造された。細身の形状や複雑な形状に
対しては、それ自体として（唯一であるが故に）かなり
の進歩が結局は十分でなかった。そこでフランス特許第
2359691号とスイス特許第569561号の開示に刺激され
て、十分な真空排気能力即ち十分に大きく形成された空
気通路を持つプラスチック型を作ることが試みられた。
そのために次のような手順が取られた。即ち製造する加
工品の所望の形状に従って、どこに特に高い負圧を発生
し、従って特に高い真空排気能力を与えなければならな
いかを推定しようとした。それに従って母型を製作し、
所望の真空排気能力に従って母型に多数のナイロンフィ
ラメントを挿入した。次に所望のプラスチックを母型に
注入して、加工品の製造に必要なプラスチック型（子
型）を形成した。硬化の後、型からナイロンフィラメン
トを引抜き、こうして所望の空気通路を得た。この型で
製造した加工品は或る程度十分なものであった。ところ
が型の製作費がはなはだ大きく、しかも多大な経験と必
要な真空排気能力に対する明確な感覚を持つ造型工が必
要である。その上ナイロンフィラメント、それと共に空
気通路がやはり最適でなかったことを、既に完成した型
で認めざるを得ない恐れが依然としてあった。

この先行技術に基づいて、本発明の課題は上述の欠点を
克服し、成形品の製造方法を提供することである。その
場合製造方法は成形品の成形を副次的に決定するに過ぎ
ない。また流し込成形を完了した成形品は完全に離型す
ることができ、完全になめらかで収縮のない表面を持
ち、実質的に残留応力無しでなければならない。

少くとも一方の型部分の本体のために、粒体と結合剤の
均一な混合物を用意することができる。粒体として被加
工成形材の材料に応じて種々の金属、例えばアルミニウ
ム、鋼又は銅の粒が適する。結合剤はエポキシ樹脂であ
ることが好ましい。本体を取囲む外被は最も簡単な場
合、特に小さな型の場合は、芯部用混合物に含まれるの
と同じ結合剤を使用した積層材で形成することができ
る。大型の型の場合は例えば同じく合成樹脂コンクリー
ト又はモルタルから成る補助背面ライニングを設けるこ
とが好ましい。型の完成のために必要なすべての取付
具、例えば固定具は型本体又は背面ライニングに埋込み
又は挿入することが好ましい。

粒体と結合剤の一様な混合物は、もちろんこの混合物に
唯１つの粒度しかないことを意味しない。粒体の粒は製
造の際にフルイ分けして分級する。各粒分には公差があ
る。この点についてはメーカーのデータ表を参照された
い。このような訳で均一な混合物又は「おおむね均一な
粒度」とはメーターから得られる公差範囲を含む、同じ
大きさの粒度を意味する。またこの点に関連して、重合
体コンクリート又はモルタルという概念は異なる粒度の
材料に関するに過ぎないことが指摘される。

おおむね均一な粒度で構成されたこのような型は、再加
工が容易である。即ち種々の材料層で構成された型でな
いから、再加工の時に表層を突き破り、このため型が無
価値になる恐れがない。新しい空欠部を壁面に設け、小
さな空胴部により、新たに型取りした隆起部を型の成形
面に定着することが可能である。もちろん加工品の公差
の改善のために、例えば研削工程で成形面をなめらかに
することができる。

また本発明に基づく解決策は、型面の離型剤層を廃止
し、その代わりに離型剤として型の中に熱塑性変形可能
な材料例えばポリ塩化ビニル又はポリエチレンのシート
を設けることができるという利点がある。シートは負圧
で成形型の壁面に密接する。おおむね凹形の壁面を持つ
型の場合は分離シートを深絞りによって型面まで持って
行き、おおむね凸形の壁面を持つ型の場合は熱の作用で
型面に順応する収縮フィルムを使用することが好まし
い。分離シートの部分的深絞りによって型面の小さな空
胴、いわゆる型穴も完全に形状の通りに被覆される。加
工品を離型するには成形型内の過圧により分離シートを
型面から押し離し、加工品に押し付ければよい。次に分
離シートを加工品から簡単に引き剥し、又は包装として
加工品に残すことができる。分離シートは包装として環
境の影響に対して或る程度の保護をもたらすが、これに
対して水溶性の離型剤層はこのような保護にあまり適さ
ない。しかも場合によっては、例えば加工品表面が粗い
場合は、水溶性離型剤層を完全に除去するのは至って難
しく、残留物が加工品の表面を不体裁に見せ、その後の
表面処理例えば塗装を困難にする。分離シートを使用す
ればこうした欠点もなくなる。

分離シートは硬化する成形品の収縮の時にいわば潤滑剤
の働きをするだけでなく、例えばＵ形横断面の部品の離
型の時も決定的な利点をもたらす。即ち脚部とこれが取
囲む型部分との間の摩擦力が低減されるので、僅かに半
硬の成形品でも完全に離型することができる。しかも離
型力を成形品自体に掛けないでよく、単に分離シートを
引張ればよい。

成形用具が中央の場所を占め、この場所に接して成形用
具の操作用装置、例えば個別型の合体と引離し運動のた
めの駆動及び案内手段、バイブレータ、ガス及び液体交
換用供給管が固設され、種々の成形用具の操作のために
整備されている他の注型法と違って、例えば合成樹脂コ
ンクリート成形材の加工の場合はコンクリートミキサが
加工設備の中心部を成し、成形材を受取るために成形用
具をここに近接させなければならない。この目的のため
の加工設備は複数個のステーションを包含することが好
ましい。これらのステーションで成形用具に種々の工程
が行なわれる。これは例えば次の通りである。成形材の
受領のために成形用具を準備する準備ステーション（分
離シートの挿入、型の合体、負圧の発生、温度調整）、
注型ステーション、重合ステーション及び離型ステーシ
ョン（過圧の発生、型の引離し）。こうした事情のもと
では成形用具の操作用装置を成形用具に固定的に配属し
て、成形用具が１つの自律的注型ユニットを成し、この
注型ユニットが給電及びガス状及び／又は液状媒質の給
排のための可動供給路をサテーションからステーション
へと運搬するのが適当である。

この目的を遂行する実施態様は、例えば閉じた中空型を
形成するために少くとも２個の型を有する成形用具の場
合は次の通りである。即ち型が走行可能な台架に固定さ
れており、中空型の開閉のための案内手段、過圧又は負
圧発生装置の接続手段及び型締装置を有する。更に台架
にバイブレータを取付けることができる。

例えば構造用発泡プラスチックで加工品を作るためにガ
ス及び又は液体含有成形材を加工するには、金属の型面
を有する成形用具が好適である。なめらかに研削した金
属の型面は分離シートを使用する時にも有利である。本
発明に基づく成形用具の当該の実施態様は、成形型が少
くとも型面の近傍区域に充填材として金属の構成部材を
有し、型面を形成する多孔質金属被覆がこの構成部材と
結合されることにある。

成形型の全体が金属粒、例えば鋼、アルミニウム又は銅
の粒から成ることができる。だが重量とコストの都合上
たいていの場合、成形型は型面の近傍区域にだけ金属層
を有し、残余の区域に非金属粒例えばケイ砂を有するこ
とが好ましい。

本発明によれば金属の型面を有する成形用具の製造のた
めに、次のような手順が行なわれる。即ちまず粒体と結
合剤の混合物で成形型を形成し、次に金属被覆を施す成
形型の型面を機械加工し、続いてサンドブラストし、そ
の上で成形型を熱処理し、最後に金属被覆を型面に被着
するものである。

成形型の材料はプレハブ式ブロックとして提供され、こ
れにめす型を機械的に加工するか、又はペースト状でお
す型に流し込成形すればよい。いずれにしても粒体の金
属素材を露出させ、続いて金属被覆と結合させるため
に、型面の機械加工が必要である。型面のサンドブラス
トによって表面から樹脂を引込めさせ又は除去する。

続いて熱処理を行なって成形型の必要な形状安定性と耐
圧性を生じさせる。その場合熱処理の特性値（温度、持
続時間その他）は成形用具のその後の使用、時に使用圧
と使用温度に従う。

金属被覆のために、成形型の金属粒に応じて炭素鋼、ア
ルミニウム又は銅を使用することができる。金属被覆を
型面に被着するために溶射法を利用するのが有利であ
る。その場合所望の被覆厚さと気孔率に応じて一重又は
多重に被着を行なうことができる。成形用具の通気性は
とりわけ金属被覆の気孔率によって決まる。適当な状況
のもとで金属被覆を電気メッキ法又は電解法で析出する
こともできる。

必要ならば型面に更に再処理を施し、例えば研削工程で
平滑にすることができる。

上記の種類の成形用具はとりわけスチロポール製品及び
金属鋳造用砂型（中子）の製作に適する。

一実施態様では成形型用混合物は粒体82重量部、樹脂18
重量部の混合比で、粒度450μｍの金属粒と結合剤とし
てのエポキシ樹脂から成る。熱処理は温度130℃で12時
間行ない、60℃でそれぞれ６時間の予備熱処理と後熱処
理がある。金属被覆の肉厚は0.1mm程度である。

また本発明は合成樹脂コンクリート又はモルタル成形材
の加工のための本発明成形用具の使用方法に関する。上
記の成形材の加工は、型のすべての空胴を成形材で埋め
るために、注型工程中に成形材に作用する振動を適用す
ることを必要とする。

とりわけ成形材を下型に注入し、上型を押込んで型の中
に分配しようとするときは、この分配が圧力だけでは得
られないことが判明した。合成樹脂コンクリート又はモ
ルタルの中には、完全な分配のために十分な圧力を加え
ると、成形材に含まれる粒体が型面を回復不能に傷つけ
る程粘度が高いものがある。ところが均一な成形材を加
工する時に効果的に使用される種類の不釣合バイブレー
タをコンクリート又はモルタル混合物の流し込成形に使
用するときは、コンクリート又はモルタル成分が注型過
程の間に分離するので不適当であることが判明した。即
ち振動が加工品中の充填材の不均一な分布をもたらすの
である。これは不釣合バイブレータの偏心励振に原因が
ある。この励振の結果、中心に振動の節があり、振動の
節からの間隔と共に振動振幅が増加する振動形態が生じ
る。中心から半径方向外側へ増加する、充填材の強い励
振は、充填材を駆り立てて外側へ移動させ、例えば容器
形の加工品では容器の外側壁面に充填材の富化を生じ、
内側壁面ではそれに対して希薄になる。ところが本発明
に基づき注型工程の間、成形用具が一様な方向の、例え
ば専ら垂直方向の振動振幅を有する振動にさらされるこ
とによって、混合物成分の分離が回避される。垂直方向
でない振動成分を補助手段により十分に減衰するなら
ば、そのために不釣合バイブレータを使用することもで
きる。しかしながら一様な振動方向のバイブレータを使
用した方が有利である。

その場合振動方向、振幅及び周波数は個々の成形材の性
質による。

外型及び内型を成す少くとも２個の型を有する成形用具
の、本発明に基づく使用方法の、濃稠な成形材の加工に
特に適した実施態様は、必要量の成形材をまだ開いてい
る外型に全部注入し、続いて内型を外型に押込み、成形
材の変位の際に振動を加えるものである。

図示の実施例に基づいて、本発明を更にやや詳しく説明
する。第１図は例えばフラワーボックスの製造のため二
ツ割成形型の略図、第２図は一体成形型の横断面略図、
第３図は内部構造を明示する。第１図の一方の成形型部
分の略図、第４図は本発明に基づく成形型の別の横断面
略図、第５図は本発明に基づく成形型を装備する注型装
置の略図、第６図は取付具を有する片割れに挿入するこ
とができる成形型を示す。

第１図は本発明に基づく二ツ割成形型を示す。成形型部
分１及び２が示されている。成形型部分１は、内部で分
岐４及び５に分かれる負圧管３を有する。負圧管３に負
圧が加わると、多孔質の成形型の全域６に空気流が発生
する。空気流は成形面８の気孔を通って成形型の中に入
り、これを貫いて流れ、管３を通って再び成形型を退出
する。成形型の外面は気孔を閉塞する表層９で覆われて
いるから、空気は成形面８だけを通って成形型の中に入
ることができる。もちろん外側から成形面８に負圧を加
えることも可能であるが、その場合も上記と同じ流れ条
件が成形型を支配する。特に重要なのは、成形型の微細
な多孔質が均一であるため、ほぼ均等に分布した空気流
が成形型を貫通することである。

成形型部分２は成形型部分１の片割れとして形成されて
いる。成形型部分２は気孔を閉塞する表層９′と成形面
８′を有する。負圧管３′は負圧管３と同じ目的を遂行
する。これらの成形型部分のそれぞれでシートを深絞り
加工することができるが、この装置がプラスチック含有
材料の流し込成形に利用するためのものであることは明
白である。成形面8,8′をプラスチックシートで覆い、
負圧を維持することによってこれらの面に固定して保持
した上で、例えば重合体コンクリートを成形型部分１に
入れることができる。重合体コンクリートは通常、はな
はだ高い粘度を有するから、部分１及び２を合わせる時
の圧力だけで重合体コンクリートを分配するのは望まし
くない。唯一の振動方向を有する振動によって重合体コ
ンクリート材料の分配が極めて容易に行なわれることが
判明した。

流し込んだ加工品が硬化した後、これを離型することが
できる。負圧管3,3′により過圧を加え、この過圧が離
型剤層として形成されたシートを成形面8,8′から遊離
させることによって、上記の離型が極めてたやすく行な
われる。しかし特に成形型部分２の場合は、縁端から張
り出すシートにより、硬化した成形品を引抜くことがで
きれば好都合である。成形面、この場合は面８′から成
形品をまず遊離させた後は漏洩が生じるので、過圧を加
えてもそれ以上役立たないからである。

第２図はすこぶる複雑な構造の成形面８を有する複数個
の部分を備えた成形型の実施例の略図を示す。流し込成
形される加工品に第１図の例で示したように例えばＵ形
の横断面を与えるために、もちろん別の成形型部分を挿
入することができる。多孔質の成形型材料６は成形型10
の全横断面に伸張する訳でない。或る種の粒体、例えば
アルミニウム粒又は銅粒はすこぶる高価なので、区域11
及び12に充填材を使用すればよい。例えば砂又は発泡プ
ラスチックが考えられる。しかし気孔を貫いて負圧管３
の分岐４及び５へ向かう完全な空気流が生じるように、
成形面８を多孔質材料の区域13で取囲むことが重要であ
る。本発明に基づき混成される多孔質材料内の流れ特性
は極めて良好なので、負圧管３とその分岐4,5の布設に
対して広い許容範囲があることを強調しなければならな
い。従って負圧取付具を成形型に布設するのに特別な知
識や経験値は不要である。また成形面８に空欠部13,14,
15が示されている。これらの空欠部は多孔質材料に穿設
されているから、その表面は残余の成形面８と異ならな
い。空欠部13,14,15の表面を通って成形面８と同様に空
気が貫流しなければならないから、このことは大変重要
である。空欠部13には挿入物16が挿入される。この挿入
物は独特な表面部分16′を有する。空欠部14には挿入物
17が挿入される。この挿入物17は独特な成形面部分18を
有する。表面部分18は横に走る凹陥部を有するから、離
型の時に挿入物17を成形型10から外へ出すことができな
ければ、流し込成形が完了した加工品の離型は不可能で
ある。空欠部15には挿入物19が挿入される。この挿入物
は独特は表面部分20を有する。この表面部分も横に走る
凹陥部を有するから、加工品の離型のために挿入物19を
空欠部15の中に引き入れることができることを保証しな
ければならない。レバー21によってこの横移動を行なわ
せることができる。

上述の挿入物によってはなはだ複雑な加工品形状が可能
になるだけでなく、同時に或る加工品シリーズの部品を
個別に又は数個毎に独特なものにすることができること
が明らかである。例えば挿入物16の成形面部分16′に番
号を付けてもよい。

シート22を深絞り成形する時にシートを成形面部分16,1
8,20にも完全に接触させなければならないことを忘れて
はならない。これは、挿入物16,17,19が空欠部に極めて
正確に嵌合しているときにのみ可能である。しかも成形
型と挿入物の境界に残余の成形型と全く同く流れ条件が
なけらばならない。これらの条件が満たされるのは、挿
入物及び空欠部の気孔の密度と品質及び表面が残余の成
形型と全く同じ場合だけである。ところがこれを達成す
ることができたのは、多孔質成形型を機械加工すること
ができるからにほかならない。それによって初めて合理
的な費用で挿入物、空欠部を作製し、極めて小さな公差
でそれぞれ嵌合することができるのである。

本発明に基づき可能な均一な気孔の密度と品質を成形面
沿いに維持することは、別の理由からも必要である。ヒ
ータ28で熱せられたシートをすばやく、かつまた均一に
すべての成形面部分に引き寄せなければならない。これ
が均一に行なわれなければ、場所によってシートがあま
りに薄くなったり、ひだができたりする恐れがある。こ
のことは成形面８の気孔を通る流れが均一であることだ
けでなく、毎秒平方メートル当り約80リットルという極
めて高い真空排気能力を意味する。極めて微細な気孔と
平滑な成形面のもとでこのような真空排気能力は、今日
までまだ発生することができなかった。

また第２図にはシート保持手段23が示されている。これ
は四角管として形成され、成形型の中に埋められ、成形
面８の縁に沿って通っている。形材23の一方の表面部分
が丁度成形型の表面にあるように配設することが好まし
い。シートの保持は次のように行なわれる。即ちシート
22を成形型の上に置く。次に形材23,23に負圧を発生
し、外部から開口24を経て形材23に入る空気流を生じさ
せる。それと共にシート22が形材23に吸い付けられ、形
材により保持される。この保持が確実に行なわれたなら
ば、直ちにシート22の加熱のためにヒータ28を接続する
ことができる。事情によってはシートが完全に軟化する
まで、管３で若干の過圧を加えることによりシートを支
えることが望ましい。シート22が熱せられたならば、直
ちに管３に負圧を加える。そこでシート22はたちまち成
形面８に当接され、その極めて精密な輪郭を完全に包
む。外部から過圧を加え、管３から専ら押しのけられた
空気が逃失するようにすることももちろん考えられる。

第３図は第１図の成形型部分２に類似する別の成形型を
示す。その場合重要なのは、成形型が異なる層から成る
ことである。負圧管３の穴25は多孔質層26の中に挿置さ
れる。多孔質挿26は、安価な充填材例えば砂から成る粒
体又は特殊な性質、例えば小さな重量を備えた粒体を有
する。やはり重要なのは、良好な流れ条件が各層間の界
面によって妨げられないことである。

第６図は片割れ67を有する成形型66を示す。その場合片
割れ67は多孔質材料から成り、気孔を閉塞する表層９及
び負圧接続端３又はその他の取付具接続端68を有する。
このようにして空気流が外部から内側表面69を貫いて負
圧接続端３に到達することが可能である。そこで成形型
66を片割れ67に挿入して、相対する表面69及び69′が互
いに接するようにすれば、界面69,69′が全くないかの
ように成形型66の成形面70から片割れ67を経て負圧間３
に至る貫流作用が生じる。こうして多種多様な成形型66
を有利に作製することができ、同じ片割れ67の中で繰返
し使用し得ることが一目瞭然である。それによって深絞
り加工用又はプラスチック分を含む成形材の流し込成形
用の型の製造がはなはだ有利になる。完全な嵌合のため
に必要な加工にかかわらず表面の気孔の密度と品質がそ
のまま存続することも、上記が可能であることの一因で
ある。

また単純な直方体として形成された片割れ67の上に成形
型66をはめ込むことも考えられる。その場合は２つの部
体の相接する表面をやや粗面化し、粒体と結合剤の層で
互いに結合しなければならない。表面を粗面化した後の
気孔の密度と品質が存続するから、機能は変わらない。
その場合は使用の後に本来の成形型66を例えばのこ引き
することによって、取付具を有する片割れから分離すれ
ばよい。

次に第４図ないし第６図に関連して更に幾つかの要点を
詳述する。

第４図による成形型を構成するのは、例えば合成樹脂モ
ルタルでフラワーボックスを作るための中空型を形成す
る、外型51及び内型52を成す２個の型である。各成形型
は型面55又は56を除き通気性の多孔質合成樹脂モルタル
の部分53又は54と、外界に対して芯部を気密に密閉する
外被57又は58を有する。合成樹脂モルタルは例えばアル
ミニウム粒とエポキシ樹脂の混合物であり、壁面55又は
56は多孔質アルミニウム被覆から成る。外被57又は58
は、結合材としてエポキシ樹脂を使用する積層材から成
る。型面55又は56の相互の間のガス交換のために、外被
57又は58に複数個の通路が設けられる。通路は成形型に
埋込まれ又は挿入された管片59又は60から成る。これら
の管片に、成形型部分53,54と過圧又は負圧発生装置と
の結合のためのホースを接続する連結手段、例えば速動
継手を設けることができる。過圧又は負圧発生装置及び
その他の装置、例えば型51及び52を補完する固定手段を
備えた下部構造は図示しない。

注型工程の前に成形型53及び54に熱塑性材料の分離シー
トを装備する。成形型内の負圧のもとで分離シートは型
面55及び56に密接する。注型工程の後、即ち加工品の離
型の際にこの分離シートは成形型内の過圧により型面か
ら押し離される。この実施態様では次のようにして注型
工程が行なわれる。即ち必要量の成形材をまだ開いてい
る外型51に全部注入し、続いて中空型が閉鎖されるまで
内型52を外型51の中に押し込むのである。

成形型、例えば外型の外被の通路は、型穴がある場所に
特別の真空帯が発生するように配設することが好まし
い。広い型面部分に分離シートを吸い付けた後、分離シ
ートを型穴の中に完全に引き込むために、この真空帯を
補助的に作用させることができる。

第５図は製造ラインで使用するように構成された成形用
具一式を略図で示す。例えば第１図による中空型を共同
で構成する型31及び32が台架に配設されている。台架は
走行可能な台座を有する。台座は上枠33、下枠34、４個
の隅支柱35とローラ36から成る。型31のベース37は台座
の上枠33の上の下台板38に、また型32のベース39は上台
板40に固定される。液圧又は空気圧式作動シリンダ41が
２つの台板38及び40を連結し、中空型の開放、型締及び
閉鎖保持のために使用される。上台板40では作動シリン
ダ又はピストン棒42との継手がそれぞれ自在軸受43から
成る。従って上台板40を型32と共に、選択により一方又
は他方へ回し上げることができる。そのために片側の自
在軸受の継手を外すことができる。型は連結して中空型
を作るために案内を装備する。即ち型32にピン44が突設
され、これが型31に穿設された玉入りブシュ45と相互作
用する。

成形用具の操作のためにバイブレータが設けられる。本
例では慣用の不鈎合バイブレータ46が取扱われ、その折
れ曲がった台座47は２つの隅支柱35を互いに結ぶ横材49
に横棒48を介して固定され、伝動部材50を介して下台板
38と連結される。こうして成形材が入った閉じた型を注
型工程の間、振動することができる。一様な方向の、例
えば垂直方向の振動振幅を有する振動だけを台板38に伝
達するために、一方では不鈎合バイブレータ46の台座47
と横棒48の間、他方では上枠33と下台板38の間にゴムク
ッション51又は52が設けられ、他の方向のすべての振動
振幅を事実上もはや作用しないように減衰する。不鈎合
バイブレータ46の代わりに、一様な振動方向を有し、台
板38,40の１つに直接固定したバイブレータを使用して
もよい。

上述の成形用具は日用品、衛生器具、技術用品及びその
他の成形品の製造のための、すべての慣用の合成樹脂結
合剤を含む多種重合体コンクリート及びモルタル、発泡
プラスチック、石コウ及び類似の非金属材料の加工に適
する。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１個の成形面を有する、シート
   の深絞り加工のための成形型において、金属粒と合成樹
   脂による少なくとも１個の成形型部分からなり、粒体の
   平均粒径が10μｍないし450μｍの範囲内であり、成形
   面を気孔が完全かつ均一に貫通し、すべての気孔を経て
   おおむね均一にガス交換を行なうための手段が設けら
   れ、随時仕上加工により成形面の表面性状特になめらか
   さを、深絞り加工されるシートの構造転写性に適応させ
   ることができることを特徴とする成形型。
2. 【請求項２】平均粒径が45μｍないし160μｍの範囲で
   あることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の成形
   型。
3. 【請求項３】粒体が不規則に成形された粒、好ましくは
   噴霧され及び／又は引きちぎられた材料からなることを
   特徴とする、請求の範囲第１項又は第２項に記載の成形
   型。
4. 【請求項４】粒体としてアルミニウム粒及び／又は鋼粒
   及び／又は銅粒を用いたことを特徴とする、上記請求の
   範囲のいずれか１項に記載の成形型。
5. 【請求項５】合成樹脂としてエポキシ樹脂を用いたこと
   を特徴とする、上記請求の範囲のいずれか１項に記載の
   成形型。
6. 【請求項６】おおむね各粒が薄い合成樹脂膜で覆われて
   いるだけのドライミックスが生じるような割合の粒体と
   合成樹脂を用いたことを特徴とする、上記請求の範囲の
   いずれか１項に記載の成形型。
7. 【請求項７】上記の割合が45μｍないし160μｍの粒の
   アルミニウム粒83重量部とエポキシ樹脂17重量部である
   ことを特徴とする、上記請求の範囲のいずれか１項に記
   載の成形型。
8. 【請求項８】成形面が成形型と同じ材料からなる挿入物
   のための空欠部を有し、この挿入物が独特な成形面部分
   を有し、成形面の雛型方向を横切って又は離型方向に沿
   って挿入物を移動することができ、特に成形品の離型の
   ために挿入物を当該の空欠部の中に引き入れることがで
   きることを特徴とする、上記請求の範囲のいずれか１項
   に記載の成形型。
9. 【請求項９】好ましくは成形面の縁端に沿ったシート保
   持手段を有し、該シート保持手段が一方の表面区域を除
   き成形型に埋め込んだ中空形材、好ましくは四角形形材
   を有し、上記表面区域が開口を有し、この形材が成形面
   から独立に負圧下に置かれることを特徴とする、上記請
   求の範囲のいずれか１項に記載の成形型。
10. 【請求項１０】めす型からの型取り又は成形型半製品の
    機械加工又は型取り又は加工した複数個の部材の組立に
    より成形型を作製することを特徴とする、請求の範囲第
    １項に記載の成形型の製造方法。
11. 【請求項１１】好ましくは溶射法により成形面に多孔質
    金属層を被着することを特徴とする、請求の範囲第10項
    に記載の方法。
12. 【請求項１２】熱せられたプラスチックシートの深絞り
    加工のための、請求の範囲第１項に記載の成形型の使
    用。
13. 【請求項１３】成形面を被覆し、離型剤の働きをする深
    絞りプラスチックシートを有する、請求の範囲第１項に
    記載の成形型の、シートの軟化点以下で流し込成形及び
    硬化可能な材料のための型としての使用。
14. 【請求項１４】成形面を被覆する深絞りプラスチックシ
    ートを有する、請求の範囲第13項に記載の成形型の、プ
    ラスチック又はプラスチック分を含む混合物、特に重合
    体コンクリート又はモルタルのための型としての使用。