JPS6379745A - 高温成形型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高温成形型、特にセメント質物質、不活性無
機粉体、超微粉及び高性能減水剤を主成分とする水硬性
材料を用いることを特徴とする高温成形型に関する。

〈従来の技術及びその問題点〉 水硬性材料を用いて各種成形型を作る技術は既に広く知
られている。また、特に高強度硬化体を得てこれを成形
型などに利用する技術も公知である（特開昭５７−５０
０６４５号公報）。しか臥通常のセメント材料を用いた
成形型は耐熱性を有しているとは言い難く、２００〜２
５０℃以上の高温では成形型を形成する水和物の分解な
どにより、強度の著しい低下現象、ひびや割れ等の破損
現象、水蒸気によってはなはだしい場合には爆裂等の崩
壊現象（特に水セメント比の低い緻密な成形型は高い強
度や弾性率が得られる反面この傾向が著しい。）ｔ−生
じるなどの欠点を有していた。

これらの現象は、特に４００〜４５０℃以上の高温や急
激な熱変化の場合に顕著であると言われ１おシ、（す各
種金属の鋳造型やその中子、（２）バインダーとして熱
硬化性樹脂を使う各種金属の鋳造型や中子などの製造型
、（３）グラビテイ成形型（低圧鋳造型）、（４）ダイ
キャスト成形型、（５）各種耐熱性樹脂やエンジニアリ
ングプラスチックス用の成形型、（６）Ｒ工Ｍ　（Ｒｏ
ａａｔｉｏｎ工ｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｍｏ１ｄ　）成形型
、（７）　ＢＭＣ（８ｈｅｅｔ　ＭｏＭｉｔｘｇ　Ｃｏ
ｍｐｏｕｎｄ　）成形型、ＢＭＣ（Ｂｕｌｂ　Ｍｏｌｄ
ｉｎｇＣｏｍｐｏｕｎｄ　）成形型及びスタンピング（
ｓｔａｍｐｉｎｇ　）成形型等のＩＩＦＲＰ用成形型、
（８）プラズマ溶射用の元型、（９）高温焼成用各種粉
末冶金型及びα〔ガラスセラミックスの成形型などに用
いるのはいずれも２００〜２５　口’Ｏ以上の高温のも
のを成形しｆｃす、成形型を加熱する必要があるので、
困難であった。

鋳造型として最も普通に用いられるのは砂型である。こ
れは砂などの細骨材を結合材で固めた成形型で、結合材
としては熱硬化樹脂や水ガラスなどが用いられており、
水で混練した砂のスラリを注型後乾燥する生込みと呼ば
れる鋳造型もある。

いずれも結合材に耐熱性がないために成形型自身を加熱
して溶融金属を流し込むことができず、このため、いわ
ゆる”湯回り”の悪い成形型になり易いという欠点があ
り、繰り返し使用することもできなかった。又、砂を転
写するため鋳肌は表面に凹凸があり、そ・のまマ展品と
して使えない場合もあった。さらに、Ａｔなど比較的低
融点の金属の鋳造用成形型は鉄のような比較的高融点の
金属を加工して用いることもあるが、この場合、部分的
に材質をかえて挿入するいわゆる入れ子方式は難しい上
、複雑な形状では工程数が多いため時間がかかり、従っ
て価格も高くなってしまう欠点があった。精密な鋳造を
行なう時にはエチルシリケートを用いるショウプロセス
（Ｓｈｏｗ　Ｐｒｏｃｅｓθ）と呼ばれる技術が知られ
ているが、エチルシリケートは、高価な上に、成形−硬
化−離型の工程後に乾燥−焼成（−次及び二次焼成）工
程が必要なことや、硬化体の強度が非常に小さいために
、大きな成形型に用いたり、繰り返し使用することは困
難である欠点を持ってい念。

高温で使用するインジェクション型やＲ工Ｍ成形型、Ｉ
ＰＲＰ用各種成形型は金属が一般に使用されているが、
表面の微細な凹凸を切削や研削等の加工によって得るの
は難しく、特に成形型表面に細かい模様をつけることは
困難で、酸による腐食等を用いるなどの特殊な処理によ
ってしか得られにくい。従って、工程数が増すため時間
がかかる上、コスト高になるという問題点があった。

本発明者らは、以上のような問題点を解決すべく種々検
討した結果、所定の水硬性材料を用いることによって、
成形の簡易性、表面の転写性に優れた高強度な高温成形
型を提供できる知見ｔ−得て本発明を完成するに到り念
。

く問題点を解決する九めの手段〉 即ち、本発明は、セメント質物質、セメント質物質と同
程度の粒径の不活性無機粉体、超微粉、高性能減水剤を
主成分とする水硬性材料を用いた高温成形型である。

以下、本発明について詳しく説明する。

本発明で使用するセメント質物質としては、普通・早強
・超早強及び白色等の各種ポルトランドセメントが通常
用いられる。また、中庸熱、高炉セメントやフライアッ
シュセメント等の低熱セメント、耐硫酸塩セメント及び
アルミナセメント等も使用でき、更には適当な養生方法
を用いれば水酸化カルシウムや酸化カルシウムなども使
用することができる。これらセメント質物質の粒径は、
通常１０〜３０μｍのものが使用されるが、水硬性を有
するものであれば勿論これより小さいもの、あるいは大
きいものも使用できることはいうまでもない。なお、こ
れらセメント質物質に対して通常セメントコンクリート
に用いられている急硬斉ム高強度混和剤や化学混和剤を
併用することもできる。

次に本発明で使用する不活性無機粉体（以下、不活性粉
という）とは、水利反応に対して不活性な無機質粉体材
料の粒子から成る粉体であることを意味する。不活性粉
の粒径は、粒径が小さくなればなるほどその比表面積が
大きくなり混線時に多量の水を使用しなければ流動性を
確保できなくなること、また粒径が大きくなればなるほ
ど面の転写性が悪くなること等を勘案して、１〜１００
μｍ１好°ましくは５〜８８μｍ１さらに好ましくは５
〜４４ＡＩｎのものが良い。

本発明における中核的な技術思想は、不活性粉をセメン
ト質物質と超微粉体との近似最密充填系に適用し、しか
もセメント質物質の使用量を１４節するという観点から
、セメント質物質の一部分を置換して用い、種々の特性
、特に耐熱性、高強度特性及び硬化収縮特性等を改善し
ようとする点にある。不活性粉を構成する成分的な制限
は特になく、酸化物、非酸化物系のセラミックスなどで
良い。例えば、シリカ、アルミナ、ムライト、マグネシ
ア、スピネル、炭化けい素及び窒化物等が使用され、こ
れら粉体は、各種陶磁器や耐火物や骨材などを粉砕ある
いは粉砕分級して調製してもよい。

また、不活性物は水に対し易溶性のものは適当でなく、
吸水率のあ１り高くないものが好ましい。

更に成形型に耐熱性が要求される場合は、耐熱性の要求
度に応じて使用する不活性物は、少なくともその要求温
度以上の高温に耐えるものであることが必要である。

不活性物の使用量は、セメント質物質に対して任意に換
えることができるが、両者の合計１００体積部中不活性
粉が２０体積部以上であることが流動性の観点から好ま
しい。硬化収縮の著しい改善の点からは５０体積部以上
が好ましく、更に好ましくは８０体積部以上で、耐熱性
に大きな効果が見られ、高温や熱衝撃等の苛酷な熱環境
下での使用には９０体積部以上が好ましい。

従って、高温成形型としては８０体積部以上が本発明で
使用する超微粉とは、平均粉径１１Ｉｍ以下の粉末でセ
メント質物質や不活性物の平均粉径より１オーダー、好
ましくは２オーダー小さい粒子より成るものを意味する
。超微粉を構成する成分的な制限は特にはないが、水に
対して易溶性のものは適当でない。本発明においては、
シリコン、含シリコン合金、及びジルコニア等を製造す
る際の副産物であるシリカダスト（シリカヒユーム）や
シリカ質ダストが特に好適であるが、それ以外のもので
あっても上記の条件を満足すれば利用できる。“その例
として、炭酸カルシウム、シリカゾル、オパール質珪石
、酸化チタン、酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウム
等が利用できる。

超微粉の好ましい添加量は、混線物の流動性や成形性の
観点から、セメント質物質と不活性物の合計１００重量
部に対して、シリカダストの場合では、５〜５０！量部
であり、他の超微粉では比重に応じてこれに換算した量
が好ましい。５重量部以下では高強度を得ることはむず
かしく、５０重量部以上では流動性の面で好ましくない
。

本発明で使用する高性能減水剤（以下減水剤とｈう）と
は、前記各種材料と水の系において湿潤性や流動性を確
保するために用いられるもので、多量に添加しても過度
の空気連行を伴わず分散力が大である界面活性剤のこと
を意味し、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮金物
の塩や、アルキルナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒ
ド縮金物の塩や、ナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒ
ド縮金物の塩、高分子量リグニンスルホン酸塩及びポリ
カルざン酸塩等を主成分としたものを例としてあげるこ
とができる。経済性と効果の点からナフタリンスルホン
酸中アルキルナフタリンスルホン酸のホルムアルデヒｒ
縮金物の塩が好ましい。

減水剤の使用ｔは、通常、セメントに対しては０．３〜
１重！に多使用されているが、本発明ではそれより多量
に使用することが望ましく、セメント質物質と不活性物
及び超微粉の合計（以下粉体という）１００重量部に対
して１〜５重量部が好適であり、更に好ましくは１．５
〜３！量部である。

本発明において社、前記した各種の材料に対して、より
大きな粉径を持つ骨材を加えて用いることができる。従
って骨材とは、本発明では１００μｍを越える粉径のも
のをいい、一般の砂、砂利でも使用可能であり、モース
硬度６以上、またはヌーゾ圧子硬度７００　ｋｇ　ｆ　
／　ｒｎ２以上の基準で選魯 定された硬質骨材を使用するももちろん可能である。ま
念、それ以外にも金属やガラスなどの使用も可能である
。なお耐熱性が特に要求される場合には、シャモット、
サーキサイト、重焼ばん土頁岩、陶磁器粉砕品、アルミ
ナ及びスピネル等の酸化物系の耐火物級骨材が好ましい
。

これら骨材の使用量は通常粉体１ｏｏｉ量部に対し、２
００重景部程度までが好ましい。但し、プレパックｒ工
法やポストバツクドエ法等の特殊な工法を用いる場合は
、この限りではない。

本発明においては、前記した各種材料に水を加えて混線
物となし、成形を行なうものである。成形性の面から添
加水量は、粉体１００ｆｆｉｔ部に対して１２〜２５重
量部が好ましく、さらに好ましくは１２〜２２重量部で
ある。

練り混ぜ方法や投入順序には特に制限はなく、これらの
材料が均一に混練されればよく、混練時に真空脱泡する
ことにより好ましい。

さらに、本発明では前記混線拐料を鉄骨や鉄へ繊維等と
組合わせることもでき、引張り、曲げの補強材とするこ
とができる。

成形型の製造方法としては、特に限定されるものではな
く、通常の方法が使用できる。例えば流し込＾のみでの
製造が充分可能である。

混線物から成形して得られた成形品は養生されるが、養
生条件にも特に制限はない。しかしくセメント質物質／
不活性粉）比の小さ込場合や、セメント質物質として水
酸化カルシウムや酸化カルシウム及びそれらを生成する
ものを用いる場合は、２０℃より高温が望ましく、４０
〜５０°Ｃ以上の湿潤養生が更に好ましい。また、５０
〜２５０℃程度の高温養生力高温高圧養生も有効である
。

〈実施例〉 以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本
発明の技術思想を逸脱しない限υ本発明はこれら実施例
に限定されるものではない。

実権例 第１表に示す配合を用いて、６０Ｘ６０Ｘ１５Ｊ１１１
厚５龍の鋳込み試験用成形型と２×２×８ｃ！！Ｌの供
試体を作製した。成形後５０℃で１週間湿空養生し、１
１０℃で３日間乾燥した。その後、３０°Ｃ／　ｍｉｎ
　”？’昇温しで、４００℃、７００℃、１，００［：
ｒ’０の各温度まで昇温し、１ｈ間保持して、強度変化
を測定した。結果を第１表に示す。第１表から比較例で
は、爆裂やひび割れが生じて供試体に破損が生じ、耐熱
性のないことがわかる。

これに対し、実施例では、各温度で顕著な強度低下はな
く、いずれもＬ３５　Ｄｋｇ　ｆ　／ｃｒｎ２以上の高
強度を示し、耐熱性を持つことが明らかである。

次に実験４６．７の配合を用いた鋳込み試験成形型に、
低融点合金（ＺＡＥｉ、融点３８０℃）、アルミニウム
（融点６７０℃）、鋳物用銑鉄（融点約１，１００°Ｃ
）を溶融して流し込んだが、いずれも成形型に損傷はな
く、１ｏ回繰り返した後も同様であった。更に、２回目
以降は、流し込んだ金属の表面は平滑で、転写性も侵れ
ていることが確認された。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明の高温成形型は、流し込みによる
簡便な製作方法にもかかわらず、下記の優れた効果を奏
することができる。

１、　高温、例えば２００〜２５０℃以上で成形作業を
実施しても型自身の強度の著しい低下現象がない。

２、高温成形を実施しても型自身にひびや割れ等の破損
がない。

３、高温成形を実施しても水蒸気によって爆裂等の崩壊
がない。

４、表面の転写性が優れたもので、表面の微細な凹凸や
模様をつけることができる。

５、　簡便で安価な高温成形型が得られる。

６、　比較的生産数の少ない製品の成形にも用いること
ができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セメント質物質、セメント質物質と同程度の粒径
   の不活性無機粉体、超微粉及び高性能減水剤を主成分と
   する水硬性材料を用いることを特徴とした高温成形型。