JP2005053142A - ボード及びその製造方法並びに鋳造用模型 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂が含浸しない未含浸部が生じにくく、変形や摩耗を抑えることができて、耐久性に優れたボード及びその製造方法並びに耐久性等に優れた鋳造用模型を提供する。
【解決手段】繊維板からなるベース材１に複数の孔部２を設ける。ベース材１に、外表面８及び孔部２を介して熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化処理を施す。孔部２を、ベース材１の繊維積層方向に沿って延びるように設ける。繊維板は密度が０．３５ｇ／ｃｍ^３以上、０．８０ｇ／ｃｍ^３未満の中質繊維板を使用する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボード及びその製造方法並びに鋳造用模型に関するものである。

従来より鋳型造型に際しては、模型（鋳造用模型）を使用している。模型としては、中量生産に供する場合には、樹脂型を使用している。この樹脂型は、ある程度の耐久性を有するものの、その製作に多くの手数を要し、コストの高いものとなっている。そのため、試作用の模型、あるいは少量生産用の模型としては、木型が使用されているのが、実情である。木型の材料としては、一般的に、紅松や繊維板（主に木材等の植物繊維を圧縮成形したもの）が採用されている。繊維板を使用する場合には中質繊維板を用いる。中質繊維板は、一般的にＭＤＦ（Ｍｅｄｉｕｍ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｉｂｅｒｂｏａｒｄ）と称されているもので、密度が０．３５ｇ／ｃｍ^３以上、０．８０ｇ／ｃｍ^３未満のものを指す（ＪＩＳ Ａ ５９０５）。

ところで、上記鋳型造型用の木型模型（鋳造用模型）においては、安価に製造できるものの、変形や摩耗を生じ易いものであるため、その耐久性が充分ではなく、また寸法精度も得難いという欠点がある。例えば、試作用模型を製作し、これを量産時に使用しようとしても、試作から量産に至るまでには相当の期間を要するため、その期間に模型がソリ等の変形を生じ、そのままでは使用不可能となっている。そのため、この模型を量産に供する際には、大幅な修復作業を必要とし、多大の手数と費用とが再度必要となるという不具合が生じることになる。

そこで、本出願人は、変形や摩耗が生じ難く、また耐久性に優れた成形用木型として、木質ベース（ＭＤＦ）に、熱硬化性樹脂を含浸、熱硬化させたものについて出願した（特願２００２−３０９４７７号）。

しかしながら、ＭＤＦに熱硬化性樹脂を含浸させる際に、ＭＤＦ全体に熱硬化性樹脂を含浸させることができずに、一部において熱硬化性樹脂が含浸していない未含浸部が生じる場合がある。このように、未含浸部を有していれば、この未含浸部において、耐摩耗性や強度が低下して耐久性に優れたものとならない。

この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、樹脂が含浸しない未含浸部が生じにくく、変形や摩耗を抑えることができて、耐久性に優れたボード及びその製造方法並びに耐久性等に優れた鋳造用模型を提供することにある。

そこで請求項１のボードは、繊維板からなるベース材１に、熱硬化性樹脂を含浸、熱硬化させたボードであって、上記ベース材１は、上記樹脂が浸入してベース材１内部にこの樹脂を含浸させる孔部２を備えていることを特徴としている。

上記請求項１のボードでは、ベース材１に樹脂含浸用の孔部２が設けられているので、ベース材１に樹脂を含浸させる際、この孔部２に樹脂が浸入し、この孔部２に浸入した樹脂がベース材１内部に含浸していく。このため、ベース材全体に樹脂が浸透し易くなる。また、各孔部２に浸入した熱硬化性樹脂は、加熱処理によって硬化して、各孔部２は樹脂が埋まった状態となり、完成品は空隙部を有さないものとなっている。なお、孔部２の大きさによっては、完成品に空隙部が残存する場合もあるが、このような空隙部を有していても強度上問題がない。また、このボードを鋳型造型用の模型等に使用する際に、その表面に空隙部（孔）があらわれたとしても、樹脂にてこの空隙部を簡単に埋めることができる。

請求項２のボードは、上記孔部２を、上記ベース材１の繊維積層方向に沿って延びる形状としたことを特徴としている。

上記請求項２のボードでは、孔部２をベース材１の繊維積層方向に沿って延びるので、樹脂が含浸しない未含浸部１１を一層生じにくくすることができる。すなわち、ベース材１に樹脂を含浸させる場合、繊維積層方向に沿って延びる方向には樹脂を含浸させ難く、この方向に対して直交する方向（繊維が延びる方向）には樹脂を含浸させ易いので、この含浸させ難い方向に孔部２を設けることによって、この孔部２からベース材１に樹脂を含浸させて、未含浸部１１を生じ難くすることができる。

請求項３のボードの製造方法は、繊維板からなるベース材１に孔部２を設けた後、このベース材１に、外表面８及び上記孔部２を介して熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化処理を施すことを特徴としている。

上記請求項３のボードの製造方法では、ベース材１に樹脂を含浸させる際、この孔部２に樹脂が浸入し、この孔部２に浸入した樹脂がベース材１内部に含浸していく。このため、ベース材１全体に樹脂が浸透し易くなる。また、各孔部２に浸入した熱硬化性樹脂は、加熱処理によって硬化して、各孔部２は樹脂が埋まった状態となり、完成後のボードには空隙部を有さないものとなる。なお、孔部２の大きさによっては、完成品に空隙部が形成される場合もありうるが、このような空隙部を有していても強度上問題がない。また、このボードを他の製品に使用する際に、その表面に空隙部（孔）があらわれたとしても、樹脂にてこの空隙部を簡単に埋めることができる。

請求項４のボードの製造方法は、上記孔部２を、上記ベース材１の繊維積層方向に沿って延びるように形成することを特徴としている。

上記請求項４のボードの製造方法では、孔部２をベース材１の繊維積層方向に沿って延びるように形成するので、樹脂が含浸しない未含浸部１１を一層生じにくい。すなわち、ベース材１に樹脂を含浸させる場合、繊維積層方向に沿って延びる方向には樹脂を含浸させ難く、この方向に対して直交する方向（繊維が延びる方向）には樹脂を含浸させ易いので、この含浸させ難い方向に孔部２を設けることによって、この孔部２からベース材１に樹脂を含浸させて、未含浸部１１を生じ難くすることができる。

請求項５の鋳造用模型は、上記請求項１又は請求項２のボードを使用したことを特徴としている。

請求項５の鋳造用模型では、上記請求項１又は請求項２のボードを使用するので、変形や摩耗が生じ難く、また耐久性に優れたものとなる。

請求項１のボードによれば、ベース材全体に樹脂が浸透し易くなって、樹脂が含浸されない未含浸部を生じさせ難い。従って、全体として、変形や摩耗を生じにくく、耐久性に優れたボードとなる。また、各孔部に浸入した熱硬化性樹脂は、加熱処理によって硬化して、各孔部は樹脂が埋まった状態となり、完成品は空隙部を有さないものとなっている。このため、強度の劣化を防止して、ボードとして高品質となっている。なお、孔部の大きき（孔径）によっては、完成品に空隙部が形成される場合もあるが、このような場合であっても強度上問題なく、また、このボードを他の製品に使用する際に、その表面に空隙部（孔）があらわれたとしても、樹脂にてこの空隙部を簡単に埋めることができ、強度上はもちろんのこと意匠上も問題がない。

請求項２のボードによれば、樹脂が含浸しない未含浸部を一層生じにくくすることができ、一層の品質向上を達成できる。

請求項３のボードの製造方法によれば、ベース材全体に樹脂が浸透し易く、樹脂が含浸されない未含浸部を生じ難くなる。このため、全体として変形や摩耗を生じにくく耐久性に優れたボードを製造することができる。また、各孔部に浸入した熱硬化性樹脂は、加熱処理によって硬化して、各孔部は樹脂が埋まった状態となり、完成後のボードには空隙部を有さないものとなる。このため、強度の劣化を防止して、製造されたボードは製品として高品質となる。なお、孔部の大きき（孔径）によっては、完成品に空隙部が形成される場合もあるが、このような場合であっても強度上問題なく、また、このボードを他の製品に使用する際に、その表面に空隙部（孔）があらわれたとしても、樹脂にてこの空隙部を簡単に埋めることができ、強度上はもちろんのこと意匠上も問題がない。

請求項４のボードの製造方法によれば、樹脂が含浸しない未含浸部を一層生じにくく、製造されたボードの一層の品質向上を達成できる。

請求項５の鋳造用模型によれば、変形や摩耗が生じ難く、また耐久性に優れたものとなるので、長期にわたって、鋳型造型に際して高品質を維持した状態で使用することができる。

次にこの発明のボードを具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はボードの斜視図を示し、このボードは、ベース材１に、熱硬化性樹脂を含浸、熱硬化させたものである。ベース材１は、矩形平板状のＭＤＦ（中質繊維板）からなり、複数個の樹脂含浸用の孔部２・・が設けられている。このため、ベース材１に樹脂を含浸させる際には、各孔部２・・に樹脂が浸入し、各孔部２・・を介してベース材１内部に樹脂が含浸している。そして、樹脂が硬化した際には、図２に示すように、各孔部２・・には硬化した樹脂が詰まって、樹脂部７が形成されている。ところで、各孔部２・・は、このベース材１の繊維積層方向に沿って延びるように形成される。

また、図１に示すように、孔部２、２間の間隔Ａは、６０ｍｍ未満、好ましくは４０ｍｍ程度としている。さらに、第１端面３とこの第１端面３に近接する孔部２との間の寸法Ｂ１、第２端面４とこの第２端面４に近接する孔部２との間の寸法Ｂ２、第３端面５とこの第３端面５に近接する孔部２との間の寸法Ｂ３、及び、第４端面６とこの第４端面６に近接する孔部２との間の寸法Ｂ４も、それぞれ６０ｍｍ未満、好ましくは４０ｍｍ程度としている。そして、各孔部２の孔径としては２ｍｍ程度としている。

熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等の種々の樹脂を使用することができる。また、フェノール樹脂（溶剤希釈タイプ）を使用した場合、有機性溶剤を使用することになるが、この有機性溶剤としては、例えばメタノールを使用したり、ケトン等を使用したりすることができる。なお、熱硬化性樹脂によっては、有機性溶剤を使用しないものもある。

次に、上記ボードの製造方法を説明する。まず、ＭＤＦ（中質繊維板）からなる所定寸法形状（平板状）のベース材１を形成する。この際、一枚のＭＤＦから構成しても、複数のＭＤＦを積層したものであってもよい。なお、複数のＭＤＦを積層する場合、熱硬化樹脂にて接着することになる。次に、このベース材１に複数の孔部２・・を設ける。この際、ベース材１の表面９から裏面１０に達するように、繊維積層方向に沿って延びるように、各孔部２・・を設ける。すなわち、各孔部２は、繊維圧縮方向（繊維が延びる方向に対して直交する方向）に沿って設けられる。そして、孔部２、２間の寸法（間隔）Ａ、第１端面３と孔部２との間の寸法Ｂ１、第２端面４と孔部２との間の寸法Ｂ２、第３端面５と孔部２との間の寸法Ｂ３、及び第４端面６と孔部２との間の寸法Ｂ４をそれぞれ４０ｍｍ程度とする。また、孔部２の孔径として２ｍｍ程度とする。

次に、熱硬化性樹脂の含浸を行う。そして、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂を使用する。この場合、含浸前に、減圧雰囲気（例えば、４００〜４１０Ｔｏｒｒ）下に所定時間（例えば、３０分）放置し、次いで加圧状態（例えば、約６ｋｇ／ｃｍ^２）で所定時間（例えば、１時間）の含浸を行う。含浸後は、大気放置した後、乾燥炉内に投入して約１５０℃程度に昇温し、次いで、この昇温状態を所定時間保持し、その後、常温に至るまで炉内放置する。

そのため、熱硬化性樹脂の含浸時には、ベース材１の外表面８（表面９、裏面１０、第１端面３、第２端面４、第３端面５、及び第４端面６）から熱硬化性樹脂がベース材１内部にしみ込んで行くと共に、各孔部２・・にも熱硬化性樹脂が浸入し、この各孔部２・・に入った熱硬化性樹脂がベース材１内部にしみ込んで行くことになる。また、各孔部２・・に浸入した熱硬化性樹脂は、加熱処理によって硬化して、各孔部２・・は樹脂が埋まった状態となり、樹脂部７が形成され、完成後のボードは空隙部を有さないものとなっている。

上記のように製造されたボードは、ベース材１に樹脂含浸用の孔部２が設けられているので、ベース材１に樹脂を含浸させる際、この孔部２に樹脂が浸入し、この孔部２に浸入した樹脂がベース材２内部に含浸していく。このため、ベース材全体に樹脂が浸透し易くなって、樹脂が含浸されない未含浸部１１（図３参照）を生じさせ難い。特に、各孔部２・・が、ベース材１の繊維積層方向に沿って延びるように設定されているので、未含浸部１１を一層生じにくくしている。すなわち、繊維が延びる方向には樹脂を含浸させ易いのに対し、繊維圧縮方向には樹脂を含浸させ難いので、この含浸させ難い方向に沿って孔部２を設けることによって、未含浸部１１を一層生じにくくなっている。従って、全体として、変形や摩耗を生じにくく、耐久性に優れたボードとなる。また、各孔部２に浸入した熱硬化性樹脂は、加熱処理によって硬化して、各孔部２・・は樹脂が埋まった状態となり、完成品は空隙部を有さないものとなっている。このため、強度の劣化を防止して、ボードとして高品質となっている。なお、孔部２の大きさ（孔径）によっては、孔部２内の樹脂が流出して、完成品としてのボードに空隙部（孔）が形成される場合がある。しかしながら、このような空隙部（孔）が形成されたとしても、ボード全体からみて空隙部（孔）は小さく、強度上問題はない。また、このように形成されたボードを他の製品に使用した場合において、その空隙部（孔）が表面上にあらわれたとしても、この空隙部（孔）に簡単に樹脂を埋め込むことができ、強度上はもちろんのこと意匠上も問題がない。従って、このボードは、鋳型造型用の木型模型（鋳造用模型）のような成形用木型を製造するための木材（材料）として最適となる。しかも、各孔部２の間隔を６０ｍｍ未満としたので、樹脂が含浸しない未含浸部１１を一層生じにくくすることができる。これによって、一層の品質向上を達成できる。ところで、このボードを使用した鋳造用模型の製造は、複数のボードを積み重ねて接着して、これを切断、切削することによって、木質ベースを形成し、この木質ベースに樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂）を塗布することによって行うことができる。

以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態においては、孔部２、２間の間隔Ａは４０ｍｍとしたが、６０ｍｍ未満であればよい。すなわち、樹脂含浸時のＭＤＦの状態（ＭＤＦ内の水分量等）によって異なるが、６０ｍｍ以上であれば、孔部２、２間の寸法が大きくなって、この孔部２、２間に樹脂が含浸されない未含浸部１１が生じるおそれがある。また、未含浸部１１を生じさせないためには、孔部２、２間の寸法が小さいほどよいが、あまり小さ過ぎると、形成する孔部２の数が多くなり、多くの孔部加工のため作業時間が大となるので、３０ｍｍを越えるのが好ましい。そして、孔部２の孔径としても、２ｍｍに限るものではないが、大き過ぎると、孔部２内の硬化した樹脂部７が大きくボードとして好ましくなく、逆に小さ過ぎると、樹脂含浸時に孔部２に樹脂が浸入しにくく、この孔部２からの樹脂含浸作用を発揮することができない。このため、孔部２の孔径としては、２ｍｍ程度が好ましい。さらに、ベース材１の厚さ寸法としては、任意に変更可能であるが、樹脂含浸性等を考慮すれば、孔部２、２間の間隔Ａと同一、又はこの間隔Ａよりも小さい寸法とするのが好ましい。また、ベース材１には複数の孔部２を設けることになるが、孔部２を等ピッチに設けても、不等ピッチに設けてもよい。なお、ボードの用途としては、成形用木型に限るものではなく、耐摩耗性や強度的に優れることを必要とする種々の製品用の木材として使用することができる。また、上記実施の形態では、ベース材１として中質繊維板（ＭＤＦ）を使用したが、他の繊維板（中質繊維板と密度が相違する繊維板）を使用してもよい。しかしながら、中質繊維板を使用した場合、使用する樹脂等によっても相違するが、孔部２、２の間隔を４０ｍｍ程度とすると共に、孔部２の孔径を２ｍｍ程度とすることによって、ベース材１全体に樹脂を一層安定して含浸させることができる。このため、ベース材１に中質繊維板を使用するのが好ましい。

以下、実施例を示す。厚さ寸法が約３０ｍｍのベース材１を形成する。この際、ベース材１に、複数の孔部２を設けることになるが、孔部間の間隔Ａとして、４０ｍｍ及び８０ｍｍを確保することができ、また、端面（例えば、図１に示す第２端面４）と孔部２との間の寸法Ｂ２として、６０ｍｍを確保することが可能な大きさとし、孔部２・・を形成した。ここで、大きさとは、長辺長さである第２端面４と第４端面６の長さ寸法、及び短辺長さである第１端面３と第３端面５の長さ寸法で決まる大きさである。さらに、各孔部２の孔径は２ｍｍとした。そして、熱硬化性樹脂の含浸を行う。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂（溶剤希釈タイプ：旭有機材社製Ｓ−１０８）を使用し、また有機性溶剤としては、メタノールを使用し、希釈濃度は、５０重量％とした。この場合、含浸前に４００〜４１０Ｔｏｒｒの減圧雰囲気下に約３０分放置し、次いで加圧状態（６ｋｇ／ｃｍ^２の加圧状態）で６０分間の含浸を行った。含浸後、約４時間大気放置した。その後、乾燥炉内に投入し、１１０分間かけて、常温から１５０℃まで昇温し、次いで、１５０℃において２０分間保持し、その後、常温に至るまで炉内放置した。

そして、上記のように形成したボードを、孔部間の間隔Ａが４０ｍｍである孔部２、２と、間隔Ａが８０ｍｍである孔部２、２と、端面４から６０ｍｍだけ離れた孔部２とが露出するように、切断して、このボード内部を観察した。その結果は、図３に示すように、間隔Ａが８０ｍｍである孔部２、２間には、未含浸部１１が生じているが、間隔Ａが４０ｍｍである孔部２、２間には未含浸部１１が生じておらず、また、端面４から６０ｍｍを越えたところに未含浸部１１があらわれていた。

すなわち、ベース材１に設ける孔部２としては、間隔Ａ、及び各端面３、４、５、６から孔部２までの寸法Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が６０ｍｍ未満とすれば、未含浸部１１が生じない。これに対して、間隔Ａ、及び各端面３、４、５、６から孔部２までの寸法Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が６０ｍｍを越えれば、未含浸部１１が生じるおそれがある。

従来例１として、厚さ寸法が約３０ｍｍのベース材１２を形成する。この際、孔部２を形成しない。また、長辺寸法及び短辺寸法としては任意である。その後、上記実施例と同様の含浸工程と加熱処理工程とを行う。そして、このベース材１２を切断して内部を観察した。その結果は、図４に示すように、端面１３から６０ｍｍを越えたところに未含浸部１４があらわれていた。

従来例２として、上記従来例と同様のベース材１２を形成する。その後、熱硬化性樹脂としては、上記実施例と同様、フェノール樹脂（溶剤希釈タイプ：旭有機材社製Ｓ−１０８）を使用し、また有機性溶剤としては、メタノールを使用し、希釈濃度は、５０重量％とした。この場合、含浸前に３５０Ｔｏｒｒの減圧雰囲気下に約４時間放置し、次いで６ｋｇ／ｃｍ^２で２時間、８ｋｇ／ｃｍ^２で１時間、１０ｋｇ／ｃｍ^２で２４時間の含浸を行った。その後の加熱処理工程は、上記実施例と同様とした。そして、このベース材１を切断して内部を観察した。その結果は、図５に示すように、端面１３から６０ｍｍを越えたところに未含浸部１４があらわれていた。

このように、孔部２を設けなければ、各端面１３・・から６０ｍｍを越える内部において、未含浸部１４が生じ、特に、含浸条件を、含浸しやすい条件としても、各端面１３から６０ｍｍを越える内部においては、未含浸部１４が生じるおそれがある。

この発明のボードの実施形態を示す斜視図である。 上記ボードの要部拡大断面図である。 内部状態を観察するために切断されたボードの斜視図である。 内部状態を観察するために切断された従来のボードの斜視図である。 内部状態を観察するために切断された他の従来のボードの斜視図である。

符号の説明

１・・ベース材、２・・孔部、８・・外表面

Claims (5)

1. 繊維板からなるベース材（１）に、熱硬化性樹脂を含浸、熱硬化させたボードであって、上記ベース材（１）は、上記樹脂が浸入してベース材（１）内部にこの樹脂を含浸させる孔部（２）を備えていることを特徴とするボード。
2. 上記孔部（２）を、上記ベース材（１）の繊維積層方向に沿って延びる形状としたことを特徴とする請求項１のボード。
3. 繊維板からなるベース材（１）に孔部（２）を設けた後、このベース材（１）に、外表面（８）及び上記孔部（２）を介して熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化処理を施すことを特徴とするボードの製造方法。
4. 上記孔部（２）を、上記ベース材（１）の繊維積層方向に沿って延びるように形成することを特徴とする請求項３のボードの製造方法。
5. 上記請求項１又は請求項２のボードを使用したことを特徴とする鋳造用模型。