JPH0231094B2

JPH0231094B2 -

Info

Publication number: JPH0231094B2
Application number: JP55070915A
Authority: JP
Inventors: Renkaa Hansuierugu
Original assignee: FURITSUTSU SHUTOODAA AG
Current assignee: FURITSUTSU SHUTOODAA AG
Priority date: 1979-05-29
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1990-07-11
Also published as: GB2052514A; DE3018694A1; DE3018694C2; JPS55160056A; CH641264A5; US4550127A; BR8003341A; GB2052514B

Description

【発明の詳細な説明】この発明は(a)機械部品、例えば指示計器の台
座、オーデイオテープコピー装置の台座、ビデオ
テープコピー装置の台座、(b)工作機械例えば旋盤
の台座、グラインダーの台座、およびジグ中ぐり
盤の台座、工作機械の主軸台、工作機械の心押し
台、マシニング・センタのピラスター、(c)宇宙工
業用ジグ例えば航空機胴体部品、航空機翼部品ま
たは航空機操縦翼面部品のような成形困難な形状
の部品を成形するためのジグなどの成形製品およ
び／または注形製品をつくるための組成物および
その製法に関する。

機械部品および工作機械などは水硬性結合剤に
よつて一体になつた砂、砂利、石、天然岩石また
は合成岩石のコンクリート組成物から造られてき
た〔工場および経営（ウエルクスタツト・ウン
ト・ベトリープ、第109巻（1976年）、WB―現況
（WB―ラーゲベリヒト）：工作機械構築における
コンクリート（ベトン・イム・ウエクツオイグマ
シネンバウ）、ハーグラプ（H.Grab）およびペ
ー・ハー・テイメルト（P.H.Theimert）著〕。こ
のような組成物から造られた製品は大部分が高度
の剛性、すぐれた固有の安定性および良好な振動
防止性、良好な消音性を必要とする機械の台座、
支持具などのようなどのような肉厚製品である。
水硬性結合剤に対して高割合量の比較的安価な石
および岩石を充填材として使用するためにそれら
から造つた機械部材および他の製品は安価に製造
でき、特に例えばアルミニウムから造られた類似
の部材の1/3、鋼から造られた類似のものの約1/2
のような低エネルギー消費量で造ることができ
る。

しかし既知のコンクリート組成物はいくつかの
欠点をもつ。それらの欠点はなかでも強度、充填
材や結合剤によつて決定される特に引張強さおよ
び曲げ強さが制限されることである。慣用の結合
剤に対して充填材として石を使用する既知の組成
物は３―５Kg／mm²の最大引張強さを持つにすぎな
い。更にこのような組成物の流れ性および型充填
性は充填材中の岩石微粉末の割合（％）によつて
大巾に決定される。細かい充填材が高割合で存在
すると完成した加工材（工片）の固有の安定性を
低下させる。細かい充填材が低割合量である大き
な固有の安定性を生ずるが、それは注形をより困
離となし、加工材内部ならびに表面にも大きな多
孔質な部分を生ずる。更にまたこのような組成物
からなる加工材を厳密な寸法に加工または機械加
工することは困難である。

高割合のガラス繊維とプラスチツク結合剤を含
む組成物を造ることは既知である。しかしこのよ
うな組成物はいずれも共通して石や岩石を使用す
る組成物より高価であり、またはるかに低いヤン
グ率（Ｅ―modulus）をもつ。加うるに、このよ
うな組成物の熱膨張率は調整するのがより困であ
り、ある環境下では全く調整できない。

この発明の目的は既知の先行技術の欠点および
困難性を克服し、比較的安価な石および岩石充填
材を使用して固有の安定性と強度とをもつ加工材
（工片）を提供するにある。

この発明の他の目的は充填材として石または岩
石を使用し、容易に注形または成形できる流れ特
性をもち、満足な表面滑性をもち且つ望ましくな
い多孔性をもたない。すなわち空洞を中に含まな
いで複雑な成形品の製造を可能となす組成物を提
供するにある。

すなわち、この発明による成形用または注形組
成物は本質的に、全組成物の重量に基づいて６〜
14重量％のエポキシ樹脂系結合剤、樹脂系に基づ
い２〜７重量％の脂肪族ポリアミン系硬化剤、２
〜10重量％の長が２〜５mm未満の繊維、５〜15重
量％の平均直径が00.08mm以下の岩石粉末、５〜
15％の砂、５〜15％の平均粒子寸法が３〜６mm未
満の微細砂利、および平均粒子寸法が６〜16mmの
30〜60重量％の砂利の混合物からなる。上記量の
限定理由は下のとおりである (1) 岩石粉末は15％上限値をこえてはならない。
もし岩石粉末が15％の上限値を越えると過量の
樹脂系結合剤物質が粉末の大きな表面に付着し
この過量の樹脂は下記の点で最終生成物の品質
を低下させる：ａ熱膨張係数が過度に大きくなるｂ長尺安定性（ロング・ライン安定性）が過
度に小さくなる。

ｃヤング率が低下するまた、岩石粉末が５％の下限値より少ないと大
きな粒子間の空間が樹脂で満たされてより細かい
岩石粉末では満たれなくなる。こうして岩石粉末
空間中に樹脂量が多くなると最終生成物の品質は
上記ａ），ｂ），ｃ）で述べた方向に移行して低下
する。

(2) 補強用繊維の長さは上記(1)で説明したのと同
じような最終生成物の挙動を生ずる。繊維の長
さが５mmより長いほど繊維は隣合つた粒子の回
りに巻き付くものが多くなつて最終生成物の熱
膨張係数が大きくなり、ロング・ライン安定性
が低下し、ヤング率も低下する。引張強度は上
昇するが最終生成物において期待できるほどで
はない。繊維の長さが２mmより短いと、あたか
も岩石粉末が上限値を越えた場合と同じような
作用をする。繊維には多過ぎる量の樹脂が付着
して、熱膨張係数が増大し、ロング・ライン安
定性が低下し、ヤング率も低下する。引張強度
はあたかも繊維により補強されない生成物と同
じような値になる。

(3) 微細砂利の平均粒子寸法を３〜６mm未満、砂
利粒子の平均粒子寸法を６〜16mmと規定した理
由は組成物を実際に使用して得られたものであ
る。この２つの区分の平均粒子寸法の限定によ
る本発明で意図する加工片の注形操作中に岩石
の大きさとその量との適性な組合わせを選択す
る可能性を与えるものである。

本発明の組物では岩石粉末、砂利、微細砂利お
よび砂が生成する成形片の骨格を形成し、この骨
格中で前記岩石粉末、砂利、微細砂利および砂の
粒子は互いに支持し合つて成形片の強度を規定
し、樹脂と繊維とは複な形状の成形片が望ましく
ない空洞なしに完全な表面を造ることができる量
だけ添加される。従つて樹脂と繊維の量は比較的
少量である。本発明で規定する充填材の量および
粒子寸法をはずれると容易注形性、満足な表面平
滑性、密実性、寸法安定性は得られない。

本発明の組成物より造られる製品、例えば工作
機械台座または宇宙工業用ジグは非常に小さい変
形性、すなわち工片と工作機械との間の相対移動
を非常に小さなものにするために高剛性を必要と
する。工作機械台座またはジグのこのような高引
張弾性率は先行技術による砂利や岩石粉末を混合
することによるポリマーコンクリートによつては
得ることはできない。要点は微細な部材、すなわ
ち岩石粉末まは砂が通常のポリマーコンクリート
用に選ばれる材料と比較してかなり高いヤング率
（Ｅ―modulus）をもつ材料である。

上述の目的およびその他の目的はこの発明の以
下の記述において説明されよう。

この発明による組成物は骨材岩石または類似物
からなる充填材、レジンを基剤とする結合剤系、
および全組成物の２〜10重量％の無機または有機
繊維を含有する。

充填材は好適には岩石粉末、砂および砂利の任
意の割合の混合物であり、天然産岩石およびコン
クリートのような合成岩石が含まれる。

この組物は予め造つておくことができるが、型
内で現場で造ることもできる。この発明によれば
樹脂を基剤とする結合剤に、充填材を添加する前
に、繊維を添加して結合剤全体に繊維を一様に分
散させ、その結果充填材の粉末や微粉末が繊維を
被覆し、それによつて繊維が互に粘着し合わない
ようにするのが好適である。

好適には繊維は樹脂―硬化剤系の結合を増進す
るシランサイジング剤でサイズされる。

この発明の詳細は下記の通りである。

この発明で使用するのに適した樹脂を基剤とす
る結合剤系は合成樹脂と樹脂硬化剤との併用物か
らなる。低発熱反応性、低収縮性、低粘度、高ロ
ングライン安定性、強力な格子状重合性、SiO₂、
シリケートおよびAl₂O₃に対する高湿潤性をもつ
エポキシ樹脂系が好ましい。このような樹脂系系
の一種はアラルダイトBY167（反応性希釈剤含有
ビスフエノールＡエポキシ樹脂、エポキシ当量
154―161）／HY167（脂肪族ポリアミン）〔チバ
ガイギー社製エポキシ樹脂〕である。他のエポキ
シ樹脂系はXP2936（樹脂）／HY2996（脂肪族ポ
リアミン系硬化剤）（これもまたチバーガイギー
社のエポキシ樹脂系である）である。

好適には樹脂系は全組成物の５〜14重量％の量
で使用され、硬化剤は樹脂系の２〜７重量％の量
で使用される。

充填材は好適には岩石粉末、砂、微細な砂利お
よび天然または合成の岩石の砂利である。天然岩
石は輝緑岩および／またはシエラ産白みかげ石か
ら選ばれる。

好適には全組成物の５〜15重量％が0.08mm以下
の平均直径の岩石粉末であることができる。全組
成物の５〜15重量％は0.2〜３mmの平均粒子寸法
の砂であることができる。５〜15重量％は３〜６
mm未満の平均粒子寸法の細かい砂利であることが
できる。全組成物の30〜60重量％は６〜16mmの粒
子寸法の砂利であることができる。充填材の個々
の成分の相対割合は所望のように変えることがで
きる。

好適には、２〜５mmの長さのガラス繊維のよう
な無機繊維を使用できる。これらの繊維は適当な
シランサイジング剤で表面処理してあつてもよ
い。サイジング剤は充填材に対する接着剤であ
り、樹脂―硬化剤系の有効性を増大する。繊維は
全組成物の２〜10重量％の量で添加される。

前記より高割合の繊維は生成した加工材の引張
強さおよびヤング率の顕著な改善は生じない。逆
に生成物の価格を上昇させ、熱膨張率の温度制御
が低下する。熱膨張率の制御はこの発明の組成物
から造つた加工材（工片）を鉄および／または他
の金属材料から造つた加工片（工片）と共に使用
する時に重要であるから、前記より高割合量の繊
維を使用することによつて付加される利点はない
ように思われる。

使用できる他の無機繊維は２〜５mm未満の長さ
および２〜15μmの直径をもつ炭素繊維およびホ
ウ素繊維である。

イー・アイ・デユポン・デ・ニモアスによつて
製造されたケブラー（Kevlar）（商品名）のよう
な有機繊維も使できる。他の有機繊維はナイロン
（商品名、イー・アイ・デユポン・デ・ニモアス
製）のようなポリアミド繊維およびポリアクリル
繊維である。

このような有機繊維は高引張強さをもつ機械部
材を造るのに使用される。

シラン塗膜（silan wash）またはシラン処理
は多くの繊維の表面を前処理して活性化して樹脂
系の繊維への接着を活性化するために使用するこ
とは周知である。

この発明による特定の工程の手順により混合す
ることによつて組成物を造ることにより付加的な
利益が得られることが判明した。

製造例この発明の方法により、まず最終製品の型のよ
うな容器に樹脂を入れ、その後で樹脂に硬化剤を
添加し、次いで繊維材料を添加した後はげしくか
くはんする。もし繊維材料がシランサイジングさ
れていると、このかくはんはシランを各繊維から
溶解し、樹脂―硬化剤系中に均一に分散させ、同
時に樹脂全体に繊維を一層均一に分散させる。そ
の後で岩石粉末（直径0.08mm以下）を樹脂―繊維
混合物に加え、混練すると繊維は樹脂で濡れてい
るために各繊維は岩石粉末で被覆され、繊維同志
が互に粘着するのを防止し、前記混合物中に繊維
を均一に分散させる。その後で粗粒砂、微細砂利
およびより粗い岩石粒子を混合物に組成物が完成
するまで加える。

こうして生成した組成物は慣用の既知の方法に
よつて成形および注形される。従来より良好な流
れ性および樹脂系の速硬化性のために成形操作お
よび注形操作が加圧および加熱のいずれは一方な
しに或は両方ともなしに達成でき、従つて動力の
消費は皆無である。

例１前記製造例の方法に従い下記の成分を含む組成
物を造つた（充填材の基材材料は輝緑岩であ
る）：（アラルダイトBY167／HY167（硬化剤の
HY167の量は樹脂系の５％である） 10％ガラス繊維（長さ３mm、シランサイズ） 10％岩石粉末（直径0.08mm） 10％砂（粒度0.2〜３mm） 12％微細砂利（粒度３〜６mm） 13％砂利（粒度６〜10mm） 15％砂利（粒度10〜16mm） 30％この組成物から工作機械の台座、宇宙工業用ジ
グ例えばかなり大きい位置ぎめ用ジグおよび航空
機胴体部品、航空機翼部品、航空機操縦翼面部品
のような成形困難な形状の部品を成形するための
ジグのような加工片が造られる。

この例で造つた加工片の引張強さはドイツ標準
規格DIN51290のパート１―３による慣用の試験
方法により４〜７Kg／mm²であることが決定され、
またこの大きな強度に加えて良好なロング・ライ
ン安定性をもち、且つこの組成物は注形状態で良
好な流れ性を示す。こうして得られた工片は型の
模様を満たし、内部には空孔がなく、はつきりし
た表面仕上げが得られる。それらは硬化し状態で
は高品質のものであつた。

例２例１と同じ組成であるが、輝緑岩の岩石粉末を
同じ百分率の石灰石岩石粉末でおきかえた。

例３例１におけるような寸法をもつ下記の成分の組
成物を造つた：樹脂系：アラルダイトBY167／HY167（硬化剤
３％）８％ガラス繊維４％岩石粉末（直径0.08mm） 13％砂 10％微細砂利 10％砂利（６〜10mm） 17％砂利（10〜16mm） 38％この組成物で造つた加工片の引張強さは例１の
組成物で造つた加工片の引張強さと同じで、この
組成物の流れ性は例１の組成物と同じ位であつ
た。これに対して本願例１〜例３の組成物と先行
技術の鉄筋コンクリート組成物とを比較すると、
それらから造つた加工片では同じ位の引張強さが
得られたが、コンクリートは油で破壊され、鉄筋
補強材を使用すると本願発明による組成物を修理
するのよりはるかに取扱いが困難である。また、
先行技術の無機結合剤含有水硬性コンクリートの
ような組成物により類似の品質のものを得るため
には鉄部材であるためにプレストロス加工を使用
することが必要である。

Claims

【特許請求の範囲】１本質的に、全組成物の重量に基づいて６〜14
重量％のエポキシ樹脂系結合剤、樹脂系に基づい
て２〜７重量％の脂肪族ポリアミン系硬化剤、２
〜10重量％の長さが２〜５mm未満の繊維、５〜15
重量％の平均直径が0.08mm以下の岩石粉末、５〜
15％の砂、５〜15％の平均粒子寸法が３〜６mm未
満の微細砂利、および平均粒子寸法が６〜16mmの
30〜60重量％の砂利の混合物からなる成形または
注形用組成物。２繊維が無機材料および有機材料の群から選ば
れる特許請求の範囲第１項載の組成物。３繊維がシラン表面処理したものである特許請
求の範囲第２項記載の組成物。４全組成物の重量に基づいて６〜14重量％のエ
ポキシ樹脂系結合剤、樹脂系に基づいて２〜７重
量％の脂肪族ポリアミン系硬化剤および２〜10重
量％の長さが２〜５mm未満の繊維から本質的にな
る混合物を配合して樹脂を基剤とする樹脂―繊維
結合剤系を造り、前記系を撹拌して前記結合剤系
に繊維を均一に分散させた後、５〜15重量％の平
均直径が0.08mm以下の岩石粉末を前記樹脂―繊維
結合剤系に添加して岩石粉末で繊維の表面を被覆
し、次いで得られた混合物に５〜15重量％の砂、
５〜15重量％の平均粒子寸法が３〜６mm未満の微
細砂利、および30〜60重量％の６〜16mmの平均粒
子寸法の砂利からなる充填材を添加する工程を包
含する成形または注形用組成物の製法。５繊維がシラン表面処理したものである特許請
求の範囲第４項記載の製法。