JPH06157117A - Carbon fiber reinforced gypsum forming mold and gypsum powder and production thereof - Google Patents

Carbon fiber reinforced gypsum forming mold and gypsum powder and production thereof

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JPH06157117A
JPH06157117A JP5115120A JP11512093A JPH06157117A JP H06157117 A JPH06157117 A JP H06157117A JP 5115120 A JP5115120 A JP 5115120A JP 11512093 A JP11512093 A JP 11512093A JP H06157117 A JPH06157117 A JP H06157117A
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JP
Japan
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gypsum
mold
molding
carbon fiber
carbon fibers
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Application number
JP5115120A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Hattori
吉昭 服部
Makoto Ishihara
誠 石原
Teruyo Sakurai
照世 桜井
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Noritake Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
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Abstract

PURPOSE:To produce a gypsum mold by enhancing the strength of the gypsum mold without degrading the functions of high measure accuracy, etc., and also uniformly dispersing numerous single fiber of carbon fiber in a gypsum slurry. CONSTITUTION:The carbon fiber reinforced gypsum forming mold is uniformly dispersed the carbon fiber with 5-100mm length into a gypsum structure of a base material of a molding gypsum forming mold in a dispersed state as a single fiber and at the 0.008-0.9wt.% ratio for the gypsum. Also the carbon fiber is cut by 5-100mm length and it is preliminarily dispersed to numerous single fiber, and then the gypsum powder and the above described carbon fiber dispersed to 0.01-5wt.% the single fiber for the gypsum powder are charged into circulating jet air stream and both are uniformly mixed and then recovered.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、陶磁器製品を除く高分子加工製品,非鉄金属
製品,ファインセラミック製品或るいは紙器製品等を成
形するための炭素繊維強化石膏成形型および陶磁器を含
む炭素繊維強化石膏製成形型用原料石膏粉末、並びにこ
れらの製造方法に関するものである。従来、陶磁器製品
を除く高分子加工製品,非鉄金属製品,ファインセラミ
ック製品或るいは紙器製品等を成形するための一般成形
用石膏製成形型(以下、単に石膏型と略称する)の強度
を増大させるには種々の方法があり、例えばβ型半水石
膏を主体にしてその中にα型半水石膏を混合して混水量
を減少せしめたり、石膏内にセメント或るいは樹脂を混
入させたりする方法があり、更に石膏内に麻等の天然繊
維,或るいはガラス繊維を混入させる方法もある。しか
し、β型半水石膏内にα型半水石膏を混合して混水量を
減少せしめた場合には、強度自体は僅かに向上するが吸
水性能が低下するなどの欠点を有している。石膏型の吸
水性能が良好であることは、パルプ泥漿等の鋳込用石膏
型に対しては最も重要な要素の一つである。即ち、石膏
の吸水性能を利用する成形方法において石膏型の吸水性
能が悪い場合は、製品一個当りの成形時間が長くなって
成形効率の低下を招来し、製品の仕上り形状も悪くな
る。よって、ファインセラミックスや紙器など脱水操作
を伴う鋳込成形法においては、石膏型の吸水性能の低下
は製品製造上の致命的な欠点である。歯科材料および装
身具の金,銀,銅合金のインベストメント鋳造用成形
型,或るいは金型,機械部品一般,美術工芸品などの非
鉄金属製品の精密鋳造用成形型の成形においては鋳込成
形型と鋳込まれた金属との界面に発生するガスを逃散さ
せるための通気性が重要な要素の一つである。適度の通
気性が不足する場合は、加圧或るいは減圧鋳造法を利用
しなければならない。また、石膏内にセメント或るいは
樹脂を混入する場合も、強度自体の向上は図られるが、
同様に吸水性能が低下し、その他の石膏の物性も変化す
るという欠点を有している。また、石膏内に麻等の天然
繊維を混入する場合には、天然繊維は合成繊維に比較し
て引張り強さが小さいので、石膏に対する混入量を多く
しなければ強度の増大を図ることができないと共に、天
然繊維の混入量の増大により必然的に石膏型の吸水性能
の低下を招来し、しかも天然繊維は単繊維自体が太いの
で、石膏型の表層部に入り込んだ繊維の端部が成形面に
露出し易く,露出した繊維端により成形品の表面を傷付
けると共に、繊維端が露出した部分の吸水性がなくなる
などして表面性状が不均質になるので、成形不良を生じ
易いという欠点がある。更に石膏内にガラス繊維を混入
する場合は、石膏型の強度は僅かに向上するが、ガラス
繊維は硬直性を有するため、表層部に入り込んだガラス
繊維の端部が成形面に露出して成形品の表面を傷付ける
という欠点がある。本発明は、優れた強度特性,柔軟
性,軽量性,低熱膨張性を備え、しかも径が極めて小さ
い炭素繊維を5ないし100mmの長さに切断して硬化
石膏マトリックス中に0.008ないし0.9重量%の
割合で均一に単繊維の状態で分散させて混入することに
より、紙器成形型の主要な物性である吸水性能、或るい
は歯科材料,装身具のインベストメント鋳造用成形型ま
たは金属器物の精密鋳造成形型における重要な物性であ
る通気性能を低下せしめることなく、更にその他の一般
石膏型の場合にも石膏型の他の物性を変化せしめること
なく石膏型の材料力学的強度を高め、機械的外力に対す
る強度(耐久性)と熱的歪による内部応力に対する強度
(耐久性)の双方を高めたものである。本発明の第1の
目的は、高寸法精度,低価格性,鋳造による成形容易性
などの石膏型本来の諸機能を低下させることなく、石膏
型の材料力学的強度を高め機械的外力に対する強度と、
熱的歪による内部応力に対する強度との双方を一挙に高
めることにより、成形時の外圧力又は内圧力による石膏
型の破損を防止すると共に、紙器成形においては成形終
了毎の石膏型の乾燥時間を短縮して成形効率(石膏型に
よる生産性)を向上させることである。本発明の第2の
目的は、炭素繊維が混入された石膏型を製造するに際
し、石膏泥漿内に炭素繊維の無数本の単繊維を均一に分
散させ、これにより石膏マトリックス内に炭素繊維を均
一に分散混入させることである。本発明に係る石膏型と
しては、一般鋳込成形用石膏型,金属精密鋳造用石膏
型,粉末または可塑性のある材料のプレス成形用石膏
型,押出成形用石膏型,射出成形用石膏型,その他アル
ミナ,炭化珪素,窒化珪素,部分安定化ジルコニア,サ
イアロン等の原料調合に粘土類を含まないいわゆるファ
インセラミックス用のプレス成形用石膏型,射出成形用
石膏型,鋳込成形用石膏型等のファインセラミック成形
用石膏型が含まれる。更に、石膏の吸水性能そのものを
利用して実施されるファインセラミック用ロクロ成形
型,鋳込成形型、およびパルプ泥漿から紙器を製作する
ための鋳込成形型が含まれる。また、本発明に用いられ
る炭素繊維の種類は、ポリアクリロニトリル系,ピッチ
系,レーヨン系或るいは、リグニンポバール系のいずれ
でもよいが、石膏型の強度を増大させる関係から高強度
或るいは高弾性の炭素繊維が望ましく、具体的には引張
強さ200kgf/mm(Kg/mm)以上、引張
弾性係数20.000kgf/mm(Kg/mm
以上のものが望ましい。本発明においては、団塊状にな
り易い炭素繊維を母材の石膏型(石膏型の組織)内に団
塊を生ずることなく単繊維状態で均一に分散せしめて混
入することが極めて重要な要素であり、かかる観点から
強化材として石膏型内に混入せしめる炭素繊維の長さ、
および石膏に対する重量割合が定められる。炭素繊維を
無数本の単繊維に離散せしめて母材の石膏型内に混入す
るのであるが、後述する理由により炭素繊維の長さは5
ないし100mm、望ましくは20ないし30mmにす
ることが必要である。第1図に、石膏100重量部,水
60重量部,炭素繊維0.5重量部の割合から成る15
mm×25mm×250mmの石膏試験片における炭素
繊維の長さと、抗折強度(曲げ強度)との関係を示す試
験結果のグラフが表わされており、これから明らかのよ
うに炭素繊維の長さが15mm以下では抗折強度が急激
に低下することがわかる。ここで、母材の石膏型内に分
散させて混入せしめる炭素繊維の長さを5ないし100
mmと限定したのは、長さが5mm未満であると母材の
石膏粒子と炭素繊維の単繊維との総接着面積の不足によ
り石膏型の十分な強度の向上が図れなく、また長さが1
00mm以上であると、単繊維への離散時、石膏粉末お
よび水との混合かく拌時或るいはケース型内への流し込
み時における取扱いが面倒になると共に、石膏型内への
均一分散が困難となるためである。まず、常法により製
造された炭素繊維を5ないし100mmの長さに切断し
た後に、所定の方法により無数本の単繊維に離散させ
る。束状の炭素繊維を単繊維に離散させる方法の一例と
して以下のものがある。まず、束状の炭素繊維を酸化雰
囲気中で加熱して表面に塗布された取扱い安定化用のサ
イジング剤を酸化させて除去するか、またはアセトン溶
剤で洗い流し処理してサイジング剤を除去する。加熱し
てサイジング剤を除去する場合の加熱温度は、表面に塗
布されたサイジング剤との関係により相対的に定められ
るものであるが、炭素繊維の一般的な安全使用最高温度
である300℃前後で行うことが望ましい。サイジング
剤を加熱除去した炭素繊維は、炭素繊維を構成する無数
本(通常は1,000ないし24,000本)の極めて
径の小さい(通常は5ないし10μm)単繊維に容易に
分散される。次に、サイジング剤を除去して5ないし1
00mmの長さに切断された炭素繊維を水槽内に投入
し、超音波振動を加えつつかく拌羽根により緩やかに回
転させると、先程の加熱によりサイジング剤が除去され
て分散され易くなった炭素繊維は、超音波振動と緩やか
なかく拌との相乗作用により、団塊を生ずることなく無
数本の径の極めて小さい単繊維に分散される。かく拌の
際に、かく拌羽根により炭素繊維が傷付けられることが
ないように、その回転数は、直径60cm程度の水槽に
おいて40ないし60rpmにする必要がある。分散処
理後に、分散された無数本の単繊維を水槽より取出し、
脱水して乾燥する。また、束状の炭素繊維を単繊維に離
散させる他の方法として、炭素繊維を予め水溶性サイジ
ング剤でサイジング処理しておく方法がある。即ち、水
溶性サイジング剤によりサイジング処理された束状の炭
素繊維を5ないし100mmの長さに切断しておき、そ
して、1回の混合割合に適合した炭素繊維を予め計量
し、この計量された炭素繊維を、1回の混合割合に適合
した水を入れた容器1(第4図参照)内に投入してかく
拌羽根により緩やかにかく拌させると、炭素繊維に塗布
された水溶性サイジング剤が直ちに水中に溶出して自己
拡散すると共に、かく拌羽根のかく拌作用により束状の
炭素繊維は水中において団塊を生ずることなく無数本の
径の極めて小さい単繊維に均一に分散される。この方法
による場合も、かく拌の際に、かく拌羽根により炭素繊
維が傷付けられないように、その回転数は直径60cm
程度の容器において40ないし60rpmにする必要が
ある。この方法により炭素繊維を単繊維に離散させる場
合には、炭素繊維の単繊維が水中において均一に分散さ
れた容器1内に、そのまゝ1回の混合量に適合した石膏
粉末,並びに硬化遅延剤等の添加剤を投入してかく拌す
ることにより石膏泥漿をつくる。次に、単繊維に離散さ
れた炭素繊維を混入した石膏泥漿をつくる方法について
述べるならば、石膏粉末に対する炭素繊維の割合は、後
述する理由により0.01ないし1重量%(硬化した石
膏型の母材の石膏に対する炭素繊維の割合に換算すると
ほぼ0.008ないし0.9重量%),望ましくは0.
1ないし0.3重量%にすることが必要である。第2図
は、石膏粉末100重量部,水60重量部の原料調合に
対して、長さ20mmの炭素繊維を所要重量部(種々の
重量部)の割合で混入した15mm×25mm×250
mmの石膏試験片における混入炭素繊維の石膏粉末に対
する重量%と、抗折強度との関係を示す試験結果のグラ
フである。第5図は石膏粉末に混入する炭素繊維の重量
割合と、吸水率すなわち吸水性能(硬化石膏の試験片が
吸水し得る水の重量%)との関係を示す試験結果のグラ
フである。第2〜第3図から明らかのように、石膏粉末
に混入する炭素繊維の重量割合が大きくなる程、抗折強
度が大きくなると共に、吸水率が高くなることがわか
る。炭素繊維の混入により石膏の吸水能力が高くなるの
は、石膏の粒子が針状であると共に、炭素繊維の断面形
状が円形若しくはこれに近似した形状であり、しかも石
膏の粒子の大きさと、炭素繊維の直径とが余り異ならな
いために、炭素繊維の混入により炭素繊維と石膏粒子と
の間に新たな空隙が形成されることに起因しているもの
と解される。ここで、石膏粉末に対する炭素繊維の混入
割合を0.01ないし1重量%とするのは、炭素繊維の
混入割合が0.01重量%未満では石膏粉末に対する炭
素繊維の割合が少な過ぎて石膏型の十分な強度の向上を
図ることができないこと、また炭素繊維の混入割合が1
重量%をこえると、石膏泥漿をつくる際に炭素繊維の割
合が多過ぎて、石膏泥漿内に炭素繊維を単繊維状態で均
一に分散させることができず炭素繊維の団塊が生じ易く
なると共に、石膏泥漿を母型内に流し込む際の流動性が
悪くなって鋳込作業が困難となること、更に成形される
石膏型の吸水性あるいはキャピラリティ(毛管細孔性)
等の物性が変化して通気性や吸水性を利用する場合の成
形型材としての条件を満足しなくなること、および成型
された石膏型内部に炭素繊維の団塊が生じ易くなり、不
均質な状態になり精密な製品の成形型としての機能を満
足しなくなる。そして、サイジング剤を除去して予め単
繊維に離散された炭素繊維を用いて、炭素繊維が均一に
分散された石膏泥漿をつくるには、第4図に示されるよ
うな容器1内に、一回の混合量に適合した水および硬化
遅延剤,減水剤等の必要な添加剤を予め入れておき、次
に、この容器1内に予め計量された所定量の単繊維に離
散された炭素繊維を投入し、最後に所定量の石膏粉末を
投入してこの容器1を真空かく拌機に装着すると共に、
かく拌羽根を低速回転させて混合かく拌すると、炭素繊
維の単繊維が石膏泥漿内に団塊を生ずることなく均一に
分散された石膏泥漿が得られる。炭素繊維が石膏泥漿内
に団塊を生ずることなく均一に分散されるのは、石膏粉
末に対する炭素繊維の割合が極めて少ないからである。
次に、皿を成形するためのプラスチック鋳込成形用石膏
型を製造する場合は、炭素繊維が均一に分散された上記
石膏泥漿を、第5図(イ)に示されるような上型成型用
のケース型2内に静かに流し込んで所定時間放置し、硬
化後に軽い衝撃を与えてケース型2を上下に分散させて
脱型し、しかる後に所定温度で十分乾燥すると、第5図
(ロ)に示されるような皿を鋳込成形するためのプラス
チック成形用石膏型の上型3が得られる。炭素繊維は豊
かな柔軟性を有しているので、流し込み成型後も自在に
変形して石膏の粒子の間に無理なく入り込んでいると解
され、また流し込み成型された石膏型の表層部に混入さ
れた炭素繊維の端部が成形面に露出することは殆んどな
いが、仮に露出しても、前述の如く炭素繊維の単繊維の
径は極めて小さく、しかも豊かな柔軟性を有しているの
で、成形面に露出した炭素繊維によりプラスチックやゴ
ム等高分子成形品の表面が傷付けられることは殆んどな
い。同様にして下型成型用のケース型を用いて、プラス
チック鋳込成形用石膏型の下型4を成型する。尚、下型
4には溶融プラスチック注入孔5が設けられている。常
圧で注入する場合は第5図(ロ)は実際は反転した状態
で使用される。このように、仮に炭素繊維の端部が成形
面に露出しても、成形品の表面が傷付けられることは殆
んどないが、特に成形品が高級品であって極めて精密で
滑らかな成形面を得る必要がある場合には、第6図
(イ)に示されるように、ケース型2を低速回転させつ
つ純石膏泥漿を少量流し込んで厚さ1ないし3mmの薄
膜6を予め形成しておき、その後ケース型2の回転を停
止させて直ちに炭素繊維が均一に分散された前記石膏泥
漿を静かに流し込み、以後上述と同様の操作を行うと、
プラスチック成型用石膏型の上型3′が成型される。同
様にして下型4′を成型すると、第6図(ロ)に示され
るように、成形面である外周面に純石膏から成る薄膜6
が被覆されたプラスチック加圧鋳込用石膏型が得られ、
炭素繊維が成形面に露出するのを確実に防止できる。ま
た、成形面を純石膏から成る薄膜で被覆した石膏型によ
り、ベリリウム銅合金,アルミニウム合金,亜鉛合金製
プラスチック射出成形用金型を成形したり、或るいは非
鉄合金の器物を成形することができ、この場合には成型
した金型の成形面、或るいは器物の表面が炭素繊維の端
部により傷付けられることはない。また、彫刻模様のあ
る板状体をプラスチック鋳込成形するための石膏型を多
数個製造する場合には次のようにして行なわれる。第7
図に於いて、炭素繊維が均一に分散混入された、又は内
部のみ炭素繊維混入石膏を使用し、表層部には純石膏を
使用した石膏製原型又は原形(第1の型)11から元型
(原型の雌型){第2の型}12a,12bを複製製作
する。この元型12a,12bは金属の精密鋳造の場合
マスター型と称されている。この元型の全体の石膏製雌
型を上下2分割して、上方の雄型部12bに相当する雌
型(図示しない)と下方の雌型12aに相当する雄型1
3aを含む雌型16を製作する。この下方の雌型14は
石膏泥漿注入口15を有する。この型16がセラミック
成形におけるいわゆるケース型(第3の型)である。以
下セラミック以外の金属またはプラスチックならびに紙
器成形の場合もケース型と称する。このケース型16に
石膏泥漿注入口15より炭素繊維が均一に分散された上
述の石膏泥漿を注入する。常圧(大気圧)で石膏泥漿を
注入する場合は、第7図(ハ)に示されるケース型16
は上下反転した状態で行わねばならない。所定時間放置
して硬化後上型13と下型14とを分離して成形型(第
4の型)の下型17を取り出す。同様にして元型の上部
12bからケース型を成型し、これに炭素繊維が均一に
分散された石膏泥漿を注入し、成形型の上型18を成型
する。この成形型の上型18、下型17を組み合わせた
ものがセラミック成形におけるいわゆる“使用型”であ
る。本発明に係る炭素繊維で強化した石膏型は硬化過程
での体積膨張率が小さく、しかも硬化石膏型の熱膨張係
数が小さいので、前記した合計3回の形状複製工程にお
いて、上述の炭素繊維を均一に分散混入させた石膏を利
用するならば原型から成形型までの寸法変化の少ない高
精度の型の複製が可能となる。また、ベリリウム銅合
金,アルミニウム合金或るいは亜鉛合金製プラスチック
射出成形用金型の成形のように成形金型を成形する石膏
型の場合は、石膏型による直接成形の場合に比較して、
形状複製工程が一層多く、しかも複雑であるので、石膏
型の硬化過程における体積膨張率、並びに硬化石膏型の
熱膨張係数が小さいことは、高精度複製において一層重
要な特性となる。また、上述した方法により炭素繊維が
均一に分散された石膏泥漿をつくると、石膏泥漿をつく
る毎に微量の炭素繊維を正確に計量しなければならず面
倒である。そこで、軽量でしかも浮遊性に富み、取扱い
困難な炭素繊維を循環するジェット空気流或るいは揺動
回転を利用して予め石膏粉末内に均一に単繊維状態で混
入分散せしめ、これを原料石膏粉末として用いてもよ
い。これにより石膏泥漿をつくる毎に一回の混合量に適
合した微量の炭素繊維のみを計量するという面倒な操作
を不要にすることができる。循環するジェット空気流を
利用した混合方法について具体的に述べると、石膏粉末
と単繊維に離散された炭素繊維とを石膏粉末に対して炭
素繊維を0.01〜5重量%の割合で混合装置内に投入
すると、石膏粉末と単繊維に離散された炭素繊維とがジ
ェット空気流により飛散された状態で多数回循環する間
に適切に混合され、しかる後にサイクロン或るいはバッ
クフィルターにより空気流内から分離回収すると、石膏
粉末と単繊維に離散された炭素繊維とが均一に混合した
炭素繊維入り石膏粉末が得られる。ここで、ジェット空
気流の圧力は1ないし2kgf/cm(Kg/c
)の低圧力であることが必要であり、空気圧を高く
すると混合の際に、石膏粒子どうし、或るいは石膏粒子
と炭素繊維との衝突力が大きくなって、石膏粒子および
炭素繊維のいずれもが粉砕されて石膏型材としての物性
が変化し、好ましくない。また、石膏粉末に炭素繊維を
均一に混合する別の方法として、揺動回転を利用する混
合方法がある。これは、第8図に示されるように、撓屈
自在の袋体21内に石膏粉末と、単繊維に離散された炭
素繊維に離散された炭素繊維とを石膏粉末に対して炭素
繊維を0.01〜5重量%の割合で投入し、袋体21の
底部に取付けられた揺動盤22を、回転軸25に偏心し
て装着された揺動軸24により揺動回転させると、袋体
21内の混合物が加速されて、その速度の大きさ並びに
方向が任意に変化し、これにより袋体21内の石膏粉末
および炭素繊維が均一に混合される。尚、石膏粉末内に
炭素繊維を混入する際に、硬化遅延剤,減水剤等の必要
な添加剤を同時に混入することも可能である。また、上
記した石膏粉末は、無数本の単繊維状態に離散された炭
素繊維が石膏粉末内に均一に混入分散されたものである
が、ポリビニールピロリドン,ポリビニールアルコール
等の水溶性サイジング剤でサイジング処理された炭素繊
維の場合は、予じめ単繊維に離散する必要はなく、石膏
泥漿をつくる際に水溶性サイジング剤が水中に溶出して
自己拡散する性質を有するので、袋体内の石膏粉末内に
束状のままで投入し混入することができる。更に、石膏
粉末内に炭素繊維を使用時における重量割合よりも高い
割合で混入分散した原料石膏粉末を使用する場合は、使
用時において再度石膏粉末を混合して、石膏粉末と炭素
繊維とを石膏粉末に対して炭素繊維が0.01〜1重量
%の割合まで希釈しなければならないが、この方法によ
れば炭素繊維が混入された石膏粉末の輸送費の節減を図
ることができる。ここで石膏粉末に対する炭素繊維の割
合を0.01〜5重量%とするのは5重量%をこえると
単繊維状態での混入が困難であり、0,01重量%未満
ではそのまゝでは成形型成型用として使用できないから
である。希釈せずそのまゝ利用する場合は石膏粉末に対
し炭素繊維の混入割合を0.01〜1重量%とする。ま
た、炭素繊維を混入した石膏を一般の成形型或るいは金
型成形用成形型の型材として利用する場合、更には石膏
型からセラミック成形型を製作して高分子加工或るいは
金属の精密鋳造あるいは陶磁器を除くセラミックスすな
わちガラス,ファインセラミックス等の鋳込成形を行う
場合、あるいは、高級ガラス器のブロー成形等を行う場
合には、炭素繊維を混入した石膏の水和硬化時における
膨張率、並びに冷却脱型時の膨張率及びその後の乾燥収
縮率・膨張率はいずれも小さいので、母型(雌型)に流
し込んで型を反復複製する際の複製品の精度がよく、正
確な複製品ができる。また、型自体の熱膨張係数が小さ
いので、温度変化による膨張・収縮が小さく、高精度の
複製が可能となると共に、成形型自体の精度も向上す
る。従って、数回の反復複製を繰返しても、最初の型
(原型)と最終の型(成形型)との複製誤差が少ない。
この点は、精密鋳造における金型又はセラミック型成形
用の型材として最も重要なことである。本発明に係る石
膏型をプレス成形型として用いる場合、金属,プラスチ
ック或るいはセラミックス等の成形原料の状態は、乾燥
した粉末状の他、陶磁器坏土のようにペースト状であっ
てもよく、更にシート状であってもよい。また、本発明
は、成形型自体を炭素繊維で強化することを直接の目的
としているが、インベストメント鋳型におけるセラミッ
クコア(中子)のように成形型を構成する部材、或るい
は成形型を保持したり、位置決めしたりするための治工
具的部材を炭素繊維で強化した石膏で構成してもよい。
次に本発明の実施例、並びに比較例を挙げる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a carbon fiber-containing gypsum molding die for molding polymer processed products other than ceramic products, non-ferrous metal products, fine ceramic products or paperware products, and carbon fibers containing ceramics. The present invention relates to a raw gypsum powder for a reinforced gypsum molding die and a method for producing these. Conventionally, the strength of general molding gypsum molds (hereinafter simply referred to as gypsum molds) for molding polymer products, non-ferrous metal products, fine ceramic products or paperware products, etc. excluding ceramic products is increased. There are various methods for making it possible, for example, to mainly use β-type hemihydrate gypsum to mix α-type hemihydrate gypsum to reduce the amount of water mixed, or to mix cement or resin in gypsum. There is also a method to do so, and there is also a method to mix natural fibers such as hemp or glass fibers into the plaster. However, when the α-type hemihydrate gypsum is mixed with the β-type hemihydrate gypsum to reduce the amount of water mixed, the strength itself is slightly improved but the water absorption performance is deteriorated. Good water absorption performance of the gypsum mold is one of the most important factors for the plaster mold for casting such as pulp slurry. That is, when the water absorption performance of the gypsum mold is poor in the molding method utilizing the water absorption performance of the gypsum, the molding time per product becomes long, the molding efficiency decreases, and the finished shape of the product also deteriorates. Therefore, in the cast molding method involving dewatering operation such as fine ceramics and paper containers, the deterioration of the water absorption performance of the gypsum mold is a fatal defect in product manufacture. Molds for investment casting of gold, silver and copper alloys for dental materials and accessories, or molds for precision casting of non-ferrous metal products such as dies, machine parts in general, arts and crafts, etc. Permeability is one of the important factors to escape the gas generated at the interface between the cast metal and the cast metal. If adequate breathability is lacking, either pressure or vacuum casting must be utilized. Also, when cement or resin is mixed in gypsum, the strength itself is improved,
Similarly, it has the drawback that the water absorption performance is lowered and the physical properties of other gypsum are also changed. When natural fibers such as hemp are mixed in gypsum, the tensile strength of natural fibers is smaller than that of synthetic fibers, so the strength cannot be increased unless the amount of gypsum mixed is large. At the same time, an increase in the amount of natural fibers mixed inevitably leads to a decrease in the water absorption performance of the gypsum type. Moreover, since the natural fibers are thick monofilaments themselves, the ends of the fibers that have entered the surface layer of the gypsum type are The surface of the molded product is damaged by the exposed fiber ends, and the surface properties become inhomogeneous due to the lack of water absorption at the exposed fiber ends. . Furthermore, when glass fiber is mixed in gypsum, the strength of the gypsum mold is slightly improved, but since the glass fiber has rigidity, the end of the glass fiber that has entered the surface layer part is exposed on the molding surface and molded. It has the drawback of scratching the surface of the product. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has excellent strength characteristics, flexibility, light weight, low thermal expansion property, and further cuts carbon fibers having an extremely small diameter into a length of 5 to 100 mm, and then 0.008 to 0. By uniformly dispersing and mixing 9% by weight in the form of monofilament, water absorption performance, which is the main physical property of paperware molds, or dental materials, molds for investment casting of jewelry, or metalware The mechanical strength of the gypsum mold is increased without deteriorating the ventilation performance, which is an important physical property in the precision casting mold, and without changing other physical properties of the gypsum mold in the case of other general gypsum molds. The strength (durability) against a specific external force and the strength (durability) against an internal stress due to thermal strain are increased. A first object of the present invention is to increase the material mechanical strength of the gypsum mold without lowering the original functions of the gypsum mold, such as high dimensional accuracy, low cost, and ease of molding by casting, and strength against mechanical external force. When,
By simultaneously increasing both strength against internal stress due to thermal strain, damage to the gypsum mold due to external pressure or internal pressure during molding, and at the time of paper container molding, the drying time of the gypsum mold after each molding is completed. Shortening is to improve molding efficiency (productivity by plaster mold). A second object of the present invention is to produce a gypsum mold in which carbon fibers are mixed, in which a large number of monofilamentary carbon fibers are uniformly dispersed in the gypsum slurry, whereby the carbon fibers are uniformly dispersed in the gypsum matrix. It is to mix and disperse in. As the gypsum mold according to the present invention, a general cast molding gypsum mold, a precision metal casting gypsum mold, a press molding gypsum mold of powder or a plastic material, an extrusion molding gypsum mold, an injection molding gypsum mold, and the like. Fine materials such as press-molding plaster molds for so-called fine ceramics, injection-molding plaster molds, cast-molding plaster molds, etc. that do not contain clays in the raw material mixture of alumina, silicon carbide, silicon nitride, partially stabilized zirconia, sialon, etc. A gypsum mold for ceramic molding is included. Further, it includes a rocker molding die for fine ceramics, a casting molding die, and a casting molding die for producing a paper container from pulp slurry, which is carried out by utilizing the water absorption performance of gypsum itself. Further, the type of carbon fiber used in the present invention may be any of polyacrylonitrile-based, pitch-based, rayon-based or lignin-povar-based, but it has a high strength or a high strength because it increases the strength of the gypsum mold. An elastic carbon fiber is desirable, specifically, a tensile strength of 200 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ) or more and a tensile elastic modulus of 20.000 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ).
The above is desirable. In the present invention, it is a very important element to uniformly disperse and mix carbon fibers that tend to form nodules into a single-fiber state without producing nodules in the plaster mold of the base material (structure of the plaster mold). From this point of view, the length of carbon fiber to be mixed in the plaster mold as a reinforcing material,
And the weight ratio to gypsum is defined. The carbon fibers are dispersed into a large number of single fibers and mixed in the plaster mold of the base material. However, the length of the carbon fibers is 5 because of the reason described later.
To 100 mm, preferably 20 to 30 mm. Fig. 1 shows the ratio of 100 parts by weight of gypsum, 60 parts by weight of water, and 0.5 parts by weight of carbon fiber.
The graph of the test result showing the relationship between the length of the carbon fiber in the gypsum test piece of mm × 25 mm × 250 mm and the bending strength (bending strength) is shown, and as is clear from this, the length of the carbon fiber is It can be seen that the bending strength sharply decreases when the thickness is 15 mm or less. Here, the length of the carbon fiber to be dispersed and mixed in the plaster mold of the base material is 5 to 100.
When the length is less than 5 mm, it is not possible to sufficiently improve the strength of the gypsum mold due to the shortage of the total bonding area between the gypsum particles of the base material and the single fibers of the carbon fibers. 1
When it is more than 00 mm, it becomes difficult to handle it when it is dispersed into single fibers, when it is mixed with gypsum powder and water, or when it is poured into the case mold, and it is difficult to uniformly disperse it in the gypsum mold. This is because First, carbon fibers manufactured by a conventional method are cut into a length of 5 to 100 mm, and then separated into an infinite number of single fibers by a predetermined method. The following is an example of a method of dispersing the bundled carbon fibers into single fibers. First, the bundled carbon fibers are heated in an oxidizing atmosphere to oxidize and remove the sizing agent for handling and stabilizing applied on the surface, or the sizing agent is washed away with an acetone solvent to remove the sizing agent. The heating temperature for removing the sizing agent by heating is relatively determined by the relationship with the sizing agent applied to the surface, but is around 300 ° C, which is the general maximum safe use temperature of carbon fiber. It is desirable to do in. The carbon fibers from which the sizing agent has been removed by heating are easily dispersed in the countless (usually 1,000 to 24,000) single fibers having extremely small diameters (usually 5 to 10 μm) constituting the carbon fibers. Then remove the sizing agent and remove 5 to 1
When carbon fibers cut into a length of 00 mm were put into a water tank and gently rotated by a stirring blade while applying ultrasonic vibration, the sizing agent was removed by the previous heating and the carbon fibers were easily dispersed. Is dispersed in a myriad of single filaments having extremely small diameters without causing agglomeration due to the synergistic effect of ultrasonic vibration and gentle stirring. During stirring, the number of rotations should be 40 to 60 rpm in a water tank having a diameter of about 60 cm so that the carbon fibers are not damaged by the stirring blades. After the dispersion treatment, take out the innumerable dispersed single fibers from the water tank,
Dehydrate and dry. Further, as another method of separating the bundled carbon fibers into single fibers, there is a method of previously sizing the carbon fibers with a water-soluble sizing agent. That is, the bundle-like carbon fibers sized by the water-soluble sizing agent are cut into a length of 5 to 100 mm, and the carbon fibers suitable for one mixing ratio are weighed in advance, and the weighed carbon fibers are weighed. When the carbon fiber is put into a container 1 (see FIG. 4) containing water that is suitable for one mixing ratio and gently stirred by a stirring blade, the water-soluble sizing agent applied to the carbon fiber Is immediately dissolved in water and self-diffuses, and the bundle-like carbon fibers are uniformly dispersed in the countless single filaments having extremely small diameters in water without agglomeration by the stirring action of the stirring blades. Even in the case of this method, the rotation speed is 60 cm in diameter so that the carbon fibers are not damaged by the stirring blade during stirring.
It should be 40 to 60 rpm in a medium container. When the carbon fibers are dispersed into single fibers by this method, the gypsum powder suitable for the mixing amount once and the set retardation are set in the container 1 in which the carbon fibers are uniformly dispersed in water. Gypsum slurry is prepared by adding additives such as agents and stirring. Next, if a method of making a gypsum slurry in which carbon fibers dispersed in single fibers are mixed is described, the ratio of carbon fibers to gypsum powder is 0.01 to 1% by weight (of the hardened gypsum type) for the reason described below. Converted to the ratio of carbon fiber to gypsum of the base material, it is approximately 0.008 to 0.9% by weight), preferably 0.
It is necessary to make it 1 to 0.3% by weight. FIG. 2 shows 15 mm × 25 mm × 250 in which carbon fibers having a length of 20 mm are mixed in a required weight part (various weight parts) in a ratio of 100 parts by weight of gypsum powder and 60 parts by weight of water.
It is a graph of the test result which shows the relationship between the weight% of the mixed carbon fiber with respect to the gypsum powder in a gypsum test piece of mm, and bending strength. FIG. 5 is a graph of test results showing the relationship between the weight ratio of carbon fibers mixed in the gypsum powder and the water absorption rate, that is, the water absorption performance (weight% of water that can be absorbed by the test piece of hardened gypsum). As is clear from FIGS. 2 to 3, it is understood that as the weight ratio of the carbon fibers mixed in the gypsum powder increases, the flexural strength increases and the water absorption increases. Increasing the water absorption capacity of gypsum due to the incorporation of carbon fibers is that the particles of gypsum are needle-shaped, and the cross-sectional shape of the carbon fibers is circular or a shape similar to this, and the size of the particles of gypsum and carbon. It is considered that this is because the diameter of the fibers is not so different from each other, so that the mixing of the carbon fibers forms new voids between the carbon fibers and the gypsum particles. Here, the mixing ratio of the carbon fiber to the gypsum powder is set to 0.01 to 1% by weight, because the mixing ratio of the carbon fiber is less than 0.01% by weight, the ratio of the carbon fiber to the gypsum powder is too small and the gypsum mold is used. It is not possible to improve the strength sufficiently, and the mixing ratio of carbon fiber is 1
If it exceeds 10% by weight, the ratio of carbon fibers is too large when making the gypsum slurry, and the carbon fibers cannot be uniformly dispersed in the gypsum slurry in a single fiber state, and the agglomeration of carbon fibers easily occurs, Poor fluidity when pouring gypsum slurry into the mold makes casting work difficult, and water absorption or capillary (capillary porosity) of the gypsum mold to be molded
When the physical properties such as change the air permeability and water absorption, the condition as a molding material is no longer satisfied, and carbon fiber nodules easily form inside the molded gypsum mold, resulting in a non-homogeneous state. As a result, the function as a mold for precision products will no longer be satisfied. Then, in order to form a gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly dispersed by using carbon fibers which have been separated into single fibers in advance by removing the sizing agent, in a container 1 as shown in FIG. Water and suitable additives such as a set retarder, a water reducing agent, etc., which are suitable for the mixing amount of water, have been put in advance, and then carbon fibers dispersed in a predetermined amount of single fibers preliminarily weighed in this container 1 , And finally, a predetermined amount of gypsum powder is charged and the container 1 is attached to a vacuum stirrer.
When the stirring blade is rotated at a low speed and mixed and stirred, a gypsum slurry in which monofilaments of carbon fibers are uniformly dispersed in the gypsum slurry is obtained without forming agglomerates. The reason why the carbon fibers are uniformly dispersed in the gypsum slurry without producing agglomerates is that the ratio of the carbon fibers to the gypsum powder is extremely small.
Next, in the case of manufacturing a plastic cast molding gypsum mold for molding a dish, the above-mentioned gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly dispersed is used for upper mold molding as shown in Fig. 5 (a). Pour gently into the case mold 2 and leave it for a predetermined time, and after curing, apply a light impact to disperse the case mold 2 up and down to remove it, and after that, dry sufficiently at a predetermined temperature. The upper die 3 of a plastic molding gypsum mold for casting a plate as shown in FIG. Since carbon fiber has rich flexibility, it is understood that it deforms freely even after casting, and it easily enters between the particles of gypsum, and also mixes into the surface layer part of the cast gypsum mold. The end of the carbon fiber thus formed is hardly exposed on the molding surface, but even if it is exposed, the diameter of the single fiber of the carbon fiber is extremely small as described above, and it has rich flexibility. Therefore, the surface of the polymer molded product such as plastic or rubber is hardly scratched by the carbon fiber exposed on the molding surface. Similarly, the lower mold 4 of the plaster mold for plastic casting is molded using the case mold for molding the lower mold. The lower mold 4 is provided with a molten plastic injection hole 5. In the case of injecting at normal pressure, FIG. 5B is actually used in an inverted state. Thus, even if the ends of the carbon fibers are exposed to the molding surface, the surface of the molded product is hardly damaged, but especially the molded product is a high-grade product and the molding surface is extremely precise and smooth. When it is necessary to obtain the above, as shown in FIG. 6 (a), while rotating the case mold 2 at a low speed, a small amount of pure gypsum slurry is poured to form a thin film 6 having a thickness of 1 to 3 mm in advance. After that, the rotation of the case mold 2 is stopped and immediately the gypsum slurry in which the carbon fibers are uniformly dispersed is gently poured, and thereafter the same operation as described above is performed.
The upper mold 3'of the plaster mold for plastic molding is molded. When the lower mold 4'is molded in the same manner, as shown in Fig. 6 (b), the thin film 6 made of pure gypsum is formed on the outer peripheral surface which is the molding surface.
A gypsum mold for plastic pressure casting coated with is obtained,
It is possible to reliably prevent the carbon fibers from being exposed on the molding surface. It is also possible to mold plastic injection molding dies made of beryllium copper alloy, aluminum alloy, zinc alloy or mold non-ferrous alloy articles with a plaster mold whose molding surface is covered with a thin film of pure gypsum. In this case, the molding surface of the molding die or the surface of the container is not damaged by the end of the carbon fiber. Further, in the case of manufacturing a large number of plaster molds for plastic-molding a plate-shaped body having an engraved pattern, it is carried out as follows. 7th
In the figure, gypsum prototypes or prototypes (first mold) 11 to original molds in which carbon fibers are uniformly dispersed and mixed, or only the inside uses carbon fiber-containing gypsum and pure gypsum is used for the surface layer part (Prototype female mold) {second mold} 12a, 12b is duplicated and manufactured. In the case of precision casting of metal, the original molds 12a and 12b are called master molds. The entire plaster female die of this original die is divided into upper and lower halves, and a female die (not shown) corresponding to the upper male die portion 12b and a male die 1 corresponding to the lower female die 12a.
A female mold 16 including 3a is manufactured. The lower female mold 14 has a gypsum slurry injection port 15. This mold 16 is a so-called case mold (third mold) in ceramic molding. In the following, metal or plastic other than ceramic and paper container molding are also referred to as case type. The above-mentioned gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly dispersed is injected into the case mold 16 through the gypsum slurry injection port 15. When injecting gypsum slurry under normal pressure (atmospheric pressure), the case mold 16 shown in Fig. 7 (c) is used.
Must be done upside down. After being left for a predetermined time and cured, the upper mold 13 and the lower mold 14 are separated, and the lower mold 17 of the molding mold (fourth mold) is taken out. Similarly, a case mold is molded from the upper part 12b of the original mold, and gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly dispersed is injected into the case mold to mold the upper mold 18 of the mold. A combination of the upper mold 18 and the lower mold 17 of this mold is a so-called "use mold" in ceramic molding. The gypsum mold reinforced with the carbon fiber according to the present invention has a small volume expansion coefficient in the curing process, and further, the thermal expansion coefficient of the cured gypsum mold is small. If gypsum that is uniformly dispersed and mixed is used, it is possible to duplicate a highly accurate mold from the original mold to the molding mold with little dimensional change. In the case of a gypsum mold for molding a molding die such as a beryllium copper alloy, aluminum alloy or zinc alloy plastic injection molding mold, as compared with the case of direct molding with a gypsum mold,
Since the shape duplication process is more and more complicated, the volume expansion coefficient in the hardening process of the gypsum mold and the small thermal expansion coefficient of the hardened gypsum mold are more important characteristics in high precision duplication. In addition, when the gypsum slurry in which the carbon fibers are uniformly dispersed is produced by the above-mentioned method, a small amount of carbon fibers must be accurately measured every time the gypsum slurry is produced, which is troublesome. Therefore, a jet air flow that circulates carbon fibers, which is lightweight and rich in buoyancy, and is difficult to handle, or by using oscillating rotation, is mixed and dispersed in the gypsum powder evenly in the single fiber state in advance. You may use it as a powder. As a result, it is possible to eliminate the troublesome operation of measuring only a small amount of carbon fiber suitable for one mixing amount each time gypsum slurry is produced. More specifically, a mixing method using a circulating jet air flow will be described. A mixing device for mixing gypsum powder and carbon fibers dispersed in single fibers at a ratio of 0.01 to 5% by weight of carbon fiber to gypsum powder. When it is put into the air flow, the gypsum powder and the carbon fibers dispersed in the single fibers are appropriately mixed while being circulated many times in a state of being scattered by the jet air flow, and then the cyclone or the back filter causes the air flow to flow into the air flow. When separated and recovered from the above, a gypsum powder containing carbon fibers is obtained in which the gypsum powder and the carbon fibers dispersed in the single fibers are uniformly mixed. Here, the pressure of the jet air flow is 1 to 2 kgf / cm 2 (Kg / c
m 2 ), it is necessary to have a low pressure of m 2 ). When the air pressure is increased, the collision force between the gypsum particles or the gypsum particles and the carbon fiber becomes large at the time of mixing, so that the gypsum particles and the carbon fiber are separated from each other. All of them are crushed to change the physical properties as a plaster mold material, which is not preferable. Further, as another method for uniformly mixing the carbon fiber with the gypsum powder, there is a mixing method using oscillating rotation. As shown in FIG. 8, the gypsum powder and the carbon fibers dispersed in the carbon fibers dispersed in the monofilament are placed in the flexible bag body 21 as compared with the gypsum powder. When the oscillating plate 22 attached to the bottom of the bag body 21 is oscillated by the oscillating shaft 24 eccentrically attached to the rotating shaft 25, the bag body 21 The mixture in the inside is accelerated, and the magnitude and direction of the velocity thereof are changed arbitrarily, so that the gypsum powder and the carbon fiber in the bag body 21 are uniformly mixed. When carbon fibers are mixed in the gypsum powder, it is possible to simultaneously mix necessary additives such as a set retarder and a water reducing agent. In addition, the above-mentioned gypsum powder is one in which carbon fibers dispersed in innumerable single fiber state are uniformly mixed and dispersed in the gypsum powder. In the case of sizing-treated carbon fiber, it is not necessary to disperse it into preliminarily monofilament, and since the water-soluble sizing agent has the property of elution into water and self-diffusion when making gypsum slurry, the gypsum in the bag body It can be put in the powder as a bundle and mixed. Furthermore, when using the raw gypsum powder mixed and dispersed in the gypsum powder in a proportion higher than the weight ratio when the carbon fiber is used, the gypsum powder is mixed again during use, and the gypsum powder and the carbon fiber are mixed with gypsum. Although the carbon fiber must be diluted to a ratio of 0.01 to 1% by weight with respect to the powder, this method can reduce the transportation cost of the gypsum powder mixed with the carbon fiber. If the ratio of carbon fiber to gypsum powder is 0.01 to 5% by weight, it is difficult to mix it in a single fiber state if it exceeds 5% by weight, and if it is less than 0.01% by weight, the molding is continued. This is because it cannot be used for molding. When it is used as it is without dilution, the mixing ratio of carbon fiber to the gypsum powder is 0.01 to 1% by weight. In addition, when plaster mixed with carbon fiber is used as a mold material for a general molding die or a molding die, a ceramic molding die is manufactured from the gypsum mold to perform polymer processing or metal precision molding. When performing casting or casting of ceramics other than ceramics, that is, glass, fine ceramics, or blow molding of high-grade glassware, the expansion coefficient during hydration hardening of gypsum mixed with carbon fiber, Also, since the expansion rate during cooling demolding and the subsequent drying shrinkage rate / expansion rate are both small, the accuracy of the replicated product when casting it repeatedly into the mother mold (female mold) and replicating the mold is good, and an accurate replicated product. You can In addition, since the coefficient of thermal expansion of the mold itself is small, expansion and contraction due to temperature change is small, which enables highly accurate replication and improves the accuracy of the molding mold itself. Therefore, even if the repetitive duplication is repeated several times, the duplication error between the first die (prototype) and the final die (molding die) is small.
This point is the most important as a mold material for molding a metal mold or a ceramic mold in precision casting. When the gypsum mold according to the present invention is used as a press mold, the state of the molding raw material such as metal, plastic, or ceramics may be in the form of dry powder, or may be in the form of paste such as china clay. Further, it may have a sheet shape. Further, although the present invention has a direct purpose of strengthening the molding die itself with carbon fibers, a member constituting the molding die such as a ceramic core (core) in an investment mold, or holding the molding die. The jig-like member for positioning or positioning may be made of gypsum reinforced with carbon fiber.
Next, examples of the present invention and comparative examples will be given.

実施例1 ポリアクリロニトリル系繊維を約300℃で熱処理した
後に、更に窒素ガス雰囲気中で約1300℃で熱処理し
て黒鉛化し、直径的7μmの単繊維を約6000本一束
とした炭素繊維を用いた。この炭素繊維の物性は、引張
強さ300kgf/mm(Kg/mm)、引張弾性
係数23,000kgf/mm(Kg/mm)、密
度1.75g/cm、線膨張係数−0.1×10−6
/℃,熱伝導率15Kcal/m.hr・℃(17.4
5W/m・K),比熱0.17cal/g・℃(0.7
1kJ/kg・K)であった。この炭素繊維を約20m
mの長さに切断して、水中にて超音波振動とかく拌との
相乗作用により無数本の単繊維に離散させた。β石膏粉
末100重量部,水60重量部,炭素繊維0.1重量
部,硼砂(硬化遅延剤)0.2重量部の割合で混合かく
拌して、炭素繊維の単繊維が均一に分散された石膏泥漿
をつくり、この石膏泥漿をケース型内に流し込んでプラ
スチック楕円皿を鋳込成形するための鋳込成形用石膏型
を得た。この鋳込成形用石膏型は、切断断面全体に亘っ
て炭素繊維の単繊維が均一に分散され、この分散状況は
肉眼で見ることが可能な程度であった。
Example 1 Polyacrylonitrile-based fibers were heat treated at about 300 ° C. and then further heat-treated at about 1300 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to be graphitized, and about 6000 single fibers each having a diameter of 7 μm were bundled into a carbon fiber. I was there. The physical properties of this carbon fiber are as follows: tensile strength 300 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), tensile elastic modulus 23,000 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), density 1.75 g / cm 3 , linear expansion coefficient −0. .1 × 10 −6
/ ° C, thermal conductivity 15 Kcal / m. hr ・ ° C (17.4
5 W / mK, specific heat 0.17 cal / g ° C (0.7
It was 1 kJ / kg · K). This carbon fiber is about 20m
It was cut into a length of m and dispersed into innumerable single fibers by a synergistic effect of ultrasonic vibration and stirring in water. 100 parts by weight of β-gypsum powder, 60 parts by weight of water, 0.1 parts by weight of carbon fiber, and 0.2 parts by weight of borax (setting retarder) were mixed and stirred to uniformly disperse the carbon fibers. A plaster mold for casting was prepared by making a plaster slurry and pouring the plaster slurry into a case mold to cast a plastic elliptical dish. In this cast molding gypsum mold, single fibers of carbon fibers were uniformly dispersed over the entire cut cross section, and this dispersion state was visible to the naked eye.

実施例2 実施例1と同一の条件並びに方法により炭素繊維の単繊
維が均一に分散された石膏泥漿をつくり、ケース型を低
速回転させつつ炭素繊維の混入されていない純粋な石膏
泥漿を予め流し込んで厚さ1ないし3mmの薄膜を形成
しておき、しかる後にケース型の回転を停止させて炭素
繊維が混入された石膏泥漿を流し込んでプラスチック楕
円皿を鋳込成形するための鋳込成形用石膏型を得た。こ
の鋳込成形用石膏型の成形面は、純石膏から成る薄膜で
被覆されており、炭素繊維は成形面に全く露出していな
かった。
Example 2 A gypsum slurry in which monofilaments of carbon fibers were uniformly dispersed was prepared by the same conditions and method as in Example 1, and pure gypsum slurry without carbon fibers was poured in advance while rotating the case mold at a low speed. Plaster for casting to form a thin plastic film with a thickness of 1 to 3 mm, then stop the rotation of the case mold and pour the plaster slurry mixed with carbon fibers to cast a plastic elliptical dish. Got the mold. The molding surface of this cast molding gypsum mold was covered with a thin film of pure gypsum, and carbon fibers were not exposed at all on the molding surface.

実施例3 ポリアクリロニトリル系繊維を約300℃で熱処理した
後に、更に窒素ガス雰囲気中において約2500℃で特
殊熱処理して黒鉛化し、直径約7μmの単繊維をポリビ
ニールピロリドンでサイジング処理して約6000本を
一束にした炭素繊維を用いた。この炭素繊維の物性は、
引張強さ250kgf/mm(Kg/mm)、引張
弾性係数35,000kgf/mm(Kg/m
),密度1.77g/cm,線膨張係数−0.1
×10−6/℃,熱伝導率100Kcal/m・hr・
℃(116W/m・K),比熱0.17cal/g・℃
(0.71kJ/kg・K)であった。この束状の炭素
繊維を25mmの長さに切断し、β石膏粉末100重量
部に対して炭素繊維の割合か0.3重量部となるように
炭素繊維を予め計量しておき、この炭素繊維を予め計量
された水の入った容器に、投入して補助的にかく拌する
と、束状の炭素繊維は自己拡散して無数本の単繊維に離
散されると共に、かく拌作用により水中に均一に分散し
た。しかる後に、石膏粉末,硼砂(硬化遅延剤)および
昭和電工株式会社製メルメントF−20(減水剤)を投
入して混合かく拌することにより、石膏粉末100重量
部、水60重量部,炭素繊維0.3重量部、硬化遅延剤
0.2重量部、減水剤0.2重量部の割合から成る均質
な石膏泥漿をつくった。まず、第9図に示されるように
カップの原型31から上記石膏泥漿を用いて元型(第2
の中間型)32の下型を製作し、この元型32を用いて
ケース型(第3の中間型)35の下型を上記石膏泥漿に
より製作した。このケース型33に上ケース34を組み
合わせたものを100rpmで低速回転させながら純石
膏泥漿を流し込んで厚さ1mmの薄膜35を予め形成し
た後に上記石膏泥漿を流し込んで、銀合金カップを成形
するための鋳込成形用石膏型38の下型36を得た。こ
の鋳込成形用石膏型の下型36に混入された炭素繊維の
分散状況は、実施例1と同様にほぼ均一であった。同様
にして上型37を製作し、上型37,下型36を組み合
わせて一体として銀合金カップを鋳造した。外側表面の
繊細な模様は精密に再現された見事な銀合金カップが得
られた。
Example 3 Polyacrylonitrile-based fiber was heat treated at about 300 ° C., and then special heat treatment was further performed at about 2500 ° C. in a nitrogen gas atmosphere for graphitization, and a single fiber having a diameter of about 7 μm was sized with polyvinylpyrrolidone to about 6000. A bundle of carbon fibers was used. The physical properties of this carbon fiber are
Tensile strength 250 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), tensile elastic modulus 35,000 kgf / mm 2 (Kg / m
m 2 ), density 1.77 g / cm 3 , linear expansion coefficient −0.1
× 10 −6 / ° C, thermal conductivity 100 Kcal / m · hr ·
℃ (116W / m ・ K), specific heat 0.17cal / g ・ ℃
(0.71 kJ / kg · K). This bundle of carbon fibers is cut into a length of 25 mm, and the carbon fibers are weighed in advance so that the ratio of the carbon fibers to 100 parts by weight of β-gypsum powder is 0.3 parts by weight. When put into a container of water weighed in advance and agitated supplementarily, the bundled carbon fibers self-diffuse and are dispersed into innumerable single fibers, and are evenly distributed in water by the agitating action. Dispersed. Thereafter, gypsum powder, borax (hardening retarder) and Melment F-20 (water reducing agent) manufactured by Showa Denko KK were added and mixed and stirred to give 100 parts by weight of gypsum powder, 60 parts by weight of water, carbon fiber. A homogeneous gypsum slurry was made up in the proportions of 0.3 parts by weight, 0.2 parts by weight of retarder and 0.2 parts by weight of water reducing agent. First, as shown in FIG. 9, from the prototype 31 of the cup, the original mold (second
The lower mold of the intermediate mold) 32 is manufactured, and the lower mold of the case mold (third intermediate mold) 35 is manufactured by using the master mold 32 with the plaster slurry. In order to form a silver alloy cup by pouring pure gypsum slurry while rotating the case mold 33 combined with the upper case 34 at a low speed of 100 rpm to form a thin film 35 having a thickness of 1 mm in advance and then casting the gypsum slurry. The lower mold 36 of the plaster mold 38 for cast molding was obtained. The state of dispersion of the carbon fibers mixed in the lower mold 36 of the cast molding gypsum mold was substantially uniform as in Example 1. Similarly, the upper mold 37 was manufactured, and the upper mold 37 and the lower mold 36 were combined to integrally cast a silver alloy cup. The delicate pattern on the outer surface was reproduced precisely to obtain a magnificent silver alloy cup.

実施例4 実施例3と同一条件並びに方法により炭素繊維の単繊維
が均一に分散された石膏泥漿をつくり、これを母型内に
流し込んで合成ゴム球を鋳込成形するための石膏型を得
た。
Example 4 A gypsum mold for producing synthetic rubber balls by casting a gypsum slurry in which monofilaments of carbon fibers are uniformly dispersed according to the same conditions and methods as in Example 3 is cast into a mother mold. It was

実施例5 実施例3と同一条件並びに方法により炭素繊維の単繊維
が均一に分散された石膏泥漿をつくり、これを母型内に
流し込んでセラミック・ボールをアイソスタティックプ
レス(等静圧プレス)成形するためのポリウレタン・ゴ
ム製成形型を鋳込むための石膏型を得た。
Example 5 Under the same conditions and methods as in Example 3, gypsum slurry in which monofilaments of carbon fibers were uniformly dispersed was prepared, and this was poured into a mother die to form a ceramic ball in an isostatic press (isostatic press). A gypsum mold for casting a polyurethane / rubber mold for molding was obtained.

実施例6 実施例3と同一条件並びに方法により炭素繊維の単繊維
が均一分散された石膏泥漿をつくり、これを母型内に流
し込んでサイアロン製クリスタルガラス・ブロー成形型
を鋳込成形するための石膏型を得た。
Example 6 A gypsum slurry in which monofilaments of carbon fibers were uniformly dispersed was prepared by the same conditions and methods as in Example 3, and the gypsum slurry was poured into a mother mold to cast a sialon crystal glass blow mold. A plaster mold was obtained.

比較例1 β石膏粉末100重量部,水60重量部,硼砂0.2重
量部の割合で混合かく拌して炭素繊維の入っていない純
粋な石膏泥漿をつくり、この石膏泥漿をケース型内に流
し込んでプラスチック楕円皿を射出成形するための射出
成形用石膏型を得た。
Comparative Example 1 100 parts by weight of β-gypsum powder, 60 parts by weight of water, and 0.2 parts by weight of borax were mixed and stirred to prepare a pure gypsum slurry containing no carbon fiber, and the gypsum slurry was placed in a case mold. An injection-molding plaster mold for pouring and injection-molding a plastic oval dish was obtained.

実施例7 ポリアクリロニトリル系繊維を約300℃で熱処理した
後に、更に窒素ガス雰囲気中で約1300℃で熱処理し
て黒鉛化し、直径約7μmの単繊維を約6000本一束
とした炭素繊維を用いた。この炭素繊維の物性は、引張
強さ300kgf/mm(Kg/mm)、引張弾性
係数23,000kgf/mm(Kg/mm)、密
度1.75g/cm、線膨張係数−0.1×10−6
/℃,熱伝導率15Kcal/m・hr・℃(17.4
5W/m・K),比熱0.17cal/g・℃(0.7
1kJ/kg・K)であった。この炭素繊維を約20m
mの長さに切断して、水中にて超音波振動とかく拌との
相乗作用により無数本の単繊維に離散させた。β石膏粉
末100重量部,水60重量部,炭素繊維0.1重量
部,硼砂(硬化遅延剤)0.2重量部の割合で混合かく
拌して、炭素繊維の単繊維が均一に分散された石膏泥漿
をつくった。そして、第10図に示されるように、原型
41を分割面まで粘土又は石膏内に埋め込み、このまま
で前記石膏泥漿を流し込んで原型41の上半面の型取り
を行い、しかる後に原型41を反転して同様の操作を行
って原型41の下半面の型取りを行うと元型42が製作
される。この元型42内に前記石膏泥漿を流し込んでケ
ース下型43,44をそれぞれ製作し、これとは別に製
作した上ケース45,46を組み合わせるとケース型4
7,48となる。このケース型47,48は、断面を含
めて全体に亘って炭素繊維の単繊維が均一に分散され、
この分散状況は肉眼で見ることが可能な程度であった。
このケース型47,48を鋳込成形型として低速回転さ
せながら、アルミニウムの溶融液を鋳込んでプラスチッ
ク鋳込成形用金型49を製作した。原型41の表面の模
様は、そのまま金型49に正確に転写されていた。
Example 7 Polyacrylonitrile-based fibers were heat treated at about 300 ° C., and then further heat-treated at about 1300 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to be graphitized, and about 6000 single fibers each having a diameter of about 7 μm were bundled into a carbon fiber. I was there. The physical properties of this carbon fiber are as follows: tensile strength 300 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), tensile elastic modulus 23,000 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), density 1.75 g / cm 3 , linear expansion coefficient −0. .1 × 10 −6
/ ° C, thermal conductivity 15 Kcal / m · hr · ° C (17.4
5 W / mK, specific heat 0.17 cal / g ° C (0.7
It was 1 kJ / kg · K). This carbon fiber is about 20m
It was cut into a length of m and dispersed into innumerable single fibers by a synergistic effect of ultrasonic vibration and stirring in water. 100 parts by weight of β-gypsum powder, 60 parts by weight of water, 0.1 part by weight of carbon fiber, and 0.2 part by weight of borax (setting retarder) were mixed and stirred to uniformly disperse the monofilament of carbon fiber. Made plaster slurry. Then, as shown in FIG. 10, the prototype 41 is embedded in the clay or gypsum up to the division surface, and the plaster slurry is poured as it is to mold the upper half surface of the prototype 41, and then the prototype 41 is inverted. Then, the same operation is performed to mold the lower half surface of the master 41 to produce the master 42. The lower molds 43 and 44 are manufactured by pouring the gypsum slurry into the original mold 42, and the upper molds 45 and 46, which are separately manufactured, are combined to form the case mold 4.
7,48. In the case molds 47 and 48, carbon fiber monofilaments are uniformly dispersed over the entire surface including the cross section,
The dispersed state was visible to the naked eye.
The case molds 47 and 48 were used as casting molds while rotating at low speed, and a molten liquid of aluminum was cast to manufacture a plastic casting mold 49. The pattern on the surface of the master 41 was accurately transferred to the mold 49 as it was.

比較例2 β石膏粉末100重量部,水60重量部,硼砂0.2重
量部の割合で混合かく拌して炭素繊維の入っていない純
粋な石膏泥漿をつくり、この石膏泥漿を実施例7と同様
にして製作した元型内に流し込んでケース下型並びにケ
ース上型を製作し、これに別に製作した上ケースを組み
合わせてケース型を得、このケース型にアルミニウム合
金溶融液を鋳込んでプラスチック鋳込成形用金型を製作
した。上記実施例7並びに比較例2の石膏ケース型の乾
燥離型時の各温度における長さの変化率並びに複製精度
は次の通りであった。長さの変化率に関しては、ケース
型の最高発熱時(53.2℃)においては、炭素繊維を
混入していない従来品は0.076%(500mmに対
して0.38mm)膨張(硬化時膨張率)していたのに
対し、本発明品は0.066%(500mmに対して
0.33mm)膨張しており、また室温時(23.5
℃)に冷却した後、乾燥脱型時においては従来品は0.
025%(500mmに対して0.125mm)膨張し
ていたのに対し、本発明品は0.018%(500mm
に対し0.09mm)膨張していた。また、その後50
℃の熱風乾燥器にて約10日間乾燥したところ複製精度
に関しては、従来品は500mmに対して0.06mm
乾燥収縮し母型に対し0.065mm膨張していたのに
対し、本発明品は500mmに対して0.04mm乾燥
収縮し、母型に対し0.05mm膨張していた。これか
ら明らかのように、本発明品は水和硬化時の膨張も小さ
く、しかも複製精度も良好であることが解かる。上記各
実施例1ないし6、および比較例1の各石膏型の抗折強
度,吸水能力,大気中における破壊温度差,嵩比重並び
に硬化時膨張率などの物性は、下表の通りであった。
Comparative Example 2 100 parts by weight of β-gypsum powder, 60 parts by weight of water, and 0.2 parts by weight of borax were mixed and stirred to prepare a pure gypsum slurry containing no carbon fiber, and this gypsum slurry was used as Example 7. Pour into the same original mold to make a case lower mold and a case upper mold, combine them with a separately manufactured upper case to obtain a case mold, and cast an aluminum alloy melt into this case mold to make a plastic. A casting mold was manufactured. The rate of change in length and the replication accuracy at each temperature during dry release of the gypsum case molds of Example 7 and Comparative Example 2 were as follows. Regarding the rate of change in length, at the maximum heat generation of the case type (53.2 ° C), the conventional product not mixed with carbon fiber expanded 0.076% (0.38 mm against 500 mm) (when cured) The product of the present invention has expanded 0.066% (0.33 mm with respect to 500 mm) and has a room temperature (23.5%).
After cooling to 0 ° C.), the conventional product has a density of 0.
It expanded by 025% (0.125 mm for 500 mm), while the product of the present invention expanded 0.018% (500 mm).
0.09 mm) had been expanded. After that, 50
When dried in a hot air dryer at ℃ for about 10 days, the accuracy of replication is 0.06mm compared to 500mm for conventional products.
The product of the present invention was dried and shrunk and expanded by 0.065 mm with respect to the master mold, whereas the product of the present invention was shrunk by 0.04 mm and expanded by 0.05 mm with respect to the master mold. As is clear from this, it is understood that the product of the present invention has a small expansion during hydration hardening and has a good replication accuracy. The physical properties of the gypsum molds of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 such as transverse rupture strength, water absorption capacity, breaking temperature difference in the atmosphere, bulk specific gravity and expansion coefficient upon curing were as shown in the table below. .

吸水能力はテストピースを常温常圧下で浸漬したとき、
吸水した水の重量百分率である。破壊温度差は高温大気
中で加温した試験片をすばやく室内に取り出し室温大気
中に放置した場合、破壊に到る最小の温度差を表わす。
硬化時膨張率は母型に石膏泥漿を鋳込み硬化させ脱型
後、乾燥直前に測定したときの長さの母型に対し変化し
た割合である。上表から明らかのように、炭素繊維を混
入した石膏型は、混入しない石膏型に比較して抗折強度
および大気中における破壊温度差は大巾に向上している
と共に、他の物性においても優れていることが判明し
た。第11図は実施例1の石膏硬化体の切断面から製作
した薄片を走査型電子顕徴鏡で2000倍で撮った写真
である。左上端から中央へ延びる細長い真直ぐな円柱
が、混入した炭素単繊維であり破片状の結晶がβ型2水
石膏である。第12図はα型石膏粉を用いた他は実施例
1すなわち第11図と同一のもので、同じく2000倍
の走査型電子顕微鏡写真である。また、第13図は、石
膏100重量部,水60重量部,長さ25mmのピッチ
系炭素繊維を所定重量部混入した石膏泥漿を鋳込んで成
形した15mm×25mm×250mmの石膏試験片を
曲げ試験装置で曲げ試験をした場合の経過時間と、抗折
力との関係を示しており、混入炭素繊維の重量比率をパ
ラメーターとした場合の試験結果である。第13図のグ
ラフから明らかのように混入炭素繊維の割合が大きくな
る程抗折力が大きくなると共に、最大抗折力で単純破断
するもろさが解消されて素材としてのいわゆる粘りが生
じていることがわかる。尚、本試験のスバンは200m
mで、荷重は中央に加えられ、荷重点の変位速度は1m
m/minであった。第14図に、純粋な石膏試験片
と、炭素繊維で強化した石膏試験片との各温度における
長さの変化率を示す曲線が示されており、炭素繊維を混
入した石膏の試験片の長さの変化(膨張)率は、炭素繊
維を混入しない石膏試験片の長さの変化(膨張)率に比
較して、正および負のいずれの場合にも僅かに小さいこ
とがわかる。これは、熱膨張率が殆んど零に等しい炭素
繊維が石膏の各粒子間に入り込んでいるため、この炭素
繊維が石膏の膨張或るいは収縮を抑制するためであると
解される。従って、炭素繊維を混入した石膏型は、温度
による膨張或るいは収縮が小さく、成形品の寸法精度が
向上する。ここで、石膏型を金属成形又は高分子加工成
形型或るいは紙器成形型として用いる場合、抗折強度お
よび抗折力の大巾な向上により、石育型の材料力学的強
度が増大され、従来成形時の外圧力又は内圧力により破
損されていた部分の機械的強度が増大せしめられること
により石膏型の破損が防止されると共に、高(速い)サ
イクルの成形が可能となって成形効率(生産性)が向上
し、しかも石膏型の寿命が長くなる。また、成形中の石
膏型の破損により加圧鋳造,遠心鋳造,減圧鋳造,射出
成形などの成形機が損傷され、これに起因して生産が中
断されるのを防止できると共に、成形機の損傷部品を交
換して再調整する等の手間を省くことができる。更に、
機械的強度の大巾な向上により、石膏型の肉厚を薄くす
ることが可能となり、ひいては使用石膏量が削減され
る。また、炭素繊維の混入により大気中における破壊温
度差が向上するのは、温度上昇により石膏自体は所定量
膨張するが、炭素繊維自体は殆んど膨張しないので、石
膏型内部において炭素繊維にはその長さ方向に引張力が
加わると共に、石膏には圧縮力が加わり、このため炭素
繊維の長さ方向に内部応力が生じて丁度PSコンクリー
トのようにプレストレスが導入された状態になっている
ためであると解される。大気中における破壊温度差の大
巾な上昇は、石膏型が大きな温度差に対しても耐え得る
ことを意味し、ファインセラミックスや紙器等の成形の
場合では成形後の石膏型の乾燥温度を上げることが可能
となる。従って、成形毎の石膏型の乾燥時間を短縮させ
ることが可能となると共に、乾燥装置内に保持すべき成
形型数が少なくて済み、ひいては成形効率(生産性)が
向上する。よって、ファインセラミックスや紙器等の成
形品の生産個数に対する稼動石膏型の数を減少させるこ
とができ、少量多品種の製品の成形に適していると共
に、製品原価の低減を図ることができる。また、嵩比重
の低下により石膏型が軽量化され、石膏型の運搬或るい
は取扱い性が向上する。更に、硬化時膨張の僅かの減少
により、石膏型成形時においてケース型に加わる圧力が
小さくなって脱型が容易になると同時に、ケース型の破
損を防止することができる。その他の非鉄金属鋳造用成
形型の製作の場合でも同様な効果がある。上述したこと
を総合すると、本発明には次のような効果がある。
The water absorption capacity is measured by immersing the test piece under normal temperature and pressure.
It is the weight percentage of absorbed water. The rupture temperature difference represents the minimum temperature difference that results in rupture when a test piece heated in a high temperature atmosphere is quickly taken out into a room and left in a room temperature atmosphere.
The expansion coefficient at the time of hardening is the ratio of the length of the master mold to the length measured when the gypsum slurry was cast into the master mold, hardened and then demolded, and immediately before drying. As is clear from the above table, the gypsum mold mixed with carbon fiber has greatly improved the transverse rupture strength and the difference in fracture temperature in the atmosphere as compared with the gypsum mold not mixed with carbon fiber, and also in other physical properties. It turned out to be excellent. FIG. 11 is a photograph of a thin piece manufactured from the cut surface of the gypsum hardened body of Example 1 taken at a magnification of 2000 with a scanning electron microscope. A slender straight cylinder extending from the upper left corner to the center is a mixed carbon single fiber, and the shard-like crystals are β-type dihydrate gypsum. FIG. 12 is the same as that of Example 1, that is, FIG. 11 except that α-type gypsum powder is used, and is a scanning electron micrograph of 2000 times. In addition, FIG. 13 shows a gypsum test piece of 15 mm × 25 mm × 250 mm formed by casting gypsum slurry mixed with 100 parts by weight of gypsum, 60 parts by weight of water, and a predetermined weight part of pitch-based carbon fiber having a length of 25 mm. The relationship between the elapsed time when a bending test is performed by a test apparatus and the transverse rupture strength is shown, and is the test result when the weight ratio of the mixed carbon fibers is used as a parameter. As is clear from the graph of FIG. 13, the greater the ratio of the mixed carbon fibers, the greater the transverse rupture strength, and the fragility of simple fracture due to the maximum transverse rupture force is eliminated and so-called tenacity as a material occurs. I understand. The suban for this test is 200m
In m, the load is applied to the center and the displacement speed at the load point is 1 m
It was m / min. FIG. 14 shows a curve showing the rate of change in length at each temperature between a pure gypsum test piece and a gypsum test piece reinforced with carbon fiber. The length of the gypsum test piece mixed with carbon fiber is shown. It can be seen that the rate of change (expansion) of the thickness is slightly smaller in both positive and negative cases than the rate of change (expansion) of the length of the gypsum test piece in which carbon fiber is not mixed. It is understood that this is because carbon fibers having a coefficient of thermal expansion almost equal to zero enter between the particles of the gypsum, and the carbon fibers suppress expansion or contraction of the gypsum. Therefore, the gypsum mold mixed with the carbon fiber has little expansion or contraction due to temperature, and the dimensional accuracy of the molded product is improved. Here, when the gypsum mold is used as a metal forming or polymer processing forming mold or a paper container forming mold, the material mechanical strength of the stone-growing mold is increased due to a great improvement in bending strength and bending strength. By increasing the mechanical strength of the part that was conventionally damaged by external pressure or internal pressure during molding, damage to the gypsum mold can be prevented, and high (fast) cycle molding becomes possible and molding efficiency ( Productivity) and the life of the plaster mold is extended. In addition, damage to the molding machine such as pressure casting, centrifugal casting, vacuum casting, and injection molding due to breakage of the plaster mold during molding can be prevented from being interrupted by production, and damage to the molding machine can be prevented. It is possible to save the trouble of replacing the parts and readjusting them. Furthermore,
By significantly improving the mechanical strength, it is possible to reduce the thickness of the gypsum mold, which in turn reduces the amount of gypsum used. In addition, the difference in the destruction temperature in the atmosphere due to the incorporation of carbon fibers is that the gypsum itself expands by a predetermined amount due to the temperature increase, but the carbon fibers themselves do not expand at all, so the carbon fibers inside the gypsum mold are Along with a tensile force applied in the length direction, a compressive force is applied to the gypsum, which causes an internal stress in the length direction of the carbon fiber, which is a state where prestress is introduced just like PS concrete. It is understood that it is because of it. A large increase in the fracture temperature difference in the atmosphere means that the gypsum mold can withstand a large temperature difference, and in the case of molding fine ceramics or paper containers, increase the drying temperature of the gypsum mold after molding. It becomes possible. Therefore, the drying time of the gypsum mold for each molding can be shortened, the number of molding dies to be held in the drying device can be reduced, and the molding efficiency (productivity) can be improved. Therefore, it is possible to reduce the number of operating gypsum molds with respect to the number of molded products such as fine ceramics and paper containers, which is suitable for molding a large number of small-volume products, and at the same time, it is possible to reduce the product cost. In addition, the reduction in bulk specific gravity reduces the weight of the gypsum mold, and the transport or handling of the gypsum mold is improved. Further, due to the slight decrease in expansion during hardening, the pressure applied to the case mold during molding of the gypsum mold is reduced, which facilitates demolding, and at the same time prevents damage to the case mold. The same effect can be obtained in the case of manufacturing other molds for non-ferrous metal casting. Summarizing the above, the present invention has the following effects.

(1)、石膏型の材料力学的強度が大巾に増大されて成
形時の外圧力又は内圧力による石膏型の破損を防止でき
ると同時に、温度差による内部応力などに対する強度
(耐久性)も大巾に増大され、ファインセラミックスや
紙器の鋳込成形のように石膏型の吸水性能を利用する成
形においては成形毎の石膏型の乾燥温度を上げることが
可能となって乾燥時間を短縮させることができると共
に、完全乾燥が可能となり、ひいては成形効率を著しく
向上させることができる。
(1) The material mechanical strength of the gypsum mold is greatly increased to prevent damage to the gypsum mold due to external pressure or internal pressure during molding, and at the same time, strength (durability) against internal stress due to temperature difference. Greatly increased, and in the molding that utilizes the water absorption performance of the gypsum mold, such as cast molding of fine ceramics and paper containers, it is possible to raise the drying temperature of the gypsum mold for each molding and shorten the drying time. At the same time, complete drying is possible, and the molding efficiency can be remarkably improved.

(2)、石膏型の強化材として、径が極めて小さくて強
度が大きく、しかも柔軟性に富んだ炭素繊維を用いてい
るので、石膏に対する強化材の混入割合が少なくても石
膏型の機械的外力,熱的不均質に対する強度を増大させ
ることができると共に、強化材の混入割合が小いので、
炭素繊維の混入によりファインセラミックスや紙器の鋳
込成形のように吸水性を利用する成形用石膏型の基本的
な性能である吸水性能,或るいは非鉄金属製品の成形用
の場合は通気性能が低下することがない。
(2) As a gypsum-type reinforcing material, since carbon fiber having an extremely small diameter, a large strength and a high flexibility is used, even if the mixing ratio of the reinforcing material to the gypsum is small, the mechanical characteristics of the gypsum-type are large. Since the strength against external force and thermal inhomogeneity can be increased, and the mixing ratio of the reinforcing material is small,
Water absorption performance, which is the basic performance of a plaster mold for molding that utilizes water absorption such as cast molding of fine ceramics and paper containers due to the incorporation of carbon fibers, or air permeability in the case of molding non-ferrous metal products It never drops.

(3)、石膏型の成形面である表層部を純粋な石膏から
成る薄膜で被覆した場合は、炭素繊維の端部が成形面に
露出するのを確実に防止でき、成形品の表面を滑らかに
することができる。
(3) When the surface layer, which is the molding surface of the gypsum mold, is covered with a thin film of pure gypsum, it is possible to reliably prevent the ends of the carbon fibers from being exposed on the molding surface, and to smooth the surface of the molded product. Can be

(4)、高温加熱焼失性を有する炭素繊維を強化材とし
て混入してあるので、使用中に破損したり、或るいは使
用不可能となった石膏型は、粉砕して長時間に亘って緩
やかに高温加熱処理することにより、内部に混入された
炭素繊維のみを容易に焼失除去することができ、石膏硬
化体の再使用が可能となる。この点ガラス繊維等の加熱
焼失性を有しないものを強化材として混入した場合は、
混入した強化材のみを除去して石膏型を再生或るいは再
利用することは極めて困難か、或るいは不可能である。
(4) Since the carbon fiber having a high temperature heating and burning property is mixed as a reinforcing material, the gypsum mold which is damaged during use or cannot be used is crushed for a long time. By gently performing the high temperature heat treatment, only the carbon fibers mixed in the inside can be easily burned and removed, and the cured gypsum can be reused. In this regard, if a material that does not burn by heating, such as glass fiber, is mixed in as a reinforcing material,
It is extremely difficult or impossible to recycle or reuse the gypsum mold by removing only the entrained reinforcements.

(5)、炭素繊維を5ないし100mmの長さに切断し
た後にサイジング剤を加熱除去し、水中において超音波
振動を加えつつかく拌することにより、径が極めて小さ
く、しかも柔軟性に富んだ束状の炭素繊維を無数本の単
繊維に容易に分散でき、これにより石膏泥漿内に炭素繊
維の無数本の単繊維を均一に分散でき、ひいては石膏型
内に炭素繊維を均一に混入させることができる。
(5) The carbon fiber is cut into a length of 5 to 100 mm, the sizing agent is removed by heating, and the mixture is stirred in water while applying ultrasonic vibration. -Shaped carbon fibers can be easily dispersed into innumerable monofilaments, which allows even dispersion of innumerable monofilaments of carbon fibers in gypsum slurry, which in turn allows the carbon fibers to be uniformly mixed in the plaster mold. it can.

(6)、水溶性サイジング剤でサイジング処理した炭素
繊維を用いる場合には、この炭素繊維を5ないし100
mmの長さに切断した後に水中に投入して水溶性サイジ
ング剤を水中に溶出せしめて束状の炭素繊維を無数本の
単繊維に分散させ、しかる後に石膏粉末を投入して混合
かく拌することにより炭素繊維が均一に混入分散された
石膏泥漿をつくることができるので、束状の炭素繊維を
無数本の単繊維に分散させるためのみの前処理が不要と
なる。
(6) In the case of using carbon fiber sized with a water-soluble sizing agent, the carbon fiber should be 5 to 100
After cutting to a length of mm, it is put into water to dissolve the water-soluble sizing agent in water to disperse bundle-like carbon fibers into innumerable single fibers, and then gypsum powder is added and mixed and stirred. As a result, a gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly mixed and dispersed can be produced, and thus pretreatment only for dispersing bundled carbon fibers into innumerable single fibers becomes unnecessary.

(7)、炭素繊維を5ないし100mmの長さに切断し
て無数本の単繊維に予め離散させておき、石膏粉末と、
該石膏粉末に対して所定の重量割合の単繊維に離散され
た前記炭素繊維とを循環しているジェット空気流内に投
入して両者を均一に混合せしめて後に回収して、石膏粉
末内に単繊維に離散された炭素繊維を均一に混入分散せ
しめておくことにより、石膏泥漿をつくる毎に一回の混
合量に適合した微量の炭素繊維のみを計量する操作を不
要にすることができる。
(7), carbon fiber is cut into a length of 5 to 100 mm and preliminarily dispersed into innumerable monofilaments, and gypsum powder,
The carbon fibers dispersed in monofilaments in a predetermined weight ratio with respect to the gypsum powder are put into a circulating jet air flow to uniformly mix the both, and then recovered, and then put into the gypsum powder. By uniformly mixing and dispersing the dispersed carbon fibers in the single fibers, it is possible to eliminate the need to measure only a small amount of carbon fibers suitable for one mixing amount each time gypsum slurry is prepared.

(8)、従来、石膏泥漿を母型に流し込むには、母型に
石膏泥漿を流し込んで表層部となる5ないし10mmの
厚さの第1層をつくり、次に同様にして第2層をつく
り、この第2層の上に麻等の繊維を切断した補強材を散
布して指で突き込むことにより、石膏泥漿内に補強材を
混入せしめ、次に同様にして3層,第4層と補強材の混
入した石膏層を順次重ね合わせて所要の厚みまで成形し
ていた。これに対し、本発明は、石膏泥漿内に予め補強
材としての炭素繊維が混入されているので、かく拌泥漿
を流し込んで比較的厚い第1層をつくり、しかる後にか
く拌泥漿を単に流し込んで第2層を積層して所要の厚み
まで成形すればよい。従って、本発明によれば一度に大
量の泥漿を母型に流し込むことができるので、作業時間
の短縮を図ることができる。
(8) Conventionally, in order to cast gypsum slurry into a mother mold, the gypsum slurry is poured into the mother mold to form a first layer having a thickness of 5 to 10 mm to be a surface layer portion, and then a second layer is similarly formed. Then, the reinforcing material obtained by cutting fibers such as hemp and the like is sprinkled on the second layer, and the reinforcing material is mixed in the gypsum slurry by pushing it with a finger, and then the third layer and the fourth layer are similarly formed. The gypsum layers containing the reinforcing material and the reinforcing material were sequentially laminated to form a desired thickness. On the other hand, in the present invention, since carbon fiber as a reinforcing material is mixed in advance in the gypsum slurry, the stirring slurry is poured to form a relatively thick first layer, and then the stirring slurry is simply poured. The second layer may be laminated and molded to a required thickness. Therefore, according to the present invention, a large amount of sludge can be poured into the mother die at a time, and the working time can be shortened.

(9)、本発明の炭素繊維を分散混入した石膏は、水和
硬化時における膨張率が小さいので、原型から元型,ケ
ース型,成形型と複製する場合の誤差が少なく、精度の
良い成形型を製造することができる。その他の金属の精
密圧力鋳造,パルプ泥漿鋳込み,プラスチック射出成
形,合成ゴムの鋳込成形,ファインセラミック等の等静
圧成形において用いられる合成ゴム製成形型等について
も上記と同様のことがいえる。
(9) Since the plaster containing the carbon fiber of the present invention dispersed and mixed therein has a small expansion coefficient during hydration hardening, there is little error when replicating from the original mold to the original mold, the case mold, and the molding mold, and accurate molding is possible. The mold can be manufactured. The same can be said for other synthetic rubber molding dies used in precision pressure casting of metals, pulp slurry casting, plastic injection molding, synthetic rubber casting, isostatic molding of fine ceramics and the like.

(10)、精密金属鋳造など金属鋳造用成形型等を製造
する場合、模型を複製したマスター型(陶磁器の元型に
相当する)およびこれを複製した成形鋳型成形のための
母型(陶磁器のケース型に相当する)並びに成形型に金
属製型に代えて本発明に係る炭素繊維強化石膏型を使用
すれば、極めて容易にしかも精度よくこれらの型を製造
でき、ひいては製品も同様に容易にしかも精度よく製造
できる。従って、鋳造品すなわち商品の試作見本を極め
て容易にしかも短期間に試作でき、更に事後の設計変更
に対しても迅速かつ経済的に対応できる。しかも砂鋳
型,金属製型のいずれよりも高精度に試作でき、かつ少
ロットの生産も可能であり、多品種少量生産用の非鉄金
属のプラスターモールディング法に特に適している。
(10) When manufacturing a metal casting mold such as precision metal casting, a master mold that duplicates a model (corresponding to the original mold of ceramics) and a mold that molds the master mold for molding (ceramic mold) If the carbon fiber reinforced gypsum mold according to the present invention is used in place of the metal mold as the molding mold and the molding mold, these molds can be manufactured very easily and accurately, and the product can be easily manufactured similarly. Moreover, it can be manufactured accurately. Therefore, a prototype of a cast product, that is, a prototype of a product can be extremely easily prototyped in a short period of time, and further, a subsequent design change can be promptly and economically dealt with. Moreover, it is possible to make a trial with higher accuracy than either sand molds or metal molds, and it is possible to produce small lots, and it is particularly suitable for the non-ferrous metal plaster molding method for high-mix low-volume production.

(11)、深いアンダーカット彫刻等の複雑な模様のあ
る場合、使用型製造の中間型である元型,ケース型等の
原型の模様部に該当する部分は、シリコンゴム等を利用
した型面とする必要があるが、成形型に本発明に係る炭
素繊維強化石膏型を使用すれば、純石膏製の成形型に比
較して、はるかに容易にしかも 精度よく成形型に原
型の模様を再現することができる。
(11) If there is a complicated pattern such as deep undercut engraving, the part corresponding to the pattern part of the original mold, which is the intermediate mold of the used mold manufacturing, such as the case mold, is a mold surface using silicon rubber or the like. However, if the carbon fiber reinforced gypsum mold according to the present invention is used for the molding die, the pattern of the original mold can be reproduced on the molding die much easier and more accurately than the molding die made of pure gypsum. can do.

(12)、非鉄金属の金型を成型する場合は、特に高精
度を要するので、硬化時体積膨張が少なくて乾燥収縮も
少なく、しかも熱膨張係数も小さい本発明に係る石膏製
成形型により、高精度の金型の製作が可能となる。
(12) In the case of molding a non-ferrous metal mold, particularly high precision is required, so that the plaster molding mold according to the present invention has a small volume expansion during curing, a small drying shrinkage, and a small thermal expansion coefficient. It is possible to manufacture high precision molds.

(13)、砂型や金属製成形型を使用する場合に比較し
て、表面が極めて平滑で、微細な木目,指紋模様でも正
確に鋳造できる他、抜き勾配が2゜以下、場合によって
も抜き勾配がない場合でも成型・脱型が可能である。
(13) Compared to the case of using a sand mold or a metal mold, the surface is extremely smooth, and even fine wood grain or fingerprint patterns can be accurately cast, and the draft angle is 2 ° or less, depending on the case. Molding and demolding are possible even when there is no.

(14)、砂型に比し、鋳造物の冷却速度が遅いため、
鋳造歪が小さく、組織や機械的性質か均一になるほか、
肉厚の薄い製品の製作が可能となる。
(14) Since the cooling rate of the casting is slower than that of the sand mold,
Casting distortion is small, and the structure and mechanical properties are uniform,
It is possible to manufacture thin products.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、硬化石膏内に混入する炭素繊維の長さと、硬
化石膏テストピースの抗折強度との関係を示すグラフで
ある。第2図は、石膏内に混入する炭素繊維の石膏に対
する重量割合と、石膏試験片の抗折強度との関係を示す
グラフである。第3図は、石膏内に混入する炭素繊維の
石膏に対する重量割合と、硬化石膏の吸水性能(石膏が
吸収し得る水分の石膏に対する重量割合)との関係を示
す図である。第4図は、石膏泥漿をつくるための容器の
斜視図である。第5図(イ)は、プラスチック製楕円皿
を鋳込成形するための石膏型の一成型工程の断面図、同
(ロ)は成型された石膏型の断面図である。第6図
(イ)は、プラスチック製楕円皿を加圧鋳込成形するた
めの石膏型であって、しかも成形面を純石膏から成る薄
膜で被覆した石膏型の一成型工程の断面図、同(ロ)は
成型された石膏型の断面図である。第7図は、彫刻模様
のある板状体をプラスチック鋳込成形するための石膏型
の成型工程を示すもので、(イ)は原型,(ロ)は元
型,(ハ)は下型用ケース型,(ニ)は成形型の夫々断
面図である。第8図は、揺動回転を利用した混合方法の
原理を示す図である。第9図は、銀合金製カップを鋳込
成形するための石膏型の成型工程を示すもので、(イ)
は原型,(ロ)は下型用元型,(ハ)は下型用ケース
型,亘は成形型の夫々断面図である。第10図は、プラ
スチック鋳込成形用金型を成型するための石膏型の成型
工程を示すもので、(イ)は原型,(ロ)は元型,
(ハ)はケース型,(ニ)は目的とする金型の夫々断面
図である。第11図は、β型石膏粉末を用いた場合の石
膏試料片の走査型電子顕微鏡写真であり、第12図は、
α型石膏粉末を用いた場合の同様の写真である。第13
図は、石膏型内に混入する炭素繊維の石膏に対する重量
割合をパラメーターとした石膏型の試験片の曲げ試験に
おける抗折力の時間変化を示す測定グラフである。第1
4図は、純粋石膏試験片と、炭素繊維強化石膏試験片と
の各温度における長さの変化率を示すグラフである。 (主要部分の符号の説明) 3,3′:プラスチック成形用石膏型の上型 4,4′: 〃 下型 6:薄 膜 17:プラスチック鋳込成形用石膏型の下型 18: 〃 上型 21:袋 体 22:揺 動 盤 23:回 転 軸 24:揺 動 軸 36:銀合金カップ鋳込成形用石膏型の下型 37: 〃 上型 38:銀合金カップ鋳込成形用石膏型 49:プラスチック鋳込成形用金型
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the length of carbon fibers mixed in the hardened gypsum and the bending strength of the hardened gypsum test piece. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the weight ratio of carbon fiber mixed in gypsum to gypsum and the bending strength of the gypsum test piece. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the weight ratio of carbon fibers mixed in gypsum to gypsum and the water absorption performance of hardened gypsum (weight ratio of water that can be absorbed by gypsum to gypsum). FIG. 4 is a perspective view of a container for making gypsum slurry. FIG. 5A is a cross-sectional view of one molding step of a gypsum mold for casting a plastic oval plate, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the molded gypsum mold. FIG. 6 (a) is a cross-sectional view of a gypsum mold for molding a plastic elliptical plate under pressure, wherein the molding surface is covered with a thin film of pure gypsum, (B) is a cross-sectional view of a molded gypsum mold. FIG. 7 shows a molding process of a plaster mold for plastic-molding a plate-shaped body having an engraved pattern. (A) is a master mold, (b) is a master mold, and (c) is a lower mold. The case die and (d) are cross-sectional views of the forming die, respectively. FIG. 8 is a diagram showing the principle of a mixing method utilizing oscillating rotation. FIG. 9 shows a molding process of a gypsum mold for cast-molding a silver alloy cup.
Is a prototype, (b) is a lower mold original mold, (c) is a lower mold case mold, and a cross section is a molding mold. FIG. 10 shows a molding process of a gypsum mold for molding a plastic casting mold, (a) is a master mold, (b) is a master mold,
(C) is a case type | mold, (D) is sectional drawing of the target metal mold, respectively. FIG. 11 is a scanning electron micrograph of a gypsum sample piece using β-type gypsum powder, and FIG. 12 is
It is a similar photograph when using α-type gypsum powder. Thirteenth
The figure is a measurement graph showing the change over time in transverse rupture strength in a bending test of a gypsum-type test piece with the weight ratio of carbon fibers mixed in the gypsum mold as a parameter. First
FIG. 4 is a graph showing the rate of change in length between the pure gypsum test piece and the carbon fiber reinforced gypsum test piece at each temperature. (Explanation of symbols of main parts) 3,3 ': Upper mold for plastic molding gypsum mold 4,4': Lower mold 6: Thin film 17: Lower mold for plastic cast molding 18: Upper mold 21: Bag 22: Shaking board 23: Rotating shaft 24: Shaking shaft 36: Silver alloy cup cast molding plaster mold lower mold 37: 〃 Upper mold 38: Silver alloy cup casting molding plaster mold 49 : Plastic casting mold

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年4月28日[Submission date] April 28, 1993

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【書類名】 明細書[Document name] Statement

【発明の名称】 炭素繊維強化石膏製成形型および石膏
粉末、並びにこれらの製造方法
Title: Carbon fiber reinforced gypsum molding die and gypsum powder, and methods for producing the same

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、陶磁器製品を除く高分
子加工製品,非鉄金属製品,ファインセラミック製品或
るいは紙器製品等を成形するための炭素繊維強化石膏成
形型および陶磁器を含む炭素繊維強化石膏製成形型用原
料石膏粉末、並びにこれらの製造方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon fiber reinforced gypsum mold for molding polymer processed products other than ceramic products, non-ferrous metal products, fine ceramic products, paperware products, etc., and carbon fibers including ceramics. The present invention relates to a raw gypsum powder for a reinforced gypsum molding die and a method for producing these.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、陶磁器製品を除く高分子加工製
品,非鉄金属製品,ファインセラミック製品或るいは紙
器製品等を成形するための一般成形用石膏製成形型(以
下、単に石膏型と略称する)の強度を増大させるには種
々の方法があり、例えばβ型半水石膏を主体にしてその
中にα型半水石膏を混合して混水量を減少せしめたり、
石膏内にセメント或るいは樹脂を混入させたりする方法
があり、更に石膏内に麻等の天然繊維,或るいはガラス
繊維を混入させる方法もある。
2. Description of the Related Art Conventionally, plaster molding dies for general molding (hereinafter simply referred to as plaster dies) for molding polymer processed products other than ceramic products, non-ferrous metal products, fine ceramic products or paper ware products. ), There are various methods for increasing the strength, for example, β-type hemihydrate gypsum is the main component, and α-type hemihydrate gypsum is mixed therein to reduce the amount of water mixed,
There is a method of mixing cement or resin in gypsum, and a method of mixing natural fiber such as hemp or glass fiber in gypsum.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、β型半水石膏
内にα型半水石膏を混合して混水量を減少せしめた場合
には、強度自体は僅かに向上するが吸水性能が低下する
などの欠点を有している。石膏型の吸水性能が良好であ
ることは、パルプ泥漿等の鋳込用石膏型に対しては最も
重要な要素の一つである。即ち、石膏の吸水性能を利用
する成形方法において石膏型の吸水性能が悪い場合は、
製品一個当りの成形時間が長くなって成形効率の低下を
招来し、製品の仕上り形状も悪くなる。よって、ファイ
ンセラミックスや紙器など脱水操作を伴う鋳込成形法に
おいては、石膏型の吸水性能の低下は製品製造上の致命
的な欠点である。
However, when α-type hemihydrate gypsum is mixed with β-type hemihydrate gypsum to reduce the amount of mixed water, the strength itself slightly improves but the water absorption performance decreases. It has drawbacks such as Good water absorption performance of the gypsum mold is one of the most important factors for the plaster mold for casting such as pulp slurry. That is, when the water absorption performance of the gypsum mold is poor in the molding method utilizing the water absorption performance of gypsum,
The molding time per product becomes long, resulting in a decrease in molding efficiency, and the finished shape of the product also deteriorates. Therefore, in the cast molding method involving dewatering operation such as fine ceramics and paper containers, the deterioration of the water absorption performance of the gypsum mold is a fatal defect in product manufacture.

【0004】歯科材料および装身具の金,銀,銅合金の
インベストメント鋳造用成形型,或いは金型,機械部品
一般,美術工芸品などの非鉄金属製品の精密鋳造用成形
型の成形においては鋳込成形型と鋳込まれた金属との界
面に発生するガスを逃散させるための通気性が重要な要
素の一つである。適度の通気性が不足する場合は、加圧
或いは減圧鋳造法を利用しなければならない。
In the molding of investment casting molds of gold, silver and copper alloys for dental materials and jewelry, or for precision casting of non-ferrous metal products such as molds, machine parts in general, arts and crafts, etc. Breathability is one of the important factors to escape the gas generated at the interface between the mold and the cast metal. If adequate breathability is lacking, pressure or vacuum casting must be used.

【0005】また、石膏内にセメント或るいは樹脂を混
入する場合も、強度自体の向上は図られるが、同様に吸
水性能が低下し、その他の石膏の物性も変化するという
欠点を有している。また、石膏内に麻等の天然繊維を混
入する場合には、天然繊維は合成繊維に比較して引張り
強さが小さいので、石膏に対する混入量を多くしなけれ
ば強度の増大を図ることができないと共に、天然繊維の
混入量の増大により必然的に石膏型の吸水性能の低下を
招来し、しかも天然繊維は単繊維自体が太いので、石膏
型の表層部に入り込んだ繊維の端部が成形面に露出し易
く,露出した繊維端により成形品の表面を傷付けると共
に、繊維端が露出した部分の吸水性がなくなるなどして
表面性状が不均質になるので、成形不良を生じ易いとい
う欠点がある。
Further, when cement or resin is mixed in gypsum, the strength itself can be improved, but similarly, the water absorption performance is lowered and the physical properties of other gypsum are also changed. There is. When natural fibers such as hemp are mixed in gypsum, the tensile strength of natural fibers is smaller than that of synthetic fibers, so the strength cannot be increased unless the amount of gypsum mixed is large. At the same time, an increase in the amount of natural fibers mixed inevitably leads to a decrease in the water absorption performance of the gypsum type. Moreover, since the natural fibers are thick monofilaments themselves, the ends of the fibers that have entered the surface layer of the gypsum type are The surface of the molded product is damaged by the exposed fiber ends, and the surface properties become inhomogeneous due to the lack of water absorption at the exposed fiber ends. .

【0006】更に石膏内にガラス繊維を混入する場合
は、石膏型の強度は僅かに向上するが、ガラス繊維は硬
直性を有するため、表層部に入り込んだガラス繊維の端
部が成形面に露出して成形品の表面を傷付けるという欠
点がある。
When glass fibers are further mixed in the gypsum, the strength of the gypsum mold is slightly improved, but since the glass fibers have rigidity, the ends of the glass fibers that have entered the surface layer are exposed on the molding surface. Then, there is a drawback that the surface of the molded product is damaged.

【0007】本発明は、優れた強度特性,柔軟性,軽量
性,低熱膨張性を備え、しかも径が極めて小さい炭素繊
維を5ないし100mm の長さに切断して硬化石膏マトリッ
クス中に0.008 ないし0.9 重量%の割合で均一に単繊維
の状態で分散させて混入することにより、紙器成形型の
主要な物性である吸水性能、或いは歯科材料,装身具の
インベストメント鋳造用成形型または金属器物の精密鋳
造成形型における重要な物性である通気性能を低下せし
めることなく、更にその他の一般石膏型の場合にも石膏
型の他の物性を変化せしめることなく石膏型の材料力学
的強度を高め、機械的外力に対する強度(耐久性)と熱
的歪による内部応力に対する強度(耐久性)の双方を高
めたものである。
The present invention has excellent strength characteristics, flexibility, light weight, low thermal expansion property, and further, carbon fibers having an extremely small diameter are cut into a length of 5 to 100 mm to form 0.008 to 0.9 in a set gypsum matrix. By uniformly dispersing and mixing in the state of monofilament in the ratio of wt%, the water absorption performance which is the main physical property of the paper container mold, or the mold for investment casting of dental materials and accessories, or the precision casting of metalware. The material mechanical strength of the gypsum mold is increased without deteriorating the ventilation performance, which is an important physical property in the mold, and without changing other physical properties of the gypsum mold in the case of other general gypsum molds, and against mechanical external force. Both strength (durability) and strength (durability) against internal stress due to thermal strain are increased.

【0008】本発明の第1の目的は、高寸法精度,低価
格性,鋳造による成形容易性などの石膏型本来の諸機能
を低下させることなく、石膏型の材料力学的強度を高め
機械的外力に対する強度と、熱的歪による内部応力に対
する強度との双方を一挙に高めることにより、成形時の
外圧力又は内圧力による石膏型の破損を防止すると共
に、紙器成形においては成形終了毎の石膏型の乾燥時間
を短縮して成形効率(石膏型による生産性)を向上させ
ることである。
A first object of the present invention is to increase the mechanical strength of the gypsum mold by increasing the mechanical strength of the gypsum mold without deteriorating the original functions of the gypsum mold, such as high dimensional accuracy, low cost, and ease of molding by casting. By simultaneously increasing both the strength against external force and the strength against internal stress due to thermal strain, it is possible to prevent damage to the gypsum mold due to external pressure or internal pressure during molding, and at the time of paper container molding, gypsum after molding It is to shorten the drying time of the mold and improve the molding efficiency (productivity by the gypsum mold).

【0009】本発明の第2の目的は、炭素繊維が混入さ
れた石膏型を製造するに際し、石膏泥漿内に炭素繊維の
無数本の単繊維を均一に分散させ、これにより石膏マト
リックス内に炭素繊維を均一に分散混入させることであ
る。
A second object of the present invention is to produce a gypsum mold in which carbon fibers are mixed, in which a large number of monofilamentary carbon fibers are uniformly dispersed in gypsum slurry, whereby carbon is incorporated in the gypsum matrix. This is to uniformly mix and mix the fibers.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するためになされたものであって、請求項1に係る発
明は、成形用石膏型の母材の石膏組織内に長さ5ないし
100mm の炭素繊維を単繊維に離散された状態で石膏に対
して0.008 ないし0.9 重量%の割合で均一に混入分散し
たことを特徴とする炭素繊維強化石膏製成形型である。
The present invention has been made to achieve the above object, and the invention according to claim 1 has a length of 5 in the plaster structure of the base material of the plaster mold for molding. No
A carbon fiber reinforced gypsum molding die characterized in that 100 mm of carbon fibers are dispersed in a single fiber and uniformly mixed and dispersed at a ratio of 0.008 to 0.9% by weight with respect to gypsum.

【0011】また、請求項2に係る発明は、炭素繊維を
5ないし100mm の長さに切断した後に塗布されたサイジ
ング剤を加熱除去し、この炭素繊維を水中において超音
波振動を加えつつかく拌して炭素繊維を無数本の単繊維
に分散せしめ、石膏粉末と、該石膏粉末に対して0.01な
いし1重量%の単繊維に分散された前記炭素繊維と,水
と,必要に応じて他の添加剤とを混合かく拌して炭素繊
維の単繊維が均一に分散された炭素繊維入り石膏泥漿を
つくり、母型内に予め純粋な石膏泥漿を流し込んで薄膜
を形成し、しかる後に前記炭素繊維入り石膏泥漿を流し
込み、硬化後に脱型して乾燥させることにより成形面に
純粋な石膏から成る薄膜が被覆された石膏製成形型を製
造することを特徴とする炭素繊維強化石膏製成形型の製
造方法である。
Further, in the invention according to claim 2, the sizing agent applied after the carbon fiber is cut into a length of 5 to 100 mm is removed by heating, and the carbon fiber is stirred in water while applying ultrasonic vibration. To disperse the carbon fibers into innumerable monofilaments, and the gypsum powder, the carbon fibers dispersed in 0.01 to 1% by weight of the gypsum powder monofilaments, water, and, if necessary, other A gypsum slurry containing carbon fibers in which monofilaments of carbon fibers are uniformly dispersed by mixing with an additive is prepared, and a pure gypsum slurry is poured into a mother mold in advance to form a thin film, after which the carbon fibers are formed. Manufacture of a carbon fiber reinforced gypsum mold characterized by producing a gypsum mold with a thin film made of pure gypsum coated on the molding surface by pouring in gypsum slurry, curing and releasing the mold. Is the way.

【0012】また、請求項3に係る発明は、石膏粉末内
に5ないし100mm の長さの単繊維に離散された炭素繊維
を、該石膏粉末に対して0.01ないし5重量%の割合で均
一に混入分散して成る石膏製成形型用炭素繊維入り石膏
粉末である。
In the invention according to claim 3, the carbon fibers dispersed in the gypsum powder into monofilaments having a length of 5 to 100 mm are uniformly added to the gypsum powder in a proportion of 0.01 to 5% by weight. This is a gypsum powder containing carbon fibers for a gypsum mold, which is mixed and dispersed.

【0013】また、請求項4に係る発明は、炭素繊維を
5ないし100mm の長さに切断して無数本の単繊維に予め
離散させておき、石膏粉末と、該石膏粉末に対して0.01
ないし5重量%の単繊維に離散された前記炭素繊維とを
循環しているジェット空気流内に投入して両者を均一に
混合せしめた後に回収することを特徴とする石膏製成形
型用炭素繊維入り石膏粉末の製造方法である。
Further, in the invention according to claim 4, the carbon fiber is cut into a length of 5 to 100 mm and preliminarily dispersed into an infinite number of single fibers, and the gypsum powder and 0.01 g of the gypsum powder are used.
To 5% by weight of the above-mentioned carbon fibers dispersed in monofilaments are introduced into a circulating jet air flow to uniformly mix the two and then recovered. It is a manufacturing method of the gypsum powder containing.

【0014】また、請求項5に係る発明は、炭素繊維を
5ないし100mm の長さに切断して無数本の単繊維に予め
離散させておき、石膏粉末と、該石膏粉末に対して0.01
ないし5重量%の単繊維に離散された前記炭素繊維とを
撓屈自在の袋体内に投入して揺動回転させることを特徴
とする石膏製成形型用炭素繊維入り石膏粉末の製造方法
である。
In the invention according to claim 5, the carbon fiber is cut into a length of 5 to 100 mm and preliminarily dispersed into an infinite number of single fibers, and the gypsum powder and 0.01 g of the gypsum powder are used.
1 to 5% by weight of the carbon fibers dispersed in the monofilament are put into a flexible bag body and oscillated and rotated to produce a gypsum powder containing carbon fiber for a plaster molding die. .

【0015】本発明に係る石膏型としては、一般鋳込成
形用石膏型,金属精密鋳造用石膏型,粉末または可塑性
のある材料のプレス成形用石膏型,押出成形用石膏型,
射出成形用石膏型,その他アルミナ,炭化珪素,窒化珪
素,部分安定化ジルコニア,サイアロン等の原料調合に
粘土類を含まないいわゆるファインセラミックス用のプ
レス成形用石膏型,射出成形用石膏型,鋳込成形用石膏
型等のファインセラミックス成形用石膏型が含まれる。
更に、石膏の吸水性能そのものを利用して実施されるフ
ァインセラミックス用ロクロ成形型,鋳込成形型、およ
びパルプ泥漿から紙器を製作するための鋳込成形型が含
まれる。
As the gypsum mold according to the present invention, a general cast molding gypsum mold, a metal precision casting gypsum mold, a press molding gypsum mold of powder or a plastic material, an extrusion molding gypsum mold,
Gypsum molds for injection molding, other so-called fine ceramics press molding gypsum molds for injection molding, so-called fine ceramics that do not contain clays in the raw material mixture of alumina, silicon carbide, silicon nitride, partially stabilized zirconia, sialon, etc. A gypsum mold for fine ceramics molding such as a plaster mold for molding is included.
Further, it includes a rocker molding die for fine ceramics, a casting molding die, and a casting molding die for producing a paper container from pulp slurry, which is carried out by utilizing the water absorption performance of gypsum itself.

【0016】また、本発明に用いられる炭素繊維の種類
は、ポリアクリロニトリル系,ピッチ系,レーヨン系或
いは、リグニンポバール系のいずれでもよいが、石膏型
の強度を増大させる関係から高強度或いは高弾性の炭素
繊維が望ましく、具体的には引張強さ200kgf/mm2 (K
g/mm2 ) 以上、引張弾性係数20,000kgf/mm2 (Kg/mm2)
以上のものが望ましい。
The type of carbon fiber used in the present invention may be polyacrylonitrile-based, pitch-based, rayon-based or lignin-povar-based, but it has high strength or high elasticity because of the increase in the strength of the gypsum mold. Carbon fiber is desirable, specifically, tensile strength 200kgf / mm 2 (K
g / mm 2 ) or more, tensile elastic modulus 20,000 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 )
The above is desirable.

【0017】本発明においては、団塊状になり易い炭素
繊維を母材の石膏型(石膏型の組織)内に団塊を生ずる
ことなく単繊維状態で均一に分散せしめて混入すること
が極めて重要な要素であり、かかる観点から強化材とし
て石膏型内に混入せしめる炭素繊維の長さ、および石膏
に対する重量割合が定められる。
In the present invention, it is extremely important that carbon fibers, which tend to form nodules, are uniformly dispersed and mixed in a single fiber state in the plaster mold (gypsum-type structure) of the base material without forming nodules. From this viewpoint, the length of the carbon fiber to be mixed in the gypsum mold as a reinforcing material and the weight ratio with respect to the gypsum are determined.

【0018】炭素繊維の無数本の単繊維に離散せしめて
母材の石膏型内に混入するのであるが、後述する理由に
より炭素繊維の長さは5ないし100mm 、望ましくは20な
いし30mmにすることが必要である。図1に、石膏100 重
量部,水60重量部,炭素繊維0.5 重量部の割合から成る
15mm×25mm×250mm の石膏試験片における炭素繊維の長
さと、抗折強度(曲げ強度)との関係を示す試験結果の
グラフが表わされており、これから明らかのように炭素
繊維の長さが15mm以下では抗折強度が急激に低下するこ
とがわかる。ここで、母材の石膏型内に分散させて混入
せしめる炭素繊維の長さを5ないし100mm と限定したの
は、長さが5mm未満であると母材の石膏粒子と炭素繊維
の単繊維との総接着面積の不足により石膏型の十分な強
度の向上が図れなく、また長さが100mm 以上であると、
単繊維への離散時、石膏粉末および水との混合かく拌時
或いはケース型内への流し込み時における取扱いが面倒
になると共に、石膏型内への均一分散が困難となるため
である。
The carbon fibers are dispersed into a myriad of monofilaments and mixed in the plaster mold of the base material. The length of the carbon fibers is 5 to 100 mm, preferably 20 to 30 mm for the reasons described below. is necessary. Figure 1 consists of 100 parts by weight of gypsum, 60 parts by weight of water, and 0.5 parts by weight of carbon fiber.
A graph of the test results showing the relationship between the length of the carbon fiber in a 15 mm × 25 mm × 250 mm gypsum test piece and the bending strength (flexural strength) is shown. It can be seen that the bending strength sharply decreases when the thickness is 15 mm or less. Here, the length of the carbon fiber to be dispersed and mixed in the gypsum mold of the base material is limited to 5 to 100 mm, because when the length is less than 5 mm, the gypsum particles of the base material and the single fiber of the carbon fiber are Due to the shortage of the total adhesive area, it is not possible to improve the strength of the plaster mold sufficiently, and if the length is 100 mm or more,
This is because handling is difficult when the fibers are separated into single fibers, when they are mixed and stirred with gypsum powder and water, or when they are poured into a case mold, and uniform dispersion in the gypsum mold becomes difficult.

【0019】まず、常法により製造された炭素繊維を5
ないし100mm の長さに切断した後に、所定の方法により
無数本の単繊維に離散させる。束状の炭素繊維を単繊維
に離散させる方法の一例として以下のものがある。ま
ず、束状の炭素繊維を酸化雰囲気中で加熱して表面に塗
布された取扱い安定化用のサイジング剤を酸化させて除
去するか、またはアセトン溶剤で洗い流し処理してサイ
ジング剤を除去する。加熱してサイジング剤を除去する
場合の加熱温度は、表面に塗布されたサイジング剤との
関係により相対的に定められるものであるが、炭素繊維
の一般的な安全使用最高温度である300 ℃前後で行うこ
とが望ましい。サイジング剤を加熱除去した炭素繊維
は、炭素繊維を構成する無数本(通常は1,000 ないし2
4,000本)の極めて径の小さい(通常は5ないし10μm)
単繊維に容易に分散される。
First, 5 carbon fibers produced by a conventional method are used.
After being cut to a length of 100 mm to 100 mm, it is separated into an infinite number of single fibers by a predetermined method. The following is an example of a method of dispersing the bundled carbon fibers into single fibers. First, the bundled carbon fibers are heated in an oxidizing atmosphere to oxidize and remove the sizing agent for handling and stabilizing applied on the surface, or the sizing agent is washed away with an acetone solvent to remove the sizing agent. The heating temperature when removing the sizing agent by heating is relatively determined by the relationship with the sizing agent applied to the surface, but it is around 300 ℃, which is the general maximum safe use temperature of carbon fiber. It is desirable to do in. The carbon fibers from which the sizing agent has been removed by heating are innumerable (typically 1,000 to 2
4,000) extremely small diameter (usually 5 to 10 μm)
Easily dispersed in single fibers.

【0020】次に、サイジング剤を除去して5ないし10
0mm の長さに切断された炭素繊維を水槽内に投入し、超
音波振動を加えつつかく拌羽根により緩やかに回転させ
ると、先程の加熱によりサイジング剤が除去されて分散
され易くなった炭素繊維は、超音波振動と緩やかなかく
拌との相乗作用により、団塊を生ずることなく無数本の
径の極めて小さい単繊維に分散される。かく拌の際に、
かく拌羽根により炭素繊維が傷付けられることがないよ
うに、その回転数は、直径60cm程度の水槽において40な
いし60rpm にする必要がある。分散処理後に、分散され
た無数本の単繊維を水槽より取出し、脱水して乾燥す
る。
Next, the sizing agent is removed and 5 to 10
When carbon fiber cut to a length of 0 mm was put into a water tank and gently rotated by a stirring blade while applying ultrasonic vibration, the sizing agent was removed by the previous heating and the carbon fiber was easily dispersed. Is dispersed in a myriad of single filaments having extremely small diameters without causing agglomeration due to the synergistic effect of ultrasonic vibration and gentle stirring. When stirring,
The number of rotations must be 40 to 60 rpm in a water tank having a diameter of about 60 cm so that the carbon fibers are not damaged by the stirring blades. After the dispersion treatment, the innumerable dispersed single fibers are taken out from the water tank, dehydrated and dried.

【0021】また、束状の炭素繊維を単繊維に離散させ
る他の方法として、炭素繊維を予め水溶性サイジング剤
でサイジング処理しておく方法がある。即ち、水溶性サ
イジング剤によりサイジング処理された束状の炭素繊維
を5ないし100mm の長さに切断しておき、そして、1回
の混合割合に適合した炭素繊維を予め計量し、この計量
された炭素繊維を、1回の混合割合に適合した水を入れ
た容器1(図4参照)内に投入してかく拌羽根により緩
やかにかく拌させると、炭素繊維に塗布された水溶性サ
イジング剤が直ちに水中に溶出して自己拡散すると共
に、かく拌羽根のかく拌作用により束状の炭素繊維は水
中において団塊を生ずることなく無数本の径の極めて小
さい単繊維に均一に分散される。この方法による場合
も、かく拌の際に、かく拌羽根により炭素繊維が傷付け
られないように、その回転数は直径60cm程度の容器にお
いて40ないし60rpm にする必要がある。この方法により
炭素繊維を単繊維に離散させる場合には、炭素繊維の単
繊維が水中において均一に分散された容器1内に、その
まま1回の混合量に適合した石膏粉末,並びに硬化遅延
剤等の添加剤を投入してかく拌することにより石膏泥漿
をつくる。
As another method of separating the bundled carbon fibers into single fibers, there is a method of pre-sizing the carbon fibers with a water-soluble sizing agent. That is, the bundle-like carbon fibers sized with a water-soluble sizing agent are cut into a length of 5 to 100 mm, and the carbon fibers suitable for one mixing ratio are weighed in advance, and the weighed carbon fibers are weighed. When the carbon fibers are put into a container 1 (see FIG. 4) containing water that is suitable for one mixing ratio and gently stirred by a stirring blade, the water-soluble sizing agent applied to the carbon fibers is Immediately elutes in water and self-diffuses, and the bundle-like carbon fibers are uniformly dispersed in the countless single filaments having extremely small diameters in water without agglomeration by the stirring action of the stirring blades. Also in this method, it is necessary to set the rotation speed to 40 to 60 rpm in a container having a diameter of about 60 cm so that the carbon fibers are not damaged by the stirring blade during stirring. When the carbon fibers are dispersed into single fibers by this method, the gypsum powder, which is suitable for a single mixing amount, and a setting retarder are directly placed in a container 1 in which the single fibers of carbon fibers are uniformly dispersed in water. The gypsum slurry is prepared by adding the above-mentioned additive and stirring.

【0022】次に、単繊維に離散された炭素繊維を混入
した石膏泥漿をつくる方法について述べるならば、石膏
粉末に対する炭素繊維の割合は、後述する理由により0.
01ないし1重量%(硬化した石膏型の母材の石膏に対す
る炭素繊維の割合に換算するとほぼ0.008 ないし0.9 重
量%),望ましくは0.1 ないし0.3 重量%にすることが
必要である。図2は、石膏粉末100 重量部,水60重量部
の原料調合に対して、長さ20mmの炭素繊維を所要重量部
(種々の重量部)の割合で混入した15mm×25mm×250mm
の石膏試験片における混入炭素繊維の石膏粉末に対する
重量%と、抗折強度との関係を示す試験結果のグラフで
ある。図3は石膏粉末に混入する炭素繊維の重量割合
と、吸水率すなわち吸水性能(硬化石膏の試験片が吸水
し得る水の重量%)との関係を示す試験結果のグラフで
ある。図2〜図3から明らかなように、石膏粉末に混入
する炭素繊維の重量割合が大きくなる程、抗折強度が大
きくなると共に、吸水率が高くなることがわかる。
Next, if a method for producing a gypsum slurry in which carbon fibers dispersed in single fibers are mixed is described, the ratio of carbon fibers to gypsum powder is 0.
It is necessary that the content is 01 to 1% by weight (approximately 0.008 to 0.9% by weight when converted to the ratio of carbon fiber to gypsum of the hardened gypsum type base material), and preferably 0.1 to 0.3% by weight. Fig. 2 shows a mixture of 100 parts by weight of gypsum powder and 60 parts by weight of water, and 15 mm × 25 mm × 250 mm in which carbon fibers 20 mm in length were mixed in a required ratio (various parts by weight).
3 is a graph of test results showing the relationship between the weight percentage of the mixed carbon fibers in the gypsum test piece with respect to the gypsum powder and the bending strength. FIG. 3 is a graph of test results showing the relationship between the weight ratio of carbon fibers mixed in the gypsum powder and the water absorption rate, that is, the water absorption performance (% by weight of water that can be absorbed by the test piece of hardened gypsum). As is clear from FIGS. 2 to 3, it is understood that as the weight ratio of the carbon fibers mixed in the gypsum powder increases, the bending strength increases and the water absorption increases.

【0023】炭素繊維の混入により石膏の吸水能力が高
くなるのは、石膏の粒子が針状であると共に、炭素繊維
の断面形状が円形若しくはこれに近似した形状であり、
しかも石膏の粒子の大きさと、炭素繊維の直径とが余り
異ならないために、炭素繊維の混入により炭素繊維と石
膏粒子との間に新たな空隙が形成されることに起因して
いるものと解される。
The fact that the water absorption capacity of gypsum is increased by the incorporation of carbon fibers is because the particles of gypsum are needle-shaped and the cross-sectional shape of carbon fibers is circular or a shape close to this.
Moreover, since the size of the gypsum particles and the diameter of the carbon fibers are not so different, it is considered that this is due to the formation of new voids between the carbon fibers and the gypsum particles due to the mixing of the carbon fibers. To be done.

【0024】ここで、石膏粉末に対する炭素繊維の混入
割合を0.01ないし1重量%とするのは、炭素繊維の混入
割合が0.01重量%未満では石膏粉末に対する炭素繊維の
割合が少な過ぎて石膏型の十分な強度の向上を図ること
ができないこと、また炭素繊維の混入割合が1重量%を
こえると、石膏泥漿をつくる際に炭素繊維の割合が多過
ぎて、石膏泥漿内に炭素繊維を単繊維状態で均一に分散
させることができず炭素繊維の団塊が生じ易くなると共
に、石膏泥漿を母型内に流し込む際の流動性が悪くなっ
て鋳込作業が困難となること、更に成形される石膏型の
吸水性あるいはキャピラリティ(毛管細孔性)等の物性
が変化して通気性や吸水性を利用する場合の成形型材と
しての条件を満足しなくなること、および成型された石
膏型内部に炭素繊維の団塊が生じ易くなり、不均質な状
態になり精密な製品の成形型としての機能を満足しなく
なる。
Here, the mixing ratio of the carbon fiber to the gypsum powder is set to 0.01 to 1% by weight. When the mixing ratio of the carbon fiber is less than 0.01% by weight, the ratio of the carbon fiber to the gypsum powder is too small and the ratio of the gypsum type is small. If the strength cannot be improved sufficiently, and if the mixing ratio of carbon fibers exceeds 1% by weight, the ratio of carbon fibers is too large when making gypsum slurry, and carbon fibers are incorporated into the gypsum slurry as single fibers. In that state, it is not possible to uniformly disperse the carbon fibers, and it becomes easy for agglomerates of carbon fibers to be generated, and the fluidity when pouring the gypsum slurry into the master mold becomes poor, making the casting operation difficult, and further molding gypsum. The physical properties of the mold such as water absorption or capillary (capillary porosity) change and the conditions as a molding material when air permeability and water absorption are utilized are no longer satisfied, and carbon is contained inside the molded gypsum mold. fiber Easily Nodules occurs, it will not satisfy the function as mold precision product becomes heterogeneous state.

【0025】そして、サイジング剤を除去して予め単繊
維に離散された炭素繊維を用いて、炭素繊維が均一に分
散された石膏泥漿をつくるには、図4に示されるような
容器1内に、一回の混合量に適合した水および硬化遅延
剤,減水剤等の必要な添加剤を予め入れておき、次に、
この容器1内に予め計量された所定量の単繊維に離散さ
れた炭素繊維を投入し、最後に所定量の石膏粉末を投入
してこの容器1を真空かく拌機に装着すると共に、かく
拌羽根を低速回転させて混合かく拌すると、炭素繊維の
単繊維が石膏泥漿内に団塊を生ずることなく均一に分散
された石膏泥漿が得られる。炭素繊維が石膏泥漿内に団
塊を生ずることなく均一に分散されるのは、石膏粉末に
対する炭素繊維の割合が極めて少ないからである。
To remove the sizing agent and prepare the gypsum slurry in which the carbon fibers are uniformly dispersed by using the carbon fibers dispersed in advance in the single fiber, the container 1 as shown in FIG. 4 is prepared. , Water suitable for the mixing amount at one time and necessary additives such as a curing retarder and a water reducing agent are put in advance, and then,
Into this container 1, carbon fibers dispersed in a predetermined amount of pre-measured monofilaments are charged, and finally a predetermined amount of gypsum powder is charged to mount this container 1 on a vacuum stirrer and stir it. When the blades are rotated at low speed and mixed and stirred, a gypsum slurry in which single carbon fibers are uniformly dispersed in the gypsum slurry is obtained without forming agglomerates. The reason why the carbon fibers are uniformly dispersed in the gypsum slurry without producing agglomerates is that the ratio of the carbon fibers to the gypsum powder is extremely small.

【0026】次に、皿を成形するためのプラスチック鋳
込成形用石膏型を製造する場合は、炭素繊維が均一に分
散された上記石膏泥漿を、図5(イ)に示されるような
上型成型用のケース型2内に静かに流し込んで所定時間
放置し、硬化後に軽い衝撃を与えてケース型2を上下に
分散させて脱型し、しかる後に所定温度で十分乾燥する
と、図5(ロ)に示されるような皿を鋳込成形するため
のプラスチック成形用石膏型の上型3が得られる。炭素
繊維は豊かな柔軟性を有しているので、流し込み成型後
も自在に変形して石膏の粒子の間に無理なく入り込んで
いると解され、また流し込み成型された石膏型の表層部
に混入された炭素繊維の端部が成形面に露出することは
殆どないが、仮に露出しても、前述の如く炭素繊維の単
繊維の径は極めて小さく、しかも豊かな柔軟性を有して
いるので、成形面に露出した炭素繊維によりプラスチッ
クやゴム等高分子成形品の表面が傷付けられることは殆
どない。同様にして下型成型用のケース型を用いて、プ
ラスチック鋳込成形用石膏型の下型4を成型する。尚、
下型4には溶融プラスチック注入孔5が設けられてい
る。常圧で注入する場合は図5(ロ)は実際は反転した
状態で使用される。
Next, in the case of manufacturing a plastic cast molding gypsum mold for molding a dish, the above-mentioned gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly dispersed is used as an upper mold as shown in FIG. After gently pouring into the case die 2 for molding and allowing it to stand for a predetermined period of time, a slight impact is applied after curing to disperse the case die 2 in the upper and lower directions, and then the mold is removed. The upper mold 3 of the plaster mold for plastic molding for casting the plate as shown in FIG. Since carbon fiber has rich flexibility, it is understood that it deforms freely even after casting, and it is reasonably inserted between the particles of gypsum, and it is also mixed in the surface layer part of the cast gypsum mold. The end of the carbon fiber thus formed is hardly exposed on the molding surface, but even if it is exposed, the diameter of the single fiber of the carbon fiber is extremely small as described above, and since it has abundant flexibility. The surface of a polymer molded product such as plastic or rubber is hardly damaged by the carbon fiber exposed on the molding surface. Similarly, the lower mold 4 of the plaster mold for plastic casting is molded using the case mold for molding the lower mold. still,
The lower mold 4 is provided with a molten plastic injection hole 5. When injecting at normal pressure, FIG. 5B is actually used in an inverted state.

【0027】このように、仮に炭素繊維の端部が成形面
に露出しても、成形品の表面が傷付けられることは殆ど
ないが、特に成形品が高級品であって極めて精密で滑ら
かな成形面を得る必要がある場合には、図6(イ)に示
されるように、ケース型2を低速回転させつつ純石膏泥
漿を少量流し込んで厚さ1ないし3mmの薄膜6を予め形
成しておき、その後ケース型2の回転を停止させて直ち
に炭素繊維が均一に分散された前記石膏泥漿を静かに流
し込み、以後上述と同様の操作を行うと、プラスチック
成型用石膏型の上型3′が成型される。同様にして下型
4′を成型すると、図6(ロ)に示されるように、成形
面である外周面に純石膏から成る薄膜6が被覆されたプ
ラスチック加圧鋳込用石膏型が得られ、炭素繊維が成形
面に露出するのを確実に防止できる。また、成形面を純
石膏型から成る薄膜で被覆した石膏型により、ベリリウ
ム銅合金,アルミニウム合金,亜鉛合金製プラスチック
射出成形用金型を成形したり、或いは非鉄合金の器物を
成形することができ、この場合には成型した金型の成形
面、或いは器物の表面が炭素繊維の端部により傷付けら
れることはない。
As described above, even if the ends of the carbon fibers are exposed to the molding surface, the surface of the molded product is hardly damaged. In particular, the molded product is a high-grade product and extremely precise and smooth molding. When it is necessary to obtain a surface, as shown in FIG. 6 (a), a small amount of pure gypsum slurry is poured while the case mold 2 is rotated at a low speed to form a thin film 6 having a thickness of 1 to 3 mm in advance. Then, after stopping the rotation of the case mold 2, the plaster slurry in which the carbon fibers are uniformly dispersed is immediately poured into the case mold 2, and the same operation as above is performed thereafter to mold the upper mold 3'of the plaster mold for plastic molding. To be done. When the lower mold 4'is molded in the same manner, as shown in FIG. 6 (b), a gypsum mold for plastic pressure casting in which the thin film 6 made of pure gypsum is coated on the outer peripheral surface which is the molding surface is obtained. It is possible to reliably prevent the carbon fibers from being exposed on the molding surface. In addition, a beryllium copper alloy, aluminum alloy, zinc alloy plastic injection molding die or non-ferrous alloy container can be molded with a plaster mold whose molding surface is covered with a thin gypsum mold. In this case, the molding surface of the molded mold or the surface of the container is not damaged by the end of the carbon fiber.

【0028】また、彫刻模様のある板状体をプラスチッ
ク鋳込成形するための石膏型を多数個製造する場合には
次のようにして行なわれる。図7に於いて、炭素繊維が
均一に分散混入された、又は内部のみ炭素繊維混入石膏
を使用し、表層部には純石膏を使用した石膏原型又は原
形(第1の型)11から元型(原型の雌型){第2の型}
12a,12b を複製製作する。この元型12a,12bは金属の精
密鋳造の場合マスター型と称されている。この元型の全
体の石膏製雌型を上下2分割して、上方の雄型部12b に
相当する雌型(図示しない)と下方の雌型12a に相当す
る雄型13a を含む雌型16を製作する。この下方の雌型14
は石膏泥漿注入口15を有する。この型16がセラミック成
形におけるいわゆるケース型(第3の型)である。以下
セラミック以外の金属またはプラスチックならびに紙器
成形の場合もケース型と称する。
Further, in the case of producing a large number of plaster molds for plastic-molding a plate-shaped body having an engraved pattern, the following steps are carried out. In FIG. 7, a gypsum prototype or prototype (first mold) 11 to a master mold in which carbon fibers are uniformly dispersed and mixed, or only the inside uses carbon fiber-containing gypsum and pure gypsum is used for the surface layer part (Prototype female mold) {Second mold}
Duplicate 12a and 12b. In the case of precision casting of metal, these master molds 12a and 12b are called master molds. The entire gypsum female mold of this original mold is divided into upper and lower halves to form a female mold 16 (not shown) corresponding to the upper male mold portion 12b and a male mold 16a corresponding to the lower female mold 12a. To manufacture. This lower female mold 14
Has a gypsum slurry inlet 15. This mold 16 is a so-called case mold (third mold) in ceramic molding. In the following, metal or plastic other than ceramic and paper container molding are also referred to as case type.

【0029】このケース型16に石膏泥漿注入口15より炭
素繊維が均一に分散された上述の石膏泥漿を注入する。
常圧(大気圧)で石膏泥漿を注入する場合は、図7
(ハ)に示されるケース型16は上下反転した状態で行わ
ねばならない。所定時間放置して硬化後上型13と下型14
とを分離して成形型(第4の型)の下型17を取り出す。
同様にして元型の上部12b からケース型を成型し、これ
に炭素繊維が均一に分散された石膏泥漿を注入し、成形
型の上型18を成型する。この成形型の上型18、下型17を
組み合わせたものがセラミック成形におけるいわゆる
“使用型”である。本発明に係る炭素繊維で強化した石
膏型は硬化過程での体積膨張率が小さく、しかも硬化石
膏型の熱膨張係数が小さいので、前記した合計3回の形
状複製工程において、上述の炭素繊維を均一に分散混入
させた石膏を利用するならば原型から成形型までの寸法
変化の少ない高精度の型の複製が可能となる。
The above-mentioned gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly dispersed is injected into the case mold 16 through the gypsum slurry injection port 15.
When injecting gypsum slurry under normal pressure (atmospheric pressure), see Fig. 7.
The case mold 16 shown in (C) must be turned upside down. After leaving for a specified time to cure, upper mold 13 and lower mold 14
And are separated, and the lower die 17 of the forming die (fourth die) is taken out.
Similarly, a case mold is molded from the upper part 12b of the original mold, and gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly dispersed is poured into the case mold to mold the upper mold 18 of the mold. A combination of the upper mold 18 and the lower mold 17 of this mold is a so-called "use mold" in ceramic molding. The gypsum mold reinforced with the carbon fiber according to the present invention has a small volume expansion coefficient in the curing process, and further, the thermal expansion coefficient of the cured gypsum mold is small. If gypsum that is uniformly dispersed and mixed is used, it is possible to duplicate a highly accurate mold from the original mold to the molding mold with little dimensional change.

【0030】また、ベリリウム銅合金,アルミニウム合
金或いは亜鉛合金製プラスチック射出成形用金型の成形
のように成形金型を成形する石膏型の場合は、石膏型に
よる直接成形の場合に比較して、形状複製工程が一層多
く、しかも複雑であるので、石膏型の硬化過程における
体積膨張率、並びに硬化石膏型の熱膨張係数が小さいこ
とは、高精度複製において一層重要な特性となる。
Further, in the case of a gypsum mold for molding a molding die such as a plastic injection molding mold made of beryllium copper alloy, aluminum alloy or zinc alloy, as compared with the case of direct molding by a gypsum mold, Since the shape duplication process is more and more complicated, the volume expansion coefficient in the hardening process of the gypsum mold and the small thermal expansion coefficient of the hardened gypsum mold are more important characteristics in high-precision duplication.

【0031】また、上述した方法により炭素繊維が均一
に分散された石膏泥漿をつくると、石膏泥漿をつくる毎
に微量の炭素繊維を正確に計量しなければならず面倒で
ある。そこで、軽量でしかも浮遊性に富み、取扱い困難
な炭素繊維を循環するジェット空気流或いは揺動回転を
利用して予め石膏粉末内に均一に単繊維状態で混入分散
せしめ、これを原料石膏粉末として用いてもよい。これ
により石膏泥漿をつくる毎に一回の混合量に適合した微
量の炭素繊維のみを計量するという面倒な操作を不要に
することができる。
When a gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly dispersed is produced by the above-mentioned method, a small amount of carbon fiber must be accurately weighed each time the gypsum slurry is produced, which is troublesome. Therefore, using a jet air flow or oscillating rotation that circulates carbon fibers, which are lightweight and highly floating, and are difficult to handle, they are mixed and dispersed in advance in the gypsum powder evenly in the single fiber state, and this is used as the raw gypsum powder. You may use. As a result, it is possible to eliminate the troublesome operation of measuring only a small amount of carbon fiber suitable for one mixing amount each time gypsum slurry is produced.

【0032】循環するジェット空気流を利用した混合方
法について具体的に述べると、石膏粉末と単繊維に離散
された炭素繊維とを石膏粉末に対して炭素繊維を0.01〜
5重量%の割合で混合装置内に投入すると、石膏粉末と
単繊維に離散された炭素繊維とがジェット空気流により
飛散された状態で多数回循環する間に適切に混合され、
しかる後にサイクロン或いはバックフィルターにより空
気流内から分離回収すると、石膏粉末と単繊維に離散さ
れた炭素繊維とが均一に混合した炭素繊維入り石膏粉末
が得られる。ここで、ジェット空気流の圧力は1ないし
2kgf/cm2(Kg/cm2)の低圧力であることが必要であり、空
気圧を高くすると混合の際に、石膏粒子どうし、或いは
石膏粒子と炭素繊維との衝突力が大きくなって、石膏粒
子および炭素繊維のいずれもが粉砕されて石膏型材とし
ての物性が変化し、好ましくない。
A mixing method using a circulating jet air flow will be specifically described. Gypsum powder and carbon fibers dispersed into single fibers are added to the gypsum powder in an amount of 0.01 to
When added to the mixing device at a ratio of 5% by weight, the gypsum powder and the carbon fibers dispersed in the single fibers are appropriately mixed while circulating a number of times in a state of being scattered by the jet air flow,
After that, when separated and collected from the air flow by a cyclone or a back filter, a gypsum powder containing carbon fibers is obtained in which the gypsum powder and the carbon fibers dispersed in the single fibers are uniformly mixed. Here, the pressure of the jet air flow is 1 to
It is necessary to have a low pressure of 2 kgf / cm 2 (Kg / cm 2 ), and when the air pressure is increased, the gypsum particles or the gypsum particles and the carbon fibers collide with each other at the time of mixing, and the gypsum becomes large. Both the particles and the carbon fibers are crushed to change the physical properties of the gypsum mold material, which is not preferable.

【0033】また、石膏粉末に炭素繊維を均一に混合す
る別の方法として、揺動回転を利用する混合方法があ
る。これは、図8に示されるように、撓屈自在の袋体21
内に石膏粉末と、単繊維に離散された炭素繊維とを石膏
粉末に対して炭素繊維を0.01〜5重量%の割合で投入
し、袋体21の底部に取付けられた揺動盤22を、回転軸23
に偏心して装着された揺動軸24により揺動回転させる
と、袋体21内の混合物が加速されて、その速度の大きさ
並びに方向が任意に変化し、これにより袋体21内の石膏
粉末および炭素繊維が均一に混合される。尚、石膏粉末
内に炭素繊維を混入する際に、硬化遅延剤,減水剤等の
必要な添加剤を同時に混入することも可能である。
Another method for uniformly mixing the carbon fiber with the gypsum powder is a mixing method utilizing oscillating rotation. This is a flexible bag 21 as shown in FIG.
The gypsum powder and the carbon fibers dispersed in the monofilament are charged into the gypsum powder at a ratio of 0.01 to 5% by weight, and the rocking plate 22 attached to the bottom of the bag body 21 is Rotating shaft 23
When oscillatingly rotated by the oscillating shaft 24 mounted eccentrically, the mixture in the bag body 21 is accelerated, and the magnitude and direction of its velocity are arbitrarily changed, whereby the gypsum powder in the bag body 21 is changed. And the carbon fibers are evenly mixed. When carbon fibers are mixed in the gypsum powder, it is possible to simultaneously mix necessary additives such as a set retarder and a water reducing agent.

【0034】また、上気した石膏粉末は、無数本の単繊
維状態に離散された炭素繊維が石膏粉末内に均一に混入
分散されたものであるが、ポリビニールピロリドン,ポ
リビニールアルコール等の水溶性サイジング剤でサイジ
ング処理された炭素繊維の場合は、予じめ単繊維に離散
する必要はなく、石膏泥漿をつくる際に水溶性サイジン
グ剤が水中に溶出して自己拡散する性質を有するので、
袋体内の石膏粉末内に束状のままで投入し混入すること
ができる。更に、石膏粉末内に炭素繊維を使用時におけ
る重量割合よりも高い割合で混入分散した原料石膏粉末
を使用する場合は、使用時において再度石膏粉末を混合
して、石膏粉末と炭素繊維とを石膏粉末に対して炭素繊
維が0.01〜1重量%の割合まで希釈しなければならない
が、この方法によれば炭素繊維が混入された石膏粉末の
輸送費の節減を図ることができる。
In addition, the above-mentioned gypsum powder is a mixture of innumerable single carbon fibers dispersed uniformly in the gypsum powder. However, the water content of polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, etc. In the case of carbon fiber sizing treated with a water-soluble sizing agent, it is not necessary to disperse into pre-formed single fibers, and the water-soluble sizing agent has the property of elution into water and self-diffusion when making gypsum slurry,
It can be put and mixed in the gypsum powder in the bag as a bundle. Furthermore, when using the raw gypsum powder mixed and dispersed in the gypsum powder in a proportion higher than the weight ratio when using the carbon fiber, the gypsum powder is mixed again during use, and the gypsum powder and the carbon fiber are mixed with gypsum. The carbon fiber must be diluted to a ratio of 0.01 to 1% by weight with respect to the powder, but this method can reduce the transportation cost of the gypsum powder in which the carbon fiber is mixed.

【0035】ここで石膏粉末に対する炭素繊維の割合を
0.01〜5重量%とするのは5重量%をこえると単繊維状
態での混入が困難であり、0.01重量%未満ではそのまま
では成形型成型用として使用できないからである。希釈
せずにそのまま利用する場合は石膏粉末に対し炭素繊維
の混入割合を0.01〜1重量%とする。
Here, the ratio of carbon fiber to gypsum powder is
The reason why the content is 0.01 to 5% by weight is that if it exceeds 5% by weight, it is difficult to mix it in a single fiber state, and if it is less than 0.01% by weight, it cannot be used as it is for molding. When it is used as it is without being diluted, the mixing ratio of carbon fiber to the gypsum powder is 0.01 to 1% by weight.

【0036】また、炭素繊維を混入した石膏を一般の成
形型或いは金型成形用成形型の型材として利用する場
合、更には石膏型からセラミック成形型を製作して高分
子加工或いは金属の精密鋳造あるいは陶磁器を除くセラ
ミックスすなわちガラス,ファインセラミックス等の鋳
込成形を行う場合、あるいは、高級ガラス器のブロー成
形等を行う場合には、炭素繊維を混入した石膏の水和硬
化時における膨張率、並びに冷却脱型時の膨張率及びそ
の後の乾燥収縮率・膨張率はいずれも小さいので、母型
(雌型)に流し込んで型を反復複製する際の複製品の精
度がよく、正確な複製品ができる。また、型自体の熱膨
張係数が小さいので、温度変化による膨張・収縮が小さ
く、高精度の複製が可能となると共に、成形型自体の精
度も向上する。
When gypsum mixed with carbon fiber is used as a mold material for a general molding die or a molding die, a ceramic molding die is further produced from the gypsum mold to polymer processing or precision metal casting. Alternatively, when performing cast molding of ceramics other than ceramics, that is, glass, fine ceramics, or when performing blow molding of high-grade glassware, the expansion coefficient during hydration hardening of gypsum mixed with carbon fibers, and Since the expansion rate during cooling and demolding and the subsequent drying shrinkage rate / expansion rate are both small, the accuracy of the replicated product when casting into the mother mold (female mold) and repeating the mold is good, and an accurate replicated product is obtained. it can. In addition, since the coefficient of thermal expansion of the mold itself is small, expansion and contraction due to temperature change is small, which enables highly accurate replication and improves the accuracy of the molding mold itself.

【0037】従って、数回の反復複製を繰返しても、最
初の型(原型)と最終の型(成形型)との複製誤差が少
ない。この点は、精密鋳造における金型又はセラミック
型成形用の型材として最も重要なことである。
Therefore, even if the repetitive duplication is repeated several times, the duplication error between the first die (prototype) and the final die (molding die) is small. This point is the most important as a mold material for molding a metal mold or a ceramic mold in precision casting.

【0038】本発明に係る石膏型をプレス成形型として
用いる場合、金属,プラスチック或いはセラミックス等
の成形原料の状態は、乾燥した粉末状の他、陶磁器坏土
のようなペースト状であってもよく、更にシート状であ
ってもよい。
When the plaster mold according to the present invention is used as a press mold, the raw material for molding metal, plastic, ceramics or the like may be in the form of dry powder or paste such as china clay. Further, it may be in the form of a sheet.

【0039】また、本発明は、成形型自体を炭素繊維で
強化することを直接の目的としているが、インベストメ
ント鋳型におけるセラミックコア(中子)のように成形
型を構成する部材、或いは成形型を保持したり、位置決
めしたりするための治工具的部材を炭素繊維で強化した
石膏で構成してもよい。
Further, although the present invention has a direct purpose of reinforcing the molding die itself with carbon fiber, a member constituting the molding die such as a ceramic core (core) in an investment mold or a molding die. The jig-like member for holding or positioning may be made of gypsum reinforced with carbon fiber.

【0040】[0040]

【実施例】次に本発明の実施例、並びに比較例を挙げ
る。 <実施例1>ポリアクリロニトリル系繊維を約300 ℃で
熱処理した後に、更に窒素ガス雰囲気中で約1300℃で熱
処理して黒鉛化し、直径的7μmの単繊維を約6000本一
束とした炭素繊維を用いた。この炭素繊維の物性は、引
張強さ300kgf/mm2 (Kg/mm2 ) 、引張弾性係数23,000
kgf/mm2 (Kg/mm2 ) 、密度1.75g/cm3 、線膨張係数−0.
1 ×10-6/℃,熱伝導率15Kcal/(m・hr・℃)(17.4
5 W/(m・K)),比熱0.17cal /(g・℃)(0.71
kJ/(kg・K))であった。なお、以下、単位の表示に
ついて、“Kcal/(m・hr・℃)”を“Kcal/mhr℃”と
表し、“W/(m・K)”を“W/mK”と表し、“cal /
(g・℃)”を“cal/g ℃”と表し、“kJ/(kg・
K)”を“kJ/kgK”と表すこととする。この炭素繊維を
約20mmの長さに切断して、水中にて超音波振動とかく拌
との相乗作用により無数本の単繊維に離散させた。β石
膏粉末100 重量部,水60重量部,炭素繊維0.1 重量部,
硼砂(硬化遅延剤)0.2 重量部の割合で混合かく拌し
て、炭素繊維の単繊維が均一に分散された石膏泥漿をつ
くり、この石膏泥漿をケース型内に流し込んでプラスチ
ック楕円皿を鋳込成形するための鋳込成形用石膏型を得
た。この鋳込成形用石膏型は、切断断面全体に亘って炭
素繊維の単繊維が均一に分散され、この分散状況は肉眼
で見ることが可能な程度であった。
EXAMPLES Next, examples of the present invention and comparative examples will be described. <Example 1> Polyacrylonitrile-based fibers were heat treated at about 300 ° C and then further heat-treated at about 1300 ° C in a nitrogen gas atmosphere to be graphitized, and about 6000 single fibers each having a diameter of 7 µm were bundled into a carbon fiber. Was used. The physical properties of this carbon fiber are: tensile strength 300 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), tensile elastic modulus 23,000.
kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), density 1.75 g / cm 3 , linear expansion coefficient −0.
1 × 10 -6 / ℃, thermal conductivity 15Kcal / (m ・ hr ・ ℃) (17.4
5 W / (m · K), specific heat 0.17 cal / (g · ° C) (0.71
It was kJ / (kg · K)). In the following, regarding the unit display, “Kcal / (m · hr · ° C)” is expressed as “Kcal / mhr ° C”, “W / (m · K)” is expressed as “W / mK”, and “cal” /
(G ・ ° C) "is expressed as" cal / g ° C ", and" kJ / (kg ・
K) ”is expressed as“ kJ / kgK. ”This carbon fiber is cut into a length of about 20 mm and dispersed in water into an infinite number of single fibers by the synergistic effect of ultrasonic vibration and stirring. 100 parts by weight of β-gypsum powder, 60 parts by weight of water, 0.1 part by weight of carbon fiber,
Borax (hardening retarder) 0.2 parts by weight is mixed and stirred to make a gypsum slurry in which carbon fibers are uniformly dispersed. The gypsum slurry is poured into a case mold and a plastic oval plate is cast. A cast plaster mold for molding was obtained. In this cast molding gypsum mold, single fibers of carbon fibers were uniformly dispersed over the entire cut cross section, and this dispersion state was visible to the naked eye.

【0041】<実施例2>実施例1と同一の条件並びに
方法により炭素繊維の単繊維が均一に分散された石膏泥
漿をつくり、ケース型を低速回転させつつ炭素繊維の混
入されていない純粋な石膏泥漿を予め流し込んで厚さ1
ないし3mmの薄膜を形成しておき、しかる後にケース型
の回転を停止させて炭素繊維が混入された石膏泥漿を流
し込んでプラスチック楕円皿を鋳込成形するための鋳込
成形用石膏型を得た。この鋳込成形用石膏型の成形面
は、純石膏から成る薄膜で被覆されており、炭素繊維は
成形面に全く露出していなかった。
Example 2 A gypsum slurry in which monofilaments of carbon fibers were uniformly dispersed was prepared under the same conditions and methods as in Example 1, and a case mold was rotated at a low speed while pure carbon fibers were not mixed. Pour plaster slurry in advance to a thickness of 1
A thin film having a thickness of 3 to 3 mm was formed, and after that, the rotation of the case mold was stopped and the gypsum slurry mixed with carbon fiber was poured to obtain a cast plaster mold for casting a plastic elliptical dish. . The molding surface of this cast molding gypsum mold was covered with a thin film of pure gypsum, and carbon fibers were not exposed at all on the molding surface.

【0042】<実施例3>ポリアクリロニトリル系繊維
を約300 ℃で熱処理した後に、更に窒素ガス雰囲気中に
おいて約2500℃で特殊熱処理して黒鉛化し、直径約7μ
mの単繊維をポリビニールピロリドンでサイジング処理
して約6000本を一束にした炭素繊維を用いた。この炭素
繊維の物性は、引張強さ250kgf/mm2 (Kg/mm2 ) 、引
張弾性係数35,000kgf/mm2 (Kg/mm2 ) ,密度1.77g/c
m3 ,線膨張係数−0.1 ×10-6/℃,熱伝導率100 Kcal/
mhr℃(116W/mK) ,比熱0.17cal/g ℃(0.71kJ/kgK)であ
った。この束状の炭素繊維を25mmの長さに切断し、β石
膏粉末100 重量部に対して炭素繊維の割合が0.3 重量部
となるように炭素繊維を予め計量しておき、この炭素繊
維を予め計量された水の入った容器に、投入して補助的
にかく拌すると、束状の炭素繊維は自己拡散して無数本
の単繊維に離散されると共に、かく拌作用により水中に
均一に分散した。しかる後に、石膏粉末,硼砂(硬化遅
延剤)および昭和電工株式会社製メルメントF-20(減水
剤)を投入して混合かく拌することにより、石膏粉末10
0 重量部、水60重量部,炭素繊維0.3 重量部、硬化遅延
剤0.2 重量部、減水剤0.2 重量部の割合から成る均質な
石膏泥漿をつくった。まず、図9に示されるようにカッ
プの原型31から上記石膏泥漿を用いて元型(第2の中間
型)32の下型を製作し、この元型32を用いてケース型
(第3中間型)33の下型を上記石膏泥漿により製作し
た。このケース型33に上ケース34を組み合わせたものを
100rpmで低速回転させながら純石膏泥漿を流し込んで厚
さ1mmの薄膜35を予め形成した後に上記石膏泥漿を流し
込んで、銀合金カップを成形するための鋳込成形用石膏
型38の下型36を得た。この鋳込成形用石膏型の下型36に
混入された炭素繊維の分散状況は、実施例1と同様にほ
ぼ均一であった。同様にして上型37を製作し、上型37,
下型36を組み合わせて一体として銀合金カップを鋳造し
た。外側表面の微細な模様は精密に再現された見事な銀
合金カップが得られた。
Example 3 Polyacrylonitrile fiber was heat treated at about 300 ° C. and then special heat treated at about 2500 ° C. in a nitrogen gas atmosphere for graphitization to obtain a diameter of about 7 μm.
The carbon fibers obtained by sizing monofilaments of m with polyvinylpyrrolidone to make a bundle of about 6000 fibers were used. The physical properties of this carbon fiber are: tensile strength 250 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), tensile elastic modulus 35,000 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), density 1.77 g / c.
m 3 , linear expansion coefficient −0.1 × 10 -6 / ℃, thermal conductivity 100 Kcal /
The mhr ℃ (116W / mK) and the specific heat 0.17cal / g ℃ (0.71kJ / kgK). This bundle of carbon fibers is cut into a length of 25 mm, and the carbon fibers are weighed in advance so that the ratio of the carbon fibers to 100 parts by weight of β-gypsum powder is 0.3 parts by weight. When put into a container containing measured water and stirred supplementarily, the bundled carbon fibers self-diffuse and are dispersed into innumerable single fibers, and evenly dispersed in water by the stirring action. did. Then, gypsum powder, borax (hardening retarder) and Melment F-20 (water reducing agent) manufactured by Showa Denko KK are added and mixed and stirred to obtain 10 gypsum powders.
A homogeneous gypsum slurry was prepared consisting of 0 parts by weight, 60 parts by weight of water, 0.3 parts by weight of carbon fiber, 0.2 parts by weight of set retarder and 0.2 parts by weight of water reducing agent. First, as shown in FIG. 9, a lower mold of the original mold (second intermediate mold) 32 is manufactured from the original mold 31 of the cup using the gypsum slurry, and the original mold 32 is used to form the case mold (the third intermediate mold). The lower mold of the mold 33 was manufactured using the above plaster slurry. This case type 33 combined with the upper case 34
While rotating at low speed at 100 rpm, pure gypsum slurry is poured to form a thin film 35 having a thickness of 1 mm in advance, and then the gypsum slurry is poured to form a lower mold 36 for a casting plaster mold 38 for molding a silver alloy cup. Obtained. The state of dispersion of the carbon fibers mixed in the lower mold 36 for the cast molding gypsum mold was almost uniform as in Example 1. Similarly, the upper mold 37 is manufactured, and the upper mold 37,
The lower mold 36 was combined to cast a silver alloy cup as a unit. A fine silver alloy cup was obtained in which the fine pattern on the outer surface was precisely reproduced.

【0043】<実施例4>実施例3と同一条件並びに方
法により炭素繊維の単繊維が均一に分散された石膏泥漿
をつくり、これを母型内に流し込んで合成ゴム球を鋳込
成形するための石膏型を得た。
<Example 4> In order to form a gypsum slurry in which monofilaments of carbon fibers are uniformly dispersed by the same conditions and methods as in Example 3 and cast this into a mother mold to cast a synthetic rubber ball. A plaster mold of

【0044】<実施例5>実施例3と同一条件並びに方
法により炭素繊維の単繊維が均一に分散された石膏泥漿
をつくり、これを母型内に流し込んでセラミック・ボー
ルをアイソスタティックプレス(等静圧プレス)成形す
るためのポリウレタン・ゴム製成形型を鋳込むための石
膏型を得た。
<Embodiment 5> Gypsum slurry in which monofilaments of carbon fibers are uniformly dispersed is prepared under the same conditions and methods as in Embodiment 3, and the plaster slurry is poured into a mother die to apply a ceramic ball to an isostatic press (etc.). A gypsum mold for casting a polyurethane / rubber mold for hydrostatic pressing was obtained.

【0045】<実施例6>実施例3と同一条件並びに方
法により炭素繊維の単繊維が均一分散された石膏泥漿を
つくり、これを母型内に流し込んでサイアロン製クリス
タルガラス・ブロー成形型を鋳込むための石膏型を得
た。
Example 6 Gypsum slurry in which single carbon fibers were uniformly dispersed was prepared under the same conditions and methods as in Example 3, and the gypsum slurry was poured into a mother die to cast a crystal glass blow molding die made of Sialon. A plaster mold for filling was obtained.

【0046】<比較例1>β石膏粉末100 重量部,水60
重量部,硼砂0.2 重量部で混合かく拌して炭素繊維の入
っていない純粋な石膏泥漿をつくり、この石膏泥漿をケ
ース型内に流し込んでプラスチック楕円皿を射出成形す
るための射出成形用石膏型を得た。
<Comparative Example 1> 100 parts by weight of β-gypsum powder, 60 water
A gypsum mold for injection molding for mixing and stirring 0.2 part by weight of borax to make a pure gypsum slurry without carbon fiber and pouring the gypsum slurry into a case mold to injection-mold a plastic elliptical dish. Got

【0047】<実施例7>ポリアクリロニトリル系繊維
を約300 ℃で熱処理した後に、更に窒素ガス雰囲気中で
約1300℃で熱処理して黒鉛化し、直径約7μmの単繊維
を約6000本一束とした炭素繊維を用いた。この炭素繊維
の物性は、引張強さ300kgf/mm2 (Kg/mm2 ) 、引張弾
性係数23,000kgf/mm2 (Kg/mm2 ) 、密度1.75g/cm3 、線
膨張係数−0.1 ×10-6/℃,熱伝導率15Kcal/mhr℃(17.
45W/mK) ,比熱0.17cal/g ℃(0.71kJ/kgK)であった。こ
の炭素繊維を約20mmの長さに切断して、水中にて超音波
振動とかく拌との相乗作用により無数本の単繊維に離散
させた。β石膏粉末100 重量部,水60重量部,炭素繊維
0.1 重量部,硼砂(硬化遅延剤)0.2 重量部の割合で混
合かく拌して、炭素繊維の単繊維が均一に分散された石
膏泥漿をつくった。
Example 7 Polyacrylonitrile fiber was heat treated at about 300 ° C. and then further heat treated at about 1300 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to be graphitized to form a bundle of about 6000 single fibers having a diameter of about 7 μm. Used carbon fiber. The physical properties of this carbon fiber are as follows: tensile strength 300 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), tensile elastic modulus 23,000 kgf / mm 2 (Kg / mm 2 ), density 1.75 g / cm 3 , linear expansion coefficient −0.1 × 10. -6 / ℃, thermal conductivity 15Kcal / mhr ℃ (17.
The specific heat was 45 W / mK) and the specific heat was 0.17 cal / g ° C (0.71 kJ / kgK). This carbon fiber was cut into a length of about 20 mm, and was separated into innumerable single fibers by the synergistic effect of ultrasonic vibration and stirring in water. β-gypsum powder 100 parts by weight, water 60 parts by weight, carbon fiber
0.1 part by weight and 0.2 part by weight of borax (setting retarder) were mixed and stirred to prepare a gypsum slurry in which single carbon fibers were uniformly dispersed.

【0048】そして、図10に示されるように、原型41
を分割面まで粘土又は石膏内に埋め込み、このままで前
記石膏泥漿を流し込んで原型41の上半面の型取りを行
い、しかる後に原型41を反転して同様の操作を行って原
型41の下半面の型取りを行うと元型42が製作される。こ
の元型42内に前記石膏泥漿を流し込んでケース下型43,4
4 をそれぞれ製作し、これとは別に製作した上ケース4
5,46 を組み合わせるとケース型47,48 となる。このケ
ース型47,48 は、断面を含めて全体に亘って炭素繊維の
単繊維が均一に分散され、この分散状況は肉眼で見るこ
とが可能な程度であった。このケース型47,48 を鋳込成
形型として低速回転させながら、アルミニウムの溶融液
を鋳込んでプラスチック鋳込成形用金型49を製作した。
原型41の表面の模様は、そのまま金型49に正確に転写さ
れていた。
Then, as shown in FIG.
Embedded in clay or gypsum up to the dividing surface, cast the gypsum slurry as it is to mold the upper half surface of the prototype 41, and then reverse the prototype 41 and perform the same operation to make the lower half surface of the prototype 41. The master 42 is produced by performing the mold making. The plaster slurry is poured into the original mold 42 to lower the case 43,4
Upper case 4 manufactured separately and separately
When combined with 5,46, it becomes a case type 47,48. In the case types 47 and 48, the carbon fibers were uniformly dispersed throughout the entire surface including the cross section, and this dispersion state was visible to the naked eye. The case molds 47, 48 were used as casting molds while rotating at a low speed, and a molten metal of aluminum was cast to manufacture a plastic casting mold 49.
The pattern on the surface of the master 41 was accurately transferred to the mold 49 as it was.

【0049】<比較例2>β石膏粉末100 重量部,水60
重量部,硼砂0.2 重量部で混合かく拌して炭素繊維の入
っていない純粋な石膏泥漿をつくり、この石膏泥漿を実
施例7と同様にして製作した元型内に流し込んでケース
下型並びにケース上型を製作し、これに別に製作した上
ケースを組み合わせてケース型を得、このケース型にア
ルミニウム合金溶融液を鋳込んでプラスチック鋳込成形
用金型を製作した。
Comparative Example 2 100 parts by weight of β-gypsum powder, 60 water
1 part by weight and 0.2 part by weight of borax are mixed and stirred to prepare a pure gypsum slurry containing no carbon fiber, and the gypsum slurry is poured into the original mold produced in the same manner as in Example 7 to make the lower case and the case. An upper mold was manufactured, and a separately manufactured upper case was combined to obtain a case mold, and an aluminum alloy melt was cast into the case mold to manufacture a plastic casting mold.

【0050】上記実施例7並びに比較例2の石膏ケース
型の乾燥離型時の各温度における長さの変化率並びに複
製精度は次の通りであった。長さの変化率に関しては、
ケース型の最高発熱時(53.2 ℃)においては、炭素繊維
を混入していない従来品は0.076%(500mmに対して0.38m
m) 膨張(硬化時膨張率)していたのに対し、本発明品
は0.066%(500mmに対して0.33mm) 膨張しており、また室
温時(23.5℃)に冷却した後、乾燥脱型時においては従
来品0.025%(500mmに対して0.125mm)膨張していたのに対
し、本発明品は0.018%(500mmに対し0.09mm) 膨張してい
た。また、その後50℃の熱風乾燥器にて約10日間乾燥し
たところ複製精度に関しては、従来品は500mm に対して
0.06mm乾燥収縮し母型に対し0.065mm 膨張していたのに
対し、本発明品は500mm に対して0.04mm乾燥収縮し、母
型に対し0.05mm膨張していた。これから明らかのよう
に、本発明品は水和硬化時の膨張も小さく、しかも複製
精度も良好であることが解かる。
The rate of change in length and the replication accuracy at each temperature during dry release of the gypsum case molds of Example 7 and Comparative Example 2 were as follows. Regarding the rate of change of length,
At the time of maximum heat generation of the case type (53.2 ° C), 0.076% (0.38 m for 500 mm) of the conventional product that does not contain carbon fiber
m) Swelling (expansion rate upon curing), the product of the present invention has expanded by 0.066% (0.33 mm against 500 mm), and after cooling at room temperature (23.5 ° C), it is dried and demolded. At that time, the conventional product expanded 0.025% (0.125 mm for 500 mm), while the product of the present invention expanded 0.018% (0.09 mm for 500 mm). After that, it was dried in a hot air dryer at 50 ° C for about 10 days.
The product of the present invention had a dry shrinkage of 0.06 mm and an expansion of 0.065 mm with respect to the master mold, whereas the product of the present invention had a dry shrinkage of 0.04 mm with respect to 500 mm and an expansion of 0.05 mm to the master mold. As is clear from this, it is understood that the product of the present invention has a small expansion during hydration hardening and has a good replication accuracy.

【0051】上記各実施例1ないし6、および比較例1
の各石膏型の抗折強度,吸水能力,大気中における破壊
温度差,嵩比重並びに硬化時膨張率などの物性は、下表
の通りであった。 吸水能力はテストピースを常温常圧下で浸漬したとき、
吸水した水の重量百分率である。破壊温度差は高温大気
中で加温した試験片をすばやく室内に取り出し室温大気
中に放置した場合、破壊に到る最小の温度差を表わす。
硬化時膨張率は母型に石膏泥漿を鋳込み硬化させ脱型
後、乾燥直前に測定したときの長さの母型に対し変化し
た割合である。上表から明らかのように、炭素繊維を混
入した石膏型は、混入しない石膏型に比較して抗折強度
および大気中における破壊温度差は大巾に向上している
と共に、他の物性においても優れていることが判明し
た。
Examples 1 to 6 and Comparative Example 1
The physical properties of the gypsum molds such as bending strength, water absorption capacity, breaking temperature difference in the atmosphere, bulk specific gravity and expansion coefficient upon hardening were as shown in the table below. The water absorption capacity is measured by immersing the test piece under normal temperature and pressure.
It is the weight percentage of absorbed water. The rupture temperature difference represents the minimum temperature difference that results in rupture when a test piece heated in a high temperature atmosphere is quickly taken out into a room and left in a room temperature atmosphere.
The expansion coefficient at the time of hardening is the ratio of the length of the master mold to the length measured when the gypsum slurry was cast into the master mold, hardened and then demolded, and immediately before drying. As is clear from the above table, the gypsum mold mixed with carbon fiber has greatly improved the transverse rupture strength and the difference in fracture temperature in the atmosphere as compared with the gypsum mold not mixed with carbon fiber, and also in other physical properties. It turned out to be excellent.

【0052】図11は実施例1の石膏硬化体の切断面か
ら製作した薄片を走査型電子顕微鏡で2000倍で撮った写
真である。左上端から中央へ延びる細長い真直ぐな円柱
が、混入した炭素単繊維であり破片状の結晶がβ型2水
石膏である。図12はα型石膏粉を用いた他は実施例1
すなわち図11と同一のもので、同じく2000倍の走査型
電子顕微鏡写真である。また、図13は、石膏100 重量
部,水60重量部,長さ25mmのピッチ系炭素繊維を所定重
量部混入した石膏泥漿を鋳込んで成形した15mm×25mm×
250mm の石膏試験片を曲げ試験装置で曲げ試験をした場
合の経過時間と、抗折力との関係を示しており、混入炭
素繊維の重量比率をパラメーターとした場合の試験結果
である。図13のグラフから明らかのように混入炭素繊
維の割合が大きくなる程抗折力が大きくなると共に、最
大抗折力で単純破断するもろさが解消されて素材として
のいわゆる粘りが生じていることがわかる。尚、本試験
のスバンは200mm で、荷重は中央に加えられ、荷重点の
変位速度は1mm/minであった。
FIG. 11 is a photograph of a thin piece produced from the cut surface of the gypsum hardened body of Example 1 taken at a magnification of 2000 with a scanning electron microscope. A slender straight cylinder extending from the upper left corner to the center is a mixed carbon single fiber, and the shard-like crystals are β-type dihydrate gypsum. FIG. 12 shows Example 1 except that α-type gypsum powder was used.
That is, it is the same as that of FIG. In addition, FIG. 13 is 15 mm × 25 mm × 100 mm by weight of gypsum, 60 parts by weight of water, and 15 mm × 25 mm × cast gypsum slurry mixed with a predetermined weight part of pitch-based carbon fiber having a length of 25 mm.
The relationship between the elapsed time and the transverse rupture strength when a 250 mm gypsum test piece was subjected to a bending test with a bending tester is shown, and is the test result when the weight ratio of the mixed carbon fiber was used as a parameter. As is clear from the graph of FIG. 13, the larger the proportion of the mixed carbon fibers, the larger the transverse rupture strength, and the fragility of simple fracture at the maximum transverse rupture force is eliminated, and so-called stickiness as a material occurs. Recognize. The suban of this test was 200 mm, the load was applied to the center, and the displacement speed at the load point was 1 mm / min.

【0053】図14に、純粋な石膏試験片と、炭素繊維
で強化した石膏試験片との各温度における長さの変化率
を示す曲線が示されており、炭素繊維を混入した石膏の
試験片の長さの変化(膨張)率は、炭素繊維を混入しな
い石膏試験片の長さの変化(膨張)率に比較して、正お
よび負のいずれの場合にも僅かに小さいことがわかる。
これは、熱膨張率が殆ど零に等しい炭素繊維が石膏の各
粒子間に入り込んでいるため、この炭素繊維が石膏の膨
張或いは収縮を抑制するためであると解される。従っ
て、炭素繊維を混入した石膏型は、温度による膨張或い
は収縮が小さく、成形品の寸法精度が向上する。
FIG. 14 shows a curve showing the rate of change in length at each temperature between a pure gypsum test piece and a carbon fiber-reinforced gypsum test piece, and the gypsum test piece mixed with carbon fiber is shown. It can be seen that the rate of change (expansion) in length is slightly smaller in both the positive and negative cases than the rate of change (expansion) in the length of the gypsum test piece containing no carbon fiber.
It is understood that this is because the carbon fibers having a coefficient of thermal expansion almost equal to zero enter between the particles of the gypsum, and the carbon fibers suppress expansion or contraction of the gypsum. Therefore, the gypsum mold mixed with carbon fiber has a small expansion or contraction due to temperature, and the dimensional accuracy of the molded product is improved.

【0054】ここで、石膏型を金属成形又は高分子加工
成形型或いは紙器成形型として用いる場合、抗折強度お
よび抗折力の大巾な向上により、石膏型の材料力学的強
度が増大され、従来成形時の外圧力又は内圧力により破
損されていた部分の機械的強度が増大せしめられること
により石膏型の破損が防止されると共に、高(速い)サ
イクルの成形が可能となって成形効率(生産性)が向上
し、しかも石膏型の寿命が長くなる。また、成形中の石
膏型の破損により加圧鋳造,遠心鋳造,減圧鋳造,射出
成形などの成形機が損傷され、これに起因して生産が中
断されるのを防止できると共に、成形機の損傷部品を交
換して再調整する等の手間を省くことができる。更に、
機械的強度の大巾な向上により、石膏型の肉厚を薄くす
ることが可能となり、ひいては使用石膏量が削減され
る。
Here, when the gypsum mold is used as a metal forming mold, a polymer processing forming mold, or a paper container forming mold, the material strength of the gypsum mold is increased due to the drastic improvement of the bending strength and the bending strength. By increasing the mechanical strength of the part that was conventionally damaged by external pressure or internal pressure during molding, damage to the gypsum mold can be prevented, and high (fast) cycle molding becomes possible and molding efficiency ( Productivity) and the life of the plaster mold is extended. In addition, damage to the molding machine such as pressure casting, centrifugal casting, vacuum casting, and injection molding due to breakage of the plaster mold during molding can be prevented from being interrupted by production, and damage to the molding machine can be prevented. It is possible to save the trouble of replacing the parts and readjusting them. Furthermore,
By significantly improving the mechanical strength, it is possible to reduce the thickness of the gypsum mold, which in turn reduces the amount of gypsum used.

【0055】また、炭素繊維の混入により大気中におけ
る破壊温度差が向上するのは、温度上昇により石膏自体
は所定量膨張するが、炭素繊維自体は殆んど膨張しない
ので、石膏型内部において炭素繊維にはその長さ方向に
引張力が加わると共に、石膏には圧縮力が加わり、この
ため炭素繊維の長さ方向に内部応力が生じて丁度PSコ
ンクリートのようにプレストレスが導入された状態にな
っているためであると解される。
The difference in fracture temperature in the atmosphere due to the incorporation of carbon fiber is improved because the gypsum itself expands by a predetermined amount due to the temperature rise, but the carbon fiber itself hardly expands. In addition to the tensile force applied to the fiber in the length direction, the compressive force is applied to the gypsum, which causes an internal stress in the length direction of the carbon fiber, resulting in a state where prestress is introduced just like PS concrete. It is understood that it is because it has become.

【0056】大気中における破壊温度差の大巾な上昇
は、石膏型が大きな温度差に対しても耐え得ることを意
味し、ファインセラミックスや紙器等の成形の場合では
成形後の石膏型の乾燥温度を上げることが可能となる。
従って、成形毎の石膏型の乾燥時間を短縮させることが
可能となると共に、乾燥装置内に保持すべき成形型数が
少なくて済み、ひいては成形効率(生産性)が向上す
る。よって、ファインセラミックスや紙器等の成形品の
生産個数に対する稼動石膏型の数を減少させることがで
き、少量多品種の製品の成形に適していると共に、製品
原価の低減を図ることができる。
A large increase in the breaking temperature difference in the atmosphere means that the plaster mold can withstand a large temperature difference. It is possible to raise the temperature.
Therefore, the drying time of the gypsum mold for each molding can be shortened, the number of molding dies to be held in the drying device can be reduced, and the molding efficiency (productivity) can be improved. Therefore, it is possible to reduce the number of operating gypsum molds with respect to the number of molded products such as fine ceramics and paper containers, which is suitable for molding a large number of small-volume products, and at the same time, it is possible to reduce the product cost.

【0057】また、嵩比重の低下により石膏型が軽量化
され、石膏型の運搬或いは取扱いが向上する。更に、硬
化時膨張の僅かの減少により、石膏型成形時においてケ
ース型に加わる圧力が小さくなって脱型が容易になると
同時に、ケース型の破損を防止することができる。その
他の非鉄金属鋳造用成形型の製作の場合でも同様な効果
がある。
Further, the reduction of the bulk specific gravity reduces the weight of the gypsum mold, and the transportation or handling of the gypsum mold is improved. Further, due to the slight decrease in expansion during hardening, the pressure applied to the case mold during molding of the gypsum mold is reduced, which facilitates demolding, and at the same time prevents damage to the case mold. The same effect can be obtained in the case of manufacturing other molds for non-ferrous metal casting.

【0058】[0058]

【発明の効果】上述したことを総合すると、本発明には
次のような効果がある。 (1) 、石膏型の材料力学的強度が大巾に増大されて成形
時の外圧力又は内圧力による石膏型の破損を防止できる
と同時に、温度差による内部応力などに対する強度(耐
久性)も大巾に増大され、ファインセラミックスや紙器
の鋳込成形のように石膏型の吸水性能を利用する成形に
おいては成形毎の石膏型の乾燥温度を上げることが可能
となって乾燥時間を短縮させることができると共に、完
全乾燥が可能となり、ひいては成形効率を著しく向上さ
せることができる。
Summarizing the above, the present invention has the following effects. (1) The material mechanical strength of the gypsum mold is greatly increased to prevent damage to the gypsum mold due to external pressure or internal pressure during molding, and at the same time, strength (durability) against internal stress due to temperature difference, etc. Greatly increased, it is possible to raise the drying temperature of the gypsum mold for each molding in the molding that utilizes the water absorption performance of the gypsum mold, such as cast molding of fine ceramics and paper containers, and shorten the drying time In addition to the above, complete drying is possible, and the molding efficiency can be remarkably improved.

【0059】(2) 、石膏型の強化材として、径が極めて
小さくて強度が大きく、しかも柔軟性に富んだ炭素繊維
を用いているので、石膏に対する強化材の混入割合が少
なくても石膏型の機械的外力,熱的不均質に対する強度
を増大させることができると共に、強化材の混入割合が
小いので、炭素繊維の混入によりファインセラミックス
や紙器の鋳込成形のように吸水性を利用する成形用石膏
型の基本的性能である吸水性能,或いは非鉄金属製品の
成形用の場合は通気性能が低下することがない。
(2) As the gypsum-type reinforcing material, since carbon fiber having an extremely small diameter, a large strength and a high flexibility is used, even if the mixing ratio of the reinforcing material to the gypsum is small, the gypsum-type The mechanical external force and the strength against thermal inhomogeneity can be increased, and the mixing ratio of the reinforcing material is small. Therefore, by mixing carbon fiber, water absorption is used as in the casting of fine ceramics and paper containers. The water absorption performance, which is the basic performance of the plaster mold for molding, or the ventilation performance when molding non-ferrous metal products, does not deteriorate.

【0060】(3) 、石膏型の成形面である表層部を純粋
な石膏から成る薄膜で被覆した場合は、炭素繊維の端部
が成形面に露出するのを確実に防止でき、成形品の表面
を滑らかにすることができる。
(3) When the surface layer portion, which is the molding surface of the gypsum mold, is covered with a thin film of pure gypsum, it is possible to reliably prevent the end portion of the carbon fiber from being exposed on the molding surface, and The surface can be smoothed.

【0061】(4) 、高温加熱焼失性を有する炭素繊維を
強化材として混入してあるので、使用中に破損したり、
或いは使用不可能となった石膏型は、粉砕して長時間に
亘って緩やかに高温加熱処理することにより、内部に混
入された炭素繊維のみを容易に焼失除去することがで
き、石膏硬化体の再使用が可能となる。この点ガラス繊
維等の加熱焼失性を有しないものを強化材とし混入した
場合は、混入した強化材のみを除去して石膏型を再生或
いは再利用することは極めて困難か、或いは不可能であ
る。
(4) Since carbon fiber having a high temperature heating and burning property is mixed as a reinforcing material, it may be damaged during use,
Alternatively, the unusable gypsum mold can be crushed and gently heat-treated over a long period of time to easily burn off and remove only the carbon fibers mixed in the interior, and the gypsum hardened product It can be reused. In this case, when a material having no heat-burning property such as glass fiber is mixed as a reinforcing material, it is extremely difficult or impossible to recycle or reuse the plaster mold by removing only the mixed reinforcing material. .

【0062】(5) 、炭素繊維を5ないし100mm の長さに
切断した後にサイジング剤を加熱除去し、水中において
超音波振動を加えつつかつ拌することにより、径が極め
て小さく、しかも柔軟性に富んだ束状の炭素繊維を無数
本の単繊維に容易に分散でき、これより石膏泥漿内に炭
素繊維の無数本の単繊維を均一に分散でき、ひいては石
膏型内に炭素繊維を均一に混入させることができる。
(5) The carbon fiber is cut into a length of 5 to 100 mm, the sizing agent is removed by heating, and ultrasonic vibration is applied in water while stirring to obtain an extremely small diameter and flexibility. Rich bundles of carbon fibers can be easily dispersed into innumerable monofilaments, which allows even innumerable carbon fibers to be evenly dispersed in gypsum slurry, which in turn allows the carbon fibers to be evenly mixed in the plaster mold. Can be made.

【0063】(6) 、水溶性サイジング剤でサイジング処
理した炭素繊維を用いる場合には、この炭素繊維を5な
いし100mm の長さに切断した後に水中に投入して水溶性
サイジング剤を水中に溶出せしめて束状の炭素繊維を無
数本の単繊維に分散させ、しかる後に石膏粉末を投入し
て混合かく拌することにより炭素繊維が均一に混入分散
された石膏泥漿をつくることができるので、束状の炭素
繊維を無数本の単繊維に分散させるためのみの前処理が
不要となる。
(6) When carbon fibers sized with a water-soluble sizing agent are used, the carbon fibers are cut into a length of 5 to 100 mm and then put into water to elute the water-soluble sizing agent into water. At least disperse the bundled carbon fibers into innumerable single fibers, and then add the gypsum powder and mix and stir to create a gypsum slurry in which the carbon fibers are uniformly mixed and dispersed. It is not necessary to carry out a pretreatment only to disperse the carbon fibers in the shape of innumerable single fibers.

【0064】(7) 、炭素繊維を5ないし100mm の長さに
切断して無数本の単繊維に予め離散させておき、石膏粉
末と、該石膏粉末に対して所定の重量割合の単繊維に離
散された前記炭素繊維とを循環しているジェット空気流
内に投入して両者を均一に混合せしめた後に回収して、
石膏粉末内に単繊維に離散された炭素繊維を均一に混入
分散せしめておくことにより、石膏泥漿をつくる毎に一
回の混合量に適合した微量の炭素繊維のみを計量する操
作を不要にすることができる。
(7) The carbon fiber is cut into a length of 5 to 100 mm and dispersed in advance into innumerable monofilaments to obtain gypsum powder and monofilaments having a predetermined weight ratio with respect to the gypsum powder. The dispersed carbon fibers are put into a circulating jet air flow to uniformly mix them, and then collected.
By uniformly mixing and dispersing the carbon fibers dispersed in the gypsum powder into single fibers, it is not necessary to measure only a small amount of carbon fibers that is suitable for one mixing amount each time gypsum slurry is made. be able to.

【0065】(8) 、従来、石膏泥漿を母型に流し込むに
は、母型に石膏泥漿を流し込んで表層部となる5ないし
100mm の厚さの第1層をつくり、次に同様にして第2層
をつくり、この第2層の上に麻等の繊維を切断した補強
材を散布して指で突き込むことにより、石膏泥漿内に補
強材を混入せしめ、次に同様にして3層,第4層と補強
材の混入した石膏層を順次重ね合わせて所要の厚みまで
成形していた。これに対し、本発明は、石膏泥漿内に予
め補強材としての炭素繊維が混入されているので、かく
拌泥漿を流し込んで比較的厚い第1層をつくり、しかる
後にかく拌泥漿を単に流し込んで第2層を積層して所要
の厚みまで成形すればよい。従って、本発明によれば一
度に大量の泥漿を母型に流し込むことができるので、作
業時間の短縮を図ることができる。
(8) Conventionally, to cast the gypsum slurry into the mother mold, the gypsum slurry is poured into the mother mold to form the surface layer 5 or 5.
Gypsum is made by making a first layer with a thickness of 100 mm, then making a second layer in the same manner, and spreading a reinforcing material obtained by cutting fibers such as hemp on the second layer and thrusting it with a finger. The reinforcing material was mixed in the slurry, and then the third layer, the fourth layer, and the gypsum layer containing the reinforcing material were sequentially laminated in the same manner to form a desired thickness. On the other hand, in the present invention, since carbon fiber as a reinforcing material is mixed in advance in the gypsum slurry, the stirring slurry is poured to form a relatively thick first layer, and then the stirring slurry is simply poured. The second layer may be laminated and molded to a required thickness. Therefore, according to the present invention, a large amount of sludge can be poured into the mother die at a time, and the working time can be shortened.

【0066】(9) 、本発明の炭素繊維を分散混入した石
膏は、水和硬化時における膨張率が小さいので、原型か
ら元型,ケース型,成形型と複製する場合の誤差が少な
く、精度の良い成形型を製造することができる。その他
の金属の精密圧力鋳造,パルプ泥漿鋳込み,プラスチッ
ク射出成形,合成ゴムの鋳込成形,ファインセラミック
等の等静圧成形において用いられる合成ゴム製成形型等
についても上記と同様のことがいえる。
(9) Since the gypsum of the present invention in which carbon fibers are dispersed and mixed has a small expansion coefficient during hydration hardening, there is little error when replicating from the original mold to the original mold, the case mold, and the molding mold, and accuracy is improved. It is possible to manufacture a molding die with good quality. The same can be said for other synthetic rubber molding dies used in precision pressure casting of metals, pulp slurry casting, plastic injection molding, synthetic rubber casting, isostatic molding of fine ceramics and the like.

【0067】(10)、精密金属鋳造など金属鋳造用成形型
等を製造する場合、模型を複製したマスター型(陶磁器
の元型に相当する)およびこれを複製した成形鋳型成形
のための母型(陶磁器のケース型に相当する)並びに成
形型に金属製型に代えて本発明に係る炭素繊維強化石膏
型を使用すれば、極めて容易にしかも精度よくこれらの
型を製造でき、ひいては製品も同様に容易にしかも精度
良く製造できる。従って、鋳造品すなわち商品の試作見
本を極めて容易にしかも短時間に試作でき、更に事後の
設計変更に対しても迅速かつ経済的に対応できる。しか
も砂鋳型,金属製型のいずれよりも高精度に試作でき、
かつ少ロットの生産も可能であり、多品種少量生産用の
非鉄金属のプラスターモールディング法に特に適してい
る。
(10) In the case of manufacturing a metal casting mold such as precision metal casting, a master mold (corresponding to a master mold of ceramics) that replicates a model and a master mold for molding a mold that replicates the master mold If the carbon fiber reinforced gypsum mold according to the present invention is used in place of the metal mold as the molding mold (corresponding to the case mold of ceramics) and these molds, these molds can be manufactured very easily and accurately, and the product is also the same. It can be manufactured easily and accurately. Therefore, a prototype of a cast product, that is, a prototype of a product can be extremely easily prototyped in a short time, and further, a subsequent design change can be promptly and economically dealt with. Moreover, it is possible to make prototypes with higher accuracy than either sand molds or metal molds.
It is also suitable for the non-ferrous metal plaster molding method for high-mix low-volume production because it can produce small lots.

【0068】(11)、深いアンダーカット彫刻等の複雑な
模様のある場合、使用型製造の中間型である元型,ケー
ス型等の原型の模様部に該当する部分は、シリコンゴム
等を利用した型面とする必要があるが、成形型に本発明
に係る炭素繊維強化石膏型を使用すれば、純石膏製の成
形型に比較して、はるかに容易にしかも精度よく成形型
に原型の模様を再現することができる。
(11) If there is a complicated pattern such as deep undercut engraving, silicon rubber or the like is used for the part corresponding to the pattern part of the original mold, which is the intermediate mold of the used mold manufacturing, the case mold, etc. However, if the carbon fiber reinforced gypsum mold according to the present invention is used for the mold, it is much easier and more precise than the mold made of pure gypsum. The pattern can be reproduced.

【0069】(12)、非鉄金属の金型を成型する場合は、
特に高精度を要するので、硬化時体積膨張が少なくて乾
燥収縮も少なく、しかも熱膨張係数も小さい本発明に係
る石膏製成形型により、高精度の金型の製作が可能とな
る。
(12) When molding a non-ferrous metal mold,
Since high precision is particularly required, the gypsum molding die according to the present invention, which has a small volume expansion during curing, a small drying shrinkage, and a small thermal expansion coefficient, can be manufactured with a high precision.

【0070】(13)、砂型や金属製成形型を使用する場合
に比較して、表面が極めて平滑で、微細な木目,指紋模
様でも正確に鋳造できる他、抜き勾配が2°以下、場合
によっても抜き勾配がない場合でも成型・脱型が可能で
ある。
(13) Compared with the case of using a sand mold or a metal mold, the surface is extremely smooth, and even fine wood grain and fingerprint patterns can be accurately cast, and the draft angle is 2 ° or less, depending on the case. Molding / demolding is possible even if there is no draft.

【0071】(14)、砂型に比し、鋳造物の冷却速度が遅
いため、鋳造歪が小さく、組織や機械的性質が均一にな
るほか、肉厚の薄い製品の製作が可能となる。
(14) Compared with the sand mold, since the cooling rate of the casting is slower, the casting strain is small, the structure and mechanical properties are uniform, and the product with a thin wall thickness can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】硬化石膏内に混入する炭素繊維の長さと、硬化
石膏テストピースの抗折強度との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the length of carbon fibers mixed in a hardened gypsum and the bending strength of a hardened gypsum test piece.

【図2】石膏内に混入する炭素繊維の石膏に対する重量
割合と、石膏試験片の抗折強度との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the weight ratio of carbon fiber mixed in gypsum to gypsum and the bending strength of a gypsum test piece.

【図3】石膏内に混入する炭素繊維の石膏に対する重量
割合と、硬化石膏の吸水性能(石膏が吸収し得る水分の
石膏に対する重量割合)との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the weight ratio of carbon fibers mixed in gypsum to gypsum and the water absorption performance of hardened gypsum (the weight ratio of water that can be absorbed by gypsum to gypsum).

【図4】石膏泥漿をつくるための容器の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a container for making gypsum slurry.

【図5】(イ)は、プラスチック製楕円皿を鋳込成形す
るための石膏型の一成型工程の断面図、(ロ)は成型さ
れた石膏型の断面図である。
FIG. 5A is a cross-sectional view of one molding step of a gypsum mold for casting a plastic oval plate, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the molded gypsum mold.

【図6】(イ)は、プラスチック製楕円皿を加圧鋳込成
形するための石膏型であって、しかも成形面を純石膏か
ら成る薄膜で被覆した石膏型の一成型工程の断面図、
(ロ)は成型された石膏型の断面図である。
FIG. 6 (a) is a cross-sectional view of one molding step of a gypsum mold for press-molding a plastic oval plate, the molding surface of which is covered with a thin film of pure gypsum.
(B) is a cross-sectional view of a molded gypsum mold.

【図7】彫刻模様のある板状体をプラスチック鋳込成形
するための石膏型の成型工程を示すもので、(イ)は原
型,(ロ)は元型,(ハ)は下型用ケース型,(ニ)は
成形型の夫々断面図である。
FIG. 7 shows a molding process of a plaster mold for plastic-molding a plate-shaped body having an engraved pattern, (a) is a prototype, (b) is a master, and (c) is a lower mold case. The mold and (d) are cross-sectional views of the mold.

【図8】揺動回転を利用した混合方法の原理を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing the principle of a mixing method using oscillating rotation.

【図9】銀合金製カップを鋳込成形するための石膏型の
成型工程を示すもので、(イ)は原型,(ロ)は下型用
元型,(ハ)は下型用ケース型,(ニ)は成形型の夫々
断面図である。
FIG. 9 shows a molding process of a gypsum mold for cast-molding a silver alloy cup, (a) is a prototype, (b) is a lower mold original mold, and (c) is a lower mold case mold. , (D) are cross-sectional views of the respective molding dies.

【図10】プラスチック鋳込成形用金型を成型するため
の石膏型の成型工程を示すもので、(イ)は原型,
(ロ)は元型,(ハ)はケース型,(ニ)は目的をする
金型の夫々断面図である。
FIG. 10 shows a molding process of a plaster mold for molding a plastic casting mold, in which (a) is a master mold,
(B) is a cross-sectional view of the original mold, (C) is a case mold, and (D) is a target mold.

【図11】β型石膏粉末を用いた場合の石膏試料片の走
査型電子顕微鏡写真である。
FIG. 11 is a scanning electron micrograph of a gypsum sample piece using β-type gypsum powder.

【図12】α型石膏粉末を用いた場合の同様の写真であ
る。
FIG. 12 is a similar photograph when α-type gypsum powder is used.

【図13】石膏型内に混入する炭素繊維の石膏に対する
重量割合をパラメーターとした石膏型の試験片の曲げ試
験における抗折力の時間変化を示す測定グラフである。
FIG. 13 is a measurement graph showing the change over time in the transverse rupture strength in a bending test of a gypsum-type test piece using the weight ratio of carbon fibers mixed in the gypsum mold to gypsum as a parameter.

【図14】純粋石膏試験片と、炭素繊維強化石膏試験片
との各温度における長さの変化率を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the rate of change in length between the pure gypsum test piece and the carbon fiber reinforced gypsum test piece at each temperature.

【符号の説明】 3,3′ プラスチック成形用石膏型の上型 4,4′ プラスチック成形用石膏型の下型 6 薄膜 17 プラスチック鋳込成形用石膏型の下型 18 プラスチック鋳込成形用石膏型の上型 21 袋体 22 揺動盤 23 回転軸 24 揺動軸 36 銀合金カップ鋳込成形用石膏型の下型 37 銀合金カップ鋳込成形用石膏型の上型 38 銀合金カップ鋳込成形用石膏型 49 プラスチック鋳込成形用金型[Explanation of reference symbols] 3,3 'Upper mold for plastic molding gypsum mold 4,4' Lower mold for plastic molding gypsum mold 6 Thin film 17 Lower mold for plastic molding gypsum mold 18 Plastic molding gypsum mold Upper mold 21 Bag 22 Swing plate 23 Rotating shaft 24 Swing shaft 36 Lower mold of gypsum mold for silver alloy cup casting 37 Upper mold of gypsum mold for silver alloy cup casting 38 Silver alloy cup casting Plaster mold 49 Plastic casting mold

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【図4】 [Figure 4]

【図8】 [Figure 8]

【図2】 [Fig. 2]

【図3】 [Figure 3]

【図5】 [Figure 5]

【図6】 [Figure 6]

【図7】 [Figure 7]

【図9】 [Figure 9]

【図10】 [Figure 10]

【図11】 FIG. 11

【図12】 [Fig. 12]

【図13】 [Fig. 13]

【図14】 FIG. 14

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29C 33/38 8823−4F 47/12 8016−4F C04B 11/00 (C04B 28/14 14:38) A 2102−4G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location B29C 33/38 8823-4F 47/12 8016-4F C04B 11/00 (C04B 28/14 14:38 ) A 2102-4G

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)、成形用石膏型の母材の石膏組織内に長さ5ない
し100mmの炭素繊維を単繊維に離散された状態で石
膏に対して0.008ないし0.9重量%の割合で均一
に混入分散したことを特徴とする炭素繊維強化石膏製成
形型。 (2)、炭素繊維を5ないし100mmの長さに切断し
た後に塗布されたサイジング剤を加熱除去し、この炭素
繊維を水中において超音波振動を加えつつかく拌して炭
素繊維を無数本の単繊維に分散せしめ、石膏粉末と、該
石膏粉末に対して0.01ないし1重量%の単繊維に分
散された前記炭素繊維と,水と必要に応じて他の添加剤
とを混合かく拌して炭素繊維の単繊維が均一に分散され
た炭素繊維入り石膏泥漿をつくり、母型内に予め純粋な
石膏泥漿を流し込んで薄膜を形成し、しかる後に前記炭
素繊維入り石膏泥漿を流し込み、硬化後に脱型して乾燥
させることにより成形面に純粋な石膏から成る薄膜が被
覆された石膏製成形型を製造することを特徴とする炭素
繊維強化石膏製成形型の製造方法。 (3)、石膏粉末内に5ないし100mmの長さの単繊
維に離散された炭素繊維を、該石膏粉末に対して0.0
1ないし5重量%の割合で均一に混入分散して成る石膏
製成形型用炭素繊維入り石膏粉末。 (4)、炭素繊維を5ないし100mmの長さに切断し
て無数本の単繊維に予め離散させておき、石膏粉末と、
該石膏粉末に対して0.01ないし5重量%の単繊維に
離散された前記炭素繊維とを循環しているジェット空気
流内に投入して両者を均一に混合せしめた後に回収する
ことを特徴とする石膏製成形型用炭素繊維入り石膏粉末
の製造方法。 (5)、炭素繊維を5ないし100mmの長さに切断し
て無数本の単繊維に予め離散させておき、石膏粉末と、
該石膏粉末に対して0.01ないし5重量%の単繊維に
離散された前記炭素繊維とを撓屈自在の袋体内に投入し
て揺動回転させることを特徴とする石膏製成形型用炭素
繊維入り石膏粉末の製造方法。
Claims (1): Carbon fiber having a length of 5 to 100 mm dispersed in monofilament in a plaster structure of a base material of a plaster mold for molding is 0.008 to 0.9 with respect to gypsum. Molding die made of carbon fiber reinforced gypsum characterized by being uniformly mixed and dispersed in a weight percentage. (2) The sizing agent applied after cutting the carbon fibers to a length of 5 to 100 mm is removed by heating, and the carbon fibers are agitated in water while applying ultrasonic vibration to countless carbon fibers. The gypsum powder is dispersed in fibers, and the gypsum powder, the carbon fibers dispersed in 0.01 to 1% by weight based on the gypsum powder, the carbon fiber, water and other additives as necessary are stirred. Make a carbon fiber-containing gypsum slurry in which monofilaments of carbon fibers are evenly dispersed, pour pure gypsum slurry in advance into the mold to form a thin film, and then pour the carbon fiber-containing gypsum slurry, after curing A method for producing a carbon fiber reinforced gypsum molding die, characterized by producing a gypsum molding die having a molding surface coated with a thin film of pure gypsum by demolding and drying. (3) The carbon fiber dispersed in the gypsum powder into monofilaments having a length of 5 to 100 mm is 0.0 with respect to the gypsum powder.
A gypsum powder containing carbon fiber for a gypsum mold, which is uniformly mixed and dispersed in a proportion of 1 to 5% by weight. (4), carbon fiber is cut into a length of 5 to 100 mm and preliminarily dispersed into innumerable monofilaments, and gypsum powder,
It is characterized in that 0.01 to 5% by weight of the gypsum powder, and the carbon fibers dispersed in monofilaments are introduced into a circulating jet air flow to uniformly mix the two and then recovered. A method for producing a gypsum powder containing carbon fiber for a plaster mold. (5), carbon fiber is cut into a length of 5 to 100 mm and preliminarily dispersed into an infinite number of single fibers, and gypsum powder,
Carbon for a gypsum molding die, characterized in that 0.01 to 5% by weight of the gypsum powder and the carbon fibers dispersed in the monofilament are put into a flexible bag and oscillated and rotated. A method for producing a gypsum powder containing fibers.
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