JPS61288962A - ならいモデル - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金型製作用ならいモデル、更に詳しくは、セメ
ント質物質、超微粉、高性能減水剤及び水を結合材とす
る配合物を成形硬化した、表面硬度が高く、面精度の高
い、高強度の金型製作用ならいモデルに関する。

〔技術的背景〕

雑貨から電機、カメラ、自動車等身辺の手作り製品を除
けば、はとんどすべてが金型加工製品である。そのため
どの産業でも金型の製作が問題で、金型の経済性と性能
は大きな位置を占めるものである。

金型はその用途別に金属プレス型、プラスチック型、ダ
イカスト型、鍛造型、ゴム型、ガラス型等があり、それ
に応じて材質も金属、合成樹脂、ゴム、ガラス等に分か
れている。

型製作法のうち、切削による方法が最も多く用いられる
が、プラスチック型、ダイカスト型、プレス成形型等の
庭付型の裏作法としてはならい型彫りが主流である。

ならい型彫りを図面に従って説明すると、案内板、木型
、金型及び石こう型等をモデル１として、この表面を模
写棒（ツイーン）２が移動することにより、カッター３
に同じ動きを与えて、モデル１と同じ形状を型材４に再
現するものである。

ならいフライス盤（彫り盤）はその作動方式によって、
手動式・油圧式・電気式等があり、それぞれフイーラ圧
が決まっている。一方モデル、即ち、金型の形状も千差
万別で、自動車ボディのようにゆるやかな曲面のものか
ら、プラスチック金型のように急角度をもったものまで
あり、この曲率によって選ばれるツイーンの直径も変わ
る。したがってこの両者の関係でフィーラの単位面積当
りにかかる圧力が決まり、モデルの材料の表面硬度に対
する要求も異なっている。

又、同じ部品を精度よく大量に作成するためには、繰返
し使用に耐えうるものが要求されている。

〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕モデル
は、型彫りを行なうための基本となるもので、モデルの
精度はたｙちに型の精度につながる０したがって、その
目的に応じたモデルをいかに早く、高精度にしかも経済
的に作るかが金型裏作のポイントとなる。モデルの材料
の必要とする条件としては、（１）加工が容易で作業が
簡単であること、（２）正確かつ忠実に複製ができるこ
と、（３）膨張・収縮などの変化が少ないこと、（４）
表面硬さが高く、耐久性があること、（５）材料コスト
が安価であること等が上げられる。以上の条件を完全に
満足するような材料は従来ないため、金属、石こう、樹
脂、木材及び金属と非金属との複合材料などが、その使
用目的により使い分けられて来た。

例えば、大きななめらかな曲面ならば石こうで耐えうる
ものでも、フイーラ径が小さくなり、凹凸変化の激しい
ものでは耐えられなくなり、硬質材料のモデルが必要と
なっている。また、鍛造屋形りのごとく同一寸法の型を
数十組必要とするような場合には連続使用に耐え、耐摩
耗性の切削加工による鉄鋼モデルが使われているが、加
工手間がか入り過ぎる問題点がある。一方、メタリコン
とよばれている方法では、木型あるいは石膏型などで作
った原形に銅、亜鉛、アルミニウムなどを１〜３　ｙｍ
、　＜らいの厚さに溶射してシェルを作り、これに石こ
う、セメントなどを補強裏打してモデルな′作っている
が、この方法も加工手間の点で問題が残っている。

更に、合成樹脂は近年急速な発展をし、工業用材料とし
て各分野に進出し、木材や石こうなどに比し、比重が軽
く、強さが強く、収縮が少ないうえ、注型成形が出来る
ため最近はエポキシ樹脂を主体として、モデル材として
強さを必要とするものに、広く用いられているが、非常
に高価である点が難点となっている。

本発明者は、これらの欠点を有するならいモデルにかわ
りうる物を検討し、セメント系高強度硬化体がこれに適
合することを見い出し、本発明を完成するに到った。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、本発明は、セメント質物質、超微粉、高性能減水
剤及び水を結合材とする配合物を成形硬化してなる金型
製作用ならいモデルである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明でいうセメント質物質とは、セメント又はセメン
トとフライアッシュから選ばれる。

本発明で用いるセメントとしては、普通、早強、超早強
もしくは白色のポルトランドセメント、あるいは耐硫酸
塩セメントが一般的に用いられる。

さらに高炉スラグ粉末を用いて体積収縮を減らしたり、
膨張セメントを用いて収縮補償をしたり、また急硬セメ
ントにより短時間に所要強度を発現させることもできる
。高炉スラグ粉末を；、高炉から発生する急冷スラグを
粉砕したものが望ましい。

膨張セメントの膨張成分としては、エトリンガイト系の
もの、例えば電気化学工業（株）製部品名「Ｃ８Ａ　＃
　２　Ｄ　Ｊ、又は焼成ＣａＯが好ましく、焼成ＣａＯ
の中でも１，１００〜１，３００℃で焼成され、結晶粒
径が平均で１０μ以下の物がさらに好ましい。セメント
質物質の使用量は６０〜９５重量部とし、この使用量を
以下各成分の使用量の基準とする。又、フライアッシュ
の使用は、使用水量の低減、高強度化、硬化収縮の緩和
に有効である。

フライアッシュは、石炭火力発電所等で副生されるもの
であり、球状で密度の高い物が好ましい。

フライアッシュの使用量は、セメント質物質６０〜９５
重量部中多くても３０重量部好ましくは５〜２５ｆｔ部
であり、３０重量部を起えると強度に悪影響を与える。

本発明で使用する超微粉は、平均粒径１μ以下の粉末で
あり、成分的な制限は特にないが、水に易溶性のものは
適さない。本発明ではシリコン、含シリコン合金、なら
びにジルコニアを製造する際に副生ずるシリカダスト（
シリカヒユーム）、及びシリカ質ダストが特に好適であ
り、その他、炭酸カルシウム、シリカゾル、オパール質
硅石、酸化チタン、酸化アルミニウム、高炉水砕スラグ
などの超微粉も使用できる。超微粉の使用量は、セメン
ト質物質６０〜９５重量部に対して、好ましくは５〜４
０重量部、さらに好ましくはセメント質物質６５〜９０
重量部に対して１０〜６５重量部であり、５重量部未満
では高強度を得ることが不可能である。又、４０重量部
を超えると、混線物の流動性が著しく低下し、成形する
ことが困難となり、かつ強度発現も不充分となる。

本発明で使用する高性能減水剤（以下単に減水剤という
）とは、セメントに多量添加しても、凝結の過遅延や過
度の空気連行を伴なわないで分散能力が犬である界面活
性剤であって、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮
合物の塩、ナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒド縮金
物の塩、高分子量リグニンスルホン酸塩、ポリカルボン
酸塩などを主成分とするものがあげられる。減水剤の標
単使用量は、一般にセメント質物質に対し０．６〜１重
量係であるが、本発明では、それよりも多量に添加する
ことが望ましく、セメント質物質と超微粉１００重量部
に対して多くとも１０重量部が好ましく、１〜５１１Ｉ
量部が更に好ましい。減水剤は、混線物を低水セメント
比で得るために必要なものであり、１０重量部を超える
と減水効果が添加量の増大に併なわなくなり、かえって
硬化に悪影響を与える。

本発明で上記結合材の配合物を調整する際に使用する水
は、成形上必要なものであるが、高強度硬化体を得るた
めにはできるだけ少量がよく、セメント質物質と超微粉
との混合物１００］ｉ量部に対して水１２．５〜３０１
量部が好ましくＶ１５〜２８１量部が更に好ましい。水
量が３０１量部より多いと高強度硬化体を得ることが困
難であり、１２．５重量部より少ないと成形が困難とな
る。

さらに、本発明のならい“モデルの作成にあたっては、
骨材を併用することが好ましい。結合材に混和できる骨
材としては、通常の骨材が使用できるが、高強度のなら
いモデルを作る面から、花崗岩やセラミックなどの硬質
骨材の使用が好ましく、又、修正加工の面から、鉄粉や
０．５ｕ下の微粒骨材及び結合材と同質のセメント質硬
化体を粉砕したもの等が好ましい。

以上述べた本発明に用いる結合材の配合物は、減水剤で
セメント粒子を強力に分散させ、そのセメント粒子間に
平均粒径１μ以下の超微粉を均等に入り込ませ、かつこ
の超微粉のベアリング効果と相まって流動性があり、且
つ高強度、高密度のマ）　ＩＪソックス作るため、モデ
ル原形の細部の形状まで詳細に複製することが出来るの
である。また、この硬化体は極めてち密なため環境の変
化及び湿度の変化による寸法変化も少なく、表面硬度が
高く、耐久性もあり、モデル材料として適している。

次に、ならいモデルの材料としては、注形成型できるば
かりでなく、急な設計変更等に対処可能なように硬化後
にその硬化体が研削加工出来るか否かも実用上重要なポ
イントとなる。そのためには、硬化体の組織が物性的に
均一になっていること、および研削加工に対する多少の
ねばりを有していることが必要である。この面から、本
発明に用いる結合材の配合物に、次の三通りの方法を使
用することは好ましい。つまり、（１）本発明に用いる
結合材だけを先づ硬化させ、硬化後、その硬化体を粉砕
し、それを骨材として再び使用し、成形物を均一な物性
のものにする。（２）ゴムラテックス、樹脂エマルジョ
ン、混合ディスパージョン、水溶性ポリマー、液状ポリ
マーのいずれか一種以上を堅 配合してポリマーの有する重性的性質を付与さ鴛る。（
６）スチール繊維、ステンレス繊維、各種鉱物繊維、炭
素繊維、ガラス繊維及び合成の有機繊維のいずれか一種
以上を配合して繊維補強を施す。

上記のようにすることによって、ならいモデルとしての
実用的な価値が一段と向上するのである。

上記各材料の混合および混練方法は、均一に混合及び混
練りができればいずれの方法でも良く、添加順序も特に
制限するものではないが、攪拌力が大きいミキサーを用
いて、材料を十分に練り上げることが肝要である。

本発明の高強度硬化体の成形にあたっては、原形が石こ
うや木材のような有孔性の場合は、良質のラッカなどを
塗布して表面をシールし、原形表面全体にわたって型離
れのよいように離型剤を塗る。練り上った材料は、真空
攪拌によって材料中に含まれている気泡を十分に除去し
、真空下で原形に対して注入する方法が良く、その場合
、型権基台などに軽く振動を与えてやるのも脱泡に効果
的である。

注型後は、十分な養生が必要で、場合によっては６０〜
６０℃で１２〜２４時間の養生が望ましい。

硬化後の硬化物の寸法安定性は、全般的には硬化物中の
遊離水の量に影響されるので、適度の乾燥が必要で、成
形物の大きさにもよるが、常温で５〜７日の載燥時間が
必要である。

このようにして乾燥して恒量に達した成形体は、そのま
匁で使用するか、ラッカ、シェラツク、エポキシ系の樹
脂などを表面に塗布して使用する。

ツイーンはモデル表面に常に接触して移動し、その動き
に対してカッタを動かす役目をするものである。ならい
フライス盤では一般にツイーンの変位が起こり、それが
検出されてならいの追跡が行なわれるので、その行動に
遅れが生ずる。それ故、ツイーンとカッタの径に差をつ
けるが、この値は、機械のツイーンヘッドの構造、ツイ
ーンの長さ、ならい速度、加工物の形状などで決まる。

また、ツイーン圧力は１００〜ｓ、ｏ　ｏ　ｏ　、ｙが
モデル表面に加わるので、モデル表面に対するツイーン
の滑り性は、ツイーンの触圧に耐える表面硬さと同様に
重要な要点である。

そこで、特に精密なならいを必要とするもの、及びツイ
ーンの滑り性を上げたいものに対しては、モデル表面に
クロムメッキ、無電解ニッケルメッキ、タングステンメ
ッキ、などのメッキ層をのせると有効である。

モデル表面に対するメツーキは、無電解化学メッキの方
法が良く、これと電気メッキとの併用も可能である。

〔実施例〕

以下実施例をあげて説明する。

実施例 表の配合に基づいて図面の形状の ２０Ｘ１０Ｘ１０ｃＩｎならいモデルを作製した。この
ならいモデルを使用し図面に従って鋳物製の型を５回に
わたって研削成形した。

最初に作成した型と最後に作成した型は精度も問題なか
った。又ならいモデルも端部の欠は落ち等の現象がみも
れなかった。

表□ （重量部） く使用材料〉 セメント：普通ポルトランドセメント（［気化学工業＠
）製） 超微粉　ニジリカヒユーム（エルケム社製）減水剤　：
第一工業製薬（株）製部品名［セルフローＲ１５５Ｊ 主成分ナフタリンスルホン酸ホルム ァヤデヒド縮合物（固−Ｆ／分侠箪） 骨　材　：硅砂０．３〜１．２−弓ロ鐸募Ｉ＝〔発明の
効果〕 本発明に係る結合材は流動性がありかつ、高強度のマト
リックスを作るため、モデル原形の細部の形状まで詳細
に複製することが出来る。又、本発明のならいモデルは
、極めて緻密なため、湿度等環境の変化による寸法変化
も少なく、表面硬度が高く、耐久性もある。

【図面の簡単な説明】

図面は、ならいモデルを使用したなら℃・型彫りの作成
図である。第１図は断面図、第２図は平面図である。 符号１：ならいモデル　　２：ツイーン３：カッター　
　　　４：型材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セメント質物質、超微粉、高性能減水剤及び水を
   結合材とする配合物を成形硬化してなる金型製作用なら
   いモデル。