JPS62230660A - 塑性変形加工用型 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、材料の塑性を利用して変形加工する時に用い
られる型に関する。さらに詳しくは、水硬性セメントと
合成樹脂又は合成ゴムを主材としてなり、金属やプラス
チックなどをプレス加工、ヘラ絞り加工などの変形加工
する時に用いられる塑性変形加工用型に係るものである
。

［従来の技術］ 金属成形、プラスチック成形、窯業製品成形、鋳物型の
成形などに一般的に使用されている塑性変形加工用型は
鋼製の金型であるが、鋼製の金型は鋼材のブロックを切
削などにより金型に仕上げなければならず、加工性が悪
く、作製時間がかかりまた大型の金型では重回が非常に
重くなるなどの問題があった。その為に、多品種用で少
量生産のための型としては、木材を切削などにより仕上
げられた木製の型が使用されている。木製の型は、切削
加工が非常に簡単であるが、次のごとき多くの欠点を持
っている。

（１）強度が弱＜、量産用には使用できない。したがっ
て、成形品を多量に生産しようとする場合は、生産量に
見合う数だけ、同一の木製の型を作らなければならない
。

（２）吸湿あるいは乾燥などによって変形を起こしやす
く、寸法安定性が悪く、クラックなどが発生しやすい。

（３）大きな原材料が得られないため、大きな型を得る
為には、必要な個数の原材料を接着して合わせて使用し
なければならず、接着面の強度など、安全性に問題があ
る。

（４）天然材料の為、均一な材質の入手が困難になって
いる。

上述のごとき多くの欠点を有する木製の型が現在なお使
用されているのは、木製の型は、切削加工が非常に容易
で、型が簡単に製作できるためである。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、任意の形状で得ることができ、大型の型が容
易に製作可能であり、しかも木製の型と同様の切削加工
性に優れ、木製の型の材質的欠点である前述の問題をこ
とごとく解決し得る塑性変形加工用型を提供するもので
ある。

［問題点を解決ｒるための手段］ 本発明者らは、任意の形状にしかも常温でも硬化する水
硬性セメントに着目した。水硬性セメントは、大型の型
の製作可能な材質ではあったが、しかしながら、水硬性
セメントを硬化して得られた材質は、圧縮強度には優れ
ていたが、材質がもろいために切削加工をすると欠けて
しまい、また、変形加工時にも割れたり欠けたりして実
用的な塑性変形加工用型を得ることはできなかった。

さらに鋭意研究を重ねた結果、かかる問題をすべて解決
した塑性変形加工用型を発明した。

すなわち、本発明は水硬性セメント　１００重量部と、
水溶性合成樹脂、水分散性合成樹脂、合成樹脂水性分散
液および合成ゴム水性分散液から選ばれた１または２以
上１〜２００重量部（固形分換算）とを主材としてなる
塑性変形加工用型である。

［発明の構成］ 本発明に用いられる水硬性セメントとは、ポルトランド
セメント、アルミナセメント、天然セメント、水硬性石
灰などの単味セメントや、混合ポルトランドセメント（
高炉スラグ混合セメント、ポゾラン混合セメント、フラ
イアッシュセメントなど）、石灰混合セメント、高硫酸
塩スラグセメントなどの混合セメントなどで、水と混練
し、水中、空気中で硬化するセメントである。

本発明に用いられる水溶性合成樹脂とは、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルピロリドン、セルロース誘導体や
、その他の水に可溶性の合成樹脂である。

本発明に用いられる水分散性合成樹脂とは、樹脂自体は
水に不溶であるが何らかの手段により水分散性を付与す
ることにより、水を加え撹拌すると水に安定に分散する
合成樹脂で、たとえば自己乳化性ポリエステル樹脂、自
己乳化性アルキッド樹脂あるいは、後述する合成樹脂水
性分散液を噴霧乾燥した水に再分散性の樹脂粉末があげ
られる。

合成樹脂水性分散液とは、水に不溶性の合成樹脂が、水
中に微細な粒子として安定に分散している水性分散液で
あり、水に不溶性の合成樹脂としては、酢酸ビニル系樹
脂、アクリルまたはメタクリル系樹脂、塩化ビニル系樹
脂、スチレン系樹脂、エチレン系樹脂、エポキシ系樹脂
、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキッド樹
脂、シリコーン樹脂、クマロン・インデン系樹脂、石油
系樹脂、テンベル系樹脂、ポリアミド系樹脂、フェノー
ル樹脂、メラミン・ホルムアルデヒド初期縮合物、尿素
・ホルムアルデヒド初期縮合物、ジアリルフタレート樹
脂、ポリビニルアセタールなどがあげられる。

合成ゴム水性分散液とは、水に不溶性の合成ゴムが、水
中に微細な粒子として安定に分散している水性分散液で
あり、水に不溶性の合成ゴムとしては、ポリクロロプレ
ン、ニトリルゴム、スチレン・ブタジェンゴム、スチレ
ン・ブタジェン・ニトリルゴム、ブチルゴム、インプレ
ンゴム、ポリサルファイドゴム、カルボキシル化変性ゴ
ムなどである。

水溶性合成樹脂は、粉末状態でそのまま使用するか、水
に溶解した水溶液として使用される。

水分散性合成樹脂は、粉末状態でそのまま使用するか、
水中に加え撹拌混合した水分散液として使用される。合
成樹脂水性分散液、合成ゴム水性分散液はそのまま使用
される。

水硬性セメントと、水溶性合成樹脂、水分散性合成樹脂
、合成樹脂水性分散液および合成ゴム水性分散液から選
ばれた１または２以上とは、さらに必要な水と混練し、
必要な大きさ、形状の枠体に注入し、常温で放置するこ
とにより、簡単に硬化することができる。

水溶性合成樹脂、水分散性合成樹脂、合成樹脂水性分散
液および合成ゴム水性分散液から選ばれた１または２以
上の使用量は、その固形分によって決まり、水硬性セメ
ント　１００重量部に対して固形分で１〜２００重量部
が使用され、好ましくは固形分で５〜５０重量部である
。固形分が１ｉｉ量部以下では、硬くてもろいので切削
加工性が充分ではなく、また固形分が２００重量部以上
では、型として充分な強度を得ることができなかった。

本発明の塑性変形加工用型の組成としては、主材である
水硬性セメントと、水溶性合成樹脂、水分散性合成樹脂
、合成樹脂水性分散液および合成ゴム水性分散液から選
ばれた１または２以上のほかに、必要により一般的に水
硬性セメントへ加えられる他の材料を使用することもで
きる。

一般的に水硬性セメントへ加えられる他の材料としては
、珪砂、砕石、砂などの細骨材；シリカヒユーム、フラ
イアッシュ、クレー、炭酸カルシウム、バライタなどの
充填剤；可塑剤、消泡剤、セメント硬化促進剤、硬化遅
延剤、セメント分散剤、セメント減水剤、収縮低減剤、
膨張剤、流動化剤などが使用できる。

［本発明の作用効果コ 本発明の水硬性セメントと水溶性合成樹脂、水分散性合
成樹脂、合成樹脂水性分散液および合成ゴム水性分散液
から選ばれた１または２以上とを主材としてなる塑性変
形加工用型は、原料組成物を水とともに混練し、任意の
大きさ、形状の枠体に注入し、常温で硬化し型を得るこ
とができるので、大型の型の製作が極めて容易である。

また、最終型もしくは最終型に近い大きさ形状の必要に
応じた原形を作ることができるので、切削加工によるロ
スを少なくして材料や製作時間を大幅に節約できるとい
う利点を有する。

また、本発明の塑性変形加工用型は、材質にネバリがあ
り、切削加工時に欠けたすせず、バイトの摩耗も少ない
ので、木製の型と同程度に容易に切削による加工ができ
るという利点を有する。

本発明の塑性変形加工用型は、木製の型に比較して、強
度においては、型の使用可能回数が１０倍以上の強度を
有し、安定した均一な材質として入手することができ、
吸湿あるいは乾燥などによる変形などは全く起こさず、
従来の木製の型の欠点をことごとく解決することができ
た。

本発明の塑性変形加工用型は、前述のごとき優れた作用
効果を奏するだけではなく、型そのものに切削加工時や
、ｉ彫加工に使用する時に付与したい性質を容易に加味
することができるという利点を有する。つまり、本発明
の塑性変形加工用型は、従来の鋼製金型や木製の型に比
べて、その表面がポーラスな状態であり、種々の物質を
含浸することができる。たとえば、液体潤滑剤（オレフ
ィン油、ジエステル油、ポリアルキレングリコール油、
ハロゲン炭化水素油、シリコーン油、金属石けん、石油
オイルなど）を型の表面より含浸し、無給油潤滑加工す
ることができる。また、表面より熱硬化性樹脂液を含浸
し、硬化することにより、その表面の強度をさらに向上
せしめることができる。

本発明の塑性変形加工用型の組成には、前述の一般的に
水硬性セメントへ加えられる材料のほかに、型としての
性能を向上せしめる物質や強度を向上せしめる物質を加
えることもできる。

たとえば、固体潤滑剤（硫化モリブデン、黒鉛、タルク
、マイカ、ベントナイトなど）を加えておくことにより
、固体潤滑剤を含有する塑性変形加工用型を得ることが
できる。また、各種ファイバー（ガラス繊維、炭素繊維
、石綿などの無機繊維、あるいは有機繊維など）や、層
状物（マイカなど）を加えておくことにより型の強度を
向上することができる。

さらに、本発明の塑性変形加工用型は、全体として均一
組成にする必要はなく、前述の型として性能を向上°せ
しめる物質や強度を向上せしめる物質を加えた組成によ
り表面部を形成することにより必要な性能を表面部のみ
に効率よく付与することができる。また、型内部の組成
に、型の強度が低下しない程度に、軽量骨材（パーライ
トやバーミキュライトなどの無機軽量骨材、発泡合成樹
脂など）を加えることにより、型を軽量化することがで
きる。

本発明の塑性変形加工用型は、従来より使用されている
木製の型あるいは鋼製の金型と同様の手段で使用するこ
とができ、金属（アルミニウム板やステンレス板など）
のプレス成形、ヘラ絞り成形（スピニング加工）、探し
ぼり成形の型として、プラスチックの加圧成形、真空成
形の型として、窯業製品の成形用の型として、鋳物型の
成形用の型として特に有用である。

［実施例］ 以下に、実施例、比較例および試験例をあげて本発明を
説明する。

実施例１ 普通ポルトランドセメント　１００重量部と、エチレン
含有量１５重量％、塩化ビニル含有量２５重量％、酢酸
ビニル含有量６０重量％のエチレン・塩化ビニル・酢酸
ビニル共重合体樹脂の濃度５０重量％である水性分散液
３０重量部とに、セメント分散剤１重量部、消泡剤０．
３重量部および水（水セメント比が３０となる量）を添
加し、均一に混練してペースト状組成物を得た。

ペースト状組成物を１１０ｍｍ　Ｘ　　１１０ｍｍ　Ｘ
　８０ｍｍの容積をもつ枠体に注入し、硬化し、５日間
放置して水硬性セメント−合成樹脂からなるブロックを
得た。

木工用切削加工機を用いてブロックを直径１００ｍｍ、
高さ７０ｍｍの円柱状に切削加工し、さらに円柱上部の
角を半径２　ｍｍの丸みをもたせて切削加工し、塑性変
形加工用型を得た。

切削加工において、切削加工粉は微粉末とならずにホコ
リを発生することもなく、バイトの摩耗も少なく、木材
を切削するのと同様に切削加工を行なうことができた。

実施例２ 実施例１において使用したエチレン・塩化ビニル・酢酸
ビニル共重合体樹脂の水性分散液の代わりに、スチレン
・ブタジェン・アクリロニトリルの合成ゴムラテックス
（濃度５０重量％）１０重量部を使用した以外は、実施
例１と同様にして塑性変形加工用型を得た。

実施例３ 実施例１において使用したエチレン・塩化ビニル・酢酸
ビニル共重合体樹脂の水性分散液の代わりに、エポキシ
樹脂の水性分散液（濃度３５重量％）とエポキシ樹脂用
硬化剤の水性分散液を２：１で混合した分散液３０重量
部を使用した以外は、実施例１と同様にして塑性変形加
工用型を得た。

実施例４ 実施例１で得た塑性変形加工用型の表面に、液体潤滑剤
であるシリコーン油を塗布、含浸せしめて、塑性変形加
工用型とした。

比較例１ 木材を使用し、木型用切削加工機を用いて実施例１と同
じ形状の木製の型を作成した。

比較例２ 実施例１において使用したエチレン・塩化ビニル・酢酸
ビニル共重合体樹脂の水性分散液を使用せずに、普通ポ
ルトランドセメントとセメント分散剤と消泡剤と水（水
セメント比が６５となる量）からなるペースト状組成物
からブロックを得た。

このブロックを実施例１と同様な切削加工を行なうと、
ブロックは欠けてしまい型を得ることができなかった。

上記のペースト状組成物を、実施例１の塑性変形加工用
型と類似で円柱状の形状の枠体に注入して硬化し５日間
放置して、切削加工せずに型とした。

試験例１ 実施例１〜４の塑性変形加工用型及び比較例１〜２の型
をスピニングフォーマ（三菱重工業■製）にセットし、
直径１３０■ｍ１厚さ　２　、０　ｍｍのアルミニウム
板をスピニング加工した。

比較例２のセメントのみの型は１回で型に多数の割れや
欠損部を発生して使用することができなかった。

比較例１の木製の型は１０回の繰り返しの使用で割れを
生じて使用ができなくなった。

実施例１〜４で得た本発明の塑性変形加工用型は、１０
０回の繰り返しの使用にも問題はながった。

特に、実施例４の表面に液体潤滑剤を含浸した塑性変形
加工用型の作業性が良かった。

実施例５ フライアッシュセメント　１００重量部と、エチレン含
有量１８重量％、酢酸ビニル含有量８２重量％のエチレ
ン・酢酸ビニル共重合体樹脂の水性分散液を噴霧乾燥し
て得られた水に再分散性の合成樹脂粉末２５重量部を粉
体混合し、粉末組成物を得た。

粉末組成物にセメント分散剤１重量部と消泡剤０．５重
量部と水（水セメント比が５０となる量）を加えて混練
しペースト状組成物を得た。

ペースト状組成物を３００ｍｍ　、Ｘ　　３００ｍｍ　
Ｘ　　１００ｍｍの容積をもつ枠体に注入して硬化し、
１４日間放置し、水硬性セメント−合成樹脂からなるブ
ロックを得た。

木工用切削加工機を用いて、ブロックの上面を平滑に切
削加工し、さらに中心部に深さ４０關、直径１２０ｍｍ
、入口角が半径５ｍｍ、底面角が半径１０　ｍｍとなる
ように切削加工し、円柱状の穴を設けて、塑性変形加工
用型を得た。

切削加工性においては、実施例１と同様であった。

実施例６ 実施例５において使用した水に再分散性の合成樹脂粉末
２５重量部を、水に再分散性の合成樹脂粉末２０重量部
と水溶性であるポリビニルアルコール粉末５重量部に代
えた以外は、実施例５と同様にして塑性変形加工用型を
得た。

実施例７ 実施例５において使用したフライアッシュセメント　１
００重量部を、フライアッシュセメント８０重量部と固
体潤滑剤である硫化モリブデン粉末２０重量部に代えた
以外は、実施例５と同様にして塑性変形加工用型を得た
。

比較例３ 木材を使用し、木工用切削加工機を用いて、実施例５と
同じ形状の木製の型を作成した。

比較例４ 実施例５において、合成樹脂粉末を使用せず、フライア
ッシュセメントと水のみを使用して、実施例５と類似の
形状の型を切削加工によらず、変形の枠体を用いて得た
。

試験例２ 実施例５〜７の塑性変形加工用型及び比較例３〜４の型
をプレス成形機にセットし、直径１５０ｍｍ、厚さ　０
．５ｍｍのステンレス板をプレス成形した。

比較例３及び４の型は、型が破壊してしまい、ステンレ
ス板のプレス成形をすることはできなかった。

実施例５〜７で得た本発明の塑性変形加工用型は、特に
問題もなくステンレス板のプレス成形をすることができ
た。

実施例８ 普通ポルトランドセメント　１００重量部と、炭酸カル
シウム３０重量部と、スチレン含有′ｆｆ１５５重量％
、アクリル酸ブチル含有量４５重量％のスチレン・アク
リレート共重合体樹脂の濃度５０重量％である水性分散
液４０重量部とに、セメント分散剤１重量部、消泡剤０
．３重量部および水（水セメント比が４０となる量）を
添加し、均一に混練してペースト状組成物を得た。

ペースト状組成物を、底面直径１００市、上面直径８０
ｍｍ、高さ３０關の円錐台形の容積をもつ石膏製雌型に
注入し、硬化し、２１日間放置して、組成変形加工用型
を得た。

この塑性変形加工用型は、木工用切削加工機による切削
加工性が、木材を切削するのと同様に可能であった。

実施例９ 実施例８において使用したスチレン・アクリレート共重
合体樹脂の水性分散液４０重量部を１００重量部に代え
、水を使用しなかった以外は実施例８と同様にして塑性
変形加工用型を得た。

実施例１０ 実施例８において使用したスチレン・アクリレート共重
合体樹脂の水性分散液４０重量部を、スチレン・アクリ
レート共重合体樹脂の水性分散液２０重量部と、メラミ
ン・ホルムアルデヒド初期縮合物（濃度３５重量％）１
０重量部に代えた以外は、実施例８と同様にして塑性変
形加工用型を得た。

実施例１１ 実施例８において使用したスチレン・アクリレート共重
合体樹脂の水性分散液４０重量部を、スチレン・アクリ
レート共重合体樹脂の水性分散液３５重量部と、シリコ
ーン樹脂水性分散液（濃度５０重量％）５重量部に代え
た以外は、実施例８と同様にして塑性変形加工用型を得
た。

実施例１２ 実施例８において使用した普通ポルトランドセメント　
１００重量部の代わりにアルミナセメント１００重量部
を使用し、炭酸カルシウム３０重量部を使用しなかった
以外は、実施例８と同様にして塑性変形加工用型を得た
。

試験例３ 実施例８〜１２の塑性変形加工用型を、鋳型成形用の雌
型として使用し、木枠中に充填した通常使用されている
鋳砂中に、押入して鋳型（下型）を得た。別に作成した
平らで注湯口と押し湯口をもつ上型を乗せて型組して鋳
型を得た。

木製の鋳型成形用の雌型を使用した場合と金く同様の鋳
型であった。

特許出願人　　ヘキスト合成株式会社 ほか１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水硬性セメント１００重量部と、水溶性合成樹脂、
   水分散性合成樹脂、合成樹脂水性分散液および合成ゴム
   水性分散液から選ばれた１または２以上１〜２００重量
   部（固形分換算）とを主材としてなる塑性変形加工用型
   。 ２　塑性変形加工用型の表面に液体潤滑剤が含浸されて
   いる特許請求の範囲第１項に記載された塑性変形加工用
   型。