(57)【要約】  この発明は、建築、土木、機械などの施設物として活用する複合構造物を製造する方法に関し、フィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が投入された型（１０）を所定時間真空状態に維持して、フィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が混合される方式を取る。主材料である固体粒子状態のフィラー（Ａ）と副材料の流動性硬化剤（Ｂ）とが、気孔なしに緻密に結合され、複合構造物の機械的・物理的特性が向上し、成形性がよくなり、多様な形態の複合構造物を簡単に製造することができるので複合構造物の製造作業が便利になり、より低廉な価格の複合構造物を大量生産できるという効果がある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型に主材料として固体粒子状態のフィラーを投入する工程と、
型に副材料として流動性硬化剤を投入する工程と、
フィラーと流動性硬化剤が投入された型を所定時間の間真空状態で維持しフィラーと流動性硬化剤が混合するようになる工程と、
混合材を強化させて複合構造物を完成する工程とからなる
ことを特徴とする複合構造物製造方法。
【請求項２】
特許請求の範囲第１項において、
上記型内部で骨造を設置する工程を実行した後、型にフィラーを投入する工程以降を実行し、骨造を備える
ことを特徴とする複合構造物製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築、土木、機械などの施設物に適用される複合構造物を製造する複合構造物製造方法に関し、特に、主材料である固体粒子状態のフィラーと副材料の流動性硬化剤とが均等に混合された状態でフィラーなどが硬化剤により相互に堅固に結合した複合構造物製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述した通り、建築、土木、機械などを包含した多様な分野で、適用分野に適合する物理的・化学的特性を持つ複合構造物の開発が要求されている。
【０００３】
此に、固体粒子状態のフィラーと流動性硬化剤を均等に混合したのち、硬化して複合構造物を製造する方法が提示されている。このような複合構造物製造方法は、フィラーの種類、フィラーの粒子の大きさ、硬化剤の種類、固体粒子状態のフィラーと流動性硬化剤との配合比などの条件を適切に変化させるだけで、特性が要求される複合構造物を比較的簡単に製造できるという利点により、現在最も広く活用されている。
【０００４】
このような複合構造物製造方法の場合、主材料の流動性硬化剤に副材料である固体粒子状態のフィラーが添加された複合構造物の場合には、硬化剤とフィラーが均等に混合された混合剤の流動性がよく、多様な模様と形状の複合構造物を簡単に製造できる。しかし、主材料とする固体粒子状態のフィラーに副材料とする流動性硬化剤が添加された複合構造物の場合には、フィラーと硬化剤が均等に混合された混合材の流動性が悪く、混合構造物を多様な形状で製造することが相当難しくなる。参考までに、硬化剤の造成比が低くなるほど、混合剤の流動性が低くなり粘性が高くなり成形性が大きく低下する反面、固体粒子フィラーの原材料特性に近い機械的・物理的特性の優れた複合構造物を得ることができるという利点がある。
【０００５】
したがって、従来は、主材料とする固体粒子状態のフィラーと副材料の流動性硬化剤とを攪拌装置に投入した後に攪拌して、フィラーと硬化剤とを強制的に均等に混合させ、混合剤を型に投入したのち、混合剤が型に充填するよう外力を加えて混合剤を固めて硬化剤が自然に硬化するようにした後、硬化した複合構造物を型から分離し取り出す方法を取っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような従来の製造方法は、別途の攪拌装置を利用して固体粒子状態のフィラーと流動性硬化剤を均等に混合しなくてはならず（フィラーと硬化剤とを混合するためには相当大きな力が要求される）、流動性が低く粘性が強い混合材を型の中に隙間なく充填しなければならない。このためには、相当大きな外力を加えて混合剤を詰め込むか、これと共に型を振動させ混合材が安定化するようにしなければならないので、複合構造物を製造する作業が相当に煩雑で難しい。これに加えて、固体粒子フィラーの構成比が大きい場合には、混合材を型に隙間なく充填するのは事実上不可能と考えられるので、複合構造物の形状が大きく制約されるという問題が招来される。
【０００７】
もっとも、このような従来の方法によれば、フィラーと硬化剤とを強制的に攪拌し混合することにより、混合材には微細な気孔などが含有されることが避けられない。このような気孔などは、粘性が大きい混合材から早期に外部に放出されないので、完成した複合構造物はこれら気孔によってその機械的・物理的特性が低下することは避けられない。
【０００８】
此れに、本発明は、上記のような問題を解決するため発明されたものであり、機械的・物理的特性が優秀な複合構造物を多様な形状に簡単に製造できる複合構造物製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するために、本発明は、型に主材料とする固体粒子状態のフィラーを投入する工程と、型に副材料とする流動性硬化剤を投入する工程と、フィラーと流動性硬化剤が投入された型を所定時間のあいだ真空状態に維持しフィラーと流動性硬化剤が混合できるようにする工程と、混合材を硬化し複合構造物を完成する工程とからなることを特徴とする複合構造製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
以上、上記の本発明によれば、フィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が投入される型（１０）を所定時間の間真空状態に維持してフィラー（Ａ）が流動性硬化剤（Ｂ）と混合するような方法を取っているため、主材料である固体粒子状態のフィラー（Ａ）と副材料の流動性硬化剤（Ｂ）が気孔なしで緻密に結合するので、複合構造物の機械的・物理的特性が向上し、成形性が良くなり、多様な形態の複合構造物の製造作業が便利になり、より低廉な価格の複合構造物を大量生産するのに効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１乃至図５を参照して、本発明による複合構造物製造方法の第１実施例を工程順に説明すると、次の通りである。
【００１２】
１.  型（１０）に主材料である固体粒子状態フィラー（Ａ）を投入する工程（図１参照）。
【００１３】
上記フィラー（Ａ）は固体粒子状態なので、型（１０）模様が複雑でその寸法が非常に小さくフィラー（Ａ）投入空間が非常に狭くても、フィラー（Ａ）の大きさと素質は必要に応じて自由に適宜選択をすることになる。本実施例の場合には、グラナイト（Ｇｒａｎｉｔｅ）をフィラー（Ａ）として用いた。
【００１４】
２.  型（１０）に副材料である流動性硬化剤（Ｂ）を投入する工程（図２参照）。
【００１５】
上記流動性硬化剤（Ｂ）としては、液体、ゾルまたはスラリー等と同様に流動できる物質状態にて物理的・化学的に反応し固体状態で硬化される公知のいずれの物質であっても使用可能である。本実施例の場合には、硬化剤が添付されたエポキシ樹脂を流動性硬化剤（Ｂ）として用いた。
【００１６】
３.  フィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が投入された型（１０）を真空チャンバ（２０）に投入する工程（図３参照）。
【００１７】
４.  真空チャンバ（２０）内部を所定時間の間真空状態に維持しフィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が混合するようにする工程（図４参照）。
【００１８】
上記真空チャンバの気密が維持される状態にて真空ポンプ（３０）を稼動すれば、真空チャンバ（２０）内部には真空が形成される。
【００１９】
このように、真空状態では、流動性硬化剤（Ｂ）の粘性が大きく、かつ、フィラー（Ａ）粒子間の隙間が微細であるとしても、流動性硬化剤（Ｂ）がフィラー（Ａ）粒子の間を十分に浸透する。望ましいのは、型（１０）に空気排出のために通気孔を浸透するようにする。上記通気孔の位置と大きさ、流動性硬化剤（Ｂ）の種類に応じて適切に調節できる。
【００２０】
５.  混合剤（Ｃ）を硬化させて即ち混合剤（Ｃ）を構成する流動性硬化剤（Ｂ）を硬化して複合構造物（Ｄ）を完成する工程（図５参照）。
【００２１】
上記フィラー（Ａ）と硬化剤（Ｂ）とが均等に混合した後に、混合材（Ｃ）が詰められた型（１０）を所定時間の間真空チャンバ（２０）内部に放置し、混合材（Ｃ）が真空チャンバ（２０）内部で自然と硬化するようにする（この場合、真空チャンバ（２０）内部が必ず真空状態になる必要はない）。又は、混合材（Ｃ）が詰められた型（１０）を真空チャンバ（２０）から引き出した後、所定時間の間大気中に放置して、混合材（Ｃ）が真空チャンバ（２０）の外部で自然に硬化できるようにしてもよい。
【００２２】
この後、完成した複合構造物（Ｄ）を型（１０）から引き出して、これを使用するが、必要に応じて複合構造物（Ｄ）を型（１０）と分離せずに使用するようしてもよいことは勿論である。本実施例の場合、エポキシ樹脂とグラナイトの重量比が１０：１程度で、充填度が９０％以上であるエポキシグラナイト複合構造物（Ｄ）を製造した。
【００２３】
本発明によると、フィラー（Ａ）は流動性硬化剤（Ｂ）が投入された型（１０）を所定時間の間だけ真空状態で維持してフィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が混合するようにした方法を取っている。このため、従来の製造方法のように、フィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）を攪拌し物理的に強制混合するとか、この混合材（Ｃ）を型（１０）に隙間なく稠密に充填するために外力を加えて混合剤（Ｃ）を型（１０）に詰め込むなどの作業を不要にすることができる。したがって、最も成形性が優秀で多様な状態の複合構造物を簡単に製造することができるので、複合構造物をより多様な分野に幅広く活用することができる。また、フィラー（Ａ）と流通性硬化剤（Ｂ）が気孔なしに緻密に結合できるので、複合構造物の機械的・物理的特長を大幅に向上することができる。
【００２４】
図６乃至図１０を参照して、本発明にいたる複合構造物製造方法の第２実施例を工程順に説明すると、次のようになる。
【００２５】
１.  型（１０）に主材料である固体粒子状態のフィラー（Ａ）を投入する工程（図６参照）。
【００２６】
２.  フィラー（Ａ）が投入された型（１０）を真空チャンバ（２０）に投入する工程（図７参照）。
【００２７】
３.  型（１０）に副材料として流動性硬化剤（Ｂ）を投入する工程（図８参照）。
【００２８】
上記真空チャンバ（２０）に装着された硬化剤投入ユニット（２３）を通し真空チャンバ（２０）内の型（１０）に流動性硬化剤（Ｂ）を投入する。上記硬化剤投入ユニット（２３）としては、流動性硬化剤（Ｂ）投入ラインを手動または自動で開閉させ、硬化剤排出量を調節する公知のいずれの方法であっても適用可能である。
【００２９】
４.  真空チャンバ（２０）内部を所定時間の間真空状態に維持しフィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が混合されるようにする工程（図９参照）。
【００３０】
５.混合材（Ｃ）を硬化し複合構造物（Ｄ）を完成する工程（図１０参照）。
【００３１】
上記図１乃至図５に図示した第１実施例の場合には、真空チャンバ（２０）の外部にて型（１０）に副材料である流動硬化剤（Ｂ）を投入した後、フィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が投入された型（１０）を真空チャンバ（２０）に投入する方法であるが、上記図６乃至図１０に図示された第２実施例の場合には、フィラー（Ａ）が投入された型（１０）を真空チャンバ（２０）に投入した後、真空チャンバ（２０）内部にて型（１０）に流動性硬化剤（Ｂ）を投入する方法を取っている。
【００３２】
また、図１１乃至図１５を参考にして、本発明による複合構造物製造方法の第３実施例を工程順に説明すると、次の通りである。
【００３３】
１.  型（１０）を真空チャンバ（２０）に投入する工程（図１１参照）。
【００３４】
２.  型（１０）に主材料である固体粒子状態のフィラー（Ａ）を投入する工程（図１２参照）。
【００３５】
上記真空チャンバ（２０）に設置されたフィラーユニット（２４）を通して、真空チャンバ（２０）内の型（１０）にフィラー（Ａ）を投入する。ここで、上記フィラー投入ユニット（２４）としては、フィラー投入ラインを手動または自動に開閉させフィラー排出量を調節する公知のいずれの方法であっても適用可能である。 
【００３６】
３.  型（１０）に副材料である流動性硬化剤（Ｂ）を投入する工程（図１３参照）。
【００３７】
上記真空チャンバ（２０）に設置された硬化剤投入ユニット（２３）を通して、真空チャンバ（２０）内の型（１０）に流動性硬化剤（Ｂ）を投入する。
【００３８】
４.  真空チャンバ（２０）を所定時間真空状態に維持させ、フィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が混合される工程（図１４参照）。  
【００３９】
５.  混合材（Ｃ）を硬化させ複合構造物（Ｄ）を完成する工程（図１５参照）。
【００４０】
上記図１１乃至図１５に図示された第３実施例の場合、上記第１実施例または第２実施例とは異なり、真空チャンバ（２０）に型（１０）を先に入れた後、真空チャンバ（２０）の内部にてフィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）とを型（１０）に入れる方式を取っている。
【００４１】
一方、図１６乃至図１８を参考にして、骨造（Ｅ）を備える複合構造物を製造する方法について説明すると、次の通りである。
【００４２】
まず、図１６に図示されたようにプラケット又はジグなどの固定副材（図示せず）を媒介にして、型（１０）内部に骨造（Ｅ）を設置する。この後に、図１７に図示された様に型（１０）に主材料である固体粒子状態のフィラー（Ａ）を投入し、骨造（Ｅ）がフィラー（Ａ）に埋設される様にする。その後、型（１０）に副材料である流動性硬化剤（Ｂ）を投入しフィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が投入された型（１０）を所定時間、真空状態に維持し、フィラー（Ａ）と流動性硬化剤（Ｂ）が混合された後、混合材（Ｃ）を硬化させ、図１８に図示された様に複合構造物（Ｄ）を完成させる。 
【００４３】
上記型（１０）内部に骨造（Ｅ）を設置する作業は、上記第１実施例又は第２実施例の場合には第１工程（工程１．）より先に実行されるが、第３実施例の場合には第１工程より先に実行するか又は第１工程と第２工程との間で実行するようにしてもよい。
【００４４】
本実施例のように骨造（Ｅ）を補強すれば、複合構造物（Ｄ）の強度が大きく向上する利点がある。上記骨造（Ｅ）としては、強度が優秀な金属を使用した。
【００４５】
本発明は、上記した実施例の範囲に限定されず、特許請求の範囲を外れない限度内で、より多様に変更して実施できることは勿論である。
【００４６】
一例として、上記真空チャンバ（２０）から取り出した型（１０）を特定位置に移動し排出するなどの作業は、公知の移送器具など（コンベア、ホイスト又はロボットの腕などのような移送器具など）を適用して自動実行できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による複合構造物製造方法の第一実施例を説明するための図面である。
【図２】本発明による複合構造物製造方法の第一実施例を説明するための図面である。
【図３】本発明による複合構造物製造方法の第一実施例を説明するための図面である。
【図４】本発明による複合構造物製造方法の第一実施例を説明するための図面である。
【図５】本発明による複合構造物製造方法の第一実施例を説明するための図面である。
【図６】本発明による複合構造物製造方法の第二実施例を説明するための図面である。
【図７】本発明による複合構造物製造方法の第二実施例を説明するための図面である。
【図８】本発明による複合構造物製造方法の第二実施例を説明するための図面である。
【図９】本発明による複合構造物製造方法の第二実施例を説明するための図面である。
【図１０】本発明による複合構造物製造方法の第二実施例を説明するための図面である。
【図１１】本発明による複合構造物製造方法の第三実施例を説明するための図面である。
【図１２】本発明による複合構造物製造方法の第三実施例を説明するための図面である。
【図１３】本発明による複合構造物製造方法の第三実施例を説明するための図面である。
【図１４】本発明による複合構造物製造方法の第三実施例を説明するための図面である。
【図１５】本発明による複合構造物製造方法の第三実施例を説明するための図面である。
【図１６】本発明による複合構造物製造方法の応用例を説明するための図面である。
【図１７】本発明による複合構造物製造方法の応用例を説明するための図面である。
【図１８】本発明による複合構造物製造方法の応用例を説明するための図面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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