(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型本体と、この金型本体の底部を覆う意匠面を有する電鋳殻と、上記金型本体の型内に流し込み固化したモルタルとを備え、
上記モルタルの上記電鋳殻側に金属製ファイバーが埋め込まれており、
上記モルタルが、主成分として、ポルトランドセメントを５００〜５６０重量部、スラグ粉を４００〜４７０重量部、水を２８０〜３５０重量部および砂を７００〜１０００重量部含んでおり、型内の狭い空間まで上記モルタルが充填されていることを特徴とする樹脂成形型。
【請求項２】
金型本体と、この金型本体の底部を覆う意匠面を有する電鋳殻と、上記金型本体の型内に流し込み固化したモルタルとを備え、
上記モルタルの上記電鋳殻側に金属製ファイバーが埋め込まれており、
上記モルタルが、ポルトランドセメントを５００〜５６０重量部、スラグ粉を４００〜４７０重量部、水を２８０〜３５０重量部および砂を７００〜１０００重量部の他、石膏を含んでおり、型内の狭い空間まで上記モルタルが充填されており、
上記モルタルの膨張が上記金属製ファイバーに抑えられて、上記電鋳殻の意匠面を補強することを特徴とする樹脂成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モルタルと金属との合成金型に利用し、特にモルタルを成形金型の補強に使用した樹脂成形金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電鋳のバックアップ材としてコンクリートを使用した樹脂成形金型が利用されている。
図６は従来のコンクリートを使用した固定型の製作手順を示すステップ図である。図７は従来の固定型と可動型の一部断面図である。
図６を参照して従来のコンクリートを使用した固定型の製作手順を説明すると、コンクリートを使用した固定型の製作は先ず意匠面１をかたどった電鋳殻２を作製後（図６（ａ）図）、注入口７，７を形成した取付板５に金型本体４を取り付けて電鋳殻２で密閉する（同（ｂ）図）。
次に、注入口７，７からコンクリート６を流し込み固めた後、固定型３が完成する（同（ｃ）図）。
図７に示すように可動型９は取付板５に鋳物などの金型を設けたものであり、固定型３と可動型９との間に注入された樹脂が電鋳殻の意匠面の形状に成形される。
また特開昭６２−１７０３０２号公報に示す例では、セメント質物質を主成分として含む高強度セメント製成形型であって、成形型を成型機械に取り付ける位置に切削加工が容易な材料からなる成形機械取り付け部材を設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコンクリートを使用した金型製作時においてコンクリートを注入口７から流し込むとき、コンクリートの粘度が高いと流動性が悪いため狭い空間に流れにくく、図７で示したようにコンクリートの流れ込み不良による空洞８が残ってしまうことがあり、樹脂成形時に樹脂圧によって空洞８が陥没することがある。
さらにコンクリートを使用した金型の完成後、樹脂成形中において金型に三軸方向の引張応力及び圧縮応力が発生するため、特に引張応力に弱いコンクリート部分が破壊又はクラック等を発生することがある。
【０００４】
そこで、この発明は引張強度を大幅に向上させるとともに剛性に富むモルタルと金属との合成金型である樹脂成形金型を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明の樹脂成形金型は、金型本体と、この金型本体の底部を覆う意匠面を有する電鋳殻と、上記金型本体の型内に流し込み固化したモルタルとを備え、上記モルタルの上記電鋳殻側に金属製ファイバーが埋め込まれており、上記モルタルが、主成分として、ポルトランドセメントを５００〜５６０重量部、スラグ粉を４００〜４７０重量部、水を２８０〜３５０重量部および砂を７００〜１０００重量部含んでおり、型内の狭い空間まで上記モルタルが充填されていることを特徴とする。
また、樹脂成形金型は、金型本体と、この金型本体の底部を覆う意匠面を有する電鋳殻と、上記金型本体の型内に流し込み固化したモルタルとを備え、上記モルタルの上記電鋳殻側に金属製ファイバーが埋め込まれており、上記モルタルが、ポルトランドセメントを５００〜５６０重量部、スラグ粉を４００〜４７０重量部、水を２８０〜３５０重量部および砂を７００〜１０００重量部の他、石膏を含んでおり、型内の狭い空間まで上記モルタルが充填されており、上記モルタルの膨張が上記金属製ファイバーに抑えられて、上記電鋳殻の意匠面を補強することを特徴とする。
【０００６】
このような構成の樹脂成形金型では、高流動性モルタルを使用しているので金型本体の隅々の狭い空間を充填することができ、充填材料の自己収縮による隙間の形成を防止することができる。
また高流動性モルタルとファイバーとの組み合わせにより高流動性モルタルの引張強度が大幅に向上し、剛性に富むモルタルと金属との合成金型ができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５に基づき、従来と実質的に同一部材は同一の符号を用いて本発明による樹脂成形金型の好適な実施の形態を説明する。
本実施形態では従来のコンクリートに代えて特殊なモルタルを使用し、引張応力の高い箇所に金属製の鉄等のファイバーを埋め込んで補強するものである。
図１はこの発明の樹脂成形金型における固定型の実施形態である。
この実施形態の固定型作製手順は従来とほぼ同様であるが、図１に示すように樹脂成形金型の固定型１０はコンクリートに代えて高流動性モルタル１２を使用しており、取付板５に設けた金型本体４の底部にこれを覆う意匠面をかたどった電鋳殻２を固定し、取付板５の注入口７から型内１３に高流動性モルタル１２を流し込み固める。
【０００８】
このとき電鋳殻２側の近傍にファイバー１４を適宜の密度で埋め込むが、予めファイバーを高流動性モルタル１２に混合してから型内に流し込む。
ファイバーは例えば径がφ０．１〜１．０、長さが１０〜５０ｍｍの鉄製ファイバーである。このファイバーの体積混入率及び混入位置は製作する樹脂成形金型のモルタル部分における応力分布をＣＡＥ（Computer Aided Engineering) により推測し、強度試験に合格することにより決定するが、通常１０〜２０％の範囲にある。
なお、強度試験は、例えば厚肉円筒状の試験体にして圧縮試験装置により圧縮加重をかけると同時に、油圧ユニットにより試験体の円筒内に油圧を印加して、三軸応力下で耐久性の評価をする。
【０００９】
このように本実施形態に係る固定型では、高流動性モルタルを使用しているので、狭い空間にも高流動性モルタルが確実に流れ込み、従来のようにコンクリートの流れ込み不良による意匠面の陥没等がない。
【００１０】
図２は本実施形態に係る高流動性モルタル内に埋め込んだファイバーが受ける応力の模式図である。
図２に示すように、高流動性モルタル１２は凝固時に膨張し（図４により後述する）、ファイバー１４を引っ張るが、このファイバー１４は膨張しないため、その反力でファイバー１４と接触している部分の高流動性モルタル１２はファイバー１４により膨張を押さえられ、張力状態になる。なお、図２中、２２は膨張前、２４は膨張後、２６は膨張する力と反力、２８は膨張する力を示す。
このように、本実施形態の高流動性モルタルは外力の引張応力に強くなる。
【００１１】
次に本実施形態に係る高流動性モルタルの組成及び特性について説明する。
図３は本実施形態に係る高流動性モルタルの組成図である。
本実施形態に係る高流動性モルタルは、ポルトランドセメント、スラグ粉、水及び砂を主成分とし、好ましくはポルトランドセメントを５００〜５６０重量部、スラグ粉を４００〜４７０重量部、水を２８０〜３５０重量部にするとよい。この場合、砂の量はポルトランドセメントやスラグ粉の水和反応による収縮を補填する等の観点で選択され、例えば７００〜１０００重量部に配合するとよい。
またこれらの主成分に加えて収縮性や強度等の特性を調整するために、さらに無水石膏や二水石膏などの石膏、減水剤、消泡剤などを配合するとよい。
【００１２】
さらに好適な高流動性モルタル組成は、図３の組成図に示すようにポルトランドセメントが５００〜５６０ｋｇ／ｍ3 、スラグ粉が４００〜４７０ｋｇ／ｍ3 、砂が８５０〜９５０ｋｇ／ｍ3 、水が２８０〜３５０ｋｇ／ｍ3 、無水石膏（図３中のａｄ. Ａ）が９０〜１２０ｋｇ／ｍ3 、減水剤（図２中のａｄ. Ｂ）が２〜５ｋｇ／ｍ3 、消泡剤（図３中のａｄ. Ｃ）が１〜４ｋｇ／ｍ3 である。ここで、スラグ粉は６０００ｃｍ2 ／ｇ高炉水砕で生産したものであり、また砂は１．２ｍｍ以下の石灰岩砕砂である。
このような組成のモルタルは、流動度が２８０±４０ｍｍであり高流動性を有している。なお、ポルトランドセメントとスラグ粉との混合物がいわゆるスラグセメントと呼ばれるものである。
【００１３】
図４は本実施形態に係る高流動性モルタルと普通のポルトランドセメントの材令（日）による長さ変化を比較した図である。
図４で明らかなように、本実施形態に係る高流動性モルタルの長さ変化Ａ（黒丸）は全体として膨張であるのに対して、普通のポルトランドセメントの長さ変化Ｂ（白丸）は収縮である。
【００１４】
このような高流動性モルタルでは、図４に示すように、普通のポルトランドセメントと異なり、金型内に流し込んだ場合、セメントの水和反応に伴う自己収縮による隙間の発生を防止する。
さらに、図２に示したように、ファイバーが埋め込まれているため、セメントの水和反応による強度発現と同時進行で膨張する高流動性モルタルと膨張しないファイバーとの組み合わせにより、高流動性モルタルの膨張で引っ張られたファイバーの反力で高流動性モルタルに圧縮力（この圧縮力をプレストレスと呼ぶ）が導入され、その分、外部からの引張力への抵抗性が増加する（この抵抗性をケミカルプレストレス効果と呼ぶ）。
【００１５】
図５はファイバーの有無による高流動性モルタルの特性図である。なお、図５における圧縮強度及び曲げ強度は２０℃の下、封かん養生の条件で固めた高流動性モルタルの特性である。
図５に示すように、高流動性モルタルにφ０．５×２０ｍｍの鉄製ファイバーを例えば体積混入率１４．３％で入れた場合は、鉄製ファイバーを入れない場合に比べ、圧縮強度及び曲げ強度が格段に向上する。
例えば、７日材令でみると、圧縮強度が９０Ｎ／ｍｍ2 以上、特に１００Ｎ／ｍｍ2 以上も発揮し、また曲げ強度も２０Ｎ／ｍｍ2 以上、特に４０Ｎ／ｍｍ2 以上も発揮している。
【００１６】
このように、本実施形態の樹脂成形金型は膨張性を有する高流動性モルタルを使用しファイバーで補強することにより、金型の隅々の狭い空間をモルタルで充填でき、引張強度が格段に大きい。
さらに充填材料の自己収縮による隙間の形成を防止できるとともに、外枠反力によるケミカルプレス効果及びファイバー反力によるケミカルプレストレス効果により引張強度の顕著な向上が得られるため、高射出圧の樹脂成形の繰り返し使用に耐える金型が得られる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、この発明の樹脂成形金型では、高流動性モルタルを使用しているので金型本体の隅々の狭い空間を充填することができ、充填材料の自己収縮による隙間の形成を防止することができるという優れた効果を有する。
また高流動性モルタルとファイバーとの組み合わせにより、高流動性モルタルの引張強度が大幅に向上し、剛性に富むモルタルと金属との合成金型ができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の樹脂成形金型における固定型の実施形態である。
【図２】この実施形態に係る高流動性モルタル内に埋め込んだファイバーが受ける応力の模式図である。
【図３】本実施形態に係る高流動性モルタルの組成図である。
【図４】本実施形態に係る高流動性モルタルと普通のポルトランドセメントの材令（日）による長さ変化を比較した図である。
【図５】ファイバーの有無による高流動性モルタルの特性図である。
【図６】従来のコンクリートを使用した固定型の製作手順を示すステップ図である。
【図７】従来の固定型と可動型の一部断面図である。
【符号の説明】
１      意匠面
２      電鋳殻
３，１０    固定型
４      金型本体
５      取付板
６      コンクリート
７      注入口
８      空洞
９      可動型
１２      高流動性モルタル
１４      ファイバー
【図１】
0003852042.tif 000002
【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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