JPH0470097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は基礎材料、特にプレート又はシート状
の材料に圧力を加えて物品を成型加工するための
工具、たとえば真空成型プレス装置用の工具又は
型に関する。

（従来の技術） プレス用工具は通常雌型即ちダイと雄型とを含
んでなるが、成型されるべき物品が複雑な形状を
有する場合には工具部品もまたこれに対応して複
雑な形状が必要である。更に、このような工具部
品は、その幾何学的形状を保持してサンプルに所
要の圧力を伝達し得る機械的性質を有する材料で
製作されることを要する。従来はプレス工具はス
チールで作られ、工具の成型表面は種々の機械加
工、たとえばミリング、研削、研磨等によつて仕
上げられている。

（発明が解決しようとする課題） プレス工具の作業面を所望の形状にするために
モデルを用いて型取りすることも知られている
が、この成型工程は原理的には単純であるが多く
の困難を伴う。高温で液状となり、固化して硬
く、丈夫な材料となる鋳物溶融物（鋳鉄、ガラ
ス、セラミツクス）によつて精密な形状の表面を
得ることは、固化の際に過剰の熱的体積変化が生
ずるので、実際上不可能と思われる、一方、室温
において成型可能でありしかも室温において硬化
即ちセツト可能な鋳造材料の殆んどは、その機械
的強度が不足し（石膏、ベークライト）、又は健
康又は環境問題を生起する（エポキシ）。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、新規な、非常に強力且つ高密
度の材料、特に、たとえば国際特許出願PCT／
DK79／00047（日本特許第1419493号、特公昭60
−59182号公報）、及び国際特許出願PCT／
DK81／00048（特公表昭57−500645号公報）など
（その開示は本明細書でも参照される）に開示さ
れたセメント結合材料がプレスによつて物品を成
型するための工具に驚異的に好適し、従前から望
まれていたにも拘らず未だ得られなかつたこの目
的のための特性と性能を併せもつていることが判
つた。これらの材料は、本明細書及び請求の範囲
においては以降“DSP材料”と指称する。この
DSP材料は通常のセメントを主体とした材料に
比し遥かに優れたキヤスト（鋳込成形）能を示す
ので、非常に容易に成型し得る。その上、DSP
材料は通常のセメント主体の製品の圧縮強度の４
〜６倍にも達する圧縮強度を獲得することがで
き、特別な実施例においては、鉄の降伏応力（約
260MPa）と同程度にさえ達し、更に通常のセメ
ント主体の材料よりも遥かに優れたキヤスト能力
を示す。材料が適用されるモデルの表面構造は非
常に精密に再生される。従つて、精密にキヤスト
すれば、指紋でさえも正確に再生される。これら
の工具に必要な外部的な寸法限界が得られる外
に、DSP材料は、極めて簡単な方法で材料に頑
丈さを与えるためにたとえば棒状、繊維状その他
形状の他の成分をセメント主体の材料中に混合す
ることができる。又液体又はガス体を成型ゾーン
に導入し又はそこから導出するために材料中に細
いパイプや小さなチヤンネルを組込むことも極め
て容易であり、更にスチール、又は硬い金属体の
如き高硬度の高硬度の成分をプレス成型工程中に
特に高い荷重が加わるゾーンに組込んでもよい。

高品質の成型用工具は製作コストが高価なこと
が多く、従つて通常多数の製品を成型する場合に
のみ経済的である。多くの場合、少数の製品の生
産に対する要求があり、そのような場合、この新
規な、高品質の、セメントを主体とするDSP製
品は工具が安価、迅速、及び簡単に準備され、特
別な手段を要しないので有望な可能性を提供す
る。

こうして、本発明によつて、基礎材料から製品
を成型するための工具であり、該成型工具はそれ
自体少なくとも１つの成型された面を有し、該工
具の少なくとも該成型された面を含む部分が下記
水硬性複合材料の硬化生成物で構成されたことを
特徴とする工具が提供され、この水硬性複合材料
は、粒径50Å〜0.5μｍの無機固体粒子Ａ（以下
「粒子Ａ」と称する。）と、粒径0.5〜100μｍかつ
粒子Ａより少なくとも１オーダー大きいセメント
を含む固体粒子Ｂ（以下「粒子Ｂ」と称する。）
と、表面活性分散剤と、100μｍ〜0.1ｍの寸法で
コンパクト形状の固体粒子（以下「粒子Ｃ」と称
する。）と、水とからなり、 粒子Ａの量は、粒子Ｂ及びＣが上記複合材料中
に実質的に変形されずに相互に接触しかつ橋かけ
現象が実質的に存在しない状態で密に充填された
ときに、粒子Ｂ及びＣの間の空隙に充填されうる
量以下の量であり、 水の量は、下記表面活性分散剤を溶解した状態
で、上記複合材料中に粒子Ｂ及びＣが規定の如く
密に充填されかつその密充填された粒子Ｂ及びＣ
の間の空隙に粒子Ａが均一に分布したときに、粒
子Ａ，Ｂおよび粒子Ｃの間に形成される空隙を丁
度満たす量であり、 表面活性分散剤の量は、上記複合材料を混合し
て上記規定の如き粒子Ｂ及びＣの密な充填と上記
規定の如き粒子Ａの均一な分布を達成するのに充
分な量であり、且つ 粒子Ｃは普通コンクリート用普通砂及び石より
大きい強度を有し、具体的には、次の規準： 最大、最小粒径のサイズ比が実質的に４を越
えない材料の粒子について評価した場合、固体
充填率0.70では30MPa以上、固体充填率0.75で
は50MPa以上、固体充填率0.80では90MPa以
上のダイ圧力、 ７を越える（粒子Ｃを構成する鉱物に関す
る）モース硬度、 800を越える（粒子Ｃを構成する鉱物に関す
る）ヌープ圧痕硬度、 のうち少なくとも１つを満たす強度を有する。

上記において、水の量は、厳密には、表面活性
分散剤を溶解した状態で、上記の定義を満たすべ
きものであるが、表面活性分散剤の量は粒子Ａ，
Ｂ，Ｃ及び水の量と比べて極めて小さいので、水
が表面活性分散剤を溶解したことによつて増減す
る体積は実際上無視できる。従つて、本発明に用
いる複合材料中の水の量を決定する際には、表面
活性分散剤の影響は無視して計算することができ
る。

同様に、本発明によれば、成型工具によつて製
造されるべき製品のモデルを用いて少なくともそ
の一部の形状が形成された型内に、上記水硬性複
合材料を鋳込み、そして硬化されることによつ
て、工具の少なくとも成型された面を形成するこ
とを特徴とする成型工具の製造方法も提供され
る。

上記水硬性材料は、１つの好ましい態様におい
て、粒子Ａより少なくとも１桁大きい少なくとも
１つの寸法を有する付加成分（成分Ｄ）を含む。

本発明の成型用工具は、基礎材料を成型して製
品にするための工具の成型面が、水硬性複合材料
の硬化物を用いて構成されている。工具全体が水
硬性複合材料から作成されてもよいが、少なくと
も成型加工用の成型面が水硬性複合材料から作成
される。

（発明の原理の説明） 本発明におけるDSP（Densified Systems
containing homogeneously arranged ultrafine
Particles）材料又は水硬性複合材料の基本原理
を、構成成分である粒子Ａ（例、シリカダスト）、
粒子Ｂ（例、ポルトランドセメント）、表面活性分
散剤（スーパープラスチサイザー）を考慮して説
明すると下記の如くである。第１に、第１７図
ア，イに示す如く、粒子Ｂ（ポルトランドセメン
ト）を密に充填し、かつ密に充填された粒子Ｂ
（ポルトランドセメント）の間の空隙に粒子Ｂ（ポ
ルトランドセメント）よりも微細な粒子Ａ（シリ
カダスト）を分布させれば、系の固体充填率（緻
密さ）が向上し、また圧縮強度も向上することは
明らかである。従来より、このような密な充填を
実現しようとする試みはあり、表面活性分散剤の
使用、超微粒子の使用、低水比の採用がそれぞれ
原初的に行なわれていたが、実際に所期の充填が
実現されることはなかつた。

これに対し、本発明では、上記の理想的な充填
を、従来考えられていたよりも多量の表面活性分
散剤（スーパープラスチサイザー）を使用し、か
つ使用する水の量を密に分布された粒子Ｂ（ポル
トランドセメント）と均一に分布された粒子Ａ
（シリカダスト）の粒子の間の空隙を丁度満たす
量に規定することによつて実現する。粒子Ａは微
細であるために、実際には凝集した二次粒子とし
て存在するため、これを均一に一次粒子として分
散させるにはその表面積の故に極めて多量の表面
活性分散剤を必要とする。また、ワーカビリテイ
を得るために必要な可塑性ないし流動性のコンシ
ステンシーが混合当初には得られ難く思われるた
め多量の水を使用すると、最終的に密な充填は得
られないのである。

こうして、超多量の表面活性分散剤と超少量の
水の使用によつて可能にされた、粒子Ｂ（ポルト
ランドセメント）の密な充填と、その間の空隙に
均一に分布させられた粒子Ａ（シリカダスト）の
系をマトリツクスとして、骨材として従来のポル
トランドセメントに用いられている普通の砂や石
を用いて得られた硬化物は、その破断面の観察に
よれば、破壊は骨材（砂や石）を避けてマトリツ
クスに没つてではなく、骨材を破断して進行して
いた。この意味するところは、上記原理により得
られたDSP材料の破断強度及び骨材との密着力
は、普通砂、普通石の破断強度よりも大きいとい
うことである。このようなことは、従来のポルト
ランドセメントの系ではあり得ないことである。

さらに、この水硬性複合材料（DSP材料）は、
可塑性ないし流動性のコンシステンシーの材料と
してモデルに適用し硬化した場合、モデルの表面
の構造を極めて精密に再生する性質を有し、人間
の指紋、レコードの溝でさえも正確に再生できる
ことが判明した。これは超微細粒子（シリカダス
ト）の存在と、不必要な水が存在しない故に硬化
時の収縮が無視できるからである。

この水硬性複合材料（DSP材料）の２つの驚
くべき性質（従つて、この複合材料はもはや従来
のセメント材料とは別の分類に属する新規複合材
料と観念されるべきである）から、上記骨材とし
て、従来のセメント系において用いられていた普
通砂や普通石よりも高硬度の骨材を用いることに
よつて、硬化体の圧縮強度は、前記の如く、通常
のセメント系の製品の圧縮強度の４〜６倍にも達
し、特別の実施例では鉄の降伏応力に匹敵するこ
とができた。従つて、この高い圧縮強度と、複雑
な形状、精密な形状に容易に成型できる性質（こ
の水硬性複合材料は通常のセメント系材料の如く
キヤスト成形が可能である）をもつてすれば、従
来のスチール製成型工具（曲げや絞り加工型等）
に代替し得る、特に小〜中の数の製品を成型する
ために有用な、安価な成型工具が提供される。

鉄板等のプレス加工等に用いる成型工具又は型
を、スチールの機械加工に代えて、セメント系の
水硬性複合材料のキヤスト成形により製造すると
いうことは、新規で、従来全く予期されなかつた
技術であり、かつその有用性は極めて高いもので
ある。

ここで、本発明において水硬性複合材料により
得られる硬化物の密な充填は、粒子Ａ、粒子Ｂ、
粒子Ｃ、表面活性分散剤、水の量の規定自体にお
いて、既に規定されている通りであり、第１７図
を参照することができるが、特に粒子Ｂ及びＣの
充填は、「実質的に変形されずに相互に実質的に
接触しかつ橋かけ現象が実質的に存在しない状態
で密に充填された状態」であり、要するに、粒子
Ｂ，Ｃが二次粒子を形成しようとする凝集力を表
面活性分散剤により完全に無効化した状態で、粒
子Ｂ，Ｃを密に充填させて得られるもので、この
とき粒子同士が物理的に絡み合つて橋（ブリツ
ジ）を作つて粒子の集合体中に異常な空洞を生じ
ていないことを表現するために、粒子が「実質的
に接触」するが「橋かけ現象」が存在しないと規
定したものであり、これを別表現すると、「粒子
が該粒子と幾何学的に相似の形状で固着表面力が
有意に働かないほど大きい粒径の粒子と仮定し
て、この大粒子の系において緩やかな機械的振動
を加えて得られる充填と実質的に相似する充填」
ということである。

これに対して、粒子Ａの充填は、その密に充填
された粒子Ｂ，Ｃの間に形成される空隙に均一に
分散するものである。粒子Ａは、それ自体が局所
的に凝集して二次粒子を形成せず、一次粒子とし
て上記空隙中に均一に分布することを特徴とし、
粒子Ａは必ずしも密に充填されているわけではな
い。

この密充填の詳細については、特公昭60−
59182号公報を参照されるべきであるが、参考ま
でに述べると、水硬性複合材料で達成される粒子
の密な充填は、特定の量で表現することはできな
いが、実際的でありかつ有用な１つの手法は次の
ものである。すなわち、本発明の複合材料の粒子
系は粒子Ａと粒子Ｂ，Ｃとからなるが、この粒子
系の充填の程度を粒子Ｂ，Ｃの充填の程度によつ
て表わすことが可能であるので、粒子Ｂ，Ｃの充
填の程度を次のようにして実際に求める。すなわ
ち、粒子の間の空隙を完全に液体で満たしかつ表
面活性分散剤を用いるなどの手法によつて粒子の
表面の作用を除去して粒子を可及的に密に充填
（分布）した系を作成するのである。この系から
粒子の充填率を求めることは容易である。この場
合、液体は水である必要はないし、表面活性分散
剤も特に限定されない。例えば、本発明者による
市販の特定のセメントによるこのような実験によ
れば、セメントの充填率として0.60が得られた。
この粒子Ｂ，Ｃだけをその表面拘束力を除去して
密に充填させることによつて求めた粒子Ｂ，Ｃの
充填率を基準密度とする。すると、水硬性複合材
料で得られる密な充填は、一般的に、複合材料が
（粒子Ａ＋粒子Ｂ，Ｃの合計体積を基準に）10体
積％未満の粒子Ａを含む場合、基準密度の少なく
とも80％、好ましくは90％、さらに好ましくは95
％の粒子Ｂ，Ｃの密度であり、複合材料が10〜20
体積％の粒子Ａを含む場合、基準密度の少なくと
も75％、好ましくは85％、さらに好ましくは90％
の粒子Ｂ，Ｃの密度であり、そして複合材料が20
体積％より多くの粒子Ａを含む場合、基準密度の
少なくとも70％、好ましくは80％、さらに好まし
くは85％の粒子Ｂ，Ｃの密度であるということが
可能である。なお、ここで、粒子Ａの添加量が増
加すると共に、本発明の複合材料によつて得られ
る密な充填の粒子Ｂ，Ｃの密度は僅かに希釈され
ているが、前に述べたように、粒子Ａの添加量と
共に粒子Ａの密度が増加しているので複合材料全
体の粒子の充填の程度はそのように希釈されてい
るわけではなく、充分に密であることに留意され
るべきである。

いずれにせよ、本発明は、このような密な充填
をなす粒子Ａ，Ｂ，Ｃの組織と、粒子Ｃの特別の
硬度と、この水硬性複合材料を用いて構成される
成型用工具であることを特徴とする。

（発明の詳細な説明） 粒子Ａ，Ｂ，Ｃ及び成分Ｄの例は、特公昭60−
59182号公報、特公表昭57−500645号公報に記載
されている（但し、特公表昭57−500645号公報で
は本発明の成分Ｄが成分Ｃとされている）。

粒子Ｂは液中での部分溶解、溶融状態での化学
反応及び反応生成物の沈澱によつて硬化する粒子
である。特に、粒子Ｂはセメントを含む無機結合
剤である。少なくとも粒子Ｂの20重量％がポルト
ランドセメントであることが多い。粒子Ｂの少な
くとも50重量％がポルトランドセメントであるこ
とが望ましく、特に、粒子Ｂが基本的にポルトラ
ンドセメント粒子から成ることが好ましい。これ
に加えて、粒子Ｂは微粒砂、フライアツシユ、微
粉チヨークから選択された粒子を含んでもよい。

粒子Ａもまた液中での部分溶解、溶液中での化
学反応、生成反応物の沈澱によつて硬化する粒子
であり、特に粒子Ｂよりも実質的に低い反応性を
示すか又は実質的に反応性を示さない粒子であ
る。典型的なものとしては、粒子Ａは叙上の特許
公報中に述べられたタイプのたとえば“シリカダ
スト”などの無機材料であり、該シリカダストは
普通50Åから0.5μｍまでの範囲、典型的には200
Åから0.5μｍの粒径を有し、電気炉内で珪化金属
たとえば珪化第一鉄を製造する際の副産物として
生産されるSiO₂を含む材料である。シリカダス
トの比表面積は50000〜2000000cm²／ｇ、特に
250000cm²／ｇである。

粒子Ａはたとえばフライアツシユ、特に少なく
とも5000cm²／ｇ、特に少なくとも7000cm²／ｇ、又
しばしば10000cm²／ｇの比表面積（Blaine）にな
るように細かく粉砕されたフライアツシユを含ん
でもよい。

粒子Ａは通常粒子Ａ・Ｂの合計量に対して体積
比で0.1〜50％、好ましくは５〜50％、更に好ま
しくは10〜30％を占める。殆んどの場合、大部分
の有効な強度特性は粒子Ａと粒子Ｂとが共に稠密
充填されたときに得られる。

シリカダスト粒子の稠密充填を確保するための
シリカダストの量は該シリカダストの粒度分布
と、稠密充填された粒子Ｂの間に広く存在する空
隙による所が大きい。従つて、30％の微細な球状
フライアツシユ粒子を含むうまく分級されたポル
トランドセメントは稠密充填された場合、同じ粒
径の粒子を有するこれに対応する稠密充填セメン
トよりもシリカダストのためのはるかに微小な空
隙を残す。粒子Ｂがポルトランドセメントを主体
とする系である場合には、粒子Ａ＋粒子Ｂの体積
に対して15〜50％に達するシリカダストが稠密充
填される。同じような考え方は他の型の粒子Ａ，
Ｂを含む系についても適用される。

粒子Ｄとしては石英砂が代表的なものである。
本発明の一つの特徴として、通常のコンクリート
に用いられる砂状材料よりも強度に優れた砂状材
料（粒子Ｃ）が使用される。（典型的には普通の
コンクリートに用いられる砂は石英、長石、雲
母、炭酸カルシウム、硅酸等の鉱物質を含むグラ
ナイト、グナイス、砂岩、燧石、石灰岩などの普
通の岩石よりなる。）付加的成分Ｄはこのように
砂又は石でもよい。

特別な砂石材料（粒子Ｃ）が普通のコンクリー
ト用砂石材料よりも強いことを評価するために
種々の比較テストが用いられる。たとえば １ 硬度測定 ２ 単一粒子の破砕強度の測定 ３ 砂石材料を構成する鉱物質の硬度 ４ 粉圧縮に対する抵抗力の測定 ５ 擦過テスト ６ 粉砕テスト ７ 粒子を含む複合材料の強度測定 高強度と高硬度を有する粒子Ｃの例としては85
％のAl₂O₃（コランダム）を含有する耐火グレー
ドのボーキサイト及びシリコンカーバイトがあ
る。両材料とも通常の砂や石中の鉱物質よりもか
なり高い硬度を有する。従つてコランダムもシリ
コンカーバイトもモース硬度９、ヌープ圧痕硬度
は酸化アルミニウム（コランダム）の場合1635〜
1680、シリコンカーバイトの場合2130〜2140と報
告されているが一方通常のコンクリート用の砂石
中の最も硬い鉱物質の一つであるモース硬度７、
ヌープ圧痕硬度710〜790である。（ジヨージエス
ブラデイ及びヘンリ アール クローザ、材料ハ
ンドブツク、第11版、マグローヒル出版社）
（George S.Brady and Henry R.Clauser，
Material Handbook，11th ed.，MeGraw−
Hill Book Company） 通常のコンクリート用砂石と比較するためにこ
れらの材料の高強度は粉体圧縮テスト及び該材料
を砂石として使用したシリカ−セメント結合材を
含むモルタルとコンクリートを用いたテストによ
つて示された。

叙上の２つの材料以外の多くの材料も勿論強力
な砂石材料（粒子Ｃ）として用いられる。代表的
なものとしてはモース硬度７以上の材料、たとえ
ば黄玉、ローソナイト、ダイヤモンド、コランダ
ム、フエナサイト、スピネル、ベリル、金緑石、
ターモリン、花こう岩、アンダルサイト、スタウ
ロライト、ジルコン、炭化硼素、炭化タングステ
ンが用いられる。

硬度の規準は、勿論ヌープ圧痕によつて表示さ
れてもよく、石英（710〜790）の値より上の値を
有する鉱物質が通常のコンクリート用砂石を構成
する材料と比較して強力な材料と考えられる。

このように、粒子Ｃは強力な天然鉱物質、人工
鉱物質及び合金、特に粒子の強度が次の規準の少
なくとも一つに対応する材料である。

１ （最大、最小粒子間の粒径比が実質的に４を
越えない材料の粒子に対して）国際特許出願
PCT／DK81／00048（特表昭57−500645号公
報）に記載された方法によつて評価された場
合、充填度0.70において30MPa以上、充填度
0.75において50MPa以上、充填度0.80において
90MPa以上のダイ圧力、好ましくは充填度0.70
において45MPa以上、充填度0.75において
70MPa以上、充填度0.80において120MPa以上
のダイ圧力 ２ （粒子を構成する鉱物質に関する）７以上、
好ましくは８以上のモース硬度 ３ （粒子を構成する鉱物質に関する）800以上、
好ましくは1500以上のヌープ圧痕硬度 上記において、ダイ圧力等は下記の方法により
測定する。

ダイ圧力：個別砂及び石フラクシヨンの試料を
一軸ダイプレスで圧縮する。圧縮装置は両端が開
口した円筒型ダイシリンダーと２個の円筒型ピス
トン（粉体に依存して16〜23mm径）とからなる。
乾燥材料を粗に注ぎ込む。一定圧縮速度（例、５
mm／分）を有する試験機（例、インストロン試験
機）で圧縮圧力350MPaまで圧縮した後、ピスト
ンを逆方向に動かして圧力を解放する。この圧
縮／解放の間の力／移動曲線をプロツトし、それ
にもとづいて圧縮の程度〔粒子自体の体積と全粉
末が塊の体積との比、即ち（１−空孔率）〕の関
数として圧縮圧力MPaを測定することができる。

モース硬度：モース硬度標準として既知の下記
材料と硬度を比較して決定される。

１：タルク。２：鉱塩又は石膏。３：石灰石。
４：螢石。５：燐灰石。６：長石。７：石英。
８：トパーズ。９：金鋼石（コランダム）。10：
ダイヤモンド。

試験方法は、試験片に対して引掻傷を付け得る
上記中最も軟かい材料を見い出すことによる。試
験対象の硬度はその引掻した材料とそれより１つ
軟かい材料の中間である。

ヌープ硬度：試験片の寸法に応じて25〜3600ｇ
の負荷を適用して対角長比７：１のダイヤモンド
圧痕を創出するためのダイヤモンド頂角の貫入に
よつて表わす。硬度値は荷重対圧痕の投射面積の
比である。この測定方法はASTME 384に規定さ
れている。

粒子Ｃは、セメントマトリツクスと一緒に用い
られる通常の砂石とは逆に国際特許出願PCT／
DK81／00048（特公表昭57−500645号公報）／
03170、ヨーロツパ特許出願81103363.8及びデン
マーク特許出願1957／81（特表昭57−500645号公
報）に詳細に論議されている如く、DSPマトリ
ツクスそのものと同じレベルの強度を有し、
DSP材料で作られた工具の強度を増大する。粒
子Ｃは粒子Ａ，Ｂ，Ｃの合計体積に対して10〜90
体積％、好ましくは30〜80体積％、特に好ましく
は50〜70体積％で用いられることが多い。粒子Ｃ
もまた多くの場合実質的に稠密充填されることが
望ましい。

DSCマトリツクスはその中に更にスチール繊
維を含む金属繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、アス
ベスト繊維、耐熱繊維、炭素繊維及びポリプロピ
レン繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、ケ
ブラ繊維その他の芳香族繊維などのプラスチツク
繊維を含み、グラフアイト並びにAl₂O₃ウイスカ
の如き無機非金属ウイスカ、珪灰石、アスベス
ト、その他の無機合成又は天然に存在する無機繊
維、鉄ウイスカの如き金属ウイスカ及び雲母を含
むグループの中から選択された繊維及び／又は板
状の改質材を埋入して含有してもよい。DSPマ
トリツクスが通常の混合及びキヤスト技術によつ
て作られる場合には、繊維（又は糸又はロービン
グ）は通常、切断繊維（又は糸又はロービング）
であり、典型的には100以上のアスペクト比を有
する場合には１〜５体積％、10〜100のアスペク
ト比の場合には５〜10の体積％までで用いられ
る。たとえば0.1〜１mmの太さのスチール繊維と
10μｍのガラス繊維との組合せ使用による如く大
小繊維を組合わせる技術によつてより多量の切断
繊維を組入れることができる。

工具の製造用のDSP材料を強化するのに切断
スチール繊維、特に５mmから50mmまでの長さのス
チール繊維、特に10mmから30mmまでの長さのスチ
ール繊維、たとえば10〜15mmのスチール繊維又は
20〜30mmのスチール繊維又はこれらの混合物で太
さが0.2〜１mmたとえば0.3〜0.6mmのものが好適で
あることが判明した。該スチール繊維はまた材料
中での固定、投錨効果を助長する特殊な幾何学的
形態を有してもよく、たとえば表面にくぼみを設
けたり、又はマトリツクス中での最大の投錨効果
を得るためにフツク状その他の突起を有する形状
となしてもよい。

本発明の製品中に有効に混合される付加成分Ｄ
の例としては、強化スチールのバー又はロツドを
含む金属バーがある。材料中に付加成分Ｄを含ん
だ場合最適な強度及び剛性又は付加的成分の稠密
充填を得るためのその他の目的のために有用であ
る。容易に変形し得る（易流動性の）マトリツク
スは公知の技術で得られるよりもかなり濃密な付
加成分の配合を許容する。

特に繊維の混合は投錨繊維に関するDSPマト
リツクスの独得の性能のために非常に興味のある
所である。繊維のタイプ及び形態は工具の使用分
野によつて決まり、一般原則としては工具の寸法
が大きくなる程、長く、太い繊維が好適である。

特に本発明の工具が大きいサイズのものである
場合、バー、ロツド、ワイヤ、繊維等の強化スチ
ールによつて補強されることが好ましい。材料の
成型は非常にゆるやかな条件下で行なわれるの
で、強化成分はキヤスト工程中自からの幾何学本
性を保持することができる。

一実施例によれば、DSPマトリツクス（特に
成型工具の作業表面部位に位置する）は粒子Ａ及
びＢによつて形成される構成体の空隙内に付加固
形物質を含む。この付加固形物質はたとえばポリ
メチルメタクリレート又はポリスチレンの如き有
機ポリマ、低融点金属及び硫黄の如き無機メタロ
イドからなるグループから選ぶことができる。

前記の先頭に記載の如く、DSP材料は、粒子
Ａ、粒子Ｂ、水、及び界面活性分散剤を混合して
キヤストでき、さらに必要に応じて粒子Ｃ、任意
に追加成分Ｄを加え、粒子Ａ、液体、表面活性分
散剤、選択よつて粒子Ｂ、粒子Ｃ及び／又は付加
成分Ｄを共に機械的に混合し粘稠な塑性材料とな
し、 その後、必要、又は所望の場合には、叙上の
Ｂ，Ｃ，Ｄのタイプの粒子及び／又は成分を該得
られた材料に、所望の成分分布となるように機械
的手段によつて混合し、次いで任意に粒子Ｃ及
び／又は付加成分Ｄを加えつつ得られた材料を低
応力下でキヤストし前記成型表面部の少なくとも
一部が得られるようにする。

該材料の成型に関連する力には通常主として 材料に作用する重力、又は 材料に作用する慣性力、又は 接触力、又は 上記各力の２又はそれ以上の同時作用 による応力であろう。

特に、この力は0.1Hzと10⁶Hzの間の周波数を有
する振動力により、この中には叙上のタイプのも
の、又はこのような振動力と叙上のタイプの非振
動力との組合わせがある。

粒子Ａがシリカダストであり、粒子Ｂがポルト
ランドセメントである場合には、液体は水であ
り、分散剤は国際特許出願PCT／DK79／00047
（特公昭60−59182号公報）、又は国際特許出願
PCT／DK81／00048（特表昭57−500645号公報）
において論議された種類のコンクリートスーパー
プラスチサイザーが代表的である。

該界面活性分散剤は通常５Kg／cm²以下、好まし
くは100ｇ／cm²以下の低応力下で液体が材料を可
塑粘性化するのに充分な量で用いられる。

如何なるタイプの分散剤であつても、特にコン
クリートスーパープラスチサイザーは充分な量で
あれば系を低応力下で分散するので本発明の目的
のために有用である。実施例で用いられたコンク
リートスーパープラスチサイザーはアルカリ又は
アルカリ土類金属塩、特に70重量％以上が７又は
それ以上のナフタレン核を含む分子からなつてい
る高縮合されたナフタレンスルフオン酸／フオル
ムアルデヒド縮合物のナトリウム又はカルシウム
塩である。このタイプの市販品は“マイテイ”
（Mighty）と称され、日本、東京の花王石鹸
（株）によつて製造されている。本発明のポルト
ランドセメントを主体とするシリカダストを含有
するDSP材料においてはこのタイプのコンクリ
ート超可塑化剤はポルトランドセメントとシリカ
ダストの合計重量に対して１〜４重量％、特に２
〜４重量％の高率で使用される。

本発明の目的のために有用な他のタイプのコン
クリートスーパープラスチサイザーは、国際特許
出願PCT／DK81／00048（特表昭57−500645号公
報）の実施例２に示されている。

本発明の工具を製造するためのDSP材料は乾
燥した粉末として荷造され、輸送され、作業の場
において水を加えられる。この場合、分散剤は複
合材料中に乾燥状態で入れられる。このタイプの
複合材料は生産者によつて正確に計量され、混合
されているので最終ユーザは予じめ決められた量
の液体を加え、たとえば国際特許出願PCT／
DK79／00047（特公昭60−59182号公報）及び国
際特許出願PCT／DK81／00048（特表昭57−
500645号公報）の実施例11に記載されたように予
定通りの残りの混合を行なえばよい。

セメント−シリカダスト主体のDSP材料中の
水とポルトランドセメントプラス他の粒子Ｂプラ
スシリカダストの間の重量比は典型的には0.12及
び0.3の間、好ましくは0.12〜0.20である。叙上の
特許出願には有用なDSP材料を作るためのいく
つかの重要な変形及び実施例が開示されており、
該複合材料が前混合され、又は高応力下で成型さ
れる実施例においては、水／粉末比が、たとえば
0.08〜0.13位に低くてもよい。従つて、たとえば
鋳造を100Kg／cm²に達する成型圧力下、特殊な場
合には更に高圧下で押出し、又はローリングによ
つて行なつてもよい。

キヤストは噴霧、塗装、刷毛塗り、射出又は支
持面上への材料層の適用及び前記成型表面部分の
少なくとも一部を形成するように材料を型付けす
ることによつて達成される。

キヤストはまた遠心力によつても行なわれる。

DSPマトリツクスが粒子Ａ及びＢによつて形
成された構造体の空隙内に付加的固形物質を含有
する場合には、この固形物は固化したDSP材料
を液体で一部又は完全に浸潤し、その後で、冷却
又は重合等によつて固形物質を形成するように該
液体を固化することによつて得られる。該液体は
通常次の特性の少なくとも一つを示す： 粒子Ａ及びＢから形成された構成体の内部表面
を漏らし得ること 粒子Ａよりも少なくとも一桁小さい寸法の分子
を含有していること 冷却又は重合による固化に際して、該液体と実
質的に同体積の固形物質を残すこと 液体による浸潤の効率は次の測定の一又はそれ
以上によつて評価 される。

飽和させられるべき粒子又はその一部を乾燥
し、 浸潤処理に先立つて浸潤されるべき粒子又はそ
の一部に真空を適用し、 浸潤液に粒子を接触させた後、該浸潤液に外圧
を加える。

過剰な応力にさらされる本発明の工具用、又は
特にその表面用に有効なコンクリート様の他の材
料としてはセメント−ポリマ主体の材料（CP材
料及びDSPP材料）がある。

英国特許出願7905965、公開21018737A、ヨー
ロツパ特許出願80301908、公報0.021681、及びヨ
ーロツパ特許出願80301909、公報0.021684A1は
典型的に高応力分野で用いられる、非常に高い濃
度で且つ非常に濃密な混合成分を主体としたポル
トランドセメントと組合わされる濃縮ポリマ溶液
よりもはるかに濃いポリマ溶液を主として用いた
通常のセメント主体の製品よりも実質的に高品質
の試料の製造について開示している。このような
材料は本発明にかかるコンクリート状の材料とし
て用いられるのに有用な材料である。このような
材料の特に有用な実施例としては特に高応力下で
の混合の間に叙上のタイプの繊維と組合わされ及
び／又はその粘度がキヤストに先立つてポリマ溶
液又は水による稀釈の如き前処理によつてキヤス
ト又は成型のために好適な値にまで低下させられ
た材料がある。特に興味深いポリマ含有材料はポ
リマ結合材をも含んでいる叙上のDSP材料であ
る。（このような材料はDSPP材料と指称するこ
とができる：ポリマ及び均一に分散された超微粒
子を含む稠密化系Densified Systems
containing Polymer and homogeneously
arranged ultrafine Particles） CP又はDSPP材料用の有機ポリマはたとえば
叙上の英国特許出願7905965（公開2018737A）に
記載されたものと同じポリマ即ち次のグループに
多少とも関連する水分散性のポリマ（又はこのグ
ループの１又は数個に関連するポリマの混合物）
を含む： 文献１）カーク−オトマ、エンサイクロペデ
イア オブ ケミカル テクノロジ、（Kirk−
Othmer，Encyclopedia of Chemical
Technology，）７，676／716ページに定義され
たラテツクス 文献１），17，391〜410ページ又は文献３）
エール エル メルツア：“水溶性ポリマ．
1978以降の発展”ケミカル テクノロジ レビ
ユウNo.181，ノイズ データ コーポレーシヨ
ン、パーク リツジ、ニユージヤージイ、
USA1981 １〜596ページ（Yale L.Meltzer：
“Water−Soluble Polymer.Development
since 1978”，Chemical Technology Review
No.181，Noyes Data Corporation，Park
Ridge，New Jersey，）に定義された水溶性樹
脂、又は文献２）ピー ウルマン、12，530〜
536ページ（P.Ullmann）に定義された樹脂誘
導体 特別な態様によれば、該ポリマは特別なグルー
プから選ばれてもよい： コンクリートスーパープラスチサイザーとし
て知られるセメント分散剤、たとえばスルフオ
ン化ナフタレン又は、メラミン−フオルムアル
デヒド縮合物又はこれらの基となる酸のアルカ
リ又はアルカリ土類金属塩の如き中分子量ポリ
マ、又はそれらの高分子量ポリマ。更にこれら
のポリマのアミド誘導体もまた使用し得る。

これらのポリマは水系分散液を脱水及び／又は架
橋結合することによつて被膜形成能を有する点が
叙上のポリマ群に共通する特色である。

セメント−ポリマ含有マトリツクスを製造する
のに用いられる水系中の典型的なポリマの濃度は
１〜60％の範囲内にある。材料を準備するのに用
いられる水系（水＋ポリマ）の量は全組成に対し
て約10〜約70体積％の範囲、特に約20〜約50体積
％の範囲内にある。

ポリマ（固体）とセメントとの比率は材料の所
望の強度、ポリマの正確な性格、セメントのタイ
プ及び粒径、セメント粒子間の空隙内を充填する
その他の粒子の存在等のいくつかの要因によつて
決められる。しかしながら、本発明の材料に用い
られるマトリツクス中のポリマとセメントの体積
比は通常0.1及び35体積％の間の範囲内にあり
（但し０乃至40体積％の間でもよい）、多くの場合
２及び10体積％の間にある。

特別な場合には、高い剪断処理、ミリング又は
粉砕の期間を延長すること、通常成型工程後の一
定期間大気圧を越える圧力下で、成型された製品
を保持することと組合わせて、マトリツクス含有
材料から製品を高圧モールド又は成型することな
どの、マトリツクスの構成成分の効果的な分布を
達成するための特別な注意が払われるが、これら
のすべての方法はヨーロツパ特許出願80301909
（公開公報0021682A1）に記載されたようなマト
リツクスに対して小さな孔比、及び特定の最大サ
イズの孔の特定の最大比率をもつた孔分布を有す
る材料をもたらすのに役立つ。たとえば曲げにお
ける引張強度に関する特別な性能をマトリツクス
に付与するためにとられるその他の方法としては
ヨーロツパ特許出願80301908（公開公報
0021681A1）に開示された如き特別の間隔グレー
デイングシステムの使用がある。

本発明の工具に好適な高強度の特に曲げにおけ
る高引張強度を有する非常に特殊タイプのマトリ
ツクスは、ポリマを含有しないことが多いが、実
質的な結合成分としてセメント及び特別な処理即
ち、非常に均一な材料中に非常によく分布された
セメント水和物のコロイドを形成するように入念
な粉砕とかセメントの水和の初期の段階において
剪断の影響を受けたマトリツクスを形成する材料
を含むマトリツクスである。そのような材料はセ
メントに或る程度の水和が生ずるまで水を添加し
て高い剪断処理及び粉砕を行なうことによつて作
ることができる。

本発明のこれらのマトリツクスに用いられるセ
メントは普通、低温セメント、低アルカリサルフ
エート耐性セメント、石膏、焼石膏、硫酸カルシ
ウム、高アルミナセメント、酸化マグネシウムセ
メント、酸化亜鉛セメント及び（たとえば1975年
５月15日の米国特許第4154717に特定された）酸
化珪素セメントタイプ、フルオロアルミノシリケ
ートガラス及びその他の歯科用タイプたとえばガ
ラスイオンセメントその他のポリマを架橋結合し
得るイオンを供給するタイプのセメントの如きポ
ルトランドセメントの変形を含むポルトランドセ
メントである。

全体的に見て、本発明で用いられるこれらのマ
トリツクスの乾燥のメカニズムの一部はたとえば
エル．ホリデイ、化学と工業、1972年12月第２号
921〜929ページ（L.Holiday，Chemistry and
Industry，2nd December，1972）を参照すれば
カルシウムイオン又はシリコンイオンの如き２，
３又はその他の多価陽イオン（カチオン）によつ
てポリマの負の位置とイオン的に架橋結合するこ
とにあると言える。

ポリマのイオン的“架橋結合”に関する一つの
特に興味あるポリマグループとしてはアクリル酸
を基礎とするポリマ及びカルボキシル酸を有する
他のポリマ又はポリマの主鎖に架橋されたこれら
の誘導体がある。これらの材料の例としてはポー
ル ジー．ステツチヤ（Paul G.Stecher）著米
国ニユージヤージイ、パークリツジ（Park
Ridge，New Jersey，USA）のノイズデータコ
ーポレイシヨン（Noyes Data Corporation）
1980年発行の“新歯科材料”（New Dental
Materials）の115〜145ページに掲げられてい
る。これらのポリマの大部分は叙上のグループ
に分類され、即ち、水溶性樹脂である。このタイ
プの特に興味ある材料としてはカルボキシグルー
プがアミドグループに変更された材料を含む。基
礎的な環境においては、アミドグループはアルカ
リ加水分解によつて解離し、カルボキシグループ
はカチオンの、特にマトリツクス材料の無機部分
から解放されたイオンとの架橋結合に利用し得
る。酸であり、塩基の存在において架橋結合し得
るポリマは歯科技術においては公知である。本出
願の目的に対しては、これらのポリマは通常、反
応性に富過ぎ、混合後組成物を成型、モールデイ
ングするのに余りに速く反応し過ぎる。しかしな
がら、マトリツクスの無機成分を適当に使用すれ
ば、たとえば非常にゆつくりとカチオンを解放し
反応をカチオンの限定された利用によつて制限す
るようにする無機材料を用いることによつて酸性
グループを有するこれらのポリマを利用すること
が可能となる。これらの材料は焼石膏又はフルオ
ロアルミノシリケートガラスであつてもよい。こ
れに関して、ポルトランドセメントはカルシウム
イオン（主として）、アルミニウムイオン、シリ
コンイオン、マグネシウムイオン、及び鉄イオン
を含む数種のイオンを放出すると言われている。

CP又はDSPP材料は本発明の工具にDSP材料
と同じように使用され、又はCP，DSPP材料は、
たとえば工具の最大応力にさらされる表面領域に
テープ又はシートとして適用される。

今後DSP材料と称する場合には、同じ目的に
適するように改良されたCP又はDSPP材料をも
指称するものと理解されたい。

本発明においては、問題にしている工具の特別
な用途及び所望の性能と一体となつた要求に応じ
て、その特別な組成に関して工具用のセメントを
主体とするキヤスト材料が設計される。

高温条件下で用いられる工具に関しては、特に
金属成分又は金属繊維等の良好な熱伝導性を有す
る構成体や繊維を含むことが重要である。

実質的に面状の材料から成型用の雄及び雌型プ
レス工具部品のための材料を設計するには、プレ
ート又はシートの厚さ、プレート又はシート材料
の降伏強度、プレート又はシート材料の破裂強
度、及び曲率半径を考慮に入れなければならな
い。雄及び雌型工具のための材料に要求される強
度は成型されるべきシート又はパネルの強度で除
された工具材料の強度は曲率半径で除されたシー
ト又はパネル材料の厚さを乗じた定数に比例し、
ここで該定数は圧力の方向及び成型されるプレー
トと前記雄型並びに雌型工具の間の摩擦係数によ
つて定まることを述べた一つの式にかかるこれら
のパラメータに依拠する。（叙上の式の特性は成
型時の条件、即ち成型温度、成型速度等に関連す
る。） 図面を参照した説明によつて明らかになるであ
ろうが、所望の製品を作るための正確な工具を得
るための新規なセメント主体の材料の独得な性質
を利用することが可能ないくつかの方法が存在す
る： モデルは成型すべき製品の正確な型、又はガラ
ス繊維／ポリエステルの如き適宜な材料のキヤス
ト物のどちらで準備されてもよい。

１ 雄型は該モデル上に直接キヤストされてもよ
い。硬化後、モデルは取外され、雄型工具は押
圧されるべきプレートの厚さに対応する厚み層
をつけて提供される。（典型的なものとしては、
厚み層としてワツクスシートが用いられる。）
その後雌型工具が厚み層で覆われた雄型工具上
にキヤストされる。硬化後、該雌及び雄型工具
は分離され、前記厚み層は除去される。（この
技術においては所望の製品の片側のモデルのみ
が用いられる。） ２ 雄型部品は１）で説明されたようにキヤスト
される。モデルは硬化の間は該雄型部品に残存
しており、その後、雌型工具は１）に記載され
たようにしかしモデル上に直接キヤストされ
る。

この技術においては、作られるべき製品の両
面の正確なコピを具えたモデルが用いられる。

３ 雄並びに雌型工具は第１０図との関連で説明
されるような２つの部分に分割されたキヤスト
ボツクス内に配置されたモデルの周囲に同時キ
ヤストされる。

１）〜３）のすべての場合ともグラフアイトな
どの離型剤をキヤストに先立つてモデル表面に噴
霧することが好ましい。

本発明の工具においては、DSP材料を含む材
料が引張応力に抵抗するのに適した態様にスチー
ルバーなどを配列する普通の強化のための原理に
よつて補強されてもよい。微細なクラツク等及び
局部的な応力に対抗する微細補強は叙上の種々の
タイプの繊維によつて得られる。これらの補強繊
維はマトリツクス中に均一に分布している必要は
なく、使用時に特に高応力にさらされる工具の表
面その他の部分に集中していることが有利な場合
もある。

上述の如く、本発明の工具は通常の強化原理に
よつて補強される。補強の特徴及び範囲は特に応
力にさらされる本発明の工具のどの部分又は断面
に関連するかを考慮してその基礎の上で予じめ計
算することができる。補強はスチール又はその他
の金属の１又はそれ以上の部材を該工具内に配置
し、その少なくとも一つの表面が最終工具の成型
された表面部分の一部に露出し及びこれを形成す
るようになすことを含む。このような露出した補
強金属部材は、工具の使用の間過度に応力を受け
る最終工具の突出縁部又はその他の突出部を形成
するように配置されることが有利である。

露出されるべき補強工具部材の表面部分はモー
ルの対応する表面と正確に相補的になるように成
型される。これらの露出する金属表面部分は研削
及び／又は研磨によつて仕上げられることが好ま
しい。

補強金属部材はその後、部分的にモデルによつ
て規定されたモール内に該補強部材の露出すべき
表面部分が対応するモデルの表面部分と接触する
ように置かれる。全部の補強構造物がモール内に
配置されたならば、DSP材料が前述の如くにキ
ヤストされる。

（発明の効果、産業上の利用分野） しかしながら一つの特長としては、DSP材料
は工具を使用している間に高い応力にさらされる
ことが判つた部分を極めて容易に修理又は後で強
化することができる。そのような修理の場合、た
とえば特殊なタイプのDSP材料を組み込むこと
も可能であるし、又特に工具の使用中に最大の応
力が発生する部位に特に硬い成分たとえば硬い金
属又はスチール材又はCP材料又はDSPP材料又
はそのテープをこれと組合わせてもよい。

本発明に用いられるDSP材料は容易にキヤス
トできるため、たとえ少量の生産に対しても経済
的な工具を得ることができると言う最適な特性を
示すと共に、該材料はまたその表面特性に関して
最適でもある。モデルの品質によつて、本発明に
用いられる材料は磨かれた金属又は平滑なプラス
チツク様の表面、換言すれば成型工具として理想
的な、そして成型される製品との摩擦が最小とな
る表面を得ることができる。これらの特別な表面
要求がセメントに基く材料によつて実際上満足さ
れることが判つたことは驚くべきことである。従
つて、たとえば実施例１において報告された条件
は何等特殊な手段を用いることなく３mmの曲率半
径をもつ0.9mm厚のスチール板の絞りが可能であ
つた。

本発明の高品質工具の製造が容易なことによつ
て、本発明は従来よりも遥かに高い性能と精密度
以つて絞り又は曲げによる成型をなし得る利点を
期待し得る。この目的のための高品質、長寿命の
工具は通常非常に高価な多くの技術を利用してス
チールで作られることを要したが、本発明の工具
は迅速に且つ安価に作られ、しかもモデルの表面
を忠実に再生するので、たとえばスチール工具の
準備を正当化する程の大規模には大量生産されな
い自動車用スペアパーツ及び構造要素の安価な生
産を可能になす。更に本発明の工具は独得な表面
品質をもつているので、これらの利点は製品の品
質を劣化させることなく達せられる。

それ故、本発明の工具を用いることによつて作
られた製品の主要なタイプとしては金属シート又
はパネル材から作られた製品、たとえば船体又は
船の外殻部、農業機械、航空機その他の輸送、交
通機械、特に自動車の車体部品、そして特にフー
ド、フエンダ又はそれらの部品、ドア又はその部
品、床パネル又はその部品、フロント部品又はそ
の部品等の自動車用車体部品又は車体部品の一部
にあたる修理部品がある。これらの製品を作るの
に用いられるシート又はパネル材は連続シート又
はパネル材から機械的手段、電気的手段、音響的
手段、又は電磁的手段、たとえばワイヤ切断機、
レーザ切断等による切断、鋸引き、打抜き、ワイ
ヤ切断によつて切り取られた粗材（blank）が好
適である。

本発明の工具の経済的な生産の可能性は大きい
サイズにおいても補強技術のすべての有利性を享
受し得るので、本発明はその精密な絞り／曲げ技
術をたとえば船体、ビルデイング、巨大コンテ
ナ、及びその部品、反応槽等の巨大構造物の製造
の如き新規な応用分野に適用することが可能であ
る。本発明の工具は新規なセメント主体の材料で
全部作られるか、又はこれらの材料の多少とも厚
い表面領域を既に時代遅れとなつている成型用の
旧式の絞り／曲げ工具を含む他の構造体に応用す
ることによつて目的のために充分な強度をもたせ
て作られる。

（実施例） 第１図は上面が開放されたコンテナ１０を示
し、これはたとえば木又はスチールなどの充分な
強度を有する材料で作られる。型用樹脂の如き型
加工自在な材料１１たとえば発泡ポリウレタン又
はポリスチレンを作るための成型自在な組成物は
可塑状態でコンテナ１０内に置かれ、成型される
べき製品のモデル１２は第１図に示す如くその凹
んだ面を、上にして該成型自在な組成物１１内に
置かれる。材料１１が硬化すると、第２図に示す
如く支持枠１３がコンテナ１０の上縁に載置され
て上部が開放された型を規定し、その底面はモデ
ル１２の上面であり必要に応じてグラフアイトの
如き剥離層をその上に適用し、一方型の側壁は枠
１３によつて構成される。たとえばスチールロツ
ドの如き補強材１４が枠１３内に入れられる。前
述のタイプのセメント主体のDSPキヤスト材料
１５が上部が開放された型内に、所望により、型
を振動させながら該キャスト材料の上部表面が実
質的に枠１３の上縁と同水準になるまで注入され
る。該セメント主体のDSP材料が乾燥した時、
出来上つた雄型工具１６を有する枠１３が第３図
に示されるように型から取出される。次いで該雄
型工具１６は、たとえば該工具によつて成型され
るべきプレート又はシート材料の厚さに対応する
厚さのワツクスシートのような可塑材料の層１７
によつて被覆される。第４図に示す如く、補強材
１４をもつた枠１８は枠１３の上縁に載置され、
それによつて再び上部が開放された開放型が作ら
れ、該型の底面は雄型部品１６のワツクスで被覆
された表面によつて構成される。叙上の雄型部品
の場合と同じように、雌型部品１９はこの型の中
でキヤストされる。モデルの外形の外方に張出し
ているモールの縁部はすべて最終の工具組立体内
で成型されるべき粗材の厚さよりもなるべく大き
い厚さにワツクスの如き適宜の材料でかくされ
る。

第５図及び第６図に図示された如く、雄型及び
雌型工具部品はたとえば水圧プレスなどのプレス
に取付けられ、粗材２０はその間に導入され、そ
して絞りによつて型１２の形状に成型される。第
１０図に示す型においては、モデル１２は垂直な
壁２１の間に実質的に垂直に配置された２つの枠
１３及び１８の間に懸吊され、かくしてモデル１
２の反対側にある雄型及び雌型工具部品の同時キ
ヤストのために２つの型室２４，２５内に入口２
２及び２３を通してキヤスト材料を導入する二重
成型が行なわれる。この場合モデル１２はその両
面に関して製造されるべき所望の製品に一致す
る。

第１０図に示す如く、補強材１４はモデル１２
と接触するように置かれた表面部分を有する補強
スチール部材１４ａを含んでもよい。これらの表
面部分はモデル１２とスチール部材１４ａとの係
合面部は正確に相補的である。スチール部材１４
ａはこれにたとえば溶接されたワイヤ又はロツド
（図示しない）によつて補強材の他の部品１４と
結合されることが好ましい。完成された雄型及び
雌型工具部品においては、スチール部材１４ａの
露出面部分は該工具部品が使用時に異常に高応力
にさらされるであろう部位、即ち工具の突出縁部
などの成型面の一部を形成する。工具の高応力面
にスチールその他の金属の補強部材１４ａなどを
組込むことは工具の有効寿命を実質的に延長する
こととなる。

第１１図及び第１２図は自動車用ランプ体の如
き皿形製品を熱可塑性平シート又はプレート２７
から叙上のタイプのセメント主体のキヤスト材料
によつてキヤストされた型又はダイ２８によつて
真空成形する有様を概略的に説明したものであ
る。型２８は前述のようにモデルの外面に対して
セメント主体の材料をキヤストすることによつて
作られる。型２８は上部が開放された空所２９を
有し、該空所は型２８の底壁内に設けられた吸気
通路３０及びバルブ３２を具えた真空導管３１を
介して図示されない真空源と連通している。

熱可塑性シート又はプレート２７は型２８の上
端縁に形成されたフランジ３３と電線３６を通じ
て電力が供給されている電熱手段３５を含む把持
部材３４との間に挟持される。該熱可塑性プレー
ト２７がフランジ３３と把持部材３４との間に挟
持され、そして後者によつて加熱されたとき、空
所２９はバルブ３２を開くことによつて真空源と
接続され、それによつて該加熱された熱可塑性プ
レートは吸引され製品２６を形成するように空所
２９の内壁と密接に係合する。出来上つた製品が
充分に冷却された時、それは型から取外される。
成型品の冷却を促進するために、型２８は図示さ
れない内部通路を具え水の如き冷媒を循環させて
もよい。

第１３図及び第１４図は繊維セメント材料で作
られた波板３８をプレスするために用いられるプ
レス工具の下部工具部品３７の製造を説明してい
る。該工具部品３７は前述のタイプのセメント主
体のキヤスト材料１５によつて底部品３９及び周
囲枠部品４０によつて形成された型内でキヤスト
される。該底部品３９は樹脂の如き型取り自在の
材料で作られた、波状の上面を有する下部層４１
と、該層４１の上面と相補的な形状の波状のスチ
ールプレート４２とからなる。多数のぴつたりと
並んだゴムのテープ又はバンド４３が横断的に好
ましくはプレート４２の波形方向と直角に延びる
ように適宜な接着剤によつて該スチールプレート
４２の上面に取付けられている。

ゴムテープ４３がスチールプレート４２の上面
全体に相互に位置するように配列された時、枠部
品４０は第１４図に示されるように底部品３９の
上面に置かれる。この枠部品４０は波形のスチー
ルプレート４２の各波形の頂部に沿つて延びる多
数の吸引管４４を具えている。これらの吸引管
は、端部が枠部品４０に結合された横方向に延び
る支持バー４５によつて支持されている。

キヤスト材料１５は上部が開放された型内に、
所望により型を振動させながら該キヤスト材料の
上面が実質的に枠部品４０の上縁と同じ水準にな
るまで注入される。材料１５が乾燥されると、得
られた下部工具部品３７を有する枠４０は底部品
３９から取外される。該工具部品３７はゴムテー
プ４３によつて形成されたぴつたりと並んだ横方
向に延びた多数の溝４６を具えた波形上面を形成
し、これらの溝は排水用の溝として用いられる。
それ故、下部工具部品３７の上面は該工具部品３
７の上面の波形と相補的な形状を有する孔あきの
波形スチールプレート４７で被覆され、そして該
スチールプレート４７はたとえば青銅で作られた
波形ワイヤ網（図示しない）によつて被覆される
ことが望ましい。

第１６図は機械式又は水圧式プレスに取付けら
れた完全なプレス用工具を示す。該工具は不動で
もよい下部工具部品３７とプレスの垂直可動部分
４９に固定された上部工具部品４８を含んでな
る。上部工具部品４８は下部工具部品に関して先
に述べたのと同じように作ることができる。しか
し、該上部工具部品は横方向に延びる排水溝４６
なしに作られてもよく、又孔あきの波形スチール
プレート４７は孔のない波形スチールプレート５
０に代えられてもよい。上部工具部品４８の下方
位置には、波板４７と５０の間に波形の密閉され
た空間が規定される。湿潤状態の繊維セメント材
料で作られた前以つて成型された波形プレート又
はパネル３８が上部及び下部工具部品４８及び３
７の間で圧縮されると、該プレート又はパネル３
８の密度はかなり増加し、一方水がスチールプレ
ート４７の孔から排出されて、下に横たわる排水
溝４６に流れ落ち、更に水に下部工具部品３７の
波形面の谷間に位置するこれらの溝の下方部分に
集められる。それ故、吸引管４４は接続孔又は管
５１を経てこれらの溝部分と接続され、そして該
吸引管４４は水が上下両工具部品間に規定される
空所から吸い出され、繊維セメント材料が圧縮さ
れるように図示しないポンプ又は真空源と連結さ
れている。

実施例 １ この実施例で用いられた材料は次の通りであつ
た： セメント：低アルカリ耐硫酸ポルトランドセメ
ント シリカダスト：微粉球状SiO₂に富むダスト。
（BET技術によつて決定された）比表面積約
250000cm²／ｇで、平均粒径0.1μに対応する。密
度2.22ｇ／cm³ ボーキサイト：耐火グレードの焙焼ボーキサイ
ト、Al₂O₃85％、密度3.32ｇ／cm³、粒子サイズ
０〜４mm マイテイ：所謂コンクリートスーパープラスチ
サイザー、典型的には７個又はそれ以上のナフ
タレン核を含む分子70％以上よりなる高縮合の
ナフタレンスルフオン酸／フオルムアルデヒド
縮合物。密度約1.6ｇ／cm³。固体粉末、水系溶
液（42重量％のマイテイ、58重量％の水）（デ
ンマーク、アールボルグポルトランドセメント
社（Aalborg Portland−Cement−Fabrik）
から商標セムミツクス （Cem−Mix）の名の
下に供給されている。） スチール繊維：直径0.4mm、長さ各々12mm及び
24mm。セメント主体のマトリツクスの投錨効果
を助長するために繊維端が僅かに変形を示すよ
うに鈍器で切断。

水：普通の水道水 自動車のフエンダの縁部を製造するための工具
の準備 セメントを主体とするキヤスト材料が次の組成
で作られた。

セメント 720Kg シリカダスト 144Kg ボーキサイト 1800Kg マイテイ粉末 15Kg スチール繊維12mm 60Kg スチール繊維24mm 40Kg 水 180Kg セメント、シリカダスト、マイテイ、及びボー
キサイトは均一な混合物が得られるまでパドルミ
キサの中で混合され、該混合物は25Kgの袋に包装
された。混合は可塑粘性の流体が得られるまで
（約10分間）続けられた。スチール繊維は、次い
で徐々に叙上の組成に対応する量を混合物内に投
入された。

得られた柔かい流動混合物は第２図及び第８図
に示す型内にキヤストされた。該型内には深さ約
５cmのフエンダ部品のガラス繊維−エポキシモデ
ル１２が約80cm×60cmの寸法のボツクス１０内の
ポリウレタンフオーム中に配設されて、底面を構
成し、そして枠１３内には１cmのスチールロツド
からなる補強材が配設された。型は空気ハンマに
よつて振動を付与された。型はできるだけ高水準
にスチール枠１３の縁部又は丁度その上までキヤ
スト材料で満たされた。その後、キヤスト材料の
露出面は水がそこから蒸発するのを防ぐようにプ
ラスチツクフイルムで被覆された。キヤストされ
た材料は室温で約24時間固化のため放置されその
後で約48時間の間約30〜35℃に保たれた。枠はそ
れからひつくり返えされ、ポリウレタン及びガラ
ス繊維−エポキシモデルは取外され、かくして乾
燥されたセメント結合の材料の表面が曝露され
た。乾燥されたセメント結合材料の表面上には、
0.9mmのワツクスフイルムが置かれ、そして表面
の形状に正確に従うようになされた。第４図に図
示されたのと同じように、１cmのスチールロツド
の補強材を有するもう一つの枠が雄型工具部品の
上におかれ、雌型工具部品は前と同じ材料から、
前と同じやり方でキヤストされた。雌型部品は叙
上と同じやり方で雄型部品から取外されることな
く乾燥された。

雄、雌両工具部品は200トン水圧プレスに取付
けられ、そしてモデルに対応するフエンダ部品は
厚さ0.9mmの冷間転造1403スチールの粗材で作ら
れた。絞り圧力は50トンであつた。圧縮時間は粗
材当り約30秒であつたが、高速水圧プレスを用い
れば約２〜３秒の圧縮時間を得ることが可能であ
ろう。この場合に得られた最小曲率半径は３mmで
あつた。このようにして、工具の劣化なしに約
1000ユニツトが成型された。

実施例 ２ 従来法によつて作られた波形プレート又はパネ
ルが第１６図に示すタイプの工具によつて圧縮処
理を受けた。下部工具部品の全体寸法は735×
1100×140mmであつた。該下部工具部品は直径25
mmの４本の吸引管４４を具えており、一方接続孔
５１の直径は10mmであつた。工具部品３７及び４
８は実施例 １に記載されたのと同じDSP材料
及び実施例１に記載されたのと同じやり方でキヤ
ストされた。排水溝の巾と深さは夫々10mm及び８
mmであり、そして溝の間隔は15mmであつた。下部
工具部品３７は厚さ２mmの孔あき、波形スチール
プレートで被覆され、該孔の直径は２mm、孔の相
互の間隔は約８〜10mmであつた。この孔あきスチ
ールプレートは青銅で作られた波形ワイヤ網によ
つて被覆されそして上部工具部品４８無孔の波形
スチールプレート５０で被覆された。

種々の繊維セメント混合物から作られた湿潤し
ている波形プレート又はパネルが従来型のマグナ
ニマシン（Magnani−machine）によつて作られ
た。これらの波形繊維セメントパネルの各々は下
部工具部品３７のワイヤ網の上におかれ次いで該
工具部品の間で２秒間34から63Kg／cm²まで変化す
る圧力で圧縮され、それにより該プレート又はパ
ネルの比重が８〜14％増加した。

従来型のハチエツクマシン（Hatschek−
machine）によつて作られた他の湿潤した波形繊
維セメントプレート又はパネルは今述べたプレス
工具によつて圧縮された。各繊維セメントパネル
は100Kg／cm²の圧力に45秒間従属させられ、それ
によつてパネルの比重は45％増加した。後者の場
合、隣接する排水溝４６間に規定される下部工具
部品３７の表面部分は約167Kg／cm²の平均圧力に
さらされた。しかし、工具部品は何等の割れ、そ
の他の劣化なしに完全に機能した。

【図面の簡単な説明】

本発明は図面を参照して詳細に説明されるであ
ろう。 第１図及び第２図は雄型工具部品をキヤストす
る方法の概略説明、第３図は第１図及び第２図の
方法によつて作られる工具部品を示す概略断面
図、第４図は第３図に示された雄型工具部品に対
応する雌型工具部品又はダイのキヤストの概略説
明、第５図及び第６図は２つの異つた作業位置に
ある雄型及び雌型部品を含むプレス又は絞り工具
の概略説明、第７図及び第８図は雄型部品をキヤ
ストする工程を更に説明する斜視図、第９図は第
７図及び第８図に図示された方法によつてキヤス
トされた雄型部品の斜視図、第１０図は協働する
雄型及び雌型工具部品を同時にキヤストし得る鋳
型の断面図、第１１図及び第１２図は本発明にか
かる方法によつて作られる真空成型モールの部分
断面斜視図、第１３図及び第１４図は波板を作る
のに使用される下部工具部品を形成する方法の説
明、第１５図は孔あき、波型のスチール板がその
上に載置された前記下部工具部品であり、第１６
図は繊維−セメント材料で作られた波板をプレス
するための完成された工具の部分断面側面図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基礎材料から製品を成型するための工具であ
   り、該成型工具はそれ自体少なくとも１つの成型
   された面を有し、該工具の少なくとも該成型され
   た面を含む部分が下記水硬性複合材料の硬化生成
   物で構成されたことを特徴とする工具。 前記水硬性複合材料は、粒径50Å〜0.5μｍの無
   機固体粒子Ａ（以下「粒子Ａ」と称する。）と、粒
   径0.5〜100μｍかつ粒子Ａより少なくとも１オー
   ダー大きいセメントを含む固体粒子Ｂ（以下「粒
   子Ｂ」と称する。）と、表面活性分散剤と、100μ
   ｍ〜0.1ｍの寸法でコンパクト形状の固体粒子
   （以下「粒子Ｃ」と称する。）と、水とからなり、 粒子Ａの量は、粒子Ｂ及びＣが上記複合材料中
   に実質的に変形されずに相互に実質的に接触しか
   つ橋かけ現象が実質的に存在しない状態で密に充
   填されたときに、粒子Ｂ及びＣの間の空隙に充填
   されうる量以下の量であり、 水の量は、下記表面活性分散剤を溶解した状態
   で、上記複合材料中に粒子Ｂ及びＣが上記規定の
   如く密に充填されかつその密充填された粒子Ｂ及
   びＣの間の空隙に粒子Ａが均一に分布したとき
   に、粒子Ａ，Ｂおよび粒子Ｃの間に形成される空
   隙を丁度満たす量であり、 表面活性分散剤の量は、上記複合材料を混合し
   て上記規定の如き粒子Ｂ及びＣの密な充填と上記
   規定の如き粒子Ａの均一な分布を達成するのに充
   分な量であり、且つ 粒子Ｃは普通コンクリート用普通砂及び石より
   大きい強度を有する。 ２ 前記粒子Ｃの強度が下記基準のうち少なくと
   も１つを満たす請求の範囲第１項記載の工具。 最大、最小粒径のサイズ比が実質的に４を越
   えない材料の粒子について評価した場合、固体
   充填率0.70では30MPa以上、固体充填率0.75で
   は50MPa以上、固体充填率0.80では90MPa以
   上のダイ圧力、 ７を越える（粒子Ｃを構成する鉱物に関す
   る）モース硬度、 800を越える（粒子Ｃを構成する鉱物に関す
   る）ヌープ圧痕硬度。 ３ 前記複合材料がさらに粒子Ａよりも少なくと
   も一桁大きい少なくとも一つの寸法を有する付加
   成分Ｄを含む請求の範囲第１又は２項記載の工
   具。 ４ 粒子Ｃが稠密充填され、該稠密充填とは粒子
   が該粒子と幾何学的に相似の形状で固着表面力が
   有意に働かないほど大きい粒径の粒子場合にこの
   大粒子の系において緩やかな機械的振動を加えて
   得られる充填と実質的に相似する充填である請求
   の範囲第１，２又は３項記載の工具。 ５ 粒子Ａが稠密に充填されているか、又は凝集
   性の単一構造体Ａがそのような稠密充填粒子で形
   成されている請求の範囲第１〜４項のいずれか１
   項に記載の工具。 ６ マトリツクスが分散剤を含んでいる請求の範
   囲第１〜５項のいずれか１項に記載の工具。 ７ 固体の成分である付加成分Ｄを含む請求の範
   囲第１〜６項のいずれか１項に記載の工具。 ８ 付加成分Ｄがコンパクト形状成分、プレート
   形状成分及び長尺形成分からなる群から選択され
   ている請求の範囲第７項記載の工具。 ９ 付加成分Ｄが砂；石；スチールバー又はロツ
   ドを含む金属バーと又はロツド、スチール繊維の
   如き金属繊維、プラスチツク繊維、ケブラ繊維、
   ガラス繊維、アスベスト繊維、セルロース繊維、
   鉱物繊維、耐熱繊維、炭素繊維を含む繊維、グラ
   フアイト及びAl₂O₃ウイスカの如き無機非金属ウ
   イスカ及び鉄ウイスカの如き金属ウイスカを含む
   ウイスカからなる群から選ばれる請求の範囲第６
   項又は第８項記載の工具。 １０ 付加成分Ｄが稠密充填されている請求の範
   囲第８項〜第９項のいずれか１項に記載の工具。 １１ 粒子Ｂが少なくとも50重量％のポルトラン
   ドセメント粒子を含む請求の範囲第１〜１０項の
   いずれか１項に記載の工具。 １２ 粒子Ｂが付加的に微粒砂、フライアツシュ
   及び微粉チヨークから選択された粒子を含む請求
   の範囲第１１項記載の工具。 １３ 粒子Ａが50000〜2000000cm²／ｇの比表面積
   を有するシリカダストである請求の範囲第１〜１
   ２項のいずれか１項に記載の工具。 １４ 粒子Ｃが次の成分の一又はそれ以上からな
   る請求の範囲第１〜１３項のいずれか１項に記載
   の工具。 トパーズ、ローソナイト、ダイヤモンド、コラ
   ンダム、フエナサイト、スピネル、ベリル、金緑
   石、ターモリン、花こう岩、アンダルサイト、ス
   タウロライトジルコン、炭化硼素、炭化タングス
   テン。 １５ 粒子Ｃが耐火グレードのボーキサイトから
   なる請求の範囲第１〜１４項のいずれか１項に記
   載の工具。 １６ 粒子Ｃが粒子Ａ，Ｂ及びＣの合計体積の10
   〜90体積％で存在する請求の範囲第１〜１５項の
   いずれか１項に記載の工具。 １７ 前記複合材料がバー又はロツドとしての補
   強スチールを付加的に含む請求の範囲第１〜１６
   項のいずれか１項に記載の工具。 １８ マトリツクスが付加的にポリマを含んでな
   る請求の範囲第１〜１７項のいずれか１項に記載
   の工具。 １９ 少なくとも一つの成型された面を有し、該
   成型面によつて基礎材料から製品を成型するため
   の工具の製造方法であつて、下記水硬性複合材
   料、すなわち、 粒径50Å〜0.5μｍの無機固体粒子Ａ（以下「粒
   子Ａ」と称する。）と、粒径0.5〜100μｍかつ粒子
   Ａより少なくとも１オーダー大きいセメントを含
   む固体粒子Ｂ（以下「粒子Ｂ」と称する。）と、表
   面活性分散剤と、100μｍ〜0.1ｍの寸法でコンパ
   クト形状の固体粒子（以下「粒子Ｃ」と称する。）
   と、水とからなり、 粒子Ａの量は、粒子Ｂ及びＣが上記複合材料中
   に実質的に変形されずに相互に実質的に接触しか
   つ橋かけ現象が実質的に存在しない状態で密に充
   填されたときに、粒子Ｂ及びＣの間の空隙に理論
   的に充填されうる量以下の量であり、 水の量は、下記表面活性分散剤を溶解した状態
   で、上記複合材料中に粒子Ｂ及びＣが上記規定の
   如く密に充填されかつその密充填された粒子Ｂ及
   びＣの間の空隙に粒子Ａが均一に分布したとき
   に、粒子Ａ，Ｂおよび粒子Ｃの間に形成される空
   隙を丁度満たす量であり、 表面活性分散剤の量は、上記複合材料を混合し
   て上記規定の如き粒子Ｂ及びＣの密な充填と上記
   規定の如き粒子Ａの均一な分布を達成するのに充
   分な量であり、且つ 粒子Ｃは普通コンクリート用普通砂及び石より
   大きい強度を有する、 上記水硬性複合材料を、前記成型工具によつて
   製造されるべき製品のモデルを用いて少なくとも
   この一部の形状が形成されたモールド内でキヤス
   トし、硬化させることによつて、前記成型工具の
   少なくとも前記成型面を形成することを特徴とす
   る成型工具の製造方法。 ２０ 前記粒子Ｃの強度が下記基準のうち少なく
   とも１つを満たす請求の範囲第１９項記載の方
   法。 最大、最小粒径のサイズ比が実質的に４を越
   えない材料の粒子について評価した場合、固体
   充填率0.70では30MPa以上、固体充填率0.75で
   は50MPa以上、固体充填率0.80では90MPa以
   上のダイ圧力、 ７を越える（粒子Ｃを構成する鉱物に関す
   る）モース硬度、 800を越える（粒子Ｃを構成する鉱物に関す
   る）ヌープ圧痕硬度。 のうち少なくとも１つを満たす強度を有する、 ２１ 前記複合材料がさらに粒子Ａよりも少なく
   とも一桁大きい少なくとも一つの寸法を有する付
   加成分Ｄを含み、 粒子Ａの量は、粒子Ｂ，Ｃ及びＤが上記複合材
   料中に実質的に変形されずに相互に実質的に接触
   しかつ橋かけ現象が実質的に存在しない状態で密
   に充填されたときに、粒子Ｂ，Ｃ及びＤの間の空
   隙に理論的に充填されうる量以下の量であり、 水の量は、上記複合材料中に粒子Ｂ，Ｃ及びＤ
   が上記規定の如く密に充填されかつその密充填さ
   れた粒子Ｂ，Ｃ及びＤの間の空隙に粒子Ａが均一
   に分布したときに、粒子Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤの間に
   形成される空隙を丁度満たす量であり、且つ、 表面活性分散剤の量は、上記複合材料を混合し
   て上記規定の如き粒子Ｂ，Ｃ及びＤの密な充填と
   上記規定の如き粒子Ａの均一な分布を達成するの
   に充分な量である請求の範囲第１９又は２０項記
   載の方法。