【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は、各種材料の成形の際に有用な成形
型、特に高強度セメント製の成形型に関する。
〔従来の技術〕
従来、金属材料をプレス成形するための成形
型、及び射出成形、リアクシヨン イン モール
ド（Rerction in Mold、以下、RIMと略記す
る）、シート モールデイング コンパウンド
（Sheet Molding Compound、以下、SMCと略
記する）などの樹脂用の成形型として、一般に低
融点合金、鋳鉄及び鋼等の金属製のものが使用さ
れている。しかしながら、これら成形型の製作
は、その工程が複雑であり、製作日数が長いこと
から、金属に代りうるもので、かつ製作方法が簡
便で経済的な材料による成形型の開発が要望され
ている。
一方、土木、建築の分野で使用されているセメ
ントコンクリートは常温成形が可能であり、成形
方法等が非常に簡便な材料であるため成形型に利
用することが可能である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、それらは曲げ強度あるいは硬度
が低いため、樹脂成形型においては細かい凸部等
が破損すること、プレス成形型においては、Ｒ部
の摩耗が多い等の問題点があり、より耐久力に優
れた成形型の開発が要望されている。
本発明の目的は、セメント製の成形型である
が、高強度、特に高曲げ強度及び高い硬度を持つ
成形型を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明を概説すれば、本発明は高強度セメント
製成形型に関する発明であつて、アルミナセメン
ト、超微粉、高性能減水剤、硬化調整剤及び水を
主成分とする組成物を成形硬化してなることを特
徴とする。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明で使用されるアルミナセメントとはCaO
をＣ、Al2O3をＡとすると、CA、CA2、C12A7等
と示されるカルシウムアルミネートのうち少くと
も１種を主成分とする水硬化セメントである。組
成鉱物中の微量成分としてわずかのSiO2、
Fe2O3、TiO2等の成分を含んだものであつても良
く、水和活性のないAl2O3やSiO2などの無機材料
を含んだものでも良い。これらの市販品としては
「デンカアルミナセメント１号」、「デンカアルミ
ナセメント２号」、「デンカハイアルミナセメン
ト」〔いずれも電気化学工業(株)製、商品名〕、「ア
サノアルミナセメント」〔日本セメント(株)製、商
品名〕、「アサヒホンジユ」〔旭硝子(株)製、商品名〕
などが挙げられる。
本発明における超微粉とは、アルミナセメント
の平均粒径よりも、少なくとも１オーダー、好ま
しくは２オーダー小さな平均粒径を有するもので
あり、1μｍ以下、好ましくは0.5μｍ以下のもので
ある。具体的にはフエロシリコンや金属シリコン
などの製造時に副生するシリカダスト、あるいは
高炉スラグ、フライアツシユ、アルミナセメン
ト、アルミナ及びシリカなどを粉砕・分級したも
のや、気相法や液相沈殿法などにより生成した無
機質の超微粉などである。
超微粉の使用量は、アルミナセメントに対し５
〜50重量％程度であり、５重量％未満では、混練
物の流動性がダイラタンテイツクになり、また50
重量％を越えると流動性を得ることが難しく、い
ずれの場合も練り混ぜが難しく、流し込み成形可
能な混練物を得ることが難しくなる。
本発明における高性能減水剤の例としては、ナ
フタレンスルホン酸又はそれらの塩のホルマリン
縮合物又はその誘導体やメラミン樹脂スルホン酸
又はその塩などが挙げられ、その添加量はアルミ
ナセメントと超微粉の合計（以下、結合材とい
う）に対し１〜５重量％程度であり、好ましくは
1.5〜３重量％である。１重量％未満では流動性
を得ることが難しく、５重量％を越えると、水和
反応の遅延が著しくなる。
また、硬化調整剤は、高性能減水剤により得ら
れた流動性を保持するために必要なものである。
硬化調整剤の例としては硫酸などの無機酸、アル
カリ金属の硫酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、クエン
酸などの有機酸及びリン酸エステルなどが挙げら
れる。そして使用量は、結合材に対し３重量％以
下が好適である。
本発明においては、より少量の水を用いること
が転化の抑制及び高強度の面から好ましく、結合
材に対し30重量部以下が好ましく、25重量部以下
がより好ましい。
更に、通常は骨材を併用する場合が大半であ
る。骨材は一般に土木建築分野でコンクリートを
調合する際に使用されているものが良いが、より
硬質なもの、具体的には、モース硬度６以上、好
ましくは７以上、又はヌーブ圧子硬度700Kg／mm2
以上、好ましくは800Kg／mm2以上のいずれかの基
準で選定されたものを用いると、強度を著しく向
上させることができるので好適である。この基準
を満足するものを例示すれば、けい石、エメリ
ー、黄鉄鉱、磁鉄鉱、黄玉、ローソン石、コラン
ダム、フエナサイト、スピネル、縁柱石、金縁
石、電気石、花こう岩、紅柱石、十字石、ジルコ
ン、焼成ボーキサイト、重焼ばん土けつ岩、炭化
ほう素、炭化タングステン、フエロシリコンナイ
トライド、窒化けい素、溶融シリカ、電融マグネ
シア、炭化けい素、立方晶窒化ほう素などが挙げ
られる。また機械加工可能な鉄粉、ステンレス粉
及びフエロマンガン粉などの金属等も有用であ
る。特に曲げ強度の向上という点からは鉄粉やオ
ーステナイト系ステンレス粉及びフエロマンガン
粉が好ましい。この理由は定かではないが、それ
自身の強度が高いことと、セメントマトリツクス
への付着性が優れているためと推定される。
骨材の使用量は、通常、結合材に対して、５重
量倍量以内で選択使用される。但し、プレパツク
ドやポストパツクド工法などの特殊な成形方法の
場合にはこの限りでない。
以上の配合材料の他に、各種繊維や網の併用も
可能である。繊維の例としては、びびり切削法な
どにより製造される鋳鉄繊維、スチール繊維及び
ステンレス繊維などの金属繊維、及び、石綿やア
ルミナ繊維などの各種天然又は合成鉱物繊維、炭
素繊維、ガラス繊維、更に、ポリプロピレン、ビ
ニロン、アクリロニトリル及びセルロースなどの
天然又は合成の有機繊維等が挙げられる。また、
補強材として従来より用いられている鋼棒や
FRPロツドなどを用いることも可能であり、特
に大型のものにはこれら補強材が必要不可欠なも
のである。なお繊維に関しては、流動性を損なわ
ないという点からは、３mm程度の長さの金属短繊
維や、更にそれよりも短いウイスカーなどが好ま
しい。
材料の混練方法は、特に限定されるものではな
いが、充分に混練することが好ましい。本発明に
おいては、混練時や混練後に真空脱泡処理を行う
ことが、曲げ強度を向上させる面から好ましいこ
とである。それらの操作を行うための具体的装置
の例としては、真空鋳込装置〔高木製作所(株)製〕、
真空オムニミキサ〔千代田技研工業(株)製〕及び真
空混合機〔(株)三英製作所製〕などが挙げられる。
また、その他の方法として薄膜を形成して脱泡す
る方法などがある。特に薄膜を形成して脱泡する
方法は、脱泡速度が早く効果が著しい。脱泡条件
は、50〜70mmHg程度の真空度とするが、水分の
蒸発等を考慮した場合適当である。また、脱泡時
間は特に限定されるものではないが、通常５〜30
分程度が好ましい。更にまた、成形時に真空脱泡
処理と振動を組合せることも、非常に有効であ
る。
養生は各種の養生方法が可能であり、常温養
生、常圧蒸気養生、高温高圧養生及び高温養生の
いずれの方法も採用することができ、必要なら
ば、これらの組合せを行つて高強度セメント硬化
体を得ることもできる。なお、最も高い曲げ強度
の値を示すのは50℃程度で養生する場合である。
成形型の製作方法には特に制限はない。通常、
元型に離型剤を塗布した後、流し込むことで容易
に製作することができる。
本発明の成形型は、通常のセメントコンクリー
トであるカルシウムシリケート系化合物を含む組
成物を用いた成形型に比較して、曲げ強度、硬度
共に優れたものである。また、早期に強度を発現
するので、工期が非常に短縮される。本発明の成
形型は、50℃、３時間程度で800Kgｆ／cm2以上の
圧縮強度を示す。
本発明の成形型は、枝型、曲げ型、絞り型及び
圧縮型等の金属プレス型、圧縮成形用、移送成形
用、射出成形用、吹込成形用、真空成形用、
RIM用、高温RIM用及びSMC用等のプラスチツ
ク型、ダイカスト型、窯業型、ゴム型、ガラス型
及び鋳造用型等に応用できる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明
するが、本発明はこれに限定されない。
実施例 １
下記表−１に示す配合の高強度セメント組成物
を用いて成形型を製作した。まず、30オムニミ
キサ〔千代田技研工業(株)製〕にて、10分間練り混
ぜ、振動を与えながら真空脱泡をし、２×２×８
cmの供試体を作製した。
ポリエチレンで封かん、50℃で７日間養生を行
つたものについて圧縮及び曲げ強度、硬度を測定
した。その結果も表−１に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a mold useful in molding various materials, particularly a mold made of high-strength cement. [Prior art] Conventionally, molds for press-molding metal materials, injection molding, reaction in mold (hereinafter referred to as RIM), sheet molding compound (hereinafter referred to as SMC) have been used. Generally, molds made of metals such as low-melting point alloys, cast iron, and steel are used as molds for resins such as (abbreviated as). However, the manufacturing process of these molds is complicated and takes a long time to manufacture, so there is a demand for the development of molds made of materials that can replace metal, are simple to manufacture, and are economical. . On the other hand, cement concrete, which is used in the fields of civil engineering and architecture, can be molded at room temperature and is a material that can be molded very easily, so it can be used in molds. [Problems to be solved by the invention] However, since these have low bending strength or hardness, small convex parts in resin molding molds may be damaged, and in press molding molds, there is a lot of wear on the R part, etc. There are some problems, and there is a demand for the development of a mold that is more durable. An object of the present invention is to provide a cement mold having high strength, particularly high bending strength and high hardness. [Means for Solving the Problems] To summarize the present invention, the present invention relates to a mold made of high-strength cement, and mainly contains alumina cement, ultrafine powder, a high-performance water reducing agent, a hardening modifier, and water. It is characterized by being formed by molding and curing the composition as an ingredient. The present invention will be explained in detail below. The alumina cement used in the present invention is CaO
When C is C and A is Al 2 O 3 , it is a hydraulic cement whose main component is at least one type of calcium aluminate shown as CA, CA 2 , C 12 A 7 , etc. A small amount of SiO 2 as a trace component in the composition mineral,
It may contain components such as Fe 2 O 3 and TiO 2 , or it may contain inorganic materials such as Al 2 O 3 and SiO 2 that have no hydration activity. These commercially available products include "Denka Alumina Cement No. 1,""Denka Alumina Cement No. 2,""Denka High Alumina Cement" [all manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade names], and "Asano Alumina Cement" [Japan Manufactured by Cement Co., Ltd., product name], "Asahi Honjiyu" [manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., product name]
Examples include. The ultrafine powder in the present invention has an average particle size that is at least one order, preferably two orders smaller than the average particle size of alumina cement, and is 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less. Specifically, silica dust that is produced as a by-product during the production of ferrosilicon and metal silicon, or crushed and classified blast furnace slag, fly ash, alumina cement, alumina, and silica, as well as gas phase and liquid phase precipitation methods, etc. Ultrafine inorganic powder produced by The amount of ultrafine powder used is 5% compared to alumina cement.
~50% by weight, and if it is less than 5% by weight, the fluidity of the kneaded product becomes dilatant, and
If it exceeds % by weight, it will be difficult to obtain fluidity, and in either case, it will be difficult to mix and mix, and it will be difficult to obtain a kneaded material that can be cast and molded. Examples of the high performance water reducing agent in the present invention include formalin condensates of naphthalene sulfonic acid or salts thereof or derivatives thereof, melamine resin sulfonic acids or salts thereof, and the amount added is the sum of alumina cement and ultrafine powder. (hereinafter referred to as binder), about 1 to 5% by weight, preferably
It is 1.5 to 3% by weight. If it is less than 1% by weight, it is difficult to obtain fluidity, and if it exceeds 5% by weight, the hydration reaction will be significantly delayed. Further, the curing modifier is necessary to maintain the fluidity obtained by the high performance water reducing agent.
Examples of hardening modifiers include inorganic acids such as sulfuric acid, alkali metal sulfates, carbonates, hydrogen carbonates, organic acids such as citric acid, and phosphoric acid esters. The amount used is preferably 3% by weight or less based on the binder. In the present invention, it is preferable to use a smaller amount of water from the viewpoint of suppressing conversion and achieving high strength, and the amount is preferably 30 parts by weight or less, more preferably 25 parts by weight or less based on the binder. Furthermore, in most cases, aggregate is also used in combination. Aggregates that are generally used for mixing concrete in the civil engineering and construction field are good, but harder ones, specifically, those with a Mohs hardness of 6 or more, preferably 7 or more, or a Knuve indenter hardness of 700 Kg/mm. 2
It is preferable to use a material selected based on any of the above criteria, preferably 800 Kg/mm 2 or more, since the strength can be significantly improved. Examples of materials that meet this standard include silica, emery, pyrite, magnetite, yellow jade, lawsonite, corundum, fenasite, spinel, curbstone, gold curbstone, tourmaline, granite, andalusite, cross stone, Examples include zircon, calcined bauxite, heavy calcined rock, boron carbide, tungsten carbide, ferrosilicon nitride, silicon nitride, fused silica, fused magnesia, silicon carbide, and cubic boron nitride. Also useful are metals that can be machined, such as iron powder, stainless steel powder, and ferromanganese powder. In particular, from the viewpoint of improving bending strength, iron powder, austenitic stainless steel powder, and ferromanganese powder are preferable. The reason for this is not clear, but it is presumed that this is due to its high strength and its excellent adhesion to the cement matrix. The amount of aggregate to be used is usually selected within 5 times the weight of the binder. However, this does not apply to special molding methods such as pre-packed and post-packed construction methods. In addition to the above compounded materials, various fibers and nets can also be used in combination. Examples of fibers include metal fibers such as cast iron fibers, steel fibers, and stainless steel fibers produced by chatter cutting methods, various natural or synthetic mineral fibers such as asbestos and alumina fibers, carbon fibers, glass fibers, and Examples include natural or synthetic organic fibers such as polypropylene, vinylon, acrylonitrile, and cellulose. Also,
Steel rods, which have traditionally been used as reinforcement materials,
It is also possible to use FRP rods, etc., and these reinforcing materials are essential, especially for large ones. Regarding the fibers, from the viewpoint of not impairing fluidity, short metal fibers with a length of about 3 mm or even shorter whiskers are preferable. The method of kneading the materials is not particularly limited, but it is preferable to thoroughly knead them. In the present invention, it is preferable to perform vacuum defoaming treatment during or after kneading in order to improve bending strength. Examples of specific equipment for performing these operations include vacuum casting equipment [manufactured by Takagi Seisakusho Co., Ltd.];
Examples include a vacuum omnimixer [manufactured by Chiyoda Giken Kogyo Co., Ltd.] and a vacuum mixer [manufactured by Sanei Seisakusho Co., Ltd.].
Other methods include forming a thin film to defoam. In particular, the method of defoaming by forming a thin film has a fast defoaming speed and is highly effective. The degassing conditions are a vacuum degree of about 50 to 70 mmHg, which is appropriate when considering moisture evaporation and the like. In addition, the defoaming time is not particularly limited, but is usually 5 to 30 minutes.
About a minute is preferable. Furthermore, it is also very effective to combine vacuum defoaming treatment and vibration during molding. Various curing methods can be used for curing, including room temperature curing, normal pressure steam curing, high temperature and high pressure curing, and high temperature curing. If necessary, a combination of these methods can be used to harden high strength cement. You can also get a body. Note that the highest bending strength value is shown when curing at approximately 50°C. There are no particular restrictions on the method of manufacturing the mold. usually,
It can be easily manufactured by applying a mold release agent to the master mold and then pouring it into the mold. The mold of the present invention has superior bending strength and hardness compared to a mold using a composition containing a calcium silicate compound, which is common cement concrete. In addition, since strength is developed early, the construction period is greatly shortened. The mold of the present invention exhibits a compressive strength of 800 Kgf/cm 2 or more at 50° C. for about 3 hours. The mold of the present invention includes metal press molds such as branch molds, bending molds, drawing molds and compression molds, compression molding, transfer molding, injection molding, blow molding, vacuum molding,
It can be applied to plastic molds, die-casting molds, ceramic molds, rubber molds, glass molds, casting molds, etc. for RIM, high-temperature RIM, and SMC. [Examples] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 A mold was manufactured using a high-strength cement composition having the composition shown in Table 1 below. First, mix for 10 minutes using a 30 Omni mixer (manufactured by Chiyoda Giken Kogyo Co., Ltd.), vacuum defoaming while applying vibration, and
A specimen of cm was prepared. Compressive and bending strength and hardness were measured for the samples that were sealed with polyethylene and cured at 50°C for 7 days. The results are also shown in Table-1.
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
以上、詳細に説明したように、本発明の成形型
は、成形方法が簡便で、工期が短く製作でき、強
度性状及び硬度等が優れているので、この型を用
いる成形も従来のようなトラブルなく実施するこ
とができるという顕著な効果を奏するものであ
る。
As explained above in detail, the mold of the present invention has a simple molding method, can be manufactured in a short period of time, and has excellent strength properties and hardness, so molding using this mold does not cause the troubles of the conventional method. This has the remarkable effect that it can be carried out without any problems.