JPH0530162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の目的） 本発明は陶磁器素地成形用型及びその製造方法
に関する。 本発明によつて得られる型は窯業分野における
陶器、磁器、セツ器、土器などの謂ゆる陶磁器の
素地成形用型として従来の石膏型では困難であつ
た高圧鋳込や強制乾燥等が可能であり生産性の向
上に寄与するものである。 （従来技術及び先行技術） 陶磁器素地成形用型としては石膏型が広く用い
られている。石膏は非常に安価で、かつ賦形加工
しやすく、型としても滑らかな肌を有し微細な気
孔をもつた親水性の多孔体である。このような事
から陶磁器素地の成形上においては素地の脱水・
着肉、離型・脱型等に優れた肌の滑らかな素地賦
形物を得ることができる。反面、非常に脆く欠け
易い（耐チツピング性不良）、磨耗しやすい、比
重が大、水溶性もある、乾燥しにくいなどから作
業・運搬中の破損、注型・脱型乾燥の繰返しによ
る磨耗、寸法変化、ヒビ割れなどから型寿命は50
〜150回が限度である。この為生産性を上げるに
は多数の型の在庫を必要とする。また不良化した
型の再生は望めず、廃棄上では土壌汚染の問題が
ある。従つて、石膏素材のもつ欠点の改良や代替
素材・型の開発研究に関しては多数の報告例があ
る。代表的には多孔性セラミツク型、金属粉末焼
結型、合成樹脂や合成樹脂と無機物の混合物から
なる型がありそれぞれ耐磨耗性、耐チツピング
性、あるいは耐久性などは石膏型に比べて格段に
優れたものである。しかし実用上の面では石膏型
に比べて、脱水・着肉、離型・脱型性ではまだ改
善が必要であり、セラミツクや金属素材のものは
価格や重量の面でも問題がある。 合成樹脂型及びその製造方法に関連する報告例
としては特公昭48−43644、特公昭49−8006、特
開昭50−38710、特開昭52−41641、特公昭56−
14451等がある。これらの先行技術のいくつかは
陶磁器素地成形用型として実用化されているもの
もあるが、陶磁器素地粒子の細かい泥漿を用いる
成形や高圧鋳込み成形を行う場合、あるいは複雑
な成形品形状の型や食器皿等成形素地肌の重視さ
れるもの等の型についてはまだ解決せねばならな
い問題がある。そのひとつは少くとも型表面の気
孔径を10μ以下にし、素地粒子が型内部に入り込
むことを防ぐことである。先行技術はこの問題に
対して型全体の気孔径を小さくすることで、ある
いは気孔径を二段に変えた二層成形で解決してい
る。型全体の気孔径を小さくすることは得策では
ない。それは型そのものの透水性が乾燥性を低下
させるからである。これに対し、二層成形型は実
用上は有用である。しかし製造上では複雑な形状
の加工は困難である。複雑な形状を有する型の製
造は単層成形が有利である。次に陶磁器素地と型
の離型・脱型性の改良の問題がある。一般的には
素地が型内に入り込まなければ離型・脱型は問題
とならないが素地中には更に細かいものも含まれ
ているし、また含水量の多い泥漿や高圧鋳込みを
行なうような場合は離型・脱型性は低下する傾向
にある。全体の気孔径を細かくすることでこれに
対応すると透水性が低下し、素地の固まりが遅く
なる。この離型・脱型性を改良するのに二価の金
属イオンが有用である事が知られており特に
Ca²⁺イオンは有用である。この作用は素地中の
Na⁺イオンとのイオン交換により素地が団粒化し
型内部に入り込まない様になるからといわれてい
る。従つて合成樹脂と無機物（特に二価金属系無
機物）の混合物から型を製造するものが多い。し
かし混合物では上述のような作用効果を発現させ
るには無機物の多量の配合が必要であり、その事
によつて合成樹脂の長所である機械的特性の低下
を招く。更に本発明者の実験によると従来の石膏
型の離型・脱型が良好なる理由は10μ以下の気孔
径であることと、それが水和石膏である事に由来
する、無水石膏（死石膏）を混入することはむし
ろ離型・脱型性を低下させる傾向にある。また水
和石膏は比較的低温で水を遊離し死石膏になる。
従つて一般的に合成樹脂を賦形加工させるときに
必要なる成形時の加熱で死石膏となる場合が多
い。 （本発明の構成および問題点を解決する為の手
段） 本発明は15〜300μの気孔径と、20〜60％の気
孔率を有する合成樹脂の連通多孔体からなる陶磁
器素地成形用型の気孔部にその表面から0.1ない
し10mmの深さまで１〜10μの気孔径を有する水和
石膏固化物が詰まつていることを特徴とする表面
特性の改良された陶磁器素地成形用型、および前
記合成樹脂の連通多孔体からなる陶磁器の素地成
形用型の表面気孔部より半水石膏を注入し、次い
で該半水石膏を水和固化せしめることを特徴とす
る陶磁器素地成形用型の製造方法である。 すなわち、本発明の型は合成樹脂素材の型を予
め作い次いでその型の表面及び表面層の気孔部に
半水石膏を注入し、水和固化せしめたものであ
る。それによつて合成樹脂のもつ機械的強度を損
なうことなく活用できるとともに型表面は従来の
石膏材がもつ10μ以下の気孔径と二価金属系無機
物としての離型・脱型性もあわせてもつことにな
る。 従つて、本発明に用いる合成樹脂の連通多孔体
からなる陶磁器素地成形用型（以下、合成樹脂型
と称する）は耐摩耗性や耐チツピング性等機械的
強度や耐水性の良い樹脂を用いれば良く、気孔径
や気孔率は大きくして透水性や乾燥性を良くした
方が好効果をもたらす。このようなことから本発
明に用いる合成樹脂型の素材は限定されるもので
はなく、公知の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が適
用可能である。その代表的な例としてはオレフイ
ン系樹脂、スチレン系樹脂、メラミン樹脂、エポ
キシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂など
があげられるが、価格的にも安価で賦形加工時に
硬化触媒や有害な物質あるいは有害なるガス発生
等のない熱可塑性樹脂は、粉末を簡単なる設備で
焼結成形できることからより好ましい。これらの
素材からなる連通多孔体の型は陶磁器素地中の水
分を透水し、かつ型自身の乾燥性も良く、また機
械的強度も必要である等の事から本発明に用いら
れる合成樹脂型の特性としては、気孔径は15〜
300μ、気孔率は20〜60％のものが必要である。
気孔径が15μ以下あるいは気孔率が20％以下の場
合十分な透水性が得られないだけでなく、型の乾
燥性も劣る。一方気孔性が300μ以上あるいは気
孔率が60％以上のものは型強度、耐摩耗性に劣
る。更に好ましくは透水速度が更に大でしかも乾
燥が容易なる型の素材として、親水性ではあるが
吸水膨潤性のない材料からなる型は好ましい。本
発明はこのような素材からなる合成樹脂型として
既に親水性ポリエチレン樹脂の多孔焼結体からな
る製陶用母型を提案（特願昭58−124599）してい
る。本発明はそれらについても改良を加えたこと
により合成樹脂の適用範囲を広げたものである。 陶磁器素地粘土の粒子径は４〜30μと微細であ
り、従来用いられている水和石膏よりなる石膏型
の気孔性は１〜10μ、気孔率は15〜30％である。
従つて粘土粒子は石膏型の気孔部には入り込まな
いか入り込んでも僅かである。また石膏型の表面
部は素地中の水分等によりCa²⁺イオンを発生し
離型・脱型性を促進する。一方、合成樹脂型を賦
型加工する際にこのような気孔径に均一にコント
ロールすることは技術的にも、経済性の面でも困
難であり、特に型全体の気孔径を小さくしたり、
気孔率を20％以下にすると石膏型同様に透水性や
型の乾燥性が悪くなる。本発明に用いる合成樹脂
型は15μ以上の気孔径と20％以上の気孔率を有
し、しかも吸水性のない樹脂を用いていることか
ら、陶磁器素地より排出される水分を多くの気孔
中に一時的にストツクし、乾燥工程にあつては速
やかにその水分を排水させることができる。しか
しこの気孔径では陶磁器素地の粘土粒子は型の表
面部の気孔のみならず更に内部の気孔迄入り込む
ことになり、離型・脱型は困難である。 この点を解決する手段として本発明では合成樹
脂型の少なくとも表面部分の気孔部に半水石膏の
水系スラリーを注入あるいは半水石膏の粉末を圧
入するなどして、次いで該半水石膏を水和固化さ
せた水和石膏固化物を詰め込んだ構造とする。本
発明でいう半水石膏とは化学的に純粋なる
CaSO₄・1/2H₂Oのみをさすのではなくα型・β
型あるいはその混合物である一般的な焼き石膏と
いわれるものを主成分とする謂ゆる適量の水と反
応し、固化する性質を有する硫酸カルシウム系の
ものをも含む。また半水石膏の水和固化における
半水石膏量と水量は当モル比以上が適している。
尚、合成樹脂型の気孔部に半水石膏の粉末や水系
スラリーを注入あるいは圧入する方法としては、
樹脂型表面の気孔径や親水性によつても異なるが
単純には型表面部にスラリーを注ぐだけで自然に
型内部迄スラリーが浸透する場合もあるし、型の
裏面から減圧するとか、スラリーを流した面から
加圧するとかの方法あるいは粘性の高いスラリー
や半水石膏粉末そのものを入り込ませるにはそれ
を型表面の気孔部に強制的の擦り込む方法が可能
である。こうして樹脂型の気孔部に詰め込んだ半
水石膏を水和固化させる具体的な方法としては、
既述のように予め半水石膏に適量の水を混ぜたも
のを用いる方法、予め樹脂の気孔部に水を注入し
ておいて水和固化させる方法、半水石膏粉末を詰
めた後に水分を与えて水和させる方法などが適用
できる。このようにして半水石膏を水和固化せし
せた後は水和石膏固化物の強度や樹脂型の気孔部
より脱落を防ぐ為に、一度余剰の水分を除去する
（乾燥させる）ことが好ましい。 これによつて半水石膏は、CaSO₄・2H₂Oを主
体とする巨大結晶構造の、本発明でいう水和石膏
固化物となる。 これらの処理によつて得られる本発明の陶磁器
素地成形用型の表面は合成樹脂部と水和石膏固化
物部が混在した模様を提し、内部の型表面に近い
層は合成樹脂多孔部に水和石膏固化物が入り込ん
でいる。このアンカー効果により型表面の水和石
膏固化物は容易には型表面から離脱しない。合成
樹脂型中に入り込んでいる水和石膏固化物の詰ま
つた部分の厚み（深さ）は実用上の透水性や乾燥
性等に影響がある。それが余りにも浅いと水和石
膏固化物そのものが容易に型から離脱するし、あ
まりに深くまで詰め込むと透水性や乾燥性が不良
化する。従つて好ましくはアンカー効果を期待す
る上で合成樹脂型の表面からその気孔径の約10倍
の深さ詰め込む必要があり、通常0.1mm以上、最
大10mm深さ、更に好ましくは0.1mm以上、５mmの
深さまで、１〜10μの気孔径を有する水和石膏固
化物を詰め込まれていることが好効果を得る。 第１図は本発明の陶磁器素地成形用型の断面図
であり、水和石膏を気孔部に有する合成樹脂多孔
体層１、水和石膏が詰まつていない合成樹脂多孔
体層２、及び陶磁器素地鋳込面３を示す。 （本発明の型の作用・効果） 本発明の型は以上のような構成からなり、その
特徴とする作用・効果として陶磁器素地成形用型
として要求されている耐チツピング性、耐摩耗
性、寸法安定性などの機械的要求特性を合成樹脂
型部が充足し、脱水・着肉、離型・脱型性を水和
石膏固化物部で充足される。また型表面の水和石
膏固化物は合成樹脂型内部にアンカー効果により
しつかり固定されており、型内部は気孔径、気孔
率とも大なる部分が殆どをしめていることから多
量の水をストツクできるとともに容易に排水する
ことから乾燥も容易である。しかも繰返し使用に
おいて合成樹脂型気孔部の水和石膏固化物が減つ
た場合は既に述べたと同様の方法で水和石膏固化
物を再度型表面に形成さすことが出来る。また、
半水石膏や二水石膏は加熱により比較的分解し易
く、死石膏といわれる水和固化不能な無水物とな
る。従つて予め合成樹脂中にそれを配合して加熱
成形すると死石膏になる場合が多く水和石膏の特
性が期待できなくなるが本発明の方法で得られた
型は水和石膏としての性能を充分発現する。 以下実施例によつて本発明を更に具体的に説明
する。尚、本発明における多孔体の気孔径が水和
石膏の含浸深さは電子顕微鏡写真より測定した。
また気孔率は多孔体の気孔を水置換しその重量差
から算出した。 実施例 １、２ MI＝0.05ｇ／10分（ASTM−D1238）、密度＝
0.958ｇ／c.c.（ASTM−D1505）の粉末ポリエチ
レン樹脂の平均粒度が100μ（材料−１）と350μ
（材料−２）のものを中空の真鍮製型（内部寸
法；200×200×5m／ｍ）に充填し、180℃の熱風
炉中で焼結させ、次いで冷却して厚さ５mmの平板
状焼結体を得た。この焼結板の片方の面より、焼
石膏／水＝１／１（重量比）のスラリーを圧入し
ちのち余剰のスラリーをガーゼで拭きとつて樹脂
面が露出するようにした。このものを１晩乾した
後65℃の乾燥器中で更に余剰の水分を除去した。
斯様にして得られた焼結板の表面の気孔部は水和
石膏の固化物で埋められていた。該焼結板の性能
を評価すべく以下の方法で石膏固化物の平均含浸
深さ、表面の気孔径、平均気孔率、曲げ強度、耐
摩耗性、陶土泥漿との凝固時間とその離型性を測
定しその結果を第一表に示した。 石膏の含浸深さ；焼結板断面を顕微鏡で観察し
て求めた。 表面分布気孔径；焼結板表面を走査型電子顕微
鏡で観察し求めた。 平均気孔率；焼結体中の気孔を水置換する方法
によつて求めた。 曲げ強度；焼結板より巾12.7m/m、長さ120m/
ｍ、厚さ約５m/mのサンプルを切出し、23℃、
湿度65％下でスパン間９cm、クロスヘツドスピー
ド１m/mの条件での強度を求めた。 耐磨耗性；テーバー磨耗試験（JIS−A1435）、
荷重530ｇ、磨耗係数1.72で500回転後の体積減量
を求めた。 陶土泥漿の凝固時間；平均粒度20μの陶土泥漿
（水分約30％）を焼結板上に約2.5m/mの厚さに
流してそれが剥離可能な程度に凝固する迄の時間
で示した。 凝固陶土の離型性；上記陶土泥漿の凝固したも
のをを焼結体から剥がしたときの状態を下記分類
によつて示した。〇；難なく剥がれ焼結体上に素
地の付着を認めず、△；剥がす際に一部抵抗があ
り焼結体上に素地の一部が残留する、×；剥離は
困難で焼結体の気孔部中にも素地が入り込んでい
る。 比較例 １〜３ 従来型材として用いられている石膏板につい
て、及び実施例 １、２と同様の方法で得られた
材料−１、材料−２の焼結板（石膏含浸処理のし
てないもの）についても実施例に記載した方法で
評価した結果を第一表に示した。

【表】 実施例 ３ MI＝0.04ｇ／10mm、密度＝0.945ｇ／c.c.、平均
粒度＝75μの粉末ポリエチレン樹脂をSO₃／ジク
ロルエタン媒体中でスルホン化し、次いで、苛性
ソーダで中和してポリエチレン樹脂粒子表面にス
ルホン酸ソーダをグラフトした親水性ポリエチレ
ン粉末を得た。この粉末100部に対して、過焼結
防止材としてシリカ粉末２部（重量比）を混合し
た粉末（材料−３）を作つた。材料−３の粉体を
アルミ鋳物製中空金型に充填し、200℃の熱風炉
で加熱焼結させ、次いで冷却して厚さ15m/mの
親水性焼結体製の陶磁器素地成形用型上下型で１
対を得た。この型の陶磁器素地泥漿鋳込み面に焼
石膏／水＝1/2（重量比）のスラリーを流したと
ころ直ちにその気孔中にスラリーを吸い込み始め
た。表面に残つた固形分の高くなつたスラリーを
更に焼結体面に擦り込んだ後に、余剰のスラリー
を拭きとつた。次いで型を２昼夜室内放置し、石
膏を充分固化させるとともに、余剰の水分を揮散
させた。この焼結型の裏面に補強枠を施工した
後、上下型をセツトし、上型と下型の空間部（泥
漿鋳込み部）に水分量36％の陶器素地泥漿を25
Kg／cm²の圧力で鋳込んだ。この高圧鋳込み成形を
行なつた後の脱型可能となる時間、脱型性及び用
いた型の特性等を第二表に示した。 比較例 ４、５ 実施例３と同じ方法で得た陶磁器成形用型（石
膏スラリー処理の施してないもの）についても実
施例３と同じ方法で泥漿鋳込みを行つた結果を第
二表に示した。また従来使用されている石膏型に
対して実施例３と同じ泥漿を４Kg／cm²の圧力で鋳
込んだ（石膏型の耐圧は６Kg／cm²しかなく実施例
３と同じ圧力はかけられない）。この結果につい
ても第二表に記載した。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１例を示す。 １：水和石膏を気孔部に有する合成樹脂多孔体
層、２：水和石膏が詰まつていない合成樹脂多孔
体層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 15〜300μの気孔径と、20〜60％の気孔率を
   有する合成樹脂の連通多孔体からなる陶磁器素地
   成形用型の気孔部にその表面から0.1ないし10mm
   の深さまで１〜10μの気孔径を有する水和石膏固
   化物が詰まつていることを特徴とする表面特性の
   改良された陶磁器素地成形用型。 ２ 合成樹脂の連通多孔体が熱可塑性樹脂の粉末
   焼結体からなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の陶磁器素地成形用型。 ３ 合成樹脂がポリエチレン樹脂であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の陶磁器素地
   成形用型。 ４ 合成樹脂が親水性ポリエチレン樹脂であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の陶磁
   器素地成形用型。 ５ 水和石膏固化物が、連通多孔体の気孔部に半
   水石膏の水系スラリーまたは半水石膏の粉末を圧
   入した後に、該半水石膏を水和固化せしめて得ら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し４項いずれかに記載の陶磁器素地成形用型。 ６ 15〜300μの気孔径と20〜60％の気孔率を有
   する合成樹脂の連通多孔体からなる陶磁器の素地
   成形用型の表面気孔部より半水石膏を注入し、次
   いで該半水石膏を水和固化せしめることにより、
   前記素地成形用型の気孔部にその表面から0.1な
   いし10mmの深さまで１〜10μの気孔径を有する水
   和石膏固化物が詰まつている陶磁器素地成形用型
   を製造する方法。 ７ 合成樹脂がポリエチレン樹脂である特許請求
   の範囲第６項記載の陶磁器素地成形用型の製造方
   法。 ８ 合成樹脂が親水性ポリエチレン樹脂である特
   許請求の範囲第６項記載の陶磁器素地成形用型の
   製造方法。 ９ 合成樹脂の連通多孔体が熱可塑性樹脂の粉末
   焼結体である特許請求の範囲第６項記載の陶磁器
   素地成形用型の製造方法。