JPH0748164A - 陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉末の製造方法 - Google Patents
陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉末の製造方法Info
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- JPH0748164A JPH0748164A JP5167860A JP16786093A JPH0748164A JP H0748164 A JPH0748164 A JP H0748164A JP 5167860 A JP5167860 A JP 5167860A JP 16786093 A JP16786093 A JP 16786093A JP H0748164 A JPH0748164 A JP H0748164A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 石膏型製造の際の作業能率を向上させる。
【構成】 石膏粉末内に５乃至70mmの長さの単繊維に離
散された炭素繊維を、該石膏粉末に対して0.01乃至１重
量％の割合で均一に混入分散して成る陶磁器成形用炭素
繊維入り石膏粉末。
散された炭素繊維を、該石膏粉末に対して0.01乃至１重
量％の割合で均一に混入分散して成る陶磁器成形用炭素
繊維入り石膏粉末。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維が混入された
陶磁器成形用石膏型（以下、単に石膏型と略称する）を
製造する際に用いる炭素繊維入り石膏粉末およびその製
造方法に関するものである。
陶磁器成形用石膏型（以下、単に石膏型と略称する）を
製造する際に用いる炭素繊維入り石膏粉末およびその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】強度の増大を目的として炭素繊維を混入
した石膏型を製造するには、束状の炭素繊維を予め無数
本の単繊維に一本一本ばらばらに離散させておき、この
離散された炭素繊維を石膏泥漿内に均一に混入させるこ
とが必要であるが、炭素繊維の混入量は石膏粉末に比較
して極めて少なく、しかも石膏粉末に対する重量割合を
正確に定める必要があり、石膏泥漿をつくる毎に混入す
る微量の炭素繊維を正確に計算するのは極めて面倒であ
ると共に、信頼性に欠け、しかも非能率的である。本発
明は、上記事情に鑑み、軽量でしかも浮遊性に富んだ炭
素繊維を循環するジェット空気流等を利用して単繊維に
離散された状態で、又は束状の状態で石膏粉末内に均一
に混入分散せしめ、石膏泥漿をつくる毎に一回の混合量
に適合した微量の炭素繊維のみを計量する操作を不要に
して、石膏型製造の際の作業能率を向上させることを主
たる目的としてなされたものである。
した石膏型を製造するには、束状の炭素繊維を予め無数
本の単繊維に一本一本ばらばらに離散させておき、この
離散された炭素繊維を石膏泥漿内に均一に混入させるこ
とが必要であるが、炭素繊維の混入量は石膏粉末に比較
して極めて少なく、しかも石膏粉末に対する重量割合を
正確に定める必要があり、石膏泥漿をつくる毎に混入す
る微量の炭素繊維を正確に計算するのは極めて面倒であ
ると共に、信頼性に欠け、しかも非能率的である。本発
明は、上記事情に鑑み、軽量でしかも浮遊性に富んだ炭
素繊維を循環するジェット空気流等を利用して単繊維に
離散された状態で、又は束状の状態で石膏粉末内に均一
に混入分散せしめ、石膏泥漿をつくる毎に一回の混合量
に適合した微量の炭素繊維のみを計量する操作を不要に
して、石膏型製造の際の作業能率を向上させることを主
たる目的としてなされたものである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明では、炭素繊維を
無数本の単繊維に離散せしめて石膏粉末内に均一に混入
分散せしめるのであるが、後述の理由により炭素繊維の
長さは５乃至70mm，望ましくは20乃至30mmにすることが
必要である。図１に、石膏100 重量部，水60重量部，炭
素繊維0.5 重量部の割合から成る15mm×25mm×250mm の
石膏試験片における炭素繊維の長さと、抗折強度（曲げ
強度）との関係を示す試験結果のグラフが表されてお
り、これから明らかのように炭素繊維の長さが15mm以下
では抗折強度が急激に低下し、炭素繊維の長さが20mm以
上ではほぼ一定していることがわかる。ここで、石膏粉
末内に分散せしめる炭素繊維の長さを５乃至70mmと限定
したのは、５mm以下であると石膏型をつくった際に母材
の石膏粒子と炭素繊維との総接着面積の不足により石膏
型の十分な強度の向上が図れなく、又70mm以上であると
石膏泥漿をつくる際、或るいはケース型に石膏泥漿を流
し込む際に混入された炭素繊維が相互に組み合って団塊
状になり易く、石膏型内に炭素繊維を均一に分散せしめ
ることが困難となるためである。
無数本の単繊維に離散せしめて石膏粉末内に均一に混入
分散せしめるのであるが、後述の理由により炭素繊維の
長さは５乃至70mm，望ましくは20乃至30mmにすることが
必要である。図１に、石膏100 重量部，水60重量部，炭
素繊維0.5 重量部の割合から成る15mm×25mm×250mm の
石膏試験片における炭素繊維の長さと、抗折強度（曲げ
強度）との関係を示す試験結果のグラフが表されてお
り、これから明らかのように炭素繊維の長さが15mm以下
では抗折強度が急激に低下し、炭素繊維の長さが20mm以
上ではほぼ一定していることがわかる。ここで、石膏粉
末内に分散せしめる炭素繊維の長さを５乃至70mmと限定
したのは、５mm以下であると石膏型をつくった際に母材
の石膏粒子と炭素繊維との総接着面積の不足により石膏
型の十分な強度の向上が図れなく、又70mm以上であると
石膏泥漿をつくる際、或るいはケース型に石膏泥漿を流
し込む際に混入された炭素繊維が相互に組み合って団塊
状になり易く、石膏型内に炭素繊維を均一に分散せしめ
ることが困難となるためである。
【０００４】まず、常法により製造された炭素繊維を５
乃至70mmの長さに切断すると共に、石膏粉末内に均一に
分散され易いように無数本の単繊維に離散させる。炭素
繊維の離散方法は種々あるが、例えば、常法により製造
された束状の炭素繊維を上記長さに切断した後に、炭素
繊維に塗布されたサイジング剤を酸化雰囲気中で加熱除
去したり、或るいはアセトン溶剤で洗い流した後に、こ
のサイジング剤を除去された束状の炭素繊維を水中に投
入して超音波振動を加えつつかく拌すると、超音波振動
とかく拌の相乗作用により無数本の単繊維に離散され、
離散後に水中より取り出して脱水乾燥すればよい。又、
炭素繊維の製造時にサイジング処理を施すことなく単繊
維のままとし、この単繊維を上記長さに切断することに
より離散状態にしてもよい。
乃至70mmの長さに切断すると共に、石膏粉末内に均一に
分散され易いように無数本の単繊維に離散させる。炭素
繊維の離散方法は種々あるが、例えば、常法により製造
された束状の炭素繊維を上記長さに切断した後に、炭素
繊維に塗布されたサイジング剤を酸化雰囲気中で加熱除
去したり、或るいはアセトン溶剤で洗い流した後に、こ
のサイジング剤を除去された束状の炭素繊維を水中に投
入して超音波振動を加えつつかく拌すると、超音波振動
とかく拌の相乗作用により無数本の単繊維に離散され、
離散後に水中より取り出して脱水乾燥すればよい。又、
炭素繊維の製造時にサイジング処理を施すことなく単繊
維のままとし、この単繊維を上記長さに切断することに
より離散状態にしてもよい。
【０００５】次に、石膏粉末と単繊維に離散された炭素
繊維とを均一に混合するのであるが、石膏粉末に対する
炭素繊維の重量割合は、後述の理由により0.03乃至１重
量％、望ましくは 0.1乃至0.3 重量％にすることが必要
である。図２に、石膏100 重量部，水60重量部，長さ20
mmの炭素繊維所要重量部の割合から成る15mm×25mm×25
0 mmの石膏試験片における混入炭素繊維の石膏に対する
重量割合と、抗折強度との関係を示す試験結果のグラフ
が表されており、図３に、石膏に混入する炭素繊維の重
量割合と、吸水率との関係を示す試験結果のグラフが表
されている。図２および図３から明らかのように、石膏
に混入する炭素繊維の重量割合が大きくなる程、抗折強
度が大きくなると共に、吸水率が高くなることがわか
る。ここで、石膏粉末に対する炭素繊維の混入割合を0.
03乃至１重量％とするのは、0.03重量％以下では石膏に
対する割合が少な過ぎて石膏型の十分な強度の向上を図
ることができず、又１重量％以上では、石膏泥漿をつく
る際に、炭素繊維の割合が多過ぎて、石膏泥漿内に炭素
繊維を均一に分散させることができず団塊が生じ易くな
ると共に、石膏泥漿をケース型内に流し込む際の流動性
が悪くなって作業困難となり、更に成形される石膏型の
吸水性等の物性が変化し、陶磁器用成形型材としての条
件を満足していないこと、および石膏型内部に炭素繊維
の団塊が生じ易くなるためである。
繊維とを均一に混合するのであるが、石膏粉末に対する
炭素繊維の重量割合は、後述の理由により0.03乃至１重
量％、望ましくは 0.1乃至0.3 重量％にすることが必要
である。図２に、石膏100 重量部，水60重量部，長さ20
mmの炭素繊維所要重量部の割合から成る15mm×25mm×25
0 mmの石膏試験片における混入炭素繊維の石膏に対する
重量割合と、抗折強度との関係を示す試験結果のグラフ
が表されており、図３に、石膏に混入する炭素繊維の重
量割合と、吸水率との関係を示す試験結果のグラフが表
されている。図２および図３から明らかのように、石膏
に混入する炭素繊維の重量割合が大きくなる程、抗折強
度が大きくなると共に、吸水率が高くなることがわか
る。ここで、石膏粉末に対する炭素繊維の混入割合を0.
03乃至１重量％とするのは、0.03重量％以下では石膏に
対する割合が少な過ぎて石膏型の十分な強度の向上を図
ることができず、又１重量％以上では、石膏泥漿をつく
る際に、炭素繊維の割合が多過ぎて、石膏泥漿内に炭素
繊維を均一に分散させることができず団塊が生じ易くな
ると共に、石膏泥漿をケース型内に流し込む際の流動性
が悪くなって作業困難となり、更に成形される石膏型の
吸水性等の物性が変化し、陶磁器用成形型材としての条
件を満足していないこと、および石膏型内部に炭素繊維
の団塊が生じ易くなるためである。
【０００６】そして、例えばジェット空気流の循環を利
用した混合機内に石膏粉末と、単繊維に離散された炭素
繊維とを上記割合で投入すると、石膏粉末と単繊維に離
散された炭素繊維とがジェット空気流により飛散された
状態で循環する間に適切に混合され、サイクロン或るい
はバッグフィルターにより空気流内から回収すると、石
膏粉末と単繊維に離散された炭素繊維とが均一に混合さ
れた炭素繊維入り石膏粉末が得られる。ここで、ジェッ
ト空気流の圧力は１乃至２kgf/cm2(kg/cm2) の低圧力で
あることが必要であり、空気圧を高くすると混合の際
に、石膏粒子同士、或るいは石膏粒子と炭素繊維との衝
突力が大きくなって、石膏粒子および炭素繊維のいずれ
もが粉砕されて石膏型材としての物性が変化し、好まし
くない。このように低圧のジェット空気流を利用するこ
とにより、非常に軽く、しかも細くて長繊維のため浮遊
性に富み、均一混合が困難な炭素繊維が石膏粉末内に均
一に混入される。
用した混合機内に石膏粉末と、単繊維に離散された炭素
繊維とを上記割合で投入すると、石膏粉末と単繊維に離
散された炭素繊維とがジェット空気流により飛散された
状態で循環する間に適切に混合され、サイクロン或るい
はバッグフィルターにより空気流内から回収すると、石
膏粉末と単繊維に離散された炭素繊維とが均一に混合さ
れた炭素繊維入り石膏粉末が得られる。ここで、ジェッ
ト空気流の圧力は１乃至２kgf/cm2(kg/cm2) の低圧力で
あることが必要であり、空気圧を高くすると混合の際
に、石膏粒子同士、或るいは石膏粒子と炭素繊維との衝
突力が大きくなって、石膏粒子および炭素繊維のいずれ
もが粉砕されて石膏型材としての物性が変化し、好まし
くない。このように低圧のジェット空気流を利用するこ
とにより、非常に軽く、しかも細くて長繊維のため浮遊
性に富み、均一混合が困難な炭素繊維が石膏粉末内に均
一に混入される。
【０００７】他の混合方法としては、図４に示されるよ
うな方法があり、これは撓屈自在の袋体１内に石膏粉末
と、単繊維に離散された炭素繊維とを所定割合で投入
し、袋体１の底部に取り付けられた揺動盤２を、回転軸
３に偏心して装着された揺動軸４により揺動させること
により、袋体１内の混合物が加速されて、その速度の大
きさ並びに方向が任意に変化され、これにより袋体１内
の石膏粉末および炭素繊維が均一に混合される。
うな方法があり、これは撓屈自在の袋体１内に石膏粉末
と、単繊維に離散された炭素繊維とを所定割合で投入
し、袋体１の底部に取り付けられた揺動盤２を、回転軸
３に偏心して装着された揺動軸４により揺動させること
により、袋体１内の混合物が加速されて、その速度の大
きさ並びに方向が任意に変化され、これにより袋体１内
の石膏粉末および炭素繊維が均一に混合される。
【０００８】尚、石膏粉末内に炭素繊維を混入する際
に、硬化遅延剤，減水剤等の必要な添加剤を同時に混入
することも可能である。
に、硬化遅延剤，減水剤等の必要な添加剤を同時に混入
することも可能である。
【０００９】そして、炭素繊維が分散混入された石膏粉
末を一回の混合量に適合した量だけ計量し、予め計量さ
れた所定量の水の入った容器内に炭素繊維が混入された
前記石膏粉末を投入した後に、真空状態においてかく拌
羽根により緩やかにかく拌すると、炭素繊維の単繊維が
均一に分散された石膏泥漿が得られ、この石膏泥漿をケ
ース型内に流し込み、硬化後に脱型して乾燥すると、炭
素繊維の単繊維が均一に分散された石膏型が製造され
る。
末を一回の混合量に適合した量だけ計量し、予め計量さ
れた所定量の水の入った容器内に炭素繊維が混入された
前記石膏粉末を投入した後に、真空状態においてかく拌
羽根により緩やかにかく拌すると、炭素繊維の単繊維が
均一に分散された石膏泥漿が得られ、この石膏泥漿をケ
ース型内に流し込み、硬化後に脱型して乾燥すると、炭
素繊維の単繊維が均一に分散された石膏型が製造され
る。
【００１０】又、上記した石膏粉末は、無数本の単繊維
に離散された炭素繊維が石膏粉末内に均一に混入分散さ
れたものであるが、ポリビニールピロリドン、ポリビニ
ールアルコール等の水溶性サイジング剤でサイジング処
理された炭素繊維は、石膏泥漿をつくる際に水溶性サイ
ジング剤が水中に溶出して自己分散する性質を有するの
で、石膏粉末内に束状のままで混入分散することができ
る。混合方法としては、前述した撓屈自在の袋体の底部
を揺動盤により任意に揺動させる方法が好ましい。
に離散された炭素繊維が石膏粉末内に均一に混入分散さ
れたものであるが、ポリビニールピロリドン、ポリビニ
ールアルコール等の水溶性サイジング剤でサイジング処
理された炭素繊維は、石膏泥漿をつくる際に水溶性サイ
ジング剤が水中に溶出して自己分散する性質を有するの
で、石膏粉末内に束状のままで混入分散することができ
る。混合方法としては、前述した撓屈自在の袋体の底部
を揺動盤により任意に揺動させる方法が好ましい。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を挙げる。 （第１実施例）石膏粉末と、該石膏粉末に対して0.5 重
量％の単繊維に離散された長さ25mmの炭素繊維とを、ジ
ェット空気流を利用した米国フリュードエナジー社製の
混合機ジェットオーマイザーミル−0101−C6−C6S 型に
より、空気圧2kgf/mm2(kg/mm2)で均一に混合した後に、
サイクロン並びにバッグフィルターにより空気流内から
分離回収して、炭素繊維が混入分散された石膏粉末を得
た。この石膏粉末内には炭素繊維の単繊維が団塊を生ず
ることなく均一に分散され、しかも炭素繊維の損傷も殆
んどなく理想的に分散されていた。
量％の単繊維に離散された長さ25mmの炭素繊維とを、ジ
ェット空気流を利用した米国フリュードエナジー社製の
混合機ジェットオーマイザーミル−0101−C6−C6S 型に
より、空気圧2kgf/mm2(kg/mm2)で均一に混合した後に、
サイクロン並びにバッグフィルターにより空気流内から
分離回収して、炭素繊維が混入分散された石膏粉末を得
た。この石膏粉末内には炭素繊維の単繊維が団塊を生ず
ることなく均一に分散され、しかも炭素繊維の損傷も殆
んどなく理想的に分散されていた。
【００１２】（第２実施例）石膏粉末100 重量部、単繊
維に離散された長さ20mmの炭素繊維0.3 重量部，昭和電
工株式会社製メルメントＦ−20（減水剤）0.3 重量部の
割合で、回転揺動を利用した千代田技研工業株式会社製
の混合機オムニミキサー0M−５型により最高回転数約40
0rpmで約２分間混合して炭素繊維が混入分散された石膏
粉末を得た。この石膏粉末内には炭素繊維の単繊維が団
塊を生ずることなく均一に分散されており、しかも炭素
繊維は殆んど損傷されていなかった。
維に離散された長さ20mmの炭素繊維0.3 重量部，昭和電
工株式会社製メルメントＦ−20（減水剤）0.3 重量部の
割合で、回転揺動を利用した千代田技研工業株式会社製
の混合機オムニミキサー0M−５型により最高回転数約40
0rpmで約２分間混合して炭素繊維が混入分散された石膏
粉末を得た。この石膏粉末内には炭素繊維の単繊維が団
塊を生ずることなく均一に分散されており、しかも炭素
繊維は殆んど損傷されていなかった。
【００１３】（第３実施例）石膏粉末100 重量部、ポリ
ビニールピロリドン（水溶性サイジング剤）でサイジン
グ処理された長さ25mmの束状の炭素繊維0.3 重量部，硼
砂（硬化遅延剤）0.2 重量部，昭和電工株式会社製メル
メントＦ−20（減水剤）0.2 重量部の割合で、回転揺動
を利用した千代田技研工業株式会社製の混合機オムニミ
キサーOM−５型により最高回転数約350rpmで約２分間混
合して束状の炭素繊維が混入分散された石膏粉末を得
た。この石膏粉末内には、束状の炭素繊維がほぼ均一に
分散されており、しかも炭素繊維は殆んど損傷されてい
なかった。尚、束状の炭素繊維の一部は回転揺動の際に
単繊維に離散されていた。
ビニールピロリドン（水溶性サイジング剤）でサイジン
グ処理された長さ25mmの束状の炭素繊維0.3 重量部，硼
砂（硬化遅延剤）0.2 重量部，昭和電工株式会社製メル
メントＦ−20（減水剤）0.2 重量部の割合で、回転揺動
を利用した千代田技研工業株式会社製の混合機オムニミ
キサーOM−５型により最高回転数約350rpmで約２分間混
合して束状の炭素繊維が混入分散された石膏粉末を得
た。この石膏粉末内には、束状の炭素繊維がほぼ均一に
分散されており、しかも炭素繊維は殆んど損傷されてい
なかった。尚、束状の炭素繊維の一部は回転揺動の際に
単繊維に離散されていた。
【００１４】
【発明の効果】このように、本発明によれば、石膏粉末
内に単繊維に離散された炭素繊維、又は水溶性サイジン
グ剤でサイジング処理された束状の炭素繊維が予め所定
の割合で均一に混入分散されているので、石膏泥漿をつ
くる際には、この炭素繊維が混入された石膏粉末を計量
すれば、石膏粉末に対する炭素繊維の割合は必然的に定
められ、石膏泥漿をつくる毎に一回の混合量に適合した
微量の炭素繊維のみを計量する操作が不要となり、石膏
型製造の際の作業能率が向上する。
内に単繊維に離散された炭素繊維、又は水溶性サイジン
グ剤でサイジング処理された束状の炭素繊維が予め所定
の割合で均一に混入分散されているので、石膏泥漿をつ
くる際には、この炭素繊維が混入された石膏粉末を計量
すれば、石膏粉末に対する炭素繊維の割合は必然的に定
められ、石膏泥漿をつくる毎に一回の混合量に適合した
微量の炭素繊維のみを計量する操作が不要となり、石膏
型製造の際の作業能率が向上する。
【図１】石膏内に混入する炭素繊維の長さと、石膏の抗
折強度との関係を示すグラフである。
折強度との関係を示すグラフである。
【図２】石膏内に混入する炭素繊維の石膏に対する重量
部合と、石膏の抗折強度との関係を示すグラフである。
部合と、石膏の抗折強度との関係を示すグラフである。
【図３】石膏内に混入する炭素繊維の石膏に対する重量
割合と、石膏の吸水率との関係を示すグラフである。
割合と、石膏の吸水率との関係を示すグラフである。
【図４】回転揺動を利用した混合方法の原理図を示す。
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉末の
製造方法
製造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維が混入された
陶磁器成形用石膏型（以下、単に石膏型と略称する）を
製造する際に用いる炭素繊維入り石膏粉末を製造する方
法に関するものである。
陶磁器成形用石膏型（以下、単に石膏型と略称する）を
製造する際に用いる炭素繊維入り石膏粉末を製造する方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、強度の増大を目的として開発され
た石膏型としては、単繊維に離散された無数本の炭素繊
維が石膏泥漿内に均一に混入されたものから形成される
ものがある。そして、このような石膏型を製造するため
には、束状の炭素繊維を、石膏泥漿内において、単繊維
状態に離散された状態で均一に混入させることが必要で
ある。
た石膏型としては、単繊維に離散された無数本の炭素繊
維が石膏泥漿内に均一に混入されたものから形成される
ものがある。そして、このような石膏型を製造するため
には、束状の炭素繊維を、石膏泥漿内において、単繊維
状態に離散された状態で均一に混入させることが必要で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素繊
維の混入量は石膏粉末に比較して極めて少なく、しかも
石膏粉末に対する重量割合を正確に定める必要があり、
石膏泥漿をつくるたびごとに微量の炭素繊維を正確に計
算するのは極めて面倒であるとともに、信頼性に欠け、
しかも非能率的である。そこで、本発明は、石膏型を製
造するたびごとに微量の炭素繊維を計量する手間を省
き、石膏型を製造する際の作業能率を向上することを第
１の課題とする。この課題を解決するために、本発明で
は、炭素繊維が適切な混合割合で混合された石膏粉末を
予め製造しておくこととした。しかしながら、その際、
軽量でかつ浮遊性に富んだ単繊維状態の炭素繊維を石膏
粉末に均一に混合させることは困難である。そこで、本
発明は、単繊維状態の炭素繊維を石膏泥漿に対して均一
に混合させることができる方法を提供することを第２の
課題とする。すなわち、本発明は、第１及び第２の課題
をともに解決する石膏粉末の製造方法を提供することを
課題とするのである。
維の混入量は石膏粉末に比較して極めて少なく、しかも
石膏粉末に対する重量割合を正確に定める必要があり、
石膏泥漿をつくるたびごとに微量の炭素繊維を正確に計
算するのは極めて面倒であるとともに、信頼性に欠け、
しかも非能率的である。そこで、本発明は、石膏型を製
造するたびごとに微量の炭素繊維を計量する手間を省
き、石膏型を製造する際の作業能率を向上することを第
１の課題とする。この課題を解決するために、本発明で
は、炭素繊維が適切な混合割合で混合された石膏粉末を
予め製造しておくこととした。しかしながら、その際、
軽量でかつ浮遊性に富んだ単繊維状態の炭素繊維を石膏
粉末に均一に混合させることは困難である。そこで、本
発明は、単繊維状態の炭素繊維を石膏泥漿に対して均一
に混合させることができる方法を提供することを第２の
課題とする。すなわち、本発明は、第１及び第２の課題
をともに解決する石膏粉末の製造方法を提供することを
課題とするのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、炭素繊維を５乃至７０ｍｍの長さに切
断して無数本の単繊維に予め離散させておき、石膏粉末
と、該石膏粉末に対して０．０１乃至１重量％の単繊維
に離散された前記炭素繊維とを循環しているジェット空
気流内に投入して両者を均一に混合せしめた後に空気流
内から炭素繊維が混入分散された石膏粉末を分離回収す
ることを特徴とする。
めに、本発明は、炭素繊維を５乃至７０ｍｍの長さに切
断して無数本の単繊維に予め離散させておき、石膏粉末
と、該石膏粉末に対して０．０１乃至１重量％の単繊維
に離散された前記炭素繊維とを循環しているジェット空
気流内に投入して両者を均一に混合せしめた後に空気流
内から炭素繊維が混入分散された石膏粉末を分離回収す
ることを特徴とする。
【０００５】（ａ）すなわち、本発明では、５乃至７０
ｍｍ（望ましくは２０乃至３０ｍｍ）の長さの炭素繊維
を無数本の単繊維に離散せしめて石膏粉末内に均一に混
入分散させるのであるが、その理由は次のとおりであ
る。図１に、石膏１００重量部，水６０重量部，炭素繊
維０．５重量部の割合から成る１５ｍｍ×２５ｍｍ×２
５０ｍｍの石膏試験片における炭素繊維の長さと、抗折
強度（曲げ強度）との関係を示す試験結果のグラフを示
す。このグラフから、炭素繊維の長さが１５ｍｍ以下で
は抗折強度が急激に低下し、炭素繊維の長さが２０ｍｍ
以上ではほぼ一定していることがわかる。炭素繊維の長
さを５乃至７０ｍｍと限定したのは、５ｍｍ以下である
と石膏型をつくった際に母材の石膏粒子と炭素繊維との
総接着面積の不足により石膏型の十分な強度の向上が図
れないからである。また、７０ｍｍ以上であると、石膏
泥漿をつくる際やケース型に石膏泥漿を流し込む際に、
炭素繊維が相互に組み合って団塊状になり易く、石膏型
内に炭素繊維を均一に分散せしめることが困難となるた
めである。
ｍｍ（望ましくは２０乃至３０ｍｍ）の長さの炭素繊維
を無数本の単繊維に離散せしめて石膏粉末内に均一に混
入分散させるのであるが、その理由は次のとおりであ
る。図１に、石膏１００重量部，水６０重量部，炭素繊
維０．５重量部の割合から成る１５ｍｍ×２５ｍｍ×２
５０ｍｍの石膏試験片における炭素繊維の長さと、抗折
強度（曲げ強度）との関係を示す試験結果のグラフを示
す。このグラフから、炭素繊維の長さが１５ｍｍ以下で
は抗折強度が急激に低下し、炭素繊維の長さが２０ｍｍ
以上ではほぼ一定していることがわかる。炭素繊維の長
さを５乃至７０ｍｍと限定したのは、５ｍｍ以下である
と石膏型をつくった際に母材の石膏粒子と炭素繊維との
総接着面積の不足により石膏型の十分な強度の向上が図
れないからである。また、７０ｍｍ以上であると、石膏
泥漿をつくる際やケース型に石膏泥漿を流し込む際に、
炭素繊維が相互に組み合って団塊状になり易く、石膏型
内に炭素繊維を均一に分散せしめることが困難となるた
めである。
【０００６】（ｂ）炭素繊維を単繊維状態に離散するの
は次のような手段が考えられる。例えば、常法により製
造された束状の炭素繊維を５乃至７０ｍｍの長さに切断
した後に、酸化雰囲気中で加熱したりアクセント溶剤で
洗い流したりすることによって、炭素繊維に塗布されて
いたサイジング剤を除去する。そして、この束状の炭素
繊維を水中に投入して超音波振動を加えつつ攪拌する
と、超音波振動と攪拌の相乗作用によって無数本の単繊
維に離散される。そして、その離散後に水中より取り出
して脱水乾燥すれば単繊維状態の炭素繊維が得られる。
また、炭素繊維の製造時にサイジング処理を施すことな
く単繊維のままとし、その炭素繊維を上記所定の長さに
切断し、その後、上記のように水中に投入して超音波振
動を加えつつ攪拌してもよい。
は次のような手段が考えられる。例えば、常法により製
造された束状の炭素繊維を５乃至７０ｍｍの長さに切断
した後に、酸化雰囲気中で加熱したりアクセント溶剤で
洗い流したりすることによって、炭素繊維に塗布されて
いたサイジング剤を除去する。そして、この束状の炭素
繊維を水中に投入して超音波振動を加えつつ攪拌する
と、超音波振動と攪拌の相乗作用によって無数本の単繊
維に離散される。そして、その離散後に水中より取り出
して脱水乾燥すれば単繊維状態の炭素繊維が得られる。
また、炭素繊維の製造時にサイジング処理を施すことな
く単繊維のままとし、その炭素繊維を上記所定の長さに
切断し、その後、上記のように水中に投入して超音波振
動を加えつつ攪拌してもよい。
【０００７】（ｃ）また、本発明において石膏粉末に対
する炭素繊維の重量割合を０．０１乃至１重量％（望ま
しくは０．１乃至０．３重量％）としたのは、次の理由
による。図２に、石膏１００重量部，水６０重量部，長
さ２０ｍｍの炭素繊維所要重量部の割合から成る１５ｍ
ｍ×２５ｍｍ×２５０ｍｍの石膏試験片における混入炭
素繊維の石膏に対する重量割合と、抗折強度との関係を
示す試験結果のグラフを示す。また、図３に、石膏に混
入する炭素繊維の重量割合と、吸水率との関係を示す試
験結果のグラフを示す。これらのグラフから、石膏に混
入する炭素繊維の重量割合が大きくなるほど、抗折強度
が大きくなり、また吸水率も高くなることがわかる。石
膏粉末に対する炭素繊維の混入割合を０．０１乃至１重
量％とするのは、０．０１重量％以下では石膏に対する
割合が少な過ぎて石膏型の十分な強度の向上を図ること
ができないからである。また、１重量％以上では、石膏
泥漿をつくる際に、炭素繊維の割合が多過ぎて、石膏泥
漿内に炭素繊維を均一に分散させることができず団塊が
生じやすくなるからである。また、石膏泥漿をケース型
内に流し込む際の流動性が悪くなって作業が困難となる
からである。また、成形される石膏型の吸水性等の物性
が変化し、陶磁器用成形型材としての条件を満足しない
からである。
する炭素繊維の重量割合を０．０１乃至１重量％（望ま
しくは０．１乃至０．３重量％）としたのは、次の理由
による。図２に、石膏１００重量部，水６０重量部，長
さ２０ｍｍの炭素繊維所要重量部の割合から成る１５ｍ
ｍ×２５ｍｍ×２５０ｍｍの石膏試験片における混入炭
素繊維の石膏に対する重量割合と、抗折強度との関係を
示す試験結果のグラフを示す。また、図３に、石膏に混
入する炭素繊維の重量割合と、吸水率との関係を示す試
験結果のグラフを示す。これらのグラフから、石膏に混
入する炭素繊維の重量割合が大きくなるほど、抗折強度
が大きくなり、また吸水率も高くなることがわかる。石
膏粉末に対する炭素繊維の混入割合を０．０１乃至１重
量％とするのは、０．０１重量％以下では石膏に対する
割合が少な過ぎて石膏型の十分な強度の向上を図ること
ができないからである。また、１重量％以上では、石膏
泥漿をつくる際に、炭素繊維の割合が多過ぎて、石膏泥
漿内に炭素繊維を均一に分散させることができず団塊が
生じやすくなるからである。また、石膏泥漿をケース型
内に流し込む際の流動性が悪くなって作業が困難となる
からである。また、成形される石膏型の吸水性等の物性
が変化し、陶磁器用成形型材としての条件を満足しない
からである。
【０００８】（ｄ）そして、本発明では、石膏粉末と炭
素繊維とを循環しているジェット空気流内に投入して両
者を均一に混合せしめた後に空気流内から炭素繊維が混
入分散された石膏粉末を分離回収する。すなわち、例え
ばジェット空気流の循環を利用した混合機内に石膏粉末
と、単繊維に離散された炭素繊維とを上記割合で投入す
ると、石膏粉末と単繊維に離散された炭素繊維とがジェ
ット空気流により飛散された状態で循環する間に適切に
混合され、サイクロン或るいはバッグフィルターにより
空気流内から回収すると、石膏粉末と単繊維に離散され
た炭素繊維とが均一に混合された炭素繊維入り石膏粉末
が得られる。ここで、ジェット空気流の圧力は１乃至２
ｋｇｆ／ｃｍ２（ｋｇ／ｃｍ２）の低圧力であることが
必要であり、空気圧を高くすると混合の際に、石膏粒子
同士、或るいは石膏粒子と炭素繊維との衝突力が大きく
なって、石膏粒子および炭素繊維のいずれもが粉砕され
て石膏型材としての物性が変化し、好ましくない。この
ように低圧のジェット空気流を利用することにより、非
常に軽く、しかも細くて長繊維のため浮遊性に富み、均
一混合が困難な炭素繊維が石膏粉末内に均一に混入され
る。
素繊維とを循環しているジェット空気流内に投入して両
者を均一に混合せしめた後に空気流内から炭素繊維が混
入分散された石膏粉末を分離回収する。すなわち、例え
ばジェット空気流の循環を利用した混合機内に石膏粉末
と、単繊維に離散された炭素繊維とを上記割合で投入す
ると、石膏粉末と単繊維に離散された炭素繊維とがジェ
ット空気流により飛散された状態で循環する間に適切に
混合され、サイクロン或るいはバッグフィルターにより
空気流内から回収すると、石膏粉末と単繊維に離散され
た炭素繊維とが均一に混合された炭素繊維入り石膏粉末
が得られる。ここで、ジェット空気流の圧力は１乃至２
ｋｇｆ／ｃｍ２（ｋｇ／ｃｍ２）の低圧力であることが
必要であり、空気圧を高くすると混合の際に、石膏粒子
同士、或るいは石膏粒子と炭素繊維との衝突力が大きく
なって、石膏粒子および炭素繊維のいずれもが粉砕され
て石膏型材としての物性が変化し、好ましくない。この
ように低圧のジェット空気流を利用することにより、非
常に軽く、しかも細くて長繊維のため浮遊性に富み、均
一混合が困難な炭素繊維が石膏粉末内に均一に混入され
る。
【０００９】（ｅ）なお、石膏粉末内に炭素繊維を混入
する際に、硬化遅延剤，減水剤等の必要な添加剤を同時
に混入することも可能である。
する際に、硬化遅延剤，減水剤等の必要な添加剤を同時
に混入することも可能である。
【００１０】（ｆ）また、上記したように混合された炭
素繊維入り石膏粉末から石膏型を製造するのは、次のよ
うにして行う。上記したように適切な割合で均一に混合
された炭素繊維入り石膏粉末を、石膏型を製造するのに
必要な量だけ計量し、それを所定量の水の入った容器内
に投入する。そして、それを真空状態において攪拌羽根
により緩やかに攪拌すると、炭素繊維の単繊維が均一に
分散された石膏泥漿が得られる。そして、この石膏泥漿
をケース型内に流し込み、硬化後に脱型して乾燥する
と、炭素繊維の単繊維が均一に分散された石膏型が製造
されるのである。
素繊維入り石膏粉末から石膏型を製造するのは、次のよ
うにして行う。上記したように適切な割合で均一に混合
された炭素繊維入り石膏粉末を、石膏型を製造するのに
必要な量だけ計量し、それを所定量の水の入った容器内
に投入する。そして、それを真空状態において攪拌羽根
により緩やかに攪拌すると、炭素繊維の単繊維が均一に
分散された石膏泥漿が得られる。そして、この石膏泥漿
をケース型内に流し込み、硬化後に脱型して乾燥する
と、炭素繊維の単繊維が均一に分散された石膏型が製造
されるのである。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を挙げる。石膏粉末
と、該石膏粉末に対して０．５重量％の単繊維に離散さ
れた長さ２５ｍｍの炭素繊維とを、ジェット空気流を利
用した米国フリュードエナジー社製の混合機ジェットオ
ーマイザーミル−０１０１−Ｃ６−Ｃ６Ｓ型により、空
気圧２ｋｇｆ／ｍｍ２（ｋｇ／ｍｍ２）で均一に混合し
た後に、サイクロン並びにバッグフィルターにより空気
流内から分離回収して、炭素繊維が混入分散された石膏
粉末を得た。この石膏粉末内には炭素繊維の単繊維が団
塊を生ずることなく均一に分散され、しかも炭素繊維の
損傷も殆んどなく理想的に分散されていた。
と、該石膏粉末に対して０．５重量％の単繊維に離散さ
れた長さ２５ｍｍの炭素繊維とを、ジェット空気流を利
用した米国フリュードエナジー社製の混合機ジェットオ
ーマイザーミル−０１０１−Ｃ６−Ｃ６Ｓ型により、空
気圧２ｋｇｆ／ｍｍ２（ｋｇ／ｍｍ２）で均一に混合し
た後に、サイクロン並びにバッグフィルターにより空気
流内から分離回収して、炭素繊維が混入分散された石膏
粉末を得た。この石膏粉末内には炭素繊維の単繊維が団
塊を生ずることなく均一に分散され、しかも炭素繊維の
損傷も殆んどなく理想的に分散されていた。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
石膏粉末内に炭素繊維が予め所定の割合で混入するた
め、石膏泥漿をつくるたびごとに微量の炭素繊維を計量
する操作が不要となり、石膏型を製造する際の作業能率
を向上させることができる。さらに、炭素繊維の長さが
５乃至７０ｍｍであるため、この石膏粉末より作られる
石膏型の抗折強度が十分高いものとされ、かつその石膏
型内に炭素繊維を均一に分散せしめることが容易とな
る。また、石膏粉末に対する炭素繊維の割合が０．０１
乃至１重量％であるため、この石膏粉末より作られる石
膏型に十分高い抗折強度と十分高い吸水率とが得られ、
かつその石膏型内に炭素繊維を均一に分散せしめること
が容易となる等の利点がある。また、石膏粉末と炭素繊
維とを循環しているジェット空気流内に投入するため、
両者がジェット空気流により飛散された状態で循環する
間に適切に混合され、均一に混合された炭素繊維入り石
膏粉末が得られるのである。
石膏粉末内に炭素繊維が予め所定の割合で混入するた
め、石膏泥漿をつくるたびごとに微量の炭素繊維を計量
する操作が不要となり、石膏型を製造する際の作業能率
を向上させることができる。さらに、炭素繊維の長さが
５乃至７０ｍｍであるため、この石膏粉末より作られる
石膏型の抗折強度が十分高いものとされ、かつその石膏
型内に炭素繊維を均一に分散せしめることが容易とな
る。また、石膏粉末に対する炭素繊維の割合が０．０１
乃至１重量％であるため、この石膏粉末より作られる石
膏型に十分高い抗折強度と十分高い吸水率とが得られ、
かつその石膏型内に炭素繊維を均一に分散せしめること
が容易となる等の利点がある。また、石膏粉末と炭素繊
維とを循環しているジェット空気流内に投入するため、
両者がジェット空気流により飛散された状態で循環する
間に適切に混合され、均一に混合された炭素繊維入り石
膏粉末が得られるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】石膏内に混入する炭素繊維の長さと、石膏の抗
折強度との関係を示すグラフである。
折強度との関係を示すグラフである。
【図２】石膏内に混入する炭素繊維の石膏に対する重量
部合と、石膏の抗折強度との関係を示すグラフである。
部合と、石膏の抗折強度との関係を示すグラフである。
【図３】石膏内に混入する炭素繊維の石膏に対する重量
割合と、石膏の吸水率との関係を示すグラフである。
割合と、石膏の吸水率との関係を示すグラフである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】削除
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 14:38）
Claims (3)
- 【請求項１】 石膏粉末内に５乃至70mmの長さの単繊維
に離散された炭素繊維を、該石膏粉末に対して0.01乃至
１重量％の割合で均一に混入分散して成る陶磁器成形用
炭素繊維入り石膏粉末。 - 【請求項２】 石膏粉末内に水溶性サイジング剤でサイ
ジング処理された５乃至70mmの長さの束状の炭素繊維
を、該石膏粉末に対して0.01乃至１重量％の割合で均一
に混入分散して成る陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉
末。 - 【請求項３】 炭素繊維を５乃至70mmの長さに切断して
無数本の単繊維に予め離散させておき、石膏粉末と、該
石膏粉末に対して0.01乃至１重量％の単繊維に離散され
た前記炭素繊維とを循環しているジェット空気流内に投
入して両者を均一に混合せしめた後に空気流内から炭素
繊維が混入分散された石膏粉末を分離回収することを特
徴とする陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉末の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5167860A JPH0829971B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5167860A JPH0829971B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉末の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58071963A Division JPH0610096B2 (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-23 | 陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0748164A true JPH0748164A (ja) | 1995-02-21 |
| JPH0829971B2 JPH0829971B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=15857434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5167860A Expired - Lifetime JPH0829971B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829971B2 (ja) |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP5167860A patent/JPH0829971B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0829971B2 (ja) | 1996-03-27 |
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