JPS6341865B2

JPS6341865B2 -

Info

Publication number: JPS6341865B2
Application number: JP55140129A
Authority: JP
Inventors: Toshio Fujita; Kazuhiro Watanabe
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 1980-10-07
Filing date: 1980-10-07
Publication date: 1988-08-19
Also published as: JPS5767075A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は低温焼成磁器成形用組成物に関する。
更に詳しくは良好な可塑性を有し、それ故優れた
成形性があり、特に押出し成形、圧力鋳込成形等
の成形に適した低温焼成磁器成形用組成物に関す
る。一般にフエノール樹脂、ポリエステル樹脂、ユ
リア樹脂などの公知のプラスチツクは成形性、耐
薬品性、電気特性などの諸特性に優れている。その反面、燃え易いとか、あるいは燃焼に際し
多量の有毒ガスや煙を発生するという様な欠点を
有している。他方、従来の陶磁器やガラス質組成物は、1000
℃以上というような高い温度で長時間にわたつて
焼成、溶融、ならびに成形したりするもので、そ
れ故高温処理が必須であり、当然多量の燃料を消
費するという欠点を有していた。更に、近年低温焼成陶器とか低融点無機質組成
物も研究開発されている。しかし、これらのものは〓焼したものを使用し
たり、あるいは加熱反応を行つた後に焼成した
り、とにかく加熱成形するという様な工程がさけ
られず、その工程の複雑さから、けん厭されてい
た。そこで、本件出願人はガラス質、酸化アルミニ
ウム、粘土質成分、結合剤及び着色剤からなる組
成物を用いた低温焼成磁器およびその製造方法に
関して既に出願した（特願昭第52―119767号）。かかる先願発明に於いて、押出し成形、圧力鋳
込成形の如き混練成形の成形の際、材料の流動性
を高めるために成形材料に多量の水（成形材料の
10〜30重量％）を使用している。このため上記成
形材料中の易溶性（水溶性）のリン酸、またはリ
ン酸塩等の結合剤が乾燥、焼成時の水の蒸発に伴
ない焼成物の表面に向つて移動し、その結果焼成
物中の組成が不均一となり焼きブクレ、変形、変
色、強度低下等の弊害をもたらしていた。本発明はかかる諸欠点を解消した低温焼成磁器
成形用組成物を提供するものである。すなわち、本発明は ()(a) ガラス質成分……40〜60重量％、 (b) 酸化アルミニウム……10〜30重量％、 (c) 粘土質成分……10〜25重量％、及び (d) 結合剤…… ５〜15重量％、の組成を有する混合物（）……100部と ()(e) 水……２〜12部、 (f) ブチラール樹脂……１〜５部、 (g) メタノール及び／又はエタノール……４〜
15部、 (h) DBP、DOP、BBPからなる群から選ばれ
た少くとも１つの可塑剤……１〜６部とからなる短時間、低温焼成磁器成形用組成物に
関する。本発明で使用する前記ガラス質成分(a)として
は、ガラスカレツトすなわちガラス製品の製造中
に破損したり、不用分として切りとられたりして
生じた、粉砕クズガラスが用いられる。該ガラス
質成分は、約40〜60％（成形前の水含有混合物ベ
ース。以下同じ）の割合で使用する。該ガラス質
成分が約40％以下では、磁器化しない。このこと
からガラス質成分が融剤の働きをしていることが
分る。また該ガラス質成分が約60％以上では加熱
硬化の際の収縮が大きく、寸法精度が悪いという
欠点がある。次に本発明に於て使用する酸化アルミニウム(b)
はアルミナとして市場に於て容易に粉末の形で入
手しうるものが通常使用される。該アルミナは約10〜30％の割合で使用する。該
アルミナ成分を前記下限たる10％以下の割合で用
いると得られる製品の強度は不充分となり本発明
で意図する各種用途に使用することができない。
このことから該アルミナは補強剤（骨剤）の役割
を果していることが理解される。更に該アルミナ
の使用量が30％以上になると、加熱硬化によつて
磁器化されないので、好ましくない。本発明で使用する粘土質成分(c)は市場に於て容
易に入手可能なものである。普通微細なアルミナ
ケイ酸塩物質（所謂粘土鉱物）を主体とする可塑
性の強い土壌であれば粘度質成分として使用可能
である。よく知られている如く化学成分は大雑把
に云えばAl₂O₃―SiO₂―H₂O三成分系で構成され
ておりAl₂O₃／SiO₂の値の大きいもの程耐火性の
強い磁器が得られる傾向がある。これらのことか
ら本発明で使用する粘土質成分とは、ケイ酸塩鉱
物を包含し骨材的機能を有し、直径約0.01mm以下
の微粒子よりなる土壌の総称と理解されるべきで
ある。すなわちたとえばカオリン、ベントナイ
ト、櫛粘土、ガイロメ粘土、パイ石、ダイアスポ
ア、絹雲母、葉ロウ石、石英等を包含する。本発明に於て、該粘土質成分は約10〜25％の割
合で使用する。しかして該範囲の下限たる約10％
以下を用いると成形性が悪く好ましくない。また
逆に25％以上使用すると低温では焼成できず、従
つて本発明所定の温度では磁器化しない。これらのことから粘土は、成形性の向上ならび
に寸法安定性の向上に役立つことが理解される。何れにしろ前記アルミナと適宜な割合で配合し
硬化温度を調整することが望ましい。次に本発明に於ては、焼成あるいは成形する場
合原料諸成分を結合して一体となすため有効に働
く結合剤(d)を用いる。本発明に於て使用する前記結合剤としてはリン
酸またはリン酸塩の使用が好ましい。該リン酸と
しては、総ての公知のリン酸、すなわちメタリン
酸、ピロリン酸、オルトリン酸、三リン酸、四リ
ン酸等が使用可能である。これらのリン酸は普通水に易容性であるので、
当然水溶液の形で使用し、後述する水分含有量に
調整することも可能であり本発明は勿論このよう
な態様を包含する。更に本発明に於て使用する前
記リン酸塩としては、リン酸のアルカリ塩、アル
カリ土類塩ならびにアルミニウム塩が包含され
る。前記リン酸のアルカリ塩としては特にリン酸ソ
ーダの使用が好ましい。また前記リン酸のアルカ
リ土類塩としてはリン酸マグネシウムの使用が好
ましい。更に前記リン酸塩にはポリリン酸の前記各種塩
も包含され、就中テトラポリリン酸ソーダの使用
が好適である。尚、前記諸化合物は単独で又は二種以上を混合
して用いることもできる。本発明に於ては、該結合剤を５〜15％の割合で
使用する。前記範囲に於て５％以下を用いると製
品が磁器化せず、更に得られる製品の強度が劣
る。逆に15％以上用いると得られる製品にヤキブ
クレなどが生じ、さらに吸水率が高くなるので好
ましくない。上記成分(a)〜(d)からなる混合物は本発明の組成
物を焼成して得られる磁器の構成成分の主体をな
すものであるが、焼成時の組成物の可塑性を増す
ために本発明の組成物は更に以下の成分(e)〜
（(g)）を含有する。本発明に於て、上記成分(a)〜(d)（以下混合物
（）という）に可塑性を与えると共に結合剤(d)
のリン酸またはリン酸塩を溶解し組成物中への分
散を良好にするために水（ｅ）を用いる。水の使
用量は混合物（）100部に対し２〜12部であり、
これは従来の混練成形の場合に比べて少ない使用
量である。前記範囲に於て水が２部より少ないとリン酸等
の結合剤の分散が悪くなり、また組成物の可塑性
も低下する。逆に12部をこえると前記の如く焼き
ブクレ、変形、変色、強度低下をもたらし、また
取扱いの際、例えば口出し成形機の口金より採り
出す際に変形しやすくなるので好ましくない。更に本発明に於て、混合物（）の可塑性を増
すためにブチラール樹脂（ｆ）を使用する。該ブ
チラール樹脂は後記の如く磁器を焼成する場合に
樹脂ぬきが確実に行ない得るに充分な熱分解温度
を有する。少量の使用量で上記混合物（）に充分な可塑
性を与え、しかも焼成時にクラツクを生じないと
いう点からブチラール樹脂が好適である。その
他、低温で熱分解し、熱可塑性であり、しかも水
溶性である。該ブチラール樹脂の使用量は前記混合物（）
100部に対し１〜５部である。前記範囲に於て１
部より少ないと組成物の流動性が低下し保形性が
悪くなりクラツク等を生じるので好ましくない。
逆に５部をこえると、得られる成形品が多孔質と
なり吸水性が増し、また焼成時分解して多量のガ
ス発生を伴なう結果、フクレやクラツク発生をも
たらすので好ましくない。更に本発明に於て、上記バインダーを溶解する
ために溶剤（ｇ）を使用する。該溶剤としては、
上記の水に親和性の良好な溶剤、例えばメタノー
ル、エタノール等が使用しうる。該溶媒の使用量は、上記ブチラール樹脂を樹脂
濃度10〜20％、粘度2000cps〜5000cpsに調整する
に充分な量であり、一般に前記混合物（）100
部に対し４〜15部である。前記範囲に於て、４部より少ないと組成物の成
形時の流動性が低下し、逆に15部より多いと成形
時に成形圧力が不足し得られる成形品が多孔質に
なり、その結果成形品の吸水性の増大、強度低下
を招来するので好ましくない。更に本発明に於て、前記ブチラール樹脂に可塑
性を付与するために可塑剤（ｈ）を用いる。該可
塑剤としては、焼成時に樹脂ぬきする場合充分蒸
発するような沸点（約340〜420℃）を有する可塑
剤、すなわちDBP、DOP、BBPならびにそれら
の混合物等が使用しうる。該可塑剤の使用量は、前記混合物（）100部
に対し１〜６部である。前記範囲に於て、１部よ
り少ないと得られる成形時の可塑性がなく材料の
流れが悪いため、成形品の形状が長いもの、大き
いものである場合に亀裂が生じやすいので好まし
くない。逆に６部より多いと組成物の保形性が悪
くなり成形時に変形するので好ましくない。本発明に於ては、必要に応じて上記成分に着色
剤、例えばベンガラ、酸化クロム、酸化チタン、
四三酸化鉄等、及び耐水性付与剤、例えばマグネ
シウム、カルシウム、亜鉛、マンガン等の酸化物
または炭酸塩等を添加してもよい。本発明の組成物は、上記成分を公知の混合手
段、例えばボールミル、真空土練機、ニーダー等
により混合することにより得られる。かくて得られた本発明の組成物は通常の成形加
工方法、例えば混練成形法、とりわけ押出成形法
により成形され、必要により乾燥し、更に加熱硬
化される。該加熱手段としては、トンネル窯、シ
ヤツトルキルン等の通常の加熱炉が用いられる。
加熱温度は一般に約650〜750℃の範囲である。加
熱時間は、加熱温度に依存するが、例えば約750
℃で約30分〜２時間である。本発明の組成物は、このように低温で焼成可能
であるので焼成による収縮率が少さく、寸法精度
も高いという特徴をもつ。更に、本発明の組成物より得られる各種製品に
つき、特に吸水率を低くすることが望まれる場合
には仕上り加工、例えばシリコンワニスなどの耐
熱性塗料などを含浸し自然乾燥又は更に加熱硬化
させることにより、所望の特性を有する製品を得
ることができる。以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。実施例１ガラスカレツト 45重量部酸化アルミニウム 26重量部ガイロメ粘土 15重量部第一リン酸アルミニウム 0.4重量部テトラポリリン酸ナトリウム 4.8重量部ヘキサメタリン酸ナトリウム 4.8重量部ベンガラ 4重量部（以上の配合を組成Ａという）水 8重量部ブチラール樹脂（エスレツクスBM―Ｓ積水化
学製） 2.4重量部エタノール 9.6重量部フタル酸ジブチル 3重量部上記成分を撹拌混合した後、この成形材料を押
出し機に投入して直径15mm、肉厚２mm、長さ400
mmのパイプ状の成形品を押出し成形し、これを
670℃で１時間焼成したところ変形、変色、フク
レ等もなく磁器化していた。実施例２実施例１の組成Ａ 100重量部水 8重量部ブチラール樹脂（エスレツクスBX―３積水
化学製） 1.2重量部エタノール 10重量部フタル酸ジブチル 4重量部上記成分を撹拌混合した後、この成形材料を押
出成形機に投入して直径15mmの丸棒を押出した
後、700℃で３時間焼成したところ何ら異常なく
磁器化していた。実施例３実施例１の組成Ａ 100重量部水 8重量部エタノール 8重量部ブチラール樹脂（エスレツクスBX―３）
２重量部フタル酸ジブチル 3重量部上記配合により直径40mm、肉厚2.0mm、長さ400
mmのパイプ状成形品を押出し焼成したところ前記
実施例と同じく良好な結果が得られた。これは径
が大きく肉厚のうすいパイプ成形の場合には成形
時に垂れが生じるため可塑性を上げるための配合
である。比較例１実施例１の組成Ａ 100重量部水８重量部エタノール 40重量部ブチラール樹脂 8重量部フタル酸ジブチル 6重量部上記成分を前記と同じく成形したところ保形性
が悪るくなり変形、キレツが入り、また焼成後多
孔質となり吸水性が増し強度が著しく低下した。比較例２実施例１の組成Ａ 100重量部水 20重量部上記成分を実施例２と同様に押出した後700℃
で３時間焼成したところ、丸棒表面に多数のキレ
ツが発生し吸水率もあり強度も低いものしか得ら
れなかつた。以上の実施例及び比較例で得られた成型物の吸
水率及び曲げ強度を表に示す。【表】

Claims

【特許請求の範囲】１ () (a) ガラス質成分……40〜60重量％、 (b) 酸化アルミニウム……10〜30重量％、 (c) 粘土質成分……10〜25重量％、及び (d) 結合剤…… ５〜15重量％、の組成を有する混合物（）……100部と ()(e) 水……２〜12部、 (f) ブチラール樹脂……１〜５部、 (g) メタノール及び／又はエタノール……４〜
15部、 (h) DBP、DOP、BBPからなる群から選ばれ
た少くとも１つの可塑剤……１〜６部とからなる短時間、低温焼成磁器成形用組成物。