JP2001226165A

JP2001226165A - 石膏型製造用の陶器石膏配合物

Info

Publication number: JP2001226165A
Application number: JP2000403652A
Authority: JP
Inventors: Andrzej A Przybysz; エイ．パージビツツアンドルツエイ; Jeffrey F Grussing; エフ．グラツシングジエフエリー; Salvatore C Immordino; シー．インモルデイノサルバトーア
Original assignee: USG Corp
Current assignee: USG Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2001-08-21
Also published as: AU6660800A; EP1106588A1; US6398864B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】吸水速度及び排水速度の高いセラミック製品の
有用な鋳造用石膏型を提供する【解決手段】硫酸カルシウム半水化物、硫酸カリウム及
び酒石酸カリウムナトリウムが混合される。硫酸カリウ
ム及び酒石酸カリウムナトリウムは約１：１〜約１０：
１の比が存在する。酒石酸カリウムナトリウムは乾燥し
た硫酸カルシウム半水化物１トン当たり約１〜約１０ポ
ンドの量存在し、硫酸カリウム及び酒石酸カリウムナト
リウムの合計が硫酸カルシウム半水化物１トン当たり約
２〜約３５ポンド存在する。この配合物の型を製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は石膏型製造用の陶器
石膏配合物及び原型の再生用の型の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石膏型は特に皿、花瓶、便器等のセラミ
ック製品の製造において有用である。石膏型は石膏の好
ましい吸水性によってセラミック製品を鋳造するために
使用される。石膏はまた硫酸カルシウム半水化物、スタ
ッコ、あるいは焼石膏として知られている。型を作る場
合焼石膏は水と混合してスラリを生成する。このスラリ
は次に型の上に流され、硬化反応が完了するまでそのま
ま放置し水和処理される。石膏が硬化すると、半水化物
の型が水の化学的結合により二水化物に変換され、硫酸
カルシウム半水化物結晶でなる絡み合った母材が形成さ
れる。この二水化物が形成されると、石膏内に毛管が形
成され、これにより石膏型の乾燥後の吸水性能が与えら
れる。型に使用する場合この吸水性能により型が型内に
注ぎ込まれるクレースリップから「水を吸い上げ」、
「グリーンウエア」が生成され、これをキルン内で焼成
してセラミック製品を製造する必要があるものである。

【０００３】成形製品の製造のために型を製作するため
に石膏をすることは当業者には周知である。例えば米国
特許第２，３９１，８５５号には最初の硬化後石膏の膨
張を制御するため添加剤の追加及び通気性石膏物体の製
造法が開示されている。石膏にカリウム塩類を添加して
ボードまたは型に形成する構成が米国特許第４，４４
３，２６１号に開示される。これらの特許は参考のため
ここに示される。

【０００４】セラミック製品を成型する際大半の時間は
グリーンウエアを生成し、次に石膏型を乾燥させる工程
に使用される。クレースリップが石膏型内に注がれる
と、水は石膏により吸収され、クレー粒子は石膏型の内
面に付着される。グリーンウエアは十分に水が吸収され
て鋳造製品がその形状を維持でき、型から取出されたと
きに形成されるが、この製品はこの段階ではまだ極めて
もろい。

【０００５】この形成工程は中圧鋳造法として知られる
方法により加速可能である。この方法には型内にあるク
レー物体に圧力を加える工程が含まれる。石膏を圧力下
で加熱することにより得られるアルファ状態の焼石膏は
型を形成し、この型はベータ状態の焼石膏で作ったもの
に比べ強度が強く、圧力鋳造により適している。一方ア
ルファ石膏から作られた型はアルファ焼石膏から作られ
た硬化石膏の多孔性が低いので型から水分を強制的に送
出し乾燥させるために時間がかかるという欠点を有して
いる。

【０００６】クレースリップから水分を吸収する石膏型
材料により、グリーンウエアを形成するに必要な時間が
減少される。これにより型を解放し別の製品鋳造に使用
できるので、セラミック製品製造工程の効率が向上され
る。これは「ターンオーバー」と呼ばれている。一方石
膏型は再使用する前に乾燥させる必要がある。毛管内に
吸収された水分は石膏型から追い出し、毛管が次のセラ
ミック製品から十分に水分を吸い出す必要がある。一般
に石膏型は熱または圧力を用いて処理され吸収された水
分を追い出す。型を加熱したり加圧して乾燥工程を促進
させることは費用またはエネルギの増加を伴う。更に型
は何度も使用した後は水分が毛管内に出入するので侵食
を引き起こし劣化し始める。石膏が本来水に対する溶解
性があるため石膏型の時間経過による侵食により、石膏
型の詳細部分が失われ、これが鋳造したグリーンウエア
製品に移されることになる。通常石膏型は平均して８０
サイクルを経過すると侵食で再使用できなくなる。

【０００７】型内に使用される石膏の特性を変更する多
くの添加剤が周知である。アルファ焼石膏から作られた
型はベータ焼石膏から作られたものに比べ、強靭で、密
度が高く多孔性も少ない。一般に石膏型の固さを改良す
る添加剤により通常型の多孔性が低下される。強度は密
度の高い石膏型を鋳造することによっても増加できる
が、これは多孔性に負の効果を与える。多孔性を失うと
クレースリップから水分を吸収する型の能力が低下さ
れ、また石膏型の吸水速度も低下される。従ってより強
靭な型が長く使用できるが、吸水時間及び石膏型の水分
送出時間の両方を増加させるので、この型はグリーンウ
エア製品の製造を遅らせることになる。水送出しが困難
である型はまた乾燥工程で高いエネルギを使用する必要
があるので工程が高コストとなる。

【０００８】これらの問題の一部はセラミック製品の鋳
造用の石膏型に替えて樹脂型を使用することにより解決
される。この型は型の早いターンオーバーを与えるが、
これに使用する樹脂は通常の配合物に基づく石膏に比べ
相当に高価となる。樹脂型はまた特殊加工技術により作
成する必要がある。このため型の設計のアウトソース
（ｏｕｔｓｏｕｒｃｅ）の必要があり工程コストが増加
する。更に樹脂型は製造、保管及び維持に費用がかかる
ので、大量生産によるときのみ費用の有効な分担が行わ
れる。

【０００９】従って本発明の１目的は吸水速度及び排水
速度の高いセラミック製品の有用な鋳造用の石膏型を提
供することにある。

【００１０】本発明の別の目的は寿命が長く強度を維持
でき、更に吸水速度及び吸収した水の排水速度を増加可
能な、低廉な型を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は大量のエネルギを使用
する必要がなく排水及び乾燥が可能な、エネルギ効率の
良いセラミック製品製造用の型を提供することにある。

【００１２】本発明の更に別の目的は別の製品の鋳造の
ための型を準備するに必要なターンオーバー時間を減少
することにより、セラミック製品の製造効率を向上する
ことにある。

【００１３】本発明の更に他の目的は加圧鋳造中迅速に
吸水しグリーンウエアを形成するに必要な時間を低下で
きるアルファ焼石膏から作られた型を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した目的はセラミッ
ク製品の鋳造用の改良された型の石膏配合物を特徴とす
る本発明により解決される。型は鋳造される製品から水
分を吸収する能力を有しており、このため特に圧力鋳造
中製造速度が早くなる。使用後の石膏型の乾燥も従来の
石膏型に比して容易に吸収水分を効率よく排水できる。
吸水性及び排水性の改善は型の強度と鋳造工程の効率の
妥協点を求めない方法により達成される。

【００１５】更に詳述するに本発明によれば、セラミッ
クウエア製造用の石膏型を製造するための石膏配合物が
提供される。石膏配合物は硫酸カルシウム半水化物、硫
酸アンモニウム並びに硫酸カリウムの１以上、アンモニ
アＬタートレート並びに酒石酸カリウムナトリウムの１
以上からなる。硫酸アンモニウム並びに硫酸カリウムの
１以上とアンモニアＬタートレート並びに酒石酸カリウ
ムナトリウムの１以上との重量比が約１：１〜約１０：
１に維持される必要がある。酒石酸カリウムナトリウム
並びにアンモニアＬタートレートの１以上は乾燥した硫
酸カリウム半水化物１トン当たり約１〜約１０ポンド存
在し、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、アンモニアＬ
タートレート及び酒石酸カリウムナトリウムの全体が乾
燥した半水化物１トン当たり約２〜約３５ポンド存在す
る。

【００１６】本出願人は酒石酸カリウムナトリウム及び
硫酸カリウムを所定の比率で組み合わせると、次の使用
のため型作成の際型からの排水を容易に向上できる多孔
性構造を有する石膏型が得られることが判明している。
アルファ焼石膏から作られる型も圧力鋳造中の吸水を容
易に行い得る。型の乾燥が容易であることは、グリーン
ウエアの鋳造工程中型の毛管により吸水されていた水を
追出すに必要な圧力若しくは熱のエネルギが少なくて済
むことを意味する。使用するエネルギが少なければ工程
の費用も少なくなる。ある場合に型の乾燥が容易であれ
ば、型は次の製品の鋳造のためにより容易に交換できる
ので、工程の効率も向上され得る。

【００１７】型の毛管に対し出入する水の流れの容易性
も大きなターンオーバー速度も明らかである。従来の配
合物から作られた型では平均８０製品を製造した後使用
不可能になるが、本発明の配合物を用いると、１００−
１２０サイクルの寿命期間が得られた。型の寿命が延び
るので、費用が減少でき工程効率も高くなった。

【００１８】代表的な石膏配合物では、多孔性構造体を
増加するために水と石膏との水・石膏比を高くしてお
り、これにより吸水性及び排水性が高められる。この水
・石膏比を高くすると型の寿命及び強度が低くなる。出
願人には配合物は認知できるほど低い水・石膏比では吸
水性及び排水性が増加し、型の強度が高められ寿命が長
くなる。酒石酸カリウムナトリウムを添加すると一般
に、石膏配合物の強度が減少することは知られている。
一方硫酸カリウム及び酒石酸カリウムナトリウムの比率
により、配合物の強度が良好に維持され且つ多孔性構造
体が改良され、低い水とスタッコの比で鋳造するときの
型に対する吸水性及び排水性の効率が高くなる。

【００１９】この配合物の別の結果は、乾燥工程及び圧
力鋳造工程のエネルギ効率が改良されることにある。こ
の良好な効率は型乾燥中及び石膏型がアルファ焼石膏か
ら作られる場合圧力鋳造中でグリーンウエアからの水吸
収中の両方で見られる。毛管の流れが制限されると、多
くのエネルギを消費して型を乾燥し次の使用に備える必
要がある。型は直接熱、圧力あるいはその組み合わせに
より乾燥できる。型乾燥にどの方法を採用しようともそ
れに関係なく、温度及び圧力が減少できれば、全体の工
程に対するエネルギコストは減少できる。本発明による
配合物及び型の場合、温度・圧力は減少でき且つ型から
水分を除去できるので、処理工程のエネルギ効率が良く
なる。圧力鋳造が採用される場合毛管の流れに対する抵
抗が小さいときは圧縮環境で圧力を低くするか時間を小
さくする必要がある。

【００２０】改良された型は硫酸カリウム半水化物、硫
酸アンモニウム及び硫酸カリウムの１以上、アンモニア
Ｌタートレート及び酒石酸カリウムナトリウムの１以
上、及び上述したと同じ比率の水からなる石膏スラリか
ら作ることができる。スラリが混合された後スラリは原
型上に注がれて型を作りそのまま放置して硬化させる。
硬化した後原型は型から除去され乾燥される。このよう
にして作られた型は従来の工程から作られる型に比べよ
り迅速に排水でき、使用者は低い温度若しくは圧力で乾
燥することによりエネルギコストを低下することができ
る。追加の鋳造製品も乾燥工程をスピードアップし、再
使用のため型を迅速に交換することにより、本発明の方
法を用い同一のコストで製造できる。

【００２１】この配合物を利用する工程においてもこれ
らの利点を示す。鋳造製品を製造する改良された方法に
よれば、鋳造製品は硫酸カルシウム半水化物、硫酸アン
モニウム並びに硫酸カリウムの１以上、アンモニアＬタ
ートレート並びに酒石酸カリウムナトリウムの１以上、
及び水からなる配合物から作られた型を用いて製造され
る。硫酸アンモニウム並びに硫酸カリウムの１以上に対
するアンモニアＬタートレート並びに酒石酸カリウムナ
トリウムの１以上の重量比は約１：１〜約１０：１が採
用されて型を製造可能である。製品はクレースリップを
型内に注入しスリップをそのまま放置して硬化すること
により鋳造される。型から製品を取出した後、型は次に
排水処理を受け吸収されている水分の大半を除去する。
排水速度が増加されるので使用エネルギ量が減少でき、
また型は迅速に交換して同じ時間フレーム内で追加鋳造
製品を製造可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明によれば、従来の型に比べ
吸収した水分をより容易に排水できるセラミック製品製
造用の石膏型を製造するための石膏配合物が提供され
る。乾燥は型から水分を除去する一般的な用語であり、
一方排水は圧力を加えることにより水分を除去すること
を指す。本発明の好ましい実施形態においては配合物は
硫酸カルシウム半水化物、水、硫酸カリウム及び酒石酸
カリウムナトリウムの混合液からなる。

【００２３】硫酸カリウム及び酒石酸カリウムナトリウ
ムは約１：１〜約１０：１の重量比で存在する。好まし
い実施形態によれば、硫酸カリウムと酒石酸カリウムナ
トリウムとの重量比は約２．５：１〜約１０：１であ
る。酒石酸カリウムナトリウムは石膏配合物１トン当た
り約１〜約１０ポンドの量存在する。硫酸カリウムと酒
石酸カリウムナトリウムとの全体が乾燥した硫酸カルシ
ウム半水化物１トン当たり約２〜約３５ポンドである。
より多くの量の酒石酸カリウムナトリウムを使用したい
場合、好ましい限界値内で添加剤を最大量に保持するた
め、約２．５〜約１０：１の範囲の低い部分での硫酸カ
リウムの比が選択される必要がある。以下の説明はこの
好ましい実施形態に集中してなされるが、硫酸アンモニ
ウムは硫酸カリウムの一部あるいは全てと置換可能であ
り、アンモニアＬタートレートは酒石酸カリウムナトリ
ウムの一部あるいは全てと置換可能であることは理解さ
れよう。

【００２４】石膏配合物の開始材は硫酸カルシウム半水
化物でなる。この配合物はアルファあるいはベータ形態
あるいはその組み合わせが使用できる。この配合物は以
下の反応式により硫酸カルシウム二水化物を硫酸カリウ
ム半水化物に変換することにより作られる。

【００２５】

【数１】

【００２６】この反応は当業者に周知な焼成あるいは他
の方法により実行できる。この場合焼成によるときは正
確に調整された条件下で水和の水の一部を排水するため
に熱が使用される。小さな量の硫酸カルシウム半水化物
は水と化学結合された硫酸カルシウム無水物不純物から
完全に除去できる。この焼成法は水分を排水するために
大量のエネルギが必要であり、正しい水和水を保持する
ため正確に調整される必要がある。この方法はまた８０
℃より高い温度で硫酸を用い、硫酸カルシウム半水化物
を作成することは知られている。水和水を減少させて半
水化物を得るこれらの方法及び他の方法は当業者には周
知である。

【００２７】硫酸カルシウム半水化物は少なくとも２種
の結晶形態を有する。アルファ焼石膏は少ない非円形
（ａｃｉｒｃｕｌａｒ）結晶を形成し、密に充填され密
度の高い強度の強い石膏を形成している。結晶形態学に
よれば水は結晶間を容易に流れ、少ない水で流動可能な
スラリが形成できる。これは連続工程により行われ、こ
れにより硫酸カルシウム半水化物が圧力下で加熱され
る。より細長い結晶はベータ焼石膏の特性である。この
結晶構造のため結晶はより緩く充填されているので、製
品の密度は低くなる。ベータ形態ではまた、石膏を流動
させるのにより多くの水が必要である。二水化物の焼成
が外気圧下で行われた後、ベータ形態が得られる。アル
ファー及びベータ形態を混合して中間値の多孔性及び強
度を有する石膏を製造することが利点となる場合が多
い。アルファー若しくはベータのいずれによってもそれ
に関係なく、本発明により形成された硬化石膏は型から
水分を迅速に排水し乾燥できる。本発明の添加剤によれ
ば型がアルファー半水化物、ベータ半水化物あるいはそ
の混合物から作られようとも、型の排水能力が向上され
る。

【００２８】石膏型を形成するため硫酸カルシウム半水
化物は水と混合され、スラリが作成される。水の一部が
存在する場合実質的に上記化学式を逆にする水和工程で
硫酸カルシウム半水化物及び無水物と混合する。半水化
物が水分を吸収するに伴い、二水化物の結晶が形成され
始める。この結晶は成長し、内部に孔及び毛管を有し石
膏結晶が絡み合った硬化母材を形成する。この母材は毛
管作用が強く、水分はクレースリップから除去され、グ
リーンウエアが形成できる。この水分は次にグリーンウ
エアが除去されるまで、型に対し出入されたり、石膏型
の毛管内に保持される。次に石膏型は乾燥・排水され、
次の使用のために待機される。

【００２９】硫酸カリウム及び酒石酸カリウムナトリウ
ムを添加すると、形成される二水化物の多孔質構造が変
化する。この結果変化した多孔質構造により、排水を介
し水が容易に除去されるかあるいは熱使用が容易にされ
る。更に変化された多孔質構造は低い水・石膏比で作ら
れた石膏の吸水特性が良好である。

【００３０】添加剤の量は重要である。硫酸カリウムお
よび酒石酸カリウムナトリウムは焼石膏と乾燥混合され
るか、直接混合水に加えられる。酒石酸カリウムナトリ
ウムが過剰に添加され過ぎると、得られる石膏の強度が
低下され、型は複数の使用に対し良好に形状保持できな
い。ロッシェル塩としても知られる酒石酸カリウムナト
リウムは１トンの硫酸カルシウム半水化物当たり１０ポ
ンド以下の量添加する必要がある。半水化物１トン当た
り１ポンドより少ない酒石酸カリウムナトリウムは型の
排水速度の増加に効果的に寄与しない。

【００３１】この塩類の全量及び硫酸カリウムと酒石酸
カリウムナトリウムとの比も重要である。塩類が多すぎ
ると型の強度が破壊される。硫酸カルシウム半水化物１
トン当たり添加剤が３５ポンド程度石膏配合物に添加で
きる。硫酸カリウムと酒石酸カリウムナトリウムとの重
量比は１：１以上であり１０：１以下にする必要があ
る。石膏配合物に添加する前に、添加剤は５０メッシュ
で１０％が保持されるまで粉砕される必要がある。

【００３２】アンモニアＬタートレートは酒石酸カリウ
ムナトリウムに代えてこの配合物に化学的に好適に使用
されるが、商用工程に必要な量を入手することは容易な
ことではない。更に純度の低い形態のアンモニアＬター
トレートでは型に変色が生じ、これは通常セラミックメ
ーカでは許容できない。硫酸カリウムに代えて硫酸アン
モニウムを使用可能である。

【００３３】本発明の添加剤の組み合わせは、石膏配合
物がポルトランドセメントないしは石灰のようなアルカ
リ性添加剤を含む場合は使用できない。スラリ化の結果
として得られるペーハー値硫酸カリウム及び酒石酸カリ
ウムナトリウムの添加剤と相互作用しその混合物の硬化
時間は極めて長くなる。

【００３４】硫酸カリウムないしは酒石酸カリウムナト
リウムは硬化工程中の型膨張を制御することは当業者に
は周知である。硬化工程中、結晶成長が始まるので膨張
が生じる。石膏型を形成の際、膨張により型の形状に変
形をもたらすから、これは不都合である。市販の石膏混
合物であり、ユーエスジー・コーポレーションから入手
できる＃１ＰｏｔｔｅｒｙＰｌａｓｔｅｒＬＥは
硫酸カリウム１トン当たり４ポンド及び酒石酸カリウム
ナトリウム１トン当たり２ポンドを含む石膏混合物であ
る。この混合物は二水化物結晶が形成する際に生じる膨
張の量を低下する必要があるときに使用され得る。石膏
型が膨張すると、最終仕上げセラミック品が変形するこ
とにもなる。

【００３５】一方本発明の大きな開発技術は、鋳造製品
の製造に使用されるとき添加剤のある組み合わせの比が
石膏型の排水速度及び吸水速度が著しく増加することに
ある。添加剤の組み合わせはこの目的に対してはこれま
で知られていない。更にある好ましい実施形態では、市
販で入手できる周知な石膏混合物に比べ硫酸カリウムと
酒石酸カリウムナトリウムとの比がより高いものが使用
される。

【００３６】型の使用に特定の特性が要求される場合、
他の添加剤を添加できる。最終仕上げされた型の強度及
び排水速度の両方を向上させるために三メタリン酸塩ナ
トリウムを配合物に添加可能である。これは１トンの硫
酸カルシウム半水化物当たり約１ポンドないしは約５ポ
ンドの三メタリン酸塩ナトリウムの割合で添加される。
好ましくは添加剤はトン当たり約１〜約３ポンドの量存
在させられる。ポリエチレングリコールは別のオプショ
ンとしての添加剤である。この材料の添加剤を用いる
と、型の強度が僅かに改善され、酒石酸カリウムナトリ
ウムのような他の添加剤が型の表面へ移動することが阻
止される。ポリエチレングリコールはまた潤滑剤として
作用し、型からグリーンウエアの離型を助ける。ポリエ
チレングリコールはトン当たり最大約２０ポンド、好ま
しくは約０．５〜約１０ポンドの量だけ添加できる。当
業者には周知の酒石酸、たん白質の遅延剤、クエン酸、
あるいはアンモニアタルトレート（ａｍｍｏｎｉｕｍ
ｔａｒｔｒａｔｅ）のような遅延剤が、必要ならば硬化
工程をより良好に制御するのに使用できる。型の強度を
増加したい場合には補強材を添加できる。上述したもの
を除く、当業者には周知の他の添加剤も本発明に関連し
て使用可能である。

【００３７】技術による実験例１比較のための対象製品を硫酸カリウムベータ半水化物か
らなる石膏配合物から作成した。この配合物のサンプル
は粘度７２ｃｃで混合しスラリを作成した。７２ｃｃの
粘度は石膏１００グラム当たり水７２ｃｃの混合物とし
て定義した。約２２ポンドのスラリを４空気通路を含む
ブロックの形状内に流し込み、そのまま放置して水和さ
せた。排水速度はビカーが硬化した後圧縮空気を空気通
路を経てブロックへ与えるすることによりテストした。
ビカーの硬化時間をＡＳＴＭＣ−４７２当たり３００
グラムのビカーニードルが約６オンスの容量カップ内に
石膏の厚さ内に自由に自重により途中まで（約１イン
チ）通過する時間として定義した。圧力下の空気は鋳造
製品内を強制移動し、排水した水分を以下のように収集
し測定した。

【００３８】

【表１】

【００３９】収集した全水分は２３６６グラムであっ
た。テスト中サンプルには亀裂若しくは破損は認められ
なかった。

【００４０】実験例２本発明の配合物は硫酸カリウムベータ半水化物、硫酸カ
ルシウムベータ半水化物１トン当たり８ポンドの硫酸カ
リウム、硫酸カルシウムベータ半水化物１トン当たり２
ポンドの酒石酸カリウムナトリウム、及び硫酸カルシウ
ムベータ半水化物１トン当たり０．３ポンドのクエン酸
塩ナトリウムを十分な水と混合してスラリを作成しこの
スラリから作成する製品を製造するために採用した。約
２２ポンドのスラリを４空気通路を含むブロックの形状
内に注ぎ込みそのまま放置して水和した。ビカーが硬化
した後空気通路を経てブロックへ圧縮空気を与えること
により、排水速度をテストした。圧力下の空気は鋳造製
品内を強制移動され、排水された水分を以下のように収
集し測定した。

【００４１】

【表２】

【００４２】収集した全水分は４００８グラムであっ
た。テスト中サンプルには亀裂若しくは破損は観察され
なかった。

【００４３】実験例３本発明のサンプル製品は硫酸カルシウムベータ半水化
物、硫酸カルシウムベータ半水化物１トン当たり６ポン
ドの硫酸カリウム、硫酸カリウムベータ半水化物１トン
当たり１ポンドの酒石酸カリウムナトリウム、及び硫酸
カルシウムベータ半水化物１トン当たり０．１６ポンド
を十分な水と混合し７２ｃｃ粘度のスラリを形成しこの
スラリから作り得た。約２２ポンドのスラリを４空気通
路を含むブロックの形状内に流し込みそのまま放置して
水和した。排水速度はビカーが硬化した後３０分間圧縮
空気を空気通路を経てブロックへ与えることにより、テ
ストした。圧力下の空気は鋳造製品内部を強制移動され
排水された水分を以下のように収集し測定した。

【００４４】

【表３】

【００４５】収集した全水分は３１０９グラムであっ
た。テスト中このサンプルには亀裂若しくは破損は認め
られなかった。

【００４６】実験例１のサンプルは対象サンプルであ
り、本発明の添加剤なしで作られた石膏サンプルからの
排水量を示す。硫酸カリウム及び酒石酸カリウムナトリ
ウムの２種の異るレベルが実験例２、実験例３に示され
る。本発明の配合物は、同じ時間中サンプルから収集し
た水分量が明確に増加していることを示している。トン
当たり８ポンドの硫酸カリウム及びトン当たり２ポンド
の酒石酸カリウムナトリウムを含む実験例２のサンプル
は基準サンプルの水分の２倍排水されている。

【００４７】従来技術による実験例４従来例に基づくサンプル製品は１４８５部のＮｏ．１モ
ールデイングプラスタ、５１０部のハイドロカルＣ
−ベース、５部の硫酸カリウム、２．５部のぶどう糖並
びに１．３部の遅延剤を十分な水と混合して得られた粘
度５５ｃｃのスラリから作成した。Ｎｏ．１モールデイ
ングプラスタはユーエスジー・コーポレーションから
入手できる硫酸カルシウムベータ半水化物であり、型使
用の石膏の代表的なものである。ユーエスジー・コーポ
レーションから供給されるハイドロカルＣ−ベースは
硫酸カルシウム半水化物のアルファー形態のものであ
る。遅延剤は製品の硬化時間を延ばすための添加剤であ
る。ぶどう糖、本例ではスタレイデックス４４４である
エイ．イー．スタレイから入手できるぶどう糖は型が迅
速な温度変化に晒されるときの亀裂を抑制する熱衝撃添
加剤である。空気圧排水テストを鋳造４ｘ８インチシリ
ンダで行った。排水し収集した水分は以下のように測定
された。

【００４８】

【表４】

【００４９】収集した全水分は３４６．０グラムであっ
た。

【００５０】実験例５本発明のサンプル製品は１４８５部のＮｏ．１モールデ
イングプラスタ、５１０部のハイドロカルＣ−ベー
ス、２．５部のぶどう糖、及び１．０部の遅延剤を十分
な水と混合して得られた粘度５５ｃｃのスラリから作ら
れた。使用したぶどう糖はエイ．イー．スタレイから入
手できるスタレイデックス４４４であった。空気圧力排
水テストが鋳造４ｘ８インチシリンダで行われた。排水
し収集した水分量は以下のように測定した。

【００５１】

【表５】

【００５２】収集した全水分は３５９．９グラムであっ
た。

【００５３】実験例６本発明のサンプル製品は１４８５部のＮｏ．１モールデ
イングプラスタ、５１０部のハイドロカルＣ−ベー
ス、３部の酒石酸カリウムナトリウム、５部の硫酸アン
モニウム、６部の三メタリン酸塩ナトリウム、２．５部
のぶどう糖、及び２．０部の遅延剤を十分な水と混合し
て得られた粘度５５ｃｃのスラリから作成した。空気圧
力排水テストを鋳造４ｘ８インチシリンダで行った。排
水し収集した水分量は以下のように測定した。

【００５４】

【表６】

【００５５】収集した全水分は３８５．４グラムであっ
た。

【００５６】実験例４、５、６は実験例１、２、３に比
べ異る形態の硫酸カルシウム半水化物で作成した。全て
の硫酸カルシウム半水化物はＵＳＧコーポレーションか
ら供給された。アルファー形態の硫酸カルシウム半水化
物で作成した石膏スラリはベータ形態を用いる場合より
添加する水量が少なくて済む。硫酸カルシウム半水化物
のアルファー形態及びベータ形態の間の粘度の差は結晶
形態学の差に関連している。酒石酸カリウムナトリウム
を添加せずに硫酸カリウムをする場合は実験例４に示さ
れる。実験例５では排水された水分量は酒石酸カリウム
ナトリウムの添加と共に増加させた。更に光学成分であ
る三メタリン酸塩ナトリウムもまた添加した場合、排水
速度は実験例６で増加した。

【００５７】データによれば本発明では採用する半水化
物の形態に関係なく排水工程で型から早期に排水される
水分量が増加することを示している。実験例２、３で
は、硫酸カリウム及び酒石酸カリウムナトリウムを用い
ない実験例１に比べ、排水される水分量が多く最初の５
分間に相当に行われたことを示している。同様に最初の
５分の期間で排水される割合は比較実験例４での６０％
から本発明の配合物を用いる実験例５、６での７５％へ
と増加した。本発明により提供された有効量の添加剤の
添加により、排水サイクルの最初の５分で収集される水
分量が増加した。

【００５８】本発明の配合物はグリーンウエアを鋳造す
る際に使用する石膏型の製造工程に使用できる。硫酸カ
リウム及び酒石酸カリウムナトリウムの添加剤は、これ
らの材料をその１０％のみが５０メッシュに保持される
ように粉砕することにより作成される。硫酸カリウム半
水化物、硫酸カリウム及び酒石酸カリウムナトリウムの
混合物は乾燥ブレンドすることにより作成される。硫酸
カリウム及び酒石酸カリウムナトリウムの比は約１：１
〜約１０：１内である。酒石酸カリウムナトリウムは硫
酸カルシウム半水化物１トン当たり約１〜約１０ポンド
の量存在し、硫酸カリウム及び酒石酸カリウムナトリウ
ムの全量は石膏配合物１トン当たり約２〜約３５ポンド
である。石膏型に対し特定の特性を与えるために、当業
者には周知の付加物質を添加可能である。次にこの混紡
物は水と混合されてスラリが作成され、スラリは成型対
象のマスター原型上に注がれそのまま放置されて硬化さ
れる。型が硬化され原型から取出された後、石膏型を乾
燥する。型の乾燥には光学的排水工程が含まれ得る。

【００５９】セラミック製品は本発明の配合物で作成す
る型を用いて製造可能である。好ましい実施形態によれ
ば、型は硫酸カルシウム半水化物、硫酸カリウム、酒石
酸カリウムナトリウム及び水からなる配合物で作られ
る。硫酸アンモニウムは硫酸カリウムに代えて使用可能
であり、アンモニアＬタートレートは酒石酸カリウムナ
トリウムに代えて使用可能である。当業者に周知な他の
添加物も添加可能である。型が形成され条件付けされた
後、クレースリップを石膏型内に流し込むことによりグ
リーンウエアが作成される。石膏型はクレースリップか
ら水分を吸収してグリーンウエアの形成を助ける。型が
硫酸カルシウムアルファー半水化物から作られる場合、
グリーンウエアからの水分吸収速度を高めるのに、圧力
鋳造を採用できる。一度グリーンウエアが形成される
と、製品は石膏型から取り除かれる。石膏型は次に吸収
した水分を排水して別の製品の鋳造準備に備えられる。
型はオーブン内で加熱し、残留水分を室温で蒸発するこ
とにより、更に乾燥する。

【００６０】鋳造による再生のため石膏型を製造するた
めの配合物及び方法の特定の実施形態を示し説明した
が、広い実施形態において本発明から離れる事なく以下
の請求項に示される範囲において設計変更が可能である
ことは当業者には理解されよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 24:04 Ｃ０４Ｂ 24:04 24:32 24:32 Ａ 22:16） 22:16）Ａ 103:46 103:46 111:20 111:20 (72)発明者ジエフエリーエフ．グラツシングアメリカ合衆国ウイスコンシン州 53179，トレバー，259スアベニユー 12120 (72)発明者サルバトーアシー．インモルデイノアメリカ合衆国ウイスコンシン州 53179，トレバー，259スアベニユー 12340

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硫酸カルシウム半水化物と、水と、硫酸
アンモニウム並びに硫酸カリウムの一方と、及びアンモ
ニアＬタートレート並びに酒石酸カリウムナトリウムの
一方とを含む混合液からなり、硫酸アンモニウム並びに
硫酸カリウムの一方とアンモニアＬタートレート並びに
酒石酸カリウムナトリウムの一方とが約２．５：１〜約
１０：１の比で存在し、アンモニアＬタートレート並び
に酒石酸カリウムナトリウムの一方は硫酸カルシウム半
水化物がトン当たり約１〜約１０ポンドの量存在し、硫
酸アンモニウム並びに硫酸カリウムの一方とアンモニア
Ｌタートレート並びに酒石酸カリウムナトリウムの一方
との合計が硫酸カルシウム半水化物のトン当たり約３．
５〜約３５ポンドである、排水速度が増大され、鋳造に
より再生用の型を製造する石膏配合物。
【請求項２】アンモニアＬタートレート並びに酒石酸
カリウムナトリウムの一方は酒石酸カリウムナトリウム
である請求項１記載の配合物。
【請求項３】硫酸アンモニウム並びに硫酸カリウムの
一方は硫酸カリウムである請求項１記載の配合物。
【請求項４】硫酸アンモニウム並びに硫酸カリウムの
一方は硫酸カリウムである請求項２記載の配合物。
【請求項５】更に硫酸カルシウム半水化物はトン当た
り約１ポンドからトン当たり約５ポンドの量の三メタリ
ン酸塩ナトリウムを含む請求項１記載の配合物。
【請求項６】更に硫酸カルシウム半水化物はトン当た
り最大約２０ポンドの量のポリエチレングリコールを含
む請求項１記載の配合物。
【請求項７】更に硫酸カルシウム半水化物はトン当た
り約１〜約５ポンドの量の三メタリン酸塩ナトリウムを
含む請求項４記載の配合物。
【請求項８】更に硫酸カルシウム半水化物はトン当た
り最大約２０ポンドの量のポリエチレングリコールを含
む請求項４記載の配合物。
【請求項９】更に硫酸カルシウム半水化物はトン当た
り最大約２０ポンドの量のポリエチレングリコールを含
む請求項７記載の配合物。
【請求項１０】硫酸アンモニウム並びに硫酸カリウム
の一方とアンモニアＬタートレート並びに酒石酸カリウ
ムナトリウムの一方とは得られる型が硫酸アンモニウム
並びに硫酸カリウムの一方とアンモニアＬタートレート
並びに酒石酸カリウムナトリウムの一方とを含んでいな
い配合物より排水中最初の５分で多量の水を排水するよ
うな量だけ存在する請求項１記載の配合物。
【請求項１１】硫酸カルシウムと、硫酸カリウム並び
に硫酸アンモニウムの一方と、アンモニアＬタートレー
ト並びに酒石酸カリウムナトリウムの一方を混合する工
程と、硫酸カルシウム半水化物、硫酸カリウム並びに硫
酸アンモニウムの一方とアンモニアＬタートレート並び
に酒石酸カリウムナトリウムの一方からなるスラリを作
成する工程と、スラリを原型上に注ぎ型を形成する工程
と、スラリを硬化する工程と、原型から型を取出す工程
と、型を乾燥させる工程とを包有し、硫酸アンモニウム
並びに硫酸カリウムの一方とアンモニアＬタートレート
並びに酒石酸カリウムナトリウムの一方が約１：１〜約
１０：１の比で存在し、アンモニアＬタートレート並び
に酒石酸カリウムナトリウムの一方が石膏配合物１トン
当たり約１〜約１０ポンドの量存在し、硫酸アンモニウ
ム小与ビア硫酸カリウムの一方とアンモニアＬタートレ
ート並びに酒石酸カリウムナトリウムの一方との合計が
硫酸カルシウム半水化物１トン当たり約２〜約３５ポン
ドの量存在してなる、増加した排水速度を有し、鋳造に
より原型の再生用の型を製造する方法。
【請求項１２】アンモニアＬタートレート並びに酒石
酸カリウムナトリウムの一方が酒石酸カリウムナトリウ
ムであり、硫酸アンモニウム並びに硫酸カリウムの一方
が硫酸カリウムであり、硫酸カリウムと酒石酸カリウム
ナトリウムとが約２．５：１〜約１０：１の比存在する
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】乾燥工程には更に高温並びに光圧の一
を用いて水分を除去する工程が包有してなる請求項１２
記載の方法。
【請求項１４】混合工程には更に変質剤を添加し最終
型の強度を向上させ、型を潤滑し、補強し、型のペーハ
値を調整し、型の剛性の増加並びに型に対する高温抵抗
の一を与える工程を包有してなる請求項１２記載の方
法。
【請求項１５】酒石酸カリウムナトリウムと硫酸カリ
ウムとが混合されて硫酸カルシウムと水とからなるスラ
リが作成される請求項１２記載の方法。
【請求項１６】鋳造するクレースリップを型内に注入
する工程と、クレースリップを硬化して製品を形成する
工程と、製品を型から取出す工程と、型から吸水した水
分を排水する工程と、型を乾燥させる工程とを包有し、
石膏配合物から作られた型は硫酸カルシウム半水化物、
水、硫酸アンモニウム並びに硫酸カリウムの一方、アン
モニアＬタートレート並びに酒石酸カリウムナトリウム
の一方を含む流体混合物から作られ、硫酸アンモニウム
並びに硫酸カリウムの一方とアンモニアＬタートレート
並びに酒石酸カリウムナトリウムの一方とが約１：１〜
約１０：１の比存在し、アンモニアＬタートレート並び
に酒石酸カリウムナトリウムの一方が乾燥した硫酸カル
シウム半水化物１トン当たり約１〜約１０ポンドの量存
在し、硫酸アンモニウム並びに硫酸カリウムの一方とア
ンモニアＬタートレート並びに酒石酸カリウムナトリウ
ムの一方との合計が硫酸カルシウム半水化物１トンあた
り約２〜約３５ポンド存在し、鋳造製品を製造する方
法。
【請求項１７】乾燥工程には更に高温を用いて吸収さ
れた水分を除去するする工程が包有される請求項１６記
載の方法。
【請求項１８】硬化工程には更にクレースリップが硬
化する間にクレースリップに対し圧力を与えする工程が
包有される請求項１６記載の方法。
【請求項１９】硫酸カルシウム半水化物がアルファー
形態である請求項１６記載の方法。
【請求項２０】硫酸カルシウム半水化物がアルファー
形態である請求項１８記載の方法。
【請求項２１】型が請求項４の配合物から作られた請
求項１６記載の方法。
【請求項２２】乾燥工程には高温を用いて吸収した水
分を除去する工程を包有してなる請求項２１記載の方
法。
【請求項２３】更に硫酸カルシウム半水化物と混合す
る前に５０メッシュのくし上に１０％保持されるまで硫
酸カリウム及び酒石酸カリウムナトリウムを粉砕する工
程を包有する請求２２記載の方法。
【請求項２４】乾燥工程では従来の配合物で作られた
型に比し最初の５分間でより多くの水分が除去される請
求項１１記載の方法。
【請求項２５】請求項１１の方法により製造される原
型の再生用の改良された型。