JP2831871B2 - 圧力鋳込成形用の泥漿の調製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力鋳込成形により成
形されるセラミック製品の材料となる圧力鋳込成形用の
泥漿の調製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば懸垂碍子等のセラミック製品にお
ける素地の成形方法として、泥漿を、多孔質の成形型内
に加圧状態で流し込むと共に、真空引きによりその成形
型を通して泥漿中の過剰水分を除去する圧力鋳込成形が
知られている。

【０００３】このような圧力鋳込成形に用いられる泥漿
は、一般に、原石分及び粘土分からなる粗砕原料を、湿
式粉砕及び湿式混合することにより調製されている。こ
の場合、従来より、粉砕機としては、粗砕原料を高硬度
のボールと共に収容した円筒体を回転させてそのボール
により粗砕原料の粉砕を行うボールミルが用いられてお
り、例えば粒度が１０００〜２０００μｍの粗砕原料
を、平均粒度が例えば２μｍとなるまで湿式粉砕及び混
合を行なうようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、粉砕機によ
り粉砕された泥漿には、平均粒度をほぼ中心としたある
程度の粒度分布が存在するが、上記のような圧力鋳込成
形に用いられる泥漿にあっては、平均粒度よりも小さい
微粒分が必要以上に多くなると、鋳込成形時の通水性が
悪化して鋳込時間が長くなると同時に、鋳込成形時に原
料粒子が細密充填状態とならないため成形体強度が低く
クラックが発生する不具合があり、また、平均粒度より
も大きい粗粒分が多くなると、製品の磁器強度が低下す
る不具合がある。このため、泥漿中の原料粒子の粒度分
布は、ある程度狭くて微粒分と粗粒分とのバランスの良
いものが望ましいのである。

【０００５】しかしながら、上述のようなボールミルを
用いて粗砕原料の粉砕を行った場合には、Ｘ軸に対数目
盛で粒子径をとり、Ｙ軸を累積重量百分率として、図３
に一点鎖線ａで示すように、粒度分布が広くなり、微粒
分及び粗粒分が共に多くなる欠点があった。また、ボー
ルミルの特色として、平均粒度がある程度小さくなるま
では粉砕を効率良く行うことができるが、平均粒度をそ
れ以下に小さくするには長時間かかってしまうといった
事情があり、圧力鋳込成形に使用するに適した１〜３μ
ｍの平均粒度を得ようとすれば、粉砕に要する時間が多
大（例えば１００時間）となってしまう問題点があっ
た。

【０００６】これに対し、粉砕機として、槽内に原料を
ビーズ状の撹拌媒体と共に収容して撹拌する媒体撹拌ミ
ルを用いて粗砕原料の粉砕を行った場合には、図３に二
点鎖線ｂで示すように、ボールミルを用いた場合に比べ
て粒度分布の狭い粉砕を行うことができる。ところが、
この媒体撹拌ミルは、粒度が１０００〜２０００μｍの
粗砕原料を粉砕するには極めて効率が悪く、やはり粉砕
に要する時間が多大となる欠点があり、また、ボールミ
ルとは逆に、粒度分布が狭くなり過ぎて圧力鋳込成形に
用いるには適さないため、採用されるには至らなかっ
た。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、圧力鋳込成形に使用するに適した粒度
分布を持ち、且つ、粉砕時間の短縮化を図ることができ
る圧力鋳込成形用の泥漿の調製方法を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の圧力鋳込成形用
の泥漿の調製方法は、平均粒度が１０００μｍ以上の粗
砕原料をボールミルによって平均粒度が４〜８μｍとな
るまで粉砕する第１の粉砕工程と、この第１の粉砕工程
により得られた中間原料を媒体撹拌ミルによって平均粒
度が約１〜３μｍとなるまで粉砕する第２の粉砕工程と
を実行するところに特徴を有する。

【０００９】

【作用】ボールミルによる粉砕は、粒度分布が広くなる
特色があり、また、粗砕状の原料を、平均粒度が数μｍ
程度までのいわば粗粒域において粉砕する場合の効率に
優れるが、その後平均粒度を２，３μｍ以下の微粉とす
るには効率が極めて悪いといった欠点がある。一方、媒
体撹拌ミルによる粉砕は、粗砕状の原料を粉砕するには
効率は悪いが、いわば微粒域においては、全体の粒度が
比較的揃った粉砕を効率良く行うことができる特色があ
る。

【００１０】本発明者等は、このようなボールミル及び
媒体撹拌ミルの特色に着目し、粗砕原料の粉砕に両粉砕
機を組合わせることにより、それら両者の夫々の長所を
効果的に引出すことができ、粒度分布がある程度狭くて
微粒分と粗粒分とのバランスが良いという圧力鋳込成形
用に適した泥漿を得ることができ、しかもその粉砕作業
を極めて短時間で行うことができることを知見し、本発
明を完成させたのである。

【００１１】即ち、まず、第１の粉砕工程において、平
均粒度が１０００μｍ以上の粗砕原料をボールミルによ
って平均粒度が４〜８μｍとなるまで粉砕することによ
り、最終的に得たい所定平均粒度よりも大きいいわば中
間的な粒度まで、粗砕原料が効率的に粉砕されることに
なる。このとき得られる中間原料は、４〜８μｍの平均
粒度をほぼ中心として、それよりも微細な微粒分及び粗
大な粗粒分が共に多く存在する粒度分布の広いものとな
っている。

【００１２】そして、次の第２の粉砕工程においては、
媒体撹拌ミルを用いて上記中間原料の粉砕が行われるか
ら、効率的に所定平均粒度（一般には１〜３μｍ）まで
の粉砕が行われる。そして、広い粒度分布を有する中間
原料に対して、その粒度分布を狭くする方向、言換えれ
ば中間原料のうちの微粒分の粉砕に比べて粗粒分の微粒
化がより促進された粉砕が行われ、最終的に得られる原
料粒子の粒度分布は、ボールミルのみを使用した場合よ
り狭く、且つ媒体撹拌ミルのみを用いた場合よりも広
い、両者の中間的なものとなる。

【００１３】この結果、圧力鋳込成形用に適した粒度分
布を有する泥漿を得ることができ、これと共に、ボール
ミル及び媒体撹拌ミルのいずれか一方のみを使用した粉
砕に比べて、粉砕作業に要する時間を大幅に短縮するこ
とができるものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。まず、鋳込成形装置を概略的に示す図４
を参照しながら、圧力鋳込成形の作業手順について簡単
に述べておく。

【００１５】即ち、上型及び下型からなる成形型１は、
多孔質材料から構成され、型締め機２により型締め，型
開きされるようになっている。また、この成形型１に
は、真空ポンプ３及びコンプレッサ４が夫々配管を介し
て接続されている。一方、後述する方法により調製され
る泥漿Ａは、撹拌機５を有するタンク６内に収容され、
注入管７を通って前記成形型１内に注入されるようにな
っている。また、このタンク６にも前記真空ポンプ３及
びコンプレッサ４が接続されている。

【００１６】これにて、泥漿Ａは、加圧状態（例えば２
５〜５０ｋｇ／ｃｍ2 ）で成形型１内に流し込まれ、こ
れと共に、その成形型１を通して泥漿Ａ中の過剰水分が
吸取られて除去され、成形型内で成形品が成形される。
真空引きにより水分含有量が２０％程度となるまで水分
が除去された後、エアブロウしつつ型開きし、固形状の
成形品が取出される。尚、脱型後の成形品は、乾燥や加
工，施釉等の工程を経た後、焼成されて製品となる。

【００１７】次に、本実施例における圧力鋳込成形用の
泥漿の調製方法について以下説明するのであるが、ここ
で、まず、本実施例において使用する２種類の粉砕機に
ついて簡単に述べておく。

【００１８】図５は後述する第１の粉砕工程において使
用されるボールミル８を示している。周知の通り、この
ボールミル８は、円筒体９内に原料を高硬度のボール
（例えばアルミナ球）１０と共に収容し、その円筒体９
を回転させることにより、ボール１０の回転及び落下に
より原料を粉砕するようになっている。また、この場
合、原料と共に水や助剤を入れる湿式粉砕が行われる。
尚、この種のボールミルとしては、例えば「チューブミ
ル」，「コンパートメントミル」，「コニカルミル」等
が市販されており、使用することができる。

【００１９】かかるボールミル８による粉砕は、図３に
一点鎖線ａで示すように、粒度分布が広くなり、平均粒
度に対して微粒分及び粗粒分が共に多くなる傾向にあ
り、また、平均粒度が数μｍ程度までのいわば粗粒域に
おいて粉砕する場合の効率に非常に優れ、それ以下のい
わば微粒域においては粉砕効率が極めて悪くなるといっ
た特色がある。

【００２０】一方、図６は後述する第２の粉砕工程にお
いて使用される媒体撹拌ミル１１（商品名「アトライ
タ」）を示している。この媒体撹拌ミル１１は、槽１２
内に、原料をアルミナ等からなるビーズ状の撹拌媒体１
３と共に収容し、撹拌部材１４を回転させて撹拌媒体１
３と原料とを撹拌することにより、原料を微粉砕するよ
うに構成されている。尚、この種の媒体撹拌ミルとして
は、上記「アトライタ」の他に、「パールミル」，「ア
クアマイザ」等が市販されており、使用することができ
る。

【００２１】かかる媒体撹拌ミル１１による粉砕は、図
３に二点鎖線ｂで示すように、前記ボールミル８を用い
た場合に比べて原料粒子の粒度分布が極端に狭くなり、
また、ボールミル８とは逆に、粗粒域では粉砕効率が極
めて悪いが、微粒域では効率良い粉砕を行うことができ
る特色がある。

【００２２】さて、図１は、本実施例における泥漿の調
製手順を示している。即ち、長石質，石英質，アルミナ
質等の原石分原料及び粘土質原料は、例えば１０００〜
２０００μｍの粗砕状にて与えられ、これらは所定の配
合にて、水や解膠剤等と共にボールミル８内に収容され
る。尚、この場合、粗砕原料の組成は、例えば、長石質
原料が１５〜３０％、石英質原料が１０〜３０％、アル
ミナ質原料が５〜３０％、粘土質原料が５〜４０％とさ
れている。

【００２３】ここで、まず、ボールミル８による第１の
粉砕工程が実行される（Ｐ１）。このボールミル８によ
る粗砕原料の粉砕は、例えば８時間程度行われ、これに
て、粗砕原料は、平均粒度が４〜８μｍのいわば中間的
な粒度まで効率的に粉砕及び混合されて中間原料が得ら
れる（Ｐ２）。このときの中間原料は、図２に破線ｃで
示すように、４〜８μｍの平均粒度をほぼ中心として、
それよりも微細な微粒分及び粗大な粗粒分が共に多く存
在する粒度分布の広いものとなる。

【００２４】そして、上記第１の粉砕工程により得られ
た中間原料は、媒体撹拌ミル１１に収容され、その媒体
撹拌ミル１１による第２の粉砕工程が実行される（Ｐ
３）。この媒体撹拌ミル１１による粉砕は、例えば２時
間程度行われ、これにて、中間原料は、最終的な所定平
均粒度（例えば１〜３μｍ）まで、効率的に粉砕される
ようになる。

【００２５】この第２の粉砕工程にあっては、広い粒度
分布を有する中間原料に対して、その粒度分布を狭くす
る方向、言換えれば中間原料のうちの微粒分の粉砕に比
べて粗粒分の微粒化がより促進された粉砕が行われるよ
うになり、最終的に得られる粒度分布は、Ｘ軸を対数目
盛で粒子径をとり、Ｙ軸を累積重量百分率として、図２
に実線ｄで示すように、中間原料に対して微粒分をさほ
ど増やすことなく粗粒分を大幅に減らしたある程度狭い
ものとなるのである。この粒度分布は、ボールミル８の
みを使用した場合（一点鎖線ａ）より狭く、且つ媒体撹
拌ミル１１のみを用いた場合（二点鎖線ｂ）よりも広
い、両者の中間的なものとなる。

【００２６】この後、脱泡（Ｐ４）等の工程が順に実行
され、圧力鋳込成形用の泥漿が調製されるのである。

【００２７】これにより、圧力鋳込成形用に適した粒度
分布を有する泥漿を得ることができ、これと共に、ボー
ルミル８及び媒体撹拌ミル１１のいずれか一方のみを使
用した粉砕に比べて、粉砕作業に要する時間を大幅に短
縮することができた。

【００２８】次に、上記のように調製された圧力鋳込成
形用の泥漿の有用性について調べた試験について述べ
る。後に掲示する表１は、いくつかの実施例及び比較例
の泥漿における、粉砕に要した総粉砕時間、その泥漿を
用いて圧力鋳込成形を行った際の鋳込時間、成形品のク
ラック発生の有無、焼成品の曲げ強度に関する試験結果
を示すものである。

【００２９】ここで、実施例１〜７は、上記したような
ボールミル８による平均粒度４〜８μｍまでの粉砕と媒
体撹拌ミル１１による最終平均粒度（１〜３μｍ）まで
の粉砕とを併用することにより調製された泥漿であり、
中間原料の平均粒度及び最終の平均粒度を種々変化させ
たものである。

【００３０】これに対し、比較例２及び６は、ボールミ
ル８のみを使用して粗砕原料から最終平均粒度までの粉
砕を行う従来方法により調製された泥漿であり、最終平
均粒度を異ならせている。そして、比較例１，３〜５
は、ボールミル８と媒体撹拌ミル１１とを併用するもの
の、中間原料の平均粒度を特許請求の範囲から逸脱した
３μｍあるいは１０μｍとし、最終平均粒度も異ならせ
たものである。

【００３１】試験は、上記各泥漿の粉砕に要した総粉砕
時間を調べると共に、それら各泥漿を用いて、１００mm
φ×２０mmｔの板状の試料を、圧力３０ｋｇ／ｃｍ2 に
より圧力鋳込成形し、その鋳込時間を調べた。また、成
形品のクラックの発生の有無を観察し、さらに、成形品
を焼成した後、焼成品の３点曲げ強度試験を行って強度
を調べた。尚、試験に用いた原料の成分組成は、長石質
原料が３０％、石英質原料が２５％、アルミナ質原料が
１５％、粘土質原料が３０％とされている。また、媒体
撹拌ミル１１としては、「アトライタ」（三井三池製）
を用いた。

【００３２】その試験結果は、次の表１に示す通りであ
る。

【００３３】

【表１】

【００３４】この表１から明らかなように、本発明の方
法により調製された実施例１〜７においては、ボールミ
ル８及び媒体撹拌ミル１１の夫々の効率の良い範囲の粒
度における粉砕を併用したことにより、総粉砕時間の大
幅な短縮化が図られた。また、鋳込時間、成形品のクラ
ック発生の有無、焼成品強度の夫々についても、全て良
好な結果が得られた。これは、泥漿の平均粒度及び粒度
分布が、泥漿鋳込成形に適したものであったからである
と考えられる。

【００３５】これに対し、ボールミル８のみにより粉砕
を行った比較例２では、粉砕時間が長くかかると共に、
鋳込時間、成形品のクラック、焼成品強度の夫々につい
ても劣った結果が得られた。これは、粒度分布が広く、
微粒分及び粗粒分が共に多く含まれるためであると考え
られる。また、ボールミル８により３μｍまでの粉砕を
行った比較例１では、粉砕時間が非常に長くなると共
に、微粒分が多過ぎて鋳込時間、クラックに関して劣る
結果となった。

【００３６】さらに、ボールミル８により１０μｍまで
の粉砕を行った比較例３〜６では、成形品のクラックあ
るいは焼成品強度について劣った結果が得られた。これ
は、粒度分布の範囲が狭くなり過ぎた（比較例３，
４）、あるいは、平均粒度が大きくて粗粒分が多過ぎる
（比較例５，６）ためであると考えられる。

【００３７】このことから、粉砕時間を短かくし且つ粒
度分布を適切とする観点から、ボールミル８による粉砕
は、平均粒度が４〜８μｍとなるまで行うことが最適で
あるということができるのである。

【００３８】このように本実施例によれば、粗砕原料を
ボールミル８による第１の粉砕工程と媒体撹拌ミル１１
による第２の粉砕工程との２段階の粉砕工程により泥漿
を調製するようにしたので、従来の方法と異なり、必要
以上に微粒分を増すことなく圧力鋳込成形に使用するに
最適な原料粒子の粒度分布を得ることができ、且つ、粉
砕時間の大幅な短縮化を図ることができるという極めて
有用な効果を得ることができるものである。

【００３９】尚、本発明は上記した実施例に限定される
ものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が
可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の圧力鋳込成形用の泥漿の調製方法によれば、平均粒度
が１０００μｍ以上の粗砕原料をボールミルによって平
均粒度が４〜８μｍとなるまで粉砕する第１の粉砕工程
と、この第１の粉砕工程により得られた中間原料を媒体
撹拌ミルによって平均粒度が１〜３μｍとなるまで粉砕
する第２の粉砕工程とを実行するようにしたので、圧力
鋳込成形に使用するに適した粒度分布を得ることがで
き、且つ、粉砕時間の短縮化を図ることができるという
優れた実用的効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、泥漿の調製の
手順を示す図

【図２】中間原料及び最終的な泥漿の粒度分布を示す図

【図３】ボールミル粉砕及び媒体撹拌ミル粉砕における
粒度分布を示す図

【図４】圧力鋳込成形装置を概略的に示す図

【図５】ボールミルを概略的に示す図

【図６】媒体撹拌ミルを概略的に示す図

【符号の説明】

図面中、１は成形型、８はボールミル、１１は媒体撹拌
ミル、Ａは泥漿を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒度が１０００μｍ以上の粗砕原料
   を所定平均粒度となるまで湿式粉砕して圧力鋳込成形用
   の泥漿を調製する方法において、 前記粗砕原料をボールミルによって平均粒度が４〜８μ
   ｍとなるまで粉砕する第１の粉砕工程と、 この第１の粉砕工程により得られた中間原料を媒体撹拌
   ミルによって平均粒度が１〜３μｍとなるまで粉砕する
   第２の粉砕工程とを実行することを特徴とする圧力鋳込
   成形用の泥漿の調製方法。