JP3082449B2

JP3082449B2 - 金属物品

Info

Publication number: JP3082449B2
Application number: JP04194304A
Authority: JP
Inventors: 正樹森川; 寿一平澤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JPH0633107A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、美術工芸品や金属製食
器、あるいは、金属製宝飾品等の金属物品に係わり、特
に、金属粉あるいはその金属を主成分とする合金と、バ
インダーとを混練して生成された金属可塑性組成物を用
いて造形される金属物品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、美術工芸品等の金属物品を製作す
る場合、その造形素材としてＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、
Ｉｒ、Ｏｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ等の金属、または、
これらの金属を主成分とする合金材料等が用いられてお
り、その加工方法の主たるものが、鋳造や圧延等、ある
いは、たたきだしによるものであった。

【０００３】しかしながら、このような加工方法である
と、大掛かりな設備が必要となるばかりでなく、金属に
よっては、例えば、Ｐｔでは融点が高いために、鋳造に
よる造形が困難であるといった問題点がある。

【０００４】また、たたきだしや圧延等の加工方法であ
ると、造形の形状に制約があり、あるいは、それに要す
る時間が多大なものとなるといった不具合がある。

【０００５】そこで、本願出願人は、金属粉や合金粉を
水溶性バインダーに混合して粘土状とした、金属可塑性
組成物を提案した（特開平４ー２６７０７号参照）。

【０００６】この先の提案に係わる金属可塑性組成物
は、一般の粘土とほぼ同様の塑像性を有し、種々の複雑
な形状を、指先あるいはへら等の簡易な道具によって容
易に造形できるという利点を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した貴
金属可塑性組成物は、造形材料として極めて有用である
が、さらに、次の事項が要望されるに至った。

【０００８】すなわち、前述の金属可塑性組成物におい
ては、焼成後における容積が、造形時における容積に比
して４０％〜６０％程度に減少してしまうという問題が
あった。

【０００９】そして、このように収縮率が大きいと、物
品によっては、造形時と焼結後における印象が異なる場
合がある。

【００１０】また、大きな金属物品を得ようとすると、
収縮率が大きい分、多くの金属粉を必要とし、コストの
高騰を招いてしまうという問題点も有している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した従来
の問題点を有効に解消し得る金属物品を提供せんとする
もので、特に、金属粉あるいはその合金粉と水溶性樹脂
バインダーとを混練して中間混合物を生成し、この中間
混合物を乾燥・固化させたのちに、水に浸漬・溶解する
ことによりスラリーとし、ついでこのスラリーを乾燥さ
せてケーキとしたのちに粉砕することにより得られた凝
縮粉と、バインダーとを混練して金属可塑性組成物を生
成し、この金属可塑性組成物を所定形状に造形したのち
に焼成してなることを特徴とする。そして、前記バイン
ダーは、水溶性樹脂バインダーまたは熱可塑性樹脂バイ
ンダー、あるいは、これらの混合バインダーを含むもの
である。

【００１２】

【作用】金属可塑性組成物は、金属粉あるいはその合金
粉（以下、単に金属粉と略称する）を水溶性樹脂バイン
ダーと混練することにより、中間混合物を得る。この状
態において、金属粉は、バインダー中に均一に分散して
いる。これより、前記中間混合物を乾燥させることによ
り、バインダー中の水分を除去して、金属粉がバインダ
ーの残部によって結合された状態とする。ついで、この
乾燥状態となされた金属粉とバインダーとの混合物を水
に浸漬して溶解することによりスラリーとしたのちに、
乾燥させてケーキとする。このケーキは、表面にバイン
ダーが付着した金属粉の多数が結合した粒状物の集合体
である。ついで、このケーキを粉砕することにより、前
記粒状物が細かく粉砕されて金属粉が不規則な配列状態
で結合された凝縮粉となされる。そして、この凝縮粉と
バインダーとを混練して得られた金属可塑性組成物は、
先の提案と同様に、塑像性に優れた造形用素材となる。

【００１３】このようにして得られた凝縮粉を用いた金
属可塑性組成物を造形後に焼成すると、殆ど収縮のない
金属物品が得られる。これは、前記凝縮粉が、新たに混
合されたバインダー中において不規則な配列を有し、焼
成時にその不規則な状態を保持したまま相互に焼結され
ることにより、焼結された金属間に空間部が形成される
ことによるものと考えられる。

【００１４】ここで、中間混合物の組成について説明す
る。この好適な組成は以下のとおりである。金属粉；５０重量％〜９８．５重量％水溶性樹脂バインダー；１．５重量％〜５０重量％また、前記バインダーの好適な組成は下記のとおりであ
る。但し、このバインダーの配合比は、得られる混合物
全体を１００重量％として示している。セルローズ系水溶性バインダー；０．４重量％〜１６．
５重量％界面活性剤；０．００１重量％〜
８．５重量％油脂またはアルコール類；１．２重量％〜２５重
量％水および不可避不純物；残部

【００１５】つぎに、前記各成分の具体例と、配合比を
限定した理由について説明する。（ａ）金属粉この金属粉としては、平均粒径が２０μｍの球状のもの
が用いられ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉ
ｒ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、あるいは、こ
れらの合金からなる群より選択された１種または２種以
上が用いられる。

【００１６】（ｂ）セルローズ系水溶性バインダーこのセルローズ系水溶性バインダーは、メチルセルロー
ズ、エチルセルローズ等を水に溶解したもので、このセ
ルローズ系水溶性バインダーが前記範囲未満であると、
バインダーとしての効果が得られず、また、前記範囲よ
り多いと中間混合物の粘性が大きくなり過ぎて好ましく
ない。

【００１７】（ｃ）界面活性剤界面活性剤は、金属粉とセルローズ系水溶性バインダー
との親和性を高め、両者の混合を容易にするものであ
る。この界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホ
ン酸塩、脂肪酸セッケン等の陰イオン界面活性剤が好適
に用いられ、その配合比が、前記範囲未満であるとその
効果が不十分で、また、前記範囲を越えると、得られた
中間混合物の粘度が低下し流動性が増すので好ましくな
い。

【００１８】（ｄ）油脂またはアルコール類この油脂またはアルコール類は、小量添加することによ
り中間混合物に滑性を付与するものである。そして、こ
の油脂としては、例えば、フタル酸エチルヘキチル、フ
タル酸ジＮオクチル、フタル酸ジＮブチル等の高級有機
酸エステルが用いられ、また、アルコール類としては、
例えば、ポリビニルアルコール等の高級アルコール、ポ
リエチレングリコール等の高級多価アルコールが好適に
用いられる。また、これらの配合比が前記範囲未満であ
るとその効果が得られず、また、前記範囲より多いと、
得られた中間混合物が油っぽく滑りやすくなり好ましく
ない。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を一実施例に基づき説明する。
まず、メチルセルローズ；９重量％、アルキルベンゼン
スルホン酸塩；３重量％、フタル酸ジＮオクチル；１０
重量％、および、水および不可避不純物；残部からなる
バインダーを作成し、このバインダー２２重量％と平均
粒径２０μｍの球状のＡｇ粉；７８重量％を混練して中
間混合物を生成する。

【００２０】ついで、この金属可塑性塑性物を室温で１
日保持して乾燥させる。また、この自然乾燥に代えて、
約８０℃で２時間加熱することによる強制乾燥であって
もよい。

【００２１】ついで、前述のようにして乾燥させた金属
粉と水分が除去されたバインダーとの混合物を、水中に
６時間浸漬し、必要に応じて撹拌等の外力を与えてスラ
リーとしたのちに、温度；８０℃で２４時間保持して乾
燥させてケーキとする。このケーキは、表面に水分が除
去されたバインダーが付着した金属粉が、このバインダ
ーを介して不規則に結合された平均粒径１ｍｍ程度の凝
集粒の集合体となる。

【００２２】これより、前記ケーキをボールミル等を用
いて粉砕することにより、平均粒径が５０μｍ〜１００
μｍの凝縮粉が得られる。この凝縮粉は、前記凝集粉と
同様に、水分が除去されたバインダーによって金属粉が
不規則に結合された形状となされている。

【００２３】このようにして得られた凝縮粉を用いて、
その配合比を調整して、以下に示す配合比の金属可塑性
組成物（実施例１）を生成した。Ａｇ凝縮粉；８２重量％メチルセルローズ；１．８重量％アルキルベンゼンスルホン酸塩；０・５重量％フタル酸ジＮオクチル；０・５重量％水および不可避不純物；残部

【００２４】そして、この金属可塑性組成物により、Ａ
ｇシートを形成したのちに、温度９００℃で２時間焼成
し、焼成前における密度と焼成後における密度とを比較
したところ、前者が４．１４６８ｇ／ｃｍ³で後者が
４．７５４０ｇ／ｃｍ³であり、この実施例１における
収縮率は８７．２％である。

【００２５】この結果からも明らかなように、本発明の
金属物品は、焼成後においてもほとんど収縮が見られな
い。これは、前述のようにして得られた凝縮粉を用いて
金属可塑性組成物を生成した場合、凝縮粉を構成する金
属粉間に隙間が形成され、焼成時に金属粉がブリッジ状
に結合されて、これらの間に隙間が形成されることによ
るものと考えられる。

【００２６】一方、Ａｇの真密度は、１０．５ｇ／ｃｍ
³であるから、前述の金属物品におけるＡｇの使用量
は、容積を一定とした場合、４５．３％となり、大幅に
削減される。

【００２７】そして、このようにして得られた金属物品
は、その気孔率が高く、焼成したままの状態では表面が
梨地状となり、これによって装飾的な効果が得られる。
また、製品によっては、梨地があわないものも考えられ
るが、その場合には、表面を磨くことにより凹凸をなく
せばよい。これによって、目視的には通常の溶解金属と
同様な外観を与えることができる。

【００２８】なお、前記実施例１において用いた水溶性
バインダーに代えて、熱可塑性樹脂バインダーを用いて
もよく、また、両バインダーからなる混合バインダーを
用いてもよいものである。。その場合の組成ならびに配
合比について以下に示す。

【００２９】［熱可塑性樹脂バインダーの場合］（ａ）熱可塑性樹脂この熱可塑性樹脂は、ポリメタクリル酸メチル等のアク
リル系樹脂が用いられ、得られる金属可塑性組成物の形
状を良好の保持し、かつ、後述する可塑剤との組み合わ
せによって、金属可塑性組成物に比較的低い温度での、
可塑性、自己粘着性、伸び、および、割れ防止等の特性
を与えるものであり、その配合比は、２重量％〜１０重
量％である。そして、この配合比は、その下限値を下回
ると、前述した特性が十分に得られず、また、上限値を
越えると金属可塑性組成物を脱脂・焼結する際に、変形
やだれ、あるいは発泡等が生じ好ましくないことから、
前記範囲内に設定されたものである。

【００３０】（ｂ）可塑剤可塑剤は、前述のように、前記金属可塑性組成物に、可
塑性、自己粘着性、伸び、および割れ防止等の特性を与
えるもので、フタル酸ジＮブチル、フタル酸ジエチルヘ
キシル、フタル酸ジＮオクチル等のフタル酸系化合物
や、ポリエチレングリコール、エチレングリコール、グ
リセリン等のアルコール類から選ばれる１種または２種
以上が用いられ、その配合比は、２重量％〜１０重量％
である。そして、前記配合比は、その下限値を下回る
と、可塑性、伸び、および、割れ防止等の特性が十分に
得られず、また、上限値を越えると、自己粘着性が低下
し、また、内部に気泡を巻き込むようになって、強度を
低下させてしまうことから、前記範囲内に設定されたも
のである。

【００３１】（ｃ）分散剤この分散剤は、好ましくは添加されるもので、例えば、
ソルビタンモノオレート等の界面活性剤が用いられ、前
記金属粉体あるいは合金粉体とバインダーとの混合性を
高めるもので、不可避不純物と合わせて、０．０５重量
％〜６重量％の範囲内で添加される。

【００３２】［熱可塑性樹脂バインダーと水溶性セルロ
ーズ系樹脂バインダーとの混合バインダーの場合］（ａ）熱可塑性樹脂熱可塑性樹脂は、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル
系樹脂であり、油脂成分が共存することによって、前記
金属可塑性組成物の蘇生性を良好なものとするととも
に、形状を良好に保持し、かつ、可塑性、伸び、およ
び、割れ防止等の特性を与えるものである。そして、そ
の配合比（すなわち、溶媒成分が除去された後の配合
比）が０．１重量％未満であると、良好な蘇生性が得ら
れず、伸びおよび割れ防止等の特性が不十分であり、一
方、５重量％を越えると、焼結時に加熱されることによ
り金属可塑性組成物に流動性が生じ、成形体を所望の形
状に焼結することができなくなることから、アクリル系
樹脂の配合比は、０．１重量％〜５重量％に設定され
る。

【００３３】（ｂ）水溶性セルローズ系樹脂水溶性セルローズ系樹脂は、メチルセルローズ、エチル
セルローズ等が用いられ、金属可塑性組成物に可塑性お
よび形状保持特性を付与する効果があるが、さらに、前
記アクリル系樹脂との組み合わせによって、このアクリ
ル系樹脂によって与えられる金属可塑性組成物の形状保
持性、可塑性、伸び、および、割れ防止等の特性を調整
する効果を示すとともに、水分を乾燥すると固化すると
いう特徴により、前記金属可塑性組成物の乾燥・固化の
進行度合いを調整するものである。そして、その配合比
が０．１重量％未満であると、水分を乾燥しても固化が
不十分なため成形体に必要な硬さおよび強度が得られ
ず、一方、５重量％を越えると、金属可塑性組成物の粘
性が低下して塑像性が著しく低下することから、水溶性
セルローズ系樹脂の配合比は、０．１重量％〜５重量％
に設定される。

【００３４】（ｃ）油脂この油脂は、植物性油、動物性油、合成油、あるいは、
フタル酸、オレイン酸等の高級有機酸、あるいは、フタ
ル酸ジＮブチル、フタル酸エチルヘキシル、ソルビタン
モノオレート等の高級有機物化合物、さらに、ポリエチ
レングリコール等の高級アルコール等が用いられ、前記
金属可塑性組成物の可塑性調整や、造形時における手や
造形治具への付着を抑制するためのものである。そし
て、その配合比が０．１重量％未満であるとその効果が
得られず、また、５重量％を越えて配合すると伸びの特
性が著しく悪くなることから、この油脂の配合比は、
０．１重量％〜５重量％に設定される。

【００３５】（ｄ）低級アルコールこの低級アルコールは、エチレングリコール、グリセリ
ン等が用いられ、得られた金属可塑性組成物の造形時に
おけるひび割れ等を抑制するためのものであるが、金属
可塑性組成物に対する要求特性によっては、必ずしも混
合する必要はない。そして、その配合比が、５重量％を
越えると、金属可塑性組成物の粘性が低下して塑像性が
著しく低下することから、その配合比は、５重量％以下
に設定され。

【００３６】（ｅ）界面活性剤この界面活性剤は、ラウリル硫酸ナトリウム等が用いら
れ、前記金属可塑性組成物の製造時における配合物の混
練・混合が円滑化され、それに要する時間を短縮するた
めに混合するもので、製造条件によっては必ずしも混合
する必要はない。そして、０．５重量％を越えて配合し
ても前述の効果に変化がないため、この界面活性剤の配
合量は、０．５重量％以下に設定される。

【００３７】つぎに、熱可塑性樹脂バインダーを用いた
金属可塑性組成物（実施例２）、および、両者を混合し
たバインダーを用いた金属可塑性組成物（実施例３）の
それぞれについて、以下に示す配合比で金属可塑性組成
物を生成した。

【００３８】実施例２；蒸発乾燥後の配合比が、アクリ
ル樹脂；４重量％、フタル酸ジＮブチル；４重量％、ソ
ルビタンモノオレート；２重量％となるように、これら
を、エタノール中において室温で撹拌混合し、この溶液
に平均粒径７０μｍのＡｇ凝縮粉を、同じく蒸発乾燥後
の配合比が９０重量％となるように撹拌混合したのち
に、この混合溶液をバットに広げて、温度４０℃で２４
時間保持することにより自然乾燥させて金属可塑性組成
物を得た。

【００３９】実施例３；蒸発乾燥後の配合比が、ポリメ
タクリル酸メチル；２．７重量％、フタル酸ジＮブチ
ル；２．１重量％、および、ソルビタンモノオレート；
０．５重量％となるように、これらを、エタノール中に
おいて室温で撹拌混合し、この溶液に平均粒径３０μｍ
のＡｇ粉末を、同じく蒸発乾燥後の配合比が８４．９重
量％となるように撹拌混合したのちに、この混合溶液を
バットに広げて、温度４０℃で２４時間保持することに
より自然乾燥させ、これを、メチルセルローズ；１．０
重量％、ラウリル硫酸ナトリウム；０．０２重量％、残
部；水および不可避不純物を撹拌混合して得られたゼリ
ー状組成物と混練して金属可塑性組成物を得た。

【００４０】そして、これらの各実施例についても、実
施例１とほぼ同等の収縮率ならびに材料使用量の軽減効
果が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる金
属物品は、金属粉あるいはその合金粉と水溶性樹脂バイ
ンダーとを混練して中間混合物を生成し、この中間混合
物を乾燥・固化させたのちに、水に浸漬・溶解すること
によりスラリーとし、ついでこのスラリーを乾燥させて
ケーキとしたのちに粉砕することにより得られた凝縮粉
と、バインダーとを混練して金属可塑性組成物を生成
し、この金属可塑性組成物を所定形状に造形したのちに
焼成してなることを特徴とするもので、つぎのような優
れた効果を奏する。焼成後における収縮率を大幅に減少
させて、造形時の形状と得られた金属物品との外観上の
差異の少ない金属物品が得られる。また、大きな金属物
品を成形しても、収縮率が少ない分、使用する金属粉の
量を少なくすることができ、製造コストの軽減を図るこ
とができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉あるいはその合金粉と水溶性樹脂
バインダーとを混練して中間混合物を生成し、この中間
混合物を乾燥・固化させたのちに、水に浸漬・溶解する
ことによりスラリーとし、ついでこのスラリーを乾燥さ
せてケーキとしたのちに粉砕することにより得られた凝
縮粉と、バインダーとを混練して金属可塑性組成物を生
成し、この金属可塑性組成物を所定形状に造形したのち
に焼成してなることを特徴とする金属物品。
【請求項２】前記バインダーが水溶性樹脂バインダー
および／または熱可塑性樹脂バインダーであることを特
徴とする請求項１記載の金属物品。