JP3456644B2 - 造形用粘土組成物及び貴金属製品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貴金属宝飾品、美
術工芸品、装飾品等の工芸的要素の大きい貴金属造形物
を製作するための素材として用いる造形用粘土組成物及
び貴金属製品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工芸的要素の大きい貴金属造形物を造る
方法として、貴金属粉末とバインダ水溶液とを基本構成
とする粘土組成物を用い、これを所定形状に造形し、乾
燥した後、加熱することによりバインダ組成物を分解、
蒸発燃焼等により除去し、貴金属粉末の粒子相互を焼結
して目的の貴金属造形物を製造する方法が提案されてい
る（特開平８−２６９５０３号公報）。この粘土組成物
は、成形性に優れ、種々の複雑な形状を容易に成形する
ことができ、専門的技術を必要とせずに貴金属製品を造
形できることから、陶芸教室等で利用され、高い評価を
得ている。しかし、引き伸ばした際に、その伸びが大き
い等の特性が要望されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、引
き伸ばしても容易に破断することがない造形用粘土組成
物を提案することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑み提
案されたもので、純貴金属粉末、貴金属合金粉末の一種
以上からなる貴金属粉末９０〜９９．９重量％と、分子
量１０万〜数百万のポリエチレンオキサイド０．１〜１
０重量％と、全体量の２〜５０重量％の水とを混練して
なることを特徴とする造形用粘土組成物に関するもので
ある。また、所望の粘土特性に応じて澱粉又はカルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ）の一方又は両方を０．０
２〜５重量％配合するようにしても良いし、ポリエチレ
ングリコール（分子量２００〜１００００）又はフェニ
ルプロパンを骨格とする構成単位体が縮合してなる網状
高分子の一方又は両方を０．０２〜１０重量％を配合す
るようにしても良い。尚、これらの有機系バインダを添
加する場合にはその分だけ前記の貴金属粉末の分率が低
くなる。

【０００５】また、本発明は、前記構成の粘土組成物を
所望の形状に造形又は物品に付着させた後、必要に応じ
て乾燥固化させ、焼結するようにしたことを特徴とする
貴金属製品の製造方法も提案するものである。さらに、
特に前記構成の粘土組成物を厚み０．１〜２ｍｍの板状
体に成形し、必要に応じて乾燥し、該板状体を１８０度
折りを含む折り込み成形して造形体を形成した後、必要
に応じて乾燥固化させ、焼結するようにしたことを特徴
とする貴金属焼結品の製造方法をも提案する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明にて用いるポリエチレンオ
キサイドは、エチレンオキサイドが開環重合して製造さ
れるポリマーであり、その分子量は１０万〜数百万に達
するものであり、分子量２００〜１００００に過ぎない
ポリエチレングリコールとは異なる特性を有する化合物
である。例えばこの分子量１０万〜数百万のポリエチレ
ンオキサイドは常温で白色粉末であるのに対し、分子量
が１万以下のポリエチレングリコールは常温で液状又は
ワックス状であり、しかも分子量１０万〜数百万のポリ
エチレンオキサイドは極めて低濃度でも強い曳糸性を示
す。

【０００７】この分子量１０万〜数百万のポリエチレン
オキサイドを有機系バインダとして用い、貴金属粉末と
水と混練した造形用粘土組成物は、伸び特性が著しく向
上し、例えば従来より有機系バインダとして用いられて
いたセルロース系樹脂では１割（１０％オーダー）程度
の伸びしか得られなかったのに対し、少なくとも２〜３
倍（２００〜３００％）の伸びが得られることが見出さ
れた。尚、この伸び特性は、直径１ｍｍ、長さ４ｃｍの
棒状に成形したものを手に持って引き伸ばした場合の数
値である。但し、このポリエチレンオキサイドの配合量
が０．１重量％に満たないと、組成物の伸びは向上する
ものの、バインダとしての作用が十分でなく、造形体が
脆弱でぼろぼろと崩れてしまう。また、１０重量％を越
えると、組成物にゴム弾性が与えられ、むしろ所望の形
状に成形し難くなる。また、焼結後に得られる貴金属造
形物の強度が低下する。

【０００８】また、本発明にて用いる貴金属粉末は、Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｏｓ
等の純貴金属粉やこれらの元素の一種以上を主成分とす
る貴金属合金粉の一種以上からなり、粒径１〜１００μ
ｍのものが全体の９０％以上を占めるものが好ましく、
特に平均粒径が５〜３０μｍで適度に分布しているもの
が望ましい。これは大きな粒子間に小さな粒子が混在
し、巨大粒子間の空隙を埋めることにより、充填率が高
くなり、従って焼結時に発生する収縮率が低い貴金属焼
結品を得ることができる。

【０００９】本発明の造形用粘土組成物は、前記貴金属
粉末９０〜９９．９重量％と、前記分子量１０万〜数百
万のポリエチレンオキサイド０．１〜１０重量％と、全
体量の２〜５０重量％の水とを混練してなるが、手や治
具にて造形を行うような硬さの粘土とする場合には水の
配合量は全体量の１５重量％以下（２〜１５重量％）と
することが望ましく、注射器等の射出用道具を用いて造
形を行うような硬さの粘土（ペースト）とする場合には
水の配合量は全体量の３０重量％以上（３０〜５０重量
％）とすることが望ましい。この水が全体量の５０重量
％を越える場合は水分量が多すぎて自重で形状を維持で
きないし、水が全体量の２重量％に満たない場合には水
分量が少なすぎて生地割れを起こし、成形（造形）が困
難な粘土となってしまう。尚、前記の伸び特性は、手で
持って引き伸ばすことができる程度の硬度を有する粘土
におけるものであり、例えばペースト状の組成物で注射
器等で射出成形した直後は水分量が多いため手で持つこ
とが困難であるが、数分〜数十分後には水分量が低下し
て手で持って引き伸ばすことができる程度の硬度を有す
る粘土となり、前記の伸び特性を発揮する。また、水分
量の多いペースト状の組成物は、曳糸性を有して前記以
上の伸び特性を発揮する。即ち２〜３倍どころか、数十
〜数百倍もの伸びを発揮する場合もある。本発明におけ
る粘土組成物は、このようなペースト状の組成物も含
む。

【００１０】また、前述のように所望の粘土特性に応じ
て澱粉又はＣＭＣの一方又は両方、或いはポリエチレン
グリコール、フェニルプロパンを骨格とする構成単位体
が重合してなる網状高分子などを添加しても良い。この
うち澱粉、ＣＭＣを添加した場合には、引き伸ばした際
の伸びが大きくなり、乾燥後は造形物の強度が高くな
り、切削等の作業が行い易くなる。これら澱粉、ＣＭＣ
の配合量が０．０２重量％に満たない場合には上述の配
合効果が十分に現れず、５重量％を越える場合には粘土
造形時に弾力性が出て所望の形状に成形し難くなると共
に、生地割れが発生し易くなる。さらに、ポリエチレン
グリコール、リグニン等の網状高分子を添加した場合に
は、これらが可塑剤として作用し、薄く成形することに
より、布のような柔軟性を有し、例えば折り曲げた後に
開いたときに折り目から切れたり、折り目に痕が残る等
の不具合は生じなく、引き伸ばした際にその伸びは失わ
れない。さらに、脱水させてもこれらの可塑化効果によ
り柔軟性、伸びを失うことがないので、造形時に乾燥に
ついて注意を払う必要がなく、造形時間に制限がなくな
る。これらポリエチレングリコール、リグニン等の網状
高分子の配合量が０．０２重量％に満たない場合には上
述の配合効果が十分に現れず、１０重量％を越える場合
には添加量に見合う可塑性の向上はなく不経済である。
また焼結時にひび割れを起こす。

【００１１】上記添加成分以外にも必要に応じて適宜添
加剤を適宜割合にて配合するようにしても良い。例えば
有機系バインダとして、メチルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース等から選ばれる水溶
性セルロース系樹脂、或いは糖又は糖類を適宜配合量で
添加するようにしても良い。特に糖又は糖類の添加は、
保水性を向上し、そのため造形時に水分の揮発が生じ難
く、ひび割れを修復するなどの作業を行うことなく美麗
な造形物とすることができる。

【００１２】本発明の造形用粘土組成物は、前述のよう
に少なくとも２〜３倍（２００〜３００％）の伸びが得
られるため、所望の形状に造形する際に或いは物品に付
着させる際にも、従来では到底困難な形状の造形体又は
物品付着物を極めて簡易に造形又は形成することができ
る。

【００１３】また、このような加工性（造形性）の飛躍
的向上は、一次成形に限定されるものではなく、従来で
は到底不可能な二次成形が極めて容易に実施できる。即
ちまず造形用粘土組成物を単なる板状或いは棒状に成形
（一次成形）しておき、この板状体や棒状体を適宜形状
に成形（二次成形）して所望の形状に造形する手法は従
来の粘土組成物では屈曲や折曲等にて破断やひび割れ等
を生じ易いものであったが、本発明の粘土組成物では何
等支障なく造形することができ、その伸び性を生かして
種々の形状の造形体とすることができる。そして、乾燥
固化させた乾燥造形体又は物品付着物を、或いは乾燥さ
せずにそのまま、各種の焼結条件にて焼結させて貴金属
製品とすることができる。

【００１４】特に厚み０．１〜２ｍｍの板状体とし、必
要に応じて乾燥し、該板状体を１８０度折りを含む折り
込み成形して造形体を形成し、例えば折り鶴のような造
形体を容易に作製することができる。尚、１８０度折り
は、局部的に伸び応力が作用するものであるから、従来
の粘土組成物では破断やひび割れ等を生じ易い。そし
て、折り紙として知られている公知の技術を用いて各種
の造形体を形成することができ、しかも微細部分の仕上
げに際しては伸ばす等して美麗な造形体とすることがで
きる。

【００１５】

【実施例】以下の実施例及び比較例において行った試験
は、次のようにして行った。 〔伸び試験〕；粘土組成物を直径１ｍｍ、長さ４０ｍｍ
の棒状テストピースに成形し、手で長さ方向に引き伸ば
して伸び率を測定した。 〔折り曲げ試験〕；粘土組成物を長さ１００ｍｍ、幅１
０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの板状テストピースに成形し、
中央部を二つに折り曲げ、元の状態に戻したときの中央
部を観察した。 〔乾燥後の強度試験〕；粘土組成物を長さ１００ｍｍ、
幅１０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの板状テストピースに成形
し、乾燥後の強度を測定した。

【００１６】［実施例１］銀粉末９５ｇと、ポリエチレ
ンオキサイド（明成化学工業（株）製『アルコックスＥ
−１６０』分子量３６０〜４００万）１．０ｇと、水
４．０ｇとをよく混練して銀粘土組成物を得た。得られ
た銀粘土組成物について伸び試験を行ったところ、３０
０％以上の値が得られた。

【００１７】［比較例］銀粉末９２ｇと、メチルセルロ
ース（信越化学工業（株）製『メトロースＳＭ８００
０』）１．０ｇと、β−バレイショデンプン（日澱化学
（株）製『ＤＥＬＩＣＡ Ｍ−９』）１．０ｇと、水
６．０ｇとをよく混練して銀粘土組成物を得た。得られ
た銀粘土組成物について伸び試験を行ったところ、１２
％の値が得られた。

【００１８】［実施例２］銀粉末９１ｇと、ポリエチレ
ンオキサイド（明成化学工業（株）製『アルコックスＥ
−１６０』分子量３６０〜４００万）１．０ｇと、ＣＭ
Ｃ（第一工業製薬（株）製『セロゲン３Ｈ』）１．０ｇ
と、水７．０ｇとをよく混練して銀粘土組成物を得た。
得られた銀粘土組成物について伸び試験を行ったとこ
ろ、３００％以上の値が得られた。また、乾燥後の強度
試験では、０．９kgf／cm²の値が得られ、乾燥後の成形
物をやすりがけしても成形物が崩れるようなことはな
く、形の修正が可能であった。

【００１９】［実施例３］銀粉末９１ｇと、ポリエチレ
ンオキサイド（明成化学工業（株）製『アルコックスＥ
−１６０』分子量３６０〜４００万）１．０ｇと、β−
バレイショデンプン（日澱化学（株）製『ＤＥＬＩＣＡ
Ｍ−９』）１．０ｇと、水７．０ｇとをよく混練して
銀粘土組成物を得た。得られた銀粘土組成物について伸
び試験を行ったところ、３００％以上の値が得られた。
また、乾燥後の強度試験では、０．８kgf／cm²の値が得
られ、乾燥後の成形物をやすりがけしても成形物が崩れ
るようなことはなく、形の修正が可能であった。

【００２０】［実施例４］銀粉末９４．８ｇと、ポリエ
チレンオキサイド（明成化学工業（株）製『アルコック
スＥ−１６０』分子量３６０〜４００万）１．０ｇと、
ポリエチレングリコール（三洋化成工業（株）製『ＰＥ
Ｇ−２００』）１．０ｇと、リグニン０．２ｇと、水
３．０ｇとをよく混練して銀粘土組成物を得た。得られ
た銀粘土組成物について伸び試験を行ったところ、２０
０％の値が得られた。また、折り曲げ試験では５回以上
折り曲げても中央部に痕跡は残らなかった。さらに、得
られた銀粘土組成物を厚さ０．５ｍｍのテストピースに
成形後、脱水してから同様な試験を行ったが、結果に変
化は見られず、伸び、折り曲げ性に優れていた。

【００２１】［実施例５］前記実施例４の銀粘土組成物
を用いて厚さ０．５ｍｍの正方形の板状体を成形した。
この板状体を常温で１０分ほど乾燥した後、折り鶴を造
形した。折り鶴の嘴部分と両翼の先端は指で伸ばしなが
ら仕上げを行った。１８０度折りを行った部分（折曲部
分）や伸ばし部分（嘴部分、両翼の先端）にひび割れ等
は全く観察されず、美麗であった。

【００２２】また、前記実施例１〜５の粘土組成物は何
れも成形時に手への付着はほとんど無かった。そして、
成形品を必要に応じて乾燥した後、炉内が８７０℃にな
った状態の電気炉内に入れ、１０分間加熱した後、電気
炉内から取り出し、室内で放冷、冷却し、焼結品を得
た。得られた焼結品にはひび割れ等は全く発生しなかっ
た。

【００２３】以上本発明の実施例を示したが、本発明は
前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載の構成を変更しない限りどのようにでも実施する
ことができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の造形用粘
土組成物は、引き伸ばしても容易に破断することがな
く、造形性が優れている。したがって、製作者の要望に
合わせてイメージ通りの貴金属物品を容易に作ることが
できる。また、澱粉又はカルボキシメチルセルロースの
一方又は両方を配合した粘土組成物は、引き伸ばした際
の伸びが大きくなり、しかも乾燥後は造形物の強度が高
くなり、切削等の作業が行い易くなる。さらに、ポリエ
チレングリコールやフェニルプロパンを骨格とする構成
単位体が縮合してなる網状高分子を配合した粘土組成物
は、これらが可塑剤として作用するため、布状に成形し
て折り曲げても折り目から切れたり折り目に痕が残るこ
とがなく、造形時や造形後に乾燥によりひび割れ等を生
ずることがない。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純貴金属粉末、貴金属合金粉末の一種以
   上からなる貴金属粉末９０〜９９．９重量％と、分子量
   １０万〜数百万のポリエチレンオキサイド０．１〜１０
   重量％と、全体量の２〜５０重量％の範囲の水とを混練
   してなることを特徴とする造形用粘土組成物。
2. 【請求項２】 純貴金属粉末、貴金属合金粉末の一種以
   上からなる貴金属粉末８５〜９９．８８重量％と、有機
   系バインダ０．１２〜１５重量％と、全体量の２〜５０
   重量％の水とを混練してなる造形用粘土組成物であり、
   有機系バインダは分子量１０万〜数百万のポリエチレン
   オキサイド０．１〜１０重量％と、澱粉又はカルボキシ
   メチルセルロースの一方又は両方０．０２〜５重量％と
   を含有することを特徴とする造形用粘土組成物。
3. 【請求項３】 純貴金属粉末、貴金属合金粉末の一種以
   上からなる貴金属粉末８０〜９９．８８重量％と、有機
   系バインダ０．１２〜２０重量％と、全体量の２〜５０
   重量％の水とを混練してなる造形用粘土組成物であり、
   有機系バインダは分子量１０万〜数百万のポリエチレン
   オキサイド０．１〜１０重量％と、ポリエチレングリコ
   ール又はフェニルプロパンを骨格とする構成単位体が縮
   合してなる網状高分子の一方又は両方０．０２〜１０重
   量％とを含有することを特徴とすることを特徴とする造
   形用粘土組成物。
4. 【請求項４】 純貴金属粉末、貴金属合金粉末の一種以
   上からなる貴金属粉末９０〜９９．９重量％と、分子量
   １０万〜数百万のポリエチレンオキサイド０．１〜１０
   重量％と、全体量の２〜５０重量％の範囲の水とを混練
   してなる粘土組成物を所望の形状に造形又は物品に付着
   させた後、必要に応じて乾燥固化させ、焼結するように
   したことを特徴とする貴金属製品の製造方法。
5. 【請求項５】 純貴金属粉末、貴金属合金粉末の一種以
   上からなる貴金属粉末９０〜９９．９重量％と、分子量
   １０万〜数百万のポリエチレンオキサイド０．１〜１０
   重量％と、全体量の２〜５０重量％の範囲の水とを混練
   してなる粘土組成物を厚み０．１〜２ｍｍの板状体に成
   形し、必要に応じて乾燥し、該板状体を１８０度折りを
   含む折り込み成形して造形体を形成した後、必要に応じ
   て乾燥固化させ、焼結するようにしたことを特徴とする
   貴金属製品の製造方法。