JP3704714B2 - 粉体の鋳込成形方法及び鋳込成形に用いられる鋳込成形型、及び鋳込成形型に用いられる連続気孔多孔体の製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、無機、有機、金属等の各種粉体の鋳込成形方法、及び鋳込成形に用いられる鋳込成形型、及び鋳込成形型に用いられる連続気孔多孔体の製造方法に関する。
背景技術
従来、紛体の鋳込成形型には主に石膏が用いられてきた。この理由としては、安価であることや造型が簡単であること等様々な理由があるが、鋳込成形型として次の２つの優れた物性を兼ね備えているというのが最大の理由である。
▲１▼自己吸収性があること。（なお、鋳込成形に用いられる泥漿には水ではなく有機溶媒を用いるものもあり、本発明でいう水とは、有機溶媒も含むものとする。従って、吸水性とは有機溶媒を吸収することを含むものとする。）
▲２▼離型性がすぐれていること。
鋳込成形における着肉工程とは、泥漿中の水分を多孔質の型に吸収させることであるが、この水の吸収の駆動力は、成形面と着肉面（泥漿の着肉した部分と着肉していない部分の境界面）の圧力差である。この圧力差を発現させる手段としては、型そのものに起因する毛管吸収力と、泥漿の重力ヘッド圧、泥漿を直接加圧した時の加圧力、型を真空吸引した時の吸引力等の型若しくは泥漿への外圧によるものとの２つに大別できる。石膏による鋳込成形型の第１の利点である自己吸水性とは、毛管吸引力に起因するものであり、外圧を加えなくとも、着肉工程を行うことができる。
また、鋳込成形では、成形体を型から外す離型工程は重要であり、スムーズに離型させないと成形体は柔らかいため変形してしまう。石膏による鋳込成形型がこの離型性に優れている理由は、石膏は耐水性に劣っているために表面が少しずつ水に溶解するからであり、言い換えれば、石膏による鋳込成形型の離型性はその成形面表面を成形体と共に剥離させることにより発現している。
このように石膏による鋳込成形型には自己吸水性と優れた離型性という２つの利点があるが、この利点は裏返しに考えると欠点にもつながっている。即ち、自己吸水性が毛管吸引力に起因するものである以上、それほど着肉速度を速くすることはできず、生産性の向上には限界がある。また、離型性に関しては、型の成形面表面を溶解させて発現しているわけであるから、何回も成形しているうちに、表面の磨耗はひどくなり、型命数（１型で製作できる製品個数）は８０〜１５０回位に過ぎない。
一方、前述のような石膏による鋳込成形型の弱点を克服するために、耐水性のある樹脂による鋳込成形型を用いたものがある。このものは、着肉の駆動力を泥漿へ直接加圧を行うことにより発現させているため、泥漿にかける圧力を高圧にすることにより着肉速度を速くすることができる。また、離型性は石膏に比べるとかなり劣るために、離型時には型に加圧エアーを送り（以下「型に背圧をかける」という）、型と成形体の境界面に型内に蓄積される水とエアーを吹き出させることにより、成形体を脱型させるようにしている。具体的には、特公平２−１５３６４号の様に型内にエアー溝を設ける手法や、特公平２−１５３６５号の様に成形面を構成する型材の裏面に粗多孔質層を設ける手法があり、これらのエアー溝や粗多孔質層を通じて、型と成形体の境界面に水やエアーを供給する。なお、型内にエアー溝を設ける手法としては、特公平１−４９８０３号、特公平２−１７３２８号が提案されている。
加圧成形に用いられる樹脂型用の多孔体としては、エポキシ系のもの、アクリル系のもの、不飽和ポリエステル系のものなど様々なものがあるが、硬化時の収縮や発熱が少ない等の理由でエポキシ系のものが広く用いられており、特公昭５３−２４６４号、特公昭６２−２６６５７号、特公平５−８９３６号、特公平５−３９９７２号、特開平５−４３７３３号、特開平５−３４５８３５号等に開示された連続気孔多孔体が提案されている。また、前述の加圧成形用の耐水性のある型材としては、樹脂以外にもセラミックス、金属等の多孔体が数多く提案されている。
前述のように加圧成形は泥漿を直接加圧することにより、石膏成形に比べると飛躍的に速い着肉速度が得られ、生産性の向上に寄与したのであるが、その反面、泥漿を直接加圧することは、配管構造、型構造、型（鋳込成形型の鋳込空間は通常複数の型を組み合わせることにより形成される）同志を組み合わせるためのプレス構造等を強固なものにする必要があり、その設備に要するコストは莫大なものとなってしまう。
従って、石膏型による鋳込成形のように泥漿へ外圧を加えない方が設備コストはかからないので、このような鋳込成形の型命数を延長するために石膏に替えて耐水性のある型材を用い、石膏型による鋳込成形と同様に着肉駆動力としては主として型材の毛管吸引力を利用して成形する手法が経済的には優れていることになる。
ところが、この手法には大きな問題がある。即ち、耐水性のある型材を用いるため、石膏型のような型材そのものに起因する離型性は望めない。従って、例えば特公平５−８０３２４号では、毛管吸引力に起因する自己吸水性をもつ不飽和ポリエステル系の型材が開示されているが、離型性向上に関しては、鋳込前に型表面に石膏スプレーを吹き付ける方法や離型時に熱線や熱気を用いる方法が記述されているのみであり、前者は粉塵発生や、成形体表面に付着した石膏粉を除去するため、後者は熱線や熱気を発生させるために、夫々設備が必要であり、そのため前述の加圧成形と比較して、大差のない設備コストがかかってしまう。
また、通常の石膏に替えて樹脂入り石膏や非水溶性のフィラーを含む石膏を使用した型材も提案されているが、これらの特殊石膏を用いた型材では耐水性を通常の石膏に比べてわずかに向上させているのみであり、従って、その型命数は石膏よりわずかに長い２００〜３００回程度に過ぎない。
前述の型に背圧をかけて離型させる方式の考えられる大きな利点として、連続成形が可能となることがあげられる。これは従来の石膏型では、不可能とされていたことであり、即ち、石膏型では、型材の毛管吸引力を利用して泥漿中の水分を吸引して着肉を行わせるため、乾燥した石膏型を用いて１〜３回程度連続して成形すると、毛管内が吸引された水で満たされて、毛管吸引力が発現しなくなる。従って、石膏型には日中に１〜３回成形した後は夜間に乾燥工程を設け、型を完全乾燥に近い状態にした後に翌朝から成形を行っていた。従って、その生産性は低く、また、乾燥に要するエネルギーコストは無視できない大きさであった。
そこで、石膏型に替わる耐水性のある材料がもし開発できればこれを型材として用い、耐水性のあることに起因する離型性がよくないという欠点を型に背圧をかける機構を採用して、型と成形体の間に水やエアーを吹き出させて離型させるならば、この方式によって、型が成形中に吸い込んだ水を放出できるので、毛管吸引力を回復させることができ、連続成形が可能となるはずである。しかしながらそのような材料が開発できたとしても次の様な問題が未だ残っている。
例えば、毛管吸引力は、その毛管内に水が満たされていては発現できないため、型に背圧をかけて脱水させようとした時の通気、通水抵抗が問題となる。即ち、毛管吸引力が大きく、即ち着肉速度が大きい型はその毛管径が細かいために、その毛管から水を除去するのは容易ではない。
また、離型の際に型に背圧をかけた場合、大量のエアーが放出されると成形体が吹き破られて破損する恐れがあるため、スムーズな離型のためには、型と成形体の間に水膜を作る必要がある。この水膜を作ることは、加圧成形では、比較的簡単である、というのは加圧成形の成形サイクルでは型の毛管吸引力は必要では無いため、型はほとんど飽水状態で用いられ、これは脱型時に吹き出したわずかの量の水より遥に多くの水を着肉時に吸引する（従って、着肉時には、かなりの量の水を型外に放出する必要がある。）ことを意味している。これに対して毛管吸引力を主たる着肉の駆動力とする鋳込成形においては、毛管吸引力を発現させるために気孔から水を除去する必要が有り、従って、非常に水膜が壊れやすい条件で成形しなければならない。また離型時に背圧をかける機構を設けることは、石膏成形に比べるとコストアップの要因となっている。
発明の開示
本発明は上述の従来の問題点を解消すべくなされたものであって、その目的は、加圧成形程の設備コストをかけずに、主として毛管吸引力を着肉の駆動力とする鋳込成形において、着肉性と離型性にすぐれた成形方法を提供することにある。また、従来の石膏による鋳込成形型よりも型命数が長く、生産性（着肉性及び離型性）に優れた鋳込成形型材及びその鋳込成形型材の製造方法を提供することにある。
本発明の上記課題は、自己吸水性を持ち、実質的に耐水性を有する吸水層を備えた鋳込成形型を用い、Ｉ）吸水層の飽水率を制御する工程、II）鋳込成形型内に泥漿を注型する工程、III）ａ）泥漿ヘッド圧、ｂ）吸水層にかける真空吸引力、ｃ）泥漿にかける０．３ＭPa以下の直接加圧の中から選ばれた少なくとも１つの鋳込圧、好ましくはａ）又はａ）ｂ）の併用による鋳込圧下で泥漿を吸水層に着肉させる工程、IV）着肉した成形体を脱型する工程の各工程をこの順序で含むことにより達成できる。
更に、前記IV）の工程前に、▲１▼余剰の泥漿を排出する工程、▲２▼着肉した成形体の排泥面の含水率を下げて硬度を増す工程の各工程をこの順序で含むことで達成できる。
また、本発明者らは前記課題を達成するため鋳込成形型の着肉性と離型性のコントロール方法に関して詳細に検討した結果、自己吸水性及び離型性を発現させる充填剤を用い、この充填剤と、エポキシ化合物、硬化剤、水を混合することによりＯ／Ｗ型（連続相である水相中に油相が分散している）のエマルジョンスラリーを作り、これを不透水性の型に鋳込み、含水状態で硬化させることにより、自己吸水性及び離型性を備えた粉体鋳込用成形型に用いられる連続気孔多孔体の製法を開発した。また、連続気孔多孔体を吸水層として用いる粉体の鋳込成形型を開発した。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明に係る連続気孔多孔体層に設けたエアー溝の配置図である。
図２は本発明に係る連続気孔多孔体層の裏面にエアー配管を取付けた粗多孔質層を設けた概略説明図である。
図３は本発明に係る鋳込成形方法において、いくつかの連続する工程をまとめたブロック図である。
図４は本発明に係るカセット式鋳込成形型でエアー溝を連続気孔多孔体層に設けた概略説明図である。
図５は本発明に係るカセット式鋳込成形型のエアー溝をカセットケースに設けた概略説明図である。
図６は本発明に係る鋳込成形型の内部構造を示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施の態様を添付図面及び（表）に基づいて説明する。
先ず、粉体の鋳込成形方法において、吸水層の飽水率を制御する工程について説明する。
（表１）は、エポキシ系の樹脂型テストピースに衛生陶器用の泥漿を流し込んだときの型飽水率と、着肉速度定数ｋ、成形体含水率の関係である。なお、型飽水率とは、型気孔のすべてを水で満たした時を１００％として表示している。また、着肉速度定数ｋは約８ｍｍ着肉するまでに要した時間Ｔと厚みの実測値Ｌより、ｋ＝Ｌ２／Ｔの式により計算される。また成形体含水率とは、約８ｍｍ着肉した直後の乾燥基準の含水率である。
【表１】

（表１）より分るように、型飽水率が３０〜８０％のところで着肉速度が最も大きく、石膏成形においては良い条件とされている乾燥状態においては逆に着肉速度は小さいことがわかる。また着肉速度と同様に重要な要素として、成形体の含水率を挙げることができる。これは、含水率の小さな素地程脱型時に変形しにくく、また脱型後の乾燥収縮も小さいからである。そして、この意味からも型飽水率を３０〜８０％に制御することが好ましいことが分る。
このように、含水率を制御された型に泥漿が流し込まれ、続いて着肉工程にはいる。
本発明の粉体の鋳込成形方法においては、型の毛管吸引力を主たる着肉の駆動力としている。しかしながら、鋳込み圧として他の力を利用しても良く、例えば、型への流し込みのためには通常、泥漿のヘッド圧を利用するため、そのヘッド圧をそのまま鋳込み圧として好便に利用することができる。
なお、通常の石膏型を用いた鋳込成形においては、石膏は強度が小さく、またわずかでも変形するとクラックが発生するため、ヘッド高さは０．４ｍ程度が上限とされていた。（ここでいう泥漿ヘッド高さとは、成形品の最上部から泥漿上面までの距離を指すものとする。）
これに対して本発明においては、好ましい実施態様として、より強度の大きな樹脂型を用いるためヘッドを高くでき、好ましくは０．４ｍ以上、さらに好ましくは０．６ｍ以上とすることができる。
このヘッド高さを高くする効果としては、第一に鋳込圧として働かせることにより、着肉速度を大きくすることが挙げられるが、実用に適するヘッド高さでは、これをいかに高くしても型材の毛管吸引力に比べると泥漿ヘッド圧は小さい。ヘッド高さを高くする最大のメリットは、成形体の含水率を小さくできることてあり、この効果は石膏成形の場合に比べると本発明においては顕著にあらわれる。
また、後述するが型材の飽水率コントロールや脱型手段として型への通気・通水機構を利用する場合には、該機構を利用して型を真空吸引し、この真空吸引力を鋳込み圧として利用することもできる。なお、この真空吸引については、着肉工程のみならず泥漿の注型工程や後述する土締工程に用いてもよく、注型工程で用いると鋳込空間のエアーが抜けるため注型速度が早く、かつ成形品にピンが存在しにくくなり、また土締工程に用いると土締のスピードが早くなる。
但し、着肉工程中に型を真空吸引する場合には、用いる素地の種類や成形条件によっては、成形体の表面に脱型時に剥離現象が生じることがあり、特に微粒分の多い素地を用いる場合には剥離現象が生じやすい。
この剥離現象の発生を防止する手段の一つとして、着肉工程中の真空吸引を着肉時間を通じて、ずっと行うのではなく着肉終了に近い時期からは真空吸引を行わない手法を挙げることができる。この手法を採る場合には、真空吸引を着肉開始時より着肉時間の80％経過時までの中から選択された時間にかけるものとすることが望ましい。例えば、着肉時間を３０分とするならば、真空吸引時間は着肉開始時を０分として、０分から２４分まで、０分から２０分まで、または２分から２０分まで等という具合に選択することができる。また、剥離現象の発生を防止するもう１つの手段として、着肉工程中の真空吸引力を着肉時間が進むにつれて小さくしていく手法を挙げることができる。例えば、着肉時間を６０分とするならば、着肉開始時を０分として、０分から３０分までを真空吸引力０．０８ＭPa、３０分から５０分までを真空吸引力０．０４ＭPa、或いは５０分から６０分までを真空吸引力０．０１ＭPaという具合に真空吸引力を小さくしていけばよい。
また、前記２つの手法を組み合わせることもでき、例えば、着肉時間を５０分とするならば着肉開始時を０分として、０分から３０分までを真空吸引力０．０６ＭPa、３０分から４０分までを真空吸引力０．０２ＭPa、４０分から５０分までは真空吸引しないという具合に真空吸引を行うことも可能である。
また、本発明における鋳込成形の鋳込み圧として、加圧成形と同様に泥漿にピストンやポンプを用いて直接加圧することもできるが、この手法を用いると、型や成形機を強固に作らなければならずコストアップになるため、泥漿の直接加圧は行わないほうが好ましく、もし行うとすれば、その圧力は０．３ＭPa以下としたほうが良い。
成形体が所定の厚みになるまで着肉した後に脱型工程に入る。脱型には型材から成形体が自然に外れる自然離型方式と、型に背圧をかけて、型材と成形体の界面に水やエアーを吹き出させる水膜離型方式がある。自然離型方式については、実質的に耐水性を保ちながら自己離型性を発現する型材を用いる必要があり、これについては後述する。水膜離型方式に関しては、水やエアーを型材表面から均一に吹き出させる必要があり、特に型材と成形体の界面に水膜を作らないと、エアーによって成形体が吹き破れてしまう。前述の注型前の型飽水率として好ましい３０〜８０％の値はこの水膜脱型をスムーズに行うためにも好適な値である。（水膜脱型のためには飽水率が８０％以上、例えば１００％であっても差しつかえないが、この場合は着肉速度が小さくなる。）
なお、鋳込成形には、成形体の両側から型に吸水させる固形鋳込成形（２重鋳込ともいい、こうしてできた成形体の部分を２重部と呼ぶ）と、成形体の片側から型に吸水させ、所定の厚みだけ着肉させた後に余剰の泥漿を排出する排泥鋳込成形（１重鋳込ともいい、こうしてできた成形体の部分を１重部と呼ぶ）の２種類があり、大部分の衛生陶器のように成形体中に１重部と２重部の両方を含むものもある。
本発明の方法は、どちらの成形方法にも応用できるが、排泥鋳込成形に応用するには、これまでに述べた工程に加え、着肉工程と脱型工程の間に余剰の泥漿を排出する排泥工程と排泥面の含水率を下げて、硬度を増す土締工程が必要となる。
排泥工程においては、鋳込空間に通じる排泥用エアー孔を型に設けておき、その排泥エアー孔を通じて加圧エアーを鋳込空間に送り込んで余剰泥漿を排出する。（この排出口としては通常、泥漿を型内に流し込んだ流込口がそのまま用いられる。）次の土締工程においては、ただ放置するだけでも型材の毛管吸引力のため、排泥面の水分は成形体を通って型材に移動するが、土締時間を短くするためには、排泥空間内に加圧エアーを導入する（この加圧エアーの導入は通常は排泥用エアー孔を通して行われる。）ことが好ましい。
この土締時のエアー圧は高ければ高いほど排泥面の含水率が下がるスピードが早いため好ましいのてあるが、従来の石膏型を用いた場合には型が破損したり成形体にクラックが発生したりするため、この土締時のエアー圧は０．００５ＭPa程度が可能な上限であった。これに対して本発明においては、従来の石膏型成形とは脱型機構が異なっており、また好ましい実施態様としてより強度が大きい樹脂型を用いるため、土締圧を大きくすることができ、好ましい土締圧は０．００５ＭPa〜０．４ＭPa、さらに好ましくは０．００７ＭPa〜０．１ＭPaである。
なお、土締時の水分移動の駆動力としては、前述のように排泥空間に導入した加圧エアと併用して型を真空吸引することもできる。ただし、土締工程中に真空吸引する場合には用いる素地の種類や成形条件によっては、成形体の表面に脱型時に剥離現象が生じることがあり、特に微粒分の多い素地を用いる場合には剥離現象が生じやすい。
この剥離現象の発生を防止する手段の１つとして、土締工程中の真空吸引を土締時問を通じてずっと行うのではなく、土締終了に近い時期からは真空吸引を行わない手法を挙げることができる。この手法を採る場合には、真空吸引を土締開始時より土締時問の８０％経過時までの中から選択された時間にかけるものとすることが望ましい。例えば土締時間を１０分とするならば、真空吸引時問は、土締開始時を０分として、０分から８分まで、０分から５分まで、２分から７分まで等という具合に選択することができる。
また、剥離現象の発生を防止するもう１つの手段として、土締工程中の真空吸引力を土締時間が進むにつれて小さくしていく手法を挙げることができる。例えば土締時間を１５分とするならば、着肉開始時を０分として、０分から１０分までを真空吸引力０．０８ＭPa、１０分から１３分までを真空吸引力０．０４ＭPa、１３分から１５分までを真空吸引力０．０１ＭPaという具合に真空吸引力を小さくしていけばよい。
また、前記の２つの手法を組み合わせることもでき、例えば着肉時間を２０分とするならば、着肉開始時を０分として、０分から１０分までを真空吸引力０．０６ＭPa、１０分から１５分までを真空吸引力０．０２ＭPa、１５分から２０分までは真空吸引しないという具合に真空吸引を行うことも可能である。
なお、型に背圧をかける離型方式を採用した場合には、離型終了時には水やエアーが成形面から排出されつつある。従って離型終了に引き続いて吸水層の飽水率を制御する工程に移れば、工程間のつながりがスムースになり、逆に離型終了時の型の飽水率が適切な流込時の型の飽水率となるように脱型条件をコントロールすることもできる。
以上本発明の成形方法における各工程の概略について述べてきたが、次に吸水層の飽水率をコントロールする手段について述べる。
前述のように流込時の吸水層の好ましい飽水率は３０〜８０％であるため、この範囲内に吸水層の飽水率が入るように調節することが好ましい。
従って、例えば前回の成形中に泥漿から吸水される水量が吸水層の体積に比べかなりの大きさを占めている場合には、泥漿注型前に吸水層を脱水する必要があり、逆に例えば、背圧離型時に大量の水を型から放出したりする場合には、泥漿注型前に吸水層に水を注入する必要がある。
このように吸水層の飽水率をコントロールする手法には、水を注入してエアーを放出する手法と、エアーを注入して水を放出する手法とがあるが、吸水層の飽水率が目標より高い場合においても、吸水層に水を注入して更に飽水率を高くしてから、次にエアーを注入して飽水率を目標の値まで下げる場合もある。これは、脱型時の吸水層の含水率が不均一である場合、均一な着肉及び脱型時の水膜形成ができないためとられる手法であり、一度水を注入して含水率を均一にしておいてから、次にエアーを注入して目標とする飽水率まで下げるのである。また、この手法をとることによって成形面や後述するエアー溝の洗浄効果により、型命数が延長できる場合もある。
但し、水中には各種イオン等の不純物が含まれている場合も多く、この場合にはこの手法（吸水層の飽水率が目的より高い場合においても吸水層に水を注入して、さらに飽水率を高くしてから次ぎにエアーを注入して目的の値まで下げる手法）を採ることは、型の目づまりの原因となり好ましくない。
このような場合には、型に水を注入する工程はできるだけ避けるべきであり、エアー溝を洗浄するために定期的（例えば、１回／週や１回／月）に水を注入しなければならない場合には、各種フィルターを使用して不純物を除去した水を注入すべきである。
次に吸水層にエアー又は水を注入する手段について述べる。吸水層にエアー又は水を注入する好ましい手段は、吸水層への通気、通水手段を設け、その通気、通水手段を通じて型に背圧をかけてエアー又は水を注入する手法である。
このように、吸水層への通気、通水手段を設けておくことは、飽水率のコントロール時のみならず、着肉時に真空吸引して着肉速度を大きくしたり、脱型時に背圧をかけて水膜脱型をさせたりすることにも有効である。
吸水層への通気、通水手段としては先ず、吸水層の内部又は裏面にエアー溝を設け、そのエアー溝を通して通気、通水する手法を挙げることができる。エアー溝は図１に示すように成形面に対してほぼ平行に一定の間隔をおいて配置したり、成形面に対してほぼ垂直にほぼ一定の間隔をおいて配置したり、様々なバリエーションで吸水層内に配置することにより、背圧をかけた時に成形面からほぼ均等にエアー、水が吹き出すようにする必要がある。なお、夫々のエアー溝は連結して１本乃至複数本の幹線となるエアー溝にまとめられた後に型外に連結する配管とつながり、この配管を通じて通気、通水させる。
吸水層への通気、通水手段としてはさらに図２に示すように吸水層の裏面に型外に連結し、水及びエアーを通すための配管を取付けた粗多孔質層を設ける手法が挙げられる。この手法によれば、エアー配管を加圧すると、粗多孔質層内の圧力は気孔径が粗いため比較的均一になり易く、従って、成形面から比較的均一に水、エアーを吹き出させることができる。なお、エアー配管は１型に１本でもよく、また１本では粗多孔質層内の圧力が均一になりにくい場合には、複数本設けてもよく、それらは型外に連絡して通気、通水される。
次に本発明において用いられる実質的に耐水性を有する吸水層について以下に述べる。ここでいう“耐水性を有する”とは石膏型のように表面の溶解により離型性を発現させる機構の型材を用いないことを意味しており、耐水性のある型材としては、樹脂型、金属型、セラミック型等を挙げることができる。例えば、衛生陶器のような複雑な形状の製品を作るための型としては、型素材の流し込みによって造型できるものが好ましいため、樹脂型が好ましい。樹脂型にはエポキシ製、アクリル製、不飽和ポリエステル製のものなどが考えられるが、樹脂の粘性やポットライフの長さ等を考慮すると、エポキシ製のものが比較的使いやすい。
吸水層の自己吸水性は、連続気孔多孔性である型材の毛管吸引力により発現させるものであり、連続気孔多孔体を得るための手法としては、金属型、セラミック型では、金属粉末、セラミック粉末を燒結させて、燒結した粒子の隙間の部分を気孔として利用する手法などがあり、樹脂型の場合には、例えば前述のエポキシ型を例にとると、エポキシ樹脂（硬化剤等も含む）と水とフィラーでＯ／Ｗ型（連続相である水相中に油相が分散している）のエマルジョンスラリーを作り、硬化後、連続相である水相の部分で気孔を形成させる等の手法がある。
また、本発明に係る成形方法を工業的な生産ラインに応用するに当たっては、夫々の工程に特徴的な操作があり、例えば吸水層の飽水率を制御する工程や水膜脱型の工程には大量の水が型から放出される可能性があり、また、泥漿の注入や型の真空吸引等には、専用の機器等が必要となる。そこで工程別に専用ステーションを設け、水が大量に放出される工程では、放出される水を処理する設備を設けたり、専用の機器はすべての型に設けるのではなく、その工程のステーションにだけ設ける手段をとることにより、設備費を安価に抑えることができる場合がある。但しこの場合には型を夫々のステーション間を移動させる搬送装置が必要となるために、このような型を移動させるタイプがよいが、型を固定したタイプがよいかは場合によって異なる。
なお、型を移動させるタイプの場合、すべての工程を相異なるステーションで行う必要はなく、図３に示すように幾つかの連続する工程をまとめたブロック毎のステーションを設置してもよい。
また、ブロック毎のステーションを設置する場合には、１つのステーションで複数の型を取り扱う方式を採用するとステーションの数が少なくてすむメリットがあるが、型の搬送装置が繁雑になるデメリットもある。
このデメリットが大きい場合には、１つのステーションては１つの型だけを取り扱う方式が好ましく、この方式では注型・着肉・（排泥・土締）を１つのステーションとし、脱型をもう１つのステーションとする２ステーション方式が好ましく、この場含飽水率制御はどちらかのステーション（通常は脱型ステーション〉で行うことになる。
本発明における粉体の鋳込成形方法の応用分野には特に制限はないが有用な応用分野としては、例えば、衛生陶器等の陶磁器や、ファインセラミック製品、粉末冶金製品を挙げることができる。
次に、本発明における鋳込成形型およびその鋳込成形型に用いられる連続気孔多孔体の製造方法について述べる。
本発明に用いられるエポキシ化合物とは、１分子中に１個以上のエポキシ環を有するものであり、常温では液体であり、かつ粘度の低いものを用いるのがエマルジョンスラリーを作るのに便利である。好ましいものとしては、グリシジル型のエポキシ樹脂が挙げられ、更に好ましいものとしては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型等のビスフェノール型のエポキシ樹脂が挙げられる。
エポキシ化合物の硬化剤としては、ポリアミド系のもの、ポリアミン系のもの、変性ポリアミン系のもの、またはこれらの混合物が粘度の低いエマルジョンスラリーを作るのに好適であり、（エマルジョンスラリーの粘度が低い方が好適な理由は、大型、複雑形状の成形体を作るためには、その型の鋳込空間も大型、複雑形状になり、その隅々までエマルジョンスラリーを流し込むためには、粘度が低い方が有利なため）その中でも特に好適なものとしてはポリアミド系の硬化剤が挙げられる。
次に本発明のもっとも重要な部分である充填剤による自己吸水性と離型性の発現について説明する。
充填剤による自己吸水性と離型性の発現には、夫々種々の手段があり、それを組み合わせて用いることができる。まず自己吸水性に関しては、型の持つ泥漿を着肉させる作用は主として型材の毛管吸引力に起因するものである。従って、充填剤によっていかにして型材の毛管吸引力を発現させるかが問題となるが、ここで重要となるのは、素地の着肉特性は、型材の毛管吸引力だけでなく、水の透過抵抗にも影響されることである。鋳込成形においては、水の透過抵抗は、着肉体の部分と型材の部分（厳密に言うと型材の成形面の部分から飽水部分の先端まで）に大別できる。ここで、毛管吸引力の大きな型は、気孔径の小さな型と言ってもよいが、気孔径の小さな型は水の透過抵抗も大きいため、必ずしも毛管吸引力が大きい型ほど自己吸水性に優れているとは言えず、毛管吸引力と型材中の水の透過抵抗とをバランスさせる必要がある。ところが型材中の水の透過抵抗は着肉体の透過抵抗と相対的な比較の上で着肉速度への影響が決定されるため、型材単独では最適の物性は決定できず、各種の着肉と組み合わせた時の物性が重要である。
また、完全乾燥時の型を用いて鋳込成形を行う場合には、着肉体の平均含水率を一定と仮定し、型が均一に吸水すると仮定するならば、着肉体の透過抵抗と型材の透過抵抗の比は常に一定である。ところが、前述のように本発明の鋳込成形においては、飽水率のかなり高い型を用いて鋳込成形を行うことが好ましい場合もあり、この場合には、着肉体の透過抵抗と型材の透過抵抗の比率は着肉の過程で変化することになり、従って、着肉開始時の型飽水率や着肉時間（着肉量）も考慮する必要がある。
本発明者らは、これらの状況に鑑みて、鋳込成形に用いられる衛生陶器用の素地等の各種の素地を用い、また、各種の成形条件を様々に変更して実験した結果、工業的に有効な着肉速度を発現する鋳込成形型を製造するためには以下に述べる様な条件を満たすことが好ましいことが判明した。
まず、硬化剤としてポリアミド硬化剤を主体としたものを用いる場合には、フィラーの平均粒径としては０．３μｍ〜８μｍが好ましい。フィラーの材質としては特に制限はなく、エポキシ樹脂で接着でき、かつ粒度コントロールできるものであればよく、例えば珪石粉、珪砂粉が挙げられる。なお、平均粒径とは、体積基準で５０％累計体積を示す粒径をさしている。平均粒径が０．３μｍ以下になっても、８μｍ以上になっても、工業的な成形条件では十分な毛管吸引力を発現できなくなる。
次に、硬化剤としてポリアミド硬化剤を主体としたものに加えて、更に鎖状脂肪族第１ポリアミンと１分子中に２個以上のグリシジル基を持つグリシジルエーテルとの反応生成物を用いる場合には、フィラーの平均粒径としては１μｍ〜２０μｍが好ましい。平均粒径が１μｍ以下になっても２０μｍ以上になっても、工業的な成形条件では十分な毛管吸引力を発現できなくなる。フィラーの材質としては特に制限はなくエポキシ樹脂で接着でき、かつ粒度コントロールできるものであればよく、例えば珪石粉、珪砂粉が挙げられる。ここでいう鎖状脂肪族第１ポリアミンとして好ましいものとしては、分子の両端にアミノ基を持つＨ₂Ｎ〔（ＣＨ₂）₂ＮＨ〕_n（ＣＨ₂）₂ＮＨ₂で表されるものが挙げられ、その中でも特に好ましいものとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンを挙げることができる。また１分子中に２個以上のグリシジル基を持つグリシジルエーテルとして好ましいものとしては１分子中に２個のグリシジル基を有するネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルや、１分子中に３個のグリシジル基を有するトリメチロールプロパントリグリシジルエーテルを挙げることができる。なお、鎖状脂肪族第１ポリアミンと、１分子中に２個以上のグリシジル基を持つグリシジルエーテルとを反応させるにあたり、好ましい反応進行量は、鎖状脂肪族第１ポリアミン１分子当りｍ個のアミノ基をイミノ基に変化させるとすると（イミノ基を更にグリシジル基と反応させる場合には反応したイミノ基の数もｍとしてカウントするものとする）、０．１≦ｍ≦１．５である。ｍが０．１より小さくなると工業的な成形条件においては十分な毛管吸引力を発現できなくなり、ｍが１．５より大きくなると鎖状脂肪族第１ポリアミンと１分子中に２個以上のグリシジル基を持つグリシジルエーテルとの反応生成物の粘性が高くなり過ぎ、取り扱いが面倒になる。
次に硬化剤としてモノマー脂肪酸と鎖状脂肪族第１ポリアミンとの反応生成物１〜５ｗｔ％と重合脂肪酸と鎖状脂肪族第１ポリアミンとの反応生成物９９〜９５ｗｔ％を主成分としたものを用いる場合には、フィラーの平均粒径としては１μｍ〜２０μｍが好ましい。平均粒径が１μｍ以下になっても２０μｍ以上になっても、工業的な成形条件では充分な毛管吸引力を発現できなくなる。フィラーの材質としては特に制限はなくエポキシ樹脂で接着でき、かつ粒度コントロールできるものであればよく、例えば珪石粉、珪砂粉が挙げられる。ここでいうモノマー脂肪酸として好ましいものとしては、オレイン酸、リノール酸、エルカ酸を主成分としたものが挙げられる。また、鎖状脂肪族第１ポリアミンとして好ましいものとしては、分子の両端にアミノ基を持つＨ₂Ｎ〔（ＣＨ₂）₂ＮＨ〕_n（ＣＨ₂）₂ＮＨ₂で表されるものが挙げられ、その中でも特に好ましいものとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンを挙げることができる。また、重合脂肪酸として好ましいものとしては、ダイマー酸を主成分としたものが挙げられる。モノマー脂肪酸と鎖状脂肪族第１ポリアミンとの反応生成物の割合が１％より小さくなったり５％より大きくなったりすると工業的な成形条件では充分な毛管吸引力を発現できなくなる。また、重合脂肪酸と鎖状脂肪族第１ポリアミンとの反応生成物の割合が９９％を越えたり９５％より少なくなったりすると工業的な成形条件では充分な毛管吸引力を発現できなくなる。
以上充填剤の作用により連続気孔多孔体に自己吸水性を発現させる好ましい手段について、作用する硬化剤の種類により分類して述べたが、次に充填剤による離型性の発現について述べる。充填剤による離型性の発現については、２つのカテゴリーに大別できる。第１のカテゴリーは充填剤の作用により型材そのものに離型性を与えるものである。
このカテゴリーに属する好ましい例として、充填剤の主成分として、水酸化アルミニウムを含むものを用いる手法が挙げられる。この場合、充填剤のすべてを水酸化アルミニウムにしても良く、また他の充填剤と併用して用いても良いが、他の充填剤と併用する場合には、水酸化アルミニウムの充填剤全体の中に占める割合は３０ｖｏｌ％以上であることが望ましい。
また、第１のカテゴリーに属するもう１つの好ましい例として、充填剤の主成分として、水硬性材料を含むものを用いる手法が挙げられる。この場合、型材の原料としてＯ／Ｗタイプのエマルジョンスラリーが用いられるが、充填剤としての水硬性材料は、この連続相の水で硬化されるため、容易に連続気孔多孔体を作ることができる。また、充填剤のすべてを水硬性材料としてもよく、また、他の充填剤と併用しても良いが、他の充填剤を併用する場合は、水硬性材料の充填剤全体の中に占める割合が３０ｖｏｌ％以上であることが好ましい。好ましい水硬性材料としては、アルミナセメント、ポルトランドセメント、ポルトランドセメントを主成分として含む混合セメント、α半水石膏、β半水石膏を挙げることができる。
なお、充填剤の主成分として水硬性材料を用いるもう１つの利点は、水和反応によって、生成した微粒の結晶によって、充填剤の粒度分布をコントロールできることである。従って、連続気孔多孔体の毛管吸引力を発現させるための手法の１つとしても、充填剤の主成分を水硬性材料とすることを挙げることができる。また、水硬性材料を原料として用いる場合には夫々の水硬性材料と組み合わせて用いられる硬化促進剤、硬化遅延剤、膨張剤、ＡＥ剤等の添加剤を加えることもできる。
水硬性材料を充填剤として用いる場合には、エマルジョンスラリーの硬化反応は樹脂の硬化反応と水硬性材料の水和反応の両方の要素があり、この２つをバランスさせる必要がある。樹脂の硬化反応に関して言えば、好ましい硬化温度（硬化室の雰囲気温度を指す。以下同様の意味で用いる）は、エポキシ樹脂の通常の硬化温度である２０〜５０℃であるが、水硬性材料を充填剤として用いる場合には、硬化温度が低い方が着肉速度が大きい場合もあり、好ましい硬化温度は−２０℃〜５０℃となる。この場合、硬化温度を２０℃以下に設定する時には、樹脂の後硬化（ポストキュア）のため、２０℃以下で１次硬化させた後に２０℃〜５０℃で２次硬化させるのが好ましい。なお、硬化温度を低く設定する場合には、硬化室の温度の制御だけでなく、使用原料の冷却も必要となるが、水硬性材料を調合前に冷却しておくことは特に着肉速度向上に効果がある場合が多い。
充填剤による離型性の発現に関する第２のカテゴリーは、連続気孔多孔体の流体透過性を利用しようとするものである。ここで言う流体透過性とは、型に背圧をかけることにより、水やエアーを型と成形体の境界面に吹き出させることにより離型させるにあたり、水やエアーを連続気孔多孔体の型材中を透過させることをさしている。ここで問題となるのは、着肉の駆動力として型材の毛管吸引力を利用する場合、毛管吸引力を大きくするための型材の気孔径を小さくすると、型材の流体透過性も小さくなることである。この問題を解決するためには、充填剤の粒径分布をなるべくシャープなものに、言い換えれば、均一な粒径の充填剤を用いる様にすれば良い。但し、どの粒子も均一な粒径をすることは、これは工業的には非常に難しいため、工業的にコントロールしやすい好ましい粒度分布は以下の通りである。
一般に粉体の粒度分布は、ロジンラムラー粒度分布により表現されるが、この考え方においては、積算フルイ上体積％で３６．８％に対応する粒子径（実際にフルイでふるうわけではなく、その粒子径より大きな粒径の粒子の体積％が３６．８％であるという意味であり、以下同様の意味で用いる。）を粒度特性数（absolutesize constant）と呼び、中心的な粒径ととられている。着肉速度にあまり影響を及ぼさず、流体透過性を大きくするためには、特に微粒部分の粒径分布をシャープにするのが好ましく、粒度特性数の１／４の粒径の積算フルイ下体積％が３０％を越えないようにするとよい。なお、粗粒部分の粒度分布については、少量の粗粒粒子を加えることにより（粒度分布は中心となる微粒部分と少量の粗粒粒子の２つ又はそれ以上のピークができる。）流体透過性を向上させることができ、これは、後述するダイラタンシー現象の発生をやや抑える効果も併せ持っている。また、充填剤の材質としては特に制限はなく、エポキシ樹脂で接着でき、かつ粒度コントロールできるものであればよく、例として珪石粉、珪砂粉が挙げられる。
なお、充填剤の粒度分布はシャープであるほど流体透過性が大きく、従って優れた離型性を持つ型ができるのであるが、ここで問題となるのは、充填剤の粒度分布がシャープになるほど、エマルジョンスラリーのダイラタンシー性が強くなることである。ダイラタンシー性とは剪断速度と剪断応力の関係で示される粘性曲線が剪断速度が大きくなるほど、粘性（剪断応力／剪断速度）が大きくなる現象である。均一なエマルジョンスラリーを短時間で作るためには、原料を混合した後に強い剪断応力を与えて攪拌する必要があり、従ってダイラタンシー性が強いものは攪拌が困難である。
このエマルジョンスラリーがダイラタンシー性を示すのを防ぐ第１の方法は、エマルジョンスラリーの原料として更にダイラタンシー低下剤を加えることである。好ましいダイラタンシー低下剤としては各種の非イオン系、陽イオン系、陰イオン系、両性界面活性剤はメタノール、エタノール、イソブチルアルコール、アセトン等の有機溶媒やカルボキシルメチルセルロースナトリウム塩、メチルセルロースナトリウム塩等の高分子電解質やポリ（エチレンオキサイド）等の水中に分散してチクソトロピー性を付与する高分子材料等を挙げることができる。
また、エマルジョンスラリーがダイラタンシー性を示すのを防ぐ第２の方法は、エマルジョンスラリーの調合手順をエポキシ化合物、水をまず混合、攪拌し、この混合物に充填剤を加えて混合、攪拌したのちに硬化剤を加えて混合、攪拌するようにすることである。
以上、本発明におけるエマルジョンスラリーの主原料として用いられるエポキシ化合物、硬化剤、自己吸水性及び離型性を発現させる充填剤について説明したが、これらに加えて更にブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等の反応性希釈剤や、ベンジルジメチルアミン、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールトリ−２−エチルヘキシル酸塩等の硬化促進剤や、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化亜鉛、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化チタン、塩化鉄、塩化ニッケル、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸アルミニウムアンモニウム、硫酸アルミニウムカリウム、硫酸カリウム、硫酸コバルト、硫酸鉄、硫酸銅、硫酸ナトリウム、硫酸ニッケル、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどの可溶性塩類や、消泡剤や、着色剤、界面活性剤、等を原料として添加することもできる。
以上、粉体の鋳込成形型に用いられる連続気孔多孔体について述べたが、次にその連続気孔多孔体を組み込んだ鋳込成形型の構造について述べる、連続気孔多孔体は鋳込成形型の成形面を構成するが、本発明の型が用いられる鋳込成形は、低圧下で行われるため、型材にはほとんど強度を必要としない。従って、型そのものの主要部分を連続気孔多孔体（多孔体であるから当然強度は、多孔質でないものに比べると低い）のみで構成しても良く、もっとも単純な構造の型として製造コストも低い。
しかしながら、裏面（成形面と反対側の面）にバック層を設けることもでき、バック層を設けるメリットとしては以下のことが挙げられる。▲１▼低圧下で成形されるとはいえ、やはり型材に強度があるほうが破損しにくい。▲２▼連続気孔多孔体層をなるべく薄く均一にすることにより、ばらつきのない物性の連続気孔多孔体を作ることができ、また、内部にエアー溝を設ける場合、エアー溝から裏面までの距離が短くなるため、離型に関係しない部分に供給される水、エアーの量が減り離型性が向上する。
バック層材質としては特に制限はないが、流動性のある原料を固化させて作るものが製造が容易であり、例えば、プラスチック（主成分が有機物でもよく、無機充填剤がかなり含まれていても良い）やコンクリート、モルタル等の水硬性材料を挙げることができる。また、バック層のさらに外側に鉄枠などの補強層を設けることもできる。
バック層と連続気孔多孔体層は別々に作って接着しても良い。また、どちらか先に作り、その後、接合面に接着剤を塗布した後にもう一方をその上から流し込んで作っても良い。その際、後から流し込んで作る部分の材質が先に作った部分に対する接着力を持っているならば、接着剤を塗布しなくとも良い。
なお、前述のように本発明における連続気孔多孔体を用いた型材は離型性に優れていることに特徴があるが、その離型性の発現には、型材そのものに離型性を付与した第１のカテゴリーと、型に背圧をかけた時に連続気孔多孔体が優れた流体透過性を示すことを利用した第２のカテゴリーがある。
従って、第２のカテゴリーの型材を用いる場合には、連続気孔多孔体に通気、通水手段を設けることは必要条件となるが、第１のカテゴリーの型材を用いる場合には通気、通水手段はかならずしも必要としない。しかしながら、第１のカテゴリーの型材を用いる場合にも更に離型性を向上させる場合や、着肉中に連続気孔多孔体を真空吸引して着肉速度を大きくさせる手法を用いる場合には、通気、通水手段を設けることができる。
連続気孔多孔体への通気、通水手段としてはまず、連続気孔多孔体の内部または裏面にエアー溝を設け、そのエアー溝を通して通気、通水または真空吸引する手法を挙げることができる。エアー溝は図１に示すとおり成形面に対してほぼ平行に一定の間隔をおいて配置したり、成形面に対してほぼ垂直に一定の間隔をおいて配置したり、様々なバリエーションで連続気孔多孔体内に配置することにより、加圧エアーを送り込んだ時に成形面からほぼ均等に水、エアーが吹き出すようにする必要がある。なお、それぞれのエアー溝は連絡して１本ないし複数本の幹線となるエアー溝にまとめられた後に型外に連絡する配管とつながり、この配管を通して加圧若しくは真空吸引される。
連続気孔多孔体への通気、通水手段としてはさらに図２に示すように、連続気孔多孔体層の裏面に、型外に連絡し水またはエアーを通すための配管を取付けた粗多孔質層を設ける手法が挙げられる。この手法によれば、エアー配管を加圧すると、粗多孔質層内の圧力は、気孔径が粗いため比較的均一になりやすく、従って、離型時には成形面から比較的均一に水、エアーを吹き出させることができる。この場合、粗多孔質層の平均気孔径は１００μｍ以上とすることが、粗多孔質層内の圧力を均一にするうえで好ましい。また、配管は１型に１本でもよく、また、１本では粗多孔質層内の圧力が均一になりにくい場合には複数本設けてもよく、それらは型外に連絡して、加圧若しくは真空吸引される。
粗多孔質材料としては、特に制限はないが、加圧した時に破損しないだけの強度は必要であり、例えば、液状樹脂と平均粒径０．１〜５．０ｍｍの粉体を体積比で１５〜５０：１００の割合で混合、硬化させた材料を挙げることができる。
連続気孔多孔体層と粗多孔質層とは別々に作って接着しても良い。また、どちらかを先に作り、その後、接合面に接着剤を塗布した後にもう一方をその上から流し込んで作っても良い。その際、後から作る部分の材質が先に作った部分に対する接着力を持っているならば、接着剤を塗布しなくとも良い。
なお、連続気孔多孔体層と粗多孔質層との接合は、前述の連続気孔多孔体層とバック層の接合とは異なり、両者の間に通気、通水性が保たれていなければならない。従って、両者の間に不透過性の接着剤層を設ける場合には、その接着剤層は、接着面を例えば格子状に部分的にカバーして通気、通水する部分を残しておく必要がある。
以上、連続気孔多孔体層への通気、通水手段として、連続気孔多孔体層にエアー溝を設ける手法と、連続気孔多孔体層の裏面に粗多孔質層を設ける手法について述べたが、これらの手法を用いた場合、１型毎にエアー溝や粗多孔質層を設ける必要がある。この手間を低減すること等を目的として、連続気孔多孔体層の裏面に着脱可能なカセットケースを設ける手法が挙げられる。
これはカセットケースを半永久的に使用し、連続気孔多孔体層は目詰まり等の原因により、使用できなくなれば、廃却して、新たに作った連続気孔多孔体層をセットしようとするものである。この構造の鋳込成形型の連続気孔多孔体への通気、通水手段としては、連続気孔多孔体層とカセットケースの境界面にエアー溝を設ける手段があり、そのエアー溝は図４に示すように連続気孔多孔体層に彫り込んでもよく、図５に示すようにカセットケースに彫り込んでもよい。なお、ここでいうエアー溝とはあくまでも水、エアーが通過する空間という意味であるので必ずしも図４、図５のように彫り込まなくともカセットケースと連続気孔多孔体の間に隙間ができる構造でありさえすればよい。なお、図４、図５では型合わせ面において、連続気孔多孔体層が薄くなっているが、これは型同志を組み合わせてプレスし、成形空間を形成する際に、型合わせ面に力がかかるため、強度が弱い連続気孔多孔体層を薄くしたものである。
なお、この構造の鋳込成形型においては、エアー溝に圧力をかけた時にカセット枠と連続気孔多孔体層の境界面から水、エアーが逃げないように両者を精度良くかつ着脱自在にセットしておく必要があるが、その手段としては、ボルト締め等の機械的手段と、連続気孔多孔体層の交換時には剥離させることが可能な接着剤を用いる化学的手段が挙げられる。
カセット枠の材質としては、特に制限はなく、樹脂、金属などを用いることができる。また、カセット枠の更に外側に鉄枠等の補強層を設けることもできる。
本発明における鋳込成形型の応用分野には特に制限はないが、有力な応用分野としては、例えば、衛生陶器等の陶磁器や、ファインセラミック製品や粉末冶金製品を挙げることができる。
（実施例）
以下の（表２）及び（表３）に示す調合割合で調合した試料をステンレス容器に入れ、常温で１０分間激しく攪拌して均一なＯ／Ｗ型エマルジョンスラリーを得た。このエマルジョンスラリーを適宜の不透水性の型に流し込み、水が蒸発しない様に覆いをし、４５℃の室内に２４時間放置して含水状態のまま硬化された。なお、調合条件、硬化条件に関しては例外的に上述の条件とは異なる条件を採った場合もあり、（表２）及び（表３）の備考１に記載している。
硬化体を脱型し、５０℃の乾燥機中に２４時間放置して水を蒸発除去し、連続気孔多孔体を得た。なお、水を蒸発、除去したのは、物性測定のために行った操作であり、実際に鋳込成形型を作るためには、必ずしも必要ではない。連続気孔多孔体の物性は（表２）及び（表３）の試験結果に示す通りであった。
なお、通常工業的に使用されている石膏型の着肉速度定数は１．５程度である。また、実験方法、結果は省略するが、（表２）及び（表３）に示した試料１〜３２、参考の連続気孔多孔体はすべて耐水性の評価をしており、水溶性の石膏に比べると、実質的には完全な耐水性を有することが確かめられている。
試料１〜５はフィラーとして平均粒径２．５μｍ程度の珪砂粉を用い粒度分布をシャープにしたものであり、参考として示すものは、同じく平均粒径２．５μｍ程度の珪砂粉を用いたものであるが、粉砕したままで粒度分布がブロードになっているものである。
着肉速度定数は、試料１〜５、参考共に１．７〜１．９程度で大差はない。ところが、その通水量は、参考のものに比べると試料１〜５のものは３倍以上となっており、しかも粒度分布がシャープになるほどその通水量は大きくなっている。また微粒部、粗粒部に２つのピークがある試料５では更にその通水量は大きくなっている。
また、試料６〜１５はシャープな粒度分布を持つ様々な粒径の珪砂を充填剤として用いたものであり、概して平均粒径が細かいものほど着肉速度定数は大きく、通水量は小さいという結果になっている。
以上の試料で用いた珪砂は粒度コントロール可能で、エポキシ樹脂で接着可能な充填剤の代表例である。
次に、充填剤の形状による効果を調べるため、完全球形に近いガラスビーズを用いたのが、試料１６〜１８である。球形充填剤は前述の充填剤に比べると粒径分布がシャープであるわりにはそれほど通水性は大きくない。しかし、球形充填剤を用いた場合では、エマルジョンスラリーの粘性が低いので、ダイラタンシー現象が起きにくく、また、離型強度が低いこと等の利点がある。
試料１９〜２２は充填剤として、水酸化アルミニウムを用いたものであり、試験結果からわかるように特に力を加えずとも離型する。また、試料２３〜３２は充填剤として水硬性材料を用いたものであり、水酸化アルミニウムを用いた場合と同様に自己離型性を備えている。

（注）
（１）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）製）
（２）ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂（三井石油化学工業（株）製）
（３）ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）製）
（４）ｍ-クレジルグリシジルエーテルとｐ-クレジルグリシジルエーテルの１：１混合品（東京化成（株）製）
（５）下記の成分を混合し、Ｎ２雰囲気下で常温から２３０℃まで２時間、２３０±５℃で２時間の条件で反応させた生成物
オレイン酸（日本油脂（株）製） ３０ｗｔ％
ダイマー酸（日本油脂（株）製） ３０ｗｔ％
テトラエチレンペンタミン（東京化成（株）製） ４０ｗｔ％
（６）ポリアミド硬化剤（三洋化成（株）製）
（７）下記の成分を混合し、常温から８０℃まで２０分間、８０℃から２５０℃まで３分間の条件で反応させた生成物
ジエチレントリアミン（東京化成（株）製） ５４ｗｔ％
エチレングリコールジグリシジルエーテル（東京化成（株）製）４６ｗｔ％
（８）下記の成分を混合し、Ｎ２雰囲気下で常温から８０℃まで３０分、８０〜２５０℃まで３時間、２５０±５℃で１時間の条件で反応させた生成物
ＮＡＡ３５（モノマー脂肪酸、日本油脂（株）製） １．５ｗｔ％
バーサダイムＶ２１６（重合脂肪酸、ヘンケル日本（株）製）５６．５ｗｔ％
テトラエチレンペンタミン（東京化成（株）製） ３７ｗｔ％
ペンタエチレンヘキサミン（東京化成（株）製） ５ｗｔ％
（９）東京化成（株）製
（１０）石英純度９８％の珪砂粉であり、その粒径分布は表４に示す通りである。なお、Ａは瀬戸産珪砂粉を湿式シリンダーミルにて粉砕したものであり、Ｂ〜Ｋは同様に粉砕した珪砂粉を遠心分離法、沈降法等を使って分級したもの又は分級したものを混合したものである。
（１１）球形ガラスビーズ（東芝バロッティーニ（株）製）、表面処理なし、粒径分布は表４のとおり
（１２）球形ガラスビーズ（東芝バロッティーニ（株）製）、表面シランカップリング処理、粒径分布は表４のとおり
（１３）日本軽金属（株）製 平均粒径４．５μｍ
（１４）日東石膏（株）製 β型半水石膏
（１５）旭硝子（株）製
主成分：Ａｌ₂Ｏ₃ ５６％、ＣａＯ ３６％、ＳｉＯ₂ ４％、Ｆｅ₂Ｏ₃ １％
（１６）小野田セメント（株）製 主成分：ＳｉＯ₂ ２２％、Ａｌ₂Ｏ₃ ６％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ３％、ＣａＯ ６４％、ＳＯ₃ ２％
（１７）和光純薬（株）製 １６〜１８水塩
（１８）東京化成（株）製
（１９）調合方法は以下の方法をとった。エポキシ化合物、水を混合した後、充填剤を添加して、２０分間激しく攪拌する。次に硬化剤、硬化促進剤を加え、１０分間激しく攪拌して均一なエマルジョンスラリーを得る。
（２０）調合及び硬化方法は以下の通りである。石膏とエポキシ化合物を混合した後、３０分真空吸引してピン抜きし、その後−１０℃に冷却する。次に４℃に冷却した他の原材料を加えて１０分間攪拌した。攪拌終了後のエマルジョンスラリーの温度は１５℃であった。硬化条件は４℃で３時間、２５℃で２４時間、４５℃で７２時間とした。
（２１）調合及び硬化方法は以下の通りである。石膏とエポキシ化合物を混合した後、３０分真空吸引してピン抜きし、その後−１８℃に冷却する。次に４℃に冷却した水と−１８℃に冷却した他の原材料を加えて、容器を冷却しながら１０分間攪拌した。攪拌終了後のエマルジョンスラリーの温度は５℃であった。硬化条件は、４℃で３時間、２５℃で２４時間、４５度で７２時間とした。
（２２）調合及び硬化方法は以下の通りである。アルミナセメントと水を混合した後、１時間真空吸引してピン抜きし、その後他の原材料を加え１０分間攪拌する。硬化条件は２０℃で２４時間、４５℃で２４時間とした。
（２３）曲げ強度、曲げ弾性率は以下の方法にて測定する。
テストピース寸法 １５ｍｍ×１５ｍｍ×１２０ｍｍ ３点曲げ
スパン１００ｍｍ
ヘッドスピード２．５ｍｍ／分
テストピースは完全飽水状態とする。（なお、完全飽水状態とは、テストピースを３０分間真空吸引した後に、水没させ、更に３０分間真空吸引した状態とする。）
（２４）着肉速度定数は以下の方法で測定する。
Ｉ）１００ｍｍφ×３０ｍｍｔのテストピースを飽水率５０％となるように調節する。
II）テストピースに６０φのガラス管を立て、そのガラス管中に５０ｍｍの深さまで衛生陶器用ビトレアスチャイナ泥漿を流し込む。なお、衛生陶器用泥漿以外の泥漿を用いた試験結果については備考２に記載する。
III）ガラス管の外から観察して見かけ８ｍｍ着肉するまでｔ時間放置した後に未着肉の泥漿を排出する。IV）着肉体の表面に付着した残留泥漿を洗浄して取り除く。
Ｖ）着肉体の中央部の厚みＬ（ｍｍ）を測定する。
VI）着肉速度定数ｋ＝Ｌ²／ｔ
（２５）通水量は以下の方法で測定する。
Ｉ）１００ｍｍφ×３０ｍｍｔのテストピースの側面に完全にシールした後に完全飽水状態にする。
II）一方の端部から０．３ＭPaの水圧をかけ、水圧をかけはじめてから３分間に他方の端部から排出された水量を測定する。
（２６）離型強度の測定方法は下記の方法で測定する。
Ｉ）１００ｍｍφ×３０ｍｍｔのテストピースを飽水率５０％となるように調節する。
II）テストピースに６０φのガラス管を立て、そのガラス管中に５０ｍｍの深さまで衛生陶器用ビトレアスチャイナ泥漿を流し込む。なお、衛生陶器用泥漿以外の泥漿を用いた試験結果については備考２に記載する。
III）ガラス管の外から観察して見かけ８ｍｍ着肉するまで放置した後に未着肉の泥漿を排出する。
IV）ガラス管を立てたテストピースを、成形体の乾燥を防ぐため逆さに立てて３０分間放置する。
Ｖ）テストピースを固定した後に、ガラス管をオートグラフを用いて引き上げ、成形体を離型させるのに要する力を測定する。なお、ガラス管は、内部に刻みを設けてあり、成形体がテストピースに付着したままにならないように確実に離型できるようにしている。
VI）離型に要した力を着肉部の面積で割った値を離型強度とする。なお、離型強度が非常に小さく、オートグラフの読み値がガラス管と成形体の重量合計とあまり変わらなかったものについては、０とする。また、衛生陶器用泥漿以外の泥漿を用いた試験結果については備考２に記載する。
（２７）攪拌終了後のエマルジョンスラリーの粘性をブルックフィールド粘度計で測定する。
（２８）下記の泥漿を用いて評価試験を行った。なお、着肉の厚みは見かけ４ｍｍ、排泥後の放置時間は１５分間とする。
食器用磁器泥漿 ｋ＝ ０．８５（×１０^-2mm²／sec）、
離型強度 １．２（×１０^-2ＭPa）
高純度アルミナ泥漿 ｋ＝ ０．４２（×１０^-2mm²／sec）、
離型強度 ０．１（×１０^-2ＭPa）
粉末冶金用鉄泥漿 ｋ＝ ３．９（×１０^-2mm²／sec）、
離型強度 ０．１（×１０^-2ＭPa）
（２９）下記の泥漿を用いて評価試験を行った。なお、着肉の厚みは見かけ４ｍｍ、排泥後の放置時間は１５分間とする。
食器用磁器泥漿 ｋ＝０．８１（×１０^-2mm²／sec）、
離型強度 ０ （×１０^-2ＭPa）
高純度アルミナ泥漿 ｋ＝０．５３（×１０^-2mm²／sec）、
離型強度 ０ （×１０^-2ＭPa）
粉末冶金用鉄泥漿 ｋ＝４．４ （×１０^-2mm²／sec）、
離型強度 ０ （×１０^-2ＭPa）

次に、試料５により作成した連続気孔多孔体を吸水層とする図６に示す構造の鋳込成形型を用いて、以下に示す（表５）の成形条件下で衛生陶器の鋳込成形を行った。
図６中、８…カセットケース、９…連続気孔多孔体層、１０…中空路（エアー溝）、１１…エアー溝と型外とを繋ぐパイプ、１２…バック層、１３…型合わせ面、１４…シール剤としての樹脂層、１５…鋳込空間、１６…泥漿送泥パイプ、１７…排泥パイプ、１８…３方コック、１９…圧縮エアー吹き込み用パイプ、２０…逆止弁、２１…成形面、２２…粗多孔質層。
なお、いずれの例においても泥漿の直接加圧は行っていない。

また、例９の成形条件によって、連続鋳込成形を行ったが、その結果、５，０００回以上の型命数が得られ、５，０００回用いた段階では、着肉速度、離型性の低下は見られなかった。
産業上の利用可能性
本発明に係る粉体の鋳込成形方法及び鋳込成形に用いられる鋳込成形型、及び鋳込成形型に用いられる連続気孔多孔体の製造方法は、衛生陶器等の陶磁器や、ファインセラミック製品や粉末冶金製品の製造、これら製品の製造に用いる鋳込成形型と当該鋳込成形型の製造に寄与する。

Claims (46)

1. 自己吸収牲を持ち、実質的に耐水性を有する吸水層を備えた鋳込成形型を用いた粉体の鋳込成形方法であって、以下のＩ〜ＩＶの各工程
   Ｉ）吸水層の飽水率を制御する工程
   II）鋳込成形型内に泥漿を注型する工程
   III）鋳込圧力下で泥漿を吸水層に着肉させる工程
   IV）着肉した成形体を脱型する工程
   をこの順序で行い、前記IIIの工程の鋳込圧は少なくとも吸水層にかける真空吸引力を利用することとし、前記吸水層にかける真空吸引力は、着肉開始時より着肉時間の８０％経過時までの中から選択された時間にかけるものとする粉体の鋳込成形方法。
2. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、前記III）の工程を、泥漿ヘッド圧及び吸水層にかける真空吸引力の併用による鋳込圧下で泥漿を吸水層に着肉させる工程とした粉体の鋳込成形方法。
3. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、前記II）の工程中に吸水層を真空吸引する粉体の鋳込成形方法。
4. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、前記III）の工程中の吸水層にかける真空吸引力を、着肉時間が進むにつれて小さくしていく粉体の鋳込成形方法。
5. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、前記ＩＶ）の工程前に、
   （１）余剰の泥漿を排出する工程、
   （２）着肉した成形体の排泥面の含水率を下げて硬度を増す工程
   の各工程をこの順序で含む粉体の鋳込成形方法。
6. 請求項５記載の粉体の鋳込成形方法において、着肉した成形体の排泥面の含水率を下げて硬度を増す手段として、排泥空間に加圧エアーを導入する手段をとる粉体の鋳込成形方法。
7. 請求項５記載の粉体の鋳込成形方法において、着肉した成形体の排泥面の含水率を下げて硬度を増す手段として、排泥空間に加圧エアーを導入する手段と、吸水層に真空吸引力をかける手段を併用する粉体の鋳込成形方法。
8. 請求項７記載の粉体の鋳込成形方法において、吸水層にかける真空吸引力を、排泥終了時より土締時間の８０％経過時までの中から選択された時間にかけるものとする粉体の鋳込成形方法。
9. 請求項７記載の粉体の鋳込成形方法において、吸水層にかける真空吸引力を、土締時間が進むにつれて小さくしていく粉体の鋳込成形方法。
10. 請求項２記載の粉体の鋳込成形方法において、泥漿ヘッド圧をかけるための泥漿ヘッド高さを０．４ｍ以上とする粉体の鋳込成形方法。
11. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、吸水層の飽水率を制御する手段として、型に加圧エアーを注入して吸水層中の水を排出する操作を行う粉体の鋳込成形方法。
12. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、吸水層の飽水率を制御する手段として、型に加圧水を注入して吸水層中のエアーを排出する操作を行う粉体の鋳込成形方法。
13. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、吸水層の飽水率を制御する手段として、型に加圧水を注入して吸水層中のエアーを排出した後、型に加圧エアーを注入して吸水層中の水を排出する操作を行う粉体の鋳込成形方法。
14. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、着肉した成形体を脱型する工程は、型に加圧エアー又は加圧水を注入する操作を行う粉体の鋳込成形方法方法。
15. 請求項１１乃至請求項１４記載の粉体の鋳込成形方法において、吸水層の内部又は裏面にエアー溝を設け、そのエアー溝を通じて型に加圧エアー又は加圧水を注入する粉体の鋳込成形方法。
16. 請求項１１乃至請求項１４記載の粉体の鋳込成形方法において、吸水層の裏面に型外に連絡し、水及び空気を通すための配管を取付けた粗多孔質層を設け、該粗多孔質を通じて型に加圧エアー又は加圧水を注入する粉体の鋳込成形方法。
17. 請求項１５記載の粉体の鋳込成形方法において、１つの型のエアー溝は連結して、複数の幹線となるエアー溝に合流した後に、型外に連結した配管とつながっており、各々の配管を通じて、型に加圧エアー又は加圧水を注入する粉体の鋳込成形方法。
18. 請求項１６記載の粉体の鋳込成形方法において、１つの型に複数の配管を設け、各々の配管を通じて、型に加圧エアー又は加圧水を注入する粉体の鋳込成形方法。
19. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、吸水層の飽水率が３０〜８０％になるように制御する粉体の鋳込成形方法。
20. 請求項１記載の粉体の鋳込成形方法において、各々の工程のすべて又は、いくつかの連続する工程をまとめたブロックを相異なるステーションにおいて遂行し、鋳込成形型は、各ステーション間を移動する粉体の鋳込成形方法。
21. 一分子中に一個以上のエポキシ環を有するエポキシ化合物と、該エポキシ化合物と反応してこれを硬化させる硬化剤と、自己吸水性及び離型性を発現させる充填剤と、水とを含む混合物を攪拌してＯ／Ｗ型のエマルジョンスラリーを得、これを不透水性の型に鋳込み、含水状態のまま硬化させることにより得られる連続気孔多孔体の製造方法であって、前記充填剤の粒度分布をロジンラムラー粒度特性数の１／４の粒径の積算フルイ下体積％が３０％を超えないようにすることを特徴とする粉体の鋳込成形型に用いられる連続気孔多孔体の製造方法。
22. 請求項２１記載の連続気孔多孔体の製造方法において、エポキシ化合物がグリシジル系エポキシ樹脂である連続気孔多孔体の製造方法。
23. 請求項２２記載の連続気孔多孔体の製造方法において、グリシジル系エポキシ樹脂がビスフェノール型のものである連続気孔多孔体の製造方法。
24. 請求項２１記載の連続気孔多孔体の製造方法において、エポキシ化合物と反応してこれを硬化させる硬化剤がポリアミド樹脂を含有したものである連続気孔多孔体の製造方法。
25. 請求項２１記載の連続気孔多孔体の製造方法において、充填剤の平均粒径を０．３μｍ〜８μｍとする連続気孔多孔体の製造方法。
26. 請求項２５記載の連続気孔多孔体の製造方法において、充填剤の主成分を水硬性材料とする連続気孔多孔体の製造方法。
27. 請求項２１記載の連続気孔多孔体の製造方法において、充填剤の平均粒径を１μｍ〜２０μｍとし、エマルジョンスラリーの原料としてさらに鎖状脂肪族第１ポリアミンと１分子中に２個以上のグリシジル基を持つグリシジルエーテルとの反応生成物を使用する連続気孔多孔体の製造方法。
28. 請求項２１記載の連続気孔多孔体の製造方法において、充填剤の平均粒径を１μｍ〜２０μｍとし、硬化剤としてモノマー脂肪酸と鎖状脂肪族第１ポリアミンとの反応生成物１〜５ｗｔ％と重合脂肪酸と鎖状脂肪族第１ポリアミンとの反応生成物９５〜９９ｗｔ％を主成分としたものを用いる連続気孔多孔体の製造方法。
29. 請求項２１記載の連続気孔多孔体の製造方法において、充填剤の主成分に水酸化アルミニウムを含む連続気孔多孔体の製造方法。
30. 請求項２１記載の連続気孔多孔体の製造方法において、充填剤の主成分に水硬性材料を含む連続気孔多孔体の製造方法。
31. 請求項３０記載の連続気孔多孔体の製造方法において、水硬性材料として、アルミナセメント、ポルトランドセメント、ポルトランドセメントを主成分として含む混合セメント、半水石膏からなるグループより少なくとも１つを選択して用いる連続気孔多孔体の製造方法。
32. 請求項２１記載の連続気孔多孔体の製造方法において、エマルジョンスラリーの原料としてさらにダイラタンシー低下剤を含む連続気孔多孔体の製造方法。
33. 請求項２１記載の連続気孔多孔体の製造方法において、エマルジョンスラリーの調合方法として、エポキシ化合物と水を混合攪拌し、この混合物に充填剤を加えて混合攪拌し、次いで、この混合物に硬化剤を加えて混合攪拌する連続気孔多孔体の製造方法。
34. 請求項２１記載の連続気孔多孔体を吸水層として用いる鋳込成形型。
35. 請求項３４記載の鋳込成形型において、主要成分がムクの吸水層よりなる鋳込成形型。
36. 請求項３４記載の鋳込成形型において、成形面を構成する吸水層の裏面にプラスチック又は水硬性材からなるバック層を設けた鋳込成形型。
37. 請求項３４記載の鋳込成形型において、吸水層への通気、通水手段として連続気孔多孔体の内部又は裏面にエアー溝を設けた鋳込成形型。
38. 請求項３４記載の鋳込成形型において、吸水層への通気、通水手段として連続気孔多孔体の裏面に粗多孔質層を設け、該粗多孔質層に型外に連絡し水及び空気を通すための配管を取付けた鋳込成形型。
39. 請求項３８記載の鋳込成形型において、粗多孔質の平均気孔径が１００μｍ以上である鋳込成形型。
40. 請求項３４記載の鋳込成形型において、成形面を構成する吸水層の裏面に該吸水層との着脱を可能としたカセットケースを設けた鋳込成形型。
41. 請求項４０記載の鋳込成形型において、吸水層とカセットケースの境界面において、吸水層に吸水層への通気、通水手段としてエアー溝を設けた鋳込成形型。
42. 請求項４０記載の鋳込成形型において、吸水層とカセットケースの境界面において、カセットケースに吸水層への通気、通水手段としてエアー溝を設けた鋳込成形型。
43. 請求項４０記載の鋳込成形型において、カセットケースの材質を少なくとも吸水層との境界面において粗多孔質とし、該粗多孔質層に型外に連絡し、水及び空気を通すための配管を取付けた鋳込成形型。
44. 請求項３４記載の鋳込成形型において、ａ）泥漿ヘッド圧、ｂ）吸水層にかける真空吸引力、ｃ）泥漿にかける０．３ＭPa以下の直接加圧の中から選ばれた少なくとも１つの鋳込圧による鋳込圧力下で用いられる鋳込成形型。
45. 請求項３４記載の鋳込成形型において、この鋳込成形型は陶磁器用、ファインセラミックス用、粉末冶金製品用のいずれかである鋳込成形型。
46. 請求項４５記載の鋳込成形型において、陶磁器が衛生陶器である鋳込成形型。

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