JP6241227B2 - 貴金属焼結体用粘土状組成物 - Google Patents

Description

本発明は、貴金属焼結体用粘土状組成物に関する。

従来から、例えば、指輪等に代表される貴金属製の宝飾品や美術工芸品等は、一般に、銀や金などの貴金属含有材料を鋳造又は鍛造することによって製造されている。
しかしながら、近年、銀や金などの貴金属粉末を含んだ貴金属粘土（焼結体形成用粘土状組成物）が市販されており、この貴金属粘土を任意の形状に成形した後に焼成することにより、任意の形状を有する貴金属の宝飾品や美術工芸品を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１乃至３を参照）。
このような方法によれば、貴金属粘土を通常の粘土細工と同様に自由に造形を行うことができ、造形して得られた成形体を乾燥させた後、加熱炉を用いて焼成することにより、極めて簡単に貴金属製の宝飾品や美術工芸品等を製造することが可能となる。

特許第４２６５１２７号公報 特開平４−２６７０７号公報 特開２００５−１８７８５８号公報

この貴金属製焼結体を製造する場合には、まず、貴金属粘土を造形する必要があるが、このような造形は主に手作業で行なわれることから、その途中において、粘土が乾燥してしまい、曲げる等の加工をすることが困難になる場合があった。特に、デザイン性や嗜好性の多様化から貴金属焼結体の形状が複雑化し、その造形にかかる時間が長くなる傾向がある。そして、その造形途中で粘土状組成物が乾燥して、その乾燥体を曲げようとすると従来品では表面に亀裂が入り、さらに曲げると折れてしまう。そのため、指輪（リング）等を作るときは限られた時間で造形を行なう必要があり、そのデザインに限りがあった。
本発明は、このような状況にかんがみて、次のような目的の下に鋭意研究を重ねた結果完成するに至ったものである。

本発明は、貴金属粘土の造形途中において、優れた柔軟性及び曲げ加工性を有し、その結果、曲げるなどの造形時間を長くすることができる貴金属焼結体形成用粘土状組成物を提供することを目的とする。

本発明は、貴金属粉末および／または貴金属合金粉末、有機系バインダー、有機添加剤および水を含有する貴金属焼結体形成用粘土状組成物であって、前記有機添加剤としてプロピレングリコールを０．１質量％〜３．０質量％含有しており、タイプＥのデュロメータで測定される初期硬さがＥ８〜Ｅ２０であり、室温１時間放置後の経時後硬さがＥ４０以下であることを特徴とする。

通常、この種の貴金属焼結体形成用粘土状組成物は、乾燥による硬化を防ぐために、ガスバリア性に優れるフィルム等の包装材により包装された状態で保管、販売される。従来の粘土状組成物においては、包装材から取り出した直後は、比較的軟質で造形することが容易であるが、時間が経過すると、硬さが高くなって造形のための曲げ等が困難になる。
本発明の貴金属焼結体形成用粘土状組成物は、包装材から取り出した直後にタイプＥのデュロメータで測定される初期硬さがＥ８〜Ｅ２０であり、室温１時間放置後の経時後硬さがＥ４０以下であることから、時間の経過に伴う硬さの増大が小さく、このため、造形途中で硬さの増大により造形できなくなってしまうことがなく、粘土状組成物として優れた柔軟性及び曲げ加工性を維持し、指輪等を容易に製作することができる。
ここで、初期硬さとは、粘土状組成物を収容する包装材を取り除いた直後から、デュロメータによる測定に必要な１分程度の時間の範囲内に測定された硬さをいうものとする。また、経時後硬さとは、粘土状組成物を収容する包装材を取り除いた後、室温に１時間放置した後に測定した硬さとする。

タイプＥの硬さが上記の範囲内であると、造形が容易で、造形途中で硬さの増大があっても、造形に支障をきたすことはない。また、経時後硬さがこの範囲であれば、室温１時間経過後であっても十分な柔軟性を維持しており、その後も造形可能である。このため、例えば、３０分程度造形して半製品を作製した後、包装材に密封することにより保管し、再度包装材から取り出して造形することも可能になり、造形作業を一旦中断して、時間をおいてから再開する場合などにも適用することができる。

本発明の粘土状組成物によれば、タイプＥのデュロメータで測定される初期硬さがＥ８〜Ｅ２０で、室温１時間放置後の経時後硬さがＥ４０以下であることから、時間が経っても硬さの増大が小さく、粘土状組成物として優れた柔軟性及び曲げ加工性を維持し、造形時間を長くすることができる。

本発明の貴金属焼結体形成用粘土状組成物は、金粉末、銀粉末などの貴金属粉末および／または貴金属合金粉末、有機系バインダー、有機添加剤および水を少なくとも含有する。有機添加剤としては、プロピレングリコールを好適に用いることができ、さらに、グリセリン、ポリエチレングリコールを含んでもよい。
この粘土状組成物は、ガスバリア性を有する包装材により密封された状態で保管、販売されるが、その包装材を取り除いた直後（測定に必要な１分程度の時間経過を含む）にタイプＥのデュロメータで測定される硬さを初期硬さとし、包装材を取り除いてから室温１時間放置した後の硬さを経時後硬さとしたときに、初期硬さがＥ８〜Ｅ２０であり、経時後硬さがＥ４０以下とされる。
以下、詳細に説明する。

（ａ）貴金属粉末、貴金属合金粉末
本発明に用いる貴金属粉末、貴金属合金粉末としては、金粉末、銀粉末、銅粉末、白金粉末、およびそれらの合金粉末を用いることができる。また、銀粉末と銅粉末との混合粉末を用いることもできる。銀合金粉末としては、銀銅合金が好適に用いられる。これらの貴金属粉末および／または貴金属合金粉末は、貴金属焼結体形成用の粘土状組成物を構成する主成分である。本発明における効果を奏する上で、その含有量が支配的条件となるわけではないが、より実用的な粘土状組成物を構成する上で、その含有量は、５０質量％以上９５質量％以下とすることが好ましい。すなわち、含有量が５０質量％未満では、貴金属が有する風合いや光沢が出ず、一方、９５質量％を超えると粘土状組成物の伸びおよび強度が低下するようになるので好ましくない。

（ｂ）有機系バインダー
本発明に用いる有機系バインダーとしては、セルロース系バインダー、ポリビニール系バインダー、アクリル系バインダー、ワックス系バインダー、樹脂系バインダー、澱粉、ゼラチン、小麦粉のうち、少なくとも１種又は２種以上の組み合わせで構成しても良い。また、前記の中でも、セルロース系バインダー、特にメチルセルロース等の水溶性セルロースから構成することが最も好ましい。

（ｃ）有機添加剤
本発明に用いる有機添加剤としては、プロピレングリコールが用いられる。この場合、有機添加剤が少ないと、時間の経過により乾燥して柔軟性が低下しやすくなり、多過ぎると粘土状組成物としての造形性が悪くなって、成形しにくくなる傾向にあるので、０．１質量％〜３．０質量％が好ましい。
さらに、プロピレングリコールに加えて、グリセリン、および／またはポリエチレングリコールを添加することにより、粘土状組成物の乾燥後の柔軟性は一層向上する。
グリセリン及びポリエチレングリコールを添加する場合には、プロピレングリコール、グリセリン及びポリエチレングリコールの合計含有量が０．１質量％〜３．０質量％となるように調整することが望ましい。グリセリンやポリエチレングリコールは、親水性と親油性の両方の性質を有する液状物質であって、粘土状組成物に含有させることにより粘性を与えることが知られているが、プロピレングリコールと共存させて粘土状組成物に添加することによって、粘土状組成物を長時間放置しても乾燥しにくく柔軟性が低下しにくいという効果がプロピレングリコールを単独で加えたときと比べてより増大する。

さらに、本発明の貴金属焼結体形成用粘土状組成物は、必要に応じてさらに油脂、オリーブ油および界面活性剤のうち少なくとも一方が添加されていても良い。

油脂としては、例えば、有機酸（オレイン酸、ステアリン酸、フタル酸、パルミチン酸、セパシン酸、アセチルクエン酸、ヒドロキシ安息香酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、カプロン酸、エナント酸、酪酸、カプリン酸）、有機酸エステル（メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、ヘキシル基、ジメチル基、ジエチル基、イソプロピル基、イソブチル基を有する有機酸エステル）、高級アルコール（オクタノール、ノナノール、デカノール）、多価アルコール（グリセリン、アラビット、ソルビタン）、エーテル（ジオクチルエーテル、ジデシルエーテル）等を挙げることができる。

界面活性剤は粘土状組成物に添加して混合することにより、バインダーと水の反応により生じた固形物を粉砕し、また貴金属粉末とバインダーとの混合性をよくする作用を有する。界面活性剤の種類は特に限定されるものではなく、通常の界面活性剤を使用することができる。界面活性剤は、分子内に水になじみやすい部分（親水基）と、油になじみやすい部分（親油基・疎水基）を持つ物質の総称であるが、この定義に従えば、前述した本発明におけるポリエチレングリコールも界面活性剤に含まれる。しかしながら、ここで言う、界面活性剤とは、本発明特有の作用を期待して添加したポリエチレングリコールを除いたものであって、分散・凝集作用、起泡・消泡作用、ぬれ性向上、柔軟・平滑作用、帯電防止作用などのために所定量添加されるラウリル硫酸ナトリウムやポリオキシエチレンアルキルエーテルなどを挙げることができる。

このような組成の貴金属焼結体形成用粘土状組成物を製造する場合、まず、有機系バインダー、有機添加剤及び水、必要に応じてさらに油脂、オリーブ油、界面活性剤を添加し、撹拌容器内で撹拌混合する。そして、この混合溶液を貴金属粉末とともに混練装置内に導入する。
この混練装置には、ステンレス製の混練容器が用いられ、その内壁にＣｒＮのコーティングを施したものが好適である。ＣｒＮのコーティングは耐摩耗性にすぐれる上に潤滑性にもすぐれているため、Ｆｅの混入を抑えることができる。
混練装置内において、貴金属粉末と混合溶液とを混練することにより、粘土状組成物を製造することができる。
なお、混合溶液の撹拌混合時に油脂等を添加したが、有機系バインダー、有機添加剤及び水を撹拌混合し、これに貴金属粉末を混ぜて混練装置内で混練する時に油脂等を添加することもできる。

混練容器から取り出した粘土状組成物は、適宜の大きさの塊状に分断された後、包装材により包装された状態で保管、販売される。
包装材としては、ガスバリア性を有するポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）等の樹脂からなるフィルム、金属箔、あるいは金属層と樹脂層とのラミネートフィルムなどが用いられ、塊状の粘土状組成物の外表面を密接状態に覆うことで、外気との接触を遮断する。また、これらのフィルムにより形成される袋の形態の包装材としてもよい。さらに、フィルムに代えて、ガスバリア性を有する材料からなる箱、缶など、粘土状組成物を収容可能な容器を包装材として用いてもよい。

そして、この包装材から取り出した直後の粘土状組成物は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準じてタイプＥのデュロメータにより測定される初期硬さがＥ８〜Ｅ２０とされ、この初期硬さに対して、室温１時間放置後の経時後硬さがＥ４０以下の硬さとされる。
この粘土状組成物から貴金属焼結体を製造するには、まず、粘土状組成物を包装材から取り出し、これを手作業でこねる、延ばす、丸める等により変形させながら所望の成形体を形成した後、これに熱風を当てるなどにより成形体を乾燥させる。成形体は乾燥により硬化するので、必要に応じてヤスリ、カッター、彫刻刀などを用いて整形した後、焼成することによって貴金属焼結体を製造する。焼成後、表面を磨くと、貴金属としての光沢が出て、装飾品等に供することができる。

以上の造形作業において、粘土状組成物の初期硬さがＥ８〜Ｅ２０であるので、粘土状組成物を包装材から取り出した後、これを手作業で造形することが容易である。この場合、柔軟性に富み、また、表面のみ乾燥した状態であり、包装材が付着しにくく、容易に包装材から取り出すことができる。
また、包装材から取り出した後、室温１時間放置後の経時後硬さがＥ４０以下であるので、その造形途中で硬くなって造形できなくなることもない。粘土状組成物を包装材から取り出してから１時間程度経過していれば、指輪等であれば、ほぼ造形が終了しており、そのときの経時後硬さがＥ４０以下の範囲であれば、造形開始から終了までの間、ほぼ安定して造形の作業を行うことができ、所望の形状の成形体を容易に作製することができる。この場合、粘土状組成物を薄く延ばして板状の成形体とし、これを型等を用いて打ち抜くことも可能であり、その場合でも成形体に欠け等が生じにくい。

また、経時後硬さが比較的低いので、包装材を取り除いてから、板材やワイヤー状等に加工して１時間経過した後であっても、十分な柔軟性を維持しており、その後もリング状などの最終形状に造形可能である。このため、例えば、３０分程度造形して半製品を作製した後、包装材に密封した状態でしばらくの間保管し、再度包装材から取り出して造形することも可能になる。
このように造形作業を一旦中断して、時間をおいてから再開する場合などにも適用することができるので、例えば、複数の工程に分けて造形する際などに、その工程間で造形作業を中断しながら造形を再開するということが可能であり、造形教室等において多様な方法での造形が可能になる。

有機系バインダーとしてメチルセルロース、有機添加剤としてプロピレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、界面活性剤、オリーブ油及び水を撹拌容器内で撹拌混合し、この混合溶液を銀粉末とともに混練装置内に導入した。
混練装置内において、銀粉末、バインダー混合溶液及び水を混練することにより、表１に示す組成の粘土状組成物を製造し、ポリ塩化ビニリデン製のフィルム状の包装材により包んだ状態として用意した。
この粘土状組成物について、製造して１週間経過後に、包装材を取り外し、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準じてタイプＥのデュロメータにより硬さを測定した。粘土状組成物を包装材から取り出してから、デュロメータに設置して測定開始するまで約１分程度要した。このときの硬さを初期硬さとした。また、室温、湿度４０％の恒温恒湿槽内で１時間放置後の経時後硬さを同じくタイプＥのデュロメータで測定した。
また、成形性を評価するために、経時後硬さを測定するまでの１時間の間に、粘土状組成物を幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ７０ｍｍの帯板材と、直径１．５ｍｍの線材との二種類の成形品に加工し、加工後（包装材の取り外しから１時間後）に、直径１３ｍｍのステンレス製丸棒の周囲に巻き付け、クラックが生じるか否かを確認した。帯板材又は線材のいずれかに１ｍｍ以上のクラックが発生したものを「×」、いずれにも１ｍｍ以上のクラックが発生しなかったものを「○」とした。
その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例の粘土状組成物は、初期硬さが低いだけでなく、時間が経っても硬さの増大が少なく、経時後硬さがＥ４０以下であり、丸棒に巻き付けた状態でもクラックが発生せず、初期状態から１時間程度経過した後でもなお造形可能であることがわかる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

Claims (1)

1. 貴金属粉末および／または貴金属合金粉末と、有機系バインダーと、有機添加剤と、水とを含有する貴金属焼結体形成用粘土状組成物であって、前記有機添加剤としてプロピレングリコールを０．１質量％〜３．０質量％含有しており、タイプＥのデュロメータで測定される初期硬さがＥ８〜Ｅ２０であり、室温１時間放置後の経時後硬さがＥ４０以下であることを特徴とする貴金属焼結体形成用粘土状組成物。