JPH0369545A - ホワイトウェアセラミック製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプレス成形によるホワイトウェアセラミック製
品の製造方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕種々の
ホワイトウェアセラミック製品がプレス成形で製造され
ることは知られている。プレス成形技術には、−軸圧縮
、静水圧圧縮、乾式圧縮、熱間−軸圧縮、熱間静水圧圧
縮及び熱間乾式圧縮が含まれる。

乾式圧縮は、セラミック製品の製造には良く知られたプ
レス成形技術である。乾式プレス成形においては、粒子
材料が、通常スラリーの性状及びスラリーから最終的に
製造される製品の性状を調整するために選んだ添加剤を
加えたスラリー中に懸濁している。この溶媒は、所望の
サイズ又はサイズの範囲の粒子を有する粉体を製造する
ために除去される。そしてこの粉体は所望の形状をもつ
金型に入れて成形体セラミック製品に成形するため圧縮
され、そしてこの成形セラミック製品は次の加工をうけ
る。乾式圧縮で採用する圧力は、乾式プレス成形での一
軸圧か、又は乾式静水圧プレス成形での静水圧でもよい
。圧縮操作は常温又は高温を含めた種々の温度でおこな
うことができる。

プレス技術はよく知られたものであるが、一方これら技
術及びできた製品に附随する問題がある。

これら問題の著しい例は生強度が弱いことである。

この問題解決のために種々の添加剤を加えること（３） （４） が試みられてきた。例えば、プレス成形で作られるセラ
ミック製品の生強度を増すためにポリグリコールのよう
な結合剤が使用される。典型的には、これらの結合剤が
数パーセントのレベルで加えられると、かなり生強度を
改善することになる。しかしこれらの添加剤を数パーセ
ント加えることの必要性から、しばしば所望しない異な
った特性をもつセラミック製品にしてしまう。

プレス成形でホワイトウェア製品を製造するにあたって
、用量が少なくても効果があり、低分子量で、良好なす
す切れ特性をもち、また高い生強度のような良い性質を
有する添加剤の使用が好ましい。

〔課題を解決するための手段、作用及び発明の効果〕

本発明は、アルキレンジアミンを含む添加剤、粘土粒子
材料、分散剤及びスラリー媒体を含んだスラリーの製造
、及びホワイトウェアセラミック製品の製造に用いる既
存のプレス成形技術を使用することを含んでなる改良生
強度をもつホワイトウェア製品の製造方法である。アル
キレンジアミンに加えて、本発明に有効な添加剤にラテ
ックスを含めることができる。添加剤は、添加剤を加え
ない同一のスラリーから製造した製品に比べて、添加剤
を加えて製造した製品の生強度を増すのに効果のある量
で使用される。

本発明にもとずく添加剤の使用は、スラリーのレオロジ
ーに悪い影響を何等与えることなく、スラリーからプレ
ス成形される製品の生強度を著しく改良することである
。本発明の方法は、粘土粒子材料、分散剤、スラリー媒
体、アルキレンジアミン及び任意にラテックスを含んで
なるスラリー配合物を有利に使用することである。

本発明の目的にあたり、スラリー及びスラリー配合物と
は、ホワイトウェアセラミック製品のプレス成形に用い
る粉体を作るスラリー又は懸濁液を含む。ホワイトウェ
アセラミック製品は、タイル、陶磁器、磁器、及び同様
に微粉砕した磁器様の組成のセラミック製品であって、
キンジェリイ（５） （６） （Ｋｉｎｇｅｒｙ）他が゛′セラミックの紹介（Ｉｎｔ
ｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ、　　２ｎ
ｄ　Ｂｄｉｔｉｏｎ、　　Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎ
ｄ　５ｏｎｓ（１９８４）”で述べている。

粘土粒子材料は、スラリー媒体中に懸濁し、粉体になり
そしてタイルのようなホワイトウェア製品にプレス成形
できる粘土粒子材料である。好ましい粘土材料は、例え
ばボールクレー、カオリンクレー、パイロフィライト、
長石及びフリントを含む。粒子材料の混合物が使用でき
る。種々の粒子材料がホワイトウェアセラミック製品を
プレス成形する技術で使われている。

スラリー媒体は、粘土粒子材料を粉体にしそしてプレス
する迄、粘土粒子材料を懸濁するのに役だつ。通常スラ
リー媒体は液体であり、有機、無機、あるいはその混合
物でよい。種々の媒体がセラミックプレス成形で知られ
ている。スラリー媒体の例としては、アルコール、炭化
水素、塩素化炭化水素及び水を含む。好ましい媒体は水
である。

粘土粒子材料は、成形品になる量だけ用いることができ
る。通常、使用される粘土粒子材料の量は、トである。

しかし、スラリーの組成は広く変えることができまた粒
子材料の含有を多くも少なくもできる。スラリー媒体の
混合物を用いることができる。

本発明を実施するに際して有効な分散剤は、粘土粒子材
料をホワイトウェアセラミック製品にプレス成形する分
野で良く知られたものである。通常、分散剤は高分子電
解質又は無機化合物であり、高分子又は無機担体にアン
モニウム又はナトリウムイオンのようなカチオン種を含
んでなる。未発酸アンモニウム及び別のりグノスルホン
酸塩を含む。特に好ましい例はへキサメタ燐酸ナトリウ
ム及び硅酸ナトリウムである。

セラミックプレス成形の分野で良（知られている別の添
加剤を、粘土粒子材料及びスラリー媒体（７） （８） に加えて用いることができる。それらの追加する添加剤
の限定のない例は結合剤及び離型剤を含む。

例えばリグノスルホン酸塩、ポリビニルアルコーノベポ
リグリコール、ポリエステル及びアルカノールアミンは
、十分なレベル、通常数パーセント（重量）で用いれば
、セラミック製品の生強度を増すのに有効であるとされ
る結合剤である。用いる添加剤の性状と量は、スラリー
配合物及びそれから作る製品の特性を支配し、またホワ
イトウェアセラミック製品の製造技術及びプロセス条件
で選定される。

本発明の方法に有効なスラリー配合は、壁タイル、床タ
イル、装飾タイル、及び保温タイルのようなホワイトウ
ェアセラミック製品の製造に有効な配合である。このよ
うな配合を用いて製造する生素地は一般に高い生強度に
欠ける。本発明になるアルキレンジアミン添加剤は、こ
のようなスラリー配合を用いて製造する製品の生強度を
上げるのに有効である。好ましい実施態様では、生強度
は少なくとも約５パーセント増加する。さらに生強度が
約２５パーセント増加するものがあり、また最も好まし
い実施態様では約５０パーセント増加する。生強度はよ
く知られた基準である、破壊係数又は圧縮強さの測定で
測られる。

本発明の方法の添加剤として有効なアルキレンジアミン
は良く知られた化合物である。好ましい化合物は０２〜
６ジアミンであり、例えばエチレンジアミン、プロピレ
ンジアミン、ブチレンジアミン、ペンチレンジアミン及
びヘキシレンジアミンである。最も好ましいジアミンは
エチレンジアミンである。

アルキレンジアミンに加えて、本発明の添加剤は任意に
ラテックスを含めることができる。ラテックスは製造し
たセラミック製品の生強度をさらラテックス及びエチレ
ン−アクリル酸ラテックスである。スチレン−ブタジェ
ンラテックスがより好ましい。

本発明の添加剤を、タイルのようなセラミック（９） （１０） 製品の生強度を上げるのに有効な量で用いる。添加剤は
、スラリーの固体含有量基準で少なくとも約０．０００
１で且つ約５重量パーセントを越えない量で用いるのが
好ましい。用いる添加剤の量は少なくとも約０．０１で
且つ約２．０重量パーセントであるのがさらに好ましい
。最も好ましいのは、スラリーの固体含有量基準で少な
くとも約０．０５で且つ約１．５重量パーセントを越え
ない添加剤量である。

本発明の添加剤がアルキレンジアミンとラテックスの両
方を含んでなる場合、アルキレンジアミンのラテックス
に対する比は、ホワイトウェアセラミック製品がプレス
成形技術を使いそしてその生強度がアルキレンジアミン
とラテックスを使わないスラリーから製造する製品の生
強度を越えるスラリー配合物であればよい。アルキレン
ジアミンのラテックスに対する好ましい重量比は、少な
くとも約５：９５で且つ約９５；５より大きくないこと
である。さらに好ましい重量比は少なくとも約３０＋７
０で且つ約７０：３０より大きくないことである。

アルキレンジアミンのラテックスに対する最も好ましい
比は約５０：５０である。

本発明の添加剤がアルキレンジアミン及びラテックスの
両方を含む場合、２つの成分を別々にスラリー配合物に
加えることができる。代案として、アルキレンジアミン
とラテックスを一緒に混ぜて、任意に水を混ぜて、そし
て−度にスラリー配合物に加えてもよい。アルキレンジ
アミン及びラテックスをスラリー配合物に加える前に混
合する場合、ラテックスの懸濁液及びアルキレンジアミ
ンの水溶液を作りそしてアミン溶液を撹拌しながらラテ
ックス懸濁液に加えることで２つの成分を混合するのが
好ましい。水で混ぜる場合、有効成分の重量比、すなわ
ちアルキレンジアミンとラテックスの水に対する比は約
１：１が好ましい。しかし、別の比も使用できる。

本発明を用いて製造するホワイトウェアセラミック製品
を製造するのに使用するプレス成形方法は、本発明を用
いないで通常実施しているものである。すなわち、温度
、圧力、アルキレンジアミン又はアルキレンジアミン／
ラテックス以外の添（１１） （１２） 加削及び接合処理方式は、本発明の実施において変更し
ない。

本発明のスラリー配合物を作りそして所望のコンシスチ
ンシーをもつ粉体を得るために溶媒を除去する。この粉
体を適当な寸法及び形状の金型に装入し、普通の乾式圧
縮の場合は一軸であるいは静水圧圧縮の場合はすべての
側から圧縮する。

軸又は静水圧圧縮で用いる圧力は通常１０００〜３０．
０００ｐｓｉ（７〜２１０ＭＰａ）の範囲であるが、こ
れより高い又は低い圧力も使用できる。プレス成形は通
常常温でおこなうが、高温も使用できる。

以下の例は本発明を説明するためのものであり、本発明
の範囲を限定しない。特に記載のない限り、すべての部
及びパーセントは重量基準である。

〔実施例〕

粉体製造手順 ５個のアルミナ球を含む１６オンス（４５４ｇ　）のポ
リエチレンボトルに、２５％へキサメタ燐酸ナトリウム
溶液４．８ｇ（乾セラミック粉体の０．３重量％）、脱
イオン水１６３．４ｇ　（乾セラミック粉体の４０．８
を量％）及び表に示す結合剤溶液（乾セラミック基準の
重量％）になるような量の３０％結合剤水溶液を加えた
。更に表に示す添加剤パーセント（乾セラミック基準の
重量％）にあたる５０％添加剤水溶液を加えた。ボトル
を手でよく振とうした。次いでレッドボディセラミック
粉体４００ｇを加えた。

レッドボディ粉体はボールクレー（２０％）、長石（２
０％）、パイロフィライト　（２０％）及びレンドクレ
ー（４０％）の混合物である。すべての粉体が完全に湿
潤の場合、ボトルに栓をし機械振とうで３０分間よく振
とうした。振とうを終えて、このスラリーを１００メツ
シユ（１５０ｎｌ）篩を通してガラス焼付皿にそそいだ
。この選別スラリーを含んだ皿を５０℃の炉に２４時間
据えた。加熱の後、この材料を冷却し、分離し、乳ばち
と乳棒で微粉砕しそして６０メツシユ（２５０Ｉ！ｍ）
の篩に通した。この得られた粉体を以下に記述する実験
に用いた。

（１３） （１４） （３５ＭＰａ）で圧縮して径約１．２５インチ（３１，
７５ｍｍ）で高さ０．５インチ（１２，７ｍｍ）の円筒
ペレットにプレス成形した。質量（ｍ）、径（ｄ）、及
び厚さ（１）をペレット毎に正確に測定した。このペレ
ットをインストロン試験機を使って径方向に荷重を加え
た。インストロン試験機（モデル１１０２）の設定は、
１００１０００１ｂ（４５４ｏ−トセル、最大荷重２０
１ｂ（９ｋｇ）、クロスヘツド速度０．２　ｉｎ　７ｍ
１ｎ（５，１ｍｍ／ｍ１ｎ）であった。グリーン密度（
Ｄ）及び圧縮強さ（５）を次式で算出した。

Ｄ＝ｍ／　Ｉ：３．１４１５９（０，５ｄ）２ｔ　）こ
こに、Ｄ＝ニブリーン度：ｇ／ｃｃ ｍ−質量二ｇ ｄ−直径；ｃｍ ｔ−厚さ２０ｍ Ｓ　＝　２　Ｐ　／　３．１４１５９ｄｔここに、 Ｓ＝生強度＋　ｐｓｉ（ｋＰａ） Ｐ−破壊荷重：１ｂ（ｇ） ｄ−直径：　ｉｎ、　（ｍｍ） ｔ−厚さ：　ｉｎ、　（ｍｍ） 実施例１ 上記の手順で製造したペレットの生強度及びグリーン密
度を添加剤１ｗｔ％を使って試験した。結果を表１に示
す。

表　　　１ 無’　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．７４
　１９．１８（１３２）エヂレンジアミン　　　　　　
　　　　　１７５　２５．１４（１７３）ラテックス＠
０１．７３　２６．２２（１８１）エチレンジアミン／
ラテックス”　　　１７３　２９．７８（２０５）注）
■　本発明の実施態様ではない。

■　スチレンーブクジエンラテックスはダウケミカル（
Ｔｈｅ　Ｄｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）
からエスピーラテックス（ＳＢ　Ｌａｔｅｘ）２３３Ａ
として市販されている。

■　２成分の混合重量比は５０：５０である。

上記表のデータは、本発明の添加剤を用いて製造した製
品の生強度が増加しているので、この添（１５） （１６） 加削の有効性は明白である。

実施例２ 上記の手順で製造したペレットの生強度及びグリーン密
度を添加剤１ｗｔ％を使い、分子量２０．０００のポリ
エチレングリコールである結合剤の量を変えて試験した
。結果を表２に示す。

表　　　２ 表　　　３ 無■ 無 １、７４　　１９．１８　（１３２） １．７４　　１９．１８（１３２） 注）■　本発明の実施態様ではない。

実施例３ 添加剤は、スチレン−ブタジェンラテックスの量を変え
てまた添加剤のアルキレンジアミンの割合を表３に示す
ように変えたことを除いて、実施例２をくり返した。

注）■　本発明の実施態様ではない。

上記の内容から、ホワイトウェアセラミック製品の生強
度が増加しているので、本発明の方法の有効性は明白で
ある。

（１７） （１８）

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．　補強された生強度を有するホワイトウェアセラミ
   ック製品の製造方法であって、 （ａ）　スラリー媒体、粘土粒子材料及び分散剤を、ス
   ラリー配合物から製造する製品の生強度を増すのに有効
   な量をもってアルキレンジアミン及び任意にラテックス
   と混合してスラリーを作り、そして （ｂ）　工程（ａ）の混合物からホワイトウェアセラミ
   ック製品を製造する工程を含んでなる前記ホワイトウェ
   アセラミック製品の製造方法。
2. ２．　該アルキレンジアミンがエチレンジアミンである
   請求項１記載の方法。
3. ３．　該アルキレンジアミンがエチレンジアミンであり
   、及びスチレンブタジエンラテックスも使用する請求項
   １記載の方法。
4. ４．　該アルキレンジアミン及び任意に用いるラテック
   スの量が、スラリー基準で０．０００１〜５重量パーセ
   ントである請求項１記載の方法。
5. ５．　該アルキレンジアミン及び任意に用いるラテック
   スの量が、スラリー基準で０．０１〜２．０重量パーセ
   ントである請求項４記載の方法。
6. ６．　該アルキレンジアミン及び任意に用いるラテック
   スの量がスラリー基準で０．０５〜１．５重量パーセン
   トである請求項５記載の方法。
7. ７．　該アルキレンジアミンのラテックスに対する比率
   が５：９５〜９５：５である請求項１〜６のいずれか１
   項に記載の方法。
8. ８．　該アルキレンジアミンのラテックスに対する比率
   が約１：１である請求項７記載の方法。
9. ９．　前記粘土粒子材料がボールクレー、カオリンクレ
   ー、パイロフィライト、長石、フリント又はこれら２つ
   あるいはそれ以上の混合物である請求項１〜８のいずれ
   か１項に記載の方法。
10. １０．　前記スラリー媒体、分散剤、アルキレンジアミ
    ン及び任意に用いるラテックスを混合し、次いで粘土粒
    子材料を加える請求項１〜９のいずれか１項に記載の方
    法。
11. １１．　該アルキレンジアミン及びラテックスを、アル
    キレンジアミン及びラテックスが５：９５〜９５：５の
    重量比率で存在する添加剤配合物の形で該スラリーに加
    える請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. １２．　スラリー媒体、粘土粒子材料及び分散剤を含ん
    でなるスラリーから製造するホワイトウェアセラミック
    製品の生強度を改善するための、該スラリー成分として
    のアルキレンジアミン及び任意にラテックスの使用。