JPS59124802A - 無機材料等の湿式射出成形方法並びにその装置 - 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】 本発明は高含水率の無機質材料或いは水や溶剤によって
粘５土・練土状になった無機質材料と合成樹脂材との混
合材料等−を成形Ｊるに際して、熱を全く使用しないで
、瞬時に乾燥収縮しない半乾燥状態の硬い成形体を得る
ようにした無機材料等の射出成形方法並びにその装置に
関するものである。

従来、粘土・練土状の無機質月利又は無機質材と合成樹
脂材との混合材料を加熱しないで成形する場合の成形方
法にはロクロ成形、押し出成形、湿式プレス成形があり
、ごく一部で射出成形が行われている。

これらの成形方法のうち、ロク［１成形や鋳込成形では
２０〜４０重量パーセントの高含水率の錬り土や泥漿を
使用し石膏型上あるいは内部で成形を行い、成形後数十
分〜数時間かけて熱風雰囲気中で１；）本乾燥を行い半
乾燥状態の成形体を得ていた。このように長い乾燥時間
が必要な為、−ロツ１への成形を行うのに石膏型を数百
〜数千側も用意しなくてはならないのが現状である。型
材として使用している石音ち、耐水性、耐熱性、耐摩耗
性に劣り、１００回程度の成形回数でもはや使用できな
くなる。

練り土を使用した無機材料の湿式プレス成形や押し出し
成形は成形用型が一組あるいは不要であるが成形体の含
水率は変らず、高含水率で軟い為、変形を起こし易く、
半乾燥状態にするまて熱Ｉ７ｉ！１雰囲気中で慎重に長
時間乾燥しなければならなかった。

乾式プレス成形の場合は含水率が１０％前後の顆粒粉末
を使用するため、得られる成形体そのものは硬い半乾燥
状態で得られるが顆粒粉末の調整詩に熱風を用いて含水
率を低下さけている。乾式プレス成形では加圧方向が一
方からだけりので、ロクロ成形、押し出し成形、湿式プ
レス成形同様複雑な形状の成形体を得るのは困、！ａで
あった。

ごく一部で行われている射出成形には二通りがあり、一
つは射出材料として無機質原料と熱で可塑化する有機物
質との混合物を用いたしので従来の合成樹脂の射出成形
と同様、シリンダー内で合成樹脂を加熱溶融し、これを
金属型中に射出し、冷「、固化後取り出１方法である。

仙の一つは射出材料として、粘土・練土状の無機質材料
又は無機質材と合成樹脂材との混合材料を使用し金属型
中に射出して成形体を得る方法である。

この方法は合成樹脂材の射出成形方法の月利を粘土・練
土状の無機質材料又は無機質材と合成樹脂との混合材料
とな七だ状態に於いて、成形型中で形状を作りあげる作
用のみで、成形体の含水率及び溶剤等の含有率は射出成
形機に投入覆る際の含水率、含有率とほとんど変化がな
いので、成形体の乾燥収縮を小ざくする為には投入する
無機質材料又は無機質材と合成樹脂との混合材料の含水
率、溶剤の含有率を小さくしなければならない欠点があ
った。

現在、広く工業的に行われている無機質材料又は無機質
材と合成樹脂材との混合月利の湿式成形方法で複雑な形
状を短時間で用法精度良く、乾燥収縮のない半乾燥状態
で、しかも大量に成形することはできなかった。

そこで、本発明はロクロ成形や押し出し成形、鋳込成形
等で使用する粘度・練土状の無機質材ＩＩ又は無ｍ貿材
と合成樹脂材との混合材料をそのまま利用し、加熱によ
って、可塑化する合成樹脂を全く使用せず、且加熱する
必要もなく、硬い成形体を瞬時に成形ぜしめ得るように
した無機材料等の割出成型方法並びにその装量を提供す
るにある。

以下実施の第１実施例について説明すると、型本体＜Ａ
）は成形面層部（ａ　）と成形下層部（ｂ　’）とに分
け、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等の
合成樹脂粉末と１１石、長石、アルミナ等の無機化合物
粉末とをよく混合し、５０〜２００μの粗い連通孔径を
もつ毛細管構造（Ｃ）を有するように成形下層部（ｂ）
を成形すると共に更に成形面層部（ａ　）をＱ、３ｎ＋
ｎ＋〜５ｍｍの内厚となし、その内部に１０μ以１；の
密なる連通孔径をもつ毛細管構造（Ｃ）となるように成
形し、この成形面層部（ａ　）の表面には水に溶けて２
価イＡンを発生し、型本体〈△）の成形面層部（ａ　）
に於いて、無機・樹脂材料の成形体（Ｄ）の素地中のイ
オンとイオン交換を行ない素地粒子を団粒化するＪ：う
な炭酸マグネシウム、炭酸カルシ１クム、硫酸カルシウ
ム、燐酸水素マグネシウム等の微水溶性２価陽イオン無
機化合物を含有せしめて、所望の無機質材料又は無機質
材と合成樹脂材との混合材料（ｄ　）の成形体＜Ｄ）を
成形し得る形状になるように成形する。このようにして
成形された型本体（△）は成形下層（ｂ）の後側に連通
多孔をもつ毛細管！ｊ４　ａ　（Ｃ）と連通ずるように
空気吸引・吹出装置（Ｂ）を一体向に連続すると共に合
掌りる型本体（Ａ）の成形内部＜ｅ　＞に射出注入し得
るように一方の型本体（△）に射出注入ＩＩＩ　（５＞
を聞ｇする。

空気吸引・吹出装置（Ｂ）は前記型本（＊（Ａ）の成形
下層部（ｌ］）の連通孔をもつ毛細管構造（Ｃ）ど連通
ずるように密接取イｑ（プられ、この毛郭１管構造（Ｃ
）と連通ザるように空気を型本体（Ａ）の内外に吸引・
吹出せしめる通孔（１）を適宜間隔をａ３いて開穿する
と共に一方の型本体（△）には無気質材料又は無機質材
と合成樹脂材どの混合材料（ｄ）の射出注入路（６）を
開穿づる。

更にこの通孔く１）と連通づるにうに連通路（２）を設
り連通路（２）の後端には真空メーター（３）を介して
、ポンプ（４）を取イ」ける。

そしてこの空気吸引・吹出装置（Ｂ）の後方には前記射
出注入路（６）を介して、射出注入口（５）より成形内
部（ｅ　）に無１幾Ｘ！ｉ＋Ａ籾又は無機質−材と合成
樹脂材とのｄｔ合材ｉ！（ｄ）を射出注入せしめる射出
Ｍｌ　（Ｆ　）を連接取（＝Ｊ　ＩＪる。

次に第２実施例について説明づると、亙いに合掌する型
本体（Ａ）′の成形面層部（ａ）゛のみを前記第１実施
例に述べた如く、連通多孔を有する毛細管構造（Ｃ）′
をもっように成型された型本体（Ａ）′を空気の吸引吹
出路（７）を開口した金型基台（Ｆ）に取（＝ｊ　４）
固定し、この吸引吹出路（７）と型本体（Ａ）′とをＵ
い　′に連通せしめると共に金型基台（［二）の裏側に
空気吸引吹出装置（Ｂ）′を一体的にＩ”ＪＥ　ａＱし
、この空気吸引吹出装置（Ｂ）′に開通した通孔（１）
′と金型基台（「）に開口した吸引吹出路（７）とを連
通せしめ、この通孔（１）′の後端には第１実施例と同
様に真空メーター（３）′を介して、ポンプ（４）′を
取イｑけ、更にその接部に一方の型本体（Ａ）″に開穿
した射出注入口（５）′と連通ずるＪ：うに割出機（Ｅ
）′を連接数例ける。従って、第２実施例に於いては型
本体（△）′が摩耗、損傷した場合に金型基台（Ｆ）ま
で取り外し交換することなく、容易に型本体〈Ａ）′の
みを取換交換することができる。

次に本発明の装置において、無機質材料又は無機質材と
合成樹脂材との混合材料（ｄ　）の成形１稈について説
明すると、先づ第１工程に於いて、左右の）ｊＩ　ＩＩ
Ｉ両型本体（Ａ）を合掌密接せしめ、型本体（Ａ）の成
形面層部（ａ　）によって形成された成形内部（ｅ）内
の空気を空気吸引・吹出装置（Ｂ）のポンプ（３）で連
通路〈２）を通して、通孔（１）より吸引し、真空メー
ター（３）が５００〜７６０ｍｍｌ−１ｃｌの値まで吸
引し、成形内部（ｅ）内の空気を抜き取り真空状態にす
る。そして、第２工程に於いて、この真空状態のままポ
ンプ（４）で吸引を続（）なから、一方の型本体（△）
に開穿した射出注入口（５）より正確に秤量された粘土
・練土状の無機質材料又は無機質材と合成樹脂材との混
合材料（ｄ　）をＩ＝Ｊ出機（Ｅ）のポツパー（８）よ
りシリンダー〈９）を通し、ビス１−ン（ｉｏ）’で注
入スピード４＋ｎ／ｓｅｃ以」−の高速で押し出し、成
形部（ｅ）内に射出圧入する。注入が完了すると同時に
、成形内部（ｅ　）内で、無機質材料又は無機質材と合
成樹脂材との混合材料（ｄ　）の水分や気体は型本体（
Ａ）の成形面層部（ｄ　）より毛細管構造（Ｃ）を持つ
連通多孔部を通って、成形内部（ｅ　）より吸引しなが
ら、脱水脱気せしめ、乾燥収縮のない半乾燥状態の無機
質月利又は無機質材と合成樹脂（Ａとの混合材料（ｄ　
）の成形体（Ｄ）を得る。そして、この成形が完了すれ
ば、第３工程で型本体＜Ａ）を閉じた状態で一方の型本
体（Ａ）に設（）た空気吸引・吹出装置（Ｂ）のポンプ
（４）で連通路（２）より圧縮空気を吹き込ませ、使方
の型本体（Ａ＞に設けた空気吸引・吹出装置（Ｂ）より
ポンプ（４）を介して、吸引しながら、合掌せる型本体
（Ａ）を相反対方向に却反し′開放し、続いて、吸引し
ていた空気吸引・吹出装置（Ｂ）を逆に作動さけて、空
気を型本体（Ａ）に吹出させ送り込み、成形体〈Ｉ））
を型本体（Ａ＞より脱型して、所望の成形体（Ｄ）を得
る。

本発明の成形方法に於いては、型本体（Ａ）内で粘土・
練土状の無機質材料又は無機質材と合成樹脂材との混合
材料を注入すると同時に脱水（溶剤）・脱気も完了でき
、乾燥収縮のない半乾燥状態で成形体（Ｄ）が得られる
をもって、従来の成形方法の如く、粘土・練土状の無機
質材オ′８１又は無（幾貿材と合成樹脂との混合材料を
用いた場合の成形体のような熱風ににる一次乾燥の必要
もなく、又、無機相別と熱可塑性樹脂材との混合物によ
る射出成形のような型内での冷却固化１１′１間も不要
である。又成形体（Ｄ）が乾燥収縮を起さないようにす
るためにただちに成形体（１〕）を強制二次乾燥覆る必
要らなく、脱型後の成形体（Ｄ＞をすぐに焼成炉に入れ
ることもできるし、又脱型した状態のまま自然に固化さ
せることもできる。

又本発明による成形方法では、型本体（Ａ）の成形内部
＜ｅ　＞内で乾燥収縮がなくなるまτ、脱水（溶剤）・
脱気が行えるため、成形に使用する無機質材料又は無機
質材と合成樹脂材との混合材料（ｄ　）は特に低含水率
の材料、或いは溶剤等の含有率の低い材料を調整する必
要なく、従来の成形方法で使用する粘土・練土状の無機
質材料又は無機質材と合成樹脂材との混合月利（ｄ　）
をそのまま利用でき、回転対称形や単純な楕円形でない
複雑な成形体（Ｄ）を１！することができる。もちろん
、従来の鋳込成形やプレス成形で困難であった深物型の
成形もロクロ成形やプレス成形と違い、スピードをｂつ
’Ｃ７１ｕ機質材料又は無機質材と合成樹脂との混合月
利を射出注入口（５）からスピードを、４ｍ／ｓｅｃ以
上の高速度で、型本体（Ａ＞の成形内部（ｅ　）に注入
することかでるをもって、成形内部（ｅ）の隅々まで圧
入され、複雑な形状、深物形状の成形体（Ｄ）でも全体
に均一に圧力がかかり、脱水く溶剤）・脱気して、所望
の硬い成形体＜Ｄ）を成形することができる。無ｍ質材
料又は無機質材と合成樹脂材との混合月利（ｄ）の水分
、溶剤分が多くなればなる程、或いは低含水率、低含有
率であっても流れ、つまり、射出注入に１（５）を流動
する月利の速磨が早くなればなる稈、ニュートン流に近
くなり、圧力の分布が静水圧分布に近くなり、一点から
の圧力が成形体（Ｄ＞全体に均一にかかる。又無機質材
料と水、或いは無機質材と合成樹脂材料と水或いは溶剤
との混合材料（（１’）では、型本体＜Ａ）の成形面部
（ａ’）に接触した時、前記材料（ｄ　）が高速で圧入
されるため、固体と水、或いは溶剤とに分離する。そし
て、更にこの無機質材料又は無機質材と合成樹脂材との
混合材料＜（１）を４１Ｔｌ／ＳｅＣ以上の高速度で圧
入ザるをもって、無門質材料又は無機質材と合成樹脂材
との混合材１１（（１）はニュートン流を起し、成形、
休（Ｄ）全体の圧力が均一になり、しかも高速度で注入
されるフ！！（機貿月利又は無機質材と合成樹脂材との
混合材料（ｄ　）が型本体（Ａ）の成形内部（ｅ　）の
成形壁面に衝突し、水分或いは溶剤分を分離し、毛細管
構造（Ｃ）内に５．　ＯＯｍｍｔ−ｌ　（］以上で吸引
され、成形内部＜ｅ）は真空状態になるため、分離した
水分、溶剤分はずみやかに型本体（Ａ）内に吸収され、
ポンプ（４）によって、型本体（Ａ）の外部に連通路〈
２）を通って、吸引された水分、溶剤分等がυ１出され
る。

無機質材料又は無機質材と合成樹脂材との混合材料（ｄ
　）の注入スピードが４ｍ／ｓｅｃ以下の場合は、成形
体（１））の各部分で圧力の不均一が起こり、また、水
或いは溶剤を分離する効果も低下する。

真空度が５００ｍｍＨＯ以上を保てない場合−し分離し
た水分或いは溶剤分を７−みやかに吸収する能力が低下
して成形体（Ｄ）の脱水（溶剤）、脱気効果が低下して
しまう。

本発明では、注入に要する圧力を特に限定しなくてもＪ
ｚ＜、つまり注入する材料の含水率、含有溶剤率によっ
て圧力を変化さければＪ、い。

この圧力は無機質材料又は無機質材と合成樹脂材との混
合材料（ｄ　’）にスピードを与える事、一定容積の材
わ１を注入Ｄ（５）に注入する事の総圧であり、この総
圧も合成樹脂の射出成形圧力の数分の−で良く、また、
無）幾月斜の乾式プレス成形の数十分の一１湿式プレス
成形の数分の−の低圧でよい。

次に所望の成形体（Ｄ＞を得るための無機質材わ１又は
無機質材と合成樹脂材（ｄ　）との混合材料の内−実施
例として、粘土・練土を含む無Ｍｌ　ＩＪ利等を用いた
場合について述べると、注入月利 力Ａリン　３９％ 長石　　　１６％ 粘土　　　２３％ 水　　　　　　　２２％ 成形条件 ｔｌ−人スピード・・・１５ｍ／ｓｅｃ注入時間・・・
０．９ｓｅｃ 注入圧゛カー９００Ｋｇ／ｃｍ 型真空瓜・・・６５０ｍｍ１−１ｇ 予予備金した材料を上記条件で成形した。得られた成型
体（Ｄ）の含水率１２．７％、乾燥収縮率Ｏ％、成形後
１３０℃で１時間乾燥後焼成したが何らの欠点も認めら
れなかった。

又、粘土・練土を含まない無機材料等を用いた場合につ
いて述べると、 注入材料 ｐト１処理アルミナ・・・７５％ 水溶性バインダー・・・５％ 水・・・２０％ 成形条件 注入スピード・・・２０ｍ／Ｓｅｃ 注入時間・・・０．５ｓｅｃ 注入圧力・　１０００Ｋ（＋　／ｃｍ 型真空度・・・５８０ｍｍＨｇ 予備混合したＨ石を上記条件で成形した。１５１られた
成形体（Ｄ）の含水率７．８％、乾燥収縮率Ｏ％、成形
後１３０℃で１時間乾燥後焼成したが何らの欠点も認め
られなかった。

以上、述べてきたように無機材料等の高含水の材料であ
っても、瞬時に乾燥収縮のない半乾燥状態の成形体（Ｄ
）を得ることができる。しかも、成形体全体に均一に加
圧できる為複雑な形状も天吊成形が可能である、成形体
（Ｄ）の乾燥収縮のないこと、成形体（Ｄ）が均一に加
圧されている事から、成形体（Ｄ）は焼成後も畠い寸法
精度が保証できる。

本発明は以上述べたように型本体を合成樹脂粉末と無機
化合物粉末とを混合して、連通多孔を右ηる毛■１管構
造をもつように成型せしめると共に更に型本体の成型面
部に微水溶性２価陽イオン向化合物粉末を含有せしめて
、焼結成型し、その一方の型本体に無機材料等の射出注
入口を開穿づると共に前記型本体と連通ずるように型本
体の裏側に閉気吸引・吹出装置を一体的に連設したから
、成形にあたって、材料の配合により、毛細管構造の気
孔径、つまり、吸水性、吸油性、吸気性を自由に制御す
ることができ使用１］的に応じた最適の吸引性を得るこ
とができ、高含水率の無機質材料であっても又溶剤の含
有リ−る無機質材料と合成樹脂材料どの混合（オ料であ
っても瞬時に乾燥収縮のない半乾燥状態、又は略乾燥形
成された成形体が得られる。

しかも成形体に均一に加圧されるため、複雑な形状、大
型、深物の成形が可能であり、型替えすることなく反復
継続して、大量生産づることができ、生産性を向上せし
め得ると共に省力化を計り得る効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の無機材料等の湿式射出成型装置を示すも
ので、第１図はその第１実施例における、成形中の状態
を示り゛縦断側面図、第２図は同型本体を閉じた状態を
示Ｊ縦断側面図、第３図は第２実施例にお（プる成形中
の状態を承り縦断側面図、第４図は同型本体を閉じた状
態を示す縦断側面図である。 図中、 型本体・・・（Ａ） 空気吸引・吹出装置・・・（Ｂ） 成形体・・・（Ｄ＞ 射出機・・・（Ｅ） 成形面層部・・・（ａ　＞ 成形下層部・・・（ｂ　） 毛■１管構造・・（Ｃ） 無機・樹脂材料・・・くｄ） 成形内部・・・（ｅ） 特　９′Ｆ　　出　願　人　　　日本硬質陶器株式会社
手続ネ甫正書（方式） （特許庁審査官　　　　　　　　殿） １、事件の表示 昭和５５７年特許願第２３２７７９月　　　２、Ｒ明の
名称 Ａ！機相利等の湿式射出成形方法並びにその装置３、補
正をＪる者 小＋’ｌとの関係　　　特　許　出　願　人氏名（名称
）　　　日本硬質陶器株式会社４、代理人 ７、？ＩＩｉ正の内容 明細書の浄ｍ（内容に変更なし）を別紙の通り提出する
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　成形面層部を密に成形下層部を粗にした連通多孔
   を右する毛細管構造をもつ型本体の合掌せる成形内部内
   を真空状態に保持しながら、粘土・練土状の無機質材料
   又は無機質材と合成樹脂材との混合材料を高速高圧で注
   入せしめて、前記材料中の水分又は溶剤等の液体や気体
   を前記毛細管構造を通して、型本体外へ吸引排出し、成
   形内部内に形成された成形体を瞬時に脱水脱気させて硬
   化せしめ、再び型本体内に空気を吹き込み送り込んで、
   成形体を型本体より脱型せしめるようにしたことを特徴
   とする無機材料等の湿式射出成形方法。 ■、　型本体を合成樹脂粉末と無機化合物粉末とを混合
   して、連通多孔を有する毛細管構造をもつように成形せ
   しめると共に更に型本体の合掌し合う成形面層部に微水
   溶性２価陽イオン無機化合物粉末を含有せしめて、焼結
   成形し、その一方の型本体に無機質月利又は無機質材と
   合成樹脂材との混合材わＩの割出注入１」を開穿すると
   共に前記型本体と連通ずるように型本体の後部に空気吸
   引・吹出装置を一体的に連設し、更にその後方に射出機
   を配設した無機材料等の湿式射出成形装置。