JPS6186208A - 陶磁器素地成形用型およびその製造方法 - 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】 （発明の目的） 本発明は陶磁器素地成形用型及びその製造方法に関する
。

本発明によって得られる型は窯業分野における陶器、磁
器、七ノ２Ｗ、土器などの謂ゆる陶磁器の素地成形用型
として従来の石膏型では困難であった高圧鋳込や強制乾
燥等が可能であり生産性の向上に寄与するものである。

（従来技術及び先行技術） 陶磁器素地成形用型としては石膏型が広く用いられてい
る。石膏は非常に安価で、かつ賦形加工しやすく、型と
しても滑らかな肌を有し微細な気孔をもった親水性の多
孔体である。このような事から陶磁器素地の成形上にお
いては素地の脱水・着肉、離型・脱型性に優れ肌の滑ら
かな素地賦形物を得ることができる。反面、非常に脆く
欠は易いＣ白］チッピング性不良）、磨耗しやすい、比
重が大、水溶性もある、乾燥しにくいなどから作業運搬
中の破１）ｉ、注型・脱型・乾燥の繰返しによる磨耗、
寸法変化、ヒビＳｆ１れなどから型寿命は５０〜１５０
回が限度である。ごの為生産性を上げるには多数の型の
在庫を必要とする。また不良化した型の再生は望めず、
廃棄上では土壌汚染の問題がある。　従って、石膏素材
のもつ欠点の改良や代替素材・型の開発研究に関しては
多数の報告例がある。代表的には多孔性セラミック型、
金属粉末焼結型、合成樹脂や合成樹脂と無機物の混合物
からなる型がありそれぞれ耐磨耗性、面ｌチッピング性
、あるいは耐久性など１よ石・斤型に比べ格段に優れた
ものである。しかし実用上の面では石膏型に比べて、脱
水・着肉、離型・脱型性ではまだ改善が必要であり、セ
ラミックや金属素材のものは価格や重量の面でも問題が
ある。

合成樹脂型及びその製造方法に関連する報告例としては
特公昭４８−４３６４４、特公昭４９−８００６、特開
昭５０−３８７１０、特開昭５２−４１６４１、特公昭
５６−１４４５１等がある。これらの先行技術のいくつ
かば陶ｆｉ　’ＡＮ素地成形用型として実用化されてい
るものもあるが、陶磁器素地粒子の細かい泥齋を用いる
成形や高圧鋳込み成形を行う場合、あるいは複雑な成形
品形状の型や食器皿等成形素地肌の重視されるもの等の
型についてはまだ解決せねばならない問題がある。その
ひとつは少くとも型表面の気孔径を１０ｐ以下にし、素
地粒子が型内部に入り込むことを防くことである。先行
技術はこの問題に対して型全体の気孔径を小さくするこ
とで、あるいは気孔径を二段に変えた二層成形で解決し
ている。型全体の気孔径を小さくすることは得策ではな
い。それは型そのものの透水性や乾燥性を低下させるか
らである。これに対し、二層成形型は実用上は有用であ
る。しかし製造上では複雑な形状の加工は国ｊｌｔであ
る。複雑な形状を有する型の製造は単層成形が有利であ
る。次に陶磁器素地と型の離型・脱型性の改良の問題が
ある。一般的には素地が型内に入り込まなければ離型・
脱型は問題とならないが素地中には更に細）・いものも
含まれているし、また含水量の多い泥脩や高圧鋳込みを
行なうような場合ば月り型・脱型性は低下する傾向にあ
る。全体の気孔径を１１１１かくすることでこれに対応
すると透水性が低下し、素地の固まりか遅くなる。この
離型・脱型性を改良するの６二層価の金属−イオンが有
用である事が知られており特にＣａ”イオンは有用であ
る。　この作用は素地中のＮａ”イオンとの・イオン交
換により素地が団粒化し型内部に入り込まない様になる
からといわれている。従って合成樹脂と無機物（特に二
価金属系無機物）の混合物から型を製造するものが多い
。しかし混合物では上述な作用効果を発現させるには無
機物の多量の配合が必要であり、その事によって合成樹
脂の長所である機械的特性の低下を招く。更に本発明者
の実験によると従来の石膏型の離型・脱型が良好なる理
由は１０μ以下の気孔径であることと、それが水和石膏
である事に由来する、無水石・１可（死石膏）を混入す
ることはむしろ離型・脱型性を低「させる傾向にある。

また永和石ａは比較的低温で水を遊シ「シ死石告になる
。従って一般的に合成樹脂を賦形加工さセるときに必要
なる成形時の加熱で死石膏となる場合が多い。

（本発明の構成および問題点を解決する為の手段）本発
明は１５〜３００μの気孔径と、２０〜６０％の気孔率
を有する合成樹脂の連通多孔体からなる陶磁器素地成形
用型の気孔部にその表面から０，３ないし１０相の深さ
まで１〜１０μの気孔径をｆｊ゛する水和石Ｒ固化物が
詰まっていることを特１改とする表面特性の改良された
陶磁器素地成形用型、および前記合成樹脂の連通多孔体
からなるｐｈｊ（ｅｔ器の素地成形用型の表面気孔部よ
り半水石膏を注入し、次いで該半水石膏を水和固化せし
めることを特徴とする陶磁器素地成形用型の製造方法で
ある。

ずなわぢ、本発明の型は合成樹脂素材の型を予め作り次
いでその型の表面及び表面層の気孔部に半水石膏を注入
し、水和固化せしめたものである。

それによって合成（Ｍ脂のもつ機械的強度を損なうこと
なく活用できるとともに型表面は従来の石膏＋４がもつ
１０１！以下の気孔径と二価金属系無機物としての離型
・脱型性もあわせてもつことになる。

従って、本発明に用いる合成樹脂の連通多孔体からなる
陶磁器素地成形用型（以下、合成樹脂型と称する）は耐
磨耗性や耐チッピング性等ａ城的強度や耐水性の良い樹
脂を用いれば良く、気孔径や気孔率は大きくして透水性
や乾燥性を良くしな方が好効果をもたらす。このような
ことから本発明に用いる合成樹脂型の素材は限定される
ものではなく、公知の熱可塑性樹脂や３ツタ硬化性樹脂
か通用可能である。その代表的な例とし２てはオレフィ
ン系樹脂、スチレン系樹脂、メラミンＨ１脂、エボキン
樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂などがあげられ
るが、価格的にも安価で賦形加工時に硬化触媒や有害な
物質あるいＬま有害なるガス発生等のない熱可塑性樹脂
は、粉末を簡牟なる設備で焼結成形できることからより
好ましい。ごれらの素材からなる連通多孔体の型は陶ｍ
器素地中の水分を透水し、かつ型自身の乾燥性も良く、
また機械的強度も必要である等の事から本発明に用いら
れる合成樹脂型の特性としては、気孔径は１５〜３００
μ、気孔率は２０〜６０％のものが必要である。気孔径
が１５μ以下あるいは気孔率が２０％以下の場合十分な
透水性が得られないだけでなく、型の乾燥性も劣る。−
カス孔径が３００μ以−トあるいは気孔率が６０％以上
のものは型強度、耐磨耗性に劣る。更に好ましくは透水
速度が更に大でしかも乾燥が容易なる型の素材として、
親水性ではあるが吸水膨潤性のない材料からなる型は好
ましい。本発明者はこのような素材からなる合成樹脂型
として既に親水性ポリオレフィン樹脂の多孔焼結体から
なる製陶用母型を提案（特願昭５８−１２４５９９）　
している。本発明はそれらについても改良を加えたこと
により合成樹脂の適用範囲を広げたものである。

同ｆ〃器用素地粘土の粒子径は４〜３０μと微細であり
、従来用いられている水和石膏よりなる石片型の気孔径
は１〜１０μ、気孔率は１５〜３０％である。従って粘
土粒子は石膏型の気孔部には入り込まないか入り込んで
も僅かである。また石・ｇ型の表面部は素地中の水分等
によりＣａ”４オンを発生し１都型・脱型性を促進する
。一方、合成樹脂型を賦形加二［する際にこのような気
孔径に均一にコントロールすることは技術的にも、経済
１生の面でも困難であり、特に型全体の気孔径を小さく
したり、気孔率を２０％以下にすると石膏型同１某に透
水性や型の乾燥性が悪くなる。本発明に用いる合成樹脂
型は１５μ以上の気孔径と２０％以上の気孔率を有し、
しかも吸水性のない樹脂を用いていることから、陶ＶＡ
器素地より排出される水分を多くの気孔中に一時的にス
トックし、乾燥工程にあっては速やかにその水分を排水
させることかできる。しかしこの気孔径では陶磁器素地
の粘土粒子は型の表面部の気孔のみならず更に内部の気
孔名入り込むことになり、離型・脱型は困デ（ｔである
。

この点を解決する手段として本発明でもよ合成ｆｉｌ脂
型の少なくとも表面部分の気孔部に半水石・ａの水系ス
ラリーを注入あるいは半水石膏の１′ＩＩ末を圧入する
などして、次いで該半水石膏を水和固化させた水和石膏
固化物を詰め込んだ１１４造とする。本発明でいう半水
石膏とは化学的に純［１１なるＣａＳＯ４・ｚ１１□０
のみをさずのではなくα型・β型あるＬ”ｔよその／Ｙ
Ｌ合吻て、ｂる一最的な焼き石膏といわれるものを主成
分とする謂ける適量の水と反応し、固化ずろ性質を有す
る硫酸カルシウム系のものをも含む。ニドた゛１コ水Ｇ
・ｉ′Ｖの水和固化における半水石膏量と水７は当モル
比以−ヒが適している。尚、合成樹脂型の気ＴＬ部に半
水石膏の粉末や水系スラリーを注入あるいは圧入する方
法としては、樹脂型表面の気孔１．Ｚや親水性によって
も異なるが単純には型表面部；こスラリーを注ぐだけで
自然に型内部迄スラリーか侵透する場合もあるし、型の
裏面から減圧するとか、スラリーを流した面から加圧す
るとかの方法あるいは粘性の高いスラリーや半水石膏粉
末そのものを入り込ませるにはそれを型表面の気孔部；
、二強制的の擦り込む方法が可能である。こうして樹脂
型の気孔部に詰め込んだ半水石膏を水和固化させるｉ４
体的な方法としては、既述のように予め半水石膏に適量
の水を混ぜたものを用いる方法、予め樹脂の気孔部に水
を注入しておいて水和固化させる方法、半水石膏粉末を
詰めた後に水分を与えて水和させる方法などが適用でき
る。このようにして半水石膏を水和固化せしめた後は水
和石膏固化物の強度や樹脂型の気孔部より脱落を防く為
に、一度余剰の水分を除去する（乾燥させる）ことか好
ましい。

これによって半水石膏は、Ｃａ５Ｏｎ・２１１．、Ｏを
ｊＸ体とする巨大結晶構造の、本発明でいう水和布・ｎ
固化１勿となる。

これらの処理によって得られる本発明の陶磁器素地成形
用型の表面は合成樹脂部と水和布・ａ固化物部が混在し
た模様を促し、内部の型表面に近い層は合成樹脂多孔部
に水和石Ｒ固化物が入り込んでいる。このアンカー効果
により型表面の水和石膏固化物は容易には型表面から離
脱しない。合成樹脂型中に入り込んでいる水和石膏固化
物の詰まった部分の厚み（深さ）は実用上の透水性や乾
燥性等に影響がある。それが余りにも浅いと水和石膏固
化物そのものが容易に型から離脱するし、あまりに深く
まで詰め込むと透水性や乾燥性が不良化する。従って好
ましくはアンカー効果を期待する上で合成樹脂型の表面
からその気孔径の約１０倍の深さ詰め込む必要があり、
通常Ｑ、３ｍｍ以上、最大１０１濶さ、更に好ましくは
０．３　ｖａ以上、５開の深さまで、ｌ〜１０μの気孔
径を有する水和石膏固化物を詰め込むことが好効果を得
る。

第１図は本発明の陶磁器素地成形用型の′断面図てあり
、水和石膏を気孔部に有する合成樹脂多孔体層１、水和
石膏が詰まっていない合成樹脂多孔体層２、及び陶磁器
素地鋳込面３を示す。

（本発明の型の作用・効果） 本発明の型は以上のような構成からなり、その特徴とす
る作用・効果として陶磁器素地成形用型として要求され
ている耐チッピング性、耐磨耗性、１］−法安定性など
の機械的要求特性を合成樹脂型部が充足し、脱水・着肉
、離型・脱型性を水和石膏同化物部で充足される。また
型表面の水和石膏固化物は合成４！、（脂型内部にアン
カー効果によりしっかり固定されており、型内部は気孔
径、気孔率とも大なる部分が殆どをしめていることから
多量の水をストックできるとともに容易に排水すること
から乾燥も容易である。しかも繰返し使用において合成
樹脂型気孔部の水和石膏固化物が減った場合は既に述べ
たと同様の方法で水和石膏固化物を再度型表面に形成さ
すことが出来る。また、半水石膏や三水石膏は加熱によ
り比較的分解し易く、死石膏といわれる水和固化不能な
無水物となる。

従って予め合成樹脂中にそれを配合して加熱成形すると
死石膏になる場合が多（水和石膏の特性が期待できなく
なるが本発明の方法で得られた型は水和石膏としての性
能を充分発現する。

以下実施例によって本発明を更に具体的に説明する。尚
、本発明における多孔体の気孔径や水和石膏の含浸深さ
は電子顕微鏡写真より測定した。

また気孔率は多孔体の気孔を水置換しその重量差から算
出した。

実施例−１，２ Ｍ　Ｉ　＝０．０５ｇ／１０分（ＡＳＴＭ−ＤＩ２３８
）　、密度＝　０．９５８ｇ／ｃｃ　（Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ
　−Ｄ　１５０５）の粉末ポリエチレン樹脂の平均粒度
が１００μ（材ｆＬ−１）と３５０μ（材料−２）のも
のを中空の真鍮製型（内部寸法；２００Ｘ２００Ｘ５ｍ
／ｍ）に充填し、１８０”Ｃの熱風炉中で焼結させ、次
いて冷却して厚さ５龍の平板状焼結体を得た。この焼結
板の片方の而より、焼石汀／水−１／■　（重■比）の
スラリーを工大したのち余剰のスラリーをカーゼで拭き
とって１０１脂面が露出するようにした。このものを１
晩風乾した後６５℃の乾燥器中で更に余剰の水分を除去
した。斯様にして得られた焼結板の表面の気孔部は水和
心音の固化物で埋められていた。該焼結１反の性能を評
価すべく以下の方法で石膏固化物の平均含浸深さ、表面
の気孔径、平均気孔率、曲げ強度、耐磨耗性、陶土泥漿
との凝固時間とその離型性を測定しその結果を第−表に
示した。

石膏の含浸深さ；焼結板断面を顕微鏡で観察して求めた
。

表面分布気孔径；焼結板表面を走査型電子顕微鏡で観察
し求めた。

平均気孔率；焼結体中の気孔を水置換する方法によって
求めた。

曲げ強度；焼結板より巾１２．７ｍ／ｍ、長さ１２０ｍ
　／　ｍ、厚さ約５　ｍ　／　ｍのサンプルを切出し、
２３゛Ｃ１’ＩＷ　度６５％下でスパン間９ｃｍ、り１
．ノスー、ツ１スピード１ｍ／ｍの条件での強度を求め
た。

耐摩＃し性；テーバ−磨耗試験（、Ｊ　Ｉ　Ｓ−Ａ　１
４３５）、荷重５３０　ｇ、磨耗係数１．７２で５００
回転後の体積減量を求めた。

陶土泥漿の凝固時間；平均粒度２０μの陶土泥漿（水分
約３０％）を焼結板上に約２．５ｎ＋／＋ｎのｊゾさに
流してそれが！Ｌす離可能な程度に凝固する迄の時間で
示した。

凝固陶土の離型性；上記陶土泥漿の凝固したものを焼結
体から剥がしたときの状態を下記分類によって示した。

○；難なく剥がれ焼結体上に素地の付着を認めず、△；
剥がず際に一部抵抗があり焼結体上に素地の一部が残留
する、×；剥■ば困難で焼結体の気孔部中にも素地が入
り込んでいる。

比較例−１〜３ 従来型材として用いられている石膏板について、及び実
施例−１，２と同様の方法で得られた材Ａ′−［−１、
材料−２の焼結板（石膏含浸処理のしてないもの）につ
いても実施例に記載した方法で評価した結果を第−表に
示した。

以下余白 実施例−３ 〜・冒＝　０．０４＋ｘ／１０ｍｍ、密度−０，９４５
ｇ／ｃｃ　、平均粒度−７５、！７の粉末ポリエチレン
樹脂をＳ０３／ジクロル工タン媒体中でスルホン化し、
次いで、苛性ソータで中和してポリエチレン樹脂粒子表
面にスルホン酸ソーダをグラフトした親水性ポリエチレ
ン粉末を得た。この粉末１００部に対して、過焼結防止
材としてシリカ粉末２部（重量比）を混合した粉体く材
料−３）を作った。材料−３の粉体をアルミ鋳物製中空
金型に充填し、２００℃の熱風炉で加熱焼結させ、次い
で冷却して厚さ１５ｍ／ｍの親水性焼結体製の向０ふ器
素地底形用型上下型でＩ対を得た。この型の陶磁器素地
泥脩鋳込み面に焼石呂／水−′Ａ（重量比）のスラリー
を流したところ直しにその気孔中にスラリーを吸い込み
始めた。表面Ｇこ残った固形分の高くなったスラリーを
更に焼結体面に搾り込んだ後に、余剰のスラリーを拭き
とった。次いで型を２昼夜室内放置し、石ｎを充分固化
させるとともに、余剰の水分を揮散させた。この焼結型
の裏面に補強枠を施工した後、上下型をセットし、上型
と下型の空間部（泥漿鋳込み部）に水分量３６％の陶器
素地泥漿を２５ｋｇ／　ｃｒｄの圧力で鋳込んだ。この
高圧鋳込み成形を行なった後の脱型可能となる時間、脱
型性及び用いた型の特性等を第二表に示した。

比較例−４，５ 実施例−３と同じ方法で得た陶磁器成形用型（石膏スラ
リー処理の施してないもの）についても実施例−３と同
し方法で泥漿鋳込みを行った結果を第二表に示した。ま
た従来使用されている石膏型に対して実施例−３と同じ
泥漿を４ｋｇ／ｃポの圧力で鋳込んだ（心音型の耐圧は
６ｋｇ／ｃｎｌかな〈実施例−３と同し圧力はかジノ！
シわ、ない）。この結果についても第二表に記載した。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１例を示す。 １：水和石膏を気孔部にｆ了する合成樹）ＦＴ多孔体層
２：水和石膏が詰まっていない合成樹脂多孔体層特許出
願人　　旭化成工業株式会社 手続補正書（自発） 昭和５９年１０月２２日 特許庁長官　　志　賀　　　学　殿 １、事件の表示　　　　　１；’ｆ−）ｔ＞；９二・２
ノ昭和５９年１０月５日提出の特許願 ２、発明の名称 陶磁器素地成形用型およびその製造方法３、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 大阪府大阪市北区堂島浜１丁目２番６号４、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」及び「発明の詳細な説明」
の欄 ５、補正の内容 （１）　　明細書の特許請求の範囲を別紙の通り訂正す
る。 （２）同第６頁第８〜９行「上述な作用効果」を「上述
のような作用効果」と訂正する。 （３）同第７頁第５行「０．３ないし」を「０．１ない
し」と訂正する。 （４）同第１３頁第１行「０．３龍」を「０．１龍」と
訂正する。 （５）同第１３頁第２行「０．３鰭」を「０．１龍」と
訂正する。 （６）同第１３頁第４行「詰め込むことが」を「詰め込
まれていることが」と訂正する。 （７）同第１８頁第一表　実施−１の石膏の含浸深さの
欄ｒｏ、　３　Ｊをｒｏ、１５Ｊと訂正する。 以上 特許請求の範囲 ＋１１１５〜３００μの気孔径と、２０〜６０％の気孔
率を有する合成樹脂の連通多孔体からなる陶磁器素地成
形用型の気孔部にその表面から０．１ないし１０ｍｍの
深さまで１〜１０μの気孔径を有する水和石膏固化物が
詰まっていることを特徴とする特許 （２）合成樹脂の連通多孔体が熱可塑性樹脂の粉末焼結
体からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の陶磁器素地成形用型。 （３）合成樹脂がポリエチレン樹脂であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の陶磁器素地成形用型。 （４）合成樹脂が親水性ポリエチレン樹脂であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の陶磁器素地成形
用型。 （５）水和石膏固化物が、連通多孔体の気孔部に半水石
膏の水系スラリーまたは半水石膏の粉末を圧入した後に
、該半水石膏を水和固化せしめて得られることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし４項いずれかに記載の
陶磁器素地成形用型。 （。（６）１５〜３００μの気孔径と２０〜６０％の気
孔率を有する合成樹脂の連通多孔体からなる陶磁器の素
地成形用型の表面気孔部より半水石膏を注入し、次いで
該半水石膏を水和固化せしめることにより、前記素地成
形用型の気孔部にその表面から０、１ないしｌＱｗの深
さまで１〜ｌＯμの気孔径を有する水和石膏固化物が詰
まっている陶磁器素地成形用型を製造する方法。 （７）合成樹脂がポリエチレン樹脂である特許請求の範
囲第６項記載の陶磁器素地成形用型の製造方法。 ｛８｝合成樹脂が親水性ポリエチレン樹脂である特許請
求の範囲第６項記載の陶磁器素地成形用型の製造方法。 （９）合成樹脂の連通多孔体が熱可塑性樹脂の粉末焼結
体である特許請求の範囲第６項記載の陶磁器素地成形用
型の製造方法。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）１５〜３００μの気孔径と、２０〜６０％の気孔
   率を有する合成樹脂の連通多孔体からなる陶磁器素地成
   形用型の気孔部にその表面から０．３ないし１０ｍｍの
   深さまで１〜１０μの気孔径を有する水和石膏固化物が
   詰まっていることを特徴とする表面特性の改良された陶
   磁器素地成形用型。
2. （２）合成樹脂の連通多孔体が熱可塑性樹脂の粉末焼結
   体からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の陶磁器素地成形用型。
3. （３）合成樹脂がポリエチレン樹脂であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の陶磁器素地成形用型。
4. （４）合成樹脂が親水性ポリエチレン樹脂であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の陶磁器素地成形
   用型。
5. （５）水和石膏固化物が、連通多孔体の気孔部に半水石
   膏の水系スラリーまたは半水石膏の粉末を圧入した後に
   、該半水石膏を水和固化せしめて得られることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし４項いずれかに記載の
   陶磁器素地成形用型。
6. （６）１５〜３００μの気孔径と２０〜６０％の気孔率
   を有する合成樹脂の連通多孔体からなる陶磁器の素地成
   形用型の表面気孔部より半水石膏を注入し、次いで該半
   水石膏を水和固化せしめることにより、前記素地成形用
   型の気孔部にその表面から０．３ないし１０ｍｍの深さ
   まで１〜１０μの気孔径を有する水和石膏固化物が詰ま
   っている陶磁器素地成形用型を製造する方法。
7. （７）合成樹脂がポリエチレン樹脂である特許請求の範
   囲第６項記載の陶磁器素地成形用型の製造方法。
8. （８）合成樹脂が親水性ポリエチレン樹脂である特許請
   求の範囲第６項記載の陶磁器素地成形用型の製造方法。
9. （９）合成樹脂の連通多孔体が熱可塑性樹脂の粉末焼結
   体である特許請求の範囲第６項記載の陶磁器素地成形用
   型の製造方法。