JPS6321113A - 多孔性成形型 - 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】 〔技術分野〕 この発明は、真空成形やスリツブキャステイグ（泥漿鋳
込）に好適に用いられる多孔性の成形型に関する。

〔従来技術Ｊ３よびその問題点〕 栃木県宇都宮市の入省を中心に採石されている大谷石は
、天然ゼオライトの一種であるクリノブチロライトを主
成分とする凝灰石である。また、栃木県鹿沼市、真岡市
を中心に産出する鹿沼土は、アロフェンと呼ばれる非晶
質シリカアルミナゲルを主成分とする粘土鉱物である。

これら大谷石および鹿沼土は、栃木県の代表的な産品で
あり、大谷石は石がきや建築用石材等に、鹿沼土は園芸
上等に好んで用いられている。

しかしながら、これらの用途にあっては、採取した大谷
石あるいは鹿沼土を単にそのまま利用するにすぎないの
で、付加価値が低〈産業の育成への期待は自ら制約され
る。このためこれ等の素材を原料とする新たな分野への
応用が強く要望されている。

本発明者らは、天然ゼオライトの有効利用に関する研究
の一環として並びに県内の未利用資源の開発として、大
谷石および鹿沼土それぞれについて付加価値の高い有効
利用について鋭な研究を重ねた結果、これらのものから
真空成形やスリップキ１７ステイング等に最］δな成形
型を製造できる知見を１７、本発明をなすに至った。

〔発明の構成〕

すなわら、本発明の多孔質成形型は、クリノブヂロライ
ト１モルデブイ１−等の天然ゼオライト結晶を含む凝灰
岩系鉱物またはガラス質凝灰岩系鉱物とアロフェンとが
、（９５重量部：５重量部）〜（６０重開部：４０壬吊
部）の範囲で配合され焼結されたものである。

〔実施例〕

以下、この発明の多孔性成形型を図面を参照して詳しく
説明する。

第１図は、この発明の多孔性成形型を示すもので、図中
符号１は成形型である。この成形型１には、第２図に拡
大して承りように、微細な通気口２・・・が多肢形成さ
れている。この成形型１は、大谷石と鹿沼土とが焼結さ
れてなるものである。大谷石はクリノブチロライト（（
Ｎａ、Ｋ）　２０　・Ｍ２Ｏ３・１０ＳｉＯ２・８１１
２０　）　、α−石英（α−５ＬＯｚ）、α−クリスト
バル石（Ｓ１２）、モンモリロナイト（ＳＬ　−ＡＩ　
−Ｆｅ　−ｔｉｅ）　−０）等からなるもので、その主
成分はクリノブチロライトである。

また、鹿にイ土は、アロフェンと呼ばれる非晶質シリカ
アルミプゲル（Ａｊｚ　０３　　・ｍ５Ｌ０２　　・ｎ
１１２０　）を主成分とし、鉄（Ｆｅ）、カルシウム（
Ｃａ）、マグネシウム（−）を少量含むものである。

第１表に、大谷石と鹿沼土の化学組成の分析結果を示ず
。

これら大谷石と鹿沼土は、大谷石：鹿沼土−（９５：５
）〜（６０：４０）（単位：組部部）の配合比で混合さ
れ、焼結されている。鹿沼土の配合比が４０重組部を越
えると、得られる成形型１の表面硬度および曲げ強さが
著しく低下する。

また、鹿沼上の配合比が５車酔部未満になると得られる
成形型１の吸水率が低下するうえ、焼結時の収縮率が増
大して成形型１を所望の形状に成形し難い不都合が生じ
る。

次に、この発明の成形べ（の製造方法を説明する。

この成形型を製造するには、まず、大谷石と鹿沼土を微
粒化する。微粒化に際しては、事前に大谷石あるいは鹿
沼土を乾燥させてｄ３　＜。乾燥は、共に自然乾燥で約
５日〜７日、あるいは６０℃〜１１０℃の温度雰囲気下
で６〜８時間時間待えば良い。乾燥された大谷石、鹿沼
土の微粒化は、振動ミル等一般的な装置を用いて行うこ
とができる。

粒子の大きさは、はぼ１００メツシユのふるいを通過し
１ｑる大きさであることが望ましい。

このように微粒化された大谷石と鹿沼上は、所定の割合
で混合されて混合物とされる。この混合物に水および必
要に応じて粘結材などを加え混練する。水の添加ｍは、
通常１５ｗｔ％〜５Ｑｗｔ％程度とされる。

このようにして青られたスラリー状の混合物は、第３図
に示すように、焼結収縮を考慮して設計されたマスクモ
デル３に流し込まれる。混合物は、所定時間静置され、
または加圧したのち静置してから固化される。この際に
固化促進のために硬化剤を加えたり、充填性を助長する
ために振動を加えたり、スクイズすることも効果的であ
る。また、水の添加伍を通常１５ｗｔ％〜３５Ｗ【％程
度にした場合は、プレス成形や押出し成形も可能である
。

ついで、この工程で得られた成形体４をマスクモデル３
から扱型して乾燥する。この乾燥工程は多孔性を得ると
共に成形体４の亀裂や歪を防止するために行われる工程
で、１〜４８時間の自然乾燥、または成形面から気化す
る蒸発成分を燃焼させることによる一次焼成方式等によ
って行われる。

このようにして乾燥された成形体４は、第４図に示すよ
うに焼成される。この焼成温度は、６００〜１２５０℃
の範囲、より好ましくは１１５０℃程度で行われる。ま
た、焼成時開は、通常２〜４時間時間待われる。

このようにして製造された成形型１は多孔性のもので表
面硬度４０〜７０（ショア硬さＤ型）、曲げ強さ９７〜
２’＋４に９／ｃｉ、吸水率１２．８％〜２６．３％と
良好な物性を有する。このような物性を右する成形型１
には、全体に微小な気孔が多数形成されており、良好な
通気性１通水性を有するものである。

このような多孔性成形型は、真空成形用の型や、泥漿鋳
込用の型として最適である。例えば、成形型１を真空成
形に用いるには、第５図に示すように、成形型１を型枠
５に装管する。型枠５の所定箇所に減圧を作用させると
、成形型１の全面に吸引力が作用し、これにより、加熱
軟化されているプラスチックシート６は型面１ａに吸引
密着せしめられて成形される。

この成形型１には、全体に均一に微少な気孔が形成され
ているので、吸引力があらゆる部分に作用する。従って
、プラスチックシートに対する転写性がきわめて良好で
ある。また、この成形型１は機械的強度が高いので、充
分な耐久性を有し、大量生産にも支障なく用いることが
できる。また、この成形型１は良好な通気性を有するの
で、プラスチックシート６を成形した後、逆に圧縮空気
を送り込むことによって成形したプラスチックシート６
を突き出す（いわゆるエアー突出）を行うことができる
。

さらに、この発明の多孔性成形型は、吸水性を有し、し
かも耐久性および物理的強度が高いので、型の吸水或い
は加水脱水により粒子濃度を高めて保形するヒラミック
スの泥漿鋳込にも、長寿命でかつ安価であるため好適に
用いられる。

上述の実施例では、クリノブチロライトの例を示したが
、次にモルデナイト（Ｎａ６　＃ａ　５ｊ４０９６・２
　Ｉ＋　２０　）の例を述べる。天然ゼオライトの一種
である宮城県蔵王産のモルデナイトと鹿沼土とを上述の
実施例１と同様に処理して得た焼結体は、大谷石−鹿沼
土系とほぼ同じ結果が得られた。

例えば、モルデナイト８５−鹿沼土１５系では、温度１
１５０℃の焼結体で、収縮率９．８５％。

吸水率１１．０％１表面硬度８０．曲げ強ざは２２０υ
／　ｃｒＡであった。

なお、モルデナイトの化学分析値を第２表に示「実験例
１」 大谷石と鹿沼土を種々の比で配合した焼結体を作成し、
その物性を調べた。

原料には、大谷石、鹿沼土ともに、１０５℃で４８時間
乾燥したのち振動ミルを用いて粉砕し１００メツシユの
ふるいを通過したものを使用した。

大谷石と鹿沼土の配合比は重ω比で、大谷石：鹿沼土＝
（１００：Ｏ）、（９５：５）、（８５：１５）、（８
０；２０）、（７０：３０）、（６０：４０）、（５０
：５０）とした。また、焼結温度は、９５０℃〜１１５
０℃の範囲で５０℃間隔に設定した。

焼結体の収縮率を調べたところ、第３表の通りであった
。焼結体の収縮率は、焼結温度が上界するほど増大する
が、鹿沼土を加えたことにより、かなり抑制されている
ことがわかる。

第３表 ついで、焼結体の吸水率を調べたところ、第４表の結果
を得た。第４表から、鹿沼土の多い焼結体はど吸水率が
大きいことが確認できる。また、焼結温度が高くなると
吸水率が低下するが、鹿沼土が５％以上配合されたもの
は、１１５０℃で焼結されてもほぼ１０％以上の高い吸
水率を保持し次に、焼結体の表面硬度と、曲げ強さを調
べた。

結果を第５表に示す。なお、表面硬度は、東京試験機■
正ショア硬度計ＳＨＤ型を用いて調べた。

また、曲げ強さは、東洋ボールドウィン＠製テンシロン
万能試験ＩＨＴＭ−５０００を用いて、クロスヘッド速
度０．５ｍ／ｍｉｎで測定した。第５表から、この焼結
体の表面硬度は鹿沼上の割合が多いほど低い値となり、
鹿沼土が５０％配合された焼結体は、１１５０℃で焼結
されても、不十分な表面硬度しか発現し得ない。また、
焼結体の曲げ強度についても同様の傾向がみられ、鹿沼
土が５０％配合された焼結体は、曲げ強度が低いしのと
なり実用的な成形型となり￥＃ないことが確認された。

「実験例　２」 実験例１で試作した大谷石８０％重扮部；鹿沼土２０％
重量部の焼結体を、Ｘａ回折により同定した。Ｘ線回折
には、理学ガイガーフレックスＲＡＤ−１１１Ａ型を使
用し、粉末法によって測定した。

測定はターゲットに銅（Ｃｕ）を用い、フィルタにニッ
ケル（ＮＬ）を用いて行った。測定条件は、４０ＫＶ、
２０ｍＡ、最大計数ｍ１０ｏ　ｏ　ｃｐｓ、走査速度２
度／分、チ１７−ト速度２ｃｍ１分とした。

第６図は、大谷石：鹿召石の配合比が８０：２０の場合
を示し、（ａ）図は焼結温度１０００℃、（ｂ）図は焼
結湿度１１５０℃の場合を示す。

ＸＦ！回折の結果から、１１５０℃で焼結された焼結体
には、ガラス化した部分が存在することが認められる。

なお、ガラス化部分の存在は、走査型電子顕微鏡での観
察によっても確認された。このガラス化部分は、実験例
１で確認された、１１５０℃で焼結された焼結体の顕著
な物性向上に寄与しているものとおもわれる。

Ｘ線回折で同定された焼結体の鉱物組織を第６表に示す
。

「発明の効果」 以上詳しく説明したように、この発明の多孔性成形型は
、クリノブチロライ１−１モルデナイトとアロフェンと
が、９５手ω部；５重量部〜６０重ｈ１部：４０重ｈ１
部の範囲で配合され焼結せしめられてなるものなので、
良好な強度と高い通気性。

吸水性を有するものとなり、真空成形や泥漿鋳込に最適
な成形型となる。

従って、この発明の成形型によれば、大谷石および鹿沼
上の付加価値を大いに高めることができ、大谷石：鹿沼
土の有効利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多孔性成形型の一実施例を示す正面図
、第２図は同成形型の微細構造を示１゛拡大図、第３図
および第４図は同成形型の製造方法を示す概略図、第５
図は同成形型を真空成形装置）〕に装着した状態を示ず
［略図、第６図（ａ）は大谷石と鹿沼上の配合比が８０
　：　２０でかつ１０００℃で焼成したもののＸ線回折
図、第６図（ｂ）は同１１５０℃で焼成したもののＸ線
回折で必る。 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）クリノブチロライト、モルデナイト等の天然ゼオ
   ライト結晶を含む凝灰岩系鉱物またはガラス質凝灰岩系
   鉱物とアロフェンとが、９５重量部：５重量部ないし６
   ０重量部：４０重量部の範囲で配合され焼結せしめられ
   ている多孔性成形型。
2. （２）上記天然ゼオライトは大谷石で、また上記アロフ
   エンが鹿沼土でそれぞれ配合されてなる特許請求の範囲
   第１項記載の多孔性成形型。