WO1993019017A1

WO1993019017A1 - Composition for high pressure casting slip, high pressure casting slip and method for preparing the composition and slip

Info

Publication number: WO1993019017A1
Application number: PCT/JP1993/000345
Authority: WO
Inventors: Ritsu Sato
Original assignee: Ngk Insulators, Ltd.
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 1993-09-30
Also published as: DE69313057D1; AU3767293A; CA2110171C; US5593930A; EP0589051A1; EP0589051A4; KR100270238B1; CA2110171A1; EP0589051B1; DE69313057T2; AU654911B2

Description

明細書

【発明の名称】高圧鎊込泥漿用組成物、高圧铸込泥漿およびこれらの調製方法

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】

本発明は、高圧鎵込成形用の泥漿を調製するための高圧銪込泥漿用組成物、当該組成物により調製される高圧鑲込泥漿、および当該組成物および泥漿の調製方法に関する。

【従来の技術】

セラミツク製品の成形素地を形成する一手段として例えば特開平 4一 4 8 6 0 4号公報に示されているように、多孔質の铸込成形型内に加圧状態で流入させた泥漿中の水分を成形型の内外の差圧を利用して成形型の多孔質壁を通して除去し、泥漿中の固形分を成形型の内壁面に着肉させて所望の形に成形する铸込成形方法がある。当該成形方法は、複雑な形状の成形素地を成形し得ること、成形設備費が安価なこと等から、従来食器類、花瓶、家庭用陶磁器の成形素地を形成する方法として広く利用されている。当該鎵込成形法においては、長石質原料、珪酸質原料、アルミナ質原料、陶石、蠟石等からなる群から選択される 1 または複数の原料の粉体であって成形素地の骨格を形成する第 1の粉体と、蛙目粘土、力オリン、木節粘土、焼粘土等からなる群から選択される 1 または複数の原料の粉体であって成形素地の骨格を形成しかつ可塑剤として機能する第 2の粉体とを主体として調製された泥漿が使用される。

また、上記した第 1の粉体および第 2の粉体はこれらの粉体の原料をボールミル中に水とともに収容して湿式粉砕して形成され、同時にボールミル内で均一に混合される。この湿式粉砕および湿式混合を効率よく行うにはボールミル内の混合物に適度の粘性を付与する必要であり、混合物の粘性が高すぎると粉砕、混合ができなくなり、また混合物の粘性が低すぎると粉砕効率が極端に低下することになる。湿式粉砕および湿式混合する場合の混合物中の好ましい水分量は、一般には 45〜55重量％とされている。また、泥漿については、成形型への踌込時における流動性を保持するためには含水量が 30~40重量％の範囲にあることが好ましい。一般には、かかる含水量の泥漿を用いて铸込成形し、成形完了時には 20重量 %程度の含水量の成形素地とされる。

[発明が解決しょうとする課題】

ところで、当該鎊込成形を工業的に行う場合には铸込成形の作業時間の短縮を図ることが有利であり、これを達成するには泥漿の調製時間の短縮、および铸込時間の短縮を図る必要がある。しかしながら、従来のごとく両粉体の原料をボールミルにて効率よく湿式粉砕および湿式混合する場合には、得られる泥漿はその含水量が 45~55重量％という高い値となり、成形完了時に 20重量％程度の含水量の成形素地とするためには泥漿中の水分の除去に長時間を要し鎊込時間が長くなるという問題がある。

これに対処するには、ボールミル等にて湿式混合して調製された泥漿を加熱して水分を蒸発することにより、泥漿中の含水量を铸込時の流動性が好適に保持される 30〜40重量％の範囲に調製し、成形時における泥漿中の水分の除去時間を短縮することが考えられる。しかしながら、かかる手段を採用する場合には、泥漿の加熱処理に余分の時間を必要とするとともに、水分の蒸発程度が泥漿全体では均一とはならずに泥漿中の粉体微粒子の凝集状態が変化する。このような泥漿を用いて铸込成形した場合には、得られる成形素地の強度が低いものとなるおそれがある。

鐯込成形の時間短縮を図る他の手段として、上記した公報に示されているように籙込圧力を高圧力とする手段が提案されている。しかしながら、かかる鑲込成形手段のごとく単に籙込圧力のみを高くしても、铸込時間を十分に短縮することはできない。

従って、本発明の目的は、鎊込圧力を高くすることは勿論のこと、铸込時の流動性が好適に保持される必要最少限の含水量の泥漿の調製を容易かつ短時間に行えるようにし、および/または铸込時における泥漿中の水分の除去を短時間に行えるようにすることにより、鐯込成形の作業時間の短縮を図ることにある。

[課題を解決するための手段】

本発明は高圧铸込泥漿用組成物、高圧鎊込泥漿およびこれらの調製方法に関するもので、本発明に係る高圧鎊込泥漿用組成物は、铸込成形素地の骨格を形成する第 1の粉体と、前記铸込成形素地の骨格を形成しかつ可塑剤として機能する第 2の粉体とを主体とし、これら両粉体が乾燥状態で均一に混合されてることを特徴とするものである。

当該高圧铸込泥漿用組成物において、前記第 2の粉体はその平均粒子径が前記第 1の粉体の平均粒子径と同等またはこれより小さく、かつ同第 2の粉体の一部または全てが一次粒子が凝集して形成された二次粒子であること、および Zまたは前記各粉体の平均粒子径が l~5^mの範囲にあることが好ましい。

また、当該泥漿用組成物においては、前記第 1の粉体が長石質原料、珪酸質原料、アルミナ質原料、陶石、蠟石からなる群から選択される 1 または複数の原料の粉体であること、前記第 1の粉体が石英、正長石、曹長石、灰長石、セリサイト、コランダムからなる群から選択される 1または複数の鉱物組成物の粉体であること、または AlsOs, Si0₂, AI2O3と Sit½， K2Oと AI2O3と SiOs, NasOと AI2O3と Si0₂, CaOと AI2O3と SiClsからなる群から選択される 1 または複数の化学組成物の粉体であることが好ましい。また、前記第 2の粉体としては、蛙目粘土、力オリン、木節粘土、焼粘土からなる群から選択される 1または複数の原料の粉体であること、またはカオリナイト、メタハロイサイト、パイロブ - ライト、モンモリ口ナイト、ハロイサイト、ディッカイトからなる群から選択される 1または複数の鉱物組成物の粉体であることが好ましい。なお、長石質原料としては正長石、曹長石または灰長石を主体とする岩石、花崗岩が風化して形成された砂婆石等が包含され、珪酸質原料としては珪石を主体とする岩石、珪砂等を包含し、またァルミナ質原料としてはボーキサイト、コランダムボーキサイト等を包含する。本発明に係る高圧铸込泥漿は、上記した泥漿用組成物を水に分散して調製した高圧鎊込泥漿であり、同泥漿中の含水量が 25〜40重量％であることを特徴とするものである。

本発明に係る高圧銪込泥漿用組成物の調製方法は、前記第 2の粉体の原料または鉱物組成物を乾燥粉砕して第 2の粉体となし、同第 2の粉体と前記第 1の粉体を乾式混合して泥漿用組成物を得ることを特徵とするものである。当該泥漿用組成物の調製方法においては、前記第 2の粉体の原料または鉱物組成物を 120~400 °Cにて乾燥しつつ粉砕すること、または前記第 2の粉体の原料または鉱物組成物を 120~400でにて乾燥した後粉砕することを特徴とするものである。

また、本発明に係る高圧鎊込泥漿用組成物の調製方法においては、前記第 1の粉体として同粉体の原料、鉱物組成物または化学組成物を乾式粉砕して得られる粉体を使用すること、前記第 1の粉体の原料、鉱物組成物または化学組成物と、前記第 2の粉体の原料または鉱物組成物とを同時に乾式粉砕すること、または前記第 1の粉体として同粉体の原料、鉱物組成物または化学組成物を湿式粉砕して得られる粉体を乾燥して使用することが好ましい。

本発明に係る泥漿の調製方法は、上記した各方法により調製された泥漿用組成物に所定量の水を添加して所定含水量の泥漿を得ること、または上記した各方法により調製された泥漿用組成物と、同泥漿用組成物と同一組成の希薄泥漿とを混合して所定含水量の泥漿を得ることを特徵とするものである。

[発明の作用 ·効果】

高圧赣込泥漿を調製するにあたつて粉体の原料を粉砕するには、一般にボールミル等の粉砕機によって湿式粉碎しかつ湿式混合する手段が、効率よくかつ均一混合することができるものと考えられていた。しかしながら、本発明者は近年の粉碎機および混合機の性能の向上により、両粉体の原料、鉱物組成物、化学組成物等を乾式粉砕する場合にも効率よく粉砕でき、かつ乾式混合する場合にも容易に均一混合できるとの知見を得て、本発明に到達したものである。

従って、本発明に係る高圧铸込泥漿用組成物は、 '両粉体の少なくとも第 2の粉体の原料、鉱物組成物も乾式粉砕し、得られた第 2の粉体と第 1の粉体とを乾式混合することにより容易に得ることができるものである。また、当該泥漿用組成物を使用して高圧铸込泥漿を調製する場合には、添加する水分量を容易にかつ短時間で任意に調整することができる。このため、铸込時の好適な流動性を保持し得る最少限の水分を含む泥漿、すなわち水分量が 25~40重量％の範囲内にある泥漿を容易かつ短時間で調製することができて、成形素地を所定の含水量すなわち 20重量％程度の含水量の成形素地とするための成形時における水分除去量を最小限にすることができて、籙込時間を短縮することができる。これにより、高圧铸込成形の作業時間の短縮を図ることができる。

当該泥漿用組成物を使用して調製される泥漿は、特に従来の湿式粉碎および湿式混合にて得られる泥漿中の水分を蒸発させて铸込時の好適な流動性を保持し得る最少限の水分に調整される泥漿に比較して、泥漿の調製時間を著しく短縮することができるとともに、泥漿中の成分が均一であって成形素地の強度の向上を図ることができる。

また、本発明に係る高圧铸込泥漿用組成物においては、第 2の粉体の平均粒子径が第 1 の粉体の平均粒子径と同等またはこれより小さく、かつ同第 2の粉体の一部または全てが一次粒子が凝集して形成された二次粒子である組成物を包含する。当該泥漿用組成物を使用して調製された泥漿においては、第 2の粉体の粒子径が一次粒子に比較して大きくて、铸込時の成形型の多孔質壁における早期の目詰まりが抑制されるとともに、成形型の内壁面に着肉した固形分中では水分の透過性を良好に保持されるため、泥漿中の水分の除去が容易でかつ短時間になされ、成形素地を所定の含水量にするまでの時間を短縮することができる。これにより、铸込成形の作業時間を著しく短縮することができる。

当該泥漿用組成物は、第 2の粉体の原料または鉱物組成物を 120〜400'Cにて乾燥しつつ粉砕するか、同原料または鉱物組成物を 120〜400'Cにて乾燥した後粉砕することにより容易に調製することができる。第 2の粉体は一次粒子の状態では極めて微細な粒子径であるとともに、粒子の表面には水分の付着により所定の厚みの水膜が形成されている。従って、第 2の粉体の原料または鉱物組成物を加熱すれば、粒子の表面の水分が加熱温度に応じて除去'されて水膜の厚みが薄くなり、一次粒子は互いに凝集して二次粒子を形成して粒子径が大きくなる。この加熱処理において、加熱温度が 120°C未満の場合には粒子の表面に付着する水分の除去量が少なくて、第 2の粉体を水に分散させると加熱処理以前の状態に戻って泥漿中での第 2の粉体の粒子は加熱処理をしない一次粒子と同様の状態となる。また、加熱処理温度が 400'Cを越える場合には、粒子の表面に付着する水分の除去量が漸次多くなって第 2の粉体の可塑性が損なわれることになり、第 2の粉体としての特性を欠くことになる。

【実施例】

(泥漿の調製手順）

本発明における泥漿の調製手順の一例が図 1 に示されている。同図において、第 1の粉体原料（第 1粉体原料という）とは本発明の第 1の粉体（以下第 1粉体という）を生成するための原料であり、長石質原料、珪酸質原料、アルミナ質原料、陶石、躐石等の 1または複数のものをいう。また、第 2の粉体原料（以下第 2粉体原料という）とは本発明の第 2の粉体（以下第 2粉体という）を生成するための原料であり、眭目粘土、カオリン、木節粘土、焼粘土等の 1または複数のものをいう。なお、本発明においては、第 1粉体原料に換えて石英、正長石、曹長石、灰長石、セリサイト、コランダムからなる群から選択される 1 または複数の鉱物組成物、または AlaOs , S i0₂ , A I2O3と S i 0₂， K2Oと A I2 O3と S i0₂， Na₂0と A 0₃と Si0₂， Cat)と AI2O3と S i0₂からなる群から選択される 1または複数の化学組成物を採用することができる。また、本発明においては、第 2粉体原料に換えて、カオリナイト、メタハロイサイト、ハ 'イロフェライト、モンモリロナイト、ハロィサイト、デイツカイトからなる群から選択される 1 または複数の鉱物組成物を採用することができる。

第 1粉体原料はローラ転動ミル、ジ - ットミル、媒体攪拌ミル等を用いて乾式粉砕され、平均粒子径が l~8 z mの微粉体である第 1粉体が生成ざれる。第 2粉体原料は水分を含むため、熱風乾燥しつつ微粉砕できる粉砕機を使用して乾式粉砕され、平均粒子径が 1~5 111の微粉体である第 2粉体が生成される。但し、第 2粉体の粒子径は第 1粉体と同等またはこれより小径である。また、第 2粉体原料の加熱乾燥温度は 120~400°Cの範囲であることが好ましい。なお、第 2粉体原料を粉砕する好適な粉砕機の一例が図 2に示されている。

第 2粉体原料の加熱乾燥において、加熱温度が 120て未満の場合には粒子の表面に付着する水分の除去量が少なくて、第 2粉体を水に分散させると加熱処理以前の状態に戻って泥漿中での第 2粉体の粒子径は加熱処理をしない一次粒子と同様の状態となる。また、加熱温度が 400'Cを越える場合には、粒子の表面に付着する水分の除去量が漸次多くなつて第 2粉体の可塑性が損なわれることになり、第 2 粉体としての特性を欠くことになる。

このように粉砕して得られた第 1粉体と第 2粉体とは、所定の割合で乾式混合機に収容されて均一に乾式混合され、本発明に係る泥漿用組成物が調製される。使用する乾式混合機としてはィンペラ等を傭え、ィンペラの高速回転により強力な剪断力を発揮する混合機を採用することが好ましい。当該泥漿用組成物においては、例えば第 1粉体が 95〜60重量％、第 2粉体が 5〜 40重量％である。

第 1粉体と第 2粉体とを均一混合してなる泥漿用組成物には、水または鎊込成形に使用する泥漿より含水量の多い希薄泥漿を添加することにより本発明に係る泥漿が調製される。泥漿を調製するに当たっては、所定量の水または希薄泥漿のほかに必要により解膠剤、凝集剤等が添加されて均一に攪拌混合される。添加水分量は粘土質である第 2粉体の量によって異なるが、高圧铸込泥漿としての好ましい流動性を保持し得る範囲内でできるだけ少なく設定することが好ましい。泥漿の含水量としては 25〜40重量％が好ましい。当該泥漿は高圧踌込成形用の原料として使用され、例えば図 3に概略的に示す高圧铸込成形装置を使用してセラミック質の成形素地が形成される。

(粉砕機）

当該粉砕機は粘土である第 2粉体原料を加熱乾燥しつつ粉砕するために好適に使用されるローラ転動ミル 1 0 aである。ローラ転動ミル 1 0 aは公知のもので、ミル本体 1 1内に形成された粉砕室 1 1 a内の底部に環状の回転テーブル 1 2を備え、回転テーブル 1 2の上面をローラ 1 3が転動するように構成されている。当該ミル 1 0 aにおいては、ミル本体 1 1の上部に設けた原料投入口 1 1 bからミル本体 1 1内の回転テーブル 1 2上に第 2粉体原料が投入され、投入された第 2粉体原料はミル本体 1 1 の下部に設けた熱風供給'口 1 1 cから供給される熱風により乾燥されつつローラ 1 3にて粉砕される。粉砕された粉体はミル本体 1 1 内の上昇気流により吹き上げられて上部に設けた分級室 1 1 dに至り、分級室 1 1 dにおいて所定以下の粒子径の微粉体のみが粉体流出口 1 1 eから流出する。所定以上の粒子径の粗粉体は粉砕室 1 1 aの回転テーブル 1 2上に戻される。なお、当該ローラ転動ミル 1 0 aにおいては、ミル本体 1 1 の上部に原料供給装置 1 0 bを配設し、原料供給装置 1 0 bから第 2粉体原料をミル本体 1 1 内へ投入することが好ましい。原料供給装置 1 0 bは原料ホッパ 1 4、スクリューフィーダ 1 5、加熱ヒータ 1 6およびコンベアベルト 1 7を備えている。加熱ヒー夕 1 6およびコンペァベルト 1 7は図示しないトンネル状の乾燥炉内に配設されている。当該原料供給装置 1 0 bにおいては、原料ホッパ 1 4に収容された第 2 粉体原料がスクリューフィーダ 1 5によりコンベアベルト 1 7上に所定量づっ供給され、コンペアベルト 1 7上の第 2粉体原料は乾燥炉内を走行する間に加熱ヒ一夕 1 6にて、好ましくは 120~400'Cにて乾燥される。所定状態に乾燥された第 2粉体原料はミル本体 1 1内に投入される。当該原料供給装置 1 0 bを使用した場合には、ミル本体 1 1内への供給口 1 1 cからの熱風の供給は必ずしも必要ではなく、常温の空気の供給でもよい。

(高圧铸込成形装置）

図 3には高圧鎊込成形装置が概略的に示されてる。当該铸込成形装置 2 0は、本発明に係る泥漿を使用してセラミツク製の成形素地を形成するもので、基本的には铸込成形型 2 1、貯溜タンク 2 2、減圧ポンプ 2 3およびコンプレッサ 2 4 にて構成されている。成形型 2 1は多孔質材料からなる上下一対の型 2 1 a , 2 1 bの外周面にシール剤を塗布してなるもので、基台 2 5に載置されているとともに上下両型 2 1 a , 2 1 bが型締め機 2 6により型締め、型開きされるようになっている。この成形型 2 1には減圧ポンプ 2 3およびコンプレッサ 2 4が接続されていて、減圧ポンプ 2 3またはコンプレッサ 2 4の駆動により成形型 2 1内を負圧または正圧状態とする。

貯溜タンク 2 2はタンク本体 2 2 a内に臨む攪拌機 2 2 bを備え、タンク本体 2 2 a内に貯溜する泥漿 2 7を攪拌してその組成の均一化を図る。貯溜タンク 2 2のタンク本体 2 2 aはその底部にて成形型 2 1内に接続され、かつその上部には減圧ポンプ 2 3およびコンプレッサ 2 4が接続されている。貯溜タンク 2 2においては、コンプレッサ 2 4の駆動とによりタンク本体 2 2 a内に貯溜する泥漿 2 7の上面に高圧を付与する。また、減圧ポンプ 2 3の駆動とによりタンク本体 2 2 a内を減圧して、泥漿 2 7の均一混合時に混在する気泡を除去する。なお、減圧ポンプ 2 3とコンブレッサ 2 4の成形型 2 1および貯溜タンク 2 2への接続管路には切換バルブ 2 8 a , 2 8 bが配設されていて、減圧ポンプ 2 3の成形型 2 1および貯溜タンク 2 2に対する接続、コンプレッサ 2 4の成形型 2 1および貯溜タンク 2 2に対する接続が互いに切換できるようになっている。

当該籙込成形装置 2 0においては、貯溜タンク 2 2内の泥漿 2 7は加圧状態（ 10〜40ks/cin² ) で成形型 2 1内に供給され、一方成形型 2 1を減圧状態とされる。これにより、成形型 2 1 内には負圧が付与されて、この負圧と貯溜タンク 2 2側から付与される高圧との差圧により成形型 2 1 内の泥漿中の水分が吸引され、泥漿中の各成分が成形型 2 1の内壁面に漸次着肉されて含水量が約 20重量％の成形素地が成形される。その後、成形型 2 1 内が正圧とされ、成形型 2 1が型開きされて成形素地が取り出される。取り出された成形素地は、必要により乾燥、仕上げ加工、施釉工程を経て焼成されてセラミツク製品とされる。

(実験 1 )

本発明に係る铸込泥漿用組成物を用いて調製した泥漿（実施例 1~ 16) および従来法により調製した泥漿（比較例 1〜9) を使用して、図 3に示す铸込成形装置により種々の条件で鑲込実験を行った。各実施例で用いた泥漿は、長石、珪石およびアルミナを乾式粉砕した第 1粉体と粘土を乾式粉砕した第 2粉体とを乾式混合してなる組成物から調製したもので、両粉体の平均粒子径は 1 . 5~4.0 Ai mの範囲、第 2粉体は組成物全体に対して 5~40wt %の範囲、泥漿の含水量は 25~40wt %の範囲としている。各比較例で用いた泥漿は両原料を湿式粉砕および湿式混合して調製したものであり、両粉体の平均粒子径、泥漿の成分、含水量等は実施例で用いた泥漿と同一である。但し、比較例で用いた泥漿の含水量は、泥漿を加熱して水分を蒸発させることによりにより調整している。

本実験では铸込圧力 30kg/cm²で铸込成形し、直径 100mm、厚み 20mm、含水量 20w t %の円板状の成形素地を形成した。得られた各成^素地について 3点曲げ強度試験を行って素地強度を測定するとともに、各铸込時間を測定した。得られた結果を表 1に示す。但し、同表中の平均粒子径 d_{S 0}は泥漿を沈降法で測定した累積重量 %の粒度分布における 50重量％時点での粒子径を意味する。

意味する。

【表 1】実験 NO 平均粒子径第 2粉体量含水量铸込時間素地強度 d5 a、 m ) (wt¾) ( t%) (min) (kg/cm²) 実施例 1 1.5 5 28 4.0 32

2 1.5 20 33 9.4 35 a 1.5 20 39 11.1 37

4 1.5 40 35 14.1 41

5 1.5 40 39 15.8 43

6 2.5 5 27 2.3 S3

7 2.5 10 33 4.0 35

8 2.5 10 37 4.5 35

9 2.5 40 32 7.8 37

10 2.5 40 37 9.0 40

11 3.0 5 25 1.8 30

12 3.0 5 32 2.3 34

13 3.0 10 32 3.2 36

14 S.0 40 37 7.5 42

15 4.0 10 24 1.8 35

16 4.0 10 27 2.0 32 比較例 1 1.6 5 30 6.2 26

2 1.6 20 39 16.1 30

3 1.6 40 39 22.8 34

4 2.5 5 29 3.8 24

5 2.5 10 33 6.2 25

6 2.5 40 37 13.8 28

7 3.0 5 32 3.5 23

8 3.0 10 32 5.0 26

9 3.0 40 37 11.5 27 本実施例においては鎊込時間の短縮が図られる。この理由は、本実施例においては、泥漿を調製するのに乾燥状態の泥漿用組成物を採用しているため泥漿の調製に際しては、泥漿を鎵込時に必要な流動性を保持し得る最少の含水量に調整することが容易にでき、泥漿中の含水量の適正化により銪込時間の短縮が図られることによるものと思われる。

本実施例においては、比較例に対して成形素地の強度の向上が認められる。この理由は、比較例で用いた泥漿の含水量の調整に加熱による水分を蒸発する手段を採っている。このため、泥漿中の水分の蒸発程度が表面部と内部とでは不均一となり、粉体の微粒子の凝集状態に変化が生じているものと思われる。かかる微粒子の変化は鎊込時間にも影響しているものと思われ、同表に示すように铸込時間の大きな差として表れている。また、比較例においては上記したように、泥漿の含水量の調整に水分蒸発手段を採用しているため、泥漿の調製に長時間を必要とし、この点でも铸込成形の作業時間の短縮を図ることはできない。

なお、本実施例においては、泥漿を調製する場合乾燥状態の泥漿用組成物に水を添加する手段を採用しているが、水に換えて含水量の多い希薄な泥漿を採用して同泥漿を上記泥漿用組成物に添加して所望の含水量の泥漿を調製するようにしてもよい。

(実験 2 )

本発明に係る鐯込泥漿用組成物を用いて調製した泥漿（実施例 1~9)、従来法により調製した泥漿（比較例 3， 5)、および本発明に係る組成物とは異なる泥漿用組成物を使用して調製した泥漿（比較例 1， 2, 4, 6 ) 使用して、図 3に示す铸込成形装置により鐯込実験を行った。各実施例で用いた泥漿は、長石、珪石およびアルミナからなる第 1粉体原料を乾式粉砕した第 1粉体と、粘土からなる第 2 粉体原料を乾式粉砕した第 2粉体とを乾式混合してなる泥漿用組成物から調製したもので、第 2粉体原料は予め 120~300'Cの範囲で加熱乾煖したもを使用した。また、各比較例 1， 2， 4， 6においては、第 2粉体原料を 120~300 'Cから外れる温度で加熱乾燥している。各泥漿における粉体の平均粒子径は 1.5~4.0 ^ mの範囲、第 2粉体は全体に対して 5~40fft%の範囲、泥漿の含水量は 25~40wt%の範囲としている。各比較例 3 , 5で用いた泥漿は雨原料を湿式粉砕および湿式混合して調製したものであり、雨粉体の平均粒子径、泥漿の成分、含水量等は実施例で用いた泥漿と同一である。但し、これらの比較例で用いた泥漿の含水量は、泥漿を加熱して水分を蒸発させることにより調整している。

本実験では鑲込圧力 20kg/cm²で成形し、直径 130am、厚み 30 、含水量 20wt%の円板状の成形素地を形成した。これらの各铸込成形における铸込時間を測定してその結果を表 2に示す。また、本実験に先立って乾式調製された泥漿用組成物（第 2粉体原料の加熱乾燥温度 120'C ) を用いて調製した泥漿と、湿式調製された組成物を用いて調製した泥漿とを使用して铸込成形した場合の、泥漿中の含水量と铸込時間との閼係を測定してその結果を図 4のグラフに示す。なお、この場合の泥漿の調製条件、泥漿の特性および铸込条件は下記の通りである。

泥漿組成物：長石 30wt¾、珪砂 10fft 、アルミナ 20fft、蛙目粘土 40fft¾

泥漿中の粒子径： 3 ^ m

鑲込圧力： 0kg/cm² 【表 2】

本発明に係る泥漿用組成物を使用して調製した泥漿を用いた本実施例 1 ~9においては、同泥漿の含水量を銪込時に必要な流動性を保持し得る最少の含水量に容易に調整できるため、鎊込時間の短縮が図られる。また、本実施例においては、提唱用組成物の調製時に第 2粉体原料を適正な温度で加熱乾燥しているため、この加熱乾燥が以下の理由に示すように泥漿の銪込時の特性に大きな影響を及ぼして、各比較例に対して鎵込時間の大幅な短縮が図られているものと思われる。すなわち、第 2粉体原料を 120~300°Cの範囲の温度で加熱乾燥した場合には図 5に模式的に示すように、第 2粉体の微粒子は凝集して同図 )に示す一次粒子 A が同図（b )に示すように適切な大きさの二次粒子 Bとなり、この二次粒子 Bが泥漿中で第 1粉体の微粒子 Cと均一に混合するとともに、適度な粒子径を保持している。このため、第 2粉体が一次粒子で存在している泥漿に比較して铸込成形型 Dに対する目詰まりが抑制されるとともに着肉された固形分の水分透過性を向上させて、铸込時間の短縮が図られるものと理解される。

但し、第 2粉体原料を上記した範囲を外れる温度で加熱乾燥する場合には、このような結果は得られない。加熱乾燥温度が 120'C未満てある場合には、加熱乾燥により形成された二次粒子が泥漿の調製時水分に分散させると一次粒子に変化して鑲込時間の短縮効果を低減させる。また、加熱乾燥温度が 300'Cを大きく越える場合には、粘土それ自体の特性が漸次損なわれて可塑性を損ない、成形素地の強度を大きく低下させことになる。

(実験 3 )

上記知見に基づいて第 2粉体原料である粘土原料の加熱乾燥温度と铸込時間の関係を明かにする実験を行った。本実験においては、加熱乾煶温度および铸込条件を除き上記実験 2と同様の条件を採用した。得られた結果を図 6および図 7のグラフに示す。図 6のグラフには铸込圧力 lOkg/cni², 40kg/cn²を採用した場合の加熱乾燥温度と辏込時間の関係を示し、図 7のグラフには種々の加熱乾燥温度を採用した場合の铸込圧力と铸込時間の関係を示す。なお、図 6のグラフにおける加熱乾燥温度が零のものは、第 2粉体原料を加熱乾燥することなく従来の湿式調製法にて泥漿を調製したものである。

これら各グラフを参照すると明らかなように、第 2粉体原料を 120〜400'Cの範囲の温度で加熱乾燥する場合には従来の湿式調製法により泥漿を調製する場合に対しては勿論のこと、上記範囲を外れる温度にて加熱乾燥する場合に比較しても、铸込時間が大幅に短縮される。この場合、第 2粉体原料の加熱乾燥温度が 200'C前後であることが铸込時間の短縮に最も効果があることが明かである。なお、加熱乾燥温度が上記範囲を外れる場合には、加熱乾燥手段の铸込時間の短縮効果はさほど認められない。

(実験 4 )

上記知見に基づいて第 2粉体原料である粘土原料の加熱乾燥温度、第 2粉体の泥漿中での平均粒子径、泥漿の含水量、鐯込時間および成形性の関係を検討する実験を行った。本実験においては铸込圧力を 20kg/cm²とし、直径 130MK 厚み 30m mで含水量 20wt%の成形素地を形成した。得られた結果を表 3〜表 5に示す c 【表 3】

①第 2粉体量（wt)/第 1粉体量（wt)は 5/35である,

②成形性は全成形品 20個中の良品の数を意味する <

③各粉体の粒子径は d_S0：である。

[表 4】

①第 2粉体量（wt)/第 1粉体量 Ot)は 10/90である <

②成形性は全成形品 20個中の良品の数を意味する。

③各粉体の粒子径は 0 : 〃mである。

【表 5】

①第 2粉体量（wt) 第 1粉体量（wt)は 40/60である。

②成形性は全量 20個中の良好品の数を意味する。

③各粉体の粒子径は d50： μ τηである。表 3〜表 5から明らかなように、第 2粉体の二次粒子の平均粒子径が 1 . 0〜5. 0 β mの範囲のもで、含水量が 20~40wt %の泥漿を使用した場合には铸込時間の短縮を図ることができ、かつ成形性が良好である。第.2粉体の平均粒子径が l . O ^ m 未満である場合には泥漿の粘性が高く、鎊込時の好適な流動性を保持するためには泥漿の含水量を大きくする必要があり、このような泥漿を使用した場合には泥漿の除去水分量との関係から鎊込時間が長くなる。また、このような泥漿を使用した場合には成形型の目詰が早く、かつ着肉した固形分中の水分の透過性が悪いため、铸込時間が一層長くなり、铸込時間の短縮を図ることはできない。これとは逆に、第 2粉体の粒子の平均粒子径が 5. O ^ mを越える場合には、鎊込時間の短縮を図ることはできるが、粒子が大きいため成形素地内での混合状態に偏りがみられ、成形性を損ないかつ焼成時に損傷する比率が高くなる。

このような第 2粉体は第 2粉体原料を 120〜400ての範囲で加熱乾燥しつつ粉砕するか、加熱乾燥した後に粉砕することにより調製することができ、またこのような泥漿は上記した第 2粉体を使用することにより容易に調製することができる。加熱乾燥温度が 120°C未満の場合には第 2粉体の粒子の外周に付着する水膜が厚くて二次粒子を形成することがてきないため、 l . O ^ m以上の平均粒子径の第 2粉体を形成することが難しい。また、第 2粉体原料の加熱乾燥温度を上記した範囲より高くすると、第 2粉体の粒子が変性して可塑性を漸次消失し本来の機能をし得なくなり、成形性を大きく損なうことになる。

【図面の簡単な説明】

[図 1】本発明における泥漿の調製手順の一例を示す図である。

[図 2】本発明における第 2粉体原料を粉砕するのに好適な粉砕機の一例を示す縦断面図である。

[図 3 ] 本発明における泥漿を用いて鎊込成形するのに好適な高圧铸込成形装置を概略的に示す縦断面図である。

[図 4】高圧铸込成形における泥漿中の含水量と铸込時間との関係を示すグラフである。

[図 5】第 2粉体原料の加熱乾燥温度の有無による泥漿の铸込特性の変化の要因を示す模式図である。

【図 6】高圧铸込成形における第 2粉体原料の加熱乾煖温度と錄込時間の関係を示すグラフである。

[図 7】高圧铸込成形における第 2粉体原料の加爇乾燥温度に対する铸込圧力と铸込時間の関係を示すグラフである。

[符号の説明】

1 0 a…ローラ転動ミル、 1 0 b…原料供給装置、 2 0…高圧铸込成形装置、 2 1…成形型、 2 2 ···貯溜タンク、 2 3…減圧ポンプ、 2 4…コンプレッサ。

Claims

請求の範囲請求項 1. 铸込成形素地の骨格を形成する第 1の粉体と、前記铸込成形素地の骨格を形成しかつ可塑剤として機能する第 2の粉体とを主体とし、これら両粉体が乾燥状態で均一に混合されていることを特徴とする高圧铸込泥漿用組成物。請求項 2. 請求項 1に記載の泥漿用組成物において、前記第 2の粉体はその平均粒子径が前記第 1の粉体の平均粒子径と同等またはこれより小さく、かつ同第

2の粉体の一部または全てが一次粒子が凝集して形成された二次粒子であることを特徴とする高圧铸込泥漿用組成物。

請求項 3. 請求項 1または 2に記載の泥漿用組成物において、前記第 2の粉体の平均粒子径が l〜5 mの範囲にあることを特徴とする高圧铸込泥漿用組成物。請求項 4. 請求項 1， 2または 3に記載の泥漿用組成物において、前記第 1の粉体が長石質原料、珪酸質原料、アルミナ質原料、陶石、蟠石からなる群から選択される 1または複数の原料の粉体であることを特徴とする高圧踌込泥漿用組成物。

請求項 5. 請求項 1， 2または 3に記載の泥漿用組成物において、前記第 1の粉体が石英、正長石、曹長石、灰長石、セリサイト、コランダムからなる群から選択される 1または複数の鉱物組成物の粉体であることを特徴とする高圧鎵込泥漿用組成物。

請求項 6. 請求項 1， 2または 3に記載の泥漿用組成物において、前記第 1の粉体が A1₂0₃， Si0₂, AI2O3と Si0₂, K2Oと AI2O3と Si0₂， NasOと AI2O3と Si0₂， Ca 0と A1₂0₃と Si0₂からなる群から選択される 1または複数の化学組成物の粉体であることを特徴とする高圧铸込泥漿用組成物。

請求項 7. 請求項 1， 2または 3に記載の泥漿用組成物において、前記第 2の粉体が蛙目粘土、カオリン、木節粘土、焼粘土からなる群から選択される 1 または複数の原料の粉体であることを特徴とする高圧铸込泥漿用組成物。

請求項 8. 請求項 1， 2または 3に 3己載の泥漿用組成物において、前記第 2の粉体がカオリナイト、メタハロイサイト、パイ口フェライト、モンモリロナイト、ハロイサイト、デイツカイトからなる群から選択される 1または複数の鉱物組成物の粉体であることを特徴とする高圧铸込組成物。

請求項 9. 請求項 1 , 2， 3 , 4, 5， 6， 7または 8に記載の泥漿用組成物を水に分散して調製した高圧铸込泥漿であり、同泥漿中の含水量が 25~40重量％であることを特徵とする高圧铸込泥獎。

請求項 1 0. 請求項 1， 2， 3 , 4， 5 , 6 , 7または 8に記載の泥漿用組成物の調製方法であり、前記第 2の粉体の原料または鉱物組成物を乾燥粉砕して第 2の粉体となし、同第 2の粉体と前記第 1の粉体を乾式混合して泥漿用組成物を得ることを特徵とする高圧铸込泥漿用組成物の調製方法。

請求項 1 1 . 請求項 1 0に記載の泥漿用組成物の調製方法において、前記第 2 の粉体の原料または鉱物組成物を 120~400'Cにて乾燥しつつ粉砕することを特徵とする高圧铸込泥漿用組成物の調製方法。

請求項 1 2. 請求項 1 0に記載の泥漿用組成物の調製方法において、前記第 2 の粉体の原料または鉱物組成物を 120~400てにて乾燥した後粉砕することを特徵とする萵圧铸込泥漿用組成物の調製方法。

請求項 1 3. 請求項 1 0， 1 1または 1 2に記載の泥漿用組成物の調製方法において、前記第 1の粉体として同粉体の原料、鉱物組成物または化学組成物を乾式粉砕して得られる粉体を使用することを特徴とする高圧铸込泥漿用組成物の調製方法。

請求項 1 4. 請求項 1 0， 1 1または 1 2に記載め泥漿用組成物の調製方法において、前記第 1の粉体の原料、鉱物組成物または化学組成物と、前記第 2の粉体の原料または鉱物組成物とを同時に乾式粉砕することを特徴とする高圧铸込泥漿用組成物の調製方法。

請求項 1 5. 請求項 1 0， 1 1または 1 2に記載の泥漿用組成物の調製方法において、前記第 1の粉体として同粉体の原料、鉱物組成物または化学組成物を湿式粉碎して得られる粉体を乾煖して使用することを特徵とする高圧篛込泥漿用組成物の調製方法。

請求項 1 6. 請求項 9に記載の泥漿の調製方法であり、請求項 1 0， 1 1， 1 2 , 1 3 , 1 4または 1 5に記載の方法により調製された泥漿用組成物に所定量の水を添加して所定含水量の泥漿を得ることを特徴とする高圧铸込泥漿の調製方法。

請求項 1 7. 請求項 9に記載の泥漿の調製方法であり、請求項 1 0， 1 1， 1 2， 1 3， 1 4または 1 5に記載の方法により調製された泥漿用組成物と、同泥漿用組成物と同一組成の希薄泥漿とを混合して所定含水量の泥漿を得ることを特徴とする高圧铸込泥漿の調製方法。