磁器製品の製造方法
【課題】磁器製品を、金型を使用して、１ＭＰａ以下の圧力で容易に、安定して成形できる新規な方法を提供する。
【解決手段】アルミナ又は窒化アルミの粉末と４０℃〜１１０℃の融点を有するワックス類を８０．０：２０．０〜８９．５：１０．５の重量比率で加熱混合し、スラリー化したものを、１ＭＰａ以下の圧入圧力で金型内に圧入し、冷却固化して成形した成形体を、焼成して、均一で、精度ある磁器製品とする。
【解決手段】アルミナ又は窒化アルミの粉末と４０℃〜１１０℃の融点を有するワックス類を８０．０：２０．０〜８９．５：１０．５の重量比率で加熱混合し、スラリー化したものを、１ＭＰａ以下の圧入圧力で金型内に圧入し、冷却固化して成形した成形体を、焼成して、均一で、精度ある磁器製品とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ＭＰａ以下の圧力で、容易に効率よく成形可能な、磁器製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁器の製造方法については、その代表的な方法として、乾式成形と云われる造粒粉体を用いた金型による加圧成形、磁器原料を例えば水を使って坏土としたものを回転円盤上で手と治具などを併用して成形するロクロ成形、この坏土を口金を通して押出して成形する押出成形、泥漿を石膏型に流し込み着肉後に排泥あるいはそのまま固化させて成形する鋳込成形、磁器原料に助剤として樹脂を添加して可塑性を持たせて金型内に射出して成形する射出成形やプレス成形などがある。
【０００３】
金型を使用した射出成形やプレス成形は、小型のもので表面に凹凸上のある複雑で精密な磁器製品を得るための最適な方法として、広く使用されているが、このような方法では、例えば特許文献１の［００３１］に記載されるように、その成形には７５０〜１５００ｋｇ／ｃｍ２（７５〜１５０ＭＰａ）という大きな圧力を必要とし、そのため、金型製作費や成形設備関連費用などに多額な費用を要するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１９３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の磁器の製造方法の欠点を解消し、アルミナや窒化アルミからなる磁器製品を、金型を使用し、１ＭＰａ以下の圧力で容易に、安定して成形できる新規な方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、アルミナ又は窒化アルミの粉末を磁器原料とし、これに特定の範囲で、４０℃〜１１０℃の融点を有するワックス類を助剤として加熱混合したものを金型内に圧入することにより、上記課題を解決した。
【０００７】
アルミナ又は窒化アルミの粉末に対するワックス類の混合割合は、８０．０：２０．０〜８９．５：１０．５の重量比率とするのがよく、その結果、使用したワックス類の融点近辺でこれらを加熱混合して、スラリー状としたものは、１ＭＰａ以下、０．２〜０．８ＭＰａというような圧力で、容易に、均一に、金型に圧入でき、品質のよい成形体の製造が可能となる。
【０００８】
前述のような割合で、アルミナ又は窒化アルミの粉末とワックス類を含む磁器材料混合物を加熱してスラリー状としたものを、金型内に圧入後、冷却固化して、成形体として取り出し、焼成して、磁器製品に仕上げられるのである。
【０００９】
本発明で使用するワックス類は、融点が４０℃〜１１０℃であるものであればよく、石油ワックス、植物性ワックス、動物性ワックス、鉱物性ワックス、合成ワックスのいずれであってもよい。例えばパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、みつろう、モンタンワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、ラノリン、鯨ロウ、オゾケライト、セレシン、ぺトロラタム、セラックロウ、ポリエチレンワックス等がいずれも使用でき、特に、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、みつろう、モンタンワックスの使用が好ましい。
【００１０】
なお、本発明では磁器材料混合物に分散剤を添加して、該混合物が均質なものとなるようにするのが好ましく、この分散剤としては、可塑剤としても機能するものを使用するのがよい。例えば、オレイン酸、グリセリン、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジブチルフタレート等を使用することができる。かかる分散剤の添加量は、磁器材料混合物に対して、１重量％以下、０．１〜０．６重量％程度で十分である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法では、例えば直径３０ｍｍ、高さ３０ｍｍという小型の磁器製品であっても、直径１００ｍｍ、高さ１００ｍｍという大型の磁器製品であっても、多大な圧力を要することなく、容易に、安定して、精度よく、金型成形することができるものであり、金型製作費や成形設備関連費用などに多額な費用を要することなく、工業的かつ経済的に、多種多様の磁器の安定した製造を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明で使用する成形機の一例を示す概略図である。
【図２】実施例で製造した成形体（高さ６２ｍｍ、開口部の外径５０ｍｍ）の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明では、図１に示すような成形機で、磁器原料スラリーの成形が安定して容易に可能となる。この成形機は、真空ポンプ１とコンプレッサー２および圧力計３を備えた混合槽４に磁器材料混合物５を投入し、ヒーター１０で加熱された撹拌機６で撹拌混合し、スラリー化し、このスラリーを金型７に送り、成形体８を得るものである。混合槽４と該混合槽４から金型７に伸びる混合物の輸送管９は、共にヒーター１０で加熱され、磁器材料混合物５は、均一なスラリー状として、加熱した状態で、金型７に送れるようになっている。
【００１４】
この成形機の使用例を示すと次の通りである。
１）混合槽４に磁器材料混合物５を投入し
２）これらを、予め６５−７０℃に温められた混合槽４の中で、加熱しながら、撹拌機６で十分撹拌混合し、均一な磁器原料スラリーとし、
３）次いで、真空ポンプを作動させ磁器原料スラリー中の気泡を脱泡し、その後
４）金型７をセットして、コンプレッサー２を作動させ、圧力計３を読み取り、ヒーター１０をセットした輸送管９の中に磁器原料スラリーを通して、金型７内に圧入する
５）圧入を完了し、成形を終えると、この金型７を外し、型内の成形物を取り出す。
ワックスは加熱により軟化し、磁器材料混合物５は均一なスラリーとなるので、混合槽４及び輸送管９の加熱は、使用したワックス類の融点の±２０℃程度の温度でよく、また、金型内への圧入は、０．２〜０．８ＭＰａ程度の加圧で容易に均一に実施可能である。
【００１５】
次に、実施例により、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
＜実施例1〜１２＞
表１に示すような割合（表の数値は重量部を示す）で、平均粒径２．５μｍのアルミナ粉末と助剤を８０〜１００℃で加熱混合し、脱泡した後、得られた混合物の温度を約６５〜７０℃に調整して、圧入圧力０．２〜０．８ＭＰａで金型内に圧入、冷却固化して成形した。
その後、得られた成形体を脱脂（約８００℃）した後、本焼成（１５００〜１６００℃）して、図2に示すようなＥ１１、ＬＥＤランプ用ソケット形状の磁器を製造した。
実施例１〜１２のいずれにおいても、安定して、品質のよい磁器製品を得ることができた。
【００１６】
【表１】
【００１７】
＜比較例１〜２４＞
表2及び３に示すような割合（表の数値は重量部を示す）で、アルミナ粉末と助剤を使用して、実施例１と同様の方法を実施した。その結果は、下記の通りで、実用性ある成形体を製造できなかった。
比較例１・・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例２・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例３・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例４・・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例５・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例６・・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例７・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例８・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例９・・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例１０・混和物とすることができず、成形することができなかった。
比較例１１・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例１２・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例１３・混和物が柔らかで、成形体に気泡が入り、成形不良となった。
比較例１４・成形体にバリが多発して成形不良となった。
比較例１５・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例１６・成形体が脆く、歩留まりが悪かった。
比較例１７・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例１８・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例１９・混和物の粘りが強く、金型の細かい部分に原料が行き届かなかった。
比較例２０・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例２１・混和物の粘性が低く、さらさら状態で、成形体が脆かった。
比較例２２・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例２３・混和物の粘りが強く、金型の細かい部分に原料が行き届かなかった。
比較例２４・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【符号の説明】
【００２０】
１ 真空ポンプ
２ コンプレッサー
３ 圧力計
４ 混合槽
５ 磁器材料混合物
６ 撹拌機
７ 金型
８ 成形体
９ 輸送管
１０ ヒーター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ＭＰａ以下の圧力で、容易に効率よく成形可能な、磁器製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁器の製造方法については、その代表的な方法として、乾式成形と云われる造粒粉体を用いた金型による加圧成形、磁器原料を例えば水を使って坏土としたものを回転円盤上で手と治具などを併用して成形するロクロ成形、この坏土を口金を通して押出して成形する押出成形、泥漿を石膏型に流し込み着肉後に排泥あるいはそのまま固化させて成形する鋳込成形、磁器原料に助剤として樹脂を添加して可塑性を持たせて金型内に射出して成形する射出成形やプレス成形などがある。
【０００３】
金型を使用した射出成形やプレス成形は、小型のもので表面に凹凸上のある複雑で精密な磁器製品を得るための最適な方法として、広く使用されているが、このような方法では、例えば特許文献１の［００３１］に記載されるように、その成形には７５０〜１５００ｋｇ／ｃｍ２（７５〜１５０ＭＰａ）という大きな圧力を必要とし、そのため、金型製作費や成形設備関連費用などに多額な費用を要するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１９３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の磁器の製造方法の欠点を解消し、アルミナや窒化アルミからなる磁器製品を、金型を使用し、１ＭＰａ以下の圧力で容易に、安定して成形できる新規な方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、アルミナ又は窒化アルミの粉末を磁器原料とし、これに特定の範囲で、４０℃〜１１０℃の融点を有するワックス類を助剤として加熱混合したものを金型内に圧入することにより、上記課題を解決した。
【０００７】
アルミナ又は窒化アルミの粉末に対するワックス類の混合割合は、８０．０：２０．０〜８９．５：１０．５の重量比率とするのがよく、その結果、使用したワックス類の融点近辺でこれらを加熱混合して、スラリー状としたものは、１ＭＰａ以下、０．２〜０．８ＭＰａというような圧力で、容易に、均一に、金型に圧入でき、品質のよい成形体の製造が可能となる。
【０００８】
前述のような割合で、アルミナ又は窒化アルミの粉末とワックス類を含む磁器材料混合物を加熱してスラリー状としたものを、金型内に圧入後、冷却固化して、成形体として取り出し、焼成して、磁器製品に仕上げられるのである。
【０００９】
本発明で使用するワックス類は、融点が４０℃〜１１０℃であるものであればよく、石油ワックス、植物性ワックス、動物性ワックス、鉱物性ワックス、合成ワックスのいずれであってもよい。例えばパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、みつろう、モンタンワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、ラノリン、鯨ロウ、オゾケライト、セレシン、ぺトロラタム、セラックロウ、ポリエチレンワックス等がいずれも使用でき、特に、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、みつろう、モンタンワックスの使用が好ましい。
【００１０】
なお、本発明では磁器材料混合物に分散剤を添加して、該混合物が均質なものとなるようにするのが好ましく、この分散剤としては、可塑剤としても機能するものを使用するのがよい。例えば、オレイン酸、グリセリン、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジブチルフタレート等を使用することができる。かかる分散剤の添加量は、磁器材料混合物に対して、１重量％以下、０．１〜０．６重量％程度で十分である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法では、例えば直径３０ｍｍ、高さ３０ｍｍという小型の磁器製品であっても、直径１００ｍｍ、高さ１００ｍｍという大型の磁器製品であっても、多大な圧力を要することなく、容易に、安定して、精度よく、金型成形することができるものであり、金型製作費や成形設備関連費用などに多額な費用を要することなく、工業的かつ経済的に、多種多様の磁器の安定した製造を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明で使用する成形機の一例を示す概略図である。
【図２】実施例で製造した成形体（高さ６２ｍｍ、開口部の外径５０ｍｍ）の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明では、図１に示すような成形機で、磁器原料スラリーの成形が安定して容易に可能となる。この成形機は、真空ポンプ１とコンプレッサー２および圧力計３を備えた混合槽４に磁器材料混合物５を投入し、ヒーター１０で加熱された撹拌機６で撹拌混合し、スラリー化し、このスラリーを金型７に送り、成形体８を得るものである。混合槽４と該混合槽４から金型７に伸びる混合物の輸送管９は、共にヒーター１０で加熱され、磁器材料混合物５は、均一なスラリー状として、加熱した状態で、金型７に送れるようになっている。
【００１４】
この成形機の使用例を示すと次の通りである。
１）混合槽４に磁器材料混合物５を投入し
２）これらを、予め６５−７０℃に温められた混合槽４の中で、加熱しながら、撹拌機６で十分撹拌混合し、均一な磁器原料スラリーとし、
３）次いで、真空ポンプを作動させ磁器原料スラリー中の気泡を脱泡し、その後
４）金型７をセットして、コンプレッサー２を作動させ、圧力計３を読み取り、ヒーター１０をセットした輸送管９の中に磁器原料スラリーを通して、金型７内に圧入する
５）圧入を完了し、成形を終えると、この金型７を外し、型内の成形物を取り出す。
ワックスは加熱により軟化し、磁器材料混合物５は均一なスラリーとなるので、混合槽４及び輸送管９の加熱は、使用したワックス類の融点の±２０℃程度の温度でよく、また、金型内への圧入は、０．２〜０．８ＭＰａ程度の加圧で容易に均一に実施可能である。
【００１５】
次に、実施例により、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
＜実施例1〜１２＞
表１に示すような割合（表の数値は重量部を示す）で、平均粒径２．５μｍのアルミナ粉末と助剤を８０〜１００℃で加熱混合し、脱泡した後、得られた混合物の温度を約６５〜７０℃に調整して、圧入圧力０．２〜０．８ＭＰａで金型内に圧入、冷却固化して成形した。
その後、得られた成形体を脱脂（約８００℃）した後、本焼成（１５００〜１６００℃）して、図2に示すようなＥ１１、ＬＥＤランプ用ソケット形状の磁器を製造した。
実施例１〜１２のいずれにおいても、安定して、品質のよい磁器製品を得ることができた。
【００１６】
【表１】
【００１７】
＜比較例１〜２４＞
表2及び３に示すような割合（表の数値は重量部を示す）で、アルミナ粉末と助剤を使用して、実施例１と同様の方法を実施した。その結果は、下記の通りで、実用性ある成形体を製造できなかった。
比較例１・・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例２・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例３・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例４・・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例５・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例６・・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例７・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例８・・圧入に必要な粘性がなく、成形することができなかった。
比較例９・・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例１０・混和物とすることができず、成形することができなかった。
比較例１１・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例１２・混和物に流動性がなく、金型内に圧入することができなかった。
比較例１３・混和物が柔らかで、成形体に気泡が入り、成形不良となった。
比較例１４・成形体にバリが多発して成形不良となった。
比較例１５・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例１６・成形体が脆く、歩留まりが悪かった。
比較例１７・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例１８・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例１９・混和物の粘りが強く、金型の細かい部分に原料が行き届かなかった。
比較例２０・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例２１・混和物の粘性が低く、さらさら状態で、成形体が脆かった。
比較例２２・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
比較例２３・混和物の粘りが強く、金型の細かい部分に原料が行き届かなかった。
比較例２４・混和物に粘りがあり、成形体が金型にくっついて剥がれなかった。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【符号の説明】
【００２０】
１ 真空ポンプ
２ コンプレッサー
３ 圧力計
４ 混合槽
５ 磁器材料混合物
６ 撹拌機
７ 金型
８ 成形体
９ 輸送管
１０ ヒーター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ又は窒化アルミの粉末と４０℃〜１１０℃の融点を有するワックス類を８０．０：２０．０〜８９．５：１０．５の重量比率で加熱混合し、スラリー化したものを、１ＭＰａ以下の圧入圧力で金型内に圧入し、冷却固化して成形した成形体を、焼成することを特徴とする磁器製品の製造方法。
【請求項２】
前記圧入圧力が０．２〜０．８ＭＰａである請求項１の方法。
【請求項３】
前記加熱混合をする温度が使用したワックス類の融点の±２０℃である請求項１又は２の方法。
【請求項４】
前記ワックス類が、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、みつろう、カルナバワックス、モンタンワックスからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１〜３のいずれか１項の方法。
【請求項５】
前記混合時に分散剤が前記アルミナ又は窒化アルミの粉末に対して０．１〜０．６重量％の割合で添加される請求項1〜４いずれか１項の方法。
【請求項１】
アルミナ又は窒化アルミの粉末と４０℃〜１１０℃の融点を有するワックス類を８０．０：２０．０〜８９．５：１０．５の重量比率で加熱混合し、スラリー化したものを、１ＭＰａ以下の圧入圧力で金型内に圧入し、冷却固化して成形した成形体を、焼成することを特徴とする磁器製品の製造方法。
【請求項２】
前記圧入圧力が０．２〜０．８ＭＰａである請求項１の方法。
【請求項３】
前記加熱混合をする温度が使用したワックス類の融点の±２０℃である請求項１又は２の方法。
【請求項４】
前記ワックス類が、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、みつろう、カルナバワックス、モンタンワックスからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１〜３のいずれか１項の方法。
【請求項５】
前記混合時に分散剤が前記アルミナ又は窒化アルミの粉末に対して０．１〜０．６重量％の割合で添加される請求項1〜４いずれか１項の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１６２３８９（Ｐ２０１１−１６２３８９Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６４１２（Ｐ２０１０−２６４１２）
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（０００１９６３３６）西村陶業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（０００１９６３３６）西村陶業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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