JP2005014444A - Method for manufacturing fine ceramic container with hollow part - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To dispense with complicated processes in manufacturing a fine ceramic container with a vacuum hollow part and ensure that the vacuum hollow part can be semi-permanently kept as it is in the manufactured container. <P>SOLUTION: This method comprises a process for molding a plurality of constituent members for forming a hollow part when mutually bonded together by a slurry casting process using slurry containing fine ceramic raw material powder; a process for bonding the plurality of the constituent members by a joint attachment process using the slurry as a cementing material; and a process for vacuum-calcinating a molded body of the fine ceramic container formed of the bonded plurality of the constituent members. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、中空部を有し、断熱性能に優れたファインセラミック製容器の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からある陶磁器製の茶碗に加えて、嗜好性の広がりにより従来品には無い新しい材質、色調の物が求められるようになり、ファインセラミックと呼ばれる純度の高い酸化アルミニウム（９９．９重量％以上）、酸化ジルコニウム（重量９６％以上）等を素材とした容器が実用化されている。
【０００３】
製造方法は一般的に泥漿鋳込法と言われる方法で行っている。
【０００４】
具体的には鋳込み型を用い、所定のセラミックからなる泥漿を流し込み、暫く放置し、鋳込み型の内面に薄い素地の層が生じたところで内部に残留する泥漿を排出し、素地が固くなったところで成形物を成形型から取り出し一体物の成形物（図６参照）を得る。この成形物を高温にて焼成して完成品とする。
【０００５】
ファインセラミックにて一般的な茶器等の容器を作成するのは周知の事であるが、断熱効果を高める事を目的で、ファインセラミック成形体で真空の中空部を設けた二重壁を有する保温容器（特許文献１参照）が提案されている。
【０００６】
この従来技術によれば、分散剤を吸収する材料からなる成形型として、外型と中子型とを組み合わせたものを用い、この型にファインセラミックの泥漿を注入し、所定厚みに達した時点で排泥することで、中空部を有する二重構造の成形体を得る。そして、この成形体を焼成した後に、該成形体に設けてある排泥口に釉薬又は金属ロー剤等の封止材を配置し、これを真空炉で前記封止材が融ける温度まで昇温することで、前記中空部を真空状態に密閉する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１４−１８６５６０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術は、成形体を焼成した後、封止材を配置し溶かす為の高温処理が必要で、工程が煩雑であって、時間とコストがかかる。また、封止材として、釉薬、金属製ロー材等を使用するために、長期間使用すると釉薬ではひび割れ、金属ロー剤では錆等による劣化のため、密閉状態が損なわれ真空状態が失われる欠点を有していた。
【０００９】
以上のような従来技術の課題に鑑み、本発明は、真空の中空部を有するファインセラミック容器を作製するにあたって、煩雑な工程を必要とぜず、また、作製された容器について、真空状態を半永久的に維持することができるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１の中空部を有するファインセラミック容器の製造方法は、相互接着したときに中空部を形成する複数個の構成部材をファインセラミック原料粉末を含んだ泥漿を用いて泥漿鋳込法により成形する工程と、前記泥漿よりも水分量を減らした泥漿を接合剤として前記複数個の構成部材を共付け法により接着する工程と、前記複数個の構成部材を接着して成るファインセラミック容器の成形体を真空焼成する工程とからなることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、複数個の構成部材を別途形成しておいてから、それらを共付け法により接合して中空部を設けることから、中空部を設けるにあたって封止材を用いる必要がない。したがって、焼成後に封止材の配置及び再度高温での処理の必要がなく、工程の煩雑さもない。また、封止材を用いていないので、封止材の劣化という問題もない。したがって、中空部の真空状態を半永久的に維持することができる。
【００１２】
また、請求項２の中空部を有するファインセラミック容器の製造方法は、前記接合剤の粘度が２０〜４０Ｐｓであることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、接合剤が接合箇所から流れだし難く、かつ、接合剤の厚みを均一に保ち易い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１〜図５は本発明一実施形態に係る中空部を有するファインセラミック製容器としての茶器１の製造方法を示す説明図である。
【００１６】
まず、ファインセラミック原料に適量の結合剤、解こう剤、及び純水を加えて分散混合処理をし泥漿を調整した。型としては図１、２に示す様な断面形状を有する石膏型２、３を使用する。図１の石膏型２は前記茶器１を構成する内側部材４を作製するものであり、図２の石膏型３は前記茶器１を構成する外側部材５を作製するためのものである。
【００１７】
これら、石膏型２、３に前記泥漿注入する。暫く放置し、石膏型２、３の内面に１〜２ｍｍの素地の層が生じたところで内部に残留する泥漿を排出し、素地が固くなったところで成形物を石膏型２、３から取り出す。
【００１８】
このようにして、図１に示す碗状の成形物である内側部材４と、図２に示す碗状の成形物である外側部材５とを得る。なお、図１に示すように、前記内側部材４の上端部分は半径方向に突出した突出縁部６となっている。
【００１９】
その後、前記泥漿を放置し、水分乾燥により粘度が２０〜４０Ｐｓに向上した泥漿を接合剤として使用して、いわゆる共付け法にて、図３乃至４に示すように前記内側部材４の突出縁部６と前記外側部材５の上縁面とを接合し、図５に示すような容器とする。このとき、前記内側部材４と前記外側部材５との間に中空部７が形成される。
【００２０】
接合剤として使用する泥漿の粘度が２０Ｐｓ未満では、接合部分から泥漿が流れてしまい、接合材としての役割を果たさない。４０Ｐｓを越えた際には、粘度が高すぎ、接合層の厚みにむらができ、均一な接合層とならない。
【００２１】
なお、この時点で茶器１はまだポーラスな状態であり、茶器１の中空部７は大気雰囲気のままである。
【００２２】
前記共付け後、接合した内側部材４と外側部材５とからなる茶器１を大気雰囲気の４００℃程度で一度、仮焼きを行い、脱バインダー処理を行った後、真空炉に投入し、真空排気を行い前記中空部７を真空状態する。
【００２３】
真空雰囲気のまま適温で（例えばアルミナの場合、１６００℃程度）で２〜４時間、高温処理して焼結させ茶器を緻密化することで中空部７は真空状態が保たれたままの完成品となる。以上の様に、焼成処理のみにて中空部７が真空の容器を得ることが出来る。
【００２４】
なお、鋳込みの方法としては上記の方法の変わりに、圧力泥漿鋳込法で行っても同様の成形体が得られることは言うまでもない。
【００２５】
【実施例】
まず、前述の製造方法により、図５に示すように真空の中空部７を備えており、且つ、高純度アルミナ製の茶器１を製作した。
【００２６】
純度９９．９９％以上で、中心粒径が０．３０μｍの酸化アルミニウムを適量秤量し１００重量％とする。そこに結合剤を５〜１０重量％と解こう剤を０．５〜２．０重量％及び純水を２５〜４０重量％添加し、混合して泥漿を作成する。
【００２７】
型としては図１、２に示す様な形断面形状を有する石膏型を使用した。この石膏型に前記泥漿注入する。暫く放置し、石膏型の内面に１．５ｍｍの素地の層が生じたところで内部に残留する泥漿を排出し、素地が固くなったところで成形物を石膏型から取り出す。
【００２８】
このようにして、図１に示す如く碗状の成形物である内側部材４と、図２に示す如く、碗状の成形物である外側部材５とを得る。
【００２９】
その後、前記泥漿を一晩放置し、水分乾燥により粘度が２０〜４０Ｐｓに向上した泥漿を接合剤として使用して、いわゆる共付け法にて、図３、４に示すように前記内側部材４の突出縁部と外側部材５の上端面とを接合し、図５に示すような中空部７を有する茶器１の成形体とする。
【００３０】
この成形体を一度、大気中、４００℃程度の温度で仮焼きを行い、脱バインダー処理を行う。脱バインダー処理が終了した成形体を真空炉中に入れ、真空引きした後に１６００℃で２時間焼成を行い、図５に示すような本実施例品の茶器１を得た。
【００３１】
ここで得られた茶器１の大きさは、高さ６０ｍｍ、平均厚み３ｍｍ、上縁部径７０ｍｍで内容積８０ｍｌである。
【００３２】
比較例１として、図６に示す非中空で本実施例品と同外形状、同サイズ、同材料からなる酸化アルミニウム製の茶器１０を製作した。
【００３３】
以上のようにして得られた茶器に８０℃の熱湯を５０ｍｌ注ぎ、茶器１の前記突出縁部６、上縁より１０ｍｍ、３０ｍｍ位置のところの外表面、底部の表面温度を表面温度計にて測温し比較した。
【００３４】
その結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１からも明らかなように、例えば、本実施例品は、比較例１品と比べて突出縁部の最高温度で７℃以上低く、最高温度到達時間で４０秒遅くなっている。同様に上端より下１０ｍｍでは７℃と８０秒、外端より下３０ｍｍでは１５℃以上、１３０秒、底部では実に１８℃以上低く、時間で１６０秒程遅くなっており、十分な断熱効果を有するものであった。
【００３７】
以上、本発明の実施形態を例示したが本発明はこれら実施形態に限定されるものでないことは云うまでもない。発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、相互接着したときに中空部を形成する複数個の構成部材をファインセラミック原料粉末を含んだ泥漿を用いて泥漿鋳込法により成形する工程と、前記泥漿よりも水分量を減らした泥漿を接合剤として前記複数個の構成部材を共付け法により接着する工程と、前記複数個の構成部材を接着して成るファインセラミック容器の成形体を真空焼成する工程とからなることから、複数個の構成部材を別途形成しておいてから、それらを共付け法により接合して中空部を設けることから、中空部を設けるにあたって封止材を用いる必要がない。したがって、焼成後に封止材の配置及び再度高温での処理の必要がなく、工程の煩雑さもない。また、封止材を用いていないので、封止材の劣化という問題もない。したがって、中空部の真空状態を半永久的に維持することができる。
【００３９】
また、接合剤の粘度を２０〜４０Ｐｓとした場合、接合剤が接合箇所から流れだし難く、かつ、接合剤の厚みを均一に保ち易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る中空部を有するファインセラミック製容器としての茶器の製造方法の説明図であり、茶器の内側部材を作成する段階を示すものである。
【図２】本発明に係る中空部を有するファインセラミック製容器としての茶器の製造方法の説明図であり、茶器の外側部材を作成する段階を示すものである。
【図３】本発明に係る中空部を有するファインセラミック製容器としての茶器の製造方法の説明図であり、茶器を構成する内側部材と外側部材とを示す。
【図４】本発明に係る中空部を有するファインセラミック製容器としての茶器の製造方法の説明図であり、茶器を構成する内側部材と外側部材とを接合する段階を示す。
【図５】図１〜図４によって説明される製造方法によって作製された中空部を有するファインセラミック製容器としての茶器の断面図である。
【図６】比較例の茶器の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・中空部を有するファインセラミック製容器（茶器）、２・・石膏型、３・・石膏型、４・・内側部材、５・・外側部材、６・・突出縁部、７・・中空部[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a method for producing a fine ceramic container having a hollow portion and excellent heat insulation performance.
[0002]
[Prior art]
In addition to conventional ceramic tea bowls, the spread of palatability demands new materials and colors that are not available in conventional products. High purity aluminum oxide called fine ceramics (99.9% by weight or more) ), Containers made of zirconium oxide (weight 96% or more) and the like have been put into practical use.
[0003]
The manufacturing method is generally performed by a method called mud casting.
[0004]
Specifically, using a casting mold, pour mud made of a predetermined ceramic, leave it for a while, discharge the mud remaining inside when a thin base layer is formed on the inner surface of the casting mold, and the base becomes hard The molded product is taken out from the mold and an integral molded product (see FIG. 6) is obtained. This molded product is fired at a high temperature to obtain a finished product.
[0005]
It is well known to make a container such as a general tea set with fine ceramic, but for the purpose of enhancing the heat insulation effect, heat insulation with a double wall provided with a vacuum hollow part in a fine ceramic molded body A container (see Patent Document 1) has been proposed.
[0006]
According to this prior art, as a mold made of a material that absorbs a dispersant, a combination of an outer mold and a core mold is used, and when fine ceramic slurry is injected into this mold, a predetermined thickness is reached. The double-structured molded product having a hollow portion is obtained by draining the slurry. And after baking this molded object, sealing materials, such as a glaze or a metal brazing agent, are arrange | positioned to the mud opening provided in this molded object, and this is heated up to the temperature which the said sealing material melts in a vacuum furnace. As a result, the hollow portion is sealed in a vacuum state.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 14-186560
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art requires a high-temperature treatment for disposing and sealing the sealing material after firing the molded body, and the process is complicated, which takes time and cost. In addition, since glaze, metal brazing material, etc. are used as the sealing material, the glaze cracks when used for a long time, and the metal brazing agent deteriorates due to rust, etc. Had.
[0009]
In view of the problems of the prior art as described above, the present invention does not require a complicated process in manufacturing a fine ceramic container having a vacuum hollow portion, and the vacuum state of the manufactured container is semipermanent. It is aimed to be able to maintain it.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the method for manufacturing a fine ceramic container having a hollow portion according to claim 1 uses a slurry containing fine ceramic raw material powder as a plurality of constituent members forming the hollow portion when they are bonded together. A step of molding by a slurry casting method, a step of bonding the plurality of constituent members by a co-attaching method using a slurry having a moisture content reduced from that of the slurry as a bonding agent, and bonding the plurality of constituent members And a step of vacuum firing the formed body of the fine ceramic container.
[0011]
According to such a configuration, since a plurality of constituent members are separately formed and then joined together by the co-attaching method to provide the hollow portion, it is not necessary to use a sealing material when providing the hollow portion. Therefore, it is not necessary to dispose the sealing material after the firing and to perform the treatment at a high temperature again, and the process is not complicated. Moreover, since no sealing material is used, there is no problem of deterioration of the sealing material. Therefore, the vacuum state of the hollow portion can be maintained semipermanently.
[0012]
Moreover, the manufacturing method of the fine ceramic container which has a hollow part of Claim 2 is characterized by the viscosity of the said bonding agent being 20-40Ps.
[0013]
According to such a configuration, it is difficult for the bonding agent to flow out from the bonding portion, and it is easy to keep the thickness of the bonding agent uniform.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
1-5 is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the tea machine 1 as a container made from a fine ceramic which has a hollow part which concerns on one Embodiment of this invention.
[0016]
First, an appropriate amount of a binder, a peptizer, and pure water were added to the fine ceramic raw material and dispersed and mixed to prepare a slurry. As the mold, gypsum molds 2 and 3 having a cross-sectional shape as shown in FIGS. The gypsum mold 2 in FIG. 1 is for producing the inner member 4 constituting the tea set 1, and the gypsum mold 3 in FIG. 2 is for producing the outer member 5 constituting the tea set 1.
[0017]
The slurry is injected into these gypsum molds 2 and 3. After leaving for a while, when the base layer of 1 to 2 mm is formed on the inner surface of the plaster molds 2 and 3, the slurry remaining inside is discharged, and when the base is hardened, the molded product is taken out from the plaster molds 2 and 3.
[0018]
Thus, the inner member 4 which is a bowl-shaped molded product shown in FIG. 1 and the outer member 5 which is a bowl-shaped molded product shown in FIG. 2 are obtained. As shown in FIG. 1, the upper end portion of the inner member 4 is a protruding edge 6 protruding in the radial direction.
[0019]
Thereafter, the slurry is allowed to stand, and a slurry whose viscosity has been improved to 20 to 40 Ps by moisture drying is used as a bonding agent. The portion 6 and the upper edge surface of the outer member 5 are joined to form a container as shown in FIG. At this time, a hollow portion 7 is formed between the inner member 4 and the outer member 5.
[0020]
When the viscosity of the slurry used as a bonding agent is less than 20 Ps, the slurry flows from the bonded portion and does not play a role as a bonding material. When it exceeds 40 Ps, the viscosity is too high, the thickness of the bonding layer is uneven, and a uniform bonding layer is not obtained.
[0021]
At this time, the tea device 1 is still in a porous state, and the hollow portion 7 of the tea device 1 remains in the air atmosphere.
[0022]
After the co-attachment, the tea set 1 composed of the joined inner member 4 and outer member 5 is temporarily baked at about 400 ° C. in the atmospheric atmosphere, debindered, and then put into a vacuum furnace, and evacuated. And the hollow part 7 is evacuated.
[0023]
Finished product in which the hollow portion 7 is kept in a vacuum state by densifying the tea set by high-temperature treatment for 2 to 4 hours at an appropriate temperature (for example, about 1600 ° C in the case of alumina) in a vacuum atmosphere. It becomes. As described above, a vacuum container having a hollow portion 7 can be obtained only by baking.
[0024]
Needless to say, a similar molded body can be obtained by a pressure mud casting method instead of the above method.
[0025]
【Example】
First, by the above-described manufacturing method, as shown in FIG. 5, a vacuum cup 7 having a vacuum hollow portion 7 and made of high-purity alumina was manufactured.
[0026]
An appropriate amount of aluminum oxide having a purity of 99.99% or more and a center particle size of 0.30 μm is weighed to 100% by weight. Thereto, 5 to 10% by weight of binder, 0.5 to 2.0% by weight of peptizer and 25 to 40% by weight of pure water are added and mixed to form a slurry.
[0027]
As the mold, a plaster mold having a sectional shape as shown in FIGS. The slurry is poured into this gypsum mold. After leaving for a while, when the 1.5 mm base layer is formed on the inner surface of the plaster mold, the slurry remaining inside is discharged, and when the base is hardened, the molded product is taken out from the plaster mold.
[0028]
Thus, the inner member 4 which is a bowl-shaped molded product as shown in FIG. 1 and the outer member 5 which is a bowl-shaped molded product are obtained as shown in FIG.
[0029]
Thereafter, the slurry is allowed to stand overnight, and using a slurry whose viscosity is improved to 20 to 40 Ps by moisture drying as a bonding agent, the so-called co-attaching method is used to form the inner member 4 as shown in FIGS. The protruding edge and the upper end surface of the outer member 5 are joined to form a molded body of the tea set 1 having the hollow portion 7 as shown in FIG.
[0030]
This molded body is once calcined in the atmosphere at a temperature of about 400 ° C. to perform a debinding process. The molded body after the binder removal treatment was placed in a vacuum furnace and evacuated and then baked at 1600 ° C. for 2 hours to obtain a tea machine 1 of this example product as shown in FIG.
[0031]
The tea machine 1 obtained here has a height of 60 mm, an average thickness of 3 mm, an upper edge diameter of 70 mm, and an internal volume of 80 ml.
[0032]
As Comparative Example 1, a tea machine 10 made of aluminum oxide made of the same hollow outer shape, the same size, and the same material as the product of this example shown in FIG.
[0033]
50 ml of 80 ° C. hot water is poured into the tea set obtained as described above, and the surface temperature of the outer surface and the bottom at the position of 30 mm is 10 mm from the protruding edge 6 and the upper edge of the tea set 1 with a surface thermometer. The temperature was measured and compared.
[0034]
The results are shown in Table 1.
[0035]
[Table 1]

[0036]
As is apparent from Table 1, for example, the product of this example is lower by 7 ° C. or more at the maximum temperature of the protruding edge than the product of Comparative Example 1, and is delayed by 40 seconds at the maximum temperature arrival time. Similarly, 10 ° below the top end is 7 ° C. and 80 seconds, 30 ° below the outside end is 15 ° C. or more and 130 seconds, the bottom is really 18 ° C. or more lower, and the time is about 160 seconds later, so that it has a sufficient heat insulation effect. It was a thing.
[0037]
As mentioned above, although embodiment of this invention was illustrated, it cannot be overemphasized that this invention is not what is limited to these embodiment. Any form can be used without departing from the object of the invention.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a step of forming a plurality of constituent members that form a hollow portion when mutually bonded by a slurry casting method using a slurry containing fine ceramic raw material powder, A step of adhering the plurality of constituent members by a co-attaching method using a slurry with reduced moisture content as a bonding agent, and a step of vacuum firing a molded body of a fine ceramic container formed by adhering the plurality of constituent members Therefore, since a plurality of constituent members are separately formed and then joined together by a co-attaching method to provide a hollow portion, it is not necessary to use a sealing material when providing the hollow portion. Therefore, it is not necessary to dispose the sealing material after the firing and to perform the treatment at a high temperature again, and the process is not complicated. Moreover, since no sealing material is used, there is no problem of deterioration of the sealing material. Therefore, the vacuum state of the hollow portion can be maintained semipermanently.
[0039]
Further, when the viscosity of the bonding agent is 20 to 40 Ps, the bonding agent is difficult to flow out from the bonding portion, and the thickness of the bonding agent is easily kept uniform.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view of a method for producing a tea device as a fine ceramic container having a hollow portion according to the present invention, and showing a step of producing an inner member of the tea device.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for producing a tea machine as a fine ceramic container having a hollow portion according to the present invention, and shows a step of creating an outer member of the tea machine.
FIG. 3 is an explanatory view of a method for producing a tea machine as a fine ceramic container having a hollow portion according to the present invention, showing an inner member and an outer member constituting the tea machine.
FIG. 4 is an explanatory view of a method for manufacturing a tea device as a fine ceramic container having a hollow portion according to the present invention, and shows a step of joining an inner member and an outer member constituting the tea device.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a tea set as a fine ceramic container having a hollow portion manufactured by the manufacturing method described with reference to FIGS.
FIG. 6 is an explanatory view showing a method for manufacturing a tea set of a comparative example.
[Explanation of symbols]
1 ・ ・ Fine ceramic container (teaware) with hollow part 2 ・ ・ Gypsum mold 3 ・ ・ Gypsum mold 4 ・ ・ Inner member 5 ・ ・ Outer member 6 ・ ・ Projecting edge, 7 ・ Hollow Part

Claims (2)

相互接着したときに中空部を形成する複数個の構成部材をファインセラミック原料粉末を含んだ泥漿を用いて泥漿鋳込法により成形する工程と、前記泥漿よりも水分量を減らした泥漿を接合剤として前記複数個の構成部材を共付け法により接着する工程と、前記複数個の構成部材を接着して成るファインセラミック容器の成形体を真空焼成する工程とを含む中空部を有するファインセラミック製品の製造方法A step of forming a plurality of constituent members that form a hollow part when mutually bonded by a slurry casting method using a slurry containing fine ceramic raw material powder, and a slurry having a moisture content reduced from that of the slurry A fine ceramic product having a hollow portion including a step of adhering the plurality of constituent members by a co-attachment method and a step of vacuum firing a molded body of a fine ceramic container formed by adhering the plurality of constituent members Production method 前記接合剤の粘度が２０〜４０Ｐｓであることを特徴とする請求項１記載のファインセラミック製品の製造方法The method for producing a fine ceramic product according to claim 1, wherein the bonding agent has a viscosity of 20 to 40 Ps.

Images