JPH05345835A - 連続気孔多孔体とその製造方法、及びそれを用いた陶磁器の加圧鋳込み成形用型 - Google Patents

連続気孔多孔体とその製造方法、及びそれを用いた陶磁器の加圧鋳込み成形用型

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JPH05345835A
JPH05345835A JP4149444A JP14944492A JPH05345835A JP H05345835 A JPH05345835 A JP H05345835A JP 4149444 A JP4149444 A JP 4149444A JP 14944492 A JP14944492 A JP 14944492A JP H05345835 A JPH05345835 A JP H05345835A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 エポキシ樹脂、マイクロバルーン、硬化剤、
水を含む混合物を攪拌してエマルジョンスラリーを得、
これを不透水性の型に鋳込み、含水状態のまま硬化させ
て得られる連続気孔多孔体、及びこれを濾過材層とする
陶磁器の加圧鋳込み成形用型。 【効果】 本発明の連続気孔多孔体は、充填材としてマ
イクロバルーンを使用しているため軽量であり、陶磁器
の加圧鋳込み成形用型として使用する場合、固定治具、
型締装置等の設備も軽量にかつコンパクトになり、ま
た、割り型を脱型したばかりの成形品に固定したまま成
形品を移動させても、成形品が変形を起すことがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は連続気孔多孔体、その製
造方法、ならびに連続気孔多孔体を濾過材として用いる
陶磁器の加圧鋳込成形用型に関する。
【0002】
【従来の技術】濾過材、散気材、型材等に使用される連
続気孔多孔体を製造する手段として従来から金属粉の焼
結、熱可塑性樹脂粉末の焼結、無機粉体の焼結、セメン
ト類の水和硬化、熱硬化性樹脂と充填材の混合プレス成
形、またはスタンプ成形、造孔剤を含んだ樹脂液を硬化
させ造孔剤を溶解抽出または蒸発により除去する方法、
発泡剤の利用、含水ポリエステル樹脂のようにW/O型
エマルジョンを硬化重合させたのち、水を蒸発させる方
法等、多数の方法が提案されている。しかし、これらの
方法で連続気孔多孔体を製造する場合、製品の形状や寸
法が著しく制約されること、しばしば高温の熱処理や高
圧プレスが必要なこと、あるいは製造工程が複雑である
といった成形上の問題があった。更にこれらの方法で
は、多孔体を濾過材、散気材として使用する場合に、最
も大切な、気孔径のコントロールが非常に困難であっ
た。これらの諸問題を解決し、大型で複雑な形状の連続
気孔多孔体を寸法精度よくしかも所望の気孔径をもたせ
て製造する方法としては、エポキシ樹脂、硬化剤、充填
材、水を含む混合物を攪拌してエマルジョンスラリーを
得、これを含水状態のまま硬化させることにより、水の
部分を気孔とする方法がある。例えば特公昭53−24
64号公報では、グリシジル系エポキシ樹脂と、重合脂
肪酸ポリアミド硬化剤と充填材と水との混合物からなる
O/W型エマルジョンスラリーを調製し、このスラリー
を不透水性の型に鋳込み、含水状態のまま硬化させ、し
かる後に脱水することにより、所期の目的が達成されて
いる。この方法によれば、大型で複雑な形状の連続気孔
多孔体を寸法精度よくつくる事ができ、充填材の粒度、
反応性稀釈剤の量及びエポキシ樹脂、硬化剤、充填材、
水の調合割合等を変えることにより、気孔径をコントロ
ールする事ができる。しかし、この方法で得られた多孔
体は、気孔径が1.5μm 以下の非常に細いところに片寄
り、濾過材、散気材、型材としての実用性が乏しいもの
であった。
【0003】この問題を解決した方法が、モノマー脂肪
酸とエチレンアミン〔H2N-(CH2-CH2-NH)n -H(ただしn
は3〜5である)〕との反応によって得られるアミド化
合物と重合脂肪酸と上記エチレンアミンとの反応によっ
て得られる重合脂肪酸ポリアミドとの混合物、または該
モノマー脂肪酸と該重合脂肪酸と該エチレンアミンとを
混合し反応させて得られる混合反応物を硬化剤とし、ビ
スフェノール型エポキシ樹脂と上記硬化剤と充填材と水
とを含む混合物を強く攪拌してエマルジョンスラリーを
得、これを不透水性の型に鋳込み、含水状態のまま硬化
させ、しかる後に脱水することを特徴とする連続気孔多
孔体の製造方法(特公昭62−26657号公報)であ
る。この方法により0.5〜10μm の平均気孔径を有す
る連続気孔多孔体、好ましくは0.5〜5μm の平均気孔
径を有する大型で複雑な形状の連続気孔多孔体を寸法精
度よく成形し、特に好ましくは1.5〜5μm の間の希望
する平均気孔径のものを精度よく製造することが可能に
なった。また特開昭63−75044号公報には、グリ
シジル系エポキシ樹脂とポリアミド硬化剤と変性ポリア
ミン硬化剤及びまたはアミン硬化剤と充填材と水との混
合物からエマルジョンスラリーを得、これを不透水性の
型に流し込み、含水状態のまま硬化させることにより、
0.2〜10μm の範囲の気孔を有する連続気孔多孔体の
製法も開示されている。
【0004】これらの方法により、気孔径のコントロー
ルはできる様になったものの、多孔体を濾過材、散気
材、型材等の工業材料として使用する場合には、その重
量が問題となる。特に陶磁器の加圧鋳込成形用型材とし
て使用する場合、陶磁器には衛生陶器の様に複雑な形状
の製品が多いため、必然的に型割りが複雑になって、割
り型、中子型等を多用することになる。この様な場合、
成形終了後の脱型工程において、成形品は、型の一部を
成形品内部にかかえこんだり、成形品の外部にぶら下げ
たりしたまま移動することが多く、型の重量が大きい
と、成形品が変形する場合もある。加圧鋳込成形用型の
構造には、例えば特開昭63−31710号公報に示さ
れる様な表面濾過材層(泥漿と接して泥漿中の溶媒を吸
収する層)として密多孔質層を、裏面バックアップ層と
して粗多孔質層を使用したものもある。この様な場合に
は通常、表面層は薄く、バックアップ層は厚いため、型
重量は主としてバックアップ層の重量により決定され
る。バックアップ層は特開昭63−31710号公報に
示される様に、液状樹脂と充填材を体積比で15〜5
0:100の割合で混合し、充填材の隙間を気孔部分と
したものであるため、充填材として軽量骨材を用いるこ
とにより、型の軽量化をはかることができる。しかしな
がら複雑な型形状を持つものや、形状的な問題から表面
層・バックアップ層の2層構造にするだけの厚みがとれ
ない場合や、又、2層構造をとる場合においても、表面
層の占める割合が大きく、この部分で型重量の大半が決
ってしまう場合には、濾過材層を軽量化する必要があ
り、従来技術ではこれは不可能であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、軽量化された連続気孔多孔体とその製造方法、及び
それを用いた陶磁器の加圧鋳込み成形用型を提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記連続気孔
多孔体の軽量化をはかるため種々検討し、充填材として
マイクロバルーンを使用することにより、上記目的が達
成されることを見出し本発明を完成するに至った。本発
明は、樹脂材料、充填材、硬化剤、水を主成分とする材
料を用いて形成される連続気孔多孔体において、前記充
填材がマイクロバルーンであることを特徴とする連続気
孔多孔体を提供するものである。本発明はまた、樹脂材
料、マイクロバルーン、硬化剤、水を含む混合物を攪拌
してエマルジョンスラリーを得、これを不透水性の型に
鋳込み、含水状態のまま硬化させることを特徴とする連
続気孔多孔体の製造方法を提供するものである。本発明
はさらに、エポキシ化合物と、該エポキシ化合物と反応
してこれを硬化させる硬化剤と、マイクロバルーンと、
水とを含む混合物を攪拌してエマルジョンスラリーを
得、これを不透水性の型に鋳込み、含水状態のまま硬化
させて得られる連続気孔多孔体を濾過材層とする陶磁器
の加圧鋳込み成形用型を提供するものである。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
用いられる樹脂材料としては、通常この種の連続気孔多
孔体の製造に使用されるエポキシ樹脂、アクリル樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられるが、特に好まし
いものは1分子中に少なくとも1個のエポキシ環を有す
るエポキシ化合物である。このようなエポキシ化合物と
しては、常温で液体であり、かつ粘度の低いものが好ま
しいが、エマルジョンスラリーを作るのに便利であり、
好適なものとしては、ビスフェノールA型、ビスフェノ
ールF型、ビスフェノールAD型等のビスフェノール型
エポキシ樹脂が挙げられる。該エポキシ化合物と反応し
てこれを硬化させる硬化剤としては、ポリアミド系のも
の、ポリアミン系のもの、変性ポリアミン系のもの、ま
たはこれらの混合物が、粘度が低いエマルジョンスラリ
ーを作る上において好適である。又、本発明におけるエ
マルジョンスラリーとしてはO/W型(水相中に油相が
分散したもの)のものが好適であるが、硬化剤としてポ
リアミド系のものを主成分とすると、ポリアミドの乳化
作用により、特別な乳化剤を加えることなしに、O/W
型のエマルジョンを作ることができる。ポリアミド系の
硬化剤として特に好適なものとしては、モノマー脂肪酸
とエチレンアミン〔H2N-(CH2-CH2-NH)n -H(ただしnは
3〜5である)〕との反応によって得られるアミド化合
物と、重合脂肪酸と上記エチレンアミンとの反応によっ
て得られる重合脂肪酸ポリアミドとの混合物、または、
該モノマー脂肪酸と該重合脂肪酸と該エチレンアミンと
を混合し反応させて得られる混合反応物であるものが挙
げられる。
【0008】本発明で充填材として用いられるマイクロ
バルーンは、本発明の目的である軽量連続気孔多孔体を
得るための最も重要な要件となるものである。本発明の
連続気孔多孔体は、樹脂部分と、充填材部分と、気孔部
分の3相からなるが、樹脂部分の比重は約1.1であり、
これはどの様な種類の樹脂を用いても、それほど大きく
変えることはできない。気孔部分の比重はその用途によ
って、ほぼ決ってしまうものであり、例えば、濾過材と
して用いる場合は飽水状態で、散気材として用いる場合
は乾燥状態で、型材として用いる場合は、半飽水状態で
用いる場合が多い。従って、本発明における連続気孔多
孔体の軽量化をはかるためには、充填材部分の軽量化を
はかる必要がある。
【0009】従来技術の方法(特公昭53−2461
号、特公昭62−26657号、特開昭63−7504
4号)においては好適な充填材として粒度コントロール
が可能な無機材があげられており、その例としては珪石
粉、珪砂粉が挙げられている。珪石粉、珪砂粉の比重は
2.64程度であり、その他の無機物もほぼこのレベル
か、又はそれ以上である。本発明は充填材として、軽量
のマイクロバルーンを用いることにより、連続気孔多孔
体の画期的な軽量化に成功したものである。通常の複合
材料(例えば樹脂マトリックスと充填材)において充填
材として通常の、例えば、火山レキ、火山砂、膨張スラ
グ、マイクロバルーン等の軽量骨剤を用いた場合、強度
の低下は避けられないものとされている。ところが本発
明においては、充填材として従来の中実のものを用いた
ものと比較して、多孔体としての通気・通水性等の機能
性を損うことなしに、同レベル又はそれ以上の強度を維
持している。
【0010】マイクロバルーンには様々な比重のものが
あるが、軽量化のためには比重1以下のものを用いるこ
とが望ましい。これは、連続気孔多孔体を飽水状態、又
はそれに近い状態で使用する場合、気孔部分(即ち水が
占める部分)よりも充填材が占める部分の方が比重が小
さいことになるため、軽量化のためには気孔率を増すこ
とよりも、充填材の比率を増すことの方が効果的である
ことになり、軽量化のために気孔率を大きくして強度低
下を引き起す様なことをしなくてもよくなるからであ
る。なお、ここでいうマイクロバルーンの比重とは少く
ともエマルジョンスラリーが実質的に浸透しない中空部
分を含む真比重のことを指している。マイクロバルーン
の種類によっては中空部分が完全に外部から遮断されて
いないものもあるため、本発明に使用するマイクロバル
ーンとしては少くともエマルジョンスラリーがその中空
部分に実質的に浸透していかないものを選ぶ必要があ
る。マイクロバルーンは通常、液状樹脂に混合後、樹脂
を硬化させて、樹脂−充填材系の複合材料を製造するた
めに用いられている。このような高粘性の液状樹脂がそ
の中空部分に浸透しない様なマイクロバルーンであって
も、本発明に用いられる様な低粘度のエマルジョンスラ
リーは浸透してしまうようなマイクロバルーンもあり得
るので、マイクロバルーンの選択にあたってはこのよう
な点についても注意しなければならない。特に本発明に
おいて好適なO/W型のエマルジョンを用いる場合に
は、連続相が水であるために、実質的には中空部分に水
が浸透しない様な構造のマイクロバルーンを使用する必
要がある。
【0011】本発明に使用されるマイクロバルーンは、
前述の様にエマルジョンスラリーが実質的に中空部分に
浸透しないものであれば特に制限はない。マイクロバル
ーンには大きくわけて有機系のものと無機系のものがあ
るが、どちらも用いることができる。一般的には有機系
のものは比重が非常に小さいため軽量化には好適である
が、連続気孔多孔体の強度がやや低下する傾向がある。
有機系マイクロバルーンの例としてはフェノールバルー
ン、エポキシバルーン、ユリアバルーン、塩化ビニリデ
ンバルーン等が挙げられる。これに対して無機系のマイ
クロバルーンには比重の非常に小さいものはない(最も
比重が小さいものでも比重は0.1程度である)が、有機
系のものに比べると連続気孔多孔体の強度が大きい利点
がある。従って製品として考えた場合には強度が大きい
無機系のマイクロバルーンの方が優れている場合が多
い。無機系のマイクロバルーンとして好ましいものは材
質のかなりの、又はすべての部分がガラス質のものであ
る。ガラス質バルーンの種類としては、ガラスバルー
ン、シラスバルーン、パーライトバルーン、フライアッ
シュバルーン、シリカバルーン、アルミナシリケートバ
ルーン、スピネルパルーン、アルミナバルーン、ジルコ
ニアバルーンなどがあり、いずれも用いることができ
る。
【0012】連続気孔多孔体を、陶磁器の加圧鋳込成形
型の様な複雑形状品に応用する場合には、エマルジョン
スラリーの流し込みによって精密な形状を作る必要があ
るため、スラリーが低粘性であることが要求される。
又、軽量化をはかるため、エマルジョンスラリーに含ま
れるマイクロバルーンの体積分率を大きくしようとする
と、必然的にエマルジョンスラリーの粘性が上昇するた
め、充分な攪拌ができなくなることもある。そこでマイ
クロバルーンの体積分率を大きくし、かつエマルジョン
スラリーの粘性を低く維持するためには、なるべく球形
に近いマイクロバルーンを使用するのが好ましい。球形
に近いガラス質マイクロバルーンとしては、ガラスバル
ーン、フライアッシュバルーン、アルミナバルーンなど
が挙げられ、価格の面からはガラスバルーン、フライア
ッシュバルーンが、連続気孔多孔体の強度の面からはア
ルミナバルーンが優れている。目的とする製品の要求物
性によって適度な粒径のマイクロバルーンを選ぶ必要が
ある。連続気孔多孔体の強度は、マイクロバルーンの粒
径が小さくなるほど一般に大きくなるが、粒径が小さく
なり過ぎると、エマルジョン中の分散が悪くなって逆に
強度は低下する様になる。強度の面から、マイクロバル
ーンの好ましい平均粒径は1μ〜200μ、さらに好ま
しくは3μ〜60μである。
【0013】連続気孔多孔体の機能的な面(例えば通気
・通水性)に関しては、目的とする製品の要求物性によ
って、好ましい粒径のマイクロバルーンを選ぶ必要があ
る。本発明の連続気孔多孔体は、マイクロバルーンの周
囲を樹脂硬化物が包みこみ、このマイクロバルーンを内
部に含む樹脂硬化物同志が結合してその隙間が気孔部分
を形成するため、粒径の小さいマイクロバルーンを使う
ほど隙間が小さく、従って気孔径が小さく、通気・通水
量が小さい連続気孔多孔体となる。この連続気孔多孔体
を陶磁器の加圧鋳込成形用の型として使用する場合に
は、好ましい平均気孔径は0.5μ〜15μ程度であり、
さらに好ましくは、1μ〜6μ程度である。そして平均
気孔径が0.5μ〜15μ程度の連続気孔多孔体を得るた
めのマイクロバルーンの平均粒径は、2μ〜60μ程度
であり、平均気孔径が1μ〜6μ程度の連続気孔多孔体
を得るためのマイクロバルーンの平均粒径は、3μ〜4
0μ程度である。
【0014】このように、連続気孔多孔体の通気・通水
機能特性は、平均気孔径で表示することもできるが、通
気・通水条件を一定にした時の通気・通水量で表わした
方がその目的に即しているため、実施例においてはその
様に表示している。エマルジョンスラリーの粘性は、一
般にマイクロバルーンの平均粒径が小さいほど高くな
る。しかしながらエマルジョンスラリーの粘性により大
きく影響するのは平均粒径ではなく粒径分布である。即
ち、大きな粒径のマイクロバルーンの隙間に小さな粒径
のマイクロバルーンが入り込む様になっている方が、均
一な粒径のマイクロバルーンを用いるよりもエマルジョ
ンスラリーの粘性を小さくすることができる。従って粒
径の異なる複数の種類のマイクロバルーンを用いること
により、エマルジョンスラリーの粘性を小さくすること
ができる。
【0015】マイクロバルーンは、従来充填材として用
いられている珪石粉、珪砂の様に、粉砕によって自由に
平均粒径をコントロールすることはできない。粉砕すれ
ば中空構造がこわれてしまうからである。本発明に使用
するマイクロバルーンは、市販品でもよいが、平均粒径
が小さく、かつ比重も小さいマイクロバルーンは一般に
入手が困難である。従って、所望の平均気孔径でなるべ
く軽量の連続気孔多孔体を得るためには、その気孔径が
得られる単一のグレード(平均粒径)のマイクロバルー
ンを用いるよりも、複数のグレード(平均粒径)のマイ
クロバルーンを混合して用い、平均粒径が大きく比重の
小さいマイクロバルーンにより軽量化に寄与させる方が
良い場合が多い。又、所望の平均気孔径が得られる適度
なグレード(平均粒径)のマイクロバルーンが入手でき
ない場合には、それより大きな平均粒径と小さな平均粒
径を持つ入手可能なマイクロバルーンを混合して用いれ
ば良い。
【0016】無機系のマイクロバルーンの多くは、その
表面が親水性であるため、その表面を改質して樹脂との
接着性を改良し、連続気孔多孔体の機械物性向上をはか
ることもできる。表面改質方法としては、カップリング
剤をマイクロバルーン表面にコーティングする方法が最
も簡便である。カップリング剤としては、シランカップ
リング剤、チタニウム系カップリング剤、アルミニウム
系カップリング剤等があるが、価格面、強度向上の度
合、表面処理の簡便さ等を総合すると、シランカップリ
ング剤が最も有効である。ただし特殊な用途として連続
気孔多孔体に可撓性が要求される場合にはチタニウム系
カップリング剤が、マイクロバルーンとして分散性の非
常に悪いもの(例えば形状が複雑なもの)を用いた場合
にはアルミニウム系カップリング剤も有効である。
【0017】シランカップリング剤として好適なものと
しては、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン、ビニルトリエトシキシラン、ビニル−トリス
(2−メトキシ−エトキシ)シラン、γ−メタクリロキ
シ−プロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポ
キシ−シクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ
−グリシドキシ−プロピルトリメトキシシラン、γ−メ
ルカプトプロピル−トリメトキシシラン、γ−ウレイド
プロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシ
ラン等が挙げられる。カップリング剤によるマイクロバ
ルーンの表面改質方法としては、マイクロバルーンを、
乾式で攪拌しながらカップリング剤の水溶液、又は有機
溶媒溶液をスプレーし、その後水又は溶媒を乾燥除去す
る方法や、カップリング剤を水中、又は有機溶媒中に溶
解し、これにマイクロバルーンを浸漬し、攪拌した後
に、濾過、圧搾して水又は有機溶媒を除き、最後に乾燥
させる方法などがある。いずれの方法においても、最後
の乾燥工程は100℃以上の温度で行うことが望まし
い。
【0018】本発明におけるエマルジョンスラリーをO
/W型にする場合には、連続相が水であるためにエマル
ジョンスラリーに水溶性カップリング剤を直接加えた
り、又はマイクロバルーンと水と水溶性カップリング剤
を混合し、これに樹脂を加えてエマルジョンスラリーを
作る方法もある。この方法は非常に簡便であるが、マイ
クロバルーンの表面改質が充分にはできないため、機械
物性を重視する場合にはやはり表面改質工程の最後に乾
燥工程を入れるのが好ましい。カップリング剤の添加量
は、カップリング剤の各種類毎に最少被覆面積が決って
いるため、マイクロバルーンの比表面積を測定し、下式
から計算により求める。 カップリング剤のマイクロバルーンの単位重量あたりの
添加量=(マイクロバルーンの比表面積)/(カップリ
ング剤の最少被覆面積) なお、この式で得られたカップリング剤の添加量は、大
ざっぱな目安であり、この式から得られた値の0.5倍〜
10倍の量を添加するのが好ましい。
【0019】なお、カップリング剤で表面改質したマイ
クロバルーンを充填材として用いた場合、必要以上に通
気・通水性が向上する場合がある。この場合に通気・通
水性を低下させるためには、エマルジョンスラリー中に
占める水の割合を小さくする(即ち気孔率を低下させ
る)必要があるが、この方法ではエマルジョンスラリー
の粘性が大きくなってしまう。又、エマルジョンスラリ
ーをO/W型にする場合に、カップリング剤で表面改質
したマイクロバルーンを用いると、表面改質していない
マイクロバルーンを用いた場合に比べてエマルジョンス
ラリーの粘性が大きくなることがある。この様な、表面
改質したマイクロバルーンを充填材として用いた場合の
エマルジョンスラリーの粘度上昇を防ぐための手段とし
ては、表面改質したマイクロバルーンと表面改質してい
ないマイクロバルーンの両方を混合して用いることが挙
げられる。この場合、複数のグレード(平均粒径)のマ
イクロバルーンを混合して用いる場合には、それぞれの
グレードについて表面改質したものと表面改質していな
いものの両方を混合して用いることもできる。
【0020】以上、本発明におけるエマルジョンスラリ
ーの原料として、エポキシ化合物、硬化剤、マイクロバ
ルーンについて説明したが、それ以外の材料として、ア
リルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、
スチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、エチ
レングリコールジグリシジルエーテル、クレジルグリシ
ジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエ
ーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテ
ル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等
の反応性稀釈剤や、ベンジルジメチルアミン、2,4,
6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールなどの
硬化促進剤や、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化亜
鉛、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化チタン、塩化
鉄、塩化ニッケル、塩化マグネシウム、硫酸アルミニウ
ム、硫酸亜鉛、硫酸アルミニウムアンモニウム、硫酸ア
ルミニウムカリウム、硫酸カリウム、硫酸コバルト、硫
酸鉄、硫酸銅、硫酸ナトリウム、硫酸ニッケル、硫酸マ
グネシウム、硫酸マンガン、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化カルシウムなどの可溶性無機塩類を加
えることもできる。
【0021】エマルジョンスラリーを構成する各原料を
樹脂(エポキシ化合物及び硬化剤、反応性稀釈剤や硬化
促進剤を添加する場合にはこれも含むものとする)、マ
イクロバルーン、水の3相に分類すると、それぞれの好
ましい構成体積比は、エマルジョンスラリー全体を10
0容量%とすると、樹脂8〜45容量%、マイクロバル
ーン20〜65容量%、水20〜60容量%である。
【0022】本発明における連続気孔多孔体の応用例の
1つとして、陶磁器の加圧鋳込成形用型への応用を挙げ
ることができる。陶磁器の加圧鋳込成形とは粘土等の素
地粒子と水等の溶媒からなるスラリーを多孔質の型内に
鋳込み、スラリーに圧力をかけることによって型に溶媒
を吸収させてスラリーを固化させ、その後に、固化した
成形品を脱型する方式である。なお、この成形方式に
は、成形品の両側から型が溶媒を吸収する固形鋳込み
と、成形品の片側から型が溶媒を吸収し、所定の厚みが
ついた後に、余剰のスラリーを排出する排泥鋳込みがあ
るが、いずれの方式においても本発明における陶磁器の
加圧鋳込成形用型を応用することができる。
【0023】この加圧鋳込成形用型の好ましい実施態様
として、成形品を脱型する際の通気・通液手段を設ける
ことが挙げられる。これは、成形品を型から外す際に、
型の裏面(着肉面と反対側の面)から圧力をかけて型が
吸収したスラリーからの溶媒及び空気を型の着肉面と成
形品との間にしみ出させ、スムーズな脱型を行うために
設けられる。その通気・通液手段の好ましい例として連
続気孔多孔体内部に中空路を設けることが挙げられる。
この中空路は、連続気孔多孔体表面(着肉面)から均一
に溶媒及び空気がしみ出す様に配置されており、またそ
の中空路は1本又は複数の型外へ通じる通路に連結して
いる。そして脱型の際には、加圧空気を型外へ通じる通
路から中空路を通じて吹き込むと、溶媒及び空気を型の
着肉面と成形品の間にしみ出させることができる。この
様な中空路を連続気孔多孔体内部に形成する方法は、特
開昭63−428043号、特開昭63−31711号
等に開示されている。
【0024】陶磁器の加圧鋳込成形用型に設けられた通
気・通液手段のもう1つの好ましい例として、連続気孔
多孔体の裏面(着肉面と反対側の面)に粗多孔質層を設
けることが挙げられる。この粗多孔質層には、1本又は
複数の型外へ通じる通路が取りつけられている。そして
脱型の際には加圧空気を型外へ通じる通路から吹きこむ
と、粗多孔質層は、連続気孔多孔体層よりもはるかに粗
であるため、型外へ通じる通路が粗多孔質層のどこに取
り付けられていようと、連続気孔多孔体層表面からは均
一に溶媒及び空気をしみ出させることができる。粗多孔
質層として好ましいものは、エポキシ樹脂等の液状樹脂
と粒径0.1〜5.0mmの充填材を体積比で15〜50:1
00に混合して、充填材の隙間を気孔としたものであ
る。又、この様な材質の粗多孔質層を用いる場合、連続
気孔多孔体と粗多孔質層の重量を比べて粗多孔質層の重
量が無視できるほど小さい場合には、粗多孔質層の充填
材としては珪砂粉等の通常の無機充填材を用いても良い
が、粗多孔質層の重量が無視できるほど小さくはない場
合には、粗多孔質層の充填材として軽量骨材を用いるの
が好ましい。この軽量骨材には、本発明における連続気
孔多孔体の原料であるマイクロバルーンを使ってもよ
い。しかしながら、この様なマイクロバルーンは前述の
様に中空構造を持ち、中空部分にはエマルジョンスラリ
ーが浸透しない様な構造になっていることが必要であ
る。ところが粗多孔質層に用いられる軽量骨材はこの様
な条件は必要なく、又、マイクロバルーンは通常かなり
高価であるため、粗多孔質層に用いられる軽量骨材とし
ては、火山レキ、火山砂、石炭がら、膨張スラグ、膨張
粘土、膨張頁岩、ケイソウ土、等を用いることもでき
る。この様な連続気孔多孔体の裏面に粗多孔質層を形成
する方法は、例えば、特開昭63−31710号等に開
示されている。
【0025】
【実施例1〜16】表1及び表2に示す調合割合で調合
した材料を蓋無しのステンレス容器に入れ、常温で10
分間激しく攪拌して均一なエマルジョンスラリーを得
た。このエマルジョンスラリーを適宜の不透水性の型に
鋳込み、水が蒸発しないように被いをし、45℃の室内
に24時間放置して含水状態のまま硬化させた。硬化体
を脱型し、50℃の乾燥器中に24時間放置して水を蒸
発除去し、連続気孔多孔体を得た。連続気孔多孔体の物
性は表3及び表4に示す通りであった。なお、表1〜4
において、比較例は従来技術(特開昭59−71339
号公報参照)による例を示し、実施例1〜16は本発明
による例を示している。
【0026】
【表1】 〔表1〕 ─────────────────────────────────── 比較例 実 施 例 1 2 3 4 5 6 7 8 ─────────────────────────────────── エポキシ化合物 (1) 648 648 648 648 648 648 648 648 648 硬化剤 (2) 218 218 218 218 218 218 218 218 218 硬化促進剤 (3) 18 18 18 18 18 18 18 18 18 珪砂粉 (4) 2803 マイクロバルーン(5) 956 マイクロバルーン(6) 372 マイクロバルーン(7) 685 マイクロバルーン(8) 212 498 マイクロバルーン(9) 32 マイクロバルーン(10) 722 マイクロバルーン(11) 261 マイクロバルーン(12) 354 カップリング剤 (13) カップリング剤 (14) カップリング剤 (15) 水 1348 1348 1348 1348 1348 1348 1106 804 1769 ─────────────────────────────────── 水 42 42 42 42 42 42 22 40 55 体積比(16) 樹脂 25 25 25 25 25 25 16 40 25 (容量%) 充填材 33 33 33 33 33 33 62 20 20 ───────────────────────────────────
【0027】
【表2】 〔表2〕 ─────────────────────────────────── 実 施 例 (17) (18) 9 10 11 12 13 14 15 16 ─────────────────────────────────── エポキシ化合物 (1) 648 648 648 648 648 648 648 648 硬化剤 (2) 218 218 218 218 218 218 218 218 硬化促進剤 (3) 18 18 18 18 18 18 18 18 珪砂粉 (4) マイクロバルーン(5) マイクロバルーン(6) マイクロバルーン(7) 2456 1228 1228 1228 マイクロバルーン(8) 447 224 447 447 447 224 224 マイクロバルーン(9) マイクロバルーン(10) マイクロバルーン(11) マイクロバルーン(12) カップリング剤 (13) 3.6 11.6 5.8 カップリング剤 (14) 3.6 カップリング剤 (15) 3.6 水 1429 1429 1429 1429 1429 1429 1429 1429 ─────────────────────────────────── 水 32 32 32 32 32 32 32 32 体積比(16) 樹脂 18 18 18 18 18 18 18 18 (容量%) 充填材 50 50 50 50 50 50 50 50 ───────────────────────────────────
【0028】(注) (1) エピコート815:ビスフェノールA型エポキシ
樹脂(油化シェルエポキシ製) (2) ポリアミド硬化剤:下記の成分を混合し、N2
囲気下で常温から230℃まで2時間、230〜240
℃にて2時間の条件で反応させた生成物 オレイン酸(モノマー脂肪酸) 29.9重量% ダイマー酸(重合脂肪酸) 29.9重量% テトラエチレンペンタミン(エチレンアミン) 40.2重量% (3) TAP:2,4,6−トリス(ジメチルアミノメ
チル)フェノール(硬化促進剤、化薬ヌーリー製) (4) 珪砂粉:平均粒径15μ 比重:2.64 (5) シラックスウPB−02:シラスバルーン 平均
粒径27μ 比重0.9(シラックスウ製) (6) シルセル32:パーライトバルーン 平均粒
径33μ 比重0.35(シルブリコ製) (7) HSC−110:ガラスバルーン 平均粒
径8μ 比重1.1(東芝バロッティーニ製) (8) グラスバブルスE22X:ガラスバルーン 平均
粒径30μ 比重0.2(住友スリーエム製) (9) マツモトマイクロスフェアF−30E:塩化ビニ
リデン共重合物バルーン平均粒径50μ 比重0.03
(松本油脂製薬製) (10) マイクロセルズSL75:フライアッシュバルー
ン 平均粒径36μ 比重0.68(大洋商事製) (11) シラックスウPB−03:シラスバルーン 平均
粒径54μ 比重0.65(シラックスウ製) (12) シラックスウPB−09H:シラスバルーン 平
均粒径150μ 比重0.55 (13) A1120:N−β−(アミノエチル)−γ−ア
ミノプロピル−トリメトキシシラン(日本ユニカー製) (14) A187:γ−グリシドキシ−プロピルトリメト
キシシラン(日本ユニカー製) (15) TTS:イソプロピルトリイソステアロイルチタ
ネート(味の素製)
【0029】(13) (14) (15)それぞれのカップリン
グ剤のマイクロバルーンへの表面処理は乾式法で行っ
た。なお、処理後のマイクロバルーンは、120℃で1
2時間乾燥させ、さらに60メッシュのふるいを通した
ものを用いた。 (16)水:樹脂:マイクロバルーンの体積比は、 水の比重=1 樹脂(エピコート815+ポリアミド硬化剤+TAP)
の比重=1.1 充填材(マイクロバルーン、珪砂)の比重=注(4)〜
(12) に記載 として計算により求めた。 (17) 実施例15で用いられているA1120(シラン
カップリング剤)はHSC−110に9.8g、グラスバ
ブルスE22Xに1.8g処理したものである。 (18) 実施例16では、A1100 4.9gを処理した
HSC−110 614gと処理していないHSC61
4gと、A1100 0.9gを処理したグラスバブルス
E22X 112gと処理していないグラスバブルスE
22X 112gを用いた。
【0030】
【表3】 〔表3〕 ─────────────────────────────────── 比較例 実 施 例 1 2 3 4 5 6 7 8 ─────────────────────────────────── 乾燥嵩比重(1) 1.15 0.28 0.57 0.39 0.34 0.50 0.41 0.57 0.39 ─────────────────────────────────── 飽水曲げ強度(2) 66 33 57 60 61 61 71 58 41 (kgf/cm2) ─────────────────────────────────── 通気性 (3) 3.8 18 14 15 17 16 6.8 21 40 (l/分) ─────────────────────────────────── 通水性 (4) 110 300 260 260 300 290 120 350 630 (ml/分) ─────────────────────────────────── スラリー粘度(5) 7800 24000 6500 5700 1400 1800 8000 8000 7500 (cp) ───────────────────────────────────
【0031】
【表4】 〔表4〕 ─────────────────────────────────── 実 施 例 9 10 11 12 13 14 15 16 ─────────────────────────────────── 乾燥嵩比重(1) 0.30 0.75 0.52 0.30 0.30 0.30 0.52 0.52 ─────────────────────────────────── 飽水曲げ強度(2) 72 75 79 70 95 95 102 99 (kgf/cm2) ─────────────────────────────────── 通気性 (3) 14 1.6 6.2 24 20 22 10 6.7 (l/分) ─────────────────────────────────── 通水性 (4) 250 31 110 420 320 400 180 120 (ml/分) ─────────────────────────────────── スラリー粘度(5) 8500 9200 7000 8500 15000 13000 12000 8500 (cp) ───────────────────────────────────
【0032】(注) (1) 完全乾燥させた連続気孔多孔体の嵩比重をアルキ
メデス法にて測定 (2) テストピース寸法 15mm×15mm×120mm 3点曲げ、スパン100mm、ヘッドスピード2.5mm/分 テストピースは完全飽水状態とする。 (3) テストピース寸法 60mmφ×20mmt 完全飽水状態から、2kg/cm2 の空気圧をかけ、5分後
の通気量を測定 (4) テストピース寸法 60mmφ×20mmt 完全飽水状態から、2kg/cm2 の水圧をかけ、5分後の
通水量を測定 (5) 攪拌終了後のスラリーの粘性をブルックフィール
ド粘度計で測定
【0033】比較例及び実施例1〜16から明らかな様
に、連続気孔多孔体の嵩比重は、ほぼエマルジョンスラ
リー原料の体積比で決定されており、従って軽量のバル
ーンを容積比で大量に混合することにより、連続気孔多
孔体の軽量化をはかることができる。実施例1は有機バ
ルーンを用いた例であり、軽量化には最適であるが、や
や強度は低下する。実施例2〜5はマイクロバルーンの
形状によるエマルジョンスラリーの粘性の差を表わした
ものであり、球形のバルーン(グラスバブルスE22
X、マイクロセルズSL75)を用いた方が非球形のバ
ルーン(シラックスウPB02、シルセル32)を用い
るよりも低い粘性値を得ることができる。実施例6は粒
度の異る複数のバルーンの組み合せにより、バルーンの
体積比が非常に大きい場合でもスラリーの粘性上昇をお
さえることができることを示す例である。
【0034】実施例7、8は粒径が大きく、非球形のバ
ルーンを用いた例であり、この種のバルーンはエマルジ
ョンスラリーの粘性の関係から、体積比をあまり大きく
はできない。実施例9〜11は粒径の異る2種のマイク
ロバルーンの組み合せにより、通気・通水性はそれぞれ
を単独で用いる場合の中間の値となり、強度、スラリー
粘性はそれぞれ単独で用いるよりもむしろ向上している
例である。実施例12〜14はカップリング処理したマ
イクロバルーンを用いた例であり、おおむね強度向上、
通気・通水性向上、スラリー粘性上昇の傾向を示してい
る。実施例15、16は複数のバルーンを組み合せる場
合のカップリング処理の例であり、それぞれのバルーン
の半分だけをカップリング処理しただけでも本来の目的
である強度向上は充分であり、又、通気・通水性の向
上、スラリー粘性上昇に関しては、無処理のものだけを
用いるのに比べてそれほどの差は出ていないことが判
る。
【0035】
【実施例17】比較例、実施例6、実施例16の連続気
孔多孔体を、それぞれ用いて図1及び図2で示される陶
磁器の加圧鋳込成形用の型を造った。図1は連続気孔多
孔体内部に中空路を設けた例である。図中1は上型、2
は下型であり、両方の型を組み合せて、鋳込空間6を構
成する。3は着肉面7を持つ連続気孔多孔体であり、比
較例、実施例6、実施例16の連続気孔多孔体を用いて
いる。4はシール用エポキシ樹脂であり、5は水及び空
気を通すための中空路である。なお図示していないが上
型及び下型の中空路はそれぞれすべてつながっており、
それぞれの中空路は型外に連結し、脱型時に、圧縮空気
を送りこむための管10につながっている。鋳込空間6
にはそれぞれ、泥漿スラリーの注入及び排出に用いられ
る送泥管9及び排泥・土締時に加圧空気を送り込むため
の配管8が開口している。
【0036】図2は連続気孔多孔体の裏面に粗多孔質層
を用いた例である。なお図1は陶磁器の加圧鋳込成形用
型の本体を本発明による連続気孔多孔体で形成した例で
あるが、図2は陶磁器の加圧鋳込成形用型の1部の割り
型を本発明による連続気孔多孔体で形成した例である。
図中12は栓状の形状の割り型であり、上型13に差し
込む様にして型組みされ下型14と上型13を型組みし
て鋳込型11を構成する。割り型12と上型13、下型
14は着肉面をそれぞれ15、16、17として鋳込空
間18を形成する。19は連続気孔多孔体であり、比較
例、実施例6、実施例16の連続気孔多孔体を用いてい
る。20はエポキシ樹脂と珪砂を体積比で20:100
の割合で混合して作った粗多孔質層である。粗多孔質層
20には脱型時に圧縮用空気を送り込むための配管21
が埋設されている。22はシール用のエポキシ樹脂であ
る。上型13、下型14の詳細は、例えば特開昭63−
31709号実施例に記載されている。
【0037】比較例、実施例6、実施例16の連続気孔
多孔体を用いた図1、図2で示される6種類の型を用い
て、ビトレアスチャイナ素地の加圧鋳込成形を泥圧10
kg/cm2 で行った。それぞれの型の鋳込回数は1万回に
達したがいずれの型もクラックの発生や目詰りを起すこ
とはなく、連続成形が可能であった。図1の型に関して
は、実施例の型は比較例の型に比べて軽量であるため、
固定治具、型締装置等の設備も軽量にかつコンパクトに
なった。図2の型に関しては、成形工程の都合上、上型
13、下型14を成形品30から脱型した後に、割り型
12を脱型したばかりの成形品30に固定したまま成形
品30を移動させる必要があった。この時比較例の割り
型12はその重量のため、成形品が変形を起す欠点が多
発したが、実施例の割り型は軽量のため、その様な現象
は起らなかった。
【0038】
【発明の効果】本発明の連続気孔多孔体は、充填材とし
てマイクロバルーンを使用しているため軽量であり、陶
磁器の加圧鋳込み成形用型として使用する場合、固定治
具、型締装置等の設備も軽量にかつコンパクトになり、
また、割り型を脱型したばかりの成形品に固定したまま
成形品を移動させても、成形品が変形を起すことがな
い。
【0039】
【図面の簡単な説明】
【図1】連続気孔多孔体内部に中空路を設けた、陶磁器
の加圧鋳込成形用の型を示す。
【図2】連続気孔多孔体の裏面に粗多孔質層を用いた、
陶磁器の加圧鋳込成形用の型を示す。
【符号の説明】
1:上型、2:下型、3:連続気孔多孔体、4:シール
用エポキシ樹脂、5:中空路、6:鋳込空間、7:着肉
面、8:配管、9:送泥管、10:送気管、11:鋳込
型、12:割り型、13:上型、14:下型、15、1
6、17:着肉面、18:鋳込空間、19:連続気孔多
孔体、20:粗多孔質層、21:配管、22:シール用
エポキシ樹脂
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】従来技術の方法(特公昭53−2464
号、特公昭62−26657号、特開昭63−7504
4号)においては好適な充填材として粒度コントロール
が可能な無機材があげられており、その例としては珪石
粉、珪砂粉が挙げられている。珪石粉、珪砂粉の比重は
2.64程度であり、その他の無機物もほぼこのレベル
か、又はそれ以上である。本発明は充填材として、軽量
のマイクロバルーンを用いることにより、連続気孔多孔
体の画期的な軽量化に成功したものである。通常の複合
材料(例えば樹脂マトリックスと充填材)において充填
材として通常の、例えば、火山レキ、火山砂、膨張スラ
グ、マイクロバルーン等の軽量骨剤を用いた場合、強度
の低下は避けられないものとされている。ところが本発
明においては、充填材として従来の中実のものを用いた
ものと比較して、多孔体としての通気・通水性等の機能
性を損うことなしに、同レベル又はそれ以上の強度を維
持している。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】この加圧鋳込成形用型の好ましい実施態様
として、成形品を脱型する際の通気・通液手段を設ける
ことが挙げられる。これは、成形品を型から外す際に、
型の裏面(着肉面と反対側の面)から圧力をかけて型が
吸収したスラリーからの溶媒及び空気を型の着肉面と成
形品との間にしみ出させ、スムーズな脱型を行うために
設けられる。その通気・通液手段の好ましい例として連
続気孔多孔体内部に中空路を設けることが挙げられる。
この中空路は、連続気孔多孔体表面(着肉面)から均一
に溶媒及び空気がしみ出す様に配置されており、またそ
の中空路は1本又は複数の型外へ通じる通路に連結して
いる。そして脱型の際には、加圧空気を型外へ通じる通
路から中空路を通じて吹き込むと、溶媒及び空気を型の
着肉面と成形品の間にしみ出させることができる。この
様な中空路を連続気孔多孔体内部に形成する方法は、特
開昭63−42804号、特開昭63−31711号等
に開示されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三澄 欣史 北九州市小倉北区中島2丁目1番1号 東 陶機器株式会社内 (72)発明者 山下 嘉則 北九州市小倉北区中島2丁目1番1号 東 陶機器株式会社内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂材料、充填材、硬化剤、水を主成分
    とする材料を用いて形成される連続気孔多孔体におい
    て、前記充填材がマイクロバルーンであることを特徴と
    する連続気孔多孔体。
  2. 【請求項2】 樹脂材料、マイクロバルーン、硬化剤、
    水を含む混合物を攪拌してエマルジョンスラリーを得、
    これを不透水性の型に鋳込み、含水状態のまま硬化させ
    ることを特徴とする連続気孔多孔体の製造方法。
  3. 【請求項3】 樹脂材料がエポキシ化合物であり、硬化
    剤が該エポキシ化合物と反応してこれを硬化させるもの
    である請求項2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 エポキシ化合物がビスフェノール型エポ
    キシ樹脂であり、硬化剤がポリアミド硬化剤を主体とし
    たものであり、エマルジョンスラリーがO/W(水中
    油)型である請求項3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 マイクロバルーンが球状のガラス質のも
    のである請求項2〜4のいずれか1項記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 マイクロバルーンが、表面改質したもの
    である請求項2〜5のいずれか1項記載の製造方法。
  7. 【請求項7】 マイクロバルーンが、表面改質したもの
    と表面改質していないものの混合物である請求項2〜5
    のいずれか1項記載の製造方法。
  8. 【請求項8】 エポキシ化合物と、該エポキシ化合物と
    反応してこれを硬化させる硬化剤と、マイクロバルーン
    と、水とを含む混合物を攪拌してエマルジョンスラリー
    を得、これを不透水性の型に鋳込み、含水状態のまま硬
    化させて得られる連続気孔多孔体を濾過材層とする陶磁
    器の加圧鋳込み成形用型。
  9. 【請求項9】 エポキシ化合物がビスフェノール型エポ
    キシ樹脂であり、硬化剤がポリアミド硬化剤を主体とし
    たものであり、エマルジョンスラリーがO/W(水中
    油)型である請求項8記載の陶磁器の加圧鋳込み成形用
    型。
  10. 【請求項10】 マイクロバルーンが球状のガラス質の
    ものである請求項8または9記載の陶磁器の加圧鋳込み
    成形用型。
  11. 【請求項11】 マイクロバルーンが、表面改質したも
    のである請求項8〜10のいずれか1項記載の陶磁器の
    加圧鋳込み成形用型。
  12. 【請求項12】 マイクロバルーンが、表面改質したも
    のと表面改質していないものの混合物である請求項8〜
    10のいずれか1項記載の陶磁器の加圧鋳込み成形用
    型。
  13. 【請求項13】 連続気孔多孔体の内部に、水等の溶媒
    および空気を通すための中空路を設けた請求項8記載の
    陶磁器の加圧鋳込み成形用型。
  14. 【請求項14】 連続気孔多孔体の裏面に粗多孔質層を
    設けた請求項8記載の陶磁器の加圧鋳込み成形用型。
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