(57)【要約】      （修正有）【課題】成形空間内に複数の注入口から成形材料を注入した場合でも合流線が形成されることがない成形体を提供する。【解決手段】成形型２内の成形材料が成形される成形空間３に成形材料を注入する複数の注入口６１、６２のうち、前記成形空間３に最も早く成形材料を注入する第一注入口６１を除く他の注入口６２と結合した他の注入管路５３には開閉弁７が設置され、前記開閉弁７は第一注入口６１から前記成形空間３を進入して前記他の注入口６２から他の注入管路５３方向への成形材料の進入を検知して他の注入管路５３から他の注入口方向への流路を形成する開閉弁７である鋳込成形装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型内の成形材料が成形される成形空間に成形材料を注入する複数の注入口のうち、前記成形空間に最も早く成形材料を注入する第一注入口を除く他の注入口と結合した他の注入管路には開閉弁が設置され、前記開閉弁は第一注入口から前記成形空間を進入して前記他の注入口から他の注入管路方向への成形材料の進入を検知して他の注入管路から他の注入口方向への流路を形成する開閉弁であることを特徴とする鋳込成形装置。
【請求項２】
前記開放弁が前記成形空間から前記他の注入口から進入した成形材料によって前記開放弁の弁体に加わる圧力によって弁体が移動して、前記他の注入管路から前記他の注入口への流路が形成されることを特徴とする請求項１記載の鋳込成形装置。
【請求項３】
成形型内の成形材料が成形される成形空間に成形材料を注入する複数の注入口のうち、最も早く前記成形空間に成形材料を注入する第一注入口を除く他の注入口には、前記第一注入口から注入されて成形空間を進入して他の注入口から他の注入管路側へ成形材料の進入を検知した後に、他の注入管路から他の注入口側へ成形材料を注入させることを特徴とする鋳込成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス成形体の成形に使用する鋳込成形装置および鋳込成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス成形体、陶磁器の成形方法には各種の方法があるが、なかでも多孔質の成形型内に水に分散したスラリー状の成形材料を流し込む圧力鋳込成形は、成形型の形状を忠実に再現した成形物を得る方法として広く用いられている。
大きな成形体を製造する場合には、成形材料の鋳込を速やかに行うために複数の注入口から成形部に成形材料を注入することが行われている。
【０００３】
ところが、複数の注入口から注入された成形材料が成形空間において合流すると、成形空間へ到達する経路の違いによって成形材料の組成に微妙な変化が生じる結果、成形材料が合流した界面に相当する部分で合流線が生じ、成形体を焼成した後にも合流線に相当する部分にむらが形成されるという問題点があった。
鋳込成形において、合流線が生じることを防止するために、成形材料が排気孔近くで合流する時までにはスラリーに振動を与えるセラミックス成形体の鋳込成型方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、この鋳込方法では、成形型内の成形空間が環状に連通し、排気孔近くで合流するという特別な成形型を使用した場合に適用されるものであり、成形型の形状にかかわらず適用できるものではなかった。
【特許文献１】特開２００５−１５３４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、セラミックス成形体、陶磁器等を、セラミックス原料を分散したスラリーを鋳込成形する際に、複数の注入口からスラリーの鋳込を行った場合に、合流線が形成されることがない、高品質の成形体を製造することができる鋳込成形装置および鋳込成形方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、成形型内の成形材料が成形される成形空間に成形材料を注入する複数の注入口のうち、前記成形空間に最も早く成形材料を注入する第一注入口を除く他の注入口と結合した他の注入管路には開閉弁が設置され、前記開閉弁は第一注入口から前記成形空間を進入して前記他の注入口から他の注入管路方向への成形材料の進入を検知して他の注入管路から他の注入口方向への流路を形成する開閉弁である鋳込成形装置である。
また、前記開放弁が前記成形空間から前記他の注入口から進入した成形材料によって前記開放弁の弁体に加わる圧力によって弁体が移動して、前記他の注入管路から前記他の注入口への流路が形成される前記の鋳込成形装置である。
【０００６】
また、成形型内の成形材料が成形される成形空間に成形材料を注入する複数の注入口のうち、最も早く前記成形空間に成形材料を注入する第一注入口を除く他の注入口には、前記第一注入口から注入されて成形空間を進入して他の注入口から他の注入管路側へ成形材料の進入を検知した後に、他の注入管路から他の注入口側へ成形材料を注入させる前記の鋳込成形方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の鋳込成形装置および鋳込成形方法は、成形材料のスラリーを複数の注入口から成形型内の成形空間に注入する際に、成形空間から異なる注入口を経てスラリーが進入した後に、進入したスラリーと注入管路から供給したスラリーとを注入口に至る経路において合流させた後に注入口を通じて成形空間へスラリーを供給したので、成形された成形体には合流線は生じず、得られた成形体を焼成した場合にもむらがない成形体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、成形型の成形空間に成形材料を注入する鋳込成形において、異なる注入口から成形空間に注入された成形材料が成形型内の成形空間において合流することによって合流線が生じる点に着目し、異なる注入口から注入された成形材料の合流を注入管路から前記成形空間への注入口に至る部分において合流させることで実質的に合流線が生じない成形物を得ることが可能であることを見いだしたものである。
【０００９】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の一実施態様を説明する図であり、断面図を示している。
図１に示す鋳込成形装置１は、外形が直方体状の一対の上型２Ａおよび下型２Ｂから構成される成形型２の４対を、成形型の上型と下型の会合する面を水平面となるように積層し、上部型押さえ板２２Ａと下部型押さえ板２２Ｂによって固定されている。
成形型２の内部には成形材料を所定の形状に成形する成形空間３を有しており、成形空間３には、成形材料４が供給管５に設けた供給弁５ａの動作によって、成形型の積層によって形成された供給管路５１供給されて、成形空間３へと注入される。
成形空間３への注入は注入口までの距離が短い第一注入管路５２を通じて成形空間３へ最初に注入する第一注入口６１から成形材料４が注入される。
また、成形空間までの距離が長い他の注入管路５３を通じて進入して開閉弁７へと達する。開閉弁７の他の注入管路５３側の結合部に成形材料４が到達すると、開閉弁７の他の注入管路５３側の結合部は弁体によって遮断されている。
【００１０】
一方、第一注入口６１から注入された成形材料４は、成形空間３を進行して他の注入口６２から開放弁７側へと進入する。開閉弁７は、他の注入口６２から進入した成形材料４の圧力等を感知して通路を遮断していた弁体を開放するので、注入管路５３側から進入して開放弁７で遮断されていた成形材料４は他の注入口６２を通じて開閉弁７に流入した成形材料と開放弁７内において合流して混合して後に、他の注入口６２から成形空間３へと注入される。
【００１１】
その結果、第一注入口６１から成形空間３に注入された成形材料と他の注入口６２から成形空間に注入された成形材料は、他の注入口６２から成形空間に注入される前に混合されて一体のものとして成形空間内を充填することとなり成形空間内において合流線の形成を防止することができる。
【００１２】
図２は、図１で示した鋳込成形装置における開閉弁の動作を説明する図であり、図１のＡの部分を拡大して示す図である。
図２（Ａ）に示すように、開閉弁７の他の注入管路５３側に成形材料４が到達すると、開閉弁７の直角三角柱状弁体７１の直角を形成する一方の面７１ａによって遮断される。直角三角柱状弁体７１に対して他の注入管路５３側から加わる圧力の方向には、直角三角柱状弁体の移動制限部８が設けられているために、直角三角柱状弁体７１は移動することはできず、開閉弁７は閉鎖した状態を維持している。
【００１３】
一方、図２（Ｂ）に示すように、他の注入口６２から開閉弁７へと管路を進入した成形材料４は、直角三角柱状弁体７１の直角を形成する他方の面７１ｂに圧力を及ぼし始める。
図２（Ｃ）に示すように、前記の直角三角柱状弁体の他方の面７１ｂに加わる圧力の方向には、移動を制限する部材を有さないので、他方の面７１ｂに加わる圧力が大きくなると、直角三角柱状弁体７１は、直角を形成する他方の面７１ｂを直角方向に押圧する圧力によって、開閉弁７内を閉鎖位置から移動して、他の注入管路５３から開放弁７内への流路を開放し、遮断されていた成形材料４は開閉弁７内に進入し、他の注入口６２を通じて開閉弁７に流入した成形材料４と開放弁７内において合流して混合した後に、他の注入口６２から成形空間３へと注入される。
【００１４】
その結果、第一の注入口６１から成形空間３に注入された成形材料と他の注入口６２から成形空間に注入された成形材料は、注入口から成形空間に注入される前に混合されて一体のものとして成形空間内を充填することとなり成形空間内において合流線の形成を防止するとができる。
【００１５】
図３は、本発明の他の実施形態を説明する図であり、他の開閉弁の動作を説明する図であり、図１においてＡで示す部分に相当する断面図である。
図３(Ａ)に示すように、開閉弁７には、第一弁体７２と第二弁体７３がそれぞれヒンジ７４、７５によって回動可能に取り付けられている。
第一弁体７２は、他の注入管路５３から開閉弁７への経路に位置しており、第二弁体７３は、他の注入口６２側の流路に位置している。また、第一弁体７２には、第二弁体７３が係合しており、第二弁体７３が第一弁体７２の流路の開放動作を妨げている。その結果、他の注入管路５３から開閉弁７へ到達した成形材料４は、第一弁体７２によって遮断されている。
【００１６】
一方、図３(Ｂ)に示すように、他の注入口６２を通じて開放弁７に到達した成形材料４は、第二弁体７３に到達して、第二弁体７３に圧力を及ぼすと、第二弁体７３はヒンジ７５を中心にして回動する結果、第一弁体７２との係合個所が外れる。
その結果、第一弁体７２は、成形材料４の圧力によってヒンジ７４を中心に回動して開閉弁７に流路を形成するので第一弁体７２によって遮断されていた成形材料４は開閉弁７内に進入し、他の注入口６２を通じて開閉弁７に流入した成形材料４と開放弁７内において混合された後に、他の注入口６２から成形空間３へと注入される。
このように、第一の注入口６１から成形空間３に注入された成形材料と他の注入口６２から成形空間に注入された成形材料は成形空間内で合流することはなく、開閉弁内において混合して一体のものとして成形空間内を充填することとなり成形空間内での合流線の形成を防止するとができる。
【００１７】
図４は、本発明の他の実施形態を説明する図であり、他の開閉弁の動作を説明する図であり、断面図である。
図４(Ａ)に示すように、開閉弁７には、ピストン状弁体７６が装着されており、他の注入管路５３に結合した開閉弁７の開口部９にはピストン状弁体の側壁面７６ａが位置しているので開口部９は遮断されている。このため、成形材料は他の注入管路５３から開閉弁７の内部へと進入することはできない。
一方、第一注入口から注入された成形材料４は、図４（Ｂ）に示すように、成形空間３内を充填しながら進行して他の注入口６２から開閉弁７内へ進入してピストン状弁体７６をピストンの軸方向に押圧する。
【００１８】
その結果、図４（Ｃ）に示すようにピストン状弁体７６は移動してピストンの側壁面７６ａに位置する開口部９を通じて注入管路５２と開閉弁７内とが連通することとなり、他の注入管路５３を通じて供給された成形材料４は、成形空間を通じて進入した成形材料と開閉弁７内において合流、混合して一体化されて、他の注入口６２から成形空間内に注入される。
【００１９】
図５は、本発明の他の開閉弁の動作を説明する図であり、断面図である。
図１ないし図３は、いずれも成形空間を進んで他の注入口から開放弁内に進入した成形材料の圧力を駆動源として開閉弁が開放されるものであるのに対して、図５に示す開放弁は、動力駆動弁体を用いたものである。
図５（Ａ）に示すように、開閉弁７は、電磁力、圧縮空気等の流体圧で駆動される動力駆動弁体７７を有しており、他の注入管路５３に結合した開閉弁７の開口部９は動力駆動弁体７７によって遮断されており、他の注入管路５３に達した成形材料は開閉弁７の内部へと進入することはできない。
【００２０】
一方、開放弁７内には、成形材料４の進入を検知する成形材料検知手段１０が配置されており、第一注入口から注入された成形材料４が、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、成形空間３内を充填しながら進行して他の注入口６２から開閉弁７内へ進入し、成形材料検知手段１０によって検知される。
成形材料検知手段１０によって検知された検知信号は、開閉弁制御手段１１に送られ、開閉弁制御手段１１は動力駆動弁体７７に駆動力を与えて開閉弁７を開放する。
その結果、他の注入管路５３を通じて供給された成形材料４は、開閉弁７内において、成形空間を通じて進入した成形材料と合流、混合して、他の注入口６２から成形空間内に注入されるので、合流線の発生がない成形体を得ることができる。
【実施例】
【００２１】
以下に、実施例、比較例を示し本発明を説明する。
実施例１
成形材料を図６に示す成形型を使用して成形した。成形材料は、天草撰上陶土 （個数平均粒径３．０μｍ）７４．７５質量部に、解膠剤としてケイ酸ナトリウム（和光純薬工業製）を０．２５質量部添加した後、水分量２５質量部の水を加えて攪拌混合を行った。得られたスラリーを用いて０．１８ＭＰａの圧力で成形型内に注入した。
【００２２】
図６（Ａ）は上型を示し、図６（Ｂ）は下型を示し、いずれも図１に示すように配置した成形型を上面から見た図を示す。
図６に示す成形型は、成形型の積み上げによって形成される供給管路５１に接続した第一注入管路５２および他の注入管路５３を有している。また、成形空間３に対して最初に成形材料を注入する第一注入口６１を除き、他の注入口６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄには、それぞれ図１〜図５で説明した開閉弁７を有している。
他の注入管路５３を通じて他の注入口６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄの開閉弁７に到達した成形材料４は、開閉弁７によって進路を遮られている。
【００２３】
その後、第一注入口６１から成形空間３に進入して他の注入口６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄを通じて開閉弁７に到達した成形材料の作用によって開閉弁７の他の注入管路５３側からの通路が開通して、他の注入管路５３から供給された成形材料が、成形空間３を進入して他の注入口６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄから開閉弁７へと進入した成形材料と混合して、他の注入口６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄを通じて成形空間３内へ注入される。
【００２４】
得られた成形体の質量は１４４．３ｇであり、厚さ４ｍｍの成形体には合流線は生じず、また充填不足もなかった。
また、使用した成形型の各部の寸法を図７（Ａ）を参照して以下に示す。単位はｍｍである。
各注入口の直径：３  ａ：１６０  ｂ：１６０  ｃ：１１０  ｄ：２５  ｅ：６０    ｆ：３０  ｇ：４０  ｈ：８０  ｉ：３０  ｊ：２０  ｋ：１５  ｍ：１８
【００２５】
比較例１ 
成形材料の注入口を第一注入口のみとして、他の注入口からは成形材料を注入しないようにした点を除き実施例１と同様にして成形体を作製したところ、得られた成形体の質量は１４２．１ｇであった。また、図７（Ｂ）において注入口とともに示すように、充填不足部３０が形成された。なお、注入口が一つであるので、合流線は形成されなかった。
【００２６】
比較例２ 
他の注入口６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄには、開閉弁を設けなかった点を除き、実施例１と同様にして成形材料を注入したところ、他の注入口からも第一注入口とほぼ同時成形空間に注入された。得られた成形体の質量は１４４．２ｇであった。また、図７（Ｃ）において各注入口の位置とともに示すように、合流線４０が形成された。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の鋳込成形装置および鋳込成形法は、成形材料のスラリーを成形型に設けた複数の注入口から成形型内の成形空間に注入する際に、成形空間に最も早く成形材料を注入する注入口とは異なる注入口へスラリーが逆流した後に、逆流したスラリーと注入管路から供給したスラリーとを注入口に至る経路において合流させた後に注入口を通じて成形空間へスラリーを供給したので、成形された成形体には合流線は生じず、得られた成形体を焼成した場合にもむらがない成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の一実施態様を説明する図である。
【図２】図２は、図１の一部を拡大して動作を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の他の開閉弁の動作を説明する図である。
【図６】図６は、実施例において使用した成形型を説明する図である。
【図７】図７は、実施例の成形結果を説明する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…鋳込成形装置、２…成形型、２Ａ…上型、２Ｂ…下型、２２Ａ…上部型押さえ板、２２Ｂ…下部型押さえ板、３…成形空間、３０…充填不足部、４…成形材料、４０…合流線、５…供給管、５ａ…供給弁、５１…供給管路，５２…第一注入管路、５３…他の注入管路、６１…第一注入口、６２，６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ…他の注入口、７…開閉弁、７１…直角三角柱状弁体、７１ａ…直角を形成する一方の面、７１ｂ…直角を形成する他方の面、７２…第一弁体、７３…第二弁体、７４…ヒンジ、７５…ヒンジ、７６…ピストン状弁体、７６ａ…側壁面、７７…動力駆動弁体、８…移動制限部、９…開口部、１０…成形材料検知手段、１１…開閉弁制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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