(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉体、金属粉体、またはこれら両粉体の混合粉体と、分散媒と、ゲル化剤を主要構成成分とし、前記分散媒は２以上のエステル結合を有する有機化合物を含有し、かつ、前記ゲル化剤はイソシアナート基、イソチオシアナート基、またはこれら両基を有する有機化合物を含有する成形用スラリーを成形用材料として採用し、前記成形用スラリーを成形型内に無加圧で注入して収容し、同成形型内にて室温に保持して硬化することにより成形体に形成し、形成された成形体を離型することにより前記成形体を得るゲルキャスト方式の成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する成形型として、少なくとも一部が融点４０℃〜７９℃である溶解性材料で形成されている成形型を採用し、同成形型内にて形成された成形体を離型する際に、前記成形型の少なくとも一部を溶解することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項２】
セラミック粉体、金属粉体、またはこれら両粉体の混合粉体と、分散媒と、ゲル化剤を主要構成成分とし、前記分散媒は２以上のエステル結合を有する有機化合物を含有し、かつ、前記ゲル化剤はイソシアナート基、イソチオシアナート基、またはこれら両基を有する有機化合物を含有する成形用スラリーを成形材料として採用し、前記成形用スラリーを成形型内に無加圧で注入して収容し、同成形型内にて室温に保持して硬化することにより成形体に形成し、形成された成形体を離型することにより前記成形体を得るゲルキャスト方式の成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する成形型として、融点４０℃〜７９℃である溶解性材料で形成されている成形用中子と、非溶解性材料で形成されている分割型の外型からなる成形型を採用し、同成形型内にて形成された成形体を離型する際に、前記成形用中子を溶解することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項３】
セラミック粉体、金属粉体、またはこれら両粉体の混合粉体と、分散媒と、ゲル化剤を主要構成成分とし、前記分散媒は２以上のエステル結合を有する有機化合物を含有し、かつ、前記ゲル化剤はイソシアナート基、イソチオシアナート基、またはこれら両基を有する有機化合物を含有する成形用スラリーを成形材料として採用し、前記成形用スラリーを成形型内に無加圧で注入して収容し、同成形型内にて室温に保持して硬化することにより成形体に形成し、形成された成形体を離型することにより前記成形体を得るゲルキャスト方式の成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する成形型として、融点４０℃〜７９℃である溶解性材料で形成されている成形用中子と、融点４０℃〜７９℃である溶解性材料で形成されている外型からなる成形型を採用して、同成形型内にて形成された成形体を離型する際に、前記外型および前記成形用中子を溶解することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であり、前記成形用スラリーを構成する分散媒中の有機化合物は、ＣＨ3ＯＣＯ基を有することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であり、前記成形用スラリーを構成するゲル化剤は、下記の式（１）に示す化学構造を基本とする４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）系イソシアナートを含有することを特徴とする成形体の製造方法。
【化１】
0004761698.tif 000022
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であり、前記成形用スラリーを構成するゲル化剤は、下記の式（２）に示す化学構造を基本とするヘキサメチレンジイソシアナート（ＨＤＩ）系イソシアナートを含有することを特徴とする成形体の製造方法。
【化２】
0004761698.tif 000023
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する成形型の少なくとも一部を構成する溶解性材料はワックスであることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する前記成形用スラリーは、前記分散媒中の前記有機化合物と前記ゲル化剤中の前記有機化合物との反応によって硬化することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜３に記載の成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する前記成形用スラリーは、ポリカルボン酸エステルからなる分散剤を含有し、前記分散剤中の前記有機化合物と前記ゲル化剤中の前記有機化合物との反応によって硬化することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する成形用スラリーとして、原料粉体の濃度が４０容量％以上で、かつ、２５℃における粘度が５ｐｓ以下の成形用スラリーを採用することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する成形用スラリーを構成する分散媒は、反応性官能基を有する前記有機化合物を６０質量％以上含有することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する成形用スラリーを構成する分散媒の２０℃における粘度が０．２ｐｓ以下であることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項１３】
請求項２または３に記載の成形体の製造方法であり、当該製造方法で成形される成形体は、中空状の胴部と細管部を一体に有する中空セラミック成形体であることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の中空セラミック成形体の製造方法であり、当該製造方法で使用する成形用中子として、前記中空セラミック成形体の前記胴部の内部形状に対応する外部形状を有するワックス成形体と、前記細管部の内部形状に対応する外部形状を有し前記ワックス成形体に接合されて同成形体から突出する中実ピンまたは中空ピンからなる中子を採用し、前記成形型内にて形成された中空セラミック成形体を離型する際に、前記成形用中子を構成する前記ピンを前記成形体から引抜いて前記外型から取出し、その後、中空セラミック成形体内の前記ワックス成形体を、前記中空セラミック成形体が前記外型内に残存している状態または同外型から離型している状態で、加熱溶融して排出することを特徴とする中空セラミック成形体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の中空セラミック成形体の製造方法であり、前記成形型の前記空間部にスラリーを注入する注入口は、前記成形型内の前記成形用中子を構成するピンの外周に対向して位置していることを特徴とする中空セラミック成形体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の中空セラミック成形体の製造方法であり、当該中空セラミック成形体は少なくとも２つの細管部を有し、前記成形用中子はこれらの細管部に対応するピンを備えていることを特徴とする中空セラミック成形体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法にて、中空状の胴部と細管部とを一体に有する中空セラミック成形体の複数個を同時に成形するのに使用する成形型を構成する成形用中子であり、前記胴部の内部形状に対応する外部形状を有する複数個のワックス成形体と、前記細管部の内部形状に対応する外部形状を有し前記各ワックス成形体を直列的に貫通して接合する長尺のピンを備え、同ピンは管状の中空ピンであって、前記各ワックス成形体の接合部位に対応する部位にワックスの吐出口を備えていることを特徴とする成形用中子。
【請求項１８】
請求項１７に記載の成形用中子であり、前記ワックス成形体を構成するワックスの融点が３０℃〜８０℃の範囲にあることを特徴とする成形用中子。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の成形用中子であり、前記ワックス成形体を構成するワックスの溶融時における粘度が１０ｐｓ以下であることを特徴とする成形用中子。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の成形用中子であり、前記ワックス成形体を構成するワックスの溶融−固化の相転移における体積変化率が５％以下であることを特徴とする成形用中子。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の成形用中子であり、当該成形用中子を構成する中空ピンは、一端側または両端側が閉鎖さていることを特徴とする成形用中子。
【請求項２２】
請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の成形用中子であり、当該成形用中子を構成する中空ピンは少なくとも一端が開放されていて、ワックス成形体の接合部位に対応する部位にワックスの吐出口を備えていることを特徴とする成形用中子。
【請求項２３】
請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の成形用中子であり、当該成形用中子を構成するピンの表面粗度（Ｒａ）は、０．１〜３．２であることを特徴とする成形用中子。
【請求項２４】
請求項１７〜２３のいずれか一項に記載の成形用中子であり、当該成形用中子を構成するピンのワックス成形体に対する接着強度は、０．１ｋｇ〜２ｋｇであることを特徴とする成形用中子。
【請求項２５】
請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の成形用中子であり、当該成形用中子を構成するピンを引抜くことによりワックス成形体内に形成される空隙は、同成形体が占める容積の少なくとも１容積％であることを特徴とする成形用中子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック粉体、金属粉体、または、これら両粉体の混合粉体を成形原料とする成形体の製造方法、および、成形体の製造に供する成形型を構成する成形用中子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック粉体、金属粉体、または、これら両粉体の混合粉体を成形原料として各種の成形体の成形部品を製造する成形方法には、鋳込み成形法、プレス成形法、射出成形法等、各種の成形方法がある。これらの成形方法は、基本的には、セラミック粉体、金属粉体、または、これら両粉体の混合粉体を分散状態で成形型に収容して同成形型内で硬化することにより成形体に形成し、形成された成形体を離型することにより成形体を得る製造方法である。当該製造方法では、使用する成形原料の形態、製造される成形体の形状、構造の複雑さの程度に応じて、適切な成形方法が選択される。
【０００３】
ところで、製造される成形体には、要求される成形部品の特性から、形状や構造が簡単なものと複雑なもの、肉厚が薄いものと厚いもの、これらの寸法精度が高いものと低いもの等千差万別である。これらの成形部品を製造する場合、いずれの成形方法を採用する場合においても、成形型内で成形体を寸法精度よく形成できること、および、形成された成形体を成形型内から何等の損傷もなく容易に離型できることが重要である。これらの事項に対処するには、的確な成形方法を採ることを前提として、成形原料や成形型等について十分に配慮することが必要である。また、成形部品が特殊な形状や構造を有する場合には、これらの配慮は一層重要になる。
【０００４】
成形部品が複雑な形状や構造を有する場合には、形状や構造の複雑の程度によっては、通常の成形原料を使用して通常の成形型で成形体を形成することが難しいこと、成形体を成形型内から離型することが難しいこと、形状や構造の寸法精度が低下すること、成形体を緻密化することが難しいこと、肉厚が厚い成形体の場合にはクラックが発生するおそれがあること等の問題がある。
【０００５】
これらの問題に対処する一手段としては、鋳込み成形法の一方式であるゲルキャスト法を採用することが知られている（特許文献１を参照）。当該特許文献１には、成形原料である成形用スラリーに配慮したゲルキャスト法が開示されている。
【０００６】
ゲルキャスト法は、セラミックの粉体、金属粉体、またはこれら両粉体の混合粉体である原料粉体と、分散媒と、ゲル化剤を含有するスラリーを成形原料として使用するもので、当該スラリーを成形型に注入した後、スラリーを架橋剤の存在の下で所定の温度に保持して硬化して、成形体を形成する方法である。ゲルキャスト法は、硬化前の流動性が高い状態のスラリーを成形型に注入するものであることから、複雑な形状や構造の成形体の形成が容易であること、形成された成形体はスラリーの硬化によってハンドリングに耐える十分な強度を有すること等の大きな利点を有する。
【０００７】
従来のゲルキャスト法では、使用するスラリーは、原料粉体と、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のプレポリマーを主成分とするゲル化剤とを分散媒に添加して分散させて調製している。このように調製されたスラリーは、金属製等の成形型に注入されて硬化されるが、成形型に注入されたスラリ−には架橋剤が添加され、添加された架橋剤とゲル化剤との架橋反応によってスラリーを硬化することにより成形体に形成している。
【０００８】
ところで、従来のゲルキャスト法では、ゲル化剤を構成するプレポリマーが非反応性の分散媒中に希釈された状態で存在することから、スラリーを十分に硬化させるためには多量のプレポリマーと架橋剤を使用する必要があり、この手段を採る場合には、スラリーの粘度が高くなって流動性が損なわれることになる。
【０００９】
この結果、当該スラリー中ではゲル化剤と架橋剤の両者を均一に分散させることが難しくて、スラリー全体を均一に硬化させることとができず、形成された成形体には、乾燥や焼成時に、クラックが発生するおそれがある。また、スラリーの成形型への注入作業に要求される作業性も、十分なものとはいえない。また、スラリーを成形型の型内へ均一に行き渡せることが難しく、形成された成形体の密度は意図したものとはならず、成形体は乾燥時や焼成時における収縮が大きなものとなる。このため、成形体は、乾燥や焼成時にクラックが発生するおそれがある。
【００１０】
また、当該スラリーは、非反応性の分散媒、プレポリマー、架橋剤を多量に含有することから、当該スラリーを成形原料として形成される成形体中には、気化および／または焼失する成分が多量に存在する。このため、形成された成形体は、乾燥、焼成する際の収縮が大きく、これが、成形体の変形、クラックの発生、焼結不良の大きな原因となる。
【００１１】
さらにまた、従来のゲルキャスト法では、成形型として金属製等の成形型を採用し、形成された成形体を当該成形型から離型していることから、特に、微細な形状や構造、複雑な形状や構造の成形体を製造する場合には、離型する際に、離型すべき成形体の微細なまたは複雑な形状や構造の部位が損傷するおそれがある。また、成形型がアンダーカットの形状や構造の部位を有する場合には、当該成形型内で形成された成形体は、損傷させずには離型できないことになる。
【００１２】
一方、特殊な形状や構造で特殊な用途に使用される成形体としては、中空状の胴部と細管部を有する中空セラミック成形体を挙げることができる。当該中空セラミック成形体を焼成してなる焼結体は、中空セラミック部品として、高圧放電灯用の発光容器等、各種の機能性部品として利用されている。発光容器等中空セラミック部品の前駆体である当該中空セラミック成形体は、一般には、胴部と細管部とがそれぞれ別体に形成されていて、これらの両者を互いに接合して組付けることによって構成されている。
【００１３】
近年、中空セラミック部品の機能の向上と、中空セラミック成形体を形成する際の各構成部材の面倒な組付け作業を解消すべく、胴部と細管部を一体に有する一体型の中空セラミック成形体、および、同セラミック成形体を前駆体とする中空セラミック部品が提案されている（特許文献２を参照）。
【００１４】
当該中空セラミック部品においては、機能上、胴部や細管部の内周面およびこれらの境界部ができるかぎり滑らかであること、胴部の壁部が設定された厚みに形成されていて容積にばらつきがないことが要請されている。これらの要請は、一体型の中空セラミック部品においても当然要請されるもので、これらの要請に対処し得る、胴部と細管部が一体の中空セラミック部品、および、当該中空セラミック部品の好適な製造方法が要請されている。
【００１５】
このような一体型の中空セラミック部品の前駆体である中空セラミック成形体を製造する従来の方法としては、ブロー成形法（特許文献３を参照）、鋳込み成形法（特許文献４を参照）、上記した特許文献２にて開示されている減圧成形法等がある。しかしながら、これらのいずれの製造方法においても、上記した各要請に対処し得る一体型の中空セラミック部品、および、その前駆体である中空セラミック成形体を製造するには問題がある。
【００１６】
すなわち、これらの製造方法のうち、ブロー成形法は、パイプ状で可塑性の成形体を成形型の両型間にセットして、圧力空気等の圧力媒体を成形体の一端開口部からブローし、可塑性の成形体を内部から両型の成形面側に膨出させる方法である。当該ブロー成形法によれば、成形型の両型が有する成形面に沿った外形形状の中空のセラミック成形体が成形され、これを焼成することにより中空セラミック部品が得られる。しかしながら、ブロー成形法では、セラミック成形体の内部形状を制御することが難しく、胴部の壁部が設定された厚みにはなり難く、かつ、均一性に欠けるおそれがある。
【００１７】
また、鋳込み成形法は、鋳型の開口部から水性のスラリーを注入して石膏型等の鋳型の吸水性を利用してスラリーを鋳型の成形面にコーティングし、余剰のスラリーを鋳型から排出させる方法である。当該鋳込み成形法においても、鋳型の成形面に沿った外形形状の中空のセラミック成形体を成形することができるが、ブロー成形法と同様に、セラミック成形体の内部形状を制御することが難しくて、胴部の壁部が設定された厚みにはなり難く、かつ、均一性に欠けるおそれがある。
【００１８】
また、減圧成形法は、パイプ状で可塑性の成形体を成形型の両型間にセットして、両型の内周と成形体の外周間の隙間に負圧を付与し、可塑性の成形体を成形面側に膨出させる方法である。当該減圧成形法においても、成形型の両型が有する成形面に沿った外形形状の中空のセラミック成形体を成形することはできるが、ブロー成形法や鋳込み成形法と同様に、セラミック成形体の内部形状を制御することが難しく、胴部の壁部が設定された厚みにはなり難く、かつ、均一性に欠けるおそれがある。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００１−３３５３７１号公報
【００２０】
【特許文献２】
国際公開番号ＷＯ９９／６２１０３号公報
【００２１】
【特許文献３】
特開平１０−８１１８３号公報
【００２２】
【特許文献４】
特開平７−１０７３３３号公報に
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、形状や構造が微細な成形体や複雑な成形体を、離型時に損傷を伴うことなく、かつ、寸法精度よく製造することにある。また、本発明の第２の目的は、特殊な形状で特殊な構造の中空セラミック成形体を、離型時に損傷を伴うことなく、かつ、寸法精度よく製造することにある。本発明においては、本発明の第１の目的および第２の目的を達成すべく、成形体の製造方法、当該製造方法で使用する成形原料である成形用スラリー、当該製造方法で使用する成形型を構成する成形用中子等を改良するものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ゲルキャスト法に基づく成形体の製造方法、ゲルキャスト法に基づく中空セラミック成形体の製造方法、および、成形型を構成する成形用中子に関する。
【００２５】
本発明に係る第１の発明は、成形体の製造方法に関する。本発明が適用対象とする成形体の製造方法は、セラミック粉体、金属粉体、またはこれら両粉体の混合粉体と、分散媒と、ゲル化剤を主要構成成分とし、前記分散媒は２以上のエステル結合を有する有機化合物を含有し、かつ、前記ゲル化剤はイソシアナート基、イソチオシアナート基、またはこれら両基を有する有機化合物を含有する成形用スラリーを成形用材料として採用し、前記成形用スラリーを成形型内に無加圧で注入して収容し、同成形型内にて室温に保持して硬化することにより成形体に形成し、形成された成形体を離型することにより前記成形体を得るゲルキャスト方式の成形体の製造方法である。
【００２６】
しかして、本発明に係る成形体の製造方法の第１は、上記したゲルキャスト方式の成形体の製造方法であって、当該製造方法で使用する成形型として、少なくとも一部が融点４０℃〜７９℃である溶解性材料で形成されている成形型を採用し、同成形型内にて形成された成形体を離型する際に、前記成形型の少なくとも一部を溶解することを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明に係る成形体の製造方法に第２は、上記したゲルキャスト方式の成形体の製造方法であって、当該製造方法で使用する成形型として、融点４０℃〜７９℃である溶解性材料で形成されている成形用中子と、非溶解性材料で形成されている分割型の外型からなる成形型を採用し、同成形型内にて形成された成形体を離型する際に、前記成形用中子を溶解することを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明に係る成形体の製造方法の第３は、上記したゲルキャスト方式の成形体の製造方法であって、当該製造方法で使用する成形型として、融点４０℃〜７９℃である溶解性材料で形成されている成形用中子と、融点４０℃〜７９℃である溶解性材料で形成されている外型からなる成形型を採用して、同成形型内にて形成された成形体を離型する際に、前記外型および前記成形用中子を溶解することを特徴とするものである。
【００２９】
これらの各成形体の製造方法においては、当該製造方法で使用する成形型の少なくとも一部を構成する溶解性材料として、ワックスを選定することができる。なお、本発明におけるワックスとは、「ワックス状の物理的性質を有するワックス以外の名称の化合部を含む」広義のワックスを意味し、植物ワックス（エステル）、動物ワックス（エステル）、石油ワックス（炭化水素）、鉱物ワックス（エステル・炭化水素）等の天然ワックスや、合成ワックスを包含する。
【００３０】
また、これらの各成形体の製造方法においては、当該製造方法で使用する成形用スラリーを構成する分散媒およびゲル化剤として、反応性官能基を有する有機化合物を含有するものを採用し、当該成形用スラリーを、前記分散媒中の前記有機化合物と前記ゲル化剤中の前記有機化合物との反応によって硬化するようにすることができる。
【００３１】
また、これらの各成形体の製造方法においては、当該製造方法で使用する成形用スラリーとして、反応性官能基を有する有機化合物を有する分散剤を含有するとともに、反応性官能基を有する有機化合物を有するゲル化剤を含有するものを採用し、当該成形用スラリーを前記分散剤中の前記有機化合物と前記ゲル化剤中の前記有機化合物との反応によって硬化するようにすることができる。
【００３２】
また、これらの各成形体の製造方法においては、当該製造方法で使用する成形用スラリーとして、原料粉体の濃度が４０容量％以上で、かつ、２５℃における粘度が５ｐｓ以下の成形用スラリーを採用することができる。また、当該製造方法で使用する成形用スラリーを構成する分散媒を、前記反応性官能基を有する有機化合物を６０質量％以上含有するものとすることができ、さらにまた、成形用スラリーを構成する分散媒の２０℃における粘度を０．２ｐｓ以下のものとすることができる。
【００３３】
本発明に係る各製造方法においては、中空状の胴部と細管部を一体に有する中空セラミック成形体を製造することができる。本発明に係る製造方法の第４は、中空セラミック成形体を製造する方法である。
【００３４】
本発明に係る成形体の製造方法の第４は、上記したゲルキャスト方式の中空セラミック成形体の製造方法であって、当該製造方法で使用する成形用中子として、前記中空セラミック成形体の前記胴部の内部形状に対応する外部形状を有するワックス成形体と、前記細管部の内部形状に対応する外部形状を有し前記ワックス成形体に接合されて同成形体から突出する中実ピンまたは中空ピンからなる中子を採用し、前記成形型内にて形成された中空セラミック成形体を離型する際に、前記成形用中子を構成する前記ピンを前記成形体から引抜いて前記外型から取出し、その後、中空セラミック成形体内の前記ワックス成形体を、前記中空セラミック成形体が前記外型内に残存している状態または同外型から離型している状態で、加熱溶融して排出することを特徴とするものである。
【００３５】
本発明に係る中空セラミック成形体の製造方法においては、前記成形型の前記空間部にスラリーを注入する注入口を、前記成形型内の前記成形用中子を構成するピンの外周に対向して位置して設けるようにすることができる。また、当該中空セラミック成形体の製造方法においては、当該中空セラミック成形体を少なくとも２つの細管部を有する構成とし、前記成形用中子をこれらの細管部に対応するピンを備える構成とすることができる。
【００３７】
本発明に係る成形体の製造方法で採用する成形原料である成形用スラリーは、セラミック粉体、金属粉体、またはこれら両粉体の混合粉体と、分散媒と、ゲル化剤と、分散剤を主要構成成分とし、前記ゲル化剤と前記分散媒または前記分散剤は反応性官能基を有する有機化合物を含有し、前記ゲル化剤中の有機化合物と前記分散媒または前記分散剤中の有機化合物との反応によって硬化するものである。
【００３８】
当該成形用スラリーにおいては、硬化補助剤としてのポリマーを含有させることができるとともに、下記のごとき各種の形態を採ることができる。すなわち、当該成形用スラリーにおいては、Ｍｇ，Ｙ，Ｚｒ，Ｓｃ，Ｌａ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎａ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃａおよびこれらの酸化物の少なくとも１種の成分を含有し、当該成分を０．０２重量％〜０．１５重量％の範囲で含有している構成とすることができる。
【００３９】
当該成形用スラリーを構成する分散媒については、少なくとも２つの反応性官能基を有する有機化合物を含有する構成、前記反応性官能基を６０質量％以上含有する構成、分散媒の２０℃における粘度が０．２ｐｓ以下である構成とすることができる。
【００４０】
当該成形用スラリーを構成する分散媒は２以上のエステル結合を有する有機化合物を含有し、かつ、当該成形用スラリーを構成するゲル化剤はイソシアナート基、イソチオシアナート基、またはこれら両基を有する有機化合物を含有する構成とすることができ、また、当該成形用スラリーを構成する分散媒中の有機化合物は、ＣＨ3ＯＣＯ基を有するものとすることができる。
【００４１】
当該成形用スラリーを構成するゲル化剤については、ゲル化剤の２０℃における粘度が３０ｐｓ以下である構成、下記の式（１）に示す化学構造を基本とする４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）系イソシアナートを含有する構成、下記の式（２）に示す化学構造を基本とするヘキサメチレンジイソシアナート（ＨＤＩ）系イソシアナートを含有する構成とすることができる。
【化３】
0004761698.tif 000002
【００４２】
当該成形用スラリーを構成する分散媒とゲル化剤については、分散媒が２以上のエステル結合を有する有機化合物を含有し、かつ、ゲル化剤がイソシアナート基、イソチオシアナート基、またはこれら両基を有する有機化合物を含有する構成とすることができる。
【００４３】
当該成形用スラリーを構成する分散剤については、反応性官能基を有して前記分散媒中またはゲル化剤中の前記有機化合物と反応する反応性官能基を有する有機化合物を含有する構成、分散剤の当該スラリーを構成する原料粉体に対する含有量が０．１重量％〜５重量％の範囲にある構成とすることができる。
【００４４】
本発明に係る第２の発明は、成形用中子に関する。本発明に係る成形用中子は、中空状の胴部と細管部とを一体に有する中空セラミック成形体の複数個を同時に成形するのに使用する成形型を構成する成形用中子である。
【００４５】
しかして、本発明に係る中子は、前記胴部の内部形状に対応する外部形状を有する複数個のワックス成形体と、前記細管部の内部形状に対応する外部形状を有し前記各ワックス成形体を直列的に貫通して接合する長尺のピンを備え、同ピンは管状の中空ピンであって、前記各ワックス成形体の接合部位に対応する部位にワックスの吐出口を備えていることを特徴とするものである。
【００４８】
本発明に係る成形用中子においては、下記のごとく各種の形態を採ることができる。すなわち、当該成形用中子を構成する成形体のワックスについては、ワックスの融点が３０℃〜８０℃の範囲にある構成、ワックスの溶融時における粘度が１０ｐｓ以下である構成、ワックスの溶融−固化の相転移における体積変化率が５％以下である構成とすることができる。
【００４９】
当該成形用中子を構成する中空ピンについては、一端側または両端側が閉鎖さている構成、少なくとも一端が開放されていてワックス成形体の接合部位に対応する部位にワックスの吐出口を備えている構成、ピンの表面粗度（Ｒａ）が、０．１〜３．２である構成、ピンのワックス成形体に対する接着強度が、０．１ｋｇ〜２ｋｇである構成、ピンを引抜くことによりワックス成形体内に形成される空隙が、同成形体が占める容積の少なくとも１容積％である構成とすることができる。
【００５２】
【発明の作用・効果】
本発明に係る第１の発明である成形体の製造方法は、成形型内でゲル化するスラリーを使用するゲルキャスト方式の製造方法であって、基本的には、成形用スラリーを成形型に無加圧で注入し、同成形型内にて室温で保持して硬化することにより成形体に形成し、形成された成形体を離型することにより成形体を得る方法である。当該製造方法によれば、成形型内に注入された成形用スラリーは無加圧かつ室温下で硬化させることとなり、成形型の一部、成形型を構成する成形用中子、成形型を構成する成形用中子および外型（低融点）の加圧による変形または破損が生じることはなく、また、これらの加熱による変形が生じることはない。このため、成形型内では、形状や構造が微細な成形体や複雑な成形体でも寸法精度よく成形される。また、当該製造方法では、成形型の一部、成形用中子、外型として、融点４０℃〜７９℃である溶解性材料（ワックス等）で形成されているものであることから、成形型内の成形体を離型する際に、これらを溶解することにより、当該成形体を損傷することなく離型することができる。
【００５３】
本発明に係る第１の発明である中空セラミック成形体の製造方法においては、中空状の胴部と細管部を一体に有する特殊な形状、構造である中空セラミック成形体の製造に、成形用原料として成形型内でゲル化するスラリーを使用するゲルキャスト方式の製造方法を採用している。このため、当該成形体の製造方法によれば、形状や構造が複雑かつ微細で特殊な構造の成形体である、中空状の胴部と細管部を一体に有する中空セラミック成形体を成形型内で容易に形成することができ、かつ、中空セラミック成形体の離型の際には、離型に支障を及ぼす成形型の部位を溶解することによって、中空セラミック成形体に何等損傷を与えることなく、当該成形体を離型することができる。
【００５４】
当該中空セラミック成形体の製造方法においては、成形型を構成する成形用中子として、中空セラミック成形体の胴部の内部形状に対応する外部形状を有するワックス成形体と、細管部の内部形状に対応する外部形状を有しワックス成形体に接合されて同ワックス成形体から突出する中実ピンまたは中空ピンからなる成形用中子を採用することができる。
【００５５】
これにより、成形型を構成する成形用中子として当該中子を採用すれば、成形型内の中空セラミック成形体を離型するに際して、成形用中子を構成するピンをワックス成形体から引抜いて外型から取出し、その後、中空セラミック成形体内のワックス成形体を、同成形体が外型内に残存している状態または同外型から離型している状態で、加熱溶融して排出することができる。
【００５６】
当該中空セラミック成形体の製造方法によれば、成形用中子を構成するワックス成形体の形状を、予め、セラミック成形体の胴部の内部形状に的確に対応させることにより、中空セラミック成形体の胴部における内外部の形状を的確に制御することができ、中空セラミック成形体の成形後、ワックス成形体を溶融した状態で排出することにより、設定された均一な厚みの壁部を有する中空セラミック成形体を形成することができる。
【００５７】
この場合、成形材料として、分散媒およびゲル化剤を含むセラミック粉体のスラリーを採用し、同スラリーを成形型のキャビティ内にて成形用中子の外周に形成される空間部に注入してゲル化して硬化する手段を採っているため、形成される中空セラミック成形体には気孔の存在が皆無であって、ワックス成形体を溶融して排出する際に、ワックスがセラミック成形体の内壁にしみ込んで胴部の内周面の面粗度を損なうようなことはない。
【００５８】
また、当該中空セラミック成形体の製造方法においては、成形用中子を構成するワックス成形体を排出する際には、ワックス成形体を溶融するに先だって、ワックス成形体からピンを引抜く手段を採っている。ワックス成形体からピンを引抜いた後には、セラミック成形体の内部にはピンの容積に相当し外部に連通する空隙が残存するため、ワックス成形体を加熱溶融する際の熱膨張に起因する中空セラミック成形体の胴部に及ぼす応力が軽減されて、当該胴部に局部的な変形やクラックが発生することはなく、当該胴部は滑らかな内周面形状を保持する。
【００５９】
また、ワックス成形体を溶融して排出する際には、ピンを引抜いて形成される連通部（部品の細管部）を利用することができ、これにより、溶融したワックスを外部へ速やかに排出することができる。形成される連通部の数は、使用するピンの形状または本数により定まるが、連通部が複数ある場合には、溶融ワックスに対して一方の連通部から圧力を付与して、溶融ワックスを他方の連通部から押出すことができるため、溶融ワックスの外部への排出が迅速になされる利点がある。
【００６０】
本発明に係る成形体の製造方法で採用する第１の成形用スラリーは、セラミック粉体、金属粉体またはこれら両粉体の混合粉体と、分散媒と、ゲル化剤を主要構成成分とし、また、その第２の成形用スラリーは、これらの構成成分に分散剤を付加したものである。これらの成形用スラリーにおいては、分散媒およびゲル化剤が、場合によっては、分散剤も反応性官能基を有する有機化合物を含有し、分散媒中の有機化合物および／または分散剤中の有機化合物とゲル化剤中の有機物との反応によって硬化するものである。
【００６１】
当該成形用スラリーは、ゲル化反応の反応効率が高く、低粘度で高流動性を有し、かつ、各構成成分は互いに均一に分散した均一性の高いものである。このため、当該成形用スラリーを成形原料として採用すれば、成形用スラリーの成形型内への注入作業が改善され、成形型内への行き渡りが良好であって複雑な形状や構造を有する成形体、微細な形状や構造を有する成形体等を精度よく製造することができる。また、得られる成形体の密度および硬度は、大きくかつ均一であって、当該成形体を乾燥や焼成した場合、クラックの発生は防止または抑制される。
【００６２】
また、当該成形用スラリーは、構成成分上、気化、焼失する成分の含有量を低く抑えることができて、得られる成形体では、乾燥、焼成時に気化や焼失する成分を少なくすることができる。これにより、成形体の乾燥、焼成時における収縮率を低減させ、乾燥、焼成効率を向上させ、乾燥、焼成時のクラックの発生を防止することができる。
【００６３】
当該成形用スラリーを成形原料として採用する成形体の製造方法では、成形型の少なくとも一部が崩壊性材料または溶解性材料で形成されている成形型を採用するものである。当該成形型は、スラリーを注入する手段によっては、スラリーの注入圧力に耐えられないおそれがある。しかしながら、当該成形用スラリーは、粘度が低くて流動性が高いことから成形型への注入圧力を低く抑えることができるため、当該成形型へのスラリー注入時に、当該成形型が破損するようなおそれはない。
【００６４】
なお、当該成形用スラリーにおいては、成形体の製造方法に対応して、上記したように各種の形態を採ることができる。これにより、各成形用スラリーは、後述する「発明の実施の形態」の項で詳述するように、それぞれ固有の作用効果を奏するものである。
【００６５】
本発明に係る第２の発明である成形用中子は、上記した中空セラミック成形体を製造する成形型を構成する中子であって、中空状の胴部と細管部とを一体に有する中空セラミック成形体の複数個を同時に成形するために使用される成形用中子を対象とするものである。
【００６６】
当該成形用中子は、胴部の内部形状に対応する外部形状を有する複数個のワックス成形体と、細管部の内部形状に対応する外部形状を有し各ワックス成形体を直列的に貫通して接合する長尺のピンを備え、同ピンは管状の中空ピンであって、各ワックス成形体の接合部位に対応する部位にワックスの吐出口を備えているものである。
【００６７】
当該成形用中子を使用して中空セラミック成形体を成形する場合には、中空セラミック成形体の胴部は、成形型のキャビティ内にて成形用中子のワックス成形体の外周面側に形成され、かつ、中空セラミック成形体の細管部は、成形型のキャビティ内にて成形用中子のピンの外周面側に形成される。
【００６８】
この場合、中空セラミック成形体の胴部の形成には成形用中子のワックス成形体が関与して、ワックス成形体は、当該胴部の内周面形状をワックス成形体の外周面形状に的確に制御する。また、この場合、中空セラミック成形体の細管部の形成には成形用中子のピンが関与して、ピンは、当該細管部の内周面形状をピンの外周面形状に的確に制御する。このように機能する成形用中子は、ピンがワックス成形体を貫通した状態で同ワックス成形体に接合する構成、ピンがワックス成形体に植付けられた状態で同ワックス成形体に接合する構成とすることができる。
【００６９】
当該成形用中子を構成するピンは、中実ピンおよび管状の中空ピンを問わないが、中空ピンを採用した場合には、中空ピンの外周に形成されるワックス成形体に対して良好な作用効果をもたらす。すなわち、成形用中子を形成するには、成形型のキャビティ内にてピンの外周側に加熱溶融したワックスを注入してこれを冷却固化するが、この際、成形されたワックス成形体は漸次収縮してピンを締付けることになり、この結果、ワックス成形体には、収縮に起因する応力が作用して、クラックが発生するおそれがある。この場合、ピンが中空ピンであると、中空ピンはワックス成形体から付与される締付け力により撓んで締付け力を緩和し、ワックス成形体に対する応力を緩和して、ワックス成形体におけるクラックの発生を防止する。
【００７０】
また、当該成形用中子を構成するピンとして中空ピンを採用する場合、中空ピンは一端側または両端側が閉鎖さているピンであってもよく、また、少なくとも一端が開放されていて、ワックス成形体の接合部位に対応する部位にワックスの吐出口を備えているピンであってもよい。中空ピンとして、少なくとも一端が開放されていてワックス成形体の接合部位に対応する部位にワックスの吐出口を備えているピンを採用する場合には、成形型のキャビティ内にてピンの外周側に加熱溶融したワックスを注入する手段として、溶融ワックスをピンの内孔を通してその吐出口から供給することができる。
【００７１】
すなわち、ワックス成形体の成形時には、溶融ワックスを、成形されつつあるワックス成形体の内側の中心部位から供給することができる。この結果、成形されたワックス成形体の外周面には、バリ等、ワックス吐出口の跡（ゲート跡）が残存することがなくて、ゲート跡を除去する必要がない。このため、ワックス成形体の外周面は、ゲート跡の除去に起因する粗い非円滑面部がない高度な円滑面に形成されるとともに、ワックス成形体の容積は、ゲート跡の除去に起因して変動するようなことがない。
【００７２】
換言すれば、成形用中子のワックス成形体は、設定された大きさで、設定された高い円滑度の外周面を有するものとなり、このようなワックス成形体を有する成形用中子を使用することにより、胴部の内外形状を高度に制御される中空セラッミク成形体を成形することができる。
【００７６】
本発明に係る成形用中子においては、中空セラミック成形体の製造上、各種の形態を採ることができる。
【００７７】
例えば、本発明に係る各成形用中子を構成するピンについては、後述する中空セラミック成形体の製造上、および、製造される中空セラミック成形体の特性上から、ピンの表面粗度（Ｒａ）を０．１〜３．２に設定すること、ピンのワックス成形体に対する接着強度を０．１ｋｇ〜２ｋｇに設定すること、ピンを引抜くことによりワックス成形体内に形成される空隙を、同ワックス成形体が占める容積の少なくとも１容積％となるように設定することが好ましい。
【００７８】
同様の理由から、本発明に係る各成形用中子を構成するワックス成形体については、ワックスの融点を３０℃〜８０℃の範囲に設定すること、ワックスの溶融時における粘度を１０ｐｓ以下に設定すること、ワックスの溶融−固化の相転移による体積変化率を５％以下となるように設定することが好ましい。
【００７９】
なお、本発明に係る各成形用中子においては、それ自身の製造上の理由から、上記した各種の形態を採ることができ、この点については、後述する「実施の形態」の項で詳細に示しようにそれぞれ固有に作用効果を奏するものである。
【００８０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態：その１）
本発明は、成形体の製造方法、および、成形用中子に関するものである。本発明に係る実施形態の一例は、セラミック粉体、金属粉体、または、これら両粉体の混合粉体を原料粉体とするスラリーを成形原料（成形用スラリー）として採用したゲルキャスト方式の成形体の製造である。また、本発明に係る実施形態の他の一例は、成形用スラリーを採用したゲルキャスト方式の中空セラミック成形体の製造である。これらの実施形態においては、成形用スラリーとして特殊な組成のスラリーを採用するとともに、成形型および成形用中子として特殊な構造の型および中子を採用する。
【００８１】
本発明に係る実施形態の一例は、成形体の成形材料として、セラミック粉体、金属粉体またはこれら両粉体の混合粉体と、分散媒と、ゲル化剤を含有するスラリーを採用して、同スラリーを成形型内でゲル化して硬化することにより成形体に形成し、同成形体を離型する際に、成形型の少なくとも一部を崩壊または溶解するものである
【００８２】
当該製造方法においては、製造の対象とする成形体の形状や構造の複雑さ、微細さ等を考慮し、成形型として、少なくとも一部が崩壊性材料または溶解性材料にて形成されている成形用中子と、非崩壊性および非溶解性材料で形成されている分割タイプの外型からなる成形型を採用することができ、また、少なくとも一部が崩壊性材料または溶解性材料にて形成されている成形用中子と、少なくとも一部が崩壊性材料および溶解性材料にて形成されている外型からなる成形型を採用することもができる。
【００８３】
（成形用スラリー）
成形用スラリー（以下単にスラリーと称することがある）は、構成成分として、原料粉体と、分散媒と、ゲル化剤を含有するものである。原料粉体は、セラミック粉体、金属粉体、または、これら両粉体の混合粉体である。具体的には、ガラス、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミ、ジルコニア、サイアロン等のセラミック粉体、各種の金属粉体を挙げることができ、これらの各粉体を単独、または、２種以上の粉体を適宜混合して使用することができる。なお、これらの原料粉体の粒径は、スラリーを調製可能なかぎりにおいて特に限定はなく、製造する成形体に応じて、適宜、好ましい粒径のものを選定するようにする。
【００８４】
分散媒およびゲル化剤は、反応性官能基を有する有機化合物を含有するもので、これらの有機化合物は互いに反応し得るものである。これにより、スラリーにおいては、硬化効率が高く、高い硬化効率に起因して、少量のゲル化剤の添加で所望の硬化特性を得ることができる。また、ゲル化剤の少量の添加に起因して、スラリーを低粘度で高流動性に保持することができる。なお、上記した反応性官能基とは、他の成分と化学反応し得る原子団を意味し、反応性官能基としては、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、後述するエステル結合により形成されるカルボニル基、メトキシ基等を挙げることができる。
【００８５】
分散媒が含有する有機化合物は、反応性官能基を有する有機化合物の中でも、２０℃における粘度が２０ｃｐｓ以下の低粘度の液状物質であるエステル類等が好ましい。特に、全体の炭素数が２０以下のエステル類が好ましい。さらには、エステル結合は、ＣＨ3−Ｏ−ＣＯ−基を有するものが好ましい。なお、エステル類は比較的安定ではあるが、反応性の高いゲル化剤を用いることにより、スラリー全体として反応性を高めることができる。
【００８６】
分散媒を構成する有機化合物は、１個の反応性官能基を有するものでもよいが、より高いゲル化能を発揮させてスラリーを十分に硬化するためには、２個以上の反応性官能基を有する有機化合物が好ましい。２個以上の反応性官能基を有する有機化合物としては、エチレングリコール等のジオール類やグリセリン等のトリオール類等の多価アルコール、ジカルボン酸等の多塩基酸、グルタル酸ジメチル、マロン酸ジメチル等の多塩基酸エステル、トリアセチン等、多価アルコールのエステル等のエステル類を挙げることができる。
【００８７】
分散媒を構成する有機化合物においては、高い反応率を達成してスラリーを十分に硬化させるとともに、硬化前のスラリーに高い流動性を付与して高密度でかつ精密な成形体を形成するには、グルタル酸ジメチル等の多塩基酸エステル、トリアセチレン等の多価アルコールの酸エステル、等の２個以上のエステル結合を有するエステル類が好ましい。
【００８８】
分散媒を構成する有機化合物においては、分子内の反応性官能基は必ずしも同種の官能基でなくて、異なる官能基であってもよい。但し、上記した理由から、少なくとも１個のエステル結合を含有していることが好ましい。また、分散媒は、必ずしも、反応性官能基を有する有機化合物のみによって構成する必要はなく、非反応性成分を含有していてもよい。
【００８９】
許容される非反応性成分としては、例えば、エーテル、炭化水素、トルエン等を挙げることができる。これらの非反応性成分は、分散媒を構成する反応性官能基を有する有機化合物および後述する分散剤との相溶性等の化学的性質に応じて選択すればよい。例えば、分散媒を構成する反応性官能基を有する有機化合物としてエステル類を用いる場合には、相溶性等の点からエーテル類を含有していることが好ましい。
【００９０】
なお、非反応性成分としては、分散媒として汎用される水を用いることもできる。しかしながら、水を分散媒として用いる場合は、成形体の乾燥が困難であること、後述するゲル化剤としてイソシアナートを使用する場合には、ゲル化剤との反応によって炭酸ガスが発生して成形体内に気泡が混入して、成形体やその焼成体の密度や強度が低下すること、成形体や焼成体にクラックが発生し易いこと、等からその使用量はできるだけ少ないことが好ましい。
【００９１】
また、非反応性成分として有機化合物を採用する場合であっても、ゲル化剤との十分な反応効率を確保するためには、反応性官能基を有する有機化合物を全分散媒中６０質量％以上含有していることが好ましい。より好ましくは、８５質量％以上である。
【００９２】
成形用スラリーを構成するゲル化剤は、分散媒を構成する反応性官能基を有する有機化合物と反応してスラリーを硬化させる、反応性官能基を有する有機化合物を含有する。ゲル化剤を構成する有機化合物は、分子内に、分散媒中の有機化合物と化学反応する反応性官能基を有するものであればよい。このような有機化合物としては、モノマー、オリゴマー、架橋剤の介在により三次元的に架橋するプレポリマー等、例えば、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができる。
【００９３】
但し、ゲル化剤を構成する有機化合物は、スラリーの流動性を確保する点から粘性が低いもの、具体的には、２０℃における粘度が３０ｐｓ以下である液状物質が好ましい。このような低粘性の有機化合物としては、ポリマーやプレポリマーより分子量が小さいもの、具体的には、平均分子量（ＧＰＣ法による）が２０００ＭＷ以下のモノマーまたはオリゴマーが好ましい。なお、ここでいう粘度とは、ゲル化剤を構成する反応性官能基を有する有機化合物自体の粘度を意味し、水溶液等、当該有機化合物を希釈液で希釈した状態の粘度を意味するものではない。
【００９４】
ゲル化剤は、このような反応性官能基を有する有機化合物を希釈液で分散または溶解したものでもよいが、上記したように、反応に寄与する有機化合物自体が粘度の低いものである場合には、反応効率を高くできるため希釈液による希釈は不要であり、または、希釈液を使用する場合には、その使用量は所定の粘度を得るに必要な最小量にとどめることが好ましい。
【００９５】
ゲル化剤を構成する有機化合物は、分散媒中の有機化合物との反応性を考慮して、好適な反応性官能基を有するものを選定することが好ましい。例えば、分散媒を構成する有機化合物として比較的反応性が低いエステル類を使用する場合には、ゲル化剤を構成する反応性官能基を有する有機化合物としては、反応性が高いイソシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）および／またはイソチオシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ）を有する有機化合物を選択することが好ましい。但し、イソシアナート類は、ジオール類やジアミン類と反応させることが一般的であるが、ジオール類は高粘性のものが多く、また、ジアミン類は反応性が高くてスラリーを成形型へ注入する前に硬化する場合があるために注意すべきである。イソシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）および／またはイソチオシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ）を有する有機化合物としては、下記の一般式（１）〜一般式（５）に示す化学構造を基本とする化学物質を挙げることができる。
【００９６】
0004761698.tif 000003
0004761698.tif 000004
0004761698.tif 000005
0004761698.tif 000006
0004761698.tif 000007
【００９７】
一般式（１）に示す化学構造を基本とする化学物質は、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート系イソシアナート（樹脂）…ＭＤＩ系イソシアナート、  一般式（２）に示す化学構造を基本とする化学物質は、ヘキサメチレンジイソシアナート系イソシアナート（樹脂）…ＨＤＩ系イソシアナート、一般式（３）に示す化学構造を基本とする化学物質は、トリレンジイソシアナート系イソシアナート（樹脂）…ＴＤＩ系イソシアナート、一般式（４）に示す化学構造を基本とする化学物質は、イソホロンジイソシアナート系イソシアナート（樹脂）…ＩＰＤＩ系イソシアナート、一般式（５）に示す化学構造を基本とする化学物質は、イソチオシアナート（樹脂）である。
【００９８】
また、一般式（２）に示す化学構造を基本とするＨＤＩ系イソシアナート（樹脂）としては、一般式（６）〜一般式（８）に示す化学構造を基本とする２量体または３量体を挙げることができる。
【００９９】
0004761698.tif 000008
0004761698.tif 000009
0004761698.tif 000010
【０１００】
ゲル化剤を構成する有機化合物は、これらのうちでも、ＭＤＩ系イソシアナート（樹脂）またはＨＤＩ系イソシアナート（樹脂）が好ましく、より好ましくはＭＤＩ系イソシアナート（樹脂）である。ゲル化剤として、これらのイソシアナート（樹脂）を採用する場合には、形成される成形体の硬度が向上し、成形体が薄肉構造であってもクラックの発生を抑制することができる。また、形成された成形体の乾燥時の収縮が低減するため、成形体の乾燥時におけるクラックの発生および変形を抑制することができる。また、成形体の形成時におけるスラリーの硬化速度が向上し、成形工程を迅速化することができる。
【０１０１】
ゲル化剤については、分散媒等との相溶性等の化学特性を考慮して、上記した基本の各化学構造中に他の官能基を導入することができる。例えば、エステルを主成分とする分散媒を対象とする場合には、エステルとの相溶性を高めて混合時の均一性を高めるためには、親水性の官能基を基本の化学構造に導入することが好ましい。また、ゲル化剤を構成する有機化合物の分子中にイソシアナート基またはイソチオシアナート基以外の反応性官能基を含有させることができる。この場合には、イソシアナート基やイソチオシアナート基が混在していてもよく、また、ポリイソシアナート基のごとく、イソシアナート基やイソチオシアナート基が多数存在していてもよい。
【０１０２】
成形用スラリーは、成形型への注入時には硬化せず、注入後は成形型内で迅速に硬化することが好ましい。このため、スラリーの調製に当たっては、注入前のスラリーの温度、反応性分散媒の種類や含有量、反応性ゲル化剤の種類や含有量、ゲル化反応に寄与する触媒の有無、触媒の種類や含有量等を考慮することが好ましい。スラリーの調製では、原料粉体を分散媒に添加して分散させた後にゲル化剤を添加して分散させてもよく、また、原料粉体とゲル化剤を同時に分散媒に添加して分散するようにすることもできる。
【０１０３】
成形用スラリーは、成形型への注入時の作業性を考慮すれば、２０℃におけるスラリーの粘度が３００ｐｓ以下であることが好ましく、より好ましくは、２０℃における粘度が２００ｐｓ以下である。なお、スラリーを、本発明に係る中空セラミック成形体を形成するために微細形状を有する型に無加圧状態で注入する場合等には、２５℃におけるスラリーの粘度は５ｐｓ以下であることが好ましい。
【０１０４】
但し、スラリー濃度（スラリー全体の容量に対する原料粉体の容量％）が低すぎる場合には、形成される成形体の密度が低下して成形体の強度が低下し、また、成形体の乾燥、焼成時にクラックや変形が発生し易いため、スラリー濃度は２５容量％〜７５容量％、好ましくは３５容量％〜７５容量％である。なお、スラリーの粘度は、スラリー濃度、反応性分散剤やゲル化剤の粘度、原料粉体の種類、必要により添加されるその他の添加剤の量等によって調整される。
【０１０５】
成形用スラリーにおいては、本発明が意図している作用効果を損なわない限り、有効な添加剤を加えることができる。添加剤としては、例えば、スラリーの調製を容易にするための分散剤、消泡剤、界面活性剤、成形体の焼結部品の特性を向上させるための焼結助剤、特性向上剤等を挙げることができる。
【０１０６】
分散剤は、分散媒中の原料粉体に作用して分散を助成するもので、ポリカルボン酸エステル等をあげることができる。分散剤の原料粉体に対する含有量は、０．１重量％〜５重量％であることが好ましい。また、発光容器の前駆体である成形体を製造とする場合には、透光性の向上を意図してＭｇ，Ｙ，Ｚｒ，Ｓｃ，Ｌａ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎａ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃａおよびこれら金属の酸化物の少なくと１種類を添加することが好ましいが、その添加量は原料粉体に対して０．０２重量％〜０．１５重量％であることが好ましい。
【０１０７】
成形用スラリーは、成形型内に注入した状態で、分散媒およびゲル化剤が含有する反応性官能基を有する有機化合物間のゲル化反応によって硬化する。従って、成形体の製造には、当該成形用スラリーを成形原料とするゲルキャスト法を採用する。ゲルキャスト法では、成形用スラリーを成形型内に注入する手段、注入したスラリーを成形型内で所定時間放置する手段、成形型内に注入する直前のスラリーに触媒を添加する手段等を採用することができる。
【０１０８】
（成形型）
本発明に係る成形体の製造方法では、成形型の少なくとも一部を崩壊性材料または溶解性材料にて形成されている成形型を採用し、成形型内でスラリーをゲル化して硬化することにより形成された成形体を、成形型の少なくとも一部を崩壊または溶解して離型するものである。
【０１０９】
成形型は、１個の型材で構成されたものであってもよく、また、外型と成形用中子等のように、２個またはそれ以上の型部材で構成されているものでもよい。また、成形型は、その全体が崩壊性材料または溶解性材料にて形成されているものでもよいが、その一部のみが崩壊性材料または溶解性材料にて形成されているものでもよい。また、２個以上の型材からなる成形型にあっては、その１個の型材が崩壊性材料または溶解性材料にて形成されていて、残りの型材が非崩壊性および非溶解性材料で構成されていてもよい。例えば、成形用中子を崩壊性材料または溶解性材料にて形成し、外型を非崩壊性および非溶解性材料にて形成する形態がある。
【０１１０】
図１は、当該成形型を採用したゲルキャスト法に基づいて成形体を製造する製造工程の一例を模式的に示している。当該ゲルキャスト法では、成形型として、分割タイプの非崩壊性および非溶解性材料にて形成されている外型１と、崩壊性材料または溶解性材料にて形成されている成形用中子２からなる成形型を採用している。当該成形型には、外型１と成形用中子２が形成する空間部にスラリー３を注入し、注入されたスラリー３をゲル化して硬化することにより成形体４を形成する。形成した成形型内の成形体４は、外型１を分割することにより外型１から離型し、かつ、成形体４内の成形用中子２を崩壊または溶解することにより成形用中子２と離型する。
【０１１１】
図２は、当該成形型を採用したゲルキャスト法に基づいて成形体を製造する製造工程の他の一例を模式的に示している。当該ゲルキャスト法では、成形型として、分割タイプの非崩壊性および非溶解性材料にて形成されている外型５と、一部が崩壊性材料または溶解性材料にて形成されている成形用中子６からなる成形型を採用している。成形用中子６は、崩壊性材料または溶解性材料からなる第１の部材６ａと、非崩壊性および非溶解性材料からなる第２の部材６ｂとにより構成されている。
【０１１２】
当該成形型には、外型５と中子６が形成する空間部にスラリー３を注入し、注入されたスラリー３をゲル化して硬化することにより成形体７を形成させる。形成した成形型内の成形体７は、外型５を分割することにより外型５から離型し、かつ、成形体７内の成形用中子６を構成する第２の部材６ｂを取外し、第１の部材６ａを崩壊または溶解して除去することにより成形用中子６と離型する。
【０１１３】
図３は、当該成形型を採用したゲルキャスト法に基づいて成形体を製造する製造工程のさらに他の一例を模式的に示している。当該ゲルキャスト法では、成形型として、非分割タイプで全体が崩壊性材料または溶解性材料にて形成されている外型８と、全体が崩壊性材料または溶解性材料にて形成されている成形用中子９からなる成形型を採用している。当該成形型には、外型８と成形用中子９が形成する空間部にスラリー３を注入し、注入されたスラリー３をゲル化して硬化することにより成形体７を形成させる。形成した成形型内の成形体７は、外型８および成形用中子９を崩壊または溶解することにより、外型８および成形用中子９から離型される。
【０１１４】
成形型として、外型と成形用中子からなるような２以上の型材で構成されている成形型を採用する場合、いずれの型材から離型するかの順序は任意であり、離型の作業の容易な順に離型する。例えば、図１に示す製造工程では、外型１を取外した後に成形用中子２を崩壊または溶解して離型することができ、また、成形用中子２を崩壊または溶解した後に外型１を取外して離型することもできる。
【０１１５】
成形型を構成する崩壊性材料としては、製造すべき成形体より強度が小さいものが好ましく、例えば、紙、砂、石膏等を挙げることができる。また、溶解性材料としては、発泡スチロール等の水や有機溶媒との反応によって溶解する材料や、常温では固体で所定温度に加熱すると溶融するワックス等を挙げることができる。これらの崩壊性材料および溶解性材料の中でも、容易に離型することができる点では、ワックスがより好ましい。なお、成形型を構成する非崩壊性および非溶解性材料としては、何等の限定なく、例えば、金属、セラミック、ゴム等を挙げることができる。
【０１１６】
なお、図１〜図３には、成形型を構成する外型および成形用中子については、単なる斜線で示す同一の断面表示をしている。この理由は、これらの例では、外型および成形用中子の材質を特定し得ないため、材質を示す断面表示をすることができないためである。また、図４〜図６は、成形型を制作に使用する元型の複数の例を示している。
【０１１７】
（実施例）
スラリーの調製：
スラリーＡ1：原料粉体としてアルミナ粉末であるＡＥＳ−１１Ｃ（住友化学株式会社製，商品名）を、分散媒としてマロン酸ジメチルからなる分散媒を、分散剤としてマリアリムＡＫＭ−０５３１（日本油脂株式会社製，商品名）を、ゲル化剤としてイソシアナート樹脂であるバイヒジュール３１００（住友バイエルウレタン株式会社製，商品名）、反応触媒としてトリエチルアミンをそれぞれ採用した。
【０１１８】
スラリーの調製は、室温下（２０℃前後）で行い、分散媒２４重量部に分散剤１重量部を添加して混合した後、アルミナ粉末１００重量部を添加して分散し、その後ゲル化剤２重量部を添加して分散し、さらに反応触媒０．２重量部を添加することにより、スラリーを調製した。当該スラリーを、スラリーＡ1と称する。スラリーＡ1は、具体的には、分散媒を２４０．０ｇ、分散剤を１０．０ｇ、アルミナ粉末を１０００．０ｇ、ゲル化剤を２０．０ｇ、反応触媒を２．０ｇ採用している。スラリーＡ1のスラリー濃度は、６７．８容量％、スラリー粘度は９０ｐｓである。
【０１１９】
スラリーＡ2：原料粉体としてガラスパウダーを採用した点、分散媒の使用量を１５０．０ｇにした点、ゲル化剤の添加量を１２．０ｇにした点、反応触媒の添加量を１．５ｇとした点、および、分散剤の添加量を１１．３ｇにした点を除き、スラリーＡ1と同一条件で調製した。当該スラリーを、スラリーＡ2と称する。スラリーＡ2のスラリー濃度は、６７．８容量％、スラリー粘度は９０ｐｓである。
【０１２０】
スラリーＡ3：原料粉体として窒化珪素の粉末を採用した点、分散媒の使用量を３５０．０ｇにした点、ゲル化剤の添加量を２８．０ｇにした点、反応触媒の添加量を３．５ｇにした点、および、分散剤の添加量を２６．３ｇにした点を除き、スラリーＡ1と同一条件で調製した。当該スラリーを、スラリーＡ3と称する。スラリーＡ3のスラリー濃度は、４２．５容量％、スラリー粘度は３５ｐｓである。
【０１２１】
スラリーＡ4：原料粉体としてジルコニアの粉末を採用した点、分散媒の使用量を３６５．０ｇにした点、ゲル化剤の添加量を２９．２ｇにした点、反応触媒の添加量を３．７ｇにした点、および、分散剤の添加量を２７．４ｇにした点を除き、スラリーＡ1と同一条件で調製した。当該スラリーを、スラリーＡ4と称する。スラリーＡ4のスラリー濃度は、２８．７容量％、スラリー粘度は７．５ｐｓである。
【０１２２】
スラリーＡ5：原料粉体として窒化アルミの粉末を採用した点、分散媒の使用量を４４５．０ｇにした点、ゲル化剤の添加量を３５．６ｇにした点、反応触媒の添加量を４．５ｇにした点、および、分散剤の添加量を３３．４ｇにした点を除き、スラリーＡ1と同一条件で調製した。当該スラリーを、スラリーＡ5と称する。スラリーＡ5のスラリー濃度は、３８．２容量％、スラリー粘度は５．８ｐｓである。
【０１２３】
スラリーＡ6：分散媒としてエチレングリコールを採用した点、ゲル化剤の添加量を１９．２ｇにした点、反応触媒の添加量を２．４ｇにした点、および、分散剤の添加量を１８．０ｇにした点を除き、スラリーＡ1と同一条件で調製した。当該スラリーを、スラリーＡ6と称する。スラリーＡ6のスラリー濃度は、４７．８容量％、スラリー粘度は２００ｐｓである。
【０１２４】
スラリーＡ7：ゲル化剤の添加量を１９．２ｇにした点、反応触媒を採用していない点、および、分散剤の添加量を１８．０ｇにした点を除き、スラリーＡ1と同一条件で調製した。当該スラリーを、スラリーＡ7と称する。スラリーＡ7のスラリー濃度は、４７．８容量％、スラリー粘度は７ｐｓである。
【０１２５】
スラリーＡ8：原料粉体としてジルコニアの粉末を採用した点、分散媒としてマロン酸ジメチルとジメチルエーテル（８０：２０）の混合物を採用してその使用量を３６５．０ｇにした点、ゲル化剤の添加量を２９．２ｇにした点、反応触媒の添加量を３．７ｇにした点、および、分散剤の添加量を２７．４ｇにした点を除き、スラリーＡ1と同一条件で調製した。当該スラリーを、スラリーＡ8と称する。スラリーＡ8のスラリー濃度は、４２．５容量％、スラリー粘度は７ｐｓである。
【０１２６】
スラリーＡ9：原料粉体としてジルコニアの粉末を採用した点、分散媒としてマロン酸ジメチルとジメチルエーテル（５０：５０）の混合物を採用してその使用量を３６５．０ｇにした点、ゲル化剤の添加量を２９．２ｇにした点、反応触媒の添加量を３．７ｇにした点、および、分散剤の添加量を２７．４ｇにした点を除き、スラリーＡ1と同一条件で調製した。当該スラリーを、スラリーＡ9と称する。スラリーＡ9のスラリー濃度は、４２．５容量％、スラリー粘度は６ｐｓである。
【０１２７】
成形型の作成：
成形型Ｂ1：成形型は、図４に示す、コンピュータのＣＰＵにおけるヒートシンクの形状を有する型を元型として形成しているもので、当該元型に、成形型の形成原料である融点６０℃のパラフィンワックス（日本精蝋株式会社製）を溶融状態で流込み、パラフィンワックスを硬化させた後に元型から取外し、元型に対して反転型の形状を有する成形型を作成した。当該成形型を成形型Ｂ1と称する。
【０１２８】
成形型Ｂ2：成形型は、図４に示す、コンピュータのＣＰＵにおけるヒートシンクの形状を有する型を元型として形成しているもので、当該元型に、成形型の形成原料である融点７０℃のワックスＡ（日本フリーマン株式会社製，商品名）を溶融状態で流込み、ワックスＡを硬化させた後に元型から取外し、元型に対して反転型の形状を有する成形型を作成した。当該成形型を成形型Ｂ2と称する。
【０１２９】
成形型Ｂ3：成形型は、図４に示す、コンピュータのＣＰＵにおけるヒートシンクの形状を有する型を元型としているもので、当該元型に、成形型の形成原料である融点５５℃のソルビタンモノステアレートであるレオドールＡＳ−１０（花王株式会社製，商品名）を溶融状態で流込み、レオドールＡＳ−１０を硬化させた後に元型から取外し、元型に対して反転型の形状を有する成形型を作成した。当該成形型を成形型Ｂ3と称する。
【０１３０】
成形型Ｂ4：成形型は、図４に示す、コンピュータのＣＰＵにおけるヒートシンクの形状を有する型を元型として形成しているもので、当該元型に、成形型の形成原料である融点５５℃のセチルアルコール（片山化学株式会社製）を溶融状態で流込み、セチルアルコールを硬化させた後に元型から取外し、元型に対して反転型の形状を有する成形型を作成した。当該成形型を成形型Ｂ4と称する。
【０１３１】
成形型Ｂ5：成形型は、図５に示すコンピュータのＣＰＵを元型として形成しているもので、当該元型を、融点近傍の温度で半溶融状態とした融点５５℃のソルビタンモノステアレートであるレオドールＡＳ−１０（花王株式会社製，商品名）に押付け、冷却後、元型を取外して成形型を作成した。当該成形型を成形型Ｂ5と称する。
【０１３２】
成形型Ｂ6：成形型は、図１に示す外型と成形用中子からなるもので、外型は白熱灯を元型として得られるランプ形状の反転形状を有するシリコンゴムＫＥ−１２（信越化学株式会社製，商品名）からなる２分割タイプの外型である。また、成形用中子は、元型として用いた白熱灯の形状を一回り小さくした形状を呈するもので、融点６０℃のパラフィンワックス（日本精蝋株式会社製）により作成したものである。これらの外型と成形用中子からなる成形型を成形型Ｂ6と称する。
【０１３３】
成形型Ｂ7：成形型は、図１に示す外型と成形用中子からなるもので、外型は白熱灯を元型として得られるランプ形状の反転形状を有するシリコンゴムからなる２分割タイプの外型である。また、成形用中子は、元型として用いた白熱灯の形状を一回り小さくした形状を呈するもので、発泡スチロールにて作成したものである。これらの外型と中子からなる成形型を成形型Ｂ7と称する。
【０１３４】
成形型Ｂ8：成形型は、図６に示すフレーム形状の型を発泡スチロールで形成してなる突起状の注入口を有する型を元型として形成しているもので、溶融状態にあるワックスＡに当該元型をその注入口の先端を除いて埋没させ、ワックスＡを冷却し硬化した後、発泡スチロールからなる元型の注入口からアセトンを注入して、元型を溶解して成型型を作成する。当該成形型を成形型Ｂ8と称する。
【０１３５】
成形型Ｂ9：成形型は、図４に示す、コンピュータのＣＰＵにおけるヒートシンクの形状を有する型を元型として形成しているもので、当該元型に、成形型の形成原料であるシリコンゴムＫＥ−１２を溶融状態で流込み、シリコンゴムを硬化させた後に元型から取外して成形型を作成した。当該成形型を成形型Ｂ9と称する。
【０１３６】
上記した９種類のスラリーＡ1〜スラリーＡ9の組成および特性を一括して表１および表２に示すとともに、上記した９種類の成形型Ｂ1〜成形型Ｂ9の形状および材質一括して表３に示す。
【０１３７】
表１
0004761698.tif 000011
【０１３８】
表２
0004761698.tif 000012
【０１３９】
表３
0004761698.tif 000013
【０１４０】
本実施例では、上記各スラリーを成形用原料とし、上記各成形型を使用して成形体を製造し、かつ、製造された成形体を焼成する試みを行い、成形体の硬化状態、離型状態、乾燥後の状態、および、焼結体の密度の評価を行った。
【０１４１】
実施例１：実施例１では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用して成形型Ｂ1を使用し、スラリーＡ1を成形型Ｂ1内に注入した後、室温で６時間放置してスラリーＡ1をゲル化して硬化することにより、成形型Ｂ1内で成形体Ｃ1を形成した。次いで、成形型Ｂ1を成形体Ｃ1ごと乾燥機内に収容して８０℃で所定時間放置し、パラフィンワックスからなる成形型Ｂ1を溶解して成形体Ｃ1を離型した。その後、離型した成形体Ｃ1を脱脂して、大気雰囲気の下、１６００℃で４時間の間焼成して焼結体Ｃ1’を得た。
【０１４２】
得られた成形体Ｃ1および焼結体Ｃ1’は、コンピュータのＣＰＵにおけるヒートシンクの形状を呈し、離型時における成形体Ｃ1の損傷の発生は認められなかった。また、成形体Ｃ1および焼結体Ｃ1’におけるクラックの発生も認められなかった。成形体Ｃ1および焼結体Ｃ1’の評価の結果を表４に示す。
【０１４３】
実施例２：実施例２では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用し、成形型Ｂ2を使用して、実施例１と同一の条件で成形体Ｃ2および焼結体Ｃ2’を製造した。離型時における成形体Ｃ2の損傷の発生は認められなかった。また、成形体Ｃ2および焼結体Ｃ2’におけるクラックの発生も認められなかった。成形体Ｃ2および焼結体Ｃ2’の評価の結果を表４に示す。
【０１４４】
実施例３：実施例３では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用し、成形型Ｂ3を使用して、実施例１と同一の条件で成形体Ｃ3および焼結体Ｃ3’を製造した。離型時における成形体Ｃ3の損傷の発生は認められなかった。また、成形体Ｃ3および焼結体Ｃ3’におけるクラックの発生も認められなかった。成形体Ｃ3および焼結体Ｃ3’の評価の結果を表４に示す。
【０１４５】
実施例４：実施例４では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用し、成形型Ｂ4を使用して、実施例１と同一の条件で成形体Ｃ4および焼結体Ｃ4’を製造した。離型時における成形体Ｃ4の損傷の発生は認められなかった。また、成形体Ｃ4および焼結体Ｃ4’におけるクラックの発生も認められなかった。成形体Ｃ4および焼結体Ｃ4’の評価の結果を表４に示す。
【０１４６】
実施例５：実施例５では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用し、成形型Ｂ1を使用して、実施例１と同一の条件で成形体Ｃ5を形成し、離型に８０℃の温湯を使用した点を除き実施例１と同一の条件で成形体Ｃ5および焼結体Ｃ5’を製造した。離型時における成形体Ｃ5の損傷の発生は認められなかった。また、成形体Ｃ5および焼結体Ｃ5’におけるクラックの発生も認められなかった。なお、成形体Ｃ5の離型時には、ワックスは分離して温湯上に浮遊するため、温湯を冷却して硬化したワックスを除去することにより、成形体Ｃ5を温湯中から容易に取出すことができた。成形体Ｃ5および焼結体Ｃ5’の評価の結果を表４に示す。
【０１４７】
実施例６：実施例６では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用し、成形型Ｂ5を使用して、実施例１と同一の条件で成形体Ｃ6および焼結体Ｃ6’を製造した。離型時には、元型（ＣＰＵ）のソケット部分等の微細な形状の部位を含めて、成形体Ｃ6の損傷の発生は認められなかった。また、成形体Ｃ6および焼結体Ｃ6’におけるクラックの発生も認められなかった。成形体Ｃ6および焼結体Ｃ6’の評価の結果を表５に示す。
【０１４８】
実施例７：実施例７では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用して成形型Ｂ6（外型および成形用中子）を使用し、スラリーＡ1を成形型Ｂ6内に注入した後、室温で６時間放置してスラリーＡ1をゲル化して硬化することにより、成形型Ｂ6内で成形体Ｃ7を形成した。次いで、成形型Ｂ6を成形体Ｃ7ごと乾燥機内に収容して８０℃で所定時間放置し、パラフィンワックスからなる成形用中子を溶融して排出し、その後、外型を分割してランプ形状の成形体Ｃ7を離型した。また、離型では、先に外型を分割して成形体Ｃ7を取出し、その後に成形用中子を溶融して排出する手段も採った。離型した成形体Ｃ7については、実施例１と同一の条件で焼成して焼結体Ｃ7’を得た。
【０１４９】
両離型時共に、成形体Ｃ7の損傷の発生は認められなかった。また、成形体Ｃ7および焼結体Ｃ7’におけるクラックの発生も認められなかった。成形体Ｃ7および焼結体Ｃ7’の評価の結果を表５に示す。
【０１５０】
実施例８：実施例８では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用して成形型Ｂ7（外型および成形用中子）を使用し、スラリーＡ1を成形型Ｂ7内に注入した後、室温で６時間放置してスラリーＡ1をゲル化して硬化することにより、成形型Ｂ7内で成形体Ｃ8を形成した。次いで、成形型Ｂ7にアセトンを注入して発泡スチロールからなる成形用中子を溶解し、その後、外型を分割して取外して、ランプ形状の成形体Ｃ8を得た。得られた成形体Ｃ8については、実施例１と同一の条件で焼成して焼結体Ｃ8’を得た。
【０１５１】
両離型時には、成形体Ｃ8の損傷の発生は認められなかった。また、成形体Ｃ8および焼結体Ｃ8’におけるクラックの発生も認められなかった。成形体Ｃ8および焼結体Ｃ8’の評価の結果を表５に示す。
【０１５２】
実施例９：実施例９では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用して成形型Ｂ8を使用し、成形体Ｃ9の成形型Ｂ8からの離型では、アセトンによる成形型Ｂ8を溶解させる手段を採る以外、実施例１と同一条件により成形体Ｃ9および焼結体Ｃ９’を得た。離型時には、成形体Ｃ9の損傷の発生は認められなかった。また、成形体Ｃ9および焼結体Ｃ9’におけるクラックの発生も認められなかった。成形体Ｃ9および焼結体Ｃ9’の評価の結果を表５に示す。
【０１５３】
比較例：比較例では、成形用原料としてスラリーＡ1を採用し、成形型Ｂ9を使用して、実施例１と同一の条件で成形体Ｃ10および焼結体Ｃ10’を製造した。離型を試みたところ、ヒートシンクの放熱部（突起形状の部位）はそのほとんどが成形型Ｂ9内に残り、所望の形状を得ることができなかった。成形体Ｃ10および焼結体Ｃ10’の評価の結果を表５に示す。
【０１５４】
実施例１０〜１７：成形用原料として、各スラリーＡ2〜スラリーＡ9を採用し、成形型Ｂ1を使用して、実施例１と同一条件で成形体Ｃ11〜成形体Ｃ18および焼結体Ｃ’11〜Ｃ’18を製造した。離型時には、各成形体Ｃ11〜Ｃ18における損傷の発生は認められなかった。また、クラックの発生については、成形体Ｃ18よび焼結体Ｃ18’（実施例１７）において微細なクラックがわずかに認められたが、その他の成形体および焼結体では認められなかった。各成形体および各焼結体の評価の結果を表６および表７に示す。
【０１５５】
表４
0004761698.tif 000014
【０１５６】
表５
0004761698.tif 000015
【０１５７】
表６
0004761698.tif 000016
【０１５８】
表７
0004761698.tif 000017
【０１５９】
（実施の形態：その２）
本発明に係る中空セラミック成形体は、高圧放電灯用の発光容器を形成するための前駆体であり、当該発光容器は、当該中空セラミック成形体を焼成して形成されたものである。高圧放電灯用の発光容器は、機能性の中空セラミック部品の代表例であって、当該発光容器は、放電空間を構成する中空状の胴部と、電極材料の挿入空間を構成する細管部が一体のものである。
【０１６０】
一実施形態である発光容器は、中空状で楕円球状の胴部と、胴部の長径側の互いに対向する各端部に一体的に成形された一対の細管部とを備えた透光性のセラミック質のものである。当該発光容器においては、その胴部に、発光物質が投入され、かつ、各細管部を通して一対の電極部材を挿入された状態で、各細管部を密封されて、高圧放電灯に形成される。
【０１６１】
当該高圧放電用灯には、色温度、ランプ効率、演色性等のランプ特性が良好なことが要求される。これらのランプ特性は、特に、発光容器の胴部の内部形状に大きく影響されるものである。このため、発光容器には、その胴部の内部形状が均一で滑らかな形状であることが要求される。換言すれば、当該発光容器には、その胴部が設定された形状に成形されていて、胴部の内部形状が均一かつ滑らかで、クラックが皆無でかつ面粗度がよいことが要求される。本発明の目的に一は、このような特性を有する発光容器、および、当該発光容器の前駆体である中空セラミック成形体を提供することにある。
【０１６２】
本発明に係る中空セラミック成形体の成形には、所謂、ロストワックス成形法を採用するものであり、当該ロストワックス成形法では、本発明に係る成形用中子を使用して中空セラミック成形体を製造するものである。発光容器は、ロストワックス法にて製造された中空セラミック成形体を焼成して製造されるものであって、当該中空セラミック成形体を焼成して焼結体とすることにより、機能の一段と優れた中空セラミック部品である高圧放電灯用の発光容器となる。
【０１６３】
図７は、成形用原料であるスラリーの調製から、中空セラミック成形体の製造、中空セラミック成形体を前駆体とする発光容器の製造に至るまでの製造工程を示す工程フローである。当該製造工程は、本発明の一実施形態に係る製造工程を示すもので、成形用スラリーの調製工程、中空セラミックの成形工程、中空セラミック成形体の離型工程、中空セラミック成形体の乾燥工程、中空セラミック成形体の仮焼・焼成工程からなり、これらの工程の順序で発光容器が製造される。
【０１６４】
成形用スラリーの調製工程は、中空セラミック成形体の成形用材料である成形用スラリーを調製するもので、成形用スラリーの調製工程では、原料粉体、分散媒および分散剤を互いに混合してスラリーの調合を行い、調合されたスラリーを解砕し、その後、ゲル化剤および反応触媒を添加してスラリーの最終的な調合を行い、これを脱泡して成形型内に注入する。スラリーの調製工程での解砕はポットミルやボールミル等で行い、ナイロン製の玉石を使用して温度１５℃〜３５℃で９６時間、好ましくは１２０時間以上行う。また、スラリーの脱泡は、スラリーを真空雰囲気で撹拌して行い、真空度−０．０９５ＭＰａ以下、好ましくは−０．０９０ＭＰａ以下、撹拌速度１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、好ましくは２５０ｒｐｍ〜４００ｒｐｍ、２分〜３０分、好ましくは１５分〜２５分行う。
【０１６５】
中空セラミック成形体の成形に使用する成形型は、金属製の２分割タイプの外型と、ワックスにて形成されている成形用中子からなる成形型を採用する。また、成形用中子としては、中空セラミック成形体の胴部の内部形状に対応する外部形状を有するワックス成形体と、中空セラミック成形体の細管部の内部形状に対応する外部形状を有しワックス成形体に接合されて同ワックス成形体から突出する金属製のピンとからなる中子を採用する。
【０１６６】
中空セラミック成形体の成形工程ではゲルキャスト法を採用するもので、調製されたスラリーを成形型の外型と成形用中子が形成する空間部に注入し、５℃〜５０℃の温度、好ましくは１５℃〜４０℃の温度で数時間放置する。これにより、成形型内のスラリーはゲル化して硬化する。
【０１６７】
中空セラミック成形体の離型工程は、成形型内の中空セラミック成形体を外型および成形用中子から離型するもので、その第１の手段は、成形用中子を構成するピンをワックス成形体から抜いた状態で、外型を分割して中空セラミック成形体を外型から取出してオーブン内に収容し、オーブン内の温度を６５℃〜１２０℃、好ましくは８０℃〜１００℃に設定して１０分以上放置して、ワックス成形体を溶融して排出する。また、離型の第２の手段は、成形用中子を構成するピンをワックス成形体から抜いた状態で、中空セラミック成形体を成形型ごとオーブンに収容して、オーブン内の温度を６５℃〜１２０℃、好ましくは８０℃〜１００℃に設定して１０分以上放置して、ワックス成形体を溶融して排出する。その後、中空セラミック成形体をオーブンから外型ごと取出し、外型を分割して中空セラミック成形体を取出す。
【０１６８】
中空セラミック成形体の乾燥工程は、離型された中空セラミック成形体を乾燥するもので、中空セラミック成形体を大気雰囲気のオーブンに収容し、オーブン内の温度を８０℃〜１２０℃、好ましくは９０℃〜１００℃に設定し、３０分以上放置して乾燥する。
【０１６９】
中空セラミック成形体の仮焼・焼成工程は、中空セラミック成形体を焼結体に変換して発光容器を製造するもので、仮焼では大気の雰囲気下で昇温速度２００℃／ｈｒ以下、最高温度１１００℃〜１４００℃で所定時間焼成する。また、焼成では、水素雰囲気または真空雰囲気で、最高温度１７００℃〜１９００℃で  所定時間焼成する。これにより、透光性が高く透光特性に優れた発光容器を製造することができる。
【０１７０】
（成形用中子）
本発明に係る成形用中子は、本発明に係る中空セラミック成形体の製造に使用する成形型を構成するものである。当該成形型は、分割タイプの外型と本発明に係る成形用中子にて構成される。
【０１７１】
成形用中子は、中空セラミック成形体の構成部位である中空状の胴部の内部形状に対応する外部形状を有するワックス成形体と、中空セラミック成形体の構成部位である細管部の内部形状に対応する外部形状を有しワックス成形体に接合されて同ワックス成形体から突出するピンを備えているものである。当該成形用中子は、ピンが中実のものと中空のものとに大別され、また、中空のピンの場合には、ワックスの吐出口の無いものと有るものとに大別される。ワックス成形体を形成するためのワックスとしては、融点が４５℃〜９０℃の範囲にあるパラフィンや脂肪酸エステル類を採用することができる。
【０１７２】
図８に示す成形用中子は、中空で楕円球状のワックス成形体１１と、ワックス成形体１１を長径方向に貫通して突出する１本のピン１２からなる成形用中子であって、ピン１２が中実の第１成形用中子１０ａ1である。また、図９に示す成形用中子は、中空で楕円球状のワックス成形体１１と、ワックス成形体１１を長径方向に貫通して突出する１本のピン１２からなる成形用中子であって、ピン１２が中空の第１成形用中子１０ａ2である。
【０１７３】
図１０に示す成形用中子は、中空で楕円球状のワックス成形体１１と、ワックス成形体１１に植設されて長径方向の互いに反対方向に突出する２本のピン１３ａ，１３ｂからなる成形用中子であって、各ピン１３ａ，１３ｂが中実の第２成形用中子１０ｂ1である。また、図１１に示す成形用中子は、中空で楕円球状のワックス成形体１１と、ワックス成形体１１に植設されて長径方向の互いに反対方向に突出する２本のピン１３ａ，１３ｂからなる成形用中子であって、各ピン１３ａ，１３ｂが中空の第２成形用中子１０ｂ2である。
【０１７４】
図１２に示す成形用中子は、中空ピンを採用した成形用中子である第３成形用中子１０ｃである。第３成形用中子１０ｃにおいては、図９に示す第１成形用中子１０ａ2と同様に、ピン１４がワックス成形体１１を長径方向に貫通して突出している。ピン１４は、両端部が開口していて、その長手方向の中央部に複数の吐出口１４ａを備えている。吐出口１４ａは、ワックス成形体１１の成形時に、溶融ワックスを成形型のキャビティに供給する吐出口として機能するもので、ピン１４は、結果としてワックスが充填された状態にある。
【０１７５】
図１３に示す成形用中子は、中空ピンを採用した成形用中子である第４成形用中子１０ｄである。第４成形用中子１０ｄにおいては、図１１に示す第２成形用中子１０ｂ2と同様に、２本のピン１５ａ，１５ｂがワックス成形体１１に植設されて長径方向の互いに反対方向に突出している。各ピン１５ａ、１５ｂは、内端側が閉塞されているもので、一方のピン１５ａにおいては、内端の近傍に吐出口１５ｃを備えている。吐出口１５ｃは、ワックス成形体１１の成形時に、溶融ワックスを成形型のキャビティに供給する吐出口として機能するもので、ピン１５ａは、結果としてワックスが充填された状態にある。
【０１７６】
図１４に示す成形用中子は、中空ピンを採用した成形用中子である第５成形用中子１０ｅである。第５成形用中子１０ｅにおいては、第４成形用中子１０ｄと同様、ワックス成形体１１に植設されて長径方向の互いに反対方向に突出している２本のピン１６ａ、１６ｂを備えている。各ピン１６ａ，１６ｂのうち、一方のピン１６ａは両端部が開口し、他方のピン１６ｂは内端側が閉塞している。一方のピン１６ａの内端開口部は、ワックス成形体１１の成形時に、溶融ワックスを成形型のキャビティに供給する吐出口１６ｃとして機能するもので、ピン１６ａは、結果としてワックスが充填された状態にある。
【０１７７】
これらの成形用中子１０ａ〜１０ｅは、本発明に係る成形用中子の第１の成形用中子に該当するもので、採用している各ピン１２〜１６ａ，１６ｂにおいては、ピンの表面粗度（Ｒａ）が０．１〜３．２の範囲に、ピン１２〜１６ａ，１６ｂのワックス成形体１１に対する接着強度が０．１ｋｇ〜２ｋｇの範囲に、ピン１２〜１６ａ，１６ｂを引抜くことによりワックス成形体１１内に形成される空隙が、ワックス成形体１１が占める容量の少なくとも１容量％となるように設定されている。
【０１７８】
図１５に示す成形用中子は、本発明に係る成形用中子の第２の成形用中子に該当する第６成形用中子１０ｆである。第６成形用中子１０ｆは、複数個の中空セラミック成形体を同時に成形する場合に使用されるもので、複数個のワックス成形体１７と、各ワックス成形体１７を長径方向に貫通して突出する１本の長尺のピン１８にて構成されている。ピン１８は、両端部が開口する中空ピンであって、ピン１８における各ワックス成形体１７に対応するそれぞれの部位に、吐出口１８ａを備えている。
【０１７９】
ピン１８が有する各吐出口１８ａは、各ワックス成形体１７の成形時に、溶融ワックスを成形型のキャビティに供給する吐出口として機能するもので、ピン１８は、結果としてワックスが充填された状態にある。また、ピン１８においては、ピンの表面粗度（Ｒａ）が０．１〜３．２の範囲に、ピン１８のワックス成形体１７に対する接着強度が０．１ｋｇ〜２ｋｇの範囲に、ピン１８を引抜くことによりワックス成形体１７内に形成される空隙が、ワックス成形体１７が占める容量の少なくとも１容量％となるように設定されている。
【０１８０】
（成形用中子の製造）
本発明に係る成形用中子の製造方法は、ワックスの吐出口を有しないピンを備える成形用中子を製造する第１の製造方法と、ワックスの吐出口を有するピンを備える成形用中子を製造する第２の製造方法、複数個のワックス成形体を有する成形用中子を製造する第３の製造方法に大別される。
【０１８１】
第１の製造方法は、例えば、図８〜図１１に示す第１成形用中子１０ａ1，１０ｂ2および第２成形用中子１０ｂ1，１０ｂ2を製造する方法である。ピンとしては、ワックスの吐出口を有しないピンを採用するとともに、成形型としては、ワックス成形体の外部形状に対応するキャビティと同キャビティに連通しピンが収納される空間部とを有する成形型を採用し、成形型にピンを収納した状態で、溶融状態のワックスを成形型に設けたワックス注入路を通してキャビティに供給するものである。
【０１８２】
図１６は、第１成形用中子１０ａ1を製造する方法を示すもので、成形型として半割タイプの成形型２０ａを採用する。成形型２０ａは、２つの型２１，２２にて構成されていて、両型２１，２２を互いに接合された状態においては、ピン１２を収容する空間部２３と、ワックス成形体の外部形状を有するキャビティ２４を形成する。また、一方の型２１には、溶融ワックスを供給するための注入孔２１ａを備えている。
【０１８３】
成形用中子１０ａ1を製造するには、ピン１２を成形型２０ａの空間部２３にセットして両型２１，２２を接合し、次いで、ワックスを溶融状態で、注入孔２１ａを通してキャビティ２４内に供給する（矢印を参照）。これにより、ピン１２の外周にワックス成形体１１が成形され、成形用中子１０ａ1が製造される。成形用中子１０ａ1は、ワックス成形体１１が冷却固化した時点で離型して取出す。製造された成形用中子１０ａ1においては、ワックス成形体１１はキャビティ２４の内周面に対応する円滑な外周面を有し、ピン１２に対しては適度な強度で接合している。なお、第２成形用中子１０ｂ1も、これと同様な方法で製造できる。
【０１８４】
ピンが中空ピンである成形用中子１０ａ2，１０ｂ2を製造する場合においては、中空ピンは、その外周に形成されるワックス成形体に対して良好な作用効果をもたらす。すなわち、成形用中子を形成するには、上記したように、成形型２０ａのキャビティ２４内にてピンの外周側に加熱溶融したワックスを注入してこれを冷却固化するが、この際、成形されたワックス成形体１１は漸次収縮してピンを締付けることになり、この結果、ワックス成形体１１にクラックが発生するおそれがある。しかしながら、ピンがピン１２，１３ａ，１３ｂのように中空ピンであると、中空ピン１２，１３ａ，１３ｂは、ワックス成形体１１から付与される締付け力により撓んで締付け力を緩和して、ワックス成形体１１におけるクラックの発生を防止すべく機能する。
【０１８５】
本発明に係る成形用中子を製造する第２の製造方法は、ピンとしてワックスの吐出口を有するピンを採用する成形用中子を製造する方法であり、例えば、図１２〜図１４に示す第３成形用中子１０ｃ、第４成形用中子１０ｄ、第５成形用中子１０ｅを製造する方法である。
【０１８６】
図１７は、第３成形用中子１０ｃを製造する方法を示すもので、成形型として成形型２０ａと同様に、半割タイプの成形型２０ｂを採用する。但し、成形型２０ｂでは、溶融ワックスをキャビティ２４内に供給するための注入孔は不要であることから、注入孔を備えていない。
【０１８７】
成形用中子１０ｃを製造するには、ピン１４を成形型２０ｂの空間部２３にセットして両型２１，２２を接合し、次いで、ワックスを溶融状態で、ピン１４の一端側の開口部１４ｂから注入する（矢印を参照）。開口部１４ｂから注入された溶融ワックスは、ピン１４の内孔を通って吐出口１４ａに至り、吐出口１４ａから成形型２０ｂのキャビティ２４内に供給される。
【０１８８】
これにより、ピン１４の外周にワックス成形体１１が形成され、成形用中子１０ｃが製造される。成形用中子１０ｃは、ワックス成形体１１が冷却固化した時点で離型して取出す。製造された成形用中子１０ｃにおいては、ワックス成形体１１はキャビティ２４の内周面に対応する円滑な外周面を有し、ピン１４に対しては適度な強度で接合している。なお、第４成形用中子１０ｄおよび第５成形用中子１０ｅも、これと同様の方法で製造できる。
【０１８９】
当該製造方法によれば、成形型２０ｂのキャビティ２４内への溶融ワックスの供給は、ピン１４の内孔を通してその吐出口１４ａから行うようにしていることから、成形されるワックス成形体１１の外周面には、バリ等、ワックス吐出口の跡（ゲート跡）が残存することがなくて、ゲート跡を除去する必要がない。このため、ワックス成形体１１の外周面は、ゲート跡の除去に起因する粗い非円滑面部が存在しない高度な円滑面に形成されるとともに、ワックス成形体１１の容積は、ゲート跡の除去に起因して変動するようなことがない。
【０１９０】
換言すれば、成形用中子１０ｃのワックス成形体１１は、設定された大きさで、設定された高円滑度の外周面を有するものとなり、かかるワックス成形体１１を有する成形用中子１０ｃを使用することにより、胴部の内外形状を高度に制御された中空セラッミク成形体を成形することができる。
【０１９１】
本発明に係る成形用中子を製造する第３の製造方法は、複数個のワックス成形体を有する成形用中子を製造する方法であり、例えば、図１５に示す第６成形用中子１０ｆを製造する方法である。
【０１９２】
図１８は、第６成形用中子１０ｆを製造する方法を示すもので、成形型として成形型２０ａ，２０ｂと同様に、半割タイプの成形型２０ｃを採用する。但し、成形型２０ｃは、ワックス成形体１７に対応する数のキャビティ２４を備えてはいるが、溶融ワックスをキャビティ２４内に供給するための注入孔を備えてはいない。各キャビティ２４は、ピン１８を収容する空間部２３が貫通した状態にある。
【０１９３】
第６成形用中子１０ｆを製造するには、ピン１８を成形型２０ｃの空間部２３にセットして両型２１，２２を接合し、次いで、ワックスを溶融状態で、ピン１８の一端側の開口部１８ｂから注入する（矢印を参照）。開口部１８ｂから注入された溶融ワックスは、ピン１８の内孔を通って各吐出口１８ａに至り、各吐出口１８ａから成形型２０ｃの各キャビティ２４内に供給される。
【０１９４】
これにより、ピン１８の外周に各ワックス成形体１７が成形され、成形用中子１０ｆが製造される。成形用中子１０ｆは、ワックス成形体１７が冷却固化した時点で離型して取出す。製造された成形用中子１０ｆにおいては、ワックス成形体１７はキャビティ２４の内周面に対応する円滑な外周面を有し、ピン１８に対しては適度な強度で接合している。
【０１９５】
（発光容器）
本発明に係る発光容器は、高圧放電灯用の発光容器であって、本発明に係る中空セラミック成形体を前駆体とする焼結体である。当該発光容器は、当該中空セラミック成形体を焼成することにより製造されるものである。
【０１９６】
図１９に示す発光容器３０ａは、本発明に係る発光容器の一例を示すもので、例えば、図２０および図２１に示す方法で製造される中空セラミック成形体４０ａを前駆体としている。また、図２２に示す発光容器３０ｂは、本発明に係る発光容器の他の一例を示すもので、例えば、図２３および図２４に示す方法で製造される中空セラミック成形体の群体４０ｂ1を分割して形成される中空セラミック成形体４０ｂを前駆体としている。発光容器３０ａ，３０ｂは、中空セラミック成形体４０ａ，４０ｂを、大気雰囲気中１２００℃で３時間仮焼し、次いで、水素雰囲気中１８５０℃で３時間焼成して形成される。中空セラミック成形体４０ａ，４０ｂを焼成して形成される発光容器３０ａ，３０ｂ（焼結体）は、中空状の胴部３１と、胴部３１と一体の一対のチューブ状細管部３２，３３を備えた透光性のセラミック質のものである。
【０１９７】
当該発光容器３０ａ，３０ｂにおいては、その胴部３１内に発光物質が投入され、かつ、各細管部３２，３３を通して一対の電極部材が挿入された状態で、各細管部３２，３３を密封されて、高圧放電灯に形成される。当該高圧放電用灯においては、色温度、ランプ効率、演色性等のランプ特性が良好なことが要求される。これらのランプ特性は、特に、発光容器３０ａ，３０ｂの胴部３１の内部形状に大きく影響される。
【０１９８】
従って、発光容器３０ａ，３０ｂには、その胴部３１の内部形状が均一で滑らかな形状であることが要求される。換言すれば、当該発光容器３０ａ，３０ｂにおいては、その胴部３１が設定された形状に成形されていて、胴部３１の内部形状が均一かつ滑らかで、クラックが皆無でかつ面粗度がよいことが要求される。
【０１９９】
（中空セラミック成形体）
発光容器３０ａの前駆体である中空セラミック成形体４０ａは、図２０および図２１に示すように、発光容器３０ａの胴部３１に対応する胴部４１、および、発光容器３０ａの細管部３２，３３に対応する細管部４２，４３を備えている。発光容器３０ｂの前駆体である中空セラミック成形体４０ｂにおいても、図２４に示すように、形状を異にするが、中空セラミック成形体４０ａと同様に、胴部４１および細管部４２，４３を備えている。
【０２００】
中空セラミック成形体４０ａ，４０ｂは、発光容器３０ａ，３０ｂ（中空セラミック成形体４０ａ，４０ｂの焼結体）と密接に関係していることから、発光容器３０ａ，３０ｂと同様の特性が要求される。すなわち、中空セラミック成形体４０ａ，４０ｂにおいては、その胴部４１が設定された形状に成形されていて、胴部４１の内部形状が均一かつ滑らかで、クラックが皆無でかつ面粗度がよいことが要求される。
【０２０１】
（中空セラミック成形体の製造）
本発明に係る中空セラミック成形体の製造では、成形用中子として、上記した第１成形用中子１０ａ〜第６成形用中子１０ｆのいずれかを採用するものであるが、成形用スラリーとしては、少なくともセラミック粉体、分散媒およびゲル化剤を含有し、ゲル化して硬化することができるスラリーを採用することを必須不可欠とするものである。中空セラミック成形体４０ａの製造では、例えば第３成形用中子１０ｃが採用される。また、中空セラミック成形体４０ｂの製造では、その複数個を群体４０ｂ1として成形さることから、第６成形用中子１０ｆが採用される。
【０２０２】
（中空セラミック成形体の成形用スラリー）
セラミック粉体としては、アルミナ、イットリア、アルミナイットリアガーネット、石英、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミ、ジルコニア、サイアロン等の粉体を挙げることができる。発光容器の前駆体である中空セラミック成形体の製造には、アルミナ、イットリア、アルミナイットリアガーネット、石英等の透光性セラミックの粉体等を挙げることができる。これにより、高圧放電灯用の発光容器の前駆体に適するセラミック成形体を製造することがきる。
【０２０３】
分散媒としては、エーテル、炭化水素、トルエン等、ゲル化剤とは反応しない非反応性分散媒、少なくとも１つの反応性官能基を有してゲル化剤と反応する反応性分散媒、例えば、エチレングリコール等のジオール類、グリセリン等のトリオール類、グルタル酸ジメチル等の多塩基酸エステル、トリアセチレン等の多価アルコール酸エステル等を挙げることができる。
【０２０４】
ゲル化剤としては、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のモノマー、オリゴマー、ポリマー、架橋剤の添加により三次元的に架橋するプレポリマーを挙げることができる。なかでも、反応性分散媒との反応性が高い、イソシアナート基および／またはイソチオシアナート基を有するものを採用することが好ましい。
【０２０５】
中空セラミック成形体の成形用スラリーを構成する分散媒やゲル化剤については、（実施の形態：その１）の成形用スラリーの項で詳述している事項と共通するものであり、同項で挙げられている分散媒、ゲル化剤を適宜使用することが好ましい。また、当該成形用スラリーを調製するには、同項で詳述しているように、架橋剤、反応触媒、分散剤等を追加することができる。当該成形用スラリーとしては、同項で挙げているスラリーＡ1〜スラリーＡ9の中から適宜選択して使用することができる。
【０２０６】
成形用スラリーの調製では、分散媒にセラミック粉体を分散してスラリーとした後にゲル化剤を添加することにより、または、分散媒にセラミック粉体およびゲル化剤を同時に添加して分散してスラリーとする。この場合、分散媒として非反応性分散媒を採用する場合には、成形型内に注入する直前にスラリーに架橋剤を添加してスラリー中のゲル化剤を三次元的に架橋してゲル化して、スラリーを硬化するようにする。
【０２０７】
成形用スラリーにおいては、成形型への注入作業の作業性を考慮すれば、２０℃での粘度が５ｐｓ以下であることが好ましく、より好ましくは３ｐｓ以下である。スラリーの粘度は、分散媒やゲル化剤の粘度のほかに、セラミック粉体の種類、分散媒の量、スラリー中のセラミック粉体の濃度（スラリー濃度）等によっても調整することができる。スラリーの濃度が低い場合には、中空セラミック成形体の密度が低くて強度が低下し、乾燥時や、発光容器を形成するための焼成時に、クラックが発生するとともに収縮率の増加により変形が発生する等の問題がある。従って、成形用スラリーのスラリー濃度は、２５〜７５容量％であることが好ましく、乾燥収縮や熱収縮によるクラックの発生を防止するためには、３５〜７５容量％であることがより好ましい。
【０２０８】
なお、当該成形用スラリーにおいては、成形上の問題がない限り、分散媒やゲル化剤以外の添加剤、例えば、分散媒とゲル化剤との反応を促進させるための触媒、スラリーの調製を容易にするための分散剤、消泡剤、界面活性剤、焼結体の特性を向上させるための焼結助剤等を添加することが可能である。これらの剤の使用については、（実施の形態：その２）の項に記載された事項を参照することが好ましい。
【０２０９】
当該成形用スラリーは、成形型への注入前には低粘度および高流動性を維持し、成形型に注入された後には、ゲル化して硬化することによって、ハンドリングに耐える十分な強度を有する中空セラミック成形体となる。当該成形用スラリーを成形型内でゲル化する手段としては、成形用スラリーをそのまま、または、ゲル化反応触媒を添加した状態で成形型に注入後に所定時間放置する手段、所定温度に昇温して保持する手段等を採ることができる。これにより、成形用スラリーは、反応性分散媒とゲル化剤とを化学結合させることにより、または、非反応性分散媒とゲル化剤とを架橋剤を介して化学結合させることによりゲル化して硬化される。
【０２１０】
（中空セラミック成形体の成形）
中空セラミック成形体を成形するに際しては、成形用中子を成形型（外型に該当する）内にセットし、上記した成形用スラリーを、成形型のチャンバー内にて成形用中子の外周に形成される空間部に注入してゲル化して硬化し、次いで、成形用中子を構成するピンをワックス成形体から引抜いて除去し、その後、ワックス成形体を加熱溶融して中空セラミック成形体内から排出する。中空セラミック成形体からワックス成形体を排出するには、中空セラミック成形体を成形型内に残存させた状態で行うことができるとともに、中空セラミック成形体を成形型から離型した状態でも行うことができる。
【０２１１】
図２０および図２１は、中空セラミック成形体４０ａを製造するための各製造工程を示すもので、一対の外型５１，５２からなる分割タイプの成形型５０ａを採用している。中空セラミック成形体４０ａを製造するに当たっては、成形用中子１０ｃを、図２０の左図に示すように、成形型５０ａを構成する両外型５１，５２内に配置して、両外型５１，５２により、成形用中子１０ｃを構成するピン１４の各端部を図示しない各支持部材を介して挟持する。
【０２１２】
これにより、成形用中子１０ｃは成形型５０ａ内にセットされ、成形型５０ａのキャビティ内にて、その内周面とワックス成形体１１の外周面間に、中空セラミック成形体４０ａの胴部４１の内部形状および外部形状に対応する空間部５３を形成し、かつ、キャビティ内にて、その内周面とピン１４の外周面間に、中空セラミック成形体４０ａの各細管部４２，４３の内部形状および外部形状に対応する空間部５４を形成する。空間部５４には、一方の外型５１に形成されているスラリー注入孔５１ａが開口している。
【０２１３】
図２０の中央図は、成形用スラリーを成形型５０ａの各空間部５３．５４に注入するスラリー注入工程を示すもので、スラリー注入工程では、成形用スラリーを成形型５０ａのスラリー注入孔５１ａを通して各空間部５３，５４に注入する。これにより、成形用スラリーは、各空間部５３，５４に供給されて充填される。この状態を所定時間放置すれば、成形用スラリーはゲル化して硬化し、両空間部５３，５４内にて中空セラミック成形体４０ａが形成される。
【０２１４】
図２０の右図は、中空セラミック成形体４０ａが成形された後に、成形用中子１０ｃを構成するピン１４を引抜いて成形型５０ａから取出すピン引抜き工程を示すもので、ピン１４をワックス成形体１１から引抜いて、成形型５０ａから取出す。これにより、中空セラミック成形体４０ａ内のワックス成形体１１の内部には、ピン１４が占めていた容積に相当する容量の隙間１１ａが残存する。残存する隙間１１ａは、ワックス成形体１１の加熱溶融時の熱膨張に起因する中空セラミック成形体４０ａに及ぼす応力を緩和すべく機能する。
【０２１５】
図２１の左右の各図は、中空セラミック成形体４０ａの内部に残存するワックス成形体１１を加熱溶融して排出するワックス排出工程を示している。図２１の左図に示す排出工程では、ワックス成形体１１を成形型５０ａの外周から加熱するもので、これにより、ワックス成形体１１は溶融して、中空セラミック成形体４０ａの他方の細管部４３から外部へ排出される。この場合、中空セラミック成形体４０ａの一方の細管部４２から押出し圧を付与するようにすれば、溶融ワックスを中空セラミック成形体４０ａから短時間で排出することができる。中空セラミック成形体４０ａは、その後、成形型５０ａから離型され、焼成することにより発光容器３０ａに変換される。
【０２１６】
図２１の右図は、中空セラミック成形体４０ａを成形型５０ａから離型した状態で、ワックス成形体１１を加熱溶融して排出するワックス排出工程を示している。同図に示す排出工程では、成形型５０ａから離型した中空セラミック成形体４０ａを、その外周から加熱することによってワックス成形体１１を溶融して、中空セラミック成形体４０ａの他方の細管部４３から外部へ排出する。この場合、加熱されたワックスの熱膨張による中空セラミック成形体４０ａでのクラックの発生を防止するため、圧力容器等を利用して、スラリーの硬化時よりも高い気圧の下で、ワックス成形体１１を加熱溶融することが好ましい。
【０２１７】
図２３および図２４は、中空セラミック成形体４０ｂの複数個を一体的に有する群体４０ｂ1を製造するための各製造工程を示すもので、一対の外型５５，５６からなる分割タイプの成形型５０ｂを採用している。成形型５０ｂは、群体４０ｂ1に対応する複数個のキャビティを有する点を除き、成形型５０ａと実質的に同等の機能を有するものである。但し、図２３および図２４には、上型５６を取外した平面状態を示している。
【０２１８】
群体４０ｂ1を製造するに当たっては、図２３の上図に示すように、成形用中子１０ｆを成形型５０ｂの両外型５５，５６内にセットする。次いで、図２３の下図に示すように、成形用スラリーを注入孔５７から注入すれば（矢印を参照）、成形用スラリーは、成形型５０ｂのキャビティに供給されて充填される。この状態を所定時間放置すれば、成形用スラリーはゲル化して硬化し、成形型５０ｂ内に群体４０ｂ1が成形される。なお、図中の符号Ｓは成形用スラリーを示している。
【０２１９】
成形された群体４０ｂ1内の成形用中子１０ｆを排出するには、図２４の上図に示すように、先ず成形型５０ｂ内にある群体４０ｂ1から、成形用中子１０ｆを構成するピン１８を引抜く。次いで、図２４の下図に示すように、群体４０ｂ1を成形型５０ｂから離型し、群体４０ｂ1を外周から加熱する。これにより、群体４０ｂ1内のワックス成形体１７は溶融して排出される。
【０２２０】
中空セラミック成形体や中空セラミック成形体の群体の製造に使用される成形用中子は、中空セラミック成形体の成形後に、同成形体の内部に残留することから、ピンについては、中空セラミック成形体の離型前に引抜いて取出し、ワックス成形体については、中空セラミック成形体の離型前または離型後に、加熱溶融して溶融状態で中空セラミック成形体の内部から排出される。
【０２２１】
このため、成形用中子には、ワックス成形体に対しては形態保持性と適度な温度で溶融する溶融特性が要求され、また、ピンに対してはワックス成形体に対する適度な接着保持性と適度な抜け性が要求される。従って、ワックス成形体を形成するワックスとしては、融点が４５〜９０℃程度のパラフィンや脂肪酸エステルが好ましい。また、ピンは、それ自体の強度や、ワックスに対する親和性等から金属製であることが好ましく、また、ピンの外周表面が適度の面粗度を有するものであることが好ましい。
【０２２２】
ピンとワックス成形体との接合については、一般には、ピンの外周表面が粗いほど接着強度が高く、滑らかであるほど接着強度が低いものと推測される。この点を考慮すれば、ピンの外周表面の面粗度（ピン表面粗度という）はＲa≧０．１であることが不可欠である。しかしながら、本発明に係る製造方法で採用する成形用中子においては、ピン表面粗度Ｒaが３．２〜１２．５の範囲では、ピンのワックス成形体に対する接着強度が十分には得られないことが判明した。
【０２２３】
これは、ピンの外周表面の凹凸が小さすぎるため、ピン表面粗度Ｒaが３．２〜１２．５の範囲では、ワックスがワックス成形体の成形途中にピン表面の凹部の底にまで十分には充填されず、結果として、接着面積がピン表面粗度Ｒa３．２以下の場合より実質的に小さくなるためと推測される。また、ピン表面粗度Ｒａが６．３以上となると、ピンと中空セラミック成形体の細管部内との摩擦が増大し、ピンを中空セラミック成形体から引抜く際の負荷が大きくて、中空セラミック成形体の細管部を損傷させるおそれがあることも判明した。
【０２２４】
以上のことから、成形用中子を構成するピンは、表面粗度Ｒaが０．１〜３．２の範囲のものであることが好ましい。接着強度の点からすれば、接着強度は０．１ｋｇ〜２ｋｇの範囲であることが好ましい。ピンの表面粗度に関しては、ピンの成形状態に起因するそれ自体が有する状態での表面粗度であってもよく、また、表面粗度Ｒaが０．１以下のピンの表面に凹凸加工して、接着強度を０，１ｋｇ〜２ｋｇの範囲にするようにしてもよい。この場合、ピンの表面の凹凸は少なくとの複数個で、凹凸の大きさおよび深さは０．００５ｍｍ〜０．２ｍｍとし、凹凸の断面形状は円形、多角形、畝状、その他の形状等任意である。図２５には、成形用中子を構成するワックス成形体とピンとの接着強度の関係をグラフに示している。
【０２２５】
成形用中子を構成するワックス成形体とピンの形状および大きさは、製造すべき中空セラミック成形体の形状および大きさに関連して予め設定されるものである。但し、ピンの大きさについては、ピンをワックス成形体から引抜いた際に中空セラミック成形体の内部に形成される隙間の大きさを目処として設定することが好ましい。
【０２２６】
すなわち、ピンを引抜いた際に中空セラミック成形体の内部に形成される隙間が、ワックス成形体が占める容積の少なくとも１容量％であるようにする。中空セラミック成形体の内部にこのような隙間を確保すれば、ワックス成形体の加熱溶融時の熱膨張に起因する中空セラミック成形体の内周側にかかる応力を大幅に軽減して、中空セラミック成形体の内部形状の変形を規制することができる。
【０２２７】
（実施例１）
本実施例では、各種の方式の製造方法（実施例および比較例）を採用して前駆体である中空セラミック成形体を製造し、かつ、これを焼成して高圧放電灯用の発光容器を製造した。各種方式により製造された中空セラミック成形体を前駆体とする発光容器について、その内部空間の内容積のばらつき、および、クラックの有無を評価した。
【０２２８】
前駆体である中空セラミック成形体の製造では、第１の製造方法として本発明の一例に係るロストワックス方式の製造方法であって、図２０および図２１に示す方法（成形用中子１０ｃ、中空セラミック４０ａ）、第２の製造方法として従来公知の減圧成形方式の製造方法、第３の製造方法として水性のスラリーおよび石膏等からなる鋳型を採用した従来公知の吸水成形方式の製造方法、および、第４の製造方法として胴部、閉塞部および細管部を互いに組付けて容器を組立てる従来公知の組立方式の製造方法を採用している。
【０２２９】
成形用中子：使用した成形用中子１０ｃでは、表面粗度Ｒａが０．１〜３．２の範囲にある円管状の中空ピン１４を採用している。また、ワックス成形体１１を形成するワックスとしては、融点が４５℃〜９０℃の範囲にあるパラフィンや脂肪酸エステル類を採用している。なお、ワックス成形体１１の中空セラミック成形体４０ａ内からの排出は、ワックス成形体１１を１００℃で溶融して３時間かけて行った。
【０２３０】
成形用スラリー：中空セラミック成形体４０ａを形成する成形用スラリーは、２０℃の室温下で、分散剤を混合した分散媒にセラミック粉体、ゲル化剤、反応触媒および架橋剤を添加することにより調製した。セラミック粉体としては、アルミナ粉末を採用した。分散媒としては、反応性分散媒であるエステル（トリアセチレン：グルタル酸ジメチルの質量比が１０：９０）を採用した。当該エステルの２０℃での粘度は０．０１５ｐｓである。ゲル化剤としては、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）のウレトジオン変性物を採用した。当該ＨＤＩ変性物の２０℃での粘度は１．７ｐｓである。反応触媒としては、トリエチルアミンを採用した。架橋剤としては、ポリエステルポリオールを採用した。分散剤としては、ポリマレイン酸共重合体を採用した。調製されたスラリーの粘度は、５ｐｓ以下のものである。
【０２３１】
各発光容器：本発明に係る製造方法である第１の製造方法（ロストワックス方式）、公知の製造方法である第２の製造方法（減圧方式）、公知の製造方法である第３の製造方法（吸水方式）、公知の製造方法である第４の製造方法（組立方式）の各製造方法で製造した前駆体である中空セラミック成形体を、同一条件で焼成して発光容器を製造した。各中空セラミック成形体の焼成では、大気雰囲気中１２００℃で３時間仮焼した後、水素雰囲気中１８５０℃で３時間焼成した。各中空セラミック成形体を焼成して形成された各発光容器について、その内容積、および、内容積のばらつきの発生状況を比較した。得られた結果を表８に示す。
【０２３２】
但し、表８に示す発光容器中、第１発光容器は第１の製造方法により製造した中空セラミック成形体を焼成してなる発光容器（実施例）、第２発光容器は第２の製造方法により製造した中空セラミック成形体を焼成してなる発光容器（比較例）、第３発光容器は第３の製造方法により製造した中空セラミック成形体を焼成してなる発光容器（比較例）、第４発光容器は第４の製造方法により製造した中空セラミック成形体を焼成してなる発光容器（比較例）を示す。また、測定値は、発光容器２０個の平均値である。
【０２３３】
表８
0004761698.tif 000018
【０２３４】
（実施例２）
本実施例は、発光容器の前駆体である中空セラミック成形体の製造に供される成形用中子について検討して、最適な成形用中子を確認することを意図している。本実施例では、発光容器３０ａの前駆体である中空セラミック成形体４０ａの製造に供する成形用中子１０ｃについて検討した。
【０２３５】
成形用中子１０ｃは、ワックス成形体１１と金属製ピン１４からなるもので、ワックス成形体１１の形成材料であるワックスに、互いに異なる７種類のワックスＤ1〜Ｄ7を採用した。各ワックスＤ1〜Ｄ7は下記に示すもので、表９に示すように、融点および溶融時の粘度がそれぞれ異なるものである。
Ｄ1：パラフィンワックス
Ｄ2：ソルビタンモノステアレートＡ
Ｄ3：ロストワックス成形用ワックス（フィラー入り）
Ｄ4：ロストワックス成形用ワックス
Ｄ5：ソルビタンモノステアレートＢ
Ｄ6：グリセリン脂肪酸エステル
Ｄ7：プロピレングリコールモノステアレート
【０２３６】
本実施例では、上記した各ワックスをワックス成形体１１の成形材料として使用して、図１７に示す成形用中子の製造方法に基づいて各成形用中子１０ｃを製造した。製造した各成形用中子１０ｃについては、中空セラミック成形体の製造に供し、図２０および図２１に示す中空セラミック成形体の製造方法に基づいて中空セラミック成形体４０ａを製造した。この間、各成形用中子１０ｃの形状を評価し、かつ、中空セラミック成形体４０ａ内に位置するワックス成形体１１の溶出状態を評価した。
【０２３７】
表９
0004761698.tif 000019
【０２３８】
成形用中子１０ｃのワックス成形体１１を構成するワックスの融点については、融点は３０℃〜８０℃であり、好ましくは４０℃〜７９℃である。ワックスの融点が低い場合には、ワックス成形体は常温で変形をおこし易く、形状精度の高い中空セラミック成形体４０ａを繰り返し成形することができない。また、ワックスの融点が高い場合には、中空セラミック成形体４０ａ内からワックス成形体１１を溶出する際に高い温度を付与する必要があり、また、中空セラミック成形体４０ａを高温に曝すことにもなる。このため、中空セラミック成形体４０ａ内で溶媒等が膨張して、または、ワックスが大きく膨張して、あるいは、溶媒の蒸発による乾燥に起因する収縮により、中空セラミック成形体４０ａに大きな歪みが付加されてクラックが発生する等の不具合を惹起することになる。
【０２３９】
成形用中子１０ｃのワックス成形体１１を構成するワックスの溶融時の粘度については、粘度は１０ｐｓ以下、好ましくは５ｐｓ以下である。中空状の胴部４１と細管部４２，４３を一体に有する中空セラミック成形体４０ａの製造では、中空セラミック成形体４０ａの胴部４１に残存するワックス成形体１１を溶出するには、中空セラミック成形体４０ａの細管部４２，４３の内孔を通して行う必要がある。このような溶出手段を円滑に行うには、上記した粘度であることが好ましい。
【０２４０】
成形用中子１０ｃのワックス成形体１１を構成するワックスの体積収縮率については、溶融−固化の相転移による体積膨張率は５％以下であることが好ましい。当該体積膨張率を得るためには、ワックスはグリセリン酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル類が好ましい。当該体積膨張率を得ることより、ワックス成形体の溶出時に、中空セラミック成形体４０ａに無用の歪みを付加するようなことがない。
【０２４１】
（実施例３）
本実施例は、発光容器の前駆体である中空セラミック成形体の製造に供される成形用原料である成形用スラリーについて検討して、最適な成形用スラリーを確認することを意図している。本実施例では、発光容器３０ａの前駆体である中空セラミック成形体４０ａの製造に供する成形用スラリー中の分散剤について検討した。
【０２４２】
成形用スラリーの基本の組成は、アルミナ粉末（商品名，アルミナＡＫＰ−２０，住友化学化学工業株式会社製）１００重量％、分散媒（商品名，ケムレツ６０８０，保土ヶ谷アシュランド株式会社製）２７重量％、ゲル化剤（商品名，ＳＢＵイソシアナート０７７５，住友バイエルウレタン株式会社製）４重量％、反応触媒（商品名，カオライザーNO．２５，花王株式会社製）０．１重量％、マグネシア０．０２５重量％とし、かかる組成の成形用スラリーに分散剤（商品名，マリアリムＡＫＭ−０５３１，日本油脂株式会社製）を適宜量添加して調製した。
【０２４３】
調製した各成形用スラリーを成形用原料として、発光容器３０ａの前駆体である中空セラミック成形体４０ａを、図２０および図２１に示す成形方法の基づいて成形した。各成形用スラリーの２５℃における粘度、および、中空セラミック成形体の成形１時間後の強度（φ８棒／３点曲げ）を評価した。得られた結果を表１０に示す。
【０２４４】
表１０
0004761698.tif 000020
【０２４５】
成形用スラリー中の分散剤は、原料粉体の分散分率を高めてスラリーの流動特性を向上させるべく機能し、また、中空セラミック成形体の強度の向上に寄与する。分散剤の添加量は、成形用スラリーの流動特性に大きく影響する。採用する原料粉体の種類、粒径、比表面積等の粉体特性とも関連するが、一般に採用される原料粉体に対しては、０．１重量％〜５．０重量％を目安とする。
【０２４６】
本実施例では、成形用スラリーの流動特性（粘性）の点からは、アルミナ粉末に対する添加量が１．５重量％〜４．０重量％の範囲で良好な結果を得ており、最も好ましい範囲は、１．５重量％〜２．５重量％の範囲である。また、成形体の強度の点からは、アルミナ粉末に対する添加量が２．０重量％以上の範囲で良好な結果を得ており、最も好ましい範囲は２．５重量％以上の範囲である。総合的にみれば、アルミナ粉末に対する添加量は、２．０重量％〜４．０重量％の範囲である。
【０２４７】
分散剤は、分散媒と同様に、反応性官能基を有していることが好ましい。反応性官能基を有する分散剤（反応性分散剤）は、分散媒と一体となってゲル化反応に関与することにより、スラリーの硬化を促進する。分散剤は、一般に、成形用スラリーを構成する分散媒等に比較して分子量が高く、１分子中に有する反応性官能基の数が多くなる。このため、分散剤がゲル化反応に関与した場合には、成形用スラリーの硬化速度を向上させ、かつ、硬化硬度を向上させる。分散剤が、アミノ基を有する分散剤、酸無水物やカルボキシル基を有する分散剤、水酸基を有する分散剤である場合には、硬化特性の向上が認められる。
【０２４８】
反応性の分散剤については、添加量を増加するほど成形用スラリーの硬化特性が向上して、良好な特性の中空セラミック成形体４０ａを得ることができる。しかしながら、当該分散剤の添加量が適正量を超えると、成形用スラリーの流動特性が低下する。このため、当該分散剤には、適正な添加量が存在する。当該分散剤の流動特性に対しての最適添加量と、硬化特性に対する最適添加量とは、必ずしも一致しない。従って、当該分散剤の最適添加量は、採用する原料粉体ごとに適正値を求めるようにする必要があるが、概ね、粘性が最も低くなる添加量に対して１倍〜２倍の範囲とする。すなわち、当該分散剤の添加量は、原料粉体の０．１重量％〜５重量％である。
【０２４９】
（実施例４）
本実施例は、発光容器の前駆体である中空セラミック成形体の製造に供される成形用原料である成形用スラリーについて検討して、最適な成形用スラリーを確認することを意図している。本実施例では、発光容器３０ａの前駆体である中空セラミック成形体４０ａの製造に供する成形用スラリー中の金属類の成分について検討した。
【０２５０】
成形用スラリーの基本の組成は、アルミナ粉末（商品名，アルミナＡＫＰ−２０，住友化学化学工業株式会社製）１００重量％、分散媒（商品名，ケムレツ６０８０，保土ヶ谷アシュランド株式会社製）２７重量％、ゲル化剤（商品名，ＳＢＵイソシアナート０７７５，住友バイエルウレタン株式会社製）４重量％、反応触媒（商品名，カオライザーNO．２５，花王株式会社製）０．１重量％、分散剤（商品名，マリアリムＡＫＭ−０５３１，日本油脂株式会社製）２．０重量％とし、かかる組成の成形用スラリーにマグネシアを適宜量添加して調製した。
【０２５１】
調製した各成形用スラリーを成形用原料として、発光容器３０ａの前駆体である中空セラミック成形体４０ａを、図２０および図２１に示す成形方法の基づいて成形した。各中空セラミック成形体４０ａの経時的な強度（φ８棒／３点曲げ）を評価した。得られた結果を表１１に示す。
【０２５２】
表１１
0004761698.tif 000021
【０２５３】
成形用スラリー中のある種の金属成分（金属や金属酸化物等）は、中空セラミック成形体４０ａを焼成してなる発光容器３０ａの透光特性を向上すべく機能する。このため、当該金属成分が成形用スラリーの構成成分であることは好ましい。当該金属成分としては、Ｍｇ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｌａ等の金属や、マグネシア（ＭｇＯ）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）等の金属酸化物を挙げることができる。これらの金属酸化物は、成形用スラリーのゲル化を助成して硬化を促進するとともに、成形用スラリーの硬化硬度を高めるべく機能する。また、成形用スラリーには、Ｓｉ、Ｂ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃａ等の金属成分が含有することが多い。
【０２５４】
本実施例では、これの金属成分の代表例として、マグネシア（ＭｇＯ）を採用して、成形用スラリーの硬化に及ぼす影響、および、得られた中空セラミック成形体４０ａの強度に及ぼす影響を検討を行った。成形用スラリーの硬化については、マグネシアの含有量が０．０２重量％以下の場合には、成形用スラリーの硬化速度が遅く、中空セラミック成形体４０ａが離型可能な強度となる時間が長くなる。また、マグネシアの含有量が０．１５重量％以上の場合には、中空セラミック成形体４０ａの焼成時に、中空セラミック成形体４０ａを構成するアルミナに異常粒の成長が惹起されて、クラックの発生原因となる。なお、その他の金属成分もほぼ同様である。従って、これら金属成分の成形用スラリー中の含有量は、０．０２重量％〜０．１５重量％の範囲であり、好ましくは０．０５重量％〜０．１重量％の範囲である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施形態を模式的に示す工程図である。
【図２】本発明における他の一実施形態を模式的に示す工程図である。
【図３】本発明におけるさらに他の一実施形態を模式的に示す工程図である。
【図４】本発明の成形型の作成に使用する元型の一例を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の成形型の作成に使用する元型の他の一例を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の成形型の作成に使用する元型の他の一例を模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明で使用する成形用スラリーの調製から本発明に係る中空セラミック部品を製造するまでの製造過程を示す工程フローである。
【図８】本発明で使用する成形用中子の一例を示す断面図である。
【図９】本発明で使用する成形用中子の他の一例を示す断面図である。
【図１０】本発明で使用する成形用中子の他の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明で使用する成形用中子の他の一例を示す断面図である。
【図１２】本発明で使用する成形用中子の他の一例を示す断面図である。
【図１３】本発明で使用する成形用中子の他の一例を示す断面図である。
【図１４】本発明で使用する成形用中子の他の一例を示す断面図である。
【図１５】本発明で使用する成形用中子の他の一例を示す断面図である。
【図１６】本発明で使用する成形用中子の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１７】本発明で使用する成形用中子の製造方法の他の一例を示す説明図である。
【図１８】本発明で使用する成形用中子の製造方法の他の一例を示す説明図である。
【図１９】本発明の一例に係る中空セラミック部品（発光容器）を示す断面図である。
【図２０】本発明の一例に係る中空セラミック成形体の製造工程における前半の工程図である。
【図２１】同製造工程における後半の工程図である。
【図２２】本発明の他の一例に係る複数の発光容器の断面図である。
【図２３】本発明の他の一例に係る中空セラミック成形体の製造工程における前半の工程図である。
【図２４】同製造工程における後半の工程図である。
【図２５】ロストワックス方式の製造方法における成形用中子を構成するピンの表面粗度とワックス成形体に対するピンの接着力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…外型、２…中子、３…スラリー、４…成形体、５…外型、６…中子、６ａ…第１の部材、６ｂ…第２の部材、７…成形体、８…外型、９…中子、１０ａ1，１０ａ2…第１成形用中子、１０ｂ1，１０ｂ2…第２成形用中子、１０ｃ…第３成形用中子、１０ｄ…第４成形用中子、１０ｅ…第５成形用中子、１０ｆ…第６成形用中子、１０ｇ…第７成形用中子、１１，１７…ワックス成形体、１１ａ…隙間、１２、１３ａ，１３ｂ、１４、１５ａ，１５ｂ、１６ａ，１６ｂ、１８…ピン、１４ａ、１５ｃ、１６ｃ、１８ａ…吐出口、１４ｂ、１８ｂ…一端開口部、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…成形型、２１，２２…型、２１ａ…注入孔、２３…空間部、２４…キャビティ、３０ａ，３０ｂ…発光容器、３１…胴部、３２，３３…細管部、４０ａ，４０ｂ…中空セラミック成形体（前駆体）、４０ｂ1…群体、４１…胴部、４２，４３…細管部、５０ａ，５０ｂ…成形型、５１，５２、５５，５６…型、５１ａ…スラリー注入孔、５３，５４…空間部、５７…注入孔、Ｓ…スラリー。
【図１】
0004761698.tif 000024
【図２】
0004761698.tif 000025
【図３】
0004761698.tif 000026
【図４】
0004761698.tif 000027
【図５】
0004761698.tif 000028
【図６】
0004761698.tif 000029
【図７】
0004761698.tif 000030
【図８】
0004761698.tif 000031
【図９】
0004761698.tif 000032
【図１０】
0004761698.tif 000033
【図１１】
0004761698.tif 000034
【図１２】
0004761698.tif 000035
【図１３】
0004761698.tif 000036
【図１４】
0004761698.tif 000037
【図１５】
0004761698.tif 000038
【図１６】
0004761698.tif 000039
【図１７】
0004761698.tif 000040
【図１８】
0004761698.tif 000041
【図１９】
0004761698.tif 000042
【図２０】
0004761698.tif 000043
【図２１】
0004761698.tif 000044
【図２２】
0004761698.tif 000045
【図２３】
0004761698.tif 000046
【図２４】
0004761698.tif 000047
【図２５】
0004761698.tif 000048