(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形工程に供される成形用材料であって、少なくとも成形用粉末およびゲル生成物質の粉末を、前記ゲル生成物質のゾル化を生じない温度で混合して得られた混合物からなり、前記成形用粉末１００重量部に対して前記ゲル生成物質が１０重量部以下添加されており、前記ゲル生成物質中の溶剤の含有量が３０重量％以下であることを特徴とする、成形用材料。
【請求項２】
前記ゲル生成物質中の前記溶剤の含有量が２２重量％以下であることを特徴とする、請求項１記載の成形用材料。
【請求項３】
前記ゲル生成物質中の溶剤の含有量が１７重量％以下であることを特徴とする、請求項２記載の成形用材料。
【請求項４】
前記成形用材料中の溶剤の含有量が８重量％以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の成形用材料。
【請求項５】
成形工程に供される成形用材料であって、少なくとも成形用粉末およびゲル生成物質の粉末を、前記ゲル生成物質のゾル化を生じない温度で混合して得られた混合物からなり、前記成形用材料中の溶剤の含有量が８重量％以下であり、前記ゲル生成物質を８０℃で１０分間加熱したときの溶解率が９０％以上であることを特徴とする、成形用材料。
【請求項６】
前記成形工程に先立って、容器内に密閉状態で保管されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の成形用材料。
【請求項７】
粉体またはペレット状であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の成形用材料。
【請求項８】
前記成形工程が射出成形工程であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つの請求項に記載の成形用材料。
【請求項９】
前記ゲル生成物質が、ガラクトースを基本骨格とする多糖類であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の成形用材料。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つの請求項に記載の成形用材料からなることを特徴とする、成形体。
【請求項１１】
射出成形体であることを特徴とする、請求項１０記載の成形体。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載の成形体を焼結させることによって得られるものであることを特徴とする、焼結体。
【請求項１３】
成形工程に供される成形用材料を製造する方法であって、
少なくとも成形用粉末およびゲル生成物質の粉末を、前記ゲル生成物質のゾル化を生じない温度で混合することによって混合物を得、この際前記成形用粉末１００重量部に対して前記ゲル生成物質を１０重量部以下添加し、前記ゲル生成物質中の溶剤の含有量を３０重量％以下とすることを特徴とする、成形用材料の製造方法。
【請求項１４】
前記混合物中の前記ゲル生成物質中の前記溶剤の含有量を２２重量％以下とすることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記混合物中の前記ゲル生成物質中の前記溶剤の含有量を１７重量％以下とすることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記成形用材料中の溶剤の含有量を８重量％以下とすることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１７】
成形工程に供される成形用材料を製造する方法であって、
少なくとも成形用粉末およびゲル生成物質の粉末を、前記ゲル生成物質のゾル化を生じない温度で混合することによって混合物を得、この際前記成形用材料中の溶剤の含有量を８重量％以下とし、前記ゲル生成物質を８０℃で１０分間加熱したときの溶解率が９０％以上であることを特徴とする、成形用材料の製造方法。
【請求項１８】
前記成形用粉末および前記ゲル生成物質を混合する際に溶剤を添加し、前記混合物を乾燥することを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１９】
前記成形用粉末および前記ゲル生成物質を混合する際に溶剤を添加しないことを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項２０】
前記成形工程に先立って、前記成形用材料を容器内に密閉状態で保管することを特徴とする、請求項１３〜１９のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項２１】
前記成形用材料を粉体またはペレット状とすることを特徴とする、請求項１３〜２０のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項２２】
前記成形工程が射出成形工程であることを特徴とする、請求項１３〜２１のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ゲル生成物質が、ガラクトースを基本骨格とする多糖類であることを特徴とする、請求項１３〜２２のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形用材料、成形体、焼結体および成形用材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックス分野や金属冶金分野において、セラミック粉末や金属粉末などの成形用粉末を成形し、複雑な形状の成形体を得る方法としては以下のものがある。
【０００３】
（１）ワックス，樹脂バインダーを用いた射出成形法
成形用粉末とワックスや樹脂バインダーとを、樹脂バインダーの溶解温度以上に加熱、軟化し、均一混練後、バインダーの融点以下の温度に冷却し，凝固させることによって，成形用材料を製造する。得られた成形用材料は、室温では手で変形させられないほど硬いため，再度バインダーの軟化温度まで加熱し、押出機に投入し、押出物を切断し、ペレット化する。あるいは、硬い成形用材料をそのまま破砕し、ペレット化することもできる。このペレットを射出成形機に投入し、加熱軟化させ、成形する。
【０００４】
（２）寒天を用いた水系射出成形法
この方法は、例えば特許第２６０４５９２号公報や特許第３１０５２２５号公報に記載されている。
（方法２ａ）
例えば図３（ａ）に示すように、成形用粉末と溶剤（例えば水）とを混合し、得られた混合物にゲル生成物質（例えば寒天）粉末を添加し、ゲル生成物質の溶解温度以上（通常９０℃以上）に加熱してゾルを生成させる。次いで、ゾルをゲル化点以下の温度に冷却することによって、ゲル化させる。得られたゲルは、手で変形させられる程度に柔らかい。この材料系では、水と寒天とによって形成されるゾルが、成形用粉末のバインダーとしての役割を果たす。次いで、ゲルを粉砕し、ペレット状の成形用材料を得る。この成形用材料における水分含有量を、乾燥または加湿により調整し、水分を規定量残した状態の成形用材料を得る。この残存水分量により、成形体，焼成体の収縮率を制御できる。所定水分含有量を有する成形用材料を射出成形機に投入し、加熱、軟化させて成形する。
【０００５】
（方法２ｂ）
また、図３（ｂ）に示すように、成形用粉末、水およびゲル生成物質の混合物を加熱してゾルを生成させた後、ゾルをゲル化しない温度を保ちつつ、射出成形機に投入し、射出成形する方法も知られている。
【０００６】
海草からの抽出物質である寒天は, 水の存在下，９５〜１００℃でゾル状の粘性液となり，３５〜４５℃でゲル化して弾性のある物質となる。このような性質を持つ寒天粉末を樹脂バインダー等の代わりに成形用粉末と混合し、水を加えて粘土状の可塑性を有する状態になるまで混練する。その混練物を例えば射出成形機に投入し、９０℃以上で加熱すると寒天はゾル化し，流動性を増して，従来のワックスバインダー材料より低圧で均一に射出成形可能になる。この方法では、低圧で型内に注入し、成形できるので、複雑形状の型の転写性が良く、成形機内の摩耗も少ない。また，寒天は３５℃〜４５℃に冷却するとゲル化して弾性のある固体になり、金型との離型性が良い。ゲル化した寒天は、常温の通風下でも非常に離水しやすいため、容易に乾燥し、成形した形状をかなりの強度で保持することができる。成形体を乾燥した後は、脱脂工程を経ることなく直ちに焼結工程へ移行することができる。ここで、成形体中に含有される寒天は、４００℃程度で脱脂され、従来のワックス、樹脂等のバインダーの場合のように有害ガスを発生することはない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の方法２ａでは、成形用粉末およびゲル生成物質を含有するゲル状の成形用材料中の水分含有量を、乾燥または加湿により調整し、水分を規定量残した状態の成形用材料を得る必要がある。しかし、このためには、一般に長い時間がかかり、エネルギーの無駄も大きい。例えば、ゲル状の成形用材料の段階では２５％の水分を含有させ、このゲルを乾燥調湿することによって、水分含有量を例えば１７％に調整する。しかし、これほど多量の水分を高い精度をもってゲルから均一に蒸発させることは困難である。ベレット状の成形用材料の表面から不均一に水分が蒸発すると、成形用材料の表面の水分含有量が不均一となり、この結果、焼結時の収縮率に不均一を生ずるおそれがある。
【０００８】
また、成形用材料における水分含有量を調整した後に、成形用材料を保管，輸送した場合、成形用材料の水分量が、ゲル生成物質に保有できる平行水分量よりも多いため、環境温度の変化で成形用材料を保管中に水分蒸発がおこってしまうなど、成形用材料の水分含有量に不均一を生じてしまう。この結果、焼結時の収縮率に不均一を生ずるおそれがある。
【０００９】
また、水と寒天とを成形用助剤として使用する場合、長期間（１カ月程度）成形用材料を保存すると、あるいは、２５℃以上の高温下で保管すると、水分活性が高いため、寒天が天然物で生分解性を有するので、微生物の増殖による腐敗現象がおこり、分子鎖が切断されゲルの物性劣化がおこってしまう。この結果、成形体において必要なゲル強度が得られなくなることがある。
【００１０】
更に、成形材料の造粒物には付着性があり、造粒物を射出成形機用のホッパーに投入したときに、ホッパー内での造粒物の流動性が悪い。このため、造粒物がホッパー壁面に付着したり、造粒物同士が互いに付着することによって、ブリッジを生じ易い。このため、成形用材料を強制的にスクリューに噛み込ませるホッパーフィーダーが必要であった。
【００１１】
本発明の課題は、ゲル生成物質を用いた成形用粉末を成形するのに際して、成形に供するべき成形用材料の水分含有量の均一性を向上させ、焼結時の収縮率の不均一を抑制できるような、新たな成形方法および成形用材料を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、成形工程に供される成形用材料であって、少なくとも成形用粉末およびゲル生成物質の粉末を、ゲル生成物質のゾル化を生じない温度で混合して得られた混合物からなり、成形用粉末１００重量部に対して前記ゲル生成物質が１０重量部以下添加されており、ゲル生成物質中の溶剤の含有量が３０重量％以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、成形工程に供される成形用材料であって、少なくとも成形用粉末およびゲル生成物質の粉末を、ゲル生成物質のゾル化を生じない温度で混合して得られた混合物からなり、成形用材料中の溶剤の含有量が８重量％以下であり、ゲル生成物質を８０℃で１０分間加熱したときの溶解率が９０％以上であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記成形用材料からなることを特徴とする、成形体に係るものである。
【００１５】
また、本発明は、前記成形体を焼結させることによって得られるものであることを特徴とする、焼結体に係るものである。
【００１６】
また、本発明は、成形工程に供される成形用材料を製造する方法であって、少なくとも成形用粉末およびゲル生成物質の粉末を、ゲル生成物質のゾル化を生じない温度で混合することによって混合物を得、この際成形用粉末１００重量部に対してゲル生成物質を１０重量部以下添加し、ゲル生成物質中の溶剤の含有量は３０％以下のものを使用することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、成形工程に供される成形用材料を製造する方法であって、少なくとも成形用粉末およびゲル生成物質の粉末を、ゲル生成物質のゾル化を生じない温度で混合することによって混合物を得、この際成形用材料中の溶剤の含有量を８重量％以下とし、ゲル生成物質を８０℃で１０分間加熱したときの溶解率が９０％以上であることを特徴とする。
【００１８】
本発明者は、成形用粉末およびゲル生成物質の粉末を、ゲル生成物質のゾル化を生じない温度、例えば室温で混合して混合物を得、この混合物を成形用材料として次の成形工程に供することを想到した。このように、成形用粉末およびゲル生成物質の粉末をゾル化させることなく混合して均一な混合物を得、この混合物を成形工程に供することは、セラミックスや金属冶金分野では類例がない。
【００１９】
この成形用材料は、ゾル化を通過していない一種の乾物であり、溶剤含有量が少ないことから、成形用材料の表面からの不均一な溶剤の蒸発に起因する表面の不均一が少なく、また保管や輸送の間における成形用材料の表面からの不均一な溶剤の蒸発と、これによる表面状態の不均一が見られないものであった。しかも、得られた成形体は、ゲル生成物質を利用した従来方法で得られた成形体と同等以上の品質、例えば強度を有するものであった。
【００２０】
このように、従来必須であった成形前のゾル化工程を通過することなく、ゲル生成物質と成形用粉末との混合物を切断することによって、成形用材料を得、この成形用材料を成形、焼結工程に供した場合にも、従来の焼結体と同等以上の品質が得られ、特に劣化が見られないことは驚くべきことであった。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）は、それぞれ、本発明の各実施形態に係るプロセスを示す。
【００２２】
図１（ａ）においては、成形用粉末とゲル生成物質と溶剤とを、ゾル化を生じない温度で混合し、混合物を成形し、切断する。そして、切断物を乾燥することによって、余分の溶剤を除去し、所定量の溶剤含有量を有する成形用材料を得る。この成形用材料を密閉容器内に保管し、次いで成形用材料に対して所定量の溶剤を添加し、成形して成形体を得る。
【００２３】
図１（ｂ）においては、成形用粉末とゲル生成物質と溶剤とを、ゾル化を生じない温度で混合し、混合物を成形し、切断する。そして、切断物を乾燥することによって、余分の溶剤を除去し、所定量の溶剤含有量を有する成形用材料を得る。この成形用材料に対して所定量の溶剤を添加してから密閉容器内に保管する。そして、容器から成形用材料を取り出し、成形に供する。
【００２４】
図２（ａ）においては、成形用粉末とゲル生成物質とを混合する。この際、溶剤はまったく添加しないか、あるいは微量しか添加しないこととする。次いで、混合物を成形し、成形体を切断し、成形用材料を得る。この成形用材料は、絶乾状態であるか、あるいは少なくとも微量の溶剤しか含有していない。次いで、この成形用材料を密閉容器内に保管する。成形前に容器から成形用材料を取り出し、所定量の溶剤を添加した後、成形に供する。
【００２５】
図２（ｂ）においては、成形用粉末とゲル生成物質とを混合する。この際、溶剤はまったく添加しないか、あるいは微量しか添加しないこととする。次いで、混合物を成形し、成形体を切断し、成形用材料を得る。この成形用材料は、絶乾状態であるか、あるいは少なくとも微量の溶剤しか含有していない。次いで、この成形用材料に所定量の溶剤を添加することによって、成形用材料中の溶剤含有量を調節する。この成形用材料を容器内に収容する。成形直前に成形用材料を容器から取り出し、成形に供する。
【００２６】
このように、ゾル化していない混合物からなる成形用材料を、成形工程に供する方法では、成形前にゾル化させた場合のように多量の溶剤を除去する工程が不要である。図１のプロセスでは乾燥工程が存在するが、これはゾル化した場合のように多量の溶剤を蒸発させるものではなく、乾物としての成形用材料の溶剤含有量を均一化させるための工程である。
【００２７】
以下、前述の各工程の順に説明する。
本発明において対象とする成形用粉末は、加熱によって焼結し、焼結体を生成するような成形用粉末であれば特に制限はない。また、成形用粉末は、溶媒への溶解や溶媒との反応を生じないような粉末であることが好ましい。本成形用粉末は、無機物粉末であることが好ましく、焼結を目的とする無機物粉末であることが特に好ましい。無機物粉末は、典型的には、セラミック粉末、金属粉末、セラミックス−金属複合材料の粉末、およびこれらの混合粉末である。セラミックスとしては、例えばアルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、マグネシア、フェライト、コージェライト、イットリア等の希土類元素の酸化物等の酸化物系セラミックス；チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコン酸鉛、希土類元素のマンガナイト、希土類元素のクロマイト等の複合酸化物；窒化アルミニウム、窒化珪素，サイアロン等の窒化物系セラミックス；炭化珪素、炭化ホウ素、炭化タングステン等の炭化物系セラミックスを例示できる。また、金属としては、鉄、ステンレス、カルボニル鉄等の鉄系金属、チタン、銅、アルミニウム等の非鉄金属または非鉄金属の合金を例示できる。また、無機物粉末としては、グラファイト、ガラス、カーボンも例示できる。更に、無機物粉末以外の成形用粉末としては、樹脂粉末を例示できる。
【００２８】
成形用粉末の平均粒径は特に限定されず、例えば１００μｍ以下であってよく、５μｍ以下であってよい。
【００２９】
成形用粉末の平均粒径の下限は本発明の観点からは特にない。一般的、経済的な観点からは０．１μｍ以上とすることができるが、これには限定されない。
【００３０】
ゲル生成物質は、溶解温度以上に加熱することで流動性のゾルを生成し、次いでこのゾルをゲル化点以下の温度に冷却することでゲルを生成する物質である。ゲル生成物質は、特許第２６０４５９２号公報に記載されているように、水を溶媒としたとき１．５重量％で０〜２２℃の間のゲル強度が少なくとも５００ｇ／ｃｍ２であるようなものが好ましい。好適な実施形態においては、ゲル生成物質が、可逆的に、溶解温度以上でゾルを生成し、ゲル化点以下の温度でゲルを生成する物質である。
【００３１】
特に好ましくは、ゲル生成物質が、天然または合成のハイドロコロイドである。ハイドロコロイドとしては多糖類である寒天、カラギーナン、ファーセレラン、アルギン酸およびその誘導体、アゾドバクタービネランジーガム、ジェランガム（脱アシル型やネーティブ型）、ペクチン、カードラン、澱粉およびその誘導体、サイリュームシードガム、蛋白質であるゼラチン、キチン、キトサンおよび改質乳清タンパクなどを例示できる。さらに相乗効果によりゲル性を補強するローカストビーンガム、タラビーンガム、カシアガム、グアーガム、フェヌクリークガム、コンニャクマンナン（精製されたグルコマンナンも含む）、キサンタンガム、タマリンドガム、ローカスト、アラビアガム、アラビノガラクタン、結晶セルロース、繊維素グルコール酸ナトリウム、メチルセルロース、ガッティガム、アーモンドガム、ウェランガム、トラガントガム、プルラン、大豆多糖類などを少なくとも１つ以上加えたゲル生成物を例示できる。
【００３２】
特に好適な実施形態においては、ガラクトースを基本骨格とする多糖類を使用する。好ましくは多糖類が寒天質ゲル生成物質である。寒天質ゲル生成物質とは、寒天質のすべてのゲル生成物質を含み、高純度のアガロースだけでなく、アガロペクチン成分を多く含む純度の低い寒天も含んでおり、また改質寒天も含む。純粋な寒天はアガロースと呼ばれており、１、３位で結合したβ−Ｄ−ガラクトピラノースと、１、４位で結合した３，６−アンヒドロ−Ｌ−ガラクトピラノースを繰り返し単位とする中性多糖である。また、寒天質ゲル生成物質には、アガロースの誘導体も含まれていて良い。アガロースが部分的に硫酸エステル、メトキシル、ピルビン酸などを含んでいる場合にはアガロペクチンと呼ばれている。一般的な寒天は、アガロースとアガロペクチンとの混合物である。
【００３３】
寒天質ゲル生成物質中に、アガロースとアガロース誘導体（典型的にはアガロペクチン）とが含有されている場合には、アガロースとアガロース誘導体との比率は、目的とする用途によって異なる。アガロース誘導体中には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、硫酸分などの灰分が含まれている。このため、ファインセラミックスなどのように、不純物を嫌う用途においては、アガロース誘導体の量が少ないことか好ましい。具体的には、灰分２重量％以下が好ましく、灰分１重量％以下の高純度のアガロースが特に好ましい。
【００３４】
溶媒は、ゲル生成物質粉末を溶解し、加熱時にゾルを生成し、温度降下時にゲルを生成するようなゲル生成物質用の溶媒である。この溶媒としては、水が特に好ましいが、貧溶媒のアルコール類等の親水性有機化合物溶媒であってもよく、また水と親水性有機化合物溶媒との混合溶媒により良溶媒としての機能を示すものであればよい。親水性有機化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、および塩素または臭素原子によって置換されたアルコール類が好ましい。
【００３５】
少なくとも成形用粉末およびゲル生成物質を混合するときの温度は、ゲル生成物質の溶解ないしゾル化が生じない温度であり、ゲル生成物質の溶解温度未満である。ゲル生成物質の溶解温度とは、ゲル生成物質を溶媒と混合し、次いで温度を上昇していったときに、ゲル生成物質が溶媒中に溶解してゾル化する温度である。従って、同一のゲル生成物質であっても、溶媒が異なれば溶解温度は変動することがある。本発明においては、溶解温度より３０℃以上低い温度混合することが好ましく、溶解温度より５０℃以上低い温度混合することが更に好ましい。ゲル生成物質が寒天質である場合には、混合時の温度は、５０℃以下であることが好ましく、４０℃以下であることが更に好ましい。
【００３６】
本発明の混合物においては、成形用粉末１００重量部に対して、ゲル生成物質粉末の量を１重量部以上とすることが好ましく、３重量部以上とすることが更に好ましい。これによって、成形体の強度が一層高くなる。また、前述のように高いゲル強度を有するゲル生成物質を使用することによって、成形体の強度を高くすることができる。
【００３７】
また、成形用粉末１００重量部に対して、ゲル生成物質粉末の量を１０重量部以下とすることが好ましく、７重量部以下とすることが更に好ましい。これによって、ゲル生成物質の粉末を混合するのに際して、混合物スラリーから奪われる水の量が減るために、焼結体のマイクロクラックが効果的に抑制される。
【００３８】
ゲル生成物質が寒天である場合には、天草類、オバクサ類、ユイキリ属、オゴノリ属、サイミ属、エゴノリ属、イギス属やキリンサイ属などより作られる寒天であってよい。また、ゲル生成物質粉末の形態は、パウダー、フレーク、グラニュラー、ネットワークその他特殊な形状であってよい。
【００３９】
混合段階においては、例えばミキサー、特にプラネタリーミキサーを使用できる。この際、ミキサーに分散効率を高めるための高速回転チョッパーを設けることによって、混合物に剪断応力を加えることができる。
【００４０】
また、混合段階においては、図１（ａ）、（ｂ）に示したプロセスのように、混合物中に溶剤を添加することができる。この場合には、切断物を乾燥し、成形用材料中の溶剤含有量を調節することが好ましい。この乾燥方法としては、加熱下で所定時間、乾燥雰囲気中で放置することができる。
【００４１】
混合物を成形して成形用材料を得る段階では、成形用材料をペレタイゼーションし、ペレットを得ることができる。また、他の成形法、例えば鋳込み成形法、押し出し成形法を利用して混合物の成形体を得、この成形体を切断、造粒することもできる。ただし、ここで言う切断とは、混合物の成形体を細かくするような工程を言い、解砕、粉砕、造粒を含む概念である。
【００４２】
こうして得られた成形用材料の切断物、造粒物に対して、成形直前に所定量の溶剤を添加し、成形に供する。ここで、このときに添加する溶剤の量は必要最小限であってよく、このため切断物、造粒物は、従来の柔らかく湿潤した成形用材料と比べ、表面が乾燥した状態であり、流動しやすく，ホッパーに投入したとき，ホッパーへの付着性が少なく，またスクリューへの噛み込みも良好で扱いやすい。つまり、この切断物、造粒物は、プラスチックの射出成形用材料（ペレット）と同様に取り扱うことができる。
【００４３】
本発明においては、ゲル生成物質中の溶剤の含有量を３０重量％以下とし、それを成形用粉末１００重量部に対して１０重量部以下添加して得られた成形用材料は、一種の乾物として利用可能となる。そして、成形時には、成形用材料に適量の溶剤を添加し、含有させた後、成形工程に供することができる。ここで、ゲル生成物質中の溶剤の含有量を３０重量％以下とし、成形用材料が乾物として利用できることにより、成形用材料を保管、輸送したときに成形用材料の表面の状態で不均一になりにくく、これによって成形体に不均質な個所が生じにくい。この観点からは、ゲル生成物質中の溶剤の含有量を２２重量％以下とすることが好ましく、更には１７重量％以下とすることが好ましい。ただし、ゲル生成物質中の溶剤の含有量とは、原料であるゲル生成物質の粉末段階での溶剤の含有量である。
【００４４】
通常、成形用粉末に５重量％以下の溶剤が含まれ、成形用粉末１００重量部に対し、ゲル生成物質を１０重量部以下加えて成形用材料に供する。ゲル生成物質の溶剤含有量が３０重量％の場合、成形用粉末中のゲル生成物質の溶剤量は３重量％以下であり、成形用粉末の５％溶剤を加えても、成形用材料の溶剤含有量は８重量％以下となる。成形用材料を保管、輸送したときに成形用材料の表面の不均一を防止し、これによって成形体に不均質な個所を生じさせないようにするという観点からは、成形用材料の溶剤含有量を３重量％以下とすることが更に好ましく、１重量％以下とすることが一層好ましい。
【００４５】
好適な実施形態においては、成形用材料を絶乾状態とすることができる。この場合には、本発明の効果が特に大きい。
【００４６】
成形用材料の成形工程においては、成形方法は限定されず、射出成形、鋳込み成形、押出成形、ドクターブレード成形法であってよい。特に複雑な形状の成形体を製造するという観点からは、射出成形、鋳込み成形が好ましい。
【００４７】
好適な実施形態においては、成形工程の前に、成形用材料に対して溶剤を添加し、その溶剤含有量を調節する。この際の溶剤の添加方法は特に限定されない。成形用材料に対して溶剤を注入してもよく、溶剤を流延してもよく、溶剤を噴霧してもよい。特に好適な実施形態においては、成形用材料に対して溶剤を噴霧する。この段階で成形用材料に添加される溶剤の量は一般に少量で良いので、成形用材料に対して溶剤を噴霧することによって、少量の溶剤を成形用材料の全体に均一になじませることができる。
【００４８】
成形工程においては、成形用材料を成形機内に投入し、成形用材料を混練と同時に溶解温度以上の温度に加熱し、流動性のゾルを得る。加熱温度は、ゲル生成物質の種類によって異なるが、寒天質ゲル生成物質の場合には７５〜１２０℃とすることが好ましい。ただし、１００℃以上の温度では、水の沸騰を避けるために加圧することが好ましい。次いで、この加熱混練物を型中で冷却することによって、所望形状の成形体が得られる。この成形体を型から離型する。
【００４９】
好適な実施形態においては、８０℃で１０分間加熱したときの溶解率が９０％以上であるようなゲル生成物質の粉末を、出発原料として使用する。これは、寒天の場合には、いわゆる即溶性寒天ないし低温溶解姓寒天と呼ばれるものである。即溶性寒天は、例えば特許第１５２０３０４号公報に開示されている。
【００５０】
例えば通常の寒天は、９５℃以上にならないと溶解率が１００％に達しない。しかし、即溶性寒天は、７５℃以上で溶解率１００％を達成可能である。また，通常の寒天は１００％溶解するのに６０分近く時間がかかるのに対し，即溶性寒天は５分の加熱で溶解する．
【００５１】
溶解率の定義を述べる。特定のゲル生成物質に対して、加熱温度をその溶解温度に比べて充分に高くし、加熱時間を充分に長くして溶解させ、ゾルを生成させる。次いで、このゾルを冷却しゲルに固め，日寒水式ゼリー強度測定方法により，ゲルのゼリー強度を測定し，その強度値（最大強度値）を１００％とする。そして、このゲル生成物質と同種のゲル生成物質について、例えば８０℃で１０分間加熱してゾルとし、このゾルを冷却してゲル化させ、ゲルのゼリー強度を測定する。そして、このゼリー強度の最大強度値に対する割合を、８０℃の溶解率として定義する。
【００５２】
８０℃で１０分間加熱したときの溶解率が９０％以上であるようなゲル生成物質としては、寒天の他にカラギーナン、ファーセレラン、アルギン酸塩およびその誘導体、アゾドバクタービネランジーガム、ジェランガム、ペクチン、澱粉およびその誘導体、ゼラチン、改質乳清タンパクなどを例示できる。
【００５３】
このような８０℃，１０分間の加熱条件で充分に溶解するゲル生成物質を使用することによって、以下の作用効果が得られる。
【００５４】
即ち、成形用材料を加熱して溶解させる場合には、ゲル生成物質の溶解温度以上に加熱することが一般に必要である。以下、寒天を例にとって述べる。成形用材料を例えばホッパーを通して射出成形機内に投入して成形するためには、成形用材料の温度を、一般的には寒天の溶解温度である９０℃以上に加熱する必要がある。しかし、射出成形機における材料の加熱温度を９０℃以上に設定すると、成形機の内部では、機械的な剪断による発熱も伴うため，局所的には１００℃近くまで材料の温度が上昇することがある。一般的に寒天の場合には水を溶剤として使用していることから、局所的に材料の温度が１００℃近くに達すると、水分が急激に蒸発し、材料中の水分が局所的に低下し、材料の流動性が失われるおそれがある。このように射出成形の最中に成形用材料に局所的な水分含有量の低下が発生すると，成形体において充填不足、充填ムラ、密度ムラの原因となる。
【００５５】
こうした問題を防止するためには、射出成形機内において、８０〜８５℃の加熱温度条件で成形用材料を加熱することが考えられる。しかし、この温度は寒天の１００％溶解温度よりもかなり低いために、寒天ゲルが充分に溶解せず、局所的に残留することがある。この状態で成形を行うと、成形体の充填ムラ、局所的な欠陥の原因となる。
【００５６】
これに対して、好適な実施形態においては、８０℃，１０分間の加熱条件で充分に溶解するゲル生成物質の粉末を使用し、これを成形用粉末とゾル化しない温度で混合して成形用材料を作成する。こうして得られた成形用材料は、射出成形機の内部において例えば８０℃で充分に溶解する。従って、成形機における水分の局所的な蒸発を避け、均一なゾルを生成させることができる。
【００５７】
なお、８０℃，１０分間の加熱条件で充分に溶解するゲル生成物質を使用することによって、射出成形以外の成形方法および水以外の溶剤を適用した場合にも、やはり成形機における溶剤の局所的な蒸発を避け、均一なゾルを生成させることができる。
【００５８】
【実施例】
（実施例１：即溶性寒天の粉末を使用した例）
図１（ｂ）に示すプロセスに従って、アルミナ焼結体を製造した。まず、プラネタリミキサーを混合機として用いた。その混合槽に，以下の材料を投入した。
アルミナ粉末：  易焼結性低ソーダアルミナ（住友化学工業株式会社製「ＡＥＳ−１１」、純度９９．５％、ＢＥＴ比表面積７ｍ２／ｇ、平均粒子径０．５μｍ）５ｋｇ
分散剤：  ポリアクリル酸アンモニウム共重合体（東亞合成株式会社製「Ａ−６１１４」、分子量１００００ＭＷ、ｐＨ７〜９、３９〜４１％溶液：：アルミナ粉末に対して０．９％
粉末寒天（伊那食品工業株式会社製、即溶性寒天「UM11」、ゲル強度１０４０ｇ／ｃｍ２）：  アルミナ粉末に対し３％。この寒天粉末の８０℃、１０分間の加熱条件における溶解率は９５％である。
イオン交換水：混合物全体に対する水分量が１７％となるように添加
【００５９】
上記の混合物をプラネタリーミキサーで十分混合した後、φ１の開口部を持つ押出造粒機（不二パウダル社製ファインリューザー）で押出成形し、押し出された円柱物を長さ４ｍｍ程度で切断し、切断物を得た。この切断物を１３０℃で１０時間、絶乾状態に乾燥させ、インスタント成形用材料を得た。
【００６０】
この成形用材料を回転乾燥機上に載せ，乾燥機を一定の速さで回転させながら、霧吹きを用い成形用材料に均一に水分を噴霧した。噴霧された水分は，容器等への付着や，大気への放散等により、すべてが粉末に吸着されるわけではない。そこで、目標水分含有量１７％に対し，２２％の計算量の水分を添加することにより、成形用材料中の水分含有量がほぼ目標水分値になることを経験的に確認した。加水された成形用材料を袋に入れ、水分が蒸発しない状態にし、袋混合し、水分の均一性を高めた。そして、更に１晩そのまま放置し、水分含有量のバラツキのできるだけ少ない状態にしておいた。
【００６１】
この成形用材料を袋から出し、型締め３０トンの電動射出成形機にホッパーを通してより成形し、一辺６０ｍｍ、厚さ６ｍｍの平板を成形した。射出成形機における加熱温度は８０℃とした。成形後は柔らかい状態であるが、しばらく放置しておくと乾燥し、保形力が高くなる。この成形体を室温にて一昼夜自然乾燥した後、１３０℃の乾燥機中で残留水分を除去し、昇温速度３００℃／時間、最高温度で１６００℃、１６００℃での保持時間２時間の条件で焼成した。冷却は、自然放冷で行った。こうして目標とするアルミナセラミック焼結体が得られた。焼結体には、充填ムラ、密度ムラ、欠陥は見られなかった。
【００６２】
（実施例２）
実施例１において、即溶性寒天の代わりに、通常の粉末寒天（伊那食品工業社製「ＸＧ８９」ゲル強度８４０ｇ／ｃｍ2 ）を使用した。また、射出成形機における加熱温度は実施例１より高温の９０℃とし、ゲルに剪断力を加えた。他は実施例１と同様にしてアルミナ焼結体を製造した。得られた焼結体には、充填ムラ、密度ムラ、欠陥は見られなかった。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ゲル生成物質を用いた成形用粉末を成形するのに際して、成形に供するべき成形用材料の水分含有量の均一性を向上させ、焼結時の収縮率の不均一を抑制できるような、新たな成形方法および成形用材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る成形プロセスを示すフロー図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る成形プロセスを示すフロー図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明外の成形プロセスを示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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