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JP5779752B2 - Method for producing molded body, method for producing fired body - Google Patents
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JP5779752B2 - Method for producing molded body, method for producing fired body - Google Patents

Method for producing molded body, method for producing fired body Download PDF

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Description

本発明は、非可塑材料としての微粒状無機材料を熱硬化性樹脂からなる凝結体によって結合してなる成形体、該成形体を焼成した焼成体、及び成形体、焼成体の製造方法に関する。   The present invention relates to a molded body obtained by combining finely divided inorganic materials as non-plastic materials with a condensed body made of a thermosetting resin, a fired body obtained by firing the molded body, a molded body, and a method for producing the fired body.

無機材料とは、シリコンのような非金属元素の単体、アルミナのように金属元素と非金属元素とからなる無機化合物および黒鉛のような炭素質材料をいい、粉粒状、微粒状ないし繊維状のセラミックスや黒鉛、ガラスなどがある。
粉粒状のセラミックスは所望の形状に賦形されて、誘電体セラミックスや半導体センサ、吸着剤、触媒として用いられている。また、繊維状の炭素も所望の形状に賦形されて、エンジニアリング部品として用いられている。
An inorganic material is a simple substance of a nonmetallic element such as silicon, an inorganic compound composed of a metallic element and a nonmetallic element such as alumina, and a carbonaceous material such as graphite. There are ceramics, graphite, and glass.
Powdered ceramics are shaped into a desired shape and used as dielectric ceramics, semiconductor sensors, adsorbents, and catalysts. Moreover, fibrous carbon is also shaped into a desired shape and used as an engineering part.

賦形された成形体の構造は、セラミックス粒子や金属粒子の原料粉末を互いに接触させて加熱結合した(焼結した)ものが一般的である。このような成形体の製造方法は、原料粉末を加圧用金型に入れて、高温炉のなかで圧力を加えながら加熱して焼結する方法、または予備成形した原料粉末体をゴム袋に入れ、脱気、密封したあと液体の入った圧力容器の中にいれ液体を加圧して圧縮する方法などがある。
また、成形体としては、原料粉粒を樹脂の凝結体で結合した無機質成形体もあり、このような成形体は、原料粉末と樹脂とを混練して金型に注入したあと冷却し、脱型するという方法で成形される。
The shape of the shaped body is generally a ceramic particle or a raw material powder of metal particles brought into contact with each other and thermally bonded (sintered). Such a molded body can be produced by placing the raw material powder in a pressing mold and heating and sintering it while applying pressure in a high-temperature furnace, or placing the pre-formed raw material powder body in a rubber bag. There are methods such as degassing, sealing, and then putting in a pressure vessel containing the liquid to compress and compress the liquid.
In addition, as a molded body, there is an inorganic molded body in which raw material particles are bonded with a resin aggregate. Such a molded body is kneaded with raw material powder and resin, poured into a mold, cooled, and removed. Molded by molding.

焼結によって成形されるものは脆性材料と呼ばれており、機械的強度がきわめて低い。一方、原料粉粒を樹脂の凝結体で結合した無機質成形体は、脆性材料より大きな機械的強度を発揮するが、実用に耐える機械的強度を確保するのは難しいという問題がある。
その原因は、自然界に存ずる無機材料は親水性であるが、樹脂は親油性であり、無機材料と樹脂とは親和性が乏しく、機械的強度を備えた構造を形成するための効果的な界面を形成することができないからと考えられる。
What is formed by sintering is called a brittle material and has very low mechanical strength. On the other hand, an inorganic molded body obtained by combining raw material particles with a resin aggregate exhibits a mechanical strength greater than that of a brittle material, but has a problem that it is difficult to ensure a mechanical strength that can withstand practical use.
The cause is that inorganic materials that exist in nature are hydrophilic, but the resin is oleophilic, the affinity between the inorganic material and the resin is poor, and an effective interface to form a structure with mechanical strength. This is thought to be because it cannot be formed.

無機質成形体の例として、厳しい制限を設けた炭素質材料と熱硬化性樹脂を混練し、これを圧縮成形、射出成形、押出成形などの方法で任意の形状に賦形したたあと、焼成炭化することで電磁誘導加熱調理器に好適な炭素質構造体を得ようとする提案がなされている(特許文献1参照)。   As an example of an inorganic molded body, a carbonaceous material with severe restrictions and a thermosetting resin are kneaded and shaped into an arbitrary shape by a method such as compression molding, injection molding, extrusion molding, and then calcined by carbonization. A proposal has been made to obtain a carbonaceous structure suitable for an electromagnetic induction heating cooker (see Patent Document 1).

特開2009-242176号公報JP 2009-242176

黒鉛は機械的強度のほかに導電性を具備しており、できるだけ黒鉛の多い成形体にすれば機械的強度と加熱効率のよい電磁誘導加熱調理器、例えば電磁誘導加熱炊飯器の内釜を成形することができる。
しかしながら、特許文献1に開示された炭素質構造体は、これを製造するための成形材料が重合により高分子化した樹脂と黒鉛を単に混練しただけのものであるため、黒鉛と樹脂との剥離強度が弱く、炭素質構造体として実用に耐える機械的強度を得るのが難しいという問題がある。
Graphite has electrical conductivity in addition to mechanical strength, and if it is made into a molded body with as much graphite as possible, it forms an inner pot of an electromagnetic induction heating cooker with good mechanical strength and heating efficiency, such as an electromagnetic induction heating rice cooker. can do.
However, since the carbonaceous structure disclosed in Patent Document 1 is a material in which the molding material for producing the carbonaceous structure is simply kneaded with a polymer polymerized by polymerization and graphite, the separation of the graphite and the resin There is a problem that the strength is weak and it is difficult to obtain a mechanical strength that can withstand practical use as a carbonaceous structure.

本発明は、実用に耐える強度を有し、焼成によって割れ等が生ずることがない成形体、該成形体を焼成した焼成体、さらには成形体及び焼成体の製造方法を得ることを目的としている。   An object of the present invention is to obtain a molded article having strength enough for practical use and in which cracks and the like are not generated by firing, a fired body obtained by firing the molded body, and a method for producing the molded body and the fired body. .

微粒状無機材料と熱硬化性樹脂の凝結体からなる成形体の機械的強度は、成形体を構成する成分の物理的特性や、微粒状無機材料と凝結体の接着構造に支配されると考えられる。つまり、無機材料自身の強度、熱硬化性樹脂またはその凝結体自身の強度および無機材料と凝結体との接着面の剥離強度に依存することになる。
そして、無機材料と凝結体との接着面の剥離強度については、凝結体が無機材料粉粒の表面に存在する凸凹の細部にまで浸透及び付着して無機材料の粉粒相互を結合しているか否か、粉粒と凝結体との接着層の界面に働く二次結合(ファン・デル・ワールス力)が大きいか否かに支配される。
The mechanical strength of compacts composed of aggregates of finely divided inorganic materials and thermosetting resins is considered to be governed by the physical properties of the components that make up the compacts and the adhesive structure between the finely divided inorganic materials and the aggregates. It is done. That is, it depends on the strength of the inorganic material itself, the strength of the thermosetting resin or its aggregate itself, and the peel strength of the adhesive surface between the inorganic material and the aggregate.
And regarding the peel strength of the adhesive surface between the inorganic material and the aggregate, whether the aggregate penetrates and adheres to the uneven details present on the surface of the inorganic material particles, and bonds the inorganic material particles together It is governed by whether or not the secondary bond (Van der Waals force) acting on the interface of the adhesive layer between the particles and the aggregate is large.

無機材料と凝結体との接着面の剥離強度を高めるには、無機材料の表面に凝結体となる樹脂を浸透及び付着させるようにすればよい。そして、親水性の無機材料の表面に親油性の樹脂の組成成分を浸透及び付着させるには、界面活性剤を用いて両者の親和性を高めればよい。
しかしながら、単に界面活性剤を用いただけでは、樹脂のもつ粘弾性のために、無機材料粉粒の表面に存在する凸凹の細部にまで、樹脂を十分に浸透及び付着させることができない。
そこで、本発明者は、比較的浸透力がある単量体の状態から無機材料の表面に樹脂を浸透及び付着させ、その状態でゲル化させて凝結体にしたので、微粒状の無機材料の表面に存在する凸凹の細部にまで浸透及び付着した凝結体の被膜を得ることができる。これにより、凝結体被膜のアンカー効果により、凝結体と無機材料との接着面の剥離強度を高めることができる。
本発明は係る知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
In order to increase the peel strength of the bonding surface between the inorganic material and the aggregate, the resin that becomes the aggregate may be infiltrated and adhered to the surface of the inorganic material. In order to infiltrate and attach the lipophilic resin composition component to the surface of the hydrophilic inorganic material, the affinity between the two may be increased using a surfactant.
However, simply using a surfactant does not allow the resin to sufficiently penetrate and adhere to the uneven details present on the surface of the inorganic material powder due to the viscoelasticity of the resin.
Therefore, the present inventor made the resin penetrate and adhere to the surface of the inorganic material from the state of the relatively permeable monomer, and gelled in that state to form a coagulated body. It is possible to obtain a coating of aggregates that penetrates and adheres to the uneven details present on the surface. Thereby, the peeling strength of the bonding surface between the aggregate and the inorganic material can be increased by the anchor effect of the aggregate coating.
The present invention has been made based on such knowledge, and specifically comprises the following configuration.

(1)本発明に係る成形体は、非可塑材料としての微粒状無機材料を熱硬化性樹脂からなる凝結体によって結合してなる成形体であって、前記凝結体は、熱硬化性樹脂の組成成分である単量体及びオリゴマーを前記微粒状無機材料の表面に浸透及び付着させた状態でゲル化させたものであることを特徴とするものである。
凝結体は、熱硬化性樹脂の組成成分である単量体及びオリゴマーを前記微粒状無機材料の表面に浸透及び付着させることで、単量体及びオリゴマーが微粒状無機材料の表面に存ずる凸凹の細部まで浸透及び付着し、その状態でゲル化することでアンカー効果を発揮し、微粒状無機材料を強固に結合し、成形体としての強度を高めている。
ここでいうオリゴマーとは、2〜50個の繰り返し単位を有する分子である。
(1) The molded body according to the present invention is a molded body formed by bonding fine inorganic inorganic materials as non-plastic materials with a aggregate made of a thermosetting resin, and the aggregate is made of a thermosetting resin. The monomer and oligomer as composition components are gelled in a state where they penetrate and adhere to the surface of the particulate inorganic material.
The agglomerated material is a rough and uneven material in which the monomer and oligomer are present on the surface of the finely divided inorganic material by infiltrating and adhering the monomer and oligomer, which are the components of the thermosetting resin, onto the surface of the finely divided inorganic material. It penetrates and adheres to the details and gels in that state, thereby exerting an anchor effect, firmly bonding the finely divided inorganic material, and increasing the strength as a molded body.
The oligomer here is a molecule having 2 to 50 repeating units.

(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記微粒状無機材料の平均粒子径が500μm以下であることを特徴とするものである。
微粒状無機材料の平均粒子径を500μm以下に設定することにより、微粒状無機材料と凝結体としての熱硬化性樹脂との比率を維持しながら、微粒状無機材料の粒子相互の結合に必要な表面積を確保することができる。また、成形過程において微粒状無機材料が圧潰されてさらに微細な粒子になっても、細部まで浸透及び付着した凝結体の割合を高くすることができる。
(2) Moreover, the thing as described in said (1) WHEREIN: The average particle diameter of the said finely divided inorganic material is 500 micrometers or less, It is characterized by the above-mentioned.
By setting the average particle size of the finely divided inorganic material to 500 μm or less, it is necessary to bond the finely divided inorganic material particles to each other while maintaining the ratio of the finely divided inorganic material and the thermosetting resin as the aggregate. A surface area can be secured. In addition, even if the finely divided inorganic material is crushed and formed into finer particles in the molding process, it is possible to increase the proportion of aggregates that have permeated and adhered to details.

(3)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記熱硬化性樹脂は炭化率が45〜55%であり、前記微粒状無機材料と該熱硬化性樹脂との質量比率が90:10〜50:50の範囲にあることを特徴とするものである。
微粒状無機材料と熱硬化性樹脂との質量比率が90:10〜50:50の範囲にすることにより、成形体の表面を平滑にできると共に、成形材料の流動性を確保でき、残留応力を小さくすることができる。
(3) Moreover, the thing as described in said (1) or (2) WHEREIN: The said thermosetting resin is carbonization rate 45-55%, and the mass ratio of the said particulate inorganic material and this thermosetting resin Is in the range of 90:10 to 50:50.
By making the mass ratio of the finely divided inorganic material and the thermosetting resin in the range of 90:10 to 50:50, the surface of the molded body can be smoothed, the fluidity of the molding material can be secured, and the residual stress can be reduced. Can be small.

(4)また、上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のものにおいて、前記微粒状無機材料が黒鉛粉粒であり、前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とするものである。
微粒状無機材料が黒鉛粉粒であることにより、成形体に電磁誘導性能を付与することができる。また、熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることにより、成形体を焼成した場合において、樹脂の炭化率が約50%となり、黒鉛と類似する性質を示すことになる。したがって、黒鉛単独でできた電磁誘導加熱器と同程度の性能を発揮することができる。また、フェノール樹脂は、黒鉛粉粒との接着層の界面に大きな二次結合を形成することができる。
(4) Further, in any of the above (1) to (3), the fine particulate inorganic material is graphite powder, and the thermosetting resin is a phenol resin. It is.
When the finely divided inorganic material is graphite powder, electromagnetic induction performance can be imparted to the molded body. Further, since the thermosetting resin is a phenol resin, when the molded body is baked, the carbonization rate of the resin is about 50%, which shows properties similar to graphite. Therefore, the same performance as an electromagnetic induction heater made of graphite alone can be exhibited. In addition, the phenol resin can form a large secondary bond at the interface of the adhesive layer with the graphite particles.

(5)また、上記(4)に記載のものにおいて、前記フェノール樹脂がレゾール型フェノール樹脂であることを特徴とするものである。 (5) In the above (4), the phenol resin is a resol type phenol resin.

(6)また、上記(5)に記載のものにおいて、前記レゾール型フェノール樹脂が感圧熱自硬化性を有することを特徴とするものである。
感圧熱自硬化性とは、分子中にメチロール基を含有し、加熱だけでは流動性を示さないが、圧力を加えると熱融着し硬化する特性を持つものであり、レゾール型フェノール樹脂が感圧熱自硬化性を有するので、トランスファー成形などの熱プレス成形することにより、容易に一体成形が可能な高い機械的強度を有する成形体を得ることができる。
(6) Further, in the above (5), the resol type phenolic resin has pressure-sensitive thermal self-curing property.
The pressure-sensitive thermal self-curing property contains a methylol group in the molecule and does not show fluidity only by heating, but has the property of being thermally fused and cured when pressure is applied. Since it has pressure-sensitive thermal self-curing property, it is possible to obtain a molded article having high mechanical strength that can be easily integrally molded by hot press molding such as transfer molding.

(7)本発明に係る焼成体は、上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の成形体を焼成してなることを特徴とするものである。 (7) A fired body according to the present invention is obtained by firing the molded body according to any one of (1) to (6) above.

(8)また、上記(7)に記載のものにおいて、前記焼成は前記成形体を真空または不活性ガスの雰囲気中において800℃〜2000℃の温度範囲で行ったものであることを特徴とするものである。 (8) In the above (7), the firing is performed in a temperature range of 800 ° C. to 2000 ° C. in a vacuum or an inert gas atmosphere. Is.

(9)本発明に係る成形体の製造方法は、熱硬化性樹脂の反応成分、反応触媒、乳化分散剤および水を含む液体を撹拌しながら微粒状無機材料を投入して所定時間反応させる工程と、過剰な乳化分散剤を水洗除去したあと反応により生成した固形分を取り出し乾燥して成形材料を調製する工程と、当該成形材料を型成形機の金型に入れて成形する工程と、金型に入れた後所定時間保温保圧したあと成形体を取り出す工程とを備えたことを特徴とするものである。
本発明においては、熱硬化性樹脂の付加縮合過程で、微粒状無機材料を投入するようにしたので、樹脂の組成成分が無機材料粉粒の表面の凸凹に浸透及び付着した状態で付加縮合させることができ、黒鉛と高分子の樹脂との密着性を高めることができる。
(9) The method for producing a molded body according to the present invention comprises a step of adding a fine inorganic material while stirring a liquid containing a reaction component of a thermosetting resin, a reaction catalyst, an emulsifying dispersant and water, and reacting for a predetermined time. Removing the excess emulsifying dispersant with water, removing the solid produced by the reaction and drying it to prepare a molding material; placing the molding material in a mold of a molding machine; And a step of taking out the molded body after keeping the temperature and pressure for a predetermined time after putting in the mold.
In the present invention, since the fine inorganic material is added in the addition condensation process of the thermosetting resin, the addition composition is carried out in a state where the resin composition component permeates and adheres to the irregularities on the surface of the inorganic material powder. It is possible to improve the adhesion between the graphite and the polymer resin.

(10)また、上記(9)に記載のものにおいて、型成形機はトランスファー成形機であり、成形材料を金型に入れて成形する工程は、成形材料をトランスファー成形機のポットに入れて、加熱加圧により溶融した成形材料を金型キャビティに注入するものであることを特徴とするものである。
本発明では、上記のように調製された成形材料をトランスファー成形法で成形するようにしたので、成形材料を融解して流動性を高めて金型のすみずみまで成形材料を充填することができ、充填時の気孔の発生を防止できる。また、充填後所定時間保温保圧したので、硬化反応を促進することができる。
(10) In the above (9), the mold molding machine is a transfer molding machine, and the step of molding the molding material in a mold includes the molding material in a pot of the transfer molding machine, The molding material melted by heating and pressing is injected into a mold cavity.
In the present invention, since the molding material prepared as described above is molded by the transfer molding method, the molding material can be melted to increase the fluidity, and the molding material can be filled throughout the mold. The generation of pores during filling can be prevented. In addition, since the temperature and pressure are maintained for a predetermined time after filling, the curing reaction can be promoted.

(11)また、上記(9)又は(10)に記載のものにおいて、前記微粒状無機材料の平均粒子径が500μm以下であることを特徴とするものである。
微粒状無機材料の平均粒子径が500μm以下であるので、微粒状無機材料と凝結体としての熱硬化性樹脂との比率を維持しながら、微粒状無機材料の粒子相互の結合に必要な表面積を確保することができる。また、成形過程において微粒状無機材料が圧潰されてさらに微細な粒子になっても、細部まで浸透及び付着した凝結体の割合を高くすることができる。なお、微粒状無機材料の平均粒子径を100μm以下にすれば、細部まで浸透及び付着した凝結体の割合を更に高くすることができる。
また、微粒状無機材料として、黒鉛を用いる場合には、市販の黒鉛粉粒を用いることができ、粉粒径は大きく粉塵災害を防止することができる。
(11) Further, in the above (9) or (10), the fine particle inorganic material has an average particle diameter of 500 μm or less.
Since the average particle size of the finely divided inorganic material is 500 μm or less, the surface area necessary for bonding the finely divided inorganic material particles to each other is maintained while maintaining the ratio of the finely divided inorganic material and the thermosetting resin as the aggregate. Can be secured. In addition, even if the finely divided inorganic material is crushed and formed into finer particles in the molding process, it is possible to increase the proportion of aggregates that have permeated and adhered to details. In addition, if the average particle diameter of the finely divided inorganic material is set to 100 μm or less, the ratio of the aggregate that has permeated and adhered to the details can be further increased.
Further, when graphite is used as the finely divided inorganic material, commercially available graphite powder can be used, and the powder particle size is large and dust disaster can be prevented.

(12)また、上記(9)乃至(11)のいずれかに記載のものにおいて、前記熱硬化性樹脂は炭化率が45〜55%であり、微粒状無機材料と熱硬化性樹脂との質量比率が90:10〜50:50の範囲にあることを特徴とするものである。
炭化率が45〜55%の微粒状無機材料と熱硬化性樹脂との質量比率が90:10〜50:50の範囲にあるので、流動性がよく、焼成後の残留応力を減少させることができる。
(12) Moreover, in the thing in any one of said (9) thru | or (11), the said thermosetting resin is 45-55% of carbonization rate, and is the mass of a particulate inorganic material and a thermosetting resin. The ratio is in the range of 90:10 to 50:50.
Since the mass ratio of the particulate inorganic material having a carbonization rate of 45 to 55% and the thermosetting resin is in the range of 90:10 to 50:50, the fluidity is good and the residual stress after firing can be reduced. it can.

(13)また、上記(9)乃至(12)のいずれかに記載のものにおいて、前記微粒状無機材料が黒鉛粉粒であり、前記熱硬化性樹脂の反応成分がフェノール類およびアルデヒド類であることを特徴とするものである。
熱硬化性樹脂の反応成分としてフェノール類およびアルデヒド類を用いたので、凝結体の炭化率が高く、焼成炭化後の機械的強度を高めることができる。
(13) Further, in any of the above (9) to (12), the fine inorganic material is graphite powder, and the reaction components of the thermosetting resin are phenols and aldehydes. It is characterized by this.
Since phenols and aldehydes are used as the reaction component of the thermosetting resin, the carbonization rate of the aggregate is high, and the mechanical strength after firing carbonization can be increased.

本発明に用いられるフェノール類としては、フェノールの他にフェノールの誘導体を用いることができる。具体的にはフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、ビスフェノールA、スチレン化フェノール、炭素数2〜9のアルキル基で置換されたアルキルフェノール、p−フェニルフェノール、キシレノール、レゾルシノール、カテコール、ピロガロール、更には塩素又は臭素で置換されたハロゲン化フェノール等公知のフェノール誘導体の1種又は2種以上の混合物が上げられる。p−置換フェノール類を使用する場合はそれ以外のフェノール類と併用するのが好ましい。   As phenols used in the present invention, phenol derivatives can be used in addition to phenol. Specifically, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, bisphenol A, styrenated phenol, alkylphenol substituted with an alkyl group having 2 to 9 carbon atoms, p-phenylphenol, xylenol, resorcinol, catechol, One or a mixture of two or more known phenol derivatives such as pyrogallol and halogenated phenol substituted with chlorine or bromine can be used. When using p-substituted phenols, it is preferable to use together with other phenols.

また、本発明において用いられるアルデヒド類としてはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、テレフタルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、フルフラール等の1種又は2種以上の混合物が上げられるがとくにホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドが好ましい。   Examples of the aldehydes used in the present invention include one or a mixture of two or more of formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, terephthalaldehyde, hydroxybenzaldehyde, furfural and the like, and formaldehyde and paraformaldehyde are particularly preferable.

(14)また、上記(13)に記載のものにおいて、前記反応触媒がアミン化合物触媒であり、乳化分散剤がグルコシド結合を有する高分子活性剤であり、フェノール類とアルデヒド類が付加縮合する過程において微粒状無機材料を投入することを特徴とするものである。 (14) The process according to (13), wherein the reaction catalyst is an amine compound catalyst, the emulsifying dispersant is a polymer activator having a glucoside bond, and phenols and aldehydes undergo addition condensation. Is characterized by introducing a finely divided inorganic material.

本発明において用いられるフェノール類とアルデヒド類とを付加縮合反応させるための反応触媒としては、アミン化合物が用いられる。例えば、ヘキサメチレンテトラミン、アンモニアの他メチルアミン、ジメチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン等の第1級や2級のアミン類または、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、N−(2−アミノエチル)プロパノールアミン、グアナミン、ジシアンジアミド等のアミノ水素を少なくとも2個以上含有するアルキルアミン化合物触媒の1種又は2種以上の混合物が挙げられる。   An amine compound is used as a reaction catalyst for the addition condensation reaction of phenols and aldehydes used in the present invention. For example, primary and secondary amines such as hexamethylenetetramine, ammonia, methylamine, dimethylamine, ethylenediamine, monoethanolamine, or ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, One or a mixture of two or more alkylamine compound catalysts containing at least two amino hydrogens such as N- (2-aminoethyl) ethanolamine, N- (2-aminoethyl) propanolamine, guanamine, and dicyandiamide Can be mentioned.

本発明において用いられる乳化分散剤としてはグルコシド結合を有する高分子活性剤が好適であり、グルコース単位当たり酸化エチレン1.4〜3.5モル付加したヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライドエーテル、アルギン酸の金属塩、ムコ多糖類骨格の天然ゴム金属塩の1種又は2種以上の混合物が挙げられる。これらの界面活性剤は高分子化しているために水に膨潤はするが溶けにくいのであらかじめ0.3〜4質量%水溶液を調整しておくことが望ましい。   As the emulsifying dispersant used in the present invention, a polymer activator having a glucoside bond is suitable, and hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose 2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride added with 1.4 to 3.5 mol of ethylene oxide per glucose unit. Examples thereof include ethers, metal salts of alginic acid, and natural rubber metal salts of mucopolysaccharide skeleton, or a mixture of two or more thereof. Since these surfactants are polymerized, they swell in water but hardly dissolve, so it is desirable to prepare a 0.3 to 4% by mass aqueous solution in advance.

付加縮合反応触媒と乳化分散剤の存在下、フェノール類とアルデヒド類の付加縮合反応が進行するに従い、微粒状無機材料を包括した縮合反応物が均一に分散された安定化状態に達するため、樹脂の組成成分が黒鉛粉粒の表面の凸凹の細部にまで浸透及び付着することを促進し、この状態でゲル化したものであるから、樹脂と黒鉛との接着力を高めることができる。   As the addition condensation reaction of phenols and aldehydes proceeds in the presence of an addition condensation reaction catalyst and an emulsifying dispersant, a condensation reaction product containing finely divided inorganic materials reaches a stable state in which it is uniformly dispersed. This composition component promotes permeation and adhesion to the irregularities on the surface of the graphite particles, and is gelled in this state, so that the adhesive force between the resin and graphite can be increased.

(15)また、上記(14)に記載のものにおいて、前記フェノール樹脂がレゾール型フェノール樹脂であることを特徴とするものである。 (15) In the above (14), the phenol resin is a resol type phenol resin.

(16)また、上記(15)に記載のものにおいて、前記レゾール型フェノール樹脂が感圧熱自硬化性を有することを特徴とするものである。 (16) Further, in the above (15), the resol type phenolic resin has pressure-sensitive thermal self-curing property.

(17)本発明に係る焼成体の製造方法は、上記(9)乃至(16)のいずれかに記載の成形体の製造方法によって製造された成形体を焼成して焼成体を製造することを特徴とするものである。 (17) A method for producing a fired body according to the present invention is to produce a fired body by firing the molded body produced by the method for producing a molded body according to any one of (9) to (16). It is a feature.

(18)また、上記(17)に記載のものにおいて、前記成形体の焼成は、前記成形体を真空または不活性ガスの雰囲気中において800℃〜2000℃の温度範囲で行うことを特徴とするものである。 (18) Further, in the above-described (17), the compact is fired in a temperature range of 800 ° C. to 2000 ° C. in a vacuum or an inert gas atmosphere. Is.

本発明に係る成形体は、非可塑材料としての微粒状無機材料を熱硬化性樹脂からなる凝結体によって結合してなる成形体であって、前記凝結体は、熱硬化性樹脂の組成成分である単量体及びオリゴマーを前記微粒状無機材料の表面に浸透及び付着させた状態でゲル化させたものであることから、微粒状無機材料の微粒体が凝結体で強固に結合され、成形体としての機械的強度が高くなっている。その結果、例えば焼成した場合に割れ等が生ずることがない。   The molded body according to the present invention is a molded body formed by bonding a fine inorganic material as a non-plastic material with a aggregate made of a thermosetting resin, and the aggregate is a composition component of a thermosetting resin. Since a certain monomer and oligomer are gelled in a state where they penetrate and adhere to the surface of the finely divided inorganic material, the fine particles of the finely divided inorganic material are firmly bound by the aggregates, and the molded body As a result, the mechanical strength is high. As a result, for example, cracking does not occur when fired.

本発明の一実施の形態に係る成形体の説明図である。It is explanatory drawing of the molded object which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る成形体の成形材料に使用する黒鉛のSEM写真である。It is a SEM photograph of graphite used for a molding material of a forming object concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係る成形体の成形材料(黒鉛粉粒体とフェノール樹脂とからなる成形材料)のSEM写真である。It is a SEM photograph of the molding material (molding material which consists of a graphite granular material and a phenol resin) which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るトランスファー成形による成形体の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the molded object by transfer molding which concerns on one embodiment of this invention. 図4の丸で囲んだA部の拡大図である。It is an enlarged view of the A section enclosed with the circle of FIG. 本発明の一実施の形態に係るトランスファー成形による成形体の製造方法における製造過程の成形材料を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the molding material of the manufacture process in the manufacturing method of the molded object by transfer molding which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るトランスファー成形による成形体の製造方法における製造過程の成形材料である黒鉛粉粒体の一つを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically one of the graphite granular materials which are the molding materials of the manufacture process in the manufacturing method of the molded object by transfer molding which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る成形体の製造過程における金型のキャビティ内の成形材料SEM写真である。It is a SEM photograph of the molding material in the cavity of the mold in the manufacturing process of the molded body according to one embodiment of the present invention.

図1は本実施の形態に係る成形体の外観を示す図であり、電磁誘導加熱炊飯器の内釜としたものである。本実施の形態に係る成形体47は、図1に示すように、非可塑材料としての微粒状無機材料として黒鉛微粒体49を、熱硬化性樹脂からなる凝結体51によって結合してなるものであって、凝結体51は、熱硬化性樹脂の組成成分である単量体及びオリゴマーを黒鉛微粒体49の表面49aに浸透及び付着させた状態でゲル化させたものを成形後に加熱硬化させたものである。図1においては、黒鉛微粒体49の外周部の一部49aが二重線になっているのは、当該部位は熱硬化性樹脂の組成成分である単量体及びオリゴマーが微粒体の凸凹内に入った状態で浸透及び付着してゲル化した樹脂層で被覆されていることを示している。   FIG. 1 is a view showing the appearance of a molded body according to the present embodiment, and is an inner pot of an electromagnetic induction heating rice cooker. As shown in FIG. 1, a molded body 47 according to the present embodiment is formed by combining graphite fine particles 49 as fine inorganic particles as non-plastic materials with a condensate 51 made of a thermosetting resin. In the aggregate 51, a monomer and oligomer, which are components of the thermosetting resin, gelled in a state where the monomer and oligomer penetrated and adhered to the surface 49a of the graphite fine particles 49 were heat-cured after molding. Is. In FIG. 1, a part 49 a of the outer peripheral portion of the graphite fine particle 49 is a double line because the monomer and oligomer, which are components of the thermosetting resin, are in the irregularities of the fine particle. It is shown that it is covered with a resin layer that has penetrated and adhered and gelled.

黒鉛微粒体49の表面49aには、単量体及びオリゴマーの熱硬化性樹脂の組成成分が黒鉛の表面の凸凹の細部にまで浸透及び付着し、それがゲル化したことにより、黒鉛微粒体49と熱硬化性樹脂との結合が強固になっている。その結果、被覆されなかった部分49bを含む黒鉛微粒体49同士の結合も、微粒体表面の凸凹に強固に結合したもの同士が隣接する微粒体表面の間にある凝結体51によって結合されることから、荷重などの負荷に耐えられる機械的強度を備えた成形体47になっている。
なお、図1において、微粒体の全周が二重線で示されていないのは、トランスファー成形の過程で黒鉛が粉砕され、熱硬化性樹脂の樹脂成分である単量体及びオリゴマーで覆われていない部位が現れたことによる。
On the surface 49a of the graphite fine particles 49, the composition components of the monomer and oligomer thermosetting resin penetrated and adhered to the irregularities on the surface of the graphite and gelled, so that the graphite fine particles 49 And the thermosetting resin are strongly bonded. As a result, the graphite fine particles 49 including the uncoated portion 49b are also bonded to each other by the aggregate 51 between the adjacent fine particle surfaces that are firmly bonded to the irregularities of the fine particle surfaces. Therefore, the molded body 47 has a mechanical strength capable of withstanding a load such as a load.
In FIG. 1, the entire circumference of the fine particles is not indicated by a double line because graphite is pulverized during the transfer molding process and covered with monomers and oligomers which are resin components of the thermosetting resin. This is due to the appearance of a missing part.

次に、上記の成形体47の組織構造が生成される過程を、成形体47としての内釜をトランスファー成形機によって成形する場合を例に挙げて、以下、成形材料、成形装置、成形工程、焼成工程、塗装工程の順で説明する。   Next, the process in which the structure of the molded body 47 is generated is exemplified by the case where the inner pot as the molded body 47 is molded by a transfer molding machine. The molding material, molding apparatus, molding process, It demonstrates in order of a baking process and a coating process.

<成形材料>
フェノール 376 グラム、
50%水性ホルムアルデヒド 360 グラム、
ヘキサメチレンテトラミン 40 グラム、
平均粒子径100μmの天然黒鉛 1064 グラム
成形材料に使用する黒鉛は、1mm角のフルイを通過したものを使用しており、500μmから1μmのものが混在する。各黒鉛の表面は、表面に多数の凸凹がある(図2のSEMの写真参照)。
<Molding material>
376 grams of phenol,
360 grams of 50% aqueous formaldehyde,
40 grams of hexamethylenetetramine,
1064 grams of natural graphite with an average particle size of 100 μm
The graphite used for the molding material is one that has passed through a 1 mm square sieve, and those of 500 μm to 1 μm are mixed. Each graphite surface has a large number of irregularities on the surface (see the SEM photograph in FIG. 2).

コンデンサ、温度計、撹拌機を装着した反応装置に、上記材料と予め乳化分散剤であるヒドロキシエチルセルロース4グラムを溶解した水680グラム、水800グラムを仕込み、85℃にて1時間30分反応させた。
黒鉛は、吸湿性に優れており、親水性である。一方、樹脂は親油性であり、黒鉛と樹脂とは親和性が乏しく、機械的強度を備えた構造を形成するための効果的な界面を形成することができない。そこで、乳化分散剤であるヒドロキシエチルセルロースを加えて熱硬化性樹脂の組成成分と無機材料とがその界面で濡れやすくし、無機材料の粉粒の表面に接触させるようにした。
A reactor equipped with a condenser, a thermometer, and a stirrer is charged with 680 grams of water and 800 grams of water in which 4 grams of hydroxyethyl cellulose as an emulsifying dispersant is dissolved in advance, and reacted at 85 ° C. for 1 hour 30 minutes. It was.
Graphite has excellent hygroscopicity and is hydrophilic. On the other hand, the resin is oleophilic and the affinity between the graphite and the resin is poor, and an effective interface for forming a structure having mechanical strength cannot be formed. Therefore, hydroxyethyl cellulose, which is an emulsifying dispersant, was added to make the composition component of the thermosetting resin and the inorganic material wet easily at the interface, and contact with the surface of the inorganic material powder.

上記攪拌混合物は、当初は攪拌に伴って流動する状態であるが、反応が進むにつれて次第に系の粘度が上昇してくる。生成されるフェノール樹脂は付加縮合がある程度進んだ段階で乳化し、疎水性のフェノール樹脂が水中で均一に分散された状態となる。更に反応が進むにつれて安定状態に達し、黒鉛を含むフェノールとホルムアルデヒドとの縮合反応物がフラスコ全体に均一に分散された状態となる。所望する程度にフェノール樹脂の反応を進めたところで40℃に冷却して反応を停止させ、水400グラムを添加した。
次にヌッチェにて樹脂を濾別し乳化分散剤を水洗により除去した。更に水900グラムによる水洗をろ過液がアンスロン試薬による呈色がなくなるまで5回繰り返し、完全に乳化分散剤を除去してスラッジ物を得た。
スラッジ物を風乾後、減圧乾燥機を用いて、内温40℃で48時間乾燥処理を施すことによって、黒色粉粒状の成形材料を得た。この成形材料の水分は、0.7質量%であり、黒鉛粉粒体とフェノール樹脂とからなる成形材料中のフェノール樹脂付着率は19.8質量%であった。得られた成形材料をマイクロスコープで拡大観察すると黒鉛粉粒体が凝集し平均粒子径500μm程度の、塊状物となった複合粒子であることを確認した(図3のSEM写真参照)。
以上の方法によって得られた成形材料は、黒鉛の微粒体の表面がフェノール樹脂の原料液で常に濡れた状態で被覆したので、黒鉛の粉粒の外周面及び黒鉛微粒体が凝集し黒鉛微粒体が塊状物となった複合粒子の内部がフェノール樹脂膜で保持されて成る粒状の成形材料となる。
The stirring mixture is initially in a state of flowing with stirring, but the viscosity of the system gradually increases as the reaction proceeds. The produced phenol resin is emulsified when the addition condensation has progressed to some extent, and the hydrophobic phenol resin is uniformly dispersed in water. Further, as the reaction proceeds, a stable state is reached, and a condensation reaction product of phenol and formaldehyde containing graphite is uniformly dispersed throughout the flask. When the reaction of the phenol resin proceeded to the desired degree, the reaction was stopped by cooling to 40 ° C., and 400 grams of water was added.
Next, the resin was filtered off with Nutsche, and the emulsifying dispersant was removed by washing with water. Further, washing with 900 g of water was repeated 5 times until the filtrate was completely colored by the anthrone reagent, and the emulsifying dispersant was completely removed to obtain a sludge product.
The sludge was air-dried and then subjected to a drying process at an internal temperature of 40 ° C. for 48 hours using a vacuum dryer to obtain a black powdery molding material. The water content of this molding material was 0.7% by mass, and the phenol resin adhesion rate in the molding material composed of graphite particles and phenol resin was 19.8% by mass. When the obtained molding material was magnified and observed with a microscope, it was confirmed that the graphite particles were agglomerated and composite particles having an average particle diameter of about 500 μm and formed into a lump (see the SEM photograph in FIG. 3).
The molding material obtained by the above method was coated with the surface of the graphite fine particles always wetted with the phenol resin raw material liquid, so that the outer peripheral surface of the graphite particles and the graphite fine particles were aggregated to form the graphite fine particles. Thus, the inside of the composite particles formed into a lump is a granular molding material in which the inside is held by a phenol resin film.

上記のようにして得られた成形材料について、以下のように評価を行った。
・ゲル化時間:熱板法(150℃)JIS−K−6910 4.8
・板流れ:硝子板(125℃)JIS−K−6910 4.7
・ブロッキング試験 器具:
(1)平板:150mm×150mm×5mm
(2)円筒容器:71mmφ×120mm
(3)分銅:70mmφ×160mm、全重量5kg
(4)金網:10メッシュ
(5)恒温恒湿器:25℃、65%に設定
操作:平板上に円筒容器を載せ、分銅とともに恒温恒湿器に入れておく。試料500gを円筒容器にいれ分銅を載せ恒温恒湿器に戻す。1時間後静かに円筒容器の試料を紙の上に取り出し、10メッシュ金網を通してふるい分けブロック化した部分の重量をはかり元の重量に対する比率(%)を算出した。
・単独板作成:成形材料80gを金型(100mm×100mm)に仕込み圧縮成型(160℃
×5分×105kgf/cm2)して厚さ4.0mmの板を作成した。得られた板の曲げ強度(JIS−K−6911)を測定した。
上記の評価試験の結果、ゲル化時間は短くて測定不可能、板流れは0mm、ブロッキング率は0%であった。曲げ強度は60MPaであった。成形物の表面に色ムラや光沢ムラは無かった。カットした断面をマイクロスコープに目視確認した結果、黒鉛の分散性は良好であった。
The molding material obtained as described above was evaluated as follows.
Gelation time: hot plate method (150 ° C.) JIS-K-6910 4.8
-Plate flow: Glass plate (125 ° C) JIS-K-6910 4.7
・ Blocking test equipment:
(1) Flat plate: 150 mm x 150 mm x 5 mm
(2) Cylindrical container: 71 mmφ × 120 mm
(3) Weight: 70mmφ × 160mm, total weight 5kg
(4) Wire mesh: 10 mesh (5) Constant temperature and humidity chamber: 25 ° C., set to 65% Operation: Place a cylindrical container on a flat plate and place it in a constant temperature and humidity chamber with a weight. Place 500 g of the sample in a cylindrical container, place the weight on it, and return to the constant temperature and humidity chamber. After 1 hour, the sample of the cylindrical container was gently taken out on paper, and the weight of the portion that was sieved and formed into a block through a 10-mesh wire mesh was calculated and the ratio (%) to the original weight was calculated.
-Single plate creation: 80g of molding material is charged into a mold (100mm x 100mm) and compression molded (160 ° C)
× 5 minutes × 105 kgf / cm 2 ) to prepare a plate having a thickness of 4.0 mm. The bending strength (JIS-K-6911) of the obtained plate was measured.
As a result of the above evaluation test, the gelation time was short and could not be measured, the plate flow was 0 mm, and the blocking rate was 0%. The bending strength was 60 MPa. There was no uneven color or gloss on the surface of the molded product. As a result of visually confirming the cut cross section with a microscope, the dispersibility of graphite was good.

黒鉛粉粒体とフェノール樹脂とからなる成形材料中のフェノール樹脂の付着率は18質量%〜35質量%であり、好ましくは18質量%〜20質量%である。付着率を18質量%〜20質量%にすることにより、溶融温度以上の加熱下で加圧した時に、黒鉛粒子の表面をフェノール樹脂が被覆し、樹脂の流動性により黒鉛粒子が好適な位置に移動しやすくなる。その結果、気泡が大きい状態から気泡を埋める状態に移行する。気泡が連続気泡であれば、埋められたことによって成形材料内に含まれていた空気は、後述するようにポット15とプランジャー37の隙間、あるいは真空エジェクタによって排出される。このため、成形体47に含まれるガスを最小限に抑えることができ、成形体47の表面の平滑性を向上させることができる。   The adhesion rate of the phenol resin in the molding material composed of the graphite particles and the phenol resin is 18% by mass to 35% by mass, and preferably 18% by mass to 20% by mass. By setting the adhesion rate to 18% by mass to 20% by mass, the phenolic resin coats the surface of the graphite particles when pressed under heating at the melting temperature or higher, and the graphite particles are placed in a suitable position due to the fluidity of the resin. It becomes easy to move. As a result, the state shifts from a state where the bubbles are large to a state where the bubbles are filled. If the bubble is an open cell, the air contained in the molding material by being filled is discharged by a gap between the pot 15 and the plunger 37 or a vacuum ejector as will be described later. For this reason, the gas contained in the molded object 47 can be suppressed to the minimum, and the smoothness of the surface of the molded object 47 can be improved.

ここで、黒鉛粉粒体に対するフェノール樹脂の付着率を所定の範囲にすることの意義について説明する。
黒鉛含有量を増やすと相対的に樹脂量が減少することになり、機械的強度は上がるが、成形材料を溶融し金型に充填する際の流動性が悪くなり、空気を抱き込んでしまう。このため焼成処理して得られる炭素質構造体の中に気泡が残ることがある。その結果、導電性にムラができたり、強度が不足して割れ、ひび等の発生原因が生じたりすることになる。
この他にも、流動性が悪くなると、金型へ成形材料を充填する際に黒鉛の偏在が発生し、充填時における流れ方向に電気抵抗が高く、流れ方向と直角方向は電気抵抗が低いという電気物性の異方性が現れることもある。このような電気異方性がある炭素質成形体を電磁誘導加熱に使用した場合には発熱ムラが発現する。
また、成形材料の流動性が悪いと、高圧で強制的に金型内に充填される成形時に黒鉛粉粒体相互に摩擦が起こり、黒鉛が圧潰されて微細な粉粒となり、また圧潰されなくても、その内部に大きな残留応力を有することになる。このような成形体を金型から脱型した際には残留応力が開放されるスプリングバックがおき、流れ方向に膨張してゆがみが生じるため、焼成の際に収縮異方性が増大して炭素質構造体が割れる場合がある。
このように、黒鉛微粒体が多い成形体を成形する場合には、黒鉛微粒体と樹脂からなる成形材料の流動性が重要である。
本実施の形態では、黒鉛粉粒体とフェノール樹脂とからなる成形材料中のフェノール樹脂の付着率を18質量%〜35質量%であり、好ましくは18質量%〜20質量%にすることで、成形材料の流動性を確保している。
Here, the significance of setting the adhesion rate of the phenol resin to the graphite particles within a predetermined range will be described.
When the graphite content is increased, the resin amount is relatively decreased and the mechanical strength is increased, but the fluidity when the molding material is melted and filled in the mold is deteriorated and air is embraced. For this reason, bubbles may remain in the carbonaceous structure obtained by the firing treatment. As a result, the conductivity may be uneven, or the strength may be insufficient to cause cracks or cracks.
In addition to this, if the fluidity deteriorates, uneven distribution of graphite occurs when filling the molding material into the mold, and the electric resistance is high in the flow direction at the time of filling, and the electric resistance is low in the direction perpendicular to the flow direction. Anisotropy of electrical properties may appear. When a carbonaceous molded body having such an electric anisotropy is used for electromagnetic induction heating, heat generation unevenness appears.
In addition, if the flowability of the molding material is poor, friction occurs between the graphite particles during molding that is forcibly filled into the mold at high pressure, and the graphite is crushed into fine particles, and is not crushed. However, it has a large residual stress inside. When such a molded body is removed from the mold, a springback that releases residual stress is generated, and expansion occurs in the flow direction, resulting in distortion. The quality structure may break.
Thus, in the case of molding a molded body having many graphite fine particles, the fluidity of the molding material composed of the graphite fine particles and the resin is important.
In this Embodiment, the adhesion rate of the phenol resin in the molding material which consists of a graphite granular material and a phenol resin is 18 mass%-35 mass%, Preferably it is 18 mass%-20 mass%, The fluidity of the molding material is secured.

<成形装置>
本実施形態で使用するトランスファー成形機1の主要部を、図4、図5に基づいて説明する。図4においては、トランスファー成形機1に電磁誘導加熱用炊飯器の内釜を成形する金型を設置している。トランスファー成形機1は、図示しない基台に設置された油圧シリンダと、該油圧シリンダのロッド3に固定されると共に基台に立設されたポール(図示なし)にガイドされて上下動可能な雄金型受け5と、雄金型受け5の上面に固定された雄金型7と、雄金型7を貫いて上下動可能な突出ピン9と、基台に立設されたポール(図示なし)の中間部に雄金型受け5と当接・離隔可能に設置された浮動盤11と、浮動盤11の下部側に設置された雌金型13と、浮動盤11の上部側に設置されたポット15を備えている。
<Molding device>
The main part of the transfer molding machine 1 used in this embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the transfer molding machine 1 is provided with a mold for molding an inner pot of a rice cooker for electromagnetic induction heating. The transfer molding machine 1 is a male which can be moved up and down by being guided by a hydraulic cylinder installed on a base (not shown) and a pole (not shown) fixed to the rod 3 of the hydraulic cylinder and standing on the base. A mold receiver 5, a male mold 7 fixed to the upper surface of the male mold receiver 5, a protruding pin 9 that can move up and down through the male mold 7, and a pole (not shown) erected on the base ) And a female die 13 installed on the lower side of the floating plate 11 and an upper side of the floating plate 11. A pot 15 is provided.

雌金型13の頂上部とポット15の底部とは、両者を連通させる連通路17によって連通している。連通路17は、図2に示すように、ポット15の底部側から下方に向って徐々に縮径しており、連通路17の途中で通路径が最小となる最小径部19が形成され、該最小径部19から雌金型13側に向って拡径して雌金型13に至るように形成されている。つまり、連通路17は、ポット15の底部から最小径部19まではロート状をしており、最小径部19から雌金型13まではラッパ状となっている。   The top of the female mold 13 and the bottom of the pot 15 are communicated with each other through a communication passage 17 that communicates the two. As shown in FIG. 2, the communication path 17 is gradually reduced in diameter from the bottom side of the pot 15 toward the lower side, and a minimum diameter part 19 is formed in the middle of the communication path 17 so that the path diameter is minimum. The diameter is increased from the minimum diameter portion 19 toward the female mold 13 side so as to reach the female mold 13. That is, the communication path 17 has a funnel shape from the bottom of the pot 15 to the minimum diameter portion 19, and has a trumpet shape from the minimum diameter portion 19 to the female die 13.

上記のような連通路17は、ポット15の底部に形成された孔21及び、ポット15と雌金型13との間に設置されたゲート入子23に設けた貫通孔25によって形成されている。ポット15の底部に形成された孔21は、図5に示すように、下方に向って徐々に縮径されてラッパ状にしており、この孔21にゲート入子23に設けられた貫通孔25が連続している。ゲート入子23は、上端部が拡径された頭部27を有し、頭部27の下部に本体部29が形成された、垂直断面が略T字状をしている。ゲート入子23は、雌金型13に設けた開口孔31に本体部29が挿入されて、頭部27がポット15の底面に設けた凹部33に嵌合するようにしてポット15と雌金型13の間に設置されている。ゲート入子23には、その中心部に連通路17の一部を形成する貫通孔25が形成されている。貫通孔25の形状は、頭部27側から下方に向って徐々に縮径しており、途中で孔径が最小となる最小径部19が形成され、該最小径部19から下端に向ってラッパ状に拡径している。   The communication path 17 as described above is formed by a hole 21 formed in the bottom of the pot 15 and a through hole 25 provided in a gate insert 23 installed between the pot 15 and the female mold 13. . As shown in FIG. 5, the hole 21 formed in the bottom of the pot 15 is gradually reduced in diameter downward to form a trumpet shape, and a through hole 25 provided in the gate insert 23 in the hole 21. Is continuous. The gate insert 23 has a head portion 27 whose upper end is enlarged in diameter, and a main body portion 29 is formed in the lower portion of the head portion 27. The vertical section has a substantially T-shape. The gate insert 23 is inserted into the opening 15 provided in the female mold 13 so that the main body 29 is inserted and the head 27 is fitted into the recess 33 provided in the bottom surface of the pot 15. It is installed between the molds 13. The gate insert 23 is formed with a through hole 25 that forms a part of the communication path 17 at the center thereof. The shape of the through-hole 25 is gradually reduced from the head 27 side downward, and a minimum diameter portion 19 having a minimum hole diameter is formed on the way, and a wrapper is formed from the minimum diameter portion 19 toward the lower end. The diameter is expanded.

連通路17における最小径部19の内径は無機材料の粒径に関係しており、無機材料の粒径として最大長さ500μmのものを使用するときには、内径で4.0〜7.0mm、好ましくは5.0から6.5mmとする。また、最小径部19から雌金型13に至る孔のラッパ形状の開き角と長さは、実際の成形条件のぶれや、成形材料のロットぶれを考慮して決定すればよく、開き角としては30度〜50度、長さとしては5mm〜15mmとしておくことが実用的である。   The inner diameter of the minimum diameter portion 19 in the communication path 17 is related to the particle size of the inorganic material. When the inorganic material having a maximum length of 500 μm is used, the inner diameter is 4.0 to 7.0 mm, preferably Is from 5.0 to 6.5 mm. Further, the opening angle and length of the trumpet shape of the hole from the smallest diameter portion 19 to the female mold 13 may be determined in consideration of fluctuations in actual molding conditions and lot fluctuations in the molding material. Is practically 30 to 50 degrees and the length is 5 to 15 mm.

浮動盤11の上方には図示しないポールの上部位置に固定プラテン35が固定されており、固定プラテン35の下面にプランジャー37が設置されている。プランジャー37の頭頂面の中央には垂直断面が逆台形状の取出し溝39が形成されている。プランジャー37とポット15の間には0.01〜0.02mm程度の隙間が形成されている。また、成形体47に過剰な圧力がかからないようにするため、プランジャー37を最も下動させたときにプランジャー37の先端面とポット15の底面との間に1〜2mmの間隙が形成されるようになっている。   A fixed platen 35 is fixed above the floating plate 11 at an upper position of a pole (not shown), and a plunger 37 is installed on the lower surface of the fixed platen 35. A take-out groove 39 having an inverted trapezoidal vertical cross section is formed at the center of the top surface of the plunger 37. A gap of about 0.01 to 0.02 mm is formed between the plunger 37 and the pot 15. Further, in order to prevent an excessive pressure from being applied to the molded body 47, a gap of 1 to 2 mm is formed between the distal end surface of the plunger 37 and the bottom surface of the pot 15 when the plunger 37 is moved most downward. It has become so.

<成形工程>
上記のトランスファー成形機1と上記の成形材料を用いて、電磁誘導加熱炊飯器の内釜を成形する成形方法を説明する。
予め、雌雄の金型7,13、ポット15、プランジャー37を成形材料に適した温度に加熱し、油圧シリンダのロッド3を伸長させて雄金型受け5を上昇させ、雄金型受け5を浮動盤11に当接させて、キャビティを形成する。キャビティが形成された時点で、真空エジェクタによってキャビティ内のガスの排出を開始する。油圧シリンダのロッド3を、さらに伸長させることにより、雄金型受け5と浮動盤11を一緒に上昇させて、金型を閉じてポット15内にタブレットに形成した成形材料を投入する。
図6の(a)は、トランスファー成形機1のポット15に収納された成形材料を模式的に示したものである。成形材料中の黒鉛微粒体49は粒子径が不揃いで、大小のものが混在している。黒鉛微粒体49のすべての表面49aは、樹脂の組成成分である短慮謡及びオリゴマーがゲル化してなるフェノール樹脂層53で被覆されており、黒鉛微粒体49の表面を被覆するフェノール樹脂層53の間には気泡55が混在している。この状態の黒鉛微粒体49の一つに着目した図が図7(a)である。
<Molding process>
A molding method for molding the inner pot of the electromagnetic induction heating rice cooker using the transfer molding machine 1 and the molding material will be described.
The male and female molds 7 and 13, the pot 15, and the plunger 37 are heated in advance to a temperature suitable for the molding material, the rod 3 of the hydraulic cylinder is extended to raise the male mold receiver 5, and the male mold receiver 5 Is brought into contact with the floating plate 11 to form a cavity. When the cavity is formed, the vacuum ejector starts to discharge the gas in the cavity. By further extending the rod 3 of the hydraulic cylinder, the male mold receiver 5 and the floating plate 11 are raised together, the mold is closed, and the molding material formed into a tablet is put into the pot 15.
FIG. 6A schematically shows the molding material stored in the pot 15 of the transfer molding machine 1. The graphite fine particles 49 in the molding material have irregular particle diameters, and large and small particles are mixed. All the surfaces 49 a of the graphite fine particles 49 are covered with a phenol resin layer 53 formed by gelling the short thoughts and oligomers that are resin composition components, and the surface of the graphite fine particles 49 is covered with the phenol resin layer 53. There are air bubbles 55 in between. FIG. 7A is a view focusing on one of the graphite fine particles 49 in this state.

ポット15が加熱されることにより、黒鉛微粒体の表面を被覆しているフェノール樹脂が溶融して溶融樹脂57となる。この溶融状態を示したものが図6(b)である。図6(b)に示すように、樹脂層が溶融して黒鉛微粒体49が下方に移動して粒子相互距離を近くする。この状態では、ゲル化してなる樹脂層で黒鉛微粒体が被覆されたままである。気泡55の一部はポット15とプランジャー37との隙間から放出され、一部が内部気泡として残る。気泡55が放出されることで、成形材料全体の体積が小さくなる。つまり、図6(a)のL1よりも図6(b)のL2短くなる。   When the pot 15 is heated, the phenol resin covering the surface of the graphite fine particles is melted to form a molten resin 57. FIG. 6B shows this molten state. As shown in FIG. 6B, the resin layer melts and the graphite fine particles 49 move downward to reduce the particle mutual distance. In this state, the graphite fine particles are still covered with the resin layer formed by gelation. A part of the bubbles 55 is discharged from the gap between the pot 15 and the plunger 37, and a part remains as internal bubbles. By releasing the bubbles 55, the volume of the entire molding material is reduced. That is, L2 in FIG. 6B is shorter than L1 in FIG.

タブレットに形成した成形材料をポット15内に投入し、ポット15内にプランジャー37を挿入する。ポット15の熱により流動しやすくなっている成形材料は、連通路17を介して徐々にキャビティ内に注入される。この注入の過程において、上述したように、成形材料内の気孔が小さくなり、それによって押し出されたガスは、ポット15とプランジャー37の隙間、あるいは真空エジェクタによって排出される。
成形材料は、連通路17を通過する際に、粉砕されて、図6(c)の状態になる。
The molding material formed on the tablet is put into the pot 15, and the plunger 37 is inserted into the pot 15. The molding material that is easy to flow due to the heat of the pot 15 is gradually injected into the cavity via the communication path 17. In the process of this injection, as described above, the pores in the molding material become small, and the gas pushed out thereby is discharged by the gap between the pot 15 and the plunger 37 or by the vacuum ejector.
The molding material is pulverized as it passes through the communication path 17 to be in the state shown in FIG.

連通路17を通過する溶融した成形材料は、最小径部19で圧縮され、最小径部19を通過した直後のラッパ状に拡径された流路で一気に開放されて、高い流動性を保持しながら、金型端部に向けて流動する。溶融した成形材料を金型に充填した状態で6〜8分程度保温保圧して硬化させる。プランジャー37の頭頂面のポット15の底面に対する最下動位置は、ポット15の底面より1〜2mm上方になるように設定されており、プランジャー37が最下動した状態でもポット15の底面との間に隙間が形成される。この隙間によって、成形材料の硬化物からなるカル分41が形成される。カル分41とは、図4のカル分41を示した図における破線で示した部位よりも図中上方の部位をいう。カル厚(材料の仕込み量)は1〜2mmが標準で、これ以上厚い場合は過剰な圧力がかかり、充填される成形材料の内部応力を大きくする結果となる。薄い場合は充填不足が生じて、充填される成形材料の密度が低下する。   The molten molding material that passes through the communication path 17 is compressed at the minimum diameter portion 19 and is released at once in a trumpet-shaped passage immediately after passing through the minimum diameter portion 19 to maintain high fluidity. However, it flows toward the mold end. In a state where the melted molding material is filled in the mold, it is cured by holding the pressure for about 6 to 8 minutes. The lowest movement position of the top surface of the plunger 37 with respect to the bottom surface of the pot 15 is set to be 1 to 2 mm above the bottom surface of the pot 15, and the bottom surface of the pot 15 even when the plunger 37 is moved to the lowest position. A gap is formed between the two. A cull portion 41 made of a cured product of the molding material is formed by the gap. The cull portion 41 refers to a portion in the drawing that is higher than the portion indicated by the broken line in the diagram showing the cull portion 41 in FIG. Cull thickness (material charge) is typically 1 to 2 mm, and if it is thicker than this, excessive pressure is applied, resulting in increased internal stress of the molding material to be filled. When it is thin, insufficient filling occurs and the density of the molding material to be filled is lowered.

ここで、ポット15内に収容された成形材料が金型キャビティに注入されるまでの挙動を黒鉛微粒体49の一つに着目して説明する。ポット15内の成形材料の黒鉛微粒体49は、すべての表面が単量体及びオリゴマーの状態で浸透および付着し、付加縮合したフェノール樹脂層53で覆われている(図7(a))。この状態では、フェノール樹脂の単量体及びオリゴマーが黒鉛微粒体49の表面49aに存ずる凸凹の細部まで浸透して付着している。
成形材料が溶融して金型キャビティ内に注入されるときは、黒鉛微粒体49は圧力により粉砕され、フェノール樹脂で被覆されていた部分49aと被覆されていなかった部分49bを持つ細片になる(図7(b))。細片化した黒鉛微粒体49の周囲(部分49a,49bの周囲)には溶融した溶融樹脂57が存在している。細片化した黒鉛微粒体49は金型キャビティ内を流動して金型末端まで充填される。そして金型キャビティへの充填後の保温保圧過程により、黒鉛微粒体49の凸凹に入り込んでいたフェノール樹脂もそうでない樹脂も吸着・硬化して凝結体51となり、黒鉛微粒体49を全体としてひとつのブロック体に賦形する(図7(c))。
Here, the behavior until the molding material accommodated in the pot 15 is injected into the mold cavity will be described by focusing on one of the graphite fine particles 49. The graphite fine particles 49 of the molding material in the pot 15 are covered and covered with a phenol resin layer 53 that has been subjected to permeation and adhesion in the form of monomers and oligomers and subjected to addition condensation (FIG. 7 (a)). In this state, the phenol resin monomer and oligomer penetrate and adhere to the uneven details on the surface 49 a of the graphite fine particles 49.
When the molding material is melted and injected into the mold cavity, the graphite fine particles 49 are pulverized by pressure to become strips having a portion 49a covered with phenol resin and a portion 49b not covered with phenol resin. (FIG. 7 (b)). A melted molten resin 57 exists around the pulverized graphite fine particles 49 (around the portions 49a and 49b). The finely divided graphite fine particles 49 flow in the mold cavity and are filled to the end of the mold. Then, by the heat and pressure maintaining process after filling the mold cavity, the phenol resin and the other resin that have entered the irregularities of the graphite fine particles 49 are adsorbed and hardened to form the aggregate 51, and the graphite fine particles 49 as a whole. The block body is shaped (FIG. 7C).

ここで重要なことは、フェノール樹脂層53によって被覆されていた部分49aの剥離強度は高いので、黒鉛微粒体49ができるだけフェノール樹脂層53によって被覆されているようにすることである。そのためには、成形材料が連通路17を通過するときに細片化されるのではなく、ポット15内にある状態で微粒化されていることが好ましい。つまり、使用する黒鉛の粒子径が細かいものが好ましい。
成形体47の機械的強度を高く維持するためには、黒鉛微粒体49の粒径を小さくして、加圧時やノズル通過時に黒鉛微粒体49が粉砕されないようにして、粒子のすべての表面がフェノール樹脂層53で被覆された部分のみで構成されるものとするのがよい。
なお、黒鉛微粒体49の最適な粒径は、連通路17の最小直径や注入圧力により決まる。
What is important here is that the peel strength of the portion 49 a covered with the phenol resin layer 53 is high, so that the graphite fine particles 49 are covered with the phenol resin layer 53 as much as possible. For this purpose, it is preferable that the molding material is not atomized when passing through the communication path 17 but is atomized in a state in the pot 15. That is, it is preferable that the graphite used has a small particle size.
In order to maintain the mechanical strength of the compact 47 high, the particle size of the graphite fine particles 49 is reduced so that the graphite fine particles 49 are not crushed when pressurized or passed through the nozzle, so that all the surfaces of the particles It is good to be comprised only by the part coat | covered with the phenol resin layer 53. FIG.
The optimum particle size of the graphite fine particles 49 is determined by the minimum diameter of the communication passage 17 and the injection pressure.

硬化反応により不溶不融物となった硬化物は、ポット15底部、連通路17、キャビティ内に繋がった状態になっている。この状態で油圧シリンダを作動させて浮動盤11と雄金型受け5とを一緒に降下すると、カル分41が取出し溝39によってプランジャー37に固定されているので、硬化物はカル分41によって上部が固定されて状態で下方に引っ張られ、その結果最も小断面である最小径部19で破断する。その結果、カル分41及び連通路17における最小径部19よりも上方の部位によって形成された逆円錐台状の硬化物43はプランジャー37側に保持され、最小径部19よりも下方の流路によって形成された円錐台状の凸部45は成形体47と共に浮動盤11側に保持される。   The cured product that has become insoluble and infusible by the curing reaction is connected to the bottom of the pot 15, the communication path 17, and the cavity. When the hydraulic cylinder is operated in this state and the floating plate 11 and the male mold receiver 5 are lowered together, the cull portion 41 is fixed to the plunger 37 by the take-out groove 39. The upper part is fixed and pulled downward, and as a result, it breaks at the smallest diameter part 19 having the smallest cross section. As a result, the reverse frustoconical cured product 43 formed by the portion above the minimum diameter portion 19 in the cull portion 41 and the communication path 17 is held on the plunger 37 side, and the flow below the minimum diameter portion 19 is maintained. The frustoconical protrusion 45 formed by the path is held on the floating plate 11 side together with the molded body 47.

連通路17は最小径部19の下流側でラッパ状に拡径しており、拡径した後、円錐台状の流路を経てキャビティに連通している。このため、型開き時に、連通路17の切断により、最小径部付近に成形不良が発生するが、成形体47側には影響しない。そして、最小径部19よりも下方の流路によって形成された円錐台状の凸部45は脱型後に切除するから、成形体47における連通流路付近において成形不良による機械的強度に低下をきたすことがない。   The communication path 17 has a trumpet-shaped diameter that is downstream of the minimum diameter portion 19, and after being expanded, communicates with the cavity via a truncated cone-shaped channel. For this reason, when the mold is opened, cutting of the communication path 17 causes a molding failure near the minimum diameter portion, but does not affect the molded body 47 side. And since the truncated cone-shaped convex part 45 formed by the flow path below the minimum diameter part 19 is removed after demolding, the mechanical strength due to poor molding is lowered in the vicinity of the communication flow path in the molded body 47. There is nothing.

次に、浮動盤11をポールの中間位置に固定した状態で、更に油圧シリンダを作動させて雄金型受け5を下動させると、円錐台状の凸部45が一体成形された成形体47が雄金型7側に固定された状態で露出する。この状態で突出ピン9を突出させて成形体47を脱型する。成形体47を脱型した後、放置冷却する。その後、円錐台状の凸部45を根元で切除して成形体47とする。前述したように、成形不良部が発生したとしても成形不良の部位は円錐台状の凸部45の上部に集中しており、凸部45を切除することで成形体47側に成形不良が生じることがない。このため、成形時の注入圧力を高めることが可能となり、流動長の長い成形体47の先端部や、連通路17から成形体47の先端部の間に屈曲部をもつ成形体47(例えば鍋や内釜)を成形することができる。
金型のキャビティ内の成形材料は、注入時に連通路17を通過する際に混練されると共に更に細片化された状態で、金型充填後の保温保圧によりフェノール樹脂が硬化反応を起こして内釜となっている(図8のSEMの写真参照)。
Next, when the floating plate 11 is fixed at an intermediate position of the pole and the hydraulic cylinder is further operated to move the male mold receiver 5 downward, a molded body 47 in which the truncated cone-shaped convex portion 45 is integrally formed. Is exposed in a state of being fixed to the male mold 7 side. In this state, the projecting pin 9 is projected to remove the molded body 47. The molded body 47 is removed from the mold and then left to cool. Thereafter, the truncated cone-shaped convex portion 45 is cut off at the base to form a molded body 47. As described above, even if a defective molding portion occurs, the defective molding portion is concentrated on the top of the truncated cone-shaped convex portion 45, and by removing the convex portion 45, defective molding occurs on the molded body 47 side. There is nothing. For this reason, it becomes possible to increase the injection pressure at the time of molding, and a molded body 47 having a bent portion between the distal end portion of the molded body 47 having a long flow length or the communicating path 17 and the distal end portion of the molded body 47 (for example, a pot Can be molded.
The molding material in the mold cavity is kneaded when passing through the communication passage 17 at the time of injection and is further fragmented, and the phenol resin undergoes a curing reaction due to heat retention pressure after filling the mold. It is an inner pot (see SEM photo in Fig. 8).

本実施の形態においては、ポット15とキャビティが連通路17を介して縦方向に配置され、連通路17がキャビティの中央部に配置されているので、流動長の長い成形体47の先端部や、連通路17から成形体47の先端部の間に屈曲部をもつ成形体47に対しても各部に均等に注入することができる。さらに、本実施の形態においては、成形材料中の熱硬化性樹脂の付着率が18質量%〜20%質量となるようにすると共に、キャビティ内のガスを真空エジェクタ53で強制的に排気しているので、成形体47に残存するガスを少なくして成形体47の表面を平滑にすることができる。   In the present embodiment, the pot 15 and the cavity are arranged in the vertical direction via the communication path 17, and the communication path 17 is arranged in the center of the cavity. The molded body 47 having a bent portion between the communication passage 17 and the tip portion of the molded body 47 can be injected evenly into each part. Further, in the present embodiment, the adhesion rate of the thermosetting resin in the molding material is set to 18% by mass to 20% by mass, and the gas in the cavity is forcibly exhausted by the vacuum ejector 53. Therefore, the gas remaining in the molded body 47 can be reduced and the surface of the molded body 47 can be smoothed.

<焼成工程>
得られた成形体47は、真空または不活性ガスの雰囲気中において1000〜1200℃の雰囲気下に放置して不溶不融性の硬化物となったフェノール樹脂を炭化させ、これにより黒鉛粒子相互を連結させて、鍋状を成す内釜の焼成体を得た。この時、フェノール樹脂の凝結ないし炭化に伴って、当該成形体47から放散せずに内部に滞留している分解ガスがある場合には、分解ガスが断層亀裂を発生して生じる局部的な膨れを防止するため、1ヶ月かけて徐々に昇温する。結合剤として用いられるフェノール樹脂は、その成形時の反応硬化過程で、硬化反応による収縮、つまり硬化収縮に伴う硬化応力を生じる。黒鉛粒子と樹脂との組み合わせである成形材料では、発生する硬化応力が大きい。硬化応力が過大であると焼成過程で開放されて、爆裂という現象が発生して、製品不良となる。
<Baking process>
The obtained molded body 47 is left to stand in an atmosphere of 1000 to 1200 ° C. in a vacuum or an inert gas atmosphere to carbonize the phenol resin that has become an insoluble and infusible cured product. By connecting, a fired body of an inner pot having a pot shape was obtained. At this time, if there is a cracked gas staying in the molded body 47 without condensing from the molded body 47 due to the condensation or carbonization of the phenol resin, the cracked gas causes a local blistering. In order to prevent this, the temperature is gradually raised over one month. The phenol resin used as the binder generates a shrinkage due to the curing reaction, that is, a curing stress accompanying the curing shrinkage in the reaction curing process at the time of molding. In the molding material which is a combination of graphite particles and resin, the generated curing stress is large. If the curing stress is excessive, it is released during the firing process, causing a phenomenon of explosion, resulting in a defective product.

<塗装工程>
内釜の内面塗装工程について説明する。まず、調理に供する下地塗装を行う。ポリエーテルスルフォン(PES)の水分散溶液に、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(4.6フッ化)(FEP)微粉末の10容積%を分散させて200センチポアズの低粘度である下塗り樹脂を、スプレーを用いて複数回に分けて、表面に薄く残留する程度まで吹き付ける。
<Coating process>
The inner surface painting process of the inner pot will be described. First, the base coating for cooking is performed. 10 vol% of tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (4.6 fluoride) (FEP) fine powder is dispersed in an aqueous dispersion of polyethersulfone (PES) to form an undercoat having a low viscosity of 200 centipoise The resin is sprayed several times using a spray until it remains thin on the surface.

次に、表面塗装を行う。下地塗装に用いた液状樹脂が未乾燥の状態で、液状樹脂の表面にFEPと相溶するテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)微粉末を均一付着させて、液状樹脂を吸収して固定する。その後、200℃の炉中に10分間の乾燥を行う。
続いて、融着処理を行うために360℃の炉中に投入する。これによって、PESとFEPは、溶融して黒鉛凝結体の気孔に馴染むようにして接合するとともに、ピンホールなどの気孔を含まない塗膜を形成するので、調理時に調理に供する液状の具材が浸透しない態様を形成する。
Next, surface coating is performed. The liquid resin used for the base coating is in an undried state, and a fine powder of tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) compatible with FEP is uniformly adhered to the surface of the liquid resin to absorb the liquid resin. And fix. Thereafter, drying is performed in a 200 ° C. oven for 10 minutes.
Subsequently, it is put into a 360 ° C. furnace in order to perform the fusion treatment. As a result, PES and FEP are melted and joined so as to fit into the pores of the graphite aggregate, and a coating film not containing pores such as pinholes is formed, so that liquid ingredients used for cooking do not penetrate during cooking. Form an embodiment.

以上のように、本実施の形態に係る成形体47は、黒鉛微粒体49を熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂からなる凝結体51によって結合してなるものであって、凝結体51は、フェノール樹脂の単量体及びオリゴマーを黒鉛微粒体49の表面に浸透及び付着させた状態でゲル化させたので、黒鉛微粒体49同士が強固に結合しており、成形体47全体としての機械的強度に優れている。   As described above, the compact 47 according to the present embodiment is obtained by combining the graphite fine particles 49 with the aggregate 51 made of a phenol resin that is a thermosetting resin. Since the resin monomers and oligomers are gelled in a state where they penetrate and adhere to the surface of the graphite fine particles 49, the graphite fine particles 49 are firmly bonded to each other, and the mechanical strength of the entire compact 47 is obtained. Is excellent.

黒鉛の種類、粒径、樹脂配合比率、成形方法を異ならせて、成形材料をトランスファー成形機で成形した炭素質成形体について、焼成後の落球強度と表面平滑度について、成形材料中の黒鉛粒子とフェノール樹脂配合割合との関係で整理したのが、表1である。中国製黒鉛は粒状であり、日本製黒鉛は針状である。表中、○は外観良好であり、△は表面に粗さがみられることを示している。
なお、表1において、表1中に示した成形条件が同じもの(番号3―4、番号5−8、番号9−11)において、成形後の重量、落球強度において差異が生じているのは、反応速度、反応時間を若干変えて成形を行ったことによるものである。
Graphite particles in the molding material with respect to falling ball strength and surface smoothness after firing for carbonaceous moldings molded with a transfer molding machine with different types of graphite, particle size, resin blending ratio and molding method Table 1 summarizes the relationship between the amount of phenolic resin and the proportion of phenolic resin. Chinese graphite is granular and Japanese graphite is acicular. In the table, ◯ indicates that the appearance is good and Δ indicates that the surface is rough.
In Table 1, when the molding conditions shown in Table 1 are the same (No. 3-4, No. 5-8, No. 9-11), there is a difference in weight after molding and falling ball strength. This is because the molding was carried out while slightly changing the reaction rate and the reaction time.

表1に示されるように、成形材料中のフェノール樹脂配合率が19.5質量%〜30質量%の範囲では、焼成後の外観が美しかった。また、番号1−10のものであれば、落球強度も100mm以上であることから実用に耐えうるものである。
他方、樹脂配合率を18質量%にした番号11のものでは、落球強度が50mmで、外観も少し劣っていたが、いずれも許容範囲であった。樹脂配合比率を少なくしてもこのような落球強度がえられた要因として、黒鉛微粒体を結合させる凝結体が、フェノール樹脂の組成成分である単量体及びオリゴマーを黒鉛微粒体の表面に浸透及び付着させた状態でゲル化させたことによると考察される。
また、黒鉛の粒径に関し、20μmの場合と200μmの場合とで20μmの方が若干だけ落球強度において優れる傾向があるが、成形材料中のフェノール樹脂配合比が18質量%〜30質量%の範囲であればいずれの粒径の場合でも落球強度、焼成後の外観共に許容範囲である。
As shown in Table 1, when the phenol resin content in the molding material was in the range of 19.5 mass% to 30 mass%, the appearance after firing was beautiful. Moreover, if it is the thing of number 1-10, since falling ball intensity | strength is also 100 mm or more, it can endure practical use.
On the other hand, in the thing of the number 11 which made the resin compounding ratio 18 mass%, the falling ball strength was 50 mm and the appearance was a little inferior, but all were acceptable. The reason why such falling ball strength is obtained even if the resin blending ratio is reduced is that the aggregate that binds the graphite fine particles penetrates the surface of the graphite fine particles with the monomers and oligomers that are the components of the phenol resin. It is considered that the gelation was caused in the attached state.
Regarding the particle size of graphite, 20 μm and 20 μm tend to be slightly better in falling ball strength, but the phenol resin compounding ratio in the molding material is in the range of 18% by mass to 30% by mass. If so, both the falling ball strength and the appearance after firing are acceptable for any particle size.

上記の考察から、成形材料中のフェノール樹脂配合比が18質量%〜30質量%の範囲であれば、少なくとも外観においては実用に適することが分かる。他方、強度に関しては、使用用途に応じて適否が判断されるので、高い強度が要求される場合には、樹脂配合比率を大きくすることが望ましい。   From the above considerations, it can be seen that when the phenol resin blending ratio in the molding material is in the range of 18% by mass to 30% by mass, at least the appearance is suitable for practical use. On the other hand, regarding the strength, whether or not it is appropriate is determined according to the intended use. Therefore, when high strength is required, it is desirable to increase the resin blending ratio.

樹脂配合比を18質量%〜30質量%にした成形材料は、溶融温度以上の加熱下で加圧した時に、金型内で黒鉛粒子が好適な位置に移動しやすい、つまり、流動性に優れるという特徴を有しているため、焼成後の成形品表面の外観がよい考えられる。また、黒鉛粒子の表面にレゾール樹脂を配した本実施の形態による成形材料は、均質であることからも流動性に優れており、この点でも焼成後の成形品表面の外観がよくなったと考えられる。   A molding material having a resin blending ratio of 18% by mass to 30% by mass easily moves graphite particles to a suitable position in the mold when pressed under heating at a melting temperature or higher, that is, has excellent fluidity. Therefore, the appearance of the surface of the molded product after firing is considered good. In addition, the molding material according to the present embodiment in which the resole resin is arranged on the surface of the graphite particles is excellent in fluidity because it is homogeneous, and also in this respect, the appearance of the surface of the molded product after firing is improved. It is done.

なお、上記の実施の形態においては、無機材料として黒鉛粒子を用いてトランスファー成形法で成形した電磁加熱炊飯器の内釜を例に挙げて詳細に説明した。
しかしながら、本発明の焼成体は、電磁誘導加熱炊飯器の内釜のみならず、電磁調理器として、フライパン、鍋、焼肉等の為のプレート、たこ焼き器等も含む。また、焼成前の成形体としては、水素燃料電池のセパレータとしても使用できる。
In addition, in said embodiment, it demonstrated in detail taking the inner pot of the electromagnetic heating rice cooker shape | molded by the transfer molding method using the graphite particle | grains as an inorganic material.
However, the fired body of the present invention includes not only the inner pot of the electromagnetic induction heating rice cooker but also a plate for frying pan, pan, yakiniku, takoyaki cooker, and the like as an electromagnetic cooker. Moreover, as a molded object before baking, it can be used also as a separator of a hydrogen fuel cell.

1 トランスファー成形機
3 ロッド
5 雄金型受け
7 雄金型
9 突出ピン
11 浮動盤
13 雌金型
15 ポット
17 連通路
19 最小径部
21 孔
23 ゲート入子
25 貫通孔
27 頭部
29 本体部
31 開口孔
33 凹部
35 固定プラテン
37 プランジャー
39 取出し溝
41 カル分
43 溶融固化物
45 凸部
47 成形体
49 黒鉛微粒体
51 凝結体
53 フェノール樹脂層
55 気泡
57 溶融樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transfer molding machine 3 Rod 5 Male die receiver 7 Male die 9 Projection pin 11 Floating board 13 Female die 15 Pot 17 Communication path 19 Minimum diameter part 21 Hole 23 Gate insert 25 Through hole 27 Head 29 Main body part 31 Opening hole 33 Concave portion 35 Fixed platen 37 Plunger 39 Extraction groove 41 Cal content 43 Molten solidified product 45 Convex portion 47 Molded body 49 Graphite fine particle 51 Condensed body 53 Phenolic resin layer 55 Bubble 57 Fusion

Claims (4)

感圧熱自硬化性を有するレゾール型フェノール樹脂の反応成分としてのフェノール類およびアルデヒド類、反応触媒としてのアミン化合物、乳化分散剤としてのグルコシド結合を有する高分子活性剤および水を含む液体を撹拌しながら平均粒子径が200μm以下の黒鉛粉粒を、前記フェノール類と前記アルデヒド類が付加縮合する過程において投入して所定時間反応させる工程と、
過剰な乳化分散剤を水洗除去したあと反応により生成した固形分を取り出し乾燥して成形材料を調製する工程と、
当該成形材料をトランスファー成形機のポットに入れて、加熱加圧により溶融した成形材料を金型キャビティに注入して成形する工程と、
金型に入れた後所定時間保温保圧したあと成形体を取り出す工程とを備えたことを特徴とする成形体の製造方法。
Stirring a liquid containing phenols and aldehydes as reaction components of a resol-type phenolic resin having pressure-sensitive thermal self-curing property, an amine compound as a reaction catalyst , a polymer activator having a glucoside bond as an emulsifying dispersant , and water While adding graphite powder having an average particle diameter of 200 μm or less in the process of addition condensation of the phenols and the aldehydes, and reacting for a predetermined time;
Removing the excess emulsifying dispersant by washing and removing the solid content produced by the reaction and drying to prepare a molding material; and
Placing the molding material in a pot of a transfer molding machine, injecting the molding material melted by heating and pressing into a mold cavity, and molding;
And a step of taking out the molded body after being kept warm and maintained for a predetermined time after being placed in a mold.
前記黒鉛粉粒前記レゾール型フェノール樹脂との質量比率が80.5:19.5〜70:30の範囲にあることを特徴とする請求項1記載の成形体の製造方法。 2. The method for producing a molded body according to claim 1, wherein a mass ratio of the graphite particles to the resol type phenol resin is in a range of 80.5: 19.5 to 70:30 . 請求項1又は2に記載の成形体の製造方法によって製造された成形体を焼成して焼成体を製造することを特徴とする焼成体の製造方法。   A method for producing a fired body comprising firing a shaped body produced by the method for producing a molded body according to claim 1 or 2 to produce a fired body. 前記成形体の焼成は、前記成形体を真空または不活性ガスの雰囲気中において800℃〜2000℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項3記載の焼成体の製造方法。
The method for producing a fired body according to claim 3, wherein the firing of the formed body is performed in a temperature range of 800 ° C to 2000 ° C in a vacuum or an inert gas atmosphere.
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