JP2024095343A - 釉薬層を備えた陶器 - Google Patents
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Abstract
Description
熔化質素地と、釉薬からなる層とを少なくとも備えてなる陶器であって、
前記熔化質素地の熱膨張率が前記釉薬の熱膨張率より大であり、その差が5×10-7/K乃至25×10-7/Kの範囲にあり、
前記熔化質素地が石英を含み、該石英の最大粒径が50μm以下であり、
前記熔化質素地の吸水率が0.5%以下である
ことを特徴とするものである。
本発明において、「陶器」とは、衛生陶器、タイルなど素地に釉薬層が設けられた基本構成を備えた物を意味する。また、「衛生陶器」とは、バスルーム、トイレ空間、化粧室、洗面所、または台所などで用いられる陶器製品を意味する。具体的には、大便器、小便器、便器のサナ、便器タンク、洗面器、手洗い器などを意味する。
本発明による陶器を構成する熔化質素地とは、緻密で均質な組織であって、開気孔がほとんど又は実質的に全くなくなるまで焼き締めた素地を意味する。ここで、「熔化」(vitrification) とは、焼成中に素地粒子が熔融してガラス相が生成され、このガラス相が高温下で流動状態になり、熔融しなかった素地粒子のスキマを埋めていく現象を指している。この熔融する粒子と熔融しない粒子の区別は、粒子を構成する結晶の種類による融点の違い、及びその組み合せ(単独では融点が高い結晶でも別の結晶が存在することにより融点が下る場合もある)と焼成温度・時間によって決定される。熔融する原料としては、熔剤としてはたらく長石類や、成形時に素地に可塑性を与える粘土類があげられ、又、熔融しない原料としては、石英をあげることができる。ただし石英は、全く熔融しないわけではなく、一部が熔融してガラス相中に熔け込み、一部が結晶としてそのまま残るという構造をとってもよい。
SiO2を60~75重量%、好ましくは65~72.5重量%、
Al2O3を20~30重量%、好ましくは22.5~27.5重量%、
Fe2O3を0.4~1.5重量%、好ましくは0.5~1.4重量%、
CaOを0.1~2.0重量%、好ましくは0.2~1.5重量%、
MgOを0.1~1.5重量%、好ましくは0.2~1.2重量%、
K2Oを0.8~5.0重量%、好ましくは1.0~4.0重量%、そして
Na2Oを0.4~4.0重量%、好ましくは0.8~3.0重量%
を含む。
本発明による陶器の釉薬層を形成する釉薬は、特に限定されず種々の釉薬を利用することができ、さらに、その色も種々のものを利用することができる。
本発明による陶器は、素地及び釉薬の組成を考慮して、その焼成条件を適宜定め、製造されてよい。例えば、素地に釉薬を適用した後、1100~1300℃の温度で、2~2.5時間、昇温温度を1.2~25℃/分程度で焼成することにより、成形素地を焼結させ、かつ釉薬層を固着させることができる。
表1に記載の組成からなる熔化質素地1~3を以下のようにして得た。原料として、骨格形成材料であるセリサイト陶石およびカオリン陶石、または珪石を8~45重量%、可塑性材料であるチャイナクレー(粉体)およびボールクレー(粉体)を28~65重量%、主焼結助剤である長石を約10~35重量%、およびドロマイトを1~4重量%秤量し、水と解膠剤として珪酸ソーダを適量添加したものを一括してボールミルに入れ、レーザー回折式粒度分布計を用いた粉砕後の素地スラリーの粒度測定結果が、10μm以下が52~60%、50%平均粒径(D50)が7~9μm程度になるまで湿式粉砕し、陶器素地材料を得た。得られた陶器素地材料を、石膏型を用いた泥漿鋳込み成形法により成形し、成形体を得た。得られた成形体を電気炉により焼成して、表1に記載の熔化質素地1~3を得た。ヒートカーブの最高温度は約1200℃とした。
得られた熔化質素地1~3について、以下の項目及び方法につき測定を行った。これらの結果は、前記表1に記載のとおりであった。
JIS A5207に則して測定した。
吸水率は、JIS A1509-3に則して測定した。素地材料の焼成体サンプルを110℃で24hr乾燥させ、冷却した後、質量W1を測定した。次に、サンプルをデシケータ内で水中に浸漬し、真空状態で1hr保持することで、強制的に開気孔を水で飽和させ、このときの質量W2を測定した。吸水率を下記式にて求めた。
吸水率=(W2-W1)/W1×100(%)
結晶相として存在する石英およびムライトはX線回折装置により各結晶相の量を標準物質による検量線から定量し重量%で示した。また、石英は電子顕微鏡により観察し、その画像の解析にて平均粒径および最大粒径を求めた。
焼成した直径5mm、長さ20mmのテストピースを用い、示差膨張計によって、圧縮荷重法また測定温度範囲50~600℃にて測定した線熱膨張係数を求め、これを熱膨張率係数とした。
表2の組成からなる釉薬1~8を以下のようにして得た。釉薬原料2Kgと水1Kg及び球石4Kgを、容積6リットルの陶器製ポットに入れ、レーザー回折式粒度分布計を用いた粉砕後の着色性釉薬スラリーの粒度測定結果が、10μm以下が65%、50%平均粒径(D50)が6.0μm程度になるように、ボールミルにより粉砕を行い、釉薬を得た。釉薬の色は焼成後の釉薬層の色がホワイトになるよう調整した。
得られた釉薬1~8について、熱膨張係数を次のように測定した。彫り込みを入れた耐火材に釉薬を注入して焼成した後、釉薬部分を切り出して直径5mm、長さ20mmのテストピースに加工を行ない、示差膨張計によって、圧縮荷重法また測定温度範囲50~600℃にて測定した線熱膨張係数を求め、これを熱膨張率係数とした。
試験1と同様の方法により熔化質素地1~3に対応する成形体を得て、この成形体に試験2で得た釉薬1~8を塗布し、焼成して陶器を得た。陶器素地及び釉薬の組成を考慮して、その焼成条件を適宜定めた。例えば、陶器素地に釉薬を適用した後、1100~1300℃の温度で、2時間~25時間、昇温温度を1.2~25℃/分程度で焼成することにより、成形素地を焼結させ、かつ釉薬層を固着させた。
得られた熔化質素地1~3と釉薬1~8とを組み合わせた陶器について、それぞれ以下の試験を行った。
JIS A 5207 8.1.1 c)に準じて試験した。
JIS A 5207 8.1.1 b)に準じて試験した。そして、素地面及び釉薬面におけるクラックを抑制できているものを「〇」、製品の部位によってはクラックが発生しているものを「△」、製品全体にクラックが発生しているものを「×」と評価した。
焼成して得られた陶器について、目視による陶器表面の外観検査を行い、釉薬面の外観検査を行い、釉薬剥げが発生しているかを試験した。そして、釉薬面における釉薬剥げを抑制できているものを「〇」、製品の部位によっては釉薬剥げが発生しているものを「△」、製品全体に釉薬剥げが発生しているものを「×」と評価した。
本発明の好ましい態様は以下のとおりである。
(1) 熔化質素地と、釉薬からなる層とを少なくとも備えてなる陶器であって、
前記素地の熱膨張率が前記釉薬の熱膨張率より大であり、その差が5×10-7/K乃至25×10-7/Kの範囲にあり、
前記熔化質素地が石英を含み、該石英の最大粒径が50μm以下であり、
前記熔化質素地の吸水率が0.5%以下である
ことを特徴とする、陶器。
(2) 前記熔化質素地の熱膨張率と前記釉薬の熱膨張率との差が6×10-7/K以上である、(1)に記載の陶器。
(3) 前記熔化質素地の熱膨張率と前記釉薬の熱膨張率との差が22×10-7/K以下である、(1)又は(2)に記載の陶器。
(4) 前記熔化質素地の熱膨張率が63×10-7/K乃至75×10-7/Kである、(1)乃至(3)に記載の陶器。
(5) 前記熔化質素地の熱膨張率が50×10-7/K乃至58×10-7/Kである、(1)乃至(4)に記載の陶器。
(6) 前記熔化質素地が石英を22重量%以下含み、かつ該石英の最大粒径が15μm以上50μm以下である、(1)乃至(5)に記載の陶器。
(7) 前記熔化質素地の組成が、
SiO2を60~75重量%、好ましくは65~72.5重量%、
Al2O3を20~30重量%、好ましくは22.5~27.5重量%、
Fe2O3を0.4~1.5重量%、好ましくは0.5~1.4重量%、
CaO を0.1~2.0重量%、好ましくは0.2~1.5重量%、
MgO を0.1~1.5重量%、好ましくは0.2~1.2重量%、
K2O を0.8~5.0重量%、好ましくは1.0~4.0重量%、そして
Na2O を0.4~4.0重量%、好ましくは0.8~3.0重量%
である、(1)乃至(6)に記載の陶器。
(8) 衛生陶器又はタイルである、(1)乃至(7)に記載の陶器。
Claims (8)
- 熔化質素地と、釉薬からなる層とを少なくとも備えてなる陶器であって、
前記素地の熱膨張率が前記釉薬の熱膨張率より大であり、その差が5×10-7/K乃至25×10-7/Kの範囲にあり、
前記熔化質素地が石英を含み、該石英の最大粒径が50μm以下であり、
前記熔化質素地の吸水率が0.5%以下である
ことを特徴とする、陶器。 - 前記熔化質素地の熱膨張率と前記釉薬の熱膨張率との差が6×10-7/K以上である、請求項1に記載の陶器。
- 前記熔化質素地の熱膨張率と前記釉薬の熱膨張率との差が22×10-7/K以下である、請求項1又は2に記載の陶器。
- 前記熔化質素地の熱膨張率が63×10-7/K乃至75×10-7/Kである、請求項1又は2に記載の陶器。
- 前記熔化質素地の熱膨張率が50×10-7/K乃至58×10-7/Kである、請求項1又は2に記載の陶器。
- 前記熔化質素地が石英を22重量%以下含み、かつ該石英の最大粒径が15μm以上50μm以下である、請求項1又は2に記載の陶器。
- 前記熔化質素地の組成が、
SiO2を60~75重量%、好ましくは65~72.5重量%、
Al2O3を20~30重量%、好ましくは22.5~27.5重量%、
Fe2O3を0.4~1.5重量%、好ましくは0.5~1.4重量%、
CaO を0.1~2.0重量%、好ましくは0.2~1.5重量%、
MgO を0.1~1.5重量%、好ましくは0.2~1.2重量%、
K2O を0.8~5.0重量%、好ましくは1.0~4.0重量%、そして
Na2O を0.4~4.0重量%、好ましくは0.8~3.0重量%
である、請求項1又は2に記載の陶器。 - 衛生陶器又はタイルである、請求項1又は2に記載の陶器。
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