(57)【要約】      （修正有）【課題】廃陶磁器の再利用及び低温焼成方法を提供する。【解決手段】廃陶磁器を乾式粉砕で♯３５０メッシュ以下に粉砕する第１工程と、この乾式粉砕したものを約数μｍに湿式粉砕する第２工程と、この湿式粉砕したものに、天然粘土をベースにした可塑剤とガラス等からなる低融点化添加剤を加え混練する第３工程と、この混練したものを成型する第４工程と、この成型したものを約１１５０℃以下の低温で焼成する第５工程とからなる。【選択図】図１
2005097082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄陶磁器を♯３５０メッシュ以下の粒径に乾式粉砕する第１の工程と、該乾式粉砕したものを略数μの粒径に湿式粉砕する第２の工程と、該湿式粉砕したものに可塑性添加剤と低融点化添加剤を加えて混練する第３の工程と、該混練したものを成型する第４の工程と、該成型したものを略１１５０℃以下で低温焼成する第５の工程からなる陶磁器の低温焼成方法。
【請求項２】
廃棄陶磁器の粉砕粉を主要構成とする陶磁器の焼成方法において、天然粘土をベースとする可塑性添加剤とガラスやソーダ長石などからなる低融点化添加剤を加え、新たに珪石の添加を排した構成方法によって略１１５０℃以下の低温焼成を可能とした陶磁器の低温焼成方法。
【請求項３】
前記粉砕粉の構成比を略５０％以上としたことを特徴とする請求項２に示した低温焼成方法。
【請求項４】
前記可塑性添加剤として、天然粘土を遠心分離機で分離し、珪砂などを取り除き、可塑性部分を密度濃く取り出したものを利用したことを特徴とする請求項１及び請求項２に示した陶磁器の低温焼成方法。
【請求項５】
前記湿式粉砕したものを、高勾配磁気分離機を通し、夾雑物を分離除去する工程を経ることを特徴とする請求項１に示した陶磁器の低温焼成方法。
【請求項６】
前記請求項１から請求項５に示した低温焼成方法で焼成したことを特徴とする陶磁器。
【請求項７】
前記請求項１から請求項４に示した低温焼成可能に作った陶磁器用杯土。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、陶磁器産業、技術に関する
【背景技術】
【０００２】  陶器や磁器は、長石、珪石、粘土を主要構成素材とし、陶器の場合、長石プラス珪石と粘土の割合が２：３、磁器の場合、反対に３：２とされ、焼成温度はそれぞれ略８００℃と略１３００℃以上とされてきた。粘土鉱物は１００℃〜２００℃の温度で周囲に吸着している吸着水が脱水し、５００〜６００℃でカオリナイトの結晶を構成し、ＳｉやＡｌを結合していた水酸基（ＯＨ）が結晶から追い出され、カオリナイトはメタカオリンという非晶質に代わる。【０００３】  １３００℃になると、このメタカオリンも破壊されて、γアルミナ（γＡｌ２Ｏ３）やムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）となり、これに長石の働きで二酸化珪素や珪砂（いずれもＳｉＯ２）がガラス化し、このγアルミナやムライトの結晶にこのガラスが結合し、硬くて強い陶磁器ができる。これが通常の場合の陶磁器の生成機序である。しかし落下や互いの接触による打撃には弱い。【０００４】  ところが、日常家庭でもっとも使用される食器は、この互いの接触や落下の機会が多く、破損することが多い。ちなみに日本の家庭から廃棄される不燃ごみ（鉄類、陶器類、プラスチック類など）のうち重量の半分が、この陶磁器であるという報告もある。この不燃ごみは、ごみの最終処分場に廃棄され、今ではこの最終処分場も残余処分能力がひっ迫し、社会問題となっている。【０００５】  そこで、こうした廃棄陶磁器をリサイクルして使用して行こうという試みが行われ、「陶磁器製品リサイクルの新しい可能性（ＬＣＡ評価）−磁器食器のリサイクルにおける環境負荷−」（「セラミックデータブック２０００・別刷」発行／工業製品技術協会＜テクノプラザ＞）などという形で発表されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】可塑性の良い粘土鉱物を素材とした陶磁器は、手軽にいろいろな形状に作ることが出来るが、陶磁器として完成させるためには、１３００℃という高温で焼成しなければならず、そこで消費されるエネルギーコストだけでなく、ＣＯ２排出による地球環境への影響も無視できなかった。【０００７】  また、１３００℃で焼成すると釉薬として赤や緑、黄色などの原色を出そうとしても、その原色の色は飛んでしまい、いわゆる下絵として、そうした色合いを出すことは難しかった。【０００８】  多くのエネルギーを使って作った陶磁器も破損に弱く、割れやすく現状では割れたものはそのまま廃棄されていたため、処分場問題という新たな環境問題も引き起こしてきた。【０００９】  また、先のセラミックデータブックの報告などでは、企業で生産された規格外となったペケ品や、アンテナショップで回収した生活使用後の廃棄陶磁器を、再生利用する試みが報告されている。そこではペケ品を数ｍｍに粗粉砕した後、ボールミルで湿式粉砕する方法が行われている。ペケ品といっても一度１３００℃以上に焼成しているため、次に再生利用するときは、低温焼成が可能となるはずである。ところが、その報告で見ると、再焼成の温度は１２８０℃となっていて、ペケ品を使用するエネルギー面でのメリットがあまり見えない。また、ペケ品等廃棄陶磁器の再利用に当たっては、ペケ品等の利用率を２０％以内に抑え、その他に粘土を３０％、珪石２０％、長石２０％を混入して再生利用品を作ったことが報告されていた。あまり効率のよい再生利用方法ではない。【００１０】  この問題を追試するために、ペケ品を含む廃棄陶磁器を、湿式粉砕機のボールミルで粉砕し、報告に書かれている方法で再利用品を作ってみた。ボールミルを使って所定の粒度（１０μｍ以下）にするためには、２４時間近くボールミルを作動させる必要がある。その追試によって大事なことがわかった。１度焼成し、磁器化した廃棄陶磁器でもその位の時間、湿式粉砕するとソーダ分がアルカリ溶出し、その結果泥しょうは、部分的に固まり、いわゆるどぼつくことがわかった。また、ソーダ分の流出により融点が上がり、焼成温度を通常の陶磁器の焼成温度（１３００℃）レベルにまで高めなければガラス化し、いわゆる磁器化しないことがわかった。【００１１】  つまり、既存の廃棄物処理のシステムと、既存の廃棄陶磁器の再生技術の下では、破損したり、ペケ品となった廃棄陶磁器は、次のような問題を持っていた。
▲１▼廃棄陶磁器の再利用率が略２０％程度と低かった。これでは廃棄される陶磁器量の５倍ものリサイクル製品が出来ることになった。通常エコマークは、廃棄品を５０％以上再利用したものとしているが、そうしなければ集まってきた廃棄品が再利用されず、不用品として山積みされることになるからである。
▲２▼廃棄陶磁器利用の特徴、低温焼成化が未確立であった。１度１３００℃で焼成し、粘土のみならず長石、珪石まで結晶化（いわゆる磁器化）した陶磁器は、粉砕粉にした時も個々の粉砕粉は結晶化したものの粉である。従ってこの特徴を生かせば低温焼成が可能であった。
こうした問題点を持つ中で、循環利用する商品経済流通に乗る技術として確立されていなかった。【００１２】  上述した問題は、これまでの製造技術上の問題に由来していた。たとえば廃棄陶磁器は、従来の陶磁器産業で粉砕のために利用しているジョークラッシャーやロールクラッシャーを使用して粉砕した時には、数ｍｍの大きさにしかならない。これをボールミルなどの湿式粉砕機で、数μレベルに落とすためには、１０数時間から１日くらいの時間がかかる。ところがこれだけの時間、湿式粉砕機にかけると廃棄陶磁器の中からアルカリ分が溶出し、それによって粉砕粉が固まってしまったり、それで作った杯土を使用して成型すると、どぼつきが出て、手ロクロで廻した時、土がバサバサしたり、鋳込み成型の時にスムーズに鋳込みができないことが生じてしまったのである。【００１３】  廃棄陶磁器の再利用率を上げると、この手ロクロ時でのバサツキや、鋳込み成型時の問題はより際立つようになった。またその他に、釉薬を付けて本焼している廃棄物陶磁器の中には、鉛などの重金属を釉薬の中に混入したものが過去に使われていた。廃棄物陶磁器のリサイクルを行うとき、こうしたものが混入する恐れがある。そこで、こうした混入したものを取り除くということが課題に上った。また、こうして夾雑物が混入すると、土の地肌が濁った白地となり、使用目的が限定されてくるという問題もあった。
【課題を解決する手段】
【００１４】  そこで本発明では、廃棄陶磁器を略５０％以上再生利用し、市場経済流通に適合できるシステムを考えた。そのために製造技術上の２つの問題、アルカリ溶出によって粉砕粉が固まってしまうという問題と、可塑性が欠如し、成形性が悪くなるという問題を解決することにし、そのため従来は廃棄処分されてきた破損した陶磁器や規格外のペケ品となったいわゆる廃棄陶磁器を乾式粉砕によって♯３５０メッシュ以下の粒径、約１０μ〜２０μに細かく粉砕し、再利用し再商品化することにした。また可塑性添加剤を加え成型しやすくした。可塑性添加剤としては、素材を兼ねて天然粘土を使用し、これをデカンタなどの遠心分離機にかけて、珪砂などを取り除き、可塑性部分を密度高く取り出したものを使用した。
【００１５】  また、ＣＯ２削減、ＣＯ２税などが現実社会の課題となっている。市場経済の中で、焼成炉を使い今後も生産を続けていくためには、低温焼成で陶磁器の生産を行い、コスト上の負荷増大を避けることが大切になる。そこで一度陶磁器として作り上げたものは、焼成段階でのエネルギーを受け、組成構造を変え、いわゆる磁器化しているため、再利用するにあたっては、その点に注目し、略１１５０℃、いわゆる陶磁器における低温焼成で再商品化を計るように考えた。
【００１６】  また、低温焼成を可能とするために、本願では陶磁器の焼成のメカニズムに注目し、珪石を結晶化する際に、略１３００℃の高温焼成が必要である点を考え、新たに加える材料として珪石は除去し、なおかつ粘土の１１５０℃以下における結晶化を考えてガラスやソーダ長石などからなる低融点添加剤も加えるようにした。
【００１７】  図７は粘土、長石、珪石とからなる陶磁器用の素地土を、２００℃、４００℃、６００℃、８００℃、１０００℃、１２００℃、１３００℃、１４００℃、１６００℃のそれぞれの温度で加熱した時に、素地土がどのように変化しているのかをＸ線分析によって調べた図である。（「瀬戸焼１３００年の伝統と技術」より）
【００１８】  この分析図から分かることは、以下の通りである。
▲１▼２００℃、４００℃で加熱しものは、加熱していない素地土と全く変わっていない。４００℃の加熱ではやきものにならないこと。
▲２▼６００℃で加熱したものは、粘土を示す回析角度１２度と２４度付近のピークが小さくなり、加熱によって粘土の一部が分解している。しかし、長石及び珪石は変化していない。６００℃はやきもの−陶器になる境目の温度と考えられる。
▲３▼８００℃で加熱したものは、粘土を示すピークが消失し長石、珪石は変化していない。この温度でやきもの−陶器はできる。
▲４▼１０００℃で加熱したものは、長石を示す２７度付近のピークが小さくなっており、長石がこの温度で溶け始めていることが示されている。
▲５▼１２００℃まで加熱したものは、長石を示すピークが消え、代わりにガラス相を示すバックグランドが少し上がっている。やきもの−陶磁器はこの温度になると、粘土、長石、珪石が反応しあって、やきものの最終的な構造物であるムライト結晶とガラスが生成し始める。
▲６▼１３００℃まで加熱したものは、珪石が徐々に溶け、ムライトがさらに生成されていることが分かる。
【００１９】  また電子顕微鏡による焼成表面の写真や、加熱重量減分析や示差熱分析、及び熱膨張測定のデータなどを加味すると、次のように言える。
▲１▼粘土は４００℃〜６００℃で分解し，水を加えても粘土に戻らない物質に変化する。
▲２▼長石は８００℃まではほとんど変化なく、１０００℃まで加熱すると溶け始め、１２００℃まで加熱すると溶けて周りと反応してガラス相を作り、やきものの反応を高める役割をする。
▲３▼珪石は１２００℃くらいで長石と反応して、やや溶け始め、１４００℃まででほとんど溶ける。１３００℃で焼成したものは、ムライトとガラス相が発達し陶磁器となる。
【００２０】    陶磁器は可塑性、成形性のためには粘土が必要となり、長石には粘土や珪石を溶かすカリウムやナトリウムが含まれ、結晶化やムライト化の生成を助け、溶け残った珪石は骨材の役割をして陶磁器の強度を上げる役割をする。廃棄陶磁器の粉砕粉を利用した再生陶磁器の場合、一度１３００℃で焼成され磁器化したこの粉砕粉がベースとなるため、この粉砕粉を結合させる可塑性添加剤としての粘土と、この粘土をガラス化するための低融点化添加剤としてのガラスやソーダ長石が必要となるが、粉砕粉自体が珪石に代わって骨材としての役割をもつ。この珪石が入っている時には、１２００℃以上に加熱し、ムライト化を計り、陶磁器の強度確保をしなければならなかったが、珪石を抜けば、低温での焼成による陶磁器化が可能となる。
【００２１】  このような廃棄陶磁器の再商品化技術の確立が、本発明の第１の目的である。市町村において、廃棄陶磁器をごみとして廃棄するのではなく、資源として再利用するために分別収集し、保管する廃棄物処理のシステムができれば、本発明による再商品化技術を条件に、廃棄陶磁器の再商品化ができることになる。
【００２２】  また、廃棄陶磁器の再商品化によって作った陶磁器に重金属等を混入させないで安全なものとして、かつ地肌の白いものとして作るということが第２の目的である。本発明ではこの第２の目的のために磁気分離の技術を使い、廃棄物陶磁器の粉砕粉から鉄などの他、鉛などの夾雑物を除去するようにした。
【００２３】  磁気分離の技術については特公昭５３−４４２６０でも明らかにされている。あらゆる物質は、磁場の中で大なり小なり磁性を持つ。その磁性を持った微粒子をマグネット（電磁石）の磁気力によって捕獲し、除去する磁気分離の原理は３０年以上も前に英国のネイチャー誌などで紹介されていたが、強磁性の鉄やニッケル、コバルトだけでなく、弱磁性や非磁性のものを分離除去するについては、強い磁力が必要であり、その電磁力を発生させるためには多くの消費電力と熱の発生がこれまで課題となっていた。また、特公昭５３−４４２６０で示された磁気分離の技術を実用化する上で現われた問題を解決する形でのいくつかの改良特許が出されている。たとえば、取りきれない非磁性物質を磁性物質と一緒に取り除くために、凝集剤を用いるようにした特公昭５６−３００４９。磁気フィルターを金網状に作り、磁界と直行するように配置し、磁気勾配を高めた特公昭５９−４９０４４。逆洗に当たって、原水中の微粒子と逆極性のゼータ電位を有する微粒子の含有水を流し、逆洗を効率よくできるようにした特公昭６０−４９００６。
【００２４】  しかし、こうした改良にかかわらず、磁気分離の技術は多くの実用上の問題を残し、超電導方式が分離精度を高める上で残された唯一の方法というのが現状である。しかし、それは研究開発と設備費に巨額のお金がかかるという問題を抱えていた。本発明では、こうした問題も解決しつつ、目的の実現を果たそうとするものである。粒子に働く磁気力の３要素として▲１▼粒子の体積、▲２▼粒子と分散媒体の磁性差、▲３▼磁気勾配が知られている。
【００２５】  そこで本願では、▲１▼粒子の体積をできるだけ小さくするために、乾式粉砕したものをさらに湿式粉砕して、細粒にするようにした。ただし、長時間湿式粉砕するとアルカリが溶出するため、数時間程度で抑えるようにした。それでもあらかじめ乾式粉砕で細かくしているため細粒化が可能となった。
【００２６】  また、▲２▼磁気分離で除去する粒子とベースとなっている分散媒体の磁性差を保つため、複数の磁力区分を設け、電磁力を弱いものから徐々に強いものへと進むようにし、最初は鉄、ニッケル、コバルト等、電磁力が弱くとも除去できるものを除去し、最後には強い力で非磁性のものを取るように工夫した。
【００２７】  さらに、▲３▼磁気勾配をつけるために、突起型の常磁性部材を用い、その突起部においての磁気勾配を大きくつけ、比較的弱い電磁力で非磁性のものまで除去できるようにした。
【００２８】  そして、これらすべてがうまく働くよう、機械系を２連、すなわち２系統にして、１連を除去機能を発揮するため着磁させている一方で、他方は消磁し、付着した対象物を実際に除去している。これらを交互に利用し、付着物の付着による分離性能の緩慢化を避けるようにした。
【発明の効果】
【００２９】  以上説明してきたが、本発明は従来食器や花器などの廃棄陶磁器が、ごみとして廃棄され、それを再利用した商品として、経済社会に循環利用されてこなかった要因として、▲１▼廃棄陶磁器が資源物として分別回収され、保管する仕組みがなかった点。▲２▼廃棄陶磁器の粉砕を従来の製土産業では乾式粉砕と湿式粉砕で行っていたが、乾式粉砕では数ｍｍまでの大きさしか粉砕せず湿式粉砕で長時間かけて１０数μの大きさに粉砕してきた。しかし、湿式粉砕で長時間かけると、一度焼成したものはアルカリ溶出によってソーダ分等が流出し、粉砕後の土で製土することが難しくなり、また融点が低く焼成できるという特質をなくしていた点、そして、廃棄陶磁器中に含まれてくる古い釉薬に使われていた有害重金属等の除去が難しいという点に問題があった。
【００３０】  そして▲１▼家庭や地域の小規模事業体からでる一般廃棄物を責任処理する市町村において、廃棄陶磁器を資源として分別・回収し、企業体から出るペケ品とともにこれらを収集するシステムを作り、▲２▼これまで鉱工業における工業材料素材作りとして利用されてきたローラーミル等の乾式粉砕装置で、この集めた廃棄陶磁器を微粉砕し、▲３▼可塑性添加剤と低融点化添加剤を工夫し、これを本来の陶磁器産業における、杯土作りにあたる製土（混練）、成型、焼成の事業とを結びつけ廃棄陶磁器を利用した低温焼成による食器や花器などの陶磁器の生産と、高勾配磁気分離装置によって有害重金属等を除去する技術を提案した。
【００３１】  本発明による方式を使い、陶磁器生産を行なえば、廃棄陶磁器の再生利用が可能となり、▲１▼これまでごみとして処理・処分することによって処分場を確保するために自然を壊すなどの環境に与えていた負荷がなくなり、▲２▼廃棄陶磁器の特性、一度磁器化したエネルギーを効率よく利用し、これまでは１３００℃以上でなければ焼成磁器化できなかったものを、１１５０℃以下の低温焼成で陶磁器化でき、▲３▼さらに釉薬も、１３００℃では色がほとんど消えてしまった銅、亜鉛，セレンなどを原料とした釉薬も使用でき、緑や黄や色鮮やかな赤の色を出すことができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】  以下図面に基づき本発明を説明する。図１は本発明による請求項１に基づく低温焼成方法を示すブロック図である。（２）は廃棄陶磁器、（４）は追加する陶磁器原材料、（６）は乾式粉砕工程、（８）は水、（１０）は可塑性添加剤、（１２）は低融点化添加剤、（１４）は混練工程、（１６）は成型工程、（１８）は低温焼成工程である。【００３３】  廃棄陶磁器は現状では、一度家庭で使用され、破損したものなどはほとんどの場合、市町村による不燃ごみ収集によって集められ、最終処分場に廃棄されている。また製造過程で排出される規格外品も、生産分留の範囲で数％は出るが、ほとんどの場合、これも廃棄処分されている。一方市町村では、ビンや缶など最近ではペットボトルや白色トレー、その他の廃棄プラスチックなども、資源として分別回収し、独自の再商品化ルートに乗せて利用している。【００３４】  そこでまず、家庭から出るいわゆる一般ごみについて、収集、処理の責任を負う市町村が、家庭から出る廃棄陶磁器について、不燃ごみとして集めるのではなく、ビンなどと同様、資源として分別回収する仕組みを作る。ビン、缶の分別資源化回収はすでに多くのところで行われている。ビンは、色や大きさによって区分けしながら分別して出し、それを回収するようにしているところもあるが、この廃棄陶磁器も白色系と色物を分けて出すようにすれば、後の処理の上でより都合がよくなる。【００３５】  このようにして市町村で分別収集した廃棄陶磁器と、各陶磁器メーカーなどから集めたペケ品として収集してきた、１度１３００℃以上で焼成され磁器化されたものが廃棄陶磁器（２）である。低温焼成による再商品化を行う製造現場とこの廃棄陶磁器を収集する市町村とが、距離的に離れているときには、市町村が保管し、一定量ごと大量に運ぶという方法をとることになる。【００３６】  廃棄陶磁器は一度焼成することによりガラス化を伴う磁器化を行っている。従ってそれを粉末にしても個々の粉末体は磁器化されているが、全体としては粉体になることによって形を保持するという意味での一部エネルギーを失っている。陶磁器商品とするためには、これらの粉体を結合しつつ成型し、結合体自体を改めて焼成し、再び再結晶化を含めた磁器化を行う必要がある。廃棄陶磁器は先にも説明したが、元々粘土、長石、珪石から作られ、粘土中のカオリナイトの焼成温度が上がるに従い、メタカオリンに代わり、さらにγアルミニウムやムライトとなり、これに長石の働きで珪石がガラス化し結合してできた（いわゆる磁器化）ものである。従ってこの廃棄陶磁器を再磁器化するにあたっては、微粉砕した素材があれば、あとはこれに可塑性を与え成型できるようにすれば事足りる。【００３７】  しかし、乾式粉砕を行なえば、アルカリ溶出はほとんどないとはいえ、それでもごく微量の溶出があるため、これを補う意味と粉体の結合体である粘土を低融点で磁化するために、原材料の長石を追加する原材料（４）として供給する。【００３８】  乾式粉砕工程（６）ではローラーミル等を使用して廃棄陶磁器を♯３５０メッシュ以下の粒度すなわち平均１０μｍレベルに粉砕する。ローラーミル以外の乾式粉砕機でこのレベルまで粉砕してもよい。理想的には７〜１０μｍの���きさに粉砕することが望ましい。粉砕した廃棄陶磁器の微粉末は、βグルカン等のカードラン系の多糖類からなる可塑性添加剤（１０）とガラスやソーダ長石（ナトリウム系）等の低融点化添加剤（１２）と一緒に混練工程（１４）で水（８）を入れて混練する。【００３９】  粘土の持つ可塑性については、長い間その研究が行なわれ、人工粘土の研究の中でβグルカン等のカードラン系の多糖類が関与していることが判明している。そこで本発明の１実施例として、粘土の可塑性を成立させているこの多糖類を投入することにより、直接この微粉末に可塑性を持たせるようにした。【００４０】  混練した土は、成型工程（１６）で食器等に成型し、低温釉を施釉した上で１１５０℃以下の低温焼成工程（１８）で焼成した。釉薬は、１３００℃以上の高温ではＦｅ系など以外、色が飛んでしまい、銅や亜鉛、セレンなどを使った緑や青、赤などの色合いを出すことは難しかったが、低温焼成ではこうした釉薬の施釉も可能となる。混練工程（１４）で投入した低融点化添加剤（１２）の働きで低温焼成を可能とした。【００４１】  図２も本発明による陶磁器の低温焼成方法の一実施例で、請求項１及び２に該当する具体的な実施例を示すブロック図である。破線部分のブロックで、図１と同じ番号は、同じ内容を示す。（２０）は陶磁器の生産ないし販売企業、（２２）は規格外のペケ品、（２６）は収集・保管、（２８）は市町村、（３０）は資源物、（３２）は収集・保管、（３４）は長石、（３６）は乾式粉砕装置、（３８）は粘土、（４０）はデカンター、（４２）は可塑性の高い粘土成分、（４４）は珪砂やキラ、（４６）は混練装置、（４８）はマグネサイト、（５０）は成型装置、（５２）は焼成炉である。【００４２】  廃棄陶磁器は一方で陶磁器生産を行なったり販売する企業（２０）のペケ品（２２）として、他方再商品化のための資源物（３０）として、分別収集・保管した市町村から排出される資源物として、まず乾式粉砕装置（３６）を持っている企業に収集運搬され保管される（２６・３２）。ここではローラーミル等の乾式粉砕装置（３６）で、廃棄陶磁器を平均１０μｍくらいの大きさに粉砕する。一方、粉砕物を結合し、再生陶磁器の磁器化を助けるための長石（３４）も、この乾式粉砕装置で粉砕するか一緒に行なってもよいし、生産上の流れの都合で別個に粉砕してもよい。いずれにせよこうした粉砕装置は、鉱物を粉砕し様々な素材原料を作り出している産業・企業が保有しているが、収集してきた廃棄陶磁器を保管し、音の大きい乾式粉砕装置を作動させるため、周辺環境への影響を考えた設置条件が求められる。【００４３】  乾式粉砕装置（３６）で平均１０μｍレベルに微粉砕した陶磁器は、いわゆる陶磁器のための土をつくる混練装置（４６）で水（４８）と低融点化添加剤（１２）としてのマグネサイトの微粉末（４８）と可塑性添加剤（１０）と一緒に混練する。ここでは粘土（３８）をデカンター（４０）、いわゆる遠心分離装置で珪砂やキラ等の鉱物部分（４４）を取り出し、可塑性の高い粘土分（４２）を可塑性添加剤（１０）として使用した。【００４４】  ここで長石（３４）をソーダ長石などアルカリ分の多い長石を使い、低融点添加剤（１２）の働きを持��せ、マグネサイト（４８）を使わないようにすることもできる。【００４５】  混練装置（４６）で混練した「土」は、フィルタープレス等で水分をとった後、成型装置（５０）で成型した。廃棄陶磁器の微粉末が「７」に対し「粘土」を「２」の割合にしたものでも成形性は確保できた。その他、図３のようにＴ−１からＴ−４まで４つの組み合わせで実験したが、成形性についてはいずれも確保できた。【００４６】  成型装置（５０）で成型したものは、焼成炉（５２）で焼成した。具体的には図３に示したように、様々な炉内設定温度の下で焼成し、Ｔ−１からＴ−３については１１２０℃以上、Ｔ−１とＴ−３では１１００℃以上の設定温度で磁器化を確認した。焼成炉内では、炉内の場所によっては±５０℃程度の温度の偏在があるため、１１００℃以上で磁器化を確認できれば、１１５０℃での低温焼成による磁器化を確認できたということができる。【００４７】  図３は、本発明による低温焼成方法によって作成したテストピース（Ｔ−１からＴ−４）と比較用テストピースとして「比較Ｃ」を「廃棄陶磁器」「長石」、「可塑性添加剤（粘土）」、「可塑性添加剤（多糖類）」、「低融点化添加剤（マグネサイト）」、「Ｃ土−通常の陶磁器用はい土」のそれぞれの割合を変えて、成形佳と焼成温度を変えた磁器化の実験を行なった結果データである。○印は磁器化が確認できた印である。【００４８】  この他にも、図１で言えば追加する材料（４）として、低融点化添加剤を兼ねてソーダ長石を使用したり、光ファイバーの生産過程からでるペケ品を粉砕した、ガラス粉を用い、陶磁器の再生利用品を作ることに成功した。たとえば具体的には、廃棄陶磁器、ソーダ長石もしくは光ファイバーの粉砕物、そして可塑性添加物として、デカンタなどを使って取り出した可塑性の高い粘土をそれぞれ５０：１５：３５の割合や、６０：１０：３０の割合で作り、実用上の物を作るのに成功した。また光ファイバーの粉砕粉を使用したときには、元々の光ファイバー自体が管系となっていて空気管を含むため、できあがった陶磁器の軽量化を計ることができた。【００４９】  図４は本発明による特許請求の範囲、請求項５を含み、請求項１や請求項２による発明を説明するブロック図である。（６０）は廃棄物陶磁器、（６２）は乾式粉砕工程、（６４）は可塑性添加剤としての粘土、（６６）は低融点化添加剤としての長石、（６８）はボールミル等の湿式粉砕工程、（７０）は高勾配磁気分離工程、（７２）は成型工程、（７４）は焼成工程である。【００５０】  この図４のブロック図は、図１を基本としている。廃棄物陶磁器（６０）を１０μｍ前後に粉砕するためには、２４時間以上の時間がかかる。湿式粉砕では水分のためそうした時間をかけるとアルカリ分が溶出し、どぼつきが出るため、実質粉砕ができなかった。そこで乾式粉砕工程（６２）で１０μｍ前後まで１度粉砕した。【００５１】  廃陶磁器の再商品化用の「土」として利用するためには、１０μｍよりさらに細かい粒度が必要となる。また、高勾配磁気分離工程（７０）に「土」を流すためには、水分を含むスラリー状にすることが必要となる。そこで、乾式粉砕工程（６２）を通した上に、湿式粉砕工程（６８）を通すことにした。長���間湿式粉砕工程（６８）を通すと、ここでもアルカリ分の溶出の心配があり、粉砕粉の固化や成型時での、どぼつきがないように数時間に抑えるようにした。【００５２】  高勾配磁気分離工程（７０）では、こうした分離装置としては実験に実験を重ね、いくつかの工夫の上、所定の目的にそった装置を開発し、これを使用した。その結果、鉛等の重金属の他、鉄分等の夾雑物も取り除き、成型（７２）の後、焼成（７４）したものは、バージン原材料で構成した「土」で作ったものと遜色ない地肌の陶磁器となった。【００５３】  ここでの湿式粉砕（６８）は、短時間なので混入する粘土（６４）や長石（６６）などについては、あらかじめ単独で湿式や乾式粉砕を行い、条件をそろえた土で混入するようにした。【００５４】  高勾配磁気分離装置は、電磁力によって高磁場を作り、細かい線や網目状の強磁性体を入れ、磁場の強さの大きく変化する磁場勾配の高い場所を作り、その磁界中におかれたいわゆる弱磁性や非磁性の物質にまで着磁して、ベースとなっている分散媒体からその物質を分離する技術である。すでに東北大学の金属材料研究所の本河光博教授らは、超電力磁石を利用し、２１万ガウスの磁力を与えることによって、水に磁力をかけ水を浮かせることに成功している。【００５５】  この技術は、汚染水や汚染土壌他、あらゆる汚染物質を微粉体にし、スラリー状にすれば、除去したい物質を取り除くことができ、その意味で大変注目されている技術であるが、高磁力を発生させるために、２０００Ａ、４００ｋＷレベルの電力が必要であり、その消費電力と電力消費に伴って発生する熱の冷却処理が大変であった。そのため超電力磁石などの開発が不可欠とされてきた技術である。これを横型にすれば重力方向の力は考えなくともすむ場合も産み出すことが可能となった。【００５６】  図５は本発明に於いて使用した高勾配磁気分離装置の１実施例であり、（８０）は原料タンク、（８２）はポンプ、（８４）は原料弁、（８６）は磁気分離機、（８８）はろ過弁、（９０）はろ過原料タンク、（９２）及び（９４）は回転軸受、（９６）は油タンク、（９８）はポンプ、（１００）は油クーラー、（１０２）は着磁物タンク、（１０４）は冷却・洗浄タンク、（１０６）はポンプ、（１１０）は洗浄水弁、（１１２）は送風機、（１１４）は送風弁である。【００５７】  原料タンク（８０）の中の原料（８１）は、図４の湿式粉砕（６８）を済ませたもので、スラリー状になっている。廃棄物陶磁器の中には、鉛等の釉薬への使用規制前に作成したものもあり、スラリー状の原料の中には、こうした重金属も含まれている。この原料を原料タンク（８０）からポンプ（８２）で吸引し、逆止弁にしている原料弁（８４）を通して磁気分離部（８６）を通す。【００５８】  磁気分離機（８６）は回転軸受（９２）（９４）に軸受された筒状部材（図示せず）が中心部に設置され、この筒状部材を取り囲んで、電磁コイルが設置され、筒状部材内を吸引された原料（８１）が通過し、ろ過弁（８８）を通って、ろ過原料タンク（９０）に送られる。【００５９】  この筒状部材内は、磁気コイルによって高磁場となるように設置しているため、その中を通過する原料中の粒子は、大小はあっても一様に磁性を持つようにしている。その上で、この筒状部材内には、小型ネジクギをたくさん詰め込み、磁性体として作動するようにしている。ネジクギの先端や、ネジ山の尖った部材に、その結果、磁場勾配の高い部分がつくられ、このネジクギは回転軸受（９２）（９４）に支えられた筒状部材が回転するたびに位置を変え、この磁場勾配の高い部分が様々に位置を変えることになる。【００６０】  そのため原料（８１）が、筒状部材を通過する中で、原料中の粒子部分は弱磁性や非磁性のものを含め、このネジクギに着磁し、取り除かれることになる。ろ過原料タンク（９０）に貯えられるのは、こうした粒子を取り除いたろ過原料ということになる。【００６１】  この磁気分離は、図のように５つの区分に分け、それぞれ独立した電磁コイルを作動させることができるようにしている。例えば、元々強磁性の鉄やニッケルなどは、磁場を弱くしていても取り除くことができる。そのため、元々が弱磁性や非磁性の物質を取り除こうとする場合でも、そうした強磁性のものは着磁されてくる。しかし、いろいろなものが着磁すれば、ネジクギの尖った部分の尖りが失われ、高い磁場勾配ができなくなり、結果として、元々が弱磁性や非磁性の物質を取り除きにくくなる。そこで、複数区分に分けている電磁コイルによって作る磁場を最初の区分では強磁性のものが取れるくらいの弱い磁場にし、強磁性のものをとり、徐々に磁場を強め、最後には非磁性の粒子まで着磁させるようにした。【００６２】  このようにして、弱磁性の鉛分や混入していた非磁性のカドミ分まで着磁し、取り除くことができた。陶磁器の地肌をできるだけ白い色にするためには、鉄分を除去することが大切だが、強磁性体の鉄分に的を絞り、１回の操作でこの鉄分を取り除く際には、この複数区分をほぼ同一レベルの磁場が働くようにし、着磁・分離するという方法も考えることができる。【００６３】  こうして磁気分離機（８６）を働かせることは電磁コイルに電流を流すことになり、磁気分離機（８６）が発熱する。循環パイプ（図示せず）を磁気分離機（８６）に取り付け、このパイプに油を流し、この熱を取るようにした。とった熱は油クーラー（１００）で冷やし、再びポンプ（９８）で循環させるようにした。油クーラー（１００）は冷却・洗浄水タンク（１０４）からポンプ（１０６）で水を送り、油を冷却するようにしている。【００６４】  図６は図５の高勾配磁気分離装置の分離稼動中及び、洗浄の過程を説明する説明図である。図６は（ａ）は分離稼動中で、この時には磁気分離機（８６）は水平状態を保持したまま原料タンク（８０）からの原料の供給を受け、着磁・分離しながらろ過液をろ過原料タンク（９０）に供給している。【００６５】  図６（ｂ）は着磁・分離が一定の度合い進んだ後、これを取り除く過程に入り、磁気分離機（８６）を斜めに傾けた上で、まず、図５の送風機（１１２）から送風し、磁気分離機（８６）内に残っている原料ないし、ろ過原料液を原料タンク（８０）に戻す。この電磁コイルは、そのまま作動させ、着磁物が落ちないように働かせている。送風によって残留物を流しだし、再処理しなければならない原料を増やすことがないように工夫した。【００６６】  図６（ｃ）は残留物を出���た後、磁気分離機（８６）を再び水平に戻し、図５の回転軸（９２）（９４）を回転させながら消磁し、ネジクギに付着した粒子をネジクギから引き剥がす作業工程である。この作業の際、洗浄のため最低限の水を送る。【００６７】  図６（ｄ）は再び磁気分離機（８６）を傾け、送風し、引き剥がした着磁されていた粒子を着磁物タンク（１０２）に送っている。【００６８】  本発明の高勾配磁気分離装置では、実は、図５に描いたシステムを２系統備えるようにし、１系統では図６（ａ）で示したように、分離稼動させながら、もう１系統では図６（ｂ）から図６（ｄ）に示したように、着磁・分離したものを洗浄するように交互に作動させている。この作動を極短時間で切り替えることによって、着磁物が磁性体に付着し、付着物によって高勾配の磁界が働くことが鈍ることがないようにしている。つまり、少し付着し始めるとすぐに洗浄し、付着物を落とし、新たに着磁分離を開始するように工夫した。【００６９】  このように本発明では、特公昭５３−４４２６０に示されて高勾配磁気分離装置をあらゆる観点から見直し工夫を加え、高電流を流すことなく非磁性体を着磁できるようにした。【００７０】  １５ｋｗ〜１００ｋｗレベルの電力によって、弱磁性から非磁性の物質まで除去するようにした本発明の装置の特徴を以下に列挙すると
▲１▼従来、電磁力印加部（図５、図６の磁気分離機の部分）を上から下に原料を流し、例えば網目状に作製した強磁性体の着磁・分離部を通過する方法をとっていたが、この方法だと、原料を流す力と重力の方向が重なり、この二つの力を足し合わせた力に拮抗する力以上の磁力を働かせることで、粒子を着磁し、分離することが必要であった。そのため、強力な磁力が必要となったが、これを横型にすれば、重力方向の力は考えなくともすむ場合も産み出すことが可能となった。
▲２▼また、横型にすることをベースにし、電磁力印加部を複数区分に分けて設置することができるようになり、電磁力印加部を長くとることができるようになった。もし、縦型で、複数区分を設ければ、逆洗を下から上に水を流して行うとして、高さが高くなり、高圧洗浄等が必要となり、使用する水量が増え、洗浄水の処理に困ることになった。
▲３▼電磁力印加部を複数区分にすることにより、この複数区分への電磁力を変化させることができるようになった。複数区分に分けられた電磁力印加部への電磁力を、原料が流れる方向に沿って徐々に強くし、最初は強磁性の鉄やニッケル等がとれ、流れが進むに従って、弱磁性のものから非磁性のものまで着磁・分離できるようにすれば、着磁によって高勾配部が鈍り、分離力が衰えるということを防ぐことができる。【００７１】  この装置では、磁気勾配を高めつつ同時に、着磁した粒子を洗浄して取り除くことが必要となる。これまでは、網目状に作製した強磁性体に電磁力をかけ、これに粒子が着磁し、分離除去する方法をとってきていたが、消磁後も磁力は残るため、この粒子を洗浄で洗い流すことはなかなか困難であった。そこで本発明では先の▲１▼〜▲３▼に続き、次の工夫を行った。
▲４▼電磁力印加部の中に、両端を回転軸受で支えた筒体を置き、その筒体の中に沢山の小型のネジクギをいれ、この強磁性体であるネジクギの先端やネジの山の尖った部分に磁場勾配の高い部分を作り、原料がこの筒体の中を流れる内に、流体がこのネジクギに着磁するようにした。この筒体は原料流入時だけでなく、洗浄時も作動させているため、消磁した後、ネジクギは互いにぶつかり合いながらその衝撃で速やかに着磁していた粒子部分を洗い流すことができる。
▲５▼電磁力印加部を作動工程によって水平状態と傾けた状態へと変化させ、さらに送風工程を入れて洗浄することにより、余分な水を使うことによる再処理の手間を省くことができた。
▲６▼そして、図５に示した高勾配磁気分離装置の一連の装置を２系統備え、「着磁・分離」と「洗浄」を互いに交替し、事実上「着磁・分離」を連続して行える装置とした。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】は、本発明による廃棄陶磁器を使った陶磁器の低温焼成方法を示す基本ブロック図である。
【図２】は、本発明による図１に基づく陶磁器の生産システムを示すブロック図である。
【図３】は、本発明によるテストピースの組成割合と焼成炉の設定温度による磁器化確認の表である。
【図４】は本発明による高勾配磁気分離装置を使用したときの本発明の基本ブロック図である
【図５】は本発明による高勾配磁気分離装置の基本ブロック図である。
【図６】は図５に示した高勾配磁気分離装置の作動機能を説明するための説明図である。
【図７】は、本発明を説明するためのやきもののＸ線回析分析図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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