(57)【要約】【課題】原料全体に対する陶磁器粉砕物の割合を高めても、機械的強度が高く、且つ、嵩密度が抑えられた陶磁器製食器の製造方法を提供する。【解決手段】陶磁器製食器の製造方法は、陶磁器粉砕物２０質量％〜６０質量％、石英１０質量％〜３０質量％、及び粘土３０質量％〜４０質量％を含む原料を水と混合して得た混合物を食器の形状に成形し、焼成することにより、石英からクリストバライトを析出させることを特徴とする。石英は２０質量％以上を含有させれば、陶磁器粉砕物の割合増加に伴う素地の熱膨張率の低下を抑制でき、望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陶磁器粉砕物２０質量％〜６０質量％、石英１０質量％〜３０質量％、及び粘土３０質量％〜４０質量％を含む原料を水と混合して得た混合物を食器の形状に成形し、焼成することにより、石英からクリストバライトを析出させることを特徴とする陶磁器製食器の製造方法。
【請求項２】
前記原料は石英を２０質量％以上含むことを特徴とする請求項１に記載の陶磁器製食器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陶磁器製食器の製造方法に関するものであり、特に、廃棄された陶磁器を原料とする陶磁器製食器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄された陶磁器の粉砕物を原料とした陶磁器製食器、いわゆるリサイクル食器が、従前より実施されている。しかしながら、従来のリサイクル食器では、原料全体に対する陶磁器粉砕物の割合は、２０質量％未満にとどまっていた。例えば、特許文献１では、磁器製食器を粉砕したリサイクル材料を、１６質量％含有する組成物から製造された磁器製食器を開示している。
【０００３】
ここで、原料全体に対する陶磁器粉砕物の割合を増加させると、製造される陶磁器製食器の機械的強度が低下する傾向がある。そこで、原料にアルミナを添加することによって、機械的強度が高められたリサイクル食器が製造されている。しかしながら、従来の一般的なリサイクル食器の嵩密度が約２．４であるのに対し、アルミナを添加したリサイクル食器は嵩密度が約２．８と嵩密度が高い。そのため、アルミナを添加して強度を高めたリサイクル食器は、重くて使用しにくいという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、原料全体に対する陶磁器粉砕物の割合を高めても、機械的強度が高く、且つ、嵩密度が抑えられた陶磁器製食器の製造方法の提供を、課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明にかかる陶磁器製食器の製造方法は、「陶磁器粉砕物２０質量％〜６０質量％、石英１０質量％〜３０質量％、及び粘土３０質量％〜４０質量％を含む原料を水と混合して得た混合物を食器の形状に成形し、焼成することにより、石英からクリストバライトを析出させる」ものである。
【０００６】
従来のリサイクル食器では陶磁器粉砕物の含有率が２０質量％未満にとどまっていたところ、上記構成によれば、陶磁器粉砕物を２０質量％〜６０質量％という従来のリサイクル食器より高い含有率で含有させても、後述のように、実用的な強度を有し、かつ、嵩密度が２．５未満に抑えられた陶磁器製食器を製造することができる。
【０００７】
従って、上記の製造方法で製造される陶磁器製食器は、陶磁器のリサイクル率が高く、資源の有効利用に資するものである。加えて、軽量でありながら実用的な強度を備えているため、使用しやすいと共に耐久性が高く、特に、学校給食用食器、航空機機内食用食器、社員食堂用食器など、一度に大量の食器が取り扱われる場で使用される食器に適している。
【０００８】
本発明にかかる陶磁器製食器の製造方法は、上記構成に加え、「前記原料は石英を２０質量％以上含む」ものとすることができる。
【０００９】
原料における陶磁器粉砕物の含有率が高くなると、製造される陶磁器製食器の素地に含有されるムライトの割合が高くなる。ムライトは熱膨張率が小さいため、素地の熱膨張率が小さくなり、釉薬の熱膨張率との差に起因して貫入が生じ易くなる。これに対し、本発明では、石英からクリストバライトを析出させており、クリストバライトは約２３０℃付近でα型からβ型に相転移して熱膨張率が大きくなる。従って、素地中にクリストバライトを析出させることにより、ムライトの含有率が高いことに起因して素地の熱膨張率が小さくなる度合いを低減することができる。検討の結果、原料中に石英を２０質量％以上含有させた場合、陶磁器粉砕物の含有率を増加させても、素地全体の熱膨張率の低下が抑制できるという知見を得た。
【００１０】
従って、上記構成の本発明によれば、陶磁器粉砕物の含有率を高めても、素地中にクリストバライトを析出させることにより、素地全体の熱膨張率が小さくなる度合いを低減することができるため、陶磁器製食器に使用される一般的な釉薬を使用しても、釉薬と素地との熱膨張率との差に起因して貫入が生じるおそれを低減することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の効果として、原料全体に対する陶磁器粉砕物の割合を高めても、機械的強度が高く、且つ、嵩密度が抑えられた陶磁器製食器の製造方法を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】試料４のＸ線回折パターンである。
【図２】試料４の走査型電子顕微鏡による観察像である。
【図３】各試料について昇温時の熱膨張率の変化を示す曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態の陶磁器製食器の製造方法（以下、単に「製造方法」と称することがある）について説明する。
【００１４】
本実施形態の製造方法は、陶磁器を粉砕した陶磁器粉砕物２０質量％〜６０質量％、石英１０質量％〜３０質量％、及び粘土３０質量％〜４０質量％を所定の割合で配合した原料を、水と混合して混合物を得る混合工程と、混合物を食器の形状に成形し成形体とする成形工程と、成形体を乾燥させる乾燥工程と、乾燥した成形体を仮焼し仮焼体とする仮焼工程と、仮焼体に施釉する施釉工程と、施釉された仮焼体を焼成する焼成工程とを具備している。
【００１５】
より詳細に説明すると、混合工程では、まず、陶磁器粉砕物、石英、及び粘土を所定割合で配合した原料を、ボールミル等を用いて水と共に十分に混合する。次に、原料が水と共に十分混合された泥しょうを加圧ろ過し、ある程度脱水された混合物とする。
【００１６】
成形工程では、混合物を食器の形状に成形する。成形に先立ち、水の添加または脱水により混合物の濃度を成形に適した濃度に調整する。成形方法は特に限定されないが、機械ロクロ成形、ローラーマシン成形、鋳込み成形を例示することができる。
【００１７】
焼成工程は、１２００℃〜１４００℃で行うことができる。焼成雰囲気は、釉薬の種類または所望の発色により、還元雰囲気または酸化雰囲気の何れも選択可能である。この焼成工程において、素地中にクリストバライトが析出する。
【実施例】
【００１８】
本実施形態の具体的な実施例について説明する。ここでは、原料に、陶磁器粉砕物が４０質量％〜６０質量％と、極めて高含有率で含まれる実施例を説明する。
【００１９】
表１に示す７種類の組成の原料から、次のように試料１〜試料７を作製した。まず、各組成の原料を、水と共にボールミル粉砕し、フィルタープレスにより脱水して混合物を得た。鋳込み成形により混合物からサイズ５ｍｍ×１０ｍｍ×７０ｍｍの試験片を成形し、２４時間自然乾燥させた。乾燥した成形体を、８００℃で１時間仮焼した後、焼成した。焼成温度は１３０５℃とし、ローラーハースキルン炉内の移動による焼成時間は２６０分であった。焼成雰囲気は、ブタンガス、ＣＯ濃度約４％の還元雰囲気とした。なお、施釉工程は行っていない。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
各試料（焼結体）について、Ｘ線回折により結晶相の同定を行った。測定にはＸ線回折装置（リガク製、ｕｌｔｉｍａＩＶ）を使用し、銅管球、電圧４０ｋＶ、電流２０ｍＡ、スキャン速度２θについて１度／ｍｉｎの条件で測定した。何れの試料についても、回折強度の大きなクリストバライトのピークが認められ、原料に含まれる石英からクリストバライトが析出していることが確認された。代表的な回折パターンとして、試料４の回折パターンを図１に示す。
【００２２】
また、各試料について、研磨面をフッ化水素の１０％水溶液に５０秒間浸漬処理し、走査型電子顕微鏡（日本電子製、ＪＳＭ−７００１ＧＣ）で観察したところ、クリストバライトの結晶が確認された。例として、試料４の観察像を図２に示す。図２から分かるように、径が１μｍより大きいクリストバライトの結晶が析出している。
【００２３】
更に、各試料について、次の方法で、三点曲げ強度、及び、嵩密度を測定した。測定は試験片８個について行い、平均値を算出した。測定結果を、表１にあわせて示す。
＜三点曲げ強度＞
日本セラミックス協会規格ＪＣＲＳ−２０３−１９９６「食器用強化磁器の曲げ強さ試験方法」に則り、スパン３０ｍｍ、クロスヘッドスピード５ｍｍ／ｍｉｎで測定した。
＜嵩密度＞
アルキメデス法により測定した。
【００２４】
表１に示すように、陶磁器粉砕物を４０質量％〜６０質量％という極めて高い割合で含有した原料から製造したにも関わらず、何れの試料も無釉で１５０ＭＰａ以上の三点曲げ強度を示し、実用的な食器に一般的に要請される強度を備えていた。加えて、何れの試料の嵩密度も２．４０〜２．４６の範囲内であり、従来の一般的なリサイクル食器の嵩密度と同程度であった。すなわち、アルミナの添加により強度が高められた陶磁器とは異なり、嵩密度の増加を伴うことなく、高い機械的強度が実現されている。
【００２５】
また、試料１と試料２は陶磁器粉砕物の割合が４０質量％と等しく、石英の割合は試料１の方が大きい。試料２より試料１の方が三点曲げ強度が高いことから、石英から析出したクリストバライトが強度を高めることに寄与していると考えられた。同じことは、陶磁器粉砕物の割合が４５質量％と等しい試料３と試料４との組み合わせ、及び、陶磁器粉砕物の割合が５０質量％と等しい試料５と試料６との組み合わせについても言うことができ、何れの組み合わせにおいても、石英の割合が大きい試料の方が、高い三点曲げ強度を示している。
【００２６】
次に、各試料について、線熱膨張率を測定した結果を、図３を用いて説明する。線熱膨張率は、常温から９００℃まで昇温しながら測定した。図中、カッコ内に示した数値は、石英の割合（質量％）である。図３から、何れの試料についても、約２３０℃において熱膨張率が増加している。これは、クリストバライトのα型からβ型への相転移によるものである。このことからも、各試料において、石英からクリストバライトが析出していることを確認することができる。
【００２７】
また、図３から、石英の割合が１０質量％、１５質量％、２０質量％、３０質量％と増加するのに伴い、熱膨張率が大きくなっていることが明らかである。このことから、石英からクリストバライトを析出させることにより、素地全体の熱膨張率を高めることができることが分かる。
【００２８】
加えて、試料２、試料３、及び試料５は、ほぼ等しい熱膨張率を示している。これら三つの試料は、陶磁器粉砕物の割合はそれぞれ４０質量％、４５質量％、５０質量％と異なるものの、石英の割合は２０質量％と同一の試料である。このことから、陶磁器粉砕物の割合を高めることによって、低熱膨張率であるムライトの割合が素地において増加しても、石英を少なくとも２０質量％含有させてクリストバライトを析出させることにより、素地全体の熱膨張率の低下を抑制できると考えられた。
【００２９】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００３０】
例えば、焼成工程の後に、絵付けを行い、焼成温度より低い温度で焼き付ける上絵付け工程を設けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２００７−１５１８７５号公報
【図１】
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【図３】
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【図２】
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