［技術報告］

鋳鉄製厨房用品へのカラー琺瑯施工技術
米倉勇雄＊

鋳鉄製厨房用品に対する、欠陥の無いカラー琺瑯施工方法について検討した。その結果、ピンホール欠陥防止のためには、鋳物基材に対する脱ガス熱処理が非常に有効であることが判った。
また、軽微な欠陥が発生した製品については、時間と温度を調整した再焼成によって、その部分の補修が可能であることが明らかになった。
キーワード ： 鋳鉄製厨房用品、カラー琺瑯、熱処理

The Technique of Colored Enamel Coating for Kitchenware
Made of Gray Cast Iron
YONEKURA Isao
We investigated about the perfect technique of colored enamel coating for kitchenware
made of gray cast iron. Consequently, we recognized that the heat treatment to pull out ofgas on the basic castings was very effective to prevent from occurring pinhole. And we foundthat it was able to repair the products small defects by reheating with regulated the time
and the temperature.
key words : kitchenware made of gray cast iron, colored enamel coating, heat treatment
１

緒取ることとなった。本県の鋳鉄厨房用品工房でも、鍋や言琺瑯（ほうろう）は、鉄、銅、アルミニウム、金、銀急須鉄瓶などの内面に琺瑯を施工した製品が製造されてなどに、釉（ゆう）または釉薬と呼ばれる無機ガラス質いるが、それは下釉（したゆう）と呼ばれ、140年前の１）である。塗料よりも耐桑名鍋と同様に錆び止めだけを目的としたものであり、蝕・耐熱性に優れ、光沢のある鮮やかな色彩は、紫外線

現在日本国内でも輸入販売されているヨーロッパの琺瑯や塩水などの劣悪環境にも強いため、厨房用品、化学工製品とは、その鮮やかな色彩などの点で大差がある。本業用品、醸造用タンク、浴槽、燃焼機器、看板、道路標

研究は、先に行われた県内企業へのニーズ調査において、識板など、幅広い分野で活用されている。琺瑯の起源は複数企業から自社製品のバリエーションを増やす目的で極めて古く、紀元前のエジプトやメソポタミアの遺跡か要望のあったカラー琺瑯施工技術について、小規模工房らも発掘されているが、鉄基地琺瑯の歴史は比較的新しでの施工可能性などを含めて検討したものである。の被膜を焼き付ける表面処理法

く、19世紀初頭にドイツ、スウェーデン、イギリスなど２ヨーロッパ諸国を中心に始まったとされていて、これら２−１の国々は、今日でも琺瑯に関する技術先進国になってい実験方法
釉の選定と調整る。鉄基地琺瑯の技術は、約半世紀遅れて日本に伝えら釉は、下釉・上釉ともに関東琺瑯釉薬（株）製の鋳鉄れており、1866年に桑名で内面に琺瑯を施工した鋳鉄製用湿式釉を使用した。この釉は、工場出荷時に、そのまの鍋が生産されている。しかし、その後、日本国内におま鋳鉄素材に施釉可能な粘度に調整されていたものと思ける鉄基地琺瑯の研究は、需要の多い軟鋼板製品が中心われるが、輸送途中で水分が分離蒸発したために粘性がとなり、特に鋳鉄厨房用品に対する彩色を兼ねたカラー上昇し、スプレー吹き付けが不可能だったことから、試琺瑯の技術は、ヨーロッパ諸国と比較して大きな後れをし吹きをしながら水を加え、下釉・上釉ともに比重が約＊

金属材料部（現在電子機械技術部）

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岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

1.8 になるように調整した。

近に集中して、透明感のあるガラス質被膜とは異なる黒２−２点の発生が見られる。この黒点は、同一条件で施釉した鋳鉄基材（琺瑯施工試験片）

欠陥の発生程度や位置などを評価するための鋳鉄基材

SS400 の軟鋼板には見られないことから、鋳鉄板であるには、100 × 145 ×厚さ 5mm の板状試験片と、現在焼がゆえに発生するガス成分が釉中の何らかの成分と反応き付け塗装で市販されているグラタン鍋を使用した。板して生成するものと考えられ、黒変した部分の性状は、状試験片は、欠陥発生に及ぼす鋳鉄材質の影響を検討す

今のところ明らかではないが、陶器の焼成時に炉内の雰るため、表１に示す２種類の材質に溶製した。グラタン

囲気によって釉薬の色が多様に変化する現象に近いもの

鍋の材質は、小規模鋳鉄工芸品工房での再現試作を考慮であると思われる。この黒点は、市販されている琺瑯引して、表１の工芸品の材質で統一した。

きの鍋や急須などにも同様に観察されるが、これを起点として錆びが発生したというような問題は、今のところ

表１報告されておらず、錆止めを目的とした下釉琺瑯の性能

板状試験片の化学組成（mass％）

成 分 名

T.C

SiMn

P

Sが極端に損なわれるものではないと考えられる。

工芸品用溶湯3.78

2.420.380.0380.042

３−２

FC 200 相当

3.52

2.190.610.0380.031

上釉焼成試験

次に、下釉を施工した試験片に重ねる形で、純白のカラー上釉を焼き付けた。図３および図４は、図１および２−３

図２に示したものと同一条件で下釉を施工した工芸品お施釉および焼成方法

基材に対する釉の塗布は、ノズル径 2.0mm の重力式

よび FC200 相当の試験片に、それぞれ上釉を焼き付けスプレーガンを使用し、下釉・上釉ともに湿態での被膜た状況である。図３および図４から明らかであるように、

厚さ 300 μ m を目標に、約 0.24MPa の空気圧で吹き付

下釉施工段階で黒点が観察された部分を中心に、その範けした。釉の塗布後、大和科学工業（株）製の定温乾燥器を用い、105 ± 5 ℃で 1 時間乾燥し、直ちに星和理工（株）製の高温マッフル炉に投入して、下釉を 725 ℃で15 分、上釉を 700 ℃で 15 分間焼成した。
３３−１

実験結果および考察
板状試験片による下釉焼成試験

図１に、鋳放しのままでショットブラスト処理した工芸品組成の板状試験片に下釉を施工した状況を、図２に図３

上釉を焼き付けた工芸品組成試験片

図４

上釉を焼き付けたFC200組成試験片

は、同じく FC200 組成の試験片の施工状況を示す。

図１

下釉を焼き付けた工芸品組成試験片
囲が拡大した形で上釉被膜が泡立ち、特に膨れが大きい部分では、被膜が破れて下釉が露出するピンホール状の欠陥になっている。この欠陥は、形状から判断して明らかにガス欠陥であり、その発生位置が工芸品組成とFC200 組成の試験片に共通して下釉に黒点があった場所であることから、黒変した下釉と深い関わりを持つものと推測される。すなわち、黒変した下釉そのものがガス発生源になっている可能性と、下釉の黒変が実は炭化に図２近い現象であって、その部分の被膜に通気性が発生し、下釉を焼き付けたFC200組成試験片

鋳鉄基地から発生するガスが下釉を貫通して上釉に影響
図１および図２から判るように、工芸品組成の試験片を及ぼすことの二つの原因が考えられる。いずれにしてでは中央部に、FC200 相当の試験片では特に板の端部付も、欠陥の発生する位置が不特定ではなく、工芸品組成68

鋳鉄製厨房用品へのカラー琺瑯施工技術の試験片では板の中央に、FC200 組成の試験片では板の験片表面に、50 〜 100 μ m の厚さを有するパーライト端部に集中していることから、試験片材質に偏りがあっ層が形成される部分があり、ここには黒鉛が無いため琺て、特定部分のガス発生量が多くなり、欠陥がその場所瑯施工には最適ではないかと考えられたが、上釉を施工に集中したことは明らかである。図５は、工芸品組成のすると膨れの発生が多く、必ずしも良好な組織ではない試験片の中央部で下釉に黒点が多く、上釉にも多数のピことが判った。図８は、焼成後の層組織を示したもので、ンホール欠陥が発生した部分の組織を示したものであり、パーライトだった層が下釉および上釉焼き付けのための大きく成長した片状黒鉛が鋳肌表面に開口している。

二度に渡る熱影響で分解し、焼鈍黒鉛と思われる塊状の黒鉛が析出していて、この黒鉛が釉層を膨れさせる原因になっているものと考えられる。図７の組織は、これと同様の熱履歴を受けているにもかかわらず、塊状黒鉛の析出が無く、この事からも琺瑯処理に適した鋳鉄基材の組織は、フェライト地で小さ目のＡ型黒鉛が均一に分散したものであることが確認された。

図５

工芸品組成中央部組織（100 μ m)

（組織写真の倍率は、図５〜図８まで全て同じ）
また図６は、同様に欠陥の多い FC200 組成の試験片の板端部の組織を示したもので、細かい共晶状黒鉛や遊離セメンタイトおよびパーライトが混在した異常な組織
図８になっている。従って、欠陥の発生しやすい組織は一種

３−３

琺瑯処理の熱影響を受けた表面層組織

脱ガス熱処理の効果

これまでの実験で、琺瑯処理に適した鋳鉄基材の組織が明らかになったが、実際問題として厨房用品の表面全てを図７のような均一組織に製造することは不可能である。そこで、異常組織部分から発生するガスなどを、琺瑯処理時に受ける熱影響よりも過酷な条件で熱処理することによって、釉の塗布前にあらかじめ抜いてしまう手
図６法を試みた。表２は、工芸品と FC200 組成の試験片をFC200組成試験片の端部組織

700 〜 850 ℃に１時間過熱し、サンドブラストで酸化被類ではなく、徐冷されて黒鉛が肥大した部分と、逆に急膜を除去した後に下釉・上釉を焼き付けた場合に発生し冷されて黒鉛の成長が妨げられた両極端の部分であるもた欠陥数を示したもので、800 ℃以上の処理において極のと考えられ、このことから琺瑯処理に適した組織は、めて顕著な欠陥抑止効果が見られる。表２で∞の記号は、この両者の中間的な組織であるものと推測される。図７
表２は、工芸品組成の試験片で欠陥が発生していない部分の脱ガス熱処理による欠陥抑止効果
欠陥（膨れ、ピンホール）の発生数（個）組織を示したもので、フェライトの多い基地に小さ目の熱処理温度 ℃

700750800850工芸品相当組成∞14742

FC200 相当組成

29822894

広い面積を持つ欠陥があるため計数不可能であることを示す。脱ガス熱処理の温度は、本来であればセメンタイトの分解温度といわれる 900 ℃程度が望ましいと思われるが、薄肉の工芸品の場合は変形の恐れが生じるため
図７

欠陥が無い部分の組織

850 ℃を上限とした。この処理によっても欠陥を完全に抑えることは難しいが、図９に示すように 800 ℃ ,１時

Ａ型黒鉛が均一に分散した緻密な組織になっていること間の脱ガス熱処理によって、ほとんど欠陥の無い上釉焼から推測が裏付けられた。また、特に FC200 組成の試き付け試験片が得られた。

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岩手県工業技術センター研究報告

図９第１０号（２００３）

脱ガス熱処理後の上釉被膜
図12３−４

欠陥の無いカラー琺瑯グラタン鍋

実製品（グラタン鍋）の焼成試験

実際の製品にカラー琺瑯を施工するに当たっては、充３−５

残された問題点

分な脱ガス熱処理も重要であるが、釉を均一な厚さに塗今回の実験では、ステンレスボルトの先を針状に加工布することなど、現場的な技術が肝要である。今回採用し、その上に試験片を乗せる方式の焼成台を使用したが、したスプレー塗布の場合には、ガンと製品の距離や吹きその針痕を消去することができなかった。したがって製付け時間を一定にしても、製品の凹部分には釉が厚く塗品化のためにはこの問題を解決する必要がある。簡便な布され、凸部分は薄くなる。これをそのまま焼成すると、方法としては、耐熱塗料などでカバーする方法も考えら

図 10 および図 11 に示すように、下釉の厚い部分はガラれるが、根本的にはこの焼成台痕の消去方法や、前述しス光沢の無い生焼けの状態になり、薄い部分は被膜が焼たエッジ形状を避けることなどを含めて、琺瑯処理に適き切れた炭化状態になって、同じ場所の上釉にも欠陥が合した厨房用品のデザイン開発が必要と考えられる。
４

結言

鋳鉄厨房用品に対するカラー琺瑯施工技術に関して、次のような知見が得られた。
１）カラー琺瑯に適した鋳鉄基材は、フェライトの多い基地で小さ目のＡ型黒鉛が均一に分散した組織であり、肥大した徐冷黒鉛組織や急冷組織およびパーライト表
図10

実製品の焼成状態（下釉）面層を有する組織は好ましくない。
２）琺瑯施工前の脱ガス熱処理は、基材組織と無関係にピンホール欠陥を減少させる効果が顕著である。
３）下釉塗布時の厚さムラは、生焼けや焼き切れの原因になり、それが上釉の欠陥発生にもつながる。
４）下釉の施工が万全であれば、上釉に厚さムラがあったことで生じた軽微な欠陥は、温度と時間を調整した再焼成によって補修が可能である。

図11

実製品の焼成状態（上釉）５）欠陥のないカラー琺瑯を施工するためには、炉内の温度を均一かつ正確にコントロール可能な焼成炉が必多発する。この釉厚さムラの解消方法としては、一度薄要であり、さらに製品同士が接触しない状態で焼成すめに施釉して乾燥した後に、凸部分のみを狙って二度吹る必要がある。このため、内面のみを下釉処理し、外きをする方法があるが、根本的には製品のエッジ形状を側は塗料着色して出荷する製品と比較すると、製造コ極力避けることであると考えられる。また、下釉の施工ストが２倍以上になるものと考えられる。

が万全であっても、上釉が薄かったために軽微な欠陥が

６）全面カラー琺瑯の鋳鉄厨房用品を商品化するために生じた場合には、再度上釉を薄く塗布し、一度目の焼成は、焼成台痕の処理法と、均一肉厚や丸縁など、琺瑯温度よりも 15 ℃程度低温にするか、または時間を半分処理を前提としたデザイン開発が必要である。

程度に短縮した再焼成によって、欠陥の補修が可能であ最後に、本研究を進めるに当たってご協力いただいた

る。しかし、この方法はやむを得ない場合に適用すべき

関東琺瑯釉薬（株）、（株）岩鋳鋳造所ならびに水沢鋳で、基本的に欠陥の無い製品を得るためには、鋳鉄基材物工業協同組合に深謝します。の丁寧な脱ガス熱処理と表面処理、均一な厚さの施釉、発熱体からの距離の差などによる温度ムラが無い焼成条文

件が必要であり、それが達成されることによって初めて

献

1) （社）日本セラミックス協会編「セラミック工学ハ

図 12 に示したような欠陥の無い琺瑯製品が得られる。

ンドブック」,1297( 1989)

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