経常研究

佐賀県窯業技術センター

平成 27 年度

研究報告書・支援事業報告書

積層印刷技術を利用した機能性陶磁器の研究
堤 靖幸
佐賀県窯業技術センター
釉薬による高機能化や意匠性の向上を目的として、転写印刷技術を活用した釉薬シールを作製した。
この釉薬シールは水性高分子を形成助剤とすることを特徴とし、多孔質面への貼付を可能にした。この釉薬シールを用いた釉薬の積層による応力向上効果は確認できなかったが、釉薬装飾で細かい図柄を鮮明に表現できることを確認した。今後、この技術を活用した新しい釉薬表現の商品開発が期待される。

Study of functional ceramics by using laminated printing technology
Yasuyuki TSUTSUMI
Saga Ceramics Research Laboratory
New glaze seal using the transfer printing technology was developed for enhancing the functionality anddesign quality of porcelain. The glaze seal prepared by using aqueous polymer as forming agent could
adhere with biscuit body. Effect of residual stress enhancement in the glaze layer on the bending strength
by lamination was not observed. On the other hand, a precise design pattern was printed successfully byusing this new glaze seal. This glaze seal printing technique is very useful in decoration of porcelain, andit will contribute to develop new and novel porcelains.

1. はじめにに寄与することを目的とする。

国内の陶磁器産業の売上高は長期間にわたり減少が続いている。売上高回復のために、より高い機能性や意

2. 実験方法

匠性を持った商品が渇望されている。陶磁器には素地と2.1 釉薬転写シールの作製

釉薬との間の急激な熱膨張差が原因で貫入、剥離、製品陶磁器加飾に使われる上絵転写紙は図 1 に示すようにの割れや変形などの欠点が発生することがあり、焼成工スキージーオイルで溶いた上絵具を台紙上に印刷して表程での歩留まりの低下や使用中の破損などの問題を引き層にカバーコートを施している。これをプラモデルにシー起こす。そのため素地により使える釉薬が制限される。釉ルを貼る要領で転写紙ごと水に浸して台紙から剥がし、層中で熱膨張差を段階的に変えることができれば、使用釉面に貼り付ける。図 2 に上絵転写の断面構造と貼付方できる釉薬の幅が広がり、表面の圧縮応力増加による強法を示す。同様の方法で釉薬をスキージーオイルで溶い度向上や、熱膨張の違いにより上絵付けが難しかった製て釉薬転写シールを作製しても多孔質で吸水性が大きい品への上絵加飾など付加価値向上が期待できると考え素焼き素地には貼付できない。そこで油性のスキージーた。

オイルに代わる成形助剤として接着性の高い水溶性高分

本研究では組成の異なる釉薬を積層した釉薬転写シ子に着目し、ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡ）、ポリ酢ールを作製し、素地と釉薬との熱膨張差に起因する欠点酸ビニル（以下ＰＶＡｃ）、カルボキシルメチルセルロースを解消することで高付加価値製品の生産に寄与することナトリウム（以下ＣＭＣ）を用いた。ＰＶＡは和光純薬工業を目指す。さらに図柄を印刷した釉薬シールを作製する製（重合度約 2000）を 10mass％水溶液に、ＣＭＣは和光ことで作業工程が煩雑なため敬遠されていた窓絵や掛け純薬工業製を 2mass％水溶液にそれぞれ調製し、ＰＶＡｃ分けなどの釉薬装飾を容易にし、新しい意匠の商品創作

はコニシ製（酢酸ビニル樹脂 41mass％、水 59mass％）を1

佐賀県窯業技術センター用いた。他に消泡剤として 2-プロパノールやブタノール

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灰釉を用いた。などのアルコール類を添加した。
カバーコート膜

釉薬層

転 写 台 紙

素焼き素地
１．台紙に絵具を印刷する
図3 釉薬転写シールの断面構造と貼付方

2.2 釉の積層による高強度化
熱膨張が異なる釉薬を積層した釉薬転写シールを素焼き素地に貼付し、ガス窯で 1300℃還元焼成して曲げ強度および釉中応力の観察の試験体とした。釉薬は一般的な石灰釉（釉薬Ｍ）と低熱膨張釉（釉薬Ｌ）を使用した。そ２．絵具の上にカバーコートを印刷する

れぞれのゼーゲル式と熱膨張係数は以下のとおりである。

図 1 上絵転写紙の作成手順.

釉薬Ｌ

これらと釉薬を印刷に適した流動性を持つような割合で調0.20 ＫＮａＯ
0.30 ＭｇＯ
0.40 ＺｎＯ
0.10 ＣａＯ

合し、三本ローラーで混練してペースト状とした。通常の転写台紙に水性のペーストを印刷すると台紙に皺が生じるため、予めカバーコートを被膜した転写台紙を用い、テフロン製 70 メッシュのスクリーンで積層印刷した。
上絵具層-6熱膨張係数5.00×10 /Ｋ（30-700℃）

釉薬Ｍ

転 写 台 紙5.0 ＳｉＯ2-6熱膨張係数6.66×10 /Ｋ（30-700℃）

0.40 ＫＮａＯ
0.60 ＣａＯ

カバーコート膜0.45 Ａｌ2Ｏ3

0.54 Ａｌ2Ｏ3

4.6 ＳｉＯ2

釉薬の積層数は 6 層とし素地側の 3 層に釉薬Ｍ、表面側の 3 層に釉薬Ｌとなるよう作製した。比較のため、6 層単一釉薬の試験体も作製した。素焼き素地は天草撰上陶土を 10×5×90ｍｍの角柱状に鋳込み成形し、920℃で焼釉 表 面成したものを用いた。熱膨張係数の測定はＴＭＡ4000ＳＡ（ネッチ・ジャパン社製）により昇温速度 10℃/ｍｉｎの条件

図 2 上絵転写の断面構造と貼付方法.

で行った。曲げ強度はオートグラフＡＧ-Ｘ10ｋＮ（島津製
図 3 に釉薬転写の断面構造と貼付方法を示す。これを水作所製）によりスパン 30ｍｍ、クロスヘッドスピード 0.5ｍｍに浸して素焼き素地に貼付できるか試した。貼付した試/ｍｉｎの条件で三点曲げ試験法で測定した。釉中応力は料は電気炉もしくはガス窯を使い 1300℃で焼成した。釉試験体を長さ 2ｃｍ程度に粗切りした後、ステップカッター

薬の種類として、中心粒径が 5.8μｍ（粒度分析装置/マＭＣ-170ＭＹ（マルトー製）で厚さ 0.21ｍｍに切り出し、偏イクロメリティクス製セディグラフ 5120）の天草磁器用の石光顕微鏡ＢＨＡ-751Ｐ（オリンパス社製）を用いて稲田の2佐賀県窯業技術センター

方法 1）により観察した。

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ｍであった。一般的な釉の厚みを得るには 6 層程度の積層が必要であることが判った。

2.3 釉薬転写シールを用いた釉薬装飾
釉薬加飾とし ての可能性を探るた
めに図柄の入った
釉薬転写シ ー ル（図 4）を作製し、それを貼付した焼成品でどの程度の細かい図柄表現ができるのかを試した。
図 5 シール厚みと積層数の関係.

また曲面への貼付についても試験した。

3.2 釉の積層による高強度化
図 4 釉薬転写シール.

図 6 に曲げ強度のワイブルプロットを示す。Ｍは釉薬Ｍを６層積層した試験体、Ｍ-Ｌは素地側の 3 層に釉薬Ｍ、3. 結果と考察表面側の 3 層に釉薬Ｌを積層した試験体である。表面層

3.1 釉薬転写シールの作製に低熱膨張釉を用いた試験体の強度が向上した。図 7 に成形助剤として用いた水性高分子はシールの柔軟性と偏光顕微鏡を用いた釉中の応力観察の様子を示す。石

強度、素地との接着性、釉の融着状態の４項目で評価し英楔上に試料を置いて観察した。図 8 に釉中応力の観察た。それぞれの水性高分子を形成助剤として単独で使用

写真を示す。釉層の上の色縞は石英楔で発生する色相したときの評価を表1に示す。◎は優れている、○は良好、差であり、これと釉層中の色縞の位置がずれていれば釉△は若干難あり、×は不可を表す。

薬中に応力があることを示す。釉薬Ｍでは釉中の色縞は左方向にずれていて応力があることが確認できるが、釉

表 1 成形助剤の評価.

シールの柔軟性
シールの強度素地との接着性
釉の融着状態

ＰＶＡ○△
◎
○

ＰＶＡｃ
◎
◎○△

薬Ｍと釉薬Ｌとの積層では釉層の透光性が低く色相差がＣＭＣ××××

明確に観察できなかったため、強度向上が釉中応力の向上によるものかどうかは確認できなかった。

ＰＶＡとＰＶＡｃはどちらも釉薬転写シールの成形助剤として適していると判断した。ＰＶＡとＰＶＡｃを併用した組成では乾燥重量比で釉薬 100 に対してＰＶＡ4.5～11.0、ＰＶＡｃ16.0～31.0 の範囲で単独の成形助剤を用いたものより素地との接着性や釉の融着状態が優れている釉薬転写シールを作製できた。釉薬転写シール組成が乾燥重量比で釉薬100に対してＰＶＡ10、ＰＶＡｃ27.3の時の積層数とシール厚みの関係を図 5 に示す。積層数とシール厚みはほぼ直線的に相関しており、6 層積層したシール厚み
図 6 単一釉と異種釉の曲げ強度.

は 200μｍ程度であり、焼成後の釉層の厚みは約 100μ3佐賀県窯業技術センター

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参考文献
1) 稲田博 , 窯業協会誌 , Ｖ ｏ ｌ .85, No.10, 487-496(1997)．

図 7 偏光顕微鏡による観察.

図 8 釉中の応力観察写真.

3.3 釉薬転写シールを用いた釉薬加飾
図 9 に釉薬シールを貼付した焼成品とその拡大写真を示す。複雑な意匠でも焼成後も細部まで表現できているのが確認できる。平面であれば直径 20ｃｍ程度の大きさのシールでも貼付可能であった。曲面への貼付について
は図 10 に示すような部分的な装飾は可能であった。この図 9 釉薬シールを添付した焼成品.

ような形状のものを 1 枚のシールで貼付することはできな
いが、釉薬シールは切り貼りが可能なため、立体を展開して数枚のシールに分けて貼付することで全面の釉薬装飾ができると考えられる。

4. まとめ成形助剤としての水性高分子の種類と割合を工夫する
ことで素焼き素地に貼付可能で焼成後の融着性のよい釉薬転写シールを開発した。熱膨張の異なる釉の積層による応力向上については釉の透光性が低く確認できなかった。釉薬装飾については繊細な表現が可能であり、これまでにない新たな装飾技法として利用が期待される。
図 10 曲面に添付した焼成品.

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