４）強化磁器製給食食器の高度化に関する研究
―最終報―

蒲地

伸明

強化磁器の経年劣化を確認するために 2 種の釉薬を施釉した多数の曲げ強さ試験片を作成した後、焼成から時間を空けて試験を行うことによって強化磁器の時間による劣化の有無について確認した。
結果、焼成後 6 ヶ月まではいずれの試料においても曲げ強さの有意な変化は認められなかった。
また本研究をとおして、新しい強化磁器の開発を行い施釉曲げ強さで 300MPa の特性を持つ強化磁器の開発に成功し、企業化へ向けて技術支援を行った。

れた素焼き試料を乱数表をもとに 3 グループに分け、1. はじめに強化磁器製給食食器の需要は大きく、多くの給食2 グループに関してはそれぞれタルク釉、石灰釉のセンターで導入が検討されている。強化磁器食器の片面施釉を行った。使用した釉薬のゼーゲル式を以導入にあたり消費者が大きく関心を寄せるのが食器下に示すの破損率であり、製品の選定の際には製品の衝撃強さと素材の曲げ強さのデータの提出を求められることが多い。一方で強化磁器製品が製造後時間の経過により強度が低下するといううわさを耳にすることがある。これが事実であるとすれば納入時に提出された強度データが、使用時の実際の強度を異なることになり、製品の品質管理等の面から重大な問題となる。一般に強化磁器製品には素地よりも熱膨張の小さい釉薬を用いることで釉薬表面に圧縮応力を発生させ製品強度を強くすることが行われる。釉面の圧縮応力が時間によって開放されることがあれは、製品強度の時間による低下の可能性も否定できない。
そこで本年度は曲げ試験片を多数作成し焼成からタルク釉

0.15 K 2 O ⎫0.10 Na 2 O ⎪⎪⎪0.10 Li 2 O ⎬0.60 Al 2 O3 }5.50 SiO20.50 MgO ⎪⎪0.15ZnO ⎪⎭石灰釉

0.25 K 2 O ⎫0.15 Na 2 O ⎪⎪⎬0.45 Al 2 O3 }3.6 SiO20.50CaO ⎪0.10 ZnO ⎪⎭測定までの時間を変化させて曲げ試験を行うことで乾燥後、無釉試料と共にガス炉にて 1300℃（SK10強化磁器の時間による劣化の有無について確認を行完倒）12 時間の、還元雰囲気で焼成することによっった。て曲げ試験用試料を作成した。

また本稿は本研究の最終報告となるため本研究を得られた無釉試料、タルク釉施釉試料、石灰釉施通して開発した強化磁器の特性についても報告する。

釉試料の 3 種から焼成後 1,3,7,14,28(1 ヶ月目),56(2ヶ月目),168（6 ヶ月目）日目に、それぞれランダム

2. 実験方法に抜き出した10点の試料を用いJCRS203による曲センター調合の強化磁器陶土から鋳込み成形によげ試験を行い曲げ強さの変化の有無を確認した。以って JCRS203 試験片形状(焼成後寸法 8×4×

後、無釉試料を"NG"、タルク釉施釉試料を"TG"、80mm)の曲げ試験用試料を成形した。

石灰釉施釉試料を"LG"とそれぞれ記載する。

成形体を仕上げ後、900℃の素焼を行った。得ら

佐賀県窯業技術センター

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3. 結果と考察

0.73.1 強化磁器経時試験

係数はそれぞれ 6.0、3.8、7.1(×10-6/K)であり、試料TG においては釉面に強い圧縮応力、試料LGにおいては釉面に引っ張り応力が働いていると推0.5
熱膨張率 (%)

曲線を図 1 に示す。700℃における平均線熱膨張

強化素地
タルク釉
石灰釉

0.6

強化磁器素地およびタルク釉、石灰釉の熱膨張測された。素地と釉薬の熱膨張差は大きいが、い0.40.3
0.20.1ずれの試料においてもシバリング、貫入等の応力0.0を原因とする欠点は認められなかった。

0300

図 2 に試料 NG、TG、LG の曲げ強さの時間による推移を示す。各プロット上下のひげは曲げ強温度 （℃）

600900

図 1 素地と釉薬の熱膨張曲線

さ平均値の 95%信頼限界を示している。焼成後 1300

日目での曲げ強さは無釉試料のNG が約202MPaに対し、釉面に圧縮応力のかかっている試料 TG250

力のかかった試料 LG が 168MPa と 15%の減少となった。無釉試料 NG は時間と経過による曲げ強さの変化は殆ど認められなかった。釉面応力が時間と共に変化するとすれば、釉面に圧縮応力のある試料 TG は曲げ強さが低下し、逆に釉面に引曲げ強さ (MPa)が 243MPa と 20%増加、逆に釉面に引っ張り応200150
無釉
タルク釉
石灰釉

100

っ張り応力のある試料 LG は曲げ強さが増加し、それぞれ無釉試料NG の曲げ強さに近づいていく

500.1

ことが予想される。しかしながら TG、LG、のい1ずれの試料においても焼成後 3,7,14,28,56,168 日
99のぶれはバラツキの範囲内に収まっている。時間にでは曲げ強さの変化は認められない。この事実から推測すると今後も大きな曲げ強さの変化はないものと考えられる。今後焼成後 1 年をめどに曲げ強さ試
験を続ける予定ではあるが今回試験に用いた強化磁

破壊確率 （％）

よる釉面応力の緩和が実際に進行すると仮定すれば進むと推測されるが、焼成後 6 ヶ月の 168 日経過ま1000

図 2 焼成後経過時間と曲げ強さの関係経過後の曲げ強さに殆ど変化はなく、若干の上下

焼成終了直後の応力の高い段階で最も応力の緩和が10100
焼成後日数 (day)907050301051

器陶土及びタルク釉、石灰釉の組み合わせでは経年

従来型強化磁器（平均238MPa)劣化は発生しないものと推測される。

新強化磁器（平均300MPa）
150200250300
破壊応力（ＭＰａ）

3.1 新型強化磁器の特性
図 3 に平成 15 年度業務報告書 1）で紹介した従来佐賀県窯業技術センター

図 3 曲げ強さのワイブルプロット

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型の強化磁器と、更に研究を進めて開発した新強化

4. まとめ磁器のワイブルプロットを示す。いずれの試料も

本年度は強化磁器の経年劣化の有無について確認

1300℃還元焼成の施釉試料である。従来型の強化磁を行った。無釉とタルク釉施釉、石灰釉施釉の 3 種

器の曲げ強さの平均値が 238MPa に対し新強化磁の試料で試験を行った結果、強化磁器の曲げ強さが器は 300MPa と大幅な強度向上を実現した。

時間の経過と共に自然に変化することはないと確認

図 4 に新強化磁器の 28wt％含水泥漿の解膠曲線された。

を示す。解膠剤として珪酸ナトリウムを用いた。図

また、強化磁器坏土の開発を進めた結果曲げ強さから明らかなように新強化磁器陶土は解膠が容易で300MPa の特性を持つ強化磁器の開発に成功した。

あり、0.3wt%の珪酸ソーダの添加で粘度はほぼ最低

今後企業化へ向けた技術支援を行っていく予定であとなった。この解膠曲線から解膠剤添加量は 0.15%る。

～0.25％が適当と考えられる。
ローラーマシンを用い量産試験を行ったが、特に参考文献

問題はなく従来の強化磁器と同等の量産性を持つこ

1）蒲地伸明、佐賀県窯業技術センター平成 15 年度とが明らかになった。

業務報告書、51～55（2004）

以下に開発した強化磁器の諸特性を記す。

新強化磁器の諸特性（1300℃還元焼成時）
曲げ強さ 300MPa（施釉体）
密度2.90g/cm3

吸水率0.05％以下

熱膨張係数 6.00(×10-6/K）

焼成体結晶相
コランダム
ムライト
100
80

粘度%

60
40
20
000.2
0.40.6
解膠剤添加量（%）

0.8

図 4 新強化磁器の解膠曲線

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