［技術報告］

カラー琺瑯被膜の健全性に及ぼす基地鋳物の材質と表面処理の影響
米倉勇雄＊、齋藤裕之＊

カラー琺瑯被膜に発生する「泡欠陥」の原因について検討した。その結果、泡の発生には、釉薬の塗布厚さ、乾燥速度、焼成温度および時間などが関与していること、さらには基地である鋳物の材質と熱処理および表面処理の影響が極めて大きいことなどが明らかになった。
キーワード ： 鋳鉄製厨房用品、カラー琺瑯、表面処理

Influence of the Property of Bacic Castings and Surface Treatment
on the Quality of Colored Enamel Coating Film
YONEKURA Isao and SAITOH Hiroyuki
We investigated the causes of the blistering appear on colored enamel coating film.
Consequently, we recognized that the thickness of enamel spray, drying velocity,porcelaintemperature and the time,are concern in appearance of the blisters. And we reached to theconclusion that the property of basic castings, heat treatment and surface treatment are
greatly influence to the blisters.
key words : kitchenware made of gray cast iron, colored enamel coating, surface treatment
１

緒いを売り物にしてきた。しかし、ここに来て古来からの言

岩手県の特産品である「南部鉄器」は、1975年制定の手法による鉄器の売り上げが落ち込み、替わるようにカ

時限立法「伝統的工芸品産業の振興に関する法律（通商ラフルな琺瑯仕上げの鋳鉄厨房用品が売れている。この産業省告示第44号）」の第１号指定などから明らかであ

結果は、派手な色彩の厨房用品を嫌う日本人の好みが、るように、全国的にも極めて知名度が高い。しかし、そ若い世代を中心に変わりつつあると見て間違いない。の売上額は、平成9年の61.3億円をピークに下降を続け、このことは、県内の厨房用品メーカーでも熟知してお現在では約37.5億円と最盛期の60％近くまで落ち込んだ

り、昨年のニーズ調査で複数の厨房用品メーカーがカラ状態が続いている。これは、消費者の鉄器離れが原因でー琺瑯技術を挙げている。そのニーズ内容は、自社でカあるが、平成不況の深刻化に伴って外食をやめて家庭内ラー琺瑯に挑戦してみたが「泡欠陥」が多発して売り物で鍋を囲む機会が増えたことから、一時期鍋類の売り上にならず、その原因と対策について検討してもらいたいげが上昇に転じた時期もあった。しかし量販店が取り扱というものが殆どであった。本研究は、この要望に応えう温調ヒーター付きのテフロンコート鉄板鍋に凌駕されるべく、カラー琺瑯被膜に発生する「泡欠陥」の原因とた為に再び売り上げの低迷が深刻化している。このようそれを抑止するための方法について、基地鋳物の材質、な状況の中で、現在盛岡市内のデパートでは、ヨーロッ熱処理、表面処理そして琺瑯被膜の施工技術について検パ製のカラー琺瑯仕上げの鋳鉄厨房用品が売られており、討したものである。

全国的にも料理教室などが発端となって静かなブームになっていると言われている。南部鉄器は、古くから漆や

２２−１

カシュー、ポリサイトなどの塗料によって、黒や茶色な琺瑯釉薬を焼き付け、欠陥の発生程度を比較検討する

どの地味な色合いに仕上げられ、落ち着いた素朴な味わ＊

実験方法
琺瑯施工試験片の溶製

電子機械技術部118

岩手県工業技術センター研究報告ための基地鋳物試験片には、110 × 83 ×厚さ 4mm の板第１１号（２００４）製の鋳鉄用湿式琺瑯釉薬を使用した。

状試験片と、図１に示す実製品に近い形状の小型フライパンを使用した。

表２

２−４

供試釉薬の種類

釉 薬 の 種 類

製 品 記 号

下釉薬（白）

CIG − 3135

上釉薬（白）

CIW − 34123

カラー釉薬（赤）CIR − 045911

カラー釉薬（黄）CIYR − 055911

カラー釉薬（青）CIB − 42136

カラー釉薬（緑）CIG − 43136

釉薬の塗布、乾燥および焼成

釉薬の塗布は、ノズル径 2.0mm の重力式スプレーガンを使用し、上・下釉薬ともに湿態での塗膜厚さ 300 μm を目標に、約 0.24MPa の空気圧で吹き付けした。
釉薬塗布後、大和科学工業（株）製の定温乾燥器を用いて 150 ± 5 ℃で 30 分間乾燥し、直ちに脱ガス熱処理に使用したマッフル炉に投入して、下釉薬を 720 ℃で20 分、上釉薬（白）を 700 ℃で 20 分、カラー釉薬を700 ℃で 18 分間焼成した。
図１

基地鋳物試験片

２−５琺瑯被膜の健全性評価方法

琺瑯被膜の健全性は、泡を中心とする欠陥の発生程度と発生個数などを総合して、目視により表３に示す４段

試験片の材質は、表１に示すように県内の厨房用品メ階の記号で評価することとした。

ーカーで製造されている通常の工芸品組成に近いもの（以下、工芸品）と、炭素飽和度（Sc）を下げて FC200程度の硬い材質に調整したもの（以下、低 Sc)、さらに表３リン（Ｐ）を通常の厨房用品より多めに添加したもの被（以下、高 P）の３種類とした。
表１

基地鋳物験片の化学組成（mass％）

琺瑯被膜の健全程度と評価記号
膜の状態

記号

欠陥が殆ど無く、商品として充分に通用する◎

軽微な膨れや毛筋はあるが、使用上は問題ない○

欠陥が目立ち、商品としての価値は低い△

著しい発泡があり、全く商品にはなり得ない

×

成 分 名

T.C

SiMn

P

S

工 芸 品

3.78

2.42

0.38

0.038

0.042

低Sc

3.52

2.190.61

0.0380.031

釉薬の塗布から乾燥、焼成、被膜評価までの順序は、

高P

3.50

2.130.670.3900.034

特別の場合を除いて、最初に全ての試験片に下釉薬を焼き付け、この時点で発泡が認められない試験片のみ、次それぞれの試験片は、マッチプレートにして、粒度指の上釉薬施工工程に進むこととし、同様に欠陥の無い上数（F.N） 154 のけい砂生型で造型し、高周波溶解炉で釉薬が施工された試験片について、必要に応じてカラー溶解した溶湯を約 1,400 ℃で注湯した。

釉薬を施工することとした。

２−２

試験片の熱処理および前処理
３

脱ガス熱処理の効果を検証する試験片は、星和理工３−１（株）製の高温マッフル炉により 800 ℃で１時間加熱し実験結果および考察
欠陥発生に及ぼす基地鋳物材質の影響た後、300 ℃まで炉冷してから空中放冷した。熱処理お表４に、３種類の材質の板状試験片それぞれ５枚に、よびこれを行わない鋳放し試験片の表面仕上げは、粒度標準条件で琺瑯を施工した場合の被膜の健全性を示す。

500 μm のアルミナグリッドを研磨剤とする不二製作所
表４製のニューマブラスターで、表面の酸化皮膜が完全に剥離するまでブラスト処理し、その後乾燥空気によって表基地鋳物面に付着しているホコリや黒鉛屑および研磨剤屑などをの 材吹き払った。
２−３

釉薬の選定

釉薬には、表２に製品記号を示す関東琺瑯釉薬（株）

119

質

鋳物材質と琺瑯被膜の健全性
試

験

片番号

１２３４５

工芸品

△○×

△×

低Sc

○○×

△○

高P

◎△○○○

カラー琺瑯被膜の健全性に及ぼす基地鋳物の材質と表面処理の影響
表４から判るように、通常の工芸品組成の厨房用品に組成の組織はステダイトが多いものとなり、材質的に脆カラー琺瑯を施工して、欠陥のない被膜が形成される確弱であることは明白である。しかし、琺瑯の密着性が良率は極めて低く、この組成での製品化は難しい。図２は、く、被膜中の気泡も極めて小さいので、殆ど欠陥としてその工芸品の試験片の下釉薬層に発生した欠陥の状況を目立たない。この P による欠陥抑止作用には、２つの示したもので、大きく発達し鋳肌表面に開口した黒鉛直理由が考えられる。１つは、P の添加で溶湯の湯流れ性上の釉薬層にブローホールが生じている。

が改善され、溶湯が高温のまま試験片の端部に達するためにレデブライトの生成が避けられることが挙げられる。
もう１つは、この組成の場合、下釉薬、上釉薬そしてカラー釉薬までの、３回に及ぶ焼成の熱影響を受けても、低 Sc 組成の試験片に多く見られるテンパーカーボンの生成が少ないことから、P にパーライト中のセメンタイトの分解抑制効果があると考えられる。

図２

琺瑯被膜に発生した欠陥（工芸品）

粗大黒鉛の晶出を避けるために炭素飽和度を低くした
低 Sc 試験片に施工した下釉薬被膜には、表４から判るように工芸品と比較すると明らかに欠陥の発生数が少い。
しかし、薄肉鋳物であることから、図３に示すように
図４

試験片の端部にレデブライトが晶出しやすく、その部分試験片の組織と琺瑯被膜の状況（高P組成）に施工された琺瑯被膜に発泡が多くなる。また、これと３−２は別に、レデブライトの晶出のない試験片中央部分で、脱ガス熱処理の効果

琺瑯焼成時の加熱によってパーライト中のセメンタイト

琺瑯焼成時に基地鋳物から発生する微量のガスによっが分解したものと考えられる塊状のテンパーカーボンのて、溶融状態にある釉薬層が発泡して形成する泡欠陥を晶出があり、その部分に発泡が多くなった。従って、基防止するために、釉薬塗布前の試験片の脱ガス熱処理を地の炭素飽和度を低くすることのみで無欠陥の琺瑯被膜試みた。表５に、脱ガス処理をした３種類の材質の板状を形成させることも、工芸品と同様に難しい。

試験片それぞれ５枚について、琺瑯処理した場合の被膜の健全性評価結果を示す。
表５

鋳物材質と琺瑯被膜の健全性（熱処理済）

基地鋳物の 材試験

片番号

質１２３４５

工芸品×○△△○

低Sc

◎

○○△○

高P○

◎

◎○◎

表５から判るように、３種類の材質とも、熱処理を施さない場合（表３）と比較して被膜の健全性がかなり改善されており、明らかに脱ガスの効果が認められる。組図３

試験片端部の組織と被膜中の気泡（低Sc）

織内のミクロポロシティの他に黒鉛の脱落跡など、元々鋳肌表面に空洞の多い工芸品組成の試験片については、これに対して高 P の試験片では、炭素飽和度が低 Scあまり大きな改善効果が見られない。しかし、低 Sc のと同じであるにもかかわらず、端部にレデブライトを生試験片への改善効果は特に顕著であり、未熱処理の試験じることが少なく、図４に示すように比較的容易に欠陥片に出現した広い面積を有する欠陥は全く発生しなかっのない琺瑯被膜が得られる。図４から判るように、このた。この低 Sc 組成の試験片には、熱処理によって琺瑯120

岩手県工業技術センター研究報告第１１号（２００４）

焼成前にテンパーカーボンが晶出することが多く、それ鋳物表面の酸化が進行することによるものと考えられ、が焼成加熱によって成長する形態が多く見られる。

乾燥炉から取り出した鋳物を大気中に長時間放置した後しに焼成した場合にも全く同様の欠陥が多発する。

かし、この時被膜内に生じる気泡は、未熱処理の場合と比較して小さく、決定的な欠陥にはならない場合が多か４った。このことは、軟化溶融している琺瑯被膜の下で生結言

カラー琺瑯被膜の健全性に及ぼす基地鋳物の材質と表成するテンパーカーボンは重大な欠陥発生の原因になるが、琺瑯塗布前に、予めテンパーカーボンを晶出させて面処理の影響に関して、次のような知見が得られた。

しまうことで泡欠陥の抑制が可能であることを示してい

１）カラー琺瑯を施工する厨房用品の材質は、通常の工る。また、高 P の材質の試験片に脱ガス熱処理を施し芸品よりも炭素飽和度を低めにしたほうが「泡欠陥」

たものには、目立った泡欠陥が殆ど発生しなくなることの発生が少なくなり、これに P（リン）を添加するこが判り、これが琺瑯用の基地鋳物として最適に近い材質、３−３るチル生成防止およびパーライト中のセメンタイトの琺瑯被膜の健全性に及ぼすその他の要因３−３−１とでさらに安定した欠陥抑止効果が得られる。
２）P の欠陥抑止効果は、薄肉鋳物の湯流れ性改善によそして前処理方法であるものと考えられる。

分解を抑制する２つ作用によるものと考えられる。

表面処理

釉薬を塗布する前の基地鋳物の表面処理は、極力丁寧

３）琺瑯施工前の脱ガス熱処理は、泡欠陥を少なくするに行う必要がある。砂噛みや珪酸鉄（ファイヤライト）効果があり、それは低炭素飽和度の基地鋳物の場合にの巻き込みがある部分には、泡欠陥が集中発生すること特に顕著である。
４）釉薬塗布前の基地鋳物の表面処理は、砂や珪酸鉄から、これを完全に除去する必要があり、それが不可能な鋳物は琺瑯用の基地としては使用できない。サンドブ（ファイヤライト）などの付着物のみならず、鋳肌表ラスト後、基地表面に付着しているホコリや黒鉛屑は、面の全ての酸化皮膜が除去されるまで丁寧に行う必要がある。

乾燥空気で吹き飛ばす処理が最善で、アルコール、熱湯

５）下釉薬の厚さムラは、生焼けや焼き切れの原因になおよび酸などによる洗浄は、鋳物の場合好ましくない。
３−３−２

り、それが次に重ねて施工される上琺瑯およびカラー釉薬の塗布厚さ琺瑯層の欠陥発生に強く関与する。

基地の角部分の釉薬は、平らな部分と比較して薄く塗布されやすく、その部分の下釉薬が焼き切れて炭化する

６）釉薬の塗布から乾燥開始までの時間と乾燥時間およと上釉薬の発泡原因になることから、他の部分よりも角び乾燥終了から焼成までの時間は、できるだけ短くしが少し厚めになるように２度塗りするなど現場的なテクて、釉薬層と鋳物基地表面との境界に発生する錆びニックが重要である。また、逆にコーナーの部分の釉薬（酸化鉄）の進行を少なく抑える必要がある。

は厚くなりやすく、「たまり」や「ひび割れ」が生じや以上のように、欠陥の無いカラー琺瑯被膜施工のためすいので、重ね塗りにならないように注意が必要である。には、多くの作業工程において厳重な品質管理と細心の３−３−３

現場テクニックが必要であり、その全てが達成されるこ

釉薬塗布後の乾燥速度

多数の基地鋳物に対して順番に釉薬を塗布し、バッチとによって、図５に示したような無欠陥の製品が得られ式の炉で乾燥した後に焼成すると、明らかに先に釉薬をる。これまでの塗装製品に加え、全面カラー琺瑯仕上げ

塗布した鋳物の泡欠陥発生率が高くなる。この原因は湿による新しい形の南部鉄器が生産されることで、産地のった釉薬が乗った状態で長時間放置されることによって、隆盛が取り戻されることを心から願うものである。

図５

全面カラー琺瑯仕上げの試作品

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