いばらきブランドの耐熱 製 品 の開 発 （第 １報 ）常世田茂 *
1.はじめに

吉田博和 **

小島均 ***

3.2 実験方法

消費者のライフスタイルは常に変化しており，ライフ実験の配合 は，スタイルへのこだわり志向に対して，他には無い産地特既 報 2)3) を 参 考性を生かす素材・商品が求められている。に表３に示す配また，近年特に安全性・信頼性への関心が高まっており，製造者は消費者に対し安全で信頼できる製品を供給

表３ 実験素地の配合
可塑性粘土（dry-ｗｔ％）
ﾋﾞｷﾀ産ﾍﾟﾀﾗｲﾄ（笠間粘土ｏｒ高強度素地） （#80or#52）

123

合条件で配合した。

706050304050

焼成は，電気炉による酸化焼成で焼成温度を 1180，し，その履歴等を説明する必要がある。
このような状況に対応するため，産地特性を生かした素材・商品及び安全・信頼の高いブランド力を高めた製

1200，1220，1250℃(100℃/hr）1hr 保持で行った。
表３に示す配合で湿式混合し練り土状に調整した素地
土を石膏型を用い約 120mm×25mm×15mm に成形し品提案を進めている。
本報告では，産地特性を生かした素材・商品開発のた乾燥後，前述の条件で各配合及び焼成温度毎に 5 試料ず

め，地元産原料を使用した耐熱素地開発の基礎的試験をつ 焼成し,煮沸吸水率，熱膨張及びＸ線回折試験に供した。
煮沸吸水率は，3hr 煮沸による定法により測定した。

行った結果を報告する。

焼成体の熱膨張及び熱膨張係数は，焼成体を約 8mm×8mm×10mm に成形し，島津製作 所製（TMA-50A）

2.開発の目標を 用い室温〜900℃間を測定した。

開発する耐熱素地の目標を次に示す。

焼成体の鉱物組成は，焼成後の素地をﾀﾝｸﾞｽﾃﾝｶ-ﾊﾞｲﾄﾞ・地元原料をできるだけ多く使用する。
・直火で使用可能な耐熱衝撃性を持つ陶器素地とする。
平均熱膨張係数:α 600 （室温〜600℃）：3×10 −６ 未満製振動ミルにより粉砕し，理学電機（株） 製Ｘ線回折装置 （RINT-ULTIMA+）により測定した。

煮沸吸水率：5〜10％程度
4.結果

・笠間焼産地に受け入れられる焼成温度条件：SK7〜SK8(1230〜1250℃)とする。

4.1 焼成体の煮沸吸水率

・笠間焼産地に受け入れられる成形条件：ろくろ技法又焼成温度と煮沸吸水率の関係を図１に示す。粘土及びﾍﾟﾀﾗｲﾄの粒度に関わらず，焼成温度 1200℃までは煮沸吸はたたら技法に適する事とする。

水率の変化はあまり見られず，1200℃を越えると煮沸吸3.実験

水率が急激に減少することから 1200℃以上の焼 成温度

3.1 使用原料で 素 地の焼結が急速に進行すると考えられる。

耐熱素地に使用する可塑性粘土には，笠間産の笠間粘土単味（笠間焼協同組合製）及び当所で開発した高強度

タ産ﾍﾟﾀﾗｲﾄ#80 及び#52 を用いた。

1160

CaO0.20.3MgO
0.80.8

表２ 可塑性粘土の鉱物組成（ノルム計算による）
粘土質物 長石質物 石英
鉄分
笠間粘土（単味）
3724
333
高強度素地
4222314（％）
K2O Na2O other
1.91.0 2.5
1.80.8 2.4（％）
有機物等
22**窯業指導所材料技術部門

1200

1220

1240

1260

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/40%1180

141210864201160

1180

1200

1220

1220

焼成温度（℃）

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/50%

1240

1260

1240

1260

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/40%

1160

1180

1200

1220

焼成温度（℃）

笠間粘土+ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃53

昇温：100℃/hr

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/50%14121086420

保持時間：1hr

図１ 焼成体の煮沸吸水率***先端技術部門

1200

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/30%

焼成温度（℃）

笠間粘土+ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80

電気炉による酸化焼成
SP=1180,1200,1220,1250℃

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/40%

高強度Ⅰ+ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃53
ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/50%

煮沸吸水率（％）

MnO
0.00.0

煮沸吸水率（％）

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/30%

SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2
63.9 18.9
3.30.662.3 20.3
3.50.7*窯業 指導所工芸技術 部門

1180

14121086
4201160

高強度Ⅰ+ペタライト＃80

鉱物組成を示す。
表１ 実験に使用した可塑性粘土の元素組成

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/30%

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/50%

焼成温度（℃）

表１に実験に用いた可塑性粘土の元素組成を，表２に

試料名 Ig.loss
笠間粘土
6.8
高機能素地Ⅰ 7.2

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/40%

煮沸吸水率（％）

を選択した。

低熱膨張素地とするために配合するﾍﾟﾀﾗｲﾄには，ビキﾍﾟﾀﾗｲﾄ
＃80/30%14121086420

煮沸吸水率（％）

素地Ⅰ 1)

1240

1260

1180

12001220

1250

1.5
1.0
0.5-32.5
2.0
1.5
1.00.51212101010864

2.00.0

600

800

1000

0200

TMA-50H（島津製作所）
昇温：10℃/min

400 600
Temp（℃）

800

01000

200

400 600 800 1000
Temp（℃）

笠間粘土70%＋ﾍﾟﾀﾗｲﾄ（#52）30%

笠間粘土60%＋ﾍﾟﾀﾗｲﾄ（#52）40%

対象試料：アルミナ10mm

図２ 焼成体の熱膨張曲線

3.4 焼成体の鉱物組成
焼成体のＸ線回折試験 結果の例を図３に示す。既報 3)4)と同様に，各々β-ｽﾎﾟｼﾞｭ-ﾒﾝ固溶体，石英及びﾑﾗｲﾄを同定した。この結果，1180℃〜1250℃間で，焼結体を低熱膨張にするβ-ｽﾎﾟｼﾞｭ-ﾒﾝ固溶体が安定して生成していることを確認した。

00ﾍﾟﾀﾗｲﾄ配合割合（％）

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ配合割合（％）

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ配合割合（％）

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ配合割合（％）

高強度素地Ⅰ+#80

高強度素地Ⅰ+#52

笠間粘土単味+#80

笠間粘土単味+#52

4.2 焼成体の平均熱膨張係数α 600
図５に焼成体の室温から 600℃までの平均熱膨張係数
α 600 を示す。耐熱陶器素地に適し たα 600 =3×10 −６ 以下を満足するには，ﾍﾟﾀﾗｲﾄを 40％以上配合する必要があることがわかった。また，使用した可塑性粘土及び焼成温度よる差異は，ほとんど見られなかった。
ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/30%

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/40%

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/50%5432
10-11160 1180 1200 1220 1240 1260

平均熱膨張係数 600(×10-6)

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/50%20001180℃

1200℃

21232527

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/30%

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/40%29313335２θ(dig)Q：Quartz
S：β-スポジュ−メン固溶体（Li2O Al2O3 8SiO2）
M：Mullite
Ｘ 線：Cu K-α1/30kv/30mA ｽｷｬﾝｽﾋﾟ-ﾄﾞ：２°/min
走査軸： 2θ/θ
ｽｷｬﾝｽﾃｯﾌﾟ：0.02°
図３ Ｘ線回折試験結果：笠間粘土50%+ﾍﾟﾀﾗｲﾄ(#52)50%/1180℃〜1250℃

4 .考察
4.1 耐熱 陶器素地としての適正焼成温度範囲
焼成温度とﾍﾟﾀﾗｲﾄ配合割合による焼成体煮沸吸 水率の変 化を図４に示す。試験素地が耐熱陶器素地として適正な煮沸吸水率（5％〜10％）を持つ範囲は，可塑性粘土，ﾍﾟﾀﾗｲﾄ粒度及びﾍﾟﾀﾗｲﾄ配合割合に関わらず，焼成温度1200℃以下であり，産地に受け入れられる焼成温度条件SK7〜SK8 を満足できないことがわかった。

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/50%5432
10-11160 1180 1200 1220 1240 1260
焼成温度（℃）

笠間単味+ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃53

図５ 焼成体の平均熱膨張係数αM1220℃

191160 1180 1200 1220 1240 1260

焼成温度（℃）S

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/50%

高強度Ⅰ+ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃53

平均熱膨張係数α 600-6(×10 )

1200
1000
800
600
400

回折強度（ｃｐｓ）

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/40%5432
10-1

笠間単味+ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80

1250℃

17

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/40%5432
10-1

焼成温度（℃）

1160 1180 1200 1220 1240 1260

15

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃52/30%

焼成温度（℃）

QQ

20% 30% 40% 50% 60%

20% 30% 40% 50% 60%

ﾍﾟﾀﾗｲﾄ＃80/30%不明ピ−ク

S420% 30% 40% 50% 60%

SS M

62

高強度Ⅰ+ペタライト＃80

S8

図４ 焼成温度とﾍﾟﾀﾗｲﾄ配合割合による焼成体煮沸吸水率の変化

0.5-0.5

Temp（℃）

42006

10

1.0-0.5
400

421.5-0.5
200

68

1200
1250

2.5

0.0
08

煮沸吸水率（％）

12
煮沸吸水率（％）

12

20% 30% 40% 50% 60%

3.00.0笠間粘土50%＋ﾍﾟﾀﾗｲﾄ（#52）50%

１２００℃
１２５０℃

1180
1220

12001250

14600

2.0

線熱膨張率（dL/L ×10 ）

-32.5

１１８０℃
１２２０℃

3.5

3.0線熱膨張率（dL/L ×10 ）

-3

１２００℃
１２５０℃

1180
1220

平均熱膨張係数α(×10-6)

3.53.0線熱膨張率（dL/L ×10 ）

１１８０℃
１２２０℃

1250

14

平均熱膨張係数α 600(×10-6)

3.5

１２００℃
１２５０℃

12001220

14

2
１１８０℃
１２２０℃

1180

14

煮沸吸水率（％）

煮沸吸水率（％）

4.2 焼成体の熱膨張
図２に笠間粘土にﾍﾟﾀﾗｲﾄ（#52）を配合した焼成体の熱膨張曲線を示す。ﾍﾟﾀﾗｲﾄの配合が多いほど熱膨張は低下し，ﾍﾟﾀﾗｲﾄを 50％配合したものは線熱膨張率が「−」になる状況が見られた。各配合条件間の焼成温度による熱膨張には大きな差異は見られなかった。

6005.まとめ笠間粘土または高強度素地Ⅰを使用した耐熱陶器素地には，重量比で 40％以上のﾍﾟﾀﾗｲﾄを配合しな ければならない。使用 するﾍﾟﾀﾗｲﾄの粒度は，焼成幅の面から荒い粒度 のﾍﾟﾀﾗｲﾄ（#52）が適している。
今回の実験で調整した配合素地の適正焼成範囲は，1200℃以下であり，産地に受け入れられる焼成温度条件である SK7〜SK8 に適合するために は，耐火度を上げる
方 向での素地調整が必要である。
原料粘土による焼成性状の大きな差異は見られなかっ
たが，製造の容易さ及びコスト面から笠間粘土（単味）を使用する事が望ましいと考えられ る。
参考文献
1)茨城県工業技術センタ−研究報告 30,54〜57,(2002)
2)茨城県窯業指導所業務報告,7〜9, (1975)
3)平成 16 年 度栃木県窯業技術センター窯業技術講習会資料,（2004）
4)三重県窯業試験場年報 Vol21,4〜7,(1986)