支援事業

佐賀県窯業技術センター 令和 3 年度 研究報告書・支援事業報告書

陶石利用技術支援事業
酸処理陶土による泥しょう調製追試験及び天草酸処理陶石の品質調査

志波 雄三、寺﨑 信、嘉村翔太郎
佐賀県窯業技術センター
酸処理 100%陶土の泥しょう特性を確認し、その結果をもとに泥しょう重量 100kg スケールで圧力鋳込成形試験を行った。泥しょう含水率を 24.3%とし、解膠材としてディーフ 0.005mass%、水ガラスを0.25mass%を添加した条件で良好な泥しょうを調製することができ、成形性も良好であることが確認できた。また、今後の天草陶石利用技術支援に資することを目的に現状の酸処理陶石の品質調査を行った。その結果、塩素濃度は酸処理陶石・陶土とも無処理物よりやや高く、pH も酸性側であることが確認された。

Support for The Porcelain stone utilization
Supplementary examination of preparation of the slurry using the acid-treated clay and Investigation ofthe quality of amakusa acid-treated stone

SHIWA Yuzo, TERASAKI Makoto, KAMURA Shotaro
Saga Ceramics Research Laboratory
The properties of a slurry of 100% Amakusa acid-treated porcelain clay were confirmed. Based on theresults, the pressure casting test was operated using a slurry approximately 100 kg. The good slurry wasproduced under the following conditions: 24.3% moisture, 0.005 mass% deflocculant, and 0.25 mass%
sodium silicate, and it could be formed without problems. In addition, a quality investigation of the currentacid-treated porcelain stone was conducted in order to contribute to future support for the utilization of
Amakusa stone. The results showed that the chlorine concentration of both acid-treated porcelain stone andclay tended to be slightly higher than that of the untreated material, and the pH value was also acid side.
1. はじめに石と比較すると、酸処理陶石は白く数 cm 程度の塊状にな

近年、天草陶石は採掘状況の悪化、採掘現場の人手っている。しかしながら、酸処理陶石は流通初期に酸の不足の現状から特に高品位陶石の入手が難しい状況が洗浄不足による陶土の使いづらさの問題が発生し、現在続いている。天草特上・撰上陶土の安定した製造には、でも利用者に酸処理陶石のマイナスイメージが残ってい

塩酸処理により陶石中の鉄分の含有量を低下させた酸処る。こうした状況から、当センターは陶磁器業界の各組合理陶石の利用拡大が望まれる。低品位陶石から鉄分を少等の協力を得ながら平成 29 年度から現在まで酸処理陶

1）なくする塩酸処理は 1970 年頃から実用化 されている化石を使用した陶土の利用拡大のための支援事業を行っ学処理法である。図 1 に示すように、処理前の低品位陶てきた 2～4） 。平成 29～30 年度に実施した、酸処理陶石を配合した細工用試験陶土を陶磁器業界関係者に試用してもらった評価においては、現行陶土と変わりなく使えるとの評価を受けた。また、平成 30～令和元年度に実施した泥しょう特性の検討においては、鋳込用陶土では酸処理陶石の配合割合に応じて泥しょう特性が変化することがわかり、有田焼量産の主要な成形方法である圧力鋳込成形においては、酸処理陶石の配合割合に応じた適切な泥しょう調製が必要なことを明らかにした 4） 。この時、酸処

図 1 低品位天草陶石①及び酸処理後陶石②の外観.．

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理陶石 50%、70%配合の陶土から調製した泥しょうでは、成の粘度は、Ｂ型回転粘度計（DVH-BII、トキメック製）を用

形性及びその後の焼成体の収縮率等も通常の天草陶土いて測定し、解膠剤添加率の変化による粘度変化を観察と同程度で量産性に問題はなかったが、酸処理陶石 90%した。

配合の泥しょうでは石膏型からの離型性が悪く、生地が乾きにくいという指摘があった。これらの指摘は泥しょうが過2.1.3 圧力鋳込試験について解膠の状態のときに発生するものである。そこで本年度圧力鋳込装置（今泉鉄工所製）を用いて総重量 100 kg

は、泥しょう調製条件の再検討と成形試験を行ったので、程度の泥しょうを調製した。石こう型は既報 4）と同じ型を用その結果を報告する。

いて成形圧 1.6～1.7kg/cm2 で生地を成形した。状態観察として離型性、着肉性、生地の乾きなどを前回試験 4)と比また、今後も天草陶石の利用を支援し、白磁の需要に応じていくには、酸処理陶石利用の重要性を伝えていく

較した。

ことが必要であり、そのためには酸処理陶石の性状確認を長期的に実施していく必要がある。本報告では定期検査方法の確立を目的とし、化学組成及び耐火度、酸処理2.2 天草酸処理陶石の性状調査

陶石を蒸留水に浸漬したときの塩素濃度及び pH につい2.2.1 調査原料についてて調査した。

調査原料は、肥前陶土工業協同組合ほか陶土製造企業の協力を得て 2021 年 12 月にサンプリングした現在流2. 実験方法

通している天草酸処理陶石を用いた。サンプリングしたの2.1 酸処理陶石を用いた鋳込用泥しょうの調製と成形は皿山系の酸処理陶石及び低火度酸処理陶石、海岸脈試験系の木山酸処理陶石及び低火度酸処理陶石である。比2.1.1 陶土及び泥しょうの調製較物として、酸処理を行っていない陶石である海岸脈系

既報 4） における泥しょう調製試験では、酸処理陶石のの共立マテリアル 4 等陶石及び浜平低火度 4 等陶石、ま割合が 100%の陶土を使用し、これに通常の陶土を混ぜ合た陶土として 2.1 で用いた酸処理 100%陶土と市販天草撰わせることで酸処理陶石の最も高い配合を 90%の泥しょう上陶土（鋳込用）の性状も調べた。

を調製したが、今回は酸処理 100%の陶土であれば配合率 90%の性状を推察できると考え、酸処理 100%陶土によ2.2.2 調査項目る泥しょうを用いた試験を行った。また、その結果をもとに、原料物性として、耐火度及び化学組成について調査し圧力鋳込試験用として総重量100kg 程度の泥しょうを調製た。耐火度は耐火度測定装置（戸田超耐火物製、TODA’した。

S ミニファーネス）により行い、化学組成は蛍光Ｘ線分析装置（Rigaku 製、ZSX PrimusII）を用いてガラスビードによ2.1.2 鋳込用泥しょうの調製及び粘度測定る検量線法で定量分析を行った。

鋳込み用泥しょうは、解膠剤として水ガラス（富士フィル

次に原料試料を蒸留水に浸漬させた上澄み液の pH 及ム和光純薬工業製）及びディーフ（太平化学産業株式会

び塩素濃度の調査を行った。まず原料陶石を小型スタン社製）を用いて調製した。既報3,4）では水ガラスの添加率プミル（日陶科学製、ANS143 型）により粒子が 1mm 以下を 0.2mass％に固定し、ディーフ添加率を増加することで程度になるまで粉砕し、粉砕粉末 30g を測り採ってビーカ最適条件を検討したが、結果として得られた泥しょうは過ーに入れ、300g の蒸留水を加えて 30 分間撹拌した後、解膠の状態であったと考えられた。そこで、今回はディー一昼夜程度静置させて上澄み液を採取した。陶土についフ添加率を固定し、水ガラス添加率を増加させることで粘ても粉末30g を測り採り同様の操作によって上澄み液を採度を調整することにした。 固定したディーフの添加率は取した。静置させた上澄み液は約 200mL 分取し、冷却高0.005mass%、0.01mass%、0.02mass%とした。なお、泥しょう速遠心機（コクサン製、H-2000A2）により回転数 10000rpm
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で 20 分間遠心分離を行い、これを測定用溶液とした。
塩素濃度は ICP 発光分光分析装置(島津製作所製、ICPS-8100CL)を用いて検量線法により、pH は pH メータ（東亜ディーケーケー製、HM-30R）により測定した。

3. 結果と考察
3.1 酸処理陶土を用いた泥しょう調製及び圧力鋳込試験
3.1.1 酸処理陶石 100%陶土及び 90%陶土泥しょうの粘度
特性
図 2 に、ディーフ添加率を 0.005mass% 、0.01mass%、0.02mass%と固定した時の水ガラス添加率と各泥しょうの粘度曲線を示す。なお、比較として酸処理割合 90%陶土で水ガラスのみ添加の 粘度曲線 3）を併せて記している。ディーフ添加率が高いほど水ガラス添加率が同じでも粘度が低く、ディーフ添加率 0.02 mass%の泥しょうは、水ガラス添加率が 0.2mass％以下の領域からでも約 350mPa･s と低粘度となることが分かった。ディーフ 0.005mass%においても粘度は最終的には約 370 mPa･s となり他の 2 条件と大差はなかった。酸処理 90%ディーフ無しの最小粘度は約

図 2 酸処理陶石 100％陶土及び 90%陶土泥しょうの粘度曲線.

750 mPa･s であり、本試験で行ったわずか 0.005mass％のディーフ添加で粘度を半減できることが明らかとなった。
同時にディーフが泥しょうの解膠状態に与える影響は極このように、酸処理陶石100％の陶土でも解膠剤の適切めて大きく使用に関しては繊細な管理が必要であり、泥しな使用により実用性のある鋳込泥しょうが調製できること

ょう特性が過解膠となる危険性に十分注意しなければながわかった。

らないことも判った。
3.2 天草酸処理陶石の性状3.1.2 泥しょう調製と圧力鋳込試験

表 1 に各原料上澄み液の塩素濃度及び pH の結果を4）

既報 における酸処理陶石 90%の泥しょう調製では、水示す。塩素濃度は比較として当センターの水道水及び蒸ガラス 0.2mass％にディーフ 0.02mass％を加えて調製した留水も調べた。

結果、過解膠の現象が見られたので、本試験においては、塩素濃度は最も高いのが水道水で 8.6ppm であった。

3.1.1 の試験結果からディーフの添加率を 0.005mass%に各原料の値はこの値よりも低く 0.2～3.7ppm であった。酸固定し水ガラスを順次加えて泥しょうを調製することとした。

処理陶石では皿山陶石の 2 種は 0.7ppm、木山陶石は酸処理陶石 100%の陶土を使用し、泥しょう含水率 24.3%で1.3ppm、3.7ppm と皿山陶石より高い数値であった。酸処

ディーフ 0.005mass%に水ガラスを 0.25mass%を添加した条

理無しの陶石の 2 種はいずれも 1ppm 未満で酸処理陶石件で、総重量 100 ㎏の良好な圧力鋳込用の泥しょうを作より低い値であった。陶土においても市販天草撰上陶土製することができた。成形性に関わる生地の離型性・着肉が酸処理 100％陶土より低い値であった。結果として、塩4）性・乾燥状態は既報 で指摘された状態より改善され前回

素濃度は酸処理をした陶石・陶土とも高くなる傾向を示し

試験の酸処理陶石 50％及び 70％の泥しょうと同等であったが成形には問題はないと考えられる。表 2 に、2012 年

た。に実施された同様な調査報告 5)の一部を示した。酸処理44

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表 2 2012 年調査時 5)の塩素濃度及び pH．

表 1 各原料上澄み液の塩素濃度及び pH．
塩素濃度
(ppm)

pH

皿山酸処理陶石

0.76.1

皿山低火度酸処理陶石

0.76.4

木山酸処理陶石1.36.8

木山低火度酸処理陶石

3.76.4

共立 4 等陶石

0.27.8

浜平低火度 4 等陶石

0.67.3

酸処理 100%陶土

1.66.4

市販天草撰上陶土

0.57.1

処理陶石ではないが化学組成値が近い試料で SK20 程

水道水

8.6

---

度のデータもあり本データの結果も妥当であると思われる。

蒸留水

0.3

---

陶土の 2 種は SK27 と問題ない通常の耐火度であった。

原料名

塩素濃度(ppm)

pH

皿山陶石(2012.3)

0.48.0

皿山酸処理陶石(2012.3)

3.1

6.0

木山陶石(2012.3)

0.2

8.1

2.0

6.7

17.3

---

原料名(採取時期)

木山酸処理陶石(2012.3)
皿山酸処理陶石(採取時期不明)

4. まとめ

陶石上澄み液の塩素濃度は 2.0、3.1、17.3ppm であり、一部酸処理陶石で水道水よりも高い値が計測されていた。

本事業では、これまで問題となっていた酸処理 100%陶今回の調査分では塩素濃度が高い酸処理陶石はなかっ

土で泥しょう特性調査をあらためて行い、その結果をもとたが、傾向を探るには一定期間ごとのサンプリング数が必に総重量 100kg 程度の泥しょうを調製し圧力鋳込試験を要と思われる。

行った。泥しょう含水率 24.3%、ディーフ 0.005mass%に水

一方、pH は酸処理した陶石・陶土は 6.1～6.8 であり、ガラスを 0.25mass%を添加した条件で良好な圧力鋳込用

無処理の陶石・陶土はややアルカリ性側の 7.1～7.8 と若の泥しょうを作製することができ、生地の離型性・着肉性・干の差が見られた。酸処理 100%陶土は 6.4 とやや酸性側乾燥状態は改善された。
また、今後の天草陶石の利用技術の支援に資することにあり、泥しょう調製において水ガラスのみでは粘度低下を目的に、現状の酸処理陶石の性状を調査した。結果、し難いこととの関連性が推察された。
表 3 に原料陶石及び陶土 2 種の化学組成値、及び耐塩素濃度は酸処理陶石・陶土とも無処理陶石・陶土よりも火度の結果を示す。低火度でない陶石の皿山酸処理と木高く、それにともない pH も酸性側にシフトする傾向が見ら

山酸処理においては耐火度がどちらも SK20 程度であり、れたが、この程度の値の変化は陶土の性質に大きな影響予想した耐火度よりも低かった。しかしながら、天草陶石を及ぼさないと考えられる。今後、陶石のサンプリング数6）や地点（産出脈など）の精度を高めてデータ蓄積を行う予性状データベース に掲載されている陶石データで、酸表 3 原料陶石等の化学組成（mass%）及び耐火度．
原料名

L.O.I

SiO2Al2O3Fe2O3

TiO2CaO

MgO

Na2OK2O

耐火度

皿山酸処理陶石

2.37

80.27

13.43

0.33

tr.

0.04

0.03

0.07

3.16

SK20－

皿山低火度酸処理陶石

2.41

78.42

14.57

0.37

0.01

0.04

0.04

0.72

3.14

SK16+

木山酸処理陶石

3.16

79.02

14.32

0.33

0.01

0.05

0.03

0.07

2.64

SK20+

木山低火度酸処理陶石

2.51

77.92

14.67

0.32

0.01

0.03

0.04

1.03

3.11

SK16+

酸処理 100%陶土

3.38

76.52

15.95

0.41

0.01

0.05

0.050.22

3.12SK27

市販天草撰上陶土

3.49

75.61

16.68

0.44

0.01

0.06

0.06

0.01

3.32

SK2745

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定である。

謝辞
本事業にご協力いただいた肥前陶土工業協同組合の皆様、ならびに協力いただいた方々に深く感謝申し上げます。

参考文献
1) 林文雄, 永田正典, セラミックス 14, No.4, 333-338(1979).
2) 志波雄三, 寺﨑信, 佐賀県窯業技術センター平成 29年度研究報告書・支援事業報告書, 8-11 (2018).
3) 志波雄三, 寺﨑信, 佐賀県窯業技術センター平成 30
年度研究報告書・支援事業報告書, 19-22 (2019).
4) 志波雄三, 寺﨑信, 嘉村翔太郎, 佐賀県窯業技術センター令和元年度研究報告書・支援事業報告書, 5155 (2020).
5) 寺﨑信, 天草陶石研究開発推進協議会「天草陶石に関する意見交換会」, 講演資料, (2013).
6) 木村邦夫, 天草陶石のデータベース, ウェブサイトア
ドレス:http://www.kumin.ne.jp/vsi/pspdb/, 2004 年8 月
作成, 2016 年 3 月改訂.

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