JP5158168B2

JP5158168B2 - 写像性に優れた衛生陶器

Info

Publication number: JP5158168B2
Application number: JP2010218734A
Authority: JP
Inventors: 智康一木; 耕平猪口; 克博川上; 隆博日野
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: TW201215585A; JP2012072609A; WO2012043536A1

Description

本発明は、便器、洗面器などの衛生陶器に関し、さらに詳しくは写像性に優れ、高級感ある衛生陶器に関する。

便器、洗面器などの衛生陶器には、汚れが付着しにくい衛生的な表面を確保するために、また外観意匠性を確保するために、釉薬層がその最表面に形成されている。汚れが付着しにくいことは、使用者に不快な思いをさせないとともに、使用者の清掃負荷を軽減できる。従って、汚れが付着しにくい表面を有する衛生陶器の提案が種々、なされている。例えば、表面をより平滑にすることで防汚性を向上させるものの提案として、衛生陶器表面のＲａを０．０７μｍ以下とすることを特許第３３３９６４０号（特許文献１）が、粒径１０μｍ以上のシリカ粒子の存在が観察されないようにすることを特許第４３９５８２１号が提案している。

一方で、陶磁器の外観意匠性を確保するためには、色彩、光沢、マット調などを釉薬の種類によって設定することが行われている。しかし、衛生陶器は、同じ焼き物でありながら、食器に比べてその外観を高級感といった点で評価することが無く、人が感じ取る品位という点で配慮がされることはなかった。品位は、色彩や形状といった意匠性だけでない部分で感じ取れられるもので、その評価には難しい面がある。

近年、衛生陶器の設置されるトイレ空間、洗面空間には、衛生性だけでなく、高級感を求めるものとなっている。高級感や品位は、物の単なる光沢性とは異なり、例えば、食器の高級感は、表面に写り込む写像性の良さが醸し出されている部分があると考えられる。

特許第３３３９６４０号公報特許第４３９５８２１号公報特開２００３−２２１６８８号公報

本発明者らは、今般、衛生陶器において、表面性状を表わすウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＤＯＩ値またはＷｂ値を特定の範囲に制御することで、高級感・品位を備えた、写像性に優れた釉薬層の形成に成功した。本発明はかかる知見に基づくものである。

従って、本発明は、高級感・品位を備えた、写像性に優れた衛生陶器を提供することを目的とする。

そして、本発明による衛生陶器は、ウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＤＯＩ値が８３以上である釉薬層を最表層に有することを特徴とするか、またはウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＷｂ値が３６以下である釉薬層を最表層に有することを特徴とするものである。

定義
本発明において、「衛生陶器」とは、トイレおよび洗面所周りで用いられる陶器製品を意味し、具体的には大便器、小便器、便器のサナ、便器タンク、洗面台の洗面器、手洗い器などを意味する。また、「陶器」とは、陶磁器のうち、素地の焼き締まりがやや吸水性のある程度で、かつ表面に釉薬を施したものを意味する。

また、「写像性」とはものの映り込みの鮮明さを表すものであるが、この外観品質は、表面の凹凸パターンにより光の反射が異なることによって決定され、人間の視覚で認められる。

本明細書において用いた、ウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＤＯＩ値およびＷｂ値とは、具体的には、ＢＹＫＧａｒｄｎｅｒ社製(ドイツ国)Ｗａｖe−ＳｃａｎＤＩＯ（オレンジピール測定装置）により測定されるＤＯＩ値およびＷｂ値であり、本装置は対象表面を、人間の目のように光学的に波長の明／暗パターンを測定する方法として知られている。このマイクロウェーブスキャンは、レーザーの点光源が試料表面に対する垂線から６０°傾いた角度でレーザー光を照射し、検出器が前記垂線に対して反対の同角度の反射光を測定する。この装置は、レーザーの点光源を塗装試料面の上を移動させてスキャンすることで、反射光の明／暗を決められた間隔で一点ずつ測定し、試料表面の光学的プロファイルを検出できる。検出された光学的プロファイルは、周波数フィルターを通してスペクトル解析して、塗装などにおいては下地、内部、表面のストラクチャーを解析することができる。この装置の特性スペクトルは次のとおりである。
ｄｕ：波長０．１ｍｍ以下
Ｗａ：波長０．１〜０．３ｍｍ
Ｗｂ：波長０．３〜１ｍｍ
Ｗｃ：波長１〜３ｍｍ
Ｗｄ：波長３〜１０ｍｍ
Ｗｅ：波長１０〜３０ｍｍ
Ｓｗ：波長０．３〜１．２ｍｍ
Ｌｗ：波長１．２〜１２ｍｍ
ＤＯＩ：波長０．３ｍｍ以下
ここで、ＤＯＩはｄｕ、Ｗａ、Ｗｂからなるパラメータで
ＤＯＩ＝ｆ（ｄｕ，Ｗａ，Ｗｂ）
で表わされる。

表面性状
本発明による衛生陶器は、最表面に形成された釉薬層の表面性状が、ウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＤＯＩ値が８３以上、好ましくは８８以上であるか、またはウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＷｂ値が３６以下、好ましくは２６以下、のいずれかの要件を満たすものである。本発明の好ましい態様によれば、この二つの要件、ウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＤＯＩ値が８３以上であり、Ｗｂ値が３６以下を同時に満たすことが好ましい。また、本発明の最も好ましい態様によれば、ＤＯＩ値が８８以上であり、Ｗｂ値が２６以下である。

本発明による衛生陶器は、上記表面性状を最表層の釉薬層が満たすことで、写像性に優れた印象を見る者に与え、その結果、衛生陶器は高級感を持つものとなる。従来、写像性は衛生陶器において考慮される性質とは言い難く、また本発明者らの知る限りでは、上記表性状を満たすような衛生陶器は存在しなかった。

上記の表面性状の最表層の釉薬層は、以下のように実現できる。

まず、本発明の第一の態様によれば、釉薬層をガラス相からなる１層の釉薬層とし、かつ前記釉薬層中に存在する石英の量を０．５体積％以下とすることによって、上記の表面性状の最表層の釉薬層が実現できる。

釉薬層中に石英が残存している状態は、焼成プロセスでの釉薬層の均一化が十分でなく、釉薬表面にはガラス組成のムラ、もしくは乳濁材を使用した場合はその偏析が生じてしまう。このようなムラや偏析が釉薬表面の写像性を損なう主因となっており、優れた写像性を有する釉薬表面を実現させるには、石英量を上記のように少ない状態に制御する。

この第一の態様において、好ましくは釉薬層が０．４０ｍｍ以上の厚みを有するものとされる。また、同様にこの第一の態様において、好ましくは釉薬層の形成に用いた釉薬が白系発色材として結晶性乳濁材を含むものであり、かつ釉薬層のガラス部組成において、下記式で定義される塩基度が０．２０〜０．４０とされる。
塩基度＝（網目修飾酸化物）／（網目形成酸化物＋中間酸化物）
ここで、網目修飾酸化物とはＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏなどを意味し、網目形成酸化物とは、ＳｉＯ_２などを意味し、中間酸化物とはＡｌ_２Ｏ_３などを意味する。塩基度を上記範囲に置くことで、衛生陶器の作製において適度な溶融粘性を得ることができ有利である。

本発明の第二の態様によれば、分相ガラスを用いて、釉薬層を形成する。ここで、分相ガラスとは、特定の組成領域内において、均質な状態にある融液が、液相線以下の温度まで過冷却された際に、準安定不混和領域において熱力学的要求に応じて二つの相に分かれる性質を有するガラスを意味する。そして、本発明にあっては、形成される二つの相の一つが粒子に分散した形態（バイノーダル分解）、または二つの相が互いに絡み合った形態（スピノーダル分解）となり、界面を持った二つの薄膜層とは観念されない態様で、分相組織が形成される。この分相を有したガラスにおいては、その二相の界面による散乱により白色を呈し、優れた写像性を有する釉薬表面を実現することが可能となる。

本発明の好ましい態様によれば、釉薬層中に分相ガラスの分相により生じた粒子が、独立液滴構造（バイノーダル）である場合にはその直径が１００ｎｍ以上、好ましくは１５０ｎｍ以上、より好ましくは２００ｎｍ以上、絡み合い構造（スピノーダル）である場合には枝部の平均幅が１００ｎｍ以上、好ましくは１５０ｎｍ以上、より好ましくは２００ｎｍ以上の大きさを有するものであることが好ましい。このような粒子径により、衛生陶器素地を良好に隠蔽できる。さらに、釉薬層表面の明度Ｌ＊が８５以上とすることができ、良好な写像性を有する衛生陶器が得られる。

本発明の好ましい態様によれば、釉薬層の表面において大きさが５０ｎｍ以下の粒子が観察されてもよいが、前記釉薬層中の結晶粒子径が表層から素地に向かって、５０ｎｍを超えて徐々に大きくなるものとされる。これにより、二相のガラスの浸食差による表面劣化をより低減することができる。

また、本発明のさらに好ましい態様によれば、釉薬層中に分相ガラスの分相により生じた粒子の、釉薬層中に占める体積比が、独立液滴構造（バイノーダル）である場合には１５体積％以上、絡み合い構造（スピノーダル）である場合には２５体積％以上であることが好ましい。このような体積比により、良好な写像性を有する衛生陶器が得られる。

本発明において、釉薬層の厚さは０．３ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．４０ｍｍ以上である。このような厚みの釉薬層により、釉薬層表面の明度Ｌ＊を８５以上とすることができ、良好な白色を呈する衛生陶器が得られ、良好な写像性が実現できる。

衛生陶器素地
本発明による衛生陶器の陶器素地は、特に限定されず、通常の衛生陶器素地であってよい。また、素地表面の凹凸による写像性低下を抑える目的で、最表層の上記表面性状を有した釉薬層の下に、素地とは性状の異なる中間層となる素地層が設けられていてもよい。このことにより、製造時焼成過程において素地層から釉薬層に侵入する気泡を抑制することができ、より外観に優れた釉薬層を形成することができる。

製造方法
本発明による衛生陶器は、以下のような方法により好ましく製造することができる。

まず、衛生陶器素地を用意する。これは、ケイ砂、陶石、粘土等を原料として調製した従来知られた衛生陶器素地泥漿を適宜成形したものであってよい。

表面釉薬層を形成する釉薬スラリーを用意する。５０％粒径が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下の釉薬の釉薬スラリーを使用することが好ましい、上記範囲の粒径の釉薬スラリーを使用することにより、１１００〜１３００℃程度の衛生陶器の焼成温度において、石英が十分にガラス化されることから、表面に石英が残存することを抑制できる。上記粒径の釉薬スラリーは釉薬原料をボールミルなどで粉砕することにより得ることができる。

また、本発明の別の好ましい態様によれば、釉薬スラリーに使用するケイ砂などの石英原料としては、５０％粒径が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下に粉砕したものを用いることが好ましい。すなわち、石英の粒子径を他の釉薬原料とは別に制御することが好ましい。上記の釉薬スラリーを使用することにより、より積極的に釉薬表面における石英の残存を抑制することができる。

さらに本発明の別の好ましい態様によれば、釉薬スラリーの原料として、非晶質のガラスからなるフリット原料を用いることが好ましい。フリット原料は、ケイ砂、長石、石灰、粘土等からなる釉薬原料を１３００℃以上の高温で溶融することにより得ることができる。また、釉薬スラリーの原料として、非晶質のガラスからなるフリット原料を用いる場合、一部従来使用の非フリット原料を混合して用いてもよい。３重量％以上非フリット原料を混合することで、釉薬スラリーを衛生陶器素地に適用する際に必要な釉薬スラリーの液性の制御が容易となる。

上記釉薬スラリーを衛生陶器素地に適用する。その方法は特に限定されず、スプレーコーティング、ディップコーティング等の一般的な方法を適宜選択して利用できる。

上記のようにして表面釉薬層の前駆層が形成された衛生陶器素地を次に焼成する。焼成温度としては、衛生陶器素地が焼結し、かつ釉薬が軟化する１０００℃以上１３００℃以下、好ましくは１１５０℃以上１２５０℃以下で焼成することが好ましい。

本発明を以下の例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
釉薬組成
以下の例においては、下の表１に示される組成（重量％）を有する釉薬を使用した。

例１
上記表１に示される釉薬１の組成となるように、ケイ砂、長石、石灰、粘土等からなる釉薬原料を配合したものを１５５０℃で溶融し、フリット原料を得た。さらに、このフリット原料を４０重量％に、釉薬１の組成となるようにケイ砂、長石、石灰、粘土等からなる釉薬原料を配合したもの６０重量％を加えた。さらに乳濁材としてケイ酸ジルコニウムを外比で１１重量％を合わせたものを、ボールミルにて水とともに５０％粒径が６μｍになるよう粉砕し、釉薬スラリーを作製した。その釉薬スラリーを、約１０ｃｍ角、厚み約１ｃｍの通常の未焼成衛生陶器素地の上にスプレーコーティングにて焼成後の釉薬厚みが約０．５ｍｍになるように施釉した。その後、電気炉にて１２００℃で焼成し、評価サンプルを得た。

例２
フリット原料の比率を７５重量％、ケイ砂、長石、石灰、粘土等からなる釉薬原料を配合したものの比率を２５重量％としたこと以外は、例１と同様にして、評価サンプルを得た。

例３
焼成後の釉薬厚みが約０．４ｍｍ未満になるように施釉したこと以外は、例２と同様にして、評価サンプルを得た。

例４
上記表１に示される釉薬２の組成となるように、ケイ砂、長石、石灰、粘土等からなる釉薬原料を配合したものを１５５０℃で溶融し、フリット原料を得た。このフリット原料を４０重量％に、釉薬２の組成となるようにケイ砂、長石、石灰、粘土等からなる釉薬原料を配合したもの６０重量％を加えたものを、ボールミルにて水とともに５０％粒径が６μｍになるよう粉砕し、釉薬スラリーを作製した。それ以外は例１と同様にして、評価サンプルを得た。

例５
フリット原料の比率を９５重量％、ケイ砂、長石、石灰、粘土等からなる釉薬原料を配合したものの比率を５重量％としたこと、また、焼成後の釉薬厚みが約０．６ｍｍになるように施釉したこと以外は、例４と同様にして、評価サンプルを得た。

例６
市販の衛生陶器（ＴＯＴＯ株式会社製、ホワイト、釉薬層は１層構成）を用意し、平面部を約１０ｃｍ切り出し、評価サンプルを得た。これは比較のため従来技術として準備したもので、ガラスと顔料の混合した１層からなり、一般的に最も良く用いられている衛生陶器用の釉薬構成である。また、評価に用いたサンプルの釉薬層厚みは０．４５ｍｍであった。

例７
市販の衛生陶器（ＴＯＴＯ株式会社製、ホワイト、セフィオンテクト加工品、釉薬層は２層構成）を用意し、平面部を約１０ｃｍ切り出し、評価サンプルを得た。これは比較のため従来技術として準備したもので、防汚性能を高めるために特許第３３３９６４０号公報（特許文献１）に記載されている２層構造を有している。具体的には、例６に示した従来の釉薬層の上に不純物の少ない透明なガラス層を設けたもので、表面平滑性の向上などを実現したものである。また、評価に用いたサンプルの釉薬層厚みは、従来釉薬層である下層が０．４３ｍｍ、透明層である上層が０．２０ｍｍであった。

特性値測定：残留石英量の測定
釉薬層中の残留石英量を以下のとおり測定した。前処理として、評価サンプル表面を７０℃の５重量％水酸化ナトリウム水溶液にて１時間エッチング処理を施した。その評価サンプル表面を電子顕微鏡反射電子にて２００倍で像を撮影した。撮影した像に画像処理を適応し、残留石英の体積比率を残留石英量として測定した。それらの結果は、以下の表２に示される通りであった。

評価試験：ＤＯＩ値およびＷｂ値の測定
ウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によって、ＤＯＩ値およびＷｂ値を測定した。その結果は、以下の表２に記載のとおりであった。

Claims

ウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＤＯＩ値が８３以上である釉薬層を最表層に有することを特徴とする、衛生陶器。
ウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＷｂ値が３６以下である釉薬層を最表層に有することを特徴とする、衛生陶器。
ウェーブスキャンＤＯＩ測定装置によるＷｂ値が３６以下である釉薬層を最表層に有することを特徴とする、請求項１に記載の衛生陶器。
前記釉薬層が、衛生陶器素地上に形成されたガラス相からなる１層の釉薬層であり、かつ前記釉薬層中に存在する石英の量が０．５体積％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の衛生陶器。
前記釉薬層が０．４０ｍｍ以上の厚みを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の衛生陶器。
前記釉薬層の形成に用いた釉薬が白系発色材として結晶性乳濁材を含むものであり、かつ前記釉薬層のガラス部組成において、下記式：
（塩基度）＝（網目修飾酸化物）／（網目形成酸化物＋中間酸化物）
で定義される塩基度が０．２０〜０．４０である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の衛生陶器。