JP6150270B2

JP6150270B2 - 精緻な凹凸模様・文様を施した陶磁器の製造法

Info

Publication number: JP6150270B2
Application number: JP2012231072A
Authority: JP
Inventors: 幸治鮫島
Original assignee: 株式会社金山精機製作所
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: JP2014079998A

Description

本発明は、器の表面に精緻な凹凸模様、文様を施した陶磁器、あるいは器の形状が複雑な三次元形状である陶磁器の量産に適した製造法に関するものである。

陶磁器等の器を装飾する方法には、大別して次の２つがある。その一つは器自体の造形あるいはその一部に装飾性があり、独創的な形状をもたせることである。他の一つは器の表面に絵付けあるいは線刻や印刻等の彫り・型押しにより模様、文様をつけることである。前者は形状に特徴をもつ反面、器としての量産性に乏しく、器としては極めて高価で日常使いの器には向いていなかった。後者のうち絵付けによる文様装飾は、その文様と彩色のあいまった美観が特徴であるが、印判転写等では細やかな彩色を表現することは難しかった。

また線刻等の彫り・型押しによる模様、文様の付与は、成形した器の生乾き段階で行わなければならなく、時間的制約が加わって陶芸用ヘラ、のみ等による模様、文様の付与は量産性に欠けていた。

線刻等の彫り・型押しによる模様、文様の付与の量産方式としては、鋳込み成形、圧力鋳込成型、ローラーマシン成形方式がある。この方式はまず得ようとする器の原型（モデル）を用意する。この際に原型サイズは、得ようとする器（最終製品）よりも焼成時の焼き縮みしろ分だけ大きく作る。この原型を雄型として割り型の石膏雌型を作成する。ついでこの雌型の成形空間に器の原料粉末、たとえばカオリン等長石粉末、天草陶石を主体とした泥漿を流し込み、水分を石膏型に吸収させた後、型から取り出すやり方である。最終製品である器に施される凹凸による模様、文様は、雌型の成形空間に形成された凹凸に依存するとともに用いる泥漿の粉末粒子サイズにも影響される。したがって雌型の成形空間に精緻な凹凸が形成できなければ、器に施される凹凸による模様、文様も精緻さに欠けることになる。この鋳込み成形をより量産化した方式に圧力鋳込み成形がある。これは複数の雌型を用意し、この各雌型の成形空間に圧力をかけて原料泥漿を同時に流し込み、一時に多数の器を得る方式である。しかしこの方式でも量産性、成形の均一性は高まっても、精緻な凹凸による模様、文様の付与は難しかった。

特開２０１０−１５５６３２号公報

本発明は、上記したこれまでの鋳込み成形、圧力鋳込み成形方式、ローラーマシン成形方式での問題点を解決した、新しい陶磁器の製造法およびこの方法で得られる精緻な凹凸模様、文様を施した陶磁器を提供するものである。本発明をより詳しく述べれば、得ようとする器の原型を切削や研磨加工の容易な金属、たとえばアルミニウム、銅、鉄、錫やこれらの合金、例えばジュラルミン、真鍮等で形成する。この原型の表面には切削等で精緻な凹凸模様、文様を付与する。この原型を雄型として石膏雌型を作成し、この雌型の成形空間に器の原料である泥漿を流し込み又は圧力転写し、成形完了後、常法に従って乾燥、焼成、施釉、二次焼成し、必要であればさらに絵付け等の工程を経て陶磁器を得る方法である。この方法によってこれまでの石膏原型では限界のあった精緻な凹凸による模様、文様を施した陶磁器を精度よく、量産することができる。

本発明の第一の趣旨は、得ようとする器の原型を切削や研磨加工の容易な金属やその合金で形成し、この原型の表面には切削等の精密加工で、所望の精緻な凹凸による模様、文様を付与する。なおこの金属製の陶磁器原型はサイズ的に得ようとする器（最終製品）よりも焼成時の焼き縮みしろ分だけ大きく作成する。この原型を雄型として石膏雌型を割型で作成し、この雌型の成形空間に器の原料である泥漿を鋳込み成形や圧力鋳込み成形の手法で流し込み、成形完了後、常法に従って乾燥、焼成、施釉等の工程を経て皿や碗等の陶磁器を得る方法である。

本発明の第二の趣旨は、実用性を損なわずに器の素地そのものに所望とする精緻な凹凸による模様、文様を付与した陶磁器を提供することである。必要ならばこれに更に彩色や絵付けを施して美的感覚に優れ、かつ品の良い陶磁器を実現できるものである。本発明のその他の趣旨および目的は、下記の発明を実施するための形態ほかで詳しく説明する。より具体的には、金属材料を加工して陶磁器原型を作成する陶磁器原型作成工程と、前記作成された陶磁器原型を雄型として陶磁器雌型を作成する陶磁器雌型作成工程と、前記作成された陶磁器雌型を利用して焼前陶磁器を作成する焼前陶磁器作成工程と、を含む陶磁器の製造方法であり、陶磁器原型作成工程は、３次元CAD(Computer Aided Design)により凹凸による模様・文様を表面に付与した器のデザインを作成し、そのデザインをCAM(Computer Aided Machine)に導入して金属材料を加工して陶磁器原型とするCAD・CAMサブ工程を含むものであってもよい。さらに陶磁器雌型作成工程は、前記陶磁器原型の周りに石膏泥漿を厚く塗着して硬化させた石膏雌型作成サブ工程を含むものであってもよく、さらに焼前陶磁器作成工程は、前記陶磁器雌型に原料泥漿を圧力鋳込みする圧力鋳込サブ工程を含むものであってもよい。また、陶磁器原型作成工程は、複数の原型部品を組み合わせることで陶磁器原型を作成する組合サブ工程を含むものであってもよく、組合サブ工程は、一部が交換されることで異なる形状の陶磁器原型となる複数の原型部品を組み合わせる組合第二サブ工程を含むものであってもよい。また、金属材料を加工してなる鋳込み雌型作成用の陶磁器原型を利用することで緻密な模様・文様、形態の陶磁器を得ることができる。３次元CAD(Computer Aided Design)により凹凸による模様・文様を表面に付与した器のデザインを作成し、そのデザインをCAM(Computer Aided Machine)に導入して金属材料を加工した陶磁器原型とすれば三次元的に複雑な形状の陶磁器を簡単に量産することができる。また陶磁器原型に複数の原型部品を組み合わせた陶磁器原型を用いれば、陶磁器の部分的な変更をする際に再度全体の陶磁器原型を製作しなくとも変更される部分のみの原型部品を製作して古いデザインの原型部品部分のみを交換することで新しい陶磁器原型を得ることができる。これは、デザインの変更が生じうる部分をあらかじめ特定してその部分を着脱可能な原型部品としておくことで実現できる。

本発明によれば、得ようとする器の原型をこれまでにない切削や研磨加工の容易な金属やその合金で形成したので、精密金属加工により所望とする微細で精緻な凹凸模様、文様を容易に付与することができ、この金属製の陶磁器原型を雄型に用いて石膏製の雌型を作成し、この雌型から鋳込み成形等の手法で微細、精緻な凹凸による模様、文様をもった陶磁器を精度よく、量産することができる。更に原型を金属製としたので、これまでの石膏製原型に比べて長期間形状劣化することがなく、石膏製雌型を長期にわたって継続作成することができ、定番としての陶磁器を効率良く提供することができる。さらにこれまでの型押し技法では得ることのできなかった、微細で精緻な凹凸模様、文様の先端や角部をシャープに表現した陶磁器を提供することができる。

本発明の製造法における全体の流れを示すフロー（流れ図）本発明で用いた精緻な凹凸模様として、中央部に麻の葉模様、口縁部に青海波模様を付与した金属製原型の一例を示す図図２に示す金属製原型の凹凸模様を３次元CAD（Computer Aided Design）データで表示した斜視図本発明で用いた精緻な凹凸模様として雪花紋を付与した金属製原型の別な一例を示す図図4に示す金属製原型の凹凸模様を３次元CADデータで表示した斜視図

本発明を実施するための具体的な内容について、以下に記載する実施例をもとに詳しく説明する。

この実施例は、図１に示した本発明の製造法における全体の流れに沿って説明する。まず図中、１で示す金属製の陶磁器原型（モデル）の作成は、本発明の最も特徴とする部分である。これにはまず、原型素材として切削や研磨加工の容易な金属やその合金、たとえばアルミニウム、ジュラルミン、銅、真鍮、鉄、錫等の厚板、インゴットを使用できるが、この実施例ではジュラルミン（JIS A2017に規定）を使用した。素材のサイズは、得ようとする器に焼成時の焼き縮みしろ分を加算した体積以上とする。一例として直径３０ｃｍ、高さ４ｃｍの浅い杯状の皿の原型を作るためには、成形生地の焼成時の焼き縮みしろを１０％とすると、縦横の寸法が３４〜３５ｃｍ、厚さ５cmのジュラルミン製厚板を用意する。この厚板をNC旋盤で切削加工して直径３３．４ｃｍ、高さ４．５ｃｍの浅い杯状の皿とし、この皿の必要箇所に微細で精緻な凹凸模様、文様を施す。凹凸模様、文様の切削、研磨等による形成は、３次元CADで作成された極めて微細で精緻な凹凸模様・文様のプログラムを、三次元CAM（ Computer Aided Machine）やNC旋盤、マシニングセンターに入力することで自動処理することができる。

図２は中央部に麻の葉模様、口縁部に青海波模様を、凹凸間の平均深さ３００μｍで精緻に形成した金属製の陶磁器原型の一例を示す図である。また図３はこれらの模様を３次元CADデータで表示した斜視図である。

この原型作成に用いる素材としては、上記のように極めて微細で精緻な加工を加えることができ、しかもその加工にあたって欠け、割れ、ささくれ等を生じにくく、しかも切削や研磨加工の容易な金属やその合金が好ましい。この点は、これまでの石膏原型が石膏粒子のサイズに影響され、かつ彫り、削りによる凹凸模様、文様の形成に限界があり、ミクロン（μｍ）オーダーでの極めて微細で精緻な模様、文様の形成は困難であったことと対比してこの発明の大きな特徴である。

上記した精緻な凹凸による模様、文様（ここでは皿の内面ほぼ全体に麻の葉模様、口縁部分に青海波模様）を施したジュラルミン製の原型（直径３３．４ｃｍ、高さ４．５ｃｍ）を雄型として、その周りに焼石膏（半水石膏 CaSO4・１／２H2O）を主体としこれを水でねった泥漿を厚く型とり塗着して、図１中２で示す石膏雌型である陶磁器雌型を作成する。石膏泥漿は塗着後３０分程度で発熱して安定な二水石膏（CaSO4・２H2O）に変化し、わずかに膨張して硬化（固化）する。

なお焼石膏には結晶型が同じであってもα型とβ型があって、かさばり方に差異があり、前者（α型）は嵩密度が高く、後者（β型）はふわふわとしたかさばりをもっている。型用石膏メーカーは、このα型、β型両者の混合比を主な調整項目として、硬化速度、硬化後の強度、吸水率などを調整して、幅広い用途に対応した品種を販売している。用途のうち、歯科用、石膏像用、金属鋳込み用などは機械的強度が必要な反面、硬化後の吸水率は不要である。一方、陶磁器の鋳込みおよび圧力鋳込み用途では、石膏が生地泥漿の水分を吸収することによって泥漿を硬化しているので、吸水率は重要な特性になる。石膏メーカーは、焼石膏中の水分も計算に入れて石膏を水に溶く場合の焼石膏1kgあたりの適正な水の混合量を指定している。これが混水率（重量％表示）と呼ばれる石膏の特性値である。

一般に混水率が小さいほど硬化後の機械的強度は大きくなるが、石膏中の微細な隙間が少なくなるので、吸水率は小さくなる。陶磁器の泥漿鋳込み用雌型としては、吸水率が大きく、かつ機械的強度も大きいという、相反する特性が必要とされる。この実施例では、市販品の中で強度重視寄りの等級の石膏を選択し、乾燥圧縮強度19MPa、混水率60％のものを用いた。これは石膏雌型としての耐摩耗性を重視したからである。実用的には１４〜１９MPa程度の範囲で調整できる。また、陶磁器雌型鋳込み時の泥漿の温度は低いほうが、吸水率のわりに強度が大きく保てる傾向が判ったので、泥漿温度を15℃として鋳込みをおこなった。

この石膏雌型である陶磁器雌型を用いて器の鋳込み成形をおこなうが、磁器の原料として利用される陶石は、産地によって化学成分、色調、焼成条件などが微妙に異なるので、磁器製造者は好みによって選択している。ここでは市販されている天草陶石を使用した。原石を粉砕機によって粉砕して得た粉末を容器内に投入し、これに水を加えて泥水化し、容器内底に沈降した粗粒を除去する。泥水の部分は、当然上部ほど細かい粒子が懸濁しており、下部ほど粗い粒子が懸濁しているので、水篩の手法で分級することが可能である。この後泥水は、フィルタープレスによって脱水される。泥漿の主体である天草陶石の粉末粒子は細かい方が陶磁器雌型からの模様の写し取り（転写精度）は良くなるが、焼成時の焼き縮みが大きくなり、歪による割れが発生しやすくなる。粉末粒子が粗いと焼き縮みは小さく割れも発生しにくいが、転写精度は低下する。この実施例では、原石には天草陶石を、粉末の粒度は粉砕した原石粉を泥水化し、目の粗さ２２０メッシュの篩を通過させた後、フィルタープレスで脱水したものを選択した。原料泥漿は以下の配合割合で調整した。

乾燥陶石粉１000グラム
水 430グラム
珪酸ソーダ４グラム

原料泥漿を石膏雌型である陶磁器雌型に鋳込む圧力鋳込み装置には、この分野で知られている標準的な装置をそのまま使用した。すなわち、装置は回転翼式の電動攪拌機のついた泥漿タンク、排気して真空脱泡するための真空ポンプ、泥漿を石膏雌型に圧送して充填するためのエアコンプレッサーから構成されている。この泥漿攪拌→真空脱泡→圧力鋳込みの順の操作ができるように装置の要所に切換バルブが設置されている。圧力鋳込みの条件は、攪拌を10分間、真空脱泡を５分間行い、精緻な凹凸による麻の葉模様、青海波模様の転写精度を考慮に入れて鋳込み圧力（型内への泥漿の充填圧力）は１気圧で５分間加圧とした。通常、泥漿の粘度が低めの場合には、鋳込み圧力は低く、粘度が高めの場合には、鋳込み圧力も高めに調整される。本発明の場合の調整範囲は0.75〜1.5気圧程度である。

ついで、石膏雌型である陶磁器雌型から微細で精緻な凹凸による麻の葉模様、青海波模様を表面に施した成形体（器）を取り出して、その鋳込み口跡を後処理で整えた後、図１中４で示す乾燥、５で示す約８００℃で８時間の素焼きのための一次焼成、６で示す白磁化のための色釉や透明釉等の釉薬を施す施釉、７で示す９００〜１３５０℃、ここでは１３００℃で１時間の還元雰囲気に保った電気炉での本焼きの二次焼成、続く８の窯出し・製品の常法に従った流れ工程をたどった。なお必要であれば、一次焼成後の絵付け（下絵付け）や、本焼き後の上絵付けをおこなうこともできる。

実施例１で示した微細で精緻な凹凸による麻の葉と青海波模様に代えて、図４に示す皿の内面のほぼ全体に雪花紋を微細な凹凸で施したジュラルミン製の陶磁器原型を用いた例である。ジュラルミン製陶磁器原型の表面に微細で精緻な凹凸で描いた雪花紋は、たとえば皿の素地面を梨子地としてここに鏡面のような光沢のある平滑面として描くと、コントラストがはっきり出て模様を浮き上がらせることができる。この金属製の陶磁器原型を雄型として実施例１同様に石膏雌型である陶磁器雌型を作成し、以後圧力鋳込み成形、乾燥、一次焼成、施釉、二次焼成を通過させれば、実施例１とは精緻な模様、文様が異なる磁器皿を得ることができる。もちろん、器の形態は皿に限らず、ボウルやプレートであってもよい。また、深いコップの外面に、ローラーマシンを使用して、この精緻な金型の凹凸を転写することも可能である。
実施例１と実施例２は、模様を違えた例であるが、高低差（彫りの深さ、実施例１では300μm）を変えれば可成り異なった感触の作品が得られることも自明である。

本発明は、量産される磁器製食器たとえば皿、ボウル、プレート等を対象にした製造法であるが、微細で精緻な凹凸模様、文様を表面に形成した金属製の陶磁器原型を用いて凹凸模様、文様のある皿等を高精度に製造し、提供できるものである。本発明による食器は、その表面に施した精細な凹凸による模様、文様がこれまでの陶磁器市場で見られなかった高いレベルと精緻さを持ったものである。しかもこの凹凸模様は、施釉の条件によって透明な釉薬を透かして浮き出て見えるようにすることもできるので、器としての美的感覚を高めたものにでき、あわせて日常使用時の洗浄の容易さや、汚れ難さにも対応することができる。したがってその用途は食器に限らず、建築物の内装用タイルや家具等の装飾用部材として広範囲に利用できる可能性がある。

１金属製の陶磁器原型の作成
２石膏雌型の作成
３鋳込み成形
４乾燥
５一次焼成
６施釉
７二次焼成
８窯出し

Claims

３次元CAD(Computer Aided Design)により微細で精緻な凹凸による模様・文様を表面に付与した器をデザインし、そのデザインプログラムをCAM(Computer Aided Machine)に導入して金属の切削、研磨から器の金属原型を作成する第１の工程と、
この金属原型を雄型としてその周りに石膏泥漿を塗着して硬化させ雄型の凹凸による模様・文様を内面に写しとった、乾燥圧縮強度14〜19MPaの石膏雌型を作成する第２の工程と、
この石膏雌型内に器の原料泥漿を鋳込みあるいは圧力鋳込みにより加圧充填して器を鋳込み成形する第３の工程と、
その後の成形した器の乾燥、一次焼成、施釉、二次焼成、窯出しの各製陶工程をとることを特徴とする精緻な凹凸模様を施した陶磁器の製造法。
上記の圧力鋳込みの加圧充填条件が、0.75〜1.5気圧での加圧である請求項１記載の精緻な凹凸模様・文様を施した陶磁器の製造法。