JPH0769709A - 磁器、磁器原料組成物及び該磁器の製造方法 - Google Patents

磁器、磁器原料組成物及び該磁器の製造方法

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JPH0769709A
JPH0769709A JP5325839A JP32583993A JPH0769709A JP H0769709 A JPH0769709 A JP H0769709A JP 5325839 A JP5325839 A JP 5325839A JP 32583993 A JP32583993 A JP 32583993A JP H0769709 A JPH0769709 A JP H0769709A
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Rosenthal AG
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 硬磁器の透明性と強度特性を有すると共に、
低温焼成によって製造することのできる磁器、磁器原料
組成物及び該磁器の製造方法を提供すること。 【構成】 磁器素地がムライト、ガラス相、石英微粒子
及び気孔からなると共に、高い透明性と高強度性を有す
る、リン酸塩を含有する低温で焼成された磁器であっ
て、前記ガラス相がリン酸塩を含有すると共に、石英微
粒子が、主として未反応成分の形で存在することを特徴
とする磁器、そのための原料組成物及び該磁器の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁器に関し、特に食卓用
磁器、その組成物及び該磁器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、磁器に関しては多くの研究がなされ
ている（例えば、Tonind.-Ztg.88(1964), Nr.11/12 245
-258; SPRECHSAAL, 116 No.1(1983), 89-92; ibid, 1
16 No4(1983)270-274). 一般に、ドイツでは、食卓用磁器は、硬磁器、ガラス状
磁器、骨灰磁器の三つのタイプに区別される。硬磁器は
概ね、クレー５０重量％、長石２５重量％及び、石英２
５重量％の組成物からなり、それらは、還元性雰囲気下
の強い炎により、１３５０〜１４５０℃で焼かれる。原
則として、使用されるクレーは、軽く焼いた焼成カオリ
ンである。長石は、融剤として働き、普通は、カリウム
長石又は、カリウム−ナトリウム長石の形で使用され
る。
【０００３】硬磁器の焼成された素地は、セカンダリム
ライト、石英、ガラス相からなり、高い透明度と高い白
度を示す上、高い機械的強度、優れた保温力及び電気特
性、並びに十分な耐腐食性があるという特徴を有する。
石英成分の減少は、温度変化に対する耐性を改善する。
一方、石英成分を増加させることによって、機械的強度
を上昇させることができる。もしも、カオリン成分を、
石英相を損なうまで増加させると、透明度は低下する。
【０００４】硬磁器製造のための組成物の調製に際し、
原材料は微粉砕され、水と共に混合され、成形された
後、乾燥、施釉工程へと継続する。施釉は、未焼成の素
地、又は、酸化性雰囲気下、９００〜１１００℃という
あまりに高い除冷温度によって損なわれた素地に対して
行われる。
【０００５】硬磁器は、最初に２０〜９００℃の酸化性
雰囲気下で焼かれた後、更に、酸化性雰囲気下で９００
〜１０００℃で焼かれる。次いで、還元性雰囲気下の１
０００〜１４５０℃で猛烈に焼かれる。冷却は、中性、
又は、酸化性雰囲気下で行われる。焼成中、この組成物
の形状は良好に保持され、変形は極めて僅かである。次
の特性値は、硬磁器に必要とされるものである。
【０００６】吸水率(water uptake)：０ 密度(Raw density) ：２．３〜２．４ｇ／ｃｍ3 不規則圧力抵抗（Pressure resistance irregular)：４
５０〜５５０ＭＰａ 不規則衝撃曲げ抵抗(Impact bending resisitance irre
gular)：２３ＭＰａ・ｍ 不規則曲げ抵抗(Bending resistance irregular)：４０
〜７０ＭＰａ 平均一次膨脹係数（２０〜５００℃）：４．５×１０-6
Ｋ-1 不規則白度(Degree of whiteness irregular) ：＞７０
％ ｄ＝１ｍｍにおける透過率：２〜１０％ 耐温度変化：＞１６５Ｋ 一次組成： ガラス相： ６４〜６５％ ムライト： ２７±１％ 石英： ７±０．５％ クリストバライト：２±０．５％
【０００７】ガラス状磁器は、より多くの長石と石英部
分からなり、更に、原料組成物中に一定量の油脂性の白
色焼成粘土を含んでおり、それによって焼成温度が下げ
られる点で硬磁器と異なる。したがって、ガラス状磁器
の特性値は、硬磁器の高い基準には合致しない。ガラス
状磁器は最初に酸化性雰囲気下で焼かれ、その結果とし
て、しばしばアイボリー色となる。焼成温度を低くする
ことによる一つの利点は、硬磁器に比べ、装飾法や施釉
において、より広い色づけが可能となる点である。
【０００８】骨灰磁器（ボーン チャイナ）は、高い透
明度、乳白色、高い白度、及び良好な機械的強度を有す
るという特徴がある。しかしながら、骨灰磁器の高い透
明度を有する素地は、比較的壊れやすい。概ね、その組
成物は、２０〜４５％の骨灰、２０〜４５％のコーンウ
ォール石及び２０〜３５％のカオリンからなる。
【０００９】骨灰は、脱脂した骨を、空気を供給して焼
くことによって作られ、本質的な鉱物相としてリン酸カ
ルシウムを含んでいる。コーンウォール石は、長石の他
に石英、カオリン、雲母及び、少量のほたる石を含み、
部分的にカオリン化した、カリ長石及び曹長石を含有す
る石である。
【００１０】骨灰磁器を製造するための組成は、とりわ
けカオリン分が低いので調製が難しく、また他の磁器組
成物の場合に比べて、より焼成が困難である。焼成は１
２００〜１３００℃の酸化性雰囲気下で行い、最初の焼
成段階は、施釉である。施釉は、きめの細かい焼成した
素地にほどこされる。施釉のための焼成は、１０００〜
１１４０℃で行われる。
【００１１】この場合には、比較的焼成温度が低いため
に、通常の施釉された磁器に比べ柔らかく、引っ掻きに
対する耐性の低いものが得られる。原料混合物の組成が
上記の如くであるので、比較的頻繁に、焼成中に外観が
損なわれることがある。
【００１２】硬磁器の高い製造原価の大部分はシャープ
な焼成温度に起因する。そのため、シャープな焼成温度
を緩和した条件で硬質の磁器の特性値が得られるよう
に、混合物の組成を変更することが試みられている。例
えば、ＺｎＯやチョーク（シリカ技術(Silikattechni
k)) 第39巻(1988), 第7 号, 228-231 頁) のように、石
英を溶解する効果のある鉱物を使用して焼結特性を改善
することが試みられている。
【００１３】しかしながら、その公知の組成は、特別の
長石砂のような、局地的に存在する原料に対して設計さ
れたものであり、その焼成温度は、１３５０又は１３８
０℃と、未だ、比較的高いものであった。他の国では、
磁器について異なった分類がなされているが、原料組成
はやはり狭い範囲で規定されており、生成物の一定の特
性が帰結されている。
【００１４】通常、或る混合物の組成において、少しだ
け成分を省略したり、代えたり、及び／又は、特定の焼
成条件を変えたりすると、使用に耐えないものが得られ
る。従って、何も変えないか、操作条件を、無意味な程
小さく変えるに留めることが伝統的な原則である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、比較的単純な製造技術で、また、通常の焼成設備を
使用して、より経済的且つ焼成条件をより広範に変える
ことができる上、硬磁器の特性を持つ磁器を製造する方
法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
下記の化学組成からなる原料組成物を使用することによ
って達成された。 １８−２７重量％Ａｌ2 Ｏ3 ５０−６５重量％ＳｉＯ2 ０．１−０．３重量％Ｆｅ2 Ｏ3 ０．０２−０．１重量％ＴｉＯ2 ５−８重量％ＣａＯ ０．１５−０．３重量％ＭｇＯ ０．５−２．０重量％Ｎａ2 Ｏ ２．６−４．０重量％Ｋ2 Ｏ ３．５−６．０重量％Ｐ2 Ｏ5
【００１７】クレー、長石、石英及び骨灰からなる原料
組成物を調製するために、Ｆｅ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 の含有
量が０．４重量％以下である高純度の原料が使用され
る。原料の粒径分布は、下記のようであることが好まし
い。 ＜４０μｍ ９５−１００重量％ ＜２０μｍ ８２−９７重量％ ＜１０μｍ ６７−８０重量％ ＜ ５μｍ ５０−６５重量％ ＜ ２．５μｍ ３６−５５重量％ ＜ １μｍ ２４−３５重量％ ＜ ０．５μｍ １５−２５重量％
【００１８】また、石英の粒径分布は、下記のようであ
ることが好ましい。 ＜４０．０μｍ ８８−１００重量％ ＜２０．０μｍ ５５−８６重量％ ＜１０．０μｍ ３０−５５重量％ ＜ ５．０μｍ １８−３０重量％ ＜ ２．５μｍ ８−１５重量％ ＜ １．０μｍ ３−９重量％ ＜ ０．５μｍ １−６重量％
【００１９】取り扱うことのできる組成物を調製するた
めに、原料組成物に水が添加・混合される。その混合物
から目的物を成形した後、それを乾燥し、焼成する。焼
成は、１１２０−１２２０℃の間の温度で行われる。焼
成生成物は、硬磁器の機械的強度と、調節された炉の雰
囲気に依存する焼成色を有し、低温で焼成された透明性
のある磁器である。
【００２０】酸化性雰囲気下では、骨灰磁器と対応する
乳白色の硬磁器が得られ、還元性雰囲気下では、灰色の
斑点入りの白色の硬磁器が得られる。適当に炉の雰囲気
を調節することによって、中間の白ボカシ(intermediat
e white tints)を得ることも可能である。しかしなが
ら、低温で焼成された本発明の磁器が有する他の諸特性
は、何れの場合も硬磁器の各特性に相当する。
【００２１】本発明の原料組成物は、下記の長所を有す
る。 １．低い焼成温度 これは、多量のエネルギーの削減と、焼成助剤の寿命を
何倍にも延ばすという、経済的利益をもたらす。 ２．酸化性、又は、還元性雰囲気下で焼成されるのに適
している。 ３．迅速焼成（４〜６時間）にも、普通焼成（１０〜１
８時間）にも好適である。 ４．生成物は、高い透明性を有する。
【００２２】５．組成物は、焼成中、僅かな型崩れしか
生じない。これは、設計や生産において大きな利益をも
たらす。即ち、広い焼成スペクトルが許容されると共
に、酸化性、又は還元性雰囲気の何れの使用も可能であ
る。焼成の間における型崩れが僅かな素地は、硬磁器と
して使用可能であり、吸収する素地への施釉を著しく単
純化する。 ６．透明性、曲げ破壊抵抗、衝撃抵抗、硬さ、耐酸性、
耐洗浄器特性、電子レンジへの適合性、重金属を含まな
い、という物理的及び化学的諸特性は、１４００℃で焼
成した硬磁器に相当する。
【００２３】本発明の新しい原料組成物を用いることに
よって、硬磁器と、骨灰磁器の何れにも取って代わる生
産物が創り出される。この生産物の利点は、雰囲気に依
って白色が影響されることであり、このようにして、以
前には得られたことのない外観を生み出すことができる
ということである。例えば、焼成温度を１２００℃へ減
少させることは、組成物の合理的な変更によって達成す
ることができる。
【００２４】この場合、硬磁器に対し通常使用する製造
技術を使用することができ、骨灰磁器の場合のような高
価で複雑な製造方法を使用する必要はない。ここで重要
な前提条件は、焼成中における負荷のもとで、組成物が
十分な安定性を有することである。新しい組成において
は、焼成中に、大きく型崩れすることを避けるために、
融剤、石英及び可塑性のある原料の成分比が、注意深く
決定される。
【００２５】本発明における、低温で焼成した素地のマ
トリックス構造は、明確に、硬磁器及び骨灰磁器のマト
リックス構造から区別することができる。即ち、本発明
の磁器の場合には、完全に未反応の石英の他に、長石と
カオリンから生成したプライマリームライトが存在し、
リン酸三カルシウムとアノーサイトも存在している。ま
た、ガラス相がそれら全ての回りに存在し、それは、素
地が高い透明性を有することの原因となっており、ま
た、Ｐ2 Ｏ5 を豊富に含有している。即ち、本発明の磁
器には、硬磁器には含まれていないリン酸塩が含有され
ている。
【００２６】概ね、硬磁器の表面は、プライマリ及びセ
カンダリムライト、ガラス相、種々の割合の残留石英か
ら成る。残留石英成分、及び、少しでも残留石英を含む
かどうかは、焼成温度とシャープな炎の中におかれる時
間に影響される。プライマリムライトからセカンダリム
ライトへの変換は、焼成温度曲線にも影響される。骨灰
磁器における各相は、アノーサイト、オルトリン酸カル
シウム、及び、その大きさのため完全には反応しなかっ
た、ほんの僅かの石英粒子を伴った石英からなる。
【００２７】図１から図４は、各磁器のマトリックスの
違いを、明らかに示している。本発明の磁器のマトリッ
クス（図１）は、石英、アノーサイト、ムライト、ガラ
ス相及び気孔からなる。ガラス状磁器のマトリックス
（図２）は、石英、ムライト、ガラス相及び気孔からな
る。硬磁器のマトリックス（図３）は、残留石英、ムラ
イト、ガラス相及び気孔からなる。骨灰磁器のマトリッ
クス（図４）は、アノーサイト、オルトリン酸カルシウ
ム及び、その大きさのため完全には反応しなかった、ほ
んの僅かの石英粒子を伴った石英からなる。
【００２８】石英及び長石の細かい粒子が増加すると溶
化が進行し、透過率が上昇するので焼成温度を下げるこ
とができることが知られている。更に、その溶解過程を
左右することにより、例えば、迅速な焼成用組成物を用
いた素地の溶化部分を、通常焼成用組成物を用いた場合
の素地の溶化部分と略同等とすることができることも知
られている。
【００２９】これに対し、本発明は別の方法を採用し、
驚くべきことに、比較的低度の石英の溶解と比較的低度
の溶化部分を有する、通常の硬磁器の透過率と強度に対
応する、透過率及び強度の各水準を達成した。このよう
に、本発明は、比較的低い温度条件下において、迅速な
焼成、又は通常の焼成の何れによっても焼成できると共
に、酸化性雰囲気下又は還元性雰囲気下のどちらでも焼
成することができる、選択された原料混合物を包含して
いる。
【００３０】そして、炉の雰囲気によって、素地の色
が、特に、酸化性雰囲気における乳白色から、還元性雰
囲気下での青灰色の斑点を有する白色まで広範囲にわた
って左右されること、及び、全ての中間色は、焼成中に
おける炉の雰囲気によって生み出されるということが要
点である。比較的低い焼成温度と、雰囲気を選択するこ
とのできる余地は、施釉の使用に耐えうる施釉用のパレ
ットの寿命を延ばす可能性を与えた。
【００３１】組成物は、溶解した或いは顔料のような着
色添加物を添加することによって着色され、その結果物
は、着色した透明性のある素地となるさらに、基本組成
物には、白色又は着色したカバーを生ずるように、陶器
類に従来から使用される、例えば、透明釉、不透明釉、
上釉、結晶釉、つや消し釉等を用いて、ありとあらゆる
施釉を施しても良い。
【００３２】
【発明の効果】本発明の原料混合物は通常の磁器と比較
して異なる組成物であり、また、異なる磁器のマトリッ
クス構造をもたらすにもかかわらず、非常に広い焼成条
件が可能である上、焼成が簡単に、そして、公知の焼成
設備で行え、負荷のもとにおける賦形された素地の安定
性は、全温度処理の間で最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁器におけるマトリックスの３７５倍
の光学顕微鏡写真である。
【図２】ガラス状磁器のマトリックスの３７５倍の光学
顕微鏡写真である。
【図３】硬磁器のマトリックスの３７５倍の光学顕微鏡
写真である。
【図４】骨灰磁器のマトリックスの３７５倍の光学顕微
鏡写真である。
【符号の説明】
１ 石英 ２ 気孔 ３ アノーサイト＋ムライト＋ガラス相 ４ ムライト＋ジルコニウム＋ガラス相 ５ ムライト＋ガラス相 ６ アノーサイト＋オルトリン酸カルシウム＋ガラス相

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁器素地がムライト、ガラス相、石英微
    粒子及び気孔からなると共に、高い透明性と高い強度を
    有する、リン酸塩を含有する低温で焼成された磁器であ
    って、前記ガラス相がリン酸塩を含有すると共に、石英
    微粒子が主として未反応成分の形で存在することを特徴
    とする磁器。
  2. 【請求項２】 リン酸塩の含有量が３．５〜６．０重量
    ％である請求項１に記載された磁器。
  3. 【請求項３】 リン酸塩がリン酸三カルシウム塩である
    請求項１又は２に記載された磁器。
  4. 【請求項４】 アノーサイトがマトリックス中に更に含
    有されてなる、請求項１〜３の何れかに記載された磁
    器。
  5. 【請求項５】 ムライトが、主としてプライマリムライ
    トである請求項４に記載された磁器。
  6. 【請求項６】 マトリックス中に、石英微粒子部分が１
    ８〜３０重量％含有されている請求項１〜５の何れかに
    記載された磁器。
  7. 【請求項７】 未反応の石英微粒子が下記の粒径分布を
    有している請求項６に記載された磁器。 ＜４０．０μｍ ８８−１００重量％ ＜２０．０μｍ ５５−８６重量％ ＜１０．０μｍ ３０−５５重量％ ＜ ５．０μｍ １８−３０重量％ ＜ ２．５μｍ ８−１５重量％ ＜ １．０μｍ ３−９重量％ ＜ ０．５μｍ １−６重量％
  8. 【請求項８】 曲げ抵抗が８０〜１００Ｎ／ｍｍ2 であ
    る請求項１〜７の何れかに記載の磁器。
  9. 【請求項９】 含有されるＦｅ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 の合計
    量が０．４重量％以下である請求項１〜８の何れかに記
    載の磁器。
  10. 【請求項１０】 公知の方法によって、下記の各成分か
    らなる原料組成物を調製すると共に、１１２０〜１２２
    ０℃で焼成することを特徴とする請求項１〜９の何れか
    に記載された磁器の製造方法。 １８−２７重量％Ａｌ2 Ｏ3 ５０−６５重量％ＳｉＯ2 ０．１−０．３重量％Ｆｅ2 Ｏ3 ０．０２−０．１重量％ＴｉＯ2 ５−８重量％ＣａＯ ０．１５−０．３重量％ＭｇＯ ０．５−２．０重量％Ｎａ2 Ｏ ２．６−４．０重量％Ｋ2 Ｏ ３．５−６．０重量％Ｐ2 Ｏ5
  11. 【請求項１１】 原料組成物として、Ｆｅ2 Ｏ3 とＴｉ
    Ｏ2 の合計量が０．４重量以下の混合物を使用する請求
    項１０に記載された製造方法。
  12. 【請求項１２】 クレー物質、長石、石英及び骨灰から
    なる原料組成物を使用する請求項１０又は１１に記載さ
    れた製造方法。
  13. 【請求項１３】 混合される原料物質の粒径分布が下記
    の如く表される、請求項１０〜１２の何れかに記載され
    た製造方法。 ＜４０μｍ ９５−１００重量％ ＜２０μｍ ８２−９７重量％ ＜１０μｍ ６７−８０重量％ ＜ ５μｍ ５０−６５重量％ ＜ ２．５μｍ ３６−５５重量％ ＜ １μｍ ２４−３５重量％ ＜ ０．５μｍ １５−２５重量％
  14. 【請求項１４】 原料組成物中の石英が下記の粒径分布
    を有している請求項１３に記載の製造方法。 ＜４０．０μｍ ８８−１００重量％ ＜２０．０μｍ ５５−８６重量％ ＜１０．０μｍ ３０−５５重量％ ＜ ５．０μｍ １８−３０重量％ ＜ ２．５μｍ ８−１５重量％ ＜ １．０μｍ ３−９重量％ ＜ ０．５μｍ １−６重量％
  15. 【請求項１５】 焼成を還元性雰囲気中で行うことによ
    って、灰色の斑の入った白色磁器を生成させる請求項１
    ０〜１４の何れかに記載された製造方法。
  16. 【請求項１６】 焼成を酸化性雰囲気下で行い、クリー
    ム色の磁器を生成させる請求項１０〜１４の何れかに記
    載された製造方法。
  17. 【請求項１７】 従来から行われている正規の工程によ
    って、焼成を１０〜１８時間行う請求項１０〜１６の何
    れかに記載の製造方法。
  18. 【請求項１８】 従来行われている迅速焼成工程によっ
    て４〜６時間焼成する請求項１０〜１６の何れかに記載
    の製造方法。
  19. 【請求項１９】 下記の組成を有すると共に、請求項１
    ０〜１８の何れかの方法によって焼成し、請求項１〜９
    の何れかの磁器を製造することのできる磁器原料組成
    物； １８−２７重量％Ａｌ2 Ｏ3 ５０−６５重量％ＳｉＯ2 ０．１−０．３重量％Ｆｅ2 Ｏ3 ０．０２−０．１重量％ＴｉＯ2 ５−８重量％ＣａＯ ０．１５−０．３重量％ＭｇＯ ０．５−２．０重量％Ｎａ2 Ｏ ２．６−４．０重量％Ｋ2 Ｏ ３．５−６．０重量％Ｐ2 Ｏ5
  20. 【請求項２０】 Ｆｅ2 Ｏ3 及びＴｉＯ2 の含有量が夫
    々０．４重量％以下である請求項１９に記載の磁器原料
    組成物。
  21. 【請求項２１】 クレー物質、長石、石英及び骨灰から
    成る、請求項１９又は２０に記載された磁器原料組成
    物。
  22. 【請求項２２】 下記粒径分布を有する原料物質が互い
    に混合されてなる請求項１９〜２１の何れかに記載され
    た磁器原料組成物。 ＜４０μｍ ９５−１００重量％ ＜２０μｍ ８２−９７重量％ ＜１０μｍ ６７−８０重量％ ＜ ５μｍ ５０−６５重量％ ＜ ２．５μｍ ３６−５５重量％ ＜ １μｍ ２４−３５重量％ ＜ ０．５μｍ １５−２５重量％
  23. 【請求項２３】 石英が下記の粒径分布を有する請求項
    ２２に記載された磁器原料組成物。 ＜４０．０μｍ ８８−１００重量％ ＜２０．０μｍ ５５−８６重量％ ＜１０．０μｍ ３０−５５重量％ ＜ ５．０μｍ １８−３０重量％ ＜ ２．５μｍ ８−１５重量％ ＜ １．０μｍ ３−９重量％ ＜ ０．５μｍ １−６重量％
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