JPH0345578A - 多色模様の施釉方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は多色模様の施釉方法に関する。詳しくは、熔融
時の雰囲気によって色彩が変化する釉薬を塗布した基材
表面に、該表面を覆う気体雰囲気を交互に変化させなが
らレーザー光を照射して該雰囲気によって色彩が変化し
た多色模様の油層を形成する方法に関する。本発明によ
って、従来は形成が困難であった該釉層が容易に形成で
きる７従来の技術およびその問題点 基材上に多色模様状の油層を形成するためには、従来は
スクリーン印刷または転写紙によって基材上に、二種類
以上の色彩の異なる非常に薄い釉薬層を印刷し、キルン
を用いて焼成して油層を形成していた。しかし印刷また
は転写による方法では、油層が非常に薄いため色彩感ま
たは立体感のある油層の形成は不可能であった。また、
印刷模様のずれも大きな問題であった。

本発明によって、予想外にも上記の問題点を解萌した、
容易な該施釉方法が提供される。

問題点を解決するための手段 従って本発明によって：釉薬の成分と反応性である気体
および不活性気体からなる群から選ばれる気体の雰囲気
下の加熱熔融によって色彩が変化する釉薬を、施釉すべ
き基材表面に塗布し、該釉薬塗布面を覆う少なくも二種
類の気体雰囲気を交互に変化させながらレーザー光を照
射することを特徴とする、彩色模様を交互に変化させた
多色模様の施釉方法が提供される。

上記の「釉薬塗布面を気体雰囲気で覆う」手段としては
、該雰囲気ガスを該塗布面に吹き付けて容易に達成され
る。なお空気雰囲気の場合は、特に空気を吹き付けなく
とも、レーザー光は排気性がないので空気雰囲気の形成
がある程度は可能である。特定の雰囲気下の加熱によっ
て保色された釉薬の顔料成分は、釉薬のガラス化成分に
よって実質的に被覆されるので、色彩が安定に維持され
る。

上記の基材としては、陶磁器、セラミック製品、金属製
品、セメント質材等の、従来法によって施釉が可能であ
る基材がすべて使用できる。しかし、セメント質成形物
の場合は、施釉時に熱劣化する場合もあり得るので、該
成形物の少なくも施釉する表面層が水硬性セメントおよ
び焼結有効量の熔融ガラス化性材料粉から本質的になる
セメント質材であるのが好ましい。

該セメント質成形物の少なくも施釉する表面層が、水硬
性セメント、焼結有効量の熔融ガラス化性材料粉、なら
びに珪酸マグネシウム鉱物粉、活性珪酸鉱物粉、珪酸ア
ルミニウム鉱物粉およびこれらの二以上の混合物からな
る群から選ばれる鉱物粉から本質的になるセメント質層
であることが望ましく、これによって該表面層の白華を
更に改善した施釉方法が提供される。

なお、上記の鉱物粉およびガラス粉等は相対的に安価で
あるので、該セメント質成形硬化物全体が、水硬性セメ
ント、焼結有効量の熔融ガラス化性材料粉、ならびに珪
酸マグネシウム鉱物粉、活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニ
ウム鉱物粉およびこれらの二以上の混合物からなる群か
ら選ばれる鉱物粉から本質的になる混和物を成形しそし
て水和硬化してなる、セメント質材であることができる
。

該セメント質成形硬化物全体が、水硬性セメント、熔融
ガラス化性材料粉、ならびに珪酸マグネシウム鉱物粉、
活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニウム鉱物粉およびこれら
の二以上の混合物からなる群から選ばれる鉱物粉から本
質的になる、成形および焼成（例えばｌ０００℃以上）
してなるセメント質系セラミック材であることが材料強
度の観点から有利である。

作用および効果 本発明によれば、基材の所要の表面に一種類の釉薬をス
プレー等で塗布するので、釉薬を所要の厚さに容易に塗
布できる。レーザー光照射時の気体雰囲気を任意に変化
させることが可能である。

従って、予定の通りに色彩を変化させた所望の厚さの多
色模様の油層が容易に得られる。このように、従来技術
とは異なる作用によって、従来技術では困難であった効
果が容易に達成される。

発明の詳しい記述 前記のように本発明では、従来法によって施釉が可能で
あるすべての基材が使用できる。レーザー光は高熱ビー
ムであるので、使用する釉薬の熔融温度については特に
限定されない。従って、前記の特定のセメント質基材、
レーザー光の照射、および色彩変化性の釉薬に関して以
下に記述する。

（１）セメント質材の原材料 水硬性セメントとしては、ポルトランドセメント、アル
ミナセメント、高炉セメント、混合ボルトランドセメン
ト等、の水硬結合性材料粉がいずれも使用可能である。

また任意材料である骨材は、加熱工程において急激な膨
張、収縮を生じない安定なもの（例えば陶磁器質シャモ
ット）が望ましく、また川砂、海砂、珪砂、安山岩、玄
武岩、硬質砂岩等も用いられる。

上記のガラス化性材料粉は、加熱時においてガラス性熔
融物等のフラックスを形成し他の材料粒子間に侵入して
、焼結効果を達成するものである。

具体的には各種のガラス粉、市販のフリット、長石、シ
ラス、火山灰、その他のガラス化性火成青粉等が例示さ
れる。通常はガラス粉、長石粉またはこれらの混合物が
用いられる。

上記の群から選ばれる鉱物粉（好ましい成分）は、その
焼結性または高温度反応性の観点から、微粒状であるこ
とが必要であり、そして一般的には平均粒径が約５０ミ
クロン以下そして通常は約５〜３０ミクロン程度である
。該鉱物粉は、セメント用の骨材とは区別されるもので
あり、（イ）加熱中に活性化して焼結するものおよび／
または（ロ）セメント中のカルンウム成分と高温度反応
して焼結高強度物質を形成するものである。

珪酸成分および酸化マグネシウム成分を含む珪酸マグネ
シウム鉱物粉としてはタルク、蛇紋岩、緑泥石等の粉体
が例示される。通常は蛇紋岩粉、タルク粉、またはこれ
らの混合物が有利に採用される。

活性珪酸鉱物粉または珪酸成分および酸化アルミニウム
成分を含む珪酸アルミニウム鉱物粉としては、非晶質シ
リカ、微粉末珪砂（骨材用粗珪砂は効果がない）、ろう
石粉（パイロフィライト）、カオリンまたはセリサイト
等の粘土鉱物粉が例示される。通常は、ろう石、微粉末
珪砂、非晶質シリカ、またはこれらの混合物が有利に使
用される。

（２）原材料の配合量 ガラス化性材料粉を含有する耐熱劣化性のセメント質材
料の好ましい配合重量の範囲を下表に示す。これに、成
形およびセメントの水和に必要な量の水（例えばセメン
ト１部に対して０．１〜０゜５重量部の水）を加えて混
和し、成形する。これらの配合量は、本発明の作用効果
を達成する各原材料の好ましい有効量を示すものである
。

一般的な原材料の配合量（重量部） 水硬性セメント　　　　　　　　　　１００部ガラス化
性材料粉　　　　　約５０〜３００部上記の鉱物粉また
は混合物 （望ましい成分）　　　　　約２０〜４００部（好まし
くは約５０〜３００部） 骨材　　　　　　　　　　　　約５００〜０部典型的な
原材料の配合量（重量部） 水硬性セメント（例　ポルトランドセメント）１００部 ガラス化性材料粉（例　ガラス粉） 約５０〜２００部 （例えば１００部前後） 珪酸マグネシウム鉱物（例　蛇紋岩） 約５０〜２００部 （例えば１００部前後） 珪酸鉱物および／または珪酸アルミニウム鉱物（例　ろ
う石）　　　　　　　　約５〜１５０部（通常は約１０
〜１００部） （例えば５０部前後） 骨材　　　　　　　　　　　　　約３００〜０部（例え
ば１５０部前後） なお、セメント１００部に対して、他の成分の合計量は
一般的に６００部以下である。

（３）レーザー光の照射 本発明で使用するレーザー光とは、原子および分子内の
束縛電子のエネルギー準位系による誘導放出によって、
光波を発振増幅したコヒーレントな光ビームを意味する
。代表的には、ＣＯ，レーザー等の気体レーザーおよび
ヤグ（ＹＡＧ）レーザー等の固体レーザーが効果的に使
用できる。

本発明にて使用するレーザー装置の出力は特に制限され
ないが、通常約２ｋｗ以上であるのが好ましく、約５ｋ
ｗ以上であるのが望ましい。照射装置の集光レンズと基
材表面との距離は通常約１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度で
ある。しかしレーザー光は減衰しにくいので、特に限定
はされない。

レーザー光の基材上の照射面積は、一般的に直径が約１
０〜５０ｍｍ程度の円形状となる。

レーザー光の照射は、出力が例えば約５ＫＷの場合、レ
ーザーガンまたは基材を左右方向に一定の走査速度（通
常、数ｃｍないし数十ｃｍ／秒）にて一定の走査間隔（
レーザー光の照射面積によるが通常数ｍｍ〜数十ｍｍ）
で移動させて行われる。

本発明の方法は、通常は、実質的に平面状の施油すべき
表面を有する基材に有利に適用されるが、曲面状の該表
面を有する該基材にも適用できる。

なお、円筒状または円柱状等の棒状の基材表面に施油す
る場合は、例えば施油すべき棒状の基材を回転させなが
ら相対的に移動させて、レーザー光を照射することがで
きる。

本発明に使用する装置は、少なくも一個のレーザーガン
並びに該レーザーガンおよび必要に応じて施油すべき基
材をそれぞれ保持する支持具から本質的に成る。更に、
施油すべき表面全体にレーザー光を均一に適用するため
、該ガンの支持具および／または該基材の支持具を移動
させる手段を備える。上記の移動手段は、必要に応じて
、エレクトロニクスによって自動的に制御することが可
能である。これらの制御手段は、例えば、自動工作機械
等の技術常識に基づき容易に成し得る。

なおレーザー光の照射は、（イ）レーザー光は実質的に
減衰しないので、ミラーおよびレーザー用ファイバー等
を用いて任意の場所にレーザー光を誘導できる、（ロ）
光であるので、プラズマ炎のような構成物質による影響
がない、（ハ）光学系の利用によって、照射ビームの形
状およびエネルギー分布を自由に変化できる、（ニ）風
等の影響が少ない、（ホ）照射すべき表面の直前または
上流に光透過遮断性模様マスクを設置して、該マスク模
様状の照射が容易にできる、（へ）反射ミラー等を用い
て、複雑な表面、および裏面等の照射が可能である、等
の利点がある。

（４）色彩変化性の釉薬 本発明に使用する多色模様を形成する色彩変化性の釉薬
とは、釉薬の構成成分と反応性である気体［例えば酸化
性気体（酸素、空気等）、還元性気体（水素、メタン、
ＣＯ等）、その他の反応性気体および不活性気体（チッ
素、希ガス等）から選ばれる少なくも二種類の気体雰囲
気下の加熱熔融によって、色彩が変化する釉薬を意味す
る。このような加熱熔融時に色彩が変化する釉薬の成分
としては、代表的に銅、鉄等の金属の化合物（例えば酸
化物）等が例示される。

本発明の実施例では、チッ素雰囲気（不活性）下の熔融
で赤色、空気雰囲気（酸化性）下で青緑色に色彩が変化
する、下記の組成の釉薬を使用した。すなわら、顔料成
分としてＣｕＯ２重量部と下記の釉薬マトリックス成分
１００重量部との均一混合物である。該釉薬マトリック
ス成分は、ゼーゲル式（モル比）にて下記の組成のもの
である。

は汰儲１ 例１： 重量部にてガラス粉３０部、セメント（普通ポルトラン
ドセメント）３０部、骨材としての磁器ンヤモット（粒
径１１ＩＩＩ１１以下）４０部、水１６部およびメチル
セルロース１．２部を調合して混練した後、押出成形法
で幅５０ｍｍ、長さ１００■、厚さ１０ｎｉの寸法に成
形し、水和養生しそして１０５℃にて空気乾燥して試験
体とした。

上記の色彩変化性の釉薬粉末１００重量部、水１５０重
量部およびエタノール５０重量部から実質的になる釉薬
スラリーを、該試験体２の上表面に約０．１５ｍｍの厚
さにスプレー塗布した。

島田理化工業（株）製のレーザー（Ｃｏｗ）ガンを用い
、その集光レンズ５の下方に二本の気体噴出ノズル７．
８を設置し、チッ素ガス６および空気を４秒間隔にて交
互に該釉薬塗布面３上に吹き付けながら、下記の条件下
にてレーザー光４を照射しそして放冷した。（なお、本
例では低出力のレーザーを使用したが、工業的には出力
５ＫＷ以上のものが望ましい。） し・−ザー光エネルギー密度：約２００Ｗ　／平方ｃｍ
集光しンズ／柚薬面の距離：約３０ｃ＋ｎガンの走査速
度（左右方向）：約８　ｃｍ１分ガンの走査間隔（幅方
向）：約８１ このようにして、彩色が赤色および青緑色に微妙に変化
した美麗な二色系の施油層３（厚さ約０゜１　ｍ　ｍ　
）を有する施油板ｌを得た。なお、レーザー光の照射に
よる該セメント質表面層の強度劣化は認められなかった
。

例２： 下記の（１）、（２）および（３）の試験体をそれぞれ
使用して、例１と同様にチッ素および空気を交互に噴出
しなから施油を実施した。

（１）重量部にて珪酸アルミニウム鉱物としてろう石２
０部、ガラス粉２０部、セメントとして普通ポルトラン
ドセメント２０部、骨材として磁器ンヤモット（粒径１
ｇ＋ｍ以下）４０部、水１７Ｎ（およびメチルセルロー
ス１部を調合し、混練した後、押出成形法で幅５０１．
長さｌＧｏｍｓ、厚さ１ｈｆｆｉの寸法に成形し、水和
養生しそして乾燥して試験体とした。

（２）　重量部にて珪酸マグネンウム鉱物として蛇紋岩
２０部、ガラス粉２０部、セメントとして普通ポルトラ
ンドセメント２０部、骨材として磁器シャモット（粒径
１．ｍｍ以下）４０部、水１７部およびメチルセルロー
ス１部を調合し、これを混練した後、押出成形法で幅５
０ｍｎ＋、長さ１００＋ｎｉ、厚さ１０間の寸法に成形
し、水和養生しそして乾燥して試験体とした。

（３）　原材料として、下記の混合物（重量部）を使用
した。

普通ポルトランドセメント　　　　１００部蛇紋岩（１
５０メツシユ以下）５０部 ガラス粉（１００メツシユ以下）Ｉ２５部ろう石（２０
０メツシユ以下）２５部 色シャモット骨材（粒径１ｎ＋＋ｎ以下）　　２００部
上記の混合物に水およびメチルセルロースを加えて混練
し、幅５０Ｉ１１そして厚さ１０ｎｆｆｉに押出成形し
、長さ１００＋ｕ＋に切断して試料とした。該試料を水
和養生しそして１０５℃にて空気乾燥して試験体とした
。

このようにして、例１と同様な二色系の施油層を有する
セメント質板を得た。なお本例の施油板は、その非施釉
表面および側面に実質的に白華現象の虞れがないことを
更に特徴とするものである。

例３： 下記のようにして、セラミックタイルの試験体を調製し
た。すなわち、生滑石および陶石の混合物６３重量Ｓと
長石およびペタライトの混合物３０重量＄を混合し、長
石の粒子径が約２ミクロン以上になる程度までボールミ
ルで綿層し泥漿とする。これに泥漿粘土７Ｓを混合した
後、脱水製粉し坏土を作る。この坏土をプレス圧３００
ｋｇ／平方ｃａｎで加圧し、充填率０．７の成形体（１
００Ｘ　１００ｘ　５ｍｍ）に成形する。

この成形体をトンネルキルン中で最高温度１１５０℃に
て３６時間焼成し、せり４質のタイルを得た。

このタイル基材表面に、例１と同様に釉薬を塗布し、チ
ッ素および空気を交互に噴出しながらレーザー光を照射
して施釉した。例１と同様な二色系の美麗な釉層を有す
る施油板を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、気体雰囲気下にレーザー光を照射して、多色
模様の釉層を形成する説明図である。 ■・・・施油した基材：　２・・・基材板；３・・・釉
層；　４・・・レーザー光ビーム：５・・・集光レンズ
；　６・・・雰囲気ガス・７．８・・気体噴出ノズル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）釉薬の成分と反応性である気体および不活性気体
   からなる群から選ばれる気体の雰囲気下の加熱熔融によ
   って色彩が変化する釉薬を、施釉すべき基材表面に塗布
   し、該釉薬塗布面を覆う少なくも二種類の気体雰囲気を
   交互に変化させながらレーザー光を照射することを特徴
   とする、彩色模様を交互に変化させた多色模様の施釉方
   法。
2. （２）該基材がセメント質成形硬化物からなり、該成形
   物の少なくも施釉する表面層が水硬性セメントおよび焼
   結有効量の熔融ガラス化性材料粉から本質的になること
   を特徴とする：該釉層およびセメント質材の表面層およ
   び該表面層内部の接合強度を改善した請求項１の施釉方
   法。
3. （３）該成形物の少なくも表面層が、水硬性セメント、
   焼結有効量の熔融ガラス化性材料粉、ならびに珪酸マグ
   ネシウム鉱物粉、活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニウム鉱
   物粉およびこれらの二以上の混合物からなる群から選ば
   れる鉱物粉から本質的になるセメント質層である、該表
   面層の白華を更に改善した請求項２の施釉方法。
4. （４）該セメント質成形硬化物全体が、水硬性セメント
   、熔融ガラス化性材料粉、ならびに珪酸マグネシウム鉱
   物粉、活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニウム絋物粉および
   これらの二以上の混合物からなる群から選ばれる鉱物粉
   から本質的になる、成形および焼成してなるセメント質
   系セラミック材である、請求項２の施釉方法。