JPH0567594B2 - - Google Patents

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つ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
雰囲気によつて色彩が変化した多色模様の釉層を
形成する方法に関する。本発明によつて、従来は
形成が困難であつた該釉層が容易に形成できる。 従来の技術およびその問題点 基材上に多色模様状の釉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つて
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釉層を
形成していた。しかし印刷または転写による方法
では、釉層が非常に薄いため色彩感または立体感
のある釉層の形成は不可能であつた。また、印刷
模様のずれも大きな問題であつた。 本発明によつて、予想外にも上記の問題点を解
消した、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 従つて本発明によつて；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つて色彩が変化
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と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つて採色された
釉薬の顔料成分は、釉薬のガラス化成分によつて
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、セラミツク製
品、金属製品、セメント質材等の、従来法によつ
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、該成形物の少なくと
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とも施釉する表面
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、これによつ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1000℃以上）してなるセメン
ト質系セラミツ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。
従つて、予定の通りに色彩を変化させた所望の厚
さの多色模様の釉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つて、従来技術
では困難であつ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、従来法によつて施釉
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。従つて、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は以下に記述す
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
ポ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（例えば陶磁器質シヤモ
ツト）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ツ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
リツト、長石、シラス、火山灰、その他のガラ
ス化性火成岩粉等が例示される。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)セメント中のカルシウム成分と高
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（パイロフイ
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50〜150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
誘導放出によつて、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、
CO₂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5kw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〜30mm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10〜50mm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
施釉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
基材表面に施釉する場合は、例えば施釉すべき
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、少なくとも一個の
レーザーガン並びに該レーザーガンおよび必要
に応じて施釉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、施釉すべき表面
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つて自動的
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
用フア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り影響がない、(ハ)光学系
の利用によつて、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、(ヘ)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（チツ素、希ガス
等）から選ばれる少なくとも二種類の気体雰囲
気下の加熱熔融によつて、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、チツ素雰囲気（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。すなわち、顔料成分としてCuO2
重量部と下記の釉薬マトリツクス成分100重量
部との均一混合物である。該釉薬マトリツクス
成分は、ゼーゲル式（モル比）にて下記の組成
のものである。

【表】 具体例 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、骨材としての磁器シヤ
モツト（粒径１mm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100mm、厚さ10mm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0.15
mm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（CO₂）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、チツ素ガス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。） レーザー光エネルギー密度：約200W／平行cm 集光レンズ／釉薬面の距離：約30cm ガンの走査速度（左右方向）：約８cm／分 ガンの走査間隔（幅方向）：約８cm 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釉層３（厚さ約
0.1mm）を有する施釉板１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
は認められなかつた。 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と同様にチツ素および空気を交互に噴
出しながら施釉を実施した。 (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、骨材として磁器シヤ
モツト（粒径１mm以下）40部、水17部およびメ
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50mm、長さ100mm、厚さ10mm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シ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、骨材として磁器シヤ
モツト（粒径１mm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50mm、長さ100mm、厚さ10
mm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（150メツシユ以下） 50部 ガラス粉（100メツシユ以下） 125部 ろう石（200メツシユ以下） 25部 色シヤモツト骨材（粒径１mm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50mmそして厚さ10mmに押出成
形し、長さ100mm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釉
層を有するセメント質板を得た。なお本例の施
釉板は、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、セラミツクタイルの試験体
を調製した。すなわち、生滑石および陶石の混合
物63重量％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細磨し泥漿とする。
これに泥漿粘土７％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300Kg／平方cmで
加圧し、充填率0.7の成形体（100×100×５mm）
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、せつ器質のタイ
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、チツ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釉板を得た。

【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。 １……施釉した基材；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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   熱熔融によつ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
   と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 該基材がセメント質成形硬化物からなり、該
   成形物の少なくと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 該成形物の少なくとも表面層が、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
   になるセメント質量である、該表面層の白華を更
   に改善した請求項２の施釉方法。 ４ 該セメント質成形硬化物全体が、水硬性セメ
   ント、溶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
   および焼成してなるセメント質系セラミツク材で
   ある、請求項２の施釉方法。