耐熱衝撃性セラミックスの性質とHOTCH土鍋

 土鍋の耐久性は、耐熱性よりも、急激な温度変化への耐性である耐熱衝撃性に負うところが多く、耐熱衝撃性は、素地の熱膨張の大小に主に関わる。既に述べたように、基本的には熱膨張が小さいほど熱衝撃に強くなり、土鍋としての耐久性が増すと云うことが出来る。

 一般にセラミックスは、含まれる石英がα型からβ型に転移するため、600℃~700℃付近で急激に膨張する。また、通常、内容物が入った状態でのガス加熱時の土鍋底裏の温度は300℃以下で、空焚きの状態での土鍋底裏の最高温度は700℃以下だ。したがってもしも空焚きをしてしまった場合、石英の転移点を超えて鍋底裏の温度が上がってしまう可能性があり、土鍋の場合、この転移による異常膨張が、空焚き時の破損の原因にもなる。だから土鍋では、その素地と釉は、熱膨張が小さく、可能ならば転移点を持たない方が良いということになる。つまり土鍋素地と釉に石英の転移ピークがあると、空焚き時に土鍋が破損する可能性が高くなると言える。

 参考までに、HOTCH製片手土鍋素地と釉の熱膨張曲線グラフ(2014年4月現在)を付けてみた。これは、土鍋素地と釉薬の熱膨張曲線グラフで、比較のために、主に食器として使用されている天草磁器のデータを添付してある。一番上に一本伸びている線が天草磁器の線、下側の2本の線は、上が土鍋素地の線で下が土鍋用釉薬(F釉)の線となっている。天草磁器の曲線を見ると、600℃の少し手前にピークがあり、石英の転移点を示している。けれども土鍋素地とF釉の曲線を見ると、600℃~700℃付近に、転移による異常膨張を示すピークが無いのが分かる。

 かなりアバウトな話で恐縮だが、図の天草磁器も含めて、食器などに使用されている一般的な陶磁器の熱膨張係数は、600℃程の時に5×10-6~7×10-6程度になることが多い。また、普通は、熱膨張係数3×10-6以下を示すモノが耐熱衝撃性セラミックスと言われる場合が多い。

 この「○×10-6」というのは熱膨張係数で、例えばガラスの場合は、「○×10-7」になったりする。どこを見るかというと、「○」の数字を見る。この「○」の数字が小さいほど熱膨張が小さいということになる。

 あまり資料を付けるとかえって分かりにくくなってしまうこともあるので他のデータは付けていないが、図に添付した天草磁器の600℃時の熱膨張率は0,423%で、熱膨張係数は7.56×10-6、Hotch製片手土鍋素地の600℃時のそれは0.056%で、熱膨張係数は1.01×10-6となっている。だから、この土鍋素地の熱膨張は、天草磁器の7.5分の1程度ということになる。更にその熱膨張曲線は滑らかで、石英の転移による異常膨張を示していない。このことから、この素地と釉が、空焚きに対する優れた抵抗性を備えていることが分かる。