スチールより軽く堅牢なセラミック製時計ケース

セラミックはスチールよりも軽く堅牢で、極めて傷が付きにくく、鏡のような表面は心地良いソフトな感触です。こうしたユニークな特徴を兼ね備えるセラミックは、腕時計にふさわしい理想的な素材の一つであると言えます。IWCは斬新な素材の採用における先駆者であり、約30年以上にわたり、様々なタイムピースのためにセラミック製ケースを制作し続けてきました。その主な課題は、極めて複雑な製造プロセスにあります。最近は、摩耗しないセラミックがムーブメントの素材として使用されています。

セラミックの魅力は、手で触れて感じることができます。質の高い陶器に指先で触れ、表面をなぞってみてください。その感触はまるでベルベットのように滑らかで、窓の外で雪がちらついているような天気の日には特に、心地よい温もりも感じられるでしょう。こうした魅力に加え、セラミックには極めて傷が付きにくいという特徴もあります。様々な性質を併せ持ち、他にはない特長を備えるセラミックは、時計の素材としても注目されています。その一例が、機械式タイムピースのための印象的なケースです。

明らかに、陶材はこの用途にはまったく向いていません。時計のケース素材には、特別に開発されたエンジニアリングセラミックが必要です。「無機の非金属素材であるセラミックは、スチールより軽く丈夫であり、同時に物理的および化学的な影響に対して極めて高い耐性を持っています」と、IWCシャフハウゼンで革新・予備開発部門のリーダーを務めるロレンツ・ブルナーは説明します。セラミックは1,000度以上の温度にも耐え、湿度、そして酸にすら影響を受けません。このようなエンジニアリングセラミックは幅広い方法で使用でき、大きな可能性を秘めています。コンデンサ、シールリング、歯科インプラントなどの用途のほか、航空機やロケットエンジン、さらには低燃費で高性能なエンジン部品にまで活用されているのです。

粉末から作られる超硬質セラミック

腕時計に使用されるハイテクセラミックは他のセラミックとは違い、極めて純粋な原材料を使って、より複雑な製造工程を経て作られます。粘土を単純に焼成して作る陶材に比べると、セラミックはそう簡単には壊れません。「セラミックの原料は、主にケイ酸塩、酸化アルミニウム、または炭化ケイ素などの鉱物からなる多結晶の粉末です」と、ブルナーは説明します。これらの粉末を様々な補助素材と混ぜ合わせて均質な混合物を作り、成形して、最後に高温の炉で焼成します。焼成の過程で補助素材が揮発し、無数の微細な粒で構成される非常に安定したセラミックが残されます。

機械式時計のためのセラミック製ケースの製造はエンジニアリングの頂点を極める技術であり、IWCはこの分野で30年にも及ぶ経験を誇ります。IWCはすでに1986年に、時計メーカーとして初めて、特別に硬度を高めた酸化ジルコニウムセラミックを時計のケースに使用しました。この「ダ・ヴィンチ」（Ref. 3755）は、大きな成功を収めました。優雅で堅牢なこの素材は後に「パイロット・ウォッチ」に使用され、最近では「インヂュニア」コレクションにも採用されています。IWC史上初の、ブラウンのシリコンナイトライド（窒化ケイ素）セラミック製ケースを搭載した特別限定モデル「パイロット・ウォッチ・クロノグラフ “アントワーヌ・ド・サンテグジュペリ”」で、シャフハウゼンのパイオニアたちはまたしても新境地を切り拓きました。

最善の解決策を目指し、手探りで前進

「セラミック製時計ケースのデザインと製造には長い時間がかかり、難しい技術を要します。IWCのエンジニアたちは、供給業者側の専門家と密接に連携し、最善の解決策を探しました」と、ブルナーは言います。セラミックに特有の課題の一つが、焼成プロセスで3分の1ほど収縮するということです。後にムーブメントがケース内部にぴったりと収まるよう、すでにデザイン段階でこの収縮を考慮する必要があります。ほかにも、セラミックならではの特徴があります。機械加工をする前にはっきりと性質が定まって完成する金属と違い、セラミック（および完成した製品）は、製造工程のそれぞれの段階で影響を受けるのです。異なる焼成方法を用い、粒の大きさや焼成温度を選んで組み合わせることで、最終的な製品に、基礎となる同一の素材とは大きく異なる性質を持たせることができます。

「パイロット・ウォッチ・クロノグラフ “アントワーヌ・ド・サンテグジュペリ”」に使われたブラウンセラミックの場合、エンジニアたちは数え切れないほどの方法を試みて、最適な製造プロセスを手探りで模索しました。例えば、シリコンナイトライド（窒化ケイ素）は、焼成中に酸素に触れさせてはいけません。酸素との接触で酸化する恐れがあるからです。そのため、1,800度に熱した炉でケースを焼成し、窒素を使って不活性ガス雰囲気を発生させる必要があります。素材の濃度を一段と高めるために、圧力をかけながら焼成します。高級感のあるブラウンカラーは、シリコンナイトライドと窒化チタンを混ぜることで実現します。

このように、原材料を特定の組み合わせで使用することで、焼成されたシリコンナイトライドがより堅牢になり、他の大半のセラミックよりも壊れにくくなるのです。しかし一方で、この後にケースに機械加工を施す際、新たな課題が生じました。「この新素材は非常に硬く頑丈なため、旋盤プロセスが極めて骨の折れる作業になりました。表面にダイヤモンドをコーティングした工具を、普段よりも頻繁に交換しなくてはならなかったのです」と、ブルナーは当時を振り返って言います。

— IWCはすでに1986年に、時計メーカーとして初めて、時計のケースに特別に硬度を高めた酸化ジルコニウムセラミックを使用。この「ダ・ヴィンチ」（Ref. 3755）は大きな成功を博した。

無機の非金属素材であるセラミックは、スチールより軽く丈夫であり、同時に物理的および化学的な影響に対して極めて高い耐性を持っています。
— ロレンツ・ブルナー、IWCシャフハウゼン革新・予備開発部門責任者

腕時計のムーブメントにセラミック製部品を採用

極めて高い耐傷性を持つセラミックは、時計内部の部品としても興味深い素材です。「ムーブメントの部品の中には、驚くほど高い圧力と負担がかかるものがあります。そのため、私たちは一部の金属製部品をセラミック製部品に交換しました」と、ブルナーは言います。

ムーブメントの部品にセラミックを使用するという試みにおいても、IWCは先駆的な役割を果たしています。最も困難な問題は、真鍮やスチール製の部品を単純にセラミックに切り替えることはできないという点でした。一般的に、素材自体が部品の形状に影響を与えます。そのため、時計のムーブメントの内部という極めて小さな空間で、許容差が最低限に抑えられている場合は、部品の製造がさらに難しくなります。ここでもまたエンジニアたちは、セラミックは焼成中に収縮し、体積の約3分の1が失われるという事実を考慮しなければなりません。

— キャリバー50000シリーズ

2012年、史上初めて、IWCは「ポルトギーゼ・トゥールビヨン・ミステール・レトログラード」において、耐傷性の高いセラミックを素材とし、ぺラトン自動巻き機構の爪を作ることに成功しました。現在、これらの爪はキャリバー50000シリーズのすべてのムーブメントに使用されています。さらに、IWC自社製クロノグラフ・ムーブメントに使用されるスイングピニオンレバーが、これまでのルビーに代わり、セラミックの上に設置されました。セラミックのほうがルビーよりも強靭だからです。

51000キャリバーでは、ローターの中央にある2つの軸受石に代わり、小さなセラミック製チューブが採用されました。この方法の主な利点について、ブルナーは「セラミックを使うことでローターがより正確に固定されるため、調整の頻度を減らすことができます」と説明します。傷が付きにくいという性質のほかに、セラミックを使うもう一つの理由が、その軽さです。部品をできるだけ少ないエネルギーで動かすことが必要な場合は特に、この軽さが重視されます。最後に、ブルナーは「物質科学者として、私がセラミックに最も魅力を感じる部分は、高い耐久性です」と話します。実際、経年劣化に対し、セラミックほど優れた耐久性を持つ素材は他にありません。女神ヴィーナスを象った焼成粘土を素材とする小さな像は、人の手によって作られた世界最古の工芸品の一つであり、およそ30,000年以上も前に作られました。IWCの美しいセラミック製ウォッチは生涯にわたってその所有者に喜びをもたらし、おそらくその先も、数千年という歳月を超えて存続するでしょう。