(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機中空微小球を含有する軽量粘土において、当該有機中空微小球の平均粒径を３０〜１５０μｍの範囲内の値とするとともに、添加量を、全体量に対して、０．１〜３重量％未満の範囲内の値とし、かつ、前記軽量粘土が、水をさらに含有するとともに、当該水の添加量を、全体量に対して、６５〜８５重量％の範囲内の値とすることを特徴とする軽量粘土。
【請求項２】
前記有機中空微小球が白色であることを特徴とする請求項１に記載の軽量粘土。
【請求項３】
前記軽量粘土が、水酸基含有化合物およびカルボキシル基含有化合物、あるいはいずれか一方の極性化合物をさらに含有するとともに、当該極性化合物の添加量を、全体量に対して、０．１〜３０重量％の範囲内の値とすることを特徴とする請求項１または２に記載の軽量粘土。
【請求項４】
前記軽量粘土が、繊維をさらに含有するとともに、当該繊維の添加量を、全体量に対して、１〜１０重量％未満の範囲内の値とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の軽量粘土。
【請求項５】
前記軽量粘土が、色素をさらに含有するとともに、当該色素の添加量を、全体量に対して、０．１〜１０重量％未満の範囲内の値とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の軽量粘土。
【請求項６】
前記軽量粘土が、無機中空微小球をさらに含有するとともに、当該無機中空微小球の添加量を、全体量に対して、０．０１〜１０重量％の範囲内の値とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の軽量粘土。
【請求項７】
有機中空微小球を含有する軽量粘土の製造方法において、平均粒径が３０〜１５０μｍの範囲内の値である有機中空微小球を使用するとともに、ニーダーを用いて混練し、有機中空微小球の添加量を、全体量に対して、０．１〜３重量％未満の範囲内の値とし、かつ、前記軽量粘土が、水をさらに含有するとともに、当該水の添加量を、全体量に対して、６５〜８５重量％の範囲内の値とすることを特徴とする軽量粘土の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量粘土およびその製造方法であって、特に、適度な軽量性や造形性を有するとともに、保管性（膨張性）に優れ、しかも製造コストが安い軽量粘土およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の美術工芸や学校教材等に使用される粘土は、粒状素材ないし植物遺体離解物を主材とし、この主材に粒状素材を粘結するための粘結剤、香料、色素、水分、油分などの添加物を加えて構成されるものが多い。したがって、従来の粘土は重量が重く、使い勝手が悪いという問題が見られた。
そのため、特公昭５１−８９３号公報には、粉末化された発泡スチロールを主材とし、これにパルプ材や水等を加えて構成された、軽量粘土が開示されている。
しかしながら、粉末化された発泡スチロールは、その構造上、表面に多数の空隙が生じており、この空隙に水等が浸透することにより、含水性ないし含液性に富むものとなる。このため、軽量粘土全体の重量は、あまり軽減されないという軽量化上の課題が残存する。また、発泡スチロールの微小化は容易でなく、配合材料と均一に混合することが困難であるという製造上の問題も見られた。
【０００３】
また、特公昭５９−５０６１５号公報には、粒度が１５０μｍ未満で、嵩比重が０．６以下である発泡無機質材料からなる微小中空粉粒体を３０〜４０重量％と、繊維長が１０ｍｍ以下である繊維粉を３〜１３重量％と、粒度が１５０μｍ以下のタルク粉を３１〜６０重量％と、水溶性合成糊剤の単独または併用したものを３〜８重量％と、水とが混練され、針入度が１００〜３５０に調整されている艶出し可能な成形用粘土が開示されており、さらに、類似の構成の彫塑材が特公昭５７−１６３５６号公報に開示されている。
しかしながら、かかる成形用粘土や彫塑材は、発泡無機質材料からなる微小中空粉粒体や岩石粉の添加量が多いために、混合分散が容易でなく、しかも得られた成形用粘土や彫塑材は、取り扱いや造形性に乏しく、さらには、製造コストが高いという問題が見られた。
【０００４】
また、特開平２−１２３３９０号公報には、全体量に対して、外殻がアクリロニトリルないし塩化ビニリデンを含む共重合体からなる有機中空微小球を３〜２０重量％、合成粘結剤（カルボキシメチルセルロース）を５〜２０重量％、繊維粉を１０〜３０重量％、水を５０〜６０重量％の割合で配合することにより、軽量で、白色度が高く、しかも焼却処理が容易にできるという軽量粘土が提案されている。
すなわち、例えば、有機中空微小球の配合割合が３重量％未満となると、所定の目的重量を達成できないためであり、一方、かかる有機中空微小球の配合割合が２０重量％を超えると、軽量粘土としての性質が損なわれるためである。
また、繊維粉の配合割合が１０重量％未満となると、結合材としての働きが不十分となるためであり、一方、かかる繊維粉の配合割合が３０重量％を超えると、水を多量に保存するので軽量化が損なわれるためである。
さらに、水の配合割合が５０重量％未満となると、造形作業が困難となるためであり、一方、かかる水の配合割合が６０重量％を超えると、軟化して造形性が乏しくなり、さらには軽量化が損なわれるためである。
しかしながら、かかる軽量粘土は、有機中空微小球の添加量が多いために、有機中空微小球の混合分散が容易でなく、しかも得られた軽量粘土は過度に軽量であって、取り扱いや造形性に乏しく、さらには、製造コストが高いという問題が見られた。
また、かかる軽量粘土は、有機中空微小球の添加量が多いために、それにつれて、発泡ガス（発泡液体）が残留した状態の、いわゆる未発泡の有機中空微小球が多く存在しているという問題が見られた。したがって、軽量粘土を、ポリエチレンフィルム等の包装材で被覆して長期間保管した場合や、夏季等に周囲温度が上昇して、高温状態になった場合に、残留した発泡ガスによって、包装材で被覆された軽量粘土が、当初の１．２〜３倍程度の容積に膨張するという問題（以下、膨張問題）が見られた。
さらにまた、かかる軽量粘土は、有機中空微小球の添加量が多いために、色素を添加した場合に、色素の分散性を阻害して、優れた発色性が得られないという問題も見られた。
【０００５】
また、特開平１０−２６８７５５号公報には、粒径１〜２００μｍのガラス微小中空球３０〜７０重量部と、繊維粉３０〜６０重量部と、カルボキシメチルセルロース１０〜５０重量部と、水２００〜４００重量部（ガラス微小中空球と、繊維粉と、カルボキシメチルセルロースの合計量基準）の割合で配合することにより、軽量で、乾燥日数が短く、しかも収縮率の小さい軽量粘土が開示されている。
すなわち、例えば、ガラス微小中空球の配合割合が３０重量部未満となると、所定の軽量化を図ることができないためであり、一方、かかるガラス微小中空球の配合割合が７０重量部を超えると、軽量粘土における収縮やひび割れが大きくなるためである。
また、繊維粉の配合割合が３０重量部未満となると、軽量粘土における収縮やひび割れが大きくなるためであり、一方、かかる繊維粉の配合割合が６０重量部を超えると、水を多量に保存するので軽量化が損なわれるためである。
さらに、かかる水の配合割合が２００重量部未満となると、軽量粘土における造形作業が困難となるためであり、一方、かかる水の配合割合が４００重量部を超えると、軟化して造形性が乏しくなり、さらには手に付着しやすくなるためである。
しかしながら、かかる軽量粘土は、ガラス微小中空球や繊維粉の添加割合が多すぎるため、造形性に乏しく、しかも製造コストが高いという問題が見られた。
また、かかる軽量粘土は、ガラス有機中空微小球の添加量が多いために、色素を添加した場合に、色素の分散性を阻害して、優れた発色性が得られないという問題も見られた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の発明者らは、軽量粘土における有機中空微小球の平均粒径や添加量を、従来問題が生じるとされていた範囲まで検討し、それらが相互作用を及ぼし、軽量粘土の造形性や軽量性、あるいは膨張問題に影響を与えていることを見出した。
すなわち、本発明は、造形性や軽量性に優れ、しかも包装材で被覆して長期間保管した場合や、夏季等に周囲温度が上昇して、高温状態になった場合であっても膨張問題を解消して優れた保管性が得られるとともに、製造コストが安い軽量粘土およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、有機中空微小球を含有する軽量粘土において、当該有機中空微小球の平均粒径を３０〜１５０μｍの範囲内の値とするとともに、有機中空微小球の添加量を、全体量に対して、０．１〜３重量％未満の範囲内の値とし、かつ、軽量粘土が、水をさらに含有するとともに、当該水の添加量を、全体量に対して、６５〜８５重量％の範囲内の値とすることを特徴とする軽量粘土が提供され、上述した問題点を解決することができる。
すなわち、このように有機中空微小球の平均粒径および添加量の双方を考慮して構成することにより、従来問題が起こるとされてきた有機中空微小球の添加量であっても、十分かつ適度な軽量化が図られるとともに、造形性に優れた軽量粘土を得ることができる。
また、有機中空微小球の添加量を少なくすることができるため、軽量粘土の混合分散が容易となるばかりか、未発泡有機中空微小球の存在量を低下させ、しかも高価な有機中空微小球の使用量を低下できるため、優れた保管性（膨張性）が得られるとともに、製造コストを低く抑えることができる。
さらには、有機中空微小球の添加量が少ないために、カラー化のために色素を添加した場合であっても、色素の分散性を阻害することがなく、優れた発色性を得ることができる。
一方、このように所定量の水を含有することにより、造形性や発色性にさらに優れた軽量粘土を得ることができる。
なお、上述したように、従来は、水の添加量が、全体量に対して、６０重量％を超えると、軟化して造形性が乏しくなり、さらには軽量化が損なわれると言われていたが、有機中空微小球の平均粒径および添加量の双方を考慮することにより、かかる水の添加量に関する制限を大幅に緩和することができる。
【０００８】
また、本発明の軽量粘土を構成するにあたり、有機中空微小球が白色であることが好ましい。
特開平２−１２３３９０号公報等に開示された塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体等からなる外殻を有する有機中空微小球は、黄土色〜茶色であるが、このように白色性に富んだ有機中空微小球を使用することにより、発色性にさらに優れた軽量粘土を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の軽量粘土を構成するにあたり、水酸基含有化合物およびカルボキシル基含有化合物、あるいはいずれか一方の極性化合物をさらに含有するとともに、当該極性化合物の添加量を、全体量に対して、０．１〜３０重量％の範囲内の値とすることが好ましい。
このように極性化合物を使用することにより、造形性や発色性にさらに優れた軽量粘土を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の軽量粘土を構成するにあたり、繊維をさらに含有するとともに、当該繊維の添加量を、全体量に対して、１〜１０重量％未満の範囲内の値とすることが好ましい。
このように繊維を使用することにより、造形性や軽量性にさらに優れた軽量粘土を得ることができる。
なお、上述したように、従来は、繊維の添加量が、全体量に対して、１０重量％未満となると、結合材としての働きが不十分となると言われていたが、有機中空微小球の平均粒径および添加量の双方を考慮することにより、かかる繊維の添加量に関する制限を大幅に緩和することができる。
【００１２】
また、本発明の軽量粘土を構成するにあたり、色素をさらに含有するとともに、当該色素の添加量を、全体量に対して、０．１〜１０重量％の範囲内の値とすることが好ましい。
このように色素を添加して構成すると、容易にカラー化することができるとともに、発色性に優れた軽量粘土を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の軽量粘土を構成するにあたり、無機中空微小球をさらに含有するとともに、当該無機中空微小球の添加量を、全体量に対して、０．０１〜１０重量％の範囲内の値とすることが好ましい。
このように有機中空微小球のほかに、さらに無機中空微小球を添加することにより、造形性や軽量性にさらに優れた軽量粘土が得られるとともに、未発泡の有機中空微小球に起因した膨張問題や発色性低下の問題を効果的に低減することができる。
【００１４】
また、本発明の別の態様によれば、有機中空微小球を含有する軽量粘土の製造方法であって、平均粒径が３０〜１５０μｍの範囲内の値である有機中空微小球を使用するとともに、当該有機中空微小球を、ニーダーを用いて混練し、その添加量を、全体量に対して、０．１〜３重量％未満の範囲内の値とし、かつ、軽量粘土が、水をさらに含有するとともに、当該水の添加量を、全体量に対して、６５〜８５重量％の範囲内の値とすることを特徴とする軽量粘土の製造方法が提供される。
このように実施すると、造形性や軽量性に優れるとともに、安価な軽量粘土を効率的に得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、有機中空微小球と、極性化合物と、繊維と、水と、色素と、を含有する軽量粘土であって、当該有機中空微小球の平均粒径を３０〜１５０μｍの範囲内の値とするとともに、有機中空微小球の添加量を、全体量に対して、０．１〜３重量％未満の範囲内の値とし、かつ、軽量粘土が、水をさらに含有するとともに、当該水の添加量を、全体量に対して、６５〜８５重量％の範囲内の値とした軽量粘土およびその製造方法である。
以下、有機中空微小球および極性化合物等の構成要素に分けて説明する。
【００１６】
１．有機中空微小球
（１）種類１
有機中空微小球は、有機材料からなる外殻（殻壁）を有し、その内部に空隙を有する微小球であれば好適に使用することができる。
このような有機中空微小球としては、例えば、外殻が塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合樹脂、酢酸ビニル−アクリロニトリル共重合樹脂、メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂等から構成されており、内部に、気体や液体を内包しているものが好ましい。
これらの有機中空微小球のうち、特に、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合樹脂からなる外殻を有する有機中空微小球は、製造が容易な反面、加熱時に所望の大きさに膨張させることができることからより好ましい。
また、酢酸ビニル−アクリロニトリル共重合樹脂、メチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合樹脂、およびアクリロニトリル樹脂等からなる外殻を有する有機中空微小球は、白色性が高いことからより好ましい。
【００１７】
（２）種類２
また、有機中空微小球のほかに、外殻が無機材料、例えば、ガラス材からなる無機中空微小球を併用することも好ましい。
このような無機中空微小球は、無色透明であって、耐圧強度が高く、例えば、７５０ｐｓｉ（１ｐｓｉ＝６．９０ｘ１０３Ｎ、１ｋｇｆ＝９．８０７Ｎ／ｃｍ２）の測定圧力で加圧した際の残存率が、９０〜９２（ＶＯＬ％）であって、しかも軽いという特徴がある。
したがって、有機中空微小球と、無機中空微小球とを併用することにより、軽量粘土の単位体積あたりの重量を著しく軽減させることができるとともに、有機中空微小球が、無機中空微小球の周囲に存在することにより、クッション材の役目を果たして、無機中空微小球が破壊されることを有効に防止したり、無機中空微小球の分散性をより向上させたりすることができる。
また、このように有機中空微小球と、無機中空微小球とを併用することにより、色素との関係で、発色性を高めたり、軽量粘土の形状保持性を高めたり、収縮率を低下させたりすることができる。
さらに、このように有機中空微小球と、無機中空微小球とを併用することにより、有機中空微小球の使用量を相対的に低下させることができるため、未発泡の有機中空微小球に起因した膨張問題を有効に防止して、より優れた保管性を得ることができる。
【００１８】
ただし、有機中空微小球と、無機中空微小球とを併用する場合であっても、有機中空微小球の添加量を、全体量に対して、３重量％未満の範囲内の値とする必要がある。
すなわち、有機中空微小球の添加量が３重量％を超えると、未発泡の有機中空微小球の存在量が急激に増えるため、未発泡の有機中空微小球に起因した膨張問題を防止することが困難となったり、色素との関係で、発色性を低下させたりするためである。
【００１９】
（３）白色性
また、有機中空微小球の色が白色またはそれに近似した色であることが好ましい。
上述したように、特開平２−１２３３９０号公報等に開示された塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体等からなる外殻を有する有機中空微小球の色は、通常、黄土色〜茶色であるが、このように白色性に富んだ有機中空微小球を使用することにより、発色性にさらに優れた軽量粘土を得ることができるためである。
なお、有機中空微小球の色は、色見本と比較し、目視や顕微鏡を用いて判断することができるが、反射率計で測定される視感明度（Ｌ値）を相対基準とすることも可能である。すなわち、有機中空微小球の色に関して、反射率計（例えば、東京電色社製、ＴＲ−１０００Ｄ型）で測定される視感明度を、５０以上の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる視感明度が５０未満の値となると、有機中空微小球が茶色がかった色となり、軽量粘土に色素、特に白色系色素や黄色系色素とともに添加した場合に、混濁して、発色性が著しく低下する場合があるためである。
ただし、視感明度の値が高くなりすぎると、有機中空微小球の構成材料が過度に制限される場合がある。
したがって、かかる視感明度を７０〜９９の範囲内の値とすることが好ましく、８０〜９５の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかる視感明度の調整には、有機中空微小球の外殻中に酸化チタンやシリカ等の白色粒子を添加したり、あるいはこれらの白色粒子で周囲を被覆することにより容易に達成することができる。また、有機中空微小球の外殻に塩化ビニル樹脂や塩化ビニリデン樹脂、あるいはホルムアルデヒド系樹脂（フェノール樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、尿素樹脂）等の使用量を低下させること、具体的には、１０重量％以下の値とすることによっても容易に達成することができる。
【００２０】
（４）平均粒径１
また、有機中空微小球の平均粒径を３０〜１５０μｍの範囲内の値とする。
この理由は、かかる有機中空微小球の平均粒径が３０μｍ未満の値となると、軽量粘土の造形性が低下したり、所定量添加した場合の軽量化が困難となったりする場合があるためである。一方、かかる有機中空微小球の平均粒径が１５０μｍを超えると、混合分散が困難となったり、あるいは、軽量粘土の造形性が低下したりする場合があるためである。
したがって、有機中空微小球の平均粒径を５０〜１３０μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、７０〜１２０μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかる有機中空微小球の平均粒径は、光学顕微鏡で有機中空微小球の画像を取り込み、次いで、当該画像から画像処理装置を用いて算出することができる。
【００２１】
（５）平均粒径２
また、有機中空微小球の平均粒径を決定するにあたり、後述する色素の平均粒径を考慮することが好ましい。
すなわち、色素の平均粒径をＤ１とし、有機中空微小球の平均粒径をＤ２としたときに、Ｄ２／Ｄ１の比率を１０〜５０，０００の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるＤ２／Ｄ１の比率が１０未満の値になると、色素が均一に分散されず、有機中空微小球に発色が阻害される場合があるためである。一方、かかるＤ２／Ｄ１の比率が５０，０００を超えた値になると、色素が凝集しやすくなるとともに、均一に分散されずに、発色性が低下する場合があるためである。
したがって、色素による発色性を向上させるために、かかるＤ２／Ｄ１の比率を５０〜１０，０００の範囲内の値とすることがより好ましく、１００〜１，０００の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００２２】
（６）添加量
また、有機中空微小球の添加量を、全体量に対して、０．１〜３重量％未満の範囲内の値とすることが必要である。
この理由は、かかる有機中空微小球の添加量が０．１重量％未満の値となると、軽量粘土の軽量化が困難となるためである。
一方、かかる有機中空微小球の添加量が３重量％以上になると、軽量粘土の造形性や取り扱いが著しく低下するとともに、残留する未発泡の有機中空微小球が多くなり、包装材で被覆して長期間保管した場合や、夏季等に周囲温度が上昇した場合に、包装材が膨張し、保管性が著しく低下するためである。また、有機中空微小球は、著しく高価であるため、その添加量が３重量％以上になると、得られる軽量粘土のコストも著しく高価になるためである。
したがって、軽量粘土の造形性や膨張性と、軽量性等とのバランスがより良好となるため、有機中空微小球の添加量を０．５〜２．９重量％の範囲内の値とすることがより好ましく、１〜２．５重量％の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００２３】
ここで、図１および図２を参照して、有機中空微小球の添加量と、軽量粘土における軽量性や造形性との関係、および膨張性との関係をそれぞれ詳細に説明する。
図１は、表１の軽量性および造形性のデータを数値化したものであって、◎の評価を５点、○の評価を３点、△の評価を１点、×の評価を０点として数値を算出した。
そして、図１の横軸に、有機中空微小球の添加量（重量％）を採って示してあり、左縦軸に、軽量性（相対値）が採って示してあり、曲線Ａがその関係を示している。一方、図１の右縦軸には、造形性（相対値）が、それぞれ採って示してあり、有機中空微小球の添加量（重量％）との関係を、曲線Ｂが示している。
この図１から理解されるように、有機中空微小球の添加量が多くなる程、軽量粘土における軽量性の評価が向上するものの、造形性の評価については、３重量％を境にして、極端に低下している。
したがって、有機中空微小球の添加量を０．１〜３重量％未満の範囲内の値にすることにより、軽量粘土における軽量性と、造形性との優れたバランスを取ることができ、また、有機中空微小球の添加量を１〜２．５重量の範囲内の値にすることにより、これらの特性について、さらに優れたバランスが取れることが理解できる。
また、図２は、表１の膨張性のデータを数値化したものであって、◎の評価を５点、○の評価を３点、△の評価を１点、×の評価を０点として数値を算出した。
そして、図２の横軸に、有機中空微小球の添加量（重量％）を採って示してあり、左縦軸に、膨張性（相対値）が採って示してある。
この図２から理解されるように、有機中空微小球の添加量が多くなる程、膨張性の評価結果が低下しており、すなわち、保管性が低下することが理解される。
したがって、有機中空微小球の添加量を０．１〜３重量％未満の範囲内の値にすることにより、軽量粘土における軽量性や造形性のみならず、保管時の膨張問題についても、効果的に低減して、特性改善することができることが理解できる。
【００２４】
（７）嵩密度
また、有機中空微小球の嵩密度を０．００１〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる有機中空微小球の嵩密度が０．００１ｇ／ｃｍ３未満の値となると、軽量粘土中への均一に混合分散することが困難となる場合があるためである。一方、かかる有機中空微小球の嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ３を超えると、軽量粘土の展性が低下したり、軽量化が困難となったりする場合があるためである。
したがって、有機中空微小球の嵩密度を０．００５〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲内の値とすることがより好ましく、０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ３の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかる有機中空微小球の嵩密度は、ＪＩＳ  Ｋ  ５１０１（顔料試験法）に準拠して測定することができる。
【００２５】
（８）ｐＨ値
また、有機中空微小球のｐＨ値を３〜１１の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる有機中空微小球のｐＨ値が３未満の値となると、水酸基含有化合物や、カルボキシル基含有化合物を添加するとともに、長期保管した場合に、ゲル化するおそれがあるためである。
一方、かかる有機中空微小球のｐＨ値が１１を超えると、混合分散や取り扱いが困難となる場合があるためである。
したがって、有機中空微小球のｐＨ値を６〜１０．５の範囲内の値とすることが好ましく、ｐＨ値を７〜１０．５の中性から弱アルカリ性の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００２６】
２．極性化合物
（１）種類
極性化合物としては、水酸基含有化合物やカルボキシル基含有化合物であることが好ましい。
なお、ポリアクリル酸やポリビニルアルコールのように、分子内に、水酸基およびカルボキシル基の両方を含む化合物もあるが、便宜的にいずれかに区分して説明する。
【００２７】
▲１▼水酸基含有化合物
水酸基含有化合物としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリエチレン酢酸ビニル、尿素樹脂、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等が挙げられる。
このような水酸基含有化合物を添加することにより、軽量粘土の展性や耐クリ−プ性等の調節が容易になるためである。また、これらの水酸基含有化合物は、通常、水溶性であるため、軽量粘土に水を添加した場合であっても、優れた相溶性が得られるためである。
特に、ポリビニルアルコールは、単位重量当たりに含まれる水酸基量が多く、そのため、比較的少量の添加によって、軽量粘土の展性や取り扱い性を効果的に向上させることができることから、より好ましい水酸基含有化合物である。
また、ポリビニルホルマールやポリビニルブチラールは、ポリビニルアルコールをホルムアルデヒドおよびブチルアルデヒドでそれぞれアセタール化した樹脂であるが、軽量粘土において、より優れた耐クリ−プ性や、耐熱性を得る場合に使用すると効果的である。
さらに、ポリ酢酸ビニルは、ポリビニルアルコールを鹸化する前の原材料であるが、より展性に優れた軽量粘土を得たい場合には効果的な水酸基含有化合物である。
【００２８】
▲２▼カルボキシル基含有化合物
また、カルボキシル基含有化合物としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アクリル酸、ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。
ここで、カルボキシメチルセルロースを使用する場合、エーテル化度が０．１〜２の範囲内の値であるカルボキシメチルセルロースが好ましい。
この理由は、カルボキシメチルセルロースのエーテル化度が０．１未満となると、軽量粘土がべたつき、取り扱いが困難となる場合があるためである。一方、カルボキシメチルセルロースのエーテル化度が２を超えると、軽量粘土の展性が低下して、薄膜化が困難となる場合があるためである。
【００２９】
（２）添加量
また、極性化合物の添加量を、軽量粘土の全体量（１００重量％）に対して、０．１〜３０重量％の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる極性化合物の添加量が０．１重量％未満の値となると、軽量粘土の取り扱い性や成型性が著しく低下する場合があるためである。一方、かかる極性化合物の添加量が３０重量％を超えると、軽量粘土の展性が低下したり、混合分散が困難となったりする場合があるためである。
したがって、軽量粘土の取り扱い性や成型性と、軽量粘土の展性とのバランスがより良好となるため、極性化合物の添加量を、軽量粘土の全体量（１００重量％）に対して、０．５〜２０重量％の範囲内の値とすることが好ましく、１〜１５重量％の範囲内の値とすることがより好ましく、２〜１０重量％の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００３０】
３．繊維
（１）種類
また、添加剤としての繊維（パルプ）の種類は特に制限されるものでなく、例えば、広葉樹および針葉樹をそれぞれ原料としたものであることが好ましい。
ただし、広葉樹を原料とした繊維を使用することがより好ましいと言える。この理由は、広葉樹を原料とした繊維は、針葉樹を原料とした繊維よりも、通常、繊維長が短く平均化しており、軽量粘土を作成する際に、容易に分散することができるためである。
【００３１】
（２）平均繊維長
また、繊維の平均繊維長を０．０１〜２０ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる繊維の平均繊維長が０．０１ｍｍ未満の値となると、軽量粘土の展性が低下したり、軽量化が困難となったりする場合があるためである。一方、かかる繊維の平均繊維長が２０ｍｍを超えると、軽量粘土中への均一に混合分散することが困難となる場合があるためである。
したがって、軽量粘土の展性等と、混合分散性とのバランスがより良好となることから、繊維の平均繊維長を０．１〜１０ｍｍの範囲内の値とすることがより好ましく、０．５〜５ｍｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００３２】
（３）添加量
また、繊維の添加量は、軽量粘土の取り扱い性や成型性、あるいは軽量粘土の製造の容易さを考慮して定めることが好ましい。例えば、全体量に対して、１〜１０重量％未満の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる繊維の添加量が１重量％未満の値となると、添加効果が発現しない場合があるためである。一方、かかる繊維の添加量が１０重量％以上の値となると、軽量粘土の展性の制御や製造が困難となる場合があるためである。
したがって、かかる繊維の添加量を、全体量に対して、２〜９量％の範囲内の値とすることがより好ましく、３〜８重量％の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００３３】
４．水
水は、軽量粘土の取り扱い性や成型性、あるいは軽量粘土の製造の容易さを考慮して定められる。本発明の軽量粘土においては、全体量に対して、６５〜８５重量％の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、かかる水の添加量が６５重量％未満の値となると、添加効果が発現せず、軽量粘土調整が困難となる場合があるためである。一方、かかる水の添加量が８５重量％を超えると、軽量粘土の展性や耐クリープ性の制御が困難となる場合があるためである。
したがって、かかる水の添加量を、全体量に対して、６６〜８３重量％の範囲内の値とすることがより好ましく、６７〜８０重量％の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００３４】
５．色素
（１）種類
色素の種類としては、特に制限されるものではないが、従来からインキ、塗料などの分野で用いられているものであればよく、例えば、有機顔料や無機顔料、あるいは染料が挙げられる。
このような有機顔料としては、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などのアゾ顔料類、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料などの多環式顔料類、染料レーキ等が挙げられる。
また、無機顔料としては、たとえば酸化チタン、ベンガラ、酸化クロム、鉄黒などの酸化物やカドミウムイエロー、クロムバーミリオン、紺青、群青、カーボンブラック、黄色酸化鉄、パール顔料等が挙げられる。
さらに、より鮮やかな色調が要求される場合には、ホルマリン縮合樹脂、アクリル樹脂、グアナミン樹脂などを基体としたプラスチックタイプの有機顔料や、硫化亜鉛、ケイ酸亜鉛、硫化亜鉛カドミウムなどを焼結した無機顔料等を用いることも好ましい。
【００３５】
（２）平均粒径
また、色素の平均粒径を０．０１〜０．２μｍの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる色素の平均粒径が０．０１μｍ未満の値となると、著しく凝集しやすくなり、軽量粘土中への均一に混合分散することが困難となり、発色性が低下する場合があるためである。一方、かかる色素の平均粒径が０．２μｍを超えると、有機中空微小球との相乗効果が発揮されずに、軽量粘土の発色性が低下するためである。
したがって、色素の凝集性と、発色性とのバランスがより良好となるため、色素の平均粒径を０．０６〜０．１８μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、０．０７〜０．１２μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００３６】
（３）粒度分布１
また、色素の粒度分布に関し、標準偏差を０．０５μｍ以下の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる色素の標準偏差が０．０５μｍを超えると、光散乱が大きくなったり、あるいは著しく凝集しやすくなったりするため、色素による発色性が低下する場合があるためである。
ただし、かかる色素の標準偏差が過度に小さくなると、制御するために製造コストが高くなる場合がある。
したがって、色素による発色性と、製造コストとのバランスがより良好となるため、色素の粒度分布における標準偏差を０．０４〜０．０１μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、０．０３〜０．０１μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかる色素の粒度分布における標準偏差は、例えば、レーザー方式のパ−ティクルカウンターを用いて測定することができる。
【００３７】
（４）粒度分布２
また、色素の粒径の９５％が、平均粒径の±１０％の範囲内に存在していることが好ましい。
この理由は、このような狭い粒度分布を有する色素を使用することにより、発色性や造形性にそれぞれ優れた軽量粘土を得ることができるためである。逆に言うと、色素の粒径の９５％が、平均粒径の±１０％を超えている場合には、色素が凝集しやすくなり、有機中空微小球との相乗関係を発揮することが困難となる場合があるためである。したがって、色素の粒度分布が広くなると、色素による発色性が低下する場合があるためである。
そこで、より優れた色素による発色性を得るためには、色素の粒径の９５％が、平均粒径の±８％の範囲内に存在していることがより好ましく、平均粒径の±５％の範囲内に存在していることがさらに好ましい。
なお、かかる色素の平均粒径における９５％の粒径分布は、例えば、レーザー方式のパ−ティクルカウンターを用いて測定することができる。
【００３８】
（５）添加量
また、色素の添加量を、全体量に対して、０．１〜１０重量％の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる色素の添加量が０．１重量％未満となると、添加効果や、有機中空微小球と相乗効果が発揮されずに、色素による発色性が低下する場合があるためである。一方、かかる色素の添加量が１０重量％を超えると、光散乱が大きくなったり、あるいは著しく凝集しやすくなったりするため、逆に発色性が低下する場合があるためである。
したがって、色素による発色性がより良好となるため、色素の添加量を０．２〜８重量％の範囲内の値とすることがより好ましく、０．３〜７重量％の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００３９】
（６）水分散性
また、色素は、水分散性（アルコール分散性を含む。）、すなわち親水性であることが好ましい。
この理由は、このような特性の色素を使用することにより、軽量粘土が水やアルコールを含む場合であっても、色素が凝集することなく、優れた発色性や造形性を得ることができる。また、色素が水分散性であれば、色素が微粒子であっても、水中に保存することができるためであり、さらには、その溶液の保存状態のまま、配合することができるためである。
【００４０】
また、このように色素を水分散性とするために、色素を構成する樹脂の酸価を５０〜３００の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる樹脂の酸価が５０未満の値となると、得られる色素の水分散性が著しく低下する場合があるためであり、一方、かかる樹脂の酸価が３００を超えると、得られる色素が凝集しやすくなる場合があるためである。したがって、得られる色素の水分散性と、凝集性とのバランスがより良好となるため、色素を構成する樹脂の酸価を７０〜２５０の範囲内の値とすることがより好ましく、９０〜２００の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、色素を構成する樹脂は、その酸価量を上述範囲に制御するために、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基などの親水性基を分子中に有していることが好ましい。すなわち、スチレン−マレイン酸共重合体樹脂、スチレン−スルホン酸共重合体樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体樹脂等を使用することが好ましい。
【００４１】
さらに、色素を水分散性とするために、その形態として、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤等の界面活性剤を含むエマルションとすることが好ましい。
このような界面活性剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートのアンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、これらのアセチル化物等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
【００４２】
６．他の添加物
軽量粘土中に、添加剤として、上述した添加物以外に、防カビ剤、抗菌剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、油類、ワックス類、グリセリン、増粘剤、可塑剤、界面活性剤、有機溶剤等の一種単独、または二種以上の組み合わせを添加することも好ましい。
【００４３】
７．製造方法
（１）混合工程
有機中空微小球、色素、極性化合物、繊維、および水等の配合原料を均一に混合する工程である。例えば、これらの配合原料を均一に混合分散できるように、プロペラミキサー、ニーダー、プラネタリーミキサー、三本ロール、ボールミル等を使用することが好ましい。
特に、有機中空微小球は軽くて、混練している間に破壊されやすい一方、分散にばらつきが生じやすいために、ニーダーを使用して、回転数１０〜１，０００ｒｐｍ、時間１〜６０分の条件で、押し出し混練することが好ましく、ニーダーを使用して、回転数３０〜３００ｒｐｍ、時間１０〜３０分の条件で、押し出し混練することがより好ましい。
【００４４】
また、色素についても、均一に混合分散できるように、予め、水やアルコールに分散させて溶液状に調整するとともに、その溶液が凝集しないように、アルカリ剤等を添加して、ｐＨを７以上の値に調整しておくことが好ましく、８〜１０の範囲内の値に調整しておくことがより好ましく、８．５〜１０の範囲内の値に調整しておくことがさらに好ましい。
また、配合原料を混合する際には、例えば、３０〜７０℃の範囲内の温度に維持することが好ましい。
この理由は、かかる混合温度が３０℃未満となると、配合原料が均一に混合しない場合があるためであり、一方、混合温度が７０℃を超えると、得られる軽量粘土の伸びがなくなり、もろくなる場合があるためである。
したがって、配合原料を混合する際の混合温度を３５〜６０℃の範囲内の温度に維持することがより好ましく、４０〜５５℃の範囲内の温度に維持することがさらに好ましい。
【００４５】
（２）粘度調整工程
また、軽量粘土の粘度を調整する工程である。水やアルコール、あるいは有機溶剤を添加して、軽量粘土の粘度を、例えば、１×１０３〜１×１０９ｍＰａ・ｓ（２５℃）の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる軽量粘土の粘度が１×１０３ｍＰａ・ｓ（２５℃）未満の値となると、表面のべたつきが多くなり、取り扱い性が低下する場合があるためであり、一方、軽量粘土の粘度が１×１０９ｍＰａ・ｓ（２５℃）を超えると、得られる軽量粘土の伸びがなくなり、もろくなり、逆に取り扱い性が低下する場合があるためである。
したがって、かかる軽量粘土の粘度を１×１０４〜１×１０８ｍＰａ・ｓ（２５℃）の範囲内の値とすることがより好ましく、１×１０５〜１×１０７ｍＰａ・ｓ（２５℃）の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００４６】
（３）パッケージング工程
作成した軽量粘土を小分けして、パッケージングする工程を設けることが好ましい。すなわち、通常、軽量粘土は、水やアルコール等を比較的多量に含んでいるため、軽量粘土における含水量を維持して、取り扱い性を維持するために、防湿性材料、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のプラスチック材料で包装することが好ましい。
ただし、未発泡の有機中空微小球における脱ガスによる膨張問題を低下させるために、包装材料に通気孔を設けておくか、あるいはガス透過性材料から包装材料を構成することが好ましい。
この場合、軽量粘土における含水量の維持と、膨張問題の低下とのバランスを採るため、通気孔の大きさを０．０１〜１００μｍの範囲内の値とすることが好ましく、０．０５〜５０μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、０．１〜２０μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００４７】
【実施例】
［実施例１］
（１）軽量粘土の作成
容量１００リットルのニーダー内に、以下の配合材料を収容した後、回転数４０ｒｐｍで、ニーダーを回転させて、軽量粘土を作成した。
0003597490.tif 000002
【００４８】
（２）軽量粘土の評価
得られた軽量粘土につき、以下のような造形性（成膜性）、軽量性、発色性、べたつき性および膨張性（保管性）の評価をそれぞれ行った。得られた結果（ｎ数＝５の平均評価）を表１に示す。
【００４９】
▲１▼造形性
軽量粘土の造形性（成膜性）を、以下の基準で評価した。なお、○以上の評価が得られれば、軽量粘土に適した造形性を有していると言える。
◎：ロールを用いて厚さ０．２ｍｍ以下のフィルムを成膜することができる。
○：ロールを用いて厚さ１ｍｍ以下のフィルムを成膜することができる。
△：ロールを用いて厚さ５ｍｍ以下のフィルムを成膜することができる。
×：ロールを用いても、厚さ５ｍｍ以下のフィルムを成膜することができない。
【００５０】
▲２▼軽量性
軽量粘土の軽量性を、以下の基準で評価した。なお、○以上の評価が得られれば、軽量粘土として十分な軽量性を有していると言うことができる。
◎：密度が０．３ｇ／ｃｍ３以下の値である。
○：密度が０．５ｇ／ｃｍ３以下の値である。
△：密度が０．７ｇ／ｃｍ３以下の値である。
×：密度が０．７ｇ／ｃｍ３を超える値である。
【００５１】
▲３▼発色性
軽量粘土の発色性を、以下の基準で評価した。なお、○以上の評価が得られれば、軽量粘土の発色性が良好であると言うことができる。
◎：透明感のある鮮明な色である。
○：鮮明な色である。
△：少々鮮明な色である。
×：不鮮明な色である。
【００５２】
▲４▼べたつき性
軽量粘土のべたつき性を、指触して、以下の基準で評価した。なお、○以上の評価が得られれば、軽量粘土のべたつき性が良好であると言うことができる。
◎：べたつきがほとんど無い。
○：少々のべたつきがある。
△：顕著なべたつきがあるが、軽量粘土が指に転写はしない。
×：顕著なべたつきがあり、軽量粘土が指に転写する。
【００５３】
▲５▼膨張性
１００ｇの軽量粘土を長方形に成形し、その周囲を厚さ１００μｍのポリエチレンフィルムで包装した。この状態で、４０℃のオーブンに１週間放置した後、容積を測定し、初期容積との関係から以下の基準で膨張性（保管性）を評価した。なお、○以上の評価が得られれば、軽量粘土に適した膨張性（保管性）を有していると言える。
◎：容積変化率が３％未満である。
○：容積変化率が１０％未満である。
△：容積変化率が３０％未満である。
×：容積変化率が３０％以上である。
【００５４】
［実施例２〜３、比較例１〜３］
表１に示す配合で、有機中空微小球の平均粒径を変えるとともに、添加量を変えて、実施例１と同様に軽量粘土を作成した。次いで、得られた軽量粘土につき、実施例１と同様に評価した。得られた結果を表１に示す。
結果から容易に理解されるように、有機中空微小球の添加量が３重量％を超えると、軽量粘土における造形性や発色性、あるいは膨張性の評価が著しく低下することが判明した。一方、有機中空微小球の添加量が３重量％未満であっても、軽量粘土における軽量化を十分図れることが判明した。
【００５５】
【表１】
0003597490.tif 000003
【００５６】
［実施例４〜６、比較例４〜６］
（１）軽量粘土の作成
表１に示す配合で、繊維材の添加量を変えて、実施例１と同様に軽量粘土を作成した。次いで、得られた軽量粘土につき、実施例１と同様に評価した。得られた結果を表２に示す。
なお、実施例６は、実施例１の再現性試験であって、比較例４は、比較例１の再現性試験である。
結果から容易に理解されるように、繊維材の添加量が１０重量％を超えると、軽量粘土における造形性や膨張性が著しく低下することが判明した。一方、繊維材の添加量が１０重量％未満であっても、軽量粘土における軽量化を十分図れることが判明した。
【００５７】
【表２】
0003597490.tif 000004
【００５８】
［実施例７〜９、比較例７〜９］
表１に示す配合になるように水の添加量を変えるとともに、実施例７〜９では有機中空微小球の添加量を２．５重量％、比較例７〜９では、有機中空微小球の添加量を５重量％にしたまま、それぞれガラス製の無機中空微小球を添加した以外は、実施例１と同様に軽量粘土を作成した。次いで、得られた軽量粘土につき、実施例１と同様に評価した。得られた結果を表３に示す。
結果から容易に理解されるように、水の添加量が６５重量％未満になると、軽量粘土における造形性や発色性が著しく低下することが判明した。また、水の添加量が６５重量％を超えても、軽量粘土におけるベタツキ性についても、適当な値に十分調節できることも判明した。
一方、所定量の無機中空微小球を添加することにより、軽量粘土における造形性や発色性がさらに向上することが判明した。
【００５９】
【表３】
0003597490.tif 000005
【００６０】
［実施例１０］
実施例１で使用した白色有機中空微小球（平均粒径１００μｍ、Ｌ値５０以上、弱アルカリ性）の代わりに、茶色有機中空微小球（平均粒径１００μｍ、Ｌ値５０未満、酸性）を使用したほかは、実施例１と同様に、軽量粘土を作成して評価した。得られた結果を、実施例１および比較例１の結果とともに、表４に示す。
【００６１】
【表４】
0003597490.tif 000006
【００６２】
【発明の効果】
本発明の軽量粘土によれば、有機中空微小球の平均粒径を３０〜１５０μｍの範囲内の値とするとともに、かかる有機中空微小球の添加量を、全体量に対して、０．１〜３重量％未満の範囲内の値とし、かつ、水の添加量を、全体量に対して、６５〜８５重量％の範囲内の値とすることにより、造形性や軽量性に優れ、包装材で被覆して長期間保管した場合や、夏季等に周囲温度が上昇して、高温状態になった場合であっても膨張問題を解消して優れた保管性が得られるとともに、製造コストが安価である軽量粘土を提供することが可能になった。
さらには、本発明の軽量粘土によれば、有機中空微小球の添加量が少ないために、カラー化のための色素を添加した場合であっても、かかる色素の分散性を阻害することがなく、優れた発色性を得ることができるようになった。
また、本発明の軽量粘土の製造方法によれば、平均粒径が３０〜１５０μｍの範囲内の値である有機中空微小球を使用するとともに、ニーダーを用いて混練し、有機中空微小球の添加量を、全体量に対して、０．１〜３重量％未満の範囲内の値とすることにより、造形性や軽量性に優れるとともに、保管性（膨張性）にも優れた軽量粘土を安価に提供することが可能になった。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】軽量粘土における有機中空微小球の添加量と、軽量粘土の軽量性および造形性との関係を示す図である。
【図２】軽量粘土における有機中空微小球の添加量と、膨張性評価結果との関係を示す図である。
【図１】
0003597490.tif 000007
【図２】
0003597490.tif 000008