(57)【要約】【課題】マイクロ波加熱等で急速乾燥してもひび割れせず、液状での保管状態から押出成形し、急速乾燥することが可能な紙粘土組成物を提供する。【解決手段】パルプ、無機粉体、糊剤及び水を主成分とする紙粘土組成物において、該パルプは、ＪＩＳ  Ｐ−８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度試験方法によるろ水度が２００〜６５０ｍｌであり、該無機粉体は平均粒子径が０．５〜５０μｍで、かつ、該無機粉体中におけるアスペクト比が５以上の平板状顔料の含有率が３０質量％以上である紙粘土組成物。該組成物の含水率が５０〜８０質量％である流動可能な懸濁液状態である紙粘土組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ、無機粉体、糊剤および水を主成分とする紙粘土組成物において、（１）上記パルプは、ＪＩＳ  Ｐ−８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度試験方法による上記パルプのろ水度が２００〜６５０ｍｌであり、（２）上記無機粉体は、平均粒子径が０．５〜５０μｍであり、かつ、（３）上記無機粉体中に占めるアスペクト比が５以上の平板状顔料の割合が３０質量％以上であることを特徴とする紙粘土組成物。
【請求項２】
前記パルプは、繊維長が１ｍｍ以上の長繊維パルプを全パルプ中に５０質量％以上含有することを特徴とする請求項１記載の紙粘土組成物。
【請求項３】
前記長繊維パルプが機械パルプであることを特徴とする請求項２記載の紙粘土組成物。
【請求項４】
前記平板状顔料がクレーであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の紙粘土組成物。
【請求項５】
前記糊剤は、前記パルプと前記無機粉体の合計１００質量部に対して５〜１９質量部含まれていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の紙粘土組成物。
【請求項６】
前記糊剤が澱粉であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の紙粘土組成物。
【請求項７】
含水率が５０〜８０質量％である懸濁液状態の流動可能な組成物であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の紙粘土組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、昔から工芸品の作成、子供用の工作などに広く使用されている紙粘土に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙粘土は素人にも取り扱いが容易で、成型し乾燥するだけで自由な形の立体成形品が製造可能であるため、昔から工芸品の作成、子供用の工作などに広く使用されている。紙粘土は、一般的にはパルプ、顔料、糊剤、水からなり、固形状で塑性変形可能な組成物であり、手で捏ねた後に好みの形に成形し乾燥して成形品を得るためのものである。
一般的な紙粘土に要求される性質としては、特許文献１、特許文献２に記載されているように、適度な柔らかさと伸びがあり、手や粘土板にくっつかず、かつ、乾燥時あるいは乾燥後にひび割れしないことである。
【０００３】
特許文献１には、ひび割れを防止するためガラス繊維を混合する技術が開示され、特許文献２には、前記諸性質を満たすため、無機発泡体を混合し、特定粘度のポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースを含有せしめる技術が開示されている。特許文献３には、展性を向上するため、グアガム、ポリビニルアルコール、シリコーンゴムなどを混合する技術が記載されている。
特許文献４には、着色を容易にするため、珪藻土とポリアクリル酸ソーダを含有せしめた紙粘土が開示されている。また、同文献には、パルプ、無機粉体、糊剤などの配合割合が記載されている。
【０００４】
また、特許文献５、特許文献６には、鉱物粘土や紙粘土などの工芸品を作成する際に、乾燥速度を上げるため電子レンジを使用する技術が開示されおり、その際に水の沸騰により工芸品に型崩れが起こる問題があることが指摘されている。
その問題を解決するための技術として、特許文献５には、鉱物粘土に対して、非イオン性セルロース誘導体とナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物を混合する技術が開示されている。また、特許文献６には、鉱物粘土に対して非イオン性水溶性セルロースエーテルとウェランガムを混合する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５３−２７８７０号公報
【特許文献２】
特開平３−２４６５８０号公報
【特許文献３】
特開平１１−３０２０６６号公報
【特許文献４】
特開平１１−２２４０４４号公報
【特許文献５】
特許第２８２１７９３号公報
【特許文献６】
特開平６−２８７０４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、マイクロ波加熱乾燥も含めて、急速乾燥してもひび割れない紙粘土組成物を提供することを課題とする。
また、本発明のもう一つの課題は、液状で保管し、押出成形し、その形状を保持しつつ急速乾燥することが可能な紙粘土組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、以下の各発明を包含する。
（１）パルプ、無機粉体、糊剤および水を主成分とする紙粘土組成物において、該パルプは、ＪＩＳ  Ｐ−８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度試験方法によるパルプのろ水度が２００〜６５０ｍｌであり、該無機粉体は、平均粒子径が０．５〜５０μｍであり、かつ、該無機粉体中に占めるアスペクト比が５以上の平板状顔料の割合が３０質量％以上であることを特徴とする紙粘土組成物。
【０００８】
（２）前記パルプは、繊維長が１ｍｍ以上の長繊維パルプを全パルプ中に５０質量％以上含有することを特徴とする（１）項記載の紙粘土組成物。
（３）前記長繊維パルプが機械パルプであることを特徴とする（２）項記載の紙粘土組成物。
【０００９】
（４）前記平板状顔料がクレーであることを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれか１項に記載の紙粘土組成物。
（５）前記糊剤は、前記パルプと前記無機粉体の合計１００質量部に対して５〜１９質量部含まれていることを特徴とする（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載の紙粘土組成物。
【００１０】
（６）前記糊剤が澱粉であることを特徴とする（１）項〜（５）項のいずれか１項に記載の紙粘土組成物。
（７）前記組成物の含水率が５０〜８０質量％である懸濁液状態の流動可能な組成物であることを特徴とする（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載の紙粘土組成物。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の紙粘土は、パルプ、無機粉体、糊剤および水を主成分とする紙粘土組成物であって、（１）ＪＩＳ  Ｐ−８１２１に規定されるカナダ標準ろ水度試験方法によるパルプのろ水度（以下、フリーネスと記載する）が２００〜６５０ｍｌであり、（２）無機粉体は平均粒子径が０．５〜５０μｍであり、（３）無機粉体中で、アスペクト比が５以上の平板状顔料が３０質量％以上である、ことを特徴とする紙粘土組成物である。
【００１２】
この組成を採用することにより、本発明の第一の課題であるところの、急速乾燥時のひび割れを防止できると同時に、第二の課題である押出し後の形状保持適性（以下、保形性という）を満たすことができる。また、液状で保管した時に固形分が凝集したり、沈殿したりして水と分離することなく保管できる。以下この性質を液安定性と称する。
【００１３】
本発明の紙粘土組成物に使用する無機粉体は、平均粒子径が０．５〜５０μｍであり、アスペクト比が５以上の平板状顔である。ここで言う、平均粒子径とは、レーザー回折法で測定したものである。また、アスペクト比とは、前記平均粒子径を板状粒子の平均厚さで割った値である。レーザー回折法による粒子径測定は、島津製作所製「レーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ２０００Ｊ」等により測定できる。また、板状粒子の平均厚さは顕微鏡により測定できる。
【００１４】
平均粒子径が０．５μｍ未満であると、乾燥途中で緻密な構造を形成する傾向があり、水の抜けが悪くなり、急速乾燥には適さない。５０μｍを越えると、保水性が悪くなり、結果として液安定性が悪くなる可能性がある。
【００１５】
本発明は、無機粉体として平板状顔料を３０質量％以上含有する無機粉体を使用することに特徴がある。平板状顔料のアスペクト比は５以上であることが必要がある。
アスペクト比が５未満の顔料では平板性が不足しているため、保形性が充分ではなくなる。同じ理由で、より好ましいアスペクト比は１０以上である。アスペクト比は大きいほど保形性が良いので、特に上限はないが、あまり大きいと水抜けが悪くなる可能性があり、１００以下程度が好ましい。
【００１６】
具体的な平板状顔料としては、クレー、タルク、雲母などが使用できる。クレーの中でも、液安定性、保形性の点から、カオリンが好ましい。焼成カオリン、デラミネートカオリン、構造化カオリン（構造性カオリン）などと称される各種カオリンも好ましく使用できる。
【００１７】
なお、アスペクト比が５未満の無機粉体は、全無機粉体中の７０質量％未満であれば含有することは差し支えない。アスペクト比が５未満の無機粉体としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、珪藻土、シラス、パライト、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、陶磁器粉砕物などが使用できる。ただし、上記した保形性の理由から、無機粉体の中で平板状顔料の使用量が多い程好ましく、より好ましくは平板状顔料が９０質量％以上、最も好ましくは１００質量％である。
【００１８】
本発明の紙粘土に使用されるパルプのフリーネスの値が２００ｍｌ未満であると、パルプ繊維の水切れが悪いため、搾水されたシートが緻密な構造になり易く、急速乾燥しにくく、また、急速乾燥に際して形状が変形する可能性がある。
フリーネスが６５０ｍｌを越えると、保水性が悪くなり、液安定性を損なう恐れがある。以上の理由から、本発明の紙粘土組成物におけるパルプのフリーネスは５００ｍｌ以下がより好ましい。
【００１９】
このようなパルプとしては、通常の製紙用に使用されている木材パルプが使用され、化学パルプ、機械パルプのいずれでも良く、木材の種類も針葉樹、広葉樹のいずれでも良い。また、古紙パルプも使用できる。古紙パルプは、新聞古紙、印刷古紙、雑誌古紙などのいずれでも良いが、印刷古紙が多量に入るとフリーネスが２００ｍｌ未満となることもあり、そのような場合は、スクリーンで微細繊維を除去することによりフリーネスを２００ｍｌ以上に調整することが可能である。また、原料古紙を選別したり、フリーネスを高く調整したパルプを混合することによって調整しても良い。
【００２０】
本発明の紙粘土組成物の保形性を維持するためには、繊維長が１ｍｍ以上の長繊維パルプを全パルプ中で５０質量％以上含有することが好ましい。より好ましくは、繊維長が２ｍｍ以上の長繊維パルプを全パルプ中に５０質量％以上含有することである。長繊維パルプの繊維長の上限を特に限定する必要はないが、一般的には６ｍｍ以下のものが使用し易い。
【００２１】
短繊維パルプが相対的に多いと、乾燥時に変形し易い。長繊維パルプの具体例としては針葉樹パルプまたは非木材パルプが挙げられる。非木材パルプとしては、ケナフ、竹、麻などが挙げられる。
また、長繊維パルプが機械パルプであれば、その剛直性のため、保形性が良好となるし、水切れが良いので、急速乾燥に適する。
なお、本発明の紙粘土組成物における長繊維の配合率を測定する方法としては、カヤーニ社製のＦｉｂｅｒＬａｂ繊維長分布測定機による測定方法がある。
【００２２】
本発明の紙粘土組成物に使用する糊剤には特に制限はなく、例えば、澱粉、セルロース誘導体、ポリビニルアルコールなどの水溶性高分子、ポリ酢酸ビニル、アクリル酸エステル系共重合体などの非水溶性合成樹脂であっても良い。水溶性高分子は、水溶液状態でパルプ及び無機粉体と混合して使用することが好ましく、非水溶性合成樹脂は、水性エマルジョンの状態でパルプ、無機粉体と混合して使用できる。
これらのうち、パルプ、無機粉体と親和性が高く、急速乾燥時のひびわれ防止に適しているのは、澱粉、セルロース誘導体である。
【００２３】
本発明の紙粘土組成物は、従来の紙粘土のように、手で捏ねて成形する場合には、適度な塑性変形が可能な状態であれば良い。
一方、流動性がある状態で容器から押出し、その際に好みの形を作る場合には、懸濁液粘度が０．５Ｐａ・Ｓ以下であると形状を維持せずに流れてしまう。押出しの作業適性から、粘度の上限は１０００Ｐａ・Ｓ程度である。
【００２４】
本発明の紙粘土組成物における各成分の質量比率は以下のとおりである。
パルプ：無機粉体の質量比は、０．５：１０〜３０：１０、好ましくは１：１０〜１０：１０、最も好ましくは１：４〜８：１０である。パルプと無機粉体の合計質量１００部に対しての理財は１〜１００部、好ましくは３〜４０部、最も好ましくは５〜１９部である。なお、ここで、糊剤は乾燥固形分質量で表示している。
【００２５】
水と全固形分（パルプ、無機粉体、糊剤）の比率は用途により異なる。手で捏ねるタイプの紙粘土にする場合、従来どおり固形分５０〜７０質量％程度でも良い。しかし、本発明のもう一つ特徴である流動性のある紙粘土を目的とする場合は、固形分４５〜２０質量％のように、水分を多くする必要がある。より好ましい範囲としては、固形分４０〜２５質量％である。
なお、上記のように水分が多い状態の場合、糊剤は、少量で粘度が高くなり、かつ、水分が多くてもパルプ、無機粉体を安定して保持するものであることが必要があり、この目的としては澱粉が最も優れている。
【００２６】
本発明の紙粘土組成物における糊剤として使用できる澱粉としては、とうもろこし、馬鈴薯、タピオカ等を原料として製造された澱粉、化工澱粉が挙げられる。化工澱粉としては、酸化澱粉、カチオン化澱粉、リン酸エステル化澱粉、などが挙げられる。
【００２７】
【実施例】
＜パルプの調整＞
新聞古紙３０質量部、雑誌古紙４０質量部、ちらし古紙３０質量部からなる古紙から脱墨古紙パルプを製造し、フリーネスを２２０ｍｌに調整した古紙パルプを準備した。このパルプをカヤーニ社の繊維長分布測定機で測定した結果、繊維長２ｍｍ以上の繊維は５５質量％であった。このパルプを実施例１の紙粘土組成物の製造に使用した。
【００２８】
新聞古紙５０質量部、雑誌古紙５０質量部に変更し、上記と同様にしてフリーネス３１０ｍｌに調整した古紙パルプを準備した。このパルプは繊維長２ｍｍ以上を７０質量％含有していた。このパルプを実施例２の紙粘土組成物の製造に使用した。
【００２９】
上記実施例２に用いるパルプの製造中に、更にスクリーンを通すことによって短繊維分を除去し、フリーネス５００ｍｌに調整した古紙パルプを準備した。このパルプは繊維長２ｍｍ以上が９０質量％であった。このパルプを実施例３の紙粘土組成物の製造に使用した。
【００３０】
新聞古紙７０質量部、ＯＡ古紙３０質量部からなる古紙から脱墨古紙パルプを製造し、フリーネスを１８０ｍｌに調整した古紙パルプを準備した。このパルプをカヤーニ社の繊維長分布測定機で測定した結果、繊維長２ｍｍ以上の繊維は４５質量％であった。このパルプを比較例の紙粘土組成物の製造に使用した。
【００３１】
＜無機粉体の調整＞
構造性カオリン（商品名：アストプラス、ヒューバー社製、平均粒子径０．７μｍ、アスペクト比１０）を実施例１〜３の紙粘土組成物の製造に使用した。
また、重質炭酸カルシウム（ＢＦ３００、平均粒子径８μｍ、アスペクト比１〜２：備北粉化工業製）を比較例の紙粘土組成物の製造に使用した。
【００３２】
＜澱粉糊液の調整＞
市販のリン酸エステル化澱粉を水に分散し、１０５℃で糊化し、固形分濃度２０％糊液を作成した。この糊剤を実施例１〜３および比較例の紙粘土組成物の製造に使用した。
【００３３】
＜紙粘土配合＞
上記パルプ、無機粉体および澱剤を、各成分の乾燥固形分質量で、表１の組成となるように配合し、本発明の紙粘土組成物を得た。
【００３４】
＜紙粘土の評価＞
流動性を有する上記紙粘土組成物をポリエチレン製の袋に３００ｍｌ詰めて１日保管し、液安定性を確認した。沈殿しなかったものを○、沈殿したものを×とした。
また、袋の先端に多角形のギザギサをつけたノズルをとりつけ、ギザギザ形状を有する模様の粘土を押出し、１分間放置し形状を目視評価した。模様の崩れがないものを○、崩れがあるものを×とした。
また、上記模様の粘土を、その後電子レンジ（松下電気産業製、ＮＥ−ＴＣ５）で急速乾燥し、乾燥固形物を得、ひびわれの発生状況を目視で評価した。ひび割れが観察されないのを○、ひび割れが観察されるものを×とした。
【００３５】
【表１】
2004325852.tif 000002
【００３６】
【発明の効果】
前記特徴を有する本発明の紙粘土組成物は、マイクロ波加熱による急速乾燥を行なっても、ひび割れない紙粘土組成物である。
また、本発明野紙粘土組成物は、液状で保管し、押出成形した場合でも、その形状を保持しつつ急速乾燥することが可能な紙粘土組成物である。