(57)【要約】【課題】砂礫本来の色彩と質感を有する造形用材、及び、斯かる造形用材によって包埋された物品を提供することを課題とする。【解決手段】砂礫、ガラス粉末及び結着剤を含んでなる造形用材を提供することにより、上記課題を解決する。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂礫、ガラス粉末及び結着剤を含有してなる造形用材。
【請求項２】
砂礫を２０乃至９０体積％及びガラス粉末を８０至２０体積％含有し、さらにその混合物１ｃｍ３当り固形物重量で０．０５乃至２００ｍｇの結着剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の造形用材。
【請求項３】
結着剤が水溶性結着剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の造形用材。
【請求項４】
水溶性結着剤が粘性多糖類であることを特徴とする請求項３に記載の造形用材。
【請求項５】
ガラス粉末が中空状ガラス粉末である請求項１乃至４のいずれかに記載の造形用材。
【請求項６】
中空状ガラス粉末が人工物、火山灰土またはシラス土壌を原料とすることを特徴とする請求項５に記載の造形用材。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の造形用材によって一部又は全部が包埋された物品。
【請求項８】
物品が発掘品であることを特徴とする請求項７に記載の造形用材によって包埋された物品。
【請求項９】
展示用、保管用、運送用、研修用又は教材用であることを特徴とする請求項８に記載の造形用材によって包埋された物品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砂礫又は岩石の色彩と質感を保持した造形用材を作製するための造形用材、並びに、造形用材によって包埋された物品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
考古学及び古生物学における発掘品は、人類の歴史、生物の進化や古生物の生息状況を推理・解析することを可能にする重要な資料であり、貴重な文化遺産といえる。博物館は、このような物品を保管し、さらには展示することにより、これらの資料を一般大衆に公開する施設である。しかしながら、来館客にとって、単に発掘品がガラスケース内に陳列されているのを鑑賞するのでは、少々面白みに欠ける懸念があり、興味深い展示品やそれを用いたイベントが求められている。
【０００３】
発掘品については、完全に掘り出したものを展示するだけではなく、砂礫や岩石に包埋され埋もれた状態で展示する方法が採用されることがある。この展示方法は、リアリティーの点で優れており、また、動物の骨格などの複数の部分からなる発掘品においては、部分を組み合わせ、一体の動物骨格として展示できるという有利な点がある。また、この展示方法には、貴重な発掘品を物理的に強化、保護する効果があり、発掘品を保管、輸送する際に起こる恐れのある発掘品の破損、劣化を防ぐこともできる。
【０００４】
発掘品を本物の岩石に包埋するのは困難であるので、実際は岩石に外見上類似した造形用材を用いる。例えば、不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂を固めて岩石の形状に成形したり、発泡ウレタンを岩石の形状に成形した後、その表面に不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂を塗布することなどが行われている。しかしながら、このような造形方法は、岩石の形状については疑似できるものの、岩石の色彩及び質感を再現することはできず、不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂の色彩及び質感になる。また、造形用材に着色剤により着色し、色彩を調整することも可能であるが、砂礫や岩石の本来の色彩及び質感を忠実に再現することは難しい。
【０００５】
砂礫や岩石の本来の色彩と質感を忠実に再現するには、発掘現場の砂礫や岩石の粉砕物などを無色あるいは透明の結着剤などにより固め、岩石として再構成した造形用材を用いる方法が考えられる。しかしながら、無色透明の結着剤は、砂礫粒子の隙間によって光が吸収されるため、反射光が減少し、造形用材が暗色化する現象（本明細書では、この現象を「暗色化現象」と呼称する）が起こる。これを解決するためには、光を反射しやすい結着剤を採用すればよく、例えば、木工用接着剤は、乳白色の色彩を有しており、暗色化現象を起こし難い。しかしながら、砂礫の色彩が白色もしくは白色に近い色彩に限定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、砂礫本来の色彩と質感を再現した造形用材、及び、斯かる造形用材によって包埋された物品を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明者等は、砂礫本来の色彩と質感を有する造形用材をを検索したところ、砂礫や岩石の粉砕物にガラス粉末を配合すれば、結着剤として無色又は透明の結着剤を用いたとしても、暗色化現象を起こすことなく、砂礫本来の色彩と質感を有する造形用材を作製可能であることを見いだした。また、斯かる造形用材の結着剤に、水溶性結着剤を用いれば、造形用材が固化した後であっても、水分を付与するだけで再び柔軟になり、発掘品を造形用材から剥離することが容易となること、及び、剥離した造形用材は再利用できることを見い出し本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、上記課題を解決するために、砂礫本来の色彩と質感を有する造形用材を提供することである。
【０００９】
さらに、本発明は、上記課題を解決するために、砂礫本来の色彩と質感を有する造形用材によって一部又は全部が包埋された物品を提供することである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で造形用材によって一部又は全部が包埋される物品は、特に限定されないが、天然物又は人工物であっても、本物又はレプリカであってもよい。本発明の造形用材の主たる目的は、砂礫や岩石によって一部又は全部が包埋されていた物品の発掘時の状態を再現することであるので、土中から掘り起こされた物品、いわゆる発掘品の包埋に有利に実施できる。発掘品としては、例えば、岩石、石炭、宝石、珊瑚、琥珀、金属、鉱石、溶岩、ストロマサイト、隕石などの物品、又は、動植物の一部若しくは全体、例えば、動物の骨、歯、牙、皮膚、角、爪、毛、甲羅、殻、貝殻、葉、根、茎、つる、木部、維管束、花、地下茎、種子、花粉などの物品が挙げられる。これらの物品は化石の形態となっていてもよく、物品の形状が痕跡として岩石などに残されたものであってもよい。また、人工物の発掘品としては、例えば、石器、木器、金属器、土器、装飾品、武器、書物、衣服、建造物などの物品が挙げられる。
【００１１】
本発明の造形用材は、砂礫、ガラス粉末及び結着剤を含んでなり、これらの成分は、砂礫の粒径及びガラス粉末の粒径などを勘案して分量比率を適宜決定すればよい。通常、砂礫を２０体積％乃至９０体積％、及び、ガラス粉末を８０乃至２０体積％の範囲で混合し、さらにその混合物１ｃｍ３当り固形物重量で０．０５乃至２００ｍｇの範囲内で結着剤を含有させればよい。それぞれの成分が、上記範囲の下限に満たない場合は、それぞれの成分の効果を発揮する上で量的に不足する恐れがあり、上記範囲の上限を越えると、量の割に効果がなく、他の成分の比率を減ずることになるので好ましくない。なお、本明細書でいう体積は、造形用材成分の粉末粒子間の隙間を包含する体積であり、混合前の造形用材成分を、例えば、メスシリンダー、メスフラスコ、ビーカー、カップ、枡、バケツ、ドラム缶などの適宜の容器を用いて計測することにより算出することができる。
【００１２】
砂礫としては、特に限定されないが、一部又は全部を包埋する物品が発掘品の場合、発掘現場を忠実に再現するために、発掘現場の砂礫又は岩石を粉砕し砂礫化したものを用いるのが好ましい。また、発掘現場の砂礫又は岩石の粉砕物の入手、使用が困難な場合には、色彩、質感などの外観が類似する他の砂礫を用いることができる。本発明でいう砂礫又は岩石は、発掘品が埋もれている地層の砂礫又は岩石であることから、通常は、レキ岩、砂岩、シルト岩、粘土岩、石灰岩、珪藻土などの堆積岩を由来とする砂礫又は堆積岩の粉砕物となる。砂礫の粒径は、発掘現場の砂礫又は岩石を構成する堆積物の粒径に合わせて設定するのが好ましく、ふるいにかけて所望の粒径の砂礫を用いればよい。砂礫の粒径としては、１０μｍ乃至１０ｍｍの範囲内、好ましくは２０μｍ乃至１ｍｍの範囲から選択される。
【００１３】
ガラス粉末としては、特に限定されないが、通常、人工ガラス粉末、又は、天然の火山灰土又はシラス土壌から得られるもの又はそれらの加工品が好適に用いられる。ガラス粉末は、その粒径が均一でなくともよく、本発明の造形用材として用いる砂礫と比較して、平均粒径が小さいものが用いられる。ガラス粉末の粒径の目安としては、通常、１μｍ乃至１ｍｍの範囲内、好ましくは２μｍ乃至５００μｍの範囲内のものが用いられる。ガラス粉末は、光を反射しやすく吸収し難いように加工されたものが暗色化現象を起こし難くするので好ましく、とりわけ、生成時の急激な冷却により、気泡を有するガラス粉末、いわゆる中空状ガラス粉末が好ましい。このような中空状ガラス粉末の一例としては、シラス土壌を約１，０００℃に熱した後、急激に冷却して、気泡を含有せしめた、株式会社アクシーズケミカル販売の商品名『シラスバルーン』が挙げられる。
【００１４】
ガラスの材質は特に限定されないが、例えば、セレン、イオウなどの元素、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウムなどの酸化物、酸化物塩類、硫化物、セレン化物、ハロゲン化物などがガラス状態（非結晶固形物）にあるものが挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラスなどは、一般に実用化されているため入手しやすく、本発明の造形用材において好適に用いることができる。
【００１５】
結着剤としては、無色又は透明の結着剤を用いるか、用いる砂礫の本来の色彩、質感を妨げない範囲で着色されたものを用いることができる。結着剤としては、乾燥により水分が蒸発することにより結着固化し、再び水分を付与することにより、再溶解する結着剤、いわゆる水溶性結着剤が有利に用いられる。水溶性結着剤としては、澱粉、プルラン、カラギーナン、アルギン酸ナトリウム、グアガム、アラビアガム、エルシナン、キサンタンガム、トラガカントガム、ペクチンなどの粘性多糖類、ゼラチンなどのタンパク質など、またはそれらの誘導体を採用することができ、これら水溶性結着剤の１種又は２種以上を適宜混合して用いることができる。これらのうち、澱粉、プルランなどの粘性多糖類が最も好ましく用いられる。水溶性結着剤は、適量の水又は湯に溶解及び／又は膨潤したものを使用すればよく、水溶性結着剤の種類にもよるが、通常、固形物含量が０．１乃至８０ｗ／ｖ％、好ましくは１乃至５０ｗ／ｖ％の水溶性結着剤を含有する水溶液又は懸濁液を用いれば良い。なお、造形用材を再利用しない場合には、非水溶性結着剤を用いても構わない。
【００１６】
本発明の造形用材には、本発明の目的を逸脱しない範囲内で、適宜の成分を添加することができる。例えば、細菌、虫、ネズミなどからの害を防ぐために、適宜の防腐剤、防虫剤、防鼠剤などを、紫外線による劣化を防ぐために、適宜の紫外線防護剤、紫外線吸収剤などを、酸化を防ぐための抗酸化剤、砂礫、岩石の粉砕物又は物品からの臭いを低減するために、適宜の防臭剤、着香剤などを含有させることができる。また、適宜の樹脂、コンクリート、金属粉末、木粉末、発泡ウレタンなど、通常の造形用材を製造する際に用いる成分を配合してもよい。
【００１７】
本発明の造形用材の製造方法及び使用方法としては、砂礫、ガラス粉末、結着剤をよく混合した後、造形用材が固まらないうちに、木枠や金型に流し込んだり、山状に成形した後、空気を除去するために押圧して圧縮する。物品あるいは本発明の造形用材を付着させた物品に更に本発明の造形用材を塗布してもよい。物品に造形用材を付着させた後には、造形用材を適宜の方法、例えば、自然乾燥、温風乾燥、赤外線乾燥などにより、乾燥させる。この方法により調製された乾燥後の本発明の造形用材における圧縮強さは、日本工業規格ＪＩＳ　Ｒ１２５０　「普通れんが」の項に準じて測定したところ、２５乃至２，５００Ｎ／ｃｍ２の範囲内となり、加工に適している。
【００１８】
本発明の造形用材によって包埋された物品の形態としては、図１に示すように、符号１に示す本発明の造形用材を、符号２に示す物品の一部を覆い隠すように包埋したものが挙げられる。また、図２に示すように、符号３に示す本発明以外の造形用材、非水溶性結着剤により作製された本発明の造形用材、又は天然の岩石などで部分的に包埋された符号２に示す物品を、符号１に示す本発明の造形用材で一部を覆い隠すように包埋したものが挙げられる。なお、所望により、物品を露出部分がなく全部を包埋してもよい。
【００１９】
物品に付着させた本発明の造形用材は、適宜の方法によりその表面を加工することができる。表面を加工する方法としては、通常の展示品製造、レプリカ作製作業で用いられる道具、例えば、金属、ゴム、セラミック、プラスチック、木、竹、羽毛などの素材で作製されたもの、例えば、ハンマー、タガネ、釘、シャベル、スプーン、彫刻刀、千枚通し、刷毛、ブラシ、へら、のみ、ドリル、鋸、メス、ヤスリ、紙ヤスリなどを用いることができる。また、レーザー、超音波、赤外線、Ｘ線、火炎放射、ジェット水流などを利用した各種加工装置を用いることも可能である。また、展示品完成後の本発明の造形用材の表面を部分的に、絵の具、クレヨン、鉛筆、ペンキなどの着色剤で着色したり、ニス、ラッカー、パラフィンなどの光沢剤や保護剤を塗布することもできる。
【００２０】
本発明の造形用材の結着剤として、水溶性結着剤を用いることにより、造形用材の再利用が可能となり、一度作製した包埋物品を解体し、造り直すことも容易に実施可能となる。さらに、使用済みの本発明の造形用材を水洗し接着剤を除去し、必要に応じて、さらに適宜の方法により、砂礫とガラス粉末とを分離すれば、本発明の造形用材を廃棄物とすることなく、それぞれの成分を別の用途に利用することも、再び環境中に戻すこともできる。この場合、毒性がなく、生分解性の水溶性接着剤を用いれば、洗浄廃液に起因する環境汚染を防ぐことも容易である。
【００２１】
本発明の造形用材は、物品の展示用以外にも、各種物品の保管用、輸送用に用いることができる。また、発掘品に付着した砂礫を除去するクリーニング作業の実習用として、又は、博物館などで来館者に発掘の体験をしてもらうことに用いることができる。また、発掘品などの物品を包埋する用途に限らず、モニュメント、彫刻、燈篭、庭石、石垣、石段、石碑、石塔、石畳、墓石、石像、盆栽、学習教材、舞台道具、マネキン人形、風景模型、ジオラマ、建築物などの材料として用いることができる。
【００２２】
以下に、本発明の造形用材の実験例を示す。
【００２３】
【実験１】
＜造形用材中の結着剤含量＞
モンゴルのゴビ砂漠から採取した岩石（砂岩）を細かく粉砕し、ふるいにかけ、粒径１２５μｍ〜２５０μｍの砂礫を採取した。ガラス粉末としては、市販のアルミノケイ酸ガラスの中空状ガラス粉末である商品名『シラスバルーン』（株式会社アクシーズケミカル販売）を、ふるいにかけ、粒径６３μｍ未満のガラス粉末を収集した。これらの体積をメスシリンダーで測定し、体積比１：１で混合したものに、結着剤として澱粉糊（商品名『ヤマト糊』、ヤマト株式会社販売、固形物含量約２３％）を、砂礫・ガラス粉末混合物１ｃｍ３当り、０、０．０２、０．０５、２、１０、５０、１００、１５０、２００、５００ｍｇを添加し、よく混ぜ合わせた後に平板上で熱風乾燥して固化させた。これらを、粉砕前のモンゴルのゴビ砂漠の岩石と比較し、色彩及び質感を比較した。評価結果は、パネラー２３名による肉眼判定により、岩石本来の色彩及び質感を有していると判断したパネラーが２０名以上の場合を○、１０名以上２０名未満の場合△、１０名未満の場合を×として表した。その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示すとおり、結着剤含量が砂礫・ガラス粉末混合物１ｃｍ３当り０．０５乃至２００ｍｇにおいて、造形用材は岩石本来の色彩及び質感を有していた。なお、結着剤の含量が０．０５ｍｇ未満の場合、造形用材は十分な強度で固化せず、実用的ではなかった。
【００２６】
＜ガラス粉末と砂礫の含量＞
実験１と同様にして、砂礫の粒径が６３μｍ〜１２５μｍ及び１２５μｍ〜２５０μｍの２種類の砂礫を用意した。これに対して、粒径６３μｍ未満のアルミノケイ酸ガラスの中空状ガラス粉末（商品名『シラスバルーン』、株式会社アクシーズケミカル販売）を後記表２又は表３の配合比率で含有させ、結着剤として澱粉糊（商品名『ヤマト糊』、ヤマト株式会社販売、固形物含量約２３ｗ／ｗ％）を固形物として砂礫・ガラス粉末混合物１ｃｍ３当り１ｍｇ若しくは３ｍｇを含有させ、造形用材を作製した。これらを、実験１と同様の評価方法により評価した。その結果を表２及び表３に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
【表３】
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【００２９】
表２及び表３に示す結果より、ガラス粉末は８０乃至１０体積％、砂礫は２０乃至９０体積％で作製した場合、良好な結果が得られた。これらの範囲外の場合、つまり、砂礫の含量が２０体積％未満又はガラス粉末の含量が８０体積％を超える場合には、ガラス粉末の色彩及び質感に近くなり、砂礫の色彩及び質感は満足のいくものではなかった。一方、砂礫の含量が９０体積％を越えるか又はガラス粉末の含量が１０体積％未満の場合、暗色化が起り、造形用材は薄暗い色彩となった。
【００３０】
以下に、本発明の造形用材、及びそれを利用した展示用物品の実施例を示す。
【００３１】
【実施例１】
＜造形用材＞
モンゴルのゴビ砂漠の岩石（砂岩）を細かく砕き、ふるいにかけ、粒径６３μｍｍ乃至１２５μｍのものを選別した。この３体積部に、アルミノケイ酸ガラスの中空状ガラス粉末である商品名『シラスバルーン』（株式会社アクシーズケミカル販売）をふるいにかけ、粒径を６３μｍ未満としたもの３体積部をよく混ぜ合わせた。砂礫・ガラス粉末混合物の体積を測定した後、水溶性結着剤である澱粉糊（商品名『ヤマト糊』、ヤマト株式会社販売、固形物含量約２３ｗ／ｗ％）を砂礫・ガラス粉末混合物１ｃｍ３当り１００ｍｇ（固形物として約２３ｍｇ）を加え、全体が均一になるまで混合し、本発明の造形用材を得た。
【００３２】
モンゴルのゴビ砂漠の岩石本来の色彩及び質感を有する本発明の造形用材は、モンゴルのゴビ砂漠からの発掘品を包埋すれば、忠実に発掘現場を再現した包埋物品を作製することができる。また、水溶性結着剤を用いているので、再利用や廃棄に適している。
【００３３】
【実施例２】
＜造形用材＞
水溶性結着剤として、２０ｗ／ｗ％のプルラン溶液を用いた以外は、実施例１と同様の方法により、本発明の造形用材を得た。
【００３４】
モンゴルのゴビ砂漠の岩石本来の色彩及び質感を有する本発明の造形用材は、モンゴルのゴビ砂漠からの発掘品を包埋すれば、忠実に発掘現場を再現した包埋物品を作製することができる。また、水溶性結着剤を用いているので、再利用や廃棄に適している。
【００３５】
【実施例３】
＜展示用物品の作製＞
実施例１で作製した本発明の造形用材を平板上に厚さ約１０ｃｍとなるように広げ、適度な大きさに成形した後、モンゴルのゴビ砂漠から発掘した恐竜（プロトケラトプス、学名：Ｐｒｏｔｏｃｅｒａｔｏｐｓ　ａｎｄｒｅｗｓｉ）の約百数十の部品からなる全身骨格を発掘された状況と同じ配置で埋め込んだ。乾燥後、発掘直後の写真と比較しつつ、さらに、適量の造形用材を塗布し、発掘直後の発掘品と類似した形状とした後、造形用材の表面を竹べら又は彫刻刀で削り、発掘直後の発掘品の状況を再現した。図３には、被複写体である発掘直後の恐竜骨格の発掘品、図４には、本発明の造形用材による恐竜骨格の展示品を示す。
【００３６】
図３及び図４に示すとおり、本発明の造形用材による恐竜骨格の展示品は、被複写体と同様に、発掘直後の恐竜骨格の状態を保持した形状で配列しており、造形用材部分は暗色化現象を起こすことなく、岩石本来の色彩と質感を保持していた。また、造形用材に中空状ガラス粉末の配合したことにより、該展示品は、被複写体よりも軽量となり、輸送時の負担が軽減した。
【００３７】
【実施例４】
＜包埋物品＞
恐竜の骨のレプリカを、実施例２で作製した本発明の造形用材で完全に包埋した後、温風乾燥し、包埋物品を得た。
【００３８】
本品は、実習用又は教材用として、恐竜の骨などの物品を岩石から取り出す操作を習熟又は体験することに用いることができる。また、本品の使用後には、水洗すれば容易にレプリカと造形用材を分離回収することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、砂礫本来の色彩と質感を有する造形用材が作製できるので、発掘現場を忠実に再現した展示品を作製することができる。また、物品からの剥離が容易であるので、極めて使いやすい上に、再利用可能でり、廃棄物となりにくいので、経済的及び環境的に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の造形用材によって作製される物品の一形態を示す模式図である。
【図２】本発明の造形用材によって作製される物品の一形態を示す模式図である。
【図３】被複写体である本物の岩石に埋もれた発掘品（恐竜骨格）を示すデジタル画像をディスプレー上に表示した中間調画像を示す図である。
【図４】本発明の造形用材で包埋した発掘品（恐竜骨格）の展示品を示すデジタル画像をディスプレー上に表示した中間調画像を示す図である。
【符号の説明】
１　　本発明の造形用材
２　　物品
３　　　本発明以外の造形用材、非水溶性結着剤による本発明の造形用材、又は天然岩石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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