(57)【要約】【課題】  プラスチックの持つ軽量で成形性に富む特性を継承しつつ、環境ホルモンの影響がなく、燃えにくい成形体を提供する。【解決手段】  二酸化珪素の中空粒状体を主成分とし、この中空粒状体をポリエステル樹脂を結合材として使用して加圧成形した無機質軽量成形体とする。さらに、前記主成分に加え、さらに酸化アルミニウム、パーライトの各中空粒状体もしくはガラスチップのうちから選ばれた一種もしくは２種以上を副成分として添加したものであっても良い。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化珪素の中空粒状体を主成分とし、この中空粒状体をポリエステル樹脂を結合材として使用して加圧成形してなることを特徴とする無機質軽量成形体。
【請求項２】
前記主成分に加え、さらに酸化アルミニウムの中空粒状体、酸化マグネシウム粉末、ハイジライト粉末もしくはガラスチップのうちから選ばれた一種もしくは２種以上を副成分として添加してなることを特徴とする請求項１に記載の軽量無機質成形体。
【請求項３】
前記主成分もしくは副成分の中空粒状体の平均粒径が３０〜４０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無機質軽量成形体。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載の軽量無機質成形体からなることを特徴とする食器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３に記載の軽量無機質成形体からなることを特徴とする建築用パネル。
【請求項６】
主成分として平均粒径が３０〜４０μｍの二酸化珪素の中空粒状体と、結合材としてポリエステル樹脂を前記主成分に対して１０〜３０重量％混合し、１４０〜２００℃で加熱成形することを特徴とする無機質軽量成形体の製造方法。
【請求項７】
主成分として平均粒径が３０〜４０μｍの二酸化珪素の中空粒状体７０〜８０重量部と、副成分として平均粒径が３０〜４０μｍの中空粒状体の酸化アルミニウム、平均粒径が３０〜４０μｍのハイジライト粉末もしくは平均粒径が３０〜４０μｍのガラスチップのうちから選ばれた一種もしくは２種以上を５〜３０重量部と、さらに結合材としてポリエステル樹脂を前記主成分と副成分の合計量に対して、１０〜３０重量％混合し、１４０〜２００℃で加熱成形することを特徴とする無機質軽量成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は主に食器、内装材や外装材等の建築用建材、植木鉢や浴槽などの日用品等に用いられる無機質軽量成形体及びその製造方法に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】  従来から、上記のような用途の素材としては、陶磁器、金属、木、プラスチックなどが挙げられる。その中でもプラスチック製品は軽くて、丈夫で、安くて、しかも成形が容易なことから、広範囲の用途に使用されている。ところが最近、プラスチック製品の原料の主成分にはビスフェノールＡ等の、俗に環境ホルモンと呼ばれる物質が含まれていることが明らかにされつつあり、環境ホルモンは生物や自然界に悪影響を与える作用があることが憂慮されるようになり、近年各方面で、食器等にはプラスチック以外の成形品を使用することが望ましいと主張されている。環境ホルモンの恐れをなくすには、プラスチック以外の従来の成形品を使用すれば良いが、木製品は耐久性に劣り資源の枯渇という問題があり、陶磁器や金属製品は重量が重いという欠点がある。【０００３】  従来からの天然骨材を軽量化する手段として、コンクリートを発泡させて化粧板とする技術が開発されている（例えば、特許文献１）。あるいは石英片岩を１０００℃以上に加熱して、軽量骨材として利用する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】  特開２００１−３４８２８７号公報
【特許文献２】  特開平４−６１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、これらの方法は土木建築用の材料としては使えるものの、工業的に大がかりな設備を必要とし、費用がかかりすぎて小さな製品では採算に合わない難点がある。
本発明は、プラスチックの持つ軽量で成形性に富む特性を継承しつつ、環境ホルモンの影響がなく、燃えにくい成形体を提供することを目的とする。
また、本発明は、プラスチック製品並みの簡単な加工方法で無機質軽量成形体を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明の無機質軽量成形体は、二酸化珪素の中空粒状体を主成分とし、この中空粒状体をポリエステル樹脂を結合材として使用して加圧成形した無機質軽量成形体とした。
さらに、本発明の無機質軽量成形体においては、前記主成分に加え、さらに酸化アルミニウムの中空粒状体、酸化マグネシウム粉末、ハイジライト粉末もしくはガラスチップのうちから選ばれた一種もしくは２種以上を副成分として添加したものであっても良い。
酸化アルミニウム中空粒状体、酸化マグネシウム粉末、ハイジライト粉末もしくはガラスチップも軽量で水溶性成分や環境ホルモン等の有害物質を含まないので、軽量で環境に優しい無機質軽量成形体とすることができる。【０００６】  本発明で使用する主成分もしくは副成分の中空粒状体の平均粒径は、３０〜４０μｍであることが好ましい。
加圧成形して無機質軽量成形体としたときに、実用に耐える充分な抗折強度を得るためである。【０００７】  本発明の無機質軽量成形体は、食器や建築用パネルとして有用である。
本発明の無機質軽量成形体を使用した食器や建築用パネルは、軽量で必要な抗折力を備え、しかも環境ホルモンのような有害な物質を含まないので、人畜無害で再利用も可能なことから、環境に優しい食器や建築用パネルとなる。【０００８】  また、本発明の無機質軽量成形体の製造方法の一つは、主成分としての平均粒径が３０〜４０μｍの二酸化珪素の中空粒状体と、結合材としてのポリエステル樹脂を前記主成分に対して１０〜３０重量％混合し、１４０〜２００℃で加熱成形する方法を採用した。
さらに、本発明の別の無機質軽量成形体の製造方法は、主成分としての平均粒径が３０〜４０μｍの二酸化珪素の中空粒状体７０〜８０重量部と、副成分としての平均粒径が３０〜４０μｍの中空粒状体の酸化アルミニウム、平均粒径が３０〜４０μｍのハイジライト粉末もしくは平均粒径が３０〜４０μｍのガラスチップのうちから選ばれた一種もしくは２種以上を５〜３０重量部と、さらに結合材としてのポリエステル樹脂を前記主成分と副成分の合計量に対して、１０〜３０重量％混合し、１４０〜２００℃で加熱成形する方法を採用した。
これらの方法によれば、実用上充分な強度を有し環境ホルモンの心配のない無機質軽量成形体を簡単な方法で、安価に得ることができる。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によれば、成型が極めて容易で、しかもプラスチックと同等に軽く、強度的にもプラスチックと遜色のない成形体を、安価に得ることができる。しかも環境ホルモンの心配もないので、人体に安全で、廃棄後の再利用も可能で環境に優しい循環型社会の構築にとって極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明で主成分として使用するのは、二酸化珪素の中空粒状体である。珪素はクラーク数の最も大きな元素で地殻中に酸化物の形で存在している。通常の酸化物は二酸化珪素（ＳｉＯ２）で極めて安定な化合物である。二酸化珪素は石英（珪石；クオルツ）として多量に存在し、ガラスや陶磁器の原料として広く使用されている。石英は菱面体の結晶で、比重は２．５６である。純粋の石英は無色透明であるが、酸化アルミニウム、二酸化マンガン等の不純物が含まれると白色、褐色、紫色等の色を呈するようになる。融点は１７３０℃とされるが、５７３℃付近から転移が始まり、結晶形態が複雑に変化する。通常は粉末にして成形・焼成して陶器としたり、溶融成形してガラスとして利用されている。【００１１】  ところで、ガラスや陶磁器は比重が２．５６と大きいのが唯一の短所である。そこで簡単な方法で比重の小さな陶器を造る手段について種々検討を行った。その結果、主原料となる珪石を中空の微細粒とすれば比重が０．９〜１．２と原石の半分以下になり、しかも成形加工する場合の粒子間の接合力や成形体の抗折力も、従来の陶器に劣らないものにできることを見いだした。【００１２】  微細な中空の珪石粒を得るには、細かく砕いて砂状にした珪石を、１０００℃以上の火炎にくぐらせることにより非晶質化した中空球が得られる。中空粒の直径は２．５〜１００μｍで、平均粒径が３０〜４０μｍの範囲にあるものが好ましい。珪石の純度は二酸化珪素含有量が９９％以上の高純度のものが好ましい。このようにして得られる中空球は比重が０．９〜１．２と原石の半分以下になり、圧潰強度も高いものとなる。【００１３】  上記のようにして得た二酸化珪素の中空粒状体に、結合材としてポリエステル樹脂を加え、加圧成形して無機質軽量成形体とする。
ポリエステル樹脂としては特に制限はなく、例えばポリエチレンテレフタレートやポリエチレンイソフタレート等の不飽和ポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂の添加量は、二酸化珪素の中空粒状体に対して１０〜３０ｗｔ％、好ましくは１５〜２０ｗｔ％使用するのが好ましい。１０ｗｔ％以下では必要な強度が得られず、３０ｗｔ％以上にすると耐熱性等の無機質材料としての特徴が失われるようになる。【００１４】  上記の割合で配合した原料を所望の型に入れて加圧し、１４０〜２００℃の温度に加熱して硬化させて成形体とする。このようにして得られた成形体は、二酸化珪素の中空粒がポリエステル樹脂を介して接合した構造をなしており、成形体の嵩比重はほぼ二酸化珪素中空粒の比重と同じ０．９〜１．２ｇ／ｃｍ３程度である。また、この成形体は、食器などに利用した場合の機械洗浄、自動乾燥等に耐えるだけの充分な強度を備えており、１８０℃までの耐熱性にも優れている。また、煮沸しても有害な物質が溶出することはない。【００１５】  本発明の無機質軽量成形体は、副成分として酸化アルミニウムの中空粒状体、酸化マグネシウム粉末、ハイジライト粉末もしくはガラスチップのうちから選ばれた一種もしくは２種以上を含んだものであっても良い。これらのうち酸化アルミニウムの中空粒状体は、成形体の比重を軽くするために有効である。酸化マグネシウム粉末は耐候性（色調の変化に対する抵抗）を改善する効果がある。また、ハイジライト粉末はポリエステル樹脂との架橋により粘結性を高める効果がある。これら副成分の平均粒径は３０〜４０μｍの範囲にあるものが好ましく、比重が１．０〜１．２のものが好ましい。また、ガラスチップは、いわゆるガラスを粉にしたものやガラス繊維を短く切ったものが利用できる。いずれも主成分たる二酸化珪素中空粒の代替となるものであって、かつ二酸化珪素中空粒の結合を促進させる効果がある。代替量は全体の２０％止まり、すなわち二酸化珪素中空粒８０重量部に対して副成分２０重量部を限度とするのがよい。
なお、副成分を使用する場合には、結合材として使用するポリエステル樹脂の量は、主成分と副成分の合計量に対して１０〜３０ｗｔ％とする。【００１６】  本発明の無機質軽量成形体には、必要により滑石粉、カオリンパウダー、バーブチル、顔料、ステアリン酸等を適量含んだものあっても良い。滑石粉は無機質同士の馴染みを良くし、滑りを良くして脱離型材として作用する。カオリンパウダーは成形体表面の艶を良くする効果があり、バーブチルは成型品が硬化するまでの時間を短縮させる硬化促進剤である。顔料が成形体に好みの色を付けるためのものである。型に入れて成形する際の離型材としてステアリン酸を少量加えておくのは有効である。【００１７】  このようにして得られる本発明の無機質軽量成形体は、嵩比重が１．０〜１．２ｇ／ｃｍ３と軽く、有害な環境ホルモンを含まず、しかも適度な強度を有しているので各種食器類や建築用パネル等として有用である。食器としては茶碗、汁碗、皿などに利用でき、例えば茶碗にした場合には１個の重さが１００〜１２０グラムと軽量にできる。また、建築用に使用すれば軽量で耐火性に富むので化粧パネル等として有用である。
その他にも植木鉢や浴槽などの日用品、流し台に代表される台所用品、置き時計や絵皿に代表される装飾品等にも用いることができる。
【実施例】
【００１８】  主成分として比重が０．５〜０．９、粒径が２０〜５０μｍで平均粒径が３０μｍの二酸化珪素の中空粒状体を使用し、さらに必要に応じて副成分として表１に示すように粒径が２０〜５０μｍの酸化アルミニウム中空体、酸化マグネシウム粉末、ハイジライト粉末もしくはガラスチップを配合し、これに結合材としてポリエステル樹脂を添加して混練した後、お碗型の金型に充填してホットプレスにより１５０℃、２００ｋＰａで加熱成形した。なお、必要により離型剤や装飾のため少量の顔料も添加した。これらの使用した副成分も合わせて表１に示す。【００１９】
【表１】
2005112707.tif 000002
【００２０】  得られた成形体の一部を試験片として、嵩比重、ＪＩＳ  Ｓ２０２９−１９６８に規定する衝撃試験、１８０℃における耐熱性、煮沸水中に浸漬してビスフェノールＡの溶出の有無を測定した。これらの結果を表２に示す。なお、衝撃試験は定められた鋼球を高さ３００ｍｍから落下させて破損の合否を判定する試験であるが、今回はいずれも強度が高いのでひびが入る鋼球の落下高さを記した。
比較のため、従来の陶器、プラスチック、気泡コンクリートについての測定結果も併記する。【００２１】
【表２】
2005112707.tif 000003
【００２２】  表２の結果から、本発明の無機質軽量成形体は、嵩比重が従来の陶器の約半分程度と軽く、しかも日常用品として充分満足できる強度を備えていることが判る。また、成形加工にあたっての製品歩留まりも９５％以上で、極めて成形性に富んでいるので、安価に製造することができた。【００２３】  上記実施例では、お碗型成形体の例を示したが、燃えにくいので化粧パネル等の内装材や外装材としての建築用建材、植木鉢や浴槽などの日用品等にも使用できるのはもちろんである。
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月5日(2003.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記主成分に加え、さらに酸化アルミニウムの中空粒状体、酸化マグネシウム粉末、ハイジライト粉末もしくはガラスチップのうちから選ばれた１種もしくは２種以上を副成分として添加してなることを特徴とする請求項１に記載の無機質軽量成形体。