(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなる中空微小球体、粉末パルプ、カルボキシメチルセルロース及びポリビニルアルコールを含み、前記材料を加熱混合して得られる軽量粘土であって、カルボキシメチルセルロースとポリビニルアルコールの配合比率が重量比で１０：０．５〜１０：３であり、カルボキシメチルセルロースが、そのエーテル化度が１．０以上で１％水溶液での粘度が７００ｍＰａ・ｓ以上である、軽量粘土。
【請求項２】
４０〜７０℃で混合して得られる、請求項１記載の軽量粘土。
【請求項３】
中空微小球体を構成する樹脂が塩化ビニリデン−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、及びメチルメタクリレート−アクリロニトリル共重合体樹脂から選ばれる請求項１又は２記載の軽量粘土。
【請求項４】
中空微小球体の粒径が２０〜１５０ミクロンである、請求項１〜３のいずれか１項記載の軽量粘土。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は学校教材用、玩具用等として使用される粘土のうち、作業性や加工性を改善した軽量粘土に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、教材用、玩具用として通常の粘土、紙粘土、小麦粘土等が知られている。さらにこれらの粘土をより軽くして、作業性や加工性等を改善したものもある。例えば、中空微小球体を主原料にし、繊維、合成糊剤、タルク粉、岩石粉を混合したものがある。しかし、タルク粉、岩石粉を用いると重たくなり、色調が暗くなるという欠点がある。
また、中空微小球体、合成粘結剤、馴合液剤等からなる配合により、軽量で色調が明るく焼却処理できる軽量粘土が提案されている（特開平２−１２３３９０号公報）。
しかしながら、従来の軽量粘土は、創作し易い物性及び乾燥後の外的圧力に対する耐性という点で、未だ十分ではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、適度な硬さと伸び易さ、及び適度なもろさといった創作し易い物性を有し、かつ乾燥後は長期間堅牢さを維持し得る、軽量粘土を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題の解決のために鋭意検討した結果、中空微小球体、粉末パルプ、カルボキシメチルセルロース及びポリビニルアルコールを含有する軽量粘土において、カルボキシメチルセルロースとポリビニルアルコールの配合比率を重量比で１０：0.５〜１０：３とすることにより、創作し易い物性を有する粘土が得られ、且つ粘土成型品の乾燥後の強度を向上させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
従って本発明は、中空微小球体、粉末パルプ、カルボキシメチルセルロース及びポリビニルアルコールを含有する軽量粘土であって、カルボキシメチルセルロースとポリビニルアルコールの配合比率が重量比で１０：0.５〜１０：３であることを特徴とする軽量粘土に関する。
また、上記の原料を加熱混合することにより得られた粘土は、べたつきが抑制されていて、創作し易い物性を有するとともに乾燥後の強度も向上することを見出した。
従って本発明は、中空微小球体、粉末パルプ、カルボキシメチルセルロース及びポリビニルアルコールを加熱混合して得られる軽量粘土に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の軽量粘土に使用する中空微小球体とは、粒子中に気体を内包する軽量微小素材をいう。このような中空微小球体は一般に、その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などからなり、気体を内包している。このような中空微小球体は市場で一般に入手できる。これらの粒径は一般に２０〜１５０ミクロン、嵩比重は0.０２程度であり、微小球体の形状である。
また本発明の軽量粘土に使用する粉末パルプは、当技術分野において一般的に配合される添加物として公知のものであって、市場で入手できるものである。
本発明の軽量粘土に配合するカルボキシメチルセルロース（以下、ＣＭＣという）及びポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡという）は、当技術分野で合成糊剤として知られているものである。一般的に粉末状で、又は２〜５％程度の水溶性接着剤の形態で粘土に配合される。
ＣＭＣとＰＶＡの配合比率を重量比で、１０：0.５〜１０：３とすることが好適である。より好ましくは１０：１〜１０：1.５である。
ＰＶＡがこの割合よりも少ないと、伸びの少ない粘土となり、乾燥後破損し易くなる。一方ＰＶＡがこの割合よりも多くなると、べたつきが激しくなり、乾燥後の収縮が著しい粘土となる。
【０００６】
ＣＭＣとしては、エーテル化度が高いものが好ましく用いられる。好ましいＣＭＣとして、エーテル化度が1.０以上で、１％水溶液での粘度が７００ｍＰａ・ｓ以上のものが挙げられる。さらに詳しくは、エーテル化度が３程度までものを使用することができる。エーテル化度が1.０未満であると、粘土がべたつく傾向がある。またＣＭＣの粘度としては２０００ｍＰａ・ｓ程度までのものを使用することができる。粘度が７００ｍＰａ・ｓ未満であると軟らかすぎて粘土の形状を維持するのが困難となる。ＣＭＣの粘度は、温度２５℃でＢ型粘度計により測定される。上記のようなＣＭＣは一般に市場で入手することができる。
ＣＭＣだけの配合であると、粘土はべたつかないが、硬くてもろく、伸びがないものとなる傾向がある。また、ＰＶＡだけの配合であると、粘土が柔らかく伸びが良いが、べたつく傾向がある。
【０００７】
本発明の軽量粘土には、上記の中空微小球体、粉末パルプ、ＣＭＣ、ＰＶＡの他に、適量の添加物などを配合させることができる。また、ＰＶＡの他にポリ塩化ビニルといった合成糊剤をさらに配合してもよい。添加物としては、エタノール、グリセリン、機械油、水などが挙げられる。これらの添加物は、粘土の保存性を改良したり、べたつきを防止するのに有用である。
本発明の軽量粘土は、例えば、中空微小球体を１２〜１８部（重量部を意味する、以下同じ）、粉末パルプを５〜１０部、粉末ＣＭＣを８〜１２部、５％ＰＶＡ含有水溶性接着剤を８〜３０部、α化澱粉２〜１０部、エタノール、グリセリン、機械油等を５〜１０部、水１０〜４０部混合することによって製造することができる。
中空微小球体が１２部未満では、目的とする軽量化を達成できず、１８部を超えても軽量化は達成できるが、粘土としての性質が損なわれることがある。また、粉末パルプの添加量が５部未満であると軟らかすぎる物性となり、１０部を超えると硬すぎて重い粘度になってしまう。
ＣＭＣ、ＰＶＡといった合成糊剤が上記の添加量に満たないと、伸びの弱いもろい粘土となり、上記の量を超えるとべたつきの激しい粘土となる。
【０００８】
本発明の軽量粘土を製造する際には、上述の原料を加熱混合することが好ましい。加熱混合することによって、主にＰＶＡからくる粘土のべたつきを抑えて生地性を向上させるとともに、機械等への付着もなくなり、作業性を大幅に改善することができる。
製造の手順は常法にしたがって行えばよく、原料を４０〜７０℃程度に加温して混合することが適当である。さらに好ましくは５０〜６０℃に加温する。温度が７０℃を超えると粘土が硬くなり伸びがなくなり、もろくなる傾向がある。一方温度が４０℃未満、例えば常温ではべたつきが増す。
本発明の軽量粘土は、ＣＶＣとＰＶＡの配合比率を上述の特定の割合として、上記のように原料を加温して混合して得ることにより、作業性や加工性が改善されて創作し易い粘土が得られ、乾燥後には外的圧力に対して破損しにくく、しなやかさを発揮することができる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の軽量粘土は、岩石粉やタルク粉を使用することなく、より軽量となり、また色合いも白さが増し、顔料の色合いをそのまま出しやすい。
本発明の軽量粘土はまた、適度な硬さと伸び易さ、及び適度なもろさを有し、べたつきが少なく、創作し易い物性を有する。
従来の軽量粘土では、厚さ0.５mmの円形状にのばして乾燥させた後、円の直径を中心に折り曲げると折れてしまうことがあるが、本発明の軽量粘土は同様の操作によっても折れずに、つながったままである。すなわち、乾燥後も、外的圧力に対して破損しにくく、また、しなやかさが発揮される。従って創作後、乾燥しても長い期間、堅牢さを維持することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。
実施例及び比較例
下記表１に示される組成（単位は重量％）に従って、各粘土を調製した。調製の手順として、次のようにした。
中空微小球体、粉末パルプ、ＣＭＣ、α化澱粉を前もってよく混合する。そこへ残りの資材を全量加え、加熱又は常温混合して粘土に仕上げた。
製造後の粘土、及びその乾燥後の状態について、表１に挙げた各項目を評価した。その結果を表１に併せて記載する。
評価方法は次のとおりである。なお、乾燥後の破損しにくさについては、厚さ0.５mm、直径１０cmの円板状に乾燥したものを、両端を手で持ち、引っ張った時の破れにくさを評価した。
10人を対象に、良いという評価を下した人数で決定した。
10人中、８〜10人が良いとした場合‥‥◎
〃  、５〜７人が良いとした場合‥‥○
〃  、３〜４人が良いとした場合‥‥△
〃  、０〜２人が良いとした場合‥‥×
【００１１】
【表１】
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【００１２】
上記の結果より、本発明の軽量粘土の中でも特に、ＣＭＣとして、エーテル化度が1.０以上で１％水溶液での粘度が７００ｍＰａ・ｓ以上のものを使用し、ＣＭＣとＰＶＡを重量比で１０：0.５〜１０：３の範囲で用い、且つ製造時に原料を加熱混合することにより、各評価項目において優れた粘土が得られることが判る。