JP2012173400A - 軽量粘土 - Google Patents

Abstract

【課題】 チューインガムのように細長く伸ばすことができ、それぞれの表面形状を損なうことなく、接触表面を水に濡らさなくても相互にくっつけることができる、軽量粘土を提供する。
【解決手段】 合成樹脂製の微小中空粒子素材と、ポリビニルアルコールと、酢酸ビニル樹脂と、ホウ酸とを主成分として含有し、これに水を加えて成り、前記ポリビニルアルコールと前記酢酸ビニル樹脂の質量比が、１０：１０〜１０：７０の範囲であることを特徴とする軽量粘土。
【選択図】なし

Description

本発明は、児童や園児等の工作用もしくは教材用として好適な軽量粘土に関する。本発明の軽量粘土は、チューインガムのように伸ばしたり、微小面積を接触させるだけで水で表面を濡らさなくても粘土どうしを容易にくっつけたりできる性質を有し、しかも、手にべたつかないため、児童や園児等が遊びながら造形することができる。

合成樹脂製の中空の微小球体（いわゆる「マイクロバルーン」）に糊剤や添加物等を配合して成る軽量粘土が、種々、提供されている。
特開２０１０−２５０１７６号公報（特許文献１）には、「手に著しく付着することなく、粘土どうしが良好にくっつくことにより造形性を発揮すると同時に、水彩絵具による着色を行うことができる軽量粘土」、について記載されている。
特許文献１によると、上記の性質は、「合成樹脂マイクロバルーン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール及び／又はポリエチレンオキシド、及び、水を配合することにより達成できる」、とされている。

特開２０１０−２５０１７６号公報

園児や児童等が遊びながら造形できる粘土に対する需要がある。即ち、造形中にはチューインガムのように伸ばしたり、水で表面を濡らさなくても粘土どうしをくっつけたりして遊ぶことができるとともに、チューインガムのように伸ばして得た細い筋状／糸状の粘土を、同じ粘土で造形した物体の表面や内表面に、当該表面や内表面を損なわないようにソッとくっつけて、細い筋状／糸状の立体模様を形成したり、雪だるま形状等に造形した人形の顔等の表面に、当該顔等の表面形状を損なわずに、接触部分の面積が小さな小球形状等であっても容易にくっつけて鼻や耳を形成できる粘土に対する需要がある。

特許文献１に示される組成の粘土では、チューインガムのように伸ばして細い筋状／糸状とすることはできない。また、粘土どうしを、それぞれの表面形状を損なわないようにして、ソッとくっつけることもできない。したがって、細い筋状／糸状の立体模様を、粘土で造形した物体の表面や内表面に、当該表面や内表面の形状を損なわないように形成することはできない。また、粘土で造形した人形の顔等に、その表面形状を損なわないようにして、接触面積が小さい球形等の耳や鼻をくっつけることもできない。

本発明は、チューインガムのように細長く伸ばすことができる軽量粘土を提供することを目的とする。また、それぞれの表面形状を損なうことなく相互にくっつけることができる、付言すれば水で表面を濡らさなくてもくっつけることができる、軽量粘土を提供することを目的とする。また、それにより、細い筋状／糸状の立体模様を、同じ粘土で造形した物体の表面や内表面上に、当該表面や内表面の形状を損うことなく形成できるようにすることを目的とする。或いは、粘土で造形した人形の顔等に、当該顔等の表面形状を損なうことなく、小さな球形状のように接触面積が小さなものであってもくっつけて、耳や鼻等として形成できるようにすることを目的とする。

本発明は、下記［１］〜［４］のように記述される。
［１］構成１
合成樹脂製の微小中空粒子素材と、ポリビニルアルコールと、酢酸ビニル樹脂と、ホウ酸とを主成分として含有し、これに水を加えて成り、
前記ポリビニルアルコールと前記酢酸ビニル樹脂の質量比が、１０：１０〜１０：７０の範囲であることを特徴とする軽量粘土。
ここで、「〜」とは両端の境界値を含むものとし、以下、同様とする。例えば「５〜１０」とは「５以上で１０以下の範囲」をいうものとする。
ポリビニルアルコールに対する酢酸ビニル樹脂の質量比が上記範囲から外れて小さくなり過ぎると、チューインガムのように伸ばすことができなくなる。逆に、ポリビニルアルコールに対する酢酸ビニル樹脂の質量比が上記範囲から外れて大きくなり過ぎると、ダラダラとベタついて粘土にならなくなる。ポリビニルアルコール（ポバール）としては、変性ポバールでもよい。
ポリビニルアルコールと酢酸ビニル樹脂の質量比が上記範囲にあり、ホウ酸を含有することにより、粘土の２個の断片それぞれの接触部分の表面形状を損なうことなく、それぞれを相互にくっつけることができる。しかも、くっつける際に、水で接触表面を濡らしておく必要もない。
ポリビニルアルコールと酢酸ビニル樹脂の質量比は、好ましくは１０：１５〜１０：６０、更に好ましくは１０：２０〜１０：５０、の範囲である。

合成樹脂製の微小中空粒子素材としては、軽量粘土用の素材として従来より市販されている、いわゆる「熱可塑性樹脂製のマイクロバルーン」を用いることができる。その粒径は、一般に、５〜１５０μｍの範囲程度である。合成樹脂としては、例えば、アクリル共重合体等が用いられている。例えば、メチルメタクリレート−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、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂等が用いられている。

［２］構成２（粘土材料）
構成１に於いて、
前記合成樹脂製の微小中空粒子素材は、水を含有する湿式タイプの微小中空粒子素材であり、
前記主成分を１００ｗｔ％（質量％の意味，以下同様とする）としたとき、該主成分の要素である湿式タイプの微小中空粒子素材、ポリビニルアルコール及び酢酸ビニル樹脂の合計、ホウ酸の各質量比は、それぞれ、３０〜６０ｗｔ％、４０〜７０ｗｔ％、０．１〜４．５ｗｔ％の範囲である、
ことを特徴とする軽量粘土。
主成分を１００ｗｔ％としたときのホウ酸の質量比が０．１ｗｔ％未満では、ダラダラとベタついて粘土にならない。逆に、４．５ｗｔ％を越えると、くっつき性が悪くなるとともにスポンジ化して硬くなって粘土にならなくなる。
微小中空粒子素材の質量比は、好ましくは３５〜５０ｗｔ％の範囲である。また、ポリビニルアルコールと酢酸ビニル樹脂の合計の質量比は、好ましくは５０〜６０ｗｔ％の範囲である。また、ホウ酸の質量比は、好ましくは０．５〜１．５ｗｔ％の範囲である。
なお、酢酸ビニル樹脂とポリビニルアルコールに関しては、両者の合計の質量比の範囲で示しているが、その範囲内に於いて、酢酸ビニル樹脂とポリビニルアルコールの間では構成１の関係が成立することは言うまでもない。

［３］構成３
構成１又は構成２に於いて、
前記主成分と該主成分に加える水の合計を１００ｗｔ％としたとき、前記主成分の質量比は、４０〜８０ｗｔ％の範囲である、
ことを特徴とする軽量粘土。
水との合計を１００ｗｔ％としたときの主成分の質量比は、好ましくは、５０〜７０ｗｔ％の範囲である。

［４］構成４
構成１〜構成３の何れかに於いて、
前記主成分の要素であるホウ酸に代えて塩化マグネシウムを含有する、
ことを特徴とする軽量粘土。
ホウ酸に代えて塩化マグネシウムを用いると、くっつき性に於いて若干劣るものの、伸びる性質に関しては、ある程度、得ることができる。なお、後述の比較例１から分かるように、硼砂を用いることはできない。硼砂を用いると、粘土にならない。

構成１は、合成樹脂製の微小中空粒子素材と、ポリビニルアルコールと、酢酸ビニル樹脂と、ホウ酸とを主成分として含有し、これに水を加えて成り、前記ポリビニルアルコールと前記酢酸ビニル樹脂の質量比が１０：１０〜１０：７０の範囲であることを特徴とする軽量粘土であるため、チューインガムのように細長く伸ばすことができる。また、２個の断片部分それぞれの表面形状を損なうことなく、相互にくっつけることができる。しかも、くっつける際に、水で接触表面を濡らしておく必要もない。

以下、本発明の実施の形態を、実施例と比較例により説明する。まず、下記の実施例と比較例で用いた材料について、その成分等を略記する。なお、通常用いられている一般的な材料については、記述を省略する。
（１）合成樹脂製の微小中空粒子素材
発泡剤を内包するアクリル共重合体と水分の混合物。合成樹脂製の微小中空粒子素材を１００ｗｔ％としたとき、水分が約９０ｗｔ％のウェットタイプの白色粉末。粒度は５〜１００μｍの範囲内。以下の実施例等で「マイクロバルーン」と略記する。
（２）ポリビニルアルコール
ビニルアルコール−アルキルビニルエーテル共重合物。一般名は変性ポバール。白色〜淡黄色の粉末もしくは顆粒。水に易溶。以下の実施例等で「ＰＶＡ」と略記する。
（３）酢酸ビニル樹脂
酢酸ビニル共重合体樹脂粉末（エマルジョンパウダー，再乳化微粉末）。酢酸ビニル共重合体８０〜９０ｗｔ％、無定形シリカ２０〜１０ｗｔ％、酢酸ビニルモノマー約０．１２ｗｔ％で、合計１００ｗｔ％の混合物。以下の実施例等で「酢酸ビニル樹脂粉末」と略記する。

伸びの評価は、製造した粘土１２ｇを両手で均等に持ち、ゆっくりと両手を拡げ、間隔が７０ｃｍに拡がるまでにちぎれたか否かで評価した。１０回評価したうち、７回以上ちぎれなかったものを、「良好」とした。
くっつき性の評価は、製造した粘土を手で丸めて、直径５ｃｍの球体（大球）と、直径１ｃｍの球体（小球）とを作り、大球をテーブル上に載置し、その上方１０ｃｍの高さから小球を落として大球の上表面にくっつけた後、大球を手で持って９０度倒したとき、小球がくっついたままであるか、離れて落下するかで評価した。１０回評価したうち、７回以上くっついたままで落下しなかったものを、「良好」とした。

以下の実施例と比較例に於いて、粘土の製造は、各材料を、Ｌ字状の攪拌腕を備えたボールミキサーのボール（容器）内に入れて、２分間攪拌することにより行った。

請求項に記載の主成分として、マイクロバルーン（１）を７００ｇ、ＰＶＡ（２）を２００ｇ、酢酸ビニル樹脂粉末（３）を６２０ｇ、ホウ酸を１０ｇ、用いた。
主成分１００ｗｔ％としたとき、マイクロバルーンの質量比は４５．８ｗｔ％、ＰＶＡと酢酸ビニル樹脂粉末の合計の質量比は５４．０ｗｔ％、ホウ酸の質量比は０．６５ｗｔ％である。また、ＰＶＡと酢酸ビニル樹脂粉末の質量比は１０：３１である。
この主成分に水１０００ｇを加え、さらに、防腐剤１５ｇと顔料（黄）２０ｇを加えてボールミキサーのボールに入れてＬ字腕で攪拌し、粘土を製造した。
伸びの評価とくっつき性の評価は、ともに「良好」であった。

請求項に記載の主成分として、マイクロバルーン（１）を７００ｇ、ＰＶＡ（２）を２００ｇ、酢酸ビニル樹脂粉末（３）を８４０ｇ、ホウ酸を２０ｇ、用いた。
主成分１００ｗｔ％としたとき、マイクロバルーンの質量比は３９．８ｗｔ％、ＰＶＡと酢酸ビニル樹脂粉末の合計の質量比は５９．１ｗｔ％、ホウ酸の質量比は１．１４ｗｔ％である。また、ＰＶＡと酢酸ビニル樹脂粉末の質量比は１０：４２である。
この主成分に水１０００ｇを加え、さらに、防腐剤１５ｇと顔料（赤）８０ｇを加えてボールミキサーのボールに入れてＬ字腕で攪拌し、粘土を製造した。
伸びの評価とくっつき性の評価は、ともに「良好」であった。

請求項に記載の主成分として、マイクロバルーン（１）を７００ｇ、ＰＶＡ（２）を２００ｇ、酢酸ビニル樹脂粉末（３）を７２０ｇ、ホウ酸を１０ｇ、用いた。
主成分１００ｗｔ％としたとき、マイクロバルーンの質量比は４３．０ｗｔ％、ＰＶＡと酢酸ビニル樹脂粉末の合計の質量比は５６．４ｗｔ％、ホウ酸の質量比は０．６１ｗｔ％である。また、ＰＶＡと酢酸ビニル樹脂粉末の質量比は１０：３６である。
この主成分に水１０００ｇを加え、さらに、防腐剤１５ｇと顔料（青）４０ｇを加えてボールミキサーのボールに入れてＬ字腕で攪拌し、粘土を製造した。
伸びの評価とくっつき性の評価は、ともに「良好」であった。

［比較例１］
比較例１は、実施例１に於いてホウ酸に代えてホウ砂１０ｇを用いたものであり、他の成分及びそれらの量は、全て実施例１と同じとした。
各材料をボールミキサーのボールに入れてＬ字腕で実施例１と同様に攪拌したが、ベタベタの状態のままであり、粘土にならなかった。当然ながら、伸びやくっつき性の評価もできなかった。
なお、実施例２や３に対応するものについても同様にホウ酸に代えてホウ砂を用いたものを製造してみたが、同様にベタベタのままで、粘土にならなかった。
また、ホウ酸もホウ砂も用いず、ホウ酸以外の他の成分を全て実施例１と同じとしたものを製造してみたが、これもベタベタのままで、粘土にならなかった。
また、実施例１に於いて、ホウ酸１０ｇに代えて、ホウ酸を１００ｇ配合したものを製造したところ、硬くなってしまい、粘土にならなかった。

［比較例２］
比較例２は、実施例１に於いて、更に、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）を、ＰＶＡと同量（２００ｇ）、加えたものである。
即ち、マイクロバルーン７００ｇ、ＰＶＡ２００ｇ、酢酸ビニル樹脂粉末６２０ｇ、ホウ酸を１０ｇに、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）を２００ｇ加え、これに水１０００ｇと、防腐剤１５ｇと顔料（黄）２０ｇとを加えてボールミキサーのボールに入れてＬ字腕で攪拌したものである。
ここで、ＣＭＣは、従来より軽量粘土においてポリビニルアルコールととともに用いられることが多い糊剤であるため、評価のために製造したものである。
しかしなが、この組成では、攪拌してもベタベタの状態のままであり、粘土にならなかった。当然ながら、伸びやくっつき性の評価もできなかった。

［比較例３］
比較例２に於いて、ＣＭＣ２００ｇに代えて、カラギナン（又はカラゲナン／カラジーナン／カラゲニンとも呼ばれる）２００ｇを配合したものを同様に製造してみたが、攪拌してもベタベタの状態のままであり、粘土にならなかった。当然ながら、伸びやくっつき性の評価もできなかった。
また、比較例２に於いて、ＣＭＣ２００ｇに代えて、キサンタンガム２００ｇを配合したものを同様に製造してみたが、攪拌してもベタベタの状態のままであり、粘土にならなかった。当然ながら、伸びやくっつき性の評価もできなかった。

実施例１〜３に於いて、ホウ酸１０ｇに代えて、塩化マグネシウム１０ｇを同量配合した他は実施例１〜３と同じ配合のものを同様に製造して評価したところ、伸びは良好であったが、くっつき性が若干劣っていた。例えば、大球を９０度倒したとき、離れて落下するケースが７０％程度あった。
ただし、伸びは良好であるため、チューインガムのように遊ぶことはできる。

Claims (4)

1. 合成樹脂製の微小中空粒子素材と、ポリビニルアルコールと、酢酸ビニル樹脂と、ホウ酸とを主成分として含有し、これに水を加えて成り、
   前記ポリビニルアルコールと前記酢酸ビニル樹脂の質量比が、１０：１０〜１０：７０の範囲であることを特徴とする軽量粘土。
2. 請求項１に於いて、
   前記合成樹脂製の微小中空粒子素材は、水を含有する湿式タイプの微小中空粒子素材であり、
   前記主成分を１００ｗｔ％としたとき、該主成分の要素である湿式タイプの微小中空粒子素材、ポリビニルアルコール及び酢酸ビニル樹脂の合計、ホウ酸の各質量比は、それぞれ、３０〜６０ｗｔ％、４０〜７０ｗｔ％、０．１〜４．５ｗｔ％の範囲である、
   ことを特徴とする軽量粘土。
3. 請求項１又は請求項２に於いて、
   前記主成分と該主成分に加える水の合計を１００ｗｔ％としたとき、前記主成分の質量比は、４０〜８０ｗｔ％の範囲である、
   ことを特徴とする軽量粘土。
4. 請求項１〜請求項３の何れかに於いて、
   前記主成分の要素であるホウ酸に代えて塩化マグネシウムを含有する、
   ことを特徴とする軽量粘土。