JP2003098951A - 熱的に安定な乳化型粘土及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】温度変化によっても粘土の硬さが変化し難く、
また、粘土を低温で放置しておいても比較的短時間で使
用可能な状態にでき、さらに、年間を通じて変化の小さ
な粘土と、その製造方法の提供を図る。 【解決手段】 油成分と水成分とがウォーターインオイ
ル型で乳化した乳化ゲルと、有機系若しくは無機系の粘
土用主成分とを少なくとも含有する乳化型粘土である。
全粘土成分中の、有機系成分を７０重量％以上とするこ
とによって、焼却性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、熱的に安定な乳
化型粘土及びその製造方法に関するもである。

【０００２】

【従来の技術】１． 学校教材、保育教材、美術、手芸
用等々に使用される油粘土は、油成分として鉱物油（ナ
フテン系オイル）と、石鹸（特に、ステアリン酸・オレ
イン酸石鹸等のアルカリ土類石鹸）とを、１００〜１４
０℃の高温で混合し、グリース状物質を作成し、これと
充填剤（即ち、粘土用主成分）として、クレー類、炭酸
カルシウム、ガラスバルーン、プラスチックバルーン等
々の粉体を、１種又は２種以上混練して製造されてい
た。ところが、従来の粘土は、油成分としての鉱物油と
石鹸が紫外線による劣化や空気酸化による粘土表面の変
色、高温による酸化、劣化による独特の臭いがある。ま
た別の角度からの課題としては、従来の油粘土は、無機
質粉体の配合割合が６０〜７５％強と多いため、焼却が
できないという事がある。つまり、家庭ゴミとして処分
することができないという課題があった。 ２． 従来の油粘土に対して出てきたのがワックス系油
粘土である。これは、鉱物油（流動パラフィン）、ワッ
クス類（マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワ
ックス等）を高温、加圧化で混練し、これにアルカリ金
属（シンクステアレート等）と粉粒体（フライアソシュ
バルーン等）を混合・攪拌し、粘土化したものある。こ
の粘土の特長は、従来の油粘土の欠点である、(1) 変色
する(2) 臭いがある(3) 家庭用ゴミとして焼却できない
(4) 水に溶けるの各問題点を解決したことにある。この
ワックス粘土の欠点は、温度変化によって粘土の硬さが
大きく変化し、取り扱いが困難であるという点にある。
しかも、保管状態が悪いと（例えば、寒冷地等で低温で
放置しておくと）、使用しようとした時に、粘土が固
く、使用できないといった課題があり、一方夏の高温時
に室内に放置しておくと、粘土から鉱物油が分離した
り、粘土ケースに粘土がひっついて剥がし難いという課
題がある。 ３． たとえば、特公平１−３０１４７及び特公平１−
４６０６９にあっては、非イオン活性剤を用いた粘土組
成物が提案されている。ところが、この非イオン活性剤
は、石膏を早く固めるために油性分に親水性を付与する
目的で用いられるものであり、また、製造方法におてい
も、ニーダーでの攪拌・混合では乳化されることがな
く、熱的に油性分が分離し、手にべたつくという課題が
ある。 ４． また特公昭６１−８０３１の油粘土にあっては、
ノニオン型を含め乳化剤を使用していない。油性分と金
属石鹸・グリセンだけでは安定したエマルションを形成
することはできない。長期間の繰り返しの使用では油性
分が分離し、手にべたつくという課題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、温度変化
によっても粘土の硬さが変化し難く、べたつきの無い粘
土と、その製造方法を提供せんとするものである。より
望ましくは、長期間繰り返し使用しても、可塑性（柔軟
性）を損なわず、油性分が分離せず、べたつきの無い粘
土と、その製造方法を提供せんとするものである。本願
発明の他の目的は、焼却が容易な合成粘土を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願発明は、油成分と水
成分とがウォーターインオイル型で乳化した乳化ゲル
と、有機系若しくは無機系の粘土用主成分とを少なくと
も含有することを特徴とする乳化型粘土を提供すること
によって、上記の課題を解決する。また、本願発明は、
油成分と水成分とをウォーターインオイル型で乳化して
乳化ゲルを作り、この乳化ゲルと、有機系若しくは無機
系の粘土用主成分とを混練して粘土を製造することを特
徴とする乳化型粘土の製造方法を提供する。この粘土に
おける乳化ゲルとしては、油成分と水成分に、乳化剤を
配合して乳化することができる。油成分としては、動植
物油（例えば、やし油、ヒマワリ油、大豆油、ヒマシ
油、オリーブ油、ラノリン等々）、鉱物油（例えば、流
動パラフィン、イソパラフィン等々）、ワックス類とし
て（蜜ろう、木ろう、ヌカろう、硬化油カルナウバワッ
クス、パラフィンワックス、ペトロラタム、マイクロク
リスチンワックス、ポリエチレンワックス、α−オレフ
ィンワックス等々）ポリブデンからなる群から選択され
た少なくとも１種であり、中でも流動パラフィン、パラ
フィンワックス、マイクロクリスタリンワックスの組み
合わせが適している。水成分は、水、グリセリン、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジエ
チレングリコールからなる群から選択された、少なくも
と１種であり、乳化剤はノニオン系乳化剤であることが
望ましい。また、粘土用主成分には、有機系若しくは無
機系の粉粒体を用いることができ、必要に応じて増粘剤
を配合することができる。さらに、粘土用主成分が有機
系主成分を含み、この有機系主成分が粘土の総重量の５
０％以上とすることによって、焼却性が良好な乳化型粘
土を提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本願発明は、従来のワックス粘土
及び従来の特許（特公平１−３０１４７及び特公平１−
４６０６９）に係る石膏用粘土のように、ワックス類と
粘土主成分とをニーダーで混練するのではなく、油成分
と水成分とがウォーターインオイル型で乳化した乳化ゲ
ルを製作し、これに粘土用主成分を配合して混練するこ
とに大きな特徴を有する。

【０００６】水成分は、水（望ましくは、精製水又は蒸
留水）、アルコール類（グリセリン、エチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、
プロピレングリコール等）からなる群から選択された少
なくとも１種を用いる。

【０００７】乳化剤は、乳化を促進するために必要に応
じて配合されるもので、乳化型粘土を使用するのが学童
や幼児が大半であるため、安全性の高いノニオン系を用
いる。具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエステ
ル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルビタン
アルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアル
キルエステルを例示できる。また、非イオン型の特殊タ
イプとして、ポリアルキレングリコール誘導体も使用で
きる。何れの場合にも、ＨＬＢが４〜９の間になること
が望ましく、複数種類の乳化剤を混合して用いてもよ
い。

【０００８】乳化ゲルの作成方法としては、乳化機（ホ
モディナイザー、ディスパー又はコロイドミル等々）を
用いて行うウォーターインオイル（Ｗ／Ｏ）型の乳化方
法を用いればよい。具体的には、乳化機に投入された油
成分（少なくとも１種以上の油成分を用いる場合には、
これらを予め、６０〜１００℃で混練しておくことが望
ましい）中に、水成分を徐々に混入し、高速攪拌する。
水成分は、予め５０〜８０℃で乳化剤と混合しておくこ
とが望ましい。乳化機は周速３００〜２，０００ｍ／分
で、１５〜３０分攪拌し、その後、回転速度を落としな
がら、徐冷し、ウォーターインオイル（Ｗ／Ｏ）型の乳
化ゲルを調製する。

【０００９】次に、上記乳化ゲルと有機系或いは無機系
の粘土用主成分とを混練して、乳化型粘土を完成させ
る。

【００１０】有機系の粘土用主成分としては、有機粉体
として、合成樹脂粉体、本粉、有機繊維粉、パルプ粉、
ケナフ、竹粉、モニガラ粉、トウキビ粉を例示でき、軽
量化剤としては、プラスチックバルーンやプラスチック
ピグメントを例示できる。また、無機系の粘土用主成分
としては、無機粉体として、炭酸カルシウム、タルク、
クレー類、水酸化アルミニウム、シリカ粉、炭酸マグネ
シウム、珪藻土、ベントナイト、炭粉末を例示でき、軽
量化剤として、ガラスバルーン、シラスバルーン、フラ
イアッシュバルーンを例示できる。これらは、１種或い
は複数種類を選択して用いることができ、有機系と無機
系のものを併用してもよい。但し、焼却が容易な粘土を
提供する場合には、無機系主成分を粘土の総重量の５０
％未満、より好ましくは、３０％未満とする。逆にいえ
ば、乳化ゲルを含む全成分中、有機系材料を７０重量％
以上とすることが望ましい。また、有機系或いは無機系
の軽量化剤を使用することによって、粘土の重量を軽く
でき、水に浮く粘土を製造することも可能である。

【００１１】上記の主成分に加えて、増粘剤として、ア
ルカリ金属石鹸やアルカリ土類石鹸等を併用して、粘度
を調整するようにしてもよい。

【００１２】製造方法としては、上記の乳化ゲルを調製
した後、これと、充填剤１種或いは２種類以上と、必要
に応じて増粘剤とを、攪拌機でミキシングする。これを
混練機で混練し、最後に真空土練機でエアーを脱泡し、
製品を完成させる。

【００１３】

【実施例】以下、本願発明の理解を高めるために実施例
を示すが、本願発明はこの実施例に限定して理解される
べきではない。また、以下の実施例での配合量の単位
は、重量％とするが、単に％と記載する。

【００１４】実施例１ （乳化ゲルの調整）下記の表１の配合によって、乳化ゲ
ルを作成した。乳化機の中で、ワセリン、イソパラィ
ン、パラフィンワックスを予め、６０〜８０℃で溶融
し、予め精製水と乳化剤とを５０〜７０℃で混合したも
のを、徐々に投入して、周速１，２００ｍ／分で、２５
分攪拌し、その後、回転速度を落としながら、徐冷し
た。なお、配合量については、「％」は「重量％」を意
味する。

【００１５】

【表１】 ワセリン（ペトロラタム） ４０％ イソパラィン １５％ パラフィンワックス １５％ ソルビタンアルキルエステル（ＨＬＢ ４．３） ７％ ポリオキシエチレンアルキルエステル（ＨＬＢ １３．１） ３％ 精製水 ２０％

【００１６】（粘土の作成）上記の乳化ゲルを調製した
後、これと、表２に示す成分を加えて、攪拌機でミキシ
ングした後、混練機で混練し、最後に真空土練機でエア
ーを脱泡し、製品を完成させた。

【００１７】

【表２】 乳化ゲル（表１） ３５％ 合成樹脂粉末 ３０％ プラスチックピグメント ５％ タルク １５％ ジンクステアレート １５％

【００１８】実施例２ 実施例１と同様の操作によって、表３の配合に基づき乳
化ゲルを作成し、この乳化ゲルに、表４に示す成分を加
えて、製品を完成させた。

【００１９】

【表３】 マイクロクリスタリンワックス ４０％ イソパラフィン ２５％ パラフィンワックス １０％ ソルビタンアルキルエステル（ＨＬＢ ３．７） ５％ ポリオキシエチレンアルキルエステル（ＨＬＢ １１．５）２％ グリセリン ８％ 水 １０％

【００２０】

【表４】 乳化ゲル（表３） ３４％ 合成樹脂粉末 １７％ フライアッシュバルーン ３５％ ジンクステアレート １４％

【００２１】実施例３ 実施例１と同様の操作によって、表５の配合に基づき乳
化ゲルを作成し、この乳化ゲルに、表６に示す成分を加
えて、製品を完成させた。

【００２２】

【表５】 マイクロクリスタリンワックス ３０％ 流動パラフィン ４０％ パラフィンワックス １０％ ソルビタンアルキルエステル（ＨＬＢ ４．３） ５％ ポリオキシエチレンアルキルエステル（ＨＬＢ １３．１）５％ グリセリン １０％

【００２３】

【表６】 乳化ゲル（表５） ３５％ 木粉 ８％ ジンクステアレート ９％ 合成樹脂粉末 １６％ プラスチックピグメント １６％ タルク １６％

【００２４】上記によって得られた実施例１の粘土を、
試験１〜３にて試験した。試験１は、実施例１の粘土
を、表７に示す室温中に保管し、粘土の針入度を測定し
たもので、その結果を表７に示す。針入度の測定は、株
式会社レオテック社製「フードレオメータ」を用いて行
った（以下、同じ）。この試験１によって、温度上昇が
生じても、針入度は大きく変化せず、材料の粘性が使用
中に大きく変化しないことが確認された。

【００２５】

【表７】

【００２６】次に、試験２は、実施例１の粘土を冷凍室
に入れて品温−１０℃まで凍らせた後、冷凍室から、室
温２８℃の雰囲気内に取り出し、１時間毎に、粘土の品
温と針入度を測定した。その結果を表８に示す。この試
験２によって、凍ってしまった粘土であっても、２時間
たつと、扱うことができるものとなることが確認され
た。

【００２７】

【表８】

【００２８】試験３は、実施例１の粘土を、温度５０
℃、湿度６０％の恒温恒湿室内に入れて、その重量の変
化を観測したもので、その結果を表９に示す。この試験
３にあっては、１カ月経過後も、０．０４％の減量しか
みられなかったため、１年中変化の少ない粘土であるこ
とが確認された。

【００２９】

【表９】

【００３０】次に、試験４及び５を、実施例１〜３及び
比較例１、２について行った。比較例１はワックス粘土
であり、比較例２は、金属石鹸とグリースとを配合した
粘土であり、その配合を表１０に示す。単位は重量％で
ある。

【００３１】

【表１０】

【００３２】試験４は、粘土の品温の変化に伴う、針入
度ならびに粘土の状態の変化を観測したもので、その結
果を表１１に示す。

【００３３】

【表１１】

【００３４】試験５は、各粘土を、温度５０℃、湿度６
０％の恒温恒湿室内に入れて、その重量の変化を観測し
たもので、その結果を表１２に示す。

【００３５】

【表１２】

【００３６】尚、上記の特徴に加えて、得られた粘土
は、タルク以外が有機系材料であるため、焼却が可能で
ある。また、鉱物油として、イソパラフィン、流動性パ
ラフィンのように、純度の高い材料を用いることによっ
て、臭いが少ない。また、紫外線に強く、変色しないと
いう利点がある。

【００３７】

【発明の効果】本願の請求項１〜４の発明は、温度変化
によっても粘土の硬さが変化し難く、また、粘土を低温
で放置しておいても比較的短時間で使用可能な状態にで
き、さらに、年間を通じて変化の小さな粘土を提供する
ことができたものである。特に、請求項４の発明にあっ
ては、焼却性も良好にできる粘土を提供することができ
たものである。本願の請求項５の発明は、上記の特徴を
備えた粘土の製造方法を提供することができたものであ
る。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１０月１２日（２００１．１０．
１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】１． 学校教材、保育教材、美術、手芸
用等々に使用される油粘土は、油成分として鉱物油（ナ
フテン系オイル）と、石鹸（特に、ステアリン酸・オレ
イン酸石鹸等のアルカリ土類石鹸）とを、１００〜１４
０℃の高温で混合し、グリース状物質を作成し、これと
充填剤（即ち、粘土用主成分）として、クレー類、炭酸
カルシウム、ガラスバルーン、プラスチックバルーン等
々の粉体を、１種又は２種以上混練して製造されてい
た。ところが、従来の粘土は、油成分としての鉱物油と
石鹸が紫外線による劣化や空気酸化による粘土表面の変
色、高温による酸化、劣化による独特の臭いがある。ま
た別の角度からの課題としては、従来の油粘土は、無機
質粉体の配合割合が６０〜７５％強と多いため、焼却が
できないという事がある。つまり、家庭ゴミとして処分
することができないという課題があった。 ２． 従来の油粘土に対して出てきたのがワックス系油
粘土である。これは、鉱物油（流動パラフィン）、ワッ
クス類（マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワ
ックス等）を高温、加圧化で混練し、これにアルカリ金
属（シンクステアレート等）と粉粒体（フライアソシュ
バルーン等）を混合・攪拌し、粘土化したものである。
この粘土の特長は、従来の油粘土の欠点である、(1) 変
色する(2) 臭いがある(3) 家庭用ゴミとして焼却できな
い(4) 水に溶けるの各問題点を解決したことにある。こ
のワックス粘土の欠点は、温度変化によって粘土の硬さ
が大きく変化し、取り扱いが困難であるという点にあ
る。しかも、保管状態が悪いと（例えば、寒冷地等で低
温で放置しておくと）、使用しようとした時に、粘土が
固く、使用できないといった課題があり、一方夏の高温
時に室内に放置しておくと、粘土から鉱物油が分離した
り、粘土ケースに粘土がひっついて剥がし難いという課
題がある。 ３． たとえば、特公平１−３０１４７及び特公平１−
４６０６９にあっては、非イオン活性剤を用いた粘土組
成物が提案されている。ところが、この非イオン活性剤
は、石膏を早く固めるために油成分に親水性を付与する
目的で用いられるものであり、また、製造方法におてい
も、ニーダーでの攪拌・混合では乳化されることがな
く、熱的に油成分が分離し、手にべたつくという課題が
ある。 ４． また特公昭６１−８０３１の油粘土にあっては、
ノニオン型を含め乳化剤を使用していない。油成分と金
属石鹸・グリセンだけでは安定したエマルションを形成
することはできない。長期間の繰り返しの使用では油成
分が分離し、手にべたつくという課題がある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、温度変化
によっても粘土の硬さが変化し難く、べたつきの無い粘
土と、その製造方法を提供せんとするものである。より
望ましくは、長期間繰り返し使用しても、可塑性（柔軟
性）を損なわず、油成分が分離せず、べたつきの無い粘
土と、その製造方法を提供せんとするものである。本願
発明の他の目的は、焼却が容易な乳化型粘土を提供する
ことにある。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】有機系の粘土用主成分としては、有機粉体
として、合成樹脂粉体、木粉、有機繊維粉、パルプ粉、
ケナフ、竹粉、モミガラ粉、トウキビ粉を例示でき、軽
量化剤としては、プラスチックバルーンやプラスチック
ピグ＝ントを例示できる。また、無機系の粘土用主成分
としては、無機粉体として、炭酸カルシウム、タルク、
クレー類、水酸化アルミニウム、シリカ粉、炭酸マグネ
シウム、珪藻土、ベントナイト、炭粉末を例示でき、軽
量化剤として、ガラスバルーン、シラスバルーン、フラ
イアッシュバルーンを例示できる。これらは、１種或い
は複数種類を選択して用いることができ、有機系と無機
系のものを併用してもよい。但し、焼却が容易な粘土を
提供する場合には、無機系主成分を粘土の総重量の５０
％未満、より好ましくは、３０％未満とする。逆にいえ
ば、乳化ゲルを含む全成分中、有機系材料を７０重量％
以上とすることが望ましい。また、有機系或いは無機系
の軽量化剤を使用することによって、粘土の重量を軽く
でき、水に浮く粘土を製造することも可能である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】実施例１ （乳化ゲルの調整）下記の表１の配合によって、乳化ゲ
ルを作成した。乳化機の中で、ワセリン、イソパラフィ
ン、パラフィンワックスを予め、６０〜８０℃で溶融
し、予め精製水と乳化剤とを５０〜７０℃で混合したも
のを、徐々に投入して、周速１，２００ｍ／分で、２５
分攪拌し、その後、回転速度を落としながら、徐冷し
た。なお、配合量については、「％」は「重量％」を意
味する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【表１】 ワセリン（ペトロラタム） ４０％ イソパラフィン １５％ パラフィンワックス １５％ ソルビタンアルキルエステル（ＨＬＢ ４．３） ７％ ポリオキシエチレンアルキルエステル（ＨＬＢ １３．１） ３％ 精製水 ２０％

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】

【表１１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西澤 久則 大阪府守口市南寺方東通６丁目15番27号 株式会社日本教材製作所内 Ｆターム(参考） 2C150 FB37 FB42 FB43 FB55

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油成分と水成分とがウォーターインオイ
   ル型で乳化物と、有機系若しくは無機系の粘土用主成分
   とを少なくとも含有することを特徴とする乳化型粘土。
2. 【請求項２】 乳化物は、油成分と、水成分と、乳化剤
   とが配合された乳化ゲルであり、 油成分は、動植物油、鉱物油、ポリブデン、ワックス類
   からなる群から選択された少なくもと１種であり、 水成分は、水、水溶性１価アルコール、水溶性２価アル
   コール、水溶性多価アルコールからなる群から選択され
   た少なくもと１種であり、 乳化剤は、ノニオン系乳化剤であることを特徴とする請
   求項１記載の乳化型粘土。
3. 【請求項３】 粘土用主成分が、有機系若しくは無機系
   の粉粒体であり、この粉粒体に加えて乳化物、乳化ゲル
   又はグリース状物質が配合されたものであることを特徴
   とする請求項１又は２記載の乳化型粘土。
4. 【請求項４】 有機系材料は、乳化物を含む全粘土成分
   中の５０重量％以上であることを特徴とする請求項１〜
   ３の何れかに記載の乳化型粘土。
5. 【請求項５】 油成分と水成分とをウォーターインオイ
   ル型で乳化ゲルを作り、この乳化ゲルと、有機系若しく
   は無機系の粘土用主成分とを混練して粘土を製造するこ
   とを特徴とする乳化型粘土の製造方法。