JP7403762B2

JP7403762B2 - 天然ワックス

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Publication number: JP7403762B2
Application number: JP2019218400A
Authority: JP
Inventors: 光祐松尾; 成久秋澤
Original assignee: Seiko Kogyo Co Ltd
Current assignee: Seiko Kogyo Co Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2023-12-25
Anticipated expiration: 2039-12-02
Also published as: JP2021088630A

Description

本発明は、スキーやスノーボード、船艇などに塗布されるワックスなどに関するものであって、より詳しくは、天然の材料を用いて生成できるようにしたワックスに関するものである。

従来、スノーボードやスキーなどの滑走面などには、ワックスが塗布される（特許文献１など）。このようなワックスとしては、摺動性や撥水性、耐久性などを持たせるようにしたものであって、石油系ワックス（パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなど）、鉱物由来のワックス（モンタンワックス、オゾケライトなど）、合成ワックス（フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックスなど）、油脂系合成ワック(エステル、ケトン類、アミドを用いたワックスなど）、水素化ワックス、加工・変性ワックス（酸化ワックス、配合ワックス、変性モンタンワックスなど）、動物系ワックス（蜜蝋、鯨蝋、セラック蝋など）、植物系ワックス（カルナバ蝋、木蝋、アイスワックスなどの米糠蝋、パーム油脂、キャンデリラワックスなど）、などが用いられている。

このようなワックスをスキーやスノーボードなどの滑走面などに塗布すれば、擦動性や撥水性などを持たせることができるため、滑走性能が高くなるといったメリットがある。

特開２０１３－１９０７号公報

しかしながら、上述のようなワックスを使用する場合、次のような問題がある。

すなわち、このようなワックスのうち、石油系ワックスを使用する場合、石油原料のハイドカーボンからなるパラフィンなどの原料が剥離してしまうと、土壌に浸透してしまい、環境に悪影響を与えてしまうことになる。これに対して、これらの原料は、土壌で微生物によって分解されると言われているが、ハイドロカーボンを微生物で分解できるかどうかは不確かであり、分解に辿り着くまでの過程において、雪解け、雨水、排水などによって河川、海洋へと流出してしまう。このため、土壌の微生物で分解される前に、石油成分が河川や海洋などに放出されてしまい、環境に悪影響を与えてしまうことになる。

これに対して、植物系ワックスや動物系ワックスは、環境に悪影響を与えることがないが、このような植物系ワックスや動物系ワックスは、ワックス本来の目的である摺動性や撥水性、耐久性がパラフィンやフッ素によるワックスよりも劣ってしまう。また、何種類かの植物、動物油脂を混合させても、使用環境温度の変化によって油脂がワックスから染み出してしまい、異なる油脂層間で分離を生じてしまう。この結果、このような天然系のワックスを塗布した製品を長期間放置した場合、表面が酸化して粉吹きを生じたり、剥離を生じてワックス本来の機能が担保されないと言った問題がある。

ま、た鉱物系などの褐炭鉱石から取り出すモンタン酸ワックスなどを用いた場合は、鉱石採掘に供給量が左右されやすく、価格が非常に高くなる。

そこで、本発明はかかる問題を解決するために、剥離などを生じた場合であっても、環境へ悪影響を与えることなく、従来のパラフィンを用いたワックスと同等以上の摺動性や保護性能、撥水性、耐久性を有し、低価格で提供できるようにしたワックスを提供することを目的とする。

すなわち、本発明の天然ワックスは、大豆から得られた油をゲル化させ、融点が６０℃から７５℃の天然の植物性油脂基剤、もしくは、米から得られた油をゲル化させ、融点が７５℃から９０℃の天然の植物性油脂基剤と、繊維長が３０μｍ以下の天然植物の繊維粉体と、ひまし油と、を有し、前記植物性油脂基剤を４０重量パーセントから６０重量パーセント、前記繊維粉体を５重量パーセントから１５重量パーセント、前記ひまし油を３５重量パーセントから４５重量パーセントの範囲で含有させるようにしたものである。

このように構成すれば、従来のパラフィン系のワックスと同等の摺動性や保護性能、撥水性、耐久性を持たせることができるとともに、ワックスが剥離して河川や海洋に流出したとしても、環境に悪影響を与えるようなことがなくなる。また、このようなワックスを塗布した場合であっても、長期間保管による粉吹きや剥離なども生ずるようなことがなくなる。

さらに、前記繊維粉体として、竹から生成される繊維粉体を用いるようにする。

このように構成すれば、直線状の竹繊維を用いることで、塗布面に形成されている微細な凹凸を竹の繊維で埋めることができ、表面を平滑化して油脂を固着させることができるようになる。

また、前記植物油脂として、ひまし油を用いるようにする。

このように構成すれば、広い温度領域で高い流動性を持たせることができ、高い撥水性を確保することができるようになる。また、複数の大豆などの植物性油脂基剤を用いた場合、ひまし油の不飽和脂肪酸によって、他の遊離脂肪酸の層間分離を防ぐことができ、剥離や粉吹きを防止することができるようになる。

また、このようなワックスに、竹炭の粉体を１重量パーセントから５重量パーセントの割合で含有させるようにする。

このような竹炭の粉体を含有させるようにすると、鱗片状の竹炭が重畳することによって摺動性能を高めることができるようになる。

本発明によれば、大豆から得られた油をゲル化させ、融点が６０℃から７５℃の天然の植物性油脂基剤、もしくは、米から得られた油をゲル化させ、融点が７５℃から９０℃の天然の植物性油脂基剤と、繊維長が３０μｍ以下の天然植物の繊維粉体と、ひまし油と、を有し、前記植物性油脂基剤を４０重量パーセントから６０重量パーセント、前記繊維粉体を５重量パーセントから１５重量パーセント、前記ひまし油を３５重量パーセントから４５重量パーセントの範囲で含有させるようにしたので、従来のパラフィン系のワックスと同等の摺動性や保護性能、撥水性、耐久性を維持することができるとともに、ワックスが剥離によって河川や海洋に流出した場合であっても、環境に悪影響を与えるようなことがなくなる。また、このようなワックスを塗布した場合であっても、長期間保管による粉吹きや剥離なども生ずるようなことがなくなる。

本発明の性能を示す比較例を示す図

以下、本発明の一実施の形態について説明する。

この実施の形態における天然ワックスは、スキーやスノーボードなどの滑走面にスキー場などのような低温環境下で塗布できるようにしたものであって、天然素材である植物成分を用いて生成するようにしたものである。具体的には、植物から生成される植物性油脂基剤と、天然植物の繊維を粉砕させた繊維粉体と、前記植物性油脂基剤と異なる融点を有し、植物から生成された植物油脂などによってワックスを生成するようにしたものである。以下、本実施の形態について、詳細に説明する。

（Ａ）植物性油脂基剤

植物性油脂基剤は、天然の植物から生成される油分であって、カルナバ、キャンデリラ、木蝋、米、ヤシ、トウモロコシ、ヒマワリ、大豆などのような植物から生成された油脂成分を有する材料が用いられる。このような植物性油脂基剤のうち、大豆や米は、日本国内において非常に多く生産されており、比較的低価格で入手可能であるばかりでなく、色や匂いが少ないため、スキーやスノーボードなどに塗布するのに適している。また、米から生成された油は、融点が８３℃と高く、また塗布時に良好な伸びを有するため、これを配合することで、幅広い環境温度での塗り易さを得ることができる。

このような植物性油脂基剤として、大豆を用いる場合は、大豆の種子に溶剤を加えて脱脂して得られた油に水素を添加させてゲル化させることにより、融点が６０℃から７５℃の植物性油脂基剤を生成する。また、米を用いる場合は、米から胚芽、果皮、種皮、澱粉層の米ぬかを抽出し、その米ぬかに含まれる２０％の油を圧搾して抽出する。そして、このように抽出されたこめ油に水素を添加させてゲル化させ、融点を７５℃から９０℃の植物性油脂基剤を精製する。このような大豆や米としては、黄大豆、青大豆、黒大豆、赤大豆、白大豆、鞍掛豆などのような大豆や、品種改良された各種米が存在し、それぞれの特性も異なる。このため、複数種類の大豆や米から生成された油を混合して用いることで、融点の調整や、滑走性能を調整する。

このような植物性油脂基剤の配合量としては、４０重量パーセントから６０重量パーセントで配合させるようにするとよい。このとき、植物性油脂基剤の配合量が４０重量パーセントよりも少ないと、摺動性や撥水性が悪くなる。一方、植物性油脂基剤の配合量が６０重量パーセントよりも多いと、スキーやスノーボードの塗布面の流動性が高くなってしまい、耐久性が悪くなってしまう。このため、大豆や米などの植物性油脂基剤を４０重量パーセントから６０重量パーセントの割合で配合させるようにする。

（Ｂ）繊維粉体

繊維粉体は、塗布面の凹凸を埋めて滑走面を平滑化させて、植物性油脂基剤を滑走面に固着させるために用いられる。このような繊維粉体としては、植物から繊維成分を抽出し、これを乾燥させて粉砕させたセルロースナノファイバーを用いる。このような繊維としては、草や竹、針葉樹、広葉樹から得られる繊維を用いるが、比較的簡単に繊維のみを抽出することができ、かつ、繊維方向が揃って強度の強い繊維である竹の繊維を用いるとよい。このような繊維粉体を用いる場合、繊維長が長すぎると、植物性油脂基剤の表面から繊維が突出してしまい、摺動性が悪くなる。このため、摺動性の確保と、滑走面の凹凸の穴埋めを行えるようにするために、平均繊維長が１００ｎｍ～３０μｍの範囲内の繊維粉体を用いる。また、繊維粉体の配合量としては、その配合量が少な過ぎると、凹凸面を穴埋めすることができず、植物性油脂基剤が固着しなくなる。一方、配合量を多くし過ぎた場合は、ザラつきを生じて、摺動性が悪くなる。このため、繊維粉体を３重量パーセントから１５重量パーセントの割合で配合させるようにするとよい。

（Ｃ）植物性油脂

植物性油脂は、植物性油脂基剤をスキーやスノーボードなどの滑走面に固着させるとともに、植物性油脂基剤に含まれる脂肪酸のブリードやブルームを抑制するものとして使用される。このような植物性油としては、ひまし油、ごま油、パーム油、ココナッツ油、ひまわり油、オリーブ油、とうもろこし油などが用いられる。このような油のうち、ひまし油は、多くの不飽和脂肪酸からなるものであって、脂肪油として粘度や比重が最大であり、広い温度領域で高い流動性を持つ。この不飽和脂肪酸は、他の遊離脂肪酸の層間分離を防ぎブリード、ブルームを抑制する働きを有する。また、価格帯についても、他の植物性油よりも低価格に入手することができるため、好適には、ひまし油を用いるようにするとよい。なお、このひまし油の配合量としては、配合量を３５重量パーセントから４５重量パーセントの範囲内で配合させるとよい。このとき、植物性油の配合量が３５重量パーセントよりも少ないと、固着しにくくなり、また、ブリードやブルームを生じてしまう。一方、配合量が４５重量パーセントよりも多いと、相対的に、植物性油脂基剤の割合が少なくなるため、摺動性や撥水性などが悪くなってしまう。このため、ひまし油などの植物性油脂を３５重量パーセントから４５重量パーセントの割合で配合させるようにするとよい。

また、この実施の形態では、ひまし油を加水分解して得られる１２ヒドロキシステアリン酸も配合させるようにする。この１２ヒドロキシステアリン酸は、融点が約７５℃であり、セルロースナノファイバーをスキーやスノーボードなどのプラスチック表層にあるマイクロサイズの孔に誘導させる役割を有する。

なお、ここでは、ひまし油を用いるようにしているが、ひまし油は酸化してしまう可能性があるため、酸化防止剤としてごま油などを配合させるようにしてもよい。

（Ｄ）竹炭

竹炭は、ワックス表面における滑走性能を担保するために用いられるものであって、竹を炭化させた後に粉砕させたものを用いる。この粉砕させた竹炭の粉体は、１μｍから１００μｍの範囲内の鱗片状の粉体を用いる。そして、このような鱗片状の竹炭の粉体を用いることにより、塗布時に鱗片を重畳させて摺動性や撥水性を高め、また、その鱗片状の竹炭の多孔内に油脂を入れることで、植物性油脂基剤の脱落を防いで、耐候性や酸化防止を図れるようにする。このような竹炭を生成する場合、原材料を３本ロールに入れることにより竹炭を鱗片状にしていく。

このような竹炭を粉砕して粒子の配合量としては、１重量パーセントから５重量パーセントの範囲内で配合させると摺動性が良くなる。

（Ｅ）その他

その他の成分として、繊維粉体や竹炭の粒子を分散させるための分散剤や、着色剤、酸化防止剤などを適宜配合させるようにする。

以下、実施例について、図１を用いて説明する。

本発明のワックスとの性能を比較するために、従来品のワックスと本発明のワックスの塗りムラ、伸び、融点、低温限界、剥離性、滑走状態、臭気などを比較した。

従来品であるパラフィンにフッ素を配合したワックスとしては、次の製品を用いた。
（１）A社
主成分：パラフィン
滑走成分：ガリウム、フッ素
固着成分：低分子ポリエチレン
（２）B社
主成分：パラフィン
滑走成分：フッ素
固着成分：低分子ポリエチレン
（３）C社
主成分：パラフィン
滑走成分：金属、フッ素
固着成分：金属
（４）D社
主成分：パラフィン
滑走成分：フッ素
固着成分：ポリエチレンマレイン酸

一方、本発明の製品としては、次のものを用いた。
（５）本発明製品
主成分：複数種類の大豆
滑走成分：竹炭の粒子
固着成分：セルロースナノファイバー、ひまし油

これらのワックスを比較するに際して、各温度で塗りムラを生ずるか否かを０℃から２０℃の範囲内で５℃ごとに比較した。これらのワックスを比較したところ、図１に示すように、本発明製品は、０℃から１０℃の範囲内で塗りムラを生ずることがなく、スキー場などのような低温環境下において均一に塗布できることができた。

一方、塗布時におけるワックスの伸びについては、０．５ｇ当たり２ｃｍ幅で同一環境下で塗布した。従来品のワックスは、４ｃｍから１３ｃｍの伸びであるのに対して、本発明製品は、１５ｃｍの伸びを有し、ワックスを擦り付けて塗布させる際における伸びについても優れていることが分かった。

一方、融点については、どの製品についてもほぼ５３℃から５７℃の範囲内に収まっており、高温環境下での溶融に耐えることが分かった。

また、低温下における塗布の可能性については、マイナス２０℃やマイナス１０℃では、従来のワックスは、塗れないか、あるいは、容易に塗れないことが分かった。一方、本製品は、極寒状況時においても塗布することができると分かった。

また、剥離性について試験を行うに際し、斜度１０度で４ｋｍ滑走した際の塗布面の剥離状況を調べた。本発明製品とマツモト社以外のワックスは、剥離を生じていることが分かった。

滑走状況については、斜度１５度で滑走した際のタイムを計測した。本発明製品は６．８秒と、他の製品とほとんど差のない滑走性能を有していることが分かった。また、同じ斜度１５度でショートターンやドリフトターンを行った結果、滑走者から両方ともに良好な印象を受けた。

また、臭気については、塗布一時間後の臭気を調べたが、臭気なしの結果が得られた。

このように本発明によれば、大豆から得られた油をゲル化させ、融点が６０℃から７５℃の天然の植物性油脂基剤、もしくは、米から得られた油をゲル化させ、融点が７５℃から９０℃の天然の植物性油脂基剤と、繊維長が３０μｍ以下の竹の繊維粉体と、ひまし油とを有し、前記植物性油脂基剤を４０重量パーセントから６０重量パーセント、前記繊維粉体を５重量パーセントから１５重量パーセント、前記ひまし油を３５重量パーセントから４５重量パーセントの範囲で含有させてワックスを生成するようにしたので、従来のパラフィン系のワックスと同等の摺動性や保護性能、撥水性、耐久性を維持することができるとともに、ワックスが剥離によって河川や海洋に流出したとしても、環境に悪影響を与えるようなことがなくなる。また、このようなワックスを塗布した場合であっても、長期間保管による粉吹きや剥離なども生ずるようなことがなくなる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、スキーやスノーボードのワックスとして説明したが、船底に塗布するワックス、自動車や航空機などに塗布するワックスなど、物品の表面に塗布して摺動性や耐久性、撥水性などのいずれかの効果を持たせるようなものに使用するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ワックスに竹炭の鱗片状の粉体を混合させるようにしたが、竹炭を含有しないでワックスを生成するようにしてもよい。すなわち、大豆や米から生成される植物性油脂主剤と、セルロースナノファイバーである繊維粉体と、ひまし油などの植物油脂によってワックスを生成するようにしてもよい。

Claims

大豆から得られた油をゲル化させ、融点が６０℃から７５℃の天然の植物性油脂基剤、もしくは、米から得られた油をゲル化させ、融点が７５℃から９０℃の天然の植物性油脂基剤と、
繊維長が３０μｍ以下の天然植物の繊維粉体と、
ひまし油と、を有し、
前記植物性油脂基剤を４０重量パーセントから６０重量パーセント、
前記繊維粉体を５重量パーセントから１５重量パーセント、
前記ひまし油を３５重量パーセントから４５重量パーセント、
の範囲で含有させるようにした天然ワックス。
前記繊維粉体が、竹から生成される繊維粉体である請求項１に記載の天然ワックス。
さらに、竹炭の粉体を１重量パーセントから５重量パーセントで含有させた請求項１に記載の天然ワックス。