轻量粘土及其制造方法

申请号 CN02801940.7 申请日 2002-03-15 公开(公告)号 CN1463284A 公开(公告)日 2003-12-24
申请人 山室敏之; 发明人 山室敏之;
摘要 本 发明 提供了一种易于按所定形状进行造型、具适宜保管性、适当轻量性、且造价低的轻量粘土及其制造方法。此轻量粘土及其制造方法中,含有机中空微小球及粘结剂 树脂 ,且所说的有机中空微小球的平均粒径设定在15~150μm的范围值内,同时,该有机中空微小球的添加量,相对于整体重量而言,设定在6%重量单位以下范围值内;另外,依据JISL 0803测出的轻量粘土的白 色度 (WL)的值在50以上。
权利要求

1.一种轻量粘土,其含有有机中空微小球及粘结剂树脂,其特征 在于所说的有机中空微小球的平均粒径设定在15~150μm的范围值 内,同时,该有机中空微小球的添加量,相对于整体重量而言,设定 在6%重量单位以下的范围值内;并且,依据JIS L 0803测出的轻量 粘土的白色度(WL)的值在50以上。
2.如权利要求1所述的轻量粘土,其特征在于所说的有机中空微 小球依据JIS L 0803测出的白色度(WL)的值在50以上。
3.如权利要求1或2所述的轻量粘土,其特征在于在其内还含有 萤光增白剂,且此萤光增白剂的添加量,相对于整体重量而言,为在 0.001~5%重量单位的范围值内。
4.如权利要求3所述的轻量粘土,其特征在于在所说的有机中空 微小球的表面,用所说的萤光增白剂进行表面处理
5.如权利要求3所述的轻量粘土,其特征在于将所说的有机中空 微小球的添加量设定为F1,将所说的萤光增白剂的添加量设定为F2, 此时,F1/F2的值在1~100的范围值内。
6.如权利要求1所述的轻量粘土,其特征在于当除所说的有机中 空微小球以外的其他构成材料的密度为0.5~不足0.8g/cm2时,相对 于整体重量而言,所说的有机中空微小球的添加量为0.1%~不足3%重 量单位的范围值内; 当除所说的有机中空微小球以外的其他构成材料的密度为0.8~5g/cm2 时,相对于整体重量而言,所说的有机中空微小球的添加量为在0.1~ 6%重量单位的范围值内。
7.如权利要求1所述的轻量粘土,其特征在于所说的粘结剂树脂 为含羟基化合物和含羧基化合物、或者、含有双方任意一方的极性化 合物;同时,该极性化合物相对于整体重量而言,其添加量为在0.1~ 30%重量单位的范围值内。
8.如权利要求1或3或7所述的轻量粘土,其特征在于所说的含 羟基化合物和含羧基化合物,含有羧甲基纤维素和聚乙烯醇;并且, 在不含有上述萤光增白剂时,所说的羧甲基纤维素与聚乙烯醇的配方 比率(重量比)为在100∶40~100∶500的范围值内; 在含有上述萤光增白剂时,所说的羧甲基纤维素与聚乙烯醇的配方比 率(重量比)为在100∶550~100∶2,000的范围值内。
9.如权利要求1所述的轻量粘土,其特征在于在所说的轻量粘土 内还含有纤维,并且该纤维的添加量,相对于整体重量而言,为在1%~ 不足10%重量单位的范围值内。
10.如权利要求1所述的轻量粘土,其特征在于在所说的轻量粘 土内还含有,并且,该水的添加量,相对于整体重量而言,为在61~ 85%重量单位的范围值内。
11.如权利要求1所述的轻量粘土,其特征在于在所说的轻量粘 土内还含有色素,并且,该色素的添加量,相对于整体重量而言,为 在0.01%~不足10%重量单位的范围值内。
12.如权利要求11所述的轻量粘土,其特征在于所说的色素的平 均粒径在0.05~0.2μm的范围值内,粒径分布的标准偏差为0.05μm 以下的值。
13.如权利要求11或12所述的轻量粘土,其特征在于将所说的 色素的平均粒径设定为D1,所说的有机中空微小球的平均粒径设定为 D2,此时,D2/D1的比率在10~50000的范围值内。
14.如权利要求1所述的轻量粘土,其特征在于在所说的轻量粘 土中,还含有填料,并且,相对于整体重量而言,该填料的添加量为 在0.1%~不足20%重量单位的范围值内。
15.如权利要求1所述的轻量粘土,其特征在于在所说的轻量粘 土中,还含有无机中空微小球,并且,相对于整体重量而言,该无机 中空微小球的添加量为在0.01~10%重量单位的范围值内。
16.一种轻量粘土的制造方法,其为制造含有机中空微小球和粘 结剂树脂的轻量粘土的制造方法,其特征在于所说的有机中空微小球 的平均粒径为在15~150μm的范围值内,其添加量为6%重量单位以下 的值(相对于整体重量而言); 同时,用捏和机将有机中空微小球和粘结剂树脂进行混炼,使依据JIS L 0803测出的轻量粘土的白色度(WL)的值在50以上。

说明书全文

技术领域

发明涉及的是轻量粘土及其制造方法,特别是具有适宜轻量性能 或造型性能、及具有优良发色性能、且制造成本低的轻量粘土及其制造 方法。

背景技术

现在,在美术工艺或学校教材中所使用的粘土,多是以粒状素材或 植物遗体离解物为主要材料,并在此主要材料中添加用以粘结粒状素材 的粘结剂、香料、色素、分、油分等添加剂而构成。因此,现有技术 的粘土具有重量重、使用不方便的缺点。
为此,在特公昭51-893号的公报中,公开了以粉末化的发泡聚苯 乙烯为主要材料的、并添加有纸浆材料或水而构成的轻量粘土。
但是,粉末化的发泡聚苯乙烯就其构造而言,其表面生有多数空隙, 当此空隙通过水等的浸透,就会有丰富的含水性或含液性。这样,轻量 粘土整体重量仍然存在着没有过多轻减的轻量化上的问题。而且,由于 发泡聚苯乙烯不易微小化,会出现难以与配方材料均匀混合的问题。
另外,在特公昭59-50615号的公报中,公开了添加30~40%重 量单位的由发泡无机质材料构成的微小中空粉粒体(粒度不足150μm、 容积比重为0.6以下)、3~13%重量单位的纤维粉(纤维长为10mm 以下)、31~60%重量单位滑石粉(粒度为150μm以下)、3~8%重量 单位的水溶性合成糊剂的单剂或并用剂后,与水进行混练,将穿透度调 整为100~350的能够磨光的成形用粘土。并且,类似此构成的雕塑材 料也被公开在特公昭57-16356号的公报中。
但是,所说的成形用粘土或雕塑材料,因为由发泡无机质材料构成 的微小中空粉粒或岩石粉的添加量较多,不容易混合分散;并且所得的 成形用粘土或雕塑材料,不但缺乏操作性能或造型性能,其制造成本还 很高。
在特开平2-123390号的公报中,公开了相对于全体重量,占3~ 20%重量单位的有机中空微小球(其外壳由含有亚(二)氯乙烯或丙烯 腈的共聚物构成)、占5~20%重量单位的合成粘结剂(羧甲基纤维素)、 占10~30%重量单位的纤维粉、和占50~60%重量单位的水,并按此比 例进行配合而得的轻量、白色度高、并且容易焚烧处理的轻量粘土。
即,当有机中空微小球的配方比例不足3%重量单位时,则不能达 到所定的目标重量;而当所说的有机中空微小球的配方比例超过20%重 量单位时,则会损坏轻量粘土的性质。
另外,当纤维粉的配方比例不足10%重量单位时,则不能充分发挥 结合材的作用;而当所说的纤维粉的配方比例超过30%重量单位时,会 因保存多量的水而损坏粘土的轻量化。
当水的配方比例不足50%重量单位时,会使造型作业困难;而当水 的配方比例超过60%重量单位时,会使粘土软化导致造型性能匮乏,同 时也会损坏粘土的轻量化。
但是,当所说的轻量粘土因有机中空微小球的添加量超过最大的 20%重量单位时,会影响有机中空微小球的混合分散,而且所得的粘土 会过轻,缺乏操作性能或造型性能,并使制造成本提高。
所说的轻量粘土,因有机中空微小球的添加量较多,往往会残留发 泡气体(发泡液体),即所谓的未发泡有机中空微小球会大量存在。所以, 当轻量粘土被聚乙烯薄膜包装材料所覆盖并进行长期保管时,或者因 夏季等周围温度上升呈高温状态时,由于有残留的发泡气体,被包装材 料所覆盖的轻量粘土则会膨胀至初期容积的1.2~3倍左右(以下称膨胀 问题)。
另外,所说的轻量粘土,因有机中空微小球的添加量较多,在添加 色素时,会出现阻碍色素分散而无法得到良好发色性能的问题。
在特开平10-268755号的公报中,公开了通过按30~70重量单 位的玻璃微小中空球(其粒径为1~200μm)、30~60重量单位的纤维 粉、10~50重量单位的羧甲基纤维素、和200~400重量单位的水(以 玻璃微小中空球、纤维粉、羧甲基纤维素的合计重量为基准)的比例进行 调配,得到轻量、干燥日数短、收缩率小的轻量粘土。
也就是说,当玻璃微小球的配方比例不足30重量单位时,则无法 达到粘土的轻量化;而当玻璃微小球的配方比例超过70重量单位时, 粘土则容易收缩而出现龟裂现象。
而且,当纤维粉的配方比例不足30重量单位时,轻量粘土的收缩 或龟裂则会增大;而当纤维粉的配方比例超过60重量单位时,会因水 的多量保存而影响其轻量化。
另外,当水的配方比例不足200重量单位时,对于轻量粘土来说, 会出现造型作业的困难;当水的配方比例超过400重量单位时,会使粘 土软化而缺乏造型性能,并且容易附着在手上。
所说的轻量粘土中,由于玻璃中空微小球或纤维粉的添加比例过多, 所得的粘土缺乏造型性能,制造成本还高。
而且,所说的轻量粘土中,因玻璃中空微小球的添加量过多,在添 加色素时,会阻碍色素分散而无法得到良好发色性能。
为此,本发明的发明者们,对于轻量粘土中的有机中空微小球的平 均径粒或白色度(WL)、以及添加量进行了研究,发现了牵涉到其相互作 用,影响轻量粘土的白色度(WL)、发色性能、造型性能、轻量性能、以 及膨胀问题的关系。    
本发明的目的在于提供一种发色性能、造型性能、轻量性能优良, 即使在被包装材料覆盖的状态下长期保管、或者因夏季等周围温度上升 的高温状态下也不会膨胀的具有良好的保管性能、且生产成本便宜的轻 量粘土及其制造方法。
本发明的技术方案
本发明的轻量粘土,其含有有机中空微小球及粘结剂树脂,其中有 机中空微小球的平均粒径设定在15~150μm的范围值内,同时,该有 机中空微小球的添加量,相对于整体重量而言,设定在6%重量单位以 下的范围值内;并且,依据JIS L 0803测出的轻量粘土的白色度(WL) 的值在50以上。
通过将这种有机中空微小球的平均粒径控制在一定范围值内,同时, 通过控制轻量粘土的白色度(WL),可以提高其美观度。在为彩色化而添 加色素时,可以得到优良的发色性能。
另外,由于本发明中有机中空微小球的添加量比较少,这样,即使 添加了色素,色素的分散性能也不会被阻碍,故可以得到更优良的发色 性能。
与现有技术中的轻量粘土的有机中空微小球添加上限(20%重量单 位)相比,本发明的添加量少了许多,这样不仅可以得到所期待的充分且 适度的轻量化,而且可以得到具有良好造型性能的轻量粘土。
由于有机中空微小球的添加量较少,不仅轻量粘土容易混合分散, 还可以降低未发泡有机中空微小球的存在量;并且,由于降低了价格昂 贵的有机中空微小球的使用量,故其具有优良的保管性能(膨胀性能)的 同时,还降低了生产成本。
本发明中的另一种形态中,其为制造含有机中空微小球和粘结剂树 脂的轻量粘土的制造方法,其中所说的有机中空微小球的平均粒径为在 15~150μm的范围值内,其添加量为6%重量单位以下的值(相对于整体 重量而言);同时,用捏和机将有机中空微小球和粘结剂树脂进行混炼, 使依据JIS L 0803测出的轻量粘土的白色度(WL)的值在50以上。
这样就可以得到具优越造型性能、轻量性、和白色度好的轻量粘土, 当添加色素时,亦具有优良的发色性能。
附图的简单说明
图1所示的是轻量粘土中的有机中空微小球的添加量与轻量粘土的 轻量性能及造型性能间的关系特性图。
图2所示的是轻量粘土中的有机中空微小球的添加量与膨胀性能评 价结果间的关系特性图。
图3所示的是轻量粘土中的有机中空微小球的添加量与制价比例间 的关系特性图。
图4所示的是轻量粘土的白色度(WL)与发色性能间的关系特性图。
图5所示的是轻量粘土的萤光增白剂的添加量与发色性能间的关系 特性图。
图6(a)所示的是本发明的轻量粘土中的色素材料的平均粒径与光 透性(发色性能)间的关系图。
图6(b)所示的是现有技术的轻量粘土中的色素材料的平均粒径与 光透性(发色性能)间的关系图。
图7(a)所示的是本发明的轻量粘土中的色素材料的添加量与光透 性(发色性能)间的关系图。
图7(b)所示的是现有技术的轻量粘土中的色素材料的添加量与光 透性(发色性能)间的关系图。
本发明的最佳实施形态
本发明的实施形态为含有有机中空微小球、由极性化合物组成的粘 结剂树脂、纤维、水、色素的轻量粘土及其制造方法,该有机中空微小 球的平均粒径设置在15~150μm的范围值内,相对于整体重量而言, 其添加量适宜在6%重量单位以下,且依据JIS L 0803测定轻量粘土的 白色度(WL)在50以上的值。
以下,就有机中空微小球及极性化合物的构成要素分别予以说明。 1.有机中空微小球 (1)种类1
有机中空微小球只要使用具有由有机材料组成的外壳、且其内部存 有空隙的微小球即可。
作为此有机中空微小球,可以是外壳由亚(二)氯乙烯丙烯腈共聚 树脂、乙烯基乙酸酯丙烯腈共聚树脂、甲基丙烯酸甲酯丙烯腈共聚树脂、 丙烯腈树脂等构成,内部包有气体或液体的有机中空微小球。
在这些有机中空微小球中,特别是有由亚(二)氯乙烯丙烯腈共聚 树脂构成外壳的有机中空微小球,其制造容易不说,在加热时还可以使 之膨胀到所期望的大小,故更为理想。但是,由亚(二)氯乙烯丙烯腈 共聚树脂构成外壳的有机中空微小球,在发泡时的温度较高或温度分布 不均匀时,容易着色为茶色或焦茶色,从而影响其白色度(WL)达不到 50的值,应予以注意。
由乙烯基乙酸酯丙烯腈共聚树脂、甲基丙烯酸甲酯丙烯腈共聚树脂、 丙烯腈树脂等构成外壳的有机中空微小球,因其白色性能较高,故其白 色度(WL)的调整则更为容易。 (2)种类2
除有机中空微小球以外,还可以同时使用外壳为无机材料(例如, 玻璃材料)构成的无机中空微小球。
这样的无机中空微小球,无色透明,耐压强度高,例如,以 750psi(1psi=6.90×103N,1kgf=9.807N/cm2)的测定压进行加压时, 其残存率为90~92(VOL%),并且较轻。
所以,通过有机中空微小球和无机中空微小球的同时使用,明显减 轻了轻量粘土的单位体积的重量,同时,由于有机中空微小球存在于无 机中空微小球的周围,起到了缓冲材料的作用,即可以有效地防止无机 中空微小球遭受破坏,提高无机中空微小球的分散性能。
通过有机中空微小球和无机中空微小球的同时使用,在与色素的关 系上,能够提高发色性能,并提高轻量粘土的形状保持性能,降低收缩 率。
另外,通过有机中空微小球和无机中空微小球的同时使用,可以相 对降低有机中空微小球的使用量,从而有效防止由未发泡的有机中空微 小球引起的膨胀问题,得到优越的保管性能。 (3)白色度
有机中空微小球的颜色以白色或接近于白色的颜色为佳,即依据 JIS L 0803测定的有机中空微小球白色度(WL)宜为50以上的值。
其理由是,在种种的有机中空微小球中,通过使用白色度(WL)在 50以上的富有白色性能的有机中空微小球,会使轻量粘土的白色度(WL) 易于调整,或者能够得到在添加色素时的发色性能更为优良的轻量粘土; 反之,若所谓的白色度(WL)不足50的值的话,有机中空微小球则略呈 茶色,当在轻量粘土中添加色素,特别是同时添加白色系色素或黄色系 色素时,会出现混浊的现象,其发色性能明显降低。
但是,若白色度(WL)的值过高的话,也会过度限制有机中空微小球 的构成材料。
所以,所说的有机中空微小球的白色度(WL)以在70~99.9的范围 值内为佳,在80~99的范围值内则更佳。
另外,所说的白色度(WL)值的调整,可以通过在有机中空微小球的 外壳中添加二氧化等白色粒子,或者,用这些白色粒子覆盖 在周围的方法来实现;另外,也可以通过降低有机中空微小球外壳上的 氯乙烯树脂或亚(二)氯乙烯树脂、或者甲类树脂(酚醛树脂、密胺 树脂、三聚氰二胺树脂、尿素树脂)等的使用量来实现,具体地说,其 使用量设定在10%重量单位以下的值即可;另外,还可以通过在有机中 空微小球的外壳中添加或涂抹后述的萤光增色剂来实现。
所说的有机中空微小球的白色度(WL)以及后述的轻量粘土的白色 度(WL),可以依据JIS L 0803来测定,更具体地说,可以用反射率计(如: 东京电色社制的TR-1000D型或TC-1800MK2)进行测定。 (4)平均粒径1
有机中空微小球的平均粒径应在15~150μm的范围值内。
其理由是,所说的有机中空微小球平均粒径的值若不足15μm的 话,则会降低轻量粘土的造型性能或白色度(WL),或者,在按所定量添 加时难以实现其轻量化。另一方面,所说的有机中空微小球的平均粒径 的值若超过150μm的话,则难以混合分散,或出现轻量粘土的造型性 能低下等问题。
因此,有机中空微小球的平均粒径的值以在50~130μm的范围值 内为更佳,在70~120μm的范围值内为最佳。
有机中空微小球的平均粒径可以通过光学显微镜取有机中空微小球 的画像,然后将此画像用画像处理装置来算出。 (5)平均粒径2
在决定有机中空微小球的平均粒径时,宜考虑后述的色素平均粒径。
即,当色素的平均粒径为D1,有机中空微小球的平均粒径为D2时, D2/D1的比率适宜在10~50,000的范围值内。
其理由是,当所说的D2/D1的比率不足10时,色素则不会均匀分 散,从而影响其对有机中空微小球的发色。另一方面,当所说的D2/D1 的比率超过50,000时,色素则易于凝结,同时,也不会均匀分散,从而 降低其发色性能。
所以,为了提高色素的发色性能,所说的D2/D1的比率以在50~ 10,000的范围值内为佳,在100~1,000的范围值内为更佳。 (6)添加量
相对于整体重量而言,有机中空微小球的添加量设定在0.1~6%重 量单位的范围值内。
其理由是,当所说的有机中空微小球的添加量不足0.1%重量单位 时,则难以实现轻量粘土的轻量化。另一方面,当所说的有机中空微小 球的添加量超过6%重量单位时,则会降低轻量粘土的造型性能或操作 性能,同时,残留的未发泡有机中空微小球会变多,这样,用包装材料 覆盖并进行长期保管、或因夏季等周围温度上升时,包装材料则会膨胀, 从而显著降低其保管性能。另外,因为有机中空微小球的价格特别高, 当其添加量超过6%重量单位时,所得的轻量粘土的成本也会很高。
所以,为了使轻量粘土的造型性能或膨胀性能与轻量性等具有良好 的平衡,有机中空微小球的添加量以在0.5~4%重量单位的范围值内为 更佳,在1%~不足3%重量单位的范围值内为最佳。
另外,有机中空微小球的添加量应考虑粘结剂树脂的密度,即,通 过考虑粘结剂树脂的密度来决定有机中空微小球的添加量,最终可以提 供具有等密度经济型的轻量粘土。
更具体地说,除有机中空微小球以外的构成材料的密度在0.5~不 足0.8g/cm2时,有机中空微小球的添加量相对于整体重量而言,以在 0.1%~不足3%重量单位的范围值内为佳;除有机中空微小球以外的构 成材料的密度为0.8~5g/cm2时,有机中空微小球的添加量相对于整体 重量而言,以在0.1~6%重量单位的范围值内为佳。
在此,参照图1~图3,就有机中空微小球的添加量与轻量粘土的 轻量性能和造型性能、膨胀性能、制造成本的关系分别进行详细说明。
图1是将表1的轻量性能及造型性能的数据进行数字化,以◎的评 价为5分、○的评价为3分、△的评价为1分、×的评价为0分的数值 计算出来的。
图1中的横轴表示有机中空微小球的添加量(%重量单位);左纵轴表 示轻量性能(相对值),曲线A表示其关系。另外,图1的右纵轴表示造 型性能(相对值),其与有机中空微小球的添加量(%重量单位)的关系用曲 线B表示。
通过图1所示的特性曲线可以理解为,有机中空微小球的添加量越 多,对于轻量粘土的轻量性能的评价会越高,因此,为了能够得到适宜 的轻量性能,有机中空微小球的添加量必须在0.1%重量单位以上。另一 方面,对于轻量粘土的造型性能来说,添加量以3%重量单位为界开始 极端降低,到5%重量单位时降低到1,到7%重量单位时评价几乎降低 到0。
所以,通过将有机中空微小球的添加量设定在0.1~6%重量单位的 范围值内,使所得的轻量粘土的轻量性能和造型性能之间具有良好的平 衡;而且,若有机中空微小球的添加量在1%~不足3%重量单位的范围 值内的话,对于这些性能来说则更具优越平衡。
图2是将表1的膨胀性能的数据进行数字化,以◎的评价为5分、 ○的评价为3分、△的评价为1分、×的评价为0分的数字计算出来的。
图2的横轴表示有机中空微小球的添加量(%重量单位),左纵轴表示 膨胀性能(相对值)。
通过图2所示的特性曲线可以理解为,有机中空微小球的添加量越 多,其膨胀性能就会越低;更具体地说,添加量以3%重量单位为界开 始极端降低,在5%重量单位时降低到1,在7%重量单位时评价几乎降 低到0。
所以,综合图1及图2所示的结果,若有机中空微小球的添加量在 0.1~6%重量单位的范围值内的话,对于轻量粘土的轻量性能与造型性 能、及保管时的膨胀问题之间具良好平衡;而且若有机中空微小球的添 加量在1%~不足3%重量单位的范围值内的话,对于此特性来说更具优 越平衡。
另外,图3所示的是轻量粘土的有机中空微小球的各添加量与轻量 粘土的造价比例间的关系,其中是以有机中空微小球的添加量在2%重 量单位时,轻量粘土的造价为100%为基准的。
通过图3所示的特性曲线可以理解为,随着有机中空微小球的添加 量的增多,轻量粘土的造价比例就有上升的趋势,特别在添加量为6% 重量单位时,以此为界开始极端上升,在添加量为6%重量单位时造价 比例上升到150%,添加量为7%重量单位时造价比例上升到220%。
所以,综合图1~图3所示的结果,由于有机中空微小球的添加量 在0.1~6%重量单位的范围值内,故对轻量粘土的轻量性能或造型性能、 乃至造价比例之间具有良好平衡;而且,若有机中空微小球的添加量在 1%~不足3%重量单位的范围值内的话,对于此特性来说则具更好的平 衡。 (7)容积密度
有机中空微小球的容积密度以在0.001~0.5g/cm3的范围值内为 佳。
其理由是,有机中空微小球的容积密度若不足0.001g/cm3的话,则 难以在轻量粘土中均匀混合分散。另一方面,若所说的有机中空微小球 的容积密度超过0.5g/cm3的话,则会降低轻量粘土的展性,或影响轻量 粘土的轻量化。
所以,有机中空微小球的容积密度以在0.005~0.2g/cm3的范围值 内为更佳,以在0.01~0.1g/cm3的范围值内为最佳。
另外,所说的有机中空微小球的容积密度可以依据JIS K 5101(颜 料试验法)进行测定。 (8)PH值
有机中空微小球的PH值宜在3~11的范围值内。
其理由是,所说的有机中空微小球的PH值若不足3的话,在添加 含羟基化合物或含羧基化合物,并长期进行保存时,会产生胶凝作用。
另一方面,所说的有机中空微小球的PH值若超过11的话,其混合 分散或使用操作则会困难。
所以,有机中空微小球的PH值以在6~10.5的范围值内为更佳, 以在7~10.5的中性至弱性的范围值内为最佳。 (9)表面处理
宜将有机中空微小球的周围通过后述的萤光增白剂进行表面处理。
其理由是,即使在有机中空微小球的白色度(WL)较低的场合下,也 可以通过较少量的萤光增白剂,将轻量粘土的L值调整至所希望的范围 内。
另外,最好将有机中空微小球的周围通过白色粒子进行表面处理。 其理由是,对于有机中空微小球来说,通过添加氧化钛、二氧化硅、氧 化、氧化、氧化锌、硫化锌、氧化锑等的白色粒子,使得有机中空 微小球的L值会更容易调整,同时,其分散性能或机械特性也有明显提 高。
还有,在有机中空微小球的周围适宜用硅烷偶合剂、钛偶合剂、或 铝偶合剂等进行表面处理。其理由是,通过偶合剂的处理,可以更显著 地提高有机中空微小球的分散性能或机械特性。    
在实施这种表面处理时,如果使用萤光增白剂的话,相对于整体重 量而言,其添加量以在0.01~1%重量单位的范围值内为佳。同样,如果 使用白色粒子的话,相对于整体重量而言,白色粒子的添加量以在0.1~ 10%重量单位的范围值内为佳。如果使用偶合剂进行处理的话,相对于 整体重量而言,偶合剂的添加量以在0.05~5%重量单位的范围值内为 佳。 2.极性化合物 (1)种类
作为粘结剂树脂的极性能化合物,以使用如含羟基化合物或含羧基 化合物为佳。
另外,像聚丙烯酸或聚乙烯醇那样,在分子内均含有羟基和羧基双 方的官能基,为了方便起见予以分别说明。 ①含羟基化合物
含羟基化合物可以是聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、 聚乙烯乙酸乙烯酯、尿素树脂、甲基纤维素、乙基纤维素、羟基酯纤维 素等。
通过添加这些含羟基化合物,可以较容易地调节轻量粘土的展性或 耐退色性能。另外,由于这些含羟基化合物通常为水溶性化合物,故即 使在轻量粘土中添加水,也能够得到优良的相溶性能。
特别是聚乙烯醇在每个重量单位中含羟基的量较多,故可以通过少 量的添加提高轻量粘土的展性或使用效果,是适宜的含羟基化合物。
另外,虽然聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯醇缩丁醛是将聚乙烯醇分别用 甲醛或丁醛进行缩醛作用的结果,但是,若使用于轻量粘土中的话,会 具有更优越的耐退色性能或耐热性。
聚乙酸乙烯酯虽然是聚乙烯醇皂化前的原材料,但在期望得到更加 优越展性的轻量粘土时,是非常有效的含羟基化合物。 ②含羧基化合物
含羧基化合物可以是羧甲基纤维素(CMC)、丙烯酸、聚乙酸乙烯酯 等。
在此,在使用羧甲基纤维素时,适宜使用醚化度在0.1~2的范围值 内的羧甲基纤维素。
其理由是,羧甲基纤维素的醚化度若不足0.1的话,轻量粘土则会 发粘,难以使用。另一方面,若羧甲基纤维素的醚化度超过2的话,则 会降低轻量粘土的展性,难以薄膜化。 (2)添加量
相对于整体重量(100%重量单位)来说,极性能化合物的添加量宜在 0.1~30%重量单位的范围值内。
其理由是,当所说的极性化合物的添加量不足0.1%重量单位时,则 会显著降低轻量粘土的操作性能或造型性能。另一方面,当所说的极性 能化合物的添加量超过30%重量单位时,会降低轻量粘土的展性,或难 以混合分散。
所以,为使轻量粘土的操作性能或造型性能与轻量粘土的展性间具 有良好平衡,极性化合物的添加量,相对于整体重量(100%重量单位)来 说,以在0.5~20%重量单位的范围值内为佳,以在1~15%重量单位的 范围值内为更佳,以在2~10%重量单位的范围值内为最佳。 3.纤维 (1)种类
作为添加剂的纤维(纸浆)的种类并无特别限制,适宜分别用阔叶树 及针叶树作原料。
但是,若使用以阔叶树作原料的纤维则更佳。其理由是,将以阔叶 树为原料的纤维与以针叶树为原料的纤维相比较,通常以阔叶树为原料 的纤维较短且平均化,在制作轻量粘土时更容易分散。 (2)平均纤维长
纤维的平均纤维长适宜在0.01~20mm的范围值内。
其理由是,当所说的纤维的平均纤维长不足0.01mm时,会导致轻 量粘土的展性下降,或难以达到其轻量化。另一方面,当所说的纤维的 平均纤维长超过20mm时,在轻量粘土中会难以均匀地混合分散。
所以,为使轻量粘土的展性等与混合分散性能间的平衡更佳,纤维 的平均纤维长以在0.1~10mm的范围值内为更佳,以在0.5~5mm的 范围值内为最佳。 (3)添加量
纤维的添加量应考虑轻量粘土的操作性能或成型性能,或者考虑轻 量粘土的制造容易程度来决定。例如,相对于整体重量而言,以在1%~ 不足10%重量单位的范围值内为佳。
其理由是,当所说的纤维添加量不足1%重量单位时,会无法发挥 其添加效果。另一方面,当所说的纤维添加量超过10%重量单位时,会 难以控制轻量粘土的展性而造成制造上的麻烦。
所以,所说的纤维添加量,相对于整体重量而言,以在2~9%重量 单位的范围值内为更佳,以在3~8%重量单位的范围值内为最佳。 4.水
水的添加量应考虑到轻量粘土的操作性能或成型性能、或者轻量粘 土的制造容易程度来决定。例如,相对于整体重量而言,适宜在61~85% 重量单位的范围值内。
其理由是,当水的添加量不足61%重量单位时,会无法发挥其添加 效果。另一方面,当水的添加量超过85%重量单位时,会难以控制轻量 粘土的展性或耐退色性能。
所以,所说的水的添加量,相对于整体重量而言,以在65~83%重 量单位的范围值内为更佳,以在67~80%重量单位的范围值内为最佳。 5.色素 (1)种类
作为色素的种类,也没有特别的限制,只要可以用于现有技术中的 油墨、涂料等即可。例如,有机颜料、无机颜料、或染料。
作为有机颜料,可以是偶氮色淀、不溶性偶氮颜料、聚合偶氮颜料、 螯合偶氮颜料等的偶氮颜料类,或酞菁颜料、迫位凝颜料、无迫位颜料、 蒽醌染料、喹吖啶系颜料、二噁嗪类颜料、硫靛颜料、异吲哚啉颜料、 喹酞酮(黄色)颜料等多环颜料类,染料色淀等。
作为无机颜料,可以是氧化酞、氧化、氧化铬、黑色铁粉等氧化 物,或镉黄、钼(铬)红、铁青色、佛青、炭黑、氧化铁黄、珍珠色颜 料等。
另外,在被要求具更加鲜艳色调时,适宜使用以福尔林缩合树脂、 丙烯酸树脂、三聚氰二胺树脂等为基体的塑料性有机颜料,或,将硫化 锌、硅酸锌、硫化锌镉等烧结后的无机颜料等。 (2)平均粒径
色素的平均粒径适宜在0.01~0.2μm的范围值内。
其理由是,当所说的色素平均粒径不足0.01μm时,会出现明显的 凝结,同时在轻量粘土中难以均匀混合分散,从而影响其发色性能。另 一方面,当所说的色素平均粒径超过0.2μm时,则不能发挥与有机中 空微小球的相辅相成效果,使得轻量粘土的发色性能降低。
因此,为了使色素的凝结性能和发色性能具有更加良好的平衡,色 素的平均粒径以在0.06~0.18μm的范围值内为更佳,以在0.07~0.12 μm的范围值内为最佳。
另外,如果色素颜料的粒径小的话,其表面活性会提高,并且容易 附着在平均粒径较其大的中空微小球的周围。但是,本发明的轻量粘土 中,即使色素颜料附着于中空微小球上且覆盖于其上,与现有技术中的 轻量粘土相比,也不太会妨碍外来光。
在此,参照图6(a)及(b),就色素颜料的平均粒径等与光透性(即发 色性能)之间的关系予以详细说明。
图6(a)所示的是本发明的轻量粘土的色素颜料10、有机中空微小球 12、及外来光14、16间的关系模式图。图6(b)所示的是现有技术的轻 量粘土的色素颜料20、有机中空微小球22、及外来光24、26之间的关 系模式图。
由图6(a)可以看出,本发明的轻量粘土中,由于色素颜料10的平 均粒径的值正好在光的波长的1/2的值以下,同时,为了能够将粒度分 布的标准偏差调整至所定范围值内,故即使色素颜料10附着在中空小 球12上,并覆盖在其周围,也不会妨碍光14、16透过。
另一方面,在图6(b)中,由于色素颜料20的平均粒径的值与波长 相同、或更大,故在色素颜料20附着在有机中空微小球22上,且覆盖 在其周围时,会妨碍外部光24、26透过。
所以,本发明的轻量粘土中,令人满意的是通过将特定的有机中空 微小球12、与具有特定的平均粒径等的色素颜料10进行组合,可以有 效地防止有机中空微小球12的光散乱,颜色鲜艳不说,还能够得到更 具透明感的发色性能。 (3)粒度分布1
对于色素的粒度分布,其标准偏差适宜在0.05μm以下的值。
其理由是,当所说的色素标准偏差超过0.05μm时,会使光散乱变 大,或者,容易形成明显的凝结而使色素的发色性能降低。
但是,如果所说的色素标准偏差过小的话,用于控制的制造成本则 会提高。
所以,为了很好地保持色素发色性能与制造成本间的平衡,对于色 素粒度分布的标准偏差以在0.04~0.01μm的范围值内为更佳,以在 0.03~0.01μm的范围值内为最佳。 (4)粒度分布2
色素粒径的95%以存在于平均粒径的±10%的范围值内为佳。
其理由是,通过使用像这样具有狭窄粒度分布的色素,可以得到发 色性能和造型性能均优良的轻量粘土。反过来说,当色素粒径的95%超 过平均粒径的±10%时,色素会易于凝结,从而影响与有机中空微小球 的相辅相成关系的发挥。所以,若色素粒度分布广的话,色素的发色性 能则会降低。
因此,为了得到优良的色素发色性能,色素粒径的95%以存在于平 均粒径的±8%的范围值内为更佳,以存在于平均粒径的±5%的范围值 内为最佳。
另外,对于所说的色素平均粒径的95%的粒径分布,可以用激光方 式的粉末计数器进行测定。 (5)添加量
相对于整体重量而言,色素的添加量以在0.01~10%重量单位的范 围值内为佳。
其理由是,当所说的色素添加量不足0.01%重量单位时,则不能发 挥其添加效果,或与有机中空微小球间的相辅相成效果,同时也会降低 其发色性能。另一方面,当所说的色素添加量超过10%重量单位时,其 光散乱变大,或会发生明显的凝结现象,从而降低其发色性能。
所以,为了使色素的发色性能更好,色素的添加量以在0.05~8% 重量单位的范围值内为更佳,以在0.1~5%重量单位的范围值内为最佳。
在此,参照图7(a)及(b),详细说明色素颜料的添加量与发色性能间 的关系。
图7(a)所示的是本发明的轻量粘土的色素颜料10、有机中空微小球 12、及外来光14、16之间的关系模式图。图7(b)所示的是本发明的轻 量粘土中所使用的色素颜料10的添加量过度时,色素颜料10、有机中 空微小球22、及外来光24、26之间的关系模式图。
如图7(a)所示,就本发明的轻量粘土中色素颜料10的添加量而言, 即使色素颜料10附着在有机中空微小球22的周围,也只是部分覆盖的 程度,故对外部光14、16的妨碍较少。
另外,在图7(b)中,因色素颜料10的添加量较所定范围值多,色 素颜料10满满地附着在有机中空微小球22的周围,有时还有双层附着, 故会发生妨碍外部光24、26透过的情况。
所以,本发明的轻量粘土中,令人满意的是,通过特定的有机中空 微小球12与拥有特定添加量的色素颜料10的组合,能够有效地防止有 机中空微小球12的光散乱,得到鲜艳、更具透明感的发色性能。 (6)水分散性
色素是以具水分散性(包括酒精分散性),即具亲水性的为佳。
其理由是,通过使用具有这种特性的色素,即使轻量粘土含有水或 酒精,色素也不会凝结,还能得到优良的发色性能和造型性能。另外, 若色素为水分散性的话,即使色素为微粒子也可以保存在水中,而且, 还可以在这种溶液的保存状态下进行调配。
为了使色素具水分散性,构成色素的树脂酸值以在50~300的范围 值内为佳。
其理由是,当所说的树脂酸值不足50时,所得的色素水分散性会 明显降低;另一方面,当所说的树脂酸值超过300时,所得的色素会易 于凝结。所以,为了使所得的色素水分散性和凝结性具良好平衡,构成 色素的树脂酸值以在70~250的范围值内为更佳,以在90~200的范围 值内为最佳。
另外,为了使构成色素的树脂的酸值量控制在上述范围值内,其分 子内宜含有羧基、磺酸基、羟基等亲水性基。即,以使用苯乙烯马来酸 共聚树脂、苯乙烯磺酸共聚树脂、苯乙烯丙烯酸共聚树脂等为佳。
为使色素具水分散性,其形态以含有阴离子型表面活性剂或阳离子 型表面活性剂等的表面活性剂的乳浊液为佳。
作为这种表面活性剂,可以是以下所例举的乙酰化物等的一种或二 种以上的组合:十二(烷)基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、聚氧乙烯烷基 醚硫酸盐的铵盐、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷酯、聚氧乙烯脱水山梨 糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷苯基醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰 胺。 6.萤光增白剂 (1)种类
作为添加在轻量粘土中的萤光增白剂,可以是1,2-二苯乙烯化合物、 1,2-二苯乙烯诱导体、1,2-二苯乙烯磺酸化合物、噻吩化合物、噻吩诱导 体等。
特别是下式(1)~(3)中所示的1,2-二苯乙烯磺酸化合物,分别具阴离 子型的水溶性,且具使用操作方便的优点,若将其进行少量添加的话, 则会得到优越的萤光增白效果。 [式(1)中,记号M为氢、碱性金属、或者是用铵和胺离子来表示的任意 阳离子,X和Y为相互独立的置换基,即用NH2、N(C2H4OH)2、 N(CH2CH(OH)CH3)2、或NR1R2(R1和R2为氢或炭数1~20的化氢 基)来表示的任意的置换基。] [式(2)中,记号X和Y是相互独立的置换基,即用SO2M(记号M为氢、 碱性金属、或者是用铵和胺离子来表示的任意阳离子)、NH2、N(C2H4OH)2、N(CH2CH(OH)CH3)2、或NR1R2(R1和R2为氢或炭数1~20的碳化 氢基)来表示的任意的置换基。] [式(3)中,记号X为用NH2、N(C2H4OH)2、N(CH2CH(OH)CH3)2、或 NR1R2(R1和R2为氢或炭数1~20的碳化氢基)来表示的任意的置换基。] (2)密度
萤光增白剂的密度以在0.9~2.0g/cm3(测定温度:20℃,以下相同) 的范围值内为佳。
其理由是,当所说的萤光增白剂的密度在此范围值以外时,会难以 在轻量粘土中均匀混合。所以,萤光增白剂的密度以在1.0~1.6g/cm3 的范围值内为更佳,以在1.1~1.4g/cm3的范围值内为最佳。 (3)粘度
萤光增白剂的粘度以在5~1000mPa·s(测定温度:20℃,以下相同) 的范围值内为佳。
其理由是,当所说的萤光增白剂的粘度不足5mPa·s值时,会难以 在轻量粘土中均匀混合。另一方面,当所说的萤光增白剂的粘度超过 1000mPa·s值时,不仅会凝固而使操作困难,也难以在轻量粘土中均 匀混合。
所以,萤光增白剂的粘度以在10~500mPa·s的范围值内为更佳, 以在30~200mPa·s的范围值内为最佳。 (4)PH
萤光增白剂的PH值以在7.1~10的范围值内为佳。
其理由是,当所说的萤光增白剂的PH值不足7.1时,会使轻量粘 土过度胶凝化,从而缺乏其保存安定性能。另一方面,当所说的萤光增 白剂的PH值超过10时,会造成难以使用操作的问题。
所以,萤光增白剂的PH值以在7.5~9.5的范围值内为更佳,以 在8~9的范围值内为最佳。 (5)添加量
萤光增白剂的添加量相对于整体重量而言,适宜在0.001~5%重 量单位的范围值内为佳。
其理由是,当所说的萤光增白剂的添加量不足0.001%重量单位时, 则无法发挥其添加效果,并难以调整轻量粘土的L值。另一方面,当所 说的萤光增白剂的添加量超过5%重量单位时,会使轻量粘土的L值达 到饱和,同时,萤光增白剂会向外渗出。
因此,萤光增白剂的添加量相对于整体重量而言,以在0.01~3% 重量单位的范围值内为更佳,以在0.05~1%重量单位的范围值内为最 佳。
另外,萤光增白剂的添加量,应以有机中空微小球为基准来决定。 即,设有机中空微小球的添加量为F1,萤光增白剂的添加量为F2时, F1/F2的值以在1~100的范围值内为佳。
其理由是,当所说的F1/F2的值不足1时,会使轻量粘土的L值达 到饱和,同时,也难以保证轻量粘土的轻量化。另一方面,当所说的F1/F2 的值超过100时,则也会难以调整轻量粘土的L值。
因此,所说的F1/F2的值以在2~50的范围值内为更佳,以在5~ 30的范围值内为最佳。 7.胶凝化剂 (1)种类
对于聚乙烯醇等的主剂来说,适宜添加胶凝化剂。并且,通过添加 胶凝化剂可以显著提高轻量粘土的使用操作性能或成型性能。
这样的胶凝化剂可以是下述各剂的一种或二种以上的组合:酸、硼 砂、刚果红、雷琐酚、邻苯二酚、藤黄酚、镓酸、铬酸(三价)、重铬酸、 酞酸、酸等。其中,硼酸和硼砂由于能够较容易地控制聚乙烯醇的胶 凝化,故为较好的胶凝化剂。 (2)添加量
胶凝化剂的添加量应考虑轻量粘土的操作性能和成型性能来定。例 如,相对于100重量单位的聚乙烯醇而言,其添加量以在0.01~10重 量单位的范围值内为佳。
其理由是,当所说的胶凝化剂的添加量不足0.01重量单位时,则无 法发挥其添加效果。另一方面,当所说的胶凝化剂的添加量超过10重 量单位时,则会难以控制轻量粘土的聚乙烯醇的胶凝化。
所以,所说的胶凝化剂的添加量相对于100重量单位的聚乙烯醇来 说,以在0.05~5重量单位的范围值内为更佳,以在0.1~1重量单位的 范围值内为最佳。 8.填料 (1)种类
在轻量粘土中,适宜添加有机填料或无机填料。其理由是,添加这 样的填料后,可以得到具有优越造型性能或轻量性、或者更佳白色度的 轻量粘土。
此填料可以是聚甲基异丁烯酸酯、聚乙基丙烯酸酯、聚苯乙烯、苯 乙烯丙烯腈共聚物、苯乙烯乙烯基乙酸酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、乙烯 乙烯基乙酸酯共聚物、聚乙烯、乙烯丙烯酸共聚物、聚丙烯、聚偏1,1 -二氯乙烯、亚(二)氯乙烯乙烯基乙酸酯共聚物、酚醛树脂、三聚氰 二胺树脂、尿素树脂、碳酸、滑石、氧化酞、硅石、母、锆、氧化 铝、氧化铬、氧化锡、氧化铅、氧化铟、炭素、玻璃、芳族聚酰胺纤维 等。
特别是滑石,由于其价格便宜,并且平均粒径适宜,故容易操作使 用,用于调整轻量粘土的造型性能或轻量性能时是较好的填料。 (2)添加量
在添加所说的填料时,设定轻量粘土的整体重量单位为100%,其 添加量适宜在0.1~20%重量单位的范围值内。
其理由是,当所说的填料的添加量不足0.1%重量单位时,会无法发 挥其添加效果。另一方面,当所说的填料的添加量超过20%重量单位时, 反而会降低轻量粘土的造型性能和轻量性。
因此,填料的添加量(设定轻量粘土的整体重量单位为100%时), 以在0.5~15%重量单位的范围值内为更佳,以在1~10%重量单位的范 围值内为最佳。 9.白色度 (1)白色度
依据JIS L 0803测定的轻量粘土的白色度(WL)应为50以上的值。
其理由是,当所说的轻量粘土的白色度(WL)不足50时,会影响其 外观美,而且若添加色素的话,会发生混浊,从而明显降低其发色性能。 但是,当所说的轻量粘土的白色度(WL)的值过高时,会过度地限制可使 用构成材料的种类。
所以,所说的有机中空微小球的白色度(WL)以在70~99.9的范围 值内为佳,以在80~99的范围值内为更佳,
在此,参照图4及图5所示的特性图,说明轻量粘土的白色度(WL) 与发色性能的评价结果间的关系。图4中,横轴所示的是轻量粘土的白 色度(WL),纵轴所示的是发色性能的评价结果(相对值)。另外,黑圈(●) 的特性曲线是在添加了0.02%重量单位的蓝色色素的状况,黑三(▲) 的特性曲线是在添加了0.1%重量单位的黄色色素的情况。而且,发色 性能的评价结果(相对值)为实施例1中所示,◎的评价分为5、○的 评价分为4、△的评价分为2、×的评价分为1、、××的评价分为0。
如图4所示,对于分别添加了蓝色色素及黄色色素的各粘土来说, 白色度(WL)越高其发色性能的评价分数也高,特别是当白色度(WL)的 值在50以上时,可以得到高的评价分数。
图5中,横轴所示的是萤光增白剂的添加量(%重量单位),纵轴所 示的是在添加了0.02%重量单位的蓝色色素时,其发色性能的评价结果 (相对值)。另外,黑圈(●)表示轻量粘土的白色度(WL)的值在50以上 (WL=60)的情况,黑三角(▲)表示轻量粘土的白色度(WL)的值不足 50(WL=0)的情况。由此,当轻量粘土的白色度(WL)的值在50以上时, 通过添加0.05~0.1%重量单位的萤光增白剂,可以得到3以上的评价 分;与此相对,当轻量粘土的白色度(WL)的值不足50时,即使添加 0.3~0.5%重量单位的多量萤光增白剂,其评价点也只在1以下。
因此可以理解为,若轻量粘土的白色度(WL)的值在50以上的话, 即使添加少量的萤光增白剂,也能得到良好的发色性能。 (2)白色度(WB)、白色度(WL)、视感明度(L值)
与依据JIS L 0803测定的白色度(WL)类似的白色度指标,还有根 据蓝色反射率的白色度(WB)、和根据亨特方式的白色度(WH)、及视感 明度(L值)。
这些白色度,与以JIS L 0803为基准的白色度(WL)一样,为测定 的值。当用这些白色度表示轻量粘土的白色性能时,例如,根据蓝色反 射率的白色度(WB)以在60~95的范围值内为佳,同样,根据亨特方式 的白色度(WH)以在70~98的范围值内为佳,视感明度(L值)以在80~ 99的范围值内为佳。 10.其他添加物
在轻量粘土中,作为添加剂除了上述的添加物以外,还可以添加以 下各剂的单独一种或两种以上的组合:防霉剂、抗菌剂、抗氧化剂、紫 外线吸收剂、油类、蜡类、甘油、增粘剂增塑剂、表面活性剂、有机 溶剂等。 11.制造方法 (1)混合工程
此工程为将有机中空微小球、色素、极性化合物、纤维及水等的配 方原料进行均匀混合的工程。例如,为了使这些配方原料能够进行均匀 混合分散,以使用螺旋桨式混合机、捏和机、行星式混合机、三根轧辊球磨机等为佳。
特别是,由于有机中空微小球的质量较轻,且在混炼的过程中容易 被破坏,同时,还容易发生分散不均匀的现象,故以使用捏和机为佳。 此捏和机在转数为10~1,000rpm、时间在1~60分钟的条件下,进行 挤压混炼为佳。若其转数在30~300rpm、时间在10~30分钟的条件 下进行挤压混炼的话则更佳。
另外,为了使色素能够均匀地混合分散,应事先将其分散在水或酒 精中调整为溶液状,同时,为了使此溶液不凝结,宜添加碱性剂,将PH 值调整在7以上;若能调整在8~10的范围值内的话则更佳,8.5~10 的范围值内为最佳。
在混合配方原料时,温度以维持在30~70℃的范围内为佳。
其理由是,当所说的混合温度不足30℃时,配方原料不能均匀地混 合;另一方面,当所说的混合温度超过70℃时,所得到的轻量粘土会失 去伸展性而变脆。
所以,混合配方原料时的混合温度以维持在35~60℃的范围内为更 佳,以维持在40~55℃的范围内为最佳。 (2)粘度调整工程
此工程是调整轻量粘土的粘度的工程。在此工程中,适宜添加水或 酒精、或有机溶剂,使轻量粘土的粘度在1×103~1×109mPa·s(测定 温度:25℃,以下相同)的范围值内为好。
其理由是,当所说的轻量粘土的粘度不足1×103mPa·s时,会使 其表面的粘性增大,降低操作性能;另一方面,当轻量粘土的粘度超过 1×109mPa·s时,所得的轻量粘土会失去伸展性而变脆,也会降低其 操作性能。
所以,所说的轻量粘土的粘度以在1×104~1×108mPa·s的范围 值内为更佳,以在1×105~1×107mPa·s的范围值内为最佳。 (3)包装工程
适宜设置包装工程,此工程是将制成的轻量粘土以小单位分开进行 包装的工程。即,因为轻量粘土含有较多量的水或酒精等,为了维持轻 量粘土的含水量和操作性能,适宜用防湿材料——即聚乙烯、聚丙烯等 塑料材料进行包装。
但是,为了降低未发泡的有机中空微小球因漏气而产生的膨胀问题, 在包装材料上设置通气孔,或采用气体能够透出的包装材料。
此时,为了保证维持轻量粘土的含水量和与降低膨胀问题,通气空 的大小以设置在0.01~100μm的范围值内为佳,以设置在0.05~50μm 的范围值内为更佳,以在0.1~20μm的范围值内为最佳。
实施例
以下,详细说明本发明的具体实施例。但是,以下的说明仅是本发 明的较好例,并不限定本发明的权利要求。 [实施例1] (1)轻量粘土的制作
在容量为100升的捏和机内,放入以下的配方材料后,以40rPm 的转数进行旋转,制作成粘土。 ①白色有机中空微小球                             0.35kg (平均粒径100μm,白色度(WL)的值在50以上,呈弱碱性)(2.5%重量单位) ②黄色颜料色素(固态)                             0.10kg (平均粒径0.086μm,标准偏差0.026μm,95%范围83-90μm)(0.7%重量单位) ③羧甲基纤维素                                   0.35kg (醚化度:0.6)                                    (2.5%重量单位) ④PVA                                            1.05kg (共聚度1,800,皂化度95mol%)                     (7.5%重量单位) ⑤阔叶树纸浆                                     0.98kg (平均纤维长1mm)                                  (7.0%重量单位) ⑥水                                             11.14kg
                                             (79.6%重量单位) ⑦苯酚防腐剂                                   0.03kg
                                             (0.2%重量单位)
另外,均匀地将配方材料混合后,相对于整体重量而言,添加8% 重量单位的滑石(密度:2.82g/cm3)来作为实施例1的轻量粘土。但是, 在用色调仪TC-1800MK2(东京电色社制)测定轻量粘土的白色度时, 要从上述配方中去除黄色颜料色素。 (2)轻量粘土的评价
对于所得的轻量粘土,分别就其造型性能(成膜性能)、轻量性、发 色性能、粘性及膨胀性(保管性能)进行评价。所得的结果(n数=5的平 均评价)用表1表示。 ①造型性能
轻量粘土的造型性能(成膜性能)按以下的基准评价。并且,如果得 到○以上的评价的话,即可称之为具有适合于轻量粘土的造型性能。 ◎:使用轧辊能够成膜为厚0.2mm以下的薄膜。 ○:使用轧辊能够成膜为厚1mm以下的薄膜。 △:使用轧辊能够成膜为厚5mm以下的薄膜。 ×:即使使用轧辊也不能成膜为厚5mm以下的薄膜。 ②轻量性能
轻量粘土的轻量性能按以下的基准评价。并且,如果得到○以上的 评价的话,就可以说此轻量粘土具有充分的轻量性能。 ◎:密度在0.3g/cm3以下的值。 ○:密度在0.5g/cm3以下的值。 △:密度在0.7g/cm3以下的值。 ×:密度超过0.7g/cm3的值。 ③发色性能
轻量粘土的发色性能按以下的基准评价。并且,如果得到○以上的 评价的话,则可以说此轻量粘土的发色性能为良好。 ◎:为具透明感的鲜明色彩。 ○:为鲜明色彩。 △:为稍微鲜明的色彩。 ×:为不鲜明的色彩。 ××:为混浊、与所添加色素的色彩不同的色彩。 ④粘性
轻量粘土的粘性是通过用手指接触,并按以下基准评价的。另外, 如果得到○以上的评价的话,则可以说轻量粘土的粘性良好。 ◎:几乎不发粘。 ○:稍微发粘。 △:虽明显发粘,但轻量粘土不会沾在手指上。 ×:明显发粘,且轻量粘土沾在手指上。 ⑤膨胀性能
将100g的轻量粘土成型为长方形,用厚100μm的聚乙烯薄膜包 装其周围。并在此状态下,于40℃的烤箱中放置1星期后,测定其容积; 按与初期容积的关系乃至以下基准评价膨胀性能(保管性能)。如果得到 ○以上的评价的话,就可以认为此轻量粘土具有适宜的膨胀性能(保管性 能)。 ◎:容积变化率不足3%。 ○:容积变化率不足10%。 △:容积变化率不足30%。 ×:容积变化率超过30%以上。 ⑥耐候性
轻量粘土的耐候性按以下的基准评价。如果得到○以上的评价的话, 就可以说具有适合轻量粘土的耐候性。 ◎:即使以1000mJ/cm2的紫外线照射也不变色。 ○:即使以500mJ/cm2的紫外线照射也几乎不变色。 △:以500mJ/cm2的紫外线照射的话,仅有很少的变色。 ×:以500mJ/cm2的紫外线照射时,有明显变色。 ⑦耐退色性
轻量粘土中的色素颜料的耐退色性按以下基准评价。如果得到○以 上的评价的话,就可以说色素颜料具有适合轻量粘土的耐退色性。 ◎:即使用手将轻量粘土和捏5分钟,色素颜料也不会附着在手上。 ○:即使用手将轻量粘土和捏5分钟,色素颜料也几乎不会附着在手上。 △:将轻量粘土用手和捏5分钟,色素颜料会有少量附着在手上。 ×:将轻量粘土用手和捏5分钟,色素颜料会明显附着在手上。 [实施例2~4,及比较例1~3]
如表1所示,在改变有机中空微小球的种类(实施例4及比较例1~ 3中,分别使用平均粒径为100μm、白色度(WL)及L值分别为不足50、 酸性的茶色有机中空微小球)、平均径粒、添加量的同时,变更纤维或水 的添加量,以与实施例1同样的方法制作轻量粘土。所得的轻量粘土用 与实施例1同样的方法进行评价,其结果如表1所示。
从结果可以容易地理解为,当有机中空微小球的添加量超过5%重 量单位时,轻量粘土的造型性能和发色性能、或者膨胀性能的评价会显 著降低。
另一方面,即使纤维材料的添加量不足10%重量单位,与现有的观 点有异,对于轻量粘土也可以谋求充分的轻量化。
另外,与现有的观点不同,即使水的添加量超过60%重量单位,也 可以充分调节轻量粘土的粘性至适宜的值。
表1 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 比较例 1 比较例 2 比较例 3 粘结剂树脂 添加比率 添加量 (%重量单位) PVA/CMC 100/33 10 PVA/CMC 100/33 10 PVA/CMC 100/33 10 PVA/CMC 100/33 10 PVA/CMC 100/33 10 PVA/CMC 100/33 10 PVA/CMC 100/33 10 有机中空微小球 平均粒径(μm) 添加量(%重量单 位) 白色度(WL) 100 2.5 88 100 2.0 88 110 2.9 88 40 4.0 78 40 7.0 78 40 10 78 40 15 78 纤维(%重量单位) 7 7 7 7 25 20 15 水(%重量单位) 79.6 80.1 79.2 78.1 57.1 59.1 59.1 色素(%重量单位) 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 特性评价 ①白色度(WL) ②造形性能 ③轻量性能 ④变色性能 ⑤粘性 ⑥膨胀性能 ⑦耐候性能 ⑧退色性能 98 ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ 99 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ 95 ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ◎ 91 △ ◎ △ ◎ △ ○ ◎ 48 △ ◎ × ◎ × × ◎ 49 × ◎ × ◎ × × ◎ 49 × ◎ × ◎ × × ◎ [实施例5~8,及比较例4~6]
如表1所示,相对于整体重量(100%重量单位)而言,除了萤光增白 剂(阴离子型1,2-二苯乙烯磺酸化合物、性状:液体、密度: 1.22g/cm3、PH值:8~9、粘度:30~50mPa·s(测定温度:20℃)) 的添加量、以及CMC与PVA的配方比率变更了以外,其他与实施例1 相同,并以同样的方法制作轻量粘土。接着,对于所得的轻量粘土进行 与实施例1相同的评价,其结果如表2所示。从结果可以容易地理解为, 通过添加所定量的萤光增白剂,所得的轻量粘土的白色度(WL)则能够很 容易地调整至50以上的值,还能够明显地改良耐候性和发色性能。因 此,即使将成型的轻量粘土长时间放置在窗边用日光照射,也可以维持 优良的发色性能。
表2 实施例 5 实施例 6 实施例 7 实施例 8 比较例 4 比较例 5 比较例 6 粘结剂树脂 添加比率 添加量 (%重量单位) PVA/CMC 100/16 10 PVA/CMC 100/16 10 PVA/CMC 100/16 10 PVA/CMC 100/16 10 PVA/CMC 100/16 10 PVA/CMC 100/16 10 PVA/CMC 100/16 10 有机中空微小球 平均粒径(μm) 添加量(%重量单 位) 白色度(WL) 100 2.5 88 90 2.0 88 110 2.9 88 40 4.0 68 40 7.0 68 40 10 68 40 15 68 纤维(%重量单位) 3 5 7 10 25 20 15 水(%重量单位) 83.6 82.1 79.2 75.1 57.1 59.1 59.1 色素(%重量单位) 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 萤光增白剂 (%重量单位) 0.05 0.1 0.3 0.5 0.1 0.1 0.1 特性评价 ①白色度(WL) ②造形性能 ③轻量性能 ④变色性能 ⑤粘性 ⑥膨胀性能 ⑦耐候性能 ⑧退色性能 99 ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 99 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 99 ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ 99 △ ◎ ◎ ◎ △ ◎ ◎ 61 △ ◎ × ◎ × ○ ◎ 68 × ◎ × ◎ × ○ ◎ 75 × ◎ × ◎ × ○ ◎ ※萤光增白剂是相对于整体量(100%重量单位)来添加的。 产业上的利用
本发明的轻量粘土中,由于有机中空微小球的平均粒径在15~150 μm的范围值内,添加量在0.1~6%重量单位的范围值内(相对于整体 重量而言);另外,以JIS L 0803为基准测定的轻量粘土的白色度(WL) 的值在50以上;故轻量粘土具优越的发色性能、造型性能和轻量性; 并且当用包装材料覆盖进行长期保管、或者是因夏季等原因周围温度上 升至高温状态时,也不会产生膨胀问题,具有良好的保管性能;同时也 具有生产成本低的优势。
另外,本发明的轻量粘土中,通过将CMC和PVA的配方比设定在 100∶40~100∶500的范围值内,使得所定形状的造型变得容易,同时, 也实现了现有技术中较困难的薄膜化(例如厚0.1mm以下的薄膜化),并 且也适用于装饰材料或折纸等。
本发明的轻量粘土中,由于添加了所定量的、平均粒 为0.05~0.2 μm、粒度分布的标准偏差在0.05μm以下的色素颜料,故在具有极优 的发色性能的同时,还具有优良的耐光性能及色素颜料的耐退色性能。
本发明的轻量粘土的制造方法中,由于使用平均粒径在15~150μ m范围值内的有机中空微小球,并由捏和机进行混炼,并且,有机中空 微小球的添加量在0.1~6%重量单位的范围值内(相对于整体重量而 言),依据JIS L 0803为基准测出的轻量粘土的白色度(WL)在50以上; 故所得的轻量粘土具有优良的发色性能、造型性能、及轻量性能、和保 管性能(膨胀性能),也降低了其成本。
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