説明

焼成鉛筆芯

【課題】表面に樹脂炭化物が付着した無機非晶質板状粒子が筆記により劈開した際、樹脂炭化物が付着していない劈開面が現れて筆跡の一部を占める。炭化物の付着していない無機非晶質板状粒子は白色であるので、筆跡の黒味はその分低減してしまうことが懸念された。より濃く黒味のある筆跡の焼成鉛筆芯を提供する。
【解決手段】少なくとも黒鉛と合成樹脂と、劈開層間に炭化物及び/又は焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子とを配合材料として用いて、混練、細線状に押出成形後、焼成温度まで熱処理を施し得られる鉛筆芯。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】

本発明は、少なくとも黒鉛と合成樹脂とを配合し、混練、細線状に押出成形後、焼成温度まで熱処理を施し得られる焼成鉛筆芯に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的な鉛筆芯は、黒鉛と、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、塩素化ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、塩素化パラフィン樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、ブチルゴムなどの合成樹脂を主材として使用し、必要に応じて、フタル酸エステルなどの可塑剤、メチルエチルケトン、水などの溶剤、ステアリン酸塩などの安定剤、ステアリン酸などの滑材、カーボンブラックなどの充填材などを併用し、これらの原材料を分散混合、混練し、細線状に成形した後、焼成温度まで熱処理を施し、更に、シリコーン油、流動パラフィン、スピンドル油、スクワラン、α−オレフィンオリゴマー等の油状物やワックス類などを含浸させて製造している。
【0003】
主材として用いる黒鉛には、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛などの種類があるが、中でも結晶の発達した鱗片状黒鉛は、細線状に芯体を成形する際に押出方向に配向することで芯体の強度を向上させ、また、その高い劈開性により筆記時には劈開しながら紙面へ付着して筆記線となるので、滑らかな運筆感と高い筆跡濃度が得られる。ところが、黒鉛粒子の劈開面(ベーサル面)は平滑で光の反射が大きいため、筆記線が黒色ではなく鉛色に見えてしまう。また、該面は、不活性なため、樹脂炭化物が付着し難く、樹脂炭化物の付着による黒色化や乱反射も期待できない。そこで筆記線をより黒く見せるために、黒鉛以外の無機板状粒子を併用する方法が種々検討されており、例えば、粒子表面の活性が高く炭化物が付着し易い無機非晶質板状粒子を、黒鉛や合成樹脂、可塑剤等配合材料と共に混練・成形後に熱処理を施して、樹脂炭化物を無機非晶質板状粒子表面に付着させることにより筆記線の黒味を増したものが特開2009−228002号公報(特許文献1)に記載されている。特許文献1に記載の発明で用いられているような無機非晶質板状粒子は、非晶質であることから粒子自体の強度が高く、板状であることから押出成形の際に黒鉛と同様に押出方向に配向するため、高い曲げ強さが得られている。中でも無機非晶質板状粒子が劈開性を有すると、筆記時に劈開するため芯体の崩れが良く、筆跡濃度がより得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−228002号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら表面に樹脂炭化物が付着した無機非晶質板状粒子が筆記により劈開した際、樹脂炭化物が付着していない劈開面が現れて筆跡の一部を占める。炭化物の付着していない無機非晶質板状粒子は炭化物による黒味が得られないので、筆跡の黒味はその分低減してしまう。
【課題を解決するための手段】
【0006】
少なくとも黒鉛と、合成樹脂と、劈開層間に炭化物及び/又は焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子とを配合材料として用いて、混練、細線状に押出成形後、焼成温度まで熱処理を施し得られる鉛筆芯を要旨とする。
【発明の効果】
【0007】
劈開性の無機非晶質板状粒子は、劈開性の無機結晶質板状粒子を酸処理や熱処理等を施すことによって非晶質化して得られており、処理の過程で劈開層間が広がっているので、その劈開層間には炭化物及び又は焼成で炭化物となる有機物を配することが出来る。劈開層間に配された炭化物及び又は焼成で炭化物となる有機物は、配合、混練、押出成形を経た焼成処理後に炭化物の状態で劈開層間に存在する。この無機非晶質板状粒子が筆記の際に劈開すると、現れる劈開面には炭化物が付着しておりその粒子が筆跡の一部を占めるので、筆跡の黒味を増すことが出来る。
ここで無機非晶質板状粒子の劈開層間距離は、ロール混練や押出成形などの加圧によって縮まるものではない。したがって劈開層間に配した炭化物及び又は焼成で炭化物となる有機物は挟まれた層と層で圧着されることは無く、劈開層間を結びつける力は弱い。よって劈開性の無機非晶質板状粒子の劈開性が損なわれることはない。
以上の理由により、曲げ強さを保ちながら、筆跡の濃度が濃く黒味の向上した鉛筆芯が得られるものと推察する。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を詳細に説明する。
劈開性の無機非晶質板状粒子としては、一例としてバーミキュライトを酸処理等を施して金属元素等を除去し結晶構造を壊した非晶質板状シリカが挙げられる。市販品の具体例としては、水澤化学工業(株)の「シルリーフ」が挙げられる。
【0009】
劈開層間への焼成で炭化物となる有機物の配し方は、劈開層間へ焼成で炭化物となる有機物を配することが出来れば特に限定はされないが、例えば、低粘度の樹脂溶液に劈開性の無機非晶質板状粒子を浸し、劈開層間に樹脂溶液を含浸後乾燥させて得ることができる。含浸の際には減圧や加熱をしても良い。具体的には酢酸ビニルを重合させたポリ酢酸ビニルや、塩化ビニルやポリイミド等の樹脂溶液(溶剤はメチルエチルケトンや1−メチル−2−ピロリドン、キシレン等樹脂に合わせて適宜選択したもの)を用いればよい。また、酢酸ビニルやフルフリルアルコール等の重合性有機物の溶液に劈開性の無機非晶質板状粒子を浸漬して劈開層間に有機物を含浸後、ろ過等により粒子を回収し、過酸化物や酸などの重合開始剤を添加して劈開層間の有機物を重合させることにより得ることもできる。また、劈開層間に炭化物を配する場合は、例えばカーボンブラックやフラーレン等カーボンナノ粒子の分散溶液に劈開性の無機非晶質板状粒子を浸漬して得ることが出来る。用いる焼成で炭化物となる有機物は、熱処理で炭化物が得られるものであれば良く、添加量は炭化物が0.5重量%以上30重量%以下となる量であれば好ましい。0.5重量%より少ないと、炭化物量が少なすぎて筆跡の濃度や黒味を増す効果を得られ難く、30重量%より多いと炭化物が劈開層間を結び付ける働きが強くなってくるためか濃度や黒味を増す効果が減ってくる。劈開層間に炭化物及び/又は焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子の使用量は特に限定されない。
【0010】
上記以外の使用材料としては、従来用いられている焼成鉛筆芯の構成材料を限定なく用いることができ、また、従来公知の製造方法を限定なく用いて製造することができる。
具体的には、黒鉛としては鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。合成樹脂としてはポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化パラフィン樹脂、フラン樹脂、ポリビニルアルコール、スチロール樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレンーブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリルアミド樹脂、ブチルゴムなどの合成樹脂を必要に応じて1種または2種以上併用できる。更に、フタル酸ジオクチル(DOP)、フタル酸ジブチル(DBP)、ジオクチルアジペート、ジアリルイソフタレート、トリクレジルホスフェート、アジピン酸ジオクチルなどの従来公知の可塑剤、メチルエチルケトン、アセトンなどのケトン類やエタノール等のアルコール類、水などの溶剤、ステアリン酸塩などの安定剤、ステアリン酸、ベヘニン酸など脂肪酸類や脂肪酸アマイド類等の滑材、鉄、アルミニウム、チタン、亜鉛等金属の酸化物や窒化物なども併用でき、黒鉛以外の無機物としては窒化珪素、タルク、雲母、葉片状シリカ、無定形シリカ、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、炭素繊維なども併用できる。
これら配合材料をニーダー、ヘンシェルミキサー、3本ロールなどで均一分散させた後に細線状に成形し、使用する樹脂に応じて適宜熱処理を施し、最終的に非酸化雰囲気中で800℃〜1300℃の焼成処理を施し焼成鉛筆芯を得る。その後必要に応じて、α−オレフィンオリゴマー、シリコーン油、流動パラフィン、スピンドル油、エステルオイル等の合成油、スクワラン、ヒマシオイル等の動植物油、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックス、カルナバワックスといった蝋状物を含浸させて製造する。
【実施例】
【0011】
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
【0012】
<劈開層間に焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Aの作成>
ポリビニルアルコール(商品名:ゴーセノールNL−05、日本合成化学工業(株)製)を水を溶剤として20重量%の溶液濃度となるように調製し、減圧環境下でシルリーフ(劈開性の無機非晶質板状粒子、水澤化学工業(株)製)を8時間浸漬した。濾過によりシルリーフを回収後乾燥し、ポリビニルアルコールが劈開層間に配された劈開性の無機非晶質板状粒子Aを得た。樹脂による重量増加は18重量%であった。
【0013】
<劈開層間に焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子B〜Hの作成>
ポリイミド(商品名:オーラムPD450、三井化学(株)製)を1−メチル−2−ピロリドンを溶剤として25重量%、20重量%、10重量%、8重量%、5重量%、1重量%、0.8重量%の溶液濃度となるように調製し、減圧環境下でシルリーフを8時間浸漬した他は、劈開性の無機非晶質板状粒子Aと同様に作成して、劈開性の無機非晶質板状粒子B〜Hを得た。
【0014】
<劈開層間に炭化物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Iの作成>
カーボンブラック分散液(商品名:ライオンペーストW−311N、粒径:34nm、ライオン(株)製)に減圧環境下でシルリーフを8時間浸漬した。濾過によりシルリーフを回収後乾燥し、カーボンブラックが層間に配された劈開性の無機非晶質板状粒子IEを得た。
【0015】
<劈開層間に炭化物及び炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Jの作成>
カーボンブラック水分散液にポリビニルアルコールを10重量%濃度となるよう調製し、減圧環境下でシルリーフを8時間浸漬した。濾過によりシルリーフを回収後乾燥し、カーボンブラック及びポリビニルアルコールが層間に配された劈開性の無機非晶質板状粒子Jを得た。
【0016】
<実施例1>
ポリ塩化ビニル 30重量部
黒鉛 20重量部
劈開性の無機非晶質板状粒子A 30.0重量部
ステアリン酸塩 2重量部
ステアリン酸 2重量部
フタル酸ジブチル 10重量部
メチルエチルケトン 20重量部
上記材料をヘンシェルミキサーによる分散混合処理、3本ロールによる混練処理をした後、細線状に押出成形し、空気中で室温から300℃まで約10時間かけて昇温し、300℃で約1時間保持する加熱処理をし、更に、密閉容器中で1000℃を最高とする焼成処理を施し、冷却後、流動パラフィンを含浸させて、呼び径0.7の鉛筆芯を得た。尚、本実施例において層間に配された炭化物は3.2重量%となる。
【0017】
<実施例2〜8>
実施例1において、劈開性の無機非晶質板状粒子Aを、劈開層間に焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子B〜Hに変更したほかは、実施例1と同様にして呼び径0.7の鉛筆芯を得た。尚、本実施例において焼成後の層間に配される炭化物は、各々31重量%、28重量%、7.7重量%、4.3重量%、2.6重量%、0.6重量%、0.4重量%である。
【0018】
<実施例9>
実施例1において、劈開性の無機非晶質板状粒子Aを、劈開層間に炭化物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Iに変更したほかは、実施例1と同様にして呼び径0.7の鉛筆芯を得た。尚、本実施例において焼成後の層間に配される炭化物は3.2重量%である。
【0019】
<実施例10>
実施例1において、劈開性の無機非晶質板状粒子Aを、劈開層間に炭化物及び焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Jに変更したほかは、実施例1と同様にして呼び径0.7の鉛筆芯を得た。尚、本実施例において焼成後の層間に配される炭化物は3.2重量%である。
【0020】
<比較例1>
実施例1において、劈開性の無機非晶質板状粒子Aを、シルリーフに変更したほかは、実施例1と同様にして呼び径0.7の鉛筆芯を得た。
【0021】
<焼成で炭化物となる有機物を表面に配した劈開性の無機非晶質板状粒子Kの作成>
シルリーフ24.6重量部とポリビニルアルコール5.4重量部をミキサーにて2000rpmの高速撹拌により、表面にポリビニルアルコールが接着した劈開性の無機非晶質板状粒子Kを得た。
【0022】
<表面に炭化物が付着した劈開性の無機非晶質板状粒子Lの作成>
シルリーフ29.0重量部とカーボンブラック1.0重量部をミキサーにて2000rpmの高速撹拌により、表面にカーボンブラックが接着した劈開性の無機非晶質板状粒子Lを得た。
【0023】
<層間に炭化物とならない有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Mの作成>
ポリスチレン(商品名:トーヨースチロールGP G100C、東洋スチレン(株)製)を1−メチル−2−ピロリドンを溶剤として20重量%の溶液濃度となるように調製し、減圧環境下でシルリーフを8時間浸漬した他は、劈開性の無機非晶質板状粒子Aと同様に作成して、層間に有機物が付着した劈開性の無機非晶質板状粒子Mを得た。樹脂による重量増加は16重量%であり、炭化した際の炭化物は無く、樹脂が全て分解された。
【0024】
<表面に炭化物及び炭化物となる有機物が付着した劈開性の無機非晶質板状粒子Nの作成>
シルリーフ30.0重量部とカーボンブラック0.8重量部及びポリビニルアルコール2.7重量部とをミキサーにて2000rpmの高速撹拌により、表面にカーボンブラック及びポリビニルアルコールが接着した劈開性の無機非晶質板状粒子Nを得た。
【0025】
<比較例2>
実施例1において、劈開性の無機非晶質板状粒子Aを、劈開性の無機非晶質板状粒子Kに変更したほかは、実施例1と同様にして呼び径0.7の鉛筆芯を得た。尚、本実施例において焼成後に表面に配される炭化物は3.3重量%である。
【0026】
<比較例3>
実施例1において、劈開性の無機非晶質板状粒子Aを、劈開性の無機非晶質板状粒子LHに変更したほかは、実施例1と同様にして呼び径0.7の鉛筆芯を得た。尚、本実施例において焼成後に表面に配される炭化物は1.0重量%である。
【0027】
<比較例4>
実施例1において、劈開性の無機非晶質板状粒子Aを、劈開性の無機非晶質板状粒子Mに変更したほかは、実施例1と同様にして呼び径0.7の鉛筆芯を得た。尚、本実施例における劈開層間の有機物は焼成で分解するので炭化物量は0である。
【0028】
<比較例5>
実施例1において、劈開性の無機非晶質板状粒子Aを、劈開性の無機非晶質板状粒子Nに変更したほかは、実施例1と同様にして呼び径0.7の鉛筆芯を得た。尚、本実施例において焼成後に表面に配される炭化物は配合した4.3重量%である。
【0029】
以上、各実施例及び比較例で得た鉛筆芯について、JIS S 6005に準じて曲げ強さと濃度を評価し、また黒さの評価として視感反射率Y(%)を測定した。
(視感反射率Y値の測定方法)
荷重600gでケント紙に面塗り(同摩耗量になるように10回厚塗り)したものを、SMカラーコンピュータSM−5−1S−2B型(スガ試験機(株)製)を用いて測定。
値の小さいほど反射率が小さく視感で黒味を感じることを示す。
【0030】
【表1】

【0031】
上記表1の結果から明らかなように本発明範囲の実施例1〜10の鉛筆芯は、比較例1〜5の鉛筆芯に較べて、筆跡濃度や黒味に優れることが判明した。
実施例1〜8は劈開層間に焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子A〜Hを用いたものであり、いずれも、単にシルリーフを配合した比較例1や焼成で表面に炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Kを配合した比較例2と比べ、曲げ強さは同等程度でありながら筆跡の濃度と黒味が増している。また、実施例1〜8は炭化物量が変化しており、炭化物量が多くなるほど筆跡濃度と黒味が増すことが分かる。ただし炭化物量がもっとも多い実施例2では実施例3や実施例4ほど筆跡濃度と黒味が得られておらず、炭化物量の好ましい上限が示される。また、炭化物量が最も少ない実施例8においては、比較例1、2と比較して筆跡の濃度と黒味が増す効果が少ない。実施例9は劈開層間に炭化物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Iを配合しており、これも表面に炭化物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Lを配合した比較例3に比べ曲げ強さが同等でありながら筆跡の濃度と黒味が増している。さらに実施例10は劈開層間に炭化物及び焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Jを配合した例であり、比較例1、2、3の他、表面に炭化物及び焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Nを配合した比較例5と比べても曲げ強さが同等でありながら筆跡の濃度と黒味が増していることが分かる。
また、比較例4では劈開層間に焼成で炭化物とならない有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子Kを配合した例であり、この場合は比較例1と同程度の曲げ強さ及び筆跡の濃度と黒味になり、筆跡の濃度と黒味の向上には繋がらないことが分かる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも黒鉛と合成樹脂と、劈開層間に炭化物及び/又は焼成で炭化物となる有機物を配した劈開性の無機非晶質板状粒子とを配合材料として用いて、混練、細線状に押出成形後、焼成温度まで熱処理を施し得られる鉛筆芯。

【公開番号】特開2013−112792(P2013−112792A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−262530(P2011−262530)
【出願日】平成23年11月30日(2011.11.30)
【出願人】(000005511)ぺんてる株式会社 (899)
【Fターム(参考)】