CN107257739A - 书写用或着色用铅笔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过共挤出获得的包括以下3层的书写用或着色用铅笔：聚烯烃基非膨胀笔芯；围绕所述笔芯并且包含聚苯乙烯和EVA的混合物的非膨胀保护中间层；和围绕所述保护中间层的由苯乙烯聚合物制成的膨胀合成木材，所述保护中间层的厚度与所述笔芯的半径之比为0.05～0.17，优选为0.07～0.15。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过共挤出获得的包括聚合物基笔芯和合成木材的书写用或着色用铅笔。
背景技术
本领域技术人员已知这种书写用或着色用铅笔。
特别地，专利申请WO 01/43987指出，这些铅笔必须包括中间保护层，其热塑性材料的凝固点必须低于笔芯的热塑性材料的凝固点，以避免笔芯在其冷却期间的断裂问题。
然而，在所述专利申请的例子中，笔芯和合成木材由相同的热塑性材料(聚苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物)制成，对于直径为2mm的笔芯，该保护层的推荐厚度为0.3mm，即，中间保护层的厚度与笔芯的半径之比为0.3。所述专利申请甚至指定：对于软笔芯，该保护层的厚度应至少为0.5mm。
目前，本发明人意外地意识到，当笔芯的热塑性材料是聚烯烃而不是如所述例子所示的聚苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物时，在削尖操作期间在笔芯和保护层之间会出现剥离问题，这是不期望的。
迄今为止的现有公开内容都没有记载这种问题。
因此，专利申请WO 2010/006744还提出了对于笔芯聚合物与合成木材的聚合物不相容的铅笔，在笔芯和合成木材之间强制地存在粘合层。然而，没有任何地方指出了该层的厚度应该是多少并且没有提及该粘合层和笔芯之间的剥离问题。
专利申请US 2006/0194049还提出了存在挠曲强度比笔芯更大的笔芯保护包层，从而使笔芯稳定以防止其断裂。推荐的是，包层的体积小于或等于笔芯的体积。在例子中，对于纸用铅笔，笔芯面积与包层面积之比为1，对于彩色铅笔，为1.44，这对应于中间层的厚度与笔芯的半径之比分别为0.4和0.3。
因此，这不能解决在削尖操作期间笔芯与保护层之间的剥离问题。
目前，本发明人发现，为了解决在铅笔削尖操作期间的剥离问题，同时维持能够满足聚烯烃基笔芯和基于苯乙烯聚合物的合成木材之间的粘合层的功能的保护层，并且同时使得可以避免笔芯的断裂，需要使用包含聚苯乙烯和EVA的混合物并且保护中间层的厚度与笔芯的半径之比为0.05～0.17的非膨胀保护层。
最后，凭借这种比例，通过使用与笔芯和合成木材不同的颜色，可以使得该层对消费者是可见的。
发明内容
因此，本发明涉及一种通过共挤出获得的包括以下3层的书写用或着色用铅笔：
-聚烯烃基非膨胀笔芯；
-围绕所述笔芯并且包含聚苯乙烯和EVA的混合物的非膨胀保护中间层；和
-围绕所述保护中间层的基于苯乙烯聚合物的膨胀合成木材，
所述保护中间层的厚度与所述笔芯的半径之比为0.05～0.17，有利地为0.07～0.15。
因此，根据本发明的铅笔包括聚烯烃基笔芯。
为了本发明的目的，术语“聚烯烃基笔芯”是指包含至少一种聚烯烃的任何书写用或着色用铅笔的笔芯。有利地，聚烯烃是笔芯的主要聚合物。再更有利地，笔芯不包含任何其他聚合物。有利地，聚烯烃可以是聚乙烯或聚丙烯；特别地，其是聚丙烯，更特别地是聚丙烯均聚物。
有利地，所述笔芯的聚烯烃含量相对于笔芯组合物的总重量为15～45重量％，有利地相对于笔芯组合物的总重量为20～40重量％。
根据本发明的笔芯可以是纸用铅笔的笔芯或彩色铅笔的笔芯。
在根据本发明的笔芯是纸用铅笔的笔芯的情况下，其聚烯烃含量相对于笔芯组合物的总重量可以为15～40重量％，有利地为20～35重量％。
在其中根据本发明的笔芯是彩色铅笔的笔芯的情况下，其聚烯烃含量相对于笔芯组合物的总重量可以为25～45重量％，有利地为30～40重量％。
根据本发明的笔芯还可以包含矿物填料、颜料和/或添加剂。有利地，所述笔芯不包含任何增塑剂。
有利地，相对于笔芯组合物的总重量，笔芯的颜料含量为5～20重量％，矿物填料含量为25～75重量％，和/或添加剂含量为0～40重量％。
在其中根据本发明的笔芯是纸用铅笔的笔芯的情况下，其可以包含石墨和任选的无色矿物填料。特别地，其包含石墨和无色矿物填料。有利地，无色矿物填料选自粘土、滑石、氮化硼、氧化硅、碳酸钙、云母、滑石粉及其混合物。在特别有利的方式中，其是层状填料，更特别地选自粘土、氮化硼、云母和/或滑石，例如，特别地选自蒙脱土、膨润土和高岭土的粘土。有利地，其是高岭土。
有利地，根据本发明的纸用铅笔的笔芯的石墨含量相对于笔芯组合物的总重量为40～60重量％，特别地为44～50重量％。
有利地，根据本发明的纸用铅笔的笔芯的无色矿物填料含量相对于笔芯组合物的总重量为5～15重量％，特别地为6～10重量％。
其也可以包含作为颜料的炭黑。
有利地，根据本发明的纸用铅笔的笔芯的炭黑含量相对于笔芯组合物的总重量为5～20重量％，特别地为5～15重量％。
在其中根据本发明的笔芯是彩色铅笔的笔芯的情况下，矿物填料为无色矿物填料，特别地为如上所述的无色矿物填料。
有利地，根据本发明的彩色铅笔的笔芯的无色矿物填料含量相对于笔芯组合物的总重量为25～50重量％，特别地为30～40重量％。
可以用在根据本发明的笔芯中的添加剂可以选自本领域技术人员公知的助流剂、加工助剂、偶联剂、分散剂、润滑剂和其他添加剂。例如，其可以是硬脂酸盐(硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁或硬脂酸钠及其混合物)、蜡、石蜡、脂肪酸、酰胺(特别是硬脂酰胺，如亚乙基双硬脂酰胺)、甘油及其衍生物(如二山嵛酸甘油酯、山嵛酸甘油酯、硬脂酸甘油酯和/或聚甘油二异硬脂酸酯等)、接枝到聚丙烯上的硅氧烷及其混合物，特别地其是硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、酰胺或其混合物。
根据本发明的笔芯是非膨胀的。因此，在其制造期间不使用膨胀剂。另外，所使用的聚烯烃是非膨胀的。
在本发明的具体实施方案中，所述笔芯的直径为2～3.6mm。
特别地，在细笔芯的情况下，笔芯的直径为2～2.3mm。在这种情况下，有利地，保护中间层的厚度与笔芯的半径之比为0.05～0.16，有利地为0.06～0.15，更有利地为0.07～0.15。
在粗笔芯的情况下，笔芯的直径为3～3.6mm。在这种情况下，有利地，保护中间层的厚度与笔芯的半径之比为0.07～0.16，有利地为0.08～0.15，更有利地为0.09～0.15。
因此，根据本发明的笔芯必须包含用于书写的填料和颜料，它们易于转印到书写用或着色用载体上，从而具有良好的覆盖力。
根据本发明的铅笔包含有利地同心围绕笔芯并且包含聚苯乙烯和EVA的混合物的非膨胀保护中间层。所述中间层具有双重作用。
首先，其确保了聚烯烃基笔芯和基于苯乙烯聚合物的合成木材之间的粘合。
此外，其可以在共挤出步骤之后的冷却步骤中补偿笔芯的收缩，从而避免笔芯的断裂问题。
因此，所述保护中间层将笔芯与合成木材完全分离。
在有利的实施方案中，所述保护中间层的厚度为0.05～0.31mm，有利地为0.07～0.27mm，特别地为0.08～0.17mm。
特别地，在细笔芯的情况下，保护中间层的厚度有利地为0.05～0.18mm，更有利地为0.07～0.17mm，特别地为0.08～0.17mm。
在粗笔芯的情况下，保护中间层的厚度有利地为0.13～0.31mm，更有利地为0.15～0.28mm，特别地为0.16～0.27mm。
根据本发明的保护中间层包含聚苯乙烯和EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)的混合物，并且其有利地由聚苯乙烯和EVA的混合物形成。有利地，聚苯乙烯是无规聚苯乙烯。
在本发明的上下文中，聚苯乙烯的目的是允许保护中间层和合成木材之间的粘合，并且还允许该层具有良好的机械强度。
有利地，EVA包含相对于EVA的总重量为10～40重量％、特别地为20～30重量％的乙酸乙烯酯。在本发明的上下文中，EVA具有如下作用：允许保护中间层与笔芯之间的粘合并降低聚苯乙烯的凝固点(通常称为软化点)，使得聚苯乙烯-EVA混合物的凝固点低于笔芯的聚烯烃的凝固点。
在有利的实施方案中，所述保护中间层的聚苯乙烯和EVA的混合物的含量相对于所述保护中间层的总重量为85～100重量％(100％对应于由聚苯乙烯和EVA的混合物形成的保护中间层)，有利地相对于所述保护中间层的总重量为90～97重量％，更有利地相对于保护中间层的总重量为93～96重量％。
保护中间层还可以包含诸如色母粒等颜料，其特别用于使该层着色。
有利地，该层的颜料含量相对于保护中间层的总重量为3～10重量％，更有利地相对于保护中间层的总重量为4～7重量％。
在具体的实施方案中，所述保护中间层具有与所述笔芯和所述合成木材不同的颜色。
因此，这样允许该层对消费者是可见的，这可能涉及美感并且可以变为各种颜色以使铅笔非常独特和有吸引力。
在另一个有利的实施方案中，该层具有与笔芯相同的颜色，这使得可以给予消费者铅笔具有较厚笔芯的印象。
有利地，所述保护中间层的聚苯乙烯含量相对于所述保护中间层的总重量为40～90重量％，更有利地为40～75重量％，再更有利地为45～70重量％。
有利地，所述保护中间层的EVA含量相对于所述保护中间层的总重量为10～60重量％，有利地为20～55重量％，再更有利地为25～50重量％。
此外，保护中间层是非膨胀的。因此，在其制造期间不使用膨胀剂。另外，所使用的聚苯乙烯是非膨胀的。
此外，有利地，保护中间层的挠曲强度不如笔芯的挠曲强度高。
另外，有利地，保护中间层不具有与笔芯相同的功能，即，不旨在用于书写或着色。因此，可能存在于该层中的颜料不易于转印到书写用载体上，从而不具有良好的覆盖力。
另一方面，其熔点有利地小于或等于笔芯和合成木材的熔点。
根据本发明的铅笔还包括有利地同心围绕保护中间层的基于苯乙烯聚合物的膨胀合成木材。
为了本发明的目的，术语“合成木材”是指其密度和可削尖性与木材相似的用于聚合物基书写用或着色用铅笔的任何合成材料。
为了本发明的目的，术语“基于苯乙烯聚合物的合成木材”是指包含至少一种苯乙烯聚合物(即，苯乙烯基聚合物或共聚物)的如上定义的任何合成木材。有利地，苯乙烯聚合物是合成木材的主要聚合物。再更有利地，合成木材不包含任何其他聚合物。有利地，苯乙烯聚合物可以是聚苯乙烯、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)或聚苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物；特别地，其是聚苯乙烯，更特别地是无规聚苯乙烯。
有利地，所述合成木材的苯乙烯聚合物(特别地聚苯乙烯)的含量相对于所述合成木材的总重量为60～100重量％，有利地为70～98重量％，特别地为80～95重量％。
除了苯乙烯聚合物之外，合成木材还可以包含特别地用于将与木材类似的颜色赋予合成木材的诸如色母粒和/或红色氧化铁等颜料(相对于合成木材组合物的总重量为几个重量％，特别地为0～5重量％，有利地为0.5～2重量％)、增塑剂、锯屑、特别是无色的诸如粘土(例如，高岭土)等矿物填料(相对于合成木材组合物的总重量为几个重量％，有利地为0～10重量％，特别地为2～6重量％，更特别地为3～5重量％)和/或诸如硬脂酸钙和/或硬脂酰胺等其他添加剂(相对于合成木材组合物的总重量为几个重量％，有利地为0～5重量％，特别地为1～3重量％)。
使合成木材膨胀以获得与木材的密度接近的密度。为了获得膨胀的合成木材，在挤出之前有利地将膨胀剂(例如，偶氮二甲酰胺)加入到合成木材的组合物中。
由于可以通过共挤出来获得3层，所以根据本发明的铅笔可以通过连续方法来制造。特别地，该方法如申请WO 01/43987中所述。
根据本发明的铅笔组件必须具有良好的可削尖性和接近于常规木质铅笔的密度。
在本发明的具体实施方案中，根据本发明的书写用或着色用铅笔包括特别地同心围绕所述合成木材的有利地为清漆的附加装饰层。有利地，装饰层由与合成木材的材料相容的材料制成。
有利地，根据本发明的书写用或着色用铅笔可以具有六角形、圆形或三角形断面，有利地具有圆形或六角形断面。
有利地，其可以包括在铅笔的非尖锐末端的用于擦除的诸如橡皮擦等部件。
附图说明
经阅读附图和下面的实施例的说明，将更清楚地理解本发明。
图1示出了根据本发明的具有六角形断面的纸用铅笔的实施例的断面。
图2示出了根据本发明的具有六角形断面的纸用铅笔的实施例的立体图。
具体实施方式
因此，图1和图2所示的根据本发明的具有六角形断面的纸用铅笔4的实施例包括4层：具有圆形断面的笔芯1、同心地围绕笔芯1的具有圆形断面的保护中间层2、同心地围绕保护中间层的具有六角形断面的膨胀合成木材3和同心地围绕合成木材的具有六角形断面的装饰层5。保护中间层2具有与笔芯和合成木材不同的颜色，从而不仅在铅笔的断面上是可见的(图1)，在铅笔的削尖部分也是可见的(图2)。
实施例1：
通过共挤出来制造根据本发明的具有如图1和图2所示的六角形断面或三角形断面的纸用铅笔。各层的组成如下：
·笔芯：聚丙烯(PP，25～35％)，石墨(40～50％)+添加剂/颜料
·保护中间层：聚苯乙烯(40～50％)，EVA(45～55％)+颜料
·合成木材3：聚苯乙烯(90～95％)+添加剂/颜料/无色矿物填料。
对各种厚度的保护中间层和各种直径的笔芯进行测试。在削尖铅笔的步骤之后进行视觉对照。当在削尖期间保护中间层倾向于从笔芯脱离时，该产品被认为是“不可接受的”。
Claims (14)
1.一种通过共挤出获得的包括以下3层的书写用或着色用铅笔：
-聚烯烃基非膨胀笔芯；
-围绕所述笔芯并且包含聚苯乙烯和EVA的混合物的非膨胀保护中间层；和
-围绕所述保护中间层的基于苯乙烯聚合物的膨胀合成木材，
所述保护中间层的厚度与所述笔芯的半径之比为0.05～0.17，有利地为0.07～0.15。
2.如权利要求1所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述笔芯的聚烯烃是聚丙烯。
3.如权利要求1或2所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述保护中间层的厚度为0.05～0.31mm，有利地为0.07～0.27mm，特别地为0.08～0.17mm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述笔芯的直径为2～3.6mm，有利地为2～2.3mm。
5.如权利要求1～4中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述保护中间层具有与所述笔芯和所述合成木材不同的颜色。
6.如权利要求1～5中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述保护中间层的聚苯乙烯和EVA的混合物的含量相对于所述保护中间层的总重量为85～100重量％，有利地为90～97重量％。
7.如权利要求1～6中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述保护中间层的聚苯乙烯含量相对于所述保护中间层的总重量为40～90重量％，有利地为40～75重量％。
8.如权利要求1～7中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述保护中间层的EVA含量相对于所述保护中间层的总重量为10～60重量％，有利地为20～55重量％。
9.如权利要求1～8中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述合成木材的苯乙烯聚合物的含量相对于所述合成木材的总重量为60～100重量％，有利地为70～98重量％。
10.如权利要求1～9中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述合成木材的苯乙烯聚合物是聚苯乙烯。
11.如权利要求1～10中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，所述笔芯不包含任何增塑剂。
12.如权利要求1～11中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，其是纸用铅笔，并且所述笔芯包含石墨。
13.如权利要求1～11中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，其是彩色铅笔。
14.如权利要求1～13中任一项所述的书写用或着色用铅笔，其特征在于，其包括有利地同心围绕所述合成木材的有利地为清漆的附加装饰层。
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