JP2000017221A - 焼成色鉛筆芯及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鮮やかな発色性、描線濃度をもちながら、機
械的強度、即ち、曲げ強度、引張強度、衝撃強度等に優
れた、焼成芯体にインクを含浸した焼成色鉛筆芯及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の焼成色鉛筆芯は、少なくとも体
質材と有機質の賦形材を含む配合組成物を混練、押出成
形、不活性雰囲気中で焼成することにより、該有機質の
賦形材が炭化された炭素をバインダーとする第１焼成芯
体を形成し、該第１焼成芯体を大気中で加熱して炭素の
バインダーを酸化除去させた少なくとも体質材からなる
第２焼成芯体を形成し、該第２焼成芯体の気孔内に、ペ
ルヒドロポリシラザン含有液を含浸し、大気中での熱処
理により、酸化珪素を生成させた第３焼成芯体を形成
し、該第３焼成芯体の気孔内にインクを充填したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鮮やかな発色性、
描線濃度をもちながら、機械的強度、即ち、曲げ強度、
引張強度、衝撃強度等に優れた、焼成芯体にインクを含
浸した焼成色鉛筆芯及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の焼成色鉛筆芯は、結合材として一
種及び／又は二種以上の粘土等が用いられ、これに窒化
硼素等の体質材、更に必要に応じて耐熱性の顔料、反応
促進材を添加、配合した配合組成物を混練し、この混練
物を押出成形した後、熱処理を経て多孔質焼成芯体と
し、この芯体の気孔中に染料および顔料から成るインク
等を充填させて色鉛筆芯としていた。この時、色鉛筆芯
の重要特性としては、機械的強度が強く、発色性が良
く、筆記描線の濃度が濃いものが要求されている。

【０００３】ところが、従来の焼成色鉛筆芯は機械的強
度が充分でなく、濃度および発色性においても充分なも
のが得られていないのが現状である。そこで、上記の要
求を達成するためには、充分な機械的強度を保持しつ
つ、気孔率を増加させることにより芯体に充填されるイ
ンク量を多くする必要がある。

【０００４】本発明者らは、上記の課題等を解決する方
法として、少なくとも体質材からなる焼成芯体の気孔内
に、ペルヒドロポリシラザン含有液を含浸し、窒素雰囲
気等の不活性雰囲気中又はアンモニアガス雰囲気中での
熱処理することにより結合材として窒化珪素を生成さ
せ、芯体の気孔中にインクを充填させてなる焼成色鉛筆
芯及びその製造方法を提案している（特開平８−４８９
３１号）。この製造方法等は、十分な発色性、描線濃度
をもちながら、機械的強度等に優れた焼成色鉛筆芯が得
られるものである。

【０００５】しかしながら、上記製造方法でペルヒドロ
ポリシラザン含浸後に不活性雰囲気中で焼成した芯は、
ごく少量の残留溶剤の炭素化物及び／又は副生成物の炭
化珪素により、やや灰色を帯び、特に淡色に着色した場
合の芯の彩度が、低いという点に若干の課題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の課題を解決すると共に、上記発明者らの先行
技術を更に改良することであり、格段に優れた機械的強
度及び鮮やかな発色性、滑らかな書き味を有する焼成色
鉛筆芯及びその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意研究を行った結果、少なくとも体
質材からなる焼成芯体の気孔内に、特定のセラミックス
前駆体ポリマー含有液を含浸せしめ、特定の雰囲気中で
の熱処理により結合材として酸化珪素を生成させること
によって、上記目的の焼成色鉛筆芯及びその製造方法が
得られることを見い出し、本発明を完成するに至ったの
である。すなわち、本発明の焼成色鉛筆芯は、少なくと
も体質材と有機質の賦形材を含む配合組成物を混練、押
出成形、不活性雰囲気中で焼成することにより、該有機
質の賦形材が炭化された炭素をバインダーとする第１焼
成芯体を形成し、該第１焼成芯体を大気中で加熱して炭
素のバインダーを酸化除去させた少なくとも体質材から
なる第２焼成芯体を形成し、該第２焼成芯体の気孔内
に、ペルヒドロポリシラザン含有液を含浸し、大気中で
の熱処理により酸化珪素を生成させた第３焼成芯体を形
成し、該第３焼成芯体の気孔内にインクを充填したこと
を特徴とする。また、本発明の焼成色鉛筆芯の製造方法
は、少なくとも体質材と有機質の賦形材を含む配合組成
物を混練、押出成形、不活性雰囲気中で焼成することに
より、該有機質の賦形材が炭化された炭素をバインダー
とする第１焼成芯体を得、該第１焼成芯体を大気中で加
熱して炭素のバインダーを酸化除去させた第２焼成芯体
を得、該第２焼成芯体の気孔内に、ペルヒドロポリシラ
ザン含有液を含浸し、大気中での熱処理により酸化珪素
を生成させた第３焼成芯体を得、更に該第３焼成芯体の
気孔内にインクを充填させてなることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を詳し
く説明する。本発明の焼成色鉛筆芯は、少なくとも体質
材と有機質の賦形材を含む配合組成物を混練、押出成
形、不活性雰囲気中で焼成することにより、該有機質の
賦形材が炭化された炭素をバインダーとする第１焼成芯
体を形成し、該第１焼成芯体を大気中で加熱して炭素の
バインダーを酸化除去させた少なくとも体質材からなる
第２焼成芯体を形成し、該第２焼成芯体の気孔内に、ペ
ルヒドロポリシラザン含有液を含浸し、大気中での熱処
理により酸化珪素を生成させた第３焼成芯体を形成し、
該第３焼成芯体の気孔内にインクを充填したことを特徴
とするものである。また、本発明の焼成色鉛筆芯の製造
方法は、順次上記第１焼成芯体、第２焼成芯体、第３焼
成芯体を得た後、酸化珪素を生成させた第３焼成芯体の
気孔内にインクを充填することにより製造される。

【０００９】本発明において、先ず第１焼成芯体は、少
なくとも体質材と有機質の賦形材を含む配合組成物を原
料とし、この配合組成物を混練、押出成形、不活性雰囲
気中で焼成することにより得られる。第１焼成芯体に用
いる体質材としては、従来焼成型の色鉛筆芯に使用され
ているものであれば、いずれも使用可能であるが、目的
の一つである彩度の高い描線となる芯体を得るために
は、例えば、酸化チタン、雲母、タルク、窒化硼素、シ
リカ、アルミナ、炭酸カルシウム等の白色乃至無色系の
使用が好ましい。なお、当然これら数種類の混合物も使
用できる。

【００１０】また、第１焼成芯体に用いる有機質の賦形
材は、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化ポリ塩化ビニル樹
脂、ポリビニルアルコールなどの熱可塑性樹脂、フラン
樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹
脂、リグニン、セルロース、トラガントガムなどの天然
高分子物質、石油アスファルト、コールタールピッチ、
ナフサ分解ピッチ、合成樹脂の乾留ピッチなどのピッチ
類等いずれも使用可能で、当然これら数種類の混合物も
使用できる。更に、高せん断力を加えて行う混練時の特
性向上及び押出成形の特性向上の目的で、水、ジオクチ
ルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢ
Ｐ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、アジピン酸ジオ
クチル（ＤＯＡ）、プロピレンカーボナート、アルコー
ル類、ケトン類、エステル類など有機質の賦形材の可塑
剤又は溶剤の一種又は二種以上を、必要に応じて上記配
合組成物に添加しても良い。

【００１１】これら配合組成物をヘンシェルミキサー、
加圧ニーダー、二本ロール等で十分混練した後、押出成
形機により細線状等に押出成形し、次いで、窒素雰囲気
中又はアルゴンガスなどの不活性雰囲気中で焼成するこ
とにより、有機質の賦形材が炭化された炭素をバインダ
ーとする第１焼成芯体が得られる。上記で得られた第１
焼成芯体を大気中で加熱して、炭素のバインダーを酸化
除去させることにより多数の気孔を備えた多孔質芯体か
らなる第２焼成芯体が得られる。なお、上記第１焼成芯
体にペルヒドロポリシラザン含有液を含浸し、大気中で
の熱処理により、酸化珪素を生成させると共に、炭素の
バインダーを酸化除去した焼成芯体を形成することによ
り、ペルヒドロポリシラザン含有液の含浸前の第２焼成
芯体の強度を満足できる範囲内で強めてもよい。

【００１２】本発明において、ペルヒドロポリシラザン
含有液を含浸し、大気中での熱処理により高強度の焼成
芯体を得るのに有用な芯体は、気孔が微細で充分に存在
し、且つ均一に分散していて、体質材が高配向している
芯体であることが必要である。この芯体を使用すること
により、結合材となる酸化珪素は、芯体中に微細で均一
に分散して存在することとなり、さらに、体質材が高配
向しているため少量の結合材で芯体の強度を発現しやす
く、芯体の崩れも均一となる。

【００１３】本発明における第１焼成芯体は、上述の如
く、従来の焼成で発生した気孔と炭素のバインダーが微
細で充分に存在し、且つ均一に分散していて、体質材が
高配向している芯体であり、炭素のバインダーを酸化除
去することにより得られた第２焼成芯体の気孔は微細で
充分に存在し、且つ均一に分散しているものである。こ
れより、第１焼成芯体から得られる第２焼成芯体はペル
ヒドロポリシラザン含有液を含浸させ、大気中での熱処
理により高強度の焼成芯体を得るのに有用な芯体となる
ものである。

【００１４】本発明において、第２焼成芯体へのペルヒ
ドロポリシラザン含有液の充填量が大きいほど、第３焼
成芯体は機械的強度の強いものとなる。ここでペルヒド
ロポリシラザン含有液を充填するための第２焼成芯体の
気孔は、上述の如く、体質材と有機質の賦形材とからな
る混練物を、不活性雰囲気中で焼成することによって得
られる気孔と、前記炭素のバインダーを除去することに
より得られる気孔の両者から構成されている。なお、全
気孔に対する炭素のバインダーの除去による気孔の量は
全く任意である。

【００１５】本発明において、第２焼成芯体の気孔内に
含浸するペルヒドロポリシラザン含有液は、セラミック
ス前駆体ポリマーであるペルヒドロポリシラザンを有機
溶剤で溶解したものであり、該ペルヒドロポリシラザン
含有液が第２焼成芯体に含浸可能なものであれば、使用
する有機溶剤は特に限定されず、いずれも使用可能であ
る。使用する有機溶剤としては、例えば、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、エーテル、ＴＨＦ、塩化メチレン、
四塩化炭素、芳香族炭化水素系の溶剤等が挙げられる。
本発明に用いるペルヒドロポリシラザンは、主鎖の〔−
Ｓｉ−Ｎ−〕構造に側鎖として水素のみが結合している
ものであるが、大気中での熱処理により、ペルヒドロポ
リシラザンが熱分解すると共に、その熱分解の際に窒素
を放出して酸素を取り込み、酸化珪素に転化し、１００
％以上の非常に高い収率で酸化珪素〔ＳｉＯ₂〕が得ら
れるものである。また、この熱分解反応等による酸化珪
素の生成は、温度が２００℃から始まり、約４００℃と
いう低温度で終了するものである。

【００１６】第２焼成芯体にペルヒドロポリシラザン含
有液を含浸する方法としては、例えば、第２焼成芯体を
ペルヒドロポリシラザン含有液中に浸漬し、必要に応じ
て加熱、減圧、加圧等の条件下で含浸させる方法が挙げ
られる。このペルヒドロポリシラザン含有液を含んだ第
２焼成芯体を大気中で４００℃以上、好ましくは６００
℃以上で熱処理することにより、酸化珪素を生成させた
第３焼成芯体が得られる。更に、高強度の第３焼成芯体
を得るために、必要に応じてペルヒドロポリシラザン含
有液の含浸工程及び大気中での焼成工程を繰り返し行っ
てもよい。

【００１７】本発明の焼成色鉛筆芯は、上記で得た酸化
珪素を生成させた第３焼成芯体の気孔内にインクを充填
させることにより得られる。第３焼成芯体に含浸するイ
ンクとしては、従来公知のものであればいずれも使用す
ることができる。例えば、染料及び／又は顔料等の着色
剤を動植物油、合成油、アルコール類、炭化水素油、水
等に溶解、分散させ、あるいは必要に応じて樹脂、界面
活性剤等をさらに添加し製造された一般的に用いられて
いる印刷用インク、スタンプインク、ボールペンインク
等が用いられる。インクを含浸する方法としては、例え
ば、第３焼成芯体をインク中に浸漬し、加熱、減圧、加
圧等の条件下で気孔内に充填させる。さらに、繰り返し
含浸を行ってもよい。

【００１８】このように構成される本発明の焼成色鉛筆
芯及びその製造方法では、下記(1)〜(3)の作用等を有す
ることとなる。 (1) 第２焼成芯体は、気孔が微細で充分に存在し、且つ
均一に分散していて、体質材が高配向しているため、高
強度の酸化珪素を第２焼成芯体中に少量生成させるだけ
で、濃い描線濃度を得るのに必要なインクを充填する気
孔を保持したまま、高強度化した第３焼成芯体が得られ
ることとなる。 (2) 少なくとも無色乃至白色の体質材からなる第２焼成
芯体にペルヒドロポリシラザンを含浸、大気中で焼成し
た芯体の結合材は白色の酸化珪素であるため、得られた
第３焼成芯体は白色となり、淡色に着色した場合の焼成
色鉛筆芯の描線でも彩度が高く、鮮やかなものとなる。 (3) 書き味は、結合材に粘土等を用いた従来の焼成色鉛
筆芯と比較しても同等以上で良好となる。これは、第３
焼成芯体中に結合材である酸化珪素が微細且つ均一に分
散して存在することにより、高配向した体質材が均一に
崩れるため書き味も良好となる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例により、更
に具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって何
等限定されるものではない。

【００２０】 （実施例１） 窒化硼素 ４１．３重量％ 塩化ビニル樹脂 ４１．３重量％ ジオクチルフタレート（ＤＯＰ） １６．５重量％ ステアリン酸亜鉛 ０．９重量％ 上記配合組成物をヘンシェルミキサーで混合分散し、加
圧ニーダー、二本ロールで混練した後、細線状に押出成
形し、これから残留する可塑剤を除去すべく空気中で１
８０℃にて加熱処理して、しかるのち窒素雰囲気中にて
１０００℃まで昇温させた後、１０００℃にて焼成して
第１焼成芯体を得た。

【００２１】この第１焼成芯体を大気中で７００℃で加
熱焼成して残留している炭素化した樹脂分を除去して白
色の第２焼成芯体を得た。次いで、この第２焼成芯体
に、ペルヒドロポリシラザン含有液を室温で１日含浸
後、大気中で６００℃まで昇温させて、６００℃にて焼
成して焼成芯体を得た。このペルヒドロポリシラザン含
有液の含浸、大気中での焼成の工程を更に１回繰り返
し、直径０．５７ｍｍの白色の第３焼成芯体を得た。次
に、桃色染料インクに上記第３焼成芯体を浸し、７０℃
で２４時間放置した。この桃色インクが充填された第３
焼成芯体表面をアルコールで洗浄し、直径０．５７ｍｍ
の桃色焼成色鉛筆芯を得た。

【００２２】（比較例１）実施例１と同様の白色の第２
焼成芯体に、ペルヒドロポリシラザン含有液を室温で１
日含浸後、窒素雰囲気中で６００℃まで昇温させた後、
６００℃にて焼成して焼成芯体を得た。このペルヒドロ
ポリシラザン含有液の含浸、窒素雰囲気中での焼成工程
を更に１回繰り返し、直径０．５７ｍｍの第３焼成芯体
を得た。次に、桃色染料インクに上記第３焼成芯体を浸
し、７０℃で２４時間放置した。この桃色インクが充填
された第３焼成芯体表面をアルコールで洗浄し、直径
０．５７ｍｍの桃色焼成色鉛筆芯を得た。

【００２３】 （比較例２） 窒化ホウ素 ４０重量％ ベントナイト ３５重量％ ポリビニルアルコール １８重量％ ポリエチレングリコール ７重量％ 上記配合組成物と同重量の水とをヘンシェルミキサーで
混合分散し、二本ロールで混練し、水分調整した後、細
線状に押出成形し、１１０℃で乾燥した後、アルゴンガ
ス中で１２００℃まで昇温させて１２００℃で焼成し
た。次に、大気中で７００℃まで昇温させて７００℃で
焼成し、直径０．５７ｍｍの焼成芯体を得た。次いで、
桃色染料インクに上記焼成芯体を浸し、７０℃で２４時
間放置した。この桃色インクが充填された焼成芯体表面
をアルコールで洗浄し、直径０．５７ｍｍの桃色焼成色
鉛筆芯を得た。

【００２４】上記実施例１及び比較例１、２で得られた
桃色焼成色鉛筆芯について、ＪＩＳ−Ｓ−６００５−１
９８９に準拠して曲げ強度（ＭＰａ）、官能評価による
書き味、下記測定方法による彩度（Ｃ）について評価し
た。これらの結果を下記表１に示す。 〔彩度（Ｃ）の評価法〕彩度（Ｃ）は、ＰＰＣ用紙に荷
重５Ｎにて機械筆記させ、スガ試験機（株）製分光測色
計ＭＳＣ−５Ｎにて、描線を測定した。

【００２５】

【表１】

【００２６】上記表１に示した結果から明らかなよう
に、本発明範囲の実施例１の焼成色鉛筆芯は、本発明の
範囲外となる比較例１及び２の焼成色鉛筆芯に較べて、
同等以上の曲げ強度、書き味を示し、更に彩度が高く、
鮮やかな描線であることが判明した。これに対して、比
較例１では、窒素雰囲気中で第３焼成芯体を焼成したた
め、やや灰色を帯びた芯体となり、淡色の桃色インクを
含浸した場合、その描線彩度は実施例１に較べて低いも
のとなった。また、比較例２では、結合材として従来の
ベントナイトを使用したものであるので、曲げ強度、書
き味及び彩度も低いものとなった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の焼成色鉛筆芯は、少なくとも体
質材からなる酸化珪素を生成させた白色の焼成芯体の気
孔内にインクを充填した構造となるので、鮮やかな発色
性、描線濃度をもちながら、曲げ強度等の機械的強度に
優れたものとなる。また、本発明の焼成色鉛筆芯の製造
方法は、少なくとも体質材からなる多孔質焼成芯体に、
ペルヒドロポリシラザン含有液を含浸、大気中での加熱
処理により、焼成芯体に酸化珪素を生成させることがで
きるので、気孔率が大きくても機械的強度に優れ、実用
上折れ難く、さらにインク充填量が多くなることによ
り、きわめて優れた鮮やかな発色が得られると同時に、
良好な書き味を有する焼成色鉛筆芯が製造されるものと
なる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J039 AB01 AB06 AD04 AD05 AD06 AE02 AE05 AE11 BC33 BC57 BE01 DA03 DA05 DA06 EA29 EA48 GA30

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも体質材と有機質の賦形材を含
   む配合組成物を混練、押出成形、不活性雰囲気中で焼成
   することにより、該有機質の賦形材が炭化された炭素を
   バインダーとする第１焼成芯体を形成し、該第１焼成芯
   体を大気中で加熱して炭素のバインダーを酸化除去させ
   た少なくとも体質材からなる第２焼成芯体を形成し、該
   第２焼成芯体の気孔内に、ペルヒドロポリシラザン含有
   液を含浸し、大気中での熱処理により酸化珪素を生成さ
   せた第３焼成芯体を形成し、該第３焼成芯体の気孔内に
   インクを充填したことを特徴とする焼成色鉛筆芯。
2. 【請求項２】 少なくとも体質材と有機質の賦形材を含
   む配合組成物を混練、押出成形、不活性雰囲気中で焼成
   することにより、該有機質の賦形材が炭化された炭素を
   バインダーとする第１焼成芯体を得、該第１焼成芯体を
   大気中で加熱して炭素のバインダーを酸化除去させた第
   ２焼成芯体を得、該第２焼成芯体の気孔内に、ペルヒド
   ロポリシラザン含有液を含浸し、大気中での熱処理によ
   り酸化珪素を生成させた第３焼成芯体を得、更に該第３
   焼成芯体の気孔内にインクを充填させてなることを特徴
   とする焼成色鉛筆芯の製造方法。