JP2963545B2 - 非焼成鉛筆芯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主として木軸鉛筆芯に関
するもので、格段に優れた書き味を有し、かつ、溶剤の
乾燥工程を不要として大幅に製造コストを削減した非焼
成鉛筆芯を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の非焼成鉛筆芯は結合材として一種
または二種以上の有機高分子物質が用いられているが、
結合材の種類によって製造方法が制約され、次の三つに
大別することができる。(i) 水溶性樹脂を水に溶解・膨
潤させて混練後、押出成形、乾燥する湿式法。(ii)熱可
塑性樹脂を溶剤、もしくは可塑剤で軟化させ、混練、押
出成形後、該溶剤、もしくは可塑剤を乾燥除去する湿式
法。(iii) 熱可塑性樹脂を加熱溶融させて混練後、押出
成形する乾式法。

【０００３】しかし、いずれの方法も一長一短で以下の
性質を持つ。 (i) は水を用いるため、配合組成物の粘度が低く、分散
・混練性がよく、比較的低い温度で作業でき、着色剤の
熱劣化も少ない。また、使用される水溶性樹脂は熱可塑
性を示さず、ワックス類ともほとんど相溶しないため、
筆記時の紙との摩擦熱で軟化しない。したがって、得ら
れる芯は結合材の軟化による特有の重い筆感を呈さず、
ワックス類の潤滑性に起因する滑らかな書き味が得られ
る。しかし、水分をワックス類の融点以下の温度で乾燥
除去しなければならず、膨大な時間がかかる。

【０００４】(ii)は配合組成物の粘度が低く分散・混練
性がよいが、比較的低い温度で乾燥しなければならない
ため時間がかかり、また、衛生上の問題から、乾燥させ
た溶剤、もしくは可塑剤を廃棄する設備のコストもかか
る。一方、書き味の点でも、ワックス類と相溶して軟化
点の下がる樹脂を用いると、筆記時に紙との摩擦熱によ
り軟化して、熱可塑性樹脂特有の重い筆感を呈する。

【０００５】(iii) は配合組成物を成形した状態で芯が
得られ、乾燥等の後処理が不要なため、工程が短くな
る。しかし、混練、成形時の加工温度を高く設定しなけ
ればならず、着色剤やワックス類の熱劣化が起きやす
い。また、湿式法に比べて溶融粘度が高いため、分散、
混練性が悪く、しかも基本的製法は結合材をワックス類
と相溶させ、軟化点を下げ熱溶融させることにより混
練、成形するため、多量のワックス類が結合材の強度を
低下させることになり、芯の機械的強度も弱く実用面で
は折れやすい傾向にある。さらに、当然書き味の点でも
筆記時に紙との摩擦により軟化し、熱可塑性樹脂特有の
重い筆感を呈することは避けにくい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
用いられている結合材である水溶性樹脂、熱可塑性樹脂
の欠点を解決することであり、乾燥工程を不要とし、コ
ストを削減し、着色剤やワックス類の熱劣化を防ぎ、製
品としては滑らかな書き味を有し、折れにくい非焼成鉛
筆芯を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記問題点を
解決するために鋭意研究の結果、製造工数を減らして製
造コストを削減し、分散・混練性を上げ、滑らかな書き
味、優れた機械的強度を有する非焼成鉛筆芯を得るに
は、まず比較的低温、かつ、低溶融粘度で混練を可能と
する結合材として、分子量が小さく軟化点の低い熱可塑
性樹脂をワックス類、体質剤、及び着色剤と共に混練
し、次に、該熱可塑性樹脂と相溶しない高強度・高剛性
の熱可塑性樹脂を結合材として、相溶化剤、可塑剤等と
もに添加混練し、成形するという２種以上の結合材を用
いる製法により、目的とする非焼成鉛筆芯が得られるこ
とに想到し、本発明を完成させた。

【０００８】即ち本発明は軟化点が低密度ポリエチレ
ン、エチレン酢ビコポリマー、低分子量ポリプロピレン
よりなる群より選ばれた少くとも一種の低軟化点で、溶
融粘度の低い高分子化合物を結合材Ｂとし、この結合材
Ｂと相溶し、着色剤、体質材を分散し易いパラフィンワ
ックス、マイクロクリスタリンワックス、オゾケライ
ト、セレシンよりなる群より選ばれた少くとも一種のワ
ックス類Ｂを分散材Ｂとし、 この結合材Ｂと、この分散材Ｂと着色剤及び体質材を混
練したものを組成物Ｉとし、強度及び剛性がエチルセル
ロース、ポリビニルブチラールおよびその他のポリビニ
ルアセタールよりなる群より選ばれた少くとも一種の高
強度、高剛性の高分子化合物であって、かつ前記結合材
Ｂおよびワックス類Ｂと相溶しない結合材を結合材Ａと
し、結合材Ａ，Ｂの両者と相溶するステアリン酸、カス
ターワックス、モンタンワックス、木ろうよりなる群よ
り選んだ少くとも一種のワックス類を相溶化剤（ワック
ス類Ａ）とし、 結合材Ａを該相溶化剤で可塑化した組成物を組成物IIと
し、 前記組成物Ｉと組成物IIとを混練成形してなる非
焼成鉛筆芯である。

【０００９】本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、低温
で軟化して粘度の低いものと、高強度・高剛性なものと
で、互いに相溶しないもの同士であればいずれも使用可
能である。高強度・高剛性なものを結合材Ａ、低温で軟
化して粘度の低いものを結合材Ｂとすると、乾式製法で
製造するためには結合材Ａは押出成形後に乾燥不要な可
塑剤があるものが好ましい。また、工程の煩雑さ、製品
の安全、衛生を考慮すると、相溶化剤、可塑剤には通常
使用される公知のワックス類を物性を考慮しながら用い
るのが好ましい。

【００１０】比較的低軟化点で、溶融粘度の低い高分子
化合物（結合材Ｂ）としては、低密度ポリエチレン、エ
チレン酢ビコポリマー、低分子量ポリプロピレン等が挙
げられる。この結合材Ｂと相溶し、着色剤、体質材を分
散し易い分散剤（ワックス類Ｂ）としてはパラフィンワ
ックス、マイクロクリスタリンワックス、オゾケライ
ト、セレシン等が挙げられる。高強度、高剛性の高分子
化合物で、結合材Ｂ、分散剤と相溶しない結合材Ａとし
ては、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、およ
びその他のポリビニルアセタール等が挙げられる。結合
材Ａ，Ｂの両方と相溶する相溶化剤としてはステアリン
酸、カスターワックス、モンタンワックス、木ろう等が
挙げられる。

【００１１】そこで結合材、ワックス類に求められる物
性を示すと図１と以下の通りである。 結合材Ａ： 高強度・高剛性で、芯の曲げ強度を補強す
る。相溶による強度ダウン、重い筆感の原因となるのは
ワックス類Ａのみである。 結合材Ｂ： 低融点・低溶融粘度で、低温で体質材、着
色剤等の粉体と分散・混練しやすい。ワックス類とは相
溶するが、重い筆感にならないくらい分子量の小さいも
の。 ワックス類Ａ： 結合材Ａ、Ｂ両方と相溶し、相溶化剤
として結合材Ａ、Ｂの分散を進め、かつ、結合材Ａを可
塑化し、軟化点を低下させる。 ワックス類Ｂ： 結合材Ａとは非相溶。低温で体質材、
着色剤等の粉体と分散・混練しやすい。潤滑性がよいも
のを選択し、書き味を向上させる。

【００１２】したがって、強度補強用の結合材Ａは、ワ
ックス類Ａとは相溶するが、ワックス類Ｂとは相溶しな
いため、強度低下、書き味悪化の原因が少ない。以上か
ら、本発明によって得られる非焼成鉛筆芯の構造は図２
に示す様な、結合材として水溶性樹脂を用いた芯に近い
構造が予想される。

【００１３】本発明の配合組成物は、結合材として上記
の互いに相溶せず性質の異なる２つ以上の高分子化合
物、及び該化合物を相溶させる相溶化剤（ワックス類
Ａ）が少なくとも含有されていなければならない。その
配合量は、結合材Ａは全配合組成物量の２０重量％ま
で、結合材Ｂは全配合組成物量の４０重量％まで添加・
配合することができるが、書き味の面から見ると結合材
Ａは３〜１５重量％、結合材Ｂは３〜３０重量％が好ま
しい。ワックス類Ａは多量に配合しすぎると結合材同士
が相溶しすぎて熱可塑性樹脂特有の重い筆感となり、少
なすぎると分散・混練が進まず強度が発現できないので
結合材量の０．５〜２．０倍が好ましい。なお、その他
の配合組成物は公知の着色剤、体質材はすべて用いるこ
とができ、特に限定しない。

【００１４】

【作用】本発明によって得られる結合材として、少なく
とも互いに相溶せず性質の異なる２つ以上の高分子化合
物、及び該化合物を相溶させる相溶化剤が添加・配合さ
れた非焼成鉛筆芯は下記の優れた長所を有する。 (1) 結合材の選択によっては乾式製法が可能であり、乾
燥工程を省略することにより、従来の湿式製法と比較し
て大幅に工程を短縮してコストを削減できる。 (2) 強度補強用の結合材Ａと書き味向上用のワックス類
Ｂとが相溶しないため、結合材Ａはワックス類Ｂを硬化
せず、熱可塑性樹脂特有の重い筆感が無い。 (3) (2) を逆にみると、ワックス類Ｂが結合材Ａの強度
を低下させない。また最初に低軟化点・低溶融粘度の結
合材Ｂ、ワックス類Ｂを体質材、着色剤等の粉体と混練
するため分散させやすく、その結果機械的強度に優れた
鉛筆芯が得られる。 (4) 比較的低温で混練、成形が可能であり、最初に低温
で結合材Ｂ、ワックス類Ｂと着色剤を混練してしまうた
め、次の結合材Ａとの混練、押出時に着色剤の熱劣化が
少ない。

【００１５】

【実施例】以下に実施例により、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこの実施例により何等限定される
ものではない。

【００１６】（実施例１）配合組成物１ 低密度ポリエチレン（結合材Ｂ） ５重量％ パラフィンワックス（ワックス類Ｂ） １５重量％ タルク ４０重量％ レーキ系赤色顔料 ２０重量％ 配合組成物２ エチルセルロース（結合材Ａ） １０重量％ ステアリン酸（ワックス類Ａ） １０重量％ まず、配合組成物１をニーダーで混合、分散させて２本
ロールで混練した後、室温まで冷却して解砕した。又、
配合組成物２を加熱ミキサーで混合後、室温まで冷却し
て解砕した。さらに解砕した配合組成物１、２を２本ロ
ールで混練し、この混練物をペレット化して単軸スクリ
ュー型押出機にて８０℃で押出成形して直径３mmの非焼
成赤色鉛筆芯を得た。その結果を表１に示す。

【００１７】（実施例２）配合組成物１ 低密度ポリエチレン（結合材Ｂ） ５重量％ パラフィンワックス（ワックス類Ｂ） １５重量％ タルク ４０重量％ レーキ系赤色顔料 ２０重量％ 配合組成物２ ポリビニルブチラール（結合材Ａ） １０重量％ カスターワックス（ワックス類Ａ） １０重量％ まず、配合組成物１をニーダーで混合、分散させて２本
ロールで混練した後、室温まで冷却して解砕した。又、
配合組成物２を加熱ミキサーで混合後、室温まで冷却し
て解砕した。さらに解砕した配合組成物１、２を２本ロ
ールで混練し、この混練物をペレット化して単軸スクリ
ュー型押出機にて８０℃で押出成形して直径３mmの非焼
成赤色鉛筆芯を得た。その結果を表１に示す。

【００１８】（比較例１） カルボキシメチルセルロース １０重量％ カスターワックス ３０重量％ タルク ４０重量％ レーキ系赤色顔料 ２０重量％ 上記配合組成物に同重量に相当する水を加えて、これら
をニーダーで混合、分散させた後に２本ロールで混練し
ながら水分調整し、この混練物をペレット化して単軸ス
クリュー型押出機にて押出成形した後、６０℃で６０時
間乾燥して水分を蒸発させて直径３mmの非焼成赤色鉛筆
芯を得た。その結果を表１に示す。

【００１９】（比較例２） ポリメチルメタクリレート ２０重量％ カスターワックス ２０重量％ タルク ４０重量％ レーキ系赤色顔料 ２０重量％ 上記配合組成物に同重量に相当する酢酸エチルを加え
て、これらをニーダーで混合、分散させた後に２本ロー
ルで混練しながら溶剤量を調整し、この混練物をペレッ
ト化して単軸スクリュー型押出機にて押出成形した後、
６０℃で３０時間乾燥して溶剤分を蒸発させて直径３mm
の非焼成赤色鉛筆芯を得た。その結果を表１に示す。

【００２０】（比較例３） 高密度ポリエチレン ２０重量％ モンタンワックス ２０重量％ タルク ４０重量％ レーキ系赤色顔料 ２０重量％ 上記配合組成物をニーダーで混合、分散させた後に２本
ロールで混練し、この混練物をペレット化して単軸スク
リュー型押出機にて１２０℃で押出成形して直径３mmの
非焼成赤色鉛筆芯を得た。その結果を表１に示す。

【００２１】（比較例４）実施例１の配合組成物１、２
と同じ配合組成物を最初から一緒にニーダーで混合、分
散させた後に２本ロールで混練し、この混練物をペレッ
ト化して単軸スクリュー型押出機にて８０℃で押出成形
して直径３mmの非焼成赤色鉛筆芯を得た。その結果を表
１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】従来の湿式法非焼成鉛筆芯のような乾燥
工程を不要とし、乾燥コストを削減できる、また従来の
乾式法にくらべ加工温度を低く設定できるので着色剤や
ワックス類の熱劣化を防ぐことができる。製品として
は、滑らかな書き味を有し、強度が高く、折れにくい非
焼成鉛筆芯である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する、結合材Ａ，Ｂ、ワックス類
Ａ（相溶化剤）、ワックス類Ｂ（分散剤）の相互関係を
示した図である。

【図２】従来の水溶性樹脂とワックス類を用いる非焼成
鉛筆芯の成分の相互関係を示した図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟化点が、低密度ポリエチレン、エチレン
   酢ビコポリマー、低分子量ポリプロピレンよりなる群よ
   り選ばれた少くとも一種の低軟化点で、溶融粘度の低い
   高分子化合物を結合材Ｂとし、 この結合材Ｂと相溶し、着色剤、体質材を分散し易い、
   パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、
   オゾケライト、セレシンよりなる群より選ばれた少くと
   も一種のワックス類Ｂを分散材Ｂとし、 この結合材Ｂと、この分散材Ｂと着色剤及び体質材を混
   練したものを組成物Ｉとし、強度及び剛性がエチルセル
   ロース、ポリビニルブチラールおよびその他のポリビニ
   ルアセタールよりなる群より選ばれた少くとも一種の高
   強度、高剛性の高分子化合物であって、かつ前記結合材
   Ｂおよびワックス類Ｂと相溶しない結合材を結合材Ａと
   し、結合材Ａ，Ｂの両者と相溶するステアリン酸、カス
   ターワックス、モンタンワックス、木ろうよりなる群よ
   り選んだ少くとも一種のワックス類を相溶化剤（ワック
   ス類Ａ）とし、結合材Ａを該相溶化剤で可塑化した組成
   物を組成物IIとし、前記組成物Ｉと組成物IIとを混練成
   形してなる非焼成鉛筆芯。