JP4611484B2

JP4611484B2 - Pencil lead manufacturing method

Info

Publication number: JP4611484B2
Application number: JP2000087753A
Authority: JP
Inventors: 光市松本
Original assignee: Pilot Corp KK
Current assignee: Pilot Corp KK
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: JP2001271021A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結合材としてアスファルト、ピッチを用いた鉛筆芯の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉛筆芯の結合材としては、粘土からはじまって天然樹脂、合成樹脂等種々のものが用いられているが、その中でいわゆるアスファルト、ピッチは有効な結合材として知られている。
【０００３】
即ち、通常の樹脂は炭化残量（不活性雰囲気、１０００℃熱処理後の残炭素重量％）が５〜２０％前後と小さいものが多く、そのため焼き締まりが大きくなり、強度の割に硬く、ひっかかりが生じ易いなどの問題があるが、アスファルト、ピッチは炭化残量が他の樹脂と比べて多く、そのため焼き締まりが小さいので、強度、書き味、濃度共に、バランスのとれた良好な鉛筆芯が得られ易いのである。
【０００４】
このアスファルト、ピッチを用いた場合の製造法としては、通常溶剤を用いたり、あるいは加熱により軟化させて混練する方法がとられる。ところが、溶剤を用いた場合には、環境上の問題や、製造上管理が繁雑になるなどの問題があり、これにひきかえ加熱法は上記の問題もなく、好ましい混練法となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱法においては次のような問題があった。
【０００６】
即ち、ロール等で加熱混練する際、アスファルト、ピッチが軟化する温度以上（概ね７０℃以上）で混練するのが、各材料の分散において好ましいのであるが、実際には十分な性能（特に強度）が得られないのである。この理由は定かでないが、おそらく高温混練によりアスファルト、ピッチが酸化されて、結合を阻害する分子がその表面に形成され、アスファルトどうし、および着色材とアスファルトとの間で十分な結合が得られないためと思われる。
【０００７】
このため、加熱温度を低くして混練する方法も考えられるが、この場合アスファルト、ピッチは軟化せず、そのため他の材料との十分な分散が得られず、結果として性能のバラツキが大きい鉛筆芯となってしまうのである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題について鋭意検討した結果、結合材としてのアスファルト、ピッチに、Ｔｒｉｓ（ｍｉｘｅｄｍｏｎｏａｎｄｄｉｎｏｎｙｌ−ｐｈｅｎｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｔｅからなる酸化防止剤を添加することにより、強度が向上するとともに濃度も濃くなり、しかもバラツキの小さい良好な性能を有する鉛筆芯が得られることを見いだしたものである。
【０００９】
本発明の製造法について具体的に述べると、結合材として酸化防止剤を添加したアスファルト、ピッチおよび必要に応じて他の樹脂を加えたものと、黒鉛等の着色材とをニーダー、三本ロール等の混練機で概ね７０℃以上の加熱混練をした後、所望の径のダイスで加熱押出成形する。ついで、必要があれば乾燥した後、還元雰囲気、不活性雰囲気、真空等の無酸化雰囲気中で概ね６００℃以上の高温で焼成し、更に通常は焼成によりできた気孔中に油、ワックス等を充填させて完成芯とする。
【００１０】
本発明で使用するアスファルト、ピッチとしては、コールタールピッチ、アスファルトをそのままで使用するか、もしくは酸化性雰囲気、不活性雰囲気、還元性雰囲気、真空等の適当な雰囲気中で、更に熱処理を施し、炭化残量等の物性が調整されたものでも良い。また、既存の天然樹脂、合成樹脂、炭化水素化合物等の有機物質を酸化性雰囲気、不活性雰囲気、還元性雰囲気、真空等の適当な雰囲気中で熱処理を施し作製されたピッチを単独であるいは組み合わせて使用してもかまわない。
【００１１】
本発明に使用される酸化防止剤としては、亜リン酸塩系のユニロイヤルケミカル社製[商品名ＰＯＬＹＧＡＲＤ]が挙げられ、その分子式はＴｒｉｓ（ｍｉｘｅｄｍｏｎｏａｎｄｄｉｎｏｎｙｌ−ｐｈｅｎｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｔｅである。
【００１２】
この酸化防止剤を添加することにより、性能が大幅に向上するのである。その添加量は、アスファルト、ピッチに対して任意であるが、概ね０．１〜１０％がよく、好ましくは０．５〜５％の範囲が良好である。
【００１３】
次に、本発明の実施例を示す。なお「部」は、「重量部」である。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
黒鉛（着色材）５０部、アスファルト（結合材）４０部に酸化防止剤（商品名ＰＯＬＹＧＡＲＤ）１部を添加したもの、ポリ塩化ビニル（結合材）１０部を、加熱ニーダ、三本ロールで混練した後、加熱押出しにより芯状に成形後、不活性ガス中で常温から９００℃まで１００℃／ｈｒで昇温し、９００℃で２時間焼成した。得られた鉛筆芯の気孔中にオレイン酸を充填させ、直径０．５７ｍｍの完成鉛筆芯とした。
【００１５】
（実施例２）
黒鉛（着色材）５０部、コールタールピッチ（結合材）４０部に酸化防止剤（商品名ＰＯＬＹＧＡＲＤ）３部を添加したもの、ポリビニルブチラール（結合材）１０部を、実施例１と同様の方法で完成鉛筆芯を作製した。
【００１６】
（実施例３）
黒鉛（着色材）５０部、アスファルト（結合材）５０部に酸化防止剤（商品名ＰＯＬＹＧＡＲＤ）２部を添加したものを、実施例１と同様の方法で完成鉛筆芯を作製した。
【００１７】
（比較例１）
実施例１の酸化防止剤１部を除いた他は、実施例１と同様の方法で完成鉛筆芯を作成した。
【００１８】
（比較例２）
実施例２の酸化防止剤３部を除いた他は、実施例１と同様の方法で完成鉛筆芯を作成した。
【００１９】
（比較例３）
実施例３の酸化防止剤２部を除いた他は、実施例１と同様の方法で完成鉛筆芯を作成した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
＊曲げ強度および濃度は、ＪＩＳＳ−６００５の測定法に準じて測定した。
【００２２】
以上説明した実施例はいずれも結合材に酸化防止剤を添加した後に、着色材と結合材を混練したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、結合材と着色材を混練した後に酸化防止剤を添加して再び混練してもよいし、結合材と着色材を混練する時に酸化防止剤を添加してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の製造法は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２４】
本発明の製造法により得られた鉛筆芯は、濃度、書き味も向上するが、特に曲げ強度は大幅に向上するとともに、そのバラツキも小さくすることができる。
【００２５】
更に本発明の製造法は過熱法を用いているため、作業安全上、地球環境上も問題がなく、工程管理も容易となるものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a pencil lead using asphalt and pitch as a binder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a binder for a pencil lead, various materials such as natural resin and synthetic resin are used starting with clay, and so-called asphalt and pitch are known as effective binders.
[0003]
In other words, many ordinary resins have a small amount of carbonization (inert atmosphere, residual carbon weight after heat treatment at 1000 ° C.) of around 5 to 20%, so that the shrinkage is increased and the strength is harder and hard to catch. However, asphalt and pitch have more carbonization residue than other resins, and therefore the shrinkage is small, so that a good pencil lead with a good balance of strength, writing quality and density can be obtained. It is easy to obtain.
[0004]
As a manufacturing method using this asphalt and pitch, a method of using a solvent or softening by heating and kneading is usually used. However, when a solvent is used, there are problems such as environmental problems and complicated manufacturing management, and the heating method is a preferable kneading method without the above problems.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the heating method has the following problems.
[0006]
That is, when kneading with a roll or the like, kneading at a temperature higher than the temperature at which asphalt or pitch softens (approximately 70 ° C. or higher) is preferable in dispersion of each material, but in practice, sufficient performance (particularly strength) Cannot be obtained. The reason for this is not clear, but asphalt and pitch are probably oxidized by high-temperature kneading, and molecules that inhibit the binding are formed on the surface, so that there is not enough bonding between the asphalt and between the colorant and the asphalt. It seems to be because.
[0007]
For this reason, a method of kneading at a low heating temperature is also conceivable, but in this case, asphalt and pitch are not softened, so that sufficient dispersion with other materials cannot be obtained, and as a result, the pencil core has a large variation in performance. It will become.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of earnestly examining the above problems, the present inventor has improved the strength and concentration by adding an antioxidant composed of tris (mixed mono and dinonyl-phenyl) phosphite to asphalt and pitch as a binder. It has been found that a pencil lead having good performance with a high density and small variations can be obtained.
[0009]
Specifically describing the production method of the present invention, asphalt added with an antioxidant as a binder, pitch and other resin added as necessary, and coloring material such as graphite, kneader, three rolls After heat-kneading at about 70 ° C. or higher with a kneader or the like, heat extrusion molding is performed with a die having a desired diameter. Then, if necessary, after drying, it is fired at a high temperature of approximately 600 ° C. or higher in a reducing atmosphere, inert atmosphere, non-oxidizing atmosphere such as vacuum, and usually oil, wax, etc. are placed in the pores formed by firing. Fill to make a finished core.
[0010]
Asphalt and pitch used in the present invention, coal tar pitch, asphalt is used as it is, or in a suitable atmosphere such as an oxidizing atmosphere, an inert atmosphere, a reducing atmosphere, a vacuum, and further heat treatment, What adjusted physical properties, such as carbonization residual amount, may be used. In addition, pitches produced by heat-treating existing organic materials such as natural resins, synthetic resins and hydrocarbon compounds in an appropriate atmosphere such as an oxidizing atmosphere, inert atmosphere, reducing atmosphere, vacuum, etc., alone or in combination May be used.
[0011]
Examples of the antioxidant used in the present invention include phosphite-based Uniroyal Chemical [trade name POLYGARD], and its molecular formula is Tris (mixed mono and dinonyl-phenyl) phosphite.
[0012]
By adding this antioxidant, the performance is greatly improved. Although the addition amount is arbitrary with respect to asphalt and pitch, 0.1 to 10% is good in general, Preferably the range of 0.5 to 5% is good.
[0013]
Next, examples of the present invention will be described. “Parts” is “parts by weight”.
[0014]
【Example】
Example 1
50 parts of graphite (coloring material), 40 parts of asphalt (binding material) plus 1 part of antioxidant (trade name POLYGARD), 10 parts of polyvinyl chloride (binding material) are kneaded with a heating kneader and three rolls After forming into a core by heat extrusion, the temperature was raised from normal temperature to 900 ° C. at 100 ° C./hr in an inert gas, followed by firing at 900 ° C. for 2 hours. The pores of the obtained pencil lead were filled with oleic acid to obtain a finished pencil lead having a diameter of 0.57 mm.
[0015]
(Example 2)
The same method as in Example 1 except that 50 parts of graphite (coloring material), 40 parts of coal tar pitch (binding material) and 3 parts of antioxidant (trade name POLYGARD) were added, and 10 parts of polyvinyl butyral (binding material). A finished pencil lead was prepared.
[0016]
(Example 3)
A finished pencil lead was prepared in the same manner as in Example 1 except that 50 parts of graphite (coloring material) and 50 parts of asphalt (binding material) were added with 2 parts of an antioxidant (trade name POLYGARD).
[0017]
(Comparative Example 1)
A completed pencil lead was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 part of the antioxidant in Example 1 was omitted.
[0018]
(Comparative Example 2)
A finished pencil lead was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3 parts of the antioxidant in Example 2 was omitted.
[0019]
(Comparative Example 3)
A finished pencil lead was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 parts of the antioxidant in Example 3 was omitted.
[0020]
[Table 1]

[0021]
* The bending strength and concentration were measured according to the measuring method of JIS S-6005.
[0022]
In any of the examples described above, after adding an antioxidant to the binder, the colorant and the binder are kneaded. However, the present invention is not limited to the above example, and the binder and the colorant are kneaded. After that, an antioxidant may be added and kneaded again, or an antioxidant may be added when the binder and colorant are kneaded.
[0023]
【The invention's effect】
Since the manufacturing method of the present invention is as described above, the following effects can be obtained.
[0024]
The pencil lead obtained by the production method of the present invention also improves the density and writing quality, but in particular the bending strength can be greatly improved and the variation thereof can also be reduced.
[0025]
Furthermore, since the manufacturing method of the present invention uses the superheating method, there is no problem in terms of work safety and the global environment, and process management becomes easy.

Claims

In a method for producing a pencil lead comprising kneading, extruding, and baking at least a coloring material and a binder, asphalt in which an antioxidant composed of tris (mixed mono and dinonyl-phosphite) is added to part or all of the binder Or the manufacturing method of the pencil lead characterized by using a pitch .