JP4806921B2

JP4806921B2 - 鉛筆芯

Info

Publication number: JP4806921B2
Application number: JP2004317095A
Authority: JP
Inventors: 石塚久二彦; 出口勝男; 潤吉森
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: JP2006124581A

Description

本発明は、黒鉛を含有する焼成芯体が有する気孔中に含浸成分を含浸させてなる鉛筆芯に関する。

鉛筆芯は、黒鉛と、粘土や各種合成樹脂などを結合材として使用し、各種の体質材や必要に応じて使用される着色材、気孔形成材、可塑剤、溶剤などと共にニーダー、ヘンシェルミキサー、３本ロールなどで均一分散させ、押し出し成形後、８００℃〜１２００℃で高温焼成して得られる。焼成された芯体の気孔中に種々物質を、種々目的で含浸させている。
含浸成分の一例としては、流動パラフィン、シリコーン油やスピンドル油（特許文献１参照）、脂肪酸エステル（特許文献２参照）、パラフィンワックス、カルナバワックス、マイクロクリスタリン等のワックスも知られている。
これらの含浸成分を加圧、減圧などや加熱した油状物中に焼成芯体を浸漬した後、余剰の油状物を表面より除去するなどして鉛筆芯としている。
特開昭５５−０２５３６８号公報特開平１４−１９０１９６号公報

上記のシリコーン油、スピンドル油、脂肪酸エステル、ワックス等では脂肪酸エステルが特に濃度効果のある含浸油であるが、十分な筆跡濃度を得られていなかった。
脂肪酸エステルは他の含浸油より焼成芯体中の気孔に含浸されやすく黒鉛の粒子の結合を弱め磨耗を促進するため鉛筆芯の筆記磨耗量が増し濃度が向上した。脂肪酸エステルは、焼成芯体中の気孔中にある黒鉛を主成分とする黒色成分と濡れが良いため、より浸透しやすいと推察され、含浸量が特に多いものとすることができると共に、筆跡の内部にまで浸透するので油膜が薄くなり、筆記された黒色成分の凹凸を埋めることができず、光の散乱を完全に抑えることができず白っぽい黒色になって筆跡の濃度は不十分であった。濃度向上するには脂肪酸エステル単独では限界があった。
本発明は濃度をより一層向上させた鉛筆芯を得ることを課題とする。

即ち、本発明は、焼成芯体が有する気孔中に含浸油を含浸してなる鉛筆芯において、前記含浸油として、少なくとも下記一般式（化１）で示される脂肪酸エステルと、下記一般式（化１）で示される脂肪酸エステルと相溶する数平均分子量が９７０以上１０３０以下である液状ポリオレフィン樹脂又は液状オレフィン共重合体樹脂とを含有し、下記一般式（化１）で示される脂肪酸エステルと相溶する液状ポリオレフィン樹脂及び／又は液状オレフィン共重合体樹脂が含浸油の全量に対して３０重量％以上６０重量％以下で含まれる鉛筆芯を要旨とする。

液状ポリオレフィン樹脂又は液状オレフィン共重合体は、粘着特性を有しているため熱をかけるなどして粘度を低下させても気孔中に含浸させ難いものであるが、脂肪酸エステルと相溶させることによって粘着特性を発揮させずに全体として粘度低下でき、気孔中に含浸させることができる。そして筆跡となった際には、黒鉛に対して濡れやすい脂肪酸エステルは筆跡となった黒鉛粒子などの隙間に更に浸透して行き、筆跡の黒鉛上には液状ポリオレフィン樹脂又は液状オレフィン樹脂共重合体による厚い油膜が残されることとなるので、黒色成分表面の凹凸が埋められ少なくなっている。よって、光の散乱を抑えることができ一層の黒色に視認されることとなると推察される。

以下、本発明を詳細に説明する。
上記（化１）にて示される脂肪酸エステルは、脂肪酸にアルコールを作用させ任意にアルキル基を導入できる。そしてアルキル基の炭素数を、Ｒ１が5以上１７以下、Ｒ２が１以上１８以下にすることで液状非晶性ポリオレフィン又は及びオレフィン共重合体を溶解しやすくできるので、その混合物が焼成芯体にすみやかかに浸透しやすくなる。Ｒ１の炭素数が４以下では液状非晶性ポリオレフィン樹脂又は及びオレフィン共重合体樹脂を溶解しにくくなり焼成芯体気孔の奥まで浸透し難くなり、Ｒ２の炭素数が１７以上になると脂肪酸エステルの特異構造（分子構造が折れ曲がった立体障害構造）により焼成芯体中に含浸されにくくなる。具体的例としては、カプロン酸メチル（Ｒ１は炭素数５のアルキル基、Ｒ２は炭素数１のアルキル基）、カプロン酸メチル（Ｒ１は炭素数５のアルキル基、Ｒ２は炭素数１のアルキル基）カプロン酸ブチル（Ｒ１は炭素数５のアルキル基、Ｒ２は炭素数４のアルキル基）、カプロン酸セチル（Ｒ１は炭素数５のアルキル基、Ｒ２は炭素数１６のアルキル基）、カプロン酸ステアリル（Ｒ１は炭素数５のアルキル基、Ｒ２は炭素数１８のアルキル基）、カプリル酸メチル（Ｒ１は炭素数７のアルキル基、Ｒ２は炭素数１のアルキル基）、カプリル酸ブチル（Ｒ１は炭素数７のアルキル基、Ｒ２は炭素数４のアルキル基）、カプリル酸セチル（Ｒ１は炭素数７のアルキル基、Ｒ２は炭素数１６のアルキル基）、ミリスチン酸メチル（Ｒ１は炭素数１３のアルキル基、Ｒ２は炭素数１のアルキル基）、ミリスチン酸イソプロピル（Ｒ１は炭素数１３のアルキル基、Ｒ２は炭素数３のアルキル基）、ミリスチン酸２−オクチルデシル（Ｒ１は炭素数１３のアルキル基、Ｒ２は炭素数１７のアルキル基）、ミリスチン酸ステアリル（Ｒ１は炭素数１３のアルキル基、Ｒ２は炭素数１８のアルキル基）、パルミチン酸イソプロピル（Ｒ１は炭素数１５のアルキル基、Ｒ２は炭素数３のアルキル基）、イソステアリン酸イソプロピル（Ｒ１は炭素数１７のアルキル基、Ｒ３は炭素数２のアルキル基）、オレイン酸メチル（Ｒ１は炭素数１６のアルキル基、Ｒ２は炭素数１のアルキル基）、オレイン酸エチル（Ｒ１は炭素数１６のアルキル基、Ｒ２は炭素数２のアルキル基）、イソステアリン酸イソプロピル（Ｒ１は炭素数１７のアルキル基、Ｒ３は炭素数３のアルキル基）、ステアリン酸エチル（Ｒ１は炭素数１７のアルキル基、Ｒ２は炭素数２のアルキル基）、ステアリン酸メチル（Ｒ１は炭素数１７のアルキル基、Ｒ２は炭素数１のアルキル基）、ステアリン酸ステアリル（Ｒ１は炭素数１７のアルキル基、Ｒ２は炭素数１８のアルキル基）といったものが例示できる。

液状ポリオレフィン樹脂または液状オレフィン共重合体樹脂は、数平均分子量を３５０以上２０００以下で上記脂肪酸エステルに対して濃度３０重量％以上６０重量％以下の比率で脂肪酸エステルと溶解させ含浸させると濃度向上することができる。数平均分子量はＧＰＣ法により測定できる。
筆跡の黒鉛上に厚膜形成させる起因の特性は液状ポリオレフィン樹脂または液状オレフィン共重合体樹脂特有の粘着性である。数平均分子量３５０以下であると、いかなる脂肪酸エステルとの併用濃度でも濃度向上があまりみられない。この理由として分子が短いため分子の絡みが少なく厚膜する粘着力がないためと推察される。数平均分子量２０００以上になると粘度を下げたものを使用しても濃度低下をもたらす。この理由として分子が長くなり分子の絡みが大きくなりすぎ焼成芯体気孔に入りにくくなっていると推測される。
濃度３０重量％以上６０重量％以下の比率で脂肪酸エステルと溶解させ含浸させると濃度向上することができる。しかし濃度３０％以下では濃度向上効果が少なくなり脂肪酸エステル単独との差がなくなる。濃度６０％以上になると脂肪酸エステルの比率が小さくなるので焼成芯体中に含浸される含浸量が少なくなってくるため脂肪酸エステル単独より濃度が下がる不具合がある。

具体的例として数平均分子量が３５０以上２０００以下である液状ポリオレフィン樹脂または液状オレフィン共重合体樹脂として、ポリブデン樹脂、エチレンとαオレフィン共重合体樹脂、ポリαオレフィン樹脂がある。これらは単独または複数種を併用してもよい。上市されている商品の一例としては出光ポリブデンＯＲ（数平均分子量３５０）、出光ポリブデン３００Ｒ（数平均分子量１４５０）出光石油化学株式会社製、ポリブデンＬＶ−２５（数平均分子量３９０）、ポリブデンＬＶ−５０（数平均分子量４３０）、ポリブデンＬＶ−１００（数平均分子量５００）、ポリブデンＨＶ−１５（数平均分子量５４０）、ポリブデンＨＶ−３５（数平均分子量７５０）、ポリブデンＨＶ−５０（数平均分子量８００）、ポリブデンＨＶ−１００（数平均分子量９７０）、ポリブデンＨＶ−３００（数平均分子量１３５０）、ルーカントＨＣ−１０（数平均分子量６００）、ルーカントＨＣ−２０（数平均分子量７６０）、ルーカントＨＣ−４０（数平均分子量１０３０）、ルーカントＨＣ−１００（数平均分子量１４５０）、ルーカントＨＣ−１５０（数平均分子量１７００）、モービルＳＨＦ４０１（数平均分子量１０９０）、モービルＳＨＦ１００１（数平均分子量１５６０）が一例として挙げられる。

本発明に係わる焼成芯体は、従来用いられている構成材料及び製造方法を限定なく用いることができる。
鉛筆芯は、黒鉛と、粘土や各種合成樹脂などを結合材として使用し、各種の体質材や必要に応じて使用される着色材、気孔形成材、可塑剤、溶剤などと共にニーダー、ヘンシェルミキサー、３本ロールなどで均一分散させ、押し出し成形後、８００℃〜１２００℃で高温焼成して得られる。焼成された芯体の気孔中に種々物質を、種々目的で含浸させている。具体的には、粘土やポリ塩化ビニル、ポリ塩素化ポリエチレン、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、ポリエステル樹脂などの合成樹脂を結合材として使用し、黒鉛、窒化硼素、タルク、雲母などの体質材、必要に応じて使用される有機顔料や無機顔料などの着色材、ポリアミド、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの気孔形成材、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）などの可塑剤、水、アルコール、ケトン、エステル、芳香族炭化水素などの溶剤と共にニーダー、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成形、高温焼成して得られる。
上記脂肪酸エステルに対し上記ポリブデン樹脂、エチレンとαオレフィン樹脂を、αオレフィン樹脂を３０重量％以上６０重量％以下で溶解し焼成芯体に含浸すればよい。

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。

（実施例１)
〈芯体配合物〉
塩化ビニル樹脂３０部
黒鉛５０部
カーボンブラック５部
ジオクチルフタレート１０部
ステアリン酸２部
メチルエチルケトン３０部
上記材料を配合物として、ニーダー及び３本ロールにより十分に混練後、細線状に押し出し、空気中で３００℃まで加熱し、更に、不活性雰囲気中で１０００℃まで加熱し、呼び径０．５ｍｍの焼成芯体を得た。これを１００℃に加熱した５０重量％：５０重量％の比率で混合した、上記（化１）にてＲ１が炭素数１３、Ｒ２が炭素数３であるミリスチン酸イソプロピル（和光純薬株式会社製）と、数平均分子量９７０のポリブデンＨＶ−１００（新日本石油化学製）との混合物中に１６時間浸漬後、表面上の余分なミリスチン酸イソプロピルとポリブデンを除去して鉛筆芯を得た。

（実施例２)
実施例１において、ミリスチン酸イソプロピルの代わりに、上記（化１）にてＲ１が炭素数１６、Ｒ２が炭素数２であるオレイン酸エチル（和光純薬株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（実施例１０)
実施例１において、ポリブデンＨＶ−１００の代わりに、数平均分子量１０３０のエチレンとα−オレフィン共重合体樹脂のルーカントＨＣ−４０（三井石油化学株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（実施例１２)
実施例１において、ミリスチン酸イソプロピルとポリブデンＨＶ−１００との混合割合が５０重量％：５０重量％であるのを７０重量％：３０重量％とした以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（実施例１３)
実施例１において、ミリスチン酸イソプロピルとポリブデンＨＶ−１００との混合割合が５０重量％：５０重量％であるのを４０重量％：６０重量％とした以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

(実施例１４)
実施例１において、ポリブデンＨＶ−１００の代わりにポリブデンＨＶ−１００とルーカントＨＣ−４０を５０重量％：５０重量％で使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（比較例１)
実施例１において、ポリブデンＨＶ−１００を使用せずにミリスチン酸イソプロピルを単独で使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（比較例２)
実施例２において、ポリブデンＨＶ−１００を使用せずにオレイン酸エチルを単独で使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（比較例３)
実施例１においてミリスチン酸イソプロピルの代わりに、上記（化１）にてＲ１が炭素数１、Ｒ２が炭素数３である酢酸プロピル（和光純薬株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（比較例４)
実施例１においてミリスチン酸イソプロピルの代わりに、上記（化１）にてＲ１が炭素数４、Ｒ２が炭素数２である
吉草酸エチル（和光純薬株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（比較例５)
実施例１においてミリスチン酸イソプロピルの代わりに、上記（化１）にてＲ１が炭素数７、Ｒ２が炭素数１９であるカプリル酸ノナデシル（和光純薬株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（比較例６)
実施例１においてポリブデンＨＶ−１００の代わりに数分子量３００のＬＶ−７（新日本石油化学株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（比較例７)
実施例１においてポリブデンＨＶ−１００の代わりに数分子量２７００のＨＶ−１９００（新日本石油化学株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（比較例８)
実施例１において、ミリスチン酸イソプロピルとポリブデンＨＶ−１００との混合割合が５０重量％：５０重量％であるのを８０重量％：２０重量％とした以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

（比較例９)
実施例１において、ミリスチン酸イソプロピルとポリブデンＨＶ−１００との混合割合が５０重量％：５０重量％であるのを３０重量％：７０重量％とした以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

上記各例により得られた鉛筆芯の筆跡濃度、測定した。結果を表１に示す。

以上の結果より、本発明は濃度をより一層向上させた鉛筆芯を得ることができる。

Claims

焼成芯体が有する気孔中に含浸油を含浸してなる鉛筆芯において、前記含浸油として、少なくとも下記一般式（化１）で示される脂肪酸エステルと、下記一般式（化１）で示される脂肪酸エステルと相溶する数平均分子量が９７０以上１０３０以下である液状ポリオレフィン樹脂又は液状オレフィン共重合体樹脂とを含有し、下記一般式（化１）で示される脂肪酸エステルと相溶する液状ポリオレフィン樹脂及び／又は液状オレフィン共重合体樹脂が含浸油の全量に対して３０重量％以上６０重量％以下で含まれる鉛筆芯。
前記液状ポリオレフィンがポリブテン樹脂及び／又はポリαオレフィン樹脂であり、前記液状オレフィン共重合体樹脂が、エチレンとαオレフィン共重合体樹脂である請求項１記載の鉛筆芯。