JP5114895B2 - 鉛筆芯 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも有機結合材と体質材とを、混練、細線状に押出成形後、焼成処理を施してなる焼成鉛筆芯に関する。

鉛筆芯は、黒鉛や窒化硼素等の各種体質材と、粘土や各種合成樹脂などを結合材として使用し、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−ダ−、ヘンシェルミキサ−、３本ロ−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。焼成熱処理して得られた芯体には、合成樹脂、可塑剤、溶剤の揮発または熱分解による気孔が形成されるが、濃度向上、書き味を狙いとして一般的には油状物を含浸させている。油状物の一例としては、流動パラフィン、シリコ−ン油やスピンドル油、脂肪酸エステル、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が一般的で、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。油状物以外を焼成芯の気孔中に入れたものとしては、樹脂(フラン樹脂を使用)を含浸したり（特許文献１）、金属を加熱溶融して含浸させたり（特許文献２）、光硬化性樹脂を充填させたり（特許文献３）したものが知られているが、いずれも芯の強度向上を目的としたものである。
特公昭２５−００４５６１号公報 特公昭３８−０２２２３０号公報 特公昭５４−０２３６１５号公報

特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されているものは、いずれも気孔中に樹脂や金属が充填され強度を上げることは出来たが、反面、大幅に筆跡の濃度が薄いという問題があった。

本発明は、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おいて、シクロデキストリンを含浸成分中に少なくとも含有する鉛筆芯を要旨とする。

シクロデキストリンは、グルコースが王冠のように連なる環状オリゴ糖でド−ナツ状分子として知られ、水等の極性溶媒中ではド−ナツ構造の内側が疎水性、外側が親水性であるため界面活性剤として作用する。また、水等の極性溶媒を乾燥すると強固な皮膜を形成する特徴がある。
焼成芯体中に水又はエチルアルコ−ルで溶解したシクロデキストリンを含浸させると上記の界面活性剤効果により体質材の黒鉛との濡れが良くなり気孔の細部まで含浸することができる。そして水又はエチルアルコ−ルを乾燥すると、気孔細部内壁までシクロデキストリンの皮膜が形成される。その結果、気孔細部内壁までシクロデキストリン皮膜が形成されることで気孔全体の補強材として作用し、外部の力による気孔の崩れを防止し結果として強度向上したと推測される。
従来は樹脂や金属を気孔細部まで含浸できないため、強度向上のためには樹脂や金属の含浸量を多くしなければならなかった。そのためどうしても樹脂や金属含浸量が多くなり濃度低下してしまっていた。
これに対して、デキストリンは少ない含浸量で気孔細部内壁まで皮膜形成することができ、また、気孔内壁に皮膜形成させる量として十分なため、少ない含浸量で効果を出すことができる。少ない含浸量であるため筆跡濃度が薄くならず、強度向上できたと推測される。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いるシクロデキストリンは、６個以上のグルコースが王冠のように連なる環状オリゴ糖で、デンプンに細菌由来のシクロデキストリン類生成酵素を作用させて得られるものである。本発明において用いられるシクロデキストリンはα−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリンのいずれか１種若しくは２種以上が用いることができる。

また、本発明で用いるシクロデキストリンは置換基を有してもよい。置換基を有するシクロデキストリンとしては特に限定されず用いることが出来るが、例えば、ヒドロキシルアルキル化シクロデキストリン、アルキル化シクロデキストリン、グルコキシル化シクロデキストリン、アミノ化シクロデキストリン、カルボキシメチル化シクロデキストリン、グルコ−ス残基の少なくともその一部をヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、２，３−ジヒドロキシプロピル、２−ヒドロキシブチル、２−ヒドロキシイソブチル、ジエチルアミノエチル、トリメチルアンモニウムプロピルなどの親水性官能基にしたシクロデキストリン、エピクロルヒドリンや多価グリシジルエ−テルなどの架橋剤にて高分子化したシクロデキストリンポリマ−、グルコ−ス、マルノ−スなどの分岐側鎖を有する分岐シクロデキストリン、高度分岐環状デキストリン等のいずれか１種若しくは２種以上が用いることができる。
含浸量は焼成芯体全量に対して０．１重量％以上３０重量％以下で十分である。０．１重量％以下でもよいが強度向上の効果が徐々に小さくなる。また３０重量％以上添加してもよいが濃度が徐々に低下してしまう。

前記シクロデキストリンを焼成芯体に含浸された状態のままで用いても良いが、従来公知の含浸成分である流動パラフィン、シリコ−ン油、スピンドル油、スクワラン、α−オレフィンオリゴマ−、脂肪酸エステル、高級アルコ−ル、ポリブデン、ポリブデンとエチレン−プロピレン−ブテン共重合体、非結晶プロピレン、エチレン−極性モノマ−共重合体、ポリエチレン、ポリイソブチレン、非結晶ポリα−オレフィンなどと併用したほうが濃度向上し望ましい。また白色焼成芯体の場合には染料を含浸して着色処理を施しても良い。
本発明において含有させるシクロデキストリンは分子取り込み機能があるため薬剤、シリコ−ンオイル、フッ素オイル、界面活性剤、可塑剤、ゲル化剤、保湿剤、滑剤、潤滑油、インキ、着色剤、紫外線防止剤、酸化防止剤、防腐剤等の材料を目的に応じて種々含浸させても良い。この場合も従来公知の含浸成分を目的に応じ含浸させてもよい。

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、黒鉛や窒化硼素等の各種体質材と、粘土や各種合成樹脂などを結合材として使用し、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−ダ−、ヘンシェルミキサ−、３本ロ−ルなどで均一分散させ、押し出し成形後、８００℃以上１２００℃以下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−ル、スチロ−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−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−ル、ケトン、エステル、芳香族炭化水素などの溶剤と共にニ−ダ−、ヘンシェルミキサ−、３本ロ−ルなどで均一分散させた後に成形、高温焼成して黒色又は白色の焼成鉛筆が得られる。

シクロデキストリンを焼成芯体に含浸成分として含有させる方法としては、水やアルコ−ルの極性溶媒で溶解又は分散したシクロデキストリンを焼成芯体に含浸させ、適宜、遠心分離機や乾燥器等で極性溶媒を除去させることで容易に含浸させることができる。含浸量は溶液の濃度を変えて含浸し、溶媒除去することで任意に含浸量を制御できる。高濃度の溶液を含浸してもよいし、低濃度溶液を含浸、乾燥を繰り返して濃度をあげて含浸させても良い。

そして、更にシクロデキストリンと共に従来公知の前記含浸油状物成分を焼成芯体中に含浸させても良い。含浸方法としては、加熱した含浸成分中に芯体を浸漬加温による方法、または、減圧、加圧して含浸する方法、有機溶剤で希釈させて流動性を上げてから含浸する方法を用いることもできる。含浸後は適宜、遠心分離機などで焼成芯体表面の余分な含浸成分を除去して鉛筆芯とすれば良い。更にシクロデキストリンおよび極性溶媒と公知前記含浸油の混合溶液を同時に含浸した後、減圧等で極性溶媒を除去させ、シクロデキストリンと前記含浸油を含有させてもよい。

次に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
黒色焼成芯体
塩化ビニル樹脂 ４０重量部
黒鉛 ５０重量部
カ−ボンブラック ２重量部
ジオクチルフタレ−ト １０重量部
ステアリン酸 ２重量部
メチルエチルケトン ３０重量部
上記配合を配合物として、ニ−ダ−及び３本ロ−ルにより十分混練後、細線状に押し出し成形し、空気中で３００℃まで加熱し、更に、不活性雰囲気で９５０℃に加熱し、呼び径０．５ｍｍ焼成芯体を得た。これを、下記含浸成分１を室温で２４時間浸漬後、表面上の余分な含浸成分を除去して８０℃温風乾燥を１２時間した。前記含浸成分１を含む焼成芯体１を１００℃に加熱した流動パラフィン中に１６時間含浸し、表面上の余分な含浸成分を除去した鉛筆芯を得た。
＜含浸成分１＞
α−シクロデキストリン（セルデックスＡ−１００、日本食品加工（株）製）
１０重量部
水 １００重量部
上記材料を攪拌溶解させて含浸成分１とした。
芯体全量に対するα−シクロデキストリンの含浸率は１．５重量％であった。

尚、芯体含浸率は下記式より求めた。
含浸率＝（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ１×１００
Ｗ１：乾燥後の重量
Ｗ２：乾燥前の重量

＜実施例２＞
実施例１において、含浸成分１を下記含浸成分２に換えた以外実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
＜含浸成分２＞
ヒドロキシルプロピル化β−デキストリン（セルデックスＨＰ−β−ＣＤ、日本食品加工（株）製） １重量部
エタノ−ル １００重量部
上記材料を攪拌溶解させて含浸成分２とした。
芯体全量に対するヒドロキシルプロピル化β−デキストリンの含浸率は、０．１５重量％であった。

＜実施例３＞
実施例１において、含浸成分１を下記含浸成分３に換えた以外実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
＜含浸成分３＞
グルコシル−ミックス−シクロデキストリン（セルデックスＴＢ−５０、日本食品加工（株）製） ３０重量部
プロピレングリコ−ル ２０重量部
水 ５０重量部
上記材料を攪拌溶解させて含浸成分３とした。
芯体全量に対するグルコシル−ミックス−シクロデキストリンの含浸率は、３．５重量％であった。

＜実施例４＞
実施例１において、含浸成分１を下記含浸成分４に換えて、含浸温度５０℃で、含浸と乾燥を３回繰り返した以外は実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
＜含浸成分４＞
γ−シクロデキストリン（日本食品加工（株）製） ９２重量部
水 １００重量部
上記材料を攪拌溶解させ含浸成分４とした。
芯体全量に対するγ−シクロデキストリンの含浸率は、１４．５重量％であった。

＜実施例５＞
実施例１において、含浸成分１を下記含浸成分５に換えて含浸温度を室温から６０℃で、含浸と乾燥を４回繰り返した以外実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
＜含浸成分５＞
γ−シクロデキストリン（セルデックスＧ−１００、日本食品加工（株）製）
１００重量部
水 １００重量部
上記材料を６０℃で攪拌溶解させ含浸成分５とした。
芯体全量に対するγ−シクロデキストリンの含浸率は、２８．５重量％であった。

＜実施例６＞
実施例１において、含浸成分１を下記含浸成分６に換えた以外実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
＜含浸成分６＞
高度分岐環状デキストリン（クラスタ−デキストリン、日本食品加工（株）製）
１０重量部
水 １００重量部
上記材料を攪拌溶解させ含浸成分６とした。
芯体全量に対する高度分岐環状デキストリンの含浸率は、１．８重量％であった。

＜実施例７＞
実施例１において、含浸成分１を下記含浸成分７に換えた以外実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
＜含浸成分７＞
ヒドロキシルプロピル化β−デキストリン（セルデックスＨＰ−β−ＣＤ、日本食品加工（株）製） ５重量部
β−シクロデキストリン（セルデックスＢ−１００、日本食品加工（株）製）
５重量部
エタノ−ル ２０重量部
水 １００重量部
上記材料を攪拌溶解させ含浸成分７とした。
芯体全量に対するヒドロキシルプロピル化β−デキストリンとβ−シクロデキストリンとの合算の含浸率は、１．２重量％であった。

＜実施例８＞
白色焼成芯体
ベントナイト ２０重量部
窒化硼素 ５０重量部
塩化ビニル樹脂 １０重量部
ジオクチルフタレ−ト １０重量部
ステアリン酸 ２重量部
メチルエチルケトン ３０重量部
上記配合を配合物として、ニ−ダ−及び３本ロ−ルにより十分混練後、細線状に押し出し成形し、空気中で１８０℃まで加熱し、更に、不活性雰囲気で１０００℃に加熱し、そして空気中で５００℃に加熱して呼び径０．５ｍｍ白色の焼成芯体を得た。この白色焼成芯体を含浸成分１中に室温で２４時間浸漬後、表面上の余分な含浸成分を除去して８０℃温風乾燥を１２時間した（芯体全量に対するα−シクロデキストリンの含浸率は、１．８重量％であった。）。
前記含浸成分を含む白色焼成芯体を、赤色インク中に浸し、７０℃で２４時間放置し、アルコ−ルなどで表面の余分なインクを除去して赤色の色鉛筆芯とした。

＜比較例１＞
実施例１において含浸成分１を使用しなかった以外は実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。

＜比較例２＞
実施例１においてα−シクロデキストリンをポリビニルアルコ−ル（KL−０５、日本合成化学工業（株）製）に換えた以外は実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
芯体全量に対するポリビニルアルコ−ルの含浸率は、１．４重量％であった。

＜比較例３＞
実施例８において含浸成分１を使用しなかった以外は実施例８と同様にして赤色の色鉛筆芯を得た。

＜実施例９＞
実施例２において、含浸成分２を下記含浸成分９に換えた以外実施例２と同様にして鉛筆芯を得た。
＜含浸成分９＞
ヒドロキシルプロピル化β−デキストリン（セルデックスＨＰ−β−ＣＤ、日本食品加工（
株）製） ０．５重量部
エタノ−ル １００重量部
上記材料を攪拌溶解させて含浸成分９とした。
芯体全量に対するヒドロキシルプロピル化β−デキストリンの含浸率は、０．０８重量％であった。

＜実施例１０＞
実施例５において、含浸成分５を下記含浸成分１０に換えて含浸温度を室温から６０℃で、含浸と乾燥を５回繰り返した以外実施例５と同様にして鉛筆芯を得た。
＜含浸成分１０＞
γ−シクロデキストリン（セルデックスＧ−１００、日本食品加工（株）製）１００重量部
水 １００重量部
上記材料を６０℃で攪拌溶解させ含浸成分５とした。
芯体全量に対するγ−シクロデキストリンの含浸率は、３３．０重量％であった。

以上、各実施例及び比較例により得られた鉛筆芯についてJIS S ６００５に準じて曲げ強さと筆跡の濃度を測定した。また、各例で得た鉛筆芯それぞれ１００本測定での平均曲げ強さ求めた。その結果を表１に示す。

Claims (2)

1. 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おいて、シクロデキストリンを含浸成分中に少なくとも含有する鉛筆芯。
2. 焼成芯体全量に対するシクロデキストリンの含浸割合が０．１重量％以上３０重量％以下である請求項１に記載の鉛筆芯。