JP7092666B2 - 鉛筆芯 - Google Patents
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Description
本発明は、芯体の表面が樹脂による被覆層で被覆された鉛筆芯に関する。
鉛筆芯には、黒鉛を主成分とする黒色芯と、顔料又は染料が色材として体質材に添加されている有色芯とに大別される。前者はその製造過程において焼成工程が必須である。一方、後者ではこのような焼成工程を経て製造されるものも、そうでないものもある。このように焼成工程を経て製造される鉛筆芯は、微細な孔（細孔）を無数に有する多孔質構造を呈している。
焼成によって製造される有色芯（いわゆる色鉛筆芯）はまず最初に白色又は淡色の多孔質の芯体を製造してから、その細孔に染料インクを含浸させるのが主である。下記特許文献１に開示の発明ではその芯体の強度を増す目的で細孔に樹脂を充填することとしている。
焼成によって製造される有色芯（いわゆる色鉛筆芯）はまず最初に白色又は淡色の多孔質の芯体を製造してから、その細孔に染料インクを含浸させるのが主である。下記特許文献１に開示の発明ではその芯体の強度を増す目的で細孔に樹脂を充填することとしている。
なお、焼成工程を経ずに細孔が形成された色鉛筆芯も製造可能であるが、このような非焼成色鉛筆芯の表面を、吸湿による経時劣化を防止する目的で、有機無機ハイブリッド材でコーティングして防湿性皮膜を形成する技術も開示されている（下記特許文献２）。
中條善樹、「有機－無機ナノハイブリッド材料の創製」、粉砕、株式会社ホソカワ粉体技術研究所、２００６年１０月３０日、第５０号、ｐ．１１－１５
上記特許文献２においては、非焼成芯の表面をコーティングするものであるが、焼成芯を樹脂でコーティングするという発想は今までになかった。
そこで本発明は、黒色芯及び有色芯を問わず、焼成工程を経て製造される鉛筆芯において、樹脂をその表面にコーティングすることにより、鉛筆芯の機械的強度をより増大させることを課題とする。
そこで本発明は、黒色芯及び有色芯を問わず、焼成工程を経て製造される鉛筆芯において、樹脂をその表面にコーティングすることにより、鉛筆芯の機械的強度をより増大させることを課題とする。
上記の課題に鑑み、本発明に係る鉛筆芯は、焼成芯体の表面が樹脂による被覆層で被覆されている鉛筆芯であって、
水平な平板上に被験樹脂を膜厚５μｍで塗布した表面に、芯の先端を円筒状のまま残した状態でかつ先端を平坦面に削った鉛筆を４５°の角度で荷重７．３５５Ｎで押し付け引っかいた際に、該表面に圧痕が生じる最も柔らかい芯の鉛筆の硬度を該被験樹脂の引っかき硬度と定義したときに、
前記被覆層を構成する前記樹脂の引っかき硬度はＨＢ以上であることを特徴とする。
水平な平板上に被験樹脂を膜厚５μｍで塗布した表面に、芯の先端を円筒状のまま残した状態でかつ先端を平坦面に削った鉛筆を４５°の角度で荷重７．３５５Ｎで押し付け引っかいた際に、該表面に圧痕が生じる最も柔らかい芯の鉛筆の硬度を該被験樹脂の引っかき硬度と定義したときに、
前記被覆層を構成する前記樹脂の引っかき硬度はＨＢ以上であることを特徴とする。
ここで、本発明における「鉛筆芯」とは、通常の鉛筆において木軸内に装着されるもののみならず、いわゆる芯ホルダーに詰め替え可能に装着される直径２～３ｍｍ程度のものや、いわゆるシャープペンシル芯も含むものである。また、いずれも黒色芯であるか又は有色芯であるかを問わない。さらに、その主たる材質は黒鉛又は窒化ホウ素等、特に限定されるものではないが、焼成工程を経て形成されるものである。
なお、「被験樹脂」とは、引っかき硬度を定義するための概念的なものであって、具体的に本発明に使用される「樹脂」はこのような「被験樹脂」として、上記の定義に則って引っかき硬度が測定されるものである。
なお、「被験樹脂」とは、引っかき硬度を定義するための概念的なものであって、具体的に本発明に使用される「樹脂」はこのような「被験樹脂」として、上記の定義に則って引っかき硬度が測定されるものである。
ここで、被験樹脂は、具体的には以下に示す方法にて「膜厚５μｍ」に塗布される。
すなわち、まず刷毛に被験樹脂をよくなじませるために、当該試験樹脂の一部を用いて試験板とは別の清浄な表面に塗り付けて、刷毛の調子を整えるとともに、この状態で刷毛の質量を計量する。一方、当該被験樹脂について乾燥した塗膜の膜圧が所定の面積において５μｍになるのに必要な量をあらかじめ測定しておく。そして当該被験樹脂と当該必要量を注射器にて正確に計り取り、試験板の表面に押し出して広げ、これを当該刷毛で当該所定の面積の範囲に均一に塗布する。必要な量の被験樹脂が塗布されたかどうかは、塗布後の刷毛の質量を再び計量し、元の質量と同じであるかどうかによって確認する。
すなわち、まず刷毛に被験樹脂をよくなじませるために、当該試験樹脂の一部を用いて試験板とは別の清浄な表面に塗り付けて、刷毛の調子を整えるとともに、この状態で刷毛の質量を計量する。一方、当該被験樹脂について乾燥した塗膜の膜圧が所定の面積において５μｍになるのに必要な量をあらかじめ測定しておく。そして当該被験樹脂と当該必要量を注射器にて正確に計り取り、試験板の表面に押し出して広げ、これを当該刷毛で当該所定の面積の範囲に均一に塗布する。必要な量の被験樹脂が塗布されたかどうかは、塗布後の刷毛の質量を再び計量し、元の質量と同じであるかどうかによって確認する。
なお、上記の引っかき硬度の測定は、実際にはＪＩＳ Ｋ ５６００－５－４に準拠して行われる。ここで、前記した荷重７．３５５Ｎは、このＪＩＳ Ｋ ５６００－５－４に規定される荷重としての７５０ｇ重に相当するものである。
このように被験樹脂が塗布された表面を、前記のように柔らかい芯から硬い芯の順に鉛筆で引っかいていき、当該表面に圧痕が生じた鉛筆のうち、最も柔らかい芯の鉛筆の硬度をもって当該被験樹脂の「引っかき硬度」と定義する。そしてその引っかき硬度がＨＢ以上である被験樹脂を、本件発明の「樹脂」として鉛筆芯の表面にこの樹脂を塗布して「被覆層」を形成することとしている。
このような引っかき硬度がＨＢ以上の樹脂によって形成された被覆層で焼成芯体の表面が１μｍ以下程度の薄い被覆がなされている鉛筆芯においても、引っかき硬度がＨＢより低い樹脂での場合に比べ、曲げ強度が向上する。また、鉛筆芯をシャープペンシル芯とした場合、芯を保持するチャックによる保持力も向上する。ここで、引っかき硬度として規定される鉛筆の硬度表示「ＨＢ」は欧州及び日本における硬度表示に準拠したものであり、これは米国の硬度表示では「＃２」に相当するものである。
なお、このような樹脂としては、有機無機ハイブリッド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ビニル樹脂、フラン樹脂、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂、マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、イミド樹脂、アミド樹脂及びフッ素樹脂から成る群から選ばれるのが望ましい。
ここで、「有機無機ハイブリッド樹脂」とは、「無機材料と有機材料の組み合わせ」をいい、「特にその混ざり合いがナノオーダー、時には分子オーダーのもの」をいう。このような有機無機ハイブリッド材は、「プラスチックのようにフレキシブルでありながら機械的強度や耐熱性に優れている」との特徴がある（上記非特許文献１参照）。
ここで、「有機無機ハイブリッド樹脂」とは、「無機材料と有機材料の組み合わせ」をいい、「特にその混ざり合いがナノオーダー、時には分子オーダーのもの」をいう。このような有機無機ハイブリッド材は、「プラスチックのようにフレキシブルでありながら機械的強度や耐熱性に優れている」との特徴がある（上記非特許文献１参照）。
このような有機無機ハイブリッド樹脂の種類は特に限定されるものではないが、シリカ・有機ハイブリッド樹脂を用いることが望ましい。ここで、「シリカ・有機ハイブリッド樹脂」とは、無機材料としてのシリカ及び有機材料としての有機合成樹脂を材料とするハイブリッド樹脂をいう。具体的には、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、シリカ・フェノールハイブリッド樹脂、シリカ・ポリアミック酸ハイブリッド樹脂、シリカ・ポリアミドハイブリッド樹脂又はシリカ・アクリルハイブリッド樹脂等、一般に市販されているものを使用可能である。ただし、被覆後の鉛筆芯の強度の観点から、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂を用いることが特に望ましい。
また、焼成芯体が有色芯である場合には、前記被覆層はさらに色材を含有することが望ましい。これにより、たとえば当該有色芯の色を被覆層によってより明確に表示することも可能となり、意匠性も高まることとなる。もちろん、焼成芯体が黒色芯である場合であっても、黒色とは異なる色の色材をあえて被覆層に含有させることで、意匠性を高めることとしてもよい。さらに、色材に顔料を用いれば、芯表面に耐光性を付与することもできる。
また、前記被覆層はさらに紫外線吸収剤を含有することとすれば、鉛筆芯に耐光性を付与することも可能となる。
さらに、前記被覆層はさらに帯電防止剤を含有することとすれば、鉛筆芯に帯電防止性能を付与することも可能となる。
さらに、前記被覆層はさらに帯電防止剤を含有することとすれば、鉛筆芯に帯電防止性能を付与することも可能となる。
本発明によると、黒色芯及び有色芯を問わず、焼成工程を経て製造される鉛筆芯において、樹脂をその表面にコーティングすることにより、鉛筆芯の機械的強度をより増大させることが可能となる。
（１）窒化ホウ素焼成芯体
粉体の窒化ホウ素とバインダーとなる樹脂とを配合し（適宜可塑剤を添加しても可）、この配合組成物を混練する。この混練物を細線状に押出成形する。この成形物を不活性ガス中のような無酸素雰囲気中で加熱焼成し、窒化ホウ素とバインダー炭素との焼成芯体を形成する。この焼成芯体を有酸素雰囲気中で加熱焼成することで、バインダー炭素が酸化し除去され、窒化ホウ素のみの多孔質焼成芯体が得られる。この多孔質焼成芯体は白色である。
粉体の窒化ホウ素とバインダーとなる樹脂とを配合し（適宜可塑剤を添加しても可）、この配合組成物を混練する。この混練物を細線状に押出成形する。この成形物を不活性ガス中のような無酸素雰囲気中で加熱焼成し、窒化ホウ素とバインダー炭素との焼成芯体を形成する。この焼成芯体を有酸素雰囲気中で加熱焼成することで、バインダー炭素が酸化し除去され、窒化ホウ素のみの多孔質焼成芯体が得られる。この多孔質焼成芯体は白色である。
この白色の多孔質焼成芯体を、色材と有機溶剤とを混合した液体中に所定時間浸漬し、細孔中に色材を含有させる。その後乾燥させて有機溶剤を除去する。
最後にこの多孔質焼成芯体をオイルに浸漬し、細孔中にオイルを含浸させ、有色芯が完成する。なお、このオイルは、流動パラフィン等、一般に焼成芯体への含浸に使用されるものであればいずれも使用可である。
最後にこの多孔質焼成芯体をオイルに浸漬し、細孔中にオイルを含浸させ、有色芯が完成する。なお、このオイルは、流動パラフィン等、一般に焼成芯体への含浸に使用されるものであればいずれも使用可である。
そして、上記の焼成芯体を、有機無機ハイブリッド樹脂（特に、シリカ・有機ハイブリッド樹脂）と有機溶剤とを混合した液体中に所定時間浸漬し、その後乾燥させて有機溶剤を除去することで、表面を該樹脂でコーティングする。なお、該樹脂によるコーティングは、上述の、色材の含有工程とオイルの含浸工程との間の工程として実施することとしてもよい。
ここで、前記混練物を押出成形する際の太さにより、有色芯を、最終直径が２～３ｍｍ程度の木軸用の鉛筆芯及び芯ホルダー用替芯として形成することも可能であり、また、最終直径が０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下の様々な太さのシャープペンシル用替芯として形成することも可能である。
なお、前記多孔質焼成芯体に色材を含有させずに白色芯として形成することもできる。
なお、前記多孔質焼成芯体に色材を含有させずに白色芯として形成することもできる。
（２）黒鉛焼成芯体
粉体又は鱗片状の黒鉛とバインダーとなる樹脂とを配合し（適宜可塑剤を添加しても可）、これを混合分散し、さらに混練する。この混練物を細線状に押出成形する。この成形物を不活性ガス中のような無酸素雰囲気中で加熱焼成し黒鉛とバインダー炭素との焼成芯体を作成する。この多孔質焼成芯体は黒色である。そして、この多孔質焼成芯体をオイルに浸漬し、細孔中にオイルを含浸させ、黒色芯が完成する。なお、このオイルは、流動パラフィン等、一般に焼成芯体への含浸に使用されるものであればいずれも使用可である。
粉体又は鱗片状の黒鉛とバインダーとなる樹脂とを配合し（適宜可塑剤を添加しても可）、これを混合分散し、さらに混練する。この混練物を細線状に押出成形する。この成形物を不活性ガス中のような無酸素雰囲気中で加熱焼成し黒鉛とバインダー炭素との焼成芯体を作成する。この多孔質焼成芯体は黒色である。そして、この多孔質焼成芯体をオイルに浸漬し、細孔中にオイルを含浸させ、黒色芯が完成する。なお、このオイルは、流動パラフィン等、一般に焼成芯体への含浸に使用されるものであればいずれも使用可である。
そして、上記の焼成芯体を、有機無機ハイブリッド樹脂（特に、シリカ・有機ハイブリッド樹脂）と有機溶剤とを混合した液体中に所定時間浸漬し、その後乾燥させて有機溶剤を除去することで、表面を該樹脂でコーティングする。なお、該樹脂によるコーティングは、上述の、色材の含有工程とオイルの含浸工程との間の工程として実施することとしてもよい。
ここで、前記混練物を押出成形する際の太さにより、黒色芯を、最終直径が２～３ｍｍ程度の木軸用の鉛筆芯及び芯ホルダー用替芯として形成することも可能であり、また、最終直径が０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下の様々な太さのシャープペンシル用替芯として形成することも可能である。
（１）窒化ホウ素焼成芯体
下記の配合の組成物を加圧ニーダー及び２本ロールで混練し、この混練物を押出機にて細線状に押出成形し、不活性ガス（窒素ガス）雰囲気中で１，０００℃で５時間焼成し、窒化ホウ素とバインダー炭素との焼成芯体（以下、「ＢＮ芯」とする。）を得た。
窒化ホウ素粉末：５０重量％
ポリ塩化ビニル樹脂（バインダー樹脂）：４０重量％
フタル酸ジオクチル（可塑剤）：１０重量％
下記の配合の組成物を加圧ニーダー及び２本ロールで混練し、この混練物を押出機にて細線状に押出成形し、不活性ガス（窒素ガス）雰囲気中で１，０００℃で５時間焼成し、窒化ホウ素とバインダー炭素との焼成芯体（以下、「ＢＮ芯」とする。）を得た。
窒化ホウ素粉末：５０重量％
ポリ塩化ビニル樹脂（バインダー樹脂）：４０重量％
フタル酸ジオクチル（可塑剤）：１０重量％
このＢＮ芯をさらに大気雰囲気中で７００℃で１２時間焼成し、窒化ホウ素のみの焼成芯体を作成した。ここにシリケート４０（コルコート）を含浸し、乾燥した後、不活性雰囲気１，０００℃で５時間焼成して白色焼成芯体を得た。
この白色焼成芯体に、下記の配合の色材及び有機溶剤から成る組成物を含浸し、８０℃で１２時間乾燥した。
スピロンレッドＣ－ＰＨ（染料色材、保土ケ谷化学）：２０重量％
イソプロピルアルコール（有機溶剤）：８０重量％
この白色焼成芯体に、下記の配合の色材及び有機溶剤から成る組成物を含浸し、８０℃で１２時間乾燥した。
スピロンレッドＣ－ＰＨ（染料色材、保土ケ谷化学）：２０重量％
イソプロピルアルコール（有機溶剤）：８０重量％
この乾燥で得られた細孔にα－オレフィンオイル（スペクトラシン４、エクソンモービル）を１００℃で６時間含浸し、直径０．５６４ｍｍ、長さ６０ｍｍの赤色シャープペンシル芯を得た。この赤色のＢＮ芯を、後述の実施例１～１０並びに比較例１及び比較例２として使用した。
（２）黒鉛焼成芯体
下記の配合の組成物をヘンシェルミキサーで混合分散し、加圧ニーダー及び２本ロールで混練し、この混練物を押出機にて細線状に押出成形した。その後、可塑剤を乾燥除去し、さらに不活性ガス（窒素ガス）雰囲気中で１，０００℃、１０時間で焼成処理することによって、黒鉛とバインダー炭素との黒色焼成芯体（以下、「黒鉛芯」とする。）を得た。
鱗片状天然黒鉛Ａ：４０重量％
ポリ塩化ビニル樹脂（バインダー樹脂）：４０重量％
ステアリン酸ナトリウム（界面活性剤）：１重量％
フタル酸ジオクチル（可塑剤）：１９重量％
下記の配合の組成物をヘンシェルミキサーで混合分散し、加圧ニーダー及び２本ロールで混練し、この混練物を押出機にて細線状に押出成形した。その後、可塑剤を乾燥除去し、さらに不活性ガス（窒素ガス）雰囲気中で１，０００℃、１０時間で焼成処理することによって、黒鉛とバインダー炭素との黒色焼成芯体（以下、「黒鉛芯」とする。）を得た。
鱗片状天然黒鉛Ａ：４０重量％
ポリ塩化ビニル樹脂（バインダー樹脂）：４０重量％
ステアリン酸ナトリウム（界面活性剤）：１重量％
フタル酸ジオクチル（可塑剤）：１９重量％
なお、上記鱗片状天然黒鉛Ａは、平面度０．２μｍのａｂ面を有し、ｍｖ値は８μｍ、ｃ軸の厚みは１μｍ、アスペクト比は８であった。
この芯体にα－オレフィンオイル（スペクトラシン４、エクソンモービル）を１００℃で６時間含浸し、直径０．５６４ｍｍ、長さ６０ｍｍの黒色シャープペンシル芯を得た。この黒鉛芯を、後述の実施例１１及び比較例３として使用した。
この芯体にα－オレフィンオイル（スペクトラシン４、エクソンモービル）を１００℃で６時間含浸し、直径０．５６４ｍｍ、長さ６０ｍｍの黒色シャープペンシル芯を得た。この黒鉛芯を、後述の実施例１１及び比較例３として使用した。
（３）実施例
（３－１）実施例１
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
（３－１）実施例１
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
（３－２）実施例２
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。なお、本実施例２に係る芯の断面を走査電子顕微鏡にて撮影したのが図１である。図中では、黒っぽい色調のＢＮ芯10の部分が、ミルフィーユ様に薄層を重ねたように見えており、その表層に白っぽい色調の被覆層10が形成されているのが見て取れる。被覆層20の厚さは、図中右下のスケールに照らし合わせれば、部位により変動はあるものの概ね１．０μｍである。ちなみに、他の実施例においても概ね同図のような断面像が確認されている。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
顔料色材（ＭＨＩレッド、御国色素）：６０重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：２５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。なお、本実施例２に係る芯の断面を走査電子顕微鏡にて撮影したのが図１である。図中では、黒っぽい色調のＢＮ芯10の部分が、ミルフィーユ様に薄層を重ねたように見えており、その表層に白っぽい色調の被覆層10が形成されているのが見て取れる。被覆層20の厚さは、図中右下のスケールに照らし合わせれば、部位により変動はあるものの概ね１．０μｍである。ちなみに、他の実施例においても概ね同図のような断面像が確認されている。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
顔料色材（ＭＨＩレッド、御国色素）：６０重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：２５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
（３－３）実施例３
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
紫外線吸収剤（ハルスハイブリッドＵＶ-Ｇ、日本触媒）：３重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８２重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
紫外線吸収剤（ハルスハイブリッドＵＶ-Ｇ、日本触媒）：３重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８２重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
（３－４）実施例４
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
顔料色材（ＭＨＩレッド、御国色素）：６０重量％
帯電防止剤(ハイセラ、宮崎化学）：３重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：２２重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
顔料色材（ＭＨＩレッド、御国色素）：６０重量％
帯電防止剤(ハイセラ、宮崎化学）：３重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：２２重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
（３－５）実施例５
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
エポキシ樹脂（８２５、三菱化学）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
エポキシ樹脂（８２５、三菱化学）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
（３－６）実施例６
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
ケトン樹脂（Ｋ-９０、荒川化学）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
ケトン樹脂（Ｋ-９０、荒川化学）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
（３－７）実施例７
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
ユリア樹脂（フレアミン、株式会社 台和）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
ユリア樹脂（フレアミン、株式会社 台和）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
（３－８）実施例８
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
フッ素樹脂（ＦＧ－５０４０、株式会社フロロテクノロジー）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
フッ素樹脂（ＦＧ－５０４０、株式会社フロロテクノロジー）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
（３－９）実施例９
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
シリコーン樹脂（ＭＲＳ-１０２、吉田ＫＳＫ）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
シリコーン樹脂（ＭＲＳ-１０２、吉田ＫＳＫ）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
（３－１０）実施例１０
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
アクリル樹脂（Ａ-１９８-ＸＢ、ＤＩＣ）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
アクリル樹脂（Ａ-１９８-ＸＢ、ＤＩＣ）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は３Ｈであった。
（３－１１）実施例１１
前記黒鉛芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
顔料色材（ＭＨＩレッド、御国色素）：６０重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：２５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
前記黒鉛芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
有機無機ハイブリッド樹脂（コンポセランＥ２０３、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、荒川化学）：１５重量％
顔料色材（ＭＨＩレッド、御国色素）：６０重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：２５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度は８Ｈであった。
（４）比較例
（４－１）比較例１
前記ＢＮ芯をそのまま使用した。
（４－１）比較例１
前記ＢＮ芯をそのまま使用した。
（４－２）比較例２
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
シリコーン樹脂（８０５レジン、東レ・ダウコーニング）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度はＢであった。
前記ＢＮ芯を、下記組成の樹脂溶液に浸漬した後、取り出し、溶剤を乾燥させて表面に膜厚１μｍ程度の被覆層を形成した。
シリコーン樹脂（８０５レジン、東レ・ダウコーニング）：１５重量％
有機溶剤（イソプロピルアルコール）：８５重量％
なお、上記樹脂溶液で形成される膜厚５μｍの塗膜の引っかき硬度はＢであった。
（４－３）比較例３
前記黒鉛芯をそのまま使用した。
前記黒鉛芯をそのまま使用した。
（５）試験方法
（５－１）強度試験
ＪＩＳ Ｓ ６００５：２００７に準拠してサンプル数１００本につき曲げ強度（単位：ＭＰａ）を測定し、その平均を求めた。
（５－１）強度試験
ＪＩＳ Ｓ ６００５：２００７に準拠してサンプル数１００本につき曲げ強度（単位：ＭＰａ）を測定し、その平均を求めた。
（５－２）チャック保持力試験
シャープペンシルにセットした状態で芯を繰り出し、チャックに保持させた状態でシャープペンシルを筆記面に垂直に立て、垂直下向きに力を加え、芯潜り（芯が押し戻されること）が起きた時の力（単位：Ｎ）を計測した。この計測は、芯をセットした直後と、芯をセットした状態で１０，０００回ノックをした後とでそれぞれ行った。
シャープペンシルにセットした状態で芯を繰り出し、チャックに保持させた状態でシャープペンシルを筆記面に垂直に立て、垂直下向きに力を加え、芯潜り（芯が押し戻されること）が起きた時の力（単位：Ｎ）を計測した。この計測は、芯をセットした直後と、芯をセットした状態で１０，０００回ノックをした後とでそれぞれ行った。
（５－３）耐光性試験
芯の下半分が露光されないようにアルミ箔で覆い、耐光性試験フェードメーター（スガ試験機製、Ｘ２５）にセットし、１００時間露光した後で、露光した部分がアルミ箔で覆った部分に対して退色して色目が変化したかどうかを目視で確認した。評価基準は、ほとんど色の変化がなかった場合を「Ａ」とし、退色して色の変化が見られた場合を「Ｂ」とした。
芯の下半分が露光されないようにアルミ箔で覆い、耐光性試験フェードメーター（スガ試験機製、Ｘ２５）にセットし、１００時間露光した後で、露光した部分がアルミ箔で覆った部分に対して退色して色目が変化したかどうかを目視で確認した。評価基準は、ほとんど色の変化がなかった場合を「Ａ」とし、退色して色の変化が見られた場合を「Ｂ」とした。
（５－４）帯電性能試験
芯を２０本ケースに入れた状態で温度２５℃、湿度１０％の部屋に１日静置させた。その後ケースを１秒間に２回程度の速さで１分間振り、ケースの蓋を開けて蓋側が真下になるようにケースを傾け、落ちてきた芯の数をカウントした。評価基準、落ちてきた芯が１０本以上の場合を「Ａ」とし、９本以下の場合を「Ｂ」とした。
芯を２０本ケースに入れた状態で温度２５℃、湿度１０％の部屋に１日静置させた。その後ケースを１秒間に２回程度の速さで１分間振り、ケースの蓋を開けて蓋側が真下になるようにケースを傾け、落ちてきた芯の数をカウントした。評価基準、落ちてきた芯が１０本以上の場合を「Ａ」とし、９本以下の場合を「Ｂ」とした。
（６）試験結果
上記（５）の各試験結果は下記表１の通りであった。なお、表中の「－」は、樹脂種及び引っかき硬度については樹脂によるコーティングがなされていないことを示し、耐光性及び耐電性能については試験を行っていないことを示す。
上記（５）の各試験結果は下記表１の通りであった。なお、表中の「－」は、樹脂種及び引っかき硬度については樹脂によるコーティングがなされていないことを示し、耐光性及び耐電性能については試験を行っていないことを示す。
（６－１）ＢＮ芯
ＢＮ芯に関しては、被覆層が形成されていない比較例１に対して、被覆層が形成されている実施例１～１０はいずれも曲げ強度及びチャック保持力が優れていた。
また、樹脂の製品が異なることで引っかき硬度がＨＢより低い樹脂で被覆層が形成されている比較例２に対しても、引っかき硬度がＨＢ以上の樹脂で被覆層が形成されている実施例１～１０は曲げ強度に優れていた。
そして、実施例１～１０の中でも、樹脂の引っかき硬度が８Ｈと比較的高い実施例１～４は、樹脂の引っかき硬度が３Ｈと比較的低い実施例５～１０に比べて、曲げ強度が優れていた。
なお、被覆層に顔料色材が添加されている実施例２及び実施例４、並びに紫外線吸収剤が添加されている実施例３は、顔料色材及び紫外線吸収剤のいずれも添加されていない実施例１及び実施例５～１０に対し耐光性が優れており、芯色の経時的な退色を防止することが期待できる。
さらに、実施例４の結果から、被覆層に帯電防止剤を添加することで、静電気防止効果も期待できる。
ＢＮ芯に関しては、被覆層が形成されていない比較例１に対して、被覆層が形成されている実施例１～１０はいずれも曲げ強度及びチャック保持力が優れていた。
また、樹脂の製品が異なることで引っかき硬度がＨＢより低い樹脂で被覆層が形成されている比較例２に対しても、引っかき硬度がＨＢ以上の樹脂で被覆層が形成されている実施例１～１０は曲げ強度に優れていた。
そして、実施例１～１０の中でも、樹脂の引っかき硬度が８Ｈと比較的高い実施例１～４は、樹脂の引っかき硬度が３Ｈと比較的低い実施例５～１０に比べて、曲げ強度が優れていた。
なお、被覆層に顔料色材が添加されている実施例２及び実施例４、並びに紫外線吸収剤が添加されている実施例３は、顔料色材及び紫外線吸収剤のいずれも添加されていない実施例１及び実施例５～１０に対し耐光性が優れており、芯色の経時的な退色を防止することが期待できる。
さらに、実施例４の結果から、被覆層に帯電防止剤を添加することで、静電気防止効果も期待できる。
（６－２）黒鉛芯
黒鉛芯に関しては、被覆層が形成されていない比較例３に対して、被覆層が形成されている実施例１１は曲げ強度及びチャック保持力が優れていた。なお、耐光性とは直接関係はないが、実施例１１では色材を添加して芯色の黒色とは異なる赤色の色彩を芯表面に表すことができ、これにより意匠性を向上させることができる。
黒鉛芯に関しては、被覆層が形成されていない比較例３に対して、被覆層が形成されている実施例１１は曲げ強度及びチャック保持力が優れていた。なお、耐光性とは直接関係はないが、実施例１１では色材を添加して芯色の黒色とは異なる赤色の色彩を芯表面に表すことができ、これにより意匠性を向上させることができる。
本発明は、鉛筆芯及びシャープペンシル芯に利用可能である。
Claims (5)
- 窒化ホウ素のみの多孔質焼成芯体の表面が樹脂による被覆層で被覆されている鉛筆芯であって、
水平な平板上に被験樹脂を膜厚５μｍで塗布した表面に、芯の先端を円筒状のまま残した状態でかつ先端を平坦面に削った鉛筆を４５°の角度で荷重７．３５５Ｎで押し付け引っかいた際に、該表面に圧痕が生じる最も柔らかい芯の鉛筆の硬度を該被験樹脂の引っかき硬度と定義したときに、
前記被覆層を構成する前記樹脂の引っかき硬度は３Ｈ以上であるとともに、
前記樹脂は、有機無機ハイブリッド樹脂、ケトン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂から成る群から選ばれることを特徴とする鉛筆芯。 - 黒鉛とバインダー炭素との黒色焼成芯体の表面が樹脂による被覆層で被覆されている鉛筆芯であって、
水平な平板上に被験樹脂を膜厚５μｍで塗布した表面に、芯の先端を円筒状のまま残した状態でかつ先端を平坦面に削った鉛筆を４５°の角度で荷重７．３５５Ｎで押し付け引っかいた際に、該表面に圧痕が生じる最も柔らかい芯の鉛筆の硬度を該被験樹脂の引っかき硬度と定義したときに、
前記被覆層を構成する前記樹脂の引っかき硬度は３Ｈ以上であるとともに、
前記樹脂は、有機無機ハイブリッド樹脂、ケトン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、及びフッ素樹脂から成る群から選ばれることを特徴とする鉛筆芯。 - 前記被覆層はさらに色材を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の鉛筆芯。
- 前記被覆層はさらに紫外線吸収剤を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の鉛筆芯。
- 前記被覆層はさらに帯電防止剤を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の鉛筆芯。
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