JPH0510397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、焼成黒鉛芯の強度を有し、筆跡が
鮮明で、かつ筆跡の定着性に優れ、手や定規の擦
過による汚れを改善し、特に製図フイルム用とし
て好適に用いられる鉛芯に関するものである。 製図用フイルムは、ポリエステル等のフイルム
ベースの表面を加工して筆記可能としたものであ
り耐薬品性、耐湿性、耐熱性にすぐれ、かつ丈夫
で破損し難いなどの数々の利点を有している製図
用紙である。この製図用フイルムに、従来からの
焼成鉛芯を用いて筆記した場合、筆記線が鮮明
で、消去性も良好であるものの、製図用フイルム
と筆跡との定着性が著しく悪く、作図中に手や定
規をスライドさせることによつて図面が非常に汚
れ易い欠点があつた。つまり、通常の紙において
は繊維どうしが複雑に絡み合つた構造となつてい
るので、鉛芯の芯粉が繊維中に入り込み、そのた
め多少こすつても汚れにくいのであるが、製図用
フイルムの場合はフイルム表面が均一な凹凸であ
るために、筆記された筆跡は単に積層された形と
なり、汚れ易いのである。従つて、製図用フイル
ムに用いられる鉛芯の特性としては、筆記線の鮮
明さ、良好な消去性、良好なコピー性は勿論のこ
と、手や定規の擦過による汚れの生じないものが
要求され、特に設計製図における図面上の汚れは
致命的欠陥となるため、フイルムと定着性の優れ
た、鉛芯が望まれている。 このような考え方の鉛芯のひとつとして、ワツ
クス類又は樹脂類と顔料および体質材とからなる
無焼成芯が知られている。この無焼成芯で筆記し
た場合には、ワツクス類あるいは樹脂類が定着性
に好ましいので、手や定規のスライドによる汚れ
は殆ど生じない。しかしながら無焼成芯は鮮明な
筆記線が得られず、従つてコピー性が悪く、しか
も消去性が悪いこと、更には曲げ強度が焼成黒鉛
芯に比べ、半分あるいはそれ以下の性能であるた
め、現状では2.0〜0.9mmφの径の芯が限度であ
り、製図フイルム用芯として主に使われている
0.5〜0.3mmφの細芯では、実用上の強度がなく使
用できない。 本発明者は上記の問題点、特に焼成芯の強度を
有し、無焼成芯の定着性の良さを兼ね備えた製図
フイルム用芯について鋭意検討を進めた。 その結果、潤滑材としての窒化硼素と結合材と
しての炭素、すなわち炭素化性有機化合物が焼成
後に生成した炭素とからなる鉛芯が、通常の焼成
黒鉛芯と比較して強度は遜色なく強く、書味が良
好で、かつ汚れ難いことを見い出したのである。 すなわち、この発明の鉛芯の潤滑材である窒化
硼素は、硬度が小さく（モース硬度２）、かつ黒
鉛と同様に良好な潤滑効果を有するので、この発
明の鉛芯は焼成黒鉛芯と同様に書味が良い。 また強度の強い鉛芯を得るためには、炭素化性
有機化合物とともに不活性ガス中において高温で
焼成し炭素化する必要があるが、この点、窒化硼
素は約1500℃までの高温に耐え、炭素化工程
（500℃〜1100℃）においてその潤滑性にまつたく
影響なく、強度の強い窒化硼素と炭素より成る焼
結体を得ることができる。 また窒化硼素は白色ではあるが隠蔽力が極めて
弱く、白色顔料としての効用がなく、むしろ体質
材的であるために、この窒化硼素と炭素から成る
焼結体は生成した炭素の色、つまり黒色をしてい
る。 一方、従来の焼成黒鉛芯は一般に結合材として
の炭素化性有機化合物、潤滑材および着色材とし
ての黒鉛を使用し、場合によつては黒鉛の鉛色の
発色よりさらに黒味を増すための顔料としてのカ
ーボンブラツクを使用している。 この焼成黒鉛芯は、焼成後においては炭素化性
有機化合物が炭素化したことによつて、焼結体の
組成の全部が着色力の大きな黒色顔料となつてお
り、これで筆記した際に出る芯粉および筆跡を擦
過すれば大変汚れたものとなる。 これに対して、この発明の鉛芯の焼結体の組成
中で、黒い着色材となるものは前述の通り、焼成
の際に生成した炭素のみであり、汚れの最大の原
因となり、その根源である黒色顔料の割合が従来
の焼成黒鉛芯の焼結体の約1/3程度と少なく、こ
の発明の鉛芯で書かれた筆跡は黒いが、そこから
出る芯粉に含まれる黒色顔料の割合が少ないため
に、これが擦過されても汚れが少ない。 更に、本発明者は定着性において、無焼成芯と
遜色のない鉛芯を目的として、窒化硼素と炭素よ
り成る焼結体の気孔中に充填する種々の含浸物の
検討をおこなつた。 この結果、製図用フイルムとの接着力の大きな
粘着硼素と炭素を前記の窒化物より成る焼結体の
気孔中に充填することにより、製図用フイルムに
対する筆跡の定着性が向上することを見い出した
のである。 すなわち、この発明の窒化硼素と炭素より成る
焼結体の気孔中に充填する粘着物は、粘着物と筆
記される製図用フイルムとの剥離接着強さが50
ｇ／2.5cm以上であることが必要で、50ｇ／2.5cm
以下の粘着物を窒化硼素と炭素より成る焼結体の
気孔中に充填しても、この鉛芯で製図用フイルム
に筆記しても定着性の良好な筆跡を得ることは困
難であつた。 一般的には、剥離接着強さの数値の大きな粘着
物を含浸した焼結体ほど製図用フイルムに対する
筆跡の定着性が良好であり、粘着物としては、粘
着性マイクロクリスタリンワツクス、低重合度ポ
リエチレン、ワツクスに低重合度ポリエチレンま
たはワツクスにエチレン酢酸ビニル、エチレンア
クリル酸等の共重合体の配合品が、剥離接着強さ
の数値も大きく、これらの粘着物を充填した窒化
硼素と炭素より成る焼結体の筆跡の定着性は大変
良好であつた。 この発明における剥離接着強さの測定は、JIS
のK6854のＴ形剥離試験に準じ、製図用フイルム
を幅2.5cm、長さ30.0cmに切断し、これを２枚用
意して測定する粘着物で接着面をはり合わせる。
次に接着部分の一端をあらかじめ約1.0cm剥離さ
せ、両方を試験機のつかみに取り付ける。この試
験片を剥離するときの引張り荷重の曲線をグラフ
に描き、その波状部の各頂点（数値の高い側）の
平均値を求めた。このときの引張り速さは、つか
み移動速さで毎分20cmとした。 次に粘着物を窒化硼素と炭素より成る焼結体の
気孔中に充填する方法について述べる。 粘着物の一例としてマイクロクリスタリンワツ
クスは常温では塑性変形しにくいほどの固さ（針
入度30〜35／25℃）ではあるが、軟化点（60〜70
℃）以上では低粘度（10〜20cst／100℃）とな
り、窒化硼素から成る焼結体の気孔中に容易に含
浸することができる。 またワツクスに低重合度ポリエチレンあるいは
ワツクスにエチレン酢酸ビニル、エチレンアクリ
ル酸等の共重合体を配合した粘着物は軟化点以上
でも粘度が高く、焼結体の気孔中に含浸されにく
いので、軟化点以上の温度で減圧あるいは加圧す
ることにより、窒化硼素と炭素から成る焼結体の
気孔中に充填することができる。 以上のようにこの発明の鉛芯は、窒化硼素およ
び炭素から成る焼結体と該焼結体の気孔中に充填
されている粘着物とから構成され、その粘着物と
筆記される製図用フイルムとの剥離接着強さが50
ｇ／2.5cm以上であることを特徴とするものであ
り、焼結体の気孔中に充填された粘着物と製図用
フイルムとの接着力により、製図用フイルムに筆
跡を強固に定着させることができ、その筆跡は手
や定規の擦過による汚れがほとんどない。 また従来の焼成黒鉛芯では一般に筆記の際に筆
跡から離脱する芯粉、いわゆるカスが相当量出る
ためにこれが汚れの一因となるが、この発明の鉛
芯では焼結体の気孔中に充填された粘着物の製図
用フイルムに対する初期接着力においても、その
効果が絶大で、筆記直後に筆跡から離脱する芯粉
の量は大幅に抑制される。 この発明の鉛芯は焼結体の気孔中に充填されて
いる粘着物により筆跡の定着性を向上させ、筆記
の際に芯粉が出ることを抑制するとともに、この
発明の焼結体では白く体湿性の強い窒化硼素を潤
滑材とし、焼成の際に生成した炭素が黒色の着色
材となつているために、汚れの根源であり、最大
の原因となる黒色顔料は、従来の焼成黒鉛芯の焼
結体の約1/3程度と少ない。 すなわち、たとえ少量の芯粉および筆跡が擦過
されたとしても、その組成中に着色力の大きな黒
色顔料の割合が少ないために汚れが目立たず、さ
らに気孔中に粘着物を充填してあることにより、
焼成芯でありながら無焼成芯に匹敵するほど筆記
の際に出る芯粉の量が少なく、定着性が良好で、
擦過による汚れはほとんどない。 上記のような効果は窒化硼素と炭素より成る焼
結体と、該焼結体の気孔中に充填されている粘着
物との相乗効果により実効のあるもので、窒化硼
素と炭素より成る焼結体の気孔中に非粘着物を充
填しても、あるいは焼成黒鉛芯の気孔中に粘着物
を充填しても定着性は従来の焼成黒鉛芯に比して
改善は認められるものの無焼成芯の定着性には及
ばず、擦過をくり返し行なつたり、強く擦過した
場合には筆跡がぼやけたり、汚れるために実用的
ではない。 このように窒化硼素と炭素および粘着物との相
乗効果により、強度が大で、書味が良く、しかも
製図用フイルムに筆記した場合、筆記線が鮮明で
かつ定着性に優れ、手や定規の擦過による汚れが
ほとんどない画期的な製図フイルム用芯が得られ
るのである。 次にこの発明の鉛芯について具体的に述べると
この発明の鉛芯を構成する炭素は、炭素化性有機
化合物を不活性ガス中で500℃以上の高温で焼成
した際に生成した炭素であり、炭素化することに
より、焼結体の強固な結合材となり、炭素が黒い
着色材ともなることから、この発明の鉛芯は、着
色材として別途に黒色顔料を加える必要がなくこ
のことは下記のような欠点を回避することができ
る。すなわち、着色材として黒鉛、カーボンブラ
ツク等の耐熱性の黒色顔料を用いた場合には、こ
れらには結合材としての効用はなく、焼結体の強
度に寄与せず、逆にその添加量の増大とともに強
度は低下し、筆跡の汚れの根源となる黒色顔料が
焼結体の組成中に増大するために好ましくない。 この発明の鉛芯では、黒鉛、カーボンブラツク
等の耐熱性の黒色顔料を使用せず、白く体質性の
強い窒化硼素と炭素化性有機化合物を不活性ガス
中で500℃以上の高温で焼成し、炭素化性有機化
合物を炭素化することにより焼結体の強固な結合
材とするとともに生成した炭素を黒色の着色材と
して、炭素と窒化硼素とから成る黒い焼結体を得
ることを特徴とするものである。 ここで使用される炭素化性有機化合物としては
天然樹脂、合成樹脂、アスフアルト、コールター
ルピツチ等を単独もしくは組みあわせたものが用
いられる。 また窒化硼素は硼素の窒化物で、結晶構造が黒
鉛に似た六方晶系で熱的特性、化学的安定性、潤
滑性に優れ、黒鉛と同様に炭素との組みあわせで
良好な焼結体を得ることができる。 黒鉛と窒化硼素の大きな相違点は黒鉛が着色力
の強い黒色粉末であるのに対して、窒化硼素が隠
蔽力の極めて弱い（着色力の小さい）白色粉末で
あることである。 窒化硼素と炭素から成る焼結体の気孔率は15％
以上の焼結体が粘着物の充填量が適量で定着性の
向上が顕著であり、好ましい。 一方、気孔率が60％以下の焼結体は強度が強く
好ましいので、この発明の鉛芯に用いられる焼結
体の気孔率は15〜60％の範囲のものが強度が強
く、定着性も良好で特に好ましい。 この発明における気孔率の測定は、浸透性の良
い液体（たとえばベンジルアルコール）を鉛芯の
気孔に吸収させ、吸収させた液体の容量を鉛芯の
嵩容積で除し、百分率で表わしたものである。 気孔率（見かけの気孔率）＝鉛芯に吸収された液体の全
容量／鉛芯の嵩容積×100＝W₃−W₁／W₃−W₂×100 但しW₁は液体を吸収させる前の鉛芯の乾燥重
量。 W₂は気孔中に液体を吸収させた鉛芯のその液
体中における重量。 W₃は液体を鉛芯の気孔中に吸収させたのちの
鉛芯の重量。 次に、この発明の鉛芯の製造法について簡単に
述べる。窒化硼素と、焼成して炭素化する有機化
合物を任意の溶剤または加熱により溶解あるいは
溶融し、三本ロールやニーダーを用いて混練、押
出成型したのち、不活性ガス中で1000℃前後の高
温で焼成し、有機化合物を炭素化させて、窒化硼
素と炭素から成る焼結体を得る。 次に得られた焼結体の気孔中に粘着物を加熱溶
融し、減圧、加圧等の手段により、一定時間浸透
させて充填して製図フイルム用芯とする。 次にこの発明の実施例を述べる。（部は重量部
である。） 実施例 １ 窒化硼素を50部とプローンアスフアルト＃20〜
30を50部とを加熱混練し、押出成型したのち不活
性ガス中で常温〜1100℃まで100℃／hrで昇温し、
1100℃で１時間焼成して窒化硼素と炭素から成る
焼結体が得られた。この焼結体の気孔率は35％で
あつた。 次に粘着物として粘着性マイクロクリスタリン
ワツクスを溶融し、この中に焼結体を５時間浸漬
して、気孔中に粘着性マイクロクリスタリンワツ
クスを浸漬充填させたのち、焼結体表面のマイク
ロクリスタリンワツクスをトリクロールエタンで
加熱洗浄して完成芯とした。 ここで使用した粘着性マイクロクリスタリンワ
ツクスの製図用フイルム（サンドブラストードラ
フテイングフイルム、商品名ダイヤマツト、きも
と社製）との剥離接着強さは101ｇ／2.5cmであつ
た。 実施例 ２ 実施例１と同じ焼結体を作成し、粘着物として
マイクロクリスタリンワツクスを60部と酢酸ビニ
ルを30％の比率で含むエチレン−酢酸ビニル共重
合体を40部との配合物を加熱溶融し、これに焼結
体を減圧下で20時間浸漬して気孔中に粘着物を含
浸充填させたのち焼結体表面の粘着物をトリクロ
ールエタンで加熱洗浄して完成芯とした。 ここで使用した粘着物の製図用フイルム（ポリ
エステル−ケミカルマツトフイルム、商品名Ｃ−
200、ゾマール工業社製）との剥離接着強さは733
ｇ／2.5cmであつた。 実施例 ３ 実施例１と同じ焼結体を作成し、粘着物として
低重合度ポリエチレンを加熱溶融し、これに焼結
体を減圧下で20時間浸漬して気孔中に粘着物を含
芯充填させたのち、焼結体の表面の粘着物を加熱
しつつ拭き取つて完成芯とした。 ここで使用した低重合度ポリエチレンの製図用
フイルム（ポリエステル−ケミカルマツトフイル
ム、商品名ユニパー150、きもと社製）との剥離
接着強さは63ｇ／2.5cmであつた。 比較例 １ 実施例１と同じ焼結体を作成し、その焼結体の
気孔中に非粘着性であるパラフインワツクスを充
填させた。なおここで使用したパラフインワツク
スの製図用フイルム（サンドブラスト−ドラフテ
イングフイルム商品名−ダイヤマツト、きもと社
製）との剥離接着強さは３ｇ／2.5cmであつた。 比較例 ２ 実施例１と同じ焼結体を作成し、その焼結体の
気孔中に製図用フイルムとの剥離接着強さが50
ｇ／2.5cm未満のラノリンを充填させた。 なおここで使用したラノリンの製図用フイルム
（サンドブラスト−ドラフテングフイルム、商品
名−ダイヤマツト、きもと社製）との剥離接着強
さは42ｇ／2.5cmであつた。 比較例 ３ 黒鉛を50部とブローンアスフアルト＃20〜30を
50部とを用いて実施例１と同様の製法にて焼結体
を作成した。この焼結体の気孔率は34％であつ
た。次にその焼結体の気孔中に粘着物として実施
例１と同じマイクロクリスタリンワツクスを充填
した。 上記実施例１、２、３、比較例１、２、３、お
よび焼成黒鉛芯、無焼成芯について性能を比較す
ると表１の通りである。

【表】 る。
気孔率は前述の測定法による。 また汚れ度は、製図用フイルム上において、一
定荷重で書かれた筆記部の反射率をＡ、筆記部を
一定条件でこすり、該筆記部外の汚れた製図用フ
イルム面の反射率をＢとして 汚れ度＝100−Ｂ／100−Ａ×100 として求めた。数値が小さい程、汚れ度合が少な
い。 剥離接着強さの測定は、JISのK6854のＴ形剥
離試験法に準ずる。 これから明らかなように、この発明の実施例
１、２、３の鉛芯は、焼成黒鉛芯と同程度の強い
曲げ強度を有し、無焼成芯の約２倍である。 また摩擦係数においても無焼成芯よりもはるか
に小さな数値であり、なめらかで焼成黒鉛芯と近
似した書味である。 また、汚れ度においては、無焼成芯と同程度に
優れたものであり、焼成黒鉛芯と比較すれば汚れ
度合は極めて少ない。 一方、比較例１にあるように窒化硼素と炭素と
から成る焼結体であつても気孔中の充填物が非粘
着性であれば、製図用フイルムに対する筆跡の定
着性が著しく悪く、汚れ度が大きく、比較例２に
あるように充填物の製図用フイルムに対する剥離
接着強さが50ｇ／2.5cm以下の粘着物であれば、
その筆跡の定着性は不十分で、汚れ度において無
焼成芯に及ばない。 比較例３においては焼結体が黒鉛と炭素から成
り、これらが着色力の大きな黒色顔料であるため
に、充填物の粘着性により筆跡の定着性が良好で
筆跡から出る芯扮の量は少なくとも、これらが擦
過されると汚れ度が大きく、定着性の良さも実効
が少ない。 以上のように、この発明の鉛芯は窒化硼素と炭
素より成る焼結体と該気孔中に充填されている粘
着物とから構成され、これらの相乗効果により、
顕著な汚れ度合の改善がもたらされていることが
実施例および比較例からわかる。 すなわち、この発明の鉛芯は従来の焼成黒鉛芯
のように着色力の大きな黒鉛を使用せず、潤滑材
として隠蔽力の極めて弱い白色の窒化硼素を用
い、窒化硼素と炭素から成る黒い焼結体を作成し
ている。この焼結体には汚れの最大の原因となる
黒色顔料の割合が白色の窒化硼素を用いているこ
とにより、従来の焼成黒鉛芯の約1/3程度と少な
い。 更にこの発明の鉛芯の焼結体は15〜60％の気孔
を有し、その気孔中に粘着物が充填されており、
粘着物は製図用フイルムとの剥離接着強さが50
ｇ／2.5cm以上のものであるために、この発明の
鉛芯で製図用フイルムに筆記された筆跡の定着性
は良好で芯扮が出にくく、手や定規による擦過に
対して強く、汚れが少ない。 以上のように、この発明の鉛芯は製図用フイル
ムに筆記した時に、従来の焼成黒鉛芯の定着性の
悪さ、汚れ易い欠点を改善し、従来の無焼成芯の
強度の弱さ、書味の重さを解決し、焼成黒鉛芯の
強度、書味の良さを有し、無焼成芯に匹敵する定
着性の良さ、汚れの少なさを実現した画期的な製
図フイルム用芯であり、その実用的価値はきわめ
て大である。 なお強度が強いので0.2〜0.7mm程度の細い芯径
のシヤープペンシル用芯として最適であるがもち
ろんそれ以上の芯径のシヤープペンシル用芯、鉛
筆用芯としても用いることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 窒化硼素と、炭素化性有機化合物から得られ
   た炭素より成る焼結体と、該焼結体の気孔中に充
   填されている粘着物とから構成され、その粘着物
   と筆記される製図用フイルムとの、はく離強さが
   50ｇ／2.5cm以上であることを特徴とする鉛芯。 ２ 焼結体の気孔率が、15〜60％であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の鉛芯。