JPH09208877A

JPH09208877A - 焼成鉛筆芯

Info

Publication number: JPH09208877A
Application number: JP1682296A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Yoshida; 充吉田; Noboru Kanba; 昇神庭
Original assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】強度、濃度、筆記性能をバランスよく兼ね備
えた木軸鉛筆芯、シャープペンシル用芯などの鉛筆芯を
提供する。【解決手段】黒鉛などの体質材と、粘土、天然高分
子、合成高分子、ピッチ、アスファルトなどの結合材と
を主材とし、必要に応じて溶剤及び／又は可塑剤を添加
して混練したものを押出成形、非酸化性雰囲気中で９０
０℃以上に加熱して焼成してなる鉛筆芯において、少な
くとも体質材の一部として、六チタン酸カリウム繊維を
用いることを特徴とする焼成鉛筆芯。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木軸鉛筆芯、シャ
ープペンシル用芯などの鉛筆芯に関し、更に詳しくは黒
鉛などの体質材と結合材とを主材とし、混練、押出成形
後、非酸化性雰囲気中で９００℃以上に加熱して焼成し
てなる強度、濃度、筆記性能をバランスよく兼ね備えた
鉛筆芯に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の木軸鉛筆芯、シャープペンシル用
の鉛筆芯は、黒鉛、カーボンブラックなどの体質材に、
粘土、天然高分子、合成高分子、ピッチ、アスファルト
などの結合材を加え、さらに必要に応じて所要の溶剤及
び／又は可塑剤を添加して、これらを混練し、該混合物
を線状体に押出成形した後、９００〜１２００℃の高温
で焼成し、得られた焼結体の気孔中に油脂類を含浸させ
て完成されている。

【０００３】従来の木軸鉛筆芯、シャープペンシル用の
鉛筆芯に用いられる体質材として最も一般的なものは黒
鉛であり、同時に着色材としての役割も果たしている。
黒鉛には、土状、鱗状、鱗片状といった種類があるが、
この種類を問わず、黒鉛表面が不活性のために黒鉛と結
合材との接着が十分ではなく、特に直径の細いシャープ
ペンシル用芯では芯の強度不足のため、芯径及び／又は
硬度によっては、未だに実用強度のレベルに達していな
いのが現状である。また、不活性な黒鉛表面と結合材と
の接着性を高めるために、黒鉛の比表面積を大きくせん
として物理的に粉砕、微粒子化することは、自然発火や
粉砕限界等の課題がある。

【０００４】そのため、黒鉛の改質を図り、芯の強度を
向上させる方法として種々の方法が提案されている。例
えば、特公昭６３−１１９９号公報には、着色材及び可
塑剤使用型結合材を主材とする鉛筆芯の製造方法におい
て、着色材を結合材及び可塑剤吸収物質でコーティング
後、該コーティングされた着色材、結合材及び可塑剤を
混練し、その後押出成形及び熱処理を施す方法が提案さ
れている。

【０００５】この方法は、追試の結果、強度向上は認め
られる場合もあるが、それに伴って濃度が低下するた
め、バランスとしては従来と変わらないか、もしくは悪
化する傾向にあり、加えて筆記性能の低下が著しい点に
課題がある。また、逆に筆記性能を向上させると、強度
が低下する傾向を有するため、根本的な問題解決となっ
ていない。

【０００６】また、シャープペンシル芯の製造において
は、黒鉛などの体質材と結合材、さらに必要に応じて溶
剤及び／又は可塑剤を混練したものを押出成形、高温焼
成するだけでは強度、濃度、筆記性能のバランスに課題
があるのが現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題を解消しようとするものであり、強度、濃度、筆記
性能をバランスよく兼ね備えた木軸鉛筆芯、シャープペ
ンシル用芯等の鉛筆芯を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決するため鋭意研究を行った結果、黒鉛などの体
質材と、粘土、天然高分子、合成高分子、ピッチ、アス
ファルトなどの結合材とを主材とし、必要に応じて溶剤
及び／又は可塑剤を添加して混練したものを押出成形、
非酸化性雰囲気中で９００℃以上に加熱して焼成してな
る鉛筆芯において、少なくとも体質材の一部として、特
定物性の無機繊維を用いることで、濃度、書味等の筆記
性能を保持しながら強度を飛躍的に向上させる鉛筆芯を
得ることに成功し、本発明を完成するに至ったのであ
る。すなわち、本発明の焼成鉛筆芯は、黒鉛などの体質
材と、粘土、天然高分子、合成高分子、ピッチ、アスフ
ァルトなどの結合材とを主材とし、必要に応じて溶剤及
び／又は可塑剤を添加して混練したものを押出成形、非
酸化性雰囲気中で９００℃以上に加熱して焼成してなる
鉛筆芯において、少なくとも体質材の一部として、六チ
タン酸カリウム繊維を用いることを特徴とする。

【０００９】本発明の焼成鉛筆芯では、少なくとも体質
材の一部として、六チタン酸カリウム繊維を用いること
により、強度、濃度、筆記性能をバランスよく兼ね備え
た鉛筆芯が製造されることとなる（この点に関しては更
に実施例等で詳しく説明する）。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。本発明の焼成鉛筆芯は、黒鉛などの体質
材と、粘土、天然高分子、合成高分子、ピッチ、アスフ
ァルトなどの結合材とを主材とし、必要に応じて溶剤及
び／又は可塑剤を添加して混練したものを押出成形、非
酸化性雰囲気中で９００℃以上に加熱して焼成してなる
鉛筆芯において、少なくとも体質材の一部として、六チ
タン酸カリウム繊維を用いてなるものである。本発明の
焼成鉛筆芯は、上述のように黒鉛などの体質材と、粘
土、或いは天然高分子、合成高分子、ピッチ、アスファ
ルトなどの有機物質の炭化物をバインダーとする複合材
であり、複合強化の考え方から体質材として高強度を有
する物質を添加すれば複合材全体の強度が向上すること
となる。

【００１１】一般にチタン酸カリウム繊維は、一般式Ｋ
₂Ｏ・ｎＴｉＯ₂で表すことができる人工の鉱物で、焼成
法、溶融法、水熱法、フラックス法、融体法等の方法で
繊維状に合成することができ、ｎ＝２、４、６、８のも
のがよく知られている。チタン酸カリウム繊維は、引張
強度が７００ｋｇ／ｍｍ²以上、弾性率が２８，０００
ｋｇ／ｍｍ²以上と極めて高強度で、複合強化材として
適しているばかりでなく、微細形状であるという点から
書味等の筆記性能を阻害しないので鉛筆芯の強度向上を
目的とした体質材として好適である。

【００１２】一方、焼成鉛筆芯は、粘土の焼成体或いは
有機物質の炭化物をバインダーとするので、粘土の焼結
や有機物質を炭素化させるためには通常少なくとも９０
０℃以上の温度で熱処理を施さねばならない。熱処理コ
ストの観点や、求める鉛筆芯の品質によっても異なる
が、一般には９５０〜１２００℃の熱処理が行なわれ
る。また、炭素バインダー芯はもちろんのこと、粘土バ
インダーの芯でも一般には有機質の添加剤を用いること
が多いので、熱処理過程で場合によっては活性に富む分
解ガスが発生する。従って、焼成鉛筆芯の体質材は前記
温度範囲で安定で、且つ分解ガスに侵されないことが必
須条件となる。

【００１３】チタン酸カリウム繊維は、構造によってそ
の化学的、物理的性質が大きく異なり、ｎ＝２と４のも
のは化学的に不安定で容易にカリウムを放出するので、
焼成鉛筆芯の体質材としては不適である。また、ｎ＝８
のものは前者よりは安定であるが７００℃以上では結晶
構造が壊れて六チタン酸カリウム繊維と二酸化チタンに
分解してしまうので、前者と同様に本発明の目的である
焼成鉛筆芯の体質材には適さない。一方、六チタン酸カ
リウム繊維（一般式Ｋ₂Ｏ・６ＴｉＯ₂）は、１３００℃
付近まで変化することなく化学的にも安定な物質であ
る。従って、本発明に用いるチタン酸カリウム繊維は、
ｎ＝６の六チタン酸カリウム繊維ものに限定されるが、
その製造方法については格別に限定されるものではな
い。

【００１４】本発明に用いる六チタン酸カリウム繊維が
体質材に占める割合は、体質材全量に対して５〜７０重
量％、好ましくは１５〜６５重量％が望ましい。５重量
％未満では六チタン酸カリウム繊維がもつ優れた機械的
強度で発現されず、また、７０重量％を超えると六チタ
ン酸カリウム繊維以外の体質材の主成分である黒鉛の配
合量が制限され、描線濃度や書味等の筆記性能が低下し
て好ましくない。

【００１５】通常、焼成鉛筆芯の場合、描線濃度や筆記
性能は主に黒鉛を体質材として使用することによって得
られることはよく知られていることであるが、本発明で
は黒鉛と六チタン酸カリウム繊維の他に、必要に応じて
カーボンブラック、コークス粉末、マイカ、タルク、窒
化ホウ素などの体質材を添加してもよい。

【００１６】また、本発明に用いられる結合材として
は、例えば、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロ
ナイト、ベントナイトなどの粘土鉱物、塩化ビニル樹
脂、塩素化塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコールなど
の熱可塑性樹脂、フラン樹脂、フェノール樹脂、エポキ
シ樹脂などの熱硬化性樹脂、リグニン、セルロース、ト
ラガントガム、などの天然高分子物質、石油アスファル
ト、コールタールピッチ、ナフサ分解ピッチ、合成樹脂
の乾留ピッチなどのピッチ類から選択される少なくとも
１種が挙げられる。

【００１７】さらに、高せん断力を加えて行う混練時の
分散性向上及び／又は押出成形時の流動性・成形性向上
の目的で、水、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレ
ート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペー
ト、ジアリルイソフタレート、プロピレンカーボネー
ト、アルコール類、ケトン類、エステル類などの可塑剤
または溶剤の少なくとも１種を、必要に応じて添加して
もよい。

【００１８】鉛筆芯を製造するためには、通常、調合、
分散・混練、予備成形、押出成形、溶剤等の乾燥、焼
成、油含浸して製品とするが、本発明の鉛筆芯は上記従
来の工程と製造機械をそのまま踏襲、使用することがで
きる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに具体的
に説明するが、本発明はこの実施例によって何ら限定さ
れるものではない。

【００２０】（実施例１）六チタン酸カリウム繊維『大塚化学（株）製トフィカＹ』１５重量部鱗状黒鉛３５重量部ポリ塩化ビニル５０重量部ステアリン酸ナトリウム１重量部ジオクチルフタレート２０重量部上記材料をヘンシェルミキサーで混合分散し、加圧ニー
ダー、二本ロールで混練し線状体に押出成形した後、残
留する可塑剤を除去すべく空気中で熱処理して固化（乾
燥）した後に、窒素雰囲気中にて１０００℃で焼成し、
最後にαオレフィンオリゴマー『ライオン（株）製、リ
ポルーブ２０』中に浸漬して油浸させて、直径が０．５
７０ｍｍの濃度記号ＨＢのシャープペンシル用芯を得
た。

【００２１】（実施例２）六チタン酸カリウム繊維『大塚化学（株）製トフィカＹ』１７重量部鱗状黒鉛３５重量部ポリ塩化ビニル４８重量部ステアリン酸ナトリウム１重量部ポリエチレン粉末１重量部ジオクチルフタレート２０重量部上記材料を実施例１と同様に加工して直径が０．５７０
ｍｍの濃度記号２Ｂのシャープペンシル用芯を得た。

【００２２】（実施例３）六チタン酸カリウム繊維『大塚化学（株）製トフィカＹ』１５重量部鱗状黒鉛５０重量部土状黒鉛５重量部カオリナイト３０重量部カルボキシメチルセルロース３重量部水４０重量部上記材料をヘンシェルミキサーで混合分散し、二本ロー
ルで混練と同時に水分を１７重量％に調整し、線状体に
押出成形した後、残留する水を除去すべく空気中で熱処
理して固化（乾燥）した後に、窒素雰囲気中にて１０５
０℃で焼成し、最後にラード中に浸漬して油浸させて、
直径が２．０ｍｍの濃度記号ＨＢの鉛筆用芯を得た。

【００２３】（実施例４）六チタン酸カリウム繊維『（株）クボタ製ＴＸＡＸ−Ａ』１０重量部鱗状黒鉛５０重量部カオリナイト４０重量部カルボキシメチルセルロース３重量部水３５重量部上記材料を調整水分を１８重量％にした他は実施例１と
同様に加工して、直径が２．０ｍｍの濃度記号２Ｈの鉛
筆用芯を得た。

【００２４】（比較例１）実施例１の六チタン酸カリウ
ム繊維を全て鱗状黒鉛に代えた以外、全て実施例１と同
様にして直径が０．５７０ｍｍの濃度記号ＨＢのシャー
プペンシル用芯を得た。

【００２５】（比較例２）実施例２の六チタン酸カリウ
ム繊維を全て鱗状黒鉛に代えた以外、全て実施例２と同
様にして直径が０．５７０ｍｍの濃度記号２Ｂのシャー
プペンシル用芯を得た。

【００２６】（比較例３）実施例２の六チタン酸カリウ
ム繊維を全て八チタン酸カリウム繊維『大塚化学（株）
製ティスモＤ』に代えた以外、全て実施例１と同様にし
て直径が０．５７０ｍｍのシャープペンシル用芯を得
た。濃度記号は３Ｂ〜４Ｂに相当。

【００２７】（比較例４）実施例３の六チタン酸カリウ
ム繊維を全て鱗状黒鉛に代えた以外、全て実施例３と同
様にして直径が２．０ｍｍの濃度記号ＨＢの鉛筆用芯を
得た。

【００２８】（比較例５）実施例４の六チタン酸カリウ
ム繊維を全て鱗状黒鉛に代えた以外、全て実施例４と同
様にして直径が２．０ｍｍの濃度記号２Ｈの鉛筆用芯を
得た。

【００２９】上記より得た実施例１〜４、比較例１〜５
の芯について、ＪＩＳＳ６００５に準拠した、濃度
（Ｄ）、曲げ強さ（ＭＰａ）の試験、及び熟練した検査
員による書味の試験を行なった。その結果を下記表１に
示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】（表１の考察）本発明となる実施例１〜４
は、従来例の比較例１、２、４、５に較べ、筆感は従来
の鉛筆芯と変わらないものの強度を飛躍的に向上させ
た、強度と濃度のバランスの極めて優れたシャープペン
シル用芯、鉛筆芯であることが判明した。また、比較例
３は、八チタン酸カリウム繊維を用いたものであるの
で、７００℃以上（焼成温度１０００℃）では結晶構造
が壊れて六チタン酸カリウム繊維と二酸化チタンに分解
してしまい、書味も悪く、脆い芯であることが判明し
た。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、少なくとも体質材の一
部として六チタン酸カリウム繊維を用いた焼成鉛筆芯は
筆感は従来の鉛筆芯と変わらないものの強度を飛躍的に
向上させた、強度と濃度のバランスの極めて優れた特徴
を有する鉛筆芯が提供される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】黒鉛などの体質材と、粘土、天然高分
子、合成高分子、ピッチ、アスファルトなどの結合材と
を主材とし、必要に応じて溶剤及び／又は可塑剤を添加
して混練したものを押出成形、非酸化性雰囲気中で９０
０℃以上に加熱して焼成してなる鉛筆芯において、少な
くとも体質材の一部として、六チタン酸カリウム繊維を
用いることを特徴とする焼成鉛筆芯。