JPH11256091A - 焼成鉛筆芯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的曲げ強度や潤滑性を損ねることなく、
極力光の反射を抑え、色調的に黒味のある描線が得られ
る焼成鉛筆芯を提供する。 【解決手段】 ０．１μｍ以下の超微粒子でコーティン
グした黒鉛及び／又は窒化硼素を含有することを特徴と
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、光の反射を抑え、
色調的に黒味のある描線を与える、木軸鉛筆芯、シャー
プペンシル等に用いられる芯に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、鉛筆芯は、黒鉛や窒化硼
素、タルク、マイカ、カーボンブラックなどの無機体質
材と粘土及び界面活性剤や可塑剤としての水等を混合、
混練し、成形した後、高温で熱処理して焼結体を得、こ
れに油脂類を含浸して製造される粘土タイプのものと、
前記無機体質材と合成樹脂や天然樹脂またはアスファル
トなどのピッチ類と可塑剤や滑剤等を混合、混練し、成
形した後、800〜1400℃の非酸化性雰囲気で熱処理して
樹脂を炭素化させて、炭素をバインダーとした焼成体を
得、これに油脂類を含浸してなる炭素タイプのものに大
別される。基本的には、その実用強度とコストの関係か
ら粘度タイプの芯は木軸鉛筆、炭素タイプの芯はシャー
プペンシル用に使い分けられる。

【０００３】従来より鉛筆芯には、体質材兼着色材とし
て主に黒鉛が使用されているが、黒鉛を主たる着色材と
して使用しているために、筆記の際、崩れた摩耗粉が紙
面に水平に擦り付けられ、黒鉛結晶のベーサル面が紙面
に水平に並ぶ。このため、描線には黒鉛のベーサル面で
の光の反射があり、描線を見る角度によっては判読が困
難になるとともに、描線色は黒灰色を呈するという課題
を有していた。

【０００４】この描線色をより純黒色に近づけようとす
る試みは種々なされているが、カーボンブラックを添加
する方法が主に検討されてきた。カーボンブラックは、
ボールペンやサインペンのインク顔料などに使用されて
おり、その黒さや光の反射が少ないことは周知である。
カーボンブラックは黒鉛と同じくほぼ炭素のみで構成さ
れ、基本的には比較的多くの官能基を有し、表面活性で
ある。

【０００５】一方、鉛筆芯に使用されている黒鉛は天然
鱗片状黒鉛、天然鱗状黒鉛、キッシュ黒鉛等で、結晶子
の大きさが1000Å以上の黒鉛結晶子が層状に積層配置し
た物質で、潤滑性がある。表面には極く僅かな官能基し
か有さず不活性である。黒鉛を使用する鉛筆芯において
黒鉛の全量をカーボンブラックに置き換えた場合、カー
ボンブラックの比表面積に対して、バインダー樹脂が不
足した状態となり、曲げ強度の極端に低い鉛筆芯とな
る。

【０００６】逆に、カーボンブラックの比表面積に対し
て適正なバインダー樹脂量で鉛筆芯を作製すると、潤滑
性が乏しく、カーボンブラックが表面活性であるため、
バインダー樹脂が炭素化する際に強固に結合し、全く筆
記できない鉛筆芯となる。また、黒鉛とカーボンブラッ
クを併用した場合、カーボンブラックの色相を発現させ
るためには、多量のカーボンブラックを必要とするた
め、結局、カーボンブラック単独で使用した場合と同様
な理由で、極端に曲げ強度の低いものとなってしまう。

【０００７】カーボンブラックの使用量が少ない場合で
は、カーボンブラックの色が発現しないばかりか、板状
の黒鉛粒子の間に球状のカーボンブラックが挟まった構
造となり、粗な組織であるために曲げ強度が発現しな
い。更に、曲げ強度が低いにも関わらず、カーボンブラ
ックがバインダー樹脂の炭素化物と強固に結合するた
め、硬く、濃度の薄いものとなる。以上のように、カー
ボンブラックを使用して鉛筆芯の筆記描線を色調的に黒
味のある色相にすることは困難である。

【０００８】黒鉛の代わりに窒化硼素、タルク、マイカ
等を用いると、バインダー樹脂の炭素化物の色が発現
し、黒味のある描線が得られることは古くから知られて
いたが、タルクやマイカは高温で焼成した際に、結晶水
が脱離して粉体の潤滑性を消失し、そのため書き味の劣
るものとなり、実用に耐えない。また、黒鉛と類似な構
造を持ち、潤滑性や耐熱性に優れた窒化硼素を用いる方
法は公知であり、バインダー樹脂の炭素化物の色が発現
し、純黒色を呈するが、黒鉛の場合と同様に、筆記の際
に崩れた摩耗粉が紙面に水平に擦り付けられ、窒化硼素
結晶のベーサル面が紙面に水平に並ぶ。このため、描線
には窒化硼素のベーサル面での光の反射があり、描線を
見る角度によっては判読が困難になるという課題を有し
ていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題に鑑みなされたものであり、機械的曲げ強度や潤滑
性を損ねることなく、極力光の反射を抑え、色調的に黒
味のある描線が得られる焼成鉛筆芯を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、焼成鉛筆芯に
超微粒子をコーティングした黒鉛及び／又は窒化硼素を
用いることにより、機械的曲げ強度が低下せず、潤滑性
を損ねることなく、光の反射を抑え、色調的に黒味のあ
る描線が得られることを見い出し、本発明を完成するに
至ったのである。

【００１１】即ち、本発明の焼成鉛筆芯は、０．１μｍ
以下の超微粒子でコーティングした黒鉛及び／又は窒化
硼素を含有することを特徴とする。

【００１２】本発明は、少なくとも体質材と賦形材とを
含む配合組成物を混練、押出成形後、高温で焼成処理を
施してなる鉛筆芯において、前記体質材として、０．１
μｍ以下の超微粒子でコーティングした黒鉛及び／又は
窒化硼素を用いることを特徴とする上記記載の焼成鉛筆
芯、である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。本発明の焼成鉛筆芯は、０．１μｍ以下の
超微粒子でコーティングした黒鉛及び／又は窒化硼素を
含有することを特徴とする。

【００１４】本発明は、少なくとも体質材と賦形材とを
含む配合組成物を混練、押出成形後、高温で焼成処理を
施してなる鉛筆芯において、前記体質材として、０．１
μｍ以下の超微粒子でコーティングした黒鉛及び／又は
窒化硼素を用いることを特徴とする上記記載の焼成鉛筆
芯、である。

【００１５】本発明で用いられる超微粒子は、例えば下
記に示す製造方法により得られるものを用いれば良い。
微粒子の製造方法は、粉砕等の物理的手段によるBrake
down法と、気相、液相反応を利用したBuild up法に分け
られ、大部分の超微粒子は後者のBuild up法で作られて
いる。気相反応を利用したBuild up法、即ち、気相法に
は、電気炉法、化学炎法、プラズマ法、レーザ法等があ
り、また、液相反応を利用したBuild up法、即ち、液相
法には、共沈法、化合物沈殿法、アルコキシド法、加水
分解法、水熱法等の化学的方法と、噴霧熱分解法、噴霧
乾燥法、凍結乾燥法等の物理的方法がある。

【００１６】超微粒子は、０．１μｍ以下の大きさのも
のであれば使用可能であるが、好ましくは０．０１〜
０．１μｍの範囲の大きさのものが使用可能である。超
微粒子の大きさ、即ち、粒子径が０．１μｍを越える
と、成形時の体質材の配向を阻害し、強度の低下をまね
き、更に、体質材の特性である潤滑効果にも影響を及ぼ
し、書き味の低下をまねくおそれがある。

【００１７】超微粒子の原料としては、例えば金属、ホ
ウ化物、炭化物、窒化物、酸化物等が挙げられる。

【００１８】金属としては、例えばアルミニウム、マグ
ネシウム、ニッケル、コバルト、鉄等が挙げられる。

【００１９】ホウ化物としては、例えばホウ化チタン、
ホウ化ジルコニウム等が挙げられる。

【００２０】炭化物としては、例えば炭化ケイ素、炭化
チタン、炭化ホウ素等が挙げられる。

【００２１】窒化物としては、例えば窒化ホウ素、窒化
アルミニウム、窒化ケイ素、窒化チタン等が挙げられ
る。

【００２２】酸化物としては、例えば酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化チタン等が挙
げられる。

【００２３】これらは、夫々単独で用いても二種以上組
み合わせて用いても良い。

【００２４】本発明で用いられる、０．１μｍ以下の超
微粒子でコーティングした黒鉛及び／又は窒化硼素の製
造方法をプラズマ法を例にとって説明する。高周波磁場
内で発生する熱プラズマを用いた高温場にコーティング
材となる物質、即ち、超微粒子の原料を供給して超微粒
子を発生させ、この場にコーティングされる芯粒子、即
ち、黒鉛及び／又は窒化硼素を導入し、生成直後の活性
の高い超微粒子を該黒鉛及び／又は窒化硼素の表面に強
く固着させることにより、超微粒子でコーティングされ
た黒鉛及び／又は窒化硼素を得ることができる。

【００２５】このようにして得られた超微粒子でコーテ
ィングした黒鉛及び／又は窒化硼素を体質材として用い
ることにより、少なくとも体質材と賦形材とを含む配合
組成物を混練、押出成形後、高温で焼成処理を施してな
る鉛筆芯を得ることができる。

【００２６】尚、体質材は、上記超微粒子でコーティン
グした黒鉛及び／又は窒化硼素の他に従来より用いられ
る、例えばタルク、マイカ、アルミナ等の体質材を併用
しても良い。

【００２７】賦形材としては、有機質の賦形材が挙げら
れ、例えば塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、ポ
リビニルアルコール等の熱可塑性樹脂、例えばフラン樹
脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、
例えばリグニン、セルロース、トラガントガム等の天然
高分子物質、例えば石油アスファルト、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等のピ
ッチ類等何れも使用可能で、当然これら数種類の混合物
も使用できる。

【００２８】更に、高せん断力を加えて行う混練時の特
性向上及び押出成形の特性向上の目的で、水（精製水
等）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタ
レート（ＤＢＰ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、ア
ジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、プロピレンカーボネー
ト、アルコール類、ケトン類、エステル類など有機質の
賦形材の可塑剤又は溶剤の一種又は二種以上を、必要に
応じて配合しても良い。

【００２９】これらを含有する配合組成物をヘンシェル
ミキサー、加圧ニーダー、二本ロール等で十分に混練し
た後、押出成形機により細線状等に押出成形し、次い
で、窒素雰囲気中又はアルゴンガスなどの不活性ガス雰
囲気中等の非酸化性雰囲気中で焼成することにより、体
質材は均等に分散し、十分に高配向し、有機質の賦形材
が炭化され炭素をバインダーとする黒色の焼成芯体が得
られる。

【００３０】本発明の焼成鉛筆芯は、体質材として０．
１μｍ以下の超微粒子でコーティングした黒鉛及び／又
は窒化硼素を用いることが特徴である。それにより、焼
成鉛筆芯に及ぼす作用は次のように推定される。超微粒
子を体質材に強固にコーティングするので、体質材の形
状は板状を維持し、その形状からくる押出時の易配向性
を阻害しないので、機械的曲げ強度を維持できる。ま
た、筆記の際に崩れた摩耗粉が紙面に水平に擦り付けら
れ、体質材が紙面に水平に並ぶが、水平に並んだ体質材
表面のほとんどが超微粒子でコーティングされているた
め、その凹凸により光の反射を抑えることができ、色調
的に黒味のある描線が得られると考えられる。

【００３１】

【実施例】以下に実施例、比較例及び試験例等を挙げて
本発明を更に詳細に説明するが、本発明は実施例によっ
て何ら限定されるものではない。

【００３２】 実施例１． （配合組成） 超微粒子(約0.08μm)アルミナコーティング天然鱗片状黒鉛 ５０重量部 塩化ビニル樹脂 ５０重量部 ステアリン酸亜鉛 １重量部 フタル酸ジオクチル ２０重量部 （焼成鉛筆芯の製造）上記割合の配合組成物を十分に混
練したものを、細線状に押出成形し、空気中で加熱乾燥
及び不融化処理を行った後、窒素雰囲気中で約1000℃に
加熱して焼成体を得、これにスピンドル油を含浸して目
的とする直径0.57mmの鉛筆芯を得た。

【００３３】 実施例２． （配合組成） 超微粒子(約0.08μm)アルミナコーティング窒化硼素 ５０重量部 塩化ビニル樹脂 ５０重量部 ステアリン酸亜鉛 １重量部 フタル酸ジオクチル ２０重量部 （焼成鉛筆芯の製造）実施例１において、配合組成物を
上記配合組成物に代えた以外は実施例１と同様にして製
造を行い目的とする直径0.57mmの鉛筆芯を得た。

【００３４】 比較例１． （配合組成） 天然鱗片状黒鉛 ５０重量部 塩化ビニル樹脂 ５０重量部 ステアリン酸亜鉛 １重量部 フタル酸ジオクチル ２０重量部 （焼成鉛筆芯の製造）実施例１において、配合組成物を
上記配合組成物に代えた以外は実施例１と同様にして製
造を行い目的とする直径0.57mmの鉛筆芯を得た。

【００３５】 比較例２． （配合組成） 窒化硼素 ５０重量部 塩化ビニル樹脂 ５０重量部 ステアリン酸亜鉛 １重量部 フタル酸ジオクチル ２０重量部 （焼成鉛筆芯の製造）実施例１において、配合組成物を
上記配合組成物に代えた以外は実施例１と同様にして製
造を行い目的とする直径0.57mmの鉛筆芯を得た。

【００３６】試験例．上記実施例１及び２並びに比較例
１及び２で得られた鉛筆芯を、JIS S 6005及びJIS S 19
89に準拠して曲げ強度（ＭＰａ）の測定（曲げ強度試
験）、描線の濃度の測定、並びに書き味及び描線の発色
性（筆記特性）について評価した。但し、濃度はJIS S
6005の濃度試験の画線用紙を通常筆記に使用される上質
紙に変更して行った結果である。これらの結果を下記表
１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１の結果からも明らかなように、本発明
の実施例１及び２で得られた超微粒子をコーティングし
た体質材を用いた鉛筆芯は、従来の無処理の体質材を用
いた比較例１及び２の鉛筆芯に比べ、強度は遜色なく高
く、書き味も良好であるが、描線の反射は少なくなって
おり、見た目の色調が黒味のある色調になっていること
が分かる。このことからも本発明の焼成鉛筆心が明らか
に優れていることが判る。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の焼成鉛筆心
は、従来の黒鉛系若しくは窒化硼素系の鉛筆芯とそれぞ
れ同程度の強度を有しているばかりでなく、更に、書き
味も悪くすることなく、光沢を抑えた黒味のある色調の
描線を得ることができる、という点に顕著な効果を奏す
るものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ０．１μｍ以下の超微粒子でコーティン
   グした黒鉛及び／又は窒化硼素を含有することを特徴と
   する焼成鉛筆芯。
2. 【請求項２】 少なくとも体質材と賦形材とを含む配合
   組成物を混練、押出成形後、高温で焼成処理を施してな
   る鉛筆芯において、前記体質材として、０．１μｍ以下
   の超微粒子でコーティングした黒鉛及び／又は窒化硼素
   を用いることを特徴とする請求項１に記載の焼成鉛筆
   芯。
3. 【請求項３】 超微粒子が金属、ホウ化物、炭化物、窒
   化物、及び／又は酸化物から得られるものである請求項
   １又は２に記載の焼成鉛筆芯。