JPH11343446A - 焼成色鉛筆芯及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な発色性、描線濃度をもちながら、機械
的強度、即ち、曲げ強度、引張強度、衝撃強度等に優れ
た、焼成芯体にインクを含浸した焼成色鉛筆芯及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の焼成色鉛筆芯は、少なくとも体
質材からなる多孔質焼成芯体の骨格中にアルカリ−ケイ
酸系ガラスが分散した焼成芯体と、該焼成芯体の気孔内
に充填されたインクとにより構成されたことを特徴とす
る焼成色鉛筆芯。また、本発明の焼成色鉛筆芯の製造方
法は、少なくとも体質材と有機質の賦形材を含む配合組
成物を混練、押出成形、非酸化性雰囲気で焼成し第１焼
成芯体を得、該第１焼成芯体を酸化雰囲気中で加熱して
炭化物のバインダーを酸化除去させた第２焼成芯体を
得、該第２焼成芯体の気孔内にアルカリ−ケイ酸系ガラ
スの水溶液を含浸して加熱処理をした第３焼成芯体を
得、更に該第３焼成芯体の気孔内にインクを充填させる
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、十分な発色性、描
線濃度をもちながら、機械的強度、即ち、曲げ強度、引
張強度、衝撃強度等に優れた、焼成芯体にインクを含浸
した焼成色鉛筆芯及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の焼成色鉛筆芯は、結合材として一
種及び／又は二種以上の粘土等が用いられ、これに窒化
硼素等の体質材、更に必要に応じて耐熱性の顔料、反応
促進材を添加、配合した配合組成物を混練し、この混練
物を押出成形した後、熱処理を経て多孔質焼成芯体と
し、この芯体の気孔中に染料および顔料から成るインク
等を充填させて色鉛筆芯としていた。この時、色鉛筆芯
の重要特性としては、機械的強度が強く、発色性が良
く、筆記描線の濃度が濃いものが要求されている。

【０００３】ところが、従来の焼成色鉛筆芯は機械的強
度が充分でなく、濃度および発色性においても充分なも
のが得られていないのが現状である。そこで、上記の要
求を達成するためには、充分な機械的強度を保持しつつ
気孔率を増加させることにより、芯体に充填されるイン
ク量を多くする必要がある。また、従来結合材として用
いられている粘土等による焼成芯体は、窒化硼素等の体
質材と粘土等の結合材の焼結力が弱く、粘土等自身の強
度も低いため、得られる焼成色鉛筆芯は実用強度に達し
ていないのが現状である。更に、粘土は不純物を含んで
いるため、得られる焼成芯体は一般に有色となり、描線
の発色性に悪影響を与えることとなる。特に、淡色系の
描線のくすんだ色の原因となっている。

【０００４】本発明者らは、上記の課題等を解決する方
法として、少なくとも体質材からなる第２焼成芯体の気
孔内に窒化ケイ素の前駆物質であるペルヒドロポリシラ
ザン含有液を含浸せしめ、窒素雰囲気等の不活性雰囲気
中又はアンモニアガス雰囲気中で熱処理することによ
り、結合材として窒化ケイ素を生成させ、芯体の気孔中
にインクを充填させてなる焼成色鉛筆芯及びその製造方
法を提案している（特開平８−４８９３１号公報）。こ
の製造方法等により得られる焼成色鉛筆芯は、十分な発
色性、描線濃度をもちながら、機械的強度に優れたもの
であるが、結合材の原料であるペルヒドロポリシラザン
が高価である点、また、加水分解しやすく保存安定性が
やや低い点に若干の課題がある。

【０００５】また、特公昭６０−５５５５５号公報に
は、ケイ酸ソーダの１．０〜０．２重量％を焼成後の鉛
筆芯に含浸して強度を向上させてなる鉛筆芯が記載され
ているが、この発明のように黒鉛を用いた黒色焼成芯の
場合は効果はあるかもしれないが、粘土を用いた従来の
焼成色鉛筆芯に含浸した場合、強度向上の効果より、気
孔率が低下することによる描線の発色性が悪化する弊害
の方が大きいという課題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の焼成色鉛筆芯又はその製造方法等の課題を解決す
ることであり、格段に優れた機械的強度及び優れた発色
性、滑らかな書き味を有する焼成色鉛筆芯及びその製造
方法を安価に提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意研究を行った結果、少なくとも体
質材からなる第２焼成芯体の気孔内に特定のガラス系の
水溶液を含浸せしめ、加熱処理等をすることによって、
上記目的の焼成色鉛筆芯及びその製造方法が得られるこ
とを見い出し、本発明を完成するに至ったのである。す
なわち、本発明の焼成色鉛筆芯は、少なくとも体質材か
らなる多孔質焼成芯体の骨格中にアルカリ−ケイ酸系ガ
ラスが分散した焼成芯体と、該焼成芯体の気孔内に充填
されたインクとにより構成されたことを特徴とする。ま
た、本発明の焼成色鉛筆芯の製造方法は、少なくとも体
質材と有機質の賦形材を含む配合組成物を混練、押出成
形、非酸化性雰囲気で焼成し第１焼成芯体を得、該第１
焼成芯体を酸化雰囲気中で加熱して炭化物のバインダー
を酸化除去させた第２焼成芯体を得、該第２焼成芯体の
気孔内にアルカリ−ケイ酸系ガラスの水溶液を含浸して
加熱処理をした第３焼成芯体を得、更に該第３焼成芯体
の気孔内にインクを充填させることを特徴とする。

【０００８】

【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。本発明の焼成色鉛筆芯は、少なくとも体
質材からなる多孔質焼成芯体の骨格中にアルカリ−ケイ
酸系ガラスが分散した焼成芯体と、該焼成芯体の気孔内
に充填されたインクとにより構成されたことを特徴とす
るものである。上記構造となる焼成色鉛筆芯は、少なく
とも体質材と有機質の賦形材を含む配合組成物を混練、
押出成形、非酸化性雰囲気で焼成し第１焼成芯体を得、
該第１焼成芯体を酸化雰囲気中で加熱して炭化物のバイ
ンダーを酸化除去させた第２焼成芯体を得、該第２焼成
芯体の気孔内にアルカリ−ケイ酸系ガラスの水溶液を含
浸して加熱処理をした第３焼成芯体を得、更に該第３焼
成芯体の気孔内にインクを充填させるにより製造するこ
とができる。従って、本発明の焼成色鉛筆芯の製造は、
上述の如く、順次第１焼成芯体、第２焼成芯体、第３焼
成芯体を得た後、該第３焼成芯体の気孔内にインクを充
填することにより行われる。

【０００９】本発明において、先ず第１焼成芯体は、少
なくとも体質材と有機質の賦形材を含む配合組成物を原
料とし、この配合組成物を混練、押出成形、非酸化性雰
囲気で焼成することにより得られる。第１焼成芯体に用
いる体質材としては、従来焼成型の色鉛筆芯に使用され
ているものであれば、いずれも使用可能である。例え
ば、酸化チタン、雲母、タルク、窒化硼素、シリカ、ア
ルミナ、炭酸カルシウム等白色系のものや、色相によっ
ては二硫化モリブデン、二硫化タングステン等有色系の
ものも使用することができ、当然これら数種類の混合物
も使用できる。また、必要に応じて耐熱性顔料を配合し
てもよい。

【００１０】また、第１焼成芯体に用いる有機質の賦形
材は、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化ポリ塩化ビニル樹
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
類等いずれも使用可能で、当然これら数種類の混合物も
使用できる。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、ジオクチ
ルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢ
Ｐ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、アジピン酸ジオ
クチル（ＤＯＡ）、プロピレンカーボナート、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、必要に応じて上記配
合組成物に添加しても良い。

【００１１】これら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中等の非酸化性雰
囲気中で焼成することにより、有機質の賦形材が炭化さ
れ炭素をバインダーとする第１焼成芯体が得られる。上
記で得られた第１焼成芯体を酸化雰囲気中で加熱して、
炭素のバインダーを酸化除去させることにより多数の気
孔を備えた多孔質芯体からなる第２焼成芯体が得られ
る。

【００１２】本発明において、アルカリ−ケイ酸系ガラ
スの水溶液を含浸し、加熱処理により高強度の焼成芯体
を得るのに有用な芯体は、気孔が微細で充分に存在し、
且つ均一に分散していて、体質材が高配向している芯体
であることが必要である。この芯体を使用することによ
り、結合材となるケイ酸アルカリガラスは、芯体中に微
細で均一に分散して存在することとなり、さらに、体質
材が高配向しているため少量の結合材で芯体の強度を発
現しやすく、芯体の崩れも均一となる。

【００１３】本発明における第１焼成芯体は、上述の如
く、従来の焼成で発生した気孔と炭化物のバインダーが
微細で充分に存在し、且つ均一に分散していて、体質材
が高配向している芯体であり、炭化物のバインダーを酸
化除去することにより得られた第２焼成芯体の気孔は微
細で充分に存在し、且つ均一に分散しているものであ
る。これより、第１焼成芯体から得られる第２焼成芯体
はアルカリ−ケイ酸系ガラスの水溶液を含浸させ、加熱
処理により高強度の焼成芯体を得るのに有用な芯体とな
るものである。

【００１４】本発明において、第２焼成芯体へのアルカ
リ−ケイ酸系ガラスの水溶液の充填量が大きいほど、第
３焼成芯体は機械的強度の強いものとなる。ここでアル
カリ−ケイ酸系ガラスの水溶液を充填するための第２焼
成芯体の気孔は、上述の如く、体質材と有機質の賦形材
とからなる混練物を、非酸化性雰囲気で焼成することに
よって得られる気孔と、前記炭化物のバインダーを除去
することにより得られる気孔の両者から構成されてい
る。第２焼成芯体の気孔率の調整は、主に有機質の賦形
材の配合割合を調整することにより行われるものである
が、他に炭素粒状物質等の気孔成形材を適宜添加しても
かまわない。なお、全気孔に対する炭素のバインダーの
除去による気孔の量は全く任意である。

【００１５】本発明において、該第２焼成芯体の気孔内
にアルカリ−ケイ酸系ガラスの水溶液を含浸して加熱処
理すると、結合材となるアルカリ−ケイ酸系ガラス、例
えば、ケイ酸ナトリウムなどを第２焼成芯体中に均一に
分散することができ、濃い描線濃度を得るのに必要なイ
ンクを充填する気孔を保持したまま、安価で高い強度の
焼成芯体が得られるものとなる。第２焼成芯体に含浸す
るアルカリ−ケイ酸系ガラスとしては、例えば、ケイ酸
カリウムも存在するが、ケイ酸ナトリウムが一般に知ら
れていて、また強度の点でも効果的である。ケイ酸ナト
リウムは、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏのモル比（ｎ）が異なるこ
とにより性質が異なるものとなる。ガラスとなるのは、
ｎ＝２〜４のものであるが、本発明では、ｎ＝２．０〜
３．５のものが好ましい。本発明で使用するアルカリ−
ケイ酸系ガラスの水溶液は，加熱して水分を蒸発させる
ことにより硬化するものである。好ましくは、この水溶
液に水と混合されやすく、かつ、水の蒸発促進効果があ
るエチルアルコールなどのアルコールを添加することが
望ましい。また、上記アルカリ−ケイ酸系ガラスの水溶
液の濃度は、あまり濃いと、本発明のように気孔率が大
きい第２焼成芯体でも含浸しにくく、また濃度が薄いと
強度は向上しにくいものとなるため、好ましい濃度は１
５〜３５重量％である。

【００１６】第２焼成芯体にアルカリ−ケイ酸系ガラス
の水溶液を含浸する方法としては、例えば、第２焼成芯
体をアルカリ−ケイ酸系ガラスの水溶液中に浸漬し、必
要に応じて加熱、減圧、加圧等の条件下で含浸させる方
法が挙げられる。

【００１７】更に、高強度の第３焼成芯体を得るために
必要に応じてアルカリ−ケイ酸系ガラスの水溶液の含
浸、加熱工程を繰り返し行ってもよい。

【００１８】本発明の焼成色鉛筆芯は、上記で得られた
第３焼成芯体の気孔内にインクを充填させることにより
得られる。第３焼成芯体に含浸するインクとしては、従
来公知のものであればいずれも使用することができる。
例えば、染料及び／又は顔料等の着色剤を動植物油、合
成油、アルコール類、炭化水素油、水等に溶解、分散さ
せ、あるいは必要に応じて樹脂、界面活性剤等をさらに
添加し製造された一般的に用いられている印刷用イン
ク、スタンプインク、ボールペンインク等が用いられ
る。インクを含浸する方法としては、例えば、第３焼成
芯体をインク中に浸漬し、加熱、減圧、加圧等の条件下
で気孔内に充填させる。さらに、繰り返し含浸を行って
もよい。上記より得られた本発明の焼成色鉛筆芯は、少
なくとも体質材からなる多孔質焼成芯体の骨格中にアル
カリ−ケイ酸系ガラスが分散した焼成芯体と、該焼成芯
体の気孔内に充填されたインクとにより構成されたもの
となる。

【００１９】このように構成される本発明の焼成色鉛筆
芯及びその製造方法では、下記(1)及び(2)の作用等を有
することとなる。 (1) 第２焼成芯体は、気孔が微細で充分に存在し、且つ
均一に分散していて、体質材が高配向しているため、結
合材となるアルカリ−ケイ酸系ガラスを第２焼成芯体中
に少量存在させるだけで、濃い描線濃度を得るのに必要
なインクを充填する気孔を保持したまま、安価で高強度
の焼成芯体が得られることとなる。 (2) 書き味は、結合材に粘土等を用いた従来の焼成色鉛
筆芯と比較しても同等以上で良好となる。これは、第３
焼成芯体中に結合材であるケイ酸アルカリガラスが微細
且つ均一に分散して存在することにより、高配向した体
質材が均一に崩れるため書き味は良好となる焼成色鉛筆
芯となる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例により、更
に具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって何
等限定されるものではない。

【００２１】 （実施例１） 窒化硼素 ４４重量％ 塩化ビニル樹脂 ４０重量％ ジオクチルフタレート（ＤＯＰ） １５重量％ ステアリン酸亜鉛 １重量％ 上記配合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、二本ロールで混練した後、細線状に押出成
形し、これから残留する可塑剤を除去すべく空気中で１
８０℃で加熱処理して、しかるのち窒素雰囲気中にて１
０００℃まで昇温させた後、１０００℃にて焼成して第
１焼成芯体を得た。

【００２２】この第１焼成芯体を酸化雰囲気で約７００
℃で加熱焼成して残留している炭素化した樹脂分を除去
して白色の第２焼成芯体を得た。次いで、この第２焼成
芯体に、ケイ酸ナトリウム（モル比２．２）の水溶液
（２５重量％）を室温で１日含浸後、１２０℃にて２時
間加熱して焼成芯体を得た。このケイ酸ナトリウムの水
溶液（２５重量％）の含浸、加熱工程をさらに２回繰り
返し、直径０．５７ｍｍの白色の第３焼成芯体を得た。
次に、赤色インクに上記第３焼成芯体を浸し、７０℃で
２４時間放置した。この赤色インクが充填された第３焼
成芯体表面をアルコールで洗浄し、直径０．５７ｍｍの
赤色の焼成色鉛筆芯を得た。

【００２３】 （比較例１） 窒化ホウ素 ４０重量％ カオリン ３５重量％ ポリビニルアルコール １８重量％ ポリエチレングリコール ７重量％ 上記配合組成物と同重量の水とをヘンシェルミキサーで
混合分散し、二本ロールで混練し、水分調整した後、細
線状に押出成形し、これから残留する水を除去すべく、
空気中で１０５℃にて熱処理して、しかる後アルゴンガ
ス中にて１１００℃まで昇温して１１００℃で焼成し
た。さらに、酸化雰囲気で７００℃で焼成し、炭素化物
を除去して直径０．５７ｍｍの白色焼成芯体を得た。次
いで、赤色インクに上記焼成芯体を浸し、７０℃で２４
時間放置した。この赤色インクが充填された焼成芯体表
面をアルコールで洗浄し、直径０．５７ｍｍの赤色の焼
成色鉛筆芯を得た。

【００２４】（比較例２）上記比較例１の白色焼成芯体
にケイ酸ナトリウムの水溶液（１０重量％）を室温で１
日含浸後、１２０℃にて２時間加熱して０．５７ｍｍの
白色焼成芯体を得た。次いで、赤色インクに上記焼成芯
体を浸し、７０℃で２４時間放置した。この赤色インク
が充填された焼成芯体表面をアルコールで洗浄し、直径
０．５７ｍｍの赤色の焼成色鉛筆芯を得た。

【００２５】上記実施例１及び比較例１、２で得られた
焼成色鉛筆芯について、ＪＩＳ−Ｓ−６００５−１９８
９に準拠して曲げ強度（ＭＰａ）、官能評価による書き
味、描線の発色について評価した。これらの結果を下記
表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】上記表１に示した結果から明らかなよう
に、本発明範囲の実施例１の焼成色鉛筆芯は、本発明の
範囲外となる比較例１及び２の焼成色鉛筆芯に較べて、
曲げ強度に優れ、且つ、同等の書き味を示し、描線発色
性が鮮明であることが判明した。比較例２は、強度にお
いて比較例１より向上したが、気孔率が小さくなり薄い
描線となった。

【００２８】

【発明の効果】本発明の焼成色鉛筆芯は、少なくとも体
質材からなる多孔質焼成芯体の骨格中にアルカリ−ケイ
酸系ガラスが分散した焼成芯体と、該焼成芯体の気孔内
に充填されたインクとにより構成されたものであるの
で、十分な発色性、描線濃度をもちながら、曲げ強度等
の機械的強度に優れたものとなる。また、本発明の焼成
色鉛筆芯の製造方法は、少なくとも体質材からなる多孔
質焼成芯体に、結合材となるアルカリ−ケイ酸系ガラス
の水溶液を含浸、加熱して用いることにより、気孔率が
大きくても機械的強度に優れ、実用上折れ難く、さらに
インク充填量が多くなることにより、きわめて優れた発
色が得られると同時に、良好な書き味を有する焼成色鉛
筆芯が製造されるものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも体質材からなる多孔質焼成芯
   体の骨格中にアルカリ−ケイ酸系ガラスが分散した焼成
   芯体と、該焼成芯体の気孔内に充填されたインクとによ
   り構成されたことを特徴とする焼成色鉛筆芯。
2. 【請求項２】 少なくとも体質材と有機質の賦形材を含
   む配合組成物を混練、押出成形、非酸化性雰囲気で焼成
   し第１焼成芯体を得、該第１焼成芯体を酸化雰囲気中で
   加熱して炭化物のバインダーを酸化除去させた第２焼成
   芯体を得、該第２焼成芯体の気孔内にアルカリ−ケイ酸
   系ガラスの水溶液を含浸して加熱処理をした第３焼成芯
   体を得、更に該第３焼成芯体の気孔内にインクを充填さ
   せることを特徴とする焼成色鉛筆芯の製造方法。