JPS6234559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高硬度（ここでいう高硬度とは鉛筆硬
度Ｈ以上のもので、鉛筆芯は9H、シヤープ用芯
は4Hまでをいう）、高強度の鉛筆芯の製造方法に
関し、さらに詳しくはシリコーン系樹脂の高温処
理物を主たる結合材として用い、高硬度の鉛筆
芯、殊にシヤープペンシル用の芯を製造する方法
に関する。 従来、鉛筆芯は黒鉛カーボンブラツクを結合材
としての粘土と共に充分混練した後、押出し成型
し、100℃前後の温度で乾燥した後さらに1000℃
前後の温度で焼成し、次いで浸油することによつ
て製造されていたが、この方法では極細のシヤー
プペンシル用の芯として充分な強度を有する鉛筆
芯を得ることは困難であつた。 このため最近では結合材として粘土の代りにポ
リ塩化ビニル、ピツチ、アスフアルト、セルロー
ス誘導体、リグニン誘導体、アラビアゴム、ポリ
ビニルアルコール等を用いる方法がいろいろ提案
されている。 しかしながら、これらの高分子を用いて鉛筆芯
を製造する場合には、成型された芯状組成物の焼
成条件として常温から300〜500℃までの間を毎時
10〜30℃という極めてゆつくりとした昇温速度で
加熱しなければ焼結体として十分な炭化物を得ら
れず、そのためにはかなりの熟練と設備とを要
し、またこれらの結合材の炭化物は無機物の粘土
等に比べて軟らかいものであるうえに焼成後の残
さ量が少ないため高硬度、高強度芯を作成する場
合、結合材である熱可塑性樹脂を多量に混入しな
ければならない。 しかしながら、熱可塑性樹脂を多量に混入すれ
ば多量の熱分解ガスの発生によりワレ、フクレが
生じて高硬度芯を作成することはもちろん、高強
度芯を作成する事も困難である。 また、特公昭48−32707に記載されている発明
の方法は、粘土や塩化ビニール等を用いる方法に
代り、結合材として珪酸ソーダを用いた鉛筆芯の
製造方法であり、この方法ではさらに極細のシヤ
ープペンシル用芯として充分な強度は得られず、
したがつて高硬度、高強度鉛筆芯は得られない。 特公昭49−45331に記載されている発明の方法
は着色材、粘土を水とともに混練、押出し成型し
た後、高温で焼成する鉛筆芯を製造する方法にお
いて混練時全固形分に対して15〜30重量％のポリ
ビニルアルコールは高温で焼成した際ほとんど灰
化されてしまうため残された粘土の結合材によつ
て強度が保たれるものである。 したがつて、強度的には従来の粘土芯と同様も
しくは若干の強度増加が計られるが、基本的には
従来の粘土芯と同様であり、極細シヤープペンシ
ル用芯として充分な強度を得ることは困難であ
る。本発明者は上記の如き欠点を克服すべく鋭意
研究を行なつた結果、焼成により強固なケイ素化
合物の焼結体が得られるシリコーン系樹脂を用
い、さらにこれを500℃以下の低温処理によつて
熱分解されやすいメチル基、フエニル基等を炭化
あるいは熱分解除去して焼成時に発泡、ワレ等の
原因となる物質を除き、強固な焼結物となるケイ
素化合物を多量に残しうるシリコーン系樹脂の濃
縮物を作成することにより高硬度であり、かつ極
細シヤープペンシル用芯として充分な強度を有す
る鉛筆芯を製造することが可能である方法を見い
出し本発明を完成した。 本発明の製造方法は少なくとも結合材と耐熱着
色材から成る混練物(A)を20〜250℃で熱処理し更
に無酸化雰囲気中において500℃以下の高温で処
理した後、冷却し、粉砕した粉体を作成しこれに
結合材、耐熱着色材、成型助剤から成る混練物(B)
に加熱混練した後芯状に成形し、無酸化雰囲気中
において少なくとも900℃で焼成する事を特徴と
するものである。 本発明の混練物(A)に使用する結合材としてはシ
リコーン系樹脂であり、耐熱性を有し、焼成後の
残分が多いものである。 このシリコーン系樹脂に耐熱着色材を混練する
ことによりシリコーン樹脂はさらに耐熱性を有し
シリコーン樹脂に含まれる有機物の炭化物量が多
く残存するため焼成後の残分の収率は多くなる。 収率は次の式によつて求めた。 収率＝焼成後のシリコーン系樹脂灰分／焼成前のシリコ
ーン系樹脂量×100 （％） 即ち、結合材のシリコーン系樹脂（80〜90重量
部）に耐熱着色材（10〜20重量部）の混合物を加
えて混練物(A)を作成する。 次に、混練物(A)に含まれる溶剤分を発泡するこ
となく揮発除去すべく20〜130℃で５〜200時間熱
処理し、次に結合材のシリコーン系樹脂を硬化す
べく40〜250℃で0.5〜100時間熱処理し、次に有
機化合物であるシリコー系樹脂側鎖のメチル基、
フエニル基等を炭化あるいは熱分解除去すべく無
酸化雰囲気中において250〜500℃で0.5〜100時間
熱処理した後冷却し高温焼成の際、強固な焼結性
を有する黒色粉体を作成した。この黒色粉体は若
干のC₆H₆、C₆H₅CH₃、〔（CH₃）₂SiO〕₄、
〔（C₆H₅）₂SiO〕、〔（CH₃）₂SiO〕₂等を含有するも
のであつて完全に熱分解蒸発した灰分のシリカで
はない。 これに可塑性のある樹脂である結合材（５〜40
重量部）と着色材（５〜40重量部）と成型助剤
（１〜10重量部）から成る混練物(B)に加熱混練し
た後芯状に成型し、次に20〜250℃で熱処理して
残留する溶剤分を除去し、結合材を固化した後、
少なくとも無酸化雰囲気中において900℃好まし
くは1000〜1200℃で焼成することを特徴とする鉛
筆芯、殊にシヤープペンシル用の芯を製造するこ
とが可能であることを見い出し本発明を完成し
た。 本発明において混合物(A)に用いるシリコーン系
樹脂は末端シラノール基の脱水縮合によつて強固
な三次元網状構造を形成するものであり、シリコ
ーンオイルとその変性化合物、シリコーンゴムと
その変性化合物、シリコーンワニスとその変性化
合物等が包含され、本発明では中でもシリコーン
ワニスが好適に使用される。又、混合物(A)に用い
る耐火着色材は高温加熱用の難融で化学的に安定
な化合物で、白色粉体としてアルミナ、シリカ系
が最も普通であるが、その他の酸化鉱物系、窒化
物系が知られており、これらは白色用の耐火着色
材である。 さらにカーボンブラツク、黒鉛の黒色粉体と群
青ベンガラのような青、赤の粉体等が包含され、
中でも固体潤滑特性の勝れた黒鉛、雲母、窒化ホ
ウ素が有効である。 本発明において混練物(B)に使用する結合材とし
て酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂等の熱可塑性
樹脂、あるいはポリエステル樹脂、フエノール樹
脂シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を単独あるい
は混合した樹脂が有効である。 本発明では軟化温度（加熱して材料が軟らかく
なり変形を始める温度）の低い酢酸ビニル系樹脂
を単独あるいは混合した樹脂が好適に使用され
る。又、混練物(B)に用いる耐火着色材は混合物(A)
に使用する着色材を用いることが可能であり、本
発明では黒鉛が好適に使用される。 本発明において混練物(B)に使用する成型助剤と
しては、例えばパラフインロウ、モンタンロウ、
ミツロウ、鯨ロウ、カルナバロウ、ヌカロウ、ス
テアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ステ
アリルアルコール、セチルアルコールなどが挙げ
られ、融点が45℃以上のものが適している。 以上述べた本発明の方法によれば、焼成により
きわめて強固な結合性ときわめて硬いケイ素化合
物の焼結体を多量に含有する鉛筆芯が得られる。 このため筆記性に勝れ、摩耗量が少なく、きわ
めて高硬度で均一で安定した品質を有する高品質
の鉛筆を製造することが出来る。 本発明により製造される鉛筆芯は特にシヤープ
ペンシル用高硬度芯として適しているが、それの
みならず、通常の鉛筆芯としてもまた広範な用途
を有するものである。 次に実施例を掲げて本発明をさらに説明する。 実施例 １ 混合物(A)の組成 シリコーンワニス（結合材、溶剤分50％ 信越化
学工業株式会社製） 63重量部 黒鉛（耐熱着色材） ５重量部 シリコーンワニスと黒鉛をニーダー等で混練
し、100℃で100時間熱処理し、混練物(A)に含まれ
る溶剤分を除去し、次に250℃で24時間熱処理
し、シリコーンワニスを硬化させ、次に無酸化雰
囲気中で350℃で２時間熱処理し、シリコーンワ
ニスを熱分解してピツチ状の黒色物質を得た。 この黒色物質が強固な焼結物となるケイ素化合
物であり、シリコーン系樹脂の濃縮物である。 これを冷却し、粉砕し、粉体を作成した。 混練物(B)の組成 ポリ酢酸ビニル（結合材、溶剤分50％ 昭和高分
子株式会社製） 10重量部 黒鉛（耐熱着色材） 20重量部 パラフイン（成型助剤） １重量部 ステアリルアルコール（成型助剤） １重量部 次に混練物(B)の組成に示したものをニーダーで
混練し、混合物(B)を作成し、これに混練物(A)の粉
体を混入し、ニーダー、ロール等で40〜80℃で加
熱混練した後、芯状に成型し次に芯に残留する溶
剤分を除去すべく60℃にて100時間熱処理して固
化した芯を得た。 これを無酸化雰囲気中において昇温速度毎時
200℃で1000℃まで加熱し、1000℃の温度で１時
間焼成を行ないことを放冷し、目的の芯を得た。
得られた鉛筆芯（直径0.57mm）の曲げ強、反射
率、鉛筆硬度は「表」に示すとおりである。 実施例 ２ 混合物(A)の組組 シリコーンワニス（結合材、溶剤分30％ 信越化
学工業株式会社製） 63重量部 窒化ホウ素（耐熱着色材） ５重量部 混合物(B)の組成 シリコーンワニス（結合材、溶剤分30％ 信越化
学工業株式会社製） ５重量部 ポリ酢酸ビニル（結合材、溶剤分50％ ダイセル
株式会式製） ５重量部 パラフイン（成型助剤） １重量部 ステアリルアルコール（成型助剤） １重量部 実施例１と同様の作成方法で混練物(A)の粉体を
作成し、混練物(B)に混入し芯に成型した。 次に溶剤分を除去すべく60℃にて100時間熱処
理し、さらに150℃で24時間熱処理し、さらに250
℃で３時間熱処理して結合材の硬化を行ない、硬
化芯を得た。 これを無酸化雰囲気中において昇温速度毎時
200℃で1000℃まで加熱し1000℃の温度で１時間
焼成を行ない、これを放冷し目的の芯を得た。得
られた鉛筆芯（直径0.57mm）の曲げ強度反射率、
鉛筆硬度は「表」に示すとおりである。 実施例 ３ 混合物(A)の組成 シリコーンワニス（結合材、溶剤分50％ 信越化
学工業株式会社製） 63重量部 群青（耐熱着色材、第１化成工業株式会社製）
５重量部 混合物(B)の組成 シリコーンワニス（結合材、溶剤分30％ 信越化
学工業株式会社製） 10重量部 黒鉛（耐熱着色材） 20重量部 パラフイン（成型助剤） １重量部 ステアリルアルコール（成型助剤） １重量部 実施例２と同様の方法で処理し、目的の芯を得
た。得られた鉛筆芯（直径0.57mm）の曲げ強度、
反射率、鉛筆芯硬度は「表」に示すとおりであ
る。 実施例 ４ 混合物(A)の組成 シリコーンワニス（結合材、溶剤分50％ 信越化
学工業株式会社製） 53重量部 黒鉛（耐熱着色材） ５重量部 混合物(B)の組成 ポリ酢酸ビニル（結合材、溶剤分50％ 昭和高分
子株式会社製） 10重量部 黒鉛（耐熱着色材） 30重量部 パラフイン（成型助剤） １重量部 ステアリルアルコール（成型助剤） １重量部 実施例１と同様の方法で処理し、目的の芯を得
た。得られた鉛筆芯（直径0.57mm）の曲げ強度、
反射率、鉛筆芯硬度は「表」に示すとおりであ
る。 比較例 １ 珪酸ソーダー（結合材） 40重量部 黒鉛（着色材） 40重量部 水 20重量部 珪酸ソーダーと黒鉛をニーダーで水分を蒸発さ
せながら加熱混合し、水分含量15％にして成型し
これを100℃で24時間乾燥固化し、これを無酸化
雰囲気中において昇温速度毎時200℃で1000℃ま
で加熱し1000℃の温度で１時間焼成した。 得られた鉛筆芯（直径0.57mm）の曲げ強度、反
射率、鉛筆硬度は「表」に示す様にこの方法で得
られた芯は大変強度が弱いものであつた。 又、高分子樹脂のような可塑性を有しないため
成型芯は大変もろく、成型する際に歪等によるワ
レが生じ、そのため芯強度の均一性が損なわれ
た。 比較例 ２ 粘土（結合材、ドイツ粘土） 40重量部 ポリビニルアルコール（増粘材 信越化学工業株
式会社製PA−05） ３重量部 黒鉛（着色材） 37重量部 水 20重量部 比較例１と同様の作成方法で処理し、鉛筆芯
（直径0.57mm）を得た。 この芯の曲げ強度、反射率、鉛筆硬度は「表」
に示すとおりであるが、この方法により得られた
芯はもろいものであり、極細シヤープペンシル用
芯として充分な強度を得ることはできなかつた。

【表】 なお「表」に示す曲げ強度はJIS−Ｓ−6019−
1972により反射率及び鉛筆硬度はJIS−Ｓ−6005
−1963により測定した値である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも結合材と耐熱着色材で構成された
   混練物(A)を20〜250℃で熱処理し、更に無酸化雰
   囲気中において500℃以下の高温で処理した後冷
   却し、粉砕して粉体を作成しこれに結合材、着色
   材、ワツクスからなる混練物(B)に加熱混練した
   後、芯状に成形し、少なくとも無酸化雰囲気中に
   おいて900℃で焼成することを特徴とする高硬
   度、高強度鉛筆芯の製造法。 ２ 本発明の混練物(A)に使用する結合材としては
   シリコーン系樹脂であり、焼成により強固な焼結
   体であるケイ素化合物が焼成残分として作成しう
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の高硬度、高強度鉛筆芯の製造方法。 ３ 混合物(A)によつて作成した粉体は加熱処理に
   より、可塑性を失なわない程度に熱分解されたも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の高硬度、高強度鉛筆芯の製造法。 ４ 混合物(A)に使用する着色材としては、耐熱性
   を有し、シリコーン樹脂の耐熱性を高めるもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の高硬度、高強度鉛筆芯の製造法。