KR100760447B1 - 소성 연필심의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소성 연필심의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흑연 착색제에 파심 분말을 첨가하고 혼련한 후 가압, 가열 및 압출 성형하여 소성함으로써 배향성이 우수하고강도특성이 저하되지 않으면서도 저가의 소성 연필심의 제조가 가능하여 경제성이 있는 소성 연필심의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 소성 연필심의 제조방법은 소성을 증가시키기 위해 착색제에 첨가하는 재료로서 파심 분말을 사용하므로 저가의 소성 연필심 제조가 가능해져 경제성과 실용성이 높은 연필심 제조 방법을 제공할 수 있는 효과가 있으며, 파심 분말을 적절한 범위 내에서 첨가하여 배향성도 우수하고 강도 특성 또한 저하되지 않아 우수한 품질의 연필심을 제공할 수 있는 효과가 있다.

소성, 연필심, 파심 분말, 흑연 착색제

Description

소성 연필심의 제조방법{FABRICATION METHOD OF PENCIL LEAD}

본 발명은 소성 연필심의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흑연 착색제에 파심 분말을 첨가하고 혼련한 후 가압, 가열 및 압출 성형하여 소성함으로써 강도특성이 저하되지 않으면서도 저가의 소성 연필심의 제조가 가능하여 경제성이 있는 소성 연필심의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 소성 연필심은 흑연, 카본 블랙 등의 착색제에 점토나 수지 등의 결합재를 가하고, 여기에 용제나 가소제를 첨가하고 혼련하여 이를 압출 성형하고 고온에서 소성한 후 완성된다.

이러한 소성 연필심의 주요 성능평가 항목으로는 강도, 농도, 필기감 등을 들 수 있는데, 특히 직경 1㎜ 이하인 샤프펜슬용의 연필심은 고강도가 요구되고 있으나, 강도를 올리게 되면 농도나 필기감이 떨어지는 역 상관관계로 인하여 개발에 어려움이 있다.

이러한 종래 소성 연필심의 강도를 향상시키기 위한 방법으로는 착색재의 일부에 탄소섬유를 배합하는 일본 특허 공개 소48-18347과, 단섬유상의 티탄산 칼륨의 배합이 일본 특허 공개 소55-135182에서 제안되어 있으나, 섬유상물의 직경이 너무 크기 때문에 강도 유지에 기여하는 흑연 등의 배향성이 저하되어 전체적인 강도특성이 떨어지는 경향을 갖고 있다.

또한 일본 특개평 8-325504에 카본 나노 튜브를 배합하는 제조방법이 제안되어 있으나, 카본 나노 튜브는 현재 공업적인 양산이 곤란하고 첨가시 전체 연필심의 제조단가가 높아져 경제적인 측면에서도 현실적인 사용이 곤란한 문제를 갖고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 소성 연필심의 제조시 배향성이 우수하여 강도특성이 저하되지 않으면서도 저가의 소성 연필심의 제조가 가능하여 경제성이 있는 소성 연필심의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소성 연필심의 제조방법은, 흑연 착색제에 제조하고자 하는 연필심과 동일 조성의 파심 분말을 10 내지 40 부피(vol) % 만큼 첨가한 배합물을 혼련하는 단계;와, 상기 혼련된 배합물을 가압, 가열 및 압출 성형하여 소성하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법이 제공된다.

흑연 착색제란 통상의 연필심에서 검은색의 색깔을 구현하기 위한 재료로서 카본질 재료를 사용하며, 흑연, 카본블랙 등이 대표적인 물질이며 경우에 따라서는 탄소섬유, 카본 나노 튜브, 티탄산칼륨 등을 사용할 수 있으며, 특히 연필심에 가장 널리 사용되는 흑연골재로는 인상흑연을 들 수 있는데, 이는 그 모양이 얇은 판상으로 되어 있어 압출성형 후 층간의 강도가 매우 낮음으로 인해 쉽게 마모되어 필기가 가능해지기 때문이라 할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

본 발명의 소성 연필심을 제조하기 위한 출발 원료로서 상용의 흑연 분말에 제조하고자 하는 연필심과 동일 조성의 파심 분말을 표 1에 나타낸 바와 같은 범위를 갖도록 설계하여 여러 가지 실시예와 비교예를 시험하였고, 여기에 바인더를 혼합하였다.

각각의 조성에 대하여 믹서를 사용하여 유기용매 중에서 혼합 분산시킨 후 롤러를 사용하여 2차 혼련(roll mixing milling)하였고, 혼련된 배합물은 압출 성형기에서 열간 압출하였으며, 환원 분위기에서 1000℃의 고온으로 소성하여 최종 소성 연필심을 제조하였다.

여기서, 혼련이란 흑연골재와 결합제, 용제, 가소제 등이 혼합된 배합물의 분산 및 균질도를 향상시키고 점도를 조절하기 위하여 롤러 등을 사용하여 반복 밀링 함으로써 압출 성형용 반죽을 만드는 공정을 말하는 것이다.

	파심 분말 Vol%	배향성	꺽임강도(MPa)
비교예 1	0	양호	250
실시예 1	10	양호	260
실시예 2	20	양호	280
실시예 3	30	양호	300
실시예 4	40	양호	255
비교예 2	50	불량	150

위의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 4의 경우에는 소결 후 배향성이 양호하고 동시에 우수한 꺽임강도 특성을 나타내었 으며, 비교예 1에서와 같이 파심 분말의 혼합량이 너무 작으면 꺽임강도가 낮으며, 비교예 2에서와 같이 파심 분말의 혼합량이 너무 많으면 배향성도 불량하고 꺽임강도 또한 낮은 것으로 나타났다.

즉, 본 발명의 다양한 실시예들에서 알 수 있듯이, 흑연 착색제에 강도 특성의 향상을 위하여 연필심 제조 공정상 일종의 부산물로 발생하는 파심 분말, 즉 제조하고자 하는 연필심과 동일 조성의 파심 분말을 10 내지 40 부피 %만큼 첨가하여 혼련하고 가압, 가열 및 압출 성형하여 소성 연필심을 제조하면 배향성이 우수하고 강도 특성이 저하되지 않으면서도 저가의 소성 연필심의 제조가 가능해지는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 얼마든지 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 잘 알 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 소성 연필심의 제조방법은 소성을 증가시키기 위해 착색제에 첨가하는 재료로서 파심 분말을 사용하므로 저가의 소성 연필심 제조가 가능해져 경제성과 실용성이 높은 연필심 제조 방법을 제공할 수 있는 효과가 있으며, 파심 분말을 적절한 범위 내에서 첨가하여 배향성도 우수하고 강도 특성 또한 저하되지 않아 우수한 품질의 연필심을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 흑연 착색제에 제조하고자 하는 연필심과 동일 조성의 파심 분말 10 내지 40 부피(vol)%를 첨가한 배합물을 혼련하는 단계;와,

   상기 혼련된 배합물을 가압, 가열 및 압출 성형하여 소성하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소성 연필심의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 소성하는 단계는 환원 분위기에서 1000℃의 고온으로 소성하는 단계임을 특징으로 하는 소성 연필심의 제조 방법.