KR101591752B1 - 칼라 샤프심 - Google Patents

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KR101591752B1
KR101591752B1 KR1020150021906A KR20150021906A KR101591752B1 KR 101591752 B1 KR101591752 B1 KR 101591752B1 KR 1020150021906 A KR1020150021906 A KR 1020150021906A KR 20150021906 A KR20150021906 A KR 20150021906A KR 101591752 B1 KR101591752 B1 KR 101591752B1
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백영기
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주식회사 뉴마이크로
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Abstract

본 발명은 분말 형태의 가공 안료 25~45중량%와 겔 상태의 가공 수지 55~75중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 샤프심에 관한 것이다.
본 발명에 따른 칼라 샤프심은 ① 휨강도를 높여 사용 중 잘 부러지지 않으며, ②휨강도를 높여 탄성이 좋아 잘 휘어짐으로 다루기가 용이하며, ③안료 코팅방식의 새로운 신기술개발로 필감을 높여 필기 속도, 모양 만들기, 우기(습기), 용지의 질감에 영향을 받지 않으며, ④식물성 가소제를 사용하여 제조된 가공 수지를 사용함으로써 유독물질의 유출이 없어 인체무해하며 어린이들이 맘 놓고 사용할 수 있는 친환경제품이며, ⑤ 컬러선도를 보다 높인 제품으로 50여 가지 이상 파스텔 톤의 다양한 컬러를 생산하므로 오래 보고 있어도 눈의 피로도를 적게 하며 필기, 그래픽 등 다양한 표현을 스케치 할 수 있는 필기도구를 제공할 수 있다.

Description

칼라 샤프심{Color sharp pencile lead}
본 발명은 칼라 샤프심에 관한 것이다.
일반적으로 샤프심은 흑색을 띄는 흑연으로 만들어져서 흑색 밖에는 나타낼 수가 없었으므로 잉크를 사용하는 볼펜과 같이 다양한 색상을 표현할 없다는 단점이 있었다.
따라서 여러 가지 색상으로 다양하게 표시를 하려면 부득이 볼펜을 사용하는 수밖에 없었으나 볼펜을 사용할 경우 지우개로 완전히 지울 수가 없고 단지 백색 페인트가 도포된 콜렉션 테이프를 이용하여 글자위를 덧씌우는 방법으로 지우고 있으므로 용지가 청결하지 못하고 지저분하게 되는 결점이 있었다.
한편, 컴퓨터와 프린터의 대중화로 인하여 샤프펜슬의 용도는 필기구에서 체크펜슬 시대로 옮겨 가고 있다.
따라서 체크펜슬(check pencil)로서 보다 눈에 잘 띄게 하고 그 기능을 강화하기 위하여 샤프심으로도 다양한 컬러를 표현하게 되는 것이 요구되고 있다.
이러한 컬러 샤프심은 1) 다양한 색상을 표현할 수 있어야 하고, 2) 높은 휨강도를 가져서 사용 중 잘 부러지지 않아야하고, 3) 높은 탄성을 가져서 다루기가 용이하여야 하고, 4)필기감이 좋고, 용지의 재질이나 질감에 영향받지 않고 글씨를 쓸수 있어야 하며, 5)유독물질의 유출이 없고 친환경적이아야 한다는 등의 요구조건이 만족되어야 한다. 이와 더불어, 생산성 및 안전성이 보장될 것과 대량생산성이 요구된다.
종래의 컬러 샤프심 제조는 도 1을 참조하면, 기본적으로 원재료인 안료에, 안료의 접착제로 사용되는 가공수지, 용매, 및 필감 확보를 위해 왁스 등을 첨가하여 제조되어 왔다.
즉, 안료, 고강도 왁스, 수지, 및 화학 가소제와 같이 가공하지 않는 4가지 이상의 원재료를 혼합하여 기초 원료로 사용한다.
이때 사용되는 왁스는 샤프심의 강도를 높이기 위해 왁스의 강도를 최대한 높여서 사용하는데, 이를 위해 폴리프로필렌 왁스와 파라핀 왁스를 300℃ 이상의 높은 온도에서 가열하여 진공 용해시켜 고강도 왁스를 제조한다. 또한, 여기에 상기 수지 및 화학가소제를 혼합한다.
그러나, 상기 왁스들은 융점이 130~150℃로 높아서 왁스의 용해를 위해서는 가열 과정이 필수적으로 수반되는데, 이때 상기 수지로 사용되는 질산섬유소(니트로 셀룰로이즈)의 경우 90℃ 이상에서는 폭발위험성이 있기 때문에 60℃ 이하의 온도에서 작업해야 하는 문제가 있다.
이로 인해, 사용되는 수지와 왁스의 배합이 원활하지 않아 작업성과 가공성이 떨어지며, 폭발위험성을 제어해야 하는 매우 어려운 과정을 거쳐야 한다.
또한, 이렇게 혼합된 원재료를 이용하여 블록 형성 과정이나 심출 과정에서 기포 발생, 폭발, 발열, 방화 등의 위험에 노출되어 있으며, 상기 혼합된 원료들은 상온에서의 경화속도가 빠르기 때문에 실제 그 작업성은 매우 취약한 실정이다.
또한, 종래의 방법에 따라 제조된 컬러 샤프심의 경우 휨 강도가 취약하여 이를 보강하기 위한 별도의 보강제가 필요하고, 빠른 상온 경화로 인해 작업성과 생산성이 취약하다.
뿐만 아니라, 필기감이 취약하고, 다양한 색도를 낼 수 없기 때문에 선명도가 떨어지며, 제조단가가 높은 문제들이 산재해 있다.
이에 따라, 컬러 샤프심 제조에 소용되는 각종 원료들을 개선함과 더불어 새로운 원료를 적용한 컬러 샤프심이 요구되고 있다.
한국공개특허 2014-0104797
이에 본 발명에서는 종래 칼라 샤프심 제조시, 수지, 안료, 왁스, 용제 등을 모두 첨가하여 제조함에 있어 용해시 폭발위험성이나, 분산의 어려움 등의 문제를 해결할 수 있고, 다양한 색상 구현이 가능하며, 샤프심에 요구되는 물성을 만족하는 칼라 샤프심을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 샤프심은 분말 형태의 가공 안료 25~45중량%와 겔 상태의 가공 수지 55~75중량%로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 가공 안료는 안료 40~60중량%,
스테아린산 아연(Zn-St) 및 스테아린산(St) 중에서 선택되는 1종 이상의 스테아린산계 왁스; 파라핀 왁스, 마이크로 왁스, 및 PE 왁스로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 탄화수소계 왁스; 및 상기 스테아린산계 왁스와 탄화수소계 왁스의 혼합물 중에서 선택되는 왁스 30~45중량%, 및
수산화 알루미늄, 분말 견운모, 및 지당(TiO2) 중에서 선택되는 1종 이상의 활제 5~25중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 가공 안료는 안료 표면에 왁스가 코팅되어 있으며, 상기 코팅된 왁스 표면에 상기 활제가 부착된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
상기 가공 안료는 입자 크기 2,000~10,000메쉬(mesh)의 분말상인 것이 바람직하다.
상기 가공 수지는 니트로 셀룰로오즈 수지 30~40중량%, 액상 아크릴 수지 1~10중량%, 식물성 가소제 30~45중량%, 및 잔량의 용제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 식물성 가소제는 캄파, 피마자유, 및 대두유로 이루어지는 그룹에서 선택되는 2종을 30:70∼70:30중량비로 혼합된 것이거나, 및 캄파 30~90중량%, 피마자유 1~35중량%, 및 대두유 3~35중량%로 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 칼라 샤프심은 ① 휨강도를 높여 사용 중 잘 부러지지 않으며, ②휨강도를 높여 탄성이 좋아 잘 휘어짐으로 다루기가 용이하며, ③안료 코팅방식의 새로운 신기술개발로 필감을 높여 필기 속도, 모양 만들기, 우기(습기), 용지의 질감에 영향을 받지 않으며, ④식물성 가소제를 사용하여 제조된 가공 수지를 사용함으로써 유독물질의 유출이 없어 인체무해하며 어린이들이 맘 놓고 사용할 수 있는 친환경제품이며, ⑤ 컬러선도를 보다 높인 제품으로 50여 가지 이상 파스텔 톤의 다양한 컬러를 생산하므로 오래 보고 있어도 눈의 피로도를 적게 하며 필기, 그래픽 등 다양한 표현을 스케치 할 수 있는 필기도구이다.
또한, 본 발명에서는 종래와 같이 수지, 왁스, 안료, 용매를 한꺼번에 넣고 배합하는 방식이 아니라, 니트로 셀룰로오즈 수지에 식물성 가소제를 넣어 가공된 수지;와 안료에 왁스 및 활제를 첨가하여 가공된 안료를 혼합하는 공정으로 칼라 샤프심을 안전하게 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 칼라 샤프심 제조방법은 생산 시 취약점인 폭발위험을 감소시켜 생산 안전화와 작업성을 높였으며, 저가의 기계설비 비용으로 대량생산을 할 수 있어 품질은 높고 생산원가는 낮음으로 필기구의 시장진입이 쉽고 마케팅의 우위를 점할 수 있게 하는 컬러 샤프심을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 종래 방법에 따른 칼라 샤프심 제조 과정을 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 칼라 샤프심 제조 과정을 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 융착 과정에서 사용되는 압축 롤러의 구조를 나타낸 것이다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 발명은 칼라 샤프심과 이를 안전하게 제조할 수 있는 칼라 샤프심 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 칼라 샤프심은 분말 형태의 가공 안료 25~45중량%와 겔 상태의 가공 수지 55~75중량%로 구성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 안료와 수지, 왁스 및 용매를 혼합함에 있어 분산의 어려움과 폭발가능성 문제를 해결하기 위하여 가공 안료와 가공 수지를 별도로 제조하고, 이를 혼합하는 공정으로 제조한 데 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 명세서 전반에서 사용된 ‘가공 안료’는 안료에 여러 가지 첨가제를 혼합하여 가공시킨 안료를 포함하는 의미이다.
또한, 본 발명의 명세서 전반에서 사용된 ‘가공 수지’는 상기 NC 수지에 다른 성분들을 첨가하여 가공시킨 수지를 포함하는 의미이다.
상기 분말 형태의 가공 안료 25~45중량%와 겔 상태의 가공 수지 55~75중량%로 혼합되지 않고, 상기 범위를 벗어나는 경우 필기감, 색도, 탄성도, 및 휨 강도가 본 발명에서 요구하는 물성을 만족하지 못하기 때문에 바람직하지 못하다.
이러한 본 발명의 가공 안료는 안료 40~60중량%, 스테아린산 아연(Zn-St) 및 스테아린산(St) 중에서 선택되는 1종 이상의 스테아린산계 왁스; 파라핀 왁스, 마이크로 왁스, 및 PE 왁스로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 탄화수소계 왁스; 및 상기 스테아린산계 왁스와 탄화수소계 왁스의 혼합물 중에서 선택되는 왁스 30~45중량%, 및 수산화 알루미늄, 분말 견운모, 및 지당(TiO2) 중에서 선택되는 1종 이상의 활제 5~25중량%를 포함하는 조성으로부터 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 가공 안료는 안료 표면에 왁스가 코팅되어 있으며, 상기 코팅된 왁스 표면에 상기 활제가 부착된 구조를 가진다. 즉, 가공 안료 제조 방법을 획기적으로 변경함으로써 가공 수지와 배합시 폭발가능성을 완전히 배제하고자 하였다.
또한, 가공 안료에 포함되는 안료, 왁스, 및 활제의 조성이 상기 함량 범위로 사용하는 것이 슬림력(필감), 내마모성(색도)과 가공성 확보에 바람직하다.
본 발명에 따른 가공 안료는 안료 표면에 왁스와 활제가 코팅된 구조를 가지므로, 실제 사용할 때는 가공 수지에 잘 분산되도록 하기 위하여 그 입자 크기 2,000~10,000메쉬(mesh)의 분말상으로 이용하는 것이 바람직하다.
상기 가공 안료는 안료, 왁스, 및 활제를 혼합시켜 혼합물을 만드는 제1단계, 상기 혼합물을 100~150℃까지 승온시키면서 상기 활제를 용해시키는 제2단계, 상기 용해된 혼합물을 실온(r.t.)까지 냉각시키는 제3단계, 및 상기 냉각된 혼합물을 분쇄시켜 분말 상태로 제조하는 제4단계를 거쳐 제조될 수 있다.
또한, 상기 분쇄된 원료는 분말 상태를 잘 유지하도록 밀봉한 후 10℃ 이하에서 보관하는 것이 가공수지(겔)과 최종 합성을 해야 하므로 수분이 외부로부터 침투하거나 마름(건조)현상이 있으면 농도에 영향을 주므로 일정한 원료생산이 어렵고 모든 공정에 작업성이 떨어지기 않도록 하기 위해 바람직하다.
또한, 본 발명의 칼라 샤프심 제조에 사용되는 상기 가공 수지는 니트로 셀룰로오즈 수지 30~40중량%, 액상 아크릴 수지 1~10중량%, 식물성 가소제 30~45중량%, 및 잔량의 용제를 포함하는 조성으로부터 제조될 수 있다.
상기 니트로 셀룰로오즈 수지는 샤프심 제조시 베이스 수지로 사용되는 대표적인 수지이나, 90℃ 이상에서는 폭발하는 성질이 있어 이를 다루는 것이 용이하지 않다. 따라서, 본 발명에서는 여기에 액상 아크릴 수지와 식물성 가소제, 및 용제를 첨가하여 미리 가공시킨 겔 형태의 가공 수지로 사용함으로써 가공 안료와의 분산성이 용이하므로 별도의 열을 가하는 공정이 필요치 않기 때문에 폭발위험성을 미리 제거할 수 있는 효과를 가진다.
가공 수지에 포함되는 상기 식물성 가소제는 캄파, 피마자유, 및 대두유로 이루어지는 그룹에서 선택되는 2종을 30:70∼70:30중량비로 혼합된 것이거나, 및 캄파 30~90중량%, 피마자유 1~35중량%, 및 대두유 3~35중량%로 이루어지는 것일 수 있다. 즉, 2종의 식물성 가소제를 혼합 사용하거나, 3종의 식물성 가소제를 혼합 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가공 수지에서 니트로 셀룰로오즈 수지, 액상 아크릴 수지, 및 식물성 가소제의 함량이 상기 범위를 만족할 때 연성이나, 경화속도, 작업성 및 폭발위험성, 휨 강도 등을 적절히 조절할 수 있어 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 가공 수지는 각 원료가 되는 니트로 셀룰로즈 수지, 액상 아크릴 수지, 식물성 가소제, 및 용제를 혼합시키는 단계, 상기 혼합물을 1~30℃의 온도에서 24~72시간 자연 숙성시키는 단계, 상기 자연 숙성시킨 혼합물을 5~20℃에서 상기 니트로 셀룰로즈 고분자를 용해시키는 단계, 및 상기 용해된 혼합물의 점도를 70~80시간 동안 유지시켜 겔 상태로 제조하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
본 발명에서는 폭발위험성이 없으면서도, 차후 샤프심 제조시 첨가되는 가공 안료와의 충분한 혼합이 가능하도록 겔 상태의 가공 수지를 제조를 위해 상기 용해된 혼합물의 점도를 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 ‘겔 상태’ 라는 의미는 분말 상태의 가공 안료를 충분히 분산시킬 수 있는 정도의 흐름성을 가지는 상태를 포함하며, 그 점도가 특별히 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 상기 가공 안료와 가공 수지를 이용하여 칼라 샤프심을 제조하는 방법을 다음 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 칼라 샤프심 제조방법은 분말 상태의 가공 안료와 겔 상태의 가공 수지를 혼합하여 가공원료를 제조하는 단계, 상기 가공원료를 압착 롤러를 통과시켜 융착시키는 단계, 상기 융착된 가공원료를 블록 형태로 제조하는 단계, 및 상기 블록화된 가공원료로부터 샤프심을 심출하는 단계를 포함한다.
먼저, 첫 번째 단계는 분말 상태의 가공 안료와 겔 상태의 가공 수지를 혼합하여 가공원료를 제조하는 단계이다. 상기 혼합 방법은 특별히 한정되지 않고, 분말 상태의 가공 안료를 겔 상태의 가공 수지에 잘 분산시키면 된다. 또한, 본 발명에서는 가공 수지를 가공 안료의 분산이 용이하도록 겔 상태로 만들었기 때문에 그 혼합이나 분산 공정이 특별한 어려움은 없다.
그 다음 단계는 상기 혼합된 가공 원료를 압착 롤러를 통과시켜 융착시키는 과정을 거친다. 이는 혼합된 가공 안료를 다듬질하여 질김성을 향상시키기 위한 공정이다.
다음 도 3은 본 발명에 따른 압착 롤러의 구조를 나타낸 것으로, 이를 참조하면, 본 발명에 따른 융착 과정은 연달아 배치되고 인접한 롤러끼리 서로 반대방향으로 회전하는 3개의 롤러들로 구성된다. 이러한 융착기를 이용하여 수분을 제거하고 질김성을 향상시킨다. 즉, 가공 원료를 숙성시키는 역할을 하는 것이다.
제3단계는 상기 융착된 가공 원료를 블록 형태로 제조하는 과정이다. 블록 형성 과정에서는 예를 들어 유압 블록기를 이용하여 원통형 블록을 형성한다. 숙련된 가공원료를 유압블록기에 투입하고 유압으로 밀어서 블록을 형성하는 공정으로, 숙성된 원료를 유압으로 압출함으로써, 기포를 제거하고 휨강도를 형상시킨다.
그 다음, 상기 블록 형태의 가공 원료로부터 샤프심을 심출하는 단계를 거친다. 상기 심출되는 샤프심은 다양한 사양에 맞추어 원하는 두께로 심출될 수 있으며, 통상 세계 공통 기준에 맞추어 0.5~2.0mm의 두께 범위에서 소정의 두께로 심출될 수 있다. 심출 과정에서는 예를 들어 유압심출기를 이용하여 샤프심을 심출한다.
또한, 본 발명에서는 상기 심출된 샤프심의 뒤틀림 방지를 위해 정심기를 이용하여 심출된 컬러 샤프심을 틀에 감아서 뒤틀림을 방지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 샤프심을 건조하는 과정을 더 포함할 수 있으며, 상기 건조하는 과정은 70~90℃에서 6~8시간동안 수행될 수 있다.
마무리 과정으로 컷팅기를 이용하여 컬러 샤프심을 길이에 맞게 자르고, 포장하여 완제품을 제조할 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용하여 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
실시예 : 칼라 샤프심 제조
1)가공 원료 제조 및 혼합 단계
ⅰ)가공 수지 제조
다음 표 1의 조성에 따라, 니트로 셀룰로오즈 수지, 액상 아크릴 수지, 식물성 가소제, 및 메틸에틸케톤 용매를 혼합시켰다. 상기 혼합된 재료를 포트에 넣고, 24시간 동안 15℃에서 자연 숙성시켰다. 상기 자연 숙성시킨 혼합물을 10℃에서 24시간 동안 유지하여 상기 니트로 셀룰로오즈 수지를 용해시켰다. 그 다음, 상기 용해시의 점도를 그대로 유지하면서 72시간 동안 보존시켜 겔 상태의 가공 수지를 얻었다. 상기 얻어진 가공 수지를 밀봉하여 냉장고에 넣어 보관하였다.
함량(중량%) 실시예
1 2 3
니트로 셀룰로이즈 30 36.5 40
액상 아크릴 수지 5.5 8.5 3
식물성
가소제		 캄파 12.9 26.4 23.1
피마자유 20.1 1.2 6.6
대두유 30 2.4 3.3
용매(메틸에틸케론) 21.5 25.5 24
ⅱ)가공 안료 제조
다음 표 2의 조성에 따라, 각 원재료들을 혼합시켰다. 상기 혼합된 원료를 가열 배합기에 넣고, 100℃ ~ 150℃ 에서 시간당 10℃(100℃-1시간, 110℃-1시간, 120℃-1시간, 130℃-1시간, 140℃-1시간, 150℃-1시간)로 올리면서 6시간 동안 열을 가해 상기 활제를 용해시켰다. 상기 과정에서 수산화 알루미늄, 지당(TiO2), 견운모의 순서로 광물질이 용해되어 왁스와 동시에 엉켜붙지 않도록 할 수 있어 바람직하다.
그 다음, 상기 150℃까지 가열된 상태에서 상온이 될 때까지 열을 식히는 자연 숙성시켰다. 150℃ 가열 후 상온까지 자연 숙성 과정에서 상기 안료 표면에 왁스가 코팅되고, 상기 코팅된 왁스 표면에 활제가 코팅된 상태가 되도록 하였다.
상기 코팅된 가공 안료를 소정의 크기, 약 2,000~10,000메쉬(mesh)의 분말 상태로 분쇄시켰다. 상기 분쇄된 분말 상태의 가공 안료를 잘 밀봉한 후 10℃에서 보관하였다.
함량(중량%) 실시예
1 2 3
안료(1) 37 31 49
왁스 스테아린산 아연 30 - 28.5
스테아린산 10 - 1.5
파라핀 왁스 - 10 1
마이크로 왁스 - 10 1
PE 왁스 - 10 1
활제(2) 수산화 알루미늄 15 5 3
분말 견운모 6 2 12
지당(TiO2) 2 2 3
(1)안료는 청색을 내는 메틸렌블루(실시예 1), 레드 안료(실시예 2, 3)를 사용함.
(2)활제로 사용된 수산화 알루미늄은 입자 크기 20,000메쉬, 분말 견운모는 15,000메쉬, 지당은 18,000메쉬인 것을 사용함.
(3)최종 제조된 가공안료의 입자 크기는 각각 10,000, 12,000,15,000메쉬였다.
ⅲ)혼합
상기 표 1의 조성으로 제조된 가공 수지와 상기 표 2의 조성으로 제조된 가공 안료를 각각 60:40중량비(실시예1), 75:25중량비(실시예2), 55:45중량비(실시예3)로 혼합하여 가공 원료를 얻었다.
2)가공 원료 융착 단계
상기 혼합된 가공 원료를 다음 도 3의 압착 롤러를 통과시켜 융착시켰다. 상기 융착 단계를 3회 반복 수행하여 가공 원료 안에 있는 수분을 제거하고, 질김성이 향상되도록 하였다.
3)블록화 단계
상기 융착시킨 가공 원료를 유압 블록기에 넣고, 일정한 형태의 블록으로 제조하였다. 본 발명에서는 지름 20cm의 원기둥 형태의 블록으로 제조하였다.
4) 샤프심 심출 단계
상기 블록화된 가공원료로부터 각각 두께가 상이한 샤프심으로 심출시켰으며, 상기 두께는 0.5mm, 0.7mm, 0.9mm, 1,3mm, 및 2.0mm의 5가지 사양에 맞추어 심출시켰다.
5) 샤프심 정심 및 건조 단계
상기 심출된 샤프심을 정심기를 이용하여 틀에 감아 정심 단계를 거치고, 정심된 샤프심을 80℃에서 6시간 건조시켰다.
비교예 1~2
상기 실시예 표 1의 조성으로 제조된 가공 수지와 상기 표 2의 조성으로 제조된 가공 안료를 각각 50:50중량비로 혼합한 가공 안료를 이용하여 칼라 샤프심을 제조하였다.(비교예1)
또한, 종래 안료, 왁스, 수지, 및 용제를 동시에 투입하여 배합하는 과정으로 제조된 칼라 샤프심을 비교예 2로 사용하였다.
실험예 : 물성 측정
상기 실시예에 따라 제조된 칼라 샤프심의 물성을 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.
1)휨 강도 측정
휨 강도는 부러질 때까지의 버팀력(휘게 하거나 구부러질 때 외력에 견디는 힘)을 의미하며, 현재 칼라심에 대한 국제 및 국내 기준은 없는 상태이고, 흑심의 경우 국제 기준(일본 JS)은 10,000∼15,000이고, 국내 기준(KS)은 8,000∼10,000이다. 본 발명에서는 표준화된 휨강도 측정기를 이용하여 다음 수학식 1에 따라 휨 강도를 측정하였다.
(수학식 1)
Figure 112015109873839-pat00001
상기 식에서, F는 휨강도, P는 하중, L은 양자간 거리, D는 심의 지름이다.
2)필기감 및 색도
필기감은 슬림력이 있어 그립감과 기록이 잘되는 정도를 말한다. 현재 칼라 샤프심에 대한 색도와 필기감의 국제 및 국내 표준은 없는 상태이다.
따라서, 본 발명에서는 필기 거리 측정기(샤프심 1개 6cm로 사용할 수 있는 거리를 조사할 수 있는 기계로서 측정 중 색도가 일정하게 표시되는가를 간접 조사할 수 있음)를 이용하여 측정하였다. 색상 기준은 파스텔 크레파스 색도에 기준으로 측정하였다.
4)탄성도
탄성도는 외부의 힘에 의하여 변형되거나 구부려졌다가 원래 모양대로 복원하는 정도로서, 본 발명에 따라 제조된 각 칼라 샤프심을 인장시험 방법을 이용하여 측정하였다.
다음 표 3의 각 수치는 본 발명에 따라 제조된 판매가능한 제품의 칼라 샤프심의 물성을 100으로 간주하고, 그 값을 기준으로 한 상대적인 값이다. 또한, 각 실시예 1~3에서 제조된 각 칼라 샤프심을 3회씩 실험하였다.
휨 강도 필기감 색도 탄성도
비교예 1 65 80 70 20
비교예 2 87 78 72 80
실시예 1 1 79 80 90 100
2 86 84 88 102
3 90 86 87 105
실시예 2 1 88 89 92 106
2 94 90 91 99
3 92 94 90 101
실시예 3 1 99 86 87 100
2 95 88 89 99
3 90 90 90 103
상기 표 3의 결과를 참조하면, 본 발명과 같이 가공 안료와 가공 수지를 별도로 미리 제조한 다음, 이를 혼합 및 가공시켜 제조된 칼라 샤프심의 경우 종래 방법에 따라 제조함에 있어 가공성이나 작업성을 향상시킬 수 있으며, 폭발위험성 문제를 완전히 해결하였다.
본 발명에 따라 제조된 칼라 샤프심은 휨 강도, 필기감, 색도, 및 탄성도 등이 시판되는 제품(비교예2)의 물성과 동등 및 그 이상임을 확인할 수 있다
그러나, 가공 안료와 가공 수지를 별도로 제조하고 이를 혼합 사용하는 경우에도 적절한 혼합비로 구성되지 않는 경우, 본 발명에서 요구하는 물성이 다소 떨어져 바람직하지 못함을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 칼라 샤프심은 종래 칼라 샤프심을 대체하여 친환경적이고, 저렴한 가격으로 이용할 수 있을 것으로 기대한다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 분말 형태의 가공 안료 25~45중량%와 겔 상태의 가공 수지 55~75중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 칼라 샤프심.
  3. 분말 형태의 가공 안료와 겔 상태의 가공 수지를 포함하되,
    상기 가공 안료는 안료 40~60중량%,
    스테아린산 아연(Zn-St) 및 스테아린산(St) 중에서 선택되는 1종 이상의 스테아린산계 왁스; 파라핀 왁스, 마이크로 왁스, 및 PE 왁스로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상의 탄화수소계 왁스; 및 상기 스테아린산계 왁스와 탄화수소계 왁스의 혼합물 중에서 선택되는 왁스 30~45중량%, 및
    수산화 알루미늄, 분말 견운모, 및 지당(TiO2) 중에서 선택되는 1종 이상의 활제 5~25중량%로 포함되는 것인 칼라 샤프심.
  4. 분말 형태의 가공 안료와 겔 상태의 가공 수지를 포함하되,
    상기 가공 안료는 안료 표면에 왁스가 코팅되어 있으며, 상기 코팅된 왁스 표면에 활제가 부착된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 칼라 샤프심.
  5. 삭제
  6. 분말 형태의 가공 안료와 겔 상태의 가공 수지를 포함하되,
    상기 가공 수지는 니트로 셀룰로오즈 수지 30~40중량%, 액상 아크릴 수지 1~10중량%, 식물성 가소제 30~45중량%, 및 잔량의 용제를 포함하는 것인 칼라 샤프심.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 식물성 가소제는 캄파, 피마자유, 및 대두유로 이루어지는 그룹에서 선택되는 2종을 30:70∼70:30중량비로 혼합된 것이거나, 및
    캄파 30~90중량%, 피마자유 1~35중량%, 및 대두유 3~35중량%로 이루어지는 것인 칼라 샤프심.



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