KR20120049275A - 필기, 작도 및/또는 페인팅 도구를 위한 필기 물질 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나 이상의 폴리머 결합제, 하나 이상의 왁스, 및 하나 이상의 충진재를 포함하는, 필기, 작도, 및/또는 페인팅 도구, 특히, 펜슬 또는 색연필용의 폴리머-결합된 필기 물질로서, 필기 물질에 0.1 내지 5중량%의 팜핵유, 및/또는 코코넛 버터, 및/또는 코코넛 오일, 및/또는 올레산이 추가로 제공되는 폴리머-결합된 필기 물질에 관한 것이다.
Description
본 발명은 필기, 작도 및/또는 페인팅 도구를 위한 폴리머-결합 필기 물질(writing substance)에 관한 것이다.
필기, 작도 및/또는 페인팅을 위한 이러한 필기 물질의 원리는 공지되어 있다. "필기, 작도 및/또는 페인팅을 위한 폴리머-결합된 그라파이트-기재 필기 물질"은 뾰족하게 깎길 수 있는 목재 또는 그 밖의 재료에 단단히 함입되고, 견고한 케이싱 내 변위가능하게 보유되는 필기 물질인 것으로 이해된다. 이러한 예는 목재-케이싱된 펜슬 및, 기계적 펜슬, 예를 들어, '리트랙터블 펜슬(retractable pecil)'을 위한 필기 물질을 포함한다. 이러한 경우에, 필기 물질은 일반적으로 대략 0.3mm 내지 6mm 범위의 외경을 지닌다.
예를 들어, 폴리머-결합된 그라파이트 필기 물질은 DE 38 27 968 C1에 공지되어 있다. 이러한 미가공 필기 물질은 폴리머 결합제, 윤활제 및 충진제(filler)를 함유한다.
이러한 필기 물질을 생산하는데 있어서의 문제 중 하나는 50중량% 초과의 높은 충진재(filler material) 함량에 의해서 이들의 필기 및 페인팅 특성은 아주 양호하지만, 압출 동안 필기 물질의 점성이 극히 높고, 이에 따라 다이(die) 및 압출기에서 요구되는 압출 압력이 매우 큰 값에 도달한다는 점이다. 헤드 압력은 대략 350bar이다. 이것은 압출기가 더 커야 하고, 복잡한 배열이 요구되므로 불리하다. 장비 및 다이의 사용 수명은 높은 압출 압력에 의해서 크게 단축된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 기재된 단점을 지니지 않고 낮은 압출 압력에서 생산될 수 있는 필기, 작도 및/또는 페인팅을 위한 필기 물질을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 하나 이상의 폴리머 결합제, 하나 이상의 왁스, 및 하나 이상의 충진재를 포함하는, 필기, 작도 또는 페인팅 도구, 특히, 펜슬 또는 색연필용의 폴리머-결합된 필기 물질에 대해, 상기 필기 물질이 0.1 내지 5중량%의 팜핵유(palm kernel oil), 및/또는 코코넛 버터, 및/또는 코코넛 오일 및/또는 올레산을 추가로 포함하는 것으로 달성된다.
놀랍게도, 내부 윤활제는, 필기 물질 성분으로서 팜핵유, 및/또는 코코넛 버터, 및/또는 코코넛 오일 및/또는 올레산을 선택적으로 첨가함으로써 포뮬레이션(formulation)에 첨가되고, 압출기에서의 압출 압력을 현저하게 낮추는 것으로 밝혀졌다. 필기 물질 조성물 중의 팜핵유, 및/또는 코코넛 버터, 및/또는 코코넛 오일 및/또는 올레산의 첨가는 특히 압출에 의해 압출기의 마우스피스(mouthpiece) 또는 헤드에서의 가압(pressing) 또는 압출 압력을 상당히 감소시킨다. 압력은 팜핵유, 및/또는 코코넛 오일, 및/또는 코코넛 버터 및/또는 올레산의 첨가가 증가함에 따라 낮아지게 되며, 종래의 압출가능한 필기 물질 조성물에 비해 30% 이상, 특히 50% 이상의 압력 감소가 달성된다.
그 밖의 천연 또는 합성 오일이 또한 압출기에서 압력을 저하시키지만, 이들은 압출된 필기 물질의 강도에 대해 과도하게 이롭지 않은 것으로 밝혀졌다. 놀랍게도, 이것은 팜핵유, 및/또는 코코넛 버터, 및/또는 코코넛 오일 및/또는 올레산을 사용하는 경우에는 그러하지 않았는데, 왜냐하면 압출기에서 압력이 낮고, 필기 물질의 강도가 요구되는 정도로 제공되기 때문이다.
팜핵유, 및/또는 코코넛 버터, 및/또는 코코넛 오일 및/또는 올레산의 첨가는 또한 필기 물질의 더 강한 스트로크 색상(stroke color)을 부여하고, 필기 시, 필기 물질의 슬라이딩(sliding) 거동을 개선시킨다. 펜슬 필기 물질의 경우에, 진한 고밀도의 스트로크가 나타나지만, 색연필 필기 물질은 진하고, 밝으면서 강한 스트로크 쉐이드(shade)를 나타낸다.
필기 물질 조성물 중의 팜핵유, 및/또는 코코넛 버터, 및/또는 코코넛 오일 및/또는 올레산의 비율은 0.1 내지 5중량%의 범위, 특히, 0.5 내지 2.5중량%의 범위로 존재한다. 팜핵유, 및/또는 코코넛 버터, 및/또는 코코넛 오일 및/또는 올레산의 함량이 상기 언급된 5중량%의 허용치를 초과하면, 필기 물질의 강도는 과도하게 감소될 것이다. 이후, 필기 물질은 사용 동안 부스러지거나 깨지는 경향이 있다.
사용되는 왁스는 20℃에서 반죽 가능하고, 단단한 것에서부터 부러지기 쉬운 것까지의 경도를 지니고, 굵은 것에서부터 고운 결정상 구조를 지니고, 반투명에서 불투명의 색상을 지니며, 유리질은 아니지만, 40℃ 초과의 온도에서 분해 없이 용융된다. 그들은 융점을 약간 초과하는 온도에서 용이하게 흐를 수 있고, 조도(consistency) 및 용해도가 온도에 크게 의존한다.
본 발명에 따른 필기 물질은 추가의 열처리 또는 함침(impregnation) 없이 압출 후에 즉시 사용될 수 있는 미가공 필기 물질이다.
펜슬 및 색연필 필기 물질 외에, 특수 필기 물질, 예컨대, "카펜터용 펜슬(carpenter's pencil)"을 위한 필기 물질이 또한 언급된다.
유리한 구체예는 종속항에 기재되어 있다.
폴리머-결합된 필기 물질이 하기 성분들을 포함하면 유리한 것으로 입증되었다:
10 내지 30중량% 폴리머 결합제
2 내지 25중량% 왁스
0.1 내지 5중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 충진재(들)
특히, 폴리머-결합된 필기 물질이 하기 성분들을 포함하면 바람직하다:
15 내지 25중량% 폴리머 결합제
4 내지 20중량% 왁스
0.5 내지 2.5중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 충진재(들)
하나 이상의 결합제가 폴리스티렌(PS), 스티렌 아크릴로니트릴(SAN), 스티렌-부타디엔(SB), 폴리올레핀(PO) 및 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌(ABS)을 포함하는 군의 하나 이상의 폴리머로 형성되면 유용한 것으로 입증되었다.
둘 이상의 결합제의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
하나 이상의 왁스가 스테아레이트, 몬탄 왁스(montan wax), 아미드 왁스 및 파라핀을 포함하는 군으로부터의 하나 이상의 왁스이면 또한 유용한 것으로 입증되었다.
둘 이상의 왁스의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
하나 이상의 왁스가 칼슘 스테아레이트로 형성되거나 칼슘 스테아레이트를 포함하면 특히 바람직하다.
하나 이상의 충진재는 유리하게는 그라파이트, 수트(soot), 육방정 보론 니트라이드(hexagonal boron nitride), 층상 실리케이트, 쵸크(chalk), 바라이트(baryte), 유색 안료 및 무채색 안료를 포함하는 군의 하나 이상의 충진재로 형성된다.
펜슬 필기 물질의 경우에, 그라파이트 또는 발색 충진재로서 수트와 조합된 그라파이트가 특히 바람직하다. 색연필 필기 물질의 경우, 발색 안료, 예컨대, 아조 안료, 프탈로시아닌, 디옥사진, 퀴나크리돈, 철 산화물, 수트, 그라파이트, 울트라마린(ultramarine) 또는 철 시아노 착물과 함께 백색 또는 무채색 충진제, 예컨대, 육방정 보론 니트라이드, 층상 실리케이트 등의 조합물이 사용되는 것으로 밝혀져 있다.
펜슬 필기 물질에 대한 바람직한 조성물은 하기 성분들을 포함한다:
15 내지 25중량% 결합제
4 내지 12중량% 왁스
0.5 내지 2중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 그라파이트 또는 그라파이트 및 수트.
특히, 펜슬 필기 물질은 하기 성분들을 포함한다:
15 내지 25중량% 폴리스티렌(PS)
4 내지 12중량% 칼슘 스테아레이트
0.5 내지 2중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 그라파이트 또는 그라파이트 및 수트.
펜슬 필기 물질에 대한 예시적인 포뮬레이션 1은 하기 성분들을 포함한다:
폴리스티렌(PS) 21중량%
칼슘 스테아레이트 6중량%
올레산 1.0중량%
그라파이트 나머지
펜슬 필기 물질에 대한 예시적인 포뮬레이션 2는 하기 성분들을 포함한다:
폴리스티렌(PS) 20.5중량%
칼슘 스테아레이트 6중량%
올레산 1.5중량%
그라파이트 나머지
하기 표는 종래 기술에 따른 압출된 펜슬 필기 물질과 비교하여, 포뮬레이션 1에 따른 본 발명의 펜슬 필기 물질의 생산 동안 압출기 헤드에서의 압출 압력이 감소함을 나타내고 있다.
본 발명의 조성물에 따라 형성된 필기 물질은 생산을 위해 더욱 낮은 압출 압력을 필요로 함을 명백하게 알 수 있다. 장비 및 다이 사용 수명은 연장되고 장비 형태는 단순화된다.
펜슬 필기 물질에 대한 예시적인 포뮬레이션 3은 하기 성분들을 포함한다:
스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 15중량%
알루미늄 스테아레이트 10중량%
코코넛 오일 2중량%
그라파이트 나머지
펜슬 필기 물질에 대한 예시적인 포뮬레이션 4는 하기 성분들을 함유한다:
폴리스티렌(PS) 15중량%
알루미늄 스테아레이트 10중량%
코코넛 오일 1중량%
팜핵유 1중량%
그라파이트 나머지
색연필 필기 물질에 대한 바람직한 조성물은 하기 성분들을 포함한다:
15 내지 25중량% 결합제
4 내지 12중량% 왁스
0.5 내지 2중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 층상 실리케이트(들) 및/또는
육방정 보론 니트라이드 및
하나 이상의 유색 안료 및/또는
하나 이상의 무채색 안료
특히, 색연필 필기 물질은 하기 성분들을 포함한다:
15 내지 25중량% 폴리스티렌(PS)
4 내지 12중량% 몬탄 왁스
0.5 내지 2중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 탈크 및/또는
육방정 보론니트라이드 및
하나 이상의 유색 안료 및/또는
하나 이상의 무채색 안료.
압출이 본 발명에 따른 폴리머-결합된 필기 물질을 생산하기 위한 유용한 방법인 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따른 필기 물질은 특히 하기 상세히 기술되는 단계들을 수행함으로써 생산된다:
- 필기 물질의 모든 포뮬레이션 성분들을 혼합하고 과립화하여 필기 물질 과립을 형성하는 단계;
- 적합한 마우스피스를 통해서 130 내지 200℃ 범위의 온도의 압출기 상에서 필기 물질 과립을 압출하여 무한 필기 물질 가닥을 형성하는 단계;
- 무한 필기 물질 가닥을 냉각시키고 고화시키는 단계; 및
- 무한 필기 물질 가닥을 최종 길이, 특히 요구된 펜슬 길이로 절단하는 단계.
필기 물질의 단면은 압출 헤드에 따라서 임의의 모양-원형, 사각형 또는 이들의 조합을 지닐 수 있다. 또한, 다중 동시압출을 사용해 한 압출 헤드 내에서 상이한 필기 물질 포뮬레이션을 배합하여 다성분 필기 물질을 형성하는 것이 가능하다.
Claims (12)
- 하나 이상의 폴리머 결합제, 하나 이상의 왁스 및 하나 이상의 충진재(filler material)를 포함하는, 필기, 작도 또는 페인팅 도구, 특히 펜슬 또는 색연필용의 폴리머-결합된 필기 물질(writing substance)로서, 필기 물질이 0.1 내지 5중량%의 팜핵유 및/또는 코코넛 버터, 및/또는 코코넛 오일 및/또는 올레산을 추가로 포함함을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질.
- 제 1항에 있어서, 필기 물질이 하기 성분들을 포함함을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질:
10 내지 30중량% 결합제
2 내지 25중량% 왁스
0.1 내지 5중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 충진재(들). - 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 필기 물질이 하기 성분들을 포함함을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질:
15 내지 25중량% 결합제
4 내지 20중량% 왁스
0.5 내지 2.5중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 충진재(들). - 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 결합제가 폴리스티렌(PS), 스티렌 아크릴로니트릴(SAN), 스티렌-부타디엔(SB), 폴리올레핀(PO) 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)을 포함하는 군의 하나 이상의 폴리머로 형성됨을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 왁스가 지방산, 스테아레이트, 몬탄 왁스, 아미드 왁스 및 파라핀을 포함하는 군의 하나 이상의 왁스로 형성됨을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질.
- 제 5항에 있어서, 하나 이상의 왁스가 칼슘 스테아레이트로 형성되거나 칼슘 스테아레이트를 포함함을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 충진재가 그라파이트, 수트(soot), 육방정 보론 니트라이드(hexagonal boron nitride), 층상 실리케이트, 쵸크(chalk), 바라이트(baryte), 유색 안료 및/또는 무채색 안료를 포함하는 군으로부터의 하나 이상의 충진재를 포함함을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 필기 물질이 펜슬 필기 물질이고, 하기 성분들을 포함함을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질:
15 내지 25중량% 결합제
4 내지 12중량% 왁스
0.5 내지 2중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 그라파이트 또는 그라파이트 및 수트. - 제 8항에 있어서, 필기 물질이 펜슬 필기 물질이고, 하기 성분들을 포함함을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질:
15 내지 25중량% 폴리스티렌
4 내지 12중량% 칼슘 스테아레이트
0.5 내지 2중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 그라파이트 또는 그라파이트 및 수트. - 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 필기 물질이 색연필 필기 물질이고, 하기 성분들을 포함함을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질:
15 내지 25중량% 폴리머 결합제
4 내지 12중량% 왁스
0.5 내지 2중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 층상 실리케이트(들) 및/또는
육방정 보론 니트라이드 및
하나 이상의 유색 안료 및/또는
하나 이상의 무채색 안료. - 제 10항에 있어서, 필기 물질이 색연필 필기 물질이고, 하기 성분들을 포함함을 특징으로 하는 폴리머-결합된 필기 물질:
15 내지 25중량% 폴리스티렌(PS)
4 내지 12중량% 몬탄 왁스
0.5 내지 2중량% 팜핵유, 및/또는
코코넛 버터, 및/또는
코코넛 오일 및/또는
올레산
나머지 탈크 및/또는
육방정 보론니트라이드 및
하나 이상의 유색 안료 및/또는
하나 이상의 무채색 안료. - 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 폴리머-결합된 필기 물질의 생산 방법으로서, 필기 물질이 압출에 의해서 형성됨을 특징으로 하는, 폴리머-결합된 필기 물질의 생산 방법.
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