WO2016097553A1 - Mine de crayon a papier - Google Patents

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WO2016097553A1
WO2016097553A1 PCT/FR2015/053467 FR2015053467W WO2016097553A1 WO 2016097553 A1 WO2016097553 A1 WO 2016097553A1 FR 2015053467 W FR2015053467 W FR 2015053467W WO 2016097553 A1 WO2016097553 A1 WO 2016097553A1
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WO
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advantageously
polyolefin
pencil
carbon black
pencil lead
Prior art date
Application number
PCT/FR2015/053467
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English (en)
Inventor
Frédéric CLAPTIEN
Julien GOUEREC
Philippe Lefebvre
Original Assignee
Conte
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Publication date
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Priority to RU2017123020A priority patent/RU2700063C2/ru
Priority to CN201580073057.7A priority patent/CN107406706B/zh
Priority to PL15823640T priority patent/PL3234044T3/pl
Priority to AU2015366058A priority patent/AU2015366058B2/en
Priority to MA40649A priority patent/MA40649B1/fr
Application filed by Conte filed Critical Conte
Priority to TN2017000251A priority patent/TN2017000251A1/fr
Priority to EP15823640.6A priority patent/EP3234044B1/fr
Priority to US15/536,999 priority patent/US10308063B2/en
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Priority to ZA2017/04673A priority patent/ZA201704673B/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K19/00—Non-propelling pencils; Styles; Crayons; Chalks
    • B43K19/02—Pencils with graphite; Coloured pencils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K19/00—Non-propelling pencils; Styles; Crayons; Chalks
    • B43K19/16—Making non-propelling pencils
    • B43K19/18—Making pencil writing-cores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D13/00—Pencil-leads; Crayon compositions; Chalk compositions

Definitions

  • the present invention relates to polymer-based mines for extrudable pencils and having improved scrubbing facility.
  • this mine must include palm oil in order to improve its extrusion manufacturing process. Moreover, this oil makes it possible to improve the optical density of the mark left by the pencil on the paper. However, this has an adverse effect on the effectiveness of the scrub of this brand: because of the use of this fat, carbon black in the mine will penetrate deeply into the paper and it will be difficult to erase it. In addition, there is a risk of weakening the mine since palm oil will reduce its mechanical properties.
  • the pencil lead has sufficient strength and flexural strength to withstand the conditions of use and that it can be cut without breaking. It is therefore difficult to obtain a mine with all these qualities: high scrubbing efficiency, sufficient darkness and mechanical properties necessary for its use.
  • the inventors have surprisingly found that it is possible to obtain a pencil polymer-based mine having a high scrubbing facility while having sufficient darkness and sufficient flexural strength to avoid breaking. when in use or when the pencil is cut using judiciously chosen proportions of graphite, carbon black coated or blended with polyolefin wax or polyolefin, colorless inorganic filler and polyolefin .
  • Patent Application EP2660072 discloses a colored pencil having high elasticity and plasticity and its manufacturing method.
  • This pencil comprises, according to example 18, graphite, polypropylene, talc and carbon black.
  • it is not a pencil lead since it is not intended to be used with or inserted into a sheath.
  • the carbon black used has not been premixed with a polyolefin wax or a polyolefin before it has been added to the composition, which may cause gumming problems.
  • the composition does not include polyolefin wax.
  • the present invention therefore relates to an extrudable, in particular extruded, unexpanded pencil lead comprising, advantageously being constituted by, by weight relative to the total weight of the mine:
  • the mine according to the present invention therefore belongs to the category of polymer-based graphite mines, here based on polyolefin.
  • the mine according to the present invention is extrudable, i.e. it can be obtained by extrusion.
  • it is extruded.
  • the mine according to the present invention is unexpanded.
  • no blowing agent is used during its manufacturing process.
  • the polyolefin used is not foamed.
  • the mine according to the present invention is a pencil lead, that is to say intended to be used in pencils, in particular in pencils coated with wood or synthetic wood material, possibly comprising an intermediate protective layer, in particular as described in the patent application WO01 / 43987.
  • the pencil lead according to the present invention thus comprises between 40 and 60% by weight of graphite relative to the total weight of the mine, advantageously between 44 and 50% by weight of graphite relative to the total weight of the mine, more preferably between 44 and 48% by weight of graphite relative to the total weight of the mine, more particularly between 44.5% and 47% by weight of graphite relative to the total weight of the mine.
  • the graphite has a volume particle size D 50 measured by laser particle size, for example by a Sympatec Helios brand laser diffraction (particle size diffraction), between 15 and 20 ⁇ (volumetric measurement of the particle size distribution - Fraunhofer method ISO 13320).
  • Graphite gives the mine some of its good mechanical properties, in particular resistance to bending, depending on the size and shape of the graphite particles used and the softness in the writing while providing a part blackness.
  • the pencil lead according to the present invention further comprises between 15 and 40% by weight of a polyolefin relative to the total weight of the mine, advantageously between 20 and 35% by weight of a polyolefin relative to the total weight. of the mine, more preferably between 23 and 31% by weight of a polyolefin relative to the total weight of the mine, more advantageously between 24 and 30% by weight of a polyolefin relative to the total weight of the mine.
  • Polyolefin is the main polymer of the mine. Even more advantageously the mine does not include other polymers.
  • the polyolefin may be polyethylene or polypropylene, in particular polypropylene, more particularly polypropylene homopolymer.
  • the polyolefin makes it possible to make the mine extrudable and to give it good mechanical properties that are resistant to bending.
  • the pencil lead according to the present invention further comprises between 5 and 15% by weight of a colorless inorganic filler with respect to the total weight of the mine, advantageously between 6 and 10% by weight of a colorless inorganic filler by relative to the total weight of the mine.
  • the colorless inorganic filler is chosen from clay, talc, boron nitride, silica, calcium carbonate, mica, steatite powder and mixtures thereof, advantageously it is chosen from clay, silica and talc.
  • it is a colorless, lamellar inorganic filler, more particularly chosen from clay, boron nitride, mica and / or talc, for example a clay chosen in particular from montmorillonite, bentonite and kaolin, more particularly it is kaolin or bentonite, in particular kaolin with a mass particle size D50 measured by sedimentation, for example using a SEDIGRAPH® device from Micromeritics, between 2 and 5 ⁇ m, for example marketed by the SOKA company under the name BLANKAUTE 77. It may also be a bentonite having a particle size D50 in volume measured by laser particle size of between 10 and 15 ⁇ m, for example marketed by the company COMERCIAL QUIMICA MASSO under the name ⁇ BLANCA.
  • clay chosen in particular from montmorillonite, bentonite and kaolin
  • kaolin or bentonite in particular kaolin with a mass particle size D50 measured by sedimentation, for example using
  • Silica and talc are intended to provide mechanical properties to the mine, such as flexural strength and / or fracture toughness.
  • the lamellar mineral fillers are intended to provide softness during writing and maintain a structure that disintegrates on paper in the image of graphite sheets.
  • the pencil lead according to the present invention further comprises between 5 and 20% by weight of carbon black coated with or mixed with a polyolefin wax or a polyolefin with respect to the total weight of the mine, advantageously between 5 and 15% by weight.
  • % by weight of carbon black coated with or mixed with a polyolefin wax or a polyolefin relative to the total weight of the mine more preferably between 6 and 13 % by weight of carbon black coated with or mixed with a polyolefin wax or a polyolefin relative to the total weight of the mine, still more advantageously between 7 and 10% by weight of carbon black coated with or mixed with a wax of polyolefin or polyolefin relative to the total weight of the mine, in particular between 8 and 9% by weight of carbon black coated with or mixed with a polyolefin wax or a polyolefin relative to the total weight of the mine.
  • the carbon black used can therefore be coated with or mixed with a polyolefin wax or a polyolefin, in particular coated with or mixed with a polyolefin wax (for example in the form of a masterbatch, a pigment preparation or a a dispersion of carbon black in a wax or in the polyolefin, in particular in a wax).
  • a polyolefin wax for example in the form of a masterbatch, a pigment preparation or a a dispersion of carbon black in a wax or in the polyolefin, in particular in a wax.
  • Carbon black can bring blackness to the mine while polyolefin wax or polyolefin improves the ease of exfoliation since it avoids the carbon black powder to penetrate the support on which is made the mark with the pencil comprising the mine according to the present invention.
  • the mixture or the coating with the polyolefin or the polyolefin wax therefore takes place before the addition to the composition of the mine according to the invention.
  • Polyolefin wax is more advantageous than a polyolefin because the smoothness on the paper is better with a carbon black mixed with or coated with a polyolefin wax rather than a polyolefin.
  • the dispersion in the mixture and thus the homogeneity and the blackness are better with the use of a coating or a mixture of polyolefin wax.
  • the polyolefin is polypropylene or polyethylene or their mixture, advantageously it is polyethylene, for example low density polyethylene.
  • the carbon black content of the carbon black coated with or mixed with a polyolefin wax or a polyolefin is between 25 and 65% by weight, advantageously between 30 and 60% by weight, relative to total weight of the carbon black coated with or mixed with a polyolefin wax or a polyolefin.
  • the carbon black used in the mine according to the present invention is the carbon black coated with a polyolefin wax.
  • the carbon black content of the carbon black coated with a polyolefin wax is between 40 and 65% by weight relative to the total weight of the carbon black coated with a polyolefin wax.
  • the polyolefin wax is a polypropylene or polyethylene wax or a mixture thereof, advantageously it is a polyethylene wax, for example of low density polyethylene.
  • the carbon black coated with a polyolefin wax is commercially available from SunChemical under the name Sunfast® PE Flush Black L47-9000.
  • the pencil lead according to the present invention may comprise an additive, in a content of between 0 and 16% by weight relative to the total weight of the mine, advantageously between 5 and 15% by weight relative to the total weight of the mine, more preferably in a content of between 6 and 14.5% by weight relative to the total weight of the mine.
  • This additive may be chosen from the additives well known to those skilled in the art in the field of paper pencil leads, in particular among slipping agents, processing agents, coupling agents, dispersing agents and lubricants. and mixtures thereof, advantageously among stearates such as calcium stearate, stearate of magnesium, sodium stearate, zinc stearate and mixtures thereof, an amide, in particular a stearamide such as ethylene bis stearamide, waxes, fatty acids, glycerol and its derivatives such as glycerol behenate, glycerol dibehenate, glycerol stearate and / or polyglyceryl diisostearate, polypropylene grafted siloxane, maleic anhydride grafted polypropylene and mixtures thereof, more preferably calcium stearate, ethylene bis stearamide and mixtures thereof.
  • stearates such as calcium stearate, stearate of magnesium, sodium stearate
  • the mine according to the present invention comprises calcium stearate, in particular in a content of between 5 and 10% by weight, advantageously between 6 and 9% by weight, relative to the total weight of the mine.
  • Calcium stearate helps bring softness and slippery to the paper.
  • the mine according to the present invention comprises an amide, in particular a stearamide such as ethylene bis stearamide, advantageously in a content of between 0.5 and 3% by weight, advantageously between 1 and 5% by weight. and 2.5% by weight, based on the total weight of the mine.
  • a stearamide such as ethylene bis stearamide
  • the amide helps to disperse the fillers in the composition and also has a slight positive effect on the slipperiness.
  • the mine according to the present invention may also comprise glycerol and its derivatives such as glycerol behenate, glycerol dibehenate, glycerol stearate and / or polyglycerol diisostearate, advantageously in a content of between 0 and 4% by weight. more preferably between 1 and 3% by weight, based on the total weight of the mine. Glycerol and its derivatives have a lubricating effect.
  • the mine according to the present invention may also comprise siloxane grafted onto polypropylene, advantageously in a content of between 0 and 7% by weight, more advantageously between 1 and 6%. by weight, based on the total weight of the mine.
  • the siloxane grafted on polypropylene decreases the coefficient of friction, improves the resistance to wear / abrasion and helps the dispersion of the loads.
  • the mine according to the present invention may also comprise a coupling agent, in particular a polypropylene base coupling agent, such as, for example, maleic anhydride grafted polypropylene, advantageously in a content of between 0 and 4% by weight, more advantageously between 1 and 4% by weight. and 3% by weight, based on the total weight of the mine.
  • a coupling agent in particular a polypropylene base coupling agent, such as, for example, maleic anhydride grafted polypropylene, advantageously in a content of between 0 and 4% by weight, more advantageously between 1 and 4% by weight. and 3% by weight, based on the total weight of the mine.
  • the pencil lead according to the present invention does not include a plasticizer.
  • the pencil lead according to the present invention does not include palm oil.
  • the mine has a diameter of between 2 and 3.6 mm, advantageously it is a mine having a diameter of between 2 and 2.3 mm.
  • the mine according to the present invention can be manufactured by methods well known to those skilled in the art.
  • the mine according to the present invention therefore has sufficient darkness while having good mechanical properties, in particular resistance to bending and / or impact resistance, and having improved scrubbing facility.
  • the present invention also relates to a pencil comprising a mine according to the present invention, in particular a pencil coated with wood or synthetic wood material, optionally comprising an intermediate protective layer, for example as described in the application for WO01 / 43987.
  • the pencil is obtained by coextrusion of the mine and the wood synthetic material and optionally the intermediate protective layer.
  • the wood synthetic material is based on styrenic polymer and the intermediate protective layer also acts as an adhesion layer and may advantageously comprise a mixture of EVA and polystyrene.
  • the synthetic wood material is expanded, to have a density equivalent to natural wood.
  • the writing pencil according to the present invention may have a hexagonal, round or triangular section, advantageously round or hexagonal.
  • it may include a means for erasing, such as an eraser, at the uncut end of the pencil.
  • a means for erasing such as an eraser
  • composition (% by weight) / example No. 6 No. 7 No. 8

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Abstract

La présente invention concerne une mine de crayon à papier, extrudable, non expansée, comprenant, en poids par rapport au poids total de la mine; entre 40 et 60 %, avantageusement entre 44 et 50 %, de graphite; entre 15 et 40 %, avantageusement entre 20 et 35 %, d'une polyoléfine; entre 5 et 15 %, avantageusement entre 6 et 10 %, d'une charge minérale incolore; entre 5 et 20 %, avantageusement entre 5 et 15 %, de noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine; entre 0 et 16 %, avantageusement entre 5 et 15 %, d'un additif. Elle concerne en outre le crayon à papier comprenant une mine selon l'invention.

Description

MINE DE CRAYON A PAPIER
La présente invention concerne les mines à base de polymère pour crayons à papier extrudables et ayant une facilité de gommage améliorée.
Les mines de crayon à papier à base de polymère sont connues de l'homme du métier.
En particulier la demande US2011/0118383 décrit une telle mine.
Toutefois cette mine doit comprendre de l'huile de palme de façon à améliorer son procédé de fabrication par extrusion. De plus cette huile permet d'améliorer la densité optique de la marque laissée par le crayon à papier sur le papier. Toutefois, cela a un effet contraire sur l'efficacité du gommage de cette marque: en raison de l'utilisation de cette matière grasse, le noir de carbone présent dans la mine va pénétrer profondément dans le papier et il sera difficile de le gommer. En outre, il y a un risque de fragilisation de la mine puisque l'huile de palme va diminuer ses propriétés mécaniques.
Afin d'améliorer le gommage, il est possible de diminuer la teneur en noir de carbone des mines de crayons à papier, puisque c'est le noir de carbone qui est le plus difficile à effacer. Toutefois, une telle diminution a pour conséquence l'obtention de crayon à papier dont la marque laissée sur le papier n'est pas assez foncée, c'est-à-dire n'ayant pas une noirceur suffisante.
Par ailleurs, il est nécessaire que la mine de crayon à papier ait une solidité suffisante et une résistance à la flexion suffisante afin qu'elle résiste aux conditions d'utilisation et qu'elle puisse être taillée sans se casser. Il est donc difficile d'obtenir une mine présentant toute ces qualités : efficacité de gommage élevée, noirceur suffisante et propriétés mécaniques nécessaires à son utilisation. Or les inventeurs se sont aperçus de façon surprenante qu'il était possible d'obtenir une mine à base de polymère pour crayon à papier ayant une facilité de gommage élevée tout en ayant une noirceur suffisante et une résistance à la flexion suffisante pour éviter de casser lors de son utilisation ou au moment où le crayon à papier est taillé en utilisant des proportions judicieusement choisies de graphite, de noir de carbone enrobé ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine, d'une charge minérale incolore et d'une polyoléfine.
La demande de brevet EP2660072 décrit un crayon coloré ayant une élasticité et une plasticité élevée et son procédé de fabrication. Ce crayon comprend d'après l'exemple 18 du graphite, du polypropylène, du talc et du noir de carbone. Toutefois, il ne s'agit pas d'une mine de crayon puisqu'il n'est pas destiné à être utilisé avec ou inséré dans une gaine. En outre le noir de carbone utilisé n'a pas été préalablement mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine avant son ajout dans la composition, ce qui peut poser des problèmes de gommabilité. Enfin la composition ne comprend pas de cire de polyoléfine.
La présente invention concerne donc une mine de crayon à papier, extrudable, en particulier extrudée, non expansée, comprenant, avantageusement étant constituée par, en poids par rapport au poids total de la mine:
- entre 40 et 60 %, avantageusement entre 44 et 50 %, de graphite ;
- entre 15 et 40 %, avantageusement entre 20 et 35 %, d'une polyoléfine; - entre 5 et 15 %, avantageusement entre 6 et 10 %, d'une charge minérale incolore ;
- entre 5 et 20 %, avantageusement entre 5 et 15 %, de noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine, en particulier une cire de polyoléfine;
- entre 0 et 16 %, avantageusement entre 5 et 15 %, d'un additif.
La mine selon la présente invention appartient donc à la catégorie des mines graphites à base polymère, ici à base de polyoléfine.
La mine selon la présente invention est extrudable, c'est-à-dire qu'elle peut être obtenue par extrusion. De façon avantageuse elle est extrudée. La mine selon la présente invention est non expansée. Ainsi donc aucun agent d'expansion n'est utilisé lors de son procédé de fabrication. En outre la polyoléfine utilisée n'est pas expansée.
La mine selon la présente invention est une mine de crayon à papier, c'est-à-dire destinée à être utilisée dans des crayons à papier, en particulier dans des crayons à papier enrobé de bois ou de matière synthétique de bois, comprenant éventuellement une couche intermédiaire de protection, en particulier tel que décrit dans la demande de brevet WO01/43987.
La mine de crayon à papier selon la présente invention comprend donc entre 40 et 60 % en poids de graphite par rapport au poids total de la mine, avantageusement entre 44 et 50 % en poids de graphite par rapport au poids total de la mine, encore plus avantageusement entre 44 et 48 % en poids de graphite par rapport au poids total de la mine, plus particulièrement entre 44,5 % et 47 % en poids de graphite par rapport au poids total de la mine. En particulier le graphite a une taille de particules D50 en volume mesurée par granulométrie laser, par exemple par un granulomètre laser (diffraction) de marque Sympatec Helios, comprise entre 15 et 20 μιη (mesure volumétrique de la distribution de taille des particules - Fraunhofer méthode ISO 13320).
Le graphite permet de conférer à la mine une partie de ses bonnes propriétés mécaniques, en particulier de résistance à la flexion, selon la taille et la forme de particules de graphite utilisées et de la douceur lors de l'écriture tout en lui apportant une partie de la noirceur.
La mine de crayon à papier selon la présente invention comprend en outre entre 15 et 40 % en poids d'une polyoléfine par rapport au poids total de la mine, avantageusement entre 20 et 35 % en poids d'une polyoléfine par rapport au poids total de la mine, plus avantageusement entre 23 et 31 % en poids d'une polyoléfine par rapport au poids total de la mine, encore plus avantageusement entre 24 et 30 % en poids d'une polyoléfine par rapport au poids total de la mine.
La polyoléfine est le principal polymère de la mine. De façon encore plus avantageuse la mine ne comprend pas d'autres polymères. Avantageusement la polyoléfine peut-être du polyéthylène ou du polypropylène, en particulier il s'agit du polypropylène, plus particulièrement du polypropylène homopolymère.
La polyoléfine permet de rendre la mine extrudable et de lui conférer de bonnes propriétés mécaniques de résistante à la flexion.
La mine de crayon à papier selon la présente invention comprend de plus entre 5 et 15 % en poids d'une charge minérale incolore par rapport au poids total de la mine, avantageusement entre 6 et 10 % en poids d'une charge minérale incolore par rapport au poids total de la mine. Dans un mode de réalisation avantageux la charge minérale incolore est choisie parmi une argile, du talc, du nitrure de bore, de la silice, du carbonate de calcium, du mica, de la poudre de stéatite et leurs mélanges, avantageusement elle est choisie parmi une argile, de la silice et du talc. Plus avantageusement il s'agit charge minérale incolore lamellaire, plus particulièrement choisie parmi une argile, du nitrure de bore, du mica et/ou du talc, par exemple une argile en particulier choisie parmi la montmorillonite, la bentonite et le kaolin, plus particulièrement il s'agit du kaolin ou de la bentonite, en particulier du kaolin ayant une taille de particules D50 en masse mesurée par sédimentation par exemple en utilisant un appareil SEDIGRAPH® de la société Micromeritics, comprise entre 2 et 5 pm, par exemple commercialisé par la société SOKA sous la dénomination BLANKAUTE 77. Il peut également s'agir d'une bentonite ayant une taille de particules D50 en volume mesurée par granulométrie laser comprise entre 10 et 15 pm, par exemple commercialisée par la société COMERCIAL QUIMICA MASSO sous la dénomination ΒΕΝΤΟΝΓΤΑ BLANCA.
La silice et le talc ont pour but d'apporter des propriétés mécaniques à la mine, telle que la résistance à la flexion et/ou la résistance à la rupture. Les charges minérales lamellaires ont pour but d'apporter de la douceur lors de l'écriture et de maintenir une structure qui se délite sur le papier à l'image des feuillets de graphite.
La mine de crayon à papier selon la présente invention comprend en outre entre 5 et 20 % en poids de noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine par rapport au poids total de la mine, avantageusement entre 5 et 15 % en poids de noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine par rapport au poids total de la mine, plus avantageusement entre 6 et 13 % en poids de noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine par rapport au poids total de la mine, encore plus avantageusement entre 7 et 10 % en poids de noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine par rapport au poids total de la mine, en particulier entre 8 et 9 % en poids de noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine par rapport au poids total de la mine.
Le noir de carbone utilisé peut donc être enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine, en particulier enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine (par exemple sous forme d'un mélange maître, d'une préparation pigmentaire ou d'une dispersion de noir de carbone dans une cire ou dans la polyoléfine, en particulier dans une cire).
Le noir de carbone permet d'apporter la noirceur à la mine alors que la cire de polyoléfine ou la polyoléfine permet d'améliorer la facilité de gommage puisqu'elle évite à la poudre de noir de carbone de pénétrer le support sur lequel est réalisée la marque avec le crayon à papier comprenant la mine selon la présente invention. Le mélange ou l'enrobage avec la polyoléfine ou la cire de polyoléfine a donc lieu avant l'ajout dans la composition de la mine selon l'invention.
La cire de polyoléfine est plus avantageuse qu'une polyoléfine car la douceur sur le papier est meilleure avec un noir de carbone mélangé avec ou enrobé par une cire de polyoléfine plutôt que par une polyoléfine. D'autre part, la dispersion dans le mélange et donc l'homogénéité et la noirceur sont meilleures avec l'utilisation d'un enrobage ou d'un mélange cire de polyoléfine.
De façon avantageuse la polyoléfine est du polypropylène ou du polyéthylène ou leur mélange, avantageusement il s'agit de polyéthylène, par exemple de polyéthylène basse densité. Dans un mode de réalisation particulier la teneur en noir de carbone du noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine est compris entre 25 et 65 % en poids, avantageusement entre 30 et 60 % en poids, par rapport au poids total du noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le noir de carbone utilisé dans la mine selon la présente invention est le noir de carbone enrobé par une cire de polyoléfine. Avantageusement, dans ce cas, la teneur en noir de carbone du noir de carbone enrobé par une cire de polyoléfine est comprise entre 40 et 65 % en poids par rapport au poids total du noir de carbone enrobé par une cire de polyoléfine.
De façon avantageuse la cire de polyoléfine est une cire de polypropylène ou de polyéthylène ou de leur mélange, avantageusement il s'agit d'une cire de polyéthylène, par exemple de polyéthylène basse densité.
Avantageusement le noir de carbone enrobé par une cire de polyoléfine est disponible commercialement auprès de la société SunChemical sous la dénomination Sunfast® PE Flush Black L47-9000.
La mine de crayon à papier selon la présente invention peut comprendre un additif, en une teneur comprise entre 0 et 16 % en poids par rapport au poids total de la mine, avantageusement comprise entre 5 et 15 % en poids par rapport au poids total de la mine, plus avantageusement en une teneur comprise entre 6 et 14,5 % en poids par rapport au poids total de la mine.
Cet additif peut être choisi parmi les additifs bien connus de l'homme du métier dans le domaine des mines pour crayon papier, en particulier parmi les agents glissant, les agents de mise en œuvre, les agents de couplage, les agents dispersants, les lubrifiants et leurs mélanges, avantageusement parmi les stéarates tels que le stéarate de calcium, le stéarate de magnésium, le stéarate de sodium, le stéarate de zinc et leurs mélanges, une amide, en particulier une stéaramide tel que l'éthylène bis stéaramide, les cires, les acides gras, le glycérol et ses dérivés tel que le béhénate de glycérol, le dibéhénate de glycérol, le stéarate de glycérol et/ou le diisostéarate de polyglycérol, le siloxane greffé sur du polypropylène, le polypropylène greffé anhydride maléique et leurs mélanges, plus avantageusement le stéarate de calcium, l'éthylène bis stéaramide et leurs mélanges.
De façon avantageuse la mine selon la présente invention comprend du stéarate de calcium, en particulier en une teneur comprise entre 5 et 10 % en poids, de façon avantageuse entre 6 et 9 % en poids, par rapport au poids total de la mine. Le stéarate de calcium permet d'apporter de la douceur et du glissant sur le papier.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, la mine selon la présente invention comprend une amide, en particulier une stéaramide telle que l'éthylène bis stéaramide, avantageusement en une teneur comprise entre 0,5 et 3 % en poids, de façon avantageuse entre 1 et 2,5 % en poids, par rapport au poids total de la mine. L'amide permet d'aider à la dispersion des charges dans la composition et a également un léger effet positif sur le glissant.
La mine selon la présente invention peut également comprendre du glycérol et ses dérivés tel que le béhénate de glycérol, le dibéhénate de glycérol, le stéarate de glycérol et/ou le diisostéarate de polyglycérol, avantageusement en une teneur comprise entre 0 et 4 % en poids, plus avantageusement entre 1 et 3 % en poids, par rapport au poids total de la mine. Le glycérol et ses dérivés ont une effet lubrifiant.
La mine selon la présente invention peut également comprendre du siloxane greffé sur du polypropylène, avantageusement en une teneur comprise entre 0 et 7 % en poids, plus avantageusement entre 1 et 6 % en poids, par rapport au poids total de la mine. Le siloxane greffé sur du polypropylène diminue le coefficient de friction, améliore la résistance à l'usure/abrasion et aide à la dispersion des charges.
La mine selon la présente invention peut également comprendre un agent de couplage, en particulier un agent de couplage base polypropylène, tel que par exemple le polypropylène greffé anhydride maléique, avantageusement en une teneur comprise entre 0 et 4 % en poids, plus avantageusement entre 1 et 3 % en poids, par rapport au poids total de la mine.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la mine de crayon à papier selon la présente invention ne comprend pas de plastifiant.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, la mine de crayon à papier selon la présente invention ne comprend pas d'huile de palme.
Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, la mine a un diamètre compris entre 2 et 3,6 mm, de façon avantageuse il s'agit d'une mine ayant un diamètre compris entre 2 et 2,3 mm.
La mine selon la présente invention peut être fabriquée par des procédés bien connus de l'homme du métier.
Par exemple tous les composants sont mélangés entre eux et le mélange obtenu est extrudée aux températures adéquates. La mine obtenue est ensuite refroidie.
La mine selon la présente invention a donc une noirceur suffisante tout en possédant de bonnes propriétés mécaniques, en particulier de résistance à la flexion et/ou de résistance aux chocs, et en présentant une facilité de gommage améliorée.
La présente invention concerne également un crayon à papier comprenant une mine selon la présente invention, en particulier un crayon à papier enrobé de bois ou de matière synthétique de bois, comprenant éventuellement une couche intermédiaire de protection, par exemple tel que décrit dans la demande de brevet WO01/43987.
De façon avantageuse le crayon à papier est obtenu par coextrusion de la mine et de la matière synthétique de bois et éventuellement de la couche intermédiaire de protection.
En particulier la matière synthétique de bois est à base de polymère styrénique et la couche intermédiaire de protection joue également le rôle de couche d'adhésion et peut avantageusement comprendre un mélange d'EVA et de polystyrène.
De façon avantageuse la matière synthétique de bois est expansée, afin de présenter une densité équivalente au bois naturel.
Avantageusement le crayon à écrire selon la présente invention peut avoir une section hexagonale, ronde ou triangulaire, avantageusement ronde ou hexagonale.
Da façon avantageuse, il peut comporter un moyen pour effacer, telle qu'une gomme, à l'extrémité non taillée du crayon.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description des exemples qui suivent qui sont donnés à titre indicatif non limitatif.
Exemple 1
Dans les deux tableaux ci-dessous sont rassemblés des exemples de compositions de mine selon la présente invention permettant d'obtenir les caractéristiques d'amélioration de la facilité de gommage, d'une bonne noirceur et des propriétés mécaniques suffisantes pour être utilisées dans des crayons à papier.
Tableau 1
Figure imgf000012_0001
Tableau 2
Composition (% en poids)/ exemple N°6 N°7 N°8
Polypropylène 30 24,8 26
Kaolin 8 7,5
Bentonite 8
Noir de carbone enrobé de cire de polyéthylène 9 8,5 9
Graphite 45 44,8 47 additif 8 14,4 10
Total 100 100 100

Claims

REVENDICATIONS
1. Mine de crayon à papier, extrudable, non expansée, comprenant, en poids par rapport au poids total de la mine :
- entre 40 et 60 %, avantageusement entre 44 et 50 %, de graphite ;
- entre 15 et 40 %, avantageusement entre 20 et 35 %, d'une polyoléfine;
- entre 5 et 15 %, avantageusement entre 6 et 10 %, d'une charge minérale incolore ;
- entre 5 et 20 %, avantageusement entre 5 et 15 %, de noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine;
- entre 0 et 16 %, avantageusement entre 5 et 15 %, d'un additif.
2. Mine de crayon à papier selon la revendication 1, caractérisée en ce que la polyoléfine est du polypropylène.
3. Mine de crayon à papier selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la charge minérale incolore est choisie parmi une argile, du talc, du nitrure de bore, de la silice, du carbonate de calcium, du mica, de la poudre de stéatite et leurs mélanges, avantageusement il s'agit d'une argile.
4. Mine de crayon à papier selon la revendication 3, caractérisée en ce que la charge minérale incolore est une charge minérale lamellaire, en particulier une argile choisie parmi la montmorillonite, la bentonite et le kaolin, avantageusement il s'agit du kaolin.
5. Mine de crayon à papier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la teneur en noir de carbone du noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine est compris entre 25 et 65 %, avantageusement entre 30 et 60 % en poids par rapport au poids total du noir de carbone enrobé par ou mélangé avec une cire de polyoléfine ou une polyoléfine.
6. Mine de crayon à papier selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisé en ce que le noir de carbone est enrobé par une cire de polyoléfine, avantageusement en ce que sa teneur en noir de carbone est comprise entre 40 et 65 % en poids par rapport au poids total du noir de carbone enrobé par une cire de polyoléfine.
7. Mine de crayon à papier selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, caractérisée en ce que la cire de polyoléfine est une cire de polyéthylène.
8. Mine de crayon à papier selon l'une quelconque des revendications 1 à
7, caractérisée en ce que l'additif est choisi parmi les agents glissant, les agents de mise en œuvre, les agents de couplage, les agents dispersants, les lubrifiants et leurs mélanges, avantageusement parmi les stéarates tels que le stéarate de calcium, le stéarate de magnésium, le stéarate de sodium, le stéarate de zinc et leurs mélanges, une amide tel que l'éthylène bis stéaramide, les cires, les acides gras, le glycérol et ses dérivés tel que le béhénate de glycérol, le siloxane greffé sur du polypropylène, le polypropylène greffé anhydride maléique et leurs mélanges.
9. Mine de crayon à papier selon l'une quelconque des revendications 1 à
8, caractérisée en ce qu'elle ne comprend pas de plastifiant.
10. Mine de crayon à papier selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle est extrudée.
11. Mine de crayon à papier selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le graphite a une taille de particules D50 en volume mesurée par granulométrie laser comprise entre 15 et 20 μηη.
12. Crayon à papier comprenant une mine selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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