(57)【要約】  【課題】    濃い筆跡と筆記強度を有する鉛筆芯を提供すること。  【解決手段】  水銀圧入法により求まる全細孔容積の５０％を占める細孔が、細孔直径で０．０２μｍの間隔に該当する圧力範囲に分布させ、更に細孔容積が０．２６ｃｃ／ｇ以上０．３５ｃｃ／ｇ以下であり、且つ径が０．０１μｍ以上０．１０μｍ以下に該当する圧力における水銀圧入量として得られる細孔容積が、前記細孔容積の８０％以上を占めるような芯体を作製することによって、濃い筆跡ながらも濃度ムラの無い鉛筆芯を得た。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
体質材と有機結合材とを主材とし、混練、細線状に押出成形後、焼成温度まで熱処理を施し多数の細孔を形成した鉛筆芯において、前記細孔が、水銀圧入法における細孔直径が０．０２μｍの間隔に該当する水銀充填圧力の差の範囲内にて、水銀圧入法により求まる細孔容積が細孔容積の総量の５０％以上である鉛筆芯。
【請求項２】
前記細孔容積の総量が０．２６ｃｃ／ｇ以上０．３５ｃｃ／ｇ以下であり、水銀圧入法における細孔直径が０．０１μｍ以上０．１０μｍ以下の範囲に、この細孔直径に該当する圧力における水銀圧入量として得られる細孔容積が、前記細孔容積の総量の８０％以上である請求項１に記載の鉛筆芯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体質材と有機結合材とを主材とし、混練、細線状に押出成形後、焼成温度まで熱処理を施し多数の細孔を形成した鉛筆芯に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な鉛筆芯は、黒鉛、窒化ホウ素などの体質材と、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ブチルゴムといった有機結合材とを主材として使用し、必要に応じてフタル酸エステルなどの可塑剤、メチルエチルケトンなどの溶剤、ステアリン酸塩などの安定剤、ステアリン酸などの滑材、カーボンブラックなどの充填材を併用し、これらの配合材料をニーダー、３本ロールなどで混練し、細線状に押出成形した後、焼成温度まで熱処理を施して多数の細孔を形成し、必要に応じてこの細孔にシリコン油、流動パラフィン、スピンドル油、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックス、カルナバワックスといった油脂類を含浸させて製造している。
【０００３】
鉛筆芯は、自己が摩耗することにより発生する摩耗粉などが、紙などの被筆記面に乗ることによって筆跡を形成するものであり、筆跡濃度を得るために摩耗粉などがより出易いものとすると崩れやすさを誘引することになって曲げ強さが弱くなり、十分な曲げ強さを得るために硬いものとすると、摩耗粉などの崩れにくさを誘引して濃い筆跡が得られにくくなるものであった。このような筆跡濃度と曲げ強さとの逆相関関係を改善させようと様々な発明が報告されており、その中で鉛筆芯体における細孔径に関するものも種々ある。
【０００４】
特開平１０−８８０５７号公報に記載の発明には、鉛筆芯の細孔容積、細孔径を制御することにより、強度、濃度、筆記性能をバランスよく兼ね備えた鉛筆芯を得る方法が開示されており、鉛筆芯の細孔内に含浸させる油脂類に対する細孔径の好ましい範囲を開示している。その範囲は、細孔容積が０．０５ｃｃ／ｇ以上０．２５ｃｃ／ｇ以下、細孔径分布が０．００５μｍ以上０．１３μｍ以下に８０％以上としており、その制御は配合や加工条件により行なっている。
【特許文献１】特開平１０−０８８０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
含浸する油脂類により得られる筆跡濃度を更に向上させるには油が含浸される径の細孔容積を増せばよいが、容積を増やすと著しく強度が落ち、筆記時に折れ易くなってしまう。また容積を減らし過ぎると油脂類の含浸量が不十分になり、濃度が薄い芯となってしまう。特許文献１において、細孔容積を０．０５ｃｃ／ｇ以上０．２５ｃｃ／ｇ以下と規定しているのもそのためである。同様に、細孔径を大きくした場合には、濃度は向上するが著しく強度が落ちてしまい、径を小さくすると油脂類が含浸せず、濃度が薄い芯となってしまう。特許文献１において、細孔径分布を０．００５μｍ以上０．１３μｍ以下に８０％以上分布と規定しているのもそのためである。
しかしながら、上記の範囲に細孔容積及び細孔径を調整しても、その分布の状態を制御しなければ芯体内では様々な径を持つ細孔が混在するため、その空間に偏りが生じ、体質材及び炭化物からなる芯体の骨格が不均衡になることから、筆跡に濃度ムラが生じる。この濃度ムラは細孔容積を増やす程に顕著に現れてしまう問題があった。
本発明は、濃くムラの無い筆跡を形成できる鉛筆芯を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明は、体質材と有機結合材とを主材とし、混練、細線状に押出成形後、焼成温度まで熱処理を施し多数の細孔を形成した鉛筆芯において、前記細孔が、水銀圧入法における細孔直径が０．０２μｍの間隔に該当する水銀充填圧力の差の範囲内にて、水銀圧入法により求まる細孔容積が細孔容積の総量の５０％以上である鉛筆芯を要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る鉛筆芯において、細孔容積が大きくとも細孔直径を特定範囲に制御することにより濃くムラの無い筆跡の鉛筆芯を得ることができる理由は次のように推測される。
焼成鉛筆芯の細孔が、細孔直径が０．０２μｍの間隔に細孔容積が細孔容積の総量の５０％以上であるということは、その細孔がほぼ同じ直径の細孔を占有させることにより、骨格の均衡がとれて濃度ムラを抑制することができるのである。また、細孔容積を増やすことにより芯体が崩れやすくなり、油脂類を含浸させた場合には、含浸量が増えることにより油脂類の摩耗促進効果を得ることが出来、濃度が向上する。更に、細孔容積を０．３５ｃｃ／ｇ以下とすることによって、鉛筆芯の強度を維持し、全細孔容積の８０％以上を占める細孔直径の分布範囲を０．０１μｍ以上０．１０μｍ以下に制御することにより筆記に十分な曲げ強度を有する芯体を得ることができる。このように細孔容積及び細孔分布を制御することにより濃い筆跡ながらも濃度ムラの無い鉛筆芯を得ることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の鉛筆芯の細孔分布測定には島津製作所（株）製のポアサイザー９３２０を使用して、水銀圧入法により細孔容積および細孔分布曲線を得た。圧力計はストレンゲージ式、圧入量計は静電容量式である。試料の入ったセルを水銀で満たして加圧していくと径の大きな孔から順に水銀が浸入していく。そこで水銀の減少容量がその圧力時点での細孔容積と考えることが出来、またその圧力における細孔直径の値はＷａｓｈｂｕｒｎの理論に基づいて細孔は全て円筒形であるとした上で、Ｗａｓｈｂｕｒｎの式  Ｄ＝−４γｃｏｓθ／Ｐ（Ｄ＝細孔直径、γ＝水銀の表面張力、θ＝水銀と細孔壁面の接触角、Ｐ＝加えた圧力）から求めている。γを４８４ｄｙｎｅｓ／ｃｍ、θを１３０°、水銀比重を１３．５４６２ｇ／ｃｃとした。これにより各細孔直径における細孔容積の関係をグラフ化することが出来、その微分曲線から細孔分布を得ることができる。
【０００９】
濃い筆跡ながらも濃度ムラの無い鉛筆芯を得るには、有機結合材の種類、気孔形成材の種類や量、熱処理条件などの組合わせにより各種の方法が考えられる。まず、有機結合材としては、気孔形成材を組合わせることで狙いの気孔構造の焼成芯体が得られれば特に限定はされないが、熱可塑性樹脂なかでも含塩素樹脂が細孔形成の面からは特に好ましい。気孔形成材にはポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ナイロン、ポリメチルメタクリレートなどを使用することができ、その量が細孔容積及び細孔直径を変動させる因子となる。量は種類や分子量により左右されるが、体質材５０重量部に対して概ね５重量部以下で用いることが望ましい。また熱可塑性樹脂と併用するフタル酸エステルなどの可塑剤の量や種類も気孔形成の面で重要な因子であり、さらにその可塑剤や樹脂の分解時の熱処理条件や焼成時の昇温条件も重要な因子である。体質材には黒鉛やタルク、雲母、窒化硼素など公知のものを単独もしくは併用で問題なく使用できるが、強度維持の為に黒鉛を全体質材の６０％以上の割合で用いることが望ましい。メチルエチルケトンなどの溶剤、ステアリン酸塩などの安定剤、ステアリン酸などの滑材、カーボンブラックなどの充填材といった必要に応じて使用する材料と共に、ヘンシェルミキサーなどによる混合、ニーダー、３本ロールなどによる混練の後、細線状に押出成形を行なう。熱処理条件も細孔容積及び細孔径を変動させる因子になる。例えば空気中で室温から３００℃までの範囲を１０時間かけて加熱処理を行なった後に、不活性雰囲気下で室温から１０００℃まで３時間かけて昇温した後１時間保持して当該芯体を得る。一般に昇温速度が遅いほど、またその処理温度が高いほど細孔容積は小さくなる。更に必要に応じて、シリコン油、流動パラフィン、スピンドル油、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックス、カルナバワックスといった適宜油脂類を含浸させて、所望の鉛筆芯とする。
【実施例】
【００１０】
以下、実施例に基き本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
ポリ塩化ビニル（結合材）      ３０重量部
黒鉛（体質材）                ５０重量部
カーボンブラック                ２重量部
ジオクチルフタレート（可塑剤）１０重量部
ステアリン酸塩（安定剤）        ２重量部
メチルエチルケトン（溶剤）    ３０重量部
ポリエチレン（気孔形成材）      ５重量部
上記配合を配合物として、ニーダー及び３本ロールにより十分に混練後、細線状に押し出し成形し、空気中で３００℃まで１０時間で加熱し、更に、不活性雰囲気で１１００℃まで３時間かけて昇温後１時間保持し、出来た焼成芯体を流動パラフィン中に浸漬させ、呼び直径０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００１１】
（実施例２）
実施例１においてポリエチレンを使用せず、不活性雰囲気での昇温時間を５時間とした以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００１２】
（実施例３）
実施例１において黒鉛５０重量部の代わりに黒鉛４０重量部、マイカＡ−１２（山口雲母(株)製）１０重量部として、ジオクチルフタレート１０重量部を１５重量部に代え、不活性雰囲気での焼成温度１１００℃を１０００℃とした以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００１３】
（実施例４）
実施例１において、不活性雰囲気での熱処理温度１１００℃に代えて９００℃、昇温時間を３時間から４時間とした以外は実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００１４】
（実施例５）
実施例１において、ジオクチルフタレート１０重量部を１２重量部に代えた以外は実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００１５】
（比較例１）
実施例１において、黒鉛５０重量部の代わりに５５重量部、ポリ塩化ビニル３０重量部を25重量部に代え、ポリエチレンを使用せずに細線状に押出し成形したものを、空気中で３００℃まで１０時間で加熱し、更に、不活性雰囲気で１１５０℃まで３時間かけて昇温後１時間保持した以外は実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００１６】
（比較例２）
実施例１において、ポリエチレン５重量部を３０重量部に代え、不活性雰囲気で１１００℃まで３時間かけて昇温後１時間保持する代わりに、８００℃まで２．５時間かけて昇温後２時間保持とした以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００１７】
（比較例３）
実施例１において、不活性雰囲気で１１００℃まで３時間かけて昇温し１１００℃で１時間保持する代わりに不活性雰囲気で１１００℃で１時間保持する代わりに、１２００℃まで５時間かけて昇温し１時間保持した以外は実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００１８】
（比較例４）
実施例１において、ポリエチレンを５重量部を８重量部に代え、不活性雰囲気での熱処理温度１１００℃に代えて９００℃、昇温時間を３時間から２．５時間とした以外は実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００１９】
これら鉛筆芯の油脂類含浸前の焼成芯体を用いて、細孔容積および細孔径分布を水銀圧入式細孔分布測定装置（島津製作所（株）製のポアサイザー９３２０）を使用して測定した。更に、これらの鉛筆芯に油脂類を含浸させたものをＪＩＳ  Ｓ  ６００５に準じて曲げ強さと濃度を測定した。曲げ強さは不動工業(株)製のＲＨＥＯ  ＭＥＴＥＲを使用して測定した値、濃度はＳＡＫＵＲＡ  Ｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ  ＰＤＡ−６５を用いて筆記線の反射率から求めた値である。芯体内濃度差は、画線用紙上の筆記線が濃度計で計測できる線幅となるよう、フィルムカメラにて拡大撮影をした上で、その写像線の最も濃い部位と最も薄い部位をＳＡＫＵＲＡ  Ｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ  ＰＤＡ−６５により測定してその差を芯体内濃度差とした。その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
2006282705.tif 000002