(57)【要約】      （修正有）【課題】実用折損強度を維持し、従来の黒鉛を体質材とした光の反射のある芯体の筆記線とは異なり、純黒の色調を有する鉛筆芯を提供すること。【解決手段】少なくとも有機結合材と体質材とを原材料として使用し、混練した原材料を細線状に押出成形後、焼成処理を施してなる鉛筆芯において、体質材として、式：ＸｍＹｎ（ＺＳｉ３Ｏ１０）Ｆ２（式中、Ｘは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｒｂ及びＳｒからなる群より選ばれる１種以上のイオンを表す。ｍは、１／３以上１以下の範囲を表す。Ｙは、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＺｎからなる群より選ばれた１種以上のイオンを表す。ｎは、２以上３以下の範囲を表す。Ｚは３価の陽イオンからなる群より選ばれ、少なくともＡｌ、Ｆｅ、Ｂから選ばれた１種以上のイオンを表す。）で示される、雲母と黒鉛を少なくとも使用する焼成鉛筆芯。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも有機結合材と体質材とを原材料として使用し、混練した原材料を細線状に押出成形後、焼成処理を施してなる鉛筆芯において、体質材として下記一般式（数１）で示される雲母と黒鉛を少なくとも使用する焼成鉛筆芯。
【数１】
2008081715.tif 000004
【請求項２】
前記一般式（数１）で示される雲母の含有割合が体質材の１５重量％以上８０重量％以下である請求項１記載の焼成鉛筆芯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも有機結合材と体質材とを、混練、細線状に押出成形後、焼成処理を施してなる焼成鉛筆芯に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼成鉛筆芯体質材の主成分として黒鉛が使用されている。黒鉛には特有の反射光沢があるため、筆跡が鉛色に見えていた。そこで焼成鉛筆芯の筆跡を純黒に近づける為に、例えば、特公昭４２−００７１６６号公報（特許文献１）に記載の発明では、天然雲母粉末を使用したものが、特開昭５４−０８８４２３号公報（特許文献２）に記載の発明では、タルクを使用したものが示されている。また、特開平８−２３９６１８号公報には、合成金雲母のみを体質材とした合成画用木炭が示されている（特許文献３）。
【特許文献１】特公昭４２−００７１６６号公報
【特許文献２】特開昭５４−０８８４２３号公報
【特許文献３】特開平８−２３９６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
雲母やタルクを使用すると、雲母やタルク表面にカーボンブッラク等の着色剤や樹脂炭化物が被覆されるため、純黒に近い芯体を得ることができる。特許文献１にて開示されている天然雲母また、特許文献２にて開示されているタルクは、１０００℃以上で焼成すると、脱水反応による結晶が分解され雲母やタルク特有の平滑性がなくなってしまい摩耗量が減り薄い筆記線しか得られなかった。そのため１０００℃未満でしか焼成ができなかった。よって焼成後の骨格を繋ぐバインダーとなる樹脂などの炭化物が十分に結合力を発揮せず、折損強度が低く折れやい芯となってしまった。また、特許文献３に開示されているような、１０００℃以上の耐熱性を有する合成金雲母のみを体質材とした合成画用木炭は、合成雲母表面に焼成炭化物が付着し純黒の筆跡を形成できる。しかし、合成画用木炭という比較的大きな塊で使用されるものであるのでも問題なく使用できるのであろうが、合成金雲母のみを体質材として使用すると、緻密な芯体にできず、鉛筆芯やシャープペンシル用替芯のような０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の細線状に成形すると折れやすくいものになる。また、合成金雲母は、結晶層の剥離強度が比較的高いので潤滑性に乏しく、押し出し成形時にノズルとの抵抗が大きくなり鉛筆芯の表面がざらつき易くなるといった外観上の問題も発生してしまう。
本発明の目的は、黒く、折れ難く、更に、表面が滑らかな鉛筆芯を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、少なくとも有機結合材と体質材とを原材料として使用し、混練した原材料を細線状に押出成形後、焼成処理を施してなる鉛筆芯において、体質材として下記一般式（数１）で示される雲母と黒鉛を少なくとも使用する焼成鉛筆芯を要旨とする。
【０００５】
【数１】
2008081715.tif 000002
【発明の効果】
【０００６】
上記（数１）で示される雲母は、黒鉛と同様な薄片状であるので、黒鉛と併用し押出成形すると黒鉛と同一方向に配向されるようになり緻密な芯体になる。よって、１０００℃以上の焼成により、芯体の骨格も強固となり、折れ難い芯体となるものと推察される。また、上記（数１）で示される雲母は、１１００℃まで結晶が保持されるので、約１０００℃〜１１００℃で焼成して芯体を得ると、雲母の結晶が保持されたままで、その表面に付着した有機結合材が十分に焼成し、配向した黒鉛と（数１）で示される雲母表面に純黒の炭化物として付着し純黒の筆跡と良好な書き味が得られる。
また黒鉛と併用することで、黒鉛の潤滑性が発揮され成形時のノズルとの抵抗も小さくなり、鉛筆芯の表面がざらついたりする外観上の問題点も発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いる上記（数１）で示される雲母は、水熱法、固相反応法、溶融合成法により合成できる。例えば、溶融合成法は、珪砂、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、珪フッ化カリウム、珪フッ化ソーダ等の原料を加熱し約１５００℃で溶融し、冷却して結晶化させる方法である。乾式又は湿式粉砕することで任意の粒度にすることができる。また酸化アルミニウムを酸化鉄や酸化硼素に原料を替えることで任意の結晶にすることができる。代表的な構造はＫＭｇ３（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）Ｆ２であり合成フッ素金雲母として市販されている。市販品の具体例としては、例えば、トピー工業株式会社製の商品名ＰＤＭ−７−８０、ＰＤＭ−６−３０、ＰＤＭ−８００、ＰＤＭ−１０００、ＰＤＭ−２０Ｌ、ＰＤＭ−２０Ｂ、ＰＤＭ−８Ｗ、ＰＤＭ−９ＷＡ、ＰＤＭ−９ＷＢ等がある。
【０００８】
上記一般式（数１）で示される雲母が他の雲母と比較して熱分解しにくい理由は、結晶構造中の水酸基がないこと。水酸基がフッ素で置換されているので、加熱により脱水作用ないため結晶の分解がないことによる。雲母の水酸基をフッ素に置き換える理由は原子価（＝−１）とイオン半径（＝１．３３オングストローム）が同じであることによる。また、結晶構造が、四面体層のＳｉの一部がＡｌ、Ｆｅ、Ｂの３価の陽イオンに置き換わることでタブレットは負の電荷もつようになり層間のＸのイオンと強く結合するようになる。その結果、四面体層同士のファンデルワールス力による弱い結合を金属イオンが補強する働きを担い、上記一般式（数１）で示される雲母の結晶はしっかりとした構造となり熱的安定になっていると推測される。
この上記一般式（数１）で示される雲母の含有割合は黒鉛を含めた体質材全量に対して特に限定されないが、好ましくは１５重量％以上８０重量％以下であれば良い。上記一般式（数１）で示される雲母の含有割合が体質材全量に対して１５重量％未満の場合は、焼成鉛筆芯の黒さが低下する。また８０重量％を超える含有割合であると曲げ強さが低下する。
【０００９】
この上記一般式（数１）で示される雲母と共に用いる黒鉛は鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛、人造黒鉛等が代表例であるが特に限定されない。更に、必要に応じて、窒化ホウ素、窒化珪素、板状アルミナ、セリサイト、タルク、マイカ、カオリン、ベントナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、無機繊維状物質ウイスカー、カーボンブラック、酸化珪素等を任意に添加してよい。
【００１０】
本発明に係わる焼成芯体は、従来、鉛筆やシャープペンシル用替芯などの焼成芯体に用いられている構成材料及び製造方法を限定なく用いることができる。
例えば、上記一般式（数１）にて示される化合物と体質材と共に、粘土や各種合成樹脂などを結合材として使用し、各種の体質材や必要に応じて使用される着色材、気孔形成材、可塑剤、溶剤などと共にニーダー、ヘンシェルミキサー、３本ロールなどで均一分散させ、押し出し成形後、８００℃〜１１００℃で高温焼成して得られる。焼成された芯体の気孔中に種々物質を、種々目的で含浸させている。具体的には、粘土やポリ塩化ビニル、ポリ塩素化ポリエチレン、フラン樹脂、ポリビニルアルコール、スチロール樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂などの合成樹脂を結合材として使用し、黒鉛、窒化硼素、タルク、雲母などの体質材、必要に応じて使用される有機顔料や無機顔料などの着色材、ポリアミド、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの気孔形成材、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）などの可塑剤、水、アルコール、ケトン、エステル、芳香族炭化水素などの溶剤と共にニーダー、ヘンシェルミキサー、３本ロールなどで均一分散させた後に成形、高温焼成して得られる。
更に、必要に応じて油状物を含浸して鉛筆芯とする。含浸成分としては従来公知の流動パラフィン、シリコーン油、スクワラン、スピンドル油、α−オレフィンオリゴマー、脂肪酸エステル、高級アルコール、ステアリン酸、ポリブデン、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、非結晶ポリプロピレン、エチレン極性モノマー共重合体。ポリエチレン、ポリイソブチレン、非晶性ポリα−オレフィンなどと任意の割合で混合しても良い。
また、前記含浸成分を焼成芯体中に含浸させる方法としては、加熱した含浸成分中に芯体を浸漬加温による方法、または、減圧、加圧して含浸する方法、有機溶剤で希釈させて流動性を上げてから含浸する方法を用いることができる。含浸後は適宜、遠心分離機などで焼成芯体表面の余分な含浸成分を除去して鉛筆芯とすれば良い。
【実施例】
【００１１】
次に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。＜実施例１＞
（雲母１）
珪フッ化カリウム２４ｇ、酸化マグネシウム２２ｇ、酸化アルミニウム１１ｇ、二酸化珪素３３ｇをボーミルミルで１時間混合粉砕し、この混合物をアルミナルツボ中で１５００℃で３０分間溶融後、冷却した後ボールミル中で２４時間粉砕する。０．０５Ｎの塩酸水溶液中に１２時間攪拌分散させ後、濾過乾燥して雲母を得た。Ｘ線回折パターンによりＫＭｇ３（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）Ｆ２と一致した。
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
雲母１                        ２５重量部
黒鉛                          ２５重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記材料を配合物として、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、空気中で３００℃まで加熱し、更に、不活性雰囲気中で１１００℃まで加熱し、呼び径０．７ｍｍの焼成芯体を得た。尚、得られた焼成芯体を、Ｘ線回折により分析した結果ＫＭｇ３（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）Ｆ２と一致するパターンが確認できた。これを１００℃に加熱した流動パラフィン中に１６時間浸漬後、表面上の余分な流動パラフィンを除去して鉛筆芯を得た。
【００１２】
＜実施例２＞
（雲母２）
実施例１において酸化アルミニウム１１ｇを酸化第２鉄１７ｇとした以外は実施例１と同様にした。Ｘ線回折パターンによりＫＭｇ３（ＦｅＳｉ３Ｏ１０）Ｆ２と一致した。
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
雲母２                        ４０重量部
黒鉛                          １０重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００１３】
＜実施例３＞
（雲母３）
実施例１において酸化アルミニウム１１ｇを酸化硼素８ｇとした以外は実施例１と同様にした。Ｘ線回折パターンによりＫＭｇ３（ＢＳｉ３Ｏ１０）Ｆ２と一致した。
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
雲母３                        ４２重量部
黒鉛                            ８重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００１４】
＜実施例４＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
雲母３（実施例３と同様）      ４０重量部
黒鉛                          １０重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００１５】
＜実施例５＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
雲母３（実施例３と同様）      ３８重量部
黒鉛                          １２重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００１６】
＜実施例６＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
雲母３（実施例３と同様）      １０重量部
黒鉛                          ４０重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００１７】
＜実施例７＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
雲母３（実施例３と同様）    ７．５重量部
黒鉛                      ４２．５重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００１８】
＜実施例８＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
雲母３（実施例３と同様）        ５重量部
黒鉛                          ４５重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００１９】
＜実施例９＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
ＰＤＭ−９ＷＡ（ＫＭｇ３（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）Ｆ２、トピー工業（株））
１０重量部
黒鉛                          ４０重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００２０】
＜実施例１０＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
ＰＤＭ−９ＷＡ（ＫＭｇ３（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）Ｆ２、トピー工業（株））
１５重量部
黒鉛                          ３５重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
シリコーンオイル            ０．５重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００２１】
＜実施例１１＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
ＰＤＭ−９ＷＡ（ＫＭｇ３（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）Ｆ２、トピー工業（株））
２０重量部
黒鉛                          ２５重量部
タルク                          ５重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
シリコーンオイル            ０．５重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００２２】
＜比較例１＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
Ａ−５００（ＫＡｌ２（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）（ＯＨ）２、天然雲母、（株）山口雲母工業所製）                          ２５重量部
黒鉛                          ２５重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００２３】
＜比較例２＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
ＤＭＡ−３５０（ＮａＭｇ２５（Ｓｉ４Ｏ１０）Ｆ２、膨潤系合成雲母、トピー工業（株）製）                              ５重量部
黒鉛                          ４５重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００２４】
＜比較例３＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
ＰＤＭ−Ｋ（Ｇ）−３２５（ＫＭｇ２５（Ｓｉ４Ｏ１０）Ｆ２、合成雲母、トピー工業（株）製）                          ４５重量部
黒鉛                            ５重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００２５】
＜比較例４＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
黒鉛                          ５０重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００２６】
＜比較例５＞
（芯体配合物）
塩化ビニル（有機結合材）      ３０重量部
雲母３（実施例３と同様）      ５０重量部
ジオクチルフタレート          １０重量部
ステアリン酸                    ２重量部
メチルエチルケトン            ３０重量部
上記配合物を用い実施例１と同様にした。
【００２７】
上記各例により得られた鉛筆芯の折損強度、濃度、Ｙ値について試験した結果及び、鉛筆芯の表面状態の評価結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2008081715.tif 000003