(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合材と黒鉛と可塑剤とを少なくとも含む材料を、混練、押出成形し、焼成温度まで熱処理してなる鉛筆芯の製造方法において、前記結合材として、少なくとも平均重合度１５００以上６０００未満のポリ酢酸ビニルを、結合材全量に対して５０重量％以上使用し、前記可塑剤として、少なくとも末端にＯＨ基、分子中にエーテル結合を持ち、分子中の炭素原子の含有率が４９．６重量％以上５３．０重量％未満の直鎖状脂肪族有機化合物を、可塑剤全量に対して５０重量％以上使用することを特徴とする鉛筆芯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結合材と黒鉛と可塑剤とを少なくとも含む材料を混練、押出成形し、焼成温度まで熱処理してなる鉛筆芯の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、焼成タイプの鉛筆芯の製造方法において、結合材としては、粘土や天然樹脂、合成樹脂など、種々のものが用いられていた。最近では、加工性の良さや比較的高い曲げ強さを有する鉛筆芯が得られるなどの理由より、結合材として含塩素樹脂を有機溶剤に溶解させて黒鉛や可塑剤などの他の材料と混合したものが多く使用されている。上記のような樹脂タイプの結合材は、熱処理により、炭化することによって黒鉛同士を結合し、鉛筆芯の曲げ強さを得る働きをしているものである。しかし、筆記するためには芯を崩れさせなくてはならず、このために、結合材自身が炭化する際に収縮することを利用したり、熱処理前の材料に、熱処理に伴って揮発する気孔形成剤を添加するなどして気孔を形成し、芯の崩れを促進させることで、筆跡の濃度を調整している。よって、焼成タイプの鉛筆芯には、曲げ強さが高くなると筆跡の濃度が薄くなるという関係がある。このため、結合材として、側鎖に極性基を有するビニル重合体を用い、これとナフテン酸金属塩と高級脂肪族炭化水素の塩素化物及び／又は高級脂肪酸エステルの塩素化物とを併用することによって、強度と濃度の両立を図ろうとするもの（特開平７−１７９８０６号公報）などが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
鉛筆芯の曲げ強さは結合材の強度（黒鉛との結合力）に関係し、筆跡の濃度は結合材の崩れ易さに関係し、結局、芯体中の結合材に形成される気孔の大きさや量と密接な関係にある。つまり、気孔が小さく、また、その量が少なくなるにつれ、鉛筆芯の曲げ強さは高いものとなるが、結合材が崩れにくいために黒鉛が芯体から離れず筆跡の濃度が薄くなるものであった。従来使用されていた結合材では、単に気孔の量や大きさをコントロールするか、結合材の炭素残分を増やすというようなものでしかなく、単に炭素残分を増やすだけでは、相対的に気孔の量が少なくなってしまうため、曲げ強さは大きくなるが濃度が薄くなってしまうという結果になり、鉛筆芯の曲げ強さと筆跡の濃さを共に優れたものとすることは十分とは言えなかった。本発明は、上記の曲げ強さを高くすると筆跡の濃度が薄くなってしまうという従来の課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、特定のポリ酢酸ビニルを結合材として用いることにより、特に良好な性能を有する鉛筆芯が得られることを見出し、本発明を完成したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、結合材と黒鉛と可塑剤とを少なくとも含む材料を混練、押出成形し、焼成温度まで熱処理してなる鉛筆芯の製造方法において、前記結合材として、少なくとも平均重合度１５００以上６０００未満のポリ酢酸ビニルを、結合材全量に対して５０重量％以上使用し、前記可塑剤として、少なくとも末端にＯＨ基、分子中にエーテル結合を持ち、分子中の炭素原子の含有率が４９．６重量％以上５３．０重量％未満の直鎖状脂肪族有機化合物を、可塑剤全量に対して５０重量％以上使用することを特徴とする鉛筆芯の製造方法を要旨とする。
【０００５】
以下、詳述する。本発明の結合材として用いる平均重合度１５００以上６０００未満のポリ酢酸ビニル（以下、結合材Ａと呼ぶ）は、酢酸ビニルを過酸化ベンゾイル等の触媒、及び溶剤と混合し、５０℃〜７０℃の温度で重合させることによって得られるものである。既に上市されている商品の一例としては、ゴーセニールＰＶ５００（平均重合度５０００、日本合成化学工業株式会社製）、デンカサクノールＳＮ−１７Ａ（平均重合度１５００、電気化学工業株式会社製）などが挙げられ、これらは単独で用いても良く、また、併用して用いることも出来る。なお、平均重合度１５００未満のポリ酢酸ビニルの場合は、焼成時において軟化温度が低すぎるためか、曲げ強さと筆跡の濃度の向上効果が発現されにくく、平均重合度６０００以上のポリ酢酸ビニルの場合は、黒鉛の配向が不充分となり、曲げ強さと筆跡の濃度の向上効果が発現されなくなる。また、本発明にて使用する結合材Ａは、平均重合度１５００未満のポリ酢酸ビニルや平均重合度６０００以上のポリ酢酸ビニルと併用することもできるし、その他従来より公知の粘土、アラビアゴムなどの天然樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂などと併用して使用することも出来る。他の結合材と併用する場合、結合材Ａの使用量は、結合材全量に対して５０重量％未満であると、樹脂の強度と濃度の向上効果が発現されにくいので、使用量は、結合材全量に対して５０重量％以上であることが好ましい。
【０００６】
本発明の可塑剤としては、従来公知のジオクチルフタレート等の可塑剤を用いることが出来るが、中でも末端にＯＨ基、分子中にエーテル結合を持ち、分子中の炭素原子の含有率が４９．６重量％以上５３．０重量％未満の直鎖状脂肪族有機化合物（以下、可塑剤Ｂと呼ぶ）を用いるとより好ましい結果が得られる。この可塑剤は化学構造式で表すと、ＨＯ−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ−Ｈ、においてｎが５から１４の物質ということになり、既に上市されている商品の一例としては、プルリオールＥ２００（ｎ＝５，分子中の炭素原子の含有率：５０．４重量％）、プルリオールＥ３００（ｎ＝６，分子中の炭素原子の含有率：５１．２重量％）、プルリオールＥ４００（ｎ＝９，分子中の炭素原子の含有率：５２．１重量％）、プルリオールＥ６００（ｎ＝１３，分子中の炭素原子の含有率：５２．９重量％）（以上、ＢＡＳＦ社製）などが挙げられる。そして、これらは単独で用いても良く、併用して用いることも出来る。  また、可塑剤Ｂは、末端にＯＨ基、分子中にエーテル結合を持つ直鎖状脂肪族有機化合物であって、炭素原子の含有率が４９．６重量％未満のものや、５３．０重量％以上のものと併用することも出来る。その他従来より公知の可塑剤（ジオクチルフタレートなど）と併用して使用することもできる。他の可塑剤と併用する場合、本発明にて使用する可塑剤Ｂの使用量は、可塑剤全量に対して５０重量％未満であると、樹脂の強度と濃度の向上効果が発現されにくいので、使用量は可塑剤全量に対して５０重量％以上であることが好ましい。
【０００７】
黒鉛は、着色材として配合されるものであり、一般的な鱗状黒鉛や鱗片状黒鉛等が挙げられる。
【０００８】
上記の結合材、可塑剤、黒鉛の他に、脂肪酸、金属石けん、脂肪族アルコールなどの滑剤、脂肪族カルボン酸塩、芳香族カルボン酸塩、メルカプト酸エステルなどの安定剤、無定型シリカやカーボンブラックなどの充填材といった、従来鉛筆芯に使用されている公知の材料を必要に応じて用いることもできる。
【０００９】
これら使用する材料を３本ロール、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダーなどで混練し、芯径に合ったノズルより押し出し成形し、少なくとも高温部は窒素雰囲気、真空雰囲気、密閉雰囲気、還元雰囲気といった非酸化雰囲気で通常９００〜１３００℃を最高温度とする焼成処理を施すことによって芯体を得る。更に、焼成後に、濃度及びなめらかさ付与のために油状物を含浸させることもできる。油状物としては、流動パラフィン、スピンドル油、マイクロクリスタリンワックス、低分子ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、スクワランなどの１種もしくは、２種以上を使用することができる。
【００１０】
【作用】
本発明に用いる結合材Ａは、可塑剤と併用することによって、相溶した状態で、黒鉛近傍に配位していると考えられる。この際、黒鉛の表面に吸着されている水分などとの相互作用によって、結合材Ａと可塑剤の相溶物は炭化されたものの構造が線状でありながら、分子レベルで絡み合う特異な状態で炭化していると考えられる。そして、出来た気孔が単なる直線状ではなく複雑な網目構造になっているため、黒鉛と結合した状態でも構造上の強度が得られ、また、結合材も崩れ易くなっているために筆跡の濃さも得られるものと推察される。
【００１１】
【実施例】
＜実施例１＞
結合材Ａ（商品名：ゴーセニールＰＶ５００、日本合成化学工業株式会社製）
３０重量部
可塑剤Ｂ（商品名：プルリオールＥ４００、分子中の炭素原子の含有率が５２．１重量％
、ＢＡＳＦ社製）                                                        １７重量
部
黒鉛                                                                  ５０重量部
ステアリン酸（滑材）                                                    ３重量部
メチルエチルケトン（溶剤）                                            ３０重量部
上記材料を配合物として、ニーダー及び三本ロールにより十分に混練後、細線状に押出
成形し、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、冷却後、スピンドル油を含浸し、０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００１２】
＜実施例２＞
実施例１において可塑剤Ｂとして分子中の炭素原子の含有率が５２．９重量％の直鎖状脂肪族有機化合物（商品名プルリオールＥ６００、ＢＡＳＦ社製）を用いた以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００１３】
＜実施例３＞
実施例１において可塑剤Ｂとして分子中の炭素原子の含有率が５０．４重量％の直鎖状脂肪族有機化合物（商品名プルリオールＥ２００、ＢＡＳＦ社製）を用いた以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００１４】
＜実施例４＞
実施例１において結合材Ａとして平均重合度１５００のポリ酢酸ビニル（商品名デンカサクノール、ＳＮ−１７Ａ、電気化学工業株式会社製）を用い、可塑剤Ｂとして分子中の炭素原子の含有率が５２．９重量％の直鎖状脂肪族有機化合物（商品名プルリオールＥ６００、ＢＡＳＦ社製）を用いた以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００１５】
＜実施例５＞
実施例１において結合材Ａとして平均重合度１５００のポリ酢酸ビニル（商品名デンカサクノール、ＳＮ−１７Ａ、電気化学工業株式会社製）を用い、可塑剤Ｂとして分子中の炭素原子の含有率が５０．４重量％の直鎖状脂肪族有機化合物（商品名：プルリオールＥ２００、ＢＡＳＦ社製）を用いた以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００１６】
＜実施例６＞
実施例１において、結合材Ａ３０重量部を結合材Ａ２０重量部とポリ塩化ビニルを１０重量部とした以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００１７】
＜実施例７＞
実施例１において、可塑剤Ｂ１７重量部を可塑剤Ｂ９重量部とジオクチルフタレートを８重量部とした以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００１８】
＜比較例１＞
実施例１において、結合材Ａの代わりに平均重合度７０００のポリ酢酸ビニルを用いた以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００１９】
＜比較例２＞
実施例１において結合材Ａの代わりに平均重合度７０００のポリ酢酸ビニルを用い、可塑剤Ｂを分子中の炭素原子の含有率が５３．３重量％の直鎖状脂肪族有機化合物（ｎ＝１８のポリエチレングリコール）にした以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００２０】
＜比較例３＞
実施例２において、結合材Ａの代わりに平均重合度１３５０のポリ酢酸ビニル（商品名デンカサクノール、ＳＮ−１０Ｎ、電気化学工業株式会社製）を用いた以外は実施例２と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００２１】
＜比較例４＞
実施例１において、結合材Ａの代わりに平均重合度１４００のポリ酢酸ビニル（商品名デンカサクノール、ＳＮ−１０、電気化学工業株式会社製）を用いた以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００２２】
＜比較例５＞
実施例１において結合材Ａの代わりに平均重合度７０００のポリ酢酸ビニルを用い、可塑剤Ｂを分子中の炭素原子の含有率が４５．３重量％の直鎖状脂肪族有機化合物（ｎ＝２のポリエチレングリコール）にした以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００２３】
＜比較例６＞
実施例１において結合材Ａの代わりに平均重合度１４００のポリ酢酸ビニル（商品名デンカサクノール、ＳＮ−１０、電気化学工業株式会社製）を用い、可塑剤Ｂを分子中の炭素原子の含有率が５３．６重量％の直鎖状脂肪族有機化合物（ｎ＝２４のポリエチレングリコール）にした以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００２４】
＜比較例７＞
実施例１において結合材Ａの代わりに平均重合度１３５０のポリ酢酸ビニル（商品名デンカサクノール、ＳＮ−１０Ｎ、電気化学工業株式会社製）を用い、可塑剤Ｂをジオクチルフタレートとした以外は実施例１と同様にして０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００２５】
＜比較例８＞
塩化ビニル樹脂（結合材）                              ４０重量部
黒鉛                                                  ４０重量部
ジオクチルフタレート（可塑剤）                        １７重量部
ステアリン酸カルシウム（滑材）                          ３重量部
メチルエチルケトン（溶剤）                            ２５重量部
上記材料を配合物として、ニーダー及び三本ロールにより十分に混練後、細線状に押出成形し、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、冷却後、スピンドル油を含浸し、０．５ｍｍの鉛筆芯を得た。
【００２６】
上記各例で得られた鉛筆芯について、ＪＩＳ  Ｓ  ６００５に基づいて、曲げ強さと濃度とを測定した。結果を表１に示す。（曲げ強さ：ＭＰａ、濃度：Ｄ）なお、曲げ強さと濃度とは、どちらも大きい値の方が品質として優れている。
【００２７】
【表１】
0004403636.tif 000002
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、筆跡の濃度に対し鉛筆芯の曲げ強さの向上した、筆跡濃度と鉛筆芯の曲げ強さとを両立した鉛筆芯を得ることができるものである。