(57)【要約】【課題】鉛筆芯としての性能バランスを損なうことなく、運筆性の良い鉛筆芯を得ること。【解決手段】焼成棒状多孔質体に、互いに相溶しない、成分Ａ；融点３５℃〜１００℃の極性基を有する有機化合物成分Ａと、成分Ｂ；シリコーンオイル、とが含浸されている鉛筆芯であって、成分Ａが３〜４５質量％（成分Ａと成分Ｂの合計質量に対する割合）であることを特徴とする鉛筆芯。有機化合物は、脂肪酸、アルコールまたはこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種であることが好ましく、直鎖飽和炭化水素基を有する有機化合物であることが好ましく、また、成分Ａと成分Ｂがこの順に含浸されていることがより好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成棒状多孔質体に、互いに相溶しない成分Ａと成分Ｂが含浸されている鉛筆芯であって、成分Ａの割合が３〜４５質量％（成分Ａと成分Ｂの合計質量に対する割合）であることを特徴とする鉛筆芯。
成分Ａ；融点３５℃〜１００℃の極性基を有する有機化合物
成分Ｂ；シリコーンオイル
【請求項２】
有機化合物が、脂肪酸、アルコールまたはこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の鉛筆芯。
【請求項３】
有機化合物が、直鎖飽和炭化水素基を有する有機化合物である請求項１または２に記載の鉛筆芯。
【請求項４】
成分Ａと成分Ｂがこの順に含浸されている請求項１〜３いずれかに記載の鉛筆芯。
【請求項５】
焼成棒状多孔質体を構成する体質材中の黒鉛の割合が９０質量％以上である、請求項１〜４いずれかに記載の鉛筆芯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主な色材に黒鉛等を使用して焼成した棒状多孔質体に、オイル成分が含浸されている筆記抵抗が小さい鉛筆芯に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛筆芯は、黒鉛と粘土もしくは樹脂とを主成分とする混合物を、ヘンシェルミキサー、ニーダー、ロール等で均一に分散させたものを棒状に押出成形し、８００℃〜１，３００℃の高温で焼成して棒状多孔質体とした後、焼成により得られた棒状多孔質体の微細な気孔中に、目的に応じて各種油脂を含浸させることにより製造される。前記油脂としては、例えば、鯨油、ラード、菜種油、大豆油等の動植物油、スピンドル油、流動パラフィン等の鉱油またはワックス類が知られている。
【０００３】
主成分のうち、黒鉛には固体潤滑剤としての作用があるが、焼成後の棒状多孔質体そのものを筆記に使用すると、硬いセラミック骨格部分と紙面との間で摩擦が生じ、著しく筆記感が悪い。含浸油脂には、この摩擦を軽減する作用がある。含浸油脂の選択によって、筆記感の他にも筆跡の濃度や定着性等の特性を調質できることが知られている。
【０００４】
従来技術としては、例えば、特許文献１のように、ポリジメチルシロキサンを含浸することで、筆跡濃度を高めると共に、運筆を滑らかにするものがあるが、一方で、含浸成分の凝集力や弾性に乏しく、筆跡が擦過で広がりやすい。芯表面の潤滑層の膜厚が稼げないため、サスペンション効果がなく、特に凹凸の大きい紙面上でカサカサとした筆記感に感じられる等の不都合が生じる。
【０００５】
また、特許文献２、特許文献３のように、シリコーンオイル、もしくはシリコーンオイルとワックス（Ｃ１４〜Ｃ５０の極性基を有する有機物）をゲル化することにより、濃度と定着性を向上させるものもあるが、定着性向上を目的としたことから、凝集力を高める設計となっており、筆跡の定着性は向上するものの、筆記抵抗が上昇すると云った不具合が生じる。
【０００６】
さらに、特許文献４のように、互いに相溶しないワックスとオイルを組合せて含浸することで、通常の含浸成分ではトレードオフになりがちな濃度と硬度のバランスをともに向上させる検討もなされているが、強度向上を目的にワックスを選抜すると、凝集力が高くなり、筆跡の定着性は向上するものの、筆記抵抗が上昇すると云った不具合が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−０３６７４７号公報
【特許文献２】特開２００５−２３９９００号公報
【特許文献３】特開２００５−３１４６２０号公報
【特許文献４】特開平５−２７１６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、含浸油脂の選択によって、筆記感の他にも筆跡の濃度や定着性等の特性を調質することができることは公知の技術ではあるが、鉛筆芯として、バランスを保ちつつも特定の性能を著しく向上させるには至っていない。
従って、本発明は、鉛筆芯としての性能バランスを損なうことなく、運筆性の良い鉛筆芯を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、鋭意検討した結果、鉛筆芯としての性能バランスを損なうことなく、運筆性の良い芯を得るための含浸オイルとワックス（常温で固体状の物質）の最適な組合せを見出し、本発明に至った。
【００１０】
即ち、本発明は、焼成棒状多孔質体に、互いに相溶しない、下記の成分Ａと成分Ｂが含浸されている鉛筆芯であって、成分Ａの割合が３〜４５質量％（成分Ａと成分Ｂの合計質量に対する割合）であることを特徴とする鉛筆芯を提供する。
成分Ａ；融点３５℃〜１００℃の極性基を有する有機化合物
成分Ｂ；シリコーンオイル
本発明の鉛筆芯においては、前記有機化合物が、脂肪酸、アルコールまたはこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種であることが好ましく、前記有機化合物が、直鎖飽和炭化水素基を有する有機化合物であることが好ましい。
また、本発明の鉛筆芯においては、成分Ａと成分Ｂがこの順に含浸されていることが好ましい。
また、焼成棒状多孔質体を構成する体質材中の黒鉛の割合が９０質量％以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鉛筆芯としての性能バランスを損なうことなく、筆記濃度が高く擦過濃度が低く、しかも筆記抵抗が少ない運筆性の良い鉛筆芯を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の鉛筆芯において、成分Ａ及び成分Ｂを含浸させる焼成棒状多孔質体は、公知の構成材料を用いて、公知の方法で製造されるものを、大きさや種類に関係なく使用することができる。本発明の鉛筆芯には、木軸鉛筆用芯およびシャープペンシル用芯の双方が含まれる。
【００１３】
焼成棒状多孔質体は、例えば、黒鉛粉末、カーボンブラック粉末等の体質材（通常、鉛筆芯全体の１０〜９０質量％、好ましくは２０〜８０質量％）と、結合材（通常、鉛筆芯全体の１０〜９０質量％、好ましくは２０〜８０質量％）を主材とし、これに必要に応じて溶剤および／または可塑剤および／またはワックス等を添加し、これらをヘンシェルミキサー、ニーダー、ロール等で混合分散し、３本ロール等で混練したものを、通常の押出成形機にて所望の太さの棒状に押出成形し、８００〜１，３００℃の高温で熱処理、非酸化性雰囲気で焼成することによって得られる。さらに、必要に応じて着色材が添加されていても良い。本発明では、このような棒状多孔質体を、用途に応じて適宜選択して用いることができる。棒状多孔質体の気孔率は、特に限定されるものではなく、１０〜５０％程度であれば良い。
【００１４】
最も汎用性が高いという観点からは、黒鉛等の体質材を色材とする棒状多孔質体が好ましい。当該体質材としては、天然黒鉛、人造黒鉛、キッシュ黒鉛、カーボンブラック、黒鉛化カーボンブラック、コークス粉末等から選択した少なくとも１種を用いるのが良い。
結合材としては、カオリナイト、ハロイサイト、ベントナイト、モンモリロナイト等の粘土鉱物、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニル共重合体、アクリル酸エステル重合体等の熱可塑性樹脂、カルボキシメチルセルロース、リグニン、トラガントガム等の天然高分子、ポリエチレングリコール等の合成高分子、コールタールピッチ、ナフサ分解ピッチ、石油アスファルト、合成樹脂の乾留ピッチ等のピッチ類から選択される少なくとも１種を用いるのが良い。可塑剤としては、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジアリルイソフタレート、プロピレンカーボネート等が挙げられ、溶剤としては、水、アルコール類、ケトン類、エステル類等が挙げられる。
【００１５】
焼成後得られた棒状多孔質体の気孔中に、成分Ａ及び成分Ｂを含浸させることにより、本発明の鉛筆芯が得られる。
本発明の成分Ａ及び成分Ｂは、互いに相溶しないことが肝要であり、成分Ａ及び成分Ｂは気孔中に非相溶の状態で含浸される。
【００１６】
含浸成分Ａは、融点３５℃〜１００℃の極性基を有する有機化合物であり、当該化合物から選ばれる１種または２種以上を用いることができる。成分Ａの融点が３５℃以上であれば、多孔質体の気孔中に含浸させた後に気孔中で固体状態が保持され、鉛筆芯にクッション性が付与されることで運筆性を向上させることが可能となり、また、融点が１００℃以下であれば、多孔質体の気孔中に含浸させる際の作業性が著しく悪化することがない。成分Ａの融点は３７〜９０℃が好ましく、さらに好ましくは４０〜８０℃、特に好ましくは４５〜７５℃である。
【００１７】
含浸成分Ａを構成する有機化合物としては、直鎖または分岐鎖を有する飽和または不飽和の炭化水素基を有する有機化合物を用いることができる。極性基としては、水酸基（−ＯＨ）、アミノ基（−ＮＨ２）、ニトロ基（−ＮＯ２）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、ホルミル基（−ＣＨＯ）、アルコキシル基（−ＯＲ）、エステル基（−ＣＯＯＲ）、ニトリル基（−ＣＮ）等が挙げられるが、入手容易性、経済性等の点より、水酸基、カルボキシル基、エステル基が好ましく、クッション性に優れている点より、水酸基またはカルボキシル基が特に好ましい。炭化水素基の炭素数は、１２〜２２が好ましい。
【００１８】
好ましい成分Ａとしては、例えば、
ミリスチルアルコール（融点；３７．９℃）、セチルアルコール（４９．３℃）、ステアリルアルコール（５８．０℃）、アラキニルアルコール（６５．５℃）、ベヘニルアルコール（７０．５℃）などの１−アルカノール；
２−ヘキサデカノール（４４℃）、２−オクタデカノール（４７℃）などの２−アルカノール；
エライジンアルコール（３６〜３７℃）などの不飽和アルコール；
シクロトリデカノール（６０℃）などの環状アルコール；
１，６−ヘキサンジオール（４２℃）、１，８−オクタンジオール（６３℃）、１，２−デカンジオール（４８〜４９℃）、１，２−ドデカンジオール（６０〜６１℃）などのジオール；
１，２−ノナン（ｔｒａｎｓ）ジオール（７０℃）、１，２−デカン（ｔｒａｎｓ）ジオール（５４℃）などのシクロアルカンジオール；
ラウリン酸（４４．２℃）、ミリスチン酸（５３．９℃）、パルミチン酸（６３．１℃）、ステアリン酸（６９．６℃）、アラキジン酸（７５．３℃）、ベヘン酸（７９．９℃）などの直鎖飽和脂肪酸；
２−メチルテトラデカン酸（４０℃）などの分岐飽和脂肪酸；
エライジン酸（４６．５℃）などの直鎖飽和（モノエン）脂肪酸；
またはこれらの誘導体等を挙げることができる。
上記有機化合物の中でも、配向性に優れている点より、直鎖飽和炭化水素基を有する有機化合物が特に好ましい。
【００１９】
極性基を有する有機化合物は、極性基が相互作用することにより棒状多孔質体の気孔内での分子配向性が高い。また、直鎖飽和炭化水素基は配列性（パッキング性）が良いため分子結晶性が高く、比較的大きく平面的に広がる結晶を生成しやすい傾向にある。
【００２０】
黒鉛に代表されるような固体潤滑剤は、鱗片状構造を有し、面で滑るような作用を発揮するが、成分Ａのような固体化合物は、結晶構造から類推して、黒鉛と同様の潤滑作用が発揮されるものと推察される。
成分Ａは、常温で固体であることが前提であり、黒鉛粒子に対する凝集力や鉛筆芯製造時の取扱性の観点からは、分子量がより小さいものが好ましい。分子量が大きくなると、低沸点溶剤への溶解度が低下するため、成分Ａを溶解させた溶剤中に棒状多孔質体を浸漬し、溶剤を揮発させることで成分Ａを含浸させる作業が困難になる。また、凝集力が余りに強くなると、筆記抵抗が上がる傾向にある。
【００２１】
成分Ａの含浸量は、含浸成分全体（成分Ａと成分Ｂの合計質量）に対して、３〜４５質量％である。成分Ａの割合が３質量％以上であれば、成分Ａの添加効果が発現することで鉛筆芯としての性能バランスを損なうことなく、運筆性の良い鉛筆芯を得ることができる。また、含浸割合が４５質量％以下であれば、鉛筆芯が硬くなりすぎて筆記線濃度が極端に薄くなることがない。成分Ａが少ない場合は、鉛筆芯表面の潤滑層の膜厚が薄くなり、サスペンション効果が得られず、カサカサとした筆記感になる傾向がある。反対に、成分Ａが多い場合は、凝集力が強くなり過ぎ、棒状多孔質体の強度は上がるが摩耗が減少するために、筆記線濃度が薄くなる傾向がある。成分Ａの割合は、より好ましくは５〜３０質量％、さらに好ましくは５〜２０質量％、特に好ましくは９〜１５質量％である。
【００２２】
含浸成分Ｂは、シリコーンオイルである。シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジエンシリコーンオイル等のシリコーンオイル、前記シリコーンオイルの側鎖または末端にアルキル基、ハイドロジエン基、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、ポリエーテル基、ハロゲン基等を導入した変性シリコーンオイルが挙げられる。シリコーンオイルの具体例としては、メチルハイドロジエンポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン等が挙げられるが、筆記抵抗が小さい点で、ジメチルポリシロキサンがより好ましい。
【００２３】
シリコーンオイルは、２５℃における粘度が４０〜１０，０００ｍＰａ・ｓのものを使用することができるが、より好ましくは５０〜３５０ｍＰａ・ｓのものである。シリコーンオイルの粘度が低い場合は、揮発成分となるため、長期的な性能維持が困難となる。また、粘度が高い場合は、気孔中への含浸性が悪化し、粘性抵抗により筆記抵抗が上昇する、製造時の取扱性が悪くなる、と云った不具合が起こる。
なお、シリコーンオイルには、成分Ａとの非相溶性を失わない範囲ならびに本発明による効果を損なわない範囲で、鉱油、合成油、動物油、植物油等が配合されていても良い。
【００２４】
成分Ｂは、高い潤滑性を持ち、黒鉛層の隙間に入り込むことで、筆記剪断がかかったときの剥離を促進し、筆記濃度の向上と筆記抵抗を低減させる効果がある。
【００２５】
本発明によれば、成分Ａと成分Ｂを併用することにより、鉛筆芯の気孔表面に成分Ａの層が形成され、さらに気孔の隙間を満たすように成分Ｂの潤滑膜が形成されることで、サスペンション効果と程良い凝集力が発揮されるため、滑らかな筆記感と定着性の維持を実現することができる。
ただし、本発明では、乳化剤やゲル化剤等を用いて、成分Ａと成分Ｂを混合あるいは相互に溶解させたものを、焼成棒状多孔質体に含浸させることは好ましくない。成分Ａと成分Ｂの混合物を含浸させたり、成分Ａと成分Ｂとを相溶化させたりすることで、成分Ａの配列性や潤滑作用が阻害されてしまい、成分Ａの配列性（パッキング性）が乱されることでクッション性が著しく損なわれる恐れがある。
【００２６】
焼成棒状多孔質体に、成分Ａと成分Ｂが含浸されている鉛筆芯は、成分Ａを含浸した後に成分Ｂを含浸することが好ましく、例えば以下の方法で得ることができる。先ず、成分Ａを所定濃度に溶解させた揮発性溶媒中に、棒状多孔質体を投入し、浸漬させた後、取り出し、常温あるいは成分Ａが固体状に析出する温度で乾燥させる。この成分Ａが含浸されている棒状多孔質体を、成分Ａの融点未満の温度（好ましくはＡの融点より１０℃以上低い温度）で成分Ｂに浸漬させた後、遠心分離機等を用いて芯表面に付着した成分Ｂを排除する。このとき、揮発性溶媒中の成分Ａの適宜な濃度（前記所定濃度）は、焼成棒状多孔質体の気孔容積から求めることができる。なお、前記乾燥の際に含浸せずに芯表面に析出する成分Ａの量が多い場合等は、その分も考慮して揮発性溶媒中の成分Ａの濃度を調整するとよい。
【００２７】
本発明が対象とする焼成棒状多孔質体は、黒鉛、カーボンブラック等の体質材に占める黒鉛の割合が多い組成の芯に用いるほど、成分Ａと成分Ｂの総含浸量が多くなるので、効果が大きい。また、成分Ｂの剥離促進効果によってもたらされる筆記濃度の上昇、筆記抵抗の低下などの効果は、黒鉛に強く左右されるため、黒鉛が多いほど効果が大きい。従って、本発明においては、体質材中の黒鉛の割合は９０質量％以上が好ましく、さらに好ましくは９０〜１００質量％である。
【００２８】
また、本発明においては、成分Ａと成分Ｂの組合せによる潤滑効果は、鉛筆芯と紙面との接地面が大きいほど顕著に働くため、芯径の大きい鉛筆芯（例えば、２．０ｍｍφ以上）でより効果を発揮しやすい。逆に粘土が多い組成では、粘土自身の凝集力の影響が大きく働くため、効果が出にくい傾向がある。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
＜芯体配合部＞
ドイツ粘土  ３０質量部
黒鉛  ７０質量部
カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）１．６質量部
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）２．５質量部
【００３１】
上記配合組成物をヘンシェルミキサーへ投入して１５分間高速攪拌した。次に、分散剤０．３質量部、湿潤剤０．９質量部及び水３０質量部を投入し、温度調節を行いながら３０分間攪拌後、３本ロールにて混練を行った。続いて孔径２．１６ｍｍの口金をセットした押出し成型機で細棒状に成形し、１１０℃で６時間乾燥した後、不活性雰囲気下１，２００℃で１時間焼成して、直径２ｍｍの焼成芯（棒状多孔質体）を得た。
得られた焼成芯を、セチルアルコール（カルコール６０２８、花王（株）製）１０質量部とエタノール９０質量部との混合物中に６０℃、常圧で４時間浸漬した。その間、セチルアルコールの含浸量を確認するため、適時棒状多孔質体を取り出し、乾燥させることによりセチルアルコールの含浸量を測定した。その後、常温で２４時間乾燥させることにより、セチルアルコールを含浸固化させた棒状多孔質体を得た。この棒状多孔質体を、さらにジメチルポリシロキサン（Ｅｌｅｍｅｎｔ１４ＰＤＭＳ  ５０−ＪＣ、モメンティブジャパン社製）に常温常圧で１６時間浸漬した後、遠心分離機を用いて表面の余剰分を除去して鉛筆芯を得た。
【００３２】
（実施例２）
実施例１において、セチルアルコールの代わりにベヘニルアルコール（カルコール２２０−８０、花王（株）製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００３３】
（実施例３）
実施例１において、セチルアルコールの代わりにステアリン酸（ステアリン酸ＰＯＦＡＣ１８６５Ｌ、丸紅コーポレーション製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００３４】
（実施例４）
実施例１において、ジメチルポリシロキサンとして、Ｅｌｅｍｅｎｔ１４ＰＤＭＳ  １０００−ＪＣ（モメンティブジャパン社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００３５】
（比較例１）
実施例１において、セチルアルコールを５０質量部、エタノールを５０質量部にした以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００３６】
（比較例２）
実施例１において、ジメチルポリシロキサンの代わりに流動パラフィン（ハイホワイト、ＪＸ日鉱日石エネルギー（株）製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００３７】
（比較例３）
実施例１において、セチルアルコールの代わりに牛脂（ＡＤＥＫＡ食品販売（株）製）、ジメチルポリシロキサンの代わりに流動パラフィン（ハイホワイト、ＪＸ日鉱日石エネルギー（株）製）を使用した以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００３８】
（比較例４）
実施例１において、セチルアルコールを使用しない以外は、実施例１と同様にして鉛筆芯を得た。
【００３９】
上記実施例及び比較例により得られた鉛筆芯について、筆記抵抗、筆記濃度、擦過濃度を測定した。
筆記抵抗、筆記濃度の測定は、ＪＩＳ  Ｓ６００６に準拠した。
擦過濃度は、ＪＩＳ  Ｓ６００６に準拠して、筆記した線の上をティッシュぺーパーで表面を覆った弾性体を用いて５００ｇ荷重で擦過し、筆記線横の濃度を測定した。
【００４０】
これらの結果を下記表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１より明らかなように、本発明の成分Ａ、成分Ｂが含浸している鉛筆芯は、筆記抵抗が低いうえに、筆記濃度が高く、耐擦過性に優れていることがわかる。また、高級アルコールや高級脂肪酸が含浸していない鉛筆芯（比較例４）は、擦過濃度が高くなることから、黒鉛の耐剥離性が劣っていることがわかる。