(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合材と体質材と着色材と滑材とを少なくとも使用する非焼成タイプの色鉛筆芯において、前記結合材を複数種使用し、これら配合組成物を混練、成形し、適宜乾燥させた後、前記結合材の少なくとも１種を残し、他の結合材を除去して気孔を形成してなる色鉛筆芯の製造方法。
【請求項２】
結合材が水溶性樹脂と非水溶性樹脂との組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の色鉛筆芯の製造方法。
【請求項３】
水溶性樹脂が熱可塑性を有する樹脂であることを特徴とする請求項２記載の色鉛筆芯の製造方法。
【請求項４】
結合材が非水溶性樹脂同士の組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の色鉛筆芯の製造方法。
【請求項５】
結合材が水溶性樹脂同士の組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の色鉛筆芯の製造方法。
【請求項６】
気孔中に、油脂類を含浸することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の色鉛筆芯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結合材と体質材と着色材と滑材を主材とする非焼成タイプの色鉛筆芯の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
これまで、シャ−プペンシル用色芯や軸木を用いた色鉛筆芯などの非焼成タイプの色芯は、ポリ塩化ビニル、硝化綿、カルボキシメチルセルロ−ス、アクリルスチレン等の結合材と、無機系、有機系の染料や顔料などの着色材と、タルク、マイカ、炭酸カルシウム等の体質材と、ステアリン酸などの滑材と、カルナバワックス等の天然系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の合成系ワックスを少なくとも主材として使用し、必要に応じて補強剤や可塑剤、溶剤などと混練成形し製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これまでの色鉛筆芯やシャ−プペンシル用色芯の発色性を向上させようとする場合には、着色材の粒径の小さいものを使用したり、使用量を多くするなどして対応してきたが、粒径の小さいものを使用すると、色によっては、例えば青味系側、もしくは赤味系側に色調が変化して目的の色が得られ難く、また、使用する側での着色材の粒径のロット管理も困難である。また、着色材の使用量を単純に多くした場合は、結合材の相対的な使用量が低下するので折れやすい傾向にあり、特に、直径が３ｍｍ以上の太径の色鉛筆芯においては、着色材の使用量を多くすることはコストアップにつながる等の問題を抱えていた。
【０００４】
この課題を克服するため、強度を損なわずに、芯の単一面積当たりの摩耗量を増やす手段としては、低融点のステアリン酸やワックス類を使用したり、単一摩耗粉の見た目の発色性を向上させるために、配合中に顔料分散材を使用するなど種々検討されてきたが、ワックス類の使用においては、特にシャ−プペンシル用の色芯において強度低下は抑えられず、低融点のステアリン酸及び顔料分散材の使用においては、細径、太径の芯に関わらず強度低下を小さくして発色性は向上するが、経時的な品質の安定性を失う傾向が大きくなる。すなわち、芯の表面が白化する現象が生じ易くなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、これまでの色鉛筆芯の強度を損なわずに、特に、発色性の優れた色鉛筆芯の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
これまでの非焼成タイプの色芯の発色性は、使用する着色材の粒径や種類と、その芯の配合組成中に占める使用割合でほぼ決定されていた。本発明者は、色芯の発色性は、着色材と共にタルクやマイカ等の体質材をいかに効率良く、紙面上に付着もしくは定着させるかにあることに主眼を置き、色鉛筆芯の摩耗のメカニズムを鋭意研究した結果、芯体中に強度低下を起こさせない程度の気孔を形成させ、更には、その気孔に潤滑効果を持たせる物質を介在させれば良いことを見い出し本発明を完成した。
【０００７】
即ち、本発明は、結合材と体質材と着色材と滑材とを少なくとも使用する非焼成タイプの色鉛筆芯において、前記結合材を複数種使用し、これら配合組成物を混練、成形し、適宜乾燥させた後、前記結合材の少なくとも１種を残し、他の結合材を除去して気孔を形成してなる色鉛筆芯の製造方法を第１の要旨とし、第１の要旨において結合材が水溶性樹脂と非水溶性樹脂との組み合わせであることを特徴とする色鉛筆芯の製造方法を第２の要旨とし、第２の要旨において水溶性樹脂が熱可塑性を有する樹脂であることを特徴とする色鉛筆芯の製造方法を第３の要旨とし、第１の要旨において結合材が非水溶性樹脂同士の組み合わせであることを特徴とする色鉛筆芯の製造方法を第４の要旨とし、第１の要旨において結合材が水溶性樹脂同士の組み合わせであることを特徴とする色鉛筆芯の製造方法を第５の要旨とし、第１の要旨乃至第５の要旨の何れかの色鉛筆芯において、気孔中に、油脂類を含浸することを特徴とする色鉛筆芯の製造方法を第６の要旨とする。
【０００８】
以下、詳述する。
本発明で使用する結合材は、複数種使用する。その組合せ例としては、非水溶性樹脂と水溶性樹脂、非水溶性樹脂同士、水溶性樹脂同士が挙げられる。非水溶性樹脂と水溶性樹脂の組合せ例において、非水溶性樹脂の具体例としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、硝化綿、酢酸セルロ−ス、酪酢酸セルロ−ス、アクリルースチレン共重合体、アクリルーブタジエンスチレン共重合体、ポリカ−ボネ−ト、ポリアセタ−ル、ポリエチレン、フェノ−ル樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、エポキシ樹脂等、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など汎用的に使用されている樹脂を挙げることができる。
【０００９】
一方、水溶性樹脂としては、例えば、コ−ンスタ−チやアラビアゴム等の天然高分子、デキストリン、カルボキシメチルセルロ−ス、エチルセルロ−ス、ヒドロキシエチルセルロ−ス、ヒドロキシプロピルセルロ−ス等の半合成高分子、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコ−ル、ポリエステルポリオ−ル樹脂、ポリエ−テルポリオ−ル樹脂などの合成高分子やポリリン酸ソ−ダ、水ガラス等の無機高分子などを挙することができるが、芯に加工、乾燥する際の温度で分解したり揮散してしまわない樹脂が好ましいので、熱可塑性を有する樹脂の使用はより好ましい。
【００１０】
非水溶性樹脂同士の組み合わせとしては、各種有機溶剤をはじめとした溶解性の違いを利用して、一方の非水溶性樹脂が溶出してしまう樹脂の組み合わせを考慮すれば良く、溶解性の高い樹脂としては、重合度が低く一次元的な構造を有する熱可塑性樹脂などが挙げられ、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、酢酸セルロ−ス、ポリメタクリル酸メチル等を挙げることができる。そして溶解性の低い樹脂としては分子構造が結晶質で重合度が高いもの、また三次元的な立体構造を有する樹脂などが挙げられ、例えばポリエチレン、ナイロン、フェノ−ル樹脂、ポリアクリルニトリル等が挙げられる。
【００１１】
水溶性樹脂同士の組み合わせとしては、前述した非水溶性樹脂同士の組み合わせと同様にして水溶性樹脂の中でも溶解性の違う樹脂の組み合わせを考慮するればよく、具体的には、水溶性樹脂でありながら、非極性結合を有する官能基をその分子構造中に含む為、アルコ−ルやアセトンやトリクロルエチレン等の一部有機溶剤と溶解してしまう樹脂で、例えば、ポリビニルピロリドンやポリエチレンオキサイド等を挙げることができる。
【００１２】
以上記述した水溶性樹脂、非水溶性樹脂中のどちらか一方を色鉛筆芯の結合材として、他方が気孔を形成するための樹脂となる。気孔形成材としての樹脂の使用量は水溶性、非水溶性樹脂の各々の組み合わせにもよるが、特に、樹脂の結合材としての賦形効果を損ねない使用量が好ましく、揮発溶剤分を除く全量に対して、５重量％も使用すれば十分であるが、より好ましくは０．５から３重量％の範囲が良い。気孔形成材としての樹脂の使用量が５重量％を超えた場合には、後述する水や有機溶剤による溶出時にできる気孔の占める割合が大きくなり過ぎて発色性の効果は見られるが、逆に芯の強度低下が生じることがあるからである。
【００１３】
他の材料である体質材としては、ポリエチレンワックス、ジステアリルケトン、ケトンワックス、パラフィンワックスなどの合成系ワックス、密ろう、木ろう、カルナバワックス等の天然系ワックス、タルク、マイカ、窒化硼素、フッ化黒鉛、Ｎε−ラウロイルリジン等が挙げられ、着色材としては、天然、合成染料や無機、有機系顔料を任意に使用することができ、更に、滑材としては、各種金属ステアリン酸、アミノ酸系ステアリン酸などが挙げられる。その他必要に応じてチタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、石膏などの繊維状補強材、リン酸トリクレジル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジアリル、ジブチルフタレ−ト、ジオクチルフタレ−ト等の可塑剤、メチルエチルケトン等の溶剤といったものを適宜配合材料として前記材料に加え、３本ロ−ルやニ−ダ、ヘンシルミキサ−で分散混練をし、溶剤使用時には溶剤分を調整しながら押出機などで成形し、乾燥処理などを施し芯体を得る。
【００１４】
次いで、芯体中に含まれる結合材の少なくとも１種を残し、他の結合材を除去して気孔を形成する訳だが、結合材の除去方法としては、結合材として非水溶性樹脂を用いた場合には、芯体を水などに浸漬し気孔形成材としての水溶性樹脂を溶出させれば良く、逆に水溶性樹脂を結合材とした場合には、気孔形成材としての非水溶性樹脂を有機溶剤などに浸漬させ溶出させれば良い。また非水溶性樹脂同士の場合と水溶性樹脂同士の場合は、各々基本的には前述したように、それぞれ結合材となる樹脂に対して溶解しない溶剤を用いてもう一方の樹脂を溶出させれば良い。
【００１５】
以上、気孔形成材としての樹脂を効率的に溶出させるために、例えば加温、加圧減圧などを施してもよいが、焼成芯とは異なり生芯（非焼成芯）であるので、乾燥上がりの芯が外観的に曲がりなどを起こさない程度の温度や圧力下で処理することが望ましい。また、短時間で気孔形成材としての樹脂を溶出させるには、超音波洗浄などが特に効果的である。
【００１６】
前述するように、本発明は溶媒の水もしくは有機溶剤で一方の樹脂を溶出させるので、結合材としての樹脂の選定においては、どちらの溶媒にも相溶してしまう樹脂は勿論のこと、加温、加圧、減圧下で溶解性が変化する樹脂の使用は、著しい強度低下を起こすので注意が必要である。
【００１７】
以上得られた芯体のみでも、筆記時の亀裂作用が働いて、着色体質材の崩れによる摩耗により発色性を得ることができるが、その芯体中の気孔中に油脂類を含浸させることで更なる発色性の向上が実現する。使用する油脂類としては、気孔中に容易に含浸されるものなら従来より公知のシリコンオイル、鉱物油、マシン油、流動パラフィン、フタル酸エステル等の各種エステル化合物、α−オレフィンオリゴマ−、パ−ム油、オレイン酸、オリ−ブ油、スクワラン等天然、合成系の油脂で、常温で固体や液体の数種類の油脂類を単独もしくは併用して使用することができる。
【００１８】
【作用】
本発明による発色性の向上の理由は、非焼成色鉛筆芯中に気孔を形成するため、筆記時の亀裂作用が働いて、着色体質材の崩れによる摩耗により発色性を向上させることができるが、特に、その気孔に潤滑効果を有する油脂類を含浸させた場合には、その油が体質材を紙面に効率良く定着させより一層発色性を向上させることができる。より具体的には、恐らく紙面の凸部と気孔部が当たると同時に、気孔部に楔を打ち込んだように連続的にミクロンオ−ダ−の亀裂が入ることにより、芯体からのワックス、滑材、体質材などと結合材からの剥がれが起こり、次いで、油脂類が、タルクやマイカ等の体質材が摩耗する助剤として作用しているものと思われる。特に、油脂類がタルクやマイカなどに与える効果としては、例えば、黒鉛粒子が劈開するような剥離効果に近い摩耗を体質材に与えているのではないかと推察できる。
【００１９】
【実施例】
＜実施例１＞
硝化綿（非水溶性樹脂）                      ２１重量部
ポリビニルアルコ−ル（水溶性樹脂）            ２重量部
ステアリン酸                                  ７重量部
ワックス                                      ７重量部
タルク                                      ４５重量部
ポリカ−ボネ−ト                              ５重量部
銅フタロシアニンブル−                      １３重量部
メチルエチルケトン（溶剤）                １００重量部
【００２０】
上記材料を３本ロ−ルで溶剤量を調整しながら混練後、細線状に押出成形し乾燥機にて８０℃で約８時間乾燥して溶剤を除去し、呼び径０．９のシャ−プペンシル用の青色の芯体を得た。
【００２１】
＜実施例２＞
実施例１において得られた芯体を水中に浸し、３７ＫＨＺの周波数で４０分間程超音波洗浄後、４０℃のスピンドル油中に２０分間程度含浸させ、遠心分離器でよく油きりをして青色の芯を得た。
【００２２】
＜実施例３〜７＞
実施例１においてポリビニルアルコ−ルの使用量を０.３、０.５、３、５、６重量部に変えた以外は全て実施例１と同様にして青色の芯を得た。
【００２３】
＜比較例１＞
実施例１においてポリビニルアルコ−ルを使用しなかった以外は全て実施例１と同様にして青色の芯を得た。
【００２４】
0003785793.tif 000002
上記材料をヘンシルミキサ−で分散し次いで、熱ロ−ルで混練後、細線状に押出成形し１５０℃で約８時間乾燥して、可塑剤を除去し呼び直径０．９のシャ−プペンシル用の青色の芯体を得た。
【００２５】
＜実施例９＞
実施例８において得られた芯体を水中に浸し、３７ＫＨＺの周波数で４０分間程超音波洗浄後、６０℃のスピンドル油中に２０分間程度含浸させ、遠心分離器でよく油きりをして青色の芯体を得た。
【００２６】
＜実施例１０〜１４＞
実施例８においてポリエステルポリオ−ル樹脂の使用量を各々０．３、０．５、３、５、６重量部に変えた以外は全て実施例８と同様にして青色の鉛筆芯を得た。
【００２７】
＜比較例２＞
実施例８においてポリエステルポリオ−ル樹脂を使用しなかった以外は実施例８と同様にして青色の芯体を得た。
【００２８】
＜実施例１５＞
カルボキシメチルセルロ−ス（水溶性樹脂）    １４重量部
硝化綿（非水溶性樹脂）                        ２重量部
ステアリン酸                                １５重量部
タルク                                      ５７重量部
ワックス                                      ５重量部
赤色系有機顔料                                ７重量部
水                                        １００重量部
上記材料をヘンシルミキサ−で分散し、３本ロ−ルで混練、押出機で成形後、５０℃で約７０時間乾燥し、３ｍｍの鉛筆用の赤色の芯体を得た。
【００２９】
＜実施例１６＞
実施例１５において得られた芯体をメチルエチルケトン中に浸し、３７ＫＨＺの周波数で１０分間程超音波洗浄後、４０℃のスピンドル油中に２０分間程度浸漬させ、遠心分離器でよ油切りをして赤色の芯体を得た。
【００３０】
＜実施例１７〜２１＞
実施例１５において硝化綿の使用量を０.３、０．５、３、５、６重量部に変えた以外は全て実施例１５と同様にして赤色の芯体を得た。
【００３１】
＜比較例３＞
実施例１５において硝化綿を使用しなかった以外は全て実施例１５と同様にして赤色の芯体を得た。
【００３２】
＜実施例２２＞
エポキシ樹脂（非水溶性樹脂）                ３０重量部
酢酸セルロ−ス（非水溶性樹脂）                ２重量部
ステアリン酸                                  ５重量部
タルク                                      ４０重量部
ワックス                                    １５重量部
有機系赤色顔料                                ８重量部
メチルエチルケトン                          ５０重量部
上記材料をヘンシルミキサ−を用いて分散造粒してペレット化し、連続押出成型機機にて細線状に成形した芯を、１００℃で乾燥し、エポキシ樹脂の硬化を終了させ３ｍｍの赤色の芯体を得た。
【００３３】
＜実施例２３＞
実施例２２において得られた芯体をメチルエチルケトン中に浸し、３７ＫＨＺの周波数で３０分間程度洗浄後、６０℃のスピンドル油中に２０分間程度浸漬させ、遠心分離器でよく油切りをして赤色の芯体を得た。
【００３４】
＜実施例２４〜２８＞
実施例２２において酢酸セルロ−スの使用量を０.３、０.５、３、５、６重量部に変えた以外は全て実施例２２と同様にして赤芯を得た。
【００３５】
＜比較例４＞
実施例２２において酢酸セルロ−スを使用しなかった以外は全て実施例２２と同様にして赤色の芯体を得た
【００３６】
＜実施例２９＞
カルボキシメチルセルロ−ス（水溶性樹脂）    １４重量部
ポリビニルピロリドン（水溶性樹脂）            ２重量部
ステアリン酸                                  ５重量部
タルク                                      ５６重量部
ワックス                                    １０重量部
赤色系有機顔料                                ８重量部
水                                        １００重量部
上記材料をヘンシルミキサ−で分散し、３本ロ−ルで混練し、押出成型機で成形後５０℃で約７０時間乾燥し、３ｍｍの鉛筆用の赤色の芯体を得た。
【００３７】
＜実施例３０＞
実施例２９において得られた芯体をアセトン中に浸し、３７ＫＨＺの周波数で１０分間程超音波洗浄後、４０℃のスピンドル油中に２０分間程度浸漬させ、遠心分離器でよ油切りをして赤色の芯体を得た。
【００３８】
＜実施例３１〜３５＞
実施例２９においてポリビニルピロリドンの使用量を０.３、０．５、３、５、６重量部に変えた以外は全て実施例２９と同様にして赤色の芯体を得た。
【００３９】
＜比較例５＞
実施例２９においてポリビニルピロリドンを使用しなかった以外は全て実施例２９と同様にして赤色の芯体を得た。
【００４０】
以上各例で得られた色鉛筆芯の曲げ強さと発色性の代用特性としての濃度をＪＩＳ  Ｓ６００５の測定方法に準じて測定した結果を表１、２、３に示す。
【００４１】
【表１】
0003785793.tif 000003
【００４２】
【表２】
0003785793.tif 000004
【００４３】
【表３】
0003785793.tif 000005
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、表１乃至３に示すように、芯体の強度を低下させることなく、発色性を向上した色鉛筆芯を提供することができる。