ПРОСТОЙ ИЛИ ЦВЕТНОЙ КАРАНДАШ
SIMPLE OR COLORED PENCIL

Настоящее изобретение относится к простым или цветным карандашам, полученным соэкструзией, содержащий грифель на полимерной основе и оболочку из материала искусственной древесины.
Простые или цветные карандаши этого типа специалистам известны.
В частности, в заявке WO 01/43987 указывается, что такие карандаши должны включать промежуточный защитный слой из термопластичного материала, который должен иметь температуру затвердевания ниже, чем температура затвердевания термопластичного материала грифеля, чтобы избежать проблем с раскалывания грифеля при его охлаждении.
Однако единственными материалами оболочки, упоминаемыми в качестве термопластичного материала, являются стирольный полимер в смеси с термопластичным эластомером, например, типа SBS (стирол-бутадиен-стирол), или сополимером этил-винил-ацетат (EVA) в соотношении от 95/5 до 70/30, в качестве примера указывается смесь стирольный полимер/EVA в соотношении 80/20 или 83/15 или, в случае SBS, смесь стирольного полимера с термопластичным эластомером в соотношении 88/10.
Упоминается также о возможности использования защитной оболочки из термопластичного материала на основе термоэластопласта.
1
4
Неожиданно, авторы изобретения обнаружили, что если EVA заменить сополимером этилена с (C-C алкил)акрилатом, в частности, сополимером этилена с бутилакрилатом (EBA), оболочка будет иметь лучшую адгезию с грифелем, это означает, что в определенных ситуациях, в частности, для тонких грифелей, можно избежать проблем с выпадением грифелей и во всех случаях можно избежать риска потери когезии, что было бы нежелательным, между грифелем и защитным слоем при операции заточки. Кроме того, хорошая адгезия достигается независимо от вида полимера грифеля (полиолефин или стирольный полимер).
Ни один известный к настоящему времени документ предшествующего уровня техники не описывает такое решение проблемы адгезии между грифелем на полимерной основе и защитной оболочкой.
Так, заявка WO 2010/006744 также описывает необходимость наличия адгезионного слоя между грифелем и искусственной древесиной для карандашей, причем полимер грифеля не совместим с полимером искусственной древесины оболочки. Однако материал, указанный для этого слоя, предпочтительно является бутадиен-стирольным сополимером и/или блок-сополимером стирол/этен-бутадиен/стирол.
Заявка US 2006/0194049 также описывает наличие защитной оболочки для грифеля, которая имеет более высокую прочность на изгиб, чем грифель, и которая, тем самым, стабилизирует грифель, чтобы предотвратить его поломку. Однако указывается, что состав оболочки близок к составу грифеля.
Патент US 5244297 также описывает простой или цветной карандаш, содержащий три слоя: грифель на основе невспененного полимера, невспененный промежуточный защитный слой, окружающий грифель, и вспененная искусственная древесина, окружающая промежуточный защитный слой.
В описании этого патента указывается, что все три слоя предпочтительно имеют в основе один и тот же материал, такой как сополимер стирола с метакрилатом, что позволяет достичь очень хорошей адгезии.
Однако проблемы с адгезией, которые возникают, когда грифель, промежуточный слой и материал искусственной древесины основаны на разных полимерах, не рассматривались.
Проблема заключается в том, что сополимер стирола с метакрилатом не совместим с полиолефинами, и что промежуточный защитный слой на основе сополимера стирола с метакрилатом нельзя использовать, если грифель выполнен на основе полиолефина.
В патентной заявке JPS 5270618 указывается на возможное присутствие адгезионного слоя между грифелем и оболочкой, причем этот адгезионный слой может содержать адгезивы самого разного типа, но подчеркивается, что предпочтительным адгезивом является сополимер EVA, который и использовался в примерах вариантов осуществления.
Кроме того, адгезионный слой в этом документе не является экструдированным.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает простой или цветной карандаш, содержащий следующие три слоя, полученные соэкструзией:
- грифель на основе невспененного полимера,
1
4
1
4
- невспененный промежуточный защитный слой, окружающий грифель и содержащий сополимер этилена с (C-C-алкил)акрилатом  или смесь сополимер этилена с (C-C-алкил)акрилатом со стирольным полимером, и
- материал искусственной древесины на основе вспененного стирольного полимера, окружающий промежуточный защитный слой.
Таким образом, карандаш по настоящему изобретению содержит грифель на полимерной основе.
В контексте настоящего изобретения выражение "грифель на полимерной основе" означает любой грифель для простого или цветного карандаша, содержащий по меньшей мере один полимер.
В одном предпочтительном варианте осуществления полимер грифеля выбран из стирольных полимеров и полиолефинов, в частности, полиолефинов.
Когда грифель содержит полиолефин, в контексте настоящего изобретения он называется "грифелем на полиолефиновой основе".
Таким образом, в контексте настоящего изобретения выражение "грифель на полиолефиновой основе" следует понимать как означающее любой грифель для простого или цветного карандаша, содержащий по меньшей мере один полиолефин. В предлагаемом изобретением грифеле на полиолефиновой основе полиолефин предпочтительно является основным полимером грифеля. Более предпочтительно, грифель на полиолефиновой основе не содержит других полимеров. Предпочтительно, полиолефин может представлять собой полиэтилен или полипропилен, в частности, полипропилен, более конкретно, гомополимер пропилена.
Когда грифель содержит стирольный полимер, в контексте настоящего изобретения он называется "грифелем на основе стирольного полимера".
Таким образом, в контексте настоящего изобретения выражение "грифель на основе стирольного полимера" следует понимать как означающее грифель любого простого или цветного карандаша, содержащий по меньшей мере один стирольный полимер. В грифеле на основе стирольного полимера согласно изобретению стирольный полимер предпочтительно является основным полимером грифеля. Более предпочтительно, грифель на основе стирольного полимера не содержит других полимеров. Предпочтительно, стирольный полимер представляет собой полистирол (PS), сополимер стирола с акрилонитрилом (SAN) или акрилонитрил-бутадиен-стирольный сополимер (ABS), в частности, акрилонитрил-бутадиен-стирольный сополимер (ABS).
Таким образом, предпочтительно выбирать полимер для грифеля из акрилонитрил-бутадиен-стирольного сополимера и полипропилена.
Предпочтительно, содержание полимера, в частности, стирольного полимера или полиолефина, в грифеле лежит в интервале от 15 до 45 масс.% от общей массы композиции грифеля, предпочтительно от 25 до 40 масс.% от общей массы композиции грифеля.
Грифель по настоящему изобретению может быть грифелем для графитового карандаша или грифелем для цветного карандаша.
Если грифель на полимерной основе по настоящему изобретению является грифелем для графитового карандаша, он может иметь содержание полимера, в частности, стирольного полимера или полиолефина, в диапазоне от 15 до 40 масс.%, предпочтительно от 20 до 35 масс.%, в расчете на общую массу композиции грифеля.
Если грифель по настоящему изобретению является грифелем для цветного карандаша, он может иметь содержание полимера, в частности, стирольного полимера или полиолефина, в диапазоне от 25 до 45 масс.%, предпочтительно от 30 до 40 масс.%, от общей массы композиции грифеля.
Грифель по настоящему изобретению может также содержать минеральные наполнители, пигменты, пластификаторы и/или добавки. Предпочтительно, грифель на полиолефиновой основе не включает пластификатора.
Предпочтительно, содержание пигмента в грифеле составляет от 5 до 30 масс.%, содержание минерального наполнителя составляет от 5 до 75 масс.%, и/или количество добавок и/или пластификаторов составляет от 0 до 50 масс.%, от общей массы композиции грифеля.
Если грифель по настоящему изобретению является грифелем графитового карандаша, он может содержать графит и, необязательно, бесцветный минеральный наполнитель. В частности, он содержит графит и бесцветный минеральный наполнитель. Предпочтительно выбирать бесцветный минеральный наполнитель из глины, талька, нитрида бора, оксида кремния, карбоната кальция, слюды, порошка стеатита и их смесей. Особенно предпочтительно наполнитель является пластинчатым наполнителем, более конкретно он выбран из глины, нитрида бора, слюды и/или тальк, например, является глиной, в частности, выбранной из монтмориллонита, бентонита и каолина. Предпочтителен каолин.
Предпочтительно, содержание графита в грифеле графитового карандаша по настоящему изобретению составляет от 40% до 60%, в частности, от 44% до 50%, по массе от общей массы композиции грифеля.
Предпочтительно, содержание бесцветного минерального наполнителя в грифеле графитового карандаша по настоящему изобретению составляет от 5% до 15%, в частности, от 6% до 10%, по массе от общей массы композиции грифеля.
Можно также использовать углеродную сажу в качестве пигмента.
Предпочтительно, количество углеродной сажи в грифеле графитового карандаша по настоящему изобретению составляет от 5% до 20%, в частности, от 5% до 15%, по массе от общей массы композиции грифеля.
Если грифель по настоящему изобретению является грифелем цветного карандаша, минеральный наполнитель является бесцветным минеральным наполнителем, в частности, какой описан выше.
Предпочтительно, количество бесцветного минерального наполнителя в грифеле цветного карандаша по настоящему изобретению составляет от 5% до 50%, в частности, от 10% до 40%, по массе от общей массы композиции грифеля.
Добавки, подходящие для использования в грифеле по настоящему изобретению, могут быть выбраны из веществ, способствующих скольжению, веществ, облегчающих обработку, связующих агентов, диспергаторов, смазок и других добавок, хорошо известных специалисту в данной области. Например, можно использовать стеарат (стеарат цинка, кальция, магния, натрия и их смеси, в частности стеарат кальция), воски, парафины, жирные кислоты, амиды, такие как стеарамид, в частности, этилен-бис-стеарамид, глицерин и его производные, такие, как дибегенат глицерина, бегенат глицерина, стеарат глицерина и/или диизостеарат полиглицерина, силоксан, привитый на полипропилен, и их смеси, в частности, стеарат кальция, стеарат магния, стеарат цинка или их смесь.
Грифель по настоящему изобретению является невспененным. Это означает, что в процессе его изготовления расширяющие добавки не использовались. Кроме того, используемый полимер также не является вспененным.
В одном частном варианте осуществления настоящего изобретения грифель имеет диаметр в диапазоне от 2 миллиметров (мм) до 3,8 мм.
В частности, в случае тонких грифелей грифель имеет диаметр от 2 мм до 2,3 мм.
В таких случаях и, предпочтительно, в случае толстых промежуточных защитных слоев, отношение толщины промежуточного защитного слоя к радиусу грифеля составляет от 0,05 до 0,16, предпочтительно от 0,06 до 0,15, более предпочтительно от 0,07 до 0,15.
Под толстым грифелем понимаются грифели с диаметром от 3 мм до 3,8 мм, а под очень толстым грифелем грифели с диаметром от 3,4 мм до 3,8 мм. В таких случаях и, предпочтительно, когда промежуточные защитные слои также являются толстыми, отношение толщины промежуточного защитного слоя к радиусу грифеля составляет от 0,07 до 0,16, предпочтительно от 0,08 до 0,15, более предпочтительно от 0,09 до 0,15.
Таким образом, грифель по настоящему изобретению должен включать наполнители и пигменты для письма, которые могут легко переноситься на писчую среду, или цветные пигменты, которые могут давать хорошее покрытие.
Предпочтительно, грифель по настоящему изобретению может иметь гексагональное, круглое или треугольное сечение, предпочтительно круглое или гексагональное.
1
4
Предлагаемый настоящим изобретением карандаш содержит невспененный промежуточный защитный слой, окружающий грифель, предпочтительно концентрически, и содержащий сополимер этилена с (C-C алкил)акрилатом индивидуально  или как смесь со стирольным полимером. Этот промежуточный слой выполняет две функции.
Во-первых, он должен обеспечивать адгезию между грифелем на полимерной основе, в частности, на основе полиолефина, и искусственной древесиной на основе стирольного полимера.
Он должен также быть способен компенсировать усадку грифеля на стадии охлаждения после стадии соэкструзии, чтобы избежать проблем с расщеплением грифеля.
Таким образом, указанный промежуточный защитный слой полностью отделяет грифель от материала искусственной древесины.
В одном предпочтительном варианте осуществления толщина промежуточного защитного слоя составляет от 0,05 мм до 0,31 мм, более предпочтительно от 0,07 мм до 0,27 мм, в частности, от 0,08 мм до 0,17 мм, еще более предпочтительно от 0,07 мм до 0,09 мм.
В частности, у грифелей для цветного карандаша толщина промежуточного защитного слоя предпочтительно составляет от 0,05 мм до 0,10 мм, предпочтительно от 0,06 мм до 0,09 мм, в частности, от 0,07 мм до 0,09 мм.
В таких случаях промежуточный защитный слой предпочтительно имеет тот же цвет, что у материала древесины или у грифеля, в частности, что у материала древесины, и, таким образом, его не видно.
У грифеля графитовых карандашей толщина промежуточного защитного слоя предпочтительно составляет от 0,11 мм до 0,31 мм, более предпочтительно от 0,13 мм до 0,27 мм, в частности, от 0,14 мм до 0,17 мм.
В таких случаях промежуточный защитный слой предпочтительно имеет цвет, отличающийся от цвета материала древесины или грифеля и, следовательно, он виден.
Промежуточный защитный слой также может быть тонким, и, таким образом, он может иметь толщину от 0,05 мм до 0,10 мм, предпочтительно от 0,06 мм до 0,09 мм, в частности, от 0,07 мм до 0,09 мм.
В таких случаях промежуточный защитный слой предпочтительно имеет тот же цвет, что и материал древесины или грифель, в частности, что и материал древесины, и, следовательно, его не видно.
1
4
1
4
1
4
1
4
Защитный промежуточный слой по настоящему изобретению содержит сополимер этилена с (C-C алкил)акрилатом или смесь сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом со стирольным полимером; предпочтительно, он состоит из сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом или из смеси сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом со стирольным полимером, в частности, из смеси со стирольным полимером.
1
4
В контексте настоящего изобретения выражение "C-C алкил" означает любую линейную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода, такую, например, как метильная, этильная, пропильная, н-пропильная, изопропильная, бутильная, н-бутильная, трет-бутильная или изобутильная группа. Предпочтительно, это метильная, этильная, бутильная, н-бутильная, изобутильная или трет-бутильная группа, в частности, бутильная, н-бутильная, изобутильная, или трет-бутильная группа, более конкретно, н-бутильная группа.
1
4
Предпочтительно, сополимер этилена с (C-C алкил)акрилатом выбран из сополимера этилена с метилакрилатом, сополимера этилена с этилакрилатом и сополимера этилена с бутилакрилатом; в частности, он представляет собой сополимер этилена с бутилакрилатом, такой как сополимер этилена с н-бутилакрилатом.
Предпочтительно, стирольный полимер представляет собой сополимер стирола с акрилонитрилом, полистирол или акрилонитрил-бутадиен-стирольный сополимер (ABS), в частности, полистирол или акрилонитрил-бутадиен-стирольный сополимер, более конкретно полистирол. В частности, полистирол является атактическим полистиролом. Это может быть кристаллический полистирол.
Таким образом, невспененный промежуточный защитный слой, окружающий грифель, предпочтительно содержит сополимер этилена с бутилакрилатом в виде смеси с полистиролом или акрилонитрил-бутадиен-стирольным сополимером (ABS).
В контексте настоящего изобретения стирольный полимер предназначен для обеспечения адгезии между промежуточным защитным слоем и материалом искусственной древесины, а также для обеспечения хороших механических свойств этого слоя (стойкость к заточке без осыпания), особенно с очень толстыми оболочками (например, с толщиной от 0,11 мм до 0,31 мм, более предпочтительно от 0,13 мм до 0,27 мм, в частности, от 0,14 мм до 0,17 мм), но он также выгоден и с очень тонкими оболочками (например, толщиной от 0,05 мм до 0,10 мм, предпочтительно от 0,06 мм до 0,09 мм, в частности, от 0,07 мм до 0,09 мм). Когда грифель имеет в основе стирольный полимер, стирольный полимер может также предназначаться для повышения совместимости оболочки с грифелем.
1
4
1
4
1
4
Предпочтительно, сополимер этилена с (C-C алкил)акрилатом содержит от 10 до 40 масс.% (C-C алкил)акрилатного сомономера, в частности, от 15 до 30 масс.%, от общей массы сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом.
1
4
Таким образом, если сополимер этилена с (C-C алкил)акрилатом является сополимером этилена с бутилакрилатом, он предпочтительно содержит от 10 до 40 масс.% бутилакрилатного coмономера, в частности, от 15 до 30 масс.%, от общей массы сополимера этилена с бутилакрилатом.
1
4
1
4
В контексте настоящего изобретения сополимер этилена с (C-C алкил)акрилатом, в частности, сополимер этилена с бутилакрилатом, предназначен для обеспечения адгезии между защитным промежуточным слоем и грифелем и для снижения температуры затвердевания (также обычно называемой температурой размягчения) промежуточной защитной оболочки, в частности, стирольного полимера, если он присутствует, такого, как полистирол, акрилонитрил-стирольный сополимер или акрилонитрил-бутадиен-стирольный сополимер (ABS), таким образом, чтобы температура затвердевания оболочки, в частности, смеси стирольного полимера и сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом, была ниже температуры затвердевания полимера грифеля (предпочтительно ABS или полипропилена).
1
4
1
4
В одном предпочтительном варианте осуществления содержание сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом в оболочке составляет от 20 до 100 масс.%, предпочтительно от 25 до 60 масс.%, более предпочтительно от 30 до 55 масс.% от общей массы композиции оболочки (100% соответствует защитному промежуточному слою, состоящему из сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом).
1
4
1
4
В частности, когда оболочка содержит смесь сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом и стирольного полимера, количество смеси для защитного промежуточного слоя составляет от 85 до 100 масс.% от общей массы защитного промежуточного слоя (100% соответствует защитному промежуточному слою, состоящему из смеси сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом и стирольного полимера), предпочтительно от 90 до 97 масс.%, более предпочтительно от 93 до 96 масс.% от общей массы защитного промежуточного слоя.
Кроме того, защитный промежуточный слой может содержать пигменты, такие как пигментный концентрат, в частности, на основе полистирола, который, в частности, служит для придания цвета этому слою.
Предпочтительно, количество пигмента в этом слое составляет от 3 до 10 масс.%, более предпочтительно от 4 до 7 масс.% от общей массы защитного промежуточного слоя.
В одном частном варианте осуществления цвет защитного промежуточного слоя отличается от цвета грифеля и от цвета материала искусственной древесины.
Это позволяет покупателю видеть этот слой, который может иметь приятный внешний вид, и дает простор для манипуляций с различными цветами, чтобы сделать карандаш оригинальным и очень привлекательным.
В другом предпочтительном варианте осуществления этот слой имеет такой же цвет, что и грифель, это означает, что у покупателя будет впечатление, что карандаш имеет более толстый грифель, или можно скрыть наличие этого слоя.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления этот слой имеет такой же цвет, как у материала искусственной древесины, это означает, что можно скрыть наличие такого покрытия, и, следовательно, его можно сделать невидимой.
Предпочтительно, количество стирольного полимера, если таковой присутствует, в частности, количество полистирола или акрилонитрил-бутадиен-стирольного сополимера (ABS), более конкретно полистирола, в защитном промежуточном слое составляет от 25 до 90 масс.%, более предпочтительно от 30 до 75 масс.%, еще более предпочтительно от 35 до 70 масс.%, в расчете на общую массу защитного промежуточного слоя.
Кроме того, защитный промежуточный слой является невспененным. Это означает, что в процессе его получения никаких расширяющих добавок не использовалось. Кроме того, стирольный полимер является невспененным.
Кроме того, прочность на изгиб защитного промежуточного слоя предпочтительно не выше, чем у грифеля.
Кроме того, защитный промежуточный слой предпочтительно не имеет той же функции, что и грифель, т.е., он не предназначен для письма или раскрашивания. Таким образом, пигменты, необязательно присутствующие в этом слое, не способны легко переноситься на писчую среду и, таким образом, не имеют хорошей кроющей способности.
Напротив, этот слой предпочтительно имеет температуру плавления, меньше или равную температуре плавления как грифеля, так и материала искусственной древесины.
В одном предпочтительном варианте осуществления толщина защитного промежуточного слоя составляет от 0,11 мм до 0,31 мм, предпочтительно от 0,13 мм до 0,27 мм, в частности, от 0,14 мм до 0,17 мм.
1
4
В таких случаях предпочтительно, чтобы содержание сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом в оболочке составляло от 25 до 50 масс.%, предпочтительно от 30 до 40 масс.%, в расчете на общую массу композиции оболочки.
Предпочтительно, защитный промежуточный слой имеет цвет, отличающийся от цвета материала древесины или от цвета грифеля, и, следовательно, его видно.
Это справедливо, в частности, для защитных промежуточных слоев для графитового карандаша по изобретению.
В другом предпочтительном варианте осуществления толщина защитного промежуточного слоя составляет от 0,05 мм до 0,10 мм, предпочтительно от 0,06 мм до 0,09 мм, в частности, от 0,07 мм до 0,09 мм.
1
4
В таких случаях и предпочтительно, содержание сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом в оболочке составляет от 25 до 100 масс.%, предпочтительно от 35 до 60 масс.%, более предпочтительно от 45 до 55 масс.%, в расчете на общую массу композиции оболочки.
Особенно предпочтительно, чтобы промежуточный защитный слой имел тот же цвет, что и цвет материала древесины или цвет грифеля, в частности, что и цвет материала древесины, следовательно, его не видно.
Это справедливо, в частности, для защитных промежуточных слоев для цветного карандаша по изобретению.
1
4
В другом предпочтительном варианте осуществления толщина защитного промежуточного слоя составляет от 0,05 мм до 0,10 мм, предпочтительно от 0,06 мм до 0,09 мм, в частности, от 0,07 мм до 0,09 мм, и содержание сополимера этилена с (C-C алкил)акрилатом в оболочке составляет от 25 до 50 масс.%, предпочтительно от 30 до 40 масс.%, в расчете на общую массу композиции оболочки. Особенно предпочтительно, промежуточный защитный слой имеет тот же цвет, что у материала древесины или у грифеля, в частности, что у материала древесины, и поэтому его не видно.
Это справедливо, в частности, для защитных промежуточных слоев для графитового карандаша по изобретению.
Кроме того, карандаш по настоящему изобретению содержит материал искусственной древесины на основе вспененного стирольного полимера, окружающий защитный промежуточный слой, предпочтительно концентрически.
В контексте настоящего изобретения выражение "материал искусственной древесины" означает любой синтетический материал на основе полимера для простого или цветного карандаша, плотность и затачиваемость которого близки к плотности и затачиваемости дерева.
В контексте настоящего изобретения выражение "материал искусственной древесины на основе стирольного полимера" следует понимать как означающее любой материал искусственной древесины, определенный выше, который содержит по меньшей мере один стирольный полимер, т.е., полимер или сополимер на основе стирола.
Предпочтительно, стирольный полимер является основным полимером материала искусственной древесины. Более предпочтительно, материал искусственной древесины не содержит других полимеров. Предпочтительно, стирольный полимер может представлять собой полистирол, ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирольный сополимер) или сополимер стирола с метакрилатом, в частности, это полистирол, более конкретно атактический полистирол.
Предпочтительно, количество стирольного полимера, в частности, полистирола, в материале искусственной древесины составляет от 60 до 100 масс.%, предпочтительно от 70 до 98 масс.%, в частности, от 80 до 95 масс.%, в расчете на общую массу материала искусственной древесины.
Помимо стирольного полимера, материал искусственной древесины может содержать пигменты (несколько весовых процентов, в частности, от 0 до 5 масс.%, предпочтительно от 0,5 до 2 масс.%, в расчете на общую массу композиции материала искусственной древесины), например, пигментный концентрат и/или красный железооксидный пигмент, в частности, чтобы придать материалу искусственной древесины цвет, близкий к цвету дерева, пластификаторы, опилки, минеральные наполнители (несколько весовых процентов, предпочтительно от 0 до 10 масс.%, в частности, от 2 до 6 масс.%, более конкретно от 3 до 5 масс.%, в расчете на общую массу композиции материала искусственной древесины), в частности, бесцветные наполнители, такие, как глины, например, каолин, и/или другие добавки, такие как стеарат кальция и/или стеарамид (несколько весовых процентов, предпочтительно от 0 до 5 масс.%, в частности, от 1% до 3 масс.%, в расчете на общую массу композиции материала искусственной древесины).
Материал искусственной древесины вспенивают таким образом, чтобы получить плотность, близкую к плотности древесины. Чтобы получить вспененный материал искусственной древесины, в композицию материала искусственной древесины до экструзии предпочтительно добавляют расширительную добавку, такую, например, как азодикарбонамин.
Так как эти три слоя могут быть получены соэкструзией, карандаши, предлагаемые настоящим изобретением, можно изготавливать в непрерывном режиме. Такой способ описан, в частности, в заявке WO 01/43987.
Карандаш по настоящему изобретения как целое должен иметь хорошие характеристики затачивания и плотность, близкую к плотности традиционного карандаша с деревянной оболочкой.
В одном частном варианте осуществления настоящего изобретения простой или цветной карандаш по изобретению содержит дополнительный декоративный слой, предпочтительно лак, окружающий материал искусственной древесины, в частности, концентрически.
Предпочтительно, декоративный слой получен из материала, который совместим с материалом искусственной древесины.
Предпочтительно, простой или цветной карандаш по настоящему изобретению может иметь гексагональное, круглое или треугольное сечение, предпочтительно круглое или гексагональное.
Предпочтительно, он может включать средство для стирания, такое как ластик, на незаточенном конце карандаша.
Изобретение станет более понятным из нижеследующего описания фигур и примеров.
Фигура 1 показывает сечение одного примера графитового карандаша по изобретению с гексагональным сечением.
Фигура 2 показывает вид в перспективе примера графитового карандаша по изобретению с гексагональным сечением.
Итак, показанный на фигурах 1 и 2 пример графитового карандаш 4 по изобретению с гексагональным сечением содержит четыре слоя: грифель (1) с круглым сечением, защитный промежуточный слой (2) с круглым сечением, концентрически окружающий грифель (1), вспененный материал (3) искусственной древесины с гексагональным сечением, концентрически окружающую защитный промежуточный слой, и декоративный слой (5) с гексагональным сечением, концентрически окружающий материал искусственной древесины.
Защитный промежуточный слой 2 имеет цвет, отличающийся от цвета грифеля и цвета материала искусственной древесины, таким образом, он виден на сечении карандаша (фигура 1), так и на заточенной части карандаша (фигура 2).
Пример 1: Грифель на полиолефиновой основе
Графитовый карандаш согласно изобретению с гексагональным сечением, как показано на фигурах 1 и 2, или с треугольным сечением, получали соэкструзией.
Составы разных слоев были следующими:
- грифель: полипропилен (PP, 25-35%), графит (40-50%)+добавки/пигменты,
- защитный промежуточный слой: полистирол или ABS (50-70%), сополимер этилена с бутилакрилатом (EBA) (30-50%)+пигменты,
- материал (3) искусственной древесины: полистирол (90-95%)+добавки/пигменты/бесцветный минеральный наполнитель.
Толщина защитного промежуточного слоя составляла 0,15 мм, а толщина грифеля 2,3 мм.
После стадии заточки карандаша проводили визуальный осмотр.
Наблюдалась высокая адгезия и очень хорошая затачиваемость.
При сравнении этого карандаша с карандашом, полученным в тех же условиях, но с оболочкой, содержащей: полистирол или ABS (60-80%), EVA (20-40%)+пигменты, лучшая адгезия оболочки с грифелем наблюдалась для карандаша по настоящему изобретению.
Пример 2: Грифель на основе полиолефина
Графитовый карандаш согласно изобретению с гексагональным сечением, как показано на фигурах 1 и 2 или, с треугольным сечением получали соэкструзией.
Составы разных слоев были следующими:
- грифель: полипропилен (PP, 25-35%), графит (40-50%)+добавки/пигменты;
- защитный промежуточный слой: полистирол (60%), сополимер этилена с бутилакрилатом (EBA) (35%)+пигментный концентрат (5%);
- материал (3) искусственной древесины: полистирол (90-95%)+добавки/пигменты/бесцветный минеральный наполнитель.
Толщина защитного промежуточного слоя составляла от 0,07 до 0,09, а толщина грифеля 2,3 мм.
После стадии заточки карандаша проводили визуальный осмотр.
Наблюдалась высокая адгезия и очень хорошая затачиваемость.
При сравнении этого карандаша с карандашом, полученным в тех же условиях, но с оболочкой, содержащей: полистирол (60%), EVA (35%)+пигментный концентрат (5%), лучшая адгезия оболочки с грифелем наблюдалась для карандаша по настоящему изобретению, хотя его оболочка была очень тонкой.
Пример 3: Грифель на основе стирольного полимера
Цветной карандаш согласно изобретению с гексагональным сечением, как показано на фигурах 1 и 2, или с треугольным сечением получали соэкструзией.
Составы разных слоев были следующими:
- грифель: ABS (35-40%), каолин (10-15%), стеарат кальция (25-30%)+добавки/пластификатор/пигменты (20-30%);
- защитный промежуточный слой: ABS (40-60%), сополимер этилена с бутилакрилатом (EBA) (40-60%)+пигменты;
- материал (3) искусственной древесины: полистирол (90-95%)+добавки/пигменты/бесцветный минеральный наполнитель.
Толщина защитного промежуточного слоя составляла 0,08 мм, а толщина грифеля 3,2 мм.
Этот карандаш сравнивали с карандашом, полученным в тех же условиях, но с оболочкой, содержащей: полистирол (40-60%), EVA (40-60%)+пигменты, в испытание на выпадение грифеля.
Это испытание служило для проверки того, что грифель не отсоединяется от материала древесины.
Испытательное оборудование
- динамометр TCM 201M CHATILLON AMETEK или эквивалентный
- датчик силы
Образцы, использованные в испытании
- 50 карандашей в момент t=0
- минимум 10 карандашей после одного цикла: 24ч при 0°C, 24ч при 40°C в течение 21 дня.
Метод испытания
Установку ставили вертикально на опоре и опускали со скоростью 50 миллиметров в минуту (мм/мин), чтобы привести в контакт с металлической пластиной.
Результаты испытаний
Результатом было измерение силы, выраженной в деканьютонах (даН), необходимой, чтобы вдвинуть грифель.
Грифель считался невыпадающим, если это значение силы было выше 4 даН.
Ни один из опытных образцов карандаша по настоящему изобретению не обнаруживал выпадение грифеля.
Напротив, для сравнительных карандашей с оболочкой на основе EVA, доля выпавших грифелей составила около 30%, причем половина из них имела значение силы менее 4 даН и, таким образом, считается выпадающими.
Таким образом, карандаш по настоящему изобретению с оболочкой, содержащей EBA вместо EVA, демонстрирует лучшую адгезию между грифелем и материалом древесины; это позволяет избежать любых возможных проблем с потерей когезии при операции затачивании карандаша.