JPH09208879A - 焼成色鉛筆芯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的強度、即ち、曲げ強度、引張強度、衝
撃強度等に優れ、十分な発色性、描線濃度を持った、焼
成芯体にインクを含浸した焼成色鉛筆芯の製造方法を提
供する。 【解決手段】 少なくとも体質材の窒化硼素と有機質の
賦形材と被着色材としての白色もしくは淡色の無機粉末
を含む配合組成物を混練、押出成形、非酸化性雰囲気で
焼成することにより、該有機質の賦形材が炭化された炭
素をバインダーとする第１焼成芯体を得、該第１焼成芯
体を酸化雰囲気中で加熱して炭素のバインダーを酸化除
去させた少なくとも体質材と被着色材とからなる第２焼
成芯体を得、該第２焼成芯体の気孔内に、ペルヒドロポ
リシラザン含有液を含浸し、窒素雰囲気等の不活性雰囲
気中又はアンモニアガス雰囲気中での熱処理により窒化
珪素を生成させた第３焼成芯体を得、該第３焼成芯体の
気孔内にインクを充填させることを特徴とする焼成色鉛
筆芯の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械的強度、即
ち、曲げ強度、引張強度、衝撃強度等に優れ、十分な発
色性、描線濃度を持った、焼成芯体にインクを含浸した
焼成色鉛筆芯の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の焼成色鉛筆芯は、結合材として一
種及び／又は二種以上の粘土等が用いられ、これに窒化
硼素等の体質材、更に必要に応じて耐熱性の顔料、反応
促進剤を添加、配合した配合組成物を混練し、この混練
物を押出成形した後、熱処理を経て多孔質焼成芯体と
し、この芯体の気孔中に染料および顔料から成るインク
等を充填させて製造していた。この時、色鉛筆芯の重要
特性としては、機械的強度が強く、発色性が良く、筆記
描線の濃度が濃いものが要求されている。

【０００３】ところが、従来の焼成色鉛筆芯は、機械的
強度が充分でなく、濃度および発色性においても充分な
ものが得られていないのが現状である。そこで、上記の
要求を達成するためには、充分な機械的強度を保持しつ
つ、気孔率を増加させることにより芯体に充填されるイ
ンク量を多くする必要がある。

【０００４】また、従来結合材として用いられている粘
土等による焼成芯体は、窒化硼素等の体質材と粘土等の
結合材の焼結力が弱く、粘土等自身の強度も低いため、
得られる焼成色鉛筆芯は実用強度に達していないのが現
状である。また、粘土は不純物を含んでいるため、焼成
芯体は一般に有色となり、描線の発色性に悪影響を与え
る点に課題があり、特に、淡色系の描線のくすんだ色の
原因となっている。

【０００５】これらの課題を解決する方法として、本願
出願人は、少なくとも体質材からなる特定の焼成多孔質
芯体の気孔内にペルヒドロポリシラザン含有液を含浸
し、窒素雰囲気等の不活性雰囲気中又はアンモニアガス
雰囲気中での熱処理により結合材として窒化珪素を生成
させた芯体の気孔内にインクを充填させてなる焼成色鉛
筆芯及びその製造方法を提案している（特願平６−１８
４６１１号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の課題を解決すると共に、上記本願出願人の先
行技術を更に改良することであり、機械的強度と滑らか
な書き味を保持しつつ、さらに優れた発色性を有する焼
成色鉛筆芯の製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意研究を行った結果、少なくとも体
質材としての窒化硼素と被着色材としての白色もしくは
淡色の無機粉末からなる特定の焼成多孔質芯体の気孔内
にペルヒドロポリシラザン含有液を含浸せしめ、窒素雰
囲気等の不活性雰囲気中又はアンモニアガス雰囲気中で
の熱処理により、結合材として窒化珪素を生成させた芯
体の気孔内にインクを充填させるだけでなく、芯体内の
被着色材に効果的にインクを染着させることによって解
決し得ることを見い出し本発明を完成するに至ったので
ある。すなわち、

【０００８】本発明の焼成色鉛筆芯の製造方法は、少な
くとも体質材の窒化硼素と有機質の賦形材と被着色材と
しての白色もしくは淡色の無機粉末を含む配合組成物を
混練、押出成形、非酸化性雰囲気で焼成することによ
り、該有機質の賦形材が炭化された炭素をバインダーと
する第１焼成芯体を得、該第１焼成芯体を酸化雰囲気中
で加熱して炭素のバインダーを酸化除去させた少なくと
も体質材と被着色材とからなる第２焼成芯体を得、該第
２焼成芯体の気孔内に、ペルヒドロポリシラザン含有液
を含浸し、窒素雰囲気等の不活性雰囲気中又はアンモニ
アガス雰囲気中での熱処理により窒化珪素を生成させた
第３焼成芯体を得、該第３焼成芯体の気孔内にインクを
充填させることを特徴とする。前記白色もしくは淡色の
無機粉末が珪酸塩化合物、酸化物、炭酸塩化合物、硫酸
塩化合物から選択される少なくとも１種であることが好
ましい。前記有機質の賦形材等を炭素化、炭素バインダ
ーの酸化除去、及び窒化珪素生成時の各熱処理は、含有
させた被着色材としての白色若しくは淡色の無機粉末が
分解又は脱水等を起こす温度より、低い熱処理温度で処
理することが好ましい。なお、本発明で規定する「窒素
雰囲気等の不活性雰囲気中」とは、窒素ガス雰囲気中、
または、アルゴンガス雰囲気中等の不活性ガス雰囲気中
をいう。

【０００９】本発明の焼成色鉛筆芯の製造方法では、特
定の多孔質芯体に、インクとの親和性が比較的良好な被
着色材である無機粉末が含有されていることにより、芯
体の気孔内に充填させたインクが、芯体の被着色材の無
機粉末に染着し、この染着された無機粉末と気孔内に充
填されたインクの相乗効果で、筆記時の描線の発色性が
一段と優れたものとなる作用を有する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。本発明の焼成色鉛筆芯の製造方法は、少なくと
も体質材の窒化硼素と有機質の賦形材と被着色材として
の白色もしくは淡色の無機粉末を含む配合組成物を混
練、押出成形、非酸化性雰囲気で焼成することにより、
該有機質の賦形材が炭化された炭素をバインダーとする
第１焼成芯体を得、該第１焼成芯体を酸化雰囲気中で加
熱して炭素のバインダーを酸化除去させた少なくとも体
質材と被着色材とからなる第２焼成芯体を得、該第２焼
成芯体の気孔内に、ペルヒドロポリシラザン含有液を含
浸し、窒素雰囲気等の不活性雰囲気中又はアンモニアガ
ス雰囲気中での熱処理により窒化珪素を生成させた第３
焼成芯体を得、該第３焼成芯体の気孔内にインクを充填
させてなるものである。

【００１１】本発明において、先ず第１焼成芯体は、少
なくとも体質材の窒化硼素と有機質の賦形材と被着色材
としての白色もしくは淡色の無機粉末を含む配合組成物
を原料とする。被着色材としては、例えば、タルク、マ
イカ等の珪酸塩化合物、シリカ、アルミナ、酸化チタン
等の酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩化合物、硫酸バ
リウム等の硫酸塩化合物等の白色もしくは淡色の無機粉
末が使用することができ、当然これらの数種類の混合物
も使用できるが、強度の発現、あるいは維持、書き味等
を考慮すると、潤滑性に優れ、体質材の窒化硼素の配向
を阻害しない薄片状のタルク、マイカ等を用いる方が好
ましい。また、その配合量は、強度、書き味を劣化させ
ることなく描線の発色性を高めるためにも、体質材に対
して１０〜４０重量％が好ましい。また、必要に応じて
耐熱性顔料を配合してもよい。

【００１２】窒化硼素としては、従来から焼成鉛筆芯の
製造に使用されているものを採用できる。また、有機質
の賦形材としては、例えば、塩化ビニル樹脂、塩素化塩
化ビニル樹脂、ポリビニルアルコールなどの熱可塑性樹
脂、フラン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの
熱硬化性樹脂、リグニン、セルロース、トラガントガム
などの天然高分子物質、石油アスファルト、コールター
ルピッチ、ナフサ分解ピッチ、合成樹脂の乾留ピッチな
どのピッチ類等いずれも使用可能で、当然これら数種類
の混合物も使用できる。

【００１３】さらに、高せん断力を加えて行う混練時の
特性向上及び押出成形の特性向上の目的で、水、ジオク
チルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢ
Ｐ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、アジピン酸ジオ
クチル（ＤＯＡ）、プロピレンカーボナート、アルコー
ル類、ケトン類、エステル類など有機質の賦形材の可塑
剤又は溶剤の一種又は二種以上を、必要に応じて配合し
てもよい。

【００１４】これら配合組成物をヘンシェルミキサー、
加圧ニーダー、二本ロール等で十分混練した後、押出成
形機により細線状等に押出成形し、次いで、窒素雰囲気
中又はアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中等の非酸
化性雰囲気中で焼成することにより、有機質の賦形材が
炭化され炭素をバインダーとする第１焼成芯体が得られ
る。

【００１５】上記で得られた第１焼成芯体を酸化雰囲気
中で加熱して炭素のバインダーを酸化除去させることに
より多数の気孔を備えた多孔質芯体からなる第２焼成芯
体が得られる。ここで、第２焼成芯体の気孔は、体質材
の窒化硼素と有機質の賦形材等とからなる混練物を、非
酸化性雰囲気で焼成することによって得られる気孔と、
前記炭素のバインダーを除去することにより得られる気
孔の両者から構成されている。第２焼成芯体の気孔率の
調整は、主に有機質の賦形材の配合割合を調整すること
により行われるものであるが、他に炭素粒状物質等の気
孔形成材を適宜添加してもかまわない。なお、全気孔に
対する炭素のバインダーの除去による気孔の量は全く任
意である。

【００１６】本発明において、第３焼成芯体は、上記で
得られた多孔質芯体からなる第２焼成芯体をペルヒドロ
ポリシラザン含有液に含浸せしめた後、このペルヒドロ
ポリシラザン含有液含浸後の第２焼成芯体を窒素雰囲気
等の不活性雰囲気中又はアンモニアガス雰囲気中で４０
０℃以上、好ましくは６００℃以上で、かつ、被着色材
の熱分解温度より低い温度での熱処理により第２焼成芯
体に結合材として窒化珪素を生成させることにより得ら
れる。

【００１７】第１焼成芯体、第２焼成芯体、第３焼成芯
体を得る際に行う熱処理は、使用する被着色材としての
無機粉末によって、熱処理温度を留意しなければならな
い。すなわち、被着色材としての無機粉末が分解、ある
いは脱水等の化学変化等を生じると、書き味を損ねた
り、強度の劣化等を生じる場合があるので、使用する被
着色材の無機粉末の熱的性質と熱処理の目的によって、
熱処理温度を適宜選択する必要がある。

【００１８】本発明で用いるペルヒドロポリシラザン含
有液は、上記ペルヒドロポリシラザンを有機溶剤で溶解
したものであり、該ペルヒドロポリシラザン含有液が第
２焼成芯体に含浸可能なものであれば、使用する有機溶
剤は特に限定されず、いずれも使用可能である。使用す
る有機溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、
エーテル、ＴＨＦ、塩化メチレン、四塩化炭素等、芳香
族炭化水素系等の有機溶剤が挙げられる。

【００１９】ペルヒドロポリシラザン含有液を第２焼成
芯体に含浸させる方法としては、第２焼成芯体をペルヒ
ドロポリシラザン含有液中に浸漬し、必要に応じて加
熱、減圧、加圧等の条件下で含浸させることにより行う
ことができる。得られた第３焼成芯体は、結合材として
の窒化珪素が芯体中に微細で均一に分散して生成するも
のとなり、さらに、体質材が高配向しているため少量の
窒化珪素の生成で芯体の強度を発現しやすく、筆記時の
芯体の崩れも均一となる。

【００２０】本発明において、焼成色鉛筆芯は、上記で
得られた第３焼成芯体の気孔内に、インクを充填させる
ことにより得られる。第３焼成芯体に含浸させるインク
としては、従来公知の色鉛筆芯用のものであればいずれ
も使用することができる。例えば、染料、顔料等の着色
剤を、動植物油、合成油、アルコール類、炭化水素油、
水等に溶解、分散させ、あるいは必要に応じて樹脂、界
面活性剤等をさらに添加し製造された一般的に用いられ
ている印刷用インク、スタンプインク、ボールペンイン
ク、水性筆記用インク等が用いられる。

【００２１】また、第３焼成芯体にインクを含浸させる
方法としては、第３焼成芯体にインク中に浸漬し、加
熱、減圧、加圧等の条件下で気孔内に充填させる。さら
に、繰り返し含浸を行ってもよい。

【００２２】

【実施例】次に、本発明を実施例により、更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例によって何等限定
されるものではない。

【００２３】（実施例１） 窒化硼素 ４０重量部 タルク １０重量部 塩化ビニル樹脂 ５０重量部 ジオクチルフタレート（ＤＯＰ） ２０重量部 ステアリン酸亜鉛 １重量部 上記配合組成物をヘンシェルミキサーで混合分散し、加
圧ニーダー、二本ロールで混練した後、細線状に押出成
形し、これから残留する可塑剤を除去すべく空気中で１
８０℃にて１０時間熱処理して、しかるのち窒素雰囲気
中にて３００℃迄は１０℃／ｈｒ、３００℃から７５０
℃迄は３０℃／ｈｒで昇温させて、７５０℃にて１時間
焼成し、第１焼成芯体を得た。

【００２４】この第１焼成芯体を酸化雰囲気で約７００
℃で加熱焼成して残留している炭素化した樹脂分を除去
して白色の第２焼成芯体を得た。この第２焼成芯体に、
ペルヒドロポリシラザン含有液を室温で１日含浸後、窒
素雰囲気中で６００℃迄は６０℃／ｈｒで昇温させて、
６００℃にて１時間焼成して焼成芯体を得た。さらに、
この焼成芯体にペルヒドロポリシラザン含有液を含浸せ
しめ、焼成工程をさらに１回繰り返し、直径０．５７ｍ
ｍの白色の第３焼成芯体を得た。次に、赤色インクに上
記第３焼成芯体を浸し、７０℃で２４時間放置した。こ
の染料が充填された第３焼成芯体表面をアルコールで洗
浄し、直径０．５７ｍｍの赤色の焼成色鉛筆芯とした。

【００２５】（実施例２）実施例１において被着色材の
タルクをマイカに代え、第１焼成芯体と第２焼成芯体を
得る際の熱処理温度を６００℃にした以外、すべて実施
例１と同様にした。

【００２６】（比較例１）実施例１において、窒化硼素
の配合量を４０重量部から４８重量部にし、タルクの配
合量を１０重量部から２重量部にした以外、すべて実施
例１と同様にした。

【００２７】（比較例２）実施例１において、窒化硼素
の配合量を４０重量部から２５重量部、タルクの配合量
を１０重量部から２５重量部にした以外、すべて実施例
１と同様にした。

【００２８】（比較例３）実施例１において、第１焼成
芯体を得る際の熱処理温度を１０５０℃にした以外、す
べて実施例１と同様にした。

【００２９】上記実施例１〜４及び比較例１〜３の赤色
の色鉛筆芯を使用して、ＪＩＳ−Ｓ−６００５−１９８
９に準拠して曲げ強度（MPa）を測定すると共に、書き
味及び描線の発色性について評価した。これらの結果を
下記表１に示す。なお、書き味、描線発色性の評価は、
熟練者による官能試験により行った。

【００３０】

【表１】

【００３１】（表１の考察）実施例１は、被着色材とし
てタルクを含有しても、機械的強度に優れ、実用上折れ
難く、更に、着色されたタルク粉末が含まれることによ
り、良好な書き味を損なわず、きわめて優れた発色が得
られることが判った。実施例２は、被着色材をマイカと
したものだが、この場合も機械的強度に優れ、実用上折
れ難く、更に、着色されたマイカ粉末が含まれることに
より、良好な書き味を損なわずに、きわめて優れた発色
が得られることが判った。これに対して比較例１は、被
着色材の配合量が体質材の窒化硼素の４％と少なすぎる
ため、発色性に対する十分な効果が発揮できず、描線の
発色がやや劣るものとなった。比較例２は、被着色材の
配合量が多すぎるために、描線の発色は鮮明ではある
が、曲げ強度を損ない、書き味もやや重い筆感となっ
た。また、比較例３は、被着色材の配合量は実施例１と
同様であるが、第１焼成芯体を得る際の熱処理温度を１
０５０℃にしたものだが、タルクの分解温度（約８５０
℃）以上の熱処理温度のために脱水熱分解反応をおこ
し、タルクがＭｇＯ・ＳｉＯ₂とＳｉＯ₂に分解し、その
結果、潤滑性を失い、ガリガリとした書き味になり、さ
らに、芯体の摩耗量も極端に減り、描線も非常に薄いも
のとなった。

【００３２】

【発明の効果】本発明方法によれば、被着色材としての
白色もしくは淡色の無機粉末を含有させた特定の多孔質
芯体にインク充填することにより、機械的強度に優れ、
実用上折れ難く、また、きわめて優れた発色性、描線濃
度をもちながら、良好な書き味を有する焼成色鉛筆芯の
製造方法が提供される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも体質材の窒化硼素と有機質の
   賦形材と被着色材としての白色もしくは淡色の無機粉末
   を含む配合組成物を混練、押出成形、非酸化性雰囲気で
   焼成することにより、該有機質の賦形材が炭化された炭
   素をバインダーとする第１焼成芯体を得、該第１焼成芯
   体を酸化雰囲気中で加熱して炭素のバインダーを酸化除
   去させた少なくとも体質材と被着色材とからなる第２焼
   成芯体を得、該第２焼成芯体の気孔内に、ペルヒドロポ
   リシラザン含有液を含浸し、窒素雰囲気等の不活性雰囲
   気中又はアンモニアガス雰囲気中での熱処理により窒化
   珪素を生成させた第３焼成芯体を得、該第３焼成芯体の
   気孔内にインクを充填させることを特徴とする焼成色鉛
   筆芯の製造方法。
2. 【請求項２】 前記白色もしくは淡色の無機粉末が珪酸
   塩化合物、酸化物、炭酸塩化合物、硫酸塩化合物から選
   択される少なくとも１種である請求項１記載の焼成色鉛
   筆芯の製造方法。
3. 【請求項３】 前記有機質の賦形材等を炭素化、炭素バ
   インダーの酸化除去、及び窒化珪素生成時の各熱処理
   は、含有させた被着色材としての白色若しくは淡色の無
   機粉末が分解又は脱水等を起こす温度より、低い熱処理
   温度である請求項１又は２記載の焼成色鉛筆芯の製造方
   法。