JPS602999B2 - 鉛芯の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は従釆の鉛芯の製造法とは全く異なった、画期的
な鉛芯の製造法に関すものである。

最近、芯径の細い（特に０．２〜０．７肌程度）のシャ
ープペンシルが汎用されているが、鉛芯の強度不足のた
め、折れ易いのが実状である。鉛芯の強度を向上させる
方法として種々提案されているが、一般的に強度を向上
させると濃さ、書き味に悪影響を及ぼすため根本解決と
なっていない。本発明は濃さ、書き味を全く損わずして
強度が非常に強い鉛芯の製造法に関するものである。本
発明の製造法は、少なくとも結合材と着色材で構成され
た鷹練物（以下、混練物（Ａ）と称する）を概ね１５０
〜６００午０で熱処理し（以下、蝦燐と称する）、さら
に微粉砕して徴粉体を作成し、次に該徴粉体を粕結材と
共に混練して徴粉体が粘結材中に均一に固体分散された
混練物（以下、混線物（Ｂ）と称する）を作成した後、
該混練物（Ｂ）を押出成形し高温で焼成することを特徴
とするものである。

従来の鉛芯の製造法として下記の製造法が挙げられる。
｛ィ｝ 黒鉛・カーボンブラックを合成樹脂、有機溶剤
、可塑剤と共に混練し押出成形した生芯（生芯とは押出
成形されて未だ焼成されていない芯１ を称する）を、
低温から約３００ｑｏまで８時間かけて徐々に昇溢し、
さらに１００ぴ０で焼成した後、油浸する方法。

‘ロー 黒鉛・カーボンブラックをコールタールピッチ
、アスファルトと共に混練し、押出成形した生芯を徐々
に昇温し、さらに１００ぴ０又は３０００ｑｏで銃成し
た後、油浸する方法。

し一 黒鉛を熱硬化性樹脂の初期縮合物、親水性界面活
性剤、ワックス、有機溶剤と共に濠練し、押出成形した
生芯を硬化剤に浸潰して硬化させ、８００〜１０００℃
で焼成した後、油浸する方法。

Ｂ 黒鉛・カーボンブラックを合成樹脂又はピッチ・ア
スファルトのような炭化水素系化合物の乾溜物、溶剤と
共に混糠し、押出成形した生芯を１０００℃以上の温度
で焼成する方法。

偽 黒鉛・カーボンブラックを熱硬化性樹脂、乾性油又
は半乾性油、溶剤と共に混練し押出成形した生芯を、５
００〜８００℃まで８時間かけて徐々に昇温しさらに１
０００〜１１００℃で焼成した後、油浸する方法。

Ｎ セルロースエーテルを水に溶解して、黒鉛・カーボ
ンブラックと共に濃練し押出成形した生芯を、セルロー
スエーテルが炭化する温度まで．徐々に昇温し約１００
０ｑｏで焼成する方法。

‘ト’リグニン誘導体を黒鉛、水と共に混練し押出成形
した生芯を徐々に昇温しながら約１００ぴ○で焼成する
方法。桝 炭化水素系化合物の乾溜物、スレン系染料と
その中間体、バニリン等の反応性物質を単独又は組み合
せたものに熱可塑性樹脂、黒鉛等を加えて混練し押出成
形した生芯を、１０００℃で焼成した後、油浸する方法
。

帆 黒鉛・カーボンブラックを、ニグロシン染料、非電
解質水溶性高分子化合物（例えばメチルセルロース等）
の水溶液と共に混練し押出成形した生芯を１０００℃で
焼成する方法。

これらの従来の鉛芯の製造法を総括すると共通した技術
思想で製造されている。

つまり合成樹脂、コールタールピッチ、アスファルト、
熱硬化性初期縮合物、炭化水素系化合物の乾溜物、セル
ロースエーテル、リグニン譲導体、スレン系染料、ニグ
ロシン染料等用いられる結合材は各々異なるが、要する
に高温で焼成すると炭素化する有機物質を単独又は組み
合せて用い、黒鉛・カーボンブラック等の着色材と共に
混線し押出成形した後、高温で焼成して着色材を焼き固
める技術思 Ｙ想である。この技術思想で製造された鉛
芯のミクｏ的構造は、第１図に示すように結合材の炭素
２中に分散されている着色材１が結合材の炭素２の嫌精
力により焼き固められている構造である。このような構
造を有した鉛芯の一般的な品質特性は、結合材の量が多
いと強度は強いが筆跡の濃さが薄く、書き味が悪くなる
鏡向があり、又逆に結合材の量が少ないと筆跡は濃く書
き味は良好であるが強度が弱くなる懐向があった。以上
、従釆の鉛芯においては強度と書き味・濃さの両者は互
に相反する性質があるので、従って強度が強く、しかも
誓き珠・濃さの良好な鉛芯を製造することはほとんど不
可能であった。本発明者はこの点に着眼し試行錯誤を繰
り返しつつ鋭意検討した結果、本発明の鉛芯の製造法で
得られた鉛芯が従来鉛芯に比べて強度が〆刊風こ強く、
しかも旨き沫が良好で描かれた筆跡も濃い画期的な鉛芯
であることを見いだしたのである。

すなわち、本発明の鉛芯の製造法は、少なくとも結合材
と着色材で構成された混練物（Ａ）を蝦擁し、さらに微
粉砕して徴粉体を作成し、次に該徴粉体を粘結材と共に
混練して徴粉体が粘結材中に固体分散された混練物（Ｂ
）を作成した後、該涙練物（Ｂ）を押出成形し、概ね６
００℃以上の高温で焼成することにより結合材を炭化さ
せると同時に徴粉体を鱗結させることを特徴とする鉛芯
の製造法である。本発明の製造法によって得られた鉛芯
のミクロ的構造は従来の焼成鉛芯のミクロ的構造（第１
図）と全く異質のもので、つまり、第２図に示すように
着色材１とその回りに存在する結合材の炭素２から構成
された徴粉体３が晩結されている構造である。この時、
徴粉体の回りには粘結材が高温で焼成されることにより
炭素４は殆んど無いか、又あっても少ない量である。本
発明の鉛芯と従来鉛芯の製造法及びミクロ的構造の差異
は明らかであるが、本発明の鉛芯が従三釆鉛芯に比べ品
質性能が非常に優れている理由は定かでない。

推定であるが、本発明の鉛芯は焼成．工程に於て、蝦燐
された微粉体が回りに存在する三粘結材の熱的収縮によ
る圧力を受け、更に繊密化すると同時に、蝦燐された徴
粉体どおしの焼縞が相乗的に作用すると思われる。この
時、徴粉体が機械的に微粉砕化されているので表面が活
性化されていて、その為に競結力がより強固になると思
われる。又、蝦擬された微粉体の凝結が強固に級橋に行
われると同時に、その徴粉体間にはミクロの気孔が均一
に形成され、その気孔が筆記時において書味、濃さ等に
微妙に効果を与えると思われる。いずれにせよ、本発明
の製造法で得られた鉛芯の品質の優位性についてその理
由は定かでないが、本発明の鉛芯と従来鉛芯との製造法
の差異か・らくるミクロ的構造の相違に基づくものであ
ることは確かである。

次に本発明の鉛芯の製造法を具体的に述べる。

結合材と着色材をニーダー、３本ロール等の混練機を用
いて混練し混糠物（Ａ）を作成した後、核混練物（Ａ）
を概ね１５０〜６００ｑ０で蝦鱗し、さらに微粉砕機に
て微粉砕し、蝦擁された徴粉体を作成する。得られた徴
粉体を粘緒材と共にニーダー、３本ロール等の混練機を
用いて充分混練し混綾物（Ｂ）を作成する。この時、徴
粉体は粘結材中において固体分散、状態員でなければな
らない。混線物（Ｂ）を作成した後、混練物（Ｂ）を押
出機のシリンダー中に充填し、細線状に押出成形して生
芯を作成する。押し出された生芯を必要に応じ乾燥しさ
らに概ね６００ｑ０以上の無酸化雰囲気中で焼成し、油
浸を行って完成芯とする。本発明に用いられる結合材と
しては天然高分子、合成高分子、熱硬化性初期縮合物、
合成樹脂又は炭化水素系化合物の乾溜物、コールタール
ピッチ、アスファルト等を単独、又は組み合せたもので
例えばポリエチレン、スチロール、アラビアゴム、メチ
ルセルロース、リグニン、デン粉、ブドウ糖、フラン樹
脂、ェポキシ樹脂、ポリアクリルニトリル、塩化ビニー
ル樹脂、フェノール樹脂、寒天、アスファルト、コール
タールピッチ、塩化ビニール樹脂又はアスファルトの乾
溜物等が挙げられる。

本発明に用いられる着色材としては、黒鉛、カーボンブ
ラック、雲母、二硫化モリブデン、二硫化タングステン
、窒化棚素等を単独、又は組み合せて用いることができ
るが、特に黒鉛が好ましい〇
、本発明の結合材と着色材で構成された混練物
（Ａ）を蝦競し、さらに微粉砕して徴粉体を作成するの
でなるが、蝦焼することにより下記の効果が挙げられる
。

‘１｝ 結合材の炭化収率が向上する。

■ 結合材の熱的収縮により着色材と強固に密着し、繊
密な徴粉体が得られる。

ここで蝦暁最高温度条件として少なくともｉ５０℃以上
、６００００以下が好ましも、。

１５０３０以下であると結合材は熱的変化を受けないの
で蝦燐された徴粉体となり得ず、又６００００以上であ
ると結合材がコークス化するため「徴粉体どおしの燐結
が形成されない。

この時の雰囲気としては酸化雰囲気「無酸化雰囲気のい
ずれも用いることができるが、特に無酸化雰囲気が好ま
しい。さらに、蝦擁された徴粉体の粒子径は焼成後の鉛
芯の品質性能に大きく寄与している。我々の実験の結果
に依ると平均粒子径が少なくとも１００山以下、好まし
くは５０ｒ以下のものが最適であった。得られた１００
り以下の微粉体を粘縞村と共に鷹練し混練物（Ｂ）を製
造する際、徴粉体が粘縞材中に均一に固体分散されてい
ることが必要である。

そのためには徴粉体と砧縞材は混線、押出し時相溶しな
いものを組み合せる必要がある。というのは相溶してし
まうと粘結材中に徴粉体が混入し徴粉体の固体分散が得
られず、従って鱗成後の鉛芯のミクロ的構造は従来鉛芯
（第１図）と変わりなく、本発明の目的とする構造を有
した鉛芯（第２図）は得られない。しかし互に相綾する
ものでも粘鯖材の軟化点が微粉体の軟化点よりもかなり
低い錫合粘給材の軟化点以上、徴粉体の軟化点以下の温
度で混練押出しすることにより目的とする第２図の構造
を有した鉛芯が製造可能である。本発明の砧鯖材として
天然高分子、合成高分子、熱硬化性初期縮合物、ピッチ
、アスファルト、ワックス、等を単独又は組み合せて用
いることができるが、特にスチロール、アクリル、ポリ
エチレン、ポリビニールアルコール、ポリアクリルアミ
ド、パラフインワツクス、マイクロクリスタリンワツク
ス、天然ゴム、ブチルゴム、塩素化ポリエチレン等押出
し時粘精力があり、かつ炭化０収率の低いものあるいは
解重合型樹脂等が好ましい。

又粘緒材の添加量は混練物（Ｂ）の固形分（固形分とは
徴粉体と粘結村を称する）に対して５〜４の重量％最適
である。５％以下であると紬線状に押出成形できないか
、又たとえできても押出タ後の処理がむずかしく、４０
％以上であると焼成時、徴粉体の齢給を妨げるためか目
的とする高品質の鉛芯を製造することができない。

本発明の混練物（Ａ）・（Ｂ）を作成する際漫綾助剤「
押出助剤として水、有機溶剤、可塑材等０の液体を任意
加えることができる。

液体を加えなくても熱により軟化して粘綾力を有するも
の、例えば合成ゴム、アスファルト等は液体を加えなく
てもよい。又、混線物（Ｂ）において固形分以外に金属
石鹸、タルク、黒鉛等の潤滑剤を少量加えることもでき
る。押出成形された生芯を高温で焼成する際、結合材を
炭化させ、徴粉体を競結させるためには少なくとも６０
０ｑ０以上の高温が好ましい。この時の雰囲気としては
還元、不活性ガス、真空等の無酸化雰囲気が用いられる
。次に本発明の実施例を述べる。

なおｒ部」は「重量部」である。実施例 １ アラビアゴムを水に溶解し、黒鉛、カーボンブラックと
共にニーダー「３本ロール等を用いて混孫し、乾燥して
下記の混練物（Ａ）を作成した。

混練物（Ａ）の構成分アラビアゴム（結合材）
６の重量％黒鉛（着色材）
３５重量％カーボンブラック（着色材） ５
重量％次にこの混練物（Ａ）を不活性ガス中において、
２５０℃で１時間蝦蟻し、さらに微粉砕機にて平均粒子
径約５０仏以下に微粉砕して徴粉体を作成した。次にス
チロール樹脂（粘給材）２礎籍をトルェン３００部、フ
タル酸ジオクチル５部に溶解し、得られた徴粉体８碇都
と共にニーダー「 ３本ロール等を用いて混練し、徴粉
体がスチロール樹脂中に均一に固体分散されている混練
物（Ｂ）を作成した後、混練物（Ｂ）を押出成形した。
（濠練、押出し時暇暁されたアラビアゴムを含む徴粉体
とトルェン、フタル酸ジオクチルに溶解したスチロール
樹脂は相溶性がないため、スチロール樹脂中に徴粉体が
固体分散された。）押出成形された生芯を、不活性ガス
中で常温〜６００ｑｏまで１００℃／ｈ、さらに６００
〜１０００ｏｏまで１５０℃／ｈの昇温温度で昇３温し
１０００００で１時間焼成した。得られた鉛芯をスピン
ドル油中に浸潰し油浸を行なった。なお本実施例におい
て、スチロール樹脂の代りにプチルゴム２の都を用いる
こともできる。実施例 ２
３塩化ビニール樹脂をメチルエチルケトン、フ
タル酸ジオクチルに溶解し黒鉛「 カーボンブラックと
共にニーダー、３本ロール等を用いて濃練し、乾燥して
下記の混練物（Ａ）を作成した。

混練物（Ａ）の構成分 子塩化
ビニール樹脂（結合材） ６の重量％黒鉛（着
色材） ３の重量％カーボンブラ
ック（着色材） ３重量％フタル酸ジオクチル
（可塑剤） ７重量％次にこの濃練物（Ａ）を不
活性ガス中において４ＬＯＯ℃で１時間燈擬し、さらに
微粉砕機にて平均粒子蓬約１００〃以下に微粉砕して徴
粉体を作成した。

次に水２００部に溶解したポリビニ−ルアルコ‐−ル（
粘縞材）１暁部と得られた徴粉体９の都を共に泥詩陳し
、徴粉体がポリビニールアルコール中に均一−に固体分
散されている混練物（Ｂ）を作成した後「渡練物（Ｂ）
を適当な水分愛の所で押出成形した。（浪綾ト押出し時
〜蝦擁された塩化ビニー川澄脂を含む徴粉体は水に溶解
したポリビニールアルコールと相溶性が無いためポリビ
ニールアルコール中に徴粉体が固体分数された。）押出
成形三；れた生芯を不活性ガス中で常温〜９０ぴ０まで
１００℃′ｈの昇縄速度で昇温し瓢Ｑ二０で１時間焼成
した。得られた鉛芯をシリコ〜ンオィル中に浸潰し油浸
を行った。実施例 ３ ブローンアスフアルト＃５〜１０と黒鉛を加熱混瀕し下
記の混練物（Ａ）を作成した。

潮練物（Ａ）の構成分 ブローンアスフアルト＃５〜１０（結合材）６の重量％
黒鉛（着色材） ４の重量％次
にこの混糠物（Ａ）を真空中において４５０午０で１時
間蝦擁し、さらに微粉砕機にて平均粒子蓬約５０Ａ以下
に微粉砕して微粉体を作成した。

次にブチルゴム（粘縞材）１俵部と得られた徴粉体９礎
部を共に約５０〜６ぴ０の温度で加熱「混練し徴粉体が
ブチルゴム中に均一に分散されている混練物（旧）を作
成した後、この混糠物（Ｂ）を約５０〜６０℃の温度で
加熱押出成形した。（混練、押出し時ブチルゴムは軟化
するが蝦擁されたブローンアスフアルト＃５〜１０を含
む徴粉体は軟化しないため、プチルゴム中に徴粉体が固
体分散された。）押出成形された生芯を不活性ガス中で
常温から１０‘０Ｏ℃まで１００ｑＣ／ｈで昇温しｌｏ
ｏぴ０で１時間焼成した。縛られた鉛芯をスピンドル油
中に浸潰し油浸を行った。なお、本実施例において、ブ
ローンアスフアルト＃５〜１０の代切こコールタールピ
ッチを用いることもできる。実施例 ４ ポリビニールアルコールを水に溶解し「黒鉛と共にニー
ダー「 ３本ロール等を用いて混線し〜乾燥して下記の
混綾物（Ａ）を作成した。

混練物（Ａ）の構成分 ポリビニールアルコール（結合材） ８の重量量％黒鉛
（着色材） ２の重量％次にこの
混練物（Ａ）を空気中において４００℃で１時間蝦擁し
、さらに微粉砕機にて平均粒子蓬約５０＃以下に微粉砕
して微粉体を作成した。

次にポリアクリルアミド（粘縞材）１０部を水２０礎織
こ溶解し、得られた徴粉体９碇都と共にニーダー、３本
ロール等を用いて混練し、徴粉体がポリアクリルアミド
中に均一に固体分散されている混練物（Ｂ）を作成した
後、混練物（Ｂ）を秤出成形した。（混練、押出し時蝦
競されたポリビニールア１１ルコールを含む徴粉体と水
に溶解したポリアクＩＪルアミドは相溶性がないため、
ポリアクリルアミド中に徴粉体が固体分散された。）押
出成形された生芯を、不活性ガス中で常温〜６００℃ま
で１０００Ｃ／ｈ、さらに６００〜１０００ｏｏまで１
５ぴＣ／ｈの昇温速度で昇温し１０００午０で１時間焼
成した。得られた鉛芯をパラフィン油中に浸潰し油浸を
行った。比較例 １実施例４で得られた徴粉体９＄部を
メチルエチルケトン３碇郡、フタル酸ジオクチル５部に
溶解したエチレン−酢酸ビニール共重合樹脂（粘結材）
１０部と共に混練し、混練物（Ｂ）を作成した後、加熱
押出成形した。

（混練、押出し時蝦擁されたポリビニールアルコールを
含む徴粉体はメチルエチルケトン、フタル酸ジオクチル
に溶解したエチレン−酢酸ビニール共重合樹脂と相溶す
るのでエチレン−酢酸ビニール共重合樹脂中には徴粉体
が固体分散されない）押出成形された生芯を実施例４と
同じ条件で焼成し油浸を行った。本発明の実施例により
得られた鉛芯を比較例により得られた鉛芯及び第１図の
ミクロ的構造を有した従釆の鉛芯（市販鉛芯）と品質性
能を比較すると下記のとおりである。

ここで折損強度は第３図に示すように１側芯出しして６
０ｏの角度で徐々に荷重を加え鉛芯が折損した時の荷重
を求めた。

ただし芯径は０．５６０〜０．球仇舷である。又反射率
の測定は分光光度計にて筆跡の反射率を測定した。従っ
て数値が小さい程濃い。又摩擦係数の測定はＪＩＳ−Ｓ
６０１９の測定に準じた。従って数値が小さい程書味が
滑らかで良好である。以上の結果を見ると本発明の実施
例の鉛芯は折損強度がいずれもｌｋ９以上もあり非常に
強くしかも濃さ（反射率）、書き味（摩擦係数）も良好
な画期的な鉛芯であることが分かる。

第１図のミクロ的構造を有した鉛芯でも比較例１のよう
に折損強度がｌｋ９程度のものが得られているが、濃度
、貫き味の点で好ましくなく、良好な鉛芯とは言えない
。本発明の鉛芯は強度が非常に強いので冒頭で述べたよ
うに０．２〜０．７側程度の細い芯径のシャープペンシ
ル用芯として最適であるが、もちろんそれ以上の芯径の
シャープペンシル用鉛芯、鉛筆用鉛芯として用いること
もできる。又本発明の鉛芯の製造法は非常にバラッキの
小さい均一の鉛芯が製造できる利点もある。図面の簡単
な説頚 第１図は従来の製法により得られた鉛芯のミクロ的機造
、第２図は本発明の製法により得られた鉛芯のミクロ的
構造、第３図は折損強度の測定。

１・・・・・・着色材、２・・・・・・結合材の炭素、
３・・・・・・徴粉体Ｌ ４・・…・粘縞材の炭素。

第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも結合材と着色材で構成された混練物（Ａ
   ）を■焼し、さらに微粉砕して微粉体を作成し、次に該
   微粉体を粘結材と共に混練して、微粉体が粘結材中に固
   体分散された混練物（Ｂ）を作成した後、該混練物（Ｂ
   ）を押出成形し高温で焼成することを特徴とする高強度
   鉛芯の製造法。 ２ 混練物（Ａ）を■焼する際の最高温度が１５０℃以
   上、６００℃以下であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の高強度鉛芯の製造法。 ３ 微粉体の平均粒子径は少なくとも１００μ以下であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高強度
   鉛芯の製造法。 ４ 混練物（Ｂ）においては、互に相溶しない微粉体と
   粘結材との組み合せか、又は微粉体と粘結材の軟化点が
   微粉体の方が高く、粘結材の方が低い組み合せか、いず
   れかであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の高強度鉛芯の製造法。 ５ 混練物（Ｂ）において、粘結材が全固形分に対して
   ５〜４０重量％であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の高強度鉛芯の製造法。