JP6423169B2 - 非焼成色鉛筆芯 - Google Patents
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Description
非焼成色鉛筆芯の品質向上のため、より濃く描けることが望まれているが、画用紙等紙面や油絵用キャンバスでの摩耗が増えるよう、低融点ワックス含有量を増やして軟質化させると、折れやすくなるなどの課題がある。
また、アート紙、コート紙、牛乳パック、PET等プラスチック、金属、ガラス、ホワイトボード等の平滑な非吸収面に描画する場合、表面で滑ってしまい、ほとんど描画することができない点にも課題がある。
また、上記特許文献3の非焼成色鉛筆芯は、従来にない非焼成色鉛筆芯となるものであるが、金属、ガラス、ホワイトボード等の平滑な非吸収面に描画する場合に更に描画性能の向上が切望されている。
(1) 少なくとも、樹脂と、下記A群から選ばれるワックス類と、着色材と、体質材とを含む非焼成色鉛筆芯であって、さらに、融点が70℃以下であり下記式(I)で示される二塩基酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも1種を有すると共に、上記樹脂が、以下のa)〜d)の4群のいずれか1群の中の1種を含有することを特徴とする非焼成色鉛筆芯。
R2OOC−R1−COOR3 ………(I)
〔上記式(I)中のR1は炭素数12〜28の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基又はアルケニレン基であり、R2及びR3は同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、アルカリ金属、アミン塩、エポキシ基、フェニル基、グリセリル基である。〕
A群:カスターワックス、モクロウ、ウルシロウ、ヤマウルシロウ、モンタンワックス、牛脂硬化油、グリセリン脂肪酸エステル(上記式(I)で示される二塩基酸誘導体を除く)、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル(上記式(I)で示される二塩基酸誘導体を除く)、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、オゾケライト、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ケトンワックス、脂肪酸アミド(上記式(I)で示される二塩基酸誘導体を除く)
a)エチルセルロース、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン
b)カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、デンプン、アラビアガム、トラカントガム及びグアーガムの合成又は天然の水溶性樹脂
c)セルロイド
d)ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂
(2) 前記二塩基酸及びその誘導体が長鎖二塩基酸ジグリシジルエステルであることを特徴とする上記(1)記載の非焼成色鉛筆芯。
(3) 前記二塩基酸及びその誘導体の含有量が、非焼成色鉛筆芯全量に対して、1〜10質量%の範囲であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の非焼成色鉛筆芯。
(4) 前記二塩基酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも1種(A)と、非焼成色鉛筆芯に含有される全ワックス類(B)との質量比(A):(B)が、3:100〜16:100の範囲であることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れか一つに記載の非焼成色鉛筆芯。
本発明の非焼成色鉛筆芯は、少なくとも、樹脂と、ワックス類と、着色材と、体質材とを含む非焼成色鉛筆芯であって、さらに、炭素数12〜30の二塩基酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも1種を含有すると共に、上記樹脂が、以下のa)〜d)の4群のいずれか1群の中の1種以上を含有することを特徴とするものである。
a)エチルセルロース、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン
b)カルボキシメチルセルロース又はその塩、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、デンプン、アラビアガム、トラカントガム及びグアーガムの合成又は天然の水溶性樹脂
c)セルロイド
d)ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂
用いることができる炭素数12〜30の二塩基酸及びその誘導体としては、例えば、下記式(I)で示される二塩基酸及びその誘導体、炭素数12〜30の長鎖二塩基酸ジグリシジルエステルなどが挙げられる。
R2OOC−R1−COOR3 ………(I)
〔上記式(I)中のR1は炭素数12〜28の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基又はアルケニレン基であり、R2及びR3は同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、アルカリ金属、アミン塩、エポキシ基、フェニル基、グリセリル基である。〕
直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基では、「−(CH2)10−」〜「−(CH2)28−」までの直鎖状の各種、分岐鎖状の場合は「−CH〔(A)m〕−(CH2)n−CH〔(B)m〕−」(式中、A,Bは同一又は異なるアルキル基、2m+nは炭素数10〜28)、「−(CH2)x−CH〔(A)m〕−(CH2)n−CH〔(B)m〕−(CH2)y−」(式中、A,Bは同一又は異なるアルキル基、2m+n+x+yは炭素数10〜28)などが挙げられ、直鎖状のアルケニレン基としては、「−(CH2)x−C=(CH2)y−C=C−(CH2)z−」(式中、x+y+zは炭素数10〜28)、分岐鎖状の場合は「−(CH2)x−C〔(A)m〕=CH−(CH2)y−CH=C〔(A)m〕−(CH2)z−」(式中、A,Bは同一又は異なるアルキル基、2m+x+y+zは炭素数10〜28)などが挙げられる。
また、式(I)中、R2及びR3は同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)などのアルカリ金属、アンモニウム塩、アルキルアミン塩、四級アンモニウム塩、アルカノールアミン塩などのアミン塩、エポキシ基、フェニル基、グリセリル基などが挙げられる。
上記式(I)で示される二塩基酸及びその誘導体は、既知であり、その製造方法も知られており、各種製造法により得たものを用いることができ、また、市販品があれば、市販品を用いることができる。
脂肪族二塩基酸は、飽和脂肪族二塩基酸であってもよく、不飽和脂肪族二塩基酸であってもよい。また、直鎖の脂肪族二塩基酸であってもよく、分岐を有する脂肪族二塩基酸であってもよい。分岐を有する場合、分岐は炭素数1〜8の低級アルキル基(メチル基、エチル基など)、置換あるいは未置換のアリール基、エポキシ基が好ましい。
これらの長鎖二塩基酸ジグリシジルエステルは、既知であり、その製造方法も知られており、各種製造法により得たものを用いることができ、また、市販品があれば、市販品を用いることができる。
この含有量が、1%未満であると、着色性向上効果などを含む本発明の効果を発現せず、一方、10%を超えても、それ以上着色性向上効果を含む本発明の効果は向上せず、書き味が悪くなるためである。
a)エチルセルロース、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン
b)カルボキシメチルセルロース又はその塩、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、デンプン、アラビアガム、トラカントガム及びグアーガムの合成又は天然の水溶性樹脂
c)セルロイド
d)ジアリルフタレート(DAP)樹脂、エポキシ樹脂
上記a)群において、ポリビニルアセタール樹脂にはポリビニルブチラール樹脂を含むものであり、また、ポリエチレンには低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンを使用することができる。上記b)群のカルボキシメチルセルロース塩としては、Na塩などが使用できる。
なお、上記a)〜d)の4群から選ばれる樹脂を使用すれば、任意成分として、更に上記a)〜d)の4群に該当しない樹脂であっても、非焼成色鉛筆芯に使用されるものであれば、強度、硬さ、書き味等品質調整のため、品質低下しない範囲などの本発明の効果を損なわない範囲で使用可能である。
これらの樹脂の含有量が、2%未満であると、芯体骨格を形成する効果が無く、一方、50%を超えて上回ると、芯体が硬く、被筆記面で摩耗せず、書けないことがある。
好ましくは、濃い描線を求めると、融点45℃以上、80℃以下のものを主に使用することが望ましく、特に、アート紙、コート紙、牛乳パック、PET等プラスチック、金属、ガラス、ホワイトボード等の平滑な非吸収面に対して濃い描線を求めると、融点45℃以上、65℃以下のものを主に使用することが望ましい。なお、上記「主に使用する」とは、ワックス以外材料の含有量や、目標品質などの本発明の効果を維持する範囲で使用可能な常温液体オイルの含有量から、一概に言及できないが、概ねワックス類中70%以上である。
この質量比(A):(B)が3:100未満では、着色性向上効果が発現せず、一方、16:100を超えても、それ以上着色性は向上せず、書き味が悪くなることがある。
これらの着色材の含有量は、着色性、書き味と、強度とのバランスの点から、非焼成色鉛筆芯全量に対して、40%以下であることが好ましい。なお、着色材の含有量は木軸用、シャープペンシル用等により変動し、非常に淡い色から、濃い色まであるので、着色材の量は一概に、上記好ましい量以下に限定できない場合があり、40%超過であってもよく、本発明の効果を損なわない範囲で適宜調整される。
この体質材の含有量は、上記樹脂、ワックス類、着色材、炭素数12〜30の二塩基酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも1種などの残部となる。
上記b群)の樹脂を用いる場合は、該樹脂と共に、ワックス類、着色材、体質材、炭素数12〜30の二塩基酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも1種と、水とを配合した配合組成物をニーダーなどで加熱混合、分散させた後に2本ロールで混練した後、この混練物を上記と同様にプランジャー型押出機、スクリュー型押出機等、融点等から最適な成形機にて成形し、各形状、各寸法(口径等)の非焼成色鉛筆芯を得ることができる。
上記d)の樹脂を用いる場合は、該樹脂と共に、ワックス類、着色材、体質材、炭素数12〜30の二塩基酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも1種を配合した配合組成物をミキサーなどで混合、分散させた後に2本ロールで混練した後、この混練物をプランジャー型押出機、スクリュー型押出機から最適な成形機にて成形し、次いで、110〜140℃で加熱硬化して、各形状、各寸法(口径等)の非焼成色鉛筆芯を得ることができる。
(実施例1)
配合組成物A
低密度ポリエチレン 5%
パラフィンワックス150F 13%
タルク 40%
二酸化チタン 14%
フタロシアニンブルー 6%
配合組成物B
エチルセルロース 10%
カスターワックス(融点85℃) 10%
エイコサン二酸ジメチル(融点60℃) 2%
上記配合組成物Aをニーダーで加熱混合、分散させた後に2本ロールで混練した後、室温まで冷却し、粉砕した。また、上記配合組成物Bを加熱ミキサーで加熱混合後、室温まで冷却し、粉砕した。次に、粉砕した配合組成物AとBを2本ロールで混練、ペレタイズ後、1軸スクリュー型押出成形機にて成形して、直径3.0mmの木軸用非焼成青色鉛筆芯を得た。
モクロウ(融点52℃) 18%
8,13−ジメチルエイコサン二酸(常温液体) 2%
ロジン 8%
カルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩 5%
タルク 49%
カーボンブラック 18%
上記配合組成物に、同質量の水を加えて、ニーダーで加熱混合、分散させた後に2本ロールで混練し、この混練物をプランジャー型押出機にて押出成形して、直径4.0mmの木軸用非焼成黒色鉛筆芯を得た。
カスターワックス(融点85℃) 20%
エイコサン二酸(融点120℃) 3%
セルロイド 20%
タルク 25%
二酸化チタン 2%
レーキレッドC 30%
上記配合組成物のうち、カスターワックス、エイコサン二酸以外の配合組成物と同重量のメチルエチルケトン(MEK)を加えて、ミキサーで混合、分散し、次に、溶融混合したカスターワックスとエイコサン二酸の混合物を前記ミキサーに追加、混合後、2本ロールで混練し、この混練物をプランジャー型押出機にて押出成形し、さらにMEKを乾燥して、直径2.0mmのシャープペンシル用非焼成赤色鉛筆芯を得た。
カスターワックス(融点85℃) 20%
8,12−エイコサジエン二酸ジメチル(融点30℃) 2%
ジアリルオルソフタレートプリポリマー 18%
ジアリルオルソフタレートモノマー 2%
t−ブチル−パーオキシベンゾネート 0.5%
タルク 42.5%
二酸化チタン 10%
フタロシアニングリーン 5%
上記配合組成物を、ニーダーで加熱混合、分散させた後に2本ロールで混練、ペレタイズ後、1軸スクリュー型押出成形機にて押出成形し、次いで、120℃で加熱硬化させて、直径3mmの木軸用非焼成緑色鉛筆芯を得た。
配合組成物A
低密度ポリエチレン 5%
パラフィンワックス150F 15%
タルク 40%
二酸化チタン 14%
フタロシアニンブルー 6%
配合組成物B
エチルセルロース 10%
カスターワックス(融点85℃) 10%
上記配合組成物Aをニーダーで加熱混合、分散させた後に2本ロールで混練した後、室温まで冷却し、粉砕した。また、上記配合組成物Bを加熱ミキサーで加熱混合後、室温まで冷却し、粉砕した。次に、粉砕した配合組成物AとBを2本ロールで混練、ペレタイズ後、ペレタイズ後、1軸スクリュー型押出成形機にて成形して、直径3.0mmの木軸用非焼成青色鉛筆芯を得た。
モクロウ(融点52℃) 20%
ロジン 8%
カルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩 5%
タルク 49%
カーボンブラック 18%
上記配合組成物に、同質量の水を加えて、ニーダーで加熱混合、分散させた後に2本ロールで混練し、この混練物をプランジャー型押出機にて押出成形して、直径4.0mmの木軸用非焼成黒色鉛筆芯を得た。
カスターワックス(融点85℃) 23%
セルロイド 20%
タルク 25%
二酸化チタン 2%
レーキレッドC 30%
上記配合組成物のうち、カスターワックス、エイコサン二酸以外の配合組成物と同重量のメチルエチルケトン(MEK)を加えて、ミキサーで混合、分散し、次に、溶融したカスターワックスを前記ミキサーに追加、混合後、2本ロールで混練し、この混練物をプランジャー型押出機にて押出成形し、さらにMEKを乾燥して、直径2.0mmのシャープペンシル用非焼成赤色鉛筆芯を得た。
カスターワックス(融点85℃) 22%
ジアリルオルソフタレートプリポリマー 18%
ジアリルオルソフタレートモノマー 2%
t−ブチル−パーオキシベンゾネート 0.5%
タルク 42.5%
二酸化チタン 10%
フタロシアニングリーン 5%
上記配合組成物をニーダーで加熱混合、分散させた後に2本ロールで混練、ペレタイズ後、1軸スクリュー型押出成形機にて押出成形し、次いで、120℃で加熱硬化させて、直径3mmの木軸用非焼成緑色鉛筆芯を得た。
これらの結果を下記表1に示す。
23℃の温度下、支点間60mmで3点曲げ強度測定し、折損した際の荷重を求めた。単位はメガパスカル(MPa)。
コピー用紙、油絵用キャンバス、牛乳パック、PETフィルムに描画し、その時の着色性をA〜Eの5段階で評価した。5段階評価中、Aが最も描線が濃く、Eが最も描線が薄い、もしくは描けない。
実施例1〜4において、実施例1、4は中硬質の非焼成黒色鉛筆芯、実施例3は硬質の非焼成黒色鉛筆芯で硬いため、牛乳パック、PETでの着色は実施例2より劣るものの、対応する従来の比較例1、3より優れていることが判る。
比較例1〜4において、比較例1、4は一般的な中硬質の硬さのため、コピー紙には普通に描けたが、油絵キャンバス、牛乳パック、PETのようなに平滑面では、滑って薄い描線しか得られなかった。比較例2は、粘靭性が強いモクロウを18%含有して多いため、平滑面にもある程度描画可能だが、対応する実施例2より大きく劣る結果となった。比較例3は、上記のように硬質芯のため、硬く、平滑面にはほとんど描けなかった。
Claims (4)
- 少なくとも、樹脂と、下記A群から選ばれるワックス類と、着色材と、体質材とを含む非焼成色鉛筆芯であって、さらに、融点が70℃以下であり下記式(I)で示される二塩基酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも1種を有すると共に、上記樹脂が、以下のa)〜d)の4群のいずれか1群の中の1種を含有することを特徴とする非焼成色鉛筆芯。
R2OOC−R1−COOR3 ………(I)
〔上記式(I)中のR1は炭素数12〜28の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基又はアルケニレン基であり、R2及びR3は同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、アルカリ金属、アミン塩、エポキシ基、フェニル基、グリセリル基である。〕
A群:カスターワックス、モクロウ、ウルシロウ、ヤマウルシロウ、モンタンワックス、牛脂硬化油、グリセリン脂肪酸エステル(上記式(I)で示される二塩基酸誘導体を除く)、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル(上記式(I)で示される二塩基酸誘導体を除く)、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、オゾケライト、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ケトンワックス、脂肪酸アミド(上記式(I)で示される二塩基酸誘導体を除く)
a)エチルセルロース、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン
b)カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、デンプン、アラビアガム、トラカントガム及びグアーガムの合成又は天然の水溶性樹脂
c)セルロイド
d)ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂 - 前記二塩基酸及びその誘導体が長鎖二塩基酸ジグリシジルエステルであることを特徴とする請求項1記載の非焼成色鉛筆芯。
- 前記二塩基酸及びその誘導体の含有量が、非焼成色鉛筆芯全量に対して、1〜10質量%の範囲であることを特徴とする請求項1又は2に記載の非焼成色鉛筆芯。
- 前記二塩基酸及びその誘導体から選ばれる少なくとも1種(A)と、非焼成色鉛筆芯に含有される全ワックス類(B)との質量比(A):(B)が、3:100〜16:100の範囲であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の非焼成色鉛筆芯。
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