JPS59117570A - Core of colored pencil and its manufacture - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a colored pencil core having smooth feeling in writing and excellent breaking strength, by extruding a mixture of aluminum (compound) with a vehicle, heat-treating the extruded product in a nitriding atmosphere to obtain a porous sintered material, and impregnating an ink in said sintered material. CONSTITUTION:Fine powder of aluminum and/or an aluminum compound (preferably having a particle diameter of <=2mu) is used as a main material, kneaded with a vehicle (e.g. boron nitride), and extruded to obtain a formed article. The article is heat-treated in a nitriding atmosphere to form a porous sintered material by the nitriding and sintering action. The objective core for a colored pencil can be manufactured by impregnating an ink in the sintered material. It is preferable to add an oxide, nitride, hydride, halide, carbide, etc. of a metal such as Mg, Zr, etc. as a reaction accelerator to the raw material prior to kneading.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、書き味の滑らかさと折損強度の高さとの相関
を向上させた色鉛筆芯と、この色鉛筆芯を得る方法を提
供せんとするものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention aims to provide a colored pencil lead that improves the correlation between smooth writing and high breakage strength, and a method for obtaining this colored pencil lead.

押出成形した後、単に乾燥もしくは固化してなる所謂生
芯タイプのものより、焼成もしくは焼結（以下、単に焼
結という）温度まで熱処理してなる所謂焼結タイプのも
のの方が折損強度の優れた鉛筆芯になり得ることに鑑み
２色鉛筆芯においても近年焼結タイプのものが種々検討
されている。The so-called sintered type, which is heat treated to firing or sintering (hereinafter simply referred to as sintering) temperature, has better breakage strength than the so-called raw core type, which is simply dried or solidified after extrusion molding. In view of the fact that they can be used as pencil leads, various sintered types of two-color pencil leads have been studied in recent years.

焼結タイプの色鉛筆芯における結合材としては粘土が主
流であり、リン酸アルミニウムや有機珪素樹脂を用いた
ものなども知られている。Clay is the mainstream binding material for sintered colored pencil leads, and materials using aluminum phosphate or organic silicone resin are also known.

いずれも酸化雰囲気下で焼結させるという考え方に基づ
くものであるが、いまだに十分な強度を有する製品を得
るに到っていない。All of these methods are based on the idea of sintering in an oxidizing atmosphere, but a product with sufficient strength has not yet been obtained.

単に折損強度を向上するだけならば、結合材の使用割合
を多くしたり、熱処理温度を高くすることでも可能では
あるが、書き味を損ったりする欠点を呈してし壕うため
である。This is because if the breaking strength is simply to be improved, it is possible to increase the proportion of binder used or to raise the heat treatment temperature, but this results in disadvantages such as poor writing quality.

そこで最近、硼素やその化合物を熱処理によって窒化さ
せ、結合材として使用しようとした試みも現われてきて
いる。察するに、骨格自体に潤滑性を具有させることに
よって、書き味−強度の相関を向上せんとするものであ
る。しかし、窒化硼素をはじめとする硼素の窒化物を熱
処理によって得だとしても、焼結性の悪さから。Recently, attempts have been made to nitride boron or its compounds through heat treatment and use them as binding materials. As can be seen, the idea is to improve the correlation between writing feel and strength by providing lubricity to the skeleton itself. However, even if boron nitrides such as boron nitride can be processed by heat treatment, they have poor sinterability.

骨格としての十分な強度を期待するには実際上疑問が残
る。There are practical doubts about expecting sufficient strength as a skeleton.

本発明は上述した点′に鑑みなされたものであり、アル
ミニウム及び／又はアルミニウム化合物の窒化物を少な
くとも主たる骨格とし体質物を含有する多孔質焼結体と
、該多孔質焼結体の気孔中に存在するインキとよりなる
色鉛筆芯を要旨とするものであり、まだ、その製造方法
としての、アルミニウム及び／又はアルミニウム化合物
の微粉末を少々くとも主材とし体質材を含有する押出成
形物を窒化雰囲気下で熱処理し。The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and provides a porous sintered body having at least a main skeleton of aluminum and/or a nitride of an aluminum compound and containing a substance, and The main point of this pencil is a colored pencil lead made of ink that exists in the United States, and the method for manufacturing it is still an extrusion molded product containing at least a small amount of fine powder of aluminum and/or an aluminum compound as the main material and a structural material. Heat treated under nitriding atmosphere.

前記アルミニウム及び／又はアルミニウム化合物の微粉
末の窒化焼結による多孔質体を得、該多孔質焼結体にイ
ンキを含浸してなる色鉛筆芯の製造方法を要旨とするも
のである。The gist of this invention is to obtain a porous body by nitriding and sintering the fine powder of aluminum and/or an aluminum compound, and to impregnate the porous sintered body with ink, thereby producing a colored pencil lead.

アルミニウムの窒化物の焼結体は高い強度を有する。即
ち２強度の高い色鉛筆芯となり得る訳であり１体質材な
どの使用割合を多くすることで書き味を良好にすること
もできる。A sintered body of aluminum nitride has high strength. In other words, it can be used as a colored pencil lead with high 2-strength, and by increasing the proportion of 1-containing material used, the writing quality can be improved.

アルミニウムの窒化物としての代表例は窒化アルミニウ
ム（ＡＬＮ）である。従って２例えば窒化アルミニウム
の微粉末を適宜使用される他の材料とともに混練、押出
成形、焼結熱処理という一般的工程を経ても本発明の色
鉛筆芯を得ることができる。しかし、骨格としての均一
性を良好にならしめるには本発明の製造方法が好適であ
り、以下説明する。A typical example of aluminum nitride is aluminum nitride (ALN). Therefore, for example, the colored pencil lead of the present invention can be obtained through common steps such as kneading, extrusion molding, and sintering heat treatment of fine powder of aluminum nitride with other appropriately used materials. However, the manufacturing method of the present invention is suitable for achieving good uniformity as a skeleton, and will be explained below.

使用するアルミニウム、アルミニウム化合物としては、
格別限定するものはないが９例えばアルミニウム単体、
α−２β−１γ−等適宜アルミナ（Ａ１２−０３　）、
ボーキサイト、水素化アルミニウム、リン化アルミニウ
ム、炭化アルミニウム、塩化アルミニウムアンモニウム
、塩化アルミニウムナトリウムなどが挙げられ１種もし
くは２種以上組み合わせて使用できる。捷た。窒化アル
ミニウムも２種以上の組み合わせとして使用する際はそ
９１種として使用でき。The aluminum and aluminum compounds used are:
There is no particular limitation, but 9 For example, aluminum alone,
α-2β-1γ- etc. Alumina (A12-03),
Bauxite, aluminum hydride, aluminum phosphide, aluminum carbide, ammonium aluminum chloride, sodium aluminum chloride and the like can be used alone or in combination of two or more. I cut it. Aluminum nitride can also be used as a combination of two or more types.

窒化する際の核として役立つ。Serves as a nucleus during nitriding.

アルミニウム、アルミニウム化合物の微粉末としての太
きさは粒径が２μｍ以下のものが好オしい。これはアル
ミニウムやアルミニウム化合物の窒化が内部まで速やか
になされ難いことによる。The fine powder of aluminum or aluminum compound preferably has a particle size of 2 μm or less. This is because it is difficult to quickly nitride aluminum or aluminum compounds to the inside.

アルミニウム、アルミニウム化合物の微粉末とともに使
用される体質材としての代表例は窒化硼素である。焼結
タイプの黒鉛筆芯で汎用されている黒鉛と同様に窒化硼
素は書き味を良好にするのに大きく寄与する。また、硼
素やその化合物を１種もしくは２種以上使用し、後述す
るアルミニウムやアルミニウム化合物の微粉末の窒化の
だめの熱処理時、硼素やその化合物も５− 窒化すれば体質材（体質物）としての機能は達成できる
。A typical example of a bulking material used with fine powder of aluminum and aluminum compounds is boron nitride. Like graphite, which is commonly used in sintered black pencil leads, boron nitride greatly contributes to improving the writing quality. In addition, if one or more types of boron or its compounds are used and the boron or its compounds are 5-nitrided during the heat treatment for nitriding fine powder of aluminum or aluminum compounds, which will be described later, it can be used as a bulking material. function can be achieved.

体質材としての他の例は耐熱性の着色材や雲母のように
無色あるいは白色を呈する物質である。チタン酸カリウ
ム繊維体のように強度をより向上させたυ、インキを表
面に付着したりする物質も使用できる。Other examples of extenders include heat-resistant colorants and substances that are colorless or white, such as mica. It is also possible to use materials such as potassium titanate fibers with improved strength and which allow ink to adhere to the surface.

また使用されると好ましいものの代表例は反応促進材で
ある。即ち、前述した窒化アルミニウムも反応促進材の
１種であると言えるが、マクネシウム、ジルコニウム、
鉄、カルシウム。A representative example of what is preferably used is a reaction accelerator. In other words, the aforementioned aluminum nitride can be said to be a type of reaction accelerator, but magnesium, zirconium,
iron, calcium.

錫、アルミニウム、イツトリウム、ストロンチウム、ナ
トリウム、チタンなどの金属の酸化物。Oxides of metals such as tin, aluminum, yttrium, strontium, sodium, and titanium.

窒化物、水素化物、ハロゲン化物、炭化物、あるいはマ
グネ７ウムと珪素との化合物といった物質の１種もしく
は２種以上の組合せ物を、少量で良いから使用すると熱
処理時、アルミニウムやアルミニウム化合物の微粉末が
窒化する際の促進・安定化などに役立つ。中でも２本発
明６− 者の実験によるとアルカリ金属やアルカリ土類金属の・
・ロゲン化物が良好な結果を示しだ。寸だ、アルミナを
使用するときには炭素も良好である。但し、炭素の場合
はその使用量に十分留意しないと筆跡の発色性を阻害す
る原因となんアルミニウム及び／又はアルミニウム化合
物の微粉末と１種もしくは２種以上の体質材、それに必
要に応じて使用される反応促進材、その他２例えば、熱
処理後骨格としてアルミニウムの窒化物とともに共存し
得るような適宜物質などを賦形材とともに混線後、押出
成形物を得る。If one or a combination of two or more substances such as nitrides, hydrides, halides, carbides, or compounds of magnesium and silicon are used in small amounts, fine powder of aluminum or aluminum compounds will be formed during heat treatment. It is useful for promoting and stabilizing the nitriding process. Among them, two of the inventors' experiments revealed that alkali metals and alkaline earth metals
・Rogenide showed good results. Well, when using alumina, carbon is also good. However, in the case of carbon, if you do not pay sufficient attention to the amount used, it may interfere with the color development of handwriting. The extrusion molded product is obtained by mixing together with the excipient a reaction accelerator and other 2 suitable substances, for example, which can coexist with the aluminum nitride as a skeleton after heat treatment.

賦形材としては、既によく知られているように水や各種
樹脂などであり、溶剤や可塑剤あるいは安定材など必要
に応じて適宜助材が使用される。As is already well known, excipients include water and various resins, and auxiliary materials such as solvents, plasticizers, and stabilizers are used as necessary.

押出成形物は必要に応じて適宜乾燥工程を経て、窒素雰
囲気やアンモニア雰囲気といった窒化雰囲気下で熱処理
されるが、熱処理の最終温度は相当高くすることができ
る。即ち１本発明では、仮に窒化硼素を使用した場合で
もその安定性を維持できる。従って、安心してアルミニ
ウムやアルミニウム化合物の微粉末が窒化する温度で熱
処理することができる。The extruded product is subjected to an appropriate drying step if necessary, and then heat treated in a nitriding atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an ammonia atmosphere, and the final temperature of the heat treatment can be made considerably high. That is, in the present invention, even if boron nitride is used, its stability can be maintained. Therefore, the heat treatment can be safely performed at a temperature at which the fine powder of aluminum or an aluminum compound is nitrided.

アルミニウムやアルミニウム化合物の微粉末が窒化し始
める温度は他の条件にもよるが通常８００℃を越えたあ
たりである。ここで、他の条件にもよるが、と述べたの
は化合物の種類。The temperature at which aluminum or aluminum compound fine powder starts to nitride is usually around 800° C., although it depends on other conditions. Here, it depends on other conditions, but what I said is the type of compound.

反応促進材の使用有無あるいはその種類、熱処理時の昇
温速度や圧力などによって変化し、また、熱処理される
ものの真の温度と測定温度と一致しないことがあること
を考慮したものである０ 熱処理条件は温度のみならず雰囲気についても考慮する
ことができる。例えば、賦形材として樹脂などの有機物
を使用する場合、熱処理によって残存する炭素成分を完
全除去したり、前述した反応促進材の１種としての炭素
として利用するために、その残存量を制御したりするな
どの観点で酸化雰囲気を使用することもできる。This takes into consideration the fact that it varies depending on whether or not a reaction accelerator is used, its type, the temperature increase rate and pressure during heat treatment, and the true temperature of the heat treated object may not match the measured temperature.0 Heat treatment Conditions can include not only temperature but also atmosphere. For example, when using organic substances such as resins as excipients, the residual amount must be controlled in order to completely remove residual carbon components through heat treatment or to utilize them as carbon as one of the reaction accelerators mentioned above. An oxidizing atmosphere can also be used for purposes such as oxidation.

勿論、樹脂でもポリメタクリル酸メチル、ポリスチロー
ル、ポリエチレンといったように解重合型のものもある
し、酸化雰囲気を使用することなく窒化雰囲気だけの熱
処理も可能である。Of course, there are also depolymerizable resins such as polymethyl methacrylate, polystyrene, and polyethylene, and heat treatment using only a nitriding atmosphere is also possible without using an oxidizing atmosphere.

また、アルミニウムやアルミニウム化合物の微粉末が窒
化したとき、できた窒化物が完全に窒化アルミニウム（
ＡｌＮ）になるとは必ずしも断言できない。例えば、Ａ
１．Ｎアの形で存在するところもあろう。いずれにして
も使用する材料や装置に応じて熱処理条件は適宜設定さ
れることになる。Also, when aluminum or aluminum compound fine powder is nitrided, the resulting nitride is completely aluminum nitride (
It cannot be said with certainty that the result will be AlN). For example, A
1. In some places, it exists in the form of NA. In any case, the heat treatment conditions will be appropriately set depending on the materials and equipment used.

得られた多孔質焼結体にインキを含浸し更に必要に応じ
て適宜後処理をして製品を得るが。The obtained porous sintered body is impregnated with ink and further subjected to appropriate post-treatment as required to obtain a product.

インキとしては、経時的に安定なことが望まれるだけで
その種類は問われない。The type of ink does not matter, just that it is desired to be stable over time.

以下、実施例に基づき説明する。The following will explain based on examples.

〔実施例１〕 炭化アルミニウム（ＡＬ、　Ｃ，）微粉末　５重量部９
− 窒化硼素　　　　　　　　　　　５７重量部、ポリメタ
クリル酸メチル　　　　１８　〃ジプチルフタレー　）
　　　　　　　２０　　ｎメチルエチルケトン　　　　
　１００　〃上記材料を３本ロールで十分に混練し、細
線状に押出成形後、３００℃まで１０時間かけて十分に
乾燥し２次いで、窒素雰囲気下で１，５００℃５時間の
熱処理をして直径約０５闘の焼結体を得、これに赤色の
油性ボールペン用インキを減圧含浸させて赤色鉛筆芯を
得た。[Example 1] Aluminum carbide (AL, C,) fine powder 5 parts by weight 9
- Boron nitride 57 parts by weight, polymethyl methacrylate 18 (diptylphthalate)
20n methyl ethyl ketone
100〃The above materials were thoroughly kneaded with three rolls, extruded into a thin wire shape, thoroughly dried at 300℃ for 10 hours, and then heat treated at 1,500℃ for 5 hours under a nitrogen atmosphere. A sintered body with a diameter of about 0.5 mm was obtained, and this was impregnated with red oil-based ballpoint pen ink under reduced pressure to obtain a red pencil lead.

〔実施例２〕 アルミナ（α−ＡＬ＊Ｏｓ）微粉末　７重量部窒化硼素
　　　　　　　　　　　６ｏ　〃ポリメタクリル酸メチ
ル　　　　１５　〃炭素粉末　　　　　　　　　　　　
１　〃弗化カルシウム（ＣａＦｔ　）　　　Ｉ　　ｎブ
チルフタリルブチルグリコレート　１６　　〃メチルエ
チルケトン　　　　　１００　＃上記材料を実施例１と
同様に処理して赤色鉛１０− 筆芯を得た。[Example 2] Alumina (α-AL*Os) fine powder 7 parts by weight Boron nitride 6o Polymethyl methacrylate 15 Carbon powder
1 Calcium fluoride (CaFt) In Butylphthalyl butyl glycolate 16 Methyl ethyl ketone 100 #The above materials were treated in the same manner as in Example 1 to obtain a red lead 10-pen lead.

〔実施例３〕 ボーキサイト微粉末　　　　　　　４重量部窒化アルミ
ニウム（ＡＬＮ）微粉末　１　〃アルミニウム微粉末　
　　　　　　１　〃窒化硼素　　　　　　　　　　　　
６０　〃ポリ塩化ビニル　　　　　　　　２０　〃氷晶
石（反応促進材）　　　　　　１　〃ブチルフタリルブ
チルグリコレート　１６　　〃メチルエチルケトン　　
　　　１００　〃上記材料を実施例１と同様に処理して
焼結体を得た後、酸化雰囲気下で４００℃１０時間の熱
処理をして残存炭素成分を十分に除去し、これに実施例
１と同様にインキを含浸して赤色鉛筆芯を得た。[Example 3] Fine bauxite powder 4 parts by weight Fine aluminum nitride (ALN) powder 1 Fine aluminum powder
1 Boron nitride
60 Polyvinyl chloride 20 Cryolite (reaction promoter) 1 Butylphthalylbutyl glycolate 16 Methyl ethyl ketone
100 The above material was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body, and then heat treated at 400°C for 10 hours in an oxidizing atmosphere to sufficiently remove residual carbon components. A red pencil lead was obtained by similarly impregnating it with ink.

〔実施例４〕 アルミニウム微粉末　　　　　　　８重量部窒化硼素　
　　　　　　　　　　６６　〃ポリビニルアルコール　
　　　　１４　〃ポリエチレングリコール　　　　１２
重量部水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　２　ｏ　　　〃上記材料をニーダ−で十分に混練
し、細線状に押出成形後、１００°Ｃで２０時間かけて
十分雰囲気下で４００°Ｃ１０時間の熱処理をして残存
炭素成分を十分に除去後、実施例１と同様にインキを含
浸して赤色鉛筆芯を得た。[Example 4] Fine aluminum powder 8 parts by weight boron nitride
66 Polyvinyl alcohol
14 Polyethylene glycol 12
Part by weight water
2 o The above materials were sufficiently kneaded in a kneader, extruded into a fine wire shape, and then heat treated at 100°C for 20 hours in a sufficient atmosphere at 400°C for 10 hours to sufficiently remove residual carbon components. A red pencil lead was obtained by impregnating it with ink in the same manner as in Example 1.

〔比較例１〜４〕 各実施例で使用したアルミニウム、アルミニウム化合物
の微粉末をベントナイトに代えだ以外すべて各実施例と
同様にした。[Comparative Examples 1 to 4] Comparative Examples 1 to 4 were carried out in the same manner as in each Example except that the fine powder of aluminum and aluminum compound used in each Example was replaced with bentonite.

〔比較例５〕 ベントナイト　　　　　　　　　２５重量部窒化硼素　
　　　　　　　　　　　４０　〃ポリメタクリル酸メチ
ル　　　　２３　〃ジブチルフタレート　　　　　　　
１２　〃メチルエチルケトン　　　　　１００　〃上記
材料を実施例１と同様に処理した。但し。[Comparative Example 5] Bentonite 25 parts by weight boron nitride
40 Polymethyl methacrylate 23 Dibutyl phthalate
12 Methyl ethyl ketone 100 The above material was treated in the same manner as in Example 1. however.

窒素雰囲気下での熱処理は９５０°Ｃ１時間とした。The heat treatment in a nitrogen atmosphere was performed at 950°C for 1 hour.

各側で得られたものの結果は次のとおりである。The results obtained on each side are as follows.

まず、各実施例で得られたものについては。First, what was obtained in each example.

いずれも書き味や筆跡発色性に優れ、しかも折損強度は
１８０００〜２３０００ｇ／−程度（ＪＩＳＳ６０１９
による測定結果）あった。All have excellent writing quality and handwriting coloring, and the breaking strength is approximately 18,000 to 23,000 g/- (JISS6019
(Measurement results)

これに対し、比較例１〜４においてはベントナイトの一
部が溶融ガラス状と々っだためか書き味は著しく損われ
ており、折損強度も４０００〜９０００　ｇ　／　ｍ４
程度と実用的なものとは決して言えなかった。また、比
較例５は折損強度こそ１６５００ｇ／−程度あったが、
各実施例に比べると書き味は劣ったものであった。On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, the writing quality was significantly impaired, probably because some of the bentonite was molten glass-like, and the breaking strength was 4000 to 9000 g/m4.
It could never be said to be of a degree and practicality. In addition, Comparative Example 5 had a breaking strength of about 16,500 g/-,
The writing quality was inferior compared to each of the Examples.

以上述べたように本発明は折損強度と書き味などの特性
の相関を向上せしめることができたものである。As described above, the present invention has been able to improve the correlation between properties such as breakage strength and writing feel.

１３−13-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １　アルミニウム及び／又はアルミニウム化合物の窒化
物を少なくとも主たる骨格とし体質物を含有する多孔質
焼結体と該多孔質焼結体の気孔中に存在するインキとよ
りなる色鉛筆芯。 ２　アルミニウム及び／又はアルミニウム化合物の微粉
末を少なくとも主材とし体質材を含有する押出成形物を
窒化雰囲気下で熱処理し。 前記アルミニウム及び／又はアルミニウム化合物の微粉
末の窒化焼結による多孔質焼結体を得、該多孔質焼結体
にインキを含浸してなる色鉛筆芯の製造方法。[Scope of Claims] 1. A colored pencil lead comprising a porous sintered body having at least a main skeleton of aluminum and/or a nitride of an aluminum compound and containing a dielectric material, and an ink existing in the pores of the porous sintered body. . 2. An extruded product containing at least a fine powder of aluminum and/or an aluminum compound as a main material and an extender is heat-treated in a nitriding atmosphere. A method for producing a colored pencil lead, comprising obtaining a porous sintered body by nitriding and sintering the fine powder of aluminum and/or an aluminum compound, and impregnating the porous sintered body with ink.