5855466 鉛筆芯及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5855466

(24)【登録日】2015年12月18日

(45)【発行日】2016年2月9日

(54)【発明の名称】鉛筆芯及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C09D 13/00 20060101AFI20160120BHJP

   B43K 19/18 20060101ALI20160120BHJP

   B43K 19/02 20060101ALI20160120BHJP

【ＦＩ】

   C09D13/00

   B43K19/18

   B43K19/02 J

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-2044(P2012-2044)

(22)【出願日】2012年1月10日

(65)【公開番号】特開2013-142099(P2013-142099A)

(43)【公開日】2013年7月22日

【審査請求日】2014年12月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005957

【氏名又は名称】三菱鉛筆株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112335

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 英介

(74)【代理人】

【識別番号】100101144

【弁理士】

【氏名又は名称】神田 正義

(74)【代理人】

【識別番号】100101694

【弁理士】

【氏名又は名称】宮尾 明茂

(74)【代理人】

【識別番号】100124774

【弁理士】

【氏名又は名称】馬場 信幸

(72)【発明者】

【氏名】坂西 聡

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 雄一

【審査官】 井上 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２７０３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６３５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１５７９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３８０３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｄ １３／００

Ｂ４３Ｋ １９／０２

Ｂ４３Ｋ １９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出していることを特徴とする鉛筆芯。

【請求項2】

前記鉛筆芯の真円度が０．０１〜５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の鉛筆芯。

【請求項3】

前記鉛筆芯の円柱度が０．０１２〜１２μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉛筆芯。

【請求項4】

前記鉛筆芯の表面粗さが、芯長方向に対して算術平均粗さＲａで０．０１〜５μｍ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鉛筆芯。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか一つに記載の鉛筆芯に研磨材が複合されていることを特徴とする鉛筆芯。

【請求項6】

研磨材がカーボン材であることを特徴とする請求項５に記載の鉛筆芯。

【請求項7】

鉛筆芯が黒鉛及び／又はカーボンブラックとアモルファス炭素を少なくとも含有するシャープペンシル用焼成鉛筆芯であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の鉛筆芯。

【請求項8】

焼成前の前躯体を研削した後、焼成することにより鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出してなる鉛筆芯を製造することを特徴とする鉛筆芯の製造方法。

【請求項9】

焼成後の鉛筆芯の表面を機械加工することにより、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出してなる鉛筆芯を製造することを特徴とする鉛筆芯の製造方法。

【請求項10】

前記機械加工がセンタレス研削であることを特徴とする請求項９に記載の鉛筆芯の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シャープペンシル用鉛筆芯、木軸用鉛筆芯などの鉛筆芯に関し、更に詳しくは、強度が強く、滑らかな筆記感を有し、尖りやすい鉛筆芯及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、鉛筆芯において、要求される重要特性としては、筆記感が良好で描線の発色性が良く、機械的強度が強いことである。
本願出願人は、鉛筆芯などの固形描画材中の油含浸可能な有効細孔容積や表面積を大きくし、圧縮強度を更に向上させると共に、書き味が滑らかで、十分な発色性及び描線濃度を有し、しかも、磨耗量が少なく、消去性が良く、描線を手でこすっても汚れにくい固形描画材及びその製造方法を提供するために、ナノ材料（ナノ粒子）を少なくとも含有する固形描画材用配合組成物を焼成処理又は非焼成処理してなる固形描画材芯体を形成し、該固形描画材芯体の気孔内に潤滑剤を充填してなることを特徴とする固形描画材を提案している（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ところで、上記特許文献１における「書き味」あるいは「筆記感」と称している評価項目については、以下のような欠点が存在している。それは、被験者が、短い時間での筆記によって、あまりシャープペンシルの持ち替えなどを行わず、試験開始時の体勢のまま片減りした面によって描いた時の感覚を元に評価を行っていたことである。片減りした面は、磨耗した平滑な面であるため、描き始めから描き終わりまで、ほぼ磨耗した平滑な面での筆記ということとなる。

【0004】

このため、最近、発売され好評を博している本願出願人による製品〔シャープペンシル、商品名「クルトガ」、三菱鉛筆社製、ＷＯ２００７／１４２１３５（特許第４２４０４１７号）に適用した場合、具体的には、筆記の度に芯体が回転して、常に新しい部分によって筆記されるタイプのシャープペンシルに試験すべき芯体を適用して試験を行った場合、これまでのような筆記感が再現されないという問題点が生じることが判った。
すなわち、上記特許文献１等に記載される技術により、単純にナノ粒子を混合し、固形描画材を形成しても、より優れた描線濃度、実筆記における書き味及びその代表的な指標となる静・動摩擦係数の好適な評価等を得ることはできないものであった。単純にナノ粒子を混合した固形描画材において、静・動摩擦係数を測定する場合、上記した「書き味」あるいは「筆記感」と称している評価項目について、芯体の製造方法、構成等によっては、必ずしも再現しない、という課題が発見されたのである。

【0005】

そこで、上記の課題に対して、本願出願人は、少なくとも平面度が２μｍ以下のａｂ面を持つａ軸またはｂ軸とｃ軸のアスペクト比が５以上の鱗片状黒鉛を含有する鉛筆芯において、該黒鉛の体積平均径（ｍｖ値）１００に対して０．０５〜２のｍｖ値を持ち、比表面積が５０〜８００ｍ^２／ｇのナノ粒子が、該黒鉛のａｂ面と接触、または、接着していることを特徴とする鉛筆芯及びその製造方法（例えば、特許文献２、３参照）などを提案しており、これにより、ナノ材料（ナノ粒子）を用いた鉛筆芯において、従来のシャープペンシル用、木軸用などに使用する場合の他に、筆記の度に芯体が回転して、常に新しい部分によって筆記されるタイプのシャープペンシルなどに使用される鉛筆芯であっても、更に、より良い滑らかな筆記感を有し、高い強度を有すると共に、描線が濃く鮮やかな黒色となる鉛筆芯が得られている。

【0006】

しかしながら、上記特許文献２、３等に記載の鉛筆芯は従来にないものであるが、筆記の度に芯体が回転して、常に新しい部分によって筆記されるタイプのシャープペンシルなどに使用される鉛筆芯にあっては、消費者等の要求は厳しく、更に、より良い滑らかな筆記感を有し、高い強度を有すると共に、尖りやすいものとなる鉛筆芯が切望されているのが現状である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−１３８０３１号公報（特許請求の範囲、実施例等）

【特許文献2】特開２００８−１１５２１１号公報（特許請求の範囲、実施例等）

【特許文献3】特開２００８−１１５２１２号公報（特許請求の範囲、実施例等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記従来技術の課題及び現状等に鑑み、これを解消しようとするものであり、通常のシャープペンシル用、木軸用などに使用する場合の他に、筆記の度に芯体が回転して、常に新しい部分によって筆記されるタイプのシャープペンシルなどに使用される鉛筆芯であっても、更に、より良い滑らかな筆記感を有し、高い強度を有すると共に、尖りやすいものとなる鉛筆芯及びその製造方法を提供することを目的とする。

【0009】

本発明者は、上記従来の課題等に鑑み、鋭意研究を行った結果、成形時において黒鉛ａｂ面が強制的に配向された緻密な表面層を除去し、特定構造面とすることにより、上述の特許文献１，２等に開示された鉛筆芯を上回る、更に、より良い滑らかな筆記感を有し、高い強度を有すると共に、尖りやすいものとなり、しかも、静・動摩擦係数の低い鉛筆芯及びその製造方法を得ることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。

【0010】

すなわち、本発明は、次の（１）〜（１０）に存する。
（１） 鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出していることを特徴とする鉛筆芯。
（２） 前記鉛筆芯の真円度が０．０１〜５μｍであることを特徴とする上記（１）に記載の鉛筆芯。
（３） 前記鉛筆芯の円柱度が０．０１２〜１２μｍであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の鉛筆芯。
（４） 前記鉛筆芯の表面粗さが、芯長方向に対して算術平均粗さＲａで０．０１〜１μｍ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鉛筆芯。
（５） 上記（１）〜（４）の何れか一つに記載の鉛筆芯に研磨材が複合されていることを特徴とする鉛筆芯。
（６） 研磨材がカーボン材であることを特徴とする上記（５）に記載の鉛筆芯。
（７） 鉛筆芯が黒鉛及び／又はカーボンブラックとアモルファス炭素を少なくとも含有するシャープペンシル用焼成鉛筆芯であることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れか一つに記載の鉛筆芯。
（８） 焼成前の鉛筆芯形成用の芯体を研削した後、焼成することにより鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出してなる鉛筆芯を製造することを特徴とする鉛筆芯の製造方法。
（９） 焼成後の鉛筆芯の表面を機械加工することにより、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出してなる鉛筆芯を製造することを特徴とする鉛筆芯の製造方法。
（１０） 前記機械加工がセンタレス研削であることを特徴とする上記（９）に記載の鉛筆芯の製造方法。

【0011】

（定義）
本発明において、「鉛筆芯の真円度」とは、鉛筆芯の任意の断面において測った最大径と最小径との差をいう。
「鉛筆芯の円柱度」とは、鉛筆芯の円柱の最大内接円柱の半径と、最大外接円柱の半径の差をいう。
「算術平均粗さＲａ」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠する算術平均粗さＲａをいう。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、より良い滑らかな筆記感を有し、高い強度を有すると共に、尖りやすいものとなり、しかも、静・動摩擦係数の低い鉛筆芯及びその製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明となる実施例１の鉛筆芯の電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像であり、（ａ）は鉛筆芯の拡大側面図、（ｂ）は（ａ）の断面図、（ｃ）は（ｂ）の拡大部分断面図である。

【図2】従来例となる比較例１の鉛筆芯の電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像であり、（ａ）は鉛筆芯の断面図、（ｂ）は（ａ）の拡大部分断面図であり、黒鉛ａｂ面が配向した緻密な表面層を有していることが分かる。

【図3】（ａ）及び（ｂ）は、図２の鉛筆芯の側面の状態を順次倍率を拡大した拡大側面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0014】

以下に、本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明の鉛筆芯は、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出していることを特徴とするものである。

【0015】

本発明において、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出する方法としては、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出する構造となる方法であれば、特に限定されず、好ましくは、製造効率性、製造安定性、コスト面等から、例えば、１）焼成前の鉛筆芯形成用の芯体を研削した後、焼成することにより鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面を露出する方法（以下、「製法１」という）、２）鉛筆芯形成用の芯体を焼成した後、得られた鉛筆芯体の表面を機械加工することにより、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面を露出する方法（以下、「製法２」という）が挙げられる。
なお、上記製法１及び２において、鉛筆芯形成用の芯体までの形成（又は製造）は、同じであり、その後の製法等が異なるものである。

【0016】

本発明において、鉛筆芯形成用の芯体は、少なくとも、黒鉛又は黒鉛とカーボンブラック、及び研磨材を混練した鉛筆芯配合用組成物を調製した後、研磨材が複合された鉛筆芯前駆体となる芯体状に成形することにより作製することができる。
用いることができる黒鉛としては、鱗片状などの天然黒鉛、人造黒鉛、キッシュ黒鉛、膨張黒鉛、膨張化黒鉛などが挙げられ、カーボンブラックとしては、オイルファーネスブラック、ガスファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、及びランプブラックなどが挙げられる。

【0017】

用いる研磨材は、上記製法１の研削及び製法２の機械加工により、効率的に、かつ容易に鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出するために配合するものであり、一般的にナノ材料に分類されているものであれば、特に限定されず、いずれも研磨材として使用することができる。
用いることができる研磨材となるナノ材料としては、種々のセラミック材料を用いることが可能であり、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、セリウム等の金属の酸化物セラミック、窒化物セラミック、燐酸化物セラミック、炭化物セラミック、珪酸化物セラミック、ホウ化物セラミックのいずれも用いることができるが、これらは単独で用いることとなるが、２種以上を混合して用いることも可能であり、目的とする成形体の形状や成形方法によって適宜選択される。

【0018】

また、用いることができる研磨材となるナノ材料としては、上記セラミック材料以外のものとしては、例えば、金属ナノ粒子、並びに、カーボン材であるダイヤモンド粒子、アモルファスカーボン粒子などのカーボン粒子、カーボンナノチューブなどが挙げられ、好ましい研磨材としては上記ダイヤモンドナノ粒子、アモルファスカーボン粒子などのカーボン粒子、炭化ケイ素粒子などの炭素化合物である。
用いることができる金属ナノ粒子としては、種々の金属ナノ粒子を用いることが可能であり、例えば、銀（Ａｇ）ナノ粒子、白金（Ｐｔ）ナノ粒子、金（Ａｕ）ナノ粒子、ニッケル（Ｎｉ）ナノ粒子、鉄（Ｆｅ）ナノ粒子などの単組成ナノ粒子、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ａｕ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｍｒ−Ｚｒなどの多組成複合ナノ粒子、アモルファスカーボン、黒鉛、ダイヤモンド及びセラミック材料などを被覆した被覆ナノ粒子のいずれも用いることができ、これらは単独で、または、２種以上を混合して用いることも可能であり、目的とする成形体の形状や成形方法によって適宜選択される。

【0019】

更に、用いることができるカーボンナノチューブとしては、例えば、単層ナノチューブ（ＳＷＮＴ）、２層ナノチューブ（ＤＷＮＴ）、多層ナノチューブ（ＭＷＮＴ）からなるものが挙げられ、具体的には、三井物産社製のカーボンナノチューブ、ＣＮＴ．Ｌｔｄ社製のＳＷＮＴ、ＤＷＮＴ、ＭＷＮＴ、ＧＳＩ Ｃｒｅｏｓ社製のカルベール、昭和電工社製のＶＧＣＦなどを用いることができ、これらは非晶質であっても、フッ素等の添加物が添加されているものであってもよい。
また、用いることができるダイヤモンドナノ粒子としては、爆発法で作製したダイヤモンドナノ粒子、ＥＡＣＶＤ法、気相合成法及び液相成長法で作製したダイヤモンドナノ粒子などからなるものが挙げられ、具体的には、ナノテックシステムズ社製ＣＤ（Cluster Diamond）、ＣＤＳ（Cluster Diamond Slurry）、ＧＣＤ（Graphite Cluster Diamond）、ＧＣＤＳ（graphite Cluster Diamond slurry）、ＪＥＴＲＯ社製人口ダイヤモンド等を用いることができる。
更に、用いることができるカーボン粒子であるフラーレンとしては、例えば、Ｃ６０、７０、７６、７８、８２、Ｃ８４、Ｃ９０等、種々の炭素数のものが上げられ、愚弟的には、フロンティアカーボン社製ナノムパープル、ナノムブラック、ナノムスペクトラなどの種々のフラーレン製品を使用でき、金属内包フラーレン、分子内包フラーレン等炭素以外の物質を含むものも用いることができる。

【0020】

本発明において、研磨材となるナノ材料の粒径は、研磨効率、仕上がりの表面粗さ、製品品質の点から、上記セラミック材料からなるナノ材料、金属ナノ粒子、ダイヤモンドナノ粒子、カーボンナノ粒子などのナノ材料では、好ましくは、４〜１００ｎｍ、更に好ましくは、４〜２０ｎｍとすることが望ましい。
また、上記以外のカーボンナノチューブでは、直径が０．７〜２００ｎｍ、長さが１００μｍ以下となるものが好ましく、更に好ましくは、直径が５０〜２００ｎｍ、長さが５０μｍ以下となるものが望ましい。
なお、本発明において、「粒径」は、体積平均値（mv値）をいう。

【0021】

上記セラミック材料からなるナノ材料や金属ナノ粒子、ダイヤモンドナノ粒子、カーボン粒子等の粒径が４ｎｍ未満であると、研削効果に殆ど影響がなく、一方、１００ｎｍを越えると、鉛筆芯としての特性が低下してしまい、好ましくない。また、カーボンナノチューブでは、直径が０．７ｎｍであると、添加効果が発揮でできず、一方、直径が２００ｎｍ又は長さが１００μｍを超えると、鉛筆芯としての性能が低下してしまい好ましくない。

【0022】

本発明において、上記研磨材となるナノ材料は、製造効率、ロットバラツキ、材料の安定性の点から、好ましくは、気相合成法、液相合成法、機械的粉砕法の何れかの方法により製造されることが望ましい。

【0023】

気相合成法は、瞬間気相合成法（Flash Creation Method；ＦＣＭ）、ガス凝集法（Gleiter）、レーザーアブレーションなどによりナノ材料を製造するものである。
液相合成法は、電気メッキ法、液体急冷法などによりナノ材料を製造するものである。
機械的粉砕法は、強歪加工法、粉末冶金的手法、回転流動法などによりナノ材料を製造するものである。
これらの合成法は、研磨材となるナノ材料の種類、鉛筆芯の実施形態により適宜選択して使用することができる。

【0024】

これらの研磨材の含有量としては、鉛筆芯配合用組成物全量に対して、好ましくは、０．０１〜１質量％、更に好ましくは、０．０２〜１質量％とすることが望ましい。
この研磨材の含有量が０．０１質量％未満であると、添加効果が得られず、研磨材の含有量が１質量％を超えると、鉛筆芯の書き味や強度に問題が発生し、好ましくない。

【0025】

本発明において、鉛筆芯形成用の芯体は、上記少なくとも、黒鉛又は黒鉛とカーボンブラック、及び研磨材を含有した鉛筆芯配合組成物を用いるものであるが、これ以外の成分は鉛筆芯種等により、体質材、潤滑剤、熱可塑性合成樹脂などのバインダー成分、有機溶剤などの各成分を適宜選択して用いることができる。
例えば、鉛筆芯がシャープペンシル用焼成鉛筆芯では、鱗片状黒鉛などの黒鉛以外に、カーボンブラックとアモルファス炭素を少なくとも含有せしめることができ、また、焼成鉛筆芯では、体質材とセラミック結合材とを少なくとも含有することができる。

【0026】

また、体質材としては、従来の鉛筆芯に使用されているものであれば、特に限定されるものではなく、いずれも使用することができる。例えば、窒化ホウ素、カオリン（カオリナイト、ハロイサイト）、モンモリロナイト、タルク、マイカ、炭酸カルシウム等の白色系体質材や有色系の体質材も使用することができ、当然これら数種類の混合物も使用できる。特に、好ましくは、その物性、形状から窒化ホウ素、カオリン、タルクが挙げられる。

【0027】

セラミック結合材としては、結晶質又は非晶質のＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ、ＢＮ、Ｂ_２Ｏ_３、ＡｌＮなどが挙げられ、これらは各単独又は２種以上を用いてもよいものである。
熱可塑性合成樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩素化塩化ビニル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトンなどを挙げられる。
有機溶剤としては、上記熱可塑性合成樹脂を溶解し得るものが好ましく、具体的には、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジアリルイソフタレート、プロピレンカーボネート、アルコール類、ケトン類、エステル類などを用いることができる。

【0028】

また、シャープペンシル用焼成鉛筆芯では、その他の成分として、α−オレフィンオリゴマー、脂肪酸エステル、スピンドル油、ワックス類、窒化ホウ素、タルク、シリコーンオイル、シリカ微粒子、金属石鹸等を用いることができ、非焼成鉛筆芯又は焼成鉛筆芯では、その他の成分として、シリコーンオイル、ラード、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、セルロイド及びその他の熱可塑性樹脂等を用いることができる。

【0029】

本発明において、上記製法１では、上述の鉛筆芯用配合組成物、例えば、シャープペンシル用焼成鉛筆芯、焼成鉛筆芯に用いる各成分（体質材、熱可塑性樹脂、有機溶剤など）を混練、成型、乾燥して焼成前の鉛筆芯形成用の芯体を成形し、この芯体を研削した後、焼成処理することにより鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面を露出することにより製造することができ、上記製法２では、上述の鉛筆芯用配合組成物、例えば、シャープペンシル用焼成鉛筆芯、焼成鉛筆芯に用いる各成分（体質材、熱可塑性樹脂、有機溶剤など）を混練、成型、乾燥して焼成前の鉛筆芯形成用の芯体を成形し、この芯体を焼成処理した後、得られた鉛筆芯体の表面を機械加工することにより、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面を露出することにより製造することができる。
上記製法１及び２における焼成処理は、非酸化性雰囲気下で焼成処理、または、非焼成処理（５０〜１２０℃で低温乾燥）することにより行うことができる。

【0030】

本発明において、上記製法１における焼成前の鉛筆芯形成用の芯体を研削する手段としては、センタレス研削、バレル研磨などを挙げることができ、好ましくは、研削精度、再現性、生産性の点から、センタレス研削が望ましい。
また、上記製法２における焼成処理後の鉛筆芯体を機械加工する手段としては、研磨石による加工（乾式バレル研磨、湿式バレル研磨）、バフ研磨、ブラシ研磨、電解研磨、センタレス研削、ラップ研磨、ブラスト研磨、ベルト研磨などを挙げることができる。
センタレス研削は、研削（砥石車を回転させて工作物を削ること）の一種であり、工作物に研削を施す際に、チャックやセンタを使わずに工作物を保持して研削を行う加工
である。
研磨石による加工（バレル研磨）における研磨石の運動方法には、回転、振動、渦流、遠心などがあり、また、乾式、湿式とに分けれ、例えば、遠心バレル研磨機水平式、遠心バレル研磨機乾式仕様、回転バレル研磨機水平式、磁気式などである。
バフ研磨は、センタレス研削における、砥石の代わりに積層バフを用いて、その弾力を活かした研磨法である。
ブラシ研磨は、研磨材入りナイロン線、鋼線、真鍮線などの線材のホイール型、カップ型のブラシを高速で回転させ、所定の切り込み深さで工作物に擦り付ける研磨法であり、例えば、センタレスタイプとなるスルーフィード方式またはインフィード方式などにより行うことができる。
電解研磨は、工作物をプラス側に、対向する電極をマイナス側とし、両極間に電解液を流し通電することにより工作物のバリを溶解する研磨法である。

【0031】

上記センタレス研削を含む機械処理における削りしろは、シャープペンシル用焼成鉛筆芯、木軸用鉛筆芯など直径が異なる鉛筆芯種に変動するが、焼成前の鉛筆芯形成用の芯体または焼成処理後の鉛筆芯体の直径に対して、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面を効率的に露出するために、１０〜３００μｍ、好ましくは、１０〜１００μｍとすることが望ましい。
この削りしろが１０μｍ未満であると、鉛筆芯の最表面が残ってしまい、均一に摩耗しなくなる。一方、３００μｍを越えると、鉛筆芯として有用な部分まで削れてしまうとともに、研削が安定しなくなってしまうため、好ましくない。

【0032】

本発明において、例えば、シャープペンシル用焼成鉛筆芯の製造では、好ましくは、強度と書き味の点から、鉛筆芯配合組成物全量に対して、（ａ）上記黒鉛及びカーボンブラック３０〜７０質量％、（ｂ）研磨材０．０１〜１質量％を用いて、その他の成分である（ｃ）熱可塑性合成樹脂３０〜６０％、（ｄ）該熱可塑性合成樹脂を溶解し得る有機溶剤０〜３０％を、ヘンシェルミキサーで分散混合し、加圧ニーダー、二本ロールで混練し、押出成型機により成型した後、電気炉で１１０〜２５０℃で乾燥して、焼成前の鉛筆芯形成用の芯体を成形し、上記製法１では、この芯体をセンタレス研削などにより研削した後、次いで、非酸化性雰囲気下（窒素ガス雰囲気下、不活性ガス雰囲気下）で８００〜１４００℃、２０〜４０時間で焼成することにより鉛筆芯体を形成し、上記鉛筆芯体の気孔内に、α−オレフィンオリゴマー、シリコーンオイル、エステルオイル等の合成油、ヒマシオイル等の植物油、グリース等の潤滑剤を含浸などにより充填することにより、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出した目的の鉛筆芯を製造することができる。
また、上記製法２では、製法１と同様に、焼成前の鉛筆芯形成用の芯体を成形した後、次いで、非酸化性雰囲気下（窒素ガス雰囲気下、不活性ガス雰囲気下）で８００〜１４００℃、２０〜４０時間で焼成することにより鉛筆芯体を形成し、この鉛筆芯体をセンタレス研削などを含む上記各種機械加工を行った後、該鉛筆芯体の気孔内に、α−オレフィンオリゴマー、ジメチルシリコーンオイルなどのシリコーンオイル、エステルオイル等の合成油、ヒマシオイル等の植物油、グリース等の潤滑剤を含浸などにより充填することにより、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出した目的の鉛筆芯を製造することができる。
本発明において、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出していることの確認は、製造された鉛筆芯をエチルアルコールに浸漬した後、超音波洗浄を５〜１０分間行い、電子顕微鏡（ＳＥＭ、５００倍）で得た画像（鉛筆芯の外周面画像となる端面、側面等）により、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出していること、具体的には、黒鉛板状結晶の側面部分が観察されることにより確認することができる。

【0033】

本発明の鉛筆芯は、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出した構造となるものであるが、好ましくは、筆記安定性とクルトガでの回転安定性の点から、鉛筆芯の表面粗さが、芯長方向に対して算術平均粗さＲａで１μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは、0.5μｍ以下であることが望ましい。
また、本発明の鉛筆芯は、筆記安定性とクルトガでの回転安定性の点から、真円度が０．０１〜５μｍであることが好ましく、更に好ましくは、２μｍ以下であることが望ましい。
更に、本発明の鉛筆芯は、筆記安定性とクルトガでの回転安定性の点から、円柱度が０．０１２〜１２μｍであることが好ましく、更に好ましくは、５μｍ以下であることが望ましい。

【0034】

このように構成される本発明では、鉛筆芯の表面に黒鉛結晶のｃ軸面が露出しているので、黒鉛結晶の表面配向性が少ない結果となるものである。これに対して、従来の鉛筆芯では、成形応力によって黒鉛結晶のａｂ面が配向しているため、硬い表面層覆われている
ものである。
また、本発明では、鉛筆芯の表面層と内部が同一構造になっているため、均一に摩耗し、筆記の度に芯体が回転して、常に新しい部分によって筆記されるタイプのシャープペンシルで尖りやすい構造となる。
更に、本発明では、更に、上記作用効果と共に、上記で挙げた特許文献１〜３に開示された鉛筆芯を上回る、尖りやすさ、運筆、静・動摩擦係数の低い鉛筆芯となるものであり、特に、筆記の度に芯体が回転して、常に新しい部分によって筆記されるタイプのシャープペンシルなどに使用される鉛筆芯であっても、更に、より良い滑らかな筆記感を有し、更に高い描線濃度を有し、尖りやすい鉛筆芯及びその製造方法が得られるものとなる（この点に関しては、後述する実施例及び比較例で更に詳述する）。

【0035】

本発明の鉛筆芯は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。例えば、上記実施形態で得た芯体、すなわち、色鉛筆、焼成色鉛筆、化粧鉛筆、摺動部材であってもよいものである。

【実施例】

【0036】

次に、実施例及び比較例により本発明を更に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

【0037】

（実施例１）
鱗片状天然黒鉛Ａ（粒径８μm） ４０質量部
研磨材：ダイヤモンドナノ粒子（粒径：５０ｎｍ） ０．４質量部
ポリ塩化ビニル ４０質量部
ステアリン酸ナトリウム １質量部
フタル酸ジイソブチル １５質量部
上記ナノ粒子とジオクチルフタレートをビーズミルで１８０分間分散させ、他の上記材料をヘンシェルミキサーで混合分散（混合分散時間２０分、以下同様）し、加圧ニーダー、ロールで混練し、押出成形後、ジオクチルフタレートを乾燥後、窒素ガス雰囲気中にて１０００℃、１０時間で焼成処理することによって、直径０．６０５ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼成鉛筆芯体を製造した。
次いで、直径０．５６５ｍｍ（削りしろ４０μｍ）までセンタレス研削し、ジメチルシリコーンオイルＫＦ９６−３０ＣＳ（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、信越化学社製）を１２０℃−２４ｈ浸漬含浸し、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。
なお、上記焼成鉛筆芯体、研削後等の焼成鉛筆芯体の直径（芯径）は、レーザ外径測定器〔キーエンス社製、ＬＳ−３０３０で測定した。（ｎ＝１００）、以下の実施例、比較例においても同様。〕

【0038】

（実施例２）
鱗片状天然黒鉛Ａ（粒径８μｍ） ４０質量部
ナノ粒子Ａ：ダイヤモンドナノ粒子（粒径ｍｖ値５０ｎｍ） ０．４質量部
ポリ塩化ビニル ４０質量部
ステアリン酸ナトリウム １質量部
フタル酸ジイソブチル １５質量部
上記ナノ粒子とジオクチルフタレートをビーズミルで１８０分間分散させ、他の上記材料をヘンシェルミキサーで混合分散（混合分散時間２０分、以下同様）し、加圧ニーダー、ロールで混練し、押出成形後、ジオクチルフタレートを乾燥後、直径換算で３０μｍセンタレス研削する。
次いで、窒素ガス雰囲気中にて１０００℃、１０時間で焼成処理することによって、直径０．５６５ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼成鉛筆芯体を製造し、ジメチルシリコーンオイルＫＦ９６−３０ＣＳ（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、信越化学社製）を１２０℃−２４ｈ浸漬含浸し、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0039】

（実施例３）
上記実施例１と同様に製造した直径０．６０５ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼成鉛筆芯体を、センタレス研削を乾式バレル研磨（遠心バレル研磨機乾式仕様、以下同様）に代えて、直径０．５６５ｍｍまで研磨し、上記実施例１と同様にして、ジメチルシリコーンオイルＫＦ９６−３０ＣＳ（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、信越化学社製）を１２０℃−２４ｈ浸漬含浸し、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0040】

（実施例４）
上記実施例２と同様に製造した直径０．６０５ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼成鉛筆芯体を、センタレス研削を乾式バレル研磨に代えて、直径０．５６５ｍｍまで研磨し、上記実施例２と同様にして、ジメチルシリコーンオイルＫＦ９６−３０ＣＳ（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、信越化学社製）を１２０℃−２４ｈ浸漬含浸し、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0041】

（実施例５）
上記実施例１で用いたダイヤモンドナノ粒子に代えて、同量となる粒径５０ｎｍのＳｉＣを用いる以外は、上記実施例１と同様にして、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0042】

（実施例６）
上記実施例２で用いたダイヤモンドナノ粒子に代えて、同量となる粒径５０ｎｍのＳｉＣを用いる以外は、上記実施例２と同様にして、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0043】

（実施例７）
上記実施例１と同様に製造した直径０．６０５ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼成鉛筆芯体を、センタレス研削をバフ研磨（連続バフ研磨方式）に代えて、直径０．５６５ｍｍまで研磨し、上記実施例１と同様にして、ジメチルシリコーンオイルＫＦ９６−３０ＣＳ（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、信越化学社製）を１２０℃−２４ｈ浸漬含浸し、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0044】

（実施例８）
上記実施例１と同様に製造した直径０．６０５ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼成鉛筆芯体を、センタレス研削を湿式バレル研磨（湿式回転バレル研磨）に代えて、直径０．５６５ｍｍまで研磨し、上記実施例１と同様にして、ジメチルシリコーンオイルＫＦ９６−３０ＣＳ（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、信越化学社製）を１２０℃−２４ｈ浸漬含浸し、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0045】

（実施例９）
上記実施例１と同様に製造した直径０．６０５ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼成鉛筆芯体を、センタレス研削を電解研磨（連続電解研磨装置）に代えて、直径０．５６５ｍｍまで研磨し、上記実施例１と同様にして、ジメチルシリコーンオイルＫＦ９６−３０ＣＳ（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、信越化学社製）を１２０℃−２４ｈ浸漬含浸し、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0046】

（実施例１０）
上記実施例１と同様に製造した直径０．６０５ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼成鉛筆芯体を、センタレス研削をブラシ研磨（センタレスタイプ：スルーフィード方式）に代えて、直径０．５６５ｍｍまで研磨し、上記実施例１と同様にして、ジメチルシリコーンオイルＫＦ９６−３０ＣＳ（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、信越化学社製）を１２０℃−２４ｈ浸漬含浸し、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0047】

（実施例１１）
上記実施例１と同様に製造した直径０．５７５ｍｍ、長さ６０ｍｍの焼成鉛筆芯体を、センタレス研削をラッピングフィルム（＃１０００〜１００００）による磨き加工に代えて、直径０．５６５ｍｍまで研磨し、上記実施例１と同様にして、ジメチルシリコーンオイルＫＦ９６−３０ＣＳ（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、信越化学社製）を１２０℃−２４ｈ浸漬含浸し、シャープペンシル用鉛筆芯を製造した。

【0048】

（実施例１２）
上記実施例１において、センタレス研削をグラインダーによる手動研削とした以外は、実施例１と同様にしてシャープペンシル用鉛筆芯を得た。

【0049】

（実施例１３）
上記実施例１において、センタレス研削を円筒研削盤に代えた以外は、実施例１と同様にしてシャープペンシル用鉛筆芯を得た。

【0050】

（実施例１４）
上記実施例１において、センタレス研削を回転カッターに代え、えぐり研削とした以外は、実施例１と同様にしてシャープペンシル用鉛筆芯を得た。

【0051】

（実施例１５）
上記実施例１において、芯体内に研磨材を添加しないこと以外は、実施例１と同様にしてシャープペンシル用鉛筆芯を得た。

【0052】

（比較例１）
上記実施例１において、焼成後の直径を０．５６５ｍｍに代え、センタレス研削を行なわないとした以外は、実施例１と同様にしてシャープペンシル用鉛筆芯を得た。

【0053】

（比較例２）
上記比較例１において、成形方法（押出成形）を射出成形とした以外は、比較例１と同様にしてシャープペンシル用鉛筆芯を得た。

【0054】

（比較例３）
上記比較例１において、黒鉛の粒経を２μｍとした以外は、比較例１と同様にしてシャープペンシル用鉛筆芯を得た。

【0055】

上記実施例１〜１５及び比較例１〜３で得られた各鉛筆芯（シャープペンシル用鉛筆芯）について、下記各方法により、鉛筆芯表面の黒鉛結晶の露出状態、真円度（μｍ）、円柱度（μｍ）、表面粗さＲａ（μｍ）、芯径標準偏差（ｍｍ）、曲げ強度（破断応力、ＭＰａ）、摩擦係数（動摩擦係数、静摩擦係数）、官能評価による滑らかさ、運筆（筆記感、書き味）、尖りやすさの評価を行った。
これらの結果を下記表１に示す。

【0056】

（鉛筆芯表面の黒鉛結晶の露出状態の確認方法）
各鉛筆芯の研磨断面、側面をＦＥ−ＳＥＭ（日立ハイテク社製、Ｓ−４７００型、加速電圧５ｋＶ−電流値１０μＡ）を用いて確認した。図１〜図３は、実施例１及び比較例１の各鉛筆芯の断面状態、側面状態を示すものである。
（真円度、円柱度の測定方法）
真円度、円柱度計（東京精密サーフコム社製、ロンコム６５Ａ）により測定した。

【0057】

（表面粗さＲａの測定方法）
鉛筆芯の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）の測定は、表面粗さ計（東京精密サーフコム社製、５０００ＤＸ）により、ｒ＝２５μｍの芯棒を芯長方向１ｍｍ測定した。

【0058】

（芯径の標準偏差の算出方法）
上記真円度、円柱度計（東京精密サーフコム社製、ロンコム６５Ａ）により測定した芯径の算術標準偏差を計算した。

【0059】

（曲げ強度の測定方法）
ＪＩＳ Ｓ ６００５：２００７に規定されている曲げ強度試験：テンシロン（ＯＲＩＥＮＴＥＣ ＲＴＣ−１１５０Ａ）で支点間４０ｍｍで測定した。

【0060】

（摩擦係数の測定方法）
ＪＩＳ Ｓ ６００５：２００７、ＪＩＳ Ｓ ６００６：２００７に規定されている画線機を用いた画線方法における画線中の全摩擦力の平均値を筆記荷重で割った値（ｎ＝１０）を「動摩擦係数」とし、画線初期の摩擦力を筆記荷重で割った値を「静摩擦係数」とした。
なお、本発明で規定する「ＪＩＳ Ｓ ６００５：２００７」に規定されている画線機は、芯体を７５度の角度に傾け、自転させながら描画させるものであり、前記した筆記の度に芯体が回転して、常に新しい部分によって筆記されるタイプのシャープペンシルの筆記時、描画時の態様に近いものである。

【0061】

〔滑らかさ、運筆、尖りやすさの評価方法〕
１０人の被験者が三菱鉛筆社製のシャープペンシル〔商品名「クルトガ」〕を使用して４００字詰め原稿用紙を１枚「三菱鉛筆」と繰り返し筆記し、当社既存品（三菱鉛筆社製、「ナノダイヤ」０．５ｍｍ−ＨＢ）と比較して下記各項目の相対評価を行った。
滑らかさは、滑らかに感じるか否かで比較し下記評価基準で評価した。
運筆は、引っかかりなく自由に字が書きやすいかを比較し下記評価基準で評価した。
尖りやすさは、上記シャープペンシル〔商品名「クルトガ」〕に使用した際に尖りやすいかどうかを比較し下記評価基準で評価した。
評価基準（平均値）：
◎：非常に良い
○：既存品より良い
△：既存品と同等
×：既存品より悪い

【0062】

【表1】

【0063】

上記表１の結果から明らかなように、本発明範囲の１〜１５の鉛筆芯は、本発明の範囲外となる比較例１〜３に較べて、強度が強く、滑らかな筆記感を有し、尖りやすいシャープペンシル用鉛筆芯、木軸用鉛筆芯であることが判った。

【産業上の利用可能性】

【0064】

シャープペンシル用鉛筆芯、木軸用鉛筆芯などの鉛筆芯に好適に用いることができる。

【図1】

【図2】

【図3】