特開 2024-72108 塗布具の軸体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072108

(43)【公開日】2024-05-27

(54)【発明の名称】塗布具の軸体

(51)【国際特許分類】

   B43K 3/00 20060101AFI20240520BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20240520BHJP

   B05D 7/24 20060101ALI20240520BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20240520BHJP

【ＦＩ】

B43K3/00 Z

B05D7/00 K

B05D7/24 302V

B05D7/24 302T

B05D3/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022182768

(22)【出願日】2022-11-15

(71)【出願人】

【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】松島 良介

(72)【発明者】

【氏名】阿部 寛史

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 聡

【テーマコード（参考）】

4D075

【Ｆターム（参考）】

4D075BB92Y

4D075CA03

4D075CA08

4D075CA44

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA10

4D075DB21

4D075DC30

4D075DC38

4D075EA06

4D075EA13

4D075EB35

4D075EB38

4D075EB51

4D075EB53

4D075EB55

(57)【要約】

【課題】 軸体が軸木の鉛筆、色鉛筆、ボールペン、シャープペンシルなどの筆記具、また、軸体が軸木の鉛筆型棒状化粧料（アイライナー）などの塗布具（筆記具を含む）の軸体に関し、塗工時の安全性と低コスト性とを高度に両立させると共に、昨今の手指のアルコール消毒を行わなければならない状況下であっても、高濃度のアルコールにも侵されず、べたつきなどもない樹脂層を有する塗布具の軸体を提供する。
【解決手段】 本発明の塗布具の軸体は、塗布具の軸体に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂を構造に含む、厚さが１～１０μｍの樹脂層が被覆されていることを特徴とする。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

塗布具の軸体に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂を構造に含む、厚さが１～１０μｍの樹脂層が被覆されていることを特徴とする塗布具の軸体。

【請求項2】

前記樹脂層がウレタン結合を含む樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の塗布具の軸体。

【請求項3】

前記樹脂層がフタル酸を構成単位とするモノマーを含み、酸価が６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の塗布具の軸体。

【請求項4】

前記樹脂層がポリカーボネートジオール構造をモノマー骨格として含む樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の塗布具の軸体。

【請求項5】

前記樹脂のガラス転移点が－４０℃～８０℃であることを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載の塗布具の軸体。

【請求項6】

前記樹脂層表面の水の接触角が５５°以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗布具の軸体。

【請求項7】

塗布具の軸体に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂の水性エマルジョンを塗布し、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂を構造に含む、厚さが１～１０μｍの樹脂層を被覆することを特徴とする塗布具の軸体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸体が軸木等の鉛筆、色鉛筆、ボールペン、シャープペンシルなどの筆記具、また、軸体が軸木等の鉛筆型棒状化粧料（アイライナー）などの塗布具（筆記具を含む）の軸体などに関する。

【背景技術】

【0002】

鉛筆は、日本での工業生産開始当初から軸木側面に塗装を施したものである。時代が進み、塗装に耐久性が求められるようになると、耐溶剤性に優れた塗料を使用したり、多層に塗工を施したりして塗膜を丈夫にする工夫が行われるようになった（例えば、本願出願人による特許文献１参照）。
このような場合、工程に油性の溶剤を使用したり、何回も作業を繰り返したり等で、現在では製造上問題の多いものである。

【0003】

また、鉛筆の軸木（軸体）表面に、ポリエステルアクリレート、ポリオキシアクリレートなどを主成分とする紫外線硬化型樹脂を塗り紫外線照射して硬化させ、その後、アクリル系塗料で着色することを特徴とする鉛筆の製造方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。
しかしながら、この紫外線硬化型樹脂による被覆は、十分でなく、剥離してしまうおそれなどがあり、また、耐久性も十分でない点に改善の余地があった。

【0004】

更に、軸木（軸体）の表面に塗膜を有する鉛筆であって、これを数十μｍにまでの膜厚にまでにしてクッション性を与え、触り心地を良好にしたものも提供されている（例えば、本願出願人による特許文献３参照）。
しかしながら、このような膜厚では剥離してしまうおそれが高く、長期の使用により人脂等の吸収により膜の膨潤・変質も起こり得るものであった。

【0005】

更にまた、油性樹脂塗料の塗装は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）排出の観点から環境への負荷が大きく、水性化が求められている。しかしながら、水性樹脂を被覆した筆記具などの軸体は、耐アルコール性などが低いことや、日常的な使用で塗装の剥がれや、べたつきが発生する懸念があるなどの課題があるのが現状である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭５２－４１０２７号公報（特許請求の範囲等）

【特許文献2】特開平３－２１６３９２号公報（特許請求の範囲等）

【特許文献3】特開２００８－９３５号公報（特許請求の範囲等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記した従来技術の課題、現状等に鑑み、鋭意研究を行った結果、塗工時の安全性と低コスト性とを高度に両立させると共に、昨今の手指のアルコール消毒を行わなければならない状況下であっても、高濃度のアルコールにも侵されず、耐久性、べたつきなどもない樹脂層を有する鉛筆あるいはシャープペンシルなどの筆記具、鉛筆型棒状化粧料などに好適な塗布具の軸体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、上記従来の課題等に鑑み、鋭意検討した結果、塗布具の軸体に、所定範囲の厚さ（膜厚）となる特定物性の樹脂層を被覆することより、上記目的の塗布具の軸体が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

【0009】

すなわち、本発明の塗布具の軸体は、塗布具の軸体に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂を構造に含む、厚さが１～１０μｍの樹脂層が被覆されていることを特徴とする。
前記樹脂層がフタル酸を構成単位とするモノマーを含み、酸価が６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の樹脂を含むことが好ましい。
前記樹脂層がウレタン結合を含む樹脂であることが好ましい。
前記樹脂層がポリカーボネートジオール構造をモノマー骨格として含む樹脂であることが好ましい。
前記樹脂のガラス転移点が－４０℃～８０℃であることが好ましい。
前記樹脂層表面の水の接触角が５５°以上であることが好ましい。
本発明塗布具の軸体の製造方法は、塗布具の軸体に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂の水性エマルジョンを塗布し、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂を構造に含む、厚さが１～１０μｍの樹脂層を被覆することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、塗工時の安全性と低コスト性とを高度に両立させると共に、昨今の手指のアルコール消毒を行わなければならない状況下で、高濃度のアルコールにも侵されず、耐久性に優れ、べたつきなどもない樹脂層を有する鉛筆あるいはシャープペンシルなどの筆記具、鉛筆型棒状化粧料などに好適な塗布具の軸体及びその製造方法が提供される。
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるものである。上述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の実施形態について詳しく説明する。但し、本発明の技術的範囲は下記で詳述するそれぞれの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。また、本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識（設計事項、自明事項を含む）に基づいて実施することができる。

【0012】

本発明の塗布具の軸体は、塗布具の軸体、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂を構造に含む、厚さが１～１０μｍの樹脂層が被覆されていることを特徴とするものである。
被覆に供される樹脂としては、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂を構造に含むものが好適に用いられる。更に、これら樹脂の水性エマルジョンを軸体面に適用させることが、製造の安全上、好ましい。

【0013】

用いるポリウレタン樹脂の水性エマルジョンは、本発明の効果を更に発揮せしめる点から、平均粒子径１５０ｎｍ以下で、ｐＨが６～１０であって、かつ、後述するように、ガラス転移点が－４０℃～８０℃であるウレタン結合を含む樹脂の水性エマルジョンの使用が好ましい。
用いることができる上記特性のポリウレタンの水性エマルジョンとしては、例えば、スーパーフレックスシリーズ（第一製薬工業社製；２１０、８７０）が挙げられる。

【0014】

用いるポリエステル樹脂は、フタル酸を構成単位とするモノマーを含み、酸価が６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、後述するように、ガラス転移点が－４０℃～８０℃である樹脂の水性エマルジョンであることが好ましい。酸価が６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であると、塗膜乾燥時の膨れが発生しにくくすることができる。更に好ましくは、３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが望ましい。なお、本発明において、このポリエステル樹脂の酸価は、ＪＩＳ Ｋ ００７０－１９９２に準拠して測定した値である。
用いることができる上記特性のポリエステルの水性エマルジョンとしては、例えば、プラスコートシリーズ（互応化学工業（株）製；ＲＺ－１０５、ＲＺ－５７０、Ｚ－５６１、Ｚ－５９２，Ｚ－１１００）が挙げられる。

【0015】

用いるポリカーボネート構造を含む樹脂としては、ポリカーボネート構造を含むポリウレタン樹脂が挙げられ、ポリカーボネートジオール構造（カーボネート構造を持ち、ヒドロキシ基を両末端に持ったポリオール）を主なモノマー骨格として含み、後述するように、ガラス転移点が－４０℃～８０℃のものが好ましく、更に好ましくは、膜厚；５００μｍ、乾燥；予備乾燥室温×１５時間、本乾燥８０℃×６時間、１２０℃×２０分にて形成したフィルムにした際の破断強度が１０～６０ＭＰａであるポリカーボネートジオール構造を主なモノマー骨格として含む樹脂の水性エマルジョンが好ましい。
用いることができる上記特性のポリカーボネート構造（ポリカーボネートジオール構造）を含むポリウレタンの水性エマルジョンとしては、例えば、エバファノールＨＡシリーズ（日華化学社製；ＨＡ―６８、ＨＡ―１７０、ＨＡ―１９０、ＨＡ―２０７、ＨＡ―５６０）が挙げられる。

【0016】

これらの樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）としては、塗膜のべたつきの点から、好ましくは、－４０℃～８０℃、より好ましくは、－３０℃～８０℃、更に好ましくは、－２５℃～８０℃である。なお、本発明（後述する実施例を含む）において、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、ＪＩＳ Ｋ ７１２１に準拠して測定した値であり、具体的には、ＪＩＳ Ｋ ７１２１に準拠し、示差走査熱量計（Rigaku社製、Thermo plus EV02）を用いて、昇温速度２０℃／分にて測定した。

【0017】

上記の樹脂エマルジョンを塗工（塗布）する塗布具の軸体としては、特に制限されず、前記したエマルジョンを含む樹脂層（塗膜）が剥離しにくい軸木、樹脂軸のもの等、適用可能である。また、鉛筆、色鉛筆に限らず、軸木を持つボールペン、シャープペンシル又は万年筆等にも適用可能である他、軸体が軸木等の鉛筆型棒状化粧料（アイライナー）などの塗布具（筆記具を含む）の軸体、更に、アルコール類に弱い樹脂類を含むボールペン、シャープペンシル又は万年筆等にも、耐アルコール性付与の意味から適用可能である。
樹脂層（塗膜）を形成させる塗布液としては、前記の水性エマルジョンの他、装飾のための色材を加えることもできる。色材としては、通常の顔料、光輝性顔料、染料、変色色素を含むマイクロカプセル顔料、着色したエマルジョン等、塗膜の性能に影響がない限り何れも加えることが可能である。
また、樹脂層を形成する軸体の形成箇所は、上記各軸体の側面や、外周面全体や一部であっても良いが、軸体の外周面全体が好ましい。

【0018】

本発明塗布具の軸体の製造は、塗布具の軸体に、上述のポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる上述の樹脂の水性エマルジョンを塗布し、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる上述の樹脂を構造に含む、厚さが１～１０μｍの樹脂層を被覆することにより行われる。
これらの樹脂の塗布方法としては、例えば、ディッピング法、バーコート法、ディスペンサ法、スプレーコート法、インクジェット法等が挙げられる。好ましくは、しごき塗装法である。

【0019】

得られる樹脂層の厚さ（膜厚）としては、耐アルコール性や塗膜の強度を付与する点から、１～１０μｍの範囲とすることが必要であり、より好ましくは、１～８μｍである。
この厚さが１μｍ未満であると、本発明の効果を発揮することができず、一方、６０μｍ超過であると、鉛筆を削った際に切り口に割れが発生するため、好ましくない。
本発明（後述する実施例を含む）において、厚さ（膜厚）の測定は、走査型電子顕微鏡（Hitachi S-4700）により行った。

【0020】

また、上記塗布具の軸体に形成する樹脂層表面の水の接触角は、５５°以上であることが好ましく、５８°以上であることがより好ましい。上記接触角が上記範囲であれば、
手汗に対するべたつき抑制性能を更に発揮することができる。
ここで、本発明（後述する実施例を含む）において、樹脂層表面の水の接触角は、接触角計（協和界面科学株式会社製 ＤＭｓ－４０１）を用いて測定した。具体的には、樹脂層表面に純水１．０μＬの液滴を滴下し、着滴１０秒後の接触角を測定した。

【0021】

このように構成される本発明の塗布具の軸体が、何故、塗工時の安全性と低コスト性とを高度に両立させると共に、昨今の手指のアルコール消毒を行わなければならない状況下であっても、高濃度のアルコールにも侵されず、耐久性に優れ、べたつきなどもない塗膜を有する鉛筆あるいは筆記具、棒状化粧料などに好適な塗布具の軸体となるかは以下の作用機構により発揮できるものである。
すなわち、塗布具の軸体の外面に、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネートから選ばれる樹脂を構造に含む、厚さが１～１０μｍの樹脂層が被覆することにより、樹脂層や、樹脂層の下層にある色材を含む塗膜を保護することができるため、これらにより、塗工時の安全性と低コスト性とを高度に両立させると共に、昨今の手指のアルコール消毒を行わなければならない状況下で、高濃度のアルコールにも侵されず、耐久性に優れ、べたつきなどもない塗膜を有する塗布具の軸体芯となるものである。

【実施例0022】

次に、実施例及び比較例により、本発明を更に詳述するが、本発明は下記実施例等により限定されるものではない。

【0023】

〔実施例１～６及び比較例１～２〕
軸体となる鉛筆の軸木（＃９８００：事務用鉛筆；塗装前）、筆記具の軸体（ピュアモルトＳＳ－１０１５：ボールペン；塗装前）（何れも三菱鉛筆社製）に、下記表１に示す、各塗工樹脂種を所定の厚さとなるように塗工して塗布具の軸体を作製した。
得られた各軸体に対して、下記各評価方法により、耐アルコール性、削り加工時の外観性及び耐べたつき性について、評価した。
これらの結果を下記表１に示す。

【0024】

（耐アルコール性の評価方法）
７０％ＥｔＯＨを含浸させた布を２００ｇ／ｃｍ^２荷重で５０往復させたときの軸体の変化などについて下記評価基準で官能評価した。
評価基準：
○：異常なし（塗膜に変化は見られない、以下同様）。
△：布に塗膜の一部が付着していた。
×：べたつきや溶解などが見られる。

【0025】

（削り時の外観性の評価方法）
鉛筆をポケットシャープナー（三菱鉛筆社製）により削った際の鉛筆外観を下記評価基準で官能評価した。
評価基準：
○：異常なし。
△：切り口に僅かに割れや乱れがあった。
×：塗膜が割れてしまう。

【0026】

（べたつき性の評価方法）
各軸体にハンドクリーム（ニベアスキンミルク、花王社製）を塗った手で実使用した際の、軸体を下記評価基準で官能評価した。
評価基準：
○：異常なし。
△：塗膜表面に指紋が押捺されたり凹凸ができたりした。
×：筆記具軸表面がべたつく。

【0027】

【表1】

【0028】

上記表１中の＊１～＊８は、下記のとおりある。
＊１：＃９８００（塗装前、事務用鉛筆、三菱鉛筆社製）
＊２：ピュアモルトＳＳ－１０１５（塗装前、ボールペン、三菱鉛筆社製）
＊３：エバファノールＨＡ－１９０（日華化学社製；ガラス転移点：－１２℃、５００μｍのフィルムにした際の破断強度が５３ＭＰａ、ポリカーボネートジオール構造）
＊４：プラスコートＲＺ－１０５（互応化学工業社製；ガラス転移点：５２℃、酸価：
５ｍｇＫＯＨ／ｇ未満）
＊５：スーパーフレックス８７０（第一製薬工業社製；ガラス転移点：７８℃、平均粒子径：３０ｎｍ、ｐＨ：８）
＊６：プラスコートRＺ－５７０（互応化学工業（株）製；ガラス転移点：６０℃、酸価：５
ｍｇＫＯＨ／ｇ未満）
＊７：エバファノールＨＡ－５６０（日華化学社製；ガラス転移点：６０℃、５００μｍのフィルムにした際の破断強度が５０ＭＰａ、ポリカーボネートジオール構造）
＊８：水性アクリルニス、和信ペイント社製

【0029】

上記表１の結果から明らかなように、本発明の範囲となる実施例１～６の塗布具の軸体は、本発明の範囲外となる比較例１～２に較べて、耐アルコール性、削り加工時の外観性に優れ、べたつき性もないことが判った。また、塗工樹脂は、水性であり安価であるので、塗工時の安全性と低コスト性とを高度に両立させると共に、昨今の手指のアルコール消毒を行わなければならない状況下であっても、高濃度のアルコールにも侵されず、耐久性、べたつきなどもない塗膜を有する鉛筆あるいは筆記具などに好適な塗布具の軸体が得られること確認された。

【産業上の利用可能性】

【0030】

鉛筆の軸体（軸木）、軸体が軸木のシャープペンシル、ボールペン、万年筆などの筆記具、軸体が軸木の鉛筆型棒状化粧料（アイライナー）などに好適な塗布具の軸体が得られる。