專利名稱：用于書寫、制圖和/或繪畫裝置的鉛筆芯的制作方法
用于書寫、制圖和/或繪畫裝置的鉛筆芯本發(fā)明涉及一種用于書寫、制圖和/或繪畫裝置的聚合物粘合的鉛筆芯。用于書寫、制圖和/或繪畫的鉛筆芯的工作原理已為人們所知。用于書寫、制圖和 /或繪畫的聚合物粘合的石墨基鉛筆芯被認(rèn)為是穩(wěn)固地嵌在木材或其它可削尖材料中的鉛 芯，以及以滑動方式留在剛性殼體內(nèi)的鉛芯。上述類型的實例為木材包裹的鉛筆和用于機 械鉛筆，也稱為自動鉛筆的鉛筆芯。在本文中，鉛筆芯通常具有約0. 3mm至6mm的外徑。例如，從德國專利DE3827968C1獲知聚合物粘合的石墨鉛筆芯。這種類型的未焙 燒的鉛筆芯包含聚合物粘合劑、潤滑劑和填料。制備上述鉛芯的一個問題是，具有大于50wt%的高填料含量的這種產(chǎn)品的書寫和 繪畫性能非常好，但是在擠出過程中鉛漿料的粘度極高，在設(shè)備和擠出機中所需的擠出壓 力非常大。排出壓力為約350bar。這樣的效果的不利之處在于，擠出機必須較大以及必須 使用復(fù)雜的設(shè)備。由于高的擠出壓力，導(dǎo)致機器和設(shè)備的使用壽命也顯著縮短。因此，本發(fā)明的目的是制備一種用于書寫、制圖和/或繪畫的鉛筆芯，該鉛筆芯不 具有上述缺陷，并且可使用低的擠出壓力進(jìn)行制備。本發(fā)明提供一種用于書寫、制圖或繪畫裝置，特別是用于鉛筆和彩色鉛筆的聚合 物粘合的鉛筆芯，其包括至少一種聚合物粘合劑、至少一種蠟和至少一種填料，其中該鉛筆 芯還包含0. l_5wt%的棕櫚油，由此達(dá)到上述目的。令人驚訝的是，已經(jīng)顯示有意地使用棕櫚油作為鉛筆芯的一個組分，意味著向配 方中添加潤滑劑，由此可以顯著地降低擠出機中的擠出壓力。特別地，鉛筆芯組合物中的棕 櫚油添加劑用來降低擠出過程中擠出機噴嘴或機頭處的壓制和擠出壓力。在本文中，棕櫚 油添加得越多，壓力越低，與傳統(tǒng)擠出的鉛筆芯組合物相比，壓力降低了至少30 %，特別是 至少50%。已經(jīng)顯示其它天然油或合成油也具有降低擠出機中壓力的作用，但是它們對擠出 的鉛芯的剛度產(chǎn)生了不相稱地限制性影響。令人驚訝的是，使用棕櫚油時不存在上述問題， 因為擠出機中壓力低的同時，所需的鉛筆芯剛度仍然存在。棕櫚油典型的脂肪酉髮分布如下所示
C12 月桂酸0-1%
C14 肉豆蔻酸0-3%
C16 棕櫚酸36-47%
C18 硬脂酸2-8%
C18 油酸36-42%
C18 亞油酸7-12%
C18 亞麻酸0-1%
其它最大
此外，棕櫚油賦予由鉛芯留下的印痕更強烈的色彩性能，并改善鉛芯書寫時的滑
動性。在鉛筆芯中，所畫的線具有高光學(xué)密度，而彩色鉛筆芯產(chǎn)生豐富的、有光澤的陰影。
基于鉛筆芯組合物，棕櫚油組分為0. l_5wt%，特別是0. 5-2. 5wt%。如果棕櫚油
4的含量增加到5襯％以上，即使使用棕櫚油，鉛芯的剛度也會不相稱地降低。由此鉛芯在使 用時容易破碎或斷裂。使用的蠟在20°C下是有韌性的，具有從堅固到脆性的硬度，從粗糙到精細(xì)的晶體 結(jié)構(gòu)，為半透明到混濁，但不呈現(xiàn)玻璃態(tài)，并且在40°C以上熔融但不分解。稍微超過其熔點， 它們便易于流動，并且其稠度和溶解度強烈地依賴于溫度。根據(jù)本發(fā)明的聚合物粘合的鉛筆芯為未焙燒的鉛筆芯，其在擠出后不需進(jìn)一步的 熱處理或浸漬，便可立即使用。除了鉛筆芯和彩色鉛筆芯之外，所述組合物還可用于生產(chǎn)特殊鉛芯，例如用于繪 圖員的鉛筆的鉛芯。在從屬權(quán)利要求中描述了有利的實施方案。已證明有利的是，聚合物粘合的鉛筆芯由以下物質(zhì)組成10-30wt%聚合物粘合劑2-25wt%蠟0. l-5wt%棕櫚油，以及余量填料特別優(yōu)選的是，聚合物粘合的鉛筆芯由以下物質(zhì)組成15-25wt%粘合劑4-20wt%蠟0. 5-2. 5wt%棕櫚油，以及余量填料已證明有利的是，所述至少一種粘合劑由聚苯乙烯(PS)、苯乙烯_丙烯腈(SAN)、 苯乙烯-丁二烯(SB)、聚烯烴(PO)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)中的至少一種聚合物 構(gòu)成。也可使用兩種或多種粘合劑的混合物。也已證明有利的是，所述至少一種蠟由硬脂酸鹽、褐煤蠟、酰胺蠟和石蠟中的至少 一種蠟所構(gòu)成。也可使用兩種或多種蠟的混合物。在本文中，特別優(yōu)選的是，所述至少一種蠟由硬 脂酸鈣組成或包括硬脂酸鈣。有利的是，至少一種填料由石墨、炭黑、六方氮化硼、層狀硅酸鹽、石灰石、重晶石、 彩色顏料、非彩色顏料的至少一種填料構(gòu)成。在本文中，特別優(yōu)選石墨或石墨與炭黑的組合作為鉛筆芯中的著色顏料。對于彩 色鉛筆芯，白色或非彩色填料如六方氮化硼、層狀硅酸鹽等與著色顏料如偶氮顏料、酞菁、 二噁嗪、喹吖啶酮、氧化鐵、炭黑、石墨、群青和鐵-氰基絡(luò)合物的組合，已證明是最有利的。用于鉛筆芯的優(yōu)選組合物由下列物質(zhì)組成15-25wt%粘合劑4-12wt%蠟0. 5-2wt%棕櫚油，以及余量石墨或石墨與炭黑。特別地，鉛筆芯包括
15-25wt%4-12wt%0. 5-2wt%
聚苯乙烯(PS) 硬脂酸鈣 棕櫚油，以及 余量石墨或石墨與炭黑。
用于鉛筆芯的配方實例1由下列物質(zhì)組成 聚苯乙烯(PS)21wt%
硬脂酸鈣6wt%
棕櫚油1.0wt%
石墨余量。
下表顯示了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)擠出的鉛筆芯相比，根據(jù)本發(fā)明所述配方1進(jìn)行鉛筆 芯的制備中，擠出機頭中擠出壓力的降低。
鉛筆芯配方1根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鉛筆芯擠出機頭中的壓力(bar)< 200350-450 從上表可以明顯看出，基于根據(jù)本發(fā)明的組合物得到的鉛筆芯在制備過程中所需 的擠出壓力顯著較低。機器和設(shè)備的使用壽命得到延長，并且機器的構(gòu)造也得到了簡化。
用于鉛筆芯的配方實例2由下列物質(zhì)組成 苯乙烯-丙烯腈(SAN)15wt%
硬脂酸鋁IOwt %
棕櫚油2wt%
石墨余量。
用于彩色鉛筆芯的優(yōu)選組合物由下列物質(zhì)組成 15-25wt%粘合劑
4-12wt%蠟
0. 5-2wt%棕櫚油，以及
余量層狀硅酸鹽和/或六方氮化硼以及至少一種彩色顏料
和/或至少一種非彩色顏料。 特別地，彩色鉛筆芯包括 15-25wt%聚苯乙烯
4-12wt%褐煤蠟
0. 5-2wt%棕櫚油，以及
余量滑石和/或六方氮化硼以及至少一種彩色顏料
和/或至少一種非彩色顏料。 已證明擠出是制備根據(jù)本發(fā)明的聚合物粘合的鉛筆芯的有效方法。 特別地，通過下述步驟來制備根據(jù)本發(fā)明的鉛筆芯 -將鉛筆芯的所有配方組分進(jìn)行混合和造粒，以制備鉛筆芯顆粒； - 在130-200°C的溫度下，在擠出機中將鉛筆芯顆粒擠出通過合適的噴嘴，以形-冷卻和固化所述無限鉛筆芯線；以及-將所述無限鉛筆芯線切割成最終長度，特別是所需的鉛筆長度。鉛筆芯的橫截面可為任何形狀，這取決于擠出頭是圓形的、角形的或者它們的組 合。也可在一個擠出頭中混合不同的鉛筆芯配方以通過多重共擠出制備多組分鉛筆芯。
權(quán)利要求
1.一種聚合物粘合的鉛筆芯，其用于書寫、制圖和/或繪畫裝置，特別是用于鉛筆或彩 色鉛筆，所述聚合物粘合的鉛筆芯包含至少一種聚合物粘合劑、至少一種蠟和至少一種填 料，其特征在于，所述鉛筆芯還包含0. l-5wt %的棕櫚油。
2.權(quán)利要求1所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述鉛筆芯由下列物質(zhì)組成 10-30wt%聚合物粘合劑，2-25wt%蠟，0. l-5wt%棕櫚油，以及余量填料。
3.權(quán)利要求1或2所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述鉛筆芯由下列物質(zhì)組成15-25wt%粘合劑，4-20wt%蠟，0. 5-2. 5wt%棕櫚油，以及余量填料。
4.權(quán)利要求1-3之一所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述至少一種粘合劑 由聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、苯乙烯-丁二烯(SB)、聚烯烴(PO)和丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯(ABS)中的至少一種聚合物所構(gòu)成。
5.權(quán)利要求1-4之一所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述至少一種蠟由硬 脂酸鹽、褐煤蠟、酰胺蠟和石蠟中的至少一種蠟所構(gòu)成。
6.權(quán)利要求5所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述至少一種蠟由硬脂酸鈣 組成或者包括硬脂酸鈣。
7.權(quán)利要求1-6之一所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述至少一種填料包 括石墨、炭黑、六方氮化硼、層狀硅酸鹽、石灰石、重晶石、彩色顏料和/或非彩色顏料中的 至少一種填料。
8.權(quán)利要求1-7之一所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述鉛芯為鉛筆芯，并 且由下列物質(zhì)組成15-25wt%粘合劑，4-12wt%蠟，0. 5-2wt%棕櫚油，以及余量石墨或石墨與炭黑。
9.權(quán)利要求8所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述鉛芯為鉛筆芯，并且由下 列物質(zhì)組成15-25wt%聚苯乙烯，4-12wt%硬脂酸鈣，0. 5-2wt%棕櫚油，以及余量石墨或石墨與炭黑。
10.權(quán)利要求1-7之一所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述鉛芯為彩色鉛筆 芯，并且由下列物質(zhì)組成15-25wt%粘合劑，4-12wt% 蠟，.0. 5-2wt% 棕櫚油，以及余量 層狀硅酸鹽和/或六方氮化硼以及至少一種彩色顏 料和/或至少一種非彩色顏料。
11.權(quán)利要求10所述的聚合物粘合的鉛筆芯，其特征在于，所述鉛芯為彩色鉛筆芯，并 且由下列物質(zhì)組成15-25wt% 聚苯乙烯4-12wt% 褐煤蠟 .0. 5-2wt% 棕櫚油，以及余量 滑石和/或六方氮化硼以及至少一種彩色顏料和/或 至少一種非彩色顏料。
12. —種權(quán)利要求1-11之一所述的聚合物粘合的鉛筆芯的制備方法，其特征在于，所 述鉛筆芯通過擠出進(jìn)行制備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于書寫、制圖或繪畫裝置，特別是鉛筆或彩色鉛筆的聚合物粘合的鉛筆芯，其包含聚合物粘合劑、至少一種蠟和至少一種填料，其中該鉛筆芯還包含0.1-5wt％的棕櫚油。
文檔編號B43K19/00GK102099200SQ200980127737
公開日2011年6月15日 申請日期2009年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者A·蒂斯 申請人:J.S.斯達(dá)德勒兩合公司