用于書寫、制圖和/或繪畫裝置的鉛筆芯及其生產方法
【專利摘要】本發明涉及用于書寫、制圖和/或繪畫裝置，特別用于鉛筆或彩色鉛筆的聚合物粘結的筆芯，包含至少一種粘結劑、至少一種蠟、至少一種著色劑和至少一種填料，所述鉛筆芯包含至少一種表面活性劑。
【專利說明】用于書寫、制圖和/或繪畫裝置的鉛筆芯及其生產方法
[0001] 本發明涉及用于書寫、制圖和/或繪畫裝置的基于聚合物粘結劑的筆芯，及其生產 方法。
[0002] 用于書寫、制圖和/或繪畫的基于源于原油的聚合物的聚合物粘結的筆芯基本上 是已知的。
[0003] 術語"用于書寫、制圖和/或繪畫的彩色的或石墨基聚合物粘結的筆芯"應當理解 為表示一方面，已經牢牢固定于能被削尖的木材或其它材料的筆芯，以及另一方面，可置換 的安裝在硬鞘里的筆芯。與此有關的實施例是木制鉛筆和用于自動鉛筆的筆芯，例如那些 已知的可伸縮鉛筆或掉落式鉛筆。在這種情況中，筆芯通常具有大約〇.3mm-6mm范圍的外 徑。此類型的筆芯還包括那些已知的無木鉛筆，所述無木鉛筆是沒有鞘的筆芯。
[0004] 因此，由WO 2010/006742A1已知例如聚合物粘接的彩色和石墨筆芯。此類型的筆 芯包含聚合物粘接劑、蠟、棕櫚油和填料。
[0005] 在此類型的筆芯中使用蠟意味著一方面書寫性能受到影響，以及另一方面在生產 該筆芯時擠出壓力降低。
[0006] 此類型的筆芯的缺點是添加蠟對筆芯的比強度有負面影響。已經顯示該比強度隨 著蠟含量的增加而有規則的下降。
[0007] 可以認為蠟對聚合物基體內填料的潤濕具有負面影響。
[0008] 因而，本發明的目的是提供用于書寫、制圖和/或繪畫的筆芯，其不具有上述缺點 以及特別是在蠟的存在下具有高比強度。
[0009] 本發明的另一目的是由提供生產此類型筆芯的方法組成。
[0010] 該目的是通過向筆芯復合物中添加表面活性劑實現的。以此方式提供一種聚合物 粘結的筆芯，其用于書寫、制圖和/或繪畫裝置，特別是用于鉛筆和/或彩色鉛筆，該筆芯包 含至少一種聚合物粘結劑、至少一種蠟、至少一種著色劑、至少一種填料和至少一種作為潤 濕劑的表面活性劑。
[0011] 該表面活性劑(是潤濕劑或表面活性物質)改善了熔融聚合物對填料的潤濕性，由 此降低了該混合物的單個組分之間的極性差異，因此形成穩定的結構以及因而增加了比強 度。
[0012] 已經令人驚奇地顯示，通過向筆芯復合物中添加至少一種表面活性劑，由此生產 的筆芯的強度提高了 15%。
[0013]此外，已經令人驚奇地顯示，用根據本發明的筆芯產生的筆跡具有良好的平滑性 以及良好的可擦性。
[0014] 對于鉛筆和彩色筆芯都已經觀察到這些令人驚奇的效果。
[0015] 該至少一種表面活性劑在筆芯組合物中的比例在高于零到6重量％的范圍內，優 選在0.2%_3重量％的范圍。
[0016]該表面活性劑可以是陽離子、陰離子和/或非離子表面活性劑。
[0017] 非離子表面活性劑的例子是選自脂肪酸酯的表面活性劑。
[0018] 陽離子表面活性劑的例子是銨化合物。
[0019] 陰離子表面活性劑的一個例子是烷基磺酸鈉。
[0020] 優選的，該至少一種表面活性劑包含至少一種選自脂肪酸酯和/或季銨化合物的 化合物。
[0021] 有利的，該聚合物粘結的筆芯包含： 10重重量％ 聚合物粘結劑 高于摹6重S% 表面活性劑
[0022] 2重量°/0,25重量％ 蠟和/或油類 0-30重量％ 著色劑 余量 填料
[0023] 特別優選的，該聚合物粘結的筆芯包含： 12重量％-30重量％ 聚合物粘結劑 0.2重量％-3重量％ 表面活性劑
[0024] 4 sa%-2〇 ss% 蠟和/或油類 余量填料
[0025] 該聚合物粘結的筆芯可以是鉛筆芯和/或彩色鉛筆芯。
[0026] 有利的，該至少一種填料是選自下列組中的至少一種填料:石墨、六方氮化硼、層 狀硅酸鹽、白堊、重晶石、彩色顏料和/或消色顏料。
[0027]優選的，具體的，將石墨或者石墨與炭黑的組合用作鉛筆鉛芯的著色填料。
[0028] 對于彩色鉛筆鉛芯，已經證明諸如六方氮化硼、層狀硅酸鹽等的白色或消色填料 與諸如偶氮顏料、酞菁類、二噁嗪類、喹吖啶酮類、鐵氧化物、炭黑、石墨、群青類、鐵-氰絡合 物的彩色顏料的組合是有利的。
[0029] 用于鉛筆鉛芯優選的組合物包含下述： 12重量％-3〇童量％ 聚合物粘結劑 0.2重*%-3重fi% 表面活性劑
[0030] 2重S%-20重量％ 蠟和/或油 余量 石墨或者石墨和炭黑
[0031 ]用于鉛筆鉛芯的配方實施例1包含： 苯乙烯丙烯腈（SAN) 20重-M% POE脂肪銨乙氧硫酸鹽 1重1% 「 ^硬脂酸鈣 8重量：％
[0032] 掠桐油 1重-ft% 石墨 .6:6重量％ 炭黑 4M%
[0033] 用于鉛筆鉛芯的配方實施例2包含： 聚苯乙烯（PS) 18重量°/〇 POE脂肪銨乙氧硫酸鹽 1重1%
[0034] 脂肪醇聚乙二醇醚 1熏:量0/?: 石墨 69重量％ 硬脂酸鋁 11重S%
[0035] 列于實施例中的石墨可以作為鉛筆鉛芯的著色劑。然而類似的，也可以使用石墨 和炭黑的組合。
[0036] 用于彩色鉛筆筆芯的組合物包含下述： 10重量％-30 fi'fi% 粘結劑
[0037] 5重量％-20重量％ 蠟和/或油餾分 大于摹6重S% 麵活性劑
[0038] 余量 層4犬鞋酸鹽和/或六方氮化硼以及至少 一種彩色顏料和/或至少一種消色顏料
[0039] 用于彩色鉛筆筆芯的配方實施例3包含： 聚苯乙烯（PS) 16童fi% 亞乙基雙硬脂酰胺 13:重量％ 二萘嵌苯 2.0重量％
[0040] 脂肪酸酯 4重量％ 酞菁 8 Mm% 層搬腿 62 SS%
[0041] 彩色和/或消色顏料可以用作成彩色鉛筆筆芯中的著色劑。此類型顏料的例子是 偶氮顏料、酞菁類、二噁嗪類、喹吖啶酮類、鐵氧化物、炭黑、石墨、群青類、鐵-氰絡合物。 [0042]該至少一種聚合物粘結劑由選自下列組中的至少一種聚合物形成：聚苯乙烯 (PS)、苯乙烯/丙烯腈(SAN)、聚丙交酯(PLA)、苯乙烯/ 丁二烯(SB)、聚烯烴(P0)和丙烯腈/ 丁 二烯/苯乙烯(ABS)。
[0043] 該至少一種蠟可以使用選自下列組中的至少一種蠟:脂肪酸、硬脂酸鹽、褐煤蠟、 酰胺蠟和石蠟。
[0044] 下面的表比較了是否具有表面活性劑含量情況下筆芯的抗彎強度。所用筆芯復合 物是按照配方實施例2(鉛筆鉛芯）的物質，然而為了比較，從配方實施例2的化合物中省略 了表面活性劑或表面活性劑混合物。
[0046]可以從表中清楚地看到，包含至少一種表面活性劑的筆芯與沒有表面活性劑的筆 芯相比強度測量提高大約15%。
[0047] 按照DIN 52186通過3點彎曲測試進行上述測量，其中測試了具有3mm直徑和170mm 長度的圓柱測試片/筆芯。在該情況下，把該測試片安放在跨度50mm的可移動滾輪上。通過 一個測試頭施加力。該滾輪和測試沖頭具有2mm的半徑距離。
[0048]已經顯示擠出方法是用于制備根據本發明的聚合物粘結筆芯的有利的方法。
[0049] 具體而言，根據本發明的筆芯是通過實施下述步驟來制備的：
[0050] -混合并粒化該筆芯配方的所有組分，以形成筆芯顆粒
[0051 ]-在擠出機中通過合適的模具在120 °C-200 °C的范圍內擠出該筆芯顆粒以形成連 續的芯桿
[0052]-冷卻和固化該連續的芯桿，以及
[0053]-把該連續的芯桿切割到最終長度，特別是該鉛筆芯的所需長度。
[0054]取決于該擠出頭，該筆芯的橫截面可以是任何形狀-圓形、方形或其組合。此外，為 了粘結多組分筆芯，可以在一個擠出頭中進行各種筆芯配方的復合共擠出。
[0055]此外，可以使用合適的共擠出方法以擠出具有其他聚合物粘結材料的筆芯顆粒， 以便形成完整的鉛筆芯。
【主權項】
1. 一種用于書寫、制圖和/或繪畫工具的聚合物粘結的筆忍，其包含：至少一種聚合物 粘結劑、至少一種蠟和/或油饋分、至少一種著色劑和至少一種填料， 其特征在于該筆忍包含至少一種表面活性劑。2. 根據權利要求1的筆忍，其特征在于筆忍中所述至少一種表面活性劑的量為大于零- 6重量％，優選0.2重量％ -3重量％。3. 根據權利要求1或2的筆忍，其特征在于所述至少一種表面活性劑是陰離子、陽離子 和/或非離子表面活性劑。4. 根據權利要求1-3之一的筆忍，其特征在于所述筆忍包含： …重量％-40董量％ 聚合物粘結劑 高于攀6重燃； 表面活性劑 。重；S%-25重*%: 蠟和/或油 0-30重*% 著色劑 余量福。5. 根據前述權利要求之一的筆忍，其特征在于所述筆忍是鉛筆筆忍并包含： 巧重量％-30董S% 聚合物粘結劑 0.2重量5名-3董量％ 表面活性劑 1重量·％-20軍5% 蠟和/或油 余量 石墨或者石墨和炭黑。6. 根據權利要求1-4之一的筆忍，其特征在于所述筆忍是彩色鉛筆忍并包含： 10重量％-30重量％ 粘結劑 大于霧6重量％ 表面活性劑 5重量％-20重量％ 蠟和/或油饋分 余量 層狀裙酸鹽和/或六方氮化測W及至少 一種彩色顏料和/或至少一種消色顏料。7. 根據權利要求1、4、5或6之一的筆忍，其特征在于所述至少一種聚合物粘結劑由選自 下列組中的至少一種聚合物形成:聚苯乙締(PS)、苯乙締/丙締臘(SAN)、聚丙交醋(PLA)、苯 乙締/下二締(SB)、聚締控(P0)和丙締臘/下二締/苯乙締(ABS)。8. -種制備根據權利要求1的聚合物粘結的筆忍的方法，其特征在于所述筆忍是通過 擠出形成的。
【文檔編號】C09D13/00GK105980492SQ201480065244
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年11月7日
【發明人】J·赫因博爾施米爾
【申請人】斯達德勒火星兩合公司