用于书写、制图和/或绘画装置的铅笔芯及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及用于书写、制图和/或绘画装置，特别用于铅笔或彩色铅笔的聚合物粘结的笔芯，包含至少一种粘结剂、至少一种蜡、至少一种着色剂和至少一种填料，所述铅笔芯包含至少一种表面活性剂。
【专利说明】用于书写、制图和/或绘画装置的铅笔芯及其生产方法
[0001] 本发明涉及用于书写、制图和/或绘画装置的基于聚合物粘结剂的笔芯，及其生产 方法。
[0002] 用于书写、制图和/或绘画的基于源于原油的聚合物的聚合物粘结的笔芯基本上 是已知的。
[0003] 术语"用于书写、制图和/或绘画的彩色的或石墨基聚合物粘结的笔芯"应当理解 为表示一方面，已经牢牢固定于能被削尖的木材或其它材料的笔芯，以及另一方面，可置换 的安装在硬鞘里的笔芯。与此有关的实施例是木制铅笔和用于自动铅笔的笔芯，例如那些 已知的可伸缩铅笔或掉落式铅笔。在这种情况中，笔芯通常具有大约〇.3mm-6mm范围的外 径。此类型的笔芯还包括那些已知的无木铅笔，所述无木铅笔是没有鞘的笔芯。
[0004] 因此，由WO 2010/006742A1已知例如聚合物粘接的彩色和石墨笔芯。此类型的笔 芯包含聚合物粘接剂、蜡、棕榈油和填料。
[0005] 在此类型的笔芯中使用蜡意味着一方面书写性能受到影响，以及另一方面在生产 该笔芯时挤出压力降低。
[0006] 此类型的笔芯的缺点是添加蜡对笔芯的比强度有负面影响。已经显示该比强度随 着蜡含量的增加而有规则的下降。
[0007] 可以认为蜡对聚合物基体内填料的润湿具有负面影响。
[0008] 因而，本发明的目的是提供用于书写、制图和/或绘画的笔芯，其不具有上述缺点 以及特别是在蜡的存在下具有高比强度。
[0009] 本发明的另一目的是由提供生产此类型笔芯的方法组成。
[0010] 该目的是通过向笔芯复合物中添加表面活性剂实现的。以此方式提供一种聚合物 粘结的笔芯，其用于书写、制图和/或绘画装置，特别是用于铅笔和/或彩色铅笔，该笔芯包 含至少一种聚合物粘结剂、至少一种蜡、至少一种着色剂、至少一种填料和至少一种作为润 湿剂的表面活性剂。
[0011] 该表面活性剂(是润湿剂或表面活性物质)改善了熔融聚合物对填料的润湿性，由 此降低了该混合物的单个组分之间的极性差异，因此形成稳定的结构以及因而增加了比强 度。
[0012] 已经令人惊奇地显示，通过向笔芯复合物中添加至少一种表面活性剂，由此生产 的笔芯的强度提高了 15%。
[0013]此外，已经令人惊奇地显示，用根据本发明的笔芯产生的笔迹具有良好的平滑性 以及良好的可擦性。
[0014] 对于铅笔和彩色笔芯都已经观察到这些令人惊奇的效果。
[0015] 该至少一种表面活性剂在笔芯组合物中的比例在高于零到6重量％的范围内，优 选在0.2%_3重量％的范围。
[0016]该表面活性剂可以是阳离子、阴离子和/或非离子表面活性剂。
[0017] 非离子表面活性剂的例子是选自脂肪酸酯的表面活性剂。
[0018] 阳离子表面活性剂的例子是铵化合物。
[0019] 阴离子表面活性剂的一个例子是烷基磺酸钠。
[0020] 优选的，该至少一种表面活性剂包含至少一种选自脂肪酸酯和/或季铵化合物的 化合物。
[0021] 有利的，该聚合物粘结的笔芯包含： 10重重量％ 聚合物粘结剂 高于摹6重S% 表面活性剂
[0022] 2重量°/0,25重量％ 蜡和/或油类 0-30重量％ 着色剂 余量 填料
[0023] 特别优选的，该聚合物粘结的笔芯包含： 12重量％-30重量％ 聚合物粘结剂 0.2重量％-3重量％ 表面活性剂
[0024] 4 sa%-2〇 ss% 蜡和/或油类 余量填料
[0025] 该聚合物粘结的笔芯可以是铅笔芯和/或彩色铅笔芯。
[0026] 有利的，该至少一种填料是选自下列组中的至少一种填料:石墨、六方氮化硼、层 状硅酸盐、白垩、重晶石、彩色颜料和/或消色颜料。
[0027]优选的，具体的，将石墨或者石墨与炭黑的组合用作铅笔铅芯的着色填料。
[0028] 对于彩色铅笔铅芯，已经证明诸如六方氮化硼、层状硅酸盐等的白色或消色填料 与诸如偶氮颜料、酞菁类、二噁嗪类、喹吖啶酮类、铁氧化物、炭黑、石墨、群青类、铁-氰络合 物的彩色颜料的组合是有利的。
[0029] 用于铅笔铅芯优选的组合物包含下述： 12重量％-3〇童量％ 聚合物粘结剂 0.2重*%-3重fi% 表面活性剂
[0030] 2重S%-20重量％ 蜡和/或油 余量 石墨或者石墨和炭黑
[0031 ]用于铅笔铅芯的配方实施例1包含： 苯乙烯丙烯腈（SAN) 20重-M% POE脂肪铵乙氧硫酸盐 1重1% 「 ^硬脂酸钙 8重量：％
[0032] 掠桐油 1重-ft% 石墨 .6:6重量％ 炭黑 4M%
[0033] 用于铅笔铅芯的配方实施例2包含： 聚苯乙烯（PS) 18重量°/〇 POE脂肪铵乙氧硫酸盐 1重1%
[0034] 脂肪醇聚乙二醇醚 1熏:量0/?: 石墨 69重量％ 硬脂酸铝 11重S%
[0035] 列于实施例中的石墨可以作为铅笔铅芯的着色剂。然而类似的，也可以使用石墨 和炭黑的组合。
[0036] 用于彩色铅笔笔芯的组合物包含下述： 10重量％-30 fi'fi% 粘结剂
[0037] 5重量％-20重量％ 蜡和/或油馏分 大于摹6重S% 麵活性剂
[0038] 余量 层4犬鞋酸盐和/或六方氮化硼以及至少 一种彩色颜料和/或至少一种消色颜料
[0039] 用于彩色铅笔笔芯的配方实施例3包含： 聚苯乙烯（PS) 16童fi% 亚乙基双硬脂酰胺 13:重量％ 二萘嵌苯 2.0重量％
[0040] 脂肪酸酯 4重量％ 酞菁 8 Mm% 层搬腿 62 SS%
[0041] 彩色和/或消色颜料可以用作成彩色铅笔笔芯中的着色剂。此类型颜料的例子是 偶氮颜料、酞菁类、二噁嗪类、喹吖啶酮类、铁氧化物、炭黑、石墨、群青类、铁-氰络合物。 [0042]该至少一种聚合物粘结剂由选自下列组中的至少一种聚合物形成：聚苯乙烯 (PS)、苯乙烯/丙烯腈(SAN)、聚丙交酯(PLA)、苯乙烯/ 丁二烯(SB)、聚烯烃(P0)和丙烯腈/ 丁 二烯/苯乙烯(ABS)。
[0043] 该至少一种蜡可以使用选自下列组中的至少一种蜡:脂肪酸、硬脂酸盐、褐煤蜡、 酰胺蜡和石蜡。
[0044] 下面的表比较了是否具有表面活性剂含量情况下笔芯的抗弯强度。所用笔芯复合 物是按照配方实施例2(铅笔铅芯）的物质，然而为了比较，从配方实施例2的化合物中省略 了表面活性剂或表面活性剂混合物。
[0046]可以从表中清楚地看到，包含至少一种表面活性剂的笔芯与没有表面活性剂的笔 芯相比强度测量提高大约15%。
[0047] 按照DIN 52186通过3点弯曲测试进行上述测量，其中测试了具有3mm直径和170mm 长度的圆柱测试片/笔芯。在该情况下，把该测试片安放在跨度50mm的可移动滚轮上。通过 一个测试头施加力。该滚轮和测试冲头具有2mm的半径距离。
[0048]已经显示挤出方法是用于制备根据本发明的聚合物粘结笔芯的有利的方法。
[0049] 具体而言，根据本发明的笔芯是通过实施下述步骤来制备的：
[0050] -混合并粒化该笔芯配方的所有组分，以形成笔芯颗粒
[0051 ]-在挤出机中通过合适的模具在120 °C-200 °C的范围内挤出该笔芯颗粒以形成连 续的芯杆
[0052]-冷却和固化该连续的芯杆，以及
[0053]-把该连续的芯杆切割到最终长度，特别是该铅笔芯的所需长度。
[0054]取决于该挤出头，该笔芯的横截面可以是任何形状-圆形、方形或其组合。此外，为 了粘结多组分笔芯，可以在一个挤出头中进行各种笔芯配方的复合共挤出。
[0055]此外，可以使用合适的共挤出方法以挤出具有其他聚合物粘结材料的笔芯颗粒， 以便形成完整的铅笔芯。
【主权项】
1. 一种用于书写、制图和/或绘画工具的聚合物粘结的笔忍，其包含：至少一种聚合物 粘结剂、至少一种蜡和/或油馈分、至少一种着色剂和至少一种填料， 其特征在于该笔忍包含至少一种表面活性剂。2. 根据权利要求1的笔忍，其特征在于笔忍中所述至少一种表面活性剂的量为大于零- 6重量％，优选0.2重量％ -3重量％。3. 根据权利要求1或2的笔忍，其特征在于所述至少一种表面活性剂是阴离子、阳离子 和/或非离子表面活性剂。4. 根据权利要求1-3之一的笔忍，其特征在于所述笔忍包含： …重量％-40董量％ 聚合物粘结剂 高于攀6重燃； 表面活性剂 。重；S%-25重*%: 蜡和/或油 0-30重*% 着色剂 余量福。5. 根据前述权利要求之一的笔忍，其特征在于所述笔忍是铅笔笔忍并包含： 巧重量％-30董S% 聚合物粘结剂 0.2重量5名-3董量％ 表面活性剂 1重量·％-20軍5% 蜡和/或油 余量 石墨或者石墨和炭黑。6. 根据权利要求1-4之一的笔忍，其特征在于所述笔忍是彩色铅笔忍并包含： 10重量％-30重量％ 粘结剂 大于雾6重量％ 表面活性剂 5重量％-20重量％ 蜡和/或油馈分 余量 层状裙酸盐和/或六方氮化测W及至少 一种彩色颜料和/或至少一种消色颜料。7. 根据权利要求1、4、5或6之一的笔忍，其特征在于所述至少一种聚合物粘结剂由选自 下列组中的至少一种聚合物形成:聚苯乙締(PS)、苯乙締/丙締腊(SAN)、聚丙交醋(PLA)、苯 乙締/下二締(SB)、聚締控(P0)和丙締腊/下二締/苯乙締(ABS)。8. -种制备根据权利要求1的聚合物粘结的笔忍的方法，其特征在于所述笔忍是通过 挤出形成的。
【文档编号】C09D13/00GK105980492SQ201480065244
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年11月7日
【发明人】J·赫因博尔施米尔
【申请人】斯达德勒火星两合公司