石墨铅芯或石墨粉笔或石墨块、石墨铅芯铅笔和产生石墨铅芯或石墨粉笔或石墨块的方法与流程

2176，具有在52℃和56℃之间的滴点(dripping point)。在25℃的针入度(penetration)(din51579)是15至19，其中穿透针针入0.1mm深度。在110℃的粘度在2mpas和4mpas之间(din53019)。此外，石蜡具有按重量计最高0.5％的含油量。还可以使用包含水溶性乳化剂的水溶性制剂混合物。
9.与先前已知的烧制的石墨铅芯相对照，本发明的用于制图和绘画的、含石墨的固体铅芯或粉笔或矩形或正方形的块，特别是用于在纸张或纸板或木材上艺术应用的那些，在应用于绘画表面或在绘画表面上制图之后，在所应用的笔画或所应用的区域上导致哑光表面。除了标准硬度诸如hb、b、2b、6b至8b之外，还可以获得具有高达14b的硬度的极软且黑色的可应用的铅芯或粉笔，因为通过将基体浸渍在根据本发明的组合物的制剂混合物中，石墨铅芯、石墨粉笔或石墨块变得更软。
10.对于石墨，在基础物质或基体中在按重量计4％和30％之间的比例已被证明适合于产生足够黑的笔画。
11.为了简单起见，下文主要提到石墨铅芯，但是所做的陈述也适用于石墨粉笔和石墨块。
12.特别地，无机填料用作填料，例如高岭土、碳酸钙、浮石粉或粘土。已经发现使用高岭土是特别合适的。
13.除其他方面外，粘合剂使得可以实现基础物质的更好的可加工性和基体的更好的成形。此外，粘合剂特别地可以确保粗制铅芯、粗制粉笔、或粗制块或基体的所需的机械强度。粘合剂在基础材料中在按重量计0.5％和6％之间的比例已被证明是有利的。
14.填料优选地以在按重量计40％和90％之间的比例被包含在基础材料或基体中。
15.在常规的石墨铅芯生产中，使用具有x
10
＝1.8μm、x
50
＝6.9μm和16.9μm的x
90
的粒度分布并且具有在按重量计95％至98％之间的碳含量的石墨类型。然而，用多种类型的石墨进行的测试已经示出，具有粒度分布x
10
＝0.9μm、x
50
＝3.3μm、x
90
＝14.6μm并且具有按重量计88％至92％的碳含量(“烧失量(loss on ignition)”)的石墨是特别合适的。特别是对于值x
50
，3.3μm的优选的石墨类型比具有6.9μm的值x
50
的标准类型具有显著更小的粒度。helos装置和windox5粒度软件被用作用于粒度分析的方法。
16.根据一个有利的实施方案，炭黑另外被包含在基础材料中，以便调节软的或非常软的硬度，诸如例如4b、5b、6b、10b、12b或14b。
17.将炭黑的比例限制为最大按重量计35％在这里已被证明是有利的。
18.根据需要，石墨铅芯或石墨粉笔或石墨块可以包含其它通常的添加剂，特别是润滑剂例如硬脂酸钙，和/或表面活性剂和/或乳化剂，它们在石墨铅芯或石墨粉笔或石墨块的产生期间加入到基础材料，以便改善起始材料的可加工性。
19.根据一个有利的实施方案，添加剂的比例最大为按重量计5％。
20.总之，以下组成可以被指定为用于产生用于哑光石墨铅芯或石墨粉笔或石墨块的基体的基础材料的配方：
[0021][0022]
对于防水制剂混合物的组成，特别地推荐使用具有按重量计10％至50％之间的比例的异链烷烃和正链烷烃的混合物。
[0023]
此外，向防水制剂混合物中加入脂肪酸，特别是硬脂精，即硬脂酸和棕榈酸的混合物，或硬脂酸，是特别地合适的，以便改善石墨铅芯的笔画性质。
[0024]
脂肪酸的有利浓度在按重量计25％和70％之间。
[0025]
此外，甘油三酯和/或其它蜡状组分，特别是脂肪酸衍生物或聚烯烃蜡，特别是官能化的茂金属聚烯烃蜡，或乙烯乙酸乙烯酯蜡，特别优选地以高达按重量计40％的浓度，可以加入到防水制剂混合物中，以进一步改善笔画性质。
[0026]
总之，以下优选的组成可以被指定为用于防水制剂混合物的配方：
[0027]
硬脂精：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
按重量计25％至70％
[0028]
异链烷烃/正链烷烃混合物：
ꢀꢀꢀ
按重量计10％至50％
[0029]
甘油三酯：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
按重量计0％至40％。
[0030]
其次提到的目的利用具有根据权利要求13的特征的铅笔来实现，该铅笔包括具有上文描述的特征的石墨铅芯。该铅笔特别地具有由木材或木材替代材料(“木塑复合物(wood plastic compound)”)制成的护套，该护套包封石墨铅芯。可选择地，铅笔是自动铅笔，例如细铅芯铅笔，其配备有石墨铅芯。
[0031]
第三个目的根据权利要求14、使用用于产生石墨铅芯或石墨粉笔或石墨块的方法来实现，特别是用于产生根据上文描述的组成的石墨铅芯或石墨粉笔或石墨块的方法来实现，该方法包括以下步骤：
[0032]
在石墨铅芯、石墨粉笔或石墨块的产生期间，首先由至少包含基于纤维素的粘合剂、填料特别是无机填料优选地高岭土以及石墨的基础材料产生基体(步骤a))。
[0033]
基体特别地如下文描述来产生：
[0034]
首先(步骤a1))，起始材料，即粘合剂、填料和石墨，以及如果合适的话，另外的添加剂例如润滑剂诸如硬脂酸钙，或表面活性剂，被干燥混合并且均质化。对于软的或非常软的硬度，精细粉末化的炭黑也作为起始材料加入。
[0035]
在粉末状起始材料已经在捏合机或混合机中被均质化之后，加入水，特别地以使得其比例—取决于所需的硬度—为按基础物质的重量计约20％
‑
32％的量加入水，以便获得潮湿的颗粒(步骤a2))。在已经加入水之后，基础材料和水的混合物再次被均质化。
[0036]
然后，以这种方式获得的含水基础物质借助于挤出，特别是在所谓的挤压机或圆筒式压机(cylinder press)中，在高压下被挤出或压制，以形成石墨铅芯线料和/或石墨粉笔线料和/或石墨块，并且被切割成一定长度(步骤a3))。
[0037]
然后干燥仍然柔性的、挤出的石墨粉笔和/或石墨铅芯和/或石墨块(步骤a4))。石墨铅芯优选地在转动的同时在高达130℃的温度的罐中被干燥。为了干燥石墨粉笔或石墨块，优选地将它们包覆在金属片材上，并且在从室温至40℃的温度干燥。
[0038]
然后将基体或以此方式获得的粗制铅芯、粗制粉笔或粗制块浸渍在包含白石蜡的防水制剂混合物中，特别是至少异链烷烃和正链烷烃的混合物中，或者浸渍在包含至少一种水溶性乳化剂的水溶性制剂混合物中(步骤b))。这优选地通过将基体或粗制铅芯或粗制粉笔或粗制块引入所谓的矩形制备箱(rectangular preparation box)中来完成。如果使用防水制剂混合物，则将其在80℃至100℃熔化，并且将基体浸没过夜。对于具有3.3mm的直径的铅芯的浸渍时间为12小时至24小时，总蜡吸收(total wax absorption)为按重量计10％和25％之间，这取决于铅芯直径和纤维素含量。
[0039]
在最后的步骤(步骤c))中，优选地借助于离心机，从浸渍的基体中去除过量的制剂混合物。
[0040]
下文是被用作用于产生基础物质的起始材料的五种不同组合物，以及用于防水制剂混合物的两种不同组合物。
[0041]
实施例1：石墨块，具有约50mm x 20mm x 10mm的尺寸，硬度14b：
[0042][0043]
用于产生根据实施例1的石墨块的制剂混合物包含：
[0044]
硬脂酸
2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
按重量计60％
[0045]
异链烷烃/正链烷烃蜡混合物
3)
ꢀꢀꢀ
按重量计15％
[0046]
甘油三酯
4)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
按重量计25％。
[0047]
在下表1中总结了另外的实施例2至实施例5，实施例2至实施例5各自用于产生具有约3mm的直径但具有不同硬度的石墨铅芯(所有信息以重量百分比提供)：
[0048]
表1：
[0049]
[0050][0051]
对于实施例2至实施例5中的每一个，使用具有以下组成的防水制剂混合物：
[0052]
硬脂精
5)
：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
按重量计40％
[0053]
异链烷烃/正链烷烃混合物
3)
： 按重量计30％
[0054]
甘油三酯
4)
：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
按重量计30％。
[0055]
在石墨铅芯或石墨块被产生之后，在绘画基底上产生笔画，绘画基底在这种情况下是纸张，并且关于笔画性质进行评估。
[0056]
石墨铅芯在纸张上形成哑光的、均匀的笔画。根据以下方法测量光泽度值：
[0057]
装置：来自byk 60
°
角的微型三角度光泽度仪(micro
‑
tri
‑
gloss)。
[0058]
参考值：95gp最高光泽度值
[0059]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2gp最低光泽度值。
[0060]
色密度采用以下来测量：x
‑
rite exact
[0061]
参考值：1.90色密度，用于最佳黑色。
[0062]
在下表2中总结了具有根据上文实施例3和实施例5的组成的石墨铅芯以及具有8b的硬度的三种对比铅芯的测量结果。
[0063]
表2：
[0064][0065][0066]
基于这些客观的测量结果，可以证实，特别是与所使用的石墨类型一起使用的石蜡类型产生了石墨铅芯，该石墨铅芯与市售的标准铅芯(16gp至23gp)相比，具有显著降低
的光泽度(7gp或8gp)。
[0067]
此外，采用本发明的石墨铅芯产生的笔画提供了比采用对比铅芯的情况更强且更不透明的黑色。
[0068]
产品名称/制造商：
[0069]
1)clariant ag,d
‑
65929frankfurt am main
[0070]
2)、3)、4)、5)wachs
‑
und ceresin fabriken th.c.tromm gmbh,feuerstrasse 7to 17,d
‑
50735cologne。