JP4536269B2 - ポリエチレンテレフタレート樹脂を使用した鉛筆ないし鉛筆型化粧品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（以下ＰＥＴ樹脂ということがある）を使用した鉛筆または鉛筆型化粧品に関するものである。さらに詳しくは、軸の材料としてＰＥＴ樹脂を使用した鉛筆ないし鉛筆型化粧品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
もともと鉛筆軸には、腰が強くて、削り易い点から天然の木材（特に米国カリフォルニア産インセンス・シダー）が使用されて来た。しかし近年主としてコストの観点から、一部でプラスチック材料（ポリスチレン樹脂やＡＢＳ樹脂の発泡体またはそれらの無機充填剤ブレンド物など）が使われるようになって来ているが、軸用材料の成分として、ＰＥＴ樹脂が検討されたことはなかった。その理由のいくつかは、価格がポリスチレン樹脂などに比べ高いことおよび成形加工時溶融温度が相当高い（融点２６０℃より高い）だけでなく、溶融時の溶融物の粘度がかなり低いため、特に押出成形が難しいこと等である。それ故、ＰＥＴ樹脂を鉛筆軸に使用せんとする技術は、従来全く存在しなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたものである。それ故、本発明の目的は、軸にＰＥＴ樹脂、特に使用済みペットボトルから回収したＰＥＴ樹脂を主成分として使用した鉛筆ないし鉛筆型化粧品を提供するにある。
本発明の他の目的および利点は、以下の説明から明らかになろう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、使用済みペットボトルから回収したＰＥＴ樹脂を含むいわゆるＰＥＴ樹脂とポリオレフィン樹脂とをブレンドしてブレンド物とし、これを成形して軸とすれば、鉛筆ないし鉛筆型化粧品の軸として必要な剛性（腰）と易切削性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、鉛筆ないし鉛筆型化粧品であって、その軸がＰＥＴ樹脂とポリオレフィン樹脂のブレンド物からなり且つこのブレンド物におけるＰＥＴ樹脂の構成比率が２０〜６０重量％であることを特徴とする鉛筆ないし鉛筆型化粧品によって達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者がＰＥＴ樹脂を鉛筆の軸用材料に使用しようとしたそもそもの理由は、近時ペットボトルが、その優れた性能の故、清涼飲料水、液体調味料、洗剤、液体香粧料等の容器として大量に使用されるようになって来ているが、反面使用後の空容器は、主として一般廃棄物として排出されるため、その処理をどうするか、また処理後の回収ＰＥＴ樹脂の捌け口をどう見つけるかが大きな問題となって来ており、この問題の解決の一手段を提供せんとしたことにある。
【０００６】
この使用済みペットボトルからの回収ＰＥＴ樹脂とは、主として市販されているペットボトル入り清涼飲料水の内容物の飲料が消費された後に残った空のペットボトルを市場より回収し、各種の選別工程を経て極力異材料（キャップからの金属、他のプラスチックなど）、異物を分別・排除し、十分洗浄して純度の高いＰＥＴ樹脂として回収した樹脂のことである。
通常このＰＥＴ樹脂は、ＰＥＴの純度は少なくとも９９．７重量％以上、分子量に相当する固有粘度（Ｉ．Ｖ値とも言う）は、０．５５〜０．７０ｄｌ/ｇの範囲にある。
【０００７】
形状としては、ボトルをクラッシャーにかけて粗砕して得られたままのフレーク状のものや、それを溶融押出しして得られたペレット状のものもあるが、前者の方が一般的に低コストで、分子量も高いので、これを使用するのが得策である。
本発明者は、この回収ＰＥＴ樹脂を如何にして鉛筆軸用材料として活用するかについて、あらゆる角度から検討した結果、このＰＥＴ樹脂とポリオレフィン樹脂とをある特定の割合でブレンドしブレンド物とすれば、鉛筆軸用として使用可能な材料となしうることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００８】
この種の回収ＰＥＴ樹脂が使用出来るので、当然のことながら、回収ＰＥＴ樹脂でないもともと繊維、ボトル、フィルムなどを作るために製造されたいわゆる未使用の新しいＰＥＴ樹脂も、本発明のＰＥＴ樹脂として使用可能である。この未使用のＰＥＴ樹脂は公知の方法で容易に製造することが出来る。すなわち、テレフタル酸ジメチルないしテレフタル酸とエチレングリコールとから、エステル交換法または直接重合法にて縮重合することにより製造することができる。未使用の樹脂の固有粘度は、用途により異なり、一般的には、０．６〜１．１ｄｌ/ｇの範囲にあり、融点は２６５℃前後の樹脂であるが、鉛筆軸に使うものとしては固有粘度の低いものの方が使い易い。また回収ＰＥＴ樹脂としては、ペットボトルからの回収品のみならず、繊維やフィルムからの回収ＰＥＴ樹脂も適用可能である。
【０００９】
この各種のソースから入手したＰＥＴ樹脂とブレンドしてブレンド物とするためのポリオレフィン樹脂としては、例えばポリプロピレン樹脂およびその変性体、ポリエチレン樹脂およびその変性体、ポリ４−メチルペンテン−１樹脂を好ましいものとして挙げることが出来る。これらは単独であるいは２種以上のブレンド物として使用することが出来る。
ポリプロピレン樹脂としては、いわゆるチーグラー・ナッタ触媒を用いて作られるアイソタクチックポリプロピレンをベースとして作られる樹脂が好ましく用いられ、ホモポリマーは勿論、少量のエチレンやαーオレフィンとのランダム・コポリマーあるいはブロック・コポリマーも用いられる。好ましくは、得られる軸の剛性（腰）の点から前２者のホモポリマーまたはランダム・コポリマーの使用が望ましい。
【００１０】
ポリエチレン樹脂としては、高密度（低圧法）ポリエチレン樹脂および低密度（高圧法）ポリエチレン樹脂のいずれでも良い。しかし、上記と同様に得られる軸の剛性の点からは、前者の使用が望ましい。
ポリ４−メチルペンテン−１樹脂は、４−メチルペンテンー１をベースとする樹脂である。三井化学（株）から”ＴＰＸ”なる商品名で市販されているものは、高融点（融点２４０℃）、低比重（比重０．８３）のポリオレフィン樹脂である。
ＰＥＴ樹脂は、良く知られているように、融点が２６５℃前後の結晶性樹脂であり、また溶融した時の粘度が極めて低いため、一般的には特に押出成形が困難である。
【００１１】
その上、仮に無理に成形しても、得られた成形品は、鉛筆ないし鉛筆型化粧品に必要な切削性（ナイフや鉛筆削り器で容易に削れる性質）を全く持ち合わせていない。
しかしながら、本発明者の研究により、ＰＥＴ樹脂とポリオレフィン樹脂をブレンドしてブレンド物とし、このブレンド物を成形して得られた成形品は、鉛筆ないし鉛筆型化粧品の軸として必須の切削性と剛性（腰の強さ）を有していることが明らかとなった。
【００１２】
このブレンド物に占めるＰＥＴ樹脂の比率は２０〜６０重量％であることが必要である。この比率が６０重量％を超えると、特に押出成形が困難となり、実用的でない。また一方、この比率が２０重量％をより低くなると、軸に必要な切削性が得られずこれまた実用に耐えない。ブレンド物に占めるＰＥＴ樹脂の好ましい比率は４０〜６０重量％である。
ＰＥＴ樹脂とブレンドして、ブレンド物とするためのポリオレフィン樹脂としては、その樹脂自体の剛性、比重、コストを考慮して、一般的には主成分としてポリプロピレン樹脂が使用されるが、切削性、成形性をさらに向上・改善するために、さらに第三成分としてポリエチレン樹脂やＴＰＸ樹脂をブレンドするのが好ましい。目的とする鉛筆ないし特に鉛筆型化粧品の軸の太さ、肉厚などによっては、当然ポリエチレン樹脂やＴＰＸ樹脂を単独で用いたブレンド物も使用出来る。
ＰＥＴ樹脂とポリオレフィン樹脂とのブレンド法としては、通常１軸ないし２軸の押出機による溶融・混練押出しによる方法が採用されるが、他の同様の方法を採用することもできる。
【００１３】
またこれら両樹脂などのブレンド物に、軸の剛性アップやコスト低減のために、タルク、炭酸カルシウムなどの無機粉末を添加・混合してもよい。またさらなる剛性アップや切削時の感触の向上のために、ガラス繊維、チタン酸カリなどのウィスカーを加えることも出来る。また、ＰＥＴ樹脂とポリオレフィン樹脂のより均一な混合状態を得るために、無水マレイン酸、無水トリメリット酸などを使ってカルボキシル基を導入した変性ポリオレフィン樹脂などのいわゆる相溶化剤を添加・混合してもよい。また、切削性をより向上させるために、このブレンド物から軸を成形する時に、化学発泡剤を添加して、成形品を若干発泡させた状態とすることも出来る。さらにまたこのブレンド物には、通常一般的に使われる帯電防止剤、滑剤、各種安定剤などを添加してもよい。
【００１４】
ＰＥＴ樹脂とポリオレフィン樹脂からのブレンド物より、鉛筆ないし鉛筆型化粧品の軸を成形する方法については、射出成形、押出成形の双方が活用出来る。いくつかの例を挙げれば次の通りである。
鉛筆の場合は、プラスチックをバインダーとして作るプラスチック芯に電線被覆法の要領でこのブレンド物を連続的に押出成形して、この芯の周囲を取り囲むようにして、無限長の鉛筆成形品とするのが経済的に最適である。しかし、従来からある木軸鉛筆の製造法と同様に、このブレンド物から厚さ約５ｍｍ程度の板を射出成形ないし押出成形して、これに溝を切り、鉛筆芯を嵌め込んで鉛筆として行く伝統的な方法も採用出来る。
また、鉛筆型化粧品の場合は、通常は最終形状として外径７〜１４ｍｍ、厚さ０．７〜１．３ｍｍ程度の円筒形の成形品とすればよいので、射出成形、押出成形のどちらの方法でも採用出来る。
【００１５】
【実施例】
以下本発明を実施例により説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１６】
実施例１：その軸の材質がペットボトルからの回収ＰＥＴ樹脂を主成分とする材料よりなる鉛筆の製造法
内容量２００リットルのドラム・タンブラーにポリプロピレン樹脂（日本ポリケム（株）製ノバテック ＦＹ６Ｈ） ３９ｋｇ、ボトルからの回収ＰＥＴ樹脂（よのペットボトルリサイクル（株）製） ５１ｋｇ、およびガラス繊維（旭ファイバーグラス（株）製チョップドストランドＣＳＯ３４１１） ５ｋｇを投入し、５分間ブレンドした。
【００１７】
このようにして得られた混合物を下記の押出機および押出条件で溶融押出しし、ペレット化してガラス繊維およびタルクで強化されたＰＥＴ樹脂とポリプロピレン樹脂のブレンド物を得た。タルク（竹原化学工業（株）製ハイトロン）は、溶融押出時に押出機のサイド・フィーダーから溶融ブレンド物中に５重量％になるように添加・配合した。
【００１８】
溶融混練のための押出機および押出条件：
押出機：プラスチック工学研究所製２軸押出機 ＢＴ−４０−Ｓ２ ３０Ｔ、
スクリュウ径 ４０ｍｍ、
シリンダー温度設定：Ｃ１ ２４５℃；Ｃ２ ２６５℃；Ｃ３ ２７５℃；ダイ ２５０℃。
一方鉛筆芯材料として米国特許第３，８３４，９１０号明細書に記載の方法に基づきＨＢ硬度用のものを調製した。
以上の２種の材料（本発明による軸用材料とＨＢ芯成形用材料）を用いて、いわゆる電線被覆法により２台の押出機と特殊クロス・ヘッドダイを使って、無限長の無塗装の鉛筆を成形した。
【００１９】
使用した成形機および成形条件は次の通りである。
軸材料用押出機：スクリュウ径 ５０ｍｍ、Ｌ/Ｄ ２５。
同上温度設定：Ｃ１ ２２０℃；Ｃ２ ２４０℃；Ｃ３ ２６０℃；アダプターおよびダイ ２５０℃。
スクリュウ回転数：１０ ｒｐｍ。
芯材料用押出機：縦型 スクリュウ径 ２０ｍｍ、Ｌ/Ｄ ２５。
同上温度設定：Ｃ１ １６０℃；Ｃ２ １７０℃；Ｃ３ １７０℃。
スクリュウ回転数：７ ｒｐｍ。
成形（引き取り）速度：３ｍ/分。
得られた無限長の成形品を鉛筆長さの１７５ｍｍにカットして、無塗装の鉛筆を完成した。
【００２０】
なお、軸材料には予め茶色の着色剤（チタン工業（株）製マピコブラウンＢ−４０３）を０，４重量％成形前に均一に配合しておき、得られる軸が従来の鉛筆の軸に近い外観になるようにした。
この鉛筆は、市販のナイフ、電動および手動の鉛筆削り器で従来の木軸鉛筆並みに簡単に削れるだけでなく、筆記時の筆圧にも十分耐える腰（剛性）と強度を有していることが判った。
なお、念のため未使用の新しいＰＥＴ樹脂でも同じ結果が得られるかどうかを確認するため、ペットボトルからの回収ＰＥＴ樹脂に代えて、未使用の新しいＰＥＴ樹脂（帝人（株）製の醤油ボトル用グレードＩ．Ｖ値 ０．７０）を用いて同じ実験を行ったところ、成形条件、得られた鉛筆成形品の仕上がりには、全く差が認められなかった。
【００２１】
実施例２：鉛筆型化粧品の製造
実施例１の軸用材料の製造において、ポリプロピレン樹脂３９ｋｇの一部（６ｋｇ）をポリエチレン樹脂（高密度ポリエチレン樹脂、日本ポリケム（株）製 ノバテックＨＤ ＨＥ４２０）で置き換えた以外は、全く同じ配合処方、溶融押出、ペレット化条件で、本発明の軸用材料を作った。
得られた軸用ペレットを次の成形機および成形条件で、外径７ｍｍ、厚さ１，５ｍｍ、長さ１１０ｍｍのパイプ状成形品に射出成形した。
【００２２】
使用成形機：型締力４０トンの日本製鋼所製射出成形機Ｊ４０Ｓ。
シリンダー温度設定：ホッパー側より先端に向かい ２３０〜２３５℃。
使用金型と型温：上記形状の一個取り、常温。
成形サイクル：３５秒。
【００２３】
得られたパイプ状成形品に、一端をセロテープで封じて市販の赤色の口紅材料を１００℃で溶融して中空部に注入し、冷却して実験的に口紅用鉛筆型化粧品を作った。このものは、指先で持って削る小型の削り器で、先端を容易に削ることが出来ると共に、実際に口紅をつける動作に十分耐えるだけの腰（剛性）と強度を持っていることが判った。
なお、削り性は、ポリエチレン樹脂を一部加えたことにより一層向上していると判断された。
【００２４】
実施例３：ＰＥＴフィルムより回収したＰＥＴ樹脂からの鉛筆型化粧品軸の製造いわゆる離型用ＰＥＴフィルムから回収したＰＥＴ樹脂を使用し、その他は実施例２と全く同様にして軸用ペレットを作った。離型用ＰＥＴフィルムは、その目的を果たすためフィルムの表面に極く薄くシリコン樹脂が塗布されているが、用済後このフィルムを回収し、専用クラッシャーで粉砕後、通常通りペレット化して本発明に使うＰＥＴ樹脂とした。
この樹脂のＩ．Ｖ値は、約０．６０で、極く微量のシリコン樹脂が混入していた。
得られた軸用ペレットを使って、実施例２と同様の条件で、鉛筆型化粧品の軸を射出成形して、同じ形状のパイプ状成形品を成形した。この成形品の腰、切削性は、実施例２で得られたものと全く差が認められなかった。
以上の実施例から判る様に、本発明に使用するＰＥＴ樹脂は、未使用の新しいものでも、ボトルからの回収品でも、またフィルムからの回収品でも問題ないことが実証された。
【００２５】
【発明の効果】
本発明による鉛筆ないし鉛筆型化粧品は、従来からあるものに比して、実用上遜色なく、またコスト的にも低減の可能性が十分あるので、その工業的価値は高い。その上、その有効活用の必要性が叫ばれているペットボトルからのリサイクル（回収）ＰＥＴ樹脂の新規用途としても期待されるので、その価値は一段と大きいと言える。

Claims (2)

1. 鉛筆ないし鉛筆型化粧品であって、その軸が、ポリエチレンテレフタレート樹脂とポリオレフィン樹脂のブレンド物からなり且つこのブレンド物におけるポリエチレンテレフタレート樹脂の構成比率が２０〜６０重量％であることを特徴とする鉛筆ないし鉛筆型化粧品。
2. ポリオレフィン樹脂が、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ４−メチルペンテン−１樹脂またはこれらのブレンド物である請求項１に記載の鉛筆ないし鉛筆型化粧品。