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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

いろえんぴつは、なにで できて いるの?

色鉛筆の芯は何でできているのか ── 黒鉛の鉛筆との材料のちがい

色鉛筆の芯の組成 ── 黒鉛と粘土を焼く鉛筆との対比と、混色・消しにくさ・退色

分野:技術

あかい いろえんぴつで かいた せんを、けしゴムで こすった ことは ありますか。くろい えんぴつなら すっと きえるのに、いろえんぴつは うすく のこる ことが あります。

どうやら、なかみが ちがうようです。しらべて みました。

赤い色鉛筆の線を消しゴムでこすると、黒い鉛筆のようにはきれいに消えず、うっすら残ることがあります。見た目はそっくりなのに、芯の中身は別物のようです。

黒鉛の鉛筆と色鉛筆で、材料と作り方がどうちがうのか。そのちがいが、色の出方、重ね塗り、消しにくさ、色あせにどうつながるのかを、鉛筆メーカーの説明などでたどります。

黒い鉛筆の芯は黒鉛と粘土を焼いたもの、色鉛筆の芯は顔料・タルク・ロウ・糊などを焼かずに固めたもの、と鉛筆メーカーは説明している[1][2]。同じ「鉛筆」でも、材料も工程もちがう。この差が、色の出方、重ねたときの混色、消しゴムでの消えにくさ、光による退色にどう関わるのか。三菱鉛筆・日本鉛筆工業協同組合・サクラクレパス・JISなど複数の資料を突き合わせて整理する。

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1. くろい えんぴつと、なにが ちがうの?

1. 黒い鉛筆の芯は、黒鉛と粘土でできている

1. 黒鉛の鉛筆の芯 ── 黒鉛と粘土を約1000℃以上で焼く

くろい えんぴつの しんは、こくえんと ねんどで できて います。こくえんは、くろっぽい はいいろの いしの なかまです[1]。

こくえんは、うすい いたが たくさん かさなった ような つくりだと いわれます。いたと いたの あいだが すべりやすいので、かくと なめらかなのです[4]。

こくえんと ねんどを まぜて、たかい おんどで やいて かためます。まぜる わりあいで、Hや Bの かたさが きまります[2]。

でも、こくえんが だせる いろは、くろから はいいろの 1しゅるいだけ。あかや あおは、こくえんでは だせません。

黒い鉛筆の芯は、黒鉛と粘土でできています。黒鉛と粘土を混ぜる割合で、HやBといった硬さが決まります[1][2]。

黒鉛は、薄い層が重なったような構造をしていて、層と層のあいだがすべりやすい物質です。書くときのなめらかさは、この性質によると説明されています[4]。色は少し鉛色がかった黒〜灰色です。

芯は、形にしたあとで、1000℃以上の高温で焼き上げられます[5]。ただし、黒鉛が出せるのは黒〜灰色の1色だけです。赤や青の色鉛筆を作るには、別のもとが要ります。

鉛筆の黒い芯は黒鉛と粘土でできており、混ぜる比率でHやBなどの硬度が決まる[1][2]。黒鉛は炭素の同素体のひとつで、層状構造をもち、層間がすべりやすいことが筆記時のなめらかさの要因と説明されている[4]。色はやや鉛色がかった黒〜灰色で、黒鉛そのものが色を作り分けるわけではない。

芯は乾燥後、1000℃以上で焼く[5]。この焼成工程が、あとで見る色鉛筆との大きなちがいになる。

2. いろえんぴつの しんは?

2. 色鉛筆の芯は、粘土を使わず顔料を固めたもの

2. 色鉛筆の芯の材料 ── 顔料・タルク・ロウ・糊、粘土は使わない

いろえんぴつの しんには、ねんどを つかいません。かわりに、いろを だす ための 顔料がんりょう、かき あじを よくする タルクや ロウ、かためる ための のりなどを つかいます[1]。

がんりょうは、いろの もとに なる こな です。あかい いろえんぴつには あかい、あおい いろえんぴつには あおい いろの もとが はいって います。

たとえるなら、いろの ついた すなを、ロウと のりで かためた ような ものです。ただし ほんとうは、すなでは なく、がんりょうと いう いろの もとです。

色鉛筆の芯は、粘土を使いません。色を出すための顔料、書き味をよくするタルクやロウ、全体を固めるための糊などでできています[1]。日本鉛筆工業協同組合も、粘土を使わず、染料や顔料、タルク、ロウなどを混ぜ合わせると説明しています[2]。2つの団体の説明は、おおむね同じです。

つまり、黒鉛の鉛筆では黒鉛が「黒い色」と「書ける芯」の両方の役目をしているのに対し、色鉛筆では、色を出す材料と、書き味や固めるための材料が、別々に入っています。色を変えたいときは、色のもとを取りかえればよい、ということです。

配合の割合は、メーカーや色で変わります。ある資料には、タルクが半分ほどを占める例が載っていますが、これは一例です[11]。

三菱鉛筆は、色鉛筆の芯を「粘土は使わず、色を出すための顔料、書き味のためのタルクやロウ、固めるための糊などでできている」と説明する[1]。日本鉛筆工業協同組合も同様に、粘土を使わず染料や顔料、タルク、ロウなどを混ぜると述べている[2]。2つの鉛筆業界の資料で一致する。

黒鉛の鉛筆では黒鉛が「色」と「芯の骨格」を兼ねているが、色鉛筆では色材(顔料・染料)と体質材(タルク)、展色剤(ロウ)、糊剤が役割を分けて入っている。二次資料のWikipediaによると、糊剤にはカルボキシメチルセルロース(CMC)などが使われ、金色・銀色には銅やアルミニウムの金属粉が使われる[11]。

配合比は、同じ二次資料の紹介するメーカー説明の一例として、タルク約50%・ロウ約25%・顔料約20%・糊剤約5%とされる。ただし一次資料では確認できず、メーカーや色で変わるため、数字は目安にとどめる。また「すべて顔料」とは限らず、日本鉛筆工業協同組合は染料にも言及している[2]。

3. どうやって かためるの?

3. 焼かずに、50℃で約3日かけて乾かす

3. 製造工程 ── 水で練って押し出し、50℃・平均70時間乾燥

くろい えんぴつの しんは、たかい ひで やきます。いろえんぴつの しんは、やきません[2]。

みずを くわえて まぜて、ほそい しんの かたちに おしだします。20センチぐらいに きって、50ど ほどの かわかす きかいに いれます。

かわかす じかんは、へいきんで 70じかん ほどです[3]。3にち ちかくです。

やかない ので、いろえんぴつの しんは やわらかく なります。

色鉛筆の芯は、原料に水を加えて混ぜ、芯の太さに押し出して約20センチに切り、50℃の乾燥機で乾かして作ります。三菱鉛筆の説明では、乾燥時間は平均70時間ほどです[3]。70時間は3日近くにあたります。ただし「平均」なので、いつも同じ時間とは限りません。

黒鉛の鉛筆と大きく違うのは、炉で焼かないことです[2][3]。三菱鉛筆は、焼かないので芯がやわらかいとも述べています。黒鉛の鉛筆とは、芯の固め方がちがうのです。

三菱鉛筆の説明では、色鉛筆の芯は水を加えて混ぜ、芯の太さに押し出して約20cmに切り、50℃の乾燥機で平均70時間ほど乾かす。炉で焼かないので、やわらかい[3]。70時間は平均値であって固定値ではない。日本鉛筆工業協同組合も、色鉛筆は焼かずに固めると述べている[2]。

黒鉛の鉛筆が1000℃以上で焼く[5]のに対し、色鉛筆は50℃の乾燥だけで固める。工程がまったく違う。粘土を焼き固めた芯と、ロウや糊で固めた芯なので、材料だけでなく固まり方も別物といえる。

4. いろは どこから くるの?

4. 色は、水に溶けない粒の顔料から

4. 顔料と染料 ── 溶けない着色剤と、発色・耐光性

いろの もとには、顔料がんりょうと 染料せんりょうが あります。みずなどに とける ものが せんりょう、とけない ものが がんりょうです[6]。

みつびし えんぴつは、いろえんぴつに がんりょうを つかって います。せんりょうより、いろが きれいに でて、ひかりにも つよいと せつめい して います[7]。

ただし、ぜんぶの いろが つよい わけでは ありません。いろに よっては、あえて ひかりに よわい がんりょうを つかう ことも あります。

色のもとには、染料と顔料があります。溶剤に溶けるものを染料、溶けないものを顔料といいます。顔料は、溶けずに小さな粒として全体に散らばった状態で使われます[6]。

三菱鉛筆は、色鉛筆に顔料を使っていて、染料より発色や耐光性にすぐれると説明しています[7]。耐光性は、光に当たっても色が変わりにくい性質です。

ただし、「顔料なら色あせない」わけではありません。色によっては、色合いを大事にするために、ほかの筆記具より耐光性が弱い顔料をあえて使うことがある、とも書かれています[7]。

三菱鉛筆は、溶剤に溶ける着色剤を染料、溶けないものを顔料と区別し、顔料は溶剤中に粒として均一に分散させて使うと説明する[6]。色鉛筆には顔料を用いており、染料に比べて発色性・耐光性に優れる一方、色によっては色相を重視し、他の筆記具より耐光性の弱い顔料を使う場合がある[7]。

「顔料=色あせない」ではなく、色ごとに差がある点が要になる。芯に染料を併用する製品にも日本鉛筆工業協同組合は触れているため[2]、全色が顔料だと断定はしない。

5. かさねると、なぜ まざるの?

5. 色の粒を重ねると、目には混ざって見える

5. 混色 ── 色の層を重ねる塗り方と、筆圧・紙の凹凸

あかと きいろの いろえんぴつを かさねて ぬると、だいだいいろに みえます。

サクラクレパスは、「いろの そうを かさねる イメージ」と せつめい して います。かみの うえに ついた ちいさな いろの つぶが、ひとの めには まざった ように みえるのだそうです[9]。

かくとき ちからを よわく すれば うすく、つよく すれば こく なります。ただし つよすぎると、かみが へこんで、つぎの いろが のりにくく なります。

あかるい いろから ぬるのが きほんです。

色鉛筆で色を混ぜるときは、絵の具のように混ぜ合わせるのではなく、色の層を重ねるイメージだと、サクラクレパスは説明しています。紙の表面についた細かい色の粒が、人の目には混ざったように見えるためです[9]。

力の入れ方でも見え方が変わります。筆圧が弱ければ薄く、強ければ濃く塗れます。ただし強すぎると紙がへこんで、そのあとに重ねる色が乗りにくくなります。鉛筆を立てて塗ると紙の凹んだところにも色が入り、寝かせると紙の目が出やすい、とも説明されています[9]。

基本は、明るい色から塗り始めることです。

サクラクレパスの解説では、色鉛筆の混色は「色のレイヤーを重ねるイメージ」で、紙の表面に付いた細かい色の粒が人の目には混じったように見える。塗る順は明るい色からが基本とされる[9]。

筆圧が弱ければ薄く、強ければ濃く塗れるが、強すぎると紙がへこみ、その後の色が乗りにくくなる。垂直に立てて塗ると紙の凹部にも色が入り、寝かせると紙の目が出やすい[9]。

6. どうして けしにくいの?

6. ロウが紙にしみこむと、消しゴムでは落ちにくい

6. 消しにくさの説明 ── 表面に乗る黒鉛と、しみこむロウ

はじめの なぞに もどります。いろえんぴつが けしにくい わけです。

みつびし えんぴつの ひとの はなしとして、こんな せつめいが しょうかい されて います。こくえんは かみの うえに のるだけ。いろえんぴつは、ロウが とけて かみの なかに しみこむので、けしゴムと なじみにくい、と[10]。

ロウは、いろえんぴつの しんに はいって いる ざいりょうでした。くろい えんぴつには はいって いません。

ちなみに、みずで にじませて えを かく いろえんぴつも あります。ふつうの いろえんぴつは、みずに とけません[11]。

はじめの疑問に戻ります。色鉛筆が消しゴムで消えにくいのはなぜでしょうか。

三菱鉛筆の担当者の話として、QuizKnockがこう紹介しています。黒鉛は紙の表面に乗っているだけなので、消しゴムで取れやすい。色鉛筆はロウが溶けて紙の内部にしみこむので、消しゴムとなじまず、消しにくくなる[10]。ロウは、黒鉛の鉛筆の芯には入っていない材料です。ロウがなぜ溶けるのかまでは、この資料には書かれていません。

つまり、色鉛筆の「消しにくさ」は、芯の材料の差から説明されています。ちなみに水彩色鉛筆は、乳化剤を加えるなどして水に溶けるようにしてあり、水を含ませた筆でにじませることができます。ふつうの色鉛筆は、油性で水に溶けません[11]。

QuizKnockは、三菱鉛筆の担当者の話として、黒鉛は紙の表面に乗るのに対し、色鉛筆はロウが溶けて紙の内部にしみこみ、消しゴムとなじまず消しにくくなると紹介している[10]。ロウは黒鉛の鉛筆の芯には含まれない材料だ(2章)。ただし、この説明は二次的な記事で、ロウが溶ける原因(摩擦熱かどうか)は原文で確かめられていないため、「〜と説明されている」にとどめる。

なお、色鉛筆の芯は油性で、水に溶けない。水彩色鉛筆は乳化剤の添加などで水溶性を持たせてあり、水筆でにじませられる[11]。この点も二次資料に基づく。

7. ひなたに おくと どうなるの?

7. 色あせには、色や線の濃さで差がある

7. 退色 ── 色ごとの差と、JIS S 6006が定める耐光性の等級

いろえんぴつで かいた えを、ずっと ひなたに おくと、いろが かわる ことが あります。

みつびし えんぴつは、いろや せんの こさで、いろあせの ていどが ちがうと せつめい して います。ちょくせつ ひなたに あて つづけると、すう ねんで べつの いろづかいの えのように なる ことも ある、と かいて あります[7]。

だから えは、ひなたを さけて かざるのが よさそうです。

三菱鉛筆は、色や描線の濃さ(厚さ)によって色あせの程度が違うと説明しています。色鉛筆の絵を直射日光に当て続けると、数年で違う色使いの絵のように変わる場合がある、とも書かれています[7]。

日本には、色鉛筆の芯について決めたJIS(日本産業規格)S 6006があります。標準色は48色で、色合い・明るさ・鮮やかさに基準と許される範囲があり、耐光性も変退色3級以上(一部の色は2級以上)と定められています[8]。確認した色合いや耐光性などの決まりの中には、顔料の組成は見当たりませんでした。

なお、この48色は規格上の標準色の数であり、お店で売られている色数とは別です。

三菱鉛筆は、色や描線の濃さ(厚さ)で退色の程度が異なり、直射日光に当て続けると数年で違う色使いの絵のように変わる場合があると説明する[7]。顔料は耐光性が比較的よいが、色ごとに差がある(4章)。

JIS S 6006:2020は、色鉛筆の芯の標準色を48色定め、色相・明度・彩度の基準値と許容範囲で管理する。耐光性は変退色3級以上とし、あかむらさき・ふじむらさき・ふじいろ・うすむらさき・ももいろなど一部の色は2級以上とする[8]。顔料の組成は規定していない。48色は規格の標準色の数で、市販の色数ではない。転載サイトの記載に基づくため、正式な規格は日本産業標準調査会の公式版で確かめるとよい。

8. くらべて みよう

8. 2本の鉛筆を、消しゴムで消し比べてみる

8. 消し比べと重ね塗りで確かめる ── 資料の読み方

かみの はしに、くろい えんぴつと、あかい いろえんぴつで、おなじ ながさの せんを かいて みましょう。けしゴムで、おなじ ちからで こすって くらべます。

つぎに、あかと きいろを かさねて ぬって みます。あかるい きいろから ぬります。ちからを よわく、つよく かえて、こさの ちがいも みて みましょう。

いろえんぴつは とがって いるので、ひとに むけない ように します。かみは、かいても いい ものを つかいます。

紙の端に、黒い鉛筆と赤い色鉛筆で、同じ長さの線を書いてみましょう。同じ消しゴムを、同じくらいの力で当てて、消え方をくらべます。

次に、黄色を先に、赤を重ねて塗ってみます。筆圧を弱いものから強いものまで変えて、同じ場所でも濃さがどう変わるかを見てください。虫めがねがあれば、紙の目に色の粒が入っている様子が見えるかもしれません。

消し比べは、紙や消しゴムによっても結果が変わります。1回の結果だけで決めず、何回か試すのがよさそうです。色鉛筆の先は尖っているので、人に向けたり、振り回したりしないようにしましょう。

紙の端に、黒鉛の鉛筆と色鉛筆で同じ長さの線を引き、同じ消しゴムで同じ力で消し比べる。次に、黄色を先に塗り、その上に赤を重ねて、筆圧を段階的に変える。虫めがねで見ると、色の粒の並び方が見えるかもしれない。消え方は紙や消しゴムでも変わるので、1回で結論を出さず、何回か試す。色鉛筆の先は尖っているので、人に向けない。

資料を読むなら、三菱鉛筆のFAQ(芯の材料[1]、耐光性[7])と、製造工程のページ[3]が短くて読みやすい。混色と筆圧はサクラクレパスの記事[9]、耐光性の等級はJIS[8]にあたる。1908年にファーバーカステルが全60色のポリクロモスを発売したなど歴史の話は、Wikipedia[11]から追いかけられるが、二次資料なので原典で確かめてほしい。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

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  1. 三菱鉛筆「FAQ 鉛筆・色鉛筆の材料」。https://www.mpuni.co.jp/customer/pencil/qa_01.html (黒い芯と色鉛筆の芯の材料)
  2. 日本鉛筆工業協同組合「鉛筆のできるまで」。https://www.jwima.org/pencil/05dekirumade/05dekirumade.html (黒い芯・色鉛筆の芯の材料と、焼かないこと)
  3. 三菱鉛筆「色えんぴつができるまで」。https://www.mpuni.co.jp/special/tour/c_pencil.html (押し出し・乾燥の工程)
  4. トンボ鉛筆「鉛筆の芯に使う黒鉛」。https://www.tombow.com/mamechishiki/p12/ (黒鉛の層状構造と色)
  5. トンボ鉛筆「えんぴつ工場」。https://www.tombow.com/sp/kids/pencil/factory.html (黒い芯を1000℃以上で焼くこと)
  6. 三菱鉛筆「FAQ 油性と水性、染料と顔料の違い」。https://www.mpuni.co.jp/customer/ans_33.html (染料と顔料のちがい)
  7. 三菱鉛筆「FAQ 色鉛筆の耐光性」。https://www.mpuni.co.jp/customer/ans_179.html (顔料の使用、耐光性、色あせ)
  8. JIS S 6006:2020「色鉛筆芯」(転載サイト)。https://kikakurui.com/s/S6006-2020-01.html (標準色の数と耐光性の等級)
  9. サクラクレパス SAKURA PRESS「色鉛筆の塗り方」。https://www.craypas.co.jp/press/feature/009/sa_pre_0191.html (混色・筆圧・塗る順)
  10. QuizKnock「色鉛筆がきれいに消せないのはなぜ?」。https://web.quizknock.com/colored-pencil (消しにくさの説明。二次的な記事)
  11. Wikipedia「色鉛筆」。https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%89%B2%E9%89%9B%E7%AD%86 (配合例・水彩色鉛筆・歴史。二次資料)

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