CN115443219B - 热变色性书写工具 - Google Patents
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Abstract
本发明的热变色性书写工具具备热变色性墨和摩擦体,所述摩擦体用于通过摩擦热使由热变色性墨形成的笔迹热变色,其中,在热变色性墨中添加有金属光泽颜料,在热变色性书写工具设置有用于安装摩擦体(3)的安装孔(2),摩擦体(3)包括被插入到安装孔(2)中的安装部(5)和从安装孔(2)突出的凸曲面形状的摩擦部(32),摩擦部(32)的体积Ve和金属光泽颜料的体积Vp满足5≤Ve/Vp≤35,摩擦部(32)的最大外径D和突出长度L满足0.1≤L/D≤1.5,摩擦体(3)的材料依据日本工业标准的JIS K 7215测定的压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值处于60以上且85以下的范围,以及由下式定义的肖氏A硬度的值(ΔHS)为0以上且小于5。ΔHS=(压针刚开始接触后的肖氏A硬度值)‑(从压针开始接触起15秒后的肖氏A硬度值)。
Description
技术领域
本发明涉及书写工具。进而,涉及具备用于使热变色性墨的笔迹热变色的摩擦体的书写工具。
背景技术
近年来,热变色性书写工具广泛普及。热变色性书写工具内置有热变色性墨。热变色性墨的笔迹可以通过加热而变色或消色。热变色性书写工具具备产生用于使热变色性墨的笔迹消色或变色的摩擦热的摩擦体。需要说明的是,关于热变色性墨的“变色”是指从有色变为其他有色。“消色”是变色的一个方式,是指从有色变为无色。
例如,国际公开第2018/116767号公开了一种书写工具,该书写工具内置有在热变色性墨中添加有金属光泽颜料的热变色性墨。该热变色性书写工具具备包含粘弹性体的摩擦体。该摩擦体能够化学地和物理地擦除添加有金属光泽颜料的热变色性墨。即,包含粘弹性体的摩擦体通过摩擦热使热变色性墨消色,并且通过粘弹性吸附金属光泽颜料而将其从纸面剥离。这样,国际公开第2018/116767号中公开的包含粘弹性体的摩擦体兼具通过摩擦热使热变色性墨消色的化学擦除性和通过粘弹性使金属光泽颜料剥离的物理擦除性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2018/116767号
发明内容
发明要解决的课题
但是,包含粘弹性体的摩擦体存在如下问题:由于摩擦热变色性墨的笔迹时的往复运动(以下称为“摩擦动作”),摩擦体的变形量逐渐变大。即,粘弹性体具有若施加一定的外力则随着时间的经过而变形量变大的性质。因此,包含粘弹性体的摩擦体通过反复进行摩擦动作而逐渐较大地变形。若摩擦体的变形量变大,则有时无法产生使热变色性墨的笔迹变色或消色所需的摩擦热。
另一方面,若逐渐减小用于使摩擦体进行摩擦动作的力,则能够将摩擦体的变形量保持为恒定。但是,用于使摩擦体进行摩擦动作的力变得过小,有时无法产生用于使热变色性墨的笔迹变色或消色所需的摩擦热。特别是,由合成树脂构成的摩擦体的弹性模量依赖于温度。因此,在摩擦体自身的温度因摩擦热而上升的情况下、以及摩擦体在高温的环境下使用的情况下,摩擦体容易更大地变形。
本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种热变色性书写工具,能够化学地和物理地擦除添加有金属光泽颜料的热变色性墨的笔迹,并且通过抑制摩擦体的变形,能够使摩擦体发挥所希望的摩擦性能。
用于解决课题的方案
(1)为了实现上述目的,本发明的热变色性书写工具具备热变色性墨和摩擦体,所述摩擦体用于通过摩擦热使由所述热变色性墨形成的笔迹热变色,其中,在所述热变色性墨中添加有金属光泽颜料,在所述热变色性书写工具设置有用于安装所述摩擦体的安装孔,所述摩擦体包括被插入到所述安装孔中的安装部和从所述安装孔突出的凸曲面形状的摩擦部,所述摩擦部的体积Ve和所述金属光泽颜料的体积Vp满足5≤Ve/Vp≤35,所述摩擦部的最大外径D和突出长度L满足0.1≤L/D≤1.5,所述摩擦体的材料依据日本工业标准的JIS K 7215测定的压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值处于60以上且85以下的范围,以及由下式定义的肖氏A硬度的值(ΔHS)为0以上且小于5。
ΔHS=(压针刚开始接触后的肖氏A硬度值)-(从压针开始接触起15秒后的肖氏A硬度值)
上述(1)的热变色性书写工具所具备的摩擦体能够通过摩擦热使热变色性墨的笔迹化学地变色或消色,并且能够物理地剥离添加到热变色性墨中的金属光泽颜料。另一方面,通过使摩擦体的材料的ΔHS小于5,能够对摩擦部赋予针对摩擦动作的足够的刚性。由此,能够抑制摩擦动作时的摩擦部的变形,能够使摩擦部发挥所希望的摩擦性能。
(2)优选的是,在上述(1)的热变色性书写工具中,所述摩擦体的材料依据日本工业标准的JIS K 6251测定的切断时拉伸强度Tb与切断时伸长率Eb之积的值(Tb×Eb)为5000以上且18000以下。
通过将摩擦体的材料的切断时拉伸强度Tb与切断时伸长率Eb之积的值(Tb×Eb)设为5000以上且18000以下,摩擦笔迹时的摩擦体产生适当的量的磨屑。由此,能够使添加到热变色性墨中的金属光泽颜料附着于磨屑而将其包入。
(3)优选的是,在上述(1)或(2)的热变色性书写工具中,所述安装孔以沿着纵向的中心轴贯通构成所述热变色性书写工具的杆筒的后端部或笔帽的顶部的方式设置,在位于上端以及下端的两个开口之间具有内周面,在所述安装孔的内周面形成有朝向所述安装孔的内侧突出的内向突起,在所述安装部的外周面形成有朝向所述安装部的外侧突出的外向突起,在所述安装部被插入到所述安装孔中时,所述外向突起越过所述内向突起,由此所述外向突起与所述内向突起相互卡定,在所述摩擦体,沿着纵向的中心轴设置有至少在所述安装部的下端开口的笔直的内孔,在所述内孔中插入有棒状的中芯,所述棒状的中芯具有收纳于所述内孔的长度以及与所述内孔的内周面接触的外周面,在所述安装部被插入到所述安装孔中且所述中芯被插入到所述内孔中的状态下,所述中芯被保持在与所述安装孔的内周面对应的位置,由此所述安装部构成为被夹持在所述中芯的外周面与所述安装孔的所述内向突起之间。
摩擦体的安装部被夹持在中芯的外周面与安装孔的内向突起之间,牢固地固定于安装孔。由此,摩擦部整体的刚性变高,能够抑制摩擦动作时的摩擦部的变形,能够使摩擦部发挥所希望的摩擦性能。特别是,即使在摩擦部由硬度低的材料形成的情况下,也能够对摩擦部整体赋予所希望的刚性。由此,能够使热变色性墨的笔迹高效地热变色。并且,中芯在使安装孔的内向突起与安装部的外向突起卡定之后,被插入到摩擦体的内孔中。由此,不需要较大的力,就能够容易地将摩擦体安装于热变色性书写工具。
(4)优选的是,在上述(3)的热变色性书写工具中,在所述安装部被插入到所述安装孔中且所述中芯被插入到所述内孔中的状态下,所述中芯具有从所述内孔的下端的开口到所述安装孔的上端的开口的长度。
由于中芯具有从内孔的下端的开口到所述安装孔的上端的开口的长度,因此,在摩擦部磨损的情况下,中芯不会从摩擦部露出而损伤纸面。
(5)优选的是,在上述(3)或(4)的热变色性书写工具中,在所述安装部被插入到所述安装孔中且所述中芯被插入到所述内孔中的状态下,所述中芯的下端位于与所述安装部的下端相同的位置,或者位于比所述安装部的下端靠上的位置。
通过使中芯的下端位于与安装部的下端相同的位置,或者位于比安装部的下端靠上的位置,中芯向摩擦体的插入变得容易,组装性提高。
(6)优选的是,在上述(3)~(5)中任一项的热变色性书写工具中,所述内孔是在所述安装部的下端开口且在所述摩擦部的上端不开口的一方被堵塞的孔,在所述中芯被插入所述内孔的过程中,为了排出所述内孔内的空气,在所述中芯设置有通气部。
在中芯被插入内孔的过程中,内孔内的空气不会被中芯压缩地向外部排出。由此,中芯向摩擦体的插入变得容易,能够将中芯可靠地安装于内孔。
(7)优选的是,在上述(6)的热变色性书写工具中,所述通气部是沿着所述中芯的纵向的中心轴从所述中芯的一端贯通至另一端的贯通孔。
在中芯被插入内孔的过程中,内孔内的空气不会被中芯压缩地通过贯通孔可靠地向外部排出。由此,中芯向摩擦体的插入变得容易,能够将中芯可靠地安装于内孔。
(8)优选的是,在上述(6)的热变色性书写工具中,所述通气部是沿着所述中芯的外周面从所述中芯的一端连续到另一端的至少一个槽或突起。
在中芯被插入内孔的过程中,中芯的槽或突起在中芯的外周面与内孔的内周面之间形成间隙。由此,内孔内的空气不会被中芯压缩地通过由槽或突起形成的间隙可靠地向外部排出。由此,中芯向摩擦体的插入变得容易,能够将中芯可靠地安装于内孔。
(9)优选的是,在上述(3)~(8)中任一项的热变色性书写工具中,所述中芯在上下方向上为对称形状。
由于中芯在上下方向上为对称形状,因此,消除了中芯的上下的区别。由此,能够从中芯的上下任一方插入内孔,将中芯插装于内孔的作业变得容易。
(10)优选的是,在上述(3)~(9)中任一项的热变色性书写工具中,在所述中芯的外周面设置有与所述内孔的内周面接触的突部。
设置于中芯的外周面的突部将中芯更牢固地保持在内孔内。由此,能够可靠地防止中芯从内孔脱落。
(11)为了实现上述目的,本发明的热变色性书写工具具备热变色性墨和摩擦体,所述摩擦体用于通过摩擦热使由所述热变色性墨形成的笔迹热变色,其中,在所述热变色性墨中添加有荧光颜料、蓄光性颜料以及二氧化钛中的至少一种,在所述热变色性书写工具设置有用于安装所述摩擦体的安装孔,所述摩擦体包括被插入到所述安装孔中的安装部和从所述安装孔突出的凸曲面形状的摩擦部,所述摩擦体的材料依据日本工业标准的JISK 6251测定的切断时拉伸强度Tb与切断时伸长率Eb之积的值(Tb×Eb)为5000以上且18000以下。
通过将摩擦体的材料的切断时拉伸强度Tb与切断时伸长率Eb之积的值(Tb×Eb)设为5000以上且18000以下,摩擦笔迹时的摩擦体产生适当的量的磨屑。由此,能够使添加到热变色性墨中的荧光颜料、蓄光性颜料以及二氧化钛中的至少一种附着于磨屑而将其包入。
发明的效果
本发明的热变色性书写工具能够化学地和物理地擦除添加有金属光泽颜料的热变色性墨的笔迹,并且通过抑制摩擦体的变形,能够使摩擦体发挥所希望的摩擦性能。
在此,在本说明书中,关于热变色性书写工具的“前”是指笔尖的方向,关于热变色性书写工具的“后”是指与笔尖相反的方向。另外,关于安装孔的“上”是指杆筒的后端部的方向或笔帽的顶部的方向,关于安装孔的“下”是指与它们相反的方向。并且,关于摩擦体的“上”是指摩擦部的方向,关于摩擦体的“下”是指安装部的方向。除此以外,构成本说明书中记载的组合物的多种成分的含量只要未特别说明,则是指相当于各成分的物质的合计量。另外,“金属光泽颜料”的用语中广泛包含能够对热变色性墨的笔迹赋予光亮性的颜料。例如,透明性金属光泽颜料以及金属蒸镀树脂颜料都包含在“金属光泽颜料”的用语中。
附图说明
图1表示本发明第一实施方式的热变色性书写工具的主要部分,是表示将摩擦体的安装部插入杆筒的安装孔之前的状态的剖视图。
图2是表示将摩擦体的安装部插入杆筒的安装孔的过程的临时插入状态的剖视图。
图3是表示将摩擦体的安装部插入到杆筒的安装孔中的状态的剖视图。
图4是表示将中芯插入到摩擦体的内孔中的状态的剖视图。
图5是表示本发明第二实施方式的热变色性书写工具的剖视图。
图6是表示由本发明第三实施方式的热变色性书写工具和摩擦体构成的书写套件的外观图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式的热变色性书写工具进行说明。
1.概要
图1~图4表示本发明第一实施方式的热变色性书写工具的主要部分。在图1~图4中,热变色性书写工具的整体未图示,仅图示构成热变色性书写工具的杆筒1的后端部。本实施方式的热变色性书写工具具备杆筒1、摩擦体3以及中芯7。在杆筒1的后端部设置有安装孔2。在安装孔2安装有摩擦体3。在摩擦体3沿着纵向的中心轴设置有内孔31。在内孔31中插入中芯7。
2.安装孔
如图1所示,在杆筒1的后端部设置有安装孔2。安装孔2沿着纵向的中心轴贯通杆筒1的后端部。安装孔2在位于上端和下端的两个开口之间具有内周面。在安装孔2的内周面的下方形成有环形的内向突起21。在内向突起21的内周面形成有作为倒圆锥状的锥面的引导面21a。引导面21a的直径随着从上向下而逐渐变小。引导面21a的下端与安装孔2的下端的开口即最小径部21b的垂直的内周面连续。这样的安装孔2的横向的截面形状是直径不同的圆形。
在此,杆筒1通过对合成树脂(例如,聚丙烯)进行注射成形而制造。安装孔2以及内向突起21通过注射成形而一体成形于杆筒1的后端部。需要说明的是,安装孔2不限于设置于杆筒1的后端部,例如也可以设置于构成热变色性书写工具的笔帽的顶部。
3.摩擦体
如图1所示,本实施方式的摩擦体3构成为在炮弹型的摩擦部32(大径部4)的下方一体成形有直径比摩擦部32小的安装部5(小径部)。摩擦部32用于通过摩擦热使附着于纸面的热变色性墨热变色。并且,本实施方式的摩擦部32具有将添加到热变色性墨中的金属光泽颜料从纸面吸附而剥离的功能。安装部5用于将摩擦体3安装于杆筒1的安装孔2。
3.1摩擦部(大径部)
摩擦部32的外周面形成为能够以各种倾斜角与纸面接触的凸曲面形状。摩擦部32的下端的直径比安装孔2的上端的开口的直径大,优选比杆筒1的后端面的直径小。在摩擦部32与安装部5的边界形成有与杆筒1的后端面抵接的环形面41。在将安装部5安装于安装孔2时,摩擦部32比杆筒1的后端面向上方突出。
如图1所示,摩擦部32的最大外径D和摩擦部32的突出长度L满足0.1≤L/D≤1.5,优选满足0.5≤L/D≤1.1。摩擦部32的最大外径D与突出长度L的比率L/D成为摩擦部32的向外部露出的部分的大小以及摩擦部32的刚性的基准。若L/D的值为0.1以上,则摩擦部32具备足够的刚性,以摩擦纸面上的笔迹。另一方面,若L/D的值为1.5以下,则摩擦部32具备足以擦除较多笔迹的大小的露出部分。本实施方式的摩擦部32的最大外径D=6.1,突出长度L=6.3,L/D≈1.0。
需要说明的是,在将摩擦部32设为凸曲面形状的情况下,优选使摩擦部32的顶部的壁厚最厚。由此,摩擦纸面上的笔迹时使用的顶部以及顶部附近的刚性变高,能够顺畅地进行摩擦动作。
3.2安装部
安装部5由筒状的壁部构成,具有比摩擦部32的下端的直径小且能够插入安装孔2的直径。在安装部5的外周面的中央形成有环形的外向突起51。在安装部5的外周面中的外向突起51的上方形成有环形的鼓出部52。安装部5中的外向突起51的下方成为圆筒部53。
在外向突起51的外周面形成有作为倒圆锥状的锥面的引导面51a。引导面51a的直径随着从下向上而逐渐变大。引导面51a的上端与外向突起51的最大外径部51b的垂直的外周面连续。最大外径部51b的垂直的外周面的上端与水平的环形的上端面连续。
在此,外向突起51的最大外径部51b的直径比上述安装孔2的内向突起21的最小内径部21b的直径大,且比安装孔2的上端的开口的直径小。例如,最大外径部51b与最小内径部21b的尺寸差在0.5mm~2.0mm的范围内,优选在0.5mm~1.0mm的范围内。通过这样的尺寸差,在安装部5插入安装孔2的过程中,外向突起51顺畅地通过内向突起21,能够使外向突起51与内向突起21容易地卡定(参照图2以及图3)。
在安装部5完全插入安装孔2时,鼓出部52与安装孔2的上端的开口的内周面接触(参照图3)。由此,摩擦体3的径向的晃动被抑制。鼓出部52的直径与安装孔2的上端的开口的直径大致相同。另外,鼓出部52的直径比摩擦部32的下端的直径小,且比外向突起51的最大外径部51b的直径大。
圆筒部53的直径比上述安装孔2的内向突起21的最小内径部21b的直径小。圆筒部53用于使安装部5相对于安装孔2成为临时插入状态。该临时插入状态如图2所示。通过这样的圆筒部53,摩擦体3的安装作业变得容易。即,通过使摩擦体3朝向安装孔2落下,能够成为图2所示的临时插入状态。之后,通过将摩擦体3朝向安装孔2压入,安装部5完全插入安装孔2,与此同时,外向突起51与内向突起21卡定(参照图3)。需要说明的是,安装部5中的外向突起51的下方的外周面并不限定于圆筒部53的圆周面,例如也可以是倒圆锥状的锥面。
3.3环形空间的形成
安装部5的中间部(鼓出部52与外向突起51之间的部分)的外径比安装孔2的入口附近(比内向突起21靠上方的部分)的内径小。由此,在图2所示的临时插入状态下,在安装部5与安装孔2之间形成环形空间6。通过该环形空间6,安装部5的中间部不会压接于安装孔2的入口附近的内周面。即,在图2所示的临时插入状态之后,安装部5的外向突起51越过安装孔2的内向突起21。此时,外向突起51强力压接于内向突起21,由此安装部5的中间部弹性变形而向径向外侧鼓起。假设安装部5的中间部压接于安装孔2的入口附近的内周面,则会产生妨碍安装部5的插入的摩擦阻力。环形空间6通过收容向径向外侧鼓起的安装部5的中间部,从而安装部5的中间部不会压接于安装孔2的入口附近的内周面。
3.4轴向的间隙
如图1所示,从安装部5的上端到外向突起51的上端的长度A比从安装孔2的上端到内向突起21的下端的长度B稍大。由此,外向突起51的整体可靠地通过内向突起21。即,假设长度A、B相同,则由于在外向突起51与内向突起21之间产生的摩擦阻力,有可能产生外向突起51的最大外径部51b的上端面无法通过内向突起21的情况。通过使安装部5的长度A比安装孔2的长度B稍大,即使在大径部4的环形面41与杆筒1的后端抵接之后,外向突起51的整体也能够通过内向突起21。由此,即使在外向突起51与内向突起21之间产生摩擦阻力的情况下,外向突起51的整体也能够可靠地通过内向突起21。在此,长度A、B的尺寸差表现为图3所示的外向突起51与内向突起21之间的间隙C。间隙C优选在0.05mm~1.0mm的范围内,更优选在0.1mm~0.5mm的范围内。如果是这样的微小的间隙C,则摩擦体3不会向中心轴的方向移动,或者外向突起51与内向突起21的卡定不会松动。
3.5内孔
在摩擦体3的内部设置有内孔31。内孔31是沿着摩擦体3的中心轴设置的笔直的孔,至少在摩擦体3的下端开口。本实施方式的内孔31是从安装部5的下端到达摩擦部32的中央且在摩擦部32的上端不开口的一方被堵塞的孔。内孔31设置在从安装部5的下端至少到达外向突起51的上端的位置。通过这样的内孔31,外向突起51容易向径向内侧变形。由此,能够容易地使外向突起51与内向突起21卡定。并且,在内孔31中插入后述的中芯7。
在此,本实施方式的内孔31在摩擦体3的安装部5的下端开口,在摩擦部32的上端不开口。假设内孔31在摩擦部32的上端开口,则无法在摩擦部32的上端摩擦笔迹,摩擦部32的摩擦性能降低。
另外,内孔31在摩擦部32的上端不开口,由此摩擦部32的刚性变高,摩擦部32的摩擦性能提高。并且,在将摩擦体3安装于安装孔5时,摩擦体3整体的挠曲被抑制,安装作业变得容易。
3.6摩擦体的硬度以及粘性
构成摩擦体3的材料优选具有弹性的合成树脂(橡胶、弹性体),例如可举出有机硅树脂、SBS树脂(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、SEBS树脂(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物)、氟系树脂、氯丁二烯树脂、腈树脂、聚酯系树脂、三元乙丙橡胶(EPDM)等。
在此,本实施方式的摩擦体3为了将后述的热变色性墨中添加的金属光泽颜料从纸面物理地擦除,具有比以往的摩擦体低的硬度。硬度低的摩擦体3能够进入形成于纸面的笔迹的凹陷中。
摩擦体3的材料的硬度例如由依据日本工业标准的JIS K 7215-1986中规定的“塑料的硬度计硬度试验方法”测定的肖氏A硬度值表示。肖氏A硬度值的测定中使用的硬度计具备被弹簧施力的压针,将压针相对于测定物的压入量作为肖氏A硬度值表示。测定物越柔软,肖氏A硬度值越小,测定物越硬,肖氏A硬度值越大。
通过依据JIS K 7215-1986的试验方法测定的摩擦体3的材料的肖氏A硬度值优选满足下述i)、ii)的条件。
i)压针刚开始接触后的肖氏A硬度值为60以上且85以下。
ii)由下式定义的ΔHS的值为0以上且小于5。
ΔHS=(压针刚开始接触后的肖氏A硬度值)-(从压针开始接触起15秒后的肖氏A硬度值)
需要说明的是,上述i)、ii)中的“压针刚开始接触后”是指从压针与测定物接触起1秒以内的时间。
上述i)中的压针刚开始接触后的肖氏A硬度值优选为60以上且80以下,更优选为65以上且75以下。由满足上述i)的条件的材料构成的摩擦体3与以往的摩擦体相比,摩擦热的产生效率变高。由此,摩擦体3能够容易地使热变色性墨的笔迹热变色。另外,由满足上述i)的条件的材料构成的摩擦体3比以往的摩擦体软,能够进入形成于纸面的笔迹的凹陷中。并且,摩擦体3的材料通过满足上述ii)的ΔHS的值,能够从笔迹的凹陷中吸附金属光泽颜料而剥离。
上述ii)中的ΔHS的值表示对摩擦体3的材料赋予一定的应变时的应力缓和(应力的时间变化)的缓和时间。应力缓和的时间成为区分物质是弹性体、粘弹性体或粘性体中的哪一个的基准。满足上述ii)的ΔHS的值的摩擦体3的材料可以说是具备能够吸附金属光泽颜料的适当的粘性的弹性体。另一方面,ΔHS的值为5以上的物质可以说是粘性体或粘弹性体。假设摩擦体3为粘性体或粘弹性体,则摩擦热变色性墨的笔迹时的变形量变得过大,无法得到足够的摩擦性能。特别是,由合成树脂构成的摩擦体3的弹性模量依赖于温度。因此,在摩擦体3自身的温度因摩擦热而上升的情况下、以及摩擦体3在高温的环境下使用的情况下,摩擦体3容易更大地变形。因此,摩擦体3的材料的ΔHS的值优选为0以上且小于5。在此,上述ii)中的ΔHS的值可以根据高分子材料中含有的一个或多个共聚单体的种类以及/或者组成而任意设定。
需要说明的是,上述i)、ii)中的肖氏A硬度值可以是将通过依据JIS K 7215-1986的试验方法测定的摩擦体3的材料的肖氏D硬度值换算为肖氏A硬度值而得到的值。
3.7摩擦体的磨损量
为了将添加到热变色性墨中的金属光泽颜料从纸面物理地擦除,摩擦体3优选通过摩擦纸面而被消掉,产生少量的磨屑(消除屑)。摩擦体3通过一边使自身磨损一边使金属光泽颜料附着于磨屑而将其包入,从而将金属光泽颜料从纸面除去。
摩擦体3的磨损量例如由依据日本工业标准的JIS K 6251:2017中规定的“硫化橡胶以及热塑性橡胶-拉伸特性的求法”算出的切断时拉伸强度Tb和切断时伸长率Eb表示。切断时拉伸强度Tb是将测定物切断时记录的拉伸力除以测定物的试验前的截面积而得到的值。切断时伸长率Eb是测定物切断时的伸长率,以相对于测定物的试验前的长度的比率(%)表示。
本发明人得到了摩擦体3的磨损量与Tb×Eb成反比的见解。即,摩擦体3的磨损量受到材料的机械强度和伸长率的影响。通过将切断时拉伸强度Tb和切断时伸长率Eb设为适当的值的组合,能够控制摩擦体3的磨损量。Tb×Eb的值表示使摩擦体3磨损所需的能量。因此,测定物越容易磨损,Tb×Eb的值越小,测定物越难以磨损,Tb×Eb的值越大。
通过依据JIS K 6251:2017的求法算出的摩擦体3的材料的Tb×Eb的值优选满足下述iii)的条件。
iii)5000≤Tb×Eb≤18000
需要说明的是,上述iii)中的切断时拉伸强度Tb的单位为“MPa”,切断时伸长率Eb的单位为“%”,但也可以将它们换算为其他单位。
在上述iii)中,优选8000≤Tb×Eb≤16000,更优选10000≤Tb×Eb≤14000。通过摩擦体3的材料满足上述iii)的条件,摩擦体3通过人手的通常的摩擦动作而产生适当的量的磨屑。由此,能够使添加到热变色性墨中的金属光泽颜料附着于磨屑而将其包入。
在上述iii)中,在Tb×Eb的值超过18000的情况下,难以通过人手的通常的摩擦动作使摩擦体3磨损。因此,无法一边使摩擦体3磨损一边使金属光泽颜料附着于磨屑而将其包入。
另一方面,在上述iii)中,在Tb×Eb的值比5000小的情况下,通过人手的通常的摩擦动作,摩擦体3容易被消掉。因此,由摩擦体3产生的摩擦热与磨屑一起消失,难以使热变色性墨高效地热变色。
4.中芯
中芯7由比摩擦体3硬的合成树脂或金属形成。关于构成中芯7的材料,在后面叙述。本实施方式的中芯7是具有与内孔31的内径大致相同的外径的小的圆柱形状的部件。这样的中芯7被插入到摩擦体3的内孔31中。通过使中芯7的外周面与内孔31的内周面接触,摩擦体3牢固地固定于杆筒1的安装孔2。由此,摩擦部32整体的刚性变高,摩擦部32的变形被抑制。其结果是,即使在使摩擦体3的材料的硬度降低的情况下,也能够发挥良好的摩擦性能。
另外,通过使中芯7的外周面与内孔31的内周面接触,设置于摩擦体3的安装部5的外向突起51的刚性变高,抑制外向突起51向内方的变形。由此,外向突起51和内向突起21被牢固地卡定,防止摩擦体3从安装孔2脱落。
并且,中芯7的外周面优选不是仅与内孔31的内周面接触,而是压接。为了使中芯7的外周面压接于内孔31的内周面,只要将中芯7的外径设为内孔31的内径以上的大小即可。通过使中芯7的外周面压接于内孔31的内周面,摩擦部32以及外向突起51的刚性变得更高,能够更可靠地防止中芯7以及摩擦体3的脱落。
在此,关于摩擦部32的“刚性”是指摩擦部32相对于外力的变形阻力,包括拉伸刚性、压缩刚性、弯曲刚性、剪切刚性、扭转刚性等。外力主要是在摩擦动作时施加于摩擦部32的力。摩擦部32优选具有不会因摩擦动作时的外力而压曲的程度的刚性。
4.1中芯的材料
中芯7由比摩擦体3硬的合成树脂或金属形成。作为合成树脂,例如可以使用聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚缩醛、丙烯酸、尼龙、丙烯腈-苯乙烯共聚树脂(AS树脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂(ABS树脂)等。另外,也可以使用比摩擦体3硬的橡胶或弹性体。作为橡胶或弹性体,例如可以使用有机硅树脂、SBS树脂(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、SEBS树脂(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物)、氟系树脂、氯丁二烯树脂、腈树脂、聚酯系树脂、三元乙丙橡胶(EPDM)。合成树脂制的中芯7能够通过切削加工、注射成形来制造。并且,作为金属,例如可以使用铝合金、不锈钢、黄铜等。另一方面,金属制的中芯7例如能够通过切削加工、塑性加工来制造。
4.2中芯的形状
如图4所示,中芯7优选为以横向的中心轴为基准而上下对称的形状。通过将中芯7设为上下对称的形状,消除了中芯7的上下的区别,从中芯7的上下的任一方都能够插入内孔31。与此相反,中芯7也可以是上下不对称的形状。例如,也可以对中芯7的至少上端的边缘部分进行倒角,使向内孔31的插入变得容易。
4.3通气部
本实施方式的内孔31是在安装部5的下端开口且在摩擦部32的上端不开口的一方被堵塞的孔。另一方面,中芯7是具有内孔31的内径以上的外径的小的圆柱形状的部件。若将这样的中芯7插入一方被堵塞的内孔31中,则存在内孔31内的空气被中芯7压缩而无法将中芯7顺畅地插入内孔31的情况。因此,在中芯7设置有通气部71。本实施方式的通气部71是沿着中芯7的纵向的中心轴从中芯7的一端贯通至另一端的贯通孔。在将中芯7插入内孔31的过程中,内孔31内的空气通过通气部71向外部排出。通过这样的通气部71,将中芯7插入内孔31的作业变得容易,能够通过自动组装机进行中芯7的插入作业。
需要说明的是,通气部71并不限定于图4所示的结构。例如,通气部71的截面形状并不限定于圆形,也可以是圆形以外的形状。另外,通气部71也可以从中芯7的中心轴偏移地设置。并且,通气部71并不限定于贯通孔,例如也可以是设置于中芯7的外周面的至少一个槽或突起。另外,例如,通气部71也可以是沿着中芯7的外周面设置的螺旋状的槽或突起。螺旋状的槽或突起起到防止中芯7从内孔31脱落的防滑效果。并且,也可以代替在中芯7设置通气部71,而在内孔31的内周面设置上述槽或突起。
4.4上方芯部和下方芯部
在本实施方式中,将中芯7的上半部分称为上方芯部72,将中芯7的下半部分称为下方芯部73。如已经论述的那样,中芯7在整个长度为相同外径的圆柱形状。但是,中芯7也可以形成为下方芯部73的外径比上方芯部72的外径大的锥形形状。由此,中芯7向内孔31的插入变得容易。另外,由于下方芯部73的外径大,因此外向突起51的刚性变高,外向突起51向内方的变形被抑制。由此,外向突起51和内向突起21被牢固地卡定,能够防止摩擦体3的脱落。
4.5中芯的保持
为了使被插入到内孔31中的中芯7不容易脱落,能够在中芯7的外周面设置防滑件。作为防滑件,例如也可以将中芯7的外周面加工成粗糙面,增大相对于内孔31的内周面的摩擦阻力。另外,也可以在中芯7的外周面设置微小的突起来进行防滑。并且,也可以通过使中芯7的外径显著大于内孔31的内径,从而使中芯7不容易从内孔31脱落。
5.摩擦体的安装方法
接着,参照图1~图4对本实施方式的摩擦体3的安装方法进行说明。
如图1所示,摩擦体3在配置在杆筒1的后端部的安装孔2的上方之后,直接朝向安装孔2落下。于是,如图2所示,安装部5的圆筒部53进入安装孔2的最小内径部21b,安装部5相对于安装孔2成为临时插入状态。此时,安装部5的引导面51a与安装孔2的引导面21a抵接,从而稳定地保持安装部5的临时插入状态。
接着,将临时插入状态的摩擦体3压入安装孔2。于是,安装部5的外向突起51越过安装孔2的内向突起21。此时,外向突起51强力压接于内向突起21,由此安装部5的中间部弹性变形而向径向外侧鼓起。向径向外侧鼓起的安装部5的中间部收容于安装孔2内的环形空间6。由此,安装部5的中间部不压接于安装孔2的入口附近的内周面,不会妨碍安装部5的插入。因此,外向突起51顺畅地通过内向突起21,外向突起51与内向突起21卡定。由此,安装部5向安装孔2的插入完成(参照图3)。
之后,如图4所示,将中芯7插入摩擦体3的内孔31。在将中芯7插入内孔31的过程中,内孔31内的空气通过通气部71向外部排出。通过这样的通气部71,能够容易地将中芯7插入内孔31。被插入到内孔31中的中芯7将安装部5向外方按压,使外向突起51与内向突起21的卡定牢固。由此,完成摩擦体3向杆筒1的后端部的安装。
根据这样的本实施方式的摩擦体3的安装方法,在向内孔31插入中芯7之前的阶段,将富有柔软性的安装部5插入安装孔2,能够容易地使外向突起51与内向突起21卡定。之后,通过将中芯7插入内孔31,内外方向的力作用于安装部5,牢固地维持外向突起51与内向突起21的卡定。另外,在将安装部5插入安装孔2之后,将中芯7插入内孔31,因此,在图1~图4所示的摩擦体3的安装作业中不需要较大的力。
6.热变色性墨
内置于本实施方式的热变色性书写工具的热变色性墨只要能够形成热变色性的笔迹即可,可以为水性墨、油性墨或凝胶墨中的任一种。另外,热变色性墨的形态并不限定于液体,例如也可以是铅笔芯那样的固体。以下,对热变色性墨进行详细说明。
作为内置于热变色性书写工具的热变色性墨,应用通过加热而变色或消色的墨。作为添加到热变色性墨中的着色剂,优选使用包含供电子性显色有机化合物、受电子性化合物、以及用于决定这些化合物的显色反应的产生温度的反应介质的可逆热变色性组合物。特别是,更优选将可逆热变色性组合物内包于微胶囊中的结构的微胶囊颜料。
作为第一可逆热变色性组合物,例如有日本特公昭51-44706号公报、日本特公昭51-44707号公报、日本特公平1-29398号公报中记载的可逆热变色性组合物。这些公报中记载的可逆热变色性组合物在高温侧和低温侧分别具有变色点。变色点是指成为产生变色的边界的规定的温度。第一可逆热变色性组合物在高温侧变色点以上的温度区域成为消色状态,在低温侧变色点以下的温度区域成为显色状态。在常温区域中,维持消色状态或显色状态中任一方的状态。另一方的状态仅在达到高温侧变色点或低温侧变色点的温度的期间被维持。如果不是高温侧变色点或低温侧变色点的温度,则返回到一方的状态。即,第一可逆热变色性组合物的滞后特性的幅度ΔH比较小(例如,ΔH为1℃以上且7℃以下)。
作为第二可逆热变色性组合物,例如在日本特公平4-17154号公报、日本特开平7-179777号公报、日本特开平7-33997号公报、日本特开平8-39936号公报、日本特开2006-137886号公报、日本特开2006-188660号公报、日本特开2008-45062号公报、日本特开2008-280523号公报中,记载了滞后特性的幅度ΔH大的可逆热变色性组合物(例如,ΔH值为8℃以上且50℃以下)。
在此,滞后特性的幅度ΔH的大小由绘制可逆热变色性组合物的颜色浓度和温度而得到的曲线的形状表示。例如,假定可逆热变色性组合物在高温侧变色点以上的温度区域成为完全消色状态,在低温侧变色点以下的温度区域成为完全显色状态。将成为完全消色状态时的温度称为“完全消色温度”,将成为完全显色状态时的温度称为“完全显色温度”。在绘制该可逆热变色性组合物的颜色浓度和温度而得到的曲线中,在从低温侧的完全消色温度起直至达到高温侧的完全显色温度为止的曲线的路径与从高温侧的完全显色温度起直至达到低温侧的完全消色温度为止的曲线的路径大不相同的情况下,滞后特性的幅度ΔH变大。并且,这样的可逆热变色性组合物在特定的温度区域、例如常温区域(日常的生活温度区域)中具有维持显色状态或消色状态的色彩记忆性。
在具有色彩记忆性的可逆热变色性组合物中,优选将完全显色温度设定为从常温区域偏离的低温,将完全消色温度设定为能够由摩擦体产生的摩擦热的温度。完全显色温度例如设为-50℃以上且0℃以下的范围内,优选设为-40℃以上且-5℃以下,更优选设为-30℃以上且-10℃以下。另一方面,完全消色温度例如设为50℃以上且95℃以下的范围内,优选设为50℃以上且90℃以下,更优选设为60℃以上且80℃以下。并且,通过将滞后特性的幅度ΔH设为40℃以上且100℃以下,在常温区域中良好地维持显色状态或消色状态。
通过使上述可逆热变色性组成部内包于微胶囊中,能够制造加热消色型的微胶囊颜料。微胶囊颜料的平均粒径例如设为0.05μm以上且5.0μm以下的范围内,优选设为0.1μm以上且4.0μm以下,更优选设为0.5μm以上且3.0μm以下。由此,热变色性书写工具的书写性能和笔迹浓度变得良好。并且,在将微胶囊颜料的平均粒径设为2.0μm以上的情况下,不仅能够使热变色性墨的笔迹化学地消色,还能够从纸面物理地擦除。即,平均粒径2.0μm以上的微胶囊颜料通过吸附于摩擦体而从纸面物理地剥离,不可逆地被擦除。
需要说明的是,微胶囊颜料的平均粒径使用MOUNTECH Co.,Ltd.制的图像解析式粒度分布测定软件“Mac-View”来测定。首先,确定微胶囊颜料的粒子的区域,接着,根据粒子的区域的面积来计算投影面积圆当量直径(Heywood直径),之后,基于投影面积圆当量直径的值测定等体积球当量的粒子的平均粒径。
另外,在热变色性墨所包含的全部或大部分的微胶囊颜料的粒径超过0.2μm的情况下,可以使用贝克曼库尔特株式会社制的粒度分布测定装置“Multisizer(注册商标)4e”进行测定。在该情况下,通过库尔特法测定微胶囊颜料的等体积球当量直径,基于该测定值求出平均粒径。
并且,作为着色成分,也可以添加不具有热变色性的一般的染料、颜料。由此,能够对热变色性墨的笔迹赋予不发生热变色的所希望的颜色。作为一般的染料,例如可以使用酸性染料、碱性染料、直接染料等。作为一般的颜料,例如除了炭黑、群青等无机颜料、铜酞菁蓝、联苯胺黄等有机颜料以外,还可以使用预先使用表面活性剂微细且稳定地分散于介质中的分散颜料制品。此外,也可以使用金属粉、珠光颜料等金属光泽颜料、荧光颜料、蓄光性颜料、二氧化钛等特殊颜料。需要说明的是,这些着色成分可以与上述微胶囊颜料组合使用,也可以内包于微胶囊颜料中。
6.1金属光泽颜料
通过将金属光泽颜料添加到热变色性墨中,热变色性墨成为金属色调,形成具有光亮性的笔迹。优选将透明性金属光泽颜料添加到热变色性墨中。透明性金属光泽颜料对热变色性墨的笔迹赋予光亮性,并且在热变色性墨的笔迹被化学地擦除时,视觉上没有光亮性,被完全擦除。
作为透明性金属光泽颜料,可以使用将芯物质用金属氧化物包覆而成的光亮颜料、胆甾醇型液晶型光亮颜料。作为芯物质,例如可以使用选自天然云母、合成云母、扁平玻璃片、薄片状氧化铝等中的材料。
以天然云母为芯物质的光亮颜料,在其表面包覆有氧化钛的光亮颜料、在上述氧化钛的上层包覆有氧化铁、非热变色性染料颜料的光亮颜料是有效的。作为以天然云母为芯物质的光亮颜料,例如可以使用Merck KGaA制的商品名“Iriodin(注册商标)”、BASF SE制的商品名“Lumina(注册商标)”。
以合成云母为芯物质的光亮颜料,用氧化钛等金属氧化物包覆其表面的光亮颜料是有效的。作为金属氧化物,例如可以使用钛、锆、铬、钒、铁等的氧化物,优选以氧化钛为主成分的金属氧化物。作为将合成云母的表面用金属氧化物包覆而成的光亮颜料,例如可以使用日本光研工业株式会社制的商品名“ULTIMICA(注册商标)”。
以扁平玻璃片为芯物质的光亮颜料,用氧化钛等金属氧化物包覆其表面的光亮颜料是有效的。作为将扁平玻璃片的表面用金属氧化物包覆而成的光亮颜料,例如可以使用日本板硝子株式会社制的商品名“Metashine(注册商标)”。
以薄片状氧化铝为芯物质的光亮颜料,用氧化钛等金属氧化物包覆其表面的光亮颜料是有效的。作为金属氧化物,例如可以使用钛、锆、铬、钒、铁等的氧化物,优选以氧化钛为主成分的金属氧化物。作为将薄片状氧化铝的表面用金属氧化物包覆而成的光亮颜料,例如可以使用Merck KGaA制的商品名“Xirallic(注册商标)”。
用作胆甾醇型液晶型光亮颜料的液晶聚合物具有如下性质:通过光的干涉效应,使在宽光谱区域入射的光中的一部分区域的光反射,使其他区域的光全部透过。胆甾醇型液晶型光亮颜料具有优异的金属光泽、色调根据视点而变化的彩色固化性、以及透明性。作为上述胆甾醇型液晶型光亮颜料,例如可以使用Wacker Chemie AG制的商品名“HELICONE(注册商标)HC”。
另外,也可以使用通过真空蒸镀法制造的光亮性材料。该光亮性材料通过在膜上真空蒸镀金、银等金属而形成箔之后,将该箔从膜剥离并细微地粉碎来制造。作为这样的光亮性材料,可以使用尾池工业株式会社制的商品名“ELgee neo(注册商标)”。
上述金属光泽颜料的平均粒径设为0.1μm以上且50μm以下的范围内,优选设为2μm以上且40μm以下,更优选设为10μm以上且40μm以下。由此,热变色性书写工具的书写性能和笔迹亮度变得良好。需要说明的是,作为金属光泽颜料的平均粒径的测定方法,例如使用株式会社堀场制作所制的粒径分布测定装置“LA-300”测定粒径分布,基于该粒径分布的测定值,以体积基准计算平均粒径(中值粒径)。
6.2金属光泽颜料的物理擦除
金属光泽颜料难以浸透到纸面中。因此,通过摩擦添加有金属光泽颜料的热变色性墨的笔迹,金属光泽颜料在纸面上散乱,擦除笔迹后的外观变差。特别是,在黑纸上,由于金属光泽颜料的光亮被强调,因此,擦除笔迹后的外观变得更差。
因此,本实施方式的摩擦体3的材料满足上述i)的压针刚开始接触后的肖氏A硬度值为60以上且85以下的条件。由此,摩擦体3能够进入形成于纸面的笔迹的凹陷中。另外,本实施方式的摩擦体3的材料满足上述ii)的ΔHS的值为0以上且小于5的条件。由此,摩擦体3能够从笔迹的凹陷中吸附金属光泽颜料而剥离。即,根据本实施方式的摩擦体3,能够使添加到热变色性墨中的金属光泽颜料不在纸面上散乱而物理地擦除。另外,热变色性墨的笔迹通过摩擦热而被化学地擦除。
并且,在热变色性墨中添加有金属光泽颜料的情况下,优选金属光泽颜料的体积Vp和摩擦部32的体积Ve满足下述iv)的条件。
iv)5≤Ve/Vp≤35
金属光泽颜料的体积Vp表示对笔迹赋予光亮性的金属光泽颜料的量。另外,摩擦部32的体积Ve表示通过磨损而物理地擦除金属光泽颜料的摩擦部32的量。通过将Ve/Vp的值设为5以上且35以下的范围内,能够保持添加到热变色性墨中的金属光泽颜料的量与为了擦除该量的金属光泽颜料所需的摩擦部32的量的平衡。即,在Ve/Vp为上限值35的情况下,金属光泽颜料成为对笔迹赋予可视觉辨认的光亮性的最小量。在该情况下,摩擦部32成为能够100%擦除最低量的金属光泽颜料的最大量。另一方面,在Ve/Vp为下限值5的情况下,金属光泽颜料成为对笔迹赋予更高的光亮性的最大量。在该情况下,摩擦部32成为能够30%擦除最大量的金属光泽颜料的最小量。Ve/Vp的值优选为8以上且26以下,更优选为10以上且20以下。
6.3其他添加剂
热变色性墨中可以添加以往已知的各种添加剂。在热变色性墨为水性的情况下,例如可以添加pH调节剂、防锈剂、防腐剂、防霉剂、湿润剂、消泡剂、表面活性剂、润滑剂、树脂等固定剂、剪切减粘性赋予剂、笔尖干燥防止剂、下垂防止剂等。另外,在热变色性墨为油性的情况下,例如可以添加粘性调节剂、防腐剂、防锈剂、消泡剂、润滑剂、分散剂、防模糊剂、防漏剂、表面活性剂等。
7.热变色性书写工具
本实施方式的热变色性书写工具的种类没有特别限定,例如可以是钢笔、标记笔、圆珠笔、抽出式的固体书写工具等中的任一种。另外,热变色性书写工具可以是笔帽式或伸缩式的任一种结构。笔帽式的热变色性书写工具具备用于覆盖笔尖(tip)的笔帽。另外,伸缩式的热变色性书写工具具备伸缩机构,该伸缩机构构成为能够使笔尖成为从杆筒突出的突出状态、以及笔尖收纳于杆筒内的缩入状态。伸缩机构例如可以是按压式、旋转式、滑动式等中的任一种。并且,伸缩式的热变色性书写工具也可以构成为,具备2个以上的替芯,能够使2个以上的替芯中的任一个选择性地成为突出状态。在该情况下,2个以上的替芯也可以是具备相互不同种类的笔尖以及/或者相互不同颜色的热变色性墨的结构。
标记笔的笔尖例如可以是纤维笔尖、毛毡笔尖、塑料笔尖、金属笔尖等中的任一种。标记笔所使用的热变色性墨也可以含浸在由纤维束构成的墨吸留体中。墨吸留体被收容在杆筒内。含浸在墨吸留体中的热变色性墨向笔尖供给。另外,标记笔所使用的热变色性墨也可以直接收容在杆筒内。在该情况下,在杆筒设置有由梳槽或纤维束构成的墨流量调节部件。直接收容在杆筒内的热变色性墨经由墨流量调节部件向笔尖供给。在杆筒上,也可以代替墨流量调节部件而设置向笔尖供给规定量的墨的阀机构。
圆珠笔所使用的热变色性墨例如填充于在前端安装有圆珠笔尖的墨收容管。在该情况下,在墨收容管内的热变色性墨的后端配置有墨逆流防止体。另外,圆珠笔所使用的热变色性墨也可以直接收容在杆筒内。在该情况下,在杆筒内的热变色性墨的后端配置有墨逆流防止体。并且,圆珠笔所使用的热变色性墨也可以含浸在由纤维束构成的墨吸留体中。也可以在杆筒上设置由梳槽或纤维束构成的墨流量调节部件。经由墨流量调节部件,向笔尖供给规定量的热变色性墨。
在上述各种种类的热变色性书写工具中,本实施方式的摩擦体3通过安装于构成热变色性书写工具的任一部件,从而与热变色性书写工具形成一体(参照图5)。例如,摩擦体3安装于构成热变色性书写工具的笔帽、笔夹、笔头、杆头、杆筒、尾栓、笔握、以及用于使笔尖伸缩的操作部等。也可以构成为通过用于防止污染的罩来覆盖摩擦部32。
需要说明的是,本实施方式的摩擦体3也可以不安装于构成热变色性书写工具的任意部件,而是与热变色性书写工具分开的部件(参照图6)。单独的摩擦体3也可以是仅由上述的低硬度的合成树脂材料形成的结构。另外,单独的摩擦体3也可以是安装于由高硬度的材料形成的其他部件的结构。
8.作用效果
本实施方式的摩擦体3与以往的摩擦体同样地,通过产生摩擦热,能够使热变色性墨的笔迹变色或消色。进而,硬度低的摩擦部32进入笔迹的凹陷中,吸附添加到热变色性墨中的金属光泽颜料而从纸面剥离。吸附于摩擦部32的金属光泽颜料被卷入摩擦部32的磨屑,从纸面上完全被除去。这样,本实施方式的摩擦体3能够化学地和物理地擦除添加有金属光泽颜料的热变色性墨的笔迹。
通过使用本实施方式的摩擦体3,能够不残留颜色地擦除添加有金属光泽颜料的热变色性墨的笔迹。因此,擦除笔迹后的纸面的外观变得良好。特别是,平均粒径为10μm以上的金属光泽颜料能够对热变色性墨的笔迹赋予更高的光亮性,并且容易吸附于摩擦部32。
在此,由于以往的摩擦体的肖氏A硬度值过大,因此,不能擦除铅笔芯的笔迹。为了擦除铅笔芯的笔迹,需要使用肖氏A硬度值小的橡皮擦。与此相对,本实施方式的摩擦体3的肖氏A硬度值比以往的摩擦体小。另外,摩擦体3具有通过摩擦纸面而被消掉、产生少量的磨屑且与橡皮擦类似的性质。因此,通过一个摩擦体3,能够擦除热变色性墨的笔迹和铅笔芯的笔迹这两者。
需要说明的是,本实施方式的摩擦体3也可以是与热变色性书写工具分开的部件(参照图6的摩擦体201)。与热变色性书写工具分开的摩擦体3优选安装于用手指把持用的支承体。支承体例如由硬的合成树脂或金属形成。与热变色性书写工具分开的摩擦体3通过与热变色性书写工具组合而构成一个书写套件。
实施例
以下,参照图5以及图6对本发明的热变色性书写工具的实施例进行说明。需要说明的是,在以下说明的第一实施例以及第二实施例中,表示组合物的含量的数值表示质量份。热变色性颜料的平均粒径使用贝克曼库尔特株式会社制的粒度分布测定装置“Multisizer(注册商标)4e”进行测定。通过库尔特法测定热变色性颜料的等体积球当量直径,根据该测定值计算平均粒径。另外,金属光泽颜料的平均粒径使用株式会社堀场制作所制的粒径分布测定装置“LA-300”进行测定。测定金属光泽颜料的粒径分布,基于该测定值,以体积基准计算平均粒径(中值粒径)。摩擦体的材料的肖氏A硬度通过依据日本工业标准的JIS K 7215的试验方法来测定。由与摩擦体相同的材料制成规定的形状、厚度以及大小的试样。利用手动式硬度计对该试样进行加压,由此测定肖氏A硬度。
·第一实施例
在第一实施例中,使用图5所示的第二实施方式的热变色性书写工具103。在热变色性书写工具103的杆筒182的后端安装有摩擦体101。
摩擦体101由满足上述i)~iv)的条件的聚酯系弹性体形成。聚酯系弹性体的压针刚开始接触后的肖氏A硬度值为70,从压针开始接触起15秒后的肖氏A硬度值为69。因此,聚酯系弹性体的ΔHS的值为1。
通过依据JIS K 6251:2017的试验方法,测定聚酯系弹性体的切断时拉伸强度Tb和切断时伸长率Eb。测定的结果是,切断时拉伸强度Tb为14MPa,切断时伸长率Eb为890%。因此,聚酯系弹性体的Tb×Eb的值为12460。
通过将上述聚酯系弹性体注射成形,得到图5所示的形状的乳白色的摩擦体101。摩擦体101具备凸曲面形状的摩擦部111和圆柱形状的安装部112。在安装部112的下端形成有台阶状的卡定部。通过将摩擦部111设为凸曲面形状,摩擦动作稳定,容易摩擦纸面上的笔迹。
摩擦体101的安装部112被插入到在杆筒182的后端设置的安装孔181中。在安装孔181的内周面形成有两个环形加强筋。安装部112在安装孔181内被两个环形加强筋夹持。并且,安装部112的卡定部卡定于安装孔181的下端。摩擦部111的最大外径D为6,从安装孔181突出的突出长度L也为6。因此,摩擦部111的L/D的值为1。
热变色性书写工具103是伸缩式的圆珠笔。热变色性书写工具103的笔尖(圆珠笔尖)105通过使操作部184向前方滑动而成为突出状态或缩入状态。操作部184从杆筒182的侧面向外部突出。在杆筒182的内部收容有用于使笔尖105伸缩的伸缩机构。伸缩机构主要由滑动体184a、替芯保持部185、螺旋弹簧183、卡定部件186构成。替芯104收容于杆筒182的内部的替芯保持部185的前方。
杆筒182由前杆182b和后杆182a构成。在前杆182b的前端设置有开口部182c。开口部182c具有能够使替芯104的笔尖105突出或缩入的直径。后杆182a拧合于前杆182b的后端部。在后杆182b的内部收容有上述伸缩机构。为了收容与操作部184一体成形的滑动体184a,后杆182a由能够在前后方向上分割的第一部件以及第二部件构成。在构成后杆182a的后方的第二部件上形成有沿前后方向延伸的滑动孔。当滑动体184a收容于后杆182a的内部时,操作部184从滑动孔向外部突出。
滑动体184a是与操作部184一体成形的大致圆筒状树脂成形物。在滑动体184a的前端形成有多个锯齿状凸部。在后杆182a内的滑动体184a的前方配置有替芯保持部185。替芯保持部185是与替芯104的后端部嵌合的大致圆筒状树脂成形物。在替芯保持部185的后端形成有多个台阶部。多个台阶部与滑动体184a的锯齿状凸部啮合。另外,在替芯保持部185的外周面,隔开等间隔地形成有沿轴向延伸的多个肋。另一方面,在构成后杆182a的前方的第一部件的内表面,隔开等间隔地形成有多个槽部。多个槽部在轴向上引导替芯保持部185的多个肋。
替芯保持部185的前端部的外径比其他部分的外径小,并插入螺旋弹簧183的后端部。螺旋弹簧183的前端部与固定在后杆182a内的卡定部件186卡定。螺旋弹簧183对替芯保持部185以及替芯104向后方施力。
在笔尖105的缩入状态下,若使操作部184向前方滑动,则替芯保持部185的多个肋被后杆182a内的多个槽引导,替芯保持部185向前方移动。若多个肋通过多个槽,则滑动体184a的锯齿状凸部与替芯保持部185的台阶部啮合,使替芯保持部185旋转规定的角度。由此,多个肋的端面与多个槽的端面抵接,替芯保持部185以向前方移动的状态被固定。其结果是,替芯104的笔尖105被维持为从前杆182b的开口部182c突出的状态。
在笔尖105的突出状态下,若使操作部184向前方滑动,则滑动体184a的锯齿状凸部与替芯保持部185的台阶部啮合,使替芯保持部185旋转规定的角度。由此,多个肋的端面与多个槽的端面的抵接被解除,替芯保持部185的多个肋被后杆182a内的多个槽引导。替芯保持部185通过螺旋弹簧183的作用力而向后方移动。其结果是,替芯104的笔尖105成为缩入前杆182b的开口部182c的状态。
替芯104由笔尖105、墨收容筒106以及连接部件107构成。在笔尖105的前端能够旋转地抱持滚珠。墨收容筒106是前端以及后端开口的金属制管。连接部件107由透明的合成树脂形成。笔尖105经由连接部件107与墨收容筒106的前端的开口连接。在替芯104内收容有热变色性墨组合物161以及墨追随体组合物162。
热变色性墨组合物161的成分为可逆热变色性颜料(11份)、透明性金属光泽颜料(3份)、金属蒸镀树脂颜料(2份)、剪切减粘性赋予剂(0.3份)、尿素(10份)、甘油(10份)、非离子系浸透性赋予剂(0.6份)、疏水二氧化硅系消泡剂(0.1份)、防腐剂(0.1份)以及水(62.9份)。
可逆热变色性颜料为将从粉色变色为无色的可逆热变色性组合物内包于微胶囊的结构。可逆热变色性颜料的显色温度为-10℃,消色温度为65℃,平均粒径为2.5μm。
作为透明性金属光泽颜料,使用Merck KGaA制的商品名“Iriodin(注册商标)6103Icy White”。该透明性金属光泽颜料由将合成云母的表面用金属氧化物包覆的银色的粒子构成。透明性金属光泽颜料的平均粒径为25μm。作为金属蒸镀树脂颜料,使用尾池工业株式会社制的商品名“ELgee neo(注册商标)Silver#325”。该金属蒸镀树脂颜料的粒子的颜色为银色,平均粒径为35μm。摩擦部111的体积Ve与透明性金属光泽颜料和金属蒸镀树脂颜料的合计体积Vp的比率Ve/Vp的值为15。
作为剪切减粘性赋予剂,使用黄原胶。作为非离子系浸透性赋予剂,使用SANNopco株式会社制的商品名“SN Wet366”。作为疏水二氧化硅系消泡剂,使用SAN Nopco株式会社制的商品名“Nopco 8034”。作为防腐剂,使用Lonza Japan株式会社制的商品名“Proxel(注册商标)XL2”。
墨追随体组合物162的成分为作为基础油的聚丁烯(98.5份)和作为增粘剂的脂肪酸酰胺(1.5份)。将在聚丁烯中添加有脂肪酸酰胺的混合物利用3根辊进行混炼,从而得到墨追随体组合物162。
使用热变色性书写工具103,在依据日本工业标准的JIS P3201的“书写纸张A”(化学纸浆100%、白色度75.0以上)的纸面上,形成热变色性墨组合物161的笔迹。粉色的热变色性颜料成为笔迹的基础,在该笔迹中分散有银色的透明性金属光泽颜料以及金属蒸镀树脂颜料。其结果是,热变色性墨组合物161的笔迹在白色的纸面上呈现金属粉色。另外,在黑色的纸面上形成热变色性墨组合物161的笔迹。其结果是,在黑色的纸面上形成的笔迹的色调与白色的纸面的情况相同。但是,在黑色的纸面上形成的笔迹的光亮性与白色的纸面的情况相比特别高。
形成在白色以及黑色的纸面上的各个笔迹能够通过安装于热变色性书写工具103的摩擦体101而化学地和物理地擦除。即,通过摩擦部111反复摩擦形成在纸面上的笔迹。于是,摩擦部111产生摩擦热,笔迹中的热变色性颜料从粉色变色为无色透明。另外,硬度低的摩擦部111进入笔迹的凹陷中,吸附银色的透明性金属光泽颜料以及金属蒸镀树脂颜料而从纸面剥离。进而,吸附于摩擦部111的透明性金属光泽颜料以及金属蒸镀树脂颜料被摩擦部111的磨屑包入,从纸面上完全被除去。这样,摩擦体101不会弄脏纸面,热变色性墨组合物161的笔迹干净地擦除。特别是,残留在黑纸上的金属光泽颜料以及金属蒸镀树脂颜料根据观察的角度而发出光亮,存在被视觉识别的问题。该问题通过使用摩擦体101而解决。
下述的表1示出实施例1~4以及比较例1~4各自的摩擦体的评价试验的结果。实施例1~4的摩擦体都满足与本发明的肖氏A硬度以及Ve/Vp相关的条件。比较例1~4的摩擦体不满足与本发明的肖氏A硬度以及Ve/Vp相关的条件中的任一方。实施例1~4以及比较例1~4各自的摩擦体具有与图5所示的摩擦体101相同的形状,安装于热变色性书写工具103的杆筒182的后端。在热变色性书写工具103的替芯104中收容有由上述成分构成的热变色性墨组合物161以及墨追随体组合物162。替芯104的笔尖105是圆珠笔尖。
[表1]
实施例1~4的摩擦体都由聚酯系弹性体构成。通过混合硬度不同的聚酯系弹性体,使实施例1~4的摩擦体的硬度分别不同。实施例1~4的摩擦体都满足压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值为60以上且85以下、ΔHS的值为0以上且小于5、以及Ve/Vp的值为5以上且35以下这样的本发明的条件。
比较例1的摩擦体由与实施例1相同硬度的聚酯系弹性体构成。比较例1的摩擦体的Ve/Vp的值为4。在这一点上,比较例1的摩擦体不满足Ve/Vp的值为5以上且35以下这样的本发明的条件。
比较例2的摩擦体由40%的α聚烯烃系共聚物、40%的苯乙烯系弹性体、以及20%的结晶性聚丙烯构成。比较例2的摩擦体的压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值为90,ΔHS的值为18。在这些方面,比较例2的摩擦体不满足压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值为60以上且85以下、ΔHS的值为0以上且小于5这样的本发明的条件。
比较例3的摩擦体由苯乙烯系弹性体(ARON化成株式会社的商品名“AR-885C”)构成。比较例3的摩擦体的压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值为88。在这一点上,比较例3的摩擦体不满足压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值为60以上且85以下这样的本发明的条件。
比较例4的摩擦体以由市面出售的氯乙烯树脂构成的橡皮擦(株式会社百乐的商品号“ER-F6”)为材料制成。比较例4的摩擦体的压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值为50,ΔHS的值为25。在这些方面,比较例4的摩擦体不满足压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值为60以上且85以下、ΔHS的值为0以上且小于5这样的本发明的条件。
使用实施例1~4以及比较例1~4各自的摩擦体,通过擦除热变色性书写工具103的笔迹,评价以下说明的擦除性、磨屑、连续擦除性以及可擦除量。
<擦除性的评价>
准备8张白纸和8张黑纸。白纸是依据日本工业标准的JIS P3201的“书写纸张A”(化学纸浆100%、白色度75.0以上)。黑纸是由化学纸浆100%构成的黑色的纸。白纸和黑纸的厚度为0.09mm,单位面积重量为80g/m2。使用热变色性书写工具103,在白纸和黑纸各自的纸面上形成热变色性墨组合物161的笔迹。笔迹为圆形的螺旋图案。在一张纸面上的一行手写10个螺旋图案。之后,使用实施例1~4以及比较例1~4各自的摩擦体,将形成在白纸和黑纸各自的纸面上的10个螺旋图案擦除。通过目视确认擦除后的纸面的状态。
表1中的擦除性的评价如下所述。
A:没有残留颜色,笔迹被擦除。
B:热变色性颜料的粉色或金属光泽颜料的银色较淡地残留。
C:热变色性颜料的粉色或金属光泽颜料的银色未被擦除。
<磨屑的评价>
在上述擦除性的评价中,使用实施例1~4以及比较例1~4各自的摩擦体,擦除在白纸和黑纸各自的纸面上形成的10个螺旋图案后,通过目视确认从各个摩擦体产生的磨屑的状态。
表1中的磨屑的评价如下所述。
A:实用上没有问题。
B:磨屑附着于摩擦体,实用上存在问题。
C:产生大量的磨屑,实用上存在问题。
<连续擦除性的评价>
准备8张白纸。白纸是依据日本工业标准的JIS P3201的“书写纸张A”(化学纸浆100%、白色度75.0以上)。白纸的厚度为0.09mm,单位面积重量为80g/m2。使用热变色性书写工具103,在白纸的纸面上形成热变色性墨组合物161的笔迹。笔迹为圆形的螺旋图案。在一张纸面上的30行分别手写10个、合计300个螺旋图案。之后,使用实施例1~4以及比较例1~4各自的摩擦体,连续擦除在8张白纸各自的纸面上形成的30行量的螺旋图案。在擦除30行量的螺旋图案的过程中,确认摩擦体的刚开始擦除之后的摩擦性能维持几行量。在这样的连续擦除性的评价中,不考虑金属光泽颜料的擦除性和磨屑的状态。
表1中的连续擦除性的评价如下所述。
A:刚开始擦除之后的摩擦性能维持至擦除30行量的螺旋图案为止。
B:刚开始擦除之后的摩擦性能维持至擦除20行量的螺旋图案为止。
C:刚开始擦除之后的摩擦性能维持至擦除10行量的螺旋图案为止。
<可擦除量的评价>
在上述连续擦除性的评价中,对于实施例1~4以及比较例1~4各自的摩擦体,将30行量的螺旋图案全部擦除。之后,测定用于手写30行量的螺旋图案的热变色性墨组合物161的消耗量和用于擦除30行量的螺旋图案的摩擦体的磨损量。基于这些测定值,算出实施例1~4以及比较例1~4各自的摩擦体的摩擦部全部磨损之前能够擦除的热变色性墨组合物161的重量(可擦除量)。明确该可擦除量相当于收容于1根替芯104的墨重量的百分之几,评价摩擦体的实用性。
表1中的可擦除量的评价如下所述。
A:能够擦除替芯1根量的墨重量的30%以上,实用性没有问题。
C:无法擦除替芯1根量的墨重量的30%以上,实用性存在问题。
·第二实施例
在第二实施例中,使用图6所示的第三实施方式的摩擦体201和热变色性书写工具203。热变色性书写工具203的结构与上述第一实施例的热变色性书写工具103相同。摩擦体201是与热变色性书写工具203分开的物体。摩擦体201与热变色性书写工具203的组合构成一个书写套件209。
摩擦体201嵌合于由硬质PP树脂(聚丙烯)构成的支承体202的前端部。从支承体202的前端突出的摩擦体201的部分成为摩擦部211。摩擦部211用于化学地和物理地擦除添加有金属光泽颜料的热变色性墨。摩擦体201和支承体202的截面都为椭圆形。使用与上述表1中的实施例1~4以及比较例1~3相同的材料,注射成形7个摩擦体201。
另一方面,热变色性书写工具203中使用的热变色性墨组合物161的成分与上述第一实施例相同。即,热变色性墨组合物161的成分为可逆热变色性颜料(11份)、透明性金属光泽颜料(3份)、金属蒸镀树脂颜料(2份)、剪切减粘性赋予剂(0.3份)、尿素(10份)、甘油(10份)、非离子系浸透性赋予剂(0.6份)、疏水二氧化硅系消泡剂(0.1份)、防腐剂(0.1份)以及水(62.9份)。
其中,可逆热变色性颜料为将从蓝色变色为无色的可逆热变色性组合物内包于微胶囊的结构。另外,透明性金属光泽颜料使用Merck KGaA制的商品名“Iriodin(注册商标)6107Icy White Lightning”。该透明性金属颜料由平均粒径25μm的银色的粒子构成。
与上述第一实施例同样地,热变色性墨组合物161被收容在热变色性书写工具203的替芯104内。替芯104的笔尖是圆珠笔尖。通过使操作部184向前方滑动,替芯104的笔尖105成为突出状态或缩入状态。
使用热变色性书写工具203,在依据日本工业标准的JIS P3201的“书写纸张A”(化学纸浆100%、白色度75.0以上)的纸面上,形成热变色性墨组合物161的笔迹。蓝色的热变色性颜料成为笔迹的基础,在该笔迹中分散有银色的透明性金属光泽颜料以及金属蒸镀树脂颜料。其结果是,热变色性墨组合物161的笔迹在白色的纸面上呈现金属蓝色。另外,在黑色的纸面上形成热变色性墨组合物161的笔迹。其结果是,在黑色的纸面上形成的笔迹的色调与白色的纸面的情况相同。但是,在黑色的纸面上形成的笔迹的光亮性与白色的纸面的情况相比特别高。
如上所述,使用与表1中的实施例1~4以及比较例1~3相同的材料,注射成形7个摩擦体201。通过将7个摩擦体201分别与热变色性书写工具203组合,构成7个书写套件209。使用7个书写套件209的每一个,评价擦除性、磨屑、连续擦除性以及可擦除量。评价的结果与表1中的实施例1~4以及比较例1~3相同。
由与表1中的实施例1~4相同的材料构成的4个摩擦体201的擦除性试验的结果都良好。通过摩擦部211,反复摩擦热变色性墨组合物161的笔迹。于是,摩擦部211产生摩擦热,笔迹中的热变色性颜料从蓝色变色为无色透明。另外,硬度低的摩擦部211进入笔迹的凹陷中,吸附银色的透明性金属光泽颜料以及金属蒸镀树脂颜料而从纸面剥离。进而,吸附于摩擦部211的透明性金属光泽颜料以及金属蒸镀树脂颜料被摩擦部211的磨屑包入,从纸面上完全被除去。这样,摩擦体201干净地擦除热变色性墨组合物161的笔迹而不会弄脏纸面。特别是,残留在黑纸上的透明性金属光泽颜料以及金属蒸镀树脂颜料根据观察的角度而发出光亮,存在被视觉识别的问题。该问题通过使用摩擦体201而解决。
附图标记说明
1 杆筒
2 安装孔
21 内向突起
21a 引导面
21b 最小内径部
3 摩擦体
31 内孔
32 摩擦部
4 大径部
41 环形面
5 安装部(小径部)
51 外向突起
51a 引导面
51b 最大外径部
52 鼓出部
53 圆筒部
6 环形空间
7 中芯
71 通气部
72 上方芯部
73 下方芯部
A 从安装部的上端到外向突起的上端的轴向长度
B 从安装孔的上端到内向突起的下端的轴向长度
C 内向突起与外向突起之间的间隙
Claims (10)
1.一种热变色性书写工具,具备热变色性墨和摩擦体,所述摩擦体用于通过摩擦热使由所述热变色性墨形成的笔迹热变色,其中,
在所述热变色性墨中添加有金属光泽颜料,
在所述热变色性书写工具设置有用于安装所述摩擦体的安装孔,
所述摩擦体包括被插入到所述安装孔中的安装部和从所述安装孔突出的凸曲面形状的摩擦部,
所述摩擦部的体积Ve和所述金属光泽颜料的体积Vp满足5≤Ve/Vp≤35,
所述摩擦部的最大外径D和突出长度L满足0.1≤L/D≤1.5,
所述摩擦体的材料依据日本工业标准的JIS K 7215测定的压针刚开始接触后的肖氏A硬度的值处于60以上且85以下的范围,以及由下式定义的肖氏A硬度的值ΔHS为0以上且小于5,
ΔHS=(压针刚开始接触后的肖氏A硬度值)-(从压针开始接触起15秒后的肖氏A硬度值)。
2.如权利要求1所述的热变色性书写工具,其中,
所述摩擦体的材料依据日本工业标准的JIS K 6251测定的切断时拉伸强度Tb与切断时伸长率Eb之积的值(Tb×Eb)为5000以上且18000以下。
3.如权利要求1或2所述的热变色性书写工具,其中,
所述安装孔以沿着纵向的中心轴贯通构成所述热变色性书写工具的杆筒的后端部或笔帽的顶部的方式设置,在位于上端以及下端的两个开口之间具有内周面,
在所述安装孔的内周面形成有朝向所述安装孔的内侧突出的内向突起,
在所述安装部的外周面形成有朝向所述安装部的外侧突出的外向突起,
在所述安装部被插入到所述安装孔中时,所述外向突起越过所述内向突起,由此所述外向突起与所述内向突起相互卡定,
在所述摩擦体,沿着纵向的中心轴设置有至少在所述安装部的下端开口的笔直的内孔,
在所述内孔中插入有棒状的中芯,所述棒状的中芯具有收纳于所述内孔的长度以及与所述内孔的内周面接触的外周面,
在所述安装部被插入到所述安装孔中且所述中芯被插入到所述内孔中的状态下,所述中芯被保持在与所述安装孔的内周面对应的位置,由此所述安装部构成为被夹持在所述中芯的外周面与所述安装孔的所述内向突起之间。
4.如权利要求3所述的热变色性书写工具,其中,
在所述安装部被插入到所述安装孔中且所述中芯被插入到所述内孔中的状态下,所述中芯具有从所述内孔的下端的开口到所述安装孔的上端的开口的长度。
5.如权利要求3所述的热变色性书写工具,其中,
在所述安装部被插入到所述安装孔中且所述中芯被插入到所述内孔中的状态下,所述中芯的下端位于与所述安装部的下端相同的位置,或者位于比所述安装部的下端靠上的位置。
6.如权利要求3所述的热变色性书写工具,其中,
所述内孔是一方被堵塞的孔,所述安装部的下端开口且所述摩擦部的上端不开口而被堵塞,在所述中芯被插入所述内孔的过程中,为了排出所述内孔内的空气,在所述中芯设置有通气部。
7.如权利要求6所述的热变色性书写工具,其中,
所述通气部是沿着所述中芯的纵向的中心轴从所述中芯的一端贯通至另一端的贯通孔。
8.如权利要求6所述的热变色性书写工具,其中,
所述通气部是沿着所述中芯的外周面从所述中芯的一端连续到另一端的至少一个槽或突起。
9.如权利要求3所述的热变色性书写工具,其中,
所述中芯在上下方向上为对称形状。
10.如权利要求3所述的热变色性书写工具,其中,
在所述中芯的外周面设置有与所述内孔的内周面接触的突部。
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