CN116234705A - 圆珠笔 - Google Patents

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CN116234705A CN202180056301.4A CN202180056301A CN116234705A CN 116234705 A CN116234705 A CN 116234705A CN 202180056301 A CN202180056301 A CN 202180056301A CN 116234705 A CN116234705 A CN 116234705A
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工藤秀宪
藤井武
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Abstract

一种圆珠笔(1),其中,油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度在20℃、剪切速度500s‑1下为500mPa·s以上15000mPa·s以下的范围,球珠(20)的球珠直径为0.5mm以下,该圆珠笔(1)具有笔尖前端部(13)为90度以上且小于100度的倾斜角(α)的第1敛缝部(14a)和相较于上述第1敛缝部(14a)设置于圆珠笔笔尖(11)的前端侧且为110度以上130度以下的倾斜角的第2敛缝部(14b),球珠抱持室(15)的底壁(19)的角度(γ)与第2敛缝部(14b)的倾斜角为相同角。

Description

圆珠笔
技术领域
本发明涉及圆珠笔。
背景技术
一直以来,已知具备圆珠笔笔尖的圆珠笔。圆珠笔笔尖例如具有形成于球珠抱持室的底壁中央的墨液流通孔和从该墨液流通孔以放射状延伸的多个墨液流通槽。作为圆珠笔笔尖,已知将球珠载置于设置在球珠抱持室的底壁的近似圆弧面状的球座上,将笔尖前端部向内侧敛缝,由此使球珠的一部分从笔尖前端边缘突出并旋转自如地进行抱持。
另外,书写用具由于书写时圆珠笔笔尖与被书写面之间的书写阻力,容易对圆珠笔或记号笔等的书写感受产生影响。特别是,圆珠笔具有圆珠笔笔尖,该圆珠笔笔尖具备位于前端的由不锈钢等构成的金属制的笔尖主体和被该金属制的笔尖主体的球座所抱持的由超级钢等金属构成的球珠。因此,圆珠笔存在下述问题:由于书写时球珠的旋转,球座产生磨损,笔迹产生飞线、飞白等,书写感受变差。另外,特别是在将球珠直径减小到0.5mm以下的情况下,球珠因笔压而潜入纸面,容易发生敛缝部的外表面与被书写面抵接的刮纸现象,具有书写时的顺滑感差的倾向。
为了提高对圆珠笔来说重要的书写时的顺滑感,使敛缝部的壁厚变薄,或者减小敛缝部的角度。具体而言,越接近从大径部朝向笔尖前端方向变为小径的锥面的角度,则越难发生刮纸。例如,锥面的角度多为约30度,因此公开了将敛缝部的角度设为90度以下而形成难以发生刮纸的结构的技术(例如参见专利文献1)。但是,使敛缝部的壁厚变薄或减小倾斜角度(敛缝角度)会使球珠容易从球珠抱持室脱落等,使圆珠笔笔尖的耐久性降低。
另外,为了提高圆珠笔笔尖的耐久性,考虑增加敛缝部的壁厚。但是,该敛缝部容易与被书写面接触等,使书写时的顺滑感降低。即,若提高顺滑感,则使耐久性降低,反之,若提高耐久性,则使顺滑感降低。
顺便提及,公开了以下内容:在圆珠笔笔尖,为了防止墨液从笔尖前端部漏出等,在笔尖前端部的内壁形成近似圆弧面状的密封面(例如参见专利文献2)。但是,由于敛缝部的壁厚变薄,因此具有笔尖耐久性降低的倾向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平6-15218号公报
专利文献2:日本特开2010-184495号公报
发明内容
发明所要解决的课题
特别是,在使用球珠直径为0.5mm以下的小径球珠的圆珠笔中,在进行相同距离的书写时,球珠的直径越小则球珠的旋转次数越高。另外,若使用小径球珠,则会对球座施加负荷,因此球座的磨损严重,导致书写不良。因此,若使用小径的球珠,则容易产生新的课题。
本发明的目的在于得到一种圆珠笔,该圆珠笔使用球珠直径为0.5mm以下的小径球珠,该圆珠笔可得到稳定的球珠旋转和稳定的墨液流出。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明的圆珠笔具备圆珠笔笔芯,该圆珠笔笔芯具有:内部填充有油性圆珠笔用墨液组合物的墨液容纳筒;和安装在上述墨液容纳筒的前端部的圆珠笔笔尖,该圆珠笔的特征在于,
上述圆珠笔笔尖的笔尖主体具有:球珠抱持室,其使球珠的一部分从笔尖前端部突出并旋转自如地进行保持;球座,其设置于上述球珠抱持室的底壁,载置上述球珠且为沿着上述球珠的外形的圆弧面状;墨液流通孔,其形成于上述球珠抱持室的上述底壁的中央;和多个墨液流通槽,其从上述墨液流通孔以放射状延伸,
上述油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度在20℃、剪切速度500s-1下为500mPa·s以上15000mPa·s以下的范围,
上述球珠的球珠直径为0.5mm以下,
在上述笔尖前端部的内壁形成有圆弧面状的密封面,
上述笔尖前端部具有:为90度以上且小于100度的倾斜角的第1敛缝部;和相较于上述第1敛缝部设置于上述圆珠笔笔尖的前端侧且为110度以上130度以下的倾斜角的第2敛缝部,
上述球珠抱持室的上述底壁的角度与上述第2敛缝部的倾斜角为相同角。
还具备向上述笔尖前端部的上述前端侧挤压上述球珠的螺旋弹簧,该螺旋弹簧的挤压负荷为5gf以上10gf以下。
上述油性圆珠笔用墨液组合物包含着色剂、有机溶剂、饱和脂肪酸、磷酸酯,上述磷酸酯具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)。
上述饱和脂肪酸的碳原子数为10以上20以下。
上述磷酸酯的末端烷基的碳链(l,m)为1以上15以下。
上述油性圆珠笔用墨液组合物包含酮树脂或聚乙烯醇缩丁醛树脂。
上述着色剂为颜料或成盐染料。
发明的效果
本发明可以得到一种圆珠笔,该圆珠笔使用球珠直径为0.5mm以下的小径球珠,该圆珠笔可得到稳定的球珠旋转和稳定的墨液流出。
附图说明
图1是示出本实施方式的圆珠笔的一例的截面图。
图2是示出本实施方式的圆珠笔笔芯的一例的截面图。
图3是示出本实施方式的圆珠笔笔尖的一例的放大截面图。
具体实施方式
本说明书中,只要不特别声明,则表示配比的“份”、“%”、“比”等为质量基准。另外,本发明中,关于“尖”,在圆珠笔中表示圆珠笔笔尖侧,在圆珠笔笔尖中表示球珠侧。
(圆珠笔)
图1是示出本实施方式的圆珠笔1的一例的截面图。
本实施方式的圆珠笔1具备圆珠笔笔芯4。圆珠笔笔芯4是圆珠笔1的替芯。
圆珠笔笔芯4容纳在外筒主体内,该外筒主体装卸自如地拧扣了圆珠笔1中的前轴2和后轴3。圆珠笔笔芯4通过螺旋弹簧5向后方施力而进行收纳。
需要说明的是,后方和后端部是指圆珠笔1的延伸方向X的一端部侧,是该延伸方向X上的未设置球珠20一侧的方向和该方向的端部。另外,前方、前端侧、前端部和前端部是指圆珠笔1的延伸方向X的一端部侧,是该延伸方向X上的设有球珠20一侧的方向和该方向的端部。
图2是本实施方式的圆珠笔笔芯4的一例的截面图。图2中示出圆珠笔笔芯4的省略了一部分结构的主要部分。
圆珠笔笔芯4具有墨液容纳筒22和圆珠笔笔尖11。
墨液容纳筒22是在延伸方向X上的长筒状。墨液容纳筒22和圆珠笔1的延伸方向X一致。在墨液容纳筒22的内部填充有油性圆珠笔用墨液组合物。在墨液容纳筒22的后端部安装有尾塞24(参见图1)。
在墨液容纳筒22的延伸方向X的一端部(前端部)设有圆珠笔笔尖11。墨液容纳筒22的延伸方向X和圆珠笔1的延伸方向X一致。以下,有时将延伸方向X称为轴向来进行说明。即,延伸方向X为沿着通过筒状的墨液容纳筒22的截面中心的直线(中心轴J)的方向。换言之,延伸方向X是指沿着圆筒状的墨液容纳筒22的中心轴J的方向。
圆珠笔笔尖11为旋转自如地抱持球珠20的部件。即,圆珠笔笔尖11在作为墨液容纳筒22的延伸方向X的一端部的前端部抱持球珠20。球珠20为球珠直径0.5mm以下的球状部件。球珠20的球珠直径只要超过0.1mm且为0.5mm以下即可。
详细而言,圆珠笔笔尖11藉由笔尖保持器23安装在墨液容纳筒22的前端部。
返回图1继续说明。
本实施方式中,以圆珠笔1为伸缩式的圆珠笔1的形式作为一例进行说明。具体而言,圆珠笔1通过利用旋转凸轮6的伸缩机构挤压按压部件7,从而构成为能够使作为圆珠笔笔芯4的笔尖的圆珠笔笔尖11的前端部从前轴2的前端开口部2a伸缩。在后轴3例如配设有夹子8。另外,在前轴2的把持部例如安装有由烯烃系的热塑性弹性体等构成的握把9。
详细而言,圆珠笔1设有旋转凸轮6和省略图示的凸轮机构作为伸缩机构。旋转凸轮6设置于后轴3,切换圆珠笔笔芯4的圆珠笔笔尖11的伸缩。凸轮机构具有与旋转凸轮6卡合的凸轮槽。
在圆珠笔笔芯4的圆珠笔笔尖11没入前轴2内的状态下对按压部件7进行挤压操作时,旋转凸轮6沿着凸轮槽滑动。按压部件7的挤压操作有时被称为按压操作。通过旋转凸轮6的滑动,圆珠笔笔芯4的圆珠笔笔尖11从前轴2的开口部2c向前方突出。进而,通过凸轮机构的作用使旋转凸轮6旋转,从而限制了圆珠笔笔芯4向轴向后方的相对移动。因此,在挤压操作结束后也维持该突出状态。另外,若在该突出状态下再次对按压部件7进行挤压操作(按压操作),则通过凸轮机构的作用允许圆珠笔笔芯4向轴向后方相对移动。通过该相对移动,利用螺旋弹簧5的作用力,圆珠笔笔芯4和按压部件7被压回至轴向后方而恢复到初始状态。
图3是本实施方式的圆珠笔笔尖11的一例的放大截面图。图3中示出圆珠笔笔尖11的省略了一部分结构的主要部分。
圆珠笔笔尖11具备笔尖主体12。在笔尖主体12设有球珠抱持室15、墨液流通孔16、墨液流通槽17和球座19a等。
球珠抱持室15使球珠20的一部分从笔尖前端部13突出并旋转自如地抱持。球珠抱持室15设置于墨液流通孔16的延伸方向X的前端部。在球珠抱持室15的底壁19设有沿着球珠20的外形的形状的球座19a。如上所述,球珠20为球状。因此,球座19a为近似圆弧面状。在球座19a载置有球珠20。球珠抱持室15的底壁19与球珠抱持室15的内壁中的设置于笔尖前端部13的密封面14c相连,并且相较于该密封面14c为圆珠笔1的后方侧的区域。
墨液流通孔16是在延伸方向X上贯通且墨液流通的孔部。墨液为油性圆珠笔用墨液组合物。墨液流通孔16形成于球珠抱持室15的底壁19的中央。墨液流通槽17是与墨液流通孔16连通并从墨液流通孔16以放射状延伸的槽部。在圆珠笔笔尖11设有多个墨液流通槽17。这些多个墨液流通槽17被设置成与墨液流通孔16连通且不与笔尖后部孔18连通。
圆珠笔笔尖11的笔尖前端部13形成为向内侧敛缝的形状的敛缝部14。通过在球珠抱持室15的球座19a载置球珠20,并使笔尖前端部13具有敛缝部14,球珠抱持室15使球珠20的一部分从笔尖前端部13突出并旋转自如地抱持。另外,在笔尖前端部13的内壁形成有近似圆弧面状、即沿着球珠20的外形的形状的密封面14c。
如上所述,圆珠笔笔尖11的笔尖前端部13形成为向内侧敛缝的形状的敛缝部14。敛缝部14由第1敛缝部14a和第2敛缝部14b构成。
第1敛缝部14a为90度以上且小于100度的倾斜角。第2敛缝部14b相较于第1敛缝部14a设置于圆珠笔笔尖11的前端侧且为110度以上130度以下的倾斜角。有时将第1敛缝部14a的倾斜角称为第1倾斜角α来进行说明。另外,有时将第2敛缝部14b的倾斜角称为第2倾斜角β来进行说明。这些倾斜角有时被称为敛缝角度。
如图3所示,第1倾斜角α是沿圆珠笔笔尖11的延伸方向X的截面中的、沿着第1敛缝部14a的倾斜面的两条线即线Lα1与线Lα2所成的角度。第2倾斜角β是沿圆珠笔笔尖11的延伸方向X的截面中的、沿着第2敛缝部14b的倾斜面的两条线即线Lβ1与线Lβ2所成的角度。
另外,球珠抱持室15的底壁19的角度γ与第2敛缝部14b的倾斜角(第2倾斜角β)为相同角。需要说明的是,关于本发明中的相同角,鉴于测定误差等,只要为±3度左右,则定义为相同角。
如图3所示,底壁19的角度γ是指,在沿圆珠笔笔尖11的延伸方向X的截面中,沿着球珠20的外周方向的底壁19的一端部至另一端部的角度。详细而言,底壁19的角度γ是线Lγ1与线Lγ2所成的角度。另外,角度γ是线Lγ1与线Lγ2所成的角度中的球珠20侧(球珠抱持室15的内侧)的角度。线Lγ1是在沿圆珠笔笔尖11的延伸方向X的截面中,通过沿着球珠20的外周方向的底壁19的一端部和底壁19与中心轴J的交点的直线。Lγ2在该截面中通过沿着球珠20的外周方向的底壁19的另一端部和底壁19与中心轴J的交点的直线。
载置于球座19a的球珠20以被螺旋弹簧21向圆珠笔笔尖11的前端部挤压的状态被抱持。
为了抑制墨液漏出,优选下述构成:将在圆珠笔笔尖11的前端旋转自如地抱持的球珠20利用螺旋弹簧21直接或藉由挤压体向笔尖前端部13的内壁进行挤压。向笔尖前端部13的内壁挤压是指,朝向圆珠笔笔尖11的前端侧进行挤压。另外,优选的是,形成还具备阀机构的构成,该阀机构通过书写时的挤压力在笔尖前端部13的内壁与球珠20之间形成间隙而使墨液流出,笔尖前端的微小间隙也在非使用时关闭。
从改善书写感受的方面出发,优选将螺旋弹簧21对球珠20的挤压负荷设定为30gf以下。特别是,从在即使球珠20的球珠直径为0.5mm以下、在球珠20与球座19a之间局部地施加负荷的情况下也能保持更高的润滑性,并且容易良好地保持书写感受的方面出发,优选将螺旋弹簧21对球珠20的挤压负荷设为3gf以上15gf以下。另外,从抑制墨液漏出和提高墨液追随性的方面出发,优选将螺旋弹簧21对球珠20的挤压负荷设为5gf以上10gf以下。
球珠20的球珠表面的算术平均粗糙度(Ra)没有限定。例如,球珠表面的算术平均粗糙度(Ra)优选为0.1nm以上12nm以下。若算术平均粗糙度(Ra)小于0.1nm,则墨液难以充分地附着于球珠表面,在书写时难以得到深的笔迹,笔迹容易发生飞线、飞白。若算术平均粗糙度(Ra)超过12nm,则球珠表面过于粗糙,球珠20和球座19a的旋转阻力大。因此,书写感受容易差,此外,笔迹容易发生飞白、飞线、线条不均等而容易对书写性能产生影响。若进一步考虑,球珠表面的算术平均粗糙度(Ra)优选为0.1nm以上10nm以下、更优选为0.5nm以上5nm以下。算术平均粗糙度(Ra)可以利用精工爱普生公司制造的机型名SPI3800N求出。
球珠20所使用的材料没有特别限定。球珠20所使用的材料可以举出例如以碳化钨为主要成分的超硬合金球珠、不锈钢等金属球珠、碳化硅、氮化硅、氧化铝、二氧化硅、氧化锆等陶瓷球珠、红宝石球珠等。
圆珠笔笔尖11的材料可以举出不锈钢、锌白铜、黄铜(黄铜)、铝青铜、铝等金属材料、聚碳酸酯、聚缩醛、ABS等树脂材料。这些之中,考虑球座19a的磨损、经时稳定性,圆珠笔笔尖11的材料优选使用不锈钢。
圆珠笔笔尖11的球珠20在延伸方向X的移动量没有限定。例如,球珠20的延伸方向X的移动量优选为3μm以上30μm以下。若小于3μm,则难以得到深的笔迹及良好的书写感受;若超过30μm,则容易对墨液垂下性能产生影响。若进一步考虑,球珠20在延伸方向X的移动量优选为10μm以上25μm以下。这是因为,能够增大通过第1敛缝部14a和第2敛缝部14b存积墨液的空间,但若球珠20在延伸方向X的移动量小于10μm,则难以得到深的笔迹及良好的书写感受。
特别是,若使球珠直径为0.5mm以下的比较小的球珠直径,则墨液消耗量容易减少,也容易对书写感受产生影响。因此,圆珠笔笔尖11的球珠20在延伸方向X的移动量优选为12μm以上25μm以下,若进一步考虑,优选为14μm以上25μm以下。将球珠20在延伸方向X的移动量设为该范围,即使在球珠直径为0.4mm以下的情况下也是有效的,因此优选,进而在球珠直径为0.3mm以下的情况下也是有效的,因此优选。
圆珠笔1的每100m的墨液消耗量优选为20mg以上70mg以下。这是因为,若每100m的墨液消耗量小于20mg,则难以得到深的笔迹及良好的书写感受;若每100m的墨液消耗量超过70mg,则由于球珠20与笔尖前端部13的间隙,容易对墨液漏出抑制产生影响,进而还容易产生写出性能、漏墨(泣きボテ)。若进一步考虑,每100m的墨液消耗量优选为20mg以上60mg以下。
特别是,若使球珠直径为0.5mm以下的比较小的球珠直径,则墨液消耗量容易减少,也容易对书写感受、飞白等书写性产生影响。因此,每100m的墨液消耗量优选为20mg以上50mg以下,若进一步考虑,优选为20mg以上45mg以下。
另外,在使球珠直径为0.5mm以下的情况下,为了更深的笔迹、提高书写感受和墨液漏出抑制,有效的是不仅设定墨液消耗量,还考虑与球珠直径的关系。具体而言,圆珠笔1的球珠直径(mm)与每100m的墨液消耗量(mg)之比(球珠直径:墨液消耗量)优选为1:40以上1:140以下的关系。通过设定为这种与以往不同的关系,容易得到更深的笔迹、及书写感受、墨液漏出抑制,因此优选。若进一步考虑,球珠直径:墨液消耗量优选为1:50以上1:130以下、进一步优选为1:60以上1:120以下。
需要说明的是,关于墨液消耗量,在20℃、书写用纸JIS P3201书写用纸上以书写角度70°、书写负荷200g的条件下,以书写速度4m/min的速度,使用5个试验样品进行螺旋书写试验。并且,将其每100m的墨液消耗量的平均值定义为每100m的墨液消耗量。
若使用如上构成的本实施方式的圆珠笔1进行书写,则从墨液容纳筒22流出的作为油性圆珠笔用墨液组合物的墨液从墨液流通孔16经由墨液流通槽17向抱持在球珠抱持室15的球珠20供给。通过向球珠20供给墨液,在纸面等上利用墨液进行书写。
如上所述,本实施方式的圆珠笔1具备球座19a和密封面14c。另外,圆珠笔笔尖11的笔尖前端部13形成为向内侧敛缝的形状的敛缝部14。敛缝部14由第1敛缝部14a和第2敛缝部14b构成。第1敛缝部14a为90度以上且小于100度的第1倾斜角α。第2敛缝部14b相较于第1敛缝部14a设置于圆珠笔笔尖11的前端侧且为110度以上130度以下的第2倾斜角β。另外,球珠抱持室15的底壁19的角度γ与第2敛缝部14b的第2倾斜角β为相同角。
本实施方式的圆珠笔1通过具备球座19a和密封面14c,起到使球珠20旋转顺畅的效果。另外,认为从墨液流通孔16流入球珠抱持室15的墨液和未从笔尖前端部13转印到纸面而从笔尖前端部13流入球珠抱持室15的墨液(墨液回流)能够使球珠抱持室15内的墨液的流动稳定化。因此,即使球座19a或密封面14c磨损,也起到能够获得稳定的墨液流出量的效果。
另外,在形成球座19a和密封面14c时,将球珠20转印到球珠抱持室15的底壁19和第2敛缝部14b的内壁的相同角的壁面上。因此,即使在转印后通过弹回使曲率发生变化,所得到的转印面的曲率也近似,能够抑制球珠20的偏移。由此,也能抑制由球珠20的旋转所引起的球座19a和笔尖前端部13的密封面14c的不均匀磨损。即,能够得到稳定的球珠20的旋转和稳定的墨液流出。
此外,本实施方式的圆珠笔1中,笔尖前端部13的第1敛缝部14a的第1倾斜角α为90度以上100度以下的钝角。通过使第1倾斜角α为钝角,与使倾斜角(敛缝角度)小于90度的情况相比,能够增大在球珠20与笔尖前端部13之间存积墨液的空间。因此,容易墨液回流,能够抑制墨液的爬升,能够抑制出墨不畅,容易使深的笔迹、书写感受、球座的磨损抑制良好。
另外,本实施方式的圆珠笔1中,通过使第2敛缝部14b的第2倾斜角β为110度以上130度以下,能够提高球珠保持力,并且容易使第2倾斜角β与球珠抱持室15的底壁19的角度γ为相同角。
因此,本实施方式的圆珠笔1为使用球珠直径为0.5mm以下的小径球珠20的圆珠笔1,能够实现稳定的球珠20的旋转和稳定的墨液流出。
另外,如上所述,优选使螺旋弹簧21对球珠20的挤压负荷为5gf以上10gf以下。通过使球珠20的挤压负荷为5gf以上10gf以下,能够容易良好地保持书写感受。另外,通过使球珠20的挤压负荷为上述范围,即使在使球珠直径为0.5mm以下、局部地在球珠20与球座19a之间施加负荷的情况下,也能保持更高的润滑性,容易良好地保持书写感受。若考虑书写感受,优选将螺旋弹簧21的挤压负荷设定为10gf以下。另外,若考虑容易提高墨液漏出抑制、墨液追随性,更优选使螺旋弹簧21的挤压负荷为5gf以上。
(油性圆珠笔用墨液组合物)
接着,对本实施方式的圆珠笔1中使用的油性圆珠笔用墨液组合物进行详细说明。
本实施方式的圆珠笔1中使用的油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度在20℃、剪切速度500s-1(书写时)下为500mPa·s以上15000mPa·s以下。
若油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度超过15000mPa·s,则书写时的球珠旋转阻力变大,书写感受容易变重,容易影响球座的磨损抑制,进而容易对写出性能、墨液追随性能产生影响。因此,圆珠笔1的油性圆珠笔用墨液组合物使用20℃、剪切速度500s-1(书写时)下的墨液粘度为15000mPa·s以下的油性圆珠笔用墨液组合物。若进一步考虑提高书写感受、球座19a的磨损抑制,墨液粘度优选为10000mPa·s以下,若进一步考虑书写感受、球座的磨损抑制,墨液粘度优选为8000mPa·s以下。油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度进一步优选为6000mPa·s以下。另外,20℃、剪切速度500s-1(书写时)下的墨液粘度小于10mPa·s的情况下,容易对球座的磨损抑制、笔迹产生渗出或墨液垂下的影响。因此,油性圆珠笔用墨液组合物在20℃、剪切速度500s-1(书写时)下的墨液粘度优选为10mPa·s以上。另外,若进一步考虑,油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度优选为100mPa·s以上,进而,若考虑球座的磨损抑制,墨液粘度优选为500mPa·s以上,若进一步考虑,优选为1000mPa·s以上、优选为2000mPa·s以上。
此处,为了提高圆珠笔笔尖11的球珠20与球座19a的润滑性,提出了许多使用各种润滑剂的油性圆珠笔用墨液组合物。
例如,公开了使用烷基β-D-葡糖苷的文献A(日本特开平5-331403号公报“油性圆珠笔墨液”);使用平均分子量为200~4000000的聚乙二醇的文献B(日本特开平7-196971号公报“油性圆珠笔用墨液组合物”);使用N-酰基氨基酸、N-酰基甲基牛磺酸、N-酰基甲基丙氨酸的文献C(日本特开2007-176995号公报“油性圆珠笔用墨液”);和使用磷酸酯的文献D(日本专利3500552号公报“圆珠笔用油性墨液组合物”)等。
但是,在使用文献A~文献D那样的各种润滑剂的情况下,虽然能够在一定程度上提高书写感受并抑制球座19a的磨损,但润滑性不能令人满意,存在改善的余地。此外,若使用球珠直径为0.5mm以下的小径球珠,在进行相同距离的书写时,球珠的直径越小则球珠的旋转次数越多。另外,若为小径球珠,则会对球座19a施加负荷,因此球座19a的磨损变得严重,导致书写不良。因此,在现有技术中,若采用小径球珠则容易产生新的课题。
另外,还期待一种油性圆珠笔用墨液组合物,其在将笔尖前端部13放置于大气中的状态下,可提高该笔尖前端部13干燥时的写出性能。特别是,在使用按压式油性圆珠笔或旋转送出式油性圆珠笔等伸缩式油性圆珠笔的情况下,容易对写出性能产生影响,因此很重要。
本发明人发现,作为本实施方式的圆珠笔1中使用的油性圆珠笔用墨液组合物,通过使用墨液粘度满足上述范围且包含饱和脂肪酸、具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯的油性圆珠笔用墨液组合物,能够提高润滑性,提高球座19a的磨损抑制和书写感受,进一步改善写出性能。
通过包含饱和脂肪酸、具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯,可以利用由上述饱和脂肪酸和上述磷酸酯形成的润滑层提高润滑性,保持球珠20与笔尖主体12之间的润滑性。另外,能够抑制球座19a的磨损,实现笔迹飞白的抑制和书写感受的提高。进而在将笔尖前端部13放置于大气中的状态下,能够改善该笔尖前端部13干燥时的写出性能。
(饱和脂肪酸)
油性圆珠笔用墨液组合物中包含的饱和脂肪酸能够保持球珠20与笔尖主体12之间的润滑性,抑制球座19a的磨损。另外,通过使油性圆珠笔用墨液组合物包含饱和脂肪酸,能够提高笔迹飞白抑制和书写感受。特别是即便在球珠直径为0.5mm以下的小径球珠的情况下,也能抑制球座19a的磨损,良好地保持笔迹飞白抑制和书写感受。这是因为,饱和脂肪酸吸附在圆珠笔笔尖11的球珠20、笔尖主体12的金属表面,能够抑制球珠20与笔尖主体12之间的金属接触。因此,能够抑制球座19a的磨损,提高笔迹飞白抑制和书写感受。此外,能够改善写出性能。
作为饱和脂肪酸,可以举出支链饱和脂肪酸、直链饱和脂肪酸。若考虑球座19a的磨损抑制、书写感受,优选支链饱和脂肪酸。通过使用具有支链的饱和脂肪酸,能够具有体积大的结构,覆盖金属表面的面积增多。因此,容易吸附在圆珠笔笔尖11的球珠20、笔尖主体12的金属表面。由此,能够抑制球珠20与笔尖主体12之间的金属接触,能够抑制球座的磨损,实现笔迹飞白的抑制和书写感受的提高。
关于饱和脂肪酸,若考虑润滑性,饱和脂肪酸的碳原子数优选为10以上20以下。这是因为,若碳原子数为10以上,则为适于提高所期望的润滑性的烷基的长度,容易吸附在圆珠笔笔尖的金属表面。另一方面,若碳原子数超过20,由于烷基进一步变得过长,分子彼此排斥,从而阻碍在金属表面的吸附,容易阻碍润滑性的提高。此外,若进一步考虑润滑性,则饱和脂肪酸的碳原子数优选为16以上20以下,若进一步考虑提高球座19a的磨损抑制,则饱和脂肪酸的碳原子数优选为18以上20以下。
作为饱和脂肪酸,可以举出甲基支链型十一烷酸、甲基支链型十二烷酸、甲基支链型十三烷酸、甲基支链型十四烷酸、甲基支链型十五烷酸、甲基支链型十六烷酸、甲基支链型十七烷酸、甲基支链型十八烷酸(甲基支链型硬脂酸)、甲基支链型十九烷酸、甲基支链型二十烷酸、甲基支链型山嵛酸等支链型饱和脂肪酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十八烷酸(硬脂酸)、十八烷酸、十九烷酸、山嵛酸等直链型饱和脂肪酸。
这些之中,若考虑抑制球座19a的磨损、抑制笔迹飞白、提高书写感受,则优选作为从饱和脂肪酸的主链分支出甲基的化学结构的甲基支链型饱和脂肪酸。
换言之,通过使油性圆珠笔用墨液组合物包含甲基支链型饱和脂肪酸,利用由甲基支链型饱和脂肪酸形成的润滑层,能够提高润滑性,保持球珠20与笔尖主体12之间的润滑性。另外,能够抑制球座19a的磨损,抑制笔迹飞白,提高书写感受。进而在将圆珠笔笔尖11(笔尖前端部13)放置于大气中的状态下,能够改善该圆珠笔笔尖11(笔尖前端部13)干燥时的写出性能,因此优选。
通过使用甲基支链型饱和脂肪酸,能够形成体积大的结构,覆盖圆珠笔笔尖11的球珠20、笔尖主体12的金属表面的面积增多。即,甲基支链型饱和脂肪酸容易吸附在圆珠笔笔尖11的球珠20、笔尖主体12的金属表面,能够抑制圆珠笔笔尖11的球珠20与笔尖主体12之间的金属接触。因此,发挥出摩擦缓和作用,能够抑制圆珠笔笔尖11的书写阻力。由此,能够抑制球座19a的磨损,抑制笔迹飞白,提高书写感受。另外,进而能够改善写出性能,特别有效。
另外,如上所述,本实施方式的圆珠笔1的球珠20的球珠直径为0.5mm以下。若使用甲基支链型饱和脂肪酸,则即便在球珠直径为0.5mm以下的小径球珠的情况下,也能抑制球座19a的磨损,抑制笔迹飞白,良好地保持书写感受,即便在如小径球珠那样局部地在球珠20与球座19a之间施加负荷的情况下,也容易保持润滑性,是有效的。另外,球珠直径小,具体而言,即便球珠直径为0.4mm以下、进而为0.3mm以下,也可维持其效果,因此其效果显著。
关于甲基支链型饱和脂肪酸,若考虑润滑性,甲基支链型饱和脂肪酸的碳原子数优选为10以上20以下。这是因为,若碳原子数为10以上,则为适于提高所期望的润滑性的烷基的长度,容易吸附在圆珠笔笔尖11的金属表面;另一方面,若碳原子数超过20,烷基进一步变长,则分子彼此排斥,从而阻碍在金属表面的吸附,容易阻碍润滑性的提高。此外,若进一步考虑润滑性,则甲基支链型饱和脂肪酸的碳原子数优选为16以上20以下。若进一步考虑提高球座19a的磨损抑制,则甲基支链型饱和脂肪酸的碳原子数优选为18以上20以下。
需要说明的是,也可以使用甲基支链型不饱和脂肪酸代替甲基支链型饱和脂肪酸或与甲基支链型饱和脂肪酸一同使用。若考虑润滑性,则优选使用甲基支链型饱和脂肪酸。
作为甲基支链型饱和脂肪酸,具体而言,可以举出甲基支链型十一烷酸、甲基支链型十二烷酸、甲基支链型十三烷酸、甲基支链型十四烷酸、甲基支链型十五烷酸、甲基支链型十六烷酸、甲基支链型十七烷酸、甲基支链型十八烷酸(甲基支链型硬脂酸)、甲基支链型十九烷酸、甲基支链型山嵛酸等。
这些之中,若考虑抑制球座19a的磨损、抑制笔迹飞白和提高书写感受,则优选甲基支链型十六烷酸、甲基支链型十八烷酸(甲基支链型硬脂酸)、甲基支链型二十烷酸。若进一步考虑,则优选16-甲基十八烷酸(16-甲基硬脂酸)。特别是,在使球珠直径为0.5mm以下时,即便在局部地在球珠20与球座19a之间施加负荷的情况下也容易保持润滑性,因此是有效的。另外,即便在使球珠直径为0.4mm以下的情况下也是有效的,因此优选,进而在使球珠直径为0.3mm以下的情况下也是有效的,因此优选。
更具体而言,作为优选的甲基支链型饱和脂肪酸,可以举出10-甲基十一烷酸、10-甲基十二烷酸、12-甲基十三烷酸、12-甲基十四烷酸、14-甲基十五烷、14-甲基十六烷、16-甲基十七烷酸、16-甲基十八烷酸(16-甲基硬脂酸)、10-甲基十九烷酸、10-甲基十七烷酸、10-甲基十六烷酸、10-甲基十五烷酸等。
饱和脂肪酸的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为0.1质量%以上10质量%以下,若进一步考虑润滑性,则优选为0.5质量%以上10质量%以下,进而,若考虑墨液经时稳定性等,优选为1质量%以上5质量%以下。若饱和脂肪酸相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量的含量少于0.1质量%,则有可能得不到所期望的润滑效果;若超过10质量%,则有可能对墨液经时稳定性产生影响。
(磷酸酯)
若考虑提高圆珠笔笔尖11的润滑性、抑制书写阻力,则油性圆珠笔用墨液组合物优选包含磷酸酯。
此外,若进一步考虑提高球座19a的磨损抑制、书写感受,则优选使用具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯。这是因为,通过由具有ClH2l+1O-C2H4O(烷氧基乙基)或CmH2m+1O(烷氧基)的磷酸酯形成润滑层,容易提高圆珠笔笔尖11的润滑性,容易抑制球座19a的磨损、抑制笔迹飞白、提高书写感受。在用于油性的圆珠笔1的情况下特别有效。
通过合用饱和脂肪酸和磷酸酯,利用所形成的2层润滑层的相互作用带来的润滑效果,可以得到以往无法得到的高润滑性。特别优选合用甲基支链型饱和脂肪酸与具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1~30)的磷酸酯。此外,在使球珠直径为0.5mm以下的情况下,即使在局部地在球珠20与球座19a之间施加负荷的情况下,也能保持更高的润滑性,因此是有效的。即便在使球珠直径为0.4mm以下的情况下也是有效的,因此优选,进而在使球珠直径为0.3mm以下的情况下也是有效的,因此优选。此外,能够改善写出性能。
关于磷酸酯,若考虑在墨液中稳定、容易提高润滑性,优选如通式(化1)、(化2)所示。这是因为,通式(化1)、(化2)的磷酸酯中,与通式(化1)、(化2)的结构的P相邻的O吸附于金属制的圆珠笔笔尖主体或球珠,ClH2l+1O-C2H4O(烷氧基乙基)、CmH2m+1O(烷氧基)形成润滑层。由此,容易提高润滑性,抑制球座19a的磨损,抑制笔迹飞白,提高书写感受。特别是,若考虑抑制球座19a的磨损,则优选使用具有ClH2l+1O-C2H4O(烷氧基乙基)的通式(化1)。
【化1】
Figure BDA0004113331640000141
【化2】
Figure BDA0004113331640000142
另外,在通式(化1)、(化2)这样的磷酸酯中,关于ClH2l+1O-C2H4O(烷氧基乙基)、CmH2m+1O(烷氧基)的末端烷基的碳链(l,m),优选为特定的碳链(l,m)。其效果推测如下。
ClH2l+1O-C2H4O、CmH2m+1O的末端烷基的碳链(l,m)优选为1以上15以下。若ClH2l+1O-C2H4O、CmH2m+1O的末端烷基的碳链(l,m)超过15,虽然书写感受、写出性能良好,但是碳链变得过长,难以获得球座19a的磨损抑制。这是因为,碳链彼此容易相互缠绕,碳链的排列方向变得随机,未成为排列好的排列,因此无法得到润滑性充分的润滑层,难以获得球座19a的磨损抑制。此外,在末端烷基的碳链(l,m)超过15的情况下,末端烷基的极性靠近低极性侧,因此对具有极性的有机溶剂的亲和性差,从而容易影响溶解稳定性。特别是在二醇醚溶剂中容易产生影响,在墨液中的溶解稳定性容易出现问题。因此,通过长期保存,由于金属制笔尖中的金属离子等的影响,容易产生金属盐析出物,墨液经时稳定性容易变差,难以得到本发明那样的润滑效果。因此,关于上述末端烷基的碳链(l,m),优选为1以上15以下。若进一步考虑,上述末端烷基的碳链(l,m)优选为1以上10以下。若进一步考虑抑制球座19a的磨损和抑制笔迹飞白,上述末端烷基的碳链(l,m)优选为1以上5以下。
另一方面,在使末端烷基的碳链(l,m)为3以下的情况下,虽然球座19a的磨损抑制良好,但在墨液中上述烷基无法得到具有足够厚度的润滑层。因此,形成球珠20与球座19a之间的缓冲性不充分的润滑层,容易对书写感受、写出性能、球座19a的磨损抑制产生影响。因此,通过使用上述末端烷基具有丁基(末端烷基的碳链:4)的酸式磷酸丁氧基乙基酯(l=4)、酸式磷酸丁酯(m=4)等,容易获得抑制球座19a的磨损、提高书写感受、写出性能的效果,因此优选。特别优选具有丁氧基乙基(C4H9OCH2CH2O、末端烷基的碳链4)的酸式磷酸丁酯。特别是,在使球珠直径为0.5mm以下的情况下,即使在局部地在球珠20与球座19a之间施加负荷的情况下,也容易保持润滑性,因此在球座19a的磨损抑制方面是有效的,因此优选。即使在使球珠直径为0.4mm以下的情况下,也是有效的,因此优选,进而在为0.3mm以下的情况下也是有效的,因此优选。
此外,关于通式(化1)、(化2)那样的磷酸酯,可以举出磷酸酯的单酯(化1、化2的n=1)、磷酸酯的二酯(化1、化2的n=2)、磷酸酯的三酯(化1、化2的n=3)、及它们的混合物等。其中,若考虑抑制球座19a的磨损和书写感受,则优选使用磷酸酯的单酯(化1、化2的n=1)与磷酸酯的二酯(化1、化2的n=2)的混合物,这是因为,若为上述磷酸酯的三酯(化1、化2的n=3),则ClH2l+1O-C2H4O(烷氧基乙基)、CmH2m+1O(烷氧基)过多,容易对墨液经时稳定性产生影响。
此外,若考虑抑制球座19a的磨损,则优选混合磷酸酯的单酯和磷酸酯的二酯。关于此时的混合比,磷酸酯的二酯(化1、化2的n=2)由于ClH2l+1O-C2H4O(烷氧基乙基)和CmH2m+ 1O(烷氧基)多而对润滑性有利。进而还能保持墨液经时稳定性,因此优选磷酸酯的二酯多。因此,磷酸酯的单酯与磷酸酯的二酯的混合比优选1:1以上1:5以下的范围,若进一步考虑,优选1:1以上1:3以下的范围。
另外,作为通式(化1)、(化2)那样的磷酸酯的具体例,通式(化1)可以举出酸式磷酸丁氧基乙基酯(l=4)等。(化2)可以举出酸式磷酸甲酯(m=1)、酸式磷酸乙酯(m=2)、酸式磷酸丁酯(m=4)、酸式磷酸2-乙基己酯(m=8)、酸式磷酸异癸酯(m=10)、酸式磷酸月桂酯(m=12)、酸式磷酸烷基酯(m=12、14、16、18)、酸式磷酸异十三烷酯(m=13)、酸式磷酸油烯基酯(m=18)、酸式磷酸二十四烷基酯(m=24)等。
另外,上述具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量更优选为0.1质量%以上10质量%以下。这是因为,若少于0.1质量%,则具有难以获得所期望的润滑性的倾向;若超过10质量%,则具有墨液经时容易不稳定的倾向。若考虑这些倾向,优选0.1质量%以上5质量%以下,若进一步考虑,优选0.3质量%以上3质量%以下。
将上述饱和脂肪酸相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量的总含量设为X,将上述具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯相对于墨液组合物总量的含量设为Y。这种情况下,若考虑提高球座19a的磨损抑制、书写感受,则优选为0.1≤X/Y≤5的关系,若进一步考虑,则优选为0.3≤X/Y≤3、进一步优选为0.5≤X/Y≤2的关系。
(有机胺)
另外,在使用上述饱和脂肪酸、上述具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯的情况下,优选使用有机胺。这是因为,通过利用有机胺中和上述饱和脂肪酸、上述磷酸酯,能够使其在墨液中溶解稳定。因此,容易获得上述饱和脂肪酸、上述磷酸酯的效果,进而能够容易改善着色剂等其他墨液成分的经时稳定性。若考虑上述有机胺与上述饱和脂肪酸、上述磷酸酯、着色剂的稳定性,优选使用仲胺或叔胺。这是因为,关于在油性墨液中的反应性,伯胺最强,其次是仲胺、叔胺,反应性减小。伯胺容易与上述磷酸酯、上述饱和脂肪酸、着色剂或其他成分反应,容易对墨液经时稳定性产生影响。因此,优选使用仲胺或叔胺,若进一步考虑,优选使用叔胺。
另外,关于有机胺,具体而言,可以举出氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基胺等具有环氧乙烷的胺;月桂胺、硬脂胺等烷基胺;二硬脂胺、二甲基月桂胺、二甲基硬脂胺、二甲基辛胺等二甲基烷基胺等脂肪族胺。这些之中,若考虑在墨液中的稳定性,优选具有环氧乙烷的胺、二甲基烷基胺,若进一步考虑,则优选具有环氧乙烷的胺。
此外,若考虑与上述磷酸酯、上述饱和脂肪酸、着色剂或其他成分的稳定性,上述有机胺的总胺值优选为100(mgKOH/g)以上300(mgKOH/g)以下。若超过300(mgKOH/g),则反应性强,容易与上述成分反应,因此墨液经时稳定性容易变差。另外,若总胺值小于100(mgKOH/g),则容易对墨液中的饱和脂肪酸、具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯的稳定性产生影响。在适用于上述圆珠笔1的情况下,球珠20、笔尖主体12等金属类的吸附性容易变差,难以获得润滑性能。若进一步考虑与上述成分的稳定性、润滑性,则优选150(mgKOH/g)以上300(mgKOH/g)以下的范围,若进一步考虑稳定性,则优选200(mgKOH/g)以上300(mgKOH/g)以下,更进一步考虑,则优选230(mgKOH/g)以上270(mgKOH/g)以下。
需要说明的是,关于总胺值,表示伯胺、仲胺、叔胺的总量,用与中和1g试样所需的盐酸相同当量的氢氧化钾的mg数表示。
作为有机胺,可以举出氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基胺等。作为氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基胺,具体而言,可以举出NYMEEN L-201(总胺值:232~246、仲胺)、NYMEEN L-202(总胺值:192~212、叔胺)、NYMEEN L-207(总胺值:107~119、叔胺)、NYMEEN S-202(总胺值:152~166、叔胺)、NYMEEN S-204(总胺值:120~134、叔胺)、NYMEEN S-210(总胺值:75~85、叔胺)、NYMEEN DT-203(总胺值:227~247、叔胺)、NYMEEN DT-208(总胺值:146~180、叔胺)(日本油脂株式会社制)等。作为烷基胺,具体而言,可以举出FARMIN 80(总胺值:204~210、伯胺)、FARMIN D86(总胺值:110~119、仲胺)、FARMIN DM2098(总胺值:254~265、叔胺)、FARMIN DM8680(总胺值:186~197、叔胺)(花王株式会社)、NISSAN叔胺BB(总胺值:243~263、叔胺)、NISSAN叔胺FB(总胺值:230~250、叔胺)(日本油脂株式会社制)等。它们可以单独使用或将2种以上混合使用。
若考虑与上述饱和脂肪酸、上述磷酸酯、着色剂或其他成分的稳定性,上述有机胺的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为0.1质量%以上10质量%以下,若进一步考虑对后述表面活性剂的中和,优选为0.5质量%以上5质量%以下。
将上述磷酸酯、上述饱和脂肪酸相对于墨液组合物总量的总含量设为A,将上述有机胺相对于墨液组合物总量的含量设为B。这种情况下,若考虑中和带来的墨液经时稳定性,则优选为0.01≤A/B≤5的关系,若进一步考虑,则优选为0.1≤A/B≤3、进一步优选为0.1<A/B<1的关系。
(着色剂)
本实施方式的油性圆珠笔用墨液组合物中使用的着色剂为染料、颜料等,没有特别限定,可以适当选择使用,也可以合用染料、颜料来使用。作为染料,可以举出油溶性染料、酸性染料、碱性染料、含金染料等;作为它们的各种成盐型的染料等,可以举出酸性染料与碱性染料的成盐染料、碱性染料与有机酸的成盐染料、酸性染料与有机胺的成盐染料等种类。这些染料可以单独使用或将2种以上组合使用。
关于染料,具体而言,可以举出Valifast Black 1802、Valifast Black 1805、Valifast Black 1807、Valifast Violet 1701、Valifast Violet 1704、Valifast Violet1705、Valifast Blue1601、Valifast Blue 1605、Valifast Blue 1613、Valifast Blue1621、Valifast Blue 1631、Valifast Red 1320、Valifast Red 1355、Valifast Red1360、Valifast Yellow 1101、Valifast Yellow 1151、Nigrosine Base EXBP、NigrosineBase EX、BASE OF BASIC DYES ROB-B、BASE OF BASIC DYES RO6G-B、BASE OF BASIC DYESVPB-B、BASE OF BASIC DYES VB-B、BASE OF BASIC DYES MVB-3(以上为ORIENT CHEMICALINDUSTRIES CO.,LTD制造)、Aizen Spilion Black GMH-special、Aizen Spilion VioletC-RH、Aizen Spilion Blue GNH、Aizen Spilion Blue 2BNH、Aizen Spilion Blue C-RH、Aizen Spilion Red C-GH、Aizen Spilion Red C-BH、Aizen Spilion Yellow C-GNH、Aizen Spilion Yellow C-2GH、S.P.T.Blue 111、S.P.T.Blue GLSH-special、S.P.T.Red533、S.P.T.Orange 6、S.B.N.Yellow 510、S.B.N.Yellow 530、S.R.C-BH(以上为保土谷化学工业株式会社制造)等。
此外,作为着色剂,考虑与饱和脂肪酸、磷酸酯的相容性带来的经时稳定性,优选至少使用成盐染料。进而若考虑通过成盐键稳定而能够保持经时稳定性,则优选使用碱性染料与有机酸的成盐染料、酸性染料与碱性染料的成盐染料、酸性染料与有机胺的成盐染料。
若进一步考虑,则优选使用碱性染料与有机酸的成盐染料、酸性染料与有机胺的成盐染料。若进一步考虑,则优选从具有偶氮系骨架染料的成盐染料、具有呫吨系染料的成盐染料、具有芳香族胺的成盐染料中使用。这些之中,由于键合稳定而难以对饱和脂肪酸、磷酸酯产生影响,优选从偶氮系碱性染料与有机酸的成盐染料、酸性染料与芳香族胺的成盐染料中使用。
关于碱性染料与有机酸的成盐染料中的有机酸,只要是具有苯基砜基的有机酸,就容易形成易于吸附在金属上的润滑膜,可提高润滑性,改善书写感受和球座的磨损抑制,因此优选。进而若考虑在墨液中长期稳定,作为有机酸,优选使用烷基苯磺酸。
另外,关于酸性染料与有机胺,为了在提高润滑性的同时改善耐光性,优选包含Cu、Cr、Fe、Co的酸性含金染料,优选使用酸性含金染料与有机胺的成盐染料。为了使该酸性含金染料在油性墨液中稳定,在有机胺中,优选用具有芳香环的胺进行中和反应而形成成盐染料。
关于该酸性含金染料,若考虑改善在墨液中的经时稳定性,优选使用包含Cu的酸性含金染料。进而有酞菁系、偶氮系等,其中,优选使用酞菁铜系酸性染料。此外,可以举出在该酸性含金染料的结构内具有磺基(-SO3H)或羧基(-COOH)等的物质。若进一步考虑润滑性的提高,优选具有磺基(-SO3H)的酸性含金染料。这是考虑到若具有磺基(-SO3H),则容易在球珠20与球座19a之间形成牢固的润滑层,因此润滑性容易提高。另外,认为通过与具有芳香环的胺合用,还可得到协同的润滑效果。
另外,关于颜料,可以举出无机、有机、加工颜料等。具体而言,可以举出炭黑、苯胺黑、群青、铬黄、氧化钛、氧化铁、酞菁系、偶氮系、喹吖啶酮系、二酮吡咯并吡咯系、喹酞酮系、士林系、三苯基甲烷系、紫环酮系、苝系、二噁嗪系、金属颜料、珠光颜料、荧光颜料、蓄光颜料等。
作为着色剂,若考虑润滑性,优选使用颜料。这是因为,通过使用颜料颗粒,颜料颗粒进入到球珠20与笔尖主体12的间隙,从而容易起到轴承那样的作用。因此,能够抑制金属接触,容易获得提高润滑性、提高书写感受、抑制球座19a的磨损的效果。特别是,通过由饱和脂肪酸、具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯形成的润滑层与颜料颗粒的轴承作用所产生的协同效应,容易保持润滑性。因此,能够抑制球座19a的磨损并提高书写感受。另外,考虑圆珠笔笔尖11内部的间隙关系,平均粒径优选为1nm以上500nm以下。更优选为30nm以上350nm以下、进一步优选为50nm以上300nm以下。平均粒径可以通过激光衍射法求出,具体而言,使用激光衍射式粒度分布测定机(商品名“MicrotracHRA9320-X100”、日机装株式会社),通过基于使用标准试样、其他测定方法校准的数值测定的粒度分布的体积累积50%时的粒径(D50)求出。
需要说明的是,上述颜料在油性圆珠笔用墨液组合物中的颜料的分散状态下发挥出上述作用效果,因此优选求出分散状态的粒径。此外,颜料由于耐水性、耐光性优异,可获得良好的显色,因而优选。
作为颜料的种类,若考虑与饱和脂肪酸、具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯的相容性带来的润滑性,优选从炭黑、喹吖啶酮系、士林系、二酮吡咯并吡咯系的颜料中使用,进而根据经时相容性,若考虑墨液经时稳定性,优选使用二酮吡咯并吡咯系的颜料。
着色剂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为5质量%以上30质量%以下。若小于5质量%,则具有难以得到深笔迹的倾向;若超过30质量%,则具有容易影响在墨液中的溶解性的倾向。若进一步考虑该倾向,优选为7质量%以上25质量%以下,若进一步考虑,为10质量%以上20质量%以下。
(有机溶剂)
作为本实施方式的油性圆珠笔用墨液组合物中使用的有机溶剂,可示例出乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇单苯醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、3-甲氧基丁醇、3-甲氧基-3-甲基丁醇等二醇醚溶剂;二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、乙二醇等二醇溶剂;苯甲醇、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、异丙醇、异丁醇、叔丁醇、炔丙醇、烯丙醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇、乙二醇单甲醚乙酸酯或其他高级醇等醇溶剂等作为书写用具用墨液通常使用的有机溶剂。
在这些有机溶剂中,若考虑与上述饱和脂肪酸、具有ClH2l+1O-C2H4O或上述CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯的溶解性,由于容易得到提高润滑性的效果,因此优选使用二醇醚溶剂。这是因为,与饱和脂肪酸、具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯的对于二醇醚溶剂的亲和性容易变得良好,溶解稳定。因此,即便长期保存,墨液经时也容易稳定。
此外,若使用二醇醚溶剂,则容易吸湿,因此使笔尖前端部13干燥时形成的覆膜的强度软化,写出性能也容易提高。因此,若与后述表面活性剂合用则更为有效,若考虑在墨液中的稳定性,优选使用芳香族二醇醚溶剂。
关于二醇醚溶剂以外的有机溶剂,优选使用醇溶剂。这是因为,醇溶剂容易挥发,使笔尖前端部13干燥。由此,能够更快地使书写前端部内(笔尖前端部13内)增粘,抑制墨液从书写前端部的间隙漏出,提高墨液漏出抑制性能,是优选的。此外,由于还具有提高润滑性的效果,因此优选至少使用苯甲醇等芳香族醇。因此,优选合用二醇醚溶剂和醇溶剂。
另外,若考虑提高溶解性、笔迹干燥性、渗出等,则有机溶剂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为10质量%以上70质量%以下。另外,若考虑笔尖前端部13的干燥性,则醇溶剂的含量相对于全部有机溶剂优选为30质量%以上90质量%以下、更优选为50质量%以上90质量%以下。
(树脂)
本发明中,可以使用树脂作为粘度调节剂。作为粘度调节剂,具体而言,可以举出聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚缩醛树脂、聚乙烯醇树脂、纤维素树脂、聚乙烯吡咯烷酮树脂、酮树脂、萜烯树脂、醇酸树脂、苯氧基树脂、聚乙酸乙烯酯树脂等。
这些之中,酮树脂由于能够抑制球座19a的磨损、容易抑制笔迹飞白而优选。特别是,与上述饱和脂肪酸、上述磷酸酯的相容性良好,不损害作为本发明特征的润滑性,通过协同地提高润滑性,更容易抑制球座19a的磨损,因此优选。
在酮树脂中,优选使用具有芳香环骨架(苯基、苯乙酮基、萘基等具有苯环)或环己烷骨架(环己烷基、环己酮基等具有环己烷环)等环状结构的酮树脂。这是因为,可得到由具有环状结构的酮树脂产生的缓冲效果,容易提高润滑性,抑制球座19a的磨损,抑制笔迹飞白。更优选的是,具有芳香环的酮树脂具有大量双键结构,因此容易得到更强的缓冲效果,对润滑性有效,是优选的。
此外,关于酮树脂,优选羟值为100(mgKOH/g)以上,这是因为,若为100(mgKOH/g)以上,则容易溶解于醇溶剂或二醇溶剂等有机溶剂中。因此,容易通过与上述甲基支链型脂肪酸、上述磷酸酯合用产生的相互作用来获得球座19a的磨损抑制效果。若进一步考虑球座19a的磨损抑制,羟值优选为200(mgKOH/g)以上,若进一步考虑,酮树脂的羟值优选为300(mgKOH/g)以上。特别是,在使球珠直径为0.5mm以下时,即便在局部地在球珠20与球座19a之间施加负荷的情况下也容易保持润滑性,对球座19a的磨损抑制是有效的,因此优选。另外,即便在使球珠直径为0.4mm以下的情况下也是有效的,因此优选,进而在使球珠直径为0.3mm以下的情况下也是有效的,因此优选。
另外,酮树脂能够使球座19a的磨损抑制变得容易,但难以充分获得书写感受的提高。因此,优选合用聚乙烯醇缩丁醛树脂来使用。
关于聚乙烯醇缩丁醛树脂,通过与上述饱和脂肪酸、上述磷酸酯合用,容易形成可得到更高润滑效果的润滑层。因此,能够在球珠20和球座19a之间形成始终具有弹性的墨液层,不易直接接触,容易提高书写质量。此外,若使用上述聚乙烯醇缩丁醛树脂,则通过形成的覆膜,容易进一步提高墨液漏出,因此优选。另外,在使用颜料作为着色剂的情况下,由于也可得到颜料分散效果,因此优选使用聚乙烯醇缩丁醛树脂。
此处,聚乙烯醇缩丁醛树脂是使聚乙烯醇(PVA)与丁醛(BA)反应而成的,是具有缩丁醛基、乙酰基、羟基的结构。
另外,聚乙烯醇缩丁醛树脂优选羟基量为25mol%以上。这是因为,在羟基量小于25mol的聚乙烯醇缩丁醛树脂的情况下,在有机溶剂中的溶解性不充分,难以获得充分的书写感受提高效果、墨液漏出抑制效果。此外,若考虑吸湿性带来的写出性能,优选使用羟基量为25mol%以上的聚乙烯醇缩丁醛树脂。另外,上述羟基量为30mol%以上的聚乙烯醇缩丁醛树脂由于书写感受容易提高而优选。这是因为,在书写时,由于球珠20的旋转而产生摩擦热,从而笔尖前端部13的墨液被加热,该墨液的温度升高。上述聚乙烯醇缩丁醛树脂与其他树脂不同,具有即使墨液温度升高也难以降低墨液粘度的性质。因此,球珠20与球座19a之间形成始终具有弹性的墨液层,能够使其不易直接接触,能够提高书写感受。另外,若使用上述羟基量超过40mol%的聚乙烯醇缩丁醛树脂,则吸湿量容易增多,容易对与墨液成分的经时稳定性产生影响。因此,优选羟基量为40mol%以下的聚乙烯醇缩丁醛树脂。另外,优选羟基量为30mol%以上40mol%的聚乙烯醇缩丁醛树脂,进一步优选羟基量为30mol%以上36mol%以下。
需要说明的是,上述聚乙烯醇缩丁醛树脂的羟基量(mol%)是指相对于缩丁醛基(mol%)、乙酰基(mol%)、羟基(mol%)的总mol量示出羟基(mol%)的含量。
另外,关于聚乙烯醇缩丁醛树脂的平均聚合度,若上述平均聚合度为200以上,则墨液漏出抑制性能容易提高,另外,若上述平均聚合度超过2500,则墨液粘度变得过高,具有影响书写感受的倾向。因此,上述平均聚合度优选为200以上2500以下。此外,若进一步考虑书写感受、墨液漏出抑制,上述平均聚合度优选为1500以下、进一步优选为1000以下。平均聚合度是指构成聚乙烯醇缩丁醛树脂1个分子的基本单元的数量,可以采用基于JIS K6728(2001年度版)中规定的方法测定的值。
另外,在合用酮树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂的情况下,将上述酮树脂相对于墨液组合物总量的含量设为C,将上述聚乙烯醇缩丁醛树脂相对于墨液组合物总量的含量设为D。这种情况下,若考虑抑制球座19a的磨损、容易均衡地提高笔迹飞白的抑制与书写感受、墨液漏出抑制,优选为0.1≤C/D≤10的关系。若进一步考虑,优选为0.5≤C/D≤7、进一步优选为1.5≤C/D≤5的关系。
上述树脂的总含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量少于1质量%时,所期望的书写感受、球座的磨损抑制、墨液漏出抑制性能容易变差。若超过40质量%,则在墨液中溶解性容易变差。因此,相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量,优选为1质量%以上40质量%以下。若进一步考虑,优选为5质量%以上。若超过30质量%,则墨液粘度变得过高,具有影响书写感受的倾向,因此优选为5质量%以上30质量%以下。
酮树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂以外的树脂可以适当使用拉丝性赋予剂。特别是,通过混配聚乙烯吡咯烷酮树脂,容易提高墨液的粘结性,容易抑制笔尖前端处剩余墨液的产生。因此,优选含有聚乙烯吡咯烷酮树脂。上述聚乙烯吡咯烷酮树脂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量少于0.01质量%时,具有难以抑制剩余墨液产生的倾向。另外,若超过3.0质量%,则具有在墨液中溶解性容易变差的倾向。因此,相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量,优选为0.01质量%以上3.0质量%以下。若进一步考虑上述理由,优选为0.1质量%以上2.0质量%以下。具体而言,可以举出ISP Japan株式会社制造的商品名:PVP K-15、PVPK-30、PVP K-90、PVP K-120等。它们可以单独使用或将2种以上混合使用。
(表面活性剂)
本发明中,作为上述润滑性,若考虑抑制球座19a的磨损、抑制笔迹飞白、提高书写感受、及在将笔尖前端部放置于大气中的状态下该笔尖前端部干燥时的写出性能,则优选使用表面活性剂。这是因为,若使用表面活性剂,则具有使所形成的覆膜变软的倾向,能够改善写出性能,进而还能提高润滑性。作为表面活性剂,可以举出不饱和脂肪酸、硅酮系表面活性剂、氟系表面活性剂、磷酸酯系表面活性剂(具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯除外)等。
这些之中,若考虑上述效果,优选使用不饱和脂肪酸、硅酮系表面活性剂、磷酸酯系表面活性剂(具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯除外)中的1种以上,更优选使用2种以上。
特别是,关于本发明中使用的磷酸酯,磷酸酯系表面活性剂(具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯除外)通过具有磷酸作为该骨架,相容性良好,容易得到协同的润滑效果。因此,优选使用磷酸酯系表面活性剂。通过合用磷酸酯和磷酸酯系表面活性剂(具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯除外),上述磷酸酯的润滑层与磷酸酯系表面活性剂的润滑层相互作用。通过该相互作用,能够形成具有更高润滑性的润滑层。因此,推测起到保持润滑性、抑制球座19a的磨损、抑制笔迹飞白与容易提高书写感受的效果。
此外,在使用磷酸酯系表面活性剂(具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1以上30以下)的磷酸酯除外)的情况下,酸值优选为160(mgKOH/g)以下。这是因为,容易发挥出磷酸酯系表面活性剂带来的润滑性的提高,若进一步考虑在墨液中的稳定性、润滑性,酸值优选为30(mgKOH/g)以上160(mgKOH/g)以下。若进一步考虑,酸值优选为70(mgKOH/g)以上120(mgKOH/g)以下。
需要说明的是,关于酸值,用中和1g试样中包含的酸性成分所需的氢氧化钾的mg数表示。
此外,在使用上述饱和脂肪酸、酮树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂的情况下,更容易提高润滑性,因此更优选。
关于上述表面活性剂,若考虑进一步提高润滑性、写出性能两者,HLB值优选为6以上14以下。这是因为,若HLB值超过14,则亲水性容易增强,在油性墨液中的溶解性容易变差,难以得到上述表面活性剂的效果,难以得到润滑效果。另外因为,若HLB值小于6,则亲油性变得过强,容易影响与有机溶剂的相容性,墨液经时难以稳定,进而写出性能难以提高。此外,若考虑润滑性,HLB值优选为12以下,HLB值优选为6以上12以下,若进一步考虑写出性能,HLB值优选为7以上12以下。
需要说明的是,HLB可以通过格里芬法、川上法等求出,作为一例,可以由通式HLB=7+11.7log(Mw/Mo)(Mw:亲水基的分子量、Mo:亲油基的分子量)等求出。特别是,在按压式书写用具或旋转送出式书写用具等伸缩式书写用具中,与帽式书写用具不同,为笔尖始终露出到外部的状态,因此容易影响书写前端部的干燥时的写出性能,因而更优选使用上述HLB值的表面活性剂。
作为上述表面活性剂,具体而言,作为不饱和脂肪酸,可以举出油酸、亚油酸等。作为硅酮系表面活性剂,可以举出二甲基硅酮、甲基苯基硅酮、聚醚改性硅酮、高级脂肪酸酯改性硅酮等。作为氟系表面活性剂,可以举出全氟基丁基磺酸盐、含全氟基的羧酸盐、含全氟基的磷酸酯、含全氟基的磷酸酯型混配物、全氟烷基甜菜碱、全氟烷基氧化胺化合物等。
作为磷酸酯系表面活性剂(具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1~30)的磷酸酯除外),可以举出聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯烷基芳基醚的磷酸单酯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯烷基芳基醚的磷酸二酯、聚氧乙烯烷基醚或聚氧乙烯烷基芳基醚的磷酸三酯、烷基磷酸酯、烷基醚磷酸酯或其衍生物等。
表面活性剂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量更优选为0.1质量%以上5.0质量%以下。这是因为,若少于0.1质量%,则具有难以得到所期望的润滑性的倾向;若超过5.0质量%,则具有墨液经时容易变得不稳定的倾向。若考虑这些倾向,相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量,优选为0.3质量%以上3.0质量%以下,若进一步考虑,最优选为0.5质量%3.0质量%以下。
(脂肪酸酯)
本发明中,若考虑进一步提高上述润滑性和在将笔尖前端部13放置于大气中的状态下该笔尖前端部13干燥时的写出性能,优选使用脂肪酸酯。通过脂肪酸酯,在笔尖前端部13的墨液干燥时形成的覆膜强度容易软化,由此容易提高写出性能。此外,由于容易提高润滑性,容易抑制球座19a的磨损,容易全部提高笔迹飞白的抑制与书写感受、写出性能,因而优选。因此,通过合用饱和脂肪酸和具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O(l、m=1~30)的磷酸酯、脂肪酸酯,利用与所形成的润滑层的相互作用带来的润滑效果,容易获得以往未能获得的高润滑性。即,容易均衡地提高球座19a的磨损抑制、书写感受、写出性能的全部性能,因此优选。
脂肪酸酯是使脂肪酸与一元醇或多元醇等醇发生酯化反应得到的。在上述脂肪酸酯中,若考虑进一步提高写出性能,优选使用具有支链型烷基的脂肪酸酯。这是因为,具有支链型烷基的脂肪酸酯相较于直链结构为体积大的结构。由于支链型烷基的大体积,在吸附于金属制的球珠表面或笔尖主体的球座时,形成厚的润滑膜,润滑性更容易提高。另外因为,同时由于支链型烷基的大体积,在笔尖前端部13的墨液干燥时形成的覆膜强度软化,可提高写出性能。
此外,关于上述脂肪酸酯,优选使酸值为0.01(mgKOH/g)以上5(mgKOH/g)以下,这是因为,与油性圆珠笔用墨液组合物中的上述甲基支链型脂肪酸、上述磷酸酯、其他成分的相容性良好。由于长期在墨液中稳定,因此能够长时间提高写出性能和润滑性,容易提高书写感受。若进一步考虑,关于酸值,优选为0.01(mgKOH/g)以上2.5(mgKOH/g)以下,更优选为0.05(mgKOH/g)以上1.0(mgKOH/g)以下。
需要说明的是,关于酸值,用中和1g试样中包含的酸性成分(游离脂肪酸)所需的氢氧化钾的mg数表示。
上述脂肪酸酯的酯化反应中使用的醇优选多元醇。关于这点,虽然理由尚未确定,但推测是在上述脂肪酸酯的酯化反应中使用的醇的羟基多时,容易发挥出保湿作用。由此推测:能够得到使在笔尖前端部13干燥时形成的覆膜的强度软化、使球珠20的旋转顺畅的效果,因此不产生笔迹飞白,写出性能提高。若进一步考虑提高写出性能、润滑性,则优选羟基为3元以上的多元醇,更优选羟基为5元以上。另外,羟基过多时,容易对在油性墨液中的稳定性产生影响,因此优选羟基为8元以下,更优选羟基为6元以下。
作为上述脂肪酸酯的酯化反应中使用的醇的具体例,作为一元醇,可以举出戊醇、环己醇、己醇、庚醇、辛醇、2-乙基己醇、壬醇、异壬醇、癸醇、月桂醇、肉豆蔻醇、硬脂醇、二十二烷醇等。作为多元醇,可以举出乙二醇、丙二醇、聚亚烷基二醇、1,3-丙二醇、二乙二醇、甘油、2-甲基丙三醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟乙基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等。这些之中,若进一步考虑提高写出性能、墨液经时稳定性,则优选包含利用季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等季戊四醇类进行了酯化的脂肪酸酯,若进一步考虑,则优选包含利用二季戊四醇进行了酯化的脂肪酸酯。
另外,上述脂肪酸酯的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量更优选为0.1质量%以上10质量%以下。这是因为,若少于0.1质量%,则具有难以得到所期望的润滑性、写出性能的倾向;若超过10质量%,则具有墨液经时容易不稳定的倾向。若考虑该倾向,则优选为0.1质量%以上5质量%以下,若进一步考虑,则优选为0.1质量%以上3质量%、最优选为0.3质量%以上2质量%以下。
另外,除此以外,作为粘度调节剂,可以适当使用脂肪酸酰胺、氢化蓖麻油等假塑性赋予剂,另外,也可以适当使用着色剂稳定剂、增塑剂、螯合剂、水等。它们可以单独使用或将2种以上组合使用。
如上所述,本实施方式的油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度在20℃、剪切速度500s-1(书写时)下的墨液粘度为500mPa·s以上15000mPa·s以下的范围。
若墨液粘度超过15000mPa·s,则书写时的球珠旋转阻力变大,书写感受容易变重,容易影响球座19a的磨损抑制,进而容易对写出性能、墨液追随性能产生影响。因此,20℃、剪切速度500s-1(书写时)下的墨液粘度优选为15000mPa·s以下。若进一步考虑书写感受、球座19a的磨损抑制的提高,则优选为10000mPa·s以下,若进一步考虑书写感受、球座19a的磨损抑制,则优选为8000mPa·s以下,若进一步考虑书写感受,则优选为6000mPa·s以下。
另外,在20℃、剪切速度500s-1(书写时)下的墨液粘度小于10mPa·s的情况下,容易对球座19a的磨损抑制、笔迹渗出或墨液垂下产生影响。因此,20℃、剪切速度500s-1(书写时)下的墨液粘度优选为10mPa·s以上,若进一步考虑,则墨液粘度优选为100mPa·s以上,若进一步考虑球座19a的磨损抑制,则墨液粘度优选为500mPa·s以上,若进一步考虑,则优选为1000mPa·s以上、优选为2000mPa·s以上。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行具体说明。但是,本发明不限定于以下的实施例。
实施例1的油性圆珠笔用墨液组合物如下制作。在有机溶剂中添加颜料和颜料分散剂并用分散机分散后,采用颜料分散体、染料、有机溶剂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、酮树脂、磷酸酯、有机胺、表面活性剂、脂肪酸酯、拉丝性赋予树脂,将其称量规定量,加热至60℃。该加热后,使用分散搅拌机使其完全溶解,由此制作出油性圆珠笔用墨液组合物。具体的混配量如下。
实施例1
Figure BDA0004113331640000271
Figure BDA0004113331640000281
在实施例1中,将以上述混配量制作的油性圆珠笔用墨液组合物0.3g直接填充到图1~图3所示的圆珠笔1的墨液容纳筒22(聚丙烯制)中,作为实施例1的圆珠笔1。
另外,实施例1中使用的圆珠笔1的圆珠笔笔芯4的规格如下。
·球珠20:
Figure BDA0004113331640000282
的碳化钨制的球珠20
·笔尖主体12:
Figure BDA0004113331640000283
将硬度为230Hv~280Hv的不锈钢线材切断成所期望的长度而制作。
·螺旋弹簧21的挤压负荷:8gf/mm
·球珠20的保持力:300gf
·球珠20在延伸方向X的移动量:18μm
·球珠20的球珠表面的算术平均粗糙度(Ra):2nm
·第1倾斜角α:90度
·第2倾斜角β:120度
·球珠抱持室15的底壁19的角度γ:120°
·在球珠20载置于底壁19的状态下从笔尖前端部13突出的球珠突出H:球珠直径的30%
·笔尖前端部13的后方的角度δ:30°
·球珠20在延伸方向X的间隙:18μm
在实施例1中,将上述规格的圆珠笔笔芯4配置于株式会社百乐制造的油性圆珠笔中,制作出利用图1~图3说明的圆珠笔1。
实施例2~实施例36
如表中所示变更各成分,除此以外,按照与实施例1相同的步骤进行混配,得到实施例2~36的油性圆珠笔用墨液组合物。需要说明的是,在实施例2~实施例36中,除了油性圆珠笔用墨液组合物不同以外,使用与实施例1相同规格的圆珠笔1。
比较例1~2
使用表中所示的配比的油性圆珠笔用墨液组合物。详细而言,比较例1中使用与实施例1相同的油性圆珠笔用墨液组合物,比较例2中使用与实施例33相同的油性圆珠笔用墨液组合物。并且,使用油性圆珠笔用墨液组合物,制作第2倾斜角β为150度、球珠抱持室15的底壁19的角度γ为120度、第2倾斜角β与角度γ为不同的角度,除此以外与实施例相同规格的圆珠笔1作为比较例1和比较例2的比较圆珠笔。
需要说明的是,使用Brookfield株式会社制造的粘度计Viscometer RVDVII+ProCP-52Spindle,测定实施例1~实施例33和比较例1中使用的油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度,结果,在20℃的环境下、剪切速度500s-1下全部为500mPa·s以上15000mPa·s以下的范围。
详细而言,各实施例和比较例中使用的油性圆珠笔用墨液组合物在20℃的环境下、剪切速度500s-1下的墨液粘度如下。
实施例1~实施例2:墨液粘度=4500mPa·s
实施例13:墨液粘度=3700mPa·s
实施例19~实施例20:墨液粘度=2800mPa·s
实施例21:墨液粘度=4300mPa·s
实施例23:墨液粘度=3500mPa·s
实施例29:墨液粘度=5900mPa·s
实施例30:墨液粘度=7100mPa·s
实施例31:墨液粘度=1500mPa·s
试验和评价
对于实施例1~实施例33中制作的圆珠笔1和比较例1中制作的比较圆珠笔,使用书写用纸JIS P3201作为书写试验用纸,进行下述试验和评价。
表中示出测定、评价结果。
Figure BDA0004113331640000301
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Figure BDA0004113331640000311
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Figure BDA0004113331640000321
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Figure BDA0004113331640000331
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Figure BDA0004113331640000341
表中,(1)~(15)分别表示下述内容。
(1)保土谷化学工业株式会社制造
(2)ORIENT CHEMICAL INDUSTRIES CO.,LTD制造
(3)日产化学工业株式会社制造16-甲基硬脂酸
(4)日产化学工业株式会社制造
(5)花王株式会社制造油酸
(6)酸式磷酸丁氧基乙基酯的单酯与酸式磷酸丁氧基乙基酯的二酯的混合物的混合比=4:6
(7)东邦化学工业株式会社制造Phosphanol(HLB:8.6、酸值:85)
(8)东邦化学工业株式会社制造Phosphanol(HLB:10.5、酸值82)
(9)日油株式会社制造NYMEEN L201(总胺值:232~246)
(10)积水化学工业株式会社制造
(11)日油株式会社制造Unistar HR170R
(12)日油株式会社制造Unistar H334R
(13)日立化成工业株式会社制造
(14)ISP Japan株式会社制造PVP K-90
(15)花王株式会社制造FARMIN DM2098(总胺值:254~265)
关于实施例1、实施例2、实施例13、实施例19的初期每100m的墨液消耗量,利用油性圆珠笔进行了螺旋书写试验,结果分别为30mg/100m、27mg/100m、25mg/100m、40mg/100m。
关于实施例1、实施例2、实施例13、实施例19的油性圆珠笔的球珠直径(mm)相对于初期每100m的墨液消耗量(mg)之比(球珠直径:墨液消耗量),分别如下,实施例1为1:100,实施例2为1:90,实施例13为1:83,实施例19为1:80。
需要说明的是,关于设实施例1、实施例2、实施例13、实施例19的初期0m~100m时刻的墨液消耗量为Emg、墨液用完前100m的墨液消耗量为Fmg时的E:F,分别如下,实施例1为30:33=1:1.1,实施例2为27:25=1:0.93,实施例13为25:27=1:1.08,实施例19为40:42=1:1.05。
墨液流量稳定性试验:利用负荷100gf、书写角度70°、4m/min的行驶试验机确认了书写试验后的笔迹。
没有第2敛缝部14b的密封面14c的不均匀磨损的影响,墨液流量稳定,没有出墨不畅,笔迹深···〇
由于第2敛缝部14b的密封面14c的不均匀磨损的影响,墨液流量不稳定,发生出墨不畅···×
刮纸书写试验:观察在以负荷100gf、书写角度70°在纸面上进行手写书写的情况下,第2敛缝部14b的外表面是否与纸面抵接。
第2敛缝部14b的外表面不会被纸面挂住,能够良好地书写 ···〇
第2敛缝部14b的外表面被纸面挂住,无法良好地书写 ···×
耐磨损试验(球座19a的磨损试验):利用负荷100gf、书写角度70°、4m/min的行驶试验机测定了书写试验后的球座19a的磨损。
Figure BDA0004113331640000361
书写感受:利用手写进行感官试验并进行评价。
Figure BDA0004113331640000362
写出性能试验:手写书写后,在笔尖前端部伸出的状态下,在20℃、65%RH的环境下放置30分钟,之后利用行驶试验在下述书写条件下进行书写,测定写出的笔迹飞白的长度。
<书写条件>在书写负荷70gf、书写角度70°、书写速度4m/min的条件下,利用行驶试验机进行直线书写并进行评价。
Figure BDA0004113331640000363
墨液经时试验:对笔尖主体内的墨液进行显微镜观察。
Figure BDA0004113331640000371
实施例1~实施例31中,耐磨损试验(球座19a的磨损试验)、书写感受、写出性能试验、墨液经时试验均获得良好的性能。
另外,与比较例1~比较例2相比,实施例1~实施例36在墨液流量稳定性试验和刮纸书写试验中获得了良好的结果。详细而言,比较例1和比较例2中,第1敛缝部14a的密封面14c的不均匀磨损加剧,墨液流量不稳定,发生了出墨不畅。另外,比较例1和比较例2中,书写时第2敛缝部14b会挂住纸,导致刺拉刺拉的笔感,无法良好书写。认为这是因为在比较例1和比较例2中,第2倾斜角β与角度γ为不同的角度,另外,第2倾斜角β大至150度。
另外,在使用按压式油性圆珠笔、旋转送出式油性圆珠笔等伸缩式油性圆珠笔的情况下,写出性能是重要性能之一,因此至少使用本发明这样的油性圆珠笔用墨液组合物是有效的。
另外,本实施例中,示例出将墨液容纳筒内容纳有油性圆珠笔用墨液组合物的圆珠笔笔芯4配设在轴筒内的圆珠笔1,但本发明的圆珠笔1也可以是轴筒本身为墨液容纳筒并在轴筒内直接容纳有油性圆珠笔用墨液组合物的直接装入式的油性圆珠笔,也可以是将墨液容纳筒22内容纳有油性圆珠笔用墨液组合物的物品(圆珠笔笔芯4)直接用作圆珠笔1的结构。
工业实用性
本发明可以用作圆珠笔,更详细而言,可以广泛用作帽式、按压式等的圆珠笔。
符号说明
1…圆珠笔
2…前轴、2A…开口部
3…后轴(轴筒主体)
4…圆珠笔笔芯
5…螺旋弹簧
6…旋转凸轮
7…按压部件
8…夹子
9…握把
11…圆珠笔笔尖
12…笔尖主体
13…笔尖前端部
14…敛缝部、14a…第1敛缝部、14b…第2敛缝部、14c…密封面
15…球珠抱持室
16…墨液流通孔
17…墨液流通槽
18…笔尖后部孔
19…底壁、19a…球座
20…球珠
21…螺旋弹簧
22…墨液容纳筒
23…笔尖保持器
24…尾塞

Claims (7)

1.一种圆珠笔,该圆珠笔具备圆珠笔笔芯,该圆珠笔笔芯具有:内部填充有油性圆珠笔用墨液组合物的墨液容纳筒;和安装在所述墨液容纳筒的前端部的圆珠笔笔尖,该圆珠笔的特征在于,
所述圆珠笔笔尖的笔尖主体具有:球珠抱持室,其使球珠的一部分从笔尖前端部突出并旋转自如地进行保持;球座,其设置于所述球珠抱持室的底壁,载置所述球珠且为沿着所述球珠的外形的圆弧面状;墨液流通孔,其形成于所述球珠抱持室的所述底壁的中央;和多个墨液流通槽,其从所述墨液流通孔以放射状延伸,
所述油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度在20℃、剪切速度500s-1下为500mPa·s以上15000mPa·s以下的范围,
所述球珠的球珠直径为0.5mm以下,
在所述笔尖前端部的内壁形成有圆弧面状的密封面,
所述笔尖前端部具有:为90度以上且小于100度的倾斜角的第1敛缝部;和相较于所述第1敛缝部设置于所述圆珠笔笔尖的前端侧且为110度以上130度以下的倾斜角的第2敛缝部,
所述球珠抱持室的所述底壁的角度与所述第2敛缝部的倾斜角为相同角。
2.如权利要求1所述的圆珠笔,其特征在于,其还具备向所述笔尖前端部的所述前端侧挤压所述球珠的螺旋弹簧,该螺旋弹簧的挤压负荷为5gf以上10gf以下。
3.如权利要求1或权利要求2所述的圆珠笔,其特征在于,所述油性圆珠笔用墨液组合物包含着色剂、有机溶剂、饱和脂肪酸、磷酸酯,所述磷酸酯具有ClH2l+1O-C2H4O或CmH2m+1O,其中,l、m=1以上30以下。
4.如权利要求3所述的圆珠笔,其特征在于,所述饱和脂肪酸的碳原子数为10以上20以下。
5.如权利要求3或4所述的圆珠笔,其特征在于,所述磷酸酯的末端烷基的碳链(l,m)为1以上15以下。
6.如权利要求3~5中任一项所述的圆珠笔,其特征在于,所述油性圆珠笔用墨液组合物包含酮树脂或聚乙烯醇缩丁醛树脂。
7.如权利要求3~6中任一项所述的圆珠笔,其特征在于,所述着色剂为颜料或成盐染料。
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