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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine nichtwässrige Kugelschreibertinte
und einen Kugelschreiber, in welchem diese Tinte verwendet wird.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine nicht-wässrige Tinte, die
eine Pseudoplastizität
aufweist. Die Tinte wird durch Mischen mit einem Mittel zur Erzeugung
einer Nicht-Newtonschen Viskosität
hergestellt und erhält
die Viskoelastizität,
indem sie mit zwei verschiedenen Polyvinylpyrrolidonen gemischt
wird, die unterschiedliche gewichtsgemittelte Molekulargewichte
aufweisen, um Klecksen der Tinte und Kratzen zu vermeiden; weiterhin
betrifft sie einen nicht-wässrigen
Kugelschreiber, der diese Tinte verwendet.
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Bei
herkömmlichen
nicht-wässrigen
Kugelschreibern wird die Viskosität der Tinte in einem Bereich
von 10.000 bis 30.000 mPa·s
(20°C) eingestellt,
um ein Auslaufen zu vermeiden. Ist jedoch die Viskosität beim Schreiben
so hoch, erhöht
sich während
des Schreibens automatisch der Rollwiderstand des Kugelschreibers und
es resultiert eine geringe Schreibfähigkeit, was nicht zufriedenstellend
ist. Außerdem
ist während
des Schreibens ein hoher Schreibdruck notwendig. In einigen Fällen wird
eine Kraft von 500 gf oder mehr auf den Kugelschreiber ausgeübt. Durch
die hohe Kraft wird der Kugelschreiber rasch beschädigt. Weiterhin
bricht dadurch häufig
die Kugelschreiberspitze und es treten Schreibdefekte auf. In den
japanischen Offenlegungsschriften Nr. 6-313143 (1994), 6-313144
(1994), 7-196972 (1995) und 9-48941 (1997) werden Versuche zur Verbesserung
der vorstehend beschriebenen Mängel
beschrieben, in welchen Tinten mit einer Pseudoplastizitätsviskosität verwendet
werden, wobei die Viskosität
der Tinte beim Schreiben niedrig ist und die Viskosität der Tinte
relativ hoch ist, wenn nicht geschrieben wird. Bei diesen Versuchen
konnte die Schreibfähigkeit
jedoch nicht ausreichend verbessert werden und auch ein Auslaufen
konnte nicht vollständig
verhindert werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Tinte bereit, die eine sehr zufriedenstellende
Schreibfähigkeit
erreicht, kein Klecksen und Zerfließen zeigt und bei der ein Auslaufen
vollständig
unterdrückt
wird, und sie stellt weiterhin einen nichtwässrigen Kugelschreiber bereit,
bei dem während
des Tintenflusses beim Schreiben keine Tinte an der Innenwand der
Mine haften bleibt, so dass die Restmenge an Tinte einfach bestimmt
werden kann. Mit Klecksen wird ein Phänomen beschrieben, bei dem
sich während
des Schreibens überschüssige Tinte
an der Kugelschreiberspitze ansammelt. Mit Zerfließen wird
ein Verlaufen der Tinte aufgrund einer Adsorption durch das Papier
oder einer anderen Unterlage, auf der geschrieben wird, bezeichnet.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine nichtwässrige Kugelschreibertinte,
die als Hauptbestandteile einen Farbstoff, ein organisches Lösungsmittel,
ein Mittel zur Erzeugung einer Nicht-Newtonschen Viskosität und insgesamt
0,4 bis 0,8 Massenprozent Polyvinylpyrroldin enthält, wobei
0,2 bis 0,6 Massenprozent des Polyvinylpyrrolidons ein gewichtsgemitteltes
Molekulargewicht von 1.000.000 bis 1.500.000 und 0,1 bis 0,4 Mas senprozent
des Polyvinylpyrrolidons ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht
von 2.500.000 bis 3.000.000 aufweisen. Der Nicht-Newtonsche Viskositätsindex der Tinte kann im Bereich
von 0,4 bis 0,7, die Viskosität
bei einer Schergeschwindigkeit von 500 sec–1 im
Bereich von 3.000 bis 6.000 mPa·s (20°C) und die Viskosität bei einer
Schergeschwindigkeit von 0,19 sec–1 im
Bereich von 20.000 bis 60.000 mPa·s (20°C) liegen. Das Mittel zur Erzeugung
der Nicht-Newtonschen Viskosität
kann ein Fettsäureamid-Wachs
mit einem Schmelzpunkt von 140°C
oder mehr sein. Die eingemischte Menge des Fettsäureamid-Wachses kann im Bereich
von 1,0 bis 2,0 Massenprozent liegen.
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Die
vorstehend beschriebene nicht-wässrige
Tinte kann direkt in die Mine eines Kugelschreibers gefüllt werden.
Die Mine kann ein Polypropylenröhrchen
sein. Die Innenwand der Mine kann mit Silikon behandelt sein.
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Erfindungsgemäß wird eine
Tinte bereitgestellt, bei der die Viskosität bei einer Schergeschwindigkeit von
500 sec–1 vorzugsweise
im Bereich von 3.000 bis 6.000 mPa·s liegt. Beträgt die Viskosität der Tinte
weniger als 3.000 mPa·s,
ist die Schreibfähigkeit
zufriedenstellend, aber das Klecksen beim Schreiben kann erheblich
sein, und auch das Zerfließen
ist wenig zufriedenstellend, wenn auch noch akzeptabel. Übersteigt
die Viskosität
6.000 mPa·s,
kann ein geringer Schreibdruck und eine flüssige Federführung, wie
erfindungsgemäß angestrebt,
kaum noch erreicht werden, obwohl diese Eigenschaften noch akzeptabel
sind.
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Als
Ergebnis intensiver Untersuchungen bei der Federführung eines
Kugelschreibers haben die Erfinder gefunden, dass die Federführung wesentlich
vom Widerstand der Kugelrotation beim Schreiben abhängt. Als
Ergebnis der Untersuchungen wurde gefunden, dass bei einer Viskosität der Tinte
bei einer Schergeschwindigkeit von 500 sec–1 von
weniger als 1.000 mPa·s
der Wi derstand der Kugelrotation wesentlich vermindert ist, aber
es bildet sich an der Grenze ein Bereich für die Schmierung aus, ohne
dass sich ein Tintenölfilm zwischen
der Kugel und dem Kugellager ausbildet, wodurch sich die Schreibfähigkeit
des nichtwässrigen
Kugelschreibers selbst vermindert. Übersteigt die Viskosität 10.000
mPa·s,
nimmt der Kugelrollwiderstand zu und die Federführung wird schwierig. Insbesondere
ist die Federführung
zufriedenstellend, wenn die Viskosität der Tinte im Bereich von
1.000 bis 10.000 mPa·s
liegt. Um jedoch ein Klecksen und Zerfließen zu vermeiden, und zur klaren
Darstellung der breiten Schreiblinie des nicht-wässrigen Kugelschreibers, sollte
die Viskosität
der Tinte vorzugsweise mindestens 3.000 mPa·s oder mehr betragen. Um
weiterhin ein weiches Schreibgefühl
und außerdem
einen niedrigen Schreibdruck von etwa 100 gf wie bei einem wässrigen
Kugelschreiber zu erzeugen, sollte die Viskosität der Tinte vorzugsweise 6.000
mPa·s
oder weniger betragen. Die hier beschriebene Viskosität der Tine
wurde in einer Messumgebung von 20°C unter Verwendung eines CSL-Rheometers,
hergestellt von British Carrymay, Ltd., gemessen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird ein Mittel zur Erzeugung einer Nicht-Newtonschen
Viskosität
zur Tintenzusammensetzung gemischt, und der Nicht-Newtonsche Viskositätsindex
wird zwischen 0,4 und 0,7 eingestellt. Wie vorstehend beschrieben,
soll für
eine zufriedenstellende Federführung
die Viskosität
der Tinte beim Schreiben, also bei hohen Scherkräften, niedrig sein. Dabei wird
ein Auslaufen der Tinte zwangsweise wahrscheinlicher, und dies kann
bei einer herkömmlichen
Tinte nicht verhindert werden. Um diesen Nachteil zu verhindern,
wird durch die Aufnahme eines Mittels zur Erzeugung einer Nicht-Newtonschen
Viskosität
in die Tintenzusammensetzung eine Pseudoplastizität als Eigenschaft
der Viskosität
der Tinte eingeführt,
und die Viskosität
der Tinte ist, wenn der Kugelschreiber nicht benützt wird, so hoch wie möglich. Weiterhin
wurde bei der Untersuchung der Viskosität der Tinte auch die Klecksbildung
studiert, aber es ist eine Tatsache, dass eine niedrige Viskosität der Tinte
Klecksen während
des Schreibens erhöht.
Es sei erwähnt,
dass, wenn Pseudoplastizität
als eine Eigenschaft der Viskosität der Tinte eingeführt wird,
sich die Kohäsionskraft
der Tinte selbst erhöht,
die Erzeugung von überschüssiger Tinte
an der Kugelschreiberspitze reduziert und das Klecksen eliminiert
wird. Beträgt
der Nicht-Newtonsche Viskositätsindex
weniger als 0,4, erhöht
sich die Kohäsionskraft der
Tinte übermäßig, der
Tintenfluss wird schlecht, es tritt Diskontinuität auf, und die Linienbildung
wird unterbrochen sowie die Farbtönung der Linien ungleichmäßig ("Kratzen"). Wenn andererseits
der Index 0,7 übersteigt,
nimmt die Kohäsionskraft
ab und der Effekt der Verminderung des Klecksens nimmt ab.
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Das
Mittel zur Erzeugung einer Nicht-Newtonschen Viskosität, welches
für die
nicht-wässrige
Tinte verwendet wird, umfasst ein Fettsäureamid-Wachs und dessen Derivate,
geradkettige Fettsäureesterpolymere,
Polyethylenoxid, gehärtetes
Rizinusöl,
organischen Bentonit, Kieselsäure
und Anionenaktivatoren auf Sulfatbasis; aus Stabilitätsgründen wird
ein Fettsäureamid-Wachs
bevorzugt. Aus Stabilitätsgründen bei
einer Lagerung des Kugelschreibers bei hohen Temperaturen ist es
weiterhin bevorzugt, ein Fettsäureamid-Wachs
mit einer Schmelztemperatur von 140°C oder mehr als Mittel zur Erzeugung
der Nicht-Newtonschen Viskosität
zu wählen.
Die Menge des Fettsäureamid-Wachses
liegt im Bereich von 1,0 bis 2,0 Massenprozent, damit ein Nicht-Newtonscher
Viskositätsindex
von 0,4 bis 0,7 erreicht wird. Der hier beschriebene Nicht-Newtonsche Viskositätsindex
wurde unter Verwendung eines CSL-Rheometers, hergestellt von British
Carrymay, Ltd., in einer Messumgebung von 20°C bei geeigneten Werten für den Winkel
und den Durchmesser der konusförmigen Unterlage
innerhalb eines Bereichs für
die Schergeschwindigkeit von 1 bis 600 sec–1 gemessen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wurde weiterhin die Viskosität bei einer
Schergeschwindigkeit von 0,19 sec–1 in
einem Bereich von 20.000 bis 60.000 mPa·s festgelegt. Durch die Ausstattung
der Tinte mit Pseudoplastizität
konnte ein Auslaufen minimiert werden, aber die Viskosität der Tinte
muss beim Schreiben niedrig sein, um eine zufriedenstellende Federführung zu
erreichen, und es war daher schwierig, nur durch die Einführung von
Pseudoplastizität
das Auslaufen verschiedener Kugelschreibertinten vollständig zu
verhindern. Es wurde gefunden, dass die Viskosität bei einer Schergeschwindigkeit
von 0,19 sec–1 20.000
mPa·s
oder mehr betragen muss, um ein Auslaufen vollständig zu verhindern, obwohl
eine geringere als diese Viskosität noch akzeptabel war. Wenn
andererseits die Viskosität
bei einer Schergeschwindigkeit von 0,19 sec–1 60.000
mPa·s oder
mehr beträgt,
wird die Fluidität
der Tinte reduziert, der Tintenfluss beim Schreiben lässt nach
und die Tinte wird als Schreibtinte ungeeignet. Zur Einstellung
der Viskosität
der Tinte können
beispielsweise Phenolharz, Amidharz, Xylolharz, hydriertes Kollophonium
und Ketonharz verwendet werden, und diese Agenzien sind auch zum
Fixieren einer gezogenen Linie auf einer Papieroberfläche wirksam.
Die hier beschriebene Viskosität wurde
ebenfalls unter Verwendung eines CSL-Rheometers, hergestellt von
British Carrymay, Ltd., in einer Messumgebung von 20°C gemessen.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine bemerkenswert weiche Schreibführung erzielt;
sie umfasst eine nicht-wässrige
Kugelschreibertinte, bei der ein niedriger Schreibdruck gleich dem
einer wässrigen
Kugelschreibertinte erreicht wird, und stellt eine Tinte bereit,
die in der Lage ist, gleichzeitig Klecksen und Auslaufen zu verhindern.
Insbesondere wird die Viskosität
der Tinte bei einer Schergeschwindigkeit von 500 sec–1 in
einem Bereich von 3.000 bis 6.000 mPa·s (20°C) eingestellt, damit eine zufriedenstellende
Federführung
erzielt wird, und die Viskosität
der Tinte wird mit einer Pseudoplastizität ausgestattet, um ein Zerfließen und
Klecksen, das wegen der niedrigen Viskosität der Tinte normalerweise verstärkt auftreten
würde,
vollständig
zu verhindern. Um weiterhin in ausreichendem Maße zu verhindern, dass die
Tinte zum Auslaufen neigt und um die Schreibleistung und den Tintenfluss
aufrecht zu erhalten, wenn die Tinte in verschiedenen Kugelschreibern
verwendet wird, beträgt
die Viskosität
bei einer Schergeschwindigkeit von 0,19 sec–1 zwischen
20.000 und 60.000 mPa·s
(20°C).
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Weiterhin
haben die Erfinder den Zusammenhang zwischen der Farbtönung der
Linien und dem Klecksen untersucht, um eine stark verbesserte Kugelschreiberleistung
zu erreichen. Bei einem herkömmlichen nicht-wässrigen
Kugelschreiber wird eine dunkle Linie gezeichnet, indem die Kugel
des Kugelschreibers rotiert und einen Tintenfilm auf die Papieroberfläche überträgt. In diesem
Fall wird, wie vorstehend beschrieben, die Erzeugung überschüssiger Tinte,
d.h. ein Klecksen, durch die vorteilhafte Viskoelastizität der Tinte
selbst verhindert. Ist die Viskoelastizität andererseits zu stark ausgeprägt, ergibt
sich der vorstehend beschriebene schlechte Tintenfluss und es kann
kein gleichmäßiger Tintenfilm
an der Kugel des Kugelschreibers gebildet werden. Dieses Phänomen wird
als "Kratzen" bezeichnet. Im Besonderen
sind die Phänomene
des Klecksens und des Kratzens zueinander gegenläufig und es ist sehr schwierig,
gleichzeitig beide Phänomene
zu vermeiden.
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Die
Erfinder haben durch empirische Untersuchungen gefunden, dass dieses
schwierige Problem gelöst
werden kann, indem Harze mit unterschiedlichen Eigenschaften gleichzeitig
in den Tintenbestandteilen gelöst
werden. Es ist notwendig, die Tinte mit einer Viskoelastizität auszustatten
und ein Harz zu wählen,
das die Tintenstabilität
nicht verschlechtert, und diesbezüglich ist Polyvinylpyrrolidon
besonders vorteilhaft. Obwohl die Harze, wie vorstehend beschrieben,
unterschiedliche Eigenschaften haben müssen, besteht die Gefahr, dass vollkommen
un terschiedliche Harze in der Tinte miteinander reagieren können. Diesbezüglich sind
für Polyvinylpyrrolidon
verschiedene Ausführungsformen
vorhanden, die unterschiedliche Molekulargewichte aufweisen und
Polyvinylpyrrolidon kann für
die Tinte gut verwendet werden. Wird Polyvinylpyrrolidon mit einem
gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 1.000.000 bis 1.500.000
zugegeben, verschlechtert sich die Viskoelastizität etwas,
aber auf der Oberfläche
der Kugelschreiberspitze kann ein gleichmäßiger Tintenfilm gebildet werden und
es wird eine stabile Linienführung
erreicht. Weiterhin stellt Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten
Molekulargewicht von 2.500.000 bis 3.000.000 eine bemerkenswert
hohe Viskoelastizität
bereit und verhindert wirksam das Klecksen. Bei gleichzeitiger Verwendung
von Polyvinylpyrrolidonverbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften
werden die Phänomene
sowohl des Klecksens als auch des Kratzens, die zueinander gegenläufig sind,
reduziert.
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Die
Wirkung von Polyvinylpyrrolidon als Additiv zur Ausstattung einer
Tinte mit Viskoelastizität
wurde beschrieben, aber bisher war die Wirkung der Unterstützung der
Tintenfilmbildung in Bezug auf eine Kugelschreiberspitze nicht bekannt.
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Die
Gesamtmenge des Polyvinylpyrrolidons soll in Bezug auf die gesamte
Tintenzusammensetzung in einem Bereich von 0,4 bis 0,8 Massenprozent
liegen. Beträgt
die Menge weniger als 0,4 Massenprozent, ist die Tinte nicht ausreichend
viskoelastisch und die Tropfenbildung wird nicht ausreichend vermindert.
Beträgt die
Menge mehr als 0,8 Massenprozent, kann die Viskoelastizität zu hoch
werden, und dadurch tritt ein Kratzen auf. Für das Mischungsverhältnis des
Polyvinylpyrrolidons wurde empirisch eine Kombination von 0,2 bis
0,6 Massenprozent Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten
Molekulargewicht von 1.000.000 bis 1.500.000 mit 0,1 bis 0,4 Massenprozent
Polyvinyl pyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von
2.500.000 bis 3.000.000 für
besonders wirksam ermittelt.
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Beträgt die Mischmenge
des Polyvinylpyrrolidons mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von
1.000.000 bis 1.500.000 weniger als 0,2 Massenprozent, oder beträgt die Mischmenge
des Polyvinylpyrrolidons mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht
von 2.500.000 bis 3.000.000 weniger als 0,1 Massenprozent, ist die
Tinte nicht ausreichend viskoelastisch und die Hemmung des Klecksens
wird nicht verbessert. Wenn weiterhin die Mischmenge des Polyvinylpyrrolidons
mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 1.000.000 bis
1.500.000 mehr als 0,6 Massenprozent beträgt, oder die Mischmenge des
Polyvinylpyrrolidons mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht
von 2.500.000 bis 3.000.000 mehr als 0,4 Massenprozent beträgt, ist
die Viskoelastizität
zu stark und es resultiert Kratzen. Die Gesamtmischmenge des Polyvinylpyrrolidons
muss in Bezug auf die gesamte Tintenzusammensetzung in einem Bereich
von 0,4 bis 0,8 Massenprozent liegen. Bei einer Menge von weniger
als 0,4 Massenprozent, auch wenn ein Polyvinylpyrrolidon mit einem
gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 2.500.000 bis 3.000.000
verwendet wird, kann die Tinte nicht ausreichend viskoelastisch
sein und die Hemmung des Klecksens wird nicht verbessert.
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Als
Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht
von 1.000.000 bis 1.500.000 kann beispielsweise PVP K-90 (hergestellt
von GAF Ltd., gewichtsgemitteltes Molekulargewicht 1.280.000) genannt
werden, und als Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten
Molekulargewicht von 2.500.000 bis 3.000.000 kann beispielsweise
PVP K-120 (hergestellt von GAF Ltd., gewichtsgemitteltes Molekulargewicht
2.800.000) genannt werden.
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Als
wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung kann jeder Farbstoff
verwendet werden, wobei dieser nicht auf die bisher in nicht-wässrigen
Kugelschreibern verwendeten Farbstoffe oder Pigmente beschränkt ist.
Beispiele von Pigmenten umfassen organische, anorganische und synthetische
Pigmente, wie Kohlenruß,
Phthalocyanin-, Azo-, Quinacridon-, Anthrachinon- und Indigopigmente.
Als Farbstoff kann weiterhin ein alkohollöslicher Farbstoff, ein öllöslicher
Farbstoff, ein direkter Farbstoff, ein saurer Farbstoff, ein basischer
Farbstoff, ein metallischer Farbstoff oder verschiedene Salze bildende
Farbstofftypen eingesetzt werden. Weiterhin können diese alleine oder im
Gemisch verwendet werden. Das Mischverhältnis liegt vorzugsweise im
Bereich von 5 bis 50 Massenprozent in Bezug auf die gesamte Tintenzusammensetzung.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete organische Lösungsmittel
wird als Lösungsmittel
in der Tintenzusammensetzung oder als Dispergiermedium verwendet.
Insbesondere können
Alkohol- und Glycollösungsmittel
wie Benzylalkohol, Propylenglycol und Butylenglycol, Cellosolve-Lösungsmittel,
wie Phenyl-Cellosolve,
Carbitol-Lösungsmittel,
wie Phenylcarbitol und stickstoffhaltige Lösungsmittel, wie N-Methylpyrrolidon alleine
oder im Gemisch verwendet werden. Das Mischverhältnis liegt vorzugsweise im
Bereich von 30 bis 70 Massenprozent in Bezug auf die gesamte Tintenzusammensetzung.
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Es
wird nun die Struktur eines Kugelschreibers beschrieben. Für die Mine
eines nicht-wässrigen
Kugelschreibers sind die zur Verfügung stehenden Materialien
vom Standpunkt beispielsweise der chemischen Widerstandsfähigkeit,
der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit
und der Luftdurchlässigkeit
begrenzt. Diesbezüglich wurde
bisher Polypropylen am Häufigsten
verwendet. Bei der vorliegenden Erfindung, insbesondere wenn ein Fettsäureamid-Wachs als Mittel
zur Erzeugung einer Nicht-Newtonschen Viskosi tät verwendet wird, hat das Fettsäureamid-Wachs
eine sehr starke Affinität
zu Polypropylen. Tritt die Tinte aus der Mine aus, haftet daher die
Tinte nachteilhaft an der inneren Wand und die Restmenge der Tinte
ist nicht deutlich sichtbar. Die Erfinder haben entdeckt, dass die
innere Wand der Mine mit Silikon behandelt werden muss, wenn die
Mine aus Polypropylen hergestellt ist. Wenn Silikon auf die innere
Wand der Mine aufgetragen wird, kommt das Polypropylen der Mine
nicht in direkten Kontakt mit der Tinte; während des Tintenflusses bildet
das Silikon eine Zwischenschicht aus und daher wird eine Adhäsion an
die innere Wand der Mine vermieden. Ein beispielhaftes Silikonmaterial
ist TSF-4420 (Toshiba Silicone Co., Ltd.). Silikon wird am effektivsten
simultan während
des Extrusionsformens gleichmäßig auf
die innere Wand aufgetragen.
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Wird
als Mine ein Röhrchen
aus Polyethylenterephthalat oder Nylon verwendet, ist die Auftragung
von Silikon nicht notwendig.
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Beispiele
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Nachstehend
werden spezifische Beispiele beschrieben.
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Durch
Mischen, anschließendes
Erhitzen auf 60°C
und Rühren
der vorstehend beschriebenen Bestandteile, Lösen von Farbstoffen und Harz
und gleichmäßiges Dispergieren
des Fettsäureamid-Wachses
in der Tinte wurde eine schwarze nicht-wässrige Kugelschreibertinte
erhalten. NIGROSINE EX und VALIFAST VIOLET 1701 (beides sind Farbstoffe,
die von Orient Kagaku Kogyo K.K. hergestellt werden) wurden als
Farbstoffe verwendet, um eine schwarze Farbe zu erzeugen. Als Fettsäureamid-Wachs
als Mittel zur Erzeugung der Nicht-Newtonschen Viskosität wurde
TAREN 7200 (hergestellt von Kyoeisha Kagaku K.K.) eingesetzt. Zur Einstellung
der Viskosität
und der Linienführung
wurden Polyvinylpyrrolidon K-90 (hergestellt von GAF Co., Ltd.,
gewichtsgemitteltes Molekulargewicht 1.280.000) und Polyvinylpyrrolidon
K-120 (hergestellt von GAF Co., Ltd., gewichtsgemitteltes Molekulargewicht
2.800.000) verwendet. Als Harz zur Einstellung der Viskosität wurde
HIRACK 110H (hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., ein Ketonharz)
eingesetzt. Anschließend
wurde ein nichtwässriger
Kugelschreiber hergestellt, indem die schwarze nichtwässrige Kugelschreibertinte
direkt in eine Mine aus Polypropylen gegeben wurde, deren Innenwand
mit Silikon (TSF-4420, hergestellt von Toshiba Silicone Co., Ltd.)
behandelt worden war, und die Mine in einen zylindrischen Kugelschreiberrohling
eingefügt.
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Beispiele 2 bis 11
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Es
wurde ein nicht-wässriger
Kugelschreiber wie nach Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die
in Tabelle 1 wiedergegebene Tintenzusammensetzung verwendet wurde.
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Vergleichsbeispiele 1 bis
19
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Es
wurde ein nicht-wässriger
Kugelschreiber wie nach Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die
in Tabellen 2 und 3 wiedergegebenen Tintenzusammensetzungen verwendet
wurden.
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Das
verwendete Polyvinylpyrrolidon K-30 wurde von GAF Co. Ltd. hergestellt
und wies ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 55.000 auf.
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Tests und Bewertung
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Bezüglich der
jeweiligen nicht-wässrigen
Kugelschreiber der Beispiele 1 bis 11 und der Vergleichsbeispiele
1 bis 19 wurden die nachstehenden Tests und Bewertungen durchgeführt.
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Die
Ergebnisse der Bewertungen der Beispiele bzw. der Vergleichsbeispiele
sind in den Tabellen 1, 2 und 3 dargestellt.
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Bei
den Kugelschreibern der Beispiele bzw. der Vergleichsbeispiele fließt die Tinte
aus der Mine und wird bei den jeweiligen Versuchen verbraucht (in
den Tabellen 1, 2 und 3 nicht angegeben). Da keine Tinte an der
Innenwand der Mine haftet, kann die Restmenge an Tinte eindeutig
bestimmt werden.
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Vergleichsbeispiel
1 ist ein Beispiel, bei dem die zusätzliche Menge von Polyvinylpyrrolidon
K-90 gering ist. Um versuchsweise die Klecksbildung auf einer Schreiblinie
zu verhindern, wurde ein leichter Überschuss an Polyvinylpyrrolidon
K-120 zugegeben, wodurch das Schreiben jedoch fühlbar schwerer wurde, und bei
der Schreiblinie zusätzlich
Kratzen beobachtet wurde. Wird die Kombination an Polyvinylpyrrolidon
wie in Bei spiel 1 verwendet, wird kein zufriedenstellender Tintenfilm
an der Kugelschreiberspitze während
des Schreibens erzeugt, die Kugel rotiert, das Schreibgefühl ist schlechter
und es tritt Kratzen beim Schreiben der Linie auf.
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Vergleichsbeispiel
2 ist ein gegensätzliches
Beispiel zu Vergleichsbeispiel 1, wobei eine hohe zusätzliche
Menge an Polyvinylpyrrolidon K-90 zugegeben wurde. In diesem Fall
war bereits aus Vergleichsbeispiel 1 klar, dass das Schreibgefühl schlechter
war und Kratzen auftrat, wenn die Menge an Polyvinylpyrrolidon K-120
nicht verringert wurde, und daher wurde die Menge an zusätzlichem
Polyvinylpyrrolidon K-120 minimiert. Es konnte jedoch kein zufriedenstellendes
Schreibgefühl
erreicht und das Kratzen nicht verbessert werden. Zusätzlich wurde
sogar ein Klecksen beobachtet, welches in Vergleichsbeispiel 1 zufriedenstellend
war.
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Vergleichsbeispiel
3 ist ein Beispiel, bei dem die zusätzliche Menge an Polyvinylpyrrolidon
K-90 etwas kleiner war als bei Vergleichsbeispiel 2, und die zusätzliche
Menge an Polyvinylpyrrolidon K-120 war sogar noch geringer. Das
Kratzen wurde erfolgreich unterdrückt, aber das Schreibgefühl konnte
nicht verbessert und das Klecksen nicht reduziert werden.
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Die
Vergleichsbeispiele 4 und 5 sind Beispiele, bei denen die zusätzliche
Menge an Polyvinylpyrrolidon K-120 zu groß ist. In diesem Fall kann
weder das Schreibgefühl
noch das Kratzen verbessert werden, auch wenn der Tintenbestandteil
angepasst wird. Dies resultiert daraus, dass die Viskoelastizität der Tinte übermäßig stark ist. Ist die Viskoelastizität der Tinte übermäßig stark,
wird das Klecksen besser verhindert, aber in Bezug auf die Rotation
der Kugel während
des Schreibens kann kein gleichmäßiger und
stabiler Tintenfilm erhalten werden, so dass ein unnötiger Widerstand
der Rotation der Kugel erzeugt und das Schreibgefühl nicht verbessert
wird. Da während
der Rotation der Kugel auch keine gleichmäßige Tintenübertragung auf das Papier stattfinden
kann, wird beim Schreiben einer Linie Kratzen beobachtet.
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Vergleichsbeispiel
6 ist ein Beispiel, bei dem die zusätzliche Gesamtmenge an Polyvinylpyrrolidon grundsätzlich zu
gering ist. Natürlich
ist die Viskoelastizität
der Tinte schwach und während
des Schreibens tritt übermäßiges Klecksen
auf. Da auch kein gleichmäßiger und
stabiler Tintenfilm an der Kugel während des Schreibens erhalten
werden kann, ist die Schreibführung
nicht verbessert, und es kann keine gleichmäßige Schreiblinie erhalten
werden.
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In
Vergleichsbeispiel 7 wurde versucht, die Kombination durch Zugabe
einer großen
Menge an Polyvinylpyrrolidon K-90 und einer etwas kleineren Menge
an Polyvinylpyrrolidon K-120 einzustellen, aber die Schreibfähigkeit
war nicht verbessert, das Kratzen wurde nicht verhindert, und das
Klecksen konnte nicht reduziert werden. Es wurde ein ähnliches
Ergebnis wie bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3 erhalten.
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Vergleichsbeispiel
8 ist ein gegensätzliches
Beispiel zu Vergleichsbeispiel 6, wobei hier die gesamte zusätzliche
Menge an Polyvinylpyrrolidon zu hoch ist. Da die Viskoelastizität der Tinte
erhöht
ist, wird kein Klecksen beim Schreiben einer Linie beobachtet. Als
natürliches
Ergebnis einer übermäßig starken
Viskoelastizität
der Tinte ist die Schreibführung
herabgesetzt und es tritt ein starkes Kratzen auf.
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Vergleichsbeispiel
9 ist ein Beispiel, bei dem der Nicht-Newtonsche Viskositätsindex
zu klein ist. Um eine dunkle Schreiblinie wie bei einem nicht-wässrigen
Kugelschreiber zu erhalten, muss eine Tintenübertragung über die Rotation der Kugel
auf die Papieroberfläche
stattfinden, und die Viskosität
der Tinte muss bei einer Schergeschwindigkeit von 500 sec–1 (bei 20°C) mindestens
3.000 mPa·s
betragen, wie vorstehend beschrieben. Bei der vorliegenden Erfindung
wird unter der Voraussetzung, dass eine dunkle Schreiblinie erhalten
werden soll, die Viskosität
der Tinte bei einer Schergeschwindigkeit von 500 sec–1 (bei
20°C) mit
3.000 mPa·s
festgelegt. Jedoch kann auch bei dieser Viskosität der Tinte kein glatter Tintenfilm
in der Nähe
der Kugelschreiberspitze während
des Schreibens erhalten und keine zufriedenstellende Schreibleistung
erhalten werden, wenn der Nicht-Newtonsche Viskositätsindex
0,3 beträgt.
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Vergleichsbeispiel
10 ist ein Beispiel, bei dem der Nicht-Newtonsche Viskositätsindex
zu groß ist.
Zunächst
wurde eine Viskosität
der Tinte bei einer Schergeschwindigkeit von 0,19 sec–1 (bei
20°C) festgesetzt, um
ein Auslaufen als einen Hauptnachteil des Kugelschreibers zu verhindern.
Wenn der Nicht-Newtonsche Viskositätsindex
wie in Vergleichsbeispiel 10 in der Größe von 0,8 liegt, muss die
Viskosität
der Tinte bei einer Schergeschwindigkeit von 0,19 sec–1 (bei
20°C) mindestens
20.000 mPa·s
betragen, um ein Auslaufen zu verhindern. Die Viskosität der Tinte
bei einer Schergeschwindigkeit von 500 sec–1 (bei
20°C) wurde
mit 8.000 mPa·s
gemessen. Wie vorstehend beschrieben, ist die Schreibführung nicht
verbessert, und es resultiert Kratzen. Außerdem bedeutet der übermäßige Nicht-Newtonsche
Viskositätsindex,
dass die Viskoelastizität
der Tinte schlecht ist und es wird beim Schreiben einer Linie ein
Klecksen beobachtet.
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Vergleichsbeispiel
11 ist ein Beispiel, bei dem die Viskosität der Tinte bei einer Schergeschwindigkeit von
500 sec–1 (bei
20°C) zu
gering ist. Es können
nicht die für
einen nicht-wässrigen
Kugelschreiber typische dunkle Schreiblinie und Schreibführung erhalten
werden. Da die Viskosität
der Tinte durch die Rotation der Kugelschreiberspitze während des
Schrei bens mehr als notwendig reduziert wird, ergeben sich außerdem ein Klecksen
beim Schreiben einer Linie und ein Kratzen.
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Vergleichsbeispiel
12 ist ein Beispiel, bei dem die Viskosität der Tinte bei einer Schergeschwindigkeit von
500 sec–1 (bei
20°C) zu
hoch ist. Im Vergleich zu herkömmlichen
Kugelschreibern ist die Viskosität
nicht hoch und kann als ziemlich gering angesehen werden, aber die
erfindungsgemäße Tinte
ist eine pseudoplastische Tinte und die Viskoelastizität der Tinte
selbst ist hoch. Zusätzlich
wird bei der vorliegenden Erfindung Polyvinylpyrrolidon zugegeben,
d.h. die Viskoelastizität
der Tinte wird eingestellt, um gleichermaßen die Probleme sowohl des
Kratzens als auch des Klecksens zu lösen. Die Viskosität der Tinte
bei einer Schergeschwindigkeit von 500 sec–1 (bei
20°C)ist
daher ein Faktor, der einen direkten Einfluss auf die Schreibleistung
ausübt. Übersteigt
die Viskosität
6.000 mPa·s,
wird die Gleitfähigkeit
der Tinte zerstört
und die Schreibleistung wird nicht verbessert.
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Vergleichsbeispiel
13 ist ein Beispiel, bei dem die Viskosität der Tinte bei einer Schergeschwindigkeit von
0,19 sec–1 (bei
20°C) niedrig
ist. Es wurde ein Versuch durchgeführt, bei dem die Viskosität der Tinte
bei einer Schergeschwindigkeit von 500 sec–1 (bei
20°C) auf
3.000 mPa·s
festgelegt wurde, um die dunkle Schreiblinie eines nicht-wässrigen
Kugelschreibers zu erhalten und das Auftreten des Auslaufens zu
bestätigen,
und es wurde gefunden, dass bei einer Viskosität von weniger als 2.000 mPa·s ein
Auslaufen nicht verhindert werden kann. Da die Tinte des Vergleichsbeispiels
13 außerdem
eine schwache Eigenviskoelastizität aufweist, kann keine zufriedenstellende
Schreiblinie erhalten werden.
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Vergleichsbeispiele
14 bis 18 sind Beispiele, bei denen die Kombination an Polyvinylpyrrolidon
verändert
wurde.
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Vergleichsbeispiel
14 ist ein Beispiel, bei dem K-30 mit einem gewichtsgemittelten
Molekulargewicht von 55.000 anstelle von Polyvinylpyrrolidon K-120
verwendet wurde.
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Vergleichsbeispiel
15 ist ein Beispiel, bei dem K-30 anstelle von Polyvinylpyrrolidon
K-90 verwendet wurde.
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Vergleichsbeispiel
16 ist ein Beispiel, bei dem eine Einstellung nur mit K-90 versucht
wurde, ohne dass Polyvinylpyrrolidon K-120 verwendet wurde.
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Vergleichsbeispiel
17 ist ein Beispiel, bei dem eine Einstellung nur mit K-120 versucht
wurde, ohne dass Polyvinylpyrrolidon K-90 verwendet wurde.
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Vergleichsbeispiel
18 ist ein Beispiel, bei dem eine Einstellung nur mit K-30 versucht
wurde, ohne dass Polyvinylpyrrolidon K-120 oder K-90 verwendet wurde.
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Die
Viskoelastizität
dieser Tinten konnte nicht eingestellt werden und es konnten nicht
gleichzeitig Kratzen und Klecksen verhindert werden.
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Vergleichsbeispiel
19 ist ein Beispiel, bei dem die Viskosität der Tinte bei einer Schergeschwindigkeit von
0,19 sec–1 (bei
20°C) zu
hoch ist. In diesem Fall kann ein Auslaufen verhindert werden, aber
es wird keine gleichmäßige Tintenfluidität an der
Kugelschreiberspitze erhalten, und es ergibt sich keine zufriedenstellende Schreibleistung.
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Die
nicht-wässrige
Kugelschreibertinte und der die Tinte enthaltende nicht-wässrige Kugelschreiber der
vorliegenden Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass eine sehr
zufriedenstellende weiche Schreibführung erreicht wird, weder
Klecksen noch Zerfließen
auftritt und ein Auslaufen vollständig verhindert werden kann.
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Weiterhin
wird als Mittel zur Erzeugung einer Nicht-Newtonschen Viskosität insbesondere ein Fettsäureamid-Wachs
ausgewählt,
und wenn die Mine aus Polypropylen ist, kann die innere Wandfläche der
Mine mit Silikon behandelt werden, so dass keine Tinte an der inneren
Wandfläche
anhaftet und daher die restliche Tintenmenge deutlich bestimmt werden
kann.
