DE602004009235T2

DE602004009235T2 - Wässrige Tinte für Kugelschreiber und Kugelschreiber unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE602004009235T2
Application number: DE602004009235T
Authority: DE
Inventors: Takashi Ohno
Original assignee: Pilot Corp
Current assignee: Pilot Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2024-03-27
Also published as: CN100513494C; KR20040084673A; CN1532237A; TW200506011A; JP2004292552A; DE602004009235D1; EP1462495B1; EP1462495A1; US20040192808A1; JP4402895B2; KR101091259B1; TWI259843B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber mit einer neuen Funktion sowie einen Kugelschreiber zu deren Verwendung, und betrifft insbesondere eine auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber, welche das Schreiben auf einer undurchlässigen Oberfläche, wie beispielsweise Metall, Glas oder Kunststoffen, ermöglicht, sowie einen Kugelschreiber zu deren Verwendung.
Beschreibung des als Hintergrund fungierenden Standes der Technik
Als Schreibutensil, welches das Schreiben auf einer durchlässigen Oberfläche, wie beispielsweise einer Papieroberfläche, ermöglicht, ist ein Kugelschreiber mit einer Kugelschreiberspitze, in welcher eine Kugel an einem Teil der Spitze eines Tintenröhrchens rotierbar gelagert ist, bereits wohlbekannt.
Andererseits ist als Schreibutensil, welches das Schreiben auf einer undurchlässigen Oberfläche, wie beispielsweise Metall, Glas oder Kunststoff, ermöglicht, ein Markierungsstift mit einer Stiftspitze bekannt, die im Allgemeinen aus einem Faserbündel gebildet ist. Der Markierungsstift wird im Allgemeinen in einen auf Wasser basierenden Typ, in welchem ein wässriges Lösungsmittel verwendet wird, und einen auf Öl basierenden Typ, in welchem ein öliges Lösungsmittel verwendet wird, klassifiziert und wird in breitem Umfang zum Schreiben von fetten Buchstaben oder zum Schreiben auf der zuvor erwähnten undurchlässigen Oberfläche verwendet, wobei ein derartiger Markierungsstift mit zwei inhärenten Nachteilen verbunden ist.
Ein erster Nachteil ist, dass die aus einem Faserbündel gebildete Stiftspitze sehr leicht deformiert wird oder bricht. Die aus dem Faserbündel gebildete Stiftspitze realisiert einen planaren Kontakt mit der zu beschriftenden Oberfläche, was das Schreiben eines fetten Buchstabens ermöglicht. Darüber hinaus kann die Tinte im Falle des Schreibens auf einer undurchlässigen Oberfläche entsprechend der Bewegung der Stiftspitze ausreichend beschichtet werden, da keine Rotation der Kugel involviert ist, wie sie bei einem herkömmlichen Kugelschreiber auftritt. Allerdings bricht ein Faserbündel beim Schreiben an einem Teil der Spitze sehr leicht oder wird hierdurch sehr leicht deformiert, womit bei längerer Verwendung keine konstante Schriftbreite garantiert werden kann. Die von dem Faserbündel gebildete Stiftspitze tendiert dazu, insbesondere im Falle des Schreibens auf einer undurchlässigen Oberfläche, wie beispielsweise Metall, Glas oder Kunststoffen, welche härter ist als eine Papieroberfläche, deformiert zu werden.
Ein zweiter Nachteil ist, dass das Schreiben aufgrund der Tatsache, dass im Allgemeinen eine flüchtige Tinte verwendet wird, unmöglich wird, wenn der Stift nur für kurze Zeit ohne Kappe verbleibt. Der Markierungsstift verwendet eine Stiftspitze, welche, wie vorstehend erläutert, aus einem Faserbündel gebildet und im Vergleich zu einem Kugelschreiber mit einem sehr viel größeren Tintenausfluss an der Stiftspitze ausgestaltet ist, um das Schreiben eines fetten Buchstabens oder das Schreiben auf einer undurchlässigen Oberfläche zufrieden stellend zu realisieren. Der Markierungsstift ist aufgrund der Verwendung einer flüchtigen Tinte dadurch gekennzeichnet, dass er geeignete Eigenschaften bezüglich des Trocknens der Niederschrift, bezüglich des Verlaufens der Niederschrift sowie bezüglich des Durchdringens der Niederschrift auf die Rückseite realisiert. Andererseits befindet sich die in dem Faserbündel der Stiftspitze enthaltene Tinte in einem exponierten Zustand und zeigt beim Trocknen eine rasche Viskositätserhöhung oder Verfestigung, wodurch das Schreiben unmöglich wird. Eine vor kurzem gemachte Erfindung schlägt eine Oberflächenbehandlung des Faserbündels vor, um deren Lebensdauer zu verlängern. Allerdings ist in Bezug auf die Viskosität der Tinte stets ein verhaltenes Augenmerk zu legen, da der Fluss der Tinte von einem Tintenadsorptionselement zum Faserbündel an der Stiftspitze über den gesamten Tintenfließweg hinweg aufgrund Kapillarwirkung erfolgt.
Eine Tinte für einen auf Öl basierenden Kugelschreiber, welcher sich eines Farbstoffes bedient, ist beispielsweise in JP-A Nrs. 2002-226760 und 2002-36775 offenbart. Allerdings besitzt eine derartige Tinte eine geringe Deckkraft und aufgrund der Verwendung eines Farbstoffes eine geringe Beständigkeit bei Exposition gegenüber Sonnenlicht, weshalb die Niederschrift bei Verwendung der Tinte im Freien ausbleichen kann.
Der Markierungsstift wurde in breitem Umfang verwendet, umfasst allerdings inhärente Nachteile bezüglich jener Faktoren, welche, wie vorstehend erläutert, vorteilhafte Effekte bereitstellen, was zu Einschränkungen hinsichtlich der Verwendung führt.
Auch ein herkömmlicher, auf Wasser basierender Kugelschreiber ermöglicht das Schreiben auf einer undurchlässigen Oberfläche, wie beispielsweise Metall, Glas oder Kunststoffen, nicht.
Wie vorstehend erläutert, weisen ein Markierungsstift sowie ein herkömmlicher Kugelschreiber nach wie vor Defizite bezüglich des Schreibens auf einer undurchlässigen Oberfläche auf.
Um die zuvor erwähnten inhärenten Nachteile des Markierungsstiftes zu beseitigen wurden verschiedene Versuche unternommen, die Stiftspitze wie im Kugelschreiber mit einer aus Metall oder einem Harzmaterial gebildeten Kugelschreiberspitze auszugestalten, anstelle ein Faserbündel zu verwenden. Allerdings können die zuvor erwähnten Nachteile durch bloßen Austausch der Markierungsstiftstruktur durch eine Kugelschreiberstruktur in der Stiftspitze nicht vollständig eliminiert werden, sondern führen zu einem neuen Nachteil. Genauer gesagt rotiert die Kugel auf einer undurchlässigen Oberfläche, wie beispielsweise Metall, Glas oder Kunststoffen, nicht, da der Widerstand auf der Oberfläche einer Kugelauflagefläche in der Stiftspitze größer ist als der Widerstand auf der Schreiboberfläche. Im Falle dessen, dass die Kugel einer derartigen Beziehung unterliegt, kann die Kugel mangels einer auf die Kugel wirkenden Rotationskraft nicht rotieren. Sofern die Kugel nicht rotieren kann, fließt die Tinte aus der Stiftspitze nicht aus, so dass keine zufrieden stellende Niederschrift erwartet werden kann.
Im Falle dessen, dass ein Faserbündel für die Stiftspitze des Markierungsstiftes verwendet wird, wird ein gleichmäßiger und dünner Tintenfilm auf die Schreiboberfläche überführt, da die Stiftspitze in planarem Kontakt mit der Schreiboberfläche steht. Andererseits wird die Tinte in einer aus Metall oder einem Harzmaterial gebildeten Stiftspitze mit rotierbarer Kugel nicht als dünner und gleichmäßiger Film, sondern als dicker Film auf die Schreiboberfläche überführt, da der Kontakt zwischen der Kugel und der Schreiboberfläche durch kontinuierliche Punktkontakte erzeugt wird. Ein auf einer undurchlässigen Oberfläche gebildeter dicker Tintenfilm tendiert dazu, nach dem Trocknen abzublättern und stellt kein zufrieden stellendes Fixierungsvermögen für die Niederschrift bereit. Im Falle des Schreibens auf einer Papieroberfläche erschwert ein dickerer Tintenfilm als jener, welcher in einem Markierungsstift freigesetzt wird, darüber hinaus eine rückseitige Durchdringung oder ein Verlaufen der Niederschrift.
Wie vorstehend erläutert, wurden verschiedene Untersuchungen vorgenommen, um eine Schädigung der Stiftspitze sowie das Austrocknen der Tinte zu verbessern, welche die inhärenten Nachteile des Markierungsstiftes darstellen, wobei keine Untersuchung ein vollständig zufrieden stellendes Ergebnis geliefert hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Tinte für einen Kugelschreiber, mit welcher eine zufrieden stellende Niederschrift ermöglicht wird, ohne dabei durch die Eigenschaften der Schreiboberfläche eingeschränkt zu sein, welche darüber hinaus bezüglich des Fixierungsvermögens, der Deckkraft und der Echtheit zufrieden stellend ist, welche frei von einer rückseitigen Durchdringung oder einem Verlaufen der Niederschrift auf Papier ist und welche weiterhin ein Austrocknen der Tinte an der Stiftspitze verhindern kann, sowie in der Bereitstellung eines Kugelschreibers unter Verwendung einer derartigen Tinte. Die Erfinder stellen erfindungsgemäß eine Tinte für einen Kugelschreiber, welche nicht nur die inhärenten Nachteile eines bisherigen Markierungsstiftes beseitigt, sondern auch das Schreiben auf einer undurchlässigen Oberfläche, was mit einem Kugelschreiber nicht möglich ist, ermöglicht, wodurch die Anwendbarkeit eines herkömmlichen Kugelschreibers enorm ausgedehnt wird, sowie einen Kugelschreiber unter Verwendung einer derartigen Tinte bereit.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine auf Wasser basierende Tinte oder Tintenzusammensetzung für einen Kugelschreiber, umfassend ein Lösungsmittel, welches aus Wasser und einem alkoholischen Lösungsmittel mit einem Dampfdruck bei 20°C von 0.5 kPa oder höher gebildet ist, ein Pigment, welches ein Färbematerial darstellt, und ein wasserlösliches Harz, welches ein Schreibfixierungsmittel darstellt, wobei die Viskosität der Tinte bei 20°C von 5–30 mPa s beträgt. Das wasserlösliche Harz ist in Bezug auf die Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung in 5–20 Massen-% zugegen. Das wasserlösliche Harz kann ein Acrylharz sein. Das Acrylharz kann ein Molekulargewicht von 5000 bis 20000, einen Glasübergangspunkt von 40 bis 150°C und einen Säurewert von 50 bis 250 aufweisen.
Das aus Wasser und dem alkoholischen Lösungsmittel gebildete Lösungsmittel kann 60 bis 90 Massen-% der Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung ausmachen, wobei das alkoholische Lösungsmittel 5 bis 15 Massen-% der Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung ausmachen kann.
Das Pigment kann 1 bis 10 Massen-% der Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung ausmachen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kugelschreiber, umfassend eine Kugelschreiberspitze, in welcher eine Kugel entweder direkt oder über einen Spitzenhalter rotierbar gelagert ist, an einem Teil der Spitze eines Tintenröhrchens. Eine zuvor erwähnte Tinte ist direkt in das Tintenröhrchen eingefüllt. Die Kugelschreiberspitze kann einen Ventilmechanismus umfassen, welcher die Kugel, die in der Kugelschreiberspitze rotierbar gelagert ist, in einem Zustand der Nichtbenutzung mittels einer auf die Rückseite der Kugel einwirkenden Sprungfeder entweder direkt oder über ein Presselement an eine Innenwand eines Randes der Kugelschreiberspitze drückt, und welcher durch einen Druck beim Schreiben einen Spalt zwischen der Innenwand des Randes der Kugelschreiberspitze bildet, wodurch ein Ausfließen der Tinte ermöglicht wird. Das Tintenröhrchen kann mit einem der Tinte nachfolgenden Element bereitgestellt sein, welches in einem hinteren Teil, der einem Befestigungselement der zum Schreiben dienenden vorderen Spitze gegenüber liegt, mit einer Tintenoberfläche in Kontakt steht. Die Kugelschreiberspitze kann aus einem rostfreien Stahlmaterial gebildet sein, wobei die Kugel im arithmetischen Mittel eine Oberflächenrauigkeit von 5 nm oder weniger aufweist. Der Kugelschreiber kann auf einer undurchlässigen Schreiboberfläche verwendet werden.
Die Viskosität der Tinte wird im Rahmen der Erfindung unter Verwendung eines Viskosimeters Modell B8M, hergestellt von Tokimec Co., bei einer Drehzahl eines BL-Rotors von 12 Upm und bei einer Umgebungstemperatur von 20°C gemessen.
Das Tintenröhrchen der Erfindung bedeutet in dem Falle, dass die Tinte in eine Patrone einer Ersatzmine des Kugelschreibers, welche in einem Schaftröhrchen aufgenommen werden kann, eingefüllt ist oder direkt in das Schaftröhrchen eingefüllt ist, ein derartiges Schaftröhrchen und ist hinsichtlich des Materials oder der Struktur nicht beschränkt, solange es an einem Teil der vorderen Spitze mit einer Kugelschreiberspitze ausgestaltet ist, in welcher eine Kugel rotierbar gelagert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Ansicht eines Kugelschreibers der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Tinte in einer Messumgebung von 20°C eine Viskosität von 5–30 mPa s auf. Wie vorstehend erläutert, ist die Schreiboberfläche beim Schreiben auf einer undurchlässigen Oberfläche häufig extrem glatt, wodurch kaum Triebkraft erzeugt wird, welche die Kugel in der Stiftspitze in Rotation versetzt. Als Ergebnis intensiver Untersuchungen stellte der Erfinder fest, dass die unverzügliche Bildung eines Tintenfilms auf der Kugeloberfläche während des Schreibens eine Situation erzeugt, in welcher die Kugel selbst auf einer glatten Schreiboberfläche rotieren kann. Obwohl eine wissenschaftliche Erklärung bislang noch aussteht, glaubt der Erfinder, dass durch Verringerung des Rotationswiderstandes im Bereich der Kugelauflagefläche aufgrund der Verwendung einer Tintenfüllung mit Schmiereigenschaft sowie durch Ausbildung einer benetzten Rotationsumgebung aufgrund der Überführung einer viskosen Tinte auf die glatte Schreiboberfläche ein Multiplikationseffekt auftritt.
Eine Viskosität von weniger als 5 mPa s bei einer Messumgebung von 20°C ermöglicht eine zufrieden stellende Niederschrift auf einer glatten, undurchlässigen Oberfläche, kann ein Verlaufen oder eine rückseitige Durchdringung der Niederschrift im Falle des Schreibens auf einer Papieroberfläche allerdings nicht verhindern. Auch bei einer Viskosität, welche 30 mPa s übersteigt, wird während des Schreibens keine unverzügliche Bildung des Tintenfilms auf der Kugeloberfläche realisiert, weshalb auf einer glatten, undurchlässigen Oberfläche keine zufrieden stellende Niederschrift erreicht werden kann.
Die Erfindung verwendet ein Pigment als Färbematerial. Das Pigment ist äußerst vorteilhaft, da es ein Schreiben mit hoher Deckkraft auf einer undurchlässigen Oberfläche ermöglicht. Darüber hinaus weist es im Vergleich zu einem Farbstoff eine höhere Beständigkeit beispielsweise bei Exposition gegenüber Sonnenlicht auf, und ist auch bezüglich einer Verwendung im Freien von Vorteil.
Darüber hinaus wird aufgrund der Tatsache, da es in einem kleinen Spalt, welcher zwischen einem Element der Stiftspitze und der Kugel gebildet wird, extrem rasch einen Trockenfilm bildet, ein Effekt bereitgestellt, wonach die Trocknung der Tinte nicht bis in das Innere des Elements der Stiftspitze voranschreitet. Die Eigenschaft des Pigments, einen Trockenfilm zu bilden, hemmt im Falle einer aus einem Faserbündel gebildeten Stiftspitze die Kapillarwirkung, womit eine wesentliche Problematik bezüglich des Tintenflusses verursacht wird. Andererseits wird auch in einem Kugelschreiber, welcher mit einer aus einem Metall oder einem Harzmaterial gebildeten Kugelschreiberspitze bereitgestellt ist, im Falle dessen, dass die Trocknung in das Innere der Stiftspitze voranschreitet, ein Schreibdefekt induziert.
Auf Grundlage des Vorhergehenden verhindert die Erfindung durch Kombination einer aus einem Metall oder einem Harzmaterial gebildeten Kugelschreiberspitze und einer Tinte, welche ein Pigment mit einer ausgeprägten Eigenschaft zur Bildung eines Trockenfilms nutzt, höchst effizient die Schreibdefekte, welche durch Trocknung der Tinte verursacht werden. Eine zufrieden stellende Niederschrift kann durch Einschränken der Viskosität der Tinte realisiert werden, wie vorstehend erläutert. Die Bildung des Trockenfilms in der Spalte der Stiftspitze kann auch durch Hinzufügen beispielsweise einer Polymerkomponente zu der Tintenzusammensetzung realisiert werden, wobei eine zufrieden stellende Niederschrift und Trocknung unter Berücksichtigung der Einschränkung hinsichtlich der Viskosität der Tinte allerdings am effizientesten unter Verwendung eines als essentielle Komponente hinzugefügten Pigments als Färbematerial erreicht werden kann. Das Pigment kann ein organisches Pigment, ein anorganisches Pigment oder ein modifiziertes Pigment sein, wie beispielsweise Ruß oder ein Pigment des Phthalocyanin-Typs, Azo-Typs, Chinacridon-Typs, Chinophthalon-Typs, Thren-Typs oder Triphenylmethan-Typs.
Die Erfindung verwendet als Lösungsmittel Wasser und ein alkoholisches Lösungsmittel mit einem Dampfdruck bei 20°C von 0.5 kPa oder höher. Im Rahmen der Erfindung wird angenommen, dass das Lösungsmittel die Funktionen des Aufrechterhaltens einer Dispersion des Pigments sowie des Regulierens der Flüchtigkeit ausübt. Der Erfinder fand experimentell heraus, dass Wasser und ein alkoholisches Lösungsmittel mit einem Dampfdruck bei 20°C von 0.5 kPa oder höher am effektivsten sind. Der Gehalt an Wasser und dem alkoholischen Lösungsmittel ist entsprechend der gewünschten Viskosität der Tinte sowie anderer vorhandener Komponenten variabel, beträgt in Bezug auf die Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung allerdings bevorzugt 60 bis 90 Massen-%. Ein Gehalt von weniger als 60 Massen-% bereitet aufgrund des niedrigen Gehalts an Lösungsmittel hinsichtlich einer Kontrolle der Trocknung an der Stiftspitze Schwierigkeiten, während ein Gehalt, welcher 90 Massen-% übersteigt, aufgrund des hohen Gehalts an Lösungsmittel zu einer langsamen Trocknung der Niederschrift führt und tendenziell eine Verschlechterung des Fixierungsvermögens sowie des Verlaufens der Niederschrift bewirkt. Der Gehalt des alkoholischen Lösungsmittels mit einem Dampfdruck bei 20°C von 0.5 kPa oder höher ist auch im Hinblick auf die Art des ausgewählten Pigments variabel, wobei in Bezug auf die Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung allerdings 5 bis 15 Massen-% bevorzugt sind. Ein Gehalt von weniger als 5 Massen-% führt zu einer langsamen Trocknung der Niederschrift, womit in Abhängigkeit vom Papier eine rückseitige Durchdringung oder ein Verlaufen der Niederschrift verursacht wird. Darüber hinaus wird in der Spalte der Stiftspitze eine effektive Filmbildung verzögert, so dass die Trocknung der Tinte in einer bestimmten bestehenden Umgebung in das Innere der Stiftspitze voranschreiten kann, was zu einem Schreibdefekt zu Beginn der Niederschrift führt. Ein Gehalt, welcher 15 Massen-% übersteigt, kann in Abhängigkeit von der Polarität des Lösungsmittels die Stabilität der Dispersion des Pigments verschlechtern, wodurch eine unerwünschte Einschränkung bezüglich des verwendbaren Pigments eintritt. Darüber hinaus wird auch die Verdampfung der Tinte von der Oberfläche eines Tintenbehälters auffällig, so dass der Tintenbehälter bezüglich des Materials oder seiner Ausgestaltung eingeschränkt ist. Das im Rahmen der Erfindung verwendbare alkoholische Lösungsmittel wird unter Berücksichtigung einer Abstimmung mit dem Pigment bestimmt, wobei bevorzugte Beispiele des alkoholischen Lösungsmittels Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, 2-Butanol und t-Butanol umfassen. Es ist darüber hinaus möglich, zwei oder mehrere solcher alkoholischen Lösungsmittel in Kombination auszuwählen und zu verwenden.
Die Erfindung verwendet ein wasserlösliches Harz, um das Fixierungsvermögen der Niederschrift auf einer undurchlässigen Oberfläche zu verbessern. Obwohl das als Färbematerial verwendete Pigment ein Filmbildungsvermögen besitzt, ist es dennoch erforderlich, auch hinsichtlich einer Haftung an die Schreiboberfläche ein filmbildendes Mittel beizumischen, um der Niederschrift Verschleißfestigkeit zu verleihen. Allerdings ist es unter Berücksichtigung der Einschränkung hinsichtlich der Viskosität der Tinte auch in diesem Fall erforderlich, die Wahl einer Harzkomponente zu vermeiden, welche eine hohe Viskosität zeigt, wenn sie in der Tinte gelöst wird. Auch ein Dispergiermittel wird unentbehrlich, um eine stabile Dispersion des Pigments, welches eine essentielle Komponente darstellt, aufrecht zu erhalten. Eine Substanz mit gleichzeitigem Dispergiervermögen und Fixierungsvermögen stellt hinsichtlich der Erstellung einer Tintenzusammensetzung mit verringerter Viskosität die effizienteste Formulierung dar. Das anwendbare wasserlösliche Harz wird durch ein Acrylharz repräsentiert, welches das wasserlösliche Harz mit Dispergiervermögen bezüglich des Pigments sowie Fixierungsvermögen nach der Trocknung darstellt. Das wasserlösliche Harz muss unter Berücksichtigung der Viskosität der Tinte sowie unter Berücksichtigung des Dispergiervermögens und Fixierungsvermögens, wie vorstehend erläutert, ausgewählt werden. Ein hoher Gehalt an wasserlöslichem Harz verbessert das Fixierungsvermögen, wobei unter Berücksichtigung der Viskosität der Tinte ein Gehalt von 5 bis 20 Massen-% in Bezug auf die Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung allerdings besonders vorteilhaft ist. Ein Gehalt von weniger als 5 Massen-% bereitet hinsichtlich der Realisierung eines zufrieden stellenden Fixierungsvermögens der Niederschrift auf einer undurchlässigen Oberfläche Schwierigkeiten, während ein Gehalt, welcher 20 Massen-% übersteigt, tendenziell zu einer Erhöhung der Viskosität der Tinte führt und Schwierigkeiten hinsichtlich der Realisierung eines zufrieden stellenden Ergebnisses zu Beginn der Niederschrift bereitet, da in einem Teil der Stiftspitze ein harter Trockenfilm gebildet wird. Die Verwendung des wasserlöslichen Harzes in einer derart großen Menge stellt auch eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung dar.
Das verwendbare, sich von dem Acrylharz unterscheidende wasserlösliche Harz kann beispielsweise ein Alkydharz, ein Cellulose-Derivat, Polyvinylpyrrolidon oder Polyvinylalkohol sein.
Im Falle der Verwendung eines Acrylharzes ist es erwünscht, eine Klasse mit einem Molekulargewicht von 5000 bis 20000, einem Glasübergangspunkt von 40 bis 150°C und einem Säurewert von 50 bis 250 auszuwählen. Wie vorstehend ausführlich erläutert, besteht eines der Merkmale der Erfindung in der Verhinderung eines Austrocknens der Stiftspitze, indem eine aus einem Metall oder einem Harzmaterial gebildete Kugelschreiberspitze an der Stiftspitze verwendet, eine flüchtige Tinte eingesetzt und nach der Trocknung ein geeigneter Trockenfilm in der Tinte gebildet wird. Die realisierten Effekte umfassen darüber hinaus eine Verbesserung des Fixierungsvermögens auf der undurchlässigen Oberfläche mittels eines derartigen Trockenfilms. Im Falle eines Acrylharzes kann ein Molekulargewicht von weniger als 5000 keinen zufrieden stellenden Trockenfilm bilden, weshalb kein hohes Fixierungsvermögen auf der undurchlässigen Oberfläche erwartet werden kann. Bei einem Molekulargewicht, welches 20000 übersteigt, wird der Trockenfilm an der Stiftspitze darüber hinaus extrem hart, womit zu Beginn der Niederschrift tendenziell ein Schreibdefekt erzeugt wird. Ein Glasübergangspunkt von weniger als 40°C erzeugt nach dem Trocknen darüber hinaus tendenziell einen weichen Film, so dass eine zufrieden stellende Trocknung der Niederschrift auf der undurchlässigen Oberfläche schwer zu realisieren ist. Ein Glasübergangspunkt, welcher 150°C übersteigt, erzeugt nach dem Trocknen tendenziell einen harten Film, so dass das Fixierungsvermögen der Niederschrift in unerwünschter Weise beeinträchtigt ist. Ein Säurewert von weniger als 50 bereitet hinsichtlich der Bereitstellung einer stabilen Tinte Schwierigkeiten, da die Löslichkeit in Wasser erniedrigt ist. Ein Säurewert, welcher 250 übersteigt, erhöht darüber hinaus die beidseitige Löslichkeit in Wasser, womit die Wasserfestigkeit der Niederschrift beeinträchtigt wird. Der Erfinder bestätigte die bevorzugten Bereiche experimentell, um die zuvor erwähnten Nachteile zu beseitigen und um die Zielsetzungen zu erreichen.
Die Eigenschaften des zu verwendenden wasserlöslichen Harzes sind wie vorstehend erläutert. Allerdings kann das wasserlösliche Harz für einen breiteren Bereich in Erwägung gezogen werden, indem anstelle eines Faserbündels eine Kugelschreiberspitze aus einem Metall oder einem Harzmaterial an der Stiftspitze verwendet wird. Wie vorstehend erläutert, stellt eine höhere Menge an zugesetztem wasserlöslichem Harz ein besseres Fixierungsvermögen der Niederschrift bereit. Darüber hinaus wird ein wasserlösliches Harz mit ausgeprägtem Filmbildungsvermögen ausgewählt, wie vorstehend erläutert. Eine Verteilung des wasserlöslichen Harzes mit derartigen Eigenschaften ist in einem Schreibutensil, welches als Stiftspitze ein Faserbündel verwendet, schwer zu realisieren und kann unter Verwendung eines Kugelschreiberchips aus Metall oder einem Harzmaterial als Stiftspitze realisiert werden. Als Effekt einer derartigen Funktion wird ein Fixierungsvermögen der Niederschrift auf einer undurchlässigen Oberfläche realisiert, welches man in einem bisherigen Markierungsstift nicht findet.
Der Tintenzusammensetzung können andere Additive hinzugefügt sein, wie beispielsweise ein Tensid, wie etwa ein Phosphorsäureester, oder ein Rostschutzmittel, um eine Benetzung der Tinte zu realisieren oder das Schreibgefühl auf der undurchlässigen Oberfläche zu verbessern und um im Falle dessen, dass eine aus einem Metall oder einem Harzmaterial gebildete Kugelschreiberspitze als Stiftspitze verwendet wird, einen Rostschutzeffekt zu erhalten, darüber hinaus ein antiseptisches Mittel oder ein Formentrennmittel, wie beispielweise 1,2-Benzoisothiazolin-3-on, um ein Vermodern der wässrigen Tinte zu verhindern, ein die Benetzung regulierendes Mittel, wie beispielsweise ein wasserlösliches denaturiertes Silikonöl, um eine stabile Benetzung der Tinte auf der undurchlässigen Oberfläche zu realisieren, sowie ein Fixierungsmittel, wie beispielsweise eine Acrylemulsion, um das Fixierungsvermögen der Niederschrift auf der undurchlässigen Oberfläche weiter zu verbessern.
Beispiele

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen weiter verdeutlicht. Beispiel 1

Pigment Black 7	5.0 Gew.-%
Wasserlösliches Harz (Acrylharzkomponente, Handelsname HPD-96)	4.5 Gew.-%
Isopropylalkohol	7.0 Gew.-%
Wasser	80.8 Gew.-%
Rostschutzschmiermittel (Handelsname A-208S)	0.5 Gew.-%
Triethanolamin	1.0 Gew.-%
Fixierungsvermögen verbesserndes Mittel (Acrylemulsionkomponente, Handelsname Johncryl 7001)	0.8 Gew.-%
Benetzungsvermögen verbesserndes Mittel (Handelsname KF-618)	0.2 Gew.-%
1,2-Benzoisothiazolin-3-on	0.2 Gew.-%

Es wurden Pigment Black 7 als Pigmentfärbemittel, Wasser als Lösungsmittel und ein Acrylharz mit Handelsnamen HPD-96 (hergestellt von Johnson Polymer Inc.) mit einem Molekulargewicht von 16500, einem Glasübergangspunkt von 102°C und einem Säurewert von 240 als wasserlösliches Harz mit Dispergierfunktion bezüglich des Pigments und Schreibfixierungsvermögen verwendet. Diese Komponenten wurden in vorbestimmten Mengen exakt eingewogen, wobei das Pigment in einer Kugelmühle gleichmäßig verteilt wurde, um eine Dispersion des Pigments zu erhalten. Anschließend wurden Triethanolamin als pH-regulierendes Mittel, ein Phosphorsäurester-Tensid (Handelsname Prisurf A-208S, hergestellt von Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.) als Rostschutzschmiermittel, eine Acrylemulsion (Handelsname Johncryl 7001, hergestellt von Johnson Polymer Inc.) als ein das Fixierungsvermögen der Niederschrift verbesserndes Mittel, ein wasserlösliches denaturiertes Silikonöl (Handelsname KF-618, hergestellt von Shin-etsu Chemical Co.) als ein die Benetzung auf der undurchlässigen Oberfläche verbesserndes Mittel, sowie 1,2-Benzoisothiazolin-3-on als Formentrennmittel in vorbestimmten Mengen exakt eingewogen, anschließend unter Erwärmen auf eine Rührtemperatur von 50°C mittels eines Dispergierrührers für 1 Stunde gerührt, und anschließend schrittweise auf eine Flüssigtemperatur von 30°C abgekühlt. Anschließend wurde die gleichmäßig vermischte Flüssigkeit unter Rühren in der Dispergiervorrichtung schrittweise mit einer vorbestimmten Menge an Isopropylalkohol mit einem Dampfdruck von 4.3 kPa bei 20°C versetzt und für 20 Minuten bei 30°C gerührt, um eine auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber zu erhalten, welche beim Schreiben sowie im Erscheinungsbild eine schwarze Farbe zeigte. Die Tinte wurde in Bezug auf die Komponenten der Handelsnamen HPD-96 und Johncryl 7001 unter Berücksichtigung der jeweiligen effektiven Feststoffe hiervon konzipiert. Die Viskosität der Tinte bei 20°C wurde darüber hinaus mit 5 mPa s ausgewählt.
Beispiel 2
Eine auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber, welche beim Schreiben sowie im Erscheinungsbild eine grüne Farbe zeigte, wurde auf gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass als Färbematerial das grüne Pigment Pigment Green 7 verwendet wurde und darüber hinaus ein Acrylharz (Handelsname Johncryl 60, hergestellt von Johnson Polymer Inc.) mit einem Molekulargewicht von 8500, einem Glasübergangspunkt von 85°C und einem Säurewert von 215 als wasserlösliches Harz mit Dispergierfunktion bezüglich des Pigments und Schreibfixierungsvermögen verwendet wurde, wie in Tabelle 1 dargestellt ist. Die Tinte wurde in Bezug auf die Komponenten der Handelsnamen Johncryl 60 und Johncryl 7001 unter Berücksichtigung der jeweiligen effektiven Feststoffe hiervon konzipiert.
Beispiel 3
Eine auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber, welche beim Schreiben sowie im Erscheinungsbild eine rote Farbe zeigte, wurde auf gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass als Färbematerial das rote Pigment Pigment Red 170 verwendet wurde, wie in Tabelle 1 dargestellt ist. Die Tinte wurde in Bezug auf die Komponenten der Handelsnamen HPD-96 und Johncryl 7001 unter Berücksichtigung der jeweiligen effektiven Feststoffe hiervon konzipiert.
Beispiel 4
Eine auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber, welche beim Schreiben sowie im Erscheinungsbild eine schwarze Farbe zeigte, wurde auf gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass als wasserlösliches Harz ein Styrol-Maleinsäure-Harz (Handelsname Arastar 703S, hergestellt von Arakawa Kagaku Kogyo Co.) sowie ein Dispergiermittel (Handelsname NIKKOL TL-10, hergestellt von Nikko Chemicals Co.) verwendet wurde, wie in Tabelle 1 dargestellt ist. Die Tinte wurde in Bezug auf die Komponenten der Handelsnamen Arastar 703S und Johncryl 7001 unter Berücksichtigung der jeweiligen effektiven Feststoffe hiervon konzipiert.
Beispiel 5
Eine auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber, welche beim Schreiben sowie im Erscheinungsbild eine schwarze Farbe zeigte, wurde auf gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass Ethanol mit einem Dampfdruck bei 20°C von 5.9 kPa verwendet wurde, wie in Tabelle 1 dargestellt ist. Die Tinte wurde in Bezug auf die Komponenten der Handelsnamen Johncryl 60 und Johncryl 7001 unter Berücksichtigung der jeweiligen effektiven Feststoffe hiervon konzipiert.
Beispiel 6
Eine auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber, welche beim Schreiben sowie im Erscheinungsbild eine schwarze Farbe zeigte, wurde auf gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass die Menge des wasserlöslichen Harzes mit Handelsnamen HPD-96 erhöht wurde, wie in Tabelle 1 dargestellt ist. Die Tinte wurde in Bezug auf die Komponenten der Handelsnamen HPD-96 und Johncryl 7001 unter Berücksichtigung der jeweiligen effektiven Feststoffe hiervon konzipiert.
Beispiele 7–9
Eine auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber, welche beim Schreiben sowie im Erscheinungsbild eine schwarze Farbe zeigte, wurde auf gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass in Beispiel 7 das Rostschutzschmiermittel, in Beispiel 8 das das Fixierungsvermögen verbessernde Mittel und in Beispiel 9 das das Benetzungsvermögen auf der undurchlässigen Oberfläche verbessernde Mittel eliminiert wurde, wie in Tabelle 1 dargestellt ist.
Beispiel 10
Ein Kugelschreiber 1 ist ein direkt befüllter Kugelschreiber, welcher die Tintenzusammensetzung 7 des Beispiels 1 in einem aus einem Schaftröhrchen gebildeten Tintenröhrchen 2 direkt enthält, wobei eine aus einem rostfreien Stahlmaterial gebildete Kugelschreiberspitze 4, in welcher eine Kugel 5 rotierbar gelagert ist, über einen Spitzenhalter 3 an einem vorderen Ende des Tintenröhrchens 2 bereitgestellt ist.
In dem Tintenröhrchen 2 ist ein der Tinte nachfolgendes Element 8 fettigen Zustands bereitgestellt, welches dem Verbrauch der Tinte folgen kann und in einem hinteren Teil (an einer Stelle einer hinteren Kappe 6), der dem Befestigungselement der Kugelschreiberspitze gegenüberliegt, mit einer Tintenoberfläche in Kontakt steht.
Vergleichbeispiele 1–7
Tinten für auf Wasser basierende Kugelschreiber wurden auf gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass Tintenzusammensetzungen, wie sie in den Tabellen 3 und 4 dargestellt sind, verwendet wurden.
Die Viskosität der Tinte wurde mittels eines Viskosimeters Modell B8M, hergestellt von Tokimec Co., bei einer Drehzahl eines BL-Rotors von 12 Upm und bei einer Umgebungstemperatur von 20°C gemessen.
Die Beispiele und Vergleichsbeispiele sind in den nachfolgenden Tabellen dargestellt.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4
Auch die Form und Struktur der Kugelschreiberspitze ist nicht auf jene im vorhergehenden Beispiel beschränkt. Um die Verhinderung des Tintenausflusses zu verbessern, ist es bevorzugt, einen Ventilmechanismus einzubauen, welcher die Kugel, die in der Kugelschreiberspitze rotierbar gelagert ist, in einem Zustand der Nichtbenutzung mittels einer auf die Rückseite der Kugel einwirkenden Sprungfeder entweder direkt oder über ein Presselement an eine Innenwand eines Randes der Kugelschreiberspitze drückt, und welcher durch einen Druck beim Schreiben einen Spalt zwischen der Innenwand des Randes der Kugelschreiberspitze bildet, wodurch ein Ausfließen der Tinte ermöglicht wird.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verwendende Kugel 8 kann darüber hinaus eine ultraharte Kugel sein, welche aus einem ultraharten Material wie beispielsweise Wolframcarbid gebildet ist, oder kann eine Keramikkugel aus beispielsweise Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid oder Siliziumcarbid sein. Allerdings ist ein kleinerer Rotationswiderstand zwischen der Kugel und der Kugelauflageoberfläche, wie vorstehend erläutert, bevorzugt, um eine Rotation der Kugel auch auf einer undurchlässigen Oberfläche, wie beispielsweise Metall, Glas oder Kunststoffen, zu bewirken. Es ist daher bevorzugt, eine Keramikkugel oder eine so genannte Kugel mit Spiegeloberfläche zu verwenden, welche als arithmetisch gemittelte Rauigkeit (Ra) eine Oberflächenrauigkeit von 5 nm oder weniger aufweist und einen geringen Rotationswiderstand zwischen der Kugel und der Kugelauflageoberfläche zeigt. Die arithmetisch gemittelte Rauigkeit (Ra) wird, wie durch nachfolgende Gleichung 1 angegeben, durch Extrahieren einer Rauigkeitskurve erhalten, welche durch Messen einer Referenzlänge L in Richtung einer Durchschnittslinie mittels einer Oberflächenrauigkeitsmessvorrichtung vom Nadelkontakttyp (Modell: Form-Talsurf-S1F-50, hergestellt von Taylor-Hobson Inc.) sowie Summieren und Mitteln einer Abweichung einer Durchschnittslinie des extrahierten Teils von einer gemessenen Kurve erhalten wird.
Gleichung 1
Testverfahren und Evaluierung
Jede der Tinten für den auf Wasser basierenden Kugelschreiber der Beispiele 1–9 und der Vergleichsbeispiele 1–7 wurde evaluiert und direkt in das Tintenröhrchen 2 gemäß Beispiel 10 zur Herstellung eines Kugelschreibers 1 eingefüllt, was unter Verwendung der folgenden Tests evaluiert wurde.
(1) Schreibvermögen auf undurchlässiger Oberfläche
Die Niederschrift auf einer unbehandelten Glasoberfläche wurde evaluiert:

: Spezifikationen, welche in Bezug auf Tintenausfluss und Niederschrift extrem zufrieden stellende Ergebnisse liefern;
O: Spezifikationen, welche in Bezug auf die Niederschrift zufrieden stellende Ergebnisse liefern;
Δ: Spezifikationen, welche eine Niederschrift ermöglichen, allerdings mit bestimmten Linienunterbrechungen;
×: Spezifikationen, welche keine Niederschrift ermöglichen.

(2) Trocknung der Niederschrift auf undurchlässiger Oberfläche
1 g Tinte wurde auf eine Glasplatte aufgetropft und auf eine Tintenfilmdicke von 10 μm ausgedrückt, wobei der Zustand des Tintenfilms in einer Testumgebung von 23 ± 2°C und einer Luftfeuchtigkeit von 50 ± 5% RH verfolgt und evaluiert wurde:

: Spezifikationen, welche eine vollständige Trocknung des Tintenfilms in weniger als 20 Sekunden bereitstellen;
O: Spezifikationen, welche eine vollständige Trocknung des Tintenfilms innerhalb von 20 bis 30 Sekunden bereitstellen;
Δ: Spezifikationen, welche eine vollständige Trocknung des Tintenfilms innerhalb von 40 bis 50 Sekunden bereitstellen;
×: Spezifikationen, welche für eine Trocknung der Tinte 60 Sekunden oder mehr erfordern.

(3) Fixierung der Niederschrift auf undurchlässiger Oberfläche
1 g Tinte wurde auf eine Glasplatte aufgetropft und anschließend auf eine Tintenfilmdicke von 10 μm ausgedrückt. Man beließ sie für 10 Minuten in einer Testumgebung von 23 ± 2°C und einer Luftfeuchtigkeit von 50 ± 5% RH und rieb 10-mal mit einem Baumwolltuch unter einer Belastung von 100 gf/cm², wobei anschließend der Zustand des getrockneten Tintenfilms verfolgt wurde:

: Spezifikationen, welche überhaupt kein Abblättern des getrockneten Tintenfilms zeigen;
O: Spezifikationen, welche eine sehr schwache Schädigung des Tintenfilms zeigen;
Δ: Spezifikationen, welche eine Schädigung des Tintenfilms zeigen;
×: Spezifikationen, welche eine Schädigung bei der Hälfte oder mehr des Tintenfilms zeigen.

(4) Deckkraft der Niederschrift auf undurchlässiger Oberfläche
1 g Tinte wurde auf eine Glasplatte aufgetropft und auf eine Tintenfilmdicke von 10 μm ausgedrückt. Anschließend wurde die Glasplatte auf eine Type platziert und eine Überprüfung zur Beurteilung dessen durchgeführt, ob die Type lesbar ist:

: Tintenspezifikationen, welche die Glasoberfläche bedecken, so dass die darunter liegende Type überhaupt nicht lesbar war;
O: Tintenspezifikationen, in welchen die darunter liegende Type in Spuren schwach detektierbar war;
×: Tintenspezifikationen, in welchen die darunter liegende Type klar lesbar war.

(5) Verlaufen der Niederschrift auf Papieroberfläche
Auf einem Schreibpapier A (JIS P3201) wurde in einer Testumgebung von 23 ± 2°C und einer Luftfeuchtigkeit von 50 ± 5% RH und unter den Bedingungen einer Schreibbelastung von 100 gf und einer Schreibgeschwindigkeit von 4 m/min eine gerade Linie gezogen und das bei der Niederschrift erzeugte Verlaufen verfolgt:

: extrem zufrieden stellende Niederschrift ohne jegliches Verlaufen;
O: Niederschrift mit in der Praxis akzeptablem Verlaufen;
Δ: Niederschrift mit einigermaßen inakzeptablem Verlaufen;
×: Niederschrift mit extrem inakzeptablem Verlaufen.

(6) Trocknung der Tinte an der Stiftspitze
Man ließ den Stift für 24 Stunden ohne Kappe in einer Umgebung von 23 ± 2°C und einer Luftfeuchtigkeit von 50% RH stehen. Anschließend wurde auf einem Schreibpapier A (JIS P3201) unter einer Schreibbelastung von 100 gf eine gerade Linie gezogen und der Zustand zu Beginn der Niederschrift verfolgt:

: Spezifikationen, welche innerhalb von 2 cm ausgehend vom Start der Niederschrift eine zufrieden stellende Niederschrift bereitstellen;
O: Spezifikationen, welche innerhalb von 2–4 cm ausgehend vom Start der Niederschrift eine zufrieden stellende Niederschrift bereitstellen;
Δ: Spezifikationen, welche innerhalb von 5–7 cm ausgehend vom Start der Niederschrift eine zufrieden stellende Niederschrift bereitstellen;
×: Spezifikationen, welche bei 7 cm oder mehr ausgehend vom Start der Niederschrift keine zufrieden stellende Niederschrift bereitstellen.

(Evaluierung)
Vergleichsbeispiel 1 wies eine extrem geringe Viskosität der Tinte von 3 mPa s auf. Es ermöglichte eine zufrieden stellende Niederschrift auf der undurchlässigen Oberfläche, zeigte aufgrund der extrem geringen Viskosität der Tinte allerdings ein ausgeprägtes Verlaufen auf der Papieroberfläche. Aufgrund der extrem geringen Viskosität der Tinte funktionierte auch die Tintenausflusskontrolle an der Stiftspitze nicht zufrieden stellend, was zu einem überhöhten Tintenausfluss führte, womit sich das Trocknungsvermögen der Niederschrift sowie die Fixierung der Niederschrift verschlechterten.
Vergleichsbeispiel 2 wies eine extrem hohe Viskosität der Tinte von 35 mPa s auf. Aufgrund der extrem hohen Viskosität der Tinte ermöglichte es keine zufrieden stellende Niederschrift auf der undurchlässigen Oberfläche und wurde daher aus der Evaluierung ausgeschlossen.
Vergleichsbeispiel 3 verwendete Wasser und Ethylenglykol mit einem Dampfdruck bei 20°C von 7.0 × 10^–4 kPa als Lösungsmittel. Aufgrund eines signifikant verringerten Trocknungsvermögens der Tinte verschlechterten sich das Trocknungsvermögen der Niederschrift, die Fixierung der Niederschrift sowie das Verlaufen der Niederschrift auf einer Papieroberfläche.
Vergleichsbeispiel 4 verwendete Spezifikationen, in welchen die Dispersion des Pigments ein Tensid enthielt, ohne dabei ein wasserlösliches Harz zu verwenden. Obwohl eine Niederschrift auf der undurchlässigen Oberfläche möglich war, waren das Trocknungsvermögen der Niederschrift, die Fixierung der Niederschrift sowie das Verlaufen der Niederschrift signifikant schlechter.
Vergleichsbeispiel 5 verwendete Spezifikationen, in welchen ein Farbstoff anstelle eines Pigments verwendet wurde. Da die Trocknung der Tinte an der Stiftspitze rasch in das Innere der Stiftspitze voranschritt, konnte keine ausreichende Schreibleistung auf der undurchlässigen Oberfläche erhalten werden, weshalb es aus der Evaluierung ausgeschlossen wurde. Obwohl es auf Papier eine zufrieden stellende Niederschrift ermöglichte, zeigte die Niederschrift aufgrund einer starken Durchdringbarkeit der Niederschrift ein deutliches Verlaufen.
Vergleichsbeispiel 6 verwendete ein Styrol-Maleinsäure-Harz anstelle des Acrylharzes, wobei aufgrund einer wie in Vergleichsbeispiel 1 extrem geringen Viskosität der Tinte allerdings ein Verhalten ähnlich jenem von Vergleichsbeispiel 1 bereitgestellt wurde.
Vergleichsbeispiel 7 verwendete eine Kombination von Wasser und Ethylenglykol mit einem Dampfdruck bei 20°C von 7.0 × 10^–4 kPa als Lösungsmittel. Aufgrund der ausgeprägten Eigenschaften von Ethylenglykol waren das Trocknungsvermögen der Niederschrift, die Fixierung der Niederschrift sowie das Verlaufen der Niederschrift auf Papier signifikant schlechter.
Wurden die Tinten für einen auf Wasser basierenden Kugelschreiber der Beispiele 1 bis 9 in einem Markierungsstift verwendet, welcher eine aus einem Faserbündel gebildete Stiftspitze aufwies, ermöglichten die Beispiel 3 bis 9, obwohl derartige Beispiele in den Tabellen weder beschrieben noch veranschaulicht sind, aufgrund einer extrem hohen Viskosität der Tinte keine Niederschrift. Auch die Beispiele 1 und 2 zeigten bezüglich des Trocknungsverhaltens der Tinte eine vollständige Trocknung an der Stiftspitze und ermöglichten keine Niederschrift.
Die vorliegende Erfindung stellt einen exzellenten Effekt bereit, welcher durch Verwendung einer bestimmten Tintenzusammensetzung das Schreiben auch auf einer undurchlässigen Oberfläche ermöglicht.
Obwohl lediglich einige exemplarische Ausführungsformen dieser Erfindung vorstehend ausführlich beschrieben wurden, ist sich der Fachmann ohne Probleme bewusst, dass in den exemplarischen Ausführungsformen eine Vielzahl an Modifikationen möglich ist, ohne materiell von den neuartigen Lehren und Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen vom Schutzbereich dieser Erfindung umfasst sein.

Claims

Auf Wasser basierende Tinte für einen Kugelschreiber, umfassend ein Lösungsmittel, welches aus Wasser und einem alkoholischen Lösungsmittel mit einem Dampfdruck bei 20°C von 0.5 kPa oder höher gebildet ist, ein Pigment, welches ein Färbematerial darstellt, und ein wasserlösliches Harz, welches ein Schreibfixierungsmittel darstellt, wobei die Viskosität der Tinte bei 20°C in einem Bereich von 5 bis 30 mPas liegt, wie unter Verwendung eines Viskosimeters bei einer Drehzahl eines BL-Rotors von 12 Upm bei 20°C gemessen, und wobei das wasserlösliche Harz in Bezug auf die Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung in 5 bis 20 Massen-% zugegen ist.
Auf Wasser basierende Tinte nach Anspruch 1, wobei das wasserlösliche Harz ein Acrylharz ist.
Auf Wasser basierende Tinte nach Anspruch 2, wobei das Acrylharz ein Molekulargewicht von 5000 bis 20000, einen Glasübergangspunkt von 40 bis 150°C und einen Säurewert von 50 bis 250 aufweist.
Auf Wasser basierende Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das aus Wasser und dem alkoholischen Lösungsmittel gebildete Lösungsmittel 60 bis 90 Massen-% der Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung ausmacht, und wobei das alkoholische Lösungsmittel 5 bis 15 Massen-% der Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung ausmacht.
Auf Wasser basierende Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Pigment 1 bis 10 Massen-% der Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung ausmacht.
Kugelschreiber, umfassend eine Kugelschreiberspitze, in welcher eine Kugel entweder direkt oder über einen Spitzenhalter rotierbar gelagert ist, an einem Teil der Spitze eines Tintenröhrchens, wobei eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 5 direkt in das Tintenröhrchen eingefüllt ist.
Kugelschreiber nach Anspruch 6, wobei die Kugelschreiberspitze einen Ventilmechanismus umfasst, welcher die Kugel, die in der Kugelschreiberspitze rotierbar gelagert ist, in einem Zustand der Nichtbenutzung mittels einer auf die Rückseite der Kugel einwirkenden Sprungfeder entweder direkt oder über ein Presselement an eine Innenwand eines Randes der Kugelschreiberspitze drückt, und welcher durch einen Druck beim Schreiben einen Spalt zwischen der Innenwand des Randes der Kugelschreiberspitze bildet, wodurch ein Ausfließen der Tinte ermöglicht wird.
Kugelschreiber nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei das Tintenröhrchen mit einem der Tinte nachfolgenden Element bereitgestellt ist, welches in einem hinteren Teil, der einem Befestigungselement der zum Schreiben dienenden vorderen Spitze gegenüber liegt, mit einer Tintenoberfläche in Kontakt steht.
Kugelschreiber nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Kugelschreiberspitze aus einem rostfreien Stahlmaterial gebildet ist und die Kugel im arithmetischen Mittel eine Oberflächenrauigkeit von 5 nm oder weniger aufweist.
Kugelschreiber nach einem der Ansprüche 6 bis 9, welcher für die Verwendung auf einer undurchlässigen Schreiboberfläche angepasst ist.