ES2322823T3

ES2322823T3 - Boligrafo al agua.

Info

Publication number: ES2322823T3
Application number: ES07021003T
Authority: ES
Inventors: Yoichi Takasu
Original assignee: Pilot Ink Co Ltd
Current assignee: Pilot Ink Co Ltd
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2009-06-29
Anticipated expiration: 2024-05-07
Also published as: EP1475243B1; EP1475243A3; ES2328241T3; EP1886836B1; EP1475243A2; JP2004330662A; EP1886836A1; US8500354B2; DE602004021872D1; TW200510190A; DE602004020128D1; US20050019090A1; TWI316906B; US8491213B2; US20070292200A1

Abstract

Un bolígrafo al agua que comprende: una tinta acuosa; una bola; una punta de bolígrafo para sujetar dicha bola en un extremo delantero del mismo y para descargar dicha tinta desde dicha parte final superior; un seguidor que tinta que sigue dicha tinta con el consumo de dicha tinta; y un depósito de tinta que contiene directamente dicha tinta y dicho seguidor de tinta y para suministrar dicha tinta a dicha punta, comunicándose dicho depósito de tinta con una parte trasera de dicha punta, en la que la tinta es una tinta acuosa reductora de la cizalla que tiene una viscosidad de 3 a 160 mPa u s, medida con un viscosímetro rotatorio de tipo E a 20ºC y a 100 rpm, y tiene un índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, y en el que el seguidor de tinta comprende al menos un aceite base y un espesante y satisface que el punto (!) en el que su tan en la determinación de de la viscoelasticidad es de aproximadamente 1 y está en un intervalo de 20 rad/s <= omega <= 450 rad/s.

Description

Bolígrafo al agua.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un bolígrafo al agua. El bolígrafo al agua comprende una tinta acuosa y un seguidor de tinta llenados directamente en el depósito de tinta del mismo, y está diseñado de manera que el seguidor de tinta sigue la tinta con el consumo de tinta en el mismo y evita que la tinta se salga desde el extremo posterior del depósito de tinta.

Técnica anterior

Hasta ahora, se ha descrito un bolígrafo al aceite, que comprende una tinta oleosa llenada directamente en el depósito de tinta del mismo que tiene una punta del bolígrafo instalada en un extremo del mismo y en la cual la punta sostiene una bola en su extremo superior.

El número de miembros constitutivos del mismo es pequeño y el bolígrafo al aceite de este tipo es barato. Debido a su constitución como se ha mencionado anteriormente, sin embargo, el bolígrafo al aceite tiene algunos problemas. En concreto, cuando el bolígrafo se deja con su punta hacia abajo, la tinta puede gotear desde el hueco entre la bola y el extremo de la punta. Para evitar dicho goteo de tinta, el hueco entre los dos es extremadamente estrecho y la tinta está preparada para tener una viscosidad extremadamente alta de aproximadamente 10 a 20 Pa\cdots o similar a temperatura ambiente. Por consiguiente, el bolígrafo a veces parece pesado mientras se está escribiendo con él, y tiende a proporcionar letras o imágenes finas.

Por otro lado, un bolígrafo al agua que se llena con una tinta acuosa de baja viscosidad parece ligero mientras se escribe con él, y puede proporcionar letras o imágenes gruesas, aunque requiere un mecanismo para el control de flujo de tinta y, por lo tanto, es defectuoso puesto que su estructura es complicada y costosa.

Adicionalmente, un bolígrafo reductor de la cizalla se ha descrito recientemente, que comprende una estructura del mecanismo de bolígrafo al aceite mencionada anteriormente y contiene una tinta acuosa reductora de la cizalla y un depósito de tinta llenado en el mismo (por ejemplo, véase la Referencia de Patente 1).

Al igual que los bolígrafos al aceite mencionados anteriormente, el bolígrafo reductor de la cizalla es barato y su estructura es sencilla, y, además, la tinta que contiene tiene una alta viscosidad mientras se mantiene estático sin aplicar tensión de cizalla al mismo, y se sostiene de forma estable en el mecanismo del bolígrafo. Por otro lado, mientras se está escribiendo con el bolígrafo, la viscosidad de la tinta sola alrededor de la bola disminuye debido a la alta fuerza de cizalla de la bola que gira a alta velocidad, y, como consecuencia, la tinta puede correr suavemente a través del hueco entre la bola y el área de sujeción de bola alrededor del mismo debido a la fuerza capilar del mismo y, por lo tanto, se transfiere sobre la superficie del papel.

Por consiguiente, cuando se está escribiendo con él, el bolígrafo puede proporcionar imágenes y letras gruesas y puede parecer más ligero que el bolígrafo al aceite. La tinta reductora de la cizalla para el bolígrafo está controlada para que tenga un índice reductor de cizalla de 0,1 a 0,6 o similar para evitar que se salga de la punta del bolígrafo cuando se está escribiendo con él, y la viscosidad de la tinta al escribir cuando se aplica una fuerza de cizalla al mismo no es tan alta compara con la de la tinta oleosa. Sin embargo, cuando se compara con bolígrafos al agua, la sensación al escribir con el bolígrafo reductor de la cizalla no es tan buena y, además, al empezar a escribir con él, a veces es difícil transferir la tinta a la bola.

Además, las letras e imágenes escritas con la tinta reductora de la cizalla son difíciles de secar, y cuando se tocan con los dedos o se frotan entre sí, pueden transferirse a menudo al área circundante no escrita manchándola.

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Referencia de Patente 1

Patente de Estados Unidos 4.545.818

En el documento US-A-5048992 se describe un bolígrafo al agua convencional.

Sumario de la invención

La invención es para resolver los problemas mencionados anteriormente con los bolígrafos convencionales, y para proporcionar un bolígrafo que tiene una estructura relativamente sencilla y es barato y que tiene unas propiedades de escritura buenas puesto que parece ligero cuando se está escribiendo con él y proporciona letras e imágenes gruesas y que puede escribir bien desde que se empieza a escribir con él y las letras e imágenes escritas con él pueden secarse rápidamente.

Específicamente, la invención tiene la siguiente constitución.

(1) Un bolígrafo al agua que comprende:

una tinta acuosa;

una bola;

una punta del bolígrafo para sujetar dicha bola en un extremo delantero del mismo para descargar dicha tinta desde dicha parte de extremo superior;

un seguidor de tinta que sigue dicha tinta con el consumo de dicha tinta; y

un depósito de tinta que contiene directamente dicha tinta y dicho seguidor de tinta y para suministrar dicha tinta a dicha punta, comunicándose dicho depósito de tinta con una parte posterior de dicha punta,

en la que la tinta se selecciona entre (i) una tinta acuosa reductora de la cizalla que tiene una viscosidad de 3 a 160 mPa\cdots, medida con un viscosímetro rotatorio de tipo E a 20ºC y a 100 rpm, y un índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, y (ii) una tinta acuosa no reductora de la cizalla que tiene una viscosidad de 1 a 50 mPa\cdots, medida con un viscosímetro rotatorio de tipo B a 20ºC y

en la que el seguidor de tinta comprende al menos un aceite base y un espesante y satisface que el punto (\omega) en el que su tan\delta en la determinación de la viscoelasticidad está por encima de 1 y está dentro de un intervalo de 20 rad/s \leq \omega \leq 450 rad/s.

(2) El bolígrafo al agua de acuerdo con el punto (1) anterior, en el que el aceite base del seguidor de tinta es al menos uno seleccionado entre polibuteno y aceite de silicona y el espesante del mismo es al menos uno seleccionado entre amida de ácido graso o sílice.

(3) El bolígrafo al agua de acuerdo con los puntos (1) o (2) anteriores, que comprende adicionalmente un miembro elástico que impulsa la bola hacia el extremo delantero de la punta cuando no se aplica tensión a la bola, y en el que la bola puede retirarse del extremo delantero de la punta cuando se aplica tensión a la bola.

(4) El bolígrafo al agua de acuerdo con uno cualquiera de los puntos (1) a (3) anteriores, que comprende adicionalmente un seguidor de tinta sólido combinado con el seguidor de tinta.

(5) El bolígrafo al agua de acuerdo con uno cualquiera de los puntos (1) a (4) anteriores, que comprende adicionalmente:

un recambio de bolígrafo que contiene el depósito de tinta, estando comunicado el depósito de tinta con una parte posterior de dicha punta;

un miembro tubular que contiene dicha recambio de bolígrafo, en el que la punta puede replegarse proyectada desde un extremo delantero del miembro tubular.

(6) El bolígrafo al agua de acuerdo con el punto (5) anterior, que comprende adicionalmente un resorte dispuesto en el miembro tubular para impulsar el recambio de bolígrafo hacia una parte posterior del miembro tubular, en el que la punta se proyecta desde el extremo delantero del miembro tubular cuando el recambio de bolígrafo se presiona hacia el extremo delantero del miembro tubular contra una fuerza impulsora del resorte.

(7) El bolígrafo al agua de acuerdo con los puntos (5) o (6) anteriores, que comprende adicionalmente un clip formado sobre el exterior frontal del miembro tubular.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una sección longitudinal de la realización del recambio de bolígrafo al agua usado en la invención.

La Figura 2 es un dibujo explicativo de la sección de un bolígrafo al agua de tipo retención de escritura en el que el recambio de bolígrafo al agua mostrada en la Figura 1 se inserta en el miembro tubular como un cartucho.

La Figura 3 es otro dibujo explicativo de la sección longitudinal del bolígrafo al agua de tipo retención de escritura en el que el recambio de bolígrafo al agua mostrado en la Figura 1 se inserta en el miembro tubular como un cartucho.

En las Figuras, el símbolo 1 es un recambio de bolígrafo al agua, el símbolo 2 es la punta del bolígrafo, el símbolo 3 es una bola, el símbolo 4 es un miembro elástico, el símbolo 41 es una varilla, el símbolo 42 es un serpentín, el símbolo 43 es un tubo hinchable, el símbolo 5 es un miembro de conexión, el símbolo 51 es una proyección de gancho, el símbolo 6 es un depósito de tinta, el símbolo 61 es la tinta, el símbolo 62 es un seguidor de tinta, el símbolo 7 es tope de cola, el símbolo 71 es un orificio de purga, el símbolo 8 es un bolígrafo al agua de tipo retención de escritura, el símbolo 81 es un miembro tubular, el símbolo 82 es un resorte y el símbolo 83 es un clip.

Descripción detallada de la invención

La punta del bolígrafo puede tener cualquier estructura de punta convencional y generalizado conocida hasta ahora en la técnica. Por ejemplo, un metal se mecaniza en un tubo que tiene un receptor de bola y una guía de tinta formada dentro del mismo; o una tubería de metal trabajada para formar una pluralidad de proyecciones internas en la cara interna alrededor del extremo superior del mismo por deformación por presión desde la superficie exterior del mismo, y los surcos de flujo de tinta que se extienden radialmente desde la parte central hacia el exterior en la dirección radical del mismo están formados entre las proyecciones internas. En particular, la punta formada por la deformación por presión permite una buena sensación de escritura a una presión de escritura baja, dado que el área de contacto del mismo con el extremo posterior de la bola en la punta es relativamente pequeña.

La bola a sostener en la punta del bolígrafo es una bola formada efectivamente de metal duro, acero inoxidable, rubí, cerámicos o similares y que tiene un diámetro exterior de 0,3 a 1,5 mm; y la distancia móvil de la bola en la dirección radial del mismo entre el diámetro interno de la parte de sujeción de la bola de la punta y la bola es preferiblemente de 10 a 50 \mum y la distancia móvil de la bola en la dirección axial es preferiblemente de 10 a 30 \mum.

Preferiblemente, la punta del bolígrafo tiene un miembro elástico que amortigua el extremo posterior de la bola en la dirección de avance del mismo, en el que el miembro elástico está diseñado de manera que presiona la bola contra el borde interno del extremo delantero (superior) de la punta para formar un estado cerrado durante la no escritura, pero, durante la escritura, la bola se mueve hacia atrás debido a la presión de escritura al mismo para descargar la tinta desde la parte de extremo superior delantero de la punta. Teniendo esta constitución, el bolígrafo evita la fuga de tinta desde el mismo cuando que no se está usando.

Son ejemplos del miembro elástico un resorte de cable metálico fino, un resorte metálico combinado con una varilla construido enlazando una parte recta (varilla) a un extremo del resorte metálico, y un resorte de plástico formado trabajando un plástico lineal. Teniendo una fuerza de amortiguación de 15 a 45 g, el miembro elástico está constituido para que pueda presionarse y aplicarse a la punta del bolígrafo.

El depósito de tinta que está unido a la punta del bolígrafo directamente o mediante un miembro de conexión por cualquier miembro tubular generalizado, para el cual, por ejemplo, pueden usarse miembros conformados de resina termoplástica tal como polietileno, polipropileno o polietilentereftalato. Estos son ventajosos ya que retrasan la vaporización de la tinta y su productividad es buena.

El depósito de tinta preferiblemente tiene un diámetro interno de 2,5 a 10 mm.

También preferiblemente, el depósito de tinta está formado por un artículo conformado transparente, transparente coloreado o semitransparente, ya que permite confirmar el color de tinta y la cantidad de tinta a través del mismo.

El depósito de tinta puede formar un recambio a introducir en el miembro tubular, o puede tener una punta ajustada a la parte superior del mismo para formar un miembro tubular y el miembro tubular puede llenarse directamente con tinta.

El bolígrafo del tipo en el que el recambio está contenido en el miembro tubular puede ser de tipo golpeteo tal como el de tipo golpeteo de extremo posterior o de tipo golpeteo lateral en el que el recambio mencionado anteriormente se prepara entrar y salir sin usar una capa o de un tipo rotatorio además del bolígrafo en el que se usa una tapa.

La tinta que debe rellenarse directamente en el depósito de tinta puede ser una seleccionada entre tinta acuosa reductora de la cizalla que tiene una viscosidad (20ºC) de 3 a 160 mPa\cdots, medido con un viscosímetro rotatorio de tipo EM a 100 rpm, y tiene un índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, o una tinta acuosa no reductora de la cizalla que tiene una viscosidad a 20ºC de 1 a 50 mPa\cdots. El índice reductor de cizalla es un valor, n, en la fórmula experimental T = Kj^{n} (en la que K y n son constantes calculadas) que se deriva a través de la determinación reológica viscométrica del valor de la tensión de cizalla (T) y el índice de cizalla (j) de la tinta.

Los materiales convencionales conocidos por proporcionar propiedades reductoras de cizalla pueden usarse en tinta acuosa reductora de la cizalla. Los ejemplos de dichos materiales son goma de xantano, goma de gelano, succinoglucano (heteroglucano modificado con ácido orgánico compuesto por una unidad de glucosa y una unidad de galactosa, que tiene un peso molecular medio de aproximadamente 100 a 8.000.000), goma guar, goma de algarrobilla y sus derivados, hidroxietil celulosa, alginatos de alquilo, polímeros que comprenden principalmente metacrilato de alquilo y que tienen un peso molecular de 100.000 a 150.000, glucomanano, polisacáridos espesantes que tienen una propiedad de gelificación y que se extraen de algas tales como agar y carragenano, bencilidensorbitol y bencilidenxilitol y sus derivados, polímeros de ácido acrílico reticulantes, partículas finas inorgánicas, tensioactivos no iónicos que tienen un HLB de 8 a 12 tales como ésteres de ácido graso de poliglicerina, ésteres de ácido graso de polioxietilensorbitano, ésteres de ácido graso de polietilenglicol, aceite de ricino de polioxietileno, derivados de polioxietilenlanolina-alcohol de lanolina-cera de abejas, polioxietilenalquilfenil éteres, amidas de ácido graso, así como sales de dialquil o dialquenilsulfosuccinatos, solubles en agua o dispersables. Estos pueden usarse individualmente o combinados.

Además, una mezcla de N-alquil-2-pirrolidona y tensioactivo aniónico, y una mezcla de alcohol polivinílico y de resina acrílica también pueden usarse.

La cantidad de agente reductor de la cizalla a añadir a la tinta puede variarse adecuadamente en un intervalo dentro del cual la tinta puede tener un índice reductor de cizalla definido en este documento.

La propiedad reductora de cizalla de la tinta indica la propiedad reológica de la misma, y significa que la tinta es altamente viscosa y es escasamente fluida cuando está en un estado estático o cuando recibe una tensión baja, pero su viscosidad disminuye y se hace bastante fluida cuando recibe un aumento de tensión. Por lo tanto, la propiedad reductora de cizalla puede denominarse también propiedad líquida tixotrópica o pseudoplástica. Por consiguiente, mientras se usa para escribir con ella a una alta tensión de cizalla aplicada a la misma, la estructura tridimensional de la composición de la tinta se interrumpe temporalmente y la viscosidad de la misma disminuye por lo tanto. Como resultado, la viscosidad de la tinta en el extremo superior del bolígrafo disminuye adecuadamente para escribir con él, y por lo tanto, la tinta se transfiere a la superficie de papel. Mientras no se usa para escribir, la tinta tiene una alta viscosidad y se evita que gotee fuera del bolígrafo, y, además, la separación y retorno de flujo de la tinta también se evitan. Adicionalmente, las propiedades físicas de la tinta pueden mantenerse estables durante mucho
tiempo.

Para el colorante que debe estar en la tinta, pueden usarse todos los pigmentos y tintes solubles o dispersables en un medio acuoso, y sus ejemplos se mencionan a continuación.

Pueden usarse en la tinta tintes ácidos, tintes básicos y tintes directos.

Los tintes ácidos incluyen:

: New Coccine (C.I. 16255),

: Tartracina (C.I. 19140),

: Negro Azul Ácido 10B (C.I. 20470),

: Verde Guinea (C.I. 42085),

: Azul Brillante FCF (C.I. 42090),

: Violeta Ácido 6B (C.I. 42640),

: Azul Soluble (C.I. 42755),

: Verde Naftaleno (C.I. 44025),

: Eosina (C.I. 45380),

: Floxina (C.I. 45410),

: Eritrosina (C.I. 45430),

: Nigrosina (C.I. 50420),

: Ácido Flavónico (C.I. 56205).

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Los tintes básicos incluyen:

: Crisoidina (C.I. 11270),

: Violeta de Metilo FN (C.I. 42535),

: Violeta de Cristal (C.I. 42555),

: Verde de Malaquita (C.I. 42000),

: Azul de Victoria FB (C.I. 44045),

: Rodamina B (C.I. 45170),

: Naranja de Acridina NS (C.I. 46005),

: Azul Metileno B (C.I. 52015).

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Los tintes directos incluyen:

: Rojo Congo (C.I. 22120),

: Azul Cielo Directo 5B (C.I. 24400),

: Violeta BB (C.I. 27905),

: Negro Intenso Directo EX (C.I. 30235),

: Negro de Kayarus G Conc (C.I. 35225),

: Negro Rápido Directo G (C.I. 35255),

: Azul de Ftalocianina (C.I. 74180)

Los pigmentos incluyen pigmentos inorgánicos tales como el negro de humo y ultramarino; pigmentos orgánicos tales como el azul de ftalocianina de cobre y amarillo de bencidina; y dispersiones acuosas de pigmento preparadas dispersando con precisión y estabilidad el pigmento en medios acuosos usando un tensioactivo o una resina. Sus ejemplos son los siguientes:

C.I. Pigmento Azul 15:3B (marca registrada, Sandye Super Blue GLL por Sanyo Dye, que tiene un contenido de pigmento del 25%),

C.I. Pigmento Rojo 146 (marca registrada, Sandye Super Pink por Sanyo Dye, que tiene un contenido de pigmento del 21,5%),

C.I. Pigmento Amarillo 81 (marca registrada, TC Yellow FG por Dainichi Seika Kogyo, que tiene un contenido de pigmento de aproximadamente el 30%),

C.I. Pigmento Rojo 220/166 (marca registrada, TC Red FG por Dainichi Seika Kogyo, que tiene un contenido de pigmento de aproximadamente el 35%).

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La resina para dispersar el pigmento incluye resina de poliamida, resina de poliuretano, resina de poliéster, resina epoxi, resina de melamina, resina fenólica, resina de silicona, alcohol polivinílico, polivinilpirrolidona, acetato de polivinilo, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, poliestireno, resina de ácido acrílico, resina de ácido maleico, goma arábiga, celulosa, dextrano, caseína y sus derivados, así como copolímeros de las resinas mencionadas anteriormente.

Las partículas de pigmentos fluorescentes en resinas sintéticas también pueden usarse en este documento, que se producen dispersando una solución sólida de tinte fluorescente en la matriz de resina.

Además, pueden usarse adicionalmente en este documento pigmentos blancos tales como dióxido de titanio, polvos metálicos tales como polvo de aluminio, pigmentos opalescentes preparados recubriendo la superficie de una sustancia núcleo seleccionada entre mica natural, mica sintética, alúmina o polvo de vidrio con un oxido metálico tal como dióxido de titanio; y pigmentos brillantes de cristal líquido colestérico.

Para el disolvente que debe estar en la tinta, pueden usarse agua y disolventes orgánicos solubles en agua convencionales que se usan generalmente en la técnica. Sus ejemplos son etanol, propanol, butanol, glicerina, sorbitol, trietanolamina, dietanolamina, monoetanolamina, etilenglicol, dietilenglicol, tiodietilenglicol, hexilenglicol, 1,3-butanodiol, neoprenoglicol, polietilenglicol, propilenglicol, butilenglicol, éter monometílico de etilenglicol, éter monoetilílico de etilenglicol, éter monometílico de dietilenglicol, éter monoetílico de dietilenglicol, acetato de éter monometílico de etilenglicol, éter monometílico de propilenglicol, éter monoetílico de propilenglicol, 2-pirrolidona, y N-metil-2-pirrolidona.

Uno o más de dichos disolventes orgánicos solubles en agua pueden usarse bien individualmente o combinados. La cantidad del disolvente que debe estar en la tinta puede ser del 2 al 60% en peso, preferiblemente del 5 al 35% en peso.

Si se desea, la tinta puede contener un agente controlador de pH, y un conservante o un agente anti-moho.

El agente controlador de pH incluye amoniaco, carbonato sódico, fosfato sódico, hidróxido sódico, acetato sódico y otras sales inorgánicas, así como compuestos básicos orgánicos, por ejemplo, compuestos de amina solubles en agua tales como trietanolamina y dietanolamina.

El agente conservante o anti-moho incluye ácido carbólico, sal sódica de 1,2-bencisotiazolin-3-ona, benzoato sódico, deshidroacetato sódico, sorbato potásico, paraoxibenzoato de propilo, 2,3,5,6-tetracloro-4-(metilsulfonil)piridina.

Además, un tensioactivo que contiene fluorina así como un tensioactivo no iónico, aniónico o catiónico para mejorar la penetrabilidad del disolvente, y un agente antiformación de espuma tal como el dimetilpolisiloxano pueden añadirse también a la tinta.

Una o más resinas solubles en agua tales como una resina de alquido, resina acrílica, copolímero de ácido estirenomaleico, derivados de la celulosa, polivinilpirrolidona, alcohol polivinílico y dextrina pueden añadirse a la resina dentro de un intervalo del mismo que no interfiera con la resistencia al secado de la tinta; y uno o más agentes humectantes tales como urea, tensioactivos no iónicos, sorbitol, manitol, sacarosa, glucosa, hidrolizado de almidón reductor y pirofosfato sódico también pueden añadirse a la misma.

Adicionalmente, un agente anticorrosión y un lubricante pueden añadirse también a la tinta.

El agente anticorrosión incluye benzotriazol y sus derivados, tolitriazol, nitrito de diciclohexilamonio, nitrito de diisopropilamonio, tiosulfato sódico, sales de ácido etilendiaminatetraacético, saponina, y dialquiltiourea.

El lubricante incluye jabón metálico, ésteres de ácido graso de polialquilenglicol, activadores catiónicos de óxido añadido de etileno, activadores de tipo fosfato, sales de ácido tiocarbámico, y sales de ácido dimetilditiocar-
bámico.

Los ejemplos preferidos del lubricante son compuestos de la siguiente fórmula general (1) y tensioactivos de tipo fosfato descritos en el documento JP-B 1-13508.

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1

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en la que R_{1} representa un grupo alquilo, alquenilo, fenilo o alquilfenilo que tiene de 8 a 18 átomos de carbono; R_{2} representa OH, OM, R-O-(CH_{2}CH_{2}O)_{n}; M representa un metal alcalino, una amina o una alcanolamina; n indica de 1 a 30.

El seguidor de tinta se llena en el depósito de tinta que contiene la tinta, en el borde final de la tinta en el mismo.

El seguidor de tinta comprende un aceite base de un líquido no volátil conocido o un líquido apenas volátil tal como polibuteno, oligómero de \alpha-olefina, aceite de silicona o aceite mineral puro, y un espesante tal como sílice, silicato de aluminio, mica hinchable o amida de ácido graso añadida al aceite base.

Para el aceite base del seguidor de tinta, se prefiere polibuteno o aceite de silicona; y para un espesante del mismo, se prefiere amida de ácido graso o sílice.

El seguidor de tinta para uso en la invención está constituido de manera que el punto (\omega) en el que su tan\delta en la determinación de la viscoelasticidad es de aproximadamente 1 está en un intervalo de 20 rad/s \leq \omega \leq 450 rad/s. El punto (\omega) está preferiblemente en un intervalo de 50 rad/s \leq \omega \leq 400 rad/s.

Esto se describe con detalle. La tinta que debe estar en el bolígrafo es una tinta acuosa reductora de la cizalla que tiene una viscosidad de 3 a 160 mPa\cdots, medidos con un viscosímetro rotatorio de tipo E a 20ºC a 100 rpm, y tiene un índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, o una tinta acuosa no reductora de la cizalla que tiene una viscosidad de 1 a 50 mPa\cdots. La viscosidad estática de la tinta es baja, y por lo tanto, la resistencia al impacto de la misma es menor que la de una tinta reductora de la cizalla convencional cuyo índice reductor de cizalla está controlado para que esté entre 0,1 y 0,6 o similar. Por consiguiente, la tinta puede gotear fuera del extremo del depósito de tinta y el bolígrafo no serviría para escribir, y, como consecuencia, el bolígrafo perdería su valor comercial. Además, la tinta acuosa reductora de la cizalla tiene preferiblemente una viscosidad de 3 a 100 mPa\cdots.

En la invención, el seguidor de tinta que debe estar dispuesto en el extremo de la tinta en el bolígrafo se hace resistente a los impactos para resolver de ese modo los problemas mencionados anteriormente.

El seguidor de tinta es viscoelástico, y su propiedad es el promedio entre la respuesta de elasticidad y la respuesta de viscosidad.

La viscoelasticidad del seguidor de tinta se determina a través de la oscilación reométrica, y la tan\delta de la misma es un valor obtenido dividiendo el módulo de pérdida por el módulo de almacenamiento del mismo. El seguidor de tinta que tiene un valor inferior de tan\delta (tan\delta < 1) es altamente elástico y poco viscoso. Por otro lado, el seguidor de tinta que tiene un valor mayor de tan\delta (tan\delta > 1) es poco elástico y altamente viscoso.

En la invención, la región donde la frecuencia angular (rad/d) es 20 o mayor en la determinación de la viscoelasticidad mencionada anteriormente que está próxima al estado donde se ha proporcionado el impacto al bolígrafo, por ejemplo, cuando el bolígrafo se cae.

Por consiguiente, el seguidor de tinta cuya viscoelasticidad indicada por tan\delta es mayor de 1 a 20 rad/s puede tener una resistencia al impacto satisfactoria dependiendo de la intensidad de la respuesta a la viscosidad del
mismo.

El punto en el que el valor de tan\delta mencionado anteriormente está por encima de 1 es de 20 rad/s o mayor, pero si es mayor de 450 rad/s, entonces la respuesta a la elasticidad del seguidor de tinta puede ser demasiado fuerte y el seguidor de tinta puede perder su función para seguir la tinta, y en ese caso, la descarga de tinta del bolígrafo será escasa.

Por consiguiente, el seguidor de tinta está constituido específicamente de manera que el punto (\omega) en el que su tan\delta es de aproximadamente 1 está en el intervalo de 20 rad/s \leq \omega \leq 450 rad/s, por lo que satisface tanto una buena resistencia al impacto como una buena capacidad de escritura.

El seguidor de tinta de la invención puede combinarse con un tope sólido formado por resina.

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Ejemplos

A continuación se describen los ejemplos de la invención, a los que, sin embargo, la invención no debe limitarse. En los siguientes Ejemplos, todas las partes significan partes en peso.

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Preparación de la Tinta Acuosa Reductora de la Cizalla

2

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El colorante y los diversos aditivos se añadieron a una parte del disolvente mencionado anteriormente. Aparte de esto, el espesante se añadió a la otra parte del disolvente. Estos se mezclaron y agitaron durante 1 hora para preparar una tinta acuosa reductora de la cizalla A.

La viscosidad de la tinta, medida con un viscosímetro rotatorio de tipo EMD (Toki Sangyo's RE-80R con un rotor convencional) a 20ºC, fue de 9,0 mPa\cdots a 100 rpm, y el índice reductor de cizalla de la misma fue de 0,97.

Preparación de la Tinta Acuosa No Reductora de la Cizalla

3

El colorante y los diversos aditivos se añadieron a una parte del disolvente mencionado anteriormente. Aparte de esto, el espesante se añadió a la otra parte del disolvente. Estos se mezclaron y agitaron durante 1 hora para preparar una tinta acuosa no reductora de la cizalla B.

La viscosidad de la tinta, medida con un viscosímetro rotatorio de tipo B [Tokio Keiki's BL con un adaptador BL] a 20ºC, fue de 9,5 mPa\cdots a 60 rpm.

Preparación de la Tinta Acuosa Reductora de la Cizalla

5

El colorante y los diversos aditivos se añadieron a una parte del disolvente mencionado anteriormente. Aparte de esto, el espesante se añadió a la otra parte del disolvente. Estos se mezclaron y agitaron durante 1 hora para preparar una tinta acuosa reductora de la cizalla C.

La viscosidad de la tinta, medida con un viscosímetro rotatorio de tipo EMD [Toki Sangyo's RE-80R con un rotor convencional] a 20ºC, fue de 41,0 mPa\cdots a 100 rpm y el índice reductor de cizalla del mismo fue de 0,25.

Preparación del seguidor de tinta

15 partes de un espesante, amida de ácido graso se añadieron a 85 partes de aceite base, polibuteno, y se amasaron en un molinillo de tres rodillos para preparar un seguidor de tinta 1.

Medida con un reómetro [Paar Physica's DSR4000 con una placa cónica de 2 grados (diámetro, 25 mm)] a 20ºC, tan \delta del seguidor de tinta fue de aproximadamente 1 a 100 rad/s.

Preparación del seguidor de tinta

5 partes de un espesante, se añadió sílice hidrófoba a 95 partes de un aceite base, aceite de dimetilsilicona y se amasaron en un molinillo de tres rodillos para preparar un seguidor de tinta 2.

Medida con un reómetro [Paar Physica's DSR4000 con un grado 2 de placa cónica (diámetro, 25 mm)] a 20ºC, tan\delta del seguidor de tinta fue de aproximadamente 1 a 200 rad/s.

Preparación del seguidor de tinta

5 partes de un espesante, amida de ácido graso se añadieron a 95 partes de aceite base, polibuteno, y se amasaron en un molinillo de tres rodillos para preparar un seguidor de tinta 3.

Medida con un reómetro (Paar Physica's DSR4000 con un grado 2 de placa cónica (diámetro, 25 mm)) a 20ºC, tan\delta del seguidor de tinta fue de aproximadamente 1 a 10 rad/s.

Preparación del seguidor de tinta

5 partes de amida de ácido graso y 5 partes de sílice hidrófoba, que servían ambas como un espesante, se añadieron a 90 partes de un aceite base, polibuteno y se amasaron en un molinillo de tres rodillos para preparar un seguidor de tinta 4.

Medida con un reómetro [Paar Physica's DSR4000 con un grado 2 de placa cónica (diámetro, 25 mm)] a 20ºC, tan\delta del seguidor de tinta fue de aproximadamente 1 a 500 rad/s.

Construcción del Bolígrafo al Agua

La tinta y el seguidor de tinta mencionados anteriormente se combinaron como en la Tabla 1 proporcionada a continuación, y se llenaron en un recambio de bolígrafo que había sido construido instalando una punta de acero inoxidable que tiene una bola de 0,5 mm en su extremo superior, en un extremo de una tubería de polipropileno (diámetro interno, 3,8 mm). Con esto, el recambio se insertó en un miembro tubular del bolígrafo para construir un bolígrafo al agua.

Construidos de esa manera, todos los bolígrafos al agua se ensayaron de acuerdo con los siguientes métodos de ensayo.

Ensayo de Escritura

Cada bolígrafo al agua se ensayó para su tacto en la escritura manual con su propio papel de escritura A (JIS P3201).

Ensayo de Frotamiento

Las letras o imágenes que se habían escrito sobre el papel A (JIS P3201) con cada bolígrafo al agua se dejaron durante 5 minutos, y posteriormente se frotaron con los dedos y se comprobó si se manchaba la cara del papel circundante.

Ensayo de Seguimiento de Tinta

Usando cada bolígrafo al agua, se escribieron continuamente en una línea 10 círculos cada uno con un diámetro de 2 cm, y esta operación de escritura se continuó durante 1 minuto para completar 17 líneas con 10 círculos en cada una. Todos los círculos escritos de ese modo se revisaron visualmente para comprobar su estado.

Ensayo de Impacto

Con el lado del seguidor de tinta del mismo mirando hacia arriba, cada bolígrafo al agua se dejó caer sobre una placa de cedro japonés que tiene un espesor de 30 mm desde una altura de 120 cm. El ensayo de caída se repitió tres veces, y se revisó cada bolígrafo para comprobar si la tinta fluía de nuevo en el recambio del mismo.

La combinación de la tinta y del seguidor de tinta, y los resultados del ensayo se muestran en la siguiente Tabla 1.

6

Los significados de los resultados del ensayo en la Tabla se mencionan a continuación.

Ensayo de Escritura

O:: La tinta fluyó hacia fuera bien, y una escritura suave fue posible con presión de escritura suave.

\Delta:: La tinta fluyó hacia fuera bien, y una escritura suave fue posible con presión de escritura relativamente suave.

x:: La tinta fluyó escasamente en cierta manera, y una escritura suave no fue fácil.

Ensayo de Frotamiento

O:: Después de frotarlo, la cara del papel no estaba manchada.

x:: Después de frotarlo, la cara del papel estaba manchada.

Ensayo de Seguimiento de Tinta

O:: La tinta fluyó bien en el inicio de la escritura, y se escribieron buenas letras e imágenes hasta el final.

\Delta:: La tinta fluyó relativamente escasa al inicio de la escritura, y las letras e imágenes estaban difuminadas parcialmente.

x:: La tinta fluyó escasamente al inicio de la escritura, y las letras e imágenes estaban parcialmente cortadas.

Ensayo de Impacto

O:: Sin cambios.

x:: La interfaz entre la tinta y el seguidor de tinta se desordenó en la mayor parte, y la tinta fluyó de nuevo.

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Preparación del Recambio del Bolígrafo al Agua (Véase Figura 1)

El recambio del bolígrafo al agua como se muestra en la Figura 1 comprende una punta de bolígrafo 2 en la que la bola 3 se sostiene rotatoriamente en el extremo superior de la misma, conectando el miembro 5 al cual la punta del bolígrafo se fija desde la parte delantera de la misma, el tubo de tinta 6 al cual el miembro de conexión se fija en la abertura del extremo superior y en el que la tinta 61 y el seguidor de tinta 62 están contenidos, el tope de cola 7 que está fijado a la abertura del extremo posterior del tubo de tinta, y el miembro elástico 4 que está contenido en el interior de la punta del bolígrafo descrito anteriormente y el miembro de conexión y presiona la bola hacia delante.

La tinta descrita anteriormente y el seguidor de tinta usados en este documento son aquellos descritos en los ejemplos de la presente invención.

El miembro elástico descrito anteriormente comprende una varilla 41 y un serpentín 42 en la parte trasera y en el tubo hinchable 43 que tiene un diámetro exterior mayor que el diámetro exterior del serpentín y está formado en la parte trasera del serpentín 42.

El tubo hinchable descrito anteriormente 43 se engancha a la proyección 51 en el interior del miembro de conexión descrito anteriormente.

El orifico de purga 71 se proporciona a través del tope de cola.

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Preparación del Bolígrafo al Agua de Tipo Retención de Escritura (Véase la Figura 2)

En el bolígrafo al agua de tipo retención de escritura 8 como se muestra en la Figura 2, el clip 83 que puede enganchar el bolígrafo en el bolsillo de una prenda está preparado en el exterior trasero del miembro tubular 81, y el recambio del bolígrafo al agua 1 como se muestra en la Figura 1 está contenido en el interior del miembro tubular en un estado para proporcionar energía al recambio 1 hacia atrás con la ayuda del resorte 82 (resorte helicoidal), y la punta del bolígrafo 2 sobresale hacia fuera desde el orificio del extremo superior del miembro tubular golpeando el extremo posterior (parte de golpeteo) del miembro tubular hacia delante.

En el bolígrafo al agua descrito anteriormente de tipo retención de escritura, un fuerte golpe se aplica al recambio del bolígrafo cuando la punta del bolígrafo entra en el miembro tubular proporcionando energía a la punta hacia atrás con la ayuda del resorte. Sin embargo, el golpe se absorbe por el seguidor de tinta 62 de la presente invención que tiene viscoelasticidad y el retorno de flujo de la tinta 61 se evita completamente.

Preparación del Bolígrafo al Agua de Tipo Retención de Escritura (Véase la Figura 3)

En el bolígrafo al agua de tipo retención de escritura 8 como se muestra en la Figura 3, el clip 83 que puede enganchar el bolígrafo en el bolsillo de una prenda está formado en la parte exterior delantera del miembro tubular 81 (fuera del enganche del miembro tubular), el recambio del bolígrafo al agua 1 como se muestra en el bolígrafo 1 está contenida en el interior del miembro tubular 81 en un estado para proporcionar energía para el recambio 1 hacia atrás con la ayuda del resorte 82 (resorte helicoidal), y la punta del bolígrafo 2 sobresale hacia fuera desde el extremo abierto superior del miembro tubular 81 golpeando el extremo trasero (parte de golpeteo) del miembro tubular 81 hacia delante.

Particularmente, el bolígrafo al agua de tipo retención de escritura 8 de este ejemplo puede engancharse en el bolsillo de una prenda en un estado para apuntar con el bolígrafo hacia arriba puesto que el miembro tubular 81 tiene el clip 83 en el exterior delantero del mismo. Esto evita que la tinta gotee hacia fuera del extremo superior en un estado para engancharse en el bolsillo, dando como resultado que se evita que se manche la ropa.

En el bolígrafo al agua descrito anteriormente de tipo retención de escritura 8, se aplica un gran golpe al recambio del bolígrafo 1 cuando la punta del bolígrafo 2 entra en el miembro tubular impulsando la punta hacia atrás con ayuda del resorte. Sin embargo, el golpe lo absorbe el seguidor de tinta de esta invención que tiene viscoelasticidad para evitar completamente el flujo de retorno de la tinta.

La invención proporciona un bolígrafo al agua que tiene buenas propiedades de escritura ya que asegura un buen inicio de escritura y proporciona letras e imágenes gruesas cuando se escribe aplicando presión, y las letras e imágenes escritas con el mismo pueden secarse rápidamente.

Claims

1. Un bolígrafo al agua que comprende:

una tinta acuosa;

una bola;

una punta de bolígrafo para sujetar dicha bola en un extremo delantero del mismo y para descargar dicha tinta desde dicha parte final superior;

un seguidor que tinta que sigue dicha tinta con el consumo de dicha tinta; y

un depósito de tinta que contiene directamente dicha tinta y dicho seguidor de tinta y para suministrar dicha tinta a dicha punta, comunicándose dicho depósito de tinta con una parte trasera de dicha punta,

en la que la tinta es una tinta acuosa reductora de la cizalla que tiene una viscosidad de 3 a 160 mPa\cdots, medida con un viscosímetro rotatorio de tipo E a 20ºC y a 100 rpm, y tiene un índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, y

en el que el seguidor de tinta comprende al menos un aceite base y un espesante y satisface que el punto (\omega) en el que su tan\delta en la determinación de de la viscoelasticidad es de aproximadamente 1 y está en un intervalo de 20 rad/s \leq \omega \leq 450 rad/s.

2. El bolígrafo al agua de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el aceite base del seguidor de tinta es al menos uno seleccionado entre polibuteno y aceite de silicona y el espesante del mismo es al menos uno seleccionado entre amida de ácido graso o sílice.

3. El bolígrafo al agua de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que comprende adicionalmente un miembro elástico que presiona la bola hacia el extremo delantero de la punta cuando no se aplica tensión a la bola, y en el que la bola puede retirarse del extremo delantero de la punta cuando se aplica tensión a la bola.

4. El bolígrafo al agua de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende adicionalmente un seguidor de tinta sólido combinado con el seguidor de tinta.

5. El bolígrafo al agua de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende adicionalmente:

un recambio de bolígrafo que contiene el depósito de tinta, comunicándose el depósito de tinta con una parte trasera de dicha punta;

un miembro tubular que contiene dicho recambio del bolígrafo, en el que la punta se proyecta de manera retráctil desde un extremo delantero del miembro tubular.

6. El bolígrafo al agua de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende adicionalmente un resorte dispuesto en el miembro tubular para presionar el recambio del bolígrafo hacia una parte trasera del miembro tubular, en el que la punta se proyecta desde el extremo delantero del miembro tubular cuando el recambio del bolígrafo se presiona hacia el extremo delantero del miembro tubular contra una fuerza impulsora del resorte.

7. El bolígrafo al agua de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, que comprende adicionalmente un clip formado en el exterior delantero del miembro tubular.