JP2006305885A - Writing utensil - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a writing utensil, with a properly modified surface to an ink applied, which is equipped with an ink felt and an ink, with such advantages that a processed film is uniformly thin although it undergoes a simplified process without passing through a dangerous process such as a chromate intermixing treatment, the wetting properties to the ink are satisfactory, the ink retaining force is excellent even in case an ink tank receives a pressure change, no ink dripping and abnormal intake occur, the writing follow-up properties of the ink are good, and especially a well-balanced remedy for solving inherent problems from the viewpoint of compatibility of the simplification of a pen felt surface modification process with a surface modification performance, can be proposed. <P>SOLUTION: This writing utensil has at least, the pen felt, ink tank and ink to be packed in the ink tank. In addition, the writing utensil uses the pen felt with its surface modified in a special way so that a specific contact angle with the ink to be used can be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はペン芯とインキタンクおよびそれに充填されたインキとを少なくとも有する筆記具に関し、使用するインキに対して特定の接触角を有するよう、特別な表面改質をしたペン芯を用いた筆記具に関するものである。     The present invention relates to a writing instrument having at least a pen core, an ink tank, and ink filled therein, and to a writing instrument using a pen core with a special surface modification so as to have a specific contact angle with respect to the ink used. It is.

従来から、インキを直詰めした筆記具には、インキタンクに充填されたインキをペン先に供給するために、インキタンクとペン先との間に介在し、圧力変化に応じて一時的にインキを保溜する筆記具用部材としては、櫛溝状の合成樹脂などからなるペン芯が種々使用されている。
当該ペン芯は、インキタンクの内圧が高くなってペン先からインキが漏出しようとしたとき、このインキを一時的にペン芯の櫛溝部などのインキ保溜部へ導き、またインキタンクの内圧が低くなりペン先からインキが後退しようとしたとき、この後退に代わってインキ保溜部に溜まったインキをインキタンクに後退させ、インキ供給を安定させる機能を果たす。該ペン芯には、櫛溝状のものの他、蛇腹状のものなど多種多様な形状のものが存在する。
Conventionally, writing instruments directly packed with ink have been interposed between the ink tank and the nib to supply the ink filled in the ink tank to the nib, and the ink is temporarily applied according to the pressure change. Various pen cores made of a comb-shaped synthetic resin or the like are used as members for writing instruments to be retained.
When the internal pressure of the ink tank increases and the ink is about to leak from the pen tip, the pen core temporarily guides the ink to the ink reservoir such as the comb groove of the pen core, and the internal pressure of the ink tank When the ink is lowered and the ink is about to retreat, the ink stored in the ink reservoir is retreated to the ink tank instead of the retreat, and the ink supply is stabilized. The pen core has a variety of shapes such as a comb groove shape and a bellows shape.

インキの安定的な供給機能を果たすために、ペン芯形状に工夫を凝らし課題解決したものがあるが、形状的な解決手段であるために、従来のペン芯をそのまま使用し続けることが困難で、品種ごとにその性能も変化することから、汎用的に使用することは難しい技術であった。   In order to achieve a stable ink supply function, the pen core shape has been devised to solve the problem, but since it is a geometric solution, it is difficult to continue using the conventional pen core as it is. Because the performance of each type varies, it is difficult to use for general purposes.

一方、ペン芯の材質を特定のものとしたり、表面改質を化学的に行い、課題解決したものもある。ペン芯は、インキの安定的な供給機能を果たすという見地から、インキを供給する上で、インキに対してある程度濡れないといけない。しかし、過度に濡れすぎてもいけない。インキを保溜することができにくくなるからである。
そのため従来から、硫酸を主剤としたエッチング溶液にペン芯を浸し、その後水洗処理を行うことにより、ペン芯表面を酸化させるとともに粗面化してペン芯表面の表面張力を上昇させる改質方法を行ってきた。
しかしながら、上記方法において使用されるエッチング溶液は、硫酸を主剤として無水クロム酸及びリン酸などからなる混合溶液を使用しているので、毒性があり、皮膚、粘膜を刺激し、時には火傷を引き起こす可能性があり、取扱いが困難であるという問題があった。
On the other hand, there are some that solve the problem by making the material of the pen core specific or chemically modifying the surface. From the standpoint of achieving a stable ink supply function, the pen core must be wetted to some extent when supplying ink. But don't get too wet. This is because it becomes difficult to retain the ink.
For this reason, conventionally, the pen core is immersed in an etching solution containing sulfuric acid as the main ingredient and then washed with water to oxidize the pen core surface and roughen it to increase the surface tension of the pen core surface. I came.
However, since the etching solution used in the above method uses a mixed solution composed of chromic anhydride and phosphoric acid with sulfuric acid as the main ingredient, it is toxic and may irritate the skin and mucous membranes and sometimes cause burns. There was a problem that it was difficult to handle.

また、表面改質としては、上記エッチング処理のみでは不十分であり、その後の合成樹脂等による薄膜形成等を経て、所望のインキ供給性能を得ていたので、作業が繁雑で、コストもかかっていた。   Further, as the surface modification, the above etching treatment alone is not sufficient, and the desired ink supply performance has been obtained through subsequent thin film formation with a synthetic resin, etc., so that the work is complicated and costly. It was.

また、特許文献1などには合成樹脂製のインキ誘導部材に無機材料による表面層を付設して表面改質したものも提案されている。しかしながら、やはり作業工程としては繁雑であることに変わりはなく、無機材料と合成樹脂との相性等の問題から、層の定着性等に問題があるものであった。   Further, Patent Document 1 and the like also propose a synthetic resin ink guide member provided with a surface layer made of an inorganic material and surface-modified. However, the work process is still complicated, and there is a problem in the fixing property of the layer due to the compatibility between the inorganic material and the synthetic resin.

一方、合成樹脂のペン芯材料の表面に各種親水性コートを施したものとして、特許文献2ないし3が提案されている。
特許文献2には、その具体的な例示として、−OH、=CO、−COOH、−NH3、−SO3H等の親水基を挙げ、それらを有する樹脂が開示されている。
特許文献3には、親水性溶液の主剤として、ポリビニルアルコールやアクリル酸エステルの開示がある。
該文献等には、それらの樹脂による表面改質効果により、インキの濡れ性等の改質が図られる旨の記載があるが、特許文献2においては、その例示された親水性コートによっては、ペン芯の改質効果としては不十分なものであり、特許文献3においては、その改質膜が膨潤被膜であるので、経時的にインキ中に溶け出すおそれがあり、問題のあるものであった。
On the other hand, Patent Documents 2 to 3 have been proposed as various hydrophilic coatings on the surface of a synthetic resin pen core material.
Patent Document 2 discloses, as specific examples, hydrophilic groups such as —OH, ═CO, —COOH, —NH 3 , —SO 3 H, and the like, and resins having them.
Patent Document 3 discloses polyvinyl alcohol and acrylic acid esters as main ingredients of hydrophilic solutions.
In this document, etc., there is a description that the wettability of the ink is modified by the surface modification effect by those resins, but in Patent Document 2, depending on the exemplified hydrophilic coat, The modification effect of the pen core is insufficient, and in Patent Document 3, since the modified film is a swollen film, it may be dissolved into the ink over time, which is problematic. It was.

また、特許文献4には、スチレン系樹脂の表面改質方法としてポリアクリル酸エステル系エマルジョン処理、硫酸処理(1度目)、ポリ酢酸ビニル系エマルジョン処理、硫酸処理(2度目)の順に処理してなるものが提案されている。特許文献4に記載のものは異種材料を順番に形成する工程に特徴のあるもので、具体的には、スチレン系樹脂材料に密着しやすいポリアクリル酸エステル系皮膜を形成した後に、該ポリアクリル酸エステル系皮膜の表面を1度目の硫酸処理により粗し、その後、別のエマルジョンであるポリ酢酸ビニル系エマルジョン処理をして表面状態を整え、さらに2度目の硫酸処理をするといったものである。
しかしながら、硫酸処理を行うことから、安全性等の問題が残っている他、別の化学種のエマルジョンによる数度の処理を施す必要があることから、一回的な処理ができず、工程の繁雑さも解決できないものであった。また、その工程上、表面には最終処理で成膜することになる酢酸ビニル系の皮膜しか存在しないので、表面改質性も不十分であった。
In Patent Document 4, as a method for modifying the surface of a styrene resin, a polyacrylate emulsion treatment, a sulfuric acid treatment (first time), a polyvinyl acetate emulsion treatment, and a sulfuric acid treatment (second time) are carried out in this order. What has been proposed. The thing of patent document 4 is characterized by the process of forming different materials in order. Specifically, after forming a polyacrylic acid ester film that is easy to adhere to a styrene resin material, the polyacrylic resin is formed. The surface of the acid ester film is roughened by the first sulfuric acid treatment, and then the surface condition is adjusted by another polyvinyl acetate emulsion treatment, which is another emulsion, followed by a second sulfuric acid treatment.
However, because of the sulfuric acid treatment, there are still problems such as safety, etc., and it is necessary to perform several treatments with an emulsion of another chemical species. The complexity could not be solved. In addition, since there is only a vinyl acetate film to be formed in the final process on the surface, the surface modification property is insufficient.

さらに、特許文献5には低温プラズマ処理による例も提案されているが、装置が大がかりになるものであった。
特開平6−92081号公報 実開昭60−178174号公報 特開平9−315079号公報 特開平3−32896号公報 特許第2886381号公報
Furthermore, Patent Document 5 proposes an example using low-temperature plasma treatment, but the apparatus becomes large.
JP-A-6-92081 Japanese Utility Model Publication No. 60-178174 JP-A-9-315079 JP-A-3-32896 Japanese Patent No. 2886381

本発明は、ペン芯とインキタンクおよびそれに充填されたインキとを少なくとも有する筆記具に関し、使用するインキに対して特定の接触角を有するよう、特別な表面改質をしたペン芯を用いた筆記具を提案するものであり、上記のような課題、とりわけ、ペン芯の表面改質工程の簡素化と表面改質性能の両立におけるバランスよい解決手段を提案するものである。   The present invention relates to a writing instrument having at least a pen core, an ink tank, and ink filled therein, and a writing instrument using a pen core with a special surface modification so as to have a specific contact angle with respect to the ink used. The present invention proposes a well-balanced means for solving the above-described problems, particularly the simplification of the surface modification process of the pen core and the surface modification performance.

本発明は、上記課題を解決するために、ペン芯の表面を酢酸ビニルおよびアクリル酸エステルを含むコポリマーによって被覆し、かつ、使用するインキに対する接触角を特定範囲としたことなどによって、本発明のペン芯およびその処理方法を完成した。
すなわち、本発明は、
「1.ペン芯とインキタンクおよびそれに充填されたインキとを少なくとも有する筆記具であって、ペン芯がその表面を酢酸ビニルおよびアクリル酸エステルを含むコポリマーによって被覆したものであり、該被覆されたペン芯のインキに対する接触角がそれぞれ静的接触角40〜75°、動的接触角40〜70°であることを特徴とする筆記具。」に関する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention covers the surface of the pen core with a copolymer containing vinyl acetate and an acrylic ester, and the contact angle with respect to the ink to be used is in a specific range. Completed the pen nib and its treatment method.
That is, the present invention
"1. A writing instrument having at least a pen core, an ink tank, and ink filled therein, the pen core having a surface coated with a copolymer containing vinyl acetate and an acrylate ester, and the coated pen The writing instrument, wherein the contact angle of the lead to the ink is a static contact angle of 40 to 75 ° and a dynamic contact angle of 40 to 70 °, respectively.

上記筆記具におけるペン芯およびその処理方法によれば、クロ混処理などの危険な工程を経ることなく、簡素化された工程でありながら、処理膜が均一な薄膜であり、インキの濡れ性が良く、インキタンクが圧力変化を受けた際にもインキの保持力に優れ、インキの垂れ下がりや飲み込みなどが無い、インキの筆記追従性も良好な筆記具を得ることができる優れた効果を奏するものである。   According to the pen core and its processing method in the above writing instrument, the processed film is a uniform thin film without passing through dangerous processes such as black mixed processing, and the wettability of ink is good. In addition, the ink tank has excellent ink holding power even when the pressure changes, there is no ink dripping or swallowing, etc., and there is an excellent effect of obtaining a writing instrument with good ink writing followability. .

本発明は、上述のように、ペン芯の表面を酢酸ビニルおよびアクリル酸エステルを含むコポリマーによって被覆し、使用するインキに対する接触角を特定範囲としたことを主要部とする。
ペン芯の表面を上記コポリマーによって被覆することによりベースとなる樹脂材に対して密着性がよく、適度な親水性を有するペン芯を得ることができる。
As described above, the main part of the present invention is that the surface of the pen core is coated with a copolymer containing vinyl acetate and an acrylate ester, and the contact angle with respect to the ink to be used is in a specific range.
By covering the surface of the pen core with the above copolymer, a pen core having good adhesion to the base resin material and having appropriate hydrophilicity can be obtained.

ペン芯のベースとなる樹脂材は、AS樹脂、ABS樹脂、PP樹脂、PE樹脂、ナイロン他、各種合成樹脂が使用できるが、寸法精度等の理由からAS樹脂が好適である。
しかしながら、AS樹脂などの合成樹脂材は、そのままでは表面の疎水性が大きく、インキの濡れ性に劣るものである。そこで、その表面改質を行う必要があるのである。
As the resin material used as the base of the pen core, AS resin, ABS resin, PP resin, PE resin, nylon, and other various synthetic resins can be used, but AS resin is preferable for reasons of dimensional accuracy and the like.
However, a synthetic resin material such as an AS resin has a large surface hydrophobicity as it is, and is inferior in ink wettability. Therefore, it is necessary to modify the surface.

本発明に使用するコポリマーは、その主骨格となる共重合ユニットに少なくとも酢酸ビニルおよびアクリル酸エステルを含むコポリマーであり、三以上の多元系のコポリマーも含む。
複合コポリマーでない従来の表面改質ポリマーが数次に分けて処理する必要があったのに対し、上記コポリマーは、酢酸ビニルとアクリル酸エステルなどを複合的に含むので、両者の相乗作用が期待でき、その結果ペン芯のベース樹脂材への密着とインキに対する濡れ性の制御が一回的に解決されるのである。
つまり、上記コポリマーが、疎水性のある酢酸ビニルを含むことでベース樹脂材に対して密着性に富み、かつ親水性のあるアクリル酸エステルを併せて含むために、使用する水性インキに対して良好な濡れ性を発揮することができるのである。
The copolymer used in the present invention is a copolymer containing at least vinyl acetate and an acrylate ester in a copolymer unit as a main skeleton, and also includes three or more multi-component copolymers.
Whereas conventional surface-modified polymers that are not composite copolymers need to be processed in several orders, the above-mentioned copolymer contains vinyl acetate and acrylate ester in a complex manner, so synergy between the two can be expected. As a result, the adhesion of the pen core to the base resin material and the control of the wettability with respect to the ink are solved once.
In other words, since the above copolymer contains hydrophobic vinyl acetate, it has good adhesion to the base resin material and also contains hydrophilic acrylic acid ester. It is possible to exhibit a good wettability.

上記コポリマーで被覆されたペン芯の使用する水性インキとの好適な静的接触角は40〜75°である。使用するインキとの接触角はペン芯の性能を示す上で最も好適な要素である。   The preferred static contact angle with the aqueous ink used for the pen core coated with the copolymer is 40-75 °. The contact angle with the ink used is the most suitable factor for showing the performance of the pen core.

上記ペン芯のインキに対する静的接触角がこの範囲より小さい、すなわち濡れすぎると、インキが出すぎる傾向があり、櫛溝構造のペン芯などにおいて櫛溝一杯にインキが濡れてしまい、周りの環境変化(減圧下)の状況によっては、インキが垂れ下がったりするので好ましくない。反対に静的接触角がこの範囲より大きい、すなわち濡れない場合、ペン芯にインキが供給されない傾向が強く出るので、インキの追従性に劣り、そもそもの筆記具としての性能を満たすことができない傾向にあり、好ましくない。   If the static contact angle of the pen core with respect to the ink is smaller than this range, that is, if it is too wet, there is a tendency for the ink to come out too much. Depending on the state of change (under reduced pressure), the ink may hang down, which is not preferable. On the other hand, if the static contact angle is larger than this range, that is, if it does not get wet, there is a strong tendency that ink is not supplied to the pen core, so the ink followability is poor, and the performance as a writing instrument in the first place tends not to be satisfied. Yes, not preferred.

インキ中に存在する配合物のばらつきなどによりその処理工程上は一概に規定できにくい場合には、水に対する静的接触角を併用することもできる。
水に対する静的接触角は60〜80°が好適である。ペン芯として良好に機能するためには、ただ水に濡れればよいというわけではなく、適度な範囲に調整されることが必要であることは、インキに対する接触角における考え方と同様である。上記範囲内であれば、水性ベースのインキにおいて、良好な性能を得ることができる。
In the case where it is difficult to generally define the processing process due to variations in the composition present in the ink, a static contact angle with water can be used in combination.
The static contact angle with respect to water is preferably 60 to 80 °. In order to function well as a pen core, it is not necessary to just get wet with water, and it is necessary to adjust to an appropriate range, as in the contact angle with respect to ink. Within the above range, good performance can be obtained in the water-based ink.

さらに、本発明では使用するインキとペン芯材料との動的接触角が40〜70°であることが必要である。実際に筆記具が使用される際には、静的接触角の思想のみならず動的接触角の思想も必要になるからである。筆記時にインキが消費されていく際のインキの挙動に関すること、例えば、インキの追従性などは、インキの動的接触角に依存する割合が大きくなると考えられる。   Furthermore, in the present invention, the dynamic contact angle between the ink used and the pen core material needs to be 40 to 70 °. This is because when a writing instrument is actually used, not only the idea of static contact angle but also the idea of dynamic contact angle are required. Regarding the behavior of ink when ink is consumed at the time of writing, for example, the followability of ink, it is considered that the ratio depending on the dynamic contact angle of ink increases.

本発明に使用するコポリマーは、上述のように、その主骨格となる共重合ユニットに少なくとも酢酸ビニルおよびアクリル酸エステルを含むコポリマーであり、各々の共重合ユニットにはそれらの誘導体を含む概念の化学種が使用可能である。
また、三以上の多元系のコポリマーも含み、好適な一例としては、酢ビ−アクリル酸アルキルエステル系の多元系コポリマーなどが挙げられ、酢ビ−アクリル酸アルキルエステル−クロトン酸コポリマーが良好に使用できる。
As described above, the copolymer used in the present invention is a copolymer containing at least vinyl acetate and an acrylate ester in the main copolymer unit, and each copolymer unit contains a derivative thereof. Species can be used.
In addition, it includes three or more multi-component copolymers, and a suitable example is a multi-component copolymer of vinyl acetate-alkyl acrylate ester, and a good use of vinyl acetate-alkyl acrylate-crotonate copolymer. it can.

酢ビ−アクリル酸アルキルエステル−クロトン酸コポリマーは、酢酸ビニルとアクリル酸のアルキルエステルとクロトン酸の三元系コポリマーである。
該コポリマーに限らず、多元系のコポリマーを使用する際には、コポリマー中のアクリル酸エステルと共に組成する化学種の分子量や炭素鎖長が過大でないことが必要である。過大であると、コポリマーの主要部となる共重合ユニットが適当であっても、静的接触角、動的接触角が良好にならない場合が出るからである。
The vinyl acetate-alkyl acrylate ester-crotonic acid copolymer is a ternary copolymer of vinyl acetate, alkyl ester of acrylic acid and crotonic acid.
When using not only the copolymer but also a multi-component copolymer, it is necessary that the molecular weight and the carbon chain length of the chemical species to be composed together with the acrylate ester in the copolymer are not excessive. If it is too large, the static contact angle and the dynamic contact angle may not be improved even if the copolymer unit as the main part of the copolymer is suitable.

また、本発明に使用するコポリマー中のアクリル酸エステルを構成するエステル基が過大であると上記同様の不具合を起こす傾向がある。具体的には、コポリマー中のアクリル酸エステルを構成するエステル基の炭素数が5以下であると好ましい。   Further, if the ester group constituting the acrylate ester in the copolymer used in the present invention is excessive, there is a tendency to cause the same problem as described above. Specifically, the number of carbon atoms of the ester group constituting the acrylate ester in the copolymer is preferably 5 or less.

さらに、本発明に使用するコポリマーを構成する共重合ユニットは、それぞれその分枝鎖や官能基を配したような誘導体を含む場合には、側鎖等の分子量が過大でないことが必要である。過大である場合の問題点は、上述の共重合ユニット自体の化学種の分子量や炭素鎖長が過大でないこと等の理由と同様である。   Furthermore, when the copolymerization unit constituting the copolymer used in the present invention includes derivatives each having a branched chain or a functional group, it is necessary that the molecular weight of the side chain or the like is not excessive. The problem in the case of being excessive is the same as the reason that the molecular weight and the carbon chain length of the chemical species of the copolymer unit itself are not excessive.

本発明に使用するコポリマーにおけるアクリル酸エステルの含有量は、3〜30質量%であると好適である。
アクリル酸エステルの含有量は直接改質被膜の親水性の度合いに影響するからである。上記範囲を下回ると、疎水性の傾向が強く出すぎて、濡れ性が失われてしまう結果、インキの吐出性が悪化する傾向がある。上記範囲を上回ると、親水性が過ぎることによりバランスが崩れ、濡れすぎる結果、インキのぼた落ちや垂れ下がりが生じたり、インキが出すぎるなどの筆記時に好ましくない症状が出やすい傾向がある。
The acrylic ester content in the copolymer used in the present invention is preferably 3 to 30% by mass.
This is because the acrylic ester content directly affects the degree of hydrophilicity of the modified coating. If it is below the above range, the tendency of hydrophobicity is too strong and the wettability is lost. As a result, the ink dischargeability tends to deteriorate. When the above range is exceeded, the balance is lost due to excessive hydrophilicity, and as a result of being too wet, ink drops or drooping tends to occur, or unfavorable symptoms tend to occur at the time of writing such as excessive ink.

ペン芯へ上記コポリマー処理を行うにあたっては、上記コポリマーのエマルジョンにより設けられたものであると、より密着性のよい均一の薄膜が得られるので好ましい。
エマルジョンによる処理方法については、上記コポリマーのエマルジョンを適宜希釈し、ペン芯に塗布することで目的の性能を得ることができる。その際の塗布方法には特に限定はないが、一例を挙げると、単純にエマルジョン中にペン芯材料を浸し、その後液切りをし、乾燥させることなどで容易に得ることができる。
また、濡れ性や密着性をさらに向上させるために事前にペン芯素材の表面を粗すなどの従前の手法による前処理などを行ってもよい。
When the copolymer treatment is performed on the pen core, it is preferable that the copolymer is provided with an emulsion of the copolymer because a uniform thin film with better adhesion can be obtained.
About the processing method by an emulsion, the target performance can be acquired by diluting the emulsion of the said copolymer suitably, and apply | coating to a pen core. There is no particular limitation on the application method at that time, but for example, it can be easily obtained by simply immersing the pen core material in the emulsion, then draining it and drying it.
Further, in order to further improve the wettability and the adhesion, a pretreatment by a conventional method such as roughening the surface of the pen core material in advance may be performed.

本発明のペン芯等を組み込んだ筆記具に使用するインキとしては、水をベースに染顔料等の着色材を溶解・分散した水性インキが使用できる。該インキには適宜、界面活性剤、粘度調整剤、pH調整剤、防腐剤などの添加剤を使用することもできる。また、インキの表面張力は35〜45mN/m、比重1.0〜1.2、粘度1.1〜1.3mPa・s程度のものが好適である。   As the ink used for the writing instrument incorporating the pen core of the present invention, water-based ink in which coloring materials such as dyes and pigments are dissolved and dispersed based on water can be used. Additives such as surfactants, viscosity modifiers, pH adjusters, and preservatives can be appropriately used in the ink. Further, the ink preferably has a surface tension of 35 to 45 mN / m, a specific gravity of 1.0 to 1.2, and a viscosity of about 1.1 to 1.3 mPa · s.

本発明の筆記具としては、ペン先として所望のペン先を選択することができる。例えば、万年筆、ボールペン、フェルトペン、パラレルペン等が挙げられ、万年筆、パラレルペン等のインキの毛細管力により筆記するタイプの筆記具に置いて最も有用である。   As the writing instrument of the present invention, a desired nib can be selected as the nib. For example, fountain pens, ballpoint pens, felt pens, parallel pens and the like can be mentioned, and they are most useful for writing instruments of the type that write by the capillary force of ink such as fountain pens and parallel pens.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.

実施例1
AS樹脂をベース素材とする櫛溝状ペン芯を成形部材として用意し、該ペン芯を市販のアルカリ性洗剤を含む水溶液に浸漬し、その後、水洗・乾燥した(前処理1)。その後、該ペン芯をブラスト処理して表面を粗面化させた。
次に該ペン芯を、本発明に使用するコポリマーとして、酢ビ−アクリル酸アルキルエステル−クロトン酸コポリマー(アクリル酸エステル含有量3質量%)のエマルジョン(エマルジョン濃度1質量%)に5分間浸漬した後、取り出し、余剰の液を除去し、均一な薄膜を形成した後に、50 ℃で12時間乾燥し、表面に酢ビ−アクリル酸アルキルエステル−クロトン酸コポリマーの薄膜が構成されたペン芯を得た。
その後、万年筆用ペン先を装着し、インキを充填したインキカートリッジを配して筆記具を構成した。
実施例1で使用した酢ビ−アクリル酸アルキルエステル−クロトン酸コポリマーの薄膜のインキに対する静的接触角は黒色インキ46.7°、青インキ46.7°、動的接触角は黒色インキ44.2°、青インキ53.5°であった。
また、水に対する静的接触角は67.5°であった。
Example 1
A comb-groove pen core made of AS resin as a base material was prepared as a molded member, the pen core was immersed in an aqueous solution containing a commercially available alkaline detergent, and then washed and dried (pretreatment 1). Thereafter, the pen core was blasted to roughen the surface.
Next, the pen core was immersed in an emulsion (emulsion concentration 1 mass%) of a vinyl acetate-acrylic acid alkyl ester-crotonic acid copolymer (acrylic ester content 3 mass%) as a copolymer used in the present invention for 5 minutes. After removing the excess liquid and forming a uniform thin film, the film was dried at 50 ° C. for 12 hours to obtain a pen core having a thin film of vinyl acetate-acrylic acid alkyl ester-crotonic acid copolymer on the surface. It was.
After that, a fountain pen nib was attached and an ink cartridge filled with ink was arranged to constitute a writing instrument.
The static contact angle to the ink of the thin film of the vinyl acetate-acrylic acid alkyl ester-crotonic acid copolymer used in Example 1 was 46.7 ° for black ink, 46.7 ° for blue ink, and 44.degree. For the dynamic contact angle for black ink. 2 ° and blue ink 53.5 °.
The static contact angle with water was 67.5 °.

静的接触角および動的接触角の測定は、以下のように行った。
静的接触角(測定方法:液滴法)
ペン芯材料と同じ素材にて成形し、上記のようにコポリマーの薄膜を形成したプレート上にインキ(水)滴を形成させ、水滴上の3点を指定し、気/液界面とプレート表面がなす角度を測定することにより、接触角を求めた。測定は、5回繰り返し行い、その平均値を採って本発明における接触角とした。
The static contact angle and the dynamic contact angle were measured as follows.
Static contact angle (Measurement method: Droplet method)
Molded with the same material as the pen core material, formed ink (water) droplets on the plate on which the copolymer thin film was formed as described above, specified three points on the water droplets, the air / liquid interface and the plate surface The contact angle was determined by measuring the angle formed. The measurement was repeated 5 times, and the average value was taken as the contact angle in the present invention.

動的接触角(測定方法:メニスカス法)
使用するインキを所定容器に溜め、その中に長さ50mm×幅10mm×厚さ2mmのプレートを進入させたときにできるメニスカスの高さを静止画像測定により、接触角を求めた。
測定にあたっては、協和界面科学株式会社製、接触角計 CA−X型 メニスカス法システムオプション MS-11型(商品名)を使用し、有意差のあるドライの前進接触角(乾いたプレートをインキ中に沈めていく時の接触角)を測定し、本発明の動的接触角とした。
Dynamic contact angle (measuring method: meniscus method)
The ink to be used was stored in a predetermined container, and the height of the meniscus formed when a plate having a length of 50 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 2 mm was inserted therein was measured by still image measurement to obtain a contact angle.
For measurement, contact angle meter CA-X type meniscus system option MS-11 type (trade name) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. is used. The contact angle when submerged in the surface) was measured and used as the dynamic contact angle of the present invention.

筆記試験
得られたペン芯を筆記具に組み込み筆記試験を行った。
筆記具は(株)パイロットコーポレーション社製、万年筆FKK1000Rを用いた。
インキとしては、(株)パイロットコーポレーション社製、万年筆用黒インキと青インキを用い、そのインキ物性は、それぞれ以下のとおりであった。
黒インキ:表面張力39mN/m、比重1.0、粘度1.3mPa・s
青インキ:表面張力44mN/m、比重1.0、粘度1.1mPa・s
Writing test The obtained pen core was incorporated in a writing instrument, and the writing test was done.
As a writing instrument, a fountain pen FKK1000R manufactured by Pilot Corporation was used.
As the ink, a black fountain pen black ink and a blue ink manufactured by Pilot Corporation were used, and the ink physical properties were as follows.
Black ink: surface tension 39 mN / m, specific gravity 1.0, viscosity 1.3 mPa · s
Blue ink: surface tension 44 mN / m, specific gravity 1.0, viscosity 1.1 mPa · s

それぞれの具体的評価は以下のように行った。
・垂れ下がり性能
周囲を減圧下に置いたときのペン先からの滴落下の有無を観察した。
○・・・滴形成および滴落下が見られなかった。
△・・・滴形成が見られたが滴落下は見られなかった。
×・・・滴落下が見られた。
・筆記性能1
濾紙上に直線筆記をした際のインキ追従性を観察した。
○・・・連続した筆跡が得られた。
△・・・一部線切れが見られた。
×・・・インキの追従不良を生じ、筆記できなかった。
・筆記性能2
60度の角度で固定したペンの切割り上に濾紙をおき、一定速度で動かした際のインキ追従性を観察した。
○・・・連続した吸取り(インキ追従)が可能であった。
△・・・一部、途切れるところがあった。
×・・・インキの追従不良が生じ、吸取りができなかった。
Each specific evaluation was performed as follows.
-Drooping performance The presence or absence of a drop from the pen tip when the surrounding area was placed under reduced pressure was observed.
○: Drop formation and drop dropping were not observed.
Δ: Drop formation was observed, but no drop was observed.
X: Dropping was observed.
・ Writing performance 1
The ink following ability was observed when writing straight on the filter paper.
○: A continuous handwriting was obtained.
Δ: Some lines were cut off.
X: Ink follow-up failure occurred and could not be written.
・ Writing performance 2
A filter paper was placed on the pen cut fixed at an angle of 60 degrees, and the ink following ability when moving at a constant speed was observed.
○: Continuous blotting (ink following) was possible.
Δ: There was a part where it was interrupted.
×: Ink follow-up failure occurred and blotting was not possible.

実施例2〜4
実施例1で用いたコポリマーを表1に記載したものに換えた以外は実施例1と同様にして表面に当該コポリマーの薄膜が構成されたペン芯を得た。
それぞれのアクリル酸エステル含有量、エステル基炭素数、インキに対する接触角、水に対する接触角、評価等は表1に示した。
Examples 2-4
A pen core having a thin film of the copolymer formed on the surface was obtained in the same manner as in Example 1 except that the copolymer used in Example 1 was changed to that shown in Table 1.
Table 1 shows the acrylate content, ester group carbon number, contact angle with ink, contact angle with water, and evaluation.

Figure 2006305885
Figure 2006305885

比較例1〜5
実施例1で用いたコポリマーを表1に記載した樹脂材料に換えた以外は実施例1と同様にして表面に当該ポリマーの薄膜が構成されたペン芯を得た。
それぞれのアクリル酸エステル含有量、エステル基炭素数、インキに対する接触角、水に対する接触角、評価等は表1に示した。
Comparative Examples 1-5
A pen core having a thin film of the polymer formed on the surface thereof was obtained in the same manner as in Example 1 except that the copolymer used in Example 1 was replaced with the resin material described in Table 1.
Table 1 shows the acrylate content, ester group carbon number, contact angle with ink, contact angle with water, and evaluation.

実施例と比較例との比較により、接触角が好適範囲に入っていても、表面改質を行う樹脂として酢酸ビニルおよびアクリル酸エステルを含むコポリマーでない化学種を使用した場合には、垂れ下がり性能に劣り、筆記性能の面では、普通紙等への筆記に際しては、ある程度筆記できたとしても、上記筆記試験などのようにインキ浸透性が高い濾紙などにおける高度にインキ追従性を求められるような使用に際しては、性能が十分でない結果となり、好適なペン芯になり得なかった。   According to a comparison between the examples and the comparative examples, even when the contact angle is within a preferable range, when a chemical species that does not contain vinyl acetate and acrylate is used as the resin for surface modification, the drooping performance is improved. Inferior, in terms of writing performance, even when writing on plain paper etc., even if it can be written to some extent, use that requires high ink followability in filter paper with high ink permeability as in the above writing test etc. At that time, the performance was insufficient, and a suitable pen core could not be obtained.

また、実施例と比較例4〜5から判るように、コポリマーの化学種が適当であっても、インキに対する接触角が適正でない場合には、本発明の要求性能を満足するものとはならない。特に動的接触角が好適範囲外になった場合は、上記筆記性能2の試験のような限界領域でのインキ追従性等にに差を生ずることになる。   As can be seen from Examples and Comparative Examples 4 to 5, even if the chemical species of the copolymer is appropriate, the required performance of the present invention is not satisfied if the contact angle with respect to the ink is not appropriate. In particular, when the dynamic contact angle is out of the preferred range, there will be a difference in the ink followability in the limit region as in the writing performance 2 test.

さらに、実施例と比較例4〜5から、コポリマー中のアクリル酸エステルと共に組成する化学種の分子量や炭素鎖長、エステル基の炭素数が過大でないことも最適なペン芯処理の材料として影響することが判る。
比較例4〜5(エステル基=エチルヘキシル)のようにアクリル酸エステル含有量等が適当であっても、静的接触角が最適範囲とはならない場合があり、その場合は好適なペン芯処理材料とはならない。
Furthermore, from Examples and Comparative Examples 4 to 5, the molecular weight and carbon chain length of the chemical species composing with the acrylate ester in the copolymer, and the carbon number of the ester group being not excessive also affect the optimal pen core treatment material. I understand that.
Even if the acrylate content is appropriate as in Comparative Examples 4 to 5 (ester group = ethylhexyl), the static contact angle may not be in the optimum range. It will not be.

本発明のペン芯とインキタンクおよびそれに充填されたインキとを少なくとも有する筆記具は、優れた基本的筆記性能を有しつつ、圧力変化に応じて一時的にインキを保溜する性能にも優れた筆記具として好適に利用できる。

The writing instrument having at least the pen core of the present invention, the ink tank, and the ink filled therein has excellent basic writing performance, and is also excellent in performance of temporarily storing ink in response to pressure change. It can be suitably used as a writing instrument.

Claims (1)

ペン芯とインキタンクおよびそれに充填されたインキとを少なくとも有する筆記具であって、ペン芯がその表面を酢酸ビニルおよびアクリル酸エステルを含むコポリマーによって被覆したものであり、該被覆されたペン芯のインキに対する接触角がそれぞれ静的接触角40〜75°、動的接触角40〜70°であることを特徴とする筆記具。

A writing instrument having at least a pen core, an ink tank, and ink filled therein, the pen core having a surface coated with a copolymer containing vinyl acetate and an acrylate ester, and the coated pen core ink A writing instrument, wherein the contact angle with respect to is a static contact angle of 40 to 75 ° and a dynamic contact angle of 40 to 70 °, respectively.

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