JP2013176938A - Applicator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸筒内部に水性インキを吸蔵した繊維集束体からなるインキ吸蔵体が軸筒内に収容され、軸筒の先端開口に取り付けられた合成樹脂性のペン芯の後部がインキ吸蔵体の先端部に差し込まれ、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられた塗布具に関するものである。 In the present invention, an ink occlusion body made of a fiber bundling body in which water-based ink is occluded is accommodated in the shaft cylinder, and the rear portion of the synthetic resin pen core attached to the end opening of the shaft cylinder is the ink occlusion body It is related with the applicator by which the tail plug was attached to the rear-end part of the axial cylinder.
従来から、軸筒の内部にインキを吸蔵した繊維集束体からなるインキ吸蔵体を配置した筆記具が知られている。その軸筒の先端開口には、合成樹脂性のペン芯が取り付けられており、そのペン芯の後部は前記インキ吸蔵体の先端部に差し込まれている。一方、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられている。前記インキ吸蔵体に吸蔵されたインキが、ペン芯に供給され、筆記面に筆記されると言うものである。
この筆記の際に、必要となる性能は、適切なインキ吐出性と筆記距離が求められる。これらインキ吐出性と筆記距離を良好に保つためには、インキ中に含まれる顔料粒子やインキ粘度によって、インキ吸蔵体の密度やインキ量を調整している。これらの調整によって、筆記具の特性であるインキ吐出性や筆記距離を満足させる筆記具を設定していた。
しかしながら、インキ吐出性や筆記距離を満足させるために、前記インキ吸蔵体の密度を低くしてしまうと、インキ吸蔵体がインキを保持することが出来ず、インキ洩れを起こしてしまう危険性がある。一方、そのインキ洩れを防ぐために、前記インキ吸蔵体の密度を高くすると、インキの吐出量が減少してしまい、筆跡にカスレが生じたり、満足する筆記距離が得られないと言った問題が発生してしまう。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a writing instrument in which an ink occlusion body composed of a fiber bundling body in which ink is occluded is disposed inside a shaft cylinder. A synthetic resin pen core is attached to the front end opening of the shaft cylinder, and the rear portion of the pen core is inserted into the front end portion of the ink occlusion body. On the other hand, a tail plug is attached to the rear end of the shaft tube. The ink occluded in the ink occlusion body is supplied to the pen core and written on the writing surface.
When writing, the required performance requires appropriate ink ejection properties and writing distance. In order to keep these ink ejection properties and writing distance good, the density and ink amount of the ink occlusion body are adjusted by the pigment particles and ink viscosity contained in the ink. By these adjustments, a writing instrument that satisfies the ink ejection properties and writing distance, which are the characteristics of the writing instrument, has been set.
However, if the density of the ink occlusion body is lowered in order to satisfy the ink discharge performance and the writing distance, there is a risk that the ink occlusion body cannot hold the ink and cause ink leakage. . On the other hand, if the density of the ink occlusion body is increased in order to prevent ink leakage, the amount of ink discharged decreases, causing problems such as blurring of the handwriting or inability to obtain a satisfactory writing distance. Resulting in.
これらの問題を解決するために、軸筒内の長手方向にテーパー状のリブを複数個設けると共に、密度並びに断面積が略均一なインキ吸蔵体を前記テーパー状のリブに圧入し、この圧入作用によって、長手方向の一方の側を密に他方の側を粗になるように形成し、また、そのインキ吸蔵体の密度の高い側にペン芯を接続すると共に、そのペン芯の繊維密度を前記インキ吸蔵体の密度より高密度にした筆記具が発明された。ペン芯の密度を高めることによって、ペン芯の方向に毛細管現象が強く働き、ペン芯へのインキの移動が容易に行われ、その結果、良好なインキ吐出性が得られるのである(特開2000−434712)。 In order to solve these problems, a plurality of taper-shaped ribs in the longitudinal direction in the shaft cylinder are provided, and an ink occlusion body having a substantially uniform density and cross-sectional area is press-fitted into the taper-shaped rib, and this press-fitting action Thus, one side in the longitudinal direction is densely formed so that the other side is rough, and the pen core is connected to the high density side of the ink occlusion body, and the fiber density of the pen core is set to A writing instrument having a higher density than that of the ink occlusion body was invented. By increasing the density of the pen core, the capillary phenomenon strongly acts in the direction of the pen core, and the ink can be easily transferred to the pen core. -434712).
しかしながら、前記従来技術に示したような塗布具(製品)にあっては、その製品ごとにインキの吐出量の設計を行わなければならない。しかし、その設計には、インキの特性とインキ吸蔵体との組み合わせを考慮する必要があるため、膨大な品質試験量を行わなければならなかった。即ち、インキ吸蔵体の密度を徐々に変えながら、つまり、何個もの密度の異なるインキ吸蔵体を作成し、使用するインキの特性に合ったインキ吸蔵体を探し出さなければならなかった。 However, in the case of an applicator (product) as shown in the prior art, the ink discharge amount must be designed for each product. However, since the design needs to consider the combination of ink characteristics and ink occlusion bodies, a huge amount of quality testing has to be performed. That is, while gradually changing the density of the ink occluding body, that is, creating many ink occluding bodies having different densities and searching for an ink occluding body suitable for the characteristics of the ink to be used.
本発明は、軸筒内部に水性インキを吸蔵した繊維集合体からなるインキ吸蔵体が軸筒内に収容され、軸筒の先端開口に取り付けられたペン芯の後部がインキ吸蔵体の先端部に差し込まれ、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられた塗布具であって、前記水性インキが有する特性の接触角θおよび表面張力σから算出される付着張力をIとし(I=σ×cosθ)、インキ吸蔵体の密度をρとしたとき、 付着係数A=I/ρの係数Aが120≦A ≦210であることを要旨とする。 In the present invention, an ink occlusion body composed of a fiber assembly in which water-based ink is occluded is accommodated in the shaft cylinder, and the rear part of the pen core attached to the front end opening of the axis cylinder is located at the front end part of the ink occlusion body. The applicator is inserted and has a tail plug attached to the rear end of the shaft tube, and the adhesion tension calculated from the contact angle θ and the surface tension σ of the characteristics of the water-based ink is I (I = σ Xcos θ), where the density of the ink occluding material is ρ, the coefficient A of the adhesion coefficient A = I / ρ is 120 ≦ A ≦ 210.
本発明は、軸筒内部に水性インキを吸蔵した繊維集合体からなるインキ吸蔵体が軸筒内に収容され、軸筒の先端開口に取り付けられたペン芯の後部がインキ吸蔵体の先端部に差し込まれ、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられた塗布具であって、前記水性インキが有する特性の接触角θおよび表面張力σから算出される付着張力をIとし(I=σ×cosθ)、インキ吸蔵体の密度をρとしたとき、付着係数A=I/ρの係数Aが120≦A≦210としているので、インキ洩れや筆跡のかすれなどが発生しない良好な吐出性能を有する、インキ吸蔵体の密度、及び、インキ特性を容易に設定することができる。 In the present invention, an ink occlusion body composed of a fiber assembly in which water-based ink is occluded is accommodated in the shaft cylinder, and the rear part of the pen core attached to the front end opening of the axis cylinder is located at the front end part of the ink occlusion body. The applicator is inserted and has a tail plug attached to the rear end of the shaft tube, and the adhesion tension calculated from the contact angle θ and the surface tension σ of the characteristics of the water-based ink is I (I = σ X cos θ), and when the density of the ink occlusion body is ρ, the coefficient A of the adhesion coefficient A = I / ρ is 120 ≦ A ≦ 210, so that good ejection performance that does not cause ink leakage or blurring of handwriting is generated. It is possible to easily set the density of the ink occlusion body and the ink characteristics.
次に、作用について説明する。繊維に対するインキの付着張力Iが大きいと、インキ吸蔵体内でのインキの移動量が大きくなり、インキ吐出は良好になる半面、インキ洩れしやすくなる。そのため、インキ吸蔵体の密度を上げる必要がある。また、繊維に対するインキの付着張力Iが弱いと、インキ吸蔵体内でのインキ移動は小さくなるためインキ吐出性が悪くなり、筆記カスレが生じたり、満足な筆記距離を得ることができない。そのため、インキ吸蔵体の密度を低く設定する必要がある。
そこで、本発明は、インキが有する特性から算出される付着張力Iとインキ吸蔵体の密度ρより、A=I/ρの付着係数Aが120≦A≦210に設定している。その結果、あらかじめ設定されたインキ特性、またはインキ吸蔵体の密度より、インキ吐出性が良好で、インキ洩れを生じないインキ吸蔵体密度及びインキ特性を設定した塗布具を得ることができる。
Next, the operation will be described. When the adhesion tension I of the ink to the fiber is large, the amount of ink movement in the ink occlusion body becomes large, and the ink discharge becomes good, but ink leaks easily. Therefore, it is necessary to increase the density of the ink occlusion body. On the other hand, when the adhesion tension I of the ink to the fiber is weak, the ink movement in the ink occlusion body becomes small, so that the ink discharge property is deteriorated, and writing scraping occurs or a satisfactory writing distance cannot be obtained. Therefore, it is necessary to set the density of the ink occlusion body to be low.
Therefore, in the present invention, the adhesion coefficient A of A = I / ρ is set to 120 ≦ A ≦ 210 from the adhesion tension I calculated from the characteristics of the ink and the density ρ of the ink occlusion body. As a result, it is possible to obtain an applicator in which the ink occlusion density and ink characteristics are set such that the ink ejection properties are better and ink leakage does not occur than the preset ink characteristics or the density of the ink occlusion body.
以下、本発明について説明する。図1は本発明に適用する塗布具の一つである筆記具1の例である。参照符号2は、軸筒である。その軸筒2の内部には、インキ吸蔵体3が収容されている。そして、そのインキ吸蔵体3は繊維集合体4から構成されており、また、水性インキが含浸されている。一方、その繊維集合体4の外周には、樹脂フィルム5が巻き付けられている。
また、前記軸筒2の先端開口6には、ペン芯7が取り付けられているが、そのペン芯7の後部は、前記インキ吸蔵体3の先端部に差し込まれている。さらに、前記軸筒2の後端部には尾栓8が取り付けられていると共に、軸筒2の前端には、前記ペン芯7を覆うようにキャップ9が着脱自在に取り付けられている。
ここで、前記ペン芯7は、インキ吸蔵体3より密度の高いペン芯7を使用している。つまり、毛細管現象によりインキ吸蔵体3のインキがペン芯7に向けて吐出するよう形成されているのである。
また、前記水性インキのインキ特性とインキ吸蔵体3の関係は、付着係数Aが120≦ A≦210のものを使用して筆記具1を構成している。
The present invention will be described below. FIG. 1 is an example of a
A
Here, the
Further, the
尚、本実施例で使用する水性インキとしては、少なくとも着色剤、水、水溶性有機溶剤を含む組成物で構成され、粘度は、1.0〜6.0mPa・sを示し、表面張力は、20〜50mN/m、接触角は、20°〜80°であることが好ましい。
水性インキの特性が、粘度:1.0mPa・s、表面張力:20mN/m、接触角:20°を下回ることで、筆記面へのインキ浸透が過剰になり、滲みや裏写りの原因となる恐れがある。また、粘度:6.0mPa・s、表面張力:50mN/m、接触角:80°を上回ることで、筆記時の筆記感が重くなったり、滑らかな筆記ができなくなる恐れがある。
The water-based ink used in this example is composed of a composition containing at least a colorant, water, and a water-soluble organic solvent, the viscosity is 1.0 to 6.0 mPa · s, and the surface tension is It is preferable that 20-50 mN / m and a contact angle are 20 degrees-80 degrees.
The water-based ink has a viscosity of 1.0 mPa · s, a surface tension of 20 mN / m, and a contact angle of less than 20 °, which causes excessive ink penetration into the writing surface, causing bleeding and show-through. There is a fear. Moreover, when the viscosity is 6.0 mPa · s, the surface tension is 50 mN / m, and the contact angle is more than 80 °, there is a possibility that the writing feeling at the time of writing becomes heavy or smooth writing cannot be performed.
前記インキ吸蔵体3としては、繊維集合体4の材質が、ポリエステルやアクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のものを選定できるが、特に、ポリエステル、アクリルと言ったものが好ましい。例えば、ポリエステルからなる合成繊維は、低融点や高融点等の様々な特性のものが多く存在し、インキ吸蔵体3の製造工程上の低融点繊維と高融点繊維混合することにより、繊維同士を融着する工程において、温度を低く設定でき、安全性に優れたものである。又、アクリルに至っては、溶剤に反応しやすく、且つ低温で融着するので、インキ吸蔵体3の製造工程上において、低温で繊維同士を融着できるものである。
As the
又、繊維集合体4を溶剤に含浸させて圧縮し、加熱成型した後、乾燥して溶剤を除去するとともに繊維の1部を熱融着により接着成形している。
又、融点の異なる繊維を均一に混ぜ合わせ、加熱により融点の低い繊維のみを加熱融着する等の方法で繊維間の一部を融着させても良い。尚、繊維間の一部を融着する理由は、繊維間の一部が融着されていることで、融着部がインキを留める作用を有し、インキ保持力を高めることができるからである。
Also, the fiber assembly 4 is impregnated with a solvent, compressed, heat-molded, dried to remove the solvent, and one part of the fiber is bonded and formed by heat fusion.
Alternatively, fibers between different melting points may be mixed uniformly, and a part of the fibers may be fused by a method such as heating and fusing only fibers having a low melting point by heating. The reason for fusing a part between the fibers is that a part between the fibres is fused, so that the fused part has an action of retaining the ink and the ink holding power can be increased. is there.
前記インキ吸蔵体2に使用する繊維10の繊維径dは1〜10デニールであることが好ましい。その繊維10の繊維径dが1デニール以下であるとインキ吸蔵体3の繊維10が細くなりすぎて、インキ吸蔵体3の生産工程上、切れる等の問題からインキ吸蔵体3を形成することができない。また、繊維径dが10デニールを超えてしまうとインキ吸蔵体3に形成した際に、密集されず、空間が多く出来てしまい、樹脂フィルム5から抜けてしまうことや、重量が大きくばらついてしまう。
The fiber diameter d of the
前記ペン芯7はインキ吸蔵体3からインキがペン芯7へ供給せしめるものであれば、材質や製法等は限定されるものではなく、使用用途や目的によって使い分けることが望ましい。尚、ペン芯7の材質としては、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、エラストマー、ウレタン、ポリアセタール等の合成樹脂が挙げられる。
As long as the
例えば、上記材質のペン芯7を製造する方法としては、上記材質を繊維状に形成し、接着剤によって収束させた繊維収束体4を適宜形状に研磨切削し、加工したものが用いられる。また、上記繊維の先端をテーパー加工し、その繊維を束ねた穂先であっても良い。
For example, as a method for manufacturing the
更には、上記樹脂を射出成形や押し出し成形により、焼結体または多孔質体に形成し、所定の形状に加工したものであっても良い。 Furthermore, the resin may be formed into a sintered body or a porous body by injection molding or extrusion molding and processed into a predetermined shape.
筆記具本体を構成する軸筒2は、軸筒2の内面と収容するインキ吸蔵体3との間に空気が流通し、内圧が一定に保てるようにせしめたリブが形成させていることが好ましい。
The
尚、筆記具本体を構成する軸筒2は、軸筒内面を長手方向にペン芯7側へテーパー形状になるようにし、そのテーパー形状によって、前記インキ吸蔵体3がペン芯7側に行くに従い、次第に密度が高くなるような構造でもよい(図4参照)。
また、図5に示すように、インキ吸蔵体2とペン芯7とを中継芯11で連結させても良い。その中継芯としては、ペン芯7と同様に繊維集合体であっても良い。
The
Further, as shown in FIG. 5, the
前記インキが有する特性の接触角θおよび表面張力σから算出される付着張力I=σ× cosθをインキ吸蔵体3の密度をρとしたとき、付着係数(A=I/ρ)の係数Aが120≦A≦210の範囲に設定する目的は、筆記時のインキ吐出性をスムーズにし、安定した吐出性を維持することで安定した筆記距離が得られと共に、インキ洩れを起こさないために使用するものである。その理由としては、付着係数Aが120に満たない場合は、繊維10に対するインキの付着張力Iが弱いため、インキ吸蔵体3のインキの移動が小さくなり、インキの供給がされ難くなる。これにより、インキ吐出が悪くなり、筆記カスレや満足な筆記距離を得られないからである。
一方、付着係数Aが210を超えると、繊維10に対するインキの付着張力Iが強いため、インキ吸蔵体3でのインキの移動が大きくなり、インキが過剰に供給されてしまう。これにより、インキ洩れが発生してしまうからである。
When the adhesion tension I = σ × cos θ calculated from the contact angle θ and the surface tension σ of the characteristics of the ink is ρ, and the density of the
On the other hand, when the adhesion coefficient A exceeds 210, the ink adhesion tension I with respect to the
又、インキ吸蔵体3の設定に付着係数Aを用いた理由としては、筆記具1のインキ洩れやインキ吐出性に関係している特性として、接触角や表面張力、粘度、染料の持つ構造などが上げられるが、使用する筆記具2の用途や色などで、この接触角や表面張力などの特性が変化してしまう。通常、これらの水性インキとインキ吸蔵体3の組み合わせより、インキ洩れせず、良好なインキ吐出性を得ようとする場合、例えば、粘度が高いものはインキ吸蔵体3の密度は低くし、粘度の低いものはインキ吸蔵体2の密度を高く設定しなくてはいけない。また、インキの表面張力や接触角などの要因においてもインキ吸蔵体3の密度を考慮しなければならない。しかし、水性インキに使用する染料の構造等の複雑な組成により、接触角や表面張力は、複雑に変化してしまう。そのため、インキの色毎にインキ吸蔵体3を設定したり、染料の構造によりインキ吸蔵体3を設定するなど複雑なものになるため、インキ特性とインキ吸蔵体3の選定は困難であり、その試験も膨大なものとなってしまっていた。これらのことより、付着係数Aを特定することで、上記のような接触角や表面張力、粘度、染料などの多くの要因を考慮しないで最適なインキ吸蔵体2や最適なインキ特性の水性インキを設定することが可能となり、インキ吐出性が良好で、インキ洩れを生じない筆記具2を得ることができる。
The reason why the adhesion coefficient A is used for setting the
尚、水性インキの有する特性である接触角θは繊維10への濡れ性を意味し、接触角θが低くいと繊維10に対する濡れ性が良く、大きいと濡れ性が悪いとされる。また、表面張力σは液体が表面をできるだけ小さくしようとする力を意味する。即ち、表面張力σが大きいと液体自身を押し上げる力が強くなり、表面張力σが小さいと液体自身を押し上げる力が弱くなる。
Note that the contact angle θ which is a characteristic of the water-based ink means wettability to the
ここで、これら水性インキの有する特性である接触角θと表面張力σのより算出される付着張力IはI=σ×cosθより算出できる。付着張力Iが大きい値を示す場合は、接触角θが小さく、表面張力σは大きくなる。また、接触角θが大きく表面張力σが小さい場合、付着張力Iは小さい値を示す。つまり、付着張力Iは、繊維10に対するインキの張力を意味し、インキ吸蔵体3内でのインキの流れやすさとなる。
Here, the adhesion tension I calculated from the contact angle θ and the surface tension σ, which is a characteristic of these water-based inks, can be calculated from I = σ × cos θ. When the adhesion tension I shows a large value, the contact angle θ is small and the surface tension σ is large. When the contact angle θ is large and the surface tension σ is small, the adhesion tension I shows a small value. That is, the adhesion tension I means the tension of the ink with respect to the
以下に、本発明の実施例並びに比較例を説明する。軸筒1の内部には、水性インキを吸蔵した繊維集合体4からなるインキ吸蔵体3が軸筒内2に収容されている。また、軸筒2の先端開口6には、合成樹脂性のペン芯7が取り付けられているが、そのペン芯7の後部は、前記インキ吸蔵体3の先端部に差し込まれている。さらに、前記軸筒2の後端部には尾栓8が取り付けられている。具体的には、ぺんてる(株)製:筆タッチサインペン(製品符号SES15C)用いる。
尚、ここで使用するインキ吸蔵体3は、アクリル繊維(三菱レイヨン(株)製)3.3dtex、長さ90.0mm・直径6.8mmを用いる。また、ペン芯7には、エラストマー樹脂を押し出し成形により得た多孔質体のペン芯7を使用した。
インキは、着色剤、水、水溶性有機溶剤を含む組成物で構成された水性インキを用いた。水性インキのインキ特性である表面張力σ、接触角θ、並びにインキ吸蔵体の密度を変えた種々の例を表1に示す。
Examples of the present invention and comparative examples will be described below. Inside the
The
As the ink, a water-based ink composed of a composition containing a colorant, water, and a water-soluble organic solvent was used. Table 1 shows various examples in which the surface tension σ, the contact angle θ, and the density of the ink occlusion body, which are ink characteristics of the water-based ink, are changed.
接触角の測定
実施例1〜13、比較例1〜6のインキ組成物の接触角θは、接触角計CA−Q1(協和界面科学(株)製)を用いて、定法によりアクリル樹脂板(住友化学(株)製:スミペックスE)に滴下し、滴下後10秒後の液滴の接触角θを測定した。
Measurement of contact angle The contact angle θ of the ink compositions of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 6 was measured by an acrylic resin plate (by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) by a conventional method using a contact angle meter CA-Q1 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The solution was dropped on Sumitomo Chemical Co., Ltd. (Sumipex E), and the contact angle θ of the
表面張力の測定
実施例1〜13、比較例1〜6のインキ組成物の表面張力σは、直径80mmのシャーレに25gのインキを入れた状態で、ディヌーイ式表面張力計(大平理化工業(株)製)を用いて測定した。
Measurement of Surface Tension The surface tension σ of the ink compositions of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 6 is a Dinui type surface tension meter (Ohira Rika Kogyo Co., Ltd.) with 25 g of ink placed in a petri dish having a diameter of 80 mm. )).
耐インキ洩れ性
実施例1〜13、比較例1〜6のインキ組成物およびインキ吸蔵体3の関係にて作製した試験用筆記具1をそれぞれ10本、ペン芯7を下向けにキャップ9をした状態で立て、−20℃の恒温槽に12時間静置する。その後、恒温槽から取り出し、50℃の恒温槽に12時間静置する。この50℃と−20℃の環境下に置くことを交互に5回繰り返した後、キャップ9を外し、キャップ9内にインキが洩れているかどうかを目視で判定した。
Ink leakage resistance Ten
インキ吐出試験、筆記距離
実施例1〜13、比較例1〜6のインキ組成物およびインキ吸蔵体3の関係にて作製した試験用筆記具1を、画線筆記試験機((株)丸菱科学機械製作所製)にて、筆記角度65±5°、筆記速度7cm/sec、筆記荷重20gの条件にて、100m毎のインキ吐出性を確認すると共に、カスレが発生した地点迄を筆記距離と判定した。
Ink ejection test, writing distance
実施例1〜13、比較例1〜6のインキ組成物およびインキ吸蔵体3の関係にて作製した試験用筆記具の耐インキ洩れ性、インキ吐出試験、筆記距離の評価結果を表2に示す。
Table 2 shows the evaluation results of the ink leakage resistance, the ink ejection test, and the writing distance of the test writing tools produced in the relationship between the ink compositions of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 6 and the
1 筆記具
2 軸筒
3 インキ吸蔵体
4 繊維集合体
5 樹脂フィルム
6 先端開口部
7 ペン芯
8 尾栓
9 キャップ
10 繊維
11 中継芯
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