JP2013248865A - 筆記具用インク収容管 - Google Patents

Abstract

【課題】インクの経時的な品質の安定した筆記具用インク収容管を提供する。
【解決手段】筆記具用インク１３を収容する筆記具用インク収容管Ａであって、該筆記具用インク収容管はペン先側１２ａを透明性を有する樹脂で構成すると共に、ペン先側以外１２ｂをポリブチレンナフタレートにより構成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボールペン用インク収容管等の筆記具用インク収容管として好適に用いられ、蒸発速度の高い溶剤を主体としたインクを充填してもインクの経時的な品質の安定した筆記具用インク収容管に関する。

従来、筆記具用インク収容管は、ポリプロピレンやポリエチレンなどの直鎖系のオレフィン樹脂を使用するのが通常であった。油性ボールペンもインク収容管としてポリプロピレン製のインク収容管を使用していた。これはインク収容管に蒸気圧が０．０１ｍｍＨｇ以下の揮発性が低い溶剤を使用し、吸湿性も低い溶剤であったため、特に溶剤の揮発や水分の吸湿に対してそれほど問題視されず、コスト的にもメリットのあるポリプロピレンを変更する意味がなかったからである。また、通常、油性ボールペンで使用されないような特殊な溶剤に対しては金属管を使用する以外なかった。

そこで、耐熱性や耐衝撃性に優れ、長期にわたりインクの蒸発やインクの漏出を防止できる筆記又は塗布具用部材として、ポリエチレンナフタレートにより成形した筆記又は塗布具用部材（例えば、特許文献１参照）や、ポリブチレンナフタレートにより、修正液の液収容管やボールペンのインク収容管などを射出成形や押出成形によって得た液収容部材（例えば、特許文献２参照）が知られている。
また、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンナフタレートのコポリマーにより、修正液の液収容管やボールペンのインク収容管などを射出成形や押出成形によって得た液収容部材（例えば、特許文献３参照）が知られている。

しかしながら、上記特許文献１及び３に記載されるポリエチレンナフタレート、または、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンナフタレートのコポリマーにより構成される筆記具用インク収容管などでは、蒸発速度の高い溶剤を主体としたインクを充填した場合には、インクの経時的な面で未だ安定性に欠けるなどの課題がある。
一方、上記特許文献２に記載されるポリブチレンナフタレートにより構成される筆記具用インク収容管では、蒸発速度の高い溶剤を主体としたインクを充填した場合には、インクの経時的な品質の面での課題がないものであるが、ポリブチレンナフタレートは視認性（透明性）に劣るものであるので、インクの終了検知が見にくくなるなどの課題があるのが現状である。

特開平９−８５１６０号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００５−２８８８６３号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００５−２８８８６４号公報（特許請求の範囲、実施例等）

本発明は、上記従来の筆記具用インク収容管における課題及び現状に鑑み、これを解消するためになされたものであり、インクの終了検知が簡単に視認できると共に、蒸発速度の高い溶剤を主体としたインクを充填した場合にも、インクの経時的な品質の安定した筆記具用インク収容管を提供することを目的とする。

本発明者は、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、筆記具用インクを収容する筆記具用インク収容管であって、該筆記具用インク収容管を特定構造とすることなどにより、上記目的の筆記具用インク収容管が得られることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、次の（１）〜（４）に存する。
（１） 筆記具用インクを収容する筆記具用インク収容管であって、該筆記具用インク収容管はペン先側を透明性を有する樹脂で構成すると共に、ペン先側以外をポリブチレンナフタレートにより構成することを特徴とする筆記具用インク収容管。
（２） ペン先側を構成する透明性を有する樹脂が、ペン先側以外からペン先部に向かって透明性が徐々に増加するグラデーションとなっていることを特徴とする（１）に記載の筆記具用インク収容管。
（３） ペン先側を構成する透明性を有する樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンから選ばれることを特徴とする（１）又は（２）に記載の筆記具用インク収容管。
（４） インク収容管後端部には、インクの溶剤揮発及び吸湿を防ぐインク追従体を有することを特徴とする（１）〜（３）の何れか一つに記載の筆記具用インク収容管。

本発明によれば、インクの終了検知が簡単に視認できると共に、蒸発速度の高い溶剤を主体としたインクを充填した場合にも、インクの経時的な品質の安定した筆記具用インク収容管が提供される。

（ａ）は、本発明の筆記具用インク収容管をボールペン用インク収容管に適用した一例を断面態様で示す縦断面図であり、（ｂ）は、そのインク収容管の要部を示す部分正面図である。 （ａ）は、本発明の筆記具用インク収容管をボールペン用インク収容管に適用した他例を断面態様で示す縦断面図であり、（ｂ）は、そのインク収容管の要部を示す部分正面図である。

以下に、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
本発明の筆記具用インク収容管は、筆記具用インクを収容する筆記具用インク収容管であって、該筆記具用インク収容管はペン先側に透明性を有する樹脂で構成すると共に、ペン先側以外をポリブチレンナフタレートにより構成することを特徴とすることを特徴とするものである。

図１は、本発明の筆記具用インク収容管をボールペン用インク収容管（リフィール）に適用した実施形態の一例を示すものである。
本実施形態の筆記具用インク収容管Ａは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ボールペン型金属製又は樹脂製チップ部材１０を継手部材１１を介してインク収容管１２の先端開口部に圧入することにより取り付けられている。このインク収容管１２には、筆記具用インク１３、本実施形態ではボールペン用インクが充填されている。なお、１４はインク追従体である。
このインク収容管１２は、ペン先側１２ａを、透明性を有する樹脂で構成すると共に、ペン先側以外１２ｂを、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）により構成されている。

本発明において、ペン先側１２ａの透明性を有する樹脂としては、インクを視認できる透明性を有し、主溶剤を含め筆記具用インクに含有される原材料の経時的な悪影響を受けないものが好ましく、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）などを用いることができる。
好ましくは、コスト、製造性等の点から、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の使用が望ましくい。

本発明において、ペン先側１２ａ以外の部分は、ポリブチレンナフタレートにより構成されている。
本発明に用いるポリブチレンナフタレートは、後述する蒸発速度の高い溶剤を主体としたインクを充填した場合にも、非透過性、耐溶剤性に優れると共に、耐熱性、機械的特性に優れるものであるが、透明性（視認性）に劣るので、インクの終了検知が見にくくなるなどの課題がある。本発明では、ペン先側１２ａを、上記透明性を有する樹脂で構成すると共に、ペン先側以外１２ｂをポリブチレンナフタレートにより構成することにより、本発明の効果を発揮せしめるものとなる。
用いるポリブチレンナフタレートは、２，６−ナフタレンカルボン酸成分及びエチレングリコール成分を主体とするもので、他のジカルボン酸成分及びジオール成分を共重合することにより、融点をコントロールすることができる。

本実施形態の筆記具用インク収容管Ａの製造方法としては、従来公知の押出成型、射出による二色成型の他、例えば、ペン先側１２ａを透明性を有する樹脂、例えば、ＰＰ，ＰＥＮなどで構成した筒状の成形品と、ペン先側以外となるインク収容管主体部となる本体１２ｂをポリブチレンナフタレートにより構成した成形品を溶着加工、具体的には、レーザー溶着、振動溶着、超音波溶着、熱溶着等に代表される溶着により溶融させた後、接合面を密着・冷却し接合させることにより成形品同士を一体化させ、一つの成形体として目的の筆記具用インク収容管を得る製法などを挙げることができる。

本発明において、得られるインク収容管の肉厚（厚さ）は、収容するインク種、用いる樹脂種、筆記具種などにより変動するが、好ましくは、強度、耐溶剤透過性、吸湿抑制、成形性、透明性、デザイン性などの点から、好ましくは、０．０５〜２．０ｍｍ、更に好ましくは、０．３〜１．５ｍｍとすることが望ましい。また、ペン先側１２ａの長さは、筆記具種により変動するものであり、視認性、強度、非透過性、耐吸湿性を勘案して、５〜３５ｍｍとすることが望ましい。

この筆記具用インク収容管に収容する筆記具用インク１３としては、水性インク、油性インク、ゲルインクなど特に限定されるものでない。

本発明の筆記具用インク収容管に収容する筆記具用インク組成としては、その用途（水性インク、油性インク、ゲルインク等）に応じて顔料（樹脂顔料含む）、染料などの着色剤、樹脂、増粘剤及び筆記具用インクに含有される任意成分などを用いることができる。
筆記具用インクに含有される任意成分としては、例えば、インクに悪影響を及ぼさず相溶することができる防錆剤、防黴剤、界面活性剤、潤滑剤及び湿潤剤等を含有することができる。特に、脂肪酸などは、潤滑剤として好適に使用できる。また、乾燥抑制用添加剤として製品特性上、悪影響を及ぼさない範囲で主溶剤に相溶する不揮発性溶剤等も含有することができる。

本実施形態では、インク（溶剤）の揮発防止、吸湿性防止、インク漏れ防止の点から、好ましい形態としてインク追従体１４がボールペンインク収容管（リフィール）の後端部に備えている。
用いることができるインク追従体としては、インクに使用する溶剤に対して低透過性、低拡散性が必要であり、そのベースとしては不揮発性や難揮発性の流動体、具体的には、ポリブテンや流動パラフィン等、本発明に用いる上記特性等の溶剤と基本的に相溶性を有さない非シリコン系の油脂類を使用することができる。
これらの物質の粘度が低い場合には、増粘剤やゲル化剤を用いることが好ましい。具体的には、金属セッケン類、ベントナイト類、脂肪酸アマイド類、水添ヒマシ油類、酸化チタンやシリカやアルミナ等を含む金属微粒子類、セルロース類、エラストマー類等が挙げられる。

本実施形態の筆記具用インク収容管Ａは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、押出成型により、ペン先側１２ａを透明性を有する樹脂となるＰＥＮで、ペン先側以外となるインク収容管主体部となる本体１２ｂをポリブチレンナフタレートにより構成されるものであり、長さ（全長）１００ｍｍ、肉厚（厚さ）１ｍであり、ペン先側１２ａの長さは１５ｍｍである。
この筆記具用インク収容管Ａは、ボールペン用軸体に装着してボールペンとして用いられる。
本発明における筆記具用インク収容管は、上記実施形態のボールペンの他、サインペン、筆ペン、直液式筆記具などの筆記具の用途に応じて、種々の筆記具用インク収容管とすることができるものである。

このように構成される本実施形態の筆記具用インク収容管Ａでは、ペン先側１２ａを構成する透明性を有する樹脂で構成されるペン先側１２ａでインクの終了検知が簡単に視認できると共に、蒸発速度の高い溶剤を主体としたインクを充填した場合にも、非透過性、耐溶剤性に優れるポリブチレンナフタレートにより構成した本体１２ｂにより、インクの経時的な品質の安定した筆記具用インク収容管が得られるものとなる。
特に、筆記具用インクの溶剤として、吸湿性の強いアルコール類、多価アルコール類、グリコールモノエーテル類から選ばれる少なくとも１種の溶剤を用いた筆記具用インクに対してもポリブチレンナフタレートにより構成した本体１２ｂの特性により優れた耐吸湿性等の耐溶剤性が発揮できるものとなる。

図２（ａ）は、本発明の筆記具用インク収容管の実施形態の他例を断面態様で示す縦断面図であり、（ｂ）は、そのインク収容管の要部を示す部分正面図である。なお、図２中において、上記図１の実施形態の同じ構成は同一の図示符号を示してその説明を省略する。
この実施形態の筆記具用インク収容管Ｂは、継手部材１１を介することなく、直接チップ部材１０を圧入により取り付けた点、並びに、ペン先側１２ａを構成する透明性を有する樹脂が、ペン先側以外１２ｂのポリブチレンナフタレートからペン先部１２ｃに向かって透明性が徐々に増加するグラデーションとなっている（境界がない）点で、上記図１の実施形態の筆記具用インク収容管Ａと相違するものである。

本実施形態の筆記具用インク収容管Ｂの製造方法としては、例えば、射出成型により、ペン先側以外１２ｂを構成するポリブチレンナフタレートの割合に対し、ペン先側１２ａを構成する透明性を有する樹脂の割合をペン先側以外１２ｂからペン先部１２ｃに向かって徐々に増加することによりグラデーションとなっている（境界がない）筆記具用インク収容管を得ることができる。
なお、このグラデーションとなっているペン先側１２ａは、境界がない形態であり、本発明の場合は、インク色が判別できるペン先側からインク色が判別できなくなる部分までとして規定した。
この筆記具用インク収容管Ｂの長さ（全長）１００ｍｍ、肉厚（厚さ）１ｍであり、グラデーションとなっているペン先側１２ａの長さは１５ｍｍである。

このように構成される本実施形態の筆記具用インク収容管Ｂでは、図１の実施形態の筆記具用インク収容管と同様に、インクの終了検知が簡単に視認できると共に、蒸発速度の高い溶剤を主体としたインクを充填した場合にも、インクの経時的な品質の安定した筆記具用インク収容管が得られると共に、境界がないグラデーションとすることにより、界面を生じさせることがないので、高い耐破壊強度を得ることができる。

本発明の筆記具用インク収容管は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変更をすることができる。
本発明では、透明性を有する樹脂で構成されるペン先側１２ａとして、図１（ｂ）に示すように、ペン先側以外１２ｂと境界がある形態としたが、図２（ｂ）のように、境界がないグラデーションの形態であってもよいものであり、更に、図２（ａ）では、直接チップ部材１０を圧入により取り付けたが、図１（ａ）に示すように、継手部材１１を介してチップ部材１０を取り付けてもよいものである。
また、上記各実施形態において、本発明の効果を損なわない範囲で、ペン先側以外となる本体１２ｂに色材等を混ぜ合わせることで、色彩豊富なデザイン上にも優れた筆記具用インク収容管としてもよいものである。

次に、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〜６及び比較例１〜３〕
各実施例及び比較例に用いる下記に示す評価用インク（３種）：１〜３を使用し、並びに、下記方法により成形されたインク収容管（３種）：１〜３を作製した。

（評価用インク１）
着色剤：スピロンブラックＧＭＨスペシャル（保土ヶ谷化学工業社製） ５％
：バリファーストバイオレット＃１７０２（オリエント化学工業社製） ２３％
樹脂 ：ポリビニールブチラール ＢＭ−１（積水化学社製） ４％
：ＹＰ９０Ｌ（ヤスハラケミカル社製） ８％
溶剤 ：３−メトキシブタノール ３５％
：３−メトキシ−３−メチルブタノール ２５％

（評価用インク２）
着色剤：バリファーストバイオレット＃１７０２（オリエント化学工業社製） ２６％
樹脂 ：ポリビニールブチラール ＢＭ−１（積水化学社製） ４％
：ハイラック１１０Ｈ（日立化成社製） １０％
溶剤 ：ヘキシレングリコール １０％
：３−メトキシ−３−メチルブタノール ５０％

（評価用インク３）
着色剤：スピロンイエローＣ−ＧＮＨ（保土ヶ谷化学工業社製） １０％
樹脂 ：ベッカサイト１１１１（日立化成社製） ３０％
溶剤 ：ジプロピレングリコールジメチルエーテル ６０％

（インク収容管１〜３の作製）
下記１〜３に記載の各製法に基づいて、内径４．０ｍｍ、１．０ｍｍ厚、長さ１００ｍｍのインク収容管を得た。また、インク収容管１及び２のグラデーションとなっているペン先側１２ａの長さは１５ｍｍである。
インク収容管１：
射出成型（２色成型）により、ペン先側が透明性を有するポリエチレンナフタレートであり、ペン先側以外のポリブチレンナフタレートからペン先部に向かって透明性が増加するグラデーションとなっている（境界がない）筆記具用インク収容管を得た。

インク収容管２：
射出成型（２色成型）により、ペン先側が構成する透明性を有するポリプロピレンであり、ペン先側以外のポリブチレンナフタレートからペン先部に向かって透明性が増加するグラデーションとなっている（境界がない）筆記具用インク収容管を得た。

インク収容管３：
押出成型により、ポリプロピレン製の筆記具用インク収容管を得た。

（ボールペン用インク収容管の作製）
上記方法により得られた各インク収容管１〜３の先端に図１に準拠する樹脂製継手部材を介して、ボール径（超合金製）１．０ｍｍのＳＵＳ製金属チップ部材を取り付け、後端部より上記評価用インク（３種）：１〜３を所定量充填して、後端部より更にインク追従体（流動パラフィン）を所定量充填することで各々の油性ボールペン用インク収容管サンプルを作製した。
下記表１及び表２に実施例及び比較例となる上記各評価用インク（３種）とインク収容管サンプル（３種）の組み合わせた油性ボールペン用インク収容管サンプルを示す。

上記で得られた各実施例及び比較例となる各評価用インク等を充填したインク収容管サンプルを用いて下記方法により吸湿率、透過率、インク収容管の変化について評価した。
これらの評価結果を下記表１及び表２に示す。

（評価方法）
温度５０±５℃、湿度３０％及び８０％の環境下で２週間放置し、インク収容管内の吸湿率、透過率を測定及び算出した。また、外観上の変化も観察した。
なお、吸湿率の測定は、評価用インクの水分量をカールフィッシャー水分計（京都電子工業社製ＭＫＡ−２１０）により測定し、水分率をブランクとの差より吸湿率として算出した。
また、透過率の測定は、インク充填量の変化量と上記水分率より補正を行い、溶剤透過率として算出した。

（インク収容管の吸湿率の評価）
吸湿率の度合いを下記評価基準で評価した。
評価基準：
◎：吸湿率が１．００％以下のもの
○：吸湿率が１．００超過〜１．５０％未満
△：吸湿率が１．５０〜２．００％未満
×：吸湿率が２．００％以上のもの

（インク収容管の透過率の評価）
透過率の度合いを下記評価基準で評価した。
評価基準：
◎：透過率が１．００％以下のもの
○：透過率が１．００超過〜１．５０％未満
△：透過率が１．５０〜２．００％未満
×：透過率が２．００％以上のもの

（インク収容管の変化の評価）
温度５０℃±５℃、湿度８０％環境下で２週間放置し、目視にて劣化度合いを下記評価基準で評価した。
評価基準：
○：外観が何も変化なかったもの
△：外観に割れや白くに濁った状態あるいは変形が観察されたもの（程度が少ない）
×：外観に割れや白くに濁った状態あるいは変形が観察されたもの（程度が多い）

上記表１及び表２の結果から明らかなように、本発明の範囲となる実施例１〜６の組合せの各インク収容管は、本発明の範囲外となる比較例１〜３の組合せに比べてインクの吸湿性や溶剤透過性に非常に優れていると共に、温度５０±５℃、湿度８０％の環境下で２週間放置しても、外観に割れや白濁状態あるいは変形もなく、視認性にも優れることが判明した。

ボールペン、サインペン、筆ペン、直液式筆記具などに好適に利用することができる。

Ａ 筆記具用インク収容管
１０ チップ部材
１１ 継手部材
１２ インク収容管
１２ａ ペン先側
１２ｂ ペン先側以外
１２ｃ ペン先部

Claims (4)

1. 筆記具用インクを収容する筆記具用インク収容管であって、該筆記具用インク収容管はペン先側を透明性を有する樹脂で構成すると共に、ペン先側以外をポリブチレンナフタレートにより構成することを特徴とする筆記具用インク収容管。
2. ペン先側を構成する透明性を有する樹脂が、ペン先側以外からペン先部に向かって透明性が徐々に増加するグラデーションとなっていることを特徴とする請求項１記載の筆記具用インク収容管。
3. ペン先側を構成する透明性を有する樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンから選ばれることを特徴とする請求項１又は２に記載の筆記具用インク収容管。
4. インク収容管後端部には、インクの溶剤揮発及び吸湿を防ぐインク追従体を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の筆記具用インク収容管。

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