JP3505660B2 - 筆記具のインキ逆流防止体 - Google Patents

筆記具のインキ逆流防止体

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は先端にペン先を備えたパ
イプ状のインキ収容管に直接インキが充填されてなるボ
ールペンに適用されるインキ逆流防止体に関する。 【0002】 【従来の技術】前記インキ逆流防止体はインキ収容管中
のインキの開放側端面に適用されて、ボールペンをペン
先上向き状態にした時、インキがパイプの開放端方向へ
流れ出るのを防止するためのものであり、ボールペン不
使用時には静止状態に維持されるが、筆記時にはインキ
の消費につれてインキと共に移動する流動特性を有する
ものである。このような特性及び役割の故に、一般に
「液栓」と略称されているので、本明細書においても以
下この名称を用いる。この種の液栓が適用される筆記具
としては、インキ含浸体やインキ流出調節機構を用いな
い筆記具の代表である油性ボールペンがあげられるが、
近年では油性ボールペンに用いられているような高粘度
インキではなく、水ベースの中粘度インキを用いた水性
ボールペンもある。水性ボールペンではインキの性質の
故に、油性ボールペンの場合より液栓についてより厳し
い性能が求められ、油性ボールペン用の液栓ではインキ
への追従不良や温度変化による粘度変化の大きさからイ
ンキの逆流が起こるという問題点があった。このような
問題点を解消するために、難揮発性有機液体にゲル化剤
を添加し、温度変化による液栓の粘度変化や粘着性を調
整する改良が特公平1−10554号及び特開昭57−
200472号に提案されている。しかしながら、難揮
発性有機液体とゲル化剤からなる液栓は、ゲル化剤の添
加量が多いと寒天状となってインキ追従性の機能が損な
われ、インキ追従性を満足する程の少量のゲル化剤の添
加では、ペン先上向きの状態でペンを置いておくと時間
がたつにつれて液栓中の有機液体の一部が遊離してペン
先の方へ移行し、ペン先に溜まって筆記不良の現象を起
こすという問題がでる。一方、難揮発性有機液体に脂肪
酸エステル系ワックスを添加した液栓では、ワックスを
比較的多量に添加しても前記ゲル化剤の場合のような強
固な結晶構造を構成しないので、有機液体は良く保持さ
れるが、前記ワックスは一般に軟化点が55℃乃至10
5℃程度と低い故に、高温時にはゲル化剤より有機液体
を放出し易く、有機液体の遊離を招くという問題があっ
た。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明は中粘度の水性
インキの移行にも良く追従する流動性を有し、且つ難揮
発性液体の分離を起こさないグリース状の液栓を提供し
ようとするものである。 【0004】 【課題を解決するための手段】温度変化に関わらず難揮
発性有機液体の保持性を維持する物質及び前記有機液体
自体の適応性について種々検討したところ、軟化点及び
結晶化度の高いポリエチレンワックスとアマイド系ワッ
クスの混合ワックスに、難揮発性有機液体として数平均
分子量400乃至1000のポリブテンを混和したグリ
ース状物が液栓として非常に適性のあることが判明し
た。ポリエチレンワックスは脂肪酸エステル系ワックス
と比較して高い軟化点、融点を示し、更に結晶化度が高
い。ポリエチレンワックスの物性は分子量及び分子構造
に依存して変化しているが、液栓用としての適性を有す
るものは分子量が大きく、結晶化度の高い中密度から高
密度のもので、具体的には分子量2000以上で、密度
0.94 以上を示すものが良い。このようなポリエチレン
ワックスは、120℃以上の軟化点を示す。ただし、こ
の種のポリエチレンワックスのみを難揮発性有機液体に
混和して調製した液栓では、これを適用したボールペン
においては40℃の高温下で有機液体の分離を完全に抑
えることできない。この点を補うためには高融点、高
結晶化度を示す脂肪酸アマイド系ワックスの添加が効果
的である。脂肪酸アマイド系ワックスとしては融点が約
140℃以上であり、高い結晶化度を示すエチレン−ビ
スステアロアミドやN,N’−メチレン−ビスステアリ
ルアミドのようなN−置換脂肪酸アマイドが最適であ
る。ただし、この脂肪酸アマイド系ワックスを単独で難
揮発性有機液体で混和してなる液栓も、ゲル化剤の場合
と同様に添加量が多いと固くなってインキ追従性が悪く
なり、添加量が少ないと有機液体の遊離が発生する傾向
が大である。 【0005】 ポリエチレンワックスと脂肪酸アマイド
系ワックスは任意の割合で混合可能であるが、脂肪酸ア
マイドの量が少ないと、難揮発性有機液体の遊離が発生
する傾向にあるので、混合ワックス中、少なくとも10
重量%以上添加される。ポリエチレンワックスと脂肪酸
アマイドの混合ワックスは前記有機液体を十分包持する
だけの量を用いても、それにより得られる液栓は良好な
インキ追従性を有し、40℃以上の高温下でも有機液体
を分離させることがない。液栓に用いられる有機液体は
難揮発性であることが必要条件であるが、加えて前記ワ
ックスと相溶性のある液体でなければならない。相溶性
が悪いと、高温時には混和していても、常温でワックス
が析出して液栓とならない。以上の条件を備え、液栓用
としての適性を有する難揮発性有機液体はポリブテンで
あり、特に400乃至1000の範囲の数平均分子量の
ポリブテンが適当である。数平均分子量400以下のポ
リブテンやその他の有機液体から調製される液栓は、適
当な粘性に達しなかったり、有機液体分離の発生の傾向
にある。また数平均分子量1000を超えるポリブテン
から調製される液栓は、粘着性が強過ぎてインキ収容管
壁に付着した分を残したままインキに追従する現象がで
たり、粘性の高いことからインキ追従性にも問題がで
る。前記混合ワックスとポリブテンの組成比は、全組成
中混合ワックスが1重量%乃至10重量%の範囲が適当
である。混合ワックスが1%未満であるとポリブテンを
包持する量として十分でなく、高温下で液体分離を引起
したり、ボールペンでの筆記時に管壁面に付着した部分
を残したまま液栓がインキに追従し、それによりインキ
端面上の液栓が少なくなり、インキ端面全面を覆い切れ
なくなってインキの逆流を引き起こしたりする。また1
0%超では、ボールペンでのインキ追従の際に固形分の
多いことから千切れてしまったり、追従しなかったり、
温度変化によるひび割れ現象が発生する。液栓はポリエ
チレンワックスと脂肪酸アマイド系ワックスの混合ワッ
クス及び分子量400乃至1000のポリブテンを、ワ
ックスが完全に溶ける温度にまで加熱し、攪拌して均質
な溶液として後、常温で放冷することにより製造され
る。 【0006】 【作用】前記放冷過程において、温度がワックスの凝固
点以下になると急激にワックスの結晶化が始まり、ワッ
クスがポリブテンを包み込んで均一なゲル状態をつくり
だす。この現象はゲル化剤による有機液体のゲル化過程
と同様である。液栓中のワックス、特に脂肪酸アマイド
は潤滑性、離型性(スリップ効果)、粘着防止性等の機
能を備えているので、液栓はボールペン中でインキの消
費につれて、その形を変えることなくスムースに移動す
る。 【0007】 【実施例】下記組成及び製法にて、実施例の液栓及び比
較例の液栓を調製した。ただし、組成の部数は全て重量
部を表す。 実施例1 ポリブテン(分子量 800) 96部 (ポリブテンHV−50,日本石油商品名) ポリエチレンワックス 3部 (ヘキスト−WAX PE190,ヘキストジャパン商品名) N,N’−メチレンビスステアリン酸アミド 1部 全成分を140℃〜150℃に加熱し、10分攪拌して
完全に溶解した後、放冷してグリース状物を得た。 実施例2 ポリブテン(分子量 500) 95部 (ポリブテンLV−100,日本石油商品名) ポリエチレンワックス 2部 (ヘキスト−WAX PE190,ヘキストジャパン商品名) エチレンビスステアリン酸アミド 3部 (アルフローH−50S,日本油脂商品名) 全成分を140℃〜150℃に加熱し、10分攪拌して
完全に溶解した後、放冷してグリース状物を得た。 実施例3 ポリブテン(分子量 750) 95部 (ポリブテンHV−35,日本石油商品名) ビスアマイド変性ポリエチレンワックス 5部 (セリダスト9615A,ヘキストジャパン商品名) 全成分を140℃〜150℃に加熱し、10分攪拌して
完全に溶解した後、放冷してグリース状物を得た。 【0008】比較例1 ポリブテン(分子量 1350) 96部 (ポリブテンHV−300,日本石油商品名) ポリエチレンワックス 3部 (ヘキスト−WAX PE190,ヘキストジャパン商品名) N,N’−メチレンビスステアリン酸アミド 1部 全成分を140℃〜150℃に加熱し、10分攪拌して
完全に溶解した後、放冷してグリース状物を得た。 比較例2 ポリブテン(分子量 280) 94部 (ポリブテンLV−5,日本石油商品名) ポリエチレンワックス 4部 (ヘキスト−WAX PE190,ヘキストジャパン商品名) N,N’−メチレンビスステアリン酸アミド 2部 全成分を140℃〜150℃に加熱し、10分攪拌して
完全に溶解した後、放冷してグリース状物を得た。 比較例3 流動パラフィン 95部 ビスアマイド変性ポリエチレンワックス 5部 (セリダスト9615A,ヘキストジャパン商品名) 全成分を140℃〜150℃に加熱し、10分攪拌して
完全に溶解した後、放冷してグリース状物を得た。 比較例4 ポリブテン(分子量 750) 95部 (ポリブテンHV−35,日本石油商品名) ポリエチレンワックス 5部 (ヘキスト−WAX PE190,ヘキストジャパン商品名) 全成分を100℃〜120℃に加熱し、10分攪拌して
完全に溶解した後、放冷してグリース状物を得た。 比較例5 ポリブテン(分子量 750) 95部 (ポリブテンHV−35,日本石油商品名) エステルワックス(融点 80〜85℃) 5部 (ヘキスト−WAX KPS,ヘキストジャパン商品名) 全成分を100℃〜120℃に加熱し、10分攪拌して
完全に溶解した後、放冷してグリース状物を得た。 比較例6 ポリブテン(分子量 750) 99部 (ポリブテンHV−35,日本石油商品名) ジベンジリデンソルビトール 1部 (ゲルオールD,新日本理化商品名) 全成分を約150℃に加熱し、20分間攪拌して完全に
溶解した後、放冷してグリース状物を得た。 【0009】次に、一端にボールペン先を備えた内径
3.8mmφのポリエチレン管に、20℃における粘度が1
00 mPa・sの水性インキを充填し、前記各グリース状
物を液栓として適用し、試料ペンとした。各試料ペンに
ついて、以下の3種の試験を行って、液栓の性能を調べ
た。 (1)筆記角度70°、荷重100g、筆記速度4m/
分の条件で、螺旋式筆記試験機にて筆記試験を行い、イ
ンキが完全に消費するまで書き切れるか(書切り性)、
液栓が最後までインキ−液栓界面を崩さずに追従するか
(追従性)、液栓流下後のインキ収容管壁に液栓の付着
残がないか(管壁汚れ)を観察。 (2)弾性シール材で気密にシールしたペン先を上向き
にした状態で、40℃の温度下、1ケ月放置した後、有
機液体の分離がないか(液分離)を観察。 (3)弾性シール材で気密にシールしたペン先を上向き
にした状態で、60℃の温度下、1時間放置した後、イ
ンキの逆流の発生の有無(インキ逆流)を観察。 試験結果を表1にまとめた。 【表1】 表中の評価の記号の内容は以下のとおり。 (1)書切り性 ○:良好 ×:不良 追従性 ○:良好 △:やや不良 ×:不良 管壁汚れ ○:汚れなし (2)液分離 ○:認められない △:僅かに分
離 ×:著しく分離 (3)インキ逆流 ○:認められない △:僅かに逆
流 ×:著しく逆流 【0010】 【発明の効果】前記試験結果にみられるとおり、本発明
のインキ逆流防止体(液栓)はボールペン中で筆記によ
るインキの消費によるインキ端面の移動につれて、イン
キ収容管壁にインキ及び液栓自体を付着残留させること
なく流下移動してインキを最後まで消費させる機能を果
たす。また、販売店での陳列形態であるシールされたペ
ン先上向きの状態での長時間の放置条件下、且つ40℃
以上の温度条件下でも包含している有機液体の分離やイ
ンキの逆流現象を発生させることがないという効果を奏
している。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 数平均分子量400乃至1000のポリ
    ブテンを主成分とし、ポリエチレンワックスと脂肪酸ア
    ミド系ワックスの混合ワックスが全組成に対して1乃至
    10重量%添加されてなる筆記具のインキ逆流防止体。
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