JP4356464B2

JP4356464B2 - 塗布具

Info

Publication number: JP4356464B2
Application number: JP2004022552A
Authority: JP
Inventors: 直樹和田
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: JP2005212310A

Description

本発明は、軸筒内に塗布液が収容され、前記塗布液の後方には、その塗布液の減少に伴って移動する逆流防止体である液状のフォロワーを配置すると共に、前記軸筒後方には塗布液を前方へ付勢し吐出支援させる加圧手段を有しており、また、前記軸筒前方には塗布先が設けられ、その塗布先内部には塗布体がその一部を突出させた状態で配置され、更に、前記塗布先の内径部と塗布体の外径部には塗布液の吐出量を制御するクリアランスを有する塗布具に関し、その１例としては、ボールペンインキやマーカーインキ、糊、修正液、化粧品、絵の具、塗料、薬剤、補修剤などの塗布液と液状のフォロワーを内蔵した塗布具がある。

従来、上記の各種塗布液を用いる塗布具としては、軸筒内に塗布液を収容し、塗布液後方には逆流防止体を配置させ、軸筒先端には塗布先を配置し、軸筒後方に加圧機構を備えたものや、はじめからガスや空気などの圧縮気体を充填したもので軸筒後方の内部空間を加圧した内圧力により塗布液を前方に付勢し、そして、使用時には、塗布具先端を被塗布物に押しつけて塗布液を吐出させるものが多く知られている。
例えば、特開２００１−１３０１８９号公報の軸筒後方に加圧機構を備えたボールペンや、特開２００２−２０５４８４号公報の加圧ガスが充填されたボールペンリフィールなどである。
上記塗布具は、軸筒後方に加圧機構を備えたり、ガスや空気などの圧縮気体を充填して内部空間を加圧する内圧力により、塗布液を前方に付勢し、そして、被塗布物に球状塗布体を押しつけることで前記軸筒内の塗布液を吐出するものである。
因みに、内圧力や、塗布先内のクリアランスは、塗布具や塗布液の用途に応じ、最適な吐出が得られるよう設定されている。
特開２００１−１３０１８９号公報特開２００２−２０５４８４号公報

ところで、前記塗布具における液状のフォロワーは、内蔵される塗布液の蒸散を防止することや、製品の熱かけや落下などの衝撃試験により、塗布液が軸筒内で移動したり、外部へ漏れたりすることを防止すること、更には、軸筒内壁面への塗布液の残留を防ぐ、いわゆる掻き取り性を良くする為に配置されるものであり、塗布液の消費に伴って移動、追従するようになっている。
この液状のフォロワーは、塗布液の移動や漏れを防止するために粘度を上げる方が良いが、高粘度になるとフォロアーの流動性が鈍くなる為、塗布液の吐出が減少したり、出にくくなってしまう。その為、軸筒後方の内圧力を高くしなければならなかった。そして、内圧力を高めるには、例えば、加圧機構方式のものであれば多くの加圧操作を必要とし、又、圧縮空気などの充填方式のものであれば、より高圧にする必要があり、取り扱いや機密性点で問題が発生しやすく、それ故に、多大な研究・開発が必要になってしまう。よって、塗布液の移動や漏れがなく、内圧力の加圧方法が適切になるように、また、塗布液の消費に追従させる必要もあるため、フォロワーの粘度は極力低く設定されているのが実情である。

しかし、フォロワーの粘度を低く設定しているので、塗布液が塗布先を通過して吐出するのと同様に、フォロワーも塗布先を通過しやすくなってしまっている。この現象に加え、塗布液を使い終わった時点でも、加圧機構による加圧操作や圧縮空気による残留圧力によってフォロワーの後方内部は依然加圧状態にあるため、フォロワーが塗布先より吐出しやすくなっている。そして、前記加圧操作や圧縮空気による内圧力が限界を超えていると、フォロワーが吐出してしまう。この様に、フォロワーが吐出する状態になってしまうと、塗布液とフォロワーが混合した状態で、又、フォロワー単体で吐出、つまり、本来の目的とは相違した状態で吐出してしまい、使い終わったことが分かりにくく、又、本来の目的である筆記や消去が出来ないといった問題が発生してしまっていた。更に、フォロワーは乾燥しにくい性質であるため、乾燥前に触れてしまうと被塗布面を汚したりする原因となり、使用者にとっては不快感のあるものとなってしまっていた。
本発明は、逆流防止体である液状フォロワーを有する塗布具において、製品の使い終わりにフォロワーが吐出しないか、或いは、万が一吐出しても極めて少ない吐出量となる塗布具を提供することを課題とする。

本発明は、軸筒内に塗布液が収容され、前記塗布液の後方には、その塗布液の減少に伴って移動する逆流防止体である液状のフォロワーを配置すると共に、前記軸筒後方には塗布液を前方へ付勢し吐出支援させる加圧手段を有しており、また、前記軸筒前方には塗布先が設けられ、その塗布先内部には塗布体がその一部を突出させた状態で配置され、更に、前記塗布先の内径部と塗布体の外径部には塗布液の吐出量を制御するクリアランスを有する塗布具において、前記フォロワーの粘度を８８〜５０５４（Ｐａ・ｓ）に範囲とすると共に、前記塗布先内径部と塗布体外径部より構成されるクリアランスの断面積をＳ（ｍｍ ² ）、軸筒後方内部に掛かる内圧力をＰ（ｋＰａ）、塗布液収容室に収容したフォロワーの、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度をσ（Ｐａ・ｓ）としたとき、４３＞√σ／（Ｐ×Ｓ）＞１５を満足し、また、前記断面積が０．０２２３〜０．１２０５（ｍｍ ² ）の範囲であり、内圧力が２０〜１００（ｋＰａ）の範囲であることを要旨とする。

本発明に係る塗布具は、軸筒内に塗布液が収容され、前記塗布液の後方には、その塗布液の減少に伴って移動する逆流防止体である液状のフォロワーを配置すると共に、前記軸筒後方には塗布液を前方へ付勢し吐出支援させる加圧手段を有しており、また、前記軸筒前方には塗布先が設けられ、その塗布先内部には塗布体がその一部を突出させた状態で配置され、更に、前記塗布先の内径部と塗布体の外径部には塗布液の吐出量を制御するクリアランスを有する塗布具において、前記フォロワーの粘度を８８〜５０５４（Ｐａ・ｓ）に範囲とすると共に、前記塗布先内径部と塗布体外径部より構成されるクリアランスの断面積をＳ（ｍｍ ² ）、軸筒後方内部に掛かる内圧力をＰ（ｋＰａ）、塗布液収容室に収容したフォロワーの、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度をσ（Ｐａ・ｓ）としたとき、４３＞√σ／（Ｐ×Ｓ）＞１５を満足し、また、前記断面積が０．０２２３〜０．１２０５（ｍｍ ² ）の範囲であり、内圧力が２０〜１００（ｋＰａ）の範囲であることを特徴としたので、塗布液とフォロワーが混在した状態や、フォロワーが単体などで吐出することがほとんどなく、或いは、吐出せず良好な塗布具が得られる。

以下、本発明について添付図面を参照しながら、更に詳細に説明する。図１は実施例の塗布具を示し、図２は図１の要部拡大図である。図１は、内部に塗布液としてメチルシクロヘキサンを主媒体とし、酸化チタン等の白色顔料を分散した修正液を収容した修正塗布具の一例である。
塗布液収容部となるポリブチレンテレフタレートの射出成形品である軸筒２の内部には修正液１が収容されている。軸筒２は、修正液１の主媒体であるメチルシクロヘキサンにより、膨潤、溶解、分解等にて形状変化を生じないもので、且つ、ガス透過性の低い材質であればポリブチレンテレフタレートの他にナイロン１２、エチレンビニルアルコール共重合体などが使用可能である。特に、外部から修正液１の残量等が視認できるようにするために、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、非晶性ナイロン、微結晶性ナイロン、半芳香族性ナイロン、ポリアクリルニトリルなどの透明な材質とすることもできる。また、上記材料のリサイクル材でも構わない。
また、内部に収容する塗布液としては、修正液にこだわらず、水性インキ、油性インキ、染料インキ、顔料インキ、糊、化粧料などでも良い。

軸筒２の先端には、ボール３が回転自在に抱持されたボールペンチップ４が接続されている。ボール３はコイルスプリング５にて前方へ付勢されており、ボールペンチップ４の内縁に液密に当接した開閉弁として機能している。また、ボールペンチップ４内のボール３が配置されている内径部４aとボール３の外径部３aとのクリアランスＣで修正液１の吐出量を制御するようになっている。
尚、本実施例では、塗布先をボールペンチップ、塗布体を球状のボールとしたが、塗布先は管状先体で塗布体を略円筒形状として、管状先体の内径部と略円筒形状塗布体の外径部とでクリアランスを構成し塗布液を制御する構造でも良い。

修正液１の後端界面には、修正液１の消費に伴って修正液１の界面に追従して移動するポリブテンやαオレフィン、グリセリンなどを主成分とした液状のフォロワー６が層状に接触・配置されている。このフォロワー６は、内蔵される塗布液と反応などの影響がない材質により構成されている。フォロワー６は修正液１よりも高粘度の流体であり、修正液１の蒸散を防止したり、修正液１の後方への移動、つまり、修正液１の逆流を防止する役割も担っている。尚、液状のフォロワー６は高粘度になるほど動きが鈍くなり、修正液の吐出支援をしにくくなるなどの問題を発生する危険性がある為、本来の目的を失わない程度の粘度にすることは勿論である。

符号７で示したものは、フォロワー６に浸漬された合成樹脂でできた有底筒状の浮体である。この浮体７の配置は軸筒２の内径が小さい場合、必ずしも必要なものではないが、内径が大きい場合、特に有効であり、前記フォロワー６と共に逆流防止機能を強化するために配置されている。

又、前記軸筒２内部の浮体７の後方空間には、圧縮された気体８が充填されており、軸筒２の後端開口部が尾栓９によって密閉されている。その尾栓９は合成樹脂製であり、例えばポリブチレンテレフタレート、ナイロン，エチレンビニルアルコール共重合体、ポリアクリルニトリルなどのガス透過性の低い材質の射出成形品から形成されているが、金属の切削加工品などから得ても良い。前記圧縮された気体８は、ホコリや水分の除去された気体であることが好ましい。異物によるフォロアー６の変質などを防止するためである。
尚、本実施例では、圧縮空気を軸筒内部にあらかじめ充填する内部圧力充填式構造であるが、軸筒後端に取り付けられるノック部品を押すことにより、軸筒内部が加圧される、ノック加圧機構などにより塗布液を吐出支援する内圧方式でも良い。

符号１０は、軸筒２の先端に着脱自在に取り付けられたキャップであって、保管時の塗布部の保護、乾燥防止の機能を有するものである。

本発明の塗布具においては、塗布液（修正液）や製品形態の用途に応じて必要な吐出量を得るべく、クリアランスＣや内圧力が設定されるので、製品使用後の残留内圧力により、フォロワー６が塗布先（ボールペンチップ）から吐出しない粘度を調整する必要がある。すなわち、塗布液を使い終わった時点で、圧縮空気充填による内圧力の残留でフォロワーの後方内部は加圧状態にあるため、フォロワーの粘度を適切に設定し、塗布先より吐出しないようにするのである。

因みに、製品の使い終わりにフォロワーが吐出しないようにするためには、ボールペンチップ４の内径部４ａ、ボール３の外径部３ａより構成されるクリアランスＣの断面積をＳ（ｍｍ²）、フォロワー６の後方内部に掛かる内圧力をＰ（ｋＰａ）、塗布液収容室に収容したフォロワー６の、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度をσ（Ｐａ・ｓ）としたとき、√σ／（Ｐ×Ｓ）＞１５を満足するよう塗布具を構成することが更に好ましい。

内圧力Ｐは、加圧力およびフォロワー６（浮体７）の後方空間の容積などにより異なるが、圧力計を取り付けることにより、実際にかかっている圧力を測定できるものである。
本発明において内圧力Ｐは、塗布具を組み立て、これに、フォロワーを充填し、筆記動作によるフォロワーの吐出有無を確認した後、軸筒内の内圧力をその軸筒の後部にニードルパイプを差し込み、デジタルマノメーター（（株）岡野製作所製）にて測定した。

フォロワー６の粘度σは、粘度測定器ＣＶＯ５０Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ（ＢｏｈｌｉｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製、英国）を用い、ジオメトリー(直径４０ｍｍ、平行板と円錐の側面とがなす角１°の組み合わせ)をセットし、円錐と平行板の間にフォロワーを充填し、２５℃で測定した。粘度の値は、剪断速度０．０１（１／ｓ）における値を用いた。

クリアランスＣの断面積Ｓは、ボールペンチップ４の内径部４ａ及びボール３外径部３ａを光学顕微鏡で下３桁まで測定し、測定結果より算出した値を用いた。

以下、実施例１〜１１の具体的な条件を表１に記載する。
尚、軸筒は、ポリブチレンテレフタレート材料を用いて内容量１０ｍｌの大きさとした成形物を用い、ボールペンチップ４とボール３から構成されるステンレス製のボールペンペン先を用い軸筒先端に組み立て、軸筒内に後述のフォロワーを２ｍｌ充填した後、２０〜１５０ｋＰａの内圧力で尾栓をセットした。尚、内圧力については前述のように吐出確認後の実測値を用いる。このときの各設定値は、√σ／（Ｐ×Ｓ）＞１５を満足させるものとした。
尚、実施例８、１１については、塗布先を管状先体とし、塗布体を略円筒形状のものを用いた以外は同様の構成である。

又、フォロワーとしては、グリスを用いた。このグリスの組成は、溶剤（関東化学製試薬（株）製）９５．０〜９９．５重量部、増粘剤（日光ケミカルズ（株）社製）０．５〜５．０重量部であり、増粘剤の添加量を変化させて、５種類のフォロワーを得た。これらのグリスの剪断速度０．０１（１／ｓ）のときの粘度は、それぞれ８８ｐａ・ｓ、４９７ｐａ・ｓ、２２０８ｐａ・ｓ、４３５９ｐａ・ｓ、５０５４ｍｐａ・ｓであった。

比較例
以下、比較例１〜８の具体的な条件を表２に記載する。
比較例については実施例と同様の部品構成とし組み立て、このときの各設定値は、√σ／（Ｐ×Ｓ）＜１５となるものとした。
尚、比較例８については、実施例８と同様の構成で、√σ／（Ｐ×Ｓ）＜１５となるものとした。

上記実施例１〜１１及び比較例１〜８により得た塗布具を用いて、フォロワーの吐出確認試験を行った。結果を表３に示す。

フォロワー吐出確認試験
実施例１〜１１及び比較例１〜８により得た塗布具で、６ｍｍ×１８ｍｍの枠内を７〜１０秒程度で「く」の字を連続的に塗り、塗布先よりのフォロワーの吐出有無を確認した。

実施例の構造例断面図。図１の要部拡大断面図。図２の要部拡大断面図。

符号の説明

１修正液
２軸筒
３ボール
４ボールペンチップ
５スプリング
６フォロワー
７浮体
８圧縮気体
９尾栓
１０キャップ

Claims

軸筒内に塗布液が収容され、前記塗布液の後方には、その塗布液の減少に伴って移動する逆流防止体である液状のフォロワーを配置すると共に、前記軸筒後方には塗布液を前方へ付勢し吐出支援させる加圧手段を有しており、また、前記軸筒前方には塗布先が設けられ、その塗布先内部には塗布体がその一部を突出させた状態で配置され、更に、前記塗布先の内径部と塗布体の外径部には塗布液の吐出量を制御するクリアランスを有する塗布具において、前記フォロワーの粘度を８８〜５０５４（Ｐａ・ｓ）に範囲とすると共に、前記塗布先内径部と塗布体外径部より構成されるクリアランスの断面積をＳ（ｍｍ ² ）、軸筒後方内部に掛かる内圧力をＰ（ｋＰａ）、塗布液収容室に収容したフォロワーの、剪断速度０．０１（１／ｓ）における粘度をσ（Ｐａ・ｓ）としたとき、４３＞√σ／（Ｐ×Ｓ）＞１５を満足し、また、前記断面積が０．０２２３〜０．１２０５（ｍｍ ² ）の範囲であり、内圧力が２０〜１００（ｋＰａ）の範囲であることを特徴とする塗布具。