JP4627601B2

JP4627601B2 - 筆記具用ペン芯およびそれを用いた筆記具

Info

Publication number: JP4627601B2
Application number: JP2001053880A
Authority: JP
Inventors: 博史清本; 栄工藤
Original assignee: Pilot Corp KK
Current assignee: Pilot Corp KK
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP2002254882A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は筆記先端とインキタンクとの間に設けられるインキタンク内の圧力変化を調整するための筆記具用ペン芯およびそれを用いた筆記具に関する。さらに詳しくは、その表面の濡れ性改質を容易にする筆記具用ペン芯材料およびそれを用いた筆記具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筆記具用ペン芯（以降ペン芯と省略する）は、毛細管現象を利用して筆記を可能とする筆記先端、中綿などのインキ吸蔵体を用いることなくインキタンクにインキを直接充填する万年筆などの筆記具の筆記先端（ペン先）とインキタンクとの間に装着され、主にインキタンク内の圧力変化を調整するために用いられるものである。
すなわち、ペン芯はいわゆる櫛溝構造などの圧力調整部を有しており、インキタンク内の空気が外気圧の変化や温度上昇などの原因によって膨脹した場合などに、インキタンクから押し出されるインキを筆記先端や空気交替孔などからボタ落ちさせないように一時的にインキを保持する機能を有するものである。
【０００３】
また、ペン芯の後端から筆記先端に接する部分にかけて、毛管力が働く程度の溝を少なくとも一つ形成し、インキタンクのインキを前記溝にて筆記先端に誘導するような機能を有する。したがって、毛細管現象を利用して筆記を可能とする筆記先端とインキタンクに低粘度インキを直接充填する筆記具においては必須の構成なのである。
【０００４】
上記のようなペン芯の機能上、ペン芯表面のインキの濡れ性は重要であり、該濡れ性が不十分であると、インキタンク内より誘導されるインキがペン芯の誘導溝へ円滑に入らなかったり、誘導溝の毛管力がうまく働かずインキを筆記先端に送ることができないなどの筆記不良が発生したり、インキをペン芯で保持する力が弱く、周囲の気圧変化や温度上昇などによってインキが吹き出してしまうこともある。
【０００５】
従来、ペン芯材料には成形性、機械的強度、寸法安定性の面を考えて、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル・スチレン共重合体）またはＡＢＳ樹脂（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）などの使用が一般的である。しかしながらＡＳ樹脂やＡＢＳ樹脂は成型後のそのままの表面状態ではインキに対する濡れ性が悪く、濡れ性を改質して良好なペン芯性能を発揮させるためにはクロム酸混液などの強酸や水酸化ナトリウム液などの強アルカリ液に一定時間浸漬し、表面に親水基を形成させる化学的な親水化処理を行うのが通常であった。
【０００６】
しかし、化学的処理液は環境対策上、好ましくない処理液であることが多く、作業上の危険性もあり、処理後のペン芯の洗浄が不十分であると残留している処理液がインキと反応を起こし筆記具としての性能に致命的な欠陥を及ぼす恐れもある。また、処理工程がかかる分コストも高くなってしまうだけでなく、処理面の濡れ性の持続が経時的に劣化してしまうため改質処理としては不十分であった。また、化学的処理はエッチング工程となるため、外観を損なうことが多く、見栄えの美しいペン芯を得ることができにくかった。
【０００７】
上記以外にも、表層部がシラノール基であるポリシロキサンの層を特定の層厚で表面に形成したものや、エッチング部の全表面に対するエッチング凹部の総面積を特定し、その表面に界面活性剤を分布させたもの、インキ接触面に、アルミナ及び／又はシリカの微粒子を特定の平均間隔で全体に均一に分散付着させたものなどがあるが、いずれも経時的に変化したり、外観が美しくないなどの不具合があった。
【０００８】
また、ペン芯材料を化学的に処理するのではなく、低温プラズマ処理を行い、機械的な表面改質を行ったものもあるが、やはり経時的に効果が無くなってしまうものである上、複雑で入り組んだ形状をしたペン芯の表面全体を均一にプラズマ処理することは事実上困難で、微細なインキ誘導溝などで処理ムラが発生するとペン芯性能自体に問題が生ずることになるので十分ではなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ペン芯のインキの濡れ性等を改質することに関するものであり、安全で時間がかからず、コストもかからない、美しい外観を持った筆記具用ペン芯およびそれを用いた筆記具を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、筆記具用ペン芯の材料として特定の樹脂を用いたことなどによって、本発明の筆記具用ペン芯およびそれを用いた筆記具を完成した。
すなわち、本発明は、
「１．筆記先端とインキタンクとの間に設けられ、インキを誘導し、かつインキタンク内の圧力変化を調整するための筆記具用ペン芯であって、前記筆記具用ペン芯がスチレン−Ｎフェニルマレイミド共重合体とＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂を含む複合材料からなることを特徴とする筆記具用ペン芯。
２．前記筆記具用ペン芯が下記一般式構造を含む熱可塑性樹脂からなる第１項に記載された筆記具用ペン芯。
【化２】

３．第１項または第２項の何れかに記載された筆記具用ペン芯の表面に親水性コート処理を施したことを特徴とする筆記具用ペン芯。
４．毛細管現象を利用して筆記を可能とする筆記先端と低粘度水性インキを充填したインキタンクとの間にインキを誘導し、かつインキタンク内の圧力変化を調整するためのペン芯を備えた筆記具において、前記ペン芯が第１項ないし第３項の何れかに記載された筆記具用ペン芯からなることを特徴とする筆記具。」である。
【００１１】
筆記先端とインキタンクとの間に設けられるインキタンク内の圧力変化を調整するための筆記具用ペン芯の具体例としては、図示したような櫛溝型の形状のものなどが挙げられるが、樹脂押出成形によるインキ中継芯や、ペン先まで一体にしてある樹脂製ペン先などに応用しても構わない。
【００１２】
図１に示した筆記具にて説明すると、図の筆記具は金属製薄板で形成されたペン先を使用したいわゆる万年筆である。図１に示すように、万年筆に使用されるペン先１は、ペン芯２の先端部周面に配置された状態で首筒３の先端部内に圧入嵌合されている。ペン先１には切割溝１ａがペン先１の中央部から先端部１ｂまで形成されている。ペン芯２はペン先１と対向する周面にインキ溝２ａが形成され、インキ溝２ａはペン芯２の末端部まで延長されている。そして、インキ溝２ａはインキタンク４内に連通され、インキタンク４は首筒３の端部に着脱自在に嵌入されている。
【００１３】
したがって、インキタンク４内のインキはインキ溝２ａを介してペン先１の切割溝１ａまで導かれる。そして、ペン先１の切割溝１ａまで導かれたインキは切割溝１ａを介して先端部１ｂまで導かれる。これにより、ペン先１の先端部１ｂを用紙等に接触させて文字等を筆記することができるのである。
【００１４】
一方、図２に示すようにペン芯２には空気溝２ｂおよび圧力調節部としてのコレクタ空間２ｃが形成され、空気溝２ｂはインキタンク４内に連通されている。
また、図３に示すように空気溝２ｂは連絡溝２ｄを介して空気逃溝２ｅに連通され、インキタンク４内のインキがペン先１に導かれて消費されると、インキの消費量に見合う空気量が空気逃溝２ｅ、連絡溝２ｄおよび空気溝２ｂを介して気泡としてインキタンク４内に供給される。このように、インキタンク４内のインキの消費量に見合う空気量がインキタンク４内に供給されることにより、インキタンク４内のインキが十分にペン先１に供給されるのである。
【００１５】
また、コレクタ空間２ｃはインキ溝２ａを介してインキタンク４内に連通されている。コレクタ空間２ｃは、周囲の気圧変化や温度上昇などによるインキタンク４内の空気膨脹でインキタンク４内から溢出したインクを貯える作用をする。
【００１６】
本発明のペン芯は、筆記先端とインキタンクとの間に設けられるインキタンク内の圧力変化を調整するための筆記具用ペン芯であって、その樹脂材料としてＮフェニルマレイミド構造を共重合骨格に有する樹脂を含むことを特徴とするものである。Ｎフェニルマレイミド構造を共重合骨格に持てば、他の構造との共重合は可能であるが、スチレンと共重合したスチレン−Ｎフェニルマレイミド共重合体であれば、複合材料として用いるときにスチレン部分が混練混合する他の樹脂との相溶性を高めるので好ましい。中でも、ＡＢＳ樹脂との相溶性が向上するので、特に好ましい。例えば、下記一般式で表される構造を含む熱可塑性樹脂からなるものがある。
【化３】

【００１７】
本発明のペン芯は、上記、特定樹脂を含むが、この樹脂はＮフェニルマレイミド構造を共重合骨格に持つことで、樹脂表面の性質が良好となり、使用するインキや、さらに処理する親水性コート処理液の濡れ性が向上するものである。具体的には配位されたＣ＝Ｏ結合の極性により水の濡れ性が向上することと推定される。
【００１８】
上記材料により成形されたペン芯は、基本的には脱脂処理だけで使用可能となるが、上記、ペン芯性能をさらに発揮させるために、親水性コートを施すとなお好ましい。
【００１９】
通常ペン芯は射出成形法によって作製されることが多いが、その際に使用する射出金型には表面に離型剤が塗布されており、射出されたペン芯を金型から離れやすくしている。よって、射出されたペン芯の表面には金型から付着したシリコン系の物質に代表されるような離型剤が存在しており、脱脂処理を行い、射出後のペン芯に付着した離型剤を除去し、ペン芯本来の持つ親水性を発揮させたり、親水性コート処理をしやすくすることが必要なのである。
【００２０】
また、ペン芯の寸法および形状は1種類ではなく複数種存在しており、要求されるペン芯性能にも幅があるのが普通である。要求されるペン芯性能によっては樹脂そのものの親水性だけでは性能が十分に達成されない場合もあるため、親水性コート処理によってさらにペン芯表面の親水性を増して性能を向上させることができる。親水性コート処理には水溶性樹脂の水溶液または界面活性剤の水溶液などを用いることができる。
【００２１】
さらに、ペン芯には各種処理の前後において、サンドブラスト処理などの物理的な表面処理を加えて行うこともできる。サンドブラスト処理は、樹脂表面の化学組成を変化させることなく物理的処理を併用することができるため、非常に効果的に作用するものである。
【００２２】
具体的にＮフェニルマレイミド構造を共重合骨格に有する樹脂としては、スチレンと共重合したもの、上記化学式に記載したようなものが挙げられるが、該樹脂は他の樹脂と混練混合した状態で用いられることが多い。例えば、ＡＢＳ樹脂と混練混合したもの等が挙げられる。市販品としては、電気化学工業（株）のマレッカブランドのＫシリーズがあり、K-090、K-095、K-100、K-200、K-300、K-043、K-400、K-510、K-600、K-700などのラインナップがある。このような複合材料は多面的な機能を持たせることが可能で、ＡＢＳ構造によりＡＢＳ樹脂の性能（良成形性、高耐久性、寸法安定性）を持ったまま、スチレン−Ｎフェニルマレイミド樹脂により表面の濡れ性を向上させることができるのである。ＡＢＳ樹脂はペン芯材料として特に有用であるが、ＡＢＳ樹脂に限らず他の基本骨格の樹脂を用いれば、その骨格の樹脂と同様の性質のペン芯材料を得ることは可能である。
【００２３】
Ｎ−フェニルマレイミド構造を有する共重合体と別の樹脂を混練混合する場合は、その性質を目的の物性に合わせるだけで適宜設定可能である。例えば、スチレン−Ｎフェニルマレイミド樹脂とＡＢＳ樹脂を混練混合する場合は、前者と後者の比を１０：９０〜３０：７０程度にするとペン芯材料として好ましい物性となる。
【００２４】
なお、本発明で共重合体や樹脂という表現を執ったものについてその意味は広義のものであり、その他の成分を含む共重合体やポリマーアロイを含むものである。しかしながら、その他の成分を含めて構成すると、その性質が影響することもあるので、他の成分を含まない狭義のものが好ましい。
【００２５】
本発明に用いることのできるペン先や筆記具は、万年筆、プレートペン、ボールペン、フェルトペンなどがあるが、ペン芯による毛細管力を用いるようなタイプであれば適宜使用可能である。
【００２６】
次に本発明のインキに用いることのできる成分について説明する。
本発明の筆記具に用いることのできるインキは、水性インキが挙げられ、水を基本溶媒として、保湿剤や着色剤、樹脂成分などを配合したものが挙げられ、浸透剤や防錆剤、防腐剤等の添加剤も適宜使用される。
油性インキを使用することも可能ではあるが、水性インキを用いた場合ほど、顕著な効果は期待できない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
【００２８】
実施例１〜４および比較例１〜３
表１に記載したように、実施例および比較例のペン芯を各樹脂および必要に応じて表面処理を行い作製し、万年筆用水性染料系黒インキにて各種評価を行った。評価に用いた筆記具は（株）パイロット製デスクペン、インキ物性は、粘度＝１．５ｍＰａ・Ｓ、ｐＨ＝９．４、表面張力＝５０．５ｍＮ／ｍのインキを用いた。
【００２９】
【表１】

【００３０】
それぞれの性能評価は以下のように行った。（ｎ＝１０の平均値）

【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の筆記具用ペン芯材料およびそれを用いた筆記具は、筆記先端とインキタンクとの間に設けられるインキタンク内の圧力変化を調整することができ、環境上好ましくない化学的処理等を使用せずに、その表面の濡れ性を良好に改質でき、エッチング処理やプラズマ処理等の物理的表面改質を行わないので外観の美しいペン芯を得ることができ、優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筆記具の先端を縦方向の断面状態で示した縦断面図
【図２】本発明のペン芯および筆記具のペン先を平面方向から見た状態で示した平面図
【図３】本発明のペン芯および筆記具のペン先を側面方向から見た状態で示した側面図
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った縦断面を示すＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
１ペン先
２ペン芯
３首筒
４インキタンク
５首部筒
６スリット

Claims

筆記先端とインキタンクとの間に設けられ、インキを誘導し、かつインキタンク内の圧力変化を調整するための筆記具用ペン芯であって、前記筆記具用ペン芯がスチレン−Ｎフェニルマレイミド共重合体とＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂を含む複合材料からなることを特徴とする筆記具用ペン芯。
前記筆記具用ペン芯が下記一般式構造を含む熱可塑性樹脂からなる請求項１に記載された筆記具用ペン芯。
請求項１または２の何れかに記載された筆記具用ペン芯の表面に親水性コート処理を施したことを特徴とする筆記具用ペン芯。
毛細管現象を利用して筆記を可能とする筆記先端と低粘度水性インキを充填したインキタンクとの間にインキを誘導し、かつインキタンク内の圧力変化を調整するためのペン芯を備えた筆記具において、前記ペン芯が請求項１ないし３の何れかに記載された筆記具用ペン芯からなることを特徴とする筆記具。