JP5269336B2 - 筆記具用レフィル - Google Patents

Description

本発明は、ボールペン等に用いられる筆記具用レフィルに関し、特に、インキ収容筒内に充填されたインキの逆流による漏出を効果的に防止するためのインキ逆流防止栓の改良に関するものである。

従来のボールペンにおいては、ボールペン使用時にペン先部分を上向きにして筆記した場合の重力の作用、あるいは落下させた時の衝撃等によりレフィル内に充填されたインキが逆流したり、このインキの逆流によってインキが外部に漏れ出て衣服などを汚損するという問題があった。

また、手書きのメモをそのまま電子データとして保存し活用する技術に使用されるいわゆる電子ペンにおいては、上記のようなインキの逆流によるインキ漏れは、内部の電子装置部品等の故障の原因ともなる。

従来の筆記具用レフィルにおけるインキの逆流を防止するための手段としては、スポンジ等の高分子多孔質体をレフィルの後方部に充填して逆流防止栓とすることが一般的である。さらに、この他にも種々の逆流防止栓が提案されている（特許文献１〜４参照）。

しかしながら、従来提案されているインキ逆流防止栓は、良好な筆記を可能にする通気性とインキの逆流に起因する漏出防止の相反する二つの特性の双方を調和的に達成させる上では必ずしも十分満足のいくものではない。

たとえば、従来の高分子多孔質体をインキ逆流防止栓として適用する場合は、インキ収容筒の内径よりもかなり大きな形状の高分子多孔質体を圧縮しながらインキ収容筒に挿入し所定の位置に配設しなければならないが、この圧縮工程はインキ逆流防止栓を介した空気流量のバラツキを生じさせる要因となっている。このような通気性のバラツキは、筆記性の低下もしくはインキ漏出のいずれかを発現させる要因となり、レフィルの製造歩留まりの低下をもたらす。

一般に、通気性を重視するあまり空気流量を大きくすると、インキ逆流漏れ防止効果が乏しくなるので注意が必要である。一方、インキ逆流漏れ防止効果性能の増大を図って空気流量を低く設定すると、通気性がいきおい低下して筆記不良をもたらす結果となる。
特開２０００−１９０６８４号公報 特開２００４−１２２６０４号公報 特開２００４−１４８７５３号公報 実公昭６２−２８４５０号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、良好な筆記特性を保持しながらインキの逆流や漏出の効果的な防止が図られた筆記具用レフィルを提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る筆記具用レフィルは、インキ収容筒と、このインキ収容筒の先端部に配設されてなる筆記体と、前記インキ収容筒の後方部に配設されて該インキ収容筒内に充填された筆記具用インキの逆流による漏出を防止するためのインキ逆流防止栓とからなる筆記具用レフィルにおいて、前記インキ逆流防止栓が、捲縮加工された単繊維を収束一体化してなる繊維収束体であって、前記筆記具用インキの溶媒に対して膨潤性を有する繊維収束体からなることを特徴とする。

本発明の好ましい態様においては、上記筆記具用インキは油性ボールペンインキである。

また、本発明の好ましい態様においては、上記繊維収束体が、ナイロンの単繊維をウレタン系接着剤で固着されたものからなる。

本発明に係る筆記具用レフィルは、インキ逆流防止栓が、捲縮加工された単繊維を収束一体化してなる繊維収束体であって、当該筆記具用インキの溶媒に対して膨潤性を有する繊維収束体からなるので、インキの逆流防止と良好な筆記性の双方においてすぐれた効果を奏する。

上述したように、本発明による筆記具用レフィルは、インキ収容筒と、このインキ収容筒の先端部に配設されてなる筆記体と、前記インキ収容筒の後方部に配設されて該インキ収容筒内に充填された筆記具用インキの逆流による漏出を防止するためのインキ逆流防止栓とからなる筆記具用レフィルにおいて、前記インキ逆流防止栓が、捲縮加工された単繊維を収束一体化してなる繊維収束体であって、前記筆記具用インキの溶媒に対して膨潤性を有する繊維収束体からなることを特徴とする。

以下、図面を参照しながら本発明による筆記具用レフィルについて、ボールペン用レフィルを例にとって具体的に説明する。

図１の実施態様に示すボールペン用レフィル１は、金属ないし合成樹脂からなるインキ収容筒２の先端部に、筆記体としてボール３を回転自在に抱持したチップ４が装着され、インキ収容筒２の内部には油性インキ５が充填されている。レフィルの製造工程においては、インキ収容筒２に油性インキ５を充填するとともに上記チップ４を装着したのち、遠心機（図示せず）によってチップ４内の空気を排出し、インキ収容筒２の後方部に、インキ収容筒２内に充填された油性インキ５の逆流による漏出を防止するためのインキ逆流防止栓６が装着され、ボールペン用レフィル１が完成する。

本発明においては、上記インキ逆流防止栓６が、捲縮加工された単繊維を収束一体化してなる繊維収束体からなり、この繊維収束体は筆記具用インキの溶媒に対して膨潤性を有する繊維収束体からなる。

本発明において、「繊維収束体」とは、合成樹脂等の単繊維に捲縮加工を施したものを収束し一体化した材料を意味する。また、この場合の「捲縮加工」とは、繊維に捲縮性を付与する加工を意味し、一般に捲縮とは、繊維が縮んで規則的ないし不規則に屈曲している状態をいう。また、一般に、繊維の捲縮状態には様々な形態があり、屈曲の形や程度によって捲縮性の程度が評価される。通常、この捲縮加工は、繊維に嵩高さと伸縮性を与えるために行われる場合が多いが、本発明においては、繊維収束体の硬度や通気性を最適範囲に設定する上で重要である。捲縮加工は従来公知の方法で行われ得る。このような捲縮繊維を接着剤を用いて圧縮収束することによって、繊維の側面が相互に部分接着された繊維収束体が得られる。このようにして得られた繊維収束体は、一定の気孔率を有しているため、インキ収容筒内に配設した際の空気流量を、良好な筆記を可能にするための所定の範囲とすることができる。

上記のような繊維収束体の原料となる繊維としては、ナイロン６、ナイロン６，６等のナイロン繊維、ポリアクリロニトリル等のアクリル繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、共重合ポリエステル繊維等のポリエステル繊維、ポリプロピレン等のポリオレフィン繊維、塩化ビニル繊維等の合成繊維、レーヨン等の半合成繊維、羊毛、綿等の天然繊維等を好ましい例として挙げることができ、これらの繊維を１種もしくは２種以上混合して用いることもできる。上記の中でもナイロン６、ナイロン６，６等のナイロン繊維が特に好ましく用いられ得る。

上記繊維は、１〜５デニールの範囲が好ましく、特に好ましくは２〜４デニールである。

また、捲縮繊維の圧縮による一体化の際に用いる接着剤としては、ウレタン系接着剤、フェノール系接着剤、メラニン系接着剤が例示できるが、接着強度、接着後の繊維収束体の最適硬度、柔軟性および弾力性を考慮すると、ウレタン系接着剤が最も好ましい。なかでも、ウレタン系接着剤としては、ポリウレタンを主剤とし、ポリイソシアネートを硬化剤とする接着剤が好ましく用いられ得る。

上記の繊維の種類ならびに接着剤の選択は、本発明によるインキ逆流防止栓の膨潤性を制御する上で適宜最適の組み合わせが適用され得るが、本発明においては、ナイロン繊維とウレタン系接着剤との組み合わせが特に好ましい。

上述した繊維収束体６の形状は特に限定されるものではなく、略円錐形、略紡錘形、略球形などで形成することができる。本発明においては、インキ収容筒２に内部に嵌着して配設し得る略円柱状の形態が特に好ましい。

さらに、繊維収束体の形状としては、円柱形状の該繊維収束体の外径がインキ収容筒の内径よりも約１．０１〜１．２０倍程度大きいことが好ましい。繊維収束体の外径サイズをこの範囲に制御することによって、インキ収容筒内部への繊維収束体の定着性をすぐれたものとすることができる。さらに、面取り工程等が必要の無い略円柱形状にすることによって、製造コストを低減化することができる。

本発明においては、上記の繊維収束体が、筆記具用インキの溶媒に対して膨潤性を有することが重要である。すなわち、通常時は十分な空気流通量を確保し、良好な筆記追従性を発揮しつつ、一旦インキが逆流した際には繊維収束体が筆記具用インキの溶媒によって膨潤し、該繊維収束体内部の空隙を閉塞するので、効果的にインキの逆流を防止することができる。さらには、繊維収束体内部に含浸したインキは、膨潤により溶媒が繊維収束体に吸収されることにより固形分濃度が増大する結果、粘度が増し、流動性が低下することで逆流防止機能が増大する性質も有している。

本発明においては、このような溶媒膨潤性と上述した捲縮加工による特性の組み合わせによって、良好な筆記性を与える通気性（空気流量）とインキの逆流漏れ防止効果の双方を向上させることができる。

本発明において、繊維収束体が筆記具用インキの溶媒に対して膨潤性を有するとは、溶媒が繊維収束体に吸収されてその構造組織を実質的に変化させることなく繊維収束体の容積が増大することを意味する。

本発明において、上記筆記具用インキは油性あるいは水性のいずれも含まれ、したがって溶媒についても油性および水性の双方が包含される。本発明の好ましい態様においては、筆記具用インキは油性ボールペンインキからなり、当該インキに用いられる溶媒としては、２−フェノキシエタノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセリン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルなどを１種もしくは２種以上混合して用いられ得る。

本発明における溶媒膨潤性としては、２−フェノキシエタノールまたは（および）ベンジルアルコール中に繊維収束体を２０℃、１時間の条件で浸漬させた後の断面積および体積の変化率をパーセントで表示した場合において、断面積比が１０１％〜１５０％、好ましくは１１０％〜１３０％であり、体積比が１０２％〜１５０％、好ましくは１１０％〜１３０％の範囲であることが望ましい。

また、本発明において、繊維収束体が、ナイロンの単繊維をポリウレタンを主剤とするウレタン系接着剤で固着させたものからなる場合は、油性インキ溶媒に対して膨潤性を有するとともに水に対しては膨潤しにくい性質を有することから、自然吸湿に起因する空気流量の低下が防止される上で有利である。

さらに、本発明の好ましい態様においては、たとえば円柱状の繊維収束体の長手方向の全長が膨潤後において短くなるような膨潤特性を有することが好ましく、このような場合にあっては、繊維の捲縮度合いが増加することになってインキ流路がさらに塞がれやすくなるため、インキ逆流漏れ防止性能に対してより有利に作用すると考えられる。

さらに、本発明の好ましい態様においては、インキ逆流防止栓を透過する空気流量が、インキ逆流防止栓をインキ収容筒に配設した状態で、２０℃、１０ｋＰａ加圧条件下において、０．５ｍｌ／分〜３００ｍｌ／分の範囲が好ましく、さらに好ましくは５ｍｌ／分〜１５０ｍｌ／分である。空気流量が０．５ｍｌ／分未満の場合は、インキ後端への空気の供給量が少なくなり、空気交替が妨げられることで、筆跡にカスレが生じ、書き味が悪化し、さらには筆記不能になる恐れがある。一方、前記空気流量が３００ｍｌ／分を超えると、インキの逆流が発生した場合に、外部へのインキ漏れを防止することが困難となる傾向が生じる。

本発明によれば、溶媒膨潤性と捲縮加工による特性の組み合わせによって、良好な筆記性を与える通気性（空気流量）とインキの逆流漏れ防止効果という相反する特性の双方を調和的に実現することができたのであり、このことは予想外のことであった。

下記の表に記載の仕様に基づくインキ逆流防止栓を用意し、これが装着された油性ボールペン用レフィルを構成し、下記表に記載の条件で膨潤性、インキ逆流試験、筆記試験ならびに空気流量試験を行った。
なお、下記の表２において、比較例２は参考例である。

膨潤性
２−フェノキシエタノール、ベンジルアルコール、インキ逆流試験で用いた油性ボールペンインキの溶媒（表中では油性ＢＰインキ溶媒と記した）ならびにイオン交換水中に、繊維収束体を２０℃、１時間の条件で浸漬させた後の断面積および体積の変化率をパーセントで測定した値を膨潤度として示す。

すなわち、まず、直径１．８ｍｍ〜２．１ｍｍの繊維収束体を４ｍｍ〜６ｍｍの長さに切断し、略円柱形状の測定試料を作製する。次に、測定試料の直径を倍率４０倍の顕微鏡で測定し、さらに全長をノギスで測定した後、２０℃の環境条件下において、繊維収束体を溶媒中に１時間浸漬する。取り出し後、表面に付着した溶媒を拭き取り、測定試料の直径を倍率４０倍の顕微鏡で測定し、全長をノギスで測定する。当該測定試料の断面積および体積の変化率を、浸漬前の値を１００％として換算し膨潤度を求める。

インキ逆流試験
インキ逆流試験は、上書き筆記によりチップ４内に空気を飲み込ませ、チップを上向きにして垂直に倒立させた後、自重によりインキが逆流防止栓に接するまで予め逆流させた状態のものを各環境条件下において評価を行った。インキは、いずれも同一の油性ボールペンインキを用いた。ここで、あえてインキ逆流試験の前にチップ内に空気を飲み込ませたかについては、逆流防止機能を評価することを目的とするので、チップ内に空気を飲み込ませることで積極的に逆流を生じやすくなる環境を整えるためである。

筆記試験
筆記試験は、ＪＩＳ Ｓ６０３９（ＩＳＯ １２７５７−１）に記載の筆記試験機を用いて評価を行った。インキは、いずれもインキ逆流試験で用いた油性ボールペンインキを用いた。

空気流量試験
空気流量試験は、逆流防止栓が装着されたレフィルをインキと逆流防止栓との間で切断し、逆流防止栓が装着された部位について、レフィル後端部側から加圧空気を送った際に逆流防止栓を通り切断部側へ抜ける空気の流量を測定した。空気量を検知する層流管は、切断部側へつなぎ、逆流防止栓を通り抜けてきた空気が層流管を通り、そのまま大気中へ放出される形態とした。

各試験結果は、下記表１および表２に記載するとおりである。なお、各試験の測定機器と条件ならびに評価基準は以下の通りである。
硬度測定： スプリング硬さ試験機タイプＣ（高分子計器（株）製、アスカーＣ型硬度計（円柱側面測定、単位：ＨｓＣ、度）
充填性の評価：◎易、○可、△難、×不可
空気流量試験： デジタルフローメータ（（株）コスモ計器製、ＤＦ−２８００（２０℃、１０ｋＰａ加圧下で測定、単位：ｍｌ／分））、５００ｍｌ層流管（（株）コスモ計器製、ＬＦ−１０４−５００Ｃ）
筆記試験条件： 筆記角度７０°、垂直荷重１．５Ｎ、筆記速度４ｍ／分（ＪＩＳ Ｓ６０３９に準拠）
筆跡品質の評価： ○はすべて良のもの、×は不良があるもの
書き切りの評価： ○はすべて可のもの、×は不可があるもの
インキ逆流試験の評価： ◎はインキが逆流防止栓の後端部まで含浸しているものがないもの、○はインキが逆流防止栓の後端部まで含浸しているものがあるが逆流防止栓を越えているものがないもの、△はインキが逆流防止栓を越えているものがあるがレフィル外部へ漏出しているものがないもの、×はインキがレフィル外部へ漏出しているものがあるもの

本発明の実施態様に係る筆記具用レフィル概要を示す一部省略した縦断面図。

符号の説明

１ ボールペン用レフィル
２ インキ収容筒
３ ボール
４ チップ
５ 油性インキ
６ インキ逆流防止栓

Claims (3)

1. インキ収容筒と、このインキ収容筒の先端部に配設されてなる筆記体と、前記インキ収容筒の後方部に配設されて該インキ収容筒内に充填された筆記具用インキの逆流による漏出を防止するためのインキ逆流防止栓とからなる筆記具用レフィルにおいて、
   前記インキ逆流防止栓が、捲縮加工された単繊維を収束一体化してなる繊維収束体であって、前記筆記具用インキの溶媒に対して膨潤性を有する繊維収束体からなることを特徴とする、筆記具用レフィル。
2. 前記筆記具用インキが油性ボールペンインキである、請求項１に記載の筆記具用レフィル。
3. 前記繊維収束体が、ナイロンの単繊維をウレタン系接着剤で固着されたものからなる、請求項１または２に記載の筆記具用レフィル。

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