JPS606497A - 合成樹脂製ペン体の製造方法 - Google Patents

合成樹脂製ペン体の製造方法

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JPS606497A
JPS606497A JP58114372A JP11437283A JPS606497A JP S606497 A JPS606497 A JP S606497A JP 58114372 A JP58114372 A JP 58114372A JP 11437283 A JP11437283 A JP 11437283A JP S606497 A JPS606497 A JP S606497A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐摩耗性並びに折曲げ強さ等の物性を向上せ
しめ、筆記寿命が長く、書味に優れ、特に−毛筆様の筆
記具を除く細字書き若しくは細線引き用の筆記具に使用
すると、顕著な効果全発揮し得る合成樹脂製ペン体の製
造方法に＋１）：＋するものである。
従来一般に市販きれている細字書き又は細線引き用の焙
記具は、その大多数のものが直径の細いポリアセタール
樹脂製のペン体全ペン先として使用している。
しかし乍ら、これらの筆記具は、ポリアセタール樹脂製
ペン先の折曲げ強さの実用上の限界により、ペン先ホル
ダーからの筆記先端の露出長に制約を受け、ペン先の直
径がｇ、８ｍｍの場合で通常１．０乃至１．５ｍｍ程度
の露出長の位記先端のものとして使用に供されている。
従って、折曲げ強さに優れ＼露出長を長くしても真直性
を維持し折れにくい合成樹脂製ペン体であることが要望
されていた０ また、この種のポリアセタール製ペン先は一般に市販さ
れる上質紙或いは複写機用上質紙等の紙面上における１
００９程度の電圧下での筆記により、筆記距離１００ｍ
当りおよそ０．０１５朋乃至０．２５０　ｍｍの先端摩
耗を生ずる。従って、常時使用する紙質によっては、単
記先端が摩滅し、筆記寿命が５００ｍ程度の筆記距離し
か得られないことも必り、耐摩耗性の良好な合成樹脂製
ペン体の開発が要望されていた。
更には、毎記其の筆記寿命は、使用するインクの組成の
主溶媒成分が水、有機溶剤又はこれらの混合溶媒である
ことによっても、相当の差異が生ずることもある。この
ため、良好な耐薬品性と耐有機溶剤性を前記物性と共に
併せもつような合成樹脂製ペン体であることが要望され
ていた。
そこで、本発明者等は、このような従来の筆記具用ペン
体の有する欠点を一挙に解決し、筆記性能が飛Ｒ的に向
上し、伍記寿命が長く、計味に優れた合成樹脂製ペン体
を開発するべく鋭意研究したところ、合成樹脂製ペン体
の具備すべき諸物性がその製造過程での結晶化状態如何
によって強く影響されることを見い出し、これに基づい
て効果的な結晶化状態を得るべく更に実験を重ねた結果
、熱可塑性の結晶性合成樹脂の押出−冷却による製造工
程において、その冷却条件の調整に関連せしめて、延伸
−加熱処理という付加的加工処理を、しかも、特定の条
件下にｆｔｊ制御して施すことによって、分子配向され
た配向結晶と該配向結晶間に分散して生長せしめた微細
な無配向結晶と残余の非結晶質とから成る混晶状態を呈
せしめることが、極めて有利に解決し得るとの知見を得
、ここに本発明を完成したのである。
即ち、本発明の要旨とするところは、適宜の開孔形状の
成形ダイスより溶融状態にある熱口■塑性の結晶性合成
樹脂を押出成形するとともに、該合・成樹脂を可能な限
り非結晶質状態となるように速やかに冷却して連続状の
異形断面ロッドを形成し、該ロッドを前記合成樹脂のガ
ラス転移点乃至融点未満の範囲にある適宜な温度条件の
下で軸線方向に延伸しながらその直径を縮小してその合
成樹脂分子の配向結晶化を図った毛細管を有するモノフ
ィラメント状芯体を形成し、 該芯体を更に加熱処理して、前記配向結晶間に微細な無
配向結晶全生長させてその合成樹脂分子の結晶化を促進
し、配向結晶と該配向結晶間に分散して生長せしめた微
細な無配向結晶と残余の非結晶質どから成る混晶状態の
棒状芯体を得ること′（ｆ″特徴する合成樹脂製ペン体
の製造方法、にある。
以下、本発明について詳細に説明する。
合成樹脂製ペン体としては、前述のとおり、耐摩耗性、
折曲げ強さ等の物性が俊れたものである必要があるが、
この点、不発明者等の得た知見によれば、そのためには
、ペン体の結晶化状態を前記の如き混晶状態にする必要
がある。
即ら、１ず、熱可塑性の結晶性合成樹脂の分子を配向結
晶化せしめる。これによす、筆記時の紙面との摩擦によ
る筆記先端の摩耗に対し、優れた抵抗性を有することと
なる。
また、この配向結晶間に微細な無配向結晶を生長式せる
ことにより、結晶化度が上昇し、その結晶化状態がさら
に緻密な混晶構造となる。これにより、配向結晶の緩和
現象が防止され、優れた剛直性と折曲げ強さを有するも
のとなる。また、配向結晶間に分散して生長させた微細
な無配向結晶は、筆記先端に外部応力が作用した場合に
、配向結晶化に伴うペン体の軸線方向への亀裂の生じ易
さを防止する作用がある。更に、この無配向結晶が残余
の非結晶質問に微細な結晶として無数に生長しているこ
とは、非結晶質部が一般に外部応力に対して変形又は塑
性変形し易いことを防止する効果がある。これにより、
ペンの筆記先端は、紙面に対し、合成樹脂分子の配向結
晶と、微細な無配向結晶と残余の非結晶質とからなる混
晶状捗σ゛分子表面が接することとなる。
従って、以上のような混晶状態を得ることによって、姶
記時の筆記先端部に加わる外部応力、すなわち、圧縮２
曲げ、並びに摩擦等に対し優れた強さと耐久性とを有す
るものとなり、筆記寿命が長く、良好なη１味のペン体
とすることが出来る。
本発明においては、か＼る結晶化状態のペン体を得るた
めに、その製造条件を次のように規制するものである。
第一に、熱可塑性の結晶性合成樹脂を用い、適宜の開孔
形状の成形ダイスから押出成形した後の冷却を速やかに
行い、合成樹脂を一旦可能な限り非結晶質状態にする必
要かある。それには、結晶化速度が比較的遅く、従来、
素仰としてそれ程適切でなかったような結晶性合成樹脂
材料全使用するのが好ましい。結晶化速度が速く、非結
晶状態のロッドを形成することの内器な結晶性合成樹脂
は、一旦球晶状に生長してしまった結晶が配向結晶化の
際に大きな引張応力により延伸されることとなるので、
製造上からも製品の機能面からもあ１り適切ではない。
素材を適切に選らぶならば・通常の冷却条件で冷却固化
することができる。
第二に、冷却固化後に所定の温度で延伸し・非結晶質状
態にある合成樹脂分千金配向結晶化せ（２めて非結晶質
の分散化を図る必要がある。
延伸する際の加熱温度信性としては、使用する結晶性合
成樹脂のガラス転移点乃至融点未満の温度範囲から適宜
選択できるが、好壕しぐにガラス転移点乃至軟化点の範
囲内の温度である。例えば、ポリエチレンテレフタレー
ト樹脂の場合には、９　＋１°Ｃ乃至１５０℃の範囲か
ら選択するのが適当であり、これにより結晶化度０．１
５以下の非結晶Ｔ１状態から配向結晶化全図ることがで
きる。
また、ロッドを延伸する際の倍率は、配向結晶化による
非結晶質の分散が効果的に達成できる程度の倍率にする
。即ち、その倍率が小さすぎると、配向結晶化しなかっ
た残余の非結晶質が次工程の加熱処理により無配向結晶
化する際に巨大な球晶状となり、失透して白化する現象
を呈するため、結晶化度が高くなる程近性が劣化し、脆
くなるので、次工程の加熱処理により失透現象全実質的
に・抑制し得る程度の倍率とする。しかし、倍率を大き
くしすぎると、過度に配向結晶化して非結晶質が減少し
、したがって、次工程の加熱処理において、無配向結晶
の生成が阻害される惧れがあるので、望ましくない。ま
た、複雑な断面形状のロッドの場合には、倍率を大きく
しすぎると、その形状維持が困維となることもある。
第三に、延伸後、得られた毛細管を有するモノフィラメ
ント状芯体に対し、更に加熱処理を施して、配向結晶間
に微細に分散化した非結晶質の無配向結晶化全促進する
必要がある。加熱温度、時間等の条件は結晶化促進程度
に照らして適宜定め得るが、軟化点温度付近まで高めて
長時間加熱する場合には、合成樹脂分子の酸化分解を防
止する意味から、非酸化性のガス雰囲気又は真壁中で行
うことが望ましい。
この加熱処理による結晶化促進後の棒状芯体の結晶化度
とじては、使用する結晶性合成樹脂材料のもつ最大到達
結晶化度に近い程、物性の向上を図ることができる。例
えば、ポリエチレンエレフ・タレートの場合には、最大
到達結晶化度は約０．６であり、混晶状態にある結晶化
度を０．４５以上とするのが好ましい。
次に、本発明の実施例を示す。
実施例１ 第１図に示すように、ホッパー１から押出成形機２内に
供給した溶融状態にあるポリエチレンテレフタレート樹
脂を、そのシリンダーヘッドに取付けた適宜の開口形状
を有する成形ダイス３から押出して、縦方向のインキ導
通用毛細管となるを隙を形成した溶融線状体を成形し、
引き続き、この線状体を可能な限り非結晶質状態にする
ため、冷却水槽５に浸漬して速やかに冷却固化し、内径
が］、６朋の透明な連続状の異形断面ロッド４　を形成
した０このロッドは、密度法により合成（：ｊＪ　１ｉ
ａｒの結晶化度を測定したところ・約０・０７であり・
大部分の分子が非結晶質状態であることが確認できた〇 次に、この異形断面ロッド４を調整ローラー６を介して
加熱炉７に導き、約１３（１”（Ｅの温度条件下で加熱
しなから引張応力を加え、長さ比で約４倍に連続的に延
伸し、直径が０．８朋でインキ導通用毛細管を有するモ
ノフィラメント状の芯体８′ｔｌ−形成した。このとき
の芯体は、前記と同様に密度法により合成樹脂の結晶化
度全測定したところ、約０．１７に上昇しており、延伸
による配向結晶化が生じ、分子配向された配向結晶を生
成していることが確認できた。
更に、この芯体８を非酸化性琢囲気（窒素ガス）加熱炉
９に専き、軸紛方向の収縮を防止しながら、約２ＵＯ’
０で３０分間、加熱処理して、その合成樹脂の未配向状
態にある非結晶質部の結晶化を促進し、透明な棒状芯体
ｌＯを得、所定の長さに切断した後、ペン体形状［成形
したＯこの加熱処理後の棒状芯体ｌＯは、前記と同様に
密度法により合成樹脂の結晶化度を測定したところ、更
に結晶イヒ度が促進されて約０．５３にまで到達してお
り、前記の配向結晶化により分散化した非結晶質部が球
晶状に巨大化することなく、微細な無配向結晶として配
向結晶間に生長し、前記の配向結晶並びに・残余の非結
晶質と共に混晶状態の分子結晶構造ヲ呈していることが
確認できｒｃ。
得られたペン体の形状を第２図に示す。同図中、ペン体
１１は両端にインキ吸収端１２及び筆記端１３を備えて
おり、断面図（ロ）に示す如く、インキ導通用毛細管１
２を有している。なお、（ハ）は他のペン体例（断面図
）である。
実施例２ 本発明における延伸の効果全訳らべるため・次のような
実験を行った。
即ち、前記実施例で冷却同化により得た非ｆ、１品賀状
態にある透明な異形断面ロッド４・に対し、ｌ＋５゜伸
倍数′（ｉ−１（無延伸）から４．５贅で褒化させて１
８０℃で延伸し、引き続いて加熱処理して結晶化度約０
．５３’！で結晶化を促進した０加熱処理欲に成形して
得たペン先について摩耗試験及び曲げ強度試験を行った
。その結果を第８図に示す。なお、摩耗試験については
、通常のペン先摩耗試験にて国産上質複写用紙にＩＵＵ
ｍ部記し前記きの筆記先端の摩耗量で示し、曲げ強度は
、支点間シζ載置したペン体に一定量の撓みを与えたと
きの反発力（荷重）として示しである。
同図かられかるように、無延伸状態で加熱処理した場合
（本発明外〕には、巨大化した球晶が生成した結果、失
透して白化し、最大到達結晶化度に近い程硬く剛性に優
れてはいるものの、脆くて而ｔ　１４’１粍性に劣り、
弾力性に欠けている。なお、白化するのは巨大化した球
晶によ９元が散乱現象を呈するためである。
一万、延伸倍率が２の場合には、極く僅かに透明度が低
下する程度であって、明らかに失透現象が抑制されてお
り、摩耗量が著減すると共に曲げ強度（撓み強度）が改
善される。更に延伸倍率が大きくなると、はぼ先金に透
明なペン先が得られて、１ｉｌｌｌ直性と共に弾力性に
優れ、耐摩耗性が良好となる。
以上の実施例に係るポリエチレンテレフタレート樹脂ｐ
（ＰＥＴ）ペン先と従来のポリアセタールコポリマー樹
脂Ｈ（ＰＯＭ−０）ペン先とをその物性について比較試
験した。その結果を表−１乃至表−３に示す。
表−１は耐摩耗性についてのものである。摩耗試験は、
通常の試験機を使用し、外径ｏ、５ｍｍｗのペン先を筆
記角度７０°、荷重１（１０，９、速度９ＩＩｌ／ｎ］
ｉｎの筆記条件の下に１００　ｍ筆記せしめ、各々の筆
記先端の摩耗量（ｍｍ　）を調らべた。なお、紙質によ
って生ずる摩耗特性の差異を明瞭にするため、筆記用紙
として、国産上質紙Ａ１国産−ヒ質複写用紙Ｄ、欧州に
於ける筆記試験用紙Ｂ、米国に於ける年配試験用紙ＣＬ
Ｉ）４種を使用した。
表−１各種筆記紙に対するペン先の摩耗１１（（ｉｏｏ
ｍ筆記当り摩耗量（ｍす〕 ＼ＰＥＴベン先の摩耗片全１としたときの両者の摩耗比
である。
同表より明らかなように、いずれの紙質を使用した場合
でも、本実施例の合成樹脂製ペン先は、従来のペン先の
％以下の摩耗水準にあり、優れた耐摩耗性を示している
ことがわかる。
表−２は、極細直径の棒状芯体金ペン先とする場合に７
ｆｆ　夢なｌ侍性である折曲げ強さについてのものであ
る。試験方法は、鉛筆芯の強さ試験と同様の要領にて、
ペン先ホルダーから露出する筆記売文１．１の長さ（ｒ
−柚々変化芒せ、屈曲降伏点（角度６０°）に於ける陶
荷重（ＩＣ９）を調しべた。
衣−２折曲げ強さ 〔ｌ′Ｃｇ〕 ≠Ｐ　Ｏｔ、ｒ　−Ｃインキの折曲げ強さを１としたと
きの両名の強さ比である。
同表より明らかなように、本実施例の合成樹脂製ペン体
は、通常使用される筆記先端の露出長１．０乃至１．５
朋範囲で、従来のペン先の折曲げ強さを１とした場合、
約１．４倍の強さを示しており、毎記具に於るペン先の
直径を実施例のものより細くする場合にきわめて有利で
ある。又、ホルダーからの筆記先端の露出長を比較的長
くすることができる利点がある。従って、本実施例のも
０’）　ｔｌ、、前記した耐摩耗性と併せ、筆記寿命が
きわめて長くなり、適度な剛直性と弾力性とを有する君
味に優れたペン先であることがわかる。
表−３は、各種のインキ組成分に対する耐薬品性及び耐
溶剤性についてのものであり、外径０．８ｒｎｍ９’、
長さ２５朋のペン先金５０　’Ｏの各種インキ組成分に
８日間浸漬し、外径及び長さの寸法変化率（％）、並び
に曲げ強度（ｇ）を♂４らべた結果であるＯ 同表から明らかなように、インキの組成分に多用される
比較的低級のアルコール類、グリコール類、セロソルブ
等の有機溶剤に対し、従来より殆んどの細書き又は細線
引き用の筆記具のペン先に使用されているポリアセター
ル樹脂の場合、Ｉ）′Ｐ刊し・強度低下しているのに比
らべ、不実ｈｆＩｉ例のポリエチレンテレフタール樹脂
は殆んど強度低下はみられず、また、最も強度低下し易
いエステル類やケトン類に対しても、本実施例の方が優
れている。更に、一部のインキから検出されるＨＣｌ笠
の成分に対しても〜本実施例の万がｉ（久注がある。
従って、本実施例のペン先は、いずれのインキ組成分に
対しても、耐薬品性並びに耐溶剤性に優れていることが
わかる。
なお、本発明により得たペン体のｊｆｆ径は・実用上２
〃濡以下とすることが好１しく、１．５ｍｍ以下となる
に伴いさらに顕著な効果全発揮するものであり、このよ
うな細い１α径のモノフィラメント状芯体の周囲に熱可
塑性合成樹脂の套体を被套したＪＪＪ合にはその直径を
２朋以上のものとして使用する°ことができる。
以上、説明したところから明らかなように、本発明によ
れば、筆記具用合成樹脂製ペン体として備えるべき諸物
性のいずれにおいても極めて優れたペン体を提供するこ
とができ、斯界の要請に完全に応え得るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明により合成樹脂製ペン体を製造する工程
例を示す概略説明図、 第２図は得られたペン体を示し、同図中、（イ）は°°
□ペン体の全体図、（ロ）はそのＡ　−Ａ’断面図、（
ハ）は他のペン体例（断面図）全示し、 第３図は延伸加工の際の延伸倍率と耐摩耗性及び曲げ強
さとの関係を示す図である。 ｌ・・・ホッパー　２・・・押出成形機３・・・押出ダ
イス　４・・・異形断面ロッド５・・・冷却水槽　６・
・・ＮＬｉ整ロール７・・・延伸用加熱炉 ８・・・モノフィラメント状芯体 ９・・・雰囲気加熱炉　１０・・・棒状芯体・１１・・
・ペン体　Ｊ２・・インキ吸収端１８・・筆記端　１４
・・インキ導通用毛細管特許出願人　東京帽子株式会社 第２図 （イ） （ロ）　（ハ） 第３図 ｆ　２　３　４　４５ 眞追伸）　通伸倍車（イ幻 ５４７−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　適宜の開孔形状の成形ダイスより溶融状態にある熱
    可塑性の結晶性合成樹脂を押出成形するとともに、該合
    成樹脂を可能な限り非結晶質状態となるように速やかに
    冷却して連続状の異形断面ロッドを形成し１ 該ロッドを前記合成樹脂のガラス転移点乃至融点未満の
    範囲にある適宜な温度条件の下で軸線方向に延伸しなが
    らその直径を縮小してその合成樹脂分子の配向結晶化を
    図った毛細管を有するモノフィラメント状芯体を形成し
    、 該芯体を更に加熱処理して、前記配向結晶間に微細な無
    配向結晶を生長させてその合成樹脂分子の結晶化を促進
    し、配向結晶と該配向結晶間に分散して生長せしめた微
    細な無配向結晶と残余の非結晶質とから成る混晶状態の
    棒状芯体を得ることｔ−特徴とする合成樹脂製ペン体の
    製造方法。 乞　異形断面ロッドに於ける合成樹脂全実質的に非結晶
    質のみの状態にせしめ、配向結晶化の際にモノフィラメ
    ント状芯体に於ける未配向状態の非結晶質の微細な分散
    化を容易にすると共に、該芯体の合成樹脂分子の結晶化
    促進の際に、巨大化した球状結晶の発生を防止する特許
    請求の範囲第１項記載の合成樹脂製ペン体の製造方法。 ＆　配向結晶化を図る際の異形断面ロッドの延伸倍率を
    、モノフィラメント状芯体の合成樹脂分子の結晶化促進
    完了の後において、該芯体の失透を抑制し得る程度とす
    る／ｒ￥許請求の範囲第１項記載の合成樹脂製ペン体の
    製造方法０ ４　結晶化速度の遅い熱可塑性の結晶性合成樹脂を用い
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の合成樹
    脂製ペン体の製造方法。 翫　熱可塑性の結晶性合成樹脂にポリエチレンテレフタ
    レート樹脂を用いる特許請求の範囲第１項記載の合成樹
    脂製ペン体の製造方法。 異形断面ロッドに於ける合成樹脂の非結晶　−質状態を
    密度法による結晶化度として０．１５以下にする特許請
    求の範囲第５項記載の合成樹脂製ペン体の製造方法。 合成樹脂のガラス転移点乃至融点未満の範囲内にある適
    宜な温度条件を９０゛０〜１５０゛Ｃから選択する特許
    請求の範囲第５項記載の合成樹脂製ペン体の製造方法。 異形断面ロッドの延伸倍率を長さ比で少なくとも２倍と
    する特許請求の範囲第５項記載の合成樹脂製ペン体の製
    造方法。 モノフィラメント状芯体に於ける合成樹脂の結晶化状態
    を密度法による結晶化度として少なくとも０．４５とな
    る迄結晶化促進させる特許請求の範囲第５項記載の合成
    樹脂製ペン体の製造方法。 モノフィラメント状芯体に於ける合成樹脂の結晶化促進
    の際、非酸化性ガス雰囲気中で７ＪＤ熱処理する特許請
    求の範囲第６項記載の合成樹脂製ペン体の製造方法。 ＩＬ　モノフィラメント状芯体の加熱温度を合成樹脂の
    ガラス転移点乃至融点未満の範囲内とする特許請求の範
    囲第１項記載の合成樹脂製ペン体の製造方法。
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