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油性圆珠笔

文献发布时间:2024-04-18 19:58:53


油性圆珠笔

技术领域

本发明涉及油性圆珠笔。

背景技术

作为能够在纸面等渗透面上进行书写的书写工具,已知有在墨液筒的前端部具备旋转自如地抱持有球珠的圆珠笔笔尖而成的圆珠笔。

另外,作为能够在塑料材料、牛皮纸胶带等非渗透面上进行书写的书写工具,通常已知有笔端部由纤维束形成的马克笔。在非渗透面上书写时,广泛爱用马克笔。但是,这些马克笔存在各种问题,有改善的余地。

马克笔的笔端部由纤维束形成,因此非常容易破损、变形。若笔端部由纤维束形成,则与书写面的接触成为面接触,因此能够书写粗体字。另外,即使在非渗透面上书写时,也不会如通常的圆珠笔那样依赖球珠的旋转,因此能够根据笔端部的移动充分地涂布墨液。但是,纤维束容易因书写而使前端部产生破损、变形,在长期使用时无法保证固定的书写宽度。特别是在塑料材料、牛皮纸胶带等非渗透面上进行书写时,由纤维束形成的笔端部容易发生变形(例如参见专利文献1、2)。

为了解决这样的马克笔的问题,对于想不采用纤维束而通过像圆珠笔那样的由金属或树脂材料构成的圆珠笔笔尖来形成笔端部的尝试也进行了各种研究。但是,若仅将笔端部由马克笔结构变更为圆珠笔结构并如现有的油性圆珠笔那样使圆珠笔笔尖为金属或树脂材料(例如参见专利文献3),则在以塑料材料、牛皮纸胶带等为代表的非渗透面上会产生完全无法解决的问题。

另外,对于将每200m的墨液消耗量设定为32mg~47mg(以每100m换算为16~23.5mg)的圆珠笔用墨液,尽管能够在纸面上书写,但若仅如此,则笔迹的浓度不充分。此外,在非渗透面(塑料面等)上进行书写的情况下,会产生墨液不会附着于非渗透面、附着不充分的各种问题(例如参见专利文献4)。

此外,在增加了墨液消耗量的情况下,还容易对笔迹干燥性、滴墨(泣きボテ)、晕开(にじみ)等书写性产生影响。另外,若使笔尖前端部处于放置在大气中的状态,则墨液中的溶剂等蒸发,着色剂或树脂等干燥固化,此时在写出时(写出性能)容易发生笔迹飞白(カスレ)。特别是在按压式圆珠笔、旋转送出式圆珠笔等伸缩式圆珠笔的情况下,容易对写出性能造成影响,也会产生新的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006-056946号公报

专利文献2:日本特开2003-176438号公报

专利文献3:日本特开平10-95948号公报

专利文献4:日本特开2011-153199号公报

发明内容

发明所要解决的课题

鉴于上述问题,本发明对作为油性圆珠笔规格的墨液消耗量(圆珠笔规格)、墨液物性/墨液成分(墨液规格)进行了深入研究,从而解决了上述课题。

本发明的目的在于提供一种油性圆珠笔,其可保持较浓笔迹,并且不仅能够在纸面上书写、而且还能够在非渗透面上书写,书写性良好。

用于解决课题的手段

本发明中,为了解决上述课题,提出下述方案:

“1.一种油性圆珠笔,其是在墨液容纳筒的前端部具有圆珠笔笔尖,在上述墨液容纳筒内容纳包含着色剂、沸点140℃以下的有机溶剂、树脂、表面活性剂的油性圆珠笔用墨液组合物而成的油性圆珠笔,其特征在于,上述油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度在20℃、剪切速度200sec

2.如第1项中所述的油性圆珠笔,其特征在于,上述表面活性剂为选自磷酸酯系表面活性剂、硅酮系表面活性剂、具有炔键的表面活性剂、氟系表面活性剂、脂肪酸和脂肪酸酯中的1种或2种以上。

3.如第1项或第2项中所述的油性圆珠笔,其特征在于,上述树脂为选自萜烯酚树脂、松香树脂、苯乙烯-马来酸树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂和丙烯酸类树脂中的至少1种。

4.如第1项或第2项中所述的油性圆珠笔,其特征在于,上述表面活性剂的HLB值为12以下。

5.如第1项中所述的油性圆珠笔,其特征在于,在上述油性圆珠笔用墨液组合物中进一步包含沸点160℃以上的有机溶剂。

6.如第1项中所述的油性圆珠笔,其特征在于,上述油性圆珠笔用墨液组合物进一步包含二氧化硅。

7.如第6项中所述的油性圆珠笔,其特征在于,上述二氧化硅的比表面积为30m

8.如第1项中所述的油性圆珠笔,其特征在于,上述圆珠笔笔尖的球珠在上述墨液容纳筒的延伸方向的移动量为10μm以上50μm以下。”。

发明效果

可提供一种油性圆珠笔,其可增多墨液消耗量而保持较浓的笔迹,并且不仅能够在纸面上书写、而且还能够在非渗透面上书写,使笔迹飞白、滴墨、晕开、干燥性等书写性良好。

附图说明

图1是圆珠笔的一例的截面图。

图2是圆珠笔笔尖的一例的放大截面图。

具体实施方式

本发明的油性圆珠笔是在墨液容纳筒的前端部具有圆珠笔笔尖,在上述墨液容纳筒内容纳包含着色剂、沸点140℃以下的有机溶剂、树脂、表面活性剂的油性圆珠笔用墨液组合物而成的油性圆珠笔。另外,其特征在于,油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度在20℃、剪切速度200sec

本发明中,油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度在20℃、剪切速度200sec

(墨液粘度)

本发明的油性圆珠笔墨液组合物在20℃、剪切速度100sec

关于油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度,若考虑笔迹更浓、在非渗透面上的书写性也良好,优选为200mPa·s以下;若进一步考虑在非渗透面上的书写性,则优选为100mPa·s以下、优选为50mPa·s以下。关于油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度,若考虑滴墨、晕开、笔迹干燥性等书写性,则优选为5mPa·s以上,若进一步考虑,则优选为8mPa·s以上。需要说明的是,关于油性圆珠笔用墨液组合物的墨液粘度,在20℃使用Brookfield株式会社制造的粘度计Viscometer RVDVII+Pro CP-42Spindle进行测定。

(墨液消耗量)

本发明的油性圆珠笔每100m书写距离的墨液消耗量为80mg以上。若每100m书写距离的墨液消耗量为80mg以上,则墨液消耗量增多,笔迹较浓、在非渗透面上也能够书写,无笔迹飞白,可得到良好的书写感受。若进一步考虑,则油性圆珠笔每100m的墨液消耗量优选为100mg以上、优选为110mg以上。若考虑笔迹更浓、在非渗透面上也能够书写、可抑制笔迹飞白,则油性圆珠笔每100m书写距离的墨液消耗量优选为130mg以上。

另外,上述墨液消耗量优选为300mg以下。这是由于,上述墨液消耗量若高于300mg,则容易对抑制墨液从球珠与笔尖前端的间隙漏出造成影响,也容易产生笔迹的滴墨、晕开、笔迹干燥性。若进一步考虑,则上述墨液消耗量优选为250mg以下。若考虑上述效果的平衡,则上述墨液消耗量优选为100mg以上250mg以下。若考虑笔迹更浓、在非渗透面上的书写性、以及笔迹飞白、滴墨等书写性提高全部得以实现,则上述墨液消耗量优选为110mg以上250mg以下,若进一步考虑,则优选为130mg以上250mg以下。

需要说明的是,关于墨液消耗量,在20℃、在书写用纸JIS P3201的书写用纸上,在书写角度65°、书写负荷100g的条件下以书写速度4m/min的速度使用5支试验样品进行螺旋书写试验。将该螺旋书写试验中的每100m书写距离的墨液消耗量的平均值定义为每100m书写距离的墨液消耗量。

本发明中,为了使笔迹较浓,并且进一步在非渗透面上也能够书写、抑制墨液漏出、使书写感受、笔迹飞白、透背、滴墨、晕开、干燥性等书写性全部良好,仅增加墨液消耗量并不充分。因此,需要对于圆珠笔的墨液消耗量A(mg)与球珠直径B(mm)的关系进行研究。

本发明的油性圆珠笔中,将每100m书写距离的墨液消耗量设为A(mg)、将球珠径设为B(mm)的情况下,满足100

关于本发明的上述100600,则产生透背、滴墨、晕开,笔迹干燥性也变差,容易从球珠与笔尖前端的间隙产生墨液漏出。

若考虑笔迹更浓、在非渗透面上的书写性(笔迹飞白、滴墨、晕开、干燥性)、使书写感受良好,则优选为120≦A/B<600的关系。为了使上述效果均衡地良好,优选155≦A/B<600。若考虑在非渗透面上的书写性(笔迹飞白、滴墨、晕开、干燥性),则优选180≦A/B≦550、优选250≦A/B≦520、优选300≦A/B≦500。

需要说明的是,球珠直径没有特别限定,优选为0.1mm以上2.0mm以下的程度,优选为0.3mm以上1.6mm以下的范围。

(有机溶剂)

本发明的油性圆珠笔的油性圆珠笔用墨液组合物包含沸点140℃以下的有机溶剂。由于油性圆珠笔用墨液组合物包含沸点140℃以下的有机溶剂,因此在非渗透面上书写的情况下,笔迹干燥性提高,能够使墨液成分稳定溶解。另外,能够容易使圆珠笔笔尖前端部干燥、容易抑制从球珠与笔尖前端的间隙处的墨液漏出。若进一步考虑,则油性圆珠笔用墨液组合物优选包含沸点120℃以下的有机溶剂。进而,若考虑与着色剂、表面活性剂、树脂的溶解稳定性,以及进一步的笔迹干燥性,则优选包含沸点140℃以下的醇溶剂。若进一步考虑上述效果,则优选低级醇(分子中的碳原子为5以下),优选分子中的碳原子为3以下的低级醇。

作为沸点140℃以下的有机溶剂,可例示出醇溶剂、二醇醚溶剂、二醇溶剂、烃系溶剂等有机溶剂。具体地说,可以举出甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、异丁醇、丁醇、环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷、环戊烷、正庚烷、异辛烷、正辛烷、异己烷、正己烷、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙酮类等。

为了容易得到上述的效果,醇溶剂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物中的全部有机溶剂的含量优选为50质量%以上,若进一步考虑,则优选为70质量%以上、优选为90质量%以上。

关于有机溶剂,优选包含沸点160℃以上的有机溶剂。其原因在于,由于沸点高,因而不容易挥发,容易提高圆珠笔笔尖前端的写出性能、容易抑制笔迹白化。

因此,本发明的油性圆珠笔的油性圆珠笔用墨液组合物优选包含不同种类的有机溶剂。若考虑抑制笔迹白化,则不同种类的有机溶剂的沸点差优选为20℃以上,若进一步考虑,则优选为50℃以上、优选为80℃以上。

特别是在使用沸点140℃以下的醇溶剂作为主要溶剂的情况下,由于笔迹急剧干燥,因而笔迹可能会白化。因此,若使用沸点160℃以上的有机溶剂,则从容易抑制急剧的干燥、能够抑制笔迹白化的方面出发是有效的。若进一步考虑,则优选沸点170℃以上的有机溶剂,优选沸点200℃以上的有机溶剂。进而,在上述有机溶剂中,优选二醇溶剂。

另外,为了均衡地实现非渗透面的笔迹干燥性、墨液漏出的抑制、写出性能、笔迹白化的抑制,优选将沸点140℃以下的醇溶剂与沸点160℃以上的有机溶剂合用来使用。

作为沸点160℃以下的有机溶剂,可例示出醇溶剂、二醇醚溶剂、二醇溶剂等有机溶剂。

为了容易得到上述的效果,沸点160℃以上的有机溶剂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物中的全部有机溶剂的含量优选小于20质量%。若进一步考虑,则沸点160℃以上的有机溶剂的含量优选小于10质量%、优选小于5质量%。

关于有机溶剂,优选将沸点140℃以下的醇溶剂与沸点160℃以上的有机溶剂合用来使用。另外,优选将低级醇(分子中的碳原子5以下)与沸点200℃以上的有机溶剂合用来使用。通过将这些沸点的有机溶剂合用来使用,能够均衡地实现非渗透面的笔迹干燥性、墨液漏出的抑制、写出性能、笔迹白化的抑制。

另外,关于有机溶剂的含量,若考虑溶解性、笔迹干燥性、写出性能等,则相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为10.0质量%以上90.0质量%以下、优选为20.0质量%以上90.0质量%以下。更优选有机溶剂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量为40.0质量%以上70.0质量%以下。

(着色剂)

本发明的油性圆珠笔的油性圆珠笔用墨液组合物包含着色剂。本发明中使用的着色剂不特别限定于染料、颜料等,可适宜地选择来使用。也可以将染料、颜料合用。

当如本发明这样使油性圆珠笔墨液组合物的墨液粘度为300mPa·s以下而成为低粘度的情况下,优选使用染料。这是由于,若使用颜料,则需要考虑颜料分散性的影响。

作为染料,可以举出油溶性染料、酸性染料、碱性染料、含金染料、苯胺黑染料等;或者作为它们的各种成盐型染料等的酸性染料与碱性染料的成盐染料、有机酸与碱性染料的成盐染料、酸性染料与有机胺的成盐染料等种类。这些染料可以单独使用或将2种以上组合使用。

这些之中,若考虑可得到较浓的笔迹,则优选从含金染料、苯胺黑染料和成盐染料中选择。此外,若考虑环境、安全性的影响,则优选选自在染料中不包含铬、铜等金属的苯胺黑染料、成盐染料,若考虑使笔迹更浓,则优选苯胺黑染料。

关于染料,具体地说,可以举出:Valifast Black 1802、Valifast Black 1805、Valifast Black 1807、Valifast Purple 1701、Valifast Purple 1704、Valifast Purple1705、Valifast Blue 1601、Valifast Blue 1605、Valifast Blue 1613、Valifast Blue1621、Valifast Blue 1631、Valifast Red 1320、Valifast Red 1355、Valifast Red1360、Valifast Yellow 1101、Valifast Yellow 1151、Nigrosine Base EXBP、NigrosineBase EX、BASE OF BASIC DYES ROB-B、BASE OF BASIC DYES RO6G-B、BASE OF BASIC DYESVPB-B、BASE OF BASIC DYES VB-B、BASE OF BASIC DYES MVB-3(Orient ChemicalIndustries株式会社制)、Aizen Spilon Black GMH-Special、Aizen Spilon Purple C-RH、Aizen Spilon Blue GNH、Aizen Spilon Blue 2BNH、Aizen Spilon Blue C-RH、AizenSpilon Red C-GH、Aizen Spilon Red C-BH、Aizen Spilon Yellow C-GNH、Aizen SpilonYellow C-2GH、S.P.T.Blue 111、S.P.T.Blue GLSH-Special、S.P.T.Red 533、S.P.T.Orange 6、S.B.N.Purple 510、S.B.N.Yellow 530、S.R.C-BH(保土谷化学工业株式会社制)等。

另外,关于颜料,可以举出无机、有机、加工颜料等,具体地说,可以举出:炭黑、苯胺黑、组青、铬黄、氧化钛、氧化铁、酞菁系、偶氮系、喹吖啶酮系、二酮基吡咯并吡咯系、喹酞酮系、士林系、三苯甲烷系、紫环酮系、苝系、二噁嗪系、金属颜料、珍珠颜料、荧光颜料、蓄光颜料等。

着色剂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为3.0质量%以上30.0质量%以下。这是由于,若小于3.0质量%,则具有难以得到较浓的笔迹的倾向;若高于30.0质量%,则具有容易对墨液中的溶解性产生影响的倾向。若进一步考虑该倾向,则着色剂的含量优选为5.0质量%以上25.0质量%以下,若进一步考虑,则为5.0质量%以上20.0质量%以下。

(树脂)

本发明的油性圆珠笔的油性圆珠笔用墨液组合物包含墨液粘度调整剂、即用于提高对非渗透面的密合性(书写性)的树脂。作为树脂,可以举出酮树脂、酰胺树脂、松香改性树脂、松香改性酚树脂等松香树脂、萜烯酚树脂、烷基酚树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、苯乙烯-马来酸树脂、乙烯-马来酸树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂、丙烯酸类树脂、马来酸树脂、纤维素树脂、石油树脂、苯并呋喃-茚树脂、聚环氧乙烷、聚甲基丙烯酸酯、酮-甲醛树脂、α-及β-蒎烯-苯酚缩聚树脂等。它们可以单独使用或使用2种以上。

这些树脂中,若考虑墨液对非渗透面的密合性(书写性)、墨液漏出的抑制,则优选为选自萜烯酚树脂、松香树脂、苯乙烯-马来酸树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂和丙烯酸类树脂中的至少1种。若进一步考虑,则作为油性圆珠笔用墨液组合物中所包含的树脂,优选萜烯酚树脂、或者苯乙烯-丙烯酸类树脂。

关于萜烯酚树脂,若考虑墨液对非渗透面的密合性(书写性)、墨液中的溶解稳定性,则萜烯酚树脂的羟值优选为300mgKOH/g以下。若进一步考虑,则上述羟值优选为30mgKOH/g以上300mgKOH/g以下、优选为80mgKOH/g以上250mgKOH/g以下、优选为100mgKOH/g以上200mgKOH/g以下、优选为100mgKOH/g以上170mgKOH/g以下。此处,“羟值”是指与1g试样中的羟基相当的氢氧化钾的毫克(mg)数。

关于萜烯酚树脂的软化点,若考虑墨液对非渗透面的密合性、墨液中的溶解稳定性,则优选为100℃以上160℃以下。若进一步考虑,则上述软化点优选为110℃以上150℃以下。此处,萜烯酚树脂(C)的软化点是依据JIS K2207测定的值。

另外,关于苯乙烯-马来酸树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂、丙烯酸类树脂,若考虑墨液对非渗透面的密合性、墨液中的溶解稳定性、笔迹干燥性,则优选酸值为300mgKOH/g以上。若进一步考虑,则该酸值优选为50mgKOH/g以上300mgKOH/g以下、优选为100mgKOH/g以上250mgKOH/g以下。

另外,关于苯乙烯-马来酸树脂、苯乙烯-丙烯酸类树脂、丙烯酸类树脂,若考虑墨液对非渗透面的密合性、墨液中的溶解稳定性,则优选质均分子量为30000以下。若进一步考虑,则这些树脂的质均分子量优选为20000以下,若进一步考虑墨液对非渗透面的密合性,则优选为5000以上,若进一步考虑,则优选为8000以上。

树脂的酸值是指中和1g树脂所需要的氢氧化钾的mg数。质均分子量可以通过GPC求出。

作为这些树脂,具体地说,可以举出YS Polyster U、T、G、S、N、K、TH系列(YASUHARACHEMICAL株式会社制)、Tamanol系列(荒川化学工业株式会社制)等。

若树脂的总含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量少于3质量%,则在得到对非渗透面的密合性(书写性)、抑制墨液漏出的效果方面难以得到充分的效果。另外,若树脂的总含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量超过40质量%,则墨液中的溶解性容易变差,墨液粘度变得过高,容易对墨液消耗量的降低、书写感受、写出性能造成影响。因此,树脂的总含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为3质量%以上40质量%以下,若进一步考虑,则优选为5质量%以上30质量%以下、优选为10质量%以上25质量%以下。

另外,本发明的油性圆珠笔的油性圆珠笔用墨液组合物中,除了上述的树脂以外,还可以适宜地含有曳丝性赋予剂。特别是通过混配聚乙烯吡咯烷酮树脂,可提高墨液的结着性,容易抑制笔尖前端的多余墨液的产生。因此,上述油性圆珠笔用墨液组合物优选含有聚乙烯吡咯烷酮树脂。上述聚乙烯吡咯烷酮树脂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量若小于0.01质量%,则不容易抑制多余墨液的产生。另外,若大于3.0质量%,则在墨液中的溶解性容易变差。因此,聚乙烯吡咯烷酮树脂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为0.01质量%以上3.0质量%以下。若进一步考虑上述理由,则该含量优选为0.1质量%以上2.0质量%以下。作为聚乙烯吡咯烷酮树脂,具体地说,可以举出PVP系列(ISPJapan株式会社制)等。它们可以单独使用或将2种以上混合使用。

(表面活性剂)

本发明的油性圆珠笔的油性圆珠笔用墨液组合物包含表面活性剂。通过使油性圆珠笔用墨液组合物包含表面活性剂,能够实现:对非渗透面的润湿性的提高,不仅能够在纸面上书写、而且还能够在非渗透面上书写,润滑性的提高,以及在将笔尖前端部放置在大气中的状态下该笔尖前端部干燥时的写出性能的提高。

作为表面活性剂,优选为选自磷酸酯系表面活性剂、硅酮系表面活性剂、具有炔键的表面活性剂、氟系表面活性剂、脂肪酸、脂肪酸酯中的1种或2种以上。

表面活性剂中,若考虑通过提高对非渗透面的润湿性而抑制笔迹收缩、能够在非渗透面上良好地书写、提高写出性能,则优选使用磷酸酯系表面活性剂、硅酮系表面活性剂。进而,为了得到容易提高书写感受、写出性能的效果,优选磷酸酯系表面活性剂。另外,作为表面活性剂,优选将磷酸酯系表面活性剂与硅酮系表面活性剂合用来使用。

作为磷酸酯系表面活性剂,具体地说,可以举出具有烷氧基乙基(C

关于磷酸酯系表面活性剂,具体地说,可以举出phoslex系列(SC有机化学株式会社制)、JP系列(城北化学工业株式会社制)、PLYSURF(プラーサーフ)系列(第一工业株式会社制)、Phosphanol系列(东邦化学工业株式会社制)、NIKKOL系列(Nikkol Chemicals株式会社制)等。

磷酸酯系表面活性剂中,若考虑提高写出性能、提高书写感受,则优选从具有烷氧基乙基(C

此外,在磷酸酯系表面活性剂中,若考虑提高在非渗透面的写出性能、提高书写感受,则优选使用具有烷氧基乙基(C

关于上述磷酸酯系表面活性剂,烷氧基乙基(C

作为上述硅酮系表面活性剂,具体地说,可以举出二甲基硅酮、甲基苯基硅酮、聚醚改性硅酮、高级脂肪酸酯改性硅酮等。硅酮系表面活性剂中,若考虑提高对非渗透面的润湿性,则优选使用聚醚改性硅酮。

关于硅酮系表面活性剂,具体地说,可以举出BYK系列(毕克化学(日本)株式会社制)、L系列、FZ系列(Toray·Dow Corning株式会社制)、KF系列(信越化学工业株式会社制)、Silface系列(日信化学工业株式会社制)、Disparlon系列(楠本化成株式会社制)等。

关于上述表面活性剂的HLB值,若考虑提高对非渗透面的润湿性、写出性能、书写感受,则优选HLB值为12以下,若进一步考虑,则优选HLB值为9以下。进而,若考虑墨液经时稳定性,则优选HLB值为3以上,若进一步考虑,则优选HLB值为5以上。

需要说明的是,本发明中使用的HLB值可根据格里芬法、川上法等求出。

表面活性剂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量更优选为0.1质量%以上5.0质量%以下。这是由于,该含量若低于0.1质量%,则具有难以得到所期望的对非渗透面的润湿性、润滑性的倾向,若高于5.0质量%,则具有墨液经时性容易变得不稳定的倾向。若考虑这些倾向,则表面活性剂的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为0.3质量%以上4.0质量%以下,若进一步考虑,则优选为0.5质量%以上3.0质量%以下。

(二氧化硅)

本发明的油性圆珠笔的油性圆珠笔用墨液组合物优选进一步包含二氧化硅。

通过使本发明的油性圆珠笔用墨液组合物进一步包含二氧化硅,即使在20℃、剪切速度200sec

关于本发明的油性圆珠笔用墨液组合物中所包含的二氧化硅,亲水性二氧化硅和疏水性二氧化硅均可使用,若考虑抑制墨液漏出的效果,则优选使用疏水性二氧化硅。

另外,关于二氧化硅,若考虑在油性圆珠笔用墨液组合物中的经时稳定性,则优选使用将二氧化硅利用表面处理剂处理后的物质。关于表面处理,优选按照具有烷基甲硅烷基、烷基硅氧烷、氨基烷基甲硅烷基、甲基丙烯酰基甲硅烷基等作为二氧化硅的表面修饰基团的方式进行表面处理。若进一步考虑抑制墨液漏出,则优选按照具有烷基甲硅烷基作为二氧化硅的表面修饰基团的方式进行表面处理,若进一步考虑,则优选按照具有二甲基甲硅烷基的方式进行表面处理。

另外,上述二氧化硅的平均一次粒径越小,则越容易形成微弱的凝集结构,越容易抑制墨液漏出。因此,二氧化硅的平均一次粒径优选为50nm以下,若进一步考虑,则优选为30nm以下,若进一步考虑,则优选为20nm以下。另外,二氧化硅的平均一次粒径若小于5nm,则该平均一次粒径过小,因而容易对抑制墨液漏出的效果造成影响。因此,二氧化硅的平均一次粒径优选为5nm以上,若进一步考虑,则优选为10nm以上。平均一次粒径(D50)可以通过利用电子显微镜以n=100所测定的值的平均值来求出。

关于上述二氧化硅的比表面积,若考虑抑制墨液漏出的效果,则优选为30m

此处,上述“比表面积”是指每1g的表面积。另外,上述“比表面积”可通过BET法进行测定。

另外,上述二氧化硅的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为0.01质量%以上3质量%以下。这是由于,上述二氧化硅的含量若小于0.01质量%,则难以抑制墨液漏出,若高于3质量%,则容易对墨液经时稳定性造成影响。若进一步考虑墨液漏出的抑制、墨液经时稳定性,则二氧化硅的含量优选为0.01质量%以上1质量%以下,若进一步考虑,则优选为0.01质量%以上0.5质量%以下。

另外,关于上述二氧化硅,作为疏水性二氧化硅和亲水性二氧化硅,例如可以举出AEROSIL系列(NIPPON AEROSIL株式会社制)等。

(有机胺)

关于本发明的油性圆珠笔的油性圆珠笔用墨液组合物,若考虑墨液中的墨液成分的稳定性,优选进一步包含有机胺。作为有机胺,可以举出氧化乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基胺等具有环氧乙烷的胺、月桂胺、硬脂胺等烷基胺、二硬脂胺、二甲基月桂胺、二甲基硬脂胺、二甲基辛胺等二甲基烷基胺等脂肪族胺。这些之中,若考虑墨液中的稳定性,则作为有机胺,优选具有环氧乙烷的胺、二甲基烷基胺。特别是在上述油性圆珠笔用墨液组合物包含磷酸酯系表面活性剂的情况下,通过包含有机胺,经中和而在墨液中稳定,因而容易得到磷酸酯系表面活性剂的效果,因此优选。

另外,关于上述有机胺与墨液中的其他成分的反应性,与伯胺的反应性最强,其次与仲胺、叔胺反应性减小。因此,考虑到墨液经时稳定性,作为有机胺,优选使用仲胺或叔胺。它们可以单独使用或将2种以上混合使用。

此外,若考虑与墨液成分的稳定性,则上述有机胺的总胺值优选为70mgKOH/g以上300mgKOH/g以下。这是由于,该总胺值若高于300mgKOH/g,则反应性强,因而容易与上述成分发生反应,从而墨液经时稳定性容易变差。另外,总胺值若低于70mgKOH/g,则容易对墨液经时稳定性造成影响。若进一步考虑与上述成分的稳定性,则上述总胺值优选为100mgKOH/g以上300mgKOH/g以下的范围,若进一步考虑稳定性,则优选为150mgKOH/g以上300mgKOH/g以下、优选为180mgKOH/g以上280mgKOH/g以下。

需要说明的是,总胺值是表示伯胺、仲胺、叔胺的总量的值,其以与中和1g试样所需要的盐酸相当的氢氧化钾的mg数来表示。

关于上述有机胺的含量,若考虑与墨液成分的稳定性,则相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为0.1质量%以上10.0质量%以下。若进一步考虑对磷酸酯系表面活性剂等表面活性剂的中和,则有机胺的含量相对于油性圆珠笔用墨液组合物总量优选为0.1质量%以上5.0质量%以下,若进一步考虑,则优选为0.3质量%以上3.0质量%以下。

另外,本发明的油性圆珠笔的油性圆珠笔用墨液组合物可以适宜地包含着色剂稳定剂、增塑剂、螯合剂、消泡剂、水、假塑性赋予剂等作为其他成分。它们可以单独使用或将2种以上组合使用。

(圆珠笔)

接着对使用了本发明的油性圆珠笔用墨液组合物的圆珠笔进行说明。

图1是本实施方式的圆珠笔100的一例的截面图。圆珠笔100是油性圆珠笔的一例。

圆珠笔100具有圆珠笔笔芯1。圆珠笔笔芯1是圆珠笔100的替芯。圆珠笔笔芯1具有墨液容纳筒2。墨液容纳筒2是在延伸方向X上较长的筒状。延伸方向X是沿着穿过筒状的墨液容纳筒2的截面的中心的直线的方向。换言之,延伸方向X是沿着圆筒状的墨液容纳筒2的中心轴的方向。

在墨液容纳筒2的内部容纳有油性圆珠笔用墨液组合物10。油性圆珠笔用墨液组合物10为上述本发明的油性圆珠笔用墨液组合物。如上所述,本实施方式中,将油性圆珠笔用墨液组合物称为油性圆珠笔用墨液组合物、墨液组合物或墨液来进行说明。

在墨液容纳筒2的延伸方向X的一端部设置有圆珠笔笔尖4。圆珠笔笔尖4是旋转自如地抱持球珠3的部件。即,圆珠笔笔尖4在墨液容纳筒2的延伸方向X的一端部即笔尖前端部抱持球珠3。

图2是圆珠笔笔尖4的一例的放大截面图。圆珠笔笔尖4具备笔尖主体4A。笔尖主体4A中设置有螺旋弹簧5、墨液流通孔6、墨液流通槽7、球珠座8以及球珠抱持室9。

墨液流通孔6是沿延伸方向X贯穿以供墨液流通的孔部。墨液是油性圆珠笔用墨液组合物10。墨液流通槽7是从墨液流通孔6呈放射状延伸的槽部。球珠抱持室9设置于墨液流通孔6的端部,具有载置球珠3的球珠座8。在球珠座8设置有螺旋弹簧5,将载置于球珠座8的球珠3朝向笔尖前端T的内壁挤压。通过将球珠3载置于球珠座8,可按照一部分从笔尖前端T突出的方式可旋转地抱持球珠3。

当使用具有圆珠笔笔芯1的圆珠笔100进行书写时,从墨液容纳筒2中流出的作为油性圆珠笔用墨液组合物10的墨液从墨液流通孔6经由墨液流通槽7供给至球珠抱持室9所抱持的球珠3。通过向球珠3供给墨液,可在纸面等上利用墨液进行书写。

容纳在墨液容纳筒2中的油性圆珠笔用墨液组合物10为上述本发明的油性圆珠笔用墨液组合物。

本发明的圆珠笔100的圆珠笔笔尖4的球珠3在延伸方向X的移动量优选为10μm以上50μm以下。球珠3在延伸方向X的移动量是指球珠3相对于笔尖主体4A在延伸方向X上能够移动的距离。移动量有时被称为间隙。

球珠3在延伸方向X的移动量若小于10μm,则难以确保所期望的墨液消耗量,难以得到较浓的笔迹、在非渗透面上的书写性、书写感受。另一方面,球珠3在延伸方向X的移动量若大于50μm,则容易对墨液漏出的抑制、滴墨、晕开、笔迹干燥性、透背造成影响。若进一步考虑,则上述移动量优选为20μm以上50μm以下、优选为25μm以上45μm以下。

本发明中,圆珠笔笔尖4的球珠3在延伸方向X的移动量表示在书写开始前的初期状态下圆珠笔100的圆珠笔笔尖4处的球珠3在延伸方向X的移动量。

如上所述,球珠3的直径并无限定。如上述那样,球珠3的直径优选为0.1mm以上2.0mm以下的程度、特别优选为0.3mm以上1.6mm以下的范围。

另外,如上所述,作为本发明的油性圆珠笔的圆珠笔100的每100mm书写距离的墨液消耗量A(mg)相对于球珠3的直径(mm)即球珠径B(mm)之比(墨液消耗量/球珠径=A/B)满足100

另外,本发明中使用的圆珠笔笔尖4的球珠3表面的算术平均粗糙度(Ra)优选为0.1nm以上12nm以下。这是由于,若算术平均粗糙度(Ra)小于0.1nm,则墨液难以充分载置于球珠3表面,在书写时难以得到较浓的笔迹,笔迹容易产生跳线、飞白。算术平均粗糙度(Ra)若高于12nm,则球珠3表面过于粗糙,球珠3与球珠座8的旋转阻力大,因此书写感受容易变差,进而,容易对笔迹的飞白、跳线、线不均等书写性能造成影响。另外,上述算术平均粗糙度(Ra)若为0.1nm以上10nm以下,则容易确保非渗透面上的书写性。更优选上述算术平均粗糙度(Ra)为0.1nm以上8nm以下。需要说明的是,球珠3的算术平均粗糙度(Ra)的测定可通过(精工爱普生公司制造的机型名称SPI3800N)进行测定。算术平均粗糙度(Ra)是根据由该表面粗糙度测定器测定的粗糙度曲线仅沿其平均线的方向提取基准长度,将从该提取部分的平均线到测定曲线的偏差的绝对值合计并进行平均而得到的值。

另外,球珠3中使用的材料没有特别限定,可以举出以碳化钨作为主成分的超硬合金球珠、不锈钢等金属球珠、碳化硅、氮化硅、氧化铝、二氧化硅、氧化锆等陶瓷球珠、红宝石球珠等。

另外,圆珠笔笔尖4的材料可以举出不锈钢、锌白铜、黄铜(Brass)、铝青铜、铝等金属材料、聚碳酸酯、聚缩醛、ABS等树脂材料。若考虑球珠座8的磨耗、经时稳定性、成本,则圆珠笔笔尖4优选为不锈钢制造的笔尖主体4A。

实施例

以下通过实施例对本发明进行具体说明。但是本发明并不限于以下实施例。

实施例1

实施例1的油性圆珠笔用墨液组合物中,采用作为着色剂的染料,作为有机溶剂的低级醇、乙二醇单苯醚,作为表面活性剂的具有烷氧基的磷酸酯系表面活性剂、聚醚改性硅酮,作为有机胺的聚氧乙烯烷基胺,萜烯酚树脂,将其称量规定量,加热至60℃后,使用分散搅拌机使其完全溶解,得到油性圆珠笔用墨液组合物。

具体的混配量如下所述。需要说明的是,使用Brookfield株式会社制造的粘度计Viscometer RVDVII+Pro CP-42Spindle,在20℃的环境下对剪切速度200sec

实施例1(墨液配比)

·着色剂(成盐染料):10.0质量%

·有机溶剂(低级醇:乙醇(沸点79℃)与异丙醇(沸点82℃)的混合物):52.7质量%

·有机溶剂(乙二醇单苯醚沸点245℃):3.0质量%

·二氧化硅:0质量%

·磷酸酯系表面活性剂(具有烷氧基(C

·硅酮系表面活性剂(聚醚改性硅酮、HLB值:6):0.3质量%

·有机胺(聚氧乙烯烷基胺):2.0质量%

·萜烯酚树脂(羟值:160mgKOH/g):31.0质量%

表1~表5中示出测定、评价结果。

实施例2~实施例33

除了如表1~表5所示变更墨液成分和笔尖规格以外,利用与实施例1同样的过程得到实施例2~实施例33的油性圆珠笔用墨液组合物。表1~表5中示出了测定、评价结果。

比较例1~比较例6

除了如表1~表5所示变更墨液成分和笔尖规格以外,利用与实施例1同样的过程得到比较例1~比较例6的油性圆珠笔用墨液组合物。表1~表5中示出测定、评价结果。

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试验和评价

使用利用图1和图2进行了说明的圆珠笔100进行试验和评价。具体地说,将实施例1~实施例33和比较例1~比较例6中制作的油性圆珠笔用墨液组合物(1.0g)容纳在墨液容纳筒2(聚丙烯)中。之后,将旋转自如地抱持有球珠径φ0.38mm的球珠3的圆珠笔笔尖4(延伸方向X的移动量35μm、球珠3表面的算术平均粗糙度(Ra)1nm)安装于圆珠笔笔芯1,将圆珠笔笔芯1填充于墨液容纳筒2中。通过这些处理来制作作为油性圆珠笔的圆珠笔100和比较圆珠笔。

作为圆珠笔笔尖4,使用具有将球珠3挤压至笔尖前端T的内壁的螺旋弹簧5的圆珠笔笔尖4(参照图2)。球珠3的材质是以碳化钨作为主成分的超硬合金球珠(包含钴作为结合材料)。球珠3的直径即球珠径和球珠3表面的算术平均粗糙度(Ra)如表1~表5所示。

使用作为书写试验用纸的书写用纸JIS P3201进行下述试验。

使用实施例1~实施例33的油性圆珠笔和比较圆珠笔,通过上述螺旋书写试验求出每100m书写距离的墨液消耗量(mg)。其结果得到表1~表5所示的结果。另外,将每100m书写距离的墨液消耗量作为A(mg)、将球珠3的直径作为B(mm)而求出A/B的值,将其示于表1~表5。

另外,对作为实施例1~实施例33的油性圆珠笔的圆珠笔100和比较例1~比较例6的比较圆珠笔的球珠3在延伸方向X的移动量进行测定,得到表中所示的结果。表中,“球珠的移动量”是球珠3在延伸方向X的移动量。

对作为实施例1~实施例33的油性圆珠笔的圆珠笔100和比较例1~比较例6的比较圆珠笔进行下述评价。作为书写试验用纸,与上述同样地使用书写用纸JIS P3201。

笔迹的浓淡:通过目视对于通过在书写试验用纸上用手书写而写出的笔迹进行评价。

·较浓且鲜明的笔迹···◎

·较浓的笔迹···○

·实用上没有问题的浓淡的笔迹···△

·较淡的笔迹···×

在非渗透面上的书写性试验1:通过目视对于在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制片上用手书写而写出的笔迹进行评价。

·书写线无收缩、色淡,是良好的书写线···◎

·书写线有收缩、色淡,但可实用···○

·书写线有收缩、色淡,在实用上存在风险···×

在非渗透面上的书写性试验2:通过目视对于在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制片上用手书写而写出的笔迹进行评价。

·笔迹飞白、笔迹滴墨、笔迹干燥性良好···◎

·稍有笔迹飞白、笔迹滴墨、笔迹干燥性,但实用上没有问题···○

·有笔迹飞白、笔迹滴墨、笔迹干燥性,在实用上存在风险···×

写出性能试验:在书写试验用纸中用手书写而写出后,以笔尖前端部伸出的状态在20℃、65%RH的环境下放置24小时。其后,在移动试验中,在下述书写条件下进行书写,对写出过程中的笔迹飞白的长度进行测定。

<书写条件>在书写负荷200gf、书写角度70°、书写速度4m/min的条件下利用移动试验机进行直线书写并进行评价。

·笔迹飞白的长度为1mm以上且小于5mm···◎

·笔迹飞白的长度为5mm以上且小于15mm···○

·笔迹飞白的长度为15mm以上且小于30mm···△

·笔迹飞白的长度为30mm以上···×

书写感受:进行基于用手书写的感官试验并进行评价。

·非常顺滑···◎

·顺滑···○

·顺滑感稍差···△

·不顺畅···×

进一步对使用了包含二氧化硅的油性圆珠笔用墨液组合物的实施例26~实施例33的油性圆珠笔即圆珠笔100进行了抑制加压墨液漏出的试验。

抑制载荷墨液漏出试验:将40g的砝码附加至圆珠笔100,使圆珠笔笔尖4突出并朝下。之后,保持使圆珠笔笔尖4的球珠3与圆珠笔用展示盒的底部抵接的状态,在20℃、65%RH的环境下放置1天,对于从笔尖前端T的墨液漏出进行确认。

·几乎未确认到从笔尖前端T的墨液漏出···◎

·从笔尖前端T的墨液漏出在实用上注意不到···○

·从笔尖前端T的墨液漏出在实用上存在问题···×

实施例1~实施例33中,笔迹的浓淡、在非渗透面上的书写性试验1和书写性试验2、写出性能试验、书写感受、抑制载荷墨液漏出试验均显示出良好的性能。

另外,关于笔迹的浓淡,若将实施例13~16(近似配比)进行比较,则包含苯胺黑染料作为着色剂的实施例14的笔迹最浓。

另外,实施例16的颜料墨液的颜料分散性在实用上也没有问题。

比较例1中,由于未使用沸点140℃以下的有机溶剂,因此笔迹干燥性差,在非渗透面上的书写性试验1和书写性试验2的评价结果劣于实施例。

比较例2中,由于墨液粘度高,因此在非渗透面上的书写性试验1和书写性试验2中产生收缩和飞白,写出性能试验劣于实施例。

比较例3中,由于A/B<100,因此笔迹的浓淡不充分,在书写性试验1和书写性试验2中产生收缩和飞白,写出性能试验劣于实施例。

比较例4中,由于A/B>600,因此在非渗透面上的书写性试验2中,笔迹干燥性劣于实施例,滴墨劣于实施例。

比较例5、6中,由于油性圆珠笔每100m书写距离的墨液消耗量少,因此与实施例相比,笔迹的浓淡不充分,在书写性试验1和书写性试验2中产生了收缩和飞白。

需要说明的是,为了提高写出性能(笔迹飞白)、墨液漏出的抑制,圆珠笔笔尖4优选具备阀机构。阀机构是将旋转自如地抱持于笔尖前端T的球珠3利用螺旋弹簧5直接或经由挤压体挤压至笔尖前端缘的内壁,通过书写时的挤压力使笔尖前端缘的内壁与球珠3产生间隙而使墨液流出的机构。优选通过阀机构使笔尖前端T的微小间隙也在非使用时关闭。

特别是使用在按压式油性圆珠笔、旋转送出式油性圆珠笔等伸缩式油性圆珠笔(伸缩式圆珠笔)的情况下,写出性能、抑制墨液漏出性能是最重要的性能之一,因此是有效的。

另外,本实施例中,方便起见,作为油性圆珠笔,示出了具有将油性圆珠笔用墨液组合物10直接容纳在墨液容纳筒2内的圆珠笔笔芯1的圆珠笔100作为一例。但是,本发明的油性圆珠笔也可以为将轴筒作为墨液容纳筒2、在轴筒内直接容纳油性圆珠笔用墨液组合物10而成的直装式圆珠笔、油性圆珠笔。另外,也可以为将在墨液容纳筒2内容纳有油性圆珠笔用墨液组合物10的结构(圆珠笔笔芯1)直接作为圆珠笔使用的结构。

另外,本实施例中,方便起见,例示出了通过对线材进行切削而形成的圆珠笔笔尖4,但也可以为通过对管材进行挤压加工而形成的圆珠笔笔尖4。

工业实用性

本发明可作为油性圆珠笔应用,进一步详细而言,可作为盖帽式、伸缩式等油性圆珠笔广泛应用。

符号说明

100圆珠笔

10油性圆珠笔用墨液组合物

1 圆珠笔笔芯

2 墨液容纳筒

3 球珠

4 圆珠笔笔尖

技术分类

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