專利名稱：水性圓珠筆用墨水及使用該墨水的水性圓珠筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有新的功能的水性圓珠筆用墨水及使用該墨水的水性圓珠筆。更詳細(xì)地是涉及可向金屬、玻璃、塑料材料等的非浸透性面進(jìn)行書寫的水性圓珠筆用墨水及使用該墨水的水性圓珠筆。
背景技術(shù)：
作為可在紙面等的浸透面上書寫的書寫器具，在墨水筒的頂端部具有旋轉(zhuǎn)自如地夾持著球珠的圓珠筆頂芯的圓珠筆已被人們所知。
另一方面，作為可在金屬、玻璃、塑料材料等的非浸透性面進(jìn)行書寫的書寫器具，一般已知筆端部以纖維束形成的標(biāo)記筆。標(biāo)記筆大致分為采用水性溶劑的水性型和采用油性溶劑的油性型2種，在進(jìn)行粗字書寫或向上述非浸透面進(jìn)行書寫時，被廣泛愛用，但這些標(biāo)記筆具有必然存在的2個課題。
第1個課題，由于筆端部是用纖維束形成的，所以非常容易損壞、變形。若用纖維束形成筆端部，由于與書寫面的接觸成為面接觸，所以可進(jìn)行粗字書寫。另外，即使對于非浸透面的書寫，由于不是一般的圓珠筆地依靠球珠的旋轉(zhuǎn)，所以隨著筆端部的移動可充分涂覆墨水?？墒牵捎跁鴮懯估w維束的頂端部容易損壞、變形，對于長期使用不能保證一定的書寫寬度。特別是在比紙面的硬度高的金屬、玻璃、塑料材料等的非浸透面書寫時，由纖維束形成的筆端部容易變形。
第2個課題，由于采用一般的揮發(fā)性墨水，所以有時短時間卸下帽放置后就不能書寫的情況發(fā)生。標(biāo)記筆如上所述，將筆端部作成纖維束，為了進(jìn)行粗字書寫和向非浸透面實(shí)現(xiàn)良好的書寫，所以設(shè)計(jì)成的從筆端部排出墨水要比圓珠筆大的多。標(biāo)記筆的特征是通過采用揮發(fā)性墨水，能夠適應(yīng)地處理筆跡干燥性和筆跡滲透、背透性。另一方面，吸藏在筆端部的纖維束內(nèi)的墨水成為暴露狀態(tài)，由于干涸發(fā)生急劇的增粘和固化，造成書寫不良。最近，有通過表面處理來延長纖維束的壽命的發(fā)明，但在從墨水吸收體到筆端部的纖維束內(nèi)的墨水總流路中，由于毛細(xì)管作用使墨水流通，所以仍然對于墨水的粘度必須特別注意，沒有代替的方法。
使用染料的墨水的油性圓珠筆用墨水，例如有日本專利公開2002-226760號公報(bào)、日本專利公開2002-36775號公報(bào)。可是，使用的這些任何一種染料，由于隱蔽性低，對于日光照射的耐性差，在外部環(huán)境使用時，有筆跡消失的危險(xiǎn)。
這樣的標(biāo)記筆雖然被廣泛地使用，但由于發(fā)揮作用的部件，其本身必然存在的問題，在使用時受到限制。
通常的水性圓珠筆對于金屬、玻璃、塑料材料等在非浸透面也不能書寫。
這樣的標(biāo)記筆、通常的圓珠筆任何一種都存在著對于非浸透面上都不能書寫的缺點(diǎn)。
專利文獻(xiàn)1日本專利公開2002-226760號公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利公開2002-36775號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容為了解決上述的標(biāo)記筆必然存在的課題，進(jìn)行了各種研究如下，即，不將筆端部作成纖維束而是通過由圓珠筆樣的金屬或者樹脂材料構(gòu)成的圓珠筆頂芯形成?？墒?，筆端部從標(biāo)記筆結(jié)構(gòu)變成圓珠筆結(jié)構(gòu)，僅將筆端部作成金屬或者樹脂的還不能完全解決上述的課題，又遇到了新的課題。即，對于金屬或玻璃、塑料為代表的非浸透面上，在筆端部內(nèi)的球珠支持座表面的阻力比在書寫面上的阻力大，球珠不能旋轉(zhuǎn)。對于球珠，若這樣的關(guān)系成立，就缺少使球珠旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力而球珠不能旋轉(zhuǎn)。只要球珠不旋轉(zhuǎn)，就不能從筆端部排出墨水，就不能進(jìn)行良好的書寫。
另外，在筆端部采用纖維束的標(biāo)記筆，為了使筆端部與書寫面是面接觸，作成均勻的、薄的墨水膜在書寫面上移動。可是，具備可旋轉(zhuǎn)球珠的金屬或者樹脂的筆端部，由于球珠和書寫面成為連續(xù)的點(diǎn)接觸，所以不能作為均勻而薄的墨水膜在書寫面上移動，而是作為厚的膜移動。若在非浸透面上形成厚的墨水膜，則干燥后容易剝離、筆跡的固著性差。另外，對于紙面進(jìn)行書寫時，與標(biāo)記筆比較，由于排出厚的墨水，所以使筆跡的背透性和筆跡滲透劣化。
如上所述，雖然對于改善作為標(biāo)記筆的壽命的缺點(diǎn)的筆端部的損傷和墨水干涸進(jìn)行各種研究，但不能完全實(shí)現(xiàn)滿足的性能。
本發(fā)明在于提供圓珠筆用墨水和使用它的圓珠筆，其是不受書寫面的性狀限制，可良好地進(jìn)行書寫，固著性、隱蔽性、牢固性優(yōu)良，在紙面上沒有筆跡的背透性和滲透，進(jìn)而可防止筆端部的墨水干涸。發(fā)明人提供了圓珠筆用墨水和使用它的圓珠筆，通過本發(fā)明解決了以往標(biāo)記筆的必然存在的問題，對以往的圓珠筆不能向非浸透面進(jìn)行書寫已成為可能，擴(kuò)大了一般圓珠筆的適用范圍。
作為第1技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種水性圓珠筆用墨水，其是由水和20℃的蒸汽壓是0.5kPa以上的醇系溶劑組成的溶劑；作為色劑的顏料；作為筆跡固著劑的水溶性樹脂構(gòu)成，在20℃時墨水的粘度是5～30mPa·S。
作為第2技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆用墨水，其中水溶性樹脂占墨水組合物的總量的5～20質(zhì)量％。
作為第3技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆用墨水，其中水溶性樹脂是丙烯酸系樹脂。
作為第4技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆用墨水，其中丙烯酸系樹脂是分子量為5000～20000、玻璃化溫度是40～150℃、酸值是50～250的丙烯酸系樹脂。
作為第5技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆用墨水，其中由水和醇系溶劑組成的溶劑，占墨水組合物的總量是60～90質(zhì)量％，醇系溶劑占墨水組合物的總量是5～15質(zhì)量％。
作為第6技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆用墨水，其中顏料占墨水組合物的總量是1～10質(zhì)量％。
作為第7技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆，在墨水筒的頂端具有直接或通過頂芯架旋轉(zhuǎn)自如地夾住球珠的圓珠筆頂芯，其中，將第1技術(shù)方案～第6技術(shù)方案中任1技術(shù)方案所述的墨水填充到墨水筒。
作為第8技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆，其中，圓珠筆頂芯具有閥機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在非使用時，圓珠筆頂芯對旋轉(zhuǎn)自如地夾在頂芯頂端的球珠通過螺旋彈簧直接或通過擠壓體與球珠的后端接觸，擠壓頂芯頂端邊的內(nèi)壁面，通過書寫時的擠壓力，在頂芯頂端邊的內(nèi)壁面和球珠間給予間隙而流出墨水。
作為第9技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆用墨水，其中墨水筒是配置了墨水跟蹤體的墨水筒，該墨水跟蹤體與書寫頂端的組裝部相反側(cè)尾端部的墨水面密切接觸。
作為第10技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆，其中圓珠筆頂芯是由不銹鋼鋼材構(gòu)成，球珠的表面粗糙度，算術(shù)平均值是5nm以下。
作為第11技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種水性圓珠筆，其是用于非浸透性書寫面上的。
本發(fā)明的墨水粘度是使用特麥克制(トキメツク)B8M型粘度計(jì)，在20℃的環(huán)境下測量BL轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度12rpm的粘度。
另外，本發(fā)明所說的墨水筒是指向可收納在軸筒內(nèi)的圓珠筆的卡筒和向軸筒中直接填充墨水時，該軸筒是本發(fā)明所說的墨水筒，只要在頂端部具備旋轉(zhuǎn)自如地夾住球珠的圓珠筆頂芯，對于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)就沒有特別限制。
本發(fā)明具有通過特別的組合物，即使在非浸透面上也可以明了地書寫的優(yōu)良效果。


圖1是本發(fā)明的水性圓珠筆的說明圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的特征是將20℃的測定環(huán)境下的墨水粘度控制成5～30mPa·S。如上所述，向非浸透面上書寫，書寫面大多是極端平滑的，難以產(chǎn)生給予筆端部的球珠旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力。發(fā)明人經(jīng)過銳意研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行書寫時，在球珠的表面上迅速形成墨水膜，即使在平滑的書寫面上也成為可旋轉(zhuǎn)的狀況。原理的解釋不一定充分，但發(fā)明人考慮，通過在球珠支持座周邊充滿潤滑性優(yōu)良的墨水，降低了旋轉(zhuǎn)阻力，進(jìn)而在平滑的書寫面上移動具有粘度的墨水，可形成濕式的旋轉(zhuǎn)環(huán)境，這二者相累積得到了上述效果。
對于20℃的測定環(huán)境下的墨水粘度不足5mPa·S時，雖然在平滑的非浸透面上的優(yōu)良，但在紙面上的書寫時，筆跡的滲透和背透性顯著而不能防止。另外，若超過30mPa·S時，書寫時在球珠表面不能迅速地形成墨水膜，在平滑的非浸透面上不能良好地進(jìn)行書寫。
本發(fā)明中，作為色材使用顏料。由于顏料在非浸透面上可得到隱蔽性高的筆跡，所以是非常適宜的。另外，若與染料比較，對于日光照射等的耐性強(qiáng)，即使在外部環(huán)境下使用時也是適宜的。
進(jìn)而，由于在筆端部和球珠所形成的微小間隙上迅速形成干燥被膜，所以也起到墨水干涸不會浸蝕到筆端部內(nèi)部的效果。顏料具有的干燥被膜形成特性，在用纖維束形成的筆端部中，阻礙毛細(xì)管作用對于墨水流通產(chǎn)生大的問題。另一方面，在具備用金屬或者樹脂材形成的圓珠筆頂芯的圓珠筆中，若干涸浸蝕到筆端部內(nèi)部時，產(chǎn)生書寫不良。從以上看，本發(fā)明，在采用用金屬或者樹脂材料形成的圓珠筆頂芯和、采用干燥被膜形成特性高的顏料的墨水的組合中，可以非常高效地防止墨水干涸引起的書寫不良。由于設(shè)置了上述墨水粘度的限制，可實(shí)現(xiàn)良好的筆跡。通過將聚合物成分等作為墨水組合物進(jìn)行配合也可得到筆端部間隙的干燥被膜，但鑒于限制墨水粘度，將作為必須成分配方的色材作為顏料最有效地解決了良好的筆跡和干涸的課題。另外，作為顏料，可舉出有機(jī)、無機(jī)、加工顏料，例如碳墨、酞花青系、偶氮系、喹吖啶酮系、喹酞酮系、士林系、三苯甲烷系等。
對于本發(fā)明，作為溶劑，使用水和20℃的蒸汽壓是0.5kPa以上的醇系溶劑。本發(fā)明所期待的溶劑功能是維持顏料的分散和調(diào)節(jié)揮發(fā)性能。發(fā)明人為了滿足這兩者的功能，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，作為水和20℃的蒸汽壓是0.5kPa以上的醇系溶劑是最有效的。水和醇系溶劑的含量受到要求的墨水粘度和其他成分的影響，但對于墨水組合物總質(zhì)量，優(yōu)選的是60～90質(zhì)量％。不足60質(zhì)量％時，由于溶劑少，難以控制筆端部的干涸，若超過90質(zhì)量％時，由于溶劑多，筆跡干燥性慢，另外，容易發(fā)生固著性劣化和筆跡滲透。20℃的蒸汽壓在0.5kPa以上的醇系溶劑的含量，也受選定的顏料的種類的影響。相對墨水組合物總質(zhì)量，優(yōu)選的是5～15質(zhì)量％。不足5質(zhì)量％時，往往由于筆跡干燥性慢，在紙面，發(fā)生筆跡的背透性和滲透。另外，由于在筆端部間隙有效的被膜形成也慢，所以往往由于放置環(huán)境，墨水干涸浸入筆端部內(nèi)部，造成寫出不良。若超過15質(zhì)量％時，由于溶劑的極性關(guān)系損壞顏料的分散穩(wěn)定性，所以產(chǎn)生對可使用顏料的限制，是不理想的。另外，由于從墨水槽表面的墨水蒸發(fā)也顯著，所以有對墨水貯槽的材質(zhì)、設(shè)計(jì)上進(jìn)行限制的缺點(diǎn)。對于本發(fā)明可使用的醇系溶劑，根據(jù)與顏料的相溶性而決定，但作為適宜的醇系溶劑，可舉出甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔-丁醇等。另外，可選擇這些醇溶劑2種以上、組合使用。
本發(fā)明中，為了提高在非浸透面上的筆跡固著性采用水溶性樹脂。作為色材使用的顏料也有被膜形成特性，但為了賦予筆跡的耐擦性，必須有鑒定與書寫面的密著性的被膜形成劑的配方。但是，此時將對于墨水粘度限制作為前提時，所以溶解到墨水中時需要避免選定使粘度變高的樹脂成分。另外，為了穩(wěn)定地維持作為必須成分的顏料的分散，采用分散劑也是必不可少的。此時，只要兼?zhèn)浞稚⒐δ芎凸讨阅?，就可?gòu)成對粘度限制的墨水組合物的基礎(chǔ)上的最有效的配方。作為適用對象的水溶性樹脂是以丙烯酸系樹脂為代表的物質(zhì)，其是兼?zhèn)漕伭戏稚⒛芎透稍锖蟮墓讨缘倪m宜的水溶性樹脂。如上所述，水溶性樹脂，除了分散特性、固著性之外，也有必要著眼墨水粘度進(jìn)行選定。水溶性樹脂的配合量越多固著性越好，但考慮墨水粘度時，相對墨水組合物總質(zhì)量，最適宜的范圍是5～20質(zhì)量％。不足5質(zhì)量％時，難以實(shí)現(xiàn)在非浸透面上良好的筆跡固著性，若超過20質(zhì)量％時，墨水粘度不僅容易上升，而且由于在筆端部上形成強(qiáng)力的干燥被膜而難以實(shí)現(xiàn)良好寫出性能。使用這樣大量的水溶性樹脂也是本發(fā)明的特征之一。
除了丙烯酸樹脂之外，可適用的水溶性樹脂，可舉出醇酸樹脂、纖維素衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇等。
另外，在采用上述丙烯酸樹脂時，優(yōu)選的是選定分子量5000～20000、玻璃化溫度40～150℃、酸值50～250的范圍級的。如在此之前已詳述的，通過在筆端部采用由金屬或者樹脂材組成的圓珠筆頂芯，采用揮發(fā)性墨水，墨水在干燥后形成適宜的干燥被膜防止筆端部的干燥是本發(fā)明的一個要點(diǎn)。另外，同時通過干燥被膜提高在非浸透面上的固著性也有具體的效果。對于丙烯酸樹脂，分子量不足5000時，不能形成良好的干燥被膜，對于在非浸透面上的固著性也不能期待很大。另外，若超過20000時，在筆端部的干燥被膜變得過于牢固，容易發(fā)生書寫不良。關(guān)于玻璃化溫度，不足40℃時，由于干燥后的性狀有形成柔軟的膜的趨勢，所以難以在非浸透面上得到優(yōu)良的筆跡干燥性。另外，若超過150℃時，有在干燥后形成牢固膜的趨勢，反而損壞筆跡的固著性，是不理想的。關(guān)于酸值，若不足50時，由于水溶性降低，難以得到穩(wěn)定的墨水。另外，若超過250，則相反過于容易與水相溶，損壞筆跡的耐水性。發(fā)明人解決了上述的課題，為了達(dá)到目標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)規(guī)定了適宜的范圍。
采用的水溶性樹脂的特性是如上所述的，但在筆端部不采用纖維束而采用由金屬或者樹脂材組成的圓珠筆頂芯，可在廣范圍內(nèi)探討水溶性樹脂。如上所述，水溶性樹脂的添加量越多越得到優(yōu)良的筆跡固著性。另外，也如上所述，水溶性樹脂要選定被膜形成能力強(qiáng)的。在這樣的方向下展開水溶性樹脂，對于將纖維束作為筆端部的書寫器具是難以實(shí)施的，可用金屬或者樹脂材組成的圓珠筆頂芯應(yīng)用到筆端部進(jìn)行實(shí)施。作為該作用效果，可實(shí)現(xiàn)以往的標(biāo)記筆沒有的在非浸透面上的筆跡固著性。
作為其他添加劑，在墨水組合物中可根據(jù)要求配合如下物質(zhì)，即在非浸透面上為了得到穩(wěn)定的墨水潤濕和書寫感良好，將由金屬組成的圓珠筆頂芯采用在筆端部時，給予以防銹效果為目的的磷酸酯系表面活性劑等的表面活性劑和防銹劑、以防止水性墨水的腐敗為目的的1，2-苯并異噻唑啉-3-酮等的防腐防霉劑、為實(shí)現(xiàn)在非浸透面上穩(wěn)定的墨水潤濕效果的水溶性改性硅油等的潤濕調(diào)節(jié)劑、以更提高在非浸透面上的筆跡固著性的目的的丙烯酸系乳液等的固著劑。
實(shí)施例通過實(shí)施例具體地說明本發(fā)明。
實(shí)施例1顏料黑75.0重量％水溶性樹脂(商品名；HPD-96的丙烯酸系樹脂成分)4.5重量％異丙醇7.0重量％水80.8重量％防銹潤滑劑(商品名；A-208S)0.5重量％
三乙醇胺1.0重量％固著性增強(qiáng)劑(商品名；京可麗(ジョンクリル)7001的丙烯酸乳液成分)0.8重量％濕潤性增強(qiáng)劑(商品名；KF-618)0.2重量％1，2-苯并異噻唑啉-3-酮0.2重量％作為色材，采用作為顏料的顏料黑7，作為溶劑采用水，作為兼?zhèn)漕伭戏稚⒐δ芎凸P跡固著性的水溶性樹脂，采用分子量16,500、玻璃化溫度102℃、酸值240的丙烯酸系樹脂的商品名HPD-96(京松(ジョンソン)聚合物株式會社制)，將各成分正確地稱量規(guī)定量，用球珠磨得到將顏料均勻分散的顏料分散體。接著，正確地稱量規(guī)定量，用球珠磨機(jī)將顏料均勻分散得到顏料分散體。接著，稱量規(guī)定量以下物質(zhì)，也就是作為pH調(diào)節(jié)劑的三乙醇胺、作為防銹潤滑劑的磷酸酯表面活性劑的商品名普拉薩夫(プライサ—フ)A-208S(第一工業(yè)制藥株式會社制)、作為筆跡的固著性增強(qiáng)劑的丙烯酸乳液的商品名京可麗7001(京松聚合物株式會社制)、作為對于非浸透面上的濕潤性增強(qiáng)劑的水溶性改性硅油的商品名；KF-6 8(信越化學(xué)工業(yè)株式會社制)、作為防菌劑的1，2-苯并異噻唑啉-3-酮，用分散攪拌機(jī)在50℃的攪拌溫度下加熱攪拌1小時后，慢慢冷卻直到液溫達(dá)到30℃。進(jìn)而，一邊用分散器攪拌該均勻混合液體，一邊慢慢添加規(guī)定量的在20℃的蒸汽壓是4.3kPa的異丙醇，通過在30℃的溫度下攪拌20分鐘得到筆跡、外觀都是黑色的水性圓珠筆用墨水。另外，對于商品名HPD-96、京可麗7001，分別測定有效固形分量后設(shè)計(jì)墨水。另外，將在20℃下的墨水粘度作成5mPa.s。
實(shí)施例2除了作為色材采用綠色顏料的顏料綠7，采用兼?zhèn)漕伭戏稚⒐δ芎凸P跡固著性的水溶性樹脂，其分子量8,500、玻璃化溫度85℃、酸值215的丙烯酸樹脂的商品名京可麗60(京松聚合物株式會社制)，在如表1所示以外的與實(shí)施例1相同的條件下，得到筆跡、外觀都是綠色的水性圓珠筆用墨水。另外，對于商品名京可麗60、京可麗7001，分別測定有效固形分量設(shè)計(jì)墨水。
實(shí)施例3除了作為色材采用紅色顏料的顏料紅170，在如表1所示以外的與實(shí)施例1相同的條件下，得到筆跡、外觀都是紅色的水性圓珠筆用墨水。另外，對于商品名HPD-96、京可麗7001，分別測定有效固形分量設(shè)計(jì)墨水。
實(shí)施例4除了作為水溶性樹脂，采用作為苯乙烯馬來酸樹脂，其商品名阿拉斯塔-703S(荒川化學(xué)工業(yè)株式會社制)，作為分散劑，商品名NIKKOL TL-10(日光化學(xué)株式會社制)，在如表1所示以外的與實(shí)施例1相同的條件下，得到筆跡、外觀都是黑色的水性圓珠筆用墨水。另外，對于商品名阿拉斯塔-703S、京可麗7001，分別測定有效固形分量設(shè)計(jì)墨水。
實(shí)施例5除了作為溶劑采用20℃的蒸汽壓是5.9kPa的乙醇，在如表1所示以外的與實(shí)施例1相同的條件下，得到筆跡、外觀都是黑色的水性圓珠筆用墨水。另外，對于商品名京可麗-60、京可麗7001，分別測定有效固形分量設(shè)計(jì)墨水。
實(shí)施例6除了增大作為水溶性樹脂的商品名HPD-96的添加量、在如表2所示以外的與實(shí)施例1相同的條件下，得到筆跡、外觀都是黑色的水性圓珠筆用墨水。另外，對于商品名HPD-96、京可麗7001，分別測定有效固形分量設(shè)計(jì)墨水。
實(shí)施例7～9除了從實(shí)施例1的墨水配合中分別刪除實(shí)施例7的防銹潤滑劑、實(shí)施例8的筆跡固著性增強(qiáng)劑、實(shí)施例9的在非浸透面上的濕潤性增強(qiáng)劑，在如表2所示以外的與實(shí)施例1相同的條件下，得到筆跡、外觀都是黑色的水性圓珠筆用墨水。
實(shí)施例10圓珠筆1是在由軸筒構(gòu)成的墨水筒2中，直接收納了實(shí)施例1的墨水組合物7的直接填充型圓珠筆，在墨水筒2的頂端，通過頂芯架3，安裝著旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置球珠5的不銹鋼材構(gòu)成的圓珠筆頂芯4。
在與墨水筒2的圓珠筆頂芯的組裝部的相反側(cè)(尾塞6側(cè))的尾端部的墨水面，直接塞入墨水跟蹤體8，該墨水跟蹤體為與墨水面密接的，隨著墨水的消耗與墨水而一起下降的膏狀物。
比較例1～7除了將墨水組成作成表3、表4所示的之外，與實(shí)施例1相同地作成水性圓珠筆用墨水。
墨水粘度是使用特麥克(トキメツク)制B8M型粘度計(jì)，在20℃的環(huán)境下測定BL轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度12rpm的粘度。
以下，以表格表示實(shí)施例和比較例。
表1

表2

表3

表4

另外，圓珠筆頂芯的形狀和結(jié)構(gòu)不受上述實(shí)施例的限制，雖然未圖示出，但具有閥機(jī)構(gòu)時，提高防止墨水泄漏性，所以是理想的。也就是在非使用時，將旋轉(zhuǎn)自如地夾在頂芯頂端的球珠通過螺旋彈簧直接或通過擠壓體與球珠的后端接觸，擠壓在頂芯頂端邊的內(nèi)壁面上，通過書寫時的擠壓力，對于頂芯頂端邊的內(nèi)壁面和球珠給予間隙而流出墨水。
另外，作為本發(fā)明使用的球珠8的材質(zhì)，可舉出碳化鎢系等的超硬材組成的超硬球珠、氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、碳化硅等的陶瓷制球珠等，但考慮即使對于金屬、玻璃、塑料材等的非浸透面，球珠也旋轉(zhuǎn)時，如上所述，球珠和球珠座表面的旋轉(zhuǎn)阻力小的是理想的。因此，優(yōu)選的是使用球珠和球珠座表面的旋轉(zhuǎn)阻力小的、球珠的表面粗度以算術(shù)平均值粗糙度(Ra)5nm以下的鏡面球珠或陶瓷制球珠。所說的算術(shù)平均值粗糙度(Ra)是指如公式1表示的，從用觸針式表面粗度測量器(TaylorHobson公司制的機(jī)種名Form-Talysurf-S1F-50)測定的粗度曲線，在其平均線的方向僅取出基準(zhǔn)長度L，將從該取出部分的平均線到測定曲線的偏差的絕對值合計(jì)、平均了的值。
公式1Ra=1/L*∫01|f(x)|]]>試驗(yàn)方法及評價(jià)評價(jià)實(shí)施例1～9及比較例1～7的水性圓珠筆用墨水，以及制作向?qū)嵤├?的墨水筒2直接填充制作圓珠筆1，進(jìn)行下述的試驗(yàn)，進(jìn)行評價(jià)。
(1)在非浸透面上的書寫性能在表面未處理的玻璃面上進(jìn)行書寫可進(jìn)行極良好地書寫以及出墨水的標(biāo)準(zhǔn)…◎
可進(jìn)行極良好地書寫的標(biāo)準(zhǔn)…○稍微產(chǎn)生斷線而可書寫的標(biāo)準(zhǔn)…△不能書寫的標(biāo)準(zhǔn)…×。
(2)在非浸透面上的筆跡干燥性在玻璃板上滴下1g的墨水，擠壓墨水使膜厚成為10μm，觀察在23±2℃、濕度50±5％RH的試驗(yàn)環(huán)境下的墨水膜的狀態(tài)。
在20秒以內(nèi)墨水膜完全干燥的標(biāo)準(zhǔn)…◎在20～30秒墨水膜完全干燥的標(biāo)準(zhǔn)…○在40～50秒墨水膜完全干燥的標(biāo)準(zhǔn)…△對于墨水膜干燥需要60秒以上的標(biāo)準(zhǔn)…×(3)在非浸透面上的筆跡固著性在玻璃板上滴下1g的墨水，擠壓墨水使膜厚成為10μm，觀察在23±2℃、濕度50±5％RH的試驗(yàn)環(huán)境下放置10分鐘，觀察使用棉布以100gf/cm2的負(fù)荷擦過10次后的墨水干燥膜的狀態(tài)。
墨水干燥膜完全沒有剝離的標(biāo)準(zhǔn)◎墨水膜極少損傷的標(biāo)準(zhǔn)…○墨水膜看到損傷的標(biāo)準(zhǔn)…△看到損傷一半以上的墨水膜的標(biāo)準(zhǔn)…×(4)在非浸透面上的筆跡隱蔽性在玻璃板上滴下1g的墨水，擠壓墨水使膜厚成為10μm，將其玻璃板放置在印刷文字的上面，觀察印刷文字是否可判讀。
被玻璃面隱蔽，完全不能判讀下面的印刷文字的墨水標(biāo)準(zhǔn)…◎僅微小地檢測出下面的印刷文字的形跡的墨水標(biāo)準(zhǔn)…○可明顯地判讀下面的印刷文字的墨水標(biāo)準(zhǔn)…×。
(5)在紙面上的筆跡滲透23±2℃、濕度50±5％RH的試驗(yàn)環(huán)境下，在書寫用紙A(JISP3201)上以書寫負(fù)荷100gf、書寫速度4m/min的條件下畫直線，觀察在筆跡上產(chǎn)生的滲透。
完全沒有發(fā)生而極良好的…◎在實(shí)用中可不予理會的…○稍微在意的…△非常在意的…×。
(6)在筆端部的墨水干涸性能在脫筆帽狀態(tài)下，在23℃、50％RH的環(huán)境下放置24小時后，在書寫用紙A(JISP3201)上以書寫負(fù)荷100gf畫直線，觀察畫出的狀態(tài)。
書寫后在2cm以內(nèi)得到良好的筆跡的標(biāo)準(zhǔn)…◎書寫后在2～4cm得到良好的筆跡的標(biāo)準(zhǔn)…○書寫后在5～7cm得到良好的筆跡的標(biāo)準(zhǔn)…△書寫后在7cm以上不能得到良好的筆跡的標(biāo)準(zhǔn)…×。
評價(jià)比較例1是墨水粘度過低到3mPa·S的例子。雖然向非浸透面上可良好地書寫，但由于墨水粘度過低，所以紙面上的筆跡滲透顯著。另外，由于墨水粘度過低，所以在筆端部的墨水出來的控制功能不充分，由于墨水出來過多，所以筆跡干燥性、筆跡固著性降低。
比較例2是墨水粘度過高到35mPa·S的例子。由于墨水粘度過高，所以在非浸透面上不能良好地書寫，所以將其定為評價(jià)對象以外。
比較例3是作為溶劑采用作為水和20℃的蒸汽壓是7.0×10-4kPa的乙二醇的例子。由于墨水的干燥性顯著低，所以筆跡干燥性、筆跡固著性、在紙面上的筆跡滲透差。
比較例4是不采用水溶性樹脂而進(jìn)行表面活性劑的顏料分散的標(biāo)準(zhǔn)。雖然向非浸透面上可書寫，但筆跡干燥性、筆跡固著性、筆跡滲透顯著差。
比較例5是代替顏料而采用染料的標(biāo)準(zhǔn)。由于在筆端部的墨水干燥迅速地進(jìn)行到筆端部內(nèi)部，所以在非浸透面上得不到充分的書寫性能，將其定為評價(jià)對象以外。另外，雖然對于紙面可實(shí)現(xiàn)良好的書寫，但筆跡的浸透性強(qiáng)，筆跡滲透顯著。
比較例6，采用苯乙烯馬來酸樹脂代替丙烯酸樹脂，但與比較例1相同地，由于墨水粘度過低，所以與比較例1有完全相同的性能。
比較例7是作為溶劑，采用將水和20℃的蒸汽壓是7.0×10-4kPa的乙二醇和20℃的蒸汽壓是4.3kPa的異丙醇組合的例子。由于乙二醇的特性表面化，所以筆跡干燥性、筆跡固著性、在紙面上的筆跡滲透差。
雖然表中沒有記載及未圖示，但在使用實(shí)施例1～9的水性圓珠筆用墨水作為用纖維束形成筆端部的標(biāo)記筆用墨水時，實(shí)施例3～9，由于墨水粘度過高，所以不能書寫。另外，實(shí)施例1，2，在墨水干涸性能中，在書寫部位墨水完全干涸，不能書寫。
權(quán)利要求
1.一種水性圓珠筆用墨水，其是由水和20℃的蒸汽壓是0.5kPa以上的醇系溶劑組成的溶劑；作為色劑的顏料；作為筆跡固著劑的水溶性樹脂構(gòu)成，在20℃時墨水的粘度是5～30mPa·S。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性圓珠筆用墨水，其中水溶性樹脂占墨水組合物的總量的5～20質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水性圓珠筆用墨水，其中水溶性樹脂是丙烯酸系樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水性圓珠筆用墨水，其中丙烯酸系樹脂是分子量為5000～20000、玻璃化溫度是40～150、酸值是50～250的丙烯酸系樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的水性圓珠筆用墨水，其中由水和醇系溶劑組成的溶劑，占墨水組合物的總量是60～90質(zhì)量％，醇系溶劑占墨水組合物的總量是5～15質(zhì)量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的水性圓珠筆用墨水，其中顏料占墨水組合物的總量是1～10質(zhì)量％。
7.一種水性圓珠筆，在墨水筒的頂端具有直接或通過頂芯架旋轉(zhuǎn)自如地夾住球珠的圓珠筆頂芯，其特征是將項(xiàng)1～項(xiàng)6中任意1項(xiàng)所述的墨水填充到墨水筒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水性圓珠筆，其中圓珠筆頂芯具有閥機(jī)構(gòu)，在非使用時，圓珠筆頂芯對旋轉(zhuǎn)自如地夾在頂芯頂端的球珠通過螺旋彈簧直接或通過擠壓體與球珠的后端接觸，擠壓頂芯頂端邊的內(nèi)壁面，通過書寫時的擠壓力，在頂芯頂端邊的內(nèi)壁面和球珠間給予間隙而流出墨水。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水性圓珠筆用墨水，其中墨水筒是配置了墨水跟蹤體的墨水筒，該墨水跟蹤體與書寫頂端的組裝部相反側(cè)尾端部的墨水面密切接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7～9中任一項(xiàng)所述的水性圓珠筆，其中圓珠筆頂芯是由不銹鋼鋼材構(gòu)成，球珠的表面粗糙度，算術(shù)平均值是5nm以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求7～10中任一項(xiàng)所述的水性圓珠筆，其是用于非浸透性書寫面的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在非浸透性面上也能夠書寫的水性圓珠筆墨水以及使用它的水性圓珠筆。其墨水是由水和20℃的蒸汽壓是0.5kPa以上的醇系溶劑組成的溶劑；作為色劑的顏料；作為筆跡固著劑的水溶性樹脂；磷酸酯系表面活性劑構(gòu)成，在20℃時墨水的粘度是5～30mPa·S。
文檔編號B43K1/00GK1532237SQ200410008840
公開日2004年9月29日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者大野貴史 申請人:株式會社百樂