ボールペンレフィル
【課題】本発明の課題は、書き味が良好で、かつ、潤滑性を保ち、ボール座及びコイルスプリングが摩耗し難い、ボールペンレフィルを提供することである。
【解決手段】本発明は、インキ収容筒の先端部に、ボールの一部をチップ先端部より突出させて回転自在に抱持し、コイルスプリングの棒軸部により前方に押圧し、前記ボールとチップ先端部の内壁にて弁機構を具備してなるボールペンチップを直接、またはチップホルダーを介して装着し、インキ収容筒内に、ボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンレフィルであって、前記コイルスプリングが、ステンレス鋼線の裸線からなり、前記ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有することを特徴とする。
【解決手段】本発明は、インキ収容筒の先端部に、ボールの一部をチップ先端部より突出させて回転自在に抱持し、コイルスプリングの棒軸部により前方に押圧し、前記ボールとチップ先端部の内壁にて弁機構を具備してなるボールペンチップを直接、またはチップホルダーを介して装着し、インキ収容筒内に、ボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンレフィルであって、前記コイルスプリングが、ステンレス鋼線の裸線からなり、前記ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボールペンレフィルに関し、さらに詳細としては、ボールの後端にコイルスプリングを配設したボールペンチップを具備してなるボールペンレフィルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールの後端に、コイルスプリングを配設し、このコイルスプリングの押圧力によって、ボールをチップ先端部の内壁面に密接させるとともに、筆記時の筆圧によってボールとチップ先端部の内壁とに隙間を形成する弁機構を具備したボールペンチップはよく知られて、特開２０００−１５８８６９号公報「ボールペンチップ」等に開示されている。
【０００３】
こうした、弁機構を具備したボールペンチップは、ボールをチップ先端部の内壁面に密接することを意図しているが、ボールへの押圧力は、ボールの中心への押圧力を付与することで、ボールの傾きが発生せずにボールをチップ先端部の内壁面に密接しやすくなる。
【０００４】
ところで、ボールの後端にコイルスプリングを配設したボールペンチップを具備してなるボールペンレフィルでは、筆記によるボールの回転によって、ボール座のみならずコイルスプリングの棒軸部の先端部が摩耗する問題があった。
【０００５】
コイルスプリングの棒軸部の先端部が摩耗すると、ボールの押圧力が低減したり、摩耗粉によって、筆記不良の原因となる等、筆記性能に影響を及ぼす問題があった。
【０００６】
こうした摩耗を抑制するには、特開平６−２４８２１７号公報「ボールペン用インキ組成物」、特開平９−１５１３５４号公報「油性ボールペン用インキ組成物」等に開示されているように、インキ収容筒に充填するボールペン用インキに、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤等、様々な界面活性剤を用いることで、潤滑性を高め、ボールとコイルスプリングとの回転抵抗を低減することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】「特開２０００−１５８８６９号公報」
【特許文献２】「特開平６−２４８２１７号公報」
【特許文献３】「特開平９−１５１３５４号公報」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２、３のような各種の界面活性剤を用いた場合、ある程度書き味を向上することが可能であるが、ボール座及びコイルスプリングの摩耗を抑制する効果としては、十分満足できなかった。
【０００９】
本発明の目的は、書き味が良好で、かつ、潤滑性を保ち、ボール座及びコイルスプリングが摩耗し難い、ボールペンレフィルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、
「１．インキ収容筒の先端部に、ボールの一部をチップ先端部より突出させて回転自在に抱持し、コイルスプリングの棒軸部により前方に押圧し、前記ボールとチップ先端部の内壁にて弁機構を具備してなるボールペンチップを直接、またはチップホルダーを介して装着し、インキ収容筒内に、ボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンレフィルであって、前記コイルスプリングが、ステンレス鋼線の裸線からなり、前記ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有することを特徴とするボールペンレフィル。
２．前記芳香環を有する酸性化合物の分子量が、２００以上であることを特徴とする第１項に記載のボールペンレフィル。
３．前記芳香環を有する酸性化合物の含有量が、０．１〜２０．０質量％であることを特徴とする第１項または第２項に記載のボールペンレフィル。
４．前記酸性化合物が、アルキルベンゼンスルホン酸であることを特徴とする第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
５．前記ボールペン用インキのｐＨが４〜１０であることを特徴とする第１項ないし第４項のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
６．前記ボールペン用インキの２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度が、１０〜５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする第１項ないし第５項のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。」である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、書き味が良好で、かつ、潤滑性を保ち、ボール座及びコイルスプリングが摩耗し難い、ボールペンレフィルを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明におけるボールペンレフィルの縦断面図である。
【図２】図１における、一部省略した要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の特徴は、ボールの後端にコイルスプリングを配設したボールペンチップを具備してなるボールペンレフィルにおいて、コイルスプリングとして、ステンレス鋼線の裸線を用いること、ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有することである。
【００１４】
これは、摩耗の抑制を考慮すると、コイルスプリングとして、表面処理を施した線材を用いることが好ましいが、表面処理した材料の耐食性等、ボールペン用インキとの関係等、新たな課題が発生する。そのため、コイルスプリングとしては、ステンレス鋼線の裸線を用いることが最も好ましいためである。尚、ステンレス鋼線は、ＳＵＳ３０４等、特に限定されるものではなく、ボールペンチップ内に配設する時点で、表面処理を施していない裸線であればよい。
【００１５】
しかし、ステンレス鋼線の裸線は、耐摩耗性が低下するために、ボールペン用インキの潤滑性を高め摩耗を低減することが重要となる。そのため、本発明では、ボールペン用インキに芳香環を有する酸性化合物を含有する。
【００１６】
これは、金属に吸着し易い潤滑膜を形成することでボールと接触するコイルスプリングの直棒部の摩耗を抑制するものと推測する。コイルスプリングにステンレス鋼線の裸線を用いているため、芳香環を有する化合物には、酸性化合物を用いることが重要である。これは、前記酸性化合物が、ステンレス鋼材の表面に形成される酸性被膜を保護する効果があり、ボールペンチップの耐食性等、経時安定性を向上することができるためである。
【００１７】
このように、ボールとチップ本体及びコイルスプリングとの潤滑性を高めることで、摩耗の抑制のみならず、滑らかな筆感を得ることができ、書き味を向上する効果を奏する。
【００１８】
本発明に用いる芳香環を有する酸性化合物とは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環などの芳香環を有する酸性化合物である。また、芳香環を有する酸性化合物は、ベンゼン環などの芳香環を多数有する方が、潤滑性をより向上し易いため、分子量が２００以上のものが最も好ましい。
【００１９】
芳香環を有する酸性化合物の具体例としては、アルキルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸
-ホルムアルデヒド縮合物、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸などが挙げられる。また、芳香環を有する化合物が、硫黄原子を有する官能基（S、SO、SO２、SO３など）を含むと、ボールとボール座間に強固な潤滑層を形成するため、潤滑性が向上すると考えられるため、より好ましく、特にアルキルベンゼン（ R-C６H４-SO３−、R；アルキル基）が好ましく、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルジフェニルオキシドスルホン酸などが挙げられる。
【００２０】
また、前記芳香環を有する酸性化合物の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１質量％より少ないと、所望の潤滑性が得られないおそれがあり、２０．０質量％を越えると、インキ経時が不安定性になるおそれがあるため、インキ組成物全量に対し、０．１〜２０．０質量％が好ましい。より好ましくは、インキ組成物全量に対し、０．５〜１０．０質量％であり、最も好ましくは、２．０〜８．０質量％である。
【００２１】
また、こうした芳香環を有する酸性化合物には、水溶性の性質を有するものもあり、油性ボールペン用インキ中に溶解しずらく、インキ経時安定性に不安が残る。そのため、芳香環を有する酸性化合物を塩基性化合物と中和反応させた造塩体とすることが好ましい。こうして得た造塩体は、イオン結合力が強く、長期間のインキ経時安定性が著しく向上する。
【００２２】
また、塩基性化合物としては、１級アミン、２級アミン、３級アミンや４級アミンなどが挙げられるが、酸性化合物を十分に中和反応させより安定した造塩体は4級アミンによる4級アンモニウム塩である。
【００２３】
芳香環を有する４級 アミンは、ベンゾキソニウム化合物（Benzoxonium）、アルキルジメチルベンジルアンモニウム化合物として、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、ヘキサデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、ヤシアルキルジメチルベンジル、アンモニウム化合物としては、ドデシルジエチルベンジルアンモニウム化合物などが挙げられ、書き味、経時安定性を考慮すれば、ベンゾキソニウム化合物（Benzoxonium）が最も好ましい。これらは、単独または２種以上混合して使用してもよい。
【００２４】
また、前記造塩体にエチレンオキサイド(CH2CH2O)を有する有機アミンと併用すると、より潤滑効果が得られ易い。そのため、有機アミンとして、エチレンオキサイド(CH2CH2O)を有するオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンを用いる方が好ましい。これ等は、単独又は２種以上混合して使用してもよい。
【００２５】
ところで、ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有し、インキ経時安定性やコイルスプリングの耐食性を保つには、ｐＨ４．０〜１０．０が好ましく、ｐＨ５．０〜９．０とすることが最も好ましい。ｐＨ値が３．９以下だと、チップ本体内の金属イオンが溶出し易いため、金属塩析出物が発生し易くなり、ｐＨ値が１０．１以上だと、着色剤の良好な色調や、溶解または分散安定性が得られなくなってしまうため、ｐＨ値が４．０〜１０．０の中性領域とすることで、インキ経時安定性が良好となるとともに、コイルスプリングの耐食性への影響を低減できる。
【００２６】
さらに、前記造塩体の安定性を考慮すれば、ｐＨ値が３．９以下を強酸性領域、ｐＨ値が１０．１以上を強アルカリ領域だと、造塩体のイオン結合が離れやすくなるため、ｐＨ４．０〜１０．０の中間領域（弱酸性、中性、弱アルカリ性）の方が、経時安定性が良いため最も好ましい。さらに、より経時安定性を考慮すれば、ｐＨ値が５．０〜９．０が好ましい。
【００２７】
尚、本発明において、ｐＨ値が４．０未満を強酸性領域、ｐＨ値が１０．０を超えると強アルカリ領域、ｐＨ４．０以上、６．０未満を弱酸性領域、６．０以上、８．０以下を中性領域、８．０を越え、１０．０以下を弱アルカリ性領域とする。
【００２８】
また、本発明におけるｐＨ値は、油性ボールペン用インキ組成物の測定方法においては、油性インキを容器に採取し、イオン交換水を加えて、攪拌しながら加温し、加温後放冷し、蒸発した水分量を補充後、濾紙を用いて濾過する。その濾過したろ液の上層を用いて、ｐＨ測定は東亜ディーケーケー社製IＭ−４０Ｓ型ｐＨメーターを用いて、２０℃にて測定した値を示すものである。また、水性ボールペン用インキ組成物の測定方法においては、ｐＨ測定は東亜ディーケーケー社製IＭ−４０Ｓ型ｐＨメーターを用いて、水性インキ組成物を容器に採取し、２０℃にて測定した。
【００２９】
芳香環を有する酸性化合物の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１質量％より少ないと、所望の潤滑性が得られないおそれがあり、２０．０質量％を越えると、インキ経時が不安定性になるおそれがあるため、インキ組成物全量に対し、０．１〜２０．０質量％が好ましい。より好ましくは、インキ組成物全量に対し、０．５〜１０．０質量％であり、最も好ましくは、２．０〜８．０質量％である。
【００３０】
本発明のボールペン用インキ組成物のインキ粘度は、特に限定されるものではないが、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の場合には、筆跡に滲みやインキ垂れ下がりの影響が出やすいため、また、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、筆記時のボール回転抵抗が大きくなり、書き味が重くなる傾向がある。そのため、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度は、１０〜５０００ｍＰａ・ｓが好ましい。より好ましくは、５０〜３、０００ｍＰａ・ｓであり、最も好ましくは、ボール座及びコイルスプリングの摩耗を抑制する効果が顕著である１００〜１５００ｍＰａ・ｓである。
【００３１】
本発明に用いる着色剤については、染料、顔料があるが、染料については、油溶性染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、直接染料などや、それらの各種造塩タイプの染料等が採用可能である。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられる。これらの染料および顔料は、２種以上組み合わせて使用することが可能である。特に、顔料は、ボールとチップ本体の間で回転阻害による書き味の劣化の可能性があるため、染料を用いる方が好ましい。
【００３２】
油性染料については、具体的には、バリファーストブラック１８０２、同ブラック１８０５、同１７０１、同ブルー１６０１、同ブルー１６２１、同レッド１３２０、同レッド１３６０、同イエロー１１０１、同イエロー１１５１、ニグロシンベースＥＸＢＰ、ニグロシンベースＥＸ、ＢＡＳＥ ＯＦ ＢＡＳＩＣ ＤＹＥＳ ＲＯＢ−Ｂ、同ＲＯ６Ｇ−Ｂ、同ＶＰＢ−Ｂ、同ＶＢ−Ｂ、同ＭＶＢ−３、アイゼンスピロンブラック ＧＭＨ−スペシャル、同バイオレット Ｃ−ＲＨ、同ブルー ＧＮＨ、同ブルー Ｃ−ＲＨ、同レッド Ｃ−ＧＨ、同レッド Ｃ−ＢＨ、同イエロー Ｃ−ＧＮＨ、同イエロー Ｃ−２ＧＨ、Ｓ．Ｐ．Ｔ．ブルー１１１、同ブルーＧＬＳＨ−スペシヤル、同レッド５３３、同オレンジ６、Ｓ．Ｂ．Ｎ．バイオレット５１０、Ｓ．Ｂ．Ｎ．イエロー５１０、同イエロー５３０、Ｓ．Ｒ．Ｃ−ＢＨ等が挙げられる。
水性染料については、具体的には、ダイレクトブラック１７、同１９、同２２、同１５４、同１９５、アシッドブラック１、同２、同２４、ダイレクトエロー４、同２６、ダイレクトレッド１、同２３、同３１、ダイレクトブルー１、同４１、同７１、同１１９、ダイレクトオレンジ６等、アシッドブラック１、同２、同２４、同２６、アシッドオレンジ５６、アシッドエロー３、同１７、同４２、同６１、アシッドレッド８、同９、同５１、同７３、アシッドブルー１、同７、同６２、同９０、アシッドグリーン３、同９、同１６、アシッドバイオレット１５、同１７、Ｃ．Ｉ．ベ−シックエロ−１、同２、同２１、Ｃ．Ｉ．ベ−シックオレンジ２、同１４、Ｃ．Ｉ．ベ−シックレッド１、同２、同９、Ｃ．Ｉ．ベ−シックバイオレット１、同３、同１０、Ｃ．Ｉ．ベ−シックブル−３、同７、同２６、ベ−シックグリ−ン４、Ｃ．Ｉ．ベ−シックブラウン１２、Ｃ．Ｉ．ベ−シックブラック２、メチルバイオレット、ビクトリアブルーＦＢ、マラカイトグリーン、ローダミンのシリーズ等が挙げられる。
【００３３】
また、顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられるが、具体的にはカーボンブラック、アニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、メタリック顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料等が挙げられる。これらの染料および顔料は、単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。着色剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、１．０〜５０．０質量％が好ましい。
【００３４】
本発明に用いる溶剤としては、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、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピ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ジメチルエーテル、３―メトキシブタノール、３―メトキシー３―メチルブタノール等のグリコールエーテル類、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリ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、ブチレングリコール、エチレングリコール等のグリコール類、ベンジルアルコール、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタートやその他の高級アルコール等のアルコール類、フェニルセロソルブ等のセロソルブ類等、ボールペン用インキとして一般的に用いられる溶剤が例示でき、これらを１種又は２種以上用いることができる。有機溶剤の含有量は、着色剤の溶解性、筆跡乾燥性、にじみ等を考慮すると、インキ組成物全量に対し、５．０〜５０．０質量％が好ましい。
【００３５】
また、その他として、着色剤の経時安定性や潤滑性を向上させるために、有機アミンや界面活性剤として、リン酸エステル系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、アセチレン系界面活性剤、脂肪酸等を、顔料分散剤として、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂等を、粘度調整剤として、ケトン樹脂、テルペン樹脂、アルキッド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン等の樹脂や脂肪酸アマイド、水添ヒマシ油、架橋型アクリル酸重合体、キサンタンガムなどの擬塑性付与剤を、また、着色剤安定剤、可塑剤、キレート剤、水、防錆剤、防菌剤などを適宜用いても良い。これらは、単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。
【００３６】
次に図面を参照しながら、本発明のボールペンの実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３７】
実施例１
図１、図２に示す実施例１のボールペンレフィル１は、インキ収容筒２の先端に、ボール径がφ０．７ｍｍのボール３を回転自在に抱時したボールペンチップ４を装着するとともに、インキ収容筒２内に、インキ配合１のボールペン用インキ１１及びインキ追従体１２を直に収容してボールペンレフィル１を得ている。また、ボールペンチップ４内には、ボールの後端に、ボール３をチップ先端縁５ａの内壁に常に押圧するコイルスプリング１０を配設してある。尚、コイルスプリングには、ＳＵＳ３０４の裸線を用いており、ボール押力は１０ｇであった。
【００３８】
ボールペンチップ４はボール抱持室６にインキ流通孔７と、放射状に延びたインキ流通溝８を有し、ボール抱持室６の底壁に設けた筆記用ボールと略同形のボール座９に、ボール３を載置し、チップ先端部５のチップ先端縁５ａを内側にかしめことにより、ボール３の一部がチップ先端縁５ａより突出するように回転自在に抱持している。
【００３９】
ボールペン用インキは、着色剤として、染料、有機溶剤として、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノフェニルエーテル、芳香環を有する酸性化合物（アルキルベンゼンスルホン酸）と塩基性化合物（ベンゾキソニウム化合物）との造塩体（造塩配合１）、有機酸としてオレイン酸、樹脂としてポリビニルピロリドン（ＰＶＰ Ｋ−９０：アイエスピー・ジャパン株式会社製）、ケトン樹脂（ハイラック１１０Ｈ：日立化成株式会社製）を採用し、これを所定量秤量して、６０℃に加温した後、ディスパー攪拌機を用いて完全溶解させ、油性ボールペン用インキを得た。具体的な配合量は下記の通りである。尚、ティー・エイ・インスツルメント株式会社製AR-G2（ステンレス製
40mm2°ローター）を用いて２０℃の環境下で、剪断速度５００ｓｅｃ−１にてインキ粘度を測定したところ、１８０ｍＰａ・ｓであった。また、１００ｍあたりのインキ消費量は、４６ｍｇ／１００ｍであった。
【００４０】
インキ配合１
染料（スピロンブラック−ＧＭＨ−Ｓ） １５．０質量％
染料（バリーファ−スト バイオレット１７０１） １５．０質量％
有機溶剤（ベンジルアルコール） ６０．７質量％
造塩体（配合例１で作製したもの） ５．０質量％
有機酸（オレイン酸） １．０質量％
樹脂（ポリビニルピロリドン） ０．３質量％
樹脂（ケトン樹脂） ２．０質量％
【００４１】
造塩配合例１
まず、ビーカーに水を１００ｇ、アルキルベンゼンスルホン酸Naを３０ｇ秤量し、加温した後、ディスパー攪拌機を用いて溶解させた後、ベンゾキソニウム化合物１９．５ｇを秤量し、攪拌後、濾紙を用い濾過を行って、造塩体（分子量６００〜７００）を得た。
【００４２】
配合例２〜５
表１に示すように、各成分を変更した以外は、配合例１と同様な方法で配合例２〜５の造塩体を作成した。
【表１】
【００４３】
実施例２〜５
表２に示すように、各成分を変更した以外は、実施例１と同様な手順で実施例２〜４の油性ボールペン用インキ組成物を得た。
【００４４】
実施例５の水性ボールペン用インキ組成物は、表２に示すように、各成分を変更し、まず、水、水溶性有機溶剤、潤滑剤、ｐＨ調整剤、保湿剤、防菌剤、防錆剤をマグネットホットスターラーで加温撹拌して水性ベースインキを作成する。
【００４５】
その後、上記作製したベースインキを加温しながら、剪断減粘性付与剤を投入してホモジナイザー攪拌機を用いて均一な状態となるまで充分に混合攪拌した後、濾紙を用い濾過を行って、実施例５の水性ボールペン用インキ組成物を得た。
【表２】
【００４６】
比較例１〜４
表３に示すように、各成分を変更した以外は、実施例１と同様の手順で、配合し、比較例１〜３の油性ボールペン用インキ組成物を得た。表３に測定、評価結果を示す。比較例４の水性ボールペン用インキ組成物は、表３に示すように、各成分を変更し、上記実施例５と同様の手順で、配合し、比較例４の水性ボールペン用インキ組成物を得た。
【表３】
【００４７】
試験及び評価
インキ配合１〜５及び実施例１〜５、比較例１〜４で作製したボールペン用インキを、実施例１のボールペンレフィルに充填し、筆記試験用紙として筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１を用いて以下の試験及び評価を行った。
試験及び評価
実施例１〜５及び比較例１〜４で作製した油性ボールペン用インキ組成物、水性ボールペン用インキ組成物、及びグリース状のインキ追従体を、ボールペン用レフィルに充填し、油性ボールペン、水性ボールペンを作製した。筆記試験用紙として筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１を用いて以下の試験及び評価を行った。尚、油性ボールペンと水性ボールペンでは、チップ仕様が異なるため、耐摩耗試験の試験項目を油性ボールペン用と水性ボールペン用とに分けて行った。
【００４８】
書き味：手書きによる官能試験を行い評価した。
非常に滑らかで良好なもの ・・・◎
滑らかなもの ・・・○
やや重く劣るもの ・・・△
重く劣るもの ・・・×
【００４９】
耐摩耗試験１（油性ボールペン用）：荷重２００ｇｆ、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験後のボール座の摩耗を測定した。
ボール座の摩耗が１０μｍ未満のもの ・・・◎
ボール座の摩耗が１０μｍ〜２０μｍであるが、筆記可能であるもの ・・・○
ボール座の摩耗がひどく、筆記不良になってしまうのもの ・・・×
耐摩耗試験１（水性ボールペン用）：荷重１００gf、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験後のボール座の摩耗を測定した。
ボール座の摩耗が１０μｍ未満であり、筆記可能のもの ・・・◎
ボール座の摩耗が１０〜４０μｍであり、筆記可能のもの ・・・○
ボール座の摩耗が４０μｍを越え、筆記不能になってしまうもの ・・・×
【００５０】
耐摩耗試験２：（油性ボールペン用）荷重２００ｇｆ、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験後のコイルスプリングの摩耗を顕微鏡にて観察した。
コイルスプリングの摩耗が０．１ｍｍ未満のもの ・・・◎
コイルスプリングの摩耗が０．３ｍｍ〜０．５ｍ ｍであるもの ・・・○
コイルスプリングの摩耗が０．５ｍｍを越えるもの ・・・×
耐摩耗試験２：（水性ボールペン用）荷重1００ｇｆ、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験後のコイルスプリングの摩耗を顕微鏡にて観察した。
コイルスプリングの摩耗が０．１ｍｍ未満のもの ・・・◎
コイルスプリングの摩耗が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであるもの ・・・○
コイルスプリングの摩耗が０．５ｍｍを越えるもの ・・・×
【００５１】
実施例１〜５では、書き味、耐摩耗試験ともに良好な性能が得られた。
【００５２】
比較例１〜４では、芳香環を持たない化合物を用いているため、書き味が重く、耐摩耗試験において、すべてボール座の摩耗がひどく、筆記不良または筆記不能になった。
【００５３】
尚、本発明のボールペンレフィルは、油性ボールペンレフィルや水性ボールペンレフィルとして用いることができる。
【００５４】
インキ消費量については、筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１筆記用紙上に筆記角度７０°、筆記荷重２００ｇの条件にて、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度で、試験サンプル５本用いて、らせん筆記試験を行い、その１００ｍあたりのインキ消費量の平均値を、１００ｍあたりのインキ消費量と定義すると、１００ｍあたりのインキ消費量については、油性ボールペンレフィルとして使用する場合には、３０ｍｇ未満だと、インキ消費量が少ないので、濃い筆跡が得られにくく、７０ｍｇを越えるとインキ消費量が多い過ぎ、筆跡乾燥性に悪影響を及ぼす可能性もある。そのため、インキ消費量が３０〜７０ｍｇ／１００ｍが好ましく、より好ましくは、４０〜６０ｍｇ／１００ｍである。また、水性ボールペンレフィルとして使用する場合には、１００ｍあたりのインキ消費量については、５０ｍｇ未満だと、インキ消費量が少ないので、筆跡にカスレが発生しやすく、３００ｍｇを越えると、インキ消費量が多いので、筆跡に滲みの発生や、筆跡乾燥性に影響を及ぼす可能性もある。そのため、インキ消費量が５０〜３００ｍｇ／１００ｍであることが、好ましい。より、好ましくは、８０〜２５０ｍｇ／１００ｍである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のボールペンレフィルは、書き味が良好で、かつ、ボール座の摩耗抑制することが可能であるキャップ式、ノック式等、ボールペンとして広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ ボールペンレフィル
２ インキ収容筒
３ ボール
４ ボールペンチップ
５ チップ先端部
５ａ チップ先端縁
６ ボール抱持室
７ インキ流通孔
８ 放射状溝
９ ボール座
１０ コイルスプリング
【技術分野】
【０００１】
本発明はボールペンレフィルに関し、さらに詳細としては、ボールの後端にコイルスプリングを配設したボールペンチップを具備してなるボールペンレフィルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールの後端に、コイルスプリングを配設し、このコイルスプリングの押圧力によって、ボールをチップ先端部の内壁面に密接させるとともに、筆記時の筆圧によってボールとチップ先端部の内壁とに隙間を形成する弁機構を具備したボールペンチップはよく知られて、特開２０００−１５８８６９号公報「ボールペンチップ」等に開示されている。
【０００３】
こうした、弁機構を具備したボールペンチップは、ボールをチップ先端部の内壁面に密接することを意図しているが、ボールへの押圧力は、ボールの中心への押圧力を付与することで、ボールの傾きが発生せずにボールをチップ先端部の内壁面に密接しやすくなる。
【０００４】
ところで、ボールの後端にコイルスプリングを配設したボールペンチップを具備してなるボールペンレフィルでは、筆記によるボールの回転によって、ボール座のみならずコイルスプリングの棒軸部の先端部が摩耗する問題があった。
【０００５】
コイルスプリングの棒軸部の先端部が摩耗すると、ボールの押圧力が低減したり、摩耗粉によって、筆記不良の原因となる等、筆記性能に影響を及ぼす問題があった。
【０００６】
こうした摩耗を抑制するには、特開平６−２４８２１７号公報「ボールペン用インキ組成物」、特開平９−１５１３５４号公報「油性ボールペン用インキ組成物」等に開示されているように、インキ収容筒に充填するボールペン用インキに、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤等、様々な界面活性剤を用いることで、潤滑性を高め、ボールとコイルスプリングとの回転抵抗を低減することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】「特開２０００−１５８８６９号公報」
【特許文献２】「特開平６−２４８２１７号公報」
【特許文献３】「特開平９−１５１３５４号公報」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２、３のような各種の界面活性剤を用いた場合、ある程度書き味を向上することが可能であるが、ボール座及びコイルスプリングの摩耗を抑制する効果としては、十分満足できなかった。
【０００９】
本発明の目的は、書き味が良好で、かつ、潤滑性を保ち、ボール座及びコイルスプリングが摩耗し難い、ボールペンレフィルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、
「１．インキ収容筒の先端部に、ボールの一部をチップ先端部より突出させて回転自在に抱持し、コイルスプリングの棒軸部により前方に押圧し、前記ボールとチップ先端部の内壁にて弁機構を具備してなるボールペンチップを直接、またはチップホルダーを介して装着し、インキ収容筒内に、ボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンレフィルであって、前記コイルスプリングが、ステンレス鋼線の裸線からなり、前記ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有することを特徴とするボールペンレフィル。
２．前記芳香環を有する酸性化合物の分子量が、２００以上であることを特徴とする第１項に記載のボールペンレフィル。
３．前記芳香環を有する酸性化合物の含有量が、０．１〜２０．０質量％であることを特徴とする第１項または第２項に記載のボールペンレフィル。
４．前記酸性化合物が、アルキルベンゼンスルホン酸であることを特徴とする第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
５．前記ボールペン用インキのｐＨが４〜１０であることを特徴とする第１項ないし第４項のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
６．前記ボールペン用インキの２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度が、１０〜５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする第１項ないし第５項のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。」である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、書き味が良好で、かつ、潤滑性を保ち、ボール座及びコイルスプリングが摩耗し難い、ボールペンレフィルを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明におけるボールペンレフィルの縦断面図である。
【図２】図１における、一部省略した要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の特徴は、ボールの後端にコイルスプリングを配設したボールペンチップを具備してなるボールペンレフィルにおいて、コイルスプリングとして、ステンレス鋼線の裸線を用いること、ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有することである。
【００１４】
これは、摩耗の抑制を考慮すると、コイルスプリングとして、表面処理を施した線材を用いることが好ましいが、表面処理した材料の耐食性等、ボールペン用インキとの関係等、新たな課題が発生する。そのため、コイルスプリングとしては、ステンレス鋼線の裸線を用いることが最も好ましいためである。尚、ステンレス鋼線は、ＳＵＳ３０４等、特に限定されるものではなく、ボールペンチップ内に配設する時点で、表面処理を施していない裸線であればよい。
【００１５】
しかし、ステンレス鋼線の裸線は、耐摩耗性が低下するために、ボールペン用インキの潤滑性を高め摩耗を低減することが重要となる。そのため、本発明では、ボールペン用インキに芳香環を有する酸性化合物を含有する。
【００１６】
これは、金属に吸着し易い潤滑膜を形成することでボールと接触するコイルスプリングの直棒部の摩耗を抑制するものと推測する。コイルスプリングにステンレス鋼線の裸線を用いているため、芳香環を有する化合物には、酸性化合物を用いることが重要である。これは、前記酸性化合物が、ステンレス鋼材の表面に形成される酸性被膜を保護する効果があり、ボールペンチップの耐食性等、経時安定性を向上することができるためである。
【００１７】
このように、ボールとチップ本体及びコイルスプリングとの潤滑性を高めることで、摩耗の抑制のみならず、滑らかな筆感を得ることができ、書き味を向上する効果を奏する。
【００１８】
本発明に用いる芳香環を有する酸性化合物とは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環などの芳香環を有する酸性化合物である。また、芳香環を有する酸性化合物は、ベンゼン環などの芳香環を多数有する方が、潤滑性をより向上し易いため、分子量が２００以上のものが最も好ましい。
【００１９】
芳香環を有する酸性化合物の具体例としては、アルキルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸
-ホルムアルデヒド縮合物、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸などが挙げられる。また、芳香環を有する化合物が、硫黄原子を有する官能基（S、SO、SO２、SO３など）を含むと、ボールとボール座間に強固な潤滑層を形成するため、潤滑性が向上すると考えられるため、より好ましく、特にアルキルベンゼン（ R-C６H４-SO３−、R；アルキル基）が好ましく、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルジフェニルオキシドスルホン酸などが挙げられる。
【００２０】
また、前記芳香環を有する酸性化合物の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１質量％より少ないと、所望の潤滑性が得られないおそれがあり、２０．０質量％を越えると、インキ経時が不安定性になるおそれがあるため、インキ組成物全量に対し、０．１〜２０．０質量％が好ましい。より好ましくは、インキ組成物全量に対し、０．５〜１０．０質量％であり、最も好ましくは、２．０〜８．０質量％である。
【００２１】
また、こうした芳香環を有する酸性化合物には、水溶性の性質を有するものもあり、油性ボールペン用インキ中に溶解しずらく、インキ経時安定性に不安が残る。そのため、芳香環を有する酸性化合物を塩基性化合物と中和反応させた造塩体とすることが好ましい。こうして得た造塩体は、イオン結合力が強く、長期間のインキ経時安定性が著しく向上する。
【００２２】
また、塩基性化合物としては、１級アミン、２級アミン、３級アミンや４級アミンなどが挙げられるが、酸性化合物を十分に中和反応させより安定した造塩体は4級アミンによる4級アンモニウム塩である。
【００２３】
芳香環を有する４級 アミンは、ベンゾキソニウム化合物（Benzoxonium）、アルキルジメチルベンジルアンモニウム化合物として、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、ヘキサデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、ヤシアルキルジメチルベンジル、アンモニウム化合物としては、ドデシルジエチルベンジルアンモニウム化合物などが挙げられ、書き味、経時安定性を考慮すれば、ベンゾキソニウム化合物（Benzoxonium）が最も好ましい。これらは、単独または２種以上混合して使用してもよい。
【００２４】
また、前記造塩体にエチレンオキサイド(CH2CH2O)を有する有機アミンと併用すると、より潤滑効果が得られ易い。そのため、有機アミンとして、エチレンオキサイド(CH2CH2O)を有するオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンを用いる方が好ましい。これ等は、単独又は２種以上混合して使用してもよい。
【００２５】
ところで、ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有し、インキ経時安定性やコイルスプリングの耐食性を保つには、ｐＨ４．０〜１０．０が好ましく、ｐＨ５．０〜９．０とすることが最も好ましい。ｐＨ値が３．９以下だと、チップ本体内の金属イオンが溶出し易いため、金属塩析出物が発生し易くなり、ｐＨ値が１０．１以上だと、着色剤の良好な色調や、溶解または分散安定性が得られなくなってしまうため、ｐＨ値が４．０〜１０．０の中性領域とすることで、インキ経時安定性が良好となるとともに、コイルスプリングの耐食性への影響を低減できる。
【００２６】
さらに、前記造塩体の安定性を考慮すれば、ｐＨ値が３．９以下を強酸性領域、ｐＨ値が１０．１以上を強アルカリ領域だと、造塩体のイオン結合が離れやすくなるため、ｐＨ４．０〜１０．０の中間領域（弱酸性、中性、弱アルカリ性）の方が、経時安定性が良いため最も好ましい。さらに、より経時安定性を考慮すれば、ｐＨ値が５．０〜９．０が好ましい。
【００２７】
尚、本発明において、ｐＨ値が４．０未満を強酸性領域、ｐＨ値が１０．０を超えると強アルカリ領域、ｐＨ４．０以上、６．０未満を弱酸性領域、６．０以上、８．０以下を中性領域、８．０を越え、１０．０以下を弱アルカリ性領域とする。
【００２８】
また、本発明におけるｐＨ値は、油性ボールペン用インキ組成物の測定方法においては、油性インキを容器に採取し、イオン交換水を加えて、攪拌しながら加温し、加温後放冷し、蒸発した水分量を補充後、濾紙を用いて濾過する。その濾過したろ液の上層を用いて、ｐＨ測定は東亜ディーケーケー社製IＭ−４０Ｓ型ｐＨメーターを用いて、２０℃にて測定した値を示すものである。また、水性ボールペン用インキ組成物の測定方法においては、ｐＨ測定は東亜ディーケーケー社製IＭ−４０Ｓ型ｐＨメーターを用いて、水性インキ組成物を容器に採取し、２０℃にて測定した。
【００２９】
芳香環を有する酸性化合物の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１質量％より少ないと、所望の潤滑性が得られないおそれがあり、２０．０質量％を越えると、インキ経時が不安定性になるおそれがあるため、インキ組成物全量に対し、０．１〜２０．０質量％が好ましい。より好ましくは、インキ組成物全量に対し、０．５〜１０．０質量％であり、最も好ましくは、２．０〜８．０質量％である。
【００３０】
本発明のボールペン用インキ組成物のインキ粘度は、特に限定されるものではないが、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の場合には、筆跡に滲みやインキ垂れ下がりの影響が出やすいため、また、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、筆記時のボール回転抵抗が大きくなり、書き味が重くなる傾向がある。そのため、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度は、１０〜５０００ｍＰａ・ｓが好ましい。より好ましくは、５０〜３、０００ｍＰａ・ｓであり、最も好ましくは、ボール座及びコイルスプリングの摩耗を抑制する効果が顕著である１００〜１５００ｍＰａ・ｓである。
【００３１】
本発明に用いる着色剤については、染料、顔料があるが、染料については、油溶性染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、直接染料などや、それらの各種造塩タイプの染料等が採用可能である。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられる。これらの染料および顔料は、２種以上組み合わせて使用することが可能である。特に、顔料は、ボールとチップ本体の間で回転阻害による書き味の劣化の可能性があるため、染料を用いる方が好ましい。
【００３２】
油性染料については、具体的には、バリファーストブラック１８０２、同ブラック１８０５、同１７０１、同ブルー１６０１、同ブルー１６２１、同レッド１３２０、同レッド１３６０、同イエロー１１０１、同イエロー１１５１、ニグロシンベースＥＸＢＰ、ニグロシンベースＥＸ、ＢＡＳＥ ＯＦ ＢＡＳＩＣ ＤＹＥＳ ＲＯＢ−Ｂ、同ＲＯ６Ｇ−Ｂ、同ＶＰＢ−Ｂ、同ＶＢ−Ｂ、同ＭＶＢ−３、アイゼンスピロンブラック ＧＭＨ−スペシャル、同バイオレット Ｃ−ＲＨ、同ブルー ＧＮＨ、同ブルー Ｃ−ＲＨ、同レッド Ｃ−ＧＨ、同レッド Ｃ−ＢＨ、同イエロー Ｃ−ＧＮＨ、同イエロー Ｃ−２ＧＨ、Ｓ．Ｐ．Ｔ．ブルー１１１、同ブルーＧＬＳＨ−スペシヤル、同レッド５３３、同オレンジ６、Ｓ．Ｂ．Ｎ．バイオレット５１０、Ｓ．Ｂ．Ｎ．イエロー５１０、同イエロー５３０、Ｓ．Ｒ．Ｃ−ＢＨ等が挙げられる。
水性染料については、具体的には、ダイレクトブラック１７、同１９、同２２、同１５４、同１９５、アシッドブラック１、同２、同２４、ダイレクトエロー４、同２６、ダイレクトレッド１、同２３、同３１、ダイレクトブルー１、同４１、同７１、同１１９、ダイレクトオレンジ６等、アシッドブラック１、同２、同２４、同２６、アシッドオレンジ５６、アシッドエロー３、同１７、同４２、同６１、アシッドレッド８、同９、同５１、同７３、アシッドブルー１、同７、同６２、同９０、アシッドグリーン３、同９、同１６、アシッドバイオレット１５、同１７、Ｃ．Ｉ．ベ−シックエロ−１、同２、同２１、Ｃ．Ｉ．ベ−シックオレンジ２、同１４、Ｃ．Ｉ．ベ−シックレッド１、同２、同９、Ｃ．Ｉ．ベ−シックバイオレット１、同３、同１０、Ｃ．Ｉ．ベ−シックブル−３、同７、同２６、ベ−シックグリ−ン４、Ｃ．Ｉ．ベ−シックブラウン１２、Ｃ．Ｉ．ベ−シックブラック２、メチルバイオレット、ビクトリアブルーＦＢ、マラカイトグリーン、ローダミンのシリーズ等が挙げられる。
【００３３】
また、顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられるが、具体的にはカーボンブラック、アニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、メタリック顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料等が挙げられる。これらの染料および顔料は、単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。着色剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、１．０〜５０．０質量％が好ましい。
【００３４】
本発明に用いる溶剤としては、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、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピ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ジメチルエーテル、３―メトキシブタノール、３―メトキシー３―メチルブタノール等のグリコールエーテル類、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリ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、ブチレングリコール、エチレングリコール等のグリコール類、ベンジルアルコール、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタートやその他の高級アルコール等のアルコール類、フェニルセロソルブ等のセロソルブ類等、ボールペン用インキとして一般的に用いられる溶剤が例示でき、これらを１種又は２種以上用いることができる。有機溶剤の含有量は、着色剤の溶解性、筆跡乾燥性、にじみ等を考慮すると、インキ組成物全量に対し、５．０〜５０．０質量％が好ましい。
【００３５】
また、その他として、着色剤の経時安定性や潤滑性を向上させるために、有機アミンや界面活性剤として、リン酸エステル系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、アセチレン系界面活性剤、脂肪酸等を、顔料分散剤として、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂等を、粘度調整剤として、ケトン樹脂、テルペン樹脂、アルキッド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン等の樹脂や脂肪酸アマイド、水添ヒマシ油、架橋型アクリル酸重合体、キサンタンガムなどの擬塑性付与剤を、また、着色剤安定剤、可塑剤、キレート剤、水、防錆剤、防菌剤などを適宜用いても良い。これらは、単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。
【００３６】
次に図面を参照しながら、本発明のボールペンの実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３７】
実施例１
図１、図２に示す実施例１のボールペンレフィル１は、インキ収容筒２の先端に、ボール径がφ０．７ｍｍのボール３を回転自在に抱時したボールペンチップ４を装着するとともに、インキ収容筒２内に、インキ配合１のボールペン用インキ１１及びインキ追従体１２を直に収容してボールペンレフィル１を得ている。また、ボールペンチップ４内には、ボールの後端に、ボール３をチップ先端縁５ａの内壁に常に押圧するコイルスプリング１０を配設してある。尚、コイルスプリングには、ＳＵＳ３０４の裸線を用いており、ボール押力は１０ｇであった。
【００３８】
ボールペンチップ４はボール抱持室６にインキ流通孔７と、放射状に延びたインキ流通溝８を有し、ボール抱持室６の底壁に設けた筆記用ボールと略同形のボール座９に、ボール３を載置し、チップ先端部５のチップ先端縁５ａを内側にかしめことにより、ボール３の一部がチップ先端縁５ａより突出するように回転自在に抱持している。
【００３９】
ボールペン用インキは、着色剤として、染料、有機溶剤として、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノフェニルエーテル、芳香環を有する酸性化合物（アルキルベンゼンスルホン酸）と塩基性化合物（ベンゾキソニウム化合物）との造塩体（造塩配合１）、有機酸としてオレイン酸、樹脂としてポリビニルピロリドン（ＰＶＰ Ｋ−９０：アイエスピー・ジャパン株式会社製）、ケトン樹脂（ハイラック１１０Ｈ：日立化成株式会社製）を採用し、これを所定量秤量して、６０℃に加温した後、ディスパー攪拌機を用いて完全溶解させ、油性ボールペン用インキを得た。具体的な配合量は下記の通りである。尚、ティー・エイ・インスツルメント株式会社製AR-G2（ステンレス製
40mm2°ローター）を用いて２０℃の環境下で、剪断速度５００ｓｅｃ−１にてインキ粘度を測定したところ、１８０ｍＰａ・ｓであった。また、１００ｍあたりのインキ消費量は、４６ｍｇ／１００ｍであった。
【００４０】
インキ配合１
染料（スピロンブラック−ＧＭＨ−Ｓ） １５．０質量％
染料（バリーファ−スト バイオレット１７０１） １５．０質量％
有機溶剤（ベンジルアルコール） ６０．７質量％
造塩体（配合例１で作製したもの） ５．０質量％
有機酸（オレイン酸） １．０質量％
樹脂（ポリビニルピロリドン） ０．３質量％
樹脂（ケトン樹脂） ２．０質量％
【００４１】
造塩配合例１
まず、ビーカーに水を１００ｇ、アルキルベンゼンスルホン酸Naを３０ｇ秤量し、加温した後、ディスパー攪拌機を用いて溶解させた後、ベンゾキソニウム化合物１９．５ｇを秤量し、攪拌後、濾紙を用い濾過を行って、造塩体（分子量６００〜７００）を得た。
【００４２】
配合例２〜５
表１に示すように、各成分を変更した以外は、配合例１と同様な方法で配合例２〜５の造塩体を作成した。
【表１】
【００４３】
実施例２〜５
表２に示すように、各成分を変更した以外は、実施例１と同様な手順で実施例２〜４の油性ボールペン用インキ組成物を得た。
【００４４】
実施例５の水性ボールペン用インキ組成物は、表２に示すように、各成分を変更し、まず、水、水溶性有機溶剤、潤滑剤、ｐＨ調整剤、保湿剤、防菌剤、防錆剤をマグネットホットスターラーで加温撹拌して水性ベースインキを作成する。
【００４５】
その後、上記作製したベースインキを加温しながら、剪断減粘性付与剤を投入してホモジナイザー攪拌機を用いて均一な状態となるまで充分に混合攪拌した後、濾紙を用い濾過を行って、実施例５の水性ボールペン用インキ組成物を得た。
【表２】
【００４６】
比較例１〜４
表３に示すように、各成分を変更した以外は、実施例１と同様の手順で、配合し、比較例１〜３の油性ボールペン用インキ組成物を得た。表３に測定、評価結果を示す。比較例４の水性ボールペン用インキ組成物は、表３に示すように、各成分を変更し、上記実施例５と同様の手順で、配合し、比較例４の水性ボールペン用インキ組成物を得た。
【表３】
【００４７】
試験及び評価
インキ配合１〜５及び実施例１〜５、比較例１〜４で作製したボールペン用インキを、実施例１のボールペンレフィルに充填し、筆記試験用紙として筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１を用いて以下の試験及び評価を行った。
試験及び評価
実施例１〜５及び比較例１〜４で作製した油性ボールペン用インキ組成物、水性ボールペン用インキ組成物、及びグリース状のインキ追従体を、ボールペン用レフィルに充填し、油性ボールペン、水性ボールペンを作製した。筆記試験用紙として筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１を用いて以下の試験及び評価を行った。尚、油性ボールペンと水性ボールペンでは、チップ仕様が異なるため、耐摩耗試験の試験項目を油性ボールペン用と水性ボールペン用とに分けて行った。
【００４８】
書き味：手書きによる官能試験を行い評価した。
非常に滑らかで良好なもの ・・・◎
滑らかなもの ・・・○
やや重く劣るもの ・・・△
重く劣るもの ・・・×
【００４９】
耐摩耗試験１（油性ボールペン用）：荷重２００ｇｆ、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験後のボール座の摩耗を測定した。
ボール座の摩耗が１０μｍ未満のもの ・・・◎
ボール座の摩耗が１０μｍ〜２０μｍであるが、筆記可能であるもの ・・・○
ボール座の摩耗がひどく、筆記不良になってしまうのもの ・・・×
耐摩耗試験１（水性ボールペン用）：荷重１００gf、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験後のボール座の摩耗を測定した。
ボール座の摩耗が１０μｍ未満であり、筆記可能のもの ・・・◎
ボール座の摩耗が１０〜４０μｍであり、筆記可能のもの ・・・○
ボール座の摩耗が４０μｍを越え、筆記不能になってしまうもの ・・・×
【００５０】
耐摩耗試験２：（油性ボールペン用）荷重２００ｇｆ、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験後のコイルスプリングの摩耗を顕微鏡にて観察した。
コイルスプリングの摩耗が０．１ｍｍ未満のもの ・・・◎
コイルスプリングの摩耗が０．３ｍｍ〜０．５ｍ ｍであるもの ・・・○
コイルスプリングの摩耗が０．５ｍｍを越えるもの ・・・×
耐摩耗試験２：（水性ボールペン用）荷重1００ｇｆ、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験後のコイルスプリングの摩耗を顕微鏡にて観察した。
コイルスプリングの摩耗が０．１ｍｍ未満のもの ・・・◎
コイルスプリングの摩耗が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであるもの ・・・○
コイルスプリングの摩耗が０．５ｍｍを越えるもの ・・・×
【００５１】
実施例１〜５では、書き味、耐摩耗試験ともに良好な性能が得られた。
【００５２】
比較例１〜４では、芳香環を持たない化合物を用いているため、書き味が重く、耐摩耗試験において、すべてボール座の摩耗がひどく、筆記不良または筆記不能になった。
【００５３】
尚、本発明のボールペンレフィルは、油性ボールペンレフィルや水性ボールペンレフィルとして用いることができる。
【００５４】
インキ消費量については、筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１筆記用紙上に筆記角度７０°、筆記荷重２００ｇの条件にて、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度で、試験サンプル５本用いて、らせん筆記試験を行い、その１００ｍあたりのインキ消費量の平均値を、１００ｍあたりのインキ消費量と定義すると、１００ｍあたりのインキ消費量については、油性ボールペンレフィルとして使用する場合には、３０ｍｇ未満だと、インキ消費量が少ないので、濃い筆跡が得られにくく、７０ｍｇを越えるとインキ消費量が多い過ぎ、筆跡乾燥性に悪影響を及ぼす可能性もある。そのため、インキ消費量が３０〜７０ｍｇ／１００ｍが好ましく、より好ましくは、４０〜６０ｍｇ／１００ｍである。また、水性ボールペンレフィルとして使用する場合には、１００ｍあたりのインキ消費量については、５０ｍｇ未満だと、インキ消費量が少ないので、筆跡にカスレが発生しやすく、３００ｍｇを越えると、インキ消費量が多いので、筆跡に滲みの発生や、筆跡乾燥性に影響を及ぼす可能性もある。そのため、インキ消費量が５０〜３００ｍｇ／１００ｍであることが、好ましい。より、好ましくは、８０〜２５０ｍｇ／１００ｍである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のボールペンレフィルは、書き味が良好で、かつ、ボール座の摩耗抑制することが可能であるキャップ式、ノック式等、ボールペンとして広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ ボールペンレフィル
２ インキ収容筒
３ ボール
４ ボールペンチップ
５ チップ先端部
５ａ チップ先端縁
６ ボール抱持室
７ インキ流通孔
８ 放射状溝
９ ボール座
１０ コイルスプリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インキ収容筒の先端部に、ボールの一部をチップ先端部より突出させて回転自在に抱持し、コイルスプリングの棒軸部により前方に押圧し、前記ボールとチップ先端部の内壁にて弁機構を具備してなるボールペンチップを直接、またはチップホルダーを介して装着し、インキ収容筒内に、ボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンレフィルであって、前記コイルスプリングが、ステンレス鋼線の裸線からなり、前記ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有することを特徴とするボールペンレフィル。
【請求項２】
前記芳香環を有する酸性化合物の分子量が、２００以上であることを特徴とする請求項１に記載のボールペンレフィル。
【請求項３】
前記芳香環を有する酸性化合物の含有量が、０．１〜２０．０質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載のボールペンレフィル。
【請求項４】
前記酸性化合物が、アルキルベンゼンスルホン酸であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
【請求項５】
前記ボールペン用インキのｐＨが４〜１０であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
【請求項６】
前記ボールペン用インキの２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度が、１０〜５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
【請求項１】
インキ収容筒の先端部に、ボールの一部をチップ先端部より突出させて回転自在に抱持し、コイルスプリングの棒軸部により前方に押圧し、前記ボールとチップ先端部の内壁にて弁機構を具備してなるボールペンチップを直接、またはチップホルダーを介して装着し、インキ収容筒内に、ボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンレフィルであって、前記コイルスプリングが、ステンレス鋼線の裸線からなり、前記ボールペン用インキに、芳香環を有する酸性化合物を含有することを特徴とするボールペンレフィル。
【請求項２】
前記芳香環を有する酸性化合物の分子量が、２００以上であることを特徴とする請求項１に記載のボールペンレフィル。
【請求項３】
前記芳香環を有する酸性化合物の含有量が、０．１〜２０．０質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載のボールペンレフィル。
【請求項４】
前記酸性化合物が、アルキルベンゼンスルホン酸であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
【請求項５】
前記ボールペン用インキのｐＨが４〜１０であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
【請求項６】
前記ボールペン用インキの２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ−１におけるインキ粘度が、１０〜５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１３６５１１（Ｐ２０１１−１３６５１１Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９８８１０（Ｐ２００９−２９８８１０）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（３０３０２２８９１）株式会社パイロットコーポレーション (647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（３０３０２２８９１）株式会社パイロットコーポレーション (647)
【Ｆターム（参考）】
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