專利名稱：非水圓珠筆的隨動(dòng)物及非水圓珠筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在儲(chǔ)墨管中容納的非水圓珠筆油墨的尾端部分使用的隨動(dòng)物(follower)，以及使用該隨動(dòng)物的非水圓珠筆。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，使用滑油作為油性圓珠筆的隨動(dòng)物，但是舉例來說，因?yàn)榛筒粌H質(zhì)量不足并且在高溫或長時(shí)間儲(chǔ)存期間會(huì)引起分離或變得與油墨相容，而且由于其不透明可能很難與油墨區(qū)分并且導(dǎo)致即使在殘余一些油墨時(shí)也往往不能再進(jìn)行書寫，所以是不利的。
傳統(tǒng)的油性圓珠筆通常包括90％或以上是2-苯氧基乙醇和/或芐醇的溶劑部分，并且因?yàn)檫@種溶劑在20℃的蒸汽壓為0.2mmHg或更低，所以圓珠筆尾端部分溶劑的蒸發(fā)是個(gè)小問題。
另外，25℃的油墨粘度為3,000至20,000mPa·s，因此很少發(fā)生由于撞擊引起的噴濺。
因此，只要儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑為2.8毫米或更小，傳統(tǒng)油性圓珠筆具有強(qiáng)的管阻(tube resistance)，并且通過表面張力作用，甚至在圓珠筆書寫尖端向上或歪向旁邊保持直立時(shí)油墨也不會(huì)從尾端泄漏，因而不需要隨動(dòng)物。
如果對儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑為2.8毫米或更小的油性圓珠筆使用隨動(dòng)物，管阻增加并且由于隨動(dòng)物在低溫下或高速書寫期間隨動(dòng)失效而容易發(fā)生缺墨或雙線現(xiàn)象。因此，需要具有良好流動(dòng)性的隨動(dòng)物。
但是，如果使用具有良好流動(dòng)性的隨動(dòng)物，跌落沖擊容易濺出隨動(dòng)物。
此外，當(dāng)圓珠筆書寫尖端向上保持直立時(shí)，根據(jù)直立的環(huán)境，容易發(fā)生油墨和隨動(dòng)物翻轉(zhuǎn)(reversal)的問題，或者容易發(fā)生如下現(xiàn)象(滴流，dripping)其中隨動(dòng)物隨時(shí)間延伸，濕潤儲(chǔ)墨管的壁表面，并且結(jié)合重力作用，滴流到儲(chǔ)墨管的壁表面上，導(dǎo)致油墨尾端部分隨動(dòng)物量的減少。
在賦予假塑性以增加直立期間表觀粘度并且降低流動(dòng)性，從而當(dāng)圓珠筆書寫尖端向上保持直立時(shí)，降低隨動(dòng)物的翻轉(zhuǎn)或滴流的情況中，在消耗油墨時(shí)粘附到壁表面上的隨動(dòng)物的量增加，并且消耗油墨時(shí)，油墨尾端部分存在的隨動(dòng)物的量大量降低。結(jié)果，在極端情況下，從尾端喪失隨動(dòng)物。
另外，如上所述，因?yàn)榈图羟袇^(qū)中的表觀粘度是高的，所以在低溫或高速書寫期間由于隨動(dòng)物隨動(dòng)失效容易發(fā)生缺墨或雙線。
另外，當(dāng)在筆芯內(nèi)存在或產(chǎn)生氣泡時(shí)，因?yàn)榈图羟袇^(qū)中的表觀粘度是高的，所以不能從隨動(dòng)物的尾端部分排出氣泡，這會(huì)引起例如缺墨或雙線的問題。此外，如果生成氣泡或者筆體在高溫下保持直立，由于氣泡體積的增加，隨動(dòng)物可能從儲(chǔ)墨管的尾端部分漏出。
也就是說，當(dāng)對儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑為2.8毫米或更小的油性圓珠筆使用隨動(dòng)物時(shí)，難于實(shí)現(xiàn)低溫下或高速書寫期間隨動(dòng)物的流動(dòng)性、防止滴流、向上直立時(shí)翻轉(zhuǎn)性質(zhì)和滴流性質(zhì)之間的平衡。
另外，必須克服由于隨著油墨的消耗，油墨尾端部分隨動(dòng)物量的降低或者殘留氣泡引起的問題。
在許多情況中考慮各種平衡，例如圓珠筆書寫尖端的出墨量、書寫距離、在外觀上從充裝油墨長度看好或壞，以及圓珠筆的設(shè)計(jì)，設(shè)置圓珠筆儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑，并且在需要隨動(dòng)物的情況中，需要隨動(dòng)物具有適于儲(chǔ)墨管內(nèi)徑設(shè)置的物理性質(zhì)。
另一方面，至于水基圓珠筆，日本待審專利申請(Kokoku)第6-33024號、日本專利第2,859,068和3,016,749號和日本待審專利申請(Kokai)第7-216285、8-18286、9-76687、11-42882、2001-63272、6-336584、2000-177288和7-266780號都公開了在油墨直接容納在儲(chǔ)墨管中的水基圓珠筆中使用的隨動(dòng)物。這些隨動(dòng)物具有阻止水從尾端部分揮發(fā)、當(dāng)圓珠筆向上或歪向旁邊保持直立時(shí)引起油墨泄漏，以及由于撞擊濺出油墨的作用。
所公開的用于水基圓珠筆的隨動(dòng)物肯定可以用作水基圓珠筆的隨動(dòng)物。
另外，假定所公開的隨動(dòng)物充裝在內(nèi)徑為2.8毫米或更大的儲(chǔ)墨管中，并且可能因此，在大多數(shù)這些隨動(dòng)物中使用賦予剪切稀化性質(zhì)的膠凝劑作為基本組分。
在使用內(nèi)徑為2.8毫米或更小的具有強(qiáng)的管阻的儲(chǔ)墨管的情況中，由于膠凝劑的作用引起問題，即由于在低溫下或高速書寫期間隨動(dòng)物的隨動(dòng)失效而容易發(fā)生缺墨或雙線，在消耗油墨時(shí)粘附到壁表面上的隨動(dòng)物的量增加，或者消耗油墨時(shí)，油墨尾端部分存在的隨動(dòng)物的量嚴(yán)重降低。
本發(fā)明人開發(fā)了一種不同于傳統(tǒng)油性圓珠筆的使用高蒸汽壓溶劑的非水圓珠筆，但是發(fā)現(xiàn)使用這種高蒸汽壓溶劑的非水圓珠筆油墨需要隨動(dòng)物。
另外，因?yàn)樯鲜鲈?，需要物理性質(zhì)適于內(nèi)徑為2.8毫米或更小的儲(chǔ)墨管的隨動(dòng)物。
因此，迄今已經(jīng)公開并常用的用于水基圓珠筆的上述隨動(dòng)物被用于目前開發(fā)的使用高蒸汽壓溶劑的非水圓珠筆。結(jié)果，所述隨動(dòng)物不能就這樣使用。
在此情況下，本發(fā)明的目的是解決這些問題并且提供一種用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其還可以用于使用高蒸汽壓溶劑的非水圓珠筆；甚至在高溫或長期儲(chǔ)存期間也是穩(wěn)定的而不會(huì)發(fā)生分離；通過使油墨與外界空氣隔絕而阻止了油墨的揮發(fā)；甚至在內(nèi)徑為2.8毫米或更小的具有強(qiáng)的管阻的儲(chǔ)墨管中安裝所述隨動(dòng)物時(shí)，在低溫下或高速書寫期間下也不會(huì)引起隨動(dòng)物流動(dòng)性問題；保證對掉下時(shí)的沖擊具有抵抗性；當(dāng)圓珠筆書寫尖端向上保持直立時(shí)，不易引起由于重力差異引起的油墨和隨動(dòng)物之間的翻轉(zhuǎn)；防止了隨動(dòng)物隨時(shí)間滴流到儲(chǔ)墨管的壁表面上的現(xiàn)象(滴流)；并且當(dāng)消耗油墨時(shí)，油墨尾端部分隨動(dòng)物量很少減少。本發(fā)明的目的還包括提供一種包含上述隨動(dòng)物的非水圓珠筆。

發(fā)明內(nèi)容
作為獲得上述目的的深入調(diào)查的結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)借助一種用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物可以克服這些問題，其特征在于下面幾點(diǎn)?；谒霭l(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
(1)一種用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為200mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的80重量％或更多，所述隨動(dòng)物在40℃下的粘度為1,000至30,000mPa·s，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.95或更大。
(2)如上面(1)中所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其中40℃下所述隨動(dòng)物的粘度為1,500至15,000mPa·s。
(3)如上面(2)中所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其中40℃下所述隨動(dòng)物的粘度為3,000至10,000mPa·s。
(4)如上面(1)至(3)中任何一項(xiàng)所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，所述隨動(dòng)物在l至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.97或更大。
(5)如上面(1)至(4)中任何一項(xiàng)所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為200mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的98重量％或更多。
(6)如上面(1)至(5)中任何一項(xiàng)所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為1,000mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的90重量％或更多。
(7)如上面(1)至(6)中任何一項(xiàng)中所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的50重量％或更多。
(8)如上面(7)中所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的60重量％或更多。
(9)如上面(8)中所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的70重量％或更多。
(10)如上面(1)至(9)中任何一項(xiàng)所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其中所述聚-α-烯烴主要是碳原子數(shù)為8至20的α-烯烴的聚合物。
(11)如上面(1)至(9)中任何一項(xiàng)所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其中所述聚-α-烯烴主要是碳原子數(shù)為8至12的α-烯烴的聚合物。
(12)一種非水圓珠筆，其包含非水圓珠筆油墨和在上面(1)至(11)中任何一項(xiàng)所述的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，并且使用內(nèi)徑為2.8毫米或更小的儲(chǔ)墨管，所述非水圓珠筆油墨中，包含20℃下蒸汽壓為0.2至50mmHg的醇和/或二醇單醚的溶劑占油墨溶劑的10至100重量％。
(13)如上面(12)中所述的非水圓珠筆，其中所述非水圓珠筆油墨中的含水量為5重量％或更低。
(14)如上面(12)中所述的非水圓珠筆，其中所述非水圓珠筆油墨基本上不含水。
(15)如上面(12)至(14)中任何一項(xiàng)所述的非水圓珠筆，其中所述非水圓珠筆油墨中，包含20℃下蒸汽壓為0.2至50mmHg的醇和/或二醇單醚的溶劑占油墨溶劑的50至100重量％。
(16)如上面(12)至(15)中任何一項(xiàng)所述的非水圓珠筆，其中所述儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑為1.5至2.7毫米。
(17)如上面(16)所述的非水圓珠筆，其中所述儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑為1.6至2.6毫米。


圖1是表示所述圓珠筆筆芯一個(gè)實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
作為對為什么在非水圓珠筆中非常規(guī)地使用高蒸汽壓溶劑時(shí)不能直接使用現(xiàn)有技術(shù)中的用于水基圓珠筆的傳統(tǒng)隨動(dòng)物的原因的深入研究的結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)下面的原因。
與水基圓珠筆油墨溶劑的水相比，非水圓珠筆油墨中使用的溶劑對隨動(dòng)物溶劑具有太強(qiáng)的親合力。即，非水圓珠筆油墨中使用的溶劑和隨動(dòng)物溶劑之間的界面張力低于水與隨動(dòng)物溶劑之間的界面張力。通過彼此具有強(qiáng)親合力的溶劑的作用，在油墨和隨動(dòng)物間的界面處不僅產(chǎn)生消除界面的力，而且引起各種不利因素，例如因?yàn)槠茐牧穗S動(dòng)物的凝膠結(jié)構(gòu)，從而加速了油分離；由于隨動(dòng)物凝膠結(jié)構(gòu)的破壞，物理性質(zhì)隨時(shí)間改變；油墨進(jìn)入隨動(dòng)物和管壁表面間的固-液界面中；或者揮發(fā)性溶劑透過隨動(dòng)物而揮發(fā)。此外，與在水基圓珠筆中使用的相比，在非水圓珠筆油墨中使用的著色材料、樹脂和添加劑當(dāng)然對隨動(dòng)物溶劑具有更高的親合力，并因此它們遷移到隨動(dòng)物一側(cè)并且引起問題。特別是當(dāng)圓珠筆在高溫下保持直立時(shí)，所述問題是特別顯著的。
因此，在隨動(dòng)物中使用的原材料必須具有適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)和物理性質(zhì)(物理值)。
本發(fā)明人已經(jīng)事先進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用具有特定粘度的聚-α-烯烴，更具體地說，當(dāng)使用聚-α-烯烴來制造隨動(dòng)物以使所述隨動(dòng)物在40℃下的粘度為1,000至30,000mPa·s，并且在1至10/s的剪切速率下剪切稀化指數(shù)為0.95或更大時(shí)，可以提供用于非水圓珠筆的理想隨動(dòng)物及包含該隨動(dòng)物的非水圓珠筆。
可以使用聚-α-烯烴，特別是作為在40℃下粘度為200mPa·s或更大的聚-α-烯烴合成油作為在本發(fā)明隨動(dòng)物中使用的基油(baseoil)?？梢詥为?dú)使用一種40℃下粘度為200mPa·s或更大的聚-α-烯烴合成油，或者可以使用在40℃下粘度為200mPa·s并且粘度不同的兩種或多種聚-α-烯烴的混合物。
除了烴外，可以使用SP值(溶解性參數(shù)值)低的醇、酯、有機(jī)酸、硅油等作為用于水基油墨的隨動(dòng)物的基油，但是沒有一種可以至少作為非水油墨的隨動(dòng)物的基油或者作為其主要組分來使用。SP值低的醇、酯、有機(jī)酸、硅油等對非水油墨溶劑表現(xiàn)出強(qiáng)的親合力，因而提供了不可區(qū)分的界面，或者引起油墨中使用的著色材料、樹脂和添加劑等的遷移并引起問題。因?yàn)橛湍軇┤菀诐B透其中，并且油墨的物理性質(zhì)隨時(shí)間改變，所以硅油不是優(yōu)選的。
聚-α-烯烴是一種烴化合物，并且與屬于相同烴的礦物油和聚丁烯相比，當(dāng)40℃下的粘度相同時(shí)，聚-α-烯烴趨向于與具有較低SP值的物質(zhì)表現(xiàn)出低的相容性或溶解性。這似乎意味著用于油墨溶劑和原材料的聚-α-烯烴的親合力在烴族中是特別低的。因此，與其它類的烴相比，不太發(fā)生認(rèn)為由于上述親合力引起的問題。
聚-α-烯烴是通過α-烯烴聚合而獲得的合成油，并且作為反應(yīng)起始物質(zhì)的α-烯烴的代表性實(shí)例包括1-辛烯、1-癸烯和1-十二碳烯。工業(yè)上，主要使用1-癸烯的聚合物。用于本發(fā)明中的聚-α-烯烴的反應(yīng)起始物質(zhì)沒有特別限制，但是如果α-烯烴的碳原子數(shù)少，當(dāng)圓珠筆在高溫下保持直立時(shí)性質(zhì)是不好的。因此，碳原子數(shù)為8或更多的α-烯烴是優(yōu)選的，并且更優(yōu)選地，反應(yīng)起始物質(zhì)主要包含碳原子數(shù)為8至20的α-烯烴。至于“主要包含”，意指含量為50重量％或更多。所述含量優(yōu)選為60重量％或更多，更優(yōu)選75重量％或更多，再更優(yōu)選90重量％或更多，仍再更優(yōu)選95重量％或更多。
在本發(fā)明的隨動(dòng)物中用作基油的聚-α-烯烴的粘度以40℃下的粘度表示，優(yōu)選為200mPa·s或更大，更優(yōu)選為500mPa·s或更大，再更優(yōu)選為1,000至50,000mPa·s，仍再更優(yōu)選為1,500至20,000mPa·s。甚至在使用聚-α-烯烴時(shí)，如果以一定的量或更多使用40℃下粘度小于200mPa·s的聚-α-烯烴，當(dāng)圓珠筆在高溫下保持直立時(shí)容易發(fā)生翻轉(zhuǎn)。隨著粘度降低，聚-α-烯烴的分子量通常變得更小，并且隨著分子量變小，高溫下分子運(yùn)動(dòng)更劇烈并且對油墨原材料的親合力增加，從而有助于與油墨的混合(降低了油墨溶劑和隨動(dòng)物溶劑間的界面張力)。結(jié)果，當(dāng)圓珠筆在高溫下保持直立時(shí)容易發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
隨著聚-α-烯烴的分子量增加，甚至在高溫下對原材料的親合力也降低，并且當(dāng)圓珠筆在高溫下保持直立時(shí)不太容易發(fā)生翻轉(zhuǎn)。舉例來說，40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的聚-α-烯烴的總量優(yōu)選為所有組分的50重量％或更多。此外，40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的聚-α-烯烴的總含量優(yōu)選為所有組分的60重量％或更多，再更優(yōu)選70重量％或更多。當(dāng)40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的聚-α-烯烴的總量為所有組分的50重量％或更多時(shí)，甚至在高溫下對原材料的親合力也降低，并且增加了當(dāng)圓珠筆在高溫下保持直立時(shí)不太發(fā)生翻轉(zhuǎn)的作用。另外，40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的聚-α-烯烴具有強(qiáng)的分子內(nèi)聚力并且引起高的表面張力，因此當(dāng)聚-α-烯烴的總量為所有組分的50重量％或更多時(shí)，減少了隨動(dòng)物隨時(shí)間滴流到儲(chǔ)墨管壁表面上的現(xiàn)象(滴流)。
本發(fā)明的隨動(dòng)物通常或優(yōu)選至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為200mPa·s或更大的合成油，所述聚-α-烯烴的總量為100重量％，但是如果包含總量為80重量％或更多的聚-α-烯烴，本發(fā)明的隨動(dòng)物是足夠的。即，本發(fā)明的隨動(dòng)物包含總量為所有組分80重量％或更多的40℃下粘度為200mPa·s或更大的聚-α-烯烴。40℃下粘度為200mPa·s或更大的聚-α-烯烴的總量更優(yōu)選為90重量％或更多，再更優(yōu)選為98重量％或更多，并且最優(yōu)選大于99.5重量％，特別是100重量％。如果增加聚-α-烯烴以外的原材料的添加量，會(huì)反映出添加物的性質(zhì)，并且當(dāng)所述物質(zhì)對油墨原材料具有高親合力時(shí)，當(dāng)圓珠筆在高溫下保持直立時(shí)容易發(fā)生翻轉(zhuǎn)。另外，當(dāng)除了聚-α-烯烴以外的原材料具有低的表面張力時(shí)，隨著添加物影響的增加，隨動(dòng)物自身的表面張力變低，并且可能發(fā)生其中隨動(dòng)物隨時(shí)間滴流到儲(chǔ)墨管壁表面上的現(xiàn)象(滴流)。如果聚-α-烯烴的總量為所有組分80重量％或更低，除聚-α-烯烴以外的原材料的影響變得太大，這是不優(yōu)選的。
上述在本發(fā)明的隨動(dòng)物中使用的聚-α-烯烴的實(shí)例包括BarrelProcess Oil P-380(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))、Barrel Process OilP-1500(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))、Barrel Process Oil P-2200(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))、Barrel Process Oil P-10000(MatsumuraOil Co.，Ltd.生產(chǎn))、Barrel Process Oil P-37500(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))、ExxonMobil SHF-403(Exxon Mobil Corp.生產(chǎn))、ExxonMobilSHF-1003(Exxon Mobil Corp.生產(chǎn))、SuperSyn 2150(Exxon MobilCorp.生產(chǎn))、SuperSyn 2300(Exxon Mobil Corp.生產(chǎn))、SuperSyn 21000(Exxon Mobil Corp.生產(chǎn))和SuperSyn 23000(Exxon Mobil Corp.生產(chǎn))。這些可商購的聚-α-烯烴多數(shù)主要是1-癸烯的聚合物。
聚-α-烯烴是一種合成油，因此其是合成后具有一定分子量分布的聚-α-烯烴的混合物。用作本發(fā)明隨動(dòng)物的基油的聚-α-烯烴優(yōu)選具有數(shù)均分子量(Mn)1,000或更大，更優(yōu)選從3,000至20,000。通過重均分子量(Mw)與數(shù)均分子量(Mn)的比例來估計(jì)分子量分布，并且Mw/Mn值用作參考。當(dāng)分子量分布寬時(shí)該值較大，并且當(dāng)分子量分布窄時(shí)，其值接近1。與礦物油等相比，合成油聚-α-烯烴通常具有窄的分子量分布。在本發(fā)明的隨動(dòng)物中，當(dāng)用作基油的聚-α-烯烴具有低的分子量時(shí)，其導(dǎo)致如上所述的不利影響。因此，Mw/Mn值優(yōu)選接近于1。用作本發(fā)明隨動(dòng)物中基油的聚-α-烯烴的Mw/Mn值優(yōu)選為2.5或更小，更優(yōu)選2.0或更小。
通過例如凝膠滲透色譜的測量方法獲得Mw和Mn的測量值。Mw和Mn分別由下面的公式表示(在公式中，Mi表示某個(gè)分子量，并且Ni表示具有分子量Mi的聚合物的數(shù)量)
Mw＝∑(Mi2Ni)/∑(MiNi) —公式(1)Mn＝∑(MiNi)/∑Ni—公式(2)在本發(fā)明的隨動(dòng)物中，使用所述聚-α-烯烴，但是需要隨動(dòng)物在40℃下的粘度為1,000至30,000mPa·s并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.95或更大。
在本發(fā)明的隨動(dòng)物中，40℃下的粘度從1,000至30,000mPa·s，優(yōu)選從1,500至15,000mPa·s，更優(yōu)選從3,000至10,000mPa·s。如果所述隨動(dòng)物在40℃下的粘度低于1,000mPa·s。由于低粘度而發(fā)生劇烈的分子運(yùn)動(dòng)，并且低分子量物質(zhì)的影響變強(qiáng)。另外，隨動(dòng)物的內(nèi)聚力變低并且油墨溶劑和隨動(dòng)物溶劑之間的界面張力降低。結(jié)果，當(dāng)圓珠筆在高溫下保持直立時(shí)容易發(fā)生翻轉(zhuǎn)。此外，因?yàn)橛捎陔S動(dòng)物的內(nèi)聚力降低而表面張力降低，容易發(fā)生其中隨動(dòng)物隨時(shí)間滴流到儲(chǔ)墨管壁表面上的現(xiàn)象(滴流)。在情況下，由于低分子量物質(zhì)的強(qiáng)烈影響，對油墨原材料親合力增加，并且可能發(fā)生例如油墨原材料在隨動(dòng)物中擴(kuò)散或者難于區(qū)分油墨和隨動(dòng)物界面的現(xiàn)象。另外，由于低的粘度，油墨原材料趨向于快速擴(kuò)散入隨動(dòng)物中。具體地說，如果隨動(dòng)物的粘度在40℃下低于500mPa·s或更低，生產(chǎn)的筆體對室溫下圓珠筆掉下時(shí)的沖擊具有低的抵抗性并且當(dāng)筆掉下時(shí)隨動(dòng)物濺出。如果隨動(dòng)物的粘度在40℃下超過30,000mPa·s，由于隨動(dòng)物的隨動(dòng)失效，在高速書寫或者5℃或更低的低溫下發(fā)生缺墨或雙線。
本發(fā)明的隨動(dòng)物在40℃下必須具有1,000至30,000mPa·s的粘度，并同時(shí)在1至10/s的剪切速率下具有0.95或更大的剪切稀化指數(shù)。剪切稀化指數(shù)優(yōu)選為0.97或更大。
此處使用的剪切稀化指數(shù)意指當(dāng)改變剪切速率時(shí)表觀粘度的變化程度，并且假設(shè)剪切稀化指數(shù)為n、剪切應(yīng)力為T、剪切速率為D并且表觀粘度為η，存在由下面公式(3)表達(dá)的關(guān)系T＝ηDn—公式(3)
如果剪切稀化指數(shù)小于0.95，盡管取決于隨動(dòng)物的粘度，所述程度可以很大地不同，但是引起粘附到壁表面上的隨動(dòng)物的量在消耗油墨時(shí)增加并且油墨尾端部分中存在的隨動(dòng)物隨著油墨消耗而減少的問題。另外，低溫或高速書寫下隨動(dòng)物的流動(dòng)性降低，引起缺墨或雙線。具體地說，如果剪切稀化指數(shù)為0.80或更小，盡管取決于隨動(dòng)物的粘度，所述程度可以很大地不同，但是如果在筆芯中存在氣泡，即使圓珠筆書寫尖端向下保持直立時(shí)，氣泡也不能容易地滲過隨動(dòng)物，并且由于氣泡的影響引起問題。
在本發(fā)明中，提供了具有良好流動(dòng)性的隨動(dòng)物，其具有0.95或更大的剪切稀化指數(shù)，從而甚至當(dāng)在具有強(qiáng)的管阻的2.8毫米或更小的儲(chǔ)墨管中包含所述隨動(dòng)物時(shí)，在低溫下或高速書寫期間也不會(huì)引起流動(dòng)性的問題，并且因此，本發(fā)明的隨動(dòng)物的一個(gè)特征是基本上不含賦予剪切稀化性質(zhì)的試劑。根據(jù)儲(chǔ)存條件，具有良好流動(dòng)性的隨動(dòng)物由于與油墨的重力差異，當(dāng)圓珠筆保持向上直立時(shí)容易引起翻轉(zhuǎn)，但是在本發(fā)明的隨動(dòng)物中，簡單地通過使用保持墨水和隨動(dòng)物不混合的力量(界面張力)、隨動(dòng)物的表面張力，以及儲(chǔ)墨管的管阻就可以克服由于向上直立而翻轉(zhuǎn)的問題。這是在傳統(tǒng)隨動(dòng)物中沒有見到的新穎的技術(shù)思想。
傳統(tǒng)上，使用所謂的增稠劑來提高隨動(dòng)物的粘度，但是傳統(tǒng)上使用的增稠劑表現(xiàn)出剪切稀化性質(zhì)，并且當(dāng)在具有強(qiáng)的管阻的2.8毫米或更小的儲(chǔ)墨管中包含使用這種增稠劑的隨動(dòng)物時(shí)，引起隨動(dòng)物在低溫下或高速書寫期間的流動(dòng)性問題。在本發(fā)明的隨動(dòng)物中，至少不大量地使用增稠劑。
在本發(fā)明的隨動(dòng)物中，當(dāng)選擇并設(shè)計(jì)上述聚烯烴，使之在40℃下具有1,000至30,000mPa·s的粘度時(shí)，剪切稀化指數(shù)通常變?yōu)?.95或更大。換句話說，因?yàn)楸景l(fā)明的隨動(dòng)物在1至10/s的剪切速率下具有0.95或更大的剪切稀化指數(shù)，這意味著通過不使用傳統(tǒng)類型(賦予剪切稀化性質(zhì)的類型)的增稠劑，但是使用具有適當(dāng)粘度的聚-α-烯烴至少作為主要的粘度調(diào)節(jié)組分，調(diào)節(jié)隨動(dòng)物的粘度至上述范圍。
傳統(tǒng)上使用的賦予剪切稀化性質(zhì)的增稠劑或膠凝劑的實(shí)例包括金屬皂、有機(jī)膨潤土、無機(jī)金屬細(xì)顆粒、蠟和熱塑性彈性體。在本發(fā)明中，基本上不使用這種賦予剪切稀化性質(zhì)的增稠劑或膠凝劑。但是，可以在一定范圍內(nèi)使用這種增稠劑或膠凝劑，例如在1至10/s的剪切速率下不會(huì)使剪切稀化指數(shù)降低至低于0.95，但是如果大量使用以將1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)降低至低于0.95，發(fā)生上述問題并且不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明隨動(dòng)物中使用的基油優(yōu)選在常溫下是少量揮發(fā)的和/或不揮發(fā)的，因?yàn)槿绻軇┦菗]發(fā)的，蒸發(fā)損失增加并且不能發(fā)揮作為隨動(dòng)物的作用。在98℃和5小時(shí)的條件下的蒸發(fā)損失優(yōu)選為0.4重量％或更低。如果蒸發(fā)損失超過0.4重量％，不能避免隨動(dòng)物基油的揮發(fā)并且隨動(dòng)物的物理特性隨時(shí)間改變。
如上所述，本發(fā)明的隨動(dòng)物至少包含一種聚-α-烯烴，其是40℃下粘度為200mPa·s或更大的合成油，但是只要滿足這些粘度和剪切稀化指數(shù)并且不會(huì)不利地影響隨動(dòng)物的性能，可以添加其它油、樹脂、增稠劑和添加劑。其它油、樹脂、增稠劑和添加劑的實(shí)例包括礦物油、聚丁烯、萜烯樹脂、表面活性劑和硅油。舉例來說，在使用40℃下粘度小于1,000mPa·s的聚-α-烯烴時(shí)，可以使用特定的增稠劑。但是，還在此情況中，優(yōu)選使用對油墨原材料具有盡可能低的親合力的物質(zhì)來增加粘度，并且不使用引起對油墨原材料親合力增加的物質(zhì)作為增稠劑。
所述增稠劑和添加劑的添加量(包括有意添加的和無意添加的)總共優(yōu)選基于隨動(dòng)物的總量小于20重量％，更優(yōu)選小于10重量％，再更優(yōu)選小于2重量％，并且最優(yōu)選為0.5重量％或更低。如果添加量為20重量％或更多，強(qiáng)烈反映出添加劑的性質(zhì)，并且由于與油墨原材料的強(qiáng)烈的相互作用而可能容易發(fā)生不利的影響等。另外，在添加極性大的物質(zhì)的情況中，隨動(dòng)物和油墨之間的親合力顯著增強(qiáng)，因此添加用量為5重量％或更多，甚至3重量％或更多，再甚至0.5重量％或更多的所述物質(zhì)是不優(yōu)選的。
在本發(fā)明的隨動(dòng)物中，按原樣使用40℃下粘度為200mPa·s或更大的聚-α-烯烴合成油，或者使用它們中兩種或多種的混合物。在混合兩種或多種聚-α-烯烴的情況和混合其它油、樹脂、增稠劑和添加劑的情況中，其在攪拌下加熱，然后冷卻至室溫。只要隨動(dòng)物原材料變得均勻，攪拌溫度沒有特別限制，但是攪拌溫度優(yōu)選從50至200℃，更優(yōu)選從70至140℃，再更優(yōu)選從90至120℃。如果攪拌溫度低于50℃，當(dāng)混合高粘度的聚-α-烯烴時(shí)，獲得均勻的溶液需要很長的時(shí)間，而如果攪拌溫度超過200℃，隨動(dòng)物原材料容易氧化，并且取決于攪拌時(shí)間，終產(chǎn)品的物理性質(zhì)很大地不同。另外，當(dāng)隨動(dòng)物中氧化物的濃度增加時(shí)，對油墨原材料的親合力增強(qiáng)，并且在高溫下直立期間，可能發(fā)生翻轉(zhuǎn)問題。
為了防止隨動(dòng)物原材料的氧化，可以在氮?dú)鈿夥罩袑?shí)施攪拌。
至于加熱攪拌后的冷卻環(huán)境，只要冷卻后所得的隨動(dòng)物在容器的任何部分都表現(xiàn)出幾乎相同的物理性質(zhì)，可以在任何環(huán)境中實(shí)施冷卻。但是，當(dāng)不控制冷卻條件并且所得隨動(dòng)物在容器內(nèi)各部分表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)時(shí)，舉例來說優(yōu)選通過控制冷卻速率或施加振動(dòng)來控制冷卻條件。
本發(fā)明的隨動(dòng)物已經(jīng)開發(fā)用于非水圓珠筆油墨。在本發(fā)明中，非水圓珠筆油墨意指基本上不含水的油墨，但是例如醇的非水溶劑具有親水性，并且有時(shí)隨時(shí)間自然地吸收濕氣達(dá)到平衡，并含有水。另外，有時(shí)在油墨生產(chǎn)期間適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合水，從而降低可能吸附濕氣的油墨的物理性質(zhì)的變化。但是，含水量在油墨生產(chǎn)時(shí)不應(yīng)超過5重量％。
本發(fā)明的隨動(dòng)物打算用來阻止油墨溶劑的揮發(fā)，而且阻止?jié)駳馕胗湍小?br> 包含醇和二醇單醚的溶劑較容易吸收空氣中濕氣。當(dāng)油墨吸附了濕氣時(shí)，油墨的物理性質(zhì)或原材料的溶解性可能改變，并且這會(huì)不利地影響圓珠筆的書寫性質(zhì)。為了抑制這種不利的影響，需要隨動(dòng)物。
出于上述原因，本發(fā)明的隨動(dòng)物適用于非水圓珠筆油墨，具體地說，非水圓珠筆油墨包含如下圓珠筆油墨溶劑，其中包含20℃下蒸汽壓為0.2至50mmHg的醇和/或二醇單醚的溶劑占油墨溶劑的10至100重量％。
至于20℃下蒸汽壓為0.2至50mmHg的溶劑，醇的實(shí)例包括乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異-丁醇、叔-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、異-戊醇、叔-戊醇、3-甲基-2-丁醇、新成醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、正庚醇、2-庚醇和3-庚醇。
二醇單醚的實(shí)例包括乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、丙二醇叔丁醚、3-甲氧基丁醇和3-甲基-3-甲氧基丁醇。
另外，可以與二醇單醚相似地使用二醇單酯。
在上述溶劑占據(jù)油墨溶劑10至100重量％，進(jìn)一步從30至100重量％，或者特別是從50至100重量％的情況中，需要隨動(dòng)物來阻止由于油墨溶劑隨時(shí)間從尾端部分揮發(fā)而引起的油墨質(zhì)量的改變。本發(fā)明的隨動(dòng)物用于這種目的是最優(yōu)的。
結(jié)合上述溶劑，可以使用在油墨溶劑的0至90重量％范圍內(nèi)的非揮發(fā)性溶劑作為輔助溶劑。
需要本發(fā)明隨動(dòng)物的非水圓珠筆油墨組合物除了所述溶劑外還包含著色材料和樹脂。著色材料使用顏料或染料，或者組合使用顏料和染料來制造，并且只要其能顯示出非水圓珠筆的性能并且不會(huì)變成油墨中的不穩(wěn)定因素，所述樹脂可以是任何樹脂。
另外，可以根據(jù)性能使用各種添加劑。油墨的粘度優(yōu)選在25℃下為2,000mPa·s或更低。
通過上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明已經(jīng)成功地提供了一種隨動(dòng)物，其還可以用于使用高蒸汽壓溶劑的非水圓珠筆；甚至在高溫或長期儲(chǔ)存期間也是穩(wěn)定的而不會(huì)發(fā)生分離；通過使油墨與外界空氣隔絕而阻止了油墨的揮發(fā)；甚至在內(nèi)徑為2.8毫米或更小的具有強(qiáng)的管阻的儲(chǔ)墨管中包含所述隨動(dòng)物時(shí)，在低溫下或高速書寫期間下也不會(huì)引起隨動(dòng)物流動(dòng)性問題；保證對掉下時(shí)的沖擊具有抵抗性；當(dāng)圓珠筆書寫尖端向上保持直立時(shí)不易發(fā)生由于重力差異引起的油墨和隨動(dòng)物之間的翻轉(zhuǎn)；阻止了隨動(dòng)物隨時(shí)間滴流到儲(chǔ)墨管的壁表面上的現(xiàn)象(滴流)；當(dāng)消耗油墨時(shí)，油墨尾端部分隨動(dòng)物量很少減少，并且基本上阻止了在筆芯內(nèi)存在氣泡。本發(fā)明還提供了一種包含所述隨動(dòng)物的非水圓珠筆。
包含本發(fā)明隨動(dòng)物的儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑優(yōu)選為2.8毫米或更小，更優(yōu)選從1.5至2.7毫米，再更優(yōu)選從1.6至2.6毫米。甚至在內(nèi)徑為2.8毫米或更小的具有高管阻的儲(chǔ)墨管中，本發(fā)明的隨動(dòng)物也便于良好的隨動(dòng)性和良好的流動(dòng)性，并且本發(fā)明隨動(dòng)物的作用是顯著的。如果儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑小于1.5毫米，管阻太強(qiáng)并且不管是否存在隨動(dòng)物，在高速書寫期間都可能發(fā)生缺墨或雙線并且這是不優(yōu)選的。
只要油墨溶劑或隨動(dòng)物溶劑的作用或者來自外面的作用不會(huì)嚴(yán)重地?fù)p害圓珠筆的質(zhì)量，含有本發(fā)明隨動(dòng)物的儲(chǔ)墨管的結(jié)構(gòu)材料沒有特別限制。
可以使用聚丙烯、聚乙烯、金屬等作為與油墨溶劑或隨動(dòng)物溶劑接觸的儲(chǔ)墨管的結(jié)構(gòu)材料。
除了用于非水圓珠筆外，本發(fā)明的隨動(dòng)物可以與例如水基墨水的其它油墨一起用于油墨直接容納在儲(chǔ)墨管中的水基圓珠筆。
圖1示意性地表示圓珠筆筆芯的一個(gè)實(shí)例。金屬制造的圓珠筆書寫尖端1不漏液地與透明塑料制造的儲(chǔ)墨管2的一端連接。書寫尖端1的各種結(jié)構(gòu)是公知的，在其末端提供金屬制造的或陶瓷制造的滾珠(未顯示)并且儲(chǔ)墨管2的油墨3流過書寫尖端1的內(nèi)部，通過末端的滾珠實(shí)施書寫。隨動(dòng)物4安裝在儲(chǔ)墨管2的油墨3的尾部，并且隨著油墨3量的減少，隨動(dòng)物4跟隨油墨3尾端部分的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)。
使用本發(fā)明隨動(dòng)物的非水圓珠筆，特別是使用高揮發(fā)性油墨溶劑的非水圓珠筆是新穎的，并且通過使用本發(fā)明的隨動(dòng)物首次實(shí)現(xiàn)了使用高揮發(fā)性油墨溶劑的非水圓珠筆的實(shí)際應(yīng)用。
實(shí)施例下面參照實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例和比較實(shí)施例中使用的原材料如下。
(1)Barrel Process Oil P2200聚-α-烯烴；40℃下的粘度2,000mPa·s(剪切速率3.8/s)(2)Barrel Process Oil P37500聚-α-烯烴；40℃下的粘度32,000mPa·s(剪切速率3.8/s)(3)Barrel Process Oil P10000聚-α-烯烴；40℃下的粘度8,900mPa·s(剪切速率3.8/s)(4)Barrel Process Oil P1500聚-α-烯烴；40℃下的粘度1,300mPa·s(剪切速率3.8/s)(5)ExxonMobil SHF-403聚-α-烯烴；40℃下的粘度350mPa·s(剪切速率3.8/s)(6)Diana Process Oil PW-90聚-α-烯烴；40℃下的粘度90mPa·s(剪切速率3.8/s)(7)Idemitsu PAO5006聚-α-烯烴；40℃下的粘度27mPa·s(剪切速率3.8/s)(8)Diana Process Oil PW-8
礦物油；40℃下的粘度8mPa·s(剪切速率3.8/s)(9)Idemitsu聚丁烯2000H聚丁烯；40℃下的粘度230,000mPa·s(剪切速率3.8/s)(10)Aerosil R-972細(xì)顆粒氧化硅；賦予剪切稀化性質(zhì)的試劑(11)Clearon P-105萜烯樹脂；增稠劑(實(shí)施例1)Barrel Process Oil P-2200(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 100重量％該材料直接用作隨動(dòng)物。40℃下的粘度為2,000mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為1.00。
(實(shí)施例2)Barrel Process Oil P-2200(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 80.0重量％Barrel Process Oil P-37500(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 20.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為4,100mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.99。
(實(shí)施例3)Barrel Process Oil P-2200(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 40.0重量％
Barrel Process Oil P-10000(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 60.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為5,400mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且l至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為1.00。
(實(shí)施例4)Barrel Process Oil P-1500(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 20.0重量％Barrel Process Oil P-10000(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 80.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為6,700mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為1.01。
(實(shí)施例5)ExxonMobil SHF-403(Exxon Mobil Corp.生產(chǎn)) 25.0重量％Barrel Process Oil P-10000(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 75.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為4,600mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.99。
(實(shí)施例6)Barrel Process Oil P-10000(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 80.0重量％Barrel Process Oil P-37500(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 20.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為12,600mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.98。
(比較實(shí)施例1)Barrel Process Oil P-2200(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 40.0重量％Barrel Process Oil P-37500(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 35.0重量％Diana Process Oil PW-90(Idemitsu Kosan Co.，Ltd.生產(chǎn))25.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為3,800mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為1.00。
(比較實(shí)施例2)Barrel Process Oil P-10000(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 75.0重量％Idemitsu PAO5006(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.生產(chǎn))25.0重量％
這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為2,700mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.99。
(比較實(shí)施例3)Barrel Process Oil P-2200(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))82.0重量％Diana Process Oil PW-8(Idemitsu Kosan Co.，Ltd.生產(chǎn)) 18.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為850mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.99。
(比較實(shí)施例4)Barrel Process Oil P-1500(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))93.0重量％Diana Process Oil PW-8(Idemitsu Kosan Co.，Ltd.生產(chǎn)) 7.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為900mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.99。
(比較實(shí)施例5)Barrel Process Oil P-37500
(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))91.0重量％Idemitsu聚丁烯2000H(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.生產(chǎn)) 9.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為39,500mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.98。
(比較實(shí)施例6)Barrel Process Oil P-2200(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))95.5重量％Aerosil R-972(Aerosil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 3.0重量％Clearon P-105(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.生產(chǎn)) 1.5重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克的攪拌溶液。
通過三輥滾軋機(jī)捏合攪拌的溶液，得到隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為4,200mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.84。
(比較實(shí)施例7)Barrel Process Oil P-2200(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))70.0重量％Barrel Process Oil P-10000(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn))18.0重量％Aerosil R-972
(Aerosil Co.，Ltd.生產(chǎn))8.0重量％Clearon P-105(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.生產(chǎn)) 4.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克攪拌的溶液。
通過三輥滾軋機(jī)捏合攪拌的溶液，得到隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為17,100mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.56。
(比較實(shí)施例8)Barrel Process Oil P-1500(Matsumura Oil Co.，Ltd.生產(chǎn)) 70.0重量％Diana Process Oil PW-8(Idemitsu Kosan Co.，Ltd.生產(chǎn)) 30.0重量％這些材料在90℃下攪拌加熱30分鐘，然后使之冷卻至室溫，從而獲得50克隨動(dòng)物。
所得隨動(dòng)物在40℃下的粘度為300mPa·s(剪切速率3.8/s)，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為1.00。
(評價(jià)方法和結(jié)果)根據(jù)上述配方和制備方法獲得的隨動(dòng)物每種結(jié)合如下所示的非水油墨，并且通過下面的評價(jià)試驗(yàn)評價(jià)。所得結(jié)果表示在表1中。
此外，在充裝了油墨和隨動(dòng)物后，使用Kokusan Enshinki Co.，Ltd.生產(chǎn)的H-103N型離心分離器在2,000rpm下離心分離筆芯，在從圓珠筆的尾端部分到筆尖(penpoint)的方向上施用離心力。
在實(shí)施例和比較實(shí)施例中，使用內(nèi)壁由聚丙烯形成的內(nèi)徑為2.4毫米的儲(chǔ)墨管，并且結(jié)合由連接件和書寫尖端組成的筆尖，獲得筆芯，并將所述筆芯插入Mitsubishi Pencil Co.，Ltd.生產(chǎn)的UM-100筆桿中，從而生產(chǎn)出筆體。
在使用非水油墨和隨動(dòng)物組合的筆體中，使用滾珠直徑為1.0毫米的書寫尖端。
<非水油墨混合>
Spiron紫C-RH(Hodogaya Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)) 18.0重量％Spiron黃C-GNH(Hodogaya Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)) 7.0重量％聚乙烯醇縮丁醛BM-1(Sekisui Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)) 1.0重量％SK樹脂(Hules Ltd.生產(chǎn)) 1.0重量％活化劑 9.0重量％3-甲氧基，3-甲基，1-丁醇64.0重量％<評價(jià)試驗(yàn)>
1)向上直立時(shí)的翻轉(zhuǎn)性質(zhì)在70℃的環(huán)境中，使筆尖向上保持筆體直立，并且觀察在油墨和隨動(dòng)物之間發(fā)生或沒有翻轉(zhuǎn)。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下。
不翻轉(zhuǎn)A部分翻轉(zhuǎn)B大多數(shù)翻轉(zhuǎn)C2)滴流性質(zhì)在70℃的環(huán)境中，僅充裝隨動(dòng)物，不充裝油墨。使筆尖向上保持筆體直立10天，并且觀察隨動(dòng)物滴流(流動(dòng))到儲(chǔ)墨管內(nèi)壁上的程度，并且根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)。
不滴流A隨動(dòng)物部分滴流，但是在下側(cè)匯合，然后再次集合密封整個(gè)儲(chǔ)墨管B隨動(dòng)物在相當(dāng)大的部分滴流并且向下移動(dòng)C3)高速書寫性質(zhì)在PPC紙上書寫螺旋線(直徑約5厘米)，并且觀察缺墨或雙線程度并根據(jù)下面標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)幾乎不缺墨或雙線A一些缺墨或雙線B嚴(yán)重缺墨或雙線C4)擴(kuò)散性質(zhì)(i)在70℃的環(huán)境中，使筆尖向上保持筆體直立，為時(shí)10天，并且觀察油墨和隨動(dòng)物界面的狀態(tài)并根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)。
清晰界面A不清晰的界面邊界B顯著不清晰的界面邊界C5)擴(kuò)散性質(zhì)(ii)在70℃的環(huán)境中，使筆尖向下保持筆體直立，為時(shí)10天，并且觀察染料向隨動(dòng)物中的擴(kuò)散并根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)。
染料幾乎不擴(kuò)散入隨動(dòng)物中A一些染料擴(kuò)散入隨動(dòng)物中B染料嚴(yán)重?cái)U(kuò)散入隨動(dòng)物中C6)壁表面的粘附性質(zhì)以4.5米/分鐘的速率，使筆體書寫300米，并且在書寫前后觀察油墨尾端部分的隨動(dòng)物的量并根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)。
隨動(dòng)物的量沒有太大變化A隨動(dòng)物的量有些變化B隨動(dòng)物的量顯著變化C7)掉下時(shí)的抗沖擊性筆體連續(xù)從約1米的高度掉下5次，觀察隨動(dòng)物尾端部分的狀態(tài)并根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)。
不變A隨動(dòng)物尾端部分的界面紊亂，并且隨動(dòng)物濺到管壁表面上C表1


在所有實(shí)施例1至6中，沒有問題。
比較實(shí)施例1的隨動(dòng)物中包含占所有組分的80重量％或更少的40℃下粘度為200mPa·s或更大的聚-α-烯烴合成油。
除了聚-α-烯烴外，使用烯烴基礦物油作為原材料，但是反映出該物質(zhì)的性質(zhì)，并且由于該物質(zhì)對油墨原材料具有強(qiáng)的親合力，當(dāng)筆體在高溫下保持向上直立時(shí)部分隨動(dòng)物發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
另外，由于對油墨原材料強(qiáng)的親合力，觀察到染料擴(kuò)散入隨動(dòng)物中。
比較實(shí)施例2的隨動(dòng)物中所有組分都是聚-α-烯烴的隨動(dòng)物，但是粘度為200mPa·s或更大的聚-α-烯烴合成油的總量為所有組分的80重量％或更少。
與比較實(shí)施例1相似，反映出作為粘度為200mPa·s或更小的聚-α-烯烴合成油的性質(zhì)，并且由于該物質(zhì)對油墨原材料具有強(qiáng)的親合力，當(dāng)筆體在高溫下保持向上直立時(shí)部分隨動(dòng)物發(fā)生翻轉(zhuǎn)。另外，由于對油墨原材料強(qiáng)的親合力，觀察到染料擴(kuò)散入隨動(dòng)物中。
此外，由于作為粘度為200mPa·s或更小的聚-α-烯烴合成油作用的結(jié)果，表面張力降低，觀察到其中隨動(dòng)物隨時(shí)間滴流到儲(chǔ)墨管壁表面上的現(xiàn)象(滴流)。
比較實(shí)施例3和4每個(gè)均是粘度在40℃下為1,000mPa·s或更小的隨動(dòng)物。
除了聚-α-烯烴外，使用具有低粘度的烯烴基礦物油作為原材料。
由于隨動(dòng)物低的粘度和發(fā)生劇烈的分子運(yùn)動(dòng)，具有低分子量的物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)揮主要作用，并且增強(qiáng)了對油墨原材料的親合力。結(jié)果，當(dāng)筆體在高溫下保持向上直立時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
另外，由于分子內(nèi)聚力的降低及由此引起的表面張力的降低，發(fā)生其中隨動(dòng)物隨時(shí)間滴流到儲(chǔ)墨管壁表面上的現(xiàn)象(滴流)。
此外，由于具有低分子量的物質(zhì)的作用或者由于易于導(dǎo)致擴(kuò)散的低的粘度，不僅對油墨原材料的親合力增加并且觀察到油墨染料的擴(kuò)散，而且油墨和隨動(dòng)物之間的界面變得很難區(qū)分。
比較實(shí)施例5是粘度在40℃下為30,000mPa·s或更大的隨動(dòng)物。
當(dāng)實(shí)施高速書寫時(shí)，由于隨動(dòng)物的隨動(dòng)失效而發(fā)生缺墨或雙線。另外，盡管剪切稀化指數(shù)為0.95或更大，但是在消耗油墨時(shí)粘附到壁表面上的隨動(dòng)物的量增加，并且這導(dǎo)致了隨著油墨的消耗，油墨尾端部分中存在的隨動(dòng)物的量降低的問題。
比較實(shí)施例6和7每個(gè)均是在1至10/s的剪切速率下剪切稀化指數(shù)為0.95或更小的隨動(dòng)物。
在消耗油墨時(shí)，粘附到壁表面上的隨動(dòng)物的量增加，并且這導(dǎo)致隨著油墨的消耗，油墨尾端部分中存在的隨動(dòng)物的量降低的問題。
在比較實(shí)施例6中，由于較高的剪切稀化指數(shù)和不太高的粘度，粘附到壁表面上的隨動(dòng)物的量有些大，并且這導(dǎo)致隨著油墨的消耗，油墨尾端部分中存在的隨動(dòng)物的量降低的問題。
此外，由于作為細(xì)顆粒氧化硅的Aerosil R972和作為萜烯樹脂的P105對油墨原材料的親合力增加，部分隨動(dòng)物發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
另外，由于作為細(xì)顆粒氧化硅的Aerosil R972和作為萜烯樹脂的P105對油墨原材料的親合力增加，發(fā)生油墨和隨動(dòng)物之間的界面變得很難區(qū)分的現(xiàn)象。
在比較實(shí)施例7中，由于較低的剪切稀化指數(shù)和較高的粘度，粘附到壁表面上的隨動(dòng)物的量增加，并且這導(dǎo)致隨著油墨的消耗，油墨尾端部分中存在的隨動(dòng)物的量嚴(yán)重降低的問題。
另外，當(dāng)實(shí)施高速書寫時(shí)，由于隨動(dòng)物的隨動(dòng)失效而發(fā)生缺墨或雙線。
此外，由于作為細(xì)顆粒氧化硅的Aerosil R972和作為萜烯樹脂的P105對油墨原材料的親合力增加，部分隨動(dòng)物發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
另外，由于作為細(xì)顆粒氧化硅的Aerosil R972和作為萜烯樹脂的P105對油墨原材料的親合力增加，發(fā)生油墨和隨動(dòng)物之間的界面變得很難區(qū)分的現(xiàn)象。
比較實(shí)施例8是在40℃下具有300mPa·s的非常低的粘度的隨動(dòng)物。
除了比較實(shí)施例4至5中遇到的問題外，由于掉下時(shí)的沖擊，隨動(dòng)物濺出。
從這些結(jié)果明顯看出，證實(shí)了與本發(fā)明范圍之外的比較實(shí)施例1至8的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物相比，本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例1至7的用于非水圓珠筆隨動(dòng)物在向上直立時(shí)的翻轉(zhuǎn)性質(zhì)、滴流性質(zhì)、高速書寫性質(zhì)、擴(kuò)散性質(zhì)、對儲(chǔ)墨管壁表面的粘附性質(zhì)及掉下時(shí)的抗沖擊性方面都是最優(yōu)異的。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其在向上直立時(shí)的翻轉(zhuǎn)性質(zhì)、滴流性質(zhì)、高速書寫性質(zhì)、擴(kuò)散性質(zhì)、對儲(chǔ)墨管壁表面的粘附性質(zhì)及掉下時(shí)的抗沖擊性方面都是最優(yōu)異的。具體地說，提供了一種用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其在與傳統(tǒng)非水圓珠筆不同的使用高揮發(fā)性油墨溶劑的非水圓珠筆中發(fā)揮出優(yōu)異的作用。此外，還可以提供一種使用高揮發(fā)性油墨溶劑并且使用內(nèi)徑為2.8毫米或更小的儲(chǔ)墨管的非水圓珠筆。
權(quán)利要求
1.一種用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為200mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的80重量％或更多，所述隨動(dòng)物在40℃下的粘度為1,000至30,000mPa·s，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.95或更大。
2.權(quán)利要求1的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其中40℃下所述隨動(dòng)物的粘度為1,500至15,000mPa·s。
3.權(quán)利要求2的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其中40℃下所述隨動(dòng)物的粘度為3,000至10,000mPa·s。
4.權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其中所述隨動(dòng)物在1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.97或更大。
5.權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為200mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的98重量％或更多。
6.權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為1,000mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的90重量％或更多。
7.權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的50重量％或更多。
8.權(quán)利要求7的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的60重量％或更多。
9.權(quán)利要求8的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚-α-烯烴，該聚-α-烯烴是在40℃下粘度為5,000mPa·s或更大的合成油，其中聚-α-烯烴的總量為所有組分的70重量％或更多。
10.權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其中所述聚-α-烯烴主要是碳原子數(shù)為8至20的α-烯烴的聚合物。
11.權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其中所述聚-α-烯烴主要是碳原子數(shù)為8至12的α-烯烴的聚合物。
12.一種非水圓珠筆，其包含非水圓珠筆油墨和權(quán)利要求1至11中任何一項(xiàng)的用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，并且使用內(nèi)徑為2.8毫米或更小的儲(chǔ)墨管，在所述非水圓珠筆油墨中，包含20℃下蒸汽壓為0.2至50mmHg的醇和/或二醇單醚的溶劑占油墨溶劑的10至100重量％。
13.權(quán)利要求12的非水圓珠筆，其中所述非水圓珠筆油墨中的含水量為5重量％或更低。
14.權(quán)利要求12的非水圓珠筆，其中所述非水圓珠筆油墨基本上不含水。
15.權(quán)利要求12至14中任何一項(xiàng)的非水圓珠筆，其中所述非水圓珠筆油墨中，包含20℃下蒸汽壓為0.2至50mmHg的醇和/或二醇單醚的溶劑占油墨溶劑的50至100重量％。
16.權(quán)利要求12至15中任何一項(xiàng)的非水圓珠筆，其中所述儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑為1.5至2.7毫米。
17.權(quán)利要求16要求的非水圓珠筆，其中所述儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑為1.6至2.6毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其至少包含一種聚－α－烯烴，該聚－α－烯烴是在40℃下粘度為200mPa·s或更大的合成油，其中聚－α－烯烴的總量為所有組分的80重量％或更多，所述隨動(dòng)物在40℃下的粘度為1,000至30,000mPa·s，并且1至10/s的剪切速率下的剪切稀化指數(shù)為0.95或更大。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，其還可以用于使用高蒸汽壓溶劑的非水圓珠筆并且甚至在內(nèi)徑為2.8毫米或更小的具有強(qiáng)的管阻的儲(chǔ)墨管中安裝所述隨動(dòng)物時(shí)也不會(huì)引起問題。另外，本發(fā)明提供了一種非水圓珠筆，其包含所述用于非水圓珠筆的隨動(dòng)物，以及使用高蒸汽壓溶劑的非水圓珠筆油墨，并且其中儲(chǔ)墨管的內(nèi)徑為2.8毫米或更小。
文檔編號B43K7/00GK1774347SQ2004800100
公開日2006年5月17日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月17日
發(fā)明者豬飼敬幸, 市川秀壽 申請人:三菱鉛筆株式會(huì)社