專利名稱：用于細(xì)筆頭圓珠筆的水基墨水組合物及細(xì)筆頭圓珠筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于圓珠筆的水基墨水組合物，具體而言涉及一種當(dāng)用于球珠直徑為0.5毫米或更小，特別是0.4毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆中時，具有優(yōu)異的球珠安裝座耐磨性、劃線質(zhì)量、排墨特性和優(yōu)異的時間穩(wěn)定性的水基墨水組合物；以及一種細(xì)筆頭圓珠筆。
背景技術(shù)：
在用圓珠筆書寫時，墨水通過球珠的旋轉(zhuǎn)輸送到書寫位置，并且迄今還存在如下的問題夾持球珠并且在圓珠筆尖內(nèi)部與之接觸的部件(球珠安裝座(ball-housing seat))隨著球珠旋轉(zhuǎn)而磨損，以至于排墨口堵塞，或者夾持球珠的嵌縫部分(caulking part)與紙面接觸，引起書寫不良(例如缺墨和書寫失敗)。因此，已經(jīng)嘗試向圓珠筆墨水中添加水溶性切削油和表面活性劑作為耐磨劑，或者使墨水與例如氮化硼、乳狀石蠟或樹脂顆粒的固體潤滑劑混合。但是，對于圓珠筆尖安裝座的耐磨性并沒有獲得滿意的效果。
此外，建議了(例如日本特許公開第206066/2002號)向墨水組合物中添加粒徑為0.1微米或更大并且30微米或更小的細(xì)顆粒(例如氧化鋁)、碳化硅和氧化鉻(它們的新莫氏硬度均為4或更大)作為防止圓珠筆尖中球珠安裝座磨損的措施。但是，這帶來書寫感覺變差并且劃線質(zhì)量降低的問題，因?yàn)槌霈F(xiàn)了隨書寫方向不同而排墨量不勻的現(xiàn)象(方向性缺陷(directional error))以及球珠旋轉(zhuǎn)臨時停止和球珠在低面上滑行而劃線斷裂的現(xiàn)象(斷線(skipping))。特別是在球珠直徑為0.5毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆中，在某些情況下不能獲得滿意的抑制安裝座磨損的效果，從而難以達(dá)到特定的書寫質(zhì)量水平。據(jù)認(rèn)為出現(xiàn)上述問題的原因如下。在細(xì)筆頭圓珠筆中，與常規(guī)圓珠筆尖相比，球珠安裝座具有更小的面積，因此單位面積的安裝座上承受較大的負(fù)荷，以至于其具有高的摩擦阻力并且被顯著磨損。此外，其具有小的排墨口并且容易發(fā)生由堵塞引起的書寫失敗。另外，細(xì)筆頭圓珠筆的球珠直徑小并且球珠從筆尖突出的部分小，因此安裝座的磨損使球珠突出部分更小，以至于容納球珠的嵌縫部分與紙表面接觸，引起明顯的問題，包括例如缺墨和書寫失敗的書寫不良。因此，細(xì)筆頭圓珠筆處于磨損加速的狀態(tài)下，并且除此之外維持書寫質(zhì)量所允許的磨損度小。因此，容易引起在墨水用盡前不能書寫的嚴(yán)重不便，并且在細(xì)筆頭圓珠筆的設(shè)計(jì)中存在較大的問題。具體而言，在球珠直徑為0.4毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆的情況中，摩擦阻力進(jìn)一步增加，因此顯著引起安裝座的磨損。除此之外，使球珠平滑旋轉(zhuǎn)困難，因此已經(jīng)涉及書寫感覺變差和因?yàn)榉较蛐匀毕莺蛿嗑€而劃線質(zhì)量降低的嚴(yán)重問題。
此外，由于排墨口面積小，球珠直徑小的細(xì)筆頭圓珠筆的排墨特性往往變差，以至于通常需要降低墨水的粘度。但是，當(dāng)在墨水中混合細(xì)顆粒時，具有大比重的顆粒隨著時間的推移而沉降下來，引起嚴(yán)重的問題，例如書寫感覺變差、排墨特性變差和由沉降引起的堵塞而導(dǎo)致的書寫不良，因此需要在早期解決這種問題。
因此，在球珠直徑例如為0.5毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆中，僅添加粒徑為0.1微米或更大且30微米或更小的細(xì)顆粒不能滿意地抑制安裝座的磨損，并且出現(xiàn)劃線質(zhì)量降低、書寫感覺變差、排墨特性變差和由于沉降引起的堵塞而導(dǎo)致的書寫不良的嚴(yán)重問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于細(xì)筆頭圓珠筆的水基墨水組合物，其可以抑制安裝座的磨損且在排墨特性和時間穩(wěn)定性方面是優(yōu)異的，并且具有平滑的書寫感覺而且可以長時間書寫；本發(fā)明還提供了一種細(xì)筆頭圓珠筆。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明人對于小直徑球珠的細(xì)筆頭圓珠筆中安裝座的耐磨性、劃線質(zhì)量、書寫感覺、抗細(xì)顆粒的沉降和時間穩(wěn)定性進(jìn)行了詳細(xì)而反復(fù)的研究，并且得出如下結(jié)論通過向墨水中添加特定量的超細(xì)顆粒，所述顆粒選自氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、碳化硅和碳化鎢中，每種顆粒的平均粒徑小于0.1微米，并且降低墨水粘度至特定值或更低可以解決所述問題。從而完成了本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明涉及(1)一種用于細(xì)筆頭圓珠筆的水基墨水組合物，其特征在于將至少包含水、著色劑和水溶性溶劑的墨水組合物與至少一種超細(xì)顆?；旌希鲱w粒選自氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、碳化硅和碳化鎢中，所述每種顆粒的平均粒徑小于0.1微米，其中基于所述墨水組合物的總量，所述超細(xì)顆粒的混合量為0.002至2重量％；(2)如上面項(xiàng)目(1)所述的用于細(xì)筆頭圓珠筆的水基墨水組合物，其在1rpm下借助錐板型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(1°34′R24錐)測量的粘度為50至2000mPa·s(25℃)；以及(3)一種球珠直徑為0.4毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆，其中填充有上面項(xiàng)目(1)或(2)所述的水基墨水組合物。
將上述本發(fā)明的水基墨水組合物用于細(xì)筆頭圓珠筆克服了例如方向性缺陷和斷線的劃線質(zhì)量降低，并且避免了對書寫感覺、排墨特性和時間穩(wěn)定性的損害。除此之外，提高了圓珠筆尖處的耐磨效果并且可以延長書寫距離。所述水基墨水組合物適用于球珠直徑為0.4毫米或更小，進(jìn)而0.28毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆，并在其中表現(xiàn)出特別明顯的效果。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)地說明實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。
為了抑制安裝座的磨損并改善細(xì)顆粒在墨水組合物中的分散穩(wěn)定性，至少包含水、著色劑和水溶性溶劑的本發(fā)明墨水組合物中包含的氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、碳化硅和碳化鎢的細(xì)顆粒必須是非常細(xì)的，并且優(yōu)選是平均粒徑小于0.1微米的超細(xì)顆粒，而且為了改善書寫感覺，優(yōu)選它們是球形的。此處稱作超細(xì)顆粒意指粒徑為0.001至小于0.1微米的細(xì)顆粒。
優(yōu)選使用的超細(xì)顆粒氧化鋁包括由Nippon Aerosil Co.，Ltd.生產(chǎn)的氧化鋁C(初級顆粒粒徑0.013微米)、C.I.Kasel Co.，Ltd.生產(chǎn)的Nano Tec Al2O3(初級顆粒粒徑0.033微米)和Taimei Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)的Taimicron TM 100J(初級顆粒粒徑0.014微米)。超細(xì)顆粒二氧化鈦包括Nippon Aerosil Co.，Ltd.生產(chǎn)的二氧化鈦P25(初級顆粒粒徑0.03微米)和Ishihara Sangyo Kaisha Ltd.生產(chǎn)的TTO-55A(初級顆粒粒徑0.05微米)。
在本發(fā)明中，基于墨水組合物的總量，所述選自氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、碳化硅和碳化鎢中的每種顆粒的平均粒徑小于0.1微米的超細(xì)顆粒的含量優(yōu)選為0.002至2重量％，更優(yōu)選為0.05至1重量％。所述超細(xì)顆粒可以在上述范圍內(nèi)單獨(dú)使用或者兩種或多種組合使用。
在球珠直徑為0.5毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆的情況中，粒徑為0.1微米或更大的細(xì)顆粒不易提供滿意的抑制安裝座磨損的作用。此外，在球珠直徑為0.4毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆中，發(fā)生由于安裝座的磨損引起的書寫不良、書寫感覺變差、劃線質(zhì)量降低及容易引起書寫失敗的沉降堵塞。特別是在球珠直徑為0.28毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆中，排墨口的減小和球珠突出部分減少及摩擦阻力增加隨著時間的推移顯著降低了書寫性能。因此，在細(xì)筆頭圓珠筆中需要使用平均粒徑小于0.1微米的超細(xì)顆粒。如果其含量超過2重量％，書寫感覺和排墨特性變差，并且在某些情況下耐磨性變差。
借助錐板型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(1°34’R24錐)在1rpm下測量上述本發(fā)明的墨水組合物的粘度為50至2000mPa·s(25℃)，優(yōu)選為100至1000mPa·s(25℃)。如果上述粘度低于50mPa·s(25℃)，所述超細(xì)顆粒隨著時間的推移發(fā)生沉降，并且墨水可能引起滲漏(bobbling)并且在某些情況下引起書寫失敗。另一方面，如果上述粘度超過2000mPa·s(25℃)，排墨特性變差，從而在某些情況下使書寫感覺變差，因此上述兩個范圍都不是優(yōu)選的。
舉例來說，本發(fā)明墨水組合物中的水溶性溶劑用來防止墨水在低溫下凍結(jié)和墨水在筆尖處干涸。具體而言，其包括二醇(例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、聚乙二醇、1，3-丁二醇、硫代二甘醇)和甘油，以及乙二醇單甲醚和二甘醇單甲醚，并且它們可以單獨(dú)使用或者混合使用。其用量基于墨水組合物為5至50重量％，優(yōu)選10至30重量％。
通過添加分散劑提高隨時間推移的穩(wěn)定性，可以抑制超細(xì)顆粒的團(tuán)聚和沉降?？梢允褂梅请x子和陰離子表面活性劑和水溶性樹脂作為分散劑。水溶性樹脂包括合成的水溶性樹脂，例如聚乙烯醇、聚丙烯酸、丙烯酸共聚物、馬來酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、水溶性丙烯酸樹脂和水溶性苯乙烯-丙烯酸樹脂；以及丙烯酸樹脂、醇酸樹脂、乙烯樹脂、聚酯樹脂、苯乙烯樹脂、馬來酸樹脂和聚氨酯樹脂的水分散乳液。優(yōu)選在事先借助分散劑將它們轉(zhuǎn)化成水分散的物質(zhì)，再將其混合。
用于本發(fā)明墨水組合物的著色劑包括顏料和/或水溶性染料。所述顏料沒有具體限制，并且可以使用選自迄今在常規(guī)上已經(jīng)用于水基墨水組合物的無機(jī)和有機(jī)顏料中的任選一種。
舉例來說，無機(jī)顏料包括碳黑和金屬粉。
此外，舉例來說，有機(jī)顏料包括偶氮色淀、不溶的偶氮顏料、螯合偶氮顏料、酞菁顏料、二萘嵌苯和Perinon顏料、蒽醌顏料、喹吖啶酮顏料、染料色淀、硝基顏料和亞硝基顏料。具體而言，可以使用酞菁藍(lán)(C.I.74160)、酞菁綠(C.I.74260)、漢薩黃3G(C.I.11670)、雙偶氮黃GR(C.I.21100)、永久紅4R(C.I.12335)、亮胭脂紅6B(C.I.15850)和喹吖啶紅(C.I.46500)。也可以使用由苯乙烯和丙烯酸樹脂顆粒構(gòu)成的塑料顏料。此外，可以使用顆粒內(nèi)部具有空隙的中空樹脂顆粒作為白色顏料或者作為染料著色的假樹脂用于多色用途。
任何直接染料、酸性染料、食用染料和堿性染料都可以用于水溶性染料。
直接染料的實(shí)例描述如下。所述染料包括C.I.直接黑17、C.I.直接黑19、C.I.直接黑22、C.I.直接黑32、C.I.直接黑38、C.I.直接黑51和C.I.直接黑71；C.I.直接黃4、C.I.直接黃26、C.I.直接黃44和C.I.直接黃50；直接紅1、直接紅4、直接紅23、直接紅31、直接紅37、直接紅39、直接紅75、直接紅80、直接紅81、直接紅83、直接紅225、直接紅226和直接紅227；以及直接藍(lán)1、直接藍(lán)15、直接藍(lán)71、直接藍(lán)86、直接藍(lán)106和直接藍(lán)119。
酸性染料的實(shí)例描述如下。所述染料包括C.I.酸性黑1、C.I.酸性黑2、C.I.酸性黑24、C.I.酸性黑26、C.I.酸性黑31、C.I.酸性黑52、C.I.酸性黑107、C.I.酸性黑109、C.I.酸性黑110、C.I.酸性黑119和C.I.酸性黑154；C.I.酸性黃7、C.I.酸性黃17、C.I.酸性黃19、C.I.酸性黃23、C.I.酸性黃25、C.I.酸性黃29、C.I.酸性黃38、C.I.酸性黃42、C.I.酸性黃49、C.I.酸性黃61、C.I.酸性黃72、C.I.酸性黃78、C.I.酸性黃110、C.I.酸性黃127、C.I.酸性黃135、C.I.酸性黃141和C.I.酸性黃142；C.I.酸性紅8、C.I.酸性紅9、C.I.酸性紅14、C.I.酸性紅18、C.I.酸性紅26、C.I.酸性紅27、C.I.酸性紅35、C.I.酸性紅37、C.I.酸性紅51、C.I.酸性紅52、C.I.酸性紅57、C.I.酸性紅82、C.I.酸性紅87、C.I.酸性紅92、C.I.酸性紅94、C.I.酸性紅115、C.I.酸性紅129、C.I.酸性紅131、C.I.酸性紅186、C.I.酸性紅249、C.I.酸性紅254、C.I.酸性紅265和C.I.酸性紅279；C.I.酸性紫18和C.I.酸性紫17；C.I.酸性藍(lán)1、C.I.酸性藍(lán)7、C.I.酸性藍(lán)9、C.I.酸性藍(lán)22、C.I.酸性藍(lán)23、C.I.酸性藍(lán)25、C.I.酸性藍(lán)40、C.I.酸性藍(lán)41、C.I.酸性藍(lán)43、C.I.酸性藍(lán)62、C.I.酸性藍(lán)78、C.I.酸性藍(lán)83、C.I.酸性藍(lán)90、C.I.酸性藍(lán)93、C.I.酸性藍(lán)103、C.I.酸性藍(lán)112、C.I.酸性藍(lán)113和C.I.酸性藍(lán)158；以及C.I.酸性綠3、C.I.酸性綠9、C.I.酸性綠16、C.I.酸性綠25和C.I.酸性綠27。
在直接染料或酸性染料中包括大量的食用染料，但是其中不包括作為食用染料的一個實(shí)例的C.I.食用黃3。
下面將說明堿性染料的實(shí)例。其包括C.I.堿性黃1、C.I.堿性黃2和C.I.堿性黃21；C.I.堿性橙2、C.I.堿性橙14和C.I.堿性橙32；C.I.堿性紅1、C.I.堿性紅2、C.I.堿性紅9和C.I.堿性紅14；C.I.堿性棕12；以及C.I.堿性黑2和C.I.堿性黑8。
上述每種著色劑可以單獨(dú)使用或者以其兩種或多種的混合物組合使用?；谀M合物的總量，著色劑含量通常在0.5至30重量％，優(yōu)選1至15重量％的范圍內(nèi)。如果長時間儲存著色劑含量超過30重量％的墨水組合物，顏料會團(tuán)聚或者染料沉積，從而堵塞筆尖，以至于引起書寫失敗。如果含量低于0.5重量％，著色變?nèi)趸蛘呔€條的色調(diào)是不確定的，因此是不優(yōu)選的。
當(dāng)使用顏料作為著色劑時，必須使用分散劑。所述分散劑具有吸附在顏料表面上，提高顏料與水的親和力并且將顏料穩(wěn)定地分散在水中的作用，并且使用非離子和陰離子表面活性劑作為分散劑。優(yōu)選使用水溶性聚合物。
特別地，為了抑制超細(xì)顆粒的沉降，向本發(fā)明的水基墨水組合物中添加少量增稠劑來提高墨水的粘度是有效且優(yōu)選的。為了控制排墨特性并且抑制細(xì)顆粒沉降，可以添加的增稠劑優(yōu)選是能夠提供假塑性的剪切稀化試劑，并且可以使用公知的化合物。舉例來說，優(yōu)選使用選自合成聚合物、天然橡膠、纖維素和多糖中的至少一種化合物。
具體而言，舉例來說所述增稠劑包括阿拉伯樹膠、琥珀酰聚糖(succinoglycan)、文萊膠(welan gum)、黃蓍膠、瓜耳豆膠、刺槐豆膠、海藻酸、角叉菜膠、明膠、酪蛋白、黃原膠、葡聚糖、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙酸鈉淀粉、丙二醇藻酸鹽、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯甲醚、聚(丙烯酸鈉)、羧基乙烯基聚合物、聚氧化乙烯、醋酸乙烯酯和聚乙烯吡咯烷酮的共聚物、交聯(lián)型丙烯酸聚合物和苯乙烯-丙烯酸共聚物的鹽?；谀M合物的總量，所述所述增稠劑的含量以固體含量表示優(yōu)選為0.1至0.6重量％，更優(yōu)選0.1至0.4重量％。
在本發(fā)明的墨水組合物中，如果需要可以添加pH控制劑、防銹劑、防腐殺菌劑和潤滑劑。潤滑劑包括非離子化合物，例如多羥基醇的脂肪酸酯、糖的高級脂肪酸酯、聚氧亞烷基高級脂肪酸酯和烷基磷酸酯；陰離子化合物，例如高級脂肪酸酰胺的烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽，所有這些化合物還可以用作顏料的表面處理劑；聚亞烷基二醇的衍生物、氟基表面活性劑和聚醚改性的硅酮。防銹劑包括苯并三唑、甲苯基三唑、環(huán)己基亞硝酸銨和皂角苷，并且pH控制劑包括氨、尿素、三乙醇胺、氨甲基丙醇和氫氧化鈉。防腐劑或殺菌劑包括苯酚、奧麥丁鈉(Sodium Omadine)、苯甲酸鈉和苯并咪唑基化合物。
可以采用傳統(tǒng)上公知的方法來生產(chǎn)本發(fā)明的水基墨水組合物，并且舉例來說通過混合預(yù)定量的上述各種組分，并且利用例如勻化器和分散器的攪拌器攪拌并混合這些組分來獲得所述組合物。此外，如果需要，可以通過過濾或離心分離除去墨水組合物中包含的粗顆粒。
對于所述選自氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、碳化硅和碳化鎢中的超細(xì)顆粒抑制球珠安裝座磨損的機(jī)理并不清楚，并且據(jù)認(rèn)為在細(xì)筆頭圓珠筆中，借助隨著書寫中球珠旋轉(zhuǎn)而在排墨同時產(chǎn)生的大的壓力將小于0.1微米的超細(xì)顆粒包埋入球珠安裝座中，以至于安裝座的表面硬度增加，抑制了球珠旋轉(zhuǎn)引起的安裝座的磨損。因?yàn)槌?xì)顆粒在書寫時均勻存在于球珠和安裝座之間的墨水中，所以上述作用不會干擾球珠的旋轉(zhuǎn)。因此，據(jù)認(rèn)為本發(fā)明的水基墨水組合物穩(wěn)定地抑制了球珠安裝座的磨損，并提供了良好的書寫感覺且不會損害劃線質(zhì)量。
實(shí)施例下面將參照實(shí)施例更具體而言明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1至9和比較實(shí)施例1至9按照如表1所示適當(dāng)組合的量(重量％)，通過攪拌器混合下述組分1至13，從而以均勻溶液的形式獲得相應(yīng)于實(shí)施例1至9和比較實(shí)施例1至9的水基墨水組合物。
1-a.著色劑(顏料)碳黑1-b.著色劑(染料)紅色105號2-a.提供剪切稀化性質(zhì)的試劑黃原膠2-b.提供剪切稀化性質(zhì)的試劑交聯(lián)型聚丙烯酸3-a.水溶性有機(jī)溶劑甘油3-b.水溶性有機(jī)溶劑丙二醇4.潤滑劑磷酸酯烷基醚5.防銹劑苯并三唑6.防腐劑1，2-苯并異噻唑啉-3-酮7.pH控制劑三乙醇胺8-a.氧化鋁初級顆粒粒徑0.033微米8-b.氧化鋁初級顆粒粒徑0.013微米8-c.氧化鋁初級顆粒粒徑0.7微米
9-a.二氧化鈦初級顆粒粒徑0.05微米9-b.二氧化鈦初級顆粒粒徑0.03微米9-c.二氧化鈦初級顆粒粒徑0.27微米10.碳化硅初級顆粒粒徑0.04微米11.碳化鎢初級顆粒粒徑0.06微米12.水溶性樹脂苯乙烯-丙烯酸鹽共聚物12.精制水(refined water)至于通過錐板型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測量粘度，使用Tokimec Inc.生產(chǎn)的錐板型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)EMD在25℃和ST馬達(dá)轉(zhuǎn)速1rpm(1°34’R24)下測量粘度值。
在筆管(內(nèi)徑為3.4毫米的PP制成的筆管)和聚丙烯制成的連接構(gòu)件中安裝具有各種球珠直徑的圓珠筆尖，所述筆管和連接構(gòu)件都安裝在Mitsubishi Pencil Co.，Ltd.生產(chǎn)的UM-151中，并且用實(shí)施例和比較實(shí)施例中獲得的水基墨水組合物以及墨水隨動物填充，并且接受離心處理(500G，5分鐘)來消泡。然后，將它們裝入圓珠筆中并且接受下面所示的各種書寫試驗(yàn)。
按照下面的方式實(shí)施書寫試驗(yàn)，并且每種使用五根圓珠筆來實(shí)施評價(jià)試驗(yàn)。
1)耐磨損試驗(yàn)通過機(jī)器書寫試驗(yàn)實(shí)施1000米螺旋書寫(書寫結(jié)束)，并且根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)書寫條件100gf，書寫角度75度，書寫速度4.5毫米/分鐘◎所有樣品中沒有問題并且可以書寫○觀察到有些缺墨，但可以書寫到書寫結(jié)束△觀察到缺墨，但可以書寫到書寫結(jié)束▲至少一只筆具有細(xì)的書寫線并且因?yàn)榕拍繙p少而不能書寫
×因?yàn)轱@著磨損在書寫中所有筆都不能書寫2)書寫感覺試驗(yàn)通過圓形書寫在感覺上評價(jià)書寫感覺，并且根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)◎非常平滑○平滑△感覺到刮擦的感覺×較差3)書寫線的質(zhì)量根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)通過在機(jī)器書寫試驗(yàn)中200米螺旋書寫獲得的書寫線。
書寫條件100gf，書寫角度75度，書寫速度4.5毫米/分鐘◎良好○觀察到有些淡，但是好的△觀察到有些斷線▲斷線并且觀察到有些方向性缺陷×在整個線中觀察到方向性缺陷4)抗離心性使所述圓珠筆接受離心分離機(jī)(800G，10分鐘)的離心，然后根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)借助直徑約1.5厘米的圓圈的頻率(frequency)來評價(jià)其書寫特性◎從開始就可以書寫而沒有任何問題○開始時觀察到輕微缺墨，但是當(dāng)畫圓頻率在5次內(nèi)時恢復(fù)△當(dāng)畫圓頻率在5至10次時觀察到缺墨，但是之后恢復(fù)×當(dāng)畫圓頻率在10次或以上時觀察到缺墨5)隨著時間推移的書寫特性將所述圓珠筆筆尖向下在50℃下保持2周，然后根據(jù)下面的標(biāo)準(zhǔn)通過畫圓(writing rounds)及其頻率來評價(jià)隨時間推移的書寫特性◎從開始就可以書寫而沒有任何問題○開始時觀察到輕微缺墨，但是當(dāng)畫圓頻率在5次內(nèi)時恢復(fù)△當(dāng)畫圓頻率在5至20次時觀察到缺墨，但是之后恢復(fù)×當(dāng)畫圓頻率在20次或以上時觀察到缺墨或無法書寫實(shí)施例1至9的評價(jià)結(jié)果一起表示在表1中，并且比較實(shí)施例1至9的評價(jià)結(jié)果一起表示在2中。
表1

表2

從表1和表2中的評價(jià)結(jié)果可以看出在球珠直徑為0.5毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆中，滿足本發(fā)明條件的水基墨水組合物在書寫特性和耐磨性方面是優(yōu)異的。另一方面，明顯可見在球珠直徑為0.5毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆中，不滿足本發(fā)明條件的水基墨水組合物在書寫特性和耐磨性方面是較差的。具體而言，在未添加根據(jù)本發(fā)明的超細(xì)顆粒的比較實(shí)施例1、比較實(shí)施例8和比較實(shí)施例9，以及其添加量在本發(fā)明下限外的比較實(shí)施例3中，耐磨性是非常差的?？梢娫谔砑恿顺跫夘w粒粒徑為0.1微米或更大的細(xì)顆粒的比較實(shí)施例2、比較實(shí)施例5、比較實(shí)施例6和比較實(shí)施例7中，耐磨性沒有達(dá)到滿意的水平，并且各種性能，例如書寫感覺、抗離心性和隨著時間推移的書寫特性都是較差的，并且這種趨勢在具有更小球珠的圓珠筆中更加明顯。此外，在細(xì)顆粒添加量在本發(fā)明上限外的比較實(shí)施例4中，書寫感覺顯著變差。因此，明顯可見在本發(fā)明范圍外的水基墨水組合物不能解決本發(fā)明的問題。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的水基墨水組合物適用于細(xì)筆頭圓珠筆，特別是球珠直徑為0.5毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆。
權(quán)利要求
1.一種用于細(xì)筆頭圓珠筆的水基墨水組合物，其特征在于將至少包含水、著色劑和水溶性溶劑的墨水組合物與至少一種超細(xì)顆粒混合，所述顆粒選自氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、碳化硅和碳化鎢中，所述每種顆粒的平均粒徑小于0.1微米，其中基于所述墨水組合物的總量，所述超細(xì)顆粒的混合量為0.002至2重量％。
2.權(quán)利要求1所述的用于細(xì)筆頭圓珠筆的水基墨水組合物，其在1rpm下借助錐板型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(1°34′R24錐)測量的粘度為50至2000mPa·s(25℃)。
3.一種球珠直徑為0.4毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆，其中填充有權(quán)利要求1或2所述的水基墨水組合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于細(xì)筆頭圓珠筆的水基墨水組合物，其特征在于將至少包含水、著色劑和水溶性溶劑的墨水組合物與至少一種超細(xì)顆粒混合，所述顆粒選自氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、碳化硅和碳化鎢中，所述每種顆粒的平均粒徑小于0.1微米，其中基于所述墨水組合物的總量，所述超細(xì)顆粒的混合量為0.002至2重量％，特別優(yōu)選所述墨水組合物在1rpm下借助錐板型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(1°34′R24錐)測量的粘度為50至2000mPa·s(25℃)。此外，本發(fā)明還提供了一種球珠直徑為0.4毫米或更小的細(xì)筆頭圓珠筆，其中填充有上述的水基墨水組合物。
文檔編號B43K7/00GK1816600SQ2004800190
公開日2006年8月9日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月12日
發(fā)明者阿部伸哉, 上田聡, 丹谷禎人 申請人:三菱鉛筆株式會社