DE602005006181T2

DE602005006181T2 - Wässrige Tinte für Kugelschreiber und Kugelschreiber diese Tinte enthaltend

Info

Publication number: DE602005006181T2
Application number: DE602005006181T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Asami
Original assignee: Pilot Ink Co Ltd
Current assignee: Pilot Ink Co Ltd
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: KR101159849B1; DE602005006181D1; TWI381027B; EP1580242B1; US20050214062A1; TW200535200A; EP1580242A1; CN100584905C; CN1673287A; KR20060044529A; US7322767B2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelschreiber, in welchem eine Wasser-basierte Tintenzusammensetzung verwendet wird. Spezifischer, betrifft die vorliegende Erfindung einen solchen, mit dem Probleme wie Verschmierungen und Schreibversagen wegen Verstopfungen am Schreibspitzenteil überwunden sind.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Viele Wasser-basierte Kugelschreiber mit Wasser-basierter Tinte für den Kugelschreiber, welche direkt in eine Tintenvorratsröhre eingefüllt wird, und mit einem Tintenauffüller am hinteren Tintenteil sind auf den Markt gebracht worden.
Die Tintenzusammensetzung, die in den Kugelschreiber gefüllt wird, enthält ein Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel, so dass die Tintenzusammensetzung eine hohe Viskosität aufweist und stabil im Kugelschreibermechanismus gehalten wird, wenn sie ohne Einwirkung einer Scherbelastung stehen gelassen wird, wogegen die Tintenzusammensetzung bei einer durch die Rotation der Kugel beim Schreiben verursachten Scherbelastung eine verringerte Viskosität in der Nachbarschaft der Kugel aufweist und auf die Papieroberfläche übertragen wird.
Obwohl eine Tintenzusammensetzung mit einem Polysaccharid als das Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel herkömmlich bekannt und offenbart ist, weist das Polysaccharid bei dessen Vorliegen in der Tinte eine Partikelgröße von ca. 10 μm oder größer auf, und sogar wenn es eine relativ kleine Partikelgröße aufweist, übersteigt diese noch 5 μm.
Kugelschreiber, die mit der obigen herkömmlichen Tintenzusammensetzung gefüllt sind, zeigen deshalb nicht immer einen hinreichend glatten Fluss. Wird eine solche Tintenzusammensetzung in einen Kugelschreiber mit einer Kugelschreiberspitze, die eine Kugel mit kleinem Durchmesser hält und einen engen Freiraum zwischen der Kugel und dem Kugelaufnahmeteil aufweist, gefüllt und wird dieser Kugelschreiber in der Praxis angewandt, tendiert das Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel dazu, eine Verstopfung in der Kugelschreiberspitze zu verursachen und den glatten Ausfluss der Tinte zu beeinträchtigen, wodurch sich manchmal die Schreibleistung wie durch Verschmierung oder Schreibversagen verschlechtert (siehe z. B. die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichungs-Nr. JP-A-59-74 175 ).
EP-A-0 587 391 , EP-A-1 006 162 , JP-A-06-256700 US-B1-6 616 741 , US-A-4 671 691 , US-B1-6 275 816 und US-A-5 753 021 offenbaren alle Wasser-basierte Tintenzusammensetzungen zur Verwendung in einem Kugelschreiber, der ein Färbemittel, Wasser, ein wasserlösliches Lösungsmittel und ein Polysaccharid als Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel umfasst.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, das oben beschriebene Problem zu überwinden, d. h., einen Kugelschreiber bereitzustellen, worin eine Wasser-basierte Tintenzusammensetzung verwendet wird, die einen glatten und kontinuierlichen Ausfluss der Tinte bei ausgezeichneter Schreibleistung zeigt und ergibt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Kugelschreiber bereitgestellt, umfassend:
eine Kugel, deren Durchmesser 0,1 mm oder mehr und weniger als 0,3 mm beträgt;
eine Kugelschreiberspitze, die die Kugel am Apex davon drehbar hält;
eine Wasser-basierte Tintenzusammensetzung, die direkt in den Kugelschreiber gefüllt wird und umfasst:
einen Farbstoff;
Wasser;
ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel; und
Partikel aus Xanthangummi mit einer Durchschnittspartikelgröße von weniger als 5 μm als Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel,
worin die bewegliche Distanz der Kugel in der Kugelschreiberspitze in Axialrichtung 3 μm oder mehr und 15 μm oder weniger und in Radialrichtung 3 μm oder mehr und 20 μm oder weniger beträgt.
Bevorzugt beträgt die Durchschnittspartikelgröße der Xanthangummipartikel weniger als 3 und bevorzugter weniger als 1 μm.
Bevorzugt weisen in der Tintenzusammensetzung enthaltene Partikel, die sich von den Xanthangummipartikeln unterscheiden, eine Partikelgröße von weniger als 3 μm auf.
Ferner ist es bevorzugt, dass der Kugelschreiber umfassen sollte:
eine Tintenvorratsröhre, die direkt oder über ein Verbindungsstück mit der Kugelschreiberspitze verbunden ist, wobei die Tintenvorratsröhre einschließt:
eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit, die mit der Wasser-basierten Tintenzusammensetzung befüllt wird; und
einen Zylinder, worin die Kugelschreiber-Nachfülleinheit untergebracht ist.
In dieser bevorzugten Ausgestaltung sollte der Schreiber ferner eine Kappe umfassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Kugelschreiber der vorliegenden Erfindung ferner einen Zylinder, der direkt oder über ein Verbindungsstück mit der Kugelschreiberspitze verbunden ist.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Kugelschreiber der vorliegenden Erfindung einen Kappen-losen Typ auf und umfasst:
eine Tintenvorratsröhre, die direkt oder über ein Verschiebeelement mit der Kugelschreiberspitze verbunden ist, wobei die Tintenvorratsröhre einschließt:
eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit, die direkt mit der Wasser-basierten Tintenzusammensetzung befüllt wird;
einen Zylinder, worin die Kugelschreiber-Nachfülleinheit untergebracht ist; und
einen Einzugsmechanismus, der den Schreibspitzenteil der Kugelschreiber-Nachfülleinheit betätigt, um aus dem Vorderendenöffnungsteil des Zylinders vor- und zurückgezogen zu werden.
Bevorzugt ist ein Kugelaufnahmesitz an der Kugelschreiberspitze durch Pressen und Entformen der Nachbarschaft des Endes einer Metallleitung nach innen aus deren Außenoberfläche heraus gebildet.
Es ist ferner bevorzugt, dass ein Tintenauffüller an der hinteren Endoberfläche der Wasser-basierten Tintenzusammensetzung angeordnet wird.
Die im Kugelschreiber vorhandene Tintenzusammensetzung umfasst bevorzugt ferner mindestens ein Feuchtigkeitsmittel, einen pH-Regulator, ein Rostschutzmittel, ein Antiseptikum, ein Schimmelschutzmittel, ein Schmiermittel und ein Entschäumungsmittel.
Es ist ferner gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die bewegliche Distanz der Kugel in der Kugelschreiberspitze in Axialrichtung 3 μm oder mehr und 13 μm oder weniger und bevorzugter 4 μm oder mehr und 11 μm oder weniger beträgt.
Die Kugel, die im Kugelschreiber vorliegt, ist bevorzugt aus Hartmetall, Edelstahl, Rubin, Keramik, Harz oder Gummi gebildet.
Durch die Erfindung ist es ermöglicht, einen Kugelschreiber bereitzustellen, der einen glatten Tintenfluss besitzt und die Schrift einer Feinlinie ohne Verursachung von Verschmierungen oder Schreibversagen erlaubt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung einer Kugelschreiber-Nachfülleinheit zur Verwendung für einen Wasser-basierten Kugelschreiber;
2 ist ein schematischer Längsquerschnitt einer Kugelschreiberspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit der 1;
3 ist ein Querschnitt der Kugelschreiberspitze entlang der Linie X-X der 2;
4 ist ein schematischer Längsquerschnitt eines weiteren Beispiels einer Kugelschreiberspitze eines Wasser-basierten Kugelschreibers;
5 ist ein Querschnitt der Kugelschreiberspitze entlang der Linie Y-Y der 4; und
6 ist ein schematischer Längsquerschnitt eines weiteren Beispiels einer Kugelschreiberspitze eines Wasser-basierten Kugelschreibers.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen
Die Xanthangummipartikel, die in der Erfindung verwendet werden, weisen eine Durchschnittspartikelgröße von weniger als 5 μm, bevorzugt von weniger als 3 und noch bevorzugter von weniger als 1 μm auf. Sie können deshalb ganz leicht einen Leeraum zwischen der Kugel und einem Kugelaufnahmeteil durchlaufen und stören den glatten Tintenfluss nicht, was zur Bildung gut geschriebener Linien beiträgt.
Sogar wenn die Partikelgröße des Xanthangummi 3 μm übersteigt, kann die diesen enthaltende Tintenzusammensetzung für Kugelschreiberspitzen verwendet werden, deren Kugel eine bewegliche Distanz in Achsenrichtung von ca. 3 μm aufweist. Eine solche Partikelgröße stört deshalb den glatten Tintenfluss nicht.
Spezifische Beispiele des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Xanthangummi schließen "KELZAN T", KELZAN ST" und "KELZAN ASX" (jeweils Handelsnamen; Produkt von Sansho Co. Ltd.), "ECHO GUM RD", "ECHO GUM BT" und RHABALL GUM EX" (jeweils Handelsnamen; Produkt von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.), "Ultraxanthan V7-T" (Handelsname; Produkt von Ina Food Industry Co. Ltd.) und "NEW GEKIN GXR" und "NEW GEKIN GXT" (jeweils Handelsname; Produkt von Chuo Kasei Co. Ltd.) ein.
Als Färbemittel können Farbstoffe und Pigmente verwendet werden, die in einem wässrigen Medium löslich oder dispergierbar sind. Spezifische Beispiele davon werden wie folgt beschrieben:
Als saure Farbstoffe sind verwendbar:

Neu Coccin (C. I. 16255),
Tartrazin (C. I. 19140),
Saures Blau Schwarz 10B (C. I. 20470),
Guinea Grün (C. I. 42085),
Brilliant Blau FCF (C. I. 42090),
Saures Violett 6BN (C. I. 43525),
Lösliches Blau (C. I. 42755),
Naphthalin Grün (C. I. 44025),
Eosin (C. I. 45380),
Phloxin (C. I. 45410),
Erythrosin (C. I. 45430),
Nigrosin (C. I. 50420) und
Saures Flavin (C. I. 56205).

Als basische Farbstoffe sind verwendbar:

Chrysoidin (C. I. 11270),
Methyl Violett FN (C. I. 42535),
Kristall Violett (C. I. 42555),
Malachit Grün (C. I. 42000),
Victoria Blau FB (CD. I. 44045),
Rhodamin B (C. I. 45170)
Acridin Orange NS (C. I. 46005) und
Methylen Blau B (C. I. 52015).

Als Direkt-Farbstoffe sind verwendbar:

Kongo Rot (C. I. 22120),
Direkt Himmelblau 5B (C. I. 24400),
Violett BB (C. I. 27905),
Direkt Tiefschwarz EX (C. I. 30235),
Kayarus Schwarz G Conc (C. I. 35225),
Direkt Fast Schwarz G (C. I. 35255) und
Phthalocyanin Blau (C. I. 74180).

Bei Verwendung von Farbstoffen als Färbemittel tritt eminente Austrocknung in einem System auf, das auf einen kappenlosen Kugelschreiber vom Klopf-Typ angewandt wird, so dass die Austrocknungsbeständigkeit ein wichtiger Faktor für die Farbstoffe wird.
Als Pigmente sind anorganische Pigmente, wie Kohlenstoffruß und Ultramarin, organische Pigmente wie Kupfer-Phthalocyaninblau und Benzidingelb, und wässrige Pigmentdispersionen verwendbar, die vorab durch feine und stabile Dispergierung des Pigments in einem wässrigen Medium mittels eines Tensid oder Harzes zubereitet werden. Spezifische Beispiele schließen ein:
C. I. Pigment Blau 15:3B (Handelsname: "Sandye Super Blue GLL", Produkt von Sanyo Color Works Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 24%),
C. I. Pigment Rot 146 (Handelsname: "Sandye Super Pink FBL", Produkt von Sanyo Color Works Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 21,5%),
C. I. Pigment Gelb 81 (Handelsname: "TC Yellow FG", Produkt von Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. mit einem Pigmentgehalt von ca. 30%) und
C. I. Pigment Rot 220/166 (Handelsname: "TC Red FG", Produkt von Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. mit einem Pigmentgehalt von ca. 35%).
Beispiele der wässrigen Pigmentdispersionen mit einem wasserlöslichen Harz schließen ein:
C. I. Pigment Schwarz 7 (Handelsname: "WA Color Black A25", Produkt von Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 15%),
C. I. Pigment Grün 7 (Handelsname: "WA-S Color Green", Produkt von Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 8%),
C. I. Pigment Violett 23 (Handelsname: "Micropigmo WMVT-5", Produkt von Orient Chemical Industries Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 20%) und
C. I. Pigment Gelb 83 (Handelsname: "Emacol NS Yellow 4618", Produkt von Sanyo Color Works Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 30%).
Als fluoreszente Pigmente sind solche in synthetischer Harzfeinpartikelform verwendbar, die durch Bilden einer festen Lösung eines fluoreszenten Farbstoffs in einer Harzmatrix erhalten werden. Weitere Beispiele schließen metalleszente Pigmente, Lichtspeicherpigmente, Weißpigmente, wie Titandioxid, Silika und Calciumcarbonat, Kapselpigmente mit einer darin eingekapselten reversiblen thermochromen Zusammensetzung, Parfüme und Kapselpigmente mit einem darin eingekapselten Parfüm ein.
Beispiele der metalleszenten Pigmente schließen Metallpulver wie Aluminium- und Messingpulver, Perlpigmente, hergestellt durch Bedecken der Oberfläche einer Kernsubstanz, wie aus natürlichem Glimmer, synthetischem Glimmer, Glasstückchen, Aluminiumoxid oder aus durchsichtigen Filmstückchen, mit einem Metalloxid, wie mit Titandioxid, Filmstückchen, erhalten durch Schneiden metalleszenter Filmstückchen mit einem durchsichtigen oder gefärbten durchsichtigen Film auf einer oder beiden Seiten eines Metallabscheidungsfilms sowie fein geschnittene Stückchen eines Iris-artigen Films, erhalten durch Aufeinanderstapeln vieler durchsichtiger Harzschichten, ein.
Bei Verwendung eines Metallpulvers wie aus Aluminium- oder Messingpulver ist ein Metallpulver bevorzugt, das eine Oberfläche aufweist, die mit einem durchsichtigen oder gefärbten durchsichtigen Harz bedeckt ist. Dieses zeichnet sich bei der Stabilität in der Tintenzusammensetzung aus.
Bei Verwendung eines Pigments als Färbemittel kann ein Pigmentdispergiermittel nötigenfalls zugegeben werden.
Beispiele des Pigmentdispergiermittels schließen Tenside wie anionische und nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, anionische Polymere wie Polyacrylsäure und Styrol-Acrylsäure und nicht-ionische Polymere wie PVP und PVA ein.
Beispiele des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels schließen Ethanol, Propanol, Butanol, Glycerin, Sorbit, Triethanolamin, Diethanolamin, Monoethanolamin, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Thiodiethylenglykol, Hexylenglykol, 1,3-Butandiol, Neoprenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonoethylether, Propylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonomethyletheracetat, Sulfolan, 2-Pyrrolidon und N-Methyl-2-pyrrolidon ein.
Diese wasserlöslichen organischen Lösungsmittel können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Ebenso wie die oben beschriebenen Komponenten können ein oder mehrere wasserlösliche Harze wie Alkydharze, Acrylharze, Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Cellulosederivate, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol und Dextrin, ebenfalls zum Harz gegeben werden; oder es können ein oder mehrere Feuchtigkeitsmittel, wie Harnstoff, nicht-ionische Tenside, Sorbit, Mannit, Sucrose, Glucose, hydrierte Stärkehydrolysate und Nastriumpyrophosphat, zugegeben werden, und zwar in einer Menge, die die Austrocknungsbeständigkeit der Tintenzusammensetzung nicht beeinträchtigt.
Gegebenfalls können auch ein pH-Regulator, Rostschutzmittel, Antiseptikum oder Schimmelschutzmittel und ein Gleitmittel zugegeben werden.
Beispiele des pH-Regulators schließen anorganische Säuresalze, wie Natriumcarbonat, Natriumphosphat, Natriumhydroxid und Natriumacetat, sowie organische basische Verbindungen, wie wasserlösliche Aminverbindungen, z. B. Triethanol- und Diethanolamin, ein.
Beispiele des Rostschutzmittels schließen Benzotriazol und Derivate davon, Tolyltriazol, Dicyclohexylammoniumnitrit, Diisopropylammoniumnitrit, Natriumthiosulfat, Ethylendiamintetraacetate, Saponine und Dialkylthioharnstoffe ein.
Beispiele des Antistatikum oder Schimmelschutzmittels schließen Carbolinsäure, Natriumsalze von 1,2-Benzisothiazolin-3-on, Natriumbenzoat, Natriumdehydroacetat, Kaliumsorbat, Propyl-p-oxybenzoat, 2,3,5,6-Tetrachlor-4-(methylsulfonyl)pyridin ein.
Beispiele des Schmiermittels schließen Metallseifen, Polyalkylenglykolfettsäureester, Ethylenoxid-addierte kationische Aktivatoren, Phosphat-Typ-Aktivatoren, Thiocarbamate und Dimethyldithiocarbamate ein.
Außerdem können ein fluorhaltiges Tensid sowie nicht-ionische, anionische oder kationische Tenside zur Begünstigung des Eindringens von Lösungsmittel und ein Entschäumungsmittel, wie ein Dimethylpolysiloxan, ebenfalls zur Tintenzusammensetzung gegeben werden.
Bei Anwendung der oben beschriebenen Tintenzusammensetzung in einem kappenlosen Wasser-basierten Kugelschreiber, in welchem die Schreibspitze einer Kugelschreiber-Nachfülleinheit aus der Vorderöffnung eines Zylinders herausragt oder zurückgezogen wird, was durch den Einzugsmechanismus betätigt wird, ist es bevorzugt, einen Viskositätserhöhungsinhibitor, wie ein Oligomer aus N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-pyrrolidon oder N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon, zur Verbesserung der Glätte der Schrift sowohl am Schreibbeginn als auch nach einem Zeitablauf ohne eine Verschmierung des Schriftzugs sogar bei Verdampfung des Wassergehalts der Tintenzusammensetzung aus der Schreibspitze zuzugeben.
Der obige Viskositätserhöhungsinhibitor kann zur Tintenzusammensetzung in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 5 bis 25 und noch bevorzugter von 10 bis 20 Gew.-% gegeben werden.
Als Verdampfungsinhibitor sind Oligomere aus N-Vinyl-2-pyrrolidon bevorzugt, unter denen solche mit einem Polymerisationsgrad (n) von 2 bis 20, bevorzugt von 2 bis 10 und bevorzugter von 2 bis 6 eingesetzt werden.
Bei Anwendung der obigen Tintenzusammensetzung in einem Kugelschreiber eines Typs, bei dem die Tintenzusammensetzung direkt in eine Tintenvorratsröhre gefüllt wird und ein Tintenauffüller/folger an der hinteren Endoberfläche der Tintenzusammensetzung angeordnet ist, verursacht die Zumischung eines Gases in die Tintenzusammensetzung einen gegenläufigen Effekt auf den Tintenfluss beim Schreiben, weil sich Gase im Zeitablauf ansammeln und Luftblasen erzeugen. Diese Luftblasen können an der Schreibspitze vermutlich ein Schreibversagen verursachen. Es ist deshalb bevorzugt, Luftblasen chemisch durch Zugabe von Ascorbinsäure, Derivaten davon, α-Tocopherol, Catechin, Derivaten davon, synthetischem Polyphenol, Kojinsäure, Alkylhydroxylaminen, Oximderivaten, α-Glucosylrutin, Phosphaten, Phosphinaten, Sulfiten, Sulfoxylaten, Dithioniten, Thiosulfaten, Thioharnstoffdioxid, Formamidinsulfinsäure und von Glutathion zu entfernen.
In der Tintenzusammensetzung enthaltene Partikel, die sich vom Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel unterscheiden, liegen in der Tintenzusammensetzung mit einer Partikelgröße von weniger als 5 μm, bevorzugt weniger als 3 und bevorzugter von 1 μm im Hinblick auf einen glatten Tintenfluss vor.
Die oben beschriebene Tintenzusammensetzung wird in einen Kugelschreiber eingefüllt, der an seiner Schreibspitze mit einer Kugelschreiberspitze ausgerüstet ist.
Die Struktur des Kugelschreibers wird nun beschrieben (siehe 1 bis 6).
Obwohl keine besonderen Einschränkungen bezüglich Struktur oder Form des Kugelschreibers selbst bestehen, weist der Kugelschreiber der Erfindung, untergebracht in einem Zylinder davon, eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit 1 auf, die eine Tintenvorratsröhre 4 aufweist, die mit einer Tintenzusammensetzung 5 befüllt wird. Die Tintenvorratsröhre 4 ist mit der Kugelschreiberspitze verbunden, die in ihrem Endteilstück eine Kugel 2 hält. Die Tintenfolgerzusammensetzung 6 steht in engem Kontakt mit der Endoberfläche der Tintenzusammensetzung 4.
Der Kugelschreiber kann auch eine andere Struktur aufweisen, in welcher ein Zylinder vorliegt, der mit der Tintenzusammensetzung befüllt wird; der Zylinder ist mit der Kugelschreiberspitze verbunden, die die Kugel im Endteilstück des Zylinders hält; und die Tintenfolgerzusammensetzung steht in engem Kontakt mit der Endoberfläche der Tintenzusammensetzung.
Der Kugelschreiber kann auch ein kappenloser Kugelschreiber mit einer Struktur sein, worin die Schreibspitze (Kugelschreiberspitze) der Kugelschreiber-Nachfülleinheit in einem Zylinder untergebracht ist, wobei das Ganze ausgesetzt an die Luft vorliegt und die Schreibspitze aus dem Öffnungsteil des Zylinders hervorragt, was von einem Einzugsmechanismus betätigt wird.
Beispiele der Betriebsweise des Einzugsmechanismus schließen einen Klopf-, Dreh- und Gleittyp ein.
Der Klopf-Typ weist z. B. ein Klopfteilstück am hinteren Ende oder an der Seitenoberfläche eines Zylinders auf, und die Schreibspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit ragt hervor oder wird zurückgezogen, wobei das Klopfteilstück oder das Klopfteilstück am Zylinder gedrückt wird.
Der Dreh-Typ weist z. B. ein Drehteilstück am Hinterteil eines Zylinders auf, und durch Drehung des Drehteilstücks kann die Schreibspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit aus der Frontöffnung des Zylinders hervorragen oder zurückgezogen werden.
Der Gleit-Typ weist z. B. ein Gleitteilstück an der Seitenoberfläche eines Zylinders auf, und durch Betätigung dieses Gleitelements kann die Schreibspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit aus der Frontöffnung des Zylinders hervorragen oder zurückgezogen werden. Alternativ dazu, kann die Schreibspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit aus der Frontöffnung des Zylinders durch die Gleitbewegung einer Klammer am Zylinder hervorragen oder zurückgezogen werden.
Ein herkömmlicherweise angewandter Mechanismus mit allgemeinem Anwendungszweck ist als Struktur einer Kugelschreiberspitze wirkungsvoll. Beispiele des Mechanismus schließen einen Mechanismus (siehe 2 und 3), worin eine Metallleitung in der Nachbarschaft ihres Endes nach innen von der Außenoberfläche unter Druck verformt ist, ein Kugelaufnehmer 3 die Kugel 2 darin hält und ein Spitzenende mit einem Zentralloch 31, einem Tintenauslassloch 32 und einem Kugelaufnahmesitz 33 integral ausgebildet sind, einen Mechanismus (siehe 4 und 5), worin eine Spitze durch Schneiden eines Metallmaterials mit einem Bohrer gebildet ist, ein Kugelaufnehmer 3 die Kugel 2 darin hält und ein Zentralloch 31, ein radiales Tintenauslassloch 32 und ein Kugelaufnahmesitz 33 angeordnet sind, einen Mechanismus (siehe 6), worin die Kugel nach vorne durch eine Feder abgeschrägt vorliegt, sowie einen Mechanismus ein, worin ein Kugelaufnahmesitz aus Harz innerhalb einer Spitze aus Metall oder Kunststoff angeordnet vorliegt.
Die Kugelschreiberspitze wird nun noch spezifischer beschrieben. Es wird eine Kugelschreiberspitze verwendet, die befähigt ist, die Bedingung zu erfüllen, dass die bewegliche Distanz (A) in Axialrichtung innerhalb des Bereichs von 3 bis 15 μm, bevorzugt von 3 bis 13 und noch bevorzugter von 4 bis 11 μm liegt.
Liegt die bewegliche Distanz in Axialrichtung der Kugel relativ zu ihrem Außendurchmesser außerhalb des obigen Bereichs ist es schwierig, die Ausflussmenge der in der Erfindung zu verwendenden Tintenzusammensetzung angemessen zu steuern. In einem solchen Fall tritt eine Verschmierung des Schriftzugs auf, oder es bleibt wegen der Ausbringung der Tinte in einer die notwendige Menge übersteigenden Menge überschüssige Tinte auf der Oberfläche des Schreibpapiers oder dgl. zurück, wodurch es erschwert wird, ein gutes Schriftbild zu bilden.
Die bewegliche Distanz (B–C, wie dargestellt in 2) beträgt in der Durchmesserrichtung 2 bis 20 μm.
Ein Hartmetall, Edelstahl, Rubin, Keramik, Harz, Gummi oder dgl. eignen sich als Material für die Kugel. Eine Kugel mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,3 mm ist verwendbar. Der Durchmesser beträgt bevorzugt 0,15 bis 0,3 mm und bevorzugter 0,2 bis 0,3 mm.
Als Tintenreservoir oder -zylinder zur Unterbringung der Tintenzusammensetzung darin werden ein geformtes oder gebildetes Produkt aus einem thermoplastischen Harz wie aus Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat oder aus Nylon verwendet.
Mit einem durchsichtigen, gefärbten durchsichtigen oder halbdurchsichtigen geformten oder gebildeten Produkt als Tintenreservoir oder -zylinder ist es möglich, die Farbe oder Restmenge der Tinte zu bestätigen.
Im hinteren Ende der Tintenzusammensetzung kann ein Tintenauffüller/folger eingefüllt sein.
Die Tintenfolgerzusammensetzung ist aus einer nicht-flüchtigen oder nur kaum flüchtigen Flüssigkeit zusammengesetzt.
Spezifische Beispiele schließen Petrolatum, Spindelöl, Rizinusöl, Olivenöl, raffiniertes Mineralöl, Flüssigparaffin, Polybuten, α-Olefin, Oligomere oder Co-Oligomere aus α-Olefin, Dimethylsiliconöl, Methylphenylsiliconöl, Amino-modifiziertes Siliconöl, Polyether-modifiziertes Siliconöl und Fettsäure-modifiziertes Siliconöl ein. Diese können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Es ist bevorzugt, ein Geliermittel der obigen nicht-flüchtigen und/oder nur kaum flüchtigen Flüssigkeit zur Steigerung ihrer Viskosität auf ein gewünschtes Niveau zuzufügen. Beispiele des Geliermittels schließen Ton-Typ-Verdicker wie Silika mit einer hydrophob behandelten Oberfläche, Feinpartikelsilika mit methylierter Oberfläche, Aluminiumsilikat, expandierbaren Glimmer und Bentonit oder hydrophob behandelten Montmorillonit, Fettsäure-Metallseifen wie Magnesiumstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat und Zinkstearat, Tribenzylidensorbit, Fettsäureamide, Amid-modifiziertes Polyethylenwachs, hydriertes Rizinusöl, Dextrinverbindungen wie Fettsäuredextrin und Celluloseverbindungen ein.
Die Tintenfolgerzusammensetzung in flüssiger Form kann auch in Kombination mit einem Tintenauffüller/folger in fester Form verwendet werden.
[Beispiele]
Filtrierbarkeitstest des Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittels durch ein Membranfilter
Testverfahren
Eine 0,5%ige wässrige Lösung eines Polysaccharids (in typischer Weise aus Xanthangummi, wie beschrieben in der unten angegebenen Tabelle 1) (diesbezüglich werden 99,5% Wasser mit 0,5% des Polysaccharids in einer Dispersionsmühle bei 2000 U/min 30 min lang vermischt) wird als Mischung von 50 g durch ein 5 μm- oder 1 μm-Membranfilter (Durchmesser: 4,7 cm) filtriert.
Die Testergebnisse der Filtrierbarkeit sind in Tabelle 1 angegeben.
Die Testergebnisse sind gemäß den folgenden Kriterien bewertet:

A: Die Filtration der Lösung ist in 1 min beendet.
B: Es dauert zur Beendigung der Filtration wegen geringfügiger Verstopfung länger, obwohl die Lösung filtrierbar ist.
C: Die Filtration kann nicht beendet werden, und es tritt Verstopfung auf.

Es ist aus den Testergebnissen verständlich, dass sich die Partikelgröße in Abhängigkeit von der Art des Polysaccharids unterscheidet.
Es werden nun Beispiele beschrieben, die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf oder durch diese eingeschränkt. In Tabellen 2 und 3 sind die Zusammensetzungen jeder Wasser- basierten Tinte für Kugelschreiber in Beispielen und Vergleichsbeispielen angegeben.
Die Zahlenangaben der Zusammensetzungen sind in diesen Tabellen auf das Gewicht bezogen.
Die Rohmaterialien in den Tabellen 2 und 3 werden nun in numerischer Reihenfolge angegeben:

(1) "Water Black 100L" (Handelsname; Produkt von Orient Chemical Industry, effektiver Bestandteil: 20%)
(2) C. I. 45410 ("Floxin", Handelsname; Produkt von Aizen Hodogaya Co. Ltd.)
(3) C. I. 42655 ("Acid Blue PG"; Handelsname; Produkt von Sumitomo Chemical Co. Ltd.)
(4) Eine Pigmentdispersion, erhalten durch Vermischen in einer Perlmühle von 10 Teilen Kohlenstoffruß (DBP-Ölabsorption: 56), 15 Teilen N-Pyrrolidon/1-Buten-Copolymer und von 75 Teilen Wasser
(5) "Fuji SP Blue 625" (Handelsname; Produkt von Fuji Color Works, zusammengesetzt aus 27,5% Kupfer-Phthalocyaninblau, 8% Diethylenglykol und aus 4% anionischem Tensid)
(6) "ECHO GUM BT" (Handelsname; Produkt von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.)
(7) "KELZAN ST" (Handelsname; Produkt von Sansho Co. Ltd.)
(8) "NEWGELIN GXR" (Handelsname; Produkt von Chuo Kasei Co. Ltd.)
(9) "ECHO GUM RD" (Handelsname; Produkt von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.)
(10) "RHABALL GUM EX" (Handelsname; Produkt von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.)
(11) 1,2-Benzothiazolin-3-on ("Proxel XL-2", Handelsname; Produkt von Avecia Ltd.)
(12) Phosphorester-Typ-Tensid ("PLYSURF AL", Handelsname; Produkt von Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co. Ltd.)
(13) "KELZAN AR" (Handelsname; Produkt von Sansho Co. Ltd.)
(14) "K1A96" (Handelsname; Produkt von Sansho Co. Ltd.)
(15) "Alcasea gum" (Handelsname; Produkt von Hakuto Chemical Co. Ltd.)
(16) "ECHO GUM" (Handelsname; Produkt von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.)
(17) "ULTRAXANTHAN V7" (Handelsname; Produkt von Ina Food Industry Co. Ltd.)

Herstellung des Tintenfolgers
Nach Zugabe von 15 Teilen Fettsäureamid als Verdicker zu 85 Teilen Polybuten als Basisöl wird die entstandene Mischung in einer 3-Walzen-Mühle geknetet, wobei ein Tintenfolger hergestellt wird.
Herstellung eines Wasser-basierten Kugelschreibers A
Nach Einfüllen jeder oben beschriebenen Tintenzusammensetzung in eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit mit einem angepassten Ende einer Polypropylenleitung (Innendurchmesser: 3,8 mm), einer Spitze aus Edelstahl, die darin eine Kugel mit einem Durchmesser von 0,5 mm hält, mit dem oben beschriebenen Tintenfolger am hinteren Teilstück der Nachfülleinheit wird die entstandene Kugelschreiber-Nachfülleinheit in einen Zylinder eingebracht, wodurch der Wasser-basierte Kugelschreiber A hergestellt wird.
Herstellung eines Wasser-basierten Kugelschreibers B
Nach Einfüllen jeder oben beschriebenen Tintenzusammensetzung in eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit mit einem angepassten Ende einer Polypropylenleitung (Innendurchmesser: 3,8 mm), einer Spitze aus Edelstahl, die darin eine Kugel mit einem Durchmesser von 0,25 mm hält, und mit dem obigen Tintenfolger am hinteren Teilstück der Nachfülleinheit wird die Kugelschreiber-Nachfülleinheit in einen Zylinder eingebracht, wodurch der Wasser-basierte Kugelschreiber B hergestellt wird. Die obigen Wasser-basierten Kugelschreiber A und B wurden dem folgenden Test unterzogen.
Schreibtest:
Es wird mit einem automatischen Schreibtester geschrieben, und der Zustand der Schriftzüge und der Fall, ob die Tinte vollständig aufgebraucht ist oder nicht, werden untersucht.
Der Schreibtest wird mit einem automatischen Schreibtester unter den folgenden Bedingungen der Schreibgeschwindigkeit von 4 m/min, der Schreibbelastung von 100 g und des Schreibwinkels von 70° durchgeführt.
Die Ergebnisse des Schreibtests sind in Tabelle 4 angegeben.
Die Testergebnisse sind gemäß den folgenden Kriterien bewertet:

A: Die Tintenzusammensetzung ist vollständig verbraucht.
B: Der Schriftzug ist verschmiert.
C: Die Tintenzusammensetzung ist wegen Schreibversagen beim Test nicht vollständig verbraucht.

	Rohmaterial		Membranfilter
	Handelsname	Hersteller	5 μm	1 μm
Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel Xanthangummi)	KELZANT	Sansho Co. Ltd.	A	A
	KELZAN ST	Sansho Co. Ltd.	A	A
	KELZAN ASC	Sansho Co. Ltd.	A	A
	ECHO GUM RD	Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.
	ECHO GUM BT	Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.	A	A
	RHABALL GUM EX	Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.	A	A
	ULTRAXANTHAN V7-T	Ina Food Industry Co. Ltd.	A	A
	NEWGELIN GXR	Chuo Kasei Co. Ltd.	A	A
	NEWGELIN GXT	Chuo Kasei Co. Ltd.	A	A
	K9A48	Sansho Co. Ltd.	A	B
	KELZAN ASXT	Sansho Co. Ltd.	A	B
	KELZAN	Sansho Co. Ltd.	B	C
	KELZAN S	Sansho Co. Ltd.	C	C
	KELZAN AR	Sansho Co. Ltd.	C	C
	KELZAN HP	Sansho Co. Ltd.	C	C
	MONATE GUM DA	Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.	A	C
	XANTHAN GUM G	Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.	C	C
	ECHO GUM	Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.	C	C
	ECHO GUM GM	Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.	C	C
	ECHO GUM F	Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.	C	C
	ECHO GUM SF	Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.	C	C
	ULTRAXANTHAN V7	Ina Food Industry Co. Ltd.	C	C
Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel (andere)	RHEOZAN	Sansho Co. Ltd.	B	C
	WELAN GUM	Sansho Co. Ltd.	C	C
	ALCASEA GUM	Hakuto Co. Ltd.	C	C
	ALCASEALAN	Hakuot Co. Ltd.	C	C

	Vollständiger Tintenverbrauch zum Schreiben (Kugeldurchmesser: 0,5 mm)	Vollständiger Tintenverbrauch zum Schreiben (Kugeldurchmesser: 0,25 mm)
Beispiel 1	A	A
Beispiel 2	A	A
Beispiel 3	A	A
Beispiel 4	A	A
Beispiel 5	A	A
Vergleichsbeispiel 1	A	C
Vergleichsbeispiel 2	B	B
Vergleichsbeispiel 3	B	C
Vergleichsbeispiel 4	A	C
Vergleichsbeispiel 5	A	C

Claims

Kugelschreiber, umfassend: eine Kugel mit einem Durchmesser von 0,1 mm oder mehr und weniger als 0,3 mm, eine Kugelschreiberspitze, die die Kugel drehbar in ihrem Scheitelpunkt hält, eine Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis, die direkt in den Kugelschreiber gefüllt wird und folgendes umfaßt: Farbstoff, Wasser, ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel und Xanthangummiteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 5 μm als Scherverdünnender Klebrigmacher, wobei die Bewegungsstrecke der Kugel in der Kugelschreiberspitze in axialer Richtung 3 μm oder mehr und 15 μm oder weniger und in radialer Richtung 3 μm oder mehr und 20 μm oder weniger ist.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 1, wobei die mittlere Teilchengröße der Xanthangummiteilchen geringer als 3 μm ist.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 2, wobei die mittlere Teilchengröße der Xanthangummiteilchen geringer als 1 μm ist.
Kugelschreiber gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die in der Tinte enthaltenen Teilchen, die nicht Xanthangummiteilchen sind, eine Teilchengröße von weniger als 3 μm haben.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine Tintenvorratsröhre, die direkt oder über ein Verbindungselement mit der Kugelschreiberspitze verbunden ist und folgendes enthält: eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit, die direkt mit der Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis gefüllt ist, und einen Zylinder, der die Kugelschreiber-Nachfülleinheit aufnimmt.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 5, der weiterhin eine Kappe umfaßt.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 1, der weiterhin einen Zylinder umfaßt, der direkt oder über ein Verbindungselement mit der Kugelschreiberspitze verbunden ist.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 1 vom kappenlosen Typ, umfassend: eine Tintenvorratsröhre, die direkt oder über ein Übertragungselement mit der Kugelschreiberspitze verbunden ist und folgendes enthält: eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit, die direkt mit der Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis gefüllt ist, einen Zylinder, der die Kugelschreiber-Nachfülleinheit aufnimmt, und einen Einzugsmechanismus, der die Schreibspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit aus der vorderen Öffnung des Zylinders herausragen läßt oder zurückzieht.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 1, wobei die Kugelaufnahmepfanne an der Kugelschreiberspitze durch Pressen und Deformieren der Umgebung des Endteils einer Metallröhre von ihrer äußeren Oberfläche nach innen gebildet wird.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 1, wobei an der rückwärtigen Oberfläche der Tintenzusammensetzung auf Wasserbasis ein Tintenfolger angebracht ist.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 1, wobei die Tintenzusammensetzung weiterhin mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe von Befeuchtungsmitteln, pH-Regulatoren, rostverhindernden Mitteln, antiseptischen Mitteln, Schimmel verhindernden Mitteln, Schmiermitteln und Entschäumungsmitteln umfaßt.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 1, wobei die Bewegungsstrecke der Kugel in der Kugelschreiberspitze in axialer Richtung 3 μm oder mehr und 13 μm oder weniger ist.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 12, wobei die Bewegungsstrecke der Kugel in der Kugelschreiberspitze in axialer Richtung 4 μm oder mehr und 11 μm oder weniger ist.
Kugelschreiber gemäß Anspruch 1, wobei die Kugel aus Hartmetall, rostfreiem Stahl, Rubin, Keramik, Harz oder Gummi gebildet ist.