(57)【要約】【課題】  高い摺動性を有する、また、耐バラケ性、良好な筆記感、さらには、意匠性に優れるなどという高い機能性を有する筆記用ペン先などの塗布具、およびその製造方法を提供する。【解決手段】  塗布具を、塗布具用基材であって、塗布液の流路となる細孔を有する多孔体１を、粒状体２が分散した接着剤溶液３中に浸漬することにより、粒状体２を多孔体１の表面に接着させる方法で調製された、塗布液の流路となる細孔を有する多孔体１の表面に、接着剤を介して粒状体２が付着しているものとする。【選択図】      図２
2006341545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液の流路となる細孔を有する多孔体の表面に、接着剤を介して粒状体が付着していること
を特徴とする塗布具。
【請求項２】
前記粒状体は、
前記細孔の孔径より大きい粒径を有するものであること
を特徴とする請求項１に記載の塗布具。
【請求項３】
前記粒状体は、
１００μｍ以下の大きさの粒径を有するものであること
を特徴とする請求項１または２に記載の塗布具。
【請求項４】
前記粒状体は、
粒状ポリオレフィンであること
を特徴とする請求項１ないし３に記載の塗布具。
【請求項５】
前記多孔体は、
合成樹脂を用いて繊維束を一体化したものであること
を特徴とする請求項１に記載の塗布具。
【請求項６】
前記接着剤は、
合成樹脂を主成分とするものであること
を特徴とする請求項１に記載の塗布具。
【請求項７】
前記合成樹脂は、
ポリウレタンであること
を特徴とする請求項６に記載の塗布具。
【請求項８】
塗布液の流路となる細孔を有する多孔体からなる塗布具用基材を、
粒状体が分散した接着剤溶液中に浸漬することにより、粒状体を多孔体の表面に接着させること
を特徴とする塗布具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、化粧、筆記、絵画、医療などの分野において、各種液体の塗布に用いられる塗布具とその製造方法に関するもので、より詳しくは、高い摺動性を有する、また、耐バラケ性、良好な筆記感、更には意匠性に優れるなどという高い機能性を有する塗布具、特には筆記用ペン先、およびその製造方法に関し、化粧用具、筆記用具、画具、医療用具などの製造技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、筆記用ペン先などの塗布具として、多孔体、例えば、繊維を集束して、バインダー樹脂で接着硬化させてなる、一体化した繊維束からなる多孔体などが広く用いられている。
これら多孔体は、用いられる繊維の種類、形態、バインダー樹脂の種類、多孔体を構成する細孔の孔径、気孔率などにより、その有する特性が変化するため、それを利用して、種々の特性を有する塗布具が調製されている。
【０００３】
しかしながら、このようにして調製される多孔体からなる塗布具の特性を向上させ、あるいは、さらなる特性を付与するために、塗布具を形成する多孔体に、種々の後加工を施すことが行なわれている。
【０００４】
すなわち、ペン先と筆記面との摩擦による磨耗を抑えるために、ペン先の表面を耐磨耗性皮膜の被覆を設けること、さらには、物理蒸着法、例えば、イオンプレーティングやスパッタリングなどの真空蒸着法により、耐磨耗性皮膜をペン先の筆記当接部に設け、前記皮膜の表面に存在する結晶粒の表面突出部を平滑化するとともに、その残存部により、その表面に凹凸を設けることが提案されている。また、皮膜の材料として、アルミニウム、チタン、クロム、モリブデン………などの金属や、これらの酸化物、窒化物、炭化物、硫化物などの化合物が、例えば、特開昭６０−２０６６９９号公報（特許文献１）に例示されている。
【０００５】
また、弾性感に富むソフトな筆記感と、多様な液体に対する耐性と持久性を兼備し、インキや各種塗布液、化粧液などを流出させる筆記又は塗布具用に好適な多孔質ペン体として、多孔質の誘導芯の周りに、平均分子量が約２５０万〜５００万で、平均粒子径が５０〜３００μｍの超高分子量ポリエチレンの粉末を、相互に接点融着し、空隙率約４０〜８５％の範囲に成形されてなる外殻部を設けたペン体が提案されている。また、その製造方法として、成型金型の中心位置に誘導芯を配置し、誘導芯の周囲に前記超高分子量ポリエチレンの粉末を充填し、加熱することにより粉末相互の接点を融着させて、誘導芯の外側に外殻を誘導芯と一体化させて形成する方法が、特開平１１−１２９６６８号公報（特許文献２）において提案されている。
【０００６】
さらに、耐磨耗性及び耐バラケ性（繊維束の割れ、毛羽立ち等）が改良され、筆記時の線幅保持性及び芯の耐久性が向上し、筆感に優れている筆記具用ペン先として、集束した繊維をバインダー樹脂で接着硬化させた繊維束の少なくとも筆記面となる表面に熱可塑性樹脂粉体からなる焼結体を被覆した筆記具用ペン先が提案され、用いられる熱可塑性樹脂として、ポリオレフィン、フッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンビニルアセテート、アクリロニトリル−スチレン樹脂などが、特開２００４−９８５１８号公報（特許文献３）で例示されている。
【特許文献１】特開昭６０−２０６６９９号公報（特許請求の範囲、第３頁左上欄）
【特許文献２】特開平１１−１２９６６８号公報（特許請求の範囲、発明の効果）
【特許文献３】特開２００４−９８５１８号公報（特許請求の範囲、発明の効果）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような現状に鑑み、発明者は、インクジェットプリンターの印字の上に、繊維束製ペン先でラインを引くと、インクジェットプリンターの印字がにじむという現象を解消するために、種々検討を行なった。
【０００８】
すなわち、インクジェットプリンターの印字が滲むという現象は、繊維束製ペン先のインク塗布面の摺動性が悪いため、インクジェットプリンターの印字と紙とを引っ掻くことになり、印字が滲むものと判断して、上記のような従来技術を応用したところ、ポリエチレン粉末を焼結して製造したペン先を用いれば、インク塗布面の摺動性が良いため、印字のにじみが最小限に抑えられることを見出したのである。
【０００９】
しかしながら、ポリエチレン焼結ペン先は、ペン先の気孔率が低く、インクの流量が少ないという欠点がある。そのため、気孔率を高くすると、物理的強度が弱くなり、取り扱い時に折れ易くなり、実用的なものを得ることができなかった。
【００１０】
さらに、上記した塗布具は、それぞれに特長を有するものであるが、使用できる材料に制限がある。例えば、ポリエチレン粉末の蒸着は不可能であることや、調製に際して、専用の金型、特にペン先調整用の金型は小さなもので、結果として精密加工の施された高価なものを必要とするうえ、物理蒸着や焼結なども調整に手間のかかる方法であった。
【００１１】
特に、ペン先に焼結体を薄く被覆する際には、金型とペン先の微細な間隙に粉体を充填することが難しく、金型内に十分に粉体が充填されずに、焼結体からなる被覆体の強度が低下することがおおく、使用時に被覆が剥離するという問題が発生することが多いものであった。
【００１２】
発明者は、上記のような状態において、さらに、インクジェットプリンターの印字の上に、繊維束製ペン先でラインを引くと、インクジェットプリンターの印字が滲むという現象を解消するために、種々検討を重ねたのである。
【００１３】
その結果、発明者は、塗布具に基材として、多孔体、特には合成樹脂で一体化した繊維束を用い、その表面に粒状体を、接着剤を用いて付着させることにより、上記現象を解消することは勿論、その他種々の特性を塗布具に付与することができることを見出してこの発明を完成したのである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち、この発明の請求項１に記載の塗布具は、
塗布液の流路となる細孔を有する多孔体の表面に、接着剤を介して粒状体が付着していること
を特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の塗布具において、
前記粒状体は、
前記細孔の孔径より大きい粒径を有するものであること
を特徴とするものである。
【００１６】
また、この発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１または２に記載の塗布具において、
前記粒状体は、
１００μｍ以下の大きさの粒径を有するものであること
を特徴とするものである。
【００１７】
また、この発明の請求項４に記載の発明は、
請求項１ないし３に記載の塗布具において、
前記粒状体は、
粒状ポリオレフィンであること
を特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明の請求項５に記載の発明は、
請求項１に記載の塗布具において、
前記多孔体は、
合成樹脂を用いて繊維束を一体化したものであること
を特徴とするものである。
【００１９】
また、この発明の請求項６に記載の発明は、
請求項１に記載の塗布具において、
前記接着剤は、
合成樹脂を主成分とするものであること
を特徴とするものである。
【００２０】
また、この発明の請求項７に記載の発明は、
請求項６に記載の塗布具において、
前記合成樹脂は、
ポリウレタンであること
を特徴とするものである。
【００２１】
さらに、この発明の請求項８に記載の発明は、
塗布液の流路となる細孔を有する多孔体からなる塗布具用基材を、
粒状体が分散した接着剤溶液中に浸漬することにより、粒状体を多孔体の表面に接着させること
を特徴とする塗布具の製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の塗布具は、塗布部の周面に、粒状体を接着させたものであるから、従来の塗布具の構造を、本質的に変えるものでないため、従来の塗布具が有していた筆記性能を損なうことなく、新たに所望の特性が付与されたものである。
また、その接着、すなわち、粒状体同士、および粒状体と多孔体表面の接着は、お互いの接点で接着剤により点接着されたもので、接着されていない部分は液体の流路となるため、その点においても、従来の筆記性能を損なうことがない。
【００２３】
特に、この発明の塗布具は、各種の粒状体を使用して調製され、その粒状体が有する機能を塗布具も有することになる。例えば、粒状体としてポリオレフィンを選択し、塗布具の塗布部周面に該粒状体を接着させると、高摺動性や耐バラケ性を有した塗布具となり、特に、インクジェットプリンターの印字の上に筆記しても、印字が滲まない。
また、粒状体を多孔体への付着は、接着剤を用いて強固に接着させることが可能で、薄肉状に付着させたときでも、使用時に粒状体が剥離するおそれがない。
【００２４】
また、この発明の塗布具の製造方法は、粒状体を接着剤溶液中に分散させ、基材となる多孔体を接着剤溶液に浸漬することで、塗布具の表面に粒状体と接着剤を同時に塗布する方法であるため、形状が変化する度に異なるものが必要となる金型などの精度の高い装置を必要とせず、複雑な工程も経ないので、容易にかつ安価に、塗布部の周面に粒状体を接着させた、種々の特性を有する塗布具を得ることを可能とするのである。
【００２５】
また、機能性を有する粒状体としては、熱可塑性樹脂に限定されず、様々な機能性を有する粒状体を使用することができ、それに応じた機能を有する塗布具を得ることを可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の塗布具およびその製造方法の具体例を、詳細に説明する。
この発明の塗布具は、塗布液の流路となる細孔を有する多孔体の表面に、接着剤を介して粒状体が付着しているもので、その塗布具は、塗布液の流路となる細孔を有する多孔体からなる塗布具用基材を、粒状体が分散した接着剤溶液中に浸漬することにより、粒状体を多孔体の表面に接着させることにより製造されるものである。
【００２７】
塗布具用基材としての多孔体としては、連続発泡体や焼結体など、接着剤溶液を吸い上げる毛細管力を有し、ペン先などの塗布具として用いられた際に、良好なインクフローを示すものであれば、従来塗布具として用いられてきた多孔体が使用され得る。なかでも、繊維束を、合成樹脂を用いて一体化した繊維束からなる多孔体が、高気孔率と高強度の性能を併せもっているため、この発明にとり好ましいものである。
【００２８】
このような繊維束製の多孔体は、繊維を集束し、バインダー樹脂で接着・硬化させ一体化させてなるものである。繊維としては、アクリロニトリル繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維などの合成繊維をフィラメント、またはスライバーなどとして使用されている。
【００２９】
また、バインダー樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂が用いられる。
【００３０】
繊維束製の多孔体は、長手方向に連続した気孔を内部に有するものであって、前記したように、繊維量、繊維種、バインダー樹脂種、バインダー樹脂濃度を変更することで、様々な気孔率、硬度、所望のインキ流量、書き味を有する塗布具とすることができるもので、このような調整を実施することにより、インキへの耐溶剤性をも有するものとすることができるものである。
【００３１】
粒状体としては、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、メタクリル、ノニル、弗化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどの熱可塑性樹脂粒状体、さらには、複合強化プラスチック、セラミック成形体、ガラス、ステンレス、真鍮、洋白等の金属粒状体など、求める特性に応じて使用される。
【００３２】
特に、ポリオレフィン粒状体は、塗布具に高い摺動性を付与し、優れた筆記特性を付与することのできるもので、繊維束製の多孔体と併用すると、繊維束の高気孔率、高強度を維持しながら特性の付与が可能なもので、先に問題とした、インクジェットプリンターの印字の上に筆記する際の、印字の滲みを生じさせない塗布具となる。
【００３３】
また、粒状体として顔料などを用いれば、着色された塗布具が得られ、硬い筆記感を望むときは、剛性の特に高い合成樹脂や無機物の粒状体を用いればよい。
【００３４】
この粒状体の粒径は、塗布具を構成する多孔体の塗布液流路となる細孔の孔径より小さくても、それなりの効果が得られるが、細孔の孔径よりも大きいと、塗布部の周面に粒状体が配置される。特に、粒状体が層状に設けられることにより、粒状体同士、および粒状体と多孔体表面が、お互いの接点で接着剤により点接着され、接着されていない部分は液体の流路となるため、粒状体が付着する前の塗布部が有する筆記性能を損なうことがなく好ましいものである。
【００３５】
粒状体の塗布部の周面への配置は、図１および図２に模式的に示されている。すなわち、塗布具を構成する多孔体１は、粒状体２が分散された接着剤溶液３の中に浸漬されると、多孔体１に存在する細孔の毛細管力により、粒状体２が分散された接着剤溶液３が多孔体１内部に矢印で示されるように吸い上げられる。この時、粒状体２の粒径が、細孔の孔径よりも大きいと、図１に示されるように、多孔体１の周面で堰き止められ、接着剤溶液３のみが多孔体１内部に吸い上げられ、粒状体２は多孔体の内部まで入り込まず、選択的に多孔体１の周面に、図２に示されるように、配置されることになる。
【００３６】
粒状体の粒径は、上記したように多孔体１の細孔の孔径よりも大きいのが好ましいが、あまり大きくなると、粒状体の剛性によりガリガリとした筆記感が生じるおそれがあるので、粒径は３００μｍ以下であることが好ましい。特に、スムーズな筆記感を得るためには、粒径が１００μｍ以下であることが好ましい。
例えば、粒状体にポリオレフィンを使用する場合は粒径１〜１００μｍが好ましく、粒子にカーボンブラックを使用する場合は粒径０．０１〜１μｍが好ましい。
【００３７】
なお、粒状体の接着性を向上させるために、反応性ガス処理やプラズマ処理などの表面処理を施した粒状体を用いることも好ましいことである。
【００３８】
接着剤としては、接着性の高いものであれば問題なく使用することができる。例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの合成樹脂からなる接着剤が挙げられる。
なかでも接着性、弾性、生産性などの面からポリウレタン樹脂が好ましい。
ポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネートとポリオールまたはポリアミン等よりなるものである。ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどで代表されるジイソシアネート加工物、ジオールまたはジアミンとジイソシアネートから誘導されるジイソシアネート化合物、１分子のトリメチロールプロパンと３分子のトリレンジイソシアネートから生成されるトリイソシアネートおよびそれらの誘導体、さらにこれらのイソシアネート基をフェノール、クレゾールなどのブロック剤でマスクしたブロックイソシアネートを挙げることができる。
ポリオールとしては、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ひまし油、アクリルポリオール、ポリブタジエンオール、エポキシ樹脂を主成分とするポリオールなどを挙げることができ、ポリアミンとしてはＭＯＣＡ、トルエンジアミンなどやそれらの誘導体を挙げることができる。
本発明に使用するウレタン樹脂は接着性、耐久性、筆記性などを考慮し、これらの原料を組み合わせることで得られる。
【００３９】
接着剤は、通常、溶剤に溶解して、接着剤溶液とされ、この溶液に、上記のような粒状体を分散して使用されるため、粒状体表面と接着剤溶液の親和性を向上させ、分散性を良くすることが望まれる。そのためには、粒状体と接着剤溶液の比重を同等にする、粒状体の粒径を小さくするなどの措置がとられ、また溶剤が選択される。
溶液とする際に用いられる溶剤としては、回収再利用が容易で、蒸発速度の速いものが好適である。具体的には、メチレンクロライド、メタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチルなどの単体もしくは混合体を主体とし、フェノール、クレゾール、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミドなどが併用される。
接着剤溶液は低粘度で造膜性の低いものが望ましく、高粘度で造膜性の高いものは、多孔体の細孔内に吸い上げられた際に、塗布液の流路となる細孔を塞いで、塗布液の流れを阻止するおそれがあるので避けるのが望ましい。接着剤溶液の粘度は、５０ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、より好ましくは粘度１０ｍＰａ・ｓ以下にするのがよい。
【００４０】
接着剤溶液への多孔体の浸漬深さは、任意に選択できるもので、例えば、５ｍｍ浸漬させれば、その部分に求める特性を付与することができ、あるいは彩色することができる。
【実施例１】
【００４１】
ほぼ比重０．９５のメチルエチルケトンと塩化メチレンの混合溶剤に、２液性ウレタン樹脂を溶解して得た、２質量％の接着剤溶液に、反応性ガスで表面処理した平均粒状体径約４５μｍの超高分子量ポリエチレン粒状体を分散させ、微粒状体濃度２質量％の微粒状体分散液とした。
このようにして得られ、攪拌により微粒状体が均一に分散している前記微粒状体分散液に、ポリエステル繊維束をウレタン樹脂により一体化させ、気孔率６４％で、塗布液流路となる繊維と繊維の間隙、すなわち細孔の孔径がほぼ２５μｍである、チゼル形状に加工された多孔体の先端の７ｍｍを、３秒間浸漬した。
ポリエチレン粒状体は、その粒径が、塗布液流路となる細孔の孔径より遥かに大きいため、細孔内に進入せず、多孔体の表面に厚さほぼ１５０μｍの層として付着した。
この表面にポリエチレン粒状体が付着した多孔体を、温度１５０℃で３０分間加熱し、ウレタン樹脂を硬化させ、ポリエチレン粒状体を多孔体表面に強固に接着させ、表面に粒状体が接着している塗布具を得た。
この塗布具をペン先として、蛍光黄色のインクを用いるペンに組み込み、インクジェットプリンター（ｈｐ  ｐｓｃ  ２１５０）による印字の上に、印字３０秒後に、ラインを書いたが、印字した文字に滲みは発生しなかった。
【００４２】
＜比較例＞
実施例１で使用したチゼル形状に加工された多孔体をペン先として、蛍光黄色のインクを用いるペンに組み込み、インクジェットプリンター（ｈｐ  ｐｓｃ  ２１５０）による印字の上に、印字１０秒後に、ラインを書いたが、印字した文字に滲みが発生した。
【実施例２】
【００４３】
塩化メチレンに、２液性ウレタン樹脂を溶解して得た、２質量％の接着剤溶液に、平均粒状体径約０．０２μｍのカーボンブラック粒状体を分散させ、カーボンブラック粒状体濃度１．５質量％の微粒状体分散液とした。
このようにして得られ、攪拌により微粒状体が均一に分散している前記微粒状体分散液に、ポリエステル繊維束をウレタン樹脂により一体化させ、気孔率６４％で、塗布液流路となる繊維と繊維の間隙、すなわち細孔の孔径がほぼ２５μｍである、チゼル形状に加工された多孔体の先端の５ｍｍを、３秒間浸漬した。
カーボンブラック粒状体は、その粒径が０．０２μｍなので、塗布液流路となる細孔内部に樹脂溶液と共に入り込み、多孔体全体をグレーに着色し、多孔体の先端の浸漬部分には表面にカーボンブラック粒状体が層状に堆積し、黒色に着色した。
この表面にカーボンブラック粒状体が付着した多孔体を、温度１５０℃で３０分間加熱し、ウレタン樹脂を硬化させ、カーボンブラック粒状体を多孔体表面に強固に接着させ、塗布部の先端５ｍｍが黒色に、その他の部分がグレーに着色された、意匠性の高い塗布具を得た。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
この発明の塗布具は、高い摺動性を有する、また、耐バラケ性、良好な筆記感、さらには、意匠性に優れるなどという高い機能性を有する塗布具、特には筆記用ペン先に関し、また、その製造方法に関するもので、化粧用具、筆記用具、画具、医療用具などの製造業において広く利用される可能性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明にかかる塗布具の製造方法の一工程を示す模式図である。
【図２】この発明の塗布具の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      多孔体
２      粒状体
３      接着剤溶液
【図１】
2006341545.tif 000003
【図２】
2006341545.tif 000004