(57)【要約】  【目的】  手脂を帯びた被筆記紙面および表面処理を施したコート紙に対し安定した筆記線を形成し、且つボール当接部の磨耗を抑止したボールペン用ボールを提供することを目的とするものである。  【構成】  機械研磨仕上げを施したボールペン用ボールの表面を有機物と無機物の微粒子で被覆し、且つボール表面に前記有機物粒子と無機物粒子の混合物からなら被覆層を形成したことを特徴とするボールペン用ボール。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
筆記部材であるボール表面に有機粒子と無機粒子を付着させたボールペン用ボール。
【請求項２】
前記有機粒子が、少なくともグラファイトまたはアニリンブラックを含み、前記無機粒子が、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムから選ばれる１種もしくは２種以上を含む請求項１に記載のボールペン用ボール。
【請求項３】
前記ボールペン用ボールの表面性状の、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下、Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）が２００ｎｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のボールペン用ボール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールペンのペン先であるボールペンチップに使用され、ボールホルダーの先端開口部より一部突出した状態で回転自在に抱持され、紙面等の被筆記面に接触することでインキを被筆記面に転写する筆記部材としてのボールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールペンの筆記部材であるボールとして、ボールに界面活性剤または酸化チタンを分布させるもの（特許文献１）、ボール表面に金属の窒化物や炭化物、酸化物等の被覆層を形成するもの（特許文献２）が知られている。
【特許文献１】特開２００３−２３１３８５公報
【特許文献２】特開２００１−０８０２６２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の特許文献においては、ボール表面に酸化チタン等の無機粒子を付着させるというものでる。無機粒子は粒子径が大きく、且つ、帯電しやすいため凝集体を形成する。このような無機粒子を用いてボール表面に付着させた場合、無機粒子が凝集した状態が形成されるため、最大最小高低差の大きい付着物を形成し、ボールの円滑な回転が阻害され、一部に未筆記部分を伴った筆記線を形成する。また、ボール表面に、無機材料からなる被覆層を形成することは、ボール表面に硬質の層を形成することとなるので、筆記時にボールが被筆記面と衝突する際の衝撃や、ボールが回転する際の振動が直接的に伝達され筆記感の低下につながるということがあった。
【０００４】
一方、ボールペンは被筆記面に対し筆記圧力で押し付けられたボールが回転することにより筆記線を得ることができる。被筆記面として表面加処理を施したコート紙あるいは筆記時の手脂等の付着による油分を帯びた紙面では被筆記面とボール間の摩擦が小さいため、被筆記面でボールのスリップが生じ回転が得られず、筆記線を形成することができず筆記具の呈をなさない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、筆記部材であるボール表面に有機粒子と無機粒子を付着させたボールペン用ボールを要旨とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
比較的硬い粒子である無機粒子と、比較的小さく軟らかい粒子である有機粒子とを混在させることによって、被筆記面に対するスパイク効果と衝撃吸収性とを同時に発現させることができ、ボールの回転を促進することによる、コート紙などの平滑な面に対する筆跡の形成上カスレなどが発生しにくいとともに、手に伝わる衝撃も緩和され、書き味を損ねないものと推察される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、基材としてタングステンカーバイド、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、ルビー等をボールとして用いるボールペン筆記具に適用できる。例えば、有機粒子として平均粒子径２５０ｎｍのアニリンブラックと無機粒子として平均粒子径５ｎｍの酸化チタンと基材となるボールペンボールを混入したボールミル処理により、ボール表面に酸化チタンとアニリンブラックからなる付着層を形成させたボールを得ることができる。
有機粒子の一例しては、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ  ＲＥＤ２、同３、同５、同８、同１７、同２２、同３１、同３８、同４１、同４８：１、同４８：２、同４８：３、同４９、同５０：１、同５３：１、同５７：１、同５８：２、同６０、同６３：１、同６３：２、同６４：１、同８８、同１１２、同１２２、同１２３、同１４４、同１４６、同１４９、同１６６、同１６８、同１７０、同１７６、同１７７、同１７８、同１７９、同１８０、同１８５、同１９０、同１９４、同２０２、同２０６、同２０７、同２０８、同２０９、同２１１、同２１３、同２１６、同２４５、同２５４、同２５５、同２６４、同２７０、同２７２、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ  ＯＲＡＮＧＥ  ５、同１０、同１３、同１６、同３６、同４０、同４３、同６１、同６４、同７１、同７３、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ  ＶＩＯＬＥＴ  １９、同２３、同３１、同３３、同３６、同３７、同３８、同５０、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ  ＢＬＵＥ  ２、同９、同１５、同１５：１、同１５：２、同１５：３、同１５：４、同１５：５、同１５：６、同１６、同１７、同２２、同２５、同２８、同２９、同３６、同６０、同６６、同６８、同７６、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ  ＢＲＯＷＮ  ２３、同２５、同２６、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ  ＹＥＬＬＯＷ  １、同３、同１２、同１３、同２４、同８３、同９３、同９４、同９５、同９７、同９９、同１０８、同１０９、同１１０、同１１７、同１２０、同１２８、同１３９、同１４７、同１５１、同１５３、同１６６、同１６７、同１７３、Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ  ＧＲＥＥＮ  ７、同１０、同３６等の有機顔料等が挙げられる。
また、無機顔料粒子としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、黒色酸化鉄、黄色酸化鉄、赤色酸化鉄、群青、紺青、コバルトブルー、チタンイエロー、ターコイズ、モリブデートオレンジ、酸化チタン等の無機顔料が挙げられる。
カーボンブラックの一例を挙げると、三菱カーボンブラック＃１０Ｂ、同＃２０Ｂ、同＃３０、同＃３３、同＃４０、同＃４４、同＃４５、同＃４５Ｌ、同＃５０、同＃５５、同＃９５、同＃２６０、同＃９００、同＃１０００、同＃２２００Ｂ、同＃２３００、同＃２３５０、同＃２４００Ｂ、同＃２６５０、同＃２７００、同＃４０００Ｂ、同ＣＦ９、同ＭＡ８、同ＭＡ１１、同ＭＡ７７、同ＭＡ１００、同ＭＡ２２０、同ＭＡ２３０、同ＭＡ６００及びＭＣＦ８８（以上、三菱化学（株）社製）、モナーク１２０、モナーク７００、モナーク８００、モナーク８８０、モナーク１０００、モナーク１１００、モナーク１３００、モナーク１４００、モーガルＬ、リーガル９９Ｒ、リーガル２５０Ｒ、リーガル３００Ｒ、リーガル３３０Ｒ、リーガル４００Ｒ、リーガル５００及びリーガル６６０Ｒ（以上キャボット社製）、プリンテックスＡ、プリンテックスＧ、プリンテックスＵ、プリンテックスＶ、プリンテックス５５、プリンテックス１４０Ｕ、プリンテックス１４０Ｖ、スペシャルブラック４，スペシャルブラック４Ａ、スペシャルブラック５、スペシャルブラック６，スペシャルブラック１００、スペシャルブラック２５０、カラーブラックＦＷ１、カラーブラックＦＷ２、カラーブラックＦＷ２Ｖ、カラーブラックＦＷ１８、カラーブラックＦＷ２００、カラーブラックＳ１５０、カラーブラックＳ１６０及びカラーブラックＳ１７０（以上、デグサ社製）、ラーベン５０００ウルトラＩＩ、ラーベン２５００ウルトラ、ラーベン１２５０、ラーベン７６０ウルトラ（以上、コロンビアカーボン社製）等が挙げられる。
黒色酸化鉄の一例として、バイフェロックスブラック３０６、同３１６、同３１８，同３２０、同３１８Ｍ、同３０３Ｔ（ドイツ、バイエル社製）等、
黄色酸化鉄の一例としてバイフェロックスイエロー４１５、同４２０、同１４２０、同９１０、同９２０、同９６０、同３９０５（ドイツ、バイエル社製）等
赤色酸化鉄の一例としてバイフェロックスレッド１１０、同１２０、同１３０、同１６０（ドイツ、バイエル社製）等があげられる。
群青の一例として群青＃１９００、群青＃２０００、群青＃８０００（第一化成工業（株）社製）等が挙げられる。
無機粉体粒子としてはシリカ粉、一例としてアエロジル＃１３０、同＃２００、同＃３００、同＃３８０、アエロジルＯＸ５０、同ＴＴ６００、同ＭＯＸ８０（日本アエロジル（株）製）等が挙げられ、酸化アルミニウム粉、一例としてはアルミニウムオキサイドＣ（日本アエロジル（株）製）等が挙げられる。
前記ボールを使用したボールペンとしては、このボールをステンレスなどの合金を機械的に切削、圧延加工などすることによって形成したボールホルダーに、ボールの一部を突出した状態で抱持させてボールペンチップとし、このボールペンチップに接続部材を介してポリプロピレン製の押し出し成型パイプであるインキタンクに接続しものに好適に使用することができる。
【０００８】
実施例１
テイカ（株）製の酸化チタンゾル液「ＴＫＣ３０４」（平均粒子径５ｎｍの酸化チタンを５．４重量％含むチタニアゾル液）２０ｇと、アニリンブラックの１８重量％水分散液を２０ｇと、ツバキナカシマ（株）製のタングステンカーバイド合金ボール「ルビーロイ」（直径０．７ｍｍ、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）：３〜５ｎｍ）約２００００個とを、ボールミルにて、回転数１５０ｒｐｍで３０分間のボールミル処理を行い、ボールを取り出し水洗後１１０℃、３０分の加熱処理することにより被覆層の平均厚みが５２ｎｍで形成され、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）が４．５ｎｍ、Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）が１２１．３ｎｍのボールペン用ボールを作製した。
【０００９】
実施例２
テイカ（株）製の酸化チタンゾル液「ＴＫＣ３０４」（平均粒子径５ｎｍの酸化チタンを５．４重量％含むチタニアゾル液２０ｇと、日本黒鉛工業（株）製のグラファイト「プロハイト１５Ｚ」（平均粒子径５００ｎｍ）を２ｇと、水１８ｇと、ツバキナカシマ（株）製のタングステンカーバイド合金ボール「ルビーロイ」（直径０．７ｍｍ、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）：３〜５ｎｍ）約２００００個とを、ボールミルにて、回転数１５０ｒｐｍで３０分間のボールミル処理を行い、ボールを取り出し水洗後１１０℃、３０分の加熱処理することにより被覆層の平均厚みが３６ｎｍで形成され、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１））が６．２ｎｍ、Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１））が１２６．５ｎｍのボールペン用ボールを作製した。
【００１０】
実施例３
住友化学工業（株）製の酸化アルミニウム「ＡＭＳ−２」（平均粒径１２００ｎｍ）を２ｇと、水１８ｇと、アニリンブラックの１８重量％水分散液を２０ｇと、ツバキナカシマ（株）製のタングステンカーバイド合金ボール「ルビーロイ」（直径０．７ｍｍ、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）：３〜５ｎｍ）約２００００個とを、ボールミルにて回転数１５０ｒｐｍで３０分間のボールミル処理を行い、ボールを取り出し水洗後１１０℃、３０分の加熱処理することにより被覆層の平均厚みが６８ｎｍで形成され、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１））が５．２ｎｍ、Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１））が１６０．１ｎｍのボールペン用ボールを作製した。
【００１１】
実施例４
住友化学工業（株）製の酸化アルミニウム「ＡＭＳ−２」（平均粒径１２００ｎｍ）を２ｇと、日本黒鉛工業（株）製のグラファイト「プロハイト１５Ｚ」（平均粒子径５００ｎｍ）を２ｇと、水３６ｇと、ツバキナカシマ（株）製のタングステンカーバイド合金ボール「ルビーロイ」（直径０．７ｍｍ、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）：３〜５ｎｍ）約２００００個とを、ボールミルにて回転数１５０ｒｐｍで３０分間のボールミル処理を行い、ボールを取り出し水洗後１１０℃、３０分の加熱処理することにより被覆層の平均厚みが４９ｎｍで形成され、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）が５．９ｎｍ、Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１））が１７２．４ｎｍのボールペン用ボールを作製した。
【００１２】
実施例５
日産化学工業（株）製のシリカ粒子である「スノーテックス−ＰＳ」（粒子径１０〜５０ｎｍ）を２ｇと、アニリンブラックの１８重量％水分散液を２０ｇと、ツバキナカシマ（株）製のタングステンカーバイド合金ボール「ルビーロイ」（直径０．７ｍｍ、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）：３〜５ｎｍ）約２００００個とを、ボールミルにて１５０ｒｐｍ、３０分間のボールミル処理を行い、ボールを取り出し水洗後１１０℃、３０分の加熱処理することにより被覆層の平均厚みが７８ｎｍで形成され、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１））が２ｎｍ、Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１））が１８６．９ｎｍのボールペン用ボールを作製した。
【００１３】
実施例６
日産化学工業（株）製のシリカ粒子である「スノーテックス−ＰＳ」（粒子径１０〜５０ｎｍ）を２ｇと、日本黒鉛工業（株）製のグラファイト「プロハイト１５Ｚ」（平均粒子径５００ｎｍ）を２ｇと、水３６ｇと、ツバキナカシマ（株）製のタングステンカーバイド合金ボール「ルビーロイ」（直径０．７ｍｍ、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）：３〜５ｎｍ）約２００００個とを、ボールミルにて１５０ｒｐｍで３０分間のボールミル処理を行い、ボールを取り出し水洗後１１０℃、３０分の加熱処理することにより被覆層の平均厚みが６５ｎｍで形成され、Ｒａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１））が８．１ｎｍ、Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１））が１９０．８ｎｍのボールペン用ボールを作製した。
【００１４】
比較例１
機械的に研磨した、ボール径０．７ｍｍのボール（ＰＢ１１、前述）を比較例１とした。
【００１５】
実施例１〜６および比較例１のボールを、ぺんてる（株）製の油性インキボールペン（ＢＫ１２７−Ａ）のボールペンチップとして組み込み、下記に示すインキとそれぞれ組み合わせて筆記線評価用のボールペンサンプルとした。
評価結果は表１に示す。
【００１６】
インキ
エチレングリコールモノフェニルエーテル                          ４４．０重量％
ベンジルアルコール                                              １５．０重量％
ジオキシエチレンラウリルエーテル                                  １．５重量％
ドデシルエタノールアミン                                          ０．５重量％
ハイラック１１０Ｈ（ケトン樹脂、日立化成（株）製）                ８．０重量％
バリファーストバイオレット＃１７０１（染料、オリエント科学工業（株）製）
２５．０重量％
バリファーストブラック＃１８０７（染料、オリエント化学工業（株）製）
５．０重量％
ポリビニルピオリドンＫ−９０（ＢＡＳＦ社製）                      １．０重量％
上記混合物を８０℃で６時間攪拌して粘土６８７０ＣＰ（２５℃）の黒色インキを得た。
粘度は（株）トキメック製ＥＬＤ型粘土計ＳＴローター１０ｒｐｍ（２５℃）にて測定した。
【００１７】
ボール表面に形成した付着層の評価１
実施例１〜６および比較例１で示したボールの表面上に形成した付着層はボールを半球状に劈開し外周部を走査型電子顕微鏡（日本電子（株）製、ＪＳＭ−５３１０）で観察し、付着層の厚さを測定した。
【００１８】
ボール表面に形成した付着層の評価２
実施例１〜６および比較例１で示したボール表面の２０μｍ×２０μｍの領域をプローブ顕微鏡（ＳＰＡ４００  セイコーインスツルメンツ（株）製）で観察し、表面粗さを測定した。
【００１９】
手脂紙
ホワイトリサイクルペーパーＥＷ−５００（サイズ  Ａ４  キャノン（株）製）に、Ｌ−ヒスチジン塩酸塩（１水化物）０．５ｇ、塩化ナトリウム５ｇおよびリン酸ナトリウム２．２ｇを水に溶かし、これに規定度０．１Ｎの水酸化ナトリウム溶液１５ｍｌと蒸留水を加えて、ｐｈが５．５で全容を約１リットルになるようにして作製した人工手油を刷毛により塗布し、５０℃で１２時間乾燥させ筆記試験用手脂紙を作製した。
【００２０】
筆記試験１
各ボールペンサンプルについて、人工手脂を塗布した紙およびコート紙（スーパーファイン紙、型番：ＫＡ４２５０ＮＳＦ  セイコーエプソン（株）製）に筆記加重１５０ｇ、筆記角度７０度、約１０ｃｍ／秒の筆記速度で約２０ｃｍの筆記線を得た。
【００２１】
筆記試験２
各ボールペンサンプルについて（株）精機工業研究所製、ＴＳ−４Ｃ−１０型（自動筆記装置）を使用して、筆記加重１５０ｇ、筆記角度７０度、毎秒１０ｃｍの速度でＪＩＳ  Ｓ６０３９に規定された用紙を移動させて螺旋状の筆記線を得た。
【００２２】
筆記線の評価１
人工手脂およびコート紙に形成した約２０ｃｍの筆記線中に連続して３ｍｍ以上の未筆記部分を線飛び箇所としその個数を計測した。線飛びが３箇所以上ある場合を筆記線不良と判定した。
【００２３】
筆記線の評価２
３００ｍまで連続筆記を行い、筆記線中に連続して３ｍｍ以上の未筆記部分を線飛びとし、その個数を計測した。線飛びが５カ所以上ある場合を筆記線不良と判定した。
【００２４】
衝撃吸収の評価
ボールを平滑な超硬金属面に高さ１０ｃｍから落下させる試験を５回繰り返し行い、それぞれの落下試験における反発する高さを計測した。
【００２５】
実施例１〜６および比較例１のボールを、ぺんてる（株）製の油性インキボールペン（ＢＫ１２７−Ａ）のボールペンチップとして組み込み、各実施例と比較例での筆記感の良否について社内５０人で筆記モニター試験を行った。
【００２６】
以上の評価結果から、ボール表面に有機粒子と無機粒子からなる被覆層を形成したボールペン用ボールを用いることにより、手脂を帯びた紙面および表面処理を施したコート紙に対して安定した筆記線を形成し且つボールホルダーのボール当接部の磨耗が少ないボールペン用ボールが得られた。
【００２７】
【表１】
2007276115.tif 000002