裝有水性墨水合劑的原子筆的製作方法

2023-08-03 15:17:41

專利名稱：裝有水性墨水合劑的原子筆的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種裝有水性墨水合劑的原子筆。本發明特別涉及具有這樣一種水性墨水合劑的原子筆，即，該水性墨水合劑可以直接充填到一墨水貯存管中直接向原子筆尖供墨，無需使用墨水吸收件、墨水供給杆和墨水供給杆控制件。
裝有水性墨水合劑的原子筆可以大致分為(a)(b)(c)三類原子筆。在(a)類原子筆中，墨水由一設置在一墨水貯存管中的墨水吸收件吸收，該墨水通過一設置在墨水貯存管和原子筆尖之間的墨水供給管供給到原子筆尖上。在(b)類原子筆中，直接充填到墨水貯存管中的墨水通過一設置在墨水貯存管和原子筆尖之間的墨水供給控制件和墨水供給杆供給到原子筆尖。在(c)類原子筆中，墨水被直接充填到墨水貯存管中，可直接將墨水供給到原子筆尖而無需使用墨水吸收件、墨水供給杆和墨水供給控制器。
上述(c)類原子筆的優點是，可以貯存大量的墨水並且這些墨水都可以使用，但是，由於(c)類原子筆具有上述的結構，因此需要達到這樣的要求即，當原子筆收起不用時，墨水需處於高粘滯狀態，以防止墨水通過原子筆尖洩漏，但當原子筆使用時，原子筆的圓珠轉動對墨水產生的剪力需使墨水粘度降低，從而使墨水可以流過筆尖。此外，還有這樣一個嚴格要求即，當原子筆尖垂直向下時必須防止墨水滴流，即使諸如溫度和溼度之類的環境條件發生變化時也應如此。再一個要求是，墨水在供給在書寫畫線時應流暢，不應有任何斷墨現象產生，所書寫的線條應有較高的對比度，且長期保持清晰。
為了滿足上述的要求，目前已有多種建議，但能夠充分滿足上述要求的建議至今尚未見到。
例如，人們提出過這樣一種用於書寫工具的墨水，在該墨水中使用了一種丙烯酸樹脂，從而使得墨水具有搖溶性(日本專利申請公開-49678/1982)，但是，這種墨水在用於上述(c)型原子筆時有一個缺點，它不能防止當原子筆尖直立時在筆尖處產生滴落現象。
本發明的一個目的是提供一種墨水直接填灌式原子筆，該筆可以滿足上述的要求，特別是提供一種具有良好防滴墨性能的原子筆。
本發明人經過認真細緻地研究後發現，如果在墨水中使用一種特定的交聯親水聚合物，這種聚合物在墨水中膨脹且以膠體狀態分散，同時膨脹的膠體顆粒的粒徑在一特定的範圍內，那麼，當該墨水與一原子筆尖結合使用且該筆尖中的圓珠和圓珠座之間的間隙在一特定範圍內時，上述目的可以通過這種合劑的協同作用而實現。因此，本發明正是在此認識的基礎上完成的。
也就是說，本發明包括下述方面1.一裝有水性墨水合劑的原子筆，其中的水性墨水合劑是這樣製成的，即，直接將(A)一種水性墨水合劑加入到(B)墨水貯存管中；在此，所說的水性墨水由(a)一水性介質、(b)一染料和(c)一含羧基的交聯親水聚合物組成，所說的交聯親水聚合物以膠體狀態膨脹和分散，粒徑為0.5至10.0μm，並且它是以一種含羧基單體和一種與該單體在需要時一起使用，並可共聚反應的單烯單體二者總量的0.5摩爾％或更大的量與一種可交聯的單體進行交聯，該可交聯的單體具有至少兩個可聚合反應的不飽合烴；而所說的貯存管與這樣一原子筆尖裝在一起，即在該原子筆尖中，圓珠和圓珠座之間的間隙在10.0至40.0μm之間。
2.按照段落1的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，所用墨水由5至90％的水(按重量)、0至50％的溼潤劑(按重量)、1至50％的染料(按重量)和0.1～2.0％的含羧基的交聯親水聚合物(按重量)構成。
3.按照段落1或2的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，待混合水的量為25至85％(按重量)。
4.按照段落1至3之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，含羧基的交聯親水聚合物是一種含羧基的單烯單體和可交聯單體的聚合物。
5.按照段落1至3之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，含羧基的交聯親水聚合物是由一種含羧基單體、一種可與該含羧基單體共聚反應的單烯單體以及所說可交聯的單體構成。
6.按照段落1至5之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，含羧基的已交聯親水聚合物是一種與一種或多種單體交聯的聚合物，在此，所說的單體從由一具有至少兩個未飽和基的聚乙二醇二乙烯基醚、一種烯丙基蔗糖和一種具有聚合功能的丙烯酸單體構成的族中選取的。
7.按照段落1至6之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，將一種抗腐蝕潤滑劑加入到墨水中。
8.按照段落1至7之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，將一種pH調節劑加入到墨水中。
9.按照段落1至8之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，將一種殺菌劑加入到墨水中。
10.按照段落1至9之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，一主要由潤滑脂構成以防止墨水通過一墨水貯存管尾部洩漏的塞子被插入到與墨水貯存管安裝原子筆尖一側相對的另一側中。
本發明的主要特徵在於，使用一種含羧基的已交聯的親水聚合物，該聚合物以粒狀膠體狀態膨脹和分散，粒徑為0.5至10.0μm，並且該聚合物是以一種含羧基單體和一種與該單體在需要時一起使用並可共聚反應的單烯單體二者之總量的0.5摩爾％或更大的量與一種可交聯的單體進行交聯，該可交聯的單體具有至少兩個可聚合反應的不飽和烴。
上述的交聯親水聚合物是一種這樣的聚合物即在該聚合物中，具有羧基的單體與可交聯的單體交聯，形成一種三維網狀結構。
用於形成上述的交聯親水聚合物的單體之例子包括含羧基單體，諸如丙烯酸、甲基丙烯酸、甲叉丁二酸、順丁烯二酐和延胡索酸，它們可以單獨地使用或以二種或更多種結合使用。另外，丙烯醯胺或乙烯吡咯烷酮也可以一起用作一種親水單體。
可交聯的單體的例子包括至少具有兩個不飽和基的烯烴基醚，諸如二甘醇雙乙烯基醚和聚乙二醇雙乙烯基醚、丙烯基蔗糖和具有聚合功能的丙烯酸單體諸如三甲。
在使用含羧基單體或者這種單體和可共聚反應的單體一起使用時，可共聚反應的單體的用量最好是0.5摩爾％或者以總單體量為基礎更多一些，以適於形成具有良好三維網絡結構的交聯親水聚合物且其能在墨水中膨脹並以膠體狀態分散。如果可交聯單體的量小於0.5摩爾％，而三維網絡結構將很弱，不能形成膨脹的膠體分散顆粒並且所形成的聚合物在墨水中不溶解，結果這種墨水易於以原子筆尖處滴落。
含羧基的單體和可交聯的單體相混合的例子如下。
(1)按重量11.8份丙烯醯(按摩爾為0.164份)和按重量0.3份(按摩爾為0.0016份)可交聯單體二甘醇雙乙烯醚，在此情況下，可交聯單體佔1.0摩爾％。
(2)按重量100份(按摩爾1.16份)的甲基丙烯酸單體和按重量2.5份(按摩爾0.012份)的二甘醇雙異丁烯酸基醚，此時，可交聯的單體大致為1.0摩爾％。(按摩爾0.020份)的順丁烯二酐和按重量0.6份(按摩爾0.00185份)的聚乙二醇雙乙烯基醚，在此，可交聯單體的含量大約為1.2摩爾％。
含羧基單體的共聚物和可交聯單體通常可以在一種該共聚物不能溶解的溶液中進行聚合反應而形成一種白色的粉末。這種粉末構成了可在墨水中以膠體狀態膨脹和分散的交聯親水聚合物。
用在本發明中的這種可在墨水中以膠體狀態膨脹和分散的交聯親水聚合物極其有效地改善了墨水的穩定性，使墨水成為一穩定的塑流液體。
可以用於本發明的水性介質的例子包括水和一種由水和潤溼劑構成的混合物。混合溼潤劑是為了防止水從墨水中蒸發，溼潤劑的例子包括水溶化合物，諸如乙烯甘醇、丙烯甘醇、丙三醇、二乙烯甘醇、三乙烯甘醇、二丙烯甘醇、硫代二甘醇、聚丙三醇、聚乙烯甘醇、聚丙烯甘醇、甲基溶纖劑、丁基溶纖劑、甲基卡必醇和乙基卡必醇。這些溼潤劑可以單獨使用，也可以二種或多種結合使用。水性介質的混合比例為按重量5％至90％的水和0至50％的溼潤劑，最好是25％至90％的水和0％至50％的溼潤劑，更好的是30％至85％的水和0％至50％的溼潤劑。
在本發明中，顏色被當作著色劑使用。顏料與染料相比可以提高書寫線條的對比度並且其有良好的抗水和抗尖性，可以長久地保持線條的清晰度。在此對於所使用的顏料沒有什麼特殊的限制，例如可以是有機顏料，無機顏料和螢光顏料，這些顏料可以單獨使用，也可以二者或多種結合使用。待混合顏料的量按重量最好在1％至50％的範圍。關於待混合顏料的量，無機顏料和有機顏料的量按重量在1％至50％的範圍，最好為1％至30％，而螢光顏料的量按重量在1％至50％的範圍，最好為5％至50％。
含羧基的聚合物用量按重量最好為0.1％至2.0％。如果膨脹膠體分散顆粒的數目較小，則在膨脹膠體分散顆粒和顏料之間的粒子相互作用就不充分，因此防止墨水從原子筆尖滴落的效果也就很弱。
另一方面，如果膨脹膠體分散顆粒的數目比需要的多，則在膨脹膠體分散顆粒和顏料之間的粒子相互作用就太強，從而使這種相互一作用在書寫時不能通過圓珠轉動所產生的剪切力而充分的破壞，結果導致使墨水流動變得不暢。
因此，在本發明中，用於在墨水中形成膨脹膠體顆粒的交聯親水聚合物之數目最好在0.1％-2.0％(按重量)的範圍內。
順便說一下，顏料具有的一個優點是，墨水可以很容易地利用一種水性顏料分散劑製造。
可用的抗腐蝕潤滑劑的例子包括含磷酸的表面活性劑、苯三唑和脂肪酸酯。裝有水性墨水合劑的原子筆之筆尖由一金屬圓珠和一圓珠座構成，並且由於墨水是水性的，因此灰塵往往附於圓珠妨礙圓珠的轉動。混合在墨水中的抗腐蝕潤滑劑不僅可以防止灰塵的生成，而且可以使原子筆的轉動變得光滑。待混合的抗腐蝕潤滑劑的數量最好在0.2至2.0％(按重量)。
此外，一種pH值調節劑可以以0.1至6.0％(按重量)的量被混合。這種pH值調節劑的例子包括單乙醯胺、二乙醯胺、三乙醯胺、N，N-雙甲基乙醯胺、N，N-二乙基胺乙醯胺、N，N-雙丁基醯乙醯胺和N-甲基胺二乙醯胺。
在墨水中膨脹和分散膠體狀態的交聯親水聚合物時，羧基的中和反應可以加速膨脹。因而，混合pH值調節劑是很有效的，在下面描述的例子中，多種胺都可以作為pH值調節劑加入。
在這種連繫中，當先前用鈉或類似物中和交聯親水聚合物的羧基所生成的鹽被利用時pH值調節劑也不總是必需的。
如果需要，可以在墨水中混合加入一種殺菌劑，以改善墨水的貯存性能。殺菌劑的例子包括1、2-苯基異噻唑啉、苯甲酸鈉和脫氫醋酸鈉。
本發明第二個特徵在於，在構成原子筆尖的圓珠與圓珠座之間的間隙是在10.0至40.0μm之間，並且這種原子筆尖與上述墨水結合使用。
根據實驗結果，如果膨脹的膠體分散顆粒的粒徑小於0.5μm，那麼這些顆粒幾乎被溶解，故墨水的滴落現象不能防止。如果粒徑大於10.0μm，那麼墨水很難流過墨水通道，使得墨水的流動性變壞。此外，如果原子筆尖中的上述間隙小於10.0μm，那麼儘管此對可以防止墨水的滴落現象但墨水的流動性變壞。如果間隙大於40.0μm，墨水將產生滴落現象，特別是在相對溼度超過90％的環境中，墨水的滴落現象是很容易看到的。
因而，墨水中膨脹的膠體分散顆粒的粒徑需在0.5至10.0μm的範圍，在構成原子筆尖的圓珠和圓珠座之間的間隙需在10.0至40.0μm的範圍。如果這兩個要求不能都得到滿足，那麼墨水將產生滴落現象，其流動性將變壞，由此原子筆就不能有良好的書寫性能。
這樣的效果在理論上並不能得到完全準確的解釋，但是，本發明人可以推定，如果膨脹的膠體分散顆粒的粒徑和原子筆尖中的間隙在適當的範圍，那麼當裝有水性墨水的原子筆未被使用時。原子筆尖中的間隙通過顆粒間的互相作用由膨脹的膠體分散顆粒封閉，從而防止了墨水從原子筆尖處滴落。另一方面，由於書寫時也就是圓珠轉動時有剪切力作用於墨水，故上述的互相作用被破壞，這樣墨水便可以通過原子筆尖中的間隙順利地流出來。
在本發明中，水性介質，顏料、交聯親水聚合物，如果需要的話，還有pH值調節劑、表面活性劑和殺菌劑是通過混合和分散製成墨水的，並且膨脹的膠體分散顆粒的粒徑調節是在分散過程中剪切攪拌完成的。分散過程可以由某種攪拌器或分散器完成。然而，在1000r.p.m或更低的低剪切攪拌過程中(即用均相分散器攪拌)，所製成的膠體顆粒的粒徑在上述範圍之外，而在3000r.p.m或更高的剪切攪拌過程中，所製成的膠體顆粒的粒徑在上述範圍之內。顆粒的粒徑可以通過一般的光學顯微鏡進行測定。
如

圖1所示，在圓珠和圓珠座之間的間隙可以這樣測定，即，在使原子筆頭1的頂部與一數字顯示器2接觸的同時，用一從原子筆尖尾部插入的針3推動圓球4，從而推動數字顯器進行測定。在附圖中，參照數碼6是一夾具，數碼7是一針的導軌，數碼8是一用於數字顯示器軸5的導軌。
本發明的原子筆尖可以歸類到傳統的圓錐形原子筆尖。這類筆尖具有一金屬圓珠和一用於接收容納圓珠的容納部分以及一管形原子筆尖，該管形原子筆尖中，圓珠被夾持在由一金屬管頂部構成的圓珠座中。按照書寫線條所需要的厚度，圓珠的直徑可以在0.3至0.6mm的範圍。
下面將參考一些例子對本發明進行詳細的描述。
(1)製備混合溶液混合溶液A下列材料被混合製備混合溶液A丙三醇(一種溼潤劑)30.0份(按重量)三乙醯胺(一種pH值調節劑) 1.8份(按重量)磷酸聚氧乙烯烷基醚(一種表面活性劑) 1.0份(按重量)1，2苯基異噻唑啉-3-1的10％丙二醇溶液(一種抗菌劑) 0.2份(按重量)離子交換水15.0份(按重量)混合溶液B下列材料被混合製備混合溶液B丙三醇(一種溼潤劑)20.0份(按重量)三乙醯胺(一種pH值調節劑) 0.8份(按重量)
磷酸聚氧乙烯烷基醚(一種表面活性劑)1.0份(按重量)1，2苯基異噻唑啉-3-1的10％丙二醇溶液(一種抗菌劑)0.2份(按重量)離子交換水 25份(按重量)混合溶液C下列物質被混合製備混合溶液C乙烯甘醇(一種溼潤劑)30.0份(按重量)三乙醯胺(一種pH值調節劑)0.8份(按重量)磷酸聚氧乙烯烷基醚(一種表面活性劑)1.5份(按重量)1，2苯基異噻唑啉-3-1的10％丙二醇溶液(一種抗菌劑)0.2份(按重量)離子交換水 17.1份(按重量)混合溶液D下列物質被混合製備混合溶液D乙烯甘醇(一種溼潤劑)10.0份(按重量)丙三醇(一種溼潤劑) 10.0份(按重量)三乙醯胺(一種pH值調節劑)0.8份(按重量)磷酸聚氧乙烯基醚(表面活性劑)1.5份(按重量)1，2苯基異噻唑啉-3-1的10％丙二醇溶液
(抗菌劑) 0.2份(按重量)離子交換水 27.1份(按重量)混合溶液E下列物質被混合製備成混合溶液E丙三醇(溼潤劑) 20.0份(按重量)N，N-二乙基胺乙醯胺(pH值調節劑) 0.8份(按重量)磷酸聚氧乙烯基醚(表面活性劑) 1.5份(按重量)1，2苯基異噻唑啉-3-1的10％丙二醇溶液(抗菌劑) 0.2份(按重量)離子交換水 27.1份(按重量)(2)墨水混合範例混合範例150.0份按重量的Chichicaca Color Red F-14(這是一種Mikumi Color Works有限公司生產的水性顏料分散液，其中的固體含量為16％)，2.6份按重量的離子交換水和0.4份按重量的已交聯的丙烯酸樹脂被加入到47.0份按重量的混合溶液B中，其中已交聯的丙烯酸樹脂是以一含羧基單體的1.2％(按摩爾)與一種可交聯的單體進行交聯的。接著，在50至60℃，通過一均相分散器以3000r.p.m攪拌分散20分鐘，從而製成一種紅色的墨水。
在此，墨水中的已交聯丙烯酸樹脂處於一種膠體分散的狀態，並且根據顯微鏡的觀察，其膠體的粒徑在1至2mm的範圍內。
混合範例2
50.0份按重量的Victoria Color Pink G23(這是一種MikumiColor Works有限公司生產的水性顏料分散液，其中的固體含量為40％)，1.6份按重量的離子交換水和0.4份按重量的已交聯的丙烯酸樹脂被加入到48.0按重量的混合溶液B中，其中已交聯的丙烯酸樹脂以一含羧基單體的0.8％(按摩爾)進行交聯的。接著完成與混合範例1一樣的步驟製成一種螢光粉紅色的墨水。
在此，墨水中的已交聯丙烯酸樹脂處於一種膠體分散的狀態，並且根據顯微鏡的觀察，其膠體的粒徑在1至2μm的範圍內。
混合範例350.0份按重量的Chichicaca Color Black F-10(這是一種Mikumi Color Works有限公司生產的水性顏料分散液，其中的固體含量為19％)，2.6份按重量的離子交換水和0.4份按重量的已交聯的丙烯酸樹脂被加入到47.0份按重量的混合溶液B中，其中已交聯的丙烯酸樹脂是以一含羧基單體的0.8％(按摩爾)與一可交聯的單體進行交聯的。接著通過攪拌充分潤溼已交聯的丙烯酸樹脂。隨後利用一種dinomill(鋯石頭的直徑為0.5至0.8mm)進行分散加工，由此製成黑色墨水。
在此，墨水中的已交聯丙烯酸樹脂處於一種膠體分散狀態，並且根據顯微鏡的觀察，其膠體的粒徑在0.5至1μm的範圍內。
混合範例450.0份按重量的Victoria Color Yellow G-20(這是一種Mikumi Color Works有限公司生產的水性顏料分散液，其中的固體含量為40％)，1.7份按重量的離子交換水和0.3份按重量的已交聯丙烯樹脂被加入到48.0份按重量的混合溶液A中，其中已交聯的丙烯酸樹是以一含羧基單體的0.4％(按摩爾)與一可交聯的單體進行交聯的。接著完成與混合範例1一樣的步驟，從而製成一種螢光黃的墨水。
根據顯微鏡觀察，墨水中的已交聯的丙烯酸樹脂已被溶解。
混合範例550.0份按重量的Victoria Color Green G-24C(這是一種Mikumi Color Works有限公司生產的水性顏料分散液，其中的固化含量為40％)，0.6份按重量的離子交換水和1.4份按重量的丙烯酸鹽共聚體乳化液被加入到48份按重量的混合溶液A中，其中乳化液具有30％的固化含量(按重量)，它不能與可交聯的單體交聯。隨後攪拌5分鐘，從而製成一種螢光綠的墨水。
根據顯微鏡的觀察，墨水中的丙烯酸鹽共聚物已被溶解。
混合範例650.0按重量的Chichicaca Color Black F-10(前面已作過說明)和0.4份按重量的已交聯的丙烯酸樹脂被加入到49.6份按重量的混合溶液C中，其中，已交聯的丙烯酸樹脂是以一含羧基單體的0.8％(按摩爾)與一可交聯的單體進行交聯的。接著完成與混合範例1一樣的過程，由此製成一種黑色的墨水。
在此，已交聯的丙烯酸樹脂在墨水中處於一種膨脹的膠體分散狀態，並且顯微鏡的觀察，其膠體粒徑在1至2μm的範圍內。
混合範例750.0份按重量的Chichicaca Color Red F-14(這是一種Mikumi Color Work有限公司生產的水性顏料分散液，其中的固體含量為16％)和0.4份按重量的已交聯的丙烯酸樹脂被加入到49.6份按重量的混合溶液D中，其中，已交聯的丙烯酸樹脂是一含羧基單體的1.2％(按摩爾)與一可交聯的單體進行交聯的。接著完成與混合範例1的過程，由此製成一紅色的墨水。
在此，已交聯的丙烯酸樹脂在墨水中處於一種膨脹膠體的分散狀態，並且根據顯微鏡的觀察，其顆粒在1至2μm的範圍內。混合範例850.0份按重量的Chichicaca Color Blue F-21(這是一種Mikumi Color Works有限公司生產的水性顏料分散液，其中的固體含量為25％)和0.4份按重量的已交聯的丙烯酸樹脂被加入至49.6份按重量的混合溶液E中，其中，已交聯的丙烯酸樹脂是以一含羥基單體的0.8％(按摩爾)與一可交聯的單體進行交聯的。接著完成與混合範例1一樣的程序，由此製成一種藍色墨水。
在此，已交聯的丙烯酸樹脂處於一種膨脹的膠體分散狀態，並且根據顯微鏡的觀察其粒徑在1至2μm範圍之內。
(3)原子筆尖的範例現有的原子筆尖一般都是錐形的原子筆尖。在這種原子筆尖中，由硬金屬製成的圓珠被安裝在一由不鏽鋼製成的圓珠容納件的圓珠座上，並且在圓珠和圓珠容納件之間的間隙(該間隙對應於原子筆尖的圓珠前/後移動量)是用一種與上述測定一樣的方式測定的。根據測量值，原子筆尖被劃分為下述類別類別A—圓珠直徑為0.7mm，間隙在7-8μm的範圍內。
類別B1—圓珠直徑為0.5mm，間隙在15至25μm的範圍內。
類別B2—圓珠直徑為0.7mm，間隙在15至25μm的範圍內。
類別C—圓珠直徑為0.5mm，間隙在25至35μm的範圍內。
類別D—圓珠直徑為0.5mm，間隙超過40μm。
下面將描述由上述的混合範例和原子筆尖範例製造原子筆的範例。
範例1從B1類別的原子筆尖的範例中選取5介圓筆尖，將該筆尖分別安裝在內徑為4mm的墨水貯存管上，在每個墨水貯存管中加入1.2克的混合範例1中的墨水。然後在每個墨水貯存管的尾部插入主要由油脂構成的後防洩漏塞，由此製成5個水性原子筆。
範例2至6在從類別B1、B2和C的原子筆尖範例中選擇出的原子筆尖(每個類別選擇5個筆尖)充入混合範例2、3和6至8中的墨水，以與範例1一樣的方式製成表1所示的原子筆範例2至6。
比較範例1至11以與範例1同樣的方式將範例1至8的墨水充入到從類別A1、B1和D的筆尖範例選擇出的原子筆尖中(每組選擇5個)，由此製成表1所示比較範例的、裝有水性墨水合劑的原子筆。
對於如此製成的裝有水性墨水合劑的原子筆而言，現已對其書寫性能和防滴落性能進行了評價。書寫性能按O狀態和X狀態劃分。在O狀態，不得出現任何線條缺墨現象，在X狀態，線條出現肉眼看得見的缺墨現象。防滴墨性能的評估是這樣進行的，即每個筆尖都放置在20℃，相對溼度90％的條件下長達2個小時，並且筆尖垂直向下，此外，肉眼觀察墨水通過筆尖的洩漏情況。本發明的原子筆尖被分成沒有出現滴墨的O狀態和出現滴墨的X狀態的結果見表1。
表1墨水 原子筆尖 性能混合範例 粒徑圓珠直徑間隙書寫性能滴墨(μm) (mm)範例1 11-2 0.5 類別B1 ○○範例2 21-2 0.7 類別B2 ○○範例3 30.5-1 0.5 類別B1 ○○範例4 61-2 0.5 類別B1 ○○範例5 71-2 0.7 類別B2 ○○範例6 81-2 0.5 類別C ○○混合範例1 11-2 0.7 類別A × ○混合範例2 11-2 0.5 類別D ○×混合範例3 21-2 0.7 類別A × ○
表1(續)墨水原子筆尖 性能混合範例 粒徑圓珠直徑 間隙書寫性能滴墨(μm)(mm)混合範例421-2 0.5 類別D ○×混合範例530.5-10.7 類別A × ○混合範例630.5-10.5 類別D ○×混合範例74溶解 0.5 類別B1 ○×混合範例85溶解 0.5 類別B1 ○×混合範例961-2 0.7 類別A × ○混合範例10 71-2 0.5 類別D ○×混合範例11 81-2 0.7 類別A × ○
正如從上述表中可以看見的那樣，當本發明的原子筆使用粒徑為0.5至10.0μm且由交聯親水聚合物構成的膨脹膠體分散顆粒，並且構成其筆尖的圓珠與圓珠容納件間的間隔為10.0至40.0μm時，不會出現滴墨現象且書寫性能也極佳。
就本發明的裝有水性墨水合劑的原子筆而言，墨水的流動性良好，線條既不缺墨也不斷續。另外，書寫線條的對比度也很強，線條可以長時間地處於清晰狀態。此外，防滴墨性能也很好。
圖1是一示意圖，表示了原子筆尖的間隙測量的方法。
符號說明1—原子筆尖 5—數字顯示器軸2—數字顯示器6—夾具3—針7—針導軌4—圓珠 8—數字顯示器軸導軌
權利要求
1.一種裝有水性墨水合劑的原子筆，其中的水性墨水合劑是這樣製成的，即，直接將(A)一種水性墨水合劑加入到(B)一個墨水貯存管中；在此，所說的水性墨水由(a)一種水性介質、(b)一種顏料和(c)一種含羧基的已交聯的親水聚合物構成，所說的交聯親水聚合物以膠體狀態膨脹和分散，粒徑為0.5至10.0μm，並且它是以一種含羧基單體和一種與該單體在需要時共同使用，並可共聚反應的單烯單體，二者之總量的0.5摩爾％或更大的量與一種可交聯的單體進行交聯，該可交聯的單體具有至少兩個可聚合反應的不飽和烴；而所說的貯存管與這樣一種原子筆尖裝在一起，即在該原子筆尖中，圓珠和圓珠座之間的間隙在10.0至40.0μm之間。
2.按照權利要求1的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，所用的墨水由5至90％的水(按重量)，0至50％的溼潤劑(按重量)、1至50％的顏料(按重量)和0.1至2.0％(按重量)的含羧基的交聯親水聚合物(按重量)構成。
3.按照權利要求1或2的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，待混合水的量為25至85％(按重量)。
4.按照權利要求1至3之一的具有水性墨水合劑的原子筆，其中，含羧基的已交聯親水聚合物是一種含羧基的單烯單體和可交聯單體的聚合物。
5.按照權利要求1至3之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，含羧基的已交聯親水聚合物是由一種含羧基單體，一種可與該含羧基單體共聚反應的單烯單體，以及所說的可交聯單體構成。
6.按照權利要求1至5之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，含羧基的已交聯親水聚合物是一種與一種或多種單體交聯的聚合物，在此，所說的單體從由具有至少兩個未飽和基的聚乙二醇二乙烯基醚、一種烯丙基蔗糖和一種具有聚合功能的丙烯酸單體構成的族中選取的。
7.按照權利要求1至6之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，將一種抗腐蝕潤滑劑加到所說的墨水中。
8.按照權利要求1至7之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，將一種pH值調節劑加入到所說的墨水中。
9.按照權利要求1至8之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，將一種抗菌劑加入到所說的墨水中。
10.按照權利要求1至9之一的裝有水性墨水合劑的原子筆，其中，一主要由潤滑樹脂構成以防止墨水通過墨水貯存管尾部洩漏的塞子7被插入到與墨水貯存管安裝原子筆尖一側相對的另一側中。
全文摘要
本發明的目的是提供一種裝有水性墨水合劑的原子筆，它可直接注入墨水，並具有防滴落功能和極佳的書寫性能。水性墨水合劑原子筆按如下製成，即直接將(A)一種水性墨水合劑加入到(B)一個墨水貯存管中；其中，水性墨水由(a)一種水性介質、(b)一種顏料、(c)一種含羧基的已交聯的親水聚合物構成，貯存管與這樣一種原子筆尖裝在一起，即在該原子筆尖中，圓珠和圓珠座之間的間隙在10.0至40.0μm之間。
文檔編號B43K1/08GK1121874SQ95102909
公開日1996年5月8日 申請日期1995年2月10日 優先權日1994年2月10日
發明者山本剛志, 杉本康之, 若木格, 村形伸一, 村田保三 申請人:派拉特株式會社