连接部件和使用了该连接部件的圆珠笔.pdf

本发明提供一种连接部件，所述连接部件用于连接圆珠笔所具有的墨水容纳部件和圆珠笔笔尖，并且所述连接部件作为构成材料而含有树脂，所述树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的共聚物。由此，尤其是能够提供在透明性和阻气性这两种特性方面足够好的用于圆珠笔的连接部件。

1.  一种连接部件，所述连接部件用于连接圆珠笔所具有的墨水容纳部件和圆珠笔笔尖，
并且，所述连接部件作为构成材料而含有树脂，所述树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的共聚物。

2.  一种圆珠笔，包括：墨水容纳部件；圆珠笔笔尖；以及连接部件，所述连接部件连接所述墨水容纳部件和所述圆珠笔笔尖；
并且，所述连接部件作为构成材料而含有树脂，所述树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的共聚物。

3.  如权利要求2所述的圆珠笔，其中，
所述圆珠笔笔尖为金属制的笔尖。

4.  如权利要求3所述的圆珠笔，其中，
所述圆珠笔为水性圆珠笔。

连接部件和使用了该连接部件的圆珠笔
技术领域
本发明涉及连接部件和使用了该连接部件的圆珠笔。
背景技术
以往，作为用于连接圆珠笔所具有的墨水容纳部件与圆珠笔笔尖的连接部件，有专利文件1、2所公开的部件。在专利文件1中，提出了一种尾塞(连接部件)，该尾塞为聚对苯二甲酸丁二醇酯(以下称为“PBT”)树脂的注射模塑成形品。根据该专利文件1，通过使用上述的PBT，可以避免由于压入连接时的压力而产生的龟裂(クラツク)、破裂(割れ)、以及高温环境下的变形，并且能够抑制气体分子透过。
另外，专利文件2所记载的连接部件(笔杆)是由聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)树脂成形形成的。根据该专利文件2，上述连接部件不仅具有透明性，并且耐热性、耐冲击性良好，能够充分地防止墨水的蒸发或泄漏，不会损害作为笔具或涂具的功能。
专利文件1：日本专利文件特开2005-288863号公报；
专利文件2：日本专利文件特开平9-85160号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
然而，本发明的发明者对记载在专利文件1中的连接部件仔细地进行了研究之后判断出：在专利文件1中提出的连接部件的透明性不充分，并且防止水蒸气透过的特性(以下称为“水蒸气阻隔性”)未必称得上优良。在连接部件的透明性不充分的情况下，难以确认变少了的墨水的余量，并且也难以设计出多种多样的外观。另外，在连接部件的水蒸气阻隔性不好的情况下，由于包含在墨水中的水分会从连接部件向外部挥发，因此会发生墨水粘稠度上升等情况。
另外，本发明的发明者也对记载在专利文件2中的连接部件进行了研究，结果发现专利文件2所公开的连接部件的成形性称不上优良。由于连接部件连接墨水容纳管和直径比所述墨水容纳管小的笔尖，因此形状比墨水容纳管复杂。因此，如专利文件2所记载的成形性不好的连接部件在成形时会产生白化现象。结果，不仅连接部件的透明性差，而且机械强度也不能说是足够的。
填充在墨水容纳管中的墨水必须经由连接部件内侧的空间而从圆珠笔笔尖的顶端排出。另外，如上所述，连接部件的形状比墨水容纳管复杂，并且与单位容积的墨水的接触面积大。由此，连接部件对墨水的各种特性的影响比墨水容纳管大。因此，为了抑制被排出的墨水的各种特性的劣化，要求连接部件具有很好的阻气性，其中该阻气性是指防止气体从连接部件的内侧向外部或者从外部向内侧透过的特性。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种用于圆珠笔的连接部件和具有该连接部件的圆珠笔，所述连接部件尤其是在透明性和阻气性这两种特性方面足够好。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明提供一种连接部件，所述连接部件用于连接圆珠笔所具有的墨水容纳部件和圆珠笔笔尖，所述连接部件作为构成材料而含有树脂，所述树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下记作“PET”)和聚萘二甲酸乙二醇酯(以下记作“PEN”)的共聚物。
本发明的连接部件在透明性和阻气性这两种特性方面非常优良。虽然其具体的主要原因还不明确，但是本发明的发明者认为主要有下述原因。即，PEN为结晶性高的树脂，并且连接部件具有复杂的形状。因此，如果使用仅由PEN形成的树脂并通过注射模塑成形等来进行连接部件的成形，则在流动性高的部分PEN的取向性变高，会形成结晶。结果，产生了白化现象，透明性降低，并且该白化部分的机械强度降低。在本发明中，通过使PEN与PET共聚来减弱PEN的结晶性，由此充分地抑制了上述白化现象。
另外，本发明的发明者们对仅由PET形成的连接部件也进行了研究。然而，发现仅由PET形成的连接部件与仅由PBT形成的连接部件一样，阻气性不够好，无法达到本发明的上述目的。本发明的连接部件通过使PET与PEN共聚，补偿了PET的阻气性，结果不仅能够抑制白化现象，并且阻气性也足够高。在阻气性中，该连接部件的水蒸气阻隔性尤其好。
本发明的连接部件通过与PET共聚来降低PEN原本具有的高的结晶性。因此，机械强度比仅由PEN形成的连接部件高。另一方面，通过与PEN共聚，减弱了容易产生加热和/或吸湿劣化的PET的特性，因此本发明的连接部件不易产生经时破裂。如上所述，由于本发明是均衡地提高了所需要的各种特性的连接部件，因此可以说与以往的连接部件相比是非常有用的连接部件。
本发明提供一种圆珠笔，所述圆珠笔包括：墨水容纳部件；圆珠笔笔尖；以及连接部件，所述连接部件连接所述墨水容纳部件和所述圆珠笔笔尖；并且，所述连接部件作为构成材料而含有树脂，所述树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的共聚物。
本发明的圆珠笔由于具有上述本发明的连接部件，因此能够容易地确认墨水的余量，并且从色彩的角度出发，能够采用多种多样的设计。并且，该圆珠笔能够抑制由于墨水中的水分的挥发、以及来自外部气体的水蒸气或氧气的侵入而产生的墨水的劣化，并且能够防止随着加热和/或吸湿而产生的连接部件的经时劣化。另外，本发明的圆珠笔在通过将连接部件压入到墨水容纳管的内壁中来连接两者的情况下，能够抑制在连接部件上产生龟裂或者破裂。
在本发明的圆珠笔中，上述圆珠笔笔尖也可以是金属制笔尖。如果来自外部气体的氧气溶入到墨水中，则金属制的圆珠笔笔尖容易生锈。但是，本发明的圆珠笔由于充分地抑制了氧气经由连接部件而溶入到墨水中，因此能够充分地防止圆珠笔笔尖生锈。
在圆珠笔笔尖为金属制笔尖的情况下，本发明的圆珠笔可以是水性圆珠笔。在这种情况下，由于墨水中的水分和从外部气体溶入的氧气，圆珠笔笔尖更容易生锈。尤其是由于从墨水中蒸发的水蒸气容易滞留在圆珠笔笔尖与连接部件的连接部分，因此一旦氧气透过了连接部件，会引起腐蚀反应，由此导致容易生锈。然而，本发明的圆珠笔能够充分地抑制透过连接部件的氧气的量，因此能够更加充分地防止圆珠笔笔尖生锈。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种用于圆珠笔的连接部件和具有该连接部件的圆珠笔，所述连接部件尤其是在透明性和阻气性这两种特性方面足够好。
附图说明
图1是表示本发明的优选实施方式的圆珠笔的简要的截面图；
图2是表示本发明的优选实施方式的圆珠笔所具有的圆珠笔笔尖的简要的截面图；
图3是表示本发明的比较例和实施例的连接部件的一部分的照片；
图4是表示本发明的比较例的连接部件的一部分的截面的照片；
图5是表示本发明的实施例的连接部件的一部分的截面的照片。
标号说明：
10圆珠笔
11圆珠笔笔尖
12连接部件
13墨水容纳管
14倒流防止体
15水性墨水
具体实施方式
以下，根据需要参照附图对本发明的优选实施方式进行详细的说明。在附图中，对同一要素标注同一标号并省略重复的说明。另外，在没有特殊说明的情况下，上下左右等位置关系基于附图中所示的位置关系。并且，附图的尺寸比例不限于图示的比例。
图1是表示本发明的优选实施方式的圆珠笔的一部分的简要的截面图。后述的圆珠笔笔尖11的部分为正面图。该圆珠笔10为水性圆珠笔并包括：中空的圆筒状的墨水容纳管13、圆珠笔笔尖11、以及连接该墨水容纳管13和圆珠笔笔尖11的连接部件12。在这些部件的内侧填充有水性墨水15。另外，在墨水容纳管13中，在水性墨水15的与连接部件12相反的一侧以与水性墨水15邻接的状态容纳有倒流防止体14。并且，虽然未进行图示，但是在墨水容纳管13的与连接部件12相反一侧的端部具有防止水性墨水15和倒流防止体14漏出的尾塞。
以下，对圆珠笔10的各构成要素进行说明，除了连接部件12以外的构成要素可以使用通常在圆珠笔中使用的构成要素。
水性墨水15可以是以水为溶剂并含有颜料或燃料等着色剂的通常的水性墨水，也可以是水性中性(gel)墨水。在水性墨水15为水性中性墨水的情况下，含有用于提供剪切变稀指数(shear-thinning index)的各种成分。
作为墨水容纳部件的墨水容纳管13可以使用由聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚缩醛、聚碳酸酯等形成的部件。另外，倒流防止体14的形状只要是中空的筒状即可，对其没有特殊的限制，例如可以是圆筒状等形状。
图2是表示圆珠笔笔尖11的内部构造的简要的截面图。圆珠笔笔尖11在其顶端部11A的周面上包括以顶端变细的方式直径向其轴心缩小的锥部111、以及与该锥部111的大直径侧(后方)连续地形成并与轴心平行的圆筒部11B。另外，在锥部111的小直径侧设置有凹状的圆珠壳体11C，转印圆珠112插入到该圆珠壳体11C中，并且在锥部111的小直径侧设置有朝向该圆珠壳体11C的底面中心贯穿的墨水通路11D。
并且，在转印圆珠112的后方设置有对该转印圆珠112向前方施力的例如弹簧等施力部件115。通过施力部件115的弹力将转印圆珠112压靠在圆珠壳体11C内的朝向内侧的顶端边缘，由此防止了笔尖顶端的墨水垂落或空气的侵入等。
在本实施方式中，构成圆珠笔笔尖11的各部件的材料的至少一部分为金属。作为这样的金属材料，只要是以往用于圆珠笔笔尖的金属材料即可，对其没有特殊的限制，例如可以使用不锈钢。
连接部件12为筒状，具有水性墨水15能够在其内侧的空间中流动的形状。该连接部件12通过将其一端压入到墨水容纳管13的内侧而与墨水容纳管13连接。另外，在连接部件12的另一端的内侧压入了圆珠笔笔尖11的一端，由此连接了连接部件12和圆珠笔笔尖11。这些通过压入实现的连接防止了水性墨水15从连接部件12与墨水容纳管13之间的连接部、以及连接部件12与圆珠笔笔尖11之间的连接部泄漏。
连接部件12由树脂材料形成。但是，在不损害本发明的效果的范围内也可以含有微量的树脂材料以外的成分。形成连接部件12的树脂含有PET和PEN的共聚物(以下称为“PET-PEN共聚物”)，其中PET具有由下式(1)表示的重复单元，PEN具有由下式(2)表示的重复单元。
【化学式1】

PET-PEN共聚物可以通过按照通常使用的方法在PET和PEN共存的状态下进行加热以使两者共聚来合成。PET和PEN可以采用通常用于注射模塑成形、挤压成形的普通材料，可以购入市场上销售的产品。作为这样的市场上销售的产品，例如作为PEN有帝人化成社制造的商品名称为“TeonexTN8056S”的产品。另外，作为PET，例如有帝人化成社制造的商品名称为“PET TR系列”的产品、以及WinTech Polymer公司制造的商品名称为“FR-PET CN系列”的产品。单独使用这些产品中的一种或者组合使用两种以上的产品。
在该PET-PEN共聚物中，虽然对由上式(2)表示的重复单元相对于由上式(1)表示的重复单元的摩尔比(PEN/PET)没有特殊的限制，但优选的是1/9～4/6，更加优选的是15/85～30/70。通过使该摩尔比处于上述数值范围内，能够更加均衡地提高连接部件12的透明性和阻气性这两方面的特性。
PET-PEN共聚物的特性粘度(limiting viscosity)优选的是0.5～1.2，更加优选的是0.6～0.9。如果该特性粘度小于0.5，则连接部件12的机械强度降低，具有容易产生龟裂的趋势。另外，如果特性粘度超过1.2，则由于粘度变高而具有难以成形为连接部件12的趋势。
从更可靠地发挥本发明的效果的观点来看，在形成连接部件12的树脂的全部质量中PET-PEN的组成比率优选的是80～100质量％。在连接部件12含有PET-PEN共聚物以外的树脂的情况下，作为该树脂，例如有聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯、聚乙烯等。
连接部件12是通过注射模塑成形、挤压成形等通常的树脂成形方法制造的。在连接部件是通过注射模塑成形来制造的情况下，在金属模具内树脂的流动状态容易改变。因此，如果作为连接部件的树脂原料而只使用PEN，则在流动速度上升的部分、例如流路截面积急剧变小的部分会出现PEN结晶的问题。结果会导致连接部件的该部分白化而造成透明性降低，并且机械强度降低。然而，通过将PET-PEN共聚物用作形成本发明的连接部件(例如连接部件12)的材料，能够充分地防止流动速度上升的部分的白化现象，并且能够抑制机械强度的降低。特别是当通过注射模塑成形来获得连接部件12时，在将树脂原料从针点浇口注入到金属模具内的情况下，该效果会更加显著地显现出来。
根据上面说明的本发明的优选实施方式的圆珠笔10，通过使用PET-PEN共聚物来作为连接部件12的构成材料，抑制了连接部件12的白化现象的发生，并获得了非常良好的透明性。结果，即使在水性墨水15的余量变少、其液面位于连接部件12的内侧的情况下，也能够容易地确认墨水余量。另外，通过使用PET-PEN共聚物来作为构成材料，连接部件12的机械强度变得足够高。因此，特别是能够充分地防止在连接部件12的被压入到墨水容纳管13内的部分上或者在连接部件12的压入了圆珠笔笔尖11的部分上发生龟裂或破裂。
并且，在圆珠笔10中，当构成圆珠笔笔尖11的各部件的材料的至少一部分为金属时，能够抑制该金属部件生锈。这是由于：特别是在圆珠笔10为非加压式圆珠笔的情况下，能够抑制氧气经由连接部件12从外部侵入到水性墨水中。圆珠笔笔尖11生锈的情况应该是在与连接部件12的连接部分处特别显著。这是由于从水性墨水15中蒸发的水蒸气会滞留在该连接部分并与氧气发生腐蚀反应。然而，在该圆珠笔10中，使用PET-PEN共聚物来作为连接部件12的构成材料，由此能够防止氧气的侵入，因此能够充分地抑制该连接部分生锈。
另外，由于在圆珠笔10为加压式圆珠笔的情况下也能够防止水性墨水15中的水等挥发成分透过连接部件12泄漏到外部，因此水性墨水15的粘度不易上升。
并且，通过采用PET-PEN共聚物来作为构成材料，还能够充分地降低连接部件12的吸湿性。结果，与仅由PET形成的连接部件相比，能够抑制伴随着经时劣化而产生的破裂或龟裂。
以上对本发明的优选实施方式进行了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式。本发明可以在不脱离其主要技术思想的范围内进行各种变形。例如，本发明的圆珠笔可以是代替水性墨水15而填充了油性墨水或油性中性墨水的油性圆珠笔，也可以是填充了修改液的修改用的圆珠笔。
另外，也可以用不包括金属部件的圆珠笔笔尖来代替具有金属部件的圆珠笔笔尖11。并且，也可以用不包括施力部件的圆珠笔笔尖来代替具有施力部件115的圆珠笔笔尖11。并且，本发明的圆珠笔也可以采用以下方式：作为中芯而具有墨水容纳管13，并且在该墨水容纳管13的外径侧还设置有主体轴。
实施例
以下，通过实施例来更加详细地说明本发明，但是本发明并不限于这些实施例。
(比较例1)
通过通常的注射模塑成形制造了具有与图1所示的截面形状相同的截面形状的连接部件。作为其构成材料而使用了PEN，注射模塑成形用的金属模具使用了具有针点浇口的模具。图3表示了所获得的连接部件的照片。图3的上侧表示的连接部件为本比较例的连接部件。另外，图4表示了将该连接部件以通过浇口部(相当于金属模具的针点浇口的部分)的方式切断后露出的截面的放大照片。通过图4，确认了本比较例的连接部件发生了龟裂。
然后，通过通常使用的方法制造了将所获得的连接部件作为构成部件的加压式水性圆珠笔。所获得的水性圆珠笔具有与图1所示的圆珠笔相同的截面形状。
(实施利1)
作为连接部件的构成材料，使用了PET-PEN共聚物(PET：帝人化成社制造的商品名称为“TeonexTN8056S”的产品，PEN：帝人化成社制造的商品名称为“TR8580HP”的产品，PET/PEN＝8/2(质量比))来代替PEN，除此之外与比较例1同样地获得了连接部件。图3表示了所获得的连接部件的照片。图3的下侧表示的连接部件为本实施例的连接部件。通过图3确认了：与上述比较例的连接部件相比，本实施例的连接部件的白化被显著地抑制了。
另外，图5表示了将该连接部件以通过浇口部的方式切断后露出的截面的放大照片。通过图5确认了本实施例的连接部件未发生龟裂。
然后，通过通常的方法制造了将所获得的连接部件作为构成部件的加压式水性圆珠笔。所获得的水性圆珠笔具有与图1所示圆珠笔相同的截面形状。
[阻气性的评价]
首先，如上所述地制造了各10支比较例1和实施例1的水性圆珠笔。事先测量了填充了的水性墨水的质量。然后，测量了所获得的水性圆珠笔的质量。然后，将该水性圆珠笔在大气中并在60℃下放置2～8周，分别测量了在经过2周、4周、8周之后的质量，结果不管哪一个质量都减少了。假设质量减少是由于挥发性的气体成分从所填充的水性墨水中向圆珠笔外部泄漏而导致的，由此以百分比计算出了水性墨水的质量减少率。将其结果和10支水性圆珠笔的质量减少率的算术平均值表示在表1中。
[表1]

产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种用于圆珠笔的连接部件和具有该连接部件的圆珠笔，所述连接部件尤其是在透明性和阻气性这两种特性方面足够好。