JP7680933B2 - 水変色性シート用筆記体セット - Google Patents

Description

本発明は水変色性シート用筆記体セットに関する。更に詳細にはシート状の水変色体に水を付着させるペンと、そのペンを保持するホルダーとを有した水変色性シート用筆記体セットに関する。

従来より、非吸水状態で不透明であり、吸水状態で透明化する、低屈折率顔料をバインダー樹脂に分散状態に固着させた多孔質層を着色層上に配して水変色性シートを構成し、前記多孔質層の表面に筆記体等により水を付着させて任意の水変色像を形成し、下層の着色層を透視させて有色の筆記像を視覚させる試みは、周知であり、多数の提案（先行文献１（特公昭５０－５０９７号公報など））が開示されており、玩具あるいは教習材として実用化されている。

また、前述の水変色性シートでは、水を収容する容器と、その水が浸透されるペン先とを有したペンが用いられる。前記ペン先は、弾力性に富み水変色体の表面を傷つけ難いことから、例えばポリエステル繊維やポリアミド繊維の樹脂加工体、あるいは天然毛による毛筆や羊毛フェルト等により形成される。しかしながら、これらのペン先は、長期に渡り水分が付着し続けた場合や指などの汚れが付着した場合にはカビが発生する虞があり、また、水分によりホコリなどのゴミが付着し易くなることから、使用後は、ペンから水を抜き取ると共に、水が浸透したペン先を乾燥させることが望ましい。

従って、ペン先の保護の観点では、キャップでペン先を被覆することが効果的ではあるが、ペン先全体を密封してしまうようなキャップを被せる構造は、カビの発生の点で適していない。この課題については、例えば先行文献２（国際公開第２０１９／２３０６２３号）でも開示されている。

特公昭５０－５０９７号公報 国際公開第２０１９／２３０６２３号

本発明の目的は、ペン先におけるカビの発生やゴミの付着を防止しながら、ペン先を保護することができ、更にペンと一緒に複数の水変色性シートを一纏めにした状態で携行することができる水変色性シート用筆記体セットを得ることである。

本発明は、
「１．ホルダーと該ホルダーに装着されるペンとで構成される水変色性シート用筆記体セットであって、
前記ホルダーが、下方の円弧部と該円弧部から上方へ向かい平行に延びる二つの直線部とを有した断面Ｕ字状の半筒部が設けられ、前記半筒部の一端側に複数の水変色性シートを纏めるシートリングが結合され、前記半筒部の他端側の直線部に相対向する二つの係止部が形成された内鍔を有し、
前記ペンが、水を収容する容器と、該容器に連通し前記水が浸透されるペン先とを有し、前記容器の前方に溝部が形成され、
前記ペンを前記ホルダーに挿着した際に、前記ペンのペン先が前記ホルダーの半筒部に収納されると共に、前記ホルダーの内鍔で前記ペンの溝部が支持され、且つ前記係止部で前記ペンを狭持して前記ペンが前記ホルダーに固定されることを特徴とした水変色性シート用筆記体セット。
２．前記ホルダーにおける内鍔の二つの係止部が、該内鍔に形成した相対向する二つの凸部であることを特徴とした前記１項に記載の水変色性シート用筆記体セット。
３．前記ホルダーの半筒部が、他端部側から一端部側に向かい漸次拡幅されることを特徴とした前記１項または前記２項に記載の水変色性シート用筆記体セット。
４．前記容器の溝部の後方に、前記ホルダーの半筒部の内巾より広く形成した大径部が設けられたことを特徴とした前記１項ないし前記３項のいずれか１項に記載の水変色性シート用筆記体セット。」である。

前記ホルダーの半筒部の直線部は、ペンを挿着した状態で、少なくともペン先が半筒部内に収まる寸法で形成する。ホルダーの半筒部の他端側に設ける内鍔は、ペンの溝部に係合するよう形成する。内鍔に形成される相対向する二つの係止部は、ペンを狭持する凸部や凹部などとする。尚、係止部を相対向する二つの凸部とする場合には、ホルダーにペンを挿着した状態で、二つの凸部でペンが狭持され、且つ円弧部に位置する鍔部でペンがホルダーに固定されるようにする。係止部を相対向する二つの凹部とする場合には、ホルダーにペンを挿着した状態で、二つの凹部がペンを狭持できるように、凹部の形状をペンの外形形状に合わせるとよい。円弧部の内径は、半筒部に挿着されるペンの外径より大きく形成する。円弧部から上方へ向かい平行に延びる二つの直線部の隙間は、挿着されるペンの前方の外径より大きいか若干小さく形成する。但し、若干小さく形成する場合には、互いに弾性変形しながら離間できるよう二つの直線部の長さを設定する。
シートリングの形状は特に限定されないが、例えば一部が離間する円環状に形成し、離間する両端部に係脱可能な係止爪と係止孔とを設け、前記両端部の反対側に位置するシートリングの中間部と、前記半筒部の一端側における円弧部の中間部とを結合させることで、結合部をコンパクトにすることが可能となる。
ペン先の形状は特に限定されないが、先端を丸めたり、先端が弾性変形するようにすると、水変色性シートが傷つき難く、また筆記し易くなる。

ペン先の材質は、例えばポリエステル繊維やポリアミド繊維の樹脂加工体、あるいは天然毛による毛筆や羊毛フェルト等が挙げられる。
容器の材質は、例えばポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリカーボネートなどの樹脂、あるいは金属やガラス等が挙げられる。
ホルダーの材質は、例えばポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリカーボネート等が挙げられる。尚、半筒部へのペンの挿入や、シートリングの開閉時に柔軟に弾性変形し易くするには、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートが好適である。

前記水変色性シートは、変色部が、多孔質層により構成される変色層であり、多孔質層が、低屈折率顔料をバインダー樹脂に分散状態に固着させた層であり、支持体は、撥水層や変色部が形成可能な材質であれば特に限定されるものではなく、例えば、紙、合成紙、プラスチックフィルム（シート）や、編物、織物、不織布等の布帛、合成皮革、レザー、プラスチック（成形物）、金属、ガラス、陶磁器、木材、石材等が挙げられる。
前記支持体の形状は特に限定されるものではなく、平面形状、シート状の他、曲面や凹凸を有する形状であってもよい。

前記多孔質層としては、低屈折率顔料をバインダー樹脂と共に分散状態に固着させた、非吸液状態で不透明であり吸液状態で透明化する層である。
前記低屈折率顔料としては、珪酸及びその塩、バライト粉、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、石膏、クレー、タルク、アルミナホワイト、炭酸マグネシウム等が挙げられる。

前記低屈折率顔料は、屈折率が１．４～１．８の範囲にあり、液体を吸液すると良好な透明性を示すものである。
尚、前記珪酸の塩としては、珪酸アルミニウム、珪酸アルミニウムカリウム、珪酸アルミニウムナトリウム、珪酸アルミニウムカルシウム、珪酸カリウム、珪酸カルシウム、珪酸カルシウムナトリウム、珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウム、珪酸マグネシウムカリウム等が挙げられる。
前記低屈折率顔料の粒径は特に限定されるものではないが、０．０３～１０．０μｍのものが好適に用いられる。また、前記低屈折率顔料は二種以上を併用することもできる。
尚、好適に用いられる低屈折率顔料としては珪酸が挙げられる。

前記珪酸は、乾式法により製造させる珪酸（以下、乾式法珪酸と称する）であってもよいが、湿式法により製造される珪酸（以下、湿式法珪酸と称する）が好適である。
この点を以下に説明する。
珪酸は非晶質の無定形珪酸として製造され、その製造方法により、四塩化ケイ素等のハロゲン化ケイ素の熱分解等の気相反応を用いる乾式法によるものと、珪酸ナトリウム等の酸による分解等の液相反応を用いる湿式法によるものとに大別される。
乾式法珪酸と湿式法珪酸とでは構造が異なり、前記乾式法珪酸は珪酸が密に結合した構造であるのに対して、湿式法珪酸は、珪酸が縮合して長い分子配列を形成した構造部分を有している。
従って、湿式法珪酸は乾式法珪酸と比較して分子構造が粗になるため、湿式法珪酸を多孔質層に適用した場合、乾式法珪酸を用いた系と比較して乾燥状態における光の乱反射性に優れ、常態での隠蔽性が大きくなるものと推察される。
また、多孔質層は水を吸液させるものであるから、湿式法珪酸は乾式法珪酸に比べて粒子表面にシラノール基として存在する水酸基が多く、親水性の度合いが大であり、好適に用いられる。
尚、前記多孔質層の常態での隠蔽性と吸液状態での透明性を調整するために、湿式法珪酸と共に、他の低屈折率顔料を併用することもできる。

前記バインダー樹脂としては、ウレタン系樹脂、ナイロン樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル酸エステル樹脂、アクリル酸エステル共重合樹脂、アクリルポリオール樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合樹脂、マレイン酸樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、スチレン共重合樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、スチレン－ブタジエン共重合樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン共重合樹脂、メタクリル酸メチル－ブタジエン共重合樹脂、ブタジエン樹脂、クロロプレン樹脂、メラミン樹脂、及び前記各樹脂エマルジョン、カゼイン、澱粉、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、尿素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
前記低屈折率顔料とこれらのバインダー樹脂の混合比率は、低屈折率顔料の種類及び性状に左右されるが、好ましくは、低屈折率顔料１質量部に対してバインダー樹脂固形分０．５～２質量部であり、より好ましくは、０．８～１．５質量部である。低屈折率顔料１質量部に対してバインダー樹脂固形分が０．５質量部未満の場合には、前記多孔質層の実用的な皮膜強度を得ることが困難であり、２質量部を越える場合には、前記多孔質層内部への水の浸透性が悪くなる。

前記多孔質層は、一般的な塗膜と比較して着色剤に対するバインダー樹脂の混合比率が小さいため、十分な皮膜強度が得られ難い。そこで、前記のバインダー樹脂のうち、ナイロン樹脂またはウレタン系樹脂を用いて耐擦過強度を高めることが好ましい。
前記ウレタン系樹脂としては、ポリエステル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂、ポリエーテル系ウレタン樹脂等があり、２種以上を併用することもできる。また、前記樹脂が水に乳化分散したウレタン系エマルジョン樹脂や、イオン性を有するウレタン樹脂（ウレタンアイオノマー）自体のイオン基により乳化剤を必要とすることなく自己乳化して、水中に溶解ないし至分散したコロイド分散型（アイオノマー型）ウレタン樹脂を用いることもできる。

尚、前記ウレタン系樹脂は水性ウレタン系樹脂または油性ウレタン系樹脂のいずれを用いることもできるが、本発明においては水性ウレタン系樹脂、殊に、ウレタン系エマルジョン樹脂やコロイド分散型ウレタン系樹脂が好適に用いられる。
前記ウレタン系樹脂は単独で用いることもできるが、支持体の種類や皮膜に必要とされる性能に応じて、他のバインダー樹脂を併用することもできる。ウレタン系樹脂以外のバインダー樹脂を併用する場合、実用的な皮膜強度を得るためには、前記多孔質層のバインダー樹脂中にウレタン系樹脂を固形分質量比率で３０％以上含有させることが好ましい。
前記バインダー樹脂において、架橋性のものは任意の架橋剤を添加して架橋させることにより、更に皮膜強度を向上させることができる。
前記バインダー樹脂には、水との親和性に大小が存在するが、これらを組み合わせることにより、多孔質層中への浸透時間、浸透度合い、浸透後の乾燥の遅速を調整することができる。更には、適宜分散剤を添加して前記調整をコントロールすることができる。
前記多孔質層の塗布量は５～５０ｇ／ｍ２、好ましくは、１０～３０ｇ／ｍ２である。
５ｇ／ｍ２未満では、常態で十分な隠蔽性を得ることが困難であり、また、５０ｇ／ｍ２を越えると吸液時に十分な透明性を得ることが困難である。

尚、前記多孔質層中には、一般染料や蛍光染料、着色顔料を添加して色変化を多様化することができる。
前記着色顔料は、一般顔料や蛍光顔料の他、二酸化チタン被覆雲母、酸化鉄－二酸化チタン被覆雲母、酸化鉄被覆雲母、グアニン、絹雲母、塩基性炭酸鉛、酸性砒酸鉛、オキシ塩化ビスマス等の金属光沢顔料を例示できる。

前記変色層（多孔質層）と支持体の間（即ち変色層の下層）には、着色層を設けて、多孔質層が吸液状態のときときに、着色層の色相を視認可能に構成することもできる。
更に、前記変色層の上層や変色層の周囲の支持体上に絵柄等の着色像（図柄層）を配設して様相変化を更に多様化させたり、ゲーム玩具の装飾性を向上することもできる。前記着色像（図柄層）の像としては、絵柄の他、文字、記号、模様等が挙げられる。

前記支持体上に形成される変色層（多孔質層）、着色層や図柄層は、いずれも公知の手段、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビヤ印刷、コーター、タンポ印刷、転写等の印刷手段、刷毛塗り、スプレー塗装、静電塗装、電着塗装、流し塗り、ローラー塗り、浸漬塗装等により適宜形成できる。

本発明による水変色性シート用筆記体セットは、ペン先におけるカビの発生やゴミの付着を防止しながら、ペン先を保護することができ、更にペンと一緒に複数の水変色性シートを一纏めにした状態で携行ができるという効果を奏し得る。

図１は、本実施形態における水変色性シート用筆記体セットと、水変色性シートを示す斜視図で、ホルダーからペンを外した状態の図である。 図２は、本実施形態における水変色性シート用筆記体セットと、水変色性シートを示す斜視図で、ホルダーにペンを挿着した状態であり、シートリングを係合させ水変色性シートを一纏めにした状態の図である。

本実施形態を図１と図２に示す。
本実施形態の水変色性シート用筆記体セット１は、ホルダー２と該ホルダー２に装着されるペン３とで構成される。ホルダー２は、底面の円弧部２１ａと、円弧部２１ａから上方に向かい平行に延びる二つの直線部２１ｂとが設けられ、開口部２１ｃを上方に有した半筒部２１が形成されている。また、ホルダー２は、半筒部２１の一端側における中間部に、円環状のシートリング２２が結合されている。シートリング２２は、半筒部２１との結合部２３の反対側が離間しており、その両端部に係止爪２２ａと係止孔２２ｂとを形成し、係脱可能としてある。
半筒部２１の他端側には内鍔２１ｄが形成され、内鍔２１ｄの中間部には相対向する二つの凸部（係止部）２１ｅが設けられている。

本実施形態のホルダー２は、ポリプロピレンで形成されており、半筒部２１及びシートリング２２が一体に形成されている。また、ホルダー２は、ペン３の軸心に沿った方向を長手として、半筒部２１の長さを３７ｍｍとし、巾に関しては一端側で１５．３ｍｍ、他端側で１６．５ｍｍとしている。直線部２１ｂにおける内鍔２１ｄの内寸法は１３ｍｍとしており、直線部２１ｂにおける内鍔２１ｄの中間部には二つの凸部２１ｅを高さ０．９ｍｍで形成してある。

本実施形態のペン３は、水（不図示）を収容する容器３１を、本体３２と、該本体に係脱可能に螺合した先口３３とで構成してある。容器３１の前端部にはペン先３４が配設されている。本体３２と先口３３との間には溝部３ａを形成してある。

本実施形態のペン３は、容器３１を構成する本体３２と先口３３とがポリプロピレンで形成されており、ペン先３４がポリアミド繊維で形成され容器３１内の水が浸透するようにしてある。また、ペン３は、容器３１の全長を１０８ｍｍで形成し、本体３２の前端及び先口３３の後端の外径を１３．５ｍｍで形成し、溝部３ａの谷部の外径をホルダー２の内鍔２１ｄの内寸法と同じ１３ｍｍで形成してある。ペン先３４は、先口３３から７ｍｍ突出し、ペン３としての全長は１１５ｍｍである。

図２に示すように、ホルダー２にペン３を挿着した状態で、ペン３のペン先３４がホルダー２の半筒部２１に収納されると共に、ホルダー２の内鍔２１ｄでペン３の溝部３ａが支持され、且つホルダー２の二つの凸部２１ｅが、ペン３における本体３２の前端及び先口３３の後端を狭持し、円弧部に位置する内鍔２１ｄでペン３がホルダー２に固定される。このとき、ペン３の溝部３ａにホルダー２の内鍔２１ｄを差し込むようにして、スライドさせ挿着することにより、簡単に位置合わせを行いながら、ホルダー２にペン３を固定させることができる。
尚、本実施形態では、子供でも操作し易いように、ホルダー２に対しペン３を、２０Ｎ以下の力で挿着できる設定にしてある。また、シートリング２２が半筒部２１の一端側にあることから、ペン３をホルダー２に挿着させる際、半筒部２１の他端側の裏面を手で支えることができ、ペン３がホルダー２の二つの凸部２１ｅを乗り越え易くなる。また、シートリング２２が半筒部２１の一端側にあることから、ホルダー２にペン３が挿着された状態であっても、係止爪２２ａと係止孔２２ｂとの係脱がし易い。
また、携行時を考慮し、ホルダー２に対しペン３が２Ｎ以下の力で引っ張ったときに外れないように設定してあり、ホルダー２にペン３を挿着して軽く振っても自重でペン３が外れないようにしてある。
３枚の水変色性シート４の丸孔４ａには、シートリング２２が挿通され、係止爪２２ａと係止孔２２ｂとが係合することで、水変色性シート４が一纏めになる。
本実施形態では、シートリング２２の太さを４．５ｍｍで形成し、外径を４０ｍｍで形成してある。

本実施形態による水変色性シート用筆記体セット１は、ホルダー２にペン３を挿着した状態で、ペン先３４は外部に露出するので、乾燥し易く、カビの発生やゴミの付着を防止しながら、ペン先３４を保護することができ、ペン３と一緒に複数の水変色性シートを一纏めにした状態で携行することができ、利便性が優れる。
また、水変色性シート４にペン３で筆記したり筆記をやめたり、断続的にペン３を使用する場合、ペン３のペン先３４は水が浸透した状態になっているが、ホルダー２にペン３を挿着することで、ペン３の周辺にあるものをペン先３４の水で濡らしてしまうことが防止できる。
更に、ホルダー２の半筒部２１が、他端部側から一端部側に向かい漸次拡幅されることから、特にペン先３４側の内側が広くなって開放された状態となる。
また更に、容器３１の溝部３ａの後方に、ホルダー２の半筒部２１の内巾より広く形成した大径部３ｂを設けたことから、ペン３は、図２に示した状態と反対方向ではホルダー２に挿着できず、ペン３をホルダー２に挿着した状態では、確実にペン先３４が半筒部２１に収納されることとなり、ペン先３４を保護することができる。

本実施形態の水変色性シート４は、白色合成紙からなる支持体上に、青色顔料５部、アクリル酸エステルエマルジョン（固形分５０重量％）５０部、シリコーン系消泡剤０．２部、増粘剤３部、湿潤剤２部、レベリング剤１部、水１０部、エポキシ系架橋剤２．５部を均一に混合、攪拌したスクリーン印刷用インキを用いて、１８０メッシュのスクリーン版によるスクリーン印刷を行って、着色層を形成した。次いで、前記着色層上に、湿式法により製造される微粒子状珪酸〔商品名：ニップシールＥ－２００Ａ、日本シリカ工業（株）製〕１５部、バインダー樹脂として水性ウレタン樹脂〔商品名：ハイドランＡＰ－１０、ポリエステル系ウレタン樹脂、固形分３０重量％、大日本インキ化学工業（株）製〕５０部、水３０部、シリコーン系消泡剤０．５部、水系インキ増粘剤３部、エチレングリコール１部、エポキシ系架橋剤２部を均一に混合、攪拌した白色スクリーン印刷用インキを用いて全面ベタ印刷を施して多孔質層を形成し、０．４ｍｍの厚さで２２０ｍｍ×３２０ｍｍの大きさの水変色性シート４を得た。水変色シート４は常態では白色を呈しているが、ペン３の水が浸透したペン先３４で多孔質層上に筆記すると、水変色シート４に水を付着させ、青色の水変色像（文字）を形成することができる。

１…水変色性シート用筆記体セット、
２…ホルダー、
２１…半筒部、２１ａ…円弧部、２１ｂ…直線部、２１ｃ…開口部、
２１ｄ…内鍔、２１ｅ…凸部、
２２…シートリング、２２ａ…係止爪、２２ｂ…係止孔、
２３…結合部、
３…ペン、３ａ…溝部、３ｂ…大径部、
３１…容器、３２…本体、３３…先口、３４…ペン先、
４…水変色性シート、４ａ…丸孔。

Claims (4)

1. ホルダーと該ホルダーに装着されるペンとで構成される水変色性シート用筆記体セットであって、
   前記ホルダーが、下方の円弧部と該円弧部から上方へ向かい平行に延びる二つの直線部とを有した断面Ｕ字状の半筒部が設けられ、前記半筒部の一端側に複数の水変色性シートを纏めるシートリングが結合され、前記半筒部の他端側の直線部に相対向する二つの係止部が形成された内鍔を有し、
   前記ペンが、水を収容する容器と、該容器に連通し前記水が浸透されるペン先とを有し、前記容器の前方に溝部が形成され、
   前記ペンを前記ホルダーに挿着した際に、前記ペンのペン先が前記ホルダーの半筒部に収納されると共に、前記ホルダーの内鍔で前記ペンの溝部が支持され、且つ前記係止部で前記ペンを狭持して前記ペンが前記ホルダーに固定されることを特徴とした水変色性シート用筆記体セット。
2. 前記ホルダーにおける内鍔の二つの係止部が、該内鍔に形成した相対向する二つの凸部であることを特徴とした請求項１に記載の水変色性シート用筆記体セット。
3. 前記ホルダーの半筒部が、他端部側から一端部側に向かい漸次拡幅されることを特徴とした請求項１または２に記載の水変色性シート用筆記体セット。
4. 前記容器の溝部の後方に、前記ホルダーの半筒部の内巾より広く形成した大径部が設けられたことを特徴とした請求項１ないし３項のいずれか１項に記載の水変色性シート用筆記体セット。

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