JPS6328036B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はサインペン用中芯に関する。 サインペン用中芯に用いられる繊維は、従来主
にアセテート系再生繊維が使用されてきたが、近
年使用されるインキの多様化に伴ない、ある種の
溶剤によつては、繊維が溶解したりして使用でき
ないこと、あるいは、インキ中の顔料の経時的な
選択的吸収による色の変化の発生等重大な欠点を
有することが認められた。そのため、これに代わ
りうる耐薬品性にすぐれた繊維素材の検討が進め
られてきたが、その中でポリエステル系ならびに
ポリオレフイン系等溶融紡糸して得られる繊維を
用いることによりかかる欠点をおぎなうことがで
きることが判明した。この中で特にポリエステル
系合成繊維は品質、価格等が安定かつ極めてすぐ
れているためにしだいに量的拡大が計れるように
なつてきた。しかしながら、従来サインペン中芯
用として市場に投入されてきたポリエステル系合
成繊維は、ステープルをカードにかけてスライバ
ー状にしたものであつて、繊維自身の物性はすぐ
れているもののスライバー製造条件の若干の変動
が直ちに品者の特性、例えばインキの吸上性など
の斑として表われ、その結果きわめて均一な特性
を求められる高級サインペン等への使用には困難
が指摘されるようになつた。 本発明者らは、これらの点に考みポリエステル
繊維の特徴を生かしながらかつ、従来の問題点で
あつた均一性をさらに向上させるためには従来の
スライバーをトウ状物に変えることが必要である
と考えた。ところでアセテートトウを用いたサイ
ンペン用中芯はすでに実用化されているが、ポリ
エステルのトウを用いたサインペン中芯を作るこ
とはなかなか困難であつた。その理由は、ポリエ
ステルとアセテートの間に基本的に剛性、表面物
性、捲縮特性等に大きな差があるためと考えられ
た。そこで本発明者らは、これらの差異を最終品
質との比較において同程度以上にするために必要
な要因について鋭意検討した結果、本発明に到達
した。すなわち、本発明は、捲縮数18〜30ケ／
in、単糸デニール（以下drと略記する）が５〜７
である連続した有機合成樹脂系繊維を密度が0.12
〜0.27ｇ／cm³、水性インキの最大ふくみ量が0.8
以上となるように集束成形したサインペン用中芯
である。 従来のアセテートのトウを用いたサインペン用
中芯は、捲縮数が高々15〜17ケ／in程度、単糸デ
ニールも高々、4dr程度までであり、これよりも
捲縮数が多いものや、デニールの太いものは実用
上使用されなかつた。それにもかかわらずポリエ
ステルを用いた場合、従来のアセテート並の捲縮
やデニールでは充分な品質を得ることができなか
つた。この理由としては前述のようにポリエステ
ルの方がはるかに剛性と捲縮が強いこと、表面が
溶融紡糸のため平滑であること（アセテートは多
孔状となつている）などから、中芯にした場合の
捲縮の均一性とインキ物性に差が生じたものであ
ろうと推定される。また通常のポリエステル繊維
では、捲縮数が10ケ／in前後であり、アセテート
並の捲縮数より大なるもの、また単糸デニールも
4dr程度より大なるものは、サインペン中芯用に
はそのままでの採用は無理であつたとしても、ア
セテートの常識を越えた捲縮数が18ケ／in以上の
ものが良好なるインキ物性を有するサインペン用
中芯として適当であることは全く予想外のことで
あつた。 すなわち、ポリエステルのトウを用いた場合、
単糸デニール5dr、捲縮数15〜17ケ／inとアセテ
ート並の品質にしても、サインペン用中芯として
の充分な品質は得ることができなかつたが、捲縮
数を18〜30ケ／in、好ましくは20〜25ケ／inにす
ることにより良好なるサインペン用中芯を得るこ
とができた。捲縮数を従来の10ケ／in程度あるい
は15〜17ケ／in程度までにしてもサインペン中芯
成形時の開繊の際トウに伸縮、弾力性がなく、後
述するような開繊法ではうまく開繊ができず、開
繊斑を起こしたり、あるいは、全く伸縮性がなく
開繊できない状態が生じる。また、サインペン中
芯としての性能もこれらの捲縮数のものでは、最
大含み量が小さくボタ落ちが多くなるとの欠点も
見られるのである。しかるに従来のアセテートの
常識をも越えた捲縮数が18〜30ケ／inのものでは
開繊性も良好であり、またインキ保持特性も良好
であるということがわかつた。特に捲縮数が20〜
25ケ／inの範囲のものは、優れたインキ保持特性
を示すものである。捲縮数が30ケ／in程度以上に
なるとトウが硬着現象を示し開繊がし難くなるこ
と、また30ケ／in以上の捲縮数であると捲縮自体
の山と谷が小さくそのことにより、インキの保持
性が悪くなる等の欠点が認められた。 上述の如き捲縮数を得るためには、製造条件的
には捲縮前のトウの厚み係数を１万〜５万dr／
cm、好ましくは1.5万〜2.8万dr／cmにすることが
必要である。このような厚み係数は、従来の経験
的に知られている５万〜７万dr／cmよりも低い値
である。すなわちはるかに薄いトウが使用される
ことが望ましい。トウ状物を開繊する際、トウの
厚み係数が５万dr／cm以上のもの、すなわち、ト
ウの厚みが従来通常に実施されてきたものは、伸
長により開繊する方法によつては開繊が充分に行
なわれず、開繊斑が発生しペン芯体にした場合、
インキ最大含み量等のインキ保持特性に影響を及
ぼすという問題がでてくる。また、１万dr／cm以
下の場合は本発明の用途に適した捲縮を付与する
ことが困難である。このように薄いトウでは開繊
も均一にでき、インキ保持特性に対し優れた物性
を得ることができる。開繊はトウをそのまま横方
向に引張り伸ばしただけではうまく開繊ができな
い。すなわち、トウを開繊するためには、トウが
見掛け上もとの長さの1.5倍以上（50％以上）の
長さになるように張力をかけ、好ましくは1.7〜
2.0倍になるように張力をかけ、次いで張力を除
去する操作（オーバーフイードを10〜20％以上か
けることが望ましい）を行なうことにより捲縮の
相をずらせ、トウ巾20〜60mm程度のものを250〜
330mm程度まで拡げる操作をいう。ここでトウの
長さが1.5倍以下にしかならないような張力であ
るとトウがうまく開繊できない上に、必要に応じ
て実施される樹脂加工の際、樹脂の付与が困難に
なる。この樹脂加工は、インキの均一な保持特性
等を目的として実施される。また逆に張力をかけ
過ぎた場合はトウが伸びきつてしまつたり、また
毛羽の発生が見られるので注意すべきである。ト
ウに伸長性を付与するためにさらに２次捲縮が所
定の値にあることが望ましい。その数は３ケ／in
以下、特に0.5〜1.5ケ／in程度の場合が良好な結
果を得ることができる。このような捲縮は、あま
り強いものであると開繊後の形状が不良となるの
で、開繊工程の処理により捲縮が若干残る程度に
しておくことが望ましい。従つて捲縮堅牢度が高
すぎることのない様に捲縮すべきである。適当な
堅牢度は12％以下、好ましくは９〜５％程度であ
る。 ところでサインペンの性能としては、文字が多
く書けること（文字走行性）、インキのボタ落ち、
タレ下りがないこと等が重要なポイントとしてあ
げられる。したがつて中芯における空隙が小さ過
ぎると空隙に入れるインキの量が小なくなること
より文字が多く書けず、サインペンの寿命が短く
なり、また空隙が大き過ぎるとインキが沢山入り
すぎ、にじみ、あるいはボタ落ち現象が起こり、
サインペンとしては致命的な欠点となる。これら
サインペンの文字走行性とかインキボタ落ち等
は、空隙あたりの水性インキ最大含み量及びイン
キ吸上率で表わすことができる。我々はこれらの
点を鋭意検討した結果、中芯としての繊維束の密
度が0.12〜0.27ｇ／cm³（空隙率80.5〜91.5％）で、
かつ空隙あたりの水性インキ最大含み量が0.8以
上になるようにすることが極めて重量であること
がわかつた。またインキ吸上率は中芯の基本的な
インキ吸引力の一つの指標となるものであつて、
これが小さいものではインキの保持性能が不充分
となるので、この水性インキ吸上率としては少な
くとも60％、好ましくは70％以上あることが必要
であることを認めた。これらはすべて25℃65％
RHで測定する。 密度が0.12ｇ／cm³以下の場合は、インキの最大
ふくみ量は増加するがぼたおちしやすくなり、実
用上好ましくはなく、また0.27ｇ／cm³以上の場合
にはインキの最大ふくみ量が減少し、多くの文字
がかけなくなり、サインペンとしての寿命が短い
という欠点となる。また密度として上記規定内に
入つている場合でも繊維束が部分的に高・低密度
差がある、即ち密度むらがある状態で集束される
場合には前記インキの最大ふくみ量がばらつき前
記の理由で好ましくないので、両者が共に本願で
規定する範囲を満足することが必要である。 今まで述べてきたように本発明において、単糸
デニールは５〜7drの範囲内にあるのが必要であ
る。これより細いデニールのものではトウとして
充分な開繊状態が得られ難いため、逆にインキ特
性の斑となり、また必要に応じて実施される樹脂
加工等がやり難いのである。また太すぎる場合に
は開繊状態はよいがインキ特性が不足し、例えば
インキの保持能力の低下からボタ落ちなどの好ま
しくない現象を生ずる。 従来、退糸デニールが小さいものほどインキの
吸上性はよくなるであろうことは、毛細管現象理
論からも推定できるところである。ところが予想
に反してアセテートよりも大きなデニールのもの
であつても非常に多くの捲縮数を付与することお
よび／または後述するように特定の表面物性さえ
付与してやればきわめて優れたインキ保持能力を
有するサインペン用中芯を得ることができること
を見い出した。これらのことは、従来のアセテー
トのトウの知見からは予想外のことであつた。 さらに我々は、サインペン用中芯のインキ保持
特性を検討した結果、ポリエステル繊維表面に実
質的に表面処理剤が付着していない（トウの表面
の電気電導度が１×10⁹Ω以上、好ましくは１×
10¹⁰Ω以上）状態が親水性表面処理剤が付着して
いるものより（この場合のインキは水性インキで
あるにもかかわらず）良好なるインキ特性を示す
ことを見い出した。 また同時に単糸デニール５〜7drでポリエステ
ル繊維表面が実質的に表面処理剤が付着していな
いものを、前記の要領で伸長開繊させる場合、電
気電導度が０±2KV、好ましくは０±5KVの範
囲外になるように帯電せしめつつ、開繊すること
が好ましいことがわかつた。このように開繊する
ことによつて開繊時トウがより均一に、かつ、よ
り充分に拡がり必要に応じて実施される樹脂加工
等もよりやり易く、サインペン用中芯としてより
良好なインキ性能をもつものが得られる。またこ
こでは、繊維表面に実質的に表面処理剤がほとん
ど付着してないもの（トウ表面の電気電導度が１
×10⁹Ω以上、好ましくは１×10¹⁰Ω以上のもの）
を用いることが好ましい。 従来、トウの表面の電気電導度は１×10⁷〜１
×10⁹Ωの範囲内にあり、静電気的な問題も充分
に考慮された上で表面処理剤が付与されている。
すなわち、インキに親和性のある油剤であろうと
必ずしもインキ物性に良好な結果を与えないこと
が判明した。そのために繊維表面の電気電導度を
１×10⁹Ω以上、好ましくは１×10¹⁰Ω以上にな
るように表面処理剤を減じて付与することにより
良好なインキ物性が得られることを見い出した。
このようなインキ物性は水性、油性の両方共にあ
てはまるものであつた。 本発明において有機合成樹脂系繊維としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドや芳
香族ポリアミド、ポリ塩化ビニール、ポリエステ
ル系繊維等種々あるが、耐薬品性、耐インキ性、
耐コスト等から考えてポリプロピレン系あるい
は、とくにポリエステル系合成繊維が最もよいと
思われる。ポリエステル系合成繊維とは、テレフ
タル酸と炭素２〜４の脂肪族ジオール、1.4ヘキ
サメチレンジメタノール、ナフタリンジカルボン
酸、などからなる芳香族ポリエステル及びこれら
の複合繊維あるいはブレンド繊維をさす。さらに
この他にこれらに20モル％以下の第３成分を共重
合したものも含む。共重合成分としては、イソフ
タル酸、ナフタリンジカルボン酸、スルホイソフ
タル酸などの芳香族ジカルボン酸、Ｐ−オキシ安
息香酸、Ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸などの
オキシカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸
などの脂環式ジカルボン酸、1.3プロパンジオー
ル、1.6ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコ
ールなどの脂肪族ジオール、ペンタエリスリトー
ル、ポリエチレングリコール、ポリブチレングリ
コール、メトキシポリエチレングリコール、など
従来知られている化合物がある。またこれらのポ
リエステル系合成繊維には、チタン化合物、シリ
カ化合物やリン化合物、触媒等に使用される金属
化合物、難燃剤、防電剤、顔料、別反応防止剤な
ど従来一般に使用されている添加剤が含まれてい
てもよい。以上ポリエステル系繊維の中では、ポ
リエチレンテレフタレートが品質、価格の面から
して最も好ましいものである。 ここで用いられる単繊維の断面としては、丸
型、Ｔ型、Ｕ型、Ｙ型、中空、中空異型等いろい
ろなものが用いられるが、嵩高性からみて中空あ
るいは、Ｕ型断面のものが有効である。捲縮の形
態としては、機械捲縮でもコイル捲縮でもよい
が、機械捲縮の方が簡便である。コイル捲縮は急
冷方式、非対称方式、コンジユゲート方式、エア
ジエツト方式等により得られた繊維を延伸後捲縮
発現させて得られる。機械捲縮はスタツフイング
ボツクス法、ギヤ法などがあるが、この中ではス
タツフイングボツクス法が最も適当である。 本文でいう捲縮数とは試験の各部からランダム
に50本の繊維を採取し、１本づつにデニール当り
２mgの荷重をかけた場合の１インチ間の山と谷と
を数えて２で割つた数である。 厚み係数とは、トウデニール（万dr）をスタツ
フイングボツクス捲縮機のローラー巾（cm）で割
つたものである。 水性インキとは、一般に水性サインペンに用い
られている市販品である。各社の品質間にはそれ
ほど大きな差はない。 最大含み量とは、サインペン用中芯を成形した
ときの空隙容積に占める飽和インキ量に相当する
ものであり、垂直にたてた中芯の上部よりインキ
を注入し、下部よりインキが落ちはじめるまでの
投入量から計算で求めることが出来る。 インキ吸上率は中芯下端をインキに５mm浸漬し
３分間毛細現象で吸上げられるインキ量を測定
し、これを最大ふくみ量で除して百分率で表わし
たものである。 以下実施例で本発明を説明するが、本発明はこ
れらにより限定されるものではない。 実施例 １ 通常の方法でポリエチレンテレフタレートを合
成し、紡糸して〔η〕0.62（フエノール：テトラ
クロルエタン＝１：１、30℃測定）で断面形状が
中空の原糸を得た。これを収束後85〜95℃の温水
浴で延伸速度60ｍ／分で２段延伸し、続いて処理
剤（オクチルホスフエートＫ塩）を付与した後、
14〜24ケ／inの種々の捲縮数をもつた単糸デニー
ル6.2dr、全デニールが５万drのトウを得た。厚
み係数は2.1万dr／cmであつた。伸長−張力除去
操作をもたせたローラ開繊を行ない、外層をセロ
フアンで巻いて6.4φ×84ｍ／ｍのサインペン用中
芯を作つた。各中芯の構成とインキ特性とを表１
に示す。この結果、対照に比べて本発明のものは
優れたインキ特性を示した。

【表】 実施例 ２ 通常の方法でポリエチレンテレフタレートを合
成し、紡糸して〔η〕0.64（フエノール：テトラ
クロルエタン＝１：１、30℃測定）で断面形状が
中空あるいは中実丸断面の原糸を得た。これを収
束後、85〜95℃の温水浴で延伸速度85ｍ／分で２
段延伸し、表面処理剤を付与しないで厚み係数
1.5万dr／cmで18〜21ケ／inの捲縮数をかけ、単
糸デニール3dr、5dr、6dr、10drの全デニールが
４万drであるトウを得た。これらのトウを伸長−
張力除去操作をもたせたローラー開繊を行ない、
外層をセロフアンで巻いて5.6φ×80ｍ／ｍのサイ
ンペン中芯を作成した。その結果、開繊斑のない
開繊性のよいものは太drになるほど良好な結果を
示し、3drのものは未開繊部分がかなり多くサイ
ンペン芯作成には問題があることが認められた。
また10drのものはインキにボタ落ちがあるなどイ
ンキ特性が不可であつた（表２参照）。

【表】 実施例 ３ 通常の方法で合成されたポリエチレンテレフタ
レートを用いて紡糸し、〔η〕0.62の断面形状が
中空の原糸を得た。これを収束後、85〜95℃の温
水浴で延伸速度60ｍ／分で２段に延伸、各種処理
剤を約0.15重量％になるように付与したものと付
与しないものとに厚み係数2.2万dr／cmで捲縮を
かけ、単糸デニール5.6dr、全デニールが6.2万dr
のトウを得た。これらのトウを伸長開繊し外層を
セロフアンで巻いて7.0φ×84ｍ／ｍのサインペン
芯を作成し、インキ特性について表３のような結
果を得た。 すなわち、ポリエステル繊維の表面に何ら表面
処理剤を付与していないものは、優れた開繊性を
示すばかりでなく、インキ特性も対照のものに比
べ非常に優れていることが認められた。

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 捲縮数が18〜30ケ／in、単糸デニールが５〜
   ７である連続した有機合成樹脂系繊維を密度が
   0.12〜0.27ｇ／cm³、水性インキの最大ふくみ量が
   0.8以上となるように集束成形したサインペン用
   中芯。