专利名称：圆珠笔尖的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使球珠与球珠座接触，可自由转动地抱持在球珠抱持室内的圆珠笔尖。更详细而言，涉及一种不含有作为易切削性物质的铅成分、提高球珠承受部的切削性、可以良好地使球珠转动的圆珠笔尖。
背景技术：
以往，已知有通过铆接在球珠承受部的内面的球珠承受部前端边缘部和球珠座，使球珠的一部分从上述球珠承受部前端部突出，将球珠可自由转动地抱持在球珠抱持室内的圆珠笔尖的结构。这种圆珠笔尖必需要微细精密加工。为了微细精密加工，必需提高钢材的被切削性，使用添加有大约0.1～0.3重量％的铅的钢材。例如，使用含有大约20重量％的铬的铁素体类不锈钢材料(例如，大同特殊钢株式会社制的品牌DSR6F中，添加大约0.1～0.3重量％的铅)的称为所谓的20Cr材料(以下简称为20Cr材料)的钢材。
为了提高上述20Cr材料的强度，公开有使用添加了硅的铁素体类不锈钢材料的圆珠笔尖(参照专利文献1)。然而，由于近年环境问题的突出，重视铅的有毒性问题，在圆珠笔尖中也必须减少铅的使用量。
专利文献1日本专利特开平10-203075号公报。
但是，一般在除去用于提高切削性而添加的铅的情况下，材料本身变硬，被削性受到损害。由于这样，在切削加工中，尺寸加工精度变差，得不到规定的尺寸，切削面粗糙，产生很多变动，加工刃具(工具)寿命极端缩短。并且，生产机械的运转率降低，无法以低价格提供高品质的圆珠笔尖。另外，产生由于在与球珠的接触面上转动时阻力增大而造成书写感觉差等书写性能降低的问题。实际上，只用不添加铅的铁素体类不锈钢材料不能满足以往的品质，由于球珠不能流畅地转动，实际不能采用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用考虑环境的铁素体类不锈钢材料，与以往的圆珠笔尖加工同等地改善生产效率，具备书写感觉良好的稳定品质的圆珠笔尖。
本发明中，一种圆珠笔尖，其特征在于在由球珠承受部和球珠构成的圆珠笔尖中，上述球珠承受部的材质为不含有作为易切削性物质的铅成分、而含有作为易切削性物质的铋(Bi)的铁素体类不锈钢材料。结果，可以排除铅引起的毒性，并且使作为圆珠笔尖的切削成为可能。并且，在构成上述球珠承受部的铁素体不锈钢材料中，上述铋(Bi)的含量优选在0.01～0.5重量％的范围内。
另外，优选上述球珠承受部的材质为还含有作为易切削性物质的硫(S)的铁素体类不锈钢材料的圆珠笔尖。由此，可以进一步提高切削性，使生产效率良好，同时使圆珠笔尖的书写感觉良好，使品质稳定化。并且，在构成上述球珠承受部的铁素体类不锈钢材料中，上述硫(S)的含量优选在0.1～0.5重量％的范围内。
此外，作为上述球珠承受部的材质，可以使用含有作为易切削性物质的硫化物系夹杂物、锰(Mn)、钼(Mo)和铬(Cr)的铁素体类不锈钢材料。作为上述球珠承受部的材质，在构成上述球珠承受部的铁素体类不锈钢材料中，优选锰(Mn)的含量在1.0～1.5重量％的范围内、钼(Mo)的含量在1.5～2.0重量％的范围内，铬(Cr)的含量在19～21重量％的范围内。
并且，上述铁素体类不锈钢材料为不含有作为易切削性物质的铅成分、而至少含有作为易切削性物质的硫(S)、铋(Bi)的铁素体类不锈钢材料，能够形成上述铁素体类不锈钢材料以重量％表示，含有0.05％以下的碳(C)、1.0％以下的硅(Si)、2.0％以下的锰(Mn)、0.05％的以下磷(P)、0.25～0.35％的硫(S)、19～21％的铬(Cr)、2.0％以下的钼(Mo)、0.05％以下的碲(Te)、0.05％以下的铋(Bi)的铁素体类不锈钢材料的圆珠笔尖。结果，使切削性进一步提高、生产效率更好，同时使圆珠笔尖的书写感觉更好、品质更加稳定化。
另外，作圆珠笔的形状，可以用于与现有的油性墨水对应的圆珠笔形状或与水性墨水对应的形状等、作为书写工具使用的全部圆珠笔。
本发明圆珠笔尖，考虑到如上所述的环境，使用不含有铅的铁素体类不锈钢材料，尽管如此，由于铋的添加、还有硫的添加量比以往增加，表现与含有铅的铁素体类不锈钢材料同样的被切削性和作为圆珠笔尖的磨损性。因此，本发明可以作为使圆珠笔尖加工的生产效率良好、具备书写感觉良好的稳定的品质、同时考虑环境的安全的圆珠笔尖而使用。
图1为本发明的圆珠笔尖承受部的前端部分的纵截面图。
图2为图1的B-B′截面图。
图3为表示球珠直径为0.5mm的球珠承受部在书写500m后由于球珠转动造成的磨损量的图。
图4为表示球珠直径为0.4mm的球珠承受部在书写500m后由于球珠转动造成的磨损量的图。
符号说明1圆珠笔尖1a 球珠承受部2球珠3球珠抱持室4墨水通路孔5放射状槽6底壁7球珠座8球珠承受部前端边缘部具体实施方式
利用图1和图2，说明一般的圆珠笔尖承受部的形状的本发明实施方式。球珠承受部1a使用不含有铅，含有硫化物类夹杂物、硅、铋、锰和钼的含有约20重量％的铬的铁素体类不锈钢材料形成。在球珠抱持室3的底壁6的球珠座7上设置有墨水通路孔4，和从该墨水通路孔4呈放射状延伸的放射状槽5。将球珠承受部前端边缘部8铆接在内部，使球珠2的一部分从上述球珠承受部前端突出，可自由转动地将球珠2抱持在球珠抱持室3内。最后，锤击球珠2。
作为不添加铅的代替品，为了提高被切削性，添加少量的铋。并且使具有提高被切削性效果的硫的添加量为以往的二倍。由此，切削性提高，球珠可以流畅地转动。
作为球珠，可以使用碳化钨类超硬材料球珠，不锈钢球珠，聚缩醛等树脂球珠，二氧化硅、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅等陶瓷球珠等。
(实施例1)利用附图，说明本发明的实施例。使用具有下述所示的主成分配合的、含有大约20重量％的铬的铁素体类不锈钢材料，制造球珠承受部1a的初始形状(图中未示)。其次，利用切削加工，形成可以抱持球珠直径为0.5mm的氧化铝类陶瓷材料的球珠2的球珠抱持室3，在球珠抱持室3的底壁6的中央设置墨水通路孔4，设置从上述墨水通路孔4呈放射状延伸的放射状槽5。另外，将球珠2插入球珠抱持室3内，与底壁6接触，将球珠承受部前端边缘部8铆接在内面，使球珠2的一部分从上述球珠承受部前端边缘部8向外突出，可自由转动地抱持。然后，锤击突出的球珠部分，形成将接触部分作成球珠形状的球珠座7。锤击因球珠承受部1a的种类而不同，在本实施例中，在上下方向锤击5μm。
铬20.06重量％碳0.01重量％硅0.47重量％锰1.25重量％磷0.02重量％硫0.29重量％
钼1.79重量％铋0.05重量％碲0.04重量％(实施例2)利用与实施例1同样方法，制造将球珠直径改变为Φ0.4mm的圆珠笔尖，作为实施例2。
(比较例)作为比较例1和2，使用具有下述所示主要成分的、含有约20重量％的铬的铁素体类不锈钢材料，制造与实施例1和2相同的球珠直径的球珠承受部，与实施例1和2同样，制造圆珠笔尖。
铬19.93重量％碳0.005重量％硅0.43重量％锰1.22重量％磷0.029重量％硫0.27重量％钼1.77重量％铅0.015重量％碲0.027重量％通过球珠承受部的支座，将各圆珠笔尖连接在充填有在圆珠笔(Sakura Color Products Corp.制，型号为PGBE05)中使用的水性凝胶墨水的墨水筒上，形成圆珠笔芯，制造水性凝胶墨水圆珠笔各5支。按照下述的要点，对各水性凝胶墨水圆珠笔进行试验和评价。
连续移动书写试验在书写角度65度、负载100g(相当于复写单据时写字用劲的负重)、书写速度4.2m/min的条件下，进行500m的螺旋形书写，用显微镜测定球珠座的磨损量(凹下量)。
笔迹评价得到直至最后划线等或笔迹浓淡也没有变化的良好笔迹的在5根中有4根以上……○划线等或笔迹的浓淡变化的在5根中有1根以上……×书写感觉评价通过手写官能试验，评价笔感的顺畅性。
评价没有墨水流出不畅、顺畅的书写感觉……○墨水有流出不畅倾向、沉重的书写感觉……×被切削性用目测判断切削下的切屑。
评价切屑为粉末状……○切屑为卷曲状……×结果如表1所示。另外，图3和图4分别表示Φ0.5mm的球珠承受部和Φ0.4mm球珠承受部在书写500m后的磨损量的图。
表1
在移动书写试验中，实施例1、2和比较例1、2不产生由于球珠座凹陷或磨损而引起划线或笔迹的浓淡。另外，在实施例和比较例的任意一个中，在被切削性方面都没有问题。因此，实施例不含有铅成分，可以确保与比较例相同的性能。
另一方面，在移动书写500m的试验中，比较例1比实施例1对球珠座的磨损大(图3)。另外，移动书写500m的试验中，比较例2与实施例2对球珠座的磨损相同(图4)。
本发的这种圆珠笔尖可以用于不论水性和油性的圆珠笔。并且，可以用作为不含有作为易切削性物质的铅成分、提高球珠承受部的切削性、使球珠转动良好的圆珠笔尖而利用。
权利要求
1.一种圆珠笔尖，其由球珠承受部和球珠构成，其特征在于所述球珠承受部的材质为不含有作为易切削性物质的铅成分、而含有作为易切削性物质的铋(Bi)的铁素体类不锈钢材料。
2.如权利要求1所述的圆珠笔尖，其特征在于所述球珠承受部的材质为含有作为易切削性物质的硫(S)的铁素体类不锈钢材料。
3.如权利要求2所述的圆珠笔尖，其特征在于所述球珠承受部的材质为含有作为易切削性物质的硫化物类夹杂物、锰(Mn)、钼(Mo)和铬(Cr)的铁素体类不锈钢材料。
4.一种圆珠笔尖，其由球珠承受部和球珠构成，其特征在于所述球珠承受部的材质为不含有作为易切削性物质的铅成分、而至少含有作为易切削性物质的硫(S)和铋(Bi)的铁素体类不锈钢材料，所述铁素体类不锈钢材料用重量％表示含有以下成分，0.05％以下的碳(C)、1.0％以下的硅(Si)、2.0％以下的锰(Mn)、0.05％以下的磷(P)、0.25～0.35％的硫(S)、19～21％的铬(Cr)、2.0％以下的钼(Mo)、0.05％以下的碲(Te)、0.05％以下的铋(Bi)。
全文摘要
本发明涉及一种圆珠笔尖，其特征在于在由球珠承受部(1a)和球珠(2)构成的圆珠笔尖(1)中，球珠承受部(1a)的材质为不含有作为易切削性物质的铅成分，而含有作为易切削性物质的铋(Bi)、硫(S)等的铁素体类不锈钢材料。排除了由铅成分引起的毒性，而且可实现作为圆珠笔尖必要的切削性。
文档编号B43K1/00GK1933983SQ200580008
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月16日 优先权日2004年3月18日
发明者中谷泰范 申请人:樱花彩色产品株式会社