JP2004149675A - ボールペン用水性インキ組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも顔料と天然多糖類と水溶性有機溶剤とからなる水性インキにおいてアルキルエーテル又はアルケニルエーテル又はアルキルフェニルエーテル燐酸エステルの塩を0.05〜10重量%使用。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールペン用水性インキ組成物に関し、さらに詳しくは
インキを使い切るまでインキの吐出が安定で、紙などの被筆記面が手脂等で汚染されている場合にも、良好に筆記できるボールペン用水性インキ組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
ボールペンは、主に、ボールペンチップの先端から一部突出した筆記ボールの回転に伴って、筆記ボール表面に付着したインキが紙などの被筆記面に転写され筆跡を形成するものである。したがって、筆記に際して通常、筆圧によって筆記ボールが紙面に押しつけられるとボールホルダーの内部に形成されている内段部(所謂ボール受座)との接触する部分において摩擦が生じることになる。ボール受座には、インキタンクのインキを流通させるインキ通孔が形成されている。筆記ボールとボール受座が接触する部分では摩擦が起き、ボール受座を摩耗するが、この現象によって、ボール受座のインキ通孔がボールによって塞がれインキの吐出性に問題を生じ、ついには筆記不能になってしまうという問題があった。この問題は着色剤に染料、顔料のどちらを用いても起きるが、特に顔料を用いた場合に顕著である。上記の問題を解決するために従来からボールの受座の摩耗を極力抑えるような潤滑剤の一つとして種々の燐酸エステル系界面活性剤が使用されている。
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの燐酸モノエステルまたは燐酸ジエステルの種々の塩を含有したインキ(特許文献1参照)、有機燐酸エステルを含有したインキ(特許文献2、特許文献3参照)、さらに多糖類とポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸モノエステルやポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸ジエステルを併用したインキ(特許文献4参照)、ボールペン用水性金属光沢色インキに多糖類とポリオキシエチレンモノエーテル系燐酸エステル活性剤とを併用すること(特許文献5参照)などが提案されている。
【0003】
【特許文献1】
特公昭61−38226号公報(第2頁3欄第3行〜第44行)
【特許文献2】
特公平1−49432号公報(第2頁3欄第9行〜第44行)
【特許文献3】
特開昭56−99269号公報(第2頁左欄第1行〜第12行)
【特許文献4】
特開平9−100435号公報(第3頁3欄第31行〜4欄第23行)
【特許文献5】
特開平10−77438号公報(第3頁3欄第12行〜第45行)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
燐酸エステルを含む各種潤滑剤の添加によって十分な潤滑性が得られ、ボール受座の摩耗が抑えられる反面、ボールと紙面との関係においてボールのスリップを誘引しボールの回転を阻害することがあり、特に紙などの被筆記面が手脂などにて汚染されていると、このボールと紙面とのスリップを助長しボールの回転が阻害されてインキが転写されにくくなったり、ボールの表面に疎水性である手脂の膜が形成され親水性のインキがボール表面にのらなかったりして、結局は筆跡にカスレが発生してしまうことがあった。
本発明の目的は、インキを使い切るまでインキの吐出が安定で、紙などの被筆記面が手脂等で汚染されている場合にも、良好に筆記できる水性ボールペンインキ組成物を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、少なくとも顔料と天然多糖類と水溶性有機溶剤とからなるインキにおいて、下記一般式(化2)にて示される化合物を含有するボールペン用水性インキ組成物を要旨とする。
【0006】
【化2】
【0007】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に使用する燐酸エステル系界面活性剤は、上記一般式(化2)で表されるもので、ボールペンに用いたとき、ボールの回転をスムーズにする潤滑効果を付与するものである。
一般式(化2)にて示される化合物の具体例としては、GF−185、GF−185M(以上、東邦化学工業(株)製)が挙げられる。そして、その使用量は、インキ全量に対して、0.05〜10.00重量%が好ましい。使用量が少ないと十分な潤滑効果が得られないし、また使用量が多くなると筆跡が滲んだり、粘度が高くなり書味が悪くなる。
【0008】
本発明に使用する天然多糖類は、顔料の分散安定性及びボールペン用インキとしての適切な粘度物性を得るために用いるものである。その具体例としてグルコース、ガラクトース、ラムノース、マンノース、フコースおよびグルグロン酸塩などの単糖類から構成される高分子化学構造を有するグァーガム、ローカストビーンガム、ウェランガム、ラムザンガム、キサンタンガム、レオザンガム(三晶(株)製)、Alcaligenes latus B−16株細菌に生産された酸性多糖類であるB−16ポリマー(アルカガム)(伯東(株)製)などが使用可能である。
【0009】
天然多糖類は単独または2種以上組み合わせて使用できる。天然多糖類の使用量は特に、ボールペン用とした場合、インキ組成物全量に対して、0.05〜5.0重量%、好ましくは0.1〜1.0重量%である。0.05重量%未満では、顔料が経時的に沈降する可能性がある。一方、5.0重量%を越えた場合、インキ組成物の粘度が高くなりすぎるため、ペン先部からのインキの吐出量が悪くなる可能性がある。
【0010】
また、顔料の分散安定性を更に高めるために、非架橋型アクリル酸重合物のアルカリ金属、アミン、アンモニウム、アルカノールアミン塩や架橋型アクリル酸重合物のアルカリ金属、アミン、アンモニウム、アルカノールアミン塩などが使用可能である。具体的にはジュリマーAC−10P、同AC−10NP、同AC−10SL、同AC−10S、同AC−103、同AC−107、同AC−10L、同AC−10N、同AC−10H、同AC−16H、同AC−10LP、同AC−10LHP、同AC−10HNP、同AC−50P、同AC−60P、レオジック250H、同252L、同305H、同306L、ジュンロンPW110、同PW111,同PW150(日本純薬(株))等が挙げられる。
【0011】
本発明に使用される顔料は、従来公知の顔料を使用することが出来、具体例として、ファーネストブラック、コンタクトブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、黒色酸化鉄、黄色酸化鉄、赤色酸化鉄、群青、紺青、コバルトブルー、チタンイエロー、ターコイズ、モリブデートオレンジ、酸化チタン等の無機顔料、金粉、銀粉、銅粉、アルミニウム粉、真鍮粉、錫粉等の金属粉顔料、雲母系顔料、C.I.PIGMENT RED2、同3、同5、同17、同22、同38、同41、同48:2、同48:3、同49、同50:1、同53:1、同57:1、同58:2、同60、同63:1、同63:2、同64:1、同88、同112、同122、同123、同144、同146、同149、同166、同168、同170、同176、同177、同178、同179、同180、同185、同190、同194同206、同207、同209、同216、同245、C.I.PIGMENT ORANGE 5、同10、同13、同16、同36、同40、同43、C.I.PIGMENT VIOLET 19、同23、同31、同33、同36、同38、同50、C.I.PIGMENT BLUE 2、同15、同15:1、同15:2、同15:3、同15:4、同15:5、同16、同17、同22、同25、同60、同66、C.I.PIGMENT BROWN 25、同26、C.I.PIGMENT YELLOW 1、同3、同12、同13、同24、同93、同94、同95、同97、同99、同108、同109、同110、同117、同120、同139、同153、同166、同167、同173C.I.PIGMENT GREEN 7、同10、同36等の有機顔料等が挙げられる。これらは、1種もしくは2種以上混合して用いることが出来る。
【0012】
また、顔料インキ製造上有利なことから、顔料を水性媒体に分散した分散顔料の水性インキ組成物ベースを用いることもできる。具体的には、チバスペシャリティケミカルズ(株)製のunisperseシリーズ、クラリアントジャパン(株)製のHostfineシリーズ、大日本インキ化学工業(株)製のDisperseシリーズ、Ryudyeシリーズ、富士色素(株)製のFuji.SPシリーズ、山陽色素(株)製のEmacolシリーズ、Sandyeシリーズ、オリエント化学工業(株)製のMicroPigmoシリーズ、MicroJetシリーズ、東洋インキ(株)製のRio Fastシリーズ、EM Colorシリーズ、住化カラー(株)製のPoluxシリーズ、(以上、無機、有機顔料の分散体)、日本蛍光化学(株)製のNKWシリーズ、東洋ソーダ(株)製のコスモカラーシリーズ、シンロイヒ(株)製のシンロイヒ・カラーベースシリーズ(以上、蛍光顔料の分散体)等が挙げられる。これらは1種もしくは2種以上混合して用いることが出来る。
尚、上記顔料、分散顔料は混合して使用することもできる。
【0013】
インキとするための液媒体の主溶剤として水を使用できる。更に、インキとしての種々の品質、例えば、低温時でのインキ凍結防止、ペン先でのインキ乾燥防止等の目的で従来公知の水溶性有機溶剤を使用することが可能である。水溶性有機溶剤の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、1,3−ブチレングリコール、チオジエチレングリコール、グリセリン等のグリコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。これらの水溶性有機溶剤は、単独或は混合して使用することができる。その使用量はインキ組成物全量に対して10〜60重量%が好ましい。
【0014】
また、ベンゾチアゾリン系、オマジン系などの防腐剤、ベンゾトリアゾールなどの防錆剤、顔料などを被筆記面に定着させるためにスチレン−アクリル共重合体のアルカリ金属塩、アミン塩、アンモニウム塩、α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ金属塩、アミン塩、アンモニウム塩などの水溶性樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合物などの水不溶性樹脂、炭酸ナトリウム、トリポリ燐酸ナトリウム、など炭酸や燐酸のアルカリ金属塩、水酸化ナトリウムなどアルカリ金属の水酸化物やアンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2,2−アミノメチル−1,3−プロパンジオール等のpH調整剤、シリコーン系エマルジョン等の消泡剤等といった種々の添加剤を必要に応じて使用することもできる。
【0015】
本発明のインキ組成物を製造するに際しては、従来知られている種々の方法が採用できる。例えば、着色剤として分散顔料を用いる場合は、ヘンシェルミキサー等の撹拌機に水と天然多糖類を入れ撹拌した後、残りの成分を入れ、更に混合撹拌することにより容易に得られる。着色剤として顔料を用いた場合は、予め顔料をボールミル、ビーズミル、ロールミル等の分散機により分散し分散顔料状となした後、上記と同様に行えば、容易に得られる。
【0016】
また、最近では撹拌容器に自転と公転をさせる力を加え、混合および脱泡を同時に行うことができる撹拌・脱泡装置が発売されており、これを撹拌装置として使用することもできる。自転・公転式の攪拌・脱泡装置の具体例としては、(株)キーエンス製のHM−500、(株)アイ・エス・ケイ製のSNBシリーズ、(株)EME製のUFOシリーズ、VMXシリーズ、倉敷紡績(株)製のマゼルスターシリーズ、トミタエンジニアリング(株)製のスーパーミキサーTOMIX−100、(株)シンキー製のあわとり練太郎シリーズが挙げられる。
【0017】
更に、上記操作後に必要に応じてpH調整、濾過、遠心分離、減圧、加圧、加熱、冷却、不活性ガス置換等を単独、あるいは複合して行っても良い。
【0018】
【作用】
上記一般式(化2)で示される化合物は、酸化エチレン基の付加がなく、分子中の親水性基と親油性基がバランス良く存在することに起因する湿潤、浸透作用により、ボール受座へのインク誘導を容易にし、ボールのスリップによるボールの回転を阻害しない程度の潤滑性を付与すると推察される。
また、上記一般式(化2)で示される化合物が天然多糖類と結びつくことで、インキが金属ボール表面に強い吸着作用を示し、ボール表面に手脂が付着しても、インキがボール表面に遍在することができるのでインキ追従性が向上し、紙面にインキが連続して転写するために、インキの手脂性が強くなると推察される。以上の2つの作用が複合して起こることにより、ボールがスリップせず、受座も摩耗しない程度の潤滑性を付与し、かつ手脂に強いインキになっていると考えられる。
【0019】
【実施例】
以下、実施例及び比較例に基づき更に詳細に説明する。尚、各実施例中単に「部」とあるのは「重量部」を表す。
【0020】
上記成分中、ケルザンと水とをホモミキサーにて10分間撹拌して得たケルザン水溶液中に、残りの上記各成分を加え、更に30分間混合撹拌した後水酸化ナトリウム水溶液でpHを8.0に調整して黒色ボールペン用水性インキを得た。
【0021】
上記成分中、ケルザンと水とをホモミキサーにて10分間撹拌して得たケルザン水溶液中に、残りの上記各成分を加え、更に30分間混合撹拌した後水酸化ナトリウム水溶液でpHを8.0に調整して赤色ボールペン用水性インキを得た。
【0022】
上記成分中、ケルザンと水とをホモミキサーにて10分間撹拌して得たケルザン水溶液中に、残りの上記各成分を加え、更に30分間混合撹拌した後水酸化ナトリウム水溶液でpHを8.0に調整して青色ボールペン用水性インキを得た。
【0023】
上記成分中、グァーガムと水とをホモミキサーにて10分間撹拌して得たグァーガム水溶液中に、残りの上記各成分を加え、更に30分間混合撹拌した後水酸化ナトリウム水溶液でpHを8.0に調整して黒色ボールペン用水性インキを得た。
【0024】
上記成分中、グァーガムと水とをホモミキサーにて10分間撹拌して得たグァーガム水溶液中に、残りの上記各成分を加え、更に30分間混合撹拌した後水酸化ナトリウム水溶液でpHを8.0に調整して黒色ボールペン用水性インキを得た。
【0025】
上記成分中、アルカガムと水とをホモミキサーにて10分間撹拌して得たアルカガム水溶液中に、残りの上記各成分を加え、更に30分間混合撹拌した後水酸化ナトリウム水溶液でpHを8.0に調整して青色ボールペン用水性インキを得た。
【0026】
比較例1
実施例1において、GF−185の0.4部をプライサーフA208S(ポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸、第一工業製薬(株)製)を0.4部にした以外は実施例1と同様になして、黒色ボールペン用水性インキを得た。
【0027】
比較例2
実施例2において、GF−185の0.4部をフォスファノールRS−710(ポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸、東邦化学工業(株)製)を0.4部にした以外は実施例2と同様になして、赤色ボールペン用水性インキを得た。
【0028】
比較例3
実施例3において、ケルザンの0.3部をペミュレン(アクリル酸−メタクリル酸アルキル共重合体、BFGoodlich製)の0.4部にし、その分水を減らした以外は実施例3と同様になして、青色ボールペン用水性インキを得た。
【0029】
【発明の効果】
以上、実施例1〜6、比較例1〜3で得たインキ組成物について、下記の試験を行った。結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
(試験用ボールペンの作成)
上記実施例、比較例で得たインキ組成物をステンレス製のボールペンチップ(ボール素材:超硬合金、ボール径:0.7mm)からなるぺんてる(株)製ハイブリッド(製品符号K157)のリフィルに0.8g程度充填し、遠心機にて遠心力を加えてインキ中の気泡を脱気して、試験用ボールペンを作成した。
【0032】
上記試験用ボールペンの作成直後、下記の条件で筆記試験を行った。
【0033】
筆記試験:以下の配合で作製した人工手脂を、30%アセトン溶液とし、上質紙(JIS P3201筆記用紙A)に重ね塗りしないようにハケ塗りした紙に、自転式連続螺旋筆記試験機(MODEL TS−4C−20 精機工業研究所製)にて、筆記速度7cm/秒、筆記角度70゜、筆記荷重100gの条件で10m筆記する。筆記終了後、その筆跡を観察し、筆記線に不連続な部分や薄い部分が所々発生するようであれば、その長さを測定し、その結果を表1の「耐手脂性」の欄に示した。尚、表中の結果は、その長さの合計とした。また、上質紙(JIS P3201筆記用紙A)自転式連続螺旋筆記試験機(MODEL TS−4C−20 精機工業研究所製)にて、筆記速度7cm/秒、筆記角度70゜、筆記荷重100gの条件で200m毎に600mまで筆記する。200m筆記するごとにインキの吐出量を測定する。0m〜200mの吐出量と400m〜600mの吐出量の比を百分率で表1の「吐出安定性」の欄に示した(吐出安定性(%)=400m〜600mの吐出量/0m〜200mの吐出量×100)。
【0034】
(人工手脂の配合)
スクワラン(関東化学(株)製) 20部
オリーブ油(関東化学(株)製) 60部
コレステロール(関東化学(株)製) 5部
オレイン酸(関東化学(株)製) 15部
【0035】
以上、詳細に説明したように、本発明に係るインキ組成物は、インキを使い切るまでインキの吐出が安定で、紙などの被筆記面が手脂等で汚染されている場合にも、良好に筆記できるものである。
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JP2008013587A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-24 | Pentel Corp | ボールペン用水性インキ組成物 |
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2002
- 2002-10-30 JP JP2002316692A patent/JP3969280B2/ja not_active Expired - Fee Related
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