JP2005120314A

JP2005120314A - 筆記具用水性インキ組成物と筆記具

Info

Publication number: JP2005120314A
Application number: JP2003359478A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sakuma; 聡佐久間
Original assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】描線濃度が濃く、顔料沈降安定性に優れた筆記具用水性インキ組成物と該水性インキを搭載したボールペン等の筆記具を提供すること。
【解決手段】着色剤として比表面積６００ｍ²／ｇ以上の導電性カーボンブラックを含有することを特徴とする筆記具用水性インキ組成物で特に剪断速度３８．４ｓｅｃ^-1における粘度（２５℃）が３０〜１５００ｍＰａ・ｓｅｃ、かつ剪断速度３８４ｓｅｃ^-1における粘度（２５℃）が１０〜１２０ｍＰａ・ｓｅｃであることが望ましい。また該筆記具用水性インキ組成物をインキチューブに充填してなる筆記具である。
【選択図】なし

Description

本発明は筆記具用水性インキと筆記具に関する。更に詳細には、描線濃度が濃く、顔料沈降安定性に優れた筆記具用水性顔料インキ組成物とこれを使用してなるボールペン等の筆記具に関する。

従来より、顔料沈降安定性や筆記描線濃度について、数々の研究がされてきた。例えば、ボールペン用の水性インキ組成物において、インキ粘度を５０〜２０００ｃｐｓ（２５℃）とし、ストラクチャーインデックスが６０以下の黒色顔料としての着色剤用として知られるカーボンブラックを配合すること（例えば特許文献１参照）が提案されているが、描線濃度を濃くするためにはカーボンブラック顔料濃度を高める必要があり、顔料沈降安定性に不具合を生ずる可能性がある。また、顔料沈降安定性を向上させる手段として、粘度調整剤による増粘が不可欠となり、描線品位などに悪影響を及ぼしてしまう。
特許第３０３３２４４号公報

本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、これを解消しようとするものであり、描線濃度が濃く、顔料沈降安定性に優れた筆記具用水性インキ組成物と該水性インキを搭載したボールペン等の筆記具を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、従来はプラスチック、ゴム等を中心としたポリマーへの導電性付与剤として用途が限定されていた極めて高比表面積、高ストラクチャーの導電性カーボンブラックを水性インキ組成物の着色剤として用いることにより、上記の目的が達成されることを見出し本発明を完成した。

すなわち本発明は、
（１）着色剤として比表面積６００ｍ²／ｇ以上の導電性カーボンブラックを含有することを特徴とする筆記具用水性インキ組成物。
（２）剪断速度３８．４ｓｅｃ^-1における粘度が３０〜１５００ｍＰａ・ｓｅｃ、かつ剪断速度３８４ｓｅｃ^-1における粘度が１０〜１２０ｍＰａ・ｓｅｃ（２５℃）である請求項１に記載の筆記具用水性インキ組成物。
（３）上記（１）又は（２）に記載の筆記具用水性インキ組成物をインキチューブに充填してなる筆記具である。

かかる本発明の水性インキ組成物によれば、描線濃度が濃く、顔料沈降安定性に優れており、特にボールペン等の筆記具用インキ組成物として好適である。

以下に、本発明の実施の形態を詳しく説明する。本発明に使用される着色剤は、従来から導電性カーボンブラックと称され、主にプラスチック、ゴム等を中心としたポリマーへの導電性付与剤として用途が限定されていたものであって、比表面積６００ｍ²／ｇ以上、好ましくは７００ｍ²／ｇ以上の高比表面積を有し、適度の高ストラクチャーを有する中空状粒子から構成されている。また、体積固有抵抗値は、０．１Ωｃｍ（１２０ｋｇ／ｃｍ²荷重）以下が望ましい。更に、一般的なファーネスブラックやチャンネルブラックに比べ、見かけ比重が低く、顔料沈降性に有利に作用する。更に、単位重量あたりの粒子数が多いため、より黒色度の高いインキが得られる。

具体的に使用できる比表面積６００ｍ²／ｇ以上の導電性カーボンブラックとしての市販品としては、ケッチェンブラックＥＣ、ケッチェンプラックＥＣ６００ＪＤ、カーボンＥＣＰ、カーボンＥＣＰ６００ＪＰ（以上、ケッチェンブラック・インターナショナル株式会社製）やプリンテックスＸＥ２（デグサ社製）などが挙げられる。これら導電性カーボンブラックは、必要に応じてその他の通常の着色剤として知られるカーボンブラックや染料と併用することもできる。インキ組成物への使用量は、０．１重量％〜４０重量％、好ましくは０．５重量％〜３０重量％である。０．１重量％未満では、黒色度が不十分であり、４０重量％を越えるとインキ流出性が悪くなる。

また、本発明のインキ組成物には、導電性カーボンブラックの分散剤として、スチレンマレイン酸のアンモニウム塩、スチレンアクリル酸のアンモニウム塩などの水溶性高分子やアニオン活性剤、ノニオン活性剤などを単独あるいは複数混合して使用できる。

更に、その他の添加剤として揮発抑制剤、有機溶剤、粘度調整剤、界面活性剤、防錆剤、ｐＨ調整剤、防腐剤等を適宜配合することができる。ここで揮発抑制剤としては、マルチトールを主成分とする還元糖、ソルビトールを主成分とする還元糖、還元オリゴ糖、還元マルトオリゴ糖、還元デキストリン、還元マルトデキストリン、α−サイクロデキストリン、β−サイクロデキストリン、マルトシルサイクロデキストリンなどが挙げられる。

有機溶剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルカービトール、エチルカービトール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、チオジグリコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、２−ピロリドン、ｎ−メチル−２ピロリドン、トリエタノールアミン、ジメチルイミダゾリジノン等が挙げられる。

粘度調整剤の例としては、公知の合成高分子、セルロースおよび多糖類からなる群から選ばれた少なくとも一種を使用することができる。例えば、アルカリ増粘型エマルジョン、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸のアルカリ塩やアクリル酸またはメタクリル酸含有共重合体のアルカリ塩、スチレンとマレイン酸の共重合体のアルカリ塩、酢酸ビニルとクロトン酸の共重合体のアルカリ塩、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、メチルビニルエーテルとマレイン酸の共重合体、酸化ポリアルキレンの誘導体、セラックのアルカリ塩、酸化ポリエチレンポリアクリルアマイド、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ウェランガム、サクシノグリカン、ジェランガム、キサンタンガム、グアーガム、カラヤガム、カゼイン、アラビアガム、ゼラチン、カラギーナン、アルギン酸、トラガカントガム、ローカストビーンガムなどが挙げられ、インク組成物中に０．０１〜１０重量％が好ましい。

本発明のインキ組成物は、かかる粘度調整剤の配合によって剪断速度３８．４ｓｅｃ^-1の粘度（２５℃）が３０〜１５００ｍＰａ・ｓｅｃ、かつ３８４ｓｅｃ^-1の粘度（２５℃）が１０〜１２０ｍＰａ・ｓｅｃとすることが望ましい。さらに好ましくは剪断速度３８．４ｓｅｃ^-1の粘度（２５℃）が５０〜１０００ｍＰａ・ｓｅｃで、かつ３８４ｓｅｃ^-1の粘度（２５℃）が１５〜８０ｍＰａ・ｓｅｃになるように粘度調整剤を配合することが望ましい。

このように限定された擬塑性水性インキにおいて、剪断速度３８．４ｓｅｃ^-1の粘度が１５００ｍＰａ・ｓｅｃを超えたり、又は３８４ｓｅｃ^-1の粘度が１２０ｍＰａ・ｓｅｃを超えると、筆記描線の線割れ（筆記描線が複数本に分かれてしまう現象）や、ボテも発生しやすくなる。また、剪断速度３８．４ｓｅｃ^-1の粘度が３０ｍＰａ・ｓｅｃ未満、又は３８４ｓｅｃ^-1の粘度が１０ｍＰａ・ｓｅｃ未満の場合には、ペン先からのインキのボタ落ちが発生しやすく、筆記描線も非常に滲みやすく不鮮明になる。

表面張力の調整、書き味向上のために配合する界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテルなどポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレンもしくはポリオキシエチレンポリオキシプロピレンの誘導体、テトラグリセリルジステアレートなどグリセリンジグリセリンもしくはポリグリセリンの誘導体、テトラグリセリルジステアレートなどグリセリンジグリセリンもしくはポリグリセリンの誘導体、ソルビタンモノオレートなど糖類の誘導体、パーフルオロアルキル燐酸エステルなどフッ素化アルキル基を有する界面活性剤、ジメチルポリシロキサンのポリエチレングリコール付加物などのポリエーテル変性シリコーン、硬化ヒマシ油、燐酸エステル型活性剤、フッ素系界面活性剤、カリセッケンなどの潤滑および湿潤剤などが示される。

防錆剤として、ベンゾトリアゾール・サポニン類等、ｐＨ調整剤としてはトリエタノールアミン、水酸化カリウム、りん酸カリウム、アミノメチルプロパノール等、防腐剤としてはナトリウムオマジン、１−２ベンゾイソチアゾリン等を必要に応じて使用することができる。

本発明の水性インキ組成物は、サインペンやボールチップを搭載したボールペン等の筆記具用に好適に利用できる。なお本発明の水性インキ組成物を製造するには、従来から知られている方法が採用可能であり、例えば、上記各成分を所定量配合し、ホモミキサー、ディスパー等の攪拌機により攪拌混合することによって得られる。更に必要に応じてろ過や遠心分離によってインキ組成物中の粗大粒子を除去してもよい。

次に、実施例及び比較例により、本発明を更に詳述するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではない。

実施例１〜３、比較例１〜３
表１に記載されている実施例１〜３及び比較例１〜３のインキ組成物を三菱鉛筆製のＰＲＯＣＫＥＹに使用されるサインペン本体および三菱鉛筆製のＵＭ−１５１に使用されるボールペンチップを搭載したボールペン体にそれぞれつめて、チューブ端部にインク追従体を充填して次の要領で試験し、評価を行った。その結果を表１に示す。

（ａ）顔料沈降安定性
各仕様によって得られたボールペン体およびサインペン体を６０℃相対湿度１０％未満の環境下で下向きに１ケ月間置き、ＩＳＯ規格に準拠した筆記用紙に、手書きにて「直径が約１．５ｃｍのらせん筆記」し、書き出しの描線状態を評価した。
○：経時前と比較し、描線濃度が全く変わらず、顔料沈降が発生していない。
△：経時前に比べ、やや濃くなっているが、筆記可能。
×：完全に顔料が沈降し、筆記不能。

（ｂ）筆記描線濃度
各仕様によって得られたボールペン体およびサインペン体をＩＳＯ規格に準拠した筆記用紙に、手書きにて「直径が約１．５ｃｍのらせん筆記」し、書き出しの描線濃度を目視で評価した。
◎：非常に黒い
○：黒い
△：普通
×：薄い

表１に示されるように、本発明の水性インキ組成物を採用することで、顔料沈降安定性と筆記描線濃度に優れた水性黒色顔料インキ組成物を提供することができる。

Claims

着色剤として比表面積６００ｍ²／ｇ以上の導電性カーボンブラックを含有することを特徴とする筆記具用水性インキ組成物。
剪断速度３８．４ｓｅｃ^-1における粘度（２５℃）が３０〜１５００ｍＰａ・ｓｅｃ、かつ剪断速度３８４ｓｅｃ^-1における粘度（２５℃）が１０〜１２０ｍＰａ・ｓｅｃである請求項１に記載の筆記具用水性インキ組成物。
請求項１又は２に記載の筆記具用水性インキ組成物をインキチューブに充填してなる筆記具。