JP2007291278A

JP2007291278A - ボールペン

Info

Publication number: JP2007291278A
Application number: JP2006122477A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Asada; 浅田　　勝久
Original assignee: Pilot Ink Co Ltd
Current assignee: Pilot Ink Co Ltd
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-04-26
Also published as: JP4920296B2

Abstract

【課題】インキの主成分に揮発性有機溶剤を用いた際にもインキ逆流防止体が離油等を生じることがない、長期的に良好な筆記性能を発現するボールペンを提供する。
【解決手段】少なくとも有機溶剤と着色剤とからなる油性インキをインキ収容部内に直接収容し、該インキの後端にインキの消費に伴って追従するインキ逆流防止体を配設してなるボールペンであって、前記インキ逆流防止体が、不揮発性及び／又は難揮発性液体と、融点が１００℃以上の脂肪酸デキストリンエステルとからなる。前記脂肪酸デキストリンエステルが、炭素数１６乃至２２の飽和脂肪酸デキストリンエステルである。
【選択図】なし

Description

本発明は油性インキ及びインキ逆流防止体を内蔵するボールペンに関する。

従来より、油性インキを内蔵するボールペンとして、難揮発性有機溶剤を主成分とする高粘度のインキをインキ収容筒内に充填し、前記インキ収容筒先端部にボールペンチップを嵌合させた簡易な構造のボールペンが広く用いられている。
また、前記ボールペンのインキ後端部分には、外的な衝撃やペン先上向き筆記等により発生するインキの逆流をより効果的に防止するために、インキの消費に伴って追従する高粘度のインキ逆流防止体を配設するものが開示されている（例えば特許文献１参照）。
特開平８−１０８６７９号公報

前記特許文献に開示されるインキ逆流防止体は、ゲル化剤として微粒子シリカを用いたものであるが、前述の難揮発性有機溶剤を主成分とする高粘度の油性インキに適用した場合に、離油等の不具合を生じることなく良好な性能を発現する。
しかしながら、前記インキは主成分に難揮発性有機溶剤を用いているため、ペン先での耐乾燥性に優れているものの、筆跡の乾燥性が極めて悪い。そこで筆跡の乾燥性を良化するために揮発性有機溶剤がインキ主成分として用いられる。その際、ペン先での耐乾燥性を維持するためにインキ粘度は低く設定される。
このとき、前記インキ逆流防止体を適用した場合、経時によりインキ界面部分から離油（基油の分離）等が発生してしまい、インキ中にオイル成分が混入し、筆記不良等の不具合を生じる虞がある。

本発明は、油性インキ及びインキ逆流防止体を充填したボールペンであって、インキの主成分に揮発性有機溶剤を用いた際にもインキ逆流防止体が離油等を生じることがない、長期的に良好な筆記性能を発現するボールペンを提供するものである。

本発明は、少なくとも有機溶剤と着色剤とからなる油性インキをインキ収容部内に直接収容し、該インキの後端にインキの消費に伴って追従するインキ逆流防止体を配設してなるボールペンであって、前記インキ逆流防止体が、不揮発性及び／又は難揮発性液体と、融点が１００℃以上の脂肪酸デキストリンエステルとからなることを要件とする。
更に、前記脂肪酸デキストリンエステルが、炭素数１６乃至２２の飽和脂肪酸デキストリンエステルであること、前記脂肪酸デキストリンエステルが、パルミチン酸デキストリンエステル、ステアリン酸デキストリンエステルから選ばれる少なくとも一種であること、前記脂肪酸デキストリンエステルの構成グルコース１単位に対する脂肪酸の置換度が、１．８〜２．３であること、前記油性インキの主溶剤が、炭素数３以下のアルコール、グリコールエーテルから選ばれる少なくとも一種であることを要件とする。

本発明のボールペンは、内蔵する油性インキの主成分となる汎用の有機溶剤に対して離油等を生じることなく使用できるインキ逆流防止体を充填することで、特に主成分として揮発性有機溶剤を用いた際にも離油等を生じることがなく、長期的に良好な筆記性能を継続して得られるものである。

前記油性インキは、少なくとも有機溶剤と着色剤とからなり、必要に応じて各種添加剤が添加される。

前記有機溶剤としては、例えば、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、ベンジルアルコール、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、ベンジルグリコール、エチ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ジエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピ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エチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノフェニルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノフェニルエーテル、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メチルイソブチルケトン、メチルｎ−プロピルケトン、メチルｎ−ブチルケトン、ジ−ｎ−プロピルケトン、ギ酸ｎ−ブチル、ギ酸イソブチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ｎ−ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル等を例示できる。
特に、筆跡の乾燥性を良化させるために、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等の炭素数３以下のアルコールや、エチ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ジエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピ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エチルエーテル等のグリコールエーテルが好適に用いられる。
前記有機溶剤は一種又は二種以上を混合して用いてもよく、インキ組成中４０〜８０重量％の範囲で用いられる。

前記着色剤としては従来より汎用の染料や顔料を使用できる。前記染料としては、例えば、カラーインデックスにおいてソルベント染料として分類される有機溶剤可溶性染料が挙げられる。
前記ソルベント染料の具体例としては、バリファストブラック３８０６（Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック２９）、同３８０７（Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック２９の染料のトリメチルベンジルアンモニウム塩）、スピリットブラックＳＢ（Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック５）、スピロンブラックＧＭＨ（Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック４３）、バリファストレッド１３０８（Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１の染料とＣ．Ｉ．アシッドイエロー２３の染料の造塩体）、バリファストイエローＡＵＭ（Ｃ．Ｉ．ベーシックイエロー２の染料とＣ．Ｉ．アシッドイエロー４２の染料の造塩体）、スピロンイエローＣ２ＧＨ（Ｃ．Ｉ．ベーシックイエロー２の染料の有機酸塩）、スピロンバイオレットＣＲＨ（Ｃ．Ｉ．ソルベントバイオレット８−１）、バリファストバイオレット１７０１（Ｃ．Ｉ．ベーシックバイオレット１とＣ．Ｉ．アシッドイエロー４２の染料の造塩体）、スピロンレッドＣＧＨ（Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１の染料の有機酸塩）、スピロンピンクＢＨ（Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド８２）、ニグロシンベースＥＸ（Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック７）、オイルブルー６１３（Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー５）、ネオザポンブルー８０８（Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー７０）等が挙げられる。

顔料としては、カーボンブラック、群青、二酸化チタン顔料等の無機顔料、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、スレン顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、スレン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、イソインドリノン系顔料等の有機顔料、アルミニウム粉やアルミニウム粉表面を着色樹脂で処理した金属顔料、透明又は着色透明フィルムにアルミニウム等の金属蒸着膜を形成した金属光沢顔料、フィルム等の基材に形成したアルミニウム等の金属蒸着膜を剥離して得られる厚みが０．０１〜０．１μｍの金属顔料、金、銀、白金、銅から選ばれる平均粒子径が５〜３０ｎｍのコロイド粒子、蛍光顔料、蓄光性顔料、芯物質として天然雲母、合成雲母、ガラス片、アルミナ、透明性フィルム片の表面を酸化チタン等の金属酸化物で被覆したパール顔料等が挙げられる。
前記着色剤は一種又は二種以上を混合して用いてもよく、インキ組成中３〜４０重量％の範囲で用いられる。

更に、筆跡の滲み抑制、定着性向上、堅牢性付与等の目的で以下の樹脂を用いることもできる。
具体的には、ケトン樹脂、ケトン−ホルムアルデヒド樹脂、アミド樹脂、アルキッド樹脂、ロジン変性樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルピロリドン、α−及びβ−ピネン・フェノール重縮合樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アクリル樹脂等を例示できる。

また、所望によりカルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、みつろう、オゾケライト、セレシン、モンタンワックス、モンタン酸ワックス、モンタンエステルワックス等のワックス類を添加することもできる。

更に、潤滑剤や剪断減粘性付与剤を添加することもできる。
潤滑剤としては、オレイン酸等の高級脂肪酸、長鎖アルキル基を有するノニオン性界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーンオイル、チオ亜燐酸トリ（アルコキシカルボニルメチルエステル）やチオ亜燐酸トリ（アルコキシカルボニルエチルエステル）等のチオ亜燐酸トリエステル等を添加することができ、特に、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸ジエステル、或いは、それらの金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、アルカノールアミン塩等を用いるとボール受け座の摩耗防止効果に優れる。

また、前記剪断減粘性付与剤を添加することによって、不使用時のボールとチップの間隙からのインキ漏れだしを防止したり、筆記先端部を上向き（正立状態）で放置した場合のインキの逆流をより効率的に防止することができる。
尚、剪断減粘性付与剤を添加する場合は、２０℃でのＥ型粘度計による３．８４Ｓ^−１の剪断速度におけるインキ粘度が１０ｍＰａ・ｓ（２０℃）以上、好適には１０〜５０００ｍＰａ・ｓであり、且つ、剪断減粘指数を０．３〜０．９９の範囲に調整することが好ましく、前記した粘度範囲及び剪断減粘指数を示すことによって、更にインキ漏れだし、インキの逆流を防止することができる。
また、着色剤として顔料を用いた場合には、前記顔料の凝集・沈降を抑制することができる。
インキ粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満では剪断減粘性による効果が適正ではなく、インキ吐出性及び筆跡性能に支障を来すこともある。
尚、剪断減粘指数（ｎ）は、剪断応力値（Ｔ）及び剪断速度値（ｊ）の如き粘度計による流動学測定から得られる実験式Ｔ＝Ｋｊ^ｎ（Ｋは非ニュートン粘性係数）にあてはめることによって計算される値である。

前記剪断減粘性付与剤としては従来より公知の化合物を用いることが可能であり、例えば、架橋型アクリル樹脂、架橋型アクリル樹脂のエマルションタイプ、架橋型Ｎ−ビニルカルボン酸アミド重合体又は共重合体、非架橋型Ｎ−ビニルカルボン酸アミド重合体又は共重合体非架橋型Ｎ−ビニルカルボン酸アミド重合体又は共重合体の水溶液、水添ヒマシ油、脂肪酸アマイドワックス、酸化ポリエチレンワックス等のワックス類、ステアリン酸アルミニウム、パルミチン酸アルミニウム、オクチル酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム等の脂肪酸金属塩、ジベンジリデンソルビトール、デキストリン脂肪酸エステル、Ｎ−アシルアミノ酸系化合物、スメクタイト系無機化合物、モンモリロナイト系無機化合物、ベントナイト系無機化合物、ヘクトライト系無機化合物、シリカ等を例示できる。

前記油性インキの後端に配設されるインキ逆流防止体は、インキに使用する有機溶剤に対して難溶な不揮発性液体や難揮発性液体が主成分として用いられる。
具体的には、ワセリン、スピンドル油、ヒマシ油、オリーブ油、精製鉱油、流動パラフィン、ポリブテン、α−オレフィン、α−オレフィンのオリゴマーまたはコオリゴマー、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル等が挙げられ、一種又は二種以上を併用することもできる。

前記不揮発性液体及び／又は難揮発性液体には、融点が１００℃以上、より好ましくは１２５℃以上の脂肪酸デキストリンエステルがゲル化剤として添加され、好適な粘度まで増粘して使用される。
特に、前記脂肪酸デキストリンエステルとしては、炭素数１６乃至２２の飽和脂肪酸デキストリンエステルが好適に用いられ、なかでも、パルミチン酸デキストリンエステル、ステアリン酸デキストリンエステルが特に有用である。
前記脂肪酸デキストリンエステルが融点１００℃以上（より好ましくは１２５℃以上）であることにより、高温条件下においても優れた安定性を発現でき、インキ追従体の軟化や分離等から生じるインキの逆流や筆記不良を抑制できる。特に、炭素数１６以上（具体的には、１６乃至２２）の飽和脂肪酸デキストリンエステルが高融点であるため好適に用いられる。
また、前記脂肪酸デキストリンエステルのうち、該エステルの構成グルコース１単位に対する脂肪酸の置換度が、１．８〜２．３であるものが、高温安定性及び耐溶剤安定性の点から最も有用である。
前記脂肪酸デキストリンエステルは、脂肪酸金属石鹸、脂肪酸アマイド、アマイド変性ポリエチレンワックス、水添ひまし油等の汎用のゲル化剤と併用することもできる。
更に、前記液状のインキ逆流防止体（液栓）と、固体のインキ逆流防止体を併用することもできる。

前記油性インキ及びインキ逆流防止体は、チップを筆記先端部に装着したボールペンに充填して実用に供される。
前記ボールペン自体の構造としては、軸筒内にインキ組成物を充填したインキ収容管を有し、該インキ収容管はボールを先端部に装着したチップに連通しており、さらにインキの端面には逆流防止用の液栓が密接している構造や、前記インキ収容管を軸筒としてそのまま使用する構造のボールペンを例示できる。

前記ボールペンチップについて更に詳しく説明すると、金属製のパイプの先端近傍を外面より内方に押圧変形させたボール抱持部にボールを抱持してなるチップ、或いは、金属材料をドリル等による切削加工により形成したボール抱持部にボールを抱持してなるチップ、金属又はプラスチック製チップ内部に樹脂製のボール受け座を設けたチップ、或いは、前記チップに抱持するボールをバネ体により前方に付勢させたもの等を適用できる。
又、前記ボールは、超硬合金、ステンレス鋼、ルビー、セラミック、樹脂、ゴム等の０．１〜３ｍｍ径程度のものが適用できる。

インキ及びインキ逆流防止体を収容するインキ収容管は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の熱可塑性樹脂からなる成形体が用いられる。
更に、インキ収容管として透明、着色透明、或いは半透明の成形体を用いることにより、インキ色やインキ残量等を確認できる。
前記インキ収容管にはチップを直接連結する他、接続部材を介して前記インキ収容管とチップを連結してもよい。
尚、インキ収容管はレフィルの形態として、前記レフィルを軸筒内に収容するものでもよいし、先端部にチップを装着した軸筒自体をインキ収容体として、前記軸筒内に直接インキを充填してもよい。

以下の表に実施例及び比較例で用いられるインキ及びインキ追従体の組成を示す。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、表中の数値は重量部を表わす。

表中の原料（１）〜（１３）について以下に説明する。
（１）保土ヶ谷化学工業（株）製、商品名：スピロンレッドＣＧＨ
（２）オリエント化学工業（株）製、商品名：バリファストブラック３８１０
（３）ヤスハラケミカル（株）製、商品名：ＹＳポリスターＳ１４５
（４）ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、第一工業製薬（株）製、商品名：プライサーフＡ２０７Ｈ
（５）架橋型アクリルコポリマーエマルション、クラリアントポリマー社製、商品名：ビスカレックスＨＶ−３０
（６）精製鉱油、出光鉱産（株）製、商品名：ダイアナフレシアＷ３８０
（７）液状ポリブテン、日本油脂（株）製、商品名：ポリビス３ＳＨ
（８）パルミチン酸デキストリンエステル、千葉製粉（株）製、商品名：レオパールＦＬ、融点：１６０℃、脂肪酸置換度：１．８〜２．０
（９）パルミチン酸ステアリン酸デキストリンエステル、千葉製粉（株）製、商品名：レオパールＫＬＴ、融点：１３５℃、脂肪酸置換度：２．０〜２．３
（１０）パルミチン酸ステアリン酸デキストリンエステル、千葉製粉（株）製、商品名：レオパールＫＬＴ、融点：１２０℃、脂肪酸置換度：２．０〜２．３
（１１）パルミチン酸デキストリンエステル、千葉製粉（株）製、商品名：レオパールＴＬ、融点：１００〜１１５℃、脂肪酸置換度：１．５〜１．７
（１２）パルミチン酸デキストリンエステル、千葉製粉（株）製、商品名：レオパールＫＬ、融点：８０〜９５℃、脂肪酸置換度：２．０〜２．３
（１３）ミリスチン酸デキストリンエステル、千葉製粉（株）製、商品名：レオパールＫＭＤ、融点：８０〜９５℃

インキの調製
前記配合量で各原料を混合し、ディスパーにて３時間撹拌することで筆記具用油性インキを得た。

インキ逆流防止体の調製
前記配合量で各原料を混合し、１５０℃にて１時間攪拌溶解した後、常温まで冷却して三本ロールミルで充分混練することでインキ逆流防止体を得た。

ボールペンの作製
前記実施例、比較例のインキ及びインキ逆流防止体を市販のボールペン（パイロットコーポレーション社製、商品名：Ｅ−ＧＥＬ）のインキ収容筒内に注入した後、遠心機にて２０００ｒｐｍで１分間遠心処理を行ってボールペンレフィルを作成し、該ボールペンレフィルを軸筒に組み込み、キャップを嵌合することでボールペンを得た。

前記ボールペンをペン先上向き状態に静置し、５０℃で３０日間、７０℃で１時間、８０℃で１時間の各条件で放置した後、インキ逆流防止体の状態を目視により観察した。また、経時後の各ボールペン用いて連続した丸を筆記した。
その結果を以下に示す。

尚、前記表中の評価基準は以下の通りである。
○：インキ逆流防止体の状態に変化がなく、筆記可能。
△：インキ逆流防止体の一部が分離してインキ中に浸漬しているが筆記可能。
×：インキ逆流防止体が分離してインキが逆流している、筆記不可能。

Claims

少なくとも有機溶剤と着色剤とからなる油性インキをインキ収容部内に直接収容し、該インキの後端にインキの消費に伴って追従するインキ逆流防止体を配設してなるボールペンであって、前記インキ逆流防止体が、不揮発性及び／又は難揮発性液体と、融点が１００℃以上の脂肪酸デキストリンエステルとからなることを特徴とするボールペン。
前記脂肪酸デキストリンエステルが、炭素数１６乃至２２の飽和脂肪酸デキストリンエステルであることを特徴とする請求項１記載のボールペン。
前記脂肪酸デキストリンエステルが、パルミチン酸デキストリンエステル、ステアリン酸デキストリンエステルから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールペン。
前記脂肪酸デキストリンエステルの構成グルコース１単位に対する脂肪酸の置換度が、１．８〜２．３であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のボールペン。
前記油性インキの主溶剤が、炭素数３以下のアルコール、グリコールエーテルから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のボールペン。