JP2008231410A - Ink composition for writing material, and aqueous gel ink and aqueous marking pen ink using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビルドアップ顔料微粒子を含有する文具用インク組成物、それを用いた優れた書き味の水性ゲルインク及び水性マーキングペンインクに関する。 The present invention relates to an ink composition for stationery containing fine particles of build-up pigment, and an aqueous gel ink and an aqueous marking pen ink having excellent writing quality using the composition.
インクは通常着色剤を溶剤に含有させた組成物であるが、近年、多様なニーズに応えるため、その成分組成などを改良した機能的なものが開発されている。例えば、最近、高性能で付加価値の高い筆記具が提案され、それに対応するため、インク材料についての改良開発が進められている。具体的には、超極細ボールペンや環境対応型マーキングペンなどが挙げられる。 Inks are usually compositions in which a colorant is contained in a solvent. Recently, functional inks with improved component compositions have been developed in order to meet various needs. For example, recently, a writing instrument with high performance and high added value has been proposed, and in order to cope with it, improved development of the ink material has been promoted. Specifically, a super extra-fine ball-point pen, an environmentally friendly marking pen, etc. are mentioned.
超極細ボールペンについていうと、そのペン先のボール径を0.18mmにまで超極細化し、一定の書き味を維持したものがある(特許文献1)。そのボールペンは、着色剤としては特に限定されず一般的な染料あるいは顔料が用いられているが、ボールの外径とインクの粘性とを特定の範囲に調整したものである。 As for ultra-fine ballpoint pens, there is one that maintains a certain writing quality by making the ball diameter of the pen tip ultrafine to 0.18 mm (Patent Document 1). The ballpoint pen is not particularly limited as a colorant, and a general dye or pigment is used, but the ball outer diameter and ink viscosity are adjusted to a specific range.
ここで水性ゲルインクボールペンについていうと、通常、ペン先(ボール及びそれ抱持するチップホルダー)、インク収容管、ペン軸、及び水性ゲルインクなどから構成される。そして、そのインクとして、水性インクと油性インクとの中間の粘度を有し、ボールの回転によってインク粘度が低下してスムーズに流出する特性、いわゆる剪断減粘性を有する水性ゲルインクが用いられる。これにより極細のペン先であっても滑らかな筆記を実現しうる。このような水性ゲルインクには、振動かすれの抑制(筆記中に生じる衝撃によるインク流出阻害の抑制)、ドライアップの抑制(ペン先の乾燥による筆記不良の抑制)、直流現象の抑制(チップ先端からインクが自然に流出してしまう、いわゆるボタ落ちや噴き出しの抑制)、滲みの抑制等が要求される。
通常、振動かすれ及びドライアップはインクの構造粘性が大きすぎると生じやすい。一方、直流現象及び滲みはそれが小さすぎると生じやすくなる。すなわち、それらは相反する特性であり同時に満足することは容易ではない。さらに各ペンの構造との適合性を考慮し、書き味を良くするには、さらなる研究開発が望まれる。
Here, regarding the water-based gel ink ball-point pen, it is generally composed of a pen tip (a ball and a chip holder holding the ball), an ink storage tube, a pen shaft, and a water-based gel ink. As the ink, water-based gel ink having an intermediate viscosity between water-based ink and oil-based ink and having a characteristic that ink viscosity decreases and flows out smoothly by rotation of the ball, that is, shear thinning viscosity is used. As a result, smooth writing can be realized even with an extremely fine nib. Such water-based gel inks have the following features: suppression of shaking (inhibition of ink outflow inhibition due to impact generated during writing), suppression of dry-up (inhibition of writing defects due to drying of the nib), suppression of DC phenomenon (from the tip of the tip) Inhibition of bleeding and so-called blurring and ejection of ink that naturally flows out), suppression of bleeding, and the like are required.
Usually, shaking and dry-up tend to occur when the structural viscosity of the ink is too large. On the other hand, the direct current phenomenon and bleeding tend to occur if they are too small. That is, they are contradictory properties and are not easy to satisfy at the same time. Furthermore, further research and development is desired to improve the writing quality in consideration of the compatibility with the structure of each pen.
次に、環境対応型マーキングペンの開発が挙げられる。これに用いられるインクには、筆記板に筆記した後、その筆跡を乾いた布で軽く拭き取り、容易に消去しうることが求められる。これまで、この製品領域においては、着色剤ではなく、溶剤を改良変更することによりその性能の向上が図られてきた。従来、溶剤として有機溶剤を用いたものがあるが(特許文献2参照)、人体への影響、臭気、刺激性などの改善が求められた。これをうけ溶剤として水を用いた水性インクが提案されている(特許文献3、4参照)。しかし、そのインクでは筆記直後に布等で擦過すると筆記板が汚れる傾向があった。これは、インク中のエマルジョン樹脂自体において、乾燥してすぐの段階では膜が十分に形成されていないことが原因とされる。それにより、乾いた布等で擦過したとき着色剤や剥離剤成分が筆記板に残り、筆記板を汚してしまうこととなる。これを考慮し、エマルジョンを改良した筆記板用マーキングペンインクが提案された(特許文献5参照)。 Next, the development of environmentally friendly marking pens can be mentioned. The ink used for this is required to be able to be easily erased after writing on a writing board and then lightly wiping the handwriting with a dry cloth. So far, in this product area, the performance has been improved by improving and changing the solvent instead of the colorant. Conventionally, there is a solvent using an organic solvent as a solvent (see Patent Document 2), but improvement in human influence, odor, irritation and the like has been demanded. A water-based ink using water as a solvent has been proposed (see Patent Documents 3 and 4). However, with the ink, there was a tendency for the writing board to become dirty when rubbing with a cloth or the like immediately after writing. This is due to the fact that the emulsion resin in the ink itself does not have a sufficient film formed immediately after drying. Thereby, when rubbing with a dry cloth or the like, the colorant and the release agent component remain on the writing board, and the writing board is soiled. In consideration of this, a marking pen ink for a writing board with improved emulsion has been proposed (see Patent Document 5).
他方、顔料についてみると、その粒子の微細化技術が検討されている。一般的な微粒子化の手法としてはブレークダウン法(粉砕法)が挙げられるが粒子の微細化には適さない。この方法では、粒子を十分に微細化するために多大な時間とエネルギーを要し生産効率が低い。また用いうる物質も限定されてしまう。これに対し、気相中または液相中で粒子を成長させることが試みられている。例えば、フラスコ内の液中で顔料粒子を析出させた水性分散体を調製する方法が開示されている(特許文献6、7、および8参照)。しかし、これらに記載の顔料粒子の分散体で確認されている具体的特性はインクジェット記録用インクに適した特性のみであり、粘度が記載されている特許(特許文献8参照)において示されている分散体の粘度はインクジェット記録用インクに適した低粘度(5mPa・s未満)のもののみである。これとは別に、マイクロ化学プロセスにより有機顔料の粒子を得る方法が開示されているが(特許文献9、10参照)、これを文房具用のインクに用いたときの特性は知られていない。 On the other hand, regarding pigments, techniques for making particles finer are being studied. As a general method for making fine particles, there is a breakdown method (pulverization method), but it is not suitable for making particles fine. This method requires a great amount of time and energy to sufficiently refine the particles, and the production efficiency is low. Moreover, the substance which can be used will also be limited. In contrast, attempts have been made to grow particles in the gas phase or in the liquid phase. For example, a method for preparing an aqueous dispersion in which pigment particles are precipitated in a liquid in a flask is disclosed (see Patent Documents 6, 7, and 8). However, the specific properties confirmed in the dispersions of pigment particles described in these are only properties suitable for inks for ink jet recording, and are shown in a patent (see Patent Document 8) in which viscosity is described. The dispersion has only a low viscosity (less than 5 mPa · s) suitable for ink jet recording ink. Aside from this, a method for obtaining organic pigment particles by a microchemical process has been disclosed (see Patent Documents 9 and 10), but the characteristics when this is used for stationery ink are not known.
本発明は、超極細ボールペン等の筆記用具に用いたときの上記文房具用インクに特有の課題を解決し、鮮明な着色筆記や描線を実現し、しかも経時安定性が高く良好な書き味を維持しうる文房具用インク組成物、それを用いた水性ゲルインク及び水性マーキングペンインクの提供を目的とする。 The present invention solves the problems specific to the above stationery ink when used in writing instruments such as ultra-fine ballpoint pens, realizes clear colored writing and drawing, and maintains good writing quality with high temporal stability. An object of the present invention is to provide an ink composition for stationery, a water-based gel ink and a water-based marking pen ink using the ink composition.
本発明の上記の目的は以下の手段により達成された。
(1)体積平均粒径(MV)と個数平均粒径(MN)との比(MV/MN)を1.80以下とした顔料微粒子を含有することを特徴とする文具用インク組成物。
(2)前記顔料微粒子がビルドアップ顔料微粒子であることを特徴とする(1)記載の文具用インク組成物。
(3)前記ビルドアップ顔料微粒子が、顔料を良溶媒に溶解した顔料溶液と貧溶媒とを分散剤の共存下で接触させ前記顔料をナノメートルサイズの微粒子として析出させたものであることを特徴とする(2)記載の文具用インク組成物。
(4)前記顔料溶液と貧溶媒とを流路中の流通過程で接触させたことを特徴とする(3)記載の文具用インク組成物。
(5)前記顔料溶液と貧溶媒との接触により、前記顔料溶液のpHを変化させたことを特徴とする(3)または(4)記載の文具用インク組成物。
(6)(1)〜(5)のいずれか1項に記載の文具用インク組成物を含んでなる水性ゲルインク。
(7)非ニュートン粘性を示すことを特徴とする(6)記載の水性ゲルインク。
(8)非ニュートン粘性指数のn値を0.40〜0.80としたことを特徴とする(7)記載の水性ゲルインク。
(9)ボールペン用のインクとしたことを特徴とする(6)〜(8)のいずれか1項に記載の水性ゲルインク。
(10)マルチトール、マルチトールを主成分とする還元糖、ソルビトール、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、還元澱粉分解物、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、及びマルトシルサイクロデキストリンからなる群より選ばれる1種又は2種以上を保湿剤として含有させたことを特徴とする(6)〜(9)のいずれか1項に記載の水性ゲルインク。
(11)(1)〜(5)のいずれか1項に記載の文具用インク組成物を含んでなる水性マーキングペンインク。
The above object of the present invention has been achieved by the following means.
(1) An ink composition for stationery, comprising pigment fine particles having a ratio (MV / MN) of volume average particle diameter (MV) to number average particle diameter (MN) of 1.80 or less.
(2) The ink composition for stationery according to (1), wherein the pigment fine particles are build-up pigment fine particles.
(3) The build-up pigment fine particles are obtained by bringing a pigment solution in which a pigment is dissolved in a good solvent into contact with a poor solvent in the presence of a dispersant to precipitate the pigment as nanometer-sized fine particles. And (2) the ink composition for stationery.
(4) The ink composition for stationery according to (3), wherein the pigment solution and the poor solvent are brought into contact with each other in the flow process in the flow path.
(5) The ink composition for stationery according to (3) or (4), wherein the pH of the pigment solution is changed by contacting the pigment solution with a poor solvent.
(6) A water-based gel ink comprising the stationery ink composition according to any one of (1) to (5).
(7) The aqueous gel ink according to (6), which exhibits non-Newtonian viscosity.
(8) The aqueous gel ink according to (7), wherein the n value of the non-Newtonian viscosity index is 0.40 to 0.80.
(9) The water-based gel ink according to any one of (6) to (8), wherein the ink is used for a ballpoint pen.
(10) Maltitol, reducing sugar containing maltitol as a main component, sorbitol, reducing sugar containing sorbitol as a main component, reducing oligosaccharide, reducing maltooligosaccharide, reduced starch degradation product, reducing dextrin, reducing maltodextrin, α-cyclo (6) to (9), wherein one or more selected from the group consisting of dextrin, β-cyclodextrin, and maltosyl cyclodextrin are contained as a moisturizing agent. Water-based gel ink.
(11) An aqueous marking pen ink comprising the stationery ink composition according to any one of (1) to (5).
本発明の文具用インク組成物は、水性ゲルインクとして用いたとき、振動カスレ、ドライアップ、直流現象、及び滲みを同時に抑制し、鮮明な着色筆記や描線を実現し、しかも経時安定性が高く、各種筆記具に組み込んで保管ないし使用したときの変色や変質を抑え、優れた書き味を長期間維持しうるという優れた効果を奏する。
また、本発明の文具用インク組成物は、筆記板用の水性マーキングペンインクとして用いたとき、上記経時安定性が高く優れた書き味を維持し、さらに濃く鮮明な筆跡を残しながら布などで拭き取って容易に消去することができるという優れた効果を奏する。
The ink composition for stationery of the present invention, when used as a water-based gel ink, simultaneously suppresses vibration blurring, dry-up, direct current phenomenon, and bleeding, achieves clear colored writing and drawing, and has high temporal stability, It has the excellent effect of suppressing discoloration and alteration when stored or used by being incorporated into various writing instruments and maintaining excellent writing taste for a long period of time.
The ink composition for stationery of the present invention, when used as a water-based marking pen ink for a writing board, maintains excellent writing quality with a high stability over time, and further with a cloth while leaving a dark and clear handwriting. There is an excellent effect that it can be easily wiped off.
以下に本発明を詳しく説明する。
本発明において「ビルドアップ法」とは、溶媒に溶解(分子分散)した顔料または顔料前駆体から化学的反応(溶解度の変化も含む)を経て顔料微粒子を形成する方法をいう。このビルドアップ法によれば、ブレークダウン法で形成することが難しい、ナノメートルサイズの顔料微粒子、特に有機顔料微粒子を効率良く形成することができる。そして本発明においては、上記ビルドアップ法で形成した顔料微粒子を「ビルドアップ顔料微粒子」と定義する。
The present invention is described in detail below.
In the present invention, the “build-up method” refers to a method of forming pigment fine particles from a pigment or pigment precursor dissolved (molecularly dispersed) in a solvent through a chemical reaction (including change in solubility). According to this build-up method, it is possible to efficiently form nanometer-sized pigment fine particles, particularly organic pigment fine particles, which are difficult to form by the breakdown method. In the present invention, pigment fine particles formed by the build-up method are defined as “build-up pigment fine particles”.
本発明においては、上記ビルドアップ法のなかでも液相法が好ましく、共沈法がより好ましい。本発明において共沈法とは、顔料を良溶媒に溶解(分子分散)した顔料溶液を貧溶媒(水性媒体など)と徐々に接触させ顔料を析出形成する方法において、顔料析出時に分散剤を共存させる微粒子形成方法をいう。共沈法において分散剤を共存させる態様は特に限定されないが、上記の顔料溶液及び貧溶媒のいずれかもしくは両方に分散剤を含有させておくことが好ましく、これにより微粒子析出時の分散安定性を効果的に向上させることができる。なお、共沈法において分散剤を共存させないとき、その微粒子形成法を特に「再沈法」と区別していうことがある。 In the present invention, the liquid phase method is preferable among the build-up methods, and the coprecipitation method is more preferable. In the present invention, the coprecipitation method is a method in which a pigment solution in which a pigment is dissolved in a good solvent (molecular dispersion) is gradually brought into contact with a poor solvent (such as an aqueous medium) to precipitate the pigment. This is a method for forming fine particles. The mode of coexisting the dispersant in the coprecipitation method is not particularly limited, but it is preferable to contain the dispersant in either or both of the pigment solution and the poor solvent, thereby improving the dispersion stability during the precipitation of the fine particles. It can be improved effectively. In the coprecipitation method, when a dispersant is not allowed to coexist, the fine particle formation method may be particularly distinguished from the “reprecipitation method”.
本発明において共沈法によりビルドアップ顔料微粒子を形成するとき、顔料溶液と貧溶媒とを接触させて、顔料溶液の水素イオン指数(pH)を変化させることが好ましい。水素イオン指数(pH)の変化は、アルカリに溶解した顔料から顔料微粒子を析出させる場合は、pH16.0〜5.0の範囲内でpHを低下させることが好ましく、pH16.0〜10.0の範囲内で低下させることがより好ましい。酸に溶解した顔料から顔料微粒子を析出させる場合は、pH1.5〜9.0の範囲内でpHを上昇させることが好ましく、pH1.5〜4.0の範囲内で上昇ることがより好ましい。変化の幅は顔料溶液の水素イオン指数(pH)の値にもよるが、顔料の析出をうながすのに十分な幅であればよい。上述のようにpHの変化という化学反応を経て微粒子形成を行うことにより、安定な顔料微粒子とすることができ好ましい。 In the present invention, when the build-up pigment fine particles are formed by the coprecipitation method, it is preferable to change the hydrogen ion index (pH) of the pigment solution by bringing the pigment solution into contact with a poor solvent. When the pigment fine particles are precipitated from the pigment dissolved in the alkali, the change of the hydrogen ion index (pH) is preferably lowered within the range of pH 16.0 to 5.0, and pH 16.0 to 10.0. It is more preferable to lower within the range. When pigment fine particles are precipitated from a pigment dissolved in an acid, the pH is preferably increased within the range of pH 1.5 to 9.0, and more preferably increased within the range of pH 1.5 to 4.0. . The width of the change depends on the value of the hydrogen ion exponent (pH) of the pigment solution, but may be a width sufficient for prompting the precipitation of the pigment. As described above, the formation of fine particles through a chemical reaction of pH change is preferable because stable pigment fine particles can be obtained.
本発明においては、顔料溶液と貧溶媒とを流路中の流通過程で接触させて顔料微粒子を析出させることが好ましい。このように流通過程で行うことにより、顔料微粒子の析出を通常の反応釜中で行うバッチ法に比べて均一な条件下で行うことができる。より好ましくは層流または層流と乱流の間に位置する過渡状態下で行うことであり、層流過程で行うことが特に好ましい。層流および乱流とは以下のように説明される。管の中に水を流し、その中心軸状に細い管を挿入し着色した液を注入すると、水の流速が遅い間は、着色液は一本の線となって流れ、水は管壁に平行にまっすぐに流れる。しかし、流速を上げ、ある一定の流速に達すると急に水流の中に乱れが生じ、着色液は水流と混じって全体が着色した流れになる。前者の流れを層流(laminar flow)、後者を乱流(turbulent flow)という。その間を過渡状態の流れという。 In the present invention, it is preferable to deposit pigment fine particles by bringing the pigment solution and the poor solvent into contact with each other in the flow process in the flow path. By carrying out in this way, it is possible to carry out the pigment fine particles under uniform conditions as compared with the batch method in which the precipitation is carried out in a normal reaction kettle. More preferably, it is carried out under a laminar flow or a transient state located between laminar flow and turbulent flow, and it is particularly preferred to carry out in a laminar flow process. Laminar flow and turbulent flow are described as follows. When water is poured into the tube, a thin tube is inserted into its central axis and colored liquid is injected, the colored liquid flows as a single line while the flow rate of water is low, and the water flows on the tube wall. It flows straight in parallel. However, when the flow velocity is increased and reaches a certain flow velocity, the water flow suddenly becomes turbulent, and the colored liquid is mixed with the water flow to become a colored flow. The former flow is called laminar flow, and the latter flow is called turbulent flow. This is called a transient flow.
流れが層流になるか乱流になるかは流れの様子を示す無次元数であるレイノルズ数(Reynolds number)が、ある臨界値以下であるか否かによって決まる。レイノルズ数が小さいほど層流を形成しやすい。管内の流れのレイノルズ数Reは次式で表される。
Re=D<υx>ρ/μ
Dは管の等価直径、<υx>は断面平均速度、ρは流体の密度、μは流体の粘度を表す。この式からわかるように等価直径が小さいほどレイノルズ数は小さくなるので、μmサイズの等価直径の場合は安定な層流を形成しやすくなる。また、密度や粘度の液物性もレイノルズ数に影響し、密度が小さく、粘度が大きいほどレイノルズ数は小さくなるので層流を形成しやすいことがわかる。
Whether the flow becomes laminar or turbulent depends on whether or not the Reynolds number, which is a dimensionless number indicating the state of the flow, is below a certain critical value. The smaller the Reynolds number, the easier it is to form a laminar flow. The Reynolds number Re of the flow in the pipe is expressed by the following equation.
Re = D <υ x > ρ / μ
D is the equivalent diameter of the tube, <υ x > is the average cross-sectional velocity, ρ is the density of the fluid, and μ is the viscosity of the fluid. As can be seen from this equation, the smaller the equivalent diameter, the smaller the Reynolds number. Therefore, in the case of an equivalent diameter of μm, it becomes easy to form a stable laminar flow. It can also be seen that the liquid physical properties of density and viscosity also affect the Reynolds number, and the smaller the density and the larger the viscosity, the smaller the Reynolds number and the easier it is to form a laminar flow.
流れが変化する臨界値のレイノルズ数を臨界レイノルズ数(critical Reynolds number)と呼ぶ。臨界レイノルズ数は必ずしも一定とはいえないが、凡そ次の値が基準となる(荻野文丸総編集、「化学工学ハンドブック」、p37、2004年、朝倉書店参照)。
Re<2300 層流
Re>4000 乱流
4000≧Re≧2300 過渡状態
The critical Reynolds number at which the flow changes is called the critical Reynolds number. The critical Reynolds number is not necessarily constant, but the following value is the standard (see Fumimaru Kanno, “Chemical Engineering Handbook”, p37, 2004, Asakura Shoten).
Re <2300 laminar flow
Re> 4000 Turbulence
4000 ≧ Re ≧ 2300 Transient state
過渡状態の流れとして、例えば層流渦の領域から乱流領域までを含む流れであるカルマン渦やテーラー渦等がある。このカルマン渦やテーラー渦を含む「非層流」の詳細については後述する。
層流又は過渡状態(Re<4000)の流通過程で粒子形成(核生成から核成長を)を行い、粒子の成長速度を安定化することにより、粒子サイズが小さく、かつその分布が狭い、濁りが少ない透明性の高い顔料微粒子分散液を効率良く調製することができる。この流通過程での微粒子析出と、上述したpHの変化による微粒子析出とを組み合わせて形成した顔料微粒子は、粒子サイズ、その分布、分散安定性に優れ、しかも生産効率が高い点で特に好ましい。とりわけ、濁りが少ないことは粒径分布の幅が狭い(単分散度性に優れる)顔料微粒子であることと関係し、それにより文具用インクの書き味を良化させることができる。
As a flow in a transient state, for example, there are a Karman vortex and a Taylor vortex that are flows including a laminar vortex region to a turbulent region. Details of the “non-laminar flow” including the Karman vortex and the Taylor vortex will be described later.
Particle formation (from nucleation to nucleation) in a laminar or transient (Re <4000) flow process, stabilizing the particle growth rate, resulting in small particle size and narrow distribution, turbidity A highly transparent pigment fine particle dispersion with a small amount of water can be efficiently prepared. Pigment fine particles formed by combining fine particle precipitation during the distribution process and fine particle precipitation due to the above-described change in pH are particularly preferable because of excellent particle size, distribution, and dispersion stability, and high production efficiency. In particular, low turbidity is related to pigment fine particles having a narrow particle size distribution (excellent monodispersity), thereby improving the writing quality of stationery ink.
本発明の文具用インク組成物においては、ビルドアップ顔料微粒子の形成に、マイクロリアクター装置を使用することが好ましい。とりわけ、層流から過渡状態の流れを容易に調整できる中心衝突型と呼ばれる溶液の合流態様を採用したマイクロリアクター装置を用いることが好ましい。図1は中心衝突型マイクロリアクター装置の一実施態様を模式的に示した分解斜視図である。本実施態様の立体型マイクロリアクター装置100は、主として、それぞれが円柱状の形状をした供給ブロック11、合流ブロック12、及び反応ブロック13により構成される。そして、マイクロリアクター装置100を組み立てるには、円柱状をしたこれらのブロック11、12、13を、この順番で互いの側面同士を合わせて円柱状になるようにし、例えばこの状態で各ブロックをボルト・ナット等により一体的に締結する。
In the stationery ink composition of the present invention, it is preferable to use a microreactor device for forming the build-up pigment fine particles. In particular, it is preferable to use a microreactor apparatus that employs a solution confluence mode called a center collision type that can easily adjust a flow in a transient state from a laminar flow. FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing one embodiment of a center collision type microreactor apparatus. The three-
供給ブロック11の合流ブロック12に対向する側面14には、2本の環状溝15、16が同芯状に穿設されており、マイクロリアクター装置100を組み立てた状態において、2本の環状溝15及び16は液体Bと液体Aとがそれぞれ流れるリング状流路を形成する。そして、供給ブロック11の合流ブロック12に対向しない反対側の側面24から外側環状溝16と内側環状溝15に達する貫通孔18、17がそれぞれ形成される。かかる2本の貫通孔18、17のうち、外側の環状溝16に連通する貫通穴18には、液体Aを供給する供給手段(ポンプ及び連結チューブ等)が連結され、内側環状溝15に連通する貫通孔17には、液体Bを供給する供給手段(ポンプ及び連結チューブ等)が連結される。図1中、外側環状溝16に液体Aを流し、内側環状溝15に液体Bを流すように示したが、逆にしてもよい。
Two
合流ブロック12の反応ブロック13に対向する側面19の中心には円形状の合流部20が形成され、この合流部20から放射状に4本の長尺放射状溝21と4本の短尺放射状溝22が交互に穿設される。これら合流穴20や放射状溝21,22はマイクロリアクター装置100を組み立てた状態において、合流領域20となる円形状空間と液体A,Bが流れる放射状流路とを形成する。また、8本の放射状溝21,22のうち、長尺放射状溝21の先端から合流ブロック12の厚み方向にそれぞれ貫通穴25が形成され、これらの貫通穴25は供給ブロック11に形成されている前述の外側環状溝16に連通される。同様に、短尺放射状溝22の先端から合流ブロック12の厚み方向にそれぞれ貫通穴26が形成され、これらの貫通穴26は供給ブロック11に形成されている内側環状溝15に連通される。
A
また、反応ブロック13の中心には、反応ブロック13の厚み方向に合流部20に連通する1本の貫通孔23が形成され、この貫通孔23がマイクロ流路からなる液体混合空間となる。
これにより、液体Aは供給ブロック11の貫通孔18から外側環状溝16を経て合流ブロック12の貫通孔25を通り、長尺放射溝21の供給流路を流れる。その4つの分割流が合流部20に至る。一方、液体Bは供給ブロック11の貫通孔17から内側環状溝15を経て合流ブロック12の貫通孔26を通り短尺放射溝22の供給流路を流れる。その4つの分割流が合流部20に至る。合流部20において液体Aの分割流と液体Bの分割流とがそれぞれの運動エネルギーを有して合流した後、90°流れ方向を変えてマイクロ流路23に流入する。
Further, at the center of the
As a result, the liquid A flows from the through
また、図2に示したようなY字型流路を有する反応装置を用いることも好ましい。図2はその反応装置(200)の説明図であり、図3は図2のIII−III線の断面図である。本態様の装置においては、例えば2種類の液が供給口111及び供給口112にそれぞれ供給される。各流路の長さ方向に直交する断面の形は使用される微細加工技術により異なるが、台形または矩形に近い形が好ましい。導入口111及び導入口112からポンプなどにより注入された液体は導入流路113a(流路幅X)及び導入流路113b(流路幅Y)をそれぞれ経由して流体合流点113dにて接触し、安定な層流を形成して、合流後の混合領域となる反応流路113c(流路幅Z、流路長さF、流路深さH)を流れる。そして例えば層流として混合領域113c(始点113d、終点114)を流れる間に、層流状態であれば、層流間の界面における分子拡散により互いが混合し反応が行われる。このとき、拡散の極めて遅い物質であれば、層流間での拡散混合が起きず、排出口114に達した後に初めて混合する場合もある。注入される2つの液体がフラスコ中でも容易に混合するような組み合わせのとき、混合領域の流路長Fを長く取れば排出口で液の流れを均一な流れにしうる。一方、このような組み合わせでも流路長Fを短くすれば排出口まで層流を保つこともできる。
It is also preferable to use a reactor having a Y-shaped channel as shown in FIG. FIG. 2 is an explanatory view of the reactor (200), and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. In the apparatus of this aspect, for example, two types of liquids are supplied to the
その他、円筒管型流路を有する反応装置、2液の流れが層流のまま出口まで到達する場合、それらを分離できるように改良を加えた装置などを用いることができる(例えば特開2005−307154号公報の段落0049〜52及び図1〜図4参照)。また、2液の接触角度や接触流路の数を適宜に調節した平面型マイクロリアクターや立体型マイクロリアクターを用いることも好ましい(例えば特開20006−342304号公報の段落0053〜0056並びに図1〜図3参照)。 In addition, a reaction apparatus having a cylindrical tube-type flow path, and an apparatus that has been improved so that it can be separated when the flow of the two liquids reaches the outlet in a laminar flow can be used (for example, JP 2005-2005). No. 307154, paragraphs 0049 to 52 and FIGS. 1 to 4). It is also preferable to use a planar microreactor or a three-dimensional microreactor in which the contact angle of two liquids and the number of contact flow paths are appropriately adjusted (for example, paragraphs 0053 to 0056 of JP-A-2006-342304 and FIGS. (See FIG. 3).
本発明においてビルドアップ顔料微粒子は、上記の顔料溶液と貧溶媒とを非層流下で接触させて顔料微粒子を形成してもよい。ここで先にも述べた「非層流」とは規則的または不規則な変動を含む流れのことで、例えばカルマン渦やテーラー渦等で代表される層流渦の領域から乱流領域までを含む流れをいう。
上述のように非層流は規則的または不規則な変動を含む流れである。これについて詳しくいうと、先にも述べたとおり、マイクロ流路中に第1の粘性流体(例えば水)を流し、その中心軸上にそのマイクロ流路よりも細い管を挿入して別の第2の粘性流体(例えば着色水)を注入すると、流速が十分に遅ければ、着色水は変動を含まない1本の線状の流れとなって流路軸に平行に安定的に流れる。すなわち層流となる。そして、徐々に流速を上げていくと不安定で変動を含む流れへと移行していき、ついには、その変動を起因とした乱れの中で第2の粘性流体が第1の粘性流体と混合していく。すなわち連続的に層流から乱流へと移行する。このとき層流域であるか乱流域であるかに関わらず、上記の流れの変動の形態として規則的なものと不規則なものとがあり、非層流というとき、これらの両者を含む。
In the present invention, the build-up pigment fine particles may be formed by bringing the pigment solution and a poor solvent into contact with each other under non-laminar flow. Here, the “non-laminar flow” mentioned above is a flow including regular or irregular fluctuations, for example, from a laminar vortex region represented by a Karman vortex or a Taylor vortex to a turbulent region. The flow that contains.
As described above, a non-laminar flow is a flow that includes regular or irregular fluctuations. More specifically, as described above, a first viscous fluid (for example, water) is allowed to flow in the microchannel, and a tube that is thinner than the microchannel is inserted on the central axis of the microchannel. When two viscous fluids (for example, colored water) are injected, if the flow rate is sufficiently slow, the colored water becomes a single linear flow that does not include fluctuations and flows stably in parallel to the flow path axis. That is, it becomes a laminar flow. Then, when the flow velocity is gradually increased, the flow moves to an unstable and variable flow, and finally the second viscous fluid is mixed with the first viscous fluid in the turbulence caused by the variation. I will do it. That is, it continuously shifts from laminar flow to turbulent flow. At this time, regardless of whether the region is a laminar flow region or a turbulent flow region, there are regular and irregular forms of the flow variation described above, and the term “non-laminar flow” includes both of them.
例えば、規則的な変動を含む流れとしては、カルマン渦及びテーラー渦が挙げられる。一方、不規則な変動を含む流れとしては、無秩序に大小の様々な渦の発生と消滅が繰り返されるような、いわゆる乱流状態の流れが挙がられる。なお、非層流については、(1)化学工学便覧改訂六版,化学工学会編,丸善株式会社、(2)理化学辞典第5版,岩波書店、(3)M.Engler et al.,“Effective Mixing by the Use of Convective Micro Mixers”,Conference Proceedings,2005 Spring National Meeting,AIChE,128dなどを参考にすることができ、例えば特開2006−342304号公報に記載の態様により行ってもよい。 For example, flows including regular fluctuations include Karman vortices and Taylor vortices. On the other hand, as a flow including irregular fluctuations, there is a so-called turbulent flow in which generation and disappearance of various vortices of large and small dimensions are repeated randomly. Regarding non-laminar flow, (1) Chemical Engineering Handbook Revised 6th edition, Chemical Engineering Society, Maruzen Co., Ltd. (2) RIKEN Dictionary 5th edition, Iwanami Shoten, (3) M.M. Engler et al. , “Effective Mixing by the Use of Convenient Micro Mixers”, Conference Processings, 2005 Spring National Meeting, AIChE, 128d, etc., for example, can be referred to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-342304. .
本発明において、ビルドアップ顔料微粒子は、上記層流過程での共沈法、過渡状態での共沈法、または非層流状態での共沈法により形成したものが好ましく、層流過程での共沈法により形成したものであることがより好ましい。 In the present invention, the build-up pigment fine particles are preferably formed by the coprecipitation method in the laminar flow process, the coprecipitation method in the transient state, or the coprecipitation method in the non-laminar flow state. More preferably, it is formed by a coprecipitation method.
本発明において顔料は色相もしくは構造において限定されるものではない。有機顔料としては例えば、ペリレン化合物顔料、ペリノン化合物顔料、キナクリドン化合物顔料、キナクリドンキノン化合物顔料、アントラキノン化合物顔料、アントアントロン化合物顔料、ベンズイミダゾロン化合物顔料、ジスアゾ縮合化合物顔料、ジスアゾ化合物顔料、アゾ化合物顔料、インダントロン化合物顔料、インダンスレン化合物顔料、キノフタロン化合物顔料、キノキサリンジオン化合物顔料、金属錯体アゾ化合物顔料、フタロシアニン化合物顔料、トリアリールカルボニウム化合物顔料、ジオキサジン化合物顔料、アミノアントラキノン化合物顔料、ジケトピロロピロール化合物顔料、ナフトールAS化合物顔料、チオインジゴ化合物顔料、イソインドリン化合物顔料、イソインドリノン化合物顔料、ピラントロン化合物顔料、イソビオラントロン化合物顔料、またはそれらの混合物が挙げられる。 In the present invention, the pigment is not limited in hue or structure. Examples of the organic pigment include perylene compound pigment, perinone compound pigment, quinacridone compound pigment, quinacridone quinone compound pigment, anthraquinone compound pigment, anthanthrone compound pigment, benzimidazolone compound pigment, disazo condensation compound pigment, disazo compound pigment, azo compound pigment , Indanthrone compound pigment, indanthrene compound pigment, quinophthalone compound pigment, quinoxalinedione compound pigment, metal complex azo compound pigment, phthalocyanine compound pigment, triarylcarbonium compound pigment, dioxazine compound pigment, aminoanthraquinone compound pigment, diketopyrrolo Pyrrole compound pigment, naphthol AS compound pigment, thioindigo compound pigment, isoindoline compound pigment, isoindolinone compound pigment, pyranthrone compound face , Isoviolanthrone compound pigment, or a mixture thereof.
本発明においてはビルドアップ法によりビルドアップ顔料微粒子が得られれば無機顔料を用いてもよいが、有機顔料を用いることが好ましく、なかでも、アンスラキノン化合物顔料、ナフトール化合物顔料、ペリレン化合物顔料、キナクリドン化合物顔料、ジケトピロロピロール化合物顔料、ベンズイミダゾロン化合物顔料、ジスアゾ縮合化合物顔料、金属錯体アゾ化合物顔料、ジオキサジン化合物顔料、ナフトロン化合物顔料、フタロシアニン化合物顔料、またはインダンスレン化合物顔料が好ましく、キナクリドン化合物顔料、ジケトピロロール化合物顔料、ジスアゾ縮合化合物顔料、またはフタロシアニン化合物顔料がより好ましい。 In the present invention, an inorganic pigment may be used as long as build-up pigment fine particles can be obtained by a build-up method, but an organic pigment is preferably used, among which anthraquinone compound pigment, naphthol compound pigment, perylene compound pigment, quinacridone Compound pigment, diketopyrrolopyrrole compound pigment, benzimidazolone compound pigment, disazo condensation compound pigment, metal complex azo compound pigment, dioxazine compound pigment, naphthtron compound pigment, phthalocyanine compound pigment, or indanthrene compound pigment, quinacridone compound More preferred are pigments, diketopyrrole compound pigments, disazo condensation compound pigments, or phthalocyanine compound pigments.
本発明において、ビルドアップ顔料微粒子は、単一の顔料からなるものでも、複数の顔料からなるものでもよい。更に、各顔料微粒子として形成した後に、それらを混合した顔料組成物であってもよい。 In the present invention, the build-up pigment fine particles may be composed of a single pigment or a plurality of pigments. Furthermore, after forming as each pigment fine particle, the pigment composition which mixed them may be sufficient.
本発明の文具用インク組成物は、前記のビルドアップ法、とりわけpH変換共沈法で調製することが好ましい。pH変換共沈法で有機顔料水分散液を製造する方法において、有機顔料は塩基性または酸性で水と十分混合する有機溶媒(含水していてもよい。)に均一に溶解されなければならないが、酸性で溶解するか塩基性で溶解するかは対象とする顔料がどちらの条件で均一に溶解し易いかで選択される。一般に分子内に塩基で解離可能な基を有する顔料の場合は塩基性が、塩基で解離する基が存在せず、プロトンが付加しやすい窒素原子を分子内に多く有するときは酸性が用いられる。例えば、キナクリドン、ジケトピロロピロール、ジスアゾ縮合系顔料は塩基性で、フタロシアニン系顔料は酸性で溶解される。 The ink composition for stationery of the present invention is preferably prepared by the build-up method, particularly the pH conversion coprecipitation method. In the method of producing an organic pigment aqueous dispersion by the pH conversion coprecipitation method, the organic pigment must be uniformly dissolved in an organic solvent (which may be water-containing) that is basic or acidic and sufficiently mixed with water. Whether it dissolves acidic or basic is selected depending on which conditions the target pigment is easily dissolved. In general, in the case of a pigment having a group dissociable with a base in the molecule, the basicity is used. When there is no group dissociating with a base and there are many nitrogen atoms in the molecule that can easily add protons, acidity is used. For example, quinacridone, diketopyrrolopyrrole and disazo condensation pigments are basic, and phthalocyanine pigments are acidic.
塩基性で溶解させる場合に用いられる塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、もしくは水酸化バリウムなどの無機塩基類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、カリウムt−ブトキシドなどの金属アルコキシド類、またはトリアルキルアミンもしくはジアザビシクロウンデセン(DBU)などの有機塩基類であるが、好ましくは無機塩基、または金属アルコキシドである。 Bases used for basic dissolution are inorganic bases such as sodium hydroxide, calcium hydroxide or barium hydroxide, metal alkoxides such as sodium methoxide, sodium t-butoxide, potassium t-butoxide, or Organic bases such as trialkylamine or diazabicycloundecene (DBU) are used, and inorganic bases or metal alkoxides are preferable.
使用される塩基の量は、顔料を均一に溶解可能な量であり、特に限定されないが、無機塩基の場合は好ましくは顔料に対して3〜20モル当量であり、有機塩基の場合は好ましくは顔料に対して20〜100モル当量である。 The amount of the base used is an amount capable of uniformly dissolving the pigment, and is not particularly limited. However, in the case of an inorganic base, it is preferably 3 to 20 molar equivalents relative to the pigment, and preferably in the case of an organic base. 20 to 100 molar equivalents relative to the pigment.
酸性で溶解させる場合に用いられる酸は、硫酸、塩酸、もしくは燐酸などの無機酸、または酢酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、もしくはトリフルオロメタンスルホン酸などの有機酸であるが好ましくは無機酸である。特に好ましくは硫酸である。 The acid used for acid dissolution is an inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, or phosphoric acid, or an organic acid such as acetic acid, trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, or trifluoromethanesulfonic acid, but is preferably an inorganic acid. is there. Particularly preferred is sulfuric acid.
使用される酸の量は、顔料を均一に溶解可能な量であり、特に限定されないが、塩基に比べて大過剰量用いられる場合が多い。無機酸および有機酸の場合を問わず、好ましくは顔料に対して30〜500モル当量である。 The amount of the acid used is an amount capable of uniformly dissolving the pigment, and is not particularly limited, but is often used in a large excess amount compared to the base. Regardless of the inorganic acid or organic acid, it is preferably 30 to 500 molar equivalents relative to the pigment.
次にpH変換共沈法において顔料を溶解する有機溶媒について説明する。用いられる有機溶媒は塩基または酸添加で顔料を十分に溶解できる溶媒で、かつ水と十分混合可能な有機溶媒である。例えば、メタノールまたはエタノール等の低級アルコール系溶媒、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、もしくはトリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール系溶媒、エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、もしくはトリエチレングリコールモノエチル(又はブチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、尿素、もしくはテトラメチル尿素等のアミド系溶媒、スルホラン、ジメチルスルホキシド、もしくは3−スルホレン等の含イオウ系溶媒、ジアセトンアルコール、ジエタノールアミン等の多官能系溶媒、酢酸、マレイン酸、ドコサヘキサエン酸、トリクロロ酢酸、もしくはトリフルオロ酢酸等のカルボン酸系溶媒、メタンスルホン酸、もしくはトリフルオロスルホン酸等のスルホン酸系溶媒が挙げられる。 Next, an organic solvent that dissolves the pigment in the pH conversion coprecipitation method will be described. The organic solvent used is a solvent that can sufficiently dissolve the pigment by addition of a base or an acid, and an organic solvent that can be sufficiently mixed with water. For example, lower alcohol solvents such as methanol or ethanol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, thiodiglycol, dithiodiglycol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,2,6-hexanetriol Polyhydric alcohol solvents such as acetylene glycol derivatives, glycerin, or trimethylolpropane, ethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, diethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, or triethylene glycol monoethyl (or butyl) ether Lower alkyl ether solvents of polyhydric alcohols such as dimethylformamide, dimethylacetamide, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, Amide solvents such as 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, urea, or tetramethylurea, sulfur-containing solvents such as sulfolane, dimethyl sulfoxide, or 3-sulfolene, and polyfunctional solvents such as diacetone alcohol and diethanolamine , Carboxylic acid solvents such as acetic acid, maleic acid, docosahexaenoic acid, trichloroacetic acid or trifluoroacetic acid, and sulfonic acid solvents such as methanesulfonic acid or trifluorosulfonic acid.
好ましい有機溶媒は、塩基性の場合はアミド系溶媒または含イオウ化合物系溶媒であり、酸性の場合はカルボン酸系溶媒またはスルホン酸系溶媒であるが、更に好ましくは塩基性の場合は含イオウ化合物系溶媒であり、酸性の場合はスルホン酸系溶媒である。特に好ましくは、塩基性の場合はジメチルスルホキシド(DMSO)、酸性の場合はメタンスルホン酸である。 The preferred organic solvent is an amide solvent or a sulfur-containing compound solvent when basic, a carboxylic acid solvent or a sulfonic acid solvent when acidic, and more preferably a sulfur-containing compound when basic. If it is acidic, it is a sulfonic acid solvent. Particularly preferred is dimethyl sulfoxide (DMSO) when basic, and methanesulfonic acid when acidic.
有機溶媒が水を含む場合の水/有機溶媒の混合比は顔料を均一溶解できる比率であり、特に限定は無い。一般に、塩基性の場合には実質的に水を含まないか、または水/有機溶媒=0.005〜10(質量比)である。酸性の場合で無機酸を用いる場合は、有機溶媒を使わず、例えば硫酸単独で用いるのが好ましい。有機酸を用いるときは有機酸自身が有機溶媒であり、粘性と溶解性を調整するために複数の酸を混合したり、水を添加する。好ましくは水/有機溶剤(有機酸)=0.005〜0.1(質量比)である。 When the organic solvent contains water, the water / organic solvent mixing ratio is a ratio at which the pigment can be uniformly dissolved, and is not particularly limited. Generally, in the case of basic, it is substantially free of water or water / organic solvent = 0.005 to 10 (mass ratio). When an inorganic acid is used in the acidic case, it is preferable to use sulfuric acid alone, for example, without using an organic solvent. When an organic acid is used, the organic acid itself is an organic solvent, and a plurality of acids are mixed or water is added in order to adjust viscosity and solubility. Preferably, water / organic solvent (organic acid) = 0.005 to 0.1 (mass ratio).
流路中、特に流路中のマイクロ空間で微粒子形成を行う場合は、均一に溶解した溶液を流路に投入することが好ましい。懸濁液を投入すると粒子径が大きくなったり、粒子分布が広い顔料微粒子になる。場合によっては容易に流路を閉塞してしまう。「均一に溶解」の意味は可視光線下で観測した場合に濁りが観測されない溶液であり、本発明では0.45μm以下のミクロフィルターを通して得られる溶液、または0.45μmのフィルターを通した場合に濾過される物を含まない溶液を均一に溶解した溶液と定義する。 In the case where fine particles are formed in the flow channel, particularly in the micro space in the flow channel, it is preferable to introduce a uniformly dissolved solution into the flow channel. When the suspension is introduced, the particle diameter becomes large, or the pigment fine particles have a wide particle distribution. In some cases, the flow path is easily blocked. The meaning of “uniformly dissolved” is a solution in which turbidity is not observed when observed under visible light. In the present invention, the solution is obtained through a microfilter of 0.45 μm or less, or when it is passed through a 0.45 μm filter. A solution containing no matter to be filtered is defined as a uniformly dissolved solution.
次に水素指数(pH)について説明する。水素指数(pH)は、水素イオン濃度(モル濃度)の逆数の常用対数である。水素イオン濃度とは、溶液中の水素イオンH+の濃度であり、1Lの溶液中に存在する水素イオンのモル数を意味する。水素イオン濃度は非常に広い範囲で変化するので通常は水素指数(pH)を用いて表す。例えば、純粋な水は1気圧、25℃では10−7モルの水素イオンを含むから、そのpHは7で中性である。pH<7の水溶液は酸性、pH>7の水溶液はアルカリ性である。pHの値を測定する方法としては、電位差測定法および比色測定法ある。 Next, the hydrogen index (pH) will be described. The hydrogen index (pH) is a common logarithm of the reciprocal of the hydrogen ion concentration (molar concentration). The hydrogen ion concentration is the concentration of hydrogen ions H + in the solution, and means the number of moles of hydrogen ions present in 1 L of solution. Since the hydrogen ion concentration varies within a very wide range, the hydrogen ion concentration is usually expressed using the hydrogen index (pH). For example, pure water contains 10-7 moles of hydrogen ions at 1 atmosphere and 25 ° C, so its pH is 7 and neutral. An aqueous solution with pH <7 is acidic, and an aqueous solution with pH> 7 is alkaline. As a method for measuring the pH value, there are a potentiometric method and a colorimetric method.
本発明の文具用インク組成物を調製するには、流路中を流通する過程で水素指数(pH)を変化させ、顔料微粒子を調製することが好ましいが、その方法は有機顔料の均一溶液の導入口とは異なる導入口を有する流路を用いて行われる。詳しくは、一つの導入口に有機顔料を溶解した均一溶液を導入し、もう一つの導入口に中性、酸性またはアルカリ性の水溶液を導入し、両液を流路E中で接触させることにより水素イオン濃度、すなわち水素指数(pH)を中性近辺に変化させる。 In order to prepare the ink composition for stationery of the present invention, it is preferable to prepare pigment fine particles by changing the hydrogen index (pH) in the process of flowing through the flow path. This is performed using a flow path having an introduction port different from the introduction port. Specifically, a homogeneous solution in which an organic pigment is dissolved is introduced into one introduction port, a neutral, acidic or alkaline aqueous solution is introduced into the other introduction port, and both solutions are brought into contact with each other in the flow path E to generate hydrogen. The ion concentration, that is, the hydrogen index (pH) is changed to near neutrality.
水素指数(pH)の変化は、アルカリ性水性媒体に溶解した顔料から顔料微粒子を製造する場合は、おおむねpH15.0〜5.0の範囲内での変化であり、好ましくはpH14.0〜7.0の範囲内での変化である。酸性水性媒体に溶解した顔料から顔料微粒子を製造する場合は、おおむねpH1.0〜9.0の範囲内での変化であり、好ましくはpH1.0〜7.0の範囲内での変化である。 The change in the hydrogen index (pH) is a change in the range of about pH 15.0 to 5.0, and preferably pH 14.0 to 7.7 when pigment fine particles are produced from a pigment dissolved in an alkaline aqueous medium. It is a change within the range of 0. In the case of producing pigment fine particles from a pigment dissolved in an acidic aqueous medium, the change is generally within the range of pH 1.0 to 9.0, preferably within the range of pH 1.0 to 7.0. .
流路内における反応温度は、溶媒が凝固、あるいは気化しない範囲内であることが望ましいが、好ましくは、−20〜90℃、より好ましくは0〜50℃である。特に好ましくは5〜15℃である。 The reaction temperature in the flow path is desirably within a range where the solvent does not solidify or vaporize, but is preferably -20 to 90 ° C, more preferably 0 to 50 ° C. Especially preferably, it is 5-15 degreeC.
流路内を流れる流体の速度(流速)は、0.1mL〜300L/hrが好ましく、0.2mL〜30L/hrがより好ましく、0.5mL〜15L/hrが更に好ましく、1.0mL〜6L/hrであることが特に好ましい。 The speed (flow rate) of the fluid flowing in the flow path is preferably 0.1 mL to 300 L / hr, more preferably 0.2 mL to 30 L / hr, still more preferably 0.5 mL to 15 L / hr, and 1.0 mL to 6 L. / Hr is particularly preferable.
本発明の文具用インク組成物を製造するに当り、有機顔料を含む溶液の中、または/および水素指数(pH)を変化させるための水溶液の中に分散剤を添加することができる。分散剤は(1)析出した顔料表面に素早く吸着して、微細な顔料粒子を形成し、かつ(2)これらの粒子が再び凝集することを防ぐ作用を有するものである。本発明では、このような分散剤として、アニオン性、カチオン性、両イオン性、ノニオン性もしくは顔料性の低分子または高分子分散剤、又は高分子分散剤を使用することができる。これらの分散剤は、単独あるいは併用して使用することができる。 In producing the stationery ink composition of the present invention, a dispersant can be added in a solution containing an organic pigment or / and in an aqueous solution for changing the hydrogen index (pH). The dispersant (1) has a function of adsorbing rapidly on the surface of the deposited pigment to form fine pigment particles, and (2) preventing these particles from aggregating again. In the present invention, as such a dispersant, an anionic, cationic, amphoteric, nonionic or pigmentary low or high molecular dispersant, or a high molecular dispersant can be used. These dispersants can be used alone or in combination.
アニオン性分散剤(アニオン性界面活性剤)としては、アシルメチルタウリン塩、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等を挙げることができる。なかでも、アシルメチルタウリン塩が好ましい。これらアニオン性分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of anionic dispersants (anionic surfactants) include acylmethyl taurate, fatty acid salts, alkyl sulfate esters, alkylbenzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, dialkyl sulfosuccinates, alkyl phosphate ester salts, naphthalene. Examples thereof include sulfonic acid formalin condensate and polyoxyethylene alkyl sulfate ester salt. Of these, acylmethyl taurate is preferred. These anionic dispersants can be used singly or in combination of two or more.
カチオン性分散剤(カチオン性界面活性剤)には、四級アンモニウム塩、アルコキシル化ポリアミン、脂肪族アミンポリグリコールエーテル、脂肪族アミン、脂肪族アミンと脂肪族アルコールから誘導されるジアミンおよびポリアミン、脂肪酸から誘導されるイミダゾリンおよびこれらのカチオン性物質の塩が含まれる。これらカチオン性分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Cationic dispersants (cationic surfactants) include quaternary ammonium salts, alkoxylated polyamines, aliphatic amine polyglycol ethers, aliphatic amines, diamines and polyamines derived from aliphatic amines and fatty alcohols, fatty acids And imidazolines derived from these and salts of these cationic substances. These cationic dispersants can be used singly or in combination of two or more.
両イオン性分散剤は、前記アニオン性分散剤が分子内に有するアニオン基部分とカチオン性分散剤が分子内に有するカチオン基部分を共に分子内に有する分散剤である。 The amphoteric dispersant is a dispersant having both an anion group part in the molecule of the anionic dispersant and a cationic group part in the molecule of the cationic dispersant.
ノニオン性分散剤(ノニオン性界面活性剤)としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステルなどを挙げることができる。なかでも、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルが好ましい。これらノニオン性分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Nonionic dispersants (nonionic surfactants) include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine, Examples thereof include glycerin fatty acid esters. Of these, polyoxyethylene alkylaryl ether is preferable. These nonionic dispersants can be used singly or in combination of two or more.
顔料性の低分子または高分子分散剤とは、親物質としての有機顔料から誘導され、その親構造を化学修飾することで製造される顔料性分散剤である。例えば、糖含有顔料分散剤、ピペリジル含有顔料分散剤、ナフタレンまたはペリレン誘導顔料分散剤、メチレン基を介して顔料親構造に連結された官能基を有する顔料分散剤、ポリマーで化学修飾された顔料親構造を有する分散剤、スルホン酸基を有する顔料分散剤、スルホンアミド基を有する顔料分散剤、エーテル基を有する顔料分散剤、あるいはカルボン酸基、カルボン酸エステル基またはカルボキサミド基を有する顔料分散剤などがある。 The pigment-based low molecular or high molecular dispersant is a pigment-based dispersant that is derived from an organic pigment as a parent substance and is produced by chemically modifying the parent structure. For example, sugar-containing pigment dispersants, piperidyl-containing pigment dispersants, naphthalene or perylene-derived pigment dispersants, pigment dispersants having functional groups linked to the pigment parent structure through methylene groups, and polymer-modified pigment parents. A dispersant having a structure, a pigment dispersant having a sulfonic acid group, a pigment dispersant having a sulfonamide group, a pigment dispersant having an ether group, or a pigment dispersant having a carboxylic acid group, a carboxylic ester group, or a carboxamide group There is.
さらに前記の高分子分散剤としては、具体的には、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリルアミド、ビニルアルコール−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール−部分ホルマール化物、ポリビニルアルコール−部分ブチラール化物、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンオキシド/プロピレンオキシドブロック共重合体、ポリアクリル酸塩、ポリビニル硫酸塩、ポリ(4−ビニルピリジン)塩、ポリアミド、ポリアリルアミン塩、縮合ナフタレンスルホン酸塩、スチレン−アクリル酸塩共重合物、スチレン−メタクリル酸塩共重合物、アクリル酸エステル−アクリル酸塩共重合物、アクリル酸エステル−メタクリル酸塩共重合物、メタクリル酸エステル−アクリル酸塩共重合物、メタクリル酸エステル−メタクリル酸塩共重合物、スチレン−イタコン酸塩共重合物、イタコン酸エステル−イタコン酸塩共重合物、ビニルナフタレン−アクリル酸塩共重合物、ビニルナフタレン−メタクリル酸塩共重合物、ビニルナフタレン−イタコン酸塩共重合物、酸価60〜200を有し、カルボン酸基が末端基である側鎖を有するアクリル系重合物、セルロース誘導体、澱粉誘導体などが挙げられる。その他、アルギン酸塩、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、アラビアゴム、トラガントゴム、リグニンスルホン酸塩などの天然高分子類も使用できる。なかでも、ポリビニルピロリドンが好ましい。これら高分子は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Further, as the polymer dispersant, specifically, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyacrylamide, vinyl alcohol-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol-part Formalized product, polyvinyl alcohol-partially butyralized product, vinylpyrrolidone-vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide / propylene oxide block copolymer, polyacrylate, polyvinyl sulfate, poly (4-vinylpyridine) salt, polyamide, poly Allylamine salt, condensed naphthalene sulfonate, styrene-acrylate copolymer, styrene-methacrylate copolymer, acrylate-acrylate copolymer, acrylic Acid ester-methacrylate copolymer, methacrylate ester-acrylate copolymer, methacrylate ester-methacrylate copolymer, styrene-itaconate copolymer, itaconate-itaconate copolymer , Vinyl naphthalene-acrylate copolymer, vinyl naphthalene-methacrylate copolymer, vinyl naphthalene-itaconate copolymer, acid value 60 to 200, and the side where the carboxylic acid group is a terminal group Examples thereof include acrylic polymers having a chain, cellulose derivatives, starch derivatives and the like. In addition, natural polymers such as alginate, gelatin, albumin, casein, gum arabic, tragacanth gum, and lignin sulfonate can also be used. Of these, polyvinylpyrrolidone is preferable. These polymers can be used alone or in combination of two or more.
本発明においては高分子分散剤としてブロック共重合体を用いることができる。このブロック共重合体について、さらに詳しく述べる。ブロック共重合体の具体的な例として以下を挙げることができる。即ち、アクリル系、メタクリル系ブロック共重合体、ポリスチレンと他の付加重合系または縮合重合系のブロック共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシアルキレンのブロックを有するブロック共重合体等である。そして、従来から知られているブロック共重合体を用いることもできる。本発明において、ブロック共重合体はAB、ABA、ABD等のブロック形態がより好ましい。A、B、Dはそれぞれ異なるブロックセグメントを示す。本発明に用いられるブロック共重合体は両親媒性であることが好ましい。具体的に好ましい形としては、疎水セグメントと有機酸あるいはそのイオン性塩ユニットを持つ親水セグメントからなるABジブロック共重合体を挙げることができる。また、疎水セグメントと有機酸あるいはそのイオン性塩ユニットを持つ親水セグメントとさらに別のセグメントを有するABCトリブロック共重合体が好ましく用いられる。ABCトリブロックの場合、Aが疎水セグメント、Bが非イオン性の親水セグメント、Cが有機酸あるいはそのイオン性塩ユニットを持つ親水セグメントである形が好ましく用いられ、内包状態の安定化の意味でも好ましい。 In the present invention, a block copolymer can be used as the polymer dispersant. This block copolymer will be described in more detail. Specific examples of the block copolymer include the following. That is, acrylic, methacrylic block copolymers, polystyrene and other addition polymerization or condensation polymerization block copolymers, block copolymers having polyoxyethylene and polyoxyalkylene blocks, and the like. A conventionally known block copolymer can also be used. In the present invention, the block copolymer is more preferably a block form such as AB, ABA, ABD or the like. A, B, and D indicate different block segments. The block copolymer used in the present invention is preferably amphiphilic. As a particularly preferred form, there can be mentioned an AB diblock copolymer comprising a hydrophilic segment having a hydrophobic segment and an organic acid or an ionic salt unit thereof. Further, an ABC triblock copolymer having a hydrophobic segment and a hydrophilic segment having an organic acid or an ionic salt unit thereof and another segment is preferably used. In the case of an ABC triblock, a form in which A is a hydrophobic segment, B is a nonionic hydrophilic segment, and C is a hydrophilic segment having an organic acid or an ionic salt unit thereof is preferably used. preferable.
本発明で用いられうるブロック共重合体の分子量分布=Mw(重量平均分子量)/Mn(数平均分子量)は2.0以下であることが好ましい。更に好ましくは1.6以下であり、更に好ましくは1.3以下である。さらに好ましくは1.2以下である。本発明で用いられるブロックポリマーの数平均分子量Mnは1000〜30万であるが好ましい。本発明で用いられるブロックポリマーの数平均分子量Mnが1000〜30万であると、所定の機能を奏する物質を溶媒中において良好に分散できる。 The molecular weight distribution = Mw (weight average molecular weight) / Mn (number average molecular weight) of the block copolymer that can be used in the present invention is preferably 2.0 or less. More preferably, it is 1.6 or less, More preferably, it is 1.3 or less. More preferably, it is 1.2 or less. The number average molecular weight Mn of the block polymer used in the present invention is preferably 1000 to 300,000. When the number average molecular weight Mn of the block polymer used in the present invention is 1000 to 300,000, a substance having a predetermined function can be well dispersed in a solvent.
また、分散安定性向上、包接性向上のためにはブロック共重合体の分子運動性がよりフレキシブルであることが色材物質表面と物理的に絡まり親和しやすい点を有しているため好ましい。さらには後に詳述するように被記録媒体上で被覆層を形成しやすい点でもフレキシブルであることが好ましい。特にインクとして使用した場合、被記録媒体上でブロック共重合体の被覆層を形成しやすい点でもフレキシブルであることが好ましい。このブロック共重合体の被覆層は内包された色材の酸化や光劣化を抑制し耐環境性を向上することが可能になる。このためにはブロックポリマーの主鎖のガラス転移温度Tgは、好ましくは20℃以下であり、より好ましくは0℃以下であり、さらに好ましくは−20℃以下である。この点でもポリビニルエーテル構造を有するポリマーは、ガラス転移点が低く、フレキシブルな特性を有するため、好ましく用いられる。 Further, in order to improve dispersion stability and inclusion, it is preferable that the molecular mobility of the block copolymer is more flexible because it has a point of being easily entangled and affinityd with the surface of the color material. . Further, as described later in detail, it is preferable that the coating layer is flexible in that a coating layer can be easily formed on the recording medium. In particular, when used as an ink, it is preferable that it is flexible in that a coating layer of a block copolymer can be easily formed on a recording medium. This block copolymer coating layer can suppress the oxidation and light degradation of the encapsulated color material and improve the environmental resistance. For this purpose, the glass transition temperature Tg of the main chain of the block polymer is preferably 20 ° C. or lower, more preferably 0 ° C. or lower, and further preferably −20 ° C. or lower. Also in this respect, a polymer having a polyvinyl ether structure is preferably used because it has a low glass transition point and flexible properties.
分散剤の配合量は、顔料の均一分散性および保存安定性をより一層向上させるために、顔料100質量部に対して0.1〜250質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜100質量部の範囲である。 In order to further improve the uniform dispersibility and storage stability of the pigment, the blending amount of the dispersant is preferably in the range of 0.1 to 250 parts by mass, more preferably 1 to 100 parts by mass of the pigment. It is the range of -100 mass parts.
本発明の文具用インク組成物の調製方法において好ましい態様は、少なくとも一つのアニオン性界面活性剤を分散剤として含有させることである。用いられるアニオン性界面活性剤は、顔料を溶解するために用いる有機溶媒に2質量%以上の溶解度を有するアニオン性界面活性剤が好ましく、5質量%以上の溶解度を有するアニオン性界面活性剤がより好ましい。特に好ましくは非プロトン性極性溶媒であるジメチルスルホキシド(DMSO)に5質量%以上の溶解度を有するアニオン性界面活性剤である。その理由は、pH変換共沈法による顔料水分散液を製造する際、アニオン性界面活性剤は顔料を溶解した有機溶媒中に含有することが好ましいためである。pH変換するために用いる水中に含有するよりもその方が微粒子の粒子径が小さくて粒子分布が狭く、そして高濃度化しても凝集しにくい安定な水分散液を与える。 A preferred embodiment of the method for preparing an ink composition for stationery of the present invention is to contain at least one anionic surfactant as a dispersant. The anionic surfactant to be used is preferably an anionic surfactant having a solubility of 2% by mass or more in an organic solvent used for dissolving the pigment, and more preferably an anionic surfactant having a solubility of 5% by mass or more. preferable. Particularly preferred is an anionic surfactant having a solubility of 5% by mass or more in dimethyl sulfoxide (DMSO) which is an aprotic polar solvent. The reason is that it is preferable that the anionic surfactant is contained in an organic solvent in which the pigment is dissolved when the aqueous pigment dispersion is prepared by the pH conversion coprecipitation method. Compared to containing in water used for pH conversion, the particle size of the fine particles is smaller, the particle distribution is narrower, and a stable aqueous dispersion that is less likely to aggregate even when the concentration is increased is obtained.
本発明の文具用インク組成物は、加熱処理されることが好ましい。好ましい加熱温度は30℃〜99℃であり、より好ましくは50℃〜90℃である。加熱はバッチ反応装置で行ってもマイクロ流路中フローで行ってもよい。加熱処理により分散液の粘度を下げ、また保存安定性が向上させることができる。このような目的で行う加熱処理を、後述する重合性化合物の「重合処理加熱」と区別して、「分散安定化処理加熱」ということがある。 The stationery ink composition of the present invention is preferably heat-treated. A preferable heating temperature is 30 ° C to 99 ° C, and more preferably 50 ° C to 90 ° C. Heating may be performed by a batch reaction apparatus or by a flow in a microchannel. The viscosity of the dispersion can be lowered by heat treatment, and the storage stability can be improved. The heat treatment performed for such a purpose is sometimes referred to as “dispersion stabilization treatment heating” in distinction from “polymerization treatment heating” of the polymerizable compound described later.
本発明における上記安定化処理加熱について以下に詳しく説明する。
安定化処理加熱における、加熱温度は、高分子化合物、有機顔料の種類、量などによって異なるが、40℃〜100℃で行うことが好ましく、50〜100℃がより好ましく、60〜95℃が特に好ましい。加熱処理前の有機顔料微粒子分散液は、60℃以下が好ましく、0〜40℃がより好ましく、10〜40℃が特に好ましい。この加熱処理前温度は、ビルドアップ法でのマイクロリアクター装置内での有機顔料微粒子析出工程の温度によって定めることができ、したがってこの装置内温度を前記の加熱処理の温度より低い温度とすることが好ましく、具体的には0〜40℃とすることが好ましく、10〜40℃とすることが好ましい。この安定化処理加熱により、ビルドアップ顔料微粒子の経時による粒径変化が抑制できる。このような作用が得られる要因については、以下のように考えられる。すなわち、安定化処理加熱は特定体積平均粒径の微粒子の分散液において、顔料微粒子ないしはこれと共存する化合物の存在状態を熱力学的に安定な状態に到達させることが考えられる。特にビルドアップ法で合成した場合やマイクロリアクターを用いて顔料微粒子を瞬時に形成した場合、粉砕法のような機械的エネルギーを長時間加える工程がないため、顔料微粒子ないしはこれと共存する化合物が安定状態に達していないことがあり、そのために粘度上昇や粒径変化を起こすことが推定される。このようなときであっても、特定の体積平均粒径の微粒子の分散液において上記安定化処理加熱を施すことで、熱力学的に安定な状態に到達させることができると考えられる。
The stabilization treatment heating in the present invention will be described in detail below.
In the stabilization treatment heating, the heating temperature varies depending on the type and amount of the polymer compound and the organic pigment, but is preferably 40 ° C to 100 ° C, more preferably 50 to 100 ° C, and particularly preferably 60 to 95 ° C. preferable. The organic pigment fine particle dispersion before the heat treatment is preferably at most 60 ° C, more preferably from 0 to 40 ° C, particularly preferably from 10 to 40 ° C. The temperature before the heat treatment can be determined by the temperature of the organic pigment fine particle precipitation step in the microreactor apparatus in the build-up method, and therefore the temperature in the apparatus can be lower than the temperature of the heat treatment. Specifically, it is preferable to set it as 0-40 degreeC, and it is preferable to set it as 10-40 degreeC. By this stabilization treatment heating, the change in the particle size of the build-up pigment fine particles over time can be suppressed. The factors for obtaining such an action are considered as follows. That is, it is conceivable that stabilization treatment heating causes the presence of pigment fine particles or a compound coexisting with them in a dispersion of fine particles having a specific volume average particle diameter to reach a thermodynamically stable state. Especially when synthesized by the build-up method or when microparticles are used to instantly form fine pigment particles, there is no process of applying mechanical energy for a long time like the pulverization method. The state may not have been reached, and it is presumed that this causes an increase in viscosity or a change in particle size. Even in such a case, it is considered that a thermodynamically stable state can be achieved by performing the stabilization heating in the dispersion liquid of fine particles having a specific volume average particle diameter.
安定化処理加熱を流路中で行うとき、その流路の直径はとくに限定されないが、その等価直径が0.1mm以上16mm以下であることが好ましい。流路の直径を細くし流路の器壁の厚みを薄くすることにより、熱交換を速くし、内温をすばやく外温とほぼ同じ温度に昇温することができる。その結果、液全体を均一温度にむらなく加熱することができる。ただし、単位時間に加熱できる液量が少なくなったり、加熱時間が短すぎたりする場合があるため、目的に応じて適当な直径の流路を選択することが好ましい。熱交換をすばやく行うための径の細い流路の後に、十分な加熱時間を確保するための太い流路を連結することも可能であり、好ましい方法の一つである。 When the stabilization heating is performed in the flow path, the diameter of the flow path is not particularly limited, but the equivalent diameter is preferably 0.1 mm or more and 16 mm or less. By reducing the diameter of the flow path and reducing the thickness of the wall of the flow path, heat exchange can be accelerated and the internal temperature can be quickly raised to substantially the same temperature as the external temperature. As a result, the entire liquid can be heated to a uniform temperature. However, since the amount of liquid that can be heated per unit time may be reduced or the heating time may be too short, it is preferable to select a flow path having an appropriate diameter according to the purpose. It is possible to connect a thick channel for ensuring sufficient heating time after a narrow channel for performing heat exchange quickly, which is one of the preferable methods.
安定化処理加熱を行う部分の流速、流路長は特に限定されず、適宜好ましい値に調整することが可能である。ただし、加熱部分の直径、流速、流路長の組み合わせとしては液の加熱時間が10秒以上となることが好ましい。加熱時間が短すぎると所望の効果が得られなくなることがある。加熱時間の上限は特にないが粒径維持やコストの観点で5時間以下とすることが好ましい。加熱時間はより好ましくは15秒以上3時間以内であり、更に好ましくは20秒以上2.5時間以内であり、最も好ましくは60秒以上2.5時間以内である。 There are no particular limitations on the flow velocity and flow path length of the portion where the stabilization treatment heating is performed, and it can be appropriately adjusted to preferred values. However, as a combination of the diameter of the heated portion, the flow velocity, and the channel length, it is preferable that the heating time of the liquid is 10 seconds or more. If the heating time is too short, the desired effect may not be obtained. Although there is no particular upper limit on the heating time, it is preferably 5 hours or less from the viewpoint of particle size maintenance and cost. The heating time is more preferably 15 seconds or more and 3 hours or less, still more preferably 20 seconds or more and 2.5 hours or less, and most preferably 60 seconds or more and 2.5 hours or less.
顔料種によっては安定化処理加熱時に顔料粒子の結晶型が変化することがあるが、本発明においてはそのような変化を利用して所望の特性を示す分散液とすることも可能である。 Depending on the pigment type, the crystal form of the pigment particles may change upon heating for the stabilization treatment. In the present invention, such a change can be used to obtain a dispersion exhibiting desired characteristics.
安定化処理加熱において有機顔料分散液に高分子化合物を含有させることが好ましい。この高分子化合物としては分子量1000以上で繰り返し構造を有する化合物が好ましい。繰り返し構造とは特定の部分構造が繰り返し含まれる構造を表す。例えば原料として重合性化合物を用いて重合反応をさせた場合、原料由来の部分構造が繰り返し含まれる重合物が得られる。また上記の高分子化合物として、顔料分散剤の機能を有するものを用いることが好ましい。さらに上記高分子化合物は水溶性であることが好ましい。ここで水溶性であるとは水に対する溶解性が0.1%以上であることをいうが、好ましくは0.2%以上であり、より好ましくは1〜20%である。 In the stabilization treatment heating, it is preferable to contain a polymer compound in the organic pigment dispersion. The polymer compound is preferably a compound having a molecular weight of 1000 or more and a repeating structure. The repeating structure represents a structure in which a specific partial structure is repeatedly included. For example, when a polymerization reaction is performed using a polymerizable compound as a raw material, a polymer in which a partial structure derived from the raw material is repeatedly contained is obtained. Moreover, it is preferable to use what has a function of a pigment dispersant as said high molecular compound. Further, the polymer compound is preferably water-soluble. Here, being water-soluble means that the solubility in water is 0.1% or more, preferably 0.2% or more, and more preferably 1 to 20%.
この高分子化合物として、具体的には、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリルアミド、ビニルアルコール−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール−部分ホルマール化物、ポリビニルアルコール−部分ブチラール化物、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンオキシド/プロピレンオキシドブロック共重合体、ポリアクリル酸塩、ポリビニル硫酸塩、ポリ(4−ビニルピリジン)塩、ポリアミド、ポリアリルアミン塩、縮合ナフタレンスルホン酸塩、スチレン−アクリル酸塩共重合物、スチレン−メタクリル酸塩共重合物、アクリル酸エステル−アクリル酸塩共重合物、アクリル酸エステル−メタクリル酸塩共重合物、メタクリル酸エステル−アクリル酸塩共重合物、メタクリル酸エステル−メタクリル酸塩共重合物、スチレン−イタコン酸塩共重合物、イタコン酸エステル−イタコン酸塩共重合物、ビニルナフタレン−アクリル酸塩共重合物、ビニルナフタレン−メタクリル酸塩共重合物、ビニルナフタレン−イタコン酸塩共重合物、セルロース誘導体、澱粉誘導体などが挙げられる。その他、アルギン酸塩、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、アラビアゴム、トンガントゴム、リグニンスルホン酸塩などの天然高分子類も使用できる。 Specifically, as this polymer compound, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyacrylamide, vinyl alcohol-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol-partial formalized product, polyvinyl Alcohol-partial butyral, vinylpyrrolidone-vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide / propylene oxide block copolymer, polyacrylate, polyvinyl sulfate, poly (4-vinylpyridine) salt, polyamide, polyallylamine salt, condensation Naphthalene sulfonate, styrene-acrylate copolymer, styrene-methacrylate copolymer, acrylate ester-acrylate copolymer, acrylate ester -Methacrylate copolymer, methacrylate ester-acrylate copolymer, methacrylate ester-methacrylate copolymer, styrene-itaconate copolymer, itaconate-itaconate copolymer, Examples thereof include a vinyl naphthalene-acrylate copolymer, a vinyl naphthalene-methacrylate copolymer, a vinyl naphthalene-itaconate copolymer, a cellulose derivative, and a starch derivative. In addition, natural polymers such as alginate, gelatin, albumin, casein, gum arabic, tonganto gum and lignin sulfonate can also be used.
中でも、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、スチレン−アクリル酸塩共重合物、スチレン−メタクリル酸塩共重合物、アクリル酸エステル−アクリル酸塩共重合物、アクリル酸エステル−メタクリル酸塩共重合物、メタクリル酸エステル−アクリル酸塩共重合物、メタクリル酸エステル−メタクリル酸塩共重合物が好ましく、ポリビニルピロリドンがより好ましい。これらの高分子分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Among them, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyethylene oxide, polyethylene glycol, styrene-acrylate copolymer, styrene-methacrylate copolymer, acrylate ester-acrylate copolymer, acrylate ester -A methacrylate copolymer, a methacrylic acid ester-acrylic acid salt copolymer, and a methacrylic acid ester-methacrylic acid salt copolymer are preferable, and polyvinylpyrrolidone is more preferable. These polymer dispersants can be used singly or in combination of two or more.
本発明に用いられる上記高分子化合物は質量平均分子量が、1000以上が好ましく、2000〜500000がより好ましく、5000〜100000が特に好ましい。本発明において、分子量とは、特に断らない限り、質量平均分子量をいい、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(キャリアンテトラヒドロフラン)により測定したポリスチレン換算の質量平均分子量をいう。本発明の文具用インク組成物においては、高分子化合物の共存下で安定化処理加熱を行うことによって有機顔料微粒子分散液の分散安定性を一層高めることができる。この作用については定かではない点を含むが、上述したような熱力学的安定化作用を通じ、加熱により高分子化合物が有機顔料微粒子の表面に固着、結合して、媒体中での分散安定性が高まることが考えられる。 As for the said high molecular compound used for this invention, 1000 or more are preferable, as for a mass mean molecular weight, 2000-500000 are more preferable, 5000-100000 are especially preferable. In the present invention, the molecular weight means a mass average molecular weight unless otherwise specified, and means a mass average molecular weight in terms of polystyrene measured by a gel permeation chromatography method (Cartain tetrahydrofuran). In the ink composition for stationery of the present invention, the dispersion stability of the organic pigment fine particle dispersion can be further enhanced by performing stabilization treatment heating in the presence of the polymer compound. Although this function includes uncertain points, the polymer compound is fixed and bonded to the surface of the organic pigment fine particles by heating through the thermodynamic stabilizing action as described above, so that the dispersion stability in the medium is improved. It is possible to increase.
本発明の有機顔料分散物は、流路内で流通中に上記安定化処理加熱を行うとき、有機顔料微粒子を水性媒体に分散した水性分散液であることが好ましい。ここで、水性分散液に水溶性の有機溶剤は含まれていてもよく、水が少なくとも50容積%以上含まれる分散物とすることが好ましく、水が70容積%以上であることがより好ましい。有機溶剤分散物として加熱した場合は、粒径の増大が起こることがある。 The organic pigment dispersion of the present invention is preferably an aqueous dispersion in which organic pigment fine particles are dispersed in an aqueous medium when the stabilization treatment heating is performed during circulation in the flow path. Here, the aqueous dispersion may contain a water-soluble organic solvent, preferably a dispersion containing at least 50% by volume of water, and more preferably 70% by volume or more of water. When heated as an organic solvent dispersion, particle size may increase.
本発明において、ビルドアップ顔料微粒子は、重合性化合物の重合体が顔料微粒子に固定化されていてもよい。固定化とは、含有する重合性化合物のすべて(あるいはその一部)が単独重合(あるいは共重合した状態)で該顔料微粒子と接している状態をいう。このとき重合体は、顔料微粒子表面上、顔料微粒子内部のいずれに存在していてもよく、重合体のすべて(あるいはその一部)が該顔料微粒子と接している状態であればよく、微粒子の分散液中での移動によっても脱離しないように接着していることが好ましい。ここで重合体とは、重合性化合物2分子以上が重合した結果生じた化合物をいい、微粒子上のすべての重合性化合物が重合反応に関与している必要はなく、未反応の重合性化合物が残存していてもよい。 In the present invention, the build-up pigment fine particles may have a polymer of a polymerizable compound immobilized on the pigment fine particles. Immobilization refers to a state in which all (or part of) the polymerizable compound contained is in contact with the pigment fine particles by homopolymerization (or in a copolymerized state). At this time, the polymer may be present either on the surface of the pigment fine particles or inside the pigment fine particles, as long as all (or part of) the polymer is in contact with the pigment fine particles. Adhesion is preferably performed so as not to be detached even by movement in the dispersion. Here, the polymer means a compound produced as a result of polymerization of two or more molecules of the polymerizable compound, and it is not necessary that all the polymerizable compounds on the fine particles are involved in the polymerization reaction. It may remain.
重合性化合物としては、水溶性および非水溶性重合性化合物のいずれも用いることができ、顔料と共に分散可能なものであれば特に限定はないが、エチレン性不飽和単量体が好ましい。具体的には、例えば(メタ)アクリル酸エステル類(例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸シクロヘキシル、β−ヒドロキシアクリル酸エチル、γ−アミノアクリル酸プロピル、γ−ヒドロキシアクリル酸プロピル、δ−ヒドロキシアクリル酸ブチル、β−ヒドロキシメタクリル酸エチル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、ジエチレングリコールメタクリル酸メチル、エチレングリコールジメタクリル酸エチル、テトラエチレングリコールジメタクリル酸メチル等、およびその誘導体)、ビニル芳香族単量体(例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、p−エチルスチレン、p−ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−ヘキシルスチレン、p−オクチルスチレン、p−ノニルスチレン、p−デシルスチレン、p−ドデシルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等、およびその誘導体)、ビニルエステル類(酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等、およびその誘導体)、N−ビニルアミド類(例えばN−ビニルピロリドン)、(メタ)アクリル酸アミド類、アルキル置換(メタ)アクリルアミド類、メタクリルアミド類、N−置換マレイミド類、ビニルエーテル類(ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ジビニルエーテル等、およびその誘導体)、オレフィン類(エチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等、およびその誘導体)フタル酸ジアリル、無水マレイン酸、(メタ)アクリロニトリル、メチルビニルケトン、塩化ビニリデン、等が使用できる。 As the polymerizable compound, any of water-soluble and water-insoluble polymerizable compounds can be used, and there is no particular limitation as long as it is dispersible together with the pigment, but an ethylenically unsaturated monomer is preferable. Specifically, for example, (meth) acrylic acid esters (for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, benzyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, phenyl acrylate, cyclohexyl acrylate, methyl methacrylate, Ethyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, ethyl β-hydroxyacrylate, propyl γ-aminoacrylate, propyl γ-hydroxyacrylate, δ-hydroxy Butyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, stearyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylene glycol methyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, Tetraethylene glycol dimethyl methacrylate and the like and derivatives thereof), vinyl aromatic monomers (for example, styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene, p-phenylstyrene, p-chlorostyrene, p-ethylstyrene, p-butylstyrene, p-t-butylstyrene, p-hexylstyrene, p-octylstyrene, p-nonylstyrene, p-decylstyrene, p-dodecylstyrene, 2,4 -Dimethylstyrene, 3,4-dichlorostyrene, α-methylstyrene, divinylbenzene, divinylnaphthalene, etc., and derivatives thereof), vinyl esters (vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl benzoate, etc., and derivatives thereof), N-vinylamides (eg N-vinylpyrrolide) ), (Meth) acrylic amides, alkyl-substituted (meth) acrylamides, methacrylamides, N-substituted maleimides, vinyl ethers (vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl isobutyl ether, vinyl phenyl ether, divinyl ether, etc. , And derivatives thereof), olefins (ethylene, propylene, isobutylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, butadiene, isoprene, chloroprene, etc., and derivatives thereof) diallyl phthalate, maleic anhydride, (Meth) acrylonitrile, methyl vinyl ketone, vinylidene chloride, etc. can be used.
さらに、スルホン酸基、リン酸基、カルボン酸基等のアニオン性基を有する水溶性単量体も用いられ、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、p−ビニル安息香酸などのカルボキシル基を有する単量体、もしくはそのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられる。さらには、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウム、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−ヒドロキシメチルメタクリロイルホスフェート、2−ヒドロキシエチルメタクリロイルホスフェート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリロイルホスフェートも具体例として挙げられる。これらは単独で用いても、互いに併用して用いてもよい。 Furthermore, a water-soluble monomer having an anionic group such as a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a carboxylic acid group is also used. For example, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, p-vinylbenzoic acid Examples thereof include monomers having a carboxyl group such as acids, or alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts, amine salts thereof, and the like. Specific examples are styrene sulfonic acid, sodium styrene sulfonate, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 2-hydroxymethyl methacryloyl phosphate, 2-hydroxyethyl methacryloyl phosphate, and 3-chloro-2-hydroxypropyl methacryloyl phosphate. As mentioned. These may be used alone or in combination with each other.
重合性化合物は、その分子に親疎水性の機能を分離して持たせた、重合性界面活性剤、反応性界面活性剤、あるいは反応性乳化剤であることが好ましい。例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、(メタ)アクリロイル基などのα,β−エチレン性不飽和基と、スルホン酸基またはその塩などのイオン解離可能な基やアルキレンオキシ基などの親水性基とを有しているものが挙げられる。これらは一般に乳化重合に用いられ、分子内にラジカル重合可能な不飽和結合を少なくとも1つ以上有するアニオン性もしくはノニオン性の界面活性剤である。 The polymerizable compound is preferably a polymerizable surfactant, a reactive surfactant or a reactive emulsifier in which the molecule has a hydrophilic / hydrophobic function separated. For example, α, β-ethylenically unsaturated groups such as vinyl groups, allyl groups, propenyl groups, (meth) acryloyl groups, and ion-dissociable groups such as sulfonic acid groups or salts thereof, and hydrophilic groups such as alkyleneoxy groups And those having a group. These are generally used for emulsion polymerization and are anionic or nonionic surfactants having at least one unsaturated bond capable of radical polymerization in the molecule.
上記の重合性界面活性剤は単独で用いても、異なるものを併用しても、または重合性界面活性剤以外の重合性化合物と共に用いてもよい。好ましい重合性界面活性剤としては、例えば、花王(株)社、三洋化成(株)社、第一工業製薬(株)社、旭電化工業(株)社、日本乳化剤(株)社、日本油脂(株)社等より市販されているものが挙げられ、「微粒子・粉体の最先端技術、第1章3反応乳化剤を用いる微粒子設計、pp23−31」、2000年(株)シーエムシーに記載されたものなどが挙げられる。 The above-mentioned polymerizable surfactants may be used alone, in combination with different ones, or with a polymerizable compound other than the polymerizable surfactant. Preferable polymerizable surfactants include, for example, Kao Corporation, Sanyo Chemical Co., Ltd., Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., Nippon Emulsifier Co., Ltd., Nippon Oil & Fats. Examples are commercially available from Co., Ltd., etc., described in “Cutting-edge Technology of Fine Particles / Powder, Chapter 1, Fine Particle Design Using Reactive Emulsifiers, pp23-31”, 2000 CMC Co., Ltd. And the like.
本発明において、上記重合性化合物を重合させたビルドアップ顔料微粒子を分散液中で作製するとき、重合性化合物の重合方法は顔料分散液中で重合できる方法であれば特に限定されないが、重合開始剤を用いてラジカルを発生させて重合させる方法が好ましい。重合を開始するきっかけは種々あるが、熱、光、超音波、マイクロ波等を用いることが好ましい。重合開始剤としては、水溶性、または油溶性の過硫酸塩、過酸化物、アゾ系化合物等を使用することができる。具体的には、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素、t−ブチルハイドロパーオキシド、2,2‘−アゾビスイソブチロにトリル、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2‘−アゾビス(2−N−ベンジルアミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−N−(2−ヒドロキシエチル)アミジノプロパン]二塩酸塩等を挙げることができ、例えば、和光純薬工業(株)社のホームページ(www.wako−chem.co.jp)には、各種水溶性アゾ重合開始剤、油溶性アゾ重合開始剤、高分子アゾ重合開始剤が10時間半減期温度とその構造式と共に記載され入手可能である。重合開始剤の添加量は特に限定されないが、全モノマー成分に対して、0.1〜30質量%とすることが好ましく、1〜20質量%とすることがより好ましく、2〜10質量%とすることが特に好ましい。 In the present invention, when the build-up pigment fine particles obtained by polymerizing the polymerizable compound are prepared in a dispersion, the polymerization method of the polymerizable compound is not particularly limited as long as it can be polymerized in the pigment dispersion. A method in which a radical is generated using an agent to polymerize is preferable. Although there are various triggers for initiating polymerization, it is preferable to use heat, light, ultrasonic waves, microwaves, or the like. As the polymerization initiator, water-soluble or oil-soluble persulfates, peroxides, azo compounds, and the like can be used. Specifically, ammonium persulfate, potassium persulfate, sodium persulfate, hydrogen peroxide, t-butyl hydroperoxide, 2,2′-azobisisobutyro and tolyl, 2,2′-azobis (2-amidino (Propane) dihydrochloride, 2,2′-azobis (2-N-benzylamidinopropane) dihydrochloride, 2,2′-azobis [2-N- (2-hydroxyethyl) amidinopropane] dihydrochloride, etc. For example, the homepage (www.wako-chem.co.jp) of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. has various water-soluble azo polymerization initiators, oil-soluble azo polymerization initiators, and polymer azo polymerizations. Initiators are described and available with a 10 hour half-life temperature and its structural formula. Although the addition amount of a polymerization initiator is not specifically limited, It is preferable to set it as 0.1-30 mass% with respect to all the monomer components, It is more preferable to set it as 1-20 mass%, and 2-10 mass% It is particularly preferable to do this.
本発明において、上記重合性化合物を重合させたビルドアップ顔料微粒子を分散液中で作製するとき、分散液中に重合性化合物と共重合するモノマーとを共存させて共重合させてもよい。共重合モノマーを含有させる時期は特に限定されないが、顔料溶液および貧溶媒の少なくとも一方に、少なくとも1つの共重合モノマーを含有させることが好ましい。共重合モノマーは、微粒子析出や分散液の安定化を妨げなければ特に限定されず、例えば、先に挙げた重合性化合物等が挙げられる。 In the present invention, when the build-up pigment fine particles obtained by polymerizing the polymerizable compound are prepared in a dispersion, the dispersion may be copolymerized with a monomer that is copolymerized with the polymerizable compound. The timing for containing the copolymerization monomer is not particularly limited, but it is preferable to contain at least one copolymerization monomer in at least one of the pigment solution and the poor solvent. The copolymerization monomer is not particularly limited as long as it does not hinder the precipitation of fine particles and the stabilization of the dispersion, and examples thereof include the polymerizable compounds mentioned above.
上記のビルドアップ顔料微粒子の分散液中に、共重合するか否かにかかわらず、種々の無機もしくは有機の機能性添加剤を共存させてもよい。機能性添加剤を含有させる時期は特に限定されないが、例えば、顔料溶液および貧溶媒の少なくとも一方に添加しておく場合が好ましく挙げられる。機能性添加剤は、微粒子析出や分散液の安定化を妨げなければ特に限定されないが、例えば、金属封鎖剤、殺菌剤、防カビ剤、香料、紫外線吸収剤、酸化防止剤、表面張力調整剤、水溶性樹脂、pH調整剤、尿素などが挙げられる。 Various inorganic or organic functional additives may coexist in the dispersion liquid of the build-up pigment fine particles, regardless of whether or not they are copolymerized. Although the time which contains a functional additive is not specifically limited, For example, the case where it adds to at least one of a pigment solution and a poor solvent is mentioned preferably. The functional additive is not particularly limited as long as it does not hinder the precipitation of fine particles and the stabilization of the dispersion. For example, a metal sequestering agent, a bactericidal agent, a fungicide, a fragrance, an ultraviolet absorber, an antioxidant, and a surface tension modifier. , Water-soluble resins, pH adjusters, urea and the like.
上記の重合性化合物を固定化したビルドアップ顔料微粒においては、顔料を重合性化合物の共存下で微粒子として析出し、そのまま、その分散液中の重合性化合物を重合させることが好ましい。それにより顔料分散液において極めて高い分散安定性を実現することができる。この作用は以下のように考えられる。溶解状態の顔料を析出させて微粒子化する過程に重合性化合物が存在するため、重合性化合物が析出微粒子と一体となって吸着し、その微粒子は隙間なく効率よく重合性化合物に取り囲まれる。このため、単に顔料微粒子と重合性化合物とを混合したのでは得られない、重合性化合物の吸着状態が得られる。これを、そのまま重合反応させることで、重合性化合物が顔料微粒子表面全体を緻密に包み込むよう確実に重合させることができ、好ましくは強固かつ均一に固定化し、離脱しないようにすることができる。とくに重合性化合物が重合性界面活性剤の場合には、微粒子表面に、より強く吸着し微粒子を取り囲むため、安定化効果は一層高まる。このように重合性化合物を用いることで、ビルドアップ時のサイズ制御機能とその後のカプセル化機能の両方を発揮させることができる。これにより、粒径の揃ったナノサイズの顔料微粒子に高い分散安定性、保存安定性を付与することができる。 In the build-up pigment fine particles in which the polymerizable compound is fixed, it is preferable that the pigment is precipitated as fine particles in the presence of the polymerizable compound and the polymerizable compound in the dispersion is polymerized as it is. Thereby, extremely high dispersion stability can be realized in the pigment dispersion. This action is considered as follows. Since the polymerizable compound is present in the process of depositing the pigment in the dissolved state to form fine particles, the polymerizable compound is adsorbed integrally with the precipitated fine particles, and the fine particles are efficiently surrounded by the polymerizable compound without gaps. For this reason, the adsorption state of the polymerizable compound, which cannot be obtained simply by mixing the pigment fine particles and the polymerizable compound, can be obtained. By subjecting this to a polymerization reaction as it is, the polymerizable compound can be surely polymerized so as to densely wrap the entire surface of the pigment fine particles, and preferably, it can be firmly and uniformly fixed and not detached. In particular, when the polymerizable compound is a polymerizable surfactant, the stabilizing effect is further enhanced because it is more strongly adsorbed on the surface of the fine particles and surrounds the fine particles. Thus, by using a polymerizable compound, both the size control function at the time of build-up and the subsequent encapsulation function can be exhibited. Thereby, high dispersion stability and storage stability can be imparted to nanosized pigment fine particles having a uniform particle diameter.
上記の重合性化合物を重合固定化したビルドアップ顔料微粒子の形成において、共沈法により微粒子を析出させ、重合性化合物の重合処理を行う態様について説明する。重合性化合物を重合させる時期や方法は特に限定されないが、例えば、以下のような2つの過程を例に挙げて示すと、重合反応を、過程(1)の途中もしくはその後に行っても、過程(2)の途中もしくはその後に行っても、その両方で行ってもよい。
(1) 顔料溶液と貧溶媒とを混合する過程。
(2) 上記混合後の分散液を濃縮、精製する過程。
In the formation of the build-up pigment fine particles obtained by polymerizing and fixing the polymerizable compound, an embodiment in which fine particles are precipitated by a coprecipitation method and the polymerizable compound is polymerized is described. The timing and method for polymerizing the polymerizable compound are not particularly limited. For example, the following two processes are shown as examples. Even if the polymerization reaction is performed during or after the process (1), the process It may be performed during or after (2) or both.
(1) A process of mixing a pigment solution and a poor solvent.
(2) A process of concentrating and purifying the dispersion after mixing.
同様に重合開始剤についても、その添加時期や方法は特に限定されないが、例えば、以下のような4つの態様によって説明すると、そのいずれによっても、または組み合わせて行ってもよい。
(1) 顔料溶液に添加する。
(2) 貧溶媒に添加する。
(3) 顔料溶液と貧溶媒とを混合した後に添加する。
(4) 上記混合後の分散液を濃縮、精製した後に添加する。
Similarly, the timing and method of addition of the polymerization initiator are not particularly limited. For example, the following four embodiments may be used, or any of them may be used in combination.
(1) Add to the pigment solution.
(2) Add to poor solvent.
(3) The pigment solution and the poor solvent are mixed and then added.
(4) The dispersion after mixing is added after concentration and purification.
共沈法によりビルドアップ顔料微粒子を析出させる際、重合性化合物を顔料溶液および貧溶媒の少なくとも1つに含有させることが好ましく、顔料溶液に含有させることが好ましい。他の重合性化合物や分散剤を併用する場合、その態様は特に限定されないが、例えば、それらを顔料溶液および貧溶媒のいずれに溶解させてもよく、混合後の分散液に添加してもよい。また微粒子析出の際、必要に応じて顔料溶液または水性媒体以外の液体を混合させてもよく、3液以上を同時にまたは逐次に混合させてもよい。 When the build-up pigment fine particles are precipitated by the coprecipitation method, the polymerizable compound is preferably contained in at least one of the pigment solution and the poor solvent, and is preferably contained in the pigment solution. When other polymerizable compounds and dispersants are used in combination, the mode is not particularly limited. For example, they may be dissolved in either the pigment solution or the poor solvent, or may be added to the dispersion after mixing. . Further, when the fine particles are precipitated, a liquid other than the pigment solution or the aqueous medium may be mixed as necessary, and three or more liquids may be mixed simultaneously or sequentially.
重合性化合物を重合処理加熱するときの重合反応温度は、重合開始剤の種類に応じて選択でき、40℃〜100℃が好ましく、より好ましくは50℃〜90℃、特に好ましくは50℃〜80℃で行うことができる。重合反応時間は、用いる重合性化合物とその濃度、重合開始剤の反応温度にもよるが、1〜12時間で行うことができる。 The polymerization reaction temperature when the polymerizable compound is heated by polymerization treatment can be selected according to the type of the polymerization initiator, and is preferably 40 ° C to 100 ° C, more preferably 50 ° C to 90 ° C, and particularly preferably 50 ° C to 80 ° C. It can be carried out at ° C. The polymerization reaction time can be 1 to 12 hours, although it depends on the polymerizable compound used, its concentration, and the reaction temperature of the polymerization initiator.
ビルドアップ顔料微粒子の堅牢性等を上げる目的で、紫外線吸収剤や酸化防止剤、香料、防カビ剤、表面張力調整剤、水溶性樹脂、殺菌剤、pH調整剤、尿素などの添加剤を併用してもよい。これらはその添加時期や方法は特に限定されないが、例えば、以下のような4つの態様によって説明すると、そのいずれによっても、または組み合わせて行ってもよい。
(1) 顔料溶液に添加する。
(2) 貧溶媒に添加する。
(3) 顔料溶液と貧溶媒とを混合した後に添加する。
(4) 上記混合後の分散液を濃縮、精製した後に添加する。
重合の程度(分子量)を調整するために、各種の連鎖移動剤(例えば、カテコール類、アルコール類、チオール類、メルカプタン類)を用いてもよい。
重合性化合物の含有量は、顔料の均一分散性および保存安定性をより一層向上させるために、顔料100質量部に対して0.1〜1000質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜500質量部の範囲であり、特に好ましくは10〜250質量部の範囲である。その量が少なすぎると顔料微粒子の分散安定性の向上が見られない場合がある。
Additives such as UV absorbers, antioxidants, fragrances, fungicides, surface tension modifiers, water-soluble resins, bactericides, pH adjusters, urea, etc. for the purpose of increasing the fastness of fine particles of build-up pigments May be. The timing and method of addition of these are not particularly limited. For example, the following four aspects may be used, and any of these may be performed in combination.
(1) Add to the pigment solution.
(2) Add to poor solvent.
(3) The pigment solution and the poor solvent are mixed and then added.
(4) The dispersion after mixing is added after concentration and purification.
In order to adjust the degree of polymerization (molecular weight), various chain transfer agents (for example, catechols, alcohols, thiols, mercaptans) may be used.
In order to further improve the uniform dispersibility and storage stability of the pigment, the content of the polymerizable compound is preferably in the range of 0.1 to 1000 parts by mass, more preferably 100 parts by mass of the pigment. It is the range of 1-500 mass parts, Most preferably, it is the range of 10-250 mass parts. If the amount is too small, the dispersion stability of the pigment fine particles may not be improved.
次に、本発明の文具用インク組成物に用いられるビルドアップ顔料微粒子の平均粒子サイズ(本発明において平均粒子サイズというとき粒子の平均直径をいい、平均粒子径もしくは平均粒径ということもある。)及び粒子サイズの分布について説明する。
微粒子の粒子サイズの計測法において、数値化して集団の平均の大きさを表現する方法があるが、よく使用されるものとして、分布の最大値を示すモード径、積分分布曲線の中央値に相当するメジアン径、および各種の平均径(長さ平均、面積平均、質量平均、個数平均(MN)、体積平均(MV)など)がある。本発明の文具用インク組成物に用いられるビルドアップ顔料微粒子の平均粒子サイズは、体積平均(MV)で80nm以下が好ましく、より好ましくは3〜70nmであり、10〜50nmが特に好ましい。
Next, the average particle size of the build-up pigment fine particles used in the ink composition for stationery of the present invention (in the present invention, the average particle size refers to the average diameter of the particles, and may be referred to as the average particle diameter or the average particle diameter). ) And particle size distribution.
There is a method for expressing the average size of a population by digitizing the particle size measurement method of fine particles, but it is often used that corresponds to the mode diameter indicating the maximum value of the distribution and the median value of the integral distribution curve. Median diameter and various average diameters (length average, area average, mass average, number average (MN), volume average (MV), etc.). The average particle size of the build-up pigment fine particles used in the ink composition for stationery of the present invention is preferably 80 nm or less in volume average (MV), more preferably 3 to 70 nm, and particularly preferably 10 to 50 nm.
微粒子の粒子サイズが揃っているとき(すなわち単分散微粒子系は)、含まれる粒子の大きさが揃っていることを意味するが、粒子物性としてはそれだけではなく、粒子内の化学組成や結晶構造にも粒子間の変動がないことをも示唆し、粒子の性能を決める重要な要素となりえる。特に粒子サイズがナノメートルの超微粒子においてはその粒子の特性を支配する因子として大きな影響を与えることがある。
本発明の文具用インク組成物においてビルドアップ顔料微粒子は、ナノメートルサイズという粒径の小さい微粒子であるだけではなく、その大きさをコントロールした、サイズの揃った微粒子であることが好ましい。サイズが揃っている、すなわち粒径分布の幅が狭い(単分散度が高い)顔料微粒子であることは文具用インクの書き味にとって重要である。サイズが揃っていることを表す指標として、体積平均粒径MVを個数平均粒径MNで除した値(MV/MN)を単分散性の指標として表すことができる。
本発明においては、特に断らない限り、微粒子の単分散性を上記MV/MNの値で示す。この値が小さく1に近いほど単分散性に優れている。
本発明の文具用インク組成物に含有される顔料粒子のMV/MNは1.80以下であるが、1.60以下であることが好ましく、1.40以下であることがより好ましい。なお、体積平均粒径MV、個数平均粒径MNは、特に断らない限り、動的光散乱法などによって測定した値をいう。
When the particle size of the fine particles is the same (that is, the monodispersed fine particle system), it means that the size of the contained particles is the same, but the particle properties are not only that, but also the chemical composition and crystal structure within the particle This also suggests that there is no variation between particles, which can be an important factor in determining particle performance. In particular, ultrafine particles having a particle size of nanometers may have a great influence as a factor governing the properties of the particles.
In the ink composition for stationery of the present invention, the build-up pigment fine particles are preferably not only fine particles having a small particle size of nanometer size, but also fine particles having a uniform size in which the size is controlled. It is important for the writing quality of stationery ink that the pigment particles are uniform in size, that is, have a narrow particle size distribution (high monodispersity). As an index indicating that the sizes are uniform, a value (MV / MN) obtained by dividing the volume average particle diameter MV by the number average particle diameter MN can be expressed as an index of monodispersity.
In the present invention, unless otherwise specified, the monodispersity of the fine particles is indicated by the above MV / MN value. The smaller this value is and the closer it is to 1, the better the monodispersity.
The MV / MN of the pigment particles contained in the ink composition for stationery of the present invention is 1.80 or less, preferably 1.60 or less, and more preferably 1.40 or less. The volume average particle diameter MV and the number average particle diameter MN are values measured by a dynamic light scattering method or the like unless otherwise specified.
本発明の文具用インク組成物中のビルドアップ顔料微粒子の含有量は特に限定されないが、インク組成物全量に対して、50質量%以下であることが好ましく、1〜30質量%であることがより好ましい。 The content of the build-up pigment fine particles in the ink composition for stationery of the present invention is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or less, and preferably 1 to 30% by mass with respect to the total amount of the ink composition. More preferred.
本発明の文具用インク組成物は、文具、すなわち文房具用の筆記具に用いられる。文具として例えば、ペンやマーカーのインクとして用いることが好ましく、後述する水性ゲルインクもしくは水性マーキングペンインクとして用いることが特に好ましい。ただしその他の文具、例えば、万年筆、ミリペン、ボールペン、蛍光ペン、サインペン、マジックペン、ガラスペン、筆ペン、マーカー、マーキングペン等のインクとして用いてもよい。 The ink composition for stationery of the present invention is used for a stationery, that is, a writing instrument for stationery. For example, it is preferably used as a pen or marker ink as a stationery, and particularly preferably used as an aqueous gel ink or aqueous marking pen ink described later. However, other stationery, for example, fountain pens, milli-point pens, ballpoint pens, fluorescent pens, sign pens, magic pens, glass pens, brush pens, markers, marking pens and the like may be used as ink.
本発明の水性ゲルインクは上記の文具用インク組成物からなり、少なくとも上記ビルドアップ顔料微粒子を含有するが、水(精製水、蒸留水、純水、超純水、イオン交換水等)、着色剤、剪断減粘性付与剤、及び水溶性液体媒体を含むインク組成物であることが好ましく、さらに保湿剤を含有することがより好ましい。 The aqueous gel ink of the present invention comprises the above-mentioned ink composition for stationery and contains at least the above-mentioned fine particles of the build-up pigment, but water (purified water, distilled water, pure water, ultrapure water, ion-exchanged water, etc.), colorant , A shear thinning agent, and an ink composition containing a water-soluble liquid medium, and more preferably a humectant.
着色剤の成分として、前記ビルドアップ顔料微粒子が用いられるが、水に溶解もしくは分散するものであれば染料などの他の着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、前記ビルドアップ顔料微粒子を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。その使用量はインクの所望の描線濃度などにより適宜決定することができる。ビルドアップ顔料微粒子を含む着色剤は、インク全量に対して、通常は0.1〜40質量%とすることが好ましく、2〜30質量%とすることがより好ましく、3〜20質量%とすることが特に好ましい。 The build-up pigment fine particles are used as a colorant component, but may contain other colorants such as dyes as long as they are dissolved or dispersed in water. As the colorant, the build-up pigment fine particles can be used alone or in admixture of two or more. The amount of use can be appropriately determined depending on the desired drawn line density of the ink. The colorant containing the build-up pigment fine particles is usually preferably 0.1 to 40% by mass, more preferably 2 to 30% by mass, and more preferably 3 to 20% by mass with respect to the total amount of the ink. It is particularly preferred.
剪断減粘性付与剤は、水性ゲルインクの粘度を調整するためのものであり、水に可溶ないし分散性の物質が効果的である。具体的には、天然高分子物質、セルロース化合物、合成高分子化合物、無機質類が挙げられる。天然高分子物質としては、グルコース、マンノース、ガラクトース、ラムノース、グルクロン酸塩などの単糖類や多糖類などから構成されるキサンタンガム、グルコースとガラクトースの有機酸修飾ヘテロ多糖体であるサクシノグリカン、ウェランガム、タマリンドガム、カラジーナンガム、トラガントガム、ローカストビーンガム、アラビアガム、グアーガム、タラガム、ガードラン、ペクチン、寒天、ゼラチン、マンナン、アルギン酸アルキルエステル化合物、ベンジリデンソルビトール及びベンジリデンキシリトール、脂肪酸アマイド又はこれらの誘導体、硬化ひまし油などが挙げられる。セルロース化合物としては、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどが挙げられる。 The shear thinning agent is for adjusting the viscosity of the aqueous gel ink, and a substance soluble or dispersible in water is effective. Specific examples include natural polymer substances, cellulose compounds, synthetic polymer compounds, and inorganic substances. Natural polymer substances include xanthan gum composed of monosaccharides and polysaccharides such as glucose, mannose, galactose, rhamnose, and glucuronate, succinoglycan, an organic acid-modified heteropolysaccharide of glucose and galactose, welan gum, Tamarind gum, carrageenan gum, tragacanth gum, locust bean gum, gum arabic, guar gum, tara gum, guard run, pectin, agar, gelatin, mannan, alginic acid alkyl ester compounds, benzylidene sorbitol and benzylidene xylitol, fatty acid amide or derivatives thereof, hardened castor oil Etc. Examples of the cellulose compound include methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and hydroxyethyl cellulose.
合成高分子化合物としては、アクリル系合成高分子、ウレタン系合成高分子、ポリビニルピロリドン、スチレン・マレイン酸共重合体のアルカリ塩、酢酸ビニル・クロトン酸共重合体のアルカリ塩、変性ポリビニルアルコールを含有するビニルアルコール、メチルビニルエーテル・マレイン酸共重合体、酸化ポリエチレンなどの酸化ポリアルキレン及びそれらの誘導体などが挙げられる。 Synthetic polymer compounds include acrylic synthetic polymers, urethane synthetic polymers, polyvinylpyrrolidone, styrene / maleic acid copolymer alkali salts, vinyl acetate / crotonic acid copolymer alkali salts, and modified polyvinyl alcohol. And vinyl alcohol, methyl vinyl ether / maleic acid copolymer, polyalkylene oxide such as polyethylene oxide, and derivatives thereof.
アクリル系合成高分子としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸のアルカリ塩、アクリル酸又はメタクリル酸含有共重合体のアルカリ塩、メタクリル酸アルキルエステル、架橋型ポリアクリル酸などの架橋型アクリル系重合体、会合型ポリアクリル酸などの会合型アクリル系重合体などが挙げられる。 Examples of the acrylic synthetic polymer include polyacrylic acid, alkali salt of polymethacrylic acid, alkali salt of acrylic acid or methacrylic acid-containing copolymer, alkyl methacrylate ester, cross-linked acrylic polymer such as cross-linked polyacrylic acid And associative acrylic polymers such as associative polyacrylic acid.
無機質としては、スメクタイト、モンモリロナイト、ベントナイト、シリカなどの無機質の天然または半合成品化合物などが挙げられる。 Examples of inorganic substances include inorganic natural or semi-synthetic compounds such as smectite, montmorillonite, bentonite, and silica.
これらの中では、キサンタンガムなどの天然高分子物質、アクリル合成高分子化合物、ポリビニルピロリドンなどが好ましい。 Among these, natural polymer substances such as xanthan gum, acrylic synthetic polymer compounds, and polyvinylpyrrolidone are preferable.
上記剪断減粘性付与剤は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。剪断減粘性付与剤は、インク中に、0.05〜20質量%含有させることが好ましく、0.1〜10質量%含有させることがより好ましく、0.1〜5質量%含有させることが特に好ましい。 The shear thinning agents can be used alone or in admixture of two or more. The shear thinning agent is preferably contained in the ink in an amount of 0.05 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, and particularly preferably 0.1 to 5% by mass. preferable.
水溶性液体媒体とは、水および水以外の極性溶剤を意味する。水以外の極性溶剤としては、例えば水溶性有機溶剤が挙げられる。具体的には、多価アルコール化合物、ポリアルキレングリコール化合物、グリセロール化合物、グリコールの低級アルキルエーテルが挙げられる。 The water-soluble liquid medium means water and a polar solvent other than water. Examples of polar solvents other than water include water-soluble organic solvents. Specific examples include polyhydric alcohol compounds, polyalkylene glycol compounds, glycerol compounds, and lower alkyl ethers of glycols.
多価アルコール化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロンパジオール、1,2−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、3−メチル1,3−ブタンジオール、2メチルペンタン−2,4−ジオール、3−メチルペンタン−1,3,5トリオール、1,2,3−ヘキサントリオール、グリセリンなどが挙げられる。 Examples of the polyhydric alcohol compound include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-prompadiol, 1,2-butanediol, 2 , 3-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,2-pentanediol, 1,5-pentanediol, 2,5-hexanediol, 3-methyl-1,3-butanediol Examples include 2-methylpentane-2,4-diol, 3-methylpentane-1,3,5 triol, 1,2,3-hexanetriol, and glycerin.
ポリアルキレングリコール化合物としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。 Examples of the polyalkylene glycol compound include polyethylene glycol and polypropylene glycol.
グリセロール化合物としては、グリセロール、ジグリセロール、トリグリセロールなどが挙げられる。グリコールの低級アルキルエーテルとしては、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モノエチルエーテル、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−n−ブチルエーテルなどが挙げられる。その他、ジグリセリンエチレンオキサイド付加物、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、チオジエタノール、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダリジノンなどを用いることもできる。これらの中では、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール化合物、ジグリセリンエチレンオキサイド付加物が好ましい。 Examples of the glycerol compound include glycerol, diglycerol, triglycerol and the like. Examples of the lower alkyl ether of glycol include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether and the like. In addition, diglycerin ethylene oxide adduct, ethylene glycol monoethyl ether acetate, thiodiethanol, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and the like can also be used. In these, polyhydric alcohol compounds, such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and glycerol, and a diglycerol ethylene oxide adduct are preferable.
上記水溶性液体媒体は、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。上記水溶性有機溶剤の含有量は、インク全量に対して、1〜40質量%とすることが好ましく、5〜35質量%とすることがより好ましく、8〜30質量%とすることが特に好ましい。 These water-soluble liquid media can be used alone or in admixture of two or more. The content of the water-soluble organic solvent is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 5 to 35% by mass, and particularly preferably 8 to 30% by mass with respect to the total amount of the ink. .
本発明の水性ゲルインクには、振動カスレ、ドライアップ、滲みなどの現象を改善するために、水溶性液体以外の保湿剤を含有させることが好ましい。保湿剤としては、環境適合性、水に対する溶解性、水分保持性の観点から、マルチトール、マルチトールを主成分とする還元糖、ソルビトール、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、還元澱粉分解物、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及びマルトシルサイクロデキストリンから選ばれる1種又は2種以上が好ましい。これらは、インク粘度、pHを経時的に変動させるようなこともなく、書き味、耐乾燥性を向上させる機能を有する。また、アニオン性やカチオン性の物質に対しても影響を及ぼさないため、多種の顔料の中から任意に着色剤として選択できる利点がある。 The aqueous gel ink of the present invention preferably contains a humectant other than a water-soluble liquid in order to improve phenomena such as vibration blur, dry-up, and bleeding. As humectants, from the viewpoints of environmental compatibility, water solubility, and moisture retention, maltitol, reducing sugars based on maltitol, sorbitol, reducing sugars based on sorbitol, reducing oligosaccharides, reducing One or more selected from malto-oligosaccharides, reduced starch degradation products, reduced dextrin, reduced maltodextrin, α-cyclodextrin, β-cyclodextrin and maltosyl cyclodextrin are preferred. These have a function of improving writing quality and drying resistance without changing ink viscosity and pH with time. Further, since it does not affect anionic or cationic substances, there is an advantage that it can be arbitrarily selected as a colorant from various pigments.
保湿剤の含有量は、インク全量に対して、20質量%以下とすることが好ましく、0.5〜20質量%とすることがより好ましく、1〜15質量%とすることが更に好ましく、2〜10質量%とすることが特に好ましい。この含有量が多すぎると曳糸性が強くなり書き味を低下させることがある。 The content of the humectant is preferably 20% by mass or less, more preferably 0.5 to 20% by mass, still more preferably 1 to 15% by mass, based on the total amount of the ink. It is especially preferable to set it as 10 mass%. When this content is too large, the spinnability becomes strong and the writing quality may be lowered.
本発明の水性ゲルインクには、更にアルキレンオキサイド付加物を含有させることができる。アルキレンオキサイド付加物としては、ポリグリセリンのアルキレンオキサイド付加物、グリセリンのアルキレンオキサイド付加物、及びトリメチロールプロパンのアルキレンオキサイド付加物などが挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 The water-based gel ink of the present invention can further contain an alkylene oxide adduct. Examples of the alkylene oxide adduct include an alkylene oxide adduct of polyglycerin, an alkylene oxide adduct of glycerin, and an alkylene oxide adduct of trimethylolpropane. These may be used alone or in admixture of two or more. be able to.
ポリグリセリンのアルキレンオキサイド付加物とは、重合度2〜4のポリグリセリンにアルキレンオキサイドを1モル或いは複数モル付加したものであり、また、トリメチロールプロパンのアルキレンオキサイド付加物とは、トリメチロールプロパンにアルキレンオキサイド付加物1モル或いは複数モル付加したものである。これらは、耐滲み性、潤滑性の向上、インク流出の安定性を向上するもので、上記の保湿剤と組み合わせて配合することにより、ドライアップを防止し、経時安定性が高まるという相乗効果を生ずる。 The alkylene oxide adduct of polyglycerin is obtained by adding 1 mol or plural moles of alkylene oxide to polyglycerin having a polymerization degree of 2 to 4, and the alkylene oxide adduct of trimethylolpropane is added to trimethylolpropane. An alkylene oxide adduct is added by 1 mol or plural mols. These improve the anti-bleeding property, lubricity, and stability of ink outflow, and by combining with the above moisturizers, they prevent syneresis and increase the stability over time. Arise.
これらのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、インク全量に対して、40質量%以下とすることが好ましく、2〜30質量%とすることがより好ましく、5〜20質量%とすることが特に好ましい。この含有量が少なすぎると書き味の向上効果が十分でないことがあり、多すぎると乾燥性が低下することがある。 The content of these alkylene oxide adducts is preferably 40% by mass or less, more preferably 2 to 30% by mass, and particularly preferably 5 to 20% by mass with respect to the total amount of the ink. . If the content is too small, the effect of improving the writing quality may not be sufficient, and if it is too large, the drying property may decrease.
本発明の水性ゲルインクには、必要に応じて、各種添加剤(例えば、分散剤、界面活性剤、防腐剤、防錆剤、pH調整剤など)を含有させることができる。 The water-based gel ink of the present invention can contain various additives (for example, a dispersant, a surfactant, an antiseptic, a rust inhibitor, a pH adjuster, etc.) as necessary.
分散剤は、例えば、スチレンマレイン酸樹脂のアンモニウム塩、スチレンアクリル酸樹脂のアンモニウム塩などの水溶性高分子などが挙げられる。分散剤の含有量は、インク全量に対して、10質量%以下とすることが好ましく、0.5〜5質量%とすることがより好ましい。 Examples of the dispersant include water-soluble polymers such as ammonium salt of styrene maleic acid resin and ammonium salt of styrene acrylic acid resin. The content of the dispersant is preferably 10% by mass or less, more preferably 0.5 to 5% by mass with respect to the total amount of the ink.
界面活性剤は、インクの表面張力の調整、書き味向上のために含有させることができ、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、パーフルオロアルキル燐酸エステルなどのフッ素化アルキル基を有する界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。 Surfactants can be added to adjust the surface tension of the ink and improve writing quality. For example, fluorinated alkyl groups such as nonionic surfactants, anionic surfactants, and perfluoroalkyl phosphate esters can be used. And a surfactant having fluorine.
ノニオン系界面活性剤としては、ポリグリセリン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステルのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル化合物、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル化合物、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル化合物、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル化合物、脂肪酸モノエタノールアミド化合物、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド化合物、ポリオキシエチレンアルキルアミン化合物、糖エステル化合物などが挙げられる。 Nonionic surfactants include polyglycerin fatty acid ester compounds, ethylene oxide adducts of glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene sorbit fatty acid ester compounds, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester compounds, polyoxyethylene fatty acid ester compounds, polyoxyethylene alkyls. Examples include ether compounds, polyoxyethylene alkylphenyl ether compounds, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether compounds, fatty acid monoethanolamide compounds, polyoxyethylene fatty acid amide compounds, polyoxyethylene alkylamine compounds, and sugar ester compounds.
アニオン系界面活性剤としては、アルキルリン酸エステルなどのリン酸エステル化合物、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ジアルキルスルホコハク酸エステル又はそのナトリウム塩などが挙げられる。 Examples of the anionic surfactant include phosphate compounds such as alkyl phosphate esters, naphthalene sulfonic acid formalin condensates, dialkyl sulfosuccinic acid esters or sodium salts thereof.
界面活性剤の含有量は、インク全量に対して、5質量%以下とすることが好ましく、0.05〜2質量%とすることがより好ましい。 The content of the surfactant is preferably 5% by mass or less, more preferably 0.05 to 2% by mass with respect to the total amount of the ink.
防腐剤としては、ソルビン酸カリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェニルナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ナトリウムオマジン、1、2−ベンゾイソチアゾリンなどが挙げられる。防腐剤の含有量は、インク全量に対して、5質量%以下とすることが好ましく、0.01〜2質量%とすることがより好ましい。 Examples of preservatives include potassium sorbate, sodium benzoate, sodium pentachlorophenyl, sodium dehydroacetate, sodium omadin, 1,2-benzisothiazoline. The content of the preservative is preferably 5% by mass or less, more preferably 0.01 to 2% by mass with respect to the total amount of the ink.
防錆剤は、インクホルダーやボールなどの金属材料の腐食を防止するために使用するものであり、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトレート、サポニン類などが挙げられる。防錆剤の含有量は、インク全量に対して、5質量%以下とすることが好ましく、0.01〜2質量%とすることがより好ましい。 The rust inhibitor is used to prevent corrosion of metal materials such as ink holders and balls, and examples thereof include benzotriazole, tolyltriazole, dicyclohexylammonium nitrate, and saponins. The content of the rust inhibitor is preferably 5% by mass or less, and more preferably 0.01 to 2% by mass with respect to the total amount of the ink.
pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、りん酸カリウム、アミノメチルプロパノール、トリエタノールアミンなどが挙げられる。水性ゲルインクのpHは、通常7〜8に調整するが、その際に使用するpH調整剤の含有量は、インク全量に対して、5質量%以下とすることが好ましく、0.01〜3質量%とすることがより好ましい。 Examples of the pH adjuster include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium phosphate, aminomethyl propanol, triethanolamine and the like. The pH of the water-based gel ink is usually adjusted to 7 to 8, but the content of the pH adjuster used at that time is preferably 5% by mass or less, and 0.01 to 3% by mass with respect to the total amount of the ink. % Is more preferable.
上記の分散剤、界面活性剤、防腐剤、防錆剤、pH調整剤は、各々単独で又は2種以上を混合して使用することができる。 Said dispersing agent, surfactant, antiseptic | preservative, rust preventive agent, and pH adjuster can be used individually or in mixture of 2 or more types, respectively.
本発明の水性ゲルインクは、上記各成分を混合、撹拌、ろ過精製などの一般的な方法により製造することができる。 The aqueous gel ink of the present invention can be produced by a general method such as mixing, stirring, filtration purification, and the like.
本発明の水性ゲルインクは、その粘度が、200〜600mPa・sであることが好ましく、250〜550mPa・sであることがより好ましく、300〜500mPa・sであることが特に好ましい。上記のインク粘度が低すぎると、直流現象や滲みが起こり易くなることがある。逆に高すぎると、インク流出性が低下するほか、液体成分の揮発によるドライアップの影響を受けやすくなり、カスレを引き起こすなど描線品位の低下に繋がることがある。
〔粘度〕
本発明において「粘度」というとき、特に断わらない限り、温度25℃において、コーンプレート型回転粘度計(1°34’R24コーン)(株式会社トキメック社製、RE−100形粘度計(商品名))による回転速度1rpmの条件下で測定した値をいう。
The viscosity of the aqueous gel ink of the present invention is preferably 200 to 600 mPa · s, more preferably 250 to 550 mPa · s, and particularly preferably 300 to 500 mPa · s. If the ink viscosity is too low, a direct current phenomenon or bleeding may easily occur. On the other hand, if it is too high, the ink outflow property is lowered, and it becomes easy to be affected by the dry-up due to the volatilization of the liquid component, which may lead to a reduction in drawing quality such as blurring.
〔viscosity〕
In the present invention, when referred to as “viscosity”, unless otherwise specified, at a temperature of 25 ° C., a cone plate type rotational viscometer (1 ° 34′R24 cone) (manufactured by Tokimec Co., Ltd., RE-100 type viscometer (trade name)) ) Is a value measured under the condition of a rotational speed of 1 rpm.
また、本発明の水性ゲルインクは、非ニュートン粘性指数のn値を0.40〜0.80とすることが好ましく、0.45〜0.70とすることがより好ましく、0.50〜0.65とすることが特に好ましい。非ニュートン粘性指数は、下記数式1で示される粘性式中のnを指す。
S=αDn(但し、1>n>0) ・・・ 数式1
ここで、Sは剪断応力(dyn/cm2)、Dは剪断速度(s−1)、αは非ニュートン粘性係数を示す。n値が小さすぎると、静置状態でのインク粘度の上昇が大きいため、液体成分の揮発による粘度上昇と相まった流動性の低下が顕著となり、ドライアップによる筆記不良となりやすい。また、n値及び上記の粘度を所定の範囲に調整することにより、振動カスレ、ドライアップ、滲み、直流現象をより効果的に抑制し、ボールペンの筆記性能や描線性能を高めることができる。なお、本発明においては特に断らない限り上記の非ニュートン粘性指数(n値)は下記の条件で測定した値をいう。
[非ニュートン粘性指数(n値)の測定及び算出]
コーンプレート型回転粘度計(1°34’R24コーン)(株式会社トキメック社製、RE−100形粘度計(商品名))を用いて、温度25℃、回転速度1〜100rpmにおいて、複数の回転数のせん断応力を測定し、上記数式1にあてはめて非ニュートン粘性指数(n値)を算出する。
In the aqueous gel ink of the present invention, the n value of the non-Newtonian viscosity index is preferably 0.40 to 0.80, more preferably 0.45 to 0.70, and more preferably 0.50 to 0.00. Particularly preferred is 65. The non-Newtonian viscosity index refers to n in the viscosity equation represented by the following formula 1.
S = αD n (where 1>n> 0) Equation 1
Here, S is a shear stress (dyn / cm 2 ), D is a shear rate (s −1 ), and α is a non-Newtonian viscosity coefficient. If the n value is too small, the increase in the viscosity of the ink in a stationary state is large, so that the decrease in fluidity combined with the increase in the viscosity due to the volatilization of the liquid component becomes remarkable, and writing failure due to dry-up tends to occur. In addition, by adjusting the n value and the above viscosity within a predetermined range, vibration blur, dry-up, bleeding, and direct current phenomenon can be more effectively suppressed, and the writing performance and drawing performance of the ballpoint pen can be enhanced. In the present invention, the non-Newtonian viscosity index (n value) means a value measured under the following conditions unless otherwise specified.
[Measurement and calculation of non-Newtonian viscosity index (n value)]
Using a cone plate type rotational viscometer (1 ° 34'R24 cone) (manufactured by Tokimec Co., Ltd., RE-100 viscometer (trade name)) at a temperature of 25 ° C. and a rotational speed of 1 to 100 rpm, a plurality of rotations A number of shear stresses are measured and applied to Equation 1 above to calculate a non-Newtonian viscosity index (n value).
本発明の水性ゲルインクは経時安定性に優れる。ここで経時安定性とは各種の筆記具に組み込んで保管ないしは使用しながら一定の期間が経過しても優れた書き味が維持されることをいう。書き味の変化を例えばインクの増粘度で示せば、100mPa・s以下とすることが好ましく、50mPa・s以下とすることがより好ましい。なお本発明において増粘度とは特に断らない限り下記の条件で測定した値をいう。
[増粘度の測定]
コーンプレート型回転粘度計(1°34’R24コーン)(株式会社トキメック社製、RE−100形粘度計(商品名))を用いて、温度25℃、回転速度1rpmの条件下で測定する。「初期粘度」はインク調製直後に測定した粘度値とし、「経時粘度」は50℃で100時間加熱後の粘度値とする。この「経時粘度」の値から「初期粘度」の値を減じた値を増粘度とする。
The aqueous gel ink of the present invention is excellent in stability over time. Here, the temporal stability means that excellent writing quality is maintained even after a certain period of time while being stored or used by being incorporated in various writing instruments. If the change in writing taste is indicated by, for example, the viscosity increase of the ink, it is preferably 100 mPa · s or less, and more preferably 50 mPa · s or less. In the present invention, the viscosity increase means a value measured under the following conditions unless otherwise specified.
[Measurement of viscosity increase]
Using a cone plate type rotational viscometer (1 ° 34′R24 cone) (manufactured by Tokimec Co., Ltd., RE-100 type viscometer (trade name)), the measurement is performed under conditions of a temperature of 25 ° C. and a rotational speed of 1 rpm. “Initial viscosity” is a viscosity value measured immediately after ink preparation, and “aging viscosity” is a viscosity value after heating at 50 ° C. for 100 hours. A value obtained by subtracting the value of the “initial viscosity” from the value of the “viscosity viscosity” is defined as a viscosity increase.
本発明の水性ゲルインクは、通常の水性ゲルインクボールペンに用いることができ、ボール外径0.25mm以下の超極細ペンに用いることが好ましく、ボール外径0.06〜0.2mmのものに用いることがより好ましい。このような超極細のペン先あっても、振動カスレ、ドライアップ、滲みがなく、ボールペンの筆記性能や描線性能が経時的にも安定し、優れた書き味を実現しうる。 The water-based gel ink of the present invention can be used for ordinary water-based gel ink ballpoint pens, preferably used for ultra-fine pens having a ball outer diameter of 0.25 mm or less, and used for those having a ball outer diameter of 0.06 to 0.2 mm. Is more preferable. Even with such an ultra-fine pen tip, there is no vibration blur, dry-up, and bleeding, and the writing performance and drawing performance of the ballpoint pen are stable over time, and an excellent writing quality can be realized.
水性ゲルインクボールペンでは、軸体に対して縦方向の衝撃、とりわけチップ先端が上向きの状態で衝撃が加わると、インクの粘度が急激に低下し、チップ先端を通じてインク収容部内への空気巻き込みが発生することがある。このような状態で筆記をしようとしても、巻き込まれた空気がチップ先端から排出されるまでインクの流出が阻害されるために描線途切れやカスレが発生する。極細水性ボールペンのインク流路は従来のボールペンよりも振動カスレの影響はより顕著である。
なお、水性ゲルインクボールペンの構造や材料、筆記特性等については、特開2006−181905号公報の段落0010〜0016を参考にすることができる。
In a water-based gel ink ballpoint pen, when a longitudinal impact is applied to the shaft, particularly when the tip is in an upward state, the viscosity of the ink is drastically lowered, and air is trapped in the ink container through the tip. Sometimes. Even if writing is attempted in such a state, drawing of the ink is interrupted or splattered because the outflow of the ink is inhibited until the entrained air is discharged from the tip of the chip. The ink flow path of the ultrafine water-based ballpoint pen is more prominently affected by vibration blur than the conventional ballpoint pen.
In addition, about the structure of a water-based gel ink ball-point pen, a writing characteristic, etc., paragraphs 0010-0016 of Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-181905 can be referred.
次に、本発明の文具用インク組成物を用いた水性マーキングペンインクについて説明する。
本発明の水性マーキングペンインクは、上記ビルドアップ顔料微粒子を含有するが、溶剤として水を使用した顔料着色剤水分散液として用いることが好ましく、さらに、水溶性樹脂、剥離剤、および皮膜形成助剤等を含有することが好ましい。
Next, the water-based marking pen ink using the ink composition for stationery of this invention is demonstrated.
The water-based marking pen ink of the present invention contains the above-mentioned build-up pigment fine particles, but is preferably used as a pigment colorant aqueous dispersion using water as a solvent, and further includes a water-soluble resin, a release agent, and a film formation aid. It is preferable to contain an agent.
本発明の水性マーキングペンインクにおいて、溶剤として水を用いるとき、インクにおける水の量を、インクの全量に対して、60〜90質量%とすることが好ましく、70〜85質量%とすることがより好ましい。 In the water-based marking pen ink of the present invention, when water is used as a solvent, the amount of water in the ink is preferably 60 to 90% by mass, and preferably 70 to 85% by mass with respect to the total amount of ink. More preferred.
本発明の水性マーキングペンインクにおいて用いられる顔料としては、先に述べたものが挙げられるが、カーボンブラック、アゾ化合物、フタロシアニン化合物、スレンブルー等のインダンスレン化合物等のものが好ましい。分散剤としては樹脂系分散剤が好ましい。 Examples of the pigment used in the aqueous marking pen ink of the present invention include those described above, and those such as indanthrene compounds such as carbon black, azo compounds, phthalocyanine compounds, and selenium blue are preferable. As the dispersant, a resin dispersant is preferable.
着色剤水分散液中の顔料の量は、20〜35質量%であることが好ましい。分散剤の量は固形分比率で顔料30質量部に対して6〜12質量部の範囲で用いられることが好ましい。着色剤水分散液はインク全量に対し、1〜30質量%の範囲で含有されることが好ましく、5〜20質量%の範囲で含有されることがより好ましい。着色剤水分散液が多すぎるとインクの粘度が高くなりすぎ、筆記性に劣ると共に消去性も低下することがある。他方、この量が少なすぎると筆跡の濃度が薄く実用的ではない。 The amount of the pigment in the colorant aqueous dispersion is preferably 20 to 35% by mass. The amount of the dispersant is preferably 6 to 12 parts by mass with respect to 30 parts by mass of the pigment as a solid content ratio. The colorant aqueous dispersion is preferably contained in the range of 1 to 30% by mass and more preferably in the range of 5 to 20% by mass with respect to the total amount of the ink. When the amount of the colorant aqueous dispersion is too large, the viscosity of the ink becomes too high, and the writing property and the erasability may be deteriorated. On the other hand, if the amount is too small, the concentration of the handwriting is thin and not practical.
水溶性樹脂は、筆記面の造膜性及びレベリング性を向上させ、かつその筆跡を乾いた布や柔軟な紙で軽く擦過した際、容易に消去することができるようにするために使用することが好ましい。水溶性樹脂としては、活性水素基を2個有する有機化合物にエチレンオキシドを含有するアルキレンオキシドを付加重合せしめた質量平均分子量が100以上のポリアルキレンオキシド化合物と多価カルボン酸、その無水物あるいはその低級アルキルエステル又はジイソシアネートとを反応させて得られる質量平均分子量1万以上の親水性高分子量化合物が好適である。 Water-soluble resin should be used to improve the film-forming and leveling properties of the writing surface, and to be able to be easily erased when the handwriting is lightly rubbed with a dry cloth or flexible paper. Is preferred. The water-soluble resin includes a polyalkylene oxide compound having a mass average molecular weight of 100 or more obtained by addition polymerization of an alkylene oxide containing ethylene oxide to an organic compound having two active hydrogen groups, a polyvalent carboxylic acid, its anhydride or its lower A hydrophilic high molecular weight compound having a mass average molecular weight of 10,000 or more obtained by reacting with an alkyl ester or diisocyanate is preferred.
ポリアルキレン化合物において、その出発原料である活性水素を2個有する有機化合物としては、例えば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、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、1,6−ヘキサンジオール、アニリン等が挙げられる。さらに前記有機化合物に付加するアルキレンオキシドとしては、例えばエチレンオキシド単独あるいはエチレンオキシドとプロピレンオキシド、プチレンオキシド、スチレンオキシド、α−オレフィンエポキシドやグリシジルエーテル類等との混合物が挙げられる。アルキレンオキシドの付加重合は通常の方法で行なうことができる。また、特開平6−16991号公報の段落0015に記載の方法で行ってもよい。
該高分子量化合物は質量平均分子量が10,000以上であることが好ましい。上記水溶性樹脂の含有量は、インク全量に対して、0.1〜15質量%とすることが好ましく、0.3〜10%とすることがより好ましい。
Examples of the organic compound having two active hydrogens as the starting material in the polyalkylene compound include ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, bisphenol A, 1,6-hexanediol, and aniline. Etc. Furthermore, examples of the alkylene oxide added to the organic compound include ethylene oxide alone or a mixture of ethylene oxide and propylene oxide, putylene oxide, styrene oxide, α-olefin epoxide, glycidyl ethers, and the like. The addition polymerization of alkylene oxide can be carried out by a usual method. Alternatively, the method described in paragraph 0015 of JP-A-6-16991 may be used.
The high molecular weight compound preferably has a mass average molecular weight of 10,000 or more. The content of the water-soluble resin is preferably 0.1 to 15% by mass and more preferably 0.3 to 10% with respect to the total amount of ink.
水溶性樹脂としてポリアルキレンオキシド化合物と多価カルボン酸、その無水物あるいはその低級アルキルエステルまたはイソシアネートとを反応させて得られる質量平均分子量1万以上の親水性高分子量化合物である水溶性樹脂を使用することが好ましく、また、弗素系界面活性剤を含有させることが好ましい。 As a water-soluble resin, a water-soluble resin which is a hydrophilic high molecular weight compound having a mass average molecular weight of 10,000 or more obtained by reacting a polyalkylene oxide compound and a polyvalent carboxylic acid, its anhydride or its lower alkyl ester or isocyanate is used. In addition, it is preferable to contain a fluorine-based surfactant.
マーキングペンインクで書いた筆跡を消去しやすくする剥離促進剤としては、インク中の水溶性樹脂を軟化させる成分と共に、インクが筆記板上で筆跡となって乾燥した際、樹脂膜と筆記板との間に移動するような樹脂に対し非相溶性の油状物質を添加することが好ましい。 As an exfoliation accelerator that makes it easy to erase the handwriting written with marking pen ink, together with a component that softens the water-soluble resin in the ink, when the ink becomes handwriting on the writing board and dries, the resin film and the writing board It is preferable to add an incompatible oily substance to the resin that moves between the two.
水溶性樹脂を軟化させる成分としては、種々の界面活性剤、多価アルコール、水溶性樹脂と相溶性のある常温で液状の脂肪族カルボン酸エステルである2−エチルヘキサン酸ヘキサデシル水性エマルジョンが用いられることが好ましい。2−エチルヘキサン酸ヘキサデシルエマルジョンは、インク全量に対して、1〜10質量%とすることが好ましく、2〜8質量%とすることがより好ましい。 As the component for softening the water-soluble resin, various surfactants, polyhydric alcohols, and 2-ethylhexanoic acid hexadecyl aqueous emulsion which is a liquid aliphatic carboxylic acid ester compatible with the water-soluble resin at room temperature are used. It is preferable. The 2-ethylhexanoic acid hexadecyl emulsion is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 2 to 8% by mass, based on the total amount of ink.
水溶性樹脂に対する非相溶性の油状物質としては、高級炭化水素のエマルジョン、又は高級アルコールのエマルジョンが用いられる場合もあるが、好ましくは脂肪族カルポン酸エステルおよび/又はフタール酸エステルが水性エマルジョンの状態で用いられる。脂肪族カルボン酸エステルとしては一塩基酸エステルのものが好ましく用いられる。具体例としては、オレイン酸メチル、オレイン酸プチル、パルミチン酸2−エチルヘキシル、イソステアリン酸イソプロピル、ステアリン酸イソセチル、イソステアリン酸イソセチル、パルミチン酸イソステアリル等が用いられる。これらは単独で又は二種以上の混合物として用いられる。フタール酸エステルとしては、フタール酸ジブチル、フタール酸ジオクチルなどが用いられる。 As the incompatible oily substance for the water-soluble resin, an emulsion of a higher hydrocarbon or an emulsion of a higher alcohol may be used. Preferably, the aliphatic carboxylic acid ester and / or the phthalic acid ester are in an aqueous emulsion state. Used in As the aliphatic carboxylic acid ester, a monobasic acid ester is preferably used. Specific examples include methyl oleate, butyl oleate, 2-ethylhexyl palmitate, isopropyl isostearate, isocetyl stearate, isocetyl isostearate, isostearyl palmitate and the like. These are used alone or as a mixture of two or more. Examples of the phthalate ester include dibutyl phthalate and dioctyl phthalate.
非相溶性の脂肪族カルボン酸エステルエマルジョン又はフタール酸エステルエマルジョンは、インク全量に対して、1〜10質量%とすることが好ましく、2〜8質量%とすることがより好ましい。この総量が少なすぎると十分な筆跡の消去性を得ることができず、多すぎると筆跡が伸びて筆記面を汚すほか、却って筆跡の消去性の低下を招くことがある。 The incompatible aliphatic carboxylic acid ester emulsion or phthalic acid ester emulsion is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 2 to 8% by mass, based on the total amount of the ink. If the total amount is too small, sufficient handwriting erasability cannot be obtained. If the total amount is too large, the handwriting is stretched and the writing surface is soiled, and the handwriting erasability may be lowered.
脂肪族カルボン酸エステル又はフタール酸エステルのエマルジョン化は、経時保存安定性があることが好ましく、保存中にクリーミング等の分離がないことが好ましい。通常安定剤としてグリセリンが用いられる。通常乳化剤として、脂肪酸石鹸、アルキル硫酸ソーダ又はソルビタン系界面活性剤が用いられる。乳化方法は通常の乳化機を用いる方法によって調製することができる。 The emulsification of the aliphatic carboxylic acid ester or phthalic acid ester preferably has storage stability over time, and preferably does not have separation such as creaming during storage. Usually glycerin is used as a stabilizer. As emulsifiers, fatty acid soaps, sodium alkyl sulfates or sorbitan surfactants are usually used. The emulsification method can be prepared by a method using a normal emulsifier.
本発明の水性マーキングペンインクにおいては皮膜形成助剤として弗素系界面活性剤を用いることが好ましい。弗素系界面活性剤を添加しない場合は、筆記板によって、例えばポリプロピレン板、メラミン焼き付け板等の筆記板に筆記した場合、インクの乗りが悪く、筆記性が良くないことがある。弗素系界面活性剤は通常、5質量%以下が好ましく、0.2〜3質量%の範囲がより好ましい。
本発明の水性マーキングペンインクは、筆跡の乾燥を早めるため低級脂肪族アルコールを添加してもよい。低級アルコールにはエタノール又はイソプロパノールが好ましく用いられるが、これはインク中のエマルジョンが破壊されない程度に通常、10質量%以下が好ましく、5%以下の範囲がより好ましい。
In the aqueous marking pen ink of the present invention, it is preferable to use a fluorine-based surfactant as a film forming aid. In the case where no fluorine-based surfactant is added, when writing on a writing board such as a polypropylene board or a melamine baking board, there is a case where ink is not carried well and writing performance is not good. In general, the fluorine-based surfactant is preferably 5% by mass or less, and more preferably in the range of 0.2 to 3% by mass.
In the aqueous marking pen ink of the present invention, a lower aliphatic alcohol may be added to accelerate the drying of the handwriting. As the lower alcohol, ethanol or isopropanol is preferably used, and this is usually preferably 10% by mass or less, more preferably 5% or less, so that the emulsion in the ink is not broken.
本発明の水性マーキングペンインクは経時安定性に優れる。経時安定性については先に述べたものと同義である。これを、例えばインクの増粘度でいえば、±10%以内であることが好ましく、±5%以内であることがより好ましい。なお本発明において増粘度とは特に断らない限り下記の条件で測定した値をいう。
[増粘度の測定]
コーンプレート型回転粘度計(1°34’R24コーン)(株式会社トキメック社製、RE−100形粘度計(商品名))を用いて、温度25℃、回転速度1rpmの条件下で測定する。「初期粘度」はインク調製直後に測定した25℃における粘度とする。「経時粘度」はインクを50℃で50時間加熱した後の、25℃における粘度とする。この「経時粘度」の値を「初期粘度」の値で除し、その値から1を減じた値の百分率を増粘度とする。
The aqueous marking pen ink of the present invention is excellent in stability over time. The stability over time has the same meaning as described above. For example, in terms of the viscosity increase of the ink, it is preferably within ± 10%, and more preferably within ± 5%. In the present invention, the viscosity increase means a value measured under the following conditions unless otherwise specified.
[Measurement of viscosity increase]
Using a cone plate type rotational viscometer (1 ° 34′R24 cone) (manufactured by Tokimec Co., Ltd., RE-100 type viscometer (trade name)), the measurement is performed under conditions of a temperature of 25 ° C. and a rotational speed of 1 rpm. “Initial viscosity” is the viscosity at 25 ° C. measured immediately after ink preparation. “Viscosity with time” is the viscosity at 25 ° C. after heating the ink at 50 ° C. for 50 hours. The value of “viscosity with time” is divided by the value of “initial viscosity”, and the percentage obtained by subtracting 1 from the value is defined as the viscosity increase.
以下に実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、以下、組成割合を示す「%」、「部」は特に断らない限り質量%、質量部を示す。
顔料粒子の粒子サイズ及び粒子サイズ分布は、日機装(株)社製のナノトラックUPA150EX(商品名)で測定した。
The present invention will be described below in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following, “%” and “parts” indicating composition ratios represent “% by mass” and “parts by mass” unless otherwise specified.
The particle size and particle size distribution of the pigment particles were measured using Nanotrac UPA150EX (trade name) manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
(実施例1・比較例1)
(水分散液試料A−1の調製)
2,9−ジメチルキナクリドン(PR122、クラリアント社製、HOSTAPERM PINK E(商品名))0.5gを、ジメチルスルホキシド5.0mL、28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液(和光純薬(株)社製)0.85mL、及び25%アクアロンKH−10(商品名)(第一工業製薬(株)社製)を混合したDMSO溶液2.0mLに室温で溶解した(IA液)。IA液のpHは測定限界(pH14)を超えており、測定不能であった。蒸留水をIIA液とした。これらを0.45μmのミクロフィルター(ザルトリウス社製)を通すことでごみ等の不純物を除いた。
(Example 1 and Comparative Example 1)
(Preparation of aqueous dispersion sample A-1)
0.59 g of 2,9-dimethylquinacridone (PR122, manufactured by Clariant, HOSTAPERM PINK E (trade name)), 5.0 mL of dimethyl sulfoxide, methanol solution of 28% sodium methoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.85 mL and 25% Aqualon KH-10 (trade name) (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) were mixed and dissolved in 2.0 mL of DMSO solution at room temperature (IA solution). The pH of the IA solution exceeded the measurement limit (pH 14) and could not be measured. Distilled water was used as the IIA solution. Impurities such as dust were removed by passing these through a 0.45 μm microfilter (manufactured by Sartorius).
次に、図2の反応装置のようにY字型流路構成を有する、簡易型の反応装置を作製して下記の手順で反応を行った。すなわち、等価直径500μmを有するテフロン(登録商標)製Y字コネクター(東京理化器械(株)社製)の二つの入り口に長さ50cm、等価直径1mmのテフロン(登録商標)チューブ2本を、コネクターを用いて接続し、その先にそれぞれIA液とIIA液を入れたシリンジを繋ぎ、ポンプにセットした。コネクターの出口には長さ1.5m、等価直径500μmを有するテフロン(登録商標)チューブを接続した。IA液を96mL/h、IIA液を600mL/hの送液速度にて送り出した(レイノルズ数約500)。チューブ出口先端より2,9−ジメチルキナクリドンの顔料分散液が得られたのでこれを捕集した。このとき顔料分散液のpHは13.06であった。 Next, a simple reaction apparatus having a Y-shaped channel configuration like the reaction apparatus of FIG. 2 was prepared and reacted in the following procedure. That is, two Teflon (registered trademark) tubes having a length of 50 cm and an equivalent diameter of 1 mm are connected to two connectors of a Teflon (registered trademark) Y-shaped connector (Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) having an equivalent diameter of 500 μm. Were connected to each other, and syringes containing IA solution and IIA solution were connected to the tip of the tube and set in a pump. A Teflon (registered trademark) tube having a length of 1.5 m and an equivalent diameter of 500 μm was connected to the outlet of the connector. The IA liquid was sent out at a liquid sending speed of 96 mL / h, and the IIA liquid was sent out at a liquid feeding speed of 600 mL / h (Reynolds number: about 500). Since a pigment dispersion of 2,9-dimethylquinacridone was obtained from the tube outlet tip, it was collected. At this time, the pH of the pigment dispersion was 13.06.
さらに、この顔料分散液に含まれるアクアロンKH−10の5%量の過硫酸カリウム(K2S2O8)を添加し、70℃で5時間、重合処理加熱を行った。得られた分散液の顔料微粒子の体積平均粒径MVは19.5nmであり、単分散性の指標である体積平均粒径MV/個数平均粒径MNの比は1.52であった。次に、この顔料分散液を限外濾過装置(アドバンテック東洋社製、UHP−25K(商品名)、分画分子量20万)により液量を保持するよう蒸留水を加えながら精製し、引き続き濃縮することにより、顔料濃度7.5質量%の水分散液(文具用インク組成物)試料A−1を得た。 Furthermore, 5% amount of potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ) of Aqualon KH-10 contained in this pigment dispersion was added, and polymerization treatment was performed at 70 ° C. for 5 hours. The volume average particle size MV of the pigment fine particles of the obtained dispersion was 19.5 nm, and the ratio of volume average particle size MV / number average particle size MN, which is an index of monodispersibility, was 1.52. Next, the pigment dispersion is purified by adding ultrafiltration equipment (Advantech Toyo Co., Ltd., UHP-25K (trade name), molecular weight cut off: 200,000) while maintaining the liquid volume while adding distilled water, and then concentrated. As a result, an aqueous dispersion (ink composition for stationery) sample A-1 having a pigment concentration of 7.5% by mass was obtained.
(水分散液試料A−2の調製)
アクアロンKH10を等質量のスチレン(和光純薬工業(株)社製、特級)に替えた以外、水分散液A−1と同様にして顔料分散液を作製した。さらに、この顔料分散液に含まれるにスチレンの1質量%量のK2S2O8を添加し、70℃で5時間、重合処理加熱を行った。得られた顔料分散液の粒径を測定したところ、顔料微粒子の体積平均粒径MVは39.8nmであり、単分散性の指標である体積平均粒径MV/個数平均粒径MNの比は1.80であった。
次に、この顔料分散液を限外濾過装置(アドバンテック東洋社製、UHP−25K、分画分子量20万)により液量を保持するよう蒸留水を加えながら精製し、引き続き濃縮することにより7.8質量%の水分散液試料A−2を得た。
(Preparation of aqueous dispersion sample A-2)
A pigment dispersion was prepared in the same manner as in the aqueous dispersion A-1, except that Aqualon KH10 was replaced with an equal mass of styrene (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Further, 1% by mass of K 2 S 2 O 8 of styrene contained in this pigment dispersion was added, followed by polymerization treatment heating at 70 ° C. for 5 hours. When the particle diameter of the obtained pigment dispersion was measured, the volume average particle diameter MV of the pigment fine particles was 39.8 nm, and the ratio of volume average particle diameter MV / number average particle diameter MN, which is an index of monodispersibility, was 1.80.
Next, this pigment dispersion is purified by adding ultrafiltration equipment (Advantech Toyo Co., Ltd., UHP-25K, fractional molecular weight 200,000) while maintaining the liquid volume while adding distilled water, followed by concentration. An 8 mass% aqueous dispersion sample A-2 was obtained.
(水分散液試料A−3の調製)
50mLビーカーに攪拌子を入れ、25.0mLのIIA液を室温で攪拌した。これにシリンジを用いてIA液を0.5mL注ぎ2,9−ジメチルキナクリドン(PR122)の顔料分散液を得た。次に、試料A−1と同様にして、重合処理と精製・濃縮を行い7.5質量%の水分散液試料A−3を得た。このとき顔料微粒子の体積平均粒径MVは46.5nmであり、単分散性の指標である体積平均粒径MV/個数平均粒径MNの比は1.78であった。
(Preparation of aqueous dispersion sample A-3)
A stirring bar was placed in a 50 mL beaker, and 25.0 mL of the IIA solution was stirred at room temperature. To this, 0.5 mL of IA solution was poured using a syringe to obtain a pigment dispersion of 2,9-dimethylquinacridone (PR122). Next, polymerization treatment, purification, and concentration were performed in the same manner as Sample A-1, to obtain a 7.5 mass% aqueous dispersion sample A-3. At this time, the volume average particle diameter MV of the pigment fine particles was 46.5 nm, and the ratio of volume average particle diameter MV / number average particle diameter MN, which is an index of monodispersibility, was 1.78.
(水分散液試料A−4の調製)
PR254(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、CROMOPHTALRED 2030(商品名))0.6gを、ジメチルスルホキシド4.88mL、8mol/L KOH水溶液(和光純薬(株)社製)0.63mL、25%アクアロンKH−10(商品名)(第一工業製薬(株)社製)を混合したDMSO溶液2.18mLに室温で溶解した(ID液)。ID液のpHは測定限界(pH14)を超えており、測定不能であった。蒸留水をIID液とした。
(Preparation of aqueous dispersion sample A-4)
PR254 (Ciba Specialty Chemicals, CROMOPHTALRED 2030 (trade name)) 0.6 g, dimethyl sulfoxide 4.88 mL, 8 mol / L KOH aqueous solution (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.63 mL, 25% Aqualon KH-10 (trade name) (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was dissolved in 2.18 mL of a mixed DMSO solution at room temperature (ID solution). The pH of the ID solution exceeded the measurement limit (pH 14) and could not be measured. Distilled water was used as the IID liquid.
これらを0.45μmのミクロフィルター(ザルトリウス社製)を通すことでごみ等の不純物を除いた。次に、図2に示したようなY字型の流路構成を有する、簡易型の反応装置を作製して下記の手順で反応を行った。等価直径500μmを有するテフロン(登録商標)製Y字コネクター(東京理化器械(株)社製)の二つの入り口に長さ50cm、等価直径1mmのテフロン(登録商標)チューブ2本をコネクターを用いて接続し、その先にそれぞれID液とIID液を入れたシリンジを繋ぎ、ポンプにセットした。コネクターの出口には長さ1.5m、等価直径500μmを有するテフロン(登録商標)チューブを接続した。ID液を96mL/h、IID液を600mL/hの送液速度にて送り出した(レイノルズ数約500)。チューブ出口先端よりピグメントレッド254の顔料分散液が得られたのでこれを捕集した。このとき顔料分散液のpHは13.12であった。 Impurities such as dust were removed by passing these through a 0.45 μm microfilter (manufactured by Sartorius). Next, a simple type reaction apparatus having a Y-shaped channel configuration as shown in FIG. 2 was prepared, and the reaction was performed according to the following procedure. Using two Teflon (registered trademark) tubes with a length of 50 cm and an equivalent diameter of 1 mm at the two inlets of a Teflon (registered trademark) Y-shaped connector (Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) having an equivalent diameter of 500 μm. It connected, the syringe which put ID liquid and IID liquid in the tip was connected, and it set to the pump. A Teflon (registered trademark) tube having a length of 1.5 m and an equivalent diameter of 500 μm was connected to the outlet of the connector. The ID solution was sent out at a delivery rate of 96 mL / h and the IID solution was sent out at a delivery rate of 600 mL / h (Reynolds number of about 500). A pigment dispersion of Pigment Red 254 was obtained from the tip of the tube outlet and was collected. At this time, the pH of the pigment dispersion was 13.12.
この顔料分散液含まれるにアクアロンKH−10の5%量のK2S2O8を添加し、70℃で5時間、重合処理加熱を行った。このようにして得た分散液の顔料微粒子の体積平均粒径MVは39.5nmであり、単分散性の指標である体積平均粒径MV/個数平均粒径MNの比は1.40であった。次に、この顔料分散液を限外濾過装置(アドバンテック東洋社製、UHP−25K(商品名)、分画分子量20万)により液量を保持するよう蒸留水を加えながら精製・濃縮し、濃度8.2質量%の顔料水分散液試料A−4を得た。 A 5% amount of K 2 S 2 O 8 of Aqualon KH-10 was added to this pigment dispersion, and polymerization treatment was performed at 70 ° C. for 5 hours. The volume average particle size MV of the pigment fine particles of the dispersion thus obtained was 39.5 nm, and the ratio of volume average particle size MV / number average particle size MN, which is an index of monodispersibility, was 1.40. It was. Next, this pigment dispersion is purified and concentrated while adding distilled water so as to maintain the amount of liquid with an ultrafiltration device (manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd., UHP-25K (trade name), molecular weight cut off 200,000). A 8.2 mass% pigment aqueous dispersion sample A-4 was obtained.
(水分散液試料A−5の調製)
PY128(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、CROMOPHTAL YELLOW 8GNP(商品名))3.0gを、ジメチルスルホキシド45.5mL、28%ナトリウムメトキシドのメタノール溶液(和光純薬(株)社製)2.49mL、アクアロンKH−10(商品名)(第一工業製薬(株)社製)2.4g、N−ビニルピロリドン(和光純薬(株)社製)0.6g、ポリビニルピロリドンK30(商品名)(東京化成工業(株)社製)0.15g、VPE0201(商品名)(和光純薬(株)社製)1.5gと共に室温で溶解した(IE液)。IE液のpHは測定限界(pH14)を超えており、測定不能であった。蒸留水をIIE液とした。これらを0.45μmのミクロフィルター(ザルトリウス社製)を通すことでごみ等の不純物を除いた。マイクロリアクター装置として、以下の分割数(流路本数)等を有する図1に示したような立体型のマイクロリアクター装置を使用した。
(i)供給流路本数(n)・・・2種類の反応液それぞれについて5本に分割(合計10本の流路が合流する。なお図1の装置は各4本合計8本流路が合流する装置である。)
(ii)供給流路21、22の幅(W)・・・各400μm
(iii)供給流路21、22の深さ(H)・・・各400μm
(iv)合流領域20の直径(D)・・・800μm
(v)マイクロ流路23の直径(R)・・・800μm
(vi)合流領域20において各供給流路21、22とマイクロ流路23との中心軸同士の交差角度…90°
(vii)装置の材質・・・ステンレススチール(SUS304)
(viii)流路加工法・・・マイクロ放電加工で行い、供給ブロック81、合流ブロック12、反応ブロック13の3つのパーツの封止方法は鏡面研磨による金属面シールで行った。二つの入り口に長さ50cm、等価直径1mmのテフロン(登録商標)チューブ2本をコネクターを用いて接続し、その先にそれぞれIE液とIIE液を入れたシリンジを繋ぎ、ポンプにセットした。コネクターの出口には長さ1.5m、等価直径2mmを有するテフロン(登録商標)チューブを接続した。IE液を150mL/min、IIE液を600mL/minの送液速度にて送り出した。チューブ出口先端よりピグメントイエロー128の顔料分散液が得られたのでこれを捕集し、それを80℃で5時間、重合処理加熱を行った後、粒径を測定したところ体積平均粒径MVは25.5nm、単分散性の指標である体積平均粒径MV/個数平均粒径MNの比は1.48であった。このとき顔料分散液のpHは12.88であった。
その分散液を限外濾過装置(アドバンテック東洋社製、UHP−62K(商品名)、分画分子量5万)により液量を保持するよう蒸留水を加えながら精製・濃縮し、顔料濃度7.1質量%の顔料水分散液試料A−5を得た。
(Preparation of aqueous dispersion sample A-5)
3.0 g of PY128 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, CROMOPHTAL YELLOW 8GNP (trade name)), dimethyl sulfoxide 45.5 mL, 28% sodium methoxide in methanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2.49 mL Aqualon KH-10 (trade name) (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 2.4 g, N-vinylpyrrolidone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.6 g, Polyvinylpyrrolidone K30 (trade name) ( It dissolved at room temperature (IE liquid) with 0.15 g of Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 1.5 g of VPE0201 (trade name) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). The pH of the IE solution exceeded the measurement limit (pH 14) and could not be measured. Distilled water was used as the IIE solution. Impurities such as dust were removed by passing these through a 0.45 μm microfilter (manufactured by Sartorius). As the microreactor device, a three-dimensional microreactor device having the following number of divisions (number of flow paths) and the like as shown in FIG. 1 was used.
(I) Number of supply flow paths (n): Divided into 5 for each of the two types of reaction liquids (a total of 10 flow paths merge. In addition, the apparatus of FIG. It is a device to do.)
(Ii) Width (W) of
(Iii) Depth (H) of
(Iv) Diameter (D) of merging
(V) Diameter (R) of
(Vi) Intersection angle between the central axes of the
(Vii) Material of the device: stainless steel (SUS304)
(Viii) Flow path machining method: This was performed by micro electric discharge machining, and the sealing method of the three parts of the supply block 81, the merging
The dispersion was purified and concentrated while adding distilled water to maintain the liquid volume with an ultrafiltration device (manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd., UHP-62K (trade name), molecular weight cut off 50,000), and the pigment concentration was 7.1. A mass% pigment aqueous dispersion sample A-5 was obtained.
(水分散液試料A−6の調製)
反応液A〜Dの調製を以下のようにして行った。いずれの液も均一溶液であり、調製後500μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)マイクロフィルターで濾過したものを使用した。尚、略号は以下の化合物を表す。PC−2Na;ジナトリウムフタロシアニン、DMSO;ジメチルスルホキシド、PVP;ポリビニルピロリドン。
・A液:PC−2Na、2.5g(4.5mmol)を室温下攪拌してDMSOに溶かし500mlとした。青緑の溶液。
・B液:PVP(質量平均分子量36万)、5.0gをDMSOに100℃で攪拌して溶かし500mlとした。無色透明の溶液。
・C液:N−オレオイル−N−メチルタウリンナトリウム塩、5.0g(11.7mmol)を室温下1時間攪拌してDMSOに溶かし500mlとした。無色透明の溶液。
・D液:CuBr2、10.1g(45.0mmol)を室温下攪拌してDMSOに溶かし500mlとした。黄色の溶液。
B液200mlとD液100mlとをフラスコに取り、窒素気流下室温で混合攪拌した。その中にシリンジポンプを用いてA液100mlとC液100mlの混合溶液を1時間かけて滴下した。得られた沈殿物を0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。濾液であるDMSO層は淡黄色であり、青色化合物の混入は全くなかった。得られた青色物質とそれが付着したPTFEフィルターをフラスコに入れ、その中に1.0質量%のN−オレオイル−N−メチルタウリンナトリウム塩水溶液100mlを加え、超音波10分照射後(30W,発振周波数45KHzの超音波洗浄器使用)、スターラーで1時間攪拌した。その液を0.45μmのCEフィルターを通すと青色はほとんど濾液に行き、分離される物質は極めて少量であった。濾液の粒子径を測定したところ体積平均粒径MVは55.8nm(個数分布)であった。顔料濃度を測定したところ、6.5質量%のPB15(銅フタロシアニン)顔料水分散液試料(A−6)であった。
(Preparation of aqueous dispersion sample A-6)
Reaction liquids A to D were prepared as follows. Each solution was a uniform solution, and after preparation, filtered through a 500 μm PTFE (polytetrafluoroethylene) microfilter was used. The abbreviations represent the following compounds. PC-2Na; disodium phthalocyanine, DMSO; dimethyl sulfoxide, PVP; polyvinylpyrrolidone.
Solution A: PC-2Na, 2.5 g (4.5 mmol) was stirred at room temperature and dissolved in DMSO to make 500 ml. Blue-green solution.
Liquid B: PVP (mass average molecular weight 360,000), 5.0 g, was dissolved in DMSO by stirring at 100 ° C. to make 500 ml. A clear colorless solution.
Solution C: N-oleoyl-N-methyltaurine sodium salt, 5.0 g (11.7 mmol) was stirred at room temperature for 1 hour and dissolved in DMSO to make 500 ml. A clear colorless solution.
Liquid D: CuBr 2 , 10.1 g (45.0 mmol) was stirred at room temperature and dissolved in DMSO to make 500 ml. Yellow solution.
200 ml of solution B and 100 ml of solution D were placed in a flask and mixed and stirred at room temperature under a nitrogen stream. A mixed solution of 100 ml of liquid A and 100 ml of liquid C was added dropwise over 1 hour using a syringe pump. The resulting precipitate was filtered through a 0.1 μm PTFE filter. The DMSO layer, which is the filtrate, was light yellow and contained no blue compound. The obtained blue substance and the PTFE filter to which the blue substance was attached were placed in a flask, and 100 ml of 1.0% by mass N-oleoyl-N-methyltaurine sodium salt aqueous solution was added to the flask, and after ultrasonic irradiation for 10 minutes (30 W , Using an ultrasonic cleaner with an oscillation frequency of 45 KHz) and stirring with a stirrer for 1 hour. When the solution was passed through a 0.45 μm CE filter, the blue color almost went to the filtrate and very little material was separated. When the particle diameter of the filtrate was measured, the volume average particle diameter MV was 55.8 nm (number distribution). When the pigment concentration was measured, it was 6.5% by mass of PB15 (copper phthalocyanine) pigment aqueous dispersion sample (A-6).
(水分散液試料A−7の調製)
ピグメントイエロー128(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、CROMOPHTAL YELLOW 8GNP(商品名))80g、28%ナトリウムメトキシドメタノール溶液(和光純薬(株)社製)63g、アクアロンKH-10を64g、ポリビニルピロリドンK30(商品名、東京化成工業(株)社製)20gをジメチルスルホキシド1200mLに室温で溶解し、これをIF液とした。蒸留水をIIF液とした。マイクロリアクター装置として実施例4と同じ図2の立体型のマイクロリアクター装置を使用した。二つの入り口に長さ50cm、等価直径1mmのテフロン(登録商標)チューブ2本をコネクターを用いて接続し、その先にそれぞれIF液とIIF液を入れたシリンジを繋ぎ、ポンプにセットした。コネクターの出口には長さ10m、等価直径8mmを有するテフロン(登録商標)チューブを接続した。
(Preparation of aqueous dispersion sample A-7)
Pigment Yellow 128 (Ciba Specialty Chemicals, CROMOPHTAL YELLOW 8GNP (trade name)) 80 g, 28% sodium methoxide methanol solution (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 63 g, Aqualon KH-10 64 g, polyvinylpyrrolidone 20 g of K30 (trade name, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 1,200 mL of dimethyl sulfoxide at room temperature, and this was used as an IF solution. Distilled water was used as the IIF solution. As the microreactor apparatus, the same three-dimensional microreactor apparatus of FIG. Two Teflon (registered trademark) tubes having a length of 50 cm and an equivalent diameter of 1 mm were connected to the two inlets using a connector, and syringes containing the IF solution and IIF solution were connected to the ends of the tubes and set in the pump. A Teflon (registered trademark) tube having a length of 10 m and an equivalent diameter of 8 mm was connected to the outlet of the connector.
コネクターの出口に接続したテフロンチューブのうちの6m長(出口から1m地点から7m地点)を安定化処理加熱のため温度を90℃に保ったオイルバスに浸けた状態で、IF液を40mL/min、IIF液を160mL/minの送液速度にて送り出した。チューブ出口先端よりピグメントイエロー128の分散液が得られたのでこれを捕集した。この液の顔料粒子の体積平均径MVは18.0nmであり、単分散性の指標である体積平均径Mv/個数平均径MNの比は1.35であった。 IF solution is 40mL / min in a 6m length (1m to 7m point from the outlet) of the Teflon tube connected to the outlet of the connector immersed in an oil bath maintained at 90 ° C for stabilization treatment heating. The IIF solution was sent out at a solution feed rate of 160 mL / min. Since a dispersion of Pigment Yellow 128 was obtained from the tip of the tube outlet, it was collected. The volume average diameter MV of the pigment particles of this liquid was 18.0 nm, and the ratio of volume average diameter Mv / number average diameter MN, which is an index of monodispersibility, was 1.35.
この液を限外濾過装置(アドバンテック東洋社製、UHP−62K(商品名)、分画分子量5万)により蒸留水を加えてろ液を排除して体積を一定にしながら精製した後、顔料9.0質量%まで濃縮した。濃縮後の分散液を1質量%に希釈し粒子径を測定すると、含まれる微粒子の体積平均径MVは18.5nmであり、単分散性の指標である体積平均径MV/個数平均径MNの比は1.36であった。 After purifying this liquid while adding distilled water with an ultrafiltration apparatus (Advantech Toyo Co., Ltd., UHP-62K (trade name), molecular weight cut off 50,000) to eliminate the filtrate and keeping the volume constant, pigment 9. Concentrated to 0% by weight. When the concentrated dispersion is diluted to 1% by mass and the particle diameter is measured, the volume average diameter MV of the contained fine particles is 18.5 nm, and the volume average diameter MV / number average diameter MN, which is an index of monodispersity, The ratio was 1.36.
(水分散液試料A−8の調製)
水分散液試料A−7の調製におけるIF液からアクアロンKH−10を除いた以外は同様にしてIG液(1340ml)を調製した。蒸留水にN−オレオイル−N−メチルタウリンナトリウム塩64gを溶解しIIG液、5360mlを調製した。これらの液を水分散液試料A−7におけるIF、IIF液と置き換える以外は全く同様にしてピグメントイエロー128の分散液を得た。この液の顔料粒子の体積平均径MVは40.0nmであり、単分散性の指標である体積平均径MV/個数平均径MNの比は1.70であった。この液を水分散液試料A−7と同様の方法で濃縮し、10.5質量%の分散液を得た。
(Preparation of aqueous dispersion sample A-8)
An IG solution (1340 ml) was prepared in the same manner except that Aqualon KH-10 was removed from the IF solution in the preparation of the aqueous dispersion sample A-7. N-oleoyl-N-methyltaurine sodium salt (64 g) was dissolved in distilled water to prepare IIG solution (5360 ml). A pigment yellow 128 dispersion was obtained in exactly the same manner except that these liquids were replaced with the IF and IIF liquids in the aqueous dispersion sample A-7. The volume average diameter MV of the pigment particles of this liquid was 40.0 nm, and the ratio of volume average diameter MV / number average diameter MN, which is an index of monodispersibility, was 1.70. This liquid was concentrated in the same manner as in the aqueous dispersion sample A-7 to obtain a 10.5 mass% dispersion.
(水分散液試料A−9〜A−12の調製)
以下にブレークダウン法(超音波分散)にて調製した比較のための顔料分散液試料の粒子サイズと粒子サイズ分布を示す。用いた分散剤は界面活性剤のアクアロンKH−10である。濃度は8質量%になるように調製した。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
試料 MV MV/MN
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PR122水分散液試料(A−9) 101.2nm 2.2
PR254水分散液試料(A−10) 105.7nm 2.3
PY128水分散液試料(A−11) 110.6nm 2.2
PB15水分散液試料(A−12) 98.8nm 2.0
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(Preparation of aqueous dispersion samples A-9 to A-12)
The particle size and particle size distribution of a pigment dispersion sample for comparison prepared by the breakdown method (ultrasonic dispersion) are shown below. The dispersant used was the surfactant Aqualon KH-10. The concentration was adjusted to 8% by mass.
----------------------------------
Sample MV MV / MN
----------------------------------
PR122 aqueous dispersion sample (A-9) 101.2 nm 2.2
PR254 aqueous dispersion sample (A-10) 105.7 nm 2.3
PY128 aqueous dispersion sample (A-11) 110.6 nm 2.2
PB15 aqueous dispersion sample (A-12) 98.8 nm 2.0
----------------------------------
(水性ゲルインクの作製)
前記水分散液試料A−1〜A−8を着色剤として用い、表1に示すように下記の添加剤(分散剤、剪断減粘性付与剤、水溶性液体媒体、保湿剤、界面活性剤、防腐剤、防錆剤、およびpH調整剤)と水を混合(表の数値は全量100質量%中の割合)、攪拌し、粗大粒子をろ別して本発明の水性ゲルインク試料1〜15を作製した。
(Production of water-based gel ink)
The aqueous dispersion samples A-1 to A-8 were used as colorants, and as shown in Table 1, the following additives (dispersant, shear thinning agent, water-soluble liquid medium, humectant, surfactant, (A preservative, a rust preventive, and a pH adjuster) and water were mixed (the values in the table are ratios in the total amount of 100% by mass), stirred, and coarse particles were filtered to prepare the aqueous gel ink samples 1 to 15 of the present invention. .
上記とは別に、前記の水分散液試料A−9〜A−12を用いて、表1に示す比較試料C1〜C6を作製した。
<分散剤>
・B−1:スチレンマレイン酸樹脂アンモニウム塩(第一工業製薬株式会社製、商品名:ディスコートN−14)
・B−2:スチレンアクリル酸樹脂アンモニウム塩(ジョンソンポリマー株式会社製、商品名:ジョンクリル61J)
<剪断減粘性付与剤>
・C−1:キサンタンガム(株式会社三晶社製、商品名:KELZAN HP)
・C−2:架橋型ポリアクリル酸(和光純薬工業株式会社製、商品名:ハイビスワコー105)
・C−3:ポリビニルピロリドン(GAF社製、商品名:PVP−K90)
<水溶性液体媒体>
・D−1:プロピレングリコール
・D−2:エチレングリコール
・D−3:ジグリセリンエチレンオキサイド13mol付加物(阪本薬品工業株式会社製、商品名:SC−E750)
<保湿剤>
・E−1:マルチトール(東和化成株式会社製、商品名:アマルティMR−50)
・E−2:還元オリゴ糖(日研化学株式会社製、商品名:エスイー100)
・E−3:還元澱粉分解物(東和化成工業株式会社製、商品名:PO−300)
<界面活性剤>
・F−1:アルキルリン酸エステル(東邦化学工業株式会社製、商品名:フォスファノールRS−610)
・F−2:アルキルリン酸エステル(東邦化学工業株式会社製、商品名:フォスファノールRD−510Y)
<防腐剤>
・G−1:ベンゾイソチアゾリン(ゼネカ株式会社製、商品名:プロキセルTN)
<防錆剤>
・H−1:ベンゾトリアゾール(株式会社ケミプロ化成社製、商品名:ケミテックBT−G)
<pH調整剤>
・I−1:アミノメチルプロパノール
・I−2:トリエタノールアミン
Separately from the above, comparative samples C1 to C6 shown in Table 1 were prepared using the aqueous dispersion samples A-9 to A-12.
<Dispersant>
B-1: Ammonium salt of styrene maleic acid resin (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: DISCOAT N-14)
B-2: Styrene acrylate resin ammonium salt (manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd., trade name: Jonkrill 61J)
<Shear thinning agent>
C-1: Xanthan gum (trade name: KELZAN HP, manufactured by Sankisha Co., Ltd.)
C-2: Cross-linked polyacrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: Hibiswako 105)
C-3: Polyvinylpyrrolidone (manufactured by GAF, trade name: PVP-K90)
<Water-soluble liquid medium>
D-1: Propylene glycol D-2: Ethylene glycol D-3:
<Humectant>
E-1: Maltitol (product name: Amarty MR-50, manufactured by Towa Kasei Co., Ltd.)
E-2: Reducing oligosaccharide (manufactured by Nikken Chemical Co., Ltd., trade name: S100)
E-3: Reduced starch degradation product (Towa Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name: PO-300)
<Surfactant>
F-1: alkyl phosphate ester (manufactured by Toho Chemical Co., Ltd., trade name: Phosphanol RS-610)
F-2: alkyl phosphate ester (manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd., trade name: Phosphanol RD-510Y)
<Preservative>
G-1: benzoisothiazoline (manufactured by Zeneca Co., Ltd., trade name: Proxel TN)
<Rust preventive>
-H-1: Benzotriazole (Chemipro Kasei Co., Ltd., trade name: Chemitech BT-G)
<PH adjuster>
・ I-1: Aminomethylpropanol ・ I-2: Triethanolamine
表1に示したインク粘度および非ニュートン粘性指数のn値は、以下の方法により測定した。
(1)インク粘度の増粘度
上記の[増粘度の測定]の条件に従って各インクの増粘度を測定した。
(2)非ニュートン粘性指数(n値)
上記の[非ニュートン粘性指数(n値)の測定及び算出]の条件に従って各インクの非ニュートン粘性指数(n値)を測定した。
The ink viscosity and non-Newtonian viscosity index n values shown in Table 1 were measured by the following methods.
(1) Viscosity increase of ink viscosity The viscosity increase of each ink was measured according to the above-mentioned conditions of [Measurement of viscosity increase].
(2) Non-Newtonian viscosity index (n value)
The non-Newtonian viscosity index (n value) of each ink was measured according to the above-mentioned [Measurement and calculation of non-Newtonian viscosity index (n value)].
なお、水性ゲルボールペン用インクとしての書き味の良さを考慮したとき、インク粘度が200〜600mPa・sであれば実用上の要求を満たすことができ、300〜500mPa・sであると高い満足を得られる。また、増粘度については±10%以内であれば実用上の要求を満たすことができ、±5%以内であると高い満足を得られる。 In consideration of good writing quality as an ink for water-based gel ballpoint pens, practical requirements can be satisfied if the ink viscosity is 200 to 600 mPa · s, and high satisfaction is obtained if it is 300 to 500 mPa · s. can get. As for the viscosity increase, practical requirements can be satisfied if it is within ± 10%, and high satisfaction can be obtained if it is within ± 5%.
次に、ボールぺンの軸を使用し、内径3.8mm、長さ113mmポリプロピレン製インク収容管とステンレス製チップ(超硬合金ボール:ボール径0.3mm)及び該収容管と該チップを連結する継手からなるリフィールに上記試料1〜15、比較試料C1〜C6のインクをそれぞれ充填した。次いでインク後端にフォロアーを装填し、各水性ゲルインクボールペンを作製した。そのペン体を用いて、以下の評価試験を行った。結果を表2に示す。 Next, using a ball pen shaft, an inner diameter of 3.8 mm, a length of 113 mm, a polypropylene ink containing tube and a stainless tip (hard metal ball: ball diameter 0.3 mm), and the containing tube and the tip are connected. Refills made of joints to be filled were filled with the inks of Samples 1 to 15 and Comparative Samples C1 to C6, respectively. Next, a follower was loaded at the rear end of the ink to prepare each aqueous gel ink ballpoint pen. The following evaluation tests were conducted using the pen body. The results are shown in Table 2.
(1)振動カスレ
キャップを外したペン体のペン先を上向きにした状態で、高さ5cmの位置より後端から机上に2回落下させた後、筆記用紙に直径1〜2cmの大きさで「らせん筆記」を行って得られた描線状態を次の基準で評価した。
◎:3周以内に正常な筆記可能
○:5周以内に正常な筆記可能
△:10周以内に正常な筆記可能
×:正常な筆記となるまでに10周より多い「らせん筆記」を要する。
(1) Vibration scraping After the pen tip of the pen body with the cap removed is turned upward from the position of 5 cm in height from the rear end twice on the desk, the writing paper is 1 to 2 cm in diameter. The drawn state obtained by performing “spiral writing” was evaluated according to the following criteria.
◎: Normal writing possible within 3 laps ○: Normal writing possible within 5 laps △: Normal writing possible within 10 laps X: More than 10 laps of “spiral writing” are required before normal writing is achieved.
(2)ドライアップ
温度50℃、相対湿度30%RHの条件下において、キャップを外したペン体を水平横向きの状態で16時間放置した後に25℃で2時間放冷し、筆記用紙に直径1〜2cmの大きさで「らせん筆記」を行い、得られた描線状態を次の基準で評価した。
◎:3周以内に正常な筆記可能
○:5周以内に正常な筆記可能
△:15周以内に正常な筆記可能
×:正常な筆記となるまでに15周より多い「らせん筆記」を要する。
(2) Dry-up Under the conditions of a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 30% RH, the pen body with the cap removed was left in a horizontal and horizontal state for 16 hours, and then allowed to cool at 25 ° C. for 2 hours. “Spiral writing” was performed at a size of ˜2 cm, and the obtained drawn state was evaluated according to the following criteria.
◎: Normal writing possible within 3 laps ○: Normal writing possible within 5 laps △: Normal writing possible within 15 laps X: More than 15 laps of “spiral writing” are required before normal writing.
(3)滲み
筆記用紙に「富士フイルム」と縦横約1cm程度の大きさで文字書きを行い、その時の筆跡の滲みの有無を目視により観察し、次の基準で評価した。
◎:全く滲みがない
○:わずかに滲みがある程度
△:やや全体に滲みがある
×:著しい滲みがある
(3) Bleeding On the writing paper, “Fuji Film” was written with a size of about 1 cm in length and breadth, and the presence or absence of blotting of the handwriting at that time was visually observed and evaluated according to the following criteria.
◎: No bleeding at all ○: Slight bleeding to some extent △: Slightly blurred overall ×: Significant bleeding
(4)直流現象
筆記用紙に直径約2cmの大きさで「らせん筆記」を10周筆記後、直ちにペン先を下向きに向けた状態で5分間放置し、ペン先から流出するインクを観察し、次の基準で評価した。
◎:ほとんどない
○:わずかにあるもの
△:少し多いもの
×:多いもの
(4) DC phenomenon After writing “spiral writing” with a diameter of about 2 cm on writing paper for 10 laps, immediately leave it for 5 minutes with the pen tip facing downward, and observe the ink flowing out of the pen tip. Evaluation was made according to the following criteria.
◎: Almost absent ○: Slightly present △: Slightly more ×: Many
(5)描線品位
筆記試験機を用いて、4.5m/min、角度60°、荷重100gfの条件下で200m筆記した描線状態を、次の基準で評価した。
◎:良い
○:わずかに濃淡が有る程度
△:筆記方向によりやや濃淡が生じる
×:カスレが生じる
(5) Line drawing quality Using a writing tester, the line drawing state of 200 m written under the conditions of 4.5 m / min, angle 60 °, and load 100 gf was evaluated according to the following criteria.
◎: Good ○: Slight shading △: Slight shading occurs depending on writing direction ×: Scratch occurs
(6)書き味
ボールペンで筆記用紙に直径約2cmの大きさで「らせん筆記」を行い、これを10回繰り返した平均の書き味を次の評価基準で評価した。
◎:滑らかで安定した書き味
○:わずかに引っかかりを感じる書き味
△:ややひっかかりを感じる書き味
×:ひっかかりを感じる書き味で、かつ線切れ、方向性がある。
(6) Writing Taste “Spiral writing” was performed on a writing paper with a ball pen with a diameter of about 2 cm, and the average writing quality obtained by repeating this 10 times was evaluated according to the following evaluation criteria.
◎: Smooth and stable writing taste ○: Writing taste that feels slightly caught Δ: Writing taste that feels slightly caught ×: Writing taste that feels caught slightly, and there are line breaks and directionality.
表1に示したように、本発明の試料1〜17は、いずれも水性ゲルボールペン用インクとして好適な非ニュートン粘性(n値)が0.40〜0.80の範囲内にあり、比較のための試料C1〜C6に比べて、粘度(mPa・s)が適度な範囲で低く抑えられ、かつ増粘度(%)も低く抑えられた。この結果から、着色剤としてビルドアップ顔料微粒子を含有する本発明のインク組成物を用いることにより、水性ゲルインクを好適な粘性を有するものとすることができ、しかもその経時安定性を向上させることが分かる。
また表2に示したように、振動カスレ、ドライアップ、滲み、直流現象、描線品位、書き味において、比較のための試料C1〜C6はいずれかの性能において実用上不十分(×)な点があった。
これに対し、本発明の試料1〜17は、上記すべての性能項目において不十分(×)な点はなかった。また本発明によれば、すべての項目において極めて優れた性能(◎)を実現することもでき(試料1、2、12、16)、高いレベルで実用上の要求を満足しうる。なお、本発明の水性ゲルインクの筆跡は、赤(試料1〜4、7〜13)、黄(試料5、14、16、17)、青(試料6、15)の各色において鮮明なものであった。
As shown in Table 1, the samples 1 to 17 of the present invention all have a non-Newtonian viscosity (n value) suitable as an aqueous gel ballpoint pen ink in the range of 0.40 to 0.80. Therefore, compared with the samples C1 to C6, the viscosity (mPa · s) was kept low in an appropriate range, and the viscosity increase (%) was also kept low. From this result, it is possible to make the aqueous gel ink have a suitable viscosity by using the ink composition of the present invention containing the build-up pigment fine particles as a colorant, and to improve the stability over time. I understand.
In addition, as shown in Table 2, the samples C1 to C6 for comparison in terms of vibration blur, dry-up, bleeding, DC phenomenon, line drawing quality, and writing quality are not practically sufficient (×) in any performance. was there.
On the other hand, Samples 1 to 17 of the present invention did not have insufficient (x) points in all the above performance items. Further, according to the present invention, extremely excellent performance (◎) can be realized in all items (
(実施例2・比較例2)
(水溶性樹脂P−1の調製)
エチレングリコールにエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコール(質量平均分子量10,000)100部に、ジメチルテレフタレート2.2部を含有させ、ポリエステル化反応して質量平均分子量130,000の水溶性樹脂P−1を得た。
(Example 2 and Comparative Example 2)
(Preparation of water-soluble resin P-1)
Water-soluble resin P-1 having a mass average molecular weight of 130,000 is obtained by adding 2.2 parts of dimethyl terephthalate to 100 parts of polyethylene glycol (mass average molecular weight of 10,000) obtained by adding ethylene oxide to ethylene glycol. Got.
(水溶性樹脂P−2の調製)
ビスフェノールAに、エチレンオキシド85%、プロピレンオキシド15%をブロック付加重合させて得たポリアルキレンオキシド化合物(質量平均分子量20,000)100質量部に、ヘキサメチレンジイソシアネート0.84質量部と、少量のジブチルチンジラウレートを添加し、100℃においてウレタン化して質量平均分子量250,000の親水性高分子化合物の水溶性樹脂P−2を得た。
(Preparation of water-soluble resin P-2)
100 parts by mass of polyalkylene oxide compound (mass average molecular weight 20,000) obtained by block addition polymerization of 85% ethylene oxide and 15% propylene oxide to bisphenol A, 0.84 parts by mass of hexamethylene diisocyanate and a small amount of dibutyl Tin dilaurate was added and urethanized at 100 ° C. to obtain a water-soluble resin P-2 of a hydrophilic polymer compound having a mass average molecular weight of 250,000.
(エマルジョンEM−1の調製)
水35質量部、2−エチルヘキサン酸ヘキサデシル50質量部、オレイン酸ソーダ3質量部、ラウリル硫酸ソーダ2質量部、及びグリセリン10質量部をホモジナイザ一にて撹搾乳化し、2−エチルヘキサン酸ヘキサデシルエマルジョンEM−1を得た。
(Preparation of emulsion EM-1)
35 parts by mass of water, 50 parts by mass of hexadecyl 2-ethylhexanoate, 3 parts by mass of sodium oleate, 2 parts by mass of sodium lauryl sulfate, and 10 parts by mass of glycerin were stirred and emulsified with a homogenizer, hexadecyl 2-ethylhexanoate Emulsion EM-1 was obtained.
(エマルジョンEM−2の調製)
水56質量部、オレイン酸ブチル30質量部、ソルビタン系非イオン活性剤ノニオンOP80R(商品名)(日本油脂製)3.18質量部、及び同ノニオンOT221(商品名)(日本油脂製)0.82質量部グリセリン10質量部を、ホモジナイザ一にて撹搾乳化し、オレイン酸ブチルエマルジョンEM−2を得た。
(Preparation of emulsion EM-2)
56 parts by mass of water, 30 parts by mass of butyl oleate, 3.18 parts by mass of sorbitan nonionic active agent nonion OP80R (trade name) (manufactured by NOF Corporation), and nonion OT221 (trade name) (manufactured by NOF Corporation) 82 parts by mass Glycerol 10 parts by mass was stirred and emulsified with a homogenizer to obtain butyl oleate emulsion EM-2.
(水性マーキングペンインクの作製)
前記の水分散液試料A−1〜A−8、及び上記水溶性樹脂P−1、P−2、エマルジョンEM−1、EM−2、フッ素系界面活性剤(フロラードFC128(商品名)、住友3M(株)社製)、水、およびエタノールを表3に示した混合比(表の数値は全量100質量%中の割合)で混合して本発明のインク試料18〜25を作製した。次に、前記水分散液試料A−9〜A−12を用いて、表3に示す比較のためのインク試料C7〜C10を製造した。
(Production of water-based marking pen ink)
The aqueous dispersion samples A-1 to A-8 and the water-soluble resins P-1, P-2, emulsions EM-1, EM-2, fluorosurfactants (Florard FC128 (trade name), Sumitomo 3M Co., Ltd.), water, and ethanol were mixed at the mixing ratio shown in Table 3 (the values in the table are ratios in the total amount of 100% by mass) to prepare
インク試料18〜25および試料C7〜C10について、それぞれ上記の[増粘度の測定]に記載した条件により増粘度を測定した。増粘度が±5%以内のものは良好(○)、±10%以内のものはやや不十分(△)、それを越えたものは不十分(×)とした。その結果をインク安定性として表3に示した。
With respect to the
次に、試料18〜25および比較試料C7〜C10を、それぞれマーカー軸に入れ、メラミン焼き付け白板に筆記し、5分後その筆跡を乾いた布で擦過し、その筆跡の消去性(初期消去性)と15日間放置後の消去性(経日消去性)を調べた。2回以内の擦過でほぼ消去できた場合を良好(○)、2〜4回でほぼ消去できた場合をやや不十分(△)、それ以上の回数が必要な場合を不十分(×)とした。結果を表3に示した。
Next,
表3に示したとおり、本発明の試料18〜25はいずれも、比較試料C7〜C10に対して、インク安定性、初期消去性、及び経日消去性のすべてにおいて良好な結果を示した。なお、本発明のマーキングペンインクの筆跡は、赤(試料18〜21)、黄(試料22、24、25)、青(試料23)の各色において濃く鮮明なものであった。
As shown in Table 3, all of the
100、200 反応装置(マイクロリアクター)
11 供給ブロック
12 合流ブロック
13 反応ブロック
16 外側環状溝
15 内側環状溝
17、18 供給ブロックの貫通孔
20 合流部(合流領域)
21 長尺放射状溝
22 短尺放射状溝
23 反応ブロックの貫通孔(マイクロ流路からなる液体混合空間)
25、26 合流ブロックの貫通孔
111、112 導入口
113 流路
113a、113b 導入流路
113c 反応流路(マイクロ流路からなる液体混合空間)
113d 流体合流点
114 排出口
100, 200 reactor (microreactor)
DESCRIPTION OF
21 Long
25, 26 Through-
113d
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