JP2008297378A - ボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペンレフィル、ボールペン - Google Patents
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Abstract
【課題】 ボールペンチップからインキの垂れ下がりを防止できると共に筆跡の滲みを効果的に抑制し、筆記性能に優れたボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペンレフィル、ボールペンを提供する。
【解決手段】 水と、着色剤と、水溶性有機溶剤と、3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートを含有してなり、粘度が1〜20mPa・sの範囲にあり、且つ、剪断減粘性指数が0.8〜1.0の範囲にあるボールペン用水性インキ組成物、及び、それを内蔵したボールペンレフィル、ボールペン。
【選択図】 図2
【解決手段】 水と、着色剤と、水溶性有機溶剤と、3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートを含有してなり、粘度が1〜20mPa・sの範囲にあり、且つ、剪断減粘性指数が0.8〜1.0の範囲にあるボールペン用水性インキ組成物、及び、それを内蔵したボールペンレフィル、ボールペン。
【選択図】 図2
Description
本発明はボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペンレフィル、ボールペンに関する。更に詳細にはチップを下向き(倒立)状態で放置した場合に、チップ先端のボールとボールホルダーの間隙からのインキの漏れ、所謂「垂れ下がり」を有効に防止し、筆跡の滲みの発生も抑制することができるボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペンレフィル、ボールペンに関する。
従来より、ボールペン用水性インキをインキ収容管に直接内蔵し、該インキの後端にインキ逆流防止体を備えたボールペンレフィル、前記ボールペンレフィルを軸筒に収容したボールペンが多数市場に出回っている。そのうち、キャップを要しない構造のボールペン、所謂出没式のボールペンにおいては、収容されるインキが比較的高い粘度であればインキの垂れ下がりをある程度防止できるものの、低粘度のインキを用いると垂れ下がりを生じ易くなる。また、キャップを備えたボールペンであっても、低粘度のインキを用いた場合、キャップを外した状態で放置すると垂れ下がりを生じ易くなる。
前記ボールペン用水性インキはペン先を露出した状態における耐乾燥性が重要であり、ペン先乾燥防止剤として尿素及び/又はその誘導体の増量等が試みられてきた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、尿素及び/又は尿素誘導体は吸水性能の高さが耐乾燥性を発現させるため、これらの化合物を過剰に添加したインキは高湿度条件下で放置した場合、ペン先部分において局部的に水分を吸収することになる。そのため、ボールペンにこのようなインキを適用した場合、水分吸収によりペン先部分のインキ粘度が低下し、インキがペン先部分に溜まる「垂れ下がり」、或いは溜まったインキが落下する「ボタ落ち」現象が発生してしまう。
特公平5−54875号公報
前記ボールペン用水性インキはペン先を露出した状態における耐乾燥性が重要であり、ペン先乾燥防止剤として尿素及び/又はその誘導体の増量等が試みられてきた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、尿素及び/又は尿素誘導体は吸水性能の高さが耐乾燥性を発現させるため、これらの化合物を過剰に添加したインキは高湿度条件下で放置した場合、ペン先部分において局部的に水分を吸収することになる。そのため、ボールペンにこのようなインキを適用した場合、水分吸収によりペン先部分のインキ粘度が低下し、インキがペン先部分に溜まる「垂れ下がり」、或いは溜まったインキが落下する「ボタ落ち」現象が発生してしまう。
本発明は前記問題を解決するものであって、即ち、ボールペンレフィル或いはボールペンを倒立状態で放置したときの垂れ下がりを防止し、更に筆跡の滲みを抑制するボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペンレフィル、ボールペンを提供しようとするものである。
本発明は、少なくとも水と、着色剤と、水溶性有機溶剤と、3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートを含有してなることを要件とする。また前記3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートをインキ組成物全量中0.1〜1.0重量%の範囲で含有してなること、前記着色剤が染料であること、インキの粘度が1〜20mPa・sの範囲にあり、且つ剪断減粘指数が0.8〜1.0の範囲にあることを要件とする。
更には前記ボールペン用水性インキ組成物を、ボールを抱持したボールペンチップが直接又は中継部材を介して取り付けられたインキ収容管内に内蔵し、且つ、インキ組成物後端面にインキ逆流防止体が配設されたボールペンレフィル及び前記ボールペンチップが、ボールの後端を前方に弾発する弾発部材を配してなり、非筆記時にはチップ先端の内縁にボールを押圧させて密接状態とし、筆記時には筆圧によりボールを後退させてインキを流出可能に構成してなるボールペンレフィル、前記ボールペンレフィルを軸筒内に収容し、キャップを備えたボールペン或いは前記ボールペンレフィルを軸筒内に収容し、軸筒の先端孔からボールペンチップを出没可能に構成した出没式ボールペンを要件とする。
更には前記ボールペン用水性インキ組成物を、ボールを抱持したボールペンチップが直接又は中継部材を介して取り付けられたインキ収容管内に内蔵し、且つ、インキ組成物後端面にインキ逆流防止体が配設されたボールペンレフィル及び前記ボールペンチップが、ボールの後端を前方に弾発する弾発部材を配してなり、非筆記時にはチップ先端の内縁にボールを押圧させて密接状態とし、筆記時には筆圧によりボールを後退させてインキを流出可能に構成してなるボールペンレフィル、前記ボールペンレフィルを軸筒内に収容し、キャップを備えたボールペン或いは前記ボールペンレフィルを軸筒内に収容し、軸筒の先端孔からボールペンチップを出没可能に構成した出没式ボールペンを要件とする。
本発明は、ボールペンチップからインキの垂れ下がりやぼた落ちを防止できると共に筆跡に滲みを抑えたボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペンレフィル、ボールペンを提供できる。
本発明に用いられる3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートは、インキ中で安定的に存在すると共に、垂れ下がり防止性能に優れる。
また、耐乾燥性については、ペン先で前記3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートがボールペンチップ先端部で被膜を形成してインキの蒸発を抑制し、筆記時の衝撃により被膜が破壊されてインキ出が回復するものと推察される。
前記3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートは、ユニケミカル株式会社からPhosmer CLの商品名で市販されている。
また、耐乾燥性については、ペン先で前記3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートがボールペンチップ先端部で被膜を形成してインキの蒸発を抑制し、筆記時の衝撃により被膜が破壊されてインキ出が回復するものと推察される。
前記3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートは、ユニケミカル株式会社からPhosmer CLの商品名で市販されている。
前記3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートはインキ組成物全量に対して0.1〜1.0重量%、好ましくは0.2〜0.8重量%の範囲で配合される。0.1重量%未満では垂れ下がり防止効果が得られ難く、1.0重量%を越えるとインキの粘度が上昇して泣き出しやボテの原因になったり、追従性を妨げることがある。更には耐乾燥性を悪化させてしまうこともある。
前記着色剤は、水性媒体に溶解もしくは分散可能な染料及び顔料が全て使用可能であり、その具体例を以下に例示する。
酸性染料としては、
ニューコクシン(C.I.16255)、
タートラジン(C.I.19140)、
アシッドブルーブラック10B(C.I.20470)、
ギニアグリーン(C.I.42085)、
ブリリアントブルーFCF(C.I.42090)、
アシッドバイオレット6BN(C.I.43525)、
ソルブルブルー(C.I.42755)、
ナフタレングリーン(C.I.44025)、
エオシン(C.I.45380)、
フロキシン(C.I.45410)、
エリスロシン(C.I.45430)、
ニグロシン(C.I.50420)、
アシッドフラビン(C.I.56205)等が用いられる。
酸性染料としては、
ニューコクシン(C.I.16255)、
タートラジン(C.I.19140)、
アシッドブルーブラック10B(C.I.20470)、
ギニアグリーン(C.I.42085)、
ブリリアントブルーFCF(C.I.42090)、
アシッドバイオレット6BN(C.I.43525)、
ソルブルブルー(C.I.42755)、
ナフタレングリーン(C.I.44025)、
エオシン(C.I.45380)、
フロキシン(C.I.45410)、
エリスロシン(C.I.45430)、
ニグロシン(C.I.50420)、
アシッドフラビン(C.I.56205)等が用いられる。
塩基性染料としては、
クリソイジン(C.I.11270)、
メチルバイオレットFN(C.I.42535)、
クリスタルバイオレット(C.I.42555)、
マラカイトグリーン(C.I.42000)、
ビクトリアブルーFB(C.I.44045)、
ローダミンB(C.I.45170)、
アクリジンオレンジNS(C.I.46005)、
メチレンブルーB(C.I.52015)等が用いられる。
クリソイジン(C.I.11270)、
メチルバイオレットFN(C.I.42535)、
クリスタルバイオレット(C.I.42555)、
マラカイトグリーン(C.I.42000)、
ビクトリアブルーFB(C.I.44045)、
ローダミンB(C.I.45170)、
アクリジンオレンジNS(C.I.46005)、
メチレンブルーB(C.I.52015)等が用いられる。
直接染料としては、
コンゴーレッド(C.I.22120)、
ダイレクトスカイブルー5B(C.I.24400)、
バイオレットBB(C.I.27905)、
ダイレクトディープブラックEX(C.I.30235)、
カヤラスブラックGコンク(C.I.35225)、
ダイレクトファストブラックG(C.I.35255)、
フタロシアニンブルー(C.I.74180)等が用いられる。
前記着色剤として染料を用いた場合、キャップを要しないノック式のボールペンに適用する系ではドライアップが顕著であり、耐ドライアップ性能は重要な要件となる。
コンゴーレッド(C.I.22120)、
ダイレクトスカイブルー5B(C.I.24400)、
バイオレットBB(C.I.27905)、
ダイレクトディープブラックEX(C.I.30235)、
カヤラスブラックGコンク(C.I.35225)、
ダイレクトファストブラックG(C.I.35255)、
フタロシアニンブルー(C.I.74180)等が用いられる。
前記着色剤として染料を用いた場合、キャップを要しないノック式のボールペンに適用する系ではドライアップが顕著であり、耐ドライアップ性能は重要な要件となる。
前記顔料としては、カーボンブラック、群青などの無機顔料や銅フタロシアニンブルー、ベンジジンイエロー等の有機顔料の他、予め界面活性剤や樹脂を用いて微細に安定的に水媒体中に分散された水分散顔料製品等が用いられ、例えば、C.I.Pigment Blue 15:3B〔品名:Sandye Super Blue GLL、顔料分24%、山陽色素株式会社製〕、
C.I. Pigment Red 146〔品名:Sandye Super Pink FBL、顔料分21.5%、山陽色素株式会社製〕、
C.I.Pigment Yellow 81〔品名:TC Yellow FG、顔料分約30%、大日精化工業株式会社製〕、
C.I.Pigment Red 220/166〔品名:TC Red FG、顔料分約35%、大日精化工業株式会社製〕等を挙げることができる。
また、水溶性樹脂を用いた水分散顔料としては、
C.I.Pigment Black 7〔商品名:WA color Black A25 、顔料分15%、大日精化工業(株)製〕、
C.I.Pigment Green 7〔商品名:WA−S color Green、顔料分8%、大日精化工業(株)製〕、
C.I.Pigment Violet 23〔商品名:マイクロピグモ WMVT−5、顔料分20%、オリエント化学工業(株)製〕、
C.I.Pigment Yellow 83〔商品名:エマコールNSイエロー4618、顔料分30%、山陽色素(株)製〕が挙げられる。
C.I. Pigment Red 146〔品名:Sandye Super Pink FBL、顔料分21.5%、山陽色素株式会社製〕、
C.I.Pigment Yellow 81〔品名:TC Yellow FG、顔料分約30%、大日精化工業株式会社製〕、
C.I.Pigment Red 220/166〔品名:TC Red FG、顔料分約35%、大日精化工業株式会社製〕等を挙げることができる。
また、水溶性樹脂を用いた水分散顔料としては、
C.I.Pigment Black 7〔商品名:WA color Black A25 、顔料分15%、大日精化工業(株)製〕、
C.I.Pigment Green 7〔商品名:WA−S color Green、顔料分8%、大日精化工業(株)製〕、
C.I.Pigment Violet 23〔商品名:マイクロピグモ WMVT−5、顔料分20%、オリエント化学工業(株)製〕、
C.I.Pigment Yellow 83〔商品名:エマコールNSイエロー4618、顔料分30%、山陽色素(株)製〕が挙げられる。
蛍光顔料としては、各種蛍光染料を樹脂マトリックス中に固溶体化した合成樹脂微細粒子状の蛍光顔料が使用できる。その他、金属光沢顔料、蓄光性顔料、二酸化チタン、シリカ、炭酸カルシウム等の白色顔料、可逆熱変色性組成物を内包したカプセル顔料、香料や香料を内包したカプセル顔料等を例示できる。
前記金属光沢顔料としては、アルミニウムや真鍮等の金属粉、芯物質として天然雲母、合成雲母、ガラス片、アルミナ、透明性フィルム片の表面を酸化チタン等の金属酸化物で被覆したパール顔料、金属蒸着膜の片面又は両面に透明又は着色透明フィルムを設けた金属光沢フィルム片を細かく裁断したもの、透明性樹脂層を複数積層した虹彩性フィルムを細かく裁断したものを例示できる。
なお、前記アルミニウムや真鍮等の金属粉を用いる場合、前記金属粉の表面を透明性樹脂や着色透明性樹脂で被覆したものが好適に用いられ、インキ組成物中での安定性に優れる。
前記金属光沢顔料としては、アルミニウムや真鍮等の金属粉、芯物質として天然雲母、合成雲母、ガラス片、アルミナ、透明性フィルム片の表面を酸化チタン等の金属酸化物で被覆したパール顔料、金属蒸着膜の片面又は両面に透明又は着色透明フィルムを設けた金属光沢フィルム片を細かく裁断したもの、透明性樹脂層を複数積層した虹彩性フィルムを細かく裁断したものを例示できる。
なお、前記アルミニウムや真鍮等の金属粉を用いる場合、前記金属粉の表面を透明性樹脂や着色透明性樹脂で被覆したものが好適に用いられ、インキ組成物中での安定性に優れる。
また、着色剤として顔料を用いた場合、必要に応じて顔料分散剤を添加できる。
前記顔料分散剤としてはアニオン、ノニオン等の界面活性剤、ポリアクリル酸、スチレンアクリル酸等のアニオン性高分子、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等の非イオン性高分子等が用いられる。
前記顔料分散剤としてはアニオン、ノニオン等の界面活性剤、ポリアクリル酸、スチレンアクリル酸等のアニオン性高分子、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等の非イオン性高分子等が用いられる。
前記水溶性有機溶剤としては、例えば、エタノール、プロパノール、ブタノール、グリセリン、ソルビトール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、チオジエチレングリコール、ヘキシレングリコール、1,3−ブタンジオール、ネオプレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、スルフォラン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。
前記水溶性有機溶剤は1種又は2種以上を併用することもできる。
前記水溶性有機溶剤は1種又は2種以上を併用することもできる。
前記成分以外に、耐乾燥性を妨げない範疇でアルキッド樹脂、アクリル樹脂、スチレンマレイン酸共重合物、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、デキストリン、λ−カラギーナン、ι−カラギーナン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキメチルセルロースのアルカリ金属塩等の水溶性高分子を1種又は2種以上添加することができる。
その他、必要に応じてpH調整剤、防錆剤、防腐剤或いは防黴剤、潤滑剤、湿潤剤を添加することができる。
前記pH調整剤としては、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、酢酸ソーダ等の無機塩類、トリエタノールアミンやジエタノールアミン等の水溶性のアミン化合物等の有機塩基性化合物等が挙げられる。
前記防錆剤としては、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、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ライト、ジイソプロピルアンモニウムナイトライト、チオ硫酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸塩、サポニン、ジアルキルチオ尿素等が挙げられる。
前記防腐剤或いは防黴剤としては、石炭酸、1、2−ベンズイソチアゾリン−3−オンのナトリウム塩、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム、パラオキシ安息香酸プロピル、2,3,5,6−テトラクロロ−4−(メチルスルフォニル)ピリジン等が挙げられる。
前記潤滑剤としては、オレイン酸等の高級脂肪酸、長鎖アルキル基を有するノニオン性界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーンオイル、チオ亜燐酸トリ(アルコキシカルボニルメチルエステル)やチオ亜燐酸トリ(アルコキシカルボニルエチルエステル)等のチオ亜燐酸トリエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸ジエステル、或いは、それらの金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、アルカノールアミン塩等が挙げられる。
前記湿潤剤としては、尿素、ノニオン系界面活性剤、ソルビット、マンニット、ショ糖、ぶどう糖、還元デンプン加水分解物、ピロリン酸ナトリウム等が挙げられる。
その他、溶剤の浸透性を向上させるフッ素系界面活性剤やノニオン、アニオン、カチオン系界面活性剤、ジメチルポリシロキサン等の消泡剤を添加することもできる。
その他、必要に応じてpH調整剤、防錆剤、防腐剤或いは防黴剤、潤滑剤、湿潤剤を添加することができる。
前記pH調整剤としては、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、酢酸ソーダ等の無機塩類、トリエタノールアミンやジエタノールアミン等の水溶性のアミン化合物等の有機塩基性化合物等が挙げられる。
前記防錆剤としては、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、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ライト、ジイソプロピルアンモニウムナイトライト、チオ硫酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸塩、サポニン、ジアルキルチオ尿素等が挙げられる。
前記防腐剤或いは防黴剤としては、石炭酸、1、2−ベンズイソチアゾリン−3−オンのナトリウム塩、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム、パラオキシ安息香酸プロピル、2,3,5,6−テトラクロロ−4−(メチルスルフォニル)ピリジン等が挙げられる。
前記潤滑剤としては、オレイン酸等の高級脂肪酸、長鎖アルキル基を有するノニオン性界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーンオイル、チオ亜燐酸トリ(アルコキシカルボニルメチルエステル)やチオ亜燐酸トリ(アルコキシカルボニルエチルエステル)等のチオ亜燐酸トリエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸ジエステル、或いは、それらの金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、アルカノールアミン塩等が挙げられる。
前記湿潤剤としては、尿素、ノニオン系界面活性剤、ソルビット、マンニット、ショ糖、ぶどう糖、還元デンプン加水分解物、ピロリン酸ナトリウム等が挙げられる。
その他、溶剤の浸透性を向上させるフッ素系界面活性剤やノニオン、アニオン、カチオン系界面活性剤、ジメチルポリシロキサン等の消泡剤を添加することもできる。
前記インキ組成物をインキ収容管又は軸筒内に直接内蔵し、且つ、インキ組成物後端面にインキ逆流防止体を配設するタイプのボールペンに用いる場合、インキ中に気体が混入していると、経時により気体が集まって気泡が発生し、筆記時のインキ出に悪影響を与えると共に、筆記先端部に気泡が存在すると筆記不能になる虞れがあるため、アスコルビン酸、アスコルビン酸誘導体、エリソルビン酸、エルソルビン酸誘導体、α−トコフェロール、カテキン、カテキン誘導体、合成ポリフェノール、コウジ酸、アルキルヒドロキシルアミン、オキシム誘導体、α−グルコシルルチン、ホスホン酸塩、ホスフィン酸塩、亜硫酸塩、スルホキシル酸塩、亜ジチオン酸塩、チオ硫酸塩、二酸化チオ尿素、ホルムアミジンスルフィン酸、グルタチオン等を添加して化学的に気泡を除去することが好ましい。
本発明のボールペン用水性インキ組成物には、所望により公知の剪断減粘性付与剤、例えば、水に可溶乃至分散性の、キサンタンガム、ウェランガム、構成単糖が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(平均分子量約100乃至800万)、グアーガム、ローカストビーンガム及びその誘導体、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸アルキルエステル類、メタクリル酸のアルキルエステルを主成分とする分子量10万〜15万の重合体、グルコマンナン、寒天やカラゲニン等の海藻より抽出されるゲル化能を有する増粘多糖類、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又はこれらの誘導体、架橋性アクリル酸重合体、無機質微粒子、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレンラノリン・ラノリンアルコール・ミツロウ誘導体、ポリオキシエチレンアルキルエーテル・ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、脂肪酸アミド等のHLB値が8〜12のノニオン系界面活性剤、ジアルキル又はジアルケニルスルホコハク酸の塩類等を例示でき、単独或いは混合して使用することもできる。
更に、N−アルキル−2−ピロリドンとアニオン系界面活性剤の混合物、ポリビニルアルコールとアクリル系樹脂の混合物を用いることもできる。
インキの剪断減粘性とは静止状態あるいは応力の低い時は高粘度で流動し難い性質を有し、応力が増大すると低粘度化して良流動性を示すレオロジー特性を言うものであり、チクソトロピー性あるいは擬似可塑性とも呼ばれる液性を意味している。よって、インキ組成物は筆記時の高剪断応力下においては三次元構造が一時的に破壊されインキの粘度が低下し、筆記先端部のインキは筆記に適した低粘度インキとなり、紙面に転移される。非筆記時にはインキの粘度が高くなり、インキの漏出を防止したり、インキの分離、逆流を防ぐことができる。又、インキ物性を経時的に安定に保つことができる。
更に、N−アルキル−2−ピロリドンとアニオン系界面活性剤の混合物、ポリビニルアルコールとアクリル系樹脂の混合物を用いることもできる。
インキの剪断減粘性とは静止状態あるいは応力の低い時は高粘度で流動し難い性質を有し、応力が増大すると低粘度化して良流動性を示すレオロジー特性を言うものであり、チクソトロピー性あるいは擬似可塑性とも呼ばれる液性を意味している。よって、インキ組成物は筆記時の高剪断応力下においては三次元構造が一時的に破壊されインキの粘度が低下し、筆記先端部のインキは筆記に適した低粘度インキとなり、紙面に転移される。非筆記時にはインキの粘度が高くなり、インキの漏出を防止したり、インキの分離、逆流を防ぐことができる。又、インキ物性を経時的に安定に保つことができる。
本発明のインキの粘性特性としては、粘度計での測定粘度(20℃)が、1〜20mPa・sの範囲にあり、且つ剪断減粘指数〔粘度計による剪断応力値(T)及び剪断速度(j)値の流動学的測定により導かれる、実験式(T=Kjn:但し、Kは計算された定数である)を適用して計算されるn値〕が、0.8〜1.0、好ましくは0.81〜0.99の範囲のインキである。
前記粘度が20mPa・sを超えると、筆記によるインキの追従性を満足させ難く、特に高速で筆記した際の筆跡にかすれを生じ易くなる。
また、剪断減粘指数が0.8未満では、筆記感に劣ると共に、初期の書き出し時にはインキがボールに転移し難い。
更に、前記剪断減粘指数が0.8未満のインキによる筆跡は乾き難く、指触や紙同士の擦過によって被筆記面の空白部分に転移して汚染しがちである。
前記した粘度及び剪断減粘指数を満たすことにより、垂れ下がりや筆跡の滲みを防止できる他、筆記性能、即ち、筆記感、初期書き出し、筆跡の乾燥性等を満足させることができる。
前記粘度が20mPa・sを超えると、筆記によるインキの追従性を満足させ難く、特に高速で筆記した際の筆跡にかすれを生じ易くなる。
また、剪断減粘指数が0.8未満では、筆記感に劣ると共に、初期の書き出し時にはインキがボールに転移し難い。
更に、前記剪断減粘指数が0.8未満のインキによる筆跡は乾き難く、指触や紙同士の擦過によって被筆記面の空白部分に転移して汚染しがちである。
前記した粘度及び剪断減粘指数を満たすことにより、垂れ下がりや筆跡の滲みを防止できる他、筆記性能、即ち、筆記感、初期書き出し、筆跡の乾燥性等を満足させることができる。
本発明のボールペン用水性インキ組成物を充填するボールペン自体の構造、形状は特に限定されるものではなく、例えば、ボールペンチップを備えたインキ収容管内にインキ組成物を内蔵し、さらにインキの端面にインキ逆流防止体が密接しているボールペンレフィルを軸筒内に収容したボールペン、ボールペンチップを備えた軸筒内にインキ組成物を内蔵し、さらにインキの端面に逆流防止用のインキ逆流防止体を配接しているボールペンを例示できる。なお、前記ボールペンはキャップを備えた構成である。
また、ボールペンチップを備えたインキ収容管内にインキ組成物を内蔵し、さらにインキの端面にインキ逆流防止体を配接したボールペンレフィルを軸筒内に収容してなり、ノック式、回転式、スライド式等の出没機構を備えた、前記軸筒の先端孔からボールペンチップを出没可能に構成した出没式ボールペンであってもよい。
また、ボールペンチップを備えたインキ収容管内にインキ組成物を内蔵し、さらにインキの端面にインキ逆流防止体を配接したボールペンレフィルを軸筒内に収容してなり、ノック式、回転式、スライド式等の出没機構を備えた、前記軸筒の先端孔からボールペンチップを出没可能に構成した出没式ボールペンであってもよい。
前記ボールペンチップは、例えば、金属を切削加工して内部にボール受け座とインキ導出部を形成したもの、金属製パイプの先端近傍の内面に複数の内方突出部を外面からの押圧変形により設け、前記内方突出部の相互間に、中心部から径方向外方に放射状に延びるインキ流出間隙を形成したもの等を適用でき、特に押圧変形によるチップは、ボール後端との接触面積が比較的小であり、低筆記圧でのスムーズな筆記感を与えることができる。
前記ボールペンチップに抱持されるボールは、超硬合金、ステンレス鋼、ルビー、セラミック等の外径0.1〜2.0mm、好ましくは0.3〜1.5mm、より好ましくは0.4〜1.0mmのボールが有効であり、前記チップのボール抱持部の内径とボールとの径方向の可動距離は10〜50μm、ボールの軸方向の可動距離は10〜30μmの範囲であることが好ましい。
なお、前記ボールペンチップには、チップ内にボールの後端を前方に弾発する弾発部材を配して、非筆記時にはチップ先端の内縁にボールを押圧させて密接状態とし、筆記時には筆圧によりボールを後退させてインキを流出可能に構成することが好ましく、不使用時のインキ漏れを抑制できる。
前記弾発部材は、金属細線のスプリング、前記スプリングの一端にストレート部(ロッド部)を備えたもの、線状プラスチック加工体等を例示でき、10〜40gの弾発力により、押圧可能に構成して適用される。
前記ボールペンチップに抱持されるボールは、超硬合金、ステンレス鋼、ルビー、セラミック等の外径0.1〜2.0mm、好ましくは0.3〜1.5mm、より好ましくは0.4〜1.0mmのボールが有効であり、前記チップのボール抱持部の内径とボールとの径方向の可動距離は10〜50μm、ボールの軸方向の可動距離は10〜30μmの範囲であることが好ましい。
なお、前記ボールペンチップには、チップ内にボールの後端を前方に弾発する弾発部材を配して、非筆記時にはチップ先端の内縁にボールを押圧させて密接状態とし、筆記時には筆圧によりボールを後退させてインキを流出可能に構成することが好ましく、不使用時のインキ漏れを抑制できる。
前記弾発部材は、金属細線のスプリング、前記スプリングの一端にストレート部(ロッド部)を備えたもの、線状プラスチック加工体等を例示でき、10〜40gの弾発力により、押圧可能に構成して適用される。
前記ボールペンチップと直接、或いは、接続部材を介して連結されるインキ収容管は、汎用の筒状成形部材、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂による成形部材がインキの低蒸発性、生産性の面で好適に用いられる。
更に、前記インキ収容管として透明、着色透明、或いは半透明の成形体を用いることにより、インキ色やインキ残量等を確認できる。
更に、前記インキ収容管として透明、着色透明、或いは半透明の成形体を用いることにより、インキ色やインキ残量等を確認できる。
前記インキ収容管に収容したインキの後端にはインキ逆流防止体が充填される。
前記インキ逆流防止体は不揮発性液体及び/又は難揮発性液体(基油)からなる。
具体的には、ワセリン、スピンドル油、ヒマシ油、オリーブ油、精製鉱油、流動パラフィン、ポリブテン、α−オレフィン、α−オレフィンオリゴマーまたはコオリゴマー、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル等があげられ、一種又は二種以上を併用することもできる。
前記インキ逆流防止体は不揮発性液体及び/又は難揮発性液体(基油)からなる。
具体的には、ワセリン、スピンドル油、ヒマシ油、オリーブ油、精製鉱油、流動パラフィン、ポリブテン、α−オレフィン、α−オレフィンオリゴマーまたはコオリゴマー、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル等があげられ、一種又は二種以上を併用することもできる。
前記不揮発性液体及び/又は難揮発性液体には、ゲル化剤を添加して好適な粘度まで増粘させることが好ましく、表面を疎水処理したシリカ、表面をメチル化処理した微粒子シリカ、珪酸アルミニウム、膨潤性雲母、疎水処理を施したベントナイトやモンモリロナイトなどの粘土系増粘剤、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属石鹸、トリベンジリデンソルビトール、脂肪酸アマイド、アマイド変性ポリエチレンワックス、水添ひまし油、脂肪酸デキストリン等のデキストリン系化合物、セルロース系化合物を例示できる。
前記インキ逆流防止体の基油としては、ポリブテン又はシリコーン油が好適に用いられ、増粘剤としては脂肪酸アマイド又はシリカが好適に用いられる。
なお、インキ逆流防止体には、樹脂製の固体栓を併用することもできる。
前記インキ逆流防止体の基油としては、ポリブテン又はシリコーン油が好適に用いられ、増粘剤としては脂肪酸アマイド又はシリカが好適に用いられる。
なお、インキ逆流防止体には、樹脂製の固体栓を併用することもできる。
以下に実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。以下の表に実施例及び比較例のボールペン用水性インキの組成、粘度、剪断減粘指数を示す。
なお,表中の組成の数値は重量部を示す。
各実施例、比較例のインキ粘度は20℃でB型回転粘度計〔東京計器(株)製、BLアダプター使用〕を用いて、60rpmにて測定した。
各実施例、比較例のインキの剪断減粘指数(n)は20℃でE型粘度計〔東京計器(株)製〕を用いてインキ粘度を測定して算出した。
なお,表中の組成の数値は重量部を示す。
各実施例、比較例のインキ粘度は20℃でB型回転粘度計〔東京計器(株)製、BLアダプター使用〕を用いて、60rpmにて測定した。
各実施例、比較例のインキの剪断減粘指数(n)は20℃でE型粘度計〔東京計器(株)製〕を用いてインキ粘度を測定して算出した。
表中の原料の内容について注番号に沿って説明する。
(1)オリエント化学工業(株)製、商品名:フィスコブラック886、有効成分15%
(2)アイゼン保土谷(株)製、C.I.45410、商品名:フロキシン
(3)住友化学工業(株)製、C.I.42655、商品名:アシッドブルーPG
(4)太陽化学(株)製、商品名:サンカラ634
(5)BASF社製、商品名:ルビスコールK−30
(6)1,2−ベンズチアゾリン−3−オン、アビシア(株)製、商品名:プロキセルXL−2
(7)第一工業製薬(株)製、商品名:プライサーフAL、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルリン酸モノエステル及びジエステル混合物
(8)ユニケミカル(株)製、商品名:Phosmer CL
(1)オリエント化学工業(株)製、商品名:フィスコブラック886、有効成分15%
(2)アイゼン保土谷(株)製、C.I.45410、商品名:フロキシン
(3)住友化学工業(株)製、C.I.42655、商品名:アシッドブルーPG
(4)太陽化学(株)製、商品名:サンカラ634
(5)BASF社製、商品名:ルビスコールK−30
(6)1,2−ベンズチアゾリン−3−オン、アビシア(株)製、商品名:プロキセルXL−2
(7)第一工業製薬(株)製、商品名:プライサーフAL、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルリン酸モノエステル及びジエステル混合物
(8)ユニケミカル(株)製、商品名:Phosmer CL
ボールペンレフィルの作製(図1参照)
ボールペンレフィル1は、先端部に直径0.7mmのボール3を回転可能に抱持したボールペンチップ2と、該ボールペンチップ2が前部に固着された接続部材5と、該接続部材5が先端開口部に固着され、且つ、内部にインキ61及びインキ逆流防止体62が収容されたインキ収容管6と、該インキ収容管6の後端開口部に固着された尾栓7と、前記ボールペンチップ2及び接続部材5の内部に収容され、ボール3を前方に付勢する弾発部材4(コイルスプリング)とからなる。
前記インキ61は各実施例、比較例に記載されたものが使用される。
前記インキ逆流防止体62は基油としてポリブテン、増粘剤として脂肪酸アマイドを混練したインキ逆流防止体である。
前記弾発部材4は、ロッド部41と後部のコイル部42とからなり、コイル部42の後端部には、コイルの外径より大きい外径を有する膨出部43が形成される。
前記膨出部43は、前記接続部材5の内面の係止突起51に係止される。
前記尾栓7には、前後に通気孔71が貫設される。
ボールペンレフィル1は、先端部に直径0.7mmのボール3を回転可能に抱持したボールペンチップ2と、該ボールペンチップ2が前部に固着された接続部材5と、該接続部材5が先端開口部に固着され、且つ、内部にインキ61及びインキ逆流防止体62が収容されたインキ収容管6と、該インキ収容管6の後端開口部に固着された尾栓7と、前記ボールペンチップ2及び接続部材5の内部に収容され、ボール3を前方に付勢する弾発部材4(コイルスプリング)とからなる。
前記インキ61は各実施例、比較例に記載されたものが使用される。
前記インキ逆流防止体62は基油としてポリブテン、増粘剤として脂肪酸アマイドを混練したインキ逆流防止体である。
前記弾発部材4は、ロッド部41と後部のコイル部42とからなり、コイル部42の後端部には、コイルの外径より大きい外径を有する膨出部43が形成される。
前記膨出部43は、前記接続部材5の内面の係止突起51に係止される。
前記尾栓7には、前後に通気孔71が貫設される。
ボールペンの作製(図2参照)
ボールペン8は、軸筒81の後部外面にクリップ83を形成するとともに、軸筒81の内部に、前記各ボールペンレフィル1がバネ82(コイルスプリング)により後方付勢状態で収容され、軸筒81の後端部(ノック操作部)を前方へノック操作することにより、軸筒81の先端孔よりボールペンチップ2が外部に突出する。
ボールペン8は、軸筒81の後部外面にクリップ83を形成するとともに、軸筒81の内部に、前記各ボールペンレフィル1がバネ82(コイルスプリング)により後方付勢状態で収容され、軸筒81の後端部(ノック操作部)を前方へノック操作することにより、軸筒81の先端孔よりボールペンチップ2が外部に突出する。
前記各ボールペンにより以下のテストを行った。
〔垂れ下がり試験〕
各ボールペンをボールペンチップを軸筒から露出させ、倒立状態で保持し、温度20℃、相対湿度90%の雰囲気下に20時間放置した後、チップ先端の外観を目視で観察し、以下の基準で評価した。
○:インキの漏れだし(垂れ下がり)が認められない。
△:チップ先端にインキの小滴が認められる。
×:チップ先端に、大きいインキ滴が認められる、或いはチップ先端から漏れたインキが落下している。
〔滲み試験〕
各ボールペンを用いて、JIS P3201筆記用紙Aに手書きで直線を筆記し筆跡滲みの有無を目視により観察した。
○:筆跡に滲みが認められない。
×:筆跡に滲みが認められる。
〔垂れ下がり試験〕
各ボールペンをボールペンチップを軸筒から露出させ、倒立状態で保持し、温度20℃、相対湿度90%の雰囲気下に20時間放置した後、チップ先端の外観を目視で観察し、以下の基準で評価した。
○:インキの漏れだし(垂れ下がり)が認められない。
△:チップ先端にインキの小滴が認められる。
×:チップ先端に、大きいインキ滴が認められる、或いはチップ先端から漏れたインキが落下している。
〔滲み試験〕
各ボールペンを用いて、JIS P3201筆記用紙Aに手書きで直線を筆記し筆跡滲みの有無を目視により観察した。
○:筆跡に滲みが認められない。
×:筆跡に滲みが認められる。
1 ボールペンレフィル
2 ボールペンチップ
3 ボール
4 弾発部材
41 ロッド部
42 コイル部
43 膨出部
5 接続部材
51 係止突起
6 インキ収容管
61 インキ
62 インキ逆流防止体
7 尾栓
71 通気孔
8 ボールペン
81 軸筒
82 バネ
83 クリップ
2 ボールペンチップ
3 ボール
4 弾発部材
41 ロッド部
42 コイル部
43 膨出部
5 接続部材
51 係止突起
6 インキ収容管
61 インキ
62 インキ逆流防止体
7 尾栓
71 通気孔
8 ボールペン
81 軸筒
82 バネ
83 クリップ
Claims (8)
- 少なくとも水と、着色剤と、水溶性有機溶剤と、3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートを含有してなることを特徴とするボールペン用水性インキ組成物。
- 前記3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレートをインキ組成物全量中0.1〜1.0重量%の範囲で含有してなることを特徴とする請求項1記載のボールペン用水性インキ組成物。
- 前記着色剤が染料である請求項1又は2記載のボールペン用水性インキ組成物。
- インキの粘度が1〜20mPa・sの範囲にあり、且つ剪断減粘指数が0.8〜1.0の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のボールペン用水性インキ組成物。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載のボールペン用水性インキ組成物を、ボールを抱持したボールペンチップを直接又は中継部材を介して取り付けたインキ収容管内に内蔵し、且つ、インキ組成物後端面にインキ逆流防止体を配設したボールペンレフィル。
- 前記ボールペンチップは、ボールの後端を前方に弾発する弾発部材を配してなり、非筆記時にはチップ先端の内縁にボールを押圧させて密接状態とし、筆記時には筆圧によりボールを後退させてインキを流出可能に構成してなる請求項4記載のボールペンレフィル。
- 請求項4又は5記載のボールペンレフィルを軸筒内に収容し、キャップを備えたボールペン。
- 請求項4又は5記載のボールペンレフィルを軸筒内に収容し、軸筒の先端孔からボールペンチップを出没可能に構成した出没式ボールペン。
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---|---|---|---|
JP2007142726A JP2008297378A (ja) | 2007-05-30 | 2007-05-30 | ボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペンレフィル、ボールペン |
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