JP2010047708A - 水性ボールペン用インキ組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題としては、水性ボールペン用インキ組成物において、筆跡擦過性、書き味、およびインキ経時安定性が良好ある水性ボールペン用インキ組成物を提供することである。
【解決手段】本発明における解決手段としては、少なくとも水、着色剤、界面活性剤、アセチレンアルコールを含有し、前記アセチレンアルコールが炭素数３〜１０であり、環状基を有さない構造であることを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物を用いる。
【選択図】 なし

Description

本発明は水性ボールペン用インキ組成物に関し、さらに詳細としては、筆跡擦過性、書き味、インキ経時安定性が良好な水性ボールペン用インキ組成物に関するものである。

従来より、保湿剤として、ペン先でのインキ乾燥防止などの目的でジエチレングリコール、プロピレングリコールおよびグリセリン等のグリコール系溶剤などを用いた水性インキ組成物が提案されているが、それだけでは、紙面への筆跡の浸透性が劣り、筆跡擦過性に問題を抱えていた。そのため、筆跡擦過性を向上するために、特定の溶剤や、界面活性剤などの潤滑剤を含有することはよく知られている。このような技術としては、脂肪族アルコール系溶剤や、フッ素系、シリコン系界面活性剤などを含有するインキ組成物が提案されている。

このような脂肪族アルコール系溶剤として、メチルアルコール、エチルアルコールなどの揮発性の高い溶剤を含有したものとしては、特開平９−３１５０８１「ボ−ルペン」があり、界面活性剤を含有したものとしては、特開昭６１−２３５４７９号「顔料水性インキ組成物」には、フッ素系界面活性剤を含有したもの、特公昭６１−２９２２９「水性ボールペン用インキ」には、フッ素系界面活性剤、または、シリコン系界面活性剤を含有したもの、さらには、特開２００４−３４６１８１「水性ボールペン用インキ」には、フッ素系界面活性剤とシリコン系界面活性剤を併用した水性ボールペン用インキ組成物が開示されている。
「特開平９−３１５０８１号公報」 「特開昭６１−２３５４７９号公報」 「特公昭６１−２９２２９号公報」 「特開平２００４−３４６１８１号公報」

しかしながら、特許文献１では、メチルアルコール、エチルアルコールなどの揮発性の高い脂肪族アルコール系溶剤などを用いたものが提案されているが、筆跡擦過性を良好にするが、インキ経時安定性に問題があった。

また、特許文献２、３では、フッ素系、または、シリコン系界面活性剤を含有したもの、特許文献４では、フッ素系、シリコン系界面活性剤を併用した水性ボールペン用インキ組成物が提案されているが、紙面への浸透性が劣り、筆跡乾燥に時間を要してしまい、さらに、十分な潤滑性得られず、書き味が劣ってしまう問題を抱えていた。

本発明の目的は、筆跡擦過性、書き味、インキ経時が良好である水性ボールペン用インキを提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、
「１．少なくとも水、着色剤、界面活性剤、アセチレンアルコールを含有し、前記アセチレンアルコールが、炭素数３〜１０であり、環状基を有さない構造であることを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
２．前記アセチレンアルコールの含有量が、インキ組成物全質量に対し、０．０１〜５．０質量％含有することを特徴とする第１項または第２項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
３．前記界面活性剤が、リン酸エステル系界面活性剤であることを特徴とする第１項または第２項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。」とする。

本発明は、少なくとも水、着色剤、界面活性剤、アセチレンアルコールを含有し、前記アセチレンアルコールが、炭素数３〜１０であり、環状基を有さない構造であるアセチレンアルコールを含有することで筆跡擦過性、書き味、インキ経時が良好である水性ボールペン用インキ組成物を提供することができた。

本発明の特徴は、炭素数が３〜１０であり、環状基を有さない構造であるアセチレンアルコールと界面活性剤を併用することである。

アセチレンアルコールは、含有することで、水性インキ組成物の表面張力を下げて、紙面への浸透性を高めることで、筆跡擦過性が良好となる。また、アセチレンアルコールは、分子構造として炭素−炭素間の３重結合もあり、非常に安定した構造である。

また、アセチレンアルコールを水性インキ組成物中で用いるには、炭素数が１０を越えると、疎水性が強くなりすぎて、水に対して溶解しずらくなるため、炭素数が３〜１０であるアセチレンアルコールを用いる必要がある。より良好なインキ経時安定性を考慮すれば、炭素数３〜６である方が好ましい。

また、アセチレンアルコールは、フェニル基（Ｃ_６Ｈ_５-）、シクロヘキシル基（Ｃ_６Ｈ_１１-）などの環状基を有するものと、環状基を有さないものがあるが、その中でも、該環状基を有するアセチレンアルコールは、インキ経時が劣りやすい傾向がある。そのため、該環状基を有さないアセチレンアルコールを用いる方が好ましい。

炭素数３〜１０であり、環状基を有さない構造であるアセチレンアルコールの具体例としては、２ -プロピン-１-オール（炭素数３）、３-ブチン-２-オール（炭素数４）、３-メチル-１-ブチン-３-オール（炭素数５）、３-メチル-１-ペンチン-３-オール（炭素数６）、１-へキシン-３-オール（炭素数６）、３,５-ジメチル-１-へキシン-３-オール（炭素数８）、３-ノニン-１-オール（炭素数９）などが挙げられる。これ等のアセチレンアルコールは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。

また、炭素数が、３〜１０であり、環状基を有さない構造であるアセチレンアルコールを用いることによるその他の効果としては、濡れ性、防錆効果を向上することも可能である。これは、濡れ性が向上することで、プラスチック、金属材料等の非浸透面での良好に筆記することが可能である。また、金属表面では、防錆効果が働き、金属製のボールやボールペンチップを用いるボールペンにおいては、好適に用いることが可能である。

また、アセチレンアルコールの含有量は、０．０１質量％未満になると所望の紙面への浸透性が得られず、筆跡擦過性が劣り易い、含有量が５．００質量％を超えるとインキ経時安定性が劣る可能性があるので、インキ組成物全質量に対し０．０１〜５．００質量％にすることが好ましい。よりに好ましくは、０．０１〜１．５質量％である。

しかし、炭素数が、３〜１０であり、環状基を有さない構造であるアセチレンアルコールを単独で用いた場合では、十分な潤滑性が得られないため、界面活性剤を併用する必要がある。

本発明に用いる界面活性剤としては、リン酸エステル系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。これらの界面活性剤は、ボールとチップ本体との潤滑性を高め、滑らかな筆感を得ることができるため、書き味を向上するために用いる。これらは単独又は２種以上組み合わせて使用することも可能である。その中でも、リン酸基を有するものは、金属類に対して吸着力があるため、ボールやチップ本体などに対して吸着するため、他の種類の界面活性剤よりも、潤滑性があり、リン酸エステル系界面活性剤を用いる方が、より好ましい。

また、リン酸エステル系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、リン酸トリエステル、或いはその誘導体等があるが、これらのリン酸エステル系界面活性剤は、単独又は２種以上混合して使用してもよい。その中でもインキ経時安定性を考慮すれば、（化１）のような一般式で表される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、リン酸ジエステルを用いることが好ましい。

［式中、Ｒはアルキル又はアルキルアリル基を、nはエチレンオキサイド付加モル数を、Ｒ’はＨまたはＲＯ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎ基を示す。］

（化１）のようなリン酸エステル系界面活性剤の種類としては、スチレン化フェノール系、ノニルフェノール系、ラウリルアルコール系、トリデシルアルコール系、オクチルフェノール系、短鎖アルコール系等が上げられる。さらに、この中でも、潤滑性、経時安定性を考慮して、ラウリルアルコール系、トリデシルアルコール系、短鎖アルコール系を用いることが、最も好ましい。

また、リン酸エステル系界面活性剤の具体例としては、プライサーフシリーズ（第一工業製薬（株））の中から、プライサーフＡ２１２Ｃ（ＨＬＢ値９、トリデシルアルコール系）、同Ａ２１０Ｇ（ＨＬＢ値９、オクチルフェノール系）、同Ａ２０７Ｈ（ＨＬＢ値７、ジノニルフェノール系）、同ＡＬ（ＨＬＢ値５、スチレン化フェノール系）、同Ａ２０８Ｂ（ＨＬＢ値６、ラウリルアルコール系）、同Ａ２０８Ｓ（ＨＬＢ値７、合成アルコール系）、同Ａ２０８Ｆ（ＨＬＢ値９、短鎖アルコール系）、同Ａ２１２Ｅ（ＨＬＢ値１０、ノニルフェノール系）、同Ａ２１５Ｃ（ＨＬＢ値１１、トリデシルアルコール系）、同Ａ２１３Ｂ（ＨＬＢ値１２、ラウリルアルコール系）、同Ａ２１９Ｂ（ＨＬＢ値１６、ラウリルアルコール系）等が挙げられる。これ等のリン酸エステル系界面活性剤は、単独又は２種以上混合して使用してもよい。
尚、ＨＬＢは、一般式として、ＨＬＢ＝７＋１１．７ｌｏｇ(Ｍw／Ｍo)、（Ｍw；親水基の分子量、Ｍｏ；親油基の分子量）から求めることができる。

また、リン酸エステル系界面活性剤の含有量は、０．１質量％未満になると所望の書き味が得られず、含有量が５．０質量％を超えるとインキ経時安定性が劣る可能性があるので、インキ組成物全質量に対し０．１〜５．０質量％にすることが好ましい。よりに好ましくは、０．５〜３．０質量％である。

着色剤は、染料、顔料等、特に限定されるものではなく、適宜選択して使用することができる。染料については、直接染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、及び各種造塩タイプ染料等が採用可能である。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられるが、具体的にはカーボンブラック、アニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、アルミ顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、補色顔料等が挙げられる。その他、着色樹脂粒子体として顔料を媒体中に分散させてなる着色体を公知のマイクロカプセル化法などにより樹脂壁膜形成物質からなる殻体に内包又は固溶化させたマイクロカプセル顔料を用いても良い。更に、顔料を透明、半透明の樹脂等で覆った着色樹脂粒子などや、また着色樹脂粒子や無色樹脂粒子を、顔料もしくは染料で着色したもの等も用いることもできる。これらの染料および顔料は、単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。含有量は、インキ組成物全量に対し、１質量％〜２０質量％が好ましい。

また、有機溶剤として、水分の溶解安定性を考慮し、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなどのグリコール類、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタートやその他の高級アルコール等のアルコール類、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、３―メトキシブタノール、３―メトキシー３―メチルブタノール等のグリコールエーテル類などを用いてもよい。これらは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。

なお、有機溶剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．５質量％未満であると、筆跡乾燥性の効果が得られにくく、３０．０質量％を越えると、インキ経時安定性が得られにくいため、０．５質量％〜３０質量％が好ましい。

また、本発明には、インキ粘度調整剤として樹脂を用いてもよい。具体的には、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、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等の水溶性樹脂、キサンタンガム、架橋型アクリル酸重合体、サクシノグリカン、ガーガム、ダイユータンガム等の剪断減粘性付与剤等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。また、樹脂の含有量は、インキ組成物全量に対して、０．１質量％未満だと、所望のインキ粘度が得られにくく、３０質量％を越えると書き出し性能が劣ってしまう可能性があるため、０．１質量％以上、３０質量％以下が好ましい。

その他として、トリエタノールアミン等のｐＨ調整剤、１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン等の防菌剤、尿素、ソルビット等の保湿剤、ベンゾトリアゾール等の防錆剤、エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤を添加することができる。また、分散剤も適宜添加可能で、水溶性樹脂として、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、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等や、樹脂エマルジョンとして、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等を添加することができる。これらは単独又は２種以上組み合わせて使用することができる。

次に実施例を示して本発明を説明する。
実施例１
着色剤（ピグメントブラック７） ６．０質量部
水 ７０．５質量部
水溶性有機溶剤 １５．０質量部
界面活性剤（リン酸エステル系界面活性剤） ２．０質量部
アセチレンアルコール（３-メチル-１-ブチン-３-オール） ０．５質量部
水溶性樹脂（アクリル樹脂） ３．０質量部
トリエタノールアミン ２．０質量部
１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン ０．５質量部
ベンゾトリアゾール ０．５質量部
剪断減粘性付与剤 ０．３質量部

まず、実施例１の水性インキ組成物は、着色剤として顔料であるピグメントブラック７、溶剤として水、顔料分散剤として水溶性樹脂（アクリル樹脂）を採用し、ボールミルで顔料を均一に分散させた顔料分散体を得た。次いで、界面活性剤（リン酸エステル系界面活性剤）、アセチレングリコール（３-メチル-１-ブチン-３-オール）、水溶性有機溶剤、トリエタノールアミン、１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン、ベンゾトリアゾールを所定量正確に秤量し、撹拌機にて５０℃の攪拌温度で撹拌し、黒色のベースインキを得た。

その後、上記作製したベースインキを加温しながら、剪断減粘性付与剤を投入して撹拌機を用いて均一な状態となるまで充分に混合撹拌した後、濾紙を用い濾過を行って、実施例１の水性ボールペン用インキ組成物を得た。

実施例２〜７
表１に示すように各成分を配合に変更した以外は、実施例１と同様な手順で実施例２〜７の水性インキ組成物を得た。表１に測定、評価結果を示す。

比較例１〜６
インキの配合を表２に示す通りとし、表２に測定、評価結果を示す。

試験および評価
実施例１〜７及び比較例１〜６で作製した水性インキ組成物を、インキ収容筒の先端にボール径が φ０．５ｍｍのボールを回転自在に抱持したボールペンチップをチップホルダーに介して具備したインキ収容筒内（ポリプロピレン製）に充填したボールペンを作製し、以下の試験および評価を行った。尚、擦過性試験、書き味の評価は、筆記試験用紙としてＪＩＳ Ｐ３２０１ 筆記用紙Ａを用い、以下のような試験方法で評価を行った。

擦過性試験：紙面上に筆記後、指で擦過し、筆跡乾燥性を観察した。
筆記５秒以内に、筆跡が乾燥したもの ・・・○
筆記５秒以内に、筆跡が乾燥しなかったもの ・・・×

書き味：手書きによる官能試験を行い評価した。
滑らかで良好なものを ・・・◎
やや劣るものを ・・・○
重く劣るものを ・・・×

インキ経時試験：ボールペン用レフィルを５０℃・湿度０％の環境下、３ヶ月間放置後に、レフィル内のインキの状態を顕微鏡観察した。
析出物などが存在しないもの ・・・◎
析出物などが存在したが、実用上問題ないもの ・・・○
析出物などが存在し、カスレや筆記不良などの原因になるもの ・・・×

表１の結果より、実施例１〜７では、擦過性試験、書き味、インキ経時試験ともに良好もしくは、実用上問題のないレベルの性能が得られた。

比較例１、２では、アセチレンアルコールを用いなかったため、筆跡が乾燥するのに５秒以上かかってしまった。

比較例３、４では、環状基を有するアセチレンアルコールを用いたため、インキ経時が悪かった。

比較例５では、炭素数１０を越えるアセチレンアルコールを用いたため、インキ中での溶解性が悪く、インキ経時試験で析出物が原因で、筆記不良となってしまった。

比較例６では、界面活性剤を用いなかったため、書き味が重かった。

さらに、顔料のような粒径の大きいものを添加したインキ組成物では、ボールとチップ本体の間で回転阻害による書き味の劣化の可能性や、ボール径が０．７ｍｍ以下のボールを用いたボールペンは、ボールとボール座の接触面積が小さく、単位面積に掛かる荷重が高くなることによる書き味の劣化の可能性があるので本発明の効果は顕著である。

本発明は水性ボールペン用インキ組成物に関し、さらに詳細としては、少なくとも水、着色剤、界面活性剤、アセチレンアルコールを含有し、前記アセチレンアルコールが炭素数３〜１０であり、環状基を有さない構造であることを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物とすることで、筆跡擦過性、書き味、インキ経時が良好ある水性ボールペン用インキ組成物を提供することができる。そのため、キャップ式、ノック式等、ボールペンとして広く利用することができる。

Claims (3)

1. 少なくとも水、着色剤、界面活性剤、アセチレンアルコールを含有し、前記アセチレンアルコールが、炭素数３〜１０であり、環状基を有さない構造であることを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
2. 前記アセチレンアルコールの含有量が、インキ組成物全質量に対し、０．０１〜５．０質量％含有することを特徴とする請求項１に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
3. 前記界面活性剤が、リン酸エステル 系界面活性剤であることを特徴とする請求項１または２に記載の水性ボールペン用インキ組成物。