JP2014095070A - 水性ボールペン用インク組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも水と着色剤を含有し、剪断速度1〜383s−1(25℃)の少なくとも一部の領域でダイラタント流体特性を有することを特徴とする水性ボールペン用インク組成物。
【選択図】なし
Description
他方、ホウ酸アルカリ金属塩を用いた水性インキ組成物等としては、ペン先部分の超硬合金製ボールについての耐腐食性を改良するために、ケイ酸アルカリ金属塩及び/又はホウ酸アルカリ金属塩を含むことを特徴とする水性インキ組成物とそれを備えた水性ボールペン(例えば、特許文献4参照)が知られている。
また、上記特許文献4の水性インキ組成物におけるホウ酸アルカリ金属塩はボールに当該ホウ酸アルカリ金属塩の薄膜を形成して、ボールやチップホルダーの腐食を妨げるために使用するものであり、本発明とはその目的、課題が相違するものであり、しかも、ダイラタント流体特性を有するインクについては全く記載や認識もないものである。
(1) 少なくとも水と着色剤を含有し、剪断速度1〜383s−1(25℃)の少なくとも一部の領域でダイラタント流体特性を有することを特徴とする水性ボールペン用インク組成物。
(2) 剪断速度383s−1(25℃)の粘度が5〜150mPa・sであることを特徴とする上記(1)記載の水性ボールペン用インク組成物。
(3) ポリビニルアルコール及び/又は多糖類と、ホウ酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする上記(1)又は(2)記載の水性ボールペン用インク組成物。
(4) 上記(1)〜(3)の何れか一つに記載の水性ボールペン用インク組成物を搭載したことを特徴とする水性ボールペン。
従って、本発明において、「剪断速度1〜383s−1(25℃)の少なくとも一部の領域でダイラタント流体特性をもたせる」とは、例えば、30s−1を基準の剪断速度としたとき、30s−1とその1.2倍の36s−1の粘度を比較し、36s−1の粘度の方が30s−1よりも高ければ、「少なくとも一部の領域でダイラタント流体特性を示す」ことをいう。
本発明の水性ボールペン用インク組成物は、少なくとも水と着色剤を含有し、剪断速度1〜383s−1(25℃)の少なくとも一部の領域でダイラタント流体特性を有することを特徴とするものである。
本発明では、図1に示すように、剪断速度1〜383s−1(25℃)の少なくとも一部の領域でダイラタント流体特性を有するものとすることにより、従来の剪断速度が高くなるにつれ、粘度が漸次減少する粘度フローカーブとなる従来のゲルインクよりも書き出し部でもカスレにくく、滑らかな書き味を有し、トメ、ハネ、ハライが明瞭で、美しい文字等となるシャープできれいな描線が筆記できる水性ボールペン用インク組成物が初めて得られることとなる。
ダイラタント流体からある剪断速度を境に疑塑性流体に変化するもの、すなわち、速書筆記をすると、インクにかかる剪断速度は高くなり、383s−1を超えてもダイラタント流体状態を維持しているものは、疑塑性に変化するものと比べると、インクの流出性が若干低下する傾向にある。好ましくは、剪断速度10〜150s−1において、疑塑性流体に変化するものが望ましい。
このように、図1に示す、本発明のダイラタント流体特性を有する特殊なレオロジーカーブを実現させるためには、適切な粘度調整剤(増粘剤)を選定・組み合わせ等することにより行うことができる。
また、上記ケン化度のPVAにおいて、筆記感、着色性を損なうことなく、トメ、ハネ、ハライなど美文字感を高める点から、その重合度(m+n)は、好ましくは、300以上、更に好ましくは、300〜3000、特に好ましくは、300〜2000が望ましい。
具体的に用いることができるPVAとしては、市販の日本合成化学工業社製のG型ゴーセノールシリーズ、K型ゴーセノールシリーズ(日本合成化学工業社製の商品名)、日本酢ビ・ポバール社製のJポバールシリーズ(日本酢ビ・ポバール社製の商品名)、クラレ社製のKURARAYポバールPVAシリーズ(クラレ社製の商品名)等が挙げられる。
これらのケン化度、重合度を有するPVAは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
具体的に用いることができる変性PVAとしては、市販の日本合成化学工業社製のゴーセネックスLシリーズ、ゴーセネックスWOシリーズ(日本合成化学工業社製の商品名)、日本酢ビ・ポバール社製のアニオン変性PVA(Aシリーズ)(日本酢ビ・ポバール社製の商品名)、クラレ社製のエクセバール1713(クラレ社製の商品名)等が挙げられる。また、PVA・アクリル酸・メタクリル酸メチル共重体としては、大同化成工業社製のPOVACOAT(大同化成工業社製の商品名)等が挙げられる。
これらの変性PVAは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
この含有量が0.2%未満では、粘度付与性能が充分でなく、描線の滲み耐性が低下するなどの、一方、8%を越えると、粘度が高すぎてインクの追従性能が低下し、好ましくない。
これらの多糖類は、粘度調整を補う材料として有用であり、その含有量は、水性ボールペン用インク組成物全量に対して、好ましくは、0.03〜1.5%、更に好ましくは、0.05〜0.8%が望ましい。
この含有量が0.03%未満では、粘度付与性能が充分でなく、描線の滲み耐性が低下するなどの、一方、1.5%を越えると、粘度が高すぎてインクの追従性能が低下しやすくなり好ましくない。
好ましくは、インク成分に対する溶解性や汎用性の点から、四ホウ酸ナトリウム、ホウ酸アンモニウム、三酸化二ホウ酸の使用が望ましい。
このホウ酸及びその塩の含有量が0.01質量%未満であると、粘度付与性が充分でなく、一方、1質量%を超えると、インク粘度の経時安定性が低下するなどの不具合を招くことがある。
染料としては、例えば、エオシン、フオキシン、ウォーターイエロー#6−C、アシッドレッド、ウォーターブルー#105、ブリリアントブルーFCF、ニグロシンNB等の酸性染料;ダイレクトブラック154、ダイレクトスカイブルー5B、バイオレットB00B等の直接染料;ローダミン、メチルバイオレット等の塩基性染料などが挙げられる。
これらの色材は、単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
これらの色材の含有量は、水性ボールペン用インク組成物全量に対して、0.1〜40質量%に範囲で適宜調整することが可能である。
これらの水溶性有機溶剤の含有量は、水性ボールペン用インク組成物全量に対して、好ましくは、3〜30質量%とすることが望ましい。
潤滑剤としては、顔料の表面処理剤にも用いられる多価アルコールの脂肪酸エステル、糖の高級脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン高級脂肪酸エステル、アルキル燐酸エステルなどのノニオン系や、リン酸エステル、高級脂肪酸アミドのアルキルスルホン酸塩、アルキルアリルスルホン酸塩などのアニオン系、ポリアルキレングリコールの誘導体やフッ素系界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーンなどが挙げられる。
また、防錆剤としては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ジシクロへキシルアンモニウムナイトライト、サポニン類など、防腐剤もしくは防菌剤としては、フェノール、ナトリウムオマジン、安息香酸ナトリウム、ベンズイミダゾール系化合物などが挙げられる。
pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物、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、ジメチルエタノールアミン、モルホリン、トリエチルアミン等のアミン化合物、アンモニア等が挙げられる。
この粘度が5mPa・s未満であると、滲みが生じやすく、筆記描線が醜くなることがあり、一方、150mPa・sを超えて上回ると、ボールペンの仕様によっては、追従性が低下し、筆記描線がかすれやすくなることがある。
なお、上記粘度の調整は、用いる各インク成分やその各含有量を好適に組み合わせることにより、調整することができる。
用いることができる水性ボールペンは、上記組成となる水性ボールペン用インク組成物を搭載したものであり、好ましくは、金属ボール等を回転自在に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挿着したパイプ又はパイプ形状の成形物等からなるインク収容管内に上記特性のインク組成物を充填し、かつ、該インク組成物後端面にインク追従体を配設してなる構成となるものが望ましい。インク追従体としては、インク収容管内に収容された水性ボールペン用インク組成物とは相溶性がなく、かつ、該水性ボールペン用インク組成物に対して比重が小さい物質、例えば、ポリブテン、シリコーンオイル、鉱油等が挙げられる。
なお、ボールペンの構造は、特に限定されず、例えば、軸筒自体をインク収容体として該軸筒内に上記構成の水性ボールペン用インク組成物を充填したコレクター構造(インキ保持機構)を備えた直液式のボールペンであってもよいものである。
すなわち、本発明の水性ボールペン用インク組成物では、図1に示すように、剪断速度1〜383s−1(25℃)の少なくとも一部の領域でダイラタント流体特性を有することにより、従来の剪断速度が高くなるにつれ、粘度が漸次減少する粘度フローカーブとなる従来のゲルインクよりも書き出し部でもカスレにくくなり、滑らかな書き味を有するものとなると共に、トメ、ハネ、ハライ部分での筆記速度や筆記圧が変動する範囲において、好適なインク流動特性を発現するためと推測される。
本発明の水性ボールペン用インク組成物は、本発明の効果を発揮せしめる持続効果が極めて優れており、しかも、その効果の発現期間・持続時間も長く、更に水溶性であるために経時的な安定性にも優れたものとなる。
下記表1に示す配合処方にしたがって、常法により各水性ボールペン用インク組成物を調製した。
得られた各水性ボールペン用インク組成物(全量100質量%)について、下記測定方法により、剪断速度1〜383s−1(25℃)におけるインク粘度を測定した。
また、得られた各水性ボールペン用インク組成物(全量100質量%)について、下記方法により水性ボールペンを作製し、下記各評価方法により、トメ、ハネ、ハライ、初筆性能及び描線の滲みとカスレについて評価した。
下記表1に実施例1〜10及び比較例1〜5の配合処方とその各評価結果を示し、下記表2に、剪断速度1〜383s−1(25℃)におけるインク粘度値を示す。また、図2及び図3に、表2に基づく実施例1〜10及び比較例1〜5の剪断速度1〜383s−1(25℃)におけるインク粘度の各特性図(粘度フローカーブ:実施例、比較例)を示す。
E型回転粘度計〔VISCOMETER RE215(東機産業社製)〕を用いて、コーン:1°34’*R24、測定モード:スロープ測定、スタート回転速度:0rpm、トップ回転速度:100rpm(383s−1)、上昇時間設定:56sec、測定温度:25℃で各剪断速度のインク粘度(mPa・s)を測定した。
ボールペン〔三菱鉛筆株式会社製、商品名:シグノUM−100〕の軸を使用し、内径4.0mm、長さ113mmの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0.7mm)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各インクを充填し、インク後端にポリブテンからなるインク追従体を装填し、水性ボールペンを作製した。
上記で作製した各水性ボールペンを用いて筆記試験用紙にフリーハンドで「永」の字を筆記し、1画目の点の滲み、ボテの状態を目視で、下記評価基準で評価した。
評価基準:
○:滲み、ボテがほとんどなし。
△:滲み、またはボテが若干ある。
×:滲みやボテがひどく、描線が醜い。
上記で作製した各水性ボールペンを用いて筆記試験用紙にフリーハンドで「永」の字を筆記し、2画目の終筆部のハネの状態を目視で、下記評価基準で評価した。
評価基準:
○:終筆部の描線が非常に細く、カスレもなく、きれいな描線が表現できている。
△:描線が多少カスレており、描線濃度がうすい。
×:描線が酷くカスレており、描線が醜い。
上記で作製した各水性ボールペンを用いて筆記試験用紙にフリーハンドで「永」の字を筆記し、5画目の品位を目視で、下記評価基準で評価した。
評価基準:
○:描線の割れが全くなく、きれいな描線が表現できている。
△:描線の割れが多少あり、描線濃度がうすい。
×:描線の割れがあり、描線が醜い。
上記で作製した各水性ボールペンを用いて筆記試験用紙にフリーハンドで「永」の字を筆記し、1画目の点のインク出性能の状態を目視で、下記評価基準で評価した。
評価基準:
○:カスレがほとんどなく、きれいに点がうてる。
△:カスレが若干あり、描線がうすい。
×:カスレがひどく、点がほとんど判読できない。
上記で作製した各水性ボールペンを用いて筆記試験用紙にフリーハンドで「永」の字を筆記し、2画目の終筆部のハネの状態を目視で、下記評価基準で評価した。
評価基準:
○:終筆部の描線が非常に細く、カスレも滲みもなく、きれいな描線が表現できている。
△:描線が多少カスレており、描線濃度がうすい。もしくは、若干の滲みが認められる。
×:描線が酷くカスレている若しくは滲みが大きく、描線が醜い。
*1:カーボンブラックMA−100(三菱化学社製)
*2:JONCRYL 61J(BASF JAPAN社製)
*3:G型ゴーセノール GL−05(日本合成化学工業社製)、ケン化度86.5〜89.0mol%、重合度500
*4:Jポバール JF−05(日本酢ビ・ポバール社製)、ケン化度98〜99mol%、重合度500
*5:Jポバール JF−17(日本酢ビ・ポバール社製)、ケン化度98〜99mol%、重合度1700
*6:プライマルTT−935(ローム・アンド・ハース・ジャパン社製)
*7:プライマルTT−615(ローム・アンド・ハース・ジャパン社製)
*8:ジャガーHP(三晶社製)
*9:スピノガム(扶桑化学工業社製)
*10:リン酸エステル RS−610(東邦化学工業社製)
*11:ベストサイド600(日本曹達社製)
表2を考察すると、実施例1〜10において、実施例1では、剪断速度(ずり速度)68(s−1)で粘度182mPa・sの極大値(ピーク値)を有している〔この表記を「ピーク粘度値182mPa・s、68(s−1)」とする〕。以下、実施例2〜10を上記表記でみると、実施例2では「ピーク粘度値93mPa・s、137〜150(s−1)」、実施例3では「ピーク粘度値206mPa・s、61(s−1)」、実施例4では「ピーク粘度値157mPa・s、96(s−1)」、実施例5では「ピーク粘度値163mPa・s、20(s−1)」、実施例6では「ピーク粘度値406mPa・s、27(s−1)」、実施例7では「ピーク粘度値237mPa・s、20(s−1)」、実施例8では「ピーク粘度値220mPa・s、27(s−1)」、実施例9では「ピーク粘度値151mPa・s、82(s−1)」、実施例10では「ピーク粘度値385mPa・s、34(s−1)」を有しており、これを境にして疑塑性流体に変化するものとなっている。また、剪断速度383s−1(25℃)の粘度も5〜150mPa・sの好ましい範囲となるものである。
これに対して、比較例1〜5では、表2及び該表2をグラフ化した図3の特性図(粘度フローカーブ:比較例)に示すように、ピーク粘度値を有することなく、剪断速度が高くなるにつれ、粘度が漸次減少する粘度フローカーブ(従来のゲルインク等)となるものである。
上記表1及び表2、並びに、図1〜図3の結果等を綜合的に考察すると、本発明をサポートする実施例1〜10の水性ボールペン用インク組成物では、表2及び該表2をグラフ化した図2の特性図(粘度フローカーブ:実施例)に示すように、剪断速度1〜383s−1(25℃)の少なくとも一部の領域でダイラタント流体特性を有することにより、従来の剪断速度が高くなるにつれ、粘度が漸次減少する比較例1〜5の粘度フローカーブ(図3)となるインクよりも書き出し部でもカスレにくく、滑らかな書き味を有し、トメ、ハネ、ハライが明瞭で、美しい文字等となるシャープできれいな描線が筆記できる水性ボールペン用インク組成物が初めて得られることが判った。
Claims (4)
- 少なくとも水と着色剤を含有し、剪断速度1〜383s−1(25℃)の少なくとも一部の領域でダイラタント流体特性を有することを特徴とする水性ボールペン用インク組成物。
- 剪断速度383s−1(25℃)の粘度が5〜150mPa・sであることを特徴とする請求項1記載の水性ボールペン用インク組成物。
- ポリビニルアルコール及び/又は多糖類と、ホウ酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種とを含有することを特徴とする請求項1又は2記載の水性ボールペン用インク組成物。
- 請求項1〜3の何れか一つに記載の水性ボールペン用インク組成物を搭載したことを特徴とする水性ボールペン。
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