JP2014167052A - インキ組成物及びマーキングペン - Google Patents
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Abstract
【課題】 非浸透面上に筆記した際の筆記線のはじきを低減し、水で濡れた布等による筆記線の消去性に優れた、インキ組成物、及びそれを用いたマーキングペンを提供することを目的とする。
【解決手段】 フッ素系界面活性剤、ショ糖脂肪酸エステル又は（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂、顔料、及び水を含有するインキ組成物。
【選択図】 図１
【解決手段】 フッ素系界面活性剤、ショ糖脂肪酸エステル又は（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂、顔料、及び水を含有するインキ組成物。
【選択図】 図１
Description
本発明はインキ組成物及びマーキングペンに関する。
従来より、水で濡れたティッシュ又は布等で擦ることにより、非浸透面上の筆記線を消去できるマーキングペンが知られている（特許文献１〜３）。
しかしながら、特許文献１に記載されている水消去性油性インキは浸透性が高く、表面に微細な傷を有する非浸透面上に筆記した際の筆記線の消去が困難であった。
また、特許文献２及び３に記載されている水消去性水性インキ組成物では、非浸透面、特に皮脂が付着した非浸透面に筆記した際の筆記線が、非浸透面上ではじかれて、筆跡が途切れるという問題があった。
一方、水性インキ組成物に界面活性剤を添加することにより、水性インキ組成物の表面張力を低下させ、非浸透面上の筆記線のはじきを低減させることができる。特に、皮脂が付着した非浸透面上の筆記線のはじきを低減するためには、水性インキ組成物の表面張力をより低下させることが可能な界面活性剤が用いられる。組成物の表面張力を大きく低下させることが可能な界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤が挙げられるが、フッ素系界面活性剤のほとんどは、水への溶解性が極めて小さく、０．１ｇ／１００ｇ・Ｈ２Ｏ程度である。このため、水性インキ組成物に不溶のフッ素系界面活性剤が時間の経過とともに沈降し、非浸透面上の筆記線のはじきが悪化することがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、非浸透面上に筆記した際の筆記線のはじきを低減し、水で濡れた布等による筆記線の消去性に優れた、インキ組成物、及びそれを用いたマーキングペンを提供することを目的とする。
本発明は、フッ素系界面活性剤、ショ糖脂肪酸エステル又は（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂、顔料、及び水を含有するインキ組成物を提供する。
本発明のインキ組成物によれば、非浸透面上に筆記した際の筆記線のはじきを低減し、水で濡れた布等による筆記線の消去性に優れたマーキングペンを得ることができる。
上記フッ素系界面活性剤の含有量は、インキ組成物全量を基準として、１質量％以上であることが好ましい。
また、上記フッ素系界面活性剤は、当該フッ素系界面活性剤の０．１質量％水溶液の表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下を示すものであることが好ましい。
フッ素系界面活性剤の含有量、及び上記水溶液の表面張力が上記範囲にあることにより、筆記線のはじきをより低減することができる傾向がある。
本発明はまた、繊維芯又はプラスチック芯からなるペン先と、インキ収容部とを備え、上記インキ組成物が上記インキ収容部に収容されている、マーキングペンを提供する。
本発明によれば、非浸透面上に筆記した際の筆記線のはじきを低減し、水で濡れた布等による筆記線の消去性に優れた、インキ組成物、及びそれを用いたマーキングペンを提供することができる。
以下、必要に応じて図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
（インキ組成物）
本実施形態のインキ組成物は、フッ素系界面活性剤、ショ糖脂肪酸エステル又は（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂、顔料、及び水を含有する。
本実施形態のインキ組成物は、フッ素系界面活性剤、ショ糖脂肪酸エステル又は（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂、顔料、及び水を含有する。
フッ素系界面活性剤はフッ素原子を含有する界面活性剤である。フッ素系界面活性剤は、水素原子の少なくとも一部がフッ素原子で置換されたフッ化アルキル基と、親水基とを有していることが好ましい。上記フッ化アルキル基の炭素数は、１〜２５であることが好ましく、４〜２０であることがより好ましい。上記フッ化アルキル基は、水素原子の一部がフッ素原子で置換されたものであってもよく、水素原子の全部がフッ素原子で置換されたものであってもよい。上記親水基としては、スルホン酸塩、硫酸エステル、リン酸エステル、カルボン酸塩、及び（ポリ）エチレンオキシド等の基が挙げられる。親水基は（ポリ）エチレンオキシド又はカルボン酸塩であることが好ましい。親水基として（ポリ）エチレンオキシド又はカルボン酸塩を有するフッ素系界面活性剤を含有するインキ組成物から得られる筆記線は、特に、皮脂等が付着した非浸透面上であってもはじきが少ない傾向がある。
フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を含有しない界面活性剤と比べて、水等の表面張力をより低下させることができる傾向がある。たとえば、本実施形態で用いられるフッ素系界面活性剤は、０．１質量％水溶液の表面張力が３０ｍＮ／ｍ以下を示すものであることが好ましく、２５ｍＮ／ｍ以下を示すものであることがより好ましく、２０ｍＮ／ｍ以下を示すものであることがさらに好ましい。なお、上記水溶液の表面張力の下限値は特に制限されず、１３ｍＮ／ｍであることが好ましく、１５ｍＮ／ｍであることがより好ましい。フッ素系界面活性剤の０．１質量％水溶液の表面張力が上記範囲内にあることにより、得られる筆記線のはじきをさらに低減することができる傾向がある。なお、上記表面張力は、気温２５±５℃、湿度６０±２０％ＲＨにおいて、表面張力計（商品名：ＣＢＶＰ−Ｚ、協和界面科学株式会社製）を用いて測定したものである。
フッ素系界面活性剤の含有量は、インキ組成物全量を基準として、０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましい。また、フッ素系界面活性剤の含有量は、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。フッ素系界面活性剤の含有量が０．５質量％以上であるとき、筆記線のはじきを抑制できる傾向がある。フッ素系界面活性剤の含有量が１０質量％以下であるとき、インキ組成物中に不溶物が生じにくい傾向がある。
ショ糖脂肪酸エステルは、下記一般式（１）で表すことができる。
式（１）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水酸基又はカルボン酸エステル基であり、水酸基であることが好ましい。また、Ｒ３はカルボン酸エステル基である。Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のカルボン酸エステル基はそれぞれ独立に−ＯＣＯＣｎＨ２ｎ＋１で表される構造を有し、ｎは１２〜２２の整数であり、１２〜１８の整数であることが好ましく、１２〜１６の整数であることがより好ましい。なお、ショ糖脂肪酸エステルは人体に対する影響が極めて少なく、安全である。
式（１）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水酸基又はカルボン酸エステル基であり、水酸基であることが好ましい。また、Ｒ３はカルボン酸エステル基である。Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のカルボン酸エステル基はそれぞれ独立に−ＯＣＯＣｎＨ２ｎ＋１で表される構造を有し、ｎは１２〜２２の整数であり、１２〜１８の整数であることが好ましく、１２〜１６の整数であることがより好ましい。なお、ショ糖脂肪酸エステルは人体に対する影響が極めて少なく、安全である。
本明細書において、Ｒ１及びＲ２がともに水酸基である場合のショ糖脂肪酸エステルをショ糖脂肪酸モノエステルという。また、Ｒ１及びＲ２のいずれか一方が水酸基であり、他方がカルボン酸エステル基である場合のショ糖脂肪酸エステルをショ糖脂肪酸ジエステルという。また、Ｒ１及びＲ２がともにカルボン酸エステル基である場合のショ糖脂肪酸エステルをショ糖脂肪酸トリエステルという。ショ糖脂肪酸モノエステルの含有量は、ショ糖脂肪酸エステル全量に対して、５５〜１００質量％であることが好ましく、７０〜１００質量％であることがより好ましい。ショ糖脂肪酸モノエステルの含有量が上記範囲にあることにより、少量のショ糖脂肪酸エステルでも十分な水消去性を発揮する傾向がある。
ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢ（Hydrophile-Lipophile Balance）値は１０〜２０であることが好ましく、１２〜１９であることがより好ましく、１６〜１９であることがさらに好ましい。ＨＬＢ値が上記範囲にあることにより、少量のショ糖脂肪酸エステルでも十分な水消去性を発揮する傾向がある。
ショ糖脂肪酸エステルの含有量は、インキ組成物全量を基準として、３〜１５質量％であることが好ましく、５〜１０質量％であることがより好ましい。ショ糖脂肪酸エステルの含有量が、３質量％以上であるとき、インキ組成物がたとえば０．５質量％又は１質量％以上の比較的高濃度のフッ素系界面活性剤を含有していたとしても不溶物が生じにくい傾向がある。また、ショ糖脂肪酸エステルの含有量が、１５質量％以下であるとき、インキ組成物の粘度が低く、マーキングペンからのインキ組成物の排出性が維持される傾向がある。
（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂は、（メタ）アクリル酸等（すなわち、アクリル酸若しくはメタクリル酸又はこれらの誘導体）を含む単量体を、たとえば、ラジカル重合することにより得られる樹脂である。（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂は、上記（メタ）アクリル酸等の単独重合体であってもよく、２種類以上の（メタ）アクリル酸等の共重合体であってもよく、上記（メタ）アクリル酸等と、上記（メタ）アクリル酸等とは異なる単量体との共重合体であってもよい。上記（メタ）アクリル酸等とは異なる単量体としては、たとえば、スチレン、ブタジエン及びアクリロニトリル並びにこれらの誘導体等が挙げられる。上記（メタ）アクリル酸等とは異なる単量体はスチレン又はαメチルスチレンであることが好ましい。（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂は、（メタ）アクリル酸等と、（メタ）アクリル酸等とは異なる単量体、たとえばスチレンとの共重合体である場合、（メタ）アクリル酸由来の構成単位及びスチレン由来の構成単位を有する樹脂と称することもできる。
（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の全構成単位中の、（メタ）アクリル酸由来の構成単位の比率は、５モル％以上であることが好ましい。（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の全構成単位中の、（メタ）アクリル酸由来の構成単位の比率が５モル％以上であることにより、インキ組成物がたとえば０．５質量％又は１質量％以上の比較的高濃度のフッ素系界面活性剤を含有していたとしても不溶物が生じにくい傾向がある。
（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の重量平均分子量は、１０００〜２００００であることが好ましく、１７００〜１６０００であることがより好ましい。（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の重量平均分子量が１０００以上であることにより、筆記線が非浸透面に十分に固着する傾向がある。（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の重量平均分子量が２００００以下であるとき、インキ組成物の粘度が低く、マーキングペンからのインキ組成物の排出性が維持される傾向がある。
（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂（固形分）の含有量は、インキ組成物全量を基準として、２．５〜１５質量％であることが好ましい。（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の含有量が、２．５質量％以上であるとき、インキ組成物がたとえば０．５質量％又は１質量％以上の比較的高濃度のフッ素系界面活性剤を含有していたとしても不溶物が生じない傾向がある。また、（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の含有量が、１５質量％以下であるとき、インキ組成物の粘度が低く、マーキングペンからのインキ組成物の排出性が維持される傾向があり、さらに、非浸透面上における筆記線の水消去性と固着性とが両立できる傾向がある。（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の含有量は、インキ組成物の固着性の観点から、インキ組成物全量を基準として、５〜１０質量％であることがより好ましい。
顔料としては、たとえば、カーボンブラック及び金属粉等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系及びキナクドリン系等の有機顔料、並びに蛍光顔料等が挙げられる。顔料の含有量は、インキ組成物全量を基準として、３〜２０質量％であることが好ましく、８〜１５質量％であることがより好ましい。
本実施形態のインキ組成物は、上述の成分の水溶液又は水分散液として、或いは上述の成分とは別に、水を含有する。水の含有量は、インキ組成物全量を基準として、好ましくは５０〜９０質量％であり、より好ましくは６０〜８０質量％である。
本実施形態のインキ組成物は、上述の成分に加えて、防錆剤、ｐＨ調整剤、増粘剤、防腐剤（防黴剤）、潤滑剤、顔料分散剤、及び固着樹脂等の添加剤を含有していてもよい。
本実施形態のインキ組成物は、フッ素系界面活性剤、ショ糖脂肪酸エステル又は（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂、顔料及び水、必要に応じて添加剤を、たとえば、ディゾルバー、ヘンシェルミキサー及びホモミキサーなどの攪拌機を用いて混合することにより得られる。攪拌機の攪拌条件は特に制限されないが、たとえば、ディゾルバー攪拌機を用いて、回転数１００〜１０００ｒｐｍで３０〜１８０分間攪拌することにより、各成分が均一に分散したインキ組成物を得ることができる。
（マーキングペン）
本実施形態のマーキングペンは、繊維芯又はプラスチック芯からなるペン先と、インキ収容部とを備え、上記インキ組成物が上記インキ収容部に収容されている。
本実施形態のマーキングペンは、繊維芯又はプラスチック芯からなるペン先と、インキ収容部とを備え、上記インキ組成物が上記インキ収容部に収容されている。
図１は本発明の一実施形態に係るマーキングペンの断面図である。図１のマーキングペン１０は中綿式であるが、本実施形態のマーキングペンは直液式であってもよい。また、図１のマーキングペン１０は本実施形態のマーキングペンは、その両端にペン先を備えるが、一端のみにペン先を備えていてもよい。図１のマーキングペン１０は、インキ収容部１、ペン先２ａ，２ｂ、軸体３、中綿４及びキャップ５ａ，５ｂを備える。マーキングペン１０においては、軸体３内部の空隙がインキ収容部１となっており、このインキ収容部１に本実施形態のインキ組成物を含む中綿４が収容される。なお、軸体３とは別に、軸体３内部に円筒状の中軸を設け、その中軸内部の空隙をインキ収容部１としてもよい。
ペン先２ａ，２ｂは、一般的なマーキングペンのペン先であり、インキ組成物を供給できるような繊維芯又はプラスチック芯で形成されている。マーキングペン１０において、ペン先２ａ，２ｂの先端形状は、砲弾形状となっている。なお、マーキングペン１０において、ペン先２ａ，２ｂの先端形状は砲弾形状に限定されず、チゼル形状、筆ペン形状等であってもよい。
また、キャップ５ａ，５ｂはそれぞれ、ペン先３ａ，３ｂを覆うように配置される。
本実施形態のマーキングペンはガラス板、樹脂板及び金属板等の非浸透面上への筆記のために好適に使用される。本実施形態のマーキングペンによる筆記線は、皮脂の付着した非浸透面上でのはじきが少なく、微細な傷を有する非浸透面上での水消去性に優れる。
本発明に係るインキ組成物は、筆記用具、マーキング用具、及びインキジェット等の印字用具に適用され、特にマーキングペンに好適に適用される。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
［インキ組成物の調製］
（実施例１〜４及び比較例１〜５）
下記表１に記載される各材料を混合し、実施例１〜４及び比較例１〜５のインキ組成物を得た。表中の数値の単位は、特に断りのない場合は、質量部である。
（実施例１〜４及び比較例１〜５）
下記表１に記載される各材料を混合し、実施例１〜４及び比較例１〜５のインキ組成物を得た。表中の数値の単位は、特に断りのない場合は、質量部である。
表１に記載される材料の名称の詳細は以下のとおりである。
メガファックＦ−４４４（フッ素系界面活性剤、ＤＩＣ株式会社製、０．１質量％水溶液の表面張力１６．８ｍＮ／ｍ）
ラピゾールＡ−８０（アニオン系界面活性剤、日油株式会社製）
シュガーエステルＬ１６９５（ショ糖脂肪酸エステル、三菱化学フーズ株式会社製、ＨＬＢ値１６）
ジョンクリルＪＤＸ−６５００（（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の水溶液（固形分２９．５質量％）、ＢＡＳＦジャパン株式会社製）
ジョンクリル５７Ｊ（（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の水溶液（固形分３７．０質量％）、ＢＡＳＦジャパン株式会社製）
カーボンブラック界面活性剤分散体（カーボンブラック２５質量％、界面活性剤８質量％、ジエチレングリコール８質量％、水５９質量％）
メガファックＦ−４４４（フッ素系界面活性剤、ＤＩＣ株式会社製、０．１質量％水溶液の表面張力１６．８ｍＮ／ｍ）
ラピゾールＡ−８０（アニオン系界面活性剤、日油株式会社製）
シュガーエステルＬ１６９５（ショ糖脂肪酸エステル、三菱化学フーズ株式会社製、ＨＬＢ値１６）
ジョンクリルＪＤＸ−６５００（（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の水溶液（固形分２９．５質量％）、ＢＡＳＦジャパン株式会社製）
ジョンクリル５７Ｊ（（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂の水溶液（固形分３７．０質量％）、ＢＡＳＦジャパン株式会社製）
カーボンブラック界面活性剤分散体（カーボンブラック２５質量％、界面活性剤８質量％、ジエチレングリコール８質量％、水５９質量％）
［インキ組成物の評価］
図１に示した構造を有するマーキングペンのインキ収容部に、実施例１〜４及び比較例１〜５で得られた各インキ組成物を中綿式マーキングペンに充填し、ペン先にインキ組成物を染み込ませた。ペン先には砲弾形状のポリエステル繊維芯を用いた。得られたインキ組成物及びマーキングペンを用いて、後述の評価を行った。評価結果を表１に示す。
図１に示した構造を有するマーキングペンのインキ収容部に、実施例１〜４及び比較例１〜５で得られた各インキ組成物を中綿式マーキングペンに充填し、ペン先にインキ組成物を染み込ませた。ペン先には砲弾形状のポリエステル繊維芯を用いた。得られたインキ組成物及びマーキングペンを用いて、後述の評価を行った。評価結果を表１に示す。
（試験１：不溶物の有無）
実施例１〜４及び比較例１〜５で得られたインキ組成物の気温２５±５℃、湿度６０±２０％ＲＨでの不溶物の有無を、目視にて確認した。
実施例１〜４及び比較例１〜５で得られたインキ組成物の気温２５±５℃、湿度６０±２０％ＲＨでの不溶物の有無を、目視にて確認した。
（試験２：消去性Ａ）
実施例１〜４及び比較例１〜５のインキ組成物を充填したマーキングペンを用いて、ガラス板へ筆記し、気温２５±５℃、湿度６０±２０％ＲＨで１週間放置した後、筆記線を乾燥した市販のティッシュで擦り、筆記線が完全に消去するまでの擦った回数を数えた。
実施例１〜４及び比較例１〜５のインキ組成物を充填したマーキングペンを用いて、ガラス板へ筆記し、気温２５±５℃、湿度６０±２０％ＲＨで１週間放置した後、筆記線を乾燥した市販のティッシュで擦り、筆記線が完全に消去するまでの擦った回数を数えた。
（試験３：消去性Ｂ）
実施例１〜４及び比較例１〜５のインキ組成物を充填したマーキングペンを用いて、ガラス板へ筆記し、気温２５±５℃、湿度６０±２０％ＲＨで１週間放置した後、筆記線を濡れたティッシュで擦り、筆記線が完全に消去するまでの擦った回数を数えた。
実施例１〜４及び比較例１〜５のインキ組成物を充填したマーキングペンを用いて、ガラス板へ筆記し、気温２５±５℃、湿度６０±２０％ＲＨで１週間放置した後、筆記線を濡れたティッシュで擦り、筆記線が完全に消去するまでの擦った回数を数えた。
（試験４：はじきの有無）
実施例１〜４及び比較例１〜５のインキ組成物を充填したマーキングペンを用いて、人口皮脂を付着させたガラス板へ筆記し、筆記線のはじきの有無を目視にて確認した。
実施例１〜４及び比較例１〜５のインキ組成物を充填したマーキングペンを用いて、人口皮脂を付着させたガラス板へ筆記し、筆記線のはじきの有無を目視にて確認した。
なお、上記人口皮脂の組成は、ヤシ油４０質量％、コレステロール１０質量％、スクアレン１５質量％、及びオレイン酸３５質量％である。
フッ素系界面活性剤を特定量以上含むインキ組成物において、ショ糖脂肪酸エステル及び（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂のいずれも含まない比較例１のインキ組成物には不溶物が確認された。
また、フッ素系界面活性剤を含まない比較例２〜５のインキ組成物では、不溶物は確認されなかったものの、いずれのインキ組成物においても筆記線のはじきが確認された。
一方、フッ素系界面活性剤とショ糖脂肪酸エステル又は（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂とを含む実施例１〜４のインキ組成物には不溶物がなく、かつ、上記インキ組成物を充填したマーキングペンにより、皮脂が付着した非浸透面上にもはじきなく筆記することができた。また、上記筆記線は、乾燥したティッシュによる消去が困難であり、水に濡らしたティッシュにより容易に消去できることが確認された。
１・・・インキ収容部、２ａ，２ｂ・・・ペン先、３・・・軸体、４・・・中綿（インキ組成物）、５ａ，５ｂ・・・キャップ、１０・・・マーキングペン。
Claims (4)
- フッ素系界面活性剤、ショ糖脂肪酸エステル又は（メタ）アクリル酸由来の構成単位を有する樹脂、顔料、及び水を含有するインキ組成物。
- 前記フッ素系界面活性剤の含有量は、インキ組成物全量を基準として、１質量％以上である、請求項１に記載のインキ組成物。
- 前記フッ素系界面活性剤は、当該フッ素系界面活性剤の０．１質量％水溶液の表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下を示すものである、請求項１又は２に記載のインキ組成物。
- 繊維芯又はプラスチック芯からなるペン先と、インキ収容部とを備え、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインキ組成物が前記インキ収容部に収容されている、マーキングペン。
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