JP2015174993A - Aqueous ink composition for writing instrument - Google Patents

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西島 千裕
Chihiro Nishijima
千裕 西島
範子 坂根
Noriko Sakane
範子 坂根
竹内 容治
Yoji Takeuchi
容治 竹内
有亮 中田
Yusuke Nakata
有亮 中田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous ink composition for writing instruments which suppresses nonuniformity (vertical differences in viscosity) of the viscosity distribution with time of the aqueous ink composition containing oxycellulose to achieve excellent viscosity distribution stability with time.SOLUTION: An aqueous ink composition for writing instruments contains 0.05-1.5 mass% of oxycellulose and 0.005-5 mass% of carboxymethyl cellulose of a degree of etherification of smaller than 0.8 or its salt.

Description

本発明は、酸化セルロースを含有した筆記具用水性インク組成物に関する。   The present invention relates to an aqueous ink composition for a writing instrument containing oxidized cellulose.

従来より、筆記具用インク組成物に用いられる剪断減粘性を示す増粘剤としては、天然系、天然物を化学修飾した半合成系、石油化学原料から化学合成される合成系のものが知られている。   Conventionally, as a thickening agent exhibiting shear thinning used in ink compositions for writing instruments, natural systems, semi-synthetic systems obtained by chemically modifying natural products, and synthetic systems chemically synthesized from petrochemical raw materials are known. ing.

これらの中でセルロース由来の天然系増粘剤としては、セルロースそのものを物理的に微細に加工したもので知られており、粉末セルロース、発酵セルロース(バクテリアセルロース)、酸化セルロースなどが知られている。
これらのセルロースを利用した水性インキ組成物としては、例えば、1)エーテル化度1.5以上のカルボキシルメチルセルロース(CMC)のアルカリ金属塩又はアンモニウム塩を含有することを特徴とする水性インキ組成物(例えば、特許文献1参照)、2)少なくとも水、着色剤、発酵セルロースからなることを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物(例えば、特許文献1参照)、3)特定物性となる酸化セルロース(セルロース繊維)と、着色剤及び隠蔽剤の少なくとも一つと、水とを含有することを特徴とする水性インク組成物(例えば、特許文献2参照)などが知られている。
Among these, natural thickeners derived from cellulose are known as those obtained by physically finely processing cellulose itself, and powdered cellulose, fermented cellulose (bacterial cellulose), oxidized cellulose and the like are known. .
Examples of the water-based ink composition using these celluloses include: 1) an aqueous ink composition containing an alkali metal salt or ammonium salt of carboxymethyl cellulose (CMC) having a degree of etherification of 1.5 or more ( For example, refer to Patent Document 1) 2) Water-based ballpoint pen ink composition comprising at least water, a colorant, and fermented cellulose (for example, refer to Patent Document 1), 3) Oxidized cellulose (cellulose) having specific physical properties A water-based ink composition (for example, see Patent Document 2) characterized by containing a fiber), at least one of a colorant and a masking agent, and water is known.

しかしながら、上記特許文献1のCMCのアルカリ金属塩又はアンモニウム塩は、粘性が高く、顔料などの経時的な分散安定性を良好とするものでなかった。また、上記特許文献2の水性ボールペン用インキ組成物における発酵セルロースは、繊細な繊維性粒子からなるものであり、チップ先端に柔らかい樹脂皮膜(セルロース繊維の皮膜)を形成せしめることによりドライアップ性能を向上させるものであり、インキ粘度の調整などは、従来の剪断減粘性付与剤(キサンタンガム等)を併用するものであり、顔料などの経時的な分散安定性を向上させるものでなかった。
上記特許文献3の酸化セルロースを含有する水性インク組成物は、従来の増粘・ゲル化剤よりも優れたものであり、気温や着色剤、隠蔽剤の特性等に左右されず、着色剤や隠蔽剤の分散性に優れ、保存時の沈降分離が防止されたものであるが、経時的には粘度分布の不均一性(粘度の上下差)が発生しやすい性質を有しており、未だ十分な経時的な粘度分布安定性、ひいては経時的な分散安定性を達成できない点に課題があるのが現状である。
However, the alkali metal salt or ammonium salt of CMC of Patent Document 1 has a high viscosity and does not improve the dispersion stability over time of pigments and the like. In addition, the fermented cellulose in the aqueous ballpoint pen ink composition of Patent Document 2 is composed of delicate fibrous particles, and has a dry-up performance by forming a soft resin film (cellulose fiber film) at the tip of the chip. In order to improve the ink viscosity, a conventional shear thinning agent (such as xanthan gum) is used in combination, and the dispersion stability of pigments and the like over time is not improved.
The water-based ink composition containing oxidized cellulose of Patent Document 3 is superior to conventional thickening / gelling agents, and is not affected by the temperature, colorant, hiding agent characteristics, etc. It has excellent dispersibility of the masking agent and prevents sedimentation separation during storage, but it has the property that non-uniform viscosity distribution (viscosity difference) tends to occur over time. At present, there is a problem in that sufficient viscosity distribution stability over time, and consequently dispersion stability over time, cannot be achieved.

特開昭62−124170号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP-A-62-124170 (Claims, Examples, etc.) 特開2013−91730号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP 2013-91730 A (Claims, Examples, etc.) 特開2013−181167号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP 2013-181167 A (Claims, Examples, etc.)

本発明は、上記従来技術の課題及び現状に鑑み、これを解消しようとするものであり、酸化セルロースを用いた場合の筆記具用水性インク組成物の課題である経時の粘度分布の不均一性(粘度の上下差)を抑制し、経時的な粘度分布安定性に優れた筆記具用水性インク組成物を提供することを目的とする。   The present invention is to solve this problem in view of the above-mentioned problems of the prior art and the current situation, and is a non-uniformity in viscosity distribution over time, which is a problem of aqueous ink compositions for writing instruments when oxidized cellulose is used ( An object of the present invention is to provide a water-based ink composition for a writing instrument that suppresses the difference in the upper and lower viscosity) and is excellent in viscosity distribution stability over time.

本発明者らは、上記従来の課題等に鑑み、鋭意研究を行った結果、酸化セルロースと共に、特定物性のカルボキシメチルセルロースを含有することにより、上記目的の筆記具用水性インク組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。   As a result of intensive studies in view of the above-described conventional problems, the present inventors have found that an aqueous ink composition for a writing instrument can be obtained by containing carboxymethyl cellulose having specific physical properties together with oxidized cellulose. The headline and the present invention have been completed.

すなわち、本発明は、次の(1)〜(3)に存する。
(1) 酸化セルロースを0.05〜1.5質量%及びエーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩を0.005〜5質量%を少なくとも含有することを特徴とする筆記具用水性インク組成物。
(2) 前記酸化セルロースと前記カルボキシメチルセルロース又はその塩の質量比率が1:5〜5:1であることを特徴とする上記(1)に記載の筆記具用水性インク組成物。
(3) 上記(1)又は(2)に記載の筆記具用水性インク組成物を搭載したことを特徴とする筆記具。
That is, the present invention resides in the following (1) to (3).
(1) For writing instruments comprising 0.05 to 1.5% by mass of oxidized cellulose and 0.005 to 5% by mass of carboxymethylcellulose or a salt thereof having a degree of etherification of less than 0.8 A water-based ink composition.
(2) The water-based ink composition for a writing instrument as described in (1) above, wherein a mass ratio of the oxidized cellulose to the carboxymethyl cellulose or a salt thereof is 1: 5 to 5: 1.
(3) A writing instrument comprising the water-based ink composition for a writing instrument described in (1) or (2) above.

本発明によれば、酸化セルロース含有水性インク組成物の課題である経時的な粘度分布の不均一性(粘度の上下差)を抑制して、経時的な粘度分布安定性に優れた筆記具用水性インク組成物が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the aqueous | water-based for writing implements which suppressed the non-uniformity (viscosity difference of a viscosity) with time of the viscosity distribution which is the subject of an oxidized cellulose containing water-based ink composition and was excellent in the viscosity distribution stability with time An ink composition is provided.

以下に、本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明の筆記具用水性インク組成物は、酸化セルロースを0.05〜1.5質量%及びエーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩を0.005〜5質量%を少なくとも含有することを特徴とするものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The aqueous ink composition for a writing instrument of the present invention contains at least 0.05 to 1.5% by mass of oxidized cellulose and 0.005 to 5% by mass of carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8 or a salt thereof. It is characterized by doing.

<酸化セルロース>
本発明に用いる酸化セルロースは、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース〔(C10)n:多数のβグルコース分子がグリコシド結合により直鎖状に重合した天然高分子〕を構成するβグルコースの水酸基(−OH基)の一部がアルデヒド基(−CHO)およびカルボキシル基(−COOH基)の少なくとも一つの官能基で変性したものであれば特に限定されず、例えば、上記βグルコースの少なくともC6位の水酸基(−OH基)を酸化しアルデヒド基(−CHO)およびカルボキシル基(−COOH基)に変性したものが挙げられる。
<Oxidized cellulose>
The oxidized cellulose used in the present invention has cellulose I type crystal structure and constitutes cellulose [(C 6 H 10 O 5 ) n: a natural polymer in which a number of β-glucose molecules are linearly polymerized by glycosidic bonds]. There is no particular limitation as long as a part of the hydroxyl group (—OH group) of β-glucose is modified with at least one functional group of an aldehyde group (—CHO) and a carboxyl group (—COOH group). Examples include those obtained by oxidizing at least the hydroxyl group (—OH group) at the C6 position of glucose to an aldehyde group (—CHO) and a carboxyl group (—COOH group).

本発明に用いる酸化セルロースは、I型結晶構造を有する天然物由来のセルロース固体原料を表面酸化し、ナノサイズにまで微細化した繊維である。一般に、原料となる、天然物由来のセルロースは、ほぼ例外なくミクロフィブリルと呼ばれるナノファイバーが多束化して高次構造を取っているため、そのままでは容易にはナノサイズにまで微細化して分散させることができないものである。本発明の酸化セルロースでは、セルロース繊維の水酸基の一部を酸化しアルデヒド基およびカルボキシル基を導入し、ミクロフィブリル間の強い凝集力の原動となっている表面間の水素結合を弱めて、分散処理し、ナノサイズにまで微細化したものである。   Oxidized cellulose used in the present invention is a fiber obtained by surface-oxidizing a cellulose solid raw material derived from a natural product having an I-type crystal structure and miniaturizing it to nano size. In general, cellulose derived from natural products, which is a raw material, has almost no exception, so that nanofibers called microfibrils are multi-bundled to form a higher order structure. It is something that cannot be done. In the oxidized cellulose of the present invention, a part of the hydroxyl groups of the cellulose fiber is oxidized to introduce aldehyde groups and carboxyl groups, and the hydrogen bonds between the surfaces, which are the driving force of the strong cohesive force between the microfibrils, are weakened, and the dispersion treatment However, it is refined to nano size.

本発明では、上記物性の酸化セルロースと後述する特定のカルボキシメチルセルロース又はその塩を用いることで、本発明の効果を発揮できるものであり、好ましくは、酸化セルロースの数平均繊維径が2〜150nmとなるものが望ましい。
分散安定性の点から、更に好ましくは、数平均繊維径が3〜80nmとなるものが望ましい。この酸化セルロースの数平均繊維径を2nm以上とすることにより、分散媒体としての機能を発揮せしめ、逆に数平均繊維径を150nm以下とすることにより、セルロース繊維そのものの分散安定性を更に向上させることができる。
本発明において、上記数平均繊維径は、例えば、次のようにして測定することができる。すなわち、セルロース繊維に水を加え希釈した試料を分散処理し、親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストして、これを透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、得られた画像から、数平均繊維径を測定算出することができる。
また、上記特定のセルロース繊維を構成するセルロースが、天然物由来のI型結晶構造を有することは、例えば、広角X線回折像測定により得られる回折プロファイルにおいて、2シータ=14〜17°付近と、2シータ=22〜23°付近の2つの位置に典型的なピークを持つことから同定することができる。
In the present invention, the effect of the present invention can be exerted by using the above-mentioned oxidized cellulose having the above physical properties and the specific carboxymethyl cellulose or a salt thereof described later. Preferably, the number average fiber diameter of oxidized cellulose is 2 to 150 nm. Is desirable.
From the viewpoint of dispersion stability, it is more preferable that the number average fiber diameter is 3 to 80 nm. By making the number average fiber diameter of this oxidized cellulose 2 nm or more, the function as a dispersion medium is exhibited, and conversely, by making the number average fiber diameter 150 nm or less, the dispersion stability of the cellulose fiber itself is further improved. be able to.
In the present invention, the number average fiber diameter can be measured, for example, as follows. That is, a sample diluted with water added to cellulose fibers is dispersed, cast onto a carbon film-coated grid that has been subjected to a hydrophilic treatment, and this is observed with a transmission electron microscope (TEM). From the obtained image, The number average fiber diameter can be measured and calculated.
In addition, the cellulose constituting the specific cellulose fiber has a natural product-derived type I crystal structure, for example, in the diffraction profile obtained by wide-angle X-ray diffraction image measurement, 2 theta can be identified from having typical peaks at two positions near 22 to 23 °.

本発明に用いる酸化セルロースの製造は、例えば、天然セルロースを原料とし、水中においてN−オキシル化合物を酸化触媒とし、共酸化剤を作用させることにより該天然セルロースを酸化して反応物繊維を得る酸化反応工程、不純物を除去して水を含浸させた反応物繊維を得る精製工程、および水を含浸させた反応物繊維を溶媒に分散させる分散工程の少なくとも3つの工程により得ることができる。   The production of the oxidized cellulose used in the present invention is, for example, an oxidation process in which natural cellulose is used as a raw material, an N-oxyl compound is used as an oxidation catalyst in water, and the natural cellulose is oxidized by acting a co-oxidant to obtain a reactant fiber. It can be obtained by at least three steps: a reaction step, a purification step for obtaining a reactant fiber impregnated with water by removing impurities, and a dispersion step for dispersing the reactant fiber impregnated with water in a solvent.

上記酸化反応工程では、水中に天然セルロースを分散させた分散液を調製する。ここで、天然セルロースは、植物,動物,バクテリア産生ゲル等のセルロースの生合成系から単離した精製セルロースを意味する。より具体的には、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、コットンリンターやコットンリントのような綿系パルプ、麦わらパルプやバガスパルプ等の非木材系パルプ、BC、ホヤから単離されるセルロース、海草から単離されるセルロ
ースなどを挙げることができるが、これに限定されるものではない。天然セルロースは好ましくは、叩解等の表面積を高める処理を施すと、反応効率を高めることができ、生産性を高めることができる。さらに、天然セルロースとして、単離、精製の後、ネバードライで保存していたものを使用するとミクロフィブリルの集束体が膨潤し易い状態であるため、やはり反応効率を高め、微細化処理後の数平均繊維径を小さくすることができ、好ましい。
反応における天然セルロースの分散媒は水であり、反応水溶液中の天然セルロース濃度は、試薬の十分な拡散が可能な濃度であれば任意であるが、通常、反応水溶液の重量に対して約5%以下である。
In the oxidation reaction step, a dispersion liquid in which natural cellulose is dispersed in water is prepared. Here, natural cellulose means purified cellulose isolated from cellulose biosynthetic systems such as plants, animals, and bacteria-producing gels. More specifically, softwood pulp, hardwood pulp, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp, BC, cellulose isolated from sea squirt, isolated from seaweed The cellulose can be exemplified, but is not limited thereto. Natural cellulose is preferably subjected to a treatment for increasing the surface area such as beating, whereby the reaction efficiency can be increased and the productivity can be increased. Furthermore, when natural cellulose that has been isolated and purified and stored in Never Dry is used, the microfibril bundles are likely to swell. The average fiber diameter can be reduced, which is preferable.
The dispersion medium of natural cellulose in the reaction is water, and the concentration of natural cellulose in the reaction aqueous solution is arbitrary as long as the reagent can sufficiently diffuse, but usually about 5% with respect to the weight of the reaction aqueous solution. It is as follows.

また、セルロースの酸化触媒として使用可能なN−オキシル化合物は数多く報告されている(「Cellulose」Vol.10、2003年、第335〜341ページにおけるI. Shibata及びA. Isogaiによる「TEMPO誘導体を用いたセルロースの触媒酸化:酸化生成物のHPSEC及びNMR分析」と題する記事)が、特にTEMPO(2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル)、4−アセトアミド−TEMPO、4−カルボキシ−TEMPO、及び4−フォスフォノオキシ−TEMPOは水中常温での反応速度において好ましい。これらN−オキシル化合物の添加は触媒量で十分であり、好ましくは0.1〜4mmol/l、さらに好ましくは0.2〜2mmol/lの範囲で反応水溶液に添加する。   Many N-oxyl compounds that can be used as an oxidation catalyst for cellulose have been reported ("Cellulose" Vol. 10, 2003, pages 335 to 341, using "TEMPO derivatives by I. Shibata and A. Isogai"). The article entitled “Catalyzed Oxidation of Cellulose: HPSEC and NMR Analysis of the Oxidation Products”, in particular, TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl), 4-acetamido-TEMPO, 4-Carboxy-TEMPO and 4-phosphonooxy-TEMPO are preferable in the reaction rate at room temperature in water. A catalytic amount is sufficient for the addition of these N-oxyl compounds, preferably 0.1 to 4 mmol / l, more preferably 0.2 to 2 mmol / l.

共酸化剤として、次亜ハロゲン酸またはその塩、亜ハロゲン酸またはその塩、過ハロゲン酸またはその塩、過酸化水素、および過有機酸などが本発明において使用可能であるが、好ましくはアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩、例えば、次亜塩素酸ナトリウムや次亜臭素酸ナトリウムである。次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合、臭化アルカリ金属、たとえば臭化ナトリウムの存在下で反応を進めることが反応速度において好ましい。この臭化アルカリ金属の添加量は、N−オキシル化合物に対して約1〜40倍モル量、好ましくは約10〜20倍モル量である。一般に共酸化剤の添加量は、天然セルロース1gに対して約0.5〜8mmolの範囲で選択することが好ましく、反応は約5〜120分、長くとも240分以内に完了する。
反応水溶液のpHは約8〜11の範囲で維持されることが好ましい。水溶液の温度は約4〜40℃において任意であるが、反応は室温で行うことが可能であり、特に温度の制御は必要としない。
As the co-oxidant, hypohalous acid or a salt thereof, hypohalous acid or a salt thereof, perhalogen acid or a salt thereof, hydrogen peroxide, a perorganic acid, and the like can be used in the present invention. Hypohalites such as sodium hypochlorite and sodium hypobromite. When sodium hypochlorite is used, it is preferable in terms of the reaction rate to advance the reaction in the presence of an alkali metal bromide such as sodium bromide. The addition amount of the alkali metal bromide is about 1 to 40 times mol, preferably about 10 to 20 times mol for the N-oxyl compound. In general, the amount of co-oxidant added is preferably in the range of about 0.5 to 8 mmol with respect to 1 g of natural cellulose, and the reaction is completed within about 5 to 120 minutes and at most 240 minutes.
The pH of the aqueous reaction solution is preferably maintained in the range of about 8-11. The temperature of the aqueous solution is arbitrary at about 4 to 40 ° C., but the reaction can be performed at room temperature, and the temperature is not particularly required to be controlled.

精製工程においては、未反応の次亜塩素酸や各種副生成物等の反応スラリー中に含まれる反応物繊維と水以外の化合物を系外へ除去するが、反応物繊維は通常、この段階ではナノファイバー単位までばらばらに分散しているわけではないため、通常の精製法、すなわち水洗とろ過を繰り返すことで高純度(99質量%以上)の反応物繊維と水の分散体とする。該精製工程における精製方法は遠心脱水を利用する方法(例えば、連続式デカンダー)のように、上述した目的を達成できる装置であればどんな装置を利用しても構わない。
こうして得られる反応物繊維の水分散体は絞った状態で固形分(セルロース)濃度としておよそ10質量%〜50質量%の範囲にある。この後の工程で、ナノファイバーへ分散させる場合は、50質量%よりも高い固形分濃度とすると、分散に極めて高いエネルギーが必要となることから好ましくない。
In the refining process, reactant fibers and compounds other than water contained in the reaction slurry such as unreacted hypochlorous acid and various by-products are removed from the system. Since it is not dispersed evenly to the nanofiber unit, a normal purification method, that is, washing with water and filtration are repeated to obtain a dispersion of high-purity (99% by mass or more) reactant fiber and water. As the purification method in the purification step, any apparatus can be used as long as it can achieve the above-described object, such as a method using centrifugal dehydration (for example, a continuous decanter).
The aqueous dispersion of the reactant fibers thus obtained is in the range of about 10% to 50% by weight as the solid content (cellulose) concentration in the squeezed state. In the subsequent step, when dispersing in nanofibers, a solid content concentration higher than 50% by mass is not preferable because extremely high energy is required for dispersion.

さらに、本発明では、上述した精製工程にて得られる水を含浸した反応物繊維(水分散体)を溶媒中に分散させ分散処理を施すことにより、酸化セルロースの分散体を得ることができ、この分散体を乾燥させて用いる酸化セルロースとすることができる。
ここで、分散媒としての溶媒は通常は水が好ましいが、水以外にも目的に応じて水に可溶するアルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール、グリセリン等)、エーテル類(エチレングリコールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン)やN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド等を使用してもよい。また、これらの混合物も好適に使用できる。さらに、上述した反応物繊維の分散体を溶媒によって希釈、分散する際には、少しずつ溶媒を加えて分散していく、段階的な分散を試みると効率的にナノファイバーレベルの繊維の分散体を得ることができることがある。操作上の問題から、分散工程後の状態は粘性のある分散液あるいはゲル状の状態となるように分散条件を選択することができる。用いる酸化セルロースは、上記酸化セルロースの分散体でもよいものである。
なお、本発明で用いることができる酸化セルロースは、上記製造法などに限定されるものでなく、上記セルロースの水酸基(−OH基)の一部がアルデヒド基(−CHO)およびカルボキシル基(−COOH基)の少なくとも一つの官能基で変性したものであればその製造法は特に限定されるものではない。
Furthermore, in the present invention, a dispersion of oxidized cellulose can be obtained by dispersing the reaction fiber (water dispersion) impregnated with water obtained in the above-described purification step in a solvent and performing a dispersion treatment, It can be set as the oxidized cellulose used by drying this dispersion.
Here, the solvent as the dispersion medium is usually preferably water, but in addition to water, alcohols that are soluble in water depending on the purpose (methanol, ethanol, isopropanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, methyl) Cellosolve, ethyl cellosolve, ethylene glycol, glycerin, etc.), ethers (ethylene glycol dimethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, etc.), ketones (acetone, methyl ethyl ketone), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide Dimethyl sulfoxide or the like may be used. Moreover, these mixtures can also be used conveniently. Furthermore, when diluting and dispersing the dispersion of the above-described reactant fibers with a solvent, the dispersion is gradually added by adding a solvent little by little. You may be able to get Due to operational problems, the dispersion conditions can be selected so that the state after the dispersion step is a viscous dispersion or gel. The oxidized cellulose used may be a dispersion of the above oxidized cellulose.
The oxidized cellulose that can be used in the present invention is not limited to the above-described production method and the like, and a part of the hydroxyl groups (—OH groups) of the cellulose are aldehyde groups (—CHO) and carboxyl groups (—COOH). The production method is not particularly limited as long as it is modified with at least one functional group.

<筆記具用水性インク組成物>
本発明の筆記具用水性インク組成物は、酸化セルロースを0.05〜1.5質量%及びエーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩を0.005〜5質量%を少なくとも含有することを特徴とするものであり、例えば、水性のボールペンなどの筆記具用インク組成物として使用に供される。
本発明において、上記酸化セルロースの含有量(固形分量)は、筆記具用水性インク組成物中(全量)に対して、0.05〜1.5質量%(以下、単に「%」という)、好ましくは、0.1〜1.0%とすることが望ましい。
この酸化セルロースの含有量が0.05%未満では、充分な増粘作用が得られず、顔料などの固形分の経時的な沈降が発生することがあり、一方、1.5%を超えると、粘度が高くなるため、筆記描線の線割れ現象やインクの吐出不良が発生することがあるので好ましくない。
<Water-based ink composition for writing instruments>
The aqueous ink composition for a writing instrument of the present invention contains at least 0.05 to 1.5% by mass of oxidized cellulose and 0.005 to 5% by mass of carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8 or a salt thereof. For example, it is used as an ink composition for writing instruments such as water-based ballpoint pens.
In the present invention, the content (solid content) of the oxidized cellulose is 0.05 to 1.5% by mass (hereinafter simply referred to as “%”), preferably based on the total amount of the aqueous ink composition for writing instruments. Is preferably 0.1 to 1.0%.
If the content of oxidized cellulose is less than 0.05%, sufficient thickening action cannot be obtained, and precipitation of solids such as pigments may occur over time. On the other hand, if the content exceeds 1.5% Since the viscosity is increased, the phenomenon of broken lines in writing lines and ink ejection failure may occur.

本発明で用いるエーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース(CMC)又はその塩は、酸化セルロースを用いた場合のインクの経時的な粘度分布の不均一性(粘度の上下差)を抑制する成分となるものであり、エーテル化度が0.8未満(0<エーテル化度<0.8)であるカルボキシメチルセルロース又はその塩であれば、特に限定されずに、使用することができる。
カルボキシメチルセルロースの塩としては、例えば、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、アンモニウム塩などが挙げられ、コスト面や入手容易性などの点から、カルボキシメチルセルロースナトリウムが好ましい。
Carboxymethylcellulose (CMC) or a salt thereof having a degree of etherification of less than 0.8 used in the present invention suppresses non-uniform viscosity distribution (increase / decrease in viscosity) over time when oxidized cellulose is used. As long as it is carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8 (0 <degree of etherification <0.8) or a salt thereof, it can be used without any particular limitation.
Examples of the salt of carboxymethylcellulose include alkali metal salts such as sodium and potassium, ammonium salts, and the like, and sodium carboxymethylcellulose is preferable from the viewpoint of cost and availability.

本発明において、カルボキシメチルセルロース又はその塩の「エーテル化度」とは、セルロースの無水グルコース単位中に存在する水酸基に対するカルボキシメチル基の置換度をいう。単位中に水酸基が3つ存在するので、理論的にはエーテル化度が「3.0」が可能である。
エーテル化度は、例えば、CMC工業会分析法(灰化法)に従い得ることができる。カルボキシメチルセルロースナトリウム1gを精秤し、磁性ルツボに入れて600℃で灰化し、灰化によって生成した酸化ナトリウムをN/10硫酸でフェノールフタレインを指示薬として滴定し、カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMCNa)1gあたりの滴定量YmLを次式に入れて計算し、求めたエーテル化度を示すことができる。
エーテル化度=(162×Y)/(10,000−80×Y)
なお、本発明では、エーテル化度が0.8以上となるカルボキシメチルセルロース又はその塩の場合は、十分な発明の効果が得られないことがあり、好ましくない。
In the present invention, the “degree of etherification” of carboxymethylcellulose or a salt thereof refers to the degree of substitution of the carboxymethyl group with respect to the hydroxyl group present in the anhydroglucose unit of cellulose. Since there are three hydroxyl groups in the unit, the degree of etherification can theoretically be “3.0”.
The degree of etherification can be obtained, for example, according to a CMC industry association analysis method (ashing method). Weigh precisely 1 g of sodium carboxymethylcellulose, put it in a magnetic crucible, incinerate at 600 ° C., titrate sodium oxide produced by incineration with N / 10 sulfuric acid using phenolphthalein as an indicator, and add 1 g of sodium carboxymethylcellulose (CMCNa). The titration amount of YmL can be calculated by putting it in the following formula, and the obtained degree of etherification can be shown.
Degree of etherification = (162 × Y) / (10,000-80 × Y)
In the present invention, in the case of carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of 0.8 or more or a salt thereof, sufficient effects of the invention may not be obtained, which is not preferable.

用いることができるエーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩としては、市販の日本製紙社製のサンローズF10LC(エーテル化度0.55〜0.65)、同F05MC(エーテル化度0.65〜0.75)、同B3B(エーテル化度0.45〜0.55)、同SLD−FM(CMCNa,エーテル化度0.2〜0.3)などのサンローズシリーズ、第一工業製薬社製のセロゲンPR(エーテル化度0.6〜0.7)、同PL−15(エーテル化度0.45〜0.55)、同F-SH(エーテル化度0.6〜0.7)などのセロゲンシリーズなどから選ばれるものが挙げられ、これらは1種又は2種以上の混合物として用いることができる。
好ましくは、酸化セルロースを用いた場合のインクの経時的な粘度分布の不均一性(粘度の上下差)を更に抑制して、本発明の効果を更に向上させる点から、エーテル化度が
0.75以下となるカルボキシメチルセルロース又はその塩、更に好ましくは、0.7以下となるカルボキシメチルセルロース又はその塩の使用が望ましい。
As carboxymethylcellulose or a salt thereof having a degree of etherification of less than 0.8, commercially available Sunrose F10LC (etherification degree: 0.55 to 0.65), F05MC (etherification) manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd. Degrees 0.65-0.75), B3B (etherification degree 0.45-0.55), SLD-FM (CMCNa, etherification degree 0.2-0.3), etc. Serogen PR (degree of etherification 0.6-0.7), PL-15 (degree of etherification 0.45-0.55), F-SH (degree of etherification 0.6- 0.7) etc., and those selected from the serogen series, and the like can be mentioned, and these can be used as one kind or a mixture of two or more kinds.
Preferably, when the oxidized cellulose is used, the non-uniformity of the viscosity distribution with time (difference in viscosity) is further suppressed to further improve the effect of the present invention. It is desirable to use carboxymethyl cellulose or a salt thereof that is 75 or less, more preferably carboxymethyl cellulose or a salt thereof that is 0.7 or less.

これらのエーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩の含有量は、水性インク組成物全量に対して、0.005〜5%、好ましくは、0.01〜3%とすることが望ましい。
この含有量が0.005%未満であると、本発明の効果の発揮が不十分であり、好ましくなく、一方、5%を超える場合は、レオロジー特性が阻害され、好ましくない。
The content of carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8 or a salt thereof is 0.005 to 5%, preferably 0.01 to 3%, based on the total amount of the aqueous ink composition. Is desirable.
If the content is less than 0.005%, the effects of the present invention are not sufficiently exhibited, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 5%, the rheological properties are impaired, which is not preferable.

本発明において、本発明の効果を更に向上せしめる点から、好ましくは、前記酸化セルロースと前記カルボキシメチルセルロース又はその塩の質量比率を1:5〜5:1とすることが望ましく、更に好ましくは、1:3〜3:1とすることが望ましい。   In the present invention, from the viewpoint of further improving the effects of the present invention, the mass ratio of the oxidized cellulose to the carboxymethyl cellulose or a salt thereof is preferably 1: 5 to 5: 1, and more preferably 1 : 3 to 3: 1 is desirable.

本発明の筆記具用水性インク組成物には、上記酸化セルロース、エーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩の他、少なくとも着色剤、水溶性溶剤が含有される。
用いることができる着色剤としては、顔料及び/又は水溶性染料が挙げられる。顔料の種類については特に制限はなく、従来水性ボールペンなどの筆記具用に慣用されている無機系及び有機系顔料の中から任意のものを使用することができる。
The aqueous ink composition for a writing instrument of the present invention contains at least a colorant and a water-soluble solvent in addition to the above oxidized cellulose, carboxymethylcellulose having a degree of etherification of less than 0.8 or a salt thereof.
Colorants that can be used include pigments and / or water-soluble dyes. There is no restriction | limiting in particular about the kind of pigment, Arbitrary things can be used from the inorganic type and organic type pigment conventionally used for writing instruments, such as a water-based ballpoint pen.

無機系顔料としては、例えば、カーボンブラックや、金属粉等が挙げられる。
また、有機系顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、染料レーキ、ニトロ顔料、ニトロソ顔料などが挙げられる。具体的には、フタロシアニンブルー(C.I.74160)、フタロシアニングリーン(C.I.74260)、ハンザイエロー3G(C.I.11670)、ジスアゾイエローGR(C.I.21100)、パーマネントレッド4R(C.I.12335)、ブリリアントカーミン6B(C.I.15850)、キナクリドンレッド(C.I.46500)などが使用できる。
また、スチレンやアクリル樹脂の粒子から構成されているプラスチックピグメントも使用できる。さらに、粒子内部に空隙のある中空樹脂粒子は白色顔料として、または、発色性、分散性に優れる後述する塩基性染料で染色した樹脂粒子(擬似顔料)等も使用できる。
Examples of inorganic pigments include carbon black and metal powder.
Examples of organic pigments include azo lakes, insoluble azo pigments, chelate azo pigments, phthalocyanine pigments, perylene and perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dye lakes, nitro pigments, and nitroso pigments. Specifically, phthalocyanine blue (C.I. 74160), phthalocyanine green (C.I. 74260), Hansa Yellow 3G (C.I. 11670), disazo yellow GR (C.I. 21100), permanent red 4R (C.I. 12335), brilliant carmine 6B (C.I. 15850), quinacridone red (C.I. 46500), etc. can be used.
Also, a plastic pigment composed of particles of styrene or acrylic resin can be used. Further, the hollow resin particles having voids inside the particles can be used as white pigments, or resin particles (pseudo pigments) dyed with a basic dye described later having excellent color development and dispersibility.

水溶性染料としては、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料のいずれも用いることができる。
直接染料としては、例えば、C.I.ダイレクトブラック17、同19、同22、同32、同38、同51、同71、C.I.ダイレクトエロー4、同26、同44、同50、C.I.ダイレクトレッド1、同4、同23、同31、同37、同39、同75、同80、同81、同83、同225、同226、同227、C.I.ダイレクトブルー1、同15、同71、同86、同106、同119などが挙げられる。
酸性染料としては、例えば、C.I.アシッドブラック1、同2、同24、同26、同31、同52、同107、同109、同110、同119、同154、C.I.アシッドエロー7、同17、同19、同23、同25、同29、同38、同42、同49、同61、同72、同78、同110、同127、同135、同141、同142、C.I.アシッドレッド8、同9、同14、同18、同26、同27、同35、同37、同51、同52、同57、同82、同87、同92、同94、同115、同129、同131、同186、同249、同254、同265、同276、C.I.アシッドバイオレット18、同17、C.I.アシッドブルー1、同7、同9、同22、同23、同25、同40、同41、同43、同62、同78、同83、同90、同93、同103、同112、同113、同158、C.I.アシッドグリーン3、同9、同16、同25、同27などが挙げられる。
食用染料としては、その大部分が直接染料又は酸性染料に含まれるが、含まれないものの一例としては、C.I.フードエロー3が挙げられる。
塩基性染料としては、例えば、C.I.ベーシックエロー1、同2、同21、C.I.ベーシックオレンジ2、同14、同32、C.I.ベーシックレッド1、同2、同9、同14、C.I.ベーシックブラウン12、ベーシックブラック2、同8などが挙げられる。
また、塩基性染料で染色した樹脂粒子としては、アクリロニトリル系共重合体の樹脂粒子を塩基性蛍光染料で染色した蛍光顔料などが挙げられる。具体的な商品名として、シンロイヒカラーSFシリーズ(シンロイヒ株式会社)、NKW及びNKPシリーズ(日本蛍光化学株式会社)などが挙げられる。
As the water-soluble dye, any of direct dyes, acid dyes, food dyes, and basic dyes can be used.
Examples of the direct dye include C.I. I. Direct Black 17, 19, 19, 22, 32, 38, 51, 71, C.I. I. Direct yellow 4, 26, 44, 50, C.I. I. Direct Red 1, 4, 23, 31, 37, 39, 75, 80, 81, 83, 225, 226, 227, C.I. I. Direct Blue 1, 15, 71, 86, 106, 119 and the like.
Examples of the acid dye include C.I. I. Acid Black 1, 2, 24, 26, 31, 31, 52, 107, 109, 110, 119, 154, C.I. I. Acid Yellow 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 61, 72, 78, 110, 127, 135, 141, the same 142, C.I. I. Acid Red 8, 9, 9, 14, 26, 27, 35, 37, 51, 52, 57, 82, 87, 92, 94, 115, 129, 131, 186, 249, 254, 265, 276, C.I. I. Acid Violet 18, 17 and C.I. I. Acid Blue 1, 7, 9, 22, 23, 25, 40, 41, 43, 62, 78, 83, 90, 93, 103, 112, the same 113, 158, C.I. I. Acid Green 3, 9, 16, 25, 27 and the like.
Most of the food dyes are directly contained in the acid dyes or acid dyes. I. Food yellow 3 is mentioned.
Examples of basic dyes include C.I. I. Basic Yellow 1, 2 and 21, C.I. I. Basic Orange 2, 14, 32, C.I. I. Basic Red 1, 2, 9, 9, 14 C.I. I. Basic Brown 12, Basic Black 2, 8 and the like.
Examples of the resin particles dyed with a basic dye include fluorescent pigments obtained by dyeing acrylonitrile copolymer resin particles with a basic fluorescent dye. Specific product names include Sinloi Color SF Series (Sinloihi Co., Ltd.), NKW and NKP Series (Nippon Fluorochemicals Co., Ltd.).

これらの着色剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよく、筆記具用水性インク組成物全量中の含有量は、通常、0.5〜30%、好ましくは、1〜15%の範囲である。
この着色剤の含有量が、0.5%未満では、着色が弱くなったり、筆跡の色相がわからなくなってしまうことがあり、一方、30%を超えて含有した場合に、筆記不良を生じることがあるので好ましくない。
These colorants may be used alone or in combination of two or more, and the content in the total amount of the water-based ink composition for writing instruments is usually 0.5 to 30%, preferably 1 It is in the range of ˜15%.
If the content of this colorant is less than 0.5%, coloring may be weak or the hue of the handwriting may not be known. On the other hand, if it exceeds 30%, writing defects may occur. This is not preferable.

用いることができる水溶性溶剤としては、例えば、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、3−ブチレングリコール、チオジエチレングリコール、グリセリン等のグリコール類や、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メチルエーテル、単独或いは混合して使用することができる。この水溶性溶剤の含有量は、筆記具用水性インク組成物全量中、5〜40%とすることが望ましい。   Examples of the water-soluble solvent that can be used include glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, 3-butylene glycol, thiodiethylene glycol, and glycerin, ethylene glycol monomethyl ether, and diethylene glycol monomethyl ether. These can be used alone or in combination. The content of the water-soluble solvent is preferably 5 to 40% in the total amount of the water-based ink composition for writing instruments.

本発明の筆記具用水性インク組成物には、上記酸化セルロース、エーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩、着色剤、水溶性溶剤の他、残部として溶媒である水(水道水、精製水、蒸留水、イオン交換水、純水等)の他、本発明の効果を損なわない範囲で、分散剤、潤滑剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤もしくは防菌剤などを適宜含有することができる。   The water-based ink composition for a writing instrument of the present invention includes the above oxidized cellulose, carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8 or a salt thereof, a colorant, a water-soluble solvent, and the remaining water (tap water). Purified water, distilled water, ion-exchanged water, pure water, etc.), as long as the effects of the present invention are not impaired, dispersants, lubricants, pH adjusters, rust preventives, antiseptics or antibacterial agents, etc. It can contain suitably.

着色剤として顔料を用いた場合には、分散剤を使用することが好ましい。この分散剤は、顔料表面に吸着して、水との親和性を向上させ、水中に顔料を安定に分散させる作用をするものであり、ノニオン、アニオン界面活性剤や水溶性樹脂が用いられる。好ましくは水溶性高分子が用いられる。
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、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。
When a pigment is used as the colorant, it is preferable to use a dispersant. This dispersant acts on the pigment surface to improve the affinity with water and to stably disperse the pigment in water. Nonionic, anionic surfactants and water-soluble resins are used. A water-soluble polymer is preferably used.
Lubricants include nonionics such as fatty acid esters of polyhydric alcohols, higher fatty acid esters of sugars, polyoxyalkylene higher fatty acid esters, and alkyl phosphates, which are also used in pigment surface treatment agents, and alkyl sulfonic acids of higher fatty acid amides. Examples thereof include salts, anionic compounds such as alkyl allyl sulfonates, polyalkylene glycol derivatives, fluorosurfactants, and polyether-modified silicones.

pH調整剤としては、アンモニア、尿素、モノエタノーアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンや、トリポリリン酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなとの炭酸やリン酸のアルカリ金属塩、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水和物などが挙げられる。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。   Examples of pH adjusters include ammonia, urea, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, sodium tripolyphosphate, sodium carbonate, and alkali metal salts of phosphoric acid and alkali metal hydrates such as sodium hydroxide. Etc. In addition, as rust preventives, benzotriazole, tolyltriazole, dicyclohexylammonium nitrite, saponins, etc., as antiseptics or fungicides, phenol, sodium omadin, sodium benzoate, benzimidazole compounds, etc. Can be mentioned.

本発明の筆記具用水性インク組成物は、上記酸化セルロース、エーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩、着色剤、水溶性溶剤、その他の各成分を筆記具用(ボールペン用、マーキングペン用)インクの用途に応じて適宜組み合わせて、ホモミキサー、ホモジナイザーもしくはディスパー等の攪拌機により攪拌混合することにより、更に必要に応じて、ろ過や遠心分離によってインク組成物中の粗大粒子を除去すること等によって筆記具用水性インク組成物を調製することができる。
水性ボールペン用では、該筆記具用水性インク組成物を、直径が0.18〜2.0mmのボールを備えた水性ボールペン体に充填することにより作製することができる。
用いる水性ボールペン体として、直径が上記範囲のボールを備えたものであれば、特に限定されず、特に、上記水性インク組成物をポリプロピレンチューブのインク収容管に充填し、先端のステンレスチップ(ボールは超鋼合金)を有するリフィールの水性ボールペンに仕上げたものが望ましい。
The water-based ink composition for a writing instrument of the present invention comprises the above oxidized cellulose, carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8 or a salt thereof, a colorant, a water-soluble solvent, and other components for a writing instrument (for ballpoint pens, markings). For pens) Combine as appropriate according to the intended use of the ink, and stir and mix with a stirrer such as a homomixer, homogenizer, or disper to remove coarse particles in the ink composition by filtration or centrifugation as necessary. Thus, an aqueous ink composition for a writing instrument can be prepared.
For an aqueous ballpoint pen, the aqueous ink composition for a writing instrument can be prepared by filling an aqueous ballpoint pen provided with a ball having a diameter of 0.18 to 2.0 mm.
The aqueous ballpoint pen to be used is not particularly limited as long as it has a ball having a diameter in the above-mentioned range. In particular, the water-based ink composition is filled in an ink storage tube of a polypropylene tube, and a tip stainless tip (ball is A refilled water-based ballpoint pen with a super steel alloy) is desirable.

本発明の筆記具用水性インク組成物の製造方法は、他の水性インク組成物の製造方法と比べて特に変わるところはなく製造することができる。
すなわち、本発明の筆記具用水性インク組成物は、上述した酸化セルロース、エーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩を含む各成分をミキサー等、更に、例えば、強力な剪断を加えることができるビーズミル、ホモミキサー、ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、高圧湿式メディアレス微粒化装置等を用いて撹拌条件を好適な条件に設定等して混合攪拌することによって、チキソトロピー性インク(例えば、ゲルインク水性ボールペン用インク)を製造することができる。
また、本発明の筆記具用水性インク組成物のpH(25℃)は、使用性、安全性、インク自身の安定性、インク収容体とのマッチング性の点からpH調整剤などにより5〜10に調整されることが好ましく、更に好ましくは、6〜9.5とすることが望ましい。
The method for producing a water-based ink composition for a writing instrument of the present invention can be produced without any particular change compared to other methods for producing a water-based ink composition.
That is, the water-based ink composition for a writing instrument of the present invention adds each component containing the above-described oxidized cellulose, carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8, or a salt thereof to a mixer or the like, and further, for example, applies strong shearing. A thixotropic ink (for example, by mixing and stirring the stirring conditions to a suitable condition using a bead mill, a homomixer, a homogenizer, a high pressure homogenizer, an ultrasonic homogenizer, a high pressure wet medialess atomizer, etc. Gel ink water-based ballpoint pen ink).
Further, the pH (25 ° C.) of the aqueous ink composition for a writing instrument of the present invention is adjusted to 5 to 10 depending on the pH adjuster or the like from the viewpoints of usability, safety, stability of the ink itself, and matching properties with the ink container. It is preferably adjusted, and more preferably 6 to 9.5.

本発明の筆記具用水性インク組成物は、ボールペンチップ、繊維チップ、フェルトチップ、プラスクチップなどのペン先部を備えたボールペン、マーキングペン等に搭載される。
本発明におけるボールペンとしては、上記組成の筆記具用水性インク組成物をボールペン用インク収容体(リフィール)に収容すると共に、該インク収容体内に収容された水性インク組成物とは相溶性がなく、かつ、該水性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、鉱油等がインク追従体として収容されるものが挙げられる。
なお、ボールペン、マーキングペンの構造は、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筆記具用水性インク組成物を充填したコレクター構造(インク保持機構)を備えた直液式のボールペン、マーキングペンであってもよいものである。
The water-based ink composition for a writing instrument of the present invention is mounted on a ballpoint pen, a marking pen, or the like having a pen tip such as a ballpoint pen tip, a fiber tip, a felt tip, or a plastic tip.
As the ballpoint pen in the present invention, the water-based ink composition for writing instruments having the above composition is accommodated in a ballpoint pen ink container (refill), and is not compatible with the water-based ink composition housed in the ink container. Examples of the ink follower include substances having a small specific gravity with respect to the water-based ink composition, such as polybutene, silicone oil, mineral oil, and the like.
The structure of the ballpoint pen and the marking pen is not particularly limited. For example, a collector structure (ink holding mechanism) in which the shaft tube itself is used as an ink container and the water-based ink composition for a writing instrument having the above configuration is filled in the shaft tube. It may be a direct liquid ballpoint pen or a marking pen provided.

このように構成される本発明の筆記具用水性インク組成物にあっては、用いる酸化セルロースが筆記具用水性インク組成物中に0.05〜1.5%の低粘度であっても高い粘性を示し、かつ、セルロースに固有の高いチキソトロピーインデックスを示すため、筆記具用水性インク組成物の増粘・ゲル化剤として、従来の微細セルロースや、キサンタンガムより少量でレオロジーコントロール効果を発揮すると共に、該酸化セルロースを用いた場合における経時的な粘度分布の不均一性(粘度の上下差)をエーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩をインク組成物中に0.005〜5%含有せしめることにより抑制して、経時的な粘度分布安定性に優れた筆記具用水性インク組成物が得られることとなる。   In the aqueous ink composition for a writing instrument of the present invention configured as described above, even if the oxidized cellulose used has a low viscosity of 0.05 to 1.5% in the aqueous ink composition for a writing instrument, it has a high viscosity. As a thickening and gelling agent for water-based ink compositions for writing instruments, it exhibits a rheology control effect in a smaller amount than conventional fine cellulose and xanthan gum, and also exhibits this oxidation property. Ink composition containing 0.005 to 5% of carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8 or non-uniformity in viscosity distribution over time when cellulose is used The water-based ink composition for a writing instrument, which is suppressed by caking, is excellent in viscosity distribution stability over time.

次に、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記実施例等に限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to the following Example etc.

〔実施例1〜5及び比較例1〜4〕
下記物性となる酸化セルロースを用いて、下記表1に示す配合組成、具体的には、エーテル化度が0.8未満又は0.8以上のカルボキシメチルセルロース又はその塩、着色剤などの配合組成により各筆記具用水性インク組成物の所定量を高圧湿式メディアレス微粒化装置(吉田機械興業社製、ナノヴェイタ)を用いて撹拌条件(剪断力、圧力、撹拌時間)を適宜変動させて湿式法で混合撹拌し、10μmのバッグフィルターで濾過することにより調製した。各筆記具用水性インク組成物の室温(25℃)下のpHをpH測定計(HORIBA社製)で測定したところ、7.9〜8.2の範囲内であった。
[Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4]
Using oxidized cellulose having the following physical properties, the compounding composition shown in Table 1 below, specifically, the compounding composition of carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8 or 0.8 or more, or a salt thereof, a colorant, etc. Mix predetermined amount of water-based ink composition for each writing instrument by high-pressure wet medialess atomizer (Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd., Nanovaita) by changing the stirring conditions (shearing force, pressure, stirring time) as appropriate. It was prepared by stirring and filtering through a 10 μm bag filter. The pH at room temperature (25 ° C.) of each water-based ink composition for writing instruments was measured with a pH meter (manufactured by HORIBA) and found to be in the range of 7.9 to 8.2.

上記実施例1〜5及び比較例1〜4で得られた筆記具用水性インク組成物について、下記方法で粘度値を測定した。
粘度値の測定に際しては、ガラス瓶2.5×2.5×5cm〔インク充填高さ(ガラス瓶内の底部からインクが充填された上面の高さ):4cm〕にて室温下で一ヶ月間保管した後、シリンジを用いてガラス瓶上部付近(インク充填高さ上部より0.5cm付近)のインクをとり、また、上記と同様にガラス瓶下部付近(インク充填高さ底部より0.5cm付近)のインクをとり、EMD型粘度計(東京計器社製)により、25℃における剪断速度38.3−1の粘度値を測定した。なお、本発明において、良好な粘度分布としては、上記条件下では、粘度の上下比(上/下)が0.9〜2の範囲となるものが好ましいものとなる。
これらの結果を下記表1に示す。
About the water-based ink composition for writing instruments obtained in the said Examples 1-5 and Comparative Examples 1-4, the viscosity value was measured with the following method.
When measuring the viscosity value, it is stored for 1 month at room temperature in a glass bottle 2.5 × 2.5 × 5 cm [ink filling height (height of the top surface filled with ink from the bottom in the glass bottle): 4 cm]. After that, use a syringe to remove the ink near the top of the glass bottle (about 0.5 cm from the top of the ink filling height), and in the same way as above, the ink near the bottom of the glass bottle (about 0.5 cm from the bottom of the ink filling height) taken up by the EMD type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.), the viscosity was measured values of shear rate 38.3 -1 at 25 ° C.. In addition, in this invention, as a favorable viscosity distribution, on the said conditions, what has the upper / lower ratio (up / down) of a viscosity in the range of 0.9-2 will become a preferable thing.
These results are shown in Table 1 below.

〔用いた酸化セルロース〕
乾燥重量で2g相当分の未乾燥の亜硫酸漂白針葉樹パルプ(主に1000nmを超える繊維径の繊維から成る)、0.025gのTEMPOおよび0.25gの臭化ナトリウムを水150mlに分散させた後、13重量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1gのパルプに対して次亜塩素酸ナトリウムの量が2.5mmolとなるように次亜塩素酸ナトリウムを加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10.5に保った。pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なし、反応物をガラスフィルターにてろ過した後、十分な量の水による水洗、ろ過を5回繰り返し、固形分量25質量%の水を含浸させた反応物繊維を得た。
次に、該反応物繊維に水を加え、2質量%スラリーとし、回転刃式ミキサーで約5分間の処理を行った。処理に伴って著しくスラリーの粘度が上昇したため、少しずつ水を加えていき固形分濃度が0.15質量%となるまでミキサーによる分散処理を続けた。こうして得られたセルロース濃度が0.15質量%の酸化セルロースの分散体に対して、遠心分離により浮遊物の除去を行った後、水による濃度調製を行ってセルロース濃度が0.1質量%の透明かつやや粘調な酸化セルロースの分散体を得た。この分散体を乾燥させて得られた酸化セルロースを用いた。なお、表1の各実施例等に示した酸化セルロースは、上記で製造したものを各実施例等の固形分濃度で表示したものである。
[Oxidized cellulose used]
After dispersing dry sulphite bleached softwood pulp equivalent to 2 g dry weight (mainly consisting of fibers with a fiber diameter greater than 1000 nm), 0.025 g TEMPO and 0.25 g sodium bromide in 150 ml water, The reaction was started by adding sodium hypochlorite to a 13 wt% sodium hypochlorite aqueous solution so that the amount of sodium hypochlorite was 2.5 mmol per 1 g of pulp. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to keep the pH at 10.5. When the pH no longer changes, the reaction is considered to be complete, the reaction product is filtered through a glass filter, washed with a sufficient amount of water and filtered five times to impregnate 25% by weight of water with a solid content of 25% by mass. Reactant fibers were obtained.
Next, water was added to the reactant fiber to make a 2% by mass slurry, which was then treated with a rotary blade mixer for about 5 minutes. Since the viscosity of the slurry significantly increased with the treatment, water was gradually added and the dispersion treatment with the mixer was continued until the solid content concentration became 0.15% by mass. The dispersion of oxidized cellulose having a cellulose concentration of 0.15% by mass thus obtained was subjected to removal of suspended solids by centrifugation, and then the concentration was adjusted with water to give a cellulose concentration of 0.1% by mass. A transparent and slightly viscous dispersion of oxidized cellulose was obtained. Oxidized cellulose obtained by drying this dispersion was used. In addition, the oxidized cellulose shown to each Example etc. of Table 1 displays what was manufactured above by solid content concentration of each Example etc.

上記で得た酸化セルロースの数平均繊維径は、下記方法により、確認、測定した。
<数平均繊維径>
酸化セルロースの数平均繊維径を、次のようにして測定した。
すなわち、酸化セルロースに水を加え希釈した試料をホモミキサーを用いて12000rpmで15分間分散した後、親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストして、これを透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、得られた画像から、数平均繊維径を測定算出した。その結果、数平均繊維径は約140nmであった。
The number average fiber diameter of the oxidized cellulose obtained above was confirmed and measured by the following method.
<Number average fiber diameter>
The number average fiber diameter of the oxidized cellulose was measured as follows.
That is, a sample diluted with water added to oxidized cellulose was dispersed at 12000 rpm for 15 minutes using a homomixer, then cast on a carbon film-coated grid that had been subjected to a hydrophilic treatment, and this was measured with a transmission electron microscope (TEM). The number average fiber diameter was measured and calculated from the observed and obtained images. As a result, the number average fiber diameter was about 140 nm.

<セルロースI型結晶構造の確認>
用いる酸化セルロースがI型結晶構造を有することの確認を次のようにして行った。
すなわち、広角X線回折像測定により得られた回折プロファイルにおいて、2シータ=14〜17°付近と、2シータ=22〜23°付近の2つの位置に典型的なピークを持つことからI型結晶構造を有することを確認した。
<Confirmation of cellulose I type crystal structure>
It was confirmed as follows that the oxidized cellulose used had an I-type crystal structure.
That is, in the diffraction profile obtained by wide-angle X-ray diffraction image measurement, there are typical peaks at two positions near 2 theta = 14 to 17 ° and 2 theta = 22 to 23 °. It was confirmed to have a structure.

Figure 2015174993
Figure 2015174993

上記表1の結果から明らかなように、本発明となる実施例1〜5の筆記具用水性インク組成物は、満足のいく経時的な粘度分布の均一性が保たれることが判明した。   As is clear from the results in Table 1 above, it was found that the water-based ink compositions for writing instruments of Examples 1 to 5 according to the present invention maintained satisfactory uniformity in viscosity distribution over time.

水性のボールペン、マーキングペンなどの筆記具に好適な筆記具用水性インク組成物が得られる。   A water-based ink composition for writing tools suitable for writing tools such as water-based ballpoint pens and marking pens can be obtained.

Claims (3)

酸化セルロースを0.05〜1.5質量%及びエーテル化度が0.8未満であるカルボキシメチルセルロース又はその塩を0.005〜5質量%を少なくとも含有することを特徴とする筆記具用水性インク組成物。   An aqueous ink composition for a writing instrument, containing at least 0.05 to 1.5% by mass of oxidized cellulose and 0.005 to 5% by mass of carboxymethyl cellulose having a degree of etherification of less than 0.8 or a salt thereof. object. 前記酸化セルロースと前記カルボキシメチルセルロース又はその塩の質量比率が1:5〜5:1であることを特徴とする筆記具用水性インク組成物。   The water-based ink composition for a writing instrument, wherein a mass ratio of the oxidized cellulose to the carboxymethyl cellulose or a salt thereof is 1: 5 to 5: 1. 請求項1又は2に記載の筆記具用水性インク組成物を搭載したことを特徴とする筆記具。   A writing instrument comprising the aqueous ink composition for a writing instrument according to claim 1 or 2 mounted thereon.
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