JP2017048275A - Aqueous ink composition for writing instrument - Google Patents
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Abstract
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ク組成物としては、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ク組成物（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ク組成物（例えば、特許文献２参照、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３参照）、４）酸化セルロースを０，０５〜１．５質量％含有し、Ｃａｓｓｏｎの式で導かれる極限粘度値が１０ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする筆記具用水性インク組成物（例えば、特許文献４参照）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 water-based ink compositions 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, see Patent Document 1) 2) Water-based ballpoint pen ink composition comprising at least water, a colorant, and fermented cellulose (see, for example, Patent Document 2, 3) Oxidized cellulose (cellulose fiber) having specific physical properties ), At least one of a colorant and a masking agent, and water. (See, for example, Patent Document 3) 4) 0.05 to 1.5% by mass of oxidized cellulose A water-based ink composition for a writing instrument, which contains and has an intrinsic viscosity value of 10 mPa · s or less derived from the Casson formula For example, it is known, such as Patent Document 4).
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ク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、インク粘度の調整などは、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。
また、上記特許文献４の筆記具用水性インク組成物は、酸化セルロースを特定範囲で含有した上で、更に、極限粘度値を限定したものであり、今までにない保存安定性、経時安定性、描線品位に優れるものであるが、更なるインク品質等の向上が切望されている。
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) on 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.
Further, the aqueous ink composition for a writing instrument of the above-mentioned Patent Document 4 contains oxidized cellulose in a specific range and further has a limiting intrinsic viscosity value. Unprecedented storage stability, stability over time, Although it is excellent in drawing quality, further improvement in ink quality is desired.
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、特定物性の成分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 a water-based ink composition for a writing instrument can be obtained by containing specific physical properties along with oxidized cellulose. The present invention has 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％及び酸素吸収成分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） 前記酸素吸収成分が、アスコルビン酸及びその誘導体、ポリフェノール類、構成単位として少なくともシステインを含むアミノ酸類及びその誘導体、コウジ酸、ビニルピロリドンのオリゴマー、亜硫酸塩から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）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) A water-based ink composition for a writing instrument comprising 0.05 to 1.5 mass% of oxidized cellulose and at least an oxygen-absorbing component.
(2) The oxygen absorbing component is at least one selected from ascorbic acid and derivatives thereof, polyphenols, amino acids containing at least cysteine as a structural unit and derivatives thereof, kojic acid, vinylpyrrolidone oligomers, and sulfites. A water-based ink composition for a writing instrument as described in (1) above.
(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％及び酸素吸収成分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 water-based ink composition for a writing instrument of the present invention is characterized by containing 0.05 to 1.5% by mass of oxidized cellulose and at least an oxygen-absorbing component.
＜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〔（Ｃ６Ｈ１０Ｏ５）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力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 dispersed. 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糖類を用いることで、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 saccharide described later, and it is desirable that the number average fiber diameter of oxidized cellulose is 2 to 150 nm. .
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, and 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、少なくとも上記酸化セルローを０．０５〜１．５質量％及び酸素吸収成分を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 water-based ink composition for a writing instrument of the present invention is characterized by containing at least 0.05 to 1.5% by mass of the oxidized cellulose and an oxygen-absorbing component, for example, for a writing instrument such as an aqueous ballpoint pen. Used as an ink composition.
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.
本発明で用いる酸素吸収成分は、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、インク組成物中の溶存酸素濃度を減じる効果を有する成分（物質）であれば、特に限定されず、各種の酸素吸収成分を用いることができる。なお、酸素吸収性能の測定にあたっては、市販されている溶存酸素測定器、例えば、ＤＯ４０２Ｇ（横河電機社製）を利用して、通常の手法に従い、酸素吸収成分添加前後におけるインク中の溶存酸素濃度を測定することで確認することができる。
好ましい酸素吸収成分としては、アスコルビン酸及びその誘導体、ポリフェノール類、構成単位として少なくともシステインを含むアミノ酸類及びその誘導体、コウジ酸、ビニルピロリドンのオリゴマー、亜硫酸塩から選ばれる少なくとも１種（各単独又は２種以上の混合物）が挙げられる。
The oxygen-absorbing component used in the present invention is a component that suppresses non-uniform viscosity distribution (increase or decrease in viscosity) over time when oxidized cellulose is used, and dissolved oxygen in the ink composition. Any component (substance) having an effect of reducing the concentration is not particularly limited, and various oxygen-absorbing components can be used. When measuring oxygen absorption performance, a commercially available dissolved oxygen measuring device, for example, DO402G (manufactured by Yokogawa Electric Corporation) is used, and the dissolved oxygen in the ink before and after the addition of the oxygen absorbing component according to a normal method. This can be confirmed by measuring the concentration.
The preferred oxygen-absorbing component is at least one selected from ascorbic acid and derivatives thereof, polyphenols, amino acids and derivatives thereof containing at least cysteine as a structural unit, kojic acid, oligomers of vinyl pyrrolidone, and sulfites (each alone or 2). A mixture of seeds or more).
用いることができるアスコルビン酸としては、Ｌ体、Ｄ体、及びＤＬ体のいずれであってもよいが、入手性等の点からＬ体が好ましい。
アスコルビン酸の誘導体としては、例えば、アスコルビン酸ナトリウム、アスコルビン酸カリウム、アスコルビン酸カルシウム、アスコルビン酸リン酸エステル、アスコルビン酸リン酸エステルのマグネシウム塩、アスコルビン酸硫酸エステル、アスコルビン酸硫酸エステル２ナトリウム塩、アスコルビン酸ステアリン酸エステル、アスコルビン酸２−グルコシド、アスコルビル酸パルミチン酸エステル、テトライソパルミチン酸アスコルビル等；ステアリン酸アスコルビルエステル、テトライソパルミチン酸アスコルビルエステル、パルミチン酸アスコルビルエステル等のアスコルビン酸の脂肪酸エステル類等を挙げることができる。
Ascorbic acid that can be used may be any of L-form, D-form, and DL-form, but L-form is preferred from the viewpoint of availability.
Examples of derivatives of ascorbic acid include sodium ascorbate, potassium ascorbate, calcium ascorbate, ascorbic acid phosphate, magnesium salt of ascorbic acid phosphate, ascorbic acid sulfate, ascorbic acid sulfate disodium salt, ascorbine Fatty acid esters of ascorbic acid, such as stearic acid ascorbyl ester, tetraisopalmitic acid ascorbyl ester, palmitic acid ascorbyl ester, etc. Can be mentioned.
用いることができるポリフェノール類としては、例えば、カテキン、没食子酸類（没食子酸、没食子酸プロピル）、カテコール、ピロガロール、ハイドロキノンなどが挙げられる。また、これらの化合物は、天然物由来の抽出物中に多く含まれるため、抽出物という状態で利用することができ、例えば、ローズマリー抽出物、月見草抽出物などが挙げられる。
用いることができる構成単位として少なくともシステインを含むアミノ酸類及びその誘導体としては、例えば、（Ｌ−）システイン、Ｎ−アセチル−Ｌ−システイン、（Ｌ−）システイン塩酸塩、（Ｌ−）システインエチルエステル塩酸塩、（Ｌ−）システインメチルエステル塩酸塩、グルタチオン（グルタミン酸・システイン・グリシンのトリペプチド）、酸化型グルタチオン、γ−Ｌ−グルタミル−Ｌ−システイン（グルタミン酸・システインのジペプチド）などが挙げられる。
用いることができるビニルピロリドン（Ｎ−ビニル−２−ピロリドン）のオリゴマーは、−〔Ｃ６Ｈ９ＮＯ〕ｎ−の直鎖重合物（平均重合度ｎ）であり、多種の機能を有するものであるが、本発明では酸素吸収能を発現するものである。このビニルピロリドンのオリゴマーは、その平均重合度ｎはインク粘度、酸素吸収性能等の点から、好ましくは２〜２０のものが用いられ、また、インク中に重合度の異なるオリゴマーを２種以上併用してもよいものである。
用いることができる亜硫酸塩としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸カルシウムなどが挙げられる。
これらの酸素吸収成分の中でも、少量でも十分な効果が得られる点、価格の点から、Ｌ−アスコルビン酸、Ｌ−アスコルビン酸ナトリウム、カテキン、コウジ酸、Ｎ−アセチル−Ｌ−システイン、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウムが好ましい。
Examples of polyphenols that can be used include catechin, gallic acids (gallic acid, propyl gallate), catechol, pyrogallol, hydroquinone, and the like. Moreover, since these compounds are contained in a large amount in natural product-derived extracts, they can be used in the form of extracts, and examples thereof include rosemary extract and evening primrose extract.
Examples of amino acids and derivatives thereof containing at least cysteine as a structural unit that can be used include (L-) cysteine, N-acetyl-L-cysteine, (L-) cysteine hydrochloride, and (L-) cysteine ethyl ester. Examples thereof include hydrochloride, (L-) cysteine methyl ester hydrochloride, glutathione (tripeptide of glutamic acid / cysteine / glycine), oxidized glutathione, and γ-L-glutamyl-L-cysteine (dipeptide of glutamic acid / cysteine).
The oligomer of vinyl pyrrolidone (N-vinyl-2-pyrrolidone) that can be used is a linear polymer (average degree of polymerization n) of-[C 6 H 9 NO] n- and has various functions. However, in the present invention, oxygen absorbing ability is expressed. The vinyl pyrrolidone oligomer preferably has an average polymerization degree n of 2 to 20 from the viewpoint of ink viscosity, oxygen absorption performance, etc., and two or more oligomers having different polymerization degrees are used in combination in the ink. You may do it.
Examples of sulfites that can be used include sodium sulfite, potassium sulfite, and calcium sulfite.
Among these oxygen-absorbing components, L-ascorbic acid, L-ascorbic acid sodium, catechin, kojic acid, N-acetyl-L-cysteine, sodium sulfite, from the point that a sufficient effect can be obtained even in a small amount, and price. Potassium sulfite is preferred.
上記酸素吸収成分の含有量は、筆記具用水性インク組成物中（全量）に対して、０．０１〜５％とすることが好ましく、より好ましくは、０．１〜３％とすることが望ましい。
この酸素吸収成分の含有量が０．０１％未満では、本発明の効果の発揮することができず、一方、５％を超えると、インクの安定性が損なわれることがある。
The content of the oxygen absorbing component is preferably 0.01 to 5%, more preferably 0.1 to 3%, based on the total amount of the aqueous ink composition for writing instruments. .
If the content of the oxygen-absorbing component is less than 0.01%, the effects of the present invention cannot be exhibited. On the other hand, if the content exceeds 5%, the stability of the ink may be impaired.
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、酸素吸収成分の他、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 oxidized cellulose and the oxygen-absorbing component.
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、酸素吸収成分、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 writing instruments of the present invention includes the above-mentioned oxidized cellulose, oxygen-absorbing component, colorant, water-soluble solvent, and the remaining water as a solvent (tap water, purified water, distilled water, ion-exchanged water, pure water) In addition to water and the like, a dispersant, a lubricant, a pH adjuster, a rust inhibitor, a preservative, a fungicide, and the like can be appropriately contained as long as the effects of the present invention are not impaired.
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、酸素吸収成分、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、マーキングペン用等）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 is a combination of the above oxidized cellulose, oxygen-absorbing component, colorant, water-soluble solvent, and other components as appropriate depending on the use of the ink for writing instruments (for ballpoint pens, marking pens, etc.). Then, by mixing with a stirrer such as a homomixer, a homogenizer, or a disper, and further removing coarse particles in the ink composition by filtration or centrifugation as necessary, an aqueous ink composition for a writing instrument is prepared. can do.
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、酸素吸収成分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 comprises the above-described components including oxidized cellulose and oxygen-absorbing components as a mixer, and further, for example, a bead mill, a homomixer, a homogenizer, and a high-pressure homogenizer capable of applying strong shearing. A thixotropic ink (for example, a gel ink water-based ballpoint pen ink) can be produced by mixing and stirring by setting the stirring condition to a suitable condition using an ultrasonic homogenizer, a high-pressure wet medialess atomizer, or the like. it can.
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、酸素吸収成分を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. Aqueous ink composition for writing instruments that has excellent viscosity distribution stability over time by suppressing the non-uniformity of viscosity distribution over time (up / down difference in viscosity) when cellulose is used. Things will be obtained.
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１〜６及び比較例１〕
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、各種酸素吸収成分、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 6 and Comparative Example 1]
Using oxidized cellulose having the following physical properties, a predetermined amount of each water-based ink composition for a writing instrument is mixed with a high-pressure wet medialess composition according to the composition shown in Table 1 below, specifically, various oxygen-absorbing components and colorants. It was prepared by changing the stirring conditions (shearing force, pressure, stirring time) as appropriate using an atomizer (Nano Veita, manufactured by Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd.), mixing and stirring by a wet method, and filtering with 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１〜６及び比較例１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。
About the water-based ink composition for writing instruments obtained in the said Examples 1-6 and the comparative example 1, 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.
次に、上記実施例１〜６及び比較例１で得られた筆記具用水性インク組成物について、下記方法により水性ボールペンを作製して、下記評価方法で筆記性（上下描線濃度差）の評価を行った。
これらの結果を下記表１に示す。
Next, about the water-based ink composition for writing instruments obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, an aqueous ball-point pen is prepared by the following method, and the writing property (upper and lower drawn line density difference) is evaluated by the following evaluation method. went.
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.
（水性ボールペンの作製）
上記で得られた各インク組成物を用いて水性ボールペンを作製した。具体的には、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水性インクを充填し、インク後端に鉱油を主成分とするインク追従体を装填し、水性ボールペンを作製した。
(Production of water-based ballpoint pen)
A water-based ballpoint pen was produced using each ink composition obtained above. Specifically, using an axis of a ballpoint pen [Mitsubishi Pencil Co., Ltd., trade name: Signo UM-100], an inner diameter of 4.0 mm, a length of 113 mm, a polypropylene ink containing tube, and a stainless steel tip (a cemented carbide ball, A water ballpoint pen is manufactured by filling each water-based ink with a refill consisting of a joint connecting the receiving tube and the tip with a ball diameter of 0.7 mm, and an ink follower mainly composed of mineral oil at the rear end of the ink. did.
〔筆記性（上下描線濃度差）の評価方法〕
得られた各水性ボールペンを、室温下で、１ヶ月放置後、終筆まで筆記をし、書き始めと描き終わりの描線の濃度差を比較し、下記評価基準で評価した。
評価基準：
○：濃度差がない。
△：やや濃度差が認められる。
×：濃度差がはっきりと認められる。
[Evaluation method of writability (upper and lower drawn line density difference)]
Each obtained water-based ball-point pen was allowed to stand at room temperature for 1 month, and then was written to the final writing, and the density difference between the strokes at the beginning and end of writing was compared and evaluated according to the following evaluation criteria.
Evaluation criteria:
○: There is no density difference.
Δ: Some density difference is observed.
X: A density difference is clearly recognized.
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１〜６の筆記具用水性インク組成物は、本発明の範囲外となる比較例１に較べ、満足のいく経時的な粘度分布の均一性が保たれ、上下描線濃度差もなく筆記性にも優れることが判明した。 As is apparent from the results of Table 1 above, the aqueous ink compositions for writing instruments of Examples 1 to 6 according to the present invention have a satisfactory viscosity distribution over time as compared with Comparative Example 1 that is outside the scope of the present invention. It was found that the uniformity was maintained, and there was no difference in the upper and lower drawn line density, and the writing property was excellent.
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.
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