JP2017125136A - Aqueous ink composition for writing instrument - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous ink composition for writing instrument which suppresses dry-up by a pen point caused by cap-off that is a problem of the aqueous ink composition for writing instrument using oxycellulose without impairing writing performance, and is excellent in pen point drying property.SOLUTION: An aqueous ink composition for writing instrument contains at least oxycellulose, a pigment, and 0.001-1.0 mass% of a polyacrylic acid with respect to the total amount of the ink composition.SELECTED DRAWING: None

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、酸化セルロース、発酵セルロース、結晶セルロースなどのセルロース由来の天然系増粘剤を用いたものが知られている。
例えば、特許文献1には、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1参照)が開示されている。
Conventionally, as a thickener exhibiting shear thinning used for an ink composition for writing instruments, one using a natural thickener derived from cellulose such as oxidized cellulose, fermented cellulose, crystalline cellulose and the like is known.
For example, Patent Document 1 includes an aqueous ink composition (for example, Patent Document 1) containing oxidized cellulose (cellulose fiber) having specific physical properties, at least one of a colorant and a masking agent, and water. Reference).

上記特許文献1の酸化セルロースを含有する水性インク組成物は、従来のキサンタンガムなどの増粘・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、特異的なレオロジー特性を発現するという効果が得られるものである。
一方で、酸化セルロースは凝集性が強いために、分散媒(水分)が不足するとセルロース同士の凝集が進行し、レオロジー特性が大きく変動することとなる。このような特性は、筆記具のペン先で分散媒が揮発した状態(キャップを長時間外した状態)においてインクの流動性を損ない、ペン先でのドライアップなどが起こり、品質の低下を引き起こすなどの課題を生じることがある。特に、顔料を添加した水性インク組成物において、この傾向が顕著である。その理由は定かではないが、通常、筆記具に用いられる顔料は、その表面に分散剤や化学処理によって極性を付与しているため、その極性基と酸化セルロース由来の酸性基、水酸基が相互作用を起こしていると推察される。
また、上記特許文献1には、上記酸化セルロースと共に、公知の増粘剤として、ポリアクリル酸類、ポリビニルアルコール等の合成高分子、多糖類、無機充填剤などを併用できることが単に記載されているが、ポリアクリル酸が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等であるキャップオフによるペン先でのドライアップを抑制することなどについては全く記載も示唆も認識もないものである。
The aqueous ink composition containing oxidized cellulose of Patent Document 1 is superior to conventional thickening and gelling agents such as xanthan gum, and is not affected by the temperature, colorant, concealing agent characteristics, etc. The effect of expressing specific rheological properties can be obtained.
On the other hand, since oxidized cellulose has strong cohesiveness, if the dispersion medium (moisture) is insufficient, aggregation between celluloses proceeds and rheological properties greatly vary. Such characteristics impair the fluidity of the ink when the dispersion medium is volatilized at the pen tip of the writing instrument (with the cap removed for a long time), cause dry-up at the pen tip, and cause deterioration in quality. May cause problems. In particular, this tendency is remarkable in an aqueous ink composition to which a pigment is added. The reason for this is not clear, but pigments used for writing instruments usually have polarity on their surfaces by a dispersant or chemical treatment, so the polar groups interact with acidic groups derived from oxidized cellulose and hydroxyl groups. It is inferred that this is happening.
Moreover, although the said patent document 1 only describes that synthetic polymers, such as polyacrylic acid and polyvinyl alcohol, polysaccharide, an inorganic filler, etc. can be used together as a well-known thickener with the said oxidized cellulose. In addition, there is no description, suggestion, or recognition regarding suppression of dry-up at the nib due to cap-off, which is a problem of a water-based ink composition for writing instruments when polyacrylic acid uses oxidized cellulose. .

一方、発酵セルロース、結晶セルロースを用いた筆記具用インク組成物として、例えば、水と顔料と発酵セルロースと、前記顔料と発酵セルロースを架橋する架橋剤を含んでなるマーキングペン用水性インク組成物(例えば、特許文献2参照)、色材と溶剤と水と増粘剤と0.01重量%以上0.5重量%以下の結晶セルロースを配合することを特徴とする水性ボールペン用インク(例えば、特許文献3参照)などが知られている。   On the other hand, as an ink composition for a writing instrument using fermented cellulose and crystalline cellulose, for example, an aqueous ink composition for marking pens comprising water, a pigment, fermented cellulose, and a crosslinking agent for crosslinking the pigment and fermented cellulose (for example, , Patent Document 2), a water-based ballpoint pen ink comprising a coloring material, a solvent, water, a thickener, and 0.01% to 0.5% by weight of crystalline cellulose (for example, Patent Document 3) is known.

上記特許文献2は、顔料分散安定性を向上する目的で、顔料と発酵セルロースを架橋する架橋剤を添加するものであり、架橋剤の例としてポリアクリル酸などを記載しているが、本発明とは発明の課題及びその技術思想(構成及びその作用効果)が相違するものである。
上記特許文献3は、結晶セルロースを添加することで筆記性を悪化させることなく、インクの直流現象を抑制する目的で結晶セルロースを添加するものであり、増粘剤として、ポリアクリル酸類、ポリビニルアルコール等の合成高分子、多糖類などを併用するものであるが、本発明とは発明の課題及びその技術思想(構成及びその作用効果)が相違するものである。
The above-mentioned Patent Document 2 adds a cross-linking agent that cross-links a pigment and fermented cellulose for the purpose of improving pigment dispersion stability, and describes polyacrylic acid as an example of the cross-linking agent. Is different from the problem of the invention and the technical idea (configuration and operational effects thereof).
In Patent Document 3, crystalline cellulose is added for the purpose of suppressing the direct current phenomenon of the ink without degrading the writing property by adding crystalline cellulose, and polyacrylic acids and polyvinyl alcohol are used as thickeners. However, the present invention is different from the present invention in terms of the subject of the invention and its technical idea (configuration and operational effects).

特開2013−181167号公報(特許請求の範囲、段落〔0053〕、実施例等)JP 2013-181167 A (Claims, paragraph [0053], Examples, etc.) 特開2015−10114号公報(特許請求の範囲、段落〔0010〕、実施例等)Japanese Patent Laying-Open No. 2015-10114 (claims, paragraph [0010], examples, etc.) 特開2010−1381号公報(特許請求の範囲、段落〔0007〕、実施例等)JP 2010-1381 A (Claims, paragraph [0007], Examples, etc.)

本発明は、上記従来技術の課題等に鑑み、これを解消しようとするものであり、筆記性能を損なうことなく、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等であるキャップオフによるペン先でのドライアップを抑制し、耐ペン先乾燥性に優れる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 has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is intended to solve this problem. Cap-off is a problem of a water-based ink composition for writing instruments when oxidized cellulose is used without impairing writing performance. An object of the present invention is to provide a water-based ink composition for a writing instrument that suppresses dry-up at the nib due to, and is excellent in nib drying resistance.

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、特定の成分を特定量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 and the like, the present inventors have found that a water-based ink composition for a writing instrument can be obtained by containing a specific amount of a specific component 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) 酸化セルロースと、顔料と、インク組成物全量に対して0.001〜1.0質量%のポリアクリル酸と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) ポリアクリル酸がアルカリ膨潤型エマルション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 at least 0.001 to 1.0% by mass of polyacrylic acid based on oxidized cellulose, a pigment, and the total amount of the ink composition.
(2) The aqueous ink composition for a writing instrument as described in (1) above, wherein the polyacrylic acid is an alkali swelling emulsion.
(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、筆記性能を損なうことなく、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キャップオフによるペン先でのドライアップを抑制し、耐ペン先乾燥性に優れた筆記具用水性インク組成物が提供される。   According to the present invention, without impairing the writing performance, it is possible to suppress dry-up at the nib due to the cap-off, which is a problem of the aqueous ink composition for writing instruments when using oxidized cellulose, and excellent in nib drying resistance. A water-based ink composition for a writing instrument 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、酸化セルロースと、顔料と、インク組成物全量に対して0.001〜1.0質量%のポリアクリル酸と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 according to the present invention is characterized by containing at least oxidized cellulose, a pigment, and 0.001 to 1.0% by mass of polyacrylic acid based on the total amount of the ink composition. is there.

<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、少なくとも上記物性の酸化セルロースとポリアクリル酸とを用いることで、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, at least the above-mentioned physical properties of oxidized cellulose and polyacrylic acid can be used to exhibit the effects of the present invention. Preferably, the oxidized cellulose has a number average fiber diameter of 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, 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、上記酸化セルロースと、顔料と、インク組成物全量に対して0.001〜1.0質量%のポリアクリル酸と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、好ましくは、0.05〜1.5質量%(以下、単に「%」という)、更に好ましくは、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、酸化セルロース特有のレオロジー特性を発現せず、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流動性が低下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 contains at least the oxidized cellulose, a pigment, and 0.001 to 1.0% by mass of polyacrylic acid based on the total amount of the ink composition. 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 preferably 0.05 to 1.5% by mass (hereinafter simply referred to as “%”) with respect to the total amount of the aqueous ink composition for writing instruments. ), More preferably 0.1 to 1.0%.
If the content of oxidized cellulose is less than 0.05%, rheological characteristics peculiar to oxidized cellulose are not exhibited, and precipitation of solids such as pigments may occur over time, whereas it exceeds 1.5%. In this case, the viscosity becomes high, so that the phenomenon of broken lines in the writing lines and the fluidity of the ink may be lowered.

<顔料>
本発明に用いる顔料は、着色剤として用いるものであり、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。
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。
この顔料の含有量は、インク組成物全量に対して、好ましくは、0.5〜30%、更に好ましくは、1〜15%とすることが望ましい。
<Pigment>
The pigment used in the present invention is used as a colorant, and the type of the pigment is not particularly limited, and any of inorganic and organic pigments conventionally used for writing instruments such as water-based ballpoint pens can be used. Can be used.
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.
The pigment content is preferably 0.5 to 30%, more preferably 1 to 15%, based on the total amount of the ink composition.

<ポリアクリル酸>
本発明に用いるポリアクリル酸は、酸化セルロースを用いることによる課題であるキャップオフによるペン先でのドライアップを抑制し、耐ペン先乾燥性に優れた機能を発揮せしめるために用いるものであり、酸化セルロースと併用することにより、筆記具用水性インク組成中に配合しても筆記性能の低下等を招くことがなく、本発明の効果を効果的に発揮せしめるものである。
用いることができるポリアクリル酸としては、架橋型及び未架橋型ポリアクリル酸又はその塩を用いることができる。ポリアクリル酸塩を構成するカチオンは、特に限定されるものではないが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムが好ましい。本発明では、ポリアクリル酸又はその塩を、1種又は2種以上組み合わせて使用することができる。
用いることができるポリアクリル酸としては、市販品を用いることができ、例えば、和光純薬社製の「ハイビスワコー#104」、「ハイビスワコー#103」(以上、商品名)、東亜合成社製の「ジュリマーAC―10SHP」、「ジュリマーAC―10LHPK」(以上、商品名)、昭和電工社製の「ビスコメートNP-800」、「ビスコメートNP-800」(以上、商品名)などが挙げられる。
<Polyacrylic acid>
The polyacrylic acid used in the present invention is used to suppress dry-up at the nib due to cap-off, which is a problem caused by using oxidized cellulose, and to exhibit a function excellent in nib drying resistance. When used in combination with oxidized cellulose, the effect of the present invention can be effectively exhibited without causing deterioration in writing performance even when blended in an aqueous ink composition for writing instruments.
As polyacrylic acid that can be used, crosslinked and uncrosslinked polyacrylic acid or a salt thereof can be used. The cations constituting the polyacrylate are not particularly limited, but alkali metals, alkaline earth metals, and ammonium are preferable. In this invention, polyacrylic acid or its salt can be used 1 type or in combination of 2 or more types.
As the polyacrylic acid that can be used, commercially available products can be used. For example, “Hibiswaco # 104”, “Hibiswaco # 103” (trade name) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. "Julimar AC-10SHP", "Julimar AC-10LHPK" (above, trade name), "Viscomate NP-800", "Viscomate NP-800" (above, trade name) manufactured by Showa Denko KK and the like.

好ましいポリアクリル酸としては、耐ペン先乾燥性をより効果的に発揮せしめる点から、アルカリ膨潤型エマルションの使用が望ましい。アルカリ膨潤型エマルションは、分散媒中、アルカリで中和され、膨潤して、分子が相互に絡まりつつ、分散媒全体に広がって、顔料表面の極性基と酸化セルロース由来の酸性基、水酸基との相互作用を緩和するものである。
本発明において、このようなアルカリ膨潤型エマルションとしては、市販品を用いることができ、例えば、ローム&ハース社製の「プライマルASE60」、「プライマルTT615」、「プライマルRM5」(以上、商品名)、アルケマ社製の「RHEOTECH 3800」、「RHEOTECH 4800」等が挙げられる。
As a preferred polyacrylic acid, it is desirable to use an alkali swelling emulsion from the viewpoint of more effectively exhibiting resistance to nib drying. The alkali-swelled emulsion is neutralized with an alkali in a dispersion medium, swells, spreads throughout the dispersion medium while molecules are entangled with each other, and polar groups on the surface of the pigment, acidic groups derived from oxidized cellulose, and hydroxyl groups. It alleviates the interaction.
In the present invention, commercially available products can be used as such alkali-swelled emulsions, for example, “Primal ASE60”, “Primal TT615”, “Primal RM5” (trade name) manufactured by Rohm & Haas. And “RHEOTECH 3800”, “RHETECH 4800”, etc. manufactured by Arkema.

これらのポリアクリル酸の含有量は、インク組成物全量に対して、好ましくは、0.001〜1.0%、更に好ましくは、0.05〜1.0%とすることが望ましい。
この含有量が0.01%未満であると、本発明の効果を発揮することができず、一方、1.0%超過であると、筆記描線の線割れ現象やインクの流動性が低下することがある。
The content of these polyacrylic acids is preferably 0.001 to 1.0%, more preferably 0.05 to 1.0%, based on the total amount of the ink composition.
If the content is less than 0.01%, the effects of the present invention cannot be exhibited. On the other hand, if the content exceeds 1.0%, the phenomenon of broken lines in the writing lines and the fluidity of the ink decrease. Sometimes.

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、顔料、ポリアクリル酸の他、顔料以外の着色剤、水溶性溶剤が含有されてもよい。
用いることができる顔料以外の着色剤としては、水溶性染料が挙げられる。水溶性染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水溶性染料の中から任意のものを使用することができる。
The water-based ink composition for a writing instrument of the present invention may contain a colorant other than the pigment and a water-soluble solvent in addition to the oxidized cellulose, pigment, and polyacrylic acid.
Examples of colorants other than pigments that can be used include water-soluble dyes. There is no restriction | limiting in particular about the kind of water-soluble dye, Arbitrary things can be used from the water-soluble dye conventionally used for writing instruments, such as a water-based ballpoint pen.

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.).

これらの顔料以外の着色剤は、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、0.05〜30%、好ましくは、1〜15%の範囲である。   Coloring agents other than these pigments 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 0.05 to 30%, preferably It is in the range of 1 to 15%.

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を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. 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、顔料、ポリアクリル酸、顔料以外の着色剤、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。   In the water-based ink composition for writing instruments of the present invention, in addition to the oxidized cellulose, pigment, polyacrylic acid, colorant other than the pigment, water-soluble solvent, the balance is water (tap water, purified water, distilled water, In addition to ion-exchanged water, pure water, etc.), a dispersant, lubricant, pH adjuster, rust preventive, preservative, antibacterial, and the like can be appropriately contained as long as the effects of the present invention are not impaired.

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, 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、顔料、ポリアクリル酸、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, pigment, polyacrylic acid, water-soluble solvent, and other components as appropriate according to the application of the ink for a writing instrument (for ballpoint pens, marking pens, etc.). The aqueous ink composition for writing instruments is prepared by stirring and mixing with a stirrer such as a homomixer, homogenizer or disper, and if necessary, by removing coarse particles in the ink composition by filtration or centrifugation. be able to.
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、顔料、ポリアクリル酸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 includes, for example, a bead mill, a homomixer, a homogenizer, and the like, each of which includes the above-described oxidized cellulose, pigment, polyacrylic acid, a mixer, and the like. A thixotropic ink (for example, gel ink water-based ballpoint pen ink) is produced by mixing and stirring with a high-pressure homogenizer, an ultrasonic homogenizer, a high-pressure wet medialess atomizer, etc. while setting the stirring conditions to suitable conditions. be able to.
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、プラスチッ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配合されると、酸化セルロース特有のレオロジー特性を発揮、すなわち、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、ポリアクリル酸をインク組成物全量に対して0.001〜1.0質量%を含有せしめることにより、経時的な顔料沈降防止効果を発揮すると共に、筆記性能を損なうことなく、該酸化セルロースを用いた場合等におけるキャップオフによるペン先でのドライアップを抑制し、耐ペン先乾燥性に優れ、更なるインク品質の向上を発現できる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 writing instruments of the present invention configured as described above, when the oxidized cellulose to be used is blended in the aqueous ink composition for writing instruments, the rheological characteristics peculiar to oxidized cellulose are exhibited, that is, the low viscosity. However, it exhibits a high viscosity and a high thixotropy index unique to cellulose. As a thickening / gelling agent for water-based ink compositions for writing instruments, it has a rheology control effect in a smaller amount than conventional fine cellulose or xanthan gum. In addition, the polyacrylic acid is added in an amount of 0.001 to 1.0% by mass with respect to the total amount of the ink composition, thereby exhibiting the effect of preventing pigment sedimentation over time and without impairing the writing performance. Suppresses dry-up at the pen tip due to cap-off in the case of using the oxidized cellulose. Excellent emission destination drying properties, so that the writing instrument aqueous ink composition capable of expressing a further improvement in ink quality is 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1〜2〕
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、顔料、ポリアクリル酸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、6〜9の範囲内であった。
[Examples 1-6 and Comparative Examples 1-2]
Using oxidized cellulose having the following physical properties, a predetermined amount of each water-based ink composition for a writing instrument is atomized by high-pressure wet-medialess atomization according to the composition shown in Table 1 below, specifically, a composition such as pigment and polyacrylic acid. Using a device (Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd., Nanovaita), the stirring conditions (shearing force, pressure, stirring time) were appropriately changed, mixed and stirred by a wet method, and prepared by filtration through a 10 μm bag filter. When 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), it was in the range of 6-9.

上記実施例1〜6及び比較例1〜2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、下記評価方法で耐ペン先乾燥性、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。
About the water-based ink composition for writing instruments obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, an aqueous ballpoint pen was prepared by the following method, and the pen-drying resistance and writing property (upper and lower drawn line density by the following evaluation methods were used. (Difference) was evaluated.
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.

〔耐ペン先乾燥性の評価方法〕
各水性ボールペンを25℃、60%RHの条件下において、キャップを外した状態で横向きに1ヶ月放置後、ISO規格に準拠した筆記用紙に直線を筆記して下記の評価基準で評価した。
評価基準:
◎:書き初めから問題なく筆記可能。
○:書き初めの描線濃度が薄いが、直ぐに復帰。
△:描線濃度の薄い状態がしばらく続くが復帰可能。
×:筆記不能
[Evaluation method of nib resistance]
Each water-based ballpoint pen was left for 1 month in a state where the cap was removed under the conditions of 25 ° C. and 60% RH, and then a straight line was written on a writing paper conforming to the ISO standard and evaluated according to the following evaluation criteria.
Evaluation criteria:
◎: Can be written without problems from the beginning.
○: The line density at the beginning of writing is low, but it returns immediately.
Δ: The state where the drawn line density is low continues for a while, but can be recovered.
×: Writable

〔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 (difference in density of drawn lines)
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.

Figure 2017125136
Figure 2017125136

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1〜2に較べ、耐ペン先乾燥性、筆記性能に優れ、更なるインク品質の向上を発現できることが判明した。ポリアクリル酸がアルカリ膨潤型エマルションとなる実施例1、2、5及び6は、実施例3、4に較べ、更に耐ペン先乾燥性、筆記性能に優れることが判った。   As is clear from the results of Table 1 above, the water-based ink compositions for writing instruments of Examples 1 to 6 according to the present invention are more resistant to nib drying than Comparative Examples 1 and 2, which are outside the scope of the present invention. It has been found that it has excellent writing performance and can further improve ink quality. Examples 1, 2, 5 and 6 in which polyacrylic acid becomes an alkali-swelling emulsion were found to be more excellent in nib drying resistance and writing performance than Examples 3 and 4.

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)

酸化セルロースと、顔料と、インク組成物全量に対して0.001〜1.0質量%のポリアクリル酸と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。   A water-based ink composition for writing instruments, comprising at least 0.001 to 1.0% by mass of polyacrylic acid based on oxidized cellulose, a pigment, and the total amount of the ink composition. ポリアクリル酸がアルカリ膨潤型エマルションであることを特徴とする請求項1記載の筆記具用水性インク組成物。   2. The aqueous ink composition for a writing instrument according to claim 1, wherein the polyacrylic acid is an alkali swelling emulsion. 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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