JP2018035204A - 筆記具用水性インク組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
〈1〉 水、並びに
ポリマーで構成されているマトリックス、OH基を有する樹脂、及び水不溶性染料を有する、マイクロスフェアを含有している、
筆記具用水性インク組成物。
〈2〉 上記樹脂が、フェノール性OH基を有する、上記〈1〉項に記載の筆記具用水性インク組成物。
〈3〉 上記樹脂が、テルペンフェノール樹脂である、上記〈2〉項に記載の筆記具用水性インク組成物。
〈4〉 少なくとも二種の上記〈1〉〜〈3〉項のいずれか一項に記載のマイクロスフェアを含有しており、
上記マイクロスフェアのうちの一種のマトリックスと、上記マイクロスフェアのうちの他の一種のマトリックスとが同種のポリマーで構成されており、かつ
上記マイクロスフェアのうちの一種の水不溶性染料と、上記マイクロスフェアのうちの他の一種の水不溶性染料とが異なっている、
筆記具用水性インク組成物。
〈5〉 インク貯蔵部、筆記部及び保持部を少なくとも具備しており、
上記インク貯蔵部に上記〈1〉〜〈4〉項のいずれか一項に記載の筆記具用水性インク組成物が貯蔵されている、
筆記具。
本発明の筆記具用水性インク組成物は、水、並びにポリマーで構成されているマトリックス、OH基を有する樹脂、及び水不溶性染料を有する、マイクロスフェアを含有している。
水は、イオン交換水、蒸留水等であることができる。
マイクロスフェアは、ポリマーで構成されているマトリックス、OH基を有する樹脂、及び水不溶性染料を有する。
マトリックスは、ポリマーで構成されている。
マトリックスを構成するポリマーは、例えばエポキシポリマー、メラミンポリマー、アクリルポリマー、ウレタンポリマー、若しくはウレアポリマー、又はこれらの組合せであることができる。
OH基を有する樹脂は、マトリックス中に含有されている。この樹脂は、筆記具用水性インク組成物の製造方法に関して以下に言及する有機溶剤に溶解できるものであることができる。また、この樹脂は、分子量が400以上、500以上、600以上、又は1000以上である樹脂であることができる。
水不溶性染料は、常温において水に不溶の染料であり、例えば造塩染料、分散染料、油溶性染料等を用いることができるが、発色性の観点から、造塩染料を用いることが好ましい。
本発明の筆記具用水性インク組成物は、種々の添加剤、例えば、防錆剤、防腐剤、PH調整剤、潤滑剤、保湿剤、樹脂、天然多糖類等の増粘剤等を含有していてもよい。
本発明の筆記具は、インク貯蔵部、筆記部及び保持部を少なくとも具備している。このインク貯蔵部には、上記の筆記具用水性インク組成物が貯蔵されている。本発明の筆記具は、サインペンであってもよく、又はボールペンであってもよい。
インク貯蔵部には、上記の筆記具用水性インク組成物が貯蔵されている。
筆記部は、筆記具の用途に応じ、随意の材料で構成されていてよい。本発明の筆記具がサインペンである場合、筆記部としては、例えば繊維芯及びプラスチック芯等が挙げられる。本発明の筆記具がボールペンである場合、筆記部は、ボールペンチップを先端部に備えた筆記部であることができる。
本発明の筆記具用水性インク組成物を製造する方法は、マイクロスフェア作成工程、及びインク組成物調製工程を含むことができる。
乳化重合法によるマイクロスフェア作成工程は、油相を作製すること、水相を作製すること、及び油相と水相とを混合させて油相の成分を乳化した後に重合させる工程からなる。
油相は、有機溶剤、水不溶性染料、OH基を有する樹脂、及びモノマー又はプレポリマーを含有している。この有機溶剤は、複数種含有されていてもよい。
有機溶剤の25℃における水への溶解性は、0.1g/100g以上、1g/100g以上、3g/100g以上、又は5g/100g以上であることができ、また40g/100g以下、35g/100g以下、30g/100g以下、又は25g/100g以下であることができる。
水不溶性染料及びOH基を有する樹脂は、マイクロスフェアに関して挙げた水不溶性染料及びOH基を有する樹脂を用いることができる。
ポリマーを構成するモノマー又はプレポリマーは目的に応じて各種選択される。例えばメラミンモノマー又はプレポリマー、エポキシモノマー又はプレポリマー、アクリルモノマー又はプレポリマー、イソシアネートモノマー又はプレポリマーを用いることができる。
水相は、水及び分散剤を混合させることにより作製することができる。分散剤としては、例えばポリビニルアルコールを用いることができるが、これに限定されない。
油相の成分を乳化し、さらに重合させる工程は、水相に油相を投入し、ホモジナイザー等を用いて所定の温度に加温しながら乳化混合することにより行うことができる。
マイクロスフェア作成工程は、他の工程、例えばマイクロスフェアを分級する工程を含んでいてもよい。
相分離法によるマイクロスフェア作成工程は、染料含有溶液を作製すること、保護コロイド剤含有溶液を作製すること、モノマー又はプレポリマーを重合させることからなる。
染料含有溶液は、水不溶性染料及びOH基を有する樹脂を有機溶剤に加熱溶解することにより作製することができる。水不溶性染料、OH基を有する樹脂及び有機溶剤としては、乳化重合によるマイクロスフェア作成工程に関して挙げたものを用いることができる。
保護コロイド剤含有溶液は、保護コロイド剤を水に溶解させることにより、作製することができる。
モノマー又はプレポリマーの重合は、染料含有溶液を、所定の温度に加温した保護コロイド剤含有溶液に添加して油滴状に分散させ、ここにモノマー又はプレポリマーを添加し、温度を維持して撹拌することにより、行うことができる。これによれば、モノマー又はプレポリマーを重合して得られたポリマーに、水不溶性染料及びOH基を有する樹脂が内包されることとなる。
インク組成物調製工程は、作成したマイクロスフェア、及び筆記具用水性インク組成物を構成する他の成分をディスパー等の攪拌機器を用いて混合しながら、従来公知の方法により行うことができる。
〈マイクロスフェアの作製〉
{マイクロスフェアA}
(油相溶液の作製)
有機溶剤としての酢酸エチル12.5質量部を60℃に加温しながら、ここに水不溶性染料としての油溶性黒染料(Oil Black 860、オリヱント化学工業社)3.5質量部及びテルペンフェノール樹脂(YSポリスターN125 ヤスハラケミカル株式会社)0.5質量部を加えて十分に溶解させた。次いで、ここにプレポリマーとしてのヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(TLA−100、旭化成ケミカルズ社)8質量部を加えて、油相溶液を作製した。
蒸留水200質量部を60℃に加温しながら、ここに分散剤としてのポリビニルアルコール(PVA−205、クラレ社)15質量部を溶解して、水相溶液を作製した。
60℃の水相溶液に油相溶液を投入し、ホモジナイザーで6時間撹拌することにより乳化混合して重合を完了した。得られた分散体を遠心処理することでマイクロスフェアを回収し、マイクロスフェアAを得た。マイクロスフェアAの原料成分については、下記の表1にまとめている。
(染料含有溶液の作製)
水不溶性染料(Valifast Blue 2620、オリヱント化学工業社)2.4質量部及びテルペンフェノール樹脂(YSポリスターK125、ヤスハラケミカル株式会社)1.0質量部を、有機溶剤としてのベンジルアルコール9.6質量部に対して70℃に加熱攪拌しながら溶解させて、染料含有溶液を作製した。
保護コロイド剤としてのメチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体(ガンツレッツAN−179、ISP社)40質量部を、水に溶解させ、水酸化ナトリウムでpHを4に調節して、全体が200質量部となるように保護コロイド剤含有溶液を作製した。
保護コロイド剤含有溶液を70℃で加熱攪拌しながら、ここに染料含有溶液を添加して油滴状に分散させ、次いでここにモノマーとしてのメチロールメラミン(ニカレジンS−260 日本カーバイド工業社製)7.6質量部を徐々に添加し、温度を維持してこれを50分間加熱攪拌することにより、メチロールメラミンを重合させて、マイクロスフェア分散液を得た。この分散液を常温に冷却後、酸添加、濾別、水洗を行い、スプレードライ機を用いて乾燥することにより、マイクロスフェアBを得た。マイクロスフェアBの原料成分については、下記の表1にまとめている。
水不溶性染料(Oil Black 860、オリヱント化学工業社製)3.5質量部を水不溶性染料(Valifast Red 1355、オリヱント化学工業社製)2.8質量部に、酢酸エチル12.5質量部をエチレングリコールモノベンジルエーテル11.5質量部に、テルペンフェノール樹脂(YSポリスターN125 ヤスハラケミカル株式会社)0.5質量部をテルペンフェノール樹脂(YSポリスターK140 ヤスハラケミカル株式会社)0.8質量部に、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(TLA−100、旭化成ケミカルズ社)8質量部をジフェニルメタンジイソシアネート(3モル)のトリメチロールプロパン(1モル)付加物(D−109、三井化学社)を7.2質量部に変更したことを除き、マイクロスフェアAと同様にして、マイクロスフェアCを得た。マイクロスフェアCの原料成分については、下記の表1にまとめている。
水不溶性染料(Valifast Blue 2620、オリヱント化学工業社)2.4質量部を水不溶性染料(Valifast Yellow 1101、オリヱント化学工業社)4質量部に、テルペンフェノール樹脂(YSポリスターK125 ヤスハラケミカル株式会社)1.0質量部をテルペンフェノール樹脂(YSポリスターN125 ヤスハラケミカル株式会社)1.2質量部にベンジルアルコール9.6質量部をフェニルグリコール16質量部に、メチロールメラミン7.6質量部を8.4質量部に変更したことを除き、マイクロスフェアBと同様にして、マイクロスフェアDを得た。マイクロスフェアDの原料成分については、下記の表1にまとめている。
テルペンフェノール樹脂(YSポリスターK125 ヤスハラケミカル株式会社)1.0質量部の代わりに、アルキルフェノール変性キシレン樹脂(ニカノールHP−100 フドー株式会社)1.0質量部を用いたことを除き、マイクロスフェアBと同様にして、マイクロスフェアEを得た。マイクロスフェアEの原料成分については、下記の表1にまとめている。
テルペンフェノール樹脂(YSポリスターN125 ヤスハラケミカル株式会社)1.2質量部の代わりに、アルキルフェノール変性キシレン樹脂(ニカノールHP−100 フドー株式会社)1.2質量部を用いたことを除き、マイクロスフェアDと同様にして、マイクロスフェアFを得た。マイクロスフェアFの原料成分については、下記の表1にまとめている。
テルペンフェノール樹脂(YSポリスターN125 ヤスハラケミカル株式会社)0.5質量部の代わりに、ポリオール変性キシレン樹脂(ニカノールHP−70 フドー株式会社)0.5質量部を用いたことを除き、マイクロスフェアAと同様にして、マイクロスフェアGを得た。マイクロスフェアGの原料成分については、下記の表1にまとめている。
テルペンフェノール樹脂(YSポリスターK140 ヤスハラケミカル株式会社)0.8質量部の代わりに、ポリオキシエチレン変性キシレン樹脂(ニカノールK−1005 フドー株式会社)1.0質量部を用いたことを除き、マイクロスフェアCと同様にして、マイクロスフェアHを得た。マイクロスフェアHの原料成分については、下記の表1にまとめている。
テルペンフェノール樹脂(YSポリスターN125 ヤスハラケミカル株式会社)0.5質量部を含有させなかったことを除き、マイクロスフェアAと同様にして、マイクロスフェアIを得た。マイクロスフェアIの原料成分については、下記の表1にまとめている。
テルペンフェノール樹脂(YSポリスターK125 ヤスハラケミカル株式会社)1.0質量部の代わりに、ケトン樹脂(ケトンレジンK−90 荒川化学株式会社)1.2質量部を用いたことを除き、マイクロスフェアBと同様にして、マイクロスフェアJを得た。マイクロスフェアJの原料成分については、下記の表1にまとめている。
テルペンフェノール樹脂(YSポリスターK140 ヤスハラケミカル株式会社)0.8質量部を含有させなかったことを除き、マイクロスフェアCと同様にして、マイクロスフェアKを得た。マイクロスフェアKの原料成分については、下記の表1にまとめている。
テルペンフェノール樹脂(YSポリスターN125 ヤスハラケミカル株式会社)1.2質量部の代わりに、ケトン樹脂(ケトンレジンK−90 荒川化学株式会社)1.2質量部を用いたことを除き、マイクロスフェアDと同様にして、マイクロスフェアLを得た。マイクロスフェアLの原料成分については、下記の表1にまとめている。
{実施例1〜6及び比較例1〜3}
下記の表2に詳細を示すように、上記のマイクロスフェア(15質量部)、増粘剤としてのキサンタンガム(KESLAN S、三晶株式会社、0.18質量部)、リン酸エステル(プライサーフA219B、第一工業製薬株式会社、0.5質量部)、防腐剤(バイオデン421、大和化学工業株式会社、0.2質量部)、防錆剤としてのベンゾトリアゾール(0.3質量部)、pH調整剤としてのアミノメチルプロパノール(0.1質量部)、溶剤としてのプロピレングリコール(15質量部)、及びイオン交換水(68.72質量部)を用い、実施例1〜6及び比較例1〜3ボールペン用水性インク組成物を100質量部作製した。
下記の表3に詳細を示すように、マイクロスフェアとして、マイクロスフェアB(12質量部)及びマイクロスフェアD(6質量部)を用いたこと、及びイオン交換水の質量部を65.72質量部に変更したことを除き、実施例1と同様にして、実施例7のボールペン用水性インク組成物を100質量部作製した。
下記の表4に詳細を示すように、マイクロスフェアB(12質量部)及びマイクロスフェアD(6質量部)、防腐剤(バイオデン421、大和化学工業株式会社、0.2質量部)、pH調整剤としてのアミノメチルプロパノール(0.1質量部)、溶剤としてのプロピレングリコール(3質量部)、並びにイオン交換水(78.7質量部)を用い、実施例8のサインペン用水性インク組成物を100質量部作製した。
{水性ボールペンの作製}
ポリプロピレン製インク収容管(内径4.0mm、長さ113mm)、ステンレス製チップ(超硬合金ボール、ボール径0.5mm)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実施例1〜7及び比較例1〜4のボールペン用水性インク組成物を充填した。次いで、インク後端に鉱油、ポリブテン、オレフィン系エラストマーからなるインク追従体を装填した。このリフィールを、ボールペン(シグノUM−100、三菱鉛筆社)の軸に装填して、水性ボールペンを作成した。
三菱鉛筆社製PM−120T(商品名「プロッキー」、ペン芯:極細芯(POM樹脂芯)及び細字丸芯(PET繊維芯)、以下同様)のペン体に、実施例8及び9並びに比較例5のサインペン用水性インク組成物を充填してサインペンを作成した。サインペンに関する経時安定性の評価は、細字丸芯を用いて行った。
〈クリアドレン性〉
作製したボールペンについて、全てのインクを消費するまで筆記し、この筆記後のボールペンリフィールの外観視認性を確認した。評価基準は以下のとおりである。
○:チューブ内面にインクが全く付着していない。
△:チューブ内面にインクが多少付着しているものの、インク消費量は確認できる。
×:チューブ内面にインクが付着してインク消費量が確認できない。
作製したサインペンを50℃で3か月保管後、筆記性を確認した。評価基準は以下のとおりである。
○:初期と変わらない
△:インク流量がやや低下する
×:インク流量が著しく低下する。
Claims (5)
- 水、並びに
ポリマーで構成されているマトリックス、OH基を有する樹脂、及び水不溶性染料を有する、マイクロスフェアを含有している、
筆記具用水性インク組成物。 - 前記樹脂が、フェノール性OH基を有する、請求項1に記載の筆記具用水性インク組成物。
- 前記樹脂が、テルペンフェノール樹脂である、請求項2に記載の筆記具用水性インク組成物。
- 少なくとも二種の請求項1〜3のいずれか一項に記載のマイクロスフェアを含有しており、
前記マイクロスフェアのうちの一種のマトリックスと、前記マイクロスフェアのうちの他の一種のマトリックスとが同種のポリマーで構成されており、かつ
前記マイクロスフェアのうちの一種の水不溶性染料と、前記マイクロスフェアのうちの他の一種の水不溶性染料とが異なっている、
筆記具用水性インク組成物。 - インク貯蔵部、筆記部及び保持部を少なくとも具備しており、
前記インク貯蔵部に請求項1〜4のいずれか一項に記載の筆記具用水性インク組成物が貯蔵されている、
筆記具。
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