JP2021098841A - 筆記具用水性インキ組成物およびそれを用いた筆記具ならびに水性インキ製品 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、インキ組成物に同一の抗菌性物質を使用し続けた場合、抗菌性物質に耐性を持つ微生物(以下、耐性菌という)が発生して繁殖する可能性があり、保存安定性の改良に余地があった。
しかしながら、特許文献4および5において開示されるインキ組成物は、耐性菌に対する抗菌性能や、大腸菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌、カンジダアルビカンス、コウジカビ(黒カビ)への抗菌性能が十分ではなく、改良の余地があった。
例えば、インキ保管容器に収容されていた従来のインキ組成物を万年筆で利用した場合、抗菌性能が十分ではないため、インキ供給機構に、微生物の繁殖などに起因する析出物や凝集物などの異物が生じてしまい、インキ組成物を供給する流路が狭くなることがある。この結果、インキの供給量が少なくなり、筆跡がかすれるなど、筆記性に影響が出る可能性がある。さらに、異物の量が増加したり凝集物などが大きくなると、インキを供給する流路が異物などにより塞がれ、インキを供給することができなくなり、筆記不能となる可能性がある。また、異物の発生量が少ないインキ組成物であっても、万年筆などの、インキを繰返し充填して使用する筆記具に用いた場合、使用開始時は筆記性が良好であっても、充填と使用を繰り返すことにより、インキを供給する流路に異物が徐々に堆積し、筆記性への悪影響が大きくなっていく。さらに充填と使用を繰り返すと、該流路への異物の堆積がさらに進行し、流路が塞がれ、やはり筆記不能となる可能性がある。
すなわち、本発明は、
「1.水と、着色剤と、抗菌性物質とを含む筆記具用水性インキ組成物であって、前記着色剤が自己分散型顔料であり、前記抗菌性物質が2−フェノキシエタノールであることを特徴とする、筆記具用水性インキ組成物。
2.前記自己分散型顔料が、自己分散型カーボンブラックである、第1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
3.前記インキ組成物の総質量に対する前記抗菌性物質の添加量が、1,000ppm以上100,000ppm以下であることを特徴とする、第1項または第2項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
4.前記インキ組成物の総質量に対する前記抗菌性物質の添加量が、1,000ppm以上10,000ppm未満であることを特徴とする、第1項または第2項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
5.前記抗菌性物質が、イソチアゾリン系抗菌性物質をさらに含んでなることを特徴とする、第1項〜第4項のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
6.濡れ剤を更に含んでなり、前記濡れ剤が界面活性剤である、第1項〜第5項のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
7.第1項〜第6項のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物を充填してなる筆記具。
8.第1項〜第6項のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物をインキ保管容器に収容してなる水性インキ製品。」である。
本発明による筆記具用水性インキ組成物は、自己分散型顔料を含んでなる。
自己分散型顔料とは、分散剤を用いることなく、水性媒体中に分散することが可能となる顔料をいい、例えば、顔料に物理的処理または化学的処理を施すことで、顔料の表面に親水性の官能基などを有するものが挙げられる。自己分散型顔料は、分散剤などの成分を含まないため、強制分散型の顔料分散体と比較し良好な発色が得られる。また、再分散性に優れるため、筆記具の筆記先端やインキ流量調節体などにインキ組成物が固着してしまった際にも容易に洗浄が可能である。
また、自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックは、それぞれ、単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。但し、2種以上を混合して用いる際には、顔料、特にはカーボンブラックの分散安定性に影響を与えない様に、そのイオン性が同じであることが好ましく、表面の親水基が同じであることがより好ましい。
本発明による筆記具用水性インキ組成物は、抗菌性物質として、2−フェノキシエタノールを用いる。2−フェノキシエタノールは、従来の抗菌性物質よりも安全性が高いものである。
また、理由は定かではないが、2−フェノキシエタノールは、自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックの分散安定性を向上させる効果があることから、インキ組成物の分散安定化にも寄与する。このため、自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックと、2−フェノキシエタノールを併用することは、顔料分散剤を用いなくても、優れたインキ分散安定性が得られる。このため、インキ粘度をより低く抑えることができ、インキ吐出性を良化でき、均一で発色良好な筆跡をより残しやすくなる。
さらに、2−フェノキシエタノールは、イソチアゾリン系抗菌性物質などの抗菌性物質を併用した場合においても、自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックの分散安定性を損なうことがなく、抗菌性能に相乗効果を与えることができるので好ましい。より抗菌性能を考慮すれば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンなどのイソチアゾリン系抗菌性物質の中から1種以上選択して、2−フェノキシエタノールと併用して用いることが好ましく、より抗菌性能や後述する耐性菌性能を考慮すれば、イソチアゾリン系抗菌性物質を2種以上選択することが好ましく、より考慮すれば、イソチアゾリン系抗菌性物質を3種以上選択することが好ましい。
この種の筆記具は、横置きの状態やペン先が上向きの状態から、筆記するためにペン先を下向きの状態にした際に、インキタンクに収容された水性インキ組成物が、インキタンクの内壁を伝ってペン先方向へ流下することで、筆記が可能となる。(この水性インキ組成物の移動性をインキ反転性と称する。)
インキタンクを含む筆記具の多くの部品は樹脂で構成されることが多く、それらは疎水性であるため、水性インキ組成物の濡れ性が不足すると、筆記具のペン先を下向きの状態にしても、表面張力による抗力のため水性インキ組成物は流下せずに、元の位置に留まってしまう。この状態では、ペン先まで水性インキ組成物が供給されず、筆跡がかすれたり、筆記できなくなることがあった。
しかしながら、本発明に用いる2−フェノキシエタノールは、十分な抗菌性能が得られる量を水性インキ組成物に添加しても、水性インキ組成物のインキタンクに対する濡れ性に影響を及ぼさないので、水性インキ組成物のインキタンク内におけるインキ反転性が低下せず、筆記具を横置きの状態やペン先が上向きの状態から、筆記するためにペン先を下向きの状態にした際にも、水性インキ組成物がインキタンク内で元の位置に留まらず、ペン先方向へインキを円滑に流下させることができる。
さらに、上記影響を考慮すると、1,000ppm以上10,000ppm未満であることが好ましく、1,000ppm以上9,500ppm以下であることがより好ましく、1,000ppm以上9,000ppm以下であることがより好ましく、3,000ppm以上9,000ppm以下であることがより好ましく、3,000ppm以上7,000ppm以下であることが最も好ましい。前記範囲にあると、抗菌性能が十分に得られ、顔料の分散安定性に対しても効果的に働き、インキ反転性や、筆跡のにじみや裏抜け等の筆記性能に対しても影響が少なく、かつ十分な安全性を確保することができる。
具体的には、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、4,5−ジクロロ−2−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
2−フェノキシエタノールとイソチアゾリン系抗菌性物質を併用すると、自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックの分散安定性を損なうことなく、抗菌性能に相乗効果を与え、分散安定性と抗菌性能を維持しつつ、抗菌性物質の総量を少なくすることが可能となり、より皮膚刺激性等の安全性に優れた水性インキ組成物となるため、好ましい。
特に、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンは、アルカリ性でも抗菌性物質が分解してしまうことがなく、耐熱性が良く、エイムズ試験が陰性であり、皮膚刺激性が弱く、無臭のインキ組成物を得ることができるので好ましい。
また、複数のイソチアゾリン系抗菌性物質を併用すると、各々の耐性菌に対する抗菌性能に加えて、他方の耐性菌に対する抗菌性能が強化されるので、より好ましい。
本発明による筆記具用水性インキ組成物は、インキ組成物の性能を損なわない範囲で、自己分散型顔料以外の着色剤を用いることができる。用いる着色剤としては、通常、筆記具用水性インキ組成物に用いる顔料および染料を使用しても良い。
染料としては、溶媒に溶解可能であれば特に制限されるものではない。例えば、直接染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、および各種造塩タイプ染料等が採用可能である。
これらの顔料および染料は、単独又は2種以上混合して使用してもかまわない。
水としては、特に制限はなく、例えば、水道水、イオン交換水、限外ろ過水または蒸留水などを用いることができる。
本発明による筆記具用水性インキ組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、濡れ剤、水溶性有機溶剤、pH調整剤、保湿剤、防錆剤などの各種添加剤を含むことができる。
中でも、本願においては、界面活性剤として、非イオン性界面活性剤を用いることが好ましい。これは、自己分散型顔料とフェノキシエタノールがもたらす効果を阻害することなく、上記界面活性剤の効果が十分に得られるためである。また、非イオン性界面活性剤の中でもポリオキシアルキレン構造を有する界面活性剤、特にはポリオキシエチレン構造を有する界面活性剤を用いることが好ましい。これは、水に対する溶解安定性に優れ、上記効果がより一層得られやすいためである。
さらに、本発明においては、ポリエーテルアミン、またはポリオキシアルキレングリコールを用いることが好ましい。これは、ポリエーテルアミンやポリオキシアルキレングリコールは、自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックの分散安定性を維持しつつ、インキタンク内の濡れ性だけでなく、インキ流量調節体に対する濡れ性を適度に保つことができ、さらに、インキの表面張力を適正な範囲に調整することが可能となるためである。
また、本願において、ポリエーテルアミンやポリオキシアルキレングリコールを用いた場合、2−フェノキシエタノールがもたらす抗菌性性能を阻害することがない。
以上より、自己分散型顔料と2−フェノキシエタノールを用いた本発明のインキ組成物において、濡れ剤として、ポリエーテルアミンやポリオキシアルキレングリコールを用いることは、特に、効果的である。
また、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールの平均分子量は、100〜20000であることが好ましく、1000〜15000であることがより好ましい。さらに、溶解安定性に優れ、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールの効果を十分に得ることを考慮すると、3000〜15000であることがさらに好ましく、10000〜15000であることが特に好ましい。
また、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールのエチレンオキシド付加モル数が、5〜500であることが好ましく、100〜400であることがより好ましく、200〜300であることが好ましい。
また、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールのプロピレンオキシド付加モル数が、5〜300であることが好ましく、10〜200であることがより好ましく、20〜100であることがさらに好ましく、40〜100であることが特に好ましい。
また、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールのエチレンオキシド含有量は、20〜90質量%であることが好ましく、30〜80質量%であることがより好ましく、60〜80質量%であることがさらに好ましい。
さらに、耐ドライアップ性能の向上を考慮すると、前記水溶性有機溶剤の中でも、グリコール類を選択して用いることが好ましい。これは、前記グリコール類を用いることで、グリコール類の吸湿効果をインキ組成物に付与することができるためであり、より耐ドライアップ性能の向上を考慮すれば、多価アルコールを用いることが好ましく、多価アルコール溶剤の中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンの中から1種以上を選択して用いることが好ましい。
本発明のように、自己分散型カーボンブラックのような顔料を用いた場合、ペン先を大気中に放置した際に生じるドライアップ時の書き出し性能が劣りやすいため、効果的であり、さらに、ノック式、スライド式、回転繰り出し式などの出没式筆記具では、ペン先が定常的に大気中に放置されるため、書き出し時にカスレなどが生じやすく効果的であり、好ましい。
pH調整剤の含有量は、水性インキ組成物の総質量を基準として、0.1〜10質量%であることが好ましく、0.1〜5質量%であることがより好ましい。
アルカリ成分を十分に補足できること、また、水性インキ組成物のキレート剤の配合前後の物性や性能に変化を与えにくいことなどを考慮すると、前記キレート剤の中でも、アミノカルボン酸およびその塩を用いることが好ましく、より考慮すれば、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)およびその塩を用いることが好ましい。
筆記具用水性インキ組成物の粘度は、B型回転粘度計を用いて、回転数60rpm、20℃で測定したインキ粘度が、1.0〜50mPa・sであることが好ましく、1.0〜20mPa・sであることがより好ましく、1.0〜10mPa・sであることがさらに好ましい。この範囲より大きいと、特に櫛歯状のインキ保留部を有するインキ流量調節体(ペン芯)を備える筆記具に用いた際に、筆記先端へインキが安定して供給されず、筆跡がかすれたり、筆記不能になる恐れがある。より好ましくは、1.0〜3.0mPa・sであり、さらに好ましくは、1.0〜2.0mPa・sである。インキ粘度が前記範囲内であれば、ペン芯をインキ流量調節体として配置されてなる筆記具に用いた際に、より安定して筆記先端へインキが供給され、良好な筆跡が得られるなど、インキ追従性能を向上させることができるためである。
本発明による筆記具用水性インキ組成物は、従来知られている任意の方法により製造することができる。具体的には、前記各成分を必要量配合し、プロペラ攪拌、ホモディスパー、ホモミキサー、遊星式攪拌機などの各種攪拌機やビーズミルなどの各種分散機などにて混合し、製造することができる。
本発明の筆記具用水性インキ組成物は、繊維チップ、フェルトチップ、プラスチックチップまたはボールペンチップなどをペン先としたマーキングペンやボールペン、金属製のペン先を用いた万年筆などの筆記具に用いることができる。
特に、筆記具の本体やペン先などに着脱自在に交換可能な構造をもつカートリッジ式筆記具およびコンバーター式筆記具では、使用者がインキを繰り返し吸入してインキ貯蔵体に充填して使用することから、インキ組成物に微生物が混入増殖し、これに起因する析出物や凝集物の異物によって、筆記に悪影響を及ぼす可能性が高く、インキ組成物に優れた抗菌性能を有するインキ組成物を用いる必要がある。しかしその一方で、使用者が直接インキに触れる可能性も高く、安全性にも優れたインキ組成物が必要である。本発明のインキ組成物は、抗菌性能に十分優れながらも、安全性にも優れており、よって、筆記具の本体やペン先などに着脱自在に交換可能な構造をもつカートリッジ式筆記具およびコンバーター式筆記具に、特に好適に用いることができる。
前述の通り、本発明のインキ組成物は、インキ組成物の分散安定性を十分に維持しながら、低粘度インキ組成物に調整しやすいため、(1)(2)(3)のインキ供給機構を備える筆記具に好適に用いることができる。
また、中でも、(2)のインキ供給機構を備える筆記具は、微生物の増殖に起因する析出物や凝集物などの異物により、溝歯状のインキ保留部の機能を十分に働かすことができなくなるなど、悪影響を受けやすい。よって、抗菌性能に十分に優れた本発明のインキ組成物は、特に(2)のインキ供給機構を備える筆記具に、好適に用いることができる。
本発明の筆記具用水性インキ組成物は、該インキ組成物をインキ保管容器に収容した水性インキ製品に用いることができる。特に、インキ保管容器がインキを分取するための開閉口を有し、インキ保管容器から分取されたインキ組成物が、櫛歯状のインキ保留部を有するインキ流量調節体を有する筆記具に充填され使用される、水性インキ製品に用いることが好ましい。
前記水性インキ製品では、インキを分取するための開閉口を有しており、インキ組成物に微生物が混入し、増殖する可能性が高く、また、櫛歯状のインキ保留部を有するインキ流量調節体を有する筆記具に充填され使用されるため、前述のように、微生物の混入に起因する析出物や凝集物の異物により、悪影響を受ける可能性が高い。このため、収容される水性インキ組成物には、優れた抗菌性能を有する必要がある。その一方で、使用者が直接インキに触れる可能性も高いため、収容される水性インキ組成物には優れた安全性も有する必要がある。本発明のインキ組成物は、前述の通り、抗菌性能と安全性の両方に優れていることから、本発明のインキ組成物は、前記水性インキ製品に収容されるインキ組成物として、好適に用いることができるのである。
(実施例1)
自己分散型カーボンブラック1 15.0質量%
(商品名:Fuji Jet Black−20、冨士色素株式会社製、イオン性:アニオン、カーボンブラック20%水分散体)
2−フェノキシエタノール 0.5質量%(5,000ppm相当量)
ジエチレングリコール(水溶性有機溶剤) 2.0質量%
トリエタノールアミン(pH調整剤) 2.0質量%
1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン 0.02質量%(200ppm相当量)
2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン 0.001質量%(10ppm相当量)
2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン 0.01質量%(100ppm相当量)
ポリエーテルアミン(濡れ剤) 0.1質量%
イオン交換水 残部
イオン交換水に抗菌性物質、水溶性有機溶剤、pH調整剤、濡れ剤を添加し、プロペラ攪拌により混合してベース液を得た。その後、ベース液に自己分散型カーボンブラックを添加し、プロペラ攪拌により混合して、筆記具用水性インキ組成物を得た。得られた筆記具用水性インキ組成物の粘度を、JIS Z 8803:2011に従って、B型回転粘度計(機種:BLII、ローター:BLアダプタ、東機産業株式会社製、サンプル量20ml)により測定した。具体的には、20℃、回転速度60rpmにおけるインキ粘度は1.5mPa・sであった。また、得られた筆記具用水性インキ組成物の表面張力を、表面張力計測器(機種:DY−200、協和界面科学株式会社製、20℃環境下、白金プレート、垂直平板法)により測定したところ、46.3mN/mであった。
インキ組成物の配合を(表1、表2)に示した配合とした以外は、実施例1と同じ方法にて、実施例2〜10、比較例1〜3の筆記具用水性インキ組成物を得た。
自己分散型カーボンブラック2:商品名:Aqua−Black 162、東海カーボン株式会社製、イオン性:アニオン、カーボンブラックの表面官能基:カルボキシル基、自己分散型カーボンブラック20%水分散体、粒度分布(平均):110nm
自己分散型カーボンブラック3:商品名:BONJET BLACK CW−1、オリエント化学株式会社製、自己分散型カーボンブラック20%水分散体
ポリエーテルアミン:商品名:ナイミーンS220、日油株式会社製、ポリオキシエチレン−ステアリルアミン、HLB15.4、EO数20
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール:商品名:ユニルーブ75DE−2620、日油株式会社製、平均分子量13000、エチレンオキシド付加モル数240、プロピレンオキシド付加モル数60、EO含有量75wt%
実施例1〜10、比較例1〜3の筆記具用水性インキ組成物を、30mlスクリュー管に充填し、4週間室温にて放置し、スクリュー管の上部と底部のインキ組成物を顕微鏡にて観察した。
A:上部、底部とも、顔料が均一に分散しており、分散安定性が良好であった。
B:わずかに顔料の凝集がみられ、底部に比べ、上部の顔料が少なくなっていた。
C:顔料の凝集物がみられ、底部に比べ、上部の顔料が少なくなっており、均一な分散が得られていなかった。
実施例1〜10、比較例1〜3の筆記具用水性インキ組成物中に、アスペルギルスsp.(BIT耐性菌)を1mlあたり約1.0×106個になるように接種し、3日間放置後の各インキ組成物を試験インキとした。この各試験インキをポテトデキストロース寒天培地による混釈平板法にて28℃で7日間培養し、検出した菌数から抗菌性能を評価した。
A:検出した菌数が、1×100cfu/ml未満である。
B:検出した菌数が、1×100cfu/ml以上1×102cfu/ml未満である。
C:検出した菌数が、1×102cfu/ml以上1×106cfu/ml未満である。
D:検出した菌数が、1×106cfu/ml以上である。
実施例1〜10、比較例1〜3の筆記具用水性インキ組成物の安全性を、以下の評価基準に従い評価した。
A:イソチアゾリン系抗菌性物質の添加量が、200ppm以下である。
B:イソチアゾリン系抗菌性物質の添加量が、200ppmを超え、500ppm以下である。
C:イソチアゾリン系抗菌性物質の添加量が、500ppmを超える。
実施例1〜10、比較例1〜3の筆記具用水性インキ組成物をポリエチレン製のインキカートリッジに注入し、株式会社パイロットコーポレーション製万年筆(商品名;カスタム74、ペン種M)に装着し、筆記用紙Aに筆記を行った。その際の筆跡を目視により観察した。
A:筆跡ににじみや裏抜けもなく、良好な筆跡が得られた。
B:筆跡ににじみや裏抜けが生じた。
C:筆跡に激しいにじみや裏抜けが生じた。
前記筆記性能試験に用いた万年筆を、ペン先が上向きの状態にして、充填されたインキタンク内の水性インキ組成物をペン先側からペン先の反対側にすべて落とした。この後、ペン先を静かに下向きの状態にした際、インキタンク内で水性インキ組成物がペン先側に流下する様子を目視にて確認し、下記の基準に従ってインキタンク内のインキ反転性能を評価した。
A:水性インキ組成物が、10秒以内にインキタンクのペン先側にすべて流下した。
B:水性インキ組成物が、10秒以内にインキタンクのペン先側に大部分が流下したが、一部流下せず、インキタンク内の壁面などに残っていた。
C:水性インキ組成物が、10秒経過してもインキタンクのペン先側にすべて流下しなかった。
Claims (8)
- 水と、着色剤と、抗菌性物質とを含む筆記具用水性インキ組成物であって、前記着色剤が自己分散型顔料であり、前記抗菌性物質が2−フェノキシエタノールであることを特徴とする、筆記具用水性インキ組成物。
- 前記自己分散型顔料が、自己分散型カーボンブラックである、請求項1に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 前記インキ組成物の総質量に対する前記抗菌性物質の添加量が、1,000ppm以上100,000ppm以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 前記インキ組成物の総質量に対する前記抗菌性物質の添加量が、1,000ppm以上10,000ppm未満であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 前記抗菌性物質が、イソチアゾリン系抗菌性物質をさらに含んでなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 濡れ剤を更に含んでなり、前記濡れ剤が界面活性剤である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物を充填してなる筆記具。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物をインキ保管容器に収容してなる水性インキ製品。
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