JP3305809B2

JP3305809B2 - 水性ボールペン用インキ組成物

Info

Publication number: JP3305809B2
Application number: JP13488893A
Authority: JP
Inventors: 香塩谷; 名正松本; 稔和木; 周一長畠
Original assignee: Mikuni Color Ltd
Current assignee: Mikuni Color Ltd
Priority date: 1993-06-04
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: JPH06346014A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、筆記性がよく、ボタつ
きがなく、インキ流出性が優れたボールペンを提供する
ための水性ボールペン用インキ組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、油性ボールペンと水性ボールペン
が、それぞれの特長に応じて使用されている。しかしな
がら、いずれも欠点を有しており、必ずしも充分満足で
きる筆記具ではない。すなわち、油性ボールペンはボタ
つきが発生しやすく、そのため筆記した描線が汚れやす
く、また、一定以上の筆圧が必要であるので筆記の感触
がよくない。一方、水性ボールペンは書き味が良好で、
流出量も優れておりボタつきも発生しないが、にじみや
金属チップの腐食性、長期保存安定性に問題を有してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】より詳しくは、水性ボ
ールペンにおいて水性顔料インキを使用したばあい、筆
記の際、線のかすれやにじみ以外に経時変化による沈殿
などの問題がある。また、粘度が１〜１０ｍＰａ・ｓの
インキを用いるばあい、一般に中綿と呼ばれる繊維束か
らなる部材を必要とするために水性ボールペン用ペン体
は構造が複雑なものである。粘度が２００〜５０００ｍ
Ｐａ・ｓの高粘度のインキを用いるばあいペン体はレフ
ィル式と呼ばれる簡単な機構となる。しかしながら、高
粘度のインキはペン先までスムーズに追随しにくく、そ
の結果、ボール受け座の摩耗が激しく、かつ、流出量も
少ないという大きな問題を有している。

【０００４】また、スチレンマレイン酸樹脂やポリアク
リル酸ソーダなどの水溶性樹脂、ヒドロキシプロピルセ
ルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメ
チルセルロースなどのセルロース系高分子、キサンタン
ガム、ジェランガム、ローカストビーンガムなどの植物
由来の増粘剤を用いたインキ組成物があるが、望ましい
程度のチキソトロピーを有していないためにボールペン
の先からのインキ流出量が少なく、長期保存安定性に劣
っている。

【０００５】本発明は前記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、筆記性がよく、ボタつきが
なく、インキ流出性が優れた水性ボールペンをうるため
の水性ボールペン用インキ組成物を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、顔料
成分、グリコール系有機溶剤、アルカリ増粘型エマルジ
ョンおよびアルカリ剤からなる水性ボールペン用インキ
組成物に関する。

【０００７】

【作用および実施例】アルカリ増粘型エマルジョンは粘
度調整剤として用いられるものであり、後述するアルカ
リ剤を添加することにより増粘するエマルジョンであ
る。すなわち、アルカリ剤の添加によりカルボキシル基
が中和・解離されることにより溶解または膨潤が生じて
系の粘度が上昇する。アルカリ増粘において系はチキソ
トロピーを帯びる。本発明はアルカリ増粘型エマルジョ
ンが与えるチキソトロピー性を水性ボールペン用インキ
組成物に利用するものであり、その結果、キャップオフ
性、長期保存安定性、ボタつき防止性、インキ洩れ防止
性および筆記性が良好になる。

【０００８】アルカリ増粘型エマルジョンとしては、カ
ルボキシル化されたアクリル系、スチレン−アクリル系
またはブタジエン系のＯ／Ｗ型エマルジョンなどが用い
られ、具体的には、アクリル系のものとして、ニッポー
ルＬＸ８６０（日本ゼオン（株）製）、プライマルＲＸ
−５（ローム＆ハース製）、アルマテックスＥ−３３７
０（三井東圧化学（株）製）、モビニールＬＤＭ７０１
０（ヘキスト合成（株）製）、ボンコート３７５０（大
日本インキ（株）製）、ビニゾール１０２０（大同化成
工業（株）製）およびリカボンドＦＫ−６００（中央理
化工業（株）製）など、スチレン−アクリル系のものと
して、ポリゾールＡＴ−２０４０（昭和高分子（株）
製）およびヨドソールＫＡ−１０（カネボウＮＳＣ
（株）製）など、ブタジエン系のものとして、クロスレ
ンＳＡ−２２（武田薬品（株）製）およびＪＳＲ−０６
９３（日本合成ゴム（株）製）などがあげられる。

【０００９】アルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウ
ム、酢酸ナトリウム、リン酸水素カリウムなどの無機塩
基性物質、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、ジエチルアミン、トリエチ
ルアミンなどの脂肪族アミン類、アミノメチルプロパノ
ールなどのアミノアルコール類、アンモニア、モルホリ
ンなどを単族または２種以上使用することができる。

【００１０】顔料成分は、ボールミルやサンドミルで顔
料を水中に細かく分散したものが好ましく、より具体的
には分散剤としての樹脂により顔料を水に分散させたも
のが好ましい。顔料としては、カーボンブラック、酸化
チタンなどの無機顔料、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、
縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などのアゾ顔料、フタ
ロシアニン顔料、ペリノンおよびペリノン顔料、アント
ラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、
チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロ
ン顔料などの有機顔料、染付レーキ、昼光蛍光顔料など
をあげることができる。分散剤としては、たとえばスチ
レン−マレイン酸樹脂、スチレン−（メタ）アクリル酸
樹脂、（メタ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル
酸との共重合体などの塩を３０％程度の水溶液に調整さ
れたものが使用される。顔料成分は、顔料、水、分散剤
以外に、樹脂自体をアルカリ性下に溶解させるために前
述のようなアルカリ剤を含むことがある。

【００１１】顔料成分がアルカリ剤を含んでいるばあ
い、すなわちアルカリ性顔料成分であるばあいは、その
顔料成分に含まれるアルカリ剤だけでアルカリ増粘型エ
マルジョンを増粘させることもできる。また、アルカリ
性顔料成分とアルカリ増粘型エマルジョンを混合後、別
途アルカリ剤を加えて本発明のインキ組成物の粘度を調
整してもよい。

【００１２】グリコール系有機溶剤としては、エチレン
グリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、ジグ
リセリン、プロピレングリコール、ジプロピレングリコ
ール、ポリエチレングリコール、１，３−ブチレングリ
コール、チオジグリコール、ヘキシレングリコールなど
があげられ、単独または２種以上混合して用いることが
できる。グリコール系有機溶剤は、顔料の湿潤や分散向
上効果や、ボール受け座の摩耗防止およびペン先の乾燥
防止によってボールの回転をスムーズにする作用があ
る。

【００１３】アルカリ増粘型エマルジョンの添加量は、
アルカリ剤の存在により増粘し、本発明の水性ボールペ
ン用インキ組成物の粘度を２００〜５０００ｍＰａ・
ｓ、好ましくは３００〜４０００ｍＰａ・ｓ、より好ま
しくは５００〜３５００ｍＰａ・ｓとするような量とさ
れる。その量は、アルカリ剤の種類、添加量などにもよ
るが、通常、インキ組成物を基準に０．０１〜１０．０
部（重量部。以下同様）、好ましくは０．０５〜５．０
部、より好ましくは０．１〜３．０部程度である。

【００１４】アルカリ剤の添加量は、インキ組成物のｐ
Ｈを８以上、好ましくは９以上、より好ましくは９．５
〜１０．５に調整する量とされる。そのようなｐＨ領域
において、アルカリ増粘型エマルジョンが効果的に増粘
するからである。アルカリ性顔料成分が用いられるばあ
いは、顔料成分の存在によりインキ組成物のｐＨがアル
カリ性になる。顔料成分の存在だけでは所望のアルカリ
性がえられないばあいはさらにアルカリ剤を添加するこ
とによりインキ組成物のｐＨが前記の範囲に調整され
る。

【００１５】顔料成分の添加量は、インキが発現すべき
色、筆記した際に明確鮮明に認識することができること
などを考慮して決められ、通常、インキ組成物基準で３
０〜７０部、好ましくは３５〜６５部、より好ましくは
４０〜６０部程度である。

【００１６】グリコール系有機溶剤の添加量は、顔料の
湿潤や分散向上効果や、ボール受け座の摩耗防止および
ペン先の乾燥防止効果が要求される程度などにより決め
られ、通常、インキ組成物基準で１〜５０部、好ましく
は５〜４０部、より好ましくは１０〜３０部程度であ
る。

【００１７】顔料成分、グリコール系有機溶剤、アルカ
リ増粘型エマルジョンおよびアルカリ剤からなる水性ボ
ールペン用インキ組成物は、好ましくは、アルカリ増粘
型エマルジョンおよびアルカリ剤以外の成分を混合し、
混合物にアルカリ増粘型エマルジョンを添加し、最後
に、所望の粘度がえられるように、アルカリ剤を常温で
撹拌下に５〜１０時間かかって添加することにより調製
するのが好ましい。

【００１８】アルカリ性顔料成分、グリコール系有機溶
剤、アルカリ増粘型エマルジョンおよびアルカリ剤から
なる水性ボールペン用インキ組成物は、好ましくは、ア
ルカリ増粘型エマルジョンおよびアルカリ剤以外の成分
を混合し、混合物にアルカリ増粘型エマルジョンを添加
し、最後に、所望の粘度がえられるように、アルカリ剤
を常温で撹拌下に５〜１０時間かかって添加することに
より調製するのが好ましい。

【００１９】前記のような好ましい製法によるばあい、
アルカリ剤以外を混合してからアルカリ剤を添加するこ
とにより、粘度が高くなる前に混合を行なうことができ
顔料成分などを容易に充分に分散させることができる。

【００２０】アルカリ性顔料成分、グリコール系有機溶
剤およびアルカリ増粘型エマルジョンからなる水性ボー
ルペン用インキ組成物は、好ましくは、アルカリ増粘型
エマルジョン以外の成分を混合したのち、所望の粘度が
えられるように、アルカリ増粘型エマルジョンを常温で
撹拌下に５〜１０時間かかって添加することにより調製
するのが好ましい。

【００２１】本発明の水性ボールペン用インキ組成物
は、各種物性の向上のために、前記成分以外に界面活性
剤、潤滑剤、防カビ剤、消泡剤、防錆剤、防腐剤などの
通常用いられるインキ成分を添加することができる。

【００２２】本発明の水性ボールペン用インキ組成物
は、前述のようにアルカリ増粘型エマルジョンによる増
粘がゆえにチキソトロピー性を有しているので、粘度が
２００〜５０００ｍＰａ・ｓと比較的高くてもボールペ
ンの先からのインキ流出量が多く、ボール受け座の摩耗
が少なく、長期保存安定性も良好である。また、紙に筆
記した際、にじみが発生しない。本発明の水性ボールペ
ン用インキ組成物が適用される水性ボールペンは、イン
キ組成物の粘度から典型的にはレフィル式と呼ばれる簡
単な機構をとるので製造が容易である。

【００２３】つぎに、本発明の水性ボールペン用インキ
組成物を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本
発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。

【００２４】実施例１カーボンブラック１６．０部スチレン−マレイン酸アンモニウム塩３０％水溶液１２．０部エチレングリコール５．０部アミノメチルプロパノール０．５部その他の添加剤（消泡剤、防腐剤、防錆剤）１．０部水６５．５部前記成分を、サンドミルで水中に均一に分散させること
により本発明におけるアルカリ性顔料成分（ｐＨ９．
５）を調製した。

【００２５】アルカリ性顔料成分５５．０部エチレングリコール２０．０部アルカリ増粘型エマルジョン^＊１３．５部アンモニア水１．５部水２０．０部＊１：クロスレンSA-22(武田薬品（株）製）ブタジエン系、固形分４８％、ｐＨ７．５つぎに、前記成分のうちアンモニア水およびアルカリ増
粘型エマルジョン以外の成分を容器中に仕込んで充分混
合してアルカリ性顔料成分を均一に分散させたのち、ア
ルカリ増粘型エマルジョンを添加した。えられた混合物
にアンモニア水を常温で撹拌下に１０時間かかって添加
することによりｐＨが１０．０で粘度が２５００ｍＰａ
・ｓに調整された水性ボールペン用インキ組成物を調製
した。

【００２６】この水性ボールペン用インキ組成物を、
０．５ｍｍの超合金ボールとステンレスチップとを備
え、ポリプロピレン製のインクタンクを備えてなる水性
ボールペンに充填し、筆記性、キャップオフ性、上下
差、インキ洩れ、およびボタつきについて試験した。各
試験条件および評価基準をつぎに示す。

【００２７】筆記性：上質紙（ＪＩＳＰ３２
０１に準ずる）に手書き筆記し、筆記感を確認する。

【００２８】○：なめらかな書き味 △：やや硬い書き味 ×：硬い書き味キャップオフ性：キャップをはずした状態で筆記可能な
時間を測定する。

【００２９】○：４８時間以上 △：２４〜４８時間 ×：２４時間以下上下差：ペンを５０℃恒温槽中にペン先を上向
きおよび下向きの状態で静置し、１ケ月、３ケ月後のイ
ンキ濃度の上下差を目視にて比較する。

【００３０】○：濃度差なし △：やや濃度差あり ×：大きく濃度差ありインキ洩れ：ペン先を下に向けた状態でのペン先か
らのインキ洩れの有無を確認する。

【００３１】○：洩れなし △：やや洩れあり ×：洩れありボタつき：市販の連続筆記試験機（ＴＳ−４型
画線機）にて、筆記速度４ｍ／秒、荷重１００ｇ、角度
６５゜で連続筆記を行ない、ボタつきの有無を確認す
る。

【００３２】○：ボタつきなし △：わずかにボタつきあり ×：ボタつきあり試験結果を表１に示す。

【００３３】実施例２アルカリ性顔料成分５０．０部ジエチレングリコール１５．０部アルカリ増粘型エマルジョン^＊２２．０部モノエタノールアミン３．０部水３０．０部＊２：ニッポールLX860(日本ゼオン（株）製）アクリル系、ｐＨ５．０、固形分４５％前記成分を用いて、実施例１と同様の方法によりモノエ
タノールアミンをあとで添加して本発明の水性ボールペ
ン用インキ組成物を調製した（ｐＨ１０．５、粘度１２
００ｍＰａ・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボー
ルペンに適用し試験を行なった結果を表１に示す。な
お、アルカリ性顔料成分の組成をつぎに示す。

【００３４】フタロシアニンブルー（C.I.No.74160）２０．０部スチレン−アクリル酸アンモニウム塩３０％水溶液１５．０部エチレングリコール５．０部アミノメチルプロパノール０．５部その他の添加剤（消泡剤、防腐剤、防錆剤）１．０部水５８．５部実施例３アルカリ性顔料成分５０．０部グリセリン２５．０部アルカリ増粘型エマルジョン^＊３１．５部トリエタノールアミン２．０部水２１．５部＊３：プライマルRM-5（ローム＆ハース製）アクリル系、ｐＨ２．７、固形分３０％前記成分を用いて、実施例１と同様の方法によりトリエ
タノールアミンをあとで添加して本発明の水性ボールペ
ン用インキ組成物を調製した（ｐＨ９．８、粘度５００
ｍＰａ・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボールペ
ンに適用し試験を行なった結果を表１に示す。なお、ア
ルカリ性顔料成分の組成をつぎに示す。

【００３５】ジオキサジンバイオレット（C.I.No.51319）１５．０部スチレン−アクリル酸アンモニウム塩３０％水溶液１２．０部エチレングリコール５．０部アミノメチルプロパン０．５部その他の添加剤（消泡剤、防腐剤、防錆剤）１．０部水６６．５部実施例４アルカリ性顔料成分５５．０部プロピレングリコール２０．０部アルカリ増粘型エマルジョン^＊４２．５部炭酸ナトリウム３．０部水１９．５部＊４：アルマテックスE-3370（三井東圧化学（株）
製）アクリル系、ｐＨ５．０、固形分４５％前記成分を用いて、実施例１と同様の方法により炭酸ナ
トリウムをあとで添加して本発明の水性ボールペン用イ
ンキ組成物を調製した（ｐＨ１０．３、粘度２１００ｍ
Ｐａ・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボールペン
に適用し試験を行なった結果を表１に示す。なお、アル
カリ性顔料成分の組成をつぎに示す。

【００３６】ナフトールレッド（C.I.No.12315）１８．０部スチレンマレイン酸アンモニウム塩３０％水溶液１５．０部エチレングリコール５．０部アミノメチルプロパン０．５部その他の添加剤（消泡剤、防腐剤、防錆剤）１．０部水６０．５部実施例５アルカリ性顔料成分５０．０部ＰＥＧ＃４００１５．０部アルカリ増粘型エマルジョン^＊５１．０部モルホリン１．５部水３２．５部＊５：モビニールLDM7010 （ヘキスト合成（株）製）アクリル系、ｐＨ２．５、固形分２５％前記成分を用いて、実施例１と同様の方法によりモルホ
リンをあとで添加して本発明の水性ボールペン用インキ
組成物を調製した（ｐＨ１０．５、粘度１２００ｍＰａ
・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボールペンに適
用し試験を行なった結果を表１に示す。なお、アルカリ
性顔料成分の組成をつぎに示す。

【００３７】フタロシアニングリーン（C.I.No.74260）２０．０部スチレン−アクリル酸アンモニウム塩３０％水溶液１５．０部エチレングリコール５．０部アミノメチルプロパン０．５部その他の添加剤（消泡剤、防腐剤、防錆剤）１．０部水５８．５部実施例６顔料成分５０．０部１，３−ブチレングリコール２５．０部アルカリ増粘型エマルジョン^＊６２．０部アミノメチルプロパノール２．０部水２１．０部＊６：ポリゾールAT-2040(昭和高分子（株）製）スチレン−アクリル系、ｐＨ２．５、固形分４０％前記成分を用いて、実施例１と同様の方法によりアミノ
メチルプロパノールをあとで添加して本発明の水性ボー
ルペン用インキ組成物を調製した（ｐＨ９．５、粘度１
７００ｍＰａ・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボ
ールペンに適用し試験を行なった結果を表１に示す。な
お、顔料成分の組成をつぎに示す。

【００３８】ハンザイエロー（C.I.No.11741）１５．０部ポリオキシエチレンアルキルエステル５．０部エチレングリコール５．０部その他の添加剤（消泡剤、防腐剤、防錆剤）１．０部水７４．０部実施例７アルカリ性顔料成分４５．０部ヘキシレングリコール２０．０部アルカリ増粘型エマルジョン^＊７１．５部水３３．５部＊７：ボンコート3750（大日本インキ（株）製）アクリル系、ｐＨ４．０、固形分２３％前記成分のうちアルカリ増粘型エマルジョン以外の成分
を容器中に仕込んで充分混合してアルカリ性顔料成分を
均一に分散させた。えられた混合物にアルカリ増粘型エ
マルジョンを常温で撹拌下に１０時間かかって添加する
ことにより水性ボールペン用インキ組成物を調製した
（ｐＨ１０．２、粘度２５００ｍＰａ・ｓ）。この組成
物を実施例１と同様のボールペンに適用し試験を行なっ
た結果を表１に示す。なお、アルカリ性顔料成分の組成
をつぎに示す。

【００３９】ナフトールオレンジ（C.I.No.12367）１５．０部スチレンマレイン酸アンモニウム塩３０％水溶液１２．０部エチレングリコール５．０部アミノメチルプロパノール０．５部ジエチルアミン３．０部その他の添加剤（消泡剤、防腐剤、防錆剤）１．０部水６３．５部比較例１アルカリ性顔料成分^＊８５５．０部ジエチレングリコール２０．０部ジェランガム０．２部水２４．８部＊８：実施例１で用いたもの前記成分を用いて、まずジェランガムを温水で７０℃以
上で溶解させておき、つづいてアルカリ性顔料成分、ジ
エチレングリコールを添加し３時間撹拌することにより
水性ボールペン用インキ組成物を調製した（粘度：７０
０ｍＰａ・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボール
ペンに適用し試験を行なった結果を表１に示す。

【００４０】比較例２アルカリ性顔料成分^＊９５０．０部ジエチレングリコール１５．０部キサンタンガム０．３部水３４．７部＊９：実施例２で用いたもの前記成分を用いて比較例１と同様の方法により水性ボー
ルペン用インキ組成物を調製した（粘度：１０００ｍＰ
ａ・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボールペンに
適用し試験を行なった結果を表１に示す。

【００４１】比較例３アルカリ性顔料成分^＊１０５０．０部グリセリン２５．０部カラギーナン０．５部水２４．５部＊１０：実施例３で用いたもの前記成分を用いて比較例１と同様の方法により水性ボー
ルペン用インキ組成物を調製した（粘度：３０００ｍＰ
ａ・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボールペンに
適用し試験を行なった結果を表１に示す。

【００４２】比較例４アルカリ性顔料成分^＊１１５０．０部１，３−ブチレングリコール２５．０部ポリアクリル酸ソーダ１．０部水２４．０部＊１１：実施例６で用いたもの前記成分を用いて比較例１と同様の方法により水性ボー
ルペン用インキ組成物を調製した（粘度：１２００ｍＰ
ａ・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボールペンに
適用し試験を行なった結果を表１に示す。

【００４３】比較例５アルカリ性顔料成分^＊１２４５．０部ヘキシレングリコール２０．０部ヒドロキシエチルセルロース０．７部水３４．３部＊１２：実施例７で用いたもの前記成分を用いて比較例１と同様の方法により水性ボー
ルペン用インキ組成物を調製した（粘度：６００ｍＰａ
・ｓ）。この組成物を実施例１と同様のボールペンに適
用し試験を行なった結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明の水性ボールペン用
インキ組成物によれば、水性にもかからわずキャップオ
フ性、上下差が生じず長期保存安定性に優れ、高粘度に
もかからわずボタつきが発生せず、インキ洩れが生じず
筆記性の良好な水性ボールペンがえられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長畠周一兵庫県姫路市御国野町国分寺138−１御国色素株式会社内 (56)参考文献特開昭64−31881（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−6074（ＪＰ，Ａ) 特開平６−220390（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−218779（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−106684（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−83269（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−55175（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−228579（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−176281（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 11/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】顔料成分、グリコール系有機溶剤、アル
カリ増粘型エマルジョンおよびアルカリ剤からなる水性
ボールペン用インキ組成物。
【請求項２】アルカリ性顔料成分、グリコール系有機
溶剤およびアルカリ増粘型エマルジョンからなる水性ボ
ールペン用インキ組成物。
【請求項３】アルカリ性顔料成分、グリコール系有機
溶剤、アルカリ増粘型エマルジョンおよびアルカリ剤か
らなる水性ボールペン用インキ組成物。