JP3325623B2 - 水性ボールペン用インキ追従体組成物 - Google Patents

水性ボールペン用インキ追従体組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インキ収容管内に直接
インキを収容する水性ボールペンの保存中および使用中
において、インキ中の水または有機溶剤の揮発を防止し
かつインキの逆流を防止するために、インキ尾端部に充
填するインキ追従体に関する。
【0002】
【従来の技術】水性ボールペンのインキの粘度は50mP
a・sec〜3mPa・secである。この粘度は類似の形態をもつ
油性ボールペンの粘度3Pa・sec〜20Pa・secに対してか
なり低いため、ペン先を上向きないし横向きに放置した
場合にはインキが漏出し、軽度な衝撃でもインキが飛散
し、手や服を汚してしまう恐れがある。またインキが外
気と接触する場合、油性ボールペンに比べ、インキの揮
発速度が著しく速いため、不揮発性もしくは難揮発性溶
剤を主剤としたインキ追従体によってインキと外気を遮
断しインキの揮発を防止する必要がある。
【0003】従来、直接インキを収容するインキ収容管
を有するボールペンにおいて、上記のようなインキの漏
出・揮発・逆流を防止するために、インキ収容管内のイ
ンキの上部に逆流防止剤が充填されている。その逆流防
止剤として、たとえば、特開昭57−153070に
は、ジベンジリデンソルビトールとエチレングリコール
からなる組成物が示され、特開昭57−200472に
はアミノ酸誘導体をワセリンなどの不揮発性有機液体に
溶解してゲル状とした組成物が開示されている。
【0004】また、特開昭61−57673、61−1
45269、61−151289、61−20018
7、61−268786、62−50379、62−1
48581、63−6077には、ゲル化剤に界面活性
剤たとえばポリオキシエチレンソルビタンモノラウレー
ト、ソルビタンモノオレエート、ペンタエリスリトール
ステアレート、ポリエチレングリコールジイソステアレ
ート、N‐オキシエチルアミン、ポリオキシエチレン硬
化ヒマシ油、グリセロールボレイトラウレートなどを添
加した組成物が開示されている。
【0005】水性ボールペンのインキ消費は100m筆
記するに当たり約0.1〜0.2gであり、油性ボール
ペンの100m当たりのインキ消費量が0.01g〜
0.04gであるのに対し非常に多く、インキ収容管内
のインキ追従体は高度にインキに追従していかなければ
ならないという性質を要求されている。しかし、インキ
追従体に用いる界面活性剤の親水性が強い場合には、イ
ンキ追従体に含まれる界面活性剤がインキ中に溶出して
しまう。この場合、インキ追従体自体のインキ追従能が
劣化するばかりでなく、インキの表面張力をいたづらに
下げ、描線が滲んだり、筆記紙の裏面まで浸透してしま
う(裏抜け)などの現象が発生し、最悪の場合はインキ
中の組成物とインキ追従体との反応によって結晶が析出
したりインキ粘度が増加するなどで、筆記不能となり、
当初設計のインキ性能を著しく劣化させてしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の従来技術の問題点を解決することであり、すぐれたイ
ンキ追従性を有しかつインキ組成物と反応しない、イン
キの逆流・揮発を防止する水性ボールペン用インキ追従
体組成物を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、インキ追従
体からの界面活性剤の溶出によるインキ劣化を防ぐた
め、該インキ追従体組成物の基油が水性インキに難溶性
であることを基準に選出されることに着目し、添加する
界面活性剤の性質を限定することにより、上記問題点を
克服することを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0008】本発明の水性ボールペン用インキ追従体組
成物は、水20重量%以上含む溶剤を含有し、25℃、
剪断速度40sec-1における粘度が20〜2000mPa・s
ecのインキを直接インキ収容体に収容せしめる水性ボー
ルペンにおけるインキ追従体であって、難揮発性有機溶
剤および不揮発性有機溶剤から選ばれた少なくとも一種
の溶剤、HLB値が4以下で水に難溶もしくは不溶の界
面活性剤および増粘剤を含有することを特徴とする。
【0009】本発明の追従組成物に用いる界面活性剤と
しては、水性インキに難溶であることである。その指標
としてはHLB(即ち親水親バランス)の値が4以下
であることが挙げられる。HLBの算出法としては、A
tlas法、グリフィンの式、デイビスの式などが挙げ
られるが、この内デイビスの式によるとHLBが7を基
準に親水性が強いか、疎水性が強いかに分けられてい
る。本発明では、この数値を根拠に7以下の界面活性剤
が好ましいと主張するべきものもあるが、7を超えても
非水溶性であれば比較的好ましい結果を望むことができ
る。7以下であっても4を越えるものの中にはあまり良
い結果が得られないものもある。これは水性インキに配
合される親水性有機溶剤による影響であると見られ、こ
の影響を受け難くするためには、更に低い値をとらなけ
ればならない。HLB値の違いが顕著に効果を表すのは
4以下で、更に2以下の場合には全く水性インキへの悪
影響は心配する必要がない。
【0010】本発明のインキ追従体組成物に用いられる
界面活性剤における親水基は、水酸基、エーテル基など
であり、親油基は、アルキル基、アシル基、アリール基
など特に制限はないが、メチルポリシロキサンなどのシ
リコン系の親油基、および一部分、好ましくは全部のア
ルキル基をフッ素化したフッ素化アルキル基をもつもの
が特に良好である。
【0011】本発明の追従体組成物に用いられる界面活
性剤には、水と難溶なポリオキシエチレン、ポリオキシ
プロピレンおよびこれらの誘導体、水に難溶なポリグリ
セリンおよびその誘導体、水に難溶なソルビタンおよび
その誘導体(但しソルビタン脂肪酸エステル類を除
く)、水に難溶なパーフルオロアルキル基を有する化合
物、および水に難溶なメチルポリシロキサンを有する化
合物よりなる群よりえらばれた少なくとも1種を含む界
面活性剤であり、一般的に非イオン性の界面活性剤を形
成し得るものが好ましい。具体的にはポリオキシエチレ
ンモノイソステアレート、ポリオキシエチレンひまし油
等のポリオキシエチレン誘導体、ヘキサグリセリンテト
ラステアレートなどのポリグリセリン誘導体、ポリオキ
シエチレンのパーフルオロアルキルエステルなどのフッ
素系界面活性剤、メチルポリシロキサンのプロピレンオ
キサイドやエチレンオキサイドの側鎖付加物などのシリ
コン系界面活性剤などをあげることができる。
【0012】イオン性の界面活性剤は、アニオン、カチ
オンにかかわらず、本発明のインキ追従体組成物の基と
なる有機溶剤よりも一般に水中で安定であるため、多少
なりとも水性インキ中に溶出してしまう恐れがあるの
で、好ましい材料ではない。ただし、水性インキに不溶
のものがあれば本発明の主旨から外れるものではない。
本発明の追従体組成物における界面活性剤の含有量は、
溶剤100部に対し0.01〜3部が好ましい。
【0013】本発明の追従体組成物に用いる溶剤は、鉱
物油、動植物油、エステル類、高沸点炭化水素、高級脂
肪酸類、高級アルコール類、低分子ポリオレフィン、シ
リコーンオイルなどである。具体的なものとしては、ス
ピンドル油、ひまし油、オリーブ油、流動パラフィン、
ポリブテン、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニ
ルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、ポ
リエーテル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコー
ンオイルなどがあげられる。本発明者らの実験データか
らは、内径2〜5mmのインキ収容管を具備し、100m
筆記当りのインキ消費量が約0.1gの水性ボールペン
の場合、38℃において約5Pa・sec以下の溶剤を基油と
することが好ましい。本発明の追従体組成物に用いる溶
剤の含有量は、全追従体組成物中80〜98重量%であ
る。
【0014】本発明の追従体組成物に用いる増粘剤は、
水に難溶もしくは難分散性なものが好ましく、ステアリ
ン酸リチウムやステアリン酸アルミニウムなどの金属石
鹸、疎水化処理を施したベントナイトやモンモリロナイ
トなどの粘土系増粘剤、表面をメチル化した微粒子シリ
カなどの疎水性の無機増粘剤があげられる。このうち表
面をメチル化した微粒子シリカが透明感に優れるため見
栄えがよく、インキ追従体に与える粘弾性の調節がしや
すく、かつ分散安定性に優れているため最も好ましい。
これら増粘剤はその添加によって得られる増粘効果は異
なるが、全インキ追従体組成物に対し約0.1〜10%
の範囲で添加するのが望ましい。
【0015】本発明の追従体組成物には、上記の界面活
性剤、溶剤、増粘化剤以外に必要に応じて増粘化剤の分
散安定剤や追従体自体の流動点降下剤などの添加剤を加
えることができる。たとえば、反応性のシリル基を含有
するシリコーン表面改質剤〔“KBM6000”、“K
PN3504”、“TA800”、“KBM641”、
“KBM3103C”、“KBNT503”、“KBM
7103”、“KBM7803”、“KP801M”な
ど(信越シリコーン社製)〕、流動点降下剤:ポリアルキ
ルメタクリレート“804”、“805”、“806”
など(三洋化成工学製)をあげることができる。その添加
によって得られる効果は異なるが、全インキ追従体組成
物に対し約0.1〜10%の範囲で添加するのが望まし
い。
【0016】本発明のインキ追従体組成物の製造は、通
常、基油となる不揮発性もしくは難揮発性溶剤に界面活
性剤を添加し、さらに増粘剤を加え、三本ロールミル、
ニーダー、ボールミル、ビーズミル、バスケットミルな
どの分散機で混練しゲル化することによって得られる
が、増粘剤に金属石鹸を用いるゲル化などのように20
0℃以上にも達する加熱工程を必要とする場合は、先に
基油と増粘剤でゲル化し、各々の界面活性剤の耐熱性に
よっても異なるが、約80℃以下に冷却した後に界面活
性剤を添加して調製する。
【0017】
【実施例】次に実施例によって本発明を更に詳細に説明
する。
【0018】実施例、比較例におけるインキ追従体組成
物は、つぎの方法で評価した。 (水性ボールペンインキ)下記の組成で配合して撹拌の
後濾過して得られた粘度90mPa・secの水性ボールペン
用インキを試験に使用した。 "ウォーターブラック 187"(オリエント化学(株)商品名) 7 重量部 エチレングリコール 20 〃 ポリビニルピロリドン("PVP K−30"GFF社製) 10 〃 オレイン酸カリウム 0.5 〃 水 62.5 〃
【0019】(インキ追従性試験)内径3mmの半透明な
ポリプロピレンチューブに約100mm上記のインキを充
填し、その尾端に実施例、比較例で得られるインキ追従
体を10mm充填し、市販の繊維束を用いるインキ吸蔵体
を有する水性ボールペン用の快削ステンレス製のボール
ペンチップ(ボールは超硬合金タングステンカーバイト
で、直径0.5mmある)を先端に取り付けたもの10本
を用いて毎分5.5mの速度で約400m螺旋筆記し
(筆記荷重は100gf)、ペン組立直後のインキ追従体
のインキ追従性を試験し表1の基準で評価した。
【0020】(描線の滲みモニター試験)上記と同様に
組み立てたペン各80本を1カ月間常温にて放置し、各
50本からインキを回収して初期のインキの表面張力
(25℃:協和界面科学(株)自動表面張力計CBVP
−A3/白金プレートにて測定)と比較し、10本で初
期と同様の条件でインキ追従性を試験した。残り20本
をモニターテストし、筆記描線の滲みを調べ、表1の基
準で評価した。
【0021】
【表1】
【0022】
【0023】
【0024】実施例 ポリブテン[”LV-100”(日本石油(株)商品名)] 93重量部 疎水性微粒子シリカ 6重量部 [”アエロジル R972”(日本アエロジル (株)商品名)] ポリオキシエチレンヒマシ油(HLB=3) 1重量部 [”NIKKOLCO−3”(日光ケミカル(株)商品名)] 以上の配合物を三本ロールミルで混練し、インキ追従体
組成物を得た。
【0025】実施例 パラフィン系鉱油 49重量部 [”ケイドール”(ウイトコケミカル社商品名)] ポリブテン[”200N”(日本油脂(株)商品名)] 49重量部 ジメチルジオクタデシルアンモニウムベントナイ 2重量部 [”Benton 34”(白石工業(株)商品名)] メチルポリシロキサンのエチレンオキサイド側鎖付加物(HLB=2) 1重量部 [”SILWET FZ-2171”(日本ユニカー(株)商品名)] 以上の配合物を三本ロールミルで混練し、インキ追従体
組成物を得た。
【0026】実施例 ポリブテン[”015N”(日本油脂(株)商品名)] 94重量部 疎水性微粒子シリカ 5重量部 [”アエロジル R974D”(日本アエロジル(株)商品名)] メチルポリシロキサンのエチレンオキサイド側鎖付加物(HLB=1) 1重量部 [”SILWET FZ-2110”(日本ユニカー(株)商品名)] 以上の配合物を実施例2と同様の方法により、インキ追
従体組成物を得た。
【0027】比較例1 ポリブテン["HV−15"(日本石油(株)商品名)] 94.6重量部 疎水性微粒子シリカ["アエロジル R−972"(日本アエロジル(株)商品名)] 5.0 〃 ホ゜リオキシエチレンソルヒ゛タンモノラウレート(HLB=16.7)["レオドール TW−L120"(花王(株 ) 商品名)] 0.4 〃 以上の配合物を実施例1と同様の方法によって調製し、
比較例1とした。
【0028】比較例2 ポリブテン[”LV-100”(実施例1と同じ)] 90重量部 増粘剤[”レオパール KE”(千葉製粉(株)商品名)] 5重量部 疎水性微粒子シリカ 3重量部 [”アエロジル R972”(実施例1と同じ)] ソルビタンモノオレート(HLB=4.3) 2重量部 [”NIKKOL SO-10”(日光ケミカル(株)商品名)] 以上の配合物を実施例1と同様の方法によって調整し、
比較例2とした。
【0029】比較例3 ポリブテン[”LV-100”(実施例1と同じ)] 90重量部 疎水性微粒子シリカ 3重量部 [”アエロジル R972”(実施例1と同じ)] ポリオキシエチレンヒマシ油(HLB=10.5) 1重量部 [”NIKKOL HCO-25”(日光ケミカル(株)商品名)] 以上の配合物を実施例1と同様の方法によって調整し、
比較例3とした。
【0030】比較例4 パラフィン系鉱油 49重量部 [”ケイドール”(ウイトコケミカル社商品名)]実施例1と同じ)] ポリブテン[”200N”(実施例2と同じ)] 49重量部 ジメチルジオクタデシルアンモニウムベントナイ 2重量部 [”Benton 34”(実施例2と同じ)] 以上の配合物を実施例2と同様の方法で調整し、比較例
4とした。
【0031】比較例5 ポリブテン[”015N”(実施例5と同じ)] 94重量部 疎水性微粒子シリカ 5重量部 [”アエロジル R974D”(実施例5と同じ)] メチルポリシロキサンのエチレンオキサイド側鎖付加物(HLB=10)1重量部 [”SILWET L-77”(日本ユニカー(株)商品名)] 以上の配合物を実施例3と同様の方法で調整し、比較例
5とした。
【0032】実施例、比較例で得られたインキ追従体組
成物の試験結果を表2に示す。
【表2】
【0033】比較例4の界面活性剤を添加しないインキ
追従体は、インキに悪影響を及ぼさないものの、インキ
に対して追従性が悪く、インキ収容管壁に多量に付着し
てしまった。この場合、インキ追従体を多量に用いれば
インキをすべて消費するまでインキ後端部のインキ追従
体は失われないが、外観上見栄えが良くないばかりでな
く、インキ追従体の充填量が増えたことによってインキ
充填量が少なくなり、筆記寿命が短くなってしまう。
施例1〜3と比較例1〜5の結果からインキ追従体に用
いられる非イオン性界面活性剤の選択基準がHLB値4
以下とすることが妥当であると判断できる。以上のよう
に、本発明の追従体組成物は、保存試験においてインキ
に悪影響を及ぼさず、初期の品質を維持するものであ
る。
【0034】
【発明の効果】本発明の水性ボールペン用インキ追従体
組成物は、インキ追従性にすぐれインキ組成物と反応せ
ず、インキ性能を劣化させることがなく、インキの逆流
・揮発を防止する。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水20重量%以上含有する溶剤を含有
    し、25℃、剪断速度40sec-1における粘度が20
    〜2000mPa・secのインキを直接インキ収容体
    に収容せしめる水性ボールペンにおけるインキ追従体で
    あって、難揮発性有機溶剤および不揮発性有機溶剤から
    選ばれた少なくとも一種の溶剤、HLB値が4以下で水
    に難溶もしくは不溶の界面活性剤(但しソルビタン脂肪
    酸エステル類を除く)、および増粘剤を含有することを
    特徴とする水性ボールペン用インキ追従体組成物。
  2. 【請求項2】 HLB値が4以下で、水に難溶なポリオ
    キシエチレン、ポリオキシプロピレン、およびそれらの
    誘導体から選ばれる少なくとも一種の界面活性剤を含む
    請求項1記載の水性ボールペン用インキ追従体組成物。
  3. 【請求項3】 HLB値が4以下で、水に難溶なポリグ
    リセリンおよびその誘導体から選ばれる少なくとも一種
    の界面活性剤を含む請求項1記載の水性ボールペン用イ
    ンキ追従体組成物。
  4. 【請求項4】 HLB値が4以下で、水に難溶なパーフ
    ルオロアルキル基を有する界面活性剤の少なくとも一種
    を含む請求項1記載の水性ボールペン用インキ追従体組
    成物。
  5. 【請求項5】 HLB値が4以下で、水に難溶なメチル
    ポリシロキサンを有する界面活性剤の少なくとも一種を
    含む請求項1記載の水性ボールペン用インキ追従体組成
    物。
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