JP3338222B2 - 直液ノック式水性ボールペン用インキ - Google Patents

直液ノック式水性ボールペン用インキ

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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、インキ吸蔵体や誘導芯
を使用しないで、小径のインキ収納管に直接詰めてペン
先に供給する水性ボールペン用インキであり、更にキャ
ップを必要としない携帯型の直液ノック式ボールペン用
インキに関する。
【0002】
【従来の技術】従来において、特開平6−57194号
公報には、染料、保湿湿潤剤、チクソトロピック性付与
剤として架橋型アクリル酸重合体を用いたペン体に供給
する水性ボールペン用インキが開示され、顔料は再溶解
性がなく分散液の経時安定性が良好でないので染料と比
べると直詰タイプの水性ボールペン用インキとしての性
能は劣る。さらに顔料は筆記時に筆記部のボールに対し
て摩耗作用をして筆記寿命を短くする欠点があると述べ
られている。一般に染料を使用した場合は、ペン先でイ
ンキ成分が乾燥固化しにくいので、キャップを外した状
態でペン先の乾燥を防ぎ、筆記にともなうインキの流出
が円滑である、いわゆるノンドライ性は顔料よりも良好
であるが、キャップレスの携帯型ボールペンとした際は
ペン先が下を向き、インキの吹き出し、いわゆる直流防
止性が不充分で、衣類などを汚す危険がある。
【0003】また、擬塑性付与剤として、キサンタンガ
ム、グアーガムなどの天然樹脂類、アクリル系、ウレタ
ン系の合成高分子類、スメクタイト、モンモリロナイト
などの無機質類を使用したものが知られているが、ペン
先の保湿性が不充分で、キャップを外して放置すると、
ドライアップにより、カスレが発生したり、はなはだし
い場合は筆記不能になるため、使用後はキャップをする
必要があるなどの欠点がある。
【0004】直液式水性ボールペンは、通常インキ収納
管後端に、フォロアーと称されるグリース状の半透明不
乾性物質が充てんされるので、インキ蒸発防止の問題は
ペン先、すなわち、ボールとホルダーの間隙からの蒸発
低減化を考えればよい。たとえば、油性ボールペンのよ
うに蒸気圧がかなり低い溶剤を主として用いれば、イン
キの蒸発は考慮しないですむ。しかし、水性インキの場
合は水が主溶剤なので、低蒸気圧溶剤を選択しただけで
は、水の蒸発を防げない。中綿などのインキ吸蔵体を使
用しない直詰式の水性ボールペンは、直流現象(ペン先
からのインキの吹き出し、あるいはたれ下がる現象)が
発生するので問題である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決することであり、ペン先の保湿
性が良好とすることができ、また従来の欠点である着色
剤を顔料とした場合に経時安定性がよくないこと、染料
を用いた場合直流防止性が不充分であることなどの従来
の欠点が改善された直液ノック式水性ボールペン用イン
キを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題に
ついて検討を重ねた結果、顔料に特定の溶剤と特定量の
架橋型アクリル酸重合体を配合することにより、所望の
インキを得ることができ、本発明の直液ノック式水性ボ
ールペン用インキを完成するに至ったのである。
【0007】すなわち、本発明の直液ノック式水性ボー
ルペン用インキは、エチレングリコール、ジエチレング
リコール、プロピレングリコールおよびグリセリンから
なる群から選ばれた少なくとも一種の溶剤が全インキ中
20〜30重量%、架橋型アクリル酸重合体が全インキ
中0.3〜0.5重量%、顔料が全インキ中5〜10重
量%、および顔料分散剤として水溶性高分子が全インキ
中1〜2重量%含み、残部は主として水からなる。
【0008】本発明のインキの溶剤は、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールお
よびグリセリンからなる群から選ばれた少なくとも一種
である。この溶剤は保湿剤として水分の揮散を防ぎ、ペ
ン先のドライアップ防止の効果がある。インキ中の含有
量は20〜30重量%である。単独あるいは複数の組み
合わせで使用できるがエチレングリコールが最も保湿性
が高い。
【0009】本発明のインキに用いる架橋型アクリル酸
重合体は、インキに適切な擬塑性を付与することができ
るので、直流現象を防止でき、経時的に安定である。ま
た、保湿性が優れている。これを前記の吸湿性の溶剤と
組み合わせることにより、本発明が実現できる。架橋型
アクリル酸重合体の含有量は、インキ中0.3〜0.5
重量%である。この含有量が、0.1重量%以下では、
直流現象を防止するための擬塑性が弱すぎ、1.0重量
%以上ではその性質が強くなりすぎてボールの回転によ
るインキの流出が円滑でなくなる傾向となる。架橋型ア
クリル酸重合体として使用される具体的なものとして
は、和光純薬工業(株)製の“ハイビスワコー10
4”、“ハイビスワコー105”など、日本純薬(株)
製の“ジュンロンPW110”、“ジュンロンPW11
1”など、BFグッドリッチカンパニー製の“カーボポ
ール941”、“カーボポール1342”などである。
【0010】本発明のインキに用いる顔料としては、特
に制限はなく、従来、水性顔料インキ組成物に慣用され
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、酸化
チタン、カーボンブラック、金属粉などが挙げられ、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、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)、ジスアゾエローGR(C.I.21
100)、パーマネントレッド4R(C.I.1233
5)、ブリリアントカーミン6B(C.I.1585
0)、キナクリドンレッド(C.I.46500)が使
用できる。これらの顔料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用いてもよく、その含有
量は、全インキの重量に基づき、通常5〜10重量%、
好ましくは6〜8重量%の範囲で選ばれる。顔料が5%
未満の場合は描線濃度がうすくなり、また10%を越え
ると経時的に不安定となり好ましくない。
【0011】顔料粒子表面に吸着して、水中に顔料を分
散させる分散剤としては、好ましくは、水溶性高分子が
用いられる。水溶性高分子としては、ポリアクリル酸、
アクリル酸共重合体、マレイン酸樹脂などがある。具体
的には、アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレ
ンマレイン酸樹脂などの樹脂を塩の形にして水溶性にし
たものを用いる。塩を形成するアルカリ金属としては、
ナトリウム、カリウムが代表的であり、アミンとしては
モノ−、ジ−又はトリ−メチルアミンなどの脂肪族第1
から第3級アミン、モノ−、ジ又はトリ−プロパノール
アミン、メチルエタノールアミン、メチルプロパノール
アミン、ジメチルエタノールアミンなどのアルコールア
ミンその他アンモニア、モルホリンおよびN−メチルホ
リンなどが代表的である。その含有量はインキ中1〜2
重量%であり、顔料に対して約20wt%である。
【0012】また、潤滑剤、防錆剤、防腐剤、pH調節
剤が必要に応じて使用できる。その他保湿性を高めるた
めに、添加剤として、尿素、あるいはある種の界面活性
剤類を使用してもよい。
【0013】本発明のインキの製造方法はつぎの3工程
から構成される。 1.顔料分散体(トナー)調製: 顔料、分散剤、溶剤、添加剤類及び水とからなり、ビー
ズミル、ボールミルなどの分散機を使用し、充分に分散
した後、遠心分離を行ない、粗大分を除去してトナーを
得る。 2.擬塑性付与剤ベース(ゲルベース)調製: 所定量の水に擬塑性付与剤を徐々に投下し、撹拌を行な
い、水に完全に溶解させる。その後に、モノエタノール
アミン、トリエタノールアミンなどの塩基を加えてpH
を6〜9に調整してゲルベースとする。 3.インキの調製: ゲルベースと溶剤を計量後、撹拌機で充分に混合する。
次にトナーを加えてゲル状物が均一に溶解するまでさら
に撹拌を行ない、濾過器にて夾雑物を取り除き、インキ
を得る。
【0014】本発明のインキは、インキ吸蔵体を使用し
ないで直接インキ収納管に詰めて使用でき、ペン先から
の水の蒸発の防止、ペン先の保湿、直流現象の防止に効
果がある。その理由は本発明のインキは、エチレングリ
コール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール
およびグリセリンからなる群から選ばれた少なくとも一
種の溶剤の吸湿性と保湿性、架橋型アクリル酸重合体の
高い保湿性の組合わせによって、ペン先からの水の蒸発
が抑制される。そのため長期間、キャップなしで放置し
ても、インキが乾燥固化せず、書き出し(初筆性)がス
ムースな水性ボールペンが得られる。本発明のインキに
用いる顔料は、水や溶剤に不溶であり、顔料固形分がペ
ン先にて、ゆるい目詰まり現象が生じること、また、顔
料分散体自体が擬塑性の性質を持っていることにより、
架橋型アクリル酸重合体の擬塑性付与効果とあいまって
直流現象を完全に防止するものと考えられる。すなわ
ち、架橋型アクリル酸重合体は、直流を防止する役割
と、ペン先からの水分蒸発を極力押さえる保湿剤とし
て、2つの効果を発揮し、また、顔料はインキの筆記描
線が染料インキより格段に優れた耐光、耐水、耐溶剤性
をもち、また、赤、青その他有彩インキが、その色自体
の色として見えるという、いわゆるディスプレイ性に優
れる。本発明のインキが、ボールペンに収納されている
場合、筆記しない状態の場合すなわち剪断力がかからな
い静止状態にあるときは数千mPa・Sの高粘度でインキの
流動を防ぎ、筆記に際し、ボールの回転により剪断力が
生じた時に低粘度化することによりインキの流れだし筆
記可能となる。
【0015】
【実施例】実施例によって本発明をさらに詳細に説明す
る。実施例で得られたインキは下記の方法で評価した。
試験に用いたボールペンは三菱鉛筆(株)製のノック式
ボールペンSN−80の軸を使用し、内径3mm、長さ1
00mmのポリプロピレン製インキ収納管とステンレス製
チップ(ボールは超硬合金で直径0.5mm)からなるリ
フィールに実施例、比較例で得られたインキを充てんし
たものである。なお、インキ後端には、三菱鉛筆(株)
製の水性中粘度ボールペンUM−100に使用されてい
るフォロアーを充てんした。
【0016】1)初期筆記性 フリーハンドで筆記し、つぎの基準で評価した。 ○ 問題なし △ ややかすれる 2)直流防止性 所定のインキを充てんしたボールペン10本をペン先を
下にして温度25℃、湿度65%の恒温・恒湿槽に1週
間放置した後、直流現象の程度をつぎの基準で評価し
た。 ◎ まったくない ○ わずかにある △ 少し多い × 非常に多い 3)経時初筆性 25℃及び40℃の恒温槽に各10本放置し、6ケ月後
にフリーハンドで筆記し、つぎの基準で評価した。 ◎ 書き始めから、問題なく、描線が書ける ○ 書き始めはややかすれるが、すぐに復帰して書ける △ 通常の描線が書けるまで、捨て書きが必要 × かすれが多く、初期の描線が書けない 4)減量率 上記経時初筆性の際に、初期に充てんしたインキを10
0とした場合のインキの減量率(%)も同時に測定し
た。
【0017】実施例1〜7、参考例1〜2 顔料として、カーボンブラック“MCF−88”〔三菱
化成(株)製〕、赤顔料“フジレッド2510〔富士色
素(株)製〕、青顔料“リオノールブルーEFW〔東洋
インキ(株)製〕;分散剤としてスチレン・アクリル樹
脂;溶剤としてエチレングリコール(EG)、ジエチレ
ングリコール(DEG)、プロピレングリコール(P
G)、グリセリン(G);擬塑性付与剤として架橋型ア
クリル酸重合体“ハイビスワコー104”〔和光純薬
(株)製〕;潤滑剤としてリン酸エステル“RM−51
0”〔東邦化学工業(株)製〕;防腐防錆剤としてベンゾ
トリアゾール“ネヤノックスBTL”〔オリエント化学
工業(株)製〕;pH調節剤として〔トリエタノールアミ
ン〕;およびイオン交換水を用い〔0013〕に述べた
製造方法に基づいて直液ノック式水性ボールペン用イン
キを造った。その配合比と評価を表1に示す。
【0018】比較例1〜3 黒染料〔“ウォーターブラック187LM”(オリエン
ト化学(株)製)〕を使用した場合(比較例1)、溶剤
を使用しない場合(比較例2)、アクリル系共重合体
〔“プライマルTT−615”(ローム&ハース製)〕
を用いた場合(比較例3)を比較として下記表1に示
す。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、ペン先の保湿性がよく
キャップなしでペンを放置できると共に、経時安定性が
よく、ペン先からインキが吹きだしたり、たれ下がった
りする直流現象が発生しない直液ノック式水性ボールペ
ン用インキが提供される。特に、携帯用の直液ノック式
水性ボールペンのインキとして好適に使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−49678(JP,A) 特開 平7−266778(JP,A) 特開 平8−41410(JP,A) 特開 平8−48929(JP,A) 特開 平6−341089(JP,A) 特開 平7−216284(JP,A) 特開 平8−48930(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 11/00 - 11/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エチレングリコール、ジエチレングリコ
    ール、プロピレングリコールおよびグリセリンからなる
    群から選ばれた少なくとも一種の溶剤が全インキ中20
    〜30重量%、架橋型アクリル酸重合体が全インキ中
    0.3〜0.5重量%、顔料が全インキ中5〜10重量
    %、および顔料分散剤として水溶性高分子が全インキ中
    1〜2重量%含み、残部は主として水からなる直液ノッ
    ク式水性ボールペン用インキ。
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