JP3770682B2

JP3770682B2 - 水性インキ組成物

Info

Publication number: JP3770682B2
Application number: JP2865797A
Authority: JP
Inventors: 博之福井
Original assignee: Sakura Color Products Corp
Current assignee: Sakura Color Products Corp
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: JPH10219172A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水性インキ組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
顔料、中和した樹脂、湿潤剤および浸透剤を少なくとも含有する水性インキ組成物は公知である。この様な水性インキ組成物において、湿潤剤としてグリコオール類40％以上を使用している例がある（特開昭51-90624号公報参照）。しかしながら、湿潤剤を多量に使用するこのインキは、粘度が高くなるため、中芯式の筆記具において使用する場合には、インキの流出が滑らかでなく、また書き味も損なわれる。さらに、このインキにおいては、分散剤として3％以上の非イオン界面活性剤を配合することを必須とするので、インキの表面張力が低くなり、筆跡が滲んでしまうなどの問題点もある。
【０００３】
また、従来固形の樹脂をアルカリで中和して水溶性とし、樹脂ワニスを調製するためには、アルカリとしてしばしばアミン類、アンモニアなどが使用されている（例えば、特公平1-28790号公報参照）。しかしながら、この様なインキにおいては、アルカリの刺激臭が残存したり、アミン類、アンモニアなどが蒸発して、保存中のインキのpHが下がり、インキの性能を低下させるなどの問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、刺激臭がなく、保存性に優れ、長期にわたり優れた流動性および書き味を発揮しうるインキを提供することを主な目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の様な従来技術による水性インキの問題点を考慮しつつ、鋭意研究を重ねた結果、顔料およびアルカリ金属の水酸化物または弱酸との塩により中和した樹脂に対し、湿潤剤としての多価アルコール類、低臭性アミン類およびアミド類からなる群から選ばれた少なくとも１種と浸透剤としての非イオン性界面活性剤および陰イオン性界面活性剤から選ばれた少なくとも１種とを特定の割合で配合する場合には、上記の問題点を実質的に解消乃至大幅に軽減しうる新規なインキ組成物が得られることを見出した。
【０００６】
すなわち、本発明は、下記のインキ組成物を提供するものである：
１．顔料、中和樹脂、湿潤剤および浸透剤を少なくとも含有する水性インキ組成物において、湿潤剤として多価アルコール類、低臭性アミン類およびアミド類からなる群から選ばれた少なくとも１種5〜30％と浸透剤として非イオン性界面活性剤および陰イオン性界面活性剤から選ばれた少なくとも１種0.01〜2％を配合することを特徴とする水性インキ組成物。
【０００７】
２．樹脂の中和剤としてアルカリ金属の水酸化物および弱酸との塩の少なくとも１種を使用する上記項１に記載の水性インキ組成物。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において使用する顔料は、着色力および耐水性を有し、インキ中で安定であるという基本的な性質を満足する限り、通常のインキ組成物において使用されている全ての顔料がそのまま使用できる。インキ組成物中の顔料の配合割合は、顔料の種類、他成分の種類と配合割合などにより異なり得るが、通常1〜30重量％（以下単に「％」とする）程度であり、より好ましくは3〜15％程度である。顔料の配合割合が高すぎる場合には、インキの保存安定性が低下するのに対し、低すぎる場合には、発色が不良となり、色も薄くなる。
【０００９】
本発明において使用する樹脂は、水性インキ中で顔料を安定的に分散させるものであり、インキ中では、中和された状態にある。樹脂としては、通常のインキ組成物において使用されている各種の樹脂が広く使用できる。より具体的には、スチレン−アクリル酸共重合樹脂、アクリル酸系樹脂、スチレン−マレイン酸共重合樹脂、マレイン酸系樹脂などが例示される。
【００１０】
本発明においては、この様な樹脂をアルカリ金属の水酸化物または弱酸の塩により中和した状態で使用する。樹脂の中和は、インキ製造に先立って予め行っておいても良く、或いはインキの調製過程で行っても良い。アルカリ金属の水酸化物または弱酸の塩としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムなどが例示される。アルカリ金属の水酸化物および／または塩の使用割合は、樹脂の酸価に対して、KOH換算で、通常0.9〜1.4当量程度であり、より好ましくは1.0〜1.1当量程度である。アルカリ金属の水酸化物および／または塩の使用割合が高すぎる場合には、インキのpHが高くなるのに対し、少なすぎる場合には、樹脂の溶解性が低下する。
【００１１】
本発明インキ中における中和樹脂の配合割合は、通常0.1〜20％程度であり、より好ましくは1〜10％程度である。中和樹脂の配合割合が高すぎる場合には、インキの粘度が上昇するのに対し、低すぎる場合には、顔料の分散安定性が不良となる。
【００１２】
本発明において使用する湿潤剤は、インキに湿潤性を付与するために使用する。湿潤剤は、グリコール類、アミド類および低臭性アミン類の少なくとも１種から選択され、より具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、尿素、エチレン尿素、トリエタノールアミンなどが例示される。本発明インキ中での湿潤剤の配合割合は、通常5〜30％程度であり、より好ましくは10〜25％程度である。湿潤剤の配合割合が高すぎる場合には、筆跡の乾燥性が低下するのに対し、低すぎる場合には、キャップオフ性が低下する。
【００１３】
本発明において使用する浸透剤は、インキの表面張力を低下させ、筆記具においてチップ、中芯などへのインキの浸透を助けるものである。この様な浸透剤としては、非イオン系界面活性剤および陰イオン系界面活性剤から選ばれた少なくとも１種を使用する。この様な界面活性剤としては、より具体的には、ポリオキシエチレン（POE）オクチルフェニルエーテル、POEノニルフェニルエーテルなどの非イオン系界面活性剤；ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、POEアルキルエーテル硫酸ナトリウムなどの陰イオン系界面活性剤などが好ましいものとして例示される。本発明インキ中での浸透剤の配合割合は、通常0.01〜2％程度であり、より好ましくは0.1〜1％程度である。浸透剤の配合割合が高すぎる場合には、筆跡が滲み易くなるのに対し、低すぎる場合には、インキの浸透性が低下する。
【００１４】
本発明による水性インキ組成物には、必要に応じて、公知の水性インキ用添加剤を配合することができる。この様な添加剤としては、例えば、ベンゾイミダゾール系、1,2-ベンゾチアゾリン-3-オン、含ハロゲン窒素硫黄系化合物、2,3,5,6-テトラクロロ-4-メチルスルフォニル-ピリジンなどの防かび・防腐剤などが挙げられる。
【００１５】
本発明によるインキ組成物は、常法に従って、例えば以下の様にして製造することができる。先ず、アルカリ金属の水酸化物および／または弱酸塩を含む加熱水溶液に、酸基を有する樹脂を徐々に加えて、樹脂を中和しつつ溶解させた後、冷却することにより、樹脂ワニスを得る。この際、アルカリ金属の水酸化物および／または弱酸塩の量は、樹脂の酸価に対して、KOH換算で前記の比率となる様にする。次いで、得られた樹脂ワニスに湿潤剤、必要ならば水および顔料を加え、均一に撹拌混合して、ミルベースを得る。次いで、このミルベースにさらに湿潤剤、浸透剤および必要な水を加え、撹拌混合し、遠心分離などにより粗大粒子を除去して、所望のインキ組成物を得る。なお、本発明のインキは、上記以外の手法によっても製造できることはいうまでもない。
【００１６】
本発明方法により得られるインキは、水性インキを使用する全ての形態の筆記具において使用でき、より具体的には、マーキングペン、サインペン、プロッターペン、ボールペンなどの各種の筆記具において使用される。
【００１７】
【発明の効果】
本発明による水性インキ組成物は、以下の様な優れた効果を発揮する：書き味が良く、キャップオフ性に優れ、筆跡の乾燥性良好で、筆跡の滲み性が低い；樹脂成分の中和にアミン類或いはアンモニアを使用する従来のインキとは異なり、不快臭がない；pHの変化が殆どなく、長期の保存安定性にすぐれている。
【００１８】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００１９】
実施例１
80℃に保持したNaOH水溶液にその重量の20％のスチレン−アクリル酸共重合樹脂（商標“ジョンクリル682”、ジョンソンポリマー（株）製）を徐々に添加して溶解させ、冷却した後、蒸発した水分を補充して、樹脂濃度20％の樹脂ワニス（以下「樹脂ワニスＡ」という）を得た。この際、NaOH水溶液の濃度は、樹脂の酸価に対して、KOH換算で1.0当量となる様に調整した。
【００２０】
次いで、樹脂ワニスＡ27.8重量部（以下単に「部」とする）にプロピレングリコール22.2部、イオン交換水22.2部およびカーボンブラック27.8部を加え、ビーズをメディアとするミル（商標“スパイクミル”、井上製作所製）により20分間撹拌混合して、黒色ミルベースＢを得た。
【００２１】
次いで、この黒色ミルベースＢ36部にエチレングリコール12部、尿素10部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部およびイオン交換水41部を加えて撹拌混合した後、遠心分離により粗大粒子を除去して、筆記具用水性顔料インキを得た。
【００２２】
得られた水性顔料インキを繊維束からなるインキ吸蔵体に充填し、サインペン形式のマーキングペンを得た。
【００２３】
比較例１
実施例１と同様にして得た黒色のミルベースＢ36部にエチレングリコール12部、尿素10部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム6部およびイオン交換水36部を加えて撹拌混合した後、遠心分離により粗大粒子を除去して、比較用の筆記具用水性顔料インキを得た。
【００２４】
実施例２
実施例１と同様にして得た樹脂ワニスＡを使用して、下記表１に示す各成分を撹拌混合し、緑色のミルベースＣを得た。
【００２５】
【表１】

【００２６】
次いで、上記で得たミルベースＣを使用して、下記表２に示す各成分を撹拌混合した後、得られた分散液から粗大な顔料粒子を遠心分離して、緑色の筆記具用水性顔料インキを得た。
【００２７】
【表２】

【００２８】
比較例２
実施例２と同様にして得た緑色のミルベースＣ36部にエチレングリコール35.2部、尿素10部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム6部およびイオン交換水25.0部を加えて撹拌混合した後、遠心分離により粗大粒子を除去して、比較用の筆記具用水性顔料インキを得た。
【００２９】
実施例３
実施例１と同様にして得た樹脂ワニスＡを使用して、下記表３に示す各成分を撹拌混合し、マゼンタ色のミルベースＤを得た。
【００３０】
【表３】

【００３１】
次いで、上記で得たミルベースＤを使用して、下記表４に示す各成分を撹拌混合した後、得られた分散液から粗大な顔料粒子を遠心分離して、マゼンタ色の筆記具用水性顔料インキを得た。
【００３２】
【表４】

【００３３】
比較例３
下記表５に示す各成分を80℃で撹拌混合して、樹脂ワニスＢを得た。
【００３４】
【表５】

【００３５】
次いで、実施例１におけるワニスＡに代えて上記で得たワニスＢを使用する以外は実施例１と同様にして、黒色の筆記具用水性顔料インキを得た。
【００３６】
実験例１
実施例１〜３および比較例１〜３で得られた水性顔料インキについて、以下の性能試験を行った。結果を表６に示す。
【００３７】
I．50℃における促進保存試験
インキを50℃の恒温槽に収容し、製造直後と１ヶ月経過後のインキの各種性状（粘度、顔料分散性、pHなど）を調べ、異常の有無を調べた。
【００３８】
II．滲み浸透性試験
インキをポリエステル製吸蔵体とポリアセタール製押し出し成形ペン先とを備えたプラスチック製サインペンに充填した。
【００３９】
一方、0〜10の番号を付した11枚の上質紙を順次積み重ね、ペン先を下向きにして0番の紙上に直立させ、100gの荷重をかけた状態で10秒間静置した後、静かに紙から離した。次いで、0番の紙におけるインキの横方向への広がりと下方の紙へのインキの縦方向の伝わり（抜け枚数）を判定した。
【００４０】
III．速記性試験
サインペンを用いて手で素早く線を引いた場合の「カスレ」の有無を判定した。
【００４１】
IV．臭い試験
インキの臭いを感じるか否かを判定した。
【００４２】
【表６】

【００４３】
表６に示す結果から、本発明によるインキ組成物は、保存安定性にすぐれ、書き味が良く、筆跡の乾燥性良好で、筆跡の滲み性が低く、不快臭がなく、pHの変化がないなどの優れた特性を有していることが明らかである。

Claims

顔料、中和樹脂、湿潤剤および浸透剤を少なくとも含有する水性インキ組成物において、湿潤剤として多価アルコール類、低臭アミン類およびアミド類からなる群から選ばれた少なくとも１種５〜３０％と浸透剤として非イオン性界面活性剤および陰イオン性界面活性剤から選ばれた少なくとも１種０．０１〜２％を配合することを特徴とする水性インキ組成物であって、
前記樹脂が、スチレン−アクリル酸共重合体樹脂であって、
前記樹脂の中和剤としてアルカリ金属の水酸化物および弱酸との塩の少なくとも１種を使用する、水性インキ組成物。
中和樹脂として、アルカリ金属の水酸化物及び／又は弱酸塩を含む加熱水溶液に樹脂を加えて、樹脂を中和しつつ溶解させた後、冷却することにより得られる樹脂ワニスを用いる、請求項１に記載の水性インキ組成物。