JP3804287B2 - Water-based ink for writing instruments - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筆記具用水性インキを長期経時、加熱等をした場合の粘度上昇を緩和することにより、吐出量の変化、筆記時のカスレ等の発生を極力抑制した筆記具用水性インキに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、筆記具用の水性インキに、良好な印字品位や経時における顔料凝集を防止し長期的な安定性を得る目的で架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドを添加したものが、特開平7−62287号や特開平9−194785号に開示されている。また、これら公報に記載されたインキには、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドの他に、活性剤、高分子系顔料分散剤、水溶性樹脂等も併用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドを用いた水性インキは、長期間経時や加熱を行うと、顔料の分散剤、染料の溶解剤やこれら着色剤の定着剤として使用される樹脂や活性剤等、他のインキ組成成分と反応してインキそのものの粘度が上昇することがある。インキの粘度が上昇すると、筆記具のインキ貯蔵体からペン先へのインキ供給がうまくいかず、インキ吐出量が減少し筆記時にカスレを生じる不具合がある。
【0004】
本発明の目的は、筆記具用水性インキを長期経時、加熱等をした場合の粘度上昇を緩和することにより、吐出量の変化、筆記時のカスレ等の発生を極力抑制し、た筆記具用水性インキを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも水と、着色剤と、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドと、ニトロ基、スルホン基、カルボキシル基、ニトリル基のうち1種又は2種以上を有するアルキル基と、脂肪族複素環としてピペラジノ基、ピペリジノ基、ピペリジニル基、モルホリノ基のいずれかとを有する低分子化合物とからなる筆記具用水性インキを要旨とするものである。
【0006】
着色剤としては、従来水性インキに用いられている染顔料ともに限定無く使用可能であるが、その具体例を挙げると染料としては、ジャパノールファストブラックDコンク(C.I.ダイレクトブラック17)、ウォーターブラック100L(同19)、ウォーターブラックL−200(同19)、ウォーターブラック#7(同19)、カヤセットブラックW9(同19)、ダイレクトファストブラックB(同22)、ダイレクトファストブラックAB(同32)、ダイレクトディープブラックEX(同38)、ダイレクトディープブラック(同38類似品)、ダイレクトファストブラックコンク(同51)、カヤラススプラグレイVGN(同71)、カヤクダイレクトブリリアントエローG(C.I.ダイレクトエロー4)ダイレクトファストエロー5GL(同26)、アイゼンブリムラエローGCLH(同44)、ダイレクトファストエローR(同50)、アイゼンダイレクトファストレッドFH(C.I.ダイレクトレッド1)、ニッポンファストスカーレットGSX(同4)、ダイレクトファストスカーレット4BS(同23)、アイゼンダイレクトデュリンBH(同31)、ダイレクトスカーレットB(同37)、カヤクダイレクトスカーレット3B(同39)、アイゼンブリムラビンコンク2BLH(同75)、スミライトレッドF3B(同80)、アイゼンブリムラレッド4BH(同81)カヤラススプラルビンBL(同83)、カヤラスライトレッドF5G(同225)、カヤラスライトレッドF5B(同226)、カヤラスライトローズFR(同227)ダイレクトスカイブルー6B(C.I.ダイレクトブルー1)、ダイレクトスカイブルー5B(同15)、ベンゾブリリアントスカイブルー8GS(同41)、スミライトスプラブルーBRRコンク(同71)、ダイボーゲンターコイズブルーS(同86)、ウォーターブルー#3(同86)、カヤラスターコイズブルーGL(同86)、ダイワブルー215H(同87)、カヤラススプラブルーFF2GL(同106)、カヤラススプラブルーFFRL(同108)カヤラススプラターコイズブルーFBL(同199)などの直接染料や、アシッドブルーブラック10B(C.I.アシッドブラック1)、ニグロシン(同2)、ウォーターブラックR455(同2)、ウォーターブラックR510(同2)、スミノールミリングブラック8BX(同24)、カヤノールミリングブラックVLG(同26)、カヤノールミリングブラックBRコンク(同31)、ミツイナイロンブラックGL(同52)、アイゼンオパールブラックWHエクストラコンク(同52)、スミランブラックWA(同52)、ラニルブラックBGエクストラコンク(同107)、カヤノールミリングブラックTLB(同109)、スミノールミリングブラックB(同109)、カヤノールミリングブラックTLR(同110)、アイゼンオパールブラックニューコンク(同119)、ウォーターブラック187−L(同154)アシッドイエロー#10(C.I.アシッドエロー1)、カヤクアシッドブリリアントフラビンFF(同7:1)、カヤシルエローGG(同17)、キシレンライトエロー2G140%(同17)、スミノールレベリングエローNR(同19)、ウォーターイエロー#1(同23)、ダイワタートラジン(同25)、カヤクタートラジン(同23)、スミノールファストエローR(同25)ダイアシッドライトエロー2GP(同29)、スミノールミリングエローO(同38)、スミノールミリングエローMR(同42)、ウォ−ターイエロー#6(同42)、カヤノールエローNFG(同49)、スミノールミリングエロー3G(同72)、スミノールファストエローG(同61)、スミノールミリングエローG(同78)、カヤノールエローN5G(同110)、スミノールミリングエロー4G200%(同141)、カヤノールエローNG(同135)、カヤノールミリングエロー5GW(同127)、カヤノ−ルミリングエロー6GW(同142)、スミトモファストスカーレットA(C.I.アシッドレッド8)、カヤクシルクスカーレット(同9)、ソーラールビンエクストラ(同14)、ダイワニューコクシン(同18)、ウォータースカーレット(同18)、ダイワ赤色102号(同18)、アイゼンボンソーRH(同26)、ダイワ赤色2号(同27)、スミノールレベリングブリリアントレッドS3B(同35)、カヤシルルビノール3GS(同37)、アイゼンエリスロシン(同51)、カヤクアシッドローダミンFB(同52)、ダイワ赤色106号(同52)、スミノールレベリングルビノール3GP(同57)、ダイアシッドアリザリンルビノールF3G200%(同82)、アリザリンルビノール5G(同83)、アイゼンエオシンGH(同87)、ウォーターレッド#2(同87)、ダイワ赤色103WB(同87)、ウォーターピンク#2(同92)、アイゼンアシッドフロキシンPB(同92)、ダイワ赤色104号(同92)、ローズベンガル(同94)、カヤノールミリングスカーレットFGW(同111)、カヤノールミリングルビン3BW(同129)、スミノールミリングブリリアントレッド3BNコンク(同131)、スミノールミリングブリリアントレッドBS(同138)、アイゼンオパールピンクBH(同186)、スミノールブリリアントレッドBコンク(同249)、カヤクアシッドブリリアントレッド3BL(同254)、カヤクアシッドブリリアントレッドBL(同265)、カヤノールミリングレッドGW(同276)、ミツイアシッドバイオレット6BN(C.I.アシッドバイオレット15)、ミツイアシッドバイオレットBN(同17)、ウォーターバイオレット#1(同49)、ウォーターバイオレット#5(同49)、ダイワ紫1号(同49)、インキバイオレットL10(同49)、スミトモパテントピュァブルーVX(C.I.アシッドブルー1)、ウォーターブルー#106(同1)、パテントブルーAF(同7)、ウォーターブルー#9(同9)、ダイワ青色1号(同9)、インキブルーL20(同9)、スプラノールブルーB(同15)、ウォーターブルー#116(同15)、オリエントソルブルブルーOBC(同22)、オリエントソルブルブル−OBX(同22)、スミノ−ルレベリングブルー4GL(同23)、ミツイナイロンファストブルーG(同25)、カヤシルブルーAGG(同40)、カヤシルブルーBR(同41)、ミツイアリザリンサフィロールSE(同43)、スミノールレベリングスカイブルーRエクストラコンク(同62)、ミツイナイロンファストスカイブルーR(同78)、スミトモブリリアントインドシアニン6Bh/e(同83)、サンドランシアニンN−6B350%(同90)、ウォーターブルー#115(同90)、ウォーターブルー#105(同90)、オリエントソルブルブルーOBB(同93)、スプラノールシアニン7BF(同100)、スミトモブリリアントブルー5G(同103)、アシッドブルー(同103)、アシランブリリアントブルーFFR(同104)、カヤノールミリングウルトラスカイSE(同112)、カヤノールミリングシアニン5R(同113)、アイゼンオパ−ルシアニン2GLH(同158)、ダイワギニアグリーンB(C.I.アシッドグリ−ン3)アシッドブリリアントミリンググリーン(同9)、ダイワグリーン#70(同16)、カヤノールシアニングリーンG(同25)、スミノールミリンググリーンG(同27)、ウォーターオレンジ#17(C.I.アシッドオレンジ56)などの酸性染料、ウォーターイエロー#2(C.I.フードエロ−3)、食品用黄色5号(C.I.フードエロー3)食品用赤色3号(C.I.フードレッド14)、食品用青色2号(C.I.アシッドブルー74)、食品用緑色2号(C.I.アシッドグリーン5)などの食用染料、マラカイトグリーン(C.I.42000)、ビクトリアブルーFB(C.I.44045)、メチルバイオレットFN(C.I.42535)、ローダミンF4G(C.I.45160)、ローダミン6GCP(C.I.45160)などの塩基性染料がある。
【0007】
顔料としては従来公知の顔料が使用でき、具体例としては、SpecialBlack 6、同S170、同S610、同5、同4、同4A、同550、同35、同250、同100、Printex150T、同U、同V、同140U、同140V、同95、同90、同85、同80、同75、同55、同45、同P、同XE2、同L6、同L、同300、同30、同3、同35、同25、同200、同A、同G(以上、デグサ・ジャパン(株)製)、#2400B、#2350、#2300、#2200B、#1000、#950、#900、#850、#MCF88,MA600、MA100、MA7、MA11、#50、#52、#45、#44、#40、#33、#32、#30、CF9、#20B、#4000B(以上、三菱化成工業(株)製)、MONARCH1300、同1100、同1000、同900、同880、同800、同700、MOGULL、REGAL 400R、同660R、同500R、同330R、同300R、同99R、ELFTEX8、同12、BLACK PEARLS 2000(以上、米国、キャボットCo.LTD製)、Raven7000、同5750、同5250、同5000、同3500、同2000、同1500、同1255、同1250、同1200、同1170、同1060、同1040、同1035、同1020、同1000、同890H、同890、同850、同790、同780、同760、同500、同450、同430、同420、同410、同22、同16、同14、同825OilBeads 、同H20、同C、Conductex 975、同900、同SC(以上、コロンビヤン・カーボン日本(株)製)などのカーボンブラック、KA−10、同10P、同15、同20、同30、同35、同60、同80、同90、KR−310、同380、同460、同480(以上、チタン工業(株)製)、P25(日本アエロジル(株)製)などの酸化チタン、BS−605、同607(以上、東洋アルミ(株)製)、ブロンズパウダーP−555、同P−777(以上、中島金属箔工業(株)製)、ブロンズパウダー3L5、同3L7(以上、福田金属箔工業(株)製)などの金属粉顔料、また、黒色酸化鉄、黄色酸化鉄、赤色酸化鉄、群青、紺青、コバルトブルー、クロムグリーン、酸化クロムなどの無機顔料、ハンザエー−10G、同5G、同3G、同4、同GR、同A、ベンジジンエロー、パ−マネントエローNCG、タートラジンレーキ、キノリンエロー、スダーン1、パ−マネントオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジGN、パーマネントブラウンFG、パラブラウン、パーマネントレッド4R、ファイヤーレッド、ブリリアントカーミンBS、ピラゾロンレッド、レーキレッドC、キナクリドンレッド、ブリリアントカーミン6B、ボルドー5B、チオインジゴレッド、ファストバイオレットB、ジオキサンバイオレット、アルカリブルーレーキ、フタロシアニンブルー、インジゴ、アシッドグリーンレーキ、フタロシアニングリーンなどの有機顔料などが挙げられる。また、この他に硫化亜鉛、珪酸亜鉛、硫酸亜鉛カドミウム、硫化カルシウム、硫化ストロンチウム、タングステン酸カルシウムなどの無機蛍光顔料が挙げられる。
前記した着色剤は、単独或いは、他との組み合わせにより使用でき、その使用量は色調などによっても異なるが、少ない場合はインキの発色が悪くなり、多い場合は着色剤が溶解・分散不足となり各種不具合が発生するため、水性インキ全量に対して0.1〜40重量%が好ましい。
【0008】
ここで着色剤として顔料を用いた場合は、分散剤を併用することが好ましいが分散剤としては、従来一般に用いられている水溶性樹脂もしくは水可溶性樹脂や、アニオン系もしくはノニオン系の界面活性剤などの顔料の分散剤として用いられるものが使用できる。一例として、高分子分散剤として、アラビアゴム、トラガントゴムなどの天然ゴム類、サポニンなどのグルコシド類、メチルセルロース、カルボキシセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのセルロ−ス誘導体、リグニンスルホン酸塩、セラックなどの天然高分子、ポリアクリル酸塩、スチレン−アクリル酸共重合物の塩、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合物の塩、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩、リン酸塩、などの陰イオン性高分子やポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールなどの非イオン性高分子などが挙げられる。また、界面活性剤として、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、N−アシルアミノ酸及びその塩、N−アシルメチルタウリン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、アルキルスルホカルボン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩などの陰イオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ソルビタンアルキルエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類などの非イオン性界面活性剤が挙げられる。これら水可溶性樹脂及び界面活性剤は、その1種または2種以上を選択し、併用しても使用できる。その使用量は、少ない場合は添加する目的である分散効果が弱く、多い場合はインキ中の各組成物の溶解バランスを崩してしまい各種不具合が発生する懸念があるため、水性インキ全量に対して1〜20重量%が好ましい。
【0009】
更に、顔料インキの場合、顔料を水性媒体に分散した水性インキベースを用いることは、顔料インキ製造上有利なことである。具体的には、FujiSPBlack 8031、同8119、同8167、同8276、同8381、同8406、Fuji SP Red 5096、同5111、同5193、同5220、FujiSP Bordeaux 5500、Fuji SP Blue 6062、同6133、同6134、Fuji SP Green 7051、Fuji SP Yellow4060、Fuji SP Violet 9011、Fuji SP Pink 9524、同9527、FujiSP Orange 534、FUji SP Brown3074(以上、富士色素(株)製)、Emacol Black CN、Emacol Blue FBB、同FB、同KR、Emacol Green LXB、EmacolViolet BL、Emacol Brown 3101、EmacolCarmmine FB、Emacol Red BS、Emacol Orange R、EmacolYellow FD、同IRN、同3601、同FGN、同GN、同GG、同F5G、同F7G、同10GN、同10G、Sandye Super Black K、同C、SandyeSuper Grey B、Sandye Super Brown SB、同FRL、同RR、Sandye Super Green L5G、同GXB、Sandye SuperNavy Blue HRL、同GLL、同HB、同FBL−H、同FBL−160、同FBB、Sandye Super Violet BLH/C、同BL、SandyeSuper Bordeaux FR、Sandye Super Pink FBL、同F5B、Sandye SuperRubine FR、Sandye superCarmmine FB、Sandye Super Red FFG、同RR、同BS、SandyeSuper Orange FL、同R、同BO、Sandye GoldYellow 5GR、同R、同3R、Sandye Ywllow GG、同F3R、同IRC、同FGN、同GN、同GRS、同GSR−130、同GSN−130、同GSN、同10GN(以上、山陽色素(株)製)、RioFastBlack Fx 8012、同8313、同8169、Rio FastRed Fx 8209、同8172、Rio Fast Red S Fx8315、同8316、RioFast Blue Fx 8170、RioFast Blue FX 8170、Rio Fast Blue S Fx 8312、Rio Fast Green SFx 8314(以上、東洋インキ(株)製)、NKW−2101、同2102、同2103、同2104、同2105、同2106、同2107、同2108、同2117、同2127、同2137、同2167、同2101P、同2102P、同2103P、同2104P、同2105P、同2106P、同2107P、同2108P、同2117P、同2127P、同2137P、同2167P、NKW−3002、同3003、同3004、同3005、同3007、同3077、同3008、同3402、同3404、同3405、同3407、同3408、同3477、同3602、同3603、同3604、同3605、同3607、同3677、同3608、同3702、同3703、同3704、同3705、同3777、同3708、同6013、同6038、同6559(以上、日本蛍光(株)製)、コスモカラーS1000Fシリーズ(東洋ソーダ(株)製)、ビクトリアエローG−11、同G−20、ビクトリアオレンジ G−16、同G−21、ビクトリアレッド G−19、同G−22、ビクトリアピンクG−17、同G−23、ビクトリアグリーン G−18、同G−24、ビクトリアブルー G−15、同G−25(以上、御国色素(株)製)などが挙げられるものであり、これらは1種又は2種以上選択して併用できるものである。
【0010】
溶媒又は分散媒として必須の水の他に各種の水溶性有機溶剤が使用可能であり、これらは水性インキとしての種々の品質、例えば、ペン先でのインキ乾燥防止、低温時でのインキ凍結防止、顔料の分散媒などの目的で使用するものである。具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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、チオジエチレングリコール、グリセリンなどのグリコ−ル類や、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、2−ピロリドンなどが使用でき、またこれらは1種又は2種以上選択して併用できるものである。そして、その使用量は、少ない場合はインキ中の各組成物の溶解不足や分散不足により不溶・凝集物が発生し、多い場合はインキ中の各組成物の濃度が小さくなってその効果が小さくなり、各種不具合が発生するため、インキ全量に対して5〜40重量%が好ましい。
【0011】
架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドは、インキ全体の粘度を上昇させて着色剤を保持することによる分散安定化や、インキにチキソ性を付与して靜置時のインキの流動性を抑制しペン先からのインキ漏れの防止など、各種不具合を発生し難くするために使用するものである。この架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドの使用量は他のインキ組成成分との相互作用を考慮すると一概には述べられないが、少ない場合は着色剤を保持する効果やインキ漏れの防止効果が少なくなり、多い場合にはインキが増粘しすぎてインキが吐出されにくくなり筆跡のカスレが著しくなり易くなるため、インキ全量に対して0.1〜15.0重量%が好ましい。
【0012】
ニトロ基、スルホン基、カルボキシル基、ニトリル基のうち1種又は2種以上を有するアルキル基と、脂肪族複素環としてピペラジノ基、ピペリジノ基、ピペリジニル基、モルホリノ基のいずれかとを有する低分子化合物は、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドと他のインキ組成成分との反応を抑制するために使用するものである。ここで低分子化合物とは、分子量100〜600程度の化合物を指す。高分子化合物でも架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドと他のインキ組成成分との反応を抑制することは可能であるが、高分子化合物は添加量を多くしても反応抑制の効果が少なく、その反面インキ粘度が上昇して結果としてインキの吐出を少なくする不具合出る恐れがある。その為、低分子化合物が好ましい。
具体的には、ニトロブチルモルホリン、4,4’−(2−エチル−2−ニトロトリメチレン)ジモルホリン、ニトロプロピルモルホリン、ニトロペンチルモルホリン、スルホブチルモルホリン、スルホプロピルモルホリン、スルホペンチルモルホリン、カルボキシブチルモルホリン、カルボキシプロピルモルホリン、カルボキシペンチルモルホリン、シアノブチルモルホリン、シアノプロピルモルホリン、シアノペンチルモルホリン、ニトロブチルピペラジン、ニトロプロピルピペラジン、ニトロペンチルピペラジン、スルホブチルピペラジン、スルホプロピルピペラジン、スルホペンチルピペラジン、カルボキシブチルピペラジン、カルボキシプロピルピペラジン、カルボキシペンチルピペラジン、シアノブチルピペラジン、シアノプロピルピペラジン、シアノペンチルピペラジン、ニトロブチルピペリジン、4,4’−(2−エチル−2−ニトロトリメチレン)ジピペリジン、ニトロプロピルピペリジン、ニトロペンチルピペリジン、スルホブチルピペリジン、スルホプロピルピペリジン、スルホペンチルピペリジン、カルボキシブチル、ピペリジン、カルボキシプロピルピペリジン、カルボキシペンチルピペリジン、シアノブチルピペリジン、シアノプロピルピペリジン、シアノペンチルピペリジン等が挙げられるが、スルホン基、カルボキシル基を有するものは塩の形でも使用可能であり、塩としてアルカリ金属塩、アルカノールアミン塩、アンモニウム塩、アミン塩等が使用可能である。
ニトロ基、スルホン基、カルボキシル基、ニトリル基のうち1種又は2種以上を有するアルキル基と、脂肪族複素環としてピペラジノ基、ピペリジノ基、ピペリジニル基、モルホリノ基のいずれかとを有する低分子化合物の添加量は、他のインキ組成物との相互作用を考慮すると一概には述べられないが、インキ全量に対して0.01〜10.0重量%が好ましい。0.01重量%より少ない場合は架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドと他のインキ組成物との反応を抑制する効果が少なくなり、10.0重量%より多い場合にはインキ中の各組成物の溶解又は分散バランスが崩壊して各種不具合が発生する。
また、架橋型N−ポリビニルカルボン酸アミドとの相互作用による本発明の効果を十分に発揮するためには、架橋型N−ポリビニルカルボン酸アミドの添加量:ニトロ基、スルホン基、カルボキシル基、ニトリル基のうち1種又は2種以上を有するアルキル基と、脂肪族複素環としてピペラジノ基、ピペリジノ基、ピペリジニル基、モルホリノ基のいずれかとを有する低分子化合物の添加量=10:1〜1:10であることが好ましい。
【0013】
必須成分である架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドの他に、インキの粘度調整のため、又は着色材等の分散安定化のために、水溶性高分子を併用することもできる。具体的には、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシビニルポリマー、ポリエチレンオキサイド、酢酸ビニルとポリビニルピロリドンの共重合体、アクリル樹脂のアルカリ金属塩、アクリル酸とアルキルメタクリレートの共重合体、天然系のアラビアガム、トラガカントガム、キサンタンガム、グァーガム、ローカストビーンガム、アルギン酸、カラギーナン、ゼラチン、カゼイン、デキストラン、半合成系のメチルセルロース、エチルセルロース、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、デンプングリコール酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、及びこれらの誘導体等が挙げられる。
【0014】
また、黴の発生によるインキの筆記具のインキ通路におけるインキの流出阻害を抑制するためにデヒドロ酢酸ナトリウム、1,2−ベンゾチアザリン−3−オン、メチル−2−ベンズイミダゾールカルバミン酸エステル、安息香酸ナトリウムなどの防腐防黴剤を適量加えることもできる。
【0015】
更に、インキと接触する部分に金属を使用している筆記具の場合、金属の腐食防止のためにベンゾトリアゾール、エチレンジアミン四酢酸などの防蝕剤や、可溶化剤としてオレイン酸のような脂肪酸も添加することが出来る。
【0016】
本発明のインキを製造するに際しては、従来知られている種々の方法が採用できる。例えば、着色材として染料を用いた場合にはターボミキサーなどの撹拌機により撹拌混合することによって、着色材として顔料を用いた場合にはボールミル、サンドグラインダー、スピードラインミル、ロールミル等の分散機により混合摩砕することによって容易に得られる。
【0017】
【作用】
ニトロ基、スルホン基、カルボキシル基、ニトリル基のうち1種又は2種以上を有するアルキル基と、脂肪族複素環としてピペラジノ基、ピペリジノ基、ピペリジニル基、モルホリノ基のいずれかとを有する低分子化合物と、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドとを併用してインキに使用することが何故インキの長期経時、加熱後の粘度上昇の抑制に効果があるかについては以下のように推察される。
溶媒または水で、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドは膨潤、分散または溶解するが、樹脂、活性剤等の他のインキ組成成分が添加されると、他のインキ組成成分の官能基と架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドのアミド基が反応して架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドが分子間で更に架橋した状態になることでインキ粘度が上昇するものと思われる。
前記の低分子化合物は乳化、分散または溶解すると架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドのアミド基と低分子化合物のニトロ基、スルホン基、カルボキシル基、ニトリル基が水素結合し、固定される。これにより、樹脂、活性剤等の、他のインキ組成成分の官能基が架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドのアミド基と反応して架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドの分子間で架橋した状態になるのを抑制することができるので粘度上昇しなくなるものと思われる。また、本発明の低分子化合物は脂肪族複素環を含む構造なので、この脂肪族複素環構造が立体障害となって、アミド基に他のインキ組成物が近づき反応することを防止するものと思われる。
また、脂肪族複素環を有すると主溶媒である水に溶けやすくなるので架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドと水素結合をしてもその膨潤、分散又は溶解への影響が少なく、粘度上昇しないものと思われる。
【0018】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。なお、以下に示す各インキの粘度は、50cps未満は(株)トキメック製ELD型粘度計標準コーンローター10rpmにて測定、50cps以上600cps未満は(株)トキメック製ELD型粘度計標準コ−ンロ−タ−1rpmにて測定、600cps以上2000cps未満は(株)トキメック製ELD型粘度計STロ−タ−10rpmにて測定、2000cps以上は(株)トキメック製ELD型粘度計STロ−タ−2.5rpmにて測定した。測定は25℃で行った。
尚、各実施例中単に「部」とあるのは「重量部」を表す。
【0019】
実施例1
MICRO JET BLACK M−800(黒色水性顔料ベース、オリエント化学工業(株)製) 25.00部
架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド 1.40部
ニトロブチルモルホリン 0.25部
4,4’−(2−エチル−2−ニトロトリメチレン)ジモルホリン
0.08部
プロクセルGXL(防腐剤、ICIジャパン(株)製) 0.22部
エチレングリコール 25.00部
グリセリン 8.00部
水 39.55部
25%アミノメチルプロパンジオール水溶液 0.50部
上記各成分中架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド、水を撹拌機にて2時間混合撹拌を行い、その後その他の成分を添加して再度3時間攪拌を行い、粘度1620cpsの黒色水性インキを得た。
【0020】
実施例2
EM YELLOW G(黄色水性顔料ベ−ス、東洋インキ(株)製)
40.00部
架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド 0.50部
ニトロブチルピペラジン 1.00部
プロピレングリコール 30.00部
水 28.50部
上記各成分中架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド以外の各成分を撹拌機にて1時間混合撹拌を行い、その後架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドを添加して再度3時間攪拌を行い、粘度300cpsの黄色水性インキを得た。
【0021】
実施例3
ウォーターピンク#2(染料、オリエント化学工業(株)製) 2.00部
架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド 0.05部
ニトロプロピルピペリジン 0.45部
エチレングリコール 20.00部
グリシンベタイン(可溶化剤) 0.55部
水 76.95部
上記各成分中架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド以外を3時間混合撹拌した後、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドを加えて撹拌機にて3時間攪拌し、粘度12cpsのピンク色水性インキを得た。
【0022】
実施例4
NKW−6013(赤色水性顔料ベース、日本蛍光化学(株)製)
30.00部
架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド 0.20部
ニトロブチルモルホリン 0.02部
グリセリン 6.20部
水 53.33部
プロピレングリコール 10.00部
プロクセルGXL 0.25部
上記の成分中架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド、プロピレングリコール、水を撹拌機にて1時間混合撹拌した後、それ以外の成分を加えて再度3時間攪拌を行い、粘度27cpsの赤色水性インキを得た。
【0023】
実施例5
MA100(カーボンブラック、三菱化成工業(株)製) 12.00部
架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド 0.12部
シアノブチルピペリジン 0.60部
スルホプロピルモルホリン 0.10部
グリセリン 2.23部
デヒドロ酢酸ナトリウム 0.22部
水 84.73部
上記成分中架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド以外の成分を2時間攪拌混合した後、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドを加えて再度3時間撹拌を行い、粘度35cpsの黒色水性インキを得た。
【0024】
実施例6
JR301(酸化チタン、テイカ(株)製) 22.00部
架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド 4.00部
スルホブチルモルホリン 0.80部
プロピレングリコール 20.00部
ペンタエリスリトール 5.00部
水 49.00部
上記成分中架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミド以外の成分を撹拌機で3時間攪拌混合した後、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドを加えて再度2時間攪拌を行い、粘度18000cpsの白色水性インキを得た。
【0025】
比較例1
実施例1のニトロブチルモルホリン、4,4’−(2−エチル−2−ニトロトリメチレン)ジモルホリンを除き、その量だけ水を加えた以外は、実施例1と同様になして粘度1590cpsの黒色水性インキを得た
【0026】
比較例2
実施例2のニトロブチルピペラジンを除きその量だけモルホリンを加えた以外は実施例2と同様になして、粘度242cpsの黄色水性インキを得た。
【0027】
比較例3
実施例3のニトロプロピルピペリジンを除きその量だけポリプロピレングリコールを加えた以外は、実施例3と同様になして粘度14cpsのピンク色水性インキを得た。
【0028】
比較例4
実施例4のニトロブチルモルホリンを除きその量だけ架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドを加えた以外は、実施例4と同様になして粘度30cpsの赤色水性インキを得た。
【0029】
以上、実施例及び比較例で得られた水性インキを、ステンレスボールペンチップ(ボ−ル素材:超硬合金)を一端に連接したポリプロピレン製の中空軸筒よりなる透明なインキ収容管に0.8g充填し試験用サンプルとした。なお、ステンレスボールペンチップのボール径は、実施例1、及び比較例1で得られた水性インキに対しては0.5mm、実施例2、及び比較例2で得られた水性インキに対しては0.4mm、実施例6で得られた水性インキに対しては0.8mmとした。また実施例3、4、5及び比較例3、で得られた水性インキを、繊維製ペン先を使用したサインペン(S520、ぺんてる(株)製)に2.0g充填し試験用サンプルとした。
【0030】
上記した試験用サンプルについて、50℃に30日経時する前、経時した後のインキ吐出量の変化率、筆記カスレについて試験した。また、各実施例、比較例のインキを収容した試験管についても同様に経時し、経時する前、経時した後のインキ粘度変化率を測定した。結果を表1、表2に示す。
【0031】
試験法
(1)インキ吐出量変化率
自転式連続螺旋筆記試験機(筆記試験機 MODEL TS−4C−20精機工業研究所製)を用い、筆記速度7cm/sec、荷重100g、筆記角度70°で、試験用サンプルを各10本ずつ200m連続筆記して、0〜200mで吐出されたインキ重量を測定し、下記の(式1)にてインキ吐出量変化率を算出した。
(式1)加熱経時後のインキ吐出量変化率[%]=100×(加熱経時前インキ吐出量−加熱経時後インキ吐出量)/(加熱経時前インキ吐出量)
【0032】
(2)インキ粘度変化率測定
加熱経時前後のインキ粘度を測定し、下記の(式2)にて粘度変化率を算出した。
(式2)加熱経時後インキ粘度変化率[%]=100×(加熱経時後インキ粘度−加熱経時前インキ粘度)/(加熱経時前インキ粘度)
【0033】
(3)筆記カスレ本数各試験
サンプルを各10本ずつインキ吐出量変化率試験と同条件で400mまで筆記試験を行い、カスレが発生したペン本数を計測した。
【0034】
【表1】

Figure 0003804287
*1:インキ中に添加した架橋型N−ビニルカルボン酸アミドと、ニトロ基、スルホン基、カルボキシル基、ニトリル基のうち1種又は2種以上を有するアルキル基と、脂肪族複素環としてピペラジノ基、ピペリジノ基、ピペリジニル基、モルホリノ基のいずれかとを有する低分子化合物との比率
【0035】
【表2】
Figure 0003804287
【0036】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る水性インキは、筆記具用水性インキを加熱したり経時等をした場合の粘度上昇を緩和することにより、吐出量の変化、筆記時のカスレ等の発生を極力抑制し、インキを使い切るまで良好な筆跡が得られることを可能となしたものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a water-based ink for writing instruments that suppresses changes in the discharge amount and the occurrence of scumming during writing as much as possible by alleviating the increase in viscosity when the water-based ink for writing instruments is heated over a long period of time. .
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, a water-based ink for writing instruments is added with a cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide for the purpose of preventing good print quality and preventing pigment aggregation over time and obtaining long-term stability. And Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-194785. In addition, in the inks described in these publications, an activator, a polymer pigment dispersant, a water-soluble resin, and the like are used in addition to the crosslinked polyN-vinylcarboxylic amide.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
  However, water-based inks using cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amides can be used as pigment dispersants, dye solubilizers, and fixing agents for these colorants when subjected to prolonged aging or heating. The viscosity of the ink itself may increase by reacting with other ink composition components such as an agent. When the viscosity of the ink increases, there is a problem that ink supply from the ink reservoir of the writing instrument to the pen tip does not work well, and the ink discharge amount is reduced to cause blurring during writing.
[0004]
  The object of the present invention is to reduce the increase in viscosity when heating water-based ink for writing instruments over a long period of time, heating, etc., thereby minimizing the change in discharge amount and the occurrence of scumming during writing, and the like. Is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention includes at least water, a colorant, a crosslinked poly-N-vinylcarboxylic amide, an alkyl group having one or more of nitro group, sulfone group, carboxyl group, and nitrile group, and, A low molecular compound having any one of a piperazino group, a piperidino group, a piperidinyl group, and a morpholino group as an aliphatic heterocyclic ringA water-based ink for a writing instrument consisting of
[0006]
  As the colorant, both dyes and pigments conventionally used in water-based inks can be used without limitation, but specific examples thereof include Japanol Fast Black D Conch (CI Direct Black 17), Water Black 100L (19), Water Black L-200 (19), Water Black # 7 (19), Kaya Set Black W9 (19), Direct Fast Black B (22), Direct Fast Black AB ( 32), direct deep black EX (same 38), direct deep black (similar to 38), direct fast black conch (same 51), Kayara Spragley VGN (71), kayak direct brilliant yellow G (C.I.). I. Direct Yellow 4) Direct Fa Toero 5GL (same as 26), Eisen Burimuraero GCLH (same as 44), Direct Fast Yellow R (same as 50), Eisen Direct Fast Red FH (CI Direct Red 1), Nippon Fast Scarlet GSX (same as 4), Direct Fast Scarlet 4BS (same as 23), Eisen Direct Durin BH (same as 31), Direct Scarlet B (same as 37), Kayak Direct Scarlet 3B (same as 39), Eisen Buri Murabin Conk 2BLH (same as 75), Sumilite Red F3B (Eighth), Eisen Blomula Red 4BH (Same 81) Calas Spral Bin BL (83), Calas Light Red F5G (225), Calas Light Red F5B (226), Calas Light Rose FR ( 227) Daire Tosky Blue 6B (CI Direct Blue 1), Direct Sky Blue 5B (15), Benzo Brilliant Sky Blue 8GS (41), Sumilite Spula Blue BRR Conch (71), Dibogen Turquoise Blue S ( 86), Water Blue # 3 (86), Kayara Star Coyze Blue GL (86), Daiwa Blue 215H (87), Kayala Supra Blue FF2GL (106), Kayara Supra Blue FFRL (108) Direct dyes such as Caillas splatter turquoise blue FBL (199), Acid Blue Black 10B (CI Acid Black 1), Nigrosine (2), Water Black R455 (2), Water Black R510 (2) ), Suminol Milling Black 8BX (same as above) 24), Kayanol Milling Black VLG (26), Kayanol Milling Black BR Conk (31), Mitsui Nylon Black GL (52), Eisen Opal Black WH Extra Conk (52), Sumilan Black WA (52) ), Ranil Black BG Extra Conc (107), Kayanol Milling Black TLB (109), Suminol Milling Black B (109), Kayanol Milling Black TLR (110), Eisen Opal Black New Concord (same as above) 119), Water Black 187-L (154) Acid Yellow # 10 (C.I. I. Acid Yellow 1), Kayak Acid Brilliant Flavin FF (7: 1), Kayasil Yellow GG (17), Xylene Light Yellow 2G 140% (17), Suminol Leveling Yellow NR (19), Water Yellow # 1 (same as above) 23), Daiwa Torazine (same 25), Kyakuto Tolazine (same 23), Suminol Fast Yellow R (same 25) Diacid Light Yellow 2GP (same 29), Suminol Milling Yellow O (same 38), Sumi Noor Milling Yellow MR (42), Water Yellow # 6 (42), Kayanol Yellow NFG (49), Suminol Milling Yellow 3G (72), Suminol Fast Yellow G (61), Sumi Noor Milling Yellow G (78), Kayanol Yellow N5G (110), Sumino Milling Yellow 4G 200% (same as 141), Kayanol Yellow NG (same as 135), Kayanol Milling Yellow 5GW (same as 127), Kayano Milling Yellow 6GW (same as 142), Sumitomo Fast Scarlet A (C.I. Acid Red) 8), Kayak Silk Scarlet (same 9), Solar Rubin Extra (same 14), Daiwa New Coxin (same 18), Water Scarlet (same 18), Daiwa Red 102 (same 18), Eisenbonso RH (same as above) No. 26), Daiwa Red No. 2 (No. 27), Suminol Leveling Brilliant Red S3B (No. 35), Kayasil Lubinol 3GS (No. 37), Eisen Erythrosine (No. 51), Kayaku Acid Rhodamine FB (No. 52), Daiwa Red No. 106 (52), Suminol Leveling Ruby 3GP (57), diacy alizarin rubinol F3G 200% (82), alizarin rubinol 5G (83), Eiseneosin GH (87), Water Red # 2 (87), Daiwa Red 103WB ( 87), Water Pink # 2 (92), Eisen Acid Phloxin PB (92), Daiwa Red No. 104 (92), Rose Bengal (94), Kayanol Milling Scarlet FGW (111), Kayanol Milling Lubin 3BW (129), Suminol Milling Brilliant Red 3BN Conch (131), Suminol Milling Brilliant Red BS (138), Eisen Opal Pink BH (186), Suminol Brilliant Red B Conch (249) , Kayak acid brilian Tread 3BL (same as 254), kayak acid brilliant red BL (same as 265), Kayanor Milling Red GW (same as 276), Mitsui Acid Violet 6BN (C.I. I. Acid Violet 15), Mitsui Acid Violet BN (17), Water Violet # 1 (49), Water Violet # 5 (49), Daiwa Purple 1 (49), Ink Violet L10 (49), Sumitomo Patent Pure Blue VX (CI Acid Blue 1), Water Blue # 106 (1), Patent Blue AF (7), Water Blue # 9 (9), Daiwa Blue No. 1 (9), Ink Blue L20 (same 9), Supranol Blue B (same 15), Water Blue # 116 (same 15), Orient Soluble Blue OBC (same 22), Orient Soluble Bull-OBX (same 22), Small leveling Blue 4GL (23), Mitsui Nylon Fast Blue G (25), Kayasil Blue A G (40), Kayasil Blue BR (41), Mitsui Alizarin Saphirol SE (43), Suminol Leveling Sky Blue R Extraconk (62), Mitsui Nylon Fast Sky Blue R (78), Sumitomo Brilliant India Cyanine 6Bh / e (83), Sandlancyanine N-6B 350% (90), Water Blue # 115 (90), Water Blue # 105 (90), Orient Soluble Blue OBB (93), Spula Norcyanin 7BF (same as 100), Sumitomo Brilliant Blue 5G (same as 103), Acid Blue (same as 103), Asilane Brilliant Blue FFR (same as 104), Kyanol Milling Ultra Sky SE (same as 112), Kyanol Milling Cyanine 5R (113) Eisen Opal Cyanine 2GLH (158), Daiwa Guinea Green B (CI Acid Green 3) Acid Brilliant Milling Green (9), Daiwa Green # 70 (16), Kayanol Cyanine Green G (25) ), Suminol Milling Green G (same 27), acidic dyes such as Water Orange # 17 (CI Acid Orange 56), Water Yellow # 2 (CI Food Ero-3), Food Yellow 5 (CI Food Yellow 3) Food Red 3 (CI Food Red 14), Food Blue 2 (CI Acid Blue 74), Food Green 2 (CI Acid) Food dyes such as Green 5), Malachite Green (C.I. 42000), Victoria Blue FB (C.I. 44045), Methyl Bio Let FN (C.I. I. 42535), rhodamine F4G (C.I. 45160), rhodamine 6GCP (C.I. 45160) and the like.
[0007]
  As the pigment, conventionally known pigments can be used. Specific examples include Special Black 6, S170, S610, 5, 4, 4, 4A, 550, 35, 250, 100, Printex 150T, U. , V, 140U, 140V, 95, 90, 85, 80, 75, 55, 45, P, XE2, L6, L, 300, 30, 3, 35, 25, 200, A, G (Degussa Japan Co., Ltd.), # 2400B, # 2350, # 2300, # 2200B, # 1000, # 950, # 900, # 850, # MCF88, MA600, MA100, MA7, MA11, # 50, # 52, # 45, # 44, # 40, # 33, # 32, # 30, CF9, # 20B, # 4000B (Mitsubishi Kasei) Industrial Co., Ltd.), MONARCH 1300, 1100, 1000, 900, 880, 800, 700, MOGULL, REGAL 400R, 660R, 500R, 330R, 300R, 99R, ELFEX8, 12, BLACK PEARLS 2000 (above, manufactured by Cabot Co. LTD, USA), Raven7000, 5750, 5250, 5000, 3500, 2000, 1500, 1255, 1250, 1200, 1170, 1060, 1040, 1035, 1020, 1000, 890H, 890, 850, 790, 780, 760, 500, 450, 430, 420, 410, 22, 16、14、825 OilBeads 、 H20 、 Carbon black, KA-10, 10P, 15, 20, 30, 30, 35, 60, etc., C, Conductex 975, 900, SC (above, Colombian Carbon Japan Co., Ltd.) 80, 90, KR-310, 380, 460, 480 (above, manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.), P25 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), etc., BS-605, 607 ( As mentioned above, Toyo Aluminum Co., Ltd.), Bronze Powder P-555, P-777 (above, Nakajima Metal Foil Industry Co., Ltd.), Bronze Powder 3L5, 3L7 (above, Fukuda Metal Foil Industry Co., Ltd.) Metal powder pigments such as black iron oxide, yellow iron oxide, red iron oxide, inorganic pigments such as ultramarine, bitumen, cobalt blue, chrome green, chromium oxide, Hansa A-10G, 5G, 3G, 4, GR, A, Benzine Yellow, Permanent Yellow NCG, Tartrazine Lake, Quinoline Yellow, Sudan 1, Permanent Orange, Indanthrene Brilliant Orange GN, Permanent Brown FG, Para Brown, Permanent Red 4R, Fire Red, Brilliant Carmine BS, Pyrazolone Red, Lake Red C, Quinacridone Red, Brilliant Carmine 6B, Bordeaux 5B, Thioindigo Red, Fast Violet B, Dioxane Violet, Alkaline Blue Lake, Phthalocyanine Blue, Indigo, Acid Green Lake, Examples include organic pigments such as phthalocyanine green. In addition to these, inorganic fluorescent pigments such as zinc sulfide, zinc silicate, zinc cadmium sulfate, calcium sulfide, strontium sulfide, and calcium tungstate are listed.
  The above-mentioned colorants can be used alone or in combination with others, and the amount of use varies depending on the color tone, etc., but when the amount is small, the color development of the ink is poor, and when the amount is large, the colorant is insufficiently dissolved / dispersed. Since defects occur, the content is preferably 0.1 to 40% by weight based on the total amount of water-based ink.
[0008]
  Here, when a pigment is used as the colorant, it is preferable to use a dispersant in combination. However, as the dispersant, conventionally used water-soluble resins or water-soluble resins, anionic or nonionic surfactants are generally used. What is used as a dispersant for pigments such as can be used. For example, as a polymer dispersant, natural rubbers such as gum arabic and tragacanth, glucosides such as saponin, cellulose derivatives such as methylcellulose, carboxycellulose, and hydroxymethylcellulose, natural polymers such as lignin sulfonate and shellac , Polyacrylate, salt of styrene-acrylic acid copolymer, salt of vinyl naphthalene-maleic acid copolymer, sodium salt of β-naphthalenesulfonic acid formalin condensate, phosphate, etc. And nonionic polymers such as polyvinyl alcohol and polyethylene glycol. In addition, as surfactants, alkyl sulfates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, N-acyl amino acids and salts thereof, N-acyl methyl taurine salts, polyoxyethylene alkyl ether acetates, alkyl sulfocarboxylates, α- Nonionic surfactants such as olefin sulfonates, alkyl phosphates, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, polyoxyethylene alkyl ethers, sorbitan alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan alkyl esters Surfactant is mentioned. These water-soluble resins and surfactants may be used alone or in combination of two or more. When the amount used is small, the dispersion effect, which is the purpose of addition, is weak, and when there is a large amount, the dissolution balance of each composition in the ink may be lost and various problems may occur. 1 to 20% by weight is preferred.
[0009]
  Furthermore, in the case of pigment inks, it is advantageous in producing pigment inks to use an aqueous ink base in which pigments are dispersed in an aqueous medium. Specifically, Fuji SP Black 8031, 8119, 8167, 8276, 8276, 8381, 8406, Fuji SP Red 5096, 5111, 5193, 5220, FujiSP Bordeaux 5500, Fuji SP Blue 6062, 6133, 6134, Fuji SP Green 7051, Fuji SP Yellow 4060, Fuji SP Violet 9011, Fuji SP Pink 9524, 9527, FujiSP Orange 534, FUJ SP Brown 3074 (above, Fuji B) FB, KR, Emacol Green LXB, EmacolViolet BL, Emacol Brown 3101, Emacol Carmine FB, Emacol Red BS, Emacol Orange R, Emacol Yellow FD, IRN, 3601, FGN, GN, GG, F5G, F7G, 10GN, 10G, Sande C , Sandy Super Gray B, Sandy Super Brown SB, FRL, RR, Sandy Super Green L5G, GXB, Sandye SuperNavy Blue HRL, F-BL, F- Violet BLH / C, BL, Sandy Super Bordeaux FR, Sandy Super Pink FBL, F5 , Sandy SuperRubine FR, Sandy superCarminine FB, Sandy Super Red FFG, RR, BS, Sandy Super Orange FL, R, BO, Sandy GoldYRow G Same FGN, Same GN, Same GRS, Same GSR-130, Same GSN-130, Same GSN, 10 GN (Sanyo Dye Co., Ltd.), RioFastBlack Fx 8012, 8313, 8169, Rio FastRed Fx 8209, 8172, Rio Fast Red S Fx8315, 8316, RioFast Blue FX 8170, RioFast Blue FX 8170, Rio Fa st Blue S Fx 8312, Rio Fast Green SFx 8314 (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.), NKW-2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107, 2108, 2117, 2127, 2137, 2167, 2101P, 2102P, 2103P, 2104P, 2105P, 2106P, 2107P, 2108P, 2117P, 2127P, 2137P, 2167P, NKW-3002, 3003, 3004, 3005, 3007, 3077, 3008, 3402, 3404, 3405, 3407, 3408, 3477, 3602, 3603, 3604, 3605, 3607, 3777, 3608, 3702, 3703, 3704, 3705, 3777, 3708, 6013, 6038, and 6559 (above, manufactured by Nippon Fluorescence Corp.), Cosmo Color S1000F Series (produced by Toyo Soda Co., Ltd.), Victoria Yellow G-11, G-20, Victoria Orange G-16, G-21, Victoria Red G-19, G-22, Victoria Pink G-17, G-23, Victoria Green G-18, G-24, Victoria Blue G-15, G-25 (above, manufactured by Gokoku Color Co., Ltd.) and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more.
[0010]
  Various water-soluble organic solvents can be used in addition to water essential as a solvent or a dispersion medium, and these are various qualities as water-based inks, for example, prevention of ink drying at the nib and prevention of ink freezing at low temperatures. It is used for purposes such as pigment dispersion media. Specifically, glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, 1,3-butylene glycol, thiodiethylene glycol, glycerin, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, 2- Pyrrolidone and the like can be used, and these can be used alone or in combination of two or more. When the amount used is small, insoluble / aggregates are generated due to insufficient dissolution or dispersion of each composition in the ink, and when the amount used is large, the concentration of each composition in the ink becomes small and the effect is small. Since various problems occur, 5 to 40% by weight is preferable with respect to the total amount of ink.
[0011]
  Cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide suppresses the fluidity of the ink when it is placed by stabilizing the dispersion by increasing the viscosity of the entire ink and retaining the colorant, and adding thixotropy to the ink. It is used to make it difficult for various problems, such as preventing ink leakage from the nib. The amount of the cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide is not generally described in consideration of the interaction with other ink composition components, but if it is small, it has an effect of retaining a colorant and an effect of preventing ink leakage. When the amount is small and large, the ink is excessively thickened and the ink is difficult to be ejected and the blur of the handwriting tends to be remarkable. Therefore, the content is preferably 0.1 to 15.0% by weight with respect to the total amount of the ink.
[0012]
  Low molecular weight compound having an alkyl group having one or more of nitro group, sulfone group, carboxyl group and nitrile group, and any one of piperazino group, piperidino group, piperidinyl group and morpholino group as an aliphatic heterocyclic ringIs used for suppressing the reaction between the cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide and other ink composition components. Here, the low molecular compound refers to a compound having a molecular weight of about 100 to 600. Although it is possible to suppress the reaction between the cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide and other ink composition components even with a polymer compound, the effect of suppressing the reaction is small even when the polymer compound is added in an increased amount. On the other hand, there is a risk that the ink viscosity rises and as a result, there is a problem that ink discharge is reduced. Therefore, a low molecular compound is preferable.
  Specifically, nitrobutyl morpholine, 4,4 ′-(2-ethyl-2-nitrotrimethylene) dimorpholine, nitropropyl morpholine, nitropentyl morpholine, sulfobutyl morpholine, sulfopropyl morpholine, sulfopentyl morpholine, carboxybutyl morpholine , Carboxypropylmorpholine, carboxypentylmorpholine, cyanobutylmorpholine, cyanopropylmorpholine, cyanopentylmorpholine, nitrobutylpiperazine, nitropropylpiperazine, nitropentylpiperazine, sulfobutylpiperazine, sulfopropylpiperazine, sulfopentylpiperazine, carboxybutylpiperazine, carboxy Propyl piperazine, Carboxypentyl piperazine, Cyanobutyl piperazine, Cyanopropi Piperazine, cyanopentylpiperazine, nitrobutylpiperidine, 4,4 '-(2-ethyl-2-nitrotrimethylene) dipiperidine, nitropropylpiperidine, nitropentylpiperidine, sulfobutylpiperidine, sulfopropylpiperidine, sulfopentylpiperidine, carboxybutyl , Piperidine, carboxypropylpiperidine, carboxypentylpiperidine, cyanobutylpiperidine, cyanopropylpiperidine, cyanopentylpiperidine, etc., those having a sulfone group and a carboxyl group can be used in the form of a salt, and an alkali metal as a salt Salts, alkanolamine salts, ammonium salts, amine salts and the like can be used.
  Low molecular weight compound having an alkyl group having one or more of nitro group, sulfone group, carboxyl group and nitrile group, and any one of piperazino group, piperidino group, piperidinyl group and morpholino group as an aliphatic heterocyclic ringThe amount added is not generally described in consideration of the interaction with other ink compositions, but is preferably 0.01 to 10.0% by weight based on the total amount of the ink. When the amount is less than 0.01% by weight, the effect of suppressing the reaction between the cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide and the other ink composition is reduced. When the amount is more than 10.0% by weight, each composition in the ink is reduced. Dissolution or dispersion balance of things collapses and various problems occur.
  Moreover, in order to fully demonstrate the effect of this invention by interaction with bridge | crosslinking type N-polyvinylcarboxylic acid amide, the addition amount of bridge | crosslinking type N-polyvinylcarboxylic acid amide:A low molecular weight compound having an alkyl group having one or more of a nitro group, a sulfone group, a carboxyl group, and a nitrile group and any one of a piperazino group, a piperidino group, a piperidinyl group, and a morpholino group as an aliphatic heterocyclic ringThe addition amount is preferably 10: 1 to 1:10.
[0013]
  In addition to the essential cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide, a water-soluble polymer may be used in combination for adjusting the viscosity of the ink or stabilizing the dispersion of the coloring material. Specifically, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, sodium polyacrylate, carboxyvinyl polymer, polyethylene oxide, copolymer of vinyl acetate and polyvinyl pyrrolidone, alkali metal salt of acrylic resin, copolymer of acrylic acid and alkyl methacrylate Natural gum arabic, gum tragacanth, xanthan gum, guar gum, locust bean gum, alginic acid, carrageenan, gelatin, casein, dextran, semi-synthetic methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, sodium starch glycolate, sodium alginate, alginic acid Examples include propylene glycol esters and derivatives thereof.
[0014]
  Also, sodium dehydroacetate, 1,2-benzothiazalin-3-one, methyl-2-benzimidazole carbamate, sodium benzoate, etc. to suppress ink outflow inhibition in the ink passage of ink writing instruments due to generation of wrinkles An appropriate amount of antiseptic / antifungal agent can be added.
[0015]
  In addition, in the case of writing instruments that use metal in the parts that come into contact with ink, anticorrosives such as benzotriazole and ethylenediaminetetraacetic acid are added to prevent corrosion of the metal, and fatty acids such as oleic acid are added as a solubilizer. I can do it.
[0016]
  In producing the ink of the present invention, various conventionally known methods can be employed. For example, when a dye is used as a colorant, the mixture is stirred and mixed with a stirrer such as a turbo mixer, and when a pigment is used as a colorant, a disperser such as a ball mill, a sand grinder, a speed line mill, or a roll mill is used. It is easily obtained by mixing and grinding.
[0017]
[Action]
  Low molecular weight compound having an alkyl group having one or more of nitro group, sulfone group, carboxyl group and nitrile group, and any one of piperazino group, piperidino group, piperidinyl group and morpholino group as an aliphatic heterocyclic ringThe reason why the combined use of the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide in the ink is effective in suppressing the increase in viscosity after long-term aging and heating of the ink is as follows.
  The cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide swells, disperses or dissolves with a solvent or water, but when other ink composition components such as a resin and an activator are added, the functional groups of the other ink composition components are cross-linked. It is considered that the viscosity of the ink is increased by the reaction of the amide group of the poly N-vinyl carboxylic acid amide with the crosslinked poly N-vinyl carboxylic amide being further crosslinked between the molecules.
  When the low molecular weight compound is emulsified, dispersed or dissolved, the amide group of the cross-linked poly N-vinylcarboxylic acid amide and the nitro group, sulfone group, carboxyl group, and nitrile group of the low molecular weight compound are fixed by hydrogen bonding. As a result, functional groups of other ink composition components such as resins and activators react with amide groups of the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide to cross-link between the molecules of the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide. It is thought that the viscosity does not increase because the state can be suppressed. In addition, since the low molecular weight compound of the present invention has a structure containing an aliphatic heterocyclic ring, it seems that this aliphatic heterocyclic structure prevents steric hindrance and other ink compositions approach and react with the amide group. It is.
  In addition, when it has an aliphatic heterocycle, it is easily soluble in water, which is the main solvent, so even if it forms a hydrogen bond with the cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide, there is little effect on its swelling, dispersion, or dissolution, and the viscosity does not increase. It seems to be.
[0018]
【Example】
  Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The viscosity of each ink shown below is measured with a standard cone rotor 10 rpm manufactured by Tokimec Co., Ltd. when the viscosity is less than 50 cps, and an ELD viscometer standard corn roam manufactured by Tokimec Co., Ltd. is used when the viscosity is 50 cps or more and less than 600 cps. Measured at 1 rpm, 600 cps or more and less than 2000 cps measured by Tokimec ELD viscometer ST rotor-10 rpm, 2000 cps or more measured by Tokimec ELD viscometer ST rotor-2. Measurement was performed at 5 rpm. The measurement was performed at 25 ° C.
  In each example, “part” simply means “part by weight”.
[0019]
  Example 1
  MICRO JET BLACK M-800 (black aqueous pigment base, manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) 25.00 parts
  Crosslinked poly N-vinylcarboxylic acid amide 1.40 parts
  Nitrobutylmorpholine 0.25 parts
  4,4 '-(2-Ethyl-2-nitrotrimethylene) dimorpholine
                                                              0.08 parts
  Proxel GXL (preservative, manufactured by ICI Japan) 0.22 parts
  Ethylene glycol 25.00 parts
Glycerin 8.00 parts
  39.55 parts of water
25% Aminomethylpropanediol aqueous solution 0.50 parts
  In each of the above components, cross-linked poly N-vinylcarboxylic acid amide and water are mixed and stirred with a stirrer for 2 hours, and then other components are added and stirred again for 3 hours to obtain a black aqueous ink having a viscosity of 1620 cps. It was.
[0020]
  Example 2
  EM YELLOW G (yellow aqueous pigment base, manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.)
                                                            40.00 parts
  Cross-linked poly N-vinylcarboxylic acid amide 0.50 parts
  Nitrobutylpiperazine 1.00 parts
  Propylene glycol 30.00 parts
  28.50 parts of water
  Each component other than the above-mentioned cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide is mixed and stirred for 1 hour with a stirrer, and then the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide is added and stirred again for 3 hours. A yellow aqueous ink having a viscosity of 300 cps was obtained.
[0021]
  Example 3
  Water pink # 2 (dye, manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) 2.00 parts
  Cross-linked poly N-vinylcarboxylic acid amide 0.05 parts
  Nitropropylpiperidine 0.45 parts
  Ethylene glycol 20.00 parts
  Glycine betaine (solubilizing agent) 0.55 parts
  76.95 parts of water
  Other than the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide in the above components, after mixing and stirring for 3 hours, the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide was added and stirred for 3 hours with a stirrer, and a pink water-based ink having a viscosity of 12 cps. Got.
[0022]
  Example 4
  NKW-6013 (red aqueous pigment base, manufactured by Nippon Fluorescent Chemical Co., Ltd.)
                                                            30.00 parts
  Cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide 0.20 parts
  Nitrobutylmorpholine 0.02 parts
  Glycerin 6.20 parts
  53.33 parts of water
  Propylene glycol 10.00 parts
  Proxel GXL 0.25 part
  After mixing and stirring the cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide, propylene glycol and water in the above components with a stirrer for 1 hour, the other components were added and stirred again for 3 hours to obtain a red aqueous ink having a viscosity of 27 cps. Got.
[0023]
  Example 5
  MA100 (carbon black, manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation) 12.00 parts
  Cross-linked poly N-vinylcarboxylic acid amide 0.12 parts
  Cyanobutyl piperidine 0.60 parts
  Sulfopropylmorpholine 0.10 parts
  Glycerin 2.23 parts
  Sodium dehydroacetate 0.22 parts
  84.73 parts of water
  Components other than the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide in the above components were stirred and mixed for 2 hours, then the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide was added and stirred again for 3 hours to obtain a black aqueous ink having a viscosity of 35 cps. It was.
[0024]
  Example 6
  JR301 (titanium oxide, manufactured by Teika Co., Ltd.) 22.00 parts
  Cross-linked poly N-vinylcarboxylic acid amide 4.00 parts
  Sulfobutylmorpholine 0.80 parts
  Propylene glycol 20.00 parts
  Pentaerythritol 5.00 parts
  49.00 parts of water
  Components other than the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide in the above components were stirred and mixed for 3 hours with a stirrer, then the cross-linked poly N-vinyl carboxylic acid amide was added and stirred again for 2 hours, and a white aqueous solution having a viscosity of 18000 cps. An ink was obtained.
[0025]
  Comparative Example 1
  Except for the nitrobutyl morpholine and 4,4 ′-(2-ethyl-2-nitrotrimethylene) dimorpholine of Example 1, the same amount as in Example 1 was used except that water was added. Got water-based ink.
[0026]
  Comparative Example 2
  A yellow aqueous ink having a viscosity of 242 cps was obtained in the same manner as in Example 2, except that the nitrobutyl piperazine of Example 2 was added and morpholine was added in that amount.
[0027]
  Comparative Example 3
  A pink aqueous ink having a viscosity of 14 cps was obtained in the same manner as in Example 3 except that the amount of polypropylene glycol was added except for the nitropropylpiperidine of Example 3.
[0028]
  Comparative Example 4
  Example 4Except that nitrobutylmorpholine was added, and the amount of cross-linked poly-N-vinylcarboxylic acid amide was added.Example 4In the same manner as above, a red aqueous ink having a viscosity of 30 cps was obtained.
[0029]
  As described above, 0.8 g of the water-based ink obtained in Examples and Comparative Examples was added to a transparent ink containing tube made of a polypropylene hollow shaft cylinder having a stainless ballpoint pen tip (ball material: cemented carbide) connected to one end. Filled and used as a test sample. The ball diameter of the stainless ballpoint pen tip is 0.5 mm for the water-based ink obtained in Example 1 and Comparative Example 1, and for the water-based ink obtained in Example 2 and Comparative Example 2. 0.4mm,Obtained in Example 6It was set to 0.8 mm for water-based ink. Example 34, 5And Comparative Example 3,42.0 g of the water-based ink obtained in the above was filled into a sign pen (S520, manufactured by Pentel Co., Ltd.) using a fiber nib to obtain a test sample.
[0030]
  The test samples described above were tested for the rate of change in ink ejection amount and writing scuffing before and after aging at 50 ° C. for 30 days. Further, the test tubes containing the inks of the examples and comparative examples were similarly aged, and the ink viscosity change rate was measured before and after aging. The results are shown in Tables 1 and 2.
[0031]
Test method
  (1)Ink discharge rate change rate
  Using a self-rotating continuous spiral writing tester (written tester MODEL TS-4C-20 manufactured by Seiki Kogyo Laboratories), writing speed is 7 cm / sec, load is 100 g, writing angle is 70 °, and 10 test samples are each 200 m. Writing continuously, the weight of ink ejected at 0 to 200 m was measured, and the rate of change in ink ejection amount was calculated by the following (Equation 1).
(Formula 1) Rate of change in ink discharge after heating [%] = 100 × (ink discharge before heating-ink discharge after heating) / (ink discharge before heating)
[0032]
  (2) Ink viscosity change rate measurement
  The ink viscosity before and after heating was measured, and the viscosity change rate was calculated by the following (Formula 2).
(Formula 2) Ink viscosity change rate after heating [%] = 100 × (ink viscosity after heating-ink viscosity before heating) / (ink viscosity before heating)
[0033]
  (3) Number of writing spots
  Each of the 10 samples was subjected to a writing test up to 400 m under the same conditions as the ink discharge rate change rate test, and the number of pens on which the blur occurred was measured.
[0034]
[Table 1]
Figure 0003804287
* 1: Cross-linked N-vinylcarboxylic amide added to the ink,Low molecular weight compound having an alkyl group having one or more of nitro group, sulfone group, carboxyl group and nitrile group, and any one of piperazino group, piperidino group, piperidinyl group and morpholino group as an aliphatic heterocyclic ringRatio with
[0035]
[Table 2]
Figure 0003804287
[0036]
【The invention's effect】
  As described above in detail, the water-based ink according to the present invention reduces the increase in viscosity when the water-based ink for writing instruments is heated or over time, etc. The generation is suppressed as much as possible, and good handwriting can be obtained until the ink is used up.

Claims (1)

少なくとも水と、着色剤と、架橋型ポリN−ビニルカルボン酸アミドと、ニトロ基、スルホン基、カルボキシル基、ニトリル基のうち1種又は2種以上を有するアルキル基と、脂肪族複素環としてピペラジノ基、ピペリジノ基、ピペリジニル基、モルホリノ基のいずれかとを有する低分子化合物とからなる筆記具用水性インキ。At least water, a colorant, a crosslinked poly-N-vinylcarboxylic acid amide, an alkyl group having one or more of nitro group, sulfone group, carboxyl group, and nitrile group, and piperazino as an aliphatic heterocyclic ring A water-based ink for a writing instrument comprising a low-molecular compound having any one of a group, a piperidino group, a piperidinyl group, and a morpholino group .
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