JP3967383B2 - 金属光沢色を有するボールペン用水性インキ及び水性顔料インキ - Google Patents
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Description
本発明は、金属光沢色を有するボールペン用水性インキ及び水性顔料インキに関する。
背景技術
特開平7−145339号公報には、アルミニウム粉末、天然多糖類、水溶性有機溶剤および水を含み、粘度が100〜1500ポイズであり、1rpmの粘度と10rpmの粘度の比が3.0以上で、長期間保存してもインキの変質が少なく、ボールペン先端部のボール回転部のインキの吐出性が良好なボールペン用水性金属光沢色インキの開示がある。また、「筆跡を有色の金属光沢色となすために、着色剤としてアルミニウム粉末と従来公知の酸性染料、塩基性染料、直接染料といった水溶性染料とを併用することができる。」という記述があるが、具体的な実施例の開示がない。
しかしながら、上記特開平7−145339号公報に記載されたインキは、増粘用の天然多糖類が0.7〜10重量%、水溶性有機溶剤が5〜40重量%、アルミニウム粉末が2〜15重量%配合されている。すなわち、この増粘用の天然多糖類の含有量の限定によってアルミニウム粉末の沈降抑制は考慮されているが、流出量が少なかったり、また線割れ(ボールの紙面などにあたる部分のインキ量が少なく、その両側にインキが片寄り2本線のように見える状態)が発生し易く、実用面に問題を有している。
また、特開平2−69580号公報には、樹脂エマルジョンを含む水性メタリックカラーインキにおいてエステル系ワックスを混合した炭化水素の溶剤で湿潤されている表面防錆処理アルミニウム粉顔料ペーストが分散されてなる低粘度の水性メタリックカラーインキの開示がある。特開平6−313142号公報には水溶性染料を用いる金属光沢色水性インキにおいて無機塩の含有量を0.5重量%以下としたインキの開示がある。特開昭63−95277号公報にはアルミニウム粉顔料、両性化合物、樹脂エマルジョン、水、有機顔料、金属石鹸を含有してなる水性メタリックカラーインキの開示がある。特開昭58−80368号公報にはアルミニウム粉顔料、アクリル系樹脂エマルジョン、ポリビニルアルコールまたは/およびセルロース系水溶性樹脂、水分散型顔料からなる筆記具用水性メタリックカラーインキの開示がある。
特開平6−192610号公報には、アルミニウム顔料、水溶性有機溶剤、パーフルオロアルキルリン酸エステルおよび/またはパーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩からなる筆記具用水性インキ組成物の開示がある。
上記特開平6−313142号公報のインキについては、着色剤として水溶性染料を用いることにより有色の金属光沢色を発現するものであったが、ボールペン用インキ組成物の実施例2に示されている粘度より低粘度の場合、染料が紙の繊維内に浸透してしまい、金属粉顔料の筆跡の周辺に染料が輪郭線を描いたり、十分な濃度の有色の金属光沢色が得られず、銀色に近い描線となってしまう傾向にある。実際にアルミニウム粉と相応量の増粘剤と着色剤(黄色顔料)を併用して有色金属色水性インキを作製してみたところ、インキ色は奇麗な金色を呈しており、また、実際の筆記に対してもコート紙などインキを吸収しずらい紙面に対しては、有色金属色の発色を呈した。ところが通常の紙面(吸収紙)、特に有色の紙面(吸収紙)に筆記してみたところ、筆記直後は有色の金属光沢色を呈したが、黄色顔料の沈降が原因とみられる発色の薄れにより、最終的には銀色に近い描線を担ってしまうという問題点があった。この問題点の解決方法として、多量の有色着色顔料を添加してインキ粘度を高くして顔料の沈降速度を遅くするなどの方法が考えられるが、保存安定性の点で問題が発生したり、ペン先からの安定なインキの流出が得られなくなる問題点がある。
さらに、上記特開昭58−80368号、特開昭63−95277号、特開平2−69580号公報には、着色剤として顔料を用いる低粘度のマーカー、サインペン用インキについて開示があり、樹脂エマルジョンも必須成分として含まれているものであるが、樹脂エマルジョンの添加が描線の固着性の付与が主目的として使用されており、そのために造膜性のエマルジョンが用いられ、また多量に配合されている。
しかしながら、この造膜性のエマルジョンを用いると、ペン先に多孔質のいわゆるペン芯を用い、インキタンクに弁機構を用い、ペン芯に随時多くのインキを供給できるペイントマーカーなどに使用する場合は問題が少ないが、その造膜効果により特にボールペン用に使用した場合、ボールチップ部の流路間隙の小さいかつ水性ボールペンでは、ペン先の乾燥による流量低下や、筆記不良などを引き起こし易くなる。
また、上記特開平6−192610号公報に示されるインキについては、公知の水溶性染料や有機顔料、無機顔料を使用することができると記載があるが、具体的な実施例の開示がない。
従って、本発明は、増粘剤が相応量配合されたアルミニウム粉末を用いた金属光沢を有するボールペン用水性インキにおいて、少ない流出量や線割れの発生を招くことのない金属光沢を有するボールペン用水性インキを提供戻ることを目的とする。
また、本発明は、アルミニウム粉末および水溶性有機溶剤を含有する金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキにおいて、通常使用する吸収紙、特に有色吸収紙における筆記においても顔料の発色のよい金属光沢色を得られ、美麗描線を描くことができて、インキ流量の低下の起こし難い金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキを提供することを目的とする。
発明の開示
本発明の金属光沢色を有するボールペン用水性インキは、増粘剤と、水溶性有機溶媒と、水と、グリコールエーテルおよびグリコールから選ばれた少なくとも一種の溶剤でアルミニウム粉を予め湿潤してなるアルミニウムペーストとを含有する。このことによって、グリコールエーテルおよびグリコールから選ばれた少なくとも一種の溶剤が主溶剤である水と自由に相溶するために、アルミニウム粉の分散性がよくなり、そのために増粘剤その他の成分を含んだインキビヒクルにアルミニウム粉末が均一に分散されて、線割れが防止され、ボールペンのペン先からインキが適度に流出して、良好に筆記性能を示す。
また、本発明の金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキは、アルミニウム粉と、水溶性有機溶剤と、顔料と、増粘剤と、樹脂エマルジョンとを含有する。このことによって、樹脂エマルジョンが紙の繊維の内部に充填され着色顔料の目止め的な沈降抑制の働きで、コート紙等のインキを吸収しづらい紙面に対して筆記した時と同様に、美麗な有色光沢色(メタリックカラー)を発現させる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係る金属光沢色を有するボールペン用水性インキについて詳細に説明する。
本発明の水性インキに用いるアルミニウムペーストは、グリコールエーテルおよびグリコールから選ばれた少なくとも一種の溶剤でアルミニウム粉末を湿潤したものである。アルミニウムペースト中のアルミニウム含有率は、40〜90重量%である。
アルミニウム粉としては、水系インキに使用できるように防錆処理したものが好ましく、例えば、リン酸エステル系、リン酸塩およびリン化物、ヴァナジン酸塩、クロム類二量体酸、ダイマー酸などで処理したもの、あるいは無機もしくは有機保護皮膜(ポリマー)コートによるカプセル化したものなどが好ましい。
アルミニウム粉をグリコールエーテルまたはグリコールで湿潤処理して調製されたアルミニウムペーストとして、たとえば市販のものとして、STAPA HYDROLAC PM2、同PM8、同PM2n.l.、同PM8n.l.、同PM16n.l.、同PM60n.l.、同PM65n.l.、同PM24n.l.、同BG2、同BG8、同BG2n.l.、同BG8n.l.、同BG16n.l.、同BG60n.l.、同BG65n.l.、同BG24n.l.、STAPA HYDOLAC PM CHROMAL I、同II、同IV、同VIII、同X(以上、ECKART(株)製)などがある。
アルミニウムペーストのインキ中の含有量は、粉末量換算でインキ全量に対して1〜15重量%が好ましい。1重量%未満の場合には筆跡の金属光沢が乏しくなり、15重量%を越えた場合にはインキの定量吐出に悪影響を与えるようになる。
本発明の水性インキに用いる増粘剤は、アルミニウム粉末の沈降防止およびボールペン用水性インキとして適切な粘度物性を得るために用いるものであり、特に種類は限定されないが、アルミニウム顔料を用いる水性インキにおいて粘度などの経時的な変化が起こり難く、かつ増粘効果の高いものが望ましい。例えば、微生物発酵法に製造される天然水溶性高分子が挙げられる。具体的には、キサンタンガムとして、KELZAN、同 AR、同 T、同 S、KELTROL、同 F、同 T、K9A48、ウェランガムとして、KIA96、ラムザンガムとして:KIA112、K7C233、ジェランガムとしてKELCOGEL、その他発酵ガムとして、RHEOZAN,MEYPOLY、(以上三晶(株))、そのほかグアーガム、およびその誘導体、また、架橋型アクリル酸重合物として、ハイビスワコー103、同104、同105など(以上和光純薬工業(株))またこれらの天然・合成高分子と組み合わせて、シリカ、マグネシウムアルミニウムシリケート、ベントナイト、ヘクトライトなどの粘土鉱物を併用することもできる。
増粘剤のインキ中の含有量は、インキ全量に対して0.4〜1.0重量%が好ましい。0.4重量%未満の場合にはアルミニウム粉末の沈降抑制効果が充分発揮されず、ボールペン用途として不適となり、1.0重量%を越えた場合には流出量が少なくなり、充分な発色が得られなくなる。
本発明の水性インキに用いる水溶性有機溶剤は、ボールペン用インキとして求められる品質、例えばペン先でのドライアップ防止や低温時のインキの凍結防止、書味向上のために添加するものである。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、グリセリン、ジグリセリンおよびその誘導体などのグリコール類を使用することができる。
この他必要に応じて、金属イオン封鎖剤、pH調整剤、分散助剤、固着剤、抑泡剤、界面活性剤、防腐剤、防菌剤、防錆剤、着色顔料、着色染料、エマルジョン、ラテックスなどを適宜添加することができる。
水は主溶剤として使用し、インキ全体のpHは7程度に設定するのが好ましい。
金属光沢色を有するボールペン用水性インキに使用するアルミニウムペーストが少なくとも、アルミニウム粉がグリコールエーテルまたはグリコールで予め湿潤されているため、このグリコールエーテルまたはグリコールが主溶剤である水と自由に相溶するため分散がよく、増粘剤その他成分を含んだインキビヒクルにアルミニウム顔料が均一分散しているため、ボールペンのペン先からの流出量が良好でまた線割れ防止がなされると推察される。
以下、本発明に係る金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキについて詳細に説明する。
本発明の水性顔料インキに用いるアルミニウム粉末としては、水系インキに使用できるように防錆処理したものが好ましく、例えばリン酸エステル系、リン酸塩およびリン化物、ヴァナジン酸塩、クロム類二量体酸、ダイマー酸などで処理したもの、あるいは無機もしくは有機保護皮膜(ポリマー)コートによるカプセル化したものなどが好ましい。
本発明の水性顔料インキに用いるアルミニウム粉は、アルミニウムペーストとして用いるのが好ましく、アルミニウム粉をグリコールエーテルおよびグリコールから選ばれた少なくとも一種の溶剤で湿潤したものが特に好ましい。この場合のアルミニウムペースト中のアルミニウムの含有量は40〜90重量%である。
具体的に市販のものとしては、STAPA HYDROLAC PM2、同PM8、同PM2n.l.、同PM8n.l.、同PM16n.l.、同PM60n.l.、同PM65n.l.、同PM24n.l.、同BG2、同BG8、同BG2n.l.、同BG8n.l.、同BG16n.l.、同BG60n.l.、同BG65n.l.、同BG24n.l.、STAPA HYDROLAC PM CHROMAL I、同II、同IV、同VIII、同X[以上、ECKART(株)製]、その他のものとして0500M,WB010,WB0230,1500MA,1539NA,WB1130,WX1130[以上、東洋アルミニウム(株)製]、AW−600、同500B、同520B、同666C、同808C、同7000R、同50F、同21G[以上、旭化成メタルズ(株)製]などがある。
アルミニウムペーストのインキ中の含有量は、粉末量換算でインキ全量に対して1〜10重量%が好ましい。1重量%未満の場合には筆跡の金属光沢色が乏しくなり、10重量%を越えた場合にはインキの定量吐出に悪影響を与えるようになり、また銀色の発色が強くなり有色の金属光沢色感が少なくなる。なお、アルミニウム粉末にリィーフィングタイプ(アルミニウム粒子が塗膜表層に平行配列するタイプ)を使用する時は、脂肪酸石鹸などまたは他の界面活性剤などでリィーフィングの度合いを適宜調整することが望ましい。
本発明に用いる樹脂エマルジョンの成分樹脂は特に限定されるものではないが、次にのべるものが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル、スチレンーブタジエン系共重合体、スチレンーアクリル共重合体、スチレンー(メタ)アクリル酸エステル共重合体、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ビニルピリジン共重合体、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリ酢酸ビニルなどがあげられる。
これらの重合体には、上記重合体に微量成分でグラフト重合、架橋などにより変成した、変性、架橋型、自己架橋型などの接頭語が付されて呼称される樹脂も含まれる。
具体的に市販のものとしては、スチレンーブタジエン共重合体系エマルジョンとして、ゼオン(株)製のNipol LX303、LX382、ポリ塩化ビニル系として、ゼオン(株)製のG151、スチレンーアクリル共重合体およびスチレンー(メタ)アクリル酸エステル共重合体系として、ゼオン(株)製のMH5055、日本合成ゴム(株)製SX863、SX864、SX865、ローム・アンド・ハース(株)製のOP−62、OP−84J、日本ペイント(株)製のマイクロジェルE−2002、E−5001、E−5002、E−1001、E−1002、E−3101、E−6000、ヘキスト合成(株)製のモビニール749J、749S、871、970、972、ポリ(メタ)アクリル系としてジョンソンポリマー(株)製のJ−790、J−780、ローム・アンド・ハース(株)製のエクスペリメンタルエマルジョンE−357、同E−1630、プライマルB−85、同WL−51、同WL−71、同WL−81、同WL−91、同WL−93、同B−88、同NTS−2923、日本合成ゴム(株)製のT−371、ヘキスト合成(株)製のモビニール742N、総研化学(株)製のMPシリーズなどがあげられる。
本発明の水性顔料インキに用いる樹脂エマルジョンの平均粒子径は0.03〜0.6μmの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは0.08〜0.6の範囲である。平均粒子径が0.03μm未満の場合はエマルジョンが吸収紙の紙面内に自由に吸収され、顔料の紙面内部への浸透に対する目止め的な防止効果が発揮され難くなり、平均粒子径が0.6μmを超える場合はエマルジョンンが吸収紙の紙面内に吸収され難い(紙の繊維の隙間を通過し難い)状態となり、またボールペンインキとしての流出の問題を生じるようになり、平均粒子径0.03μm未満の場合と同様に、顔料の紙面内部への浸透に対する目止め的な防止効果が発揮され難くなる。
さらに本発明の水性顔料インキに用いる樹脂エマルジョンは、常温で造膜性をもたない樹脂エマルジョンであることが好ましく、高Tgのものが好ましい。なお、ここでいう最低造膜温度とは、温度勾配試験装置のステンレス板状に0.3mmの厚さにエマルジョンを塗布し、密封乾燥(シリカゲルを使用)後、皮膜の状態を観察し、一様な連続皮膜部分と白濁部分の境界部分の温度で示される温度のことである。
常温で造膜性のあるエマルジョン、最低造膜温度が40℃未満のエマルジョンを使用すると、その造膜作用により、描線の固着性は付与されるものの、ボールペン用インキとして使用する場合、この固着性のためにペン先での乾燥による流量低下、筆記不良などが起こり易くなり、ボールペン用インキとして用いるには不適となる。
本発明の水性顔料インキに用いる樹脂エマルジョンは、乳化剤を使用しているものについては、後述する増粘剤、分散された着色顔料などに悪影響を及ぼさないものを適宜選定する必要がある。
また、中空粒子などの比重の軽いエマルジョンを選択することにより、沈降安定性、保存安定性に優れたインキを提供することも可能となる。
本発明の水性顔料インキに用いる樹脂エマルジョンは、常温で造膜性をもたない樹脂エマルジョンにおいては、固形分換算で1〜10重量%含まれるのが好ましい。また、最低造膜温度が常温以下の樹脂エマルジョンを使用する場合は固形分換算で5重量%以下で使用できる。
樹脂エマルジョンはTgの低いものを使用することにより、インキに固着性を付与する性質を与えたり、Tgの高いものを使用することにより、造膜作用が少ないがためにペン先乾燥によるドライアップに対して悪影響を与え難いインキを提供できるなど、目的に応じてTgなどの物性の異なるエマルジョンを自由に選択することができる。また、中空粒子などの比重の軽いラテックスエマルジョンを選択することにより、沈降安定性、保存安定性に優れたインキを提供することも可能になる。
本発明の水性顔料インキに用いる増粘剤は、アルミニウム粉末の沈降防止およびボールペン用インキとして適切な粘度物性を得るために用いるものであり、特に種類は限定されないが、アルミニウム粉を用いる水性顔料インキにおいて粘度などの経時的な変化が起こり難く、かつ増粘効果の高いものが望ましい。
特に主体として用いる増粘剤としては、ボール(ペン先)の回転のせん断によりインキの粘度が低下するものが好ましく、例えば、微生物発酵法により製造される天然水溶性高分子が挙げられる。具体的には、キサンタンガムとして、KELZAN、同 AR、同 T、同 S,KELTROL、同 F、同 T、K9A48、ウェランガムとして、KIA96、ラムザンガムとしてKIA112、K7C233、ジェランガムとしてKELCOGEL、その他発酵ガムとして、RHEOZAN,MEYPOLY、[以上、三晶(株)]、そのほかグアーガムおよびその誘導体、また、架橋型アクリル酸重合物として、ハイビスワコー103、同104、同105など[以上、和光純薬工業(株)]またこれらの天然・合成高分子と組み合わせて、シリカ、マグネシウムアルミニウムシリケート、ベントナイト、ベークトライトなどの粘土鉱物を併用することもできる。
増粘剤のインキ中の含有量は、インキ全量に対して0.4〜1.0重量%が好ましい。0.4重量%未満の場合にはアルミニウム粉末の沈降抑制効果が充分に発揮されず、ボールペンとして不適切なものとなり、1.0重量%を越えた場合には流出量は少なくなり、充分な発色が得られなくなる。
本発明のインキに用いる水溶性有機溶剤は、水性顔料インキに従来用いられているものが使用され、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、グリセリン、ジグリセリンおよびその誘導体などのグリコール類をあげることができる。この溶剤はボールペン用インキとして求められる品質、例えばペン先でのドライアップ防止や低温時のインキの凍結防止、書き味向上に効果を示す。
インキ中の水溶性有機溶剤の含有量は、インキ全量に対して5〜40重量%が好ましい。5重量%未満の場合にはペン先出のドライアップ防止や低温時のインキの凍結防止、書き味向上などの品質が充分発揮されずボールペン用途として不適となり、40重量%を越えた場合には流出量が少なくなり、充分な発色が得られなかったり、描線の乾燥時間が長くなる。
本発明の水性顔料インキに用いる着色顔料は、従来より水性顔料インキで用いられる公知のものより自由に用いることができる。これらの顔料はあらかじめ樹脂、活性剤、溶剤などを加えた系でペイントシェーカー、ビーズミルなどで分散して用いるか、加工顔料(樹脂、活性剤などを吸着させた顔料)を撹拌により分散させたトナーの状態で使用するのが望ましい。使用する顔料の平均粒子径としては、0.03〜0.3μmの範囲にあることが好ましい。0.03μm未満の場合、顔料粒子が吸収紙の紙面内に自由に吸収され易く、エマルジョンの目止め効果による浸透防止効果が十分に発揮され難くなり、平均粒子径が0.3μmを超えた場合に一般的にトナー自体の分散安定性が悪くなるため、トナーを添加したインキにおいても悪影響を与え易くなる。
インキ中の顔料の含有量は、インキ全量に対して0.5〜15重量%が好ましい。0.5重量%未満の場合には顔料の発色が不十分で有色の金属光沢が得られ難くなり、15重量%を越えた場合には顔料の発色が強すぎるために光沢感の乏しい描線になる。
この他必要に応じて、金属イオン封鎖剤、pH調整剤、分散助剤、固着剤、抑泡剤、界面活性剤、防腐剤、防菌剤、防錆剤などを適宜添加することができる。
水は主溶剤として使用し、インキ全体のpHは7程度に設定するのが好ましい。
金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキに使用する樹脂エマルジョンが吸収面に浸透され、紙の繊維の隙間に充填することによる目止め効果的な作用により、過度の着色顔料の紙面への浸透が防止され、アルミニウム粉と着色顔料が効率よく紙面に存在するため、美麗な金属光沢色を呈すると推察される。
実施例
以下、実施例に基づき更に詳細に説明する。
実施例1
(銀色インキ)
・アルミニウムペースト 14 重量部
“STAPA HYDROLAC PM Chromal VIII”〔ECKART社製;アルミニウム粉末含有量約70重量%、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルを含む)〕
・水 40.2 重量部
・プロピレングリコール 12 重量部
・グリセリン 3 重量部
・増粘剤 30 重量部
“レオザン”[商品名、三晶(株)製]の2%水溶液
・防腐剤 0.15重量部
“ホクサイドN100”[商品名、北興化学(株)製]
・防錆剤:ベンゾトリアゾール 0.2重量部
・金属イオン封鎖剤 0.3重量部
“ゾノンD”[商品名、第一化学薬品(株)製]
・2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール 0.15重量部
“AMP−90”[商品名、ANGUS Chemical Co.製、(水を約10%含む)]
上記各成分中増粘剤以外の成分をラボミキサーにて1時間撹拌混合した後、あらかじめ2%水溶液として調整した増粘剤を加えて再度1時間撹拌混合を行い、粘度3200センチポイズ(E型粘度計、1rpm、25℃)、pH7.2のインキを得た。
実施例2
(金色インキ)
・アルミニウムペースト 5 重量部
“STAPA HYDROLAC BG8n.l.”[(ECKART社(株)製;アルミニウム粉末含有量約70重量%、その他溶剤として、水およびブチルグリコールを含有)〕
・水 26.7 重量部
・増粘剤 ザンサンガム 25 重量部
“ケルトロール”[商品名、三晶(株)製]の2%水溶液
・エチレングリコール 15 重量部
・防腐剤 0.15重量部
“ホクサイドN100”[商品名、北興化学(株)製]
・防錆剤:ベンゾトリアゾール 0.2 重量部
・金属イオン封鎖剤 0.15重量部
“ゾノンD”[商品名、第一化学薬品(株)製]
・2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール 0.1 重量部
“AMP−90”[商品名、ANGUS Chemical Co.製,(水を約10%含む)]
・アクリル系エマルジョン 7 重量部
“ジョンクリルJ−7001”[ジョンソンポリマー(株)、固形分42%]
・黄色顔料トナー 20 重量部
[“C.I.Pigment Yellow 137”の15%含むアクリル樹脂分散の水性トナー]
・赤色顔料トナー 0.7 重量部
[“C.I.Pigment Red 17”の15%含むアクリル樹脂分散の水性トナー]
上記の各色顔料トナーは、所定量の配合でビーズミルで約30分間分散することによって得た。分散によって得られた顔料の平均粒子径は、約100〜200nm(ナノメーター)であった。
上記各成分中の増粘剤以外の成分をラボミキサーにて1時間撹拌混合した後、あらかじめ2%水溶液として調整した増粘剤を加えて再度1時間撹拌混合を行い、粘度3000センチポイズ(E型粘度計、1rpm、25℃)、pH7.1のインキを得た。
比較例1
アルミニウムペーストを、”AW−600”[旭化成メタルズ(株)製で69重量%のアルミニウム粉末を含有、その他として水およびミネラルスピリットを含有している]に置き換えた以外は、実施例1と同じ配合でインキを作製した。
比較例2
実施例2のアルミニウムペースト5重量部を、”WB1130”[東洋アルミ(株)製で、67%のアルミニウム粉末を含有、その他ミネラルスピリットを含有している]に置き換えた以外は、実施例2と同じ配合でインキを作製した。
以上、実施例1および2、比較例1および2で得た水性インキについて、つぎの方法で筆記性能の試験を行った。
各インキを三菱鉛筆(株)製ボールペン“UM−100”のポリプロピレン軸リフィール(UMR−5)に充填し、所定の組立手順を経て、評価用ボールペンを作製した。
なお、ペン先チップは0.7mmボールチップを使用し、高粘性用にボール、ホルダーおよびチャンネルの各クリアランスを拡大したものを使用した。
上質紙(JIS P3201筆記用紙A)上に、手筆記により、上記評価用ボールペンで、約60°の筆記角度で直径約2cmの螺旋書きを行った。
この時の筆記速度はおおよそ三段階[毎秒螺旋書き1/4周(遅い)、毎秒螺旋書き1周(標準)、毎秒螺旋書き2周(速い)]に設定した。
筆記性能として、描線をつぎの基準で評価した。
◎:良好に筆記できる
○:カスレ、線割れがなく筆記できる(若干、インキ流出量少ない)
△:カスレ発生(インキ流出量少ない)
▲:線割れ発生(インキ流出量少ない)
×:筆記不能
試験結果を表1に示す。
実施例1、実施例2の結果より、グリコールエーテルおよびグリコールから選ばれた溶剤で湿潤してあるアルミニウムペーストを使用した場合、筆記速度が速くても筆記速度が遅い時と同様、ボールペン先端のインキ流出量は適度であり、描線のカスレ、線割れが発生しないことが分かる。
これに対して、比較例1、比較例2に示される水に溶解し難いミネラルスピリットで湿潤された一般的なアルミニウムペーストにおいては、筆記速度が遅い時においても、ボールペン先端のインキの流出量が少なく、筆記描線にカスレが発生してしまうことが分かる。
以下の実施例に用いる各色の顔料トナーは、所定量の配合でビーズミルで約30分間分散することによって得た。また、分散により得られた顔料の平均粒子径は約100〜200nm(ナノメーター)である。
実施例3
(金色インキ)
・アルミニウムペースト 3 重量部
“STAPA HYDROLAC PM Chromal VIII”〔ECKART社製;アルミニウム粉末含有量約70重量%、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルを含む)〕
・精製水 11.5 重量部
・プロピレングリコール 12 重量部
・グリセリン 3 重量部
・増粘剤 30 重量部
“レオザン”[商品名、三晶(株)製]の2%水溶液
・防腐剤 0.15重量部
“ホクサイドN100”[商品名、北興化学(株)製]
・防錆剤:ベンゾトリアゾール 0.2 重量部
・金属イオン封鎖剤 0.3 重量部
“ゾノンD”[商品名、第一化学薬品(株)製]
・2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール 0.15重量部
“AMP−90”[商品名、ANGUS Cheimical Company製:水を約10%含む]
・アクリル系エマルジョン 19 重量部
“ジョンクリルJ−780”[商品名、ジョンソンポリマー(株)製、固形分42%、平均粒子径0.1μm,最低造膜温度50℃以上]
・黄色顔料トナー 20 重量部
[C.I.Pigment Yellow 137を15%含むアクリル樹脂分散の水性トナー]
・赤色顔料トナー 0.7 重量部
[C.I.Pigment Red 17を15%含むアクリル樹脂分散の水性トナー]
上記各色顔料トナーは、所定量の配合でビーズミルで約30分間分散することによって得た。この顔料トナーにおける顔料の平均粒子径は、約100〜200nm(ナノメーター)であった。
上記の各成分中増粘剤以外の成分をラボミキサーにて1時間撹拌混合した後、あらかじめ2%水溶液として調整した増粘剤を加えて再度1時間撹拌混合を行い、粘度3300センチポイズ(E型粘度計、1rpm、25℃)のインキを得た。
実施例4
(青色メタリックインキ)
・アルミニウムペースト 5 重量部
“STAPA HYDROLAC BG8n.l.”[(ECKART社(株)製;アルミニウム粉末含有量約70重量%、その他溶剤として、ブチルグリコールを含有)〕
・精製水 25.9 重量部
・エチレングリコール 15 重量部
・増粘剤 25 重量部
“ケルトロール”[商品名、三晶(株)製]の2%水溶液
・防腐剤 0.15重量部
“ホクサイドN100”[商品名、北興化学(株)製]
・防錆剤:ベンゾトリアゾール 0.2 重量部
・金属イオン封鎖剤 0.15重量部
・“ゾノンD”[商品名、第一化学薬品(株)製]
・2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール 0.1 重量部
“AMP−90”[商品名、ANGUS Cheimical Company製:水を約10%含む]
・カリ石鹸A 0.5 重量部
[共栄社油脂(株)製]
・架橋型スチレンーアクリル系エマルジョン 8 重量部
“SX−860”[商品名、日本合成ゴム(株)製、固形分40%、平均粒子径0.50μm,常温での皮膜G形成能なし]
・青色顔料トナー 20 重量部
[“C.I.Pigment Blue 15”の15%含むアクリル樹脂分散の水性トナー]
上記の青色顔料トナーは、所定量の配合でビーズミルで約30分間分散することによって得た。分散によって得られた顔料の平均粒子径は、約100〜200nm(ナノメーター)であった。
上記各成分中の増粘剤以外の成分をラボミキサーにて1時間撹拌混合した後、あらかじめ2%水溶液として調整した増粘剤を加えて再度1時間撹拌混合を行い、粘度3200センチポイズ(E型粘度計、1rpm、25℃)のインキを得た。
実施例5
(緑色メタリックインキ)
・アルミニウムペースト 9 重量部
“WX1130”[東洋アルミ(株)製;アルミニウム粉末含有量約56重量%、溶剤としてミネラルスピリット、イソプロピルアルコールを含む〕
・精製水 14 重量部
・プロピレングリコール 15 重量部
・増粘剤 45 重量部
“ハイビスワコー105”[和光純薬工業(株)製]の1%水溶液
・防腐剤 0.15重量部
“ホクサイドN100”[商品名、北興化学(株)製]
・防錆剤:ベンゾトリアゾール 0.2 重量部
・金属イオン封鎖剤 0.15重量部
“ゾノンD”[商品名、第一化学薬品(株)製]
・2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール 0.1 重量部
“AMP−90”[商品名、ANGUS Cheimical Company製:水を約10%含む]
・スチレンーアクリル系エマルジョン 6 重量部
“ローペイクHP−91”[商品名、ローム・アンドハース(株)製、固形分53%、平均粒子径 1μm,常温での皮膜形成能なし]
・青色顔料トナー 0.4 重量部
[“C.I.Pigment Blue 15”の15%含むアクリル樹脂分散の水性トナー]
・黄色顔料トナー 10 重量部
[“C.I.Pigment Yellow 137”の15%含むアクリル樹脂分散の水性トナー]
上記各成分中の増粘剤以外の成分をラボミキサーにて1時間撹拌混合した後、あらかじめ1%水溶液として中和調整した増粘剤を加えて再度1時間撹拌混合を行い、粘度2500センチポイズ(E型粘度計、1rpm、25℃)のインキを得た。
実施例6
(紫色メタリックインキ)
・アルミニウムペースト 3 重量部
“AW−808”[商品名、旭化成メタルズ(株)製;アルミニウム粉末含有量約72重量%、溶剤としてミネラルスピリットを含む〕
・精製水 24.8 重量部
・プロピレングリコール 21.3 重量部
・グリセリン 3 重量部
・増粘剤 30 重量部
“レオザン2%水溶液”[商品名、三晶(株)製]
・防腐剤 0.15重量部
“ホクサイドN100”[商品名、北興化学(株)製]
・防錆剤:ベンゾトリアゾール 0.2 重量部
・金属イオン封鎖剤 0.3 重量部
“ゾノンD”[商品名、第一化学薬品(株)製]
・2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール 0.15重量部
“AMP−90”[商品名、ANGUS Cheimical Company製:水を約10%含む]
・アクリル系エマルジョン 6.5 重量部
“ジョンクリルJ−390”[商品名、ジョンソンポリマー(株)製、固形分46%、平均粒子径0.09μm,最低造膜温度5℃未満]
・青色顔料トナー 0.6 重量部
[“C.I.Pigment Blue 15”の15%含むアクリル樹脂分散の水性トナー]
・赤色顔料トナー 10 重量部
[“C.I.Pigment Red 17”の15%含むアクリル樹脂分散の水性トナー]
上記各成分中の増粘剤以外の成分をラボミキサーにて1時間撹拌混合した後、あらかじめ1%水溶液として中和調整した増粘剤を加えて再度1時間撹拌混合を行い、粘度3300センチポイズ(E型粘度計、1rpm、25℃)のインキを得た。
比較例3
アクリル系エマルジョンを精製水に置き換えた以外は、実施例3と同じ配合で作製し、粘度3000センチポイズ(E型粘度計、1rpm,25℃)のインキを得た。
比較例4
架橋型スチレンーアクリル系エマルジョンを精製水に置き換えた以外は、実施例4と同じ配合で作製し、粘度2700センチポイズ(E型粘度計、1rpm,25℃)のインキを得た。
比較例5
スチレンーアクリル系エマルジョンを精製水に置き換えた以外は、実施例5と同じ配合で作製し、粘度2400センチポイズ(E型粘度計、1rpm,25℃)のインキを得た。
比較例6
アクリル系エマルジョンを精製水に置き換えた以外は、実施例6と同じ配合で作製し、粘度2900センチポイズ(E型粘度計、1rpm,25℃)のインキを得た。
比較例7
実施例6のアクリル系エマルジョンを15重量部に増量し、増量分は精製水を減量した以外は実施例6と同じ配合で作製し、粘度3400センチポイズ(E型粘度計、1rpm,25℃)のインキを得た。
以上、実施例3〜6、比較例3〜7で得た水性顔料インキについて、つぎの方法で筆記性能の試験を行った。
各インキを三菱鉛筆(株)製ボールペンUM−100のポリプロピレン軸リフィールに充填し、所定の組立手順を経て、評価用ボールペンAを作製した。
なお、ペン先チップは0.7mmボールチップを使用し、高粘性用にはボール、ホルダーおよびチャンネルの各クリアランスを拡大したものを使用した。
評価用ボールペンAの一部をキャップをしない状態で、温度25℃湿度65%の恒温恒湿室に横向きの状態で1週間放置し、放置後のサンプルを評価用ボールペンBとした。
筆記性能試験の条件として、上記評価用ボールペンAについては、コート紙(非吸収紙)と黒色模造紙(吸収紙)に筆記を行い、評価用ボールペンBについては、黒色模造紙(吸収紙)に、約60°の筆記角度で、直径約3cmの螺旋描線を100周手書きで描いた。
筆記性能として、描線はつぎの基準で評価した。
評価▲1▼ 評価用ボールペンAでの筆記試験で描線乾燥後、肉眼にて全体の描線状態を評価した。
○:美麗な有色メタリックカラー、
●:色沈みが多く若干薄色の有色メタリックカラー
△:一部銀色が目立つ、
▲:かなり銀色に近い、
×:銀色とかわらない、
評価▲2▼ 評価用ボールペンBでの筆記試験、キャップオフで放置時の経時安定性試験、評価用ボールペンAの結果との比較
○:評価用ボールペンA(初期)と同様の描線、
△:初筆時に描線のカスレと流量低下が起こるが、筆記が進むにつれて流量が復帰する、
▲:描線かすれ、流量低下が起こる、
×:筆記不能、
試験結果を表2に示す。
(評価▲1▼の結果)
実施例3、実施例4、実施例6の結果より、樹脂エマルジョンを含有することにより美麗な有色メタリックカラーが非吸収紙であるコート紙上と同様に、吸収紙である黒色模造紙上にも発現することがわかる。実施例5においては、樹脂エマルジョンの粒子径が好適な範囲から外れているために、他の実施例における結果よりは若干劣るものとなっている。これに対して、比較例3〜6のインキは、樹脂エマルジョンを含まないインキなので、描線乾燥前に着色剤の顔料が沈み易く、銀色の描線に近い、あるいは殆ど変わらない描線となってしまうことが分かる。
(評価▲2▼の結果)
実施例3〜5、比較例3〜7のインキにおいて、樹脂エマルジョンが常温で造膜作用がない、あるいは樹脂エマルジョンを含まないために、キャップオフ状態で放置後についても、放置前のサンプル(評価用ボールペンA)と変わらない描線を描くことができる。実施例6については、最低造膜温度が常温より低い温度であるために、他のインキに比べると、キャップオフの保存状態後の筆記状態が劣ることで分かる。
比較例7おいては、吸収紙での描線発色性はよいものの、多量に含まれたエマルジョンの皮膜形成能によりペン先の乾燥による筆記不良が発生している。
産業上の利用可能性
本発明に係る金属光沢色を有するボールペン用水性インキは、グリコールエーテルおよびグリコールからなる群から選ばれた少なくとも1種の溶剤によりアルミニウム粉を予め湿潤してあるアルミニウムペーストを使用するため、この溶剤が主溶剤である水と自由に相溶するために、アルミニウム粉の分散性がよくなり、そのために増粘剤その他成分を含んだインキビヒクルにアルミニウム粉末が均一分散されて、線割れが防止され、ボールペンのペン先からインキが適度に流出して、良好に筆記性能を示す。
また、本発明に係る金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキは、樹脂エマルジョンが存在することにより、エマルジョンが紙の繊維の内部に充填され着色顔料の目止め的な沈降抑制の働きで、コート紙などインキを吸収しづらい紙面に対して筆記した時と同様に、美麗な有色光沢色(メタリックカラー)を発現させるといった効果が示されるものである。
Claims (8)
- アルミニウム粉と、水溶性有機溶剤と、顔料と、増粘剤と、常温で造膜性をもたない樹脂エマルジョンとを含有する(N−脂肪酸アシル−L−グルタミン酸塩を除く)ことを特徴とする金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキ。
- 前記樹脂エマルジョンの平均粒子径は、0.03〜0.6μmであることを特徴とする請求項1記載の金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキ。
- 前記樹脂エマルジョンのインキ中の含有量は、固形物換算でインキ全量に対して1〜10重量%であることを特徴とする請求項1又は2記載の金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキ。
- 前記樹脂エマルジョンの最低造膜温度は、40℃以上であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキ。
- 前記増粘剤のインキ中の含有量は、インキ全量に対して0.4〜1.0重量%であることを特徴とする請求項1記載の金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキ。
- 前記水性有機溶剤のインキ中の含有量は、インキ全量に対して5〜40重量%であることを特徴とする請求項1記載の金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキ。
- 前記顔料の平均粒子径は、0.03〜0.3μmであることを特徴とする請求項1記載の金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキ。
- 前記顔料のインキ中の含有量は、インキ全量に対して0.5〜15重量%であることを特徴とする請求項1又は7記載の金属光沢色を有するボールペン用水性顔料インキ。
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