JP4754225B2 - Water-based dye ballpoint pen - Google Patents

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JP4754225B2 JP2005017565A JP2005017565A JP4754225B2 JP 4754225 B2 JP4754225 B2 JP 4754225B2 JP 2005017565 A JP2005017565 A JP 2005017565A JP 2005017565 A JP2005017565 A JP 2005017565A JP 4754225 B2 JP4754225 B2 JP 4754225B2
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Description

本発明は水性染料ボールペンに関する。更には、ボールの耐腐食性能に優れ、高い筆記性能を備えたボールペン用水性インキ組成物を内蔵した水性染料ボールペンに関する。 The present invention relates to a water-based dye ballpoint pen. Furthermore, it is related with the water-based dye ball-point pen which incorporated the water-based ink composition for ball-point pens which was excellent in the anti-corrosion performance of the ball | bowl, and was provided with high writing performance.

従来より、ボールペン用のボールとしては、炭化珪素、酸化ジルコニア、タングステンカーバイド等を主成分とし、他の成分として金属からなる結合材を含む炭化珪素ボール、ジルコニアボール、超硬合金ボール等のボールが使用されている。
前記ボールは、結合材として主にコバルト、クロム、チタン、ニッケル等の金属が使用されていることから、水性ボールペンに用いた場合、前記結合材がインキ中の溶存酸素の作用により経時的にインキ中に溶出し、ボールから結合材が失われることで、主成分である炭化珪素、ジルコニア、タングステンカーバイド等の結晶粒子が脱落したり、溶出した結合材が金属酸化物となり不溶化し、再びボール表面に付着する等、所謂腐食状態になることがある。前記腐食によりボールの表面の凹凸が大きくなるため、ボールの回転が阻害され書き味が重くなったり、インキのスムーズな流出が阻害されて筆跡がかすれる等の不具合を生じることがあった。
特に、超硬合金ボールのうち、タングステンやタングステンカーバイドを主成分とし、コバルトやニッケル等の金属を結合材に用いたボールは、結合材の含有量が多いことから、経時的に腐食し易いという欠点を有している。
そこで、この経時的な腐食を防止する方法として、インキ中にベンゾトリアゾールやベンゾチアジアゾール等の防錆剤や金属イオン封鎖剤を添加する方法が開示されている(特許文献1、2参照)。
特公昭49−45333号公報 特開平8−41409号公報
Conventionally, as balls for ballpoint pens, balls such as silicon carbide balls, zirconia balls, cemented carbide balls, etc., containing silicon carbide, zirconia, tungsten carbide, etc. as the main component and a binder composed of metal as the other component, have been used. in use.
Since the balls mainly use metals such as cobalt, chromium, titanium, and nickel as binders, when used in water-based ballpoint pens, the binders can be used over time due to the action of dissolved oxygen in the ink. When the binder is lost in the ball, the crystal particles such as silicon carbide, zirconia, and tungsten carbide, which are the main components, drop off, or the eluted binder becomes a metal oxide and insolubilizes. It may become a so-called corrosive state such as adhering to the surface. Since the corrugation on the surface of the ball becomes large due to the corrosion, the rotation of the ball is obstructed and the writing feel becomes heavy, and the smooth outflow of the ink is obstructed and the handwriting is blurred.
In particular, among cemented carbide balls, balls containing tungsten or tungsten carbide as the main component and using metals such as cobalt and nickel as the binder are likely to corrode over time due to the high binder content. Has drawbacks.
Therefore, as a method for preventing this corrosion over time, a method of adding a rust preventive agent such as benzotriazole or benzothiadiazole or a sequestering agent to the ink has been disclosed (see Patent Documents 1 and 2).
Japanese Patent Publication No.49-45333 JP-A-8-41409

しかしながら、前述の防錆剤を添加した場合においても、結合材である金属の溶出を充分に抑制することができず、結果的に書き味が重くなったり、筆跡がかすれる等の不具合を防止するには不充分であった。
また、金属イオン封鎖剤を添加した場合、結合材である金属の溶出を抑制することができるものの、筆記時の潤滑性能が低下してしまうため、書き味が悪化することがあった。
However, even when the above-mentioned rust preventive agent is added, elution of the metal that is the binder cannot be sufficiently suppressed, and as a result, the writing quality becomes heavy or the handwriting is faded. It was not enough.
In addition, when a sequestering agent is added, elution of the metal as a binding material can be suppressed, but the writing performance may be deteriorated because the lubrication performance at the time of writing decreases.

本発明は、筆記先端部に超硬合金ボールを適用した水性ボールペンにおいて、経時によるボール腐食が進行し難く、筆記時において優れた潤滑性能を維持できる書き味の良いボールペン用水性インキ組成物を内蔵した水性染料ボールペンを提供するものである。 The present invention is built in an aqueous ballpoint pen according to the cemented carbide ball writing tip, the ball corrosion hardly proceeds over time, a good ballpoint water based ink composition for a writing feeling which can maintain excellent lubricating performance in the time of writing An aqueous dye ballpoint pen is provided.

本発明は、タングステン及び/又はタングステンカーバイドと金属結合材とから少なくともなる超硬合金ボールを筆記先端部に適用し、インキ収容管に水性インキ組成物を内蔵し、インキ後端に液状インキ逆流防止体を配設しており、前記水性インキ組成物が、少なくとも染料と、水と、金属イオン封鎖剤と、リン酸エステルとを含んでなり、前記金属イオン封鎖剤とリン酸エステルとの含有比率が1:10〜1:500であり、前記金属イオン封鎖剤がインキ組成物全量中0.01〜0.5重量%の範囲で添加され、前記リン酸エステルがインキ組成物全量中0.1〜5重量%の範囲で添加されることを特徴とする水性染料ボールペンを要件とする。
更に、前記水性インキ組成物のpHが7〜13であることを要件とする。
The present invention applies tungsten carbide and / or tungsten carbide and a tungsten carbide ball and metal binder to the tip of the writing, incorporates a water-based ink composition in the ink containing tube, and prevents liquid ink backflow at the trailing edge of the ink. The water-based ink composition comprises at least a dye, water, a sequestering agent, and a phosphate ester, and a content ratio of the sequestering agent and the phosphate ester. 1:10 to 1: 500, the sequestering agent is added in an amount of 0.01 to 0.5% by weight based on the total amount of the ink composition, and the phosphate ester is 0.1% based on the total amount of the ink composition. An aqueous dye ballpoint pen characterized by being added in a range of ˜5% by weight is a requirement.
Furthermore, it is a requirement that the pH of the water-based ink composition is 7 to 13.

本発明により、筆記先端部に超硬合金ボールを備えた水性ボールペンにおいて、結合材の溶出や、それに伴うボール表面への不溶物の付着等の腐食現象を長期的に抑制できると共に、筆記時に高い潤滑性能を維持できるので、筆跡にかすれや線飛びを生じることなく、滑らかな筆記感を持続できる水性ボールペン用インキ組成物を内蔵した水性染料ボールペンを提供できる。 According to the present invention, in an aqueous ballpoint pen equipped with a cemented carbide ball at the tip of writing, it is possible to suppress long-term corrosion phenomena such as elution of the binding material and adhesion of insoluble matter to the ball surface, and high at the time of writing. Since the lubrication performance can be maintained, it is possible to provide a water-based dye ballpoint pen incorporating a water -based ballpoint pen ink composition that can maintain a smooth writing feeling without causing blurring or line skipping in the handwriting.

本発明は、ボールペン用水性インキ組成物中に金属イオン封鎖剤と、リン酸エステルとを特定比率で含有することにより、筆記先端部となるボールに、コバルト、クロム、チタン、ニッケル等の金属を結合材として用いた超硬合金ボールを備える水性ボールペンに適用した場合であっても、ボール表面への不溶物の付着などの腐食現象を長期間抑制できるものである。   The present invention contains a metal ion sequestering agent and a phosphate ester in a specific ratio in a water-based ink composition for ballpoint pens, so that a ball serving as a tip of writing has a metal such as cobalt, chromium, titanium, nickel, etc. Even when applied to a water-based ballpoint pen equipped with a cemented carbide ball used as a binder, corrosion phenomena such as adhesion of insoluble matter to the ball surface can be suppressed for a long period of time.

前記金属イオン封鎖剤は、金属結合材のインキ中への溶出を抑制し、不溶物(溶出した金属製結合材の酸化物等)がボール表面に付着する腐食現象を長期間にわたって防止できるものであり、具体的には、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ヒドロキシエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(GEDTA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸(HIDA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、トリエチレンテトラミン六酢酸(TTHA)及びそれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等が例示でき、一種又は二種以上併用して用いられる。   The sequestering agent suppresses the elution of the metal binder into the ink and can prevent the corrosion phenomenon that insoluble matter (such as the oxide of the eluted metal binder) adheres to the ball surface over a long period of time. Yes, specifically, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), hydroxyethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), glycol etherdiaminetetraacetic acid (GETDA), nitrilotriacetic acid (NTA), hydroxyethyliminodiacetic acid (HIDA), dihydroxyethylglycine (DHEG), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), triethylenetetraminehexaacetic acid (TTHA) and their alkali metal salts, ammonium salts, amine salts and the like can be exemplified, and they are used alone or in combination of two or more.

前記金属イオン封鎖剤は、インキ組成物全量中0.01〜0.5重量%、好ましくは0.03〜0.5重量%添加することができる。
0.01重量%未満では所期の効果を得ることは困難であり、又、0.5重量%を越えて添加しても腐食抑制効果の向上は認められないので、これ以上の添加を要しない。
The sequestering agent can be added in an amount of 0.01 to 0.5% by weight, preferably 0.03 to 0.5% by weight, based on the total amount of the ink composition.
If it is less than 0.01% by weight, it is difficult to obtain the desired effect, and even if added over 0.5% by weight, no improvement in the corrosion inhibition effect is observed. do not do.

前記リン酸エステルは、金属イオン封鎖剤の効果を妨げることなく筆記時に潤滑性能を付与することができるものであり、芳香族若しくは脂肪族の官能基と、酸化エチレン基と、リン酸基とから構成されるリン酸モノエステル、ジエステル、トリエステル等の従来より公知のものが用いられ、例えば、下記一般式(1)で与えられるものが適用できる。

Figure 0004754225
(式中Rは8〜18のアルキル基、アルケニル基、或いはフェニル基、アルキルフェニル基を示し、RはOH、OM、R−O−(CHCHO)を示し、Mはアルカリ金属、アルカノールアミンを示し、nは1〜30の自然数を示す。) The phosphate ester can impart lubricating performance at the time of writing without interfering with the effect of the sequestering agent, and includes an aromatic or aliphatic functional group, an ethylene oxide group, and a phosphate group. Conventionally known materials such as phosphoric acid monoesters, diesters, triesters and the like are used, and for example, those given by the following general formula (1) can be applied.
Figure 0004754225
(In the formula, R 1 represents an alkyl group of 8 to 18, an alkenyl group, or a phenyl group or an alkylphenyl group; R 2 represents OH, OM, R 1 —O— (CH 2 CH 2 O) n ; Represents an alkali metal or alkanolamine, and n represents a natural number of 1 to 30.)

具体的には、フォスファノールRE−410、同LE−500、同RE−610、同LE−700、同RM−410、同LM−400、同LF−200、同LF−205、同RP−710、同LP−700、同RS−410、同LS−500、同RD−510Y、同RB−410、同LB−400、同RA−600、同GB−520、同RD−720、同ML−200、同ML−210(以上東邦化学社製)、プライサーフA212E、同A210G、同AL、同A212C、同A215C、同A208B、同A208S、同A208F(以上第一工業製薬社製)等が例示できる。   Specifically, Phosphanol RE-410, LE-500, RE-610, LE-700, RM-410, LM-400, LF-200, LF-205, RP- 710, LP-700, RS-410, LS-500, RD-510Y, RB-410, LB-400, RA-600, GB-520, RD-720, ML- 200, ML-210 (made by Toho Chemical Co., Ltd.), Prisurf A212E, A210G, AL, A212C, A215C, A208B, A208S, A208F (made by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) it can.

前記リン酸エステルは、インキ組成物全量中0.1〜5重量%、好ましくは0.3〜5重量%添加することができる。
0.1重量%以下では所期の効果を得ることは困難であり、又、5重量%を越えて添加しても潤滑性能の向上は認められないので、これ以上の添加を要しない。
The phosphoric acid ester can be added in an amount of 0.1 to 5% by weight, preferably 0.3 to 5% by weight, based on the total amount of the ink composition.
If the amount is less than 0.1% by weight, it is difficult to obtain the desired effect, and even if added over 5% by weight, no improvement in lubrication performance is observed, so no further addition is required.

前記金属イオン封鎖剤とリン酸エステルは、インキ組成物中に含有比率が1:10〜1:500の範囲となるように添加される。
前記比率で添加することで、優れた潤滑性能を維持したまま、長期間ボール腐食を抑制できるものとなる。金属イオン封鎖剤の比率が高い場合、筆記時の座磨耗が大きくなってしまい、リン酸エステルの比率が高い場合、インキ中での溶解安定性が低下してインキ粘度が増加するため、筆記感が重くなることがある。
The sequestering agent and phosphate ester are added to the ink composition so that the content ratio is in the range of 1:10 to 1: 500.
By adding at the above ratio, ball corrosion can be suppressed for a long time while maintaining excellent lubrication performance. When the ratio of the sequestering agent is high, the seat wear during writing increases, and when the ratio of phosphate ester is high, the dissolution stability in the ink decreases and the ink viscosity increases. May become heavy.

前記染料としては、酸性染料、塩基性染料、直接染料等を使用することができる。
酸性染料としては、ニューコクシン(C.I.16255)、タートラジン(C.I.19140)、アシッドブルーブラック10B(C.I.20470)、ギニアグリーン(C.I.42085)、ブリリアントブルーFCF(C.I.42090)、アシッドバイオレット6B(C.I.42640)、ソルブルブルー(C.I.42755)、ナフタレングリーン(C.I.44025)、エオシン(C.I.45380)、フロキシン(C.I.45410)、エリスロシン(C.I.45430)、ニグロシン(C.I.50420)、アシッドフラビン(C.I.56205)等が用いられる。
As the dye, an acid dye, a basic dye, a direct dye, or the like can be used.
Examples of the acid dye include New Coxin (CI. 16255), Tartrazine (CI. 19140), Acid Blue Black 10B (CI. 20470), Guinea Green (CI. 42085), Brilliant Blue FCF. (CI.42090), Acid Violet 6B (C.I.42640), Soluble Blue (C.I.42755), Naphthalene Green (C.I.44025), Eosin (C.I.45380), Phloxin (C.I. 45410), erythrosine (C.I. 45430), nigrosine (C.I. 50420), acid flavin (C.I. 56205) and the like are used.

塩基性染料としては、クリソイジン(C.I.11270)、メチルバイオレットFN(C.I.42535)、クリスタルバイオレット(C.I.42555)、マラカイトグリーン(C.I.42000)、ビクトリアブルーFB(C.I.44045)、ローダミンB(C.I.45170)、アクリジンオレンジNS(C.I.46005)、メチレンブルーB(C.I.52015)等が用いられる。   Examples of basic dyes include chrysoidine (C.I. 11270), methyl violet FN (C.I. 42535), crystal violet (C.I. 42555), malachite green (C.I. 42000), Victoria blue FB ( CI 44045), rhodamine B (C.I. 45170), acridine orange NS (C.I. 46005), methylene blue B (C.I. 52015) and the like are used.

直接染料としては、コンゴーレッド(C.I.22120)、ダイレクトスカイブルー5B(C.I.24400)、バイオレットBB(C.I.27905)、ダイレクトディープブラックEX(C.I.30235)、カヤラスブラックGコンク(C.I.35225)、ダイレクトファストブラックG(C.I.35255)、フタロシアニンブルー(C.I.74180)等が用いられる。   As direct dyes, Congo Red (C.I. 22120), Direct Sky Blue 5B (C.I. 24400), Violet BB (C.I. 27905), Direct Deep Black EX (C.I. 30235), Kaya Las Black G Conch (C.I. 35225), Direct Fast Black G (C.I. 35255), Phthalocyanine Blue (C.I. 74180) and the like are used.

前記染料は一種又は二種以上を適宜混合して使用することができ、インキ組成中1乃至25重量%、好ましくは2乃至15重量%の範囲で用いられる。 The dyes can be used alone or in combination of two or more, and are used in the range of 1 to 25% by weight, preferably 2 to 15% by weight in the ink composition.

更に必要に応じて、水に相溶性のある従来汎用の水溶性有機溶剤を用いることができる。具体的には、エタノール、プロパノール、ブタノール、グリセリン、ソルビトール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、チオジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、スルフォラン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。
尚、前記水溶性有機溶剤は一種又は二種以上を併用して用いることができ、2〜60重量%、好ましくは5〜35重量%の範囲で用いられる。
Further, if necessary, a conventional general-purpose water-soluble organic solvent compatible with water can be used. Specifically, ethanol, propanol, butanol, glycerin, sorbitol, triethanolamine, diethanolamine, monoethanolamine, ethylene glycol, diethylene glycol, thiodiethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol mono Examples include ethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, sulfolane, 2-pyrrolidone, and N-methyl-2-pyrrolidone.
In addition, the said water-soluble organic solvent can be used 1 type or in combination of 2 or more types, and is used in 2 to 60 weight%, Preferably it is 5 to 35 weight%.

更に、紙面への固着性や粘性を付与するために水溶性樹脂を添加することもできる。前記水溶性樹脂としては、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、スチレンマレイン酸共重合物、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、デキストリン等が挙げられる。前記水溶性樹脂は一種又は二種以上を併用することができ、インキ組成中1乃至30重量%の範囲で用いられる。   Furthermore, a water-soluble resin can be added in order to impart adhesion and viscosity to the paper surface. Examples of the water-soluble resin include alkyd resins, acrylic resins, styrene maleic acid copolymers, cellulose derivatives, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, and dextrin. The water-soluble resin can be used alone or in combination of two or more, and is used in the range of 1 to 30% by weight in the ink composition.

その他、必要に応じて、炭酸ナトリウム、燐酸ナトリウム、酢酸ソーダ等の無機塩類、水溶性のアミン化合物等の有機塩基性化合物等のpH調整剤、金属石鹸、ポリアルキレングリコール、エチレンオキサイド付加型カチオン活性剤等の潤滑剤、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、サポニン等の防錆剤、石炭酸、1、2−ベンズチアゾリン3−オンのナトリウム塩、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム、パラオキシ安息香酸プロピル、2,3,5,6−テトラクロロ−4−(メチルスルフォニル)ピリジン等の防腐剤或いは防黴剤、尿素、ノニオン系界面活性剤、ソルビット、マンニット、ショ糖、ぶどう糖、還元デンプン加水分解物、ピロリン酸ナトリウム等の湿潤剤、消泡剤、インキの浸透性を向上させるフッ素系界面活性剤やノニオン系の界面活性剤を使用してもよい。   In addition, pH adjusters such as inorganic salts such as sodium carbonate, sodium phosphate and sodium acetate, organic basic compounds such as water-soluble amine compounds, metal soap, polyalkylene glycol, ethylene oxide addition type cationic activity as required Lubricants such as additives, rust preventives such as benzotriazole, tolyltriazole, saponin, coalic acid, sodium salt of 1,2-benzthiazolin-3-one, sodium benzoate, sodium dehydroacetate, potassium sorbate, propyl paraoxybenzoate , 2,3,5,6-tetrachloro-4- (methylsulfonyl) pyridine and other preservatives or antifungal agents, urea, nonionic surfactants, sorbit, mannitol, sucrose, glucose, reduced starch hydrolysis Product, wetting agent such as sodium pyrophosphate, antifoaming agent, ink permeability The fluorine-based surfactants and nonionic surfactants to the above may be used.

また、インキ組成物中に剪断減粘性付与剤を添加することもできる。
前記剪断減粘性付与剤としては、水に可溶乃至分散性の物質が効果的であり、キサンタンガム、ウェランガム、構成単糖がグルコースとガラクトースの有機酸修飾ヘテロ多糖体であるサクシノグリカン(平均分子量約100乃至800万)、グアーガム、ローカストビーンガム及びその誘導体、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸アルキルエステル類、メタクリル酸のアルキルエステルを主成分とする分子量10万〜15万の重合体、グルコマンナン、寒天やカラゲニン等の海藻より抽出されるゲル化能を有する炭水化物、ベンジリデンソルビトール及びベンジリデンキシリトール又はこれらの誘導体、架橋性アクリル酸重合体、無機質微粒子、HLB値が8〜12のノニオン系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸の金属塩やアミン塩等を例示でき、更には、インキ組成物中にN−アルキル−2−ピロリドンとアニオン系界面活性剤を併用して添加しても安定した剪断減粘性を付与できる。
A shear thinning agent can also be added to the ink composition.
As the shear thinning agent, a water-soluble or dispersible substance is effective, and xanthan gum, welan gum, and succinoglycan whose constituent monosaccharide is an organic acid-modified heteropolysaccharide of glucose and galactose (average molecular weight) About 1,000 to 8 million), guar gum, locust bean gum and derivatives thereof, hydroxyethyl cellulose, alginic acid alkyl esters, polymers having a molecular weight of 100,000 to 150,000 based on alkyl esters of methacrylic acid, glucomannan, agar and carrageenan Carbohydrates having gelling ability extracted from seaweed such as benzylidene sorbitol and benzylidene xylitol or their derivatives, crosslinkable acrylic acid polymers, inorganic fine particles, nonionic surfactants having an HLB value of 8 to 12, and dialkylsulfosuccinic acid Metal salts and nets Can be exemplified a salt, further, be added in combination in the ink composition N- alkyl-2-pyrrolidone and anionic surfactant can have stable shear thinning.

前記インキ組成物は、pHを7〜13の中性〜アルカリ性領域、好ましくはpH7.3〜11の弱アルカリ性領域に調整されて適用される。
前記pHに調整することで、金属イオン封鎖剤及びリン酸エステルの溶解安定性が得られて効率良く作用し、高い潤滑性能を維持したまま確実にボール腐食を抑制できる。
The ink composition is applied by adjusting the pH to a neutral to alkaline range of 7 to 13, preferably a weak alkaline range of pH 7.3 to 11.
By adjusting the pH, dissolution stability of the sequestering agent and phosphate ester can be obtained, and it can work efficiently, and ball corrosion can be reliably suppressed while maintaining high lubrication performance.

更に、インキ収容管内に充填されたインキ組成物の後端部にはインキ逆流防止体(液栓)を配することもできる。
前記インキ逆流防止体としては、液状または固体のいずれを用いることもでき、前記液状のインキ逆流防止体としては、ポリブテン、α−オレフィンオリゴマー、シリコーン油、精製鉱油等の不揮発性媒体が挙げられ、所望により前記媒体中にシリカ、珪酸アルミニウム、膨潤性雲母、脂肪酸アマイド等を添加することもできる。また、固体のインキ逆流防止体としては樹脂成形物が挙げられる。前記液状及び固体のインキ逆流防止体は併用することも可能である。
Furthermore, an ink backflow preventer (liquid stopper) can be disposed at the rear end of the ink composition filled in the ink containing tube.
As the ink backflow preventer, either liquid or solid can be used, and examples of the liquid ink backflow preventer include non-volatile media such as polybutene, α-olefin oligomer, silicone oil, and refined mineral oil. If desired, silica, aluminum silicate, swellable mica, fatty acid amide and the like can be added to the medium. Moreover, a resin molding is mentioned as a solid ink backflow prevention body. The liquid and solid ink backflow preventers can be used in combination.

前記ボールペン用水性インキ組成物を充填するボールペンの筆記先端部(チップ)の構造は、従来より汎用の機構が有効であり、金属製のパイプの先端近傍を外面より内方に押圧変形させたボール抱持部にボールを抱持してなるチップ、或いは、金属材料をドリル等による切削加工により形成したボール抱持部にボールを抱持してなるチップ、或いは、金属製のパイプや金属材料の切削加工により形成したチップに抱持するボールをバネ体により前方に付勢させたもの等を適用できる。
前記ボールは、4a、5a、6a族の金属又はそれらの炭化物を結合材となるコバルトやニッケル等の金属と共に焼結して得られるものであり、硬度が高く磨耗し難い超硬合金製のボールである。
特に、前記4a、5a、6a族の金属又はそれらの炭化物のうち、化学的に安定でしかも硬度の高いタングステンやタングステンカーバイド(炭化タングステン)を主成分として用いた超硬合金製ボールが好適に用いられる。
なお、4a、5a、6a族の金属としてチタン、バナジウム、クロム、タンタルやそれらの炭化物を含んでいてもよい。
前記結合材として機能するコバルトやニッケルのうち、特にコバルトは水性インキ中に溶出し易く、ボール表面が粗くなったり、更にコバルトの溶出によりタングステンやタングステンカーバイトが脱落していっそうボール表面が粗くなる。よって、ボール受け座に接触した状態でボールが回転すると受け座の磨耗が激しくなり、軸方向のボールとボール抱持部の間隙(クリアランス)が大きくなるため、インキ流出量が増大して筆跡が太くなったり、線飛び等の不具合を生じ易くなる。
また、前記ボールは、直径0.1mm〜2.0mmの範囲のものが好適に用いられる。
The structure of the writing tip portion (tip) of the ballpoint pen filled with the water-based ink composition for ballpoint pens has a more effective general-purpose mechanism than before, and a ball in which the vicinity of the tip of a metal pipe is pressed and deformed inward from the outer surface. A chip formed by holding a ball in the holding part, a chip formed by holding a ball in a ball holding part formed by cutting a metal material with a drill or the like, or a metal pipe or metal material A ball or the like held by a chip formed by cutting can be applied forward by a spring body.
The ball is obtained by sintering a group 4a, 5a, 6a metal or a carbide thereof together with a metal such as cobalt or nickel as a binder, and is made of a cemented carbide that is hard and difficult to wear. It is.
In particular, a cemented carbide ball using tungsten or tungsten carbide (tungsten carbide), which is chemically stable and has high hardness, among the metals of Group 4a, 5a, and 6a or their carbides, is preferably used. It is done.
In addition, titanium, vanadium, chromium, tantalum or a carbide thereof may be included as a metal of 4a, 5a, or 6a group.
Of the cobalt and nickel that function as the binder, cobalt is particularly apt to elute into water-based ink, and the ball surface becomes rough. Further, the elution of cobalt causes tungsten and tungsten carbide to fall off, making the ball surface even rougher. . Therefore, if the ball rotates while in contact with the ball seat, the wear of the seat becomes severe, and the gap between the ball and the ball holding portion in the axial direction (clearance) increases. It becomes easy to cause problems such as thickening and line skipping.
The balls having a diameter in the range of 0.1 mm to 2.0 mm are preferably used.

前記インキ組成物を収容する軸筒は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂からなる成形体が、インキの低蒸発性、生産性の面で好適に用いられる。
前記軸筒にはチップを直接連結する他、接続部材を介して前記軸筒とチップを連結してもよい。
前記軸筒内に収容されるインキ組成物は、インキ組成物が低粘度である場合は軸筒前部にインキ保留部材を装着し、軸筒内に直接インキ組成物を収容する方法と、多孔質体或いは繊維加工体に前記インキ組成物を含浸させて収容する方法が挙げられる。
尚、前記軸筒は、ボールペン用レフィルの形態として、前記レフィルを軸筒内に収容するものでもよい。
For example, a molded body made of a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, or polyethylene terephthalate is preferably used as the shaft cylinder that accommodates the ink composition in terms of low ink evaporation and productivity.
In addition to directly connecting the tip to the shaft tube, the shaft tube and the chip may be connected via a connecting member.
When the ink composition is low in viscosity, the ink composition accommodated in the shaft cylinder includes a method of mounting an ink retaining member at the front of the shaft cylinder and storing the ink composition directly in the shaft cylinder, Examples of the method include impregnating the ink composition into a material body or a fiber processed body.
In addition, the said shaft cylinder may accommodate the said refill in a shaft cylinder as a form of the refill for ball-point pens.

更に、前記インキ収容管として透明、着色透明、或いは半透明の成形体を用いることにより、インキ色やインキ残量等を確認できる。
尚、前記インキ収容管は、ボールペン用レフィルの形態として、前記レフィルを軸筒内に収容するものでもよいし、先端部にチップを装着した軸筒自体をインキ収容体として、前記軸筒内に直接インキを充填してもよい。
Furthermore, by using a transparent, colored transparent, or translucent molded body as the ink containing tube, the ink color, the remaining amount of ink, and the like can be confirmed.
The ink storage tube may be configured as a ballpoint pen refill, in which the refill is stored in a shaft tube, or the shaft tube with a tip attached to a tip is used as an ink storage body in the shaft tube. You may fill ink directly.

以下に実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下の表に実施例及び比較例のボールペン用水性インキの組成を示す。尚、表中の組成の数値は重量部を示す。
Examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
The composition of the water-based ink for ballpoint pens of Examples and Comparative Examples is shown in the following table. In addition, the numerical value of a composition in a table | surface shows a weight part.

Figure 0004754225
Figure 0004754225

表中の原料の内容について注番号に沿って説明する。
(1)オリエント化学工業(株)製、商品名:フィスコブラック886
(2)(株)キレスト製、商品名:キレスト3D
(3)第一工業製薬(株)製、商品名:プライサーフAL
(4)λ−カラギーナン、三栄源エフ・エフ・アイ(株)製、商品名:カラギニンCSL−2
The contents of the raw materials in the table will be described along the note numbers.
(1) Product name: FISCO BLACK 886, manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.
(2) Product name: Kirest 3D
(3) Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: Prisurf AL
(4) λ-carrageenan, manufactured by Saneigen FFI Co., Ltd., trade name: carrageenin CSL-2

インキの調製
水に剪断減粘性付与剤以外の成分を添加し、混合攪拌した後、剪断減粘性付与剤を添加して、25℃で、ディスパーにて400rpm、1時間攪拌し、濾過することで各インキを調製した。
Preparation of ink After adding ingredients other than shear thinning agent to water, mixing and stirring, adding shear thinning agent, stirring at 400 rpm for 1 hour with a disper at 25 ° C, and filtering. Each ink was prepared.

インキ逆流防止体の調製
基油としてポリブテン85部中に、増粘剤として脂肪酸アマイド15部を添加した後、3本ロールにて混練してインキ逆流防止体を得た。
Preparation of Ink Backflow Preventer Body In 85 parts of polybutene as a base oil, 15 parts of fatty acid amide as a thickener was added, and then kneaded with three rolls to obtain an ink backflow preventer body.

ボールペンの作製
前記各インキ組成物を直径0.5mmのWC−Co系超硬合金ボールを抱持するステンレススチール製チップがポリプロピレン製パイプ(内径3.8mm)の一端に嵌着されたボールペンレフィルに充填し、その後端に前記インキ逆流防止体を配設した後、前記ボールペンレフィルを軸筒に組み込み、試料ボールペンを作製した。
Preparation of Ballpoint Pen A stainless steel chip holding each WC-Co cemented carbide ball having a diameter of 0.5 mm is attached to one end of a polypropylene pipe (inner diameter: 3.8 mm) on a ballpoint pen refill. After filling, the ink backflow prevention body was disposed at the rear end, and then the ballpoint pen refill was incorporated into a shaft tube to prepare a sample ballpoint pen.

前記インキ組成物及び試料ボールペンを用いて以下の試験を行った。
ボール腐食試験
各試料ボールペンを、横置き状態で50℃の環境下に60日間放置した後、ボール表面の状態を光学顕微鏡(倍率100倍)にて確認した。
The following tests were conducted using the ink composition and the sample ballpoint pen.
Ball Corrosion Test Each sample ball-point pen was placed in a horizontal state in an environment of 50 ° C. for 60 days, and then the state of the ball surface was confirmed with an optical microscope (100 × magnification).

筆記試験
筆記可能であることを確認した試料ボールペンを、横置き状態で50℃の環境下に60日間放置した後、JIS P3201筆記用紙Aに手書きで螺旋状の丸を連続筆記した際の筆跡の状態を目視にて確認した。
Written test After the sample ballpoint pen that was confirmed to be writable was left in a 50 ° C environment for 60 days in a horizontal position, the handwritten spiral circles were continuously written on JIS P3201 writing paper A. The state was confirmed visually.

台座磨耗試験
筆記可能であることを確認した試料ボールペンを、横置き状態で50℃の環境下に60日間放置した後、走行試験機にて、JIS P3201筆記用紙Aに500m筆記した。その際の台座部分の初期状態に対する磨耗量(μm)を測定した。
前記試験の結果を以下の表に示す。
Pedestal Abrasion Test A sample ball-point pen that was confirmed to be writable was left for 60 days in a horizontally placed environment at 50 ° C., and then was written 500 m on JIS P3201 writing paper A with a running tester. The amount of wear (μm) relative to the initial state of the pedestal portion at that time was measured.
The results of the test are shown in the following table.

Figure 0004754225
Figure 0004754225

尚、試験結果の評価は以下の通りである。
ボール腐食試験
○:初期と変化なし。
×:初期と比較して粗い、又は、付着物あり。
筆記試験
○:滑らかに筆記でき、良好な筆跡を示した。
△:筆記時にひっかかり感があり、筆跡に若干のかすれや線飛びが見られる。
×:筆記感が悪く、筆跡にかすれや線飛びが多数見られる。
The evaluation of the test results is as follows.
Ball corrosion test ○: No change from the initial stage.
X: It is coarse compared with the initial stage, or there is a deposit.
Writing test ○: Writing was smooth and good handwriting was shown.
(Triangle | delta): There exists a feeling of being caught at the time of writing, and a slight blur and a line jump are seen in a handwriting.
X: Written feeling is poor, and many blurs and line jumps are seen in the handwriting.

Claims (2)

タングステン及び/又はタングステンカーバイドと金属結合材とから少なくともなる超硬合金ボールを筆記先端部に適用し、インキ収容管に水性インキ組成物を内蔵し、インキ後端に液状インキ逆流防止体を配設しており、前記水性インキ組成物が、少なくとも染料と、水と、金属イオン封鎖剤と、リン酸エステルとを含んでなり、前記金属イオン封鎖剤とリン酸エステルとの含有比率が1:10〜1:500であり、前記金属イオン封鎖剤がインキ組成物全量中0.01〜0.5重量%の範囲で添加され、前記リン酸エステルがインキ組成物全量中0.1〜5重量%の範囲で添加されることを特徴とする水性染料ボールペン。A cemented carbide ball consisting of at least tungsten and / or tungsten carbide and a metal binder is applied to the writing tip, a water-based ink composition is built in the ink container, and a liquid ink backflow preventer is placed at the trailing edge of the ink. The water-based ink composition comprises at least a dye, water, a sequestering agent, and a phosphate ester, and the content ratio of the sequestering agent and the phosphate ester is 1:10. To 1: 500, the sequestering agent is added in the range of 0.01 to 0.5% by weight in the total amount of the ink composition, and the phosphate ester is 0.1 to 5% by weight in the total amount of the ink composition. A water-based dye ballpoint pen characterized by being added in the range of 前記水性インキ組成物のpHが7〜13であることを特徴とする請求項1記載の水性染料ボールペン。  The aqueous dye ballpoint pen according to claim 1, wherein the aqueous ink composition has a pH of 7 to 13.
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