JP5575606B2

JP5575606B2 - 油性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた油性ボールペンレフィル

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Publication number: JP5575606B2
Application number: JP2010241820A
Authority: JP
Inventors: 義博柴田; 武藤井
Original assignee: Pilot Corp
Current assignee: Pilot Corp
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-10-28
Also published as: JP2012092250A

Description

本発明は油性ボールペン用インキ組成物に関し、さらに詳細としてはインキ組成物中に、スルホキシド化合物を含有する油性ボールペン用インキ組成物に関するものである。

従来より、ボールペンは他の種類の筆記具と異なり、先端にステンレス鋼などからなる金属チップと、該金属チップのボール受け座に抱持される超鋼などの金属からなる転写ボールと、からなるボールペンチップをインキ収容筒に装着した構成を有するが、筆記時にボールの回転によって、ボール座に摩耗が発生し、筆跡に線飛び、カスレなどが生じたり、書き味が悪くなるという問題があった。

こうした問題を解決するため、ボールペンチップのボールとボール座との潤滑性向上を目的として、様々な潤滑剤を用いた油性ボールペン用インキ組成物が多数提案されている。

このような潤滑剤を用いた油性ボールペン用インキ組成物としては、フッ素系、シリコン系界面活性剤を用いたものとしては、特開平６−２４８２１７号公報「ボールペン用インキ組成物」、特開平９−１５１３５４号公報「油性ボールペン用インキ組成物」、アルキルβ−Ｄ−グルコシドを用いたものとしては、特開平５−３３１４０３号公報「油性ボールペンインキ」、Ｎ−アシルアミノ酸、Ｎ−アシルメチルタウリン酸、Ｎ−アシルメチルアラニンを用いたものとしては、特開２００７−１７６９９５号公報「油性ボールペン用インキ」等に、開示されている。

「特開平６−２４８２１７号公報」「特開平９−１５１３５４号公報」「特開平５−３３１４０３号公報」「特開２００７−１７６９９５号公報」

しかし、特許文献１〜４のような各種潤滑剤を用いた場合、ある程度書き味を向上しつつ、ボール座の摩耗を抑制することはできるが、十分に満足できるものではなく、筆跡に線飛び、かすれ等が発生してしまう問題を抱えていた。

本発明の目的は、書き味が良好で、かつ、ボール座の摩耗抑制することが可能な油性ボールペン用インキ組成物を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、
「１．少なくとも、着色剤と、溶剤と、スルホキシド化合物を含有することを特徴とする油性ボールペン用インキ組成物。
２．前記スルホキシド化合物の炭素数が、５以下であることを特徴とする第１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
３．前記スルホキシド化合物の含有量が、０．１〜３０．０質量％であることを特徴とする第１項または第２項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
４．前記油性ボールペン用インキ組成物に、オキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンのうち少なくとも１種以上を含有することを特徴とする第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
５．前記オキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンの平均エチレンオキサイド付加モル数が、１〜１０の範囲であることを特徴とする第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
６．前記油性ボールペン用インキ組成物に、脂肪酸アルカノールアミドを含有することを特徴とする第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
７．前記溶剤が、極性溶剤であることを特徴とする第１項ないし第６項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
８．２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ^−１におけるインキ粘度が、１０〜５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする第１項ないし第７項のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
９．インキ収容筒の先端部に、ボールの一部をチップ先端部より突出させて回転自在に抱持し、コイルスプリングにより前方に押圧し、前記ボールとチップ先端部の内壁にて弁機構を具備してなるボールペンチップを直接、またはチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒内に、第１項ないし第８項のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物を直詰めしてなる油性ボールペンレフィル。」とする。

本発明は、書き味が良好で、かつ、ボール座の摩耗抑制することが可能な油性ボールペン用インキ組成物を提供することができた。

本発明の特徴は、油性ボールペン用インキ組成物中にスルホキシド化合物を含有することである。

本発明に用いるスルホキシド化合物は、油性ボールペン用インキ組成物中に含有することで、書き味が良好で、かつ、ボール座の摩耗を抑制することが可能となることが解った。これは、スルフィニル基（−S＝O−）が、金属に吸着することで、ボールとチップ本体間の金属接触を抑制する効果があり、潤滑性を向上することで、書き味が良好で、かつ、ボール座の摩耗を抑制するものと推測する。

スルホキシド化合物は、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジプロピルスルホキシド、ジフェニルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、メチルフェニルスルホキシド、エチルフェニルスルホキシドなどが挙げられる。特に、潤滑性を考慮すれば、炭素数が５以下であるジメチルスルホキシド（炭素数２）、ジエチルスルホキシド（炭素数４）が好ましく、インキ経時安定性を考慮すれば、ジメチルスルホキシド（化１）が最も好ましい。これらは、単独または２種以上混合して使用してもよい。

また、スルホキシド化合物の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１質量％より少ないと、潤滑効果が得られないおそれがあり、３０．０質量％を越えても、所望の潤滑効果が得られなくなるおそれがあるため、インキ組成物全量に対し、０．１〜３０．０質量％が好ましく、より潤滑性を考慮すれば、１．０〜２５．０質量％が好ましく、さらに、インキ経時安定性などを考慮すれば、３．０〜２０．０質量％が最も好ましい。

さらに、スルホキシド化合物にエチレンオキサイド(CH₂CH₂O)を有する有機アミンと併用すると、より潤滑効果が得られ易いため、好ましい。これは、スルフィニル基（−S＝O−）とエチレンオキサイド基(−CH₂CH₂O)を併用することで、より金属に吸着し易い潤滑膜を形成するため、エチレンオキサイド(CH₂CH₂O)を有する有機アミンとして、オキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンを用いる方が好ましい。これ等は、単独または２種以上混合して使用してもよい。

また、平均エチレンオキサイド(CH₂CH₂O)付加モル数については、多いほど、ボール座の摩耗をより抑制する効果があり、特に、高筆圧下（筆記荷重５００ｇｆ）においても潤滑性を保つには、より好ましいが、１０を超えると、インキ経時が不安定になり易いため、１〜１０の範囲が好ましい。最も好ましくは、５〜８の範囲である。具体的には、平均エチレンオキサイド(CH₂CH₂O)付加モル数１〜１０の範囲のオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンは、ナイミーンＬ−２０１、ナイミーンＬ−２０２、同Ｌ−２０７、同Ｓ−２０２、同Ｓ−２０４、同Ｓ−２１０、同Ｔ₂-２０６、同Ｓ−２１０、同ＤＴ−２０３、同ＤＴ−２０８（日本油脂（株））等が挙げられ、平均エチレンオキサイド(CH₂CH₂O)付加モル数５〜８の範囲のオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンは、ナイミーンＬ−２０７、同Ｔ₂-２０６、同ＤＴ−２０８（日本油脂（株））等が挙げられる。

また、オキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンの含有量は、潤滑性や経時安定性を考慮すると、インキ組成物全量に対し、０．１〜１０．０質量％が好ましく、より好ましくは、１．０〜５．０質量％である。

さらに、スルホキシド化合物に脂肪酸アルカノールアミドを併用すると、高筆圧下（筆記荷重５００ｇｆ）においてもより潤滑性を保つことで、高筆圧下でのボール座の摩耗を抑制することが可能となり、より好ましい。

脂肪酸アルカノールアミドとしては、脂肪酸モノエタノールアミド、脂肪酸ジエタノールアミド等が挙げられる。脂肪酸アルカノールアミドの具体例は、スタホームF、スタホームT、スタホームFK、スタホームDL、スタホームDF-１、スタホームDF-２、スタホームDF−４、スタホームDFC、スタホームDO、スタホームDOS、スタホームMFペレット、スタホームLIPA（日油（株）社製）、ポリノンDAO、ポリノンDAL-C、ポリノンDAT（昭栄薬品（株）製）などが挙げられる。これらは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。

本発明の油性ボールペン用インキ組成物のインキ粘度は、特に限定されるものではないが、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ^−１におけるインキ粘度は、１０〜５０００ｍＰａ・ｓが好ましい。２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ^−１におけるインキ粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の場合には、筆跡に滲みやインキ垂れ下がりの影響が出やすいため、また、インキ粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、筆記時のボール回転抵抗が大きくなり、書き味が重くなる傾向がある。より好ましくは、５０〜３、０００ｍＰａ・ｓであり、最も好ましくは、ボール座の摩耗を抑制する効果が顕著である１００〜１５００ｍＰａ・ｓである。

本発明に用いる着色剤については、染料、顔料があるが、染料については、油溶性染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料などや、それらの各種造塩タイプの染料等が採用可能である。

染料について、具体的には、バリファーストブラック１８０２、バリファーストブラック１８０５、バリファーストブラック１８０７、バリファーストバイオレット１７０１、バリファーストブルー１６０１、バリファーストブルー１６０５、バリファーストブルー１６２１、バリファーストレッド１３２０、バリファーストレッド１３５５、バリファーストレッド１３６０、バリファーストイエロー１１０１、バリファーストイエロー１１５１、ニグロシンベースＥＸＢＰ、ニグロシンベースＥＸ、ＢＡＳＥＯＦＢＡＳＩＣＤＹＥＳＲＯＢ−Ｂ、ＢＡＳＥＯＦＢＡＳＩＣＤＹＥＳＲＯ６Ｇ−Ｂ、ＢＡＳＥＯＦＢＡＳＩＣＤＹＥＳＶＰＢ−Ｂ、ＢＡＳＥＯＦＢＡＳＩＣＤＹＥＳＶＢ−Ｂ、ＢＡＳＥＯＦＢＡＳＩＣＤＹＥＳＭＶＢ−３（以上、オリエント化学工業（株）製）、アイゼンスピロンブラックＧＭＨ−スペシャル、アイゼンスピロンバイオレットＣ−ＲＨ、アイゼンスピロンブルーＧＮＨ、アイゼンスピロンブルー２ＢＮＨ、アイゼンスピロンブルーＣ−ＲＨ、アイゼンスピロンレッドＣ−ＧＨ、アイゼンスピロンレッドＣ−ＢＨ、アイゼンスピロンイエローＣ−ＧＮＨ、アイゼンスピロンイエローＣ−２ＧＨ、Ｓ．Ｐ．Ｔ．ブルー１１１、Ｓ．Ｐ．Ｔ．ブルーＧＬＳＨ−スペシヤル、Ｓ．Ｐ．Ｔ．レッド５３３、Ｓ．Ｐ．Ｔ．オレンジ６、Ｓ．Ｂ．Ｎ．バイオレット５１０、Ｓ．Ｂ．Ｎ．イエロー５１０、Ｓ．Ｂ．Ｎ．イエロー５３０、Ｓ．Ｒ．Ｃ−ＢＨ（以上、保土谷化学工業（株）製）等が挙げられる。

また、顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられるが、具体的にはカーボンブラック、アニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、メタリック顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料等が挙げられる。これらの染料および顔料は、単独または２種以上組み合わせて使用してもかまわない。着色剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、１．０〜５０．０質量％が好ましい。

本発明に用いる溶剤としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等のグリコールエーテル類、ポリエチレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール等のグリコール類、ベンジルアルコール等のアルコール類などの極性溶剤が好ましく、これらを１種または２種以上用いることができる。有機溶剤の含有量は、着色剤の溶解性、筆跡乾燥性、にじみ等を考慮すると、インキ組成物全量に対し、５．０〜５０．０質量％が好ましい。

また、その他として、着色剤の経時安定性や潤滑性を向上させるために、有機酸や界面活性剤として、オレイン酸、ステアリン酸、リシノール酸、ラウリル酸、リン酸エステル系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、アセチレン系界面活性剤等を、顔料分散剤として、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂等を、粘度調整剤として、ケトン樹脂、テルペン樹脂、アルキッド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン等の樹脂や有機酸アマイド、ヒマシ油などの擬塑性付与剤を、また、染料安定剤、可塑剤、キレート剤、水などを適宜用いても良い。これらは、単独または２種以上組み合わせて使用してもかまわない。

次に実施例を示して本発明を説明する。
実施例１の油性ボールペン用インキ組成物は、着色剤として、染料、有機溶剤として、エチレングリコールモノフェニルエーテル、潤滑剤として、スルホキシド化合物、オキシエチレンアルキルアミン（ナイミーンL２０７：日本油脂（株）社製）、ケトン樹脂を採用し、所定量秤量して、６０℃に加温した後、ディスパー攪拌機を用いて溶解させ油性ボールペン用インキ組成物を得た。具体的な配合量は下記の通りである。尚、ティー・エイ・インスツルメント株式会社製AR-G2（ステンレス製４０mm２°ローター）を用いて２０℃の環境下で、剪断速度５００ｓｅｃ^−１にてインキ粘度を測定したところ、２８０ｍＰａ・ｓであった。

実施例１
染料（スピロンブラック−ＧＭＨ−Ｓ）１０．０質量％
染料（バリーファ−ストバイオレット１７０１）１０．０質量％
極性溶剤（エチレングリコールモノフェニルエーテル）４５．０質量％
極性溶剤（ベンジルアルコール）２０．０質量％
スルホキシド化合物５．０質量％
有機アミン（オキシエチレンアルキルアミン）０．５質量％
樹脂（ケトン樹脂）９．５質量％

実施例２〜７
表１に示すように、各成分を変更した以外は、実施例１と同様な手順で実施例２〜７の油性ボールペン用インキ組成物を得た。表１に測定、評価結果を示す。
実施例８
表１に示すように、各成分を変更した以外は、水以外の各成分を実施例１と同様な手順で行い、室温冷却後水を添加しディスパー攪拌にて実施例８の油性ボールペン用インキ組成物を得た。

比較例１〜３
表２に示すように、各成分を変更した以外は、実施例１と同様の手順で、配合し、比較例１〜３の油性ボールペン用インキ組成物を得た。表２に測定、評価結果を示す。

試験及び評価
実施例１〜８及び比較例１〜３で作製した油性ボールペン用インキ組成物を、インキ収容筒（ポリプロピレン）に、ボール径がφ０．７ｍｍのボールを回転自在に抱持したボールペンチップ（ステンレス綱線）を装着したボールペン用レフィルに充填し、筆記試験用紙として筆記用紙ＪＩＳＰ３２０１を用いて以下の試験及び評価を行った。

書き味：手書きによる官能試験を行い評価した。
非常に滑らかなもの・・・◎
滑らかなもの・・・○
重いもの・・・×

耐摩耗試験（ボール座の摩耗試験）：荷重２００gf、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験後のボール座の摩耗を測定した。
ボール座の摩耗が５μｍ未満であり、筆記可能なもの・・・◎
ボール座の摩耗が５μｍ以上、１０μｍ未満であり、筆記可能なもの・・・○
ボール座の摩耗が１０μｍ以上であり、筆記不能になってしまうもの・・・×

実施例１〜８では、書き味、耐摩耗試験（ボール座の摩耗試験）ともに良好な性能が得られた。

比較例１〜３では、スルホキシド化合物を用いてないため、書き味が重く、耐摩耗試験（ボール座の摩耗試験）において、ボール座の摩耗がひどく１０μｍを超えてしまい、筆記不良になるものもあった。

また、インキの垂れ下がりを防止するため、ボールペンチップ先端に回転自在に抱持したボールを、コイルスプリングにより直接または押圧体を介してチップ先端縁の内壁に押圧して、筆記時の押圧力によりチップ先端縁の内壁とボールに間隙を与えインキを流出させる弁機構を具備し、チップ先端の微少な間隙も非使用時に閉鎖することが好ましい。

本発明は油性ボールペン用インキ組成物に関し、さらに詳細としては、少なくとも、着色剤と、溶剤と、スルホキシド化合物を含有する油性ボールペン用インキ組成物であることを特徴とする油性ボールペン用インキ組成物を用いることで、書き味が良好で、かつ、ボール座の摩耗抑制することが可能な油性ボールペン用インキ組成物を提供することができる。そのため、キャップ式、ノック式等、ボールペンとして広く利用することができる。

Claims

少なくとも、着色剤と、溶剤と、スルホキシド化合物を含有することを特徴とする油性ボールペン用インキ組成物。
前記スルホキシド化合物の炭素数が、５以下であることを特徴とする請求項１に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
前記スルホキシド化合物の含有量が、０．１〜３０．０質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
前記油性ボールペン用インキ組成物に、オキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンのうち少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
前記オキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンの平均エチレンオキサイド付加モル数が、１〜１０の範囲であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
前記油性ボールペン用インキ組成物に、脂肪酸アルカノールアミドを含有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
前記溶剤が、極性溶剤であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ^−１におけるインキ粘度が、１０〜５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物。
インキ収容筒の先端部に、ボールの一部をチップ先端部より突出させて回転自在に抱持し、コイルスプリングにより前方に押圧し、前記ボールとチップ先端部の内壁にて弁機構を具備してなるボールペンチップを直接、またはチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒内に、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の油性ボールペン用インキ組成物を直詰めしてなる油性ボールペンレフィル。