JP5575608B2 - 水性ボールペン用インキ組成物 - Google Patents

Description

本発明は水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、アルカノールアミン硼酸塩を含有する水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、書き味やカスレ等の筆跡を良好にするために、潤滑剤として、界面活性剤を含有し、潤滑性を向上した水性ボールペン用インキ組成物が提案されている。

界面活性剤を含有したものとしては、特開昭６１−２３５４７９号「顔料水性インキ」には、フッ素系界面活性剤を用いたもの、特開２００４−３４６１８１号「水性ボールペン用インキ」には、フッ素系界面活性剤とシリコン系界面活性剤を併用したもの、また、特開平１０−３３０６７８号「ボールペン用酸化チタン含有水性インキ」には、リン酸エステル系界面剤を含有したもの、特開２００３−１９２９７２号「水性ボールペン用インキ」には、潤滑剤としてＮ−アシルアミノ酸、Ｎ−アシルメチルタウリンを含有したもの、特開２００７−１７７０８４号「筆記具用水性インキ組成物」には、トリグリセリンプロピレンオキサイド（８０）ラウリル（１）ホウ酸ナトリウムなどが開示されている。

「特開昭６１−２３５４７９号公報」 「特開２００４−３４６１８１号公報」 「特開平１０−３３０６７８号公報」 「特開２００３−１９２９７２号公報」 「特開２００７−１７７０８４号公報」

確かに、特許文献１〜３のように、水性ボールペン用インキ組成物に界面活性剤などの潤滑剤を含有することで、含有しない場合に比べ、書き味の向上及びボール座の摩耗を抑制することはできる。

しかし、近年、ボール径等、ボールペンチップの種類が多様化しているため、さらなるボール座の摩耗抑制や書き味の向上が望まれている。また、特許文献４、５においては、ある程度、潤滑性能は向上できたが、長期間のインキ経時安定性を保てない問題もあった。

本発明の目的は、書き味が良好で、ボール座の摩耗抑制することが可能な水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、水、着色剤、アルカノールアミン硼酸塩を含有することを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
２．前記アルカノールアミン硼酸塩が、ジエタノールアミン硼酸塩であることを特徴とする請求項１に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
３．前記アルカノールアミン硼酸塩の含有量が、インキ組成物全質量に対して、０．０１〜５．０質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
４．前記水性ボールペン用インキ組成物に、界面活性剤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項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
５．前記界面活性剤が、リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩、であることを特徴とする請求項４に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
６．前記着色剤が、トリフェニルメタン系酸性染料であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。」とする。

本発明は、書き味が良好で、ボール座の摩耗抑制することが可能な水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、水性ボールペン用インキ組成物中に、アルカノールアミン硼酸塩を含有することである。

水性ボールペン用インキ組成物中にアルカノールアミン硼酸塩を含有することで、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。これは、アルカノールアミン硼酸塩が、金属に吸着し易い潤滑膜を形成することで、ボールとチップ本体間の金属接触を抑制する効果があるため、潤滑性が向上して、書き味が良好となり、ボール座の摩耗を抑制するものと推測する。

アルカノールアミン硼酸塩は、モノエタノールアミン硼酸塩、ジエタノールアミン硼酸塩、トリエタノールアミン硼酸塩などが挙げられ、より書き味、経時安定性を考慮すれば、ジエタノールアミン硼酸塩が好ましい。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、アルカノールアミン硼酸塩の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．０１質量％より少ないと、所望の潤滑性が得られないおそれがあり、５．０質量％を越えると、インキ経時が不安定性になるおそれがあるため、インキ組成物全量に対し、０．０１〜５．０質量％が好ましい。より好ましくは、インキ組成物全量に対し、０．０１〜３．０質量％であり、最も好ましくは、０．１０〜２．０質量％である。

本発明において、より潤滑性を向上するために、界面活性剤を用いる方が好ましい。これは、前記界面活性剤は、アルカノールアミン硼酸塩と同様にボールとチップ本体との潤滑性を高め、滑らかな筆感を得ることができ、書き味を向上することが可能であるが、アルカノールアミン硼酸塩と併用することで相乗効果を期待できるからである。

界面活性剤としては、シリコン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、リン酸エステル系界面活性剤、脂肪酸塩などが挙げられるが、リン酸基、脂肪酸基を有するものは、金属類に対して吸着力があり、ボールやチップ本体などに対して吸着することで、他の種類の界面活性剤よりも、潤滑性があり、さらに、良好な潤滑効果を有するため、リン酸エステル系界面活性剤、および／または、脂肪酸塩を用いる方が好ましい。特に、アルカノールアミン硼酸塩と、リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩を、併用することで、より金属接触を抑制する潤滑膜を形成することができ、潤滑性を向上し、特に好ましい相乗効果が得られる。

リン酸エステル系界面活性剤の種類としては、スチレン化フェノール系、ノニルフェノール系、ラウリルアルコール系、トリデシルアルコール系、オクチルフェノール系、短鎖アルコール系等が上げられる。この中でも、フェニル骨格を有すると立体障害により潤滑性に影響が出やすいため、リン酸エステル系界面活性剤は、直鎖アルコール系のラウリルアルコール系、トリデシルアルコール系、短鎖アルコール系を用いる方が、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、脂肪酸塩の種類としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩などが挙げられる。脂肪酸塩は、炭素数が１０〜３０である方が好ましい。炭素数が高い方が、ボールの潤滑性が向上するので、書き味が向上するが、特に炭素数が１０以上の脂肪酸塩を用いることが好ましい。また、炭素数が３０を越える場合には、水に溶解安定しづらいため、経時安定性を考慮すれば、炭素数が３０以下の脂肪酸塩を用いる方が好ましい。より好ましくは、炭素数が１５〜２５である。

また、リン酸エステル系界面活性剤の具体例としては、プライサーフシリーズ（第一工業製薬（株））の中から、プライサーフＡ２１２Ｃ（トリデシルアルコール系）、同Ａ２０８Ｂ（ラウリルアルコール系）、同Ａ２１３Ｂ（ラウリルアルコール系）、同Ａ２０８Ｆ（短鎖アルコール系）、同Ａ２１５Ｃ（トリデシルアルコール系）、同Ａ２１９Ｂ（ラウリルアルコール系）等が挙げられる。また、脂肪酸塩の具体例としては、ＯＳソープ、ＮＳソープ、ＦＲ−１４、ＦＲ−２５（花王（株））等が挙げられる。これ等のリン酸エステル系界面活性剤、脂肪酸塩は、単独又は２種以上混合して使用してもよい。

前記リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１質量％より少ないと、所望の潤滑性が得られず、書き味が悪く筆跡にカスレ等が発生するおそれがあり、５．０質量％を越えると、インキ経時が不安定性になるおそれがあるため、インキ組成物全量に対し、０．１〜５．０質量％が好ましいが、さらに筆感をより高め、良好なインキ経時を得るために、前記リン酸エステル系界面活性剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．５〜３．０質量％が最も好ましい。

さらに、アルカノールアミン硼酸塩や着色剤の安定性を考慮すれば、ｐＨ値が３．９以下の強酸性領域、ｐＨ値が１０．１以上の強アルカリ領域だと、インキ経時安定性が不安定になりやすいため、ｐＨ４．０〜１０．０の中間領域（弱酸性、中性、弱アルカリ性）の方が、好ましい。さらに、より経時安定性を考慮すれば、ｐＨ値が５．０〜９．０が好ましい。

また、着色剤は、染料、顔料等、特に限定されるものではなく、適宜選択して使用することができる。染料については、直接染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、及び各種造塩タイプ染料等が採用可能である。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、アルミ顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、補色顔料等が挙げられる。その他、着色樹脂粒子体として顔料を媒体中に分散させてなる着色体を公知のマイクロカプセル化法などにより樹脂壁膜形成物質からなる殻体に内包または、固溶化させたマイクロカプセル顔料を用いても良い。更に、顔料を透明、半透明の樹脂等で覆った着色樹脂粒子などや、また着色樹脂粒子や無色樹脂粒子を、顔料もしくは染料で着色したもの等も用いることもできる。これらの染料および顔料は、単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。含有量は、インキ組成物全量に対し、１．０〜２０．０質量％が好ましい。

特に、染料として、トリフェニルメタン系酸性染料であるC．I．アシッドブルー９、C．I．アシッドブルー９０、C．I．アシッドブルー９３、C．I．アシッドブルー１０３を用いると、色調やインキ経時安定性に優れていているが、ボール座の摩耗に影響がでる傾向があるため、本発明において、アルカノールアミン硼酸塩を用いると効果的である。

本発明に用いる溶剤としては、水分の溶解安定性、水分蒸発乾燥防止等を考慮し、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、グリセリンなどのグリコール類、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタートやその他の高級アルコール等のアルコール類、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、３―メトキシブタノール、３―メトキシー３―メチルブタノール等のグリコールエーテル類など、水性ボールペン用インキとして一般的に用いられる溶剤が例示でき、これらを１種又は２種以上用いることができる。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。

その他として、着色剤等の経時安定性を向上させるために、ｐＨ調整剤や、１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン等の防菌剤、尿素、ソルビット等の保湿剤、ベンゾトリアゾール等の防錆剤、エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤を添加することができる。また、分散剤も適宜添加可能で、水溶性樹脂として、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、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等や、樹脂エマルジョンとして、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等、インキ粘度調整として、架橋型アクリル酸重合体、キサンタンガム、セルロース誘導体等の剪断減粘性付与剤を添加することができる。これらは単独又は２種以上組み合わせて使用することができる。

次に実施例を示して本発明を説明する。
実施例１
水 ６５．２質量部
溶剤（エチレングリコール） ２０．０質量部
潤滑剤（アルカノールアミン硼酸塩） ０．３質量部
潤滑剤（リン酸エステル系界面活性剤） １．０質量部
ｐＨ調整剤（トリエタノールアミン） １．５質量部
保湿剤（尿素） ５．０質量部
保湿剤（ソルビット） ５．０質量部
防菌剤（１、２ベンゾイソチアゾリン−３−オン）０．５質量部
防錆剤（ベンゾトリアゾール） ０．５質量部
着色剤（C．I．アシッドブルー９０） ６．０質量部
剪断減粘性付与剤（キサンタンガム） ０．４０質量部

まず、着色剤、水、溶剤、潤滑剤、ｐＨ調整剤、保湿剤、防菌剤、防錆剤をマグネットホットスターラーで加温撹拌してベースインキを作成した。

その後、上記作製したベースインキを加温しながら、剪断減粘性付与剤を投入してホモジナイザー攪拌機を用いて均一な状態となるまで充分に混合攪拌した後、濾紙を用い濾過を行って、実施例１の水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の水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。

比較例１〜６
各成分を表２に示す配合に変更した以外は、実施例１と同様な手順で水性ボールペン用インキ組成物を作成した。

試験及び評価
実施例１〜７及び比較例１〜６で作製した水性ボールペン用インキ組成物及びグリース状のインキ追従体をインキ収容筒（ポリプロピレン）に、ボール径がφ０．３８ｍｍのボールを回転自在に抱持した水性ボールペン用チップ（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、水性ボールペンを作製した。筆記試験用紙として筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１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：荷重１００gf、筆記角度６５°、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１０μｍ未満のもの ・・・◎
ボール座の摩耗が１０〜２０μｍのもの ・・・○
ボール座の摩耗が２０〜３０μｍを越えるもの ・・・△
ボール座の摩耗が３０μｍを越えるもの ・・・×

実施例１〜７では、書き味、ボール座の摩耗抑制ともに良好な性能が得られた。

比較例１〜６では、アルカノールアミン硼酸塩を使用しなかったため、書き味が重く、ボール座の摩耗抑制において、すべてボール座の摩耗がひどく、筆記不良または筆記不能になった。

さらに、ボール径が０．４ｍｍ以下のボールを用いたボールペンは、ボールとボール座の接触面積が小さく、単位面積に掛かる荷重が高くなることによる書き味の劣化の可能性があるので本発明の効果は顕著である。

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又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。

本発明は水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、溶剤、アルカノールアミン硼酸塩を含有する水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水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 (6)

1. 少なくとも、水、着色剤、アルカノールアミン硼酸塩を含有することを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
2. 前記アルカノールアミン硼酸塩が、ジエタノールアミン硼酸塩であることを特徴とする請求項１に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
3. 前記アルカノールアミン硼酸塩の含有量が、インキ組成物全質量に対して、０．０１〜５．０質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
4. 前記水性ボールペン用インキ組成物に、界面活性剤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項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
5. 前記界面活性剤が、リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩、であることを特徴とする請求項４に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
6. 前記着色剤が、トリフェニルメタン系酸性染料であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。