JP5607462B2 - Aqueous ink composition for writing instrument and writing instrument - Google Patents

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Description

本発明は、筆記具用のインクとして用いられる組成物及びこれを備えた筆記具に関する。   The present invention relates to a composition used as an ink for a writing instrument and a writing instrument including the composition.

ボールペンのような筆記具に用いられるインク、特にいわゆる水性ゲルボールペンに用いられるインクにおいては、使用中に気泡が生ずることがある。一旦気泡が生ずると、外部環境の変化や時間の経過とともに徐々に大きくなり、インクの流通を妨げ、果てはインク収容管の後端からインクやインク追従体が漏出することもある。
これを防ぐべく、気泡中の酸素を吸収するための脱気泡剤をインクに添加することがある。たとえば、下記特許文献1記載の技術のように、水性インク組成物にアスコルビン酸を添加する場合もある。
Ink used in writing instruments such as ballpoint pens, particularly in inks used in so-called water-based gel ballpoint pens, bubbles may occur during use. Once bubbles are generated, they gradually increase with changes in the external environment and the passage of time, preventing the ink from flowing and eventually leaking ink and ink followers from the rear end of the ink storage tube.
In order to prevent this, a defoaming agent for absorbing oxygen in the bubbles may be added to the ink. For example, ascorbic acid may be added to the aqueous ink composition as in the technique described in Patent Document 1 below.

特開平3−275778号公報JP-A-3-275778

上記従来技術のように、アスコルビン酸を添加した水性インク組成物は、脱気泡作用が得られる。しかし、これを添加した場合には、アスコルビン酸自体の反応性が高いため、顔料の分散に悪影響を与えやすい。すなわち、インク組成物中で均等に分散しているべき顔料が凝集したり、沈降したりすることになる。
上記の問題点に鑑み、本発明は、脱気泡剤としてアスコルビン酸類を添加した水性インク組成物において、顔料の分散についても経時安定性を付与することを課題とする。
As in the above prior art, the aqueous ink composition to which ascorbic acid is added has a defoaming action. However, when this is added, since the ascorbic acid itself has high reactivity, it tends to adversely affect the pigment dispersion. That is, the pigment that should be uniformly dispersed in the ink composition aggregates or settles.
In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide stability over time for pigment dispersion in an aqueous ink composition to which ascorbic acids are added as a defoaming agent.

上記の課題を解決するために、本発明に係る筆記具用水性インク組成物は、顔料、アスコルビン酸類及びHLBが17以上のノニオン系界面活性剤を含有し、前記ノニオン系界面活性剤はその分子骨格中にベンゼン環を有することを特徴とする。
すなわち、HLBが17以上の、比較的親水性の高いノニオン系界面活性剤を添加することで、アスコルビン酸類を添加することによる顔料分散に対する悪影響が解消されることとなっている。HLBが18以上であると、顔料分散性がさらに安定化するので好ましい。なお、HLBが17を下回るノニオン系界面活性剤では、インク組成物の顔料分散に関する経時安定性は良好ではない。
本願発明におけるHLBは、下記グリフィンの式により求められる値である。
HLB=(親水基部分の分子量/界面活性剤の分子量)×20
In order to solve the above problems, a writing instrument for aqueous ink composition according to the present invention, pigments, ascorbic acids and HLB is contained 17 or more nonionic surfactants, the nonionic surfactant is the molecular skeleton characterized in that it have a benzene ring in.
That is, by adding a relatively hydrophilic nonionic surfactant having an HLB of 17 or more, the adverse effect on pigment dispersion due to the addition of ascorbic acids is eliminated. When the HLB is 18 or more, the pigment dispersibility is further stabilized, which is preferable. In addition, with a nonionic surfactant having an HLB of less than 17, the temporal stability with respect to pigment dispersion of the ink composition is not good.
The HLB in the present invention is a value determined by the following Griffin equation.
HLB = (molecular weight of hydrophilic group portion / molecular weight of surfactant) × 20

上記のようなノニオン系界面活性剤としては、エチレンオキサイド付加物であることが望ましい。すなわち、界面活性剤の親水基として、
−(CHCH0)−H
が付加されていることが望ましい。ここで、上記化学式の括弧内に示すエチレンオキサイド分子が多数付加されることによって、界面活性剤の親水性が増し、上記のようなHLB値とすることができる。HLBは疎水基と親水基のバランスにより規定されるので一概には言えないが、概ねこのエチレンオキサイド分子のモル数(すなわち上記化学式中の「n」の値)は30以上が望ましい。たとえば、エチレンオキサイド50モル以上の多環フェニル系ポリオキシエチレン、エチレンオキサイド200モル以上のポリオキシエチレンモノステアレートが挙げられる。
The nonionic surfactant as described above is preferably an ethylene oxide adduct. That is, as the hydrophilic group of the surfactant,
— (CH 2 CH 2 0) n —H
It is desirable that is added. Here, by adding a large number of ethylene oxide molecules shown in parentheses in the above chemical formula, the hydrophilicity of the surfactant is increased, and the above HLB value can be obtained. Since HLB is defined by the balance between the hydrophobic group and the hydrophilic group, it cannot be generally stated, but the number of moles of the ethylene oxide molecule (that is, the value of “n” in the above chemical formula) is preferably 30 or more. Examples thereof include polycyclic phenyl polyoxyethylene having 50 mol or more of ethylene oxide and polyoxyethylene monostearate having 200 mol or more of ethylene oxide.

また、上記のようなノニオン系界面活性剤として具体的には、ポリオキシエチレンフェニルエーテルのような、その分子骨格中にベンゼン環を有するものが挙げられる。また、このベンゼン環は2個以上であることがさらに望ましい。このような分子構造を持つノニオン系界面活性剤は、特に顔料の分散安定化に寄与する。このようなものとしては、多環フェニル系界面活性剤があり、とりわけ、上述のような、エチレンオキサイドが50モル以上付加されたポリオキシエチレン多環フェニル類が望ましい。 Specific examples of the nonionic surfactant as described above include those having a benzene ring in the molecular skeleton, such as polyoxyethylene phenyl ether. More preferably, the number of benzene rings is two or more. Nonionic surfactants having such a molecular structure particularly contribute to the stabilization of pigment dispersion. Examples of such a polycyclic phenyl surfactant include polyoxyethylene polycyclic phenyls to which 50 mol or more of ethylene oxide is added as described above.

さらに、このような多環フェニル系界面活性剤としては、下記の化学式(1)に示すような、ベンゼン環がジスチレン化されたポリオキシエチレンフェニルエーテルを使用することができる。   Furthermore, as such a polycyclic phenyl surfactant, polyoxyethylene phenyl ether in which a benzene ring is distyrenated as shown in the following chemical formula (1) can be used.

なお、上記化学式中のnは50以上が望ましい。
一方、上記のようなノニオン系界面活性剤としては、その分子骨格中にステロール環を有するものであってもよい。このような界面活性剤のうち、エチレンオキサイド付加物がなお望ましい。具体的には、エチレンオキサイドが30モル以上付加されたポリオキシエチレンフィトステロール類が挙げられる。このような分子構造を持つノニオン系界面活性剤もまた、顔料の分散安定化に寄与する。
In the above chemical formula, n is preferably 50 or more.
On the other hand, the nonionic surfactant as described above may have a sterol ring in its molecular skeleton. Of these surfactants, ethylene oxide adducts are still desirable. Specific examples include polyoxyethylene phytosterols to which 30 moles or more of ethylene oxide has been added. Nonionic surfactants having such a molecular structure also contribute to the stabilization of pigment dispersion.

本発明に用いられるアスコルビン酸類としては、アスコルビン酸、及びその塩、たとえばアスコルビン酸ナトリウム、アスコルビン酸誘導体、たとえば、リン酸アスコルビン酸ナトリウム、リン酸アスコルビン酸マグネシウム、アスコルビン酸グルコシド、アスコルビン酸−2リン酸−6パルミチン酸などが挙げられる。また、アスコルビン酸の立体異性体であるエリソルビン酸やその塩も含まれる。この中でも価格や効果の点から、アスコルビン酸が好ましい。   Ascorbic acids used in the present invention include ascorbic acid and salts thereof such as sodium ascorbate and ascorbic acid derivatives such as sodium phosphate ascorbate, magnesium phosphate ascorbate, glucoside ascorbate, and ascorbic acid-2-phosphate. And -6 palmitic acid. Also included is erythorbic acid, which is a stereoisomer of ascorbic acid, and salts thereof. Among these, ascorbic acid is preferable from the viewpoint of price and effect.

本発明に用いられる顔料については、特に限定されず、従来水性イン組成物に慣用されている無機及び有機系顔料、酸化チタン、樹脂エマルションを染料で着色した疑似顔料等を用いることができる。無機系顔料としては、たとえば、カーボンブラック、金属粉などが挙げられる。有機系顔料としては、たとえば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、染料レーキ、ニトロ顔料、ニトロソ顔料などが挙げられる。
より具体的には、カーボンブラック、チタンブラック、亜鉛華、べんがら、酸化クロム、雲母チタン、鉄黒、コバルトブルー、酸化鉄黄、ピリジアン、硫化亜鉛、リトポン、カドミウムエロー、朱、カドミウムレッド、黄鉛、モリブデードオレンジ、ジンククロメート、ストロンチウムクロメート、ホワイトカーボン、クレー、タルク、群青、沈降性硫酸バリウム、バライト粉、炭酸カルシウム、鉛白、紺青、マンガンバイオレット、アルミニウム粉、真鍮粉等の無機顔料、C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー17、C.I.ピグメントブルー27、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド22、C.I.ピグメントレッド38、C.I.ピグメントレッド48、C.I.ピグメントレッド49、C.I.ピグメントレッド53、C.I.ピグメントレッド57、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド104、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド245、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー34、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー166、C.I.ピグメントイエロー167、C.I.ピグメントオレンジ5、C.I.ピグメントオレンジ13、C.I.ピグメントオレンジ16、C.I.ピグメントバイオレット1、C.I.ピグメントバイオレット3、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントバイオレット50、C.I.ピグメントグリーン7等が例示される。また、樹脂エマルションを染料で着色した疑似顔料としては、たとえば、アクリロニトリル、スチレン、メタクリル酸メチル等の共重合体からなる樹脂を染料で着色したものなどが挙げられる。
The pigment used in the present invention is not particularly limited, inorganic and organic pigments are conventionally used in conventional aqueous-in click composition, titanium oxide, a resin emulsion can be used a pseudo pigment and colored with a dye or the like. Examples of inorganic pigments include carbon black and metal powder. Examples of the organic pigment include azo lake, insoluble azo pigment, chelate azo pigment, phthalocyanine pigment, perylene and perinone pigment, anthraquinone pigment, quinacridone pigment, dye lake, nitro pigment, nitroso pigment and the like.
More specifically, carbon black, titanium black, zinc white, red pepper, chromium oxide, mica titanium, iron black, cobalt blue, iron oxide yellow, pyridiane, zinc sulfide, lithopone, cadmium yellow, vermilion, cadmium red, yellow lead , Molybdate orange, zinc chromate, strontium chromate, white carbon, clay, talc, ultramarine, precipitated barium sulfate, barite powder, calcium carbonate, lead white, bitumen, manganese violet, aluminum powder, brass powder and other inorganic pigments, C . I. Pigment blue 1, C.I. I. Pigment blue 15, C.I. I. Pigment blue 17, C.I. I. Pigment blue 27, C.I. I. Pigment red 5, C.I. I. Pigment red 22, C.I. I. Pigment red 38, C.I. I. Pigment red 48, C.I. I. Pigment red 49, C.I. I. Pigment red 53, C.I. I. Pigment red 57, C.I. I. Pigment red 81, C.I. I. Pigment red 104, C.I. I. Pigment red 146, C.I. I. Pigment red 245, C.I. I. Pigment yellow 1, C.I. I. Pigment yellow 3, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 13, C.I. I. Pigment yellow 14, C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment yellow 34, C.I. I. Pigment yellow 55, C.I. I. Pigment yellow 74, C.I. I. Pigment yellow 83, C.I. I. Pigment yellow 95, C.I. I. Pigment yellow 166, C.I. I. Pigment yellow 167, C.I. I. Pigment orange 5, C.I. I. Pigment orange 13, C.I. I. Pigment orange 16, C.I. I. Pigment violet 1, C.I. I. Pigment violet 3, C.I. I. Pigment violet 19, C.I. I. Pigment violet 23, C.I. I. Pigment violet 50, C.I. I. Pigment Green 7 and the like are exemplified. Examples of the pseudo pigment obtained by coloring the resin emulsion with a dye include those obtained by coloring a resin made of a copolymer such as acrylonitrile, styrene, or methyl methacrylate with a dye.

また、上記顔料に加えて、水溶性染料を添加することとしてもよい。水溶性染料としては、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料のいずれも用いることができる。より具体的には、直接染料としては、たとえば、C.I.ダイレクトブラック17、同19、同22、同32、同38、同51、同71、C.I.ダイレクトエロー4、同26、同44、同50、C.I.ダイレクトレッド1、同4、同23、同31、同37、同39、同75、同80、同81、同83、同225、同226、同227、C.I.ダイレクトブルー1、同15、同71、同86、同106、同119などが挙げられる。酸性染料としては、たとえば、C.I.アシッドブラック1、同2、同24、同26、同31、同52、同107、同109、同110、同119、同154、C.I.アシッドエロー7、同17、同19、同23、同25、同29、同38、同42、同49、同61、同72、同78、同110、同141、同127、同135、同142、C.I.アシッドレッド8、同9、同14、同18、同26、同27、同35、同37、同51、同52、同57、同82、同87、同92、同94、同115、同129、同131、同138、同186、同249、同254、同265、同276、C.I.アシッドバイオレット15、同17、C.I.アシッドブルー1、同7、同9、同15、同22、同23、同25、同40、同41、同43、同62、同78、同83、同90、同93、同103、同112、同113、同158、C.I.アシッドグリーン3、同9、同16、同25、同27などが挙げられる。食用染料としては、その大部分が直接染料又は酸性染料に含まれるが、これらの範疇に含まれないものの一例としては、C.I.フードエロー3等が挙げられる。塩基性染料としては、たとえば、C.I.ベーシックエロー1、同2、同21、C.I.ベーシックオレンジ2、同14、同32、C.I.ベーシックレッド1、同2、同9、同14、C.I.ベーシックバイオレット1、同3、同7、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックブラウン12、C.I.ベーシックブラック2、同8などが挙げられる。これらの着色剤は、それぞれ単独で用いても良いし、また、2種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの着色剤の含有量は、イン組成物全量に対して0.5〜40重量%程度が好ましく、1〜30重量%であることが望ましい。 In addition to the pigment, a water-soluble dye may be added. As the water-soluble dye, any of direct dyes, acid dyes, food dyes, and basic dyes can be used. More specifically, examples of the direct dye include C.I. I. Direct Black 17, 19, 19, 22, 32, 38, 51, 71, C.I. I. Direct yellow 4, 26, 44, 50, C.I. I. Direct Red 1, 4, 23, 31, 37, 39, 75, 80, 81, 83, 225, 226, 227, C.I. I. Direct Blue 1, 15, 71, 86, 106, 119 and the like. Examples of the acid dye include C.I. I. Acid Black 1, 2, 24, 26, 31, 31, 52, 107, 109, 110, 119, 154, C.I. I. Acid Yellow 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 61, 72, 78, 110, 141, 127, 135, 142, C.I. I. Acid Red 8, 9, 9, 14, 26, 27, 35, 37, 51, 52, 57, 82, 87, 92, 94, 115, 129, 131, 138, 186, 249, 254, 265, 276, C.I. I. Acid Violet 15, 17 and C.I. I. Acid Blue 1, 7, 9, 15, 22, 23, 25, 40, 41, 43, 62, 78, 83, 90, 93, 103, 112, 113, 158, C.I. I. Acid Green 3, 9, 16, 25, 27 and the like. As food dyes, most of them are included in direct dyes or acid dyes, but examples of those not included in these categories include C.I. I. Food yellow 3 etc. are mentioned. Examples of basic dyes include C.I. I. Basic Yellow 1, 2 and 21, C.I. I. Basic Orange 2, 14, 32, C.I. I. Basic Red 1, 2, 9, 9, 14 C.I. I. Basic Violet 1, 3 and 7, C.I. I. Basic Green 4, C.I. I. Basic Brown 12, C.I. I. Basic Black 2, 8 and the like. These colorants may be used alone or in combination of two or more. The content of these colorants is preferably about 0.5 to 40% by weight relative to the in-click the total composition, is preferably 1 to 30 wt%.

また、本発明においては、顔料、アルコルビン酸類及びHLBが17以上のノニオン系界面活性剤以外にも、インクの製造上必要とされる成分は当然に含有されるものであり、その種類についてはインクの性質に応じて適宜選択されるものである。
たとえば、顔料の沈降が著しい場合には、沈降防止の点から、粘度調整剤を含有せしめることが望ましい。用いる粘度調整剤としては、合成高分子、天然ガム類、セルロース類及び多糖類から選択される少なくとも一種が例示される。合成高分子としては、たとえば、ポリアクリル酸やその架橋型共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びその誘導体、ポリビニルメチルエーテル及びその誘導体などが挙げられ、天然ガム類、多糖類としては、たとえば、トラガカントガム、グァーガム、ローカストビーンガム、キサンタンガムなど、セルロース類としては、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などが挙げられる。粘度調整剤としては、東亞合成(株)製“ジュンロンPW−110”、和光純薬(株)製“ハイビスワコー104”、三晶(株)製“KELZAN”“KELZAN AR”“K1A96”、DSP五協フード&ケミカル(株)製“エコーガムGM”などの市販品を好適に使用できる。これらの粘度調整剤の含有量は、イン組成物全量に対して、0.1〜1.5重量%程度であることが好ましい。粘度調整剤の種類によっても含有量は異なり、合成高分子系では、0.1〜1.5重量%程度が好ましく、天然多糖類系では、0.1〜0.8重量%程度が好ましい。これらの粘度調整剤の含有量が0.1重量%未満であると、粘度調整剤を含有せしめる更なる効果を発揮することができない場合があり、また、1.5重量%を越えると、インの流動性が低下し、インの追従性不良による筆記不良が発生しやすくなる傾向がある。
In addition, in the present invention, components necessary for the production of the ink are naturally included in addition to the pigment, the alcohols and the nonionic surfactant having an HLB of 17 or more. It is appropriately selected according to the nature of the.
For example, when the precipitation of the pigment is significant, it is desirable to include a viscosity modifier from the viewpoint of preventing the precipitation. Examples of the viscosity modifier to be used include at least one selected from synthetic polymers, natural gums, celluloses and polysaccharides. Examples of the synthetic polymer include polyacrylic acid and its cross-linked copolymer, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and derivatives thereof, polyvinyl methyl ether and derivatives thereof, and natural gums and polysaccharides include, for example, Examples of celluloses such as tragacanth gum, guar gum, locust bean gum, and xanthan gum include methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose. As the viscosity modifier, “Junron PW-110” manufactured by Toagosei Co., Ltd., “Hibiswako 104” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., “KELZAN” “KELZAN AR” “K1A96” manufactured by Sanki Co., Ltd., DSP Commercial products such as “Echo Gum GM” manufactured by Gokyo Food & Chemical Co., Ltd. can be suitably used. The content of these viscosity modifiers, relative in-click the total composition is preferably about 0.1 to 1.5 wt%. The content varies depending on the type of the viscosity modifier, and is preferably about 0.1 to 1.5% by weight in the case of a synthetic polymer, and preferably about 0.1 to 0.8% by weight in the case of a natural polysaccharide. If the content of these viscosity modifiers is less than 0.1% by weight, the further effect of containing the viscosity modifier may not be exhibited. It decreases the fluidity of the click, tends to bad writing by tracking poor in-click is likely to occur.

本発明のイン組成物には、本発明の効果を損なわない範囲内で、さらに通常筆記具用イン組成物に用いられる他の任意成分を必要に応じて含有せしめることができる。本発明で使用可能な他の任意成分としては、たとえば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの水溶性多価アルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセルソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセルソルブ)などのセルソルブ類、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(メチルカルビトール)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルカルビトール)などのカルビトール類、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートのようなグリコールエーテルエステル類などの水性媒体;アンモニア、尿素、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリポリ燐酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなど炭酸や燐酸のアルカリ金属塩、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物等のpH調整剤;フェノール、ナトリウムオマジン、ペンタクロロフェノールナトリウム、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、2,3,5,6−テトラクロロ−4−(メチルスルフォニル)ピリジン、安息香酸ナトリウムなどの安息香酸やソルビン酸、デヒドロ酢酸のアルカリ金属塩、ベンズイミダゾール系化合物等の防腐若しくは防黴剤;ベンゾトリアゾール、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライト、ジイソプロピルアンモニウムナイトライト、トリルトリアゾール等の防錆剤;リン酸エステル等の潤滑剤、アセチレングリコール等の消泡剤などを適宜選択して使用することができる。また、本発明に用いる水としては、精製水、イオン交換水などが挙げられ、その含有量は、上記各成分の合計含有量に対する残りの量(残部)となる。 In-click the compositions of the present invention, within the range not impairing the effects of the present invention can be incorporated as needed to further other optional components commonly used in writing instrument in click composition. Examples of other optional components that can be used in the present invention include water-soluble polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), and ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve). ), And other aqueous media such as diethylene glycol monomethyl ether (methyl carbitol), carbitols such as diethylene glycol monoethyl ether (ethyl carbitol), glycol ether esters such as ethylene glycol monoethyl ether acetate; ammonia, Urea, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, sodium tripolyphosphate, sodium carbonate and other carbonates and alkali metal salts of phosphoric acid, hydroxylated PH adjusting agents such as alkali metal hydroxides such as thorium; phenol, sodium omadin, sodium pentachlorophenol, 1,2-benzisothiazolin-3-one, 2,3,5,6-tetrachloro-4- (Methylsulfonyl) pyridine, benzoic acid such as sodium benzoate, sorbic acid, alkali metal salt of dehydroacetic acid, antiseptic or antifungal agents such as benzimidazole compounds; benzotriazole, dicyclohexylammonium nitrite, diisopropylammonium nitrite, tolyl Rust preventive agents such as triazole; lubricants such as phosphate esters, antifoaming agents such as acetylene glycol, and the like can be appropriately selected and used. Moreover, as water used for this invention, purified water, ion-exchange water, etc. are mentioned, The content becomes the remaining quantity (remainder) with respect to the total content of said each component.

上記のような成分を含有する筆記具用水性インク組成物は、筆記具のリフィルに充填したり、又は軸筒に直接充填したりして筆記具に備えられることが可能である。 Writing instrument for water-based ink composition containing the components as described above, or by filling in the writing instrument of the refill, or by or directly charged to the barrel can be provided in a writing instrument.

本発明は上述のように構成されているので、筆記具用水性インク組成物において脱気泡剤としてアスコルビン酸類を添加した場合であっても、アスコルビン酸類によるインク顔料の分散への悪影響を排除し、インク組成物の経時安定性を確保することが可能となっている。 Since the present invention is constructed as described above, even if the addition of ascorbic acid in a writing instrument for water-based ink composition as defoaming agent to eliminate the adverse effect on the distribution of ink pigments according ascorbic acids, ink It is possible to ensure the temporal stability of the composition.

(1)粘度及び平均粒子径の測定条件
後述の各実施例及び比較例のインク組成物を調製した直後、下記に示す方法により粘度と平均粒子径の測定を行った。また、該インク組成物を20mlのスクリューキャップつきガラス瓶に入れ、70℃の環境下で2週間保管したのち、同様に粘度と平均粒子径の測定を行った。
粘度の測定は以下の条件により実施した。
測定装置:E型回転粘度計(VISCOMETER TV−22、東機産業株式会社製)。
測定条件:コーン1°34′×R24。
剪断速度:38.3/sec。
測定時間:60秒。
測定温度:25℃。
平均粒子径の測定は以下の条件により実施した。
測定装置:動的光散乱法粒度分布測定装置(N4 Plus、Beckman Coulter, Inc.製)。
測定条件:90°散乱光測定。
測定温度:25℃。
(1) Viscosity and average particle diameter measurement conditions Immediately after the ink compositions of Examples and Comparative Examples described below were prepared, the viscosity and average particle diameter were measured by the method described below. The ink composition was placed in a 20 ml glass bottle with a screw cap and stored in an environment at 70 ° C. for 2 weeks, and the viscosity and average particle diameter were measured in the same manner.
The viscosity was measured under the following conditions.
Measuring apparatus: E-type rotational viscometer (VISCOMETER TV-22, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
Measurement conditions: cone 1 ° 34 ′ × R24.
Shear rate: 38.3 / sec.
Measurement time: 60 seconds.
Measurement temperature: 25 ° C.
The average particle size was measured under the following conditions.
Measuring apparatus: Dynamic light scattering particle size distribution measuring apparatus (N4 Plus, manufactured by Beckman Coulter, Inc.).
Measurement conditions: 90 ° scattered light measurement.
Measurement temperature: 25 ° C.

(2)実施例
本発明の各実施例に係るインクの組成は、下記表1のとおりとした。
(2) Examples The composition of the ink according to each example of the present invention was as shown in Table 1 below.

上記のとおり、実施例1〜3、参考例4、実施例5及び参考例6では脱気泡剤としてアスコルビン酸が添加されている。また、実施例7では脱気泡剤としてアスコルビン酸ナトリウムが添加されている。
各実施例で使用されている界面活性剤については以下のとおりである。
As described above, in Examples 1 to 3, Reference Example 4, Example 5 and Reference Example 6, ascorbic acid is added as a defoaming agent. In Example 7, sodium ascorbate is added as a defoaming agent.
The surfactant used in each example is as follows.

(2−1)実施例1
ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルを使用した。疎水基にはベンゼン環を2個以上有する。親水基のエチレンオキサイドは50モル以上で、HLBは18.0であった。
(2−2)実施例2
ポリオキシエチレン多環フェニルを使用した。疎水基にはベンゼン環を2個以上有する。親水基のエチレンオキサイドは50モル以上で、HLBは17.5であった。
(2−3)実施例3
ポリオキシエチレンフィトステロールを使用した。疎水基にはステロール環を有する。親水基のエチレンオキサイドは30モル以上で、HLBは18.0であった。
(2-1) Example 1
Polyoxyethylene distyrenated phenyl ether was used. The hydrophobic group has two or more benzene rings. The hydrophilic ethylene oxide was 50 mol or more, and the HLB was 18.0.
(2-2) Example 2
Polyoxyethylene polycyclic phenyl was used. The hydrophobic group has two or more benzene rings. The hydrophilic ethylene oxide was 50 mol or more, and the HLB was 17.5.
(2-3) Example 3
Polyoxyethylene phytosterol was used. The hydrophobic group has a sterol ring. The hydrophilic ethylene oxide was 30 mol or more, and the HLB was 18.0.

(2−4)参考例4
ポリオキシエチレンモノステアレートを使用した。疎水基は直鎖構造である。親水基のエチレンオキサイドは200モル以上で、HLBは19.1であった。
(2−5)実施例5
ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルを使用した。疎水基にはベンゼン環を1個有する。親水基のエチレンオキサイドは40モル以上で、HLBは18.0であった。
(2−6)参考例6
ポリオキシエチレンミリスチルエーテルを使用した。疎水基は直鎖構造である。親水基のエチレンオキサイドは70モル以上で、HLBは18.9であった。
(2−7)実施例7
実施例1と同様である。
(2-4) Reference example 4
Polyoxyethylene monostearate was used. The hydrophobic group has a linear structure. The hydrophilic ethylene oxide was 200 mol or more and the HLB was 19.1.
(2-5) Example 5
Polyoxyethylene nonyl phenyl ether was used. The hydrophobic group has one benzene ring. The hydrophilic ethylene oxide was 40 mol or more, and the HLB was 18.0.
(2-6) Reference Example 6
Polyoxyethylene myristyl ether was used. The hydrophobic group has a linear structure. The hydrophilic ethylene oxide was 70 mol or more and the HLB was 18.9.
(2-7) Example 7
The same as in the first embodiment.

(3)比較例
各比較例に係るインクの組成は、下記表2のとおりとした。
(3) Comparative Example The composition of the ink according to each comparative example was as shown in Table 2 below.

上記のとおり、比較例1〜7では脱気泡剤としてアスコルビン酸が添加されている。
各比較例で使用されている界面活性剤については以下のとおりである。
As above-mentioned, in Comparative Examples 1-7, ascorbic acid is added as a defoaming agent.
The surfactant used in each comparative example is as follows.

(3−1)比較例1
界面活性剤は使用していない。
(3−2)比較例2
ポリオキシエチレン多環フェニルを使用した。疎水基にはベンゼン環を2個以上有する。親水基のエチレンオキサイドは20モル未満で、HLBは14.3であった。
(3−3)比較例3
ポリオキシエチレンロジンエステルを使用した。疎水基には下記化学式(2)に示すアビエチン酸様の三環式の縮合環を有する。親水基のエチレンオキサイドは30モルで、HLBは16.1であった。
(3-1) Comparative Example 1
No surfactant is used.
(3-2) Comparative Example 2
Polyoxyethylene polycyclic phenyl was used. The hydrophobic group has two or more benzene rings. The hydrophilic ethylene oxide was less than 20 mol and the HLB was 14.3.
(3-3) Comparative Example 3
Polyoxyethylene rosin ester was used. The hydrophobic group has an abietic acid-like tricyclic condensed ring represented by the following chemical formula (2). The hydrophilic ethylene oxide was 30 mol and the HLB was 16.1.

(3−4)比較例4
ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを使用した。疎水基は直鎖構造である。親水基のエチレンオキサイドは20モル未満で、HLBは16.7であった。
(3−5)比較例5
ポリオキシエチレンステアリルアミンを使用した。疎水基は直鎖構造である。親水基のエチレンオキサイドは20モル未満で、HLBは15.4であった。
(3−6)比較例6
ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油を使用した。疎水基は直鎖構造である。親水基のエチレンオキサイドは60モルで、HLBは14.0であった。
(3−7)比較例7
ショ糖ステアリン酸エステルを使用した。疎水基は直鎖構造である。親水基はエチレンオキサイドは含有せず、HLBは16.0であった。
(3-4) Comparative Example 4
Polyoxyethylene sorbitan monolaurate was used. The hydrophobic group has a linear structure. The hydrophilic ethylene oxide was less than 20 mol and the HLB was 16.7.
(3-5) Comparative Example 5
Polyoxyethylene stearylamine was used. The hydrophobic group has a linear structure. The hydrophilic ethylene oxide was less than 20 mol and the HLB was 15.4.
(3-6) Comparative Example 6
Polyoxyethylene hydrogenated castor oil was used. The hydrophobic group has a linear structure. The hydrophilic ethylene oxide was 60 mol and the HLB was 14.0.
(3-7) Comparative Example 7
Sucrose stearate was used. The hydrophobic group has a linear structure. The hydrophilic group did not contain ethylene oxide and the HLB was 16.0.

(4)測定結果
上記の各インクを用いた上述の粘度測定及び平均粒子径測定の結果を下記表3に示す。
(4) Measurement results Table 3 below shows the results of the above-described viscosity measurement and average particle diameter measurement using the above-described inks.

まず、脱気泡剤としてアスコルビン酸を添加しつつ、界面活性剤は添加していない比較例1においては、70℃で2週間経過後の粘度自体には調整直後のそれとは大差はなかったものの平均粒子径は調整直後に対し88.6%の増加率を見た。この比較例1に対し、比較例2〜7の、HLB17未満の界面活性剤を添加したところ、平均粒子径の増加率はいずれも調整直後に対し300%を超えた。さらに、粘度も比較例2では調整直後の7.7培に増加し、比較例3〜7では完全にゲル化したため粘度測定が不可能であった。
一方、HLB17以上の界面活性剤を添加した各実施例では、70℃で2週間経過後の粘度は調整直後のそれと大差なく、平均粒子径の増加率も調整直後に対しせいぜい20%台と、比較例1に対して格段の改善を見た。
First, in Comparative Example 1 in which ascorbic acid was added as a defoaming agent but no surfactant was added, the viscosity itself after 2 weeks at 70 ° C. was not much different from that immediately after adjustment. The particle diameter was found to increase by 88.6% immediately after adjustment. When the surfactant of less than HLB 17 in Comparative Examples 2 to 7 was added to Comparative Example 1, the increase rate of the average particle diameter exceeded 300% of that immediately after the adjustment. Furthermore, in the comparative example 2, the viscosity also increased to 7.7 after the adjustment, and in the comparative examples 3 to 7, since the gelation was complete, it was impossible to measure the viscosity.
On the other hand, in each Example in which a surfactant of HLB 17 or more was added, the viscosity after 2 weeks at 70 ° C. was not much different from that immediately after the adjustment, and the increase rate of the average particle diameter was at most about 20% of that immediately after the adjustment, A marked improvement over Comparative Example 1 was observed.

以上より、脱気泡剤としてアスコルビン酸を添加する場合、HLB17未満の界面活性剤を添加した場合、粘度の上昇及び平均粒子径の増加の観点からはかえって悪影響を及ぼすが、HLB17以上の界面活性剤を添加するとこれらは劇的に改善することが判明した。このことは、同じポリオキシエチレン多環フェニルでありながら、エチレンオキサイドモル数が20未満であることによりHLBが14.4と低い比較例2に対し、エチレンオキサイドモル数を50以上にしたことでHLBが17.5と高くなった実施例2の結果を比較すれば明らかである。
また、脱気泡剤としてアスコルビン酸を添加した実施例1〜3、参考例4、実施例5及び参考例6のうち、疎水基にベンゼン環やステロール環といった環構造を有している実施例1、2、3及び5の平均粒子径の増加率はそれぞれ10.0%、15.7%、15.0%及び17.6%と、いずれも疎水基が直鎖構造である参考例4及び6の増加率(22.6%及び18.1%)を下回っている。このことから、HLBが17以上の界面活性剤においては、疎水基に環構造を有することがアスコルビン酸による経時劣化を防ぐのにさらに寄与しているものと考えられる。
As described above, when ascorbic acid is added as a defoaming agent, when a surfactant less than HLB 17 is added, the adverse effect is adversely influenced from the viewpoint of an increase in viscosity and an increase in average particle diameter. These were found to improve dramatically when added. This is because the number of moles of ethylene oxide was 50 or more compared to Comparative Example 2 where the HLB was as low as 14.4 because the number of moles of ethylene oxide was less than 20, although it was the same polyoxyethylene polycyclic phenyl. It is clear by comparing the results of Example 2 where the HLB was as high as 17.5.
Of Examples 1 to 3, Reference Example 4, Example 5 and Reference Example 6 to which ascorbic acid is added as a defoaming agent, Example 1 having a ring structure such as a benzene ring or a sterol ring in the hydrophobic group , 2, 3 and the average particle respectively 10.0% rate of increase in the diameter of 5, 15.7%, 15.0% and 17.6%, example 4 and both a hydrophobic group linear structure This is below the rate of increase of 6 (22.6% and 18.1%). From this, it is considered that in the surfactant having an HLB of 17 or more, having a ring structure in the hydrophobic group further contributes to preventing deterioration with time due to ascorbic acid.

なお、実施例1と同じくHLB18.0で疎水基のベンゼン環が3個である実施例7では平均粒子径の増加率は実施例1よりやや上昇している。これは、実施例1でアスコルビン酸が脱気泡剤として添加されているのに対し、実施例7ではアスコルビン酸ナトリウムが添加されていることに起因するものと考えられる。よって、脱気泡剤としてはアスコルビン酸ナトリウムよりはアスコルビン酸の方が適しているものと思われる。   In addition, as in Example 1, the rate of increase in the average particle diameter is slightly higher in Example 7 in which HLB18.0 and three hydrophobic benzene rings are present in Example 7. This is considered to be due to the fact that ascorbic acid was added as a defoaming agent in Example 1 while sodium ascorbate was added in Example 7. Therefore, it seems that ascorbic acid is more suitable as a defoaming agent than sodium ascorbate.

本発明は、筆記具、特にボールペンに用いられるインク、特に水性ゲルインクの製造に利用可能である。   The present invention can be used for the production of inks used for writing instruments, particularly ballpoint pens, particularly aqueous gel inks.

Claims (7)

顔料、アスコルビン酸類及びHLBが17以上のノニオン系界面活性剤を含有し、
前記ノニオン系界面活性剤はその分子骨格中にベンゼン環を有することを特徴とする筆記具用水性インク組成物。
A pigment, ascorbic acid, and a nonionic surfactant having HLB of 17 or more ,
It said nonionic surfactant is a writing instrument for water-based ink composition characterized by have a benzene ring in its molecular skeleton.
前記ノニオン系界面活性剤はエチレンオキサイド付加物であることを特徴とする請求項1記載の筆記具用水性インク組成物。 It said nonionic surfactant is a writing instrument for water-based ink composition of claim 1, wherein the ethylene oxide adduct. 前記ベンゼン環は2個以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の筆記具用水性インク組成物。 The benzene ring according to claim 1 or 2 writing instrument for aqueous ink composition, wherein the at least two. 前記ノニオン系界面活性剤は下記化学式(1)で表されることを特徴とする請求項記載の筆記具用水性インク組成物。
The nonionic surfactant according to claim 3 writing instrument for aqueous ink composition, wherein the represented by the following chemical formula (1).
顔料、アスコルビン酸類及びHLBが17以上のノニオン系界面活性剤を含有し、
前記ノニオン系界面活性剤はその分子骨格中にステロール環を有することを特徴とする筆記具用水性インク組成物。
A pigment, ascorbic acid, and a nonionic surfactant having HLB of 17 or more,
The nonionic surfactant brush Symbol instrument for aqueous ink composition you characterized by having a sterol rings in its molecular skeleton.
前記ノニオン系界面活性剤はエチレンオキサイド付加物であることを特徴とする請求項5記載の筆記具用水性インク組成物。  6. The water-based ink composition for a writing instrument according to claim 5, wherein the nonionic surfactant is an ethylene oxide adduct. 請求項1から6までのいずれかに記載の筆記具用水性インク組成物を備えたことを特徴とする筆記具。 Writing instrument comprising the writing instrument for aqueous ink composition according to any one of claims 1 to 6.
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