JP5670102B2 - 水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペン用レフィル - Google Patents
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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、芳香環を有するアミン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。
前者の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が開示されている。
しかしながら、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が、さらなる摩耗を抑制することと、書き味の向上が望まれている。
特に、特許文献１、２のように、フッ素系界面活性剤及び／又はシリコン系界面活性剤は、特許文献３のリン酸エステル界面活性剤に比べ、ボール座の摩耗をし易く、筆跡カスレや筆記不良を起こす原因となる恐れもあった。さらに、特許文献４においては、Ｎ−アシルアミノ酸、Ｎ−アシルメチルタウリンでは、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．少なくとも着色剤、溶剤、芳香環を有する４級アミンを含有する水性ボールペン用インキ組成物であって、前記芳香環を有する４級アミンが、ベンゾキソニウム化合物であり、かつ、前記水性ボールペン用インキ組成物のpHが５〜９であることを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
２．前記芳香環を有する４級アミンの分子量が、２００以上であることを特徴とする第１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
３．前記芳香環を有する４級アミンの含有量が、０．１〜２０．０質量％であることを特徴とする第１項または第２項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
４．インキ収容筒に、ボールを回転自在に抱持した水性ボールペン用チップを装着した水性ボールペン用レフィルに第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物を充填し、前記ボールを、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てなるボールペンチップを装着してなる水性ボールペンレフィルであって、前記コイルスプリングが、ステンレス鋼線の裸線からなることを特徴とする水性ボールペンレフィル。」とする。
「１．少なくとも着色剤、溶剤、芳香環を有する４級アミンを含有する水性ボールペン用インキ組成物であって、前記芳香環を有する４級アミンが、ベンゾキソニウム化合物であり、かつ、前記水性ボールペン用インキ組成物のpHが５〜９であることを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
２．前記芳香環を有する４級アミンの分子量が、２００以上であることを特徴とする第１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
３．前記芳香環を有する４級アミンの含有量が、０．１〜２０．０質量％であることを特徴とする第１項または第２項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
４．インキ収容筒に、ボールを回転自在に抱持した水性ボールペン用チップを装着した水性ボールペン用レフィルに第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物を充填し、前記ボールを、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てなるボールペンチップを装着してなる水性ボールペンレフィルであって、前記コイルスプリングが、ステンレス鋼線の裸線からなることを特徴とする水性ボールペンレフィル。」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、芳香環を有する アミンを含有することである。
本発明に用いる芳香環を有するアミンとは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環などの芳香環を有するアミンである。本発明者は、潤滑性について鋭意研究した結果、水性ボールペン用インキ組成物中に芳香環を有するアミンを含有することで、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とが解った。これは、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り、潤滑性を向上して、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。
また、芳香環を有する アミンは、より潤滑性を向上することを考慮すれば、分子量が２００以上の芳香環を有するアミンを用いる方が好ましい。
また、芳香環を有する アミンとしては、１級アミン、２級アミン、３級アミンや４級アミンなどが挙げられるが、より経時安定性を考慮すれば、４級アミンを用いる方が好ましい。
芳香環を有する４級アミンは、ベンゾキソニウム化合物（Benzoxonium）、アルキルジメチルベンジルアンモニウム化合物、アルキルジエチルベンジルアンモニウム化合物などが挙げられ、書き味、経時安定性を考慮すれば、ベンゾキソニウム化合物（Benzoxonium）が好ましい。具体的には、ベンゾキソニウム化合物（Benzoxonium）として、ベンジルビステトラデシルアンモニウム化合物(Benzylbis(2-hydroxypropyl)tetradecylammonium)、ベンジルドデシルビスアンモニウム化合物（Benzyldodecylbis(2-hydroxypropyl)ammonium）、ベンジルデシルビスアンモニウム化合物（Benzyldecylbis(2-hydroxypropyl)ammonium）などが挙げられ、アルキルジメチルベンジルアンモニウム化合物として、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、ヘキサデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、ヤシアルキルジメチルベンジルアンモニウム化合物などが挙げられ、アルキルジエチルベンジルアンモニウム化合物としては、ドデシルジエチルベンジルアンモニウム化合物などが挙げられる。これらは、単独または２種以上混合して使用してもよい。
芳香環を有する４級 アミンは、ベンゾキソニウム化合物（Benzoxonium）、アルキルジメチルベンジルアンモニウム化合物として、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、ヘキサデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム化合物、ヤシアルキルジメチルベンジルアンモニウム化合物、アルキルジエチルベンジルアンモニウム化合物としては、ドデシルジエチルベンジルアンモニウム化合物などが挙げられ、書き味、経時安定性を考慮すれば、ベンゾキソニウム化合物（Benzoxonium）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、芳香環を有する アミンの含有量は、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ないおそれがあり、２０．０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、０．１〜２０．０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、０．５〜１０．０質量％であり、最も好ましくは、０．５〜５．０質量％である。
さらに、前記芳香環を有するアミン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又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、１〜２０質量％が好ましい。
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、着色剤の経時安定性や潤滑性を向上させるために、ｐＨ調整剤や界面活性剤として、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、脂肪酸等、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 ２５．５質量部
溶剤（エチレングリコール） ２０．０質量部
芳香環を有するアミン（ベンゾキソニウム化合物、分子量２００以上） ２．０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（Ｗater Ｂlack １９１Ｌ） ４０．０質量部
剪断減粘性付与剤（架橋型アクリル酸重合体） ０．４０質量部
実施例１
水 ２５．５質量部
溶剤（エチレングリコール） ２０．０質量部
芳香環を有するアミン（ベンゾキソニウム化合物、分子量２００以上） ２．０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（Ｗater Ｂlack １９１Ｌ） ４０．０質量部
剪断減粘性付与剤（架橋型アクリル酸重合体） ０．４０質量部
まず、着色剤、水、溶剤、芳香環を有するアミン（ベンゾキソニウム化合物）、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する。
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。尚、実施例１のインキ粘度は、ブルックフィールド社製ＤＶ−ＩＩ粘度計（CPE−４２ローター）を用いて２０℃の環境下で、剪断速度３８０ｓｅｃ−１（回転数１００ｒｐｍ）にてインキ粘度を測定したところ、５０ｍＰａ・ｓであった。
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。
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１〜５
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１〜５の水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。
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１〜５の水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１〜７及び比較例１〜５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φ０．７ｍｍ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。
実施例１〜７及び比較例１〜５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φ０．７ｍｍ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 ・・・○
やや重いもの ・・・△
重いもの ・・・×
非常に滑らかなもの ・・・◎
滑らかなもの ・・・○
やや重いもの ・・・△
重いもの ・・・×
耐摩耗試験：荷重１００ gf、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２０μｍを越えるもの ・・・×
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２０μｍを越えるもの ・・・×
実施例１〜７では、書き味、耐摩耗試験ともに良好な性能が得られた。
比較例１〜５では、芳香環を有するアミンを使用しなかったため、書き味が重く、耐摩耗試験において、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。
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。
また、コイルスプリングに、ステンレス鋼線の裸線を用いる場合、芳香環を有するアミンを用いることが好ましい。これは、芳香環を有する化合物が、ステンレス鋼線の裸線の耐摩耗性を抑制することで、コイルスプリングの棒軸部の先端部が摩耗すると、ボールの押圧力が低減したり、摩耗粉によって、筆記不良の原因となる等、筆記性能に影響を及ぼすことを抑制する効果があるためである。
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、芳香環を有するアミン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 (4)
- 少なくとも着色剤、溶剤、芳香環を有する４級アミンを含有する水性ボールペン用インキ組成物であって、前記芳香環を有する４級アミンが、ベンゾキソニウム化合物であり、かつ、前記水性ボールペン用インキ組成物のpHが５〜９であることを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
- 前記芳香環を有する４級アミンの分子量が、２００以上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。
- 前記芳香環を有する４級アミンの含有量が、０．１〜２０．０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。
- インキ収容筒に、ボールを回転自在に抱持した水性ボールペン用チップを装着した水性ボールペン用レフィルに請求項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を充填し、前記ボールを、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てなるボールペンチップを装着してなる水性ボールペンレフィルであって、前記コイルスプリングが、ステンレス鋼線の裸線からなることを特徴とする水性ボールペン用レフィル。
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