JP6611225B2 - Ballpoint pen - Google Patents
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Description
本発明はボールペンに関する。更には、着色剤として顔料を用いた水性インキ組成物を内蔵したボールペンに関する。
The present invention relates to a ballpoint pen. Furthermore, it is related with the ball-point pen which incorporated the water-based ink composition which used the pigment as a coloring agent.
従来、キサンタンガムやポリアクリル酸等の剪断減粘性付与剤を含む水性ボールペン用インキ組成物が広く用いられている。
この種のインキは、剪断応力が加わらない静置時には高粘度であり、インキ収容部内で安定的に保持されており、筆記時には高速回転するボールの高剪断力によってボール近傍のインキが低粘度化し、その結果、インキはボールとボール収容部の間隙から吐出して紙面に転写されるものである。前記紙面に転写されたインキは剪断力から解放されるため再び高粘度状態となるため、従来の水性インキの欠点である筆跡の滲みを発生させない利点を有する。
しかしながら、前記剪断減粘性付与剤を用いたインキのうち、着色剤として顔料を適用した場合には、経時的な顔料の分散安定性が得られ難いため、インキ中で凝集や沈降を生じてインキ分離や筆跡濃度の低下等の不具合が発生することがある。
Conventionally, water-based ballpoint pen ink compositions containing shear thinning agents such as xanthan gum and polyacrylic acid have been widely used.
This type of ink has a high viscosity when left to stand without applying shear stress and is stably held in the ink container, and when writing, the high shear force of the ball rotating at high speed reduces the viscosity of the ink near the ball. As a result, the ink is ejected from the gap between the ball and the ball container and transferred onto the paper surface. Since the ink transferred onto the paper surface is released from the shearing force and becomes a highly viscous state again, there is an advantage that the blur of the handwriting, which is a defect of the conventional water-based ink, does not occur.
However, among the inks using the shear thinning agent, when a pigment is applied as a colorant, it is difficult to obtain dispersion stability of the pigment over time. Problems such as separation and reduction in handwriting density may occur.
そこで、ポリビニルピロリドン等のノニオン性合成樹脂や特定分子量の非架橋型ポリアクリル酸を添加して、前記顔料の分散安定性を向上させる提案がなされている(例えば、特許文献1、2参照)。
しかしながら、前記添加剤を加えることで、顔料の分散安定性が向上され、沈降や凝集を抑制してインキ分離等を長期間生じることなく安定状態を維持できるものの、インキ粘度が上昇してしまうため、筆跡に線割れやカスレ等の筆記不良が生じることがある。
特に、ポリアクリル酸等のアクリル系増粘剤は、ボールペン用水性インキに好適な粘度での剪断減粘性が小さいために静置状態の粘度が低くなる。そのため、剪断減粘性付与剤として用いた場合には、顔料分散安定性を保つために添加量が特に多く必要となる。その結果、インキ粘度が著しく上昇してしまい筆記不良が生じ易いものであった。
Therefore, proposals have been made to improve the dispersion stability of the pigment by adding a nonionic synthetic resin such as polyvinylpyrrolidone or non-crosslinked polyacrylic acid having a specific molecular weight (for example, see Patent Documents 1 and 2).
However, by adding the additive, the dispersion stability of the pigment is improved, and although the ink viscosity is increased, although the stable state can be maintained without causing sedimentation or aggregation and causing ink separation or the like for a long period of time. , Writing defects such as line breaks and blurring may occur in the handwriting.
In particular, acrylic thickeners such as polyacrylic acid have a low viscosity in a stationary state because of low shear thinning at a viscosity suitable for a ballpoint pen aqueous ink. For this reason, when used as a shear thinning agent, a large amount of addition is required in order to maintain pigment dispersion stability. As a result, the ink viscosity was remarkably increased and writing defects were liable to occur.
本発明は、剪断減粘性付与剤を用いた顔料系の水性インキであっても、良好な顔料分散によるインキ安定性に優れ、カスレ等のない均一な筆跡を長期に亘って形成できる水性インキ組成物を内蔵したボールペンを提供するものである。
The present invention provides a water-based ink composition that is excellent in ink stability due to good pigment dispersion and can form uniform handwriting without blurring even for a pigment-based water-based ink using a shear thinning agent. A ballpoint pen with a built-in object is provided.
本発明は、顔料と水とアクリル系増粘剤と、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)またはその塩から選ばれる一種以上を含有する水性インキ組成物を内蔵したボールペンを要件とする。
更に、インキ組成物を充填したインキ収容管とボールペンチップを連結したレフィル形態であること、前記ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)またはその塩がインキ組成物全量中1重量%以下で添加されることを要件とする。
The present invention requires a ballpoint pen incorporating a water-based ink composition containing at least one selected from a pigment, water, an acrylic thickener , and nitrilotris (methylenephosphonic acid) or a salt thereof.
Furthermore, the ink containing tube filled with the ink composition and a ballpoint pen tip are connected, and the nitrilotris (methylenephosphonic acid) or a salt thereof is added in an amount of 1% by weight or less in the total amount of the ink composition. As a requirement.
本発明により、剪断減粘性付与剤を用いた顔料系の水性インキであっても、顔料の凝集や沈降を長期的に抑制して良好な顔料分散状態を維持することで優れたインキ安定性が得られ、インキの粘度上昇に伴う線割れやカスレ等の筆記不良を生じることなく、良好な筆跡を長期的に形成できる水性インキ組成物を内蔵したボールペンとなる。 According to the present invention, even in the case of a pigment-based aqueous ink using a shear thinning agent, excellent ink stability can be obtained by maintaining a good pigment dispersion state by suppressing aggregation and sedimentation of the pigment for a long period of time. The resulting ball-point pen incorporates a water-based ink composition capable of forming good handwriting for a long period of time without causing poor writing such as line breakage and blurring due to an increase in ink viscosity.
本発明の水性インキ組成物は、水媒体中に顔料と剪断減粘性付与剤とともに、前記アミノホスホン酸化合物のいずれか一種以上を含むものである。
前記アミノホスホン酸化合物は、化合物中に3個以上のメチレンホスホン酸基を有するものであり、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)の他、N位にメチルカルボニル基、メチルスルホニル基、メチルヒドロキシ基、エチルヒドロキシ基〜へキシルヒドロキシ基のアルキルヒドロキシ基を有するエチレンジアミントリス(メチレンホスホン酸)やこれらの塩が例示できる。
また、前記塩としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、アルカノールアミンやアンモニア等のアミン塩等が例示できる。
前記アミノホスホン酸化合物は、窒素原子を有する化合物中に3個以上のメチレンホスホン酸基を備えることで、少量の添加であっても水媒体中で剪断減粘性付与剤に作用して安定した顔料分散状態を長期間保持させることができる。そのため、添加によって粘度等のインキ物性を変えることなく顔料沈降等に伴うインキ分離を抑制することが可能となる。特に、静置状態の粘度が低く顔料保持性が弱いポリアクリル酸等のアクリル系増粘剤に対しても、インキ物性を変えることなくインキ分離を抑制できるため、有用な添加剤である。
The water-based ink composition of the present invention contains any one or more of the aminophosphonic acid compounds together with a pigment and a shear thinning agent in an aqueous medium.
The aminophosphonic acid compound has three or more methylenephosphonic acid groups in the compound, and in addition to nitrilotris (methylenephosphonic acid) and ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), a methylcarbonyl group, methyl Examples thereof include ethylenediamine tris (methylenephosphonic acid) having a sulfonyl group, methylhydroxy group, ethylhydroxy group to hexylhydroxy group, and salts thereof.
Examples of the salt include alkali metal salts such as lithium, sodium and potassium, and amine salts such as alkanolamine and ammonia.
The aminophosphonic acid compound has three or more methylenephosphonic acid groups in a compound having a nitrogen atom, and thus, even when added in a small amount, it acts as a shear thinning agent in an aqueous medium and is a stable pigment. The dispersed state can be maintained for a long time. Therefore, it is possible to suppress ink separation accompanying pigment sedimentation or the like without changing ink physical properties such as viscosity by addition. In particular, it is a useful additive because it can suppress ink separation without changing ink physical properties even for acrylic thickeners such as polyacrylic acid having a low viscosity in a stationary state and low pigment retention.
前記アミノホスホン酸化合物がインキ組成物全量中1重量%以下、好ましくは0.005〜0.5重量%、より好ましくは0.01〜0.1重量%の範囲で用いられ、0.05重量%未満の添加であっても十分な効果が得られる。
前記アミノホスホン酸化合物はごく少量で前述の効果を発現するため、添加前後のインキ物性に対して変化が生じ難い。そのため、インキ粘度を上昇させることなく、長期経時等で生じる顔料の沈降を確実に抑制することが可能となる。尚、1重量%を超えて添加することもできるが、効果の向上は見られないため、1重量%以下で足りる。
The aminophosphonic acid compound is used in an amount of 1% by weight or less, preferably 0.005 to 0.5% by weight, more preferably 0.01 to 0.1% by weight in the total amount of the ink composition, and 0.05% by weight. Even if the addition is less than%, a sufficient effect can be obtained.
Since the aminophosphonic acid compound exhibits the above-mentioned effects in a very small amount, it is difficult to cause a change in ink physical properties before and after the addition. Therefore, it is possible to reliably suppress the precipitation of the pigment that occurs over a long period of time without increasing the ink viscosity. In addition, although it can also add exceeding 1 weight%, since the improvement of an effect is not seen, 1 weight% or less is enough.
前記顔料としては、カーボンブラック、群青などの無機顔料や銅フタロシアニンブルー、ベンジジンイエロー等の有機顔料の他、予め界面活性剤等を用いて微細に安定的に水媒体中に分散された水分散顔料製品等が用いられ、例えば、C.I.Pigment Blue 15:3B〔品名:S.S.Blue GLL、顔料分22%、山陽色素株式会社製〕、C.I.Pigment Red 146〔品名:S.S.Pink FBL、顔料分21.5%、山陽色素株式会社製〕、C.I.Pigment Yellow 81〔品名:TC Yellow FG、顔料分約30%、大日精化工業株式会社製〕、C.I.Pigment Red220/166〔品名:TC Red FG、顔料分約35%、大日精化工業株式会社製〕等を挙げることができる。
蛍光顔料としては、各種蛍光性染料を樹脂マトリックス中に固溶体化した合成樹脂微細粒子状の蛍光顔料が使用できる。
その他、パール顔料、金色、銀色のメタリック顔料、蓄光性顔料、修正ペン等に用いられる二酸化チタン等の白色顔料、アルミニウム等の金属粉、更には熱変色性組成物、光変色性組成物、香料等を直接又はマイクロカプセル化したカプセル顔料等を例示できる。
Examples of the pigment include inorganic pigments such as carbon black and ultramarine blue, and organic pigments such as copper phthalocyanine blue and benzidine yellow, as well as water-dispersed pigments that are finely and stably dispersed in an aqueous medium in advance using a surfactant or the like. For example, C.I. I. Pigment Blue 15: 3B [Product Name: S.P. S. Blue GLL, pigment content 22%, manufactured by Sanyo Color Co., Ltd.], C.I. I. Pigment Red 146 [Product Name: S.P. S. Pink FBL, pigment content 21.5%, manufactured by Sanyo Dye Co., Ltd.], C.I. I. Pigment Yellow 81 [Product name: TC Yellow FG, pigment content about 30%, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.], C.I. I. Pigment Red220 / 166 [Product name: TC Red FG, pigment content: about 35%, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.].
As the fluorescent pigment, a fluorescent pigment in the form of fine particles of a synthetic resin in which various fluorescent dyes are formed into a solid solution in a resin matrix can be used.
In addition, pearl pigments, gold and silver metallic pigments, luminous pigments, white pigments such as titanium dioxide used in correction pens, metal powders such as aluminum, thermochromic compositions, photochromic compositions, and fragrances Examples thereof include capsule pigments directly or microencapsulated.
前記熱変色性組成物としては、(イ)電子供与性呈色性有機化合物、(ロ)電子受容性化合物、(ハ)前記両者の呈色反応の生起温度を決める反応媒体からなる可逆熱変色性組成物が好適であり、マイクロカプセルに内包させて可逆熱変色性マイクロカプセル顔料として適用される。
前記可逆熱変色性組成物としては、特公昭51−44706号公報、特公昭51−44707号公報、特公平1−29398号公報等に記載された、所定の温度(変色点)を境としてその前後で変色し、高温側変色点以上の温度域で消色状態、低温側変色点以下の温度域で発色状態を呈し、前記両状態のうち常温域では特定の一方の状態しか存在せず、もう一方の状態は、その状態が発現するのに要した熱又は冷熱が適用されている間は維持されるが、前記熱又は冷熱の適用がなくなれば常温域で呈する状態に戻る、ヒステリシス幅が比較的小さい特性(ΔH=1〜7℃)を有する可逆熱変色性組成物をマイクロカプセル中に内包させた加熱消色型のマイクロカプセル顔料が適用できる。
更に、特公平4−17154号公報、特開平7−179777号公報、特開平7−33997号公報、特開平8−39936号公報等に記載されている比較的大きなヒステリシス特性(ΔH=8〜50℃)を示すものや、特開2006−137886号公報、特開2006−188660号公報、特開2008−45062号公報、特開2008−280523号公報等に記載されている大きなヒステリシス特性を示す、即ち、温度変化による着色濃度の変化をプロットした曲線の形状が、温度を変色温度域より低温側から上昇させていく場合と逆に変色温度域より高温側から下降させていく場合とで大きく異なる経路を辿って変色し、完全発色温度以下の低温域での発色状態、又は完全消色温度以上の高温域での消色状態が、特定温度域で色彩記憶性を有する可逆熱変色性組成物を内包させ加熱消色型のマイクロカプセル顔料も適用できる。
尚、前記水性インキに適用される色彩記憶性を有する可逆熱変色性組成物として具体的には、完全発色温度を冷凍室、寒冷地等でしか得られない温度、即ち−50〜0℃、好ましくは−40〜−5℃、より好ましくは−30〜−10℃、且つ、完全消色温度を摩擦体による摩擦熱、ヘアドライヤー等身近な加熱体から得られる温度、即ち50〜95℃、好ましくは50〜90℃、より好ましくは60〜80℃の範囲に特定し、ΔH値を40〜100℃に特定することにより、常態(日常の生活温度域)で呈する色彩の保持に有効に機能させることができる。
The thermochromic composition includes (a) an electron-donating color-forming organic compound, (b) an electron-accepting compound, and (c) a reversible thermochromic composition comprising a reaction medium that determines the temperature at which the color reaction occurs. The composition is suitable and is encapsulated in microcapsules and applied as a reversible thermochromic microcapsule pigment.
Examples of the reversible thermochromic composition include those described in Japanese Patent Publication No. 51-44706, Japanese Patent Publication No. 51-44707, Japanese Patent Publication No. 1-29398, etc., at a predetermined temperature (discoloration point). Discolored before and after, decolored state in the temperature range above the high temperature side discoloration point, color development state in the temperature range below the low temperature side discoloration point, only one specific state exists in the normal temperature range among the two states, The other state is maintained as long as the heat or cold required to develop the state is applied, but when the heat or cold is no longer applied, the hysteresis width returns to the state exhibited in the normal temperature range. A heat decolorable microcapsule pigment in which a reversible thermochromic composition having relatively small characteristics (ΔH = 1 to 7 ° C.) is encapsulated in a microcapsule can be applied.
Furthermore, comparatively large hysteresis characteristics (ΔH = 8 to 50) described in JP-B-4-17154, JP-A-7-179777, JP-A-7-33997, JP-A-8-39936, and the like. ° C), and exhibit large hysteresis characteristics described in JP-A-2006-137886, JP-A-2006-188660, JP-A-2008-45062, JP-A-2008-280523, In other words, the shape of the curve plotting the change in color density due to temperature change differs greatly between when the temperature is raised from the lower temperature side than the color change temperature range and when the temperature is lowered from the higher temperature side than the color change temperature range. The color changes following the path, and the color development state in the low temperature range below the complete color development temperature, or the color erase state in the high temperature range above the complete color erase temperature is in the specific temperature range. Microcapsule pigment was contained a reversible thermochromic composition heated decolorizable having chroma memory property can be applied.
In addition, as a reversible thermochromic composition having color memory applied to the water-based ink, specifically, a complete color development temperature is a temperature that can be obtained only in a freezing room, a cold region, etc., that is, −50 to 0 ° C., Preferably −40 to −5 ° C., more preferably −30 to −10 ° C., and a complete decoloring temperature is obtained from a frictional heat generated by a friction body, a heating body such as a hair dryer, that is, 50 to 95 ° C., It is effective in maintaining the color exhibited in the normal state (daily life temperature range) by specifying the range of preferably 50 to 90 ° C, more preferably 60 to 80 ° C, and the ΔH value of 40 to 100 ° C. Can be made.
更に、必要に応じて顔料分散剤を添加できる。前記顔料分散剤としてはアニオン、ノニオン等の界面活性剤、ポリアクリル酸、スチレンアクリル酸等のアニオン性高分子、PVP、PVA等の非イオン性高分子等が用いられる。 Furthermore, a pigment dispersant can be added as needed. As the pigment dispersant, surfactants such as anions and nonions, anionic polymers such as polyacrylic acid and styreneacrylic acid, and nonionic polymers such as PVP and PVA are used.
また、前記顔料とともに、水性媒体に溶解可能な染料を併用することも可能である。
前記染料としては、酸性染料、塩基性染料、直接染料等が適用でき、汎用のものを選択して使用することができる。
前記顔料を含む着色剤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1〜25重量%、好ましくは2〜15重量%の範囲で用いられる。
Moreover, it is also possible to use together with the said pigment the dye which can be melt | dissolved in an aqueous medium.
As the dye, acid dyes, basic dyes, direct dyes and the like can be applied, and general-purpose ones can be selected and used.
The colorant containing the pigment may be used singly or in combination of two or more, and is used in the range of 1 to 25% by weight, preferably 2 to 15% by weight in the ink composition.
前記剪断減粘性付与剤としては、キサンタンガム、ウェランガム、ランザンガム、ゼータシーガム、ダイユータンガム、マクロホモプシスガム、プルラン、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、ポリアクリル酸や架橋型アクリル酸等のアクリル系増粘剤、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、ポリN−ビニル−カルボン酸アミド架橋物、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、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る。
特に、アクリル系増粘剤は他のものに比べて静置状態の粘度が低いため、筆記によるボールの回転で容易に減粘して滑らかな筆感が得られ易いため有用な材料であるが、顔料を用いた際のインキ安定性が得られ難い。そのため、本発明の構成によって長期的なインキ安定性が得られることで、特に有用な材料となる。
前記アクリル系増粘剤としては、前記したポリアクリル酸や架橋型アクリル酸の他、これらのナトリウム塩やアンモニウム塩、アクリル酸共重合体、アクリル酸−メタクリル酸共重合体等、更にはこれらのエマルジョンが挙げられる。
Examples of the shear thinning agent include xanthan gum, welan gum, lanthanum gum, zetasy gum, diyutan gum, macrohomopsis gum, pullulan, and succinoglycan whose constituent monosaccharide is an organic acid-modified heteropolysaccharide of glucose and galactose (average molecular weight of about 1-8 million), guar gum, locust bean gum and its derivatives, acrylic thickeners such as polyacrylic acid and cross-linked acrylic acid, hydroxyethyl cellulose, alkyl alginate, alkyl ester of methacrylic acid 100,000 to 150,000 polymers, glucomannan, carbohydrates having gelling ability extracted from seaweeds such as agar and carrageenan, poly N-vinyl-carboxylic acid amide cross-linked products, benzylidene sorbitol and benzylidene xylitol or These derivatives, the HLB value of 8 to 12 nonionic surfactant, a metal salt or amine salt of a dialkyl sulfosuccinic acid and the like.
In particular, acrylic thickeners are useful materials because they have a lower viscosity in the stationary state than other materials, and therefore are easily reduced in viscosity by rotation of the ball by writing to easily obtain a smooth writing feeling. Ink stability when using a pigment is difficult to obtain. Therefore, the composition of the present invention provides a particularly useful material because long-term ink stability can be obtained.
Examples of the acrylic thickener include polyacrylic acid and cross-linked acrylic acid described above, sodium salts and ammonium salts thereof, acrylic acid copolymers, acrylic acid-methacrylic acid copolymers, and the like. An emulsion is mentioned.
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%.
また、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。 Further, a water-soluble resin can be added in order to impart adhesion to the paper surface or viscosity. 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、リン酸ナトリウム、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、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、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界面活性剤を使用してもよい。また、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、尿素、ピロリン酸ナトリウム等の他の湿潤剤を併用することもできる。
更に、潤滑剤を添加することができ、金属石鹸、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル、エチレンオキサイド付加型カチオン活性剤、リン酸エステル系活性剤、ジカルボン酸型界面活性剤、β−アラニン型界面活性剤、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールやその塩やオリゴマー、3−アミノ−5−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、チオカルバミン酸塩、ジメチルジチオカルバミン酸塩、N−アシル−L−グルタミン酸とL−リジンとの縮合物やその塩等が用いられる。
アスコルビン酸類、エリソルビン酸類、α−トコフェロール、カテキン類、合成ポリフェノール、コウジ酸、アルキルヒドロキシルアミン、オキシム誘導体、α−グルコシルルチン、α−リポ酸、ホスホン酸塩、ホスフィン酸塩、亜硫酸塩、スルホキシル酸塩、亜ジチオン酸塩、チオ硫酸塩、二酸化チオ尿素等を添加して化学的に気泡を除去することもできる。
また、N−ビニル−2−ピロリドンのオリゴマー、N−ビニル−2−ピペリドンのオリゴマー、N−ビニル−2−ピロリドン、N−シクロヘキシル−2−ピロリドン、ε−カプロラクタム、N−ビニル−ε−カプロラクタムのオリゴマー等の増粘抑制剤を添加することで、出没式形態での機能を高めることもできる。
In addition, if necessary, pH adjusters such as inorganic salts such as sodium carbonate, sodium phosphate and sodium acetate, organic basic compounds such as water-soluble amine compounds, rust preventives such as benzotriazole, tolyltriazole and saponin , Carboxylic acid, sodium salt of 1,2-benzthiazolin-3-one, sodium benzoate, sodium dehydroacetate, potassium sorbate, propyl paraoxybenzoate, 2,3,5,6-tetrachloro-4- (methylsulfonyl) A preservative or antifungal agent such as pyridine, an antifoaming agent, a fluorine-based surfactant or a nonionic surfactant that improves ink permeability may be used. In addition, other wetting agents such as sorbitol, mannitol, sucrose, glucose, reduced starch hydrolyzate, urea, sodium pyrophosphate can be used in combination.
Furthermore, a lubricant can be added, such as metal soap, polyalkylene glycol fatty acid ester, ethylene oxide addition type cationic surfactant, phosphate ester type surfactant, dicarboxylic acid type surfactant, β-alanine type surfactant, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole and its salts and oligomers, 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, thiocarbamate, dimethyldithiocarbamate, N-acyl-L -A condensate of glutamic acid and L-lysine or a salt thereof is used.
Ascorbic acid, erythorbic acid, α-tocopherol, catechin, synthetic polyphenol, kojic acid, alkylhydroxylamine, oxime derivative, α-glucosylrutin, α-lipoic acid, phosphonate, phosphinate, sulfite, sulfoxylate It is also possible to chemically remove bubbles by adding dithionite, thiosulfate, thiourea dioxide or the like.
Further, oligomers of N-vinyl-2-pyrrolidone, oligomers of N-vinyl-2-piperidone, N-vinyl-2-pyrrolidone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, ε-caprolactam, N-vinyl-ε-caprolactam By adding a thickening inhibitor such as an oligomer, it is possible to enhance the function in the intruding form.
前記水性インキ組成物は、ボールペンチップを筆記先端部に装着したボールペンに充填される。
ボールペン自体の構造、形状は特に限定されるものではなく、従来から汎用のものが適用でき、例えば、軸筒内にインキ組成物を充填したインキ収容管を有し、該インキ収容管はボールを先端部に装着したチップに連通しており、更にインキの端面には逆流防止用のインキ逆流防止体が密接しているボールペンが例示できる。
The water-based ink composition is filled in a ballpoint pen with a ballpoint tip attached to the writing tip.
The structure and shape of the ballpoint pen itself are not particularly limited, and a conventional one can be applied. For example, the ballpoint pen has an ink containing tube filled with an ink composition, and the ink containing tube has a ball. An example is a ballpoint pen that communicates with a tip attached to the tip and further has an ink backflow prevention body in close contact with the ink end face.
前記ボールペンチップについて更に詳しく説明すると、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。
また、前記ボールは、超硬合金、ステンレス鋼、ルビー、セラミック等が適用でき、直径0.1mm〜2.0mmの範囲のものが好適に用いられる。
The ballpoint pen tip will be described in more detail. A tip formed by holding a ball in a ball holding portion obtained by pressing and deforming the vicinity of the tip of a metal pipe inward from the outer surface, or a metal material is cut by a drill or the like A chip formed by holding the ball in the ball holding part formed by the above, or a ball held in a chip formed by cutting a metal pipe or metal material, and the like that is urged forward by a spring body, etc. Can be applied.
Moreover, a cemented carbide, stainless steel, a ruby, a ceramic, etc. can be applied to the said ball | bowl, and the thing of the range of diameter 0.1mm-2.0mm is used suitably.
前記水性インキ組成物を収容するインキ収容管は、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。また、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。
前記インキ収容管にはチップを直接連結する他、接続部材を介して前記インキ収容管とチップを連結してもよい。
尚、前記インキ収容管は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。
For example, a molded body made of a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, or polyethylene terephthalate is preferably used as the ink storage tube for storing the water-based ink composition in terms of low ink evaporation and productivity. Further, 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.
In addition to directly connecting the chip to the ink storage tube, the ink storage tube and the chip may be connected via a connecting member.
The ink storage tube may be a refill type in which the refill is stored in a shaft tube, or the shaft tube itself having a tip attached to a tip is used as an ink container, and ink is directly applied to the shaft tube. It may be filled.
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)を充填できる。
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−オレフィンコオリゴマー、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 filled in the rear end portion 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 co-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.
前記ボールペンは、キャップ式、出没式のいずれの形態であってもよく、出没式ボールペンとしては、ボールペンレフィルに設けられた筆記先端部が外気に晒された状態で軸筒(外軸)内に収納されており、出没機構の作動によって軸筒開口部から筆記先端部が突出する構造であれば全て用いることができる。
出没機構の操作方法としては、ノック式、回転式、スライド式等が挙げられる。
前記ノック式は、軸筒後端部や軸筒側面にノック部を有し、該ノック部の押圧により、ボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成、或いは、軸筒に設けたクリップ部を押圧することにより、ボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成を例示できる。
前記回転式は、軸筒後部に回転部を有し、該回転部を回すことによりボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成を例示できる。
前記スライド式は、軸筒側面にスライド部を有し、該スライドを操作することによりボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成、或いは、軸筒に設けたクリップ部をスライドさせることにより、ボールペンレフィルの筆記先端部を軸筒前端開口部から出没させる構成を例示できる。
前記出没式ボールペンは軸筒内に複数のボールペンレフィルを収容してなる複合タイプの出没式ボールペン(レフィル交換式)であってもよい。
The ballpoint pen may be either a cap-type or a retractable type, and the retractable ballpoint pen is placed in the shaft cylinder (outer shaft) with the writing tip provided on the ballpoint pen refill exposed to the outside air. Any structure can be used as long as it is housed and the writing tip protrudes from the opening of the shaft cylinder by the operation of the retracting mechanism.
Examples of the operation method of the retracting mechanism include a knock type, a rotary type, and a slide type.
The knock type has a knock portion on the rear end portion of the shaft tube and the side surface of the shaft tube, and by pressing the knock portion, the writing tip portion of the ballpoint pen refill is projected and retracted from the front end opening portion of the shaft tube, or on the shaft tube. The structure which makes the writing tip part of a ball-point pen refill appear and disappear from the axial cylinder front-end opening part by pressing the provided clip part can be illustrated.
The rotary type has a rotating part at the rear part of the shaft cylinder, and can be exemplified by a configuration in which the writing tip part of the ballpoint pen refill is projected and retracted from the front end part of the shaft cylinder by turning the rotating part.
The slide type has a slide part on the side surface of the shaft cylinder, and the sliding tip of the writing point of the ballpoint pen refill is projected and retracted from the front end opening of the shaft cylinder by operating the slide, or the clip part provided on the shaft cylinder is slid. By doing so, it is possible to exemplify a configuration in which the writing tip of the ballpoint pen refill is projected and retracted from the opening at the front end of the shaft cylinder.
The retractable ballpoint pen may be a composite retractable ballpoint pen (refill exchange type) in which a plurality of ballpoint pen refills are accommodated in a shaft cylinder.
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.
表中の原料の内容について注番号に沿って説明する。
(1)カーボンブラック20%、ポリビニルアルコール8%を含む水性顔料分散体
(2)C.I.ピグメントレッド213を20%、アニオン系界面活性剤5%を含む水性顔料分散体
(3)フタロシアニングリーン(C.I.ピグメントグリーン7)20%、ノニオン性界面活性剤8%を含む水性顔料分散体
(4)和光純薬工業(株)製、商品名:ハイビスワコー104
(5)ダウケミカル日本(株)製、商品名:プライマルASE60:固形分28%
(6)三晶(株)製、商品名:ケルザン
(7)ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)
(8)ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)ナトリウム塩
(9)エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)
(10)エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)ナトリウム塩
(11)ISP社製、商品名:K−15
(12)エチドロン酸
(13)2−ホスホノ−1,2,4−ブタントリカルボン酸
(14)ロンザジャパン(株)製、商品名:プロキセルXL−2
The contents of the raw materials in the table will be described along the note numbers.
(1) Aqueous pigment dispersion containing 20% carbon black and 8% polyvinyl alcohol (2) C.I. I. An aqueous pigment dispersion containing 20% of Pigment Red 213 and 5% of an anionic surfactant (3) An aqueous pigment dispersion containing 20% of phthalocyanine green (CI Pigment Green 7) and 8% of a nonionic surfactant (4) Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: Hibiswako 104
(5) Made by Dow Chemical Japan Co., Ltd., trade name: Primal ASE60: solid content 28%
(6) Made by Sanki Co., Ltd., trade name: Kelzan (7) Nitrilotris (methylenephosphonic acid)
(8) Nitrilotris (methylenephosphonic acid) sodium salt (9) Ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid)
(10) Ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid) sodium salt (11) Product name: K-15, manufactured by ISP
(12) Etidronic acid (13) 2-phosphono-1,2,4-butanetricarboxylic acid (14) Lonza Japan Co., Ltd., trade name: Proxel XL-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、混合攪拌した後に剪断減粘性付与剤を添加して、20℃でディスパーにて400rpmで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 Add ingredients other than shear thinning agent to water, mix and stir, add shear thinning agent, stir at 20 ° C with disper at 400 rpm for 1 hour, and filter 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98.5部中に、増粘剤として脂肪酸アマイド1.5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 Preventing Body After adding 1.5 parts of fatty acid amide as a thickener to 98.5 parts of polybutene as a base oil, the mixture was kneaded with three rolls to obtain an ink backflow preventing body.
ボールペンの作製
前記実施例及び比較例のインキ組成物を直径0.5mmの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の一端に嵌着されたレフィルに充填し、その後端に前記インキ逆流防止体を配設することでボールペンレフィルを作製し、更に、前記ボールペンレフィルを軸筒(後端ノック式)に組み込むことで、試料ボールペンを作製した。
前記試料ボールペンと各インキ組成物を用いて以下の試験を行った。
Preparation of Ballpoint Pen The ink composition of the above examples and comparative examples was filled in a refill fitted with one end of a polypropylene pipe with a stainless steel tip holding a cemented carbide ball having a diameter of 0.5 mm, and the rear end was filled A ballpoint pen refill was prepared by arranging the ink backflow preventer, and a sample ballpoint pen was prepared by incorporating the ballpoint refill into a shaft cylinder (rear end knock type).
The following tests were conducted using the sample ballpoint pen and each ink composition.
インキ安定性試験
各インキ組成物を20mLのガラス瓶に入れて密栓した後、70℃の環境下に14日間放置した。その後、室温にてガラス瓶内のインキの状態を目視により確認した。
Ink Stability Test Each ink composition was put in a 20 mL glass bottle and sealed, and then left in an environment of 70 ° C. for 14 days. Then, the state of the ink in a glass bottle was confirmed visually at room temperature.
筆記試験
筆記可能であることを確認した各試料ボールペンを、50℃の環境下に60日間放置した。その後、室温にて旧JIS P3201筆記用紙Aに手書きで1行に12個の螺旋状の丸を3行連続筆記した。その際の筆跡状態を目視により確認した。
前記試験の結果を以下の表に示す。
Written test Each sample ballpoint pen that was confirmed to be writable was left in an environment of 50 ° C. for 60 days. After that, 12 lines of spiral circles were written on the old JIS P3201 writing paper A by handwriting at room temperature for 3 consecutive lines. The handwriting state at that time was confirmed visually.
The results of the test are shown in the following table.
尚、試験結果の評価は以下の通りである。
インキ安定性試験
○:顔料沈降等は見られず、初期と同様の状態である。
×:顔料の凝集や沈降に伴う相分離が見られる。
筆記試験
○:良好な筆跡を示した。
×:筆跡にカスレや線割れが見られた、又は筆記不能であった。
The evaluation of the test results is as follows.
Ink stability test ○: Pigment sedimentation or the like is not observed, and is in the same state as the initial stage.
X: Phase separation accompanying aggregation and sedimentation of the pigment is observed.
Written test ○: A good handwriting was shown.
X: Scratch and line breakage were seen in the handwriting, or writing was impossible.
Claims (3)
The ballpoint pen according to claim 1 or 2, wherein the nitrilotris (methylene phosphonic acid) or a salt thereof is added in an amount of 1% by weight or less based on the total amount of the ink composition.
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