JP7554661B2 - 筆記具用水性インキ組成物およびそれを用いた筆記具 - Google Patents

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Description

本発明は、筆記具用水性インキ組成物に関し、さらに詳細としては、着色剤(顔料)、樹脂粒子などの沈降を抑制と、筆跡の色調が優れ、筆跡カスレを抑制する筆記具用水性インキ組成物およびそれを用いた筆記具に関するものである。
従来、顔料を用いた筆記具用水性インキ組成物はよく知れている。こうした顔料を用いた水性ボールペン用インキ組成物の場合には、染料系の水性インキ組成物と違い、インキとの比重差が大きい顔料を用いることで、顔料の凝集やそれに伴う沈降が発生することで、長期保存にて筆跡の濃淡が発生したり、筆記時の筆跡の色調に影響が出てしまうといった課題があった。
特に、金属顔料やパール顔料を用いたインキでは顔料の比重が一般的にインキ組成物に用いられる溶剤に比べ大きいため、インキ中で顔料沈降しやすく、インキ経時安定性に劣る。
これらを解決するために、顔料分散剤として、高分子分散剤を用いた特開昭63-152681号公報「ボールペン用水性黒色顔料インキ」、ポリオキシエチレンジグリセリンホウ酸エステルの脂肪酸エステルを用いた特開平11-12524号公報「水性光沢インキ組成物」、ゲル化剤として種子多糖類のガーガム、ローカストビーンガを用いた特開平7-118592「ボールペン用水性金属光沢色インキ」などの提案がなされている。
しかし、特許文献1~2の筆記具用水性インキ組成物を、マーキングペン用インキ、万年筆用インキなど適するようなインキ粘度に設定する目的や、インキ吐出量を多くすることで、筆跡の色調(金属光沢性)を良好とする目的とするために、インキを低粘度に設定した場合は、金属顔料やパール顔料は、比重が大きいため、顔料沈降およびそれに伴うハードケーキ化が発生してしまう問題があった。そのため、顔料沈降およびそれに伴うハードケーキの対策として、インキ収容筒に、金属材の撹拌体を入れて、再分散させる必要があった。
さらに、特許文献3では、ゲル化剤を用いて、インキ粘度を高くして、インキの粘度が10000~150000(mPa・s)と設定しているので、顔料沈降を抑制することはでき、金属材の撹拌体を必要としないものの、インキ粘度が高すぎて、マーキングペン用インキ、万年筆用インキなどのように低粘度インキには適さず、さらにインキ吐出量も少ないため、筆跡の色調(金属光沢性)が十分ではなく、筆跡カスレが発生してしまう。
「特開昭63-152681号公報」 「特開平11-12524号公報」 「特開平7-118592号公報」
本発明の目的は、上記課題に鑑みて、着色剤(顔料)、樹脂粒子などの沈降を抑制することで、インキ収容筒に、金属材の撹拌体を入れる必要がなく、さらに筆跡の色調が優れ、筆跡カスレを抑制する筆記具用水性インキ組成物およびそれを用いた筆記具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.水、着色剤、ポリアミド系樹脂、脂肪酸アミドを含んでなることを特徴とする筆記具用水性インキ組成物。
2.前記ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドとの総含有量は、インキ組成物全量に対し、0.01~5質量%を含んでなることを特徴とする第1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
3.前記着色剤が金属顔料であることを特徴とする第1項または第2項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
4.前記筆記具用水性インキ組成物に、溶解度パラメーターが8~12である溶剤を含んでなることを特徴とする第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
5.前記筆記具用水性インキ組成物のpH値が6~10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項に筆記具用水性インキ組成物
6.第1項ないし第5項のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物をインキ収容筒に直詰めしたことを特徴とする筆記具。」
とする。
本発明は、筆記具用水性インキ組成物において、着色剤(顔料)、樹脂粒子の分散性を安定化させて、着色剤(顔料)、樹脂粒子などの沈降を抑制して、筆跡に濃淡がなく、筆跡の色調が優れ、筆跡カスレを抑制する効果を奏することができた。
本発明の特徴は、ポリアミド系樹脂、脂肪酸アミドを含んでなる筆記具用水性インキ組成物とすることで、着色剤(顔料)、樹脂粒子の分散性を安定化させて、着色剤(顔料)、樹脂粒子などの沈降を抑制して、筆跡に濃淡がなく、筆跡の色調が優れ、筆跡カスレを抑制することが可能となる。
本発明で用いられるポリアミド系樹脂は、脂肪酸アミドと併用することで、着色剤(顔料)、樹脂粒子を分散安定し、沈降抑制することが可能である。これは、ポリアミド系樹脂が、水などの溶媒との相互作用により、3次元網目構造を形成するが、脂肪酸アミドを併用することで、ポリアミド系樹脂に対して、相互に絡み合うことで、より密度の高い3次元網目構造を形成し、強い網目構造を形成することで、着色剤(顔料)、樹脂粒子などを該形成された3次元網目構造に引っかけることで、着色剤(顔料)、樹脂粒子の沈降抑制し、特に比重の大きい顔料の分散性を安定化させて、顔料の沈降抑制できるためであり、より比重の大きい金属顔料においても、金属顔料の沈降を抑制することが可能である。また、顔料分散を安定化することで、顔料の沈降を抑制しやすく、筆跡が濃淡になりにくく、より色調(金属光沢性)を良好としやすい。特に、金属粉を含んだ金属顔料を用いる場合は、金属粉の配向性が安定しやすく、筆跡の金属光沢性が得られやすいため、好ましい。
(ポリアミド系樹脂、脂肪酸アマイド)
ポリアミド系樹脂については、アミド結合を有する樹脂であり、ポリアミド、変性ポリアミドなどが挙げられ、中和剤で中和することで、インキ中で脂肪酸アミドと安定した構造を形成しやすいため、ポリアミド塩とすることが好ましく、より考慮すれば、ポリアミドアミン塩とすることが好ましい。
脂肪酸アマイドとしては、炭素数2~22を有するカルボン酸と、炭素数2~12を有するジアミン、又は炭素数2~22を有するモノアミンなどとを反応させることにより得られるものである。
炭素数2~22を有するモノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、オレイン酸、ベヘン酸などが挙げられる。これらは、単独または2種以上混合して使用してもよい。
炭素数2~12を有するジアミンとしては、エチレンジアミン、1,4-ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン、1,10-デカメチレンジアミン、1,11-ウンデカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミンなどを挙げることができ、炭素数2~22を有するモノアミンとしてはエチルアミン、モノエタノールアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、セチルアミン、ステアリルアミン、ベヘニルアミンなどを挙げられる。これらは、単独または2種以上混合して使用してもよい。
また、ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドとの総含有量は、インキ組成物全量に対し、0.01質量%未満だと、所望の着色剤(顔料)、樹脂粒子の沈降抑制や、筆跡の色調が得られず、5質量%を超えると、インキ吐出性が劣りやすく、筆跡の色調が劣りやすくなるため、0.01~5質量%が好ましく、より考慮すれば、0.1~3質量%がより好ましく、より考慮すれば、0.3~3質量%が好ましく、さらに0.5~2質量%が好ましい。
ポリアミド系樹脂と、脂肪酸アミドと併用する場合は、前記3次元網目構造を安定的に形成しやすく、分散性向上を考慮すれば、予め溶剤と混合してポリアミド系樹脂と、脂肪酸アミドとの混合物とすることが好ましく、より考慮すれば、溶剤として、溶解度パラメーター(値)8~12の溶剤を混合することが好ましい。
前記ポリアミド系樹脂と、脂肪酸アミドとの混合物の酸価については、酸価が40(mgKOH/g)以下とすることが好ましい。これは、ポリアミド系樹脂と、脂肪酸アミドとによって形成する3次元網目構造を密に保ちやすくして、着色剤(顔料)、樹脂粒子を引っかけやすい安定構造を形成しやすく、沈降を抑制しやすく、さらに筆跡の色調(金属光沢性)を良好としやすいためである。より顔料の沈降抑制を考慮すれば、酸価が30(mgKOH/g)以下とすることが好ましく、より考慮すれば、酸価が20(mgKOH/g)以下とすることが好ましく、より好ましくは、酸価が3~20(mgKOH/g)である。
また、ポリアミド系樹脂の酸価は、公知の方法で求めることができ、例えば樹脂をキシレンとジメチルホルムアミド1:1溶液に溶解し、電位差滴定法により0.1mol/L水酸化カリウム・エタノール溶液で滴定し、水酸化カリウム溶液の終点までの滴定量から酸価を算出する。詳細には「JIS-K2501-2003石油製品及び潤滑油-中和価試験方法」に基づいて行うことができる。
前記ポリアミド系樹脂と、脂肪酸アミドとの混合物については、具体的には、ディスパロンAQH-800、ディスパロンAQH-810(以上、楠本化成(株)製)などが挙げられる。
(着色剤)
本発明で用いる着色剤は、顔料、染料は、特に限定されないが、本発明のようにポリアミド系樹脂、脂肪酸アミドを含んでなる筆記具用水性インキ組成物は、顔料分散を安定化させる効果が得られることから、顔料インキでは、効果的であるため、好ましく、特に比重の大きい顔料の分散を安定化させて、顔料を沈降抑制できるため、金属顔料を用いた場合は、より効果的である。
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、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、マイクロカプセル、金属顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、補色顔料等が挙げられる。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。これらの顔料および染料は、単独又は2種以上組み合わせて使用してもかまわない。
本発明では、着色剤として金属顔料を用いる場合については、金属顔料としては、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼、ブロンズ、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化亜鉛などの金属粉や合金とした金属粉や、それらの金属を少なくとも含んだ顔料などが挙げられる。具体的には、アルミニウム粉、真鍮粉、ステンレス鋼粉、ブロンズ粉、酸化チタンなどの金属粉を金属顔料としてそのまま用いても良く、それらの金属顔料に着色剤を吸着した金属顔料などでも良い。また、アルミニウム粉などの前記金属粉顔料を予め界面活性剤、樹脂、溶剤などで加工処理して分散させて、ペースト状にした顔料分散体や液体状の金属顔料分散体などにしても良く、また、アルミニウム粉などの前記金属粉顔料をワックス、界面活性剤、樹脂などで加工処理や分散処理しても良く、溶剤を含有してない固形状金属顔料などにしても良い。
金属顔料としては、アルミニウムペースト状顔料、アルミ粉顔料、酸化チタン顔料、金属蒸着粉顔料(金属薄膜を樹脂にて被覆した顔料)、ガラスフレーク顔料、パール顔料などが挙げられる。
金属顔料は、シリカ、モリブデンや、リン酸塩、ホスホン酸、リン酸エステルなどのリン酸化合物などの被覆材により被覆された金属顔料であることが好ましい。これは、シリカ等の被覆材により被覆された金属顔料を用いることにより、ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドによって形成する3次元網目構造と金属顔料とが網目構造に安定して絡みやすいことで、金属顔料を沈降しにくいためである。
さらに、シリカ等の被覆材により被覆された金属顔料は、水、溶剤との反応性が低く安定性が高いため、気泡発生や、経時的に金属光沢性の劣化しにくいため、好ましく、上記被覆の中でも、水、溶剤との反応性が低く安定性が高いという点からは、シリカ被覆、リン酸化合物被覆が好ましい。さらに、より考慮すれば、リン酸化合物被覆が好ましい。
また、上記シリカ等による金属顔料の被覆量については、インキ組成物全量において、前記金属粉の全質量に対して、前記シリカ、リン酸化合物などの被覆材の全質量(被覆材/金属粉)が、0.001倍~0.5倍とすることが好ましい。これは、0.001倍未満だと金属粉表面全体へ吸着して、被覆しづらく、上記のような、金属顔料沈降抑制などの前述した効果が得にくく、0.5倍を越えると、前記被覆材が金属粉に対して余剰となりやすく、余剰分が析出したり、金属塩析出物を発生しやすいためである。より考慮すれば、前記含有比を、質量基準で0.01倍~0.3倍とすることが好ましく、より考慮すれば、0.01倍~0.1倍とすることが好ましい。
リン酸化合物被覆の中でも、ホスホン酸被覆が好ましく、さらにアルキルホスホン酸被覆が好ましい。これは、アルキル基を有するホスホン酸化合物であり、アルキルホスホン酸のホスホン酸基とアルキル基の双方の官能基が金属粉に吸着しやすいため、長期間吸着安定することで、従来の金属顔料よりも、長期間経時安定性が良好となり、上記効果が長期間持続して得られやすい。特に、金属顔料の分散性を考慮して、金属粉をアルキルホスホン酸で表面処理した金属顔料を用いることが好ましく、より好ましくは、予め金属粉をアルキルホスホン酸で表面処理した金属顔料を用いることが好ましい。
前記アルキルホスホン酸については、金属粉への吸着性を向上することで、金属イオンの溶出を抑制して、顔料沈降抑制(金属顔料の分散性)を良好とし、金属塩析出物を抑制などして、インキ経時安定性を良好とすることや、筆跡の金属光沢性を考慮すれば、アルキル基の炭素数は1~20が好ましい、これは、アルキル基が長い方が、吸着面積が広くなり、金属粉へ吸着しやすいためである。より考慮すれば、アルキル基の炭素数は1~12が好ましく、より考慮すれば、アルキル基の炭素数は6~10であり、最も好ましくは、アルキル基の炭素数は8である。さらに、アルキル基については、直鎖構造、分岐鎖構造のものに限定されないが、直鎖構造を有するアルキル基の方が、吸着面積が広くなり、金属粉へ吸着しやすいため好ましく、金属顔料沈降抑制(金属顔料の分散性)を良好となりやすいため、好ましい。
また、金属顔料の沈降抑制(金属顔料分散性)、筆跡の色調(金属光沢性)を良好とすることを考慮すれば、アルミニウムペースト状顔料、金属蒸着粉顔料を用いることが好ましく、より考慮すれば、アルミニウムペースト状顔料を用いることが好ましい。
また、金属顔料の中でも、アルミニウム粉を用いたものが好ましいが、これは、筆跡の金属光沢性が良好で、金属の中でも比重が比較的に小さく、金属粉の沈降も起こりにくいためである。また、金属粉の形状については、鱗片形状、角形状、板状であると、ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドとによって形成する3次元網目構造に引っかかりやすく、金属顔料を沈降抑制し、さらに、その形状であると、光が拡散しやすく、金属光沢性がより鮮明になるために好ましい。また、リーフィングタイプとノンリーフィングタイプといった種類があるが、リーフィングタイプは、インキ膜の表層に金属粉が浮いて配列するため、筆跡の金属光沢性が良好になりやすいため、より好ましい。
また、金属顔料の大きさは、平均粒子径が1~50μmのものが好ましい、なぜなら、上記範囲であると、ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドとによって、形成する3次元網目構造に引っかかりやすく、金属顔料を沈降抑制し、良好な色調(金属光沢性)が得られやすく、さらに、ペン先でインキ中の金属顔料が詰まりにくいためである。特に、3次元網目構造に引っかかりやすくして、金属顔料の沈降抑制を考慮すれば、平均粒子径は3~20μmが好ましく、5~15μmが最も好ましい。ここで、平均粒子径は、レーザー回折法、具体的には、レーザー回折式粒度分布測定機(商品名「MicrotracHRA9320-X100」、日機装株式会社)を用いて、標準試料や他の測定方法を用いてキャリブレーションした数値を基に測定される粒度分布の体積累積50%時の粒子径(D50)により求めることができる。
尚、前記金属粉は、インキ組成物中での金属粉の分散状態で前記した作用効果を奏するため、分散状態の粒子径を求めることが好ましい。
また、インキ組成物全量において、顔料の全質量に対して、ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドとの総質量比(ポリアミド系樹脂+脂肪酸アミド/顔料)は、0.1倍~3倍とすることが好ましい。これは、0.1倍未満だと、上記のような、顔料沈降抑制、良好な筆跡の色調などの前述した効果が得にくく、3倍を越えると、インキ粘度が高すぎて、インキ吐出量が少なくなりやすく、筆跡の色調に影響が出やすいためである。より考慮すれば、前記含有比を、質量基準で0.2倍~2倍とすることが好ましく、より考慮すれば、0.5倍~1.5倍とすることが好ましい。
金属顔料として、具体的には、アルミニウムペースト状顔料としては、WXM0630、WB0230、400SW、FM4010WG(以上、東洋アルミニウム(株)製)などや、着色アルミニウム顔料としては、F503RG、F503BG、F500SI、F500RE、F500RE、F500BL(以上、東洋アルミニウム(株)製)などや、クロマルシリーズなどや、固形状のRotosafeAqua250 042、同250 022、同260 003など(以上、ECKART(株)製)が挙げられる。
アルミニウム粉末としては、AA12、AA8、No.900、No.18000(以上、福田金属箔粉工業(株)製)などが挙げられる。
金属蒸着粉顔料としては、合成樹脂にアルミニウムを真空蒸着し、金属層を樹脂により保護して片状に粉砕したエルジーSilver#500、同#325、同#200(以上、尾池工業(株)製)などがある。さらに、樹脂層に着色を施したエルジーR.Gold#500、同B.Gold#500、同R.Gold#325、同B.Gold#325、同Red#325、同Blue#325、同Green#325、同Violet#325、同Black#325、同Copper#325、同R.Gold#200、同B.Gold#200、同Red#200、同Blue#200、同Green#200、同Violet#200、同Black#200、同Copper#200(以上、尾池工業(株)製)などが挙げられる。
ガラスフレーク顔料としては、ガラスフレークに無電解めっき法により金属を被覆したメタシャインREFSX-2015PS、同-2025PS、同-2040PS、RCFSX-5030NS、同-5030NB、同-5030PS、同-2015PS、同-5090GG(以上、日本板硝子(株)製)などが挙げられる。
パール顔料としては、イリオジン120 Luster Satin、同123 Bright Luster Satin、同201 Rutile Fine Gold、同211 Rutile Fine Red、同221 Rutile Fine Blue、同223 Rutile Fine Lilac、同231 Rutile Fine Green、同302 Gold Satin、同323 Royal Gold Satin、同520 Bronze Satin、同522 Red Brown Satin、同524 Red Satin(以上、メルクジャパン(株)製)などが挙げられる。
酸化チタン顔料としては、タイトーンSR-1、同R-650、同R-3L、同A-110、同A-150、同R-5N、同R-7E(以上、堺化学工業(株)社製)、タイペークR-580、同R-550、同R-780、同R-780-2,同R-930、同A-100、同A-220、同CR-58(以上、石原産業(株)社製)、クロノスKR-310、同KR-380、同KR-480、同KA-10、同KA-20、同KA-30(以上、チタン工業(株)社製)、タイピュアーR-900、同R-931、同R-960、同R-960VHG(以上、デュポン・ジャパン・リミテッド社製)などが挙げられる。また、LIOFAST WHITE H201、EM WHITE H、EMWHITE FX9048(以上、東洋インキ(株)社製)、ポルックスホワイトPC-CR(住友カラー(株)社製)、FUJISP WHITE 11、同1011、同1036、同1051(以上、富士色素(株)社製)などの市販の酸化チタン水性分散体を使用すれば、生産面での分散工程の省略ができ、簡便にインキ化できるので、好ましい。
また、金属顔料を用いる場合は、黒色着色剤を含んでなることで、白紙での筆跡視認性を高めることで、色調を向上しやすいため、黒色着色剤を含んでなることが好ましい。黒色着色剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、色調を考慮すれば、0.001~1質量%が好ましく、0.01~0.5質量%が好ましい。
また、着色剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、1質量%未満だと、所望の筆跡の色調(金属光沢性)が得られず、20質量%以上だと、顔料の沈降や、インキ経時安定性に影響しやすいため、1~20質量%が好ましく、より考慮すれば、1~15質量%がより好ましく、より考慮すれば、2~10質量%が最も好ましい。
(溶剤)
本発明では、インキ成分の溶解性、分散安定性、水分蒸発乾燥防止等を考慮し、溶剤を用いることが好ましい。
本発明のようにポリアミド系樹脂、脂肪酸アマイドを用いる場合は、インキ中で、3次元網目構造を安定的に形成しやすくすることで、顔料の沈降抑制効果を考慮すれば、溶解度パラメーター(SP値)8~12の溶剤を用いることが好ましく、より考慮すれば、溶解度パラメーター(SP値)8.5~10.5の溶剤を用いることが好ましい。
具体的には、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値10.2)、プロピレングリコールモノプロピルエーテル(SP値9.4)、プロピレングリコールモノブチルエーテル(SP値9.0)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値9.1)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(SP値11.2)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値9.1)、エチレングリコール-2-エチルヘキシルエーテル(SP値9.0)、ジエチレングリコール-2-エチルヘキシルエーテル(SP値9.2)、エチレングリコールイソプロピルエーテル(SP値9.2)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(SP値9.5)、2-エチルヘキサノール(SP値9.5)、3-メトキシ-3-メチルブタノール(SP値9.3)、ヘキシレングリコール(SP値10.5)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(SP値10.7)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(SP値11.2)、フェニルグリコール(SP値11.5)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(SP値9.4)、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル(SP値8.9)、トリエチレングリコールモノブチルメチルエーテル(SP値8.9)などが挙げられ、ポリアミド系樹脂との安定性を考慮すれば、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値10.2)、プロピレングリコールモノブチルエーテル(SP値9.0)を用いることが好ましい。
また、溶剤としては、水分蒸発乾燥防止、金属顔料分散安定性などを考慮し、以下のような水溶性溶剤を用いることが好ましい。具体的には、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、グリセリンなどの多価アルコール溶剤、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系溶剤などが挙げられる。その中でも、顔料の分散助剤として、顔料の沈降抑制をしやすいことや、ペン先が乾燥すると、インキ中に顔料(アルミニウム粉、ステンレス鋼粉、酸化チタン粉)は硬い粒子であるため、ドライアップ時の書き出し性能に影響しやすいため、多価アルコールによって、改善しやすいことを考慮すれば、多価アルコールが好ましく、より考慮すれば、2価または3価の水酸基を有する多価アルコールを少なくとも含有することが、好ましい。多価アルコール溶剤とは、二個以上の水酸基が脂肪族あるいは脂環式化合物の相異なる炭素原子に結合した化合物である溶剤である。これらは、単独または2種以上混合して使用してもよい。
溶剤の含有量については、ポリアミド系樹脂、脂肪酸アミド、金属顔料の溶解性や、ドライアップ性、にじみ等を考慮すると、インキ組成物全量に対し、1~40質量%が好ましく、より考慮すれば、3~30質量%が好ましく、5~25質量%が好ましい。
(水)
水としては、特に制限はなく、例えば、水道水、イオン交換水、限外ろ過水または蒸留水などを用いることができる。
(樹脂粒子)
本発明では、樹脂粒子を含有することで、ボールペンの場合、ボールとチップ先端の内壁との間の隙間に物理的な障害を起こして、インキ漏れを抑制しやすいため、好ましい。さらに、有機樹脂粒子は無機粒子と比較して硬度が低いことから、粒子同士が一部変形などして、お互い密着することで、微弱な凝集により形成された構造を生じることにより、静置時のインキ漏れに対しての抵抗作用の高い構造をインキ中で形成することで、高いインキ漏れ抑制をしやすいため、好ましい。本発明では、ポリアミド系樹脂と、脂肪酸アミドを用いることで、形成された3次元網目構造に、樹脂粒子を引っかけやすく、樹脂粒子を分散安定させ、沈降を抑制しやすいため、効果的である。
樹脂粒子については、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのオレフィン系樹脂粒子や、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ナイロン樹脂などの化学構造中に窒素原子を含む含窒素樹脂粒子や、アクリル系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、エポキシ樹脂粒子、ウレタン樹脂粒子、セルロース樹脂粒子などが挙げられる。これらの有機樹脂粒子は、単独又は2種以上組み合わせて使用してもかまわない。
本発明の筆記具用水性インキ組成物のpH値は、ポリアミド系樹脂、脂肪酸アミドによる着色剤(顔料)、樹脂粒子の分散性を考慮して、pH値が6.0~10.0が好ましい。これは、pH値6未満の酸性側に近づいたり、pH値10を超えて強アルカリ側に近づくと、金属顔料分散性への影響や、金属顔料が腐食しやすく、金属光沢性に影響しやすくなるためで、より考慮すれば、pH値が7.0~9.0がより好ましい。特に、アルミニウム粉を用いる場合は、アルミニウムの腐食を考慮すれば、pH値が7.0~9.0がより好ましい。pH値については、東亜ディーケーケー社製pHメーター HM-30R型を用いて、20℃にて測定した値を示すものである。
pH調整剤として、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、ジメチルエタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアルカノールアミンや、アンモニアや、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カリウム等のアルカリ性無機塩、乳酸、酢酸、クエン酸等の有機酸等が挙げられる。その中でも、インキ経時安定性を考慮すると、より弱塩基性であるアルカノールアミンを用いることが好ましい。
また、pH調整剤の含有量は、インキ経時安定性を考慮して、インキ組成物全量に対し、0.1~10質量%が好ましく、より好ましくは、0.3~5質量%がより好ましい。
着色剤として、金属顔料を用いる場合は、筆記具用水性インキ組成物中に存在する金属を封鎖することで、金属塩などの析出物を抑制しやすいため、キレート剤を含んでなることが好ましい。
さらに、該筆記具用水性インキ組成物は、ガラス瓶などのガラス製のインキ収容器に収容されることがある。ガラス瓶は成形が容易で安価に入手しやすく、その上、所望の強度が得られやすいという反面、特に廉価で汎用性の高いソーダ石灰ガラスなどを用いた場合には、インキ組成物を長期間収容していると、筆記具用水性インキ組成物中にガラス中のアルカリ成分が溶出する可能性が高く、この溶出したアルカリ成分と筆記具用水性インキ組成物の成分が反応して、析出物が形成される可能性がある。
このため、本発明の筆記具用水性インキ組成物にキレート剤をさらに用いることは効果的であり、ガラス製のインキ収容器に収容した場合にも、溶出するアルカリ成分を補足し、該アルカリ成分が筆記具用水性インキ組成物中の成分と反応して水に不溶な析出物が発生するのを防止し、発生した析出物などによりインキ流路が塞がれて、筆跡がカスレたり、筆記不能になることを抑制することができる。
キレート剤としては、アミノカルボン酸などのエチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ヒドロキシエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(GEDTA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸(HIDA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、トリエチレンテトラミン六酢酸(TTHA)及びそれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩又はアミン塩などが挙げられる。
アルカリ成分を十分に補足できること、また、筆記具用水性インキ組成物のキレート剤の配合前後の物性に大きく影響を及ぼし難い傾向にあることなどを考慮すると、前記キレート剤の中でも、アミノカルボン酸を用いることが好ましく、中でも、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)およびその塩を用いることが好ましい。
また、キレート剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、0.01~1質量%が好ましい。1質量%以下であれば、インキの変色などインキ組成物の性能や物性に悪影響を与えることがない。また、0.01質量%以上であれば、ガラス瓶などのガラス製のインキ収容器から溶出したアルカリ成分を補足し、析出物の発生を抑制することができる。
また、キレート剤は、適正量添加することにより、ペン先からの耐漏れ出し性能をさらに向上できる傾向がある。よって、析出物の発生抑制とペン先からの耐漏れ出し性能の更なる向上を考慮すると、0.01~0.5質量%であることがより好ましい。
また、着色剤として、金属顔料を用いる場合は、リン酸エステル系界面活性剤を含んでなることが好ましい。これは、リン酸エステル系界面活性剤を含んでなることで、金属顔料を用いる場合は、インキ組成物中に存在する金属を封鎖することで、金属塩などの析出物を抑制しやすいためである。
また、ボールペンに用いる場合は、リン酸基が金属吸着することで、より潤滑性を向上し、ボール座の摩耗を抑制し、書き味を向上しやすいためであり、さらに、潤滑性を考慮すれば、リン酸エステル系界面活性剤を用いることが好ましく、アルキル基を有するリン酸エステル系界面活性剤を用いることが好ましい。
アルキル基を有す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、オクチル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く、さらに前記金属顔料との相性により、インキ経時安定性に影響が出やすいため、フェニル骨格を有さないリン酸エステル系界面活性剤を用いるのが、好ましい。
リン酸エステル系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸ジエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸トリエステル、アルキルリン酸エステル、アルキルエーテルリン酸エステル或いはその誘導体等が挙げられ、これらのリン酸エステル系界面活性剤は、単独又は2種以上混合して使用してもよい。
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、0.1~5質量%が好ましい。これは、5質量%を越えると、インキ経時安定性に影響が出る傾向があるためであり、より考慮すれば、0.1~3質量%が好ましい。
また、着色剤として、顔料を用いる場合は、ペン先が乾燥すると、インキ中に顔料(アルミニウム粉、ステンレス鋼粉、酸化チタン粉)は硬い粒子であるため、ドライアップ時の書き出し性能に影響しやすいため、保湿剤を用いることが好ましいが、具体的には、尿素、ソルビット、トリメチルグリシン、トリエチルグリシン、トリプロピルグリシンなどのN,N,N-トリアルキルアミノ酸などが挙げられるが、吸湿効果が得られやすいことを考慮すれば、尿素を用いることが好ましい。また、長期間放置していると、空気中の二酸化炭素によって、pH値が酸性側に寄りやすいが、本発明のように尿素を含有することで、長期間経時によっても、pH値が7未満になるのを抑制するため、pH値を設定する場合は、より効果的に用いることが可能である。
また、本発明のように、金属顔料を用いる場合は、黒色着色剤を含んでなることで、白紙での筆跡視認性が高めることで、色調を向上しやすいため、黒色着色剤を含んでなることが好ましい。黒色着色剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、色調を考慮すれば、0.001~1質量%が好ましく、0.01~0.5質量%が好ましい。
また、防腐剤を用いても良く、防錆剤としては、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体、トリルトリアゾール、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、チオ硫酸ナトリウム、サポニン、またはジアルキルチオ尿素などが挙げられる。
また、防腐剤を用いても良く、防腐剤としては、フェノール、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、2-ピリジンチオール-1-オキシドナトリウム、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オンなどが挙げられる。
また、前記顔料の分散性を向上し、顔料沈降や凝集を抑制や、筆跡の定着性を向上する目的で顔料分散剤を用いても良い。顔料分散剤としては、酸性樹脂、塩基性樹脂、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤などが挙げられるが、長期間顔料分散安定性を考慮すると、酸性樹脂を用いることが好ましい。酸性樹脂については、カルボキシル基、フェニル基、スルホン酸基などを有する酸性樹脂が挙げられるが、具体的には、アクリル樹脂、スチレン-アクリル樹脂、スチレン-マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリビニル-スルホン酸樹脂などが挙げられ、上記酸性樹脂の中でも、カルボキシル基を有する酸性樹脂が好ましい。
顔料分散剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、0.1質量%未満だと所望の顔料分散効果、筆跡の定着性が得られづらく、5.0質量%以上だと、インキ経時安定性が劣りやすくなるため、0.1~5.0質量%が好ましい。より好ましくは1.0~4.0質量%である。
また、金属顔料を用いる場合は、金属顔料中の金属粉の形状は、鱗片形状、角形状、板状のものもあり、インキ製造時に巻き込こんだ気泡が抜けにくい傾向があるため、気泡吸収剤を用いることが好ましい。気泡吸収剤としては、ヒドロキシルアミン類、アスコルビン酸類、エリソルビン酸類、ポリフェノール類が挙げられる。これらの気泡吸収剤は還元性を示す化合物であり、インキ中の酸素を吸収することで、気泡吸収効果を奏する。また、ヒドロキシルアミン類、アスコルビン酸類、エリソルビン酸類、ポリフェノール類については、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミンの誘導体、ポリフェノール、ポリフェノール誘導体、アスコルビン酸、アスコルビン酸の誘導体、エリソルビン酸、エリソルビン酸の誘導体や、それらの塩などが挙げられる。
気泡吸収剤については、アスコルビン酸類は酸性が強いものもあり(pH値=2)、インキ中の成分と反応することでインキ経時安定性に影響し、本発明で用いる金属粉の分散性に影響が出やすく、さらにアスコルビン酸類、ポリフェノール類は、色調に影響しやすいため、ヒドロキシルアミン類、エリソルビン酸類を用いることが好ましい。また、ヒドロキシルアミン類は、アミン臭が発生する可能性があるため、エリソルビン酸類を用いることが好ましい。
気泡吸収剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、0.01~5質量%が好ましい。これは、0.01質量%以下であると、インキ中の酸素を十分に吸収しづらいためであり、5質量%を超えると、インキ経時安定性に影響を及ぼしやすいためである。より考慮すれば、0.1~3質量%が好ましく、最も好ましくは、0.1~1質量%である。
また、ボールペン用インキ組成物とする場合は、顔料分散性の向上を考慮して、剪断減粘性付与剤を用いても良い。剪断減粘性付与剤としては、ポリアクリル酸、キサンタンガム、ウェランガム、サクシノグリカン、グアーガム、ローカストビーンガム、λ-カラギーナン、セルロース誘導体、酸化セルロース、ダイユータンガム等が挙げられ、これらを含有することで、インキ中で3次元網目構造を形成することで、金属顔料分散を安定しやすくなる。これらの剪断減粘性付与剤は、単独又は2種以上組み合わせて使用してもかまわない。
インキ粘度については、20℃環境下、剪断速度1.92(sec-1)(静止時)で、インキ粘度が1000(mPa・s)以下とすることが好ましい。これは、インキ吐出量を多く保つことで、筆跡の色調(金属光沢性)を良好とし、さらに、良好な筆記性、筆跡の色調(金属光沢性)、筆跡カスレを抑制することができるため、600(mPa・s)以下が好ましく、より考慮すれば、400(mPa・s)以下が好ましい。また、着色剤(顔料)、樹脂粒子などの沈降を抑制することを考慮すれば、50(mPa・s)以上が好ましく、100(mPa・s)以上が好ましく、さらに150(mPa・s)以上がより好ましい。
また、20℃環境下、剪断速度38.4(sec-1)で、インキ粘度が100(mPa・s)以下とすることが好ましい。これは、インキ吐出量を多く保つことで、筆跡の色調(金属光沢性)を良好とし、さらに、筆跡カスレを抑制することができるため、70(mPa・s)以下が好ましく、より考慮すれば、55(mPa・s)以下が好ましく、筆跡カスレを抑制して、良好な筆記性、筆跡の色調(金属光沢性)をより考慮すれば、45(mPa・s)以下が好ましく、35(mPa・s)以下が好ましい。また、着色剤(顔料)、樹脂粒子などの沈降を抑制することを考慮すれば、5(mPa・s)以上が好ましく、10(mPa・s)以上が好ましく、さらに15(mPa・s)以上がより好ましい。上記のように、インキ粘度を低粘度とした場合は、顔料が沈降しやすいため、本発明のようにポリアミド系樹脂、脂肪酸アミドを用いると顕著な効果が出やすいため好ましい。
さらに、筆跡カスレを抑制し、筆記性を良好にしやすくするには、20℃環境下、剪断速度384(sec-1)(筆記時)で、インキ粘度が15(mPa・s)以下とすることが好ましく、より好ましくは、10(mPa・s)以下とすることが好ましい。
さらに、インキ吐出量を保ち、筆跡の色調(金属光沢性)を良好とし、筆跡カスレを抑制しながらも、金属顔料の沈降を抑制することを考慮すると、インキ組成物の流動時の粘度勾配が一定以上あること、つまりは、高剪断時(筆記時)と低剪断時(静止時)のインキ組成物の粘度比が一定以上あることが好ましい。
よって、高剪断時(筆記時)と低剪断時(静止時)のインキ組成物の粘度比(剪断速度1.92sec-1における粘度/剪断速度384sec-1における粘度)は、好ましくは10以上であり、より好ましくは20以上であり、さらに好ましくは25以上であり、また好ましくは、粘度比(剪断速度1.92sec-1における粘度(静止時)/剪断速度384sec-1における粘度(筆記時))は、50以下であり、より好ましくは40以下である。
(筆記具)
本発明の筆記具用水性インキ組成物は、繊維チップ、フェルトチップ、プラスチックチップなどのペン芯またはボールペンチップなどをペン先としたマーキングペンやボールペン、金属製のペン先を用いた万年筆などの筆記具に用いることができる。本発明のように、インキ粘度を低粘度としても、顔料沈降を抑制できるため、マーキングペン用や万年筆用インキ組成物として用いることが効果的であり、特に万年筆用インキ組成物に用いると効果的である。
また、本発明の筆記具用インキ組成物は、インキ組成物を直に充填する構成のもの、インキ組成物を充填することのできるインキ貯蔵体を備えるものなどに用いることができる。
本発明の筆記具用水性インキ組成物は、前記インキ貯蔵体が筆記具本体に着脱自在に交換可能なインキ貯蔵体(インキカートリッジ)や、また、インキ瓶のようなインキ収容体から、インキ貯蔵体内に直接インキを吸入することができる機能をもつインキ貯蔵体(インキ吸入器)を備えた筆記具に好適に用いることができる。
上記のようなインキ貯蔵体は、筆記具の軸筒内に備える可能性があるため、インキ貯蔵体の内径が制約される可能性が高い。よって、インキ貯蔵体内でインキ組成物は流動しにくく、インキ貯蔵体内のインキ移動性に特に考慮が必要となる。本発明のインキ組成物は、インキに動きが生じた際のインキ貯蔵体に対する濡れ性の低下を抑制することができ、インキ貯蔵体内のインキ移動性に優れていることから、上記のようなインキ貯蔵体を備える筆記具に、好適に用いることができる。
特に、前記インキ貯蔵体の素材が樹脂材により成形されている場合、インキ貯蔵体はインキ組成物との濡れ性が悪くなる傾向にあり、インキ貯蔵体内のインキ移動性を特に考慮する必要がある。本発明のインキ組成物は、樹脂材に対してもインキに動きが生じた際の濡れ性の低下を抑制することができることから、樹脂製のインキ貯蔵体を有する筆記具に好適に用いることができる。
また、インキ貯蔵体は、インキ残量がわかるような半透明性または透明性を有する材料から構成されることが望まれる。このような材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、ポリカーボネート、ナイロンなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。
また、インキ貯蔵体は、インキ組成物を長期間保管するため、耐薬品性に優れる、結晶性樹脂を用いることが好ましく、よって、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどの結晶性オレフィン樹脂を用いることがより好ましい。
また、本発明の筆記具用水性インキ組成物を用いることができる筆記具は、筆記先端を覆うキャップを備えたキャップ式の他、ノック式、回転式およびスライド式などの軸筒内に筆記先端を収容可能な出没式であってもよい。
本発明の筆記具用水性インキ組成物が用いることができる筆記具のインキ供給機構についても特に限定されるものではなく、例えば、(機構1)繊維束などからなるインキ誘導芯をインキ流量調節体として備え、これを介在させ、インキ組成物をペン先に供給する機構、(機構2)くし歯状のインキ保留部材をインキ流量調節体として備え、インキ組成物をペン先に供給する機構、(機構3)弁機構によるインキ流量調節体を備え、インキ組成物を筆記先端筆記先端に供給する機構、および(機構4)インキ流量調節体なしに直接、ペン先に供給する機構などを挙げることができる。
また、ボールペンの場合、ボール材は、特に限定されるものではないが、タングステンカーバイドを主成分とする超硬合金ボールや、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素などが挙げられる。金属腐食の影響がなく、書き味を考慮すれば、炭化ケイ素ボールを用いることが好ましい。また、ボールの大きさは、その筆記具の用途や筆記時に要求される描線の幅などによって決められるが、一般に0.1~2.0mmの範囲から選択される。
ボールペンチップのボールの縦軸方向の移動量は、インキ吐出量を多く保つことで、筆跡の色調(金属光沢性)を良好とすることができるため、15~50μmとすることが好ましい、15μm未満だと、インキ消費量が少なくなりやすく、筆跡の金属光沢性が劣りやすく、50μmを越えると、筆跡乾燥性、インキ漏れ抑制が劣りやすいためである。より筆跡の色調(金属光沢性)を考慮すれば、30~50μmとすることが好ましい。
<水性インキ製品>
本発明による水性インキ製品は、本発明の筆記具用水性インキ組成物をガラス製のインキ収容部に収容しても良い。
特に、前記筆記具用水性インキ組成物にキレート剤を含んでなる場合は、ガラス製のインキ収容器に収容した場合にも、溶出するアルカリ成分を補足し、該アルカリ成分が筆記具用水性インキ組成物中の成分と反応して水に不溶な析出物が発生するのを防止し、発生した析出物などによりインキ流路が塞がれて、筆跡がカスレたり、筆記不能になることを抑制しやすいため、効果的であり、好ましい。特に、筆記具用水性インキ組成物とソーダ石灰ガラスを使用したガラス製のインキ収容部との組合せの時に、特に高い効果が発揮されやすいため、好ましい。
前記筆記具用インキ組成物を収容するガラス製のインキ収容部は、ガラス瓶等、単一のガラス製品でできたものや、インキ収容部の外側に樹脂や木材、漆塗装等の外装(装飾)を施したものが使用できる。
(水性インキ組成物の製造方法)
本発明の筆記具用水性インキ組成物は、従来知られている任意の方法により製造することができる。具体的には、各インキ成分を必要量配合し、プロペラ攪拌、ホモディスパー、またはホモミキサーなどの各種攪拌機やビーズミルなどの各種分散機などにて混合し、製造することができる。
次に実施例を示して本発明を説明する。
(筆記具用水性インキ組成物)
実施例1
金属顔料(アルミニウム粉65%含有、オクチルホスホン酸3%含有、リーフィングタイプ、金属粉の質量に対して、アルキルホスホン酸の質量比:0.05倍(アルキルホスホン酸/金属粉)) 2.0質量部
染料(ダイレクトブラック154) 0.01質量部
水 80.5質量部
多価アルコール(ジエチレングリコール) 7.0質量部
ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドの混合物(有効成分10%、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値10.2)含有、酸価:7.5(mgKOH/g)、アルカノールアミン中和) 8.0質量部
pH調整剤(トリエタノールアミン) 1.0質量部
アミノカルボン酸(エチレンジアミン四酢酸) 0.5質量部
リン酸エステル系界面活性剤 1.0質量部
まず、金属顔料については、金属粉をアルキルホスホン酸(オクチルホスホン酸)で表面処理し、イミダゾリン、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値10.2)を混合して、ペースト状の金属顔料を作成した。また、ポリアミド系樹脂、脂肪酸アミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値10.2)、水を混合して、ペースト状のポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドの混合物を作成した。
その後、染料、水、多価アルコール、ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドの混合物、pH調整剤、アミノカルボン酸、リン酸エステル系界面活性剤を加温撹拌してベースインキを作成し、先に作製していた金属顔料と、ベースインキを混合し、加温撹拌して筆記具用水性インキ組成物を作成した。
尚、実施例1、2、実施例12~14、比較例1のインキ粘度は、TAインスツルメント社製レオメーターAR-G2粘度計(コーンプレート40mm・角度2°)を用いて、20℃の環境下で、剪断速度1.92sec-1(回転速度0.5rpm)、剪断速度38.4sec-1(回転速度10rpm)、剪断速度384sec-1(回転速度100rpm)にてインキ粘度を測定した。
20℃の環境下で、剪断速度1.92sec-1(回転速度0.5rpm)にてインキ粘度を測定したところ、実施例1:315(mPa・s)、実施例2:514(mPa・s)、実施例12:80(mPa・s)、実施例13:150(mPa・s)、実施例14:172(mPa・s)、比較例1:3.2(mPa・s)であった。
20℃の環境下で、剪断速度38.4sec-1(回転速度10rpm)にてインキ粘度を測定したところ、実施例1:32(mPa・s)、実施例2:51(mPa・s)、実施例12:7(mPa・s)、実施例13:14(mPa・s)、実施例14:17(mPa・s)、比較例1:3.0(mPa・s)であった。
また、20℃の環境下で、剪断速度384sec-1(回転速度100rpm)にてインキ粘度を測定したところ、実施例1:9.5(mPa・s)、実施例2:14(mPa・s)、実施例12:4.1(mPa・s)、実施例13:6.1(mPa・s)、実施例14:6.7(mPa・s)、比較例1:2.4(mPa・s)であった。
インキ組成物の粘度比(剪断速度1.92sec-1における粘度/剪断速度384sec-1における粘度)は、実施例1:33.2、実施例2:36.7、実施例12:19.5、実施例13:24.6、実施例14:25.7、比較例1:1.3であった。
また、実施例1、2のpH値は、東亜ディーケーケー社製pHメーター HM-30R型を用いて、20℃にて測定したところ、実施例1:pH値=8.2、実施例2:pH値=8.1であった。
実施例2~15
インキ配合を表に示すように変更した以外は、実施例1と同様な手順で実施例2~15の筆記具用水性インキ組成物を得た。表に、インキ配合および評価結果を示す。
比較例1~3
インキ配合を表に示すように変更した以外は、実施例1と同様な手順で比較例1~3の筆記具用水性インキ組成物を得た。表に、インキ配合および評価結果を示す。
Figure 0007554661000002
<試験用筆記具の作製>
実施例1~15、比較例1~3の筆記具用水性インキ組成物を、結晶性オレフィン樹脂(ポリメチルペンテン)製のインキ吸入器(インキ吸入器内に前後方向に移動可能な樹脂製の移動体を配したもの)に、インキ吸入器開口部上向きの状態で注入し、移動体がインキ組成物中に完全に浸漬された状態にした。このインキ吸入器を、くし歯状のインキ保留部材をインキ流量調節体として配置された、万年筆形態のペン先を有するノック式の出没式筆記具(パイロットコーポレーション社製、万年筆、FCN-1MR-BM)に、装着した筆記具を用いて、以下の試験および評価を行い、色調試験、筆記性試験の評価は、筆記試験用紙としてJIS P3201 筆記用紙Aを用い行った。
沈降試験(顔料・樹脂粒子の沈降試験):直径15mmの密開閉ガラス試験管に各筆記具用水性インキ組成物を入れて、常温にて7日放置後、目視にて、顔料・樹脂粒子の沈降を観察した。
上澄み液(顔料・樹脂粒子の沈降)が、ほとんどなく良好であるもの ・・・◎
上澄み液(顔料・樹脂粒子の沈降)が、一部確認されたが、実用上問題ないレベルのもの・・・○
顔料など(顔料・樹脂粒子の沈降)の沈降がひどく、問題になるレベルのもの ・・・×
色調試験:手書き筆記後の色調を目視で観察した。
筆跡の色調(金属光沢)が非常に良く、濃淡がないもの ・・・◎
筆跡の色調(金属光沢)が良いもの ・・・○
筆跡の色調(金属光沢)がやや劣るもの ・・・△
筆跡の色調(金属光沢)が劣り、実用性に乏しいもの ・・・×
筆記性試験:手書き筆記後の筆跡を目視で観察した。
筆跡にカスレがないもの ・・・◎
若干、筆跡にカスレがあるもの ・・・○
筆跡にカスレがあり、実用性に乏しいもの ・・・×
表の結果より、実施例1~15では、色調試験、沈降試験(顔料・樹脂粒子の沈降試験)、筆記性試験ともに良好もしくは、問題のないレベルの性能が得られた。なお、実施例1~15のように、キレート剤を含んだ筆記具用水性インキ組成物を、ソーダ石灰ガラスを使用したガラス製のインキ収容部(水性インキ製品:ガラス瓶)に収容して、常温にて3ヶ月後に、インキを顕微鏡観察により観察したが、実用上問題がなく、良好の性能が得られた。
表の結果より、比較例1~3では、ポリアミド系樹脂、脂肪酸アマイドを用いなかったため、顔料(金属顔料)の沈降がひどく、筆記不良、筆跡カスレになるものもあった。
本発明の筆記具用水性インキ組成物は、万年筆、ボールペン、筆ペン、カリグラフィー用のペン、マーキングペン、プレートペンなどの各種筆記具用水性インキ組成物として用いることができる。さらに詳細としては、該筆記具用水性インキ組成物を充填した、キャップ式、出没式等の筆記具として広く利用することができる。

Claims (6)

  1. 水、アルミニウム粉を用いた顔料、ポリアミド系樹脂、脂肪酸アミドを含んでなる筆記具用水性インキ組成物であって、
    前記顔料の全質量に対して、ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドとの総質量比(ポリアミド系樹脂+脂肪酸アミド/顔料)は0.1倍~3倍であり、
    前記筆記具用水性インキ組成物のインキ粘度については、20℃環境下において、剪断速度1.92(sec -1 )で、インキ粘度が100(mPa・s)以上600(mPa・s)以下、剪断速度384(sec -1 )で、インキ粘度が15(mPa・s)以下であり、
    かつ、インキ粘度比(剪断速度1.92sec -1 における粘度/剪断速度384sec -1 における粘度)は、20以上50以下であることを特徴とする筆記具用水性インキ組成物(筆記板用消去性インキ組成物を除く)。
  2. 前記筆記具用水性インキ組成物のインキ粘度については、20℃環境下において、剪断速度38.4(sec -1 )で、インキ粘度が10(mPa・s)以上70(mPa・s)以下であることを特徴とする請求項1に記載の筆記具用水性インキ組成物(筆記板用消去性インキ組成物を除く)。
  3. 前記筆記具用水性インキ組成物に、さらに黒色着色剤を含んでなることを特徴とする請求項1または2に記載の筆記具用水性インキ組成物(筆記板用消去性インキ組成物を除く)。
  4. 前記ポリアミド系樹脂と脂肪酸アミドとの総含有量は、インキ組成物全量に対し、0.01~5質量%を含んでなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物(筆記板用消去性インキ組成物を除く)。
  5. 前記筆記具用水性インキ組成物に、溶解度パラメーターが8~12である溶剤を含んでなることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物(筆記板用消去性インキ組成物を除く)。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物(筆記板用消去性インキ組成物を除く)をインキ収容筒に直詰めしたことを特徴とする筆記具。
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