JPH02251580A - 筆記具用水性インキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明ハ、ホールペン、サインペン、及ヒマーキングベ
ン等筆記具に供する水性インキに関する。

（従来の技術） 従来、ボールペン用の水性インキとして、まず、水、染
料、グリコール系溶剤又はグリコールエーテルエステル
系溶剤等の水溶性有機溶剤、及びリン酸エステル又は脂
肪酸アルカリ塩等の潤滑剤などを含有して、非ニュート
ン粘性指数ｎがほぼ１のニュートン流体で、常、温にお
ける粘度が１〜ｌ　ｏｍ’ｐａ−ｓのインキ（この中で
特に２５℃においてＤ＝２００８　のときのηが３．５
ｍ−Ｐａ−８のものを以下「Ａインキ」という）や、水
、顔料、グリコール系溶剤又はグリコールエーテルエス
テル系溶剤等の水溶性有機溶剤、　リン酸エステル又は
脂肪酸アルカリ塩等の潤滑剤、及び界面活性剤又は水溶
性樹脂等の分散剤などを含有して、非ニュートン粘性指
数ｎが上記Ａインキと同じくほぼ１のニュートン流体で
、常温における粘度がｌ〜１０ｍ゛Ｐａ・Ｓのインキが
ある。これらニュートン流体の水性インキは、書味が良
いという長所があるが、潤滑剤によって紙に対する界面
張力が低下するので筆記描線の滲みが著しい弊害があっ
た。

次に、水、着色剤、グリコール系溶剤又はグリコールエ
ーテルエステル系溶剤等の水溶性有機溶剤などの他に０
．２チ以上のキサンタンガムを含有して、非ニュートン
粘性指数が０．６未満の擬塑性を示す非ニュートン流体
で、常温における粘度が剪断速度Ｄ＝２０　Ｏ８のとき
に５０ｍ・Ｐａ・Ｓ以上であるインキ（この中で特に２
５℃においてＤ　＝　２０　ＯＳ”　　のときのηが５
　ＬＯｍ・Ｐａｏｓで且つｎ＝０．３９及びμ＝１．．
５８のものを以下「Ｂインキ」という）が存在する。こ
の非ニュートン流体で擬塑性を示すインキは、紙面に筆
記された後の状態のような低剪断速度域では粘度が急激
に上昇するので筆記描線が滲みにくいという長所がある
が、その反面、そのような粘度上昇が筆記描線の乾燥悪
化をもたらし、例えば上記のＡインキの乾燥時間が十数
秒以下であるのに対しＢインキでは１分以上を要し、筆
記中に手や紙面を汚しやすいという弊害があった。

（発明が解決しようとする課題） そこで本発明は、筆記描線が紙面に滲みにくく且つ筆記
描線の乾燥性も良く、勿論潤滑性にすぐれて書味が良く
且つインキのペン先からの吹き出し現象いわゆるボテな
どの弊害もない筆記具用水性インキの提供を目的とする
。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の筆記具用水性イン
キは、水、着色剤、全インキ組成物中５−６゜−の水溶
性有機剤、全インキ組成物中０．１〜３％の潤滑剤、及
び擬塑性付与剤を少なくとも含有し、流動方程式η＝μ
Ｄニー１及びＳ工μＤｎ（ここでｌは粘度（Ｐａ・Ｓ）
、μは非ニュートン粘性係数、Ｄは剪断速度（Ｓ−ｉ）
、ｎは非ニュートン粘性指数、Ｓは剪断応力（Ｐａ）を
それぞ゛れ示す）に対し剪断速度りが１〜１００ｏＳ−
’の範囲において極めて高い相関性を有すると共にその
非ニュートン粘性指数ｎが０．６　＜　ｎ　＜　０．９
の範囲にあってレオロジー的な特性が擬塑性を示し、且
つ２５℃において剪断速度りが２０　ｏｓ−’のときの
粘度が３〜２０ｍ・Ｐａ−８であることを特徴とするも
のである。

本発明に含有する着色剤としては、直接性染料、酸性染
料、又は塩基性染料等の染料の中から任意に選定して単
独で又は２種以上組み合せて使用することが可能であシ
、またはカーホンプラック、シアニンブルー　す７トト
ールレッド等の有機又は無機顔料の中から任意に選定し
て単独で又は２種以上組み合せて使用することも可能で
あシ、さらには染料と顔料を任意の割合で組み合せて使
用することも可能である。

本発明に含有する水溶性有機溶剤としては、エチレング
リコールやプロピレングリコール等の多価アルコール、
メチルセロソルブ等のセロソルブ系溶剤、及びエチレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート等のクリコー
ルエーテルエステル系溶剤などが使用可能である。この
水溶性有機溶剤の含有比は上記のように全インキ組成物
中５〜５０％の範囲とする必要があるが、好ましくは１
０〜４０チがよい。

本発明に含有する潤滑剤としては、リン酸エステルもし
くはその塩類または脂肪酸のアルカリ塩の中から任意に
選定して単独で又は２種以上組み合せて使用可能である
。さらに詳しく説明すると、リン酸エステルとしては、
ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸やポリオキ
シエチレンセチルエーテルリン酸やポリオキシエチレン
オレイルエーテルリン酸等のポリオキシエチレンアルキ
ルエーテルリン酸、トリポリオキシエチレンアルキルエ
ーテルリン酸、及ヒラウリルリン酸などが使用可能で、
またリン酸エステルの塩類としては、ナトリウム、カリ
ウム、及びバリウム等の塩が使用可能で、また脂肪酸の
アルカリ塩としては、通常炭素数１８のステアリン酸、
リノール酸、リシノール酸、及びリルイン酸などのカリ
ウム又はナトリウム塩が使用可能である。この潤滑剤の
含有比は上記のように０．１〜３−の範囲とする必要が
あるが、好ましくは０．３〜２チがよい。この潤滑剤の
含有比がＯ，１％未満では潤滑効果がなく、逆に３チを
超えると描線が滲みやすくなる。

本発明に含有する置型性付与剤としては、−般の水溶性
高分子のうち天然多糖類や半合成セルロース系高分子が
使用可能である。さらに詳しく説明すると、天然多糖類
としては、グルコース、マンノース、ガラクトース、ラ
ムノース、及びグルクロン酸塩等の単糖類から構成され
る高分子化学構造を有するガア−ガム、ローカストビー
ンガム、タマリンドガム、トラガントガム、アラビアガ
ム、及びキサンタンガムなどを使用可能で、また半合成
セルロース系高分子としては、セルロースの水酸基をエ
ステル化又はエーテル化して水溶化したメチルセルロー
ス、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース、及ヒヒドロキシプロピル
セルロースなどが使用可能である。

この擬塑性付与剤の含有比は、天然多糖類を使用すると
きは０．１〜０２％とし、又半合成セルロース系高分子
を使用するときはその水酸基の置換度によって適宜な割
合とする。また−船釣に増粘剤として常用されているポ
リビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、アルギン
酸ソータ、ポリエチレングリコール、ポリアクＩＪ　ｋ
酸ソーダ、及びデキストリンなどを上記の擬塑性付与剤
に対して併用しても構わない。

本発明には上記の成分の他に、微生物の繁殖を抑えるた
めの防腐剤や、金属製ペン先の錆を抑えるための防錆剤
などを必要に応じて含有させることも可能である。

本発明水性インキは上記のように流動方程式η＝μＤＢ
−１及びＳ＝μｐｎ　　に対し極めて高い相関性を有す
る必要があるが、その相関度は相関係数が０．９以上と
なることが望ましい。

本発明水性インキは上記のように非ニュートン粘性指数
ｎ　ｔ−０，６（ｎ　（０，９の範囲に管理する必要が
ある。ｎが０，６以下になると剪断速度りに対する粘度
変化率が大きくなって筆記描線が容易にレベリングせず
乾燥時間の短縮が困難となシ、逆にｎが０．９以上にな
るとニュートン流体と殆ど変らす描線の滲み防止が困難
となる。

また本発明水性インキは上記のように略２５℃において
剪断速度りが略２００３−１のときの粘度ηを３〜２０
ｍ・Ｐａ−８の範囲に、より好ましくは５〜１５ｍ・Ｐ
ａ’Ｓ　　の範囲に管理する必要がある。粘度ηが３ｍ
・Ｐａ−８未満では低剪断速度下でも粘度が十分に上が
らず筆記描線の滲み防止が困難となり、逆に２０ｍ・Ｐ
ａ−８を超えると低剪断速度下での粘度が高過ぎて然も
構造粘性を伴っているので筆記描線がレベルリングせず
盛〕上がった状態で止まるから筆記描線の乾燥時間の短
縮が困難である。

（作　用） 本発明水性インキは、流動方程式η＝μｐｎ−１に対し
剪断速度りが１〜１０００　Ｓ−’の範囲において極め
て高い相関性を有すると共にその非ニュートン粘性指数
ｎが０．５　ｎ　＜　０．９の範囲にあって且つ２５℃
において剪断速度りが略２００のときの粘度ηが３〜２
０　ｍｌＰａ−８に管理されているので、例えば非ニュ
ートン粘性指数ｎを０、７とし且つＤ＝２００Ｓ　　の
ときのηを１０ｍ−Ｐａ−８とＬＪにμ＝０．０５とし
た本発明水性インキは図の対数グラフに示すように、低
剪断速度域での粘度ηが上記従来例で述べたＡインキに
比べて高くなるので筆記描線を滲みにくくする作用があ
ると共にＢインキに比べてそれほど急激に上昇しないの
で筆記描線の乾燥性の悪化を抑える作用がある。又本発
明水性インキは擬塑性（ｐｇｅｕｄ。

ｐｌａｓｔｉｃ　）を示しグラフからも明らかなように
剪断速［Ｄの上昇に従って粘度ηが低下して高剪断速度
域ではＡインキと略同程夏まで下がるので筆記時には十
分なインキ流出量が得られて簀味を良好にする。

（実施例） 実施例１゜ 顔料（カーボンブラック〔７アーネス型〕）分散剤（ア
クリル樹脂［ＮＨ，中和］）水溶性有機溶剤（エチレン
グリコール）潤滑剤（オレイン酸カリウム） ＰＥ（調整剤（モノエタノールアミン）防腐剤（スラオ
フＳ〔式日薬品製〕） 防錆剤（ベンゾトリアゾール） 精製水 Ａ液 ８．０（チ） ３．０ ３０．０ ０．５ ０．１ ４日、１ １０．０ 上記Ａ液を除く配合成分の濃厚液をまずプレミキシング
し、縦型サンドミルで２時間分散処理し、レットダウン
後に希釈して元の配合に調製し、連続遠心分離器で分級
し、その後にＡ液を加えて５００　ｒｐｍで１時間攪拌
して黒インキを得た。尚、Ａ液は、精製水に０．１ｑ６
の防腐剤を添加して常温下で攪拌し、これに精製された
ガア−ガムをママコができないように小量づつ加えて最
終的なガア−ガムの量を全量の０．８％となし、これを
回転数を５０ｏｒｐｍに維持した攪拌機によシ２時間攪
拌し、その後に加圧濾過して夾雑物を除去して得られた
ものである。

実施例２゜ 染料（ブリリアントブルーＦＣＦ） 〃（アシッドレッド） 水溶性有機溶剤（ジエチレングリコール）潤滑剤（ラウ
リルリン酸ンーダ） ４．０（％） １．０ ２０．０ ０．６ ｐＨ％整剤（モノエタノールアミン）　　　　　　０．
１（％）防腐剤（スラオフＳ〔式日薬品製））　　　　
　　０．１防錆剤（ベンゾトリアゾール）０．１ 精製水　　　　　　　　　　　　　　　　　　６４．Ｉ
Ｂ液　　　　　　　　　　　　　　　１０．１上記配合
成分を攪拌槽にて５００　ｒｐｍで１時間攪拌し、その
後に加圧濾過して夾雑物を除き青インキを得た。尚、Ｂ
液は、精製水に０．１　％の防腐剤を添加して常温下で
攪拌し、これに精製すしたヒドロキシエチルセルロース
をマヤコができないように小量づつ加えて最終的なヒド
ロキシエチルセルロースの量を全量の２．０％となし、
これを回転数を５０Ｏｒｐｍに維持した攪拌機によ９１
時間攪拌し、その後に加圧濾過して夾雑物を除去して得
られたものである。

実施例３゜ 染料（エオシン）５．Ｏチ） 〃　（フロキシン）１．０ 〃　（サンセット二ロー）２．０ 水溶性有機溶剤（ジエチレングリコール）　　２００潤
滑剤（リシノール酸ソーダ）０，６ ＰＨ調整剤（モノエタノールアミン）０．２防腐剤（ス
ラオフＳ〔式日薬品製））　　　　　　０．１防錆剤（
ベンゾトリアゾール）０．１ 精製水　　　　　　　　　　　　　　　　　６１．０Ｃ
液　　　　　　　　　　　　　　　　１０．０赤インキ
を得た。尚、Ｃ液は、精製水にＯ，１％の防腐剤を添加
して常温下で攪拌し、これに精製されたキサ／タンガム
をママコがでキナいように小量づつ加えて最終的なキサ
ンタンガムの量を全量の０．７％となし、これを回転数
を１１０００ｒｐに維持した攪拌機により２時間攪拌し
、その後に加圧濾過して夾雑物を除去して得られたもの
である。

上記各実施例のインキ及び前記従来例のＡインキとＢイ
ンキについて、２５℃における各剪断速度別の粘度（単
位：ｍ・Ｐａ−８）を測定して表１の結果を得た。

上記配合成分を攪拌槽にて５０　Ｏｒｐｍで１時間攪拌
し、その後に加圧濾過して夾雑物を除き表１ 表２ 次に、剪断速度りが１〜１ｏｏｏｉｓ”’における流動
方程式η＝μＤＨ−１に相関する上記５種のそれぞれの
インキのμ及びｎを求めると共に実測値との相関係数ｒ
を導いて表２の結果を得た。

次に、上記の５糧のインキについて、描線乾燥性、滲み
性、及び機械筆記性の試験を実施して表３の結果を得た
。尚、Ａインキはインキ吸蔵体と中継芯を内蔵して直径
０．５ｍの超硬ボールとステンレススチール製のチップ
を装備した水性ボールペンに充填し、又、実施例１〜３
の各インキは上記Ａインキを使用した水性ボールペンの
インキ吸蔵体と中継芯の空孔ｉｔよシ高くした水性ボー
ルペンに充填して試験を行なった。またＢインキはポリ
プロピレン裂のチューブに充填してそのチューブの一端
にチップを圧入し更に遠心分離によって脱泡してペン体
となした筆記具によって試験した。

次に、描線乾燥性の試験内容は、ＪＩＳ−Ｐ−３２ｏ１
の筆記試験用紙Ａに手書きで筆記して、その描線上を擦
ってもインキが他に移らなくなる時間を描線乾燥時間と
してその時間を秒単位で測定したものである。また、滲
み性の試験内容は、同じ（Ｊ　Ｉ　Ｓ　−Ｐ−３２０１
の筆記試験用紙Ａに５μ！のインキを滴下してインキが
滲んだ紙面の直径を測定したものである。更に機械筆記
性の試験内容は、同じ＜　Ｊ　Ｉ　５−Ｐ−３２０１の
筆記試験用紙Ａに機械筆記試験機で筆記速度４．０ｍ１
５）、荷重９８ＯＮ、筆記角度６０’の条件で１ｏ○Ｏ
ｍ連続筆記して、ボテの有無、１０００ｍ筆記後の香味
、及びボール沈み量をチエツクしたものである。

表３ 尚、ボテの欄において○はボテがないことを示し、又、
書味の橢において○は良好でΔは普通を示している。

発明の効果） 本発明の筆記具用水性インキは叙上のとおシであシ、筆
記描線が滲みに＜＜、且つ筆記描線の乾燥性が良く、更
に潤滑性にすぐれて書味も良好で、勿論ボテも発生しな
い等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明インキと従来例のインキにおける粘度と剪断
速度の関係を示す対数グラフを示したものである。 特許出　願人　三菱鉛筆株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　水、着色剤、全インキ組成物中５〜５０％の水溶性有
   機溶剤、全インキ組成物中０．１〜３％の潤滑剤、及び
   擬塑性付与剤を少なくとも含有し、流動方程式η＝μＤ
   ＾ｎ＾−＾１及びＳ＝μＤ＾ｎ（ここでηは粘度（Ｐａ
   ・Ｓ）、μは非ニュートン粘性係数、Ｄは剪断速度（Ｓ
   ＾−＾ｉ）、ｎは非ニュートン粘性指数、Ｓは剪断応力
   （Ｐａ）をそれぞれ示す）に対し剪断速度Ｄが１〜１０
   ００Ｓ＾−＾ｉの範囲において極めて高い相関性を有す
   ると共にその非ニュートン粘性指数ｎが０．６＜ｎ＜０
   ．９の範囲にあつてレオロジー的な特性が擬塑性を示し
   、且つ２５℃において剪断速度Ｄが２００Ｓ＾−＾ｉの
   ときの粘度が３〜２０ｍ・Ｐａ・Ｓであることを特徴と
   する筆記具用水性インキ。