JPH0341512B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はマーキングペン用水性顔料インキに関
するもので、詳細には毛細管インク路をもつペン
体を備えたマーキングペンに適用され、前記ペン
体中で顔料の媒体からの分離現象の生じない水性
顔料インキに関する。 一般にマーキングペン用インキには染料溶液が
用いられている。染料に比較して数々の利点、例
えば堅牢性、隠ぺい力等のある顔料の分散体が、
マーキングペン用インキとして広く用いられない
最大の理由は、マーキングペンに適用できる程度
の低粘度（常温で１乃至20cps）では顔料の沈降
分離が起き易く、この傾向はペン体等の毛細管中
で著しく助長されて、ペン体からの顔料の流出が
スムースに行なわれなくなることによるものであ
る。 また、前記の様な顔料インキの欠点をカバーす
るためのマーキングペンの機構として、軸内のイ
ンク貯蔵所とペン体との間に弁機構を設け、前記
インク貯蔵所内には高比重の材料からなるボール
がインク中に投入されており、ペンを振とうさせ
ることにより沈降分離した顔料を再分散させた
後、弁体を開いてインクをペン体へ導出させる機
構を備えたマーキングペンが提案されているが、
弁機構を設けることによりコスト高、使用時しば
しば弁体を作動させなければならないわずらわし
さ等の理由で、特殊用途の顔料インキにしか適用
されていない。 本発明の目的は毛細管中で顔料の沈降分離を生
じない低粘度の水性顔料インキを提供することに
ある。 本発明の更なる目的は、染料溶液タイプのイン
キが適用される簡便な機構のマーキングペンに適
用できる水性顔料インキを提供することにある。 本発明は、界面活性剤及び／または水溶性高分
子を分散剤とする水性顔料分散液に適宜の高分子
凝集剤を添加することにより得られる、前記高分
子凝集剤の顔料粒子間のゆるい橋かけ作用による
と考えられる凝集状の顔料けん濁液が、毛細管中
で顔料の沈降分離を生じないという現象の発見に
基いている。 次に本発明のインキの組成について述べる。 着色剤としての顔料は、一般に印刷インキ、マ
ーキングインキ等に用いられる顔料が用いられ、
具体的にはアゾ系、アンスラキノン系、縮合ポリ
アゾ系、チオインジコ系、金属錯塩系、フタロシ
アニン系、ペリノン・ペリレン系、ジオキサジン
系及びキナクリドン系等の有機顔料、カーボンブ
ラツク、チタン白、酸化鉄等の無機顔料及び螢光
顔料等が用いられる。これら顔料は、それ自体の
もつ特性例えば比重、粒子径、隠ぺい力等及びイ
ンキの用途により異なるが、インキ中１乃至25重
量％の範囲で用いられる。 分散剤は顔料粒子表面に吸着して、水中で保護
コロイドとして作用するものであり、HLB値８
乃至15のポリオキシアルキレン高級脂肪アルコー
ルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルフエ
ノールエーテル、ポリオキシアルキレン高級脂肪
酸エステル、多価アルコールの高級脂肪酸部分エ
ステル、糖の高級脂肪アルコールエーテル、糖の
高級脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン化糖
の高級脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン−
天然油縮合物、オキシエチレン−オキシプロピレ
ンブロツク重合物等の非イオン活性剤、及びナフ
タレン−ホルムアルデヒド縮合物のスルフオン酸
塩、高級脂肪アルコール硫酸エステル塩、高級脂
肪酸アミドのアルキル化スルフオン酸塩、アルキ
ルアリルスルフオン酸塩等のアニオン活性剤及び
ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、アクリ
ル酸共重合体、マレイン酸樹脂等の水溶性高分子
がインキ中0.1乃至５重量％の範囲で用いられる。 前記材料を用いて調製される水性顔料分散体が
顔料メーカーより市販に供されているが、このよ
うな分散体を用いれば簡便に本発明のインキが調
製できる。 高分子凝集剤は、分子の一部が前記水性顔料分
散液中の顔料粒子に吸着し、更に前記高分子の他
の一部が他の顔料粒子に吸着した状態の橋かけ粒
子間相互作用を生起させるものであり、このため
線状の広がりをもつ高分子であり、粒子表面への
吸着能をもつことが必要である。一方、インキの
粘度を支配する最大の因子はこれら高分子であ
り、一般にマーキングペン用インキについては常
温（20−25℃）における粘度が20cps以下である
ことが、マーキングペンからのスムースなインキ
出を保証する条件である。この条件を満たす添加
量範囲内で、前記水性顔料分散体中の顔料の橋か
け粒子間相互作用による置換凝集を生起する高分
子凝集剤としては、アラビアガム、トラガントガ
ム等のガム類、カゼイン、ゼラチン等の水溶性た
ん白、デキストリン、プルラン等の多糖類、アル
ギン酸誘導体（ナトリウム塩、プロピレングリコ
ールエーテル等）等の海藻抽出物等の天然高分
子、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセル
ロース、カルボキシメチルセルロース（ナトリウ
ム、アンモニウム塩）等のセルロース誘導体の半
合成高分子、及びポリビニルアルコール、ポリビ
ニルピロリドン、ポリアクリル酸（ナトリウム、
アンモニウム塩等）、分子量10000以上のポリエチ
レンオキサイド、スチレン−アクリル酸共重合
体、スチレン−マレイン酸共重合体、低重合ユリ
ア樹脂等の合成高分子があげられ、インキ中0.1
乃至20重量の範囲で用いられる。 一般にマーキングペン用水性インキには、ペン
先での乾燥を抑制するために保湿剤として、グリ
セリン、プロピレングリコール、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、低分子量ポリエチ
レングリコール等のグリコール類及びそれらの低
級アルキルエーテル、２−ピロリドン、Ｎ−ビニ
ルピロリドン、尿素等が用いられるが、これら保
湿剤は前記顔料けん濁液の高分子凝集剤による橋
かけ凝集状態を破壊することなく系中に添加され
る。これら保湿剤はインキ中５乃至80重量％の範
囲で用いられる。 その他、必要に応じて防菌剤、防錆剤等の添加
剤が少量添加されてもかまわない。 本発明のインキは前記の組成であるが、顔料が
水性媒体中に高分子凝集剤による橋かけ凝集状態
でけん濁されていることに特徴を有する。 前述のとおり、界面活性剤及び／または水溶性
高分子を分散剤とする水性顔料分散液中に前記の
高分子凝集剤の水溶液が添加されると高分子凝集
剤による顔料粒子間の橋かけ凝集が生起する。こ
のような高分子の橋かけ粒子間相互作用によると
考えられる凝集の生起は、容器中の液の上澄層の
生成が観察され、生成された顔料けん濁液は軽い
液の振とうまたは撹拌により容易に均質化される
ことから推測される。 また、このような凝集は、最終生成物中の顔料
濃度役５乃至16重量％の範囲では、顔料濃度が高
い程より少量の高分子凝集剤の添加で、生成する
という現象が観察されたことからも裏付けられ
る。即ち、液中の顔料濃度が高い程、液中での顔
料間の距離が小さく高分子凝集剤による顔料粒子
間の橋かけ凝集作用が効率よく行なわれるものと
考えられるからである。 発明者らの実験では、このような顔料けん濁液
は、数μｍから数百μｍのオーダーの径の毛細管
中でけん濁状態が破壊されることなく、必要に応
じ、その状態の液を吐出させることが可能であつ
た。 また、前記顔料けん濁液は、一般にマーキング
ペン用水性インキに用いられるグリコール類、そ
の他の保湿剤を添加してもけん濁状態に影響を及
ぼすことはなかつた。 更に異種の顔料についても適宜の共通の高分子
凝集剤を選定すれば、水中に分散された２種以上
の顔料の水性分散液から前記高分子の橋かけ粒子
間相互作用により凝集状態の顔料けん濁液が生成
され、このけん濁液も毛細管中で均質状態が維
持、持続されることが確認された。 前述の組成及び処方による水性顔料インキは、
前記の特長を有するので、染料水溶液タイプのイ
ンキの場合と同じ取扱いで簡便な機構のマーキン
グペンに適用される。勿論、その筆跡は顔料の特
性による有利な性能が発揮される。その上、従来
マーキングペン用インキのような低粘度インキに
比重の異なる顔料粒子を混用することは避けられ
てきたが、前述のとおり、本発明のインキでは異
種顔料の混用も可能であるので、広汎な色の選択
が自在であることも他のマーキングペン用顔料イ
ンキにない特色である。 次に実施例について説明する。各実施例インキ
は次の様に製造された。界面活性剤または水溶性
高分子を分散剤として水中へ顔料が分散されてい
る水性顔料分散液の所定量に撹拌しつつ、別に調
製された所定濃度の高分子凝集剤水溶液の所定量
を徐々に添加し、次いで保湿剤、必要に応じ防菌
剤溶液を添加する。また比較例１〜６インキでは
水性顔料分散液中に、撹拌しつつ保湿剤水溶液が
添加された。比較例７インキでは、ポリビニルピ
ロリドンで表面処理されたカーボンブラツクが保
湿剤水溶液に添加され、撹拌により均質化された
後、防菌剤溶液が添加され仕上げられた。 これら試料インキについて以下の項目の試験を
行つた。 １ 液の状態の観察 試料インキを試験管に分取し、２〜３時間の
放置後に液の状態を観察した。 ２ 粘度測定 20〜25℃に保たれた恒温室に放置された試料
インキについて回転粘度計により粘度を測定し
た。 ３ 実用試験 ポリエステルせんい集束体をウレタンプレポ
リマーにより樹脂加工して成形した３mmφのペ
ン体及びポリエステルせんい集束体からなるイ
ンキ吸蔵体を備えたマーキングペンに所定量の
各インキを充填して試筆した後、密栓した各試
料について１本はペン先上向き（正立）状態
で、もう１本はペン先下向き（倒立）状態で静
置して置く。１カ月後各試料マーキングペンに
より筆記し、筆跡の濃淡を調べた。 インキの組成及び試験結果を表１にまとめた。

【表】

【表】

【表】 表中、インキ組成中の数値はすべて重量部で表
わされており、記号の内容は以下のとおり。 顔料の項 Ａ：C.I.ピグメントレツド22 Ｂ：C.I.ピグメントブラツク７ Ｃ：C.I.ピグメントブルー15：８ Ｄ：C.I.ピグメントブルー15 Ｅ：C.I.ピグメントイエロー98 Ｆ：C.I.ピグメントグリーン７ Ｇ：C.I.ピグメントオレンジ13 Ｈ：C.I.ピグメントイエロー12 Ｉ：C.I.ピグメントイエロー83 分散剤の項 Ｊ：ポリアクリル酸のアンモニウム塩 凝集剤の項 Ｌ：ポリビニルピロリドンＫ−30 Ｍ：ポリビニルアルコール（重合度約300） Ｎ：スチレン−アクリル酸共重合体アンモニウ
ム塩 Ｏ：ポリエチレンオキサイド（分子量約20000） Ｐ：ヒドロキシプロピルセルロース（２％水溶
液20℃の粘度3.0〜5.9cps） Ｑ：カルボキシメチルセルロース（２％水溶液
20℃の粘度6cps以下） Ｒ：黄色デキストリン 試験結果の項中、液の状態は、上澄層及びかさ
高の凝集体が観察されたものを凝集状と表示し、
液が均質な分散状態にあるものを均質と表示し
た。また実用試験の項の記号の内容は以下のとお
り。 ◎：正立のペンと倒立のペンの筆跡の濃淡差な
く、試筆時の筆跡と実質的に変らない ○：濃淡差わずか △：濃淡差大 ×：筆記不能 表の結果にみられる様に、界面活性剤または水
溶性高分子を分散剤として水中に均質に分散され
た顔料分散液である比較例インキは、マーキング
ペンに充填されると、せんい束のせんい間の毛細
管中では顔料の沈降分離が促進され、１カ月以内
に筆記不能となるが、ペンの放置姿勢（ペン先が
上向きか下向きか）により著しく濃淡差のある筆
跡を与える。これに対し本発明のマーキングペン
インキはフリーの液ではかさ高い凝集体がけん濁
している凝集状態を示しているが、マーキングペ
ンに適用された場合、ペンの放置姿勢に関係なく
１カ月経過後も普通に筆記でき、最初の筆跡と実
質的に変りのない濃さの筆跡を与えた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 必須成分として顔料、前記顔料の分散剤、高
   分子凝集剤、保湿剤及び水を含んでおり、前記高
   分子凝集剤の顔料粒子間のゆるい橋かけ作用によ
   り、顔料が水性媒体中に凝集状にけん濁されてな
   るマーキングペン用水性顔料インキ。 ２ 顔料１乃至25重量％、分散剤0.1乃至５重量
   ％、高分子凝集剤0.1乃至20重量％、保湿剤５乃
   至30重量％、防菌剤、防錆剤等の添加剤０乃至２
   重量％の範囲の成分を含み残余が水である、20℃
   〜25℃における粘度が１乃至20cpsの範囲にある
   特許請求の範囲第１項記載のマーキングペン用水
   性顔料インキ。 ３ 高分子凝集剤がアラビアガム、トラガントガ
   ム、カゼイン、ゼラチン、プルラン、デキストリ
   ン、アルギン酸ナトリウム、メチルセルロース、
   ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチ
   ルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニ
   ルピロリドン、ポリアクリル酸、分子量10000以
   上のポリエチレンオキサイド、スチレン−アクリ
   ル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体及
   び低重合度ユリア−ホルムアルデヒド縮合物から
   なる群より選ばれる水溶性高分子である特許請求
   の範囲第１項または第２項記載のマーキングペン
   用水性顔料インキ。 ４ 界面活性剤及び／または水溶性高分子を分散
   剤として水性媒体中に均質に分散された顔料の分
   散液に所定濃度、量の高分子を凝集剤水溶液を添
   加して、前記高分子凝集剤の顔料粒子間のゆるい
   橋かけ作用による顔料の凝集状けん濁液を生成さ
   せる過程を含むことを特徴とするマーキングペン
   用水性顔料インキの製造法。