JPH09100434A

JPH09100434A - ボールペン用水性インキ組成物

Info

Publication number: JPH09100434A
Application number: JP8179277A
Authority: JP
Inventors: Laura K Case; ケイ．ケース，ラウラ; Chandrasen Gajria; ガジユリア，チヤンドラセン; Rachel M Loftin; エム．ロフテイン，ラチエル; Henry Peper; ペパー，ヘンリイ
Original assignee: Gillette Co LLC
Current assignee: Gillette Co LLC
Priority date: 1985-01-23
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1997-04-15
Also published as: WO1986004345A1; DE3582067D1; JPH0717872B2; JPS62501914A; EP0210195A4; JPH07173426A; BR8507165A; MX164378B; EP0210195B1; JP3071367B2; EP0210195A1; JPS62501753A

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維状溜や毛管供給ロッドを省略しても適格
な性能特性を示すボールペン用水性インキ組成物の提
供。【解決手段】極性溶剤系中に分散された着色剤と剪断
減粘性ポリマー物質を含み、非加圧溜の中に含有され、
そして拘束されずにボールペン先に供給される、室温で
インキが液体であるボールペン用インキ組成物であっ
て、前記着色剤がインキ組成物の３０重量％までの量で
存在し、前記剪断減粘性ポリマー物質がインキ組成物の
０．３重量％から０．５重量％未満までの量で存在し、
前記ボールペンのボールが０．５ｍｍ以下の直径を有
し、前記極性溶剤系がインキ組成物の５０〜９９重量％
の量で存在し、かつ剪断減粘性ポリマー物質のための主
要溶剤として少なくとも５０重量％の水を含み、そし
て、前記インキ組成物が０．０１〜０．６の剪断減粘指
数を有する、ことを特徴とする前記インキ組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水性ベース剪断減粘
性インキ組成物および好ましくは粘弾性インキフォロア
ー（ｆｏｌｌｏｗｅｒ）を含むかようなインキ組成物を
使用するボールペンに関する。

【０００２】

【従来の技術】ボールペン筆記用具に水性インキ組成物
を使用することの費用上の利点は長年認識されているこ
とではあるが、それらの典型的に低粘度であることが多
くの性能上の不利となっている。これらの不利の点の中
には、大気圧、温度の変化により、または使用者の指か
ら伝わる熱による温度上昇による回転ボールの周囲の漏
出の可能性が含まれる。使用の間には連続的の線を形成
するのにちょうど十分な速度で回転ボールにインキ流が
供給されるが、筆記先端に過度に液体インキ流が供給さ
れて漏れを生ずるには不十分な量のインキ流が供給され
るような繊維インキ溜めを使用することによってこれら
の不利を克服する試みも行なわれた。同じ結果を得るた
めの他の試みには、毛管路を有し、回転ボールへのイン
キ供給量を制御することを考えた焼結した繊維束または
押出したプラスチックインキロッドの形態の多孔質イン
キ供給ロッドを使用する液体インキ溜の使用が含まれて
いる。ボールペン筆記用具中の水性インキの流れを制御
するためのかような方式を使用する従来技術特許の例に
は、英国特許明細書第１，１３９，０３８号、Ｕ．Ｓ．
Ｐ．Ｎｏ．３，４４６，５６４；Ｎｏ．３，５３３，
７０８；Ｎｏ．３，５７２，９５４；Ｎｏ．３，８７
３，２１８；およびＮｏ．４，１４５，１４８が含まれ
る。

【０００３】上記の種類のインキ供給方式を使用する不
利には、急速使用の際ボールに十分なインキの連続流を
供給できないことおよび繊維状インキ溜によって保留さ
れるインキの量は筆記用具中のインキの全量の１／２の
量であるため筆記寿命が短かいことである。別の不利な
点は、可溶性染料と異なり顔料を含有するインキは繊維
状溜中の毛管路を閉塞させる傾向があり、そして、供給
ロッドはさらに筆記用具が使用済になる前にペン先へ送
出されるインキの流速および量を阻害することである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題を解決する
ために繊維状溜および（または）毛管供給ロッドを省略
し、単に水性インキ組成物の増粘によって上記の問題を
解決しようとすれば別の問題に遭遇する。ペン先からの
溶剤の蒸発または輸送の間または落下の衝撃によってイ
ンキ柱の連続性が破壊されれば、ボールペンは機能を果
さなくなる。本発明の目的はこれら問題を解決した新規
な改良されたボールペン用水性インキ組成物を提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次のような
本発明によって解決される。本発明は、極性溶剤系中に
分散された着色剤と剪断減粘性ポリマー物質を含み、非
加圧溜の中に含有され、そして拘束されずにボールペン
先に供給される、室温でインキが液体であるボールペン
用インキ組成物であって、前記着色剤がインキ組成物の
３０重量％までの量で存在し、前記剪断減粘性ポリマー
物質がインキ組成物の０．３重量％から０．５重量％未
満までの量で存在し、前記ボールペンのボールが０．５
ｍｍ以下の直径を有し、前記極性溶剤系がインキ組成物
の５０〜９９重量％の量で存在し、かつ剪断減粘性ポリ
マー物質のための主要溶剤として少なくとも５０重量％
の水を含み、そして、前記インキ組成物が０．０１〜
０．６の剪断減粘指数を有する、ことを特徴とする前記
インキ組成物である。

【０００６】本発明の新規の改良されたインキ組成物
は、筆記用具のための水性ベース、剪断減粘性インキで
ある。このインキ組成物は低剪断速度では高い粘度を有
し、水が剪断減粘性物質の主要または必須の溶剤である
極性溶剤系中に分散された着色剤および水分散性剪断減
粘性ポリマー物質（または剪断減粘付与物質）の実質的
に均一な分散体から成る。このインキ組成物は低剪断速
度では高い粘度を有するが、筆記によって生成される剪
断速度に反応して剪断減粘性になり、容易に流動性にな
り、性能特性の特に望ましい組合せを有する筆記用イン
キを供給する。

【０００７】本発明の好ましい筆記用具においては、イ
ンキ組成物は中空の、非加圧または比較的低加圧チュー
ブまたは溜中に含有され、そして、インキがボールペン
のペン先に供給される。好ましい筆記用具には、キャッ
プが定位にあるときはボールペン先および先端を密閉す
るキャップ部品を有し、インキの揮発成分の蒸発を防止
し、かつ、ボールの上流点に気泡を形成する可能性のあ
るボール周囲からインキ溜への空気の漏れを防止する。
かような気泡はインキ柱とボールとの間の接触を破壊
し、その接触が回復されるまでその用具の性能は影響を
受ける。特に好ましい筆記用具においては、インキはイ
ンキ供給が消費されるに伴いボールへのインキの円滑な
流れを確保する特定のレオロジー性を有する粘弾性フォ
ロアー組成物との組合せで使用される。

【０００８】本発明の実施において使用されるインキ組
成物は、静止時は増粘された液体である。若干のものは
流動学的降伏値を有することを特徴とするが、使用時に
はすべてが高度に疑似塑性または剪断減粘性である。イ
ンキはボールペンによる筆記中に生成される高剪断速度
で１００ｃＰｓ未満の粘度を有するうすい液体になる。
１００ｃＰｓ（センチポアズ）は１００ｍＰａ・ｓ（ミ
リパスカル秒）に等しい。このインキは水が剪断減粘性
ポリマー物質の主要溶剤である極性溶剤系中に分散され
ている少なくとも１種の水分散性、剪断減粘性ポリマー
物質を含有する。インキには染料および（または）顔料
を含む着色物質も含まれる。特に好ましい剪断減粘性を
付与するポリマー物質は、実質的に水に可溶性の物質で
ある。界面活性剤、防腐剤、腐食防止剤および保湿剤の
ような他の慣用の成分もこのインキに含ませることがで
きる。

【０００９】本発明の実施において使用されるインキの
剪断減粘性は、剪断応力値（Ｔ）および剪断速度（ｊ）
値〔ニュージャージー州、サドルブルック、ハーク社製
のハークロトビスコ（ＨａａｋｅＲｏｔｏｖｉｓｃ
ｏ）のような粘度計による流動学的測定から得られる）
を実験的指数方則式Ｔ＝Ｋｊⁿ（Ｋおよびｎは計算され
た定数である）にあてはめることによって計算される剪
断減粘指数（Ｓｈｅａｒ−ｔｈｉｎｎｉｎｇｉｎｄｅ
ｘ）「ｎ」によって特徴が示される。本発明の実施にお
いて有用な剪断減粘性ポリマー物質は、約０．０１〜約
０．６０の範囲の比較的低い「ｎ」値を示す。好ましい
剪断減粘性ポリマー物質は、約０．０５〜約０．３０の
「ｎ」値を示す。

【００１０】本発明の水性インキ組成物の剪断減粘性ポ
リマー物質は、そのインキ組成物の流動学的および（ま
たは）チキソトロピー特性に主要制御を与える本質的成
分である。所望ならば他の増粘用物質と剪断減粘性物質
とを組合せて選択された性能特性を有するインキ組成物
を製造するために使用できる。しかし、剪断減粘性物質
によって付与される本質的な流動学的および（または）
チキソトロピー制御機能を得るためには、かような他の
物質は必要または要求されない。

【００１１】本発明の実施において好適な剪断減粘性ポ
リマー物質は、水性ベースインキ組成物に約０．０１〜
約０．６０の間の剪断減粘指数を付与することができる
物質である。これに加えて、好適な剪断減粘性ポリマー
物質は温度に反応して粘度に有意の変化を受けない水性
インキ組成物を供給する。本発明の目的のための「温度
に反応する粘度の有意の変化」とは、約０℃〜約６０℃
の温度範囲内で、約１０℃の連続する温度範囲の少なく
とも１区分間でインキ組成物の粘度測定において（同じ
剪断速度での）約５０％より大きい変化である。特に好
ましい剪断減粘性物質は、約５℃〜約３５℃の間の温度
範囲内の１０℃温度範囲（区分）に亘って粘度に有意の
変化を受けない物質である。換言すれば、好適な剪断減
粘性ポリマー物質は、上記の剪断減粘指数を有するイン
キ組成物が得られ、そして、例えば０℃〜１０℃また
は、１０℃〜２０℃または２０℃〜３０℃または２５℃
〜３０℃等の間で約５０％より大きくない粘度測定値の
変化以内のインキ組成物が得られる物質である。

【００１２】特に好ましい特定の剪断減粘性物質は、キ
サンタンガム、カラジーナン（Ｃａｒａｇｅｅｎａｎ）
ガム、ローカストビーンガム、ヒドロキシエチルセルロ
ースおよびグアーガムである。水性ベース、キサンタン
ガム含有インキ組成物は、約０．１０〜約０．２０の
「ｎ」値を有することが見出されているのでキサンタン
ガムが特に好ましい。これに加えて、水性ベース、キサ
ンタンガム含有インキは約０℃〜約４０℃の範囲または
それ以上の温度の間粘度測定値に何等の有意の変化を受
けない。実際に、水性ベース、キサンタンガム含有イン
キは、上記の温度範囲を通じて粘度測定値は実質的に一
定である。水性ベース、カラジーナンガム含有インキの
平衡剪断応力値は（ハークロトビスコ粘度計による繰
返し測定によって得られる）、０．３〜約０．４の剪断
減粘指数を得る指数法則に適合した。水性ベース、カラ
ジーナンガム含有インキでは、５℃〜約３５℃の範囲の
温度の間実質的に一定の粘度測定値が得られる。ヒドロ
キシエチルセルロース含有水性ベースインキは、約０．
４〜約０．６と計算される剪断減粘指数を有し、約１５
℃〜約３０℃の範囲の温度の間粘度測定値に何等の有意
の変化を受けない。好ましい商用として入手できるキサ
ンタンガムは、ケルトロール（ＫＥＬＴＲＯＬ）および
ケルザン（ＫＥＬＺＡＮ）の商標名でケルコ（Ｋｅｌｃ
ｏ）社によって販売されている。

【００１３】上記の任意の水−分散性ガムまたは樹脂の
量は、使用されるガムまたは他の成分によって変化する
であろうが、全組成物の約０．５〜約５重量％のガムま
たは樹脂を配合する大部分の場合０．０１〜０．６０の
「ｎ」値を達成することが可能であり、特にインキの筆
記（ｌａｙｄｏｗｎ）速度およびインキの筆記特性に
関する性能特性の最良のバランスは、約０．５〜約５重
量％の間、そして、好ましくは約０．５〜約２．５重量
％の間の量の剪断減粘性物質の使用によって達成され
る。しかしながら、約０．５重量％未満の量の剪断減粘
性物質を含有するインキ組成物は、微小のペン先すなわ
ち約０．５ｍｍより大きくない直径を有するペン先を有
するペンを使用したとき適格の性能特性を示す。しか
し、かようなインキ組成物をこれより大きい直径のペン
先を有するペンに使用した場合には、ペンのインキ溜が
加圧されていなくてもインキ組成物は過度にはじき、に
じみまたは漏れる傾向がある。他方、約０．７〜約１．
５重量％またはそれ以上の剪断減粘性物質の増加された
量を有するインキ組成物では、微小ペン先並びに約１．
０ｍｍまでのまたはこれより幾分大きいペン先直径を有
するペンを使用したとき極めて望ましい性能特性の組合
せが得られる。しかしながら、上記のように本発明によ
って判明した通り、水性ベースインキ組成物に約０．０
１〜約０．６０の剪断減粘指数を付与することができる
上記の好適な剪断減粘性ポリマー物質がインキ組成物の
０．３重量％から０．５重量％未満までの量で存在する
場合、ボールペンのボールが０．５ｍｍ以下の直径を有
するのであれば、適格な性能特性を示す。

【００１４】本発明のインキ組成物は、水性ベースの剪
断減粘性インキであり、水が必須の溶剤であり、剪断減
粘性ポリマー物質の主要溶剤としての役目をする極性溶
剤系を含む。極性溶剤系は、インキ組成物の約５０〜約
９９重量％から成ることができる。水は溶剤系の主要ま
たは必須の溶剤であるが、他の極性溶剤もその溶剤系の
水の約５０重量％（またはこれより幾分高い）まで水の
代りに含ませることができる。本発明の好ましいインキ
組成物は極性溶剤中に約７０重量％（またはそれ以上）
の水を有するものである。次の実施例において説明する
ように、本発明のインキ組成物は、１００重量％の水ま
たは実質的に１００重量％の水を有する極性溶剤系から
成ることができる。要するに、水は本発明のインキの極
性溶剤系の主要溶剤であり、そして、任意の他の特定の
極性溶剤の使用および水と組合せて使用されるその量
は、本発明のインキ組成物において特に必須の特徴では
ない。

【００１５】本発明のインキ組成物の極性溶剤系中に含
ませることができる他の極性溶剤は、インキの乾燥速度
を減少させるのに有用な吸湿性湿潤剤としての役目をす
る極性溶剤であり、そして、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、１，３−
プロパンジオール、プロピレングリコール、１，３−ブ
チレングリコール、１，４−ブタンジオール、２，３−
ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキシ
レングリコール、チオジグリコールなどのような二価ア
ルコールが含まれる。また、グリセリン、トリメチロー
ルエタン、トリメチロールプロパン、３−メチルペンタ
ン−２，３，５−トリオール、ジグリセリン、ソルビト
ール、などのような三価およびこれより多価のアルコー
ルも使用できる。他の極性溶剤湿潤剤には、ピロリド
ン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミ
ド、尿素などが含まれる。極性溶剤中に含ませることが
できる他の極性溶剤の好ましい量は、該極性溶剤系の全
重量の約５〜約２０重量％の間である。

【００１６】本発明のインキ組成物中に紙の筆記表面中
に浸透して乾燥剤とて作用し、そして、またインキの平
坦化剤（ｌｅｖｅｌｌｉｎｇａｇｅｎｔ）の作用をし
て平滑な筆記を得ることができる有機溶剤を含ませるこ
とも有用であることが見出された。かような物質の例に
は、アルキレングリコールモノ−もしくはジ−アルキル
エーテル、アルキレングリコールモノ−もしくはジ−ア
ルキルエーテルのようなグリコールエーテルアセテート
およびアルキレングリコールモノ−もしくはジ−アセテ
ートのようなグリコールアセテートが含まれる。特に好
ましい乾燥および平坦化機能錯体には商標名レベレン
（ＬＥＶＥＬＥＮＥ）１００（アメリカンカラーアン
ドケミカル社）の下で販売されているフッ素化ポリシ
ラン界面活性剤である。使用される場合のこれらの物質
は、約０．０１〜約２．０重量％、好ましくは約０．１
〜約１．０％の量で使用できる。

【００１７】本発明のインキに使用される着色物質は、
筆記用具用のインキ配合物において有用であることが公
知の任意の水溶性または分散性染料もしくは顔料または
それらの混合物である。好ましいインキ組成物は、該イ
ンキ組成物の全重量に基づいて約３０重量％まで、また
はそれより幾分高い重量％の着色物質を含む。これに限
定はされないが、使用できる染料または顔料の例には、
ダイレクトバイオレット９９、ダイレクトブルー８６
（Ｃ．Ｉ．７４１８０）、〔両者共にモーベイケミカル
社（ＭｏｂａｙＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐ．）によ
って製造されたものである〕；エルフテックス（ＥＬＦ
ＴＥＸ）５、モーガル（ＭＯＧＵＬ）Ｌおよびレガル
（ＲＥＧＡＬ）３３０Ｒ、これらはすべてカーボンブラ
ックである〔ザキャボット社（ＴｈｅＣａｂｏｔ
Ｃｏｒｐｒａｔｉｏｎ）〕、ヒドラコール（ＨＩＤＲＡ
ＣＯＬ）Ｘ９２２０およびＸ９２００〔チバ−ガイギー
社（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）〕；およびファストライ
トオレンジ（ＦＡＳＴＬＩＧＨＴＯＲＡＮＧＥ）
２ＧＭ（アメリカンシアナミド社）が含まれる。

【００１８】本発明のインキ組成物には、安定性の維持
および改良のために金属イオン封鎖剤を含ませることが
できる。これらの金属イオン封鎖剤は、通常水溶性ガム
の１〜５０重量％の量で添加される。有用な金属イオン
封鎖剤の例には、ヘキサメタ燐酸ナトリウム、燐酸三ナ
トリウムおよびグルコヘプタン酸ナトリウム、四ナトリ
ウムＥＤＴＡが含まれる。

【００１９】本発明のインキ組成物には、微生物、酵母
およびかびの生長を防止するために防腐剤も含ませるこ
とができる。かような防腐剤の例には、メチル−ｐ−ヒ
ドロキシベンゾエート、プロピルｐ−ヒドロキシベンゾ
エート、ダウシル（ＤＯＷＣＩＬ）７５および２００
〔活性成分：１−（３−クロロアリル）−３，５，７−
トリアザ−１−アゾニアアダマンタンクロライド（ダウ
（ＤＯＷ）ケミカル社製）〕が含まれる。これらの殺生
剤は、典型的にはインキ重量の約０．０１〜約５重量％
の間の量で存在する。

【００２０】水性インキ配合物が金属と接触する可能性
がある場合には、腐食が起こりうる。これは時が経過す
ると金属表面を分解させることになる。この発生を防止
するためには、ベンゾトリアゾールのような腐食防止剤
がしばしば使用される。かような物質はインキの約５重
量％までを構成することができるが、約０．５％未満の
量の使用が好ましい。

【００２１】本発明のインキは、ブレンダー中またはプ
ロペラかく拌機での混合によって所望成分を均質になる
まで混合することによって容易に製造できる。好ましく
は水−分散性剪断減粘性ポリマー物質を蒸留水に最初に
添加し、この組合せを約２時間混合する。存在する場合
の他の成分を次の順序で添加する；他の極性溶剤、金属
イオン封鎖剤、防腐剤、界面活性剤、腐食防止剤および
染料および（または）顔料。ある場合には、剪断減粘性
物質を所望ならばプロピレングリコールまたはグリセロ
ールのような保湿剤を用いて予め湿潤させることもでき
る。

【００２２】かような保湿剤の量は、一般に、添加され
る剪断減粘性物質の量の１〜５倍重量である。

【００２３】

【実施例】本発明の実施において使用されるインキの典
型的配合は次の通りである。

【００２４】まず、本発明の範囲外の量の剪断減粘性ポ
リマー物質を含有する類似の水性インキ組成物を参考例
として示す。

【００２５】参考例Ｉ物質重量％キサンタンガム１．００ＥＤＴＡ（四ナトリウム）０．３０フッ素化ポリシラン界面活性剤¹ ０．５０ベンゾトリアゾール０．２０メチルｐ−ヒドロキシベンゾエート０．３０プロピレングリコール１５．００染料（ダイレクトバイオレット９９）６．００水７６．７０ ───────────────────────────────────

【００２６】^1.使用したフッ素化ポリシラン界面活性
剤は、アメリカンカラーアンドケミカル社から商標
名レベレン（ＬＥＶＥＬＥＮＥ）１００として販売され
ている商用として入手できる界面活性剤である。

【００２７】参考例ＩＩ物質重量％ヒドロキシエチルセルロース１．２５染料−（ファストライトオレンジ２ＧＭ）３．３０染料−〔ハイドアシッド（ＨＩＤＡＣＩＤ）ＦＴＭバイオレット４９〕２．２０ポリオキシエチレン２０ソルビタンモノラウレート〔ツイン（ｔｗｅｅｎ）２０〕０．５０ベンゾトリアゾール０．２０メチルｐ−ヒドロキシベンゾエート０．３０水９２．２５ ───────────────────────────────────

【００２８】参考例ＩＩＩ物質重量％キサンタンガム０．８ＥＤＴＡ（四ナトリウム）０．３ＮａＯＨ（１０％溶液）０．１メチルパラセプト０．３消泡剤² ０．１ベンゾトリアゾール０．１ダウシル２００（防腐剤）０．２染料³（液体分散体）３６．０脱イオン水６２．１ ──────────────────────────────────

【００２９】^2.この参考例および次の参考例で使用した
消泡剤は、ウイトコ（Ｗｉｔｃｏ）化学会社からバラブ
（ＢＡＬＡＢ）３０１７Ａの商標名の下に販売されてい
る商用として入手できる消泡剤である。^3. この参考例および次の参考例および実施例で使用した
染料は、モーベイ化学会社から商標名ポンタミンブラ
ック（ＰＯＮＴＡＭＩＮＥＢＬＡＣＫ）およびポンタ
ミンバイオレットとして販売されている黒色および紫
色染料の水分散体である。ポンタミンブラックは約４０
重量％の固体を含有するが、ポンタミンバイオレットは
約３５重量％の固体を含有する。使用したポンタミンブ
ラック：ポンタミンバイオレット比は５：１であった。

【００３０】参考例ＩＶ物質重量％キサンタンガム１．０ＥＤＴＡ（四ナトリウム）０．３ＮａＯＨ（１０％溶液）０．１メチルパラセプト０．３消泡剤０．１ベンゾトリアゾール０．１ダウシル２０００．２レベレン１０００．３染料（液体分散体）３０．０蒸留水６７．０ ───────────────────────────────────

【００３１】参考例ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶには、少な
くとも約９８重量％の水、そして、最も好ましくは約１
００％の水を含有する極性溶剤が含まれる。従って、水
はこれらインキ組成物の極性溶剤中の主要溶剤である。
他の極性溶剤もこの組成物中に存在できるが、参考例Ｉ
Ｉ〜ＩＶで立証されるように性能特性の所望の組合せを
有する剪断減粘性インクを得るためには他の極性溶剤を
必要としない。このことは、次に示す本発明の範囲内の
インキ組成物の実施例においても同様である。

【００３２】実施例Ｉ物質重量％キサンタンガム０．３ベンゾトリアゾール０．３防腐剤０．３潤滑剤０．５レベレン１０００．５染料（液体分散体）２４．０蒸留水７４．１ ───────────────────────────────────

【００３３】実施例Ｉのインキを、約０．８ｍｍの直径
を有するボールペン先を含むボールペンの溜中に含ませ
た。このインキは極めて重い筆記特性および高い筆記速
度が得られたことはインキの降伏値または降伏強さが低
いことを示している。さらにこのインキはにじむ（ｗｉ
ｃｋ）ことが見出された、すなわち、ペン先を布または
紙と接触させて維持するときインキが布または紙をよご
すことが見出された。ウイッキング（ｗｉｃｋｉｎｇ）
は、布または紙の繊維の毛管力がインキの降伏値または
降伏強さに打勝ってペンの先端の周囲に集まるインキを
引出す結果起こる。しかし、このウイッキングは、実施
例Ｉのインキを、微小のボールペン先すなわち、約０．
５ｍｍまたはそれ以下の直径を有するペン先のペンで使
用することによって防止することができる。対照的に、
ペン先の直径が０．５ｍｍより大きくなるとこの問題は
悪化する。

【００３４】実施例Ｉのインキとは異なり、約０．５重
量％より多いキサンタンガム、特に約０．７５重量％よ
り多いキサンタンガムを含有する参考例Ｉ〜ＩＶのイン
キは、微小ペン先を有するペンまたは０．５ｍｍより大
きい直径のペン先を有するペンで使用したとき筆記速度
および筆記特性の所望の組合せが得られる。例えば、か
ようなインキは０．８ｍｍの直径またはこれ以上の直径
を有するボールペンで使用したときウイッキングの徴候
はない。

【００３５】本発明の筆記またはマーキング用具には、
慣用および商用として入手できる筆記用具に共通の構造
要素が含まれる。本質的には、これらの要素にはインキ
溜を保持する本体、用具の一端に位置するソケットにイ
ンキを送出する装置およびソケット中に保持されてお
り、ソケットに送られるインキを表面に適用し、その表
面上に肉眼で見える記号を付与するのに適している回転
できるペン先が含まれる。

【００３６】インキの戻り漏れを防止するためにボール
ペン先の反対端でインキ供給物の背後のインキ溜にフォ
ロアーを使用し、低粘度の非剪断減粘性インキを有する
ボールペンが慣用されている。理想的には、かようなフ
ォロアーはペン先へのインキの流れを抑制せず、そし
て、筆記用具を落してもそれらの定位を維持する。さら
に、これらのフォロアーは使用期間中シネレシスまたは
分離してはならず、使用の間中断して離れてはならな
い。

【００３７】筆記の間、溜内のインキが枯渇するとイン
キの上部表面および溜の壁の両者に接触しているフォロ
アーはインキ水準の低下に伴い回転ボールの方向に移動
する。フォロアーは凝集性と結合性と維持しなければな
らない、かつ、インクとは不混和性および不溶性でなけ
ればならない。インキ供給物が消費されるに伴いフォロ
アー組成物が溜の壁に粘着しないことが望ましい。

【００３８】今までは、水性ベースインキを含有するボ
ールペンはインキ供給物を繊維質溜に貯えられて製造さ
れてきた。本発明の剪断減粘性インキはインキ貯蔵のた
めの繊維質溜は必要でなく、後記するような性質を有す
るフォロアーのみの使用に依存する。重力漏れによるイ
ンクのランバック（ｒｕｎｂａｃｋ）を防止するためフ
ォロアーはインキの溶剤系の蒸発を遅らせる。

【００３９】発明者等は、低振動数または剪断速度で主
として弾性応答を示し、高振動数または剪断速度で主と
して粘性応答を示す粘弾性フォロアー組成物を使用する
ことによって、上記の剪断減粘性インキの回転ボールへ
の供給が予想外に改良され、かつ、ボールより上のイン
キ柱の衝撃破裂の危険も減少することを見出した。かよ
うな組成物はインキが消費されるに伴いインキ溜の壁へ
の最小の粘着でインキ柱に追随し、ペンを落した場合に
すぐれた衝撃吸収剤として作用し、早期破損につながる
インキ柱の破壊の危険を防止することが見出された。

【００４０】本発明によって説明されている多数の粘弾
性フォロアーの追加の利点は、長期間の高められた温度
での貯蔵の間、インキとフォロアー間に安定した界面が
維持されることである。非粘弾性フォロアーは、かよう
な貯蔵条件下ではインキ表面から物理的に分離する傾向
がある。

【００４１】粘弾性および非粘弾性フォロアーの挙動を
比較すべく計画した実験において、次の組成物を比較し
た。組成物Ａは、４９％の鉱油〔カイドール（ＫＡＹＤ
ＯＬ）白色鉱油、ウイトコケミカル社〕、４９％のポリ
ブテン（Ｍ．Ｗ．２５００）および２％の増粘剤、ジメ
チルジオクタデシルアンモニウムベントナイト〔ベント
ン（ＢＥＮＴＯＮＥ）３４、ナショナルレッド社から
入手〕の混合物から成る。組成物Ｂは、３９％の鉱油、
５８％のポリブテンおよび３％の前記のベントナイト増
粘剤の混合物から成る。

【００４２】この２種の組成物の粘弾性の測定は、レオ
メトリックスメカニカルスペクトロメーター（Ｒｈ
ｅｏｍｅｔｒｉｃｓＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｐｅｃ
ｔｒｏｍｅｔｅｒ）モデルＲＤＳ−７７００（ニュージ
ャージー州、ピスケータウェー・レオメトリックス社に
よって製造されたものである）を使用した、この装置に
は０．４ｍｍの間隙に調整され５０ｍｍの平行の板を備
え、６２．５の数（１ｒａｄ／秒での剪断速度＝６２．
５秒^-1）を乗ずることによって振動数値を秒^-1の剪断速
度に転換できる。各種の振動数で前記の装置から得た測
定ｔａｎデルタ値を下記の第Ｉ表に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】上記のデータに示されるように、組成物Ａ
は、低い振動数または剪断速度では主として弾性応答
（低いｔａｎ δ値）を有し、そして、高い振動数また
は剪断速度では主として粘性応答（高いｔａｎ δ値）
を有する粘弾性組成物に典型的であるような方法で、測
定の全範囲に亘って着実なｔａｎ δ値の増加を示す。
上記のような剪断減粘性を有するインキを含有するボー
ルペンにおいて評価したとき、フォロアーは十分に機能
を果し、回転ボールの方向にインキ柱を追随し、そし
て、落したときにインキの後方への移動を防止して良好
な衝撃吸収剤の役目を果すことが見出された。

【００４５】これに反して、組成物Ｂに関するデータを
検討すると、一般にランダムであり、全く平坦なｔａｎ
δ振動数関係が示された。ペンにおいての評価のとき
は、組成物Ｂは高い接着性および悪い流れ特性のため、
この組成物をフォロアーとしての使用を不適当にしてい
る。

【００４６】組成物が粘弾性であるか否かを検査するた
めの簡単な、装置を使用しない方法がＵ．Ｓ．Ｐ．３，
４２５，７７９に開示されており、試験は次の文章で記
述されている：

【００４７】「実際問題として、マーキング用または筆
記用流体が本発明で所望するような粘弾性を有するか否
かは、むしろ簡単な試験によって測定できる。この試験
では平らな刃のスパチュラをマーキングまたは筆記用流
体の本体中に挿入し、そして、その軸の周囲の１回転部
分をねじる。もし、その流体が粘弾性であれば、スパチ
ュラまたは同様な器具が回転された位置に１０分間のよ
うな有意な期間保持された後、その位置に留まるが、回
転直後に放せば元の位置に戻るかその元の方向に向う傾
向がある。この試験において直ちに解放したときスパチ
ュラまたは同様な器具がその元の位置の方向に動く傾向
は、弾性特性を証明するものと考えられるが、スパチュ
ラまたは同様な器具がある時間保持された後にその位置
に留まる傾向は、その流体または組成物は純粋の意味に
おいて弾性ではなく、それが粘弾性特性を有することを
立証すると考えられる…」。

【００４８】同じ方法を本発明の実施において使用され
るフォロアー組成物の評価に使用することができる。

【００４９】本発明の実施において広範囲のフォロアー
組成物が使用できる。しかし、かような組成物が後記に
定義するような少なくとも最小の粘弾性を示す必要があ
る。有用な組成物は一般に、グリース様稠度に増粘され
た油状物質に基づく。使用できる油の例には、石油、ポ
リグリコール、ポリエステル、ポリブテンおよびシリコ
ーン油が含まれる。これらは当業界で周知のように脂肪
酸金属石けん、変性クレー、シリカゲル、カーボンブラ
ック、天然または合成ゴムおよび各種の合成ポリマーの
ような物質を含ませることによって増粘できる。

【００５０】本発明の実施において使用することができ
る好ましい粘弾性フォロアー組成物は、鉱油、ポリブテ
ンおよび親有機性クレー増粘剤の混合物から成る。使用
される鉱油は、液体パラフィン、ホワイト鉱油と呼ばれ
る物質または石油からの液体炭化水素の混合物を含む、
フォロアー組成物の製造において有用であることが当業
者によって公知の任意の慣用の鉱油が含まれる。これら
の油は３５℃で約１００〜２０００ＳＳＵ〔セカンド
セーボルトユニバーサル（ＳｅｃｏｎｄＳａｙｂｏ
ｌｔＵｎｉｖｅｒｓａｌ〕の範囲内の粘度を有するも
のでよい。好ましい粘度範囲は、３８℃で約２００〜７
５０ＳＳＵである。最も好ましい鉱油は、水素化精製法
により精製され、３８℃で約３００〜４００ＳＳＵの範
囲内の粘度を有するホワイトオイルである。

【００５１】本発明の実施において使用できるポリブテ
ンは、ｎ−ブチレンおよびイソブチレンポリマーの混合
物として商用として入手でき、そして、蒸気圧浸透圧法
によって測定して約５００〜約５０００の範囲の数平均
分子量を有するポリブテンである。発明者等は、約１０
００〜３０００の範囲の数平均分子量を有するポリブテ
ンの使用を好む。

【００５２】発明者等の好ましいフォロアー組成物の基
剤を形成する鉱油−ポリブテン混合物は、親有機性クレ
ーを使用して増粘されてグリース様組成物を形成する。
これらのクレーはベントナイトまたはモンモリロナイト
をオニウム化合物、特にアンモニウム化合物で処理する
ことによって得られる。処理されたクレーは親有機性で
あり、そして、上記の基油のような有機流体中において
膨潤して安定なゲルを形成する。もちろん、かような親
有機性クレーの混合物も使用できる。

【００５３】使用される基油と増粘剤との特定の割合
は、使用される特定の油および増粘剤によって変化する
であろう。しかし、この割合は要求される粘弾性を有す
る組成物を製造するために重要である。上記した種類の
検討および第Ｉ表の要約に基づいて、発明者等は本発明
の実施において有用なフォロアー組成物は、５〜３０，
０００秒^-1の剪断速度範囲に亘って増加するｔａｎ δ
値を示さねばならない、そして、これに加えて、５０秒
^-1までの剪断速度で１未満のｔａｎ δ値を示さねばな
らないと結論する。

【００５４】発明者等の好ましいフォロアー組成物は、
約５〜約９９重量％の鉱油および約５〜９９重量％のポ
リブテンおよび約０．１〜約１０重量％のクレー増粘剤
の増粘混合物によって製造できる。

【００５５】一般にクレー増粘剤は少量の添加量でも組
成物の粘弾性特性を急速に変化させ、組成物の粘弾性特
性を上記に示した振動数応答パラメーターの外に移動さ
せるからクレー増粘剤の量は必須の要素である。一般に
発明者は約５重量％未満のクレー増粘剤の使用を好む。

【００５６】本発明の実施における好ましい形態におい
て、回転ボールに隣接するインキ柱が、回転ボールの周
囲の揮発性溶剤の蒸発によって生ずる気泡に置換えられ
ることによって破壊されないように、またはボールペン
の落下または使用しない間に、ボールペンにキャップを
しないで放置されることによるボールの周囲への空気の
侵入によってインキ柱が破壊されないようにするため発
明者等は機械的要素を追加として含める。

【００５７】本発明のこの好ましい形態は、上記の粘弾
性フォロアーと組合せた上記の水性剪断減粘性インキを
含有するボールペン筆記用具および、これに加えて、ボ
ール表面とその受座との間を空気または他の気体が通過
するのを防止するような方法で回転ボールとその受座と
から成るペン先を密閉するように接触するのに適してい
るキャップ部材から成る。かようなキャップ構造は従来
技術、特にＵ．Ｓ．Ｐ．２，４２８，９６０に示されて
おり、そして、同特許には、典型的には、軟かいポリビ
ニルクロライド、ポリウレタンエラストマー、天然もし
くは合成ゴムまたは比較的軟かい弾性物質を使用し、ペ
ンおよびキャップが閉じた位置に置かれたときボールお
よび受座は前記の物質と密閉するようにかみ合うキャッ
プが示されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ガジユリア，チヤンドラセンアメリカ合衆国02043 マサチユーセツツ州，ヒンガム，クツシングストリート 84 (72)発明者ロフテイン，ラチエルエム. アメリカ合衆国02338 マサチユーセツツ州，ハリフアツクス，ドリスロード９ (72)発明者ペパー，ヘンリイアメリカ合衆国01945 マサチユーセツツ州，マーブルヘツド，ワングレゴリイストリート（番地なし)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】極性溶剤系中に分散された着色剤と剪断
減粘性ポリマー物質を含み、非加圧溜の中に含有され、
そして拘束されずにボールペン先に供給される、室温で
インキが液体であるボールペン用インキ組成物であっ
て、前記着色剤がインキ組成物の３０重量％までの量で
存在し、前記剪断減粘性ポリマー物質がインキ組成物の
０．３重量％から０．５重量％未満までの量で存在し、
前記ボールペンのボールが０．５ｍｍ以下の直径を有
し、前記極性溶剤系がインキ組成物の５０〜９９重量％
の量で存在し、かつ剪断減粘性ポリマー物質のための主
要溶剤として少なくとも５０重量％の水を含み、そし
て、前記インキ組成物が０．０１〜０．６の剪断減粘指
数を有する、ことを特徴とする前記インキ組成物。
【請求項２】フッ素化ポリシラン界面活性剤を含んで
いることを特徴とする、請求項１のインキ組成物。
【請求項３】前記フッ素化ポリシラン界面活性剤が
０．３〜０．５重量％の量で存在することを特徴とす
る、請求項２のインキ組成物。