JPH1143666A - 水性ボールペン用インキ追従体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 インキ収容管に直接インキを収容する水性ボ
ールペンにおいて、アセトアルコキシアルミニウムジイ
ソプロピレートを含有したことを特徴としたインキ追従
体。 【効果】 本発明の水性ボールペン用インキ追従体は、
インキ中の水分とアセトアルコキシアルミニウムジイソ
プロピレートが反応して、その酸化物の膜がインキとイ
ンキ追従体界面に出来ることを利用する。インキ追従体
のインキとの界面はほぼ平面を保ったままインキの消費
とともに前進する。更に、この種の水性ボールペンはイ
ンキ追従体中の微小気泡が集まって、インキ追従体、更
に言えばボールペン本体の機能を損なうような事が経時
保存中に多発するが、この酸化物膜はインキとインキ追
従体の界面の親和性を高めるため、インキとインキ追従
体界面に気泡を集めない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業の利用分野】本発明は水性ボールペン用インキ追
従体組成物、更に詳しく言えば、インキとインキ追従体
界面が常に明瞭で、インキ残量が分かり易く、なおかつ
インキ収容管に直接インキを収容せしめる水性ボールペ
ン特有のインキとインキ追従体界面に泡の溜まる現象の
ない水性ボールペン用インキ追従体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】水性ボールペンのインキの粘度は、類似
の形態を持つ油性ボールペンの粘度が３Pa・sec〜２０Pa
・secであるのに対し、５０mPa・sec〜３Pa・secと低いた
め、ペンを上向き又は横向きに放置した場合にはインキ
が漏出してしまう。また、軽度な衝撃でもインキが飛散
し、手や服を汚してしまう恐れがあるため、これを防止
するべくインキ追従体が具備されている。

【０００３】特開昭４８−４０５１０、特開昭５７−１
５３０７０、特開昭５７−２００４７２、特開昭５８−
１７７２、特開昭６１−５７６７３、特開昭６１−１４
５２６９、特開昭６１−１５１２８９、特開昭６１−２
００１８７、特開昭６１−２６８７８６、特開昭６２−
５０３７９、特開昭６２−１４８５８１、特開昭６２−
１９９４９２、特開昭６３−６０７７、特開平０２−２
４８４８７、特開平０４−２０２２８１、特開平０５−
２７０１９２、特開平０５−２７０１９３、特開平０６
−２００２３５、特開平０６−２２０４１８、特開平０
６−２４７０９４、特開平０６−２６４０４８、特開平
０６−３２８８９０、特開平０６−３３６５８４、特開
平０７−６１１８７、特開平０７−１７３４２６、特開
平０７−２１４９７４、特開平０７−２１４９７５、特
開平０７−２４２０９３、特開平０７−２６６７８０、
特開平０８−２１７１、特開平０８−１１４８１、特開
平０８−５８２８２、特開平０８−７２４６５、特開平
０８−９０９８２、特開平０８−１０８６７９、特開平
０８−１４２５７０、特開平０８−１８３２８６、特開
平０８−３００８７３、特開平０８−３００８７４、特
開平０９−１１６８３、特開平０９−７６６８７などに
は、インキ収容管に直接インキを収容せしめる水性ボー
ルペンにゲル状物もしくはゲル状物と固形物を併用する
インキ追従体を具備する事が開示されている。これら
は、インキに追従しやすくする、落下時の衝撃に耐え
る、逆流防止効果を高める、見栄えを良くするなど、多
様な目的と着眼の発明である。

【０００４】実公平３−５３９０２ではインキ追従体に
増粘していないポリブテンを用いてインキとインキ追従
体のインキ収容管に対する濡れの違いを利用して、界面
のメニスカスを凸として、インキ残量が分かり易いとし
ている。しかしながら、疑塑性を付与していない同発明
では、ペンを横向きないしは上向きにするとインキが漏
出してしまう。また、僅かでも疑塑性を付与すれば、メ
ニスカスを確実に凸とすることは出来ない。仮に、界面
の形状を確実に凸とすることが出来るのなら、確実に平
面にする事が出来るわけで、インキ収容管やインキ追従
体の透明性等を考慮した場合、界面の形状は平面である
方が、インキ残量が判り易いことは自明である。

【０００５】円筒形若しくはそれに準ずる形態のインキ
収容管を有し、インキ収容管に直接インキを収容せしめ
る水性ボールペンの共通の欠点として、保存中にインキ
とインキ追従体界面などに、インキ追従体中に含まれる
微小気泡が集合して泡が出来ることがある。これを放置
しておくと、インキの揮発や更なる泡の集合で、やがて
はインキとインキ追従体の間を完全に離してしまって、
インキ追従体の機能を失わせこともある。この原因は主
にインキ追従体内部の目に見えない微小気泡であると推
測される。更に、この微小気泡が集まってくる原因はイ
ンキ追従体とインキが非常に疎の関係にあるため、ここ
に何らかの緩衝帯を作ろうとする作用によるものと推測
される。

【０００６】本発明者らは、この様な欠点を改良し、疑
塑性を付与したインキ追従体で、確実に界面を平面とし
てインキ残量が見やすく、更にインキとインキ追従体の
密着性が高く、インキとインキ追従体界面に気泡を発生
させない水性ボールペン用インキ追従体組成物を提供す
べく鋭意研究を重ねた結果、アセトアルコキシアルミニ
ウムジイソプロピレートを用いたインキ追従体は、イン
キ中の水分と会合して分解し、インキ中に微小のプロパ
ノールを放出するものの、インキとの界面に、それ自身
の酸化物のゲル状皮膜を作って、インキとインキ追従体
界面のつなぎ役となって、両者をほぼ平面に密着させる
ことを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。

【０００７】本発明における前述のアセトアルコキシア
ルミニウムジイソプロピレートの配合量は、組成物全量
に基づき０．１〜２０．０重量部が好ましい。この量が
０．１重量部未満では本発明の効果が得られず、また１
０重量部を越えると空気中の水分と反応して他の品質が
損なわれる場合があり、２０重量部を超えると実用に耐
えない。

【０００８】水性ボールペン用インキ追従体の基油とし
て用いられる溶剤は分子量５００〜３０００のポリブテ
ン、流動パラフィンやスピンドル油等の鉱油類、シリコ
ーンオイル等が挙げられる。これらは水性インキに溶出
することなく揮発減量も小さい。また一般的に水性イン
キよりインキ収容管に用いられるポリプロピレンやポリ
エチレンなどの樹脂類との濡れが良く、インキの消費量
が視認しやすくなる利点も有する。

【０００９】ポリブテンやシリコーンオイルには揮発性
の強いものもあるが、ＪＩＳ Ｃ−２３２０に準じて９
８℃・５時間の揮発減量値を測り、この結果が概ね０．
２重量％以下のものであれば常温では２〜３年以上問題
はない。ポリブテンの揮発性は分子量と大きく相関す
る。前出の揮発減量値を満足させる目安を分子量で表す
と、平均分子量が概ね５００以上のものが該当する。シ
リコーンオイルに関しては構造も重要な要素なので一概
に分子量だけでは判断できないので、前出の方法で実測
して目安とすると良いであろう。

【００１０】本発明に用いる増粘剤は、疎水性もしく非
水溶性のものが好ましい。親水性の増粘剤はインキとの
界面からインキ中に移行してインキ追従体の粘度が失わ
れてしまったり、インキに悪影響を与えて筆記不能にな
るなどの不都合が生じる場合がある。しかし増粘剤やイ
ンキ追従体そのものに撥水対策を施す、又は影響を受け
にくいインキ設計とするなどの対策があれば親水性であ
っても差し支えない。増粘剤としては、アエロジルＲ−
９７２，Ｒ−９７４Ｄ，Ｒ−９７６Ｄ、ＲＹ−２００
（日本アエロジル〓商品名）のような表面をメチル化処
理した微粒子シリカ、レオパールＫＥ（千葉製粉(株)商
品名）などの有機増粘剤、もしくはジメチルジオクタデ
シルアンモニウムベントナイトなど表面をオニウム処理
などで疎水化した粘土増粘剤、もしくはステアリン酸リ
チウム，ステアリン酸アルミニウム，ステアリン酸ナト
リウムなどの非水溶性金属石鹸を用いることが望まし
い。これらは単独でも併用しても構わないが、その総添
加量はインキ追従体全量に対して１〜１０重量％であ
る。アエロジル＃２００、３８０、３００、１００、Ｏ
Ｘ５０（日本アエロジル〓商品名）微粒子アルミナ、超
微粒子酸化チタンなどの親水性の増粘剤はＨＬＢが４以
下、なるべくなら２以下の界面活性剤や、シランカップ
リング剤、フルオロカーボン・メチルハイドロジェンシ
リコーンなどを添加すればインキへの干渉を押さえるこ
とが出来る。シリコーンオイルを基油とする場合にはそ
れだけでもインキへの干渉を押さえることが出来ること
が多い。

【００１１】本発明の水性ボールペン用インキ追従体の
追従性を向上するために界面活性剤などの添加剤を用い
るのも有効な手段である。界面活性剤の種別は全く問わ
ないが、インキ側のゲル状物では経時保存中にインキへ
溶出するものは好ましくなく、ＨＬＢ（親水疎水バラン
ス）値が４以下の非イオン系界面活性剤が好ましい。さ
らに言えば一般にフッ素系界面活性剤、シリコン系界面
活性剤と呼ばれているものが、基油の表面張力を著しく
下げるため最も好ましい。また、発明の主旨からも、増
粘剤の分散安定化、均一化や系の疎水化に効果のある前
述のシランカップリング剤、メチルハイドロジェンシリ
コーンなどを添加しても良い。添加剤は経時的な安定性
やインキへ悪影響などさえなければ積極的に用いられる
べきである。一般的に、これらの添加量は、効力が発揮
される最少の添加量である０．０１％から最大でも５重
量％程度である。５重量％を超えて用いても性能上問題
とはならないが、添加効果としては全く無意味である。

【００１２】添加剤は先に添加した方が系全体に均一に
分布させやすいので好ましいと言えるが、必要に応じて
添加順序を変えることに何等問題はない。例えば金属石
鹸を用いる場合は２００℃以上の高温に熱して混練しな
ければならなず、添加剤はその耐熱性に応じて冷却後に
添加しなければならない。

【００１３】本発明のインキ追従体の充填方法の一例を
示すと、インキ収容管にインキを充填し、ペン先を取り
付け、更にインキ追従体を充填する。しかる後、遠心分
離機で尾端方向からペン先方向に向けて強い遠心力をか
けるとインキとインキ追従体は間に空気などを挟むこと
なく見栄え良く充填される。

【００１４】次に実施例を持って本発明を説明する。

【００１５】実施例及び比較例の評価のために水性ボー
ルペン用インキを次に示すように調製した。 プリンテックス ２５（カーホ゛ンフ゛ラック;デグサ社商品名） ６ 重量部 ジョンクリル６１Ｊ(スチレンアクリル酸共重合体エマルション： ３１％アンモニア中和水溶液：ジョンソン(株)商品名) １０ 〃 アクロナールＹＪ−１１２０Ｄ(スチレンメタクリル酸共重合体： ５０％エマルション：三菱化学ＢＡＳＦ(株)商品名) １０ 〃 グリセリン １０ 〃 リシノール酸カリウム ０.５ 〃 トリエタノールアミン １ 〃 １，２−ベンズイソチアゾリン３−オン ０.２ 〃 ベンゾトリアゾール ０.２ 〃 ＳＩＬＷＥＴ Ｌ７００１(シリコーン系界面活性剤； 日本ユニカー(株)商品名） ０.２ 〃 水 １１.５ 〃 以上をビーズミルで混練した後、カーボンブラックの粗大粒子を取り除き プロピレングリコール ２０ 重量部 カ−ボポール ９４０(架橋型ホ゜リアクリル酸;B.F.ク゛ット゛リッチ社商品名) ０.４ 〃 水 ３０ 〃 を加えて、４０sec^-1の時の粘度が４５０mPa・sec水性ボ
ールペン用インキを得た。

【００１６】試験１ 経時安定性−１（ペン体保存試
験） 実施例及び比較例を５０本ずつ、図１に示すボールペン
に組み立てた。内径４．０mmで半透明のポリプロピレン
チューブをインキ収容管７とし、所定のインキ８と各実
施例及び比較例のインキ追従体９を充填した。ペン先部
には、図２と同様の形態を持つ市販のボールペン（ＵＭ
−１００；三菱鉛筆(株)商品名）のものと同じボールペ
ンチップを装着した。ボールペンチップホルダー３の材
質は快削ステンレス、ボール４は直径０．５mmのタング
ステンカーバイトである。組上がったボールペンをペン
先部が下になるようにして５０℃の恒温槽に１ヶ月間放
置した後、黙視にて気泡がインキとインキ追従体界面に
存在している本数を数えて点数とした。実施例及び比較
例はそれぞれ５０サンプルであり、０点が最も良く最低
は５０点である。

【００１７】試験２ 筆記試験 試験１と同様のサンプルをそれぞれ１０本ずつ組み立
て、速度４.５m/secの速度で連続５００ｍ螺旋筆記を
し、初期のインキ量の概ね半分を消費させてた。目視に
てインキ残量を確認し。初期と同様にインキ残量が分か
り易く、界面が平坦なものを５点。残量は分かり易いも
のの、インキ／インキ追従体界面が平坦とは言え無いも
のを３点。インキ収容管内壁が著しく汚ないものを１点
とした。途中で、インキ追従体の機能を逸するものは０
点として、配合設計から変更するつもりであったが、今
回は０点がなかった。

【００１８】

【式１】

【００１９】今回の試験で用いた化合物は式１中のＲが
水素のものが、化合物（１）。化合物（２）は式中のＲ
がイソプロピル基。化合物（３）は式中のＲがオレイル
基のものである。

【００２０】 （実施例１） ニッサンポリブテン ０１５Ｎ （日本油脂(株)商品名） ９４重量部 微粒子酸化アルミニウム（日本アエロジル(株)製） ５ 〃 化合物（１） １ 〃 以上の配合物を三本ロールミルで混練し、インキ揮発防
止体組成物を得た。

【００２１】 （実施例２） ＫＦ−９６Ａ-3,000（メチルホ゜リシロキサン：信越化学工業(株)商品名） ９６重量部 アエロジル ３８０（日本アエロジル(株)商品名） ３ 〃 化合物（２） １ 〃 以上の配合物を三本ロールミルで混練し、インキ揮発防
止体組成物を得た。

【００２２】 （実施例３） ポリブテンＨＶ−１５（日本石油(株)商品名） ９０重量部 アエロジル Ｒ９７４（日本アエロジル(株)商品名） ４ 〃 化合物（３） ６ 〃 以上の配合物を三本ロールミルで混練てから、２００℃
の恒温槽中に５分間放置した後、放冷してインキ揮発防
止体組成物を得た。

【００２３】 （実施例４） ダイアナプロセスオイル ＭＣ−Ｗ９０ ５６ 重量 部 ポリブテンＨＶ−１５ ３２ 〃 アエロジル Ｒ９７４ ３ 〃 化合物（１） ６ 〃 化合物（３） ３ 〃 プラネタリミキサー（(株)小平製作所製）で内部を０.
１気圧に減圧して２時間攪拌し、実施例４を得た。

【００２４】 （実施例５） ＫＦ−９６Ｈ-３万（メチルホ゜リシロキサン：信越化学工業(株)商品名） ３７ 重量 部 ＢＥＮＴＯＮ ３４ ２ 〃 ジグリセリンジベヘニルエーテル １ 〃 エタノール ２ 〃 以上の配合物を三本ロールミルで２回混練し、ゲル状物
５Ａを得た。３本ロールミル混練中にエタノールは揮発
して失われてしまった。 ダイアナプロセスオイル ＭＣ−Ｓ３２ ５３ 重量 部 アエロジル ２００ １ 〃 化合物（１） ６ 〃 以上を横型ビーズミル（ダイノ−ミル社製）でジルコニ
アビーズを用いて１時間攪拌しゲル状物５Ｂを得た。 ゲル状物５Ａ ４０ 重量 部 ゲル状物５Ｂ ６０ 〃 を秤量し、１時間攪拌して実施例５を得た

【００２５】 （比較例１） ニッサンポリブテン ０１５Ｎ ９５重量部 微粒子酸化アルミニウム ５ 〃 以上の配合物を三本ロールミルで混練し、インキ揮発防
止体組成物を得た。

【００２６】 （比較例２） ＫＦ−９６Ａ-3,000 ９６重量部 アエロジル ３８０ ３ 〃 ＮＩＫＫＯＬ ＳＯ−１５ （日光ケミカル〓商品名：ソルヒ゛タンセスキオレート：ＨＬＢ＝３.７） １ 〃 以上の配合物を三本ロールミルで混練し、インキ揮発防
止体組成物を得た。

【００２７】 （比較例３） ポリブテンＨＶ−１５ ９０重量部 アエロジル Ｒ９７４ ４ 〃 ＫＦ−９６Ａ-3,000 ６ 〃 以上の配合物を三本ロールミルで混練てから、２００℃
の恒温槽中に５分間放置した後、放冷してインキ揮発防
止体組成物を得た。

【００２８】 （比較例４） ダイアナプロセスオイル ＭＣ−Ｗ９０ ５９ 重量 部 ポリブテンＨＶ−１５ ３２ 〃 アエロジル Ｒ９７４ ３ 〃 ＮＩＫＫＯＬ ＳＯ−１５ ３ 〃 プラネタリミキサー（前出）で内部を０.１気圧に減圧
して２時間攪拌し、比較例４を得た。

【００２９】 （比較例５） ＫＦ−９６Ｈ-３万（メチルホ゜リシロキサン：信越化学工業(株)商品名） ３７ 重量 部 ＢＥＮＴＯＮ ３４ ２ 〃 ジグリセリンジベヘニルエーテル １ 〃 エタノール ２ 〃 以上の配合物を三本ロールミルで２回混練し、ゲル状物
１０Ａを得た。３本ロールミル混練中にエタノールは揮
発して失われてしまった。 ダイアナプロセスオイル ＭＣ−Ｓ３２ ５３ 重量 部 アエロジル ２００ １ 〃 ＫＦ−９６Ａ-3,000 ６ 〃 以上を横型ビーズミル（ダイノ−ミル社製）でジルコニ
アビーズを用いて１時間攪拌しゲル状物１０Ｂを得た。 ゲル状物１０Ａ ４０ 重量 部 ゲル状物１０Ｂ ６０ 〃 を秤量し、１時間攪拌して比較例５を得た

【００３０】実施例及び比較例の試験結果を表１とし
た。

【００３１】

【表１】

【００３２】何れの場合もアセトアルコキシアルミニウ
ムジイソプロピレートを添加した実施例の方が良い結果
となっている。特に油分の分離に関してはアセトアルコ
キシアルミニウムジイソプロピレートを添加することに
よって完全に押さえられていることがわかる。

【００３３】参考に基油としてポリブテン、流動パラフ
ィン、スピンドル油、ジメチルシリコーンオイル、メチ
ルフェニルシリコーンオイルを、増粘剤としてアエロジ
ルＲ−９７２，Ｒ−９７４Ｄ，Ｒ−９７６Ｄ、ＲＹ−２
００、＃２００、３８０、３００、１００、ＯＸ５０、
TITANIUM DIOXIDE P25、ALMINIUM OXIDE（日本アエロジ
ル〓商品名）ＢＥＮＴＯＮ ２７，３４，ＥＷ（ウィル
バエリス社商品名）、合成スメクタイトＳＡＮ，ＳＡ
Ｆ，ＳＷＮ（コープケミカル社商品名）などを、添加剤
としてフッ素系、シリコン系ほかポリオキシエチレン誘
導体、グリセリン・ポリグリセリン誘導体、ソルビタン
誘導体、燐酸エステルなどの界面活性剤、シランカップ
リング剤、チタン系カップリング剤を任意に組み合わせ
た試験でも本出願の実施例と同様の傾向を示した。

【００３４】以上のように 本発明は、疑塑性を付与し
たインキ追従体で、確実に界面を平面としてインキ残量
が見やすく、更にインキとインキ追従体の密着性が高
く、インキとインキ追従体界面に気泡を発生させない水
性ボールペン用インキ追従体である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインキ追従体を用いる水性ボールペン
のリフィールホルダーの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ インキ収容管 ２０ インキ ３０ インキ追従体 ４０ ペン先部とインキ収容管の継ぎ手 ４１ ペン先部（ボールペンチップホルダー） ４２ ボール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インキ収容管に直接インキを収容する水
   性ボールペンにおいて、アセトアルコキシアルミニウム
   ジイソプロピレートを含む事を特徴としたインキ追従
   体。