JPWO2018083824A1 - インキ組成物及び筆記具並びにインキ組成物の製造方法 - Google Patents

インキ組成物及び筆記具並びにインキ組成物の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2018083824A1
JPWO2018083824A1 JP2018548547A JP2018548547A JPWO2018083824A1 JP WO2018083824 A1 JPWO2018083824 A1 JP WO2018083824A1 JP 2018548547 A JP2018548547 A JP 2018548547A JP 2018548547 A JP2018548547 A JP 2018548547A JP WO2018083824 A1 JPWO2018083824 A1 JP WO2018083824A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink composition
titanium oxide
weight
ball
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018548547A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6881467B2 (ja
Inventor
有澤 克二
克二 有澤
佳孝 森本
佳孝 森本
裕久 鈴木
裕久 鈴木
浩之 斎藤
浩之 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentel Co Ltd
Original Assignee
Pentel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pentel Co Ltd filed Critical Pentel Co Ltd
Publication of JPWO2018083824A1 publication Critical patent/JPWO2018083824A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6881467B2 publication Critical patent/JP6881467B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/16Writing inks
    • C09D11/18Writing inks specially adapted for ball-point writing instruments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43KIMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K1/00Nibs; Writing-points
    • B43K1/08Nibs; Writing-points with ball points; Balls or ball beds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43KIMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K7/00Ball-point pens
    • B43K7/02Ink reservoirs; Ink cartridges
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013Fillers, pigments or reinforcing additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L5/00Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/102Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions other than those only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C09D11/104Polyesters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/106Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/16Writing inks
    • C09D11/17Writing inks characterised by colouring agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237Oxides; Hydroxides of metals of titanium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)

Abstract

インキ組成物は、平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子と、多糖類と、水と、を含有し、前記酸化チタン粒子及び前記中空樹脂粒子は負に帯電している。

Description

本開示は、インキ組成物及び筆記具並びにインキ組成物の製造方法に関する。
近年、カラーコピーやカラープリンターなどにより出力された各種資料類、キャラクターなどがカラー彩色された便箋、ノート、デザイン印刷物、メッセージカードなどのカラー面に手書きする機会が増えている。これらカラー面に十分な視認性を備えた筆跡を形成するには、下地の色に極力影響されない不透明性を備えた隠蔽性のある筆跡を形成する必要があり、インキとして酸化チタンのような隠蔽剤を含有するインキが使用されている。
例えば、特許文献1には、酸化チタンを15重量%〜25重量%と、平均粒子径0.4μm〜0.5μm程度の樹脂粒子とを含み、インキ全量に対して固形分を30〜55.0重量%に調整した水性インキを用いた、暗色紙に明確な筆跡を記録できるボールペンが開示されている。
また、特許文献2には、酸化チタンと、隠蔽効果を有するとともに酸化チタンよりも比重が小さい中空樹脂粒子と、を併用した水性ボールペン用インキ組成物が開示されている。
特開2001−180177号公報 特開2009−185166号公報
インキに隠蔽性を付与する効果を有する酸化チタンは、比較的比重が大きい粒子であるため、インキ組成物中で沈降しやすく、良好な分散安定性が得られない場合がある。この点、特許文献2に記載のインキ組成物では、隠蔽効果を有していながら比較的比重の小さい中空樹脂粒子を酸化チタンと併用することで、酸化チタンの含有量を低減して分散安定性を向上させている。
しかしながら、インキ組成物において、隠蔽性を維持しつつ、分散安定性をより向上させることが望まれる。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、良好な隠蔽性及び分散安定性を有するインキ組成物を提供することを目的とする。
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るインキ組成物は、
平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、
平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子と、
多糖類と、
水と、
を含有し、
前記酸化チタン粒子及び前記中空樹脂粒子は負に帯電している。
中空樹脂粒子は中空構造を有することから、隠蔽効果を有するとともに、酸化チタン粒子に比べて比重が大幅に小さい。
上記(1)のインキ組成物では、多糖類の網目構造に酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子が捕捉されて、多糖類、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子を含む複合体が形成される。よって、複合体全体としての比重を、酸化チタンに比べて小さくすることができ、インキ組成物の分散安定性を向上させることができる。
また、上記(1)のインキ組成物は、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の両方が負に帯電しているので、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子がインキ組成物中で静電的に反発し合い、インキ組成物中では中空樹脂粒子間の隙間に入り込んだ酸化チタンが中空樹脂粒子同士の凝集を防ぐと共に、中空樹脂粒子も酸化チタン同士の凝集を防ぎ、粒子同士の凝集を抑制しするものと推察され、粒子の偏在しない均一性の高い複合体となって分散安定性が得られる。
また、(1)のインキ組成物は、平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子とを含み、中空樹脂粒子が酸化チタン粒子に対して適度な大きさを有し、さらに、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子が負に帯電しているために、中空樹脂粒子間の隙間に酸化チタン粒子が効率的に入り込めるので、筆記後の乾燥した筆跡中では粒子が細密に並んだ状態が形成されやすいものと推察され、粒子間の隙間が少ない隠蔽性の高い筆跡が得られる。
なお、中空樹脂粒子及び酸化チタン粒子がインキ組成物中において粗大な凝集物を形成しているような場合には、中空樹脂粒子の粒子径を酸化チタン粒子に対して適度な大きさに設定していても、上述した粒子間の隙間が少ない複合体を得ることは難しい。この点、上記(1)のインキ組成物では、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の両方が負に帯電しているので、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子がインキ組成物中で反発し合い、粒子同士の凝集を抑制し、上述した粒子間の隙間が少ない複合体を得やすくしている。
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、前記中空樹脂粒子は、着色材が吸着していない。
上記(2)の構成によれば、着色剤が吸着していない中空樹脂粒子を用いて、上述の(1)の効果を得ることができる。
ここで、「着色材が吸着していない」とは、中空樹脂粒子に対して着色材を意図的に吸着させていないことを意味する。よって、インキ組成物を着色するために添加された着色材の大部分が中空樹脂粒子に吸着しておらず、微量の着色材が中空樹脂粒子に吸着している場合であっても、「着色材が吸着していない」ものとする。
また、インキ組成物中の中空樹脂粒子を分離し、電子顕微鏡観察又は光学顕微鏡観察(400倍〜10000倍程度)にて中空樹脂粒子に付いた着色剤の存在を確認できる。
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、前記中空樹脂粒子は、スチレン‐アクリル共重合体粒子を含む。
スチレン‐アクリル共重合体の中空粒子は適度な弾力を有する。よって、網目構造を有する多糖類とスチレン‐アクリル共重合体の中空粒子とを含む複合体は、弾性変形しやすい。このため、上記(3)のインキ組成物を筆記具等に用いた場合、該筆記具等が落下した時等の衝撃を緩和することができる。よって、例えば、筆記具が落下した場合であっても、筆記具の先端部への空気の巻き込みを抑制して、筆記時の筆跡のカスレを低減することができる。
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、前記酸化チタン粒子の吸油量は、29g/100g以上35g/100g以下である。
本発明者らの知見によれば、吸油量が29g/100g以上35g/100g以下の酸化チタン粒子は、多糖類の網目構造において、酸化チタン粒子同士の距離を適度に保ちながら、他の樹脂粒子等との相互作用により、複合体の膜を形成しやすい。よって、上記(4)のインキ組成物を筆記具等に用いた場合、該筆記具等が落下した時等の衝撃をより効果的に緩和することができる。
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかの構成において、
5.0重量%以上40.0重量%以下の前記酸化チタン粒子と、
5.0重量%以上20.0重量%以下の前記中空樹脂粒子と、
を含有する。
上記(5)のインキ組成物は、5.0重量%以上40.0重量%以下の酸化チタン粒子を含有するので、良好な隠蔽性を有する。また、上記(5)のインキ組成物は、5.0重量%以上20.0重量%以下の前記中空樹脂粒子を含有するので、複合体全体としての比重を十分に低減することができる。よって、上記(5)のインキ組成物によれば、良好な隠蔽性とともに、良好な分散安定性を得ることができる。
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れかの構成において、前記インキ組成物は、界面活性剤をさらに含有する。
界面活性剤の親水基は多糖類の親水基と相互作用し、界面活性剤の疎水基は、酸化チタン粒子や中空樹脂粒子等の樹脂粒子の疎水基と相互作用する。これにより、界面活性剤は、網目構造を有する多糖類と、酸化チタン粒子又は中空樹脂粒子とを結合させるバインダーの役割を有する。上記(6)の構成によれば、インキ組成物は界面活性剤を含むので、多糖類の網目構造に、酸化チタン粒子又は中空樹脂粒子を含む界面活性剤の架橋構造を結合させた複合体を形成することができる。これにより、複合体の網目構造をより安定化させて、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の分散安定性を向上させることができる。
(7)幾つかの実施形態では、上記(6)の構成において、前記界面活性剤は、シリコーン活性剤を含む。
上記(7)の構成によれば、界面活性剤は、シリコーン活性剤を含むので、多糖類及び酸化チタン粒子等と、シリコーン活性剤とにより形成される複合体は、ポリシロキサン構造の立体障害を有するとともに、物理吸着及び化学吸着を含む相互吸着関係を形成する。よって、筆記具の落下時等に衝撃を受けた際に、柔軟な塑性変形に加えて弾性的な形状回復が生じるので、受けた衝撃を効果的に緩和するとともに、インキ組成物の良好な流動性を維持することができる。
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(7)の何れかの構成において、前記インキ組成物は、造膜性樹脂をさらに含有する。
造膜性樹脂は、インキ組成物で筆跡を形成する際、分散媒(液体)が蒸発したときに、インキ組成物の筆跡(酸化チタン粒子等)に皮膜を形成する目的で用いられるが、インキ組成物においては、酸化チタン粒子又は中空樹脂粒子等に吸着して立体障害に寄与し、酸化チタン粒子又は中空樹脂粒子の分散安定性を向上させる作用を有する。この点、上記(8)の構成によれば、インキ組成物は造膜性樹脂を含有するので、インキ組成物の分散安定性をより向上させることができる。
(9)幾つかの実施形態では、上記(8)の構成において、前記造膜性樹脂は、アクリル樹脂又はポリエステル樹脂の少なくとも1つを含む。
ポリエステル樹脂又はアクリル樹脂は、酸化チタン粒子、中空樹脂粒子、又は多糖類等との相互作用により、クッション効果のより大きな皮膜を形成する。よって、上記(9)の構成によれば、筆記具等が落下した時等の衝撃を効果的に緩和することができる。例えば、筆記具が落下した場合であっても、筆記具の先端部への空気の巻き込みを効果的に抑制して、筆記時の筆跡のカスレを低減することができる。
(10)幾つかの実施形態では、上記(9)の構成において、前記ポリエステル樹脂は飽和ポリエステル樹脂である。
上記(10)の構成によれば、柔軟性が比較的大きい飽和ポリエステル樹脂によって、柔軟性の良好な皮膜を形成することができる。よって、筆記具等が落下した時等の衝撃をより効果的に緩和することができる。例えば、筆記具が落下した場合であっても、筆記具の先端部への空気の巻き込みをより効果的に抑制して、筆記時の筆跡のカスレを低減することができる。
(11)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(10)の何れかの構成において、前記インキ組成物は、着色材をさらに含む。
上記(11)の構成によれば、インキ組成部は着色材をさらに含むので、良好な隠蔽性及び分散安定性を有するインキ組成物で、紙面等を彩色することができる。
(12)本発明の少なくとも一実施形態に係るインキ筆記具は、
筆記部と、
上記(1)乃至(11)の何れかのインキ組成物を収容するインキ収容部と、を備え、
前記インキ収容部からの前記インキ組成物が前記筆記部に供給されるように構成される。
上記(12)の構成によれば、インキ組成物において、多糖類の網目構造に酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子が捕捉されて、多糖類、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子を含む複合体が形成される。よって、複合体全体としての比重を、酸化チタン粒子に比べて小さくすることができ、インキ組成物の分散安定性を向上させることができる。
また、上記(12)の筆記具が備えるインキ組成物は、平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子とを含む。すなわち、中空樹脂粒子が酸化チタン粒子に対して適度な大きさを有するので、インキ組成物において、中空樹脂粒子間の隙間に酸化チタン粒子が効率的に入り込めるので、高密度な複合体が形成されやすい。よって、インキ組成物の分散安定性を向上させながら、インキ組成物に良好な隠蔽性を付与することができる。
なお、中空樹脂粒子及び酸化チタン粒子がインキ組成物中において粗大な凝集物を形成しているような場合には、中空樹脂粒子の粒子径を酸化チタン粒子に対して適度な大きさに設定していても、上述した高密度な複合体を得ることは難しい。この点、上記(12)の筆記具が備えるインキ組成物では、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の両方が負に帯電しているので、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子がインキ組成物中で反発し合い、粒子同士の凝集を抑制し、上述した高密度な複合体を得やすくしている。
(13)本発明の少なくとも一実施形態に係るインキ組成物の製造方法は、
平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子と、多糖類と、を水に分散させるステップを備える。
上記(13)の方法により得られるインキ組成物では、多糖類の網目構造に酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子が捕捉されて、多糖類、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子を含む複合体が形成される。よって、複合体全体としての比重を、酸化チタン粒子に比べて小さくすることができ、インキ組成物の分散安定性を向上させることができる。
また、(13)の方法により得られるインキ組成物は、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の両方が負に帯電しているので、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子がインキ組成物中で静電的に反発し合い、インキ組成物中では中空樹脂粒子間の隙間に入り込んだ酸化チタンが中空樹脂粒子同士の凝集を防ぐと共に、中空樹脂粒子も酸化チタン同士の凝集を防ぎ、粒子同士の凝集を抑制しするものと推察され、粒子の偏在しない均一性の高い複合体となって分散安定性が得られる。
また、(13)の方法により得られるインキ組成物は、平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子とを含み、中空樹脂粒子が酸化チタン粒子に対して適度な大きさを有し、さらに、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子が負に帯電しているために、中空樹脂粒子間の隙間に酸化チタン粒子が効率的に入り込めるので、筆記後の乾燥した筆跡中では粒子が細密に並んだ状態が形成されやすいものと推察され、粒子間の隙間が少ない隠蔽性の高い筆跡が得られる。よって、インキ組成物の分散安定性を向上させながら、インキ組成物に良好な隠蔽性を付与することができる。
なお、中空樹脂粒子及び酸化チタン粒子がインキ組成物中において粗大な凝集物を形成しているような場合には、中空樹脂粒子の粒子径を酸化チタン粒子に対して適度な大きさに設定していても、上述した粒子間の隙間が少ない複合体を得ることは難しい。この点、(13)の方法により得られるインキ組成物では、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の両方が負に帯電しているので、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子がインキ組成物中で反発し合い、粒子同士の凝集を抑制し、上述した粒子間の隙間が少ない複合体を得やすくしている。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、良好な隠蔽性及び分散安定性を有するインキ組成物が提供される。
一実施形態に係る筆記具を示す縦断面図である。 図1に示す筆記具に用いられるリフィルを示す縦断面図である。 図2におけるI部を示す拡大断面図である。 試験用ボールペンチップの縦断面図である。 図4のII−II’線断面矢視図である。 図4のIII−III’線断面矢視図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載された又は図面に示された具体的内容は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1は、一実施形態に係る筆記具を示す縦断面図である。図2は、図1に示す筆記具のリフィル部分を示す縦断面図である。
図1及び図2に示すように、筆記具100は、筆記部としてのボールペンチップ1と、ボールペンチップ1(筆記部)に供給されるインキ7が貯留されるインキ収容部としてのインキ収容管6と、を備える。
なお、図1及び2に示す実施形態では筆記具100はボールペンであるが、他の実施形態では筆記具100は描画可能な構造であれば特に限定されず、筆ペン、マーカー等の任意の筆記具であってもよい。また、インキ7は、図1及び2に示す実施形態では、ボールペン用インキであるが、他の実施形態では、マーカー用インキ、筆ペン用インキ等であってもよい。
図1及び図2に示された例示的な実施形態では、筆記具100は、リフィル20と、外装体30と、を備えている。
図2に示すように、リフィル20は、ボール2及びボール2を回転自在に抱持するボールホルダ3を有するボールペンチップ1と、貫通孔4が形成されたチップホルダ5を介してボールペンチップ1に接続されるインキ収容管6と、を含む。ボールホルダ3は、ボールホルダ3に形成されたインキ通孔の先端開口部より一部突出した状態でボール2を抱持するようになっている。また、インキ収容管6内にはインキ7が収容されており、インキ7の後端界面に接して、インキ7と相溶しないインキ逆流防止体8が配置されている。なお、リフィル20のインキ収容管6の後端にインキ7の洩れ出しを防止する尾栓等を配置して、外装体30を使用しないボールペン体とすることもできる。
図1に示す実施形態では、外装体30は、軸筒9と、この軸筒9の後端に圧入嵌合された尾栓10と、軸筒9の前端に螺合された先金11と、を含む。軸筒9及び尾栓10は、その双方に円周状のリブが形成されており、そのリブにより、圧入嵌合によって互いに固定される。
なお、軸筒9は透明性樹脂材料(例えば、アクリルスチレン樹脂)製であってもよく、尾栓10はポリエチレン樹脂製であってもよい。また、先金11は、真鍮製であってもよく、先金11はニッケルメッキ及び電解クロメート処理が施されていてもよい。
図3は、一実施形態に係るリフィル20のボールペンチップ1の構成を示す図であり、図2のI部拡大縦断面図である。
図3に示す例示的な実施形態では、ボールホルダ3は、前述した金属製の円柱材にドリル等によりインキ通路として貫通孔を形成し、先端側よりボールハウス部13(ボールホルダ3の内部に形成されたボール2を回転自在に抱持するための空間)、中孔14、後孔15を有している。ボールハウス部13と後孔15との間には、内方突出部16が形成されている。ボールハウス部13の先端開口部17は、かしめ加工にて縮径化されており、この縮径化された先端開口部17と、内方突出部16にてボール2の前後左右方向へ移動し得る範囲を規定している。そして、内方突出部16が複数本、環状に等間隔に配置されることによって、内方突出部16と隣り合った内方突出部の間が、インキ7の通過する放射状溝18となっている。この放射状溝18は、ボールハウス部13、中孔14、後孔15を加工した後に切削により形成する。この放射状溝18は、内方突出部16を貫通し、後孔15まで連通することで、ボールハウス部13へのインキ7の供給を確保しているものである。
なお、ボール2の後方にコイルスプリングを配置して、ボール2をボールホルダ3の先端開口部の内縁に押し当てることで、非使用時においてインキ通孔を密閉し、ボールペンチップ先端からのインキのにじみ出しを防止したり、落下による衝撃やペン先を上向きに放置した時のインキの移動を防止することができる。コイルスプリングがボール2を押圧する荷重は0.01N以上1.50N以下が望ましい。
以上においては、筆記具の一例として、キャップ12を備えたキャップ式の筆記具100について説明したが、幾つかの実施形態に係る筆記具は、ボールペンリフィルを軸筒内に収容し、軸筒を先端孔からチップを出没可能に構成した出没式の筆記具であってもよい。あるいは、幾つかの実施形態に係る筆記具は、圧縮気体などの圧力によって、筆記する際のインキ組成物の吐出を支援するように構成された筆記具であってもよい。
幾つかの実施形態に係るボールペンチップ1では、ボールホルダ3の先端におけるボールホルダ3とボール2との間の隙間の大きさである先端開口部隙間幅C(図4参照)が0.020mm以上0.035mm以下であってもよい。
幾つかの実施形態に係るボールペンチップ1では、ボールホルダ3に抱持された状態のボール2が、ボールペン(筆記具100)の長さ方向に移動可能な距離であるボール前後方向移動量E(図4参照)が0.050mm以上0.120mm以下であってもよい。
幾つかの実施形態に係るボールペンチップ1では、ボールハウス部13の最大径であるボールハウス部径F(図6参照)がボール径の103%以上108%以下であってもよい。
幾つかの実施形態に係るボールペンチップ1では、ボールハウス部13と、インキ収容管6(インキ収容部)とを連通させるようにボールホルダ3に放射状に形成された放射状溝18(図4参照)の幅である放射状溝幅K(図6参照)が0.100mm以上0.330mm以下であってもよい。
幾つかの実施形態では、インキ7は、平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子と、多糖類と、水と、を含有する水性インキ組成物によって構成される。また、前記酸化チタン粒子及び前記中空樹脂粒子は負に帯電している。
中空樹脂粒子は中空構造を有することから、該中空樹脂粒子に入射する光は、中空樹脂粒子を形成する樹脂と分散媒(水)との境界面、及び、該樹脂と中空樹脂粒子の空隙(空気)との境界面のそれぞれで反射するため、中実樹脂粒子に比べて光が散乱されやすい。このため、中空樹脂粒子は、白色に見えやすく、隠蔽効果を有する。また、一般的に樹脂は酸化チタン粒子よりも比重が小さいこと、及び、中空樹脂粒子は空隙を有する中空構造であることから、中空樹脂粒子は、酸化チタン粒子に比べて比重が大幅に小さい。
この点、上述の実施形態に係るインキ組成物では、多糖類の網目構造に酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子が捕捉されて、多糖類、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子を含む複合体が形成される。よって、複合体全体としての比重を、酸化チタン粒子に比べて小さくすることができ、インキ組成物の分散安定性を向上させることができる(すなわち、インキ組成物の分散性が時間とともに低下しにくい)。
また、インキ組成物が、平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子とを含む場合、中空樹脂粒子が酸化チタン粒子(一次粒子又はクラスタ化した二次粒子等)に対して適度な大きさを有するので、インキ組成物において、中空樹脂粒子間の隙間に酸化チタン粒子が効率的に入り込めるので、高密度な複合体が形成されやすい。よって、インキ組成物の分散安定性を向上させながら、インキ組成物に良好な隠蔽性を付与することができる。なお、本明細書において、酸化チタン粒子の平均粒子径は、酸化チタン粒子の一次粒子の平均粒子径のことを意味する。また、酸化チタンの平均粒子径は、電子顕微鏡法(S−4800、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、測定倍率10000倍)によりにより撮影した画像を画像解析装置(ルーゼックスIIIU、株式会社ニレコ社製)により測定した個数基準の粒度分布から計算したメディアン径である。
なお、中空樹脂粒子及び酸化チタン粒子が、インキ組成物中において二次粒子よりもはるかに大きな凝集物を形成しているような場合には、中空樹脂粒子の粒子径を酸化チタン粒子に対して適度な大きさに設定していても、上述した高密度な複合体を得ることは難しい。この点、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の両方が負に帯電しているインキ組成物の場合、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子がインキ組成物中で反発し合い、粒子同士の凝集を抑制し、上述した高密度な複合体が得やすくなる。
酸化チタン粒子は暗色紙でも隠蔽性がある白色系の着色材であり、幾つかの実施形態において、多糖類の網目構造に捕捉されて、該多糖類及び中空樹脂粒子とともに、複合体を形成する。
酸化チタン粒子の平均粒子径が0.1μm以上であれば、光の透過を抑制することができ、酸化チタン粒子の表面で光が反射しやすいので白色を発色しやすい。また、酸化チタン粒子の平均粒子径が0.4μm以下であれば、酸化チタン粒子の表面における光の反射の頻度が小さすぎず、白色を発色しやすい。よって、酸化チタン粒子の平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下であれば、白色を良好に発色し、インキ組成物に良好な隠蔽性を付与することができる。
平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下であり、かつ、インキ組成物中で負に帯電している酸化チタン粒子の具体例としては、R−3L(吸油量21g以上24g以下/100g)、R−7E(吸油量27g以上31g以下/100g)、R−24(吸油量21g以上24g以下/100g)(以上、堺化学工業株式会社製)、タイペークR−550(吸油量23g/100g)、同R−780(吸油量33g/100g)、同R−780−2(吸油量40g/100g)、同R−820(吸油量24g/100g)、同R−830(吸油量21g/100g)、同S−305(吸油量23g/100g)、同CR−85(吸油量30g/100g)、同CR−90(吸油量21g/100g)、同A−100(吸油量22g/100g)(以上、石原産業株式会社製)、クロノスKR−310(吸油量17g以上22g以下/100g)、同KA−10(吸油量18g以上28g以下/100g)、同KA−15(吸油量19g以上24g以下/100g)、同KA−30(吸油量18g以上23g以下/100g)(以上、チタン工業株式会社製)、TITANIX 同JR−800(吸油量29g/100g)、同JR−801(吸油量40g/100g)、同JR−805(吸油量22g/100g)、同JR−806(吸油量21g/100g)、同JRNC(吸油量21g/100g)、同JR(吸油量18g/100g)、同JA−1(吸油量23g/100g)、同JA−C(吸油量23g/100g)、同JA−3(吸油量23g/100g)(以上、テイカ株式会社製)、TA−100(吸油量22g/100g)、TA−200(吸油量24g/100g)、TA−300(吸油量21g/100g)(以上、富士チタン工業株式会社製)などが挙げられる。
一般的に、酸化チタン粒子はルチル型とアナターゼ型が存在し、ルチル型の酸化チタン粒子の等電点はpH5.6であり、アナターゼ型の酸化チタン粒子の等電点はpH6.1である。酸化チタン粒子分散体のpHが酸化チタン粒子の等電点よりも大きければ、酸化チタン粒子は負に帯電している。酸化チタン粒子の分散性を向上させるために、酸化チタン粒子表面を酸化物で処理する方法が知られている。酸化チタン粒子の表面処理剤の代表例として、SiO、Al、ZnOが挙げられ、その等電点はSiO(α Quartz:pH2.5、コロイド状シリカ:pH2.0)、Al(αアルミナ:pH9.0、γアルミナ:8.0)、ZnO(pH9.3)である。表面処理剤は単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。
酸化チタン粒子の表面処理に表面処理剤を単独で使用した場合、酸化チタン粒子表面の等電点は表面処理剤の等電点に近づく。酸化チタン粒子の表面処理に表面処理剤を2種類以上使用した場合、酸化チタン粒子表面の等電点は各々の表面処理剤の配合比によって変化する。例えば、表面処理剤のSiOとAlを併用した場合、酸化チタン粒子表面にAlがSiOよりも多く存在すると、酸化チタン粒子表面の等電点はAlの等電点に近づく。一方で、酸化チタン粒子の表面にSiOがAlよりも多く存在すると、酸化チタン粒子表面の等電点はSiOの等電点に近づく。
酸化チタン粒子の吸油量・吸水量も、酸化チタン粒子の表面処理に使用する表面処理剤の配合比によって変化する。例えば、酸化チタン粒子の表面処理に表面処理剤のSiOとAlを併用した場合、酸化チタン粒子表面に、AlがSiOよりも多く存在すると、酸化チタン粒子の吸油量は小さくなり、吸水量は大きくなる。一方で、酸化チタン粒子表面に、SiOがAlよりも多く存在すると、酸化チタン粒子の吸油量は大きくなり、吸水量は小さくなる。
酸化チタン粒子の分散効率を上げるために、市販の水分散タイプ酸化チタン粒子は取り扱い性や生産性が高まるので好ましく用いられる。水分散タイプ酸化チタン粒子の具体例としては、Fuji SP White #143(吸油量33g/100g、酸化チタン粒子濃度50.0重量%)、同#383(吸油量33g/100g、酸化チタン粒子濃度50.0重量%)、同#552(吸油量17g/100g、酸化チタン粒子濃度50.0重量%)同#553(吸油量14g/100g、酸化チタン粒子濃度50.0重量%)、同#791(吸油量40g/100g、酸化チタン粒子濃度50.0重量%)、同#1186(吸油量33g/100g、酸化チタン粒子濃度50.0重量%)等が挙げられる。
特に、吸油量が29g/100g以上35g/100g以下である酸化チタン粒子を好ましく用いることができる。吸油量が29g/100g以上35g/100g以下の酸化チタン粒子は、嵩が大きい酸化チタン粒子であり酸化チタン粒子の表面に細孔も多いため、幾つかの実施形態において複合体の生成を促進するとともに、空気巻き込み防止、音鳴き防止効果が得られると考えられる。
なお、本明細書における吸油量とは、酸化チタン粒子2gをガラス板上にとり、煮あまに油を少量ずつ滴下し、金属へらでよく混ぜ、煮あまに油と酸化チタン粒子との混合物がパテ状となり、成形性を持つまでの煮あまに油の添加量を、酸化チタン粒子100gとして換算した量(グラム)である。
インキ組成物中の酸化チタン粒子の含有量は、インキ組成物全量に対して5.0重量%以上40.0重量%以下で好適に使用でき、5.0重量%より多く、20.0重量%未満がより好ましい。酸化チタン粒子の含有量が5.0重量%より少ないと筆跡が薄すぎて判読がし難くなる。40.0重量%より多いと、固形分の増加により、経時での筆跡のカスレが生じやすくなる。
なお、酸化チタン粒子と併用する中空樹脂粒子(詳細は後述)は、インキ組成物として描画対象物(紙面等)に付着されたときに、乾燥する前は白色の発色が比較的弱く、白色の筆跡として視認されるまで、多少の時間を要する。この点、酸化チタン粒子を5.0重量%以上含むことで、インキ組成物が描画対象物に付着されたときに、比較的短い時間で良好な白色を発色して隠蔽性を発揮させることができる。
幾つかの実施形態に係る平均粒子径1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子とは、水中にて固体状態で分散可能な樹脂粒子であり、樹脂によって外殻が形成されるとともに、内部に空隙を有する樹脂粒子である。幾つかの実施形態では、中空樹脂粒子は、多糖類の網目構造に捕捉されて、該多糖類及び酸化チタン粒子とともに複合体を形成する。
中空樹脂粒子の平均粒子径が1.0μm以上であれば、インキ組成物が紙面などの描画対象物に付着されたときに、中空樹脂粒子が描画対象物の内部に沈降せずに描画対象物の表面に留まりやすい。また、中空樹脂粒子の平均粒子径が2.0μm以下であれば、光の屈折の頻度が大きく、乱反射しやすくなるため、白色の発色が良好となる。よって、中空樹脂粒子の平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下であれば、良好な隠蔽性を発揮しやすい。
中空樹脂粒子は、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリメタクリレート、ベンゾグアナミン、ナイロン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリル共重合体、又はシリコーン樹脂等のうち少なくとも1つによって形成されていてもよい。
特に、スチレン−アクリル共重合体の中空樹脂粒子は、筆記により変形するほどではないが適度な弾力によるクッション効果を持ち、網目構造と架橋構造を形成して塑性変形と弾性変形の両方を発現する多糖類とシリコーン活性剤と相互作用して、より弾性変形しやすい複合体を形成することができる。このため、ボールペンが落下した時の衝撃を緩和する効果が良好となる。
中空樹脂粒子の形状は、球状、破砕状、扁平、又はドーナツ状などであってもよい。
中空樹脂粒子は、樹脂粒子の内部に小孔空隙を形成した樹脂粒子であり、空隙があるために光を良く散乱し、隠蔽性、不透明度、白色度を付与できる特性を持つ。
平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下であり、かつ、インキ組成物中で負に帯電している中空樹脂粒子として、市販の中空樹脂粒子を使用することもできる。その具体例としては、ローペイクSN−1055(平均粒子径1.0μm)、HP−1055(平均粒子径1.0μm)(ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製)が挙げられる。
これら中空樹脂粒子の材質としては、適度な弾性でクッション性が大きいスチレン−アクリル共重合体が特に好ましい。具体例として、ローペイクSN−1055、HP−1055が挙げられる。
中空樹脂粒子は、酸化チタン粒子、多糖類、又は、後述するシリコーン活性剤と併用することで、疎水結合と水素結合とが複合した緩やかな結合を有する複合体が形成して、筆跡の隠蔽性がよく、筆記時にはチリチリという音鳴き現象や目詰まりによる筆記カスレがなく、誤ってペンを落としたときも初期からスムーズに筆記でき、中空樹脂粒子は、内部に空隙をもつのでクッション効果が高く衝撃を緩和する作用が大きい。
特に、空隙率が50%以上の中空樹脂粒子が好ましい。この場合、インキ組成物中で、多糖類及び酸化チタン粒子とともに複合化した複合体を形成しやすく、十分なクッション性が得られやすい。このため、受座とボールの間をインキが流通する際や、音鳴き時のボール移動の衝撃の影響を受けにくく、書き味が良好となりやすい。
本明細書における中空樹脂粒子の平均粒子径は、株式会社島津製作所製ナノ粒子径分布測定装置、SALD−7100(レーザー回折法)にて測定した体積分布基準による平均粒子径(体積平均径)である。
中空樹脂粒子は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。
中空樹脂粒子のインキ組成物中における含有量は、インキ組成物全量に対して5.0重量%以上20.0重量%以下が好ましい。また、中空樹脂粒子と酸化チタン粒子の平均粒子径の比は、1.0:0.40から1.0:0.16の範囲が特に好ましい。酸化チタン粒子の平均粒子径を中空樹脂粒子の平均粒子径に対して1.0:0.40以下にすることで、例えばインキ組成物をボールペンに用いた場合、ボールとボールホルダの間の隙間で中空樹脂粒子がスペーサーの役目を果たす。これにより、酸化チタン粒子が金属間に直接挟まれてボールの回転を阻害する可能性が更に低くなり、音鳴き防止の効果を更に高めることが出来る。
多糖類は、インキ組成物中で、自身が網目構造を形成することで、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子とともに複合体を形成する。
多糖類の具体例としては、プルラン、キサンタンガム、ウェランガム、ジェランガム、ラムザンガム、デンプン、カチオンデンプン、デキストリン、デンプングリコール酸ナトリウムなど及びそれらの誘導体、アラビアガム、トラガカントガム、ローカストビーンガム、グアーガム及びその誘導体、寒天、カラギーナン、アルギン酸、アルギン酸塩、ペクチン、ゼラチン、ガゼイン、ガゼインナトリウム、グルコマンナン、デキストラン、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、デンプングリコール酸ナトリウム、ラノリン誘導体、キトサン誘導体などが挙げられる。
これら多糖類は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。
これら多糖類の内、特にキサンタンガムが好ましく使用できる。キサンタンガム水溶液は、酸化チタン粒子と中空樹脂粒子との相互作用による弾性が高く、衝撃を緩和する作用と音鳴き防止効果が高い。
キサンタンガムの具体例としては、ケルザン、ケルザンS、ケルザンF、ケルザンAR、ケルザンM、ケルザンD(以上、三晶株式会社製)、コージン、コージンF、コージンT、コージンK(以上、株式会社興人製)、ノクコート(日清製油株式会社製)、イナゲルV−7、イナゲルV−7T(以上、伊那食品工業株式会社製)等が挙げられる。
インキ組成物中における多糖類の含有量は、インキ組成物全量に対して0.1重量%以上5.0重量%以下が好ましい。
水は、インキ組成物において、酸化チタン粒子、中空樹脂粒子及び多糖類を分散させる分散媒として機能する。
幾つかの実施形態では、インキ組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。
界面活性剤の親水基は多糖類の親水基と相互作用し、界面活性剤の疎水基は、酸化チタン粒子や中空樹脂粒子等の樹脂粒子の疎水基と相互作用する。これにより、界面活性剤は、網目構造を有する多糖類と、酸化チタン粒子又は中空樹脂粒子とを結合させるバインダーの役割を有する。よって、インキ組成物が界面活性剤を含む場合、多糖類の網目構造に、酸化チタン粒子又は中空樹脂粒子を含む界面活性剤の架橋構造を結合させた複合体を形成することができる。これにより、複合体の網目構造をより安定化させて、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の分散安定性を向上させることができる。
界面活性剤は、シリコーン活性剤を含んでいてもよい。
界面活性剤がシリコーン活性剤を含む場合、多糖類及び酸化チタン粒子等と、シリコーン活性剤とにより形成される複合体は、ポリシロキサン構造の立体障害を有するとともに、物理吸着及び化学吸着を含む相互吸着関係を形成する。よって、筆記具の落下時等に衝撃を受けた際に、柔軟な塑性変形に加えて弾性的な形状回復が生じるので、受けた衝撃を効果的に緩和するとともに、インキ組成物の良好な流動性を維持することができる。
シリコーン活性剤としては、特に制限なく各種のシリコーン活性剤を用いることができ、例えば、ジメチルシリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、メチルフェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、高級脂肪酸変性シリコーン、メチルハイドロジェンシリコーン、フッ素変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、又はアミノ変性シリコーンなどを用いることができる。
市販品として好ましく使用できるシリコーン活性剤の例として、オイル型としてはFA−630、X−50−1039A、KS−7708(以上、信越化学工業株式会社製)、YSA6403(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアスズ・ジャパン合同会社製)、BYK−019、BYK−025(以上、ビッグケミー・ジャパン株式会社製)、コンパウンド型としては、KS−66、KS−69、X−50−1105G(以上、信越化学工業株式会社製)、TSA750、TSA750S(以上、信越化学工業株式会社製)、BYK−017、BYK094(以上、ビッグケミー・ジャパン株式会社製)、自己乳化型としては、KS−508、KS−530、KS−531、KS−537、KS−538、KS−540(以上、信越化学工業株式会社製)、YSA6406、TSA780(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアスズ・ジャパン合同会社製)、BYK1770(ビッグケミー・ジャパン株式会社製)、エマルジョン型としては、KM70、KM−71、KM−72、KM−72F、KM−72S、KM72GS、KM72FS、KM−73、KM−73A、KM−73E、KM−75、KM−85、KM−89、KM−90、KM−98、KM7750、KM−7752、(以上、信越化学工業株式会社製)、TSA7341、TSA730、TSA732、TSA732A、TSA737、TSA737F、TSA739、TSA770、TSA772、TSA775、YMA6509、(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアスズ・ジャパン合同会社製)、BYK−023、YK−044、BYK−1615、BYK1650、(以上、ビッグケミー・ジャパン株式会社製)、その他のミネラルオイル混合型としては、BYK−035、BYK037、BYK−038(以上、ビッグケミー・ジャパン株式会社製)等が挙げられる。
シリコーン活性剤は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。
インキ組成物中のシリコーン活性剤の含有量は、インキ組成物全量に対して0.1重量%以上5.0重量%以下が好ましい。シリコーン活性剤は表面張力が低く、細孔内部への侵入、拡張作用を持つため、シリコーン活性剤を含むインキバインダーが中空樹脂粒子や吸油量が29g/100g以上35g/100g以下の酸化チタン粒子表面の細孔に浸透、拡張しやすくし、複合体の形成を高めていると考えられる。
中でも、エマルション型およびミネラルオイル混合型は、シリコーン活性の親油親水部分が樹脂粒子の親油部分と多糖類の親水性部分にバランスよるが結合し、複合体がボールやボールホルダ金属面との間の潤滑剤となり易く、ボールがスムーズに回転して、音鳴きすることが鳴く、インキでも良くなり書き味もよくなり、好適に使用される。
幾つかの実施形態では、インキ組成物は、造膜性樹脂を含有してもよい。
造膜性樹脂は、インキ組成物で筆跡を形成する際、分散媒(液体)が蒸発したときに、インキ組成物の筆跡(酸化チタン粒子等)に皮膜を形成する目的で用いられる。
また、インキ組成物に造膜性樹脂が含まれる場合、酸化チタン粒子又は中空樹脂粒子等に吸着して立体障害に寄与し、酸化チタン粒子又は中空樹脂粒子の分散安定性を向上させる作用を有する。よって、インキ組成物が造膜性樹脂を含有する場合、インキ組成物の分散安定性をより向上させることができる。
造膜性樹脂は、液媒体の蒸発による皮膜を形成する機能に加えて、粘度調整剤、被筆記面に対する定着剤、顔料の分散安定性に寄与するものであってもよい。
造膜性樹脂の具体例としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルキルエーテル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、ポリスチレンブタジエン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアクリル酸樹脂、ポリアクリル酸ソーダ、ポリエステル、ポリエステルポリオール樹脂、ポリエステルポリエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、アルキル酸−メタクリル酸アルキル共重合体及びその塩、スチレン−マレイン酸共重合体及びその塩、スチレン−アクリル酸共重合体及びその塩、メチルスチレン−アクリル酸共重合体及びその塩、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体及びその塩、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、エポキシ樹脂、クマロン−インデン樹脂、ロジン変性マレイン酸、ロジン系樹脂やその水素添加物、ケトン樹脂、スルフォアミド樹脂、エステルガム、キシレン樹脂、フェノール樹脂、アルキルフェノール樹脂、テルペンフェノール樹脂、テルペン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、セルロース及びその誘導体等の水溶性合成高分子等が挙げられる。
特に、アクリル樹脂やポリエステル樹脂の造膜性樹脂はアニオン性であるため、負に帯電しており、インキ組成物においては、気液界面及び固液界面で負の電荷の皮膜を形成する。負に帯電する酸化チタン粒子又は負に帯電する中空樹脂粒子が気液界面及び固液界面で負に帯電する造膜樹脂による膜とも反発する作用が働くため、インキ組成物の分散安定性をより向上させることができる。
負に帯電する造膜樹脂の具体例としては、アクリル樹脂のJoncryl 52J、同57J、同60J、同61J、同63J、同70J、同PDX−6180、同HPD−196、同HPD−96J、同PDX−6137A、同6610、同JDX−6500、同PDX−6102B、同PDX−6124、Joncryl7100、同711、同PDX−7370、同PDX−7323、同PDX−7611、同352D、同538J、同PDX−7700、同PDX−7177(以上、BASF製、独国)が好ましい。
さらに、ポリエステル樹脂のプラスコート Z−221、同Z−446、同Z−561、同Z−565、同Z−880、同Z−3310、同RZ−105、同RZ−570、同Z−730、同Z−760、同Z−592、同Z−687、同Z−690、同Z−1100(以上、互応化学工業株式会社製)、ウォーターゾール S−118、同S−144、同CD−520P、同BCD−3090、同S−346、同BCD−3040、同BCD−3050、同BC−3010、同CD−550LAP、同BM−1000P、同EFD−5501P、同EFD−5530、同EFD−5560、同EFD−5570、同EFD−5580(以上、DIC株式会社製)、パオゲンPP−15、同EP−15(以上、第一工業製薬株式会社製)が挙げられる。
インキ組成物中の造膜性樹脂の含有量は、インキ組成物全量に対して0.1重量%以上40.0重量%以下が好ましい。
ポリエステル樹脂は水不溶性樹脂であり、水性エマルジョン形態で水性インキ中に分散しているため、液層と気層との界面では液中に親水基を向け、疎水部分が気層に接し、乾燥時に前記複合体とともに複合樹脂膜を形成する。前記複合樹脂膜は酸化チタン粒子と平均粒子径1.0μm以上2.0μm以下の樹脂粒子と多糖類とシリコーン活性剤と造膜性樹脂との相互作用によるクッション効果の弾力のあるポリエステル皮膜であるため、ボールペンが落下した時の衝撃を緩和する効果が高い。
さらに、ポリエステル樹脂は、分子主鎖中に不飽和結合を有さない飽和ポリエステルが、ポリエステル樹脂の分子主鎖中に不飽和結合が存在しないと分子の鎖が自由に動くため、柔軟性のある複合樹脂膜が形成し、本発明における複合化した複合体のクッション効果がより高まるため好ましい。
幾つかの実施形態では、インキ組成物は、着色材をさらに含有していてもよい。この場合、良好な隠蔽性及び分散安定性を有するインキ組成物を調色することが出来る。
着色材としては、水溶性染料、油溶性染料、顔料、染料等で着色した樹脂粒子、又は金属粉顔料等から選ばれる少なくとも一種を用いてもよく、また、これらの着色材を併用してもよい。
水溶性染料としては、例えば、酸性染料、直接染料、塩基性染料等を用いることができる。
直接染料の具体例として、C.I.ダイレクトブラック17、同19、同22、同32、同38、同51、同71、C.I.ダイレクトエロー4、同26、同44、同50、C.I.ダイレクトレッド1、同4、同23、同31、同37、同39、同75、同80、同81、同83、同225、同226、同227、C.I.ダイレクトブルー1、同15、同71、同86、同106、同199等が挙げられる。
酸性染料の具体例としては、C.I.アシッドブラック1、同2、同24、同26、同31、同52、同107、同109、同110、同119、同154、C.I.アシッドエロー7:1、同17、同19、同23、同25、同29、同38、同42、同49、同61、同72、同78、同110、同127、同135、同141、同142、C.I.アシッドレッド8、同9、同14、同18、同26、同27、同35、同37、同51、同52、同57、同82、同87、同92、同94、同111、同129、同131、同138、同186、同249、同254、同265、同276、C.I.アシッドバイオレット15、同17、C.I.アシッドブルー1、同1、同7、同9、同15、同22、同23、同25、同40、同41、同43、同62、同78、同83、同90、同93、同103、同112、同113、同158、C.I.アシッドグリーン3、同9、同16、同25、同27等が挙げられる。
塩基性染料の具体例としては、C.I.ベーシックイエロー11、同13、同15、同19、同21、同28、同51、C.I.ベーシックオレンジ21、同30、C.I.ベーシックレッド1、同12、同15、同18、同27、同46、C.I.ベーシックバイオレット1、同3、同10、C.I.ベーシックブルー1、同3、同9、同41、同54、C.I.ベーシックグリーン1、同4、C.I.ベーシックブラウン1等が挙げられる。
油溶性染料の具体例としては、C.I.45170B(田岡染料製造株式会社製)、C.I.21260(中外化成株式会社製)、C.I.42535B(National Aniline Div.社製、米国)、C.I.42563B、C.I.50415(以上、BASF社製、独国)、C.I.13900A、C.I.18690A、C.I.50415、C.I.12195、バリファーストイエロー♯1109、バリファーストオレンジ♯2210、バリファーストレッド♯1320、バリファーストブルー♯1605、バリファーストバイオレット♯1701(以上、オリエント化学工業株式会社製)、スピロンブラックGMHスペシャル、スピロンイエローC−2GH、スピロンイエローC−GNH、スピロンレッドC−GH、スピロンレッドC−BH、スピロンブルーC−RH、スピロンバイオレットC−RH、S.P.T.オレンジ6、S.P.T.ブルー111(以上、保土ヶ谷化学工業株式会社製)などが挙げられる。
着色材として、C.I.ベーシックブルー1、同7、同8、C.I.ベーシックバイオレット1、同3、C.I.ベーシックレッド1などの塩基性染料とC.I.アシッドイエロー23、同36などから選ばれる酸性染料との造塩染料などを用いてもよい。
顔料としては、アゾ系顔料、ニトロソ系顔料、ニトロ系顔料、塩基性染料系顔料、酸性染料系顔料、建て染め染料系顔料、媒染染料系顔料、及び天然染料系顔料などの有機顔料、黄土、バリウム黄、群青、紺青、カドミウムレッド、硫酸バリウム、酸化チタン粒子、弁柄、鉄黒、カーボンブラック等の無機顔料、アルミニウム粉、金粉、銀粉、銅粉、錫粉、真鍮粉などの金属粉顔料、蛍光顔料、又は雲母系顔料などから選ばれる少なくとも1つを用いてもよい。
有機顔料の具体例として、C.I.50440、シアニンブラック、C.I.10316、同11710、同11660、同11670、同11680、同11730、同11735、同11740、同12710、同12720、同21090、同21095、同21100、同20040、同21220、同21135、同19140、同47005、同60520、パーマネントエローFGL、パーマネントエローH10G、パーマネントエローHR、C.I.68420、同12055、同12075、同12125、同12305、同11725、同21165、同21110、同15510、同59305、同59105、同71105、同12480、同12071、同12120、同12070、同12085、同12090、リソールファストスカーレット、C.I.12315、ブリリアントカーミンBS、C.I.12310、同12335、同12440、同12460、同12420、ファストスカーレットVD、C.I.12320、同12330、同12450、同12455、同12490、同12120、同15630、同15585、同15500、同18030、同15800、同15825、同15865、同15850、同16105、同12170、同12350、同12385、同14830、同15880)、同15825、同15880、同45380、同45170、同45160、同58000、同73300、同73385、同12370、PVカーミンHR、ワッチングレッド、C.I.59300、パーマネントレッドBL、ファストバイオレットB、C.I.42535、ジオキサジンバイオレット、C.I.42750A、同42770A、同42090、同42025、同44045、同74160、同74180、同69800、同69825、同73000、同10006、同10020、同12775、アシッドグリーンレーキ、C.I.42000、フタロシアニングリーン等が挙げられる。
無機顔料として、カーボンブラックを用いてもよい。
カーボンブラックの具体例としては、三菱カーボンブラック#10B、同#20B、同#14、同#25、同#30、同#33、同#40、同#44、同#45、同#45L、同#50、同#55、同#95、同#260、同#900、同#1000、同#2200B、同#2300、同#2350、同#2400B、同#2650、同#2700、同#4000B、同CF9、同MA8、同MA11、同MA77、同MA100、同MA220、同MA230、同MA600及びMCF88(以上、三菱化学株式会社製)、モナーク120、同700、同800、同880、同1000、同1100、同1300、同1400、モーガルL、リーガル99R、同250R、同300R、同330R、同400R、同500及び同660R(以上、キャボット コーポレーション社製、米国)、プリンテックスA、同G、同U、同V、同55、同140U、同140V、同35、同40、同45、同85、ナインペックス35、スペシャルブラック4、同4A、同5、同6、同100、同250、同350、同550、カラーブラックFW1、同FW2、同FW2V、同FW18、同FW200、同S150、同S160及び同S170(以上、デグサ ジャパン株式会社製)、ラーベン5000ウルトラII、ラーベン2500ウルトラ、ラーベン1250、ラーベン760ウルトラ(以上、コロンビヤン・カーボン日本株式会社製)等が挙げられる。
染料などで着色した樹脂粒子の具体例としては、SF−5012、同5013、同5014、同5015、同5017、同5027、同5037、同5018、同8012、同8014、同8015、同8017、同8037、同8027(以上、シンロイヒ株式会社製)、ルミコールNKW−2101E、同2102E、同2103E、同2104E、同2105E、同2106E、同2107E、同2108E、同2117E、同2127E、同2137E、同2167E、同C2102E、同C2103E、同C2104E、同C2105E、同C2108E、同C2117E、同C2147E、同C2167E、同6200E、同6202E、同6203E、同6204E、同6205E、同6207E、同6253E、同6258E、同6277E(以上、スチレン−アクリロニトリル共重合体、日本蛍光化学株式会社製)などが挙げられる。
金属粉顔料として、アルミニウム粉末、アルミニウムペースト、アルミニウムを着色樹脂層で被覆した破砕微小片、又はパール顔料の少なくとも1つを用いてもよい。
市販されているアルミニウム粉末の具体例としては、スーパーファインNo.22000、同No.18000、ファインNo.900、同No.800(以上、大和金属粉工業株式会社製)、AA12、AA8、No.900、No.18000(以上、福田金属箔粉工業株式会社製)、アルミ粉1000、同2700(以上、中塚金属箔粉工業株式会社製)等が挙げられる。
アルミニウムペーストの具体例としては、WB0230、WXM0630(以上、東洋アルミ株式会社製)、スーパーファインNo.22000WN、同18000WN(以上、大和金属粉工業株式会社製)等、着色アルミニウムとしては、フレンドカラー F350 BL−W、同 GR−W、F100 BL−W、同 GR−W(以上、昭和電工株式会社製)等が挙げられる。
着色材としてアルミニウムを着色樹脂層で被覆した破砕微小片を用いた場合、特に、多色化が容易であり、且つ、優れた光輝感が得られる。
市販されている上記破砕微小片の具体例としては、
エルジーneo R−GOLD #35、同#100、同#150、同#200、同#325、同#500、エルジーneo B−GOLD #35、同#100、同#150、同#200、同#325、同#500、エルジーneo S−GOLD #35、同#100、同#150、同#200、同#325、同#500、エルジーneo RED #100、同#150、同#200、同#325、エルジーneo BLUE #100、同#150、同#200、同#325、エルジーneo GREEN #100、同#150、同#200、同#325、エルジーneo VIOLET #100、同#150、同#200、同#325、エルジーneo BLACK #100、同#150、同#200、同#325、エルジーneo COPPER #100、同#150、同#200、同#325、エルジーneo PINK #100、同#150、同#200、同#325、エルジーneo YELLOW #100、同#150、同#200、同#325(以上、尾池イメージング株式会社製)等が挙げられる。
市販されているパール顔料の具体例としては、Iriodin 205 Rutileplatinum Gold(酸化チタン被覆率43%、粒子径10μm以上60μm以下)、同215 Rutile Red Pearl(酸化チタン被覆率47%、粒子径10μm以上60μm以下)、同219 Rutile Lilac Pearl(酸化チタン被覆率48%、粒子径10μm以上60μm以下)、同225(酸化チタン被覆率52%、粒子径10μm以上60μm以下)、同235(酸化チタン被覆率57%、粒子径10μm以上60μm以下)(以上、メルクジャパン株式会社製)や、PEARL−GLAZE MB−100R(酸化チタン被覆率52%、粒子径10μm以上60μm以下)、同MG−100R(酸化チタン被覆率57%、粒子径10μm以上60μm以下)、MR−100R(酸化チタン被覆率47%、10μm以上60μm以下)、同MV−100R(酸化チタン被覆率48%、粒子径10μm以上60μm以下)、同MRB−100R(酸化チタン被覆率47%、粒子径10μm以上60μm以下)、同MY−100R(酸化チタン被覆率43%、粒子径10μm以上60μm以下)、同MB−100RF(酸化チタン被覆率62%、粒子径5μm以上30μm以下)、同MG−100RF(酸化チタン被覆率65%、粒子径5μm以上30μm以下)、同MRB−100RF(酸化チタン被覆率56、粒子径10μm以上30μm以下)、同MY−100RF(酸化チタン被覆率57%、粒子径5μm以上30μm以下)、ULTIMICA YB−100(酸化チタン被覆率43%、粒子径5μm以上30μm以下)、同YD−100(酸化チタン被覆率43%、粒子径10μm以上60μm以下)、同RB−100(酸化チタン被覆率47%、粒子径5μm以上30μm以下)、同RD−100(酸化チタン被覆率47%、粒子径10μm以上60μm以下)、同VB−100(酸化チタン被覆率48%、同5μm以上30μm以下)、同VD−100(酸化チタン被覆率48%、粒子径10μm以上60μm以下)、同GB−100(酸化チタン被覆率65%、同5μm以上30μm以下)、同GD−100(酸化チタン被覆率65%、10μm以上60μm以下)(以上、日本光研工業株式会社製)等が挙げられる。
顔料を使用する場合、分散助剤及び浸透剤としての従来公知の界面活性剤や水溶性高分子を使用することができる。例えばスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体等の塩やセラック、フミン酸等の樹脂や、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸及びその塩、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等の界面活性剤を必要に応じて使用可能である。
着色材として顔料を用いる場合、水分散タイプ顔料や高分子化合物中に顔料をあらかじめ微分散したものを用いてもよい。この場合、顔料の取り扱い性がより良好であるため生産性を向上できるとともに、水性インキ組成物における顔料の分散効率を上げることができる。
水分散タイプ顔料の具体例としては、Fuji SP Black 8031、同8119、同8167、同8276、同8381、同8406、Fuji SP Red 5096、同5111、同5193、同5220、Fuji SP Bordeaux 5500、Fuji SP Blue 6062、同6133、同6134、同6401、Fuji SP Green 7051、Fuji SP Yellow4060、同4178、Fuji SP Violet 9011、FujiSP Pink 9524、同9527、Fuji SP Orange 534、FUji SP Brown 3074、FUJI SP RED 5543、同5544(以上、富士色素株式会社製)、Emacol Black CN、Emacol Blue FBB、同FB、同KR、Emacol Green LXB、Emacol Violet BL、Emacol Brown3101、Emacol Carmmine FB、Emacol RedBS、Emacol Orange R、Emacol Yellow FD、同IRN、同3601、同FGN、同GN、同GG、同F5G、同F7G、同10GN、同10G、Sandye Super Black K、同C、Sandye Super Grey B、Sandye Super BrownSB、同FRL、同RR、Sandye Super Green L5G、同GXB、Sandye Super Navy Blue HRL、同GLL、同HB、同FBL−H、同FBL−160、同FBB、Sandye Super Violet BL H/C、同BL、Sandye Super Bordeaux FR、Sandye Super Pink FBL、同F5B、Sandye Super Rubine FR、Sandye superCarmmine FB、Sandye Super Red FFG、同RR、同BS、同1315、Sandye Super Orange FL、同R、同BO、Sandye Gold Yellow 5GR、同R、同3R、Sandye Ywllow GG、同F3R、同IRC、同FGN、同GN、同GRS、同GSR−130、同GSN−130、同GSN、同10GN(以上、山陽色素株式会社製)、Rio Fast Black Fx 8012、同8313、同8169、Rio Fast Red Fx 8209、同8172、Rio Fast Red S Fx 8315、同8316、Rio Fast Blue Fx 8170、Rio Fast Blue FX 8170、Rio Fast Blue S Fx 8312、Rio Fast Green S Fx 8314、EM green G、(以上、東洋インキ株式会社製)、NKW−2101、同2102、同2103、同2104、同2105、同2106、同2107、同2108、同2117、同2127、同2137、同2167、同2101P、同2102P、同2103P、同2104P、同2105P、同2106P、同2107P、同2108P、同2117P、同2127P、同2137P、同2167P、NKW−3002、同3003、同3004、同3005、同3007、同3077、同3008、同3402、同3404、同3405、同3407、同3408、同3477、同3602、同3603、同3604、同3605、同3607、同3677、同3608、同3702、同3703、同3704、同3705、同3777、同3708、同6013、同6038、同6559(以上、日本蛍光株式会社製)、コスモカラーS1000Fシリーズ(東洋ソーダ株式会社製)、ビクトリアエロー G−11、同G−20、ビクトリアオレンジ G−16、同G−21、ビクトリアレッドG−19、同G−22、ビクトリアピンク G−17、同G−23、ビクトリアグリーン G−18、同G−24、ビクトリアブルー G−15、同G−25(以上、御国色素株式会社製)、ポルックスPC5T1020、ポルックスブラックPC8T135、ポルックスレッドIT1030等のポルックスシリーズ(以上、住化カラー株式会社製)等が挙げられる。
高分子化合物中に顔料をあらかじめ微分散したものの例としては、マイクロリスYellow 3G−K、同Yellow 4G−K、同Yellow 3R−K、同Scarlet R−K、同DPP Red B−K、同Magenta 5B−K、同Violet B−K、同Blue A3R−K、同Blue 4G−K、同Green G−K、同Black C−K、同White R−K(塩化ビニル・酢酸ビニル共重合樹脂に微分散させた顔料、チバスペシャルティ ケミカルズ株式会社製)、IKイエロー、IKレッド、IKブルー、IKグリーン、IKブラック (塩化ビニル・酢酸ビニル樹脂に微分散させた顔料、富士色素株式会社製)、マイクロリス Yellow 2G−T、同Yellow 3R−T、同Brown 5R−T、同Scarlet R−T、同Red BR−T、同Blue GS−T、同Green G−T、同Black C−T(以上、ロジンエステル樹脂に微分散させた顔料、チバスペシャルティ ケミカルズ株式会社製)、マイクロリス Yellow 4G−A、同Yellow MX−A、同Yellow 2R−A、同Brown 5R−A、同Scarlet R−A、同 Red 2C−A、同Red 3R−A、同Magenta 2B−A、同Violet B−A、同Blue 4G−A、同Green G−A、同Black C−A、同White R−A(以上、エチルセルロース樹脂に微分散させた顔料、チバスペシャルティ ケミカルズ株式会社製)、L1/SイエローNIF、L1/8レッドF3RK−70、L1/8バイオレットRN50、L1/8オレンジ501、L1/8ブラウン5R、L1/8ブラックMA100、NC790ホワイト(以上、ニトロセルロース樹脂に微分散させた顔料、太平化学製品株式会社製)、RenolイエローGG−HW、同イエローHR−HW、同オレンジRL−HW、同レッドFGR−HW、同レッドHF2B−HW、同レッドF5RK−HW、同カーミンFBB−HW、同バイオレットRL−HW、同ブルーB2G−HW、同グリーンGG−HW、同ブラウンHFR−HW、同ブラックR−HW、同ホワイトT−HW(以上、ポリビニルブチラール樹脂に微分散させた顔料、クラリアントジャパン株式会社製)、フジASブラック810、同ASレッド575、同ASブルー650、同ASグリーン737、同ASホワイト165(以上、ポリビニルブチラール樹脂に微分散させた顔料、冨士色素株式会社製)等が挙げられる。
着色材は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。インキ組成物中の着色材の含有量は、インキ組成物全量に対して1.0重量%以上25.0重量%以下が好ましく、5.0重量%以上15.0重量%以下がより好ましい。
幾つかの実施形態では、インキ組成物は、インキの乾燥又は凍結を抑制するための有機溶剤を含有していてもよい。インキ組成物が有機溶剤を含む場合、ペン先等におけるインキの乾燥や、低温時等におけるインキの凍結を抑制することができる。
有機溶剤の具体例としては、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−3−メトキシ−ペンタノールベンジルアルコール、β−フェニルエチルアルコール、α−メチルベンジルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、イソドデシルアルコール、イソトリドデシルアルコール等のアルコール系溶剤、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、ヘキシレングリコール、1,3−ブチレングリコール、チオジエチレングリコール、グリセリン、ベンジルグリコール、ベンジルジグリコール等のグリコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノフェニルエーテル等のグリコールエーテル類、やプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。
これらの有機溶剤は単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。インキ組成物中の有機溶剤の含有量は、インキ組成物全量に対し5.0重量%以上60.0重量%以下が好ましい。
幾つかの実施形態に係るインキ組成物を製造するに際しては、従来知られている種々の方法が採用できる。
一実施形態では、平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子と、多糖類と、を水に分散させることにより、インキ組成物が得られる。
例えば、上記酸化チタン粒子と、上記中空樹脂粒子と、多糖類と、水と、を、高剪断力を有するヘンシェルミキサー、プロペラ撹拌機、ホモジナイザー、ターボミキサー、高圧ホモジナイザー等の撹拌機で混合撹拌することにより、インキ組成物が容易に得られる。
また、これらの調製工程において、発生した分散熱をそのまま利用して撹拌したり、熱をかけながら撹拌したりすることができ、更に、インキ調製後に熱掛けを行うこともできる。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
(酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の帯電測定)
測定機:大塚電子株式会社製、ゼータ電位測定システム、型番ELSZ−2000
測定条件:測定用セルにイオン交換水を加え、測定するサンプルをイオン交換水で0.005重量%になるように希釈した。測定時に下記の各実施例、各比較例と同じpHとなるように、各々のpH調整を行った(pH調整剤:酸性側pH調整溶液:塩酸水溶液、0.1mol/L、アルカリ性側pH調整溶液:水酸化ナトリウム水溶液、1mol/L)
本発明において、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子が、「負に帯電している」とは、上記帯電測定により得られた結果が負であることを意味する。酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の帯電測定(ゼータ電位)の値は、−80mV以上−10mV以下が分散安定性が高く好ましい。さらに、負に帯電した粒子のゼータ電位差が15mV以内になるのが分散安定性が高く好ましい。
(pH測定)
測定機:株式会社堀場製作所、pHメーター、AS−712
測定条件:標準液を用いてpHメーターの校正を行い、ゼータ電位測定用のサンプルはイオン交換水で0.005重量%になるように希釈し、実施例と比較例のインキ組成物は希釈せずに原液のまま測定を行った。
インキのpHは5.0以上10.0以下が好ましく、7.0以上9.0以下がより好ましい。
(実施例1)
Fuji SP White #1186(酸化チタン粒子の分散体、吸油量33g/100g、平均粒子径0.24μm、酸化チタン粒子50.0重量%、富士色素株式会社製、ゼータ電位の測定結果は−36.64mVであった。) 20.00重量%
ローペイクSN−1055(中空樹脂粒子[スチレン−アクリル共重合体]の分散体、平均粒子径1.0μm、固形分26.5重量%、ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製、ゼータ電位の測定結果は−38.68mVであった。) 40.00重量%
JONCRYL 61J(造膜性樹脂、アクリル樹脂溶液、固形分30.5重量%、BASFジャパン株式会社製) 3.00重量%
プラスコートZ−1100(造膜性樹脂、飽和ポリエステル樹脂溶液、固形分20重量%、互応化学工業株式会社) 1.00重量%
BYK035(シリコーン活性剤、ビックケミ−・ジャパン株式会社製)0.30重量%
ケルザンAR(多糖類、キサンタンガム、三昌株式会社製) 0.40重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(防黴剤、三愛石油株式会社製) 0.20重量%
プロクセルGXL(防腐剤、1,2ベンズイソチアゾリン−3−オン、ICIジャパン株式会社製) 0.10重量%
PO20(ペン先乾燥防止剤、糖アルコール、東和化成工業株式会社製) 2.00重量%
TL10(活性剤、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン、日光ケミカルズ株式会社製) 1.00重量%
イオン交換水 22.00重量%
上記配合物の内、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製し、次いで、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #1186、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(実施例2)
Fuji SP White #1186(前述、ゼータ電位の測定結果は−31.12mVであった。) 15.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−38.94mVであった。) 31.00重量%
ルミコールNKW−C2104E(着色材、橙色の中実樹脂粒子[スチレン−アクリロニトリル共重合体]、平均粒子径0.4μm、日本蛍光株式会社) 11.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 3.00重量%
プラスコートZ−1100(前述) 1.00重量%
BYK035(前述) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 25.00重量%
上記配合物の内、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製し、次いで、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性橙色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #1186、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(実施例3)
Fuji SP White #383(酸化チタン粒子の分散体、吸油量33g/100g、平均粒子径0.24μm、酸化チタン粒子50.0重量%品、富士色素株式会社製、ゼータ電位の測定結果は−38.68mVであった。) 20.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−42.42mVであった。) 40.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 4.00重量%
BYK035(前述) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 22.00重量%
上記配合物の内、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製し、次いで、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #383、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(実施例4)
Fuji SP White #383(前述、ゼータ電位の測定結果は−33.44mVであった。) 15.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−38.94mVであった。) 31.00重量%
ルミコールNKW−C2105E(着色材、黄色の中実樹脂粒子[スチレン−アクリロニトリル共重合体]、平均粒子径0.4μm、日本蛍光株式会社) 11.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 4.00重量%
BYK035(前述) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 25.00重量%
上記配合物の内、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製し、次いで、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性黄色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #383、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(実施例5)
タイペークR550(酸化チタン粒子、平均粒子径0.24μm、吸油量23g/100g、石原産業株式会社) 45.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−42.42mVであった。) 15.00重量%
ポリビニルピロリドンPVP−K30(ISPジャパン株式会社製)1.00重量%
BYK035(前述) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.20重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 25.20重量%
上記配合物の内、タイペークR550の全量とJONCRYL 61Jの全量とイオン交換水19.20重量%とを混合しビーズミルで15分間分散し酸化チタン粒子分散体を作製した。さらに、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製した。これらの酸化チタン粒子分散体、キサンタンガム水溶液を混合すると共に、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
上記酸化チタン粒子分散体、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(実施例6)
TITANIX JR−800(酸化チタン粒子、平均粒子径0.27μm、吸油量29g/100g、チタン工業株式会社製) 40.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−42.42mVであった。) 20.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 4.00重量%
ケルザンAR(前述) 0.20重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
イオン交換水 23.50重量%
上記配合物の内、TITANIX JR−800の全量とJONCRYL 61Jの全量とイオン交換水17.50重量%とを混合しビーズミルで15分間分散し酸化チタン粒子分散体を作製した。さらに、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製した。これらの酸化チタン粒子分散体、キサンタンガム水溶液を混合すると共に、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
上記酸化チタン粒子分散体、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(実施例7)
Fuji SP White #1186(前述、ゼータ電位の測定結果は−36.64mVであった。) 20.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−42.42mVであった。) 40.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 3.00重量%
ウォーターゾール CD−550LAP(造膜性樹脂、不飽和ポリエステル樹脂溶液、固形分40重量%、DIC株式会社) 1.00重量%
TSA739(シリコーン活性剤、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアスズ・ジャパン合同会社製) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 5.00重量%
グリセリン 5.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 22.00重量%
上記配合物の内、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製し、次いで、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #1186、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(実施例8)
Fuji SP White #1186(前述、ゼータ電位の測定結果は−36.64mVであった。) 10.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−42.42mVであった。) 75.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 1.00重量%
エパン420(POEPOPブロックポリマー、第一工業製薬株式会社製) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 3.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 7.00重量%
上記配合物の内、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製し、次いで、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #1186、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(実施例9)
TITANIX JR−801(酸化チタン粒子、平均粒子径0.27μm、吸油量40g/100g、チタン工業株式会社製) 4.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−42.42mVであった。) 80.00重量%
YSA6403(シリコーン活性剤、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアスズ・ジャパン合同会社製) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 3.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 9.00重量%
上記配合物の内、TITANIX JR−801の全量とJONCRYL 61Jの全量とイオン交換水2.00重量%とを混合しビーズミルで15分間分散し酸化チタン粒子分散体を作製した。さらに、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製した。これらの酸化チタン粒子分散体、キサンタンガム水溶液を混合すると共に、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
上記酸化チタン粒子分散体、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(実施例10)
インキ組成物として、上記実施例1と同一のインキ組成物を用いた。
(実施例11)
インキ組成物として、上記実施例1と同一のインキ組成物を用いた。
(比較例1)
Fuji SP White #1186(前述、ゼータ電位の測定結果は−36.64mVであった。) 20.00重量%
マツモトマイクロスフェアーMHB−R(中空樹脂粒子[メタクリル酸メチルクロスポリマー]、平均粒子径10.0μm、マツモト油脂製薬株式会社製) 10.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 3.00重量%
プラスコートZ−1100(前述) 1.00重量%
BYK035(前述) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 52.00重量%
上記配合物の内、マツモトマイクロスフェアーMHB−Rの全量とJONCRYL 61Jの全量とイオン交換水46.00重量%とを混合しホモディスパーで30分攪拌して中空樹脂粒子の分散体を作製した。さらに、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製した。これらの樹脂粒子分散体、キサンタンガム水溶液を混合すると共に、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #1186、上記中空樹脂粒子分散体の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(比較例2)
Fuji SP White #1186(前述、ゼータ電位の測定結果は−36.64mVであった。) 20.00重量%
ローペイクOP−84J(中空樹脂粒子[スチレン−アクリル共重合体]の分散体、平均粒子径0.55μm、固形分42.5重量%、ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製) 20.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 3.00重量%
プラスコートZ−1100(前述) 1.00重量%
BYK035(前述) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 42.00重量%
上記配合物の内、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製し、次いで、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #1186、ローペイクOP−84Jの各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(比較例3)
Fuji SP White #1186(前述、ゼータ電位の測定結果は−36.64mVであった。) 20.00重量%
ファインスフェア FS−301(中実樹脂粒子[スチレン−アクリル共重合体]、平均粒子径1.0μm、日本ペイント株式会社製) 10.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 3.00重量%
プラスコートZ−1100(前述) 1.00重量%
BYK035(前述) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 52.00重量%
上記配合物の内、ファインスフェア FS−301の全量とJONCRYL 61Jの全量とイオン交換水46.00重量%とを混合しホモディスパーで30分攪拌して中実樹脂粒子の分散体を作製した。さらに、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製した。これらの樹脂粒子分散体、キサンタンガム水溶液を混合すると共に、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #1186、上記中実樹脂粒子分散体の各々の帯電測定を行ったところ、共に負の値となった。
(比較例4)
TITANIX JR−301(酸化チタン粒子、平均粒子径0.30μm、吸油量18g/100g、チタン工業株式会社製) 10.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−42.42mVであった。) 40.00重量%
JONCRYL 61J(前述) 3.00重量%
プラスコートZ−1100(前述) 1.00重量%
BYK035(前述) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
イオン交換水 32.00重量%
上記配合物の内、TITANIX JR−301の全量とJONCRYL 61Jの全量とイオン交換水26.00重量%とを混合しビーズミルで15分間分散し酸化チタン粒子分散体を作製した。さらに、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製した。これらの酸化チタン粒子分散体、キサンタンガム水溶液を混合すると共に、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
上記酸化チタン粒子分散体、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、上記酸化チタン粒子分散体は正の値となり、ローペイクSN−1055は負の値となった。
(比較例5)
Fuji SP White #1186(前述、ゼータ電位の測定結果は7.14mVであった。) 20.00重量%
ローペイクSN−1055(前述、ゼータ電位の測定結果は−5.02mVであった。) 40.00重量%
ポリビニルピロリドンPVP−K30(ISPジャパン株式会社製)3.00重量%
BYK035(前述) 0.30重量%
ケルザンAR(前述) 0.40重量%
エチレングリコール 10.00重量%
サンアイバックソジウムオマジン(前述) 0.20重量%
プロクセルGXL(前述) 0.10重量%
PO20(前述) 2.00重量%
TL10(前述) 1.00重量%
酢酸(pH調整剤) 1.00重量%
イオン交換水 22.00重量%
上記配合物の内、ケルザンARの全量とイオン交換水6.00重量%とを1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製し、次いで、残りの配合物の全量を加え、ホモディスパーにて1時間攪拌して、ボールペン用水性白色インキ組成物を得た。
Fuji SP White #1186、ローペイクSN−1055の各々の帯電測定を行ったところ、Fuji SP White #1186は正の値となり、ローペイクSN−1055は負の値となった。
(インキ逆流防止組成物1)
ポリブテンHV50(ポリブテン、基材、日本石油化学(株)製) 95.0重量%
アエロジルR972(微粒子シリカ、ゲル化剤、日本アエロジル(株)製) 3.0重量%
レオパールKL(デキストリン脂肪酸エステル、千葉製粉(株)製) 2.0重量%
上記成分を混合し、ホットスターラーで150℃にて2時間攪拌し逆流防止体組成物1を得た。この逆流防止体の25℃における粘度は50000mPa・Sであった。
(試験用ボールペンチップ)
実施例及び比較例に係るインキ組成物を評価するため、試験用のボールペンチップを2種類作製した。それぞれの試験用ボールペンチップにおける寸法の実測値を表1及び測定の該当位置を図4、図4のII−II’線断面矢視図である図5、図4のIII−III’線断面矢視図である図6に示す。
試験用ボールペンチップは、内方突出部16(図3参照)の表面を平滑にしてボールの回転を良好にする目的で内方突出部16にテーパー状のピン(図示せず)(第1、第2のボールペンチップ)を打ち込むか、内方突出部16にボール2を押圧してボール2とほぼ同じ曲率を有したボール受座19を形成している。
図4にはボール2を先端開口部17に当接させた状態のボール2を点線にて示しており、実線と点線のずれの差はボール2の前後方向の移動量Eを示している。先端開口部隙間幅Cは0.020mm以上0.035mm以下が好ましい。ボール前後方向移動量Eは0.050mm以上0.120mm以下が好ましい。ボールハウス部径Fはボール径の103%以上108%以下が好ましい。放射状溝幅Kは0.100mm以上0.330mm以下が好ましい。上記寸法より小さいと、インキが通るクリアランスが不十分でインキ出が少なく筆記のカスレや目つまりが発生する。上記寸法が大きいと、落下時の衝撃で空気の巻き込みが発生し易くなる。
図5はボール2がボール受座19に着座した際のボールペンチップからインキが吐出する先端開口部17の大きさを示しており、格子状の範囲Sはボール2とボールハウス部13の間にできる先端開口部17の投影面積を示している。
図6は説明の都合上ボール2は図示していないがボール受座19と放射状溝18を交差するように描かれている点線はボール2がボール受座19に着座した時に接触している部分を示している。
試験用第1、第2、第3、第4のボールペンチップの各部の寸法値を表1に示す。
各ボールペンチップの寸法は、オリンパス(株)社製メジャリングスコープSTM6で測定した。
Figure 2018083824
各試験用ボールペンチップにて使用しているボール2の材質としてはいずれも、炭化ケイ素を主成分としたセラミックス焼結体(商品名:ブラックサファリン、株式会社ツバキナカシマ製)で、ボールの算術平均高さRa(JIS B 0601)は3.0nmのものを使用した。また、ボールホルダの材質はステンレス(商品名:SF20T、下村特殊精工株式会社製)で、ビッカース硬さ(HV)は240のものを使用した。
チップホルダ5はポリブチレンテレフタレート樹脂で成形されており、ボールペンチップ1の後方からインキ収容管に至る貫通穴4の最小内径は1.31mmとした。
インキ収容管6はポリプロピレン樹脂の押し出し成型にて成形したパイプを使用しておりその内径は直径2.6mm、厚さ0.7mmのパイプとした。そして、インキ量を0.6g、インキ逆流防止組成物を0.1g充填したものとした。
各試験用ボールペンチップを、それぞれチップホルダを介してインキ収容間に装着し、インキ組成物の実施例1から9と、比較例1から4にはインキ逆流防止組成物1を充填した試験用ボールペンを作製し、以下に説明する各試験により筆跡と筆記性能の評価を行った。
(空気の巻き込み性試験)
黒色上質紙(厚口、YCP、3−4−23、株式会社山櫻社製)に長さ10cmの直線を筆記した後、ペン先を上向きにして杉板上に1cm上方から落下させて衝撃を加えた。その後再び長さ10cmの直線を筆記し、筆跡が連続しているかを確認した。連続している場合、杉板からの高さを1cmずつ高くして、同様の試験を行い、筆跡が不連続になるまで継続して試験を行った。この不連続な筆跡が発生するまでの高さが高いほど空気の巻き込みが少ないインキであることを示す。
(音鳴き性試験)
上記と同じ黒上質紙を用意した。紙面に対してペンを90度の角度に直立させ、ボールホルダ内でボールの位置が変化する様に、約3cmの円を5回繰り返して筆記し、チリチリと音鳴する場所が何箇所発生するかをカウントした。
(筆記試験)
自転式連続筆記試験機(螺旋機、精機工業研究所製)を用い、筆記速度7cm/sec、荷重100gf、角度70°で連続筆記して筆跡濃度差やかすれの発生した筆記距離を測定した。
(隠蔽性試験)
上記と同じ黒上質紙を用意した。同じペンで縦横筆記にて幅15mm長さ50mmの面積で塗りつぶす。乾燥後、インキで隠蔽された面を測色計(Spectophotometer SE6000、日本電色株式会社製)でY値を5点測定し平均を求めた。値が大きいほど隠蔽性が高く、Y値が35.0以上であれば、隠蔽性が良好であると認められる。
上述した各試験の結果を表2に示す。
Figure 2018083824
表2に示すように実施例1〜11のインキ組成物は、隠蔽性試験の結果が35.0以上であり、良好な隠蔽性を有する。
実施例1〜11のインキ組成物は、平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子とを含むので、インキ組成物中で、多糖類、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子を含む複合体が形成されて、複合体全体として、酸化チタン粒子に比べて大幅に小さな比重を有すると考えられる。また、実施例1〜11のインキ組成物では、中空樹脂粒子が酸化チタン粒子に対して適度な大きさを有するため、インキ組成物中で高密度な複合体が形成されやすいと考えられる。さらに、実施例1〜11のインキ組成物では、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子の両方が負に帯電しているので、酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子がインキ組成物中で反発し合い、粒子同士の凝集が抑制されるため、高密度な複合体が得られやすくなっていると考えられる。よって、実施例1〜11のインキ組成物は、良好な分散安定性を有すると考えられる。このように、実施例1〜11のインキ組成物は、良好な分散安定性を有するので、インキ組成物が紙面などの描画対象物に付着されたときに、インキ組成物中の酸化チタン粒子及び中空樹脂粒子が描画対象物の内部に沈降せずに描画対象物の表面に留まりやすい。よって、実施例1〜11のインキ組成物は、良好な隠蔽性を発揮できたと考えられる。
また、実施例1〜11のインキ組成物は、酸化チタン粒子と平均粒子径1.0μm以上2.0μm以下の樹脂粒子と多糖類と水を含有するので、インキ内に緩やかな結合をした複合体が形成され、筆記時の音鳴きが無い。
加えて、実施例1〜11のインキ組成物では、筆跡は酸化チタン粒子が紙表面に良く残り、インキ追従性も良いので塗布面も均一になることで隠蔽性も高くなる。
また、実施例1〜11のインキ組成物は、スチレン−アクリル共重合体の中空樹脂粒子を使用しているため、音鳴き防止効果が良好であると考えられる。
これに対して、比較例1は、樹脂粒子が大き過ぎるためインキ詰まりや吐出不安定が発生。インキが出ないままでボールが回転する時に音鳴き、空気の巻き込みが発生し、筆記での塗り潰し面も乱れて不均一な面が多く隠蔽出来ないところが発生する。
比較例2は、樹脂粒子が小さすぎるために、複合体の大きさや安定性が十分でないため、金属同士の接触防止効果と衝撃の緩和作用が少なく、紙面への浸透性も大きいので、音鳴き、空気の巻き込みが発生し、筆記での塗り潰し面も隠蔽性が出来ない。
比較例3の樹脂粒子は中実樹脂粒子であるため、中空樹脂粒子よりも硬い。また、光の屈折の頻度が小さく、乱反射しにくいため、白色の発色が優れていない。そのため、複合体の形成が不十分でクッション性もなく、隠蔽性も小さいので、音鳴きの衝撃などで破壊されてしまうため、空気の巻き込みが発生し、筆記での塗り潰し面も隠蔽性が悪い。
比較例4は、インキ組成物中に正と負の電荷の粒子が混在するため、中空樹脂粒子及び酸化チタン粒子が互いの電荷で引かれ合うことでインキ組成物中において粗大な凝集物を形成するため、インキ詰まりや吐出不安定が発生する。インキが出ないままでボールが回転する時に音鳴き、空気の巻き込みが発生し、筆記での塗り潰し面も乱れて不均一な面が多く隠蔽出来ないところが発生する。
比較例5では、インキ組成物のpHが酸性領域となり、酸化チタンの電荷がプラスになったため、インキ組成物の分散安定性が低下したと考えられる。これにより、筆記試験結果が良好でないものになったと考えられる。
また、実施例10の試験用ボールペン(実施例1と同一のインキ組成物に第3のボールペンチップを組み合わせた試験用ボールペン)は、先端開口部隙間幅C、ボール前後方向移動量E、ボールハウス部径F、放射状溝幅Kの各寸法のいずれもが好ましい範囲を外れているため、筆記試験でカスレが生じ10mで筆記不能となった。
実施例11の試験用ボールペン(実施例1と同一のインキ組成物に第4のボールペンチップを組み合わせた試験用ボールペン)は、先端開口部隙間幅C、ボール前後方向移動量E、ボールハウス部径F、放射状溝幅Kの各寸法のいずれもが好ましい範囲を外れているため、空気の巻き込み性試験で、5cmで空気に巻き込みが発生した。
これに対し、第1のボールペンチップ又は第2のボールペンチップを用いた実施例1〜9の試験用ボールペン(実施例1〜9のそれぞれのインキ組成物と、第1又は第2のボールペンチップを用いた試験用ボールペン)は、先端開口部隙間幅C、ボール前後方向移動量E、ボールハウス部径F、放射状溝幅Kの各寸法のいずれもが好ましい範囲内である(すなわち、先端開口部隙間幅Cが0.020mm以上0.035mm以下であり、ボール前後方向移動量Eが0.050mm以上0.120mm以下であり、ボールハウス部径Fがボール径の103%以上108%以下であり、放射状溝幅Kが0.100mm以上0.330mm以下である)。このため、インキが通るクリアランスが小さすぎないので、インキが出やすく、筆記のカスレや目つまりが発生しにくい。また、インキが通るクリアランスが大きすぎないので、ボールペンの落下時であっても、衝撃による空気の巻き込みが発生しにくい。
以上、詳細に説明したように本発明の実施形態に係るインキ組成物は、良好な隠蔽性及び分散安定性を有する。また、幾つかの実施形態に係るインキ組成物を適用した筆記具は、筆記時にはチリチリという音鳴き現象や目詰まりによる筆記カスレがなく、誤ってペンを落としたときも初期からスムーズに筆記できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
本明細書において、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
本発明は、例えば、水性ボールペンをはじめとする筆記具のインキとして利用でき、さらに詳細としては、キャップ式、ノック式などの水性ボールペン等の筆記具のインキとして広く利用することができる。
1 ボールペンチップ
2 ボール
3 ボールホルダ
4 貫通孔
5 チップホルダ
6 インキ収容管
7 インキ
8 インキ逆流防止体
9 軸筒
10 尾栓
11 先金
12 キャップ
13 ボールハウス部
14 中孔
15 後孔
16 内方突出部
17 先端開口部
18 放射状溝
19 ボール受座
20 リフィル
30 外挿体
100 筆記具
A ボール径
B 先端開口部径
C 先端開口部隙間幅
D ボール突出長さ
E ボール前後方向移動量
F ボールハウス部径
G 受け座とボールの接触部径
H 中孔径
I 中孔部長さ
J 後孔径
K 放射状溝幅
L 先端部外径
M 球面受け座外径
α カシメ角度
β ボール受け座開き角度

Claims (14)

  1. 平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、
    平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子と、
    多糖類と、
    水と、
    を含有し、
    前記酸化チタン粒子及び前記中空樹脂粒子は負に帯電している
    ことを特徴とするインキ組成物。
  2. 前記中空樹脂粒子は、着色材が吸着していないことを特徴とする請求項1に記載のインキ組成物。
  3. 前記中空樹脂粒子は、スチレン‐アクリル共重合体粒子を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のインキ組成物。
  4. 前記酸化チタン粒子の吸油量は、29g/100g以上35g/100g以下であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のインキ組成物。
  5. 5.0重量%以上40.0重量%以下の前記酸化チタン粒子と、
    5.0重量%以上20.0重量%以下の前記中空樹脂粒子と、
    を含有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のインキ組成物。
  6. 界面活性剤をさらに含有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のインキ組成物。
  7. 前記界面活性剤は、シリコーン活性剤を含むことを特徴とする請求項6に記載のインキ組成物。
  8. 造膜性樹脂をさらに含有することを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載のインキ組成物。
  9. 前記造膜性樹脂は、アクリル樹脂又はポリエステル樹脂の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項8に記載のインキ組成物。
  10. 前記ポリエステル樹脂は飽和ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項9に記載のインキ組成物。
  11. 着色材をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載のインキ組成物。
  12. 筆記部と、
    請求項1乃至11の何れか一項に記載のインキ組成物を収容するインキ収容部と、を備え、
    前記インキ収容部からの前記インキ組成物が前記筆記部に供給されるように構成された
    ことを特徴とする筆記具。
  13. 前記筆記部は、
    ボールと、前記ボールを回転自在に抱持するための空間が内部に形成されたボールホルダと、を含むボールペンチップを含み、
    前記ボールペンチップは、
    前記ボールホルダの先端における前記ボールホルダと前記ボールとの間の隙間の大きさである先端開口部隙間幅が0.020mm以上0.035mm以下であり、
    前記ボールホルダに抱持された状態の前記ボールが前記筆記部の長さ方向に移動可能な距離であるボール前後方向移動量が0.050mm以上0.120mm以下であり、
    前記ボールホルダの前記空間の最大径であるボールハウス部径がボール径の103%以上108%以下であり、
    前記空間と、前記インキ収容部とを連通させるように前記ボールホルダに放射状に形成された放射状溝の幅である放射状溝幅が0.100mm以上0.330mm以下である
    ことを特徴とする請求項12に記載の筆記具。
  14. 平均粒子径が0.1μm以上0.4μm以下の酸化チタン粒子と、平均粒子径が1.0μm以上2.0μm以下の中空樹脂粒子と、多糖類と、を水に分散させるステップを備えることを特徴とするインキ組成物の製造方法。
JP2018548547A 2016-11-04 2017-04-28 インキ組成物及び筆記具並びにインキ組成物の製造方法 Active JP6881467B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/082848 WO2018083782A1 (ja) 2016-11-04 2016-11-04 インキ組成物及び筆記具並びにインキ組成物の製造方法
JPPCT/JP2016/082848 2016-11-04
PCT/JP2017/016908 WO2018083824A1 (ja) 2016-11-04 2017-04-28 インキ組成物及び筆記具並びにインキ組成物の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018083824A1 true JPWO2018083824A1 (ja) 2019-09-19
JP6881467B2 JP6881467B2 (ja) 2021-06-02

Family

ID=62075913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018548547A Active JP6881467B2 (ja) 2016-11-04 2017-04-28 インキ組成物及び筆記具並びにインキ組成物の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11613663B2 (ja)
EP (1) EP3536754A4 (ja)
JP (1) JP6881467B2 (ja)
WO (2) WO2018083782A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111247217A (zh) * 2017-10-26 2020-06-05 桑福德有限合伙人公司 不透明墨水制剂和相关书写工具
JP7224781B2 (ja) * 2018-05-29 2023-02-20 株式会社パイロットコーポレーション 筆記具用水性インキ組成物、それを用いたボールペン、および筆記具用水性インキ組成物の製造方法
JP7290430B2 (ja) * 2019-02-25 2023-06-13 三菱鉛筆株式会社 水性ボールペン用インク組成物
JP7221824B2 (ja) * 2019-07-19 2023-02-14 三菱鉛筆株式会社 水性ボールペン用インク組成物
JP7282015B2 (ja) * 2019-11-08 2023-05-26 三菱鉛筆株式会社 筆記具用水性インク組成物

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02133479A (ja) * 1988-11-15 1990-05-22 Sakura Color Prod Corp 中芯式筆記具用水性顔料インキ組成物
JPH07150083A (ja) * 1993-11-29 1995-06-13 Pentel Kk 水性白色顔料組成物
JPH08231916A (ja) * 1995-02-22 1996-09-10 Pentel Kk ボールペン用水性白色顔料インキ
WO1998036033A1 (fr) * 1997-02-13 1998-08-20 Mitsubishi Pencil Kabushiki Kaisha Encre aqueuse a pigment blanc pour stylos a bille
WO1998050473A1 (fr) * 1997-05-07 1998-11-12 Mitsubishi Pencil Kabushiki Kaisha Encre pour stylo a bille a base d'un pigment aqueux de couleur blanche
JPH11343443A (ja) * 1998-05-29 1999-12-14 Pentel Kk 水性顔料組成物
JP2011202086A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Mitsubishi Pencil Co Ltd 筆記具用水性インク組成物
JP2012021055A (ja) * 2010-07-13 2012-02-02 Pilot Ink Co Ltd ボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペン
JP2016108557A (ja) * 2014-11-28 2016-06-20 ぺんてる株式会社 ボールペン用水性インキ組成物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3334435B2 (ja) * 1995-05-31 2002-10-15 ぺんてる株式会社 ボールペン用水性顔料インキ
JPH08335503A (ja) 1995-06-06 1996-12-17 Murata Mfg Co Ltd 可変抵抗器
JP3311242B2 (ja) 1996-05-24 2002-08-05 株式会社パイロット 水性ボールペン用インキとこのインキを直詰した水性ボールペン
CN1139642C (zh) * 1997-12-15 2004-02-25 三菱铅笔株式会社 用于圆珠笔的水基油墨
JP2001088490A (ja) 1999-09-20 2001-04-03 Sakura Color Prod Corp ボールペン
JP2001180177A (ja) 1999-12-27 2001-07-03 Pentel Corp ボールペン
JP2009185166A (ja) 2008-02-06 2009-08-20 Pilot Corporation 水性ボールペン用インキ組成物及びそれを用いたノック式水性ボールペン。
JP5881289B2 (ja) * 2009-12-17 2016-03-09 三菱鉛筆株式会社 筆記具
JP6865245B2 (ja) 2019-04-09 2021-04-28 株式会社フジ医療器 椅子式マッサージ機

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02133479A (ja) * 1988-11-15 1990-05-22 Sakura Color Prod Corp 中芯式筆記具用水性顔料インキ組成物
JPH07150083A (ja) * 1993-11-29 1995-06-13 Pentel Kk 水性白色顔料組成物
JPH08231916A (ja) * 1995-02-22 1996-09-10 Pentel Kk ボールペン用水性白色顔料インキ
WO1998036033A1 (fr) * 1997-02-13 1998-08-20 Mitsubishi Pencil Kabushiki Kaisha Encre aqueuse a pigment blanc pour stylos a bille
WO1998050473A1 (fr) * 1997-05-07 1998-11-12 Mitsubishi Pencil Kabushiki Kaisha Encre pour stylo a bille a base d'un pigment aqueux de couleur blanche
JPH11343443A (ja) * 1998-05-29 1999-12-14 Pentel Kk 水性顔料組成物
JP2011202086A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Mitsubishi Pencil Co Ltd 筆記具用水性インク組成物
JP2012021055A (ja) * 2010-07-13 2012-02-02 Pilot Ink Co Ltd ボールペン用水性インキ組成物及びそれを内蔵したボールペン
JP2016108557A (ja) * 2014-11-28 2016-06-20 ぺんてる株式会社 ボールペン用水性インキ組成物

Also Published As

Publication number Publication date
US20190338151A1 (en) 2019-11-07
EP3536754A1 (en) 2019-09-11
JP6881467B2 (ja) 2021-06-02
US11613663B2 (en) 2023-03-28
WO2018083824A1 (ja) 2018-05-11
WO2018083782A1 (ja) 2018-05-11
EP3536754A4 (en) 2020-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018083824A1 (ja) インキ組成物及び筆記具並びにインキ組成物の製造方法
MXPA01005870A (es) Composicion de tinta metalica para instrumentos de escritura del tipo de marcadores.
WO2019049247A1 (ja) ボールペン用インキ組成物及びボールペン
JP2008115226A (ja) 水性ボールペン用インキ組成物及びそれを用いた水性ボールペン
JP6881469B2 (ja) インキ組成物及び筆記具並びにインキ組成物の製造方法
JP6733150B2 (ja) ボールペン用水性インキ組成物
JP3934457B2 (ja) 水性メタリックインキ組成物
JP6844224B2 (ja) ボールペン用水性インキ組成物
JP2019206630A (ja) 筆記具用水性ボールペン用インキ組成物、それを用いたボールペン、および筆記具用水性ボールペン用インキ組成物の製造方法
JP3774546B2 (ja) 水性メタリックインキ組成物
JP2016124894A (ja) ボールペン用水性インキ組成物
JP4403637B2 (ja) ボールペン用水性インキ
JP2008115206A (ja) ボールペン用水性インキ組成物
JP2004143381A (ja) 筆記用消しゴム消去性水性インキ組成物及びその製造方法
JP2006334861A (ja) ボールペン
JP4972303B2 (ja) 色材組成物
JP2004175827A (ja) 布用水性インキ
JP2023177334A (ja) 水性インキ組成物
JP2006152187A (ja) マーキングペン用光輝性インキ組成物
JP2005290237A (ja) インキ組成物
JP4346891B2 (ja) 布書き用ボールペン
JP2017082218A (ja) ボールペン用水性光輝性インキ組成物
JP2020203969A (ja) ボールペン用水性インキ組成物
JP2021165379A (ja) 筆記具用水性顔料インキ組成物
JP2001064559A (ja) ボールペン用水性インキ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210419

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6881467

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150