JPWO2018105151A1 - 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
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Abstract
Description
カーボンブラック及び/又は有機顔料と、
水と、
多糖類と、
2種以上のジオールと、
アクリル系樹脂の粒状物と、
を含み、
前記2種以上のジオールは、
炭素数が5以上7以下のジオールである第1ジオールと、
炭素数が1以上4以下のジオールである第2ジオールと、
を含み、
前記インキ組成物中の前記第1ジオールの含有量は0.05重量%以上である。
前記インキ組成物に使用される有機溶剤中の前記2種以上のジオールの含有量が、50.0重量%以上である。
前記第1ジオールは、炭素数5以上6以下のアルカンジオールであってもよく、
前記第2ジオールは、炭素数2以上4以下のアルカンジオールであってもよい。
前記第1ジオールは、2−メチルペンタン−2,4−ジオールであってもよい。
5.0重量%以上25.0重量%以下の前記第1ジオールと、
3.0重量%以上10.0重量%以下の前記第2ジオールと、
を含む。
8.0重量%以上22.0重量%以下の前記第1ジオールと、
4.0重量%以上8.0重量%以下の前記第2ジオールと、
を含む。
前記アクリル系樹脂の粒状物の固形分酸価が50以上100未満である。
前記インキ組成物中における前記2種以上のジオールの含有量に対する前記アクリル系樹脂の粒状物の含有量の重量比は、0.0084以上0.21以下である。
前記インキ組成物中における前記2種以上のジオールの含有量に対する前記アクリル系樹脂の粒状物の含有量の重量比は、0.084以上0.05以下である。
筆記部と、
上記(1)乃至(13)の何れか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る。
カーボンブラック及び/又は有機顔料と、多糖類と、2種以上のジオールと、アクリル系樹脂の粒状物と、を水に分散させるステップを備え、前記2種以上のジオールは、炭素数が5以上7以下のジオールである第1ジオールと、炭素数が1以上4以下のジオールである第2ジオールとを含み、前記インキ組成物中の前記第1ジオールの含有量は0.05重量%以上である。
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。
外装体300は、軸筒18からなり軸筒18は前軸19と後軸20が螺着によって着脱自在に固定されている。後軸20の後部には頭冠21が、後軸20の内孔に挿入されつつ凹凸螺合によって装着、固定され、後軸20の後端より外露した部分は後軸20の外側面に取り付けられたクリップ25の基部表面を覆うように配置されている。また、頭冠21は筒形状をなしており、その内部に形成された溝がデビットカム機構のカム溝となって、内装する回転子23の摺動位置を規制し、ノック22の押し込み操作によって回転子23が回転するに伴いこれに連接されているリフィル200の前後動位置を規定する。
前記軸筒18内には、リフィル200が前後移動可能に配置されている。そのリフィル200の前方には、コイルスプリングなどからなる弾発部材24が配置されており、リフィル200を後方に向けて付勢している。リフィル200の後端部は前記回転子23の先端部に当接している。つまり、前記ノック22の押圧操作によってリフィル200が軸筒18の先端開口部から出没する出没式筆記具となっている。
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11、中孔12、後孔13を有している。ボールハウス部11と後孔13との間には、内方突出部14が形成されている。ボールハウス部11の先端開口部15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15と、内方突出部14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14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14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16となっている。この放射状溝16は、ボールハウス部11、中孔12、後孔13を加工した後に切削により形成する。この放射状溝16は、内方突出部14を貫通し、後孔13まで連通することで、ボールハウス部11へのインキ7の供給を確保しているものである。また、放射状溝16は、不貫通状態で中孔12に通じても良い。
この点、上述のインキ組成物では、紙面や布等の被筆記物への浸透性が異なる2種以上のジオールを使用し、前記2種以上のジオールとして、炭素数が5以上7以下のジオールである第1ジオールと、炭素数が1以上4以下のジオールである第2ジオールと、を使用し、インキ組成物中の第1ジオールの含有量が0.05重量%以上である。よって、インキの液状成分の速乾性を維持しながら、浸透性を適度な範囲内に抑えてインキのにじみを抑制できる。また、上述のインキ組成物では、被筆記物に筆記した際、アクリル系樹脂の粒状物が被筆記物に付着して固定化されるので、インキの液状成分の被筆記物への浸透に伴うカーボンブラック及び/又は有機顔料の拡散を抑制することができる。即ち、被筆記物に付着して固定化されたアクリル系樹脂の粒状物が、被筆記物上又は被筆記物内におけるカーボンブラック及び/又は有機顔料の移動を規制することで、被筆記物への筆記位置近傍にカーボンブラック及び/又は有機顔料を留めることができ、インキのにじみを効果的に抑制できる。よって、上述のインキ組成物によれば、インキの速乾性とにじみ抑制とを両立することができる。
この点、上述したように、2種以上のジオールとして、比較的炭素数が多く浸透性が高い第1ジオールと、比較的炭素数が少なく浸透性が低い第2ジオールとを使用することにより、インキの速乾性を維持しながら、インキの浸透性を適度な範囲内に調節しやすくなり、インキのにじみを抑制しやすくなる。
なお、ジオールの炭素数が7以下であれば、溶剤として使用する水への溶解性が比較的高いため、インキ組成物の材料として使用しやすい。
また、第2ジオールとして、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、又は、2,3−ブタンジオール等を用いてもよい。
インキ組成物中の第1ジオールと第2ジオールの含有量が上述の範囲内であれば、インキ組成物中の第1ジオールと第2ジオールとの含有量の比が適度となり、インキ組成に適度な浸透性を持たせることができる。
インキ組成物中の第1ジオールと第2ジオールとの含有量の比が上述の範囲内であれば、インキ組成に適度な浸透性を持たせることができる。
なお、アクリル系樹脂の粒状物は、エマルジョンに含まれる粒状物として入手可能なものであってもよい。
また、アクリル系樹脂の粒状物の平均粒子径が0.10μm以下又は0.09μm以下であれば、被筆記物の微細構造(例えば、被筆記物が紙である場合、繊維間の隙間)に粒状物が捕捉され、被筆記物に粒状物が固定されやすくなる。
よって、アクリル系樹脂の粒状物の平均粒子径を上述の範囲内にすることにより、カーボンブラック及び/又は有機顔料の拡散を効果的に抑制することができる。
アクリル系樹脂の粒状物の固形分酸価が50以上であれば、水とジオールとの相溶性が良好となりやすい。また、アクリル系樹脂の粒状物の固形分酸価が100未満であれば、インキ組成物におけるアクリル系樹脂の粒状物の分散が安定化しやすくなり、長期にわたってカーボンブラック及び/又は有機顔料の拡散を抑制することができる。
なお、本発明において主溶剤とは、インキ組成物全量中の溶剤全量に対し、50重量%以上を占める溶剤を意味する。
有機顔料の具体例としては、C.I.ピグメントレッド170、C.I.ピグメント213、C.I.ピグメントオレンジ38、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.50440、シアニンブラック、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、リソールファストスカーレット、ブリリアントカーミンBS、ファストスカーレットVD、PVカーミンHR、ワッチングレッド、パーマネントレッドBL、ファストバイオレットB、ジオキサジンバイオレット、アシッドグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、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、同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、同12315、同12310、同12335、同12440、同12460、同12420、同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、同59300、同42535、同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、同42000等が挙げられる。
これらの界面活性剤を用いて分散された水分散タイプのカーボンブラック及び/又は有機顔料は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。
これらのカーボンブラック及び/又は有機顔料は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。
これらの無機顔料、金属粉顔料、蛍光顔料、雲母系顔料等は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。
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等の直接染料や、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等の酸性染料、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等の塩基性染料が挙げられる。
これらの染料は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。
この場合、インキ組成物が被筆記物に付着されたときに、アクリル系樹脂の粒状物が被筆記物に固定化されるとともに、目止め剤の粒子が被筆記物の隙間(例えば紙面繊維間の隙間)に入り込み、目止め効果を発現することができる。これにより、カーボンブラック及び/又は有機顔料の移動をより効果的に規制し、インキのにじみをより効果的に抑制することができる。
あるいは、目止め剤の平均粒子径Aと、カーボンブラック及び/又は有機顔料の平均粒子径Bとの比は、A/B≧1.0を満たすことが好ましい。この場合、目止め剤の粒子が被筆記物の隙間(例えば紙面繊維間の隙間)に入り込むことにより、カーボンブラック及び/又は有機顔料の移動をより規制しやすくなる。
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。
リン酸誘導体の具体例としては、NIKKOL DLP−10(下記式(1)、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸、R1:C12)、同DOP−8NV(下記式(1)、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウム、R1:C18不飽和)、同DDP−2(下記式(1)、ポリオキシエチレンアルキル(12〜15)エーテルリン酸、R1:C12〜C15)、同DDP−4(下記式(1)、ポリオキシエチレンアルキル(12〜15)エーテルリン酸、R1:C12〜C15)、同DDP−6(下記式(1)、ポリオキシエチレンアルキル(12〜15)エーテルリン酸、R1:C12〜C15)、同DDP−8(下記式(1)、ポリオキシエチレンアルキル(12〜15)エーテルリン酸(8E.O.)、R1:C12〜C15)、同DDP−10(下記式(1)、ポリオキシエチレンアルキル(12〜15)エーテルリン酸(10E.O.)、R1:C12〜C15)、同TLP−4(下記式(2)、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウム、R1及び/又はR2:C12)、同TCP−5(下記式(2)、ポリオキシエチレンセチルエーテルリン酸ナトリウム、R1及び/又はR2:C12)、同TOP−0V(下記式(2)、リン酸トリオレイル、R1及び/又はR2:C18不飽和)、同TDP−2(下記式(2)、ポリオキシエチレンアルキル(12〜15)エーテルリン酸、R1及び/又はR2:C12〜C15)、同TDP−6(下記式(2)、ポリオキシエチレンアルキル(12〜15)エーテルリン酸、R1及び/又はR2:C12〜C15)、同TDP−8(下記式(2)、ポリオキシエチレンアルキル(12〜15)エーテルリン酸、R1及び/又はR2:C12〜C15)、同TDP−10(下記式(2)、ポリオキシエチレンアルキル(12〜15)エーテルリン酸、R1及び/又はR2:C12〜C15)(以上、日光ケミカルズ株式会社製)、SM−172(下記式(1)、n=0、R1:C8分岐)、GF−339(下記式(1)、n=0、R1:C6〜C10)、GF−199(下記式(1)、n=0、R1:C12)、GF−185(下記式(1)、n=0、R1:C13分岐)、フォスファノール ML−200、(下記式(1)、n=0、R1:C12)、同BH−650(下記式(1)、n=1、R1:C4)、同ED−200(下記式(1)、n=1、R1:C8分岐)、同RA−600(下記式(1)、n=4、R1:C6〜C10)、同ML−220(下記式(1)、n=2、R1:C12)、同ML−240(下記式(1)、n=4、R1:C12)、同RD−510Y(下記式(1)、n=4、R1:C12)、同RS−410(下記式(1)、n=3、R1:C13分岐)、同RS−610(下記式(1)、n=6、R1:C13分岐)、同RS−710(下記式(1)、n=10、R1:C13分岐)、同RL−210(下記式(1)、n=2、R1:C18)、同RL−310(下記式(1)、n=3、R1:C18)、同RB−410(下記式(1)、n=4、R1:C18不飽和)、同RP−710、同CP−120、アンステックス AK−25(下記式(1)、n=0、R1:C4、ナトリウム塩)、フォスファノール 702(下記式(1)、n=4、R1:C12、ナトリウム塩)、同SC−6103(下記式(1)、n=6、R1:C13分岐、カルシウム塩)、同RD−715(下記式(1)、n=7、R1:C18不飽和、ナトリウム塩)、同RD−720(下記式(1)、n=7、R1:C18不飽和、ナトリウム塩)、同LP−700、同LS−500(下記式(1)、n=3、R1:C13分岐)、同LB−400(下記式(1)、n=4、R1:C18不飽和)(以上、東邦化学株式会社製)、プライサーフ A212C(下記式(2)、ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル、R1及び/又はR2:C10)、同A215C(下記式(2)、ポリオキシエチレントリデシルエーテルリン酸エステル、R1及び/又はR2:C10)、同A208F(下記式(1)、ポリオキシエチレンアルキル(C8)エーテルリン酸エステル、R1:C8)、同M208F(下記式(1)、ポリオキシエチレンアルキル(C8)エーテルリン酸エステル・モノエタノールアミン塩、R1:C8)、同A208N(下記式(1)、ポリオキシエチレンアルキル(C12,13)エーテルリン酸エステル、R1:C12、C13)、同A208B(下記式(1)、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル、R1:C12)、同219B(下記式(1)、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル、R1:C12)、同DB−01(下記式(1)ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸エステル・モノエタノールアミン塩、R1:C12)、同A210D(下記式(1)、ポリオキシエチレンアルキル(C10)エーテルリン酸エステル、R1:C10)、同AL、同DBS(下記式(1)、アルキル(C4)リン酸エステルナトリウム、R1:C4)、同DOM(下記式(1)、アルキル(C8)リン酸エステルモノエタノールアミン塩、R1:C8)(以上、第一工業製薬株式会社製)などが挙げられる。
理由は不明であるが、特にフォスファノール RS−710、同RB−410、同LB−400(以上、日光ケミカルズ株式会社製)などの、疎水基がC13分岐又はC18不飽和のリン酸誘導体を用いると、インキ組成物の乾燥がより速くなり、裏抜けもしにくいのでより好ましい。この中でも、疎水基がC13分岐のリン酸誘導体が最も好ましい。
これらの湿潤剤、防腐剤、防錆剤、エマルジョン、pH調整剤、消泡剤、固体潤滑剤は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。
一実施形態では、カーボンブラック及び/又は有機顔料と、多糖類と、2種以上のジオールと、アクリル系樹脂の粒状物と、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、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に水、2種以上のジオール、及び多糖類を入れ撹拌分散した後、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、ボールミル、ビーズミル、ロールミル等の分散機により分散した着色剤やその他残りの成分を入れ、さらに混合撹拌することにより、インキ組成物が得られる。
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、熱をかけたり、冷却して撹拌することができる。脱泡機による泡の除去やろ過機による粗大物のろ過等を必要に応じて行っても良い。更に、多糖類の分散性を十分にするためにインキ調整後にエージング工程を行っても良い。
これらの種々の混合工程、分散工程、ろ過工程、加熱工程又は冷却工程は、それぞれ単独で行ってもよく、あるいは、2種以上の工程を並行して行ってもよい。
下記表1〜4に示す組成を有する実施例1〜22及び比較例1〜7のインキ組成物を作製した。
表1〜4に示す各組成物の材料としては、具体的には下記のものを使用した。
CB−1:FUJI SP BLACK 8031(黒色顔料分散体、カーボンブラック、冨士色素株式会社製)
CB−2:FUJI SP BLACK 8041(黒色顔料分散体、カーボンブラック、冨士色素株式会社製)
CB−3:カーボンブラック #10(カーボンブラック、三菱ケミカル株式会社製)
OP−1:FUJI SP RED 5543(赤色顔料分散体、有機顔料、冨士色素株式会社製)
OP−2:FUJI SP RED 5657(赤色顔料分散体、有機顔料、冨士色素株式会社製)
OP−3:FUJI SP RED 5653(赤色顔料分散体、有機顔料、冨士色素株式会社製)
OP−4:FUJI SP BLUE 6062(青色顔料分散体、有機顔料、冨士色素株式会社製)
OP−5:FUJI SP BLUE 6474(青色顔料分散体、有機顔料、冨士色素株式会社製)
OP−6:FUJI SP VIOLET 9011(紫色顔料分散体、有機顔料、冨士色素株式会社製)
OP−7:FUJI SP VIOLET 9602(紫色顔料分散体、有機顔料、冨士色素株式会社製)
イオン交換水
<多糖類>
PS−1:ケルザンAR 6重量%水溶液(多糖類、キサンタンガム分散液、三晶株式会社製)
PS−2:キサンタンガム
DI−1:2−メチルペンタン−2,4−ジオール(炭素数6のアルカンジオール)
DI−2:3−メチル−1,3−ブタンジオール(炭素数5のアルカンジオール)
DI−3:1,2−ヘキサンジオール(炭素数6のアルカンジオール)
DI−4:1,7−ヘプタンジオール(炭素数7のアルカンジオール)
DII−1:エチレングリコール(炭素数2のアルカンジオール)
DII−2:プロピレングリコール(炭素数3のアルカンジオール)
DII−3:1,3−ブタンジオール(炭素数4のアルカンジオール)
DII−4:ジエチレングリコール(炭素数4のジオール)
AC−1:ジョンクリル PDX7677(アクリル系樹脂の粒状物、平均粒子径 0.01μm、BASFジャパン株式会社製)
AC−2:SU−100(ウレタンアクリルの粒状物(エマルジョン)、平均粒子径 0.084μm、中央理化工業株式会社製)
AC−3:ジョンクリル PDX7182(スチレンアクリル共重合物の粒状物(エマルジョン)、平均粒子径 0.11μm、酸価125、BASFジャパン株式会社製)
AC−4:ジョンクリル PDX7323(スチレンアクリル共重合物の粒状物(エマルジョン)、平均粒子径 0.08μm、酸価87、BASFジャパン株式会社製)
AC−5:アクリル酸塩共重合体ナトリウム
AO−1:AKP20 0.67重量%グリセリン分散液(アルミナ、平均粒子径 0.46μm、住友化学工業株式会社製)
AO−2:アルミナ#8000(アルミナ、平均粒子径 1.2μm±0.3μm、フジミインコーポレ−テッド株式会社製)
OS−1:グリセリン
OS−2:3−メチル−3−メトキシ−1−ブタノール
LU−1:フォスファノール RB−410(ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸、東邦化学工業製株式会社製)20重量%水溶液
LU−2:フォスファノール RS−710(ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸、東邦化学工業製株式会社製)20重量%水溶液
LU−3:フォスファノール ML−240(ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸、東邦化学工業製株式会社製)20重量%水溶液
AR−1:ベンゾトリアゾール 20重量%エチレングリコール溶液
AR−2:ベンゾトリアゾール
<防黴剤>
AF−1:プロクセルGXL(防黴剤、ロンザジャパン株式会社製)
AF−2:安息香酸ソーダ
<樹脂>
PVA224E(ポリビニルアルコール、株式会社クラレ製)
<pH調整剤>
NaOH
ただし、pH調整剤は、インキ組成物のpHが8.0以上8.8以下になるように添加した。
<実施例1〜22及び比較例1〜7>
多糖類としてのケルザンAR 6重量%水溶液全量と、溶剤としてのイオン交換水全量と、有機溶剤としての全量と、をホモミキサーで1時間攪拌してキサンタンガム水溶液を作製し、次いで第2ジオール添加し、さらに第1ジオール添加し、その後、カーボンブラック及び/又は有機顔料を添加し、最後に、残りの配合物の全量を加え、ホモミキサーにて1時間攪拌してインキ組成物を得た。
以上のようにして得られた実施例1〜22及び比較例1〜7のインキ組成物の物性値を測定した。測定した物性値及び測定方法は下記のとおりである。また、各物性値の測定結果を下記表1〜4に示す。
各実施例及び比較例のインキ組成物のpHを計測した。上記pH測定は、HORIBA製「LAQUA twin」Model:AS 712を用い、温度25℃で測定した。
<粘度>
各実施例及び比較例の温度25℃及び剪断速度0.35sec−1における粘度(表において粘度@0.35と表記)、及び、温度25℃及び剪断速度35sec−1における粘度(表において粘度@35と表記)を計測した。表に示す測定結果の単位は[mPa・s]である。上記粘度測定は、REOLOGICA Instruments社製「VAR−100」を用い、測定条件は、温度25℃、40mmコーンプレート(1°)にて剪断速度と粘度を測定した。
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3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5に示すとともに、各寸法の該当位置を図4、及び、図4のII−II’線断面矢視図である図5に示す。
試験用ボールペンチップは、内方突出部14(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14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14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17を形成している。
図4にはボール2を先端開口部15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。なお、ボール2及びコイルスプリング9は省略して記載している。
図5はボール2がボール受座17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15の大きさを示している。クリーナー径G及び放射状溝径Nは、各々の矢印部の曲率の半径(各々の矢印部の仮想内接円の半径)を意味する。
また、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、非使用時の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している。スプリング材質はSUS304ステンレス線とし、ボール2を押圧する荷重は0.3Nとしている。ボール前後方向移動量Eをボール径Aの4.0%以上8.0%以下の範囲に設定すると適切なインキ吐出量となり、筆跡の速乾性が良く、またにじみが発生しない。ボール前後方向移動量Eがボール径Aの4.0%未満では、インキ吐出量が少なくインキがチップ内部に詰まことに起因するインキ吐出不良により、螺旋機筆記試験(筆記速度7cm/sec、筆記角度70度、筆記荷重100gf)で書き切りできない不具合が生じる可能性がある。ボール前後方向移動量Eがボール径Aの8.0%より大きい場合は、インキボテが発生し、筆跡は不均一になることで、筆跡乾燥性が悪化する不具合が生じる恐れがある。
50.0重量%のモービルSHF1003(α−オレフィンオリゴマー、基材、モービル石油株式会社製)と、45.3重量%のルーカントHC−100(エチレン−α−オレフィンオリゴマー、基材、三井石油化学株式会社製)と、3.5重量%のアエロジルR972(微粒子シリカ、ゲル化剤、日本アエロジル株式会社製)と、1.2重量%のレオパールKL(デキストリン脂肪酸エステル、千葉製粉株式会社製)と、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を得た。この逆流防止体の25℃における粘度は30000mPa・Sであった。
なお、各試験において、実施例1〜2、10〜12及び15〜17では第2のボールペンチップを使用し、実施例3〜5、13〜14及び18〜22では第3のボールペンチップを使用し、実施例6〜9及び比較例1〜7では第1のボールペンチップを使用した。
室温25℃、湿度65%の環境下で、JIS S 6061の7.3に示される試験用紙に、2cm×2cmの大きさの枡中に図6に示す漢数字「一」の文字を筆記し、筆跡乾燥後、筆跡幅をランダムに5点測定し、筆跡幅の平均値を算出した。その後、顕微鏡にて200倍に拡大し、筆跡と紙面の境目を観察した。このとき、紙の繊維に沿って、筆跡幅の平均値よりも0.01mm以上横に広がった凹凸やヒゲ状の滲みの、筆記線1cm当りの滲みの数を目視で確認した。
各インキ組成物における滲み抑制の効果を、確認された滲みの数で評価した。インキ組成物における滲み抑制効果は、滲みの数が0〜2個の場合に特に良好であり、3〜6個の場合に良好であり、10個以上の場合に良好でないと評価した。
室温25℃、湿度65%の環境下で、JIS S 6061の7.3に示される試験用紙に、2cm×2cmの大きさの枡中に図6に示す漢数字「一」の文字を筆記し、カッターナイフで筆跡部分の断面を作成し、デジタル顕微鏡(株式会社KEYENCE社製、VHX−1000、倍率200倍)を用いて、インキ浸透深さを測定した。
各インキ組成物における裏抜け抑制効果を、測定されたインキ浸透深さで評価した。インキ組成物における裏抜け抑制効果は、インキ浸透深さが12μm以下の場合に特に良好であり、12μmより大きく20μm以下の場合に良好であり、20μmを超える場合に良好でないと評価した。
室温25℃、湿度65%の環境下で、JIS S 6061の7.3に示される試験用紙に、2cm×2cmの大きさの枡中に図7に示す「永」の文字を筆記し、消しゴム(ハイポリマー、ぺんてる株式会社製)を荷重500gfで1回擦った時に、紙面が汚れなくなるまでの時間を求めた。
荷重を500gfにすることにより、筆記時のインキの吐出が不安定となってインキが玉になって紙面に塗布される所謂インキボテによって速乾性が低下する現象を捉えることができ、より実使用に近い評価をすることができる。
各インキ組成物の乾燥性を、計測した上述の時間で評価した。インキ組成物の乾燥性は、上述の時間が4秒以下の場合に特に良好であり、4秒より長く16秒以下の場合に良好であり、16秒を超える場合に良好でないと評価した。
上記試験用ボールペンリフィルを、各実施例、各比較例あたり3本ずつ、室温50℃、湿度30%の恒温槽内に3ヶ月間保管し、その後、室温25℃、湿度65%の環境下で、JIS S 6061の7.3に示される試験用紙に、2cm×2cmの大きさの枡中に図7に示す「永」の字を筆記した。
筆跡がカスレず、明瞭な筆跡が得られた・・・○
筆跡がカスレて、筆跡が不明瞭となった・・・×
と評価した。
実施例1〜22のインキ組成物では、浸透性が異なる2種以上のジオールを含み、前記2種以上のジオールは、炭素数が5以上7以下のジオールである第1ジオールと、炭素数が1以上4以下のジオールである第2ジオールと、を含み、インキ組成物中の第1ジオールの含有量が0.05重量%以上であるので、インキの液状成分の速乾性(乾燥性)を良好に維持しながら、インキの浸透性を適度に抑えて、紙面への裏抜けや、にじみを抑制することができたと考えられる。また、実施例1〜22のインキ組成物では、さらにアクリル系樹脂の粒状物が含まれるので、紙面に筆記した際、アクリル系樹脂の粒状物が紙面に付着して固定化され、インキの液状成分の紙面への浸透に伴うカーボンブラック及び/又は有機顔料の拡散を抑制することができ、インキのにじみを効果的に抑制できたと考えられる。
比較例1及び3〜6のインキ組成物において、速乾性試験の結果が良好でないのは、比較的速乾性の良好な第1ジオールの含有量が0.05重量%未満であるためであると考えられる。(実施例1〜22では5.0重量%以上25.0重量%以下である)。一方、インキの速乾性を向上させるために第1ジオール含有量を増大させたとしても、第1ジオールは浸透性に優れるため、滲み性試験及び裏抜け試験の結果が悪化するであろうことが予想される。これらのことから、第1ジオール1種のみを用いた場合、インキ組成物の乾燥性とにじみ抑制とを両立することは難しいと考えられる。
また、使用している樹脂が多糖類ではないため、樹脂中にカーボンブラック及び/又は有機顔料が入り込む複合状態を形成できないので、顔料が紙面に残りにくく、滲み性確認試験及び筆跡の紙への裏抜け試験の結果が悪化する。
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。
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 コイルスプリング
10 フロート
11 ボールハウス部
12 中孔
13 後孔
14 内方突出部
15 先端開口部
16 放射状溝
17 ボール受座
18 軸筒
19 前軸
20 後軸
21 頭冠
22 ノック
23 回転子
24 弾発部材
25 クリップ
100 筆記具
200 リフィル
300 外挿体
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 クリーナー径
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
N 放射状溝径
O 放射状溝深
α カシメ角度
β ボール受け座開き角度
Claims (15)
- カーボンブラック及び/又は有機顔料と、
水と、
多糖類と、
2種以上のジオールと、
アクリル系樹脂の粒状物と、
を含むインキ組成物であって、
前記2種以上のジオールは、
炭素数が5以上7以下のジオールである第1ジオールと、
炭素数が1以上4以下のジオールである第2ジオールと、
を含み、
前記インキ組成物中の前記第1ジオールの含有量は0.05重量%以上である
ことを特徴とするインキ組成物。 - 前記インキ組成物に使用される有機溶剤中の前記2種以上のジオールの含有量が、50.0重量%以上であることを特徴とする請求項1に記載のインキ組成物。
- 前記第1ジオールは、炭素数5以上6以下のアルカンジオールであり、
前記第2ジオールは、炭素数2以上4以下のアルカンジオールである
ことを特徴とする請求項1又は2の何れか一項に記載のインキ組成物。 - 前記第1ジオールは、2−メチルペンタン−2,4−ジオール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。
- 5.0重量%以上25.0重量%以下の前記第1ジオールと、
3.0重量%以上10.0重量%以下の前記第2ジオールと、
を含む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。 - 8.0重量%以上22.0重量%以下の前記第1ジオールと、
4.0重量%以上8.0重量%以下の前記第2ジオールと、
を含むことを特徴とする請求項5に記載のインキ組成物。 - 前記アクリル系樹脂の粒状物の平均粒子径は0.04μm以上0.10μm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のインキ組成物。
- 前記アクリル系樹脂は、スチレン−アクリル酸樹脂を含む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。
- 前記アクリル系樹脂の粒状物の固形分酸価が50以上100未満であることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載のインキ組成物。
- 前記インキ組成物中における前記2種以上のジオールの含有量に対する前記アクリル系樹脂の粒状物の含有量の重量比は、0.0084以上0.21以下であることを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載のインキ組成物。
- 前記インキ組成物中における前記2種以上のジオールの含有量に対する前記アクリル系樹脂の粒状物の含有量の重量比は、0.0084以上0.05以下である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。
- アルミナ、炭化珪素、酸化クロム、炭化ホウ素、ジルコン、タングステンカーバイド、シリカ、ダイヤ、窒化アルミニウム、又は窒化珪素のうち少なくとも1つをさらに含有することを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載のインキ組成物。
- 温度25℃及び剪断速度0.35sec−1における粘度が50mPa・s以上10000mPa・s以下であり、且つ、温度25℃及び剪断速度35sec−1における粘度が50mPa・s以上1000mPa・s以下であることを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載のインキ組成物。
- 筆記部と、
請求項1乃至13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。 - カーボンブラック及び/又は有機顔料と、多糖類と、2種以上のジオールと、アクリル系樹脂の粒状物と、を水に分散させるステップを備えるインキ組成物の製造方法であって、前記2種以上のジオールは、炭素数が5以上7以下のジオールである第1ジオールと、炭素数が1以上4以下のジオールである第2ジオールとを含み、前記インキ組成物中の前記第1ジオールの含有量は0.05重量%以上であることを特徴とするインキ組成物の製造方法。
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