KR100309197B1

KR100309197B1 - 볼펜용수성금속분잉크

Info

Publication number: KR100309197B1
Application number: KR1019940703390A
Authority: KR
Inventors: 미야시타히로시; 마쯔다사치코; 오카베에이이치
Original assignee: 아사베 히로시; 펜텔 가부시기가이샤
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 2001-12-28
Also published as: GB9418640D0; WO1994017146A1; US5474603A; GB2280448A; TW242642B; KR950700970A; GB2280448B

Abstract

본 발명은 장기간 동안 보관하여도 알루미늄 분말의 침강과 같은 잉크의 변질이 일어나지 않으며, 또한 연속 필기 가능한 볼펜용 수성 금속 광택색잉크에 관한 것으로서, 상기 잉크는 알루미늄 분말, 농도 부여제로서의 천연다당류 또는 이것의 유도체, 수용성 유기 용제 및 물로 이루어지며, 100 내지 1,500 포이즈(E-유형 점도계의 ST 로토, 1rpm, 25℃)의 점도와, 3.0 이상의 1rpm에서의 점도대 10rpm에서의 점도비를 가진다.

Description

[발명의 명칭]

볼펜용 수성 금속분 잉크

[발명의 상세한 설명]

[기술 분야]

본 발명은 착색제로서 알루미늄 분말을 포함하며 금색 또는 은색과 같은 금속 색깔로 필기가 가능한 볼펜용 수성 금속분(金屬粉) 잉크에 관한 것이다. 구체적으로 말하자면, 본 발명은 장기간 보관중에도 알루미늄 분말이 침강되지 않으며 토출성(吐出性)이 뛰어나 연속적인 필기가 가능한 볼펜용 수성 금속분 잉크에 관한 것이다.

[배경 기술]

알루니늄 분말 또는 청동 분말은 금색 또는 은색과 같은 금속색으로 필기 할 수 있도록 필적에 금속 광택을 제공하는 안료로서 사용된다. 비중이 8.5인 청동 분말의 입자의 직경은 수 ㎛가 되어야 금속 색 필적을 얻을 수 있다. 따라서, 분말의 침강과 분리 및 펜 끝(pen point)에서의 막힘과 같은 문제들이 발생하므로 청동 분말을 필기용 잉크의 안료로서 사용하는 것은 매우 어렵다. 반대로, 비중이 2.5인 알루미늄 분말은 필기용 잉크를 제조하는데 있어서 청동 분말을 사용하는 것보다 더욱 용이하다. 그러나, 알루미늄 분말의 비중 2.5는 결코 낮은 것이 아니다.

일본 특허 공고 제62-37678호(1987) 및 제1-56109(1989)에는 금속 분말 안료로서 알루미늄 분말을 포함하는, 마킹펜(marking pen)에 사용되는 잉크가 기재되어 있다.

상기 일본 특허 공고 번호 제62-37678호(1987)는 알루미늄 분말과 같은 분말상 금속 안료 3.0~60, 유성 염료 0.1~20, 수지 0~20 및 용제 50~80를 포함하는 2중색 잉크 조성물에 관하여 기술하고 있는데, 상기 조성물은 분말상 금속 안료에 의해 형성된 필적 주위로의 염료 침투 및 확산 현상을 통해 실현되는 윤곽선 효과를 지닌다. 일본 특허 공고 제1-56109호(1989)는 표면 처리된 알루미늄 분말과 같은 미세한 금속 분말 10~30, 수지 20~200 또는 크실렌 수지, 방향족 탄화수소, 케톤ㆍ에스테르계 유기용제, 녹 방지제 및 착색제를 포함하는, 마킹펜용 금속 잉크에 관하여 기술하고 있는 것으로서, 상기 잉크는 마킹펜으로부터 부드럽게 유출될 수 있으며, 또한 사용시 용이하게 분산된다.

상기 특허 문헌에 기재된 마킹펜용 잉크에 있어서, 상기 잉크는 비교적 낮은 점도를 지니기 때문에, 잉크중 알루미늄 분말의 침강 현상 및 분리 현상을 막을 수 없다. 따라서, 이러한 잉크는 이것을 금속볼과 같은 교반 부재와 함께 필기구의 잉크 용기에 넣고 사용시 상기 필기를 흔들어 주어 침강된 분말상 금속 안료를 재분산시킴으로써만 사용할 수 있다.

또한, 상기 기술한 마킹펜용 잉크와는 달리, 금속볼과 같은 교반 부재가 필요 없는 볼펜용 금속분 잉크가 제안되었다.

일본 특허 공개 제60-186573호(1985)는 용제, 상기 용제에 가용성인 증점(增粘) 수지, 분말상 금속 안료 및 착색 안료를 각각 적어도 필요량으로 함유하며, 요구되는 수준 이상의 점도를 갖는 금속 색을 나타낼 수 있는 잉크에 관하여 기술하고 있다. 이 문헌에서는 금속 안료가 고 점도를 갖는 잉크 내에서 단지 소량만 침강하기 때문에, 이것은 가압식 볼펜에 사용하기에 적합하다고 기술하고 있다. 또한 일본 특허 공고 제64-4551호(1989)에는 겔화된 잉크에 관하여 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제1-210478호(1989)에는 잉크 사용시 핀 호울(pin hole)에 의한 얼룩의 발생을 방지하며, 주성분으로서 수지, 알루미늄 페이스트(paste) 및 물을 포함하고, 첨가제로서 아세틸렌 알코올 유도체를 포함하는 수성 금속분 잉크가 기재되어 있다.

그러나, 이들 종래 기술에서 제안된 잉크는 볼펜용으로 유용한 수성 금속분 잉크와는 상이하다.

즉, 일본 특허 공고 제62-37678호(1987) 및 제1-56109호(1989) 및 일본 특허 공개 제60-186573호(1985)에 기재된 잉크는 유성 잉크이며, 일본 특허 공고 제62-37678호(1987) 및 제1-56109호(1989)에 기재된 잉크 조성물은 마킹펜에 관한 것이다. 본 명세서에서 사용된 “마킹펜”이란 용어는 사용시 펜을 흔들어 줌으로써 침강된 알루미늄 분말을 재분산시킬 수 있도록 잉크 용기내에 금속볼과 같은 교반 부재를 포함하는 펜을 의미하는 것이다. 다시 말하면, 마킹펜에 사용되는 이들 잉크 조성물은 알루미늄 분말이 단기간내에 침강하는 것이다.

일본 특허 공개 제60-186573호(1985)에 기재된 잉크는 가압식 구조의 볼펜에 사용하고자 하는 것으로서, 실질적으로 이것은 대기압하에서 사용 가능한 원통형 잉크 용기를 구비한 볼펜에 사용되는 경우 만족할 만한 결과를 얻을 수 없다. 또한, 일본 특허 공고 제64-4551호(1989)에 기재된 잉크는 유성 잉크이다. 그 명세서에 기재된 바에 따르면, 상기 잉크는 비유동성이므로, 펜 끝에서 볼의 회전에 의해 잉크가 졸의 형태로 유출된다 하더라도 연속적인 필기는 어렵다. 그러므로, 이러한 잉크는 수행상의 문제점을 갖는다.

일본 특허 공개 제1-210478호(1989)에 기재된 잉크는 잉크 사용시 핀 호울에 의한 얼룩을 방지하기 위해 개발된 잉크로서, 상기 명세서에는 이 잉크를 볼펜에 사용할 때 나타나는 잉크 특성들에 관하여는 기술되어 있지 않다.

따라서, 착색제로서 알루미늄 분말을 함유하며, 볼펜에 사용 가능한 수성 금속분 잉크를 고안하는 데 있어서, 알루미늄 분말을 재분산시키지 않고 사용할 수 있을 만큼 적절한 점도를 갖는 잉크를 제조하기 위해서는 수용성 수지를 사용하여야 한다. 또한, 적당한 분량의 잉크가 볼의 회전에 의해 볼펜의 볼 표면으로부터 기재(예, 종이)의 표면으로 이동할 수 있고, 필적이 번지거나 흐릿하지 않도록 적당한 특성을 갖게 하여야 한다.

[발명의 개시]

본 발명의 목적은 착색제로서 알루미늄 분말을 함유하고, 장기간 보관중에도 알루미늄 분말의 침강과 같은 문제가 발생하지 않으며, 토출성이 뛰어나 연속 필기가 가능한 볼펜용 수성 금속분 잉크를 제공하는 것이다.

본 발명은 적어도 알루미늄 분말, 증점제로서 천연 다당류 또는 이것의 유도체, 수용성 유기 용제 및 물을 함유하고, 점도가 100P(포이즈) 내지 1,500P(E 유형 점도계의 ST 회전자(rotor), 1rpm, 25℃)이며, 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도(E 유형 점도계의 ST 회전자, 25℃)의 비, 즉 [1rpm에서의 점도]/[10rpm에의 점도]의 값이 3.0 이상인 볼펜용 수성 금속분 잉크를 제공한다.

[발명을 수행하기 위한 최적 실시양태]

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명에서, 알루미늄 분말은 필적에 금속 광택을 제공하기 위한 안료로서 사용된다. 특히, 박편형태의 알루미늄 분말이 바람직한데, 그 이유는 보다 선명한 금속 광택을 얻을 수기 때문이다.]

알루미늄 분말은, 예를 들면 알루미늄 조각을 스테아르산과 같은 감마제(減摩劑)와 함께 분쇄시키는 스탬핑(stamping) 방법, 분사에 의해 얻어지는 알루미늄 분말, 윤활제 및 적당한 액체를 강철 볼과 함께 드럼에 주입하고 상기 드럼을 회전시킴으로써 알루미늄 분말을 분쇄시키는 볼 밀 방법으로 제조된다. 이같은 알루미늄 분말을 시판되고 있으며, 또한 알루미늄 페이스트 형태로 시판되고 있다. 알루미늄 페이스트는 알루미늄 금속 분말을 끓는점이 높은 석유 용제(무기 액체) 및 감마제 재료(예; 스테아르산)를 함유하는 볼 밀내에서 분쇄 및 연마시켜 매우 얇은 박편 형태의 미세한 알루미늄 입자를 형성시킴으로써 제조된다. 그러므로, 상기 알루미늄 페이스트는 발화 또는 폭발의 위험이 거의 없으며 뛰어난 저장 안정성을 갖기 때문에, 사용시 취급이 용이하다.

알루미늄 분말은 잉크 총 중량을 기준하여 3중량% 내지 15중량%의 분량으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 양이 3중량% 이하인 경우에는, 필적에 금속 광택이 효과적으로 부여되지 않으며, 반대로, 상기 양이 15중량% 이상인 경우에는, 잉크의 고체 함량이 증가하여 잉크의 유동성을 감소시킴으로써 잉크의 토출성을 저하시킨다.

알루미늄 분말의 평균 입자 직경은 5㎛ 내지 30㎛인 것이 바람직하다. 상기 평균 직경이 5㎛ 이하인 경우에는, 필적의 금속 광택이 감소하여 그 필적이 뚜렷하지 않게 되는 경향이 있으며, 반대로, 상기 직경이 30㎛ 이상이고 펜끝에 있는 볼이 통상의 크기를 갖는 경우에는, 잉크의 토출이 불충분하게 되므로 이러한 잉크는 사용상 어려움이 있다.

시판되는 알루미늄 페이스트는 “SUPER FINE NO. 22000WN” 및 “SUPER FINE NO. 18000WN”(YAMATO METAL POWDER CO., LTD.에서 시판하는 상표명), 및 “WB0230”(TOYO ALUMINIUM K.K.에서 시판하는 상표명)이 있다. 알루미늄 분말은 상표명 “AA12”, “NO. 900” 및 “NO. 18000”(FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO., LTD.에서 시판하는 상표명)으로 시판되고 있다.

증점제인 천연 다당류 또는 이것의 유도체는 알루미늄 분말의 침강을 억제하며, 볼펜용 잉크에 적합한 점도를 갖게 하기 위해서 사용된다. 이들을 수성 잉크내의 알루미늄 분말과 함께 사용하는 경우에도, 그 효과가 손상되지 않는, 상기 특성을 지닌 증점제를 선택하여야 한다. 이러한 다당류의 예로는 구아르 검(guar gum), 로우커스트 빈 검(locust-bean gum)과 같은, 종자로부터 유도되는 다당류 및 이것의 유도체; 크산탄 검(xanthan gum)과 같은 미생물에 의해 생성되는 다당류; 뿔가사리, 알긴산과 같은 해초류로부터 얻어지는 다당류 및 이것의 유도체; 트라가칸트 검(tragacanth gum)과 같은 수지 다당류가 있다. 미생물에 의해 생성되는 크산탄 검이 특히 바람직한데, 그 이유는 이것의 성질이 안정하여, 이를 함유한 볼펜용 잉크로 필기한 필적의 상태가 장기간 동안 보관한 후에도 악화되지 않기 때문이다. 잉크중에 포함된 매우 적은 양의 전해질의 영향으로 인해 알루미늄 분말이 물중에서 알루미늄 이온 형태로 용해되는 경우, 안료의 침강을 억제하고 잉크의 점도를 조절하는데 보편적으로 사용되는 셀룰로오즈계 수지 또는 폴리옥시에틸렌계 수지와 같은 수용성 수지는 알루미늄 이온의 작용으로 인해 겔화되거나, 가수 분해되거나 또는 부분적으로 용해되지 않기 때문에 점도가 증가 또는 감소하는 경향이 있다. 반대로, 크산탄 검을 사용하는 경우에는, 점도가 약간 증가한다 하더라도, 크산탄 검의 분지쇄인 글루큐론산이 알루미늄 이온과 이온 결합을 하기 때문에, 점도는 안정하게 유지될 수 있으며, 또한 장기간의 보관 동안에도 잉크의 변질을 억제할 수 있다.

천연 다당류 또는 이것의 유도체는 잉크의 총 중량을 기준하여 0.7중량% 내지 2.0중량%의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 양이 0.7중량% 이하인 경우에는, 알루미늄 분말이 침강될 수 있으며, 반대로, 그 양이 2.0중ㄹ야% 이상인 경우에는, 통상의 크기를 갖는 볼펜 끝으로부터의 잉크 토출이 잉크의 점도로 인해 감소하는경향이 있다.

수용성 유기 용제는 볼펜끝에서 잉크가 건조하는 현상 및 저온에서 동결하는 현상을 방지하는 것과 같이, 볼펜용 잉크의 품질을 향상시킬 목적으로 사용된다. 수용성 유기 용제의 예로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜 및 티오디에틸렌 글리콜, 과 같은 글리콜, 글리세롤, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 2-피롤리돈 및 트리에탄올아민을 들 수 있다. 단독으로 또는 둘 또는 그 이상의 이들의 혼합물 형태로 사용된다. 상기 용제의 양은 잉크의 총 중량을 기준하여 5중량% 내지 40중량%인 것이 바람직하다.

물은 주 용제로서 사용된다.

본 발명의 볼펜용 수성 금속분 잉크는 점도가 100P 내지 1,500P(E 유형 점도계의 ST 회전자, 1rpm, 25℃)이며, 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도(E 유형 점도계의 ST 회전자, 25℃)의 비가 3.0 이상이어야 한다. 점도가 100P 이하인 경우에는, 알루미늄 분말의 침강 및 분리를 억제할 수 없으며, 반대로, 점도가 1500P 이상인 경우에는, 잉크 용기내에서 잉크의 이동이 원활하지 않게 되므로 연속적인 필기가 불가능하게 된다. 상기 비가 3.0 이하인 경우에는, 볼펜의 펜 끝으로부터 잉크 토출이 불량하게 되어 양호한 필적을 얻을 수 없게 된다.

본 발명의 볼펜용 수성 금속분 잉크가 전술한 성분들을 주성분으로 하며, 전술한 특성들을 갖지만, 이것은 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 유색의 금속분 필적을 얻기 위해서는, 알루미늄 분말은 종래의 산성 염료, 염기성 염료 또는 직접 염료와 같은 또 다른 착색제로서 수용성 염로와 조합하여 사용할 수 있다. 상기 산성 염료의 예로는 C. I. Acid Yellow 23, C. I. Acid Red 52, C. I. Food Yellow 3 및 C. I. Acid Blue 1이 있다. 염기성 염료의 예로는 C. I. Basic Blue 7 및 C. I. Basic Red 1이 있다. 직접 염료의 예로는 C. I. Direct Blue 86, C. I. Direct Green 6 및 C. I. Direct Orange 8이 있다. 사용되는 염료의 양은 잉크의 총 중량을 기준으로 5중량% 및 20중량%인 것이 바람직하다. 그러나, 착색제가 알루미늄 분말과 종래의 수용성 염료의 조합물인 경우, 잉크의 무기 염 함량은 잉크의 총 중량을 기준하여 0.5중량% 또는 그 이하여야 한다. 잉크의 무기 염 함량이 0.5중량% 이상인 경우에는, 잉크중의 알루미늄 분말이 장기간 보관중에 변질되어 필적이 금속 광택을 나타내지 않게 되거나 또는 필적이 변색되거나, 또는 알루미늄 분말 입자들이 응집하여 알루미늄 분말의 침강이 일어난다.

잉크의 무기 염 함량을 0.5중량% 또는 그 이하로 감소시키는 효과적인 방법은 무기 염을 함유하는 잉크를 오염시키는 주 원인인 전술한 수용성 염료의 무기 염 함량을 감소시키는 것을 포함한다. 수용성 염료의 무기 염 함량은, 시판하는 염료를 염산 수용액으로 세정하는 방법, 시판하는 염료를 물에 용해시키고 그 용액에 염산을 첨가하여 사용하고자 하는 염료를 침전시키는 방법 또는 시판하는 염료를 유기 용제에 용해시키고 그 용액을 여과하여 그 여과액을 건조시켜서 사용하고자 하는 염료는 얻은 방법에 의해 감소시킬 수 있다.

또한, 음이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 사용하여 잉크내에서의 알루미늄 분말의 분산성을 향상시킬 수 있다. 알루미늄 분말로서 전술한 알루미늄 페이스트를 사용하는 경우, 계면활성제로서는 폴리옥시에틸렌알킬아민을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 고급 지방산(예, 스테아르산)과 같은 친유성 물질로 알루미늄 분말 입자의 표면을 처리하여 알루미늄 페이스트를 형성시키는 경우, 상기 친유성 물질은 계면활성제에 의해 상기 알루미늄 분말 입자의 표면으로부터 손쉽게 제거된다. 결과적으로, 알루미늄 분말은 물과의 반응에 의해 변성된다. 반대로, 계면활성제로서 폴리옥시에틸렌알킬아민을 사용하는 경우, 전술한 알루미늄 분말의 변성 현상은 전혀 나타나지 않는다. 폴리옥시에틸렌알킬아민의 예로는 폴리옥시에틸렌(10)스테아릴아민, 폴리옥시에틸렌(15)스테아릴아민, 폴리옥시에틸렌(10)올레일아민 및 폴리옥시에틸렌(15)올레일아민이 있다. 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 혼합물 형태로 사용될 수 있다. 이들은 잉크의 총 중량을 기준하여 0.5중량% 내지 5.0중량%의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 0.5중량% 이하인 경우에는, 알루미늄 분말을 분산시키는 효과가 경우에 따라서는 불충분하게 되며, 반대로, 상기 양이 5.0중량%를 초과하는 경우에는, 알루미늄 분말 입자의 표면상에 흡착되는 스테아르산과 같은 친유성 물질이 경우에 따라서는 폴리옥시에틸렌알킬아민의 작용에 의해 제거되기도 한다.

본 발명의 잉크는, 필요한 경우 우레아, 에틸렌우레아 및 티오우레아와 같은 습윱제, 벤조티아졸릴 및 오마딘등을 주성분으로 하는 방부제 및 벤조트리아졸과 같은 녹 방지제와 같은 다양한 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 볼펜용 수성 금속분 잉크는 다양한 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 전술한 성분들을 헨첼(Henschel) 혼합기와 같은 교반기로 교반하거나 또는, 이들을 볼 밀과 같은 분산기로 분쇄시켜 혼합물을 형성시킴으로써 용이하게 본 발명의 잉크를 제조할 수 있다.

다음, 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 제공되는 것으로서, 주어진 부 및 %는 중량부 및 중량%이다.

[실시예 1]

알루미늄 페이스트 10.0 중량부

(SUPER FINE No. 22000WN; YAMATO METAL

POWDER CO., LTD.의 제품; 알루미늄 분말 함량: 70%)

물 63.9 중량부

에틸렌 글리콜 15.0 중량부

글리세롤 10.0 중량부

구아르 검 유도체 1.0 중량부

(JAGUAR HP 60; SANSHO CO., LTD.의 제품)

방부재 0.1 중량부

(1,2-벤즈이소티아졸릴-3-온, “PROXEL XL-2”,

ICI Japan K. K.의 제품)

구아르 검 유도체를 제외한 위에 나열한 성분들을 교반기로 1시간 동안 교반하여 혼합하였다. 이어서, 구아르 검 유도체를 상기 혼합물에 첨가한 후, 얻어진 혼합물을 1시간 동안 추가로 교반하여 점도가 250P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이며 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도의 비가 3.1인 잉크를 얻었다. 이 잉크를, 한쪽 말단부가 니켈 은 볼펜 팁(볼 재질: 소결 탄화물)에 연결되어 있는 중공 폴리프로필렌 실린더를 포함하는 투명한 잉크 용기에 공급하였다. 이 볼펜을 사용하여 종이상에 필기하는 경우, 번짐이 없고 선명한 은색 필적이 얻어졌다.

[실시예 2]

알루미늄 분말 10.0 중량부

(“AA 12”, FUKUDA METAL FOIL &

POWDER CO., LTD.의 제품)

물 57.9 중량부

프로필렌 글리콜 20.0 중량부

에틸렌 글리콜 10.0 중량부

로우커스트 빈 검 2.0 중량부

방부재 0.1 중량부

(1,2-벤즈이소티아졸릴-3-온, “PROXEL GXL”,

ICI Japan K. K.의 제품)

위에서 나열한 성분들을 2시간 동안 교반기로 교반에 의해 서로 혼합하여 점도가 350P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이며 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도의 비가 3.1인 잉크를 제조하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 상기 잉크를 사용하여 종이위에 필기하는 경우, 번짐이 없고 선명한 은색 필적이 얻어졌다.

[실시예 3]

알루미늄 분말(“AA 12”) 10.0 중량부

정제한 수용성 염료 1 6.0 중량부

구아르 검 유도체(“JAGUAR HP60”) 2.0 중량부

프로필렌 글리콜 20.0 중량부

에틸렌 글리콜 10.0 중량부

물 51.9 중량부

방부재(“PROXEL GXL”) 0.1 중량부

위에서 나열한 성분들을 2시간 동안 교반기로 교반에 의해 서로 혼합하여 점도가 350P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이며 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도의 비가 4.0인 잉크를 얻었다. 이 잉크의 무기 염 함량은 0.01%였다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 이 잉크를 사용하여 종이 위에 필기했을 때, 번짐이 없는 선명한 은색(銅色) 필적이 얻어졌다.

상기 정제된 수용성 염료 1은 다음의 방법으로 제조하였다.

C. I. Food Yellow 3 10중량부를 메탄올 100중량부에 교반하면서 첨가하였다. 이 혼합물을 30분간 교반한 후, 불용성 물질을 여과 제거하였다. 이 여과액으로부터 메탄올을 증류 제거한 후, 생성된 고체를 건조시켜서 정제된 수용성 염료 1을 얻었다. 이것의 무기 염 함량은 0.15%였다.

[실시예 4]

알루미늄 페이스트 10.0 중량부

(“SUPER FINE No. 22000WN”)

정제한 수용성 염료 2 9.0 중량부

로우커스트-빈 검 2.0 중량부

에틸렌 글리콜 10.0 중량부

글리세롤 10.0 중량부

물 58.9 중량부

방부재(“PROXEL XL-2”) 0.1 중량부

위에서 나열한 성분들을 2시간 동안 교반기로 교반에 의해 서로 혼합하여 점도가 340P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이며 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도 비가 3.3인 잉크를 얻었다. 이 잉크의 무기 염 함량은 0.25%였다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 이 잉크를 사용하여 종이위에 필기했을 때, 번짐이 없는 선명한 금속성 녹색 필적이 얻어졌다.

상기 정제된 수용성 염료 2를 다음의 방법으로 제조하였다:

C. I. Direct Green 6 10중량부를 10% 염산 수용액 100중량부에 교반하면서 첨가하였다. 이 혼합물을 30분간 교반한 후, 여과하였다. 이 고체 생성물을 80℃에서 건조시켜서 정제된 수용성 염료 2를 얻었다. 이것의 무기 염 함량은 3.0%였다.

[실시예 5]

알루미늄 페이스트 10.0 중량부

(“SUPER FINE No. 22000WN”)

크산탄 검 2.0 중량부

물 61.9 중량부

에틸렌 글리콜 10.0 중량부

글리세롤 15.0 중량부

계면활성제(폴리옥시에틸렌 글리세롤 보레이트 올레이트) 1.0 중량부

방부재(“PROXEL GXL”) 0.1 중량부

위에서 나열한 성분들을 1시간 동안 실험실 혼합기로 교반에 의해 서로 혼합하여 점도가 730P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이며 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도 비가 6.2인 잉크를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 이 잉크를 사용하여 종이위에 필기했을 때, 번짐이 없는 선명한 은색 필적이 얻어졌다.

[실시예 6]

알루미늄 분말 10.0 중량부

(“No. 900”, FUKUDA METAL FOIL ＆ POWDER CO. LTD.의 제품)

크산탄 검 1.5 중량부

물 68.4 중량부

프로필렌 글리콜 10.0 중량부

글리세롤 10.0 중량부

방부제(“PROXEL GXL”) 0.1 중량부

위에서 나열한 성분들을 1시간 동안 실험실 혼합기로 교반에 의해 서로 혼합하여 점도가 400 P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이며, 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도비가 5.5인 잉크를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 이 잉크를 사용하여 종이위에 필기했을 때, 번짐이 없는 선명한 은색 필적이 얻어졌다.

[실시예 7]

알루미늄 페이스트 10.0 중량부

(“SUPER FINE No. 18000WN”; YAMATO METAL

POWDER CO., LTD의 제품; 알루미늄 분말 함량: 70%)

크산탄 검 1.2 중량부

물 63.7 중량부

프로필렌 글리콜 15.0 중량부

글리세롤 10.0 중량부

방부제(“PROXEL GXL”) 0.1 중량부

위에 나열한 성분들을 1시간 동안 실험실 혼합기로 교반에 의해 서로 혼합하여 점도가 330 P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이며, 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도 비가 5.0인 잉크를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 이 잉크를 사용하여 종이위에 필기했을 때, 번짐이 없는 선명한 은색 필적이 얻어졌다.

[실시예 8]

알루미늄 페이스트 10.0 중량부

(“WB0230”; TOYO ALUMINIUM K. K.의 제품;

알루미늄 분말 함량: 68.4%)

크산탄 검 1.0 중량부

물 67.9 중량부

프로필렌 글리콜 10.0 중량부

글리세롤 10.0 중량부

계면활성제

[폴리옥시에틸렌(10)노닐페닐 에테르] 1.0 중량부

방부제(“PROXEL XL-2”) 0.1 중량부

위에 나열한 성분들을 1시간 동안 실험실 혼합기로 교반에 의해 서로 혼합하여 점도가 300 P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이며, 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도 비가 5.0인 잉크를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 이 잉크를 사용하여 종이위에 필기했을 때, 번짐이 없는 선명한 은색 필적이 얻어졌다.

[실시예 9]

알루미늄 페이스트(“WB0230”) 10.0 중량부

크산탄 검 2.0 중량부

물 61.9 중량부

에틸렌 글리콜 10.0 중량부

글리세롤 15.0 중량부

계면활성제

[폴리옥시에틸렌(15)올레일아민] 1.5 중량부

방부제(“PROXEL GXL”) 0.1 중량부

위에 나열한 성분들을 1시간 동안 실험실 혼합기로 교반에 의해 서로 혼합하여 점도가 400 P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이며, 1rpm에서의 점도와 10rpm에서의 점도 비가 5.5인 잉크를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 이 잉크를 사용하여 종이 위에 필기했을 때, 번짐이 없는 선명한 은색 필적이 얻어졌다.

[비교예 1]

구아르 검 유도체의 양을 0.5 중량부로 감소시키고 그 차액을 물로 보충한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 반복하여 점도가 48 P(E 유형 점도계, 1rpm, 25℃)이고 1 rpm에서의 점도와 10 rpm에서의 점도 비가 2.4인 잉크를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 이 잉크를 사용하여 종이 위에 필기했을 때, 번짐이 없는 선명한 은색 필적이 얻어졌다.

[비교예 2]

구아르 검 유도체의 양을 0.1 중량부로 감소시켰으며 그 차액을 물로 보충한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 반복하여 점도가 1.98 P(E-유형 점도계, 1 rpm, 25℃)이고 1 rpm에서의 점도와 10 rpm에서의 점도 비가 1.15인 잉크를 얻었다.

[비교예 3]

구아르 검 유도체의 양을 3.0 중량부로 증가시켰으며 물의 양을 이에 상응하는 양만큼 감소시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 반복하여 점도가 2000 P(E 유형 점도계, 1 rpm, 25℃)이고 1 rpm에서의 점도와 10 rpm에서의 점도 비가 5.0인 잉크를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로, 이 잉크를 사용하여 종이 위에 필기했을 때, 번짐이 없는 선명한 은색 필적이 얻었지만, 연속적인 필기는 불가능하였다.

[비교예 6]

알루미늄 분말(“No. 900”) 10.0 중량부

히드록시에틸셀룰로오즈 1.5 중량부

(“SY25F”; FUJI CHEMICALS CO., LTD.의 제품)

물 68.4 중량부

프로필렌 글리콜 10.0 중량부

글리세롤 10.0 중량부

방부제(“PROXEL GXL”) 0.1 중량부

위에 나열한 성분들을 1시간 동안 실험실 혼합기로 교반하여 점도가 400 P(E 유형 점도계, 1 rpm, 25℃)이며 1 rpm에서의 점도와 10 rpm에서의 점도 비가 2.5인 잉크를 얻었다.

[비교예 7]

알루미늄 분말(“No. 900”) 10.0 중량부

히드록시에틸셀룰로오즈(“SY25F”) 1.5 중랭부

물 67.4 중량부

프로필렌 글리콜 10.0 중량부

글리세롤 10.0 중량부

계면활성제

[폴리옥시에틸렌(15) 올레일아민] 1.0 중량부

방부제(“PROXEL GXL”) 0.1 중량부

상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 7에서 얻은 볼펜용 수성 금속분 잉크에 대해 점도 변화 시험, 필기 시험 및 침강도 시험을 수행하였다. 그 결과를 표 1에 요약하였다.

[점도 변화 시험]

잉크를 제조한 직후, 그리고 이것을 한달간 방치한 후의 각 잉크의 점도를 측정하였으며 그 결과를 서로 비교하였다.

측정 조건:

E 유형 점도계, 1 rpm, 25℃(단위: P)

방치 조건:

나사 뚜껑이 있는 유리 용기에 잉크를 넣고 50℃의 항온실에서 한달간 방치하였다.

[필기 시험]

잉크를 채운 필기구를 준비하였다. 그 즉시 쓴 필기 상태를 한달간 방치시킨 후에 얻어진 필기 상태와 비교하였다.

필기구의 준비: 한쪽 단부가 볼펜 팁에 연결되어 있는 중공 폴리프로필렌 실린더를 포함하는 투명한 잉크 용기내에 잉크 0.8g을 주입하였다. 상기 잉크 용기내의 잉크위에 역류 방지 물질 0.1g을 추가로 공급한 후 원심 분리시켜 기포를 제거하였다.

필기 용지: 상질지(上質紙)(JIS P 3201에 따른 필기 용지 A).

방치 조건: 펜의 끝이 아래로 향하도록 하면서 펜을 50℃의 항온실에서 한달간 방치하였다.

평가:

◎ : 우수한 질의 필기가 가능함, ○ : 필기가 가능함, △ : 번짐이 관찰됨, x : 필기가 불가능함.

[침강도 시험]

잉크 용기에 잉크를 주입한 후 이것을 한달간 방치시켰다. 이어서, 잉크의 침강 상태를 관찰하였다. 결과는 [상청액의 길이㎜)/잉크 컬럼의 길이(㎜)]로 표현하였다.

잉크 컬럼: 내경이 3㎜인 중공 폴리프로필렌 실린더를 포함하는 투명한 잉크 용기에 잉크 0.8 g을 주입하였다. 상기 잉크 용기내의 잉크에 역류 방지 물질 0.1 g을 추가로 공급한 다음, 이것을 원심 분리시켜 기포를 제거하였다. 잉크 컬럼의 길이는 약 90㎜였다.

방치 조건: 상기 샘플을 50℃의 항온실에서 한달간 방치시켰다.

[표 1]

주) 비교예 2에서, 알루미늄 분말은 원심 분리로 기포를 제거하는 중에 침강되었으며 필기가 불가능하였다.

위에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명의 볼펜용 수성 금속분 잉크는 장기간 보관중에 알루미늄 분말의 침강과 같은 품질 저하가 일어나지 않음으로써, 우수한 품질로 연속적인 필기에 사용할 수 있다.

Claims

평균 입자 직경 5~30 ㎛의 박편형태의 알루미늄 분말; 구아르검 유도체, 로우커스트빈 검(locust-bean gum), 크산탄 검으로부터 선택되는 증점용 천연 다당류 0.7~2.0 중량%(잉크 총중량에 대하여); 글리세린, 글리콜류로부터 선택되는 수용성 유기 용제; 및 물을 주성분으로 포함하고, 점도가 100~1500 포이즈(E 유형 점도계의 ST 회전자, 1 rpm, 25℃)이며, 1 rpm에서의 점도와 10 rpm에서의 점도(E 유형 점도계의 ST 회전자, 25℃)의 비가 3.0이상인 것을 특징으로 하는 볼펜용 수성 금속분 잉크.
제1항에 있어서, 수용성 염료를 더 포함하고, 잉크내 무기 염의 함량이 잉크의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 볼펜용 수성 금속분 잉크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리옥시에틸렌알킬아민을 더 포함하는 것을 특지으로 하는 볼펜용 수성 금속분 잉크.