KR101341217B1

KR101341217B1 - 필기구용 잉크 조성물

Info

Publication number: KR101341217B1
Application number: KR1020107011253A
Authority: KR
Inventors: 도모오키 오카베; 아키노리 다나카
Original assignee: 제브라 가부시키가이샤
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2013-12-12
Also published as: WO2009066372A1; KR20100090780A; EP2223979A1; CN101878275B; CN101878275A; US8246734B2; US20100186623A1; EP2223979A4; EP2223979B1

Abstract

본 발명의 필기구용 잉크 조성물은 극성 용매와 예사성 부여제를 포함하는 유성 성분 중에 물과 다가 알코올과 요변성 부여제와 안료를 포함하는 수성 성분이 분산되어서 이루어지는 것이다.

Description

필기구용 잉크 조성물{WRITING INK COMPOSITION}

본 발명은 필기구용 잉크 조성물에 관한 것이다.

종래 유성 볼펜 잉크의 착색제로는 염료가 널리 이용되고 있다. 그러나 염료를 착색제로서 이용했을 경우에는 필적의 내광성(耐光性)이 불충분해지기 쉽다. 따라서 필적의 내광성을 개선하기 위해서, 유성 볼펜 잉크에 안료를 분산시키는 것이 검토되고 있다. 그렇지만, 유성 볼펜 잉크에 안료를 분산시켰을 경우, 경시적으로 안료의 침강이나 응집이 생겨 필기가 곤란해지거나 볼 수용부의 마모가 생기거나 한다는 다른 문제가 생기게 된다.

이러한 안료를 이용했을 경우의 문제점 가운데, 볼 수용부의 마모를 억제하기 위해서, 예를 들면 하기 특허 문헌 1에서는, 미리 유성 성분 중에 안료를 분산시키고, 거기에 윤활제를 포함하는 수성 성분을 가용화시켜서 이루어지는 잉크 조성물이 제안되고 있다.

일본특개2004-115611호공보

그렇지만, 상기 특허 문헌 1에 기재된 잉크 조성물에서는 안료의 응집이 생기거나 안료의 분산 그 자체가 불균일하다는 문제가 충분히 개선되지 않고, 여전히 경시 안정성에 문제가 남아 있다. 또, 볼 수용부의 마모 억제에 대해서는, 상기 특허 문헌 1 외에도 여러 가지 검토가 이루어지고 있으나, 그들 대부분이 마모를 억제하는 대신에 잉크 점도가 높아져 필기시 감촉이나 필적의 농도가 저하한다는 문제를 가지고 있다.

본 발명은 상기 종래 기술이 가지는 과제를 감안해 이루어진 것으로, 필기시 감촉, 필적의 내광성(필적 견뢰성(堅牢性)), 필적의 농도 및 경시 안정성 모두를 고수준으로 달성 가능한 필기구용 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 극성 용매와 예사성(曳絲性, stringiness) 부여제를 포함하는 유성 성분 중에 물과 다가 알코올과 요변성(thixotropy) 부여제와 안료를 포함하는 수성 성분이 분산되어서 이루어지는 필기구용 잉크 조성물을 제공한다.

이러한 필기구용 잉크 조성물(이하, 경우에 따라 단순히 「잉크 조성물」이라 함)은 미리 안료를 수성 성분에 함유시키고, 그것을 유성 성분과 혼합함으로써 안료가 분산된 수성 성분으로 이루어진 물방울이 유성 성분 중에 분산된 W/0형 에멀션 잉크로 할 수 있다. 그리고, 이러한 잉크 조성물에 의하면, 안료를 포함함으로써 필적이 명료하고 높은 내광성을 얻을 수 있는 동시에, 유성 성분과 수성 성분을 상기 조성으로 함으로써 안료의 침강이나 응집을 충분히 억제해, 경시 안정성을 양호한 것으로 할 수 있고, 안료에 의한 볼 수용부의 마모도 억제할 수 있다. 또, 수성 성분에 요변성 부여제를 더해 요변성을 갖게 함으로써 정치시에는 잉크 점도가 높고, 필기시에는 잉크 점도가 내려가 양호한 경시 안정성을 유지하면서 매끄러운 필기시 감촉과 충분한 필적의 농도를 실현할 수 있다. 또한, 잉크 조성물이 수성 성분을 포함함으로써 저점도에서도 뒷면까지 침투하지 않고, 펜 끝의 금속 표면에 대한 잉크의 흘러내림이나, 지면(紙面)에 대한 잉크 덩어리 부착의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 잉크의 흘러내림이나 지면에 대한 잉크 덩어리 부착이 억제되는 것은 유성 성분 중의 극성 용매가 금속 표면에 젖기 쉬운 것과는 대조적으로, 수성 성분 중의 물은 튕겨지기 쉬워 이들을 혼합함으로써 금속 표면에 대한 습윤성이 적절한 범위로 조절되었기 때문이라고 생각된다.

또, 본 발명의 필기구용 잉크 조성물에 있어서, 상기 수성 성분은 안료 분산제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 수성 성분에 안료 분산제를 가함으로써 안료의 분산성이 향상해, 경시적으로 안료의 침강이나 응집이 생기는 것을 보다 충분히 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 필기구용 잉크 조성물에 있어서, 상기 수성 성분은 윤활제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 수성 성분에 윤활제를 가함으로써, 안료에 의한 볼 수용부의 마모를 보다 충분히 억제할 수 있다. 또, 윤활제를 이용했을 경우에도 상술한 구성을 가지는 본 발명의 잉크 조성물에 의하면 안료의 응집을 충분히 억제할 수 있어 양호한 경시 안정성을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 필기구용 잉크 조성물에 있어서, 상기 유성 성분은 유용성 염료를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 유성 성분에 유용성 염료를 가함으로써 필적을 보다 진하고 명료한 것으로 할 수 있다.

또, 본 발명의 필기구용 잉크 조성물에 있어서, 상기 유성 성분과 상기 수성 성분의 함유량의 비는 중량비로 6:4~7:3의 범위 내인 것이 바람직하다. 유성 성분과 수성 성분의 함유량 비를 상기 범위 내로 함으로써, 필기시 감촉 및 경시 안정성을 보다 양호한 것으로 할 수 있는 동시에, 필적의 비백(飛白)이나 잉크의 흘러내림, 잉크 덩어리 부착 등의 발생을 보다 충분히 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 필기구용 잉크 조성물에 있어서, 상기 예사성 부여제의 함유량은 필기구용 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 0.5~3.0중량%인 것이 바람직하다. 예사성 부여제의 함유량이 상기 범위 내인 것에 의해, 에멀션을 보다 안정화시켜 경시 안정성을 보다 양호한 것으로 할 수 있는 동시에, 잉크에 적당한 점탄성을 갖게 해 보다 매끄러운 필기시 감촉을 실현할 수 있다. 또한, 필기시의 잉크 덩어리 부착의 발생이나, 정치시의 흘러내림의 발생을 보다 충분히 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 필기구용 잉크 조성물에 있어서, 상기 요변성 부여제의 함유량은 필기구용 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 0.1~2.0중량%인 것이 바람직하다. 요변성 부여제의 함유량이 상기 범위 내인 것에 의해, 잉크 조성물에 적당한 요변성을 갖게 할 수 있어 보다 매끄러운 필기시 감촉을 실현할 수 있다. 또, 에멀션을 보다 안정화시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 필기시 감촉, 필적의 내광성(견뢰성), 필적의 농도 및 경시 안정성 모두를 고수준으로 달성 가능한 필기구용 잉크 조성물을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 볼펜의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.

이하, 경우에 따라 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중, 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복하는 설명은 생략한다.

본 발명의 필기구용 잉크 조성물은 극성 용매와 예사성 부여제를 포함하는 유성 성분 중에 물과 다가 알코올과 요변성 부여제와 안료를 포함하는 수성 성분이 분산되어서 이루어지는 것이다. 이하, 이러한 잉크 조성물을 구성하는 각 성분에 대해 설명한다.

유성 성분은 극성 용매와 예사성 부여제를 적어도 포함하는 것이다. 여기서, 극성 용매로는 필기구용 유성 잉크에 사용되는 극성 용매를 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 이러한 극성 용매로는 예를 들면, 에틸렌글리콜 모노페닐에테르, 프로필렌글리콜 모노페닐에테르, 프로필렌글리콜 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노부틸에테르, 트리프로필렌글리콜 모노메틸에테르 등의 글리콜 에테르류, 벤질 알코올, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 알코올류 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합해 이용할 수 있다. 유성 성분 중의 극성 용매의 함유량은 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 20~60중량%인 것이 바람직하고, 30~50중량%인 것이 보다 바람직하다.

예사성 부여제로는 예를 들면, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 히드록시프로필 셀룰로오스 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합해 이용할 수 있다. 예사성 부여제를 이용함으로써, 필기시의 잉크 덩어리 부착이나 정치시의 흘러내림을 방지할 수 있다. 또, 에멀션을 안정화시키는 효과를 얻을 수 있어 잉크에 적당한 점탄성을 갖게 하는 것으로부터 필기시 감촉을 매끄럽게 하는 효과를 얻을 수 있다.

예사성 부여제의 함유량은 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 0.5~3.0중량%인 것이 바람직하고, 1.0~2.0중량%인 것이 보다 바람직하다. 이 함유량이 0.5중량% 미만이면 필기시의 잉크 덩어리 부착이나 정치시의 흘러내림이 생기기 쉬워지는 경향이 있고, 3.0중량%를 넘으면 잉크 조성물의 점도가 높아져 필적에 비백이 생기거나 필기시 감촉이 저하되는 경향이 있다.

또, 유성 성분은 유용성 염료를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 유용성(油溶性) 염료로는 공지의 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 이러한 유용성 염료로는 예를 들면, 직접 염료, 산성 염료, 염기성 염료 등을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 예를 들면, 스피릿트 블랙 61F, 발리패스트 바이올렛 1701, 발리패스트 바이올렛 1704, 발리패스트 옐로우 1109, 발리패스트 블루 1605, 발리패스트 블루 1621, 발리패스트 블루 1623, 발리패스트 레드 1320, 발리패스트 레드 1360, 발리패스트 레드 2320(이상, 오리엔트 화학공업 주식회사제), 아이젠스피론 블랙 GMH 스페셜, 아이젠스피론 바이올렛 C-RH, 아이젠스피론 옐로우 C-GH new, 아이젠스피론 블루 C-RH, 아이젠스피론 S.P.T. 블루-111, 아이젠스피론 S.P.T 블루-121(이상, 호도가야 화학공업 주식회사제) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합해 이용할 수 있다. 유용성 염료를 이용함으로써, 필적을 진하고 명료한 것으로 할 수 있다. 또, 본 발명의 잉크 조성물에 있어서는, 점도 조정 수지를 가하지 않았다고 해도 유용성 염료에 의해 점도를 조정하는 것이 가능하다.

유용성 염료의 함유량은 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 20~50중량%인 것이 바람직하고, 25~40중량%인 것이 보다 바람직하다. 이 함유량이 20중량% 미만이면 필적의 명료함이 저하되는 경향이 있고, 50중량%를 넘으면 잉크 조성물의 점도가 높아져 필기시 감촉이 저하되는 동시에, 경시적으로 유용성 염료의 석출이 생기기 쉬워지는 경향이 있다.

또, 유성 성분은 상기 재료 이외에 추가로 다른 첨가제를 포함하고 있어도 된다. 이러한 첨가제로는, 예를 들면 점도 조정제(수지 등), 윤활제, 안료, 산화 방지제 등을 들 수 있다.

상기 점도 조정제로는, 예를 들면 케톤 수지, 술포아미드 수지, 말레인 수지, 자일렌 수지, 아미드 수지, 알키드 수지, 페놀 수지, 로진 수지, 테르펜 수지, 부티랄 수지 등을 사용할 수 있다.

상기 윤활제로는 예를 들면, 올레산 등의 고급 지방산이나 인산 에스테르계의 윤활제 등을 사용할 수 있다.

상기 안료로는 예를 들면, 카본 블랙, 불용성 아조계, 아조레이크계, 축합 아조계, 디케토피롤로피롤계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 안트라퀴논계, 디옥사진계, 인디고계, 티오인디고계, 퀴노프탈론계, 트렌계, 이소인돌리논계 등의 일반적인 유기 안료 등을 사용할 수 있다.

수성 성분은 물과 다가 알코올과 요변성 부여제와 안료를 적어도 포함하는 것이다. 종래의 저점도 유성 잉크 조성물에서는 필적이 종이에 침투하기 쉬워 뒷면까지 침투가 생기기 쉽다는 문제가 있었지만, 본 발명의 잉크 조성물에 의하면, 물을 포함함으로써 뒷면까지 침투의 발생을 충분히 방지할 수 있다. 여기서, 물의 함유량은 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 5~30중량%인 것이 바람직하고, 10~20중량%인 것이 보다 바람직하다. 이 함유량이 5중량% 미만이면 필기시 감촉이 저하되는 경향이 있고, 30중량%를 넘으면 경시 안정성이 저하되는 경향이 있다.

다가 알코올로는 예를 들면, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 글리세린, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 다가 알코올을 이용함으로써 에멀션을 안정적으로 유지할 수 있다.

다가 알코올의 함유량은 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 5~30중량%인 것이 바람직하고, 10~20중량%인 것이 보다 바람직하다. 이 함유량이 5중량% 미만이면 에멀션의 안정성이 저하되는 경향이 있고, 30중량%를 넘으면 잉크 조성물의 점도가 높아져서 필기시 감촉이 저하되는 동시에 필적에 비백이 생기기 쉬워지는 경향이 있다.

요변성 부여제로는, 예를 들어 잔탄검, 로커스트빈검, 웰란검, 젤란검, 구아검, 펙틴, 카라기난, 카르복시비닐폴리머, 아라비아검, 트라가칸트검, 람산(Rhamsan)검, 젤라틴, 알긴산나트륨, 카르복시메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 요변성 부여제를 이용함으로써 잉크 조성물에 요변성을 갖게 하여 필기시 감촉을 매끄럽게 하는 효과를 얻을 수 있다. 또, 에멀션을 안정화하는 효과도 얻을 수 있다.

요변성 부여제의 함유량은 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 0.1~2.0중량%인 것이 바람직하고, 0.1~0.5중량%인 것이 보다 바람직하다. 이 함유량이 0.1중량% 미만이면 잉크 조성물의 요변성이 저하되어 필기시 감촉이 저하되는 경향이 있고, 2.0중량%를 넘으면 잉크 조성물의 점도가 높아져서 필기시 감촉이 저하되는 경향이 있다.

안료로는 공지의 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 이러한 안료로는 예를 들어 카본 블랙, 불용성 아조계, 아조레이크계, 축합 아조계, 디케토피롤로피롤계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 안트라퀴논계, 디옥사진계, 인디고계, 티오인디고계, 퀴노프탈론계, 트렌계, 이소인돌리논계 등의 일반적인 유기 안료 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 안료를 이용함으로써, 필적을 진하고 명료한 것으로 할 수 있는 동시에, 필적의 내광성을 충분한 것으로 할 수 있다.

안료의 함유량은 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 0.5~10중량%인 것이 바람직하고, 1~5중량%인 것이 보다 바람직하다. 이 함유량이 0.5중량% 미만이면 필적의 농도, 명료함 및 내광성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 이 함유량이 10중량%를 넘으면 경시 안정성이 저하되어 안료의 응집이나 침강이 생기기 쉬워지는 경향이 있다.

또, 수성 성분은 안료 분산제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 안료 분산제로는 상기 안료를 분산 가능한 것이면 특별히 제한받지 않는다. 예를 들어, 아크릴산 또는 그 에스테르, 메타크릴산 또는 그 에스테르, 말레산 또는 그 에스테르 등의 1종을 단독으로 중합시키던가, 혹은 스티렌, 아크릴로니트릴, 아세트산비닐 등과 공중합시킨 수지를 알칼리 금속이나 아민으로 중화하여 수용성으로 한 수용성 수지나, 음이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 수용성 수지가 바람직하며, 구체적으로는 스티렌-말레산 공중합체가 특히 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 안료 분산제를 이용함으로써, 경시적으로 안료의 침강이나 응집이 생기는 것을 억제할 수 있어 양호한 경시 안정성을 얻을 수 있다.

안료 분산제의 함유량은 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 0.5~5.0중량%인 것이 바람직하고, 1.0~2.0중량%인 것이 보다 바람직하다. 이 함유량이 0.5중량% 미만이면 경시적으로 안료의 침강이나 응집이 발생하기 쉬워지는 경향이 있고, 5.0중량%를 넘으면 잉크 조성물의 점도가 높아져서 필기시 감촉이 저하되는 경향이 있다.

또, 수성 성분은 윤활제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 윤활제로는 예를 들어 폴리알킬렌글리콜 유도체, 지방산염, 비이온계 계면활성제, 인산 에스테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 지방산염이 바람직하며, 구체적으로는 올레산칼륨이 특히 바람직하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 윤활제를 이용함으로써 안료에 의한 볼 수용부의 마모를 억제할 수 있다.

윤활제의 함유량은 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 0.1~3.0중량%인 것이 바람직하고, 0.3~1.0중량%인 것이 보다 바람직하다. 이 함유량이 0.1중량% 미만이면 볼 수용부의 마모 억제 효과가 저하되는 경향이 있고, 3.0중량%를 넘으면 잉크 조성물의 경시 안정성이 저하되는 경향이 있다.

또, 수성 성분은 상기 재료 이외에 추가로 다른 첨가제를 포함하고 있어도 된다. 이러한 첨가제로는, 예를 들어 방청제, 방균제, 보습제, 수용성 염료, pH 조정제 등을 들 수 있다.

상기 방청제로는 예를 들어 벤조트리아졸, 톨릴트리아졸, 인산옥틸, 이미다졸, 벤조이미다졸, 에틸렌디아민 4아세트산염 등을 사용할 수 있다.

상기 방균제로는 예를 들어 펜타클로로페놀나트륨, 벤조산나트륨, 소르빈산칼륨, 데히드로아세트산나트륨, 1,2-벤조이소티아졸린-3-온, 2,4-티아졸릴벤즈이미다졸, 파라옥시벤조산에스테르 등을 사용할 수 있다.

상기 보습제로는 예를 들어 요소, 티오요소, 에틸렌요소 등을 사용할 수 있다.

상기 수용성 염료로는 예를 들면, 직접 염료, 산성 염료, 염기성 염료 등을 사용할 수 있다. 이 중, 직접 염료로는 색 지수 번호(color index number)로 나타내면, 색 지수(이하, C.I.로 약칭) Direct Black 17, C.I. Direct Black 19, C.I. Direct Black 38, C.I. Direct Black 154, C.I. Direct Yellow 1, C.I. Direct Yellow 4, C.I. Direct Yellow 12, C.I. Direct Yellow 29, C.I. Direct Orange 6, C.I. Direct Orange 8, C.I. Direct Orange 26, C.I. Direct Orange 29, C.I. Direct Red 1, C.I. Direct Red 2, C.I. Direct Red 4, C.I. Direct Red 13, C.I. Direct Blue 2, C.I. Direct Blue 6, C.I. Direct Blue 15, C.I. Direct Blue 78, C.I. Direct Blue 87 등을 들 수 있다. 또, 산성 염료로는 C.I. Acid Black 2, C.I. Acid Black 31, C.I. Acid Yellow 3, C.I. Acid Yellow 17, C.I. Acid Yellow 23, C.I. Acid Yellow 73, C.I. Acid Orange 10, C.I. Acid Red 13, C.I. Acid Red 14, C.I. Acid Red 18, C.I. Acid Red 27, C.I. Acid Red 52, C.I. Acid Red 73, C.I. Acid Red 87, C.I. Acid Red 92, C.I. Acid Blue 1, C.I. Acid Blue 9, C.I. Acid Blue 74, C.I. Acid Blue 90 등을 들 수 있다. 또, 염기성 염료로는 C.I. Basic Yellow 2, C.I. Basic Yellow 3, C.I. Basic Red 1, C.I. Basic Red 2, C.I. Basic Red 8, C.I. Basic Red 12, C.I. Basic Violet 1, C.I. Basic Violet 3, C.I. Basic Violet 10, C.I. Basic Blue 5, C.I. Basic Blue 9, C.I. Basic Blue 26 등을 들 수 있다.

상기 pH 조정제로는 예를 들면, 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 모노에탄올아민, 암모니아수, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 등을 들 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물은 상술한 유성 성분과 수성 성분을 혼합함으로써, 유성 성분 중에 수성 성분으로 이루어진 물방울이 분산된 W/O형 에멀션 잉크로서 얻을 수 있다.

여기서, 유성 성분 중에 분산되어 있는 물방울의 직경이 너무 작으면, 필기시 감촉이 저하되는 경향이 있다. 그 때문에, 예를 들면 잉크 조성물을 광학 현미경 등으로 관찰해 물방울의 직경을 측정해서 그 임의의 10점의 평균값을 물방울의 평균 입경으로 했을 경우, 이 평균 입경이 0.1~10.0㎛인 것이 바람직하고, 1.0~6.0㎛인 것이 보다 바람직하다. 물방울의 평균 입경이 상기 범위 내인 것에 의해, 특히 매끄러운 필기시 감촉을 실현할 수 있다. 또한, 물방울의 평균 입경은 주로 유성 성분과 수성 성분의 혼합 조건을 바꿈으로써 조절할 수 있다. 또, 물방울의 평균 입경은 유성 성분 및 수성 성분 각각의 조성을 바꾸는 것도 조절할 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물에 있어서, 유성 성분과 수성 성분의 함유량의 비(유성 성분:수성 성분)는 중량비로 6:4~7:3의 범위 내인 것이 바람직하다. 유성 성분의 비율이 상기 범위보다도 커지면, 통상의 유성 잉크에 가까운 상태가 되어 필기시 감촉이 저하되는 동시에, 필적의 비백이나 잉크의 흘러내림, 지면에 대한 잉크 덩어리 부착 등이 생기기 쉬워지는 경향이 있다. 한편, 유성 성분의 비율이 상기 범위보다도 작아지면, 필기시 감촉 및 경시 안정성이 저하되는 동시에 필적의 비백이 생기기 쉬워지는 경향이 있다.

유성 성분과 수성 성분의 혼합은 예를 들어, 디졸버, 헨셸 믹서, 호모 믹서 등의 교반기를 이용하여 실시할 수 있다. 교반 조건은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 디졸버 교반기를 이용하여, 회전수 100~1,000rpm으로 30~180분간 교반함으로써 상술한 평균 입경을 가지는 물방울이 유성 성분 중에 균일하게 분산된 에멀션 잉크를 형성할 수 있다.

본 발명의 잉크 조성물은 콘 CP40를 이용해 온도 25℃, 전단 속도 0.75s^- ¹ 의 조건으로 측정되는 점도가 300~2500mPa·s인 것이 바람직하고, 500~1500mPa·s인 것이 보다 바람직하다. 점도가 300mPa·s 미만이면 정치 상태에서의 잉크 조성물의 누설(흘러내림)이 발생하기 쉬워져 경시 안정성이 저하되는 경향이 있고, 2500mPa·s를 넘으면 필기시 감촉이 저하되는 경향이 있다.

다음에, 본 발명의 잉크 조성물을 이용한 볼펜의 일 실시형태에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 볼펜을 나타내는 모식 단면도이다. 도 1에 나타내는 볼펜(100)에 있어서, 잉크 조성물(12)은 잉크 수용관(14) 내에 충전되어 있다. 잉크 수용관(14)의 일단에는 볼펜 팁(20)이 장착되어 있다. 이 볼펜 팁(20)은 볼 홀더(24) 및 볼(26)로 구성되고, 조인트(22)에 의해 잉크 수용관(14)에 고정되어 있다. 또, 잉크 수용관(14) 내에서의 잉크 조성물(12)의 볼펜 팁(20) 측과 반대측에는 잉크 조성물(12)과 인접한 상태에서 역류 방지체(16)가 수용되어 있다. 여기서, 역류 방지체(16)는 잉크 조성물(12)과의 사이에 틈이 생기지 않도록 배치된다.

또, 볼펜(100)에 있어서는 잉크 수용관(14), 볼펜 팁(20), 잉크 조성물(12) 및 역류 방지체(16)에 의해 중심(中芯)(10)이 구성되어 있고, 이 중심(10)이 본체축(18)에 장착되고, 아울러 본체축(18)의 후단(볼펜 팁(20)과 반대측의 일단)에 통기 구멍을 가지는 꼬리부 마개(28)가 장착되어 있다.

이하, 볼펜(100)의 구성 요소에 대해 설명하지만, 잉크 조성물(12) 이외의 구성에는 볼펜에 이용되는 일반적인 구성을 적용할 수 있다.

잉크 수용관(14)으로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론, 폴리아세탈, 폴리카보네이트 등의 수지 혹은 금속으로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 또, 잉크 수용관(14)의 형상은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 원통상 등의 형상으로 할 수 있다.

역류 방지체(16)는 잉크 조성물을 유출시키지 않는 기능(유출 방지성)이나, 잉크 조성물을 드라이 업(dry up)시키지 않는 기능(밀전성(密栓性)) 등을 가지는 것으로, 이러한 기능을 가지는 공지의 역류 방지체를 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 이러한 역류 방지체(16)는, 예를 들어 기유(基油)와 증조제(增稠劑)를 포함하여 구성되어 있다. 기유로는 광유, 폴리부텐, 실리콘유, 글리세린, 폴리알킬렌글리콜 등을 들 수 있다. 또, 증조제로는 금속 비누계 증조제, 유기계 증조제, 무기계 증조제 등을 들 수 있다.

또한, 볼펜 팁(20)을 아래쪽으로 향했을 경우에, 역류 방지체(16)가 잉크 조성물(12) 중에 침강하지 않도록, 역류 방지체(16)의 점도나 잉크 조성물(12)과 역류 방지체(16) 사이의 비중차를 조정하는 것이 중요하다. 또, 역류 방지체(16)는 잉크 조성물(12)과 상용(相容)하지 않는 조성으로 하는 것이 중요하다.

본체축(18) 및 꼬리부 마개(28)로는 예를 들어 폴리프로필렌 등의 플라스틱 재료로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

조인트(22)로는 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌프탈레이트, 나일론, 폴리아세탈, 폴리카보네이트 등으로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

볼펜 팁(20)에서의 조인트(22), 볼 홀더(24) 및 볼(26)로는 통상의 볼펜에 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 또, 볼(26)의 직경은 0.3~1.2㎜인 것이 바람직하다.

상술한 구성을 가지는 본 실시형태의 볼펜(100)은 통상의 볼펜 등의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

이상, 본 발명의 잉크 조성물을 이용한 볼펜의 바람직한 실시형태에 대해 설명하였으나, 볼펜은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 관한 볼펜은 본체축(18)을 가지고 있지 않아도 되며, 잉크 수용관(14)이 그대로 본체축으로 되어 있어도 된다. 또한, 본 발명에 관한 볼펜은 잉크 수용관(14) 중의 잉크 조성물(12) 및 역류 방지체(16)가 후단(볼펜 팁(20)과 반대측의 일단) 측으로부터 가압된 상태가 되는 가압 기구를 가지는 것이어도 된다. 또, 본 발명에 관한 볼펜은 역류 방지체(16)를 가지고 있지 않아도 된다.

또, 본 발명의 잉크 조성물은 볼펜에 이용되는 것으로 한정되지 않고, 예를 들어 붓 펜을 포함하는 마킹 펜류, 잉크 배출부에 밸브 기구를 이용한 필기구 등에도 이용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 근거해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1~5 및 비교예 1~5)

유성 성분 및 수성 성분에 대해서, 각각 따로 하기 표 1~3에 나타내는 각 재료를 상기 표에 나타내는 배합량(중량부)으로 배합해 왕복 회전식 교반기로 혼합함으로써 조제했다. 다음에, 디졸버 교반기를 이용해 유성 성분을 교반하면서 수성 성분을 가하고, 실온(25℃), 회전수 300rpm의 조건으로 1시간 교반함으로써, 유성 성분 중에 수성 성분으로 이루어진 물방울이 분산된 실시예 1~5 및 비교예 1~5의 W/O형 에멀션 잉크 조성물을 얻었다.

또한, 표 1~3 중의 각 재료의 자세한 것은 이하와 같다.

폴리비닐피롤리돈 K-90(상품명) : 니혼쇼쿠바이사제, 예사성 부여제.

올레산 : 루낙 O-LL(상품명), 카오사제, 윤활제.

SPIRIT BLACK 61F(상품명) : 오리엔트 화학공업사제, 유용성 염료.

VALIFAST YELLOW 1109(상품명) : 오리엔트 화학공업사제, 유용성 염료.

VALIFAST VIOLET 1704(상품명) : 오리엔트 화학공업사제, 유용성 염료.

잔탄검 : 모나트검 GS(상품명), 다이니폰 제약사제, 요변성 부여제.

웰란검 : KELCO-CRETE(K1C376)(상품명), 산쇼오사제, 요변성 부여제.

로커스트빈검 : GENUGUM type RL-200-J(상품명), 산쇼오사제, 요변성 부여제.

카르복시비닐 폴리머 : 카보폴 941(상품명), BF Goodrich사제, 요변성 부여제

방청제 : 콜로민 CB(상품명), 크레스트사제

방균제 : 스라우트 99N(상품명), 일본 엔바이로 케미컬즈사제

올레산칼륨 : 논사르 OK-1(상품명), 일본 유지사제

안료 분산제(스티렌-말레산 공중합체) : SMA 1000H Solution(상품명), SARTOMER사제.

AIZEN SPILON BLACK GMH SPECIAL(상품명) : 호도가야 화학공업사제, 유용성 염료.

VALIFAST VIOLET 1701(상품명) : 오리엔트 화학공업사제, 유용성 염료.

케톤 수지 : Synthetic Resin SK(상품명), 휴루스사제.

[점도의 측정]

실시예 1~5 및 비교예 1~5에서 얻어진 잉크 조성물에 대해서 E형 점도계(BROOKFIELD사제, 콘 : CP40)를 이용해 온도 25℃, 전단 속도 0.75s^-1의 조건으로 점도를 측정했다. 그 결과를 표 4~5에 나타낸다.

[물방울 입경의 측정]

실시예 1~5 및 비교예 1~5에서 얻어진 잉크 조성물에 대해서 광학 현미경(배율 : 250배)을 이용해 유성 성분 중의 수성 성분의 분산 상태를 관찰해, 촬영한 사진으로부터 수성 성분으로 이루어진 물방울의 직경을 측정했다. 임의의 10점의 물방울의 직경을 측정해, 그 평균값을 평균 입경으로서 구했다. 그 결과를 표 4~5에 나타낸다.

[볼펜의 제작]

선단에 볼펜 팁(볼 지름 : 0.7㎜)을 구비한 도 1에 나타내는 것과 같은 볼펜의, 폴리프로필렌제 원통상 잉크 수용관(내경 4.0㎜)에 실시예 1~5 및 비교예 1~5에서 얻어진 잉크 조성물을 수용했다. 다음에, 그 잉크 수용관 내의 볼펜 팁과는 반대측(잉크 조성물의 후단면측)에 상기 잉크 조성물과 인접하도록 정제 광유 95중량%와 증조제(금속 비누, 엘라스토머) 5중량%로 이루어진 역류 방지체를 충전했다. 그리고, 볼펜의 본체축의 후단에 꼬리부 마개를 장착하여 볼펜을 제작했다.

[필기시 감촉의 평가]

상술한 바와 같이 하여 제작한 볼펜을 이용해 프리핸드로 필기해, 필기시 감촉을 이하의 평가 기준에 근거해 평가했다. 그 결과를 표 4~5에 나타낸다.

A : 매우 매끈매끈함,

B : 매끈매끈함,

C : 무거움.

[필적의 진함 평가]

상술한 바와 같이 하여 제작한 볼펜을 이용해 프리핸드로 일정한 필압으로 필기해, 필적의 진함을 이하의 평가 기준에 근거해 평가했다. 그 결과를 표 4~5에 나타낸다.

A : 매우 진하고 선명,

B : 진하고 선명,

C : 희미하고 불선명.

[필적 견뢰성(내광성)의 평가]

상술한 바와 같이 하여 제작한 볼펜을 이용해 프리핸드로 일정한 필압으로 필기해, 필기선과 블루 스케일을 직사일광에 맞혀 블루 스케일이 3급 퇴색했을 때의 필기선의 퇴색의 유무를 일광에 맞히지 않았던 필기선과 비교한 상대 평가로 이하의 평가 기준에 근거해 눈으로 봐서 평가했다. 그 결과를 표 4~5에 나타낸다.

A : 색 바램이 없음,

B : 약간의 색 바램이 있음,

C : 색 바램이 있음.

[필적의 비색 평가]

상술한 바와 같이 하여 제작한 볼펜을 이용해 프리핸드로 일정한 필압으로 루프를 썼을 때의 필적의 비색 유무를 이하의 평가 기준에 근거해 눈으로 봐서 평가했다. 그 결과를 표 4~5에 나타낸다.

A : 비색이 전혀 생기지 않고 필기선이 매우 명료,

B : 비색이 생기기 어렵고 필적이 명료,

C : 비색이 생겨 필적이 불명료.

[잉크의 흘러내림, 잉크 덩어리 부착의 평가]

상술한 바와 같이 하여 제작한 볼펜을 이용하여 필기 시험기(필기 각도 70도, 하중 200g, 필기 속도 4m/분)에 의해 루프를 필기해, 필기선 상태(잉크 덩어리의 부착)와 펜 끝에 대한 잉크의 부착(흘러내림)의 정도를 이하의 평가 기준에 근거해 눈으로 봐서 평가했다. 그 결과를 표 4~5에 나타낸다. 또한, 잉크 덩어리의 부착이란 필기시에 종이와 접하지 않은 부분의 잉크가 조금씩 펜 끝에 모여 종이에 떨어져 필기선이 더러워진 상태를 의미한다.

A : 잉크 덩어리의 부착이 없고, 펜 끝에 잉크가 부착되어 있지 않음,

B : 약간의 잉크 덩어리의 부착이 있고, 펜 끝에 미량의 잉크가 부착되어 있음,

C : 눈에 띄는 잉크 덩어리의 부착이 있고, 펜 끝에 대량의 잉크가 부착되어 있음.

[뒷면까지 침투의 평가]

상술한 바와 같이 하여 제작한 볼펜을 이용하여 리포트 용지(리포트 패드 세미 B5, B줄 6㎜, 플러스사제)의 지면 상에 프리핸드로 일정한 필압으로 필기해, 필기 후에 종이의 뒤를 관찰하여 필기선의 뒷면까지 침투를 이하의 평가 기준에 근거해 눈으로 봐서 평가했다. 그 결과를 표 4~5에 나타낸다.

A : 전혀 배어 나와 있지 않음,

B : 약간 배어 나와 있음,

C : 배어 나옴이 눈에 띔.

[경시 안정성의 평가]

상술한 바와 같이 하여 제작한 볼펜을 펜 끝을 아래로 하고, 60℃, 0% RH의 환경하에서 정치했다. 이때의 경시 안정성을 이하의 평가 기준에 근거해 평가했다. 그 결과를 표 4~5에 나타낸다.

A : 90일 이상 경과해도 필기가 가능했음,

B : 60일 이상 90일 미만까지 필기가 가능했음,

C : 60일 미만으로 필기가 곤란하게 되었음.

표 4~5에 나타낸 결과로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 잉크 조성물(실시예 1~5)에 의하면, 비교예 1~5와 비교하여 필기시 감촉, 필적의 진함, 필적 견뢰성, 필적의 비백, 잉크의 흘러내림·잉크 덩어리의 부착, 뒷면까지 침투 및 경시 안정성의 각 특성을 균형있게 고수준으로 달성할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 비교예 1의 잉크 조성물은 예사성 부여제가 첨가되어 있지 않기 때문에 매끄러운 필기시 감촉을 얻지 못하고, 흘러내림·잉크 덩어리의 부착을 일으켜 경시 안정성도 뒤떨어져 있었다. 비교예 2의 잉크 조성물은 요변성 부여제가 첨가되어 있지 않기 때문에 매끄러운 필기시 감촉을 얻지 못하고, 경시 안정성도 뒤떨어지고 있었다. 비교예 3의 잉크 조성물은 다가 알코올이 첨가되어 있지 않기 때문에 경시 안정성이 뒤떨어지고 있었다. 비교예 4의 잉크 조성물은 안료가 첨가되어 있지 않기 때문에 필적이 명료하지 않고, 내광성도 뒤떨어지고 있었다. 비교예 5의 잉크 조성물은 특허 문헌 1의 실시예 1을 모방해 제작한 것이지만, 경시적으로 카본 블랙의 응집이 보여져 경시 안정성이 뒤떨어지고 있는 동시에, 매끄러운 필기시 감촉을 얻을 수 없었다. 또한, 비교예 5의 잉크 조성물은 물방울 입경이 너무 작은 점도 특성이 뒤떨어지는 원인으로서 생각된다.

이상 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면 필기시 감촉, 필적의 내광성(견뢰성), 필적의 농도 및 경시 안정성 모두를 고수준으로 달성 가능한 필기구용 잉크 조성물을 제공할 수 있다.

10---중심, 12---잉크 조성물, 14---잉크 수용관, 16---역류 방지체, 18---본체축, 20---볼펜 팁, 22---조인트, 24---볼 홀더, 26---볼, 28---꼬리부 마개, 100---볼펜

Claims

극성 용매와 예사성(stringiness) 부여제를 포함하는 유성 성분 중에 물과 다가 알코올과 요변성(thixotropy) 부여제와 안료를 포함하는 수성 성분이 분산되어서 이루어지는 필기구용 잉크 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 수성 성분이 안료 분산제를 추가로 포함하는 필기구용 잉크 조성물.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 수성 성분이 윤활제를 추가로 포함하는 필기구용 잉크 조성물.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 유성 성분이 유용성 염료를 추가로 포함하는 필기구용 잉크 조성물.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 유성 성분과 상기 수성 성분의 함유량의 비가 중량비로 6:4~7:3의 범위 내인 필기구용 잉크 조성물.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 예사성 부여제의 함유량이 필기구용 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 0.5~3.0중량%인 필기구용 잉크 조성물.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 요변성 부여제의 함유량이 필기구용 잉크 조성물 전체량을 기준으로 하여 0.1~2.0중량%인 필기구용 잉크 조성물.