KR20220087520A - 필기구용 수성 잉크 조성물 - Google Patents

Abstract

안료를 내포하는 착색 수지 입자를 함유하는 필기구용 수성 잉크 조성물을 사용하여 손가락 등이 부착된 지면에 대하여 필기해도, 잉크가 튕기지 않고, 묘선 농도가 균일하고, 필기 성능에 우수한 필기구용 수성 잉크 조성물을 제공한다. 이 형태의 필기구용 수성 잉크 조성물로서는, 예를 들면, 적어도, 안료(a)와, 상기 안료(a)를 내포하는 착색 수지 입자(A)를 함유하는 필기구용 수성 잉크 조성물을 들 수 있다.

Description

필기구용 수성 잉크 조성물

본 명세서는, 안료를 내포하는 착색 수지 입자를 이용한 필기구용 수성 잉크 조성물에 관한 것이다.

종래부터, (A) 친수성 폴리머, (B) 소수성 폴리머 및 (C) 안료를 함유하는 소정의 평균 입경이 되는 안료 내포 폴리머 입자의 수계 분산체를 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 잉크(예를 들면, 특허문헌 1 참조)나, 염료 또는 안료를 마이크로 캡슐벽막에 내포한 마이크로 캡슐 안료를 이용한 필기구용 잉크 조성물(예를 들면, 특허문헌 2 참조)이 알려져 있다.

상기 특허문헌 1 및 2에 기재되는 안료를 내포한 마이크로 캡슐 안료 등은, 입자 지름이나 입자 분포의 조정이 용이한 일반 염료나 일반 안료를 마이크로 캡슐벽막에 내포하는 것이지만, 이 마이크로 캡슐 안료로 이루어지는 착색 수지 입자를 함유하는 필기구용 수성 잉크 조성물은 손가락(手指) 등이 부착한 지면에 대해서 잉크가 튕겨지기 쉽고, 묘선 농도가 불균일하게 되는 경우가 있었다.

특허문헌 1: 일본 특개 2004-277507호 공보(특허 청구의 범위, 실시예 등) 특허문헌 2: 일본 특개 2010-150331호 공보(특허 청구의 범위, 단락 [0006], 실시예 등)

본 개시는, 상기 종래 기술의 과제 등을 감안하여, 이것을 해소하려고 하는 것으로, 안료를 내포하는 착색 수지 입자를 함유하는 필기구용 수성 잉크 조성물을 이용하여 손가락 등이 부착한 지면에 대해서 필기해도, 잉크가 튕겨지지 않고, 묘선 농도가 균일하고, 필기 성능이 뛰어난 필기구용 수성 잉크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 상기 종래의 과제 등을 감안하여, 열심히 연구를 수행한 결과, 적어도, 안료를 내포하는 착색 수지 입자와, 동일 안료를 이용하는 것에 의해, 상기 목적의 필기구용 수성 잉크 조성물을 얻을 수 있는 것을 찾아내어, 본 개시를 완성하기에 이르렀던 것이다.

즉, 본 개시의 필기구용 수성 잉크 조성물은, 적어도, 안료(a)와, 안료(a)를 내포하는 착색 수지 입자(A)를 함유하는 것을 특징으로 한다.

상기 안료(a) 및 착색 수지 입자(A)의 함유비[(a)/(A)]는, 질량 기준으로 0.02~0.5인 것이 바람직하다.

상기 착색 수지 입자(A)의 수지 성분은 우레탄계인 것이 바람직하다.

상기 안료(a)는, 카본 블랙인 것이 바람직하다.

본 개시에 의하면, 안료를 내포하는 착색 수지 입자를 함유하는 필기구용 수성 잉크 조성물을 이용하여 손가락 등이 부착한 지면에 대해서 필기해도, 잉크가 튕겨지지 않고, 묘선 농도가 균일하고, 필기 성능이 뛰어난 필기구용 수성 잉크 조성물이 제공된다.

본 명세서에 있어서, 전술의 일반적인 설명 및 후술의 상세한 설명의 모두는, 예시적 및 설명적인 것이며, 특허 청구의 범위에 기재되어 있는 본 개시를 제한하는 것은 아니다.

이하에, 본 개시의 적어도 몇개의 실시 형태에 대하여 자세하게 설명한다. 단, 본 개시의 기술적 범위는 하기에서 상술하는 각각의 실시의 형태로 한정되지 않고, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등물에 이르는 점에 유의하시기 바란다.

본 개시의 필기구용 수성 잉크 조성물은, 적어도, 안료(a)와, 상기 안료(a)를 내포하는 착색 수지 입자(A)를 함유하는 것을 특징으로 하는 것이다.

<안료(a)>

본 개시에 이용하는 안료(a)로서는, 그 종류에 대해서는 특별히 제한은 없고, 필기구용 수성 잉크 조성물 등에 관용되고 있는 무기계 및 유기계 안료 중에서 임의의 것을 사용할 수 있다.

무기계 안료로서는, 예를 들면, 카본 블랙이나, 산화 티탄, 산화 아연, 산화 철, 산화 크롬, 군청 등을 들 수 있다.

또한, 유기계 안료로서는, 예를 들면, 아조 레이크, 불용성 아조 안료, 킬레이트 아조 안료, 프탈로시아닌 안료, 페릴렌 및 페리논 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 염료 레이크, 니트로 안료, 니트로소 안료 등을 들 수 있고, 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

바람직한 안료(a)로서는, 본 개시의 효과를 우위로 하는 점 등에서, 카본 블랙이 바람직하다.

이들 안료(a)의 함유량은, 잉크 조성물 전량에 대해서, 0.1~8 질량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 0.2~4.0 질량%, 특히 바람직하게는 0.5~4.0 질량%가 바람직하다.

이 안료(a)의 함유량이, 0.1 질량% 미만이면, 충분한 본 개시의 효과를 얻지 못하고, 한편, 8 질량%를 넘으면, 안료량이 과다가 되어, 색재현성이나 경시 안정성이 악화되는 경우가 있다.

<착색 수지 입자(A)>

본 개시의 착색 수지 입자(A)는, 적어도, 상술의 안료(a)를 내포한 마이크로 캡슐 안료로 구성할 수 있고, 예를 들면, 적어도 상기 안료(a)를 포함하는 것을, 소정의 입자 지름이 되도록, 마이크로 캡슐화, 구체적으로는, 벽막 형성 물질(벽재)로 구성되는 쉘층(각체)에 내포하는 것에 의해 제조할 수 있다.

또한, 본 개시의 착색 수지 입자(A)에 있어서, 상술의 안료(a)와 함께, 시너지스트(안료 유도체)를 내포한 마이크로 캡슐 안료로 구성해도 되는 것이다.

이용하는 시너지스트(안료 유도체)는, 착색 수지 입자의 형성 시에 안료(a)가 수지 입자 중에 들어오기 쉽게 하기 위해서, 또한, 착색 수지 입자 중에서는 안료(a)의 탈락을 하기 어렵게 하기 위해서 바람직한 태양으로 이용하는 것이고, 안료(a)와 마찬가지의 구조를 가지는 유도체이며, 안료(a)와 강한 상호작용을 가지는 화합물이다. 또한, 착색 수지 입자의 제작 시에, 바람직하게 이용하는 후술의 분산제와도 강한 상호작용을 가지는 것이다.

착색 수지 입자 중에 안료(a) 외, 시너지스트를 적어도 포함함으로써, 시너지스트는 안료(a)와 마찬가지의 구조(공통의 골격)를 가지기 때문에 안료 표면에 흡착하면서, 상기 시너지스트는 착색 수지 입자의 수지에 흡착하게 되어, 안료(a)가 수지 입자 중에 들어오기 쉬워지고, 또한, 탈락하기 어려워지는 작용을 가지는 것이 된다.

이러한 시너지스트의 상호작용은, 반데르발스힘으로 되어 있지만, 색소 골격의 플랫하고 넓은 면 전체에 작용하기 때문에 강고하고 실용적인 흡착을 달성할 수 있는 것이라고 추측된다. 덧붙여, 통상 시너지스트는 액체 매체 중에서의 안료의 분산 보조제로서 이용되고 있지만, 본 개시에서는 형성하는 착색 수지 입자 내에 안료(a)와 함께 함유시키는 것에 의해, 본 개시의 효과를 더욱 발휘하게 할 수 있는 것이 된다.

이용할 수 있는 시너지스트로서는, 이용하는 안료(a)에 의해 최적의 시너지스트를 이용할 수 있고, 안료(a)의 색, 구체적으로는, 카본 블랙, 옐로우 안료용, 아조 안료용, 프탈로시아닌 안료용의 시너지스트의 시판품을 이용할 수 있고, 상기 시판품으로서는, 산성 관능기를 가지는 것으로서, 루브리졸사 제의 솔스퍼스 5000(프탈로시아닌 안료 유도체), 솔스퍼스 12000(프탈로시아닌 안료 유도체), 솔스퍼스 22000(아조 안료 유도체)이나, 빅케미·재팬사 제의 BYK-SYNERGIST2100(프탈로시아닌 안료 유도체), BYK-SYNERGIST2105(옐로우 안료 유도체)나, BASF 재팬 주식회사제의 EFKA6745(프탈로시아닌 안료 유도체), EFKA6750(아조 안료 유도체), 분산자이료켄큐쇼사 제의 Synergist　Yellow-8020, 8404, 9043, 4827(옐로우 안료 유도체); Synergist　Red-3953, 4327, 4474,4858, 4966, 5507, 5525, 5909, 6006, 6547(아조 안료 유도체); Synergist　Blue-6831, 7215, 7438, 7854, 0785, 0785 A(프탈로시아닌 안료 유도체); Synergist　Violet-6965, 7349, 7572, 7988(프탈로시아닌 안료 유도체) 등을 들 수 있고, 이들은, 1종을 단독으로 사용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.

이들 시너지스트의 착색 수지 입자 중에 있어서의 함유량은, 바람직하게는, 이용하는 안료종 및 그 사용량에 의해 변동하는 것이고, 시너지스트의 함유 효과, 본 개시의 효과를 적합하게 발휘하게 하는 점으로부터, 이용하는 안료와 시너지스트는 일정한 배합 비율이 되는 것이 바람직하고, 시너지스트/안료의 질량비를 0.01~0.2로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 0.05~0.15로 하는 것이 바람직하다. 이 시너지스트/안료의 질량비가 0.01 이상으로 하는 것에 의해 착색 수지 입자 중에서의 안료의 탈락을 하기 어렵게 하고, 한편, 이 질량비를 0.2 이하로 하는 것에 의해 착색 수지 입자 중에서의 안료의 응집을 억제하여, 필기감의 저하를 억제하게 된다.

본 개시의 착색 수지 입자(A)는, 적어도, 상술의 안료(a)를 포함하는 것, 또는, 상술의 안료(a), 시너지스트를 포함하는 것을, 소정의 입자 지름이 되도록, 마이크로 캡슐화하는 것에 의해 제조할 수 있다.

마이크로 캡슐화법으로서는, 예를 들면, 계면중합법, 계면중축합법, insitu 중합법, 액중 경화 피복법, 수용액으로부터의 상분리법, 유기 용매로부터의 상분리법, 융해 분산 냉각법, 기중 현탁 피복법, 스프레이 드라이닝법 등을 들 수 있다.

바람직하게는, 제작의 용이성의 점, 품질의 점으로부터, 마이크로 캡슐을 구성하는 수지 성분(쉘 성분)이 에폭시 수지, 우레탄, 우레아, 혹은 우레아우레탄 등의 열경화형 수지가 바람직하고, 특히 바람직하게는, 내포하는 성분량을 많이 하는 것이 가능한 것, 또한 내포 성분의 종류의 제한이 적고, 재분산성이 뛰어나다고 하는 이유로부터 우레탄, 우레아, 혹은 우레아우레탄 등의 우레탄계 수지가 바람직하다.

이 쉘층의 형성에 이용되는 우레탄(폴리우레탄 수지), 우레아(폴리우레아 수지), 우레아우레탄(폴리우레아 수지/폴리우레탄 수지)은, 이소시아네이트 성분과 아민 성분 또는 알코올 성분 등과 반응하여 형성되는 것이다. 또한, 쉘층의 형성에 이용되는 에폭시 수지는, 아민 성분 등의 경화제 등과 반응하여 형성되는 것이다.

이용할 수 있는 이소시아네이트 성분으로서는, 예를 들면, 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 폴리머릭 디페닐메탄 디이소시아네이트, 수첨 디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 3,3＇-디메틸 디페닐-4,4＇-디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 트랜스시클로헥산 1,4-디이소시아네이트, 디페닐에테르 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 수첨 크실렌 디이소시아네이트, 2,6-디이소시아네이트 카프로산, 테트라메틸-m-크실렌 디이소시아네이트, 테트라메틸-p-크실렌 디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 트리스(이소시아네이트 페닐) 티오포스페이트, 이소시아네이트 알킬 2,6-디이소시아네이트 카프로네이트, 1,6,11-운데칸 트리이소시아네이트, 1,8-디이소시아네이트-4-이소시아네이트 메틸옥탄, 1,3,6-헥사메틸렌 트리이소시아네이트, 비시클로헵탄 트리이소시아네이트 등을 들 수 있다.

또한, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 나프탈렌-1,4-디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4＇-디이소시아네이트, 3,3＇-디메톡시-4,4-비페닐 디이소시아네이트, 3,3＇-디메틸페닐메탄-4,4＇-디이소시아네이트, 크실렌-1,4-디이소시아네이트, 4,4＇-디페닐프로판 디이소시아네이트, 트리메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 프로필렌-1,2-디이소시아네이트, 부틸렌-1,2-디이소시아네이트, 시클로헥실렌-1,2-디이소시아네이트, 시클로헥실렌-1,4-디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트, 4,4＇,4＇＇-트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 톨루엔-2,4,6-트리이소시아네이트 등의 트리이소시아네이트, 4,4＇-디메틸디페닐메탄-2,2＇,5,5＇-테트라이소시아네이트 등의 테트라이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트와 트리메틸올프로판의 부가물, 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트와 트리메틸올프로판의 부가물, 크실렌 디이소시아네이트와 트리메틸올프로판의 부가물, 톨릴렌 디이소시아네이트와 헥산트리올의 부가물 등의 이소시아네이트 프리폴리머 등을 들 수 있다. 이들 이소시아네이트 성분은 단독으로 이용해도 되고, 혼합하여 이용해도 된다.

이용할 수 있는 아민 성분으로서는, 구체적으로는, 에틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 디아미노시클로헥산, 피페라진, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 이미노비스프로필아민, 디아미노에틸에테르, 1,4-디아미노부탄, 펜타메틸렌디아민, 2-메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 2-히드록시트리메틸렌디아민, 디에틸아미노프로필아민, 디아미노프로필아민, 디아미노프로판, 2-메틸펜타메틸렌디아민, 크실렌디아민 등의 지방족계 아민, m-페닐렌디아민, 트리아미노벤젠, 3,5-톨릴렌디아민, 디아미노디페닐아민, 디아미노나프탈렌, t-부틸톨루엔디아민, 디에틸톨루엔디아민, 디아미노페놀 등을 들 수 있다. 그 중에서도 페닐렌디아민, 디아미노페놀, 트리아미노벤젠 등의 방향족계 아민이 바람직하다.

이용할 수 있는 알코올 성분으로서는, 구체적으로는, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세린, 카테콜, 레조르시놀, 히드로퀴논 등의 수산기를 2개 이상 가지는 폴리올 등을 들 수 있다. 이들 알코올 성분은 단독으로 이용해도 되고, 혼합하여 이용해도 된다. 또한 알코올 성분과 아민 성분을 혼합하여 이용해도 된다.

이들 우레탄, 우레아, 혹은 우레아우레탄에 의한 우레탄계에 의한 쉘층의 형성으로서는, 예를 들면, 1) 우레탄, 우레아 및 우레탄우레아의 가운데 적어도 1개의 모노머 성분과, 안료 성분을 분산시켜 계면중합으로 쉘층을 형성하거나, 혹은, 2) 이소시아네이트 성분을 포함하는 유상 성분(유성상)을, 수계 용매(수성상) 중에 분산시켜 유화액을 조정하는 유화 공정과, 유화액에 아민 성분 및 알코올 성분의 가운데 적어도 1개를 첨가하고 계면 중합을 수행하는 계면 중합 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 형성할 수 있다.

상기 2)의 제조 방법에 있어서, 유화액의 조정에 즈음해서는, 용제를 이용할 수 있다. 예를 들면, 페닐글리콜, 벤질알코올, 에틸렌글리콜 모노벤질에테르, 아세트산 에틸, 알킬설폰산 페닐에스테르, 프탈산 에틸헥실, 프탈산 트리데실, 트리멜리트산 에틸헥실, 디에틸렌글리콜 디벤조에이트, 다프로필렌글리콜 디벤조에이트, 액상의 크실렌 수지 등을 이용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 된다.

한편, 상기 유성상을 유화시키기 위해서 사용하는 수성상에는, 미리 보호 콜로이드를 함유시켜도 된다. 보호 콜로이드로서는, 수용성 고분자를 사용할 수 있고, 공지의 음이온성 고분자, 비이온성 고분자, 양성 고분자 중에서 적절히 선택할 수 있지만, 폴리비닐알코올, 젤라틴 및 셀룰로오스계 고분자 화합물을 포함시키는 것이 특히 바람직하다.

또한, 수성상에는, 계면활성제를 함유시켜도 된다. 계면활성제로서는, 음이온성 또는 비이온성의 계면활성제 중에서, 상기 보호 콜로이드와 작용하여 침전이나 응집을 일으키지 않는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 바람직한 계면활성제로서는, 알킬벤젠 설폰산 소다(예를 들면, 라우릴 황산 나트륨), 설포숙신산 디옥틸 나트륨염, 폴리알킬렌글리콜(예를 들면, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르) 등을 들 수 있다.

상기와 같이 하여 제작된 유성상을 수성상에 가하고, 기계력을 이용하여 유화한 후, 필요에 따라서 계의 온도를 상승시키는 것에 의해 유성 액적계면에서 계면 중합을 일으켜, 입자화할 수 있다. 또한, 동시 혹은 계면 중합 반응 종료 후, 탈용매를 수행할 수 있다. 캡슐 입자는, 계면 중합 반응 및 탈용매를 수행한 후, 입자를 수성상으로부터 분리, 세정한 후, 건조하는 것 등에 의해 얻을 수 있다.

또한, 쉘층의 형성에 이용되는 에폭시 수지는, 아민 성분 등의 경화제 등과 반응하여 형성되는 것이고, 상기의 각 마이크로 캡슐화법을 이용하고, 예를 들면, 계면 중합법에 의해 형성할 수 있다.

이용할 수 있는 에폭시 수지로서는, 1 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 가지는 에폭시 수지로, 분자량, 분자 구조 등에 제한되지 않고 일반적으로 이용되고 있는 것을 이용할 수 있고, 예를 들면, 비스페놀A 디글리시딜에테르형 에폭시 수지와 같은 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지 등의 방향족계 에폭시 수지, 나프탈렌형 다관능형 에폭시 수지, 폴리카르복시산의 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 동일 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 및, 시클로헥산 폴리에테르형 에폭시 수지, 수첨 비스페놀A형 에폭시 수지와 같은 시클로헥산 유도체 등의 에폭시화에 의해서 얻을 수 있는 지환족계 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 등의 지환족계 에폭시 수지를 들 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 개시에서는, 상기 착색 수지 입자의 형성 시에, 상기 안료와 함께, 또한, 상기 안료, 시너지스트와 함께, 분산제를 각각 이용하는 것이 바람직하다.

이용할 수 있는 분산제로서는, 예를 들면, 아지스퍼-PB821, 아지스퍼-PB822, 아지스퍼-PB711(모두, 아지노모토 파인테크노 가부시키가이샤 제), 디스파론 DA-705, 디스파론 DA-325, 디스파론 DA-725, 디스파론 DA-703-50, 디스파론 DA-234(쿠스모토 카세이 가부시키가이샤 제) DISPERBYK-111, DISPERBYK-2000, DISPERBYK-2001, DISPERBYK-2020, DISPERBYK-2050, DISPERBYK-2150(빅케미·재팬사 제), EFKA4010, EFKA4009, EFKA4015, EFKA4047, EFKA4050, EFKA4055, EFKA4060, EFKA4080, EFKA4520(BASF 재팬사 제), TEGO　Dispers　655, TEGO　Dispers　685, TEGO　Dispers　690(에보닉 재팬사 제) 등을 들 수 있고, 그 외, 분산제로서 종래 공지의 일반적으로 시판되고 있는 것을 사용할 수도 있고, 상기 예시로 한정되는 것은 아니다.

이들 분산제의 착색 수지 입자 중에 있어서의 함유량은, 이용하는 안료, 시너지스트의 종류 등에 의해 변동하는 것으로, 안료와 시너지스트의 상승 작용, 본 개시의 효과를 적합하게 발휘시키는 점으로부터, 2~20 질량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 3~15 질량%가 바람직하다.

본 개시에서는, 상기 각 형성 수단으로 쉘층을 형성하는 것에 의해, 적어도 안료(a)를 내포한 마이크로 캡슐 안료로 이루어지는 착색 수지 입자(A), 또는, 적어도 안료(a)와 시너지스트를 내포한 마이크로 캡슐 안료로 이루어지는 착색 수지 입자(A)를 얻을 수 있는 것이다.

본 개시에 있어서, 적어도 안료의 함유량, 또한, 시너지스트를 이용하는 경우의 함유량은, 분산성, 비중, 입자 지름을 임의로 컨트롤하는 점, 발색성 등에서 변동하는 것이지만, 제조 시에 이용하는 상기 수상 성분(물, PVA), 유상 성분(용제) 등은 착색 수지 입자로 했을 경우에는 실질적으로 잔존하지 않는 것이 되므로, 착색 수지 입자의 제조 시에 이용하는 각 원료(안료, 시너지스트, 분산제, 수지 성분 등)를, 상술의 안료, 시너지스트, 분산제, 수지 성분(잔부)을 적합한 범위에서 조정하고 중합하는 것 등에 의해, 각 성분이 상기 소정의 바람직한 범위가 되는 착색 수지 입자를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 개시에 있어서, 상기 안료 등을 적어도 내포한 마이크로 캡슐 안료로 구성되는 착색 수지 입자(A)는, 필기구(볼펜, 마킹펜)의 용도에 의해, 소정의 평균 입자 지름, 예를 들면, 평균 입자 지름 0.1~30μm가 되도록 조정할 수 있고, 바람직하게는, 0.5~20μm의 범위가 상기 각 용도의 실용성을 만족시키는 것이 된다.

본 개시(후술하는 실시예를 포함한다)에 있어서, 「평균 입자 지름」이란, 레이저 회절법으로 측정되는 체적 기준에 의해 산출된 입도 분포의 체적 누적 50%시의 입자 지름(D50)의 값이다. 여기서, 레이저 회절법에 의한 평균 입자 지름의 측정은, 예를 들면, 닛키소 가부시키가이샤의 입자 지름 분포 해석 장치 HRA9320-X100를 이용하여 수행할 수 있다.

<필기구용 수성 잉크 조성물>

본 개시의 필기구용 수성 잉크 조성물은, 적어도, 상술의 안료(a)와, 안료(a)를 내포한 착색 수지 입자(A)를 함유하는 것을 특징으로 하는 것으로, 예를 들면, 수성의 볼펜, 마킹펜 등의 필기구용 수성 잉크 조성물로서 사용에 제공된다.

본 개시에 있어서, 상기 특성의 착색 수지 입자(A)의 함유량은, 필기구용 수성 잉크 조성물 중(전량)에 대해서, 바람직하게는, 5~25 질량%, 더욱 바람직하게는, 10~20 질량%로 하는 것이 바람직하다.

이 착색 수지 입자의 함유량이 5 질량% 미만에서는, 착색력이 부족하여, 필기 묘선의 시인성이 저하하게 되고, 한편, 20 질량%를 넘으면, 점도가 높아지기 때문에, 잉크의 유동성이 저하하는 경우가 있으므로 바람직하지 않다.

본 개시에 있어서, 상기 안료(a)와, 상기 특성의 착색 수지 입자(A)의 함유비[(a)/(A)]는, 본 개시의 효과를 더욱 발휘시키는 점, 안료(a)와, 착색 수지 입자(A)의 경시적인 응집에 의한 잉크의 불안정화를 막는 점에서, 질량 기준으로 0.02~0.5로 하는 것이 바람직하다.

본 개시의 필기구용 수성 잉크 조성물에는, 상기 안료(a)와, 상기 특성의 착색 수지 입자(A) 외, 수용성 용제가 함유된다. 또한, 상기 안료(a)와, 상기 특성의 착색 수지 입자(A) 이외의 범용의 착색제를, 필요에 따라서, 본 개시의 효과를 해치지 않는 범위에서 적절히 함유할 수 있다.

이용할 수 있는 수용성 용제로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세린 등의 글리콜류나, 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 이 수용성 용제의 함유량은, 필기구용 수성 잉크 조성물 전량 중, 5~40 질량%로 하는 것이 바람직하다.

이용할 수 있는 착색제로서는, 수용성 염료, 본 개시의 효과를 해치지 않는 범위에서, 예를 들면, 입자 내부에 공극이 있는 중공 수지 입자는 백색 안료로서, 또는, 발색성, 분산성이 뛰어난 염기성 염료로 염색한 수지 입자(의사 안료) 등도 적당량 사용할 수 있다.

수용성 염료로서는, 직접 염료, 산성 염료, 식용 염료, 염기성 염료의 어느 하나도 본 개시의 효과를 해치지 않는 범위에서 적당량 이용할 수 있다.

본 개시의 필기구용 수성 잉크 조성물에는, 상기 안료(a)와, 상기 특성의 착색 수지 입자(A), 상기 착색 수지 입자 이외의 착색제, 수용성 용제의 외, 잔부로서 용매인 물(수도물, 정제수, 증류수, 이온 교환수, 순수 등) 외, 본 개시의 효과를 해치지 않는 범위에서, 분산제, 윤활제, pH조정제, 방청제, 방부제 혹은 방균제, 증점제 등을 적절히 함유할 수 있다.

이용할 수 있는 분산제로서는, 비이온, 음이온 계면활성제나 수용성 수지가 이용된다. 바람직하게는 수용성 고분자가 이용된다.

분산제로서는, 특별히 한정은 없고, 공지의 것이 이용되고, 또한, 공지의 재료·방법으로 얻을 수 있는 것을 이용할 수 있다.

윤활제로서는, 안료의 표면 처리제로도 이용되는 다가 알코올의 지방산 에스테르, 당의 고급 지방산 에스테르, 폴리옥시알킬렌 고급 지방산 에스테르, 알킬 인산 에스테르 등의 비이온계나, 고급 지방산 아미드의 알킬 설폰산염, 알킬 아릴 설폰산염 등의 음이온계, 폴리알킬렌글리콜의 유도체나 불소계 계면활성제, 폴리에테르 변성 실리콘 등을 들 수 있다.

pH조정제로서는, 암모니아, 요소, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민이나, 트리폴리인산 나트륨, 탄산나트륨 등의 탄산이나 인산의 알칼리 금속염, 수산화 나트륨 등의 알칼리 금속의 수화물 등을 들 수 있다. 또한, 방청제로서는, 벤조트리아졸, 톨릴트리아졸, 디시클로헥실암모늄 나이트라이트, 사포닌류 등, 방부제 혹은 방균제로서는, 페놀, 나트륨 오마딘, 벤조산 나트륨, 티아조린계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물 등을 들 수 있다.

증점제로서는, 카복시메틸 셀룰로오스(CMC) 또는 그의 염, 발효 셀룰로오스, 결정 셀룰로오스, 다당류 등을 들 수 있다. 이용할 수 있는 다당류로서는, 예를 들면, 크산탄 검, 구아 검, 히드록시프로필화 구아 검, 카제인, 아라비아 검, 젤라틴, 아밀로스, 아가로스, 아가로펙틴, 아라비난, 커드란, 카로스, 카복시메틸 전분, 키친, 키토산, 퀸스시드, 글루코만난, 제란 검, 타마린드시드 검, 덱스트란, 니게란, 히알론산, 푸스툴란, 푸놀란, HM펙틴, 포르피란, 라미나란, 리케난, 카라기난, 알긴산, 트라가칸트 검, 알카시 검, 숙시노글리칸, 로커스트빈 검, 타라 검 등을 들 수 있고, 이들은 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 또한, 이들의 시판품이 있으면 그것을 사용할 수 있다.

본 개시의 필기구용 수성 잉크 조성물은, 상기 안료(a)와, 상기 특성의 착색 수지 입자(A), 수용성 용제, 그 외의 각 성분을 필기구용(볼펜용, 마킹펜용 등) 잉크의 용도에 따라서 적절히 조합하고, 호모 믹서, 호모지나이저 혹은 디스퍼 등의 교반기에 의해 교반 혼합하는 것에 의해, 더욱 필요에 따라서, 여과나 원심 분리에 의해서 잉크 조성물 중의 조대 입자를 제거하는 것 등에 의해서 필기구용 수성 잉크 조성물을 조제할 수 있다.

본 개시의 필기구용 수성 잉크 조성물은, 볼펜 팁, 섬유 팁, 펠트 팁, 플라스틱 팁 등의 펜촉부를 구비한 볼펜, 마킹펜 등에 탑재된다.

본 개시에 있어서의 볼펜으로서는, 상기 조성의 필기구용 수성 잉크 조성물을 볼펜용 잉크 수용체(리필)에 수용하면서, 상기 잉크 수용체 내에 수용된 수성 잉크 조성물과는 상용성이 없고, 또한, 상기 수성 잉크 조성물에 대해서 비중이 작은 물질, 예를 들면, 폴리부텐, 실리콘 오일, 광유 등이 잉크 추종체로서 수용되는 것을 들 수 있고, 예를 들면, 상기 필기구용 수성 잉크 조성물을, 직경이 0.18~2.0 mm의 볼을 가지는 볼펜 팁을 구비한 수성 볼펜체에 충전하는 것에 의해 제작할 수 있다.

덧붙여, 볼펜, 마킹펜의 구조는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 축통 자체를 잉크 수용체로 하고 상기 축통 내에 상기 구성의 필기구용 수성 잉크 조성물을 충전한 컬렉터 구조(잉크 유지 기구)를 구비한 직액식의 볼펜, 마킹펜이어도 되는 것이다.

또한, 본 개시의 필기구용 수성 잉크 조성물의 pH(25℃)는, 사용성, 안전성, 잉크 자신의 안정성, 잉크 수용체와의 매칭성의 점으로부터 pH조정제 등에 의해 5~10으로 조정되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 6~9.5로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 개시의 필기구용 수성 잉크 조성물은, 적어도, 안료(a)와, 상기 안료(a)를 내부에 포함한 착색 수지 입자(A)를 병용함으로써, 손가락 등이 부착한 지면에 대해서 필기해도, 잉크가 튕겨지지 않고, 묘선 농도가 균일하고, 필기 성능이 뛰어난 필기구용 수성 잉크 조성물이 제공되는 것이 된다.

[실시예]

다음에, 제조예, 실시예 및 비교예에 의해 본 개시를 더욱 상세하게 설명하지만, 본 개시는 하기 실시예 등으로 한정되는 것은 아니다. 덧붙여, 하기 제조예의 「부」는 「질량부」를 의미한다.

이용하는 착색 수지 입자(A)에 대해서, 하기 제조예 1~2에 의해 제조했다.

(제조예 1: 착색 수지 입자(A)-1의 제조)

유상 용액으로서, 에틸렌글리콜 모노벤질에테르 11.6부와 분산제(DISPERBYK-111, 빅케미·재팬사 제) 1.8부를 60℃로 가온하면서, 안료(카본 블랙, Cabot　Mogul　L, 캐보트사 제) 2.0부와, 시너지스트(프탈로시아닌 안료 유도체, 솔스퍼스 5000, 루브리졸사 제) 0.2부를 가하고 충분히 분산시켰다. 그 다음에, 여기에 프리폴리머로서의 크실렌 디이소시아네이트의 트리메틸올프로판 부가물(타케네이트　D110N, 미츠이 카가쿠사 제) 9.0 질량부를 가하여, 유상 용액을 제작했다. 수상 용액으로서는, 증류수 600 질량부를 60℃로 가온하면서, 여기에 분산제로서의 폴리비닐알코올(PVA-205, 쿠라레사 제) 15 질량부를 용해하여, 수상 용액을 제작했다.

60℃의 수상 용액에 유상 용액을 투입하고, 호모지나이저로 6시간 교반하는 것에 의해 유화 혼합하여 중합을 완료했다. 얻어진 분산체를 원심 처리함으로써 착색 수지 입자(A)-1을 얻었다. 이 착색 수지 입자(A)-1의 평균 입자 지름(D50)은, 2.1μm였다.

(제조예 2: 다른 착색 수지 입자(A)-2의 제조)

상기 제조예 1의 분산제(DISPERBYK-111, 빅케미·재팬사 제)를 3.2부로 하고, 시너지스트(프탈로시아닌 안료 유도체, 솔스퍼스 5000, 루브리졸사 제)를 가하지 않는 외는 상기 제조예 1과 동일하게 하여, 착색 수지 입자(A)-2를 얻었다. 이 착색 수지 입자(A)-2의 평균 입자 지름(D50)은, 2.7μm였다.

[실시예 1~3 및 비교예 1~2: 마킹펜]

하기 표 1에 나타내는 배합 조성에 의해, 상법에 의해, 각 필기구(마킹펜)용 수성 잉크 조성물을 조제했다.

상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 얻어진 필기구용 수성 잉크 조성물에 대해서, 하기 방법에 의해 마킹펜을 제작하고, 하기 평가 방법으로 손기름(手脂)이 부착한 지면에 대한 필기성에 대하여 평가를 수행했다.

이들 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

[마킹펜의 제작]

얻어진 각 잉크 조성물을 마킹펜[미츠비시 엔피츠사 제, PM-120 T, 펜심: 극세심(POM 수지), 세자 환심(PET 섬유), 잉크 흡장체(PET 섬유)]에 충전했다.

[손기름이 부착한 지면에 대한 필기성의 평가 방법]

(손기름 용지의 작성)

이하의 배합으로 제작한 인공 손기름을, JIS　S　6061:2010의 7.3에 나타나는 시험 용지에, 균일하게 도포 후, 실온에서 충분히 건조시켜 시험 용지를 작성했다.

(인공 손기름 배합)

스쿠알렌 3 질량%

이소프로필 미리스테이트 6 질량%

올리브유 12 질량%

콜레스테롤 0.5 질량%

팔미틴산 0.5 질량%

올레인산 4 질량%

이소스테아린산 4 질량%

아세톤 70 질량%

상기에서 얻은 각 잉크 조성물을 충전한 상기 마킹펜을 이용하고, 상기 시험 용지에 직경 4 cm의 원을 10개 연속으로 필기하고, 하기 평가 기준으로 관능 평가했다.

[평가 기준]

A: 모두 완전하게 필기할 수 있었다.

B: 필기할 수 없는 부분이 합계로 0 mm 초과 20 mm 이하 인정되었다.

C: 필기할 수 없는 부분이 20 mm 초과 인정되었다.

[실시예 4~7 및 비교예 3~4: 수성 볼펜]

하기 표 2에 나타내는 배합 조성에 의해, 상법에 의해, 각 필기구(볼펜)용 수성 잉크 조성물을 조제했다.

상기 실시예 4~7 및 비교예 3~4에서 얻어진 필기구(볼펜)용 수성 잉크 조성물에 대해서, 하기 방법에 의해 수성 볼펜을 제작하고, 상기 평가 방법으로 (마킹펜을 볼펜에 대신하여) 손기름이 부착한 지면에 대한 필기성에 대하여 평가를 수행했다.

이들 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

[수성 볼펜의 제작]

얻어진 각 잉크 조성물을 이용하여 수성 볼펜을 제작했다. 구체적으로는, 볼펜[미츠비시 엔피츠 가부시키가이샤 제, 상품명: 시그노UM-100]의 축을 사용하고, 내경 4.0 mm, 길이 113 mm 폴리프로필렌제 잉크 수용관과 스텐레스제 팁(초경 합금 볼, 볼 지름 0.7 mm) 및 상기 수용관과 상기 팁을 연결하는 조인트로 이루어지는 리필에 상기 각 수성 잉크를 충전하고, 잉크 후단에 광유를 주성분으로 하는 잉크 추종체를 장전하여, 수성 볼펜을 제작했다.

상기 표 1 및 표 2의 결과로부터 분명한 것과 같이, 본 개시 범위가 되는 실시예 1~7의 필기구(마킹펜, 볼펜)용 수성 잉크 조성물은, 본 개시의 범위 외가 되는 비교예 1~4에 비교하여, 손가락 등이 부착한 지면에 대해서 필기해도, 잉크가 튕겨지지 않고, 묘선 농도가 균일하고, 필기 성능이 뛰어난 필기구용 수성 잉크 조성물인 것이 확인되었다.

수성 볼펜, 마킹펜 등에 적합한 필기구용 수성 잉크 조성물을 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 적어도, 안료(a)와, 상기 안료(a)를 내포하는 착색 수지 입자(A)를 함유하는 것을 특징으로 하는 필기구용 수성 잉크 조성물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 안료(a)와, 상기 안료(a)를 내포하는 착색 수지 입자(A)의 함유비[(a)/(A)]는, 질량 기준으로 0.02~0.5인 것을 특징으로 하는 필기구용 수성 잉크 조성물.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 착색 수지 입자(A)의 수지 성분은 우레탄계인 것을 특징으로 하는 필기구용 수성 잉크 조성물.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 안료(a)가 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 필기구용 수성 잉크 조성물.