KR20230022865A

KR20230022865A - 유성 볼펜

Info

Publication number: KR20230022865A
Application number: KR1020227042850A
Authority: KR
Inventors: 히로노부 간바야시; 히데노리 구도; 도시히데 가와사키; 다카히로 조시타
Original assignee: 가부시키가이샤 파이롯트 코포레이숀
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2023-02-16
Also published as: US20230294446A1; TW202206559A; CN115698196A; EP4166617A1; WO2021251429A1; JPWO2021251429A1

Abstract

착색제, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 및 폴리아크릴산 수지를 포함하여 이루어지는 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)을 수용한 잉크 수용통(2)과, 잉크 수용통(2)의 연신 방향(X)의 일단부에 볼(3)을 회전 가능하게 포지한 볼펜 팁(4)을 구비하고, 볼(3)의 직경(㎜)에 대한 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)의 비가 30 이상이다.

Description

유성 볼펜

본 발명은 유성 볼펜에 관한 것이다.

볼펜은 필기 시에 볼과 팁 본체 사이의 마찰 저항에 의해, 볼펜의 필기감에 영향을 미치기 쉽다. 특히, 볼펜은 다른 종류의 필기구와 달리, 선단에 스테인리스강 등으로 이루어지는 금속 팁과, 해당 금속 팁의 볼받이 시트에 포지되는 초강 등의 금속으로 이루어지는 전사 볼로 이루어지는 볼펜 팁을 잉크 수용통에 장착한 구성을 갖는다. 그러나, 필기 시에 볼의 회전에 의해, 필적에 끊김, 점 얼룩 등의 발생이나, 필기감이 떨어지거나, 팁 선단의 잉크 잔여물에 의해 고여서 뭉침이라고 하는 결점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 볼과 팁 본체의 마찰 저항을 억제하기 위해서, 윤활성 향상을 목적으로 하여, 다양한 윤활제 등의 첨가제를 사용한 유성 볼펜용 잉크 조성물이 다수 제안되고 있다.

이러한 첨가제를 사용한 유성 볼펜용 잉크 조성물로서, 알킬β-D-글루코시드를 사용한 유성 볼펜 잉크가 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 또한, 평균 분자량이 200 내지 4000000인 폴리에틸렌글리콜을 사용한 유성 볼펜용 잉크 조성물이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 또한, N-아실아미노산, N-아실메틸타우린산, N-아실메틸알라닌을 사용한 유성 볼펜용 잉크가 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조). 또한, 데카마카데미아넛츠유 지방산 데카글리세릴과 알킬기의 탄소수가 16 이상이며 상온에서 고체인 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 적어도 함유하는 볼펜용 유성 잉크 조성물이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 4 참조).

일본특허공개 평5-331403호 공보 일본특허공개 평7-196971호 공보 일본특허공개 제2007-176995호 공보 일본특허공개 제2008-88264호 공보

그러나, 특허문헌 1 내지 특허문헌 4와 같은 각종 첨가제를 사용한 경우, 볼과 팁 본체 사이의 마찰 저항을, 어느 정도 저감할 수는 있지만, 필기감을 만족시킬 수 있는 것은 아니고, 또한 필적에 끊김, 고여서 뭉침 등의 필기성은 개선할 수 없어, 개량의 여지가 있었다. 또한, 새로운 윤활제 등을 사용한 경우에서는, 다른 잉크 성분과의 상성도 있어, 잉크 중에서의 경시 안정성에 영향을 미치기 쉽다.

본 발명의 목적은, 필기감을 향상시켜서, 필적에 끊김이나 고여서 뭉침이 없어, 필기성이 양호한 유성 볼펜을 얻는 것이다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서

「1. 착색제, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 및 폴리아크릴산 수지를 포함하여 이루어지는 유성 볼펜용 잉크 조성물을 수용한 잉크 수용통과, 상기 잉크 수용통의 연신 방향의 일단부에 볼을 회전 가능하게 포지한 볼펜 팁을 구비하고, 상기 볼의 직경(㎜)에 대한 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)의 비가 30 이상인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.

2. 상기 비가 150 이하인 것을 특징으로 하는, 제1항에 기재된 유성 볼펜.

3. 상기 비가 65 이상 100 이하인 것을 특징으로 하는, 제1항 또는 제2항에 기재된 유성 볼펜.

4. 상기 볼의 상기 연신 방향으로의 이동량이 3㎛보다 크고 25㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

5. 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)이 20㎎보다 크고 또한 100㎎ 이하인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

6. 상기 알킬렌글리콜알킬에테르류가 알킬렌글리콜모노알킬에테르인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

7. 상기 알킬렌글리콜알킬에테르류의 알킬렌글리콜부위의 탄소수가 3 이상 8 이하인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

8. 상기 알킬렌글리콜알킬에테르류의 알킬에테르 부위의 탄소수가 1 이상 4 이하인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

9. 상기 알킬렌글리콜알킬에테르류가 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

10. 상기 알킬렌글리콜알킬에테르류의 용해도 파라미터(SP값)가 8(cal/㎤)^1/2 이상 13(cal/㎤)^1/2 이하인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

11. 상기 유성 볼펜용 잉크 조성물이 계면 활성제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

12. 상기 유성 볼펜용 잉크 조성물이 유기 아민을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

13. 상기 유성 볼펜용 잉크 조성물의 20℃에 있어서의 점성 지수 n이 0.3 이상 0.7 이하인 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.」으로 한다.

본 발명은 필기감을 양호하게 하고, 필적에 끊김이나 고여서 뭉침이 없어, 필기성이 양호한 유성 볼펜을 얻을 수 있었다.

도 1은 볼펜의 일례의 단면도이다.
도 2는 볼펜 팁의 일례의 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 배합을 나타내는 「부」,「%」,「비」 등은 특별히 정하지 않는 한 질량 기준이며, 함유량이란, 잉크 조성물의 질량을 기준으로 했을 때의 구성 성분의 질량%이다.

본 발명의 유성 볼펜은 잉크 수용통과, 볼펜 팁을 구비한다. 잉크 수용통은 착색제, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 및 폴리아크릴산 수지를 포함하여 이루어지는 유성 볼펜용 잉크 조성물을 수용한다. 볼펜 팁은 잉크 수용통의 연신 방향의 일단부에 볼을 회전 가능하게 포지한다. 본 발명의 유성 볼펜은 볼의 직경(㎜)에 대한 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)의 비가 30 이상인 것을 특징으로 한다.

유성 볼펜용 잉크 조성물이 알킬렌글리콜알킬에테르류, 폴리아크릴산 수지를 포함하여 이루어지는 것으로, 의가소성을 부여하고, 필기 시의 잉크 점도를 낮게 하여, 필기감을 양호하게 유지하는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 이것은 알킬렌글리콜알킬에테르류 중에, 폴리아크릴산 수지가 팽윤 분산함으로써, 의가소성을 부여하는 것이 가능하게 되기 때문이다. 또한, 본 발명의 유성 볼펜용 잉크 조성물을 사용하고, 또한 볼의 직경(㎜)에 대한 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)의 비가 30 이상인 것으로, 필적의 끊김, 고여서 뭉침이 없고 필기성도 향상시키는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 고여서 뭉침의 "고임"이란, 필기 시의 잉여 잉크가 펜 끝에 고이는 현상을 말한다. 고여서 뭉침의 "뭉침"이란, 필기 시의 잉여 잉크가 필기면에 덩어리와 같이 남는 현상을 말한다.

이하, 유성 볼펜용 잉크 조성물에 포함되는 각 성분의 상세 및 유성 볼펜에 대해서 상세하게 설명한다. 먼저, 유성 볼펜용 잉크 조성물에 포함되는 각 성분의 상세를 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 유성 볼펜용 잉크 조성물을, 잉크 조성물, 또는 잉크라 칭하여 설명하는 경우가 있다. 또한, 유성 볼펜을, 단순히, 볼펜이라 칭하여 설명하는 경우가 있다.

(알킬렌글리콜알킬에테르류)

본 발명에서 사용하는 알킬렌글리콜알킬에테르류는, 후술하는 폴리아크릴산 수지를 팽윤 분산함으로써, 의가소성을 부여하는 것을 가능하게 하는 작용을 가지는 용제다. 의가소성을 부여함으로써, 필기 시의 잉크 점도를 낮게 하여, 필기감을 양호하게 하고, 필적의 끊김, 고여서 뭉침을 억제해서 필기성을 양호하게 유지하는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 특히, 가교형 폴리아크릴산 수지를 사용한 경우에는, 알킬렌글리콜알킬에테르류에 의해, 삼차원 그물눈 구조를 형성하기 쉬워, 보다 밀한 가교 구조를 형성하기 쉽다. 이 때문에, 의가소성을 부여하기 쉽고, 필기감, 필기성(필적 끊김 억제)의 향상에 대하여 효과적이다. 또한, 볼과 팁 선단(필기 선단부)의 간극으로부터 잉크 샘을 억제하기 쉽기 때문에, 효과적이다. 또한, 금속재의 볼펜 팁에 대하여 젖기 어려우므로, 잉크가 팁 선단으로부터 기어오르지 않게 되고, 잉크 잔여물가 발생하지 않아, 필적의 고여서 뭉침을 억제함으로써, 필기성을 향상시키는 것이 가능하다.

특히, 볼펜을 사용한 경우에는, 필기 시에 강한 전단이 걸리기 쉬워, 필기 시에 볼의 전단 등의 충격에 의해, 일시적으로 의가소성 구조가 풀린다. 이 때문에, 잉크 점도가 낮아져서, 필기감, 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제)을 양호하게 유지하는 것이 가능해져서, 볼펜에 있어서, 적합하게 사용하는 것이 가능하다.

알킬렌글리콜알킬에테르류를 포함하는 유성 볼펜용 잉크 조성물에는, 착색제로서 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 착색제로서 안료를 사용한 경우, 알킬렌글리콜알킬에테르류에 의한 밀도가 높은 삼차원 그물눈 구조에 의해, 안료 분산성의 향상을 도모할 수 있다.

알킬렌글리콜알킬에테르류에 대해서는, 알킬렌글리콜모노알킬에테르, 알킬렌글리콜디알킬에테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서 후술하는 폴리아크릴산 수지와의 팽윤 분산성의 관점에서, 알킬렌글리콜모노알킬에테르를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 알킬렌글리콜모노알킬에테르의 알킬렌글리콜부위의 탄소수에 대해서는, 폴리아크릴산 수지와의 팽윤 분산을 하기 쉽고, 필기감, 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제)을 고려하면, 탄소수는 2 이상 10 이하가 바람직하다. 보다 폴리아크릴산 수지와 안정되기 쉽고, 상기 효과가 얻어지기 쉬운 것을 고려하면, 탄소수는 3 이상 8 이하이고, 5 이상 6 이하가 더 바람직하다.

또한, 알킬렌글리콜모노알킬에테르의 알킬에테르 부위의 탄소수에 대해서는, 폴리아크릴산 수지와의 팽윤 분산성, 필기감, 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제)을 고려하면, 알킬에테르 부위가 짧은 편이 바람직하다. 이 때문에, 상기 탄소수는 1 이상 6 이하가 바람직하고, 보다 폴리아크릴산 수지와 안정되기 쉽고, 효과가 얻어지기 쉬운 것을 고려하면, 1 이상 4 이하이고, 1 이상 2 이하가 더 바람직하다.

또한, 알킬렌글리콜모노알킬에테르에 대해서는, 용해도 파라미터(SP값)가 8(cal/㎤)^1/2 이상 13(cal/㎤)^1/2 이하인 것이 바람직하다. 이것은 착색제의 용해 안정성이나 분산 안정성을 양호하게 하고, 폴리아크릴산 수지와의 팽윤 분산성에 영향이 발생하기 어렵기 때문이다. 더 고려하면, 용해도 파라미터(SP값)가 9(cal/㎤)^1/2 이상 12(cal/㎤)^1/2 이하인 것이 바람직하고, 더 고려하면, 용해도 파라미터(SP값)가 10(cal/㎤)^1/2 이상 11(cal/㎤)^1/2 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에서 말하는 용매의 용해도 파라미터(SP값)란, 분자 응집 에너지의 평방근으로 표현되는 값으로, Polymer HandBook(Second Edition) 제IV장 Solubility Parameter Values에 기재가 있으며, 그 값을 사용했다. 단위는 (cal/㎤)^1/2이고, 25℃에 있어서의 값을 가리킨다.

또한, 데이터의 기재가 없는 것에 대해서는, R.F.Fedors, Polymer Engineering Science, 14, p147(1967)에 기재된 방법으로 계산할 수 있다.

또한, 알킬렌글리콜모노알킬에테르의 비점에 대해서는, 비점이 170℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 170℃ 미만이면, 알킬렌글리콜모노알킬에테르가 증발하기 쉽고, 경시적으로 폴리아크릴산 수지와의 팽윤 분산성에 영향이 발생하기 쉽고, 잉크 점도가 증가하기 쉽기 때문이다. 더 고려하면, 비점은 220℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 비점이 300℃를 초과하면, 필적의 건조성에 영향을 발생하기 쉽다. 이 때문에, 비점이 300℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 더 고려하면, 280℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

알킬렌글리콜모노알킬에테르로서는, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노헥실에테르, 트리에티에렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜모노메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 부틸렌글리콜모노메틸에테르 구조를 갖는 것, 부틸렌글리콜모노에틸에테르 구조를 갖는 것 등을 들 수 있다. 이들은, 단독 또는 2종 이상 혼합해서 사용해도 된다.

알킬렌글리콜디알킬에테르로서는, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸메틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜디에틸에테르, 트리에틸렌글리콜디부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜디에틸에테르, 테트라에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜디에틸에테르, 디부틸렌글리콜디메틸에테르 구조를 갖는 것, 디부틸렌글리콜디에틸에테르 구조를 갖는 것 등을 들 수 있다. 이들은, 단독 또는 2종 이상 혼합해서 사용해도 된다.

상기 알킬렌글리콜알킬에테르류의 함유량은, 유성 볼펜용 잉크 조성물 중의 전체 용제의 함유량에 대하여 50% 이상으로 하고, 주 용제로서 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 기타 용제가 폴리아크릴산 수지의 팽윤 분산을 저해하기 쉽고, 잉크에 의가소성이 부여되기 어려워, 필기감이나 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제)에 영향을 미치기 때문이다. 주 용제로서 사용함으로써기타 용제가 팽윤 분산에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다. 필기성을 더 고려하면, 알킬렌글리콜알킬에테르류의 함유량은, 전체 용제의 함유량에 대하여 70% 이상이 바람직하다. 필기성이나 잉크 중에서의 경시 안정성을 더 고려하면, 90% 이상이 바람직하다. 이들 효과를 더욱 고려하면, 용제로서 알킬렌글리콜알킬에테르류만을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 알킬렌글리콜알킬에테르류의 함유량은, 잉크 조성물 전량에 대하여, 10질량% 이상 80질량% 이하가 바람직하다. 이것은 10질량%보다 적으면 폴리아크릴산 수지의 팽윤 분산 효과가 얻어지기 어렵고, 정지 시의 잉크 점도가 높아지기 어렵고, 잉크 샘을 억제하기 어려워, 80질량%를 초과하면, 잉크 경시 안정성이 떨어지기 쉽기 때문이다. 또한, 상기 효과를 고려하면, 20질량% 이상 80질량% 이하가 바람직하고, 더 고려하면, 30질량% 이상 75질량% 이하가 바람직하다.

(폴리아크릴산 수지)

본 발명에서 사용하는 폴리아크릴산 수지에 대해서는, 증점제로서 사용하는 것이다. 폴리아크릴산 수지는, 알킬렌글리콜알킬에테르류와 친화성이 있고, 팽윤 분산함으로써, 의가소성을 갖은, 안정된 증점 작용이 얻어진다. 또한, 필기감이나 필기성(필적의 끊김, 고여서 뭉침의 억제)을 고려하면, 가교형 폴리아크릴산 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 가교형 폴리아크릴산 수지 자체가 가교 구조를 갖고 있어, 알킬렌글리콜알킬에테르류 용제에 의해, 보다 입체적인 삼차원 그물눈 구조를 형성하기 쉽기 때문이다. 이 때문에, 보다 밀한 가교 구조를 형성함으로써, 의가소성을 부여하기 쉽고, 그에 따라, 필기 시의 잉크 점도가 낮아져서, 필기감이나 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제) 등이 향상시키기 쉬워진다. 특히, 카르복시비닐폴리머가 바람직하다.

또한, 폴리아크릴산 수지에 대해서는, 폴리아크릴산 수지 중의 카르복실기 함유량은, 알킬렌글리콜알킬에테르류와 안정된 증점 작용을 얻어지는 것을 고려하면, 40질량% 이상 80질량% 이하인 것이 바람직하다. 더 고려하면, 50질량% 이상 70질량% 이하인 것이 바람직하다. 특히, 알킬렌글리콜알킬에테르류로서, 알킬렌글리콜모노알킬에테르를 사용한 경우에는, 카르복실기 함유량이 55질량% 이상 65질량% 이하인 폴리아크릴산 수지를 사용하면, 팽윤 분산성이 우수하고, 의가소성을 부여함으로써, 필기 시의 잉크 점도를 저점도화하고, 필기감을 향상시키기 쉽기 때문에, 바람직하다. 또한, 알킬렌글리콜모노메틸에테르의 경우에는, 보다 바람직하다.

또한, 폴리아크릴산 수지의 부피 비중(g/ml)에 대해서는, 0.5(g/ml) 이하인 것이 바람직하다. 이것은 알킬렌글리콜알킬에테르류나 물에 대하여 우수한 팽윤 분산성을 가짐으로써, 본 발명의 효과가 한층 더 발휘되기 쉽기 때문에, 더 고려하면, 0.3(g/ml) 이하인 것이 바람직하다. 한편, 폴리아크릴산 수지의 부피 비중(g/ml)이, 0.01(g/ml) 미만이면, 팽윤 분산하기 어렵고, 또한 폴리아크릴산 수지가 응집하기 쉽다. 이 때문에, 0.01(g/ml) 이상인 것이 바람직하고, 더 고려하면, 0.1(g/ml) 이상인 것이 바람직하다.

부피 비중은, 예를 들어 부피 비중 측정기(스콧 볼륨미터: 츠츠이 리카가쿠 기카이(주)사제)에 의해 측정할 수 있다.

상기 폴리아크릴산 수지의 함유량은, 잉크 조성물 전량에 대하여, 0.1질량%보다 적으면 팽윤성이 충분하지 않고, 의가소성이 얻어지지 않기 때문에, 필기감 향상이 얻어지기 어렵고, 5.0질량%를 초과하면, 잉크 중에서 팽윤 분산성이 떨어지기 쉽기 때문에, 잉크 조성물 전량에 대하여, 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하가 바람직하다. 또한, 필기감 등을 더 고려하면 0.3질량% 이상 3.0질량% 이하가 바람직하고, 더욱 고려하면, 0.6질량% 이상 1.8질량% 이하가 바람직하다.

본 발명에서는, 폴리아크릴산 수지에 대한, 알킬렌글리콜알킬에테르류의 배합비(알킬렌글리콜알킬에테르류/폴리아크릴산 수지)에 대해서는, 팽윤 분산성을 고려하면, 질량 기준으로 5배 이상 150배 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 안정된 팽윤 분산성을 고려하면, 10배 이상 120배 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 더 고려하면, 20배 이상 100배 이하로 하는 것이 바람직하다.

(착색제)

본 발명에 사용하는 착색제는, 염료, 안료 등, 특별히 한정되는 것이 아니고, 적절히 선택해서 사용할 수 있다.

염료로서는, 유용성 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 금 함유 염료 등이나, 그것들의 각종 조염 타입의 염료 등으로서, 산성 염료와 염기성 염료와의 조염 염료, 유기산과 염기성 염료와의 조염 염료, 산성 염료와 유기 아민과의 조염 염료 등의 종류를 들 수 있다. 이들 염료는, 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 상관없다. 염료로서는, 알킬렌글리콜알킬에테르류와의 상성에 의한 경시 안정성을 고려하여, 적어도 조염 염료를 사용하는 것이 바람직하고, 또한 조염 결합이 안정되어 있는 것으로 경시 안정성을 유지할 수 있는 것을 고려하면, 염기성 염료와 유기산과의 조염 염료, 산성 염료와 염기성 염료와의 조염 염료, 산성 염료와 유기 아민과의 조염 염료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 조염 염료는, 용해도 파라미터(SP값) 8(cal/㎤)^1/2 이상 13(cal/㎤)^1/2 이하인 알킬렌글리콜모노알킬에테르에 대하여, 용해 안정하기 쉽기 때문에 바람직하다. 더 고려하면, 알킬렌글리콜모노알킬에테르의 용해도 파라미터(SP값)가 9(cal/㎤)^1/2 이상 12(cal/㎤)^1/2 이하인 것이 바람직하고, 10(cal/㎤)^1/2 이상 11(cal/㎤)^1/2 이하인 것이 더욱 바람직하다.

구체적으로는, 밸리패스트 블랙 1802, 밸리패스트 블랙 1805, 밸리패스트 블랙 1807, 밸리패스트 바이올렛 1701, 밸리패스트 바이올렛 1704, 밸리패스트 바이올렛 1705, 밸리패스트 블루 1601, 밸리패스트 블루 1605, 밸리패스트 블루 1613, 밸리패스트 블루 1621, 밸리패스트 블루 1631, 밸리패스트 레드 1320, 밸리패스트 레드 1355, 밸리패스트 레드 1360, 밸리패스트 옐로 1101, 밸리패스트 옐로 1151, 니그로신 베이스 EXBP, 니그로신 베이스 EX, BASE OF BASIC DYES ROB-B, BASE OF BASIC DYES RO6G-B, BASE OF BASIC DYES VPB-B, BASE OF BASIC DYES VB-B, BASE OF BASIC DYES MVB-3(이상, 오리엔트 가가꾸 고교(주)제), 아이젠 스필론 블랙 GMH-스페셜, 아이젠 스필론 바이올렛 C-RH, 아이젠 스필론 블루 GNH, 아이젠 스필론 블루 2BNH, 아이젠 스필론 블루 C-RH, 아이젠 스필론 레드 C-GH, 아이젠 스필론 레드 C-BH, 아이젠 스필론 옐로 C-GNH, 아이젠 스필론 옐로 C-2GH, S.P.T.블루 111, S.P.T.블루 GLSH-스페셜, S.P.T.레드 533, S.P.T.오렌지 6, S.B.N.옐로 510, S.B.N.옐로 530, S.R.C-BH(이상, 호도가야 가가꾸 고교(주)제) 등을 들 수 있다. 이들은, 단독 또는 2종 이상 혼합해서 사용해도 된다.

또한, 안료에 대해서는, 무기, 유기, 가공 안료 등을 들 수 있지만, 구체적으로는 카본 블랙, 아닐린 블랙, 군청, 황연, 산화티타늄, 산화철, 프탈로시아닌계, 아조계, 퀴나크리돈계, 디케토피롤로피롤계, 퀴노프탈론계, 트렌계, 트리페닐메탄계, 페리논계, 페릴렌계, 디옥사진계, 메탈릭 안료, 펄 안료, 형광 안료, 축광 안료 등을 들 수 있다. 이들은, 단독 또는 2종 이상 혼합해서 사용해도 된다.

착색제로서는, 안료를 사용하는 것이 바람직하며, 이것은 볼펜의 경우에는, 볼과 팁 본체의 간극에 안료 입자가 들어가는 것으로, 베어링과 같은 작용이 작용하기 쉽고, 금속 접촉을 억제함으로써, 윤활성을 향상시켜서, 필기감을 향상시켜서, 볼 시트의 마모를 억제하는 효과가 얻어지기 쉽기 때문이다. 본 발명과 같이, 알킬렌글리콜알킬에테르류나 폴리아크릴산 수지를 사용해 의가소성을 부여함으로써, 필기 시의 잉크 점도를 저점도화하고, 필기감을 향상시킬 수 있기 때문에, 안료를 사용하는 것은 보다 바람직하다.

착색제로서 안료를 사용하는 경우, 특히, 계면 활성제에 의한 윤활층과 안료 입자와의 베어링 작용에 의한 상승 효과에 의해, 윤활성을 유지하기 쉬워, 필기감을 향상시키기 쉽다. 또한, 볼펜 팁 내부의 간극 관계를 고려하여, 안료의 평균 입자경은, 1㎚ 이상 500㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 30㎚ 이상 350㎚ 이하이고, 더욱 바람직하게는, 50㎚ 이상 300㎚ 이하이다.

평균 입자경은 레이저 회절법에 의해 구해진다. 구체적으로는, 평균 입자경은 레이저 회절식 입도 분포 측정기(상품명 「MicrotracHRA9320-X100」, 닛키소 가부시키가이샤)를 사용하여, 표준 시료나 다른 측정 방법을 사용해서 캘리브레이션한 수치를 기초로 측정되는 입도 분포의 체적 누적 50% 시의 입자경(D50)에 의해 구할 수 있다.

또한, 안료는 유성 볼펜용 잉크 조성물 중에서의 안료의 분산 상태에서 상기한 작용 효과를 발휘하기 때문에, 분산 상태의 입자경을 구하는 것이 바람직하다. 또한 안료는, 물이나 알코올에 젖은 경우에도 재용해하기 어렵고, 광의 조사(일광)를 쐬어도 화학 분해되기 어려워, 필적 시인이 가능하다. 이 때문에, 견뢰성이 우수한 잉크 조성물을 얻을 수 있다고 하는 점에서도 적합하다. 견뢰성이란, 내수성, 내알코올성, 내광성을 나타낸다. 나아가, 잉크 샘 억제 효과도 얻어지기 쉽다고 하는 점에서도, 착색제로서 안료를 사용하는 것이 바람직하다.

착색제로서는, 염료와 안료를 병용해도 된다. 염료와 안료를 병용함으로써, 선명한 발색성을 얻으면서도, 견뢰성을 양호하게 하면서, 윤활성을 향상시켜서, 필기감을 향상시켜서, 볼 시트의 마모를 억제할 수 있다. 더 상기 효과나 잉크 경시 안정성을 고려하면, 조염 염료와 안료를 병용하는 것이 바람직하다.

착색제의 총 함유량은, 잉크 조성물 전량에 대하여, 5질량% 이상 45질량% 이하가 바람직하다. 이것은 5질량% 미만이면, 진한 필적이 얻어지기 어려운 경향이 있고, 45질량%를 초과하면, 잉크 중에서의 용해성에 영향을 미치기 쉬운 경향이 있기 때문이며, 더 그 경향을 고려하면, 5질량% 이상 35질량% 이하가 바람직하고, 더 고려하면, 6질량% 이상 30질량% 이하이다.

또한, 본 발명에 있어서는, 유성 볼펜용 잉크 조성물은, 물을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이것은 이유는 분명하지는 않지만, 물은 알킬렌글리콜알킬에테르류와 폴리아크릴산 수지와의 친화성이 우수하다. 이 때문에, 알킬렌글리콜알킬에테르류와, 폴리아크릴산 수지에 의한 팽윤 분산에 대하여, 보다 높은 증점 작용과 안정된 팽윤성을 부여할 수 있기 때문이다. 또한, 더 볼의 미끄럼성을 향상시키면서, 잉크 토출성을 양호하게 하고, 점 얼룩, 고여서 뭉침, 끊김 등을 억제해 필기성을 향상시키기 쉽기 때문이다.

상기 물의 함유량은, 잉크 조성물 전량에 대하여, 0.1질량%보다 적으면 볼의 미끄럼성, 잉크 토출성에 영향을 미치기 쉽다. 20질량%를 초과하면, 잉크 중에서 용해성이 떨어지기 쉽다. 이 때문에, 잉크 조성물 전량에 대한 물의 함유량은, 0.1질량% 이상 20질량% 이하가 바람직하다. 또한, 잉크 중에서의 용해성이나, 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제)을 고려하면 1질량% 이상 10질량% 이하가 바람직하고, 더 고려하면, 2질량% 이상 10질량% 이하가 바람직하다.

본 발명에서는, 폴리아크릴산 수지에 대한, 물의 배합비(물/폴리아크릴산 수지)에 대해서는, 알킬렌글리콜알킬에테르류와 폴리아크릴산 수지에 의해 팽윤 분산에 의해 높은 증점 작용을 실현시키는 것을 고려하면, 질량 기준으로 0.1배 이상 20배 이하로 하는 것이 바람직하다. 필기감, 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제)을 밸런스좋게 향상시키기 쉬운 것을 더 고려하면, 물의 배합비를 1배 이상 15배 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 더욱 고려하면 1배 이상 10배 이하로 하는 것이 바람직하다.

(유기 아민)

본 발명에서는, 폴리아크릴산 수지를 유기 아민에서 중화 안정시킴으로써, 충분히 팽윤 분산시키고, 안정된 증점 작용을 얻어지기 쉽기 때문에, 유기 아민을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 인산에스테르계 계면 활성제 등의 계면 활성제를 사용하는 경우에도, 중화함으로써, 잉크 중에서 용해 안정시키고, 필기감이나 쓰기 성능을 향상시키는 효과가 얻어지기 쉽기 때문에, 바람직하다. 유기 아민으로서는, 옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등의 에틸렌옥시드를 갖는 아민이나, 라우릴아민, 스테아릴 아민 등의 알킬아민이나, 디스테아릴 아민, 디메틸 라우릴아민, 디메틸스테아릴아민, 디메틸 옥틸아민 등의 디메틸 알킬아민 등의 지방족 아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알칸올아민 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리아크릴산 수지와의 안정성을 고려하면, 에틸렌옥시드를 갖는 아민이 바람직하다. 이들은, 단독 또는 2종 이상 혼합해서 사용해도 된다.

에틸렌옥시드를 갖는 아민의 평균 에틸렌옥시드 부가 몰수(아민 1분자당)(EO수)는, 1 이상 30 이하가 바람직하고, 더 고려하면 4 이상 20 이하가 바람직하다. EO수를 상기 범위로 함으로써, 알킬렌글리콜알킬에테르류와의 용해 안정적으로보다, 폴리아크릴산 수지를 중화 안정시키고, 안정된 증점 작용이 얻어지기 쉬워진다.

또한, 상기 유기 아민의 전체 아민가는, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 폴리아크릴산 수지, 착색제나 기타 성분과의 안정성을 고려하면, 300(㎎KOH/g) 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것은 300(㎎KOH/g)을 초과하면, 반응성이 강하기 때문에, 상기 성분과 반응하기 쉽기 때문에, 잉크 경시 안정성이 떨어지기 쉽다. 또한, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 폴리아크릴산 수지와의 안정성을 고려하면, 전체 아민가는, 200(㎎KOH/g) 이하가 바람직하고, 더 고려하면, 150(㎎KOH/g) 이하가 바람직하다. 한편, 상기 효과를 고려하여, 전체 아민가의 하한값은 30(㎎KOH/g) 이상이 바람직하다.

또한, 전체 아민가에 대해서는, 1급, 2급, 3급 아민의 총량을 나타내는 것으로, 시료 1g을 중화하는 데 요하는 염산에 당량의 수산화칼륨 ㎎수로 나타내기로 한다.

상기 유기 아민의 HLB값에 대해서는, HLB값이 5 이상 17 이하인 것이 바람직하다. 이것은 폴리아크릴산 수지를 중화 안정시키고, 알킬렌글리콜알킬에테르류와의 팽윤 분산을 안정화함으로써, 안정된 증점 작용이 얻어지기 때문이다. 더, 중화 안정시키고, 팽윤 분산성을 향상시키는 것을 고려하면, HLB값이 7 이상 17 이하인 것이 바람직하고, 더 고려하면, HLB값이 9 이상 16 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 폴리아크릴산 수지에 대한, 유기 아민의 배합비(유기 아민/폴리아크릴산 수지)가, 질량 기준으로 0.1배 이상 10배 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.3배 이상 5배 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.5배 이상 3배 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것은 폴리아크릴산 수지를 중화 안정시키고, 알킬렌글리콜알킬에테르류와의 팽윤 분산을 안정화함으로써, 안정된 증점 작용이 얻어지기 때문이다.

상기 유기 아민의 함유량은, 상기 폴리아크릴산 수지, 후술하는 인산에스테르계 계면 활성제와의 중화 안정성을 고려하면, 잉크 조성물 전량에 대하여, 0.1질량% 이상 10질량% 이하가 바람직하다. 또한 후술하는 인산에스테르계 계면 활성제에 대한 중화를 고려하면, 유기 아민의 잉크 조성물 전량에 대한 함유량은, 0.1질량% 이상 8질량% 이하가 바람직하고, 더 고려하면, 1질량% 이상 6질량% 이하가 바람직하다.

(계면 활성제)

본 발명에 있어서는, 윤활성을 향상시킴으로써 필기감을 향상시키기 쉽고, 또한 팁 선단부를 대기 중에 방치한 상태에서, 해당팁 선단부가 건조되었을 때의 쓰기 성능을 향상시키는 것을 고려하면, 계면 활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 계면 활성제에 의해 형성되는 윤활층에 의해, 윤활성을 향상시키기 쉽게 해, 또한 계면 활성제에 의해, 팁 선단의 건조에 의해 형성되는 피막을 유연하게 해, 쓰기 성능을 개량하기 쉽게 할 수 있기 때문이다.

계면 활성제로서는, 지방산, 실리콘계 계면 활성제, 불소계 계면 활성제, 인산에스테르계 계면 활성제, 아세틸렌결합을 갖는 계면 활성제, 지방산에스테르류, 폴리알킬렌알킬에테르, 알킬이미다졸린, 알킬알칸올아미드, 옥시에틸렌옥시프로필렌블록 코폴리머 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 상기 효과를 고려하면, 지방산, 인산에스테르계 계면 활성제, 지방산에스테르류 중에서 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 볼펜으로 사용하는 경우, 인산에스테르계 계면 활성제는, 인산기를 가짐으로써 금속류등의 볼펜 팁이나 볼에 흡착하기 쉽고, 윤활 효과가 얻어지기 쉽기 때문에, 인산에스테르계 계면 활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 볼펜으로 사용하는 경우, 인산에스테르계 계면 활성제는, 금속재인 볼과 볼 시트 사이에서 극압 효과가 얻어지기 쉽고, 윤활성을 보다 향상시키기 쉽기 때문에, 바람직하다.

상기 계면 활성제의 HLB값에 대해서는, 상기 알킬렌글리콜알킬에테르류, 폴리아크릴산 수지와의 상성을 고려하여, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 폴리아크릴산 수지와의 팽윤 분산성을 저해하기 어렵기 때문에, HLB값이 5 이상 17 이하인 것이 바람직하다. 보다 팽윤 분산성이나, 윤활성, 쓰기 성능을 향상시키는 것을 고려하면, HLB값이 6 이상 14 이하인 것이 바람직하다. 또한, 윤활성을 고려하면, HLB값이 12 이하인 것이 바람직하고, HLB값이 6 이상 12 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 사용하는 HLB값은, 그리핀법, 카와카미법 등으로 구할 수 있다. 특히, 노크식 필기구나 회전 조출식 필기구 등의 출몰식 필기구에 있어서는, 캡식 필기구와는 달리, 상시 펜 끝이 외부에 노출된 상태이다. 이 때문에, 필기 선단부의 건조 시의 쓰기 성능에 영향을 미치기 쉬운 점에서, 상기 HLB값으로 한 계면 활성제를 사용하는 것은 보다 바람직하다.

상기 계면 활성제로서는, 구체적으로는, 지방산으로서는, 올레산, 스테아르산, 리놀레산 등을 들 수 있다. 실리콘계 계면 활성제로서는, 디메틸실리콘, 메틸페닐실리콘, 폴리에테르 변성 실리콘, 고급 지방산에스테르 변성 실리콘 등을 들 수 있다. 불소계 계면 활성제로서는, 퍼플루오로기 부틸 술폰산염, 퍼플루오로기 함유 카르복실산염, 퍼플루오로기 함유 인산에스테르, 퍼플루오로기 함유 인산에스테르형 배합물, 퍼플루오로알킬베타인, 퍼플루오로알킬아민옥시드 화합물 등을 들 수 있다. 인산에스테르계 계면 활성제로서는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 또는 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르의 인산 모노에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 또는 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르의 인산 디에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 또는 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르의 인산 트리에스테르, 알킬인산에스테르, 알킬에테르 인산에스테르 혹은 그의 유도체 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 윤활성, 증점 작용을 고려하면, 인산에스테르계 계면 활성제를 사용하는 것이 바람직하다.

인산에스테르계 계면 활성제를 사용하는 경우에는, 산가는 180(㎎KOH/g) 이하로 하는 것이 바람직하고, 이것은 인산에스테르계 계면 활성제에 의한 윤활성의 향상을 발휘하기 쉽고, 또한 폴리아크릴산 수지의 증점 작용을 얻어지기 쉽기 때문에, 더 윤활성이나 증점 작용을 고려하면, 산가는 30(㎎KOH/g) 이상 170(㎎KOH/g) 이하가 바람직하고, 더 고려하면, 산가는 70(㎎KOH/g) 이상 160(㎎KOH/g) 이하가 바람직하다.

또한, 산가에 대해서는, 시료 1g 중에 포함되는 산성 성분을 중화하는 데 요하는 수산화칼륨의 ㎎수로 나타내기로 한다.

인산에스테르계 계면 활성제는, 방청 효과를 갖는다. 이 때문에, 볼이 금속제인 경우에는, 볼의 부식이 억제되어, 필기감이 양호하게 유지되고, 볼 시트의 마모가 억제되므로 바람직하다. 특히 볼이 코발트, 니켈, 크롬 등을 포함하는 합금제인 경우, 이들 금속은 인산에스테르계 계면 활성제의 방청 효과에 의해 경시에 의한 부식을 받기 어려우므로 바람직하다. 이 경향은, 볼재로서, 초경합금 볼, 특히, 볼재로서, 텅스텐 카바이드를 주성분으로 하고, 결합재로서 코발트, 니켈, 크롬 등을 포함하는 초경합금 볼의 경우에 현저해서, 바람직하다.

또한, 윤활성, 잉크 경시 안정성을 고려하면, 알킬기를 갖는 인산에스테르계 계면 활성제를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 알킬기에 포함되는 탄소수가 8 이상 18 이하인 것이 바람직하다. 더 고려하면, 상기 탄소수가 10 이상 18 이하인 것이 보다 바람직하고, 더욱 고려하면, 상기 탄소수는 12 이상 18 이하가 바람직하다. 이것은 알킬기의 탄소수가 과도하게 적으면, 윤활성이 부족하기 쉬운 경향이 있고, 탄소수가 과도하게 많으면, 잉크 경시 안정성에 영향을 미치기 쉬운 경향이 있기 때문이다.

계면 활성제의 함유량은, 잉크 조성물 전량에 대하여, 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하가 보다 바람직하다. 이것은 0.1질량%보다 적으면 원하는 윤활성이 얻어지기 어려운 경향이 있고, 5.0질량%를 초과하면, 잉크 경시가 불안정해지기 쉬운 경향이 있기 때문이다. 이 경향을 고려하면, 잉크 조성물 전량에 대한 계면 활성제의 함유량은, 잉크 조성물 전량에 대하여, 0.3질량% 이상 3.0질량% 이하가 바람직하고, 더 고려하면, 0.5질량% 이상 3.0질량% 이하가, 바람직하다.

본 발명에서는, 알킬렌글리콜알킬에테르류이외의 유기 용제를 사용해도 된다. 구체적으로는, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 에틸렌글리콜등의 글리콜 용제, 벤질알코올, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 이소프로판올, 이소 부탄올, t-부탄올, 프로파르길 알코올, 알릴알코올, 3-메틸-1-부틴-3-올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트나 기타 고급 알코올 등의 알코올 용제 등, 유성 잉크로서 일반적으로 사용되는 유기 용제를 예시할 수 있다.

또한, 유기 용제의 함유량은, 용해성, 필적 건조성, 번짐 등을 향상시키는 것을 고려하면, 잉크 조성물 전량에 대하여, 3질량% 이상 50질량% 이하가 바람직하다. 팁 선단에서의 건조성을 고려하면, 5질량% 이상 50질량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5질량% 이상 30질량% 이하이다.

(수지)

또한, 본 발명에서는, 잉크 점도 조정제, 잉크 샘 억제를 향상, 필기감을 향상, 필적 끊김, 점 얼룩을 억제, 안료 분산성을 향상시키기 쉽게 하기 위해서, 수지를 사용해도 된다. 수지로서는, 폴리비닐부티랄 수지, 케톤 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리비닐알코올 수지, 셀룰로오스 수지, 테르펜 수지, 알키드 수지, 페녹시 수지, 폴리아세트산 비닐 수지, 폴리비닐피롤리돈 수지, 에틸렌옥사이드 중합체 등 야, 아크릴산에스테르 수지 입자, 아미노 수지 입자 등의 수지 입자 등을 들 수 있다. 이들은, 단독 또는 2종 이상 혼합해서 사용해도 된다. 점 얼룩이란 필기 선이 가느다란 점으로서 단속적으로 필기되는 현상을 말한다.

이들 수지 중에서도, 잉크 샘 억제를 향상, 필기감을 향상, 필적 끊김, 점 얼룩을 억제 등의 필기성의 향상, 안료 분산성을 향상시키기 쉽게 하는 것을 고려하면, 케톤 수지, 폴리비닐부티랄 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 필기감의 향상, 필적 끊김, 점 얼룩을 억제하는 것 같은 필기성의 향상을 고려하면, 케톤 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

폴리비닐부티랄 수지는, 폴리비닐알코올(PVA)을 부틸알데히드(BA)와 반응시킨 것이며, 부티랄기, 아세틸기, 수산기를 갖는 구조이다.

이들 수지 중에서도, 잉크 샘을 억제하는 것을 고려하면, 수지 입자를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 또한 아크릴산에스테르 수지 입자, 아미노 수지 입자를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이것은 볼과 팁 선단의 내벽과의 사이의 간극에, 상기 수지 입자에 의한 물리적인 장애를 일으켜서, 잉크 샘을 억제하는 것을 가능하게 하기 때문이다. 또한, 또한 입자끼리가 일부 변형되거나 하여, 서로 밀착함으로써, 미약한 응집에 의해 형성된 구조를 발생시킨다. 정치 시의 잉크 샘에 대한 저항 작용이 높은 구조를 잉크 중에서 형성함으로써, 높은 잉크 샘 억제를 가능하게 한다. 반면에, 미약한 응집에 의해 형성된 구조 때문에, 필기 시에는 볼의 회전 등의 물리 작용에 의해 응집 구조는 해쇄된다. 이 때문에, 필기 시의 잉크 유동성을 저해하지 않고, 양호하게 필기함으로써, 진한 필적을 얻는 것이 가능하다. 또한, 수지 입자는, 알킬렌글리콜알킬에테르류에 대해서도 안정되어 있기 때문에, 잉크 경시 안정성을 유지하면서, 더 필적에 대해서도 높은 내용제성, 내수성도 부여할 수 있기 때문에, 적합하게 사용된다.

상기 수지 입자의 평균 입자경에 대해서는, 평균 입자경이 작은 쪽이, 입자끼리가 서로 밀착하여, 미약한 응집 구조를 취하기 쉽고, 잉크 샘을 억제하기 쉽다. 이 관점에서, 상기 수지 입자의 평균 입자경은, 5㎛ 이하가 바람직하고, 3㎛ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 잉크 중에서의 수지 입자의 분산 안정성(잉크 경시 안정성)을 고려하면, 상기 수지 입자의 평균 입자경은, 2㎛ 이하가 바람직하고, 더 고려하면, 1㎛ 미만이 보다 바람직하다. 한편, 평균 입자경이 지나치게 작으면, 잉크 샘 억제 효과가 떨어지기 쉽다. 이 때문에, 상기 수지 입자의 평균 입자경은, 0.1㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 0.3㎛ 이상이 바람직하다. 또한, 상기 수지 입자의 평균 입자경은, 코울터 카운터법에 의해 구할 수 있다. 구체적으로는, 콜터 MultisizerTM3(베크만·콜터사제 측정 장치)을 사용하여, 표준 시료나 다른 측정 방법을 사용해서 캘리브레이션한 수치를 기초로 측정되는 입도 분포의 체적 누적 50% 시의 입자경(D50)을 측정한다. 이 측정에 의해, 수지 입자의 평균 입자경을 구할 수 있다.

또한, 수지 입자는 아크릴산에스테르 수지 입자(폴리아크릴산에스테르 입자)로서는, 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르(폴리아크릴산에스테르 입자, 폴리메타크릴산에스테르 입자) 등의 수지 입자를 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산부틸 등의 아크릴산에스테르 수지 입자(폴리아크릴산에스테르 입자)나, 메타크릴산메틸, 메타크릴산 이소프로필, 메타크릴산부틸 등의 메타크릴산에스테르 수지 입자(폴리메타크릴산에스테르 입자) 등을 들 수 있다. 또한, 아미노 수지 입자로서는, 아미노기를 포함하는 화합물과 알데히드의 축합 반응에 의해 얻어지는 수지의 총칭이며, 멜라민 수지 입자, 벤조구아나민 수지 입자, 요소 수지, 아닐린알데히드 수지 등을 들 수 있다.

이들 수지 입자 중에서도, 잉크 중에서 알킬렌글리콜알킬에테르류에 대한 안정성, 잉크 샘 억제를 더 고려하면, 아크릴산에스테르 수지 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 잉크 중에서 안정되기 쉬운 것으로, 잉크 샘 억제, 잉크 경시 안정성을 향상시키기 쉬운 것을 고려하면, 메타크릴산에스테르 수지 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 메타크릴산에스테르 수지 입자 구조내의 알킬기의 탄소수가 적은 것으로, 잉크 중에서 안정되기 쉽다. 이 때문에, 상기 알킬기의 탄소수가 1 이상 6 이하인 것이 바람직하고, 또한 상기 알킬기의 탄소수가 1 이상 4 이하인 것이 보다 바람직하다. 잉크 샘 억제 효과를 더 고려하면, 메타크릴산메틸 수지 입자(폴리메타크릴산메틸 입자)를 사용하는 것이 바람직하다.

이들 아크릴산에스테르 수지 입자(폴리아크릴산에스테르 입자)는, 단독 또는 2종 이상 조합한 혼합물, 공중합체여도 된다. 또한, 아크릴산에스테르 수지 입자(폴리아크릴산에스테르 입자)는, 적어도 아크릴산에스테르 수지 입자를 포함해 있으면 되고, 아크릴산에스테르 수지 입자와 다른 수지의 혼합물이나, 아크릴산에스테르 수지 입자와 다른 수지의 공중합체로 해도 된다.

상기 아크릴산에스테르 수지 입자(폴리아크릴산에스테르 입자)로서는, 잉크 샘 억제, 잉크 경시 안정성을 향상시키는 것을 고려하면, 가교 구조를 갖는 아크릴산에스테르 수지 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 가교 구조를 가짐으로써, 안정된 입자 구조를 형성함으로써, 잉크 중에서 안정되기 쉽고, 또한 아크릴산에스테르 입자간이 안정된 미약한 응집 구조를 형성하기 쉽고, 잉크 샘 억제를 향상시키기 쉽기 때문이라고 추측한다. 보다 잉크 중에서 안정되기 쉬운 것으로, 잉크 샘 억제, 잉크 경시 안정성을 향상시키기 쉽기 때문에, 가교 구조를 갖는 메타크릴산에스테르를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 수지 입자의 형상에 대해서는, 구상, 혹은 이형의 형상인 것 등이 사용할 수 있지만, 수지 입자끼리의 밀착성에 의한 잉크 샘 억제 효과를 고려하면, 구상 수지 입자가 바람직하다. 여기에서 말하는 구상 수지 입자란, 진구상에 한정되는 것이 아니고, 대략 구상의 수지 입자나, 대략 타원 구상의 수지 입자 등이어도 된다.

또한, 상기 수지 입자의 함유량에 대해서, 잉크 조성물 전량에 대하여, 0.01질량% 이상 10질량% 이하가 바람직하다. 이것은 상기 수지 입자의 함유량이 0.01질량% 미만이라고 잉크 샘을 억제하기 어렵고, 10질량%를 초과하면, 응집 구조가 강해지기 쉽고, 잉크 경시 안정성이나, 필기감, 쓰기 성능에 영향을 미치기 쉽기 때문이다. 또한, 더 고려하면, 잉크 조성물 전량에 대한 수지 입자의 함유량은, 0.1질량% 이상 5질량% 이하가 바람직하고, 0.3질량% 이상 3질량% 이하가 특히 바람직하고, 가장 바람직하게는, 0.5질량% 이상 3질량% 이하가 바람직하다.

본 발명의 볼펜용 잉크 조성물의 잉크 점도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 폴리아크릴산 수지를 사용하는 경우에는, 의가소성을 부여함으로써, 필기 시의 잉크 점도를 낮게 하여, 필기감이나, 끊김 등의 필기성을 향상시키기 쉽다. 이 때문에, 20℃, 전단 속도 100sec^-1(필기 시)에 있어서의 잉크 점도가 5000mPa·s 이하가 바람직하다. 필기감, 필기성(끊김)을 더 고려하면, 잉크 점도가 3000mPa·s 이하가 바람직하고, 더욱 고려하면, 잉크 점도가 2000mPa·s 이하가 바람직하다. 한편, 필적의 고여서 뭉침, 번짐, 뒤배임, 필적 건조성 등의 필기성을 고려하면, 잉크 점도가 100mPa·s 이상이 바람직하고, 더 고려하면, 200mPa·s 이상이 바람직하고, 400mPa·s 이상이 보다 바람직하다.

또한, 잉크 추종성을 고려하면, 20℃, 전단 속도 0.18sec^-1(정지 시)에 있어서의 잉크 점도가 50000mPa·s 이하가 바람직하고, 더 고려하면, 30000mPa·s 이하가 바람직하다. 한편, 잉크 샘 억제를 고려하면, 잉크 점도가 1000mPa·s 이상이 바람직하고, 더 고려하면, 2000mPa·s 이상이 바람직하고, 3000mPa·s 이상이 보다 바람직하다.

또한, 노크식 필기구나 회전 조출식 필기구 등의 출몰식 필기구에 있어서는, 잉크 샘 억제를 더 고려할 필요가 있기 때문에, 효과적이다.

본 발명과 같이, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 폴리아크릴산 수지를 사용하는 경우에는, 점성 지수 n은, S=αDⁿ으로 나타나는 점성식 중의 n을 가리킨다. 또한, S는 전단 응력(dyn/㎠=0.1Pa), D는 전단 속도(s -1), α은 점성계수를 나타낸다. 점성 지수 n은, 20℃에 있어서, TA 인스트루먼트사제 레오미터 AR-G2 점도계(콘플레이트 40㎜· 각도 2°)를 사용하여, 잉크 점도를 측정하여, 산출할 수 있다.

점성 지수 n에 대해서는, 필기감, 고여서 뭉침, 끊김 등의 필기성을 고려하면, 점성 지수 n=0.3 이상 0.8 이하로 하는 것이 바람직하다. 필기감, 고여서 뭉침, 끊김 등의 필기성의 밸런스를 고려하면, 점성 지수 n=0.35 이상 0.7 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.4 이상 0.7 이하로 하는 것이 바람직하다.

(볼펜)

다음으로, 본 발명의 유성 볼펜용 잉크 조성물을 사용한 볼펜에 대해서 설명한다.

도 1은 본 실시 형태의 볼펜(100)의 일례의 단면도이다. 볼펜(100)은 유성 볼펜의 일례이다.

볼펜(100)은 잉크 수용통(2)을 갖는다. 잉크 수용통(2)은, 연신 방향 X로 긴 통 형상이다. 연신 방향 X란, 통 형상의 잉크 수용통(2)의 절단면의 중심을 통과하는 직선을 따른 방향이다. 바꾸어 말하면, 연신 방향 X란, 원통상의 잉크 수용통(2)의 중심축을 따른 방향이다.

잉크 수용통(2)의 내부에는, 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)이 수용되고 있다. 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)은, 상술한 본 발명의 유성 볼펜용 잉크 조성물이다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 유성 볼펜용 잉크 조성물은, 잉크 조성물 또는, 잉크라 칭하여 설명하고 있다.

잉크 수용통(2)의 연신 방향 X의 일단부에는 볼펜 팁(4)이 마련되어 있다. 볼펜 팁(4)은 볼(3)을 회전 가능하게 포지하는 부재이다. 즉, 볼펜 팁(4)은 잉크 수용통(2)의 연신 방향 X의 일단부인 팁 선단부에, 볼(3)을 포지한다.

도 2는 볼펜 팁(4)의 일례의 확대 단면도이다. 볼펜 팁(4)은 팁 본체(4A)를 구비한다. 팁 본체(4A)에는, 코일 스프링(5)과, 잉크 유통 구멍(6)과, 잉크 유통 홈(7)과, 볼 시트(8)와, 볼 포지실(9)이 마련되어 있다.

잉크 유통 구멍(6)은, 연신 방향 X로 관통하고 잉크가 흐르는 구멍부이다. 잉크는 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)이다. 잉크 유통 홈(7)은 잉크 유통 구멍(6)으로부터 방사상으로 연장된 홈부이다. 볼 포지실(9)은 잉크 유통 구멍(6)의 단부에 마련되어 있고, 볼(3)을 적재하는 볼 시트(8)를 갖는다. 볼 시트(8)에는 코일 스프링(5)이 마련되어 있고, 볼 시트(8)에 적재된 볼(3)을 팁 선단(T)의 내벽을 향해서 압박한다. 볼 시트(8)에 볼(3)이 적재됨으로써, 팁 선단(T)으로부터 일부가 돌출되도록 볼(3)이 회전 가능하게 포지된다.

볼펜(100)을 사용해서 필기가 이루어지면, 잉크 수용통(2)으로부터 흘러 나온 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)인 잉크는, 잉크 유통 구멍(6)으로부터 잉크 유통 홈(7)을 개재해서 볼 포지실(9)에 포지된 볼(3)에 공급된다. 볼(3)에 잉크가 공급 됨으로써, 지면 등에 잉크에 의한 필기가 이루어진다.

잉크 수용통(2)에 수용된 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)인 잉크 조성물은, 상술한 바와 같이, 착색제, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 및 폴리아크릴산 수지를 포함하여 이루어진다.

알킬렌글리콜알킬에테르류, 폴리아크릴산 수지를 포함하는 잉크 조성물을 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)로서 사용한 볼펜(100)의, 필기 거리 100m당 잉크 소비량은, 20㎎보다 크고 100㎎ 이하인 것이 바람직하다. 100m당 잉크 소비량이, 20㎎ 이하이면, 필적 끊김이나 점 얼룩이 발생하기 쉽고, 양호한 필기감이 얻어지기 어렵다. 필기 거리 100m당 잉크 소비량이 100㎎를 초과하면, 볼(3)과 팁 선단(T)과의 간극으로부터 잉크가 새기 쉽고, 또한 고여서 뭉침도 발생하기 쉽기 때문이다. 더 상기 효과를 고려하면, 볼펜(100)의 필기 거리 100m당 잉크 소비량은, 25㎎이상 90㎎ 이하인 것이 바람직하고, 30㎎이상 80㎎ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 잉크 소비량에 대해서는, 20℃, 필기용지 JIS P3201 필기용지 상에 필기 각도 70°, 필기 하중 200g의 조건에서, 필기 속도 4m/min의 속도로, 시험 샘플 5개를 사용하여, 나선 필기 시험을 행하고, 그 필기 초기 0m 이상 100m 이하 시점의 필기 거리 100m당 잉크 소비량의 평균값을, 100m당 잉크 소비량이라 정의한다.

볼(3)의 직경은 한정되지는 않는다. 예를 들어, 볼(3)의 직경은, 0.25㎜ 이상 1.6㎜ 이하, 바람직하게는 0.5㎜ 이상 1.6㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5㎜ 이상 1.0㎜ 이하의 범위다. 구체적으로는, 볼(3)의 직경은, 0.3㎜, 0.4㎜, 0.5㎜, 0.7㎜, 1.0㎜, 1.2㎜ 또는, 1.6㎜이다.

또한, 필기감, 필적 끊김, 고여서 뭉침, 점 얼룩, 진한 필적 등의 필기성, 잉크 샘 억제, 잉크 추종성을 향상시키기 위해서는 잉크 소비량과 볼(3)의 직경과의 관계를 고려하면 효과적이다.

구체적으로는, 볼(3)의 직경(㎜)에 대한 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)의 비(잉크 소비량/ 볼(3)의 직경)는 30 이상이다. 이 비를 30 이상으로 함으로써 필기감을 향상시켜서, 필적에 끊김이나 고여서 뭉침이 없어, 필기성을 양호하게 할 수 있다.

또한, 이 비는 150 이하인 것이 바람직하다. 상세하게는, 이 비는 보다 필기감, 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제), 잉크 추종성, 잉크 샘 억제가 양호해지기 쉬운 관점에서, 40 이상 140 이하가 바람직하고, 50 이상 120 이하가 더욱 바람직하고, 65 이상 100 이하가 특히 바람직하다.

볼펜 팁(4)의 볼(3)의 연신 방향 X의 이동량은, 3㎛보다 크고 25㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 볼(3)의 연신 방향 X의 이동량이란, 팁 본체(4A)에 대한 볼(3)의 연신 방향 X에의 이동 가능한 거리를 의미한다. 이동량은, 클리어런스로 칭해지는 경우가 있다.

볼(3)의 연신 방향 X의 이동량이 3㎛ 이하이면, 필적의 끊김, 고여서 뭉침, 점 얼룩 등의 필기성, 필기감에 영향을 미치기 쉽다. 또한, 이동량이 25㎛를 초과하면, 고여서 뭉침, 잉크 추종 성능, 잉크 샘 억제에 영향을 미치기 쉬워진다. 또한, 볼(3)의 이동량이 상기 범위이면, 볼(3)의 직경(㎜)에 대한 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)의 비를, 상기 30 이상 150 이하의 범위로 조정하기 쉽다.

더 고려하면, 볼(3)의 연신 방향 X의 이동량은, 3㎛보다 크고 22㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 더 고려하면, 5㎛ 이상 20㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 7㎛ 이상 18㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 볼펜 팁(4)의 볼(3)의 연신 방향 X의 이동량에 대해서는, 필기 개시 전의 초기 상태 볼펜 팁(4)에 있어서의, 볼(3)의 연신 방향 X의 이동량을 나타내기로 한다.

볼펜 팁(4)의 볼(3) 표면의 산술 평균 조도(Ra)에 대해서는, 0.1㎚ 이상 12㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것은 산술 평균 조도(Ra)가 0.1㎚ 미만이면, 볼(3) 표면에 충분히 잉크가 실리기 어려워, 필적에 끊김, 점 얼룩 등이 발생하기 쉽기 때문이다. 또한, 산술 평균 조도(Ra)가 12㎚를 초과하면, 볼(3) 표면이 지나치게 거칠어서, 볼(3)과 볼 시트(8)의 회전 저항이 커진다. 이 때문에, 필기감이 떨어지기 쉽고, 또한 필적의 끊김, 고여서 뭉침, 점 얼룩 등의 필기성에 영향을 미치기 쉬워지기 때문이다. 또한, 상기 산술 평균 조도(Ra)가 0.1㎚ 이상 10㎚ 이하이면, 볼(3) 표면에 잉크가 실리기 쉽기 때문에 바람직하다. 더 고려하면, 볼(3)의 산술 평균 조도(Ra)는 2㎚ 이상 8㎚ 이하가 바람직하다. 또한, 볼(3)의 산술 평균 조도(Ra)는, 표면 조도 측정기(세이코엡손사제의 기종명 SPI3800N)에 의해 측정할 수 있다. 산술 평균 조도(Ra)는, 이 표면 조도 측정기에서 측정된 거칠기 곡선으로부터, 그 평균선의 방향으로 기준 길이만을 발취하고, 이 발취 부분의 평균선으로부터 측정 곡선까지의 편차의 절댓값을 합계하여, 평균한 값이다.

또한, 볼(3)에 사용하는 재료는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 텅스텐 카바이드를 주성분으로 하는 초경합금 볼, 스테인리스강 등의 금속 볼, 탄화 규소, 질화규소, 알루미나, 실리카, 지르코니아 등의 세라믹스 볼, 루비 볼 등을 들 수 있다.

또한, 볼펜 팁(4)의 재료는, 스테인리스강, 양은, 브라스(황동), 알루미늄 청동, 알루미늄 등의 금속재, 폴리카르보네이트, 폴리아세탈, ABS 등의 수지 재를 들 수 있다. 볼 시트(8)의 마모, 경시 안정성, 비용을 고려하면, 볼펜 팁(4)은, 스테인리스제의 팁 본체(4A)로 하는 것이 바람직하다.

잉크 수용통(2)에 수용되는 잉크 조성물로서, 본 발명의 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)을 사용함으로써, 필기 초기로부터 필기 종료까지, 잉크 소비량이 안정된다. 이 때문에, 양호한 필기감이나, 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제)을 안정적으로 얻을 수 있다. 구체적으로는, 잉크 소비량 E㎎와 잉크 소비량 F㎎의 비(E:F)는, 이하의 범위인 것이 바람직하다. 잉크 소비량 E㎎는 필기 초기 0m 이상 100m 이하 시점의 잉크 소비량(㎎)이다. 잉크 소비량 F㎎는 잉크 종료 전 100m의 잉크 소비량(㎎)이다.

이 비(E:F)가 1:0.7 이상 1:1.3 이하의 범위이면, 필기감이나, 필적에 끊김, 고여서 뭉침, 점 얼룩이 나오기 어렵고, 양호한 필기성(끊김, 고여서 뭉침 억제)을 안정적으로 얻어지기 쉽기 때문에 바람직하다. 더 고려하면, 이 비(E:F)는, 1:0.8 이상 1:1.2 이하의 범위인 것이 바람직하고, 1:0.9 이상 1:1.1 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명에 대해서 실시예에 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

실시예 1의 유성 볼펜용 잉크 조성물은, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 착색제, 물, 인산에스테르 계면 활성제(HLB값:10.5), 유기 아민을 채취하고, 60℃로 가온한 후, 디스퍼 교반기를 사용해서 용해시켜서, 베이스 잉크를 제작했다. 그 후, 상기 제작한 베이스 잉크를 가온하면서, 폴리아크릴산 수지를 투입해서 호모지나이저 교반기를 사용해서 균일한 상태로 될 때까지 충분히 혼합 교반해서, 실시예 1의 유성 볼펜용 잉크 조성물을 얻었다.

폴리아크릴산 수지에 대한, 유기 아민의 배합비(유기 아민/폴리아크릴산 수지)는 1.5배였다.

구체적인 배합량은 하기와 같다. 또한, TA 인스트루먼트사제 레오미터 AR-G2 점도계(콘플레이트 40㎜·각도 2°)를 사용하여, 실시예 1의 잉크 점도를 측정한바, 20℃의 환경 하, 전단 속도 0.18sec^-1, 잉크 점도=16500mPa·s, 20℃의 환경 하, 전단 속도 100sec^-1로 잉크 점도=800mPa·s였다. 또한, 점성 지수 n은 0.57이었다.

실시예 1(잉크 배합)

착색제(염료, 염기성 염료와 유기산과의 조염 염료) 10.0질량%

착색제(염료, 산성 염료와 유기 아민과의 조염 염료) 10.0질량%

알킬렌글리콜알킬에테르류(용해도 파라미터(SP값): 10.5(cal/㎤)^1/2, 비점: 249℃) 70.7질량%

가교형 폴리아크릴산 수지 1.3질량%

물 5.0질량%

인산에스테르계 계면 활성제(HLB값: 10.5) 1.0질량%

유기 아민(HLB값: 15.4) 2.0질량%

실시예 2 내지 실시예 43

표 1 내지 표 4에 나타내는 바와 같이, 잉크 성분을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지인 수순으로 실시 예 2 내지 실시예 43의 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)을 얻었다. 표 1 내지 표 4에 측정, 평가 결과를 나타낸다.

비교예 1 내지 비교예 6

표 4에 나타내는 바와 같이, 잉크 성분을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지 수순에서, 비교예 1 내지 비교예 6의 유성 볼펜용 잉크 조성물을 얻었다. 표 4에 측정, 평가 결과를 나타낸다.

시험 및 평가

도 1 및 도 2를 사용해서 설명한 볼펜(100)을 사용해서 시험 및 평가를 행하였다. 구체적으로는, 실시예 1 내지 실시예 43 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제작한 유성 볼펜용 잉크 조성물(0.29g)을, 잉크 수용통(2)(폴리프로필렌제)에 수용했다. 그리고, 볼(3)을 회전 가능하게 포지한 볼펜 팁(4)을 잉크 수용통(2)의 일단부에 장착해서 볼펜(100)을 제작했다.

볼펜 팁(4)으로서는, 볼(3)을 팁 선단(T)의 내벽에 압박하는 코일 스프링(5)을 갖는 볼펜 팁(4)을 사용했다(도 2 참조). 볼(3)의 재질은 텅스텐 카바이드를 주성분으로 하는 초경합금 볼(코발트를 결합재로서 포함한다)이었다. 볼(3)의 직경 및 볼(3)의 표면 산술 평균 조도(Ra)는, 표 1 내지 표 4의 각각에 나타내는 바와 같았다.

필기 시험 용지로서 필기 용지 JIS P3201을 사용해서 이하의 시험 및 평가를 행하였다.

필기감: 수기에 의한 관능 시험을 행해 평가했다.

매우 매끄러운 것 … ◎

매끄러운 것 … ○

매끄러움이, 약간 떨어지는 것 … △

무거운 것 … ×

끊김 시험(필기성 시험 1): 하중 200gf, 필기 각도 70°, 4m/min의 주행 시험기로, 100m 필기 시험 후의 필적을 관찰했다.

필적에 끊김, 점 얼룩이 없는, 또는 적은 것 … ◎

필적에 끊김, 점 얼룩이 약간 있지만, 실용상 문제없는 레벨인 것 … ○

필적에 끊김, 점 얼룩이 있고, 실용상 영향이 있는 것 … △

필적에 끊김, 점 얼룩이 많은 것 … ×

고여서 뭉침 시험(필기성 시험 2): 하중 200gf, 필기 각도 70°, 4m/min의 주행 시험기로, 100m 필기 시험 후의 필적을 관찰했다.

필적에 고여서 뭉침이 없는, 또는 적은 것 … ◎

필적에 고여서 뭉침이 약간 있지만, 실용상 문제없는 레벨인 것 … ○

필적에 고여서 뭉침이 있고, 실용상 영향이 있는 것 … △

필적에 고여서 뭉침이 많은 것 … ×

잉크 샘 시험: 30℃, 85% RH의 환경 하에 펜 끝 하향으로 7일 방치하고, 팁 선단으로부터의 잉크 샘을 확인했다.

팁 선단의 잉크 방울이 없는 것 … ◎

팁 선단의 잉크 방울이 테이퍼부의 1/4 이내인 것 … ○

팁 선단의 잉크 방울이 테이퍼부의 1/4 초과하고, 1/2 미만인 것 … △

팁 선단의 잉크 방울이 테이퍼부의 1/2 이상인 것 … ×

실시예 1 내지 실시예 43에서는, 필기감, 끊김 시험(필기성 시험 1), 고여서 뭉침 시험(필기성 시험 2), 잉크 샘 시험 모두 양호한 성능이 얻어졌다.

실시예 30 내지 실시예 43에서는, 착색제로서 안료를 사용하고 있지만, 안료 분산성이 좋아, 안정되어 있었다. 또한, 견뢰성을 확인한바,안료를 사용한 실시예 30 내지 실시예 43에서는, 안료를 사용하지 않는 실시예 1 내지 실시예 29에 비하여, 견뢰성이 우수했다.

또한, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 16, 실시예 25, 실시예 36, 실시예 37, 실시예 38, 실시예 39 및 실시예 42의 볼펜(100)에 대해서, 잉크 소비량 E㎎와 잉크 소비량 F㎎와의 비(E:F)을 측정했다. 상술한 바와 같이, 잉크 소비량 E㎎는, 필기 초기 0m 이상 100m 이하 시점의 잉크 소비량(㎎)이다. 잉크 소비량 F㎎는, 잉크 종료 전 100m의 잉크 소비량(㎎)이다.

실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 16, 실시예 25, 실시예 36, 실시예 37, 실시예 38, 실시예 39 및 실시예 42의 각각의 비(E:F)는, 각각 50:52(1:1.04), 53:54(1:1.01), 48:45(1:0.94), 52:56(1:1.08), 48:44(1:0.92), 63:57(1:0.90), 71:66(1:0.93), 90:87(1:0.97), 100:95(1:0.95), 70:65(1:0.93)였다.

또한, TA 인스트루먼트사제 레오미터 AR-G2 점도계(콘플레이트 40㎜·각도 2°)를 사용하여, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 5, 실시예 13, 실시예 30 및 실시예 31의 잉크 점도를 측정하고, 점성 지수 n을 산출했다.

실시예 2에서는, 20℃의 환경 하, 전단 속도 0.18sec^-1, 잉크 점도=8000mPa·s, 20℃의 환경 하, 전단 속도 100sec^-1로 잉크 점도=800mPa·s, 점성 지수 n은, 0.64였다.

실시예 3에서는, 20℃의 환경 하, 전단 속도 0.18sec^-1, 잉크 점도=27000mPa·s, 20℃의 환경 하, 전단 속도 100sec^-1로 잉크 점도=1500mPa·s, 점성 지수 n은, 0.54였다.

실시예 5에서는, 20℃의 환경 하, 전단 속도 0.18sec^-1, 잉크 점도=22000mPa·s, 20℃의 환경 하, 전단 속도 100sec^-1로 잉크 점도=850mPa·s, 점성 지수 n은, 0.49였다.

실시예 13에서는, 20℃의 환경 하, 전단 속도 0.18sec^-1, 잉크 점도=10000mPa·s, 20℃의 환경 하, 전단 속도 100sec^-1로 잉크 점도=700mPa·s, 점성 지수 n은, 0.58이었다.

실시예 30에서는, 20℃의 환경 하, 전단 속도 0.18sec^-1, 잉크 점도=10000mPa·s, 20℃의 환경 하, 전단 속도 100sec^-1로 잉크 점도=700mPa·s, 점성 지수 n은, 0.58이었다.

실시예 31에서는, 20℃의 환경 하, 전단 속도 0.18sec^-1, 잉크 점도=4500mPa·s, 20℃의 환경 하, 전단 속도 100sec^-1로 잉크 점도=550mPa·s, 점성 지수 n은, 0.67이었다.

또한, 실시예 1 내지 실시예 43의 유성 볼펜인 볼펜(100)을 사용하여, 잉크 샘 억제를 30℃, 85% RH의 환경 하에 펜 끝 하향에서 방치하고, 팁 선단으로부터의 잉크 샘을 확인한바, 실용상 문제없는 레벨이었다.

실시예 1 내지 실시예 43의 유성 볼펜인 볼펜(100) 및 비교 볼펜을 사용하여, 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)을, 상술한 나선 필기 시험에 의해 구했다. 그 결과, 표 1 내지 표 4에 나타내는 결과가 얻어졌다. 또한, 필기 거리 100m당 잉크 소비량을 A(㎎)로 하고 볼(3)의 직경을 B(㎜)로 한 A/B의 값을, 표 1 내지 표 4에 나타냈다.

또한, 실시예 1 내지 실시예 43의 유성 볼펜인 볼펜(100) 및 비교 볼펜의 볼(3)의 연신 방향 X의 이동량을 측정한바, 표 1 내지 표 4에 나타내는 결과가 얻어졌다. 표 1 내지 표 4 중, 「볼의 이동량」이, 볼(3)의 연신 방향 X의 이동량이다.

또한, 표 1 내지 표 4에 나타내는 바와 같이, 잉크 샘 억제에 대해서 효과가 얻어지는 순으로서는, 실시예 25 및 실시예 26(트리에틸렌글리콜모노메틸에테르·아크릴산에스테르 수지 입자), 실시예 1(트리에틸렌글리콜모노메틸에테르), 실시예 5(프로필렌글리콜모노메틸에테르), 실시예 7(디에틸렌글리콜모노부틸에테르)=실시예 8(트리에틸렌글리콜모노부틸에테르)이었다.

비교예 1에서는, 알킬렌글리콜알킬에테르류를 사용하지 않았기 때문에, 폴리아크릴산 수지가 팽윤 분산할 수 없어, 필기감, 고여서 뭉침 시험(필기성 시험 2), 잉크 샘 시험에서는, 충분한 효과를 얻지 못했다.

비교예 2에서는, 폴리아크릴산 수지를 사용하지 않고, 비교예 3에서는, 전단 감점성 부여제로서, 지방산 아마이드 왁스를 사용했지만, 필기감, 끊김 시험(필기성 시험 1), 고여서 뭉침 시험(필기성 시험 2), 잉크 샘 시험에서는, 충분한 효과를 얻지 못했다.

비교예 4에서는 알킬렌글리콜알킬에테르류를 포함하지 않기 때문에, 필기감, 고여서 뭉침 시험(필기성 시험 2), 잉크 샘 시험에서는, 충분한 효과를 얻지 못했다.

비교예 5는, 폴리아크릴산 수지를 포함하지 않기 때문에, 필기감, 끊김 시험(필기성 시험 1), 고여서 뭉침 시험(필기성 시험 2) 및 잉크 샘 시험에 있어서, 충분한 효과를 얻지 못했다.

비교예 6은, 볼의 직경(㎜)에 대한 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)의 비가 30 미만이고, 필기감 및 끊김 시험(필기성 시험 1)에서는, 충분한 효과를 얻지 못했다.

또한, 노크식 필기구나 회전 조출식 필기구 등의 출몰식 필기구(출몰식 볼펜)를 사용한 경우에서는, 필적 끊김의 영향을 미치기 쉽다. 이 때문에, 본 발명과 같은 상기 알킬렌글리콜알킬에테르류, 폴리아크릴산 수지를 포함한 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)을 사용하면 효과적이다.

또한, 잉크 샘 억제나, 쓰기 성능(필적 끊김)을 향상시키기 위해서는, 볼펜 팁(4)은, 밸브 기구를 구비하는 것이 바람직하다. 밸브 기구는, 팁 선단(T)에 회전 가능하게 포지한 볼(3)을, 코일 스프링(5)에 의해 직접 또는 압박체를 개재시켜 팁 선단 에지의 내벽에 압박하고, 필기 시의 압박력에 의해 팁 선단 에지의 내벽과 볼(3)에 간극을 부여해 잉크를 유출시키는 기구이다. 밸브 기구에 의해, 팁 선단(T)가 미소한 간극도 비사용 시에 폐쇄하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는, 편의상, 유성 볼펜으로서, 잉크 수용통(2) 내에 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)을 직접 수용한 직접 채움식의 볼펜(100)을 일례로서 나타냈다. 그러나, 본 발명의 유성 볼펜은 축통을 잉크 수용통(2)으로 하고, 축통 내에, 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)을 직접 수용한 마킹 펜, 사인 펜 등의 필기구여도 된다. 또한, 본 발명의 유성 볼펜은 잉크 수용통(2) 내에 유성 볼펜용 잉크 조성물(10)을 직접 수용한 볼펜 리필을 교환용 심이라 하고, 해당 교환용 심을 축통(외장)에 장착한 필기구여도 된다.

또한, 본 실시예에서는 편의상, 선재를 절삭에 의해 형성한 볼펜 팁(4)을 예시하고 있지만, 파이프 재를 압박 가공에 의해 형성하는 볼펜 팁(4)이어도 된다.

본 발명은, 필기구로서 이용할 수 있고, 더 상세하게는, 캡식, 출몰식 등의 필기구인 볼펜으로서 널리 이용할 수 있다.

100 : 볼펜
10 : 유성 볼펜용 잉크 조성물
2 : 잉크 수용통
3 : 볼
4 : 볼펜 팁

Claims

착색제, 알킬렌글리콜알킬에테르류, 및 폴리아크릴산 수지를 포함하여 이루어지는 유성 볼펜용 잉크 조성물을 수용한 잉크 수용통과,
상기 잉크 수용통의 연신 방향의 일단부에 볼을 회전 가능하게 포지한 볼펜 팁을
구비하고,
상기 볼의 직경(㎜)에 대한 필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)의 비가 30 이상인
것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항에 있어서,
상기 비가 150 이하인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 비가 65 이상 100 이하인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼의 상기 연신 방향으로의 이동량이 3㎛보다 크고 25㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
필기 거리 100m당 잉크 소비량(㎎)이 20㎎보다 크고 또한 100㎎ 이하인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알킬렌글리콜알킬에테르류가 알킬렌글리콜모노알킬에테르인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알킬렌글리콜알킬에테르류의 알킬렌글리콜부위의 탄소수가 3 이상 8 이하인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알킬렌글리콜알킬에테르류의 알킬에테르 부위의 탄소수가 1 이상 4 이하인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알킬렌글리콜알킬에테르류가 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알킬렌글리콜알킬에테르류의 용해도 파라미터(SP값)가 8(cal/㎤)^1/2 이상 13(cal/㎤)^1/2 이하인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유성 볼펜용 잉크 조성물이 계면 활성제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유성 볼펜용 잉크 조성물이 유기 아민을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유성 볼펜용 잉크 조성물의 20℃에 있어서의 점성 지수 n이 0.3 이상 0.7 이하인 것을 특징으로 하는 유성 볼펜.