JP7256312B2 - 筆記具用水性インキ組成物およびそれを用いた筆記具 - Google Patents
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さらに、特許文献1~3では、アルミニウム粉などの金属が、水などと反応を起こし、気泡が発生したり、経時的に金属光沢が失われてしまう問題を抱えていた。
「1.水、金属粉、アルキルホスホン酸を含んでなる筆記具用水性インキ組成物であることを特徴とする筆記具用水性インキ組成物。
2.記金属粉は、アルキルホスホン酸で表面処理した金属顔料であることを特徴とする第1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
3.インキ組成物全量において、前記金属粉の全質量に対して、前記アルキルホスホン酸の全質量が0.001倍~0.5倍であることを特徴とする第1項または第2項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
4.前記アルキルホスホン酸のアルキル基の炭素数が1~20であることを特徴とする第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
5.前記筆記具用水性インキ組成物に、気泡吸収剤を含んでなることを特徴とする第1項ないし第4項のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
6.記筆記具用水性インキ組成物のpH値が6~10であることを特徴とする第1項ないし第5項のいずれか1項に筆記具用水性インキ組成物。
7.第1項ないし第6項のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物をインキ収容筒に直詰めしたことを特徴とする筆記具。」
とする。
また、金属粉の表面にアルキルホスホン酸が吸着した金属粉は、インキ中の水とは反応しづらいため、安定しており、気泡発生を抑制でき、耐腐食性も良好であり、金属光沢性を維持することができる。アルキルホスホン酸によって吸着による被膜によっても、反射性は良好であり、金属光沢性が良好である。
さらに、筆記時には、アルキルホスホン酸によって筆記時の筆記抵抗を低減して、書き味を向上し、特にボールペンに用いる場合では、金属粉がボール座に接触することの金属抵抗によるボール座の摩耗促進の影響が発生しやすいが、本発明のように、アルキルホスホン酸が吸着した被膜によって、金属粉とボール座との金属抵抗を抑制することにより、ボール座の摩耗を抑制することも可能である。
本発明で用いるアルキルホスホン酸については、アルキル基を有するホスホン酸化合物であり、アルキルホスホン酸のホスホン酸基とアルキル基の双方の官能基が金属粉に吸着しやすいため、長期間吸着安定することで、従来の金属粉よりも、長期間経時安定性が良好となり、上記効果が長期間持続して得られる。特に、金属粉の分散性、インキ経時安定性を考慮して、金属粉をアルキルホスホン酸で表面処理した金属顔料を用いることが好ましく、より好ましくは、予め金属粉をアルキルホスホン酸で表面処理した金属顔料を用いることが好ましい。
尚、前記金属粉は、インキ組成物中での金属粉の分散状態で前記した作用効果を奏するため、分散状態の粒子径を求めることが好ましい。
また、前記金属粉(金属顔料)の分散性を向上し、金属粉沈降や凝集を抑制する目的で使用する顔料分散剤として、酸性樹脂、塩基性樹脂、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤などが挙げられるが、長期間顔料分散安定性を考慮すると、酸性樹脂を用いる方が好ましい。酸性樹脂については、カルボキシル基、フェニル基、スルホン酸基などを有する酸性樹脂が挙げられるが、具体的には、アクリル樹脂、スチレン-アクリル樹脂、スチレン-マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリビニル-スルホン酸樹脂などが挙げられ、上記酸性樹脂の中でも、カルボキシル基を有する酸性樹脂が好ましい。前記金属粉やアルキルホスホン酸へ吸着しやすく、金属粉を長期間金属粉分散安定する傾向があり、筆跡定着性も良好であるため、カルボキシル基を有する酸性樹脂が好ましく、さらに好ましくは、スチレン基の立体構造による障害によって、金属粉を反発させやすくすることで、金属粉を分散安定しやすい傾向があるため、スチレン基とカルボキシル基を有するスチレン-アクリル樹脂が最も好ましい。
アルキル基を有するリン酸エステル系界面活性剤の種類としては、スチレン化フェノール系、ノニルフェノール系、ラウリルアルコール系、トリデシルアルコール系、オクチルフェノール系、オクチルアルコール系等が上げられる。この中でも、フェニル骨格を有すると立体障害により潤滑性に影響が出やすく、さらに前記金属粉との相性により、インキ経時安定性に影響が出やすいため、フェニル骨格を有さないリン酸エステル系界面活性剤を用いるのが、好ましい。
本発明の水性インキ組成物は、繊維チップ、フェルトチップ、プラスチックチップなどのペン芯またはボールペンチップなどをペン先としたマーキングペンやボールペン、金属製のペン先を用いた万年筆などの筆記具に用いることができる。
ボール表面の算術平均粗さについて、算術平均粗さ(Ra)とは、表面粗さ測定器(セイコーエプソン社製の機種名SPI3800N)により測定された粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値である。
(水性ボールペン用インキ組成物)
実施例1
金属顔料(アルミニウム粉65%、オクチルホスホン酸3%、リーフィングタイプ)
5.0質量部
顔料分散剤(酸性樹脂) 2.0質量部
水 69.0質量部
水溶性溶剤(ジエチレングリコール) 15.0質量部
気泡吸収剤(エリソルビン酸類) 0.5質量部
尿素 1.0質量部
pH調整剤(ジエタノールアミン) 1.0質量部
pH調整剤(トリエタノールアミン) 3.0質量部
アミノカルボン酸(エチレンジアミン四酢酸) 0.5質量部
潤滑剤(リン酸エステル系界面活性剤) 1.0質量部
デキストリン(重量分子量100000) 1.0質量部
防錆剤(ベンゾトリアゾール) 0.5質量部
剪断減粘性付与剤(架橋型アクリル酸重合体) 0.5質量部
さらに、上記作製した金属顔料と、顔料分散剤、水、水溶性溶剤、気泡吸収剤、尿素、アミノカルボン酸、pH調整剤、潤滑剤、デキストリン、防錆剤をマグネットホットスターラーで加温撹拌等してベースインキを作成した。
尚、実施例1のインキ粘度は、TAインスツルメント社製レオメーターAR-G2粘度計(コーンプレート40mm・角度2°)を用いて、20℃の環境下で、剪断速度0.001(sec-1)にてインキ粘度を測定したところ、1450(Pa・s)であった。また、実施例1のpH値は、東亜ディーケーケー社製pHメーター HM-30R型を用いて、20℃にて測定したところ、pH値=8.0であった。
また、20℃環境下において、協和界面科学株式会社製の表面張力計測器を用い、ガラスプレートを用いて、垂直平板法によって測定したところ、筆記具用水性インキ組成物の表面張力は26(mN/m)であった。
インキ配合を表に示すように変更した以外は、実施例1と同様な手順で実施例2~12の筆記具用水性インキ組成物を得た。表に、インキ配合および評価結果を示す。
(筆記具用水性インキ組成物)
実施例13
金属顔料(アルミニウム粉65%、アルキルホスホン酸3%、リーフィングタイプ)
5.0質量部
顔料分散剤(酸性樹脂) 2.0質量部
水 70.5質量部
水溶性溶剤(ジエチレングリコール) 15.0質量部
気泡吸収剤(エリソルビン酸類) 0.5質量部
尿素 1.0質量部
pH調整剤(ジエタノールアミン) 1.0質量部
pH調整剤(トリエタノールアミン) 3.0質量部
アミノカルボン酸(エチレンジアミン四酢酸) 0.5質量部
デキストリン(重量分子量100000) 1.0質量部
防錆剤(ベンゾトリアゾール) 0.5質量部
さらに、上記作製した金属顔料と、顔料分散剤、水、水溶性溶剤、気泡吸収剤、尿素、アミノカルボン酸、pH調整剤、潤滑剤、デキストリン、防錆剤をマグネットホットスターラーで加温撹拌等してベースインキを作成した。
インキ配合を表に示すように変更した以外は、実施例12と同様な手順で筆記具用水性インキ組成物を得た。表1に、インキ配合および評価結果を示す。
実施例1~12及び比較例1~4で作製した水性ボールペン用インキ組成物を、インキ収容筒の先端にボール径が0.5mmのボールを回転自在に抱持したボールペンチップ(ボールペンチップのボールの縦軸方向への移動量40μm、ボール表面の算術平均粗さ(Ra)2.0nm)をチップホルダーに介して具備したインキ収容筒内(ポリプロピレン製)に充填したレフィルを(株)パイロットコーポレーション製のゲルインキボールペン(商品名:G-knock)に装着して、以下の試験および評価を行い、色調試験、耐摩耗試験の評価は、筆記試験用紙としてJIS P3201 筆記用紙Aを用い行った。
同様に実施例13~15で作製した筆記具用水性インキ組成物を、市販のマーキングペン(パイロットコーポレーション製;スーパープチ(SEG-10M))のペン先を具備したインキ収容筒に充填することでマーキングペンを作製し、以下の試験および評価を行った。
また、実施例1の水性ボールペン用インキ組成物を用いて水性ボールペンとして、らせん筆記試験を行い、ボール径(mm)をA(mm)、100m筆記後のインキ消費量(mg)をB(mg)とした場合、A=0.5(mm)、B=170(mg)となり、B/A=340であった。
また、実施例2の水性ボールペン用インキ組成物を用いて水性ボールペンとして、らせん筆記試験を行い、ボール径(mm)をA(mm)、100m筆記後のインキ消費量(mg)をB(mg)とした場合、A=0.5(mm)、B=145(mg)となり、B/A=290であった。
金属粉の凝集もなく、析出物がなく、良好のもの ・・・◎
金属粉の凝集、もしくは、析出物が微少に発生したもの ・・・○
金属粉の凝集、もしくは、析出物の発生が起きたが、実用上問題のないもの ・・・△
金属粉の凝集、もしくは、析出物の発生の凝集が起き、実用性に乏しいもの ・・・×
金属光沢が非常に良いもの ・・・◎
金属光沢が良いもの ・・・○
金属光沢がやや劣るもの ・・・△
金属光沢が劣り、実用性に乏しいもの ・・・×
ボール座の摩耗が20μm未満のもの ・・・◎
ボール座の摩耗が20以上、30μm未満のもの ・・・○
ボール座の摩耗が30以上、40μm未満のもの ・・・△
ボール座の摩耗が40μm以上であるもの ・・・×
気泡がないもの ・・・◎
気泡が1~2個あったもの ・・・○
気泡が3個以上あったもの ・・・×
また、実施例のようにインキ収容筒内に筆記具用水性インキ組成物を充填したレフィルを軸筒に装着して筆記具として用いているが、この形態に限定されるものではなく、前記インキ収容筒を軸筒として用いて筆記具用水性インキ組成物を充填してそのまま筆記具としても良い。
Claims (8)
- 水、金属顔料を含んでなる筆記具用水性インキ組成物であり、
前記金属顔料は、アルキルホスホン酸で表面処理した金属粉、溶剤、イミダゾリン類を予め混合し、
さらに、アルキルホスホン酸が直鎖構造を有するアルキル基であり、かつ、アルキル基の炭素数が1~20である
ことを特徴とする筆記具用水性インキ組成物。 - 前記金属顔料がペースト状であることを特徴とする請求項1に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 前記溶剤が、プロピレングリコールエーテル、低級アルコールを含んでなることを特徴とする請求項1または2に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- インキ組成物全量において、前記金属粉の全質量に対して、前記アルキルホスホン酸の全質量が0.001倍~0.5倍であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 前記筆記具用水性インキ組成物に、気泡吸収剤を含んでなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 前記筆記具用水性インキ組成物に、さらに界面活性剤を含んでなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 前記筆記具用水性インキ組成物に、さらに酸性樹脂を含んでなることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の筆記具用水性インキ組成物をインキ収容筒に直詰めしたことを特徴とする筆記具。
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