JP2000080317A - 水性ボールペン用顔料インキ組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】顔料、水溶性樹脂及び水溶性溶剤を含有する水
性ボールペン用顔料インキ組成物において、必須成分と
してノニオン系フッ素含有界面活性剤とオレイン酸アン
モニウムとポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸
塩を含有し、且つ、表面張力が２５〜３０ｄｙｎ／ｃｍ
の範囲にあり、ｐＨ値が７．５〜９．０になるように調
整したことを特徴とする水性ボールペン用顔料インキ組
成物。 【効果】長期安定性、潤滑性に優れ金属チップのボ−ル
座の摩滅が無く、筆記中均一なインキ流出を維持し、均
一な筆記線濃度、長い筆記距離を持ち、かつインキのに
じみが無く金属チップ先端からの先洩れもなく、さらに
金属チップの腐食を抑制する効果があり、筆記感触が極
めて良好なる水性ボ−ルペン用顔料インキ組成物を提供
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は着色剤として顔料
を用いた水性ボールペンインキに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の金属チップを筆端部とするボール
ペンは、染料、樹脂、溶媒としてベンジルアルコール、
フェニルグリコールやオレイン酸等からなる油性インキ
組成物を使用したものや、染料及び水性媒体からなる水
性インキ組成物を使用したものがあるが、それらは着色
剤に染料を使用するために耐光性や耐水性が劣る。そこ
で、着色剤に顔料を使用した水性顔料インキ組成物が提
案されるようになった。しかし、水性顔料インキは、使
用する着色剤である顔料が水および溶剤に不溶解である
ために、顔料を如何に微粒子にし、かつ安定に分散させ
長期安定性に優れると共に、潤滑性のあるものでないと
良好な筆記感触が得られない。

【０００３】上記の課題を解決するために、例えば、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテルまたはポリオキシエ
チレンアルキルフェニルエーテルのリン酸モノエステル
若しくはジエステルなどを含有したインキ（特開昭５５
−６６９７９号公報参照）、Ｎ−アシルサルコシンの金
属塩及び／またはアミン塩を含有したインキ（特開昭６
２−２７４７９号公報参照）、分子末端に第１級若しく
は第２級の水酸基を有するポリエーテルポリオールを含
有したインキ（特開昭６２−１２７３７２号公報参
照）、ポリグリセリン脂肪酸エステルを含んだもの（特
開平２−３８４７４号公報参照）、有機リン酸エステル
を含有したもの（特開平１−４９４３２号公報参照）、
Ｎ−アシルメチルタウリン酸のアルカリ金属塩及び／ま
たはアミン塩を含有したインキ（特開平４−１６４９７
７号公報参照）、などが提案されているものの筆記線の
にじみが大きくなったり、顔料が凝集してしまう等の問
題が生じてしまうため、十分な潤滑効果が得られるだけ
の量を添加することができず筆記が進むにつれ、ボール
受け座が摩滅して筆記感触が悪くなると共に、筆記線の
カスレや字割れ、点字などとなり筆記状態は極めて悪
く、欠点が十分に解決されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、こ
のような従来の水性ボ−ルペン用顔料インキが有する欠
点を改良し、長期安定性、潤滑性に優れ金属チップのボ
−ル座の摩滅が無く、筆記中均一なインキ流出を維持
し、均一な筆記線濃度、長い筆記距離を持ち、かつイン
キのにじみが無く金属チップ先端からの先洩れもなく、
さらに金属チップの腐食を抑制する効果があり、筆記感
触が極めて良好なる水性ボ−ルペン用顔料インキ組成物
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点を解決するために種々検討した結果、顔料および水
溶性樹脂と水溶性溶剤を含有する水性ボ−ルペン用顔料
インキ組成物において、必須成分としてノニオン系フッ
素含有界面活性剤とオレイン酸アンモニウムとポリオキ
シエチレンアルキルエ−テルリン酸塩を含有し、且つ、
表面張力が２５〜３０ｄｙｍ／ｃｍの範囲にあり、ｐＨ
値が７．５〜９．０になるように調整することにより、
その目的を達成しうることを見い出し、この発明を完成
したものである。

【０００６】

【この発明の実施の形態】この発明において使用するノ
ニオン系フッ素含有界面活性剤は、この水性ボールペン
用顔料インキ組成物の表面張力を２５〜３０ｄｙｎ／ｃ
ｍの範囲に調整するために添加されるものであり、ノニ
オン系フッ素含有界面活性剤の中でも、下記一般式
（１）で示されるもの、特にｎの値が１０〜２０である
ものが有効である。この発明の水性ボールペン用顔料イ
ンキ組成物全量当たり０．０１〜０．１重量％の範囲で
添加使用できる。添加量が０．０１重量％未満の場合に
は、そのインキ組成物の表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ以
上となり、０．１重量％を超える場合には２５ｄｙｎ／
ｃｍ以下の表面張力となり、潤滑効果が得られなかった
り、潤滑効果があるものの金属チップ先端部からインキ
が自然に漏れ出す、いわゆる先洩れが発生したり、にじ
みが大きくなるなどの欠点が生じてしまう。

【０００７】

【化１】

【０００８】オレイン酸アンモニウムとポリオキシエチ
レンアルキルエーテルリン酸塩は解離するイオンが相互
に作用し合い金属チップの内部表面、つまりボールとボ
ール受け座の間に層を形成させるために筆記感触を向上
させると考えられる。オレイン酸アンモニウムまたはポ
リオキシエチレンアルキルエ−テルリン酸塩だけの添加
では解決できなかった欠点、長期安定性に優れ、良好な
筆記感触を得ることをノニオン系フッ素含有界面活性剤
とオレイン酸アンモニウムとポリオキシエチレンアルキ
ルエーテルリン酸塩とを併用することにより解決でき
た。

【０００９】オレイン酸アンモニウムの添加量は、この
発明の水性ボールペン用顔料インキ組成物全量当たり
０．２〜１．０重量％の範囲で添加でき、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテルリン酸塩の添加量は、この発明
の水性ボールペン用顔料インキ組成物全量当たり０．０
５〜２．０重量％の範囲で使用できる。オレイン酸アン
モニウムを添加しポリオキシエチレンアルキルエーテル
リン酸塩を添加しない場合には、インキ安定性が劣り、
４０℃、相対湿度６０％の雰囲気下で保存した状態では
１〜３ヶ月で筆記不能となる。ポリオキシエチレンアル
キルエーテルリン酸塩のみを添加しオレイン酸アンモニ
ウムを添加しない場合には、そのインキ組成物を充填し
たボールペンを使用し続けると、ボールペン筆端部のボ
−ル受け座が摩滅し筆記感触が悪くなり、カスレや字割
れが生じる。

【００１０】オレイン酸アンモニウムとポリオキシエチ
レンアルキルエーテルリン酸塩の合計添加量が０．２重
量％未満の場合には、層の形成が不十分であるため筆記
感触の向上が不十分であり、３．０重量％以上を超える
場合には筆記感触は向上するものの、先洩れが生じてし
まう。好ましい合計添加量はこの発明の水性ボールペン
用顔料インキ組成物全量当たり０．４〜２．０重量％の
範囲であり、その添加比はこの発明の水性ボールペン用
顔料インキ組成物に配合される他の材料にもよるが１：
１〜２：１である。

【００１１】

【作用】良好な筆記感触が得られる機構は定かではない
が、オレイン酸アンモニウムとポリオキシエチレンアル
キルエーテルリン酸塩が解離することによって生じるイ
オンが金属チップの内部表面、ボール、顔料粒子の表面
に相互に作用し合いながら吸着し、より良好な潤滑効果
を創り出すとともに、前述の解離によって生じたアニオ
ンとノニオン系フッ素含有界面活性剤との共合ミセル化
によって、ノニオン系フッ素含有界面活性剤、オレイン
酸アンモニウムとポリオキシエチレンアルキルエーテル
リン酸塩それぞれを単独で添加しただけでは得られない
相乗的な潤滑効果を生じるために、より良好な筆記感触
が得られたものと考えられる。フッ素含有界面活性剤と
してカチオン系のものを使用した場合には、電荷の相殺
作用のため相乗的な潤滑効果が得られない。また、アニ
オン系の場合は、荷電イオンが多くなり過ぎこの発明の
目的を達成するために期待される分散に必要な浸透圧効
果が得られずインキ組成物の分離を引き起こす。

【００１２】インキ組成物のｐＨ調整は、金属チップの
錆抑制効果と、使用する水溶性樹脂を安定させるために
行う。ｐＨ調整剤としては、トリエタノールアミン、Ｎ
−メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミ
ン、モノエタノールアミン、トリエチルアミン等があ
り、その使用量はインキ組成物のｐＨ値が７．５〜９．
０の範囲になるように添加する。インキ組成物のｐＨ値
が７．５未満の場合、この発明の水性ボールペン用イン
キ組成物を充填するボールペンに使用される金属チップ
の材質にもよるが、筆記感触や筆記線の状態は悪くな
り、ひどい場合には短期間のうちに錆が発生したり、チ
ップ内部のインキが凝集する。

【００１３】この発明の水性ボールペン用顔料インキ組
成物に用いる顔料は、特に制限されることはなく、通常
の水性ボールペンの顔料インキ組成物に用いられる無機
及び有機顔料の中から任意のものを使用することができ
る。その使用量は、この発明の水性ボールペン用顔料イ
ンキ組成物全量当たり５〜３０重量％、好ましくは８〜
２０重量％の範囲で選ばれる。

【００１４】水溶性樹脂としては、水溶性アクリル樹
脂、架橋型アクリル酸樹脂、カルボキシメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、メ
チルセルロース、カルボキシセルロース、ヒドロキシメ
チルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチル
セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン
酸ナトリウム、酢酸ビニルとポリビニルピロリドンの共
重合体などが挙げられる。これらの水溶性樹脂は一種ま
たは二種以上混合して使用できるが、この発明の水性ボ
ールペン用顔料インキ組成物全量当たり０．１〜０．４
重量％の範囲で含有される。この含有量が０．１重量％
未満では筆記に適する粘性が得られず、０．４重量％を
超えるとそのインキ組成物の粘度が高くなり過ぎるため
に、筆記時の流出量が少なく、筆記線のカスレや点字が
発生し、筆記感触が重く筆記性が悪くなる。

【００１５】水溶性溶剤としては、プロピレングリコー
ル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコ
ール等の中から１種または２種以上混合して使用でき、
通常１０〜４０重量％の範囲で用いられる。

【００１６】さらに上記主成分の他、一般的に用いられ
ている顔料分散剤、防錆剤、防腐剤、湿潤剤なども添加
し使用することができる。顔料分散剤としては、アクリ
ル・スチレン共重合体、マレイン酸・スチレン共重合
体、及びそれらの中和塩などが例示でき、防錆剤として
は、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ジシク
ロヘキシルアンモニウムナイトレート等が例示できる。
防腐剤としては安息香酸ナトリウム、ソルビン酸カリウ
ム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が例示でき、
湿潤剤としては尿素や尿素誘導体の吸湿性物質を使用で
きる。

【００１７】

【実施例】次に実施例により、この発明を具体的に説明
する。この発明の水性ボールペン用顔料インキ組成物の
実施例として、下記の表１に記載した組成のものを調製
した。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１に記載した実施例１〜７は、エチレン
グリコール、グリセリンなどの水溶性溶剤及び水に、水
溶性樹脂である架橋型アクリル酸樹脂、ヒドロキシプロ
ピルセルロースなどを強力に攪拌しながら加え、完全に
溶解させる。次に顔料及び顔料分散剤であるアクリル・
スチレン共重合体を加え、顔料を均一に分散させた後
に、オレイン酸アンモニウム、ポリオキシエチレンオレ
イルエーテルリン酸ナトリウム、ノニオン系フッ素含有
界面活性剤を添加する。さらに尿素、ベンゾトリアゾー
ル、ソルビン酸カリウムの添加剤を加え、強力に攪拌し
続ける。最後にトリエチルアミンまたはトリエタノール
アミンを添加してｐＨ値を７．５〜９．０の間に調整
し、これを水性ボールペン用顔料インキ組成物とした。

【００２０】実施例１〜７の物性値を下記の表２に示
す。

【００２１】

【表２】

【００２２】 次に比較例として、下記の表３に記載した組成のものを
調製した。

【００２３】

【表３】

【００２４】比較例１は、実施例１の組成からポリオキ
シエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウムを除いて
調製したインキ組成物である。比較例２は、実施例２の
組成からオレイン酸アンモニウムを除いて調製したイン
キ組成物である。比較例３は、ノニオン系フッ素含有界
面活性剤の添加量を多くすることにより、２５ｄｙｎ／
ｃｍより小さな表面張力値を持つインキ組成物である。
比較例４は、実施例４からオレイン酸アンモニウム及び
ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウム
を除いて調製したインキ組成物である。比較例５は、実
施例２からノニオン系フッ素含有界面活性剤を除いて調
製したインキ組成物である。

【００２５】比較例１〜５の物性値を下記の表４に示
す。

【００２６】

【表４】

【００２７】実施例１〜７及び比較例１〜５として調製
した水性ボールペン用顔料インキ組成物を、内径３．５
ｍｍのポリエチレン製パイプに、高さにして約１０ｃ
ｍ、重量で約０．８ｇ充填し、これに水性ボールペン用
ステンレス製チップを装着し、インキ後部にはインキの
乾燥及び流出を防ぐためのグリースを充填した後、遠心
力を利用してチップとインキ間に残る空気を除いたもの
を、下記の試験に用いる試験用中芯とした。

【００２８】筆記感触：試験用中芯を試験者５名が手書
きしたときの筆記感触を評価した。その評価を、 ◎ ：５名中４名以上が筆記感触良好であるとした。 ○ ：５名中３名が筆記感触良好であるとした。 △ ：５名中１乃至２名が筆記感触良好であるとした。 × ：５名中１名も筆記感触良好であるとしなかった。 の４段階で表す。

【００２９】にじみ性：筆記用紙に手書きで筆記し、そ
の時の画線の線幅とにじみの有無で評価した。その評価
を、 ◎ ：にじみがみられないもの。 ○ ：ややにじみがあるものの気にならない程度のも
の。 × ：にじみが見られ、線幅が太くなるもの。の３段階
で表す。

【００３０】長期安定性：試験用中芯をガラス製容器に
入れ、温度５０℃、相対湿度６０％に設定された恒温室
に保存し、６ヶ月経過後のインキ組成物の粘度とｐＨ値
を測定し、その変化を見た。その評価を、 ◎ ：粘度の変化が±２０%以内で、且つｐＨ値の変化が
ないもの若しくはごく僅かなもの。 ○ ：粘度の変化が±２０〜５０％で、且つｐＨ値の変
化が１未満なもの。 × ：粘度の変化が±５０％以上、またはインキがゲル
化したり分離し、若しくはｐＨ値の変化が１以上のも
の。 の３段階で表す。

【００３１】潤滑性：室温下で試験用中芯を、筆記角度
７０度、筆記速度毎分４ｍ、筆記荷重１００ｇに設定し
た条件で筆記し、筆記距離１００ｍ毎に、インキ消費量
を測定し、且つ試験用中芯に装着された水性ボールペン
用ステンレス製チップのボール受け座の磨耗具合を観察
した。その評価を、 ◎ ：ボール受け座の磨耗がなく、筆記距離１００ｍ毎
のインキ消費量値に大きな差がないもの。 ○ ：ボール受け座が多少磨耗し、筆記距離が伸びるに
つれ、インキ消費量が増加したもの。 △ ：ボール受け座の磨耗が大きく、インキ導入孔をも
塞ぐようになり、徐々にインキ消費量が少なくなり筆記
線の状態が悪くなったもの。 × ：インキ消費量が著しく減少し、８０ｍｇ／１００
ｍになってしまったもの。 の４段階で表す。

【００３２】先洩れ：試験用中芯のペン先を下向き鉛直
方向に固定し、ペン先から自然にインキが洩れ出すかど
うかを観察した。その評価を、 ◎ ：先洩れしなかったもの。 ○ ：僅かに先洩れしたが気にならない程度のもの。 × ：先洩れがあり、筆記に支障をきたしたもの。 の３段階で表す。

【００３３】チップの腐食：試験用中芯を温度５０℃、
相対湿度６０％に設定された恒温室に保存し、６ヶ月経
過後に顕微鏡を用いてチップ内の腐食状態を観察した。
その評価を、 ◎ ：全く腐食していなかったもの。 ○ ：腐食のためにチップ内部がごく僅かに変色してい
たもの。 × ：腐食のために著しく変色していたもの。 の３段階で表す。

【００３４】上記６種の試験結果を表５に示す。

【００３５】

【表５】

【００３６】

【発明の効果】上記詳細に説明した通り、その効果は顔
料、水溶性樹脂及び水溶性溶剤を含有する水性ボールペ
ン用顔料インキ組成物において、必須成分としてノニオ
ン系フッ素含有界面活性剤とオレイン酸アンモニウムと
ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩を含有さ
せることにより、ノニオン系フッ素含有界面活性剤、オ
レイン酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエ
ーテルリン酸塩それぞれ単独に添加しただけでは得られ
ない相乗的な潤滑効果を発揮し、筆記感触が極めて良好
なものとなる。さらに表面張力を２５〜３０ｄｙｎ／ｃ
ｍの範囲に、インキ組成物のｐＨ値が７．５から９．０
の範囲になるように調整することによって、長期安定性
に優れ、且つインキのにじみが無く、金属チップ先端か
らの先洩れもなく、金属チップの腐食を抑制する効果の
ある水性ボールペン用顔料インキ組成物となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】顔料、水溶性樹脂及び水溶性溶剤を含有す
   る水性ボールペン用顔料インキ組成物において、必須成
   分としてノニオン系フッ素含有界面活性剤とオレイン酸
   アンモニウムとポリオキシエチレンアルキルエーテルリ
   ン酸塩を含有し、且つ、表面張力が２５〜３０ｄｙｎ／
   ｃｍの範囲にあり、ｐＨ値が７．５〜９．０になるよう
   に調整したことを特徴とする水性ボールペン用顔料イン
   キ組成物。