JP6312247B2 - Oil-based ballpoint pen ink composition - Google Patents
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Description
本発明は、油性ボールペン用インキ組成物に関する。さらに詳しくは、長期間の保管によっても先漏れが発生せず、かつ滑らかで軽い筆記感を得ることのできる油性ボールペン用インキ組成物に関する。 The present invention relates to an oil-based ballpoint pen ink composition. More specifically, the present invention relates to an oil-based ballpoint pen ink composition that does not leak even after long-term storage and can provide a smooth and light writing feeling.
従来より油性ボールペンはインキの粘性が高いために筆記感が重いという欠点があり、特に25℃でのインキ粘度が8,000〜10,000mPa・s前後のものは、その傾向が顕著であった。25℃でのインキ粘度を1,000〜5,000mPa・s前後にすることで筆記感を改善することはできるが、粘度を下げることにより、ペン先を下向きに長期保管した際の先漏れ(ペン先からのインキの漏れ出し)が問題となっていた。 Conventionally, oil-based ballpoint pens have a drawback that the writing feeling is heavy because the viscosity of the ink is high, and the tendency is particularly remarkable when the ink viscosity at 25 ° C. is around 8,000 to 10,000 mPa · s. . Although the writing feeling can be improved by setting the ink viscosity at 25 ° C. to around 1,000 to 5,000 mPa · s, by reducing the viscosity, the tip leaks when the pen nib is stored downward for a long time ( Leakage of ink from the nib) was a problem.
この問題に対し、比表面積が特定の範囲にある親水性または疎水性シリカ微粒子を0.05〜1.0重量%と、ポリビニルピロリドンを0.01〜10重量%含有させることにより、低粘度で軽い筆記感を持ちながら、長期保管時の先漏れを解消する方法が提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。これは、シリカ微粒子がその表面に持っているシラノール基(SiOH)の水素結合によって相互に結びつき、この結合により粘度が上昇しかつ網目構造を構成することにより、ペン先からのインキの漏れ出しを防ぐことを期待していると同時に、ポリビニルピロリドンは、上記網目構造をより効果的に形成し、且つ筆記による剪断力が加わることでその構造を非常に容易に崩し易い状態にすることを期待したものである。 In order to solve this problem, by adding 0.05 to 1.0% by weight of hydrophilic or hydrophobic silica fine particles having a specific surface area in a specific range and 0.01 to 10% by weight of polyvinylpyrrolidone, the viscosity is reduced. There has been proposed a method for eliminating the leakage at the time of long-term storage while having a light writing feeling (see, for example, Patent Documents 1 to 4). This is because the silica fine particles are linked to each other by the hydrogen bond of the silanol group (SiOH) that the silica fine particle has on the surface, the viscosity increases due to this bond and the network structure is formed, thereby leaking the ink from the pen tip. At the same time, polyvinyl pyrrolidone expected to form the above network structure more effectively and to make the structure very easy to break by applying a shearing force by writing. Is.
しかしながら、特許文献1等に提案されている油性ボールペン用インキは、配合された極性有機溶剤、ポリビニルピロリドン、着色剤などが吸湿することにより、インキの中に水分が混入する。この水分の混入によって、水と相互作用して溶媒和してしまうために、シリカ間のシラノール結合が阻害されると共に、網目構造を効果的に形成させているはずのポリビニルピロリドンが、水分に対しても相溶性を示すために、本来の増強効果を失い先漏れが発生してしまうという問題がある。また、長期間の保管により、シリカ微粒子同士が凝集、沈降することで、網目構造を形成することができなくなり、先漏れが発生してしまうという問題もある。 However, the oil-based ballpoint pen ink proposed in Patent Document 1 and the like absorbs moisture by mixing the polar organic solvent, polyvinylpyrrolidone, colorant and the like into the ink. Because of this water mixing, it interacts with water and solvates, so the silanol bond between silica is inhibited and the polyvinyl pyrrolidone that should effectively form a network structure is However, in order to show compatibility, there is a problem in that the original enhancement effect is lost and leakage occurs. In addition, the silica fine particles aggregate and settle due to long-term storage, so that a network structure cannot be formed, and there is a problem that tip leakage occurs.
インキの先漏れを解消するために、インキにチクソトロピー性を付与することは従来から行われているが、それによりインキの吐出性が悪くなり、特に書き始めの筆記描線のカスレが発生しやすくなる。このカスレを減少させるための対策として、特許文献5〜6には、変性シリコーン化合物を添加したインキが提案されている。特許文献6に開示されたインキは、有機溶剤、樹脂、着色剤及び反応性のアミノ変性シリコーンを加熱撹拌し溶解させた液の濾液に、チクソトロピー性付与剤として微粒子シリカ(アエロジル)を添加し、3本ロールで十分に分散させてインキを得ている。しかし、こうして得られたインキは、アミノ変性シリコーンが反応性が高く経時的にゲル化するため、長期安定性に劣る。 In order to eliminate ink leakage, it has been conventionally done to add thixotropy to the ink, but this causes poor ink ejection, and it tends to cause blurring of writing lines at the beginning of writing. . As countermeasures for reducing the blur, Patent Documents 5 to 6 propose inks to which a modified silicone compound is added. The ink disclosed in Patent Document 6 is obtained by adding fine particle silica (Aerosil) as a thixotropic agent to the filtrate of an organic solvent, a resin, a colorant and a reactive amino-modified silicone dissolved by heating and stirring. The ink is obtained by sufficiently dispersing with three rolls. However, the ink thus obtained has poor long-term stability because the amino-modified silicone is highly reactive and gels with time.
本発明の目的は、これら従来の油性ボールペンインキの欠点を改良することである。すなわち、長期間の保管によっても、先漏れが発生せず、かつ滑らかで軽い筆記感を得ることのできる油性ボールペンインキを提供することにある。 The object of the present invention is to improve the disadvantages of these conventional oil-based ballpoint pen inks. That is, it is an object of the present invention to provide an oil-based ballpoint pen ink that does not cause leakage even after long-term storage and can obtain a smooth and light writing feeling.
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、疎水性シリカ微粒子を極性有機溶媒に分散させると共に、水や極性有機溶媒に対して親和性の低いシリコーン化合物を、前記溶媒中にエマルション状態で分散させることにより、シリコーン化合物にシリカ微粒子が吸着し、結果的にシリカ微粒子が乳化剤としての役割を果たし、安定した分散体(いわゆるピッカリングエマルション)になることを見出した。ピッカリングエマルションは、エマルション粒子の表面(液液界面)に微粒子が吸着し、微粒子が乳化剤のように機能し、安定な分散状態を維持したエマルションとして知られており、流体の界面には微粒子が吸着しやすく、吸着すると脱離しない不可逆的吸着であることが、その安定化のメカニズムであると推測されている。 As a result of intensive studies, the present inventors dispersed hydrophobic silica fine particles in a polar organic solvent, and dispersed water or a silicone compound having a low affinity for the polar organic solvent in an emulsion state in the solvent. As a result, it was found that silica fine particles are adsorbed on the silicone compound, and as a result, the silica fine particles play a role as an emulsifier and become a stable dispersion (so-called Pickering emulsion). Pickering emulsion is known as an emulsion in which fine particles are adsorbed on the surface (liquid-liquid interface) of emulsion particles, and the fine particles function like an emulsifier and maintain a stable dispersion state. It is speculated that the irreversible adsorption that is easy to adsorb and does not desorb when adsorbed is the stabilization mechanism.
そして、上記の安定した分散状態が維持されることにより、シリカ微粒子のシラノール結合による網目構造は、シリカ微粒子と溶媒を固液分散させたときよりも、先漏れの抑制をより安定的、効果的に発現させることが可能なことを見出した。 And by maintaining the above stable dispersion state, the network structure by the silanol bond of the silica fine particles is more stable and effective in suppressing the leakage before the silica fine particles and the solvent are dispersed in the solid-liquid state. It was found that it can be expressed in
さらに、水や極性有機溶媒に対して親和性の低いシリコーン化合物を、エマルションとして液液分散させ、この液液界面に疎水性シリカ微粒子を吸着させることで、極性有機溶媒中でもシリカ微粒子同士が網目構造を形成しやすく、かつ吸湿による水分混入が発生しても、水と相互作用したり溶媒和されにくい状況とすることで、シリカ微粒子間のシラノール結合が阻害されず、先漏れの抑制効果が顕著になることを見出し、本発明に到達した。 In addition, a silicone compound with a low affinity for water and polar organic solvents is liquid-dispersed as an emulsion, and hydrophobic silica fine particles are adsorbed on the liquid-liquid interface, so that the silica fine particles have a network structure even in polar organic solvents. Even when water is mixed due to moisture absorption, silanol bonds between silica particles are not inhibited and the effect of suppressing leakage is remarkable. The present invention has been reached.
すなわち、本発明は、疎水性シリカ微粒子、非反応性のシリコーン化合物及び極性有機溶媒を含有するエマルションであって、前記極性有機溶媒を分散媒とし、前記シリコーン化合物を分散質とし、前記疎水性シリカ微粒子が界面に吸着して形成されたエマルションを含有することを特徴とする油性ボールペン用インキ組成物を提供する。 That is, the present invention is an emulsion containing hydrophobic silica fine particles, a non-reactive silicone compound and a polar organic solvent, wherein the polar organic solvent is used as a dispersion medium, the silicone compound is used as a dispersoid, and the hydrophobic silica is used. An oil-based ballpoint pen ink composition comprising an emulsion formed by adsorbing fine particles on an interface.
本発明によれば、長期間の保管によっても、先漏れが発生せず、かつ滑らかで軽い筆記感を得ることができる油性ボールペン用インキ組成物を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an oil-based ballpoint pen ink composition that does not cause leakage even after long-term storage and can obtain a smooth and light writing feeling.
以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
本発明の油性ボールペン用インキ組成物は、疎水性シリカ微粒子、シリコーン化合物及び極性有機溶媒を含有するエマルションであって、前記極性有機溶媒を分散媒とし、前記シリコーン化合物を分散質とし、前記シリカ微粒子が界面に吸着して形成されたエマルションを含有することを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The oil-based ballpoint pen ink composition of the present invention is an emulsion containing hydrophobic silica fine particles, a silicone compound and a polar organic solvent, wherein the polar organic solvent is used as a dispersion medium, the silicone compound is used as a dispersoid, and the silica fine particles are used. Contains an emulsion formed by adsorbing to the interface.
本発明のエマルションにおいて、シリカ微粒子が乳化剤として有効に機能する為には、当該シリカ微粒子が、極性の低いシリコーン化合物と極性の高い有機溶媒に対して両親媒性を示すことが重要である。このようなシリカ微粒子としては、疎水性シリカ微粒子が好ましい。これにより、疎水性のシリコーン化合物と相互作用することにより吸着力が高められると共に、極性有機溶媒中でシリカ微粒子同士が網目構造を形成しやすくなり、かつ、吸湿による水分の混入に対して溶媒和されるのを防止できるため、顕著な先漏れ抑制効果を発揮する。 In the emulsion of the present invention, in order for silica fine particles to function effectively as an emulsifier, it is important that the silica fine particles exhibit amphipathic properties with respect to a low polarity silicone compound and a high polarity organic solvent. Such silica fine particles are preferably hydrophobic silica fine particles. This enhances the adsorptive power by interacting with the hydrophobic silicone compound, makes it easy for silica fine particles to form a network structure in a polar organic solvent, and solvates the moisture due to moisture absorption. Since it can be prevented, it has a remarkable effect of suppressing leakage.
疎水性シリカ微粒子のなかでも、親水性シリカ微粒子の表面をシランまたはシロキサンで部分的に化学的処理した疎水性シリカ微粒子が最適である。このような疎水性シリカ微粒子は、ケイ素同士の親和性などによりシリコーン化合物と親和性が有り、かつ、シラノール基により極性有機溶媒とも親和性があるため、乳化剤として有効に機能する。疎水性シリカ微粒子の市販品としては、例えば、日本アエロジル株式会社製 アエロジルR974、R972、R972CF等が挙げられる。 Among the hydrophobic silica fine particles, the hydrophobic silica fine particles obtained by partially chemically treating the surface of the hydrophilic silica fine particles with silane or siloxane are optimal. Such hydrophobic silica fine particles function effectively as an emulsifier because they have an affinity with a silicone compound due to the affinity between silicon and the like, and also with a polar organic solvent due to a silanol group. Examples of commercially available products of hydrophobic silica fine particles include Aerosil R974, R972, R972CF manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
疎水性シリカ微粒子は、一次平均粒子径が10〜20nmのものが好ましい。一次平均粒子径が10nm以上であれば、粒子の凝集によるインキの粘度上昇を抑制する効果が高く、また、20nm以下であれば、ペン先での目詰まりや書き始めの筆記描線のカスレ発生を抑制する効果が高い。一次平均粒子径は透過型電子顕微鏡(TEM)などによる画像解析法などで測定が可能である。 The hydrophobic silica fine particles preferably have a primary average particle diameter of 10 to 20 nm. If the primary average particle diameter is 10 nm or more, the effect of suppressing the increase in the viscosity of the ink due to the aggregation of particles is high, and if it is 20 nm or less, clogging at the tip of the pen and writing line blurring at the beginning of writing are generated. High suppression effect. The primary average particle diameter can be measured by an image analysis method using a transmission electron microscope (TEM) or the like.
疎水性シリカ微粒子の含有量は、油性ボールペン用インキ組成物全量に対して0.01〜3.0質量%が好ましく、より好ましくは0.05〜2.0質量%、さらに好ましくは0.1〜1.0質量%である。0.01質量%未満では顕著な効果が得られにくく、3.0質量%を超えるとインキ粘度が高くなったり、粒子が凝集して筆記不能を発生させる要因となったりすることがある。 The content of the hydrophobic silica fine particles is preferably 0.01 to 3.0% by mass, more preferably 0.05 to 2.0% by mass, and still more preferably 0.1% with respect to the total amount of the oil-based ballpoint pen ink composition. It is -1.0 mass%. If the amount is less than 0.01% by mass, it is difficult to obtain a remarkable effect, and if it exceeds 3.0% by mass, the ink viscosity may increase or the particles may aggregate to cause inability to write.
本発明のエマルションにおいて用いるシリコーン化合物としては、ピッカリングエマルションを形成可能な非反応性のシリコーン化合物であれば特に限定されるものではなく、側鎖型、両末端型、片末端型、側鎖両末端型等を使用可能である。これらのシリコーン化合物は、極性有機溶媒に相溶しないシリコーン化合物であることが望ましい。非反応性のシリコーン化合物のなかでも、非反応性の側鎖型の変性シリコーン化合物は変性された部分が局在しないため、両末端型、片末端型などに比べて、部分的に化学処理された疎水性シリカ微粒子及び極性有機溶剤双方に対して、相対的には幾分かの親和性を示しやすく、安定したエマルションを形成しやすいという利点がある。 The silicone compound used in the emulsion of the present invention is not particularly limited as long as it is a non-reactive silicone compound capable of forming a pickering emulsion. Side chain type, both terminal types, one terminal type, both side chains A terminal type or the like can be used. These silicone compounds are desirably silicone compounds that are not compatible with polar organic solvents. Among non-reactive silicone compounds, non-reactive side-chain modified silicone compounds are partially chemically treated compared to double-ended and single-ended types because the modified portion is not localized. There is an advantage that it has a certain affinity for both the hydrophobic silica fine particles and the polar organic solvent, and it is easy to form a stable emulsion.
非反応性の側鎖型の変性シリコーン化合物としては、
下記[化1]において、有機基がアラルキル基(例えば、C6H5−CH(CH3)−CH2−)、アルキル基(例えば、−CaH2a+1)、アルキル基及びアラルキル基(例えば、C6H5−CH(CH3)−CH2−、−CaH2a+1)、フロロアルキル基(例えば、−CH2CH2CF3)である、アラルキル変性シリコーン、アルキル変性シリコーン、アルキル・アラルキル変性シリコーン、フロロアルキル変性シリコーン、フェニル変性シリコーンから選ばれる非反応性の側鎖型変性シリコーンや、
下記[化2]において、R、R’がアルキル基、又は、アルキル基及びアラルキル基である、アルキル変性シリコーン、アルキル・アラルキル変性シリコーンから選ばれる非反応性の側鎖型変性シリコーンが、好ましい化合物として挙げられる。
これらのうち、[化2]においてRがアルキル基、R’がアラルキル基から選ばれるアルキル・アラルキル変性シリコーン化合物がより好ましい。
これらのシリコーン化合物はいずれも、水や極性有機溶媒に対して親和性が低く、これらの溶媒中においては、溶解せず、エマルションとして存在しうるものである。また、反応性の変性シリコーンのように経時的にゲル化や増粘することがないことや、インク中の染料などの他成分の溶解性を阻害することがない。
非反応性の側鎖型変性シリコーンの市販品としては、モメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製 アルキル・アラルキル変性シリコーンとして、TSF4420、XF42−334、XF42−B3629や、アルキル変性シリコーンとして、TSF4421、XF42−A3161等が挙げられる。
As a non-reactive side chain type modified silicone compound,
In the following [Chemical Formula 1], the organic group is an aralkyl group (for example, C 6 H 5 —CH (CH 3 ) —CH 2 —), an alkyl group (for example, —C a H 2a + 1 ), an alkyl group, and an aralkyl group (for example, , C 6 H 5 —CH (CH 3 ) —CH 2 —, —C a H 2a + 1 ), a fluoroalkyl group (eg, —CH 2 CH 2 CF 3 ), an aralkyl-modified silicone, an alkyl-modified silicone, an alkyl. Non-reactive side chain type modified silicone selected from aralkyl modified silicone, fluoroalkyl modified silicone, phenyl modified silicone,
In the following [Chemical Formula 2], a non-reactive side chain type modified silicone selected from alkyl-modified silicone and alkyl-aralkyl-modified silicone, wherein R and R ′ are alkyl groups, or alkyl groups and aralkyl groups, is a preferred compound. As mentioned.
Of these, an alkyl-aralkyl-modified silicone compound in which R is an alkyl group and R ′ is an aralkyl group in [Chemical Formula 2] is more preferable.
All of these silicone compounds have low affinity for water and polar organic solvents, and in these solvents, they do not dissolve and can exist as emulsions. Further, it does not gel or thicken over time unlike reactive modified silicone, and does not inhibit the solubility of other components such as dyes in the ink.
Examples of commercially available non-reactive side chain-modified silicones include TSF4420, XF42-334, XF42-B3629, and alkyl-modified silicones TSF4421, XF42- A3161 etc. are mentioned.
また、本発明のエマルションにおいて用いるシリコーン化合物として、極性有機溶媒に相溶しない低HLBのポリグリセリン変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、ポリエーテル・アルキル・アラルキル変性シリコーンから選ばれる界面活性剤や非反応性の側鎖型変性シリコーンが、好ましい化合物として挙げられる。これらのシリコーン化合物はいずれも極性基を有しながらも、極性有機溶媒に相溶しない低HLBのものは、水や極性有機溶媒に対して親和性が低く、これらの溶媒中においては、溶解せず、エマルションとして存在しうるものである。 Further, as a silicone compound used in the emulsion of the present invention, a surfactant selected from low-HLB polyglycerin-modified silicone, polyether-modified silicone, polyether-alkyl-aralkyl-modified silicone, which is incompatible with polar organic solvents, and non-reactive These side chain type modified silicones are mentioned as preferred compounds. These silicone compounds have polar groups, but those with low HLB that are not compatible with polar organic solvents have low affinity for water and polar organic solvents, and are not soluble in these solvents. It can exist as an emulsion.
ポリグリセリン変性シリコーンは、シリコーン鎖から分岐したポリグリセリン鎖を有した界面活性剤やシリコーン鎖からポリグリセリン鎖とアルキル鎖を共変性した界面活性剤が挙げられる。このような変性シリコーンの市販品としては、信越シリコーン株式会社製 ポリグリセリン変性シリコーン KF6104、KF6105等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーンは、上記[化1]において、有機基がポリエーテル基(−R(CxH2xO)yR´、x=2〜3)を有するポリエーテル変性シリコーン化合物が挙げられる。このなかでも、ポリオキシエチレン基、または、ポリオキシエチレン基/ポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン化合物が好ましい。低HLBのシリコーン化合物は、市販のものを用いることができるが、変性することでHLBを調整したものを用いても良い。HLBを高くする効果のある変性基としては、エーテル変性を挙げることができ、HLBを低くする効果のある変性基としては、アルキル変性、フロロアルキル変性を挙げることができる。このような変性シリコーンの市販品としては、信越シリコーン株式会社製 KF945、KF6020、X22−4515等が挙げられる。
Examples of the polyglycerin-modified silicone include a surfactant having a polyglycerin chain branched from a silicone chain and a surfactant obtained by co-modifying a polyglycerin chain and an alkyl chain from a silicone chain. Examples of commercially available modified silicones include polyglycerin-modified silicones KF6104 and KF6105 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
Examples of the polyether-modified silicone include a polyether-modified silicone compound in which the organic group has a polyether group (—R (C x H 2x O) y R ′, x = 2 to 3) in the above [Chemical Formula 1]. Among these, a polyether-modified silicone compound having a polyoxyethylene group or a polyoxyethylene group / polyoxypropylene group is preferable. As the low HLB silicone compound, a commercially available one can be used, but one having HLB adjusted by modification may be used. Examples of the modifying group effective to increase the HLB include ether modification, and the modifying group effective to decrease the HLB includes alkyl modification and fluoroalkyl modification. Examples of such commercially available modified silicone include KF945, KF6020, and X22-4515 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
シリコーン化合物の含有量は、油性ボールペン用インキ組成物全量に対して0.05〜3.0質量%が好ましく、より好ましくは0.1〜1.0質量%である。0.05質量%未満では顕著な効果が得られにくいことがあり、3.0質量%を超えるとインキ粘度が高くなったり、凝集、合一によってインキ中で分離するなどの不具合を発生させる要因となることがある。シリコーン化合物は、単独で、または二種以上を組み合わせて使用しても良い。 The content of the silicone compound is preferably 0.05 to 3.0 mass%, more preferably 0.1 to 1.0 mass%, based on the total amount of the ink composition for oil-based ballpoint pens. If the amount is less than 0.05% by mass, it may be difficult to obtain a remarkable effect. If the amount exceeds 3.0% by mass, the ink viscosity becomes high, or causes problems such as separation in the ink due to aggregation or coalescence. It may become. Silicone compounds may be used alone or in combination of two or more.
本発明のエマルションにおいて用いる極性有機溶媒としては、アルコール類、グリコール類、グリコールエーテル類、セロソルブ類などの、後記する着色剤、樹脂、添加剤に対し、油性ボールペン用インキ組成物に求められる溶解能や分散能を発揮する公知の溶剤を使用できる。
具体的には、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、t−ブタノール、ベンジルアルコール、フェノキシエタノール、グリセリン等のアルコール類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のグリコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノピロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、フェニルセロソルブ等のセロソルブ類;等が挙げられる。これらの極性有機溶媒のなかでも、ベンジルアルコール、フェノキシエタノール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が好ましい。極性有機溶媒は、単独で、または2種以上を組合せて使用できる。
As the polar organic solvent used in the emulsion of the present invention, the solubility required of the ink composition for oil-based ballpoint pens for the colorants, resins and additives described later, such as alcohols, glycols, glycol ethers, cellosolves And known solvents that exhibit dispersibility can be used.
Specifically, alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, t-butanol, benzyl alcohol, phenoxyethanol, glycerin; ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol Glycols such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, diethylene glycol Monoethyl ether , Diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monophenyl ether, propylene glycol monopropyl ether, tripropylene glycol And glycol ethers such as monomethyl ether and tripropylene glycol monobutyl ether; cellosolves such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and phenyl cellosolve; and the like. Among these polar organic solvents, benzyl alcohol, phenoxyethanol, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether and the like are preferable. A polar organic solvent can be used individually or in combination of 2 or more types.
極性有機溶媒の含有量は、インキ粘度、シリカの分散性等を考慮すると、油性ボールペン用インキ組成物全量に対し、30.0〜90.0質量%の範囲とすることが好ましく、より好ましくは50.0〜70.0質量%の範囲である。極性有機溶媒は、油性ボールペン用インキとしての基本性能を確保するために必要なものであり、シリカ微粒子、着色剤、樹脂を分散もしくは溶解させることは勿論、適度な筆記線の乾燥性を得るために必要なものである。 The content of the polar organic solvent is preferably in the range of 30.0 to 90.0% by mass, more preferably, based on the total amount of the ink composition for oil-based ballpoint pens, in consideration of ink viscosity, silica dispersibility, and the like. It is in the range of 50.0-70.0% by mass. The polar organic solvent is necessary for ensuring basic performance as an ink for oil-based ballpoint pens, and in addition to dispersing or dissolving silica fine particles, colorants, and resins, in order to obtain an appropriate writing line drying property. It is necessary for
本発明のエマルションを含有する油性ボールペン用インキ組成物の製造方法としては、各種方法が採用できる。例えば、疎水性シリカ微粒子を適量の極性有機溶媒に動的光散乱粒度分布測定において0.1μm程度の平均粒子径に分散させた後、この分散系の中にシリコーン化合物を添加し、撹拌して乳化分散させることによりピッカリングエマルションを得ることができる。疎水性シリカ微粒子の分散手段としては、ディスパー等の混合機、サンドミル、ビーズミル、高圧ホモジナイザー、ホモミキサー等の混合装置を使用でき、エマルション作製時の撹拌手段としては、例えば、アンカー翼、タービン翼、パドル翼、ディスパー、ホモミキサー等の均一混合できる方法であれば特に制限はない。分散温度は15〜30℃が好ましく、20〜25℃がより好ましい。分散させる際、エマルションを安定化させるための界面活性剤は、ピッカリングエマルションの形成を阻害しない範囲であれば添加しても良く、添加しなくても良い。シリコーン化合物のエマルション粒子径0.3μm〜5.0μmの範囲を目安として分散させることが、本発明においては安定的で効果的である。なお、エマルションの形成状態及び形成されたエマルション粒子径は、動的光散乱式粒度分布測定機、レーザー回折式粒度分布測定機、光学顕微鏡等により観察、測定することができる。 Various methods can be adopted as a method for producing the oil-based ballpoint pen ink composition containing the emulsion of the present invention. For example, hydrophobic silica fine particles are dispersed in an appropriate amount of a polar organic solvent to an average particle size of about 0.1 μm in dynamic light scattering particle size distribution measurement, and then a silicone compound is added to the dispersion and stirred. Pickering emulsion can be obtained by emulsifying and dispersing. As a dispersion means of hydrophobic silica fine particles, a mixing device such as a disperser, a sand mill, a bead mill, a high-pressure homogenizer, a homomixer, or the like can be used. There is no particular limitation as long as it is a uniform mixing method such as a paddle blade, a disper, or a homomixer. The dispersion temperature is preferably 15 to 30 ° C, more preferably 20 to 25 ° C. When dispersing, a surfactant for stabilizing the emulsion may be added or not added as long as it does not inhibit the formation of the pickering emulsion. In the present invention, it is stable and effective to disperse the emulsion particle diameter of the silicone compound in the range of 0.3 μm to 5.0 μm as a guide. The emulsion formation state and the formed emulsion particle size can be observed and measured with a dynamic light scattering particle size distribution analyzer, a laser diffraction particle size distribution analyzer, an optical microscope, or the like.
次いで、得られたエマルションと、着色剤、樹脂、極性有機溶媒、その他添加剤とを均一に撹拌、混合することにより、油性ボールペン用インキ組成物が得られる。撹拌には、ミキサー、ホモジナイザー、ディスパー、ロールなどの撹拌機や分散機による方法を用いることができる。 Subsequently, the obtained emulsion and a colorant, resin, polar organic solvent, and other additives are uniformly stirred and mixed to obtain an oil-based ballpoint pen ink composition. For the stirring, a method using a stirrer such as a mixer, a homogenizer, a disper, a roll, or a disperser can be used.
あるいは、予め、極性有機溶媒、疎水性シリカ微粒子、シリコーン化合物を高濃度で分散させておき、極性有機溶媒で一定濃度に希釈した後、着色剤、樹脂、その他添加剤を添加し、撹拌、混合する方法でも良い。 Alternatively, polar organic solvent, hydrophobic silica fine particles and silicone compound are dispersed in high concentration in advance, diluted to a constant concentration with polar organic solvent, and then added with colorant, resin and other additives, stirred and mixed The method to do is also good.
エマルション形成する際、シリコーン化合物と疎水性シリカ微粒子の含有量が、大きく乖離することのない量であることが好ましい。疎水性シリカ微粒子の割合が多くなると筆記時のカスレが生じ易くなり、反対にシリコーン化合物の割合が多くなると先漏れが発生し易くなる。シリコーン化合物と疎水性シリカ微粒子の含有割合(質量比)は、好ましくは1:0.2〜1:7、より好ましくは1:0.5〜1:5の範囲が望ましい。 When forming an emulsion, the content of the silicone compound and the hydrophobic silica fine particles is preferably an amount that does not greatly deviate. When the proportion of the hydrophobic silica fine particles is increased, blurring at the time of writing tends to occur, and on the contrary, when the proportion of the silicone compound is increased, leaking easily occurs. The content ratio (mass ratio) of the silicone compound and the hydrophobic silica fine particles is preferably in the range of 1: 0.2 to 1: 7, more preferably 1: 0.5 to 1: 5.
本発明の油性ボールペン用インキ組成物では、シリカ微粒子とシリコーン化合物の含有量は、当該インキ組成物全量に対し0.05〜8質量%となるよう、エマルションを配合することが好ましい。0.05質量%未満では先漏れ防止効果が不十分となる恐れがあり、8質量%を超えると保存後の筆記性不良や、書き始めの筆記線にカスレが生じる恐れがある。より好ましい含有量は、インキ組成物全量に対し0.15〜5質量%である。 In the ink composition for oil-based ballpoint pens of the present invention, it is preferable to blend an emulsion so that the content of the silica fine particles and the silicone compound is 0.05 to 8% by mass with respect to the total amount of the ink composition. If it is less than 0.05% by mass, the effect of preventing leaking may be insufficient, and if it exceeds 8% by mass, writing property after storage may be deteriorated or the writing line at the beginning of writing may be blurred. A more preferable content is 0.15 to 5% by mass with respect to the total amount of the ink composition.
本発明で用いる着色剤としては、通常、筆記具や塗料用インキに使用される公知の染料や顔料を使用することが可能である。着色剤は、単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。
染料としては、アルコール可溶性染料、油溶性染料、含金染料、塩基性染料、酸性染料、直接染料、及び各種造塩タイプの染料が使用可能である。例えば、ニグロシンベース、スピロンブラックGMHスペシャル、スピロンブルー#111、スピロンバイオレットC−RH、同#510、スピロンレッド#530、同C−GH、同C−BH、スピロンオレンジ#6、同GRH、スピロンイエロー2GH、同C−GH、同#510、同#530、バリファストブラック#1802、同#1805、同#3820、バリファストブルー#1601、バリファストバイオレット#1701、バリファストイエローAUM、同#3104、バリファストレッド#2320、同#1320、オーラミン、ローダミン、メチルバイオレッドベース、ビクトリアブルーベースなどが挙げられる。
顔料としては、無機顔料や有機顔料をそのまま用いることが可能であり、樹脂や界面活性剤などで表面改質した加工顔料や分散トナーを使用することも可能である。例えば、酸化チタン、カーボンブラック、金属粉、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、アンスラキノン顔料、キクナドリン顔料、ニトロ顔料、ニトロソ顔料などが挙げられる。着色剤として顔料を配合する場合は、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂の他、界面活性剤などの分散剤を添加することができる。
As the colorant used in the present invention, it is possible to use known dyes and pigments that are usually used for writing instruments and paint inks. A coloring agent can be used individually or in combination of 2 or more types.
As the dye, alcohol-soluble dyes, oil-soluble dyes, metal-containing dyes, basic dyes, acid dyes, direct dyes, and various salt-forming dyes can be used. For example, nigrosine base, spiron black GMH special, spiron blue # 111, spiron violet C-RH, # 510, spiron red # 530, CB C-GH, C-BH, spirone orange # 6, GH Spiron Yellow 2GH, C-GH, # 510, # 530, Bali Black # 1802, # 1805, # 3820, Bali Blue # 1601, Bali Violet # 1701, Bali Yellow YUM # 3104, Bali Fast Red # 2320, # 1320, Auramin, Rhodamine, Methyl Bio Red Base, Victoria Blue Base and the like.
As the pigment, an inorganic pigment or an organic pigment can be used as it is, and a processed pigment or a dispersed toner whose surface has been modified with a resin or a surfactant can also be used. For example, titanium oxide, carbon black, metal powder, phthalocyanine pigment, azo pigment, anthraquinone pigment, cymnadrine pigment, nitro pigment, nitroso pigment and the like can be mentioned. When a pigment is blended as a colorant, a dispersant such as a surfactant can be added in addition to polyvinyl butyral, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, and an acrylic resin.
着色剤の含有量は、特に制限はなく、着色剤の溶解度や分散力に応じた量或いは所望の色相や濃度に適した量であれば良い。着色剤の好ましい含有量は、インキ全量に対し5〜40質量%である。 There is no restriction | limiting in particular in content of a coloring agent, What is necessary is just the quantity according to the solubility or dispersion power of a coloring agent, or the quantity suitable for a desired hue and density | concentration. A preferable content of the colorant is 5 to 40% by mass with respect to the total amount of the ink.
本発明で用いる樹脂としては、ケトン樹脂、ロジン樹脂、スルフォアミド樹脂、マレイン酸樹脂、エステルガム、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラールなどが挙げられ、これらの樹脂は、単独で用いても良いし、2種以上を混合しても良い。樹脂は、インキの保存安定性の観点より、配合する極性有機溶剤に溶解可能な樹脂であることが好ましい。樹脂の好ましい含有量は、インキ全量に対し0.1〜30.0質量%である。 Examples of the resin used in the present invention include ketone resin, rosin resin, sulfoamide resin, maleic acid resin, ester gum, xylene resin, alkyd resin, phenol resin, acrylic resin, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl butyral, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. The resin is preferably a resin that can be dissolved in the polar organic solvent to be blended from the viewpoint of the storage stability of the ink. The preferable content of the resin is 0.1 to 30.0% by mass with respect to the total amount of the ink.
本発明の油性ボールペン用インキ組成物には、その他必要に応じて、本発明による効果を阻害しない限度において、界面活性剤、防腐剤、防錆剤、潤滑剤、pH調整剤など、油性ボールペン用インキに使用されている各種添加剤を用いることが可能である。 The ink composition for oil-based ballpoint pens of the present invention, if necessary, for oil-based ballpoint pens, such as surfactants, preservatives, rust preventives, lubricants, and pH adjusters, as long as the effects of the present invention are not impaired. Various additives used in the ink can be used.
油性ボールペン用インキ組成物の粘度は、特に限定されるものでないが、軽い筆記感を得るためには25℃において500〜4,000mPa・sの範囲が好ましく、この粘度範囲では上記したピッカリングエマルションの作用により、長期保管による先漏れを発生することがない。 The viscosity of the oil-based ballpoint pen ink composition is not particularly limited, but in order to obtain a light writing feeling, a range of 500 to 4,000 mPa · s is preferable at 25 ° C. In this viscosity range, the above pickering emulsion is used. Due to the action, there is no leakage from long-term storage.
本発明のボールペンは、インキ収容管、ボール、チップホルダー、ボールを押圧するためのスプリング、それらを組み付けてインキ収容管と接合させるためのジョイント、ペン軸などから構成され、該インキ収容管に前記した本発明のボールペン用インキ組成物を充填したものであるが、ボールペンの構成はこれに限定されるものではない。インキ収容管はリフィールであっても良い。 The ballpoint pen of the present invention is composed of an ink containing tube, a ball, a chip holder, a spring for pressing the ball, a joint for assembling them and joining the ink containing tube, a pen shaft, etc. However, the configuration of the ballpoint pen is not limited to this. The ink storage tube may be a refill.
以下、本発明を実施例及び比較例によって詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited only to a following example.
(実施例1〜10)
表1に示す配合組成に従い、油性ボールペン用インキ組成物を調製した。フェニルグリコール、疎水性シリカ微粒子(下記(*1))をビーズミルに入れ、20〜25℃、5,000rpmで2時間運転させて疎水性シリカ微粒子の分散体を得た。更にシリコーン化合物を上記分散体中に添加し、ホモミキサーで8,000rpm×15分間運転させ、シリコーン化合物と疎水性シリカ微粒子のピッカリングエマルション分散体を得た。その後、ベンジルアルコール、染料、樹脂、ポリビニルピロリドン、リン酸エステル界面活性剤を添加し、溶解、混合させて、油性ボールペン用インキを得た。
(Examples 1 to 10)
According to the composition shown in Table 1, an oil-based ballpoint pen ink composition was prepared. Phenyl glycol and hydrophobic silica fine particles (the following (* 1)) were placed in a bead mill and operated at 20 to 25 ° C. and 5,000 rpm for 2 hours to obtain a dispersion of hydrophobic silica fine particles. Further, a silicone compound was added to the above dispersion, and the mixture was operated with a homomixer at 8,000 rpm × 15 minutes to obtain a pickering emulsion dispersion of the silicone compound and hydrophobic silica fine particles. Thereafter, benzyl alcohol, a dye, a resin, polyvinyl pyrrolidone, and a phosphate ester surfactant were added, dissolved, and mixed to obtain an oil-based ballpoint pen ink.
なお、ピッカリングエマルションの調整方法は、あらかじめ、フェニルグリコール、疎水性シリカ微粒子、シリコーン化合物を高濃度で分散させておき、フェニルグリコール、ベンジルアルコールで一定濃度に希釈後、染料、ケトン樹脂、ポリビニルピロリドン、界面活性剤を添加していく方法でも良い。 In addition, the preparation method of the pickering emulsion is preliminarily dispersed in a high concentration of phenyl glycol, hydrophobic silica fine particles and silicone compound, diluted to a constant concentration with phenyl glycol and benzyl alcohol, dye, ketone resin, polyvinylpyrrolidone. Alternatively, a method of adding a surfactant may be used.
(実施例11〜13)
表1に示す配合組成に従い、油性ボールペン用インキ組成物を調製した。フェニルグリコール、ベンジルアルコール、カーボンブラック、分散剤としてポリビニルブチラールをビーズミルに5,000rpmで2時間運転させて、色材分散体を得た。この時、この色材分散体は高濃度で作製した。一方、フェニルグリコール、疎水性シリカ微粒子をビーズミルに入れ、5,000rpmで2時間運転させて、疎水性シリカ微粒子の分散体を作製後、更にシリコーン化合物を上記分散体中に添加し、ホモミキサーで8,000rpm×15分間運転させ、シリコーン化合物と疎水性シリカ微粒子のピッカリングエマルション分散体を得た。この時、このピッカリングエマルションは高濃度で作製した。上記の高濃度色材分散体、上記高濃度ピッカリングエマルション、フェニルグリコール、ベンジルアルコールを混合させた後、染料、ケトン樹脂、ポリビニルピロリドン、リン酸エステル界面活性剤を添加し、溶解、混合させて油性ボールペン用インキを得た。
(Examples 11 to 13)
According to the composition shown in Table 1, an oil-based ballpoint pen ink composition was prepared. Phenyl glycol, benzyl alcohol, carbon black, and polyvinyl butyral as a dispersing agent were run in a bead mill at 5,000 rpm for 2 hours to obtain a colorant dispersion. At this time, this color material dispersion was prepared at a high concentration. On the other hand, phenyl glycol and hydrophobic silica fine particles are placed in a bead mill and run at 5,000 rpm for 2 hours to prepare a dispersion of hydrophobic silica fine particles. Further, a silicone compound is added to the dispersion, and a homomixer is used. It was operated at 8,000 rpm × 15 minutes to obtain a pickering emulsion dispersion of a silicone compound and hydrophobic silica fine particles. At this time, this pickering emulsion was prepared at a high concentration. After mixing the above high-concentration colorant dispersion, the above-mentioned high-concentration pickering emulsion, phenyl glycol, and benzyl alcohol, add a dye, a ketone resin, polyvinyl pyrrolidone, and a phosphate ester surfactant, and dissolve and mix them. An oil-based ballpoint pen ink was obtained.
(比較例1)
実施例1において、疎水性シリカ微粒子の替わりに親水性シリカ微粒子(アエロジル#200;日本アエロジル(株))を用いた以外は、実施例1と同様の方法で油性ボールペン用インキを得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, oil-based ballpoint pen ink was obtained in the same manner as in Example 1 except that hydrophilic silica fine particles (Aerosil # 200; Nippon Aerosil Co., Ltd.) were used instead of the hydrophobic silica fine particles.
(比較例2)
実施例1において、シリコーン化合物の分量を疎水性シリカ微粒子に全量置き換えた以外は、実施例1と同様の方法で油性ボールペンインキを得た。
(Comparative Example 2)
In Example 1, an oil-based ballpoint pen ink was obtained in the same manner as in Example 1 except that the entire amount of the silicone compound was replaced with hydrophobic silica fine particles.
(比較例3)
実施例1において、疎水性シリカ微粒子の分量をシリコーン化合物に全量置き換えた以外は、実施例1と同様の方法で油性ボールペンインキを得た。
(Comparative Example 3)
In Example 1, an oil-based ballpoint pen ink was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the hydrophobic silica fine particles was entirely replaced with the silicone compound.
(*1)アエロジルR974(日本アエロジル(株))一次平均粒子径16nm (* 1) Aerosil R974 (Nippon Aerosil Co., Ltd.) primary average particle size 16nm
(*2)
(* 2)
(*3)ポリグリセリル−3ポリジメチルシロキシエチルジメチコン (* 3) Polyglyceryl-3 polydimethylsiloxyethyl dimethicone
(*4)
(*Four)
(*5)
(*Five)
実施例及び比較例で得た油性ボールペン用インキの試験方法は以下の通りである。評価結果を表1に示す。 The test methods for the oil-based ballpoint pen inks obtained in the examples and comparative examples are as follows. The evaluation results are shown in Table 1.
[粘度]油性ボールペン用インキ組成物の粘度は、東機産業株式会社製 TV−22型粘度計を用いて測定した。測定温度:25℃、ローターNo.01、回転速度10rpm。 [Viscosity] The viscosity of the ink composition for oil-based ballpoint pens was measured using a TV-22 viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. Measurement temperature: 25 ° C., rotor no. 01, rotational speed 10 rpm.
[書き味試験];JIS P 3201 に規定される筆記用紙Aを用いて、手書きによる官能試験を行い、その時の書き味の重さ、軽さを評価した。 [Writing test]: Using writing paper A defined in JIS P 3201, a hand-written sensory test was performed, and the weight and lightness of writing at that time were evaluated.
[先漏れ試験];スプリングを内部に挿入したチップを持つノック式のボールペンの形態で、ペン先を下向きとし、40℃80%環境下に2週間静置した後のチップ先端からのインキの漏れ出しが有るか、無いかを評価した。 [Leak test]: In the form of a knock-type ballpoint pen with a tip with a spring inserted inside, the ink tip leaks after standing for 2 weeks in an 80% 80% environment with the pen tip facing downward We evaluated whether there was any outage.
[保存後の筆記性];油性ボールペン用インキ組成物を50℃、Dry、4週間静置した後に、JIS P 3201 に規定される筆記用紙Aに筆記した際のカスレ発生の有無を評価した。 [Writing property after storage]: The oil-based ink composition for ballpoint pens was allowed to stand at 50 ° C., Dry for 4 weeks, and then evaluated for the occurrence of blurring when writing on the writing paper A defined in JIS P 3201.
表1の結果から、エマルション化した疎水性シリカ微粒子とシリコーン化合物を使用した実施例のインキ組成物は、低粘度で筆記感が軽い上に、先漏れがなく、保存後の筆記性に優れていることがわかる。インキ組成物中の疎水性シリカ微粒子とシリコーン化合物の量を増やすことにより、低粘度で筆記感が非常に軽くなることが認められた。 From the results of Table 1, the ink compositions of the examples using the emulsified hydrophobic silica fine particles and the silicone compound are low in viscosity and light in writing feeling, have no leakage, and have excellent writing properties after storage. I understand that. It was confirmed that by increasing the amount of the hydrophobic silica fine particles and the silicone compound in the ink composition, the writing feeling becomes very light at a low viscosity.
一方、親水性シリカ微粒子は、低粘度で筆記感が軽いという特性は得られるものの、親水性シリカのシリコーン化合物に対する吸着力が弱く、シリカ微粒子とシリコーン化合物が分離し、凝集してしまう現象に加え、吸湿による水分混入でシリカ微粒子どうしのシラノール結合が低下する現象が見られ、先漏れが発生した。 On the other hand, although hydrophilic silica fine particles have the characteristics of low viscosity and light writing feeling, the adsorption force of hydrophilic silica to silicone compounds is weak, and in addition to the phenomenon that silica fine particles and silicone compounds are separated and aggregated. As a result of moisture absorption due to moisture absorption, a phenomenon in which silanol bonds between silica fine particles decreased was observed, leading to leakage.
本発明の油性ボールペン用インキ組成物を用いることにより、長期間の保管によっても先漏れが発生せず、しかも水性ボールペンのような軽い筆記感を有する油性ボールペンを提供することができる。 By using the ink composition for oil-based ballpoint pens of the present invention, it is possible to provide an oil-based ballpoint pen that does not leak even after long-term storage and has a light writing feeling like an aqueous ballpoint pen.
Claims (9)
Hydrophobic silica fine particles 0.01 to 3.0 % by mass , non-reactive silicone compound 0.05 to 3.0% by mass and an emulsion containing a polar organic solvent, the polar organic solvent as a dispersion medium, An oil-based ballpoint pen ink composition comprising an emulsion formed by using the silicone compound as a dispersoid and adsorbing the hydrophobic silica fine particles to an interface.
The content of the silica fine particles and the silicone compound is 0.15 to 5 % by mass with respect to the total amount of the ink composition, and the content ratio of the silica fine particles and the silicone compound is 1: 0.2 to 1: 7. The ink composition for oil-based ballpoint pens according to any one of claims 1 to 5.
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