KR20220089704A

KR20220089704A - 유성 볼펜용 잉크 조성물 및 그것을 사용한 유성 볼펜

Info

Publication number: KR20220089704A
Application number: KR1020227017595A
Authority: KR
Inventors: 다카히토 미야케; 지나츠 시노자키
Original assignee: 가부시키가이샤 파이롯트 코포레이숀
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2022-06-28
Also published as: WO2021085457A1; EP4053229A1; EP4053229A4; CN114616295A; JPWO2021085457A1; CN114616295B; US20220363926A1; TW202126762A

Abstract

[과제] 본 발명의 과제는, 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 볼 시트의 마모 억제와, 필기감을 향상시키고, 써내기 성능, 잉크 조성물의 경시 안정성, 잉크 추종성이 양호한 유성 볼펜용 잉크 조성물 및 그것을 사용한 유성 볼펜을 얻는 것이다.
[해결 수단] 착색제, 유기 용제, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유성 볼펜용 잉크 조성물로 하는 것이다.

Description

유성 볼펜용 잉크 조성물 및 그것을 사용한 유성 볼펜

본 발명은, 유성 볼펜용 잉크 조성물 및 그것을 사용한 유성 볼펜에 관한 것이다.

볼펜은 필기 시에 필기 선단부와 피필기면 사이에서 필기 저항에 의해, 볼펜의 필기감에 영향을 미치게 하기 쉽고, 필기 선단부에 스테인리스강 등으로 이루어지는 금속 팁과, 금속 팁의 볼받이 시트에 포지(抱持)되는 초강 등의 금속으로 이루어지는 전사 볼로 이루어지는 볼펜팁을 잉크 수용통에 장착한 구성을 갖지만, 필기 시에 볼의 회전에 의해, 볼 시트에 마모가 발생하여, 필적에 선 날림, 끊김 등의 발생이나, 필기감이 떨어진다는 결점이 있었다.

또한, 새로운 윤활제를 사용한 경우에는, 다른 잉크 성분과의 상성도 있어, 잉크 조성물의 경시 안정성에 영향을 미치기 쉽다.

또한, 팁 선단부를 대기 중에 방치한 그대로의 상태로 하면, 잉크 중의 용매 등이 증발하여, 착색제나 수지 등이 건조 고화되었을 때, 써내기 시에 있어서 필적 끊김이 발생하기 쉽다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 필기 시에 필기 선단부와 피필기면 사이에서 필기 저항을 억제하기 위해서, 윤활성 향상 등을 목적으로 하여, 각종 윤활제를 사용한 유성 볼펜용 잉크 조성물이 다수 제안되어 있다.

이러한 첨가제를 사용한 유성 볼펜용 잉크 조성물로서, 알킬β-D-글루코시드를 사용한 것으로서는, 특허문헌 1 「유성 볼펜 잉크」, 평균 분자량이 200 내지 4,000,000인 폴리에틸렌글리콜을 사용한 것으로서는, 특허문헌 2 「유성 볼펜용 잉크 조성물」, N-아실아미노산, N-아실메틸타우린산, N-아실메틸알라닌을 사용한 것으로서는, 특허문헌 3 「유성 볼펜용 잉크」, 데카마카데미아넛츠유 지방산데카글리세릴과, 알킬기의 탄소수가 16 이상이며 상온에서 고체인 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 적어도 함유하는 것으로서는, 특허문헌 4 「볼펜용 유성 잉크 조성물」 등에 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평5-331403호 공보 일본 특허 공개 평7-196971호 공보 일본 특허 공개 제2007-176995호 공보 일본 특허 공개 제2008-88264호 공보

그러나, 특허문헌 1 내지 4와 같은 각종 첨가제를 사용한 경우, 필기 선단부와 피필기면 사이에서 필기 저항을 어느 정도 저감시킬 수는 있지만, 만족할 수 있는 것은 아니어서, 개량의 여지가 있었다.

또한, 근년에는, 유성 볼펜 잉크로 필기감을 양호하게 하기 위해서, 잉크의 저점도화가 진행되고 있으며, 고필압으로 필기하는 경우에는(내고필압 필기, 필기 하중 300 내지 500gf), 윤활성에 영향을 미치기 쉬워, 볼 시트의 마모가 진행됨으로써, 필기 성능에 영향을 미치기 쉽다. 그 때문에, 필기 선단부와 피필기면 사이에서 필기 저항을 보다 저감시키기 위해서, 더욱 윤활성을 향상시켜, 내고필압 필기에 대한 향상이 요구되고 있다.

또한, 노크식 볼펜이나 회전 조출식 볼펜 등의 출몰식 볼펜으로 한 경우에는, 팁 선단부를 대기 중에 방치한 채로의 상태에서, 써내기 성능에 영향을 미치기 쉬우므로 중요해진다.

그 때문에, 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 윤활성과, 써내기 성능의 양쪽 성능을 만족시킬 것이 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은, 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 볼 시트의 마모 억제와, 필기감을 향상시키고, 써내기 성능, 잉크 조성물의 경시 안정성, 잉크 추종성이 양호한 유성 볼펜용 잉크 조성물 및 그것을 사용한 유성 볼펜을 얻는 것이다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 하기 구성을 채용한 것이다.

1. 착색제, 유기 용제, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유성 볼펜용 잉크 조성물.

2. 상기 착색제가 안료인, 1항에 기재된 잉크 조성물.

3. 상기 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르의 함유량이, 잉크 조성물 전체량에 대하여 0.1 내지 40질량％인, 1 또는 2항에 기재된 잉크 조성물.

4. 상기 유기 용제가 방향족 알코올인, 1 내지 3항 중 어느 한 항에 기재된 잉크 조성물.

5. 계면 활성제를 더 포함하여 이루어지는, 1 내지 4항 중 어느 한 항에 기재된 잉크 조성물.

6. 상기 계면 활성제가 비이온계 계면 활성제인, 5항에 기재된 잉크 조성물.

7. 상기 비이온계 계면 활성제가, 지방산에스테르류, 폴리알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬이미다졸린, 알킬알칸올아미드 및 그것들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는, 6항에 기재된 잉크 조성물.

8. 상기 계면 활성제가 음이온계 계면 활성제인, 5항에 기재된 잉크 조성물.

9. 상기 계면 활성제가, 비이온계 계면 활성제와 음이온계 계면 활성제의 조합인, 5항에 기재된 잉크 조성물.

10. 20℃, 전단 속도 5sec^-1에 있어서의 점도가 30,000mPa·s 이하인, 1 내지 9항 중 어느 한 항에 기재된 잉크 조성물.

11. 잉크 수용통의 선단부에, 볼을 회전 가능하게 포지한 볼펜팁을 갖고, 상기 잉크 수용통 내에 착색제, 유기 용제, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 포함하여 이루어지는 잉크 조성물을 수용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유성 볼펜.

12. 상기 볼의 표면의 산술 평균 조도(Ra)가 0.1 내지 12nm인, 11항에 기재된 유성 볼펜.

13. 상기 유성 볼펜의 100m당 잉크 소비량이 20 내지 120mg인, 11 또는 12항에 기재된 유성 볼펜.

14. 상기 볼펜팁에 있어서의, 상기 볼의 종축 방향의 이동량이, 3 내지 30㎛인, 11 내지 13항 중 어느 한 항에 기재된 유성 볼펜.

본 발명은, 윤활성을 향상시킴으로써, 필기 선단부와 피필기면 사이의 윤활성(볼과 팁 본체 사이의 윤활성도 포함함)을 유지하고, 필기 선단부의 필기 저항을 억제하여, 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 볼 시트의 마모 억제와, 필기감을 향상시키고, 써내기 성능, 잉크 조성물의 경시 안정성, 잉크 추종성이 양호한 유성 볼펜용 잉크 조성물 및 그것을 사용한 유성 볼펜을 얻을 수 있었다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 사용되는 볼펜 리필의 개념 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 유성 볼펜에 사용되는 볼펜팁의 개념 단면도.

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

본 발명의 특징은, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 포함하여 이루어지는 유성 볼펜용 잉크 조성물로 하는 것이다. 이것은, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 포함하여 이루어짐으로써 형성되는 윤활층에 의해, 필기 선단부와 피필기면 사이의 윤활성(볼과 팁 본체 사이의 윤활성도 포함함)을 유지하고, 필기 선단부의 필기 저항을 억제하여, 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 볼 시트의 마모 억제와, 필기감을 향상시키고, 또한 필기 선단부를 대기 중에 방치한 경우에도, 잉크 중의 용매 증발을 억제함으로써, 써내기 성능을 향상시키면서, 잉크 중에 석출물 등 발생시키지 않고, 잉크 조성물의 경시 안정성(이하, 간단하게 경시 안정성이라고 함)을 향상시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 볼 시트의 마모 억제와, 필기감, 써내기 성능, 경시 안정성을 모두 향상시키는 것이 가능하다.

(폴리옥시알킬렌글리세릴에테르)

본 발명에서 사용하는 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르는, 글리세린이나 폴리글리세린에 산화알킬렌을 부가 중합하여 얻어지는 것으로, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르, 폴리옥시알킬렌디글리세릴에테르, 폴리옥시알킬렌트리글리세릴에테르 등을 들 수 있다.

폴리옥시알킬렌글리세릴에테르에 대하여는, 구조 내에 산화알킬렌을 갖고, 친수성, 친유성을 갖는 화합물이다. 구조 내에 극성이 높은 친수기를 가짐으로써, 볼펜팁의 금속재에 흡착되기 쉬워지고, 더욱 윤활성을 향상시킬 수 있기 때문에, 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서도 볼 시트의 마모 억제와, 필기감을 향상시킬 수 있다.

또한, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르는 일반적으로 휘발성이 낮기 때문에, 필기 선단부를 대기 중에 방치한 경우에도, 써내기 성능을 향상시킴과 함께, 유성 볼펜용 잉크 조성물의 잉크 증점을 최대한 억제함으로써, 잉크 추종성을 향상시킬 수 있다. 또한, 착색제에 안료를 사용하는 경우, 일반적으로는 경시적으로 안료의 응집에 의해 잉크 점도가 증가하고, 잉크 추종성이 저하되지만, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르의 구조 내의 극성기가 안료 표면에 흡착되고, 유성 잉크 중에서 안료를 안정적으로 분산시키기 때문에, 안료의 응집에 의한 잉크 점도의 증가를 억제함으로써, 잉크 추종성을 향상시킬 수 있다.

또한, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르에는, 폴리옥시에틸렌글리세릴에테르, 폴리옥시프로필렌글리세릴에테르 등이 포함된다. 이 중, 폴리옥시프로필렌글리세릴에테르는 프로필렌기를 가짐으로써, 친유성이 우수하고, 잉크 조성물의 흡습을 억제함으로써, 경시 안정성이 개량되는 경향이 있다. 이 때문에, 폴리옥시프로필렌글리세릴에테르를 사용하는 것이 바람직하다.

폴리옥시알킬렌글리세릴에테르는, 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 볼 시트의 마모 억제와, 필기감을 향상시키고, 써내기 성능, 잉크 흡습에 의한 경시 안정성을 보다 향상시키는 것을 고려하면, 알킬렌옥시드 부가 몰수의 평균값(알킬렌옥시드 평균 부가 몰수)이 1 내지 50인 것이 바람직하고, 더욱 잉크 흡습에 의한 경시 안정성을 고려하면, 알킬렌옥시드 평균 부가 몰수가 1 내지 30인 것이 바람직하다. 또한 고필압 하에 있어서의 볼 시트의 마모 억제와, 필기감을 향상시키고, 써내기 성능, 경시 안정성을 향상시키는 것을 고려하면, 알킬렌 평균 부가 몰수가 1 내지 20인 것이 바람직하고, 5 내지 20인 것이 보다 바람직하다.

특히, 고필압 하에 있어서의 볼 시트의 마모 억제를 고려하면, 프로필렌옥시드 평균 부가 몰수가 1 내지 30인 것이 바람직하고, 1 내지 20인 것이 보다 바람직하고, 5 내지 20인 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 12인 것이 보다 바람직하고, 5 내지 12인 것이 특히 바람직하다. 또한, 본 발명의 효과를 발휘하기 쉬운 것을 고려하면, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르의 구조로서는, 하기 식 (1) 또는 (2)로 표시되는 구조인 것이 바람직하다.

식 중, m, n, o, p, w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 알킬렌옥시드 부가수를 나타내는 수이다.

여기서, m+n+o+p는 프로필렌옥시드 평균 부가 몰수, w+x+y+z는 에틸렌옥시드 평균 부가 몰수이다.

이들 중, 식 (1)로 표시되는 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르는 경시 안정성의 개량 효과가 크므로 바람직하다.

또한, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르의 중량 평균 분자량에 대하여는, 5,000 이하인 것이 바람직한, 이것은, 중량 평균 분자량이 너무 크면, 경시 안정성에 영향을 미치기 쉽고, 또한 잉크 조성물의 점도가 높아지기 쉽고, 잉크 추종성에 영향을 미치기 쉽기 때문이다. 보다 경시 안정성, 잉크 추종성을 고려하면, 중량 평균 분자량은 3,000 이하인 것이 바람직하고, 또한 중량 평균 분자량은 1500 이하인 것이 바람직하고, 1200 이하인 것이 바람직하다. 또한, 고필압 하에 있어서의 볼 시트의 마모 억제를 고려하면, 900 이하인 것이 바람직하다. 한편, 중량 평균 분자량이 너무 작으면, 고필압 하에 있어서의 볼 시트의 마모 억제, 써내기성, 안료 분산성에 영향을 미치기 쉽기 때문에, 중량 평균 분자량은 300 이상인 것이 바람직하고, 더욱 고필압 하에 있어서의 볼 시트의 마모 억제를 고려하면, 중량 평균 분자량은 500 이상인 것이 바람직하다.

중량 평균 분자량은, GPC(겔 침투 크로마토그래피)를 사용하여 폴리스티렌 환산으로 얻어진 값이다.

또한, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르의 용해도 파라미터(SP값)에 대하여는, 고필압 하에 있어서의 볼 시트의 마모 억제, 경시 안정성, 써내기 성능을 고려하면, 용해도 파라미터(SP값)가 16 내지 30인 것이 바람직하고, 16 내지 27인 것이 보다 바람직하다.

또한, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르의 함유량은, 잉크 조성물 전체량에 대하여, 0.1질량％보다 적으면, 고필압 하에 있어서의 볼 시트의 마모 억제와, 필기감, 써내기 성능, 잉크 추종성의 효과를 얻지 못할 우려가 있고, 40질량％를 초과하면, 경시 안정성에 영향을 미칠 우려가 있기 때문에, 잉크 조성물 전체량에 대하여 0.1 내지 40질량％가 바람직하고, 3 내지 30질량％가 보다 바람직하다. 또한, 볼 시트의 마모 억제와, 경시 안정성의 밸런스를 고려하면, 5 내지 25질량％가 바람직하고, 8 내지 25질량％인 것이 가장 바람직하다.

(유기 용제)

본 발명에 사용하는 유기 용제로서는, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 3-메톡시부탄올, 3-메톡시-3-메틸부탄올 등의 글리콜에테르 용제, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 등의 글리콜 용제, 벤질알코올, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 이소프로판올, 이소부탄올, t-부탄올, 프로파르길알코올, 알릴알코올, 3-메틸-1-부틴-3-올, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트나 기타 고급 알코올 등의 알코올 용제 등, 유성 볼펜용 잉크로서 일반적으로 사용되는 유기 용제를 예시할 수 있다.

이들 유기 용제 중에서도, 방향족 알코올은, 방향환을 가짐으로써 윤활성을 개량하고, 또한 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르와 상용성이 높고, 용액의 안정성도 개량되기 때문에, 방향족 알코올 용제를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 글리콜에테르 용제를 사용하면, 적절한 흡습성에 의해, 팁 선단부가 건조되었을 때에 형성하는 피막의 수분을 적절하게 유지하여 피막을 연화시켜, 써내기 성능을 향상시키기 쉽기 때문에, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르와 조합함으로써, 더욱 우수한 효과를 얻을 수 있다. 잉크 조성물 중에서의 안정성을 고려하면, 방향족 글리콜에테르 용제를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 유기 용제의 함유량은, 용해성, 윤활성, 필적 건조성 등을 향상시키는 것을 고려하면, 잉크 조성물 전체량에 대하여 10 내지 90질량％가 바람직하고, 20 내지 90질량％가 보다 바람직하고, 40 내지 70질량％인 것이 특히 바람직하다.

(착색제)

본 발명에 사용하는 착색제는, 염료, 안료 등, 특별히 한정되는 것은 아니며, 적절히 선택하여 사용할 수 있고, 염료, 안료는 병용하여 사용해도 된다. 염료로서는, 유용성 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 금 함유 염료 등이나, 그것들의 각종 조염 타입의 염료 등으로서, 산성 염료와 염기성 염료의 조염 염료, 염기성 염료와 유기산의 조염 염료, 산성 염료와 유기 아민의 조염 염료 등의 종류를 들 수 있다. 이들 염료는 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 상관없다.

또한, 착색제로서는, 윤활성을 고려하면, 안료를 사용하는 것이 바람직하고, 이것은, 볼과 팁 본체의 간극에 안료 입자가 들어감으로써, 베어링과 같은 작용이 행해지기 쉽고, 금속 부재끼리의 직접적인 접촉을 억제함으로써, 윤활성을 향상시키고, 필기감을 향상시켜, 볼 시트의 마모를 억제하는 효과가 얻어지기 쉽기 때문이다. 또한, 안료는 내수성, 내광성이 우수하고, 양호한 발색을 얻을 수 있기 때문에, 바람직하다. 구체적으로는, 카본 블랙, 퀴나크리돈계, 트렌계, 디케토피롤로피롤계의 안료 중에서 사용하는 것이 바람직하고, 또한 경시 안정성의 관점에서, 카본 블랙, 디케토피롤로피롤계의 안료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 안료에 대하여는, 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.

이들 안료는, 특히 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르와, 비이온계 계면 활성제 또는 음이온계 계면 활성제(특히 인산에스테르계 계면 활성제)에 의한 윤활층과, 안료 입자와 베어링 작용에 의한 상승 효과에 의해, 윤활성을 유지하기 쉬워, 볼 시트의 마모의 억제와, 필기감을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 볼펜팁 내부의 잉크 조성물 유로나 부재 간격을 고려하여, 안료의 평균 입자경은 1 내지 500nm로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 30 내지 350nm이며, 더욱 바람직하게는 50 내지 300nm이다. 여기서, 평균 입자경은 레이저 회절법, 구체적으로는 레이저 회절식 입도 분포 측정기(상품명 「MicrotracHRA9320-X100」, 닛키소 가부시키가이샤)를 사용하여, 표준 시료나 다른 측정 방법을 사용하여 캘리브레이션한 수치를 기초로 측정되는 입도 분포의 체적 누적 50％ 시의 입자경(D50)에 의해 구할 수 있다.

또한, 상기 안료는, 유성 볼펜용 잉크 조성물 중에서의 안료의 분산 상태에서 상기한 작용 효과를 발휘하기 위해서, 분산 상태의 입자경을 구하는 것이 바람직하다.

또한, 안료는 내수성, 내광성이 우수하고, 양호한 발색 및 양호한 필적 견뢰성을 얻을 수 있기 때문에, 바람직하다. 안료의 우수한 내수성, 내광성 및 윤활성의 관점에서, 유성 볼펜용 잉크 조성물 중의 착색제 함유량에 대한 안료의 함유량은 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는 착색제의 함유량에 대한 안료의 함유량을 10질량％ 이상으로 함으로써, 내수성, 내광성 및 윤활성을 필요한 레벨까지 개량할 수 있지만, 또한 내수성, 내광성의 관점에 있어서, 필적 변화가 발생하기 어렵게 하도록 하기 위해서는, 50질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 70질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 90질량％로 하는 것이 보다 바람직하고, 100질량％로 하는 것이 특히 바람직하다.

일반적으로 안료를 포함한 잉크 조성물은, 필기 선단부가 건조되었을 때의 써내기 성능, 잉크 추종성이 불충분해지는 경향이 있지만, 본 발명에 의한 잉크 조성물은 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 포함함으로써, 안료의 함유 비율이 높은 경우에도, 써내기 성능이나 잉크 추종성이 양호하게 유지된다.

또한, 염료를 사용하는 경우에는, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르와 조합한 경우에 경시 안정성이 높아지므로, 조염 염료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 조염 결합이 안정되어 있기 때문에, 더욱 높은 경시 안정성을 얻을 수 있으므로, 염기성 염료와 유기산의 조염 염료, 산성 염료와 염기성 염료의 조염 염료, 산성 염료와 유기 아민의 조염 염료 중에서 선택되는 조염 염료를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 잉크 조성물의 성분과 조합한 경우의 안정성을 고려하면, 염기성 염료와 유기산의 조염 염료가 바람직하다.

착색제의 함유량은, 잉크 조성물 전체량에 대하여 3.0 내지 40.0질량％가 바람직하고, 5.0 내지 30.0질량％가 보다 바람직하다. 이것은 착색제의 함유량이 과도하게 낮으면, 진한 필적이 얻어지기 어려운 경향이 있고, 과도하게 높으면, 잉크 조성물 중에 있어서의 용해 안정성이 불충분해지는 경향이 있기 때문이다. 착색제의 함유량은, 잉크 조성물 전체량에 대하여 7.0 내지 25.0질량％가 바람직하고, 10.0 내지 20.0질량％가 보다 바람직하다.

(계면 활성제)

본 발명에 의한 잉크 조성물은, 계면 활성제를 포함하는 것이 바람직하다. 이것은, 계면 활성제가, 잉크 조성물 중에 포함되는 수지 등에 의해 필기 선단부에 형성되는 피막을 유연하게 하고, 써내기 성능을 향상시키기 쉽고, 또한 윤활성을 향상시키고, 필기감을 향상시키기 쉽기 때문이다. 계면 활성제로서는, 비이온계 계면 활성제, 음이온계 계면 활성제, 양이온계 계면 활성제 등이 있지만, 비이온계 계면 활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은, 비이온성임으로써, 잉크 조성물 중에 포함되는 다른 성분에 의한 석출물이 발생하기 어렵기 때문에, 경시 안정성을 개량할 수 있기 때문이다.

비이온계 계면 활성제에 대하여는, 경시 안정성을 고려하면, HLB값이 16 이하인 것이 바람직하고, 3 내지 14인 것이 보다 바람직하고, 3 내지 11인 것이 특히 바람직하다. 또한, HLB값은 그리핀법 등으로부터 구할 수 있다.

노크식 필기구나 회전 조출식 필기구 등의 출몰식 필기구에 있어서는, 캡식 필기구와는 달리, 펜 끝이 외부에 상시 노출된 상태이다. 이러한 경우, 필기 선단부가 건조되기 쉽다. 상기 HLB값을 갖는 계면 활성제는, 그러한 문제도 개량할 수 있으므로, 그것을 사용하는 것은 보다 바람직하다.

또한, 비이온계 계면 활성제로서는, 지방산에스테르류, 폴리알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬이미다졸린, 알킬알칸올아미드, 옥시에틸렌옥시프로필렌 블록 코폴리머, 아세틸렌 결합을 갖는 계면 활성제 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 상기와 같은 써내기 성능 및 경시 안정성을 고려하면, 지방산에스테르류, 폴리알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬이미다졸린, 알킬알칸올아미드 중에서 1종 이상을 선택하는 것이 바람직하다. 특히 써내기 성능을 향상시키는 것을 고려하면, 지방산에스테르류를 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 상관없다.

또한, 지방산에스테르류로서는, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르 등을 들 수 있다. 이 중, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르와의 상호 작용에 의해 써내기 성능이 개량되므로, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 알킬이미다졸린 중에서 1종 이상을 선택하는 것이 바람직하고, 또한 환상 골격을 갖고 있는 구조인 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 알킬이미다졸린을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 수산기를 복수 갖는 지방산에스테르는, 필기 선단부에 형성되는 피막의 수분을 적절하게 유지할 수 있으므로, 소르비탄지방산에스테르, 또는 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르인 소르비탄지방산에스테르류 중에서 1종 이상을 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 써내기 성능을 고려하면, 소르비탄지방산에스테르류의 알킬기에 포함되는 탄소수가 1 내지 20인 것이 바람직하다. 또한 윤활층을 형성하기에 적합한 길이로 함으로써, 고필압 하에 있어서의 볼 시트의 마모 억제가 개량되기 쉬우므로, 소르비탄지방산에스테르류의 알킬기에 포함되는 탄소수가 10 내지 20인 것이 바람직하고, 12 내지 18인 것이 바람직하다.

소르비탄지방산에스테르류로서는, 구체적으로 소르비탄모노라우레이트, 소르비탄모노팔미테이트, 소르비탄모노스테아레이트, 소르비탄모노올레에이트, 소르비탄모노코코에이트, 소르비탄디라우레이트, 소르비탄디스테아레이트, 소르비탄디올레에이트, 소르비탄트리올레에이트, 소르비탄트리스테아레이트나 그것들의 복합물 등의 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄트리올레에이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄트리스테아레이트나 그것들의 복합물 등의 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르를 들 수 있다.

비이온계 계면 활성제의 함유량은, 잉크 조성물 전체량에 대하여 0.1 내지 15질량％가 보다 바람직하다. 이것은, 0.1질량％보다 적으면, 원하는 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 볼 시트의 마모 억제와, 필기감을 향상시키고, 써내기 성능, 잉크 추종성이 얻어지기 어렵고, 15질량％를 초과하면, 잉크 경시가 불안정해지기 쉬운 경향이 있기 때문이다. 그 경향을 고려하면, 잉크 조성물 전체량에 대하여 0.5 내지 10질량％가 바람직하고, 1 내지 5질량％가 가장 바람직하다.

본 발명에 있어서, 필기 선단(볼펜의 볼과 볼 시트)의 윤활성을 향상시켜, 필기감의 향상이나, 필기 선단부를 대기 중에 방치하여, 필기 선단부가 건조되었을 때의 써내기 성능의 더 한층의 향상을 고려하면, 음이온계 계면 활성제를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 음이온계 계면 활성제로서는 인산에스테르계 계면 활성제를 들 수 있다. 또한, 경시 안정성을 양호하게 유지하면서, 윤활성을 양호하게 유지하는 것을 고려하면, 비이온계 계면 활성제와 음이온계 계면 활성제를 병용하는 것이 바람직하다.

인산에스테르계 계면 활성제는, 인산기를 갖는 점에서, 금속 표면에 흡착되기 쉬워, 특히 볼과 볼 시트 사이에 윤활막을 형성할 수 있다. 이 결과, 윤활성이 향상되어, 필기감을 양호화시킬 수 있다. 그 때문에, 인산에스테르계 계면 활성제와 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 조합함으로써, 양쪽의 윤활 작용이 작용하여, 상승적으로 볼과 볼 시트 사이의 윤활성을 한층 더 향상시킬 수 있어, 매끄러운 필기감을 초래한다. 또한, 인산에스테르계 계면 활성제는, 써내기 성능이 향상되는 효과도 갖고, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르와 병용함으로써, 더욱 써내기 성능을 한층 향상시킬 수 있기 때문이다.

또한, 인산에스테르계 계면 활성제는, 방청 효과를 갖기 때문에, 볼이 금속제인 경우에는, 볼의 부식이 억제되고, 필기감이 양호하게 유지되어, 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, 초경합금볼, 특히 볼재로서, 텅스텐 카바이드를 주성분으로 하고, 결합재로서 코발트, 니켈, 크롬 등을 포함하는 초경합금볼의 경우에 현저하여, 바람직하다.

이 때문에, 본 발명에 있어서, 음이온성 계면 활성제, 특히 인산에스테르계 계면 활성제와 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 병용하는 것은 효과적이다.

또한, 본 발명에 의한 잉크 조성물은 폴리비닐부티랄을 포함하고 있어도 된다. 폴리비닐부티랄도 윤활성 개량의 효과를 갖지만, 인산에스테르계 계면 활성제와 조합함으로써, 폴리비닐부티랄에 의한 개량 효과와, 음이온성 계면 활성제, 특히 인산에스테르계 계면 활성제에 의한 개량 효과의 상승 효과에 의해, 윤활성이 한층 더 향상되기 쉬워, 바람직하다.

인산에스테르계 계면 활성제와, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르의 상호 작용에 의한, 윤활성과 써내기 성능의 양쪽을 보다 향상시킬 수 있으므로, 인산에스테르계 계면 활성제의 HLB값이 6 내지 18인 것이 바람직하고, 6 내지 14인 것이 보다 바람직하다. 이것은, HLB값이 18을 초과하면 친수성이 강해지기 쉽고, 유성 잉크 조성물 중에서의 용해성이 떨어지기 쉽기 때문에, 인산에스테르계 계면 활성제의 효과, 특히 윤활 효과가 얻어지기 어렵기 때문이다. 또한, HLB값이 6 미만이면, 친유성이 너무 강해지고, 유기 용제와의 상용성에 영향을 미치기 쉽고, 경시 안정성이 얻어지기 어렵고, 또한 써내기 성능이 향상되기 어렵기 때문이다. 또한, 윤활성을 고려하면, HLB값이 17 이하로 하는 것이 바람직하고, 12 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 즉, HLB값이 6 내지 17인 것이 바람직하고, 6 내지 12인 것이 보다 바람직하다. 또한, 써내기 성능을 더욱 고려하면, HLB값이 7 내지 17인 것이 바람직하고, 7 내지 12인 것이 보다 바람직하다. 특히, 노크식 볼펜이나 회전 조출식 볼펜 등의 출몰식 볼펜에 있어서는, 펜 끝이 외부에 상시 노출된 상태이기 때문에, 필기 선단부가 건조되기 쉽다. 이 때문에 써내기 성능을 개량하기 위해서, 상기 HLB값을 갖는 인산에스테르계 계면 활성제를 사용하는 것은 보다 바람직하다. 또한, HLB값은 그리핀법, 천상(川上)법 등으로부터 구할 수 있다.

인산에스테르계 계면 활성제로서는, 알콕시기(C_aH_2a+1O)를 갖는 인산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 또는 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르의 인산모노에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 또는 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르의 인산디에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 또는 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르의 인산트리에스테르, 알킬인산에스테르, 알킬에테르 인산에스테르 혹은 그의 유도체 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 볼 시트의 마모 억제를 고려하면, 알킬기를 갖는 인산에스테르계 계면 활성제를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 알킬기에 포함되는 탄소수가 8 내지 18인 것이 바람직하고, 10 내지 18인 것이 보다 바람직하고, 12 내지 18인 것이 더욱 바람직하다. 이것은, 알킬기의 탄소수가 과도하게 적으면, 윤활성이 부족하기 쉬운 경향이 있고, 탄소수가 과도하게 많으면, 경시 안정성에 영향을 미치기 쉬운 경향이 있기 때문이다.

또한, 인산에스테르계 계면 활성제를 사용하는 경우에는, 산가는 200(mgKOH/g) 이하로 하는 것이 바람직하고, 170(mgKOH/g) 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 150 이하로 하는 것이 더욱 바람직하고, 이것은, 인산에스테르계 계면 활성제에 의한 윤활성의 향상을 발휘하기 쉽게 하기 때문이다. 또한 잉크 조성물 중에서의 안정성이나, 윤활성을 고려하면, 산가는 30 내지 170(mgKOH/g)이 바람직하고, 40 내지 160(mgKOH/g)이 바람직하고, 70 내지 120(mgKOH/g)이 보다 바람직하다.

또한, 산가에 대하여는, 시료 1g 중에 포함되는 산성 성분을 중화하는 데 소요되는 수산화칼륨의 mg수로 표시하는 것으로 한다.

본 발명에 의한 잉크 조성물이 계면 활성제를 포함하는 경우, 계면 활성제, 특히 상기와 같은 비이온 계면 활성제 및 인산에스테르계 계면 활성제에 대한, 상기 식 (1) 또는 (2)로 표시되는 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르의 배합비(폴리옥시알킬렌글리세릴에테르/계면 활성제)가, 질량 기준으로 1 내지 40배로 하는 것이 바람직하고, 2 내지 30배로 하는 것이 보다 바람직하고, 1 내지 25배로 하는 것이 보다 바람직하고, 1 내지 20배로 하는 것이 보다 바람직하고, 1 내지 15배가 보다 바람직하고, 2 내지 15배로 하는 것이 보다 바람직하고, 5 내지 10배로 하는 것이 가장 바람직하다. 이것은, 상기 범위이면, 볼 시트의 마모 억제와, 필기감, 써내기 성능, 잉크 추종성을 양호한 밸런스로 향상시키는 것이 가능하다.

(유기 아민)

본 발명에 의한 잉크 조성물은, 잉크 조성물에 포함되는 성분의 안정성을 개량하기 위해서, 유기 아민을 포함하는 것이 바람직하다. 옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등의 에틸렌옥시드를 갖는 아민이나, 라우릴아민, 스테아릴아민 등의 알킬아민이나, 디스테아릴아민, 디메틸라우릴아민, 디메틸스테아릴아민, 디메틸옥틸아민 등의 디메틸알킬아민 등의 지방족 아민을 들 수 있고, 그 중에서도 에틸렌옥시드를 갖는 아민, 디메틸알킬아민이 바람직하다. 그리고, 특히 고필압 하(필기 하중 300 내지 500gf)에 있어서의 볼 시트의 마모 억제를 고려하면, 에틸렌옥시드를 갖는 아민이 바람직하다.

또한, 상기 유기 아민의 전체 아민가는, 상기 계면 활성제, 착색제나 기타 성분과의 안정성을 고려하면, 100 내지 300(mgKOH/g)으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 300(mgKOH/g)을 초과하면, 반응성이 너무 강하여, 상기 성분과 반응하기 쉽기 때문에, 경시 안정성이 떨어지거나 하는 경향이 있기 때문이다. 또한, 전체 아민가가 100(mgKOH/g) 미만이면, 잉크 조성물 중에서의 계면 활성제의 안정성이 저하되는 경향이 있고, 유성 볼펜으로 한 경우에 윤활 성능이 저하되는 경향이 있다. 상기 성분과의 안정성이나 윤활성의 관점에서, 150 내지 300(mgKOH/g)의 범위인 것이 보다 바람직하다. 또한, 안정성의 관점에서, 180 내지 300(mgKOH/g)인 것이 바람직하고, 230 내지 270(mgKOH/g)인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 전체 아민가는, 1급, 2급, 3급 아민의 총량을 나타냄으로써, 시료 1g을 중화하는 데 소요되는 염산에 당량의 수산화칼륨의 mg수로 표시하는 것으로 한다.

또한, 유기 아민과 잉크 조성물 중의 다른 성분의 반응성에 대하여는, 1급 아민이 가장 강하고, 이어서 2급 아민, 3급 아민과 반응성이 작아지므로, 경시 안정성을 고려하여, 2급 아민 또는 3급 아민을 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.

(수지)

또한, 잉크 누설 억제를 보다 향상시키기 위해서는, 수지를 잉크 점도 조정제로서, 사용하는 것이 바람직하고, 수지로서는, 폴리비닐부티랄 수지, 케톤 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리비닐알코올 수지, 셀룰로오스 수지, 테르펜 수지, 알키드 수지, 페녹시 수지, 폴리아세트산비닐 수지 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 폴리비닐부티랄 수지 또는 케톤 수지를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

폴리비닐부티랄 수지는, 더욱 높은 윤활 효과가 얻어지는 윤활층을 형성하기 쉽다. 이것은, 폴리비닐부티랄 수지를 사용하면, 볼과 볼 시트 사이에 항상 탄력성이 있는 잉크층을 형성하여, 직접 접촉하기 어렵게 하기 때문이다. 이 결과, 필기감이 향상되는 경향이 있다. 그리고, 폴리비닐부티랄 수지와 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 병용하는 것에 의한 상승 효과에 의해, 더욱 높은 윤활 효과가 얻어지기 쉽다. 또한, 폴리비닐부티랄 수지를 사용하면, 필기 선단부에 형성하는 피막에 의해, 잉크 누설을 보다 향상시키기 쉬워지기 때문에, 바람직하다. 또한, 착색제로서 안료를 사용하는 경우에는, 안료 분산 효과도 얻어지기 때문에, 폴리비닐부티랄 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

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

또한, 폴리비닐부티랄 수지는, 수산기량 25mol％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 수산기량 25mol％ 이상의 폴리비닐부티랄 수지는, 유기 용제에 대한 용해성이 충분하고, 윤활 효과, 잉크 누설 억제의 효과, 써내기 성능의 개량 효과가 크기 때문이다. 수산기량 30mol％ 이상의 폴리비닐부티랄 수지는, 특히 필기감이 향상되기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 일반적으로, 필기 시에 있어서, 볼의 회전에 의해 마찰열이 발생하므로, 팁 선단부의 잉크 조성물의 온도가 높아지고, 잉크 조성물의 점도가 낮아져, 필기감이 열화되는 경우가 있다. 그러나, 폴리비닐부티랄 수지는 다른 수지와는 달리, 잉크 온도가 높아져도, 잉크 조성물의 점도를 낮아지기 어렵게 하는 성질이 있고, 볼과 볼 시트 사이에 항상 탄력성이 있는 잉크층을 형성하여, 직접 접촉하기 어렵게 하기 때문에, 필기감을 향상시키기 쉬운 경향이 있다. 특히, 유성 볼펜에서는, 고필압으로 필기하는 경우도 많기 때문에, 효과적이다. 또한, 수산기량 40mol％ 이하의 폴리비닐부티랄 수지는, 흡습성이 낮고, 경시 안정성이 손상되는 일이 적기 때문에, 바람직하다. 그 때문에, 수산기량 30 내지 40mol％의 폴리비닐부티랄 수지가 바람직하고, 수산기량 30 내지 36mol％가 더욱 바람직하다.

또한, 폴리비닐부티랄 수지의 수산기량(mol％)이란, 부티랄기(mol％), 아세틸기(mol％), 수산기(mol％)의 전체 mol량에 대하여, 수산기(mol％)의 함유율을 나타내는 것이다.

또한, 폴리비닐부티랄 수지의 평균 중합도에 대하여는, 평균 중합도는 200 이상이면, 잉크 누설 억제 성능이 향상되기 쉽고, 또한 평균 중합도는 2,500을 초과하면, 잉크 점도가 너무 높아져서 필기감에 영향을 미치는 경향이 있기 때문에, 평균 중합도는 200 내지 2,500이 바람직하고, 1,500 이하가 보다 바람직하다. 또한, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르와의 상승적인 윤활성 개량 효과를 고려하면, 평균 중합도는 200 내지 1,000이 바람직하다. 여기서, 평균 중합도란, 폴리비닐부티랄 수지의 1 분자를 구성하고 있는 기본 단위의 수를 말하고, JISK6728(2001년도 판)에 규정된 방법에 기초하여 측정된 값을 채용 가능하다.

폴리비닐부티랄 수지의 함유량은, 유성 볼펜용 잉크 조성물 중의 전체 수지의 함유량에 대하여 50％ 이상으로 하고, 주된 수지로서 사용하는 것이 바람직하다. 이것은, 폴리비닐부티랄 수지의 함유량이 전체 수지의 함유량의 50％ 미만이 되면, 기타 수지에 의해, 탄력성이 있는 잉크층을 형성하는 것을 저해해버리기 쉬워, 필기감 향상의 효과가 얻어지기 어려워지고, 또한 팁 선단의 수지 피막의 형성을 저해하기 쉬워, 잉크 늘어짐을 억제할 수 없기 때문이다. 또한 필기감이나 잉크 늘어짐 성능을 향상시키는 경향을 고려하면, 폴리비닐부티랄 수지의 함유량은, 전체 수지의 함유량에 대하여 70％ 이상이 바람직하고, 90％ 이상이 바람직하다.

수지의 함유량은, 잉크 조성물 전체량에 대하여 1질량％보다 적으면, 원하는 윤활성이나 잉크 누설 억제 성능이 떨어지기 쉽고, 40질량％를 초과하면, 잉크 중에서 용해성이 떨어지거나 하기 쉽다. 이 때문에 수지의 함유량은, 잉크 조성물 전체량에 대하여 1 내지 40질량％가 바람직하다. 또한, 수지의 함유량은 5질량％ 이상이 바람직하다. 또한 수지의 함유량이 30질량％를 초과하면, 잉크 점도가 너무 높아져서 필기감에 영향을 미치는 경향이 있다. 이러한 점에서 수지의 함유량은, 5 내지 30질량％가 바람직하고, 6 내지 25질량％가 보다 바람직하고, 6 내지 18질량％가 가장 바람직하다.

또한, 기타로서, 점도 조정제로서, 지방산아미드, 수소 첨가 피마자유 등의 의소성(擬塑性) 부여제를, 또한 착색제 안정제, 가소제, 킬레이트제, 물 등을 적절히 사용해도 된다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 상관없다.

본 발명의 유성 볼펜용 잉크 조성물의 잉크 조성물의 점도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 점도가 과도하게 높으면, 써내기 성능, 필기감, 잉크 추종성이 떨어지기 쉽기 때문에, 20℃, 전단 속도 5sec^-1(정지 시)에 있어서의 잉크 점도는, 30,000mPa·s 이하인 것이 바람직하다. 또한, 점도가 과도하게 낮으면, 잉크 누설을 억제하기 어렵기 때문에, 500mPa·s 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1,000mPa·s 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 잉크 누설 억제, 필기감, 잉크 추종 성능, 써내기 성능을 보다 향상시키는 것을 고려하면, 잉크 조성물의 점도는 500 내지 25,000mPa·s인 것이 바람직하고, 1,000 내지 25,000mPa·s인 것이 보다 바람직하고, 800 내지 25,000mPa·s인 것이 보다 바람직하다. . 또한, 필기감, 써내기 성능의 관점에서, 1,000 내지 20,000mPa·s인 것이 보다 바람직하고, 2,000 내지 20,000mPa·s인 것이 보다 바람직하다. 또한 필기감을 보다 향상시키고, 잉크 소비량을 많게 하여, 진한 필적으로 하기 위해서, 점도는 500 내지 10,000mPa·s가 바람직하고, 1,000 내지 5,000mPa·s가 보다 바람직하다.

(유성 볼펜)

본 발명에 의한 유성 볼펜용 잉크 조성물은, 각종 유성 볼펜에 적용할 수 있지만, 특히 노크식이나 회전 조출식 등의 출몰식 볼펜에 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 볼펜은, 본 발명에 의한 유성 잉크 조성물을 수용한 수용통과, 그 수용통의 선단에 배치된, 볼 포지실에 볼을 회전 가능하게 포지한 볼펜팁을 구비한 것이다. 그리고, 그 볼펜팁을 축통의 선단 개구부로부터 출몰 가능해져 있고, 일반적으로 출몰식 볼펜이라 불리는 구조를 갖는다. 일반적으로 잉크 조성물을 펜 끝이 밀폐되지 않은 출몰식 볼펜에 사용한 경우에는, 팁 선단부가 정상적으로 대기 중에 방치되기 때문에, 팁 선단부가 건조되어, 써내기 시에 끊김 등이 발생하기 쉽지만, 본 발명에 의한 조성물을 사용하면, 그러한 문제가 개선되기 때문에 바람직하다.

이하에, 본 실시 형태에 관한 유성 볼펜의 바람직한 구성을 도면을 사용하여 설명한다.

본 발명에 있어서의 유성 볼펜은, 잉크 조성물을 수용통에 수용한 것이다. 수용 등은, 선단부에 팁을 장착한 리필의 형태여도, 선단부에 팁을 장착한 축통 자체여도 된다. 본 발명에 의한 잉크 조성물은, 출몰식 볼펜에 적합한 것이며, 리필을 축통에 수용하는 것이 바람직하다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 유성 볼펜에 사용할 수 있는 볼펜 리필의 개념 단면도이다.

본 발명에 사용할 수 있는 볼펜 리필(1)은, 잉크 수용통(2)의 일단부에 볼펜팁(4)을 구비하고, 잉크 수용통(2) 중에, 본 발명에 의한 잉크 조성물이 수용되어 있다. 팁 선단부에는 볼(3)이 수용되어 있다.

잉크를 수용하는 잉크 수용통은, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 등의 열가소성 수지로 이루어지는 성형체가 사용된다.

잉크 수용통에는 팁을 직접 연결하는 것 이외에도, 접속 부재를 개재시켜 잉크 수용통과 팁을 연결해도 된다.

잉크 수용통에 수용한 잉크의 후단에는 잉크 역류 방지체가 충전되는 것이 바람직하다. 잉크 역류 방지체 조성물은 불휘발성 액체 또는 난휘발성 액체로 이루어진다.

리필의 일단부에 배치되는 볼펜팁은, 일반적으로 사용되는 것에서 임의로 선택할 수 있다. 도 2는, 본 실시 형태에 관한 유성 볼펜에 사용할 수 있는 볼펜팁(4)의 개념 단면도이다.

볼펜팁(4)은 적어도 볼펜팁 본체와 볼(3)을 구비하고 있다. 볼펜팁 본체는 일반적으로 금속 재료로 형성된다. 예를 들어 스테인리스강 선재를 원하는 길이로 절단하고, 볼 포지실(6), 잉크류 통과 구멍(7)과, 잉크류 통과 구멍(7)으로부터 방사상으로 신장되는 잉크 유통 홈(8)을 제작 후, 볼 포지실(6)의 저벽에, 대략 원호면상의 볼 시트(9)를 형성함으로써 제조할 수 있다. 이 볼펜팁 본체의 볼 시트(9)에, 볼(3)을 적재하고, 팁 선단부(5)를 내측에, 코오킹함으로써 볼펜팁(4)으로 할 수 있다.

볼펜팁의 형상은, 필기 성능 등에 영향을 미치므로, 필요에 따라서 조정된다. 예를 들어, 볼(3)이, 볼 시트(9)에 적재되어 있는 상태의 팁 선단으로부터 임출(臨出)되는 볼 돌출(H)은, 일반적으로 볼 직경의 10 내지 30％, 예를 들어 30％로 되어 있다. 볼 돌출이 이 범위에 있음으로써, 100m당 잉크 소비량을 적절한 것으로 조정할 수 있다.

또한, 코오킹 각도(α)는 너무 크면, 종이당 각도가 작아져, 필기 성능에 영향을 미치기 쉽기 때문에, 110도 이하, 바람직하게는 95도 이하로 하는 것이 바람직하다. 코오킹 각도를 50도 미만으로 하면, 볼(3)과 팁 선단 에지의 사이에 잉크를 저류하는 공간이 작아지는 경향이 되어, 필기 성능이 떨어지는 원인이 되는 경우가 있다. 이 때문에, 코오킹 각도(α)는 50도 내지 110도로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60도 내지 95도이며, 예를 들어 80도로 되어 있다.

또한 볼 포지실의 내경은, 일반적으로 볼 직경의 101 내지 120％, 예를 들어 104％, 볼 시트(9)의 직경은, 일반적으로 볼 직경의 70 내지 95％, 예를 들어 86％로 할 수 있다. 이러한 범위에 있음으로써 100m당 잉크 소비량을 적절한 것으로 조정할 수 있다.

이러한 볼펜팁에 있어서, 볼(3)에 사용하는 재료는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 텅스텐 카바이드를 주성분으로 하는 초경합금볼, 스테인리스강 등의 금속 볼, 탄화규소, 질화규소, 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈, 크롬, 몰리브덴 등의 세라믹스 볼, 루비 볼 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 깨지기 어렵고, 가공성 및 생산성이 양호한 초경합금볼이 바람직하고, 텅스텐 카바이드를 주성분으로 하는 초경합금볼이 바람직하고, 또한 결합 안정성을 고려하면, 코발트를 결합재로서 포함하는 초경합금을 사용하는 것도 바람직하다.

그 밖에도, 강, 구리, 알루미늄 또는 니켈 등의 금속 단체를 사용해도 되고, 양은 또는 스테인리스 등의 합금을 사용해도 된다. 또한, 금속 등의 탄화물, 산화물, 질화물, 붕화물 또는 규화물 등을 사용할 수도 있다. 탄화물로서는 티타늄, 바나듐, 크롬, 탄탈, 니오븀, 몰리브덴, 붕소, 지르코늄, 텅스텐 혹은 규소 등의 탄화물을 사용할 수 있다. 산화물로서는 알루미늄, 크롬, 마그네슘, 실리콘, 베릴륨, 토륨, 티타늄, 칼슘 혹은 지르코늄 등의 산화물을 사용할 수 있다. 질화물로서는 티타늄, 붕소, 규소, 실리콘 혹은 알루미늄 등의 질화물을 사용할 수 있다. 붕화물로서는 지르코늄, 크롬 혹은 티타늄 등의 붕화물을 사용할 수 있다.

또한 볼(3)은, 직경이 일반적으로 0.25mm 내지 1.6mm, 바람직하게는 0.5mm 내지 1.6mm, 더욱 바람직하게는 0.5mm 내지 1.0mm의 범위인 것이 채용된다. 구체적으로는, 볼(3)은, 원하는 필적 폭에 따라서 복수종의 사이즈의 것이 준비되고, 예를 들어 직경이 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.7mm, 1.0mm, 1.2mm, 1.6mm인 것이 채용된다.

또한, 본 발명에서 사용되는 볼(3)의 표면의 산술 평균 조도(Ra)에 대하여는, 0.1 내지 12nm로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 산술 평균 조도(Ra)가 0.1nm 미만이면, 볼 표면에 충분히 잉크가 실리기 어렵고, 필기 시에 진한 필적이 얻어지기 어려우며, 필적에 선 날림, 끊김이 발생하기 쉽고, 산술 평균 조도(Ra)가 12nm를 초과하면, 볼 표면이 너무 거칠어서, 볼과 볼 시트의 회전 저항이 크기 때문에, 볼 시트의 마모나 필기감이 떨어지기 쉽고, 또한 필적에 끊김, 선 날림, 선 얼룩 등의 필기 성능에 영향을 미치기 쉬워지기 때문이다. 또한, 산술 평균 조도(Ra)가 0.1 내지 10nm이면, 본 발명과 같은 잉크 조성물을 사용한 경우, 필기감의 향상이나 볼 표면에 잉크가 실리기 쉽기 때문에 보다 바람직하고, 더욱 필기감을 고려하면, 2 내지 8nm가 바람직하다. 볼 표면의 산술 평균 조도에 대하여, 산술 평균 조도(Ra)는, 표면 조도 측정기(세이코 엡손 가부시키가이샤제 SPI3800N, 상품명)에 의해 측정된 조도 곡선으로부터 구할 수 있다. 구체적으로는, 조도 곡선의 평균선의 방향으로 기준 길이만큼 발취하고, 이 발취 부분의 평균선으로부터 측정 조도 곡선까지의 편차의 절댓값을 합계하여, 평균한 값이다.

또한, 볼펜팁 본체의 재료는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 각종 금속의 단체 혹은 합금, 세라믹스, 수지 등으로 하면 된다. 구체적으로는, 강, 구리, 알루미늄 또는 니켈 등의 금속 단체를 사용해도 되고, 양은 또는 스테인리스 등의 합금을 사용해도 된다. 필기감을 향상시킬 수 있고, 또한 절삭 등의 가공성이 높기 때문에 양은제의 팁 본체로 하는 것이 바람직하다. 또는 볼 시트의 마모, 경시 안정성이 높기 때문에 스테인리스제의 팁 본체로 하는 것이 바람직하고, 이들 중, 페라이트계 스테인리스강이 바람직하다.

또한, 볼펜팁에 대하여는, 볼펜팁의 볼의 종축 방향의 이동 가능량(클리어런스)이, 3 내지 30㎛로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 과도하게 작으면, 필적의 끊김, 잉크 덩어리 부착, 점 얼룩 등의 필기성, 필기감에 영향을 미치기 쉽고, 과도하게 크면, 잉크 덩어리 부착, 잉크 추종 성능, 잉크 누설 억제에 영향을 미치기 쉬워지기 때문이다. 이동 가능량은, 3 내지 25㎛로 하는 것이 보다 바람직하고, 5 내지 25㎛로 하는 것이 더욱 바람직하고, 필적 건조성, 잉크 추종 성능, 필적 끊김을 고려하면, 7 내지 20㎛로 하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서, 볼펜팁의 볼의 종축 방향의 이동 가능량에 대하여는, 필기 개시 전의 초기 상태의 볼펜의 볼펜팁 형태로 한다.

볼펜의 100m당 잉크 소비량은, 20 내지 150mg인 것이 바람직하다. 이것은, 100m당 잉크 소비량이 20mg 미만이면, 필적 끊김이나 점 얼룩이 발생하기 쉽고, 진한 필적, 양호한 필기감이 얻어지기 어렵고, 100m당 잉크 소비량이 150mg을 초과하면, 잉크 추종성에 영향을 주거나, 볼과 팁 선단의 간극으로부터 잉크 누설되기 쉽고, 필적 건조성, 또한 잉크 덩어리 부착도 발생하기 쉽기 때문이다. 볼펜의 100m당 잉크 소비량은, 25 내지 140mg인 것이 보다 바람직하고, 30 내지 130mg인 것이 바람직하고, 40 내지 110mg 더욱 바람직하다.

또한, 잉크 소비량에 대하여는, 20℃, 필기 용지 JIS P3201 필기 용지 위에 필기 각도 70°, 필기 하중 200g의 조건에서, 필기 속도 4m/min의 속도로, 시험 샘플 5개를 사용하여, 나선 필기 시험을 행하고, 그 100m당 잉크 소비량의 평균값을, 100m당 잉크 소비량으로 정의한다.

또한, 더욱 진한 필적이나, 필기감, 잉크 추종성, 잉크 누설 억제를 향상시키기 위해서는 잉크 소비량을 설정할 뿐만 아니라, 볼 직경과의 관계도 고려하면 효과적이다. 구체적으로는, 유성 볼펜의 100m당 잉크 소비량(mg)에 대한 볼 직경(mm)의 비에 대하여는(볼 직경:잉크 소비량)을 1:40 내지 1:140의 관계로 함으로써, 더욱 진한 필적이나, 필기감, 잉크 추종성, 잉크 누설 억제, 필적 건조성이 얻어지기 쉽다. 볼 직경:잉크 소비량의 비는, 1:50 내지 1:130인 것이 보다 바람직하고, 1:60 내지 1:120인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명과 같이, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 포함하여 이루어지는 유성 볼펜용 잉크 조성물로 함으로써, 볼 시트의 마모를 억제할 수 있기 때문에, 필기 초기 내지 필기 종료까지, 잉크 소비량이 안정되므로, 필기감이나, 필적에 끊김이 나오기 어렵고, 진한 필적이 양호한 필기 성능이 안정적으로 얻어지기 쉽기 때문에, 바람직하다. 구체적으로는, 초기 0 내지 100m 시점의 잉크 소비량 Emg과, 잉크 종료 전 100m의 잉크 소비량 Fmg으로 하였을 때, 초기 0 내지 100m 시점의 잉크 소비량 Emg에 대한, 잉크 종료 전 100m의 잉크 소비량 Fmg의 비에 대하여는(E:F), 1:0.7 내지 1:1.3이면, 필기감이나, 필적에 끊김이 나오기 어렵고, 양호한 필기 성능이 안정적으로 얻어지기 쉽기 때문에 바람직하다. E:F의 비는, 1:0.8 내지 1:1.2인 것이 보다 바람직하고, 1:0.9 내지 1:1.1인 것이 더욱 바람직하다.

(실시예)

다음에 실시예를 나타내어 본 발명을 설명한다.

실시예 1의 유성 볼펜용 잉크 조성물은, 미리 유기 용제, 안료, 안료 분산제를 첨가하고, 3개 롤 분산기로 분산시켜, 안료 분산체를 제작하였다. 그 후, 안료 분산체, 염료, 유기 용제, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르, 비이온계 계면 활성제, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐부티랄 수지를 채용하고, 이것을 소정량 칭량하여, 60℃로 가온한 후, 디스퍼 교반기를 사용하여 완전 용해시켜 유성 볼펜용 잉크 조성물을 얻었다. 구체적인 배합량은 하기와 같다.

또한, 점도계(비스코미터 RVDVII+Pro 및 CP-52 스핀들, 모두 상품명, 브룩필드 가부시키가이샤제)를 사용하여 20℃의 환경 하에서 전단 속도 5sec^-1(회전수 2.5rpm)로 실시예 1의 잉크 점도를 측정한 결과, 잉크 점도 3,000mPa·s였다.

실시예 1

안료 분산체(카본 블랙, 평균 입자경 150nm, 안료 20％ 함유, 폴리비닐부티랄 20％ 함유) 50.0질량％

알코올 용제(벤질알코올) 26.5질량％

폴리옥시알킬렌글리세릴에테르(식 (1), 폴리옥시프로필렌디글리세릴에테르) 20.0질량％

비이온계 계면 활성제(소르비탄지방산에스테르) 2.0질량％

폴리비닐피롤리돈 0.5질량％

폴리비닐부티랄 수지 1.0질량％

실시예 2 내지 34

표에 나타내는 바와 같이, 각 성분을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 잉크 배합하여, 실시예 2 내지 34의 유성 볼펜용 잉크 조성물을 얻었다. 또한 실시예 18, 22, 28 내지 34에 있어서는, 볼펜팁에 있어서의, 볼 표면의 산술 평균 조도 또는 볼의 세로 방향의 이동량을 변경하였다. 표에 평가 결과를 나타낸다.

비교예 1 내지 3

표에 나타내는 바와 같이, 각 성분을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 비교예 1 내지 3의 유성 볼펜용 잉크 조성물을 얻었다. 표에 평가 결과를 나타낸다.

또한, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 실시예 3, 실시예 21, 실시예 25, 실시예 31의, 20℃의 환경 하, 전단 속도 5sec^-1(회전수 2.5rpm)에 있어서의 잉크 점도를 측정한 결과, 실시예 3: 2000mPa·s, 실시예 21: 2800mPa·s, 실시예 25: 4800mPa·s, 실시예 31: 3000mPa·s였다.

1 후지 색소 가부시키가이샤제 카본 블랙, 평균 입자경 150nm, 안료분 20％ 함유, 폴리비닐부티랄 수지 20％ 함유

2 후지 색소 가부시키가이샤제, 디케토피롤로피롤계 안료, 평균 입자경 250nm, 안료분 20％ 함유, 폴리비닐부티랄 수지 20％ 함유

3 오리엔트 가가꾸 가부시키가이샤제

4 사카모토 야쿠힝 고교 가부시키가이샤제 SC-P750(상품명) 프로필렌옥시드 평균 부가 몰수 (m+n+o+p)=9, 용해도 파라미터(SP값): 22.7

5 사카모토 야쿠힝 고교 가부시키가이샤제 SC-P400(상품명) 프로필렌옥시드 평균 부가 몰수 (m+n+o+p)=4, 용해도 파라미터(SP값): 26.1

6 사카모토 야쿠힝 고교 가부시키가이샤제 SC-P1000(상품명) 프로필렌옥시드 평균 부가 몰수 (m+n+o+p)=14,

7 사카모토 야쿠힝 고교 가부시키가이샤제 SC-P1600(상품명) 프로필렌옥시드 평균 부가 몰수 (m+n+o+p)=24,

8 사카모토 야쿠힝 고교 가부시키가이샤제 SC-E2000(상품명) 에틸렌옥시드 평균 부가 몰수 (w+x+y+z)=4, 용해도 파라미터(SP값): 21.0

9 다이이찌 고교 세야꾸 가부시키가이샤제 소르겐 40(상품명) 알킬기의 탄소수=18

10 가오 가부시키가이샤 레오돌 TW-S320V(상품명) 알킬기의 탄소수=18

11 가오 가부시키가이샤 레오돌 SP-P10(상품명) 알킬기의 탄소수=16

12 사카모토 야쿠힝 고교 가부시키가이샤제 PS-5S(상품명)

13 가오 가부시키가이샤제

14 다이이찌 고교 세야꾸 가부시키가이샤제 노이겐 TDS-120(상품명)

15 도호 가가꾸 고교 가부시키가이샤제 포스페놀(상품명) 시리즈

16 다이이찌 고교 세야꾸 가부시키가이샤제 플라이서브(상품명) 시리즈

17 가오 가부시키가이샤제 파민 DM2098(상품명) 3급 아민

18 니찌유 가부시끼가이샤제 나이민(상품명) 2급 아민

19 아이비에스 재팬 가부시키가이샤제 PVP K-90(상품명)

20 세끼스이 가가꾸 고교 가부시키가이샤제

21 히다치 가세이 가부시키가이샤제

시험 및 평가

실시예 1 내지 34 및 비교예 1 내지 3에서 제작한 유성 볼펜용 잉크 조성물을, 잉크 수용통(폴리프로필렌제)의 선단에, 볼(φ0.7mm, 볼 표면의 산술 평균 조도(Ra): 7nm), 재질: 텅스텐 카바이드를 주성분으로 하는 초경합금볼(코발트를 결합재로서 포함함))을 회전 가능하게 포지한 볼펜팁(팁 내에 볼을 직접 팁 선단 에지의 내벽에 압박한 코일 스프링을 갖는, 볼의 축방향의 이동량: 12㎛, 재질: 페라이트계 스테인리스강)을 장착함과 함께, 잉크 수용통 내에, 실시예 1의 유성 볼펜용 잉크(0.2g)를 즉시 수용하여 볼펜 리필을 가부시키가이샤 파일럿 코포레이션제의 유성 볼펜(상품명: 슈퍼 그립(등록 상표))에 배치하여, 유성 볼펜을 제작하여 필기 시험 용지로서 필기 용지 JIS P3201에 준하여 이하의 시험 및 평가를 행하였다.

실시예 1, 실시예 3, 실시예 21 및 실시예 25, 실시예 31의 잉크 조성물을 유성 볼펜에 배치하고, 나선 필기 시험을 행한 바, 쓰기 개시 100m당 잉크 소비량은, 각각 70mg/100m, 75mg/100m, 60mg/100 및 50mg/100m, 98mg/100이었다.

또한, 이들 유성 볼펜의 쓰기 개시 100m당 잉크 소비량(mg)과 볼 직경(mm)의 비(볼 직경:잉크 소비량)는, 각각 1:100, 1:107, 1:86 및 1:71, 1:140이었다.

또한, 실시예 1, 실시예 3, 실시예 21 및 실시예 25, 실시예 31의 잉크 조성물을 배치한 유성 볼펜의, 쓰기 개시 0 내지 100m 시점의 잉크 소비량 Emg과, 쓰기 종료 전 100m 내지 쓰기 종료 시의 잉크 소비량 Fmg으로 하였을 때, 잉크 소비량의 비 E:F는, 각각 70:73(1:1.04), 75:72(1:0.96), 60:65(1:1.08), 50:46(1:0.9), 98:101(1:1.03)이었다.

내마모 시험(볼 시트의 마모 시험): 하중 400gf, 필기 각도 70°, 4m/min의 주행 시험기로 필기 시험 후의 볼 시트의 마모를 측정하였다.

A: 볼 시트의 마모가 5㎛ 미만인 것

B: 볼 시트의 마모가 5㎛ 이상, 10㎛ 미만인 것

C: 볼 시트의 마모가 10㎛ 이상, 20㎛ 미만이지만, 필기 가능한 것

D: 볼 시트의 마모가 심하여, 필기 불량이 되어버리는 것

필기감: 수기에 의한 관능 시험을 행하여 평가하였다.

A: 매우 매끄러운 것

B: 매끄러운 것

C: 실용상 문제가 없는 레벨의 매끄러움인 것

D: 무거운 것

써내기 성능 시험: 손으로 쓴 필기한 후, 팁 선단부를 나오게 한 채 20℃, 65％RH의 환경 하에 24시간 방치하고, 그 후, 주행 시험에서 하기 필기 조건에서 필기하고, 써내기에 있어서의 필적 끊김의 길이를 측정하였다.

<필기 조건> 필기 하중 200gf, 필기 각도 70°, 필기 속도 4m/min의 조건에서, 주행 시험기로 직선 쓰기를 행하여 평가하였다.

A: 필적 끊김의 길이가 5mm 미만인 것

B: 필적 끊김의 길이가 5mm 이상, 10mm 미만인 것

C: 필적 끊김의 길이가 10mm 이상, 20mm 미만인 것

D: 필적 끊김의 길이가 20mm 이상인 것

잉크 경시 시험: 50℃ 환경 하, 1개월 후에 팁 본체 내의 잉크를 현미경 관찰하였다.

A: 석출물이 없고, 양호한 것

B: 석출물이 미소하게 발생한 것

C: 석출물이 발생하였지만, 실용상 문제가 없는 것

D: 석출물이 발생하고, 끊김이나 필기 불량 등의 원인이 되는 것

잉크 추종 성능 시험: 50℃ 환경 하, 1개월 후에 수기로 연속 속기 필기를 10초간 행하였다.

A: 필적 끊김, 선 날림이 없는 것

B: 필적 끊김, 선 날림이 약간 있었지만, 실용상 문제가 없는 레벨이었던 것

C: 필적 끊김, 선 날림이 있었던 것

D: 필적 끊김, 선 날림이 심했던 것

내수성 시험: 필기 용지에, 나선 필기한 필적을 건조 후에, 물에 10초 침지시켜, 필적의 상태를 관찰하였다.

A: 필적이 양호한 것

B: 필적이 옅어졌지만, 판별할 수 있는 것

C: 필적을 시인할 수 없는 것

내광성 시험: 필기 용지에 필기 각도 70°, 필기 하중 150g의 조건에서, 필기 속도 4.5m/min의 속도로, 나선 필기 시험을 행하고, 1시간 방치한 후, 크세논 페이드미터 X15F(스가 시껭끼 가부시키가이샤제)를 사용하여, 블루 스케일이 3급 퇴색될 때까지 조사하고, 필적을 관찰하였다.

A: 퇴색되지 않는다

B: 퇴색은 보이지만, 판별할 수 있는 것

C: 퇴색이 두드러지는 것

실시예 1 내지 34에서는, 내마모 시험(볼 시트의 마모 시험), 필기감, 써내기 성능 시험, 잉크 경시 시험, 잉크 추종 성능 시험, 내수성 시험, 내광성 시험 모두 양호한 성능이 얻어졌다.

실시예 1 내지 17, 19 내지 34에서는, 착색제로서 안료를 사용하였지만, 안료 분산성이 양호하고, 안정되어 있었다.

또한, 비교예 1 내지 3에서는, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 사용하지 않았기 때문에, 내마모 시험(볼 시트의 마모 시험)이 나쁘고, 또한 잉크 추종성 시험이 열악하였다.

또한, 노크식 유성 볼펜이나 회전 조출식 유성 볼펜 등의 출몰식 유성 볼펜을 사용한 경우에는, 써내기 성능이 중요한 성능 중 하나이기 때문에, 본 발명에 의한 잉크 조성물을 사용하면 효과적이다.

본 발명에 의한 잉크 조성물은, 잉크 누설 억제나, 써내기 성능을 향상시키기 위해서, 볼펜팁 선단에 회전 가능하게 포지한 볼을, 탄발 부재(코일 스프링 등)에 의해 직접 또는 압박체를 개재시켜 팁 선단 에지의 내벽에 압박하여, 필기 시의 압박력에 의해 팁 선단 에지의 내벽과 볼에 간극을 부여하여 잉크를 유출시키는 밸브 기구를 구비하는 볼펜팁에 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 구조를 갖는 볼펜팁에 의해, 팁 선단의 미소한 간극도 비사용 시에 폐쇄하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는, 잉크 수용통 내에 유성 볼펜용 잉크 조성물을 수용한 볼펜 리필을 축통 내에 배치한 유성 볼펜을 예시하였지만, 본 발명에 의한 유성 볼펜은, 축통 자체를 잉크 수용통으로 하고, 축통 내에, 유성 볼펜용 잉크 조성물을 즉시 수용한 직접 충전식의 볼펜으로 한 유성 볼펜이어도 되고, 잉크 수용통 내에 유성 볼펜용 잉크 조성물을 수용한 것(볼펜 리필)을 그대로 볼펜으로서 사용한 구조여도 된다.

본 발명은, 유성 볼펜용 잉크 조성물로서 이용할 수 있고, 더욱 상세하게는, 유성 볼펜용 잉크 조성물을 충전한, 캡식, 노크식 등의 유성 볼펜으로서 널리 이용할 수 있다.

1: 볼펜 리필
2: 잉크 수용통
3: 볼
4: 볼펜팁
5: 팁 선단부
6: 볼 포지실
7: 잉크류 통과 구멍
8: 잉크 유통 홈
9: 볼 시트
10: 유성 볼펜용 잉크
H: 볼 돌출
α: 코오킹 각도

Claims

착색제, 유기 용제, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유성 볼펜용 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 착색제가 안료인, 잉크 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르의 함유량이, 잉크 조성물 전체량에 대하여 0.1 내지 40질량％인, 잉크 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 용제가 방향족 알코올인, 잉크 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 계면 활성제를 더 포함하여 이루어지는, 잉크 조성물.
제5항에 있어서, 상기 계면 활성제가 비이온계 계면 활성제인, 잉크 조성물.
제6항에 있어서, 상기 비이온계 계면 활성제가, 지방산에스테르류, 폴리알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬이미다졸린, 알킬알칸올아미드 및 그것들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는, 잉크 조성물.
제5항에 있어서, 상기 계면 활성제가 음이온계 계면 활성제인, 잉크 조성물.
제5항에 있어서, 상기 계면 활성제가, 비이온계 계면 활성제와 음이온계 계면 활성제의 조합인, 잉크 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 20℃, 전단 속도 5sec^-1에 있어서의 점도가 30,000mPa·s 이하인, 잉크 조성물.
잉크 수용통의 선단부에, 볼을 회전 가능하게 포지한 볼펜팁을 갖고, 상기 잉크 수용통 내에 착색제, 유기 용제, 폴리옥시알킬렌글리세릴에테르를 포함하여 이루어지는 잉크 조성물을 수용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유성 볼펜.
제11항에 있어서, 상기 볼의 표면의 산술 평균 조도(Ra)가 0.1 내지 12nm인, 유성 볼펜.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 유성 볼펜의 100m당 잉크 소비량이 20 내지 150mg인, 유성 볼펜.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼펜팁에 있어서의, 상기 볼의 종축 방향의 이동량이, 3 내지 30㎛인, 유성 볼펜.