水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペン
【課題】本発明の課題は、水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンにおいて、濃い筆跡で、手脂性能に優れ、滑らかな筆感を有する水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンを提供することである。
【解決手段】少なくとも、水、カーボンブラック、界面活性剤を含有し、前記カーボンブラックの吸油量が１０１g以上(/１００g)で、かつ、前記界面活性剤が、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩の中から１種以上を選択することを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンを用いる。
【解決手段】少なくとも、水、カーボンブラック、界面活性剤を含有し、前記カーボンブラックの吸油量が１０１g以上(/１００g)で、かつ、前記界面活性剤が、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩の中から１種以上を選択することを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンに関し、さらに詳細には、濃い筆跡で、手脂の付着した筆記面における筆記性能と、滑らかな筆感を有する水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水性ボールペン用インキ組成物について、筆跡の線とび、カスレなどが発生しないように、特開２００６−２８２８７０号公報「ボールペン用水性インキ組成物
特開平７−６２２８８ 号公報「水性ボールペン用インキ組成物」等、様々な潤滑剤などを含有する水性ボールペン用インキ組成物や、着色剤として比表面積６００ｍ
2／ｇ以上の導電性カーボンブラックを含有する特開２００５−１２０３１４号公報「筆記具用水性インキ組成物と筆記具」が提案されている。
【０００３】
また、筆記性能を向上させるため、特開２００２−２２５４８１ 号公報「ボールペン」等では、ボールの表面の算術平均粗さを所定範囲に設定したボールペンチップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】「特開２００６−２８２８７０号公報」
【特許文献２】「特開平７−６２２８８号公報」
【特許文献３】「特開２００５−１２０３１４号公報」
【特許文献４】「特開２００２−２２５４８１号公報」
【０００５】
特許文献１は、イソプレンスルホン酸−アクリル酸共重合体を含有することで、インキが途切れることなく安定した吐出が行われるため、軽い書き味で筆記し、筆跡の線切れやカスレを抑制することができ、特許文献２では、ジベンジリデンソルビトールを含有することで、ボールの回転によりインキが容易に流動する事によりスムースに筆記が可能となり、カスレ等の筆記性能を向上することができ、特許文献３では、比表面積６００ｍ
2／ｇ以上の導電性カーボンブラックを含有することで、顔料沈降安定性の向上についてある程度はできたが、筆跡の濃さや、手脂の付着した筆記面に対する筆記性能については、十分満足する性能は得られなかった。
【０００６】
また、特許文献４では、ボールの表面が任意の５０×５０μm2における算術平均粗さが１８ｎｍ〜２５ｎｍで、且つ最大高低差が２８０ｎｍ〜４５０ｎｍとしたボールペンチップを用いることで、手脂の付着した筆記面に対して、線切れのないようなボールペンを提供することが開示されているが、それだけでは十分満足する手脂性能や筆感は得られなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記のような問題を解決するもので、水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンにおいて、濃い筆跡で、手脂性能に優れ、滑らかな筆感を有する水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、
「１．少なくとも水、カーボンブラック、界面活性剤とならなる水性ボールペン用インキ組成物であって、前記カーボンブラックの吸油量が１０１g以上(/１００g)で、かつ、前記界面活性剤が、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩の中から１種以上を選択し、含有することを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
２．前記界面活性剤が、パーフルオロアルキルエチレンオシド付加物を有するフッ素系界面活性剤であることを特徴とする第１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
３．前記カーボンブラックが、塩基性カーボンブラックであることを特徴とする第１項または第２項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
４．前記水性ボールペン用インキ組成物の２０℃における表面張力が、１０〜２５ｍＮ/ｍであることを特徴とする第１項ないし第３項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
５．前記水性ボールペン用インキ組成物に、リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩を含有することを特徴とする第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
６．インキ収容筒の先端部に、ボールを回転自在に抱持した、ボールペンチップを直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、前記第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物を直詰めしてなる水性ボールペンであって、前記ボール表面の算術平均粗さが、０．１〜５ｎｍであることを特徴とする水性ボールペン。」である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンにおいて、濃い鮮明な筆跡で、手脂の付着した筆記面において、筆記しても筆跡に線とび、カスレが発生しない手脂性能と、滑らかな筆感を有する優れた水性ボールペン用インキ組成物と水性ボールペンを得ることができる優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の特徴としては、水性ボールペン用インキ組成物に、吸油量が１０１g(/１００g)以上のカーボンブラックと、特定の界面活性剤を併用することを特徴とする。
【００１１】
カーボンブラックの吸油量は、カーボンブラックのストラクチャーを示す特性であり、乾燥された一定量のカーボンブラックがＤＢＰ（ジブチルフタレート）を吸収する量をいいJISK６２２１に規定される試験方法で測定される。
【００１２】
本発明において、吸油量が１０１g以上のカーボンブラックを含有することで、濃い鮮明な筆跡が得られることが解った。前述の通り、吸油量はカーボンブラックのつながりであるストラクチャーをあらわす代替特性であり、吸油量が大きいほどストラクチャーは大きくなる。吸油量が１０１g以上のカーボンブラックは、ストラクチャーが大きいため、紙面への浸透を抑制し、カーボンブラック自体が、紙面上に残ることで、濃い鮮明な筆跡が得られる。そのため、吸油量が１０１g(/１００g)以上のカーボンブラックを用いることを必須とする。
【００１３】
しかし、前記カーボンブラックを用いることで、濃い鮮明な筆跡が得られる一方で、特に手脂の付着した紙面に対しては、ストラクチャーが大きいため、紙面へ浸透しづらく、筆跡に線とび、カスレが発生してしまう。そこで、上記問題を鑑み、鋭意検討した結果、本願発明者は、吸油量が１０１ g(/１００g)以上のカーボンブラックを用いる場合には、水性インキ組成物中に、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩の中から１種以上の界面活性剤を併用することで、手脂の付着した紙面に対しても良好に浸透し、筆跡に線とび、カスレを抑制する効果が得られることが解った。さらに、同時に、紙に対する浸透性が向上することで、カーボンブラック自体が、紙面上に残り、より濃い鮮明な筆跡が得られる相乗効果も得られる。そのため、本発明では、特定のカーボンブラックと前記界面活性剤を併用することを必須とする。
【００１４】
また、カーボンブラックの吸油量については、１０１〜２００g(/１００g)がより好ましい。吸油量が２００g(/１００g)を越えると、カーボンブラックの沈降が発生しやすい傾向があるためであり、また、より濃い筆跡にすることを考慮すれば、吸油量が、１２０〜２００g(/１００g)がさらに好ましく、最も好ましくは、１５０〜２００g(/１００g)である。
【００１５】
特に、前記カーボンブラックの中でも、インキ中での分散性を考慮すれば、塩基性カーボンブラックを用いる方が好ましい。ここで、塩基性カーボンブラックとは、カーボンブラック粒子をｐＨ７のイオン交換水に分散し、ｐＨメーターにて２５℃のｐＨを測定したｐＨ値が７以上を塩基性カーボンブラックと定義する。より分散性を考慮すれば、ｐＨ値が７〜１０の塩基性カーボンブラックが最も好ましい。
【００１６】
本発明に用いられるカーボンブラックの含有量は、インキ組成物全量に対し、１〜１５質量％が好ましい。この範囲より少ないと、所望の筆跡濃度が得られにくく、この範囲を越えると、カーボンブラックの分散安定性に影響が出やすいためである。より濃い鮮明な筆跡とカーボンブラックの分散安定性を考慮すれば、３〜１０質量％が好ましい。
【００１７】
吸油量が１０１g(/１００g)以上のカーボンブラックとしては、プリンテックス６０、プリンテックス７０（デグサ（株））、＃３２０３B（三菱化学工業（株））等が挙げられる。
【００１８】
また、本発明に用いられる界面活性剤は、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩から選ばれる１種以上の界面活性剤であるが、その中でも、手脂性能をより向上させ、より濃い筆跡を得る観点から、フッ素系界面活性剤を用いるのが好ましい。これは、前記フッ素系界面活性剤は、最も表面張力を低減することが可能で、濡れ性を向上させる効果があり、インキを広がりやすくし、疎水性表面となっている手脂が付着した筆記面においても、良好な筆跡が得られやすく、同時に、紙への浸透性も向上しやすいため、濃い筆跡が得られやすいからである。
【００１９】
また、シリコーン系界面活性剤は、ポリエーテル変性、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪酸エステル変性、親水性特殊変性、フッ素変性、ジメチル、メチルフェニルなどのシリコーンオイル等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、パーフルオロ基ブチルスルホン酸塩、パーフルオロ基含有カルボン酸塩、パーフルオロ基含有リン酸エステル、パーフルオロ基含有リン酸エステル型配合物、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロ基・親水性基・親油性基含有オリゴマー、パーフルオロ基・親水性基含有オリゴマー、パーフルオロ基・親油性基含有オリゴマー、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物等が挙げられる。その中でも、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物を用いるのが好ましい。これは、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物のフッ素系界面活性剤は、手脂が付着した筆記面においても、筆跡に線とび、カスレをより抑制し易く、より濃い筆跡になり易くすることが可能なため、好ましく用いることができる。さらに、エチレンオキシド基があると、親水性が強くなるため、水に対して溶解しやすく、経時安定性が安定する傾向にあることも挙げられる。
【００２０】
また、前記界面活性剤について、シリコーン系界面活性剤の具体例としては、ＫＦ３５１、ＫＦ-３５２、ＫＦ-３５３、ＫＦ-３５４、ＫＦ-３５５、ＫＦ-６１５、ＫＦ-６１８、ＫＦ−６４２、ＫＦ-６４３、ＫＦ-９４５、ＫＦ-６００４（信越化学工業（株））、ＦＺ−２１０４、ＦＺ−２１１０、ＦＺ２１６３、ＦＺ−２１９１、ＦＺ−７００２、ＦＺ−７２０、ＳＩＬＷＥＴＬ−７００１、Ｌ−７００２、Ｙ−７００６、Ｌ−７６０４(東レ・ダウコーニング （株））、ＴＳＦ４４４５（東芝シリコーン（株））が挙げられる。アセチレングリコール系界面活性剤の具体例としては、ダイノール６０４、サーフィノール１０４Ｈ、同１０４Ａ、同１０４ＢＣ、同１０４ＤＰＭ、同１０４ＰＡ、同１０４Ｓ、同４２０、同４４０、同ＳＥ、同ＳＥ−Ｆ、同６１等（エアープロダクツ ジャパン（株）社製）が挙げられる。フッ素系界面活性剤の具体例としては、メガファックF−４４７、F−４１０、F−４４４、F−４４５、F−５５２、F−５５３、F−５５４（DIC（株））、DSN−４０３N（ダイキン工業（株））、ＦＣ−１７０Ｃ、ＦＣ−４３０、ノベック FC−４４３０、FC−４４３２（住友スリーエム（株））等が挙げられる。ジアルキルスルホコハク酸塩具体例としては、ネオコールＳＷ−Ｃ、ネオコールＹＳＷ−ＣＥ、ネオコールＹＳＫ（第一工業製薬（株））、ペレックスＯＴ−Ｐ、ペレックスＴＲ、ペレックスＣＳ、ペレックスＴＡ（花王（株））、エアロールＯＢ−７０（東邦化学工業（株））、エアロゾ−ルＭＡ−８０、エアロゾ−ルＡＹ−１００（三井サイアナミド（株））、アデカコールＥＣ（（株）アデカ）等が挙げられる。これらは、単独または２種以上混合して使用してもよい。
【００２１】
前記界面活性剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．０１〜５．０質量％が好ましい。この範囲より少ないと、表面張力を十分に下げることができにくく、この範囲を越えると、筆跡に滲みが発生したり、インキ経時が不安定となりやすいため、０．０１〜５．０質量％が好ましい。より好ましい筆跡滲みを考慮すれば、０．１〜３．０質量％であり、最も好ましくは０．１〜１．０質量％である。
【００２２】
また、本発明の水性ボールペン用インキ組成物には別途分散剤を用いることもできる。分散剤については、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレンーマレイン酸樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の樹脂や、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性界面活性剤などの界面活性剤などが挙げられる。その中でも、アクリル樹脂を用いると、筆記乾燥後の筆跡膜に艶があり、より濃い筆跡になる傾向があるため好ましい。
【００２３】
また、本発明の水性インキ組成物の表面張力は、２０℃の環境下において、１０〜３０ｍＮ/ｍがより好ましい。この範囲より低いと、筆跡に滲み、紙への裏抜けが発生しやすくなる傾向があり、この範囲を超えると、手脂性能に影響が出やすくなる傾向があるため、表面張力は、１０〜３０ｍＮ/ｍである方が好ましい。より手脂性能を向上する傾向を考慮すれば、１０〜２５ｍＮ/ｍが好ましく、最も好ましくは、１５〜２０ｍＮ/ｍである。特に、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物のフッ素系界面活性剤は、少量添加することで表面張力を低減しやすいため、最も好ましい。
【００２４】
また、より滑らかな筆感を得て、筆跡に線とび、カスレのない良好な筆跡を得るためには、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．１〜５ｎｍとするとより好ましい。これは、算術平均粗さ（Ｒａ）が、この範囲を越えると、ボール表面が粗すぎて、ボールとボール座の回転抵抗が大きくなりやすいため、筆感が劣りやすく、筆跡に線とび、カスレが発生しやすい傾向があり、この範囲を下まわると、ボールの表面に十分にインキが乗らないため、筆跡に線とび、カスレが発生する傾向が強くなる。そのため、滑らかな筆感と良好な筆跡を得るためには、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．１〜５ｎｍとすることが好ましく、より滑らかな筆感とすることを考慮すれば、０．１〜４ｎｍである。
【００２５】
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、（式１）で示すように、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Ｌ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。
（式１）
【００２６】
また、ボール材は、特に限定されるものではないが、タングステンカーバイドを主成分とする超硬合金ボールや、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素などが挙げられる。特に、超硬合金ボールは、低コストであり、さらに、インキがボール表面に載りやすく、手脂の付着した筆記面において筆記時にも有利であるため好ましい。
【００２７】
また、より滑らかな筆感を得るようにするために、潤滑剤として、リン酸基、脂肪酸基を有するものを用いると、金属類に対して吸着力があり、ボールやチップ本体などに対して吸着することで、他の種類の潤滑剤よりも、潤滑性があり、さらに、良好な潤滑効果を有するため、リン酸エステル系界面活性剤、および／または、脂肪酸塩を用いる方が好ましい。特に、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１〜５ｎｍのボールペンチップ材を用いて、リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩を併用することで、より筆感を向上できる相乗効果が得られる。
【００２８】
さらに、より潤滑効果を考慮すれば、リン酸エステル系界面活性剤が好ましい。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、短鎖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いため、リン酸エステル系界面活性剤は、直鎖アルコール系のラウリルアルコール系、トリデシルアルコール系、短鎖アルコール系を用いる方が、好ましい。これらは、単独または２種以上混合して使用してもよい。
【００２９】
さらに、ボール径が０．４ｍｍ以下のボールを用いたボールペンは、ボールとボール座の接触面積が小さく、単位面積に掛かる荷重が高くなることによる筆感の劣化やボール座の摩耗が進行しやすいので、前記潤滑剤を用いると、その効果は顕著である。
【００３０】
また、着色剤は、前記カーボンブラック以外にも、他の染料、顔料など、適宜併用して使用することができる。染料については、直接染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、及び各種造塩タイプ染料等が採用可能である。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられるが、具体的にはアニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、アルミ顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、補色顔料等が挙げられる。これらの着色剤は、単独または２種以上組み合わせて使用してもかまわない。含有量は、インキ組成物全量に対し、１〜２０質量％が好ましい。
【００３１】
本発明の水性ボールペン用インキ組成物には水溶性溶剤を用いることもできる。水溶性溶剤としては、水分の溶解安定性、水分蒸発乾燥防止等を考慮し、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、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなどのグリコール類、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタートやその他の高級アルコール等のアルコール類、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、３―メトキシブタノール、３―メトキシー３―メチルブタノール等のグリコールエーテル類など、水性ボールペン用インキとして一般的に用いられる溶剤が例示でき、これらを１種又は２種以上用いることができる。溶剤の含有量は、着色剤の溶解性、筆跡乾燥性、にじみ等を考慮すると、インキ組成物全量に対し、５．０〜５０．０質量％が好ましい。
【００３２】
その他の添加剤として、着色剤の経時安定性やさらに潤滑性を向上させるためにｐＨ調整剤や、脂肪酸等の潤滑剤、１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン等の防菌剤、尿素、ソルビット等の保湿剤、ベンゾトリアゾール等の防錆剤、エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤などを添加することができる。また、樹脂エマルジョンとして、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等や、インキ粘度調整として、架橋型アクリル酸重合体、キサンタンガム等の剪断減粘性付与剤等を添加することができる。これらは単独または２種以上組み合わせて使用することができる。
【００３３】
なお、インキ粘度については、限定されるものではないが、本発明で用いるカーボンブラックの分散安定性や筆記性能の向上を考慮すると、剪断速度１．９２ｓｅｃ−１において、１０００ｍＰａ・ｓ〜３５００ｍＰａ・ｓにする方が好ましく、より好ましくは、１２００Ｐａ・ｓ〜２５００ｍＰａ・ｓである。
【００３４】
特に、本発明の水性ボールペン用インキ組成物を直詰めしたインキ収容筒の先端部に、チップ本体のボール抱持室にボールを回転自在に抱持したボールペンチップを直接又はチップホルダーを介して具備したボールペンレフィルを、軸筒内に摺動自在に配設し、前記ボールペンチップを前記軸筒の先端開口部から出没可能としたことを特徴とするノック式水性ボールペンや回転繰り出し式水性ボールペン等においては、インキ垂れ下がりが問題になるため、インキ粘度を上記粘度範囲にする方が好ましい。
【００３５】
また、ボールペンチップ先端縁の内壁に、コイルスプリングを配設することによって、インキ垂れ下がりの抑制効果が向上するため、より好ましい。
【００３６】
本発明の水性ボールペン用インキ組成物のｐＨは、インキ経時安定性を考慮して、ｐＨ値が７〜１０が好ましい。特に、顔料として、塩基性カーボンブラックを用いる場合、ｐＨ値が７〜１０が好ましい。これは、ｐＨ値７以上であると、塩基性カーボンブラックの分散性を向上するためで、ｐＨ値が１０を超えると、インキ経時安定性や、色調に影響が出やすい傾向があるためである。さらに、よりインキ経時安定性を考慮すれば、ｐＨ値が７〜９が好ましい。
【００３７】
次に実施例を示して本発明を説明する。
実施例１
カーボンブラック（吸油量：１７０ｇ(/１００g)、一次粒径：３０nm）６．０質量部
水溶性有機溶剤（グリセリン） １８．０質量部
水 ６８．０質量部
フッ素系界面活性剤（パーフルオロアルキルエチレンオシド付加物を有するフッ素系界面活性剤） １．０質量部
分散剤（アクリル樹脂） ３．０質量部
ｐＨ調整剤（トリエタノールアミン） ３．０質量部
防錆剤（ベンゾトリアゾール） ０．５質量部
防菌剤（１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン） ０．５質量部
剪断減粘性付与剤（キサンタンガム） ０．４０質量部
【００３８】
まず、カーボンブラック、水溶性有機溶剤、水、分散剤、ｐＨ調整剤を適量採取し、分散機を使用し、充分に分散した後、遠心分離を行い、粗粒分を除去して分散体を得る。その後、作製した分散体、水溶性有機溶剤、水、フッ素系界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防菌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。
【００３９】
その後、上記作製したベースインキを加温しながら、剪断減粘性付与剤を投入してホモジナイザー攪拌機を用いて均一な状態となるまで充分に混合攪拌した後、濾紙を用い濾過を行って、実施例１に用いる水性ボールペン用インキ組成物を得た。また、直径が０．７
mmで表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が４ｎｍである超硬合金ボールを回転自在に抱持したステンレス鋼材からなるボールペンチップをチップホルダーを介して装着し、前記水性ボールペン用インキ組成物をインキ収容筒内部に直詰めしたレフィルを、（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、本発明の水性ボールペンを得た。また、表面張力を、２０℃の環境下において、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、１８ｍＮ/ｍであった。また、ｐＨ測定は東亜ディーケーケー社製IＭ−４０Ｓ型ｐＨメーターを用いて、２０℃にて測定したところ、ｐＨ値は８であった。
【００４０】
実施例２〜８
インキ配合とボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を表１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２〜８の水性ボールペンを得た。表１にインキ配合、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）および測定、評価結果を示す。
【表１】
【００４１】
比較例１〜５
インキの配合とボール 表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を、表２のように変更した以外は、実施例１と同様な手順で比較例１〜５の水性ボールペンを得た。表２にインキ配合、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）および測定、評価結果を示す。
【表２】
【００４２】
試験および評価
実施例１〜８及び比較例１〜５で作製した水性ボールペンを用いて、以下の試験および評価を行った。尚、手脂性能試験、筆跡の濃さ、筆感の評価は、筆記試験用紙としてＪＩＳ Ｐ３２０１ 筆記用紙Ａを用い、以下のような試験方法で評価を行った。また、手脂性能試験に用いる人工皮脂は、スクワラン３．０重量部、イソプロピルミリステート６．０重量部、オリーブ油１２．０重量部、コレステロール０．６重量部、パルミチン酸０．６重量部、オレイン酸３．９重量部、イソステアリン酸３．９重量部、アセトン７０．０重量を撹拌混合して人工皮脂を作製したものを用いた。
【００４３】
筆跡の濃さ：手書きによる筆記した筆跡を観察した。
濃く鮮明な筆跡であるもの ・・・◎
濃い筆跡であるもの ・・・○
実用上問題ない濃さの筆跡であるもの ・・・△
薄い筆跡のもの ・・・×
【００４４】
手脂試験：人工皮脂を付着させた 紙面に筆記した筆跡を観察した。
筆跡に線とび、カスレがないもの ・・・◎
筆跡に線とび、カスレが、若干あるもの ・・・○
筆跡に線とび、カスレがあるが、実用上問題ないもの ・・・△
筆跡に線とび、カスレがあるがひどく、実用性に乏しいもの ・・・×
【００４５】
筆感：手書きによる官能試験を行い評価した。
滑らかなもの ・・・◎
実用上問題ない滑らかさのもの ・・・○
重く、滑りが悪いもの ・・・×
【００４６】
表１の結果より、実施例１〜８では、手脂性能試験、筆跡の濃さ 、筆感ともに良好もしくは、実用上問題のないレベルの性能が得られた。
【００４７】
表２の結果より、比較例１〜３では、界面活性剤として、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩ものを使用していないため、手脂性能試験において、筆跡に線とび、カスレが発生してしまった。
【００４８】
比較例４、５では、カーボンブラックの吸油量が１００g以下(/１００g)を用いたため、筆跡の濃さが、やや劣ってしまった。
【００４９】
また、インキ消費量については、本発明の水性ボールペン用インキ組成物をインキ収容筒内に直詰めした水性ボールペンとして使用し、筆記用紙として、ＪＩＳ Ｐ３２０１筆記用紙Ａ上に筆記角度６５°、筆記荷重１００ｇの条件にて、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度で、試験サンプル５本用いて、らせん筆記試験を行い、その１００ｍあたりのインキ消費量の平均値を、１００ｍあたりのインキ消費量と定義すれば、１００ｍあたりのインキ消費量については、５０〜３００ｍｇ／１００ｍであることが、好ましい。この範囲以下だと、インキ消費量が少ないので、筆跡にカスレが発生しやすく、この範囲を越えると、インキ消費量が多いので、筆跡擦過性に影響を及ぼす可能性もある。より、好ましくは、８０〜２５０ｍｇ／１００ｍである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は水性ボールペン用インキ組成物として利用でき、さらに詳細には、該水性ボールペン用インキ組成物を充填した、キャップ式、ノック式等の水性ボールペンとして広く利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンに関し、さらに詳細には、濃い筆跡で、手脂の付着した筆記面における筆記性能と、滑らかな筆感を有する水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水性ボールペン用インキ組成物について、筆跡の線とび、カスレなどが発生しないように、特開２００６−２８２８７０号公報「ボールペン用水性インキ組成物
特開平７−６２２８８ 号公報「水性ボールペン用インキ組成物」等、様々な潤滑剤などを含有する水性ボールペン用インキ組成物や、着色剤として比表面積６００ｍ
2／ｇ以上の導電性カーボンブラックを含有する特開２００５−１２０３１４号公報「筆記具用水性インキ組成物と筆記具」が提案されている。
【０００３】
また、筆記性能を向上させるため、特開２００２−２２５４８１ 号公報「ボールペン」等では、ボールの表面の算術平均粗さを所定範囲に設定したボールペンチップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】「特開２００６−２８２８７０号公報」
【特許文献２】「特開平７−６２２８８号公報」
【特許文献３】「特開２００５−１２０３１４号公報」
【特許文献４】「特開２００２−２２５４８１号公報」
【０００５】
特許文献１は、イソプレンスルホン酸−アクリル酸共重合体を含有することで、インキが途切れることなく安定した吐出が行われるため、軽い書き味で筆記し、筆跡の線切れやカスレを抑制することができ、特許文献２では、ジベンジリデンソルビトールを含有することで、ボールの回転によりインキが容易に流動する事によりスムースに筆記が可能となり、カスレ等の筆記性能を向上することができ、特許文献３では、比表面積６００ｍ
2／ｇ以上の導電性カーボンブラックを含有することで、顔料沈降安定性の向上についてある程度はできたが、筆跡の濃さや、手脂の付着した筆記面に対する筆記性能については、十分満足する性能は得られなかった。
【０００６】
また、特許文献４では、ボールの表面が任意の５０×５０μm2における算術平均粗さが１８ｎｍ〜２５ｎｍで、且つ最大高低差が２８０ｎｍ〜４５０ｎｍとしたボールペンチップを用いることで、手脂の付着した筆記面に対して、線切れのないようなボールペンを提供することが開示されているが、それだけでは十分満足する手脂性能や筆感は得られなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記のような問題を解決するもので、水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンにおいて、濃い筆跡で、手脂性能に優れ、滑らかな筆感を有する水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、
「１．少なくとも水、カーボンブラック、界面活性剤とならなる水性ボールペン用インキ組成物であって、前記カーボンブラックの吸油量が１０１g以上(/１００g)で、かつ、前記界面活性剤が、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩の中から１種以上を選択し、含有することを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
２．前記界面活性剤が、パーフルオロアルキルエチレンオシド付加物を有するフッ素系界面活性剤であることを特徴とする第１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
３．前記カーボンブラックが、塩基性カーボンブラックであることを特徴とする第１項または第２項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
４．前記水性ボールペン用インキ組成物の２０℃における表面張力が、１０〜２５ｍＮ/ｍであることを特徴とする第１項ないし第３項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
５．前記水性ボールペン用インキ組成物に、リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩を含有することを特徴とする第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
６．インキ収容筒の先端部に、ボールを回転自在に抱持した、ボールペンチップを直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、前記第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物を直詰めしてなる水性ボールペンであって、前記ボール表面の算術平均粗さが、０．１〜５ｎｍであることを特徴とする水性ボールペン。」である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、水性ボールペン用インキ組成物およびそれを用いた水性ボールペンにおいて、濃い鮮明な筆跡で、手脂の付着した筆記面において、筆記しても筆跡に線とび、カスレが発生しない手脂性能と、滑らかな筆感を有する優れた水性ボールペン用インキ組成物と水性ボールペンを得ることができる優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の特徴としては、水性ボールペン用インキ組成物に、吸油量が１０１g(/１００g)以上のカーボンブラックと、特定の界面活性剤を併用することを特徴とする。
【００１１】
カーボンブラックの吸油量は、カーボンブラックのストラクチャーを示す特性であり、乾燥された一定量のカーボンブラックがＤＢＰ（ジブチルフタレート）を吸収する量をいいJISK６２２１に規定される試験方法で測定される。
【００１２】
本発明において、吸油量が１０１g以上のカーボンブラックを含有することで、濃い鮮明な筆跡が得られることが解った。前述の通り、吸油量はカーボンブラックのつながりであるストラクチャーをあらわす代替特性であり、吸油量が大きいほどストラクチャーは大きくなる。吸油量が１０１g以上のカーボンブラックは、ストラクチャーが大きいため、紙面への浸透を抑制し、カーボンブラック自体が、紙面上に残ることで、濃い鮮明な筆跡が得られる。そのため、吸油量が１０１g(/１００g)以上のカーボンブラックを用いることを必須とする。
【００１３】
しかし、前記カーボンブラックを用いることで、濃い鮮明な筆跡が得られる一方で、特に手脂の付着した紙面に対しては、ストラクチャーが大きいため、紙面へ浸透しづらく、筆跡に線とび、カスレが発生してしまう。そこで、上記問題を鑑み、鋭意検討した結果、本願発明者は、吸油量が１０１ g(/１００g)以上のカーボンブラックを用いる場合には、水性インキ組成物中に、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩の中から１種以上の界面活性剤を併用することで、手脂の付着した紙面に対しても良好に浸透し、筆跡に線とび、カスレを抑制する効果が得られることが解った。さらに、同時に、紙に対する浸透性が向上することで、カーボンブラック自体が、紙面上に残り、より濃い鮮明な筆跡が得られる相乗効果も得られる。そのため、本発明では、特定のカーボンブラックと前記界面活性剤を併用することを必須とする。
【００１４】
また、カーボンブラックの吸油量については、１０１〜２００g(/１００g)がより好ましい。吸油量が２００g(/１００g)を越えると、カーボンブラックの沈降が発生しやすい傾向があるためであり、また、より濃い筆跡にすることを考慮すれば、吸油量が、１２０〜２００g(/１００g)がさらに好ましく、最も好ましくは、１５０〜２００g(/１００g)である。
【００１５】
特に、前記カーボンブラックの中でも、インキ中での分散性を考慮すれば、塩基性カーボンブラックを用いる方が好ましい。ここで、塩基性カーボンブラックとは、カーボンブラック粒子をｐＨ７のイオン交換水に分散し、ｐＨメーターにて２５℃のｐＨを測定したｐＨ値が７以上を塩基性カーボンブラックと定義する。より分散性を考慮すれば、ｐＨ値が７〜１０の塩基性カーボンブラックが最も好ましい。
【００１６】
本発明に用いられるカーボンブラックの含有量は、インキ組成物全量に対し、１〜１５質量％が好ましい。この範囲より少ないと、所望の筆跡濃度が得られにくく、この範囲を越えると、カーボンブラックの分散安定性に影響が出やすいためである。より濃い鮮明な筆跡とカーボンブラックの分散安定性を考慮すれば、３〜１０質量％が好ましい。
【００１７】
吸油量が１０１g(/１００g)以上のカーボンブラックとしては、プリンテックス６０、プリンテックス７０（デグサ（株））、＃３２０３B（三菱化学工業（株））等が挙げられる。
【００１８】
また、本発明に用いられる界面活性剤は、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩から選ばれる１種以上の界面活性剤であるが、その中でも、手脂性能をより向上させ、より濃い筆跡を得る観点から、フッ素系界面活性剤を用いるのが好ましい。これは、前記フッ素系界面活性剤は、最も表面張力を低減することが可能で、濡れ性を向上させる効果があり、インキを広がりやすくし、疎水性表面となっている手脂が付着した筆記面においても、良好な筆跡が得られやすく、同時に、紙への浸透性も向上しやすいため、濃い筆跡が得られやすいからである。
【００１９】
また、シリコーン系界面活性剤は、ポリエーテル変性、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪酸エステル変性、親水性特殊変性、フッ素変性、ジメチル、メチルフェニルなどのシリコーンオイル等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、パーフルオロ基ブチルスルホン酸塩、パーフルオロ基含有カルボン酸塩、パーフルオロ基含有リン酸エステル、パーフルオロ基含有リン酸エステル型配合物、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロ基・親水性基・親油性基含有オリゴマー、パーフルオロ基・親水性基含有オリゴマー、パーフルオロ基・親油性基含有オリゴマー、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物等が挙げられる。その中でも、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物を用いるのが好ましい。これは、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物のフッ素系界面活性剤は、手脂が付着した筆記面においても、筆跡に線とび、カスレをより抑制し易く、より濃い筆跡になり易くすることが可能なため、好ましく用いることができる。さらに、エチレンオキシド基があると、親水性が強くなるため、水に対して溶解しやすく、経時安定性が安定する傾向にあることも挙げられる。
【００２０】
また、前記界面活性剤について、シリコーン系界面活性剤の具体例としては、ＫＦ３５１、ＫＦ-３５２、ＫＦ-３５３、ＫＦ-３５４、ＫＦ-３５５、ＫＦ-６１５、ＫＦ-６１８、ＫＦ−６４２、ＫＦ-６４３、ＫＦ-９４５、ＫＦ-６００４（信越化学工業（株））、ＦＺ−２１０４、ＦＺ−２１１０、ＦＺ２１６３、ＦＺ−２１９１、ＦＺ−７００２、ＦＺ−７２０、ＳＩＬＷＥＴＬ−７００１、Ｌ−７００２、Ｙ−７００６、Ｌ−７６０４(東レ・ダウコーニング （株））、ＴＳＦ４４４５（東芝シリコーン（株））が挙げられる。アセチレングリコール系界面活性剤の具体例としては、ダイノール６０４、サーフィノール１０４Ｈ、同１０４Ａ、同１０４ＢＣ、同１０４ＤＰＭ、同１０４ＰＡ、同１０４Ｓ、同４２０、同４４０、同ＳＥ、同ＳＥ−Ｆ、同６１等（エアープロダクツ ジャパン（株）社製）が挙げられる。フッ素系界面活性剤の具体例としては、メガファックF−４４７、F−４１０、F−４４４、F−４４５、F−５５２、F−５５３、F−５５４（DIC（株））、DSN−４０３N（ダイキン工業（株））、ＦＣ−１７０Ｃ、ＦＣ−４３０、ノベック FC−４４３０、FC−４４３２（住友スリーエム（株））等が挙げられる。ジアルキルスルホコハク酸塩具体例としては、ネオコールＳＷ−Ｃ、ネオコールＹＳＷ−ＣＥ、ネオコールＹＳＫ（第一工業製薬（株））、ペレックスＯＴ−Ｐ、ペレックスＴＲ、ペレックスＣＳ、ペレックスＴＡ（花王（株））、エアロールＯＢ−７０（東邦化学工業（株））、エアロゾ−ルＭＡ−８０、エアロゾ−ルＡＹ−１００（三井サイアナミド（株））、アデカコールＥＣ（（株）アデカ）等が挙げられる。これらは、単独または２種以上混合して使用してもよい。
【００２１】
前記界面活性剤の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．０１〜５．０質量％が好ましい。この範囲より少ないと、表面張力を十分に下げることができにくく、この範囲を越えると、筆跡に滲みが発生したり、インキ経時が不安定となりやすいため、０．０１〜５．０質量％が好ましい。より好ましい筆跡滲みを考慮すれば、０．１〜３．０質量％であり、最も好ましくは０．１〜１．０質量％である。
【００２２】
また、本発明の水性ボールペン用インキ組成物には別途分散剤を用いることもできる。分散剤については、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレンーマレイン酸樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の樹脂や、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性界面活性剤などの界面活性剤などが挙げられる。その中でも、アクリル樹脂を用いると、筆記乾燥後の筆跡膜に艶があり、より濃い筆跡になる傾向があるため好ましい。
【００２３】
また、本発明の水性インキ組成物の表面張力は、２０℃の環境下において、１０〜３０ｍＮ/ｍがより好ましい。この範囲より低いと、筆跡に滲み、紙への裏抜けが発生しやすくなる傾向があり、この範囲を超えると、手脂性能に影響が出やすくなる傾向があるため、表面張力は、１０〜３０ｍＮ/ｍである方が好ましい。より手脂性能を向上する傾向を考慮すれば、１０〜２５ｍＮ/ｍが好ましく、最も好ましくは、１５〜２０ｍＮ/ｍである。特に、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物のフッ素系界面活性剤は、少量添加することで表面張力を低減しやすいため、最も好ましい。
【００２４】
また、より滑らかな筆感を得て、筆跡に線とび、カスレのない良好な筆跡を得るためには、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．１〜５ｎｍとするとより好ましい。これは、算術平均粗さ（Ｒａ）が、この範囲を越えると、ボール表面が粗すぎて、ボールとボール座の回転抵抗が大きくなりやすいため、筆感が劣りやすく、筆跡に線とび、カスレが発生しやすい傾向があり、この範囲を下まわると、ボールの表面に十分にインキが乗らないため、筆跡に線とび、カスレが発生する傾向が強くなる。そのため、滑らかな筆感と良好な筆跡を得るためには、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．１〜５ｎｍとすることが好ましく、より滑らかな筆感とすることを考慮すれば、０．１〜４ｎｍである。
【００２５】
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、（式１）で示すように、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Ｌ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。
（式１）
【００２６】
また、ボール材は、特に限定されるものではないが、タングステンカーバイドを主成分とする超硬合金ボールや、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素などが挙げられる。特に、超硬合金ボールは、低コストであり、さらに、インキがボール表面に載りやすく、手脂の付着した筆記面において筆記時にも有利であるため好ましい。
【００２７】
また、より滑らかな筆感を得るようにするために、潤滑剤として、リン酸基、脂肪酸基を有するものを用いると、金属類に対して吸着力があり、ボールやチップ本体などに対して吸着することで、他の種類の潤滑剤よりも、潤滑性があり、さらに、良好な潤滑効果を有するため、リン酸エステル系界面活性剤、および／または、脂肪酸塩を用いる方が好ましい。特に、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１〜５ｎｍのボールペンチップ材を用いて、リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩を併用することで、より筆感を向上できる相乗効果が得られる。
【００２８】
さらに、より潤滑効果を考慮すれば、リン酸エステル系界面活性剤が好ましい。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、短鎖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いため、リン酸エステル系界面活性剤は、直鎖アルコール系のラウリルアルコール系、トリデシルアルコール系、短鎖アルコール系を用いる方が、好ましい。これらは、単独または２種以上混合して使用してもよい。
【００２９】
さらに、ボール径が０．４ｍｍ以下のボールを用いたボールペンは、ボールとボール座の接触面積が小さく、単位面積に掛かる荷重が高くなることによる筆感の劣化やボール座の摩耗が進行しやすいので、前記潤滑剤を用いると、その効果は顕著である。
【００３０】
また、着色剤は、前記カーボンブラック以外にも、他の染料、顔料など、適宜併用して使用することができる。染料については、直接染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、及び各種造塩タイプ染料等が採用可能である。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられるが、具体的にはアニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、アルミ顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、補色顔料等が挙げられる。これらの着色剤は、単独または２種以上組み合わせて使用してもかまわない。含有量は、インキ組成物全量に対し、１〜２０質量％が好ましい。
【００３１】
本発明の水性ボールペン用インキ組成物には水溶性溶剤を用いることもできる。水溶性溶剤としては、水分の溶解安定性、水分蒸発乾燥防止等を考慮し、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、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなどのグリコール類、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタートやその他の高級アルコール等のアルコール類、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、３―メトキシブタノール、３―メトキシー３―メチルブタノール等のグリコールエーテル類など、水性ボールペン用インキとして一般的に用いられる溶剤が例示でき、これらを１種又は２種以上用いることができる。溶剤の含有量は、着色剤の溶解性、筆跡乾燥性、にじみ等を考慮すると、インキ組成物全量に対し、５．０〜５０．０質量％が好ましい。
【００３２】
その他の添加剤として、着色剤の経時安定性やさらに潤滑性を向上させるためにｐＨ調整剤や、脂肪酸等の潤滑剤、１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン等の防菌剤、尿素、ソルビット等の保湿剤、ベンゾトリアゾール等の防錆剤、エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤などを添加することができる。また、樹脂エマルジョンとして、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等や、インキ粘度調整として、架橋型アクリル酸重合体、キサンタンガム等の剪断減粘性付与剤等を添加することができる。これらは単独または２種以上組み合わせて使用することができる。
【００３３】
なお、インキ粘度については、限定されるものではないが、本発明で用いるカーボンブラックの分散安定性や筆記性能の向上を考慮すると、剪断速度１．９２ｓｅｃ−１において、１０００ｍＰａ・ｓ〜３５００ｍＰａ・ｓにする方が好ましく、より好ましくは、１２００Ｐａ・ｓ〜２５００ｍＰａ・ｓである。
【００３４】
特に、本発明の水性ボールペン用インキ組成物を直詰めしたインキ収容筒の先端部に、チップ本体のボール抱持室にボールを回転自在に抱持したボールペンチップを直接又はチップホルダーを介して具備したボールペンレフィルを、軸筒内に摺動自在に配設し、前記ボールペンチップを前記軸筒の先端開口部から出没可能としたことを特徴とするノック式水性ボールペンや回転繰り出し式水性ボールペン等においては、インキ垂れ下がりが問題になるため、インキ粘度を上記粘度範囲にする方が好ましい。
【００３５】
また、ボールペンチップ先端縁の内壁に、コイルスプリングを配設することによって、インキ垂れ下がりの抑制効果が向上するため、より好ましい。
【００３６】
本発明の水性ボールペン用インキ組成物のｐＨは、インキ経時安定性を考慮して、ｐＨ値が７〜１０が好ましい。特に、顔料として、塩基性カーボンブラックを用いる場合、ｐＨ値が７〜１０が好ましい。これは、ｐＨ値７以上であると、塩基性カーボンブラックの分散性を向上するためで、ｐＨ値が１０を超えると、インキ経時安定性や、色調に影響が出やすい傾向があるためである。さらに、よりインキ経時安定性を考慮すれば、ｐＨ値が７〜９が好ましい。
【００３７】
次に実施例を示して本発明を説明する。
実施例１
カーボンブラック（吸油量：１７０ｇ(/１００g)、一次粒径：３０nm）６．０質量部
水溶性有機溶剤（グリセリン） １８．０質量部
水 ６８．０質量部
フッ素系界面活性剤（パーフルオロアルキルエチレンオシド付加物を有するフッ素系界面活性剤） １．０質量部
分散剤（アクリル樹脂） ３．０質量部
ｐＨ調整剤（トリエタノールアミン） ３．０質量部
防錆剤（ベンゾトリアゾール） ０．５質量部
防菌剤（１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン） ０．５質量部
剪断減粘性付与剤（キサンタンガム） ０．４０質量部
【００３８】
まず、カーボンブラック、水溶性有機溶剤、水、分散剤、ｐＨ調整剤を適量採取し、分散機を使用し、充分に分散した後、遠心分離を行い、粗粒分を除去して分散体を得る。その後、作製した分散体、水溶性有機溶剤、水、フッ素系界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防菌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。
【００３９】
その後、上記作製したベースインキを加温しながら、剪断減粘性付与剤を投入してホモジナイザー攪拌機を用いて均一な状態となるまで充分に混合攪拌した後、濾紙を用い濾過を行って、実施例１に用いる水性ボールペン用インキ組成物を得た。また、直径が０．７
mmで表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が４ｎｍである超硬合金ボールを回転自在に抱持したステンレス鋼材からなるボールペンチップをチップホルダーを介して装着し、前記水性ボールペン用インキ組成物をインキ収容筒内部に直詰めしたレフィルを、（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、本発明の水性ボールペンを得た。また、表面張力を、２０℃の環境下において、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、１８ｍＮ/ｍであった。また、ｐＨ測定は東亜ディーケーケー社製IＭ−４０Ｓ型ｐＨメーターを用いて、２０℃にて測定したところ、ｐＨ値は８であった。
【００４０】
実施例２〜８
インキ配合とボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を表１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２〜８の水性ボールペンを得た。表１にインキ配合、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）および測定、評価結果を示す。
【表１】
【００４１】
比較例１〜５
インキの配合とボール 表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を、表２のように変更した以外は、実施例１と同様な手順で比較例１〜５の水性ボールペンを得た。表２にインキ配合、ボール表面の算術平均粗さ（Ｒａ）および測定、評価結果を示す。
【表２】
【００４２】
試験および評価
実施例１〜８及び比較例１〜５で作製した水性ボールペンを用いて、以下の試験および評価を行った。尚、手脂性能試験、筆跡の濃さ、筆感の評価は、筆記試験用紙としてＪＩＳ Ｐ３２０１ 筆記用紙Ａを用い、以下のような試験方法で評価を行った。また、手脂性能試験に用いる人工皮脂は、スクワラン３．０重量部、イソプロピルミリステート６．０重量部、オリーブ油１２．０重量部、コレステロール０．６重量部、パルミチン酸０．６重量部、オレイン酸３．９重量部、イソステアリン酸３．９重量部、アセトン７０．０重量を撹拌混合して人工皮脂を作製したものを用いた。
【００４３】
筆跡の濃さ：手書きによる筆記した筆跡を観察した。
濃く鮮明な筆跡であるもの ・・・◎
濃い筆跡であるもの ・・・○
実用上問題ない濃さの筆跡であるもの ・・・△
薄い筆跡のもの ・・・×
【００４４】
手脂試験：人工皮脂を付着させた 紙面に筆記した筆跡を観察した。
筆跡に線とび、カスレがないもの ・・・◎
筆跡に線とび、カスレが、若干あるもの ・・・○
筆跡に線とび、カスレがあるが、実用上問題ないもの ・・・△
筆跡に線とび、カスレがあるがひどく、実用性に乏しいもの ・・・×
【００４５】
筆感：手書きによる官能試験を行い評価した。
滑らかなもの ・・・◎
実用上問題ない滑らかさのもの ・・・○
重く、滑りが悪いもの ・・・×
【００４６】
表１の結果より、実施例１〜８では、手脂性能試験、筆跡の濃さ 、筆感ともに良好もしくは、実用上問題のないレベルの性能が得られた。
【００４７】
表２の結果より、比較例１〜３では、界面活性剤として、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩ものを使用していないため、手脂性能試験において、筆跡に線とび、カスレが発生してしまった。
【００４８】
比較例４、５では、カーボンブラックの吸油量が１００g以下(/１００g)を用いたため、筆跡の濃さが、やや劣ってしまった。
【００４９】
また、インキ消費量については、本発明の水性ボールペン用インキ組成物をインキ収容筒内に直詰めした水性ボールペンとして使用し、筆記用紙として、ＪＩＳ Ｐ３２０１筆記用紙Ａ上に筆記角度６５°、筆記荷重１００ｇの条件にて、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度で、試験サンプル５本用いて、らせん筆記試験を行い、その１００ｍあたりのインキ消費量の平均値を、１００ｍあたりのインキ消費量と定義すれば、１００ｍあたりのインキ消費量については、５０〜３００ｍｇ／１００ｍであることが、好ましい。この範囲以下だと、インキ消費量が少ないので、筆跡にカスレが発生しやすく、この範囲を越えると、インキ消費量が多いので、筆跡擦過性に影響を及ぼす可能性もある。より、好ましくは、８０〜２５０ｍｇ／１００ｍである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は水性ボールペン用インキ組成物として利用でき、さらに詳細には、該水性ボールペン用インキ組成物を充填した、キャップ式、ノック式等の水性ボールペンとして広く利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水、カーボンブラック、界面活性剤とならなる水性ボールペン用インキ組成物であって、前記カーボンブラックの吸油量が１０１g以上(/１００g)で、かつ、前記界面活性剤が、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩の中から１種以上を選択し、含有することを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項２】
前記界面活性剤が、パーフルオロアルキルエチレンオシド付加物を有するフッ素系界面活性剤であることを特徴とする請求項１に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項３】
前記カーボンブラックが、塩基性カーボンブラックであることを特徴とする請求項１または２に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項４】
前記水性ボールペン用インキ組成物の２０℃における表面張力が、１０〜２５ｍＮ/ｍであることを特徴とする請求項１ないし３に記載のいずれか１項に水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項５】
前記水性ボールペン用インキ組成物に、リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩を含有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項６】
インキ収容筒の先端部に、ボールを回転自在に抱持した、ボールペンチップを直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物を直詰めしてなる水性ボールペンであって、前記ボール表面の算術平均粗さが、０．１〜５ｎｍであることを特徴とする水性ボールペン。
【請求項１】
少なくとも水、カーボンブラック、界面活性剤とならなる水性ボールペン用インキ組成物であって、前記カーボンブラックの吸油量が１０１g以上(/１００g)で、かつ、前記界面活性剤が、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩の中から１種以上を選択し、含有することを特徴とする水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項２】
前記界面活性剤が、パーフルオロアルキルエチレンオシド付加物を有するフッ素系界面活性剤であることを特徴とする請求項１に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項３】
前記カーボンブラックが、塩基性カーボンブラックであることを特徴とする請求項１または２に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項４】
前記水性ボールペン用インキ組成物の２０℃における表面張力が、１０〜２５ｍＮ/ｍであることを特徴とする請求項１ないし３に記載のいずれか１項に水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項５】
前記水性ボールペン用インキ組成物に、リン酸エステル系界面活性剤および／または脂肪酸塩を含有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物。
【請求項６】
インキ収容筒の先端部に、ボールを回転自在に抱持した、ボールペンチップを直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、前記請求項１ないし５のいずれか１項に記載の水性ボールペン用インキ組成物を直詰めしてなる水性ボールペンであって、前記ボール表面の算術平均粗さが、０．１〜５ｎｍであることを特徴とする水性ボールペン。
【公開番号】特開２０１３−２８７８９（Ｐ２０１３−２８７８９Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１２３８１（Ｐ２０１２−１１２３８１）
【出願日】平成２４年５月１６日（２０１２．５．１６）
【出願人】（３０３０２２８９１）株式会社パイロットコーポレーション (647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月１６日（２０１２．５．１６）
【出願人】（３０３０２２８９１）株式会社パイロットコーポレーション (647)
【Ｆターム（参考）】
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