説明

水性マーキングインク組成物

【課題】切削油、潤滑油などの油で汚れている金属、樹脂などの非吸収面に対し、適度で良好な濡れ性を持ち、はじかれることなく、低粘度でサラサラ描くことができ、高い隠蔽性と高い固着性を持つ描線を得ることができ、更に、経時において隠蔽剤がたとえ沈降しても簡単な攪拌操作により再分散が容易で、隠蔽性、安定性に優れ、特に、比重の小さい撹拌部材を用いても簡単に撹拌することができる水性マーキングインク組成物を提供する。
【解決手段】水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂1〜20質量%と、酸化チタン5〜30質量%を少なくとも含む着色剤と、アセチレングリコール類、アセチレンアルコール類又はこれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種0.05〜2質量%と、25℃における蒸気圧が5mmHg以下の水溶性溶剤1〜20質量%と、水とを少なくとも含有することを特徴とする水性マーキングインク組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、切削油、潤滑油などの油で汚れている金属、樹脂などの非吸収面に対し、適度で良好な濡れ性を持ち、はじかれることなく、低粘度でサラサラ描くことができ、高い隠蔽性と高い固着性を持つ描線を得ることができ、更に、インク流出性が良好で、経時において隠蔽剤がたとえ沈降しても簡単な攪拌操作により再分散が容易で、隠蔽性、安定性に優れる水性マーキングインク組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、金属、樹脂などの非吸収面に対し、描線がはじかれることなく良好な描線を得ることができる多くの水性マーキングインク組成物が知られている。
例えば、油が付着した金属表面に明瞭な像を形成でき、前記像は容易に剥離することがないため、製造工程における識別性を満足させることができる利便性、実用性に富む油付着金属面用マーキングインク組成物を提供するために、着色剤と、樹脂と、アルコール類、グリコールエーテル類、エステル類から選ばれる1種又は2種以上の溶剤とから少なくともなるインク組成物であって、前記インク組成物10重量部と鉱油を主成分とする油脂1重量部からなる乾燥皮膜の鉛筆硬度が2B以上の硬度を有する油付着金属面用マーキングインク組成物(例えば、特許文献1、2参照)が知られている。
【0003】
この油付着金属面用マーキングインク組成物は、従来のものに較べ固着性は良いものの、未だ充分な固着性を発揮しているといえず、また、揮発性有機溶剤を多量に含んでいるため使用者の作業環境の観点から課題があるものである。
【0004】
一方、本願発明の配合組成と近似するものとして、1)アクリル酸を含む共重合体のアルカリ中和物または無水マレイン酸を含む共重合体のアルカリ中和物等と、酸化チタンを含む顔料と、エタノールまたはエタノール及び水の溶媒と、アセチレングリコール系またはアセチレンアルコール系の消泡剤とを含む写真製版用修正液(例えば、特許文献2、3参照)、2)樹脂、アルミニウムペースト、水とからなるインク主成分に、添加剤としてアセチレンアルコール誘導体を添加したことを特徴とする水性メタリックインク(例えば、特許文献4参照)、3)2,4,7,9−テトラメチル−5−デシル−4,7−ジオール及びこの酸化エチレン付加体、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオールの中の一種以上が、配合組成物中の一成分として添加、含有されていることを特徴とするボールペン用水性インク(例えば、特許文献5参照)、4)インク全量に対して2重量%以下のアセチレングリコール及び/又はアセチレンアルコールと、水溶性有機溶剤と、水溶性染料と、水とからなるボールペン用水性インク(例えば、特許文献6参照)などが知られている。なお、一般に、アセチレンアルコール類、エチレンオキサイド付加したアセチレンアルコール誘導体などの添加は、顔料インクの粘度を増加させることが知られている(例えば、特許文献7参照)。
【0005】
上記特許文献2〜6に記載される各インク組成物等の組成は、本願発明の組成と近似するものであるが、特許文献2、3では、溶媒がエタノールまたは水及びエタノールの混合物であるので、描線の固着性に劣る点、エタノールが多量に配合されたインク組成は臭気の点に課題がある。
また、特許文献4は、アルミニウムペーストに含まれるミネラルスピリットによりピンホール発生防止のためアセチレンアルコール誘導体を添加したものであり、特許文献5及び6は、エチレンオキサイド付加体であるアセチレンアルコール類等を水性ボールペン用インクに添加してボールの濡れ性を良くするものであり、これらの文献4〜6と本願発明とは発明の課題、目的、技術思想(構成及びその作用効果)が相違するものである。
【0006】
ところで、当業者であれば、油汚れした非吸収面(金属面など)に描いた場合、その表面の状態に対応した表面張力に調整すれば水性マーキングインクがはじかれにくくなることは予想できる。しかし、あらゆる種類(表面張力)の油(汚れ)に対しては、一般的にインク組成物は表面張力を変化させなければ対応はできない。インクの表面張力を極限まで低く調整すれば、如何なる表面でもインクがはじかれることは無くなることが予想されるが、今度は逆に描線が滲んでしまうことも予想され、良好な描線を得ることは難しいのが現状である。
【0007】
一方、隠蔽力に優れた酸化チタンを含有した筆記具用インク組成物は、一般に、その比重が高いため経時的に沈降分離するという点に課題がある。そのため、使用前にインク組成物を十分に再撹拌してから使用する手段や、インク組成物にせん断減粘性を付与させ、酸化チタンの沈降を抑制する手段、及びこれらを組み合わせた手段などが従来から採られている。
【0008】
例えば、時間の経過の後も、安定して、グラデーション効果の高い筆跡を与える中芯式多色マーキングペン用の水性顔料インクを提供するために、水と、酸化チタン、中空樹脂粒子、偏平樹脂粒子、板状アルミナ及びフレーク状窒化ホウ素から選ばれる少なくとも1種である隠蔽剤と、着色剤と、定着用樹脂及びポリアクリル酸アルカリ金属塩、ポリアクリル酸有機アミン塩及びポリオールから選ばれる少なくとも1種である増粘剤を含み、温度20℃でのE型回転粘度計による粘度測定において、せん断速度200s-1 のときの粘度が3〜12mPa・sの範囲にあり、(せん断速度10s-1 のときの粘度)/(せん断速度200s-1 のときの粘度)で定義されるTI値が1.2〜4の範囲にあると共に、温度20℃での応力下の粘度測定において、応力が0.01Paのときの粘度が45mPa・s以上であり、応力が10Paのときの粘度が12mPa・s以下である中芯式多色マーキングペン用水性顔料インク(例えば、特許文献8参照)が知られている。
また、隠蔽力を発現させる材料の沈降がなく、更に、筆記直後と筆跡乾燥後の隠蔽力の差を少なくし、筆記直後と筆跡乾燥後の両方の状態において、筆跡が隠蔽力を発現する筆記具用水性インク組成物を提供するために、少なくとも水と樹脂粒子を配合し隠蔽力を有する筆記具用水性インク組成物において、樹脂粒子として、屈折率が1.49〜1.60、平均粒径が800nm〜2000nmの第1の樹脂粒子と、屈折率が1.49〜1.60、平均粒径が300nm〜700nmの第2の樹脂粒子を併用したことを特徴とする筆記具用水性インク組成物(例えば、特許文献9参照)が知られている。
【0009】
しかしながら、上記特許文献8の水性顔料インクは、中綿式マーカーでの使用が前提となっている(段落0031)ので、高い剪断速度における粘度が低く、隠蔽剤(酸化チタン)の沈降に対して何等配慮されていないものであり、しかも、沈降・分離が激しく再分散性にも劣る点に課題がある。なお、当該特許文献8では、温度20℃でのE型回転粘度計による粘度測定において、せん断速度200s-1 、並びに、せん断速度10s-1 のときの粘度値で規定しているが、ずり速度で比較すると、本発明の方が粘度値は高く、温度を揃えて測定すれば、その差はより広がり重複しない範囲となるものである。
【0010】
上記特許文献9の筆記具用水性インク組成物では、当面の沈降・分離は少なくなるが、長期間の経時後には、やはり2種類の樹脂粒子は分離する点に課題があり、また、金属表面などに筆記した場合には、隠蔽力不足は否めない点にも課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2006−219582号公報(特許請求の範囲、実施例等)
【特許文献2】特開平7−92653号公報(特許請求の範囲、実施例3〜7等)
【特許文献3】特開平1−79748号公報(特許請求の範囲、実施例等)
【特許文献4】特開平1−210478号公報(特許請求の範囲、実施例等)
【特許文献5】特開昭57−18772号公報(特許請求の範囲、実施例等)
【特許文献6】特開昭57−92068号公報(特許請求の範囲、実施例等)
【特許文献7】特開昭62−568号公報(第2頁左上欄、従来技術の欄等)
【特許文献8】特許第4118094号(特開2004−27081号公報、特許請求の範囲、実施例等)
【特許文献9】特開2010−53265号公報(特許請求の範囲、実施例等)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、上記従来技術の課題及び現状等に鑑み、これを解消しようとするものであり、切削油、潤滑油などの油で汚れている金属、樹脂などの非吸収面に対し、適度で良好な濡れ性を持ち、はじかれることなく、低粘度でサラサラ描くことができ、高い隠蔽性と高い固着性を持つ描線を得ることができる水性マーキングインク組成物の提供、更に、インク流出性が良好で、経時において隠蔽剤がたとえ沈降しても簡単な攪拌操作により再分散が容易で、隠蔽性、安定性に優れる水性マーキングインク組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明者らは、上記従来の課題等に鑑み、鋭意研究を行った結果、水に可溶で疎水部を持つ樹脂の作用に着目し、このような特性の樹脂の含有により、非吸収面上の油汚れを引き剥がし、かつ、非吸収面への固着を促進させることに思い至り、配合を検討、すなわち、水に可溶で疎水部を持つ樹脂を、高い隠蔽性を出すための酸化チタンを少なくとも含む顔料分等の分散剤として、水性インクを配合して検討したところ、これらの樹脂は不使用時においては、顔料の分散剤として作用し、インクの表面張力には大きな影響は及ぼさないが、油汚れした非吸収面に筆記されれば上記の作用効果を発揮することが判明した。しかし、ここでインクの溶剤について、水あるいは水よりも乾燥速度が速い溶剤(例えば、エタノール濃度が20%を超える水溶液等)を使用すると、このような作用が発揮される前に描線が乾燥してしまい、結果的に描線の固着性に劣るものであった。
【0014】
そこで、一般的には乾燥速度を遅らせて固着性を下げるものと思われている、乾きの遅い溶剤(25℃における蒸気圧が5mmHg以下の水溶性溶剤)を添加して、水性インクを調製して検討したところ、逆に見た目の乾燥時間は際立って遅くならないにも関わらず、描線の固着力が増大する結果となった。これは、乾きの遅い溶剤を加えることで上記の作用が完了する時間が稼がれ、むしろ固着力を上げる結果となったものと推測される。更に、乾きの遅い溶剤は、これらの樹脂の親水(基の)部分に取り込まれていったため、見た目には際立って遅い乾燥時間とはならなかったものと推測される。
また、上記水に可溶で疎水部を持つ樹脂の作用を促進するために特定成分を更に添加すると、上記の非吸収面上の油汚れを引き剥がす作用の補助、促進の外、インク組成物の表面張力調整の役割も果たすことを見い出したのである。これは上記特許文献5の記載から、高粘度となることも予想されるアセチレンアルコール類やアセチレングリコール類等を添加しても、(意外なことに)顕著な粘度上昇を起こすことなく配合することができることが判明した。
そして、工業用マーカーとして、高い隠蔽性が求められるために顔料分を多く含む組成物においても、このような組成であれば、全体的に低粘度に抑えられ、サラサラと描くことができ、「はじき」も見られず、高い固着性が得られることを見い出すと共に、また、酸化チタンとは比重の異なる特定の隠蔽剤を併用することにより、インク流出性が良好で、経時において隠蔽剤がたとえ沈降しても簡単な攪拌操作により再分散が容易で、更に隠蔽性、安定性に優れることを見い出し、本発明を完成したのである。
【0015】
すなわち、本発明は、次の(1)〜(7)に存する。
(1) 水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂1〜20質量%と、酸化チタン5〜30質量%を少なくとも含む着色剤と、アセチレングリコール類、アセチレンアルコール類又はこれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種0.05〜2質量%と、25℃における蒸気圧が5mmHg以下の水溶性溶剤1〜20質量%と、水とを少なくとも含有することを特徴とする水性マーキングインク組成物。
(2) 前記酸化チタンの外、前記酸化チタンとは比重の異なる第2の隠蔽剤を更に含み、該第2の隠蔽剤がガラス粒子、金属粒子、樹脂粒子、中空樹脂粒子、炭酸カルシウム粒子、窒化硼素粒子、ワックス粒子、および、これらの複合粒子、あるいは、これらの粒子の分散体であり、該第2の隠蔽剤の粒子径が40nm〜50000nmであって、かつ、該第2の隠蔽剤の含有量が固形分で2〜20質量%であることを特徴とする上記(1)に記載の筆記具用水性インク組成物。
(3) 水性マーキングインク組成物の25℃におけるELD型回転粘度計の下記ずり速度による粘度の測定値が、それぞれ下記の範囲にあることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の水性マーキングインク組成物。
ずり速度(S−1) 粘度(mPa・s)
9.58 40〜75
19.15 20〜50
38.3 15〜35
191.5 12〜22
383 10〜18
(4) 水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂が、水溶性アクリル樹脂、水溶性マレイン酸樹脂、水溶性スチレン樹脂、水溶性スチレン−アクリル樹脂、水溶性スチレン−マレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコ−ル、水溶性エステル−アクリル樹脂、エチレン−マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキサイド、水溶性ウレタン樹脂、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、ウレタン系エマルジョン、スチレン−アクリロニトリルエマルジョン、スチレン−ブタジエンエマルジョン、シリコーンエマルジョンから選ばれる少なくとも1種あることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れか一つに記載の水性マーキングインク組成物。
(5) アセチレングリコール類、アセチレンアルコール類又はこれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種が下記一般式(I)〜(IV)で示されるものであることを特徴とする上記(1)〜(4)の何れか一つに記載の水性マーキングインク組成物。
【化1】

(6) 25℃における蒸気圧が5mmHg以下の水溶性溶剤が2−メチル−1−ブタノール、3−メチルー2−ブタノール、ベンジルアルコール、シクロヘキソノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、テトラメチレングリコール、2,3−ブタンジオール、ペンタメチレングリコール、2−ブテン−1,4−ジオール、ヘキシレングリコール、オクチレングリコール、グリセリン、ヘキサグリセロール、1,2,6−ヘキサントリオール、ブチルセロソルブ、イソアミルセロソルブ、ヘキシルセロソルブ、フェニルセロソルブ、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコール、ジアセトンアルコール、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテートから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記(1)〜(5)の何れか一つに記載の水性マーキングインク組成物。
(7) 攪拌部材を有するバルブ式の筆記具に充填されることを特徴とする上記(1)〜(6)の何れか一つに記載の水性マーキングインク組成物。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、切削油、潤滑油などの油で汚れている金属、樹脂などの非吸収面に対し、適度で良好な濡れ性を持ち、はじかれることなく、低粘度でサラサラ描くことができ、高い隠蔽性と高い固着性を持つ描線を得ることができる水性マーキングインク組成物が提供される。
また、酸化チタンとは比重の異なる請求項2記載の第2の隠蔽剤を併用することにより、更に、インク流出性が良好で、経時において隠蔽剤がたとえ沈降しても簡単な攪拌操作により再分散が容易で、更に隠蔽性、安定性に優れる水性マーキングインク組成物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の筆記具用水性インキ組成物が充填された筆記具の一例を示す縦断面図である。
【図2】図1の筆記具の全体説明図であって、(a)は一側面図、(b)は該一側面図から90°回転した他側面図、(c)はさらに他側面図から90°回転した別側面図、(d)は軸方向先端のキャップ側から見た図、(e)は軸方向後端から見た図、(f)は後方斜視図、(g)は先方斜視図である。
【図3】先端にバルブ部材となる弁体を一体成形したスプリング体にペン先となるペン体(塗布体)およびスポンジ体を組付けたものの説明図であって、(a)は一側面図、(b)は他側面図、(c)は縦断面図、(d)は軸方向先方から見た図、(e)は軸方向後方からみ見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に、本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明の水性マーキングインク組成物は、水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂1〜20質量%と、酸化チタン5〜30質量%を少なくとも含む着色剤と、アセチレングリコール類、アセチレンアルコール類又はこれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種0.05〜2質量%と、25℃における蒸気圧が5mmHg以下の水溶性溶剤1〜20質量%と、水とを少なくとも含有することを特徴とするものである。
【0019】
本発明に用いる水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂は、インク組成物中では、用いる酸化チタンなどの顔料の分散剤として作用すると共に、油汚れした非吸収面に筆記(塗布)されると、インクの表面張力には大きな影響は及ぼすことなく、非吸収面上の油汚れを引き剥がし、かつ、非吸収面への固着を促進させる機能を有するものである。
用いることができる水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂としては、水溶性アクリル酸樹脂、水溶性マレイン酸樹脂、水溶性スチレン樹脂、水溶性スチレン−アクリル樹脂、水溶性スチレン−マレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコ−ル、水溶性エステル−アクリル樹脂、エチレン−マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキサイド、水溶性ウレタン樹脂等が挙げられる。また、樹脂エマルジョンとしては、例えば、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、ウレタン系エマルジョン、スチレン−ブタジエンエマルジョン、スチレンアクリロニトリルエマルジョンなどが挙げられる。油溶性シリコーンで構成されているエマルジョンとしては、ジメチルシリコーン、モノメチルシリコーン、フェニルメチルシリコーン、アルキル変性シリコーン、アミノ変性シリコーンから選択された少なくとも一種を含むエマルジョンが挙げられる。これらの樹脂は、各単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
市販品ではアクリル酸樹脂としてJONCRYL 6102B水溶液、JONCRYL 6102B水溶液、スチレンアクリル樹脂としてJONCRYL 62J水溶液、JONCRYL J678水溶液、スチレンアクリル樹脂エマルジョンとしてJONCRYL 711エマルジョン(以上、BASF社製)、スチレンマレイン酸樹脂としてSMA1440水溶液(川原油化社製)、ウレタン樹脂としてハイドラン WLA−404水溶液(大日本インク工業社製)、ウレタン樹脂エマルジョンとしてユーコート UX−150エマルジョン(三洋化成工業社製)、WBR−016U(大成ファインケミカル社製)、ウレタン樹脂ユリアーノ樹脂としてW321エマルジョン(荒川化学社製)、シリコーン樹脂としてシリコリース 902エマルジョン(荒川化学社製)、アクリルシリコーン3DR−057水溶液(大成ファインケミカル社製)、シリコーンエマルジョンとして、例えば、東レダウコーニングシリコーン社製、商品名SH7036、同SH8710、同SH8701、同SH8705、同SH8722、同SH8707を挙げることができる。
好ましくは、酸化チタン等の顔料分散の点から水溶液タイプを用いることが望ましいが、一方、粘度調整、固着力アップの点からはエマルジョンタイプのものを用いることが望ましく、更に好ましくは、これらの併用型が望ましい。
【0020】
これらの水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂(水溶性樹脂及び/又は樹脂エマルジョン)の含有量は、インク組成物全量(100質量%、以下、「質量%」を単に「%」という)に対して、1〜20%、好ましくは、5〜20%とすることが望ましい。
これらの樹脂の含有量が1%未満では、顔料の分散と非吸収面への固着両方を満足させることが難しく、一方、20%を超えると、高粘度となって追随性が悪くなる。
また、これらの樹脂のうち、エマルジョン樹脂を単独又は併用する場合には、その含有量(固形分量)は上記範囲とするものであるが、非吸収面に対する固着安定化(不安定化による剥離・消去の抑制)、インク組成物の安定化(ゲル化抑制)の点から、特に好ましくは、1〜10%とすることが望ましい。
【0021】
本発明に用いる着色剤は、酸化チタンをインク組成物中に5〜30質量%、好ましくは、10〜25%を少なくとも含むものである。酸化チタンは、油汚れした金属面などの非吸収面の隠蔽性を発揮する隠蔽剤として含有するものであり、マーキングインクに用いる各種のものを用いることができ、好ましくは、一次粒子径が0.1〜1.0μmのルチル型、アナターゼ型のものを用いることができ、更に好ましくは、ルチル型を使用することが望ましい。具体的には、市販のCR−58、R−980(以上、石原産業社製)、TR−600、TR−840(富士チタン工業社製)などを用いることができる。
これらの酸化チタンの含有量が5%未満であると、非吸収面への隠蔽性が弱く、目的の効果を発揮することができず、一方、30%を越えると、高粘度となるため、追随性が悪くなる。
【0022】
本発明では、更に好ましい形態として、上記の酸化チタンの外、第2の隠蔽剤を含有することができる。用いることができる第2の隠蔽剤としては、例えば、ガラス粒子、金属粒子、樹脂粒子、中空樹脂粒子、炭酸カルシウム粒子、窒化硼素粒子、ワックス粒子、および、これらの複合粒子、あるいは、これらの粒子の分散体を挙げることができる。これらの第2の隠蔽剤において、中空樹脂粒子としては、具体的には、スチレン・アクリル系では、ローペークOP−84J、ローペークHP−91、ローペークウルトラ(ローム&ハースト社製)などが挙げられ、樹脂粒子としては、メラミン粒子(例えば、エポスター、日本触媒社製)、ナイロン粒子(例えば、オルガゾール、アルケマジャパン社製)、ベンゾグアナミン粒子(例えば、エポカラー、日本触媒社製)などが挙げられ、複合粒子としては、マイカチタン(例えば、イリオジン111、メルク社製)などが挙げられ、窒化硼素粉末としては、例えば、水島合金鉄株式会社製の窒化硼素粉末などが挙げられ、分散体としては、例えば、上記各粒子の水分散体などが挙げられる。
特に、更なる隠蔽力および分散安定性の点から、中空樹脂粒子の使用が好ましい。
また、これらの第2の隠蔽剤は、隠蔽力および沈降スピードの点から、その粒子径が40nm〜50000nm、更に好ましくは、100nm〜2000nmのものが望ましい。
上記第2の隠蔽剤は、酸化チタンに較べ比重が小さく、併用する場合は更なる隠蔽力および再分散性が良好となるものである。
この第2の隠蔽剤を用いる場合の含有量は、更なる隠蔽力および再分散性の点から、インク組成物全量に対して、固形分で2〜20質量%(酸化チタンとの併用で固形分合計で7〜50質量%)、好ましくは、2〜10質量%(固形分合計で7〜35質量%)とすることが望ましい。
【0023】
また、上記酸化チタン以外に用いることができる着色剤としては、例えば、カーボンブラック、亜鉛華、ベンガラ、酸化クロム、鉄黒、コバルトブルー、アルミナホワイト、酸化鉄黄、ビリジアン、硫化亜鉛、リトポシ、カドミウムエロー、朱、ガドミウムレッド、黄鉛、モリブデードオレンジ、ジンククロメート、ストロンチウムクロメート、ホワイトカーボン、クレー、タルク、群青、沈降性硫酸バリウム、バライト粉、炭酸カルシウム、鉛白、紺青、マンガンバイオレット、アルミニウム粉、真鍮粉などの無機顔料や、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリレン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、染料レーキニトロ顔料、ニトロソ顔料などの有機顔料が挙げられる。
また、酸性染料、反応染料、塩基性染料、分散性染料、直接染料、蛍光染料、C.I.ベーシック イエロー35、C.I.ベーシック イエロー 40、C.I.アシッド オレンジ 28、C.I.アシッド ブルー92などの染料の他、その他樹脂や界面活性剤などで表面改質した加工顔料、分散トナー、アクリル系樹脂やベンゾグアナミン樹脂などを顔料や染料で着色して微粒子化した着色剤なども用いることができる。
これらの着色剤は、単独で又は二種以上組み合わせて用いることができる。
【0024】
これらの酸化チタン以外の着色剤は、マーキングの対象、非吸収面の色等により必要に応じて、各種の着色剤を用いることができ、酸化チタンを含まない着色剤の含有量は、インク組成物全量に対して、0〜10%、好ましくは、2〜8%とすることが望ましい。
【0025】
本発明に用いるアセチレンアルコール類、アセチレングリコール類又はこれらの誘導体は、上記水に可溶で疎水部を持つ樹脂の作用を促進等するために用いるものであり、金属面などの非吸収面上の油汚れを引き剥がす作用の補助、促進の外、インク組成物の表面張力調整の役割も果たすものであり、一般に、これらのアセチレンアルコール類やアセチレングリコール類等を含有した場合、高粘度となることが予想されるが、本発明では、アセチレンアルコール類やアセチレングリコール類等を一定の含有量の範囲内で、本発明の各必須成分と好適に組み合わせることにより、初めて、顕著な粘度上昇を起こすことなく、上記作用効果を発揮することができるものである。
用いることができるアセチレンアルコール類、アセチレングリコール類又はこれらの誘導体としては、例えば、下記式(I)で示されるアセチレンアルコール類、下記式(II)で示されるアセチレングリコール類、下記式(III)で示されるアセチレングリコール類のエチレンオキサイド(EO)を付加した誘導体(付加物)、下記式(III)で示されるアセチレングリコール類のエチレンオキサイド(EO)を付加した誘導体(付加物)、下記式(IV)で示されるアセチレングリコール類のエチレンオキサイド(EO)、プロピレンオキサイド(PO)を付加した誘導体(付加物)などを挙げることができる。
【化1】

【0026】
具体的には、3−メチル−1−ブチン−3−オール〔CHC(CH)(OH)CCH〕、3−メチル−1−ペンチン−3−オール〔CHCHC(CH)(OH)CCH〕、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール〔CHCHC(CH)(OH)CC(CH)〕、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール〔(CHCH−CHC(CH)(OH)CCC(CH)(OH)CHCH(CH〕、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール〔(CHCHCHC(CH)(OH)CCH〕、2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール〔CHC(CH)(OH)CCC(CH)(OH)CH〕、のEO(40モル)付加物、エチレンオキサイドEO(65モル)付加物、エチレンオキサイドEO(85モル)付加物、EO(5モル)+PO(2モル)付加物、自己乳化型アセチレンジオール等を挙げることができる。これらは、単独で又は二種以上組み合わせて用いることができる。
市販品では、サーフィノール485〔2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール(市販品サーフィノール104)のEO(85)付加物〕、サーフィノールPSA−336〔2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのポリエトキシレート〕、サーフィノール2502〔2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのEO(5モル)+PO(2モル)付加物、サーフィノール82〔アセチレンジオール〕や、オルフィンE1010〔2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのEO(10モル)付加物〕、オルフィンWE−003〔アセチレンジオールの配合物〕、オルフィンEXP.4200〔アセチレンジオールの配合物〕などを挙げることができる。
更に、上記式(III)で示されるアセチレングリコール類のプロピレンオキサイド(PO)を付加した誘導体(付加物)を付加した誘導体(付加物)なども用いることができる。
好ましくは、水への溶解度の点から(EO)、(PO)を付加した誘導体、アセチレンジオールの配合物等を用いることが望ましい。
【0027】
これらのアセチレングリコール類、アセチレンアルコール類又はこれらの誘導体の含有量は、インク組成物全量に対して、0.05〜5%、好ましくは、0.1〜2%とすることが望ましい。
この樹脂の含有量が0.05%未満であると、上記水に可溶で疎水部を持つ樹脂の作用を更に補助、促進する作用が弱く、金属面などの非吸収面上の油汚れを引き剥がす作用、インク組成物の表面張力調整が不十分となり、本発明の効果を発揮することができず、一方、5%を越えると、インク安定性が悪くなり、好ましくない。
【0028】
本発明に用いる25℃における蒸気圧が5mmHg以下の水溶性溶剤は、切削油、潤滑油などの油で汚れている金属、樹脂などの非吸収面に筆記(塗布)した描線の乾燥速度を適度に遅らせて固着性を良好とするものである。
用いることができる上記特性の水溶性溶剤としては、例えば、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、ベンジルアルコール、シクロヘキソノールなどのアルコール類、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、テトラメチレングリコール、2,3−ブタンジオール、ペンタメチレングリコール、2−ブテン−1,4−ジオール、ヘキシレングリコール、オクチレングリコール、グリセリン、ヘキサグリセロール、1,2,6−ヘキサントリオールなどのグリコール類、ブチルセロソルブ、イソアミルセロソルブ、ヘキシルセロソルブ、フェニルセロソルブ、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコール、ジアセトンアルコール、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテートなどのアルコールエーテル類などを挙げることができる。これらは、単独で又は二種以上組み合わせて用いることができる。
好ましくは、水への溶解性の点からグリコール類もしくはアルコールエーテル類を用いることが望ましい。
【0029】
これらの上記特性の水溶性溶剤の含有量は、インク組成物全量に対して、1〜20%、好ましくは、2〜10%とすることが望ましい。
この水溶性溶剤の含有量が1%未満であると、金属面などの非吸収面上の油汚れを引き剥がす作用、インク組成物の表面張力調整が不十分となり、本発明の効果を発揮することができず、一方、20%を越えると、描線乾燥性が遅くなると共に、固着性が低下することとなり、好ましくない。
なお、25℃における蒸気圧が5mmHgを越える水溶性溶剤、例えば、水あるいは水よりも乾燥速度が速い溶剤(純エタノールや、濃度20%を超えるエタノールの水溶液、濃度20%を超えるプロパノールの水溶液等)を使用すると、上記水に可溶で疎水部を持つ樹脂の作用(非吸収面上の油汚れを引き剥がし、かつ、非吸収面への固着を促進させる作用)が発揮される前に描線が乾燥してしまい、結果的に描線の固着性を低下を招くこととなり、本発明の効果を発揮することができないものとなる(この点については更に後述する実施例等で説明する)。従って、このような水溶性溶剤は溶媒中に20%を超えて添加されることは許されない。
【0030】
本発明の水性マーキングインク組成物は、上記各成分の他、上記水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂、例えば、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン酸樹脂、アクリル酸樹脂などの溶解性を更に向上させるために、pH調整剤を含有(インク組成物を中和)することが好ましい。
用いることができるpH調整剤としては、アンモニア、尿素、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンや、トリポリリン酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなとの炭酸やリン酸のアルカリ金属塩、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水和物などが挙げられる。これらは、単独で又は二種以上組み合わせて用いることができる。
これらのpH調整剤の含有量は、水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂の含有量により変動するが、インク組成物全量に対して、0.05〜2%、好ましくは、0.1〜1%とすることが望ましい。
【0031】
また、本発明では、適正な流出と顔料沈降緩和の点から、インク組成物中に増粘剤を含有してもよい。用いることができる増粘剤としては、多糖類の他、アルカリ増粘タイプ、架橋タイプ、無機系の増粘剤などを使用することができる。多糖類としては、例えば、キサンタンガム、レオザンガム、ジェランガム等のガム系が挙げられる。好ましい含有量としては、インク組成物全量に対して、1%以下で、より好ましくは、0.01〜0.5%、更に好ましくは0.01〜0.3質量%である。
更に、本発明の水性マーキングインク組成物には、上記各成分の他、必要に応じて、防腐剤、防錆剤などの任意成分を適宜含有することができる。
本発明の水性マーキングインク組成物は、上記各必須成分〔残部を水(精製水、イオン交換水、蒸留水等)により調製)などをボールミル、ホモミキサー、ビーズミル、三本ロールミルなどを用いて常法により製造することができる。
【0032】
得られる本発明の筆記具用水性インク組成物は、インクの流出性、隠蔽剤の沈降防止、たとえ沈降しても攪拌等による再分散性、経時安定性の点から、好ましくは、25℃におけるELD型回転粘度計の下記ずり速度による粘度の測定値が、それぞれ下記の範囲に設定することが望ましい。
ずり速度(S−1) 粘度(mPa・s)
9.58 40〜75
19.15 20〜50
38.3 15〜35
191.5 12〜22
383 10〜18
これらの各ずり速度(S−1)における各粘度(mPa・s)が各数値(40mPa・s、20mPa・s、15mPa・s、12mPa・s、10mPa・s)未満であると、再分散性が悪くなり、一方、各粘度(mPa・s)が各数値(75mPa・s、50mPa・s、35mPa・s、22mPa・s、18mPa・s)を越えると、高粘度となり、追随性が悪くなる、即ち、インク流量が少なくなり、カスレの原因となり、好ましくない。
【0033】
更に好ましくは、再分散性、インク流出性の点から、上記各ずり速度による粘度範囲を充足した上で、更に、下記各ずり速度による粘度の測定値が、下記の範囲となるものが更に望ましい。
ずり速度(S−1) 粘度(mPa・s)
3.83 70〜120
76.6 13〜25
なお、上記各ずり速度による各粘度範囲とするためには、酸化チタン(第2の隠蔽剤を併用する場合は第2の隠蔽剤)の種類、特性(比重)、その含有量、水溶性樹脂の種類、その含有量、増粘剤の種類、その含有量などを好適に組み合わせることにより、調整することができる。
【0034】
このようにして得られた本発明の水性マーキングインク組成物は、例えば、毛細管作用を有するペン先を備えたバルブ機構のマーキングペン(筆記具)に収容して使用に供される。
【0035】
このように構成される本発明の水性マーキングインク組成物では、切削油、潤滑油などの油で汚れている金属、樹脂などの非吸収面に対し、適度で良好な濡れ性を持ち、はじかれることなく、低粘度でサラサラ描くことができ、高い隠蔽性と高い固着性を持つ描線を得ることができるものとなる。
また、本発明の水性マーキングインク組成物は、インク流出性が良好で、経時において隠蔽剤がたとえ沈降しても簡単な攪拌操作により再分散が容易で、隠蔽性、安定性に優れるものとなるものであり、タンク内には攪拌部材、バルブ機構を備えたマーキングペンタイプの筆記具に使用した場合には、経時において隠蔽剤がたとえ沈降しても簡単な攪拌操作により再分散が容易となるものであり、特に、隠蔽剤あるいは顔料より比重の大きい金属製などの攪拌部材を使用しなくとも、比重が隠蔽剤あるいは顔料よりも小さい撹拌部材、例えば、樹脂が体積分率で50%以上の樹脂から構成される攪拌部材を用いても簡単に撹拌することができる水性マーキングインク組成物が得られるものとなる。
特に、酸化チタンとは比重の異なる上記特性の第2の隠蔽剤を併用した場合に、インク流出性が更に良好で、経時において隠蔽剤がたとえ沈降しても簡単な攪拌操作により再分散が更に容易で、隠蔽性、安定性に更に優れたものとなる。
【0036】
なお、攪拌部材の形状、大きさ、重さ等は、筆記具の構造等により、変動するものであり、例えば、円柱状、球状(ボール状)、楕円体状、棒状、断面T状、葉巻形状、断面棒状内の芯部に金属材料などの高比重物を備えたもの、後述する図1に示される図示符号14の断面形状などの各形状が挙げられる他、三角柱状、四角柱状など方形の立体柱状、直方体状、正方体状、星型状などが挙げられ、攪拌部材の大きさは、筆記具内に収容可能かつ沈降性を有する隠蔽剤を効率よく攪拌できる大きさであればよい。また、攪拌部材の重さ(重量)は、インク組成物の比重(例えば本発明のインク組成物であれば約1.2)に対して、1〜10となる比重の攪拌部材が好ましく、更に好ましくは、1〜6となる比重の攪拌部材が望ましい。
【0037】
図1〜図3は、本発明の水性マーキングインク組成物を充填したマーキングペン(筆記具)の一例を示すものであり、ペン先となるペン体(塗布体)を押圧することによりバルブ機構となる弁体をスプリング体の弾発力に抗して開弁させて、前記ペン体に本発明の筆記具用水性インク組成物を誘導するバルブ機構を有する筆記具(筆記具)であり、攪拌時にインク組成物に侵食されない材料からなる攪拌部材14がバルブ内に入りこむようにすることができる形態である。
図1に示すように、この筆記具は、軸筒10後部に本発明の水性マーキングインク組成物を収容するタンク12と軸筒10前部内が連通しており、該タンク12に撹拌部材14を内装すると共に、前記軸筒10前部には、先端を突出させた状態の塗布体16、インク流路18を開閉する弁体20および弾発力によって該弁体20を前方に付勢するスプリング体22を内部に設けており、ペン先の塗布体16を押圧することにより前記弁体20をスプリング体22の弾発力に抗して開弁させて、前記塗布体16にインクを誘導し、これによって、対象物にインクを塗布(筆記)可能にするものである。なお、本形態の攪拌部材は、ポリアセタール樹脂(POM、比重1.4)で構成されている。
【0038】
この形態のマーキングペンでは、図1〜図2に示すように、後端部の閉鎖された軸筒10の後部は、その内部空間に本発明の筆記具用水性インク組成物を収容するタンク12になっており、後端部10aが段状に縮径してキャップ24を外嵌できる外径に形成されている。当該軸筒10の前端部に概略中空筒状の先軸26が嵌入されている。先軸26の後端(嵌入先端)26aは、軸筒10の中央部付近に至っており、軸筒10のタンク12内面には、リブ12aが軸方向に沿って後端から中央部付近まで複数が突出形成されている。
前記先軸26は、中央部外周にフランジ26bが形成されていて、このフランジ26b軸筒10先端部10bに当接してそれ以上軸筒10内に潜り込まないように位置決めしている。また、先軸26の前部内周に弁受け部26cが環状内向きに突出形成されていて、この弁受け部26c前記弁体20外周が当接離脱するようになっている。なお、先軸26のフランジ26b後方の外周面部には、雄ネジ部26dが形成されていて、この雄ネジ部26dが対応箇所の軸筒10の内周面部の雌ネジ部10cに螺合固定して軸筒10から先軸26が抜けないようになっている。また、フランジ26bの外周面には、スパナ等の治具が対応する平坦な切り欠きが180°の間隔を置いて形成されており、治具によってこの切り欠きを挟持して、先軸26を軸筒10に対して回転させることにより、先軸を軸筒10から取り外して、インクをタンク12内に注ぎ足すことがとできる。すなわち、再利用可能にする。もちろんタンク12を軸筒10と別体の装脱可能なものにしたカートリッジ式とすることもできる。
【0039】
先軸26の前端部には塗布体16を進退動可能に内装する塗布体16保持部であるクチプラ28の後部28aが嵌入している。このクチプラ28前部28bの内周面に塗布体16を進退動可能にガイドするリブ28cが形成されている。クチプラ28の前部28bは塗布体16に合わせて後部28aよりも細径に形成されており、中央部外径はフランジ状に突出して先軸26先端に当接して後部28aがそれ以上先軸26内に潜り込まないようになっている。そのクチプラ28の後部28a内には、スポンジ30が塗布体16後部と弁体20の外周を囲んで内装されている。なお、スポンジ30は先軸26の弁受け部26cの前方に位置して弁体20と弁受け部26cが開弁した際に、塗布液流路に流れた塗布液が急激に塗布体16に流れて隙間(クチプラ前部28bのリブ28c間など)から溢れ出るのを防止するため、一旦保溜し、塗布体16に安定してインクを流し出すように調整する機能を有する。
【0040】
塗布体16は全体が概略棒状体であって、先端の先細りに丸くなり、かつ後端が切り落とされた形状を呈している。前記スプリング体22は、図1、図3に示すように、先端部に弁体20を、中央部に概略螺旋状の弾発部22aを、後部にフランジ状部32aを形成した筒状部(規制受け部)32を形成したものである。弁体20は前部20aが筒状であって、後部20bが円錐状の側面部を呈して、中央部に隔壁20cを有するものである。
この後部20bの円錐状側面部が先軸26の弁受け部26cの円形開口内面に斜めに当接・離脱してインク流路18を開閉する構造である。
また、前記スプリング体22内には、前記撹拌体14が挿抜可能な空間34を設けている。つまり、後部の筒状部32から弾発部22aさらには前部の弁体20後部20bにかけて断面方向中央部に中空の空間34を形成しており、この空間34内に撹拌体14が挿脱自在に構成されている。ここで、前記撹拌部材14は、棒状であって後端部14aが他の部分よりも拡径して一部切り欠いたフランジ状に形成されている。
【0041】
スプリング体22には、後端部にその内径が前記撹拌体14の後端部14a外径よりも小さい内径の当接部からなる筒状部(規制受け部)32を一体に樹脂形成したものである。これによって、前記筒状部32は、その内側段部32bに前記撹拌体14の後端部14aを係止して、前記撹拌体14の先端部がスプリング体22先端部の弁体20(の隔壁20c)内面に当接しないように規制するものである。
また、前記スプリング体22の後端部の筒状部32は、外周面の凹凸が先軸26後端内周面の凹凸に嵌合して、スプリング体22が先軸26から抜けないようにされている。また、筒状部32の後端は外向きに拡径してフランジ状部32aになっており、先軸26に装着した際に先軸26の後端26aにフランジ状部32aが当接してそれ以上潜り込まないようにされている。さらにこのスプリング体22を先軸26に装着した状態で軸筒10内の先端部10bに装着して螺合固定したときに、インクタンク12の内周面のリブ12aによって前記フランジ状部32aは位置決めされる。つまり、当該フランジ状部32aは、先方から先軸26によって、また、後方からリブ12aによってそれぞれ挟み付けられて、軸筒10内での後端部の位置が固定され、先端部に設けられた弁体20が先後方向に進退動可能に設けられている。
前記スプリング体22の弾発部22aは、図3に示すように、横断面視で概略矩形形状を呈する四面に沿って2条の線状体を概略螺線状に整形しており、対向する二面に沿った線状体は軸方向に対してほぼ垂直に向き、また、他の対向する二面に沿った線状体は軸方向に対して斜めに向いて形成されている。また、スプリング体22は、その先端部に前記弁体20が一体に樹脂形成されたものである。
【0042】
上記筆記具の先端の先軸26からクチプラ28と塗布体16を覆って、先軸26にキャップ24が着脱自在に外嵌めされる。キャップ24は先端が閉鎖されかつ軸方向中央部の周囲が凹んだ概略椀状を呈し、後端部が先軸26のフランジ26bに当接する。なお、外側部には、クリップ24aが設けられて使用者のポケットをクリップ24aで挟んで筆記具を固定出来るようになっている。また、キャップ24の外側面部には、環状に凹部24bが形成されていて、使用者が指先で摘んで軸筒10から外しやすくしている。
【0043】
なお、この形態の筆記具の攪拌部材14以外の各部材は焼却処理後の残さ率の点から、樹脂素材のみから構成することが好適である。実施形態では、塗布体16はポリエチレンテレフタレート(PET)からなる繊維束、連続気泡体、成形体等である。また、前記軸筒10、先軸26、クチプラ28、キャップ24は、ポリプロピレン(PP)からなるものである。また、スプリング体22はポリアセタール(POM)からなり、スポンジ30は、ウレタンからなるものである。また、各部は射出成形によって形成されたものであって、軸筒10と先軸26は射出成形によって精度良く形成できるため、対向するネジ結合箇所の精度が高くなり、また、後端部10aにバリが出にくく外観品質が向上する。
【0044】
本形態に係るマーキングペン(筆記具)によれば、筆記具保管時には、前記塗布体16が下方に向く等しており、スプリング体22前端の弁体20がその弾発部22aの先方に向けての弾発力によって先軸26の弁受け部26cに密着して、塗布液流路18は閉鎖している(図1の状態)。一方、使用時に沈降性を有するインクを撹拌する。筆記具を振ると、撹拌部材14がタンク12内で先後運動して沈降性を有するインクを撹拌する。この際に、撹拌部材14には、その後端部14aがフランジ状に拡径しているので、図2に示すように先軸26後端の筒状部32の内側段部32bに引っかかり、それ以上は弁体20側に移動しないので、衝撃によって弁体20が開弁することがない。
そして、使用者は塗布体16を机上等に押し当てて塗布体16をスプリング体22の弾発力に抗して後退させる。これにより、前記塗布体16の後端でスプリング体22前端の弁体20が先軸26の弁受け部26cから離れて、塗布液流路18が開き、スポンジ30を経由して塗布体16にインクが供給される。なお、撹拌部材14の後端部14aは一部切り欠いたフランジ状部であるので、該撹拌部材14がスプリング体22の空間34内に入っていても、当該後端部14aの切り欠きで空間34内への塗布液流路18が確保され塗布液の流れが途切れることが無く、スムーズな塗布・筆記が可能である。
以上の形態に係る弁付のマーキングペン(筆記具)によれば、攪拌部材14を、棒状であって後端部が他の部分よりも拡径して形成し、前記スプリング体22内には、撹拌部材14が挿抜可能な空間34を設け、軸筒10内では筒状内側段部32bが前記撹拌部材14の後端部を係止して、撹拌部材14の先端部がスプリング体22先端部内に当接しないように規制する規制受け部を有する。
【0045】
したがって、筆記具を振って前記撹拌部材14によって撹拌するときに、撹拌部材14がスプリング体22先端の内側に当たらないので、弁体20が開弁動作することが無く、インクの漏れや吹き出しが生じることがなく、インク流出性が良好で、経時において隠蔽剤がたとえ沈降しても前記撹拌部材14によって簡単な攪拌操作により再分散が容易で、隠蔽性、安定性に優れる筆記具となるものである。また、スプリング体22を、その先端部に弁体20が一体に樹脂形成されたものにするので、部品点数を少なくでき、成形及び取り扱いが容易になる。また、スプリング体22には、後端部にその内径が前記撹拌部材14の後端部外径よりも小さい当接部からなる筒状部(規制受け部)32を一体に樹脂形成すれば、別付けの必要がなく、成形および取り扱いが一層しやすい。
【0046】
また、撹拌部材14を含む筆記具全体が樹脂で構成されているため、従来の金属製の攪拌部材を有するマーキングペン(筆記具)と比較して、廃棄時の焼却処理後の大気汚染も少なく、また、焼却処理後の残さ量を少ないので、環境負荷を更に低くすることができる。
【0047】
このように構成されるマーキングペン(筆記具)では、本発明の水性マーキングインク組成物を充填されるものであれば、上記形態に限定されるものでなく、その筆記具構造、インク流出機構、攪拌部材の構造等は種々変更することができる。筆記具に内蔵される攪拌部材が攪拌時に内壁に当たる構造とすれば、攪拌時に筆記具内で音が鳴るので、攪拌確認が容易となる構造とすることができる。
【実施例】
【0048】
次に、実施例及び比較例等により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記実施例等に限定されるものではない。
【0049】
(実施例1〜15及び比較例1〜11)
下記表1及び表2に示す配合組成に基づいて常法により水性マーキングインク組成物(全量100%)を調製した。
得られた各水性マーキングインク組成物の25℃における各ずり速度3.83〜383sec.−1における各粘度を下記測定方法により測定した。
また、得られた各水性マーキングインク組成物を用いて、下記構成のマーキングペンに充填して、下記各評価方法により、隠蔽性(非吸収黒面)、固着性(金属面)、描線状態(油で汚れている金属面)、筆記性能(流出)、再攪拌性(ボール動き回数)、再々初筆性(ペン先上向き繰り返し)及び下向き保存性(ペン芯詰まり)について評価した。
これらの結果を下記表1及び表2に示す。
【0050】
(水性マーキングインク組成物の25℃における粘度の測定方法)
得られた各水性マーキングインク組成物を十分に撹拌し、トキメック社製TV−20L型粘度計(コーンプレートタイプ)において、標準ロータ(1°34′×R24)、各ずり速度(3.83〜383sec−1の7段階のずり速度、25℃)で測定した。
(マーキングペンの構成)
マーキングペンとして、下記構成のマーキングペンを使用した。
軸筒:三菱鉛筆社製PWX
ペン先:直径5mm、砲弾形状のPET繊維束芯
インク:各実施例及び比較例で調製した水性マーキングインク組成物4ml
インク流出構造:バルブ機構
攪拌部材:形状:棒状、ポリアセタール製、大きさ:φ5mm、比重1.4
【0051】
〔隠蔽性(非吸収黒面)の評価方法〕
各実施例及び比較例の水性マーキングインク組成物を充填したマーキングペンをJIS K 5400−1990及びJIS K 5600−1999に定める隠ぺい率測定紙に丸書きして、非吸収黒面の隠蔽性について、目視により下記評価基準で官能評価した。
評価基準:
◎:下地を完璧に隠蔽
○:下地が若干透ける
△:下地がほとんど透ける
×:下地が透ける
【0052】
〔固着性(金属面)の評価方法)〕
各実施例及び比較例の水性マーキングインク組成物を充填したマーキングペンを、エタノールで拭き取った後、潤滑油(ダフニー マーグプラスTH10、出光興産(株)製)を刷塗りした鉄板に25℃の環境下で丸書きをして、その金属面の固着性について、下記評価基準で25℃の環境下で評価した。
評価基準:
◎:綿棒擦過50回以上
○:綿棒擦過20〜50回
△:綿棒擦過10〜20回
×:綿棒擦過0〜10回
【0053】
〔描線状態(油で汚れている金属面)の評価方法)〕
各実施例及び比較例の水性マーキングインク組成物を充填したマーキングペンを、エタノールで拭き取った後、潤滑油(ダフニー マーグプラスTH10、出光興産(株)製)を刷塗りした鉄板に25℃の環境下で丸書きをして、その金属面の描線状態について、下記評価基準で官能評価した。
評価基準:
◎:良好な状態
○:若干ハジキもしくは滲み
△:ハジキもしくは滲み
×:大きくハジキもしくは滲み
【0054】
〔筆記性能(流出)の評価方法)〕
各実施例及び比較例の水性マーキングインク組成物を充填したマーキングペンを、エタノールで拭き取った鉄板に25℃の環境下で丸書きをして、筆記性能(流出)について、下記評価基準で官能評価した。
評価基準:
◎:最適流出量
○:若干多いもしくは少ない
△:多いもしくは少ない
×:明らかに多いもしくは少ない
【0055】
(再攪拌性の評価方法)
各インクを充填したマーキングペンを40℃、2週間キャップを上向きにしたときのボール動き回数をカウントし、下記評価基準で評価した。
評価基準:
◎:1〜5回
○:6〜10回
△:11〜20回
×:21回以上
【0056】
〔筆記性能(流出)の評価方法)〕
各実施例及び比較例の水性マーキングインク組成物を充填したマーキングペンを、エタノールで拭き取った鉄板に25℃の環境下で丸書きをして、筆記性能(流出)について、下記評価基準で官能評価した。
評価基準:
◎:最適流出量
○:若干多いもしくは少ない
△:多いもしくは少ない
×:明らかに多いもしくは少ない
【0057】
(再々初筆性の評価方法)
各インクを充填したマーキングペンを室温下でキャップを上向きに保存し、一日毎に筆記した描線の隠蔽性(エタノールで拭き取った鉄板に筆記した際の隠蔽性)を評価し、1週間その評価を繰り返し行い、1週間後に下記評価基準で官能(目視)評価した。
評価基準:
◎:初期隠蔽と略同等
○:初期隠蔽に比べて若干隠蔽低下
△:初期隠蔽に比べて隠蔽力低下
×:初期隠蔽に比べて明らかに隠蔽力不足
【0058】
(下向き保存性の評価方法)
各インクを充填したマーキングペンを40℃で、2週間下向きに保存した後、エタノールで拭き取った鉄板に筆記し、下記評価基準で評価した。
評価基準:
◎:初期筆記と同レベル
○:速書きでカスレ
△:ややカスレあり
×:筆記不良
【0059】
【表1】

【0060】
【表2】

【0061】
上記表1〜表2中の*1〜*14は下記のとおりである。
*1:CR−50(平均粒子径:250nm、比重4.2、石原産業社製)
*2:JONCRYL J678(BASF社製)
*3:SMA1440(川原油化社製)
*4:JONCRYL 6102B(BASF社製)
*5:WBR−016U(大成ファインケミカル社製)
*6:2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのEO(5モル)+PO(2モル)付加物
*7:アセチレンジオールの配合物
*8:2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのポリエトキシレート
*9:2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのEO(10モル)付加物
*10:25℃における蒸気圧が5mmHg以下(1mmHg以下)
*11:25℃における蒸気圧が5mmHg以下(0.5mmHg以下)
*12:25℃における蒸気圧が5mmHg以上(59mmHg)
*13:OP−84J(スチレンアクリル樹脂、固形分:42.5%、平均粒子径:1000nm、比重1.1、ローム・アンド・ハース・ジャパン社製)
*14:S6(メラミン樹脂、平均粒子径:400nm、比重1.5、日本触媒社製)
【0062】
上記表1及び表2の結果から明らかなように、本発明範囲となる実施例1〜15は、本発明の範囲外となる比較例1〜11に較べ、隠蔽性、固着性、描線状態、筆記性能に優れていることが判った。
実施例1〜8及び実施例9〜15は共に本発明範囲となるものであり、実施例9〜15は酸化チタンと第2隠蔽剤との併用の形態であり、この実施例9、10及び11はそれぞれ実施例1、3及び4に準拠するものであり、これらの場合は、更に、再攪拌性、再々初筆性及び下向き保存性に優れるものであった。
これに対して、比較例を個別的にみると、比較例1は樹脂分が少なく描線固着性の評価が悪かった。比較例2は、25℃における蒸気圧が5mmHgを超える水溶性溶剤が20%を超えて溶媒中に含有されているので、金属面に完全定着する前に乾燥してしまい描線固着性の評価が悪かった。比較例3及び4は本発明の特定物性の水溶性溶剤の含有量が範囲外となるものであり、比較例3では水溶性溶剤が多いので比較例2に比べて乾燥時間は遅かったが、やはり描線固着性の評価が悪く、比較例4は水溶性溶剤の含有量が少ないので描線状態、描線固着性の評価が悪かった。比較例5は本発明の特定物性の水溶性溶剤を含有しないので描線状態、描線固着性の評価も悪かった。
また、比較例6及び7は、本発明の添加剤の含有量が範囲外となるものであり、比較例6では添加剤が超過となるので描線はにじみ、描線固着性の評価も悪く、比較例7では添加剤が少ないので描線はハジキが大きく、描線固着性の評価も悪かった。
更に、比較例8〜11は、酸化チタンの含有量が本発明の範囲を外れる場合であり、酸化チタンの含有量が多い場合は筆記性能(流出量)が悪く、一方、酸化チタンの含有量が少ない場合は隠蔽性が悪くなることなどが判った。
【産業上の利用可能性】
【0063】
切削油、潤滑油などの油で汚れている金属、樹脂などの非吸収面に対し、適度で良好な濡れ性を持ち、はじかれることなく、低粘度でサラサラ描くことができ、高い隠蔽性と高い固着性を持つ描線を得ることができる工業用の水性マーキングインク組成物が得られる。
【符号の説明】
【0064】
10 軸筒
12 タンク
14 撹拌部材
16 ペン体(塗布体)
18 インキ流路
20 弁体
24 キャップ
26 先軸
28 クチプラ
30 スポンジ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂1〜20質量%と、酸化チタン5〜30質量%を少なくとも含む着色剤と、アセチレングリコール類、アセチレンアルコール類又はこれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種0.05〜2質量%と、25℃における蒸気圧が5mmHg以下の水溶性溶剤1〜20質量%と、水とを少なくとも含有することを特徴とする水性マーキングインク組成物。
【請求項2】
前記酸化チタンの外、前記酸化チタンとは比重の異なる第2の隠蔽剤を更に含み、該第2の隠蔽剤がガラス粒子、金属粒子、樹脂粒子、中空樹脂粒子、炭酸カルシウム粒子、窒化硼素粒子、ワックス粒子、および、これらの複合粒子、あるいは、これらの粒子の分散体であり、該第2の隠蔽剤の粒子径が40nm〜50000nmであって、かつ、該第2の隠蔽剤の含有量が固形分で2〜20質量%であることを特徴とする請求項1に記載の筆記具用水性インク組成物。
【請求項3】
水性マーキングインク組成物の25℃におけるELD型回転粘度計の下記ずり速度による粘度の測定値が、それぞれ下記の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の水性マーキングインク組成物。
ずり速度(S−1) 粘度(mPa・s)
9.58 40〜75
19.15 20〜50
38.3 15〜35
191.5 12〜22
383 10〜18
【請求項4】
水に可溶でその分子内に疎水部を持つ樹脂が、水溶性アクリル樹脂、水溶性マレイン酸樹脂、水溶性スチレン樹脂、水溶性スチレン−アクリル樹脂、水溶性スチレン−マレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコ−ル、水溶性エステル−アクリル樹脂、エチレン−マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキサイド、水溶性ウレタン樹脂、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、ウレタン系エマルジョン、スチレン−アクリロニトリルエマルジョン、スチレン−ブタジエンエマルジョン、シリコーンエマルジョンから選ばれる少なくとも1種あることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の水性マーキングインク組成物。
【請求項5】
アセチレングリコール類、アセチレンアルコール類又はこれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種が下記一般式(I)〜(IV)で示されるものであることを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の水性マーキングインク組成物。
【化1】

【請求項6】
25℃における蒸気圧が5mmHg以下の水溶性溶剤が2−メチル−1−ブタノール、3−メチルー2−ブタノール、ベンジルアルコール、シクロヘキソノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、テトラメチレングリコール、2,3−ブタンジオール、ペンタメチレングリコール、2−ブテン−1,4−ジオール、ヘキシレングリコール、オクチレングリコール、グリセリン、ヘキサグリセロール、1,2,6−ヘキサントリオール、ブチルセロソルブ、イソアミルセロソルブ、ヘキシルセロソルブ、フェニルセロソルブ、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコール、ジアセトンアルコール、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテートから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜5の何れか一つに記載の水性マーキングインク組成物。
【請求項7】
攪拌部材を有するバルブ式の筆記具に充填されることを特徴とする請求項1〜6の何れか一つに記載の水性マーキングインク組成物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−144357(P2011−144357A)
【公開日】平成23年7月28日(2011.7.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−272165(P2010−272165)
【出願日】平成22年12月7日(2010.12.7)
【出願人】(000005957)三菱鉛筆株式会社 (692)
【Fターム(参考)】