JPH05163454A - 水性顔料インキ組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】粒子径が０．２〜１．５μの範囲にあるガラス
転移温度が５０℃以上の密実型エマルション粒子を１０
０重量部、および無機顔料を２０〜１５０重量部含有
し、該粒子と無機顔料の総和が３０〜７０重量％である
水性顔料インキ組成物。 【効果】 本発明の水性顔料インキ組成物は、隠蔽力、
顔料分散安定性、筆記性、および乾燥性のバランスに優
れ、種々の筆記面および筆記用具に使用することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水性顔料インキ組成物に
関し、隠蔽力、顔料分散安定性、筆記性、および乾燥性
のバランスに優れた水性顔料インキ組成物に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、従来の黒板に代わってホワイトボー
ドがオフィスなどで広範に使用されている。さらに、最
近では上記の筆記ボードにインテリア性などを付与する
目的から、その筆記面の色も従来の白から多種多様な色
に代わりつつある。

【０００３】このように、筆記面が白以外の色、特に黒
色、深緑色などの暗色系の場合には、従来の水性サイン
ペンや水性フェルトペンに使用されてきた二酸化チタン
系の白色顔料がその隠蔽力から使用される。

【０００４】しかしながら、このような無機顔料系のイ
ンキでは、筆記面を傷めるという問題、さらには酸化チ
タンの分離、沈降やペン先での目詰まりといった問題も
あった。このような実情を踏まえ、隠蔽力のある新規な
水性白色インキが嘱望されている。

【０００５】特開平1-174576号公報や特開平3-157466号
公報には、上記問題を解決する新規な水性インキとし
て、粒子内部に空隙を有する中空粒子を隠蔽剤として用
いたものが例示されている。確かに二酸化チタンに比較
すれば、その隠蔽力は劣るものの、分離、沈降などの問
題についてはある程度の解決はなされている。

【０００６】しかしながら、該発明に用いられている中
空粒子の隠蔽力は粒子内部の水が完全に揮発し、粒子内
部に空隙が生成した時に発揮されるものであり、通常の
使用方法では、隠蔽力が出るまでに時間を要する。この
ことは特に前述のカラーボード面に文字などを書き込む
場合には、書いてから暫くしないと文字が判読出来ない
という致命的な欠点を生じてしまい、その水性インキの
利用範囲を大幅に制限してしまう。

【０００７】上記問題を解決するためには、水性インキ
の乾燥速度を上昇させる方法が必要となり、１）水性イ
ンキの中空粒子濃度を増大させる、２）水の蒸発を促進
するために水溶性の有機溶媒を添加するといった方法が
考えられる。

【０００８】しかしながら、前者の方法では、中空粒子
の濃度には限界があり、実質的には困難である。また、
後者の方法では、通常、沸点の高いエチレングリコール
などの添加が考えられるが、そのような溶媒は中空粒子
内部の空隙に吸収されやすいために、粒子内部に残留
し、かえってその隠蔽力を低下させる結果を招いてしま
う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑み、隠蔽力、顔料分散安定性、筆記性、および乾燥性
のバランスに優れた水性顔料インキ組成物を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく鋭
意検討を重ねた結果、空隙の生成しない密実型のエマル
ション粒子と無機顔料を特定の混合割合で白色顔料とし
て含有する水性顔料インキ組成物が隠蔽力、顔料分散安
定性、筆記性、および乾燥性のバランスに優れることを
見出し、本発明を完成させるに到った。

【００１１】即ち、本発明は、粒子径が０．２〜１．５
μの範囲にあるガラス転移温度が５０℃以上の密実型エ
マルション粒子を１００重量部、および無機顔料を２０
〜１５０重量部含有し、該粒子と無機顔料の総和が３０
〜７０重量％であることを特徴とする水性顔料インキ組
成物である。

【００１２】本発明の水性顔料インキ組成物中に含有さ
れる密実型エマルション粒子は、通常の乳化重合によっ
て調製することができるが、該エマルション粒子は隠蔽
剤として使用することから、粒子径を制御することが好
ましく、このことより特に粒子径の規定されたシード粒
子を使用する所謂シード乳化重合法によって調製するこ
とが好ましい。またこの調製法によれば１段の重合では
得難い大型粒子も容易に調製することができる。

【００１３】ここで、使用されるビニル単量体として
は、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンな
どの芳香族ビニル単量体類、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸ブチルなどのメタクリル酸エステル類、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸エステ
ル類、酢酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリロニ
トリル、メタクリロニトリルなどのビニルシアン化合物
類、塩化ビニル、塩化ビニリデンなどのハロゲン化ビニ
ル化合物類、ブタジエンなどのジエン系化合物などを例
示することができ、それらの中から選択される１種また
は２種以上組み合わせたものが使用される。

【００１４】本発明の密実型エマルション粒子の組成に
ついては、特に限定はされないが、隠蔽力を高める目的
から屈折率が高いことが好ましく、さらにはガラス転移
温度の点からも、スチレンを使用することが好ましい。

【００１５】また、ジビニルベンゼン、エチレングリコ
ール（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパント
リ（メタ）アクリレートなどの架橋性ビニル単量体を上
記ビニル単量体と組み合わせて使用することができる。
ここで、上記架橋性ビニル単量体の使用量は、通常０．
１〜１０重量％である。

【００１６】さらに、アクリル酸、メタクリル酸、イタ
コン酸などの不飽和カルボン酸類、スチレンスルホン酸
ナトリウムなどの不飽和スルホン酸塩類、（メタ）アク
リル酸２ヒドロキシエチルなどの（メタ）アクリル酸エ
ステル類、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール
（メタ）アクリルアミドなどの（メタ）アクリルアミド
類などが官能性ビニル単量体が、エマルション粒子の安
定性付与の目的で使用される。ここで、上記官能性ビニ
ル単量体の使用量は、通常０．１〜１０重量％である。

【００１７】用いられる界面活性剤としては、通常の乳
化重合に使用されているものであればよく、アルキルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸ナトリウ
ム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ナフタレン
スルホン酸ホルマリン縮合物などのアニオン系界面活性
剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシ
エチレナルキルフェニルエーテル、エチレンオキサイド
−プロピレンオキサイドブロック共重合体、ソルビタン
脂肪酸エステルなどのノニオン系界面活性剤などを例示
することができ、それらが、単独に或いは組み合わせて
使用される。ここで、界面活性剤の使用量は、特に限定
はされないが、通常、上記のビニル単量体の総量に対し
て０．１〜１０重量％程度である。

【００１８】重合開始剤としては、界面活性剤同様、通
常の乳化重合に使用されているものであればよく、例え
ば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモ
ニウムなどの過硫酸塩類、ベンゾイルパーオキサイドな
どの有機過酸化物類、アゾビスイソブチロニトリルなど
のアゾ化合物などを例示することができる。また、必要
に応じて、還元剤と組み合わせてレドックス系開始剤と
して使用することもできる。

【００１９】重合は、窒素パージ下に重合温度２０〜９
０℃で、上記ビニル単量体の混合物を一括、分割、或い
は連続的に滴下して行う。このようにして調製される密
実型エマルション粒子の粒子径は、０．２〜１．５μで
あり、好ましくは０．３〜１．０μ、より好ましくは
０．４〜０．８μである。ここで、粒子径が０．２μ未
満では、隠蔽力が劣るために、無機顔料を大量に混合す
ることが必要となり、本発明の範囲外になってしまう。
一方、粒子径が１．５μを越えると、顔料としての分散
安定性が低下し、また、フェルトペンなどのペン先で目
詰まりが起こりやすくなり、実用的でない。密実型エマ
ルション粒子を構成する樹脂のガラス転移温度は５０℃
であるが、好ましくは８０℃以上である。ここで、該ガ
ラス転移温度が５０℃未満では、使用する温度環境によ
っては、粒子間で一部融着が起こるために、隠蔽力が低
下してしまう。

【００２０】尚、調製される密実型エマルション粒子の
固形分濃度は、後述の水性顔料インキ組成物の固形分濃
度を高める目的から、通常４０〜６０重量％である。

【００２１】上記の密実型エマルション粒子と混合され
る無機顔料としては、二酸化チタン、炭酸カルシウム、
クレー、タルクなどが挙げられる、特に限定はされない
が、無機顔料は本発明の水性顔料インキ組成物の固形分
向上および隠蔽力の補助を目的として添加されることよ
り、無機顔料としては二酸化チタンを使用することが好
ましい。上記密実型エマルション粒子と無機顔料の混合
割合は、密実型エマルション粒子１００重量部に対し
て、無機顔料が２０〜１５０重量部であるが、好ましく
は、５０〜１２０である。ここで、無機顔料の量が２０
重量部未満では、隠蔽力の補助およびインキ固形分の増
大が充分でないために目的とする水性顔料インキ組成物
が得られない。一方、１５０重量部を越えて使用するこ
とは、インキ中の顔料沈降や筆記面を傷めやすくなるた
めに実用的でない。

【００２２】以上のようにして選択された密実型エマル
ション粒子と無機顔料が本発明の水性顔料インキ組成物
中に含有されるが、該粒子と無機顔料の総和が該インキ
組成物中で３０〜７０重量％、好ましくは４０〜７０重
量％である。このインキ組成物の固形分濃度が３０重量
％未満では、インキの乾燥性が低下し、本研究の目的に
反する。一方、７０重量％を越えると、インキの流動性
が極端に悪化し、ペン先で目詰まりが生じやすくなり、
筆記性も低下してしまう。

【００２３】本発明の水性インキ組成物の調製方法につ
いては特に限定はされないが、一般的には、密実型粒子
エマルション中に無機顔料用の分散剤を添加した後、攪
拌下に無機顔料を徐々に添加して調製される。ここで、
分散剤としては、ポリアクリル酸ナトリウムなどを例示
することができるが、特に限定はされない。

【００２４】該水性顔料インキ組成物には必要に応じ
て、上記顔料を接着するバインダーを添加することもで
きる。

【００２５】添加しうるバインダーとしては、ポリビニ
ルアルコール、ヒドロキシエチルセルロースなどの水溶
性バインダー類、スチレン−ブタジエンラテクッス、ア
クリルエマルションなどの水系エマルション類が単独に
または組み合わせて、通常顔料１００重量部に対して２
０重量部以下使用される。さらに、該水性顔料インキ組
成物には必要に応じて、乾燥速度を向上させる目的か
ら、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどの
アルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコ
ールなどのグリコール類などの水溶性有機溶媒を添加す
ることができるが、その添加量は、インキ組成物１００
重量部に対して２０重量部以下である。その他、該水性
顔料インキ組成物には必要に応じて、染料、レベリング
剤、防腐剤などを添加することもでる。

【００２６】

【実施例】以下に本発明の具体的な実施例を示すが、本
発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、以
下の部および％はそれぞれ重量部および重量％を示すも
のであり、粒子径およびガラス転移温度（Ｔｇ）は、そ
れぞれ電子顕微鏡および示差走査熱量計（ＤＳＣ）によ
り測定した。

【００２７】〔Ｉ〕密実型エマルション粒子の調製 重合例１ 攪拌機、温度計、還流コンデンサー付のセパラブルフラ
スコに、水５００部を仕込み、攪拌下に窒素置換しなが
ら７５℃まで昇温する。内温を７５℃に保ち、重合開始
剤として過硫酸カリウム４部を添加し、完全に溶解させ
た後、予め水３００部、ラウリル硫酸ナトリウム１．６
部にスチレン７６８部、メタクリル酸１６部、メタクリ
ル酸２ヒドロキシエチル１６部を攪拌下に加えて調製し
ておいた乳化物の全量の０．５％をセパラブルフラスコ
に仕込み、３０分重合を行った後、残りの乳化物を約３
時間かけて添加、重合させ、全量を添加した後、８０℃
に昇温して２時間熟成した。終了後、アンモニア水にて
ｐＨ８に調整し、固形分４９％、Ｔｇ１０５℃、粒子径
０．２５μの密実型エマルション粒子を得た。

【００２８】重合例２ 重合例１で得たエマルションを重合例１と同様なセパラ
ブルフラスコに１６８．３部、および水５３０部を仕込
み、攪拌下に窒素置換しながら７５℃まで昇温した。次
いでこの温度で水４０部に過硫酸アンモニウム４部を添
加し溶解させておいた開始剤水溶液を添加し、予め水３
００部、ラウリル硫酸ナトリウム３．２部にスチレン７
６８部、メタクリル酸１６部、メタクリル酸２ヒドロキ
シエチル１６部を攪拌下に加えて調製しておいた乳化物
を約３時間かけて添加重合させた。全量を添加した後、
８０℃に昇温して２時間の熟成を行った。終了後、アン
モニア水にてｐＨ８に調整し、固形分４８％、Ｔｇ１０
３℃、粒子径０．５４μの密実型エマルション粒子を得
た。

【００２９】重合例３ 重合例１で得たエマルションを重合例１と同様なセパラ
ブルフラスコに３３．３部、および水７００部を仕込
み、攪拌下に窒素置換しながら７５℃まで昇温した。次
いでこの温度で水４０部に過硫酸アンモニウム４部を溶
解した開始剤水溶液を添加し、予め水３００部、ラウリ
ル硫酸ナトリウム３．２部にスチレン７６８部、メタク
リル酸１６部、メタクリル酸２ヒドロキシエチル１６部
を攪拌下に加えて調製しておいた乳化物を約３時間かけ
て添加重合させた。全量を添加した後、８０℃に昇温し
て２時間の熟成を行った。終了後、アンモニア水にてｐ
Ｈ８に調整し、固形分４３％、Ｔｇ１０２℃、粒子径
０．９０μの密実型エマルション粒子を得た。

【００３０】重合例４ 重合例２で得たエマルションを重合例１と同様なセパラ
ブルフラスコに６４．１部、および水８４０部を仕込む
以外は、重合例２と同一な方法を繰り返すことにより、
固形分４０％、Ｔｇ１０２℃、粒子径１．６２μの密実
型エマルション粒子を得た。

【００３１】重合例５ 重合例１において、セパラブルフラスコに水７７０部、
ラウリル硫酸ナトリウム８部を仕込む以外は、重合例１
と同一の方法により重合を行い、固形分４３％、Ｔｇ１
０５℃、粒子径０．０９μの密実型エマルション粒子を
得た。

【００３２】重合例６ 重合例１において、ビニル単量体の組成をスチレン４８
０部、アクリル酸ブチル３０４部、メタクリル酸１６部
に変更して重合を行い、固形分４９％、Ｔｇ２５℃、粒
子径０．２１μの密実型エマルション粒子を得た。

【００３３】〔II〕水性顔料インキの調製 次に上記重合例によって調製されたエマルション粒子を
用いた水性顔料インキの調製例を示す。 実施例１〜３ 重合例１で調製したエマルション２０４．１部（固形
分；１００部）に４０％ポリカルボン酸ナトリウム水溶
液（東亜合成化学製、アロンＴ−４０）１部、および消
泡剤０．０４部（サンノプコ製、ノプコ８０３４Ｌ）を
添加し、ミキサーで攪拌しながら、二酸化チタン１００
部（石原産業製、タイペークＲ−８３０）を徐々に添加
し、完全に分散させたものを実施例１、さらに同様に重
合例２および３で調製した密実型エマルション粒子を使
用して調製した場合をそれぞれ実施例２および３として
表−１に示す。

【００３４】比較例１〜３ 実施例１と同様な方法で、重合例４、５および６で調製
した密実型エマルション粒子を使用して調製した水性顔
料インキを、それぞれ、比較例１、２および３として表
−１に示す。

【００３５】実施例４〜６ 実施例２において、水１５０部を添加し、インキの固形
分濃度を下げた場合を実施例４、実施例１において、二
酸化チタンの添加量を５０部とした場合を実施例５、さ
らに実施例３において、二酸化チタンの添加量を１３０
部とした場合を実施例６とし、表−１に示す。

【００３６】実施例７〜８ 実施例２において、バインダーとして１０％ポリビニル
アルコール水溶液２００重量部（クラレ製、２１７）を
添加した場合を実施例７、実施例２において、エチレン
グリコール３５部を添加した場合を実施例８として表−
１に示す。

【００３７】比較例４〜５ 実施例１において、二酸化チタンの添加量を２００部と
した場合を比較例４、実施例２において、水を添加して
固形分濃度を２５％とした場合を比較例５とし、表−１
に示す。

【００３８】以上のようにして調製した水性顔料インキ
組成物を市販のフェルトペンに充填し、垂直に立てた濃
緑色のボード上に筆記した時の筆記性、インキの乾燥
性、および筆記５秒後の隠蔽力を、以下の４段階に分
け、目視で判定した ◎；非常に良好、○；良好、△；若干不良、×；不良 結果を表−１に併せて示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】本発明の水性顔料インキ組成物は、隠蔽
力、筆記性、および乾燥性のバランスに優れ、種々の筆
記面および筆記用具に使用することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子径が０．２〜１．５μの範囲にあるガ
   ラス転移温度が５０℃以上の密実型エマルション粒子を
   １００重量部、および無機顔料を２０〜１５０重量部含
   有し、該粒子と無機顔料の総和が３０〜７０重量％であ
   ることを特徴とする水性顔料インキ組成物。
2. 【請求項２】密実型エマルション粒子の粒子径が０．３
   〜１．０μである請求項１記載の水性顔料インキ組成
   物。
3. 【請求項３】密実型エマルション粒子がポリスチレン系
   粒子であることを特徴とする請求項１記載の水性顔料イ
   ンキ組成物。
4. 【請求項４】無機顔料が二酸化チタンである請求項１記
   載の水性顔料インキ組成物。