JPH0657194A - ペン体に直接供給する水性ボールペン用インク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 曵糸性、粘着性、垂れ下り性のない水性ボー
ルペン用直詰インクを提供する。 【構成】 染料３〜１０重量％、保湿湿潤剤、１０〜４
０重量％、架橋型アクリル酸重合体からなるチクソトロ
ピック性付与剤０．６〜１．０重量％残部水から水性ボ
ールペン用直詰インクである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水性ボールペンに使用す
るインクに関するものである。さらに詳述すればインキ
吸蔵体や誘導芯を使用しない、軸筒に直に詰めてペン体
に直接供給するインクに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の水性タイプのボールペンには着色
剤として顔料を用いたインク粘度３〜５ｍＰａ・ｓのイ
ンクをインク保持体として中綿とよばれるインキ吸蔵体
を用いこの保持体よりインク誘導芯によりペン体にイン
クを供給している。例えば、特開昭５１−８２１２０号
公報、特公昭５４−６８８号公報、特公昭５０−３７５
７１号公報、実開昭５８−１７１８４号公報、特開昭５
４−５６５２８号公報、特開昭５５−１４６７９６号公
報、実公平３−３５５８５号公報等に記載されているよ
うに全てインキ吸蔵体と誘導芯をを用いるものであっ
た。このインク供給方法はインクの保持性が良好でイン
クとして精密な物性を必要とせず適宜なものが使用出来
る利点があるが、反面使用中にインクが減少するに従っ
てペン体に対するインクの供給量が減少し筆跡濃度が一
定でなくなること、インクの残量が不明であること、イ
ンク収蔵量が少ないこと等の欠点があった。インキ吸蔵
体を使用しない提案も行われている。例えば実公昭６１
−２３３号公報、実公昭６１−２６０７７号公報、実公
昭６２−２３７８５号公報等にインクにチクソトロピッ
ク性を付与したインクを使用することが提案された。し
かしながら、これ等のインクは、インクの経時安定性が
悪く、成分の分離沈降が発生すること、また耐ドライア
ップ性に欠けインク詰りが生ずること、筆記中にペン先
からのインクの垂れ下りが発生する等の問題があり充分
満足出来るものではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題が何によって生ずるか、いかにしてこの問題を解決す
ることが出来るかを解明し、インキ吸蔵体、誘導芯を使
用せず直詰することが出来、インクの貯蔵量を大きく
し、インクの経時安定性を良好となし、耐ドライアップ
性及びペン体の耐摩耗性を改善し、インク供給性の良
い、曵糸性、粘着性、垂れ下り性のないインクを提供す
るものである。

【０００４】

【課題を解決した手段】本発明は、 「（１）染料３〜１０重量％、保湿湿潤剤１０〜４０重
量％、架橋型アクリル酸重合体からなるチクソトロピッ
ク性付与剤０．６〜１．０重量％、水残部とからなるペ
ン体に直接供給する水性ボールペン用インク。 （２）垂れ下り防止剤０．３〜０．５重量％を添加した
１項に記載されたペン体に直接供給する水性ボールペン
用インク。 （３）防錆潤滑剤０．２〜２．０重量％を添加した１項
または２項に記載されたペン体に直接供給する水性ボー
ルペン用インク。 （４）耐水性付与剤０．５〜５．０重量％を添加した１
項ないし３項のいずれか１項に記載されたペン体に直接
供給する水性ボールペン用インク。 （５）ｐＨ調整剤１．０〜６．０重量％を添加した１項
ないし４項のいずれか１項に記載されたペン体に直接供
給する水性ボールペン用インク。 （６）防菌剤１．０〜２．０重量％を添加した１項ない
し５項のいずれか１項に記載されたペン体に直接供給す
る水性ボールペン用インク。 （７）保湿湿潤剤が２価アルコール、３価アルコール、
これらのアルコールの誘導体から選んだ１または２以上
である、１項ないし６項のいずれか１項に記載されたペ
ン体に直接供給する水性ボールペン用インク。 （８）保湿湿潤剤がエチレングリコール、ポリエチレン
グリコールから選んだ１または２以上である、１項ない
し７項のいずれか１項に記載されたペン体に直接供給す
る水性ボールペン用インク。 （９）チクソトロピック性付与剤である架橋型アクリル
酸重合体が分子量２００万〜６００万の重合体である、
１項ないし８項のいずれか１項に記載されたペン体に直
接供給する水性ボールペン用インク。 （１０）垂れ下り防止剤が造膜性を有する水溶性樹脂で
ある、１項ないし９項のいずれか１項に記載されたペン
体に直接供給する水性ボールペン用インク。 （１１）垂れ下り防止剤がポリエチレン・ポリエチレン
グリコール共重合体である、１項ないし１０項のいずれ
か１項に記載されたペン体に直接供給する水性ボールペ
ン用インク。 （１２）防錆潤滑剤が燐酸エステル系界面活性剤、ベン
ゾトリアゾール、脂肪酸エステルから選んだ１または２
以上である、１項ないし１１項のいずれか１項に記載さ
れたペン体に直接供給する水性ボールペン用インク。 （１３）耐水性付与剤がポリエチレンイミン、ポリエチ
レンイミン誘導体、ポリアリルアミン、ポリアリルアミ
ン誘導体から選んだ１または２以上である、１項ないし
１２項のいずれか１項に記載されたペン体に直接供給す
る水性ボールペン用インク。 （１４）ｐＨ調整剤がトリエタノールアミンである、１
項ないし１３項のいずれか１項に記載されたペン体に直
接供給する水性ボールペン用インク。 （１５）インク中の金属イオン濃度が０．４５％以下で
ある、１項ないし１４項のいずれか１項に記載されたペ
ン体に直接供給する水性ボールペン用インク。」に関す
る。

【０００５】

【作用】水性ボールペンにはキャップを使用するキャッ
プ型ボールペンと、キャップを使用しないキャップレス
型ボールペンがある。キャップ型ボールペンは携帯時に
ペン先が下を向かない場合もあり、ペン先が必ず下を向
くキャップレス型ボールペンとはインクの垂れの問題は
必ずしも同じではない。したがってキャップ型ボールペ
ン用インクは垂れ下り防止剤を使用することが必須では
ない。勿論垂れ下り防止剤を使用しても良い。本発明の
インクの内、垂れ下り防止剤を使用しないインクはキャ
ップ型ボールペン用インクとして最適である。また垂れ
下り防止剤を使用したインクはキャップレス型ボールペ
ン用インクとして極めて優れた効果を奏する。

【０００６】本発明者は種々研究の結果、従来技術にお
ける問題はインクにチクソトロピック性を与えるための
材料に重大な問題があることがわかった。すなわち通常
のチクソトロピック性付与剤はインクには適さないもの
である。また着色剤にも問題があることが判明した。顔
料は再溶解性がなく分散液の経時安定性が良好でないの
で染料と比べると直詰タイプの水性ボールペン用インク
としての性能は劣る。さらに顔料は筆記時に筆記部のボ
ールに対して摩耗作用を奏し、筆記寿命を短くする欠点
がある。

【０００７】本発明の第１の特徴はチクソトロピック性
付与剤として架橋型アクリル酸重合体を使用することで
ある。チクソトロピック性は揺変性とも言われ、水性組
成物中において成分の化合物間に形成された弱い水素結
合により全体がゲル化して粘度の高い状態となるが、撹
拌や振動により水素結合が切れて液状になる性質であ
る。このような性能を水性ボールペンのインクとして使
用すると静止状態つまり、使用しない状態ではインクは
高粘度の状態となりインク吸蔵体を使用しなくてもペン
先からの洩れが発生しない。そして使用時にはペン先の
ボールの回転により剪断力が与えられるので低粘度の状
態となりペン先に供給される。このような性能を水性組
成物に付与する材料としては、水酸化アルミニウム粉末
やベントナイト等の無機粉末の他水溶性樹脂、ガム等が
ある。

【０００８】ところがこのようなものを配合しても充分
なインクの性能が得られない。つまり、インクの安定性
が悪くなったり、粘着性が発生したり、塑性流体となら
ないなどの問題がありインク用の添加剤として好ましく
ない。。ところが、本発明者が見出した架橋型アクリル
酸重合体はインクの経時安定性に優れており、インクを
適切な塑性流体となし、曵糸性や粘着性を発生しないと
いう優れた効果を奏する。本発明で使用する架橋型アク
リル酸重合体は分枝を有するアクリル酸重合体がカルボ
キシル基以外の部分で互いに架橋して網状構造を形成し
ている重合体である。そして実験結果から、分子量１７
０万以上好ましくは２００万以上のものが使用される
が、６００万を越えると溶解時に白濁が発生する。した
がって、分子量２００万〜６００万の重合体が好適であ
る。分子量１７０万未満であると筆跡に線割れが発生す
る。

【０００９】つぎに架橋型アクリル酸の配合量について
説明する。インクの粘度は水性ボールペンのボールの回
転時に１００ｍＰａ・Ｓ以下でないと線われやかすれが
発生し筆記性が悪く、一方静止状態では１０００ｍＰａ
・Ｓ以上でないとインク収蔵体のインク保持性が悪くな
る。またアクリル酸重合体の分子量や他の配合剤の影響
があるので配合量を一概に言うことは難しいが、インク
の粘度からみて大略０．６重量％以上の添加が必要であ
る。０．６〜１．０重量％が好ましい結果を与える。

【００１０】本発明の第２の特徴は、着色剤として染料
を使用することである。染料は水溶性であるのでインク
の安定性を良好にする。ペン先のボールに対して摩耗作
用を持たずペン先で目詰まりを起こすこともない。色調
も良好である。染料としては架橋型アクリル酸重合体の
増粘機構に影響しないため含有金属イオンの絶対数の少
いしかも架橋型アクリル酸重合体より解離定数の小さい
ものが良好な効果を奏する。インク中の金属イオンの濃
度は、０．４５％以下であることが好ましい。

【００１１】架橋型アクリル酸重合体の増粘機構はアク
リル酸のＣＯＯ⁻イオンの反発によって発生すると考え
られる。したがって、その反発を妨害するＮａ^＋で代表
される金属イオンの数を少くし、しかもＣＯＯ⁻イオン
に対し影響力の小さい構造の染料を用いることがインク
にチクソトロピック性を付与するのに好ましい。

【００１２】本発明で使用する染料はアニオン染料であ
り、特に酸性染料、直接染料が好適である。次に使用す
る染料を例示する。Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌａｃｋ １９、
Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌａｃｋ １５４、Ｄｉｒｅｃｔ Ｂ
ｌｕｅ ３、Ａｃｉｄ Ｂｌｕｅ ９０、Ａｃｉｄ Ｒ
ｅｄ ９２、Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ９４、Ａｃｉｄ Ｏｒ
ａｎｇｅ ５６が使用される。

【００１３】本発明の第３の特徴は、垂れ下り防止剤を
使用することである。垂れ下り防止剤として造膜性を有
する水溶性樹脂が使用されるが、特にポリエチレン・ポ
リエンチレングリコール共重合体が好ましくこの共重合
体を使用すると架橋型アクリル酸重合体と協力してペン
先において空気に触れたインクが流動性を失いシール剤
としての作用を奏しペン先からのインクの垂れ下りが防
止される。垂れ下り防止剤の配合量は０．３〜０．５重
量％である。このようなペン先におけるインクの変性は
通常は悪いとされている。それは着色料として顔料を使
用するためこのようなインクの変性が生ずると筆記が不
可能となるからである。本発明は着色料として染料を使
用しているので、インクがペン先で流動性を失っても筆
記することにより新しいインクが供給され、染料は水に
再溶解するので流動性となり筆記が行われるのである。
顔料は一度流動性を失った状態からは水が供給されても
再分散しないので元のインクの状態に戻らないのであ
る。

【００１４】次に垂れ下り防止剤を例示する。ポリエチ
レン・ポリエチレングリコール共重合体、ポリビニルピ
ロリドン、ポリビニルアルコール、アルギン酸プロピレ
ングリコールエステル、セルロースエーテル、アクリル
酸エステル、等の１または２以上が使用される。

【００１５】本発明の第４の特徴は耐水性付与剤として
ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミン誘導体、ポリ
アリルアミン、ポリアリルアミン誘導体から選んだ１ま
たは２以上であるを使用したことである。これらの化合
物は紙表面と反応して筆跡に強い耐水性を与えるのであ
る。耐水性付与剤の配合量は０．５〜５．０重量％であ
る。

【００１６】保湿湿潤剤を配合するとインクの水分の揮
散を防ぎ、ペン先でのドライアップ防止に効果がある。
保湿剤としてはエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、ジプロピレングリコール、チオジグリコ
ール、ポリグリセリン、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、メチルセロソルブ、ブチルセロ
ソルブ、メチルカービトール、エチルカービトールから
選んだ１または２以上が使用され、配合量は１０〜４０
重量％が好ましい。

【００１７】防錆潤滑剤は、燐酸エステル系界面活性
剤、ベンゾトリアゾール、脂肪酸エステル等が使用され
る。水性ボールペンのペン体は金属製ボールと支持体よ
りなるがインクが水性のためボールに錆が発生しボール
の回転が悪化する傾向がある。防錆潤滑剤を配合すると
錆の発生を防止するだけでなく、ボールの回転を円滑に
する効果もあり非常に好ましい。防錆潤滑剤の配合量は
０．２〜２．０重量％である。

【００１８】この他、ｐＨ調整剤としてトリエタノール
アミンを１．０〜６．０重量％配合するとインクの安定
性が良好となる。必要に応じて１．２−ベンジゾチアゾ
ール−３（２Ｈ）−オン等の防菌剤を配合することも出
来る。

【００１９】

【実施例】次に実施例を示して本発明を具体的に説明す
る。

【００２０】実施例１ Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌａｃｋ １５４ ７．５重
量％ 架橋型アクリル酸Ｃ ０．６重量％ エチレングリコール ２０．０重量％ Ｐｈ調整剤 １．０重量％ 防錆潤滑剤 ０．２重量％ 防菌剤 １．０重量％ イオン交換剤 残部 を混合してインクとした。このインクの性能を表１に示
す。

【００２１】

【表１】

【００２２】（註） 架橋型アクリル酸 Ａ １７０万 架橋型アクリル酸 Ｂ ２００万 架橋型アクリル酸 Ｃ ３００万 架橋型アクリル酸 Ｄ ４００万 架橋型アクリル酸 Ｅ ６００万 架橋型アクリル酸 Ｆ １５０万 架橋型アクリル酸 Ｇ ７００万 架橋型アクリル酸 ： ハイビスワコー（和光純薬工業
ＫＫ） ジュンロン、レオジック（日本純薬ＫＫ） カーボボール（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａ
ｎｙ）

【００２３】実施例２〜１４ 組成を表１に示すようにした以外は実施例１と同様にし
てインクとした。

【００２４】実施例１５〜２８ 組成を表２に示すようにした以外は実施例１と同様にし
てインクとした。

【００２５】

【表２】

【００２６】比較例１〜１２ 組成を表３に示すようにした以外は実施例１と同様にし
てインクとした、組成と性能を表３に示す。

【表３】

【００２７】

【発明の効果】本発明のインクはインク吸蔵体や誘導芯
を使用せず筆記具に直結することが出来る。そしてイン
クの貯蔵量が大きく、インクの経時安定性と耐ドライア
ップ性及びペン体の耐摩耗性が良好で、曳糸性、粘着
性、垂れ下り性のない供給性の優れたインクである。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 染料３〜１０重量％、保湿湿潤剤１０〜
   ４０重量％、架橋型アクリル酸重合体からなるチクソト
   ロピック性付与剤０．６〜１．０重量％、水残部とから
   なるペン体に直接供給する水性ボールペン用インク。
2. 【請求項２】 垂れ下り防止剤０．３〜０．５重量％を
   添加した請求項１に記載されたペン体に直接供給する水
   性ボールペン用インク。
3. 【請求項３】 防錆潤滑剤０．２〜２．０重量％を添加
   した請求項１または２に記載されたペン体に直接供給す
   る水性ボールペン用インク。
4. 【請求項４】 耐水性付与剤０．５〜５．０重量％を添
   加した請求項１ないし３のいずれか１項に記載されたペ
   ン体に直接供給する水性ボールペン用インク。
5. 【請求項５】 ｐＨ調整剤１．０〜６．０重量％を添加
   した請求項１ないし４のいずれか１項に記載されたペン
   体に直接供給する水性ボールペン用インク。
6. 【請求項６】 防菌剤１．０〜２．０重量％を添加した
   請求項１ないし５のいずれか１項に記截されたペン体に
   直接供給する水性ボールペン用インク。
7. 【請求項７】 保湿湿潤剤が２価アルコール、３価アル
   コール、これらのアルコールの誘導体から選んだ１また
   は２以上である、請求項１ないし６のいずれか１項に記
   載されたペン体に直接供給する水性ボールペン用イン
   ク。
8. 【請求項８】 保湿湿潤剤がエチレングリコール、ポリ
   エチレングリコールから選んだ１または２以上である、
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載されたペン体に
   直接供給する水性ボールペン用インク。
9. 【請求項９】 チクソトロピック性付与剤である架橋型
   アクリル酸重合体が分子量２００万〜６００万の重合体
   である、請求項１ないし８のいずれか１項に記載された
   ペン体に直接供給する水性ボールペン用インク。
10. 【請求項１０】 垂れ下り防止剤が造膜性を有する水溶
    性樹脂である、請求項１ないし９のいずれか１項に記載
    されたペン体に直接供給する水性ボールペン用インク。
11. 【請求項１１】 垂れ下り防止剤がポリエチレン・ポリ
    エチレングリコール共重合体である、請求項１ないし１
    ０のいずれか１項に記載されたペン体に直接供給する水
    性ボールペン用インク。
12. 【請求項１２】 防錆潤滑剤が燐酸エステル系界面活性
    剤、ベンゾトリアゾール、脂肪酸エステルから選んだ１
    または２以上である、請求項１ないし１１のいずれか１
    項に記載されたペン体に直接供給する水性ボールペン用
    インク。
13. 【請求項１３】 耐水性付与剤がポリエチレンイミン、
    ポリエチレンイミン誘導体、ポリアリルアミン、ポリア
    リルアミン誘導体から選んだ１または２以上である、請
    求項１ないし１２のいずれか１項に記載されたペン体に
    直接供給する水性ボールペン用インク。
14. 【請求項１４】 ｐＨ調整剤がトリエタノールアミンで
    ある、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載された
    ペン体に直接供給する水性ボールペン用インク。
15. 【請求項１５】 インク中の金属イオン濃度が０．４５
    ％以下である、請求項１ないし１４のいずれか１項に記
    載されたペン体に直接供給する水性ボールペン用イン
    ク。