JPH0885772A

JPH0885772A - 油性ボールペン用インキ

Info

Publication number: JPH0885772A
Application number: JP6222102A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Osada; 隆博長田
Original assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【構成】樹脂等の有機材料より高い表面自由エネルギ
ー（５０〜数千erg／cm²）を有する材料の表面に対して
自己疎液性を有するビヒクルを含有することからなるボ
ールペン用インキ。【効果】本発明のボールペン用インキは、ボテ現象、
直流現象が生じないため書きはじめにインキのかたまり
が転写されることなく、きれいな描線を描くことができ
る。また、筆記中の書き味も良好である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボテ現象が発生し難いボ
ールペン用インキおよびインキを具備する油性ボールペ
ンに関する。

【０００２】ボールペンは、ボール、チップホルダーか
らなるペン先、インキ収容管、ペン軸などから構成され
る。このボールペンによる筆記は、ペン先のボールの回
転によりチップ内部より流出してくるインキが紙などの
記録体に転写もしくは浸透し、特に転写により、筆跡・
描線をつくりだす。その時、転写または浸透しきれなか
った余剰のインキがチップホルダーの外周に付着し、書
きはじめや、筆記途中でインキが滴下するいわゆるボテ
現象が発生し、きれいな描線を得ることができないこと
がある。この問題を解決するため、たとえば、特開昭５
−４０１９２号などには、チップホルダーの外周にイン
キが付着しにくくするためにチップホルダーに撥水性も
しくは撥油性材料をコーティングする方法が開示されて
いる。しかし、筆記の際の紙などの被筆記材料との摩擦
によりコーティング材が剥がれてしまい筆記していると
段々ボテ現象が発生してくる傾向がある。これらの原理
はホルダー外周の臨界表面張力をインキの表面張力より
低くすることによりインキを濡れ難くするものである。
しかし、油性インキは元来表面張力が低く金属などの高
エネルギー表面では濡れてしまう。上述のようなコーテ
ィングにより低エネルギー表面にしてもホルダー外周の
臨界表面張力とインキの表面張力の差が小さいために撥
油性が弱く十分なボテの防止ができない。また、通常の
油性ボールペンはインクの粘性が数千から数万cpsを有
しているためボールの回転によるチップの磨耗は比較的
少ないが、数千以下のインキ粘性となると粘性による潤
滑性の向上は期待できず、極度のチップ磨耗を引き起こ
し描線の掠れや筆記不能を生じることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ボテ現象が
発生し難い油性ボールペン用インキおよびボテが発生し
ない油性ボールペンを提供することを目的とするもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の油性ボールペン
用インキは、樹脂等の有機材料より高い表面自由エネル
ギーを有する材料の表面に対して自己疎液性を有するビ
ヒクル含有することを特徴とする。好ましくは、粘度１
０００cps以下である。

【０００５】本発明の油性ボールペンは、ボールペンの
外表面が樹脂等の有機材料より高い表面自由エネルギー
を有する材料で構成され、かつ該ボールペン外表面に対
して自己疎液性を有するインキを具備することを特徴と
する。インキの粘度は１０００cps以下が好ましい。

【０００６】樹脂等の有機材料より高い表面自由エネル
ギーを有する材料とは、通常５０〜数千erg／cm²の表面
エネルギーを有するもので一般に油性インキに使用され
る溶剤または、インキそのものに対して容易にぬれてし
まうものであり、具体的には金属、金属酸化物、金属塩
やガラス、セラミックなどの非金属などをあげることが
できる。

【０００７】本発明のインキに用いる自己疎液性を有す
るビヒクルは、インキを構成する主剤であって、顔料、
充填材などの固体成分を分散させる液状成分、分散媒で
あって、溶剤、樹脂、増粘剤、防錆剤、潤滑油などから
構成される。自己疎液性ビヒクルとは構成する成分の各
分子もしくはある分子が高エネルギー表面と接触すると
き固体／液体界面に吸着して固体の臨界表面張力を下げ
低エネルギー表面をつくり、固体表面に拡がらずぬれに
くくなるものである。液体分子そのものの吸着膜のγ_c
が液体の表面張力より小さくなる場合が自己疎液性溶媒
であるが、溶媒自体に自己疎液性がない場合でも液体に
溶解した溶質分子の吸着膜のγ_cがその溶液のγlv^oより
小さくなっても同様に拡がらなくなる。このような溶質
分子を疎油性添加剤（oleophobic additives）といい、
このような吸着単分子膜を疎油性単分子膜（oleophobic
monolayer）という。このように基本的なメカニズムは
溶媒或いは溶媒と疎油性添加剤により構造されるが、メ
カニズムを壊さない範囲でインキに必要な樹脂、防錆
剤、潤滑油などを添加してもかまわない。また、界面活
性剤の添加により表面張力を調整し、自己疎液性をコン
トロールすることも可能である。

【０００８】自己疎液性を有する溶剤としては、１‐オ
クタノール、２‐オクタノール、ベンジルアルコール、
エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレン
グリコールモノメチルエーテル、２‐エチル‐１‐ヘキ
サノールなどが挙げられる。

【０００９】上述のように自己疎液性をもたない溶媒を
使用した場合でも疎油性添加剤を添加することにより自
己疎液性ビヒクルが得られる。その疎油性添加剤として
は、パーフルオロアルキルリン酸エステル、アルキルリ
ン酸エステルなどがあげられる。しかし、これは溶剤と
の溶解性など相互作用により効果に影響を与えるため溶
剤の種類によって選択が限定されるものである。たとえ
ば、ポリプロピレングリコール（平均分子量４００）や
トリプロピレングリコールモノブチルエーテルではパー
フルオロアルキルリン酸エステル、エチレングリコール
モノフェニルエーテルではアルキルリン酸エステルが効
果を示した。疎油性添加剤としては、液体の表面張力が
２４dyne／cm以下のときはフルオルカーボンおよびシリ
コン油、また２４dyne／cmを超えるときは、脂肪酸およ
び他の脂肪族極性化合物がそれぞれ効果的である。また
液体の表面張力が３０〜３２dyne／cmならば分枝状およ
び環状炭化水素の誘導体である極性化合物を使用でき
る。これらはビヒクルの粘度や、表面張力などにより必
要に応じて、コントロールすることが可能である。

【００１０】本発明のインキに用いる着色剤、固着剤、
分散剤、防錆剤などのインキにするために必要な他の材
料はビヒクルの自己疎液性を失わせるものであってはな
らないが、顔料、擬塑性剤、凝集剤などのように粘性な
どのレオロジー性能に影響を与え濡れの性質に見掛けの
変化を与えるものは添加してもかまわない。これは、例
えば擬塑性剤を添加したインキの場合、凝集力により見
掛上自己疎液性が失われた様に見えるが、ボールの回転
により剪断応力が加わると凝集力が弱まり本来もってい
るビヒクルの自己疎液性により性能を発現する。

【００１１】本発明のボールペン用インキに用いる着色
剤は、通常、筆記具や塗料用インキに使用される染料や
顔料を使用することが可能である。染料としては、塩基
性染料、酸性染料、直接染料などはもちろん可溶化やマ
イクロカプセル化したものなどでも構わない。例えば、
バリファストブラック＃１８０２、同＃１８０５、同＃
３８２０、バリファストバイオレット＃１７０１、バリ
ファストイエローＡＵＭ、同＃３１０４、スピロンバイ
オレットＣ−ＲＨ、スピロンブラックＣＭＨｓｐｅｃｉ
ａｌ、スピロンイエローＣ−ＧＮＨ、スピロンオレンジ
ＧＲＨ、スピロンレッドＢＥＨ、オーラミン、ローダミ
ン、メチルバイオレット、マラカイトグリーン、クリス
タルバイオレット、ビクトリアブルーＢＯＨなどが挙げ
られる。また、顔料としては、無機顔料や有機顔料をそ
のまま用いても良いし、樹脂や界面活性剤などで表面改
質した加工顔料や分散トナーを使用しても構わない。例
えば、酸化チタン、カーボンブラック、フタロシアニン
系、アゾ系、アンスラキノン系、キナクリドン系、マイ
クロリースカラー（チバガイギー(株)製）、フジＡＳカ
ラー（富士色素(株)製）などがあげられる。添加量につ
いては特に制限はなく着色剤の溶解度や分散力に応じた
量又は所望の色相や濃度に適した量であればよいが、こ
の量は筆記文字や描線のかすれ現象や筆記性不良と深く
関係し添加量が多すぎると本発明のインキの組成でも効
果が減少し、少量の場合はかすれや筆記不能は極度に減
少するがボールペンとしての描線の発色が劣り、通常
０．５〜５０重量％の範囲で用いられる。

【００１２】樹脂としては、通常の油性ボールペンイン
キに慣用されている樹脂、例えばケトン樹脂、スルフォ
アミド樹脂、マレイン酸樹脂、エステルガム、キシレン
樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ロジン、ポリ
ビニルピロリドンなどが用いられる。これらの樹脂は単
独で用いてもよいし、２種以上混合して用いてもよく、
その配合量は、インキ組成物全量に対して、０〜３０重
量％範囲である。これらの樹脂は描線の耐水性や固着性
などの向上や粘度の調整などの作用をする。

【００１３】増粘剤として、ＮＬケミカルズ製“ベント
ンＳＤ−２”，“ベントン２７”、日産ガードラー触媒
製“ＴＩＸＯＧＥＬＶＺ”，“ＴＩＸＯＧＥＬＥ
Ｚ”、ＳＵＤ化学製“ＥＸ−０１０１”などの有機ベン
トナイト、水沢化学製“ミズカシルＰ−８０１”、日本
アエロジル(株)製“アエロジル３８０”，“アエロジル
ＣＯＫ８４”などのシリカ系、光栄社油脂化学工業(株)
“ターレンＶＡ−１００”，“ＶＡ−５００”，“ＶＡ
−８００”、伊藤製油製“ＡＳＡＴ−１”，“Ｔ−５
１”，“Ｔ−３５０Ｆ”などの脂肪酸ポリアミドなどが
あげられる。その含有量は０〜１０％好ましくは０〜５
％である。

【００１４】本発明のインキの粘度１０００cps以下で
あることが必要である。１０００cpsをこえると自己疎
液性を有していても疎液性速度が遅くなり、効果が小さ
くなってくるため、だんだんボテが増加してくるので好
ましくない。

【００１５】本発明のボールペンは、ボール、チップホ
ルダーからなるペン先、インキ収容管、チップと該収容
管をつなぐ継ぎ手、ペン先などから構成され、該インキ
収容管に前述した本発明のボールペン用インキを充填し
たものである。そして、チップホルダーに用いる材料
は、油性インキに用いる溶媒の表面エネルギーよりも高
いものが使用され、具体的には使用強度のあるステンレ
ス、洋白など金属またはセラミックが用いられる。

【００１６】本発明の油性ボールペンは、インキのビヒ
クルが樹脂等の有機材料より高エネルギー表面（ステン
レスなどの金属類）に対して自己疎液性を有し、インキ
の粘性が１０００cps以下であることにより、低筆圧で
ボテを起こさず、連続して長い線を書いてもチップの磨
耗が少ないため掠れや筆記不能をおこさない。一般にイ
ンキは粘度を低くすることにより軽い書き味を実現する
ことができるが、油性インキの場合濡れ速度の増加や潤
滑性の低下によりボテが増加する。チップ摩耗は高粘性
の時は比較的少ないが粘度の低下に伴い増加してくる。
１０００cps以下は境界潤滑領域であり極度の磨耗が起
きる。しかし本発明のようにインキに自己疎液性を付与
することにより、ボールの回転時にインキがチップホル
ダーに濡れ難くなってボテが減少し、また同時にこのイ
ンキの自己疎液性のために金属等の固体表面に液体分子
や疎油性添加剤が吸着しその配向分子の存在により潤滑
性が向上して磨耗が減少するため滑らかで軽い書き味の
油性ボールペンが得られる。インキの粘性は濡れの速度
や潤滑性や書き味に影響する。上記インキのボテ防止効
果は粘度の低下により現れる、数万から数千cps位では
あまり変化がなく１０００cps以下で顕著にその効果が
現れる。書き味は、粘度が数万から数千cps位ではあま
り変化が感じられないが１０００cps以下より明確な向
上が認められる。

【００１７】

【実施例】実施例、比較例によって本発明を更に詳細に
説明する。インキの評価テストは下記のように行なっ
た、また、試験に用いたボールペンは内径２．０mmのポ
リプロピレンチューブ、ステンレスチップ（ボールは超
硬合金で、直径０．７mmである）を有するものである。
このボールペンに実施例、比較例で得られたインキを充
填し、下記の試験を行なった。

【００１８】自己疎液性；机上のステンレス板にインキ
又はビヒクルを滴下した後、板を垂直に立て、液滴の流
れた後を、観察した。 ○…インキの滴下点や流れた箇所がインキがはじいて、
ぬれていない。（ワックスを、ぬった後の車の表面の状
態） △…はじいてはいるが、完全ではない。 ×…インキの滴下点や流れた箇所がインキでぬれてい
る。（なめくじがあるいた後のような状態）粘度；Ｅ型粘度計（東京計器製ＥＭＤ型）にて、２５
℃／１０rpmで測定した値。付着ボテ；機械筆記試験機で１００ｍの筆記後のチップ
先端に付着したインクの量を目視にて比較評価（１０本
の平均）した。 ◎…付着なし ○…付着少ない △…付着やや多い ×…付着非常に多い描線ボテ；筆記中に紙面に滴下したボテの数より評価。
（１０本の平均） ◎…５個以下 ○…６〜１０個 △…１０〜３０個 ×…３０個以上磨耗；２５℃、６５％恒温室内で２００ｇ荷重にて機械
筆記試験を行なった。その筆記前と５００ｍ筆記後のペ
ン先のボールの突出する長さの差（図１のｄ）を測定し
た。

【００１９】実施例１〜４、比較例１〜４表１の配合でボールペンインキを調製した。このインキ
を充填したボールペンにより試験結果を表１に示す。配
合組成中の着色剤（１）は、染料“バリファストブラッ
ク＃３８３０”〔オリエント化学工業(株)製〕、着色剤
（２）はカーボンブラック“プリンテックス＃３５”
〔デグサ(株)製〕、着色剤（３）は“アゾ顔料＃１０１
０”〔富士色素(株)製〕を使用した。また、樹脂はポリ
ビニルブチラールを用い、樹脂（１）は“エスレックＢ
ＢＭ−１”、樹脂（２）は“エスレックＢＢＬ−
１”それぞれ積水化学工業(株)製を使用した。自己疎液
性溶剤としてエチレングリコールモノフェニルエーテル
を用いた。通常の溶剤として、溶剤（１）：ポリプロピ
レングリコール分子量４００、溶剤（２）：トリプロ
ピレングリコールモノメチルルエーテル、溶剤（３）：
ジエチレングリコールモノメチルエーテルを用いた。疎
油性添加剤と（１）パーフルオロアルキルリン酸エステ
ル“Ｆ−１９１”〔大日本インキ化学工業(株)製〕
（２）アルキルリン酸エステル“ＲＬ−２１０”〔東邦
化学(株)製〕を用いた。増粘剤として“ターレンＢＡ−
６００”〔共栄社化学(株)製〕を用いた。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】本発明のボールペン用インキは、ボテ現
象、直流現象が生じないため書きはじめにインキのかた
まりが転写されることなく、きれいな描線を描くことが
できる。また、筆記中の書き味も良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】筆記前と筆記後とのボールペンペン先の比較を
した図である。

【符号の説明】

ｄボールの突出する長さの差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂等の有機材料より高い表面自由エネ
ルギーを有する材料の表面に対して自己疎液性を有する
ビヒクルを含有することからなる油性ボールペン用イン
キ。
【請求項２】自己疎液性を有する溶媒を含有する請求
項１記載の油性ボールペン用インキ
【請求項３】自己疎液性をもたない溶媒および疎油性
添加剤を含む請求項１記載の油性ボールペン用インキ。
【請求項４】粘度１０００cps以下であることからな
る請求項１ないし３記載の油性ボールペン用インキ。
【請求項５】ボールペンの外表面が樹脂等の有機材料
より高い表面自由エネルギーを有する材料で構成され、
かつ該ボールペンの外表面に対して自己疎液性を有する
インキを収容した収容管を具備することからなる油性ボ
ールペン。
【請求項６】インキの粘度が１０００cps以下である
請求項５記載の油性ボールペン。