JPH11293175A - ボールペン用水性インキ及びそれを用いたボールペン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インキ中に気泡が発生することを防止して、
良好な筆跡が得られるボールペン用水性インキ及びそれ
を充填したボールペンを提供する。 【解決手段】 着色剤、水、水溶性有機溶剤、剪断減粘
性付与剤、及び、下記一般式（１）で示されるＮ−ビニ
ル−２−ピロリドンのオリゴマーを含むボールペン用水
性インキ及びそれを用いたボールペン。 一般式（１） 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボールペン用水性イ
ンキ及びそれを用いたボールペンに関する。更に詳細に
は、剪断減粘性を示すボールペン用水性インキ及び前記
インキを充填したボールペンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、剪断減粘性ボールペン用水性イン
キとしては、高分子多糖類等の剪断減粘性付与剤を含む
水性ボールペン用インキ組成物が開示されている（特開
平４−２１４７８２号公報）。この種のインキは、剪断
応力が加わらない静置時は高粘度であり、ボールペン機
構内において安定的に保持されており、筆記時にあって
は高速回転するボールによる高剪断力によってボール近
傍のインキが低粘度化し、その結果、インキはボールと
ボール収容部の間隙から吐出して紙面に転写される。
又、前記紙面に転写されたインキは剪断力から開放され
て再び高粘度になるため、従来の低粘度水性ボールペン
インキの欠点である筆跡の滲みを発生させない。更に、
前記した剪断減粘性に依存して、低粘度水性ボールペン
のようにインキ漏れが発生することなく、しかも、イン
キ流量を調節する流量調節部材（ペン芯）や弁機構を必
要としないため、簡易な構造のボールペンが得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の剪断減
粘性ボールペン用水性インキは、構造が簡易である反
面、インキの調製及び充填に際して特別な配慮が必要と
なる。その一例として、インキ後端面に前記インキ中の
溶剤が蒸発することを防止したり、或いは、筆記先端部
が上向き状態（正立状態）におけるインキの逆流を防止
し、且つ、筆記時にはインキの消費に伴って追従するイ
ンキ逆流防止体（液栓）を充填する必要性が挙げられ
る。その結果、インキは外部の空気と遮断された気密空
間に存在するため、インキ中に気体が混入していると、
経時により気体が集まって気泡が発生し、筆記先端部に
気泡が存在して筆記不能になったり、或いは、筆記先端
部が下向き状態（倒立状態）で放置するとインキとイン
キ逆流防止体間に気泡が集まり、インキの逆流が生じ易
くなって筆記不能になる等、インキ吐出に悪影響を与え
る。前記した問題を解決するためには、機械的にインキ
中の気体を取り除く脱泡処理が主に行われているが、こ
の方法のみでは充分な脱泡ができ難く、インキ中に気体
が残ることがある。又、顔料、金属粉、酸化チタン等、
不溶性の着色剤を用いる場合、遠心脱泡等の処理を行う
と着色剤がインキ収容管内で偏在するといった不具合を
生じる。本発明は、前記した問題を解消するため、イン
キ中の気体を化学的に除去することによって、良好な筆
記性能を得ることができるボールペン用水性インキ及び
それを用いたボールペンを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、着色剤、水、
水溶性有機溶剤、剪断減粘性付与剤、及び下記一般式で
示されるＮ−ビニル−２−ピロリドンのオリゴマーを含
んでなるボールペン用水性インキを要件とする。 一般式

【化１】（ｎは２〜２０の整数を示す。） 更には、前記Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのオリゴマー
を１乃至２０重量％含んでなるボールペン用水性インキ
を要件とする。更には、インキ収容管内に、前記ボール
ペン用水性インキと、前記水性インキの後端にインキ消
費に伴って追従するインキ逆流防止体を収容してなるボ
ールペンを要件とする。

【０００５】前記したＮ−ビニル−２−ピロリドンのオ
リゴマーは、水性インキ中に添加することにより酸素吸
収能を発現する。従って、インキ中の酸素を含む気体が
集まって気泡となることを抑制すると推察される。又、
前記一般式で示されるＮ−ビニル−２−ピロリドンのオ
リゴマーは、重合度（ｎ）が２〜２０のものが用いら
れ、好ましくは２〜１０、更に好ましくは２〜６のもの
が用いられ、インキ中に重合度の異なるＮ−ビニル−２
−ピロリドンのオリゴマーを複数添加してもよい。尚、
Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのモノマーでは酸素吸収能
を発現し難く、又、オリゴマーの重合度が２０を越える
と、酸素吸収能を有するものの、粘度が高くなるためイ
ンキ出が乏しくなる等、他の筆記性能に悪影響を与え
る。

【０００６】前記したＮ−ビニル−２−ピロリドンのオ
リゴマーは、インキ組成中１〜２０重量％、好ましくは
１〜１０重量％添加することができる。１重量％以下で
は所期の気泡発生抑止効果を得ることは困難であり、
又、２０重量％程度以下であれば所期の効果が十分に得
られるので、これ以上の添加を必要としない。

【０００７】前記着色剤としては、水性系媒体に溶解も
しくは分散可能な染料及び顔料が全て使用可能であり、
その具体例を以下に例示する。前記染料としては、酸性
染料、塩基性染料、直接染料等を使用することができ
る。酸性染料としては、ニューコクシン（Ｃ．Ｉ．１６
２５５）、タートラジン（Ｃ．Ｉ．１９１４０）、アシ
ッドブルーブラック１０Ｂ（Ｃ．Ｉ．２０４７０）、ギ
ニアグリーン（Ｃ．Ｉ．４２０８５）、ブリリアントブ
ルーＦＣＦ（Ｃ．Ｉ．４２０９０）、アシッドバイオレ
ット６Ｂ（Ｃ．Ｉ．４２５３５）、ソルブルブルー
（Ｃ．Ｉ．４２７５５）、ナフタレングリーン（Ｃ．
Ｉ．４４０２５）、エオシン（Ｃ．Ｉ．４５３８０）、
フロキシン（Ｃ．Ｉ．４５４１０）、エリスロシン
（Ｃ．Ｉ．４５４３０）、ニグロシン（Ｃ．Ｉ．５０４
２０）、アシッドフラビン（Ｃ．Ｉ．５６２０５）等が
用いられる。

【０００８】塩基性染料としては、クリソイジン（Ｃ．
Ｉ．１１２７０）、メチルバイオレットＦＮ（Ｃ．Ｉ．
４２５３５）、クリスタルバイオレット（Ｃ．Ｉ．４２
５５５）、マラカイトグリーン（Ｃ．Ｉ．４２００
０）、ビクトリアブルーＦＢ（Ｃ．Ｉ．４４０４５）、
ローダミンＢ（Ｃ．Ｉ．４５１７０）、アクリジンオレ
ンジＮＳ（Ｃ．Ｉ．４６００５）、メチレンブルーＢ
（Ｃ．Ｉ．５２０１５）等が用いられる。

【０００９】直接染料としては、 コンゴーレッド（Ｃ．Ｉ．２２１２０） ダイレクトスカイブルー５Ｂ（Ｃ．Ｉ．２４４００） バイオレットＢＢ（Ｃ．Ｉ．２７９０５） ダイレクトディープブラックＥＸ（Ｃ．Ｉ．３０２３
５） カヤラスブラックＧコンク（Ｃ．Ｉ．３５２２５） ダイレクトファストブラックＧ（Ｃ．Ｉ．３５２５５） フタロシアニンブルー（Ｃ．Ｉ．７４１８０）等が用い
られる。

【００１０】前記顔料としては、カーボンブラック、群
青などの無機顔料や銅フタロシアニンブルー、ベンジジ
ンイエロー等の有機顔料の他、既に界面活性剤を用いて
微細に安定的に水媒体中に分散された水分散顔料製品等
が用いられ、例えば、 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ １５：３Ｂ〔商品名：Ｓ．
Ｓ．Ｂｌｕｅ ＧＬＬ、顔料分２４％、山陽色素株式会
社製〕 Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １４６〔商品名：
Ｓ．Ｓ．Ｐｉｎｋ ＦＢＬ、顔料分２１．５％、山陽色
素株式会社製〕 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ８１〔商品
名：ＴＣ ＹｅｌｌｏｗＦＧ、顔料分約３０％、大日精
化工業株式会社製〕 Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ２２０／１６６〔商品
名：ＴＣ Ｒｅｄ ＦＧ、顔料分約３５％、大日精化工
業株式会社製〕等を挙げることができる。蛍光顔料とし
ては、各種蛍光性染料を樹脂マトリックス中に固溶体化
した合成樹脂微細粒子状の蛍光顔料が使用できる。その
他、パール顔料、金色、銀色のメタリック顔料、蓄光性
顔料、二酸化チタン等の白色顔料、アルミニウム等の金
属粉、香料又は香料カプセル顔料等を例示できる。

【００１１】前記着色剤は一種又は二種以上を適宜混合
して使用することができ、インキ組成中１乃至２５重量
％、好ましくは２乃至１５重量％の範囲で用いられる。

【００１２】前記溶剤としては、水の他、水溶性有機溶
剤として、水に相溶性のある従来より汎用の溶剤が用い
られ、エタノール、プロパノール、ブタノール、グリセ
リン、ソルビトール、トリエタノールアミン、ジエタノ
ールアミン、モノエタノールアミン、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、チオジエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、
ブチレングリコール、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、ジエ
チレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリ
コールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメ
チルエーテルアセテート、スルフォラン、２−ピロリド
ン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が挙げられる。尚、
前記水は１０〜８０重量％、好ましくは２０〜７５重量
％の範囲で用いられる。又、前記水溶性有機溶剤は１種
又は２種以上を併用して用いることもでき、２〜６０重
量％、好ましくは５〜３５重量％の範囲で用いられる。

【００１３】前記剪断減粘性付与剤としては、水に可溶
乃至分散性の物質が効果的であり、キサンタンガム、ウ
ェランガム、構成単糖がグルコースとガラクトースの有
機酸修飾ヘテロ多糖体であるサクシノグリカン（平均分
子量約１００乃至８００万）、グアーガム、ローカスト
ビーンガム及びその誘導体、ヒドロキシエチルセルロー
ス、アルギン酸アルキルエステル類、メタクリル酸のア
ルキルエステルを主成分とする分子量１０万〜１５万の
重合体、グリコマンナン、寒天やカラゲニン等の海藻よ
り抽出されるゲル化能を有する炭水化物、ベンジリデン
ソルビトール及びベンジリデンキシリトール又はこれら
の誘導体、架橋性アクリル酸重合体、無機質微粒子、Ｈ
ＬＢ値が８〜１２のノニオン系界面活性剤等を例示で
き、単独或いは混合して使用することができる。

【００１４】又、水溶性樹脂として、アルキッド樹脂、
アクリル樹脂、スチレンマレイン酸共重合物、セルロー
ズ誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコー
ル、デキストリン等の１種又は２種以上を紙面への固着
性や粘性付与のために用いることができ、インキ組成中
１乃至３０重量％の範囲で用いられる。

【００１５】その他、必要に応じて炭酸ナトリウム、燐
酸ナトリウム、酢酸ソーダ等の無機塩類、水溶性のアミ
ン化合物等の有機塩基性化合物等のＰＨ調整剤、ベンゾ
トリアゾール、トリルトリアゾール、ジシクロヘキシル
アンモニウムナイトライト、ジイソプロピルアンモニウ
ムナイトライト、サポニン等の防錆剤、石炭酸、１、２
−ベンズチアゾリン３−オンのナトリウム塩、安息香酸
ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸カリ
ウム、パラオキシ安息香酸プロピル、２，３，５，６−
テトラクロロ−４−（メチルスルフォニル）ピリジン等
の防腐剤或いは防黴剤、金属石鹸、ポリアルキレングリ
コール、脂肪酸エステル、エチレンオキサイド付加型カ
チオン活性剤、燐酸系活性剤、チオカルバミン酸塩、ジ
メチルジチオカルバミン酸塩等の潤滑剤、尿素、ノニオ
ン系界面活性剤、ソルビット、マンニット、ショ糖、ぶ
どう糖、還元デンプン加水分解物、ピロリン酸ナトリム
等の湿潤剤、消泡剤、分散剤、インキの浸透性を向上さ
せるフッ素系界面活性剤やノニオン系の界面活性剤を使
用してもよい。

【００１６】前記ボールペン用水性インキを充填するボ
ールペンの筆記先端部（チップ）の構造は、従来より汎
用の機構が有効であり、金属製のパイプの先端近傍を外
面より内方に押圧変形させたボール抱持部にボールを抱
持してなるチップ、或いは、金属材料をドリル等による
切削加工により形成したボール抱持部にボールを抱持し
てなるチップ、或いは、金属製のパイプや金属材料の切
削加工により形成したチップに抱持するボールをバネ体
により前方に付勢させたもの等を適用できる。又、前記
ボールは、超硬合金、ステンレス鋼、ルビー、セラミッ
ク等の０．３〜１．２ｍｍ径程度のものが適用できる。

【００１７】前記インキ及びインキ逆流防止体を収容す
るインキ収容管は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂か
らなる成形体が、インキの低蒸発性、生産性の面で好適
に用いられる。又、前記インキ収容管は、２．５〜１０
ｍｍの内径を有するものが好適に用いられる。更に、前
記インキ収容管として透明、着色透明、或いは半透明の
成形体を用いることにより、インキ色やインキ残量等を
確認できる。前記インキ収容管にはチップを直接連結す
る他、接続部材を介して前記インキ収容管とチップを連
結してもよい。尚、前記インキ収容管は、ボールペン用
レフィルの形態として、前記レフィルを軸筒内に収容す
るものでもよいし、先端部にチップを装着した軸筒自体
をインキ収容体として、前記軸筒内に直接インキを充填
してもよい。前記軸筒内に収容するレフィルの内径は、
２．５〜５ｍｍのものが好適に用いられ、インキを直接
収容する軸筒の内径は、４〜１０ｍｍのものが好適に用
いられる。

【００１８】前記インキ逆流防止体としては、ポリブテ
ン、シリコーン油等の不揮発性媒体が挙げられ、所望に
より前記媒体中にシリカ、珪酸アルミニウム等を添加す
ることもできる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明のボールペン用水性インキ
は通常のボールペンインキ調製方法に準じて調製され、
ボールペンチップを筆記先端とするインキ収容管内に直
接的に充填した、いわゆる直液状態で実用に供される。

【００２０】

【実施例】本発明のインキ組成及び比較例のインキ組成
を以下に示す。尚、表中の配合を示す数値は重量％を示
す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】表中の原料の内容を注番号に沿って説明す
る。 （１）フロキシン〔アイゼン（株）製、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉ
ｄ Ｒｅｄ９２、Ｃ．Ｉ．４５４１０〕 （２）ウォーターイエロー６Ｃ〔オリエント（株）製、
Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｙｅｌｌｏｗ４２Ｓ〕 （３）ＦＵＪＩ ＬＭ Ｏｒａｎｇｅ２１〔富士色素
（株）製、蛍光顔料分散体、固形分５０％〕 （４）サンダイスーパー ブラックＣ〔山陽色素（株）
製、カーボンブラック分散体、固形分３０％〕 （５）構成単糖がグルコースとガラクトースの有機酸修
飾ヘテロ多糖体 （６）モノオレイン酸ヘキサグリセリン〔日光ケミカル
ズ（株）、商品名：Ｈｅｘａｇｌｙｎ １−０〕 （７）Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのオリゴマー（産研
化学製、ｎ＝２〜６） （８）ポリ−Ｎ−ビニル−２−ピロリドン（ＢＡＳＦ社
製、分子量３８０００）

【００２４】実施例及び比較例で示した配合物を６０℃
で加温しながら、１時間ミキサーにて攪拌した後、冷却
して濾過することにより、ボールペン用水性インキが得
られる。

【００２５】前記インキ調製方法により、実施例インキ
及び比較例インキを調製し、直径０．４mmのボールを抱
持するステンレススチール製チップがポリプロピレン製
パイプの一端に嵌着されたボールペンレフィルに充填
し、更に、前記インキ後端面に密接させてインキ逆流防
止体を充填した後、前記ボールペンレフィルを軸筒に組
み込み、ボールペンとした。

【００２６】前記の如くして得たボールペンを２５℃で
１０日間、及び４０℃で７日間放置した後、初期と比較
してインキ収容管内の気泡の増減、気泡の発生の有無を
目視により観察した。尚、前記ボールペンは各５本ずつ
作成した。その結果を以下に示す。

【００２７】

【表３】

【００２８】尚、前記表中の判定結果は以下の通り。 ◎：インキ中の気泡は完全に消滅すると共に、新たな気
泡は発生しない。 ○：インキ中の気泡は減少すると共に、新たな気泡は発
生しない。 △：初期と変化なし。 ×：気泡が増加する。

【００２９】前記のようにして得た初期のボールペンで
紙面上に筆記し、インキ消費量及び目視により筆跡を調
べた。その結果を以下に示す。

【００３０】

【表４】

【００３１】

【表５】

【００３２】尚、表中のインキ消費量の測定に関して
は、自動筆記試験機で５００ｍ筆記した後、そのインキ
消費量を算出した。ここで、自動筆記試験機での筆記条
件は、筆記速度４ｍ／分、筆記荷重１００ｇ、筆記角度
７０°である。筆跡についての判定結果は以下の通り。 ○：かすれや線切れはない。 △：若干かすれや線切れが起こる。 ▲：滲みを生じる。 ×：かすれや線切れが起こる。 前記測定結果は、各５本ずつ作成したボールペンをそれ
ぞれ測定し、その平均値を算出した。

【００３３】

【発明の効果】本発明ボールペン用水性インキは、Ｎ−
ビニル−２−ピロリドンのオリゴマーが配合されている
ので気泡の発生が抑制される。従って、前記インキを用
いたボールペンは、経時により気泡が発生し難く、筆記
先端部へのインキ導出が円滑に行われ、安定した筆記性
能を持続させることができ、継続して良好な筆跡が得ら
れる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着色剤、水、水溶性有機溶剤、剪断減粘
   性付与剤、及び下記一般式で示されるＮ−ビニル−２−
   ピロリドンのオリゴマーを含んでなるボールペン用水性
   インキ。 一般式 【化１】 （ｎは２〜２０の整数を示す。）
2. 【請求項２】 前記Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのオリ
   ゴマーを１乃至２０重量％含んでなる請求項１記載のボ
   ールペン用水性インキ。
3. 【請求項３】 インキ収容管内に、前記ボールペン用水
   性インキと、前記水性インキの後端にインキ消費に伴っ
   て追従するインキ逆流防止体を収容してなるボールペ
   ン。