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JP7706255B2 - Water-based ballpoint pen ink composition - Google Patents
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JP7706255B2 - Water-based ballpoint pen ink composition - Google Patents

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Description

本発明は、経時安定性に優れ、筆記性能を低下させることなく、しかも、低粘度インクであっても、ホルダーとボールの隙間から、重力によりインクが垂れたり漏れたりする、いわゆる「直流現象」の発生がない水性ボールペン用インク組成物に関する。 The present invention relates to an aqueous ink composition for ballpoint pens that has excellent stability over time, does not deteriorate writing performance, and, even with low-viscosity ink, does not cause the so-called "direct current phenomenon" in which the ink drips or leaks due to gravity from the gap between the holder and the ball.

従来より、水性ボールペンにおいて、ホルダーとボールの隙間から、重力によりインクが垂れたり漏れたりする、いわゆる「直流現象」が発生することがあるなどの課題があった。 Conventionally, water-based ballpoint pens have had issues such as ink dripping or leaking due to gravity from the gap between the holder and the ball, a phenomenon known as "DC phenomenon."

これを解消する方法としては、ボールペンのチップの構造からのアプローチと、インクの組成からのアプローチとが知られており、そのうち、後者のアプローチとしては、例えば、特許文献1記載の発明では、ペン先からインクが先漏れしないよう微粒子無水シリカを含有することを特徴とするもの、また、特許文献2記載の発明では、インク漏れ防止のために最低造膜温度が30℃以下の吸水膨潤性球状高分子化合物を添加することが知られている。
更に、特許文献3記載の発明では、インク収容筒の先端部にボールを回転自在に抱持したボールペンチップを直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インク収容筒内に少なくとも水、着色剤、有機樹脂粒子、剪断減粘性付与剤からなる水性ボールペン用インク組成物を収容してなる水性ボールペンであって、ボールペンチップのボールの軸方向への移動量が15μm以上であり、有機樹脂粒子の平均粒子径が15μm以下であることを特徴とする水性ボールペン、特許文献4の発明では、少なくとも結晶セルロースと樹脂粒子とを含有することを特徴とするボールペン用インク組成物などが知られている。
Known methods for solving this problem include an approach based on the structure of the ballpoint pen tip and an approach based on the ink composition. Of these, the latter approach, for example, is described in Patent Document 1, which is characterized by the inclusion of fine anhydrous silica particles to prevent ink leakage from the pen tip, and in Patent Document 2, which is described in Patent Document 2, it is known that a water-absorbing and swelling spherical polymer compound with a minimum film-forming temperature of 30° C. or less is added to prevent ink leakage.
Furthermore, the invention described in Patent Document 3 relates to an aqueous ballpoint pen in which a ballpoint pen tip that rotatably holds a ball is attached to the tip of an ink containing tube, either directly or via a tip holder, and an aqueous ballpoint pen ink composition containing at least water, a colorant, organic resin particles, and a shear thinning agent is contained in the ink containing tube, the aqueous ballpoint pen being characterized in that the amount of movement of the ball in the ballpoint pen tip in the axial direction is 15 μm or more, and the organic resin particles have an average particle diameter of 15 μm or less.An invention described in Patent Document 4 relates to an ink composition for a ballpoint pen characterized by containing at least crystalline cellulose and resin particles.

しかしながら、上記特許文献1では、シリカのような粒子は比重が重いため、長期的に均一にインク中に存在させることが難しく、上記特許文献2では、ペン先で皮膜化することにより、ドライアップ等の要因ともなるなどの少なからずの課題がある。
上記特許文献3では、インクの組成と構造からのアプローチであるが、低粘度インクの場合に、未だ十分な「直流現象」の課題を解決するものとなっていないのが現状であった。上記特許文献4では、結晶セルロースを用いた従来にない技術であり、直流現象の発生を抑制するものであるが、更なるニーズとして、経時安定性に優れ、筆記性能を低下させることなく、しかも、低粘度インクであっても、「直流現象」の発生がない水性ボールペン用インク組成物が切望されている。
However, in the above-mentioned Patent Document 1, particles such as silica have a high specific gravity, making it difficult to maintain them uniformly in the ink over the long term, and in the above-mentioned Patent Document 2, there are several issues, such as the formation of a film at the pen tip, which can cause the ink to dry out.
The above-mentioned Patent Document 3 takes an approach from the viewpoint of the composition and structure of the ink, but in the case of low-viscosity ink, the current situation is that it has not yet been able to sufficiently solve the problem of the "DC phenomenon". The above-mentioned Patent Document 4 is an unconventional technology using crystalline cellulose, which suppresses the occurrence of the DC phenomenon, but there is a further need for an aqueous ballpoint pen ink composition that is excellent in stability over time, does not deteriorate writing performance, and does not cause the "DC phenomenon" even in the case of low-viscosity ink.

一方、樹脂エマルションなどを筆記具用インクに用いる技術としては、例えば、特許文献5では、着色材と樹脂エマルションを含み、前記樹脂エマルションに含まれる樹脂のガラス転移点が20℃以上100℃以下であり、前記樹脂エマルションは前記着色材で着色された着色樹脂エマルションである布用マーキングペン用水性インキ組成物、特許文献6では、顔料と、グアーガム誘導体と、難水溶性樹脂(樹脂エマルション)と、水とを含む筆記具用水性インキ組成物であって、インキ組成物全量に対する顔料の総含有量をU、インキ組成物全量に対するグアーガム誘導体の総含有量をVとした場合、V/Uが、0.0005≦V/U≦0.05であり、かつ、インキ組成物全量に対する難水溶性樹脂の総含有量をXとした場合、X/Vが、5≦X/V≦75であることを特徴とする筆記具用水性インキ組成物、およびそれを用いた筆記具が知られている。
しかしながら、上記特許文献5は、布に筆記された筆跡又は塗膜の耐滲み性、耐洗濯性を良好とするものであり、また、上記特許文献6は、紙や布などの繊維間の隙間が大きい被筆記体の表面に筆記した際においても、着色剤を被筆記面の繊維表面に留めることが可能となる筆跡の発色性や定着性に優れた水性インキ組成物の提供であり、本発明とは、発明の課題及び技術思想(構成及びその作用効果)が相違するものである。
On the other hand, as a technology for using a resin emulsion or the like in an ink for a writing instrument, for example, Patent Document 5 discloses an aqueous ink composition for a fabric marking pen, which contains a colorant and a resin emulsion, the glass transition point of the resin contained in the resin emulsion being 20° C. or more and 100° C. or less, and the resin emulsion is a colored resin emulsion colored with the colorant. Patent Document 6 discloses an aqueous ink composition for a writing instrument, which contains a pigment, a guar gum derivative, a poorly water-soluble resin (resin emulsion), and water, characterized in that, when the total content of the pigment relative to the total amount of the ink composition is U and the total content of the guar gum derivative relative to the total amount of the ink composition is V, V/U satisfies 0.0005≦V/U≦0.05, and when the total content of the poorly water-soluble resin relative to the total amount of the ink composition is X, X/V satisfies 5≦X/V≦75, and a writing instrument using the same is also known.
However, the above-mentioned Patent Document 5 provides an aqueous ink composition that provides good resistance to bleeding and washing of handwriting or a coating film written on fabric, and the above-mentioned Patent Document 6 provides an aqueous ink composition that provides excellent color development and fixation of handwriting, which makes it possible to retain a colorant on the fiber surface of a writing surface even when the writing surface has large gaps between the fibers, such as paper or fabric, and thus differs from the present invention in the problem to be solved and the technical concept (the configuration and its action and effect) of the invention.

特開2001- 40266号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP 2001-40266 A (Claims, Examples, etc.) 特開2006- 63235号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP 2006-63235 A (Claims, Examples, etc.) 特開2016-124179号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP 2016-124179 A (Claims, Examples, etc.) 特開2013-103986号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP 2013-103986 A (Claims, Examples, etc.) 特開2003-238879号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP 2003-238879 A (claims, examples, etc.) 特開2019- 11397号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP 2019-11397 A (Claims, Examples, etc.)

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、経時安定性に優れ、筆記性能を低下させることなく、しかも、低粘度インクであっても、「直流現象」の発生がない水性ボールペン用インク組成物及びこれを搭載した水性ボールペンを提供することを目的とする。 In view of the problems and current state of the prior art described above, the present invention seeks to solve these problems, and aims to provide an ink composition for water-based ballpoint pens that has excellent stability over time, does not reduce writing performance, and does not cause the "DC phenomenon" even in the case of low-viscosity inks, and an aqueous ballpoint pen equipped with the same.

本発明者は、上記従来の課題等に鑑み、鋭意研究を行った結果、少なくとも、色材と、特定の樹脂エマルションとを含有することなどにより、上記目的の水性ボールペン用インク組成物などが得られることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。 In view of the above-mentioned problems, the present inventors conducted intensive research and discovered that the above-mentioned aqueous ballpoint pen ink composition can be obtained by including at least a coloring material and a specific resin emulsion, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明の水性ボールペン用インク組成物は、少なくとも、色材と、ポリエステル樹脂エマルションとを含むことを特徴とする。
剪断速度383sec-1における粘度が25℃で1~100mPa・secであることが好ましい。
上記ポリエステル樹脂エマルションは、数平均分子量(Mn)が10000以上であることが好ましい。
上記ポリエステル樹脂エマルションの含有量は、インク組成物全量に対して、固形分濃度で0.5~30質量%であることが好ましい。
本発明の水性ボールペンは、上記構成の水性ボールペン用インク組成物を搭載したことを特徴とする。
ボールチップのボールの軸方向への移動量が15~60μmであることが好ましい。
That is, the water-based ballpoint pen ink composition of the present invention is characterized by containing at least a coloring material and a polyester resin emulsion.
The viscosity at a shear rate of 383 sec -1 is preferably 1 to 100 mPa·sec at 25°C.
The polyester resin emulsion preferably has a number average molecular weight (Mn) of 10,000 or more.
The content of the polyester resin emulsion is preferably 0.5 to 30% by mass in terms of solid content concentration relative to the total amount of the ink composition.
The water-based ballpoint pen of the present invention is characterized by being equipped with the water-based ballpoint pen ink composition having the above-mentioned configuration.
It is preferable that the amount of movement of the ball in the ball tip in the axial direction is 15 to 60 μm.

本発明によれば、経時安定性に優れ、筆記性能を低下させることなく、また、低粘度インクであっても、ホルダーとボールの隙間から、重力によりインクが垂れたり漏れたりする、いわゆる「直流現象」の発生がない水性ボールペン用インク組成物及びこれを搭載した水性ボールペンが提供される。
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるものである。上述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。
According to the present invention, there are provided an ink composition for an aqueous ballpoint pen, which has excellent stability over time, does not deteriorate writing performance, and does not cause the so-called "DC phenomenon" in which the ink drips or leaks due to gravity from the gap between the holder and the ball, even if the ink is low viscosity, and an aqueous ballpoint pen equipped with the ink composition.
The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the claims. Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory but are not restrictive of the invention as claimed.

本発明の水性ボールペン用インク組成物を収容した水性ボールペンのインクリフィルの一例を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an example of an ink refill for an aqueous ballpoint pen containing the aqueous ballpoint pen ink composition of the present invention. 図1のインクリフィルにおけるボールチップのボールの軸方向への移動量(ボールペンチップのボールとボール受け座とのクリアランス)を説明するためのボールペンチップの要部を縦断面態様で示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a longitudinal cross-sectional view of a key portion of a ballpoint pen tip to explain the axial movement amount of the ball of the ball tip in the ink refill of FIG. 1 (clearance between the ball of the ballpoint pen tip and the ball receiving seat). 本発明の水性ボールペンの一例を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing an example of a water-based ballpoint pen of the present invention. 図3の水性ボールペンの正面図である。FIG. 4 is a front view of the water-based ballpoint pen of FIG.

以下に、本発明の実施形態を詳しく説明する。但し、本発明の技術的範囲は下記で詳述する実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
本発明の水性ボールペン用インク組成物は、少なくとも、色材と、ポリエステル樹脂エマルションとを含むことを特徴とするものである。
Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described in detail below, but covers the inventions described in the claims and their equivalents.
The aqueous ballpoint pen ink composition of the present invention is characterized by containing at least a colorant and a polyester resin emulsion.

本発明に用いる色材としては、水に溶解もしくは分散する全ての染料、酸化チタン等の従来公知の無機系および有機顔料系、顔料を含有した樹脂粒子顔料、樹脂エマルションを染料で着色した疑似顔料、白色系プラスチック顔料、シリカや雲母を基材とし表層に酸化鉄や酸化チタンなどを多層コーティングした顔料、熱変色性顔料、光変色性粒子等を制限なく使用することができる。
染料としては、例えば、エオシン、フオキシン、ウォーターイエロー#6-C、アシッドレッド、ウォーターブルー#105、ブリリアントブルーFCF、ニグロシンNB等の酸性染料;ダイレクトブラック154,ダイレクトスカイブルー5B、バイオレットBB等の直接染料;ローダミン、メチルバイオレット等の塩基性染料などが挙げられる。
The coloring materials that can be used in the present invention include, without limitation, all dyes that dissolve or disperse in water, conventionally known inorganic and organic pigments such as titanium oxide, resin particle pigments containing pigments, pseudo-pigments in which resin emulsions are colored with dyes, white plastic pigments, pigments having a silica or mica base material and a multilayer coating of iron oxide, titanium oxide, etc. on the surface, thermochromic pigments, photochromic particles, etc.
Examples of dyes include acid dyes such as eosin, fuoxin, water yellow #6-C, acid red, water blue #105, brilliant blue FCF, and nigrosine NB; direct dyes such as direct black 154, direct sky blue 5B, and violet BB; and basic dyes such as rhodamine and methyl violet.

無機系顔料としては、例えば、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、ペリレンおよびペリノン顔料、ニトロソ顔料などが挙げられる。より具体的には、カーボンブラック、チタンブラック、亜鉛華、べんがら、アルミニウム、酸化クロム、鉄黒、コバルトブルー、酸化鉄黄、ビリジアン、硫化亜鉛、リトポン、カドミウムエロー、朱、カドミウムレッド、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、紺白、紺青、マンガンバイオレット、アルミニウム粉、真鍮粉等の無機顔料、C.I.ピグメントブルー17、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー17、C.I.ピグメントブルー27、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド22、C.I.ピグメントレッド38、C.I.ピグメントレッド48、C.I.ピグメントレッド49、C.I.ピグメントレッド53、C.I.ピグメントレッド57、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド104、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド245、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー34、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー166、C.I.ピグメントイエロー167、C.I.ピグメントオレンジ5、C.I.ピグメントオレンジ13、C.I.ピグメントオレンジ16、C.I.ピグメントバイオレット1、C.I.ピグメントバイオレット3、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントバイオレット50、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。 Examples of inorganic pigments include azo lakes, insoluble azo pigments, chelate azo pigments, phthalocyanine pigments, perylene and perinone pigments, and nitroso pigments. More specifically, inorganic pigments such as carbon black, titanium black, zinc oxide, red iron oxide, aluminum, chromium oxide, iron black, cobalt blue, iron oxide yellow, viridian, zinc sulfide, lithopone, cadmium yellow, vermilion, cadmium red, yellow lead, molybdate orange, zinc chromate, strontium chromate, white carbon, clay, talc, ultramarine, precipitated barium sulfate, baryte powder, calcium carbonate, white lead, dark blue, dark blue, manganese violet, aluminum powder, and brass powder, C.I. Pigment Blue 17, C.I. Pigment Blue 15, C.I. Pigment Blue 17, C.I. Pigment Blue 27, C.I. Pigment Red 5, C.I. Pigment Red 22, C.I. Pigment Red 38, C.I. Pigment Red 48, C.I. Pigment Red 49, C.I. Pigment Red 53, C.I. Pigment Red 57, C.I. Pigment Red 81, C.I. Pigment Red 104, C.I. Pigment Red 146, C.I. Pigment Red 245, C.I. Pigment Yellow 1, C.I. Pigment Yellow 3, C.I. Pigment Yellow 12, C.I. Pigment Yellow 13, C.I. Pigment Yellow 14, C.I. Pigment Yellow 17, C.I. Pigment Yellow 34, C.I. Pigment Yellow 55, C.I. C.I. Pigment Yellow 74, C.I. Pigment Yellow 95, C.I. Pigment Yellow 166, C.I. Pigment Yellow 167, C.I. Pigment Orange 5, C.I. Pigment Orange 13, C.I. Pigment Orange 16, C.I. Pigment Violet 1, C.I. Pigment Violet 3, C.I. Pigment Violet 19, C.I. Pigment Violet 23, C.I. Pigment Violet 50, C.I. Pigment Green 7, etc.

熱変色性顔料としては、発色剤として機能するロイコ色素と、該ロイコ色素を発色させる能力を有する成分となる顕色剤及び上記ロイコ色素と顕色剤の呈色において変色温度をコントロールすることができる変色温度調整剤を少なくとも含む熱変色性組成物を、所定の平均粒子径(例えば、0.1~6μm)となるように、マイクロカプセル化することにより製造された熱変色性顔料などを挙げることができる。
光変色性粒子としては、例えば、少なくともフォトクロミック色素(化合物)、蛍光色素などから選択される1種以上と、テルペンフェノール樹脂などの樹脂とにより構成される光変色性粒子や、少なくともフォトクロミック色素(化合物)、蛍光色素などから選択される1種以上と、有機溶媒と、酸化防止剤、光安定剤、増感剤などの添加剤とを含む光変色性組成物を、所定の平均粒子径(例えば、0.1~6μm)となるように、マイクロカプセル化することにより製造された光変色性粒子などを挙げることができる。
Examples of thermochromic pigments include thermochromic pigments produced by microencapsulating a thermochromic composition containing at least a leuco dye that functions as a color former, a color developer that is a component capable of causing the leuco dye to develop color, and a color change temperature regulator that can control the color change temperature in the color development of the leuco dye and the color developer, so as to have a predetermined average particle size (e.g., 0.1 to 6 μm).
Examples of photochromic particles include photochromic particles composed of at least one selected from photochromic dyes (compounds), fluorescent dyes, etc., and a resin such as a terpene phenol resin; and photochromic particles produced by microencapsulating a photochromic composition containing at least one selected from photochromic dyes (compounds), fluorescent dyes, etc., an organic solvent, and additives such as an antioxidant, a light stabilizer, and a sensitizer, so as to have a predetermined average particle size (e.g., 0.1 to 6 μm).

本発明(実施例等含む)において、「平均粒子径」は、粒度分析計〔マイクロトラックHRA9320-X100(日機装社製)〕にて、測定したD50の値である。
上記熱変色性顔料のマイクロカプセル化法としては、例えば、界面重合法、界面重縮合法、insitu重合法、液中硬化被覆法、水溶液からの相分離法、有機溶媒からの相分離法、融解分散冷却法、気中懸濁被覆法、スプレードライニング法などを挙げることができ、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、水溶液からの相分離法では、ロイコ色素、顕色剤、変色温度調整剤を加熱溶融後、乳化剤溶液に投入し、加熱攪拌して油滴状に分散させ、次いで、カプセル膜剤として、壁膜がウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂等となる樹脂原料を使用、例えば、アミノ樹脂溶液、具体的には、メチロールメラミン水溶液、尿素溶液、ベンゾグアナミン溶液などの各液を徐々に投入し、引き続き反応させて調製後、この分散液を濾過することにより熱変色性マイクロカプセル顔料を製造することができる。この熱変色性顔料では、ロイコ色素、顕色剤及び変色温度調整剤の種類、量などを好適に組み合わせることにより、各色の発色温度、消色温度を好適な温度に設定することができる。
また、上記光変色性粒子のマイクロカプセル化法としては、上述の熱変色性の樹脂粒子の製造と同様に調製することができる。
この光変色性粒子は、フォトクロミック色素(化合物)、蛍光色素などを好適に用いることにより、例えば、室内照明環境(室内での白熱灯、蛍光灯、ランプ、白色LEDなどから選ばれる照明器具)において無色であり、紫外線照射環境(200~400nm波長の照射、紫外線を含む太陽光での照射環境)で発色する性質を有するものとすることができる。
In the present invention (including the examples), the "average particle size" is the D50 value measured using a particle size analyzer [Microtrac HRA9320-X100 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.)].
The above-mentioned microencapsulation method of thermochromic pigment can be, for example, interfacial polymerization method, interfacial polycondensation method, in situ polymerization method, liquid curing coating method, phase separation method from aqueous solution, phase separation method from organic solvent, melt dispersion cooling method, air suspension coating method, spray drying method, etc., and can be appropriately selected according to the purpose.For example, in the phase separation method from aqueous solution, after heating and melting, leuco dye, color developer, and color change temperature regulator are put into emulsifier solution, heated and stirred to disperse in oil droplets, and then, as capsule membrane agent, resin raw material whose wall membrane is urethane resin, epoxy resin, amino resin, etc. is used, for example, amino resin solution, specifically, each liquid such as methylol melamine aqueous solution, urea solution, benzoguanamine solution, etc. is gradually put in, and then reacted to prepare, and then this dispersion is filtered to produce thermochromic microencapsulated pigment.In this thermochromic pigment, the type, amount, etc. of leuco dye, color developer, and color change temperature regulator can be suitably combined to set the color development temperature and decolorization temperature of each color to a suitable temperature.
The photochromic particles can be microencapsulated in the same manner as in the production of the thermochromic resin particles.
By suitably using a photochromic dye (compound), a fluorescent dye, or the like, the photochromic particles can be made to have the property of being colorless in an indoor lighting environment (indoor lighting equipment selected from incandescent lamps, fluorescent lamps, lamps, white LEDs, and the like) and of developing color in an ultraviolet ray irradiation environment (irradiation with light having a wavelength of 200 to 400 nm, or irradiation with sunlight containing ultraviolet rays).

これらの色材は、単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。また、これらの色材のうち、水に分散する顔料や、樹脂粒子顔料、疑似顔料、白色系プラスチック顔料、多層コーティングした顔料、熱変色性顔料、光変色性粒子等の平均粒子径は、ボール径、インク組成・粘度などにより変動するが、平均粒子径が0.02~6μmのものが望ましい。
これらの色材の含有量は、インクの描線濃度に応じて適宜増減することが可能であるが、インク組成物全量に対して、0.1~40質量%(以下、「質量%」を「%」という)、好ましくは、1~10質量%が望ましい。
These coloring materials can be used alone or in combination of two or more. Among these coloring materials, the average particle diameter of water-dispersible pigments, resin particle pigments, pseudopigments, white plastic pigments, multi-layer coated pigments, thermochromic pigments, photochromic particles, etc. varies depending on the ball diameter, ink composition, viscosity, etc., but it is preferable that the average particle diameter is 0.02 to 6 μm.
The content of these coloring materials can be appropriately increased or decreased depending on the line density of the ink, but it is desirable for the content to be 0.1 to 40% by mass (hereinafter, "% by mass" will be abbreviated as "%"), and preferably 1 to 10% by mass, relative to the total amount of the ink composition.

本発明に用いるポリエステル樹脂エマルションは、本発明の効果を発揮せしめるために含有するものである。
用いるポリエステル樹脂エマルションは、少なくとも、多価アルコール成分と多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸成分とを用いて得ることができる。
多価アルコール成分の例には、炭素数2~36のアルキレングリコール(エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,6-ヘキサンジオール等)、炭素数4~36のアルキレンエーテルグリコール(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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等)、炭素数6~36の脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等)、上記脂環式ジオールの炭素数2~4のアルキレンオキシド(エチレンオキシド(以下、EOと略記する)、プロピレンオキシド(以下、POと略記する)、ブチレンオキシド(以下、BOと略記する))付加物(付加モル数1~30)またはビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等)の炭素数2~4のアルキレンオキシド(EO、PO、BO等)付加物(付加モル数2~30)等が含まれる。これらの多価アルコール成分は1種類のみを単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
The polyester resin emulsion used in the present invention is contained in order to obtain the effects of the present invention.
The polyester resin emulsion used can be obtained by using at least a polyhydric alcohol component and a polycarboxylic acid component such as a polycarboxylic acid, a polycarboxylic acid anhydride, or a polycarboxylic acid ester.
Examples of the polyhydric alcohol component include alkylene glycols having 2 to 36 carbon atoms (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,6-hexanediol, etc.), alkylene ether glycols having 4 to 36 carbon atoms (diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, etc.), alicyclic diols having 6 to 36 carbon atoms (1,4-cycloaliphatic diols), Examples of the polyhydric alcohol component include polyhydric alcohols such as cyclohexanedimethanol and hydrogenated bisphenol A, adducts of the above alicyclic diols with alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms (ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO), propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO), butylene oxide (hereinafter abbreviated as BO)) (number of moles added: 1 to 30), and adducts of bisphenols (bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, etc.) with alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms (EO, PO, BO, etc.) (number of moles added: 2 to 30). These polyhydric alcohol components may be used alone or in combination of two or more.

多価カルボン酸成分の例には、炭素数4~36のアルカンジカルボン酸(コハク酸、アピジン酸、セバシン酸等)、アルケニルコハク酸(ドデセニルコハク酸等)、炭素数4~36の脂環式ジカルボン酸(ダイマー酸(2量化リノール酸)等)、炭素数4~36のアルケンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸等)、または炭
素数8~36の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸またはこれらの誘導体、ナフタレンジカルボン酸等)等が含まれる。これらの多価カルボン酸成分は、1種類のみを単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
Examples of the polycarboxylic acid component include alkane dicarboxylic acids having 4 to 36 carbon atoms (succinic acid, apidic acid, sebacic acid, etc.), alkenyl succinic acids (dodecenyl succinic acid, etc.), alicyclic dicarboxylic acids having 4 to 36 carbon atoms (dimer acids (dimerized linoleic acid), etc.), alkene dicarboxylic acids having 4 to 36 carbon atoms (maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, etc.), and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 36 carbon atoms (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid or derivatives thereof, naphthalenedicarboxylic acid, etc.). These polycarboxylic acid components may be used alone or in combination of two or more kinds.

上記ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、好ましくは、10000以上、更に好ましくは、10000~100000であるものが望ましい。上記ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)が10000以上であると、直流現象防止の効果と、長期の保存安定性に優れる。なお、数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定される値であり、例えば、株式会社島津製作所製「RID-6A」(カラム:東ソー株式会社製「TSK-GEL」、溶媒:テトラヒドロフラン(THF)、カラム温度:40℃)を用いて、ポリスチレン標準試料で作成した検量線から求めることができる。 The number average molecular weight (Mn) of the polyester resin is preferably 10,000 or more, and more preferably 10,000 to 100,000. When the number average molecular weight (Mn) of the polyester resin is 10,000 or more, the effect of preventing direct current phenomenon and long-term storage stability are excellent. The number average molecular weight (Mn) is a value measured by gel permeation chromatography (GPC), and can be determined from a calibration curve prepared with a polystyrene standard sample using, for example, Shimadzu Corporation's "RID-6A" (column: Tosoh Corporation's "TSK-GEL", solvent: tetrahydrofuran (THF), column temperature: 40°C).

上記ポリエステル樹脂エマルションとしては、市販品を用いてもよい。上記ポリエステル樹脂エマルションの市販品の例には、ユニチカ株式会社製のエリーテルKA-5034、エリーテルKA-5071S、エリーテルKA-1449、エリーテルKA-0134、エリーテルKA-3556、エリーテルKA-6137、エリーテルKZA-6034、エリーテルKT-8803、エリーテルKT-8701、エリーテルKT-9204、エリーテルKT-8904、エリーテルKT-0507、エリーテルKT-9511(以上、ユニチカ株式会社製」)などを挙げることができる。これらは、1種類のみを単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。 As the polyester resin emulsion, a commercially available product may be used. Examples of commercially available polyester resin emulsions include ELITEL KA-5034, ELITEL KA-5071S, ELITEL KA-1449, ELITEL KA-0134, ELITEL KA-3556, ELITEL KA-6137, ELITEL KZA-6034, ELITEL KT-8803, ELITEL KT-8701, ELITEL KT-9204, ELITEL KT-8904, ELITEL KT-0507, and ELITEL KT-9511 (all manufactured by Unitika Ltd.). These may be used alone or in combination of two or more types.

これらのポリエステル樹脂エマルションの含有量は、インク組成物全量に対して、固形分濃度で0.5~30%とすることが好ましく、更に好ましくは、1~10%とすることが望ましい。
このポリエステル樹脂エマルションの固形分の含有量が0.5%未満であると、本発明の効果を発揮することができず、一方、30%を越えると、インクの経時安定性が低下する場合があり、また、ペン先でインクが固化しやすく初筆性が低下するため、好ましくない。
The content of these polyester resin emulsions is preferably 0.5 to 30% in terms of solid content concentration, based on the total amount of the ink composition, and more preferably 1 to 10%.
If the solids content of this polyester resin emulsion is less than 0.5%, the effects of the present invention cannot be achieved. On the other hand, if it exceeds 30%, the ink stability over time may decrease and the ink is likely to solidify at the pen tip, reducing the initial writing performance, which is undesirable.

〈水性ボールペン用インク組成物〉
本発明の水性ボールペン用インク組成物には、少なくとも、上述の色材とポリエステル樹脂エマルションとを含むことを特徴とするものであり、その他に、水溶性溶剤、残部として溶媒である水(水道水、精製水、蒸留水、イオン交換水、純水等)の他、本発明の効果を損なわない範囲で、分散剤、潤滑剤、増粘剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤もしくは防菌剤などを適宜含有することができる。
用いることができる水溶性溶剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、3-ブチレングリコール、チオジエチレングリコール、グリセリン等のグリコール類や、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メチルエーテル、単独或いは混合して使用することができる。この水溶性溶剤の含有量は、インク組成物全量に対して、5~40%とすることが望ましい。
<Water-based ballpoint pen ink composition>
The aqueous ballpoint pen ink composition of the present invention is characterized by containing at least the above-mentioned colorant and polyester resin emulsion, and may further contain a water-soluble solvent, water (tap water, purified water, distilled water, ion-exchanged water, pure water, etc.) as the solvent as the remainder, and may also contain dispersants, lubricants, thickeners, pH adjusters, rust inhibitors, preservatives, antibacterial agents, and the like as appropriate within the scope of the invention.
Examples of the water-soluble solvent that can be used include glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, 3-butylene glycol, thiodiethylene glycol, and glycerin, as well as ethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monomethyl ether, which can be used alone or in combination. The content of the water-soluble solvent is preferably 5 to 40% based on the total amount of the ink composition.

用いることができる分散剤としては、ノニオン、アニオン界面活性剤や水溶性樹脂が用いられる。好ましくは水溶性高分子が用いられる。
用いることができる潤滑剤としては、顔料の表面処理剤にも用いられる多価アルコールの脂肪酸エステル、糖の高級脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン高級脂肪酸エステル、アルキル燐酸エステルなどのノニオン系や、リン酸エステル、高級脂肪酸アミドのアルキルスルホン酸塩、アルキルアリルスルホン酸塩などのアニオン系、ポリアルキレングリコールの誘導体やポリエーテル変性シリコーンなどが挙げられる。
用いることができる増粘剤としては、例えば、合成高分子、セルロースおよび多糖類からなる群から選ばれた少なくとも一種が望ましい。具体的には、アラビアガム、トラガカントガム、グアーガム、ローカストビーンガム、アルギン酸、カラギーナン、ゼラチン、キサンタンガム、ウェランガム、サクシノグリカン、ダイユータンガム、デキストラン、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、デンプングリコール酸及びその塩、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸及びその塩、ポリエチレシオキサイド、酢酸ビニルとポリビニルピロリドンの共重合体、スチレン-アクリル酸共重合体及びその塩などが挙げられる。
Usable dispersants include nonionic and anionic surfactants and water-soluble resins, and preferably water-soluble polymers.
Examples of lubricants that can be used include nonionic lubricants such as fatty acid esters of polyhydric alcohols, higher fatty acid esters of sugars, polyoxyalkylene higher fatty acid esters, and alkyl phosphates, which are also used as surface treatment agents for pigments; anionic lubricants such as phosphoric acid esters, alkyl sulfonates of higher fatty acid amides, and alkyl aryl sulfonates; derivatives of polyalkylene glycols; and polyether-modified silicones.
The usable thickener is preferably at least one selected from the group consisting of synthetic polymers, cellulose, and polysaccharides, and specifically includes gum arabic, tragacanth gum, guar gum, locust bean gum, alginic acid, carrageenan, gelatin, xanthan gum, welan gum, succinoglycan, diutan gum, dextran, methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, starch glycolic acid and its salts, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl methyl ether, polyacrylic acid and its salts, polyethylene oxide, copolymers of vinyl acetate and polyvinylpyrrolidone, styrene-acrylic acid copolymers and its salts, and the like.

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。また、防錆剤としては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ジシクロへキシルアンモニウムナイトライト、サポニン類など、防腐剤もしくは防菌剤としては、フェノール、ナトリウムオマジン、安息香酸ナトリウム、チアゾリン系化合物、ベンズイミダゾール系化合物などが挙げられる。
上記分散剤、潤滑剤、増粘剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤もしくは防菌剤などの各成分は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、これらの市販品があればそれを使用することができる
Examples of pH adjusters include ammonia, urea, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, alkali metal salts of carbonates and phosphoric acids such as sodium tripolyphosphate and sodium carbonate, and hydrates of alkali metals such as sodium hydroxide. Examples of rust inhibitors include benzotriazole, tolyltriazole, dicyclohexylammonium nitrite, saponins, and the like. Examples of preservatives or antibacterial agents include phenol, sodium omadine, sodium benzoate, thiazoline compounds, benzimidazole compounds, and the like.
The above-mentioned components such as dispersants, lubricants, thickeners, pH adjusters, rust inhibitors, preservatives, and antibacterial agents may be used alone or in combination of two or more. In addition, commercially available products of these may be used if available.

本発明の水性ボールペン用インク組成物は、他の水性インク組成物の製造方法と比べて特に変わるところはなく製造することができる。
すなわち、本発明の水性ボールペン用インク組成物は、少なくとも、色材と、ポリエステル樹脂エマルションと、水溶性溶剤、その他の各成分をミキサー等、更に、例えば、強力な剪断を加えることができるビーズミル、ホモミキサー、ホモジナイザー等を用いて撹拌条件を好適な条件に設定等して混合撹拌することにより、更に必要に応じて、ろ過や遠心分離によってインク組成物中の粗大粒子を除去すること等によって水性ボールペン用インク組成物を製造することができる。
また、本発明の水性ボールペン用インク組成物のpH(25℃)は、使用性、安全性、インク自身の安定性、インク収容体とのマッチング性の点からpH調整剤などにより5~10に調整されることが好ましく、更に好ましくは、6~9.5とすることが望ましい。
The water-based ink composition for ballpoint pens of the present invention can be produced in a manner similar to that of other water-based ink compositions.
That is, the aqueous ink composition for a ballpoint pen of the present invention can be produced by mixing and stirring at least a colorant, a polyester resin emulsion, a water-soluble solvent, and other components using a mixer or the like, and further, for example, a bead mill, a homomixer, a homogenizer, or the like that can apply strong shear, with the stirring conditions set to suitable conditions, and further, if necessary, removing coarse particles in the ink composition by filtration or centrifugation.
Furthermore, the pH (25° C.) of the aqueous ballpoint pen ink composition of the present invention is preferably adjusted to a range of 5 to 10 with a pH adjuster or the like from the viewpoints of usability, safety, the stability of the ink itself, and compatibility with the ink container, and is more preferably adjusted to a range of 6 to 9.5.

本発明の水性ボールペン用インク組成物は、剪断速度383sec-1における粘度が25℃で1~100mPa・secの範囲内で調製される。
この粘度が上記剪断速度で100mPa・sを越えて粘度が高くなると、インク流量が低下し、筆感が重くなり、滑らかに書きづらくなり、一方、1mPa・sec未満であると、筆跡の滲みや裏抜け抑制効果が発揮されないこととなり、好ましくない。
なお、本発明において、上記剪断速度において粘度を上記範囲内に調製するためには、用いる樹脂エマルション、溶媒となる水、色材などを好適に組み合せ、これらの各含有量を好適に調整することなどにより行うことができる。
The aqueous ballpoint pen ink composition of the present invention is prepared so that the viscosity at a shear rate of 383 sec -1 is in the range of 1 to 100 mPa·sec at 25°C.
If the viscosity exceeds 100 mPa·s at the above shear rate, the ink flow rate decreases, the writing feel becomes heavy, and it becomes difficult to write smoothly. On the other hand, if the viscosity is less than 1 mPa·sec, the effect of suppressing bleeding and strike-through of handwriting will not be exerted, which is undesirable.
In the present invention, in order to adjust the viscosity to within the above range at the above shear rate, this can be achieved by suitably combining the resin emulsion, water as a solvent, colorant, etc. to be used and suitably adjusting the contents of each of these.

本発明の水性ボールペン用インク組成物は、ボールペンチップなどのペン先部を備えたボールペンに搭載される。
本発明における水性ボールペンとしては、例えば、上記組成の水性ボールペン用インク組成物を直径が0.18~2.0mmのボールを備えたボールペン用インク収容体(リフィール)に収容すると共に、該インク収容体内に収容された水性インク組成物とは相溶性がなく、かつ、該水性インク組成物に対して比重が小さい物質、例えば、ポリブテン、シリコーンオイル、鉱油等がインク追従体として収容されるものが挙げられる。直径が上記範囲のボールを備えたものであれば、用いる水性ボールペンの構造などは、特に限定されず、特に、上記水性インク組成物をポリプロピレン製の樹脂製チューブのインク収容管に充填し、先端のステンレスチップ(ボールは超鋼合金)を有するリフィールの水性ボールペンに仕上げたものが望ましい。
更に、軸筒自体をインク収容体として該軸筒内に上記構成の水性ボールペン用インク組成物を充填したコレクター構造(インク保持機構)を備えた直液式のボールペンであってもよいものである。
The aqueous ballpoint pen ink composition of the present invention is loaded into a ballpoint pen equipped with a pen tip portion such as a ballpoint pen tip.
The aqueous ballpoint pen of the present invention may, for example, be one in which the aqueous ballpoint pen ink composition having the above composition is contained in an ink container (refill) for a ballpoint pen equipped with a ball having a diameter of 0.18 to 2.0 mm, and a substance that is incompatible with the aqueous ink composition contained in the ink container and has a low specific gravity relative to the aqueous ink composition, such as polybutene, silicone oil, mineral oil, etc., is contained as an ink follower. The structure of the aqueous ballpoint pen used is not particularly limited as long as it is equipped with a ball having a diameter within the above range, and in particular, it is desirable to fill an ink container made of a polypropylene resin tube with the aqueous ink composition, and finish the refill aqueous ballpoint pen with a stainless steel tip (the ball is made of a super steel alloy) at the tip.
Furthermore, the present invention may be a direct ink type ballpoint pen having a collector structure (ink retention mechanism) in which the barrel itself serves as an ink container and is filled with the aqueous ballpoint pen ink composition having the above-mentioned configuration.

図1~4は、本発明の水性ボールペン用インク組成物を、金属チップ、樹脂チップなどのボールペンチップを備えたインクリフィル、並びに、ボールペンに搭載して使用に供する場合の水性ボールペンの一例を示す各図面である。
本発明の水性ボールペン用インク組成物を収容したインクリフィル10としては、例えば、図1に示すように、ボールペンチップ15と、継手部材14と、インク収容管11とから構成されるものが挙げられる。インク収容管11は、ポリプロピレン製などの樹脂製の管であり、その内部には本発明の水性ボールペン用インク組成物12が収容されており、更に、このインク組成物12の後端にはインク追従体13が収容されている。
インクリフィル10の先端部には、継手部材14を介してボールペンチップ15が装着されている。このボールペンチップ15は、図1及び図2に示すように、ホルダー16と、これに抱持される超硬合金製の筆記ボール17とによって構成されている。ホルダー16は、円柱状に形成され、その先端側が先細形状のボール保持部となるテーパー部16aと、後端側の外周が小径となっている連結部16bと、ホルダー後端からテーパー部16aの中途部分までの内部空間として形成されたバック孔16cとで構成されている。筆記ボール17を受けるホルダー16の先端部分は、図2に示すように、ボールハウス16d
、筆記ボール17を抱持するカシメ部16e、バック孔16cに連通するインク誘導孔16f及びインク溝16g、ボール受け座16hが形成されている。
1 to 4 are drawings showing an example of an ink refill equipped with a ballpoint pen tip such as a metal tip or a resin tip, and an example of an aqueous ballpoint pen in which the aqueous ballpoint pen ink composition of the present invention is mounted on a ballpoint pen for use.
An ink refill 10 containing the water-based ballpoint pen ink composition of the present invention may, for example, be one composed of a ballpoint pen tip 15, a joint member 14, and an ink reservoir tube 11, as shown in Fig. 1. The ink reservoir tube 11 is a resin tube such as polypropylene, and contains therein the water-based ballpoint pen ink composition 12 of the present invention, and further contains an ink follower 13 at the rear end of this ink composition 12.
A ballpoint pen tip 15 is attached to the tip of the ink refill 10 via a joint member 14. As shown in Figures 1 and 2, the ballpoint pen tip 15 is composed of a holder 16 and a writing ball 17 made of cemented carbide that is held by the holder 16. The holder 16 is formed in a cylindrical shape and is composed of a tapered portion 16a at its tip end that serves as a ball holding portion having a tapered shape, a connecting portion 16b at its rear end that has a small outer diameter, and a back hole 16c that is formed as an internal space from the rear end of the holder to the middle of the tapered portion 16a. The tip portion of the holder 16 that receives the writing ball 17 is a ball house 16d as shown in Figure 2.
The writing ball 17 is supported by a crimped portion 16e, an ink guide hole 16f and an ink groove 16g which communicate with the back hole 16c, and a ball receiving seat 16h.

この水性ボールペンの実施形態において、ボールペンチップ15の筆記ボール17とボール受け座16hとのクリアランス、すなわち、筆記ボール17の軸方向(上下方向)の移動量(移動距離)Lは、インク直流の防止の点、大粒子径の樹脂粒子を含むインクを適切に吐出させる点、初筆性を確保する点から、15~60μmとすることが好ましい。
また、筆記ボール17のとすることが好ましい。なお、本発明で規定する「表面の粗さ」は表面の粗さは、大粒子径の樹脂粒子を含むインクを適切に転写する点、初筆性を確保する点から、1~5nm、JIS B 0601:2013で規定される方法により測定される「表面の平均粗さRa値」をいう。
In this embodiment of the water-based ballpoint pen, the clearance between the writing ball 17 of the ballpoint pen tip 15 and the ball receiving seat 16h, i.e., the amount of movement (movement distance) L of the writing ball 17 in the axial direction (up and down direction), is preferably 15 to 60 μm from the standpoint of preventing direct ink flow, of properly ejecting ink containing large particle diameter resin particles, and of ensuring good initial writing performance.
It is also preferable that the writing ball 17 has a surface roughness of 1 to 5 nm, from the viewpoint of appropriately transferring ink containing large-particle-size resin particles and ensuring good initial writing performance, and the surface roughness refers to an "average surface roughness Ra value" of 1 to 5 nm measured by the method specified in JIS B 0601:2013.

このインクリフィル10は、例えば、図3及び図4に示すような、ノック式の水性ボールペン20に搭載され、使用に供されるものとなる。このノック式の水性ボールペン20は、三本(黒色、赤色、青色)の水性ボールペン用のインクリフィル10を先軸21と後軸22とが螺合により着脱自在となる軸筒23の軸先24から、夫々の筆記先端部を選択的に出没可能とした複式の水性ボールペンである。この水性ボールペン20のノック機構30は、各3本の水性ボールペン用チューブ10…を着脱可能に嵌着すると共に、リターンスプリングとなるバネ31…を挿通したノック体32…を備えたものであり、ノック体32の一つを下方にノックすることにより選択的に出没可能とし、使用に供することとなっている。図示符号25はゴム部材やエラストマー部材から構成されるグリップ部であり、26はクリップ部である。なお、インクリフィル10の内径(直径)は、1.5~3.0mm、インク追従体の充填長は5~20mmに設定されるものが好ましく、また、ノック機構を構成するリターンスプリングであるバネ31としては、上記好ましい範囲となるバネ乗数、使用時加重、収納時加重のものが用いられる。更に、図3及び図4では、複式の水性ボールペンとしたが、単式の水性ボールペンとしてもよいものである。 The ink refill 10 is mounted on a knock-type water-based ballpoint pen 20 as shown in Figs. 3 and 4, for example, and is used. The knock-type water-based ballpoint pen 20 is a compound water-based ballpoint pen in which the writing tip of each of the three ink refills 10 for water-based ballpoint pens (black, red, and blue) can be selectively protruded and retracted from the end 24 of the barrel 23 in which the front barrel 21 and rear barrel 22 are detachably screwed together. The knock mechanism 30 of the water-based ballpoint pen 20 is equipped with knock bodies 32 through which the three water-based ballpoint pen tubes 10 are detachably fitted and through which the springs 31 serving as return springs are inserted, and the ink refills 10 can be selectively protruded and retracted by knocking one of the knock bodies 32 downward, for use. The reference numeral 25 in the figure denotes a grip portion made of a rubber member or an elastomer member, and 26 denotes a clip portion. The ink refill 10 preferably has an inner diameter of 1.5 to 3.0 mm, and the ink follower preferably has a filling length of 5 to 20 mm. The spring 31, which is the return spring that constitutes the knock mechanism, has a spring factor, load during use, and load during storage that fall within the above-mentioned preferred ranges. Furthermore, although a double-type water-based ballpoint pen is shown in Figures 3 and 4, a single-type water-based ballpoint pen may also be used.

このように構成される本発明の水性ボールペン用インク組成物及びこれを搭載した水性ボールペンが、何故、経時安定性に優れ、筆記性能を低下させることなく、また、低粘度インクであっても、いわゆる「直流現象」の発生がないのは、ポリエステルエマルジョンがインク中で均一に分散しやすく、かつ、ペン先に溜まったインク滴の表面に、薄く均一で柔軟な膜を形成するため、経時安定性と、筆記性能の両立に効果を発揮するためと推測される。
本発明の水性ボールペン用インク組成物及びこれを搭載した水死絵ボールペンでは、本発明の効果を発揮せしめる持続効果が極めて優れており、しかも、その効果の発現期間・持続時間も長く、更に水性であるために経時的な安定性にも優れたものとなる。
The reason why the ink composition for an aqueous ballpoint pen of the present invention, which is configured in this manner, and the aqueous ballpoint pen equipped with the same have excellent stability over time, do not deteriorate in writing performance, and do not cause the so-called "DC phenomenon" even in the case of a low-viscosity ink, is presumably because the polyester emulsion is easily dispersed uniformly in the ink and forms a thin, uniform, and flexible film on the surface of the ink droplets accumulated at the pen tip, thereby effectively achieving both stability over time and writing performance.
The ink composition for an aqueous ballpoint pen of the present invention and the water-based painting ballpoint pen equipped with the same have an extremely excellent sustained effect that allows the effects of the present invention to be exhibited, and the period during which the effects are exhibited and the duration of the effects are long. Furthermore, because the ink composition is aqueous, it also has excellent stability over time.

次に、水性ボールペン用インク組成物及びこれを搭載した水性ボールペンの実施例1~8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。 Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples 1 to 8 of an ink composition for an aqueous ballpoint pen and an aqueous ballpoint pen equipped with the ink composition, but the present invention is not limited to the following examples.

〔実施例1~8〕
下記表1に示す配合処方にしたがって、常法により各水性ボールペン用インク組成物を調製した。
得られた各水性ボールペン用インク組成物(全量100質量%)について、下記各方法により剪断速度383sec-1(25℃)における粘度(mPa・s)の測定、並びに、直流試験、筆記試験(かすれ、線割れ)、経時安定性の各評価を行った。
これらの結果を下記表1に示す。
[Examples 1 to 8]
According to the formulation shown in Table 1 below, each water-based ink composition for a ballpoint pen was prepared by a conventional method.
For each of the obtained aqueous ballpoint pen ink compositions (total amount 100% by mass), the viscosity (mPa·s) at a shear rate of 383 sec −1 (25° C.) was measured by the following methods, and a direct current test, a writing test (fading, line cracking), and stability over time were evaluated.
The results are shown in Table 1 below.

〔剪断速度383sec-1(25℃)における粘度の測定方法〕
E型回転粘度計〔VISCOMETER RE215(東機産業社製)〕を用いて、コーン:1°34’*R24、測定時間60秒、測定温度25℃で剪断速度383sec-1のインク粘度(mPa・s)を測定した。
[Method for measuring viscosity at a shear rate of 383 sec −1 (25° C.)]
Using an E-type rotational viscometer [VISCOMETER RE215 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.)], the ink viscosity (mPa·s) was measured at a cone of 1°34'*R24, a measurement time of 60 seconds, a measurement temperature of 25° C., and a shear rate of 383 sec −1 .

(直流試験の評価方法)
(水性ボールペン)
ボールペン〔三菱鉛筆株式会社製、商品名:シグノUM-151〕の軸を使用し、図1に準拠する内径3.8mm、長さ113mmのポリプロピレン製インク収容管とボールペンチップ(ホルダー:ステンレス製、ボール:超硬合金ボール、ボール径0.7mm)及び該収容管と該チップを連結する継手からなるリフィールに、上記で得られた各ボールペン用水性インク組成物を充填し、インク後端にポリブテンからなるインク追従体を充填して水性ボールペン(各5本)を作製した。筆記ボール17の軸方向(上下方向)の移動量(移動距離)Lは、30μmであり、表面の粗さ(Ra値)は、2nmであった。
(DC test evaluation method)
(Water-based ballpoint pen)
Using the shaft of a ballpoint pen [manufactured by Mitsubishi Pencil Co., Ltd., product name: Signo UM-151], a refill consisting of a polypropylene ink reservoir tube with an inner diameter of 3.8 mm and a length of 113 mm conforming to Figure 1, a ballpoint pen tip (holder: stainless steel, ball: cemented carbide ball, ball diameter 0.7 mm), and a joint connecting the reservoir tube and the tip was filled with each of the aqueous ink compositions for ballpoint pens obtained above, and an ink follower made of polybutene was filled into the rear end of the ink to prepare aqueous ballpoint pens (five of each). The amount of movement (movement distance) L of the writing ball 17 in the axial direction (vertical direction) was 30 μm, and the surface roughness (Ra value) was 2 nm.

<直流試験>
各実施例又は比較例のいずれかのインクを充填した前記の水性ボールペンを25℃、相対湿度60%の環境下において、キャップを外した状態で筆記先端を下向きに1日放置し、筆記先端から漏れ出した程度により、下記評価基準で評価した。
評価基準:
A :全く漏れない。
A′:全く漏れない又はボールペンチップが僅かに汚れる程度。
B :ボールペンチップ周りに液滴ができるがそれ以上には進行せず。
C :液滴が大きくなり進行途中であるが垂れず。
D :ボールペンチップより液が滴り落ちる。
<DC test>
The above-mentioned water-based ballpoint pens filled with any of the inks of the Examples or Comparative Examples were left uncapped with the writing tip facing down for one day in an environment of 25°C and 60% relative humidity, and were evaluated according to the degree of leakage from the writing tip, using the following evaluation criteria.
Evaluation criteria:
A: No leakage at all.
A': No leakage at all or only slight staining of the ballpoint pen tip.
B: Droplets form around the ballpoint pen tip but do not progress any further.
C: The droplets are getting larger and are still progressing, but they are not dripping.
D: Liquid drips from the ballpoint pen tip.

<筆記試験>
上記直流試験と同様に作製した水性ボールペンを用いて、手で螺旋筆記をして得られた描線を以下の2項目(かすれ、線割れ)において各評価基準により評価した。
(かすれの評価基準)
A:かすれは全くない。
B:わずかにかすれる箇所はあるが気にならない程度。
C:部分的にかすれる箇所がある。
D:カスレがかなり目立つ。
<Written Exam>
Using the water-based ballpoint pen prepared in the same manner as in the DC test, a spiral line was drawn by hand and evaluated in the following two categories (fading and line cracking) according to the respective evaluation criteria.
(Evaluation Criteria for Blurred Images)
A: There is no smudging at all.
B: There are some slight smudges, but they are not noticeable.
C: There are some smudged areas.
D: The smearing is quite noticeable.

(線割れの評価基準)
A:線割れは全くない。
B:わずかに線割れしている箇所はあるが気にならない程度。
C:線割れはしているが文字は認識可能。
D:線割れがひどく目立つ。
(Evaluation Criteria for Line Cracks)
A: No line cracks at all.
B: There are some slight cracks, but they are not noticeable.
C: Lines are cracked but characters are recognizable.
D: Line cracks are very noticeable.

(経時的安定性の評価方法)
上記で得た各水性ボールペンを60℃、相対湿度30%の環境下において、キャップをした状態でペン先を下向きにして1箇月保管した。その後、室温に6時間放置し、ボールペンが室温と同温度になった後、手で螺旋筆記をして下記評価基準で筆記性を評価した。
(経時安定性の評価基準)
A:筆記性に問題はない。
B:筆記に問題はないが筆感がやや重い。
C:書記と比較して筆記性は劣る。
D:筆記不可。
(Method of evaluating stability over time)
Each of the water-based ballpoint pens obtained above was stored for one month in an environment of 60° C. and 30% relative humidity with the pen tip facing downwards in a capped state. After that, it was left at room temperature for six hours, and after the ballpoint pen had reached the same temperature as room temperature, spiral writing was performed by hand and the writing properties were evaluated according to the following evaluation criteria.
(Evaluation criteria for stability over time)
A: There is no problem with writing.
B: There is no problem with writing, but the writing feel is somewhat heavy.
C: Writability is inferior to that of a scribe.
D: Cannot be written.

Figure 0007706255000001
Figure 0007706255000001

上記表1の結果から明らかなように、本発明範囲となる実施例1~8の水性ボールペン用インク組成物を搭載した水性ボールペンは、経時安定性に優れ、筆記性能(かすれ、線割れ)を低下させることなく、また、低粘度インクであっても、いわゆる「直流現象」の発生がないことが確認された。特に、数平均分子量(Mn)が10000以上となるポリエステル樹脂エマルションを含有した実施例1~3は、実施例4~8に較べ、格段に優れることが確認された。 As is clear from the results in Table 1 above, it was confirmed that the aqueous ballpoint pens equipped with the aqueous ballpoint pen ink compositions of Examples 1 to 8 within the scope of the present invention have excellent stability over time, do not deteriorate in writing performance (fading, line cracking), and do not cause the so-called "direct current phenomenon" even in the case of low-viscosity inks. In particular, it was confirmed that Examples 1 to 3, which contain polyester resin emulsions with a number average molecular weight (Mn) of 10,000 or more, are significantly superior to Examples 4 to 8.

水性ボールペンに好適なインク組成物が得られる。 An ink composition suitable for water-based ballpoint pens is obtained.

Claims (5)

少なくとも、色材と、数平均分子量(Mn)が10000以上であるポリエステル樹脂エマルションとを含むことを特徴とする水性ボールペン用インク組成物。 An aqueous ballpoint pen ink composition comprising at least a colorant and a polyester resin emulsion having a number average molecular weight (Mn) of 10,000 or more . 剪断速度383sec-1における粘度が25℃で1~100mPa・secであることを特徴とする、請求項1記載の水性ボールペン用インク組成物。 2. The aqueous ballpoint ink composition according to claim 1, which has a viscosity of 1 to 100 mPa·sec at a shear rate of 383 sec −1 at 25° C. 上記ポリエステル樹脂エマルションの含有量は、インク組成物全量に対して、0.5~30質量%であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の水性ボールペン用インク組成物。 3. The aqueous ink composition for a ballpoint pen according to claim 1 , wherein the content of the polyester resin emulsion is 0.5 to 30% by mass based on the total amount of the ink composition. 請求項1~の何れか一つに記載の水性ボールペン用インク組成物を搭載したことを特徴とする水性ボールペン。 An aqueous ballpoint pen comprising the ink composition for aqueous ballpoint pens according to any one of claims 1 to 3 . ボールチップのボールの軸方向への移動量が15~60μmであることを特徴とする、請求項に記載の水性ボールペン。 5. The water-based ballpoint pen according to claim 4 , wherein the amount of movement of the ball in the ball tip in the axial direction is 15 to 60 μm.
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