JPH05171094A - 水性インキ組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来、水性インキが有していた問題点を解決
し、保水性がよく適度な粘性と流動性をもつ水性インキ
を提供する。 【構成】 積算体積５０％の粒径が０．３〜６μｍであ
り、かつ、３μｍ以下の粒子の積算体積割合が２５％以
上の微粒化セルロース系素材を含有することを特徴とす
る水性インキ組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水性インキ組成物に関
し、更に詳しくは、微粒化セルロース系素材を含有する
水性インキ組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】水性インキは、水性ボールペン、サイン
ペンなどの筆記用具からインキジエットプリンター用や
印刷用まで幅広く使用されている。一般に水性インキに
要求される性能としては、耐水性、非蒸発性、保存安定
性、保水性などが上げられる。それに加え、筆記用具に
用いる場合、均一の太さで滑らかな筆記を可能とし、ま
た、たれを生じないような適度な粘度と流動性を有する
こと、ペン先で詰まりを起こさない事が必要とされる。

【０００３】従来より、上記の性能を水性インキに付与
するため、種々の検討がなされてきた。例えば、特開昭
６２−１２４１７０号公報には、エーテル化度１．５以
上のカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩また
はアンモニウム塩を含有する水性インキ組成物が開示さ
れている。しかしながら、用いられるカルボキシメチル
セルロースのアルカリ金属塩またはアンモニウム塩は、
水性高分子であり、保水性に問題があった。

【０００４】上記のように、水性インキに必要とされる
諸性能を合わせもつ水性インキは未だ得られていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、保水性がよ
く、流動性と適度な粘度を有する水性インキを提供する
事を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、積
算体積５０％の粒径が０．３〜６μｍであり、かつ、３
μｍ以下の粒子の積算体積割合が２５％以上の微粒化セ
ルロース系素材を含有する事を特徴とする水性インキ組
成物、である。

【０００７】さらに、本発明を詳細に説明する。本発明
に用いる微粒化セルロース系素材とは、セルロースが従
来到達し得なかったレベルに微小体になったものであ
り、この微粒化セルロース系素材を得る方法の例として
は、例えば、前処理工程としてセルロース系素材に解重
合処理を施し、引き続き、媒体を容器に内蔵し、かつ、
該媒体を強制攪拌せしめるための回転翼を設けた容器内
で湿式粉砕することにより懸濁液として得られる。

【０００８】上記セルロース系素材とは、例えば、木材
パルプ、精製リンター、綿繊維、麻繊維等の脱リグニン
後の天然セルロース、または、ビスコース溶液や銅アン
モニア溶液から凝固再生された再生セルロース、さらに
は、アルカリセルロースを再生して得られるセルロース
などである。また、上記の解重合方法とは、例えば、酸
加水分解、アルシリ酸化分解、酵素分解、スチームエク
スプロージョン分解、水蒸気蒸煮の内の１つまたは２つ
以上の組み合わせ処理などであり、解重合の結果、好ま
しくは重合度を３００以下とする。

【０００９】一般に媒体攪拌湿式粉砕装置（通常ビーズ
ミルまたはアニューラー型ミル）と呼ばれ、媒体を容器
に内蔵し、かつ、該媒体を強制攪拌せしめるための回転
翼を設けた容器内で湿式粉砕する装置は、顔料、イン
ク、セラミックスなどの無機材料の微粒化に一般に使用
されているが、微粒化が困難であるセルロース系素材に
適用すると、極めて高度な微粒化効果が得られる。

【００１０】本発明に用いる微粒化セルロース系素材
は、そのサイズ及び分布に特徴を有するものであるが、
その形状は球形ではなく、長径と短径の比（以下Ｌ／Ｄ
と略す）は、１．１〜１．５の粒子を中心に構成されて
おり、その多くがＬ／Ｄは５〜１０である。粒径の測定
は、島津レーザー回析式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−
１１００）を用いて、装置に内蔵する超音波発振器を用
い、２次凝集を壊した状態で行われる。

【００１１】なお、測定に供する懸濁液は、本発明に用
いる微粒化セルロース系素材に、０．１重量％となるよ
う蒸留水を加え、家庭用ミキサーＳＭ−Ｇ４７１（三洋
電気（株）製）を用い、１分間攪拌して均一に分散させ
て得られる。０．１重量％に均一に希釈された試料は、
フローセルを利用して測定されるが内蔵された超音波発
振器は常時オンとし、少なくとも１分以上は超音波を当
てて凝集を防止した後に測定を行う。

【００１２】なお、該粒度分布測定装置での測定に当た
っては、測定レンジを０．１〜４５μｍに設定する。そ
れにより、ミー（Ｍｉｃ）散乱理論式（測定装置中に組
み込まれている）から導き出された散乱光強度と粒子径
の関係を用いて計算されることとなる。また、屈折率
は、１．７〜０．２ｉの標準屈折率用を選択することと
し、粒度分布を求める計算方法は、最小二乗法理論を使
った直接計算法を使うこととする。１つの試料に対する
測定回数は、７回に指定し、測定間隔は、２秒とする。

【００１３】本発明での積算体積５０％の粒径および３
μｍ以下の粒子の積算体積割合とは、各々平均となる粒
径および粒子の分布を示した値である（図１参照）粒径
が６μｍ以上または積算体積割合が２５％未満となる
と、保水性が低下するとともに、水性ボールペンに用い
た場合、ペン先の詰まりを起こしやすく、また、インキ
ジェットプリンターに用いた場合、インキ噴射ノズルの
詰まりを起こす可能性が大きい。

【００１４】また、当該粒径が０．３μｍ未婚となるよ
うな懸濁液は、製造が極めて困難である。本発明に用い
る、このようにして得られた微粒化セルロース系素材の
水懸濁物は、分散安定性を有するのみならず、保水性、
高いチキソトロピー性を有するため、インキ用素材とし
ては、極めて有用な素材である。

【００１５】本発明において、微粒化セルロース系素材
の添加量は特に限定するものではなく、目的の水性イン
キに応じその量を決定する事ができる。一般には、イン
キ全重量に対し、乾燥重量に換算して０．０５〜２重量
％、さらに好ましくは、０．１〜０．５重量％の微粒化
セルロース系素材が添加される。添加量が０．０５重量
％以下となると、微粒化セルロース系素材の効果が発揮
されない場合が多く、また、添加量が２重量％以上とな
ると、筆記用具などに用いた場合、書き味の低下が発生
する場合がある。

【００１６】本発明において、その製造の段階での微粒
化セルロース系素材の添加方法は特に限定するものでは
ない。本発明の水性インキ組成物は、微粒化セルロース
系素材以外の成分としては特に限定するものでなく、そ
の用途に応じ通常用いられる成分より構成される。例え
ば、水または水とアルコール、グリコールエーテルなど
から成る水性媒体と、着色剤、それに加え、界面活性
剤、防腐剤、ｐＨ調整剤、防錆剤などより構成される。

【００１７】本発明に用いる、着色剤は、例えば、酸化
チタン、カーボンブラック、Ｃ．Ｉ．ピクメントレッド
１１２などの顔料類、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー４
４、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１９など直接染料、
Ｃ．Ｉ．アッシドオレンジ９４、Ｃ．Ｉ．アシッドブル
ー９０などの酸性染料、Ｃ．Ｉ．ベーシックバイオレッ
ト３、Ｃ．Ｉ．ベーシックイエロー４５などの塩基性染
料が挙げられ、１種または２種以上混合して用いること
もできる。また、水性インキの使用目的や用途に応じ
て、添加量は任意に調節することができる。

【００１８】本発明に用いる微粒化セルロース系素材の
効果を更に高めるため、必要に応じ必須成分以外の成分
も添加してもよい。例えば、さらにインキの蒸発を制御
するため、エチレングリコールなどの多価アルコールや
トリエタノールアミンなどの含窒素系溶剤を添加しても
よく、また、さらに耐水性を高めたりしみや裏抜けをさ
らに低減するため、マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、ポ
リビニルアルコールなど水溶性樹脂を添加してもよい。

【００１９】

【実施例】以下、実施例によりさらに本発明を説明する
が、これに範囲を限定されるものでない。なお、評価方
法は以下の通り行った。 粘度測定 被試験サンプルを２０℃の恒温室に１時間以上放置した
後、２００ｍｌビーカーに１８０ｇ秤り取り、Ｂ型粘度
計（ＢＨ型、トキメック製）を用い、５秒および１分間
ローターを回転させ、その直後の粘度を測定した。回転
数は１０ｒｐｍで測定した。

【００２０】５秒後の粘度をＸ、１分後の粘度をＹとす
ると、５秒後の粘度に対する１分後の粘度低下率、つま
り、（Ｘ−Ｙ）／Ｘ×１００（％）をチキソトロピー性
の指標として用い、その値が１０％以上のものを○、５
〜１０％のものを△、５％以下のものを×として表示し
た。 保水性 被試験サンプルをガラスフィルターに入れ、２０℃で１
０００Ｇの遠心力を３０分かけ遠心脱水を行い、サンプ
ルが１０００Ｇの遠心力に耐えてどれだけの水を保持で
きるか測定した。保水性は、脱水後の重量をＷ、これを
乾燥させた後の絶乾重量をｗとすると、（Ｗ−ｗ）／ｗ
×１００（％）で表される。

【００２１】

【実施例１〜２、比較例１〜２】重合度７６０の木材パ
ルプ（Ｌ−ＤＳＰ）を５．０％塩酸水溶液に、浴比１：
０に成るように分散させ、これを１２０〜１３０℃で
０．５時間加水分解処理した。ついで洗液のｐＨが中性
になるまで十分水洗し、さらに水分率を調整し、水分率
７００％のセルローススラリーを得た。水分率は、セル
ロース重量（ドライ換算）に対する水の重量％を示す。

【００２２】この得られたスラリーを内容積２リット
ル、媒体充填率８０％の媒体攪拌湿式粉砕装置（アシザ
ワ（株）製商標パールミル）に０．６３リットル／分の
流量で注入した。媒体としては直径２ｍｍφの球状セラ
ミックスビーズを用い、攪拌は３２００ｒｐｍの回転ロ
ーター行った。上記の方法でセルロースの水懸濁物を得
るに際して、媒体攪拌湿式粉砕装置の通過回数と粒径及
び保水性の関係を調べた結果を表１に示す。

【００２３】表１に示すように、本発明に用いる微粒化
セルロース系素材の粒径範囲では、保水性が著しく大き
くなり、これにより、水性インキに微粒化セルロース系
素材を添加することにより、水性インキ組成物の保水性
も向上するものと思われる。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１の結果にもとづき５回通過後の懸濁液
の粒径を測定したところ、積算体積５０％の粒径は２．
３０μｍ、３μｍ以下の粒径の積算体積割合は５８．５
％であった。この微粒化セルロース系素材を以下の実施
例で用いた。水性ボールペン用インクとして以下の組成
のインクを得た。 Ｃ．Ｉ．アッシドレッド８７ ４．０重量％ Ｃ．Ｉ．アッシドレッド９７ ３．０ Ｃ．Ｉ．アッシドイエロー４２ １．０ ポリエチレングリコール １５．０ グリセリン １０．０ 安息香酸ナトリウム ０．８ 微粒化セルロース系素材 ４．０ 水 ６２．２ また、比較例として以下の組成のインキを得た。

【００２６】 Ｃ．Ｉ．アッシドレッド８７ ４．０重量％ Ｃ．Ｉ．アッシドレッド９７ ３．０ Ｃ．Ｉ．アッシドイエロー４２ １．０ ポリエチレングリコール １５．０ グリセリン １０．０ 安息香酸ナトリウム ０．８ 水 ６６．２ 粘度を評価したところ表２に示す結果となり、微粒化セ
ルロース系素材を添加することにより、チキソトロピー
性がさらに大きくなる。つまり、適度な粘度と流動性を
持つことにより、滑らかな書き味でしかも均一な太さで
書くことが可能になると思われる。

【００２７】

【比較例２】実施例１で得られた媒体攪拌湿式粉砕装置
を通過させていないセルロース素材を微粒化セルロース
系素材の代わりに用い実施例１の組成と同様の水性ボー
ルペン用インクを得た。粘度の評価を行ったが、実施例
１のような適度の粘度と流動性は得ることができなかっ
た。

【００２８】また、粒径が大きいためインク詰まりをお
こす危険性も存在する。

【００２９】

【実施例２、比較例３】万年筆用インクとして以下の組
成のインクを得た。 Ｃ．Ｉダイレクトブラック ３．５重量％ エチレングリコール ２．５ ２−ピロリドン １．５ 微粒化セルロース系素材 ４．０ 水 ８８．５ また、比較例３として以下の組成のインキを得た。

【００３０】 Ｃ．Ｉダイレクトブラック ３．５重量％ エチレングリコール ２．５ ２−ピロリドン １．５ 水 ９２．５ 粘度を評価したところ表２に示す結果となり、微粒化セ
ルロース系素材を添加することにより、チキソトロピー
性がさらに大きくなる。つまり、適度な粘度と流動性を
持つことにより、インキのたれや切れがなく均一な太さ
で書くことが可能になると思われる。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【比較例３】スタンプ台用インクとして以下の組成のも
のを得た。 Ｃ．Ｉダイレクトブルー１ ４．０重量％ Ｃ．Ｉダイレクトブルー８６ ２．０重量％ エチレングリコール ２０．０ トリエタノールアミン ５．０ グリセリン ５０．０ 微粒化セルロース系素材 ４．０ 水 １５．０

【００３３】

【発明の効果】本発明の水性インク組成物は、従来のも
のに比較して保水性がよく、流動性と適度な粘度を有す
る水性インキ組成物である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる微粒化セルロース系素材の１例
であり粒径と積算体積の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積算体積５０％の粒径が０．３〜６μｍ
   であり、かつ、３μｍ以下の粒子の積算体積割合が２５
   ％以上の微粒化セルロース系素材を含有することを特徴
   とする水性インキ組成物。