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JP2005255952A - Water-based ink composition - Google Patents

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JP2005255952A
JP2005255952A JP2004073021A JP2004073021A JP2005255952A JP 2005255952 A JP2005255952 A JP 2005255952A JP 2004073021 A JP2004073021 A JP 2004073021A JP 2004073021 A JP2004073021 A JP 2004073021A JP 2005255952 A JP2005255952 A JP 2005255952A
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Japan
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water
ink composition
based ink
titanium oxide
titanium
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Application number
JP2004073021A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Miyamoto
勝 宮本
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Mitsubishi Pencil Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Pencil Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a water-based ink composition that has no sedimentation with time and excellent long-term stability and is suitable for writing utensils, stamps and corrections. <P>SOLUTION: The water-based ink is obtained by dispersing composite particles obtained by coating the surface of base particle having <1.6 specific gravity with titanium oxide and titanium hydroxide into a liquid medium consisting essentially of water in which the dispersed particles have 50 nm-2 nm average particle diameter. Preferably the thickness of the coating layers of titanium oxide and titanium hydroxide on the composite particle is preferably 1-500 nm. Preferably the base particle is composed of an organic resin particle having ≥60°C Tg (glass transition point). Preferably the surface of the base particle is treated with an anionic surfactant. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、経時的な沈降分離がなく、長期に亘り経時安定性に優れた筆記具用、スタンプ用、修正用に好適な水性インキ組成物に関する。   The present invention relates to a water-based ink composition suitable for writing instruments, stamps, and corrections that has no sedimentation separation with time and has excellent long-term stability over time.

一般に、酸化チタンは、その優れた光散乱効果により、白色度、隠蔽度を付与することができる顔料であり、白色顔料及び隠蔽型修正剤として使用されている。その使用方法としては、酸化チタンそのものを水や有機溶媒からなる液体媒体中に分散させたインキ組成物を調製し、修正液やマーキング用インキなどとして使用されている。
しかしながら、酸化チタン自身の比重は、3.8〜4.1と非常に大きく、分散体中の粒子径を小さくしても沈降及び分離現象が発生する大きな欠点を有している。
In general, titanium oxide is a pigment capable of imparting whiteness and concealment due to its excellent light scattering effect, and is used as a white pigment and concealment-type modifier. As its usage, an ink composition in which titanium oxide itself is dispersed in a liquid medium composed of water or an organic solvent is prepared and used as a correction liquid or marking ink.
However, the specific gravity of titanium oxide itself is very large, such as 3.8 to 4.1, and has a serious drawback that sedimentation and separation occur even if the particle size in the dispersion is reduced.

このような欠点を解消するものとして、修正用インキでは、例えば、必須成分として二酸化チタン、該二酸化チタンの含水アルコール中での分散剤、高分子凝集剤、低級アルコール及び水を含有してなる水性修正液(特許文献1参照)や、筆記用インキでは、例えば、酸化チタンとサクシノグルカンからなる高分子多糖類と水とより少なくともなる水性インキ組成物(特許文献2参照)、並びに、酸化チタンとオレイン酸を必須成分として含むボールペン用水性インキ(特許文献3参照)が知られている。   In order to eliminate such drawbacks, in the correction ink, for example, titanium dioxide as an essential component, a dispersant in the water-containing alcohol of the titanium dioxide, a polymer flocculant, a lower alcohol and water are used. In the correction liquid (see Patent Document 1) and writing ink, for example, an aqueous ink composition (see Patent Document 2) consisting of at least a polymeric polysaccharide composed of titanium oxide and succinoglucan and water, and titanium oxide. And a water-based ink for ballpoint pens containing oleic acid as essential components (see Patent Document 3).

しかしながら、これらの各文献に記載される水性修正液や水性インキ組成物等であっても、当初は酸化チタンの沈降分離が若干抑制されるが、時間がたつにつれ沈降及び分離現象が生じるなどの点に未だ課題があるものである。
特開平3−166275号公報(特許請求の範囲、実施例等) 特開平8−113752号公報(特許請求の範囲、実施例等) 特開平10−251588号公報(特許請求の範囲、実施例等)
However, even with aqueous correction liquids and water-based ink compositions described in each of these documents, initially, titanium oxide sedimentation and separation are somewhat suppressed, but precipitation and separation phenomena occur over time. There are still some issues.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-166275 (Claims, Examples, etc.) JP-A-8-113752 (Claims, Examples, etc.) JP-A-10-251588 (Claims, Examples, etc.)

本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、これを解消しようとするものであり、従来の白色顔料である酸化チタン粒子より比重が低く、かつ酸化チタン粒子自身が有している白色性や隠蔽性を保持した特定物性となる粒子を使用し、経時的にも沈降分離がない長期に亘り経時安定性に優れた筆記具用、スタンプ用、修正用に好適な水性インキ組成物を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is intended to solve this problem. The specific gravity is lower than that of the conventional white pigment titanium oxide particles, and the whiteness and concealment of the titanium oxide particles themselves. To provide a water-based ink composition suitable for writing instruments, stamps, and corrections with excellent stability over time for a long period of time, using particles with specific properties that retain their properties, and having no settling separation over time. Objective.

本発明者は、上記従来の課題等を解決するために、良好な酸化チタン及び水酸化チタン被覆複合粒子やそれを含有した水性インキ組成物について鋭意研究を重ねた結果、以下に説明する数々の手法を駆使することにより、従来の酸化チタン含油水性インキ組成物の課題を克服し、上記目的の水性インキ組成物が得られることを見い出し、本発明を完成するに至ったのである。   In order to solve the above conventional problems, etc., the present inventors have conducted extensive research on good titanium oxide and titanium hydroxide-coated composite particles and water-based ink compositions containing the same. By making full use of the method, the present inventors have found that the above-mentioned objective water-based ink composition can be obtained by overcoming the problems of the conventional titanium oxide oil-containing water-based ink composition, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、次の(1)〜(10)に存する。
(1) 比重1.6未満の母粒子表面に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆した複合粒子が水を主成分とする液体媒体中で分散し、その分散粒子の平均粒径が50nm〜2μmの範囲であることを特徴とする水性インキ組成物。
(2) 前記複合粒子への酸化チタン及び水酸化チタンの被覆層の厚さが1〜500nmの範囲にある上記(1)記載の水性インキ組成物。
(3) 前記母粒子がTg(ガラス転移点)60℃以上を有する有機樹脂粒子からなる上記(1)記載の水性インキ組成物。
(4) 前記母粒子の表面をアニオン系界面活性剤で処理する上記(1)記載の水性インキ組成物。
(5) 前記インキ組成物中に、粒子固着バインダーとして、MFT(最低造膜温度)40℃未満であるアクリル系エマルション、スチレン−ブタジエン系エマルション、エチレン−酢酸ビニル系エマルションから選ばれる少なくとも1種が含有される上記(1)〜(4)の何れか一つに記載の水性インキ組成物。
(6) 前記インキ組成物中に、粒子固着バインダーとして水溶性繊維が含有される上記(1)〜(4)の何れか一つに記載の水性インキ組成物。
(7) 顔料及び染料からなる着色剤をインキ組成物全量に対して0.1〜15重量%含有される上記(1)〜(6)の何れか一つに記載の水性インキ組成物。
(8) 25℃の条件下において、EMD型粘度計で測定した1rpmの粘度値が、5〜2000mPa・sの範囲にある上記(1)〜(7)の何れか一つに記載の水性インキ組成物。
(9) 25℃の条件下において、EMD型粘度計で測定した100rpmの粘度値が、4〜200mPa・sの範囲にある上記(1)〜(7)の何れか一つに記載の水性インキ組成物。
(10) 前記複合粒子の酸化チタン及び水酸化チタン被覆層は下記(a)〜(c)の何れかの方法により形成する上記(1)〜(9)の何れか一つに記載の水性インキ組成物。
(a) 製膜反応液中でチタンアルコキシドを加水分解させて、母粒子表面上に酸化チ
タン及び水酸化チタンを被覆させる方法。
(b) 製膜反応液中で無機チタン酸を加水分解させて、母粒子表面上に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆させる方法。
(c) 製膜反応液中でペルオキソチタンを反応させて、母粒子表面上に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆させる方法。
That is, the present invention resides in the following (1) to (10).
(1) Composite particles in which titanium oxide and titanium hydroxide are coated on the surface of mother particles having a specific gravity of less than 1.6 are dispersed in a liquid medium containing water as a main component, and the average particle size of the dispersed particles is 50 nm to 2 μm. A water-based ink composition characterized by being in a range.
(2) The water-based ink composition according to the above (1), wherein the thickness of the coating layer of titanium oxide and titanium hydroxide on the composite particles is in the range of 1 to 500 nm.
(3) The water-based ink composition according to the above (1), wherein the base particles are composed of organic resin particles having a Tg (glass transition point) of 60 ° C. or higher.
(4) The water-based ink composition according to the above (1), wherein the surface of the mother particle is treated with an anionic surfactant.
(5) In the ink composition, as a particle fixing binder, at least one selected from an acrylic emulsion having a MFT (minimum film forming temperature) of less than 40 ° C., a styrene-butadiene emulsion, and an ethylene-vinyl acetate emulsion. The water-based ink composition according to any one of (1) to (4), which is contained.
(6) The water-based ink composition according to any one of (1) to (4), wherein the ink composition contains water-soluble fibers as a particle fixing binder.
(7) The water-based ink composition according to any one of (1) to (6), wherein a colorant composed of a pigment and a dye is contained in an amount of 0.1 to 15% by weight based on the total amount of the ink composition.
(8) The water-based ink according to any one of (1) to (7), wherein a viscosity value of 1 rpm measured with an EMD viscometer is in a range of 5 to 2000 mPa · s under a condition of 25 ° C. Composition.
(9) The water-based ink according to any one of (1) to (7), wherein a viscosity value at 100 rpm measured with an EMD viscometer is in a range of 4 to 200 mPa · s under a condition of 25 ° C. Composition.
(10) The water-based ink according to any one of (1) to (9), wherein the titanium oxide and titanium hydroxide coating layers of the composite particles are formed by any one of the following methods (a) to (c): Composition.
(A) A method in which titanium alkoxide is hydrolyzed in a film-forming reaction solution to coat titanium oxide and titanium hydroxide on the surface of the mother particle.
(B) A method in which inorganic titanic acid is hydrolyzed in a film-forming reaction solution to coat titanium oxide and titanium hydroxide on the surface of the mother particles.
(C) A method in which peroxotitanium is reacted in a film-forming reaction solution to coat titanium oxide and titanium hydroxide on the surface of the mother particle.

本発明によれば、従来になかった沈降分離抑制効果や経時安定性に優れると共に、白色度及び隠蔽性にも優れた水性インキ組成物が提供される。
また、請求項5〜9に記載の発明によれば、更に、乾燥性及び固着性に優れた水性インキ組成物が提供される。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being excellent in the sedimentation-separation inhibitory effect and aging stability which were not in the former, the aqueous ink composition excellent in whiteness and hiding property is provided.
Moreover, according to invention of Claims 5-9, the water-based ink composition excellent in drying property and adhesiveness is provided further.

以下に、本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明の水性インキ組成物(以下、単に「インキ組成物」という場合がある)は、比重1.6未満の母粒子表面に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆した複合粒子が水を主成分とする液体媒体中で分散し、その分散粒子の平均粒径が50nm〜2μmの範囲であることを特徴とするものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The water-based ink composition of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “ink composition”) is composed of composite particles in which titanium oxide and titanium hydroxide are coated on the surface of mother particles having a specific gravity of less than 1.6, and water is the main component. The dispersed particles are dispersed in a liquid medium, and the average particle size of the dispersed particles is in the range of 50 nm to 2 μm.

本発明に用いる比重が1.6未満の母粒子としては、単量体を重合及び縮合反応等によって高分子化した有機質微粒子が好適であり、具体的には、ポリエチレン(比重0.91〜0.97)、ポリ酢酸ビニル(比重1.16〜1.25)、エチレン−酢酸ビニルコポリマー(比重1.41〜1.21)、ポリイソブチレン(比重1.05〜1.13)、ポリアミド(比重1.02〜1.14)、スチレン−ブタジエンコポリマー(比重1.01〜1.10)、ポリスチレン(比重1.18〜125)、ポリアクリル(比重1.10〜1.28)、ポリウレタン(比重1.10〜1.30)、ポリメチルメタアクリレート(比重1.20〜1.55)等が挙げられる。
なお、比重が1.6超過となる塩化ビニリデン(比重1.65〜1.72)、フッ化ビニリデン(比重1.68〜1.85)、フッ化ポリエチレン(比重2以上)等の素材は、比重が高く、酸化チタン及び水酸化チタンを被覆した複合粒子を調製しても沈降及び分離が発生するため母粒子として適当ではない。
As the mother particles having a specific gravity of less than 1.6 used in the present invention, organic fine particles obtained by polymerizing a monomer by polymerization, condensation reaction or the like are preferable. Specifically, polyethylene (specific gravity of 0.91 to 0) .97), polyvinyl acetate (specific gravity 1.16 to 1.25), ethylene-vinyl acetate copolymer (specific gravity 1.41 to 1.21), polyisobutylene (specific gravity 1.05 to 1.13), polyamide (specific gravity) 1.02-1.14), styrene-butadiene copolymer (specific gravity 1.01-1.10), polystyrene (specific gravity 1.18-125), polyacryl (specific gravity 1.10-1.28), polyurethane (specific gravity) 1.1 to 1.30), polymethyl methacrylate (specific gravity 1.20 to 1.55) and the like.
In addition, materials such as vinylidene chloride (specific gravity 1.65 to 1.72), vinylidene fluoride (specific gravity 1.68 to 1.85), fluorinated polyethylene (specific gravity 2 or more), which has a specific gravity exceeding 1.6, Preparation of composite particles having a high specific gravity and coated with titanium oxide and titanium hydroxide causes precipitation and separation, and is not suitable as a mother particle.

本発明に用いる母粒子は、酸化チタン及び水酸化チタンを被覆した複合粒子の作製時に加わる熱や応力で変形しないことが必要であり、好ましくは、Tg(ガラス転移点温度)が60℃以上を有することが望ましい。更に好ましくは、重合性のポリマー粒子作製時に、架橋型モノマーを添加し、ガラス転移点を有しない架橋型ポリマー粒子で有れば、安定な被覆層を得ることができる。なお、Tgが60℃未満のものであると、被覆工程の熱や応力で母粒子自身の変形により安定な被覆層を得ることができないことがあり、好ましくない。   The mother particles used in the present invention must not be deformed by heat or stress applied during the production of composite particles coated with titanium oxide and titanium hydroxide, and preferably have a Tg (glass transition temperature) of 60 ° C. or higher. It is desirable to have. More preferably, a stable coating layer can be obtained if a crosslinkable monomer is added at the time of preparation of polymerizable polymer particles and the crosslinkable polymer particles have no glass transition point. In addition, it is not preferable that Tg is less than 60 ° C. because a stable coating layer may not be obtained due to deformation of the mother particle itself due to heat and stress in the coating process.

また、本発明に用いる母粒子は、水やアルコールなどの水性媒体と容易に湿潤し、分散することが好ましい。好ましくは、母粒子表面をアニオン系の界面活性剤で表面処理することが望ましく、具体的には、脂肪酸石鹸,ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸等のカルボン酸塩系、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼン及びアルキルナフタレンスルホン酸塩,スルホコハク酸塩等のスルホン酸塩系、アルキル硫酸塩,アルキルエーテル硫酸塩等の硫酸塩系、アルキル燐酸塩,アルキルエーテル燐酸塩系等のアニオン系の界面活性剤で表面処理することが望ましい。   The mother particles used in the present invention are preferably wetted and dispersed easily with an aqueous medium such as water or alcohol. Preferably, the surface of the mother particles is desirably surface-treated with an anionic surfactant, and specifically, fatty acid soaps, carboxylates such as polyoxyethylene alkyl ether carboxylic acids, alkyl sulfonates, alkyl benzenes and Surface treatment with anionic surfactants such as sulfonates such as alkylnaphthalene sulfonate and sulfosuccinate, sulfates such as alkyl sulfates and alkyl ether sulfates, alkyl phosphates and alkyl ether phosphates It is desirable to do.

本発明の水性インキ組成物は、酸化チタン及び水酸化チタン被覆複合粒子の沈降及び分離を抑制するために水性液体媒体中で分散している平均粒子径を50nm〜2μmの範囲に調整することが必要である。
この平均粒子径が50nm未満であると、白色度や隠蔽性が低下することとなり、一方、平均粒子径が2μmを超えて大きくなると、沈降及び分離が発生し適当ではない。
この酸化チタン及び水酸化チタン被覆複合粒子の平均粒子径を上記範囲(50nm〜2μm)に調整するには、母粒子自身も50nm以上〜2μm以下に調整することが必要であり、例えば、乳化重合、シード重合、沈殿重合、顕濁重合、縮合、付加重合等のポリマー化法やジェットミル等による粉砕法で粒子を作製し、遠心法、沈殿法、濾過法等により分級することで、粒子を所望の平均粒子径の範囲に調整することができる。
In the aqueous ink composition of the present invention, the average particle size dispersed in the aqueous liquid medium can be adjusted to a range of 50 nm to 2 μm in order to suppress sedimentation and separation of titanium oxide and titanium hydroxide-coated composite particles. is necessary.
When the average particle size is less than 50 nm, the whiteness and hiding properties are lowered. On the other hand, when the average particle size exceeds 2 μm, sedimentation and separation occur, which is not appropriate.
In order to adjust the average particle diameter of the titanium oxide and titanium hydroxide-coated composite particles to the above range (50 nm to 2 μm), it is necessary to adjust the mother particles themselves to 50 nm to 2 μm, for example, emulsion polymerization The particles are prepared by polymerizing methods such as seed polymerization, precipitation polymerization, turbid polymerization, condensation, addition polymerization, etc., and pulverization methods such as jet mills, and classified by centrifugation, precipitation, filtration, etc. It can adjust to the range of a desired average particle diameter.

本発明に用いる酸化チタン及び水酸化チタン被覆複合粒子の酸化チタン及び水酸化チタン被覆層は、1〜500nmとすることが好ましい。
この被膜層が1nm未満である場合は、酸化チタンが持つ白色度や隠蔽性が低下し、また、被膜層が500nmを越えると、白色度や隠蔽性は有るが、酸化チタン及び水酸化チタンの占める割合が高くなり、複合粒子自身の比重が高くなり、沈降及び分離が発生するため適当ではない。
The titanium oxide and titanium hydroxide coating layer of the titanium oxide and titanium hydroxide coated composite particles used in the present invention is preferably 1 to 500 nm.
When this coating layer is less than 1 nm, the whiteness and concealing properties of titanium oxide are reduced, and when the coating layer exceeds 500 nm, there are whiteness and concealing properties. This is not suitable because the proportion of the composite particles increases, the specific gravity of the composite particles themselves increases, and sedimentation and separation occur.

本発明に用いる酸化チタン及び水酸化チタン被覆複合粒子の酸化チタン及び水酸化チタン被覆層の形成方法は、特に限定されるものではないが、好ましくは、下記の(a)〜(c)の何れかの方法により形成することができる。
(a)製膜反応液中でチタンアルコキシドを加水分解させて、母粒子表面上に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆させる方法。
(b)製膜反応液中で無機チタン酸を加水分解させて、母粒子表面上に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆させる方法。
(c)製膜反応液中でペルオキソチタンを反応させて、母粒子表面上に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆させる方法。
The method for forming the titanium oxide and titanium hydroxide coating layer of the titanium oxide and titanium hydroxide coated composite particles used in the present invention is not particularly limited, but preferably any of the following (a) to (c) It can be formed by any method.
(A) A method in which titanium alkoxide is hydrolyzed in a film-forming reaction solution to coat titanium oxide and titanium hydroxide on the surface of the mother particle.
(B) A method in which inorganic titanic acid is hydrolyzed in a membrane-forming reaction solution to coat titanium oxide and titanium hydroxide on the surface of the mother particles.
(C) A method in which peroxotitanium is reacted in a film-forming reaction solution to coat titanium oxide and titanium hydroxide on the surface of the mother particle.

上記(a)方法のチタンアルコキシド溶液としては、一般式Ti(OR)4で表せるもので有れば特に問題はないが、Rがメチル基(CH3)、エチル基(C25)、プロピル基(C37)、あるいはブチル基(C49)のものが一般的である。
このチタンアルコキシド溶液を用いた酸化チタン及び水酸化チタン層の被覆工程は、以下の1)〜4)のとおりである。
1) 所定量の母粒子をエチルアルコール400ml中に均一に分散させ、これを700〜900rpmにて撹拌する。この中に所定量のチタンアルコキシド溶液を添加する。
2) 次に、添加したチタンアルコキシド溶液と同重量のアルカリ水(アンモニア水でpH9に調整したイオン交換水)をエチルアルコール60mlによく混合したものを、約1ml/minの滴下速度で母粒子分散エチルアルコール溶液に滴下する。
3) 滴下終了後、60〜180分間撹拌を続け、添加したチタンアルコキシド溶液を十分に反応させる。
4) 反応終了後、エチルアルコール100mlでの置換洗浄を行い、洗浄終了後、母粒子融点以下で乾燥させる。
The titanium alkoxide solution of the method (a) is not particularly limited as long as it can be represented by the general formula Ti (OR) 4 , but R is a methyl group (CH 3 ), an ethyl group (C 2 H 5 ), A propyl group (C 3 H 7 ) or a butyl group (C 4 H 9 ) is generally used.
The coating process of the titanium oxide and titanium hydroxide layers using this titanium alkoxide solution is as follows 1) to 4).
1) A predetermined amount of mother particles are uniformly dispersed in 400 ml of ethyl alcohol and stirred at 700 to 900 rpm. A predetermined amount of titanium alkoxide solution is added to this.
2) Next, a base particle dispersed at a dropping rate of about 1 ml / min is prepared by mixing well the alkali water (ion exchange water adjusted to pH 9 with ammonia water) with the same weight as the added titanium alkoxide solution in 60 ml of ethyl alcohol. Drip into the ethyl alcohol solution.
3) After completion of dropping, stirring is continued for 60 to 180 minutes, and the added titanium alkoxide solution is sufficiently reacted.
4) After completion of the reaction, substitution washing with 100 ml of ethyl alcohol is carried out, and after completion of the washing, drying is performed at a melting point of the mother particles or lower.

この工程のうち、アルカリ水の滴下速度が1ml/minより速いと、チタンアルコキシド溶液が急激に加水分解され、酸化チタン及び水酸化チタンの流離微粒子が析出してしまい、酸化チタン及び水酸化チタン被覆層を形成することができなくなることがある。逆にアルカリ水の滴下速度が約1ml/minより遅くしても、チタンアルコキシド溶液の加水分解速度に影響は無く、反応後の酸化チタン及び水酸化チタン被覆層の性状に違いはなく、時間的な効率を考慮するとアルカリ水の滴下速度は1ml/minが好適である。
また、滴下終了後の反応時間は、60分より短いと添加したチタンアルコキシド溶液が十分に加水分解されないことがあり、一方、180分よりも長くしても添加したチタンアルコキシド溶液は十分に加水分解されており、時間的な効率を考慮すると熟成時間は60〜180分が好適である。
In this process, when the dropping rate of alkaline water is faster than 1 ml / min, the titanium alkoxide solution is rapidly hydrolyzed and the separated fine particles of titanium oxide and titanium hydroxide are precipitated, and the titanium oxide and titanium hydroxide coatings are formed. It may become impossible to form a layer. Conversely, even if the dropping rate of alkaline water is slower than about 1 ml / min, there is no effect on the hydrolysis rate of the titanium alkoxide solution, and there is no difference in the properties of the titanium oxide and titanium hydroxide coating layers after the reaction. In view of the efficiency, the alkaline water dropping speed is preferably 1 ml / min.
Further, if the reaction time after the completion of the dropping is shorter than 60 minutes, the added titanium alkoxide solution may not be sufficiently hydrolyzed. On the other hand, even if it is longer than 180 minutes, the added titanium alkoxide solution is not sufficiently hydrolyzed. In view of time efficiency, the aging time is preferably 60 to 180 minutes.

上記(b)方法での無機チタン酸溶液としては、例えば、硫酸チタニル溶液や四塩化チタン溶液、あるいは三塩化チタン溶液を使用することができる。この無機チタン酸溶液を用いた酸化チタン及び水酸化チタン被覆層の形成工程は、以下の1)〜3)のとおりである。
1) 所定量の母粒子をイオン交換水400ml中に分散させ、これを700〜900rpmにて撹拌する。さらに、この分散液を40〜59℃に加温する。
2) 次に、所定量の無機チタン酸溶液を10〜20重量倍にイオン交換水で希釈した無機チタン酸水溶液を、滴下速度0.5〜1.0ml/minで母粒子分散液中に滴下する。
3) 滴下終了後、60〜180分間撹拌を続け、滴下した無機チタン酸水溶液を十分に反応させる。反応終了後、100mlのイオン交換水で置換洗浄を十分に行い、洗浄終了後、母粒子の融点以下で乾燥させる。
As the inorganic titanic acid solution in the method (b), for example, a titanyl sulfate solution, a titanium tetrachloride solution, or a titanium trichloride solution can be used. The steps of forming a titanium oxide and titanium hydroxide coating layer using this inorganic titanic acid solution are as described in 1) to 3) below.
1) A predetermined amount of mother particles are dispersed in 400 ml of ion-exchanged water and stirred at 700 to 900 rpm. Further, this dispersion is heated to 40-59 ° C.
2) Next, an inorganic titanic acid aqueous solution obtained by diluting a predetermined amount of an inorganic titanic acid solution 10 to 20 times by weight with ion exchange water is dropped into the mother particle dispersion at a dropping rate of 0.5 to 1.0 ml / min. To do.
3) After completion of dropping, stirring is continued for 60 to 180 minutes, and the dropped inorganic titanic acid aqueous solution is sufficiently reacted. After completion of the reaction, substitution washing is sufficiently performed with 100 ml of ion-exchanged water, and after completion of the washing, drying is performed below the melting point of the mother particles.

上記無機酸化チタン溶液の希釈倍率は、10重量倍未満であると、無機チタン酸溶液の滴下率が大きくなり、反応液中の無機チタン酸溶液濃度が急激に高くなるために、無機チタン酸溶液の反応が阻害される。逆に、希釈倍率を20重量倍を超えたとしても、形成された酸化チタン及び水酸化チタン被覆層の性状に違いは認められず、時間的な効率を考慮すると、無機チタン酸溶液の希釈率としては、10〜20重量倍が好適である。
また、滴下速度は、1.0ml/minよりも速くすると、反応液中の無機チタン酸溶液濃度が急激に高くなるために、無機チタン酸溶液の反応が阻害されることがある。逆に滴下速度が0.5ml/minより遅くしても、形成された酸化チタン及び水酸化チタン被覆層の性状に違いは認められず、時間的な効率を考慮すると無機チタン酸溶液の滴下速度としては、0.5〜1.0ml/minが好適である。
更に、上記滴下終了後の反応時間は、60分未満であると、滴下した無機チタン酸溶液が十分に反応しないことがあり、一方、180分を越えて長くしても、滴下した無機酸化チタン水溶液は十分に加水分解されており、時間的な効率を考慮すると反応時間は60〜180分が好適である。
If the dilution ratio of the inorganic titanium oxide solution is less than 10 times by weight, the dripping rate of the inorganic titanic acid solution increases, and the concentration of the inorganic titanic acid solution in the reaction solution increases rapidly. Reaction is inhibited. On the contrary, even if the dilution ratio exceeds 20 times by weight, no difference is observed in the properties of the formed titanium oxide and titanium hydroxide coating layers, and the dilution rate of the inorganic titanate solution is considered in consideration of time efficiency. Is preferably 10 to 20 times by weight.
On the other hand, if the dropping rate is higher than 1.0 ml / min, the concentration of the inorganic titanic acid solution in the reaction solution increases rapidly, so that the reaction of the inorganic titanic acid solution may be inhibited. Conversely, even if the dropping rate is slower than 0.5 ml / min, there is no difference in the properties of the formed titanium oxide and titanium hydroxide coating layers, and considering the time efficiency, the dropping rate of the inorganic titanate solution Is preferably 0.5 to 1.0 ml / min.
Furthermore, if the reaction time after the completion of the dropping is less than 60 minutes, the dropped inorganic titanic acid solution may not sufficiently react. The aqueous solution is sufficiently hydrolyzed, and considering the time efficiency, the reaction time is preferably 60 to 180 minutes.

上記(c)方法でのペルオキソチタン酸溶液のチタン源としては、一般式Ti(OR)4で表されるチタンアルコキシド溶液〔Rがメチル基(CH3)、エチル基(C25)、プロピル基(C37)、あるいはブチル基(C49)のものが一般的である〕や、あるいは、硫酸チタニル溶液、四塩化チタン溶液、三塩化チタン溶液等の無機チタン酸溶液を使用することができる。これらの無機チタン酸溶液を用いてペルオキソチタン酸溶液を調製するが、その工程は以下の1)〜3)のとおりである。
1) 所定量の無機酸化チタン溶液に過剰の水酸化ナトリウム水溶液、又は、アンモニア水といった塩基性物質を添加して、白色の水酸化チタンゲルを沈殿させる。
2) 次に、所定量の過酸化水素水などの過酸化物を添加して、水酸化チタンゲルを溶解させ、黄色透明の塩基性ペルオキソチタン溶液とする。なお、添加する過酸化物の量としては、過酸化水素水を例にすると、所定量の無機チタン酸溶液中の酸化チタンに対して5〜10倍モル数の過酸化水素を含む量を添加することが望ましい。この過酸化水素水の量が5倍モル数未満であると水酸化チタンゲルの溶解が不十分であり、逆に、過酸化水素水の量が10倍モル数を超えて多いと、添加した過酸化水素水の過剰分が分解し、発生する泡により液が発泡してしまい、ペルオキソチタンの水和物の沈殿物を生成してしまうので、望ましくない。
3) 過酸化物の添加後、塩基性ペルオキソチタン溶液のpHが9.0〜9.6になるように必要量のアンモニア水を添加する。
As a titanium source of the peroxotitanic acid solution in the above method (c), a titanium alkoxide solution represented by the general formula Ti (OR) 4 [R is a methyl group (CH 3 ), an ethyl group (C 2 H 5 ), A propyl group (C 3 H 7 ) or a butyl group (C 4 H 9 ) is generally used], or an inorganic titanic acid solution such as a titanyl sulfate solution, a titanium tetrachloride solution, or a titanium trichloride solution. Can be used. A peroxotitanic acid solution is prepared using these inorganic titanic acid solutions, and the steps are as described in 1) to 3) below.
1) A basic substance such as excess sodium hydroxide aqueous solution or ammonia water is added to a predetermined amount of inorganic titanium oxide solution to precipitate white titanium hydroxide gel.
2) Next, a predetermined amount of peroxide such as hydrogen peroxide solution is added to dissolve the titanium hydroxide gel to obtain a yellow transparent basic peroxotitanium solution. In addition, as an amount of the peroxide to be added, taking hydrogen peroxide water as an example, an amount containing 5 to 10 times mole number of hydrogen peroxide with respect to titanium oxide in a predetermined amount of inorganic titanic acid solution is added. It is desirable to do. If the amount of the hydrogen peroxide solution is less than 5 times the number of moles, the titanium hydroxide gel is not sufficiently dissolved. Conversely, if the amount of the hydrogen peroxide solution exceeds 10 times the number of moles, The excess of hydrogen oxide water is decomposed, and the liquid is foamed by the generated foam, which produces a precipitate of peroxotitanium hydrate, which is not desirable.
3) After the peroxide is added, a necessary amount of aqueous ammonia is added so that the pH of the basic peroxotitanium solution is 9.0 to 9.6.

次に、ペルオキソチタン溶液を用いた酸化チタン及び水酸化チタン被覆層の形成工程は以下の4)〜6)のとおりである。
4) イオン交換水560mlにホウ酸9.89g、塩化カリウム11.94g、水酸化ナトリウム2.56gを溶解し、pH9又は10前後の緩衝液を調整する。この緩衝液中に所定量の母粒子添加し、超音波分散機で均一に分散させた後、900rpmにて撹拌する。さらに、この分散液を恒温水槽内に設置し、40〜59℃に加温する。
5) 母粒子分散液温度が40〜59℃に達したら、その分散液中にペルオキソチタン溶液を滴下速度0.5〜1.0ml/minで滴下する。
6) 滴下終了後、60〜180分間撹拌を続け、滴下したペルオキソチタン溶液を十分に反応させる。反応終了後、100mlのイオン交換水で置換洗浄を十分に行い、洗浄終了後、母粒子の融点温度未満で乾燥させる。
Next, the steps of forming a titanium oxide and titanium hydroxide coating layer using a peroxotitanium solution are as described in 4) to 6) below.
4) Dissolve 9.89 g of boric acid, 11.94 g of potassium chloride, and 2.56 g of sodium hydroxide in 560 ml of ion-exchanged water, and adjust the buffer solution at pH 9 or around 10. A predetermined amount of mother particles are added to this buffer solution, and the mixture is uniformly dispersed with an ultrasonic disperser, followed by stirring at 900 rpm. Further, this dispersion is placed in a constant temperature water bath and heated to 40 to 59 ° C.
5) When the mother particle dispersion temperature reaches 40 to 59 ° C., a peroxotitanium solution is dropped into the dispersion at a dropping rate of 0.5 to 1.0 ml / min.
6) After completion of the dropping, stirring is continued for 60 to 180 minutes to sufficiently react the dropped peroxotitanium solution. After completion of the reaction, substitution washing is sufficiently performed with 100 ml of ion-exchanged water, and after completion of the washing, drying is performed below the melting point temperature of the mother particles.

上記工程において、滴下速度を1.0ml/minより速くすると、反応液中のペルオキソチタン溶液濃度が急激に高くなるため、析出したペルオキソチタン水和物が母粒子表面上で被覆層とならずに、遊離粒子となってしまう。逆に、滴下速度が0.5ml/minより遅くても、形成されたペルオキソチタン水和膜被覆層の性状に大きな違いはなく、時間的な効率を考慮するとペルオキソチタン溶液の滴下速度としては0.5〜1.0ml/minが好適である。
また、ペルオキソチタン水和物被覆後の複合粒子の乾燥においては、この乾燥を行わないと、ペルオキソチタン水和物が水酸化チタンにならず、被覆複合粒子の色相は薄黄色のままである。被覆層は、乾燥、加熱等の脱水処理、酸化処理によって酸化チタン及び水酸化チタンに改質でき、複合粒子に白色性、隠蔽性を付与することができる。
In the above process, when the dropping rate is made higher than 1.0 ml / min, the concentration of the peroxotitanium solution in the reaction solution increases rapidly, so that the precipitated peroxotitanium hydrate does not become a coating layer on the surface of the mother particles. And become free particles. On the other hand, even if the dropping rate is slower than 0.5 ml / min, there is no significant difference in the properties of the formed peroxotitanium hydrated film coating layer, and the dropping rate of the peroxotitanium solution is 0 in consideration of temporal efficiency. 0.5 to 1.0 ml / min is preferable.
Further, in drying the composite particles after coating with peroxotitanium hydrate, unless this drying is performed, the peroxotitanium hydrate does not become titanium hydroxide, and the hue of the coated composite particles remains light yellow. The coating layer can be modified into titanium oxide and titanium hydroxide by dehydration treatment such as drying and heating, and oxidation treatment, and can impart whiteness and hiding properties to the composite particles.

本発明の水性インキ組成物は、上記被覆方法等によって得られた酸化チタン及び水酸化チタン被覆複合粒子を水性インキ組成物全量に対して、5〜50重量%含有することが好ましく、更に好ましくは、10〜40重量%とすることが望ましい。
この複合粒子の含有量が5重量%未満であると、所定の白色度や隠蔽性が得られず、一方、50重量%を超えて含有されると、インキ組成物の経時的な安定性が低下し、粒子同士の凝集及び沈降が起こることがあり、好ましくない。
The water-based ink composition of the present invention preferably contains 5 to 50% by weight, more preferably titanium oxide and titanium hydroxide-coated composite particles obtained by the above coating method, based on the total amount of the water-based ink composition. 10 to 40% by weight is desirable.
When the content of the composite particles is less than 5% by weight, predetermined whiteness and hiding properties cannot be obtained. On the other hand, when the content exceeds 50% by weight, the stability of the ink composition over time is improved. This is not preferable because the particles may be aggregated and settled.

本発明の水性インキ組成物では、酸化チタン及び水酸化チタン被覆複合粒子を筆記用紙などの被写体表面に固着させる目的で粒子固着バインダー成分としてバインダー樹脂を含有せしめることが好ましい。
用いることができるバインダー樹脂には、被覆粒子同士の結合性、含有着色剤との結合性、紙との密着性、被膜自身の柔軟性が要求される。すなわち、乾燥時に描線塗膜に割れが入ったりせず、また、塗膜上に再筆記する時にも塗膜が破壊することがないことがバインダー樹脂には要求される。更に、バインダー樹脂には、水溶性有機溶媒中で析出したり、凝固したりすることなく安定にインキ組成物中に存在することも要求される。
本発明の水性インキ組成物に使用可能となるバインダー樹脂としては、例えば、アクリル系エマルション、エチレン−酢酸ビニル系エマルション、スチレン−ブタジエン系エマルション等の水分散型樹脂、あるいは、ポリビニルアルコール、ポリアリルアミン、多糖類、水溶性繊維等の水溶性樹脂の少なくとも1種が挙げられる。
In the water-based ink composition of the present invention, it is preferable to include a binder resin as a particle fixing binder component for the purpose of fixing the titanium oxide and titanium hydroxide coated composite particles to the surface of a subject such as writing paper.
The binder resin that can be used is required to have a binding property between the coated particles, a binding property with the contained colorant, adhesion to paper, and flexibility of the coating itself. That is, the binder resin is required that the drawn paint film does not crack when dried, and that the paint film does not break when rewritten on the paint film. Further, the binder resin is also required to be stably present in the ink composition without being precipitated or solidified in a water-soluble organic solvent.
Examples of binder resins that can be used in the water-based ink composition of the present invention include water-dispersed resins such as acrylic emulsions, ethylene-vinyl acetate emulsions, and styrene-butadiene emulsions, or polyvinyl alcohol, polyallylamine, There may be mentioned at least one water-soluble resin such as polysaccharide and water-soluble fiber.

上記の水分散型のバインダー樹脂の中でも、MFT(最低造膜温度)が40℃未満であるアクリル系エマルションやエチレン−酢酸ビニル系エマルションやスチレン−ブタジエン系エマルションはバインダー被膜に柔らかさがあり、特に好ましい。なお、MFT40℃を超える水分散型樹脂は、室温での被膜生成が起こらず、適当ではない。
MFTが40℃未満の水分散型樹脂としては、具体的には、アクリルエマルション系では市販のモビニール757、同776、同952、同966(クラリアントジャパン社製)、プライマルB−15、同B−41、同LT−84、同AC−2235(ローム&ハース社製)、リカボンドES−23(中央理化社製)、アクリットUW−520、同319S、同UW−309(大成化工社製)、Worleecry1771、同7712(Worlee−chemie社製)、NKポリマーAC−11、同AC−13、同AC−117(新中村化学社製)、酢酸ビニル系ではデンカEVA59、同88、同90(電気化学工業社製)、ボンコート2830、同2835、同2960(大日本インキ化学工業社製)、スチレン−ブタジエン系としては、スチレンブタジエンゴムラテックス系となるニッポール4850A、同LX112、同LX209、同2570X、同LX511、同LX531(日本ゼオン社製)等が挙げられ、これらは、単独で又は2種類上を併用して使用することができる。
Among the above water-dispersed binder resins, acrylic emulsions, ethylene-vinyl acetate emulsions, and styrene-butadiene emulsions having an MFT (minimum film forming temperature) of less than 40 ° C. have a soft binder film. preferable. A water-dispersed resin having an MFT of over 40 ° C. is not suitable because no film formation occurs at room temperature.
Specific examples of water-dispersed resins having an MFT of less than 40 ° C. include commercially available mobile vinyl 757, 776, 952, and 966 (manufactured by Clariant Japan), Primal B-15, and B- in the acrylic emulsion system. 41, LT-84, AC-2235 (made by Rohm & Haas), Ricabond ES-23 (made by Chuo Rika), Acryt UW-520, 319S, UW-309 (made by Taisei Kako), Worleecri 1771 7712 (manufactured by Worlee-Chemie), NK Polymer AC-11, AC-13, AC-117 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), Denace EVA 59, 88, 90 (electrochemical industry) for vinyl acetate type Bon coat 2830, 2835, 2960 (produced by Dainippon Ink and Chemicals), styrene-butadiene Examples include Nippon 4850A, LX112, LX209, 2570X, LX511, LX531 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), etc., which are styrene butadiene rubber latex systems. These may be used alone or in combination of two or more. Can be used.

これらの水分散型樹脂は、固形分換算で1〜20重量%の範囲で、本発明の水性インキ組成物中に含有せしめることが好ましく、更に好ましくは、3〜15重量%とすることが望ましい。
この水分散型樹脂の含有量が1重量%未満であると、被覆複合粒子や着色剤などの紙への固着性が劣り、筆記描線、スタンプ描線や修正部を擦ると離脱することがあり好ましくない。また、この水分散型樹脂の含有量が20重量%を超えると、インキ組成物の経時的な安定性が低下し、粒子同士の凝集及び沈降やインキ組成物自身の増粘やゲル化が起こることがあり、好ましくない。
These water-dispersed resins are preferably contained in the water-based ink composition of the present invention in the range of 1 to 20% by weight in terms of solid content, and more preferably 3 to 15% by weight. .
If the content of the water-dispersed resin is less than 1% by weight, the adhesiveness of the coated composite particles and the colorant to the paper is poor, and it may be detached when the writing line, stamp drawing line or correction part is rubbed. Absent. Moreover, when the content of the water-dispersed resin exceeds 20% by weight, the stability of the ink composition with time decreases, and aggregation and sedimentation of particles, thickening and gelation of the ink composition itself occur. This is not preferable.

また、上記水溶性のバインダー樹脂の中では、ヒドロキシエチルセルロースや、ヒドロキシプロピルセルロース、結晶性セルロース、植物等から抽出した水溶性繊維は、インキ組成物中の複合粒子の分散安定性や描線皮膜の固着性が更に強くする点から好ましく、更に好ましくは水溶性繊維である。
具体的に用いることができる水溶性樹脂としては、ヒドロキシセルロースでは、市販のSU−25F、SL−25F、SG−25F、SH−25F、SV−25F、SW−25F、SX−25F、SV−25F、AL−15F、AG−15F、AH−15F、AV−15F、AW−15F、AX−15F(フジケミカル社製)等が挙げられ、これらは単独で又は2種類以上を併用することができる。
Among the above water-soluble binder resins, water-soluble fibers extracted from hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, crystalline cellulose, plants, etc. are used for dispersion stability of composite particles in the ink composition and adhesion of the drawn film. From the viewpoint of further enhancing the properties, water-soluble fibers are more preferable.
Specific examples of water-soluble resins that can be used for hydroxycellulose include commercially available SU-25F, SL-25F, SG-25F, SH-25F, SV-25F, SW-25F, SX-25F, and SV-25F. , AL-15F, AG-15F, AH-15F, AV-15F, AW-15F, AX-15F (manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd.) and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.

また、ヒドロキシプロピルセルロースとしては、市販のKLUCEL−H、同−M、同−G、同−J、同−L、同−E(三晶社製)などが挙げられ、これらは単独で又は2種類以上を併用することができる。
結晶性セルロースとしては、市販のアビセル、セオラスKG(旭化成社製)、セルグリーンPCA、セリッシュ(ダイセル化学社製)、セルフアー(日本食品化工社製)等が挙げられ、また、植物から抽出した水溶性繊維としては、トウモロコシから抽出したセルエース(日本食品化工社製)等が挙げられ、これらは単独で又は2種類以上を併用することができる。この含有量は、インキ組成物中に、0.1〜10重量%とすることが好ましい。
これらの水溶性樹脂は、上述の水分散型樹脂と併用、又は水分散型樹脂に代えて単独でインキ組成物中に含有することができるものであり、インキ組成物中に、合計量で0.1〜10重量%とすることが好ましい。
この水溶性樹脂の含有量が0.1重量%未満であると、更なる分散安定性や描線皮膜の固着性を強化することができず、一方、10重量%を超えると、インキ組成物の経時的な安定性が低下し、粒子同士の凝集及び沈降やインキ組成物自身の増粘やゲル化が起こることがあり、好ましくない。
Moreover, as hydroxypropyl cellulose, commercially available KLUCEL-H, the same -M, the same -G, the same -J, the same -L, the same -E (manufactured by Sanki Co., Ltd.), etc. are mentioned, and these are independent or 2 More than one type can be used in combination.
Examples of crystalline cellulose include commercially available Avicel, Ceolas KG (manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), Cell Green PCA, Selish (manufactured by Daicel Chemical Industries), Self-Ar (manufactured by Nippon Shokuhin Kako Co., Ltd.), etc. Cellulose (manufactured by Nippon Shokuhin Kako Co., Ltd.) and the like extracted from corn can be used as the fiber, and these can be used alone or in combination of two or more. This content is preferably 0.1 to 10% by weight in the ink composition.
These water-soluble resins can be used in combination with the above-mentioned water-dispersed resin, or can be contained alone in the ink composition in place of the water-dispersed resin, and the total amount in the ink composition is 0. 0.1 to 10% by weight is preferable.
If the content of the water-soluble resin is less than 0.1% by weight, further dispersion stability and adhesion of the drawn film cannot be enhanced, whereas if it exceeds 10% by weight, the ink composition The stability over time is lowered, and aggregation and sedimentation of particles and thickening and gelation of the ink composition itself may occur, which is not preferable.

本発明の水性インキ組成物では、上記物性となる酸化チタン及び水酸化チタンを被覆した複合粒子を含有するもの、好ましくは上記バインダー樹脂を更に含有せしめるものであるが、更に着色成分となる着色剤を含有せしめることが望ましい。この着色成分を含有せしめることにより、更に、被筆記体の色相を隠蔽し良好に発色するマーキング性能を有したインキを提供することができるものとなる。
また、本発明において、修正用インキの用途では、着色成分は必須成分ではないが、修正部の明確化等の点から着色剤を含有することもでき、この修正用では、着色成分を含有せしめた被筆記体の描線を隠蔽し更に良好に修正する性能を有した修正用インキを提供することができる。
用いることができる、着色剤(成分)としては、本発明の効果を損なわない範囲で、水に溶解若しくは分散し有彩色を有した全ての染料、従来公知の無機系及び有機系顔料、樹脂エマルションを染料で着色した疑似顔料等を制限なく使用可能することができる。
染料としては、例えば、C.I.Acid Black2、同24、同26、同48、同50、同52、同58、同62、エオシン、フォキシン、ウオーターイエロー#6−C、アシッドレッド、ウオーターブルー#105、ブリリアントブルーFCF、ニグロシンNB等の酸性染料、C.I.Direct Black17、同19、同22、同32、同38、同51、同71、同74、同75等、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を挙げることができる。
The water-based ink composition of the present invention contains composite particles coated with titanium oxide and titanium hydroxide that have the above physical properties, preferably further contains the binder resin, but further contains a coloring agent. It is desirable to contain. By containing this coloring component, it is possible to provide an ink having a marking performance that conceals the hue of the writing material and colors well.
In the present invention, in the use of the correction ink, the coloring component is not an essential component, but a coloring agent can also be included from the viewpoint of clarifying the correction portion. For this correction, the coloring component is included. In addition, it is possible to provide a correction ink having a performance of concealing the drawn line of the cursive object and correcting it better.
As the colorant (component) that can be used, all dyes dissolved or dispersed in water and having a chromatic color within a range not impairing the effects of the present invention, conventionally known inorganic and organic pigments, resin emulsions A pseudo pigment colored with a dye can be used without limitation.
Examples of the dye include C.I. I. Acid Black 2, 24, 26, 48, 50, 52, 58, 62, Eosin, Foxin, Water Yellow # 6-C, Acid Red, Water Blue # 105, Brilliant Blue FCF, Nigrosine NB, etc. Acid dyes of C.I. I. Direct Black17, 19, 22, 32, 38, 51, 71, 74, 75, etc. Direct dyes such as Direct Sky Blue 5B and Violet BB, and basic dyes such as Rhodamine and Methyl Violet Can be mentioned.

無機系顔料としては、例えば、金属粉などが、また、有機系顔料としては、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、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、染料レーキ、ニトロ顔料、ニトロソ顔料などが挙げられる。より具体的には、チャンネルブラックやファーネスブラックやサーマルブラック等のカーボンブラック、チタンブラック、鉄黒、黒鉛、銅クロムブラック、コバルトブラック、べんがら、酸化クロム、コバルチブルー、酸化鉄黄、ビリジアン、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、群青、バライト粉、紺青、マンガンバイオレット、アルミニウム粉、真鈴粉等の無機顔料、アニリンブラック、ペリレンブラック、シアニンブラック、樹脂エマルションを黒染料で着色した疑似顔料、C.I.ピグメントブルー1、同ブルー15、同ブルー17、同ブルー27、同レッド5、同レッド22、同レッド38、同レッド48、同レッド49、同レッド53、同レッド57、同レッド81、同レッド104、同レッド146、同レッド245、同イエロー1、同イエロー3、同イエロー4、同イエロー12、同イエロー13、同イエロー14、同イエロー17、同イエロー34、同イエロー55、同イエロー74、同イエロー83、同イエロー95、同イエロー166、同イエロー167、同オレンジ5、同オレンジ13、同オレンジ16、同バイオレット1、同バイオレット3、同バイオレット19、同バイオレット23、同バイオレット50、同グリーン7等が例示され、これらの中の1種類以上を選択し、良好な着色剤として使用することができる。
これらの着色剤の含有量は、インキ組成物全量に対して、好ましくは、0.1〜15重量%とすることが望ましい。
Examples of the inorganic pigment include metal powder, and examples of the organic pigment include azo lake, insoluble azo pigment, chelate azo pigment, phthalocyanine pigment, perylene and perinone pigment, anthraquinone pigment, quinacridone pigment, dye lake, nitro Examples thereof include pigments and nitroso pigments. More specifically, carbon black such as channel black, furnace black, and thermal black, titanium black, iron black, graphite, copper chrome black, cobalt black, brown, chromium oxide, cobalt blue, iron oxide yellow, viridian, cadmium yellow, Zinc, cadmium red, yellow lead, molybdate orange, zinc chromate, strontium chromate, inorganic pigments such as ultramarine, barite powder, bitumen, manganese violet, aluminum powder, pearl powder, aniline black, perylene black, cyanine black, resin emulsion A pseudo pigment colored with a black dye, C.I. I. Pigment Blue 1, Same Blue 15, Same Blue 17, Same Blue 27, Same Red 5, Same Red 22, Same Red 38, Same Red 48, Same Red 49, Same Red 53, Same Red 57, Same Red 81, Same Red 104, Red 146, Red 245, Yellow 1, Yellow 3, Yellow 4, Yellow 12, Yellow 13, Yellow 14, Yellow 17, Yellow 34, Yellow 55, Yellow 74, Yellow 83, Yellow 95, Yellow 166, Yellow 167, Orange 5, Orange 13, Orange 16, Violet 1, Violet 3, Violet 19, Violet 23, Violet 50, Green 7 etc., and one or more of these are selected and used as a good colorant It is possible.
The content of these colorants is preferably 0.1 to 15% by weight with respect to the total amount of the ink composition.

本発明の水性インキ組成物は、水(精製水、イオン交換水、純水、海洋深層水等)を主媒体として用いるが、更に溶媒として、保水性の付与、筆記感の向上などの点から、好ましくは、水に相容性のある極性基を有する水溶性極性溶媒を使用することができる。
用いることができる水溶性極性溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、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、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、グリセリン、ピロリドンなどが挙げられ、これらは単独で又は2種以上混合して用いることができる。
これらの水溶性極性溶剤の含有量は、インキ組成物全量に対して、好ましくは、1〜30重量%、更に好ましくは、5〜25重量%とすることが望ましい。
The water-based ink composition of the present invention uses water (purified water, ion-exchanged water, pure water, deep sea water, etc.) as a main medium, but from the viewpoint of imparting water retention and improving writing feeling as a solvent. Preferably, a water-soluble polar solvent having a polar group compatible with water can be used.
Examples of the water-soluble polar solvent that can be used include methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, glycerin, and pyrrolidone. These can be used alone or in admixture of two or more.
The content of these water-soluble polar solvents is preferably 1 to 30% by weight, more preferably 5 to 25% by weight, based on the total amount of the ink composition.

また、本発明では、更に保湿性や潤滑剤の付与剤(水溶性液体媒体)として、グリセリン若しくはジグリセリンのアルキレンオキサイド付加物を含有せしめることが好ましい。
グリセリン若しくはジグリセリンのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、グリセリンのエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイド付加物、及びジグリセリンのエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイド付加物の中から選ばれる少なくとも1種、好ましくは、ジグリセリンプロピレンオキサイド(4〜30)モル付加物、ジグリセリンエチレンオキサイド(5〜40)モル付加物が挙げられ、更に好ましくは、ポリオキシエチレン13モル付加ジグリセリルエーテル、ポリオキシプロピレン9モル付加ジグリセリルエーテル、ポリオキシエチレン10モル付加グリセリルエーテル、ポリオキシプロピレン9モル付加グリセリルエーテルを用いることが望ましい。
これらの水溶性液体媒体の含有量は、インキ組成物全量に対して、好ましくは、1〜20重量%、更に好ましくは、5〜15重量%とすることが望ましい。
これらの含有量が1重量%未満であると、更なる保湿性及び潤滑性の向上を発揮せしめることができず、また、20重量%を越えると、筆記描線の乾燥性が損なわれるため、好ましくない。
Further, in the present invention, it is preferable to further contain an alkylene oxide adduct of glycerin or diglycerin as a moisturizing property or a lubricant imparting agent (water-soluble liquid medium).
As the alkylene oxide adduct of glycerin or diglycerin, for example, at least one selected from ethylene oxide or propylene oxide adduct of glycerin and ethylene oxide or propylene oxide adduct of diglycerin, preferably diglycerin propylene Oxide (4 to 30) mole adduct, diglycerin ethylene oxide (5 to 40) mole adduct, and more preferably, polyoxyethylene 13 mole addition diglyceryl ether, polyoxypropylene 9 mole addition diglyceryl ether, It is desirable to use polyoxyethylene 10 mol addition glyceryl ether and polyoxypropylene 9 mol addition glyceryl ether.
The content of these water-soluble liquid media is preferably 1 to 20% by weight, more preferably 5 to 15% by weight, based on the total amount of the ink composition.
If the content is less than 1% by weight, further improvement in moisture retention and lubricity cannot be exhibited, and if it exceeds 20% by weight, the drying property of the writing line is impaired. Absent.

本発明の水性インキ組成物には、上記以外の成分として、本発明の効果を損なわない範囲で、水性用インキ組成物に汎用されている添加物(任意成分)を適宜用いることができる。
添加剤としては、防腐剤若しくは防黴剤として、フェノール、ナトリウムオマジン、ペンタクロロフェノールナトリウム、1,2−ベンズイソチアゾリン3−オン、2,3,5,6−テトラクロロ−4(メチルスルフォニル)ピリジン、安息香酸ナトリウムなど、安息香酸やソルビタン酸やデヒドロ酢酸のアルカリ金属塩、ベンズイミダゾール系化合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、ジシクロへ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、トリルトリアゾール、サポニン類などが挙げられる。pH調整剤としては、尿素、アンモニア水、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン、アミノメチルプロパノール、トリポリリン酸ナトリウムなどの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酸化物等が挙げられる。
また、潤滑剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテルなどのポリアルキレングリコール誘導体、脂肪酸アルカリ塩、ジメチレンポリシロキサンのポリエチレングリコール付加物などのポリエーテル変性シリコーンなどが挙げられる。
更に、分散効果を付与する目的で各種の添加剤を添加することも可能である。例えば、ポリオキシエチレンのアルキルエーテルやアルキルエステル、グリセリン脂肪酸エステルなどのノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤剤などが挙げられる。
In the water-based ink composition of the present invention, additives (arbitrary components) that are widely used in water-based ink compositions can be appropriately used as components other than the above as long as the effects of the present invention are not impaired.
Additives include, as preservatives or antifungal agents, phenol, sodium omadin, sodium pentachlorophenol, 1,2-benzisothiazolin-3-one, 2,3,5,6-tetrachloro-4 (methylsulfonyl) Examples include pyridine, sodium benzoate, benzoic acid, sorbitan acid, alkali metal salts of dehydroacetic acid, benzimidazole compounds, and the like.
Examples of the rust inhibitor include benzotriazole, dicyclohexylammonium nitrite, diisopropylammonium nitrite, tolyltriazole, and saponins. Examples of the pH adjuster include urea, aqueous ammonia, monoethanolamine, triethanolamine, aminomethylpropanol, alkali metal salts of phosphoric acid such as sodium tripolyphosphate, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, and the like. .
Examples of the lubricant include polyalkylene glycol derivatives such as polyoxyethylene lauryl ether, polyether-modified silicones such as fatty acid alkali salts and polyethylene glycol adducts of dimethylene polysiloxane.
Furthermore, various additives can be added for the purpose of imparting a dispersion effect. Examples thereof include nonionic surfactants such as alkyl ethers and alkyl esters of polyoxyethylene, glycerin fatty acid esters, and fluorosurfactants.

更に、本発明において、筆記用インキとして用いる場合には、水溶性の粘度調整剤を含有せしめることにより、更に安定性のある水性インキ組成物を得ることができる。
用いることのできる粘度調整剤としては、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る少なくとも一種(各単独又はこれらの2種以上の混合物)が挙げられる。
合成高分子としては、例えば、ポリアクリル酸類、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリルアマイドなどを、セルロースとしては、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられ、更に、多糖類としては、例えば、キサンタンガム、グアーガム、カゼイン、アラビアガム、ゼラチン、カラギーナン、アルギン酸、トラガカントガム、ローカストビーンガムなどが挙げられる。
Further, in the present invention, when used as a writing ink, a more stable aqueous ink composition can be obtained by incorporating a water-soluble viscosity modifier.
Examples of the viscosity modifier that can be used include at least one selected from the group consisting of synthetic polymers, cellulose, and polysaccharides (each alone or a mixture of two or more thereof).
Examples of the synthetic polymer include polyacrylic acids, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl methyl ether, and polyacrylamide. Examples of cellulose include ethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose. Examples of the polysaccharide include xanthan gum, guar gum, casein, gum arabic, gelatin, carrageenan, alginic acid, tragacanth gum, locust bean gum and the like.

本発明の水性インキ組成物は、上記粘度調整剤等を適宜含有せしめることにより、筆記具用、特に、水性ボールペン用インキ組成物として好適に利用できる。
この場合の粘度値としては、25℃の条件下においてEMD型粘度計で測定した1rpmの粘度値を、好ましくは、5〜2000mP・sの範囲、更に好ましくは、10〜1000mP・sの範囲とすることが望ましい。この1rpmの粘度値を、5〜2000mP・sの範囲にすることにより、経時的なインキの分離が発生せず、且つ筆記感が良好なインキとすることができる。更に、25℃の条件下においてEMD型粘度計で測定した100rpmの粘度値を、好ましくは、4〜200mPa・s、更に好ましくは、5〜100mPa・sの範囲とすることが望ましい。この100rpmの粘度値を、4〜200mPa・sの範囲にすることにより、カスレの発生しない、更に良好な描線を実現することができる。
The water-based ink composition of the present invention can be suitably used as an ink composition for writing instruments, in particular, a water-based ballpoint pen, by appropriately containing the above viscosity modifier and the like.
As a viscosity value in this case, a viscosity value of 1 rpm measured with an EMD type viscometer under a condition of 25 ° C. is preferably in the range of 5 to 2000 mP · s, more preferably in the range of 10 to 1000 mP · s. It is desirable to do. By setting the viscosity value at 1 rpm in the range of 5 to 2000 mP · s, ink separation with time does not occur, and ink with good writing feeling can be obtained. Furthermore, the viscosity value at 100 rpm measured with an EMD viscometer under the condition of 25 ° C. is preferably 4 to 200 mPa · s, and more preferably 5 to 100 mPa · s. By setting the viscosity value at 100 rpm to be in the range of 4 to 200 mPa · s, it is possible to realize a better drawn line with no blurring.

本発明の水性インキ組成物は、比重が1.6未満の母粒子に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆した複合粒子を、水や水溶性溶媒からなる水性媒体中に平均粒径50nm〜2μmの範囲で分散させ、好ましい添加剤成分等を公知の筆記用、スタンプ用又は修正用インキ組成物の製法と同様にして調製することにより製造することができる。
本発明のインキ組成物は、各用途となるボールペン用インキなどの筆記具用インキ、修正用インキ、スタンプ用インキに好適に適用することができる。
以下に、本発明における各用途ごとの筆記具用、スタンプ用又は修正用の水性インキ組成物の調製例を示す。
ボールペンなどの筆記具用インキ組成物では、上記物性となる複合粒子5〜50重量%と、粒子固着バインダーとなる水分散型樹脂及び/又は水溶性樹脂と、顔料及び/又は染料からなる着色剤と、水と、その他筆記用インキの添加剤とを含有することにより調製することができ、更に好ましくは、このインキ組成物の25℃の条件下において、EMD型粘度計で測定した1rpmの粘度値を10〜1000mPa・sの範囲に、かつ、100rpmの粘度値を5〜100mPa・sの範囲に調整することが望ましい。
また、スタンプ用では、上記物性となる複合粒子5〜50重量%と、粒子固着バインダーとなる水分散型樹脂、水溶性樹脂などのバインダー樹脂と、顔料及び/又は染料からなる着色剤と、水と、その他スタンプ用添加剤とを含有することにより調製することができ、更に、修正用では、上記物性となる複合粒子5〜50重量%と、粒子固着バインダーとなる水分散型樹脂、水溶性樹脂などのバインダー樹脂と、水と、その他修正用添加剤(上記着色剤含む)とを含有することにより調製することができる。
The water-based ink composition of the present invention comprises composite particles obtained by coating titanium oxide and titanium hydroxide on mother particles having a specific gravity of less than 1.6 in an aqueous medium comprising water or a water-soluble solvent and having an average particle diameter of 50 nm to 2 μm. It can be produced by dispersing within a range and preparing preferred additive components and the like in the same manner as in known methods for producing writing, stamping or correcting ink compositions.
The ink composition of the present invention can be suitably applied to writing instrument inks such as ballpoint pen inks, correction inks, and stamp inks for various applications.
Below, the preparation example of the water-based ink composition for writing instruments, stamps, or corrections for each use in this invention is shown.
In an ink composition for a writing instrument such as a ballpoint pen, 5 to 50% by weight of composite particles having the above physical properties, a water-dispersed resin and / or a water-soluble resin serving as a particle fixing binder, and a colorant comprising a pigment and / or a dye The ink composition can be prepared by containing water and other additives for writing ink. More preferably, the ink composition has a viscosity value of 1 rpm measured with an EMD viscometer under the condition of 25 ° C. It is desirable to adjust the viscosity value of 10 to 1000 mPa · s and the viscosity value at 100 rpm to the range of 5 to 100 mPa · s.
For stamps, 5-50% by weight of the composite particles having the above physical properties, a binder resin such as a water-dispersed resin or a water-soluble resin as a particle fixing binder, a colorant comprising a pigment and / or a dye, and water And other additives for stamping, and for correction, 5 to 50% by weight of the composite particles having the above physical properties, a water-dispersed resin as a particle fixing binder, and water-soluble It can be prepared by containing a binder resin such as a resin, water, and other correction additives (including the colorant).

このように構成される本発明の水性インキ組成物が、何故これまでの発明と比較して優れているという理由としては、以下のように推察される。
従来、酸化チタン顔料を使用した水性インキ組成物は、その比重の大きさのため、インキ組成物中に長期的安定に分散させることができなかった。
これに対して、本発明の水性インキ組成物は、低比重な母粒子に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆し、比重が小さく、隠蔽性、白色性がある複合粒子を使用し、水性媒体中に沈降が抑制できる範囲の粒子径で分散させることにより、長期に安定で沈降しない白色性、隠蔽性を有した筆記具用、または、スタンプ用や修正用に好適な水性インキ組成物を提供することができるものとなる。
本発明の水性インキ組成物は、上述の如く、各用途となるボールペン用インキなどの筆記具用インキ、修正用インキ、スタンプ用インキに好適に適用することができるものであり、筆記具用では、上記効果と共に、筆記面の色調に影響されることなく、マーキング色調を発色するインキ組成物が得られるものとなり、スタンプ用では、上記効果と共に、印面の色調に影響されることなく、捺印色調の明確な印影が得られるものとなり、更に、修正用では、上記効果と共に、油性インキ又は水性インキの筆跡やインキジェットプリンター等による印字や複写機による複写像等を滲まず修正することができるものとなる。
The reason why the water-based ink composition of the present invention configured as described above is superior to the present invention is presumed as follows.
Conventionally, a water-based ink composition using a titanium oxide pigment cannot be stably dispersed in the ink composition for a long period of time because of its large specific gravity.
On the other hand, the water-based ink composition of the present invention coats titanium oxide and titanium hydroxide on low specific gravity mother particles, uses composite particles having a small specific gravity, concealability, and whiteness, in an aqueous medium. To provide a water-based ink composition suitable for a writing instrument having a whiteness and a hiding property that is stable and does not settle for a long period of time, or for stamping or correction. Will be able to.
As described above, the water-based ink composition of the present invention can be suitably applied to writing instrument inks such as ballpoint pen inks, correction inks, and stamp inks that are used for various applications. In addition to the effect, an ink composition that produces a marking color tone without being affected by the color tone of the writing surface can be obtained. In addition, for correction, in addition to the above-mentioned effects, it is possible to correct oil ink or water-based ink handwriting, printing with an ink jet printer or the like, or copying images with a copying machine without blurring. .

次に、本発明を複合粒子の調製例、実施例及び比較例により、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 described in more detail with reference to preparation examples, examples and comparative examples of composite particles, but the present invention is not limited to the following examples.

〔複合粒子の調製例1〜3〕
下記に示す各方法にて、酸化チタン被覆複合粒子を調製した。
(複合粒子の調製例1、チタンアルコキシド溶液での酸化チタン被覆)
(1)アンモニア水を用いてpH9に調整したイオン交換水2.0gをエチルアルコール60mlに混合させた。
(2)エチルアルコール400mlに平均粒子径0.3μm、比重1.5のポリメチルメタアクリレートからなる母粒子(ガンツ化成社製PM−030)を24g分散させ、超音波分散を60秒間かけた。その後、この溶液を900rpmにて撹拌した。
(3)ここにチタン−テトラーイソープロポキシド溶液(日本曹達社製TPT溶液「A−1」)を2.0g添加した。
(4)ここに、上記(1)で調整したアルカリ水62mlを1.0ml/minの滴下速度で、上記母粒子分散アルコール溶液に滴下した。
(5)滴下終了後、60分間撹拌を続け、十分にチタン−テトラーイソープロポキシド溶液を反応させた。
(6)所定時間経過後、エチルアルコール80mlを更に添加し、10分間撹拌を続け反応を終了させた。
(7)撹拌終了後、エチルアルコール100mlでの置換洗浄を2回行った。
(8)置換洗浄終了後、室温下に放置し、乾燥させて酸化チタン被覆複合粒子を得た。
得られた酸化チタン被覆複合粒子の分光反射率を、日本分光社製分光光度計V−570にて測定した。この酸化チタン被覆複合粒子は、波長300nm付近に酸化チタンによる吸収が見られ、酸化チタンが被覆されていることが確認できた。また、酸化チタンの被覆層の厚さは、10nmであった。
[Preparation Examples 1 to 3 of Composite Particles]
Titanium oxide-coated composite particles were prepared by the following methods.
(Preparation Example 1 of Composite Particles, Titanium Oxide Coating with Titanium Alkoxide Solution)
(1) 2.0 g of ion exchange water adjusted to pH 9 using aqueous ammonia was mixed with 60 ml of ethyl alcohol.
(2) 24 g of mother particles (PM-030 manufactured by Ganz Kasei Co., Ltd.) made of polymethyl methacrylate having an average particle size of 0.3 μm and a specific gravity of 1.5 were dispersed in 400 ml of ethyl alcohol, and ultrasonic dispersion was applied for 60 seconds. Thereafter, this solution was stirred at 900 rpm.
(3) 2.0 g of titanium-tetra-iso-propoxide solution (TPT solution “A-1” manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) was added thereto.
(4) Here, 62 ml of alkaline water prepared in (1) above was dropped into the mother particle-dispersed alcohol solution at a dropping rate of 1.0 ml / min.
(5) After completion of the dropping, stirring was continued for 60 minutes, and the titanium-tetraiso-propoxide solution was sufficiently reacted.
(6) After a predetermined time, 80 ml of ethyl alcohol was further added, and stirring was continued for 10 minutes to complete the reaction.
(7) After completion of the stirring, replacement washing with 100 ml of ethyl alcohol was performed twice.
(8) After completion of the substitution washing, the mixture was left at room temperature and dried to obtain titanium oxide-coated composite particles.
The spectral reflectance of the obtained titanium oxide-coated composite particles was measured with a spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation. The titanium oxide-coated composite particles showed absorption by titanium oxide in the vicinity of a wavelength of 300 nm, and it was confirmed that the titanium oxide was coated. The thickness of the titanium oxide coating layer was 10 nm.

(複合粒子の調製例2、ペルオキソチタン溶液での酸化チタン被覆)
(1)四塩化チタン溶液を0.93gをイオン交換水5.58gと混合させた。
(2)ここにアンモニア水1.51gを添加し、白色の水酸化チタンゲルを沈降させた。
(3)次に、過酸化水素水3.31gを添加して、白色の水酸化チタンゲルを溶解させ、黄色透明のペルオキソチタン溶液を得た。
(4)最後にpH調整としてアンモニア水0.17gを添加し、ペルオキソチタン溶液のpHを0.58に調整した。
(5)平均粒子径0.3μm、比重1.5のポリメチルメタアクリレートからなる母粒子(ガンツ化成社製PM−030)16gをイオン交換水100ml中に添加し、均一に分散させ900rpmで撹拌した。その後、アニオン系反応性界面活性剤アデカリアソープ(SE−100N、旭電化社製)を2g添加し、分散溶液全体を55℃に保ち、1時間撹拌した。その後、樹脂融点以下の温度で乾燥した。
(6)イオン交換水560mlに、ホウ酸9.89g、塩化カリウム1.94g、水酸化ナトリウム2.56gを溶解させ、pH9.12の緩衝液を調整した。
この緩衝液中に、上記(5)でアニオン系界面活性剤処理を施した母粒子16gを分散させ、超音波分散を60秒間かけた。この分散溶液を900rpmにて撹拌しながら50℃に昇温させた。
(7)上記分散溶液が50℃に達した後、上記(3)で調整したペルオキソチタン溶液を、滴下速度1ml/minで滴下した。
(8)滴下終了後、更に120分間撹拌を続け、ペルオキソチタン溶液を十分に反応させた。
(9)反応終了後、イオン交換水250mlでの置換洗浄を十分に行い、反応溶液の残液分を取り除いた。
(10)置換反応終了後、58℃の乾燥機内で6時間静置し、乾燥させて、酸化チタン被覆複合粒子を得た。
得られた酸化チタン被覆複合粒子の分光反射率を、日本分光社製分光光度計V−570にて測定した。この酸化チタン被覆複合粒子は、波長300nm付近に酸化チタンによる吸収が見られ、酸化チタンが被覆されていることが確認できた。また、酸化チタンの被覆層の厚さは、7nmであった。
(Preparation Example 2 of Composite Particles, Titanium Oxide Coating with Peroxotitanium Solution)
(1) 0.93 g of titanium tetrachloride solution was mixed with 5.58 g of ion-exchanged water.
(2) Ammonia water (1.51 g) was added thereto to precipitate a white titanium hydroxide gel.
(3) Next, 3.31 g of hydrogen peroxide was added to dissolve the white titanium hydroxide gel to obtain a yellow transparent peroxotitanium solution.
(4) Finally, 0.17 g of aqueous ammonia was added to adjust the pH, and the pH of the peroxotitanium solution was adjusted to 0.58.
(5) 16 g of mother particles (PM-030 manufactured by Ganz Kasei Co., Ltd.) made of polymethyl methacrylate having an average particle size of 0.3 μm and a specific gravity of 1.5 are added to 100 ml of ion-exchanged water, and uniformly dispersed and stirred at 900 rpm did. Thereafter, 2 g of an anionic reactive surfactant Adekari Soap (SE-100N, manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.) was added, and the whole dispersion was kept at 55 ° C. and stirred for 1 hour. Then, it dried at the temperature below resin melting | fusing point.
(6) In 560 ml of ion-exchanged water, 9.89 g of boric acid, 1.94 g of potassium chloride and 2.56 g of sodium hydroxide were dissolved to prepare a pH 9.12.
In this buffer solution, 16 g of mother particles treated with the anionic surfactant in (5) above were dispersed, and ultrasonic dispersion was applied for 60 seconds. The dispersion was heated to 50 ° C. while stirring at 900 rpm.
(7) After the dispersion reached 50 ° C., the peroxotitanium solution prepared in (3) above was dropped at a dropping rate of 1 ml / min.
(8) After completion of the dropwise addition, stirring was further continued for 120 minutes to sufficiently react the peroxotitanium solution.
(9) After completion of the reaction, substitution washing with 250 ml of ion-exchanged water was sufficiently performed, and the remaining liquid of the reaction solution was removed.
(10) After completion of the substitution reaction, the mixture was allowed to stand in a dryer at 58 ° C. for 6 hours and dried to obtain titanium oxide-coated composite particles.
The spectral reflectance of the obtained titanium oxide-coated composite particles was measured with a spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation. The titanium oxide-coated composite particles showed absorption by titanium oxide in the vicinity of a wavelength of 300 nm, and it was confirmed that the titanium oxide was coated. The thickness of the titanium oxide coating layer was 7 nm.

〔複合粒子の調製例3(比較例用)、チタンアルコキシド溶液での酸化チタン被覆〕
(1)アンモニア水を用いてpH9に調整したイオン交換水9.6gとエチルアルコール60mlを混合した溶液を調製した。
(2)エチルアルコール400mlに平均粒子径2.34μm、比重4.94のマグネタイトからなる母粒子(三井金属社製)を16g分散させ、超音波分散を60秒間かけた。その後、この溶液を900rpmにて撹拌した。
(3)ここにチタン−テトラーイソープロポキシド溶液(日本曹達社製TPT溶液「A−1」)を9.6g添加した。
(4)ここに、上記(1)で調整したアルカリ水62mlを1.0ml/minの滴下速度で、上記母粒子分散アルコール溶液に滴下した。
(5)滴下終了後、60分間撹拌を続け、十分にチタン−テトラーイソープロポキシド溶液を反応させた。
(6)所定時間経過後、エチルアルコール80mlを更に添加し、10分間撹拌を続け反応を終了させた。
(7)撹拌終了後、エチルアルコール100mlでの置換洗浄を2回行った。
(8)置換洗浄終了後、室温下に放置し、乾燥させて酸化チタン被覆複合粒子を得た。
得られた酸化チタン被覆複合粒子の分光反射率を、日本分光社製分光光度計V−570にて測定した。この酸化チタン被覆複合粒子は、波長300nm付近に酸化チタンによる吸収が見られ、酸化チタンが被覆されていることが確認できた。また、酸化チタンの被覆層の厚さは、12nmであった。
[Composite Particle Preparation Example 3 (for Comparative Example), Titanium Oxide Coating with Titanium Alkoxide Solution]
(1) A solution was prepared by mixing 9.6 g of ion-exchanged water adjusted to pH 9 with aqueous ammonia and 60 ml of ethyl alcohol.
(2) 16 g of mother particles (manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd.) made of magnetite having an average particle size of 2.34 μm and a specific gravity of 4.94 were dispersed in 400 ml of ethyl alcohol, and ultrasonic dispersion was applied for 60 seconds. Thereafter, this solution was stirred at 900 rpm.
(3) 9.6 g of a titanium-tetra-iso-propoxide solution (TPT solution “A-1” manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) was added thereto.
(4) Here, 62 ml of alkaline water prepared in (1) above was dropped into the mother particle-dispersed alcohol solution at a dropping rate of 1.0 ml / min.
(5) After completion of the dropping, stirring was continued for 60 minutes, and the titanium-tetraiso-propoxide solution was sufficiently reacted.
(6) After a predetermined time, 80 ml of ethyl alcohol was further added, and stirring was continued for 10 minutes to complete the reaction.
(7) After completion of the stirring, replacement washing with 100 ml of ethyl alcohol was performed twice.
(8) After completion of the substitution washing, the mixture was left at room temperature and dried to obtain titanium oxide-coated composite particles.
The spectral reflectance of the obtained titanium oxide-coated composite particles was measured with a spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation. The titanium oxide-coated composite particles showed absorption by titanium oxide in the vicinity of a wavelength of 300 nm, and it was confirmed that the titanium oxide was coated. The thickness of the titanium oxide coating layer was 12 nm.

〔実施例1〜3及び比較例1〜5、筆記具用水性インキ組成物〕
下記表1に示される配合組成により各筆記用水性インキ組成物を調製した。
得られた各実施例及び比較例の筆記用水性インキ組成物の物性(平均粒子径、粘度)及び沈降分離試験、経時安定性試験、乾燥試験、インキ吐出試験、描線品位の性能評価を下記の方法により測定・評価した。
これらの結果を下記表1に示す。
[Examples 1-3 and Comparative Examples 1-5, water-based ink composition for writing instruments]
Each water-based ink composition for writing was prepared according to the formulation shown in Table 1 below.
The physical properties (average particle diameter, viscosity) and sedimentation separation test, time-dependent stability test, drying test, ink ejection test, and line drawing quality evaluation of the aqueous ink compositions for writing of the obtained Examples and Comparative Examples are as follows. It was measured and evaluated by the method.
These results are shown in Table 1 below.

(平均粒子径の測定方法)
得られた各実施例及び比較例の水性インキ組成物を100倍にイオン交換水中に希釈し、光子相関法を用いたNICOMP 370(野崎産業社製)を使用して、各粒子の平均粒子径を測定した。
(粘度の測定方法)
得られた各実施例及び比較例の水性インキ組成物の25℃条件下におけるEMD型粘度計〔VISCOMETER RE110R(東機産業社製)〕で1rpm及び100rpmの粘度を測定した。
(Measurement method of average particle size)
The obtained aqueous ink compositions of Examples and Comparative Examples were diluted 100 times in ion-exchanged water, and the average particle diameter of each particle was measured using NICOM 370 (manufactured by Nozaki Sangyo Co., Ltd.) using the photon correlation method. Was measured.
(Measurement method of viscosity)
The viscosity of 1 rpm and 100 rpm was measured with the EMD type viscometer [VISCOMETER RE110R (made by Toki Sangyo Co., Ltd.)] of the obtained water-based ink compositions of Examples and Comparative Examples at 25 ° C.

(沈降分離性試験)
得られた各実施例及び比較例の水性インキ組成物を、30ml沈降試験管に25ml採取し、50℃−1ヶ月間放置し、分離の状態を下記の評価基準で評価した。
評価基準
○:分離、凝集は発生していない。
△:上層部に若干の濃淡の変化が認められる。
△△:上昇部と下後部の濃度が明らかに異なり、分離傾向が認められる。
×:分離又は凝集が明確に認められる。
(Settling separation test)
25 ml of each of the obtained aqueous ink compositions of Examples and Comparative Examples was collected in a 30 ml sedimentation test tube and allowed to stand at 50 ° C. for 1 month, and the state of separation was evaluated according to the following evaluation criteria.
Evaluation criteria ○: No separation or aggregation occurred.
Δ: A slight change in shading is observed in the upper layer.
[Delta] [Delta]: The concentration in the rising part and the lower rear part are clearly different, and a separation tendency is observed.
X: Separation or aggregation is clearly recognized.

(経時安定性試験)
得られた各インキを15mlのガラス製蓋付き瓶に充填し、密封した後に、50℃の条件下で1ヶ月保存した。また、それぞれのインキについて、分離の状態を目視で確認し、初期と経時経過後の粘度値も上記条件と同様に測定を行い、下記の評価基準で評価した。
評価基準:
◎:1rpm、100rpmの粘度値が初期と比較して±10%以内であり、インキの経時安定性が良好。
○:1rpm、100rpmの粘度値が初期と比較して±25%以内で、インキの経時安定性が良好。
×:1rpm、100rpmの粘度値が初期と比較して±100%以上で、インキの経時変化している。
(Aging stability test)
Each ink obtained was filled in a 15 ml glass lidded bottle, sealed, and stored at 50 ° C. for 1 month. Moreover, about each ink, the state of isolation | separation was confirmed visually, the viscosity value after the passage of time and initial time was measured similarly to the said conditions, and the following evaluation criteria evaluated.
Evaluation criteria:
A: Viscosity values at 1 rpm and 100 rpm are within ± 10% compared to the initial value, and the ink stability over time is good.
○: Viscosity values at 1 rpm and 100 rpm are within ± 25% of the initial values, and the ink stability over time is good.
X: Viscosity values at 1 rpm and 100 rpm are ± 100% or more compared to the initial value, and the ink changes with time.

(乾燥試験)
温度25℃、相対湿度65%で、JIS−P3201−1989で規定する用紙(筆記具用紙A)に、得られた各実施例及び比較例の水性インキ組成物を幅6mm、隙間50μmのフィルムアップリケ一夕ーを用いて塗布し、油性ボールペンを用いて筆記したとき、塗膜が破れずに筆記できる様になるまでの時間を測定し、下記評価基準で評価した。
評価基準:
○:1分未満
△:1分以上5分未満
×:5分以上
(Drying test)
A film appliquor having a width of 6 mm and a gap of 50 μm was obtained on a paper (writing instrument paper A) defined in JIS-P3201-1989 at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 65% (writing instrument paper A). When it was applied using the evening and was written using an oil-based ballpoint pen, the time until the film could be written without tearing was measured and evaluated according to the following evaluation criteria.
Evaluation criteria:
○: Less than 1 minute △: More than 1 minute and less than 5 minutes ×: More than 5 minutes

また、得られた各実施例及び比較例の水性インキ組成物を下記構成の水性ボールペン体(三菱鉛筆社製、uni−ball Signo)のインキ収容管に充填した。
インキ収容管:
形状;円筒状、内径;4.0mm、ポリプロピレン製、長さ11mm、ボール径;1.0mm、ボール材質;超硬
Moreover, the obtained water-based ink composition of each Example and Comparative Example was filled in an ink containing tube of a water-based ballpoint pen body (manufactured by Mitsubishi Pencil Co., Ltd., uni-ball Signo) having the following configuration.
Ink receiving tube:
Shape: cylindrical, inner diameter: 4.0 mm, made of polypropylene, length 11 mm, ball diameter: 1.0 mm, ball material: carbide

(インキ吐出試験)
得られた各水性ボールペンを用いてボールペン螺旋筆記型試験機(筆記条件:筆記速度;約4.5m/min、筆記角度;60°、筆記荷重:100g)にて、筆記し、100m筆記後のインキ消費量(mg/100m)を測定した。
(Ink ejection test)
Using each of the obtained water-based ballpoint pens, writing was performed with a ballpoint pen writing tester (writing conditions: writing speed; approximately 4.5 m / min, writing angle; 60 °, writing load: 100 g), and after 100 m writing. The ink consumption (mg / 100 m) was measured.

(描線品位の評価方法)
上記インキ吐出試験で筆記した描線を下記の基準で評価した。
評価基準:
◎:良好。
○:カスレの発生が5カ所以内。
△:カスレの発生が10カ所以内。
△△:カスレの発生が15カ所以内。
×:カスレの発生が15カ所を越える。
××:描線のフリップフロップ性が劣るか、又は他の諸性能に著しく劣る点がある。
(Drawing line quality evaluation method)
The drawn lines written in the ink ejection test were evaluated according to the following criteria.
Evaluation criteria:
A: Good.
○: Scratch occurred within 5 places.
Δ: Scratch occurred within 10 places.
Δ △: Less than 15 spots are generated.
X: Scratch generation exceeds 15 places.
Xx: The flip-flop property of a drawn line is inferior, or there is a point inferior in other various performances.

Figure 2005255952
Figure 2005255952

上記表1中の*1〜*10は、下記のとおりである。
*1:ラクチミンカラーGrenn FLB conc(水性緑顔料分散体:大日精化社製)
*2:チタニックJR−701(酸化チタン顔料粒子、一次粒子径0.4μm、デュポンジャパン社製)
*3:PM−030(ポリメチルメタアクリレート粒子、一次粒子径:0.3μm、ガンツ化成社製)
*4:モビニール756(アクリルースチレンエマルション、最低造膜温度−10℃、固形分52%、クラリアントジャパン社製)
*5:アクロナールVJ−1110D(アクリルデスパージョン、最低造膜温度64℃、固形分46%、BASFディスパージョン社製)
*6:ポリゾールEVA AD−2(エチレン−酢酸ビニルエマルション、最低造膜温度2℃、固形分55%、昭和高分子社製)
*7:セルエース(水溶性植物繊維、日本食品化工社製)
*8:ジョンクリルJ62(ポリアクリル酸、平均分子量:8500、ガラス転移点:85℃、ジョンソンポリマー社製)
*9:ケルザンRD(三晶社製)
*10:ハイビスワコー#105(和光純薬工業社製)
* 1 to * 10 in Table 1 are as follows.
* 1: Lactimine color Grenn FLB conc (aqueous green pigment dispersion: manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.)
* 2: Titanic JR-701 (titanium oxide pigment particles, primary particle size 0.4 μm, manufactured by DuPont Japan)
* 3: PM-030 (polymethyl methacrylate particles, primary particle size: 0.3 μm, manufactured by Ganz Kasei Co., Ltd.)
* 4: Mobile 756 (acryl-styrene emulsion, minimum film-forming temperature −10 ° C., solid content 52%, manufactured by Clariant Japan)
* 5: Acronal VJ-1110D (acrylic dispersion, minimum film-forming temperature 64 ° C., solid content 46%, manufactured by BASF Dispersion)
* 6: Polysol EVA AD-2 (ethylene-vinyl acetate emulsion, minimum film-forming temperature 2 ° C., solid content 55%, Showa Polymer Co., Ltd.)
* 7: Cell Ace (water-soluble plant fiber, manufactured by Nippon Shokuhin Kako)
* 8: Jonkrill J62 (polyacrylic acid, average molecular weight: 8500, glass transition point: 85 ° C., manufactured by Johnson Polymer Co., Ltd.)
* 9: Kelzan RD (manufactured by Sankisha)
* 10: Hibiswako # 105 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries)

上記表1の結果から明らかなように、本発明の範囲となる実施例1〜3は、本発明の範囲外となる比較例1〜5に比べて、得られる描線は白色性に優れ、加えて経時安定性に優れると共に、乾燥性、インキ吐出性及び描線品位にも優れていることが判明した。
比較例1は実施例1に対して、母粒子に対しての酸化チタン被覆層を無くした配合である。隠蔽性が全くないのが認められる。
比較例2は実施例1に対して、同じ粒子径の酸化チタン顔料を使用した配合である。粒子の沈降分離性及び経時安定性が劣ることが明確である。
比較例3は実施例2に対して、比重と粒子径が大きい母粒子を使用した配合である。粒子の沈降分離性及び経時安定性が劣るうえ、吐出流量が少なく描線品位が劣ることが明確である。
比較例4は実施例2に対して、同じ粒子径の酸化チタン顔料を使用した上、固着バインダーに最低造膜温度が40℃以上のアクリルエマルションを使用し、1rpmの粘度を1000mPa・s以上に設定した配合である。粒子の沈降分離性及び経時安定性が劣る上、乾燥性や描線品位が劣ることが明確である。
比較例5は実施例3に対して、母粒子に対しての酸化チタン被覆層を無くした配合とした上で、固着バインダーに最低造膜温度が40℃以上のアクリルエマルションを使用し、1rpmの粘度を1000mPa・s以上に設定した配合である。粒子の沈降分離性がやや劣り、経時安定性や乾燥性が劣る上、描線品位もやや劣ることが明確である。
As is clear from the results of Table 1 above, Examples 1 to 3, which are within the scope of the present invention, are superior in whiteness to the drawn lines compared to Comparative Examples 1 to 5 that are outside the scope of the present invention. As a result, it was found that it was excellent in stability over time, and also excellent in drying property, ink ejection property, and line drawing quality.
Comparative Example 1 is a blend in which the titanium oxide coating layer on the base particles is eliminated from Example 1. It is recognized that there is no concealment.
Comparative Example 2 is a blend using titanium oxide pigments having the same particle diameter as in Example 1. It is clear that the sedimentation separability of particles and the stability over time are inferior.
Comparative Example 3 is a blend using mother particles having larger specific gravity and particle diameter than Example 2. It is clear that the sedimentation separability and stability over time of the particles are inferior, and the discharge flow rate is small and the drawn quality is inferior.
Comparative Example 4 uses a titanium oxide pigment having the same particle diameter as in Example 2, and uses an acrylic emulsion having a minimum film-forming temperature of 40 ° C. or higher as the fixing binder, and a viscosity at 1 rpm of 1000 mPa · s or higher. It is a set recipe. It is clear that the sedimentation separability and stability with time of the particles are inferior, and that the drying property and the quality of drawn lines are inferior.
Comparative Example 5 is a composition in which the titanium oxide coating layer on the base particles is eliminated from Example 3, and an acrylic emulsion having a minimum film-forming temperature of 40 ° C. or higher is used as the fixing binder. The viscosity is set to 1000 mPa · s or more. It is clear that the sedimentation / separation property of the particles is slightly inferior, the stability with time and the drying property are inferior, and the drawing quality is also inferior.

本発明の水性インキ組成物は、産業上の利用可能性として、筆記具用、スタンプ用、修正用に好適に適用することができ、中でも、筆記具用では筆記面の色調に影響されることなく、優れたマーキング色調を発色するものとして好適に利用される。   The water-based ink composition of the present invention can be suitably applied for writing instruments, stamps, and corrections as industrial applicability, and among them, for writing instruments without being affected by the color tone of the writing surface, It is suitably used as a color that produces an excellent marking color tone.

Claims (10)

比重1.6未満の母粒子表面に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆した複合粒子が水を主成分とする液体媒体中で分散し、その分散粒子の平均粒径が50nm〜2μmの範囲であることを特徴とする水性インキ組成物。   Composite particles in which titanium oxide and titanium hydroxide are coated on the surface of mother particles having a specific gravity of less than 1.6 are dispersed in a liquid medium mainly composed of water, and the average particle size of the dispersed particles is in the range of 50 nm to 2 μm. A water-based ink composition characterized by the above. 前記複合粒子への酸化チタン及び水酸化チタンの被覆層の厚さが1〜500nmの範囲にある請求項1記載の水性インキ組成物。   The water-based ink composition according to claim 1, wherein the thickness of the coating layer of titanium oxide and titanium hydroxide on the composite particles is in the range of 1 to 500 nm. 前記母粒子がTg(ガラス転移点)60℃以上を有する有機樹脂粒子からなる請求項1記載の水性インキ組成物。   The water-based ink composition according to claim 1, wherein the base particles are composed of organic resin particles having a Tg (glass transition point) of 60 ° C. or higher. 前記母粒子の表面をアニオン系界面活性剤で処理する請求項1記載の水性インキ組成物。   The water-based ink composition according to claim 1, wherein the surface of the base particle is treated with an anionic surfactant. 前記インキ組成物中に、粒子固着バインダーとして、MFT(最低造膜温度)40℃未満であるアクリル系エマルション、スチレン−ブタジエン系エマルション、エチレン−酢酸ビニル系エマルションから選ばれる少なくとも1種が含有される請求項1〜4の何れか一つに記載の水性インキ組成物。   The ink composition contains at least one selected from an acrylic emulsion having a MFT (minimum film forming temperature) of less than 40 ° C., a styrene-butadiene emulsion, and an ethylene-vinyl acetate emulsion as a particle fixing binder. The water-based ink composition as described in any one of Claims 1-4. 前記インキ組成物中に、粒子固着バインダーとして水溶性繊維が含有される請求項1〜4の何れか一つに記載の水性インキ組成物。   The water-based ink composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the ink composition contains water-soluble fibers as a particle-fixing binder. 顔料及び/又は染料からなる着色剤をインキ組成物全量に対して0.1〜15重量%含有される請求項1〜6の何れか一つに記載の水性インキ組成物。   The water-based ink composition according to any one of claims 1 to 6, wherein a colorant comprising a pigment and / or a dye is contained in an amount of 0.1 to 15% by weight based on the total amount of the ink composition. 25℃の条件下において、EMD型粘度計で測定した1rpmの粘度値が、5〜2000mPa・sの範囲にある請求項1〜7の何れか一つに記載の水性インキ組成物。   The water-based ink composition according to any one of claims 1 to 7, wherein a viscosity value of 1 rpm measured with an EMD viscometer is in a range of 5 to 2000 mPa · s under a condition of 25 ° C. 25℃の条件下において、EMD型粘度計で測定した100rpmの粘度値が、4〜200mPa・sの範囲にある請求項1〜7の何れか一つに記載の水性インキ組成物。   The water-based ink composition according to any one of claims 1 to 7, wherein a viscosity value at 100 rpm measured with an EMD viscometer is in a range of 4 to 200 mPa · s under a condition of 25 ° C. 前記複合粒子の酸化チタン及び水酸化チタン被覆層は下記(a)〜(c)の何れかの方法により形成する請求項1〜9の何れか一つに記載の水性インキ組成物。
(a) 製膜反応液中でチタンアルコキシドを加水分解させて、母粒子表面上に酸化チ
タン及び水酸化チタンを被覆させる方法。
(b) 製膜反応液中で無機チタン酸を加水分解させて、母粒子表面上に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆させる方法。
(c) 製膜反応液中でペルオキソチタンを反応させて、母粒子表面上に酸化チタン及び水酸化チタンを被覆させる方法。
The water-based ink composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the titanium oxide and titanium hydroxide coating layers of the composite particles are formed by any one of the following methods (a) to (c).
(A) A method in which titanium alkoxide is hydrolyzed in a film-forming reaction solution to coat titanium oxide and titanium hydroxide on the surface of the mother particle.
(B) A method in which inorganic titanic acid is hydrolyzed in a film-forming reaction solution to coat titanium oxide and titanium hydroxide on the surface of the mother particles.
(C) A method in which peroxotitanium is reacted in a film-forming reaction solution to coat titanium oxide and titanium hydroxide on the surface of the mother particle.
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