专利名称：书写工具用水基油墨的制作方法
技术领域：
本发明涉及新颖的书写工具用水基油墨，更具体地涉及包括圆珠笔用假塑性体水基油墨的具有优异的抗干燥性的书写工具用水基油墨。
圆珠笔用油墨通常包括圆珠笔用低粘度水基油墨和油基油墨，所述水基油墨含有包括诸如水的水基溶剂的溶剂，并具有10mPa.s或更小的油墨粘度，所述油基油墨含有包括诸如矿物油、多元醇、脂肪酸和溶纤剂的油基溶剂的溶剂，并具有1000-20000mPa.s的油墨粘度。
使用圆珠笔用油基油墨的圆珠笔具有这样的结构，即经过小直径的油墨管粘附在笔尖圆珠上的油墨通过圆珠的旋转输送到纸张表面，而且只将被输送的那部分油墨从油墨管送到圆珠上。
使用圆珠笔用水基油墨的圆珠笔具有这样的结构，即凭借由集束细纤维制备的喂料管的毛细管作用将油墨送到圆珠表面和纸张表面。
尽管上述圆珠笔用水基油墨和圆珠笔用油基油墨都具有杰出的优点，但也分别存在各种问题。例如，由于圆珠笔用水基油墨具有低粘度，油墨利用毛细管作用原理输送，而且只有当圆珠笔笔尖部分与纸张简单接触时，采用该方法的圆珠笔才在其接触点上产生毛细管作用以输送油墨，使得不需要很大的书写力就能在纸张表面划出细线，因此很少发生裂线、缺油和玷污。相反，直接将油墨储存在油墨管中会使油墨因振动、冲击和室温升高而渗漏，使输送到圆珠的油墨量不稳定。因此，需要具有由集束细纤维制备的喂料管的复杂结构。此外，带来的问题是很难检查油墨的余量。
另一方面，使用圆珠笔用油基油墨的圆珠笔的特征是，由于油墨的高粘度，来自笔尖的油墨玷污可以避免，而且油墨可直接储存在小直径的油墨管中，使得圆珠笔的结构可以简化，通过使用透明材料的油墨管可检查油墨的余量。另一方面，带来的问题是由于油墨只传送到与旋转的圆珠接触的纸张表面，如果圆珠旋转不稳定就容易产生裂线和缺油，由于油墨很难渗入纸张表面，使未传送油墨产生污染的玷污就容易发生。
近年来，为了解决这些问题，就提出了添加胶凝剂或水溶性膏状物的圆珠笔用水基油墨，使之具有特定的粘度特性(下文称假塑性体水基油墨)。
使用这种假塑性体水基油墨的圆珠笔的油墨粘度降低，因为书写时笔尖的圆珠旋转而向油墨施加剪切力，而且能和使用水基油墨的圆珠笔一样书写光滑和在纸张上划出细线。此外，因为当圆珠笔没有用于书写时油墨具有高粘度，可避免来自笔尖的油墨玷污。使用这种假塑性体水基油墨的圆珠笔可将油墨直接储存在油墨管中，并使其结构简化，而且使用透明材料的油墨管可检查油墨的余量。
这样，使用圆珠笔用假塑性体水基油墨所提供的书写工具同时具有使用水基油墨的圆珠笔和使用油基油墨的圆珠笔的特征。
水基油墨含有水作为主要溶剂，因此具有这样的缺点，即如果其中的水蒸发，油墨中含有的不溶物质和混合物就在书写工具尖端浓缩、沉积、干燥和固化，造成油墨阻塞和粘度增加，带来书写困难。因此，建议添加不易挥发剂以加溶染料或不易挥发助剂以溶解染料，如脲、硫脲、多元醇或它们的衍生物、四氢糠醇、4-甲氧基-4-甲基戊烷-2-酮和对甲苯磺酰胺与硫二乙醇的环氧乙烷加成物、链烷醇胺以及山梨糖醇。
然而，掺合上述各种添加剂的油墨并未满足书写工具的要求，因为抗干燥效果并不充足，而且添加剂本身有毒性，因而不适合作添加剂，另外油墨粘度的增加造成油墨的跟随性差。
这样，本发明的一个目的是提供一种书写工具用水基油墨，该油墨具有优异的抗干燥性能、安全，而且粘度不增加。特别是，提供了一种适合作为圆珠笔用假塑性体水基油墨的水基油墨。
本发明提供一种用于书写工具的水基油墨，该油墨至少含有着色剂、分散剂、水和极性溶剂，其中油墨含有基于油墨总重0.5-20％(重量)的糊精或麦芽糖糊精。特别地，本发明一个优选的实施方案是一种圆珠笔用假塑性体水基油墨，含有粘度控制剂以及至少着色剂、分散剂、水、极性溶剂。
其它水溶性有机溶剂也可单独或它们许多种的结合添加到本发明书写工具用水基油墨中。
以下将描述本发明书写工具的水基油墨中使用的成分。
添加到本发明书写工具的水基油墨中的糊精或麦芽糖糊精是通常用作食用甜味剂的无毒和安全的糖类，其特征为它们在水中具有高的溶解度和非常优异的水分保持性。
因此，含有这种糊精或麦芽糖糊精的书写工具用水基油墨是安全的，而且能提高抗干燥性，而不会带来油墨粘度随时间推移而增加的问题。
因为糊精或麦芽糖糊精不会对常用水基油墨的性能产生不利影响，也不改变油墨中氢离子浓度，不会对阴离子和阳离子物质产生不利影响，因此具有这样的优点，即着色剂可任选地选自所有水基染料和有机或无机颜料。
本发明水基油墨中糊精或麦芽糖糊精的含量优选的是基于油墨总重量的0.5-20％(重量)。如果含量小于0.5％(重量)，抗干燥性效果就会降低，如果含量大于20％(重量)，拉丝性就变强，从而书写感觉变差。
能溶解或分散在水基溶剂中的所有染料和颜料都可用作着色剂。为提供它们具体的实例，可使用酸性染料如曙红(Eosine)、Floxine、水黄#6-C、酸性红、水蓝#105、亮蓝FCF和苯胺黑(Nigrosine)NB，直接染料如直接黑154、直接天蓝5B和紫BB，碱性染料如碱性蕊香红和甲基紫，无机颜料如二氧化钛、碳黑和群青，有机颜料如铜酞菁蓝和联苯胺黄，以及各种金属粉末。它们可单独使用或两种或更多种混合使用。
当用颜料作为着色剂时，必须适当选择和掺合水溶性聚合物分散体和表面活性剂。水溶性聚合物包括阴离子聚合物如聚丙烯酸盐、苯乙烯-丙烯酸共聚物盐、苯乙烯-马来酸共聚物盐、乙烯基萘-马来酸共聚物盐和β-萘磺酸-甲醛水缩合产物，非离子聚合物如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇。
水可用作主要溶剂，所有具有极性基团可与水missible的溶剂可用作极性溶剂。它们可使用例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丙二醇、乙二醇单甲醚、甘油、吡咯烷酮和三乙醇胺。
粘度控制剂用于得到具有假塑性体性质的油墨，而且具体地可使用聚丙烯酸盐、交联型丙烯酸聚合物、苯乙烯-丙烯酸共聚物盐、苯乙烯-马来酸共聚物盐，非离子聚合物如聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇，以及多糖如呫吨胶、瓜尔豆胶、酪蛋白、阿拉伯树胶、明胶、角叉胶、藻酸、黄耆胶和刺槐豆胶。
另外，受这些粘度控制剂控制的油墨的粘度当剪切率为3.84s-1时优选的在100-4000mPa.s范围。如果在上述条件下的粘度小于100mPa.s，油墨就从笔尖形成斑点。另外，当使用诸如二氧化钛和金属粉末的具有高比重的着色剂时，粘度必须控制在相当高的值，以避免着色剂沉积，粘度上限值优选为4000mPa.s。如果上限值超过4000mPa.s，就会带来因油墨跟随性变差而降低书写性能的危险。
如果需要，除上述成分外可使用的其它控制剂，包括润滑剂如聚亚烷基二醇衍生物、脂肪酸碱金属盐、非离子表面活性剂和氟基表面活性剂，防锈剂如苯并三唑和皂草苷，pH控制剂如氢氧化钾和磷酸钾，和防腐剂如sodium omadine和1，2-苯并异噻唑啉。
本发明书写工具用水基油墨可通过将上述成分溶解(如果需要，可在加热或混合搅拌下溶解)的制造方法容易地获得。
实施例本发明将参考实施例具体地进行解释，但本发明根本不受这些实施例的限制。
实施例1根据下列配方制备圆珠笔用蓝色水基颜料油墨
酞菁蓝 8.0％(重量)苯乙烯-丙烯酸树脂铵盐3.0％(重量)乙二醇 20.0％(重量)糊精 5.0％(重量)磷酸酯 0.7％(重量)Bioden 0.3％(重量)氨甲基丙醇 0.3％(重量)苯并三唑 0.2％(重量)离子交换水 余量实施例2根据下列配方制备圆珠笔用蓝色水基颜料油墨酞菁蓝 8.0％(重量)苯乙烯-丙烯酸树脂铵盐 3.0％(重量)乙二醇 20.0％(重量)麦芽糖糊精 4.0％(重量)磷酸酯 0.5％(重量)Bioden 0.3％(重量)氨甲基丙醇 0.3％(重量)苯并三唑0.2％(重量)离子交换水 余量实施例3根据下列配方制备毡制粗头笔用黑色水基油墨碳黑 8.0％(重量)苯乙烯-丙烯酸树脂铵盐 3.0％(重量)麦芽糖糊精 3.0％(重量)乙二醇 20.0％(重量)Bioden 0.3％(重量)
氨甲基丙醇 0.3％(重量)苯并三唑 0.2％(重量)离子交换水 余量比较例1将实施例1油墨中的糊精去除，制备圆珠笔用蓝色水基油墨。
比较例2将实施例2油墨中的麦芽糖糊精去除，并添加5％(重量)的脲，制备圆珠笔用蓝色水基油墨。
比较例3将实施例3油墨中的麦芽糖糊精去除，制备毡制粗头笔用黑色水基油墨。
将根据实施例1至2的上述配方得到的油墨和比较例1至2的配方得到的油墨分别装入圆珠直径为0.7mm的圆珠笔中，并将根据实施例3和比较例3的配方得到的油墨分别装入商购的毡制粗头笔中。不拧紧笔帽放置，测定直到产生缺油所经过的时间。另外，于50℃储存一个月后观察油墨粘度的变化。其结果列于表1中。
表1 油墨的性能评估
实施例4根据下列配方制备圆珠笔用蓝色假塑性体水基油墨酞菁蓝8.0％(重量)
苯乙烯-丙烯酸树脂铵盐 3.0％(重量)乙二醇 20.0％(重量)糊精5.0％(重量)磷酸酯 0.7％(重量)Bioden 0.3％(重量)氨甲基丙醇 0.3％(重量)苯并三唑0.2％(重量)聚丙烯酸盐(丙烯酸基合成聚合物) 0.4％(重量)离子交换水 余量实施例5根据下列配方制备圆珠笔用蓝色假塑性体水基油墨酞菁蓝 8.0％(重量)苯乙烯-丙烯酸树脂铵盐 3.0％(重量)乙二醇 20.0％(重量)麦芽糖糊精 4.0％(重量)磷酸酯 0.5％(重量)Bioden 0.3％(重量)氨甲基丙醇 0.3％(重量)苯并三唑0.2％(重量)聚丙烯酸盐(丙烯酸基合成聚合物) 0.4％(重量)离子交换水 余量实施例6根据下列配方制备圆珠笔用黑色假塑性体水基油墨碳黑 8.0％(重量)苯乙烯-丙烯酸树脂铵盐 3.0％(重量)麦芽糖糊精 3.0％(重量)钾皂 0.5％(重量)
丙二醇 20.0％(重量)Bioden 0.3％(重量)氨甲基丙醇 0.3％(重量)苯并三唑 0.2％(重量)交联型聚丙烯酸聚合物 0.4％(重量)离子交换水 余量比较例4将实施例4油墨中的糊精去除，制备圆珠笔用蓝色水基油墨。
比较例5将实施例5油墨中的麦芽糖糊精去除，并添加5％(重量)的脲，制备圆珠笔用蓝色水基油墨。
比较例6将实施例6油墨中的麦芽糖糊精去除，制备圆珠笔用黑色水基油墨。
将根据实施例4至6的上述配方得到的油墨和比较例4至6的配方得到的油墨分别装入圆珠直径为1.0mm的圆珠笔中。不拧紧笔帽放置，测定直到产生缺油所经过的时间。另外，观察剪切速度为3.84s-1时油墨的初始粘度，以及于50℃储存一个月后观察油墨粘度的变化。其结果列于表2中。
表2 油墨的性能评估
<p>本发明的书写工具用水基油墨是非常安全的，并且不会带来粘度随时间增大的问题。它具有非常优异的抗干燥性并适合于毡制粗头笔和圆珠笔，尤其是假塑性体水基油墨适合用于使用水基油墨的圆珠笔。
权利要求
1.一种书写工具用水基油墨，至少包括着色剂、分散剂、水和极性溶剂，其中油墨含有基于油墨总重0.5-20％(重量)的糊精或麦芽糖糊精。
2.一种具有假塑性体的圆珠笔用水基油墨，通过向权利要求1所述书写工具用水基油墨中添加粘度控制剂得到。
3.权利要求2的圆珠笔用水基油墨，其中所述油墨的粘度在剪切速度为3.84s-1时为100-4000mPa.s。
4.权利要求2或3的圆珠笔用水基油墨，其中粘度控制剂是选自聚丙烯酸盐、交联型丙烯酸聚合物、苯乙烯-丙烯酸共聚物盐、苯乙烯-马来酸共聚物盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、呫吨胶、瓜尔豆胶、酪蛋白、阿拉伯树胶、明胶、角叉胶、藻酸、黄耆胶和刺槐豆胶中的至少一种。
全文摘要
提供一种至少包括着色剂、分散剂、水和极性溶剂的书写工具用水基油墨,其中油墨含有基于油墨总重0.5—20%(重量)的糊精或麦芽糖糊精。它具有优异的抗干燥性。
文档编号C09D11/16GK1244210SQ98801916
公开日2000年2月9日 申请日期1998年1月12日 优先权日1997年1月20日
发明者宫崎藏, 竹内容治, 宫本胜 申请人:三菱铅笔株式会社