CN102746742A

CN102746742A - 一种可擦性白板墨水及其制造方法

Info

Publication number: CN102746742A
Application number: CN2012102581382A
Authority: CN
Inventors: 钱皓; 贾立夏
Original assignee: SHANGHAI NANUOWEI NEW MATERIAL SCI-TECH Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI NANUOWEI NEW MATERIAL SCI-TECH Co Ltd
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-07-24
Also published as: CN102746742B

Abstract

本发明提供了一种可擦性白板墨水及其制造方法，所述墨水，包括以下组分：颜料1～10重量％、成膜树脂1～10重量％、润湿分散剂0.5～10重量％、保湿剂0.2～5重量％、乳化剂0.2～1重量％、表面活性剂0.5～5重量％、成膜助剂2～30重量％、流平剂0.2～5重量％、溶剂50～90重量％。其制造步骤是，先将颜料、成膜树脂、保湿剂、乳化剂、分散剂、适当溶剂高速分散混合，再经高压碰撞机和高速砂磨机处理得到色浆；色浆添加表面活性剂，成膜助剂，经过溶剂稀释得到最终墨水。本发明的墨水长期存放稳定性好，具有快干即时可擦，长期留板可擦，保湿时间长，颗粒细的优点。

Description

一种可擦性白板墨水及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种墨水，具体地涉及一种可擦性白板墨水及其制造方法。

背景技术

随着科学技术的进步和社会文化的发展，人们越来越对健康和环境重视。传统的粉笔教学，使得粉尘问题困扰了教师和学生们很多年。白板笔墨水是一种新型的环保书写墨水，用于书写在不吸收材质的表面，可广泛适用于金属烤漆板、合金板、搪瓷板、玻璃板、聚酯板等，环保无污染，色彩更鲜艳。为适用于在书写板上的可擦性，可擦性墨水采用了颜料，而不是染料作为着色剂。

工业上用到的颜料粒径很大，若不经过处理，书写很不流畅，且颜料颗粒在墨水中很快下沉，不但会造成制笔厂家在灌墨时的困难，还会堵塞书写笔的棉芯和笔头，所制的笔很快就无法继续使用，影响使用寿命。而如果颜料颗粒过小，颗粒将会团聚，同样造成墨水的不稳定，储存过程中出现分层、沉淀等问题。

现有的白板笔墨水出现的主要问题有：(1)稳定性不高，墨水存放数个月后即出现大量沉淀，且成品笔存放数个月后出现书写变淡，笔头颜色不均匀和书写不流畅等问题；(2)保湿时间短，成品笔脱帽后一两个小时即出现书写不流畅现象；(3)即时可擦性不佳，书写30秒干燥后擦不掉，或者需要用很大力才能擦掉，或者擦掉后出现明显的“鬼影”；(4)留板可擦性不佳，书写三四天后即难以擦掉。这些问题，严重影响了终端消费者的使用感受，不利于这种“环保型无粉尘教学用笔”的推广。

综上所述，本领域缺乏一种稳定性高、保湿时间长、即时可擦性和留板可擦性佳的一种可擦性白板墨水及其制造方法。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种可擦性白板墨水的组合物，所制得墨水稳定性高、保湿时间长、具有快干即时可擦和长期留板可擦的优点。

本发明的第二目的是提供稳定性高、保湿时间长、快干即时可擦和长期留板可擦的可擦性白板墨水。

本发明的第三目的是提供本发明所述的可擦性白板墨水的制备方法。

在本发明的第一方面，提供了一种可擦性白板墨水的组合物，所述组合物包括以下组分，按重量计：

颜料 1～10重量％、

成膜树脂 1～10重量％、

润湿分散剂 0.5～10重量％、

保湿剂 0.2～5重量％、

乳化剂 0.2～1重量％、

表面活性剂 0.5～5重量％、

成膜助剂 2～30重量％、

流平剂 0.2～5重量％、

溶剂 50～90重量％。

在本发明的一个具体实施方式中，所述润湿分散剂采用聚酯型超分散剂。

优选地所述分散剂选自BYK-160、BYK-2102、BYK-2105、BYK-2150、BYK-2117或其组合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述保湿剂采用乙氧基化葡萄糖。

在本发明的一个具体实施方式中，所述乳化剂采用蔗糖酯。

优选地所述采用S-370、S-570、S-770、S-970、S-1170、S-1570或其组合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述表面活性剂采用多嵌段聚醚。典型结构为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯，以及聚氧丙烯-聚氧乙烯-聚氧丙烯，例如P123，F127等。

在本发明的一个具体实施方式中，所述成膜助剂采用直链脂肪酸单酯、直链脂肪酸二酯或其组合。直链脂肪酸单酯的典型结构为CH₃(CH₂)_n1-COO-(CH₂)_n2CH₃，直链脂肪酸二酯的典型结构为CH₃(CH₂)-_n1-COO-(CH₂)_n2-OOC(CH₂)_n3CH₃，其中n1、n2和n3表示碳原子的个数，为0到20的整数。具体的，在本法的一个具体实施方式中，采用了癸酸辛酯和己二酸二丁酯作为成膜助剂。

在本发明的一个具体实施方式中，所述流平剂采用有机硅类流平剂。

优选地采用BYK-333，BYK-323，BYK-306，BYK-358N，BYK-331，Glide410，Glide420，Glide432，Glide435，Glide440，Glide450，Glide B1484，或者其组合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述溶剂采用水、C2-C4低级醇和C2-C8醚的组合。

优选地采用水、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇、正丁醇、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚的组合。

在本发明的第二方面提供一种稳定性高、保湿时间长、即时可擦和留板可擦性佳的可擦性白板墨水。

在本发明的第三方面提供一种提供本发明所述的可擦性白板墨水的制备方法，包括如下步骤：

使用高速分散机混合颜料、成膜树脂、保湿剂、乳化剂、分散剂和适当溶剂；

依次经高压碰撞机和高速砂磨机处理得到色浆，颗粒粒径达到D₅₀=80-120纳米；

色浆添加表面活性剂，成膜助剂，经过溶剂稀释，剪切分散得到权利要求1所述的可擦性白板墨水。

具体实施方式

本发明人经过长期的广泛而深入的研究，通过优选原料，改进生产工艺，获得了一种可擦性白板墨水的制备方法。相比市售墨水，所得墨水具有如下优点：稳定性高、保湿时间长、即时可擦性和留板可擦性佳。在此基础上完成了本发明。

本发明中，术语“包括”表示各种组分可一起应用于本发明的混合物或组合物中。

以下对本发明的各个方面进行详述：

如本文所用，所述的“白板”，采用本领域常用的白板产品。主要有金属烤漆、合金、搪瓷、玻璃、聚酯等材质的白板。

本发明所提供的化合物可通过市售原料和传统化学转化方法合成。

本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术而言是显而易见的。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

以下对本发明的各个组分进行详细说明。

颜料

本发明的颜料没有特别限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。该颜料应当能够分散在本发明的墨水中。可以采用无机颜料、有机颜料、以及颜料与树脂的复合物（色片）。

本领域技术人员能够根据所需墨水的性质以及颜料的化学特性选择合适的颜料。例如，作为黑色颜料的炭黑、苯胺黑等。作为黄色的颜料，包括但不限于汉沙黄、永固黄、联苯胺黄等。作为橙色的颜料，包括但不限于DPP橙、联苯胺橙、永固橙等。作为红色颜料，包括但不限于DPP红，永固红，大红粉，色淀等。作为绿色颜料，包括但不限于酞菁绿，复合酞菁等。作为紫色颜料，包括但不限于永固紫等。作为蓝色颜料，包括但不限于酞菁蓝、阴丹士林蓝等。以上颜料可以单独使用，也可以两种或多种组合使用。

颜料的用量根据所需颜色深度而定，为1～10重量％。如果颜料含量过高，则所得墨水粘度过高，使得成品笔出墨不流畅，书写困难。如果颜料含量过低，则书写偏淡，达不到用户要求。特别地，颜料的含量对墨水稳定性具有很大的影响，过高或过低会引起颜料颗粒絮凝或下沉。优选地为3～5重量％，以墨水组合物中重量计。

成膜树脂

本发明的树脂没有具体限制，只要达到合适的成膜性能并不对本发明的发明目的产生限制即可。具体包括纤维素类、聚醛酮树脂、聚缩醛、醇酸树脂等。

成膜树脂的用量没有特别限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。如果成膜树脂含量过高，则所得墨水粘度过高，棉芯吸墨困难。如果成膜树脂含量过低，则墨迹玷污白板导致难以擦除。成膜树脂的含量对墨水稳定性也会有很大的影响，如果与颜料的用量不匹配，会导致颜料颗粒絮凝。优选地为1～10重量％，更优选地为2～5重量％，以墨水组合物中重量计。

润湿分散剂

在本发明的一个具体实施方式中，所述润湿分散剂采用聚酯型超分散剂。具体地如、BYK-2102、BYK-2105或其组合。优选地所述分散剂选自BYK-160、BYK-2102、BYK-2105、BYK-2150或其组合。所述各种型号的分散剂为市售产品，例如购自德国毕克化学公司的产品。润湿分散剂的选用与墨水中采用的颜料有关。不同化学结构的颜料表面性质不同，后处理方式的不同也会导致颜料表面电荷的改变，这都会影响润湿分散剂的选择。选用不当，会使组合物经过砂磨后颗粒达不到要求，很快产生絮凝和沉淀。

所述润湿分散剂的用量没有特别限制，只要分散效果达到所需的颗粒粒度即可。过多地分散剂加入量不能提高分散效果，甚至引起墨水稳定性下降。优选地润湿分散剂用量为0.5～10重量％，以墨水组合物中重量计。

保湿剂

本发明的保湿剂采用乙氧基化葡萄糖。

保湿剂的用量没有特别限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。如果保湿剂含量过少，成品笔脱帽后，达不到所需的保湿时间；如果含量过高，保湿时间不再延长，但墨水粘度会过高，影响出墨。优选地，采用0.2～5重量％，以组合物总重量计算。

乳化剂

本发明的乳化剂采用蔗糖酯。优选地，采用S-370、S-570、S-770、S-970、S-1170、S-1570、BYK-2117或其组合。乳化剂可以增强墨水组合物中多种组分的作用效果。

乳化剂的用量没有特别限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。如果保湿剂含量过少，起不到乳化效果，物料分散不均匀，影响墨水中润湿分散机，保湿剂，成膜助剂等的作用效果，墨水稳定性也会变差；如果含量过高，墨水起泡，影响书写效果。优选地，采用0.2～1重量％，以组合物总重量计算。

表面活性剂

本发明的表面活性剂采用多嵌段聚醚。具体地，例如聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯，以及聚氧丙烯-聚氧乙烯-聚氧丙烯。优选地，每个嵌段含有10～100个重复单元，例如P123、F127等。

表面活性剂的用量没有特别限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。如果表面活性剂含量过少，墨水的可擦性差；如果含量过高，墨水粘度过低，而且会影响墨水的可擦性效果。优选地，采用0.5～5重量％，以组合物总重量计算。

成膜助剂

本发明的成膜助剂采用直链脂肪酸单酯、二酯或其组合。直链脂肪酸单酯的典型结构为CH₃(CH₂)_n1-COO-(CH₂)_n2CH₃，直链脂肪酸二酯的典型结构为CH₃(CH₂)_n1-COO-(CH₂)_n2-OOC(CH₂)_n3CH₃，其中n1、n2和n3表示碳原子的个数，为0到20的整数。优选地，采用S-370、S-570、S-770、S-970、S-1170、S-1570或其组合。成膜助剂可以增强墨水的快干即时可擦性和长期留板可擦性。

成膜助剂的用量没有特别限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。如果成膜助剂含量过少，书写后难以擦除；如果含量过高，可擦性无法继续提高，反而使墨水粘度过高，造成出墨不流畅和书写困难的现象。优选地，采用2～30重量％，以组合物总重量计算。

流平剂

本发明的流平剂采用有机硅。优选地采用BYK-333，BYK-323，BYK-306，BYK-358N，BYK-331，Glide410，Glide420，Glide432，Glide435，Glide440，Glide450，Glide B1484，或者其组合。流平剂可以增强墨水的书写流畅性，墨迹干燥后表面平整，墨迹长期保留后仍然很容易擦除。

流平剂的用量没有特别限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。如果流平剂含量过少，书写后墨迹表面不平整，几天后墨迹难以擦除；如果含量过高，使用效果无法继续提高，反而使墨水粘度过高，造成出墨不流畅和书写困难的现象。优选地，采用0.2～5重量％，以组合物总重量计算。

溶剂

本发明的溶剂采用采用水、C2-C4低级醇和C2-C8醚的组合。例如，包括但不限于水、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇、正丁醇、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚或其组合。

溶剂的用量没有特别限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。如果溶剂含量过少，墨水粘度过高，书写不流畅；如果溶剂含量过高，墨水粘度过低，影响墨水的存放稳定性，成品笔易发生漏墨现象。优选地，采用50～90重量％，以组合物总重量计算。

制备方法

在本发明的可擦性白板墨水的制备方法，包括如下步骤：使用高速分散机混合颜料、成膜树脂、保湿剂、乳化剂、分散剂和适当溶剂；依次经高压碰撞机和高速砂磨机处理得到色浆，颗粒粒径达到D₅₀=80～120纳米；色浆添加表面活性剂，成膜助剂，经过溶剂稀释，剪切分散得到权利要求1所述的可擦性白板墨水。

所述“颗粒粒径达到D₅₀=80～120纳米”的含义是：粒子中有50％的粒径达到80～120纳米。

本发明的制备方法包含了高压碰撞步骤。具体地，高速分散机混合后的物料，先经过40MPa的高压碰撞步骤，再进行高速砂磨。

本发明的优点在于：

(1)长期存放稳定性好。墨水在0～40摄氏度条件下可存放2～3年，上下层墨水的粘度均不发生变化，无沉降发生，制成笔后使用正常。

(2)保湿时间长。成品笔脱帽后，笔尖外部形成一层保护性结膜，阻止笔头上墨水的挥发，保持笔头的湿润，保湿时间可达2～3天。

(3)即时可擦性和留板可擦性佳。书写30秒后，墨迹已干燥，轻擦后墨迹去除，不留痕迹。流平剂的存在，使得墨迹平整，墨迹保留3个月后，仍然很容易擦净。

(4)颗粒细。颗粒粒径达到D₅₀=80～120纳米，细小的颗粒使得墨水色光强度高，存放稳定性好，书写均匀流畅。

实施例

实施例1-4的配方如墨水配方表1所示：

墨水配方表1

对比例

对比例的配方如墨水配方表2所示，所不同的在于未加入乳化剂、流平剂、保湿剂和表面活性剂，砂磨前没有经过40MPa的高压碰撞处理。

墨水配方表2

序号	物料类型	具体物料	重量百分比
				1	颜料	酞菁蓝	10
2	成膜树脂	聚乙烯醇缩丁醛	5
				3	润湿分散剂	BYK-160	0.5
4	成膜助剂	己二酸二丁酯	12
				5	溶剂	乙醇	72.5

性能对比试验

成品墨水采用激光粒度分析仪测定粒径分布，作图求出D₅₀。

成品墨水在室温下，在25升容量的桶中存放。一段时间后测定上下层的粘度，如果差别在10％以内，认为期间内墨水稳定。

保湿时间测定时，将成品笔脱帽后放入恒温恒湿烘箱，控制温度为22.5摄氏度，控制相对湿度为60％。一段时间后取出，如果颜色基本不变，认为是达到了这段时间的保湿要求，延长时间后直至正好无法书写的时间即为保湿时间。

即时可擦性质测定时，将成品笔在同一块市售白板上书写，干燥30秒后，使用板擦用同样的力度擦除，比较擦拭难易度和所留下的墨迹，轻擦即可完全擦除为5级，稍用力可完全擦除为4级，多次擦拭可完全擦除为3级，多次擦拭后墨迹仍有边框为2级，不可擦为1级。

留板可擦性质测定时，书写后将墨迹保留一段时间，同即时可擦性质测定方法。

对比试验的结果如墨水性能对比表所示。

墨水性能对比表

由此可见，本发明中，乳化剂、流平剂、保湿剂和表面活性剂的添加，以及工艺的改进，可使得墨水性能大幅提高。

在本发明列出的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种可擦性白板墨水，其特征在于所述组合物包括如下组分和重量含量，所述重量含量以组合物总重量计：

颜料 1～10重量％、

成膜树脂 1～10重量％、

润湿分散剂 0.5～10重量％、

保湿剂 0.2～5重量％、

乳化剂 0.2～1重量％、

表面活性剂 0.5～5重量％、

成膜助剂 2～30重量％、

流平剂 0.2～5重量％、

溶剂 50～90重量％。

2.根据权利要求1所述的可擦性白板墨水，其特征在于润湿分散剂采用聚酯型超分散剂；优选地所述分散剂选自BYK-160、BYK-2102、BYK-2105、BYK-2150、BYK-2117或其组合。

3.根据权利要求1所述的可擦性白板墨水，其特征在于保湿剂采用乙氧基化葡萄糖。

4.根据权利要求1所述的可擦性白板墨水，其特征在于乳化剂采用蔗糖酯；优选地所述乳化剂采用S-370、S-570、S-770、S-970、S-1170、S-1570或其组合。

5.根据权利要求1所述的可擦性白板墨水，其特征在于表面活性剂采用多嵌段聚醚。包括但不限于聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯，以及聚氧丙烯-聚氧乙烯-聚氧丙烯。

6.根据权利要求1所述的可擦性白板墨水，其特征在于成膜助剂采用直链脂肪酸单酯、二酯或其组合。直链脂肪酸单酯的典型结构为CH₃(CH₂)_n1-COO-(CH₂)_n2CH₃，直链脂肪酸二酯的典型结构为CH₃(CH₂)-_n1-COO-(CH₂)_n2-OOC(CH₂)_n3CH₃，其中n1、n2和n3表示碳原子的个数，为0到20的整数。

7.根据权利要求1所述的可擦性白板墨水，其特征在于使用了流平剂，优选地采用有机硅类流平剂，例如BYK-333，BYK-323，BYK-306，BYK-358N，BYK-331，Glide410，Glide420，Glide432，Glide435，Glide440，Glide450，Glide B1484，或者其组合。

8.根据权利要求1所述的可擦性白板墨水，其特征在于溶剂采用水、C2-C4低级醇和C2-C8醚的组合；包括但不限于水、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇、正丁醇、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚的组合。

9.一种如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的可擦性白板墨水的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：使用高速分散机混合颜料、成膜树脂、保湿剂、乳化剂、分散剂和适当溶剂；依次经高压碰撞机和高速砂磨机处理得到色浆，颗粒粒径达到D₅₀=80-120纳米；色浆添加表面活性剂，成膜助剂，经过溶剂稀释，剪切分散得到权利要求1所述的可擦性白板墨水。