CN108359311A - 水性防晕染墨水 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水性防晕染墨水，按重量百分比计，包括：1‑40％的色浆；1‑20％的保湿剂；1‑20％的改性树脂；0.1‑1％的表面活性剂；0.1‑1％的消泡剂；0.1‑0.2％的杀菌剂；0.1‑2％的pH调节剂；0.1‑0.5％的香精；以及余量的去离子水。本发明的水性防晕染墨水通过添加耐水混合色料、高分子树脂以及非离子表面活性剂，具有良好的书写效果，线迹饱满、出墨流畅、间歇性书写时间长，改善了水性染料墨水易晕染、易羽化的缺陷，扩大了水性染料墨水的应用范围。

Description

水性防晕染墨水

技术领域

本发明涉及一种水性墨水，特别涉及一种水性防晕染墨水。

背景技术

水性黑色色浆是墨水配方组分中最重要的一个成分，水溶性黑色染料一般有酸性染料、碱性染料、阳离子染料、直接染料和媒介染料。由于染料自身的特性，要选择水溶性好并且耐水的色料，需要根据产品特性、应用性能进行选择。

水性墨水的一个特点，就是容易洇纸，产生线迹晕染。防止线迹晕染可通过以下几个途径进行解决：提高墨水张力，提高粘度，或者添加具有一定功用的树脂。

从原理上而言，晕染是墨水在纸张表面和纸张内部孔道向各个方向迅速渗透铺展，由于纸张表面和内部微孔排列不一致，导致墨水各个方向渗透速度不同，从而出现线迹书写线迹晕染、“苍蝇腿”等现象。

因此，如何在水性墨水中选择合适的树脂对于解决晕染问题是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种水性防晕染墨水，通过添加耐水混合色料、高分子树脂以及非离子表面活性剂，使书写线迹完整流畅，线条不晕染。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种水性防晕染墨水，按重量百分比计，包括：

1-40％的色浆；

1-20％的保湿剂；

1-20％的改性树脂；

0.1-1％的表面活性剂；

0.1-1％的消泡剂；

0.1-0.2％的杀菌剂；

0.1-2％的pH调节剂；

0.1-0.5％的香精；以及

余量的去离子水。

在本发明的水性防晕染墨水的一个实施方式中，所述色浆为黑色色浆。

在本发明的水性防晕染墨水的另一个实施方式中，所述保湿剂为1,2丙二醇、1,3丁二醇、1,2丁二醇、1,2戊二醇、1,2己二醇、1,2戊二醇、聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、尿素、透明质酸和山梨糖醇中的至少一种。

在本发明的水性防晕染墨水的另一个实施方式中，所述改性树脂是粘度为600-5000CPS、酸值为10-240、玻璃化温度为(-30)-80℃的改性丙烯酸树脂。

在本发明的水性防晕染墨水的另一个实施方式中，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。

在本发明的水性防晕染墨水的另一个实施方式中，所述消泡剂为不含有机硅类消泡剂和有机硅类水性消泡剂中的至少一种。

在本发明的水性防晕染墨水的另一个实施方式中，所述不含有机硅类消泡剂为BYK011、BYK012、BYK014、BYK016中的至少一种，所述有机硅类消泡剂为BYK017、BYK018、BYK019、BYK024中的至少一种。

在本发明的水性防晕染墨水的另一个实施方式中，所述杀菌剂为5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和辛基异噻唑啉酮中的至少一种。

在本发明的水性防晕染墨水的另一个实施方式中，所述pH调节剂为NaOH、KOH、氨水、三乙醇胺中的至少一种。

在本发明的水性防晕染墨水的另一个实施方式中，所述香精为水溶性哈密瓜香精、柳橙香精、香蕉香精、苹果香精、葡萄香精、桃子香精中的至少一种。

本发明的水性防晕染墨水通过添加耐水混合色料、高分子树脂以及非离子表面活性剂，具有良好的书写效果，线迹饱满、出墨流畅、间歇性书写时间长，改善了水性染料墨水易晕染、易羽化的缺陷，扩大了水性染料墨水的应用范围。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

按重量百分比计，本发明的水性防晕染墨水包括：1-40％的色浆；1-20％的保湿剂；1-20％的改性树脂；0.1-1％的表面活性剂；0.1-1％的消泡剂；0.1-0.2％的杀菌剂；0.1-2％的pH调节剂；0.1-0.5％的香精；以及余量的去离子水。

水性防晕染墨水的各个组分中，色浆作为着色剂，改性树脂起到防渗化的作用，表面活性剂用于增加墨水的润滑度，消泡剂用于消除体系的泡沫，杀菌剂用于抑菌杀菌，pH调节剂用于提高体系pH，香精用于增加墨水香味，水作为主溶剂使用。

水性防晕染墨水中所用的色浆为黑色色浆，其是由几种黑色染料混合所得，所用的黑色染料耐水耐候性好，色料占色浆的质量百分比为5-10％。例如，黑色色浆可由3％的染料直接黑9、2％的染料酸性黑1、4％的直接黑112和91％的去离子水组成，其中日晒等级按ISO标准测试，直接黑9号为3级、酸性黑1号为5级、直接黑112号为6级，级数越高耐晒越好。

水性防晕染墨水中所用的保湿剂可为多元醇类，例如为1,2丙二醇、1,3丁二醇、1,2丁二醇、丙三醇、1,2戊二醇、1,2己二醇、1,2戊二醇、聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、尿素、透明质酸和山梨糖醇中的至少一种。

水性防晕染墨水中所用的改性树脂是粘度为600-5000CPS、酸值为10-240、玻璃化温度为(-30)-80℃的改性丙烯酸树脂，优选为UV固化氟硅改性丙烯酸树脂，该树脂疏水、疏油、耐候、抗氧化，其最低成膜温度≤5℃，用于纸张和板材可迅速成膜，防止墨水渗化。

UV固化氟硅改性丙烯酸树脂是由丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯或丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸单体中的两种或两种以上的混合物与含硅丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯单体的共聚物，通过UV固化制得。该树脂包括但不限于BASF公司的JONCRYL 71-A系列树脂，包括苯丙树脂、苯丙树脂乳液、苯丙成膜树脂和苯丙不成膜树脂；DSM公司苯丙乳液和丙烯酸乳液NeoCryl A系列和B系列中符合要求的树脂；

如上所述UV固化氟硅改性丙烯酸树脂的粘度为600-5000CPS(25℃)、优选范围为1000-4000CPS,该粘度使用旋转粘度计在25℃下测试得到，当粘度过高时，则降低墨水的流动性能，使得写出性能变差；反之，当粘度过低时，难以形成良好的干燥的膜，也不获得良好的固着性。

如上所述UV固化氟硅改性丙烯酸树脂的酸值为10-240，优选为50-150，若酸值过低，则水溶性降低，难以得到稳定的墨水；反之，如果酸值过高，则易于与水相容，损害笔的耐水性。

如上所述UV固化氟硅改性丙烯酸树脂的玻璃化温度(Tg)为(-30)-80℃，优选为(-30)-30℃)，当玻璃化温度过高时，则于趋形成柔软的膜，难以在非渗透面上获得良好的干燥性，使得线宽变宽；反之，如果低于-30℃，会损害笔迹的固着性。

如上所述UV固化氟硅改性丙烯酸树脂的最低成膜温度≤5℃，如果成膜温度过高，则不利于迅速成膜，造成水性墨水渗化，使得线宽变粗。

水性防晕染墨水中所用的表面活性剂为非离子表面活性剂，非离子表面活性剂在水中不发生电离，是以羟基(-OH)或醚键(R-O-R′)为亲水基的两亲结构分子，由于羟基和醚键的亲水性弱，因此分子中必须含有多个这样的基团才表现出一定的亲水性，这与只有一个亲水基就能发挥亲水性的阴离子和阳离子表面活性剂是大不相同的。正是由于非离子表面活性剂具有在水中不电离的特点，决定了它在某些方面较离子型表面活性剂优越，如在水中和有机溶剂中都有较好的溶解性，在溶液中稳定性高，不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。非离子表面活性剂具有分散、乳化、泡沫、润湿、增溶多种性能，因此在很多领域中都有重要用途。

非离子表面活性剂优选为多元醇型非离子表面活性剂，是失水山梨醇和蔗糖等含有多个羟基的有机物与高级脂肪酸形成的酯，脂肪酸可采用月桂酸，棕榈酸，脂肪酸和油酸，其相应单酯的商品代号分别为Span(司盘)-20、40、60、80。

水性防晕染墨水中所用的消泡剂为不含有机硅类消泡剂和有机硅类水性消泡剂中的一种。由于本发明的水性防晕染墨水体系自消泡很快，不含有机硅类消泡剂和有机硅类水性消泡剂通常添加一种即可，同时加入反而会增加体系的不溶度。不含有机硅类消泡剂可为BYK011、BYK012、BYK014、BYK016中的至少一种，有机硅类消泡剂可为BYK017、BYK018、BYK019、BYK024中的至少一种。以上消泡剂均可购自德国毕克化学或者其代理商。

水性防晕染墨水中所用的杀菌剂为5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和辛基异噻唑啉酮中的至少一种，可起到优良的杀菌效果。5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮为白色固体。能与氯及大多数阴、阳离子及非离子表面活性剂相混溶。2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(methylisothiazolinone)的分子式为C₄H₅NOS，是一种广普的杀菌防腐剂，能有效杀灭藻类、细菌和真菌，可广泛用于工业冷却水、油田回罐水、造纸行业、管道、涂料、油漆、橡胶以及化妆品、感光胶片及洗涤用品等工业。辛基异噻唑啉酮是一种油溶性杀菌防腐剂，对真菌、细菌、霉菌及酶菌都有很好的抑制能力，并且能自然降解为无毒物质，不导致环境污染，可广泛应用于涂料、油漆、油墨、润滑油、鞋油、皮革化学、木材制品和文物保护等诸多产品中。

水性防晕染墨水中所用的pH调节剂为NaOH、KOH、氨水、三乙醇胺、中的至少一种，可有效调节墨水体系的pH值。

水性防晕染墨水中所用的香精为水溶性哈密瓜香精、柳橙香精、香蕉香精、苹果香精、葡萄香精、桃子香精中的至少一种。

本发明的水性防晕染墨水，可采用如下方法制得：

按配方计量要求，取一定质量的色浆，加入去离子水、改性树脂和保湿剂进行充分搅拌，混合均匀后加入非离子表面活性剂、消泡剂、杀菌剂、pH调节剂和香精，进行缓慢搅拌，然后进行过滤除去体系中的微米级大颗粒杂质、出料，得到水性防晕染墨水。

本发明的水性防晕染墨水通过添加耐水混合色料、高分子树脂以及非离子表面活性剂并控制其用量，使得墨水具有良好的书写效果，线迹饱满、出墨流畅、间歇性书写时间长，书写线迹完整流畅，线条不晕染、不长毛，无羽化现象，同时达到较好的划线长度，笔头磨损小，润滑度高，并且墨水体系在常温、高温、低温下的稳定性均很优良，有效地改善了水性染料墨水易晕染、易羽化的缺陷，扩大了水性染料墨水的应用范围，可以在各种角度的纸张上进行书写。

除非另作限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

以下通过实施例对本发明作进一步地详细说明。

实施例

以下实施例中，色浆通过将色料直接黑9、直接黑122和酸性黑2混合自制，改性树脂为购自BASF公司的JONCRYL74-A(玻璃化转变温度为-16℃，成膜温度为5℃)或帝斯曼公司的NeoCryl A，非离子表面活性剂为购自国药股份有限公司的SPAN20，聚醚消泡剂购自毕克化学BYK019，香精购自芳香世家香精香料有限公司。

实施例1

取15kg色浆，加入53.5kg去离子水、10kg改性树脂(购自BASF公司的JONCRYL74-A)和20kg PEG300进行充分搅拌，混合均匀后加入0.2kg非离子表面活性剂SPAN20、0.1kg聚醚消泡剂BYK019、0.5kg辛基异噻唑啉酮、0.5kg三乙醇胺以及0.2kg柳橙香精，进行缓慢搅拌，然后进行过滤、出料，得到水性防晕染墨水。

实施例2

取15kg色浆，加入48kg去离子水、15kg改性树脂(购自BASF公司的JONCRYL74-A)和20kg PEG300进行充分搅拌，混合均匀后加入0.5kg非离子表面活性剂SPAN20、0.1kg聚醚消泡剂BYK019、0.5kg辛基异噻唑啉酮、0.7kg三乙醇胺以及0.2kg苹果香精，进行缓慢搅拌，然后进行过滤、出料，得到水性防晕染墨水。

实施例3

取15kg色浆，加入48kg去离子水、15kg改性树脂购自帝斯曼公司的NeoCryl A-1044(玻璃化转变温度11℃，最低成膜温度11℃)和20kg PEG300进行充分搅拌，混合均匀后加入0.5kg非离子表面活性剂SPAN20、0.1kg聚醚消泡剂BYK019、0.5kg辛基异噻唑啉酮、0.7kg三乙醇胺以及0.2kg苹果香精，进行缓慢搅拌，然后进行过滤、出料，得到水性防晕染墨水。

实施例4

取15kg色浆，加入48kg去离子水、15kg改性树脂(购自帝斯曼公司的NeoCryl A-1049，玻璃化转变温度36℃，最低成膜温度36℃)和20kg PEG300进行充分搅拌，混合均匀后加入0.5kg非离子表面活性剂SPAN20、0.1kg聚醚消泡剂BYK019、0.5kg辛基异噻唑啉酮、0.7kg三乙醇胺以及0.2kg苹果香精，进行缓慢搅拌，然后进行过滤、出料，得到水性防晕染墨水。

比较实施对比例1

取15kg色浆，加入53.5kg去离子水、10kg树脂(JONCRYL 8055，Tg为<-35℃)和20kgPEG300进行充分搅拌，混合均匀后加入0.2kg非离子表面活性剂SPAN20、0.1kg聚醚消泡剂BYK019、0.5kg辛基异噻唑啉酮、0.5kg三乙醇胺以及0.2kg柳橙香精，进行缓慢搅拌，然后进行过滤、出料，得到水性防晕染墨水。

比较实施对比例2

取15kg色浆，加入53.5kg去离子水、10kg树脂(NeoCryl A-662，Tg为>90℃)和20kgPEG300进行充分搅拌，混合均匀后加入0.2kg非离子表面活性剂SPAN20、0.1kg聚醚消泡剂BYK019、0.5kg辛基异噻唑啉酮、0.5kg三乙醇胺以及0.2kg柳橙香精，进行缓慢搅拌，然后进行过滤、出料，得到水性防晕染墨水。

将实施例1-4所得的水性防晕染墨水与对比例1、对比例2以及现有其他水性染料墨水(如自购的白雪直液式走珠笔，取出其墨水，以下简称为白雪染料墨水)使用同一配件进行配笔，之后进行性能对比，结果如表1所示。

表1本发明的水性防晕染墨水和对比例1、对比例2以及白雪染料墨水的性能测试比较结果

其中耐水性通过将墨水写在纸上，使用去离子水浸泡24小时，观察字迹是否清晰可见。

线迹宽度采用JTVMS-1510F型影像测量仪进行监测。

渗化程度即匹配同样的笔头做笔，线宽大，则渗化大，晕染严重。

通过以上对比可知，与现有的水性染料墨水相比，本发明的水性防晕染墨水所书的线迹耐水性优异，宽度较窄，渗化程度小且无苍蝇腿现象，且出水流畅，同时防晕染效果更加突出，防晕染的性能优于现有的水性染料墨水。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种水性防晕染墨水，按重量百分比计，包括：

1-40％的色浆；

1-20％的保湿剂；

1-20％的改性树脂；

0.1-1％的表面活性剂；

0.1-1％的消泡剂；

0.1-0.2％的杀菌剂；

0.1-2％的pH调节剂；

0.1-0.5％的香精，以及

余量的去离子水。

2.根据权利要求1所述的水性防晕染墨水，其中所述色浆为黑色色浆。

3.根据权利要求1所述的水性防晕染墨水，其中所述保湿剂为1,2丙二醇、1,3丁二醇、1,2丁二醇、丙三醇、1,2戊二醇、1,2己二醇、1,2戊二醇、聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、尿素、透明质酸和山梨糖醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的水性防晕染墨水，其中所述改性树脂为粘度为600-5000CPS、酸值为10-240、玻璃化温度为(-30)-80℃的改性丙烯酸树脂。

5.根据权利要求1所述的水性防晕染墨水，其中所述表面活性剂为非离子表面活性剂。

6.根据权利要求1所述的水性防晕染墨水，其中所述消泡剂为不含有机硅类消泡剂和有机硅类水性消泡剂中的一种。

7.根据权利要求6所述的水性防晕染墨水，其中所述不含有机硅类消泡剂为BYK011、BYK012、BYK014、BYK016中的至少一种，所述有机硅类消泡剂为BYK017、BYK018、BYK019、BYK024中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的水性防晕染墨水，其中所述杀菌剂为5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和辛基异噻唑啉酮中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的水性防晕染墨水，其中所述pH调节剂为NaOH、KOH、氨水、三乙醇胺中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的水性防晕染墨水，其中所述香精为水溶性哈密瓜香精、柳橙香精、香蕉香精、苹果香精、葡萄香精、桃子香精中的至少一种。