CN1181147C - 用于板式笔的墨水 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于板式笔的墨水，它防止墨水从笔尖涌出，并且对于书写材料的笔迹具有良好的渗透型和干燥性。用于板式笔的墨水包括渗透剂和着色剂，湿润剂和水；其中墨水在20℃的粘度为1.2-10mPa·s并且表面张力为35-55达因/厘米。

Description

用于板式笔的墨水

本发明涉及用于板式笔的墨水，板式笔包括：堆叠许多薄板以在板之间形成毛细管空间，并且对于笔杆，在板型笔体中的所述毛细管空间用作墨水通道。

所述板式笔是在日本专利公开第52976/1996号中所披露的一种已知的书写工具。板式笔能平稳地提供墨水并允许选择多样的书写宽度和自由地改变书写角度，所以它是非常优异的书法笔。然而，这仅仅是在单色中的功能。如果在多色中试图满足色调(gradation)功能，唯一的手段是使其他书写工具的吸液器或笔体与(板式)笔体尖端的触纸部分相接触以提供不同颜色的墨水。但是，在该方法中，难于控制每种颜色墨水所需要的量，因此，多色笔迹的效果不够，并且该方法缺乏色调的灵活性。

用于这种板式笔的墨水是不特别公知的。

通过堆叠许多薄板，板之间的毛细管空间，和利用在笔体中所述毛细管空间用作墨水通道形成板式笔。因此，所使用的墨水的量是常规储墨器钢笔的约10倍至20倍，所以极大量地消耗墨水。由于该原因，需要特殊性能的墨水。

例如，该性能要求防止墨水从笔尖涌出，笔迹进入到要书写材料中的良好的渗透性和干燥性，等等。本发明提供一种解决了这类问题的用于板式笔的墨水。

本发明涉及下列内容：

1.一种用于板式笔的墨水，它包括渗透剂和着色剂，湿润剂和水；其中墨水在20℃的粘度从1.2至10mPa·s并且表面张力从35-55达因/厘米。

2.按照1段中的用于板式笔的墨水，其中渗透剂由下式(I)表示的乙二醇醚组成：

式(I)

                    R₁-(O-R₂)_x-O-R₃

在其中，R₁是具有2-4个碳原子的烷基或苯基，R₂是“-CH₂-CH₂-”或“-CH₂CH(CH₃)-”，R₃是H或具有1-6个碳原子的烷基，X是2或3的整数。

3.按照1段中的用于板式笔的墨水，其中渗透剂是3-甲基-3-甲氧基丁醇。

4.按照1段中的用于板式笔的墨水，其中渗透剂是具有蒸汽压力0.01-0.5mmHg的乙二醇醚，沸点150-280℃，表面张力25-35达因/厘米，在20℃的粘度从1.2至10mPa·s和760mmHg。

5.按照1-4段中的任何一种的用于板式笔的墨水，其中在墨水中着色剂是5-15重量％。

6.按照1-5段中的任何一种的用于板式笔的墨水，其中渗透剂的混合量是从0.5-3.0重量％。

7.按照1-6段中的任何一种的用于板式笔的墨水，其中墨水的pH值从8-11。

通过在板型笔体中所堆叠的薄板之间的空隙所形成的毛细管空间将本发明的墨水供到笔尖端。当墨水的粘度超过10mPa·S(20℃)时，供至笔尖的墨水变得不足并丧失笔迹的连续性，因此发生所谓的“不充足的墨流”。当墨水的粘度是1.2mPa·S(20℃)或更少时，难于构成具有达到耐干涸和高颜色强度特性的墨水。

因此，墨水的粘度必须从1.2-10mPa·S(20℃)。

另外，在墨水的表面张力是35达因/厘米或更小的情况下，即使当墨水的粘度是从1.2-10mPa·S(20℃)时，墨水可能从笔尖涌出并还发生笔迹的墨水渍。在表面张力是55达因/厘米或更高的情况下，储墨腔中的墨水不能被空气置换而产生不充足的墨流。

因此，用于板式笔的墨水应该具有粘度从1.2mPa·S-10mPa·S(20℃)并且表面张力为35达因/厘米-55达因/厘米。

在本发明中，使用特殊的渗透剂。

使用本发明墨水的板式笔是消耗大量墨水的书写工具，其墨流速度是常规书写工具的约10倍至20倍。因此，在纸上大量书写笔迹的干燥性能一直是一个问题。

由于纸是由高级亲水的纤维素分子构成的多孔基体，因此，如没有另外的处理，纸易于吸收墨水，容易发生墨水渍(极易变湿)。

为了防止墨水的墨水渍并调节墨水的吸收性，通常对用于书写的纸进行上浆处理(使纸疏水)。上浆是用上浆剂(使纸疏水的试剂)填充纸表面和内部的空隙与裂缝，从而调节墨水的可湿性(使纸减少可湿润性)并避免发生墨水渍，透印等。

因此，从在上浆的纸上用含水的墨水书写到开始墨水渗透，通常存在“湿润时间”，即这样一种现象，直到墨水开始渗透进纸中需要一定时间。结果，墨水的渗透需要大量时间。特别是，由于使用本发明墨水的板式笔是消耗大量墨水的笔，因此墨水的渗透性存在问题。

在本发明中，为了改进渗透性，使用特殊的渗透剂。在本发明中所用的渗透剂是由下式(I)表示的乙二醇醚和/或3-甲基-3-甲氧基丁醇，并且其用途是增加书写痕迹的干燥性能并提高渗透性以防止书写笔迹印迹不清楚。

式(I)

                   R₁-(O-R₂)_x-O-R₃

下面将说明在本发明中所用渗透剂的效果。

纸是多孔结构并能被认为是许多毛细管的集聚。通常墨水渗透进纸中的深度(h)是如下式代表的Lucas-Washburn方程所示。

$h=\sqrt{\frac{\mathrm{\γ}\mathrm{rt}\cos \mathrm{\θ}}{2\mathrm{\η}}}$

h：墨水渗透的深度

γ：墨水的表面张力

r：纸的毛细管的半径

θ：墨水与纸的接触角

η：墨水的粘度

t：用于墨水渗透的时间

从下面方程式导出用于墨水渗透的时间(t)如下：

$t=\left(\frac{\mathrm{\η}}{\mathrm{\γ}\cos \mathrm{\θ}}\right)\·\frac{2}{r}\·h^2$

因此，为了缩短用于渗透的时间，要有效地设计降低了墨水的粘度、增加了表面张力、减小了与纸的接触角的一种墨水。

在本发明中，特别集中注意降低与纸的接触角。也就是，往墨水中加入上述所提到的渗透剂以提高上浆纸可湿性，由此所得到的墨水先于在纸表面上发生不均匀的墨水渍，而在纵向上快速渗透。因此，即使使用消耗大量墨水的板式笔进行书写，所得到的墨水具有良好的在纸上的笔迹的干燥能力，并不引起笔记变差如墨水渍。通过使用上述方程式代表的渗透剂得到良好效果的科学原因不清楚，但是可认为用于书写纸的上浆剂与本发明的渗透剂可湿性的良好的配合导致了优良的渗透效果。

下文会具体地解释本发明的墨水。

下面是所用的渗透剂。

属于式(I)的乙二醇醚的例子如下：

乙二醇醚类如二乙二醇单丁基醚，三乙二醇单丁基醚，和二亚乙基二乙二醇，单独使用或使用其中的两种或更多种的混合物。

除了这些，还优选3-甲基-3-甲氧基丁醇。

渗透剂的用量优选0.5-3.0％。

使用下面的湿润剂。

多羟基醇类如乙二醇，二乙二醇，三乙二醇，丙二醇，丁二醇，1，3-丁乙二醇，己二醇，甘油，聚乙二醇；和尿素等等，可以单独使用或使用其中的两种或更多种的混合物。所用的量优选从2-30％。

用作着色剂的染料和颜料。

与园珠笔所用墨水相比，用于板式笔的墨水需要大量地着色剂。在本发明的墨水中优选着色剂的量是5-15重量％。

用板式笔书写要求笔迹密集和清楚，因此着色剂的用量变大。在用量小于5重量％的情况下，笔迹变得暗淡，和在用量大于15重量％的情况下，储存稳定性降低。因此不优选采用这两种情况。

然而，近来暗淡色调也有用，包含着色剂2.5重量％-5重量％的墨水也包括在发明中。

酸性染料

酸性黄1，3，6，7，11，17，19，23，36，40，42，49

酸性橙1，7，8，10，19，28，43，51，56，63，67

酸性红1，6，14，18，27，32，42，51，52，73，82，87，92，94，97，114，134，249，289

酸性紫7，11，15，43，49，66

酸性蓝1，7，9，15，22，23，40，41，45，59，62，74，78，83，90，103，217

酸性绿3，7，9，16，19，20，25，27，36，41，44

酸性棕2，4，13，14，20，27

酸性黑1，2，7，24，26，31，48，52，94

直接染料

直接黄12，44，132

直接橙49

直接红39，4，9，23，31，227

直接蓝6，1，15，86，87，199

直接黑17，19，32，38，51，74，154

食用色素

食用黑2

食用黄3

有机颜料

C.I.颜料黄1，2，3，5，12，13，14，15，83

C.I.颜料橙1，5，13，16，17，24

C.I.颜料红1，2，3，4，5，7，9，12，22，23，37，38，48，50，51，63，81，8388，112，214

C.I.颜料紫1，2，3，23

C.I.颜料蓝1，2，15，16，17

C.I.颜料绿2，7，8，10

C.I.颜料棕1，2，5

C.I.颜料黑1，7

除了上述的，还可以使用荧光染料，荧光颜料，和经过加工的颜料。

既可以单独使用染料和颜料，也可以使用他们中的两种或更多种的混合物。

当酸性染料和直接染料被用于墨水时，为了增加墨水中染料的溶解度，优选pH在8-11。

因为目前所用的纸是酸性纸，因此随着时间的流逝，用墨水写的笔迹会改变颜色，使墨水在碱性pH8-11能有效地保存笔迹。

除了上述的，可选择性地使用防锈剂和防腐剂。

实施例

下面参照各实施例具体地说明本发明。

实施例1

乙二醇                             9.0重量％

尿素                               5.0重量％

1，2-苯并噻唑-3-酮                 0.2重量％

3-甲基-3-甲氧基丁醇                2.0重量％

三乙醇胺                           1.0重量％

苯并三唑                           0.2重量％

C.I.酸性蓝90                       7.0重量％

离子交换水                         余量

混合形成墨水。

其性能如表2所示。

实施例2-6

用类似于实施例1的方法形成墨水，所不同的是变换墨水的各成分如表1所示。

其性能如表2所示。

比较实施例1-4

用类似于实施例1的方法形成墨水，所不同的是变换墨水的各成分如表1所示。

其性能如表2所示。

表1

	实施例						比较实施例
												1	2	3	4	5	6	1	2	3	4
乙二醇	9.0	9.0				9.0			9.0
											聚乙二醇200					9.0					9.0
甘油
											聚甘油			15.0	25.0			30.0	40.0
尿素	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	3.0
											1，2-苯并噻唑-3-酮	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
3-甲基-3-甲氧基丁醇	2.0	2.0	2.0	2.0		1.5	2.0	2.0
											二乙二醇单丁基醚					2.0
聚氧乙烯烷基醚磷酸酯									0.5
											三乙醇胺	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
苯并三唑	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
											C.I.酸性蓝90	7.0
C.I.酸性蓝9					3.0
											C.I.酸性红18						0.7
C.I.酸性红92						4.3
											C.I.酸性黄23										3.0
C.I.食用黑2		8.0	8.0	8.0			8.0	8.0	8.0
											离子交换水	余量	余量	余量	余量	余量	余量	余量	余量	余量	余量

注：表中数值的单位：重量％

表2

		实施例						比较实施例
												1	2	3	4	5	6	1	2	3	4
		物理性能	pH	8.5	8.7	8.8	8.7	8.8	9.0	8.6	8.6											8.4	8.8
粘度(20℃)mPa·s	2.2											2.4	4.9	10.0	2.1	1.9	14.6	34.0	2.3	1.7
			表面张力(达因/厘米)	47.0	53.0	51.2	51.0	51.1	55.0	51.2	51.5										29.0	60.1
评价	墨流性能											○	○	○	○	○	○	×	×	○			×
		墨水渍	○	○	○	○	○	○	○	○	×										○
	渗透性											○	○	○	○	○	○	○	△	○		×
		悬挂(hanging)	○	○	○	○	○	○	○	○	×										○

从上述可以看到，当表面张力低于35-55达因/厘米的下限时，即使用于板式笔的墨水的粘度在1.2-10mPa·s(20℃)，也会发生墨水渍(blotting)或悬挂(hanging)。另一方面，当墨水的粘度和/或表面张力超过每个上限时，带来的性能和渗透性变差。

当使大量供应墨水的板式笔用于书写材料上时，用良好渗透性的墨水，本发明显示良好的优质笔迹，而不发生笔迹不清、墨水渍或笔尖悬挂墨水的问题。

Claims (3)

1.一种用于板式笔的墨水，它包括渗透剂、着色剂、湿润剂和水；其中墨水在20℃的粘度为1.2-10mPa·s并且表面张力为35-55达因/厘米，其中渗透剂是3-甲基-3-甲氧基丁醇或由下式(I)表示的乙二醇醚组成：式(I)

                  R₁-(O-R₂)_x-O-R₃在其中，R₁是具有2-4个碳原子的烷基或苯基，R₂是-CH₂-CH₂-或-CH₂CH(CH₃)-，R₃是H或具有1-6个碳原子的烷基，X是整数2或3，湿润剂是至少一种选自多羟基醇和尿素的物质，在墨水中，渗透剂的含量是0.5-3.0重量％，湿润剂的含量是2-30重量％，着色剂的含量是2.5-15重量％。

2.按照权利要求1的用于板式笔的墨水，其中渗透剂是具有蒸汽压力0.01-0.5mmHg的乙二醇醚，沸点150-280℃，表面张力25-35达因/厘米，在20℃和760mmHg的粘度为1.2-10mPa·s。

3.按照权利要求1或2的用于板式笔的墨水，其中墨水的pH值为8-11。