專利名稱：直液式水性筆墨水及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直液式水性筆墨水，尤其涉及一種納米級(jí)直液式水性筆墨水及其制造方法，屬于墨水技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
直液式水性筆是制筆行業(yè)近年開(kāi)發(fā)的新門類產(chǎn)品，與之配套的直液式水性筆墨水基本依賴進(jìn)口。目前市場(chǎng)上行銷的高檔專用墨水都在由染料型向顏料型轉(zhuǎn)變。染料型直液式水性筆墨水的缺點(diǎn)是洇水、不耐光，容易褪色，不能長(zhǎng)期歸檔保存；染料組分易結(jié)晶，導(dǎo)致出墨不均，書寫不暢；有毒、不環(huán)保。
顏料型直液式水性筆墨水能有效克服上述缺點(diǎn)，顏料型墨水是以粒子均勻地分散于墨水體系中而使其著色的，但普通的顏料型直液式水性筆墨水由于顏料粒子大，分散效果差，不能達(dá)到理想的書寫效果。一種納米級(jí)顏料型直液式水性筆墨水能較好地克服上述不足，但隨著粒子尺寸的變小，比表面積將大大增加，粒子之間的范德華引力將變大，微粒子間極易產(chǎn)生凝聚，從而導(dǎo)致在儲(chǔ)存過(guò)程中產(chǎn)生分層、沉淀等變質(zhì)現(xiàn)象。一般的工藝技術(shù)和設(shè)備很難使墨水體系中顏料粒子達(dá)到初始納米化，很難保持良好的分散穩(wěn)定性。再則，保持低粘度的穩(wěn)定又是一個(gè)重要指標(biāo)，由于直液式水性筆墨水是直接加入直液式水性筆件中的，所以，要求較高；粘度稍偏大，就會(huì)影響出墨量，造成書寫不暢或斷線，粘度過(guò)低，又會(huì)出現(xiàn)漏墨現(xiàn)象。但在生產(chǎn)過(guò)程中，隨著研磨速度的增加和時(shí)間的變長(zhǎng)，墨水體系的粘度將會(huì)變大，保持低粘度并且控制在較小范圍是直液式水性筆墨水的又一重要技術(shù)難點(diǎn)。所以，要生產(chǎn)出理想高品質(zhì)的納米級(jí)直液式水性筆墨水，是值得研究的重要技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種直液式水性筆墨水及其制造方法，采用“超微研磨技術(shù)”和“科學(xué)的配方”，旨在有效解決直液式水性筆墨水顏料的粒徑、粘度、儲(chǔ)存分層及書寫滲水等技術(shù)問(wèn)題，適合顏料型直液式水性筆，可匹配各種直液式水性筆件。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)直液式水性筆墨水，其特征在于其組分具有如下的重量百分比顏料3.0～10.0％，樹(shù)脂3.0～8.0％，溶劑10.0～20.0％，分散劑2.0～5.0％，保濕劑2.0～10.0％，殺菌劑0.1～0.3％，去離子水79.9～46.7％。
進(jìn)一步地，上述的直液式水性筆墨水，所述顏料是黑、紅、蘭、綠、黃五個(gè)基色顏料中的一種，為P.Bk.7黑色顏料，或者為P.R.48:2/P.R.48:3/P.R.53:1/P.R.112/P.R.170/P.R.213/P.R.254當(dāng)中任意一種紅色顏料，或者為P.B.15/P.B.15:1/P.B.15:3/P.B.60當(dāng)中任意一種蘭色顏料，或者是P.G.7綠色顏料，或者是P.Y.74/P.Y.93/P.Y.150當(dāng)中任意一種黃色顏料；所述的樹(shù)脂為水性丙烯酸樹(shù)脂；所述的溶劑為乙二醇或丙三醇；所述的分散劑為聚合物高分子分散劑；所述的保濕劑為聚乙二醇或二醇醚。
再進(jìn)一步地，上述的直液式水性筆墨水，其組分具有如下的重量百分比顏料6.5％，水性丙烯酸樹(shù)脂5.5％，乙二醇15％，聚合物高分子分散劑3.5％，聚乙二醇6％，殺菌劑0.2％，去離子水63.3％。
再進(jìn)一步地，上述的直液式水性筆墨水的制造方法，其特征在于先將去離子水加入預(yù)分散鍋中，攪拌下依次加入溶劑、分散劑、樹(shù)脂、保濕劑、殺菌劑，直到全部溶解均勻，最后加入顏料，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，然后進(jìn)行超微研磨4～12小時(shí)，使顏料顆粒的粒度為納米級(jí)規(guī)格尺寸，停止研磨，出料。
更進(jìn)一步地，上述的直液式水性筆墨水的制造方法，所述的顏料顆粒研磨后的粒徑為D50＝100～200納米。
更進(jìn)一步地，上述的直液式水性筆墨水的制造方法，先將去離子水加入預(yù)分散鍋中，攪拌下依次加入乙二醇、聚合物高分子分散劑、水性丙烯酸樹(shù)脂、聚乙二醇、殺菌劑，直到全部溶解均勻，最后加入顏料，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，然后進(jìn)行超微研磨8小時(shí)，使顏料顆粒的粒度D50＝150納米，停止研磨，出料。
本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在①采用超微研磨技術(shù)，使顏料顆粒平均粒徑達(dá)到100～200納米。采用聚合物高分子分散劑，能快速溶解于溶劑中，顯著降低微粒研磨過(guò)程中分散體系的粘度，改進(jìn)顏料粒子潤(rùn)濕特性，縮短顏料顆粒研磨時(shí)間，提高顏料分散體系長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存過(guò)程中的分散穩(wěn)定性；②運(yùn)用獨(dú)特的科學(xué)配方，使墨水具有良好的分散穩(wěn)定性及較低的粘度；③墨水色澤鮮艷、出墨均勻、書寫流暢，長(zhǎng)期存放質(zhì)量穩(wěn)定，不分層、不沉淀，耐曬、防水性特強(qiáng)，不褪色、字跡能長(zhǎng)期保存；④墨水PH呈中性，對(duì)筆尖腐蝕性較??；⑤本發(fā)明墨水常溫脫帽長(zhǎng)達(dá)30天、高溫50℃脫帽長(zhǎng)達(dá)15天、常溫蓋帽1年后，均能正常書寫；桶裝墨水常溫下1年內(nèi)，不出現(xiàn)分層、分離、沉淀等變質(zhì)現(xiàn)象；⑥廣泛適合顏料型直液式水性筆，可匹配各種直液式水性筆件。
具體實(shí)施例方式直液式水性筆墨水的制造配方顏料3.0～10.0％，樹(shù)脂3.0～8.0％，溶劑10.0～20.0％，分散劑2.0～5.0％，保濕劑2.0～10.0％，殺菌劑0.1～0.3％，去離子水79.9～46.7％。其中顏料是黑、紅、蘭、綠、黃五個(gè)基色顏料中的一種，為P.Bk.7黑色顏料，或者為P.R.48:2/P.R.48:3/P.R.53:1/P.R.112/P.R.170/P.R.213/P.R.254當(dāng)中任意一種紅色顏料，或者為P.B.15/P.B.15:1/P.B.15:3/P.B.60當(dāng)中任意一種蘭色顏料，或者是P.G.7綠色顏料，或者是P.Y.74/P.Y.93/P.Y.150當(dāng)中任意一種黃色顏料；樹(shù)脂為水性丙烯酸樹(shù)脂；溶劑為乙二醇或丙三醇；分散劑為聚合物高分子分散劑；保濕劑為聚乙二醇或二醇醚。
理想的直液式水性筆墨水的配方優(yōu)選顏料6.5％，水性丙烯酸樹(shù)脂5.5％，乙二醇15％，聚合物高分子分散劑3.5％，聚乙二醇6％，殺菌劑0.2％，去離子水63.3％。
直液式水性筆墨水的制造工藝先將去離子水加入預(yù)分散鍋中，攪拌下依次加入溶劑、分散劑、樹(shù)脂、保濕劑、殺菌劑，直到全部溶解均勻，最后加入顏料，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，然后進(jìn)行超微研磨4～12小時(shí)，使顏料顆粒的粒度達(dá)到D50＝100～200納米，停止研磨，出料。
實(shí)施例1先將79.9kg去離子水加入預(yù)分散鍋中，攪拌下依次加入10kg乙二醇、2kg聚合物高分子分散劑、3kg水性丙烯酸樹(shù)脂、2kg聚乙二醇、0.1kg殺菌劑，直到全部溶解均勻，最后加入3kg的P.Bk.7黑色顏料，充分?jǐn)嚢杌旌虾螅缓筮M(jìn)行超微研磨4小時(shí)，使顏料顆粒的粒度為納米級(jí)規(guī)格尺寸，停止研磨，出料。
實(shí)施例2先將46.7kg去離子水加入預(yù)分散鍋中，攪拌下依次加入20kg丙三醇、5kg聚合物高分子分散劑、8kg水性丙烯酸樹(shù)脂、10kg聚乙二醇、0.3kg殺菌劑，直到全部溶解均勻，最后加入10kg的P.Bk.7黑色顏料，充分?jǐn)嚢杌旌虾螅缓筮M(jìn)行超微研磨12小時(shí)，使顏料顆粒的粒度為納米級(jí)規(guī)格尺寸，停止研磨，出料。
實(shí)施例3先將63.3kg去離子水加入預(yù)分散鍋中，攪拌下依次加入15kg乙二醇、3.5kg聚合物高分子分散劑、5.5kg水性丙烯酸樹(shù)脂、6kg聚乙二醇、0.2kg殺菌劑，直到全部溶解均勻，最后加入6.5kg的P.Bk.7黑色顏料，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，然后進(jìn)行超微研磨8小時(shí)，使顏料顆粒的粒度D50＝150納米，停止研磨，出料。
以上僅給出黑色顏料的直液式水性筆墨水的三個(gè)實(shí)施例，而以紅/蘭/綠/黃顏料的直液式水性筆墨水其實(shí)施條件基本相同，不再重復(fù)。
經(jīng)檢測(cè)，采用本發(fā)明技術(shù)方案獲得的各種墨水，其主要物理性能指標(biāo)見(jiàn)表1。
表1

本發(fā)明采用超微研磨技術(shù)，使顏料顆粒平均粒徑達(dá)到100～200納米。采用聚合物高分子分散劑能快速溶解于溶劑中，明顯降低微粒研磨過(guò)程中分散體系的粘度，改進(jìn)顏料粒子潤(rùn)濕特性，縮短顏料顆粒研磨時(shí)間，提高顏料分散體系在長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存過(guò)程中的分散穩(wěn)定性。
本發(fā)明墨水為綠色產(chǎn)品，順利通過(guò)EN-71.3和ASTMD-4236認(rèn)證。本發(fā)明實(shí)施例的墨水常溫脫帽長(zhǎng)達(dá)30天、高溫50℃脫帽長(zhǎng)達(dá)15天、常溫蓋帽1年后，均能正常書寫。桶裝墨水常溫下1年內(nèi)，不出現(xiàn)分層、分離、沉淀等變質(zhì)現(xiàn)象。廣泛適合顏料型直液式水性筆，可匹配各種直液式水性筆件。
以上具體描述了本發(fā)明技術(shù)方案的應(yīng)用實(shí)例，它們僅作為例子給出，不視為對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用限制。凡操作條件的等同替換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.直液式水性筆墨水，其特征在于其組分具有如下的重量百分比顏料3.0～10.0％，樹(shù)脂3.0～8.0％，溶劑10.0～20.0％，分散劑2.0～5.0％，保濕劑2.0～10.0％，殺菌劑0.1～0.3％，去離子水79.9～46.7％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直液式水性筆墨水，其特征在于所述顏料是黑、紅、蘭、綠、黃五個(gè)基色顏料中的一種，為P.Bk.7黑色顏料，或者為P.R.48:2/P.R.48:3/P.R.53:1/P.R.112/P.R.170/P.R.213/P.R.254當(dāng)中任意一種紅色顏料，或者為P.B.15/P.B.15:1/P.B.15:3/P.B.60當(dāng)中任意一種蘭色顏料，或者是P.G.7綠色顏料，或者是P.Y.74/P.Y.93/P.Y.150當(dāng)中任意一種黃色顏料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直液式水性筆墨水，其特征在于所述的樹(shù)脂為水性丙烯酸樹(shù)脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直液式水性筆墨水，其特征在于所述的溶劑為乙二醇或丙三醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直液式水性筆墨水，其特征在于所述的分散劑為聚合物高分子分散劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直液式水性筆墨水，其特征在于所述的保濕劑為聚乙二醇或二醇醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直液式水性筆墨水，其特征在于其組分具有如下的重量百分比顏料6.5％，水性丙烯酸樹(shù)脂5.5％，乙二醇15％，聚合物高分子分散劑3.5％，聚乙二醇6％，殺菌劑0.2％，去離子水63.3％。
8.制造權(quán)利要求1所述的直液式水性筆墨水的方法，其特征在于先將去離子水加入預(yù)分散鍋中，攪拌下依次加入溶劑、分散劑、樹(shù)脂、保濕劑、殺菌劑，直到全部溶解均勻，最后加入顏料，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，然后進(jìn)行超微研磨4～12小時(shí)，使顏料顆粒的粒度為納米級(jí)規(guī)格尺寸，停止研磨，出料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直液式水性筆墨水的制造方法，其特征在于所述的顏料顆粒研磨后的粒徑為D50＝100～200納米。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直液式水性筆墨水的制造方法，其特征在于先將去離子水加入預(yù)分散鍋中，攪拌下依次加入乙二醇、聚合物高分子分散劑、水性丙烯酸樹(shù)脂、聚乙二醇、殺菌劑，直到全部溶解均勻，最后加入顏料，充分?jǐn)嚢杌旌虾螅缓筮M(jìn)行超微研磨8小時(shí)，使顏料顆粒的粒度D50＝150納米，停止研磨，出料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直液式水性筆墨水及其制造方法，其配方為顏料3.0～10.0％，樹(shù)脂3.0～8.0％，溶劑10.0～20.0％，分散劑2.0～5.0％，保濕劑2.0～10.0％，殺菌劑0.1～0.3％，去離子水79.9～46.7％。其制法為先將去離子水加入預(yù)分散鍋中，攪拌下依此加入溶劑、分散劑、樹(shù)脂、保濕劑、殺菌劑，直到全部溶解均勻，最后加入顏料，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，然后進(jìn)行超微研磨4～12小時(shí)，使顏料顆粒的粒度達(dá)到D
文檔編號(hào)C09D11/16GK1974693SQ200610098358
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者詹憶源, 張杏金 申請(qǐng)人:蘇州三威納米科技有限公司