专利名称：直液式水性笔墨水及其制造方法
技术领域：
本发明涉及直液式水性笔墨水，尤其涉及一种纳米级直液式水性笔墨水及其制造方法，属于墨水技术领域。
背景技术：
直液式水性笔是制笔行业近年开发的新门类产品，与之配套的直液式水性笔墨水基本依赖进口。目前市场上行销的高档专用墨水都在由染料型向颜料型转变。染料型直液式水性笔墨水的缺点是洇水、不耐光，容易褪色，不能长期归档保存；染料组分易结晶，导致出墨不均，书写不畅；有毒、不环保。
颜料型直液式水性笔墨水能有效克服上述缺点，颜料型墨水是以粒子均匀地分散于墨水体系中而使其着色的，但普通的颜料型直液式水性笔墨水由于颜料粒子大，分散效果差，不能达到理想的书写效果。一种纳米级颜料型直液式水性笔墨水能较好地克服上述不足，但随着粒子尺寸的变小，比表面积将大大增加，粒子之间的范德华引力将变大，微粒子间极易产生凝聚，从而导致在储存过程中产生分层、沉淀等变质现象。一般的工艺技术和设备很难使墨水体系中颜料粒子达到初始纳米化，很难保持良好的分散稳定性。再则，保持低粘度的稳定又是一个重要指标，由于直液式水性笔墨水是直接加入直液式水性笔件中的，所以，要求较高；粘度稍偏大，就会影响出墨量，造成书写不畅或断线，粘度过低，又会出现漏墨现象。但在生产过程中，随着研磨速度的增加和时间的变长，墨水体系的粘度将会变大，保持低粘度并且控制在较小范围是直液式水性笔墨水的又一重要技术难点。所以，要生产出理想高品质的纳米级直液式水性笔墨水，是值得研究的重要技术课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种直液式水性笔墨水及其制造方法，采用“超微研磨技术”和“科学的配方”，旨在有效解决直液式水性笔墨水颜料的粒径、粘度、储存分层及书写渗水等技术问题，适合颜料型直液式水性笔，可匹配各种直液式水性笔件。
本发明的目的通过以下技术方案来实现直液式水性笔墨水，其特征在于其组分具有如下的重量百分比颜料3.0～10.0％，树脂3.0～8.0％，溶剂10.0～20.0％，分散剂2.0～5.0％，保湿剂2.0～10.0％，杀菌剂0.1～0.3％，去离子水79.9～46.7％。
进一步地，上述的直液式水性笔墨水，所述的颜料为黑、红、兰三个基色颜料中的一种；所述的树脂为水性丙烯酸树脂；所述的溶剂为乙二醇或丙三醇；所述的分散剂为聚合物高分子分散剂；所述的保湿剂为聚乙二醇或二醇醚。
再进一步地，上述的直液式水性笔墨水，其组分具有如下的重量百分比颜料6.5％，水性丙烯酸树脂5.5％，乙二醇15％，聚合物高分子分散剂3.5％，聚乙二醇6％，杀菌剂0.2％，去离子水63.3％。
再进一步地，上述的直液式水性笔墨水的制造方法，其特征在于先将去离子水加入预分散锅中，搅拌下依次加入溶剂、分散剂、树脂、保湿剂、杀菌剂，直到全部溶解均匀，最后加入颜料，充分搅拌混合后，然后进行超微研磨4～12小时，使颜料颗粒的粒度为纳米级规格尺寸，停止研磨，出料。
更进一步地，上述的直液式水性笔墨水的制造方法，所述的颜料颗粒研磨后的粒径为D50＝100～200纳米。
更进一步地，上述的直液式水性笔墨水的制造方法，先将去离子水加入预分散锅中，搅拌下依次加入乙二醇、聚合物高分子分散剂、水性丙烯酸树脂、聚乙二醇、杀菌剂，直到全部溶解均匀，最后加入颜料，充分搅拌混合后，然后进行超微研磨8小时，使颜料颗粒的粒度D50＝150纳米，停止研磨，出料。
本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在①采用超微研磨技术，使颜料颗粒平均粒径达到100～200纳米。采用聚合物高分子分散剂，能快速溶解于溶剂中，显著降低微粒研磨过程中分散体系的粘度，改进颜料粒子润湿特性，缩短颜料颗粒研磨时间，提高颜料分散体系长时间储存过程中的分散稳定性；②运用独特的科学配方，使墨水具有良好的分散稳定性及较低的粘度；③墨水色泽鲜艳、出墨均匀、书写流畅，长期存放质量稳定，不分层、不沉淀，耐晒、防水性特强，不褪色、字迹能长期保存；④墨水PH呈中性，对笔尖腐蚀性较小；⑤本发明墨水常温脱帽长达30天、高温50℃脱帽长达15天、常温盖帽1年后，均能正常书写；桶装墨水常温下1年内，不出现分层、分离、沉淀等变质现象；⑥广泛适合颜料型直液式水性笔，可匹配各种直液式水性笔件。
具体实施例方式直液式水性笔墨水的制造配方颜料3.0～10.0％，树脂3.0～8.0％，溶剂10.0～20.0％，分散剂2.0～5.0％，保湿剂2.0～10.0％，杀菌剂0.1～0.3％，去离子水79.9～46.7％。其中颜料为黑、红、兰三个基色颜料中的一种；树脂为水性丙烯酸树脂；溶剂为乙二醇或丙三醇；分散剂为聚合物高分子分散剂；保湿剂为聚乙二醇或二醇醚。
理想的直液式水性笔墨水的配方优选颜料6.5％，水性丙烯酸树脂5.5％，乙二醇15％，聚合物高分子分散剂3.5％，聚乙二醇6％，杀菌剂0.2％，去离子水63.3％。
直液式水性笔墨水的制造工艺先将去离子水加入预分散锅中，搅拌下依次加入溶剂、分散剂、树脂、保湿剂、杀菌剂，直到全部溶解均匀，最后加入颜料，充分搅拌混合后，然后进行超微研磨4～12小时，使颜料颗粒的粒度达到D50＝100～200纳米，停止研磨，出料。
实施例1先将79.9kg去离子水加入预分散锅中，搅拌下依次加入10kg溶剂、2kg分散剂、3kg树脂、2kg保湿剂、0.1kg杀菌剂，直到全部溶解均匀，最后加入3kg黑色颜料，充分搅拌混合后，然后进行超微研磨4小时，使颜料颗粒的粒度为纳米级规格尺寸，停止研磨，出料。
实施例2先将46.7kg去离子水加入预分散锅中，搅拌下依次加入20kg溶剂、5kg分散剂、8kg树脂、10kg保湿剂、0.3kg杀菌剂，直到全部溶解均匀，最后加入10kg黑色颜料，充分搅拌混合后，然后进行超微研磨12小时，使颜料颗粒的粒度为纳米级规格尺寸，停止研磨，出料。
实施例3先将63.3kg去离子水加入预分散锅中，搅拌下依次加入15kg乙二醇、3.5kg聚合物高分子分散剂、5.5kg水性丙烯酸树脂、6kg聚乙二醇、0.2kg杀菌剂，直到全部溶解均匀，最后加入6.5kg黑色颜料，充分搅拌混合后，然后进行超微研磨8小时，使颜料颗粒的粒度D50＝150纳米，停止研磨，出料。
以上仅给出黑色颜料的直液式水性笔墨水的三个实施例，而以红/兰颜料的直液式水性笔墨水其实施条件基本相同，不再重复。
经检测，采用本发明技术方案获得的各种墨水，其主要物理性能指标见表1。
表1
本发明采用超微研磨技术，使颜料颗粒平均粒径达到100～200纳米。采用聚合物高分子分散剂能快速溶解于溶剂中，明显降低微粒研磨过程中分散体系的粘度，改进颜料粒子润湿特性，缩短颜料颗粒研磨时间，提高颜料分散体系在长时间储存过程中的分散稳定性。
本发明墨水为绿色产品，顺利通过EN-71.3和ASTMD-4236认证。本发明实施例的墨水常温脱帽长达30天、高温50℃脱帽长达15天、常温盖帽1年后，均能正常书写。桶装墨水常温下1年内，不出现分层、分离、沉淀等变质现象。广泛适合颜料型直液式水性笔，可匹配各种直液式水性笔件。
以上具体描述了本发明技术方案的应用实例，它们仅作为例子给出，不视为对本发明的应用限制。凡操作条件的等同替换，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.直液式水性笔墨水，其特征在于其组分具有如下的重量百分比颜料3.0～10.0％，树脂3.0～8.0％，溶剂10.0～20.0％，分散剂2.0～5.0％，保湿剂2.0～10.0％，杀菌剂0.1～0.3％，去离子水79.9～46.7％。
2.根据权利要求1所述的直液式水性笔墨水，其特征在于所述的颜料为黑、红、兰三个基色颜料中的一种。
3.根据权利要求1所述的直液式水性笔墨水，其特征在于所述的树脂为水性丙烯酸树脂。
4.根据权利要求1所述的直液式水性笔墨水，其特征在于所述的溶剂为乙二醇或丙三醇。
5.根据权利要求1所述的直液式水性笔墨水，其特征在于所述的分散剂为聚合物高分子分散剂。
6.根据权利要求1所述的直液式水性笔墨水，其特征在于所述的保湿剂为聚乙二醇或二醇醚。
7.根据权利要求1所述的直液式水性笔墨水，其特征在于其组分具有如下的重量百分比颜料6.5％，水性丙烯酸树脂5.5％，乙二醇15％，聚合物高分子分散剂3.5％，聚乙二醇6％，杀菌剂0.2％，去离子水63.3％。
8.制造权利要求1所述的直液式水性笔墨水的方法，其特征在于先将去离子水加入预分散锅中，搅拌下依次加入溶剂、分散剂、树脂、保湿剂、杀菌剂，直到全部溶解均匀，最后加入颜料，充分搅拌混合后，然后进行超微研磨4～12小时，使颜料颗粒的粒度为纳米级规格尺寸，停止研磨，出料。
9.根据权利要求8所述的直液式水性笔墨水的制造方法，其特征在于所述的颜料颗粒研磨后的粒径为D50＝100～200纳米。
10.根据权利要求8所述的直液式水性笔墨水的制造方法，其特征在于先将去离子水加入预分散锅中，搅拌下依次加入乙二醇、聚合物高分子分散剂、水性丙烯酸树脂、聚乙二醇、杀菌剂，直到全部溶解均匀，最后加入颜料，充分搅拌混合后，然后进行超微研磨8小时，使颜料颗粒的粒度D50＝150纳米，停止研磨，出料。
全文摘要
本发明提供一种直液式水性笔墨水及其制造方法，其配方为颜料3.0～10.0％，树脂3.0～8.0％，溶剂10.0～20.0％，分散剂2.0～5.0％，保湿剂2.0～10.0％，杀菌剂0.1～0.3％，去离子水79.9～46.7％。其制法为先将去离子水加入预分散锅中，搅拌下依此加入溶剂、分散剂、树脂、保湿剂、杀菌剂，直到全部溶解均匀，最后加入颜料，充分搅拌混合后，然后进行超微研磨4～12小时，使颜料颗粒的粒度达到D
文档编号C09D11/16GK1958686SQ200610097940
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月22日 优先权日2006年11月22日
发明者詹忆源, 张杏金 申请人:苏州三威纳米科技有限公司