本發(fā)明涉及一種書寫工具用水性墨組合物，其在抑制筆尖干燥的同時(shí)描線(drawnline)的干燥性和墨的低溫穩(wěn)定性優(yōu)異，其防止描線洇色(feathering)和透印(strike-through)。

背景技術(shù)：

含有水性墨組合物的書寫工具通常含有水和水溶性溶劑等作為主要成分，因此其中涉及的問題是當(dāng)筆尖部分打開經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，墨中的液體成分蒸發(fā)從而增加墨的粘度，并且筆尖干燥從而造成書寫較差。

通過添加二醇類解決以上問題的方法一般在較廣范圍內(nèi)公知，但其有延遲描線干燥的缺點(diǎn)。

已知通過添加例如1,4-環(huán)己烷二甲醇和低級(jí)醇來解決以上問題的水性墨組合物(參見例如專利文獻(xiàn)1)。

然而，現(xiàn)狀是，在上述專利文獻(xiàn)1所示的技術(shù)中，墨的低溫穩(wěn)定性的解決對(duì)策不足，引起描線的洇色和紙面的透印，且描線的干燥不能獲得令人滿意的效果。

另一方面，已知至少含有著色劑、三甲基甘氨酸(甘氨酸甜菜堿)和水的水性墨是墨排出部分例如筆尖的耐干燥性優(yōu)異的墨(參見例如專利文獻(xiàn)2)。

但是，在上述專利文獻(xiàn)2所示的技術(shù)中涉及的問題是，在高溫度和高濕度條件下，墨的耐干燥性仍不足，且描線的干燥不能獲得令人滿意的效果。

特別地，近年來道林紙(woodfreepaper)在更多情況下用于以教科書等為代表的學(xué)習(xí)用書籍。一般地，道林紙具有較不易吸收水分的性質(zhì)，因此在某些情況下在紙面上的描線干燥不充分從而引起紙面污染。同樣在上述專利文獻(xiàn)1和2所示的技術(shù)中，其中涉及的問題是在道林紙上描線的干燥性仍不足，且筆尖的耐干燥性和墨的低溫穩(wěn)定性不令人滿意。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2000-319570號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施例等)

專利文獻(xiàn)2：日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平11-43637號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求、實(shí)施例等)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

根據(jù)上述常規(guī)技術(shù)的問題，本發(fā)明試圖解決它們，其目的是提供一種書寫工具用水性墨組合物，其在抑制筆尖干燥的同時(shí)描線的干燥性和墨的低溫穩(wěn)定性優(yōu)異，其防止描線洇色和透印。

用于解決問題的方案

根據(jù)上述常規(guī)問題，本發(fā)明人重復(fù)進(jìn)行的深入研究已發(fā)現(xiàn)，通過加入著色劑、三甲基甘氨酸和水，并將特定成分和水溶性有機(jī)溶劑的含量范圍控制在特定值以下，得到符合上述目的的書寫工具用水性墨組合物。因此，他們完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明在于以下(1)至(3)項(xiàng)。

(1)一種書寫工具用水性墨組合物，其至少含有著色劑、三甲基甘氨酸、季戊四醇、10質(zhì)量％以下的水溶性有機(jī)溶劑、和水。

(2)根據(jù)以上項(xiàng)目(1)所述的書寫工具用水性墨組合物，其以基于所述墨組合物的總量為0.5至50質(zhì)量％的量含有所述三甲基甘氨酸。

(3)根據(jù)以上項(xiàng)目(1)或(2)所述的書寫工具用水性墨組合物，其以基于所述墨組合物的總量為0.5至8質(zhì)量％的量含有所述季戊四醇。

(4)一種書寫工具，其裝填有根據(jù)以上項(xiàng)目(1)至(3)任一項(xiàng)所述的書寫工具用水性墨組合物。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種書寫工具用水性組合物，其在抑制筆尖干燥的同時(shí)描線的干燥性和墨的低溫穩(wěn)定性優(yōu)異，其防止描線洇色和透印。特別地，提供了一種書寫工具用水性墨組合物，其即使在用于以教科書等為代表的學(xué)習(xí)用書籍的道林紙上書寫時(shí)，也賦予描線令人滿意的干燥性，其顯示了筆尖的耐干燥性和墨的低溫穩(wěn)定性，其防止描線洇色和透印。

具體實(shí)施方式

以下將會(huì)詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方案。

根據(jù)本發(fā)明的書寫工具用水性墨組合物的特征在于，其至少包含著色劑、三甲基甘氨酸、季戊四醇、10質(zhì)量％以下的水溶性有機(jī)溶劑、和水。

溶解或分散在水中的染料、迄今已公知的無機(jī)系顏料或有機(jī)系顏料例如氧化鈦等、含有顏料的樹脂顆粒顏料、由染料使樹脂乳液著色得到的擬顏料(pseudopigment)、熒光顏料、白色系塑料顏料、和包括二氧化硅或云母作為基材且通過使用氧化鐵和氧化鈦將其表層進(jìn)行多層涂布而獲得的顏料等，可用作本發(fā)明的著色劑，只要不損害本發(fā)明的效果即可。

所述染料包括例如，酸性染料如曙紅(eosin)、foxin、水黃#6-c、酸性紅、水藍(lán)#105、亮藍(lán)fcf、和苯胺黑nb等；直接染料如直接黑(directblack)154、直接天空藍(lán)5b和紫b00b等；和堿性染料如若丹明和甲基紫等，以及熒光染料。

對(duì)于有機(jī)系顏料，包括例如偶氮色淀、不溶性偶氮顏料、螯合物偶氮顏料、酞菁顏料、苝(perylene)和迫位酮(perinone)顏料、和亞硝基顏料等。更具體地，所述染料包括無機(jī)顏料如炭黑、鈦黑、氧化鋅、氧化鐵紅、鋁、氧化鉻、鐵黑、鈷藍(lán)、氧化鐵黃、鉻綠、硫化鋅、鋅鋇白、鎘黃、朱紅、鎘紅、鉻黃、鉬橙(molybdateorange)、鉻酸鋅、鉻酸鍶、白碳、粘土、滑石、群青、沉淀性硫酸鋇、重晶石粉末(barytepowder)、碳酸鈣、白鉛、普魯士藍(lán)、錳紫、鋁粉末、和黃銅粉末等，有機(jī)顏料如c.i.顏料藍(lán)15、c.i.顏料藍(lán)17、c.i.顏料藍(lán)27、c.i.顏料紅5、c.i.顏料紅22、c.i.顏料紅38、c.i.顏料紅48、c.i.顏料紅49、c.i.顏料紅53、c.i.顏料紅57、c.i.顏料紅81、c.i.顏料紅104、c.i.顏料紅146、c.i.顏料紅245、c.i.顏料黃1、c.i.顏料黃3、c.i.顏料黃12、c.i.顏料黃13、c.i.顏料黃14、c.i.顏料黃17、c.i.顏料黃34、c.i.顏料黃55、c.i.顏料黃74、c.i.顏料黃95、c.i.顏料黃166、c.i.顏料黃167、c.i.顏料橙5、c.i.顏料橙13、c.i.顏料橙16、c.i.顏料紫1、c.i.顏料紫3、c.i.顏料紫19、c.i.顏料紫23、c.i.顏料紫50、和c.i.顏料綠7等。

迄今公知的顏料可以適當(dāng)?shù)赜米鳠晒忸伭?，包括例如無機(jī)熒光顏料如硫化鋅、硅酸鋅、硫化鎘、硫化鍶、和鎢酸鈣等，以及通過將高分子化合物染色獲得的有機(jī)熒光顏料。

具體地，所述有機(jī)熒光顏料包括nkw系列(nipponfluorescentchemicalco.,ltd.制造)，sinloihicolorbasesw系列，sf系列(sinloihico.,ltd.制造)，和victoria系列如victoriayellowg-20(mikunicolorltd.制造)等。

上述著色劑可以單獨(dú)或以其兩種以上的混合物使用。

上述著色劑的含量可適當(dāng)?shù)乜刂圃诨谀M合物的總量的0.1至60質(zhì)量％(以下“質(zhì)量％”僅稱為“％”)的范圍內(nèi)。

使用本發(fā)明所用的三甲基甘氨酸(別名：甘氨酸甜菜堿，(ch3)2n⁺(ch3)ch2coo^-)從而使其作為保濕劑，且當(dāng)其與書寫工具用水性墨組合物共混時(shí)其不導(dǎo)致墨性能降低，從而發(fā)揮筆尖的耐干燥性、描線的干燥性和墨的低溫穩(wěn)定性。

上述三甲基甘氨酸的含量基于墨組合物的總量為0.5至50％，優(yōu)選1至15％，更優(yōu)選2至10％。

如果上述含量小于0.5％，則不能充分發(fā)揮筆尖的干燥抑制效果，另一方面，如果所述含量超過50％，則所述效果保持不變以致于導(dǎo)致由粘度增加引起的書寫性能和保存穩(wěn)定性降低。

使用本發(fā)明所用的季戊四醇(c(ch2oh)4)從而使其作為保濕劑，并且其與上述三甲基甘氨酸的組合使用導(dǎo)致它們比各自單獨(dú)使用更能協(xié)同作用，且在防止筆尖干燥的同時(shí)，還能夠發(fā)揮迄今未觀察到的優(yōu)異的描線干燥性和優(yōu)異的墨的低溫穩(wěn)定性，且使它們發(fā)揮所述優(yōu)異性能而不導(dǎo)致描線洇色和透印。

上述季戊四醇的含量基于墨組合物的總量為0.5至8％，優(yōu)選2至5％。

如果上述含量小于0.5％，則不能充分發(fā)揮筆尖的干燥抑制效果，且不能發(fā)揮其與三甲基甘氨酸的協(xié)同作用。另一方面，如果所述含量超過8％，則所述與三甲基甘氨酸的協(xié)同作用的效果保持不變以致于導(dǎo)致低溫下的析出、和保存穩(wěn)定性降低。

本發(fā)明所用的水溶性有機(jī)溶劑包括例如醇類如乙醇、異丙醇、正丁醇、乙二醇、和二甘醇等，酰胺類如甲酰胺及其衍生物，亞砜類如二甲基亞砜，醚類如乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、乙二醇二丁醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單乙醚、二甘醇單丁醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇正丁醚、三丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單己醚、乙二醇單苯醚、乙二醇單-2-乙基丁醚、丙二醇乙醚、和丙二醇叔丁醚等。它們可單獨(dú)使用，也可以以其兩種以上的混合物使用。

上述水溶性有機(jī)溶劑的含量基于墨組合物的總量為10％以下，優(yōu)選7％以下，更優(yōu)選5％以下。

通過將上述水溶性有機(jī)溶劑的含量控制在10％以下，發(fā)揮描線的優(yōu)異干燥性等性能。

根據(jù)本發(fā)明的書寫工具用水性墨組合物通過加入上述各成分和除此之外的水(精制水、蒸餾水、離子交換水、和純水等)作為余量(balance)(溶劑)來制備。除上述各成分外，可以適當(dāng)?shù)匕蛇x成分，例如表面活性劑、防腐劑或防菌劑、ph調(diào)節(jié)劑、水溶性樹脂、和樹脂乳液等，只要不損害本發(fā)明的效果即可。

能夠列舉為可用的表面活性劑為例如，非離子性表面活性劑如脫水山梨醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、十甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、聚乙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯羊毛脂·羊毛脂·醇·蜂蠟衍生物、和聚氧乙烯烷基胺·脂肪酸酰胺等；陰離子性表面活性劑如烷基硫酸鹽、聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽、n-?；被猁}、n-酰基甲基?；撬猁}、聚氧乙烯烷基醚乙酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、烷基磷酸鹽、和聚氧乙烯烷基醚磷酸鹽等；氟系表面活性劑如全氟烷基環(huán)氧乙烷加合物、全氟烷基三甲銨鹽、全氟烷基羧酸鹽、氟化烷基酯、全氟烷基磺酸鹽、含全氟烷基親水性基團(tuán)的低聚物、含全氟烷基親水性基團(tuán)的聚氨酯、全氟烷基磷酸酯、全氟烷基甜菜堿、全氟烷基氧化胺、全氟烷基銨鹽、全氟烷基烷氧化物、和全氟烷基聚氧乙烯乙醇等。上述表面活性劑可以單獨(dú)使用或以其兩種以上的混合物使用。

所述防腐劑或防菌劑包括苯酚、奧麥丁鈉(sodiumomadine)、苯甲酸鈉、和苯并咪唑系化合物等。

所述ph調(diào)節(jié)劑包括堿金屬的氫氧化物如氫氧化鈉、氫氧化鉀、和氫氧化鋰等，胺化合物如三乙醇胺、二乙醇胺、單乙醇胺、二甲基乙醇胺、嗎啉、和三乙胺等，以及氨等。

所述水溶性樹脂包括例如，聚丙烯酸、水溶性苯乙烯-丙烯酸系樹脂(water-solublestyrene-acrylresins)、水溶性苯乙烯-馬來酸樹脂、水溶性馬來酸樹脂、水溶性苯乙烯樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、水溶性酯-丙烯酸系樹脂、乙烯-馬來酸共聚物、聚環(huán)氧乙烷、和水溶性聚氨酯樹脂等。

所述樹脂乳液包括例如，丙烯酸系乳液、乙酸乙烯酯系乳液、聚氨酯系乳液、苯乙烯-丁二烯乳液、和苯乙烯-丙烯腈乳液等。

上述水溶性樹脂和樹脂乳液可單獨(dú)使用或以其兩種以上的混合物使用。

根據(jù)本發(fā)明的書寫工具用水性墨組合物可裝填于各種書寫工具例如圓珠筆、標(biāo)記筆(markingpen)、和氈尖筆(felt-tippen)等中以供使用。

所述標(biāo)記筆的結(jié)構(gòu)不應(yīng)特別限定，其包括例如軸筒(holder)本身用作墨收容體(inkreservoir)，以及具有上述組合物的書寫工具用水性墨組合物直接裝填入上述軸筒內(nèi)或吸藏在所述軸筒中收容的吸藏體(absorber)中的直液式(freeinktype)或棉條體式(slivertype)標(biāo)記筆。

根據(jù)本發(fā)明的書寫工具用水性墨組合物可以通過采用迄今已知的方法制造，且其通過至少加入著色劑、三甲基甘氨酸、季戊四醇、10質(zhì)量％以下的水溶性有機(jī)溶劑、和水，在水溶液中共混規(guī)定量的各成分，并將混合物通過攪拌器如均相混合器和分散器等攪拌和混合而獲得。此外，如需要，所述墨組合物中所含的粗顆?？梢酝ㄟ^過濾或離心分離來除去，并且所述墨組合物可以在消泡、加熱或冷卻的同時(shí)制備。

根據(jù)本發(fā)明如此構(gòu)成的書寫工具用水性墨組合物在抑制筆尖干燥的同時(shí)描線的干燥性和墨的低溫穩(wěn)定性優(yōu)異，和發(fā)揮不引起描線洇色和透印的功能的原因可推測(cè)如下。

即，根據(jù)本發(fā)明的書寫工具用水性墨組合物中至少含有著色劑、三甲基甘氨酸、季戊四醇、10質(zhì)量％以下的水溶性有機(jī)溶劑、和水，從而使三甲基甘氨酸和季戊四醇兩者充當(dāng)抑制筆尖的耐干燥性的成分，很明顯，通過在書寫工具用水性墨組合物中組合使用它們而不是分別單獨(dú)使用它們，它們更有協(xié)同作用。其原因尚不清楚，但推測(cè)所述協(xié)同效果在抑制筆尖干燥的同時(shí)提供優(yōu)異的描線干燥性和優(yōu)異的墨的低溫穩(wěn)定性，并使描線發(fā)揮不引起洇色和透印的優(yōu)異性能。

根據(jù)本發(fā)明的書寫工具用水性墨組合物在發(fā)揮本發(fā)明的效果的持續(xù)效果方面很優(yōu)異，且延長(zhǎng)了所述效果的發(fā)揮時(shí)間和持續(xù)時(shí)間。此外，三甲基甘氨酸和季戊四醇是水溶性的，因此所述墨組合物在經(jīng)時(shí)穩(wěn)定性方面也優(yōu)異。

實(shí)施例

下面，將參照實(shí)施例和比較例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明將不限于以下示出的實(shí)施例。

實(shí)施例1至7和比較例1至8

根據(jù)以下表1示出的共混配方通過常規(guī)方法制備各書寫工具用水性墨組合物。

使用如此獲得的各書寫工具用墨組合物(總量：100質(zhì)量％)通過以下方法制備作為書寫工具的標(biāo)記筆，并通過以下示出的各評(píng)價(jià)方法來評(píng)價(jià)筆尖的耐干燥性(25℃/濕度65％，50℃/濕度80％)，和描線的干燥性(書寫用紙、教科書)、耐洇色性、透印性(書寫用紙、教科書)和低溫穩(wěn)定性(-10℃)。

實(shí)施例1至7和比較例1至8制備的水性墨組合物的共混配方和其各評(píng)價(jià)結(jié)果在以下表1中示出。

書寫工具的制備：標(biāo)記筆：

使標(biāo)記筆(商品名：propuswindowpus-102t，筆尖，粗：pe樹脂，細(xì)：pet纖維，mitsubishipencilco.,ltd.制造)中裝填有上述實(shí)施例1至7和比較例1至8制備的各墨組合物，從而制備標(biāo)記筆。

筆尖的耐干燥性的評(píng)價(jià)方法：

使用裝填有上述實(shí)施例1至7和比較例1至8中制備的各墨組合物的標(biāo)記筆(試驗(yàn)樣品，n＝5，以下相同)來評(píng)價(jià)筆尖的耐干燥性，其中在25℃/濕度65％和50℃/濕度80％的條件下，將摘下筆帽的標(biāo)記筆單獨(dú)水平放置，且每隔一定時(shí)間用它們?cè)诨趇so標(biāo)準(zhǔn)(14145-1)的書寫用紙上手寫(以下相同)，從而根據(jù)以下評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)得到不發(fā)生明顯洇色的書寫狀態(tài)的最長(zhǎng)時(shí)間(可書寫時(shí)間)。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

◎：120分鐘以上

○：60分鐘以上且未滿120分鐘

△：45分鐘以上且未滿60分鐘

×：未滿45分鐘

描線干燥性的評(píng)價(jià)方法：

用裝填有上述實(shí)施例1至7和比較例1至8制備的各墨組合物的標(biāo)記筆在書寫用紙和教科書用紙(“shosetsunihonshi”，2013年發(fā)行版，yamakawaprintingco.,ltd，以下相同)上手寫長(zhǎng)度約25cm的描線。每隔一定時(shí)間向描線的垂直方向用包有指套(fingersack)(辦公用指套，mech2，kokuyoco.,ltd.制造)的手指在描線上輕擦，從而根據(jù)以下評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)描線未被擦除或污染的最短時(shí)間(描線的干燥時(shí)間)。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

◎：3秒以內(nèi)

○：6秒以內(nèi)

△：10秒以內(nèi)

×：20秒以上

耐洇色性和透印性的評(píng)價(jià)方法：

用裝填有上述實(shí)施例1至7和比較例1至8制備的各墨組合物的標(biāo)記筆在書寫用紙和教科書用紙上手寫長(zhǎng)度約25cm的描線，從而根據(jù)以下評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)目視評(píng)價(jià)耐洇色性和透印性。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

◎：完全沒有觀察到洇色和透印

○：在書寫終點(diǎn)部分觀察到洇色

△：在書寫終點(diǎn)部分觀察到洇色和透印

×：在描線上和在書寫終點(diǎn)部分觀察到洇色和透印

低溫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法：

將裝填有上述實(shí)施例1至7和比較例1至8制備的各墨組合物的玻璃制小瓶用蓋蓋住并在-10℃的環(huán)境下保存，從而根據(jù)以下評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)在經(jīng)過一定時(shí)間后試驗(yàn)樣品可用于書寫且未觀察到所述小瓶中的墨凝聚或凍結(jié)的時(shí)間(保持低溫穩(wěn)定性的時(shí)間)。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

◎：3個(gè)月以上

○：1個(gè)月以上且未滿3個(gè)月

△：2周以上且未滿1個(gè)月

×：未滿2周

為了討論表1示出的結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)落在本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例1至7制備的書寫工具用水性墨組合物在筆尖的耐干燥性、描線的干燥性和墨的低溫穩(wěn)定性方面優(yōu)異，并防止描線洇色和透印。

與此相反，已發(fā)現(xiàn)，落在本發(fā)明范圍外的比較例1至8制備的書寫工具用水性墨組合物不能發(fā)揮本發(fā)明的效果。

在比較例1至3中，單獨(dú)共混三甲基甘氨酸；在比較例4中，單獨(dú)共混季戊四醇；在比較例5中，將季戊四醇與代替三甲基甘氨酸的作為保濕劑的菊粉(inulin)組合使用；在比較例6至8中，未共混三甲基甘氨酸和季戊四醇兩者；以及在比較例7和8中，水溶性有機(jī)溶劑的量超過10質(zhì)量％。在上述情況下，不能發(fā)揮本發(fā)明的效果。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

獲得了適于水性標(biāo)記筆的書寫工具用水性墨組合物。