本发明涉及一种可擦性书写油墨的组成。 已知制备可擦性书写油墨的配方,如美国专利4097290中介绍的:将天然橡胶进行塑炼,使其分子量下降到40万到75万,并把该橡胶溶于沸点低于180℃的溶剂中,形成粘度很高的溶液,并向此溶液中加入含有30~45%颜料的粘稠悬浮体及作为高沸点溶剂的邻苯二甲酸二异辛酯。
日本JP-A-5736173和JP-A-58208358号申请中介绍的可擦性圆珠笔油墨,其组成包括橡胶、低沸点溶剂、颜料、润滑剂和高沸点的调制剂等。由于选用了适宜的配比以及用金属皂作润滑剂,改进了以往已有书写油墨的可写性和可擦性。所用金属皂分别为硬脂酸锂和硬脂酸铝。但硬脂酸锂对油墨制作工艺条件的变化十分敏感,而硬脂酸铝为两性化合物,组成复杂,致使油墨的制作条件变得苛刻,且不易获得质量稳定的产品。
本发明的目的是要获得一种具有满意的可写性和可擦性,稠度较软,贮存安定性优良,并且制作容易的书写油墨。
本发明油墨的组成包括橡胶(或橡胶与树脂的混合物)、颜料、润滑剂、低沸点橡胶溶剂和高沸点分散介质。其中,橡胶为油墨总重的10~18%;颜料5~12%;润滑剂2~10%;最好为2-6%;橡胶与低沸点溶剂重量之比为0.2~0.6∶1;高沸点分散介质与颜料重量之比为2~4∶1。
本发明的特点是:采用硬脂酸铅为润滑剂,沸点低于150℃(最好是90~120℃)地烃类油作橡胶溶剂,而用沸点高于300℃、润滑性能、粘温性能和低温性能都十分优良的新戊基多元醇酯或新戊基多元醇酯与邻苯二甲酸二异辛酯的混合物为分散介质。
如前所述,采用硬脂酸锂和硬脂酸铝等金属皂为书写油墨的润滑剂是公知的技术,但文献上尚未见到报导用硬脂酸铅的,而硬脂酸铅用作油墨润滑剂较之于上述两种金属皂有着明显的优越性。这是因为:硬脂酸铅润滑性能优于锂皂和铝皂,在油墨中与其它组份如烃类相容性好,用量可以较大,有利于增加油墨的稳定性,从而改进油墨的贮存安定性。同时,由于硬脂酸铅组成单一,对油墨的制作条件要求不苛刻,使制作容易,最后得到的产品质量也较稳定。在本发明的油墨组成中,硬脂酸铅的用量为2-10%,最好为2~6%。用量太小时,油墨稳定性降低;用量太大时,对书写不利。
采用硬脂酸铅作润滑剂,可不加或少加非离子性表面活性剂。
本发明油墨的另一特点是:采用沸点低于150℃的低沸点物为橡胶溶剂。通常用60~120℃的烃类油,如溶剂汽油,石油醚等。最好是90~120℃的石油醚。这些烃类油无毒,容易获得,且价格低廉,其用量与橡胶的用量相适应。在本发明的油墨配方中,橡胶与低沸点溶剂重量比为0.2~0.6∶1,即低沸点溶剂占油墨总重的40~60%。
以往的油墨多采用沸点大于300℃以上的矿油或二元酸酯为调制剂。而本发明的油墨采用新戊基多元醇酯为调制剂(即分散介质)。这是本发明油墨的最主要的一个特点。
新戊基多元醇酯是一种优良的合成润滑剂,不但润滑性能、热氧化安定性能优于矿油和二元酸酯,抗水解能力也优于二元酸酯,而这些性能对于可擦性书写油墨的可写性、稳定性和甚至在潮湿环境下的贮存安定性都是十分有利的。此外,由于新戊基多元醇酯优良的粘温性能和低温性能,从而能保证油墨在炎夏和寒冬都具有良好的书写性能和可擦性能。可用的新戊基多元醇酯是三羟甲基丙烷酯、季戊四醇酯、双三羟甲基丙烷酯以及双季戊四醇酯等。合成酯的脂肪酸为C4~C18的直链脂肪酸。合适的酯的粘度最好在10-5m2/S以下,但大于10-5m2/S的多元醇酯也可以使用。酯的用量为油墨总重的15~30%,19~25%更好。
本发明的油墨组成中,分散介质新戊基多元酯可以单独使用,也可与邻苯二甲酸二异辛酯混合使用,两者可以任意比例掺合,但其总量在油墨中所占的比例与单独使用新戊基多元醇酯时相同。
单独使用新戊基多元醇酯或使用两种酯的混合物作分散介质时,油墨中某些其它组份例如月桂酸、叔丁基酚醛树脂等可以不加或少加。
本发明油墨组成的另一种方案是在采用硬脂酸铅作润滑剂时,采用邻苯二甲酸二异辛酯为分散介质,其它组份与第一方案相同,但此时在聚异戊二烯橡胶组份中要掺入叔丁基酚醛树脂,否则效果欠佳。橡胶与树脂的总量在油墨总重中的比例与单独使用橡胶时相同。两者自身的比例为1~4∶1。
采用新戊基多元醇酯和/或邻苯二甲酸二异辛酯为分散介质时,也可以用硬脂酸铝、硬脂酸锂、硬脂酸钙或其它的金属皂为润滑剂,但以硬脂酸铅为最好。
在本发明的油墨组成中作为成膜剂的橡胶,可以是天然橡胶,也可以是合成橡胶。合适的成膜剂是分子量为40~80万的聚异戊二烯橡胶或是聚异戊二烯橡胶和叔丁基酚醛树脂的混合物。橡胶或橡胶与树脂的含量为10~18%,最好为13~16%。
本发明的油墨所说的颜料可以是碳黑、天然石墨、深兰等无机颜料。也可采用偶氮、蒽醌等有机颜料。颜料的用量为油墨总重的5~12%,10%以下更好。颜料的粒度应小于5×10-6m。
在本发明油墨的组成中,若采用碳黑为颜料,与硬脂酸铅、新戊基多元醇酯或邻苯二甲酸二异辛酯、聚异戊二烯橡胶(或加有叔丁基酚醛树脂的混合物)、石油醚等配伍,效果更好。
本发明所说油墨的制备方法是:
首先将橡胶或橡胶与树脂的混合物溶解于低沸点溶剂中,制成粘稠的高聚物溶液。
其次,将颜料和金属皂与分散介质混合,加热调成糊状,温度为70~100℃。再冷到室温,置于三辊机上研磨,得均匀分散物。
最后,将高聚物溶液与胶体分散物混合均匀,即制得可擦性书写油墨。
以下是本发明的实施例,其中例1、3、5、6是最佳实施例;例2、4是比较例。
例1
在60毫升石油醚中加入18克聚异戊二烯橡胶,加热使橡胶充分溶解,控制加热温度,以保持石油醚不致挥发而损失为宜。
另将碳黑10克,硬脂酸铅4克,C4~C10混合脂肪酸的三羟甲基丙烷酯20克充分混合,加热调成糊状,温度保持在70~100℃之间。然后冷至室温,在三辊机上研磨,使其分散均匀,最后与橡胶溶液混合均匀,即得黑色可擦性书写油墨。
以下例子按与例1相同的方法实施。
例2
石油醚 180毫升
聚异戊二烯橡胶 50克
碳黑 38克
三羟甲基丙烷酯 70克
例3
石油醚 90毫升
聚异戊二烯橡胶 27克
碳黑 15克
硬脂酸铅 6克
季戊四醇酯 30克
例4
聚异戊二烯橡胶 15克
石油醚 60毫升
碳黑 7克
硬脂酸铅 4克
邻苯二甲酸二异辛酯 22克
例5
聚异戊二烯橡胶 28克
叔丁基酚醛树脂 12克
石油醚 140毫升
碳黑 12克
硬脂酸铅 8克
邻苯二甲酸二异辛酯 40克
例6
聚异戊二烯橡胶 28克
石油醚 120毫升
碳黑 12克
硬脂酸铅 8克
邻苯二甲酸二异辛酯 5克
三羟甲基丙烷酯 35克
将上述各例所得之油墨产品灌入十只园珠笔芯内,在国家通用的书写试验机上进行评定,凡不堵塞、不断线、连续书写一千米以上为通过。并根据事先规定的可写性、可擦性和稳定性(注),进行了评分,结果如下表所示:
例1~6油墨配方的性能评定
上述实施例清楚地表明,采用本发明的配方,可以获得可擦性、书写性和稳定性优良的书写油墨,达到了预期的效果。并且由于成份简单,制作容易,将大大降低油墨的生产成本。
本发明中所说的可擦性均指油墨在书写后初始时可擦,而数小时之后则成为永久不可擦的这一事实。故特别适用于圆珠笔及其它书写工具,供起草文件、修改报告,特别是中小学生学习时使用。
注:油墨的三项最主要性质为可写性、可擦性和稳定性,这几种性质均无标准评定方法。为便于比较,我们采用了下列的方法进行评选。
(1)可写性:统一用天津圆珠笔厂供给的笔芯做书写试验。凡书写特别流利者为“优”;凡书写流利,笔道清晰圆润者为“良”;书写时有涩的感觉,笔道偶尔有断线者为“中”;书写费力,笔道断线较严重者为“差”。
(2)可擦性:对书写的笔道统一用普通橡皮往返擦试六次,擦完后用肉眼观察,如果纸上无痕迹者为“优”;如果有痕迹但不明显者为“良”;如果痕迹较深者为“中”;基本上擦不掉者为“差”。
(3)稳定性:将油墨密封,在室温下贮存,观察其分油现象。凡能贮存半年以上无析油者为“优”;半年中有分油现象但不严重者为“良”;贮存半年析油严重者为“中”;贮存半月就有分油现象者为“差”。