書(shū)寫(xiě)工具用水性墨組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種書(shū)寫(xiě)工具用水性墨組合物，其與例如示出觸變性的黃原膠等的傳 統(tǒng)的增稠/膠凝劑相比，盡管具有低的粘度，但在例如顏料等的顆粒的膽存穩(wěn)定性、經(jīng)時(shí)書(shū) 寫(xiě)性、和描線品質(zhì)方面優(yōu)異。
【背景技術(shù)】
[0002] 迄今已知天然化合物、通過(guò)天然化合物的化學(xué)改性獲得的半合成化合物、和從石 油化學(xué)原料化學(xué)合成的合成化合物作為用于書(shū)寫(xiě)工具用墨組合物的示出觸變性的增稠/膠 凝劑。
[0003] 例如，已知的是:水性墨圓珠筆用墨組合物，其特征在于，包含作為天然增稠/膠凝 劑的0.20至0.45重量％的黃原膠(參考例如專利文獻(xiàn)1);水性墨組合物，其特征在于，包含 作為半合成的增稠/膠凝劑的通過(guò)纖維素的化學(xué)改性獲得的酸化度為1.5 W上的堿金屬鹽 或錠鹽例如簇甲基纖維素鋼等(參考例如專利文獻(xiàn)2);和圓珠筆用水性墨組合物，其包含作 為合成的增稠/膠凝劑的聚酸類、聚氨醋改性聚酸類和聚氨基塑料酸類(polyaminoplastol ether)(參考例如專利文獻(xiàn)3)。
[0004] 然而，現(xiàn)狀是:為了使例如顏料等的顆粒展示出膽存穩(wěn)定性，公開(kāi)于W上專利文獻(xiàn) 1至3中的各增稠/膠凝劑不得不W大的量添加至組合物；W及增稠/膠凝劑設(shè)及書(shū)寫(xiě)感和流 動(dòng)性惡化的問(wèn)題。
[0005] 另一方面，作為來(lái)源自纖維素本身的天然增稠劑等已知通過(guò)將纖維素物理加工為 微細(xì)物獲得的產(chǎn)物，并且已知粉末纖維素和發(fā)酵纖維素(細(xì)菌纖維素)等。例如，作為通過(guò)利 用W上纖維素制備的水性墨組合物已知特征在于包含至少水、著色劑和發(fā)酵纖維素的水性 墨圓珠筆用墨組合物(參考例如專利文獻(xiàn)4)。
[0006] 然而，上述專利文獻(xiàn)4中示出的用于水性墨圓珠筆用墨組合物的發(fā)酵纖維素包含 細(xì)纖維性顆粒并且添加用于通過(guò)在筆的尖端形成柔軟的樹(shù)脂膜(纖維素纖維的膜)來(lái)提高 干透性能(化y-up performance)，并且進(jìn)一步組合使用觸變性賦予劑(黃原膠)從而調(diào)節(jié)墨 的粘度。因此，就包括纖維素的物性和其作用機(jī)理的技術(shù)思想而言，W上圓珠筆不同于公開(kāi) 于本發(fā)明中的那些。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [000引專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)昭59-74175號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求，實(shí)施例及其它）
[0010] 專利文獻(xiàn)2:日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)昭62-124170號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求，實(shí)施例及其它）
[0011] 專利文獻(xiàn)3:日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)2002-235025號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求，實(shí)施例及其它）
[0012] 專利文獻(xiàn)4:日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)2013-91730號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求，實(shí)施例及其它）

【發(fā)明內(nèi)容】

[001引發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0014]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明試圖解決該問(wèn)題，并且其目的是提供一種書(shū) 寫(xiě)工具用水性墨組合物，其盡管具有低的粘度，但在顆粒的膽存穩(wěn)定性、經(jīng)時(shí)書(shū)寫(xiě)性、和描 線品質(zhì)方面優(yōu)異。
[00巧]用于解決問(wèn)題的方案
[0016] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題等，本發(fā)明人重復(fù)的深入研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)了：從安全性和對(duì) 環(huán)境的考慮的觀點(diǎn)，因?yàn)閮A向于優(yōu)選天然增稠/膠凝劑，滿足上述目的的書(shū)寫(xiě)工具用水性墨 組合物通過(guò)使用具有特定物性的天然增稠/膠凝劑來(lái)獲得。因此，已經(jīng)完成了本發(fā)明。
[0017] 即，本發(fā)明存在于W下項(xiàng)目（1)至(3)中。
[0018] (1) -種書(shū)寫(xiě)工具用水性墨組合物，其包含0.05至1.5質(zhì)量％的氧化纖維素并且具 有由卡森方程(化sson's equation)導(dǎo)出的極限粘度為lOmPa · sW下。
[0019] (2)根據(jù)W上項(xiàng)目（1)所述的書(shū)寫(xiě)工具用水性墨組合物，其中所述氧化纖維素的數(shù) 均纖維直徑為2至150nm。
[0020] (3)-種書(shū)寫(xiě)工具，其裝填有根據(jù)W上項(xiàng)目（1)或(2)所述的書(shū)寫(xiě)工具用水性墨組 合物。
[0021] 發(fā)明的效果
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種書(shū)寫(xiě)工具用水性墨組合物，其與例如黃原膠等的傳統(tǒng)的 增稠/膠凝劑相比，盡管具有低的粘度，但在例如顏料等的顆粒的膽存穩(wěn)定性、經(jīng)時(shí)書(shū)寫(xiě)性、 和描線品質(zhì)方面優(yōu)異。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是示出用于本發(fā)明（實(shí)施例1至5)的氧化纖維素分散液和用于比較例1、2、4和6 的黃原膠的水溶液的剪切速度與粘度之間的關(guān)系的特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] W下將會(huì)詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的書(shū)寫(xiě)工具用水性墨組合物的特征在于，其包含0.05至1.5質(zhì)量％的 氧化纖維素并且具有由卡森方程導(dǎo)出的極限粘度為lOmPa · sW下。
[0026] <氧化纖維素〉
[0027] 用于本發(fā)明的氧化纖維素具有纖維素 I型晶體結(jié)構(gòu)并且通過(guò)將在構(gòu)成纖維素 [(C曲005)n:其中大量β-葡萄糖分子經(jīng)由糖巧鍵直鏈狀地聚合的天然高分子]的β-葡萄糖的 C6位處的徑基(-0Η基)氧化從而將徑基改性為醒基(-C冊(cè))和簇基(-C00H基)來(lái)獲得。
[0028] 用于本發(fā)明的氧化纖維素包括通過(guò)W下獲得的纖維:將具有I型晶體結(jié)構(gòu)的天然 來(lái)源的纖維素固體原料的表面氧化，并且將該材料微細(xì)地粉碎為納米尺寸。通常，在作為原 料的天然來(lái)源的纖維素中，稱為微原纖的納米纖維幾乎無(wú)一例外地轉(zhuǎn)化為認(rèn)為是高階結(jié)構(gòu) 的束纖(bundle),因此纖維素不能容易地原樣粉碎為納米尺寸并且分散。在用于本發(fā)明的 氧化纖維素中，將纖維素纖維的徑基的一部分氧化從而向其中引入醒基和簇基，由此纖維 素降低了作為微原纖之間的強(qiáng)內(nèi)聚力的驅(qū)動(dòng)力的表面之間的氨鍵，并且將氧化纖維素進(jìn)行 分散處理且粉碎為納米尺寸。
[0029] 在本發(fā)明中，本發(fā)明的效果可W通過(guò)使用具有上述物性的氧化纖維素來(lái)發(fā)揮，并 且優(yōu)選數(shù)均纖維直徑為2至150nm的氧化纖維素。
[0030]從分散穩(wěn)定性的觀點(diǎn)，氧化纖維素更優(yōu)選的數(shù)均纖維直徑為3至80nm。將氧化纖維 素的數(shù)均纖維直徑控制至2nmW上可W使氧化纖維素發(fā)揮分散介質(zhì)的功能;相對(duì)地，將數(shù)均 纖維直徑控制至150nmW下可W進(jìn)一步提高纖維素纖維本身的分散穩(wěn)定性。
[0031 ] 在本發(fā)明中，上述數(shù)均纖維直徑可W例如W W下過(guò)程來(lái)測(cè)量。即，將通過(guò)向其中添 加水來(lái)稀釋纖維素纖維而制備的樣品進(jìn)行分散處理，并且將該分散液流延在由進(jìn)行親水化 處理的碳膜覆蓋的網(wǎng)格上并且在透射電子顯微鏡(TEM)下來(lái)觀察。數(shù)均纖維直徑可W從因 此獲得的圖像測(cè)量和計(jì)算。
[0032] 例如通過(guò)在借助于測(cè)量廣角X射線衍射獲得的衍射曲線中在2Θ = 14至17°的附近 和2Θ = 22至23°的附近的兩個(gè)位置處的典型峰的存在，可W鑒別的是，構(gòu)成上述特定纖維素 纖維的纖維素具有來(lái)源自天然產(chǎn)物的I型晶體結(jié)構(gòu)。
[0033] 用于本發(fā)明的氧化纖維素可W通過(guò)例如W下至少Ξ個(gè)步驟來(lái)生產(chǎn):其中將用于原 料的天然纖維素使用Ν-氧基化合物作為氧化催化劑在水中通過(guò)與共氧化劑的反應(yīng)來(lái)氧化 的氧化反應(yīng)步驟;其中將雜質(zhì)除去從而獲得含浸有水的反應(yīng)后的纖維素的精制步驟;和其 中將含浸有水的反應(yīng)后的纖維素分散至溶劑中的分散步驟。
[0034] 在上述氧化反應(yīng)步驟中，制備了通過(guò)將天然纖維素分散在水中獲得的分散液。在 此情況下，天然纖維素是指從植物、動(dòng)物、和例如細(xì)菌產(chǎn)生的凝膠等的生物合成系纖維素分 離的精制纖維素。更具體地，能夠列出的纖維素是:針葉樹(shù)系紙漿、闊葉樹(shù)系紙漿、例如棉短 絨和皮棉等的棉漿、例如草紙漿和甘薦渣紙漿等的非木系紙漿、BC(細(xì)菌纖維素）、從海銷分 離的纖維素、和從海草分離的纖維素等。然而，纖維素不會(huì)限于此。天然纖維素可W通過(guò)優(yōu) 選進(jìn)行提高表面積的處理和打漿等來(lái)提高反應(yīng)效率和生產(chǎn)性。進(jìn)一步，當(dāng)使用在分離和精 制之后膽存在從不干燥的條件下的天然纖維素時(shí)，仍然可W提高反應(yīng)效率，運(yùn)是因?yàn)槲⒃?纖的集束體保持在天然纖維素易于溶脹的狀態(tài)，并且在進(jìn)行粉碎處理之后，可W優(yōu)選地降 低數(shù)均纖維直徑。
[0035] 在反應(yīng)中天然纖維素的分散介質(zhì)是水，并且如果濃度是其中試劑可W充分地?cái)U(kuò)散 的濃度，則在反應(yīng)水溶液中的天然纖維素的濃度是任意的，并且基于反