[发明专利]包括纤维素纳米纤维的非牛顿圆珠笔油墨

说明书

本发明涉及一种非水性凝胶书写油墨，所述非水性凝胶书写油墨包括有机溶剂、着色剂和胶凝剂，其中所述胶凝剂包括非氧化纤维素纳米纤维。本发明还涉及一种非氧化纤维素纳米纤维作为非水性凝胶书写油墨中的胶凝剂的用途。本发明最后涉及一种书写工具，所述书写工具含有根据本发明的油墨。

本发明涉及书写油墨领域，具体地用于笔的油墨。

常规地，圆珠笔油墨是基于牛顿高粘度溶剂的油墨。由于使用了重二醇溶剂，因此圆珠笔油墨在储存期间非常稳定，因为油墨不会变干。因此，油墨可以在没有尖头保护的情况下用于笔中。圆珠笔粘度在20℃下限定为约15000mPa.s以避免静态泄漏(静态泄漏对应于在将笔尖头向下储存时在尖头上，尤其是在湿热条件下形成油墨滴)。

在如此高的剪切粘度下，书写体验不如消费者所希望的那么平滑：

·为了提高平滑度，调配者可以降低粘度。但是，在此情况下，静止粘度变得太低并且静态泄漏显著增加。

·圆珠笔油墨为牛顿型，静止粘度与剪切粘度相同。静止粘度保持相对低(20℃下为15000mPa.s)，这禁止添加颜料或其它颗粒(由于静止粘度很低，这些颗粒将会沉降在笔尖头并且堵塞所述笔尖头)。

常规地，圆珠笔油墨是粘度为几千mPa.s或更高的高粘度油墨。这会导致书写接触不良，因为当油墨从书写尖端流出时，球会以高阻力旋转。此外，圆珠笔油墨的物理性质，如粘度会取决于周围温度而经历大的变化。因此，常规圆珠笔油墨中的油墨流动不平滑。

因此，需要改进圆珠笔油墨以获得圆珠笔油墨，尤其是均质的圆珠笔油墨，其书写一致且平滑，和/或无笔尖断线或堵塞，并且存储稳定性良好(无静态泄漏和/或粘度稳定)。

因此，为了解决这些问题，调配者转向了凝胶油墨。凝胶油墨具有假塑性流变概况。通常，凝胶油墨是基于水的。其是在低静态泄漏、平滑和颗粒稳定之间的完美折衷。但是，其具有以下几个缺点：

·水是轻质的挥发性溶剂。当在无尖头保护(盖或热熔剂)的情况下储存时，尖头中的油墨会变干然后堵塞尖头；凝胶油墨的脱盖时间比基于溶剂的圆珠笔的脱盖时间短得多。

·尽管使用了腐蚀抑制剂，但基于水的油墨仍然是腐蚀性流体。因此，不可能使用黄铜尖头，并且必须使用不锈钢尖头，所述不锈钢尖头是非常昂贵的材料并且难以制造(硬质材料)。

·水是不良润滑剂，还必须使用具有强流动性的尖头(基于水的油墨尖端为约300mg/200m，而基于溶剂的油墨尖端为约35mg/200m)。因此，水性油墨的里程(笔的总书写长度)远低于基于溶剂的油墨笔的里程。

如今，存在一些混合油墨：其在于在基于溶剂的圆珠笔油墨中乳化的增稠水。此解决方案可以带来平滑，但存在3个主要问题：

·不良老化：难以调配稳定的乳剂，并且在老化期间存在水分流失的风险。如果所述问题发生，则胶凝剂将由于缺少水而沉淀并且沉淀物将堵塞尖头。

·所述混合油墨未解决尖头腐蚀的问题。由于水存在，因此仍必须使用不锈钢尖头。

·由于油墨内包含水滴，因此颜色比圆珠笔油墨中的颜色弱。发明人发现，此技术问题可以通过在基于溶剂的油墨中使用非氧化纤维素纳米纤维作为胶凝剂来解决。

JP2017105907A公开了直径在10到200nm的范围内的非氧化纤维素纳米纤维作为胶凝剂的用途，但仅在用于书写工具，如圆珠笔和记号笔的水性凝胶油墨组合物中使用。因此，此文献未公开也不建议在非水性凝胶油墨组合物中使用非氧化纤维素纳米纤维。

在现有技术中也已经描述了溶剂凝胶油墨。