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Dokumentenidentifikation DE69516928T2 28.12.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0675181
Titel Wässrige Tintenzusammensetzung für Kugelschreiber
Anmelder Sakura Color Products Corp., Osaka, JP
Erfinder Kawasumi, Toshimitsu, Osaka-shi, Osaka-fu, JP;
Yamaoka, Yoshiko, Osaka-shi, Osaka-fu, JP;
Maruyama, Satoshi, Osaka-shi, Osaka-fu, JP
Vertreter Luderschmidt, Schüler & Partner GbR, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69516928
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.03.1995
EP-Aktenzeichen 953020013
EP-Offenlegungsdatum 04.10.1995
EP date of grant 17.05.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.12.2000
IPC-Hauptklasse C09D 11/18
IPC-Nebenklasse C07F 9/09   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG ERFINDUNGSGEBIET

Vorliegende Erfindung betrifft wässerige Tintenzusammensetzungen für Kugelschreiber und insbesondere solche wässerigen Tintenzusammensetzungen, die eine überlegene Gleitfähigkeit besitzen und infolgedessen frei von einem Verstopfen an der Kugelschreiberspitze auch nach ausgedehnten Gebrauch sind.

STAND 0ER TECHNIK

Es war eine herkömmliche Praxis, eine wässerige Tintenzusammensetzung für Kugelschreiber herzustellen, indem man ein wasserlösliches organisches Lösungsmittels aus einem mehrwertigen Alkohol oder Derivats desselben einer wässerigen Lösung mit einem Gehalt an einem wasserlöslichen Farbstoff, wasserdispergierbaren Pigment oder einer gefärbten Kunstharzemulsion zusetzte. Es wurden Anstrengungen unternommen, die Gleitfähigkeit der wässerigen Tintenzusammensetzung zu erhöhen, indem man die Tintenzusammensetzung mit derartigen Gleitmitteln, wie einem Alkalimetallsalz einer ungesättigten Fettsäure oder einem Alkalimetall- oder Aminsaiz eines anionischen oberflächenaktiven Mittels mit einer Carboxylgruppe vermischte; vgl. die ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichungen 61-16974 (1986), Nr. 61-174278 (1986) und Nr. 4-164977 (1992) sowie die geprüfte Japanische Patentveröffentlichung 5-54875.

Bei jedem der zuvor genannten herkömmlichen Gleitmittel besteht für die erhaltene Tinte jedoch die Schwierigkeit, gleichzeitig den Erfordernissen hinsichtlich der Gleitfähigkeit und anderer Schreibeigenschaften zu erfüllen. Beispielsweise zeigt eine Tinte mit befriedigender Gleitfähigkeit oft eine außerordentlich verringerte Oberflächenspannung, was zu Problemen in der Praxis führen kann, wie z. B., dass die Tinte für ein Verschmieren auf dem Papier anfällig ist. Ferner zeigen viele Tintenzusammensetzungen eine unbefriedigende Gleitfähigkeit infolge der Einflüsse des ausgewählten Pigments oder Kunstharzes, auch wenn ihnen Gleitmittel zugesetzt werden.

Infolgedessen ist es ein Ziel vorliegender Erfindung, eine wässerige Tintenzusammensetzung für Kugelschreiber zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor genannten Nachteile der herkömmlichen Tintenzusammensetzungen überwindet, eine Langzeitstabilität gewährleistet und für ein Verschmieren auf Papier weniger anfällig ist.

Als Ergebnis in den eingehender Untersuchungen, vorgenannte Probleme zu lösen, wurde gefunden, dass die mit herkömmlichen Tintenzusammensetzungen verbundenen Probleme gelöst werden können, indem man eine spezielle Verbindung zu einer wässerigen Tintenzusammensetzung für Kugelschreiber gibt, welche mindestens ein, aus einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel und Wasser zusammengesetztes wässeriges Lösungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel oder ein wasserslösliches Kunstharz als Dispergierungsmittel sowie ein Färbemittel umfasst.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß vorliegender Erfindung wird eine wässerige Tintenzusammensetzung für Kugelschreiber zur Verfügung gestellt, umfassend ein wässeriges Tintengemisch mit einem Gehalt an mindestens einem Färbemittel, ein Dispergierungsmittel, ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel und Wasser, sowie eine Verbindung der allgemeinen Formel (1)

worin R¹ und R² OH und/oder HO(CH&sub2;CH&sub2;O)n und/oder

(n = 4 bis 40);

R³ den Rest

worin Y CmH2m+1 ist, (m ist eine ganze Zahl von nicht mehr als 4); ist X ein Alkalimetallsalz, Aminsalz oder Alkanolaminsalz bedeuten.

Insbesondere ist der Gehalt der Verbindung der Formel (1) vorzugsweise 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte.

Ferner kann das Färbemittel, umfassend ein Pigment oder eine gefärbte Kunstharzemulsion, die Eigenschaft der Verbindung (1) verbessern.

Andere Ziele und Vorteile vorliegender Erfindung werden ohne weiteres aus folgender detaillierten Beschreibung offensichtlich.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bei vorliegender Erfindung ist die Verbindung der Formel (1) in der Tintenzusammensetzung leicht löslich. Beispielhafte Verbindungen für diese umfassen ein Triethanolaminsalz eines Addukts eines Monoalkylphosphats mit Ethylenoxid und ein Kaliumsalz eines Addukts eines Monoalkylphosphats mit Propylenoxid.

Bevorzugte Verbindungen der Formel (1) umfassen diejenigen der folgenden speziellen Formeln (1) bis (5):

Spezielle Formel (1):

R¹, R² = (CH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;&sub3;OH

X = N(CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub3;

Spezielle Formel (2):

X = Na

Spezielle Formel (3):

R¹, R² = OH

X = N(CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub3;

Spezielle Formel (4):

R¹, R² = (CH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;&sub3;OH

X = K

R¹, R² = (CH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;&sub3;OH

X = C&sub2;H&sub5;NH&sub2;

Diese bevorzugten Verbindungen haben im Gegensatz zu herkömmlichen Gleit- bzw. Schmiermitteln auf Basis von Alkali-Fettsäure eine Polyoxyethylen- oder Polyoxypropylenkette und sind deshalb in Wasser leicht löslich. Ferner sind sie innerhalb eines breiten Bereichts des pH-Wertes stabil und zeigen eine korrosionsverhütende Wirkung für Kupfer. Infolgedessen sind sie für wässerige Kugelschreiber bestens geeignet. Der Gehalt an der zur verwendenden Verbindung beträgt vorteilhafterweise 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der wässerigen Tintenzusammensetzung. Wenn der Gehalt an der Verbindung weniger als 0,05 Gew.-% ist, zeigt die erhaltene Tintenzusammensetzung eine unbefriedigende Gleitfähigkeit. Wenn der Gehalt 10 Gew.-% überschreitet, verursacht die erhaltene Tintenzusammensetzung ein Schmieren oder sie hat eine erhöhte Viskosität, wodurch die Schreibglätte verschlechtert wird.

Die durch die vorherigen speziellen Formeln (1) bis (5) wiedergegebenen Verbindungen können allein oder in Kombination verwendet werden.

Das Pigment zur Verwendung in der wässerigen Tintenzusammensetzung gemäß vorliegender Erfindung kann eines von verschiedenen Arten bekannter Pigmente sein. Beispiele für spezielle Pigmente umfassen organische Pigmente wie solche vom Azo-Typ, Kondensationspigmente vom Polyazo-Typ, Pigmente vom Phthalocyanin-Typ, Pigmente vom Chinacridon-Typ, Anthrachinon-Typ, Dioxazin- Typ, Indigotyp, Thioindigo-Typ, Perinon, Pigmente von Perylen-Typ und solche vom Melamin-Typ; anorganische Pigmente wie Titanoxide, Eisenoxide und Ruß; sowie gefärbte Kunstharzemulsionen, wie z. B. solche, die durch Färben einer wässerigen Dispersion feiner Polymerteilchen eines mittleren Teilchendurchmessers von 0,1 bis 1 um, erhalten durch Emulsionspolymerisation von einem oder mehreren Kunstharzen, die aus Styrolharzen, acrylischen Harzen und Acrylnitrilharzen ausgewählt wurden, mit einem basischen Farbstoff oder fluoreszierenden Farbstoff und/oder einem fluoreszierenden Aufheller hergestellt wurden. Diese können entweder allein oder als Gemische verwendet werden.

Der Gehalt an dem zu verwendenden Pigment beträgt üblicherweise 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung. Wenn der Pigmentgehalt weniger als 1 Gew.-% beträgt, ist die Tintendichte auf dem Papier in unerwünschter Weise verringert. Andererseits hat die erhaltene Tintenzusammensetzung, wenn der Gehalt 30 Gew.-% überschreitet, eine erhöhte Viskosität und verschlechtert somit die Schreibglätte. Wenn die gefärbte Kunstharzemulsion verwendet wird, liegt ihr Gehalt vorteilhafterweise innerhalb des Bereichs von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung. Wenn der Gehalt weniger als 10 Gew.-% beträgt, ist die Tintendichte auf dem Papier in unerwünschter Weise verringert. Andererseits besitzt die erhaltene Tintenzusammensetzung, wenn der Gehalt 50 Gew.-% überschreitet, eine erhöhte Viskosität, und die Schreibglätte ist deshalb verschlechtert.

Das Pigmentdispergierungsmittel umfasst mindestens ein aus allgemein verwendeten wasserlöslichen Harzen ausgewähltes Harz, oberflächenaktive Mittel und dergl. Obgleich die wasserlöslichen Harze natürlich vorkommende, halbsynthetische oder synthetische Harze sein können, sind wasserlösliche synthetische Harze hinsichtlich der Pilz- und Fäulnisbeständigkeit sowie der Viskositätseigenschaften der Tinte für Schreibinstrumente am meisten bevorzugt. Beispiele für derartige synthetische Harze umfassen wasserlösliche acrylische Harze, wasserlösliche Maleinsäureharze, wasserlösliche Styrolharze, wasserlösliche Styrol-Acrylharze, wasserlösliche Styrol-Maleinsäureharze, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol und wasserlösliche Urethanharze. Das oberflächen aktive Mittei zur Verwendung bei vorliegender Erfindung ist irgendeines, ausgewählt aus anionischen, kationischen, nicht-ionischen und ampholytischen oberflächenaktiven Mitteln. Die Menge eines derartigen zu benutzenden Dispergierungsmittels beträgt vorteilhafterweise 0,05 bis 2 Gewichtsteile, bezogen auf 1 Gewichtsteil des Pigments. Wenn die Menge weniger als 0,05 Gewichtsteile beträgt, ist die Dispersionsstabilität des Pigments herabgesetzt. Andererseits besitzt die erhaltene Tintenzusammensetzung, wenn die Menge 2 Gewichtsteile überschreitet, eine erhöhte Viskosität und verschlechtert deshalb die Schreibglätte.

Beispiele für wasserlösliche organische Lösungsmittel umfassen mehrwertige Alkohole wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol, und Glycerin, Glycolether wie Propylenglycolmonomethylether; und Glycoletherester wie Propylenglycolmonomethyletheracetat. Diese können entweder allein oder als Gemische verwendet werden. Der Gehalt an einem derartigen wasserlöslichen organischen Lösungsmittel liegt vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 1 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung. Wenn der Gehalt weniger als 1 Gew.-% beträgt, trocknet die erhaltene Tinte zu schnell an der Schreiberspitze. Anderseits trocknet die erhaltene Tinte zu langsam auf Papier, wenn der Gehalt 40 Gew.-% überschreitet.

Erforderlichenfalls kann die Tintenzusammensetzung ein geeignetes Mittel zur Einstellung es pH Wertes, ein Mittel zur Bildung einer Pseudoplastizität, ein fäulnisverhinderndes Mittel, antiseptisches Mittel, Antipilzmittel und dergl. enthalten. Beispiele spezieller Mittel zum Einstellen des pH-Werts zur Verwendung bei vorliegender Erfindung umfassen kaustisches Soda, Natriumcarbonat, Alkanolamin und Ammoniak. Als Mittel zur Bildung von Pseudoplastizität sind natürliche Polysaccharide und halbsynthetische Cellulosepolymere, ausgewählt aus allgemein verwendeten wasserlöslichen Polymeren, brauchbar. Insbesondere umfassen beispielhafte natürliche Polysaccharide Guargummi, Johannisbrotsamengummi, Werangummi, Rhamzangummi, Xanthangummi und dergl., die eine solche Polymerstruktur aufweisen, wie sie durch Polymerisation von Monosacchariden wie Glucose, Glactose, Rhamnose, Mannose und einem Glucuronsäuresalz erhalten wird. Die halbsynthetischen Cellulosepolymeren umfassen Methylcellulose, Ethylcellulose und Carboxymethylcellulose, welche durch Veresterung oder durch Veretherung der Hydroxylgruppe der Cellulose wasserlöslich gemacht sind. Beispiele für spezielle korrosionsverhütende Mittel, welche bei vorliegender Erfindung brauchbar sind, umfassen Benzotriazol, dessen Derivate sowie Dicyclohexylammoniumnitrat. Beispiele für spezielle antiseptische Mittel sind Kaliumsorbat, Natriumbenzoat, Pentachlorphenylnatrium, Natriumdihydroacetat und 1,2-Benzisothiazolin-3-on.

Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung für Kugelschreiber besitzt vorzugsweise eine Tintenviskosität im Bereich von 500 cps bis 10.000 cps hinsichtlich der Dispergierbarkeit der Tinte und Schreibeigenschaften. Wenn die Tintenviskosität weniger als 500 cps ist, zeigt die erhaltene Tintenzusammensetzung eine schlechte Dispersionsstabilität, und wenn sie auf einen Kugelschreiber vom Typ einer direkten Tintenzufuhr angewandt wird, kann die Tintenzusammensetzung unzweckmäßigerweise von der Schreiberspitze abtropfen. Wenn die Tintenviskosität 10.000 cps überschreitet, wird die erhaltene Tinte nicht zügig der Spitze eines Kugelschreibers zugeführt, um der Bewegung des Schreibers zu folgen, wodurch die Schreibglätte verschlechtert wird.

Obgleich die Wirkung der durch die allgemeine Formel (1) wiedergegebenen Verbindung gemäß vorliegender Erfindung noch nicht völlig ermittelt wurde, wird angenommen, dass die Verbindung die Bildung einer dünnen Schicht zwischen einem kugelaufnehmenden Auflager der Metallspitze und einer Kugel unterstützt, wodurch die Gleitfähigkeit der Tinte erhöht wird. Ferner erniedrigt die Verbindung nicht die Oberflächenspannung der Tintenzusammensetzung zu sehr, weshalb die Tintenzusammensetzung für ein Schmieren auf Papier weniger anfällig ist. Ferner ist die Tintenzusammensetzung während einer langen Zeit dank ihrer Korrosionsschutzwirkung für Kupfer hoch stabil, und weist eine befriedigende Stabilität in einem breiten Bereich des pH-Werts sowie eine gute Wärmebeständigkeit auf.

BEISPIELE

Vorliegende Erfindung wird anhand ihrer Beispiele vollständiger beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Beispiele für die Erfindung nicht begrenzend sind.

In den Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurden erfindungsgemäße Tintenzusammensetzungen und Bezugs-Tintenzusammensetzungen auf Kugelschreiber vom Dochttyp angewandt. Diese Kugelschreiber umfassten jeweils eine aus einem Faserbündel, dessen Umfang mit einer Folie oder einem Harz bedeckt und mit einer Tinte niederer Viskosität imprägniert war, gebildete Tinteneinschlussvorrichtung, eine Weitergabeleitung (relay lead) in Verbindung mit der Tinteneinschlussvorrichtung sowie eine Schreiberspitze aus Neusilber oder rostfreiem Stahl.

In den Beispielen 5 bis 8 und Vergleichsbeispielen 5 bis 8 wurden erfindungsgemäße Zusammensetzungen und Bezugstintenzusammensetzungen auf Kugelschreiber vom Typ eines Tintenschlauchbehälters angewandt. Diese Kugelschreiber umfassten jeweils einen Tintenbehälter mit einem Tintenbehälterschlauch aus Polypropylen oder dergl., der so ausgebildet war, dass er direkt mit einer Tinte hoher Viskosität (von gleichem Typ wie bei einem Kugelschreiber vom Öltintentyp) direkt beschickt werden konnte, und dessen unteres Ende mit einem den Rückfluss verhindernden Material verschlossen war, und eine mit dem Tintenbehälter in Verbindung stehende Schreiberspitze, die um eine Schreibspitze aus Neusilber oder rostfreiem Stahl angebracht war.

BEISPIEL 1

Kupferphahtalocyaninblau 10,0 Teile Natriumsalz eines Styrol-Acrylsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 3,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Propylenglycol 20,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1),

spezifiziert durch d. spezielle Formel (1) 0,5 Teile

1,2-Benzisothiazolin-3-on (Antiseptikum) 1,5 Teile

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Wasser 59,5 Teile

Kupferphthalocyaninblau, das Natriumsalz des Styrol-Acrylsäure- Copolymeren und Wasser wurden zuerst zur Dispergierung eine Stunde mittels einer Sandmühle zusammen vermischt. Die restlichen Bestandteile wurden sodann zur erhaltenen Dispersion zugegeben und hierin unter Rühren gelöst. Eine blaue Tinte wurde nach Filtrieren des erhaltenen Gemischs erhalten.

BEISPIEL 2

Kupferphthalocyaningrün 8,0 Teile

Natriumsalz eines Styrol-Maleinsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 2,0 Teile

Glycerin 10,0 Teile

Propylenglycol 15,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (2) 10,0 Teile

Natriumbenzoat 0,2 Teile

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Wasser 54,3 Teile

Das Kupferphthalocyningrün, Natriumsalz des Styrol-Maleinsäure-Copolymeren und Wasser wurden zuerst zur Dispersion eine Stunde mittels einer Sandmühle zusammen vermischt. Die restlichen Bestandteile wurden sodann zur erhaltenen Dispersion zugegeben und unter Rühren darin gelöst. Es wurde eine grüne Tinte erhalten, nachdem das erhaltene Gemisch filtriert war.

Beispiel 3

Ruß 5,0 Teile Natriumsalz eines Styrol-Acrylsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 1,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Propylenglycol 20,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert

durch die spezielle Formel (3) 3,5 Teile

1,2-Benzisothiazolin-3-on (Antiseptikum) 2,0 Teile

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Wasser 63,0 Teile

Der Ruß, das Natriumsalz des Copolymeren von Styrol und Acrylsäure sowie Wasser wurden zur Dispersion eine Stunde mittels einer Sandmühle zusammen vermischt. Die restlichen Bestandteile wurden sodann zur erhaltenen Dispersion hinzugegeben und darin unter Rühren gelöst. Nach Filtration des erhaltenen Gemischs wurde eine schwarze Tinte erhalten.

BEISPIEL 4

Chinacridonrot 8,0 Teile Natriumsalz eines Styrol-Maleinsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 2,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Propylenglycol 15,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (1) 5,0 Teile

Natriumbenzoat (Antiseptikum) 1,0 Teile

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Wasser 63,5 Teile

Das Chinacridonrot, Natriumsalz des Styrol-Maleinsäure-Copolymeren und Wasser wurden zur Dispersion eine Stunde mittels einer Sandmühle zusammen vermischt. Die restlichen Bestandteile wurden sodann zur erhaltenen Dispersion zugegeben und hierin unter Rühren gelöst. Nach Filtrieren des erhaltenen Gemischs wurde eine rosa Tinte erhalten.

BEISPIEL 5

Kupferphthalocyaninblau 10,0 Teile

Natriumsalz eines Styrol-Acrylsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 3,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Propylenglycol 10,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (1) 0,05 Teile

1,2-Benzisothiazolin-3-on (Antiseptikum) 1,0 Teil

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Wasser 70,45 Teile

Das Kupferphthalocyaninblau, Natriumsalz des Styrol-Acryisäure- Copolymeren und Wasser wurden zuerst zur Dispersion miteinander während einer Stunde mit einer Sandmühle vermischt. Die restlichen Bestandteile wurden sodann zur erhaltenen Dispersion zugegeben und hierin unter Rühren gelöst. Nach Filtrieren des erhaltenen Gemischs wurde eine blaue Tinte erhalten.

BEISPIEL 6

Chinacridonrot 10,0 Teile Natriumsalz eines Styrol-Maleinsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 2,0 Teile

Glycerin 10,0 Teile

Propylenglycol 15,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (5) 5,0 Teile

1,2-Benzisothiazolin-3-on (Antiseptikum) 1,0 Teil

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Wasser 63,5 Teile

Das Chinacridonrot, das Natriumsalz des Styrol-Maleinsäure-Copolymeren und Wasser wurden zur Dispersion zuerst miteinander eine Stunde mittels einer Sandmühle vermischt. Die restlichen Bestandteile wurden sodann zur erhaltenen Dispersion zugegeben und hierin unter Rühren gelöst. Eine rosa Tinte wurde nach Filtration des erhaltenen Gemischs erhalten.

BEISPIEL 7

Kupferphthalocyaninblau 4,0 Teile Natriumsalz eines Styrol-Maleinsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 1,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Propylenglycol 10,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (1) 1,5 Teile

1,2-Benzisothiazolin-3-on (Antiseptikum) 0,5 Teile

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Xanthangummi (Pseudoplastizität bildendes Mittel) 0,4 Teile

Wasser 77,1 Teile

Der Xanthangummi wurde allmählich zu 30 Teilen Wasser gegeben, um die Bildung eines nicht aufgelösten Klumpens Xanthangummi zu vermeiden, und hierin unter Rühren vollständig gelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit Kupferphthalocyaninblau, dem Natriumsalz des Styrol-Acrylsäure-Copolymeren und 47,1 Teilen Wasser versetzt, und das erhaltene Gemisch wurde zur Dispersion eine Stunde mittels einer Sandmühle gerührt. Die restlichen Bestandteile wurden sodann zur erhaltenen Dispersion zugegeben und unter Rühren während einer Stunde hierin gelöst. Nach Filtration des anfallenden Gemischs wurde eine blaue Tinte erhalten.

BEISPIEL 8

Kupferphthalocyaningrün 4,0 Teile Natriumsalz eines Styrol-Acrylsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 1,5 Teile

Propylenglycol 10,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Verbindung d. allgem. Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (2) 5,0 Teile

Natriumbenzoat (Antiseptikum) 1,0 Teil

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Werangummi (Pseudoplastizität bildendes Mittel) 0,3 Teile

Wasser 72,7 Teile

Werangummi wurde nach und nach zu 30 Teilen Wasser zugegeben, um die Bildung von nicht aufgelösten Klumpen von Werangummi zu vermeiden, und vollständig hierin unter Rühren gelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit Kupferphthalocyaningrün, dem Natriumsalz des Styrol-Acrylsäure-Copolymeren und 42,7 Teilen Wasser versetzt, und das erhaltene Gemisch wurde zur Dispersion eine Stunde mittels einer Sandmühle gerührt. Die restlichen Bestandteile wurden zur erhaltenen Dispersion zugesetzt und hierin unter Rühren während einer Stunde gelöst. Nach Filtration des erhaltenen Gemischs wurde eine grüne Tinte erhalten.

BEISPIEL 9

LUMICOL NKW-2105 (Farbstoff: C.I. Basic yellow 40) 40,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Propylenglycol 10,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (1) 0,5 Teile

Natriumbenzoat (Antiseptikum) 1,0 Teil

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Xanthangummi (Pseudoplastizität bildendes Mittel) 0,3 Teile

Wasser 42,7 Teile

Der Xanthangummi wurde allmählich zu 30 Teilen Wasser zugegeben, um die Bildung eines ungelösten Klumpens von Xanthangummi zu vermeiden, und hierin unter Rühren vollständig gelöst. Die restlichen Bestandteile wurden zur erhaltenen Lösung gegeben und hierin unter Rühren während einer Stunde aufgelöst.

Nach Filtrieren des erhaltenen Gemischs fiel eine fluoreszierende gelbe Tinte an.

BEISPIEL 10

Ruß 4,0 Teile Natriumsalz eines Styrol-Acrylsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 1,0 Teile

Propylenglycol 10,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (2) 2,0 Teile

Natriumbenzoat (Antiseptikum) 1,0 Teil

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Xanthangummi (Pseudoplastizität bildendes Mittel) 0,3 Teile

Wasser 76,2 Teile

Der Xanthangummi wurde nach und nach zu 30 Teilen Wasser gegeben, um die Bildung eines unaufgelösten Klumpens von Xanthangummi zu vermeiden und hierin unter Rühren vollständig gelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit Ruß, dem Natriumsalz des Styrol-Acrylsäure-Copolymeren und 46,2 Teilen Wasser versetzt, und das erhaltenen Gemisch wurde zur Dispersion während einer Stunde mittels einer Sandmühle gerührt. Die restlichen Bestandteile wurden zur erhaltenen Dispersion zugesetzt und hierin unter Rühren während einer Stunde gelöst. Nach Filtration des erhaltenen Gemischs fiel eine schwarze Tinte an.

BEISPIEL 11

Kupferphthalocyaninblau 4,0 Teile Natriumslz eines Styrol-Acrylsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 1,0 Teil

Propylenglycol 5,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (2) 0,1 Teil

1,2-Benzisothiazolin-3-on (Antiseptikum) 0,5 Teile

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Xanthangummi (Pseudoelastizität bildendes Mittel) 0,3 Teile

Wasser 83,6 Teile

Der Xanthangummi wurde nach und nach zu 30 Teilen Wasser gegeben, um die Bildung von einem unaufgelösten Klumpen Xanthangummi zu vermeiden, und hierin unter Rühren vollständig aufgelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit Kupferphthalocyaninblau, dem Natriumsalz des Styrol-Acrylsäure-Copolymeren und 53,6 Teilen Wasser versetzt, und das erhaltene Gemisch wurde zur Dispersion eine Stunde mit einer Sandmühle gerührt. Die restlichen Bestandteile wurden sodann zur erhaltenen Dispersion gegeben und unter Rühren während einer Stunde hierin gelöst. Nach Filtration des erhaltenen Gemischs fiel eine blaue Tinte an.

BEISPIEL 12

Kupferphthalocananingrün 4,0 Teile Natriumsalz des Styrol-Acrylsäure-Copolymeren

(Dispergierungsmittel) 1,0 Teil

Propylenglycol 5,0 Teile

Glycerin 5,0 Teile

Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (5) 6,0 Teile

1,2-Benzisothiazolin-3-on (Antiseptikum) 0,5 Teile

Benzotriazol (Korrosionsschutzmittel) 0,5 Teile

Xanthangummi (Pseudoelastizität bildendes Mittel) 0,3 Teile

Wasser 77,7 Teile

Der Xanthangummi wurde allmählich zu 30 Teilen Wasser gegeben, um die Bitdung eines unaufgelösten Klumpens Xanthangummi zu vermeiden, und hierin unter Rühren vollständig gelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit Kupferphthalocyaningrün, dem Natriumsalz des Styrol-Acrylsäure-Copolymeren und 47,7 Teilen Wasser versetzt, und das erhaltene Gemisch wurde zur Dispersion eine Stunde mittels einer Sandmühle gerührt. Die restlichen Bestandteile wurden sodann zur erhaltenen Dispersion zugesetzt und hierin unter Rühren während einer Stunde gelöst. Nach Filtrieren des erhaltenen Gemischs fiel eine grüne Tinte an.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Auf im wesentlichen gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme eine blaue Tinte hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (1) durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Auf im wesentlichen die gleiche Weise wie im Beispiel 2 wurde ein grüne Tinte mit der Ausnahme hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (2), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 3

Auf im wesentlichen die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde mit der Ausnahme eine schwarze Tinte hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (3), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 4

Auf im wesentlichen die gleiche Weise wie in Beispiel 4 wurde mit der Ausnahme eine rosa Tinte hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (1), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Grundlage von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 5

Auf im wesentlichen die gleiche Weise wie im Beispiel 5 wurde mit der Ausnahme eine blaue Tinte hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (1), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 6

Auf im wesentlichen die gleiche Weise wie im Beispiel 6 wurde mit der Ausnahme eine rosa Tinte hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (5), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 7

Eine blaue Tinte wurde auf im wesentlichen die gleiche Weise wie in Beispiel 7 mit der Ausnahme hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (4), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 8

Eine grüne Tinte wurde auf im wesentlichen die gleiche Weise wie in Beispiel 8 mit der Ausnahme hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (2), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 9

Eine fluoreszierende gelbe Tinte wurde auf im wesentlichen die gleiche Weise wie im Beispiel 9 mit der Ausnahme hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (1), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 10

Auf im wesentlichen die gleiche Weise wie im Beispiel 10 wurde mit der Ausnahme eine schwarze Tinte hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (2), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 11

Eine blaue Tinte wurde auf im wesentlichen die gleiche Weise wie im Beispiel 11 mit der Ausnahme hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (1), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Grundlage von Fluorin ersetzt wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 12

Eine grüne Tinte wurde auf im wesentlichen die gleiche Weise wie im Beispiel 12 mit der Ausnahme hergestellt, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (1), präzisiert durch die spezielle Formel (5), durch die gleiche Menge eines oberflächenaktiven Mittels auf Basis von Fluorin ersetzt wurde.

Unter Verwendung von Schreibinstrumenten (oder Kugelschreibern), welche jeweils mit den in Beispiel 1 bis 12 bzw. Vergleichsbeispielen 1 bis 12 hergestellten wässerigen Tintenzusammensetzungen gefüllt waren, wurden Tests auf die Schreibeigenschaften durchgeführt.

Tintenaufnahmevorrichtungen, welche sich in Kugelschreibern für wässerige Tinte befanden und eine Zufuhrleitung, eine ultraharte Kugel mit einem Durchmesser von 0,6 mm und eine Schreibspitze aus Neusilber umfassten, wurden jeweils mit den in den Beispielen 1, 2, 5 und 6 sowie den Vergleichsbeispielen 1, 2, 5 und 6 hergestellten wässerigen Tintenzusammensetzungen getränkt.

Tintenaufnahmevorrichtungen, welche sich in einem Kugelschreiber für wässerige Tinte befanden, die eine Zufuhrleitung, eine ultraharte Kugel mit einem Durchmesser von 0,5 mm und eine aus rostfreiem Stahl hergestellte Schreibspitze umfassten, wurden jeweils mit den in den Beispielen 3 und 4 und Vergleichsbeispielen 3 und 4 hergestellten wässerigen Tintenzusammensetzungen getränkt.

Die in den Beispielen 7, 8, 11 und 12 und Vergleichsbeispielen 7, 8, 11 und 12 hergestellten wässerigen Tintenzusammensetzungen (Tinten hoher Viskosität) wurden jeweils in einen Tintenbehälterschlauch aus Polypropylen der gleichen Art wie diejenige eines Kugelschreibers für ölige Tinte gefüllt, welcher an seinem unteren Ende zur Bildung eines Tintenbehälters mit einem den Rückfluss verhindernden Material verschlossen war. Zur Bildung einer Nachfüllung wurde die um eine Schreibspitze aus Neusilber angebrachte Schreiberspitze mit dem Tintenbehälter verbunden. Sodann wurden die derart gebildeten jeweiligen Nachfüllungen mit einem Gehalt an diesen wässerigen Tintenzusammensetzungen zur Entfernung von Luft zentrifugiert.

Die wässerigen, in den Beispielen 9 und 10 sowie Vergleichsbeispielen 9 und 10 hergestellten Tintenzusammensetzungen (Tinten hoher Viskosität) jeweils in einen Tintenbehälterschlauch aus Propylen der gleichen Art wie derjenigen eines Kugelschreibers für ölige Tinte gefüllt, der mit einem den Rückfluss verhindernden Material an seinem Ende verschlossen war, um einen Tintenbehälter zu bilden. Zur Bildung einer Nachfüllung wurde die um eine Schreibspitze aus Neusilber angebrachte Schreiberspitze mit dem Tintenbehälter verbunden. Sodann wurden die derart gebildeten jeweiligen Nachfüllungen mit einem Gehalt an diesen wässerigen Tintenzusammensetzungen zur Entfernung von Luft zentrifugiert.

Zuerst wurde unter Verwendung eines Schreibtestgeräts vom Spiraltyp auf einem JIS P3201 Papierbogen A eine Linie von 500 m mit jedem der derart hergestellten Kugelschreiber unter folgenden Schreibbedingungen gezogen: Schreibwinkel = 65, Belastung = 100 g und Schreibgeschwindigkeit = 7 cm/Sek. Sodann wurde handschriftlich das Schreibgefühl bei jedem der Kugelschreiber geprüft. Ferner wurde die Schreibspitze eines jeden der Kugelschreiber gereinigt und sodann hinsichtlich des Ausmaßes der Kugelabnutzung mittels eines Werkzeugmikroskops gemessen. Eine andere Probengruppe der Kugelschreiber ließ man einen Monat in einer Thermostatenkammer bei einer Temperatur von 50ºC stehen, wobei deren Schreibspitzen nach unten gerichtet waren. Zur Beobachtung der Veränderung der Tintendichte auf Papier wurden diese Kugelschreiber jeweils einem Handschreibtest vor und nach ihrem Stehenlassen innerhalb der Thermostatenkammer unterworfen.

Ferner wurde noch eine andere Probengruppe der Kugelschreiber einem Schreibtest unterzogen, bei dem auf einem JIS P3001 Papierbogen A mit jedem der Kugelschreiber mittels des Schreibtestgeräts vom Spiraltyp auf nicht-drehende Weise unter zwei unterschiedlichen Arten von Schreibbedingungen gerade Linien gezogen wurden: Schreibwinkel = 65, Belastung = 100 g und Schreibgeschwindigkeit = 7 cm/Sekunde (erste Schreibbedingungen); bzw. Schreibwinkel = 65, Belastung 100 g und Schreibgeschwindigkeit = 1 cm/Sekunde (zweite Bedingungen). Die Breite der unter den ersten und den zweiten Bedingungen gezogenen geraden Linien wurden zur Bewertung des Grades des Auslaufens des Tintenstrichs (feathering) auf Grundlage des Verhältnisses der unter den ersten Bedingungen erhaltenen Linienbreite zur unter den zweiten Bedingungen erhaltenen Linienbreite gemessen. Es sei vermerkt, dass die Viskosität jeder Tintenzusammensetzung mittels eines Viskosimeters BL (vom Brookfield Typ), hergestellt von der Fa. Tokyo Keiki Co., gemessen wurde. Die Viskositäten der Tintenzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurden mit einem Rotor Nr. 1 bei 60 UpM, und diejenigen der Beispiele 7 bis 12 und Vergleichsbeispiele 7 bis 12 mit einem Rotor Nr. 3 bei 6 UpM gemessen.

Die Testergebnisse sind in Tabellen 1 und 2 zusammengefasst.

Tabelle 1

* beobachtet nachdem die Kugelschreiber bei 50ºC einen Monat stehengelassen wurden.

Tabelle 2

* beobachtet nachdem die Kugelschreiber bei 50ºC einen Monat stehengelassen wurden.

Es wird darauf hingewiesen, dass, obgleich die Verbindungen der Formel (1), präzisiert durch die speziellen Formeln (1) bis (5), die in den Beispielen 1 bis 12 verwendet wurden, sämtlich als den Substituenten Y die Gruppe CH&sub3; besitzen, diejenigen mit den Gruppen C&sub2;H&sub5;-, C&sub3;H&sub7;- oder C&sub4;H&sub9;- als Y im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie diejenigen der Beispiele 1 bis 12 zeigen.

Wie beschrieben wurde, ist die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung für Kugelschreiber hinsichtlich ihrer Gleitfähigkeit, Verschleißfestigkeit des Kugelsitzes, Schreibgefühls und Langzeitstabilität hervorragend und für ein Auslaufen des Tintenstrichs weniger anfällig, womit die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung für den praktischen Gebrauch vorteilhafter als herkömmliche wässerige Tintenzusammensetzungen ist.


Anspruch[de]

1. Wäßrige Tintenzusammensetzung für Kugelschreiber aufweisend eine wäßrige Tintenmischung enthaltend zumindest ein Färbemittel, ein Dispergiermittel, ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel und Wasser und eine Verbindung der allgemeinen Formel (1):

worin R1 und R2 OH und/oder HO(CH&sub2;CH&sub2;O)n und/oder

(n = 4 to 40)

darstellen,

R3

darstellt, worin Y CmH2m + 1 (m ist eine ganze Zahl nicht größer als 4) ist, und X das Kation eines Alkalimetalls, eines Amins oder eines Alkanolamins darstellt.

2. Wäßrige Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der allgemeinen Formel (1) ein oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen von R1, R2, R3 und X umfaßt, welche durch die spezifischen Formeln (1) bis (5) spezifiziert werden:

Spezifische Formel (1):

R1, R2 = (CH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;&sub3;OH

X = N(CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub3;

Spezifische Formel (2):

X = Na

Spezifische Formel (3):

R1, R2 = OH

X = N(CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub3;

Spezifische Formel (4):

R1, R2 = (CH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;&sub3;OH

X = K

Spezifische Formel (5):

R1, R2 = (CH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;&sub3;OH

X = C&sub2;H&sub5;NH&sub2;

3. Wäßrige Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der allgemeinen Formel (1) in einer Menge von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Tintenzusammensetzung, enthalten ist.

4. Wäßrige Tintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbemittel ein Pigment ist.

5. Wäßrige Tintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbemittel eine gefärbte Harzemulsion ist.

6. Wäßrige Tintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die zusätzlich ein antiseptisches Mittel enthält.

7. Wäßrige Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das antiseptische Mittel 1,2-Benzisothiazolin-3-on ist.

8. Wäßrige Tintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität im Bereich von 500 cps bis 10 000 cps liegt.

9. Ein Kugelschreiber enthaltend einer wäßrige Tintenmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.







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