金属墨水组合物和含有其的书写工具的制作方法

金属墨水组合物和含有其的书写工具的制作方法
【专利摘要】本发明提供用于毛细作用标记笔中的金属墨水组合物。更具体来说，提供包括脂肪族溶剂、金属颜料和至少包括固定树脂和加注树脂的树脂组合的金属墨水组合物。
【专利说明】金属墨水组合物和含有其的书写工具
【技术领域】
[0001]本发明大概来说涉及用于毛细作用标记笔的金属墨水组合物。更具体来说，本发明涉及金属墨水组合物，其包括脂肪族溶剂、金属颜料和至少包括固定树脂和加注树脂的树脂组合。
【背景技术】
[0002]能制作含有金属颜料的书写标记的书写工具是已知的。例如，已研发出能制作含有金属颜料的书写标记的阀作用标记笔。通常，所述阀作用标记笔使用弹簧加载式笔尖，其在被压下(例如，抵靠书写表面)时开启到储墨器的阀，由此容许墨水从储墨器流到笔尖。
[0003]阀作用标记笔需要比常规毛细作用标记笔更多的部分，且因此其制造更复杂且成本更高。另外，阀作用标记笔的问题在于，在不使用阀作用标记笔时金属颜料往往沉降到储墨器底部。因此，使用者通常在使用标记笔之前经常不得不剧烈摇动标记笔以实现金属颜料遍及墨水组合物中的分布，从而确保输送到标记笔笔尖的墨水组合物含有足量金属颜料以产生所需视觉效果。此外，因为标记笔笔筒不透明，使用者不用标记笔书写的话通常无法检验金属颜料已充分遍及墨水组合物分布。使用者随后还必须抵靠书写表面压下笔尖以打开到储墨器的阀并容许将墨水组合物输送到笔尖，如上文所述。根据上文，需要其它输送金属墨水组合物的方式。
[0004]常规毛细作用标记笔通常含有纤维性储墨器和与其流体连通的笔尖。所述标记笔通常包括具有低粘度的墨水组合物，因为粘着力(在墨水组合物与储存器和/或笔尖的通道壁之间)必须超过墨水组合物的凝聚力才能允许组合物通过毛细作用移动。将金属颜料(例如，包括各种金属颜料，例如铝和青铜薄片)纳入毛细作用标记笔中所用的低粘度墨水组合物中通常具有挑战性，因为所述金属颜料往往从墨水组合物沉降，如上文所陈述。即使在金属颜料充分悬浮于墨水组合物中时，标记笔的纤维也常常不合意地过滤金属颜料并随时间而阻塞。因此，久而久之，标记笔会不再能制作含有金属颜料的书写标记。
[0005]授予宫本(Miyamoto)的美国专利第6，120，590号揭示圆珠笔，其含有具有金属光泽色彩的基于水的触变性凝胶墨水。然而，所述触变性凝胶墨水过粘而无法顺利适用于多种书写工具中，包括常规毛细作用标记笔。
[0006] 然而,包括含有金属颜料的墨水的毛细作用标记笔为业内已知。授予塞克斯顿(Sexton)的美国专利第7，135，507号揭示含有包括以下物质的水性分散液的墨水的毛细作用标记笔:金属颜料和特定乙内酰脲-甲醛共聚物成膜树脂，以及任选地一或多种着色剂、pH调节剂、抗沉降剂或防腐剂。另外，授予塞克斯顿的美国专利第7，297，729号揭示含有包括以下物质的墨水的毛细作用标记笔:硝基溶剂、成膜树脂、颜料或染料和任选地衬底润湿剂。另外，授予苏赫纳(Sukhna)的美国专利第6，402，412号揭示用于毛细作用标记笔的水性墨水，其包括基于水的持久性黏合剂、有色着色的基于水的持久性亚微米粒径分散液、特定粒径的铝分散液、保湿剂、表面活性剂、抗沉降添加剂、防腐剂和PH调节剂。然而，过于频繁地，特别在墨水调配物中使用市售青铜颜料时，含有已知墨水调配物的毛细作用标记笔在相当长时间内(远短于产品寿命)不输送实质上均匀的墨水组合物且往往阻塞。人们相信所述问题部分归因于书写组合物中常用的金属颜料的密度、大小、形态和表面处理。

【发明内容】

[0007]本发明提供金属墨水组合物，其包含脂肪族溶剂、分散于所述溶剂中的金属颜料、溶解于所述溶剂中的第一树脂组份和溶解于所述溶剂中的第二树脂组份，其中第一树脂组份是固定树脂且第二树脂组份是加注树脂。
[0008]在相关方面中，本发明提供毛细作用标记笔，其包含储墨器和与储墨器流体连通的多孔笔尖，所述储墨器含有本发明金属墨水组合物。
[0009]在另一相关方面中，本发明提供将金属墨水组合物输送到衬底的方法，其包含以下步骤:提供包含储墨器和与储墨器流体连通的多孔笔尖的毛细作用标记笔，所述储墨器含有本发明金属墨水组合物；和使毛细作用标记笔的笔尖接触到衬底表面。
[0010]所属领域技术人员可在检阅以下详细说明后结合所附的权利要求书了解本发明的其它方面。尽管本发明容许各种形式的实施例，但下文阐述本发明的特定实施例且应理解，所述揭示内容是说明性的，且不打算将本发明限制于本文所述的特定实施例。
【具体实施方式】
[0011]本发明提供金属墨水组合物，其包含脂肪族溶剂、分散于所述溶剂中的金属颜料和包含溶解于所述溶剂中的第一和第二树脂组份的树脂组合。树脂组合包括固定树脂和加注树脂。已显示所述树脂组合特别有利于促进输送实质上均匀的含有金属颜料的墨水组合物，且最终结果是任何书写标记(使用含有本发明墨水组合物的书写工具制作)一般包括规则/ 一致/均匀量的金属颜料以在整个产品寿命期间显示所需装饰效果。另外，如通过加速老化测试所显示，本发明金属墨水组合物是有利的，因为其中所含金属颜料不会沉降并阻塞毛细作用标记笔的笔尖或储墨器，由此通过防止标记笔阻塞来延长标记笔的寿命。具体来说，在墨水组合物包括在施加到衬底时产生“金色”装饰效果的青铜金属颜料时，本发明金属墨水组合物意外地显示有利性能。人们相信，本发明树脂组合特别可与如本文所揭示的实质上平面的青铜金属颜料一起使用，这是因为所述青铜金属颜料的密度、大小、形态和表面处理，但当然也可使用其它金属颜料。
[0012]本发明提供毛细作用标记笔，其包含储墨器和与储墨器流体连通的多孔笔尖，所述储墨器含有包含以下物质的金属墨水组合物:脂肪族烃溶剂、分散于所述溶剂中的金属颜料和溶解于所述溶剂中的第一和第二树脂组份，其中第一树脂组份是固定树脂且第二树脂组份是加注树脂。 [0013]本发明另外提供将金属墨水组合物输送到衬底的方法，所述方法包含:提供包含储墨器和与储墨器流体连通的多孔笔尖的毛细作用标记笔，所述储墨器含有包含以下物质的金属墨水组合物:脂肪族烃溶剂、分散于所述溶剂中的金属颜料和溶解于所述溶剂中的第一和第二树脂组份，其中第一树脂组份是固定树脂且第二树脂组份是加注树脂；和使毛细作用标记笔的笔尖接触到衬底表面。
[0014]本文中的范围可表示为从“约(about) ”或“大约(approximately) ”一个具体值和/或到“约(about)”或“大约(approximately) ”另一具体值。在表示此一范围时,本发明另一实施例包括从所述一个具体值和/或到所述另一个具体值。类似地，在以近似值表示具体值且使用诸如“约”、“至少约”或“小于约”等前缀时，应理解具体值形成另一实施例。
[0015]ail
[0016]为提供适于通过标记工具(例如，毛细作用标记笔)输送的金属墨水组合物，优选地在墨水组合物中包括固定树脂与加注树脂的组合。
[0017]适宜固定树脂必须在墨水组合物溶剂中显示足够溶解度。主要添加固定树脂，因为其帮助防止金属颗粒在笔尖中沉降，但在以某些(相对)量存在时，特别在组合物中不包括加注树脂时，固定树脂也可不合意地阻碍颜料的输送。在固定树脂作为实质上唯一树脂组份且以基于墨水组合物的总重量约3重量％ (wt%)到约12wt%的量包括于金属墨水组合物中时，已发现不可接受的高比例的含有所述金属墨水组合物的毛细作用标记笔最终(且因此不可挽回地)输送透明流体。不打算受限于理论，人们相信，在所述书写工具中，金属颜料被固定在储墨器的纤维中，从而使得颜料保留在储墨器中。根据上文，如本文所用术语固定树脂是指如下树脂:在作为实质上唯一树脂组份且以基于墨水组合物的总重量约3重量％ (wt%)到约12wt%的量包括于金属墨水组合物中时，将不合意地阻碍或甚至防止含有此一墨水组合物的毛细作用标记笔输送金属颜料，从而使得所述毛细作用标记笔以不可接受的高毛细作用标记笔比例(例如大于约50%、大于约60%、大于约70%、大于约80%和/或大于约90% )在其寿命中的某一点输送实质上不含金属颜料的透明书写流体。当然，含有固定树脂作为实质上唯一树脂组份的墨水组合物在其它方面符合本发明。
[0018]固定树脂优选地以基于墨水组合物的总重量约0.5wt%到约8wt%、约lwt%到约6wt%、约1.5wt%到约5wt%、约2wt%到约4wt%和/或约2wt%到约3.5wt%的范围(例如约3wt.% )包括于本发明金属墨水组合物中。同样，固定树脂必须与加注树脂组合以提供本发明墨水组合物。
[0019]在一优选实施例中，固定树脂是苯乙烯化萜烯树脂。如本文所用术语“苯乙烯化萜烯树脂”包括任何从一或多种萜烯烃单体与苯乙烯的共聚合产生的树脂。实例性萜烯烃单体包括(但不限于)S -2-蒈烯、δ -3-蒈烯、二戊烯、柠檬烯、香叶烯、β -水芹烯、α -菔烯、β_菔烯、α-職品烯、Y -職品烯、職品油烯和其组合。
[0020]在另一实施例中，固定树脂是无酚松香树脂。如本文所用术语“无酚松香树脂”是指任何未经酚醛改性松香树脂。松香是不同种类的松树产生的渗出物的树脂性组份。松香的主要组份包括(但不限于)松香酸和海松酸。这些组份中的每一者(不论是个别(特别松香酸)或与其它松树渗出物组份组合)都可称作松香(且因此称作无酚松香树脂)。实例性无酚松香树脂包括(但不限于)(无改性)松香、马来酸改性的松香树脂和延胡索酸改性的树脂。可溶于低脂肪族溶剂中的无酚松香树脂(即，低脂肪族可溶无酚松香树脂)是优选的。
[0021] 适宜固定树脂可从飞卓化工(Finjetchemical Industries,梧州，中国)、重华资源发展有限公司(Foreverest Resources, Ltd.,中国)、劳特公司(Lawter Inc.,芝加哥,伊利诺伊州)、亚利桑那化学公司(Arizona Chemical Company,杰克逊维尔，佛罗里达州)、森美国际贸易有限公司(Summit Trade Pte.，Ltd.，梧州，中国)、海西尔(厦门)化工有限公司(Haixier (Xiamen) Chemical Industry C0., Ltd.，福建，中国)、信宜松原化工有限公司(Xinyi Sonyuan Chemical C0.，Ltd.,广东，中国)购得。实例性市售固定树脂包括(但不限于)FINNOL? 3400(飞卓化工)、ECOREZki 303A(劳特公司)、SYLVARES? ZT105LT(亚
利桑那化学公司)、SYLVARES'? ZT106LT (亚利桑那化学公司)、ZONATACai NG98 (亚利桑那化学公司)和SUMTAC?9500(森美国际贸易有限公司)。全文以引用方式并入本文中的美国专利第7，829，630号阐述苯乙烯化萜烯树脂，其可在本发明金属墨水组合物中用作固定树脂。
[0022]在本发明金属墨水组合物中包括加注树脂时，加注树脂可意外且有利地实质上抵消在固定树脂作为实质上唯一树脂组份存在时可能发生的负面结果。在通过毛细作用将本发明墨水组合物吸到笔尖且在标记时分配(例如，制作具有本发明墨水组合物的书写标记)时，加注树脂起帮助输送金属颜料的作用。因此，添加加注树脂以促进毛细作用标记笔输送金属颜料，且令人惊讶地，所述加注树脂即使在墨水组合物中还包括固定树脂以提供本发明墨水组合物时也能实现所述输送。在加注树脂作为实质上唯一树脂组份且以约6wt%到约18wt%的量包括于金属墨水组合物中时，主要发生毛细作用标记笔良好输送金属颜料，但已在不可接受的高比例的含有所述金属墨水组合物的毛细作用标记笔中观察到无法说明地发生缺墨，从而使多孔笔尖不合意地阻塞且毛细作用标记笔完全不能从笔尖输送任何流体。尽管不打算受限于理论，但人们相信，在所述书写工具中，金属颜料加注过多，从而导致笔尖的毛细管通道阻塞，由此引起标记笔缺墨。因为在试图书写标记时由于笔尖不输送流体润湿衬底而出现潦草的(相对较高摩擦)书写性能，所以消费者可容易地检测这个现象的结果。根据上文，如本文所用术语加注树脂是指如下树脂:在作为实质上唯一树脂组份且以约6wt %到约18wt%的量包括于金属墨水组合物中时,将引起缺墨,从而使得毛细作用标记笔以不可接受的高毛细作用标记笔比例(例如大于约40%、大于约50%、大于约60%、大于约65%和/或大于约70% )在其寿命中的某一点实质上不输送流体。当然，含有加注树脂作为实质上唯一树脂组份的墨水组合物在其它方面仍符合本发明。
[0023]在本发明金属墨水组合物中包括加注树脂与如先前所述的固定树脂的组合。通常，加注树脂以基于墨水组合物的总重量约5.0wt%到约14.0wt%、约7wt%到约12wt%和/或约8wt%到约IIwt%的范围(例如约9wt% )包括在墨水中。
[0024]在一个优选实施例中，加注树脂是萜烯酚醛树脂。如本文所用术语“萜烯酚醛树脂”包括经取代或未经取代酚与不饱和萜烯烃的任何加成产物。实例性不饱和萜烯烃包括(但不限于)δ -2-蒈烯、δ -3-蒈烯、二戊烯、柠檬烯、香叶烯、β -水芹烯、α -菔烯、β -菔烯、α-萜品烯、Y-萜品烯、萜品油烯和其组合。
[0025]在另一实施例中，加注树脂是酚醛改性松香酯树脂。如本文所用术语“酚醛改性松香树脂”是指任何经酚醛改性松香树脂。如上文所解释，松香是不同种类的松树产生的渗出物的树脂性组份。松香的主要组份包括(但不限于)松香酸和海松酸。这些组份中的每一者(个别(特别松香酸)或与其它松树渗出物组份组合)都可经酚组份改性以产生酚醛改性松香树脂。
[0026]适宜加注树脂必须在墨水组合物溶剂中显示足够溶解度。适宜加注树脂必须可溶于墨水组合物溶剂中。适宜加注树脂可从飞卓化工(梧州，中国)、重华资源发展有限公司(中国)、亚利桑那化学公司(杰克逊维尔，佛罗里达州)、伊士曼化工公司(EastmanChemical Company,金斯波特，田纳西州)、森美国际贸易有限公司(梧州，中国)、海西尔(厦门)化工有限公司(福建，中国)、信宜松原化工有限公司(广东，中国)、毛替普勒斯有限公司(Multiple Plus C0., Ltd.,泰国)、技术工业(Technical Industries,皮斯戴尔,罗德岛州)、阿克伦化工公司(Akrochem Corporation,阿克伦,俄亥俄州)和劳特公司(芝加哥，伊利诺伊州)购得。实例性市售加注树脂包括(但不限于)FINNOL? 3500(飞卓化工)、SYLVARES? TP 105 (亚利桑那化学公司)、SYLVARES? TP 2019 (亚利桑那化学公司)、SYLVARES? TPl 15、SYLVARES? TP2040 (亚利桑那化学公司),SYLVARES? TP 2040HME (亚利桑那化学公司)、SYLVARES? TP 2040HM(亚利桑那化学公司)、SYLVARES? TP 7042E (亚利桑那化学公司)、SYLVARES? TP 2040L0 (亚利桑那化学公司)、SYLVARES? TP 95 (亚利桑那化学公司)、SYLVARES? TP 300 (亚利桑那化学公司)、SYLVARES? TP 7042 (亚利桑那化学公司)、SYLVARES? TP 96 (亚利桑那化学公司)、PENTALYN? 702_M(伊士曼化工公司)、PENTALYN?765-M (伊士曼化工公司)、PENTALYN? 780-M (伊士曼化工公司)、SUMREZ? 3600 (森美国际贸易有限公司)、TAMANOL 803L?(毛替普勒斯有限公司)、TAMAN0L? 801 (毛替普勒斯有限公司)、T1-REZ 560号(技术工业)、P_104树脂(阿克伦化工公司)、P_03树脂(阿克伦化工公司)、SETAPRINT? I200-E (劳特公司)、SETAPRINT? 2404_E (劳特公司)和 SETAPRINT?8785-E (劳特公司)。
[0027]固定树脂与加注树脂的组合通过以下两种方式为本发明墨水组合物提供非常有用的性质平衡:(i)使金属颜料在墨水组合物中的沉降减到最少(这在诸如毛细作用标记笔等书写工具中特别有利)和(ii)在产品寿命中促进规则/ 一致/均匀地输送金属颜料，从而使得用所述墨水组合物制作的任何书写标记都包括足量金属颜料以显示所需装饰效果。墨水组合物的总树脂含量优选地为基于墨水组合物的总重量约lwt%到约20wt%、约
8.0wt%到约16.0wt%和/或更优选地约10wt%到约14wt%。通常，墨水组合物中包括的加注树脂的量至少等于所包括固定树脂的量。更通常地，加注树脂对固定树脂的重量比为至少约3:2、至少约2:1，且更优选地加注树脂对固定树脂的重量比为至少约3:1 (基于加注树脂和固定树脂的相应wt% )。另一方面，加注树脂对固定树脂的重量比一般应小于10:1，例如6:1，因为较大比率会由于加注过多而停止提高书写工具性能且可代之以引起书写工具性能变差。
[0028]如本文所述包括固定树脂或加注树脂作为“实质上唯一树脂”的墨水组合物是指以某一指定量含有所指示固定树脂或加注树脂且不包括其它所添加树脂的金属组合物。
[0029]金属颜料
[0030]在本发明金属墨水组合物中包括金属颜料以提供闪烁、闪耀或闪光效应(即，由光的多向反射产生的效应)。适宜颜料颗粒包括(但不限于)金属颜料，例如铜、锌、铝、青铜、云母、其氧化物、其阳极处理物(anodize)和上述任一者的组合。适宜金属颜料颗粒可从多个颜料制造商购得，例如美国铝业(US Aluminum，弗雷明顿，纽泽西州)、爱卡特美国公司(Eckart America Corporation,佩恩斯维尔,俄亥俄州)和舒伦克金属颜料(SchlenkMetallic Pigments,阿什兰,马萨诸塞州)。金属颜料颗粒通常最初是以粉末形式(而不是糊剂形式)来提供，以有利地提高储存能力(通过使用具有相对较高的闪点的相对非挥发性油来糊化颜料粉末)并在调配期间提供更强控制。当然，也可使用糊剂。
[0031] 代表性金属颜料包括(但不限于)漂浮型招(Aluminum Leafing) EM/LS/6500 (舒伦克金属颜料)、偏置型铝(Aluminum Offset) FM/4500 (舒伦克金属颜料)、偏置型铝FM/6500 (舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜(Goldbronze Offset) 6129浓金(Richgold)(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6340浓金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6229浓金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6327浓金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6234浓金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6129浓淡金(Richpalegold)(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6340浓淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6229浓淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6327浓淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6234浓淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6129淡金(Palegold)(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6340淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6229淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6327淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜6234淡金(舒伦克金属颜料)、LITHOFLEX? ST015银(爱卡特美国公司)、LITHOFLEX? ST 020银(爱卡特美国公司)、LITHOFLEX?XA 4001浓金(爱卡特美国公司)、LITHOFLEX? XA 40 02浓淡金(爱卡特美国公司)和LITHOFLEX? XA 40 03淡金(爱卡特美国公司)。可以糊剂形式获得的代表性金属颜料包括(但不限于)偏置型金青铜FM/6129浓金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6340浓金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6229浓金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6327浓金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6234浓金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6129浓淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6340浓淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6229浓淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6327浓淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6234浓淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6129淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6340淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6229淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6327淡金(舒伦克金属颜料)、偏置型金青铜FM/6234淡金(舒伦克金属颜料)。尽管所提供的实例通常具有用于含有本发明金属墨水组合物的毛细作用标记笔的令人满意的颗粒直径，但应注意，可加工(例如，湿筛)其它金属颜料以控制/减小其粒径，以进一步优化含有所述金属墨水组合物的毛细作用标记笔的性能。
[0032]在一个方面中， 使用包含铜/锌合金的青铜金属颜料作为金属颜料。当然，诸如镍、铅、锰、磷和硅等其它元素也可包括在青铜颜料的铜/锌合金中。在包含铜/锌合金且不含任何其它元素的青铜金属颜料中，金青铜金属颜料中铜对锌的重量比可在约50:50与约95:5、约55:45与约90:10、约60:40与约80:20之间适当变化，例如约70:30。重量比为约60:40与约80:20、例如约70:30的金青铜金属颜料已显示极佳性能，如通过实例所显
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[0033]通常，金属颜料是以基于墨水组合物的总重量约5wt%到约40wt%、约7.5wt%到约35wt%、约10wt%到约30wt%和/或约12.5wt%到约25wt%的量包括在墨水组合物中。金属颜料在20°C下的密度通常为约2.5克/立方厘米(g/cc)到约12.5g/cc、约4g/cc到约llg/cc，且更通常为约6g/cc到约lOg/cc。特别在颜料是具有实质上平面的形态的青铜颜料时，金属颜料的表面通常经脂肪酸处理。更通常地，金属颜料的表面经长链(18到21个碳)脂肪酸(例如硬脂酸、油酸等)处理。
[0034]优选地，金属颜料具有实质上平面的形态。所述实质上平面的金属颜料在工业中经常称为玉米片、银元或真空金属化颜料。实质上平面的金属颜料极薄，厚度通常介于颗粒直径的约1/5与约1/250之间和/或介于约1/10与约1/100之间。通常，实质上平面的金属颜料的平均厚度为约0.01微米到约I微米、约0.05微米到约0.50微米和/或约0.08微米到约0.20微米。通常，实质上平面的金属颜料的平均厚度小于约0.50微米、小于约0.25微米和/或小于约0.10微米。
[0035]颜料颗粒的平均尺寸可通过执行扫描电子显微镜检查(SEM)来确定。通常，颜料的平均直径为约0.5微米到约7.5微米；优选地，颜料的平均直径为约I微米到约5微米；甚至更优选地，颜料的平均直径为约2微米到约4微米。这些大小一般是优选的，因为已证实所述金属颜料可使毛细作用标记笔系统中随时间发生的沉降减到最少，且还已证实不阻塞笔尖，从而使得不中断从毛细作用标记笔分配墨水。
[0036]一般来说，颜料颗粒的最大尺寸因需要颜料颗粒通过毛细作用标记笔的多孔笔尖和纤维性储存器中的 毛细管通道且因要求来自稳定悬浮液的颜料颗粒不随时间沉降而受限。颜料颗粒的最小尺寸一般经选择以限制颗粒穿透到计划衬底材料的间隙中，因为所述穿透可降低计划装饰效果。
[0037]麵
[0038]金属墨水组合物可为任何适宜溶剂。通常，溶剂包含有机溶剂，例如一或多种有机烃溶剂。因此，溶剂一般不含大量水，例如溶剂一般含有少于约5wt%水，更优选地少于约lwt%水，且甚至更优选地少于0.lwt%水。另外，尽管可包括芳香族化合物以(例如)提高所选树脂组份的溶解度，但溶剂一般不含大量芳香族化合物，例如溶剂一般含有少于约
芳香族化合物，更优选地少于约Iwt %芳香族化合物，且甚至更优选地少于0.1wt %芳香族化合物。
[0039]最通常地，溶剂包含至少一种脂肪族烃溶剂。脂肪族烃溶剂一般是以基于墨水组合物的总重量约30wt%到约90wt%、约40wt%到约80wt%和/或更优选地约55wt%到约75wt%的量存在。脂肪族烃溶剂在室温下一般是液体，但可包括在室温下是固体或半固体的脂肪族烃。
[0040]优选地，脂肪族烃溶剂包括至少一种C5-C15烃且更优选的包括至少一种C6-C12烃。脂肪族烃溶剂可包括烷烃。适宜C5-C15烷烃包括(但不限于)己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷和上述烷烃的混合物。
[0041]脂肪族烃溶剂可以多个组份的掺合物形式来提供，例如衍生自石油。在一个方面中，脂肪族烃溶剂的特征在于沸点在约40°C到约300°C且更优选地约80°C到约200°C范围内。实例性掺和溶剂包括矿油精和石脑油溶剂。通常，溶剂具有低芳香族含量，例如基于烃溶剂的总重量低于35wt%、低于10被％和/或低于lwt%。溶剂优选地具有约0.5到约3且更优选地约0.8到约2.0的中等蒸发率(例如，类似于乙酸丁酯)。优选脂肪族烃溶剂是石脑油或低芳香族化合物(例如，“鲁尔(Rule) 66”)矿油精，例如可从西铁古石油(CitgoPetiOleum，塔尔萨，俄克拉荷马州)购得的蒸发率为1(乙酸丁酯=I)的特殊纳普索特(Special Naptholite)。
[0042]脂肪族烃溶剂还可包括包含C15-C40烃的矿物油。因为矿物油特别相对于大多数金属颜料分散液的连续相具有相对较高的沸点，其特别可用于糊化金属颜料，因为所获得的颜料分散液可因其相对提高的闪点而以低起燃风险储存延长时间。
[0043]标记笔组合件[0044]标记笔包括布置在外壳或笔筒中的储墨器。储墨器与多孔笔尖流体连通。笔筒通常经塞子密封，这有助于将储墨器保持在原位。
[0045]通常，储墨器和笔尖相对于彼此的布置方式应使得可因储墨器与笔尖流体连通而将墨水组合物通过移动从储墨器转移到笔尖。墨水组合物一般通过储存器内的毛细作用来移动，即墨水组合物一般通过从储存器远端到储存器靠近笔尖的末端的毛细作用来移动。类似地，墨水组合物一般在笔尖内通过毛细作用来移动，即墨水组合物一般通过从笔尖靠近储存器的部分到笔尖施加到衬底的部分的毛细作用来移动以制作书写标记。
[0046]根据优选实施例，储墨器是芯吸型储存器，且纤维性笔尖与其连续(即，持久地)接触。在一个实施例中，偶联区为金属墨水组合物从储存器到笔尖的移动提供大表面积(相对于笔尖的大小)。上的偶联区通常与笔尖的相应最大尺寸至少大致相等，是其至少约
1.5倍，和/或是其至少约2倍。
[0047]可用于输送含有金属颜料颗粒的墨水组合物的毛细作用标记笔包含具有相对开放结构的储墨器。用于本发明标记笔的适宜储存器优选地具有小于约0.50g/cc、更优选地小于约0.25g/cc且最优选地小于约0.10g/cc的储存器纤维密度。 [0048]储存器纤维可从热塑性聚合物制造，例如聚酯、尼龙、聚丙烯和其混合物(前提是纤维不溶于墨水组合物中)。储存器内部的纤维可线性取向或缠在一起。为维持储墨器对腐蚀性溶剂的完整性，可用聚丙烯、高密度聚乙烯或尼龙薄片包裹储存器。储存器可具有任何尺寸，只要所述尺寸足以储存预定量的墨水且允许储存器装配到所需标记笔主体或外壳中即可。
[0049]笔尖应足够多孔以容许金属颜料颗粒自由通过所述笔尖。笔尖还应防止墨水组合物在笔尖向下布置时泄漏。笔尖的纤维应与墨水组合物溶剂系统相容(即，不溶于其中)且能保留墨水组合物。适宜笔尖纤维可从热塑性聚合物制造，例如聚酯、聚丙烯、丙烯酸脂类、尼龙和其组合。
[0050]制备方法和添加剂
[0051]本发明墨水组合物可通过标准方法来制备。通常，将金属颜料分散于第一溶剂或非挥发性油中，将固定树脂和加注树脂溶解于所述溶剂(有时称作“兑稀(letdown)”溶剂)中，然后合并两种混合物且可添加额外兑稀溶剂以调节墨水组合物粘度。含有本发明墨水组合物的毛细作用标记笔还可根据标准加工方法来制备。
[0052]闪光墨水组合物在25°C下的粘度通常小于约40厘泊(cps)、小于约25cps和/或小于约IOcps,例如约Icps到约40cps、约Icps到约25cps、约Icps到约lOcps、约1.5cps到约5cps，例如约2cps。然而，上文所提供的范围可根据本发明标记笔中所用的笔尖的性质和多孔性以及储墨器的纤维密度上下移动。
[0053]墨水可任选地含有其它添加剂，例如表面张力调节剂、其它协效树脂、表面活性剂、非挥发性溶剂、分散剂和业内已知的其它添加剂。可将这些添加剂以使得不会在任何方面对墨水组合物的整体性能造成不利影响的量添加到墨水组合物中。
[0054]可根据以下实例更好地理解本发明的毛细作用、闪光标记笔和墨水组合物，所述实例只打算阐释标记笔和墨水组合物且不打算以任何方式限制本发明的范围。
[0055]实例
[0056]实例I[0057]金墨是使用下文以所示量标识的成份来制备。
[0058]
【权利要求】
1.一种墨水组合物，其包含: (a)有机溶剂； (b)分散于所述溶剂中的金属颜料； (c)溶解于所述溶剂中的第一树脂组份；和 (d)溶解于所述溶剂中的第二树脂组份， 其中所述第一树脂组份是固定树脂且所述第二树脂组份是加注树脂。
2.根据权利要求1所述的墨水组合物，其中所述有机溶剂是脂肪族烃溶剂。
3.根据权利要求2所述的墨水组合物，其中所述脂肪族烃溶剂包含一或多种长度为C5-C15的烷烃。
4.根据权利要求2和3中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述脂肪族烃溶剂包含一或多种长度为C15-C40的烷烃。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述金属颜料包含选自由以下组成的群组的金属颜料:铜、锌、铝、青铜、云母、其氧化物、其阳极处理物和上述任一者的组合。
6.根据前述权利 要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述金属颜料包含具有铜/锌合金的金青铜金属颜料。
7.根据权利要求6所述的墨水组合物，其中所述金青铜金属颜料的铜对锌的重量比介于约50:50与约95:5之间，介于约55:45与约90:10之间，介于约60:40与约80:20之间和/或为约70:30。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述金属颜料的平均密度在20°C下介于约2.5克/立方厘米g/cc到约12.5g/cc之间,在20°C下介于约4g/cc到约llg/cc之间,和/或在20°C下介于约8g/cc到约10g/cc之间。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述金属颜料具有实质上平面形态。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述金属颜料的平均厚度介于约0.01微米到约I微米、约0.05微米到约0.50微米和/或约0.08微米到约0.20微米之间。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述金属颜料的平均直径介于约0.5微米与约7.5微米之间、约I微米与约5微米之间和/或约2微米与约4微米之间。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述金属颜料的表面已经包含18到21个碳的长链脂肪酸处理。
13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述金属颜料是以基于所述墨水组合物的总重量介于约5wt%与约40wt%之间、约7.5wt%与约35wt%之间、约10wt%到约30wt%之间和/或约12.5wt%到约25wt%之间的量存在。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述墨水组合物的总树脂含量基于所述墨水组合物的总重量介于约lwt%与约20wt%之间、约8wt%与约16wt%之间和/或约10wt%与14wt%之间。
15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述固定树脂包含苯乙烯化職烯树脂。
16.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述固定树脂是以基于所述墨水组合物的总重量介于约0.5wt%与约8wt%之间、约lwt%与约6wt%之间、约1.5wt%与约5wt%之间、约2wt%与约4wt%之间、约2wt%与约3.5wt%之间和/或约3wt.%的量存在。
17.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述加注树脂包含萜烯酚醛树脂。
18.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述加注树脂是以基于所述墨水组合物的总重量介于约5wt%与约14.0wt%之间、约7wt%与约12wt%之间和/或约8wt%与约IIwt%之间的量存在。
19.根据前述权利要求中任一权利要求所述的墨水组合物，其中所述加注树脂对固定树脂的比率为至少约3:2、至少约2:1和/或至少约3:1。
20.一种输送墨水组合物的方法，其包含: 提供包括储墨器和多孔笔尖的毛细作用标记笔，所述储墨器含有墨水组合物；和 使所述毛细作用标记笔的所述笔尖与衬底表面接触， 其中所述墨水组合物包含有机溶剂、分散于所述溶剂中的金属颜料、溶解于所述溶剂中的第一树脂组份和溶解于所述溶剂中的第二树脂组份，其中所述第一树脂组份是固定树脂且所述第二树脂组份是 加注树脂。
【文档编号】C09D11/16GK104011150SQ201280064454
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2011年12月29日
【发明者】马丁·N·塞克斯顿 申请人:桑福德有限合伙人公司