专利名称：永固油墨组合物和含其的书写工具的制作方法
技术领域：
本公开内容通常涉及永固油墨组合物和包含这样的油墨
组合物的书写工具。
背景技术：
书写工具(包括但不限于滚珠笔、毡尖笔、自来水笔和记 号笔)的书写性能可以受到称为"干透"的现象的负面影响。因为书写 工具中所含的油墨组合物可能从暴露的书写头中蒸发并且留下固体 残余物，干透发生。留下的残余物可能导致形成沉积物，其能够妨碍 书写头(例如球端)恰当地发挥作用，由此引起滚珠笔书写困难或甚 至损坏。同样地，留下的残余物能够阻塞纤维状油墨储存器的毛细管 或者依靠毛细作用的书写工具中的纤维状笔尖，由此引起这样的书写 工具书写困难或甚至损坏。现有的油墨组合物常常包括慢蒸发溶剂(例如沸点大于约 U5。C的溶剂)，通常被称为湿润剂，以便减轻干透。这样的慢蒸发 溶剂，然而，可能不利地影响使用这样的油墨组合物书写的标记的永 固性。
具体实施例方式本公开内容的一个实施方案提供了永固油墨组合物，其具 有油墨蒸发的降低的速率(至少相对于其它、可比的溶剂-染料基油墨 组合物来说)。本公开内容的另一实施方案提供了包含这样的油墨组 合物的书写工具。又一个实施方案提供了使用所公开的油墨组合物产 生书写标记的方法。
所公开的油墨组合物可以用于各种书写工具中。例如，油
墨组合物可以用于各种笔，包括但不限于滚珠笔(ballpen)(例如圆
珠笔(ball point pen )、中性笔(gel pen )和钢珠笔(roller ball pen ))
和自来水笔。所公开的油墨也适合于从包括纤维状油墨储存器的书写 工具和/或纤维状笔尖书写工具如毡尖笔和记号笔(例如"无油墨"记号
笔和包括纤维状储存器的记号笔)中输送。有利地，油墨组合物提供 在多孔和无孔基底上的永固性书写标记以及在多孔和无孔基底上的 优良的颜色强度。在一个方面中，油墨组合物包括至少一种溶剂、至少一种 着色剂和至少一种油。油墨组合物可以任选地进一步包括树脂和一种 或多种添加剂。溶剂可以是任何合适的溶剂(或其组合)，但是其与油墨 组合物中所含的油的相互作用与获得期望的性能有关。具体地说，油 在所使用的溶剂中的溶解度应不大于约50重量百分比(wt%)。油墨 组合物一般地包括约20wt。/。-约98wt%、约30wt。/。-约97wt%、约40wt%-约95wt。/。和/或约50wt。/。-约94wt。/。的溶剂。用于油墨组合物中的代表性的溶剂包括但不限于，二醇 醚，包括但不限于乙二醇一甲醚，乙二醇一乙醚，乙二醇一丁醚，乙 二醇一苯醚，丙二醇一甲醚，丙二醇一乙醚，丙二醇一丁醚，丙二醇 一苯醚，和相似溶剂；醇，包括但不限于乙醇，丙醇(例如正丙醇和 异丙醇)，丁醇(例如正丁醇，仲丁醇，异丁醇，叔丁醇)，戊醇， 己醇，辛醇和相似溶剂；酮，包括但不限于4-羟基-4-甲基-2-戊酮(亦
称双丙酮醇)，甲基异丁基酮，甲基异丙酮，2-戊酮，和相似溶剂； 和其混合物。着色剂无须具体地限制并且可能包括至少一种染料，至少 一种颜料(或者"千的"或者以分散体的形式)，或者至少一种染料和 至少一种颜料的结合；然而，染料通常优选用于油墨组合物。通常使 用溶剂染料，聚合物染料和/或封装染料(例如微球封装染料) 颜料 和/或染料能够以干燥粉末、颜料浓缩物碎屑(pigment concentrate chips)、颗粒、和/或(预分散的)分散体的形式添加到配方中。另外，可以使用有机颜料。合适的有机颜料包括但不限于 红、绿、蓝、黄、橙和炭黑颜料(BASF Corporation, NJ; Clariant Corporation, NC; Emerald Hilton Davis, OH; Ciba Specialty Chemicals Switzerland; Degussa Corporation, NJ; Cabot Corporation, MA; 和， Columbian Chemicals Company, GA )。当然，可以使用任何合适的有 机颜料。还可使用其它颜料如金属颜料。铝颜料和青铜颜料是示范 性的金属颜料(Schlenk-BOTH Metallic Pigments, MA; Wolstenholme International Inc., IL; Silberline Manufacturing Co., Inc., PA; Zuxing Enterprise Co., Ltd., China;和，Echart GmbH & Co. KG， Germany )。另外，可以使用珠光和其它特殊效果颜料(BASF Corporation, NJ; Ciba Specialty Chemicals, Switzerland;和 Taizhu， China)。还可使用无机彩色颜料。优选的无机彩色颜料包括但不限 于在TICOtm商品名下可得的彩色二氧化钛颜料(Heubach， Germany ) 和彩色混合金属氧化物无机颜料(Heubach, Germany和Cerdec Corporation, PA)。还可以^使用其它适合的无;f几彩色颜^1"如彩色铝颜 料(Showa Aluminum Powder, K,K.， Japan )。同样地，可以使用在油或相对非极性溶剂中的任何颜料分 散体。颜料分散体可以被制备或者购买(市售可得的颜料分散体)。 油墨组合物通常包括约0，1wt。/o-约60wt%，约0.1wt。/。-约50wt。/。和/或 约0.5wt。/。-约45wt。/。的颜料(固体)，当存在时。代表性的市售可得的颜料分散体包括但不限于在 TINT-AYD AL商品名(Elementis Specialty, NJ )下可得的醇酸树脂 颜料分散体，长油醇酸树脂分散体(例如Formulator 24 A颜料分散体， 可获自Emerald Hilton-Davis, LLC, OH)，短或中油醇酸树脂分散体 (例如Industrial 42 A醇酸树脂分散体，可获自Emerald Hilton-Davis, LLC, OH),和在油或烃熔剂中的任何其他适合的颜料分散体，有或
6者没有聚合物和/或另外的分散剂。或者，合适的颜料分散体可以通过将一种或多种颜料分散 在相对非极性溶剂和/或油中来制备。颜料分散体可能任选地包括聚合 物和/或分散剂。许多颜料(例如金属颜料和珠光颜料)不需要特殊处 理来形成分散体并且可以代替地通过与溶剂和任何期望的添加剂混 合来制备。合适的染料包括但不限于阴离子和阳离子染料。染料可以 是碱性染料，直接染料，溶剂染料，分散染料，或活性染料。油墨组 合物一般地包括约0.01wt。/。-约30wt%，约0.10wtQ/。-约25wt%，约 0,20wt。/o-约20wt。/o和/或约0，50wt。/o-约20wt。/o的染料(活性物)，当 存在时。合适的染料的实例包括但不限于直接黑染料(例如直接黑 染料(编号)4， 14， 17， 22， 27， 38, 51, 112， 117, 154, 168等)； 直接蓝染料(例如直接蓝染料(编号)1， 6， 8， 14， 15， 25， 71, 76， 78， 80， 86， 90， 106， 108, 123, 163， 165， 199, 226等)； 直接红染料(例如直接红染料(编号)1， 2, 16， 23, 24， 28, 39, 62， 72， 227， 236等)；直接黄染料(例如直接黄染料(编号)4, 11， 12, 27, 28， 33， 34， 39， 50， 58， 86， 100, 106， 107， 118， 127, 132， 142, 157等)；蒽醌染料；单偶氮染料；双偶氮染料；酞 胥衍生物，包括，例如，各种的酞菁磺酸盐；氮杂轮烯(annulene); 甲腊铜络合物；三苯二噁唤(triphenodioxazines);各种的活性染料， 包括但不限于活性黑染料，活性蓝染料，活性红染料(例如活性红染 料(编号)4， 56， 180等)，活性黄染料(例如活性黄染料(编号) 37等)；各种的溶剂染料，包括但不限于溶剂黄染料(例如溶剂黄染 料(编号)62, 82， 90， 162等)，溶剂橙染料(例如溶剂橙染料(编 号)54， 56， 58, 99等)，溶剂红染料(例如溶剂红染料(编号)89， 119， 122, 132， 160等)，溶剂蓝染料(例如溶剂蓝染料(编号)45, 48， 70等)，溶剂黑染料(例如溶剂黑染料(编号)27, 29等)， 和其混合物。在NEOPEN⑧商品名(BASF Corp., WI) 、 VALIFAST 商品名(Orient Corporation of America, NJ )、MORFAST②和NAVIPON 商品名(Sunbelt Corporation, SC )和SEPISOLtm商品名(Bima 83， FR ) 下可得的染料。聚合染料也还是合适的着色剂。
所选择的油一般地具有相对于油墨组合物溶剂的上迷的 溶解度性能，但在别的方面却无需限制。当油具有0wt。/o-约50wt%、 约lwt。/。-约40wt%、约2wt。/。-约30wt%、约3wt。/o-约25wt%、约5wt%-约20wt。/。和/或约10wt。/。-约20wt。/。的在溶剂中的溶解度时，通常是合 适的。另夕卜，油可以具有小于约40wt。/o、小于约30wt。/o、小于约25wt%、 小于约20wt。/。、小于约15wt°/。、小于约10wt%、小于约5wt0/。、小于 约5wt%、小于约2.5wt。/。和/或小于约lwt。/。的在溶剂中的溶解度。油 不应被乳化到油墨组合物中。通常，较低的(油/溶剂)溶解度值对于 获得期望的性能来说是更优选的。合适的油包括但不限于半干性油如大豆油，棉籽油，玉米 油和芝麻油，非干性油如橄榄油，花生油，矿物油和蓖麻油，石油基 油如环烷工艺油和链烷工艺油，硅油，和其组合。通常，为获得期望 性能，石油基油和/或非干性油是优选的。油一般地占约0.1wt。/o-约 15wt%,约0.5wt。/。-约10wt%，约lwt。/。-约8wt。/o和/或约lwt。/。-约5wt% 的油墨组合物。示范性的油包括在以下商品名下可得的油TELURA 商品名 (ExxonMobil Lubricants and Petroleum Specialties Co.， ExxonMobil Corporation, TX的分公司)，TUFFLO⑧商品名(Citgo Petroleum Corporation, TX )，和各种的矿物油(Penreco， TX )。油墨組合物可以任选地进一步包括树脂。合适的树脂包括 但不限于松香和改性松香树脂，醇酸树脂，烃类树脂，酮树脂，酚醛 树脂，丙烯酸系树脂，碎烯树脂，聚酰胺树脂，和其组合。树脂一般 地占约0.1wt。/。-约50wt%，约0.5wt。/o-约35wt%，约lwt。/o-约25wt% 和/或约2wt。/o-约20wtc/。的油墨组合物。优选地，树脂可溶于油墨组合物的油中，并且这可能有益 于荻得具有优良的永固性的标记。 一般地，树脂具有大于约0.01克/ 毫升油，大于约0.05克/毫升油，大于约0.10克/毫升油，大于约0.15 克/毫升油，大于约0.20克/毫升油，大于约0,25克/毫升油和/或大于 约0.30克/毫升油的溶解度。示范性的树脂包括在JONCRYL②商品名(BASF Corp., WI) 下可得的丙烯酸系树脂，在Bakelite商品名(多家公司)下可得的酚 醛树脂，其他适合的酚眵树脂，例如，CK-2103, CK-2400, CK-2432, 和CK-2500 ( Georgia Pacific Resins， Inc., Georgia Pacific, Corp., GA的分公司)，在SYLVACOTE恋和SYLVAPRINT 商品名(Arizona Chemical, FL )下可得的松香树脂和改性松香树脂，在SYLVAPRINT 商品名(Arizona Chemical, FL )下可得的烃类树脂，在UNI-REZ⑧商 品名(Arizona Chemical, FL )下可得的聚酰胺树脂，和其混合物。油墨组合物可以任选地进一步包括一种或多种添加剂。添 加剂可以选自增塑剂，抗微生物剂，表面张力改性剂，润湿剂，协同 树脂，分散剂，消泡剂，表面活性剂，湿润剂，粘度调节剂(例如增 稠剂)，流动添加剂，和本领域已知的其它添加剂。添加剂可以被添 加到油墨组合物中，其数量使得在任何方面没有不利地影响油墨组合 物的全部预期性能。优选的表面活性剂包括聚二甲硅氧烷表面活性剂 如在SILWET⑧商品名(GE Silicones, General Electric Company, CT的 分公司)下可得的那些。包括慢蒸发溶剂(例如沸点大于约115°C的溶剂)或湿润 剂如甘油和丙二醇可以有害地影响使用油墨组合物制成的标记的期 望的永固性。因此，在一个方面中，油墨组合物基本上没有这样的湿 润剂。如本文中使用的，术语"基本上没有"是指本文中公开的油 墨组合物包含小于2wt%,小于lwt。/。和/或小于0.50wt。/。的所参考的组 分或成分。通过在油墨组合物中包括各种所列的添加剂和/或着色 剂，可以配制各种油墨組合物(包括增强亮度书写油墨及其他特殊用 途书写油墨)，并且它们的粘度从非常低的值(例如，如在无油墨记 号笔系统及其他记号笔系统(例如包括纤维状储存器)中的)变化到 非常高的值如在中性笔(gel pen)和圆珠笔中的。当油墨组合物意图 从记号笔系统中输送时，它通常具有在200rpm(每分钟转数)下的约 1厘泊-约40厘泊(cps)和/或约2cps-约15cps的粘度值。当油墨組 合物意图从滚珠笔中输送时，它通常具有至少约750cps和更一般地至 少约1000cps的粘度值。根椐以下实施例可以更好地理解根据本公开内容的油墨 组合物和包括其的书写工具，这些实施例仅仅意图举例说明油墨组合 物，并且不意味着以任何方式限制其范围。
实施例1记号笔油墨组合物通过将5.0克的酚醛树脂、7.0克的第一种染料和5.0克的 第二种染料溶解到包括40,20克的正丙醇和40克的乙醇(200 proof) 的溶剂溶液中制备油墨组合物。然后添加2.50克的环烷工艺油和0.30克的聚二甲硅氧烷 表面活性剂。油墨的粘度值(在200RPM下)为约2.8。
将油墨组合物输入记号笔(包括与纤维状笔尖流体连通的 纤维状储存器)中，记号笔书写良好。 实施例2
记号笔油墨组合物通过将3.8克的酚醛树脂和4.5克的染料溶解到包括44.3 克的正丙醇和44.5克的乙醇(200 proof)的溶剂溶液中制备油墨组合物。然后添加2.50克的环烷工艺油和0.40克的聚二甲硅氧烷 表面活性剂。油墨的粘度值(在200RPM下)为约2.2。将油墨组合物输入记号笔(包括与纤维状笔尖流体连通的 纤维状储存器)中，记号笔书写良好。尽管前文是根据本公开内容的油墨组合物的许多不同实 施方案的详细说明，但是该详细说明将被认为仅仅是示范性的并且没 有描述根据本公开内容的每一种可能的实施方案。因此，仅仅如在所 附权利要求中出现的这样的限制应被适用于本发明。
权利要求
1.一种油墨组合物，其包括至少一种溶剂；至少一种着色剂；和，至少一种油，其中油在溶剂中的溶解度小于50重量百分数(wt％)。
2. 权利要求l的油墨组合物，其中着色剂选自染料和颜料。
3. 权利要求1的油墨组合物，其中油选自半干性油，非干性油， 石油基油，硅油和其组合。
4. 权利要求1的油墨组合物，
5. 权利要求4的油墨组合物， /毫升的油(g/mL油)的溶解度。
6. 权利要求4的油墨组合物， 脂，醇酸树脂，烃类树脂，酮树脂 树脂，聚酰胺树脂和其组合。
7. 权利要求1的油墨组合物，剂。
8. 权利要求1的油墨组合物， 物包括约20wt。/Q-约98wtQ/o的溶剂， 约0.5wto/o-约10wt。/。的油。
9. 一种含油墨组合物的书写工具，该油墨组合物包括至少一 种溶剂，至少一种着色剂，和至少一种油，其中油在溶剂中的溶解度 小于50重量百分数(wt%)。
10. 权利要求9的书写工具，其中书写工具选自滚珠笔、自来水 笔、毡尖笔和记号笔。
11. 权利要求9的书写工具，其中着色剂选自染料和颜料。
12. 权利要求9的书写工具，其中油选自干性油、半干性油、非 干性油、石油基油、硅油和其组合。
13. 权利要求9的书写工具，进一步包括树脂。
14. 权利要求13的书写工具，其中树脂具有大于约0.01克树脂/ 毫升的油(g/mL油)的溶解度。
15. 权利要求13的书写工具，其中树脂选自松香和改性松香树进一步包括树脂。 其中树脂具有大于约0.01克树脂其中树脂选自松香和改性松香树 酚醛树脂，丙烯酸系树脂，辟烯其中油墨组合物基本上没有湿润其中着色剂是染料，和油墨组合 约0.01wt。/o-约30wt。/。的染料，和脂，醇酸树脂，烃类树脂，酮树脂，酚醛树脂，丙烯酸系树脂，碎烯 树脂，聚酰胺树脂和其组合。
16. 权利要求9的书写工具，其中油墨组合物基本上没有湿润剂。
17. 权利要求9的书写工具，其中着色剂是染料，和油墨组合物 包括约20wt。/。-约98wt。/。的溶剂，约0.01wt。/。-约30wt。/。的染料，和约 0.5wt。/o-约10wt。/。的油。
全文摘要
油墨组合物包括至少一种溶剂，至少一种着色剂，和至少一种油，并且可从各种书写工具(包括但不限于滚珠笔、自来水笔、毡尖笔和记号笔)的任一种中输送。
文档编号C09D11/02GK101617005SQ200880005642
公开日2009年12月30日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月21日
发明者王晓芒 申请人:桑福德有限合伙人公司