金属墨水组合物和含有所述金属墨水组合物的书写仪器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及供用于毛细作用标记器的金属墨水组合物。更确切地说，本发 明涉及一种包含极性溶剂、封装金属颜料以及树脂组分的金属墨水组合物。
【背景技术】
[0002] 能够做出含有金属颜料的书写标记的书写仪器是已知的。举例来说，已经研发出 能够做出含有金属颜料的书写标记的阀作用标记器。典型地，此类阀作用标记器利用弹簧 加载式尖端，其在被按下（例如抵靠着书写表面）时打开墨水储集器的阀门，从而使墨水从 墨水储集器流动到尖端。
[0003] 与常规毛细作用标记器相比，阀作用标记器需要更多部件，并且因此其制造更为 复杂并且昂贵。另外，阀作用标记器的问题在于当所述阀作用标记器不在使用中时金属颜 料往往会沉降到墨水储集器底部。因此，使用者通常必须在使用标记器之前猛烈摇晃所述 标记器以便实现金属颜料在整个墨水组合物中的分布，从而确保递送到标记器尖端的墨水 组合物含有足够量的金属颜料以产生所需视觉效果。此外，使用者在不用标记器进行书写 的情况下典型地无法检验金属颜料是否已经充分分布于整个墨水组合物中，因为标记器筒 是不透明的。使用者还必须接着用足够的力抵靠着书写表面按下尖端以打开墨水储集器的 阀门并且使墨水组合物递送到尖端（如上文所描述）。此类力可能导致尖端过度磨损以使 得使用所述尖端产生的任何书写标记随时间推移而频繁地变模糊。鉴于前述，需要递送金 属墨水组合物的其它方法。
[0004] 常规毛细作用标记器典型地含有纤维墨水储集器和与其流体连通的尖端。此类标 记器典型地包括低粘度墨水组合物，因为粘合力（在墨水组合物与储集器和/或尖端的沟 壁之间）必须大于墨水组合物的内聚力以准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，如铝和青铜薄片）并入用于毛细作用标记器的低粘度墨水组合物中 通常具有挑战性，因为此类金属颜料往往会如上文所阐述地从墨水组合物中沉降出来。即 使当金属颜料充分悬浮于墨水组合物中时，标记器的纤维常常不合需要地"过滤"金属颜料 并且随时间推移而被堵塞。因此，随时间推移，标记器可能不能做出含有金属颜料的书写标 记。
[0005] 宫本（Miyamoto)的美国专利第6, 120, 590号公开了含有具有金属光泽色彩的水 基触变凝胶墨水的圆珠笔。然而，此类触变凝胶墨水过于粘稠而无法成功地经调适用于包 括常规毛细作用标记器的多种书写仪器中。
[0006] 然而，包括含有金属颜料的墨水的毛细作用标记器是所属领域中已知的。塞克斯 顿（Sexton)的美国专利第7, 135, 507号公开了含有包括金属颜料和特定乙内酰脲-甲醛 共聚物成膜树脂（任选地）以及着色剂、pH调节剂、抗沉降剂或防腐剂中的一或多者的水 性分散液的墨水的毛细作用标记器。另外，塞克斯顿的美国专利第7, 297, 729号公开了含 有包括硝基溶剂、成膜树脂、颜料或染料以及任选的衬底湿润剂的墨水的毛细作用标记器。 再者，苏赫纳（Sukhna)的美国专利第6, 402, 412号公开了用于毛细作用标记器的水性墨 水，其包括永久性水基粘合剂、具有亚微米粒径的彩色经着色永久性水基分散液、具有特定 粒径的铝分散液、润湿剂、表面活性剂、抗沉降添加剂、防腐剂以及pH调节剂。然而，过于频 繁地，含有已知墨水配制品的毛细作用标记器不持续合理的时间量递送实质上均质的墨水 组合物（在所述产品的使用寿命期间更是如此），并且往往会堵塞。认为此类问题可部分归 因于常用于书写组合物的金属颜料的密度、尺寸、形态以及表面处理。
[0007] 此外，常规金属标记器墨水组合物常常包括具有实质上疏水性结构域的树脂。尽 管此类树脂通常对于促进从标记器毛细作用墨水递送系统的金属颜料递送是必要的，但这 些树脂（至少部分由于其实质上疏水性的结构域）不易于在极性（确切地说，醇）溶剂中 溶解，并且因此必须使用显著非极性的溶剂。不幸的是，已经发现用于这些组合物的腐蚀性 非极性溶剂溶胀和/或侵蚀由廉价热塑性塑料（如聚丙烯和聚乙烯）制成的标记器组件。 因此，需要使用更昂贵的由工程热塑性塑料（如尼龙）制造的热塑性组件以获得含有这些 常规金属墨水组合物的毛细作用标记器。
【发明内容】
[0008] 本发明提供一种金属墨水组合物，其包含极性溶剂、分散于所述溶剂中的金属颜 料以及溶解于所述溶剂中的树脂组分，其中所述金属颜料包含用实质上不溶于所述溶剂的 涂料封装的金属粒子，并且所述涂料包含一或多个极性分子。
[0009] 在一个相关方面中，本发明提供一种包含墨水储集器和与所述墨水储集器流体连 通的多孔尖端的毛细作用标记器，所述墨水储集器含有根据本发明的金属墨水组合物。
[0010] 在另一个相关方面中，本发明提供一种用金属墨水组合物做出书写标记的方法， 其包含以下步骤：提供包含墨水储集器和与所述墨水储集器流体连通的多孔尖端的毛细作 用标记器，所述墨水储集器含有根据本发明的金属墨水组合物；以及使毛细作用标记器的 尖端与衬底表面接触以做出书写标记。
[0011] 所属领域的技术人员通过查阅以下详细描述，结合所附权利要求书而可以显而易 见本发明的其它方面。虽然本发明容许有各种形式的实施例，但下文描述了本发明的特定 实施例，其中应理解本发明是说明性的并且并不打算将本发明限制于本文所描述的特定实 施例。
【具体实施方式】
[0012] 本发明提供一种金属墨水组合物，其包含极性溶剂、分散于所述溶剂中的金属颜 料以及溶解于所述溶剂中的树脂组分，其中所述金属颜料包含用实质上不溶于所述溶剂的 涂料封装的金属粒子，并且所述涂料包含一或多个极性分子。
[0013] 出人意料地并且出乎意料地，本发明人发现即使当墨水组合物中不存在具有实质 上疏水性结构域的树脂时，从标记器到衬底递送基于极性溶剂的（例如，基于醇的）金属墨 水组合物仍通过用包含一或多个极性分子的涂料封装金属粒子而得以显著改进。此外，即 使当极性溶剂（其不会使得对用于标记器组件的昂贵工程热塑性塑料的使用成为必需）用 作金属墨水组合物中的主要溶剂时，金属墨水组合物仍然被从标记器递送到衬底。已经发 现极性溶剂与用实质上不溶于所述极性溶剂并且包含一或多个极性分子的涂料封装的金 属颜料的组合尤其有利于促进含有金属颜料的实质上均匀的墨水组合物的递送，其最终结 果是任何书写标记（其是使用含有根据本发明的金属墨水组合物的书写仪器，确切地说毛 细作用标记器制得）通常包括规律/均一/均匀量的金属颜料并且有利地在产品的实质上 整个使用寿命中展现所需的装饰作用。确切地说，通过提供含有金属颜料的金属墨水组合 物，所述金属颜料包含用实质上不溶于极性溶剂的涂料封装的金属粒子，并且其中所述涂 料包含一或多个极性分子，所述金属墨水组合物能够用金属颜料引发毛细作用标记器的尖 端以使得有益地避免由于加注不足（认为其可归因于颜料不合需要地在纤维墨水储集器 内固着（由于金属颜料与墨水储集器纤维之间的不合需要的相互作用）以使得当试图做出 书写标记时，极少的金属颜料被从尖端递送到衬底）而导致的不可接受的失败。因为前述 不合需要的相互作用被最小化，在产品的寿命中有利地观察到包括规则/均一 /均匀量的 金属颜料的金属墨水的递送。
[0014] 在不打算受理论束缚的情况下，认为在未涂布/未封装金属颜料上发现的极性部 位增加金属颜料本身之间的以及金属颜料与墨水储集器纤维之间的不合需要的相互作用 的形成，从而导致颜料聚集和/或固着在纤维墨水储集器内。即使就用具有非极性烃链的 脂肪酸（如硬脂酸和油酸）处理/涂布的金属颜料也已经观察到这些现象，假定地是因为 脂肪酸分子可以容易地从金属颜料表面移位，从而暴露金属颜料表面上的极性部位，其可 以导致墨水储集器纤维内的不合需要的相互作用的形成。还认为，用包含一或多个极性分 子的涂料封装金属粒子增加金属粒子的极性。鉴于前述，用包含一或多个极性分子的涂料 封装金属粒子预期将不会减轻颜料在纤维墨水储集器内不合需要的固着的问题，并且因此 预期将不会改进金属墨水组合物的递送。出人意料地并且出乎意料地，用包含一或多个极 性分子的涂料封装金属粒子，其中所述涂料实质上不溶于极性溶剂，实质上改进根据本发 明的基于极性溶剂的金属墨水组合物的递送。
[0015] 本发明提供一种包含墨水储集器和与所述墨水储集器流体连通的多孔尖端的毛 细作用标记器，所述墨水储集器含有包含极性溶剂的金属墨水组合物、分散于所述溶剂中 的金属颜料以及溶解于所述溶剂中的树脂组分，其中所述金属颜料包含用实质上不溶于所 述溶剂的涂料封装的金属粒子并且所述涂料包含一或多个极性分子。
[0016] 本发明进一步提供一种用根据本发明的金属墨水组合物做出书写标记的方法，所 述方法包含：提供包含墨水储集器