金屬墨水組合物和含有其的書寫工具的製作方法

2023-05-28 19:37:16 1

金屬墨水組合物和含有其的書寫工具的製作方法
【專利摘要】本發明提供用於毛細作用標記筆中的金屬墨水組合物。更具體來說，提供包括脂肪族溶劑、金屬顏料和至少包括固定樹脂和加注樹脂的樹脂組合的金屬墨水組合物。
【專利說明】金屬墨水組合物和含有其的書寫工具
【技術領域】
[0001]本發明大概來說涉及用於毛細作用標記筆的金屬墨水組合物。更具體來說，本發明涉及金屬墨水組合物，其包括脂肪族溶劑、金屬顏料和至少包括固定樹脂和加注樹脂的樹脂組合。
【背景技術】
[0002]能製作含有金屬顏料的書寫標記的書寫工具是已知的。例如，已研發出能製作含有金屬顏料的書寫標記的閥作用標記筆。通常，所述閥作用標記筆使用彈簧加載式筆尖，其在被壓下(例如，抵靠書寫表面)時開啟到儲墨器的閥，由此容許墨水從儲墨器流到筆尖。
[0003]閥作用標記筆需要比常規毛細作用標記筆更多的部分，且因此其製造更複雜且成本更高。另外，閥作用標記筆的問題在於，在不使用閥作用標記筆時金屬顏料往往沉降到儲墨器底部。因此，使用者通常在使用標記筆之前經常不得不劇烈搖動標記筆以實現金屬顏料遍及墨水組合物中的分布，從而確保輸送到標記筆筆尖的墨水組合物含有足量金屬顏料以產生所需視覺效果。此外，因為標記筆筆筒不透明，使用者不用標記筆書寫的話通常無法檢驗金屬顏料已充分遍及墨水組合物分布。使用者隨後還必須抵靠書寫表面壓下筆尖以打開到儲墨器的閥並容許將墨水組合物輸送到筆尖，如上文所述。根據上文，需要其它輸送金屬墨水組合物的方式。
[0004]常規毛細作用標記筆通常含有纖維性儲墨器和與其流體連通的筆尖。所述標記筆通常包括具有低粘度的墨水組合物，因為粘著力(在墨水組合物與儲存器和/或筆尖的通道壁之間)必須超過墨水組合物的凝聚力才能允許組合物通過毛細作用移動。將金屬顏料(例如，包括各種金屬顏料，例如鋁和青銅薄片)納入毛細作用標記筆中所用的低粘度墨水組合物中通常具有挑戰性，因為所述金屬顏料往往從墨水組合物沉降，如上文所陳述。即使在金屬顏料充分懸浮於墨水組合物中時，標記筆的纖維也常常不合意地過濾金屬顏料並隨時間而阻塞。因此，久而久之，標記筆會不再能製作含有金屬顏料的書寫標記。
[0005]授予宮本(Miyamoto)的美國專利第6，120，590號揭示原子筆，其含有具有金屬光澤色彩的基於水的觸變性凝膠墨水。然而，所述觸變性凝膠墨水過粘而無法順利適用於多種書寫工具中，包括常規毛細作用標記筆。
[0006] 然而,包括含有金屬顏料的墨水的毛細作用標記筆為業內已知。授予塞克斯頓(Sexton)的美國專利第7，135，507號揭示含有包括以下物質的水性分散液的墨水的毛細作用標記筆:金屬顏料和特定乙內醯脲-甲醛共聚物成膜樹脂，以及任選地一或多種著色劑、pH調節劑、抗沉降劑或防腐劑。另外，授予塞克斯頓的美國專利第7，297，729號揭示含有包括以下物質的墨水的毛細作用標記筆:硝基溶劑、成膜樹脂、顏料或染料和任選地襯底潤溼劑。另外，授予蘇赫納(Sukhna)的美國專利第6，402，412號揭示用於毛細作用標記筆的水性墨水，其包括基於水的持久性黏合劑、有色著色的基於水的持久性亞微米粒徑分散液、特定粒徑的鋁分散液、保溼劑、表面活性劑、抗沉降添加劑、防腐劑和PH調節劑。然而，過於頻繁地，特別在墨水調配物中使用市售青銅顏料時，含有已知墨水調配物的毛細作用標記筆在相當長時間內(遠短於產品壽命)不輸送實質上均勻的墨水組合物且往往阻塞。人們相信所述問題部分歸因於書寫組合物中常用的金屬顏料的密度、大小、形態和表面處理。

【發明內容】

[0007]本發明提供金屬墨水組合物，其包含脂肪族溶劑、分散於所述溶劑中的金屬顏料、溶解於所述溶劑中的第一樹脂組份和溶解於所述溶劑中的第二樹脂組份，其中第一樹脂組份是固定樹脂且第二樹脂組份是加注樹脂。
[0008]在相關方面中，本發明提供毛細作用標記筆，其包含儲墨器和與儲墨器流體連通的多孔筆尖，所述儲墨器含有本發明金屬墨水組合物。
[0009]在另一相關方面中，本發明提供將金屬墨水組合物輸送到襯底的方法，其包含以下步驟:提供包含儲墨器和與儲墨器流體連通的多孔筆尖的毛細作用標記筆，所述儲墨器含有本發明金屬墨水組合物；和使毛細作用標記筆的筆尖接觸到襯底表面。
[0010]所屬領域技術人員可在檢閱以下詳細說明後結合所附的權利要求書了解本發明的其它方面。儘管本發明容許各種形式的實施例，但下文闡述本發明的特定實施例且應理解，所述揭示內容是說明性的，且不打算將本發明限制於本文所述的特定實施例。
【具體實施方式】
[0011]本發明提供金屬墨水組合物，其包含脂肪族溶劑、分散於所述溶劑中的金屬顏料和包含溶解於所述溶劑中的第一和第二樹脂組份的樹脂組合。樹脂組合包括固定樹脂和加注樹脂。已顯示所述樹脂組合特別有利於促進輸送實質上均勻的含有金屬顏料的墨水組合物，且最終結果是任何書寫標記(使用含有本發明墨水組合物的書寫工具製作)一般包括規則/ 一致/均勻量的金屬顏料以在整個產品壽命期間顯示所需裝飾效果。另外，如通過加速老化測試所顯示，本發明金屬墨水組合物是有利的，因為其中所含金屬顏料不會沉降並阻塞毛細作用標記筆的筆尖或儲墨器，由此通過防止標記筆阻塞來延長標記筆的壽命。具體來說，在墨水組合物包括在施加到襯底時產生「金色」裝飾效果的青銅金屬顏料時，本發明金屬墨水組合物意外地顯示有利性能。人們相信，本發明樹脂組合特別可與如本文所揭示的實質上平面的青銅金屬顏料一起使用，這是因為所述青銅金屬顏料的密度、大小、形態和表面處理，但當然也可使用其它金屬顏料。
[0012]本發明提供毛細作用標記筆，其包含儲墨器和與儲墨器流體連通的多孔筆尖，所述儲墨器含有包含以下物質的金屬墨水組合物:脂肪族烴溶劑、分散於所述溶劑中的金屬顏料和溶解於所述溶劑中的第一和第二樹脂組份，其中第一樹脂組份是固定樹脂且第二樹脂組份是加注樹脂。 [0013]本發明另外提供將金屬墨水組合物輸送到襯底的方法，所述方法包含:提供包含儲墨器和與儲墨器流體連通的多孔筆尖的毛細作用標記筆，所述儲墨器含有包含以下物質的金屬墨水組合物:脂肪族烴溶劑、分散於所述溶劑中的金屬顏料和溶解於所述溶劑中的第一和第二樹脂組份，其中第一樹脂組份是固定樹脂且第二樹脂組份是加注樹脂；和使毛細作用標記筆的筆尖接觸到襯底表面。
[0014]本文中的範圍可表示為從「約(about) 」或「大約(approximately) 」一個具體值和/或到「約(about)」或「大約(approximately) 」另一具體值。在表示此一範圍時,本發明另一實施例包括從所述一個具體值和/或到所述另一個具體值。類似地，在以近似值表示具體值且使用諸如「約」、「至少約」或「小於約」等前綴時，應理解具體值形成另一實施例。
[0015]ail
[0016]為提供適於通過標記工具(例如，毛細作用標記筆)輸送的金屬墨水組合物，優選地在墨水組合物中包括固定樹脂與加注樹脂的組合。
[0017]適宜固定樹脂必須在墨水組合物溶劑中顯示足夠溶解度。主要添加固定樹脂，因為其幫助防止金屬顆粒在筆尖中沉降，但在以某些(相對)量存在時，特別在組合物中不包括加注樹脂時，固定樹脂也可不合意地阻礙顏料的輸送。在固定樹脂作為實質上唯一樹脂組份且以基於墨水組合物的總重量約3重量％ (wt%)到約12wt%的量包括於金屬墨水組合物中時，已發現不可接受的高比例的含有所述金屬墨水組合物的毛細作用標記筆最終(且因此不可挽回地)輸送透明流體。不打算受限於理論，人們相信，在所述書寫工具中，金屬顏料被固定在儲墨器的纖維中，從而使得顏料保留在儲墨器中。根據上文，如本文所用術語固定樹脂是指如下樹脂:在作為實質上唯一樹脂組份且以基於墨水組合物的總重量約3重量％ (wt%)到約12wt%的量包括於金屬墨水組合物中時，將不合意地阻礙或甚至防止含有此一墨水組合物的毛細作用標記筆輸送金屬顏料，從而使得所述毛細作用標記筆以不可接受的高毛細作用標記筆比例(例如大於約50%、大於約60%、大於約70%、大於約80%和/或大於約90% )在其壽命中的某一點輸送實質上不含金屬顏料的透明書寫流體。當然，含有固定樹脂作為實質上唯一樹脂組份的墨水組合物在其它方面符合本發明。
[0018]固定樹脂優選地以基於墨水組合物的總重量約0.5wt%到約8wt%、約lwt%到約6wt%、約1.5wt%到約5wt%、約2wt%到約4wt%和/或約2wt%到約3.5wt%的範圍(例如約3wt.% )包括於本發明金屬墨水組合物中。同樣，固定樹脂必須與加注樹脂組合以提供本發明墨水組合物。
[0019]在一優選實施例中，固定樹脂是苯乙烯化萜烯樹脂。如本文所用術語「苯乙烯化萜烯樹脂」包括任何從一或多種萜烯烴單體與苯乙烯的共聚合產生的樹脂。實例性萜烯烴單體包括(但不限於)S -2-蒈烯、δ -3-蒈烯、二戊烯、檸檬烯、香葉烯、β -水芹烯、α -菔烯、β_菔烯、α-職品烯、Y -職品烯、職品油烯和其組合。
[0020]在另一實施例中，固定樹脂是無酚松香樹脂。如本文所用術語「無酚松香樹脂」是指任何未經酚醛改性松香樹脂。松香是不同種類的松樹產生的滲出物的樹脂性組份。松香的主要組份包括(但不限於)松香酸和海松酸。這些組份中的每一者(不論是個別(特別松香酸)或與其它松樹滲出物組份組合)都可稱作松香(且因此稱作無酚松香樹脂)。實例性無酚松香樹脂包括(但不限於)(無改性)松香、馬來酸改性的松香樹脂和延胡索酸改性的樹脂。可溶於低脂肪族溶劑中的無酚松香樹脂(即，低脂肪族可溶無酚松香樹脂)是優選的。
[0021] 適宜固定樹脂可從飛卓化工(Finjetchemical Industries,梧州，中國)、重華資源發展有限公司(Foreverest Resources, Ltd.,中國)、勞特公司(Lawter Inc.,芝加哥,伊利諾州)、亞利桑那化學公司(Arizona Chemical Company,傑克遜維爾，佛羅裡達州)、森美國際貿易有限公司(Summit Trade Pte.，Ltd.，梧州，中國)、海西爾(廈門)化工有限公司(Haixier (Xiamen) Chemical Industry C0., Ltd.，福建，中國)、信宜松原化工有限公司(Xinyi Sonyuan Chemical C0.，Ltd.,廣東，中國)購得。實例性市售固定樹脂包括(但不限於)FINNOL? 3400(飛卓化工)、ECOREZki 303A(勞特公司)、SYLVARES? ZT105LT(亞
利桑那化學公司)、SYLVARES'? ZT106LT (亞利桑那化學公司)、ZONATACai NG98 (亞利桑那化學公司)和SUMTAC?9500(森美國際貿易有限公司)。全文以引用方式併入本文中的美國專利第7，829，630號闡述苯乙烯化萜烯樹脂，其可在本發明金屬墨水組合物中用作固定樹脂。
[0022]在本發明金屬墨水組合物中包括加注樹脂時，加注樹脂可意外且有利地實質上抵消在固定樹脂作為實質上唯一樹脂組份存在時可能發生的負面結果。在通過毛細作用將本發明墨水組合物吸到筆尖且在標記時分配(例如，製作具有本發明墨水組合物的書寫標記)時，加注樹脂起幫助輸送金屬顏料的作用。因此，添加加注樹脂以促進毛細作用標記筆輸送金屬顏料，且令人驚訝地，所述加注樹脂即使在墨水組合物中還包括固定樹脂以提供本發明墨水組合物時也能實現所述輸送。在加注樹脂作為實質上唯一樹脂組份且以約6wt%到約18wt%的量包括於金屬墨水組合物中時，主要發生毛細作用標記筆良好輸送金屬顏料，但已在不可接受的高比例的含有所述金屬墨水組合物的毛細作用標記筆中觀察到無法說明地發生缺墨，從而使多孔筆尖不合意地阻塞且毛細作用標記筆完全不能從筆尖輸送任何流體。儘管不打算受限於理論，但人們相信，在所述書寫工具中，金屬顏料加注過多，從而導致筆尖的毛細管通道阻塞，由此引起標記筆缺墨。因為在試圖書寫標記時由於筆尖不輸送流體潤溼襯底而出現潦草的(相對較高摩擦)書寫性能，所以消費者可容易地檢測這個現象的結果。根據上文，如本文所用術語加注樹脂是指如下樹脂:在作為實質上唯一樹脂組份且以約6wt %到約18wt%的量包括於金屬墨水組合物中時,將引起缺墨,從而使得毛細作用標記筆以不可接受的高毛細作用標記筆比例(例如大於約40%、大於約50%、大於約60%、大於約65%和/或大於約70% )在其壽命中的某一點實質上不輸送流體。當然，含有加注樹脂作為實質上唯一樹脂組份的墨水組合物在其它方面仍符合本發明。
[0023]在本發明金屬墨水組合物中包括加注樹脂與如先前所述的固定樹脂的組合。通常，加注樹脂以基於墨水組合物的總重量約5.0wt%到約14.0wt%、約7wt%到約12wt%和/或約8wt%到約IIwt%的範圍(例如約9wt% )包括在墨水中。
[0024]在一個優選實施例中，加注樹脂是萜烯酚醛樹脂。如本文所用術語「萜烯酚醛樹脂」包括經取代或未經取代酚與不飽和萜烯烴的任何加成產物。實例性不飽和萜烯烴包括(但不限於)δ -2-蒈烯、δ -3-蒈烯、二戊烯、檸檬烯、香葉烯、β -水芹烯、α -菔烯、β -菔烯、α-萜品烯、Y-萜品烯、萜品油烯和其組合。
[0025]在另一實施例中，加注樹脂是酚醛改性松香酯樹脂。如本文所用術語「酚醛改性松香樹脂」是指任何經酚醛改性松香樹脂。如上文所解釋，松香是不同種類的松樹產生的滲出物的樹脂性組份。松香的主要組份包括(但不限於)松香酸和海松酸。這些組份中的每一者(個別(特別松香酸)或與其它松樹滲出物組份組合)都可經酚組份改性以產生酚醛改性松香樹脂。
[0026]適宜加注樹脂必須在墨水組合物溶劑中顯示足夠溶解度。適宜加注樹脂必須可溶於墨水組合物溶劑中。適宜加注樹脂可從飛卓化工(梧州，中國)、重華資源發展有限公司(中國)、亞利桑那化學公司(傑克遜維爾，佛羅裡達州)、伊士曼化工公司(EastmanChemical Company,金斯波特，田納西州)、森美國際貿易有限公司(梧州，中國)、海西爾(廈門)化工有限公司(福建，中國)、信宜松原化工有限公司(廣東，中國)、毛替普勒斯有限公司(Multiple Plus C0., Ltd.,泰國)、技術工業(Technical Industries,皮斯戴爾,羅德島州)、阿克倫化工公司(Akrochem Corporation,阿克倫,俄亥俄州)和勞特公司(芝加哥，伊利諾州)購得。實例性市售加注樹脂包括(但不限於)FINNOL? 3500(飛卓化工)、SYLVARES? TP 105 (亞利桑那化學公司)、SYLVARES? TP 2019 (亞利桑那化學公司)、SYLVARES? TPl 15、SYLVARES? TP2040 (亞利桑那化學公司),SYLVARES? TP 2040HME (亞利桑那化學公司)、SYLVARES? TP 2040HM(亞利桑那化學公司)、SYLVARES? TP 7042E (亞利桑那化學公司)、SYLVARES? TP 2040L0 (亞利桑那化學公司)、SYLVARES? TP 95 (亞利桑那化學公司)、SYLVARES? TP 300 (亞利桑那化學公司)、SYLVARES? TP 7042 (亞利桑那化學公司)、SYLVARES? TP 96 (亞利桑那化學公司)、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 (森美國際貿易有限公司)、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號(技術工業)、P_104樹脂(阿克倫化工公司)、P_03樹脂(阿克倫化工公司)、SETAPRINT? I200-E (勞特公司)、SETAPRINT? 2404_E (勞特公司)和 SETAPRINT?8785-E (勞特公司)。
[0027]固定樹脂與加注樹脂的組合通過以下兩種方式為本發明墨水組合物提供非常有用的性質平衡:(i)使金屬顏料在墨水組合物中的沉降減到最少(這在諸如毛細作用標記筆等書寫工具中特別有利)和(ii)在產品壽命中促進規則/ 一致/均勻地輸送金屬顏料，從而使得用所述墨水組合物製作的任何書寫標記都包括足量金屬顏料以顯示所需裝飾效果。墨水組合物的總樹脂含量優選地為基於墨水組合物的總重量約lwt%到約20wt%、約
8.0wt%到約16.0wt%和/或更優選地約10wt%到約14wt%。通常，墨水組合物中包括的加注樹脂的量至少等於所包括固定樹脂的量。更通常地，加注樹脂對固定樹脂的重量比為至少約3:2、至少約2:1，且更優選地加注樹脂對固定樹脂的重量比為至少約3:1 (基於加注樹脂和固定樹脂的相應wt% )。另一方面，加注樹脂對固定樹脂的重量比一般應小於10:1，例如6:1，因為較大比率會由於加注過多而停止提高書寫工具性能且可代之以引起書寫工具性能變差。
[0028]如本文所述包括固定樹脂或加注樹脂作為「實質上唯一樹脂」的墨水組合物是指以某一指定量含有所指示固定樹脂或加注樹脂且不包括其它所添加樹脂的金屬組合物。
[0029]金屬顏料
[0030]在本發明金屬墨水組合物中包括金屬顏料以提供閃爍、閃耀或閃光效應(即，由光的多向反射產生的效應)。適宜顏料顆粒包括(但不限於)金屬顏料，例如銅、鋅、鋁、青銅、雲母、其氧化物、其陽極處理物(anodize)和上述任一者的組合。適宜金屬顏料顆粒可從多個顏料製造商購得，例如美國鋁業(US Aluminum，弗雷明頓，紐澤西州)、愛卡特美國公司(Eckart America Corporation,佩恩斯維爾,俄亥俄州)和舒倫克金屬顏料(SchlenkMetallic Pigments,阿什蘭,麻薩諸塞州)。金屬顏料顆粒通常最初是以粉末形式(而不是糊劑形式)來提供，以有利地提高儲存能力(通過使用具有相對較高的閃點的相對非揮發性油來糊化顏料粉末)並在調配期間提供更強控制。當然，也可使用糊劑。
[0031] 代表性金屬顏料包括(但不限於)漂浮型招(Aluminum Leafing) EM/LS/6500 (舒倫克金屬顏料)、偏置型鋁(Aluminum Offset) FM/4500 (舒倫克金屬顏料)、偏置型鋁FM/6500 (舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅(Goldbronze Offset) 6129濃金(Richgold)(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6340濃金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6229濃金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6327濃金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6234濃金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6129濃淡金(Richpalegold)(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6340濃淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6229濃淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6327濃淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6234濃淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6129淡金(Palegold)(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6340淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6229淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6327淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅6234淡金(舒倫克金屬顏料)、LITHOFLEX? ST015銀(愛卡特美國公司)、LITHOFLEX? ST 020銀(愛卡特美國公司)、LITHOFLEX?XA 4001濃金(愛卡特美國公司)、LITHOFLEX? XA 40 02濃淡金(愛卡特美國公司)和LITHOFLEX? XA 40 03淡金(愛卡特美國公司)。可以糊劑形式獲得的代表性金屬顏料包括(但不限於)偏置型金青銅FM/6129濃金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6340濃金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6229濃金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6327濃金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6234濃金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6129濃淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6340濃淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6229濃淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6327濃淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6234濃淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6129淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6340淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6229淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6327淡金(舒倫克金屬顏料)、偏置型金青銅FM/6234淡金(舒倫克金屬顏料)。儘管所提供的實例通常具有用於含有本發明金屬墨水組合物的毛細作用標記筆的令人滿意的顆粒直徑，但應注意，可加工(例如，溼篩)其它金屬顏料以控制/減小其粒徑，以進一步優化含有所述金屬墨水組合物的毛細作用標記筆的性能。
[0032]在一個方面中， 使用包含銅/鋅合金的青銅金屬顏料作為金屬顏料。當然，諸如鎳、鉛、錳、磷和矽等其它元素也可包括在青銅顏料的銅/鋅合金中。在包含銅/鋅合金且不含任何其它元素的青銅金屬顏料中，金青銅金屬顏料中銅對鋅的重量比可在約50:50與約95:5、約55:45與約90:10、約60:40與約80:20之間適當變化，例如約70:30。重量比為約60:40與約80:20、例如約70:30的金青銅金屬顏料已顯示極佳性能，如通過實例所顯
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[0033]通常，金屬顏料是以基於墨水組合物的總重量約5wt%到約40wt%、約7.5wt%到約35wt%、約10wt%到約30wt%和/或約12.5wt%到約25wt%的量包括在墨水組合物中。金屬顏料在20°C下的密度通常為約2.5克/立方釐米(g/cc)到約12.5g/cc、約4g/cc到約llg/cc，且更通常為約6g/cc到約lOg/cc。特別在顏料是具有實質上平面的形態的青銅顏料時，金屬顏料的表面通常經脂肪酸處理。更通常地，金屬顏料的表面經長鏈(18到21個碳)脂肪酸(例如硬脂酸、油酸等)處理。
[0034]優選地，金屬顏料具有實質上平面的形態。所述實質上平面的金屬顏料在工業中經常稱為玉米片、銀元或真空金屬化顏料。實質上平面的金屬顏料極薄，厚度通常介於顆粒直徑的約1/5與約1/250之間和/或介於約1/10與約1/100之間。通常，實質上平面的金屬顏料的平均厚度為約0.01微米到約I微米、約0.05微米到約0.50微米和/或約0.08微米到約0.20微米。通常，實質上平面的金屬顏料的平均厚度小於約0.50微米、小於約0.25微米和/或小於約0.10微米。
[0035]顏料顆粒的平均尺寸可通過執行掃描電子顯微鏡檢查(SEM)來確定。通常，顏料的平均直徑為約0.5微米到約7.5微米；優選地，顏料的平均直徑為約I微米到約5微米；甚至更優選地，顏料的平均直徑為約2微米到約4微米。這些大小一般是優選的，因為已證實所述金屬顏料可使毛細作用標記筆系統中隨時間發生的沉降減到最少，且還已證實不阻塞筆尖，從而使得不中斷從毛細作用標記筆分配墨水。
[0036]一般來說，顏料顆粒的最大尺寸因需要顏料顆粒通過毛細作用標記筆的多孔筆尖和纖維性儲存器中的 毛細管通道且因要求來自穩定懸浮液的顏料顆粒不隨時間沉降而受限。顏料顆粒的最小尺寸一般經選擇以限制顆粒穿透到計劃襯底材料的間隙中，因為所述穿透可降低計劃裝飾效果。
[0037]麵
[0038]金屬墨水組合物可為任何適宜溶劑。通常，溶劑包含有機溶劑，例如一或多種有機烴溶劑。因此，溶劑一般不含大量水，例如溶劑一般含有少於約5wt%水，更優選地少於約lwt%水，且甚至更優選地少於0.lwt%水。另外，儘管可包括芳香族化合物以(例如)提高所選樹脂組份的溶解度，但溶劑一般不含大量芳香族化合物，例如溶劑一般含有少於約
芳香族化合物，更優選地少於約Iwt %芳香族化合物，且甚至更優選地少於0.1wt %芳香族化合物。
[0039]最通常地，溶劑包含至少一種脂肪族烴溶劑。脂肪族烴溶劑一般是以基於墨水組合物的總重量約30wt%到約90wt%、約40wt%到約80wt%和/或更優選地約55wt%到約75wt%的量存在。脂肪族烴溶劑在室溫下一般是液體，但可包括在室溫下是固體或半固體的脂肪族烴。
[0040]優選地，脂肪族烴溶劑包括至少一種C5-C15烴且更優選的包括至少一種C6-C12烴。脂肪族烴溶劑可包括烷烴。適宜C5-C15烷烴包括(但不限於)己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷和上述烷烴的混合物。
[0041]脂肪族烴溶劑可以多個組份的摻合物形式來提供，例如衍生自石油。在一個方面中，脂肪族烴溶劑的特徵在於沸點在約40°C到約300°C且更優選地約80°C到約200°C範圍內。實例性摻和溶劑包括礦油精和石腦油溶劑。通常，溶劑具有低芳香族含量，例如基於烴溶劑的總重量低於35wt%、低於10被％和/或低於lwt%。溶劑優選地具有約0.5到約3且更優選地約0.8到約2.0的中等蒸發率(例如，類似於乙酸丁酯)。優選脂肪族烴溶劑是石腦油或低芳香族化合物(例如，「魯爾(Rule) 66」)礦油精，例如可從西鐵古石油(CitgoPetiOleum，塔爾薩，俄克拉荷馬州)購得的蒸發率為1(乙酸丁酯=I)的特殊納普索特(Special Naptholite)。
[0042]脂肪族烴溶劑還可包括包含C15-C40烴的礦物油。因為礦物油特別相對於大多數金屬顏料分散液的連續相具有相對較高的沸點，其特別可用於糊化金屬顏料，因為所獲得的顏料分散液可因其相對提高的閃點而以低起燃風險儲存延長時間。
[0043]標記筆組合件[0044]標記筆包括布置在外殼或筆筒中的儲墨器。儲墨器與多孔筆尖流體連通。筆筒通常經塞子密封，這有助於將儲墨器保持在原位。
[0045]通常，儲墨器和筆尖相對於彼此的布置方式應使得可因儲墨器與筆尖流體連通而將墨水組合物通過移動從儲墨器轉移到筆尖。墨水組合物一般通過儲存器內的毛細作用來移動，即墨水組合物一般通過從儲存器遠端到儲存器靠近筆尖的末端的毛細作用來移動。類似地，墨水組合物一般在筆尖內通過毛細作用來移動，即墨水組合物一般通過從筆尖靠近儲存器的部分到筆尖施加到襯底的部分的毛細作用來移動以製作書寫標記。
[0046]根據優選實施例，儲墨器是芯吸型儲存器，且纖維性筆尖與其連續(即，持久地)接觸。在一個實施例中，偶聯區為金屬墨水組合物從儲存器到筆尖的移動提供大表面積(相對於筆尖的大小)。上的偶聯區通常與筆尖的相應最大尺寸至少大致相等，是其至少約
1.5倍，和/或是其至少約2倍。
[0047]可用於輸送含有金屬顏料顆粒的墨水組合物的毛細作用標記筆包含具有相對開放結構的儲墨器。用於本發明標記筆的適宜儲存器優選地具有小於約0.50g/cc、更優選地小於約0.25g/cc且最優選地小於約0.10g/cc的儲存器纖維密度。 [0048]儲存器纖維可從熱塑性聚合物製造，例如聚酯、尼龍、聚丙烯和其混合物(前提是纖維不溶於墨水組合物中)。儲存器內部的纖維可線性取向或纏在一起。為維持儲墨器對腐蝕性溶劑的完整性，可用聚丙烯、高密度聚乙烯或尼龍薄片包裹儲存器。儲存器可具有任何尺寸，只要所述尺寸足以儲存預定量的墨水且允許儲存器裝配到所需標記筆主體或外殼中即可。
[0049]筆尖應足夠多孔以容許金屬顏料顆粒自由通過所述筆尖。筆尖還應防止墨水組合物在筆尖向下布置時洩漏。筆尖的纖維應與墨水組合物溶劑系統相容(即，不溶於其中)且能保留墨水組合物。適宜筆尖纖維可從熱塑性聚合物製造，例如聚酯、聚丙烯、丙烯酸脂類、尼龍和其組合。
[0050]製備方法和添加劑
[0051]本發明墨水組合物可通過標準方法來製備。通常，將金屬顏料分散於第一溶劑或非揮發性油中，將固定樹脂和加注樹脂溶解於所述溶劑(有時稱作「兌稀(letdown)」溶劑)中，然後合併兩種混合物且可添加額外兌稀溶劑以調節墨水組合物粘度。含有本發明墨水組合物的毛細作用標記筆還可根據標準加工方法來製備。
[0052]閃光墨水組合物在25°C下的粘度通常小於約40釐泊(cps)、小於約25cps和/或小於約IOcps,例如約Icps到約40cps、約Icps到約25cps、約Icps到約lOcps、約1.5cps到約5cps，例如約2cps。然而，上文所提供的範圍可根據本發明標記筆中所用的筆尖的性質和多孔性以及儲墨器的纖維密度上下移動。
[0053]墨水可任選地含有其它添加劑，例如表面張力調節劑、其它協效樹脂、表面活性劑、非揮發性溶劑、分散劑和業內已知的其它添加劑。可將這些添加劑以使得不會在任何方面對墨水組合物的整體性能造成不利影響的量添加到墨水組合物中。
[0054]可根據以下實例更好地理解本發明的毛細作用、閃光標記筆和墨水組合物，所述實例只打算闡釋標記筆和墨水組合物且不打算以任何方式限制本發明的範圍。
[0055]實例
[0056]實例I[0057]金墨是使用下文以所示量標識的成份來製備。
[0058]
【權利要求】
1.一種墨水組合物，其包含: (a)有機溶劑； (b)分散於所述溶劑中的金屬顏料； (c)溶解於所述溶劑中的第一樹脂組份；和 (d)溶解於所述溶劑中的第二樹脂組份， 其中所述第一樹脂組份是固定樹脂且所述第二樹脂組份是加注樹脂。
2.根據權利要求1所述的墨水組合物，其中所述有機溶劑是脂肪族烴溶劑。
3.根據權利要求2所述的墨水組合物，其中所述脂肪族烴溶劑包含一或多種長度為C5-C15的烷烴。
4.根據權利要求2和3中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述脂肪族烴溶劑包含一或多種長度為C15-C40的烷烴。
5.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述金屬顏料包含選自由以下組成的群組的金屬顏料:銅、鋅、鋁、青銅、雲母、其氧化物、其陽極處理物和上述任一者的組合。
6.根據前述權利 要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述金屬顏料包含具有銅/鋅合金的金青銅金屬顏料。
7.根據權利要求6所述的墨水組合物，其中所述金青銅金屬顏料的銅對鋅的重量比介於約50:50與約95:5之間，介於約55:45與約90:10之間，介於約60:40與約80:20之間和/或為約70:30。
8.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述金屬顏料的平均密度在20°C下介於約2.5克/立方釐米g/cc到約12.5g/cc之間,在20°C下介於約4g/cc到約llg/cc之間,和/或在20°C下介於約8g/cc到約10g/cc之間。
9.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述金屬顏料具有實質上平面形態。
10.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述金屬顏料的平均厚度介於約0.01微米到約I微米、約0.05微米到約0.50微米和/或約0.08微米到約0.20微米之間。
11.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述金屬顏料的平均直徑介於約0.5微米與約7.5微米之間、約I微米與約5微米之間和/或約2微米與約4微米之間。
12.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述金屬顏料的表面已經包含18到21個碳的長鏈脂肪酸處理。
13.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述金屬顏料是以基於所述墨水組合物的總重量介於約5wt%與約40wt%之間、約7.5wt%與約35wt%之間、約10wt%到約30wt%之間和/或約12.5wt%到約25wt%之間的量存在。
14.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述墨水組合物的總樹脂含量基於所述墨水組合物的總重量介於約lwt%與約20wt%之間、約8wt%與約16wt%之間和/或約10wt%與14wt%之間。
15.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述固定樹脂包含苯乙烯化職烯樹脂。
16.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述固定樹脂是以基於所述墨水組合物的總重量介於約0.5wt%與約8wt%之間、約lwt%與約6wt%之間、約1.5wt%與約5wt%之間、約2wt%與約4wt%之間、約2wt%與約3.5wt%之間和/或約3wt.%的量存在。
17.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述加注樹脂包含萜烯酚醛樹脂。
18.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述加注樹脂是以基於所述墨水組合物的總重量介於約5wt%與約14.0wt%之間、約7wt%與約12wt%之間和/或約8wt%與約IIwt%之間的量存在。
19.根據前述權利要求中任一權利要求所述的墨水組合物，其中所述加注樹脂對固定樹脂的比率為至少約3:2、至少約2:1和/或至少約3:1。
20.一種輸送墨水組合物的方法，其包含: 提供包括儲墨器和多孔筆尖的毛細作用標記筆，所述儲墨器含有墨水組合物；和 使所述毛細作用標記筆的所述筆尖與襯底表面接觸， 其中所述墨水組合物包含有機溶劑、分散於所述溶劑中的金屬顏料、溶解於所述溶劑中的第一樹脂組份和溶解於所述溶劑中的第二樹脂組份，其中所述第一樹脂組份是固定樹脂且所述第二樹脂組份是 加注樹脂。
【文檔編號】C09D11/16GK104011150SQ201280064454
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月21日 優先權日:2011年12月29日
【發明者】馬丁·N·塞克斯頓 申請人:桑福德有限合伙人公司