CN111434732A - 用于毛细系统、尤其用于具有毛细系统的涂写装置的书写、标记和/或符号液体和涂写装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于毛细系统、尤其用于具有毛细系统的涂写装置的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，所述书写液体、标记液体和/或符号液体具有小于50mPas、尤其小于20mPas(Brookfield，20℃，锥‑板CPE‑40)的粘度，包含：润湿剂，具有介于95与99.9重量％之间碳含量、介于0.1与5重量％之间灰分含量和≤20μm的D90颗粒尺寸的石墨，以及至少一种防粘剂，尤其以2至15重量％的浓度包含它们，其中包含硫酸钡和/或由纳米级二氧化硅颗粒形成的水性的、稀液状、不沉积的胶态分散体作为防粘剂。本发明还涉及一种涂写装置，在所述涂写装置中使用这样的水性书写液体、标记液体和/或符号液体。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于毛细系统、尤其用于具有毛细系统的涂写装置的灰色至黑色的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，以及一种涂写装置，在该涂写装置中使用这样的书写液体、标记液体和/或符号液体。
背景技术
在具有毛细系统的涂写装置中使用的具有着色剂的有色书写液体、标记液体和/或符号液体是已知的。将水性书写液体、标记液体和/或符号液体或者墨水用于纸上的应用也是长久以来已知的。作为着色剂通常使用染料，例如阴离子染料或者还有有色颜料。在被设置为用于毛细系统中的书写液体、标记液体和/或符号液体中，借助于连接料和/或表面活性剂来稳定着色剂。
在毛细系统中使用的液体必须具有小于50mPas、然而优选小于20mPas(Brookfield，20℃，锥-板CPE-40)的非常小的粘度，以保证充分施用。在其中使用这样的书写液体、标记液体和/或符号液体的涂写装置包括杆、典型地为塑料壳或金属壳，在非使用状态下在该杆上插接有封盖。在杆内部布置有由毛细材料(例如由聚酯纤维或聚烯烃纤维)形成的用于书写液体、标记液体和/或符号液体的储存器，该储存器与同样由毛细材料形成的涂写元件或书写尖端、标记尖端和/或符号尖端(例如纤维尖端或烧结尖端)流体连接，使得书写液体、标记液体和/或符号液体由于吸附力或者由于毛细作用可以从储存器中传输到涂写元件的尖端处。
在另一方面，自200多年以前就已经存在石墨笔芯，其中将石墨和粘土混合以压制成棒、干燥并随后在约1000℃下烧制。如此获得的石墨笔芯随后用油或蜡浸渍。笔芯的硬度在此受到石墨与粘土的混合比的决定性影响。石墨份额越高，笔芯就越软并且“越黑”。
发明内容
本发明的目的在于提供用于毛细系统、尤其用于具有毛细系统的涂写装置的书写液体、标记液体和/或符号液体，通过该书写液体、标记液体和/或符号液体可以用液体中不同的石墨份额来产生不同灰色调的笔迹。另外，本发明的目的还在于提供涂写装置，尤其具有毛细系统的涂写装置，在其中使用该书写液体、标记液体和/或符号液体。
该目的通过具有根据权利要求1的特征的用于毛细系统、尤其用于具有毛细系统的涂写装置的水性书写液体、标记液体和/或符号液体、尤其灰色至黑色的书写液体、标记液体和/或符号液体来实现。水性书写液体、标记液体和/或符号液体具有小于50mPas、尤其小于20mPas(Brookfield，20℃，锥-板CPE-40)的粘度并且包含：润湿剂和具有介于95与99.9重量％之间的碳含量、介于0.1与5重量％之间的灰分含量和≤20μm的D90颗粒尺寸的石墨。该水性书写液体、标记液体和/或符号液体还包含至少一种防粘剂，尤其以2至15重量％的浓度，其中包含硫酸钡和/或由纳米级二氧化硅颗粒形成的水性的、稀液状、不沉积的胶态分散体作为防粘剂。
该书写液体、标记液体和/或符号液体因此为水基墨水，其中包含石墨并且其笔迹显示出不同强度的石墨样光泽的灰色调。由此用水性墨水可以形成与常规石墨固态笔芯相当的不同硬度级。另外，在纸上的笔迹显示出与石墨固态笔芯相当的良好的可擦除性。在≤20μm的D90石墨颗粒颗粒尺寸下，还保证了毛细通道不被堵塞。
添加润湿剂用于设定所希望的粘度并且还用于将表面张力降低到介于25至40mN/m之间的优选范围。通过该书写液体、标记液体和/或符号液体的<50mPas、优选甚至<20mPas的低粘度可以通过毛细系统来进行施用。
为了防止所使用的石墨颗粒的聚结和沉积，向该水性书写液体、标记液体和/或符号液体中添加至少一种防粘剂。尤其2至15重量％的浓度已经证实为是理想的。防粘剂尤其为细分散的经稳定化的硫酸钡。在此，作为实例提及以商品名Spacer Concept-N(SC-90-NC)6)出售的具有以下规格的防粘剂：
附加于或替代于硫酸钡还尤其可以使用由纳米级二氧化硅颗粒形成的水性的、稀液状、不沉积的胶态分散体作为防粘剂。在此特别值得推荐的可以提及以商品名BorchiColl 104)下或Borchi Coll 205)出售的防粘剂，其具有以下规格：
Borchi
Coll
10：
Borchi
Coll
20：
正是在使用所述防粘剂的情况下，几乎没有观察到石墨颗粒的沉积并且该水性书写液体、标记液体和/或符号液体显示出非常好的存储稳定性。由此可以将其长时间用在具有毛细系统的涂写装置中，而不会出现在毛细系统内的干扰性沉淀物(该沉淀物可能阻塞毛细通道)。
在多次试验中，尤其显示出在该书写液体、标记液体和/或符号液体中在1至30重量％范围内的石墨份额是适合的。特别优选在该水性书写液体、标记液体和/或符号液体内以5至20重量％的份额使用石墨。
另外，尤其还已经证明非常适合的是如下石墨类型，该石墨类型具有介于96与97重量％之间的碳含量、介于3至4重量％之间的灰分含量以及在至少99.9％的粒度分布<40μm情况下<20μm的D90颗粒尺寸。另外在使用具有介于98.5与99.5重量％之间的碳含量、介于0.1至0.5重量％之间的灰分含量以及<10μm的D90颗粒尺寸的石墨时实现了尤其在笔迹表现上优异的结果。灰分含量的测定按照根据DIN 51903的方法来进行，粒度分布借助于激光散射(Sympatex HELOS)来获得。
润湿剂的值得推荐的使用浓度为介于0.5至3重量％之间。在此，已经证实为适合的是添加聚醚改性的聚硅氧烷作为润湿剂。在此特别适合的是以商品名Abil B 88511)出售的添加剂，其尤其具有以下规格：
粘度(动态；25℃；DIN 53019)： 330-570mPas
密度(25℃；DIN 51757)： 1.045–1.065g/cm3
优选的是，另外使用一种或更多种保湿剂，尤其以介于2与10重量％之间的份额使用，以改进笔迹的干燥行为并且积极地影响该书写液体、标记液体和/或符号液体在毛细系统中的流动性能。作为实例在此可以提及脲、甘油以及相关的二醇，例如丙二醇或丁二醇。
此外已经证实为有利的是，尤其以介于0.2至2.5重量％之间的浓度向该书写液体、标记液体和/或符号液体中添加防腐剂。便利地单独或组合添加的防腐剂的实例为苯氧乙醇和/或辛二醇，但还可以为甲醛裂解物(Formaldehyd-abspalter)或异噻唑啉酮(甲基异噻唑啉酮(MIT)、氯甲基异噻唑啉酮(CIT)、苯并异噻唑啉酮(BIT)或辛基异噻唑啉酮(OIT))。作为甲醛裂解物的合适的防腐剂例如以商品名ACTICIDE SR 70342)可得。另一种合适的防腐剂，即基于异噻唑啉酮的包含2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇和2-辛基-2H-异噻唑-3-酮的杀生物剂，例如以商品名ACTICIDE LT23)可得。
在优选的实施方案中，该书写液体、标记液体和/或符号液体除了石墨之外还包含无定形碳，尤其以介于0.1与8重量％之间的份额包含无定形碳。通过添加无定形碳(在此作为实例提及炭黑、Hostafine Black T7))，能够提高该书写液体、标记液体和/或符号液体的黑度。为了实现高黑度，这尤其是值得推荐的，例如以调整6B至10B的硬度级。
在一个有利的实施方案中，该书写液体、标记液体和/或符号液体包含至少一种染料和/或至少一种有色颜料。添加该至少一种染料和/或该至少一种有色颜料在此尤其以0.1至5重量％的浓度进行。
尤其可以以介于0.1至最大5重量％之间的较小百分比使用至少一种蓝色染料(例如专利蓝)和/或至少一种蓝色颜料(例如群青或酞菁蓝)，以使黑度略微加深。
如果向该书写液体、标记液体和/或符号液体中添加染料或有色颜料，则产生了这样的石墨灰色笔迹，其中通过擦除可以去除积聚在表面上的石墨，并且所使用的染料或所使用的有色颜料作为纸上印记保留下来。在该水性书写液体、标记液体和/或符号液体中与石墨一起以低浓度使用蓝色染料(例如酸性蓝9，CI 42090)时，例如可以在纸上实现石墨样光泽的有色笔迹。在将石墨部分擦掉之后颜色变化成蓝色。使用呈黄色、红色、绿色和其它色调的其它染料(尤其阴离子染料)在此也是可能的。替代地，还可以使用任意的有色颜料。
该书写液体、标记液体和/或符号液体的组成的其余部分包含用作溶剂的去离子水。尤其以60至90重量％的浓度、特别优选以70至85重量％的浓度包含去离子水。
将该水性书写液体、标记液体和/或符号液体用于涂写装置、尤其具有毛细系统的涂写装置中。该涂写装置，尤其书写装置、标记装置或符号装置，为此具有带有根据权利要求13所述的特征的设计并且包括由毛细材料形成的书写尖端、标记尖端或符号尖端以及由毛细材料形成的包含具有上述性能的水性书写液体、标记液体和/或符号液体的储存器。
附图说明
在下文借助实施例和以纵截面图展示毛细涂写装置的附图(图1)详细阐释本发明。
该涂写装置基本上为笔形并且具有杆1，在该杆中存在由毛细材料形成的储存器2或者低密度的纤维储存器(例如聚酯纤维储存器)。前部的笔头带有由毛细材料形成的书写尖端3或者纤维尖端，该纤维尖端以其后端与纤维储存器2相连或伸入纤维储存器中。
该书写液体、标记液体和/或符号液体的制备主要在混合容器中进行，将该书写液体、标记液体和/或符号液体的成分加入其中。在此，借助于搅拌工具持续搅拌，以将单独的组分彼此强力混合并且使其充分均匀分布。随后将如此获得的书写液体、标记液体和/或符号液体填充到上述书写装置的由毛细材料形成的储存器2中。
在进行试验时，用该涂写装置将该书写液体、标记液体和/或符号液体施加到纸上。随后将笔迹与常规烤制的石墨固态笔芯的笔迹进行对比并且在其灰色调方面进行评价。另外还测试了可擦除性。
下面引用了书写液体、标记液体和/或符号液体的四种示例配方。示例配方中的以重量百分比计的数值分别涉及该书写液体、标记液体和/或符号液体的总质量。
实施例1：
用于黑色书写液体、标记液体和/或符号液体的示例配方，对应于中等硬度级(硬度级HB/F)，粘度为3.0mPas(Brookfield，20℃，锥-板CPE-40)：
实施例2：
用于深灰色、石墨光泽的书写液体、标记液体和/或符号液体的示例配方，粘度为4.0mPas(Brookfield，20℃，锥-板CPE-40)：
实施例3：
用于深黑色、石墨光泽的书写液体、标记液体和/或符号液体的示例配方，在粗孔毛细尖端的情况下对应于非常软的硬度级(硬度级9B)，粘度为5.0mPas(Brookfield，20℃，锥-板CPE-40)：
在根据实施例3的书写液体、标记液体和/或符号液体中添加了无定形碳，即呈炭黑的形式。由此显著提高了笔迹的黑度。
实施例4：
用于石墨颜色的书写液体、标记液体和/或符号液体的示例配方，具有水溶性阴离子染料，粘度为3.5mPas(Brookfield，20℃，锥-板CPE-40)：
具有对应于实施例4的组成的书写液体、标记液体和/或符号液体在书写之后闪烁石墨灰色，这大致对应于硬度级4B。在可商购的纸上干燥之后，借助于橡皮擦将笔迹或石墨层去除。留下了蓝色的有色印记和所使用的蓝色染料的色调。
实施例5：
用于石墨颜色的书写液体、标记液体和/或符号液体的示例配方，具有有色颜料，粘度为3.5mPas(Brookfield，20℃，锥-板CPE-40)：
具有对应于实施例5的组成的书写液体、标记液体和/或符号液体在书写之后同样闪烁石墨灰色(对应于硬度级4B)。在可商购的纸上干燥之后，再次借助于橡皮擦将笔迹或石墨层去除，而留下了蓝色的有色印记。
制造商：
1)Evonik Industries AG,Goldschmidtstr.100,45127 Essen,Deutschland
2)，3)Thor GmbH,Landwehrstraβe 1,67346Speyer,Deutschland
4)，5)OMG Borchers GmbH,Berghausener Str.100,40764 Langenfeld,Deutschland
6)Hemmelrath Technologies,Dr.-Gammert-Str.3,63906 Erlenbach,Deutschland
7)，8)Clariant Produkte GmbH,Industriepark
65926 Frankfurta.M.,Deutschland
Claims (13)
1.用于毛细系统、尤其用于具有毛细系统的涂写装置的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，所述书写液体、标记液体和/或符号液体具有小于50mPas、尤其小于20mPas(Brookfield，20℃，锥-板CPE-40)的粘度，包含：润湿剂，具有介于95与99.9重量％之间的碳含量、介于0.1与5重量％之间的灰分含量和具有≤20μm的D90颗粒尺寸的石墨，以及至少一种防粘剂，尤其以2至15重量％的浓度包含它们，其中包含硫酸钡和/或由纳米级二氧化硅颗粒形成的水性的、稀液状、不沉积的胶态分散体作为防粘剂。
2.根据权利要求1所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其中以1至30重量％的份额、尤其以5重量％至20重量％的份额包含所述石墨。
3.根据权利要求1或2任一项所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其中所述石墨具有介于96与97重量％之间的碳含量、介于3至4重量％之间的灰分含量以及<20μm的D90颗粒尺寸。
4.根据权利要求1或2任一项所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其中所述石墨具有介于98.5与99.5重量％之间的碳含量、介于0.1至0.5重量％之间的灰分含量以及<10μm的D90颗粒尺寸。
5.根据前述权利要求任一项所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其中以0.5至3重量％的浓度包含所述润湿剂。
6.根据前述权利要求任一项所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其中使用聚醚改性的聚硅氧烷作为润湿剂。
7.根据前述权利要求任一项所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其中包含至少一种保湿剂，尤其以介于2与10重量％之间的份额包含保湿剂。
8.根据前述权利要求任一项所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其包含至少一种防腐剂，尤其以最大0.2至2.5重量％的浓度包含防腐剂。
9.根据前述权利要求任一项所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其包含无定形碳，尤其以介于0.1与8重量％之间的份额包含无定形碳。
10.根据前述权利要求任一项所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其包含至少一种染料和/或至少一种有色颜料。
11.根据权利要求10所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体，其中以0.1至5重量％的浓度包含所述至少一种染料和/或所述至少一种有色颜料。
12.根据权利要求10或11任一项所述的书写液体、标记液体和/或符号液体，其中包含阴离子染料作为染料。
13.涂写装置，尤其书写装置、标记装置或符号装置，其具有由毛细材料形成的书写尖端、标记尖端或符号尖端(3)以及由毛细材料形成的包含根据前述权利要求任一项所述的水性书写液体、标记液体和/或符号液体的储存器(2)。
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