DD250635A3 - Wachsmassen für Signier- und Malstifte - Google Patents
Wachsmassen für Signier- und MalstifteInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Wachsmassen zur Herstellung von Mal- und Signierstiften fuer verschiedene Oberflaechen. Zur Verbesserung der Bruchstabilitaet und der Gebrauchseigenschaften und der Verarbeitbarkeit der Masse besteht diese aus15-50 Ma.-% eines Ethylen-Vinylester-Copolymer20-40 Ma.-% eines Paraffins mit Erstarrungspunkt 320-324 K 5-20 Ma.-% eines Polyethylenwachses und 5-35 Ma.-% eines Farb- oder VerschnittpigmentsBesonders bewaehrt haben sich als Ethylen-Vinylester-Copolymer ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer.
Description
Die Erfindung betrifft Wachsmassen zur Herstellung geformter Körper, vorzugsweise in Stiftform, die sich zum Schreiben oder Malen auf Unterlagen wie Papier, Metall, Kunststoff, Glas, Holz oder Leder eignen.
Massen für Wachsstifte erfordern viele Komponenten oder Additive, um die an sie gestellten gebrauchswertbestimmenden Kriterien zu erfüllen.
Zum einen soll das daraus gefertigte Endprodukt gleichmäßig und massiv, daneben aber auch zäh und starr sein, um eine annehmbare Stützstruktur zu bilden, zum anderen muß die Masse noch weich genug sein, um beim Reiben unter Druck eine Schreib- oder Malspur gegen die zu signierende öder zu bemalende Oberfläche abzugeben. Außerdem soll die Masse eine gute Verarbeitbarkeit aufweisen und gegen Abblättern oder Klumpen während des physikalischen Markier- oder Schreibvorganges beständig sein.
Allgemein bekannt sind Wachsstifte, die im wesentlichen aus fettlöslichen anorganischen oder organischen Pigmenten, ggf.
Verschnitten mit Füllstoffen und Bindemitteln aus Paraffinen und Wachsen (Römps Chemie-Lexikon, 7. Auflage, 3858) und ggf.
weiteren Additiven, wie z. B. Stearinsäure bzw. deren Derivaten (DD-PS 3205) bestehen.
Als wachsartige Komponente kommen Stoffe sehr unterschiedlicher Herkunft zum Einsatz, so z. B. natürliche Wachse wie Japan-, Carnauba- oder Bienenwachs, mikrokristalline Erdölwachse oder synthetische Kohlenwasserstoffwachse, wie z. B.
Polyethylenwachse (DE-OS 1778095) oder ungesättigte a-Olefine (US-PS 3772233).
Die aus diesen Kompositionen hergestellten Wachsstifte erfüllen jedoch nicht in vollem Umfang die an sie gestellten Anforderungen. Sie weisen zum einen eine ungenügende Form- und Bruchstabilität auf und/oder färben in der Hand ab, so daß sie oft durch zusätzliche, unökonomische Maßnahmen, wie z. B. durch Umwickeln mit einer Papierschutzhülse, stabilisiert werden müssen. Zum anderen geben sie den Farbkörper ungleichmäßig ab, so daß eine „krümelige", unterbrochene Malspur resultiert, oder sie neigen bei Wärme-oder Sonnenlichteinwirkung zur Vernetzungserscheinung, wodurch der Stift versprödet.
Die Bruchstabilität der Wachsstifte kann wesentlich erhöht werden, wenn man den Kompositionen hochmolekulare Polyolefine zusetzt (DE-OS 2613933, DE-AS 1519933, US-PS 3933708). Die Masse verliert dadurch jedoch ihre Weichheit, so daß ein höherer Druck beim Signieren oder Malen aufgewendet werden muß, um eine Farbspur erzeugen zu können. Derartige Stifte sind zum Malen für Kinder ungeeignet.
Bei höherem Polyolefinanteil ist außerdem die Zugabe eines Weichmachers und/oder Emulgators (DE-OS 2843806) unumgänglich, um eine erkennbare, haftende Malspur auf glatten Untergründen zu erzeugen. Nachteilig bei allen mit Polyolefinanteil hergestellten Wachsstiften ist weiterhin, daß die Homogenisierung und Verformung der Kompositionen infolge der hohen Schmelzbereiche der Polyolefine und der mäßigen Verträglichkeit mit den anderen Komponenten zahlreiche Maschinen und Vorrichtungen erforderlich macht.
Die Mischung muß bei höheren Temperaturen intensiv homogenisiert werden und wird möglichst anschließend erst zu Granulat verarbeitet, bevor die Masse der Spritzpresse o. ä. zugeführt wird, um ein Absetzen der Polyolefinanteile bei längeren Standzeiten zu vermeiden.
Die Erfindung hat zum Ziel, durch Veränderung der Wachsmasse bei den Signier-und Malstiften die Bruchstabilität zu erhöhen, die Gebrauchseigenschaften zu verbessern und die Verarbeitbarkeit der Masse zu vereinfachen,
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Wachsmasse mit ausreichender Bruchsicherheit und Formstabilität zu entwickeln, deren Komponenten niedrige Schmelzbereiche und hohe Verträglichkeiten untereinander aufweisen sowie eine entsprechende Weichheit besitzen, die bei leichtem Druck eine gut sichtbare, farbintensive, geschlossene, auch auf glatten Untergründen gut haftende Malspur hinterläßt. Gleichzeitig soll die Verarbeitung der Masse zu Stiften einfach aus der Schmelze möglich sein. Diese Aufgabe wird durch eine Wachsmasse gelöst, die sich erfindungsgemäß zusammensetzt aus
— 15 bis 50 Ma.-% eines Copolymeren aus Ethylen mit 20 bis 40 Ma.-% eines Vinylesters, bzw. Vinylacetat, einer zahlenmittleren Molmasse von 2000 bis 6000 und molekularen Uneinheitlichkeit von 2,5 bis 25,
— 20 bis 40 Ma.-% eines Paraffins mit einem Erstarrungspunkt von 320 bis324K,
— 5 bis 20Ma.-% eines Polyethylenwachses mit zahlenmittleren Molmassen von 1000 bis 5000 und einem Erstarrungspunkt von 370 bis 378 K,
— 5 bis 35Ma.-% eines Farbpigmentes bzw. eines Pigmentverschnittes.
Erfindungsgemäß haben sich besonders solche wachsartigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren in Kombination mit Polyethylenwachsen und Hartparaffin bewährt, die eine zahlenmittlere Molmasse von 2000 bis 4000, einen Vinylacetatgehalt von 25 bis 35Ma.-% und eine molekulare Uneinheitlichkeit (Gewichtsmittel: Zahlenmittel-1) von 3 bis 8 aufweisen.
Diese Ethylen-Vinyiacetat-Copolymeren werden durch Hochdruckpolymerisation nach DD-PS 159506 oder 153488 hergestellt.
Durch die hohe molekulare Uneinheitlichkeit enthalten die Wachse sowohl niedermolekulare Produktanteile als auch genügend höhermolekulare Anteile, die in Verbindung mit dem Polyethylenwachs und Paraffin eine ausreichende Stützstruktur ausbilden können und den Stiften eine hohe Stoß- und Schlagfestigkeit verleihen, obwohl die wachsartigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren als Einzelkomponente eine weichere, leicht klebrige Konsistenz aufweisen. Der hohe Gehalt an Estergruppierungen verleiht dem Molekül Polarität, wodurch eine verbesserte, gleichmäßige Dispergierung des Pigmentes erzielt und die Intensität der Farbe erhöht wird.
Gleichzeitig verbessert sich die Haftfestigkeit auf glatten Untergründen. Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Wachsmasse ist weiterhin, daß sehr wenig Rezepturbestandteile erforderlich sind, um dem Endprodukt sowohl hohe Bruchstabilität als auch gutes Markier- und Malvermögen zu verleihen. Es sind weder Dispergatoren noch andere Zusätze notwendig.
Die Erfindung wird anhand nachfolgender Beispiele näher erläutert.
Die zur Charakterisierung der synthetischen Wachse und Paraffine herangezogenen Kenndaten werden nachfolgenden Methoden ermittelt:
— Erstarrungspunkt am rotierenden Thermometer (EP) nach TGL 0-51556,
— Vinylacetatgehalt des Copolymeren (Vac) nach der Verseifungsmethode,
— zahlenmittlere (Mn) und gewichtsmittlere (Mw) Molmasse ermittelt mittels Gelpermeationschromatographie,
— Uneinheitlichkeit (U) U = —— - 1
Mn
Die Qualität der Stifte wird hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit, der Bruchstabilität und des Malverhaltens eingeschätzt.
— Zur Beurteilung der Bruchstabilität wird mit dem Stift ohne Unterbrechung des Malvorganges auf Zeichenkarton eine Fläche von etwa 25cm2 ausgefüllt. Dabei darf der Stift nicht abbrechen. Es werden jeweils 10 aus der Rezeptur gefertigte Stifte getestet.
— Zur Beurteilung des Mal- und Signierverhaltens werden unter mäßigem Druck auf Zeichenkarton und auf Glas fünf Striche einer Länge von etwa 5cm nebeneinander aufgebracht. Dabei werden Beobachtungen bezüglich der Gleichmäßigkeit des Auftrags, der Haftfestigkeit und Wischfestigkeit sowie der Farbintensität vorgenommen.
Bestandteile . Ma.-%
— wachsartigesEva-CopolymeresfVac^i Ma.-%,
Mn: 2350, U: 3,5) 37
— Hartparaffin (EP: 323 K) 30
— PE-Wachs(Mn: 2030, EP: 374 K) 20
— Farbpigment (Wyralrot) 13
Zur Herstellung der Wachsfarbstifte werden Paraffin und Wachse in einem Rührkessel bei 370 bis 373 K aufgeschmolzen und gerührt. Sobald eine klare Mischung entstanden ist, erfolgt unter Rühren die Pigmentzugabe. Je nach Beschaffenheit kann die Mischung so weiterverarbeitet oder zur Verbesserung der Fließfähigkeit, insbesondere bei Verwendung von Verschnittpigmenten, auf 380 bis 390 K erhitzt werden. Die.Fertigung der Stifte erfolgt anschließend entweder im Gieß- oder Strangpreßverfahren.
Zu gebrauchswertbestimmenden Eigenschaften siehe Tabelle 1.
Bestandteile Ma.-%
— wachsartiges EVA-Copolymeres (Vac: 27 Ma.-%
Mn: 3 100, U: 7,2) 30
— Hartparaffin (EP: 321 K) 30
— PE-Wachs(Mn: 1500, EP: 371 K) 5
— Pigmentverschnitt (Mittelblau: 15%Farbpigment)35
Die Verarbeitung der Wachsmasse und die Herstellung der Stifte erfolgt analog Beispiel 1. Zur Qualität der Stifte siehe Tabelle 1.
Bestandteile Ma-%
— wachsartiges EVA-Copolymeres (Vac 20,2 Ma.-%; Mn 5 860, U = 25) 35
— Hartparaffin (EP = 320 K) 40
— PE-Wachs(Mn =1080; EP = 370 K) 19,2
— Farbpigment 5,8
Die Verarbeitung der Wachsmasse und die Herstellung der Stifte erfolgte analog Beispiel 1. Zur Qualität der Stifte siehe Tabelle 1.
Bestandteile
— wachsartiges EVA-Copolymeres (Vac = 28,2 Ma.-%; Mn = 4200; U = 18)
— Hartparaffin (EP = 323 K)
— PE-Wachs(Mn = 3 150; EP = 376)
— Farbpigment
Ma. -%
15 40 20 25
Die Verarbeitung der Wachsmasse und die Herstellung der Stifte erfolgte analog Beispiel 1. Zur Qualität der Stifte siehe Tabelle 1.
Bestandteile
— wachsartiges EVA-Copolymeres
(Vac = 39,8 Ma.-%; Mn = 2 800; U = 2,5)
— Hartparaffin (EP = 324 K)
— PE-Wachs (Mn = 4920; EP = 378)
— Farbpigment
Ma.-%
50
20
25
Die Verarbeitung der Wachsmasse und die Herstellung der Stifte erfolgte analog Beispiel 1.
Zur Qualität der Stifte siehe Tabelle 1.
Vergleichsbeispie!
Die nach Rezeptur 1 und 5 erzeugten Stifte werden im Vergleich zu handelsüblichen Signierstiften getestet. Die Ergebnisse sind
in der Tabelle 1 gegenübergestellt.
Der handelsübliche Signierstift setzt sich wie folgt zusammen:
Bestandteile Ma.-%
— Zeresin1003 22,2
— Hartparaffin (EP: 320 K) 30,5
— PE-Wachs (Mn 1800, EP: 373 K) _ 14
— Farbpigment rot 13
— Füllstoff (Kreide, Kaolin) 20,3
| Rezepturl | Rezeptur 2 | Handelsübl. Stift | |
| Oberflächen beschaffenheit | glatte, porenfreie Ober fläche, matt glänzend, nicht in die Hand abfärbend | glatt, porenfrei, glänzend nicht abfärbend | porenreich, stumpf, in die Hand abfärbend |
| Bruchstabilität | sehr gut, keine Stabilisie rung erforderlich | sehrgut | 80% Bruch, Stabilisie rung (z. B. Papierschutz hülse) erforderlich |
Qua I ität der Sig nierund Malspur
geschlossen, sehr gut gleich mäßig, farbintensiv
haftend auch auf glatten sehr gut haftend, gute Untergründen, ausreichend Wischfestigkeit wischfest
„krümelig", blättertteilweise ab, schlecht haftend auf glatten Untergründen, unzureichend wischfest
Rezeptur 3
Rezeptur 4 Rezeptur 5
Oberflächen- glatt, porenfrei, glänzend, glatt, porenfrei, glänzend,
beschaffenheit nichtfärbend nichtfärbend
glatt, porenfrel·, glänzend nichtfärbend
Bruchstabilität
sehr gut
sehr gut sehrgut
Qualität derSignier- und Malspur
geschlossen, sehr gut gleichmäßig, farbintensiv
haftend auch auf glatten sehr gut haftend, gute Untergründen, ausreichend Wischfestigkeit wischfest
geschlossen, sehr gut haftend auch auf glatten Untergründen, ausreichend wischfest
Claims (2)
1. Wachsmassen für Signier- und Malstifte aus Paraffinen, Wachsen, Farbstoffen, Ethylen-Vinylester-Copolymeren mit 20 bis 40 Ma.-% Vinylester und gegebenenfalls Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus
— 15 bis 50 Ma.-% des Ethylen-Copolymeren, das eine zahlenmittlere Mol masse von 2000 bis 6000 und eine molekulare Uneinheitlichkeit von 2,5 bis 25 aufweist,
— 20 bis 40 Ma.-% eines Paraffins mit einem Erstarrungspunkt von 320 bis324K,
— 5 bis 20 Ma.-% eines Polyethylenwachses mit zahlenmittleren Molmassen von 1000 bis 5 000 und einem Erstarrungspunkt von 370 bis 378K und
— 5 bis 35Ma.-% eines Farbpigmentes bzw. eines Pigmentverschnittes besteht.
2. Wachsmassen gemäß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ethylen-Vinylester-Copolymer aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und einer zahlenmittleren Molmasse von 2000 bis 4000 einem Vinylacetatgehalt von 25 bis 35 Ma.-% und einer molekularen Uneinheitlichkeit von 5 bis 8 besteht.
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