DE3874438T2 - Einen riechstoff freigebende farbstifte. - Google Patents
Einen riechstoff freigebende farbstifte.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Zeichenkreide oder Waxstifte, die in der Kreide- oder Waxzusammensetzung mikrogekapselte Duftstoffe enthalten.
- Zeichenkreide ist bekannt als Schreib- oder Malmittel, das ein Material aufweist, welches bei Raumtemperaturen fest oder waxartig ist und das jedoch bei Aufbringung einer gleitenden abrasiven Kraft gegen eine Oberfläche des Materials gleichförmig abreibt oder ausreichend weich wird. Zeichenkreide wird gewöhnlich in Form von stabähnlichen oder zylindrischen Elementen des waxartigen Materials und in der Regel mit einer schützenden Umhüllung angeboten. Das waxartige Material kann entweder klar sein (um einen glänzenden, farblosen Untergrund zu liefern) oder zur Verleihung einer Farbe pigmentiert sein. In der Regel enthält das Material eine ausreichend große Pigmentmenge, so daß mit einer 0,3 mm dicken Schicht des Malmaterials ein Reflexionsgrad von 1 erhalten wird.
- Das waxartige Material kann ein Naturwax sein, synthetisches Wax, mikrokristallines Wax oder jede andere Art eines Materials, das die herkömmlichen Waxeigenschaften aufweist. Das bedeutet, daß das Material in der Lage sein muß, seine allgemeine Form bei Raumtemperatur (18 ºC) für mindestens acht Stunden zu behalten, und die Fähigkeit besitzen muß, u.a. beim Reiben Glanz anzunehmen.
- Übliche Waxe, die für die Zusammensetzung von Zeichenkreide und anderen Schreibmitteln verwendet wurden, enthalten 1) Ester hochmolekularer Fettsäuren mit hochmolekularen Alkoholen oder Fettalkoholen, 2) Mischungen von Estern von Fettsäuren und Alkoholen und Kohlenwasserstoffen, 3) Ester von Fettsäuren mit Alkoholradikalen mit hohem Molekulargewicht, entweder Naturwax oder synthetisches Wax, wie Bienenwachs, Myricylpalmitat, Karnaubawax, 4) synthetische Polymere, insbesondere amorphe oder mikrokristalline Polymere, wie Polypropylen, Polyethylen, Terpenharze, Phenolharze u. dgl. Die Verwendung dieser Materialien für die Zusammensetzung von Zeichenkreide wurde in den US- Patenten 3.491.043 und 3.933.708 beschrieben. Zeichenkreide enthält allgemein in der Waxzusammensetzung auch Farbstoffe und/oder Pigmente, um ihr die gewünschten Farben zu verleihen.
- Das US-Patent 4.602.882 beschreibt den Zusatz von dezent gefärbten Waxspänen zu Zeichenkreide-Zusammensetzungen, mit denen mehrfarbige Zeichen von einem einzelnen Zeichenstift gemacht werden können.
- Die Mikrokapselung ist seit einer Reihe von Jahren als Mittel zur Schaffen einer Oberflächenschicht auf Schichten bekannt, um zugängliche Aromen bereitzustellen. Gelegentlich wurden Mikrokapselschichten verwendet, um bilderzeugende Materialien bereitzustellen. Im allgemeinen sind diese mikrogekapselten Materialien jedoch flüssige oder rieselnde Zusammensetzungen, die danach unter Bildung einer Bindemittelschicht mit den Mikrokapseln darin getrocknet werden. Repräsentative Beispiele dieser Anwendungen werden in den US-Patenten 4.487.801, 4.201.404, 4.186.743, 3.516.941, 4.251.386, 4.100.103, 4.089.802, 4.087.376, 3.778.383, und den Britischen Patenten 1.156.725, 2.041.319 und 2.048.206 gezeigt. Wie in diesen Hinweisen gezeigt wird, besteht die wichtigste Maßnahme zur Schaffung von mikrogekapseltem Material in der Bildung einer Oberflächenschicht mit unzerbrochenen Mikrokapseln in einer dünnen Bindemittelschicht.
- Das US-Patent 3.686.701 beschreibt einen geformten Halter für einen Kosmetikapplikator, der aufbrechbare Mikrokapseln enthält, in denen sich ein Lösungsmittel zur Entfernung von Nagellack befindet. Die Mikrokapseln können ebenfalls Parfüm zum Überdecken des Lösungsmittelgeruchs enthalten.
- Das US-Patent 3.769.046 beschreibt einen Flüssig-Schreibstift mit Wax und Zeichenflüssigkeit, in dem der beim Schreiben entstehende Druck die Kapseln aufbricht und die Zeichenflüssigkeit auf der markierten Oberfläche aufgetragen wird.
- Die vorliegende Erfindung betrifft farbige Zeichenkreide, die andere Duftstoffe enthält als das Waxaroma, die von den wesentlichen Bestandteilen der Zeichenkreide kommen, und insbesondere gekapselte Duftstoffe in der Farbzusammensetzung. Beim Schreiben mit der Zeichenkreide werden einige Mikrokapseln aufgebrochen und geben den Duftstoff frei. Ebenfalls werden mit den Kreidezeichen auch nicht-aufgebrochene Mikrokapseln übertragen und können nachfolgend durch Druck oder Reibung aufgebrochen werden.
- Gemäß der praktischen Anwendung der vorliegende Erfindung werden Schreibmittel hergestellt, indem andere Duftstoffe als Waxduftstoffe eingearbeitet werden, die von den wesentlichen Bestandteilen der Zeichenkreide, d.h. dem Bindemittel oder seinen Bestandteilen kommen, und insbesondere mikrogekapselte Duftstoffe in einen reibungs-übertragbaren Bindemittel. Der Ausdruck "reibungs-übertragbares Bindemittel" bedeutet dabei eine Zusammensetzung, die bei Raumtemperatur (18 ºC) fest ist und mit einer kreisrunden Kontaktfläche umfassend die Seite einer Länge von 4 cm der Zeichenkreide mit einem Durchmesser von 16 mm und mit einer Kraft von 4,6 kg gegen unbedrucktes Zeitungspapier zwischen 0,002 g/50 cm² Kontaktfläche und 0,04 g/50 cm² Kontaktfläche bei Bewegung unter dieser Kraft gegen das Papier (für eine Länge von 12,5 cm) überträgt. Diese Beschränkung schließt konventionelle Bleistifte (Graphitstifte) und harte Farbstifte aus. Mit diesen Mitteln wird so wenig Material übertragen oder verwendet, daß es zu einer sehr geringen effektiven Übertragung oder Freisetzung gekapselter Duftstoffe kommen würde. Geeignete Materialien für die Verwendung als Zusammensetzungen in Zeichenkreide sind mittlere bis weiche Kreidesorten, wobei sehr weiche Waxstifte in der praktischen Anwendung der vorliegende Erfindung vorteilhaft wären. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Zusammensetzungen, die thermisch erweichen können, wie beispielsweise in Zeichenkreide anzutreffende Zusammensetzungen vom Waxtyp, als Bindemittelzusammensetzung in der praktischen Anwendung der vorliegende Erfindung. In der praktischen Anwendung der vorliegende Erfindung werden Waxe, sowohl synthetische als auch Naturwaxe, Waxzusammensetzungen und Mischungen sowie allgemein verfügbare waxähnliche Zusammensetzungen bevorzugt. Diese Waxe können weitere bekannte Inhaltsstoffe enthalten wie Lösungsmittel, Dickungsmittel, Beschichtungsmittel, Extrudiermittel, Füllstoffe u.dgl.. Besonders wünschenswert ist die Anwesenheit von Pigmenten, Farbstoffen oder Kobinationen von Pigmenten und Farbstoffen in der Zeichenkreide. Besonders bevorzugt sind Farben und Duftstoffe in den Mikrokapseln mit einem entsprechenden Zusammenhang von Farbe und Duftstoff, d.h. die Farbe sollte eine starke Assoziation mit dem Duftstoff erwecken. Rot könnte daher mit Duftstoffen der Kirsche oder Erdbeere korrespondieren, Braun könnte mit Schokolade korrespondieren, Gelbbraun könnte mit Leder korrespondieren, Gelb mit Zitrone, Grün mit Linde, Orange mit Orangen, Weinrot mit Weintrauben u.dgl.. Bei etwaigen Umwicklungen der Zeichenkreide zum Schutz oder zur Dekoration kann in einem Aufdruck eine eindeutige Bezeichnung angegeben werden, die den Zusammenhang zwischen Farbe und Duftstoff herstellt, indem beispielsweise die Wörter für Farbe und Duftstoff in den Namen mit einbezogen werden: "Erdbeer-Rot", "Apfel-Rot", Kirsch-Rot, Lind- Grün", "Skunk-Schwarz", "Traube-Weinrot", "Pflaume-Weinrot", "Kokosnuß-Weiß", "Gras-Grün", "Zuckerwatte-Pink" u.dgl..
- Allgemein sollten die Mikrokapseln einen mittleren Durchmesser zwischen 6 und 100 Mikrometern und bevorzugt zwischen 8 und 50 oder zwischen 12 und 30 Mikrometern aufweisen, wenn das Inhaltsgewicht der Kapseln zwischen 80 und 90 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Kapseln ausmacht. Besonders bevorzugt wird ein mittlerer Durchmesser der Kapseln zwischen 14 und 26 Mikrometer und am meisten bevorzugt ein mittlerer Durchmesser zwischen 15 und 25 Mikrometer. Bei geringerem Inhaltsgewicht der Kapseln (z.B. 70 bis 80 Gewichtsprozent) könnten sie größer sein, um die erforderliche Bruchfestigkeit zu bieten. Der größte Anwendungsbereich der Kapseln liegt unter allen Bedingungen bei einer Größe von 4 bis 100 Mikrometern, wobei Kapseln mit 8 Mikrometer Durchmesser mit einem Inhaltsgewicht von 90 bis 95 Gewichtsprozent verwendet werden sollten. Diese Kapseln können nach jedem bekannten Verfahren hergestellt werden, wie sie beispielsweise in den US-Patenten 3.516.846, 3.516.941 und 4.087.376 beschrieben wurden. Wie bereits erwähnt, hat die Größe der Kapseln einen wünschenswerten Einfluß auf die praktische Anwendung der vorliegenden Erfindung. Bei Kapseln mit weniger als 8 Mikrometern besteht die Neigung eines geringeren Aufbrechens der Kapseln beim Schreiben. Oberhalb von 30 Mikrometern sind die Teilchen so groß, daß sie beim Schreiben leichter zerbersten. Der bevorzugte Bereich von 8 bis 30 Mikrometern ist daher für eine ausgewogene praktische Anwendung der vorliegende Erfindung entscheidend. Innerhalb dieser Grenzen kann ein Aufbrechen von mehr als 50% der Kapseln beim Schreiben mühelos erreicht werden.
- Die Zeichenkreide kann durch einfaches Zumischen der Mikrokapseln zur Schreibmittelzusammensetzung hergestellt werden, bevor die Zusammensetzung in Formen gegossen wird. Da die Kapseln gegenüber erhöhten Temperaturen etwas widerstandsfähig gemacht werden können und der Formgebungsprozeß auf die Kapseln keinen wesentlichen Abrieb oder Druck ausübt, besteht eine nur geringe Neigung zum Aufbrechen der Kapseln während der Herstellung der Schreibelemente. Es wurde festgestellt, daß Zeichenkreide über einen sehr großen Bereich mit Mikrokapseln beaufschlagt werden kann.
- Beispielsweise wurden effektiv Gewichtsbeaufschlagungen von 1 bis 60% verwendet. Es hat den Anschein, daß Beaufschlagungen von 2 bis 40% für die Duftstoffe der Kapseln bevorzugt werden und am meisten bevorzugt Beaufschlagungen von 2 bis 30%, um eine zwischen den Eigenschaften der Zeichenkreide als ein Schreibmitttel und einer duftfreigebenden Vorrichtung gute Ausgewogenheit zu erhalten.
- Zur Messung und Festlegung der Übertragunsmenge des Waxschreibinstruments werden in der praktischen Anwendung der vorliegende Erfindung die folgenden Schritte angewendet. Ein röhrenförmiger Teil des Waxschreibmaterials wird durch ein konstantes Gewicht gehalten, durch das es gegen eine Schreiboberfläche gedrückt wird. Entweder wird die Oberfläche unterhalb des Gewichts gezogen oder das Waxmaterial wird mit einer Kraft senkrecht zur Richtung des Gewichts bewegt, so daß das Gewicht konstant bleibt. Die Seite einer Zeichenkreide wird auf die Schreiboberfläche gesetzt und die Fläche, über welche die Anwendung erfolgt, und das Gewicht des auf die Schrieboberfläche übertragenen Materials gemessen. Beispielsweise wird eine Seite von 4 cm lange Zeichenkreide mit einem Durchmesser von 16 mm über eine Strecke von 12,5 cm über eine saubere Fläche eines Blattes Papier (75g/m² weißes geleimtes Papier) bewegt. Das bedeutet, daß der Auftrag auf einer Fläche von 50 cm² (4 cm x 12,5 cm) erfolgte. Die Auftragsflächen wurden in allen Fällen auf 50 cm² normiert.
- Bei Lippenstift unter einer Last von 0,91 kg mit einem Durchmesser von 12,5 mm betrug das Gewicht des übertragenen Materials 0,0934 g/50 cm² (±0,0097 g/50 cm²). Andererseits übertrug Zeichenkreide unter einer Last von 4,6 kg mit einem Durchmesser von 16 mm lediglich 0,0095 g/50 cm² (±0,0013 g/50 cm²). Allgemein wird unter einer Last von 4,6 kg bei einem Durchmesser von 16 mm des Waxschreibmittels der Bereich des auf Papier übertragenen Gewichts für Kreide bei allen unterschiedlichen Härten der Kreide weniger als 0,4 g/cm² betragen. Der Bereich des übertragenen Gewichts für alle Schreibmittel gemäß der vorliegende Erfindung sollte zwischen 0,002 g/50 cm² und 0,04 g/50 cm² bei einer Kraft von 4,6 kg auf einer Länge von 4 cm und einem mit einem Durchmesser von 16 mm liegen. Vorzugsweise liegt die Übertragungsmenge unter diesen Beaufschlagungsbedingungen zwischen 0,004 g/50 cm² und 0,02 g/50 cm². Diese Übertragungsmenge würde Lippenstifte und harte Schreibmittel wie Graphitstifte und Fettstifte eindeutig ausschließen.
- In den folgenden Beispielen bestand sämtliche Zeichenkreide aus Kreide der Marke Crayola , die von Binney & Smith Inc., Easton, PA., hergestellt wird, während die Formen für das Umformen der neuen Zeichenkreide in den Beispielen 2 und 3 ml-Kunststoff- Injektionsspritzen bestanden und die dufttragenden Mikrokapseln nach dem im US-Patent 3.516.941 beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
- Es werden 10,35 g Kreide in einem Becherglas auf einer Heizplatte auf 95 ºC unter gelegentlichem Rühren bis zum vollständigen Schmelzen erhitzt. Sodann werden 0,84 g Harnstoff-Formaldehyd-Mikrokapseln mit einem darin gekapselten Duftstoff in einem Trockenschrank zwei Stunden getrocknet und langsam zur geschmolzenen Kreide in dem Becherglas zugegeben und unter Einhaltung einer Mischtemperatur von 95 ºC gerührt. Danach wird die Mischung in eine Trogform gegossen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Die neugeformte Kreide wird aus der Form entfernt und für zwei Stunden zur Entgasung oder Entfernung etwaiger Duftstoffe, die während der Verarbeitung durch Bruch der Mikrokapseln entstanden sind, in einem Heißluftschrank gegeben. Dieser Schritt gewährleistet ferner, daß die Zeichenkreide vor Gebrauch geruchsfrei ist.
- Die Zeichenkreide wurde sodann zum Färben eines Bogens Papier eingesetzt. Unmittelbar nach Benutzung der Zeichenkreide wurde der Duftstoff festgestellt und hielt sich über 24 Stunden. Eine weitere Freisetzung des Duftstoffes erfolgt durch Kratzen des farbigen Teils auf dem Blatt Papier und hält sich nochmals über 24 Stunden.
- Beispiel 1 wurde unter Verwendung von 7,5 g Kreide und 0,75 g der Duftstoff-Mikrokapseln wiederholt, Erhitzen auf 75 ºC, Formen in einer Kunststoff-Injektionsspritze und auf Raumtemperatur abkühlen lassen, aus der Form entfernen und wie in Beispiel 1 entgasen. Die Zeichenkreide wurde wie in Beispiel 1 getestet und identische Ergebnisse erhalten.
- Es wurden acht Chargen der neuen Zeichenkreide wie in Beispiel 2 unter Verwendung acht verschiedener Harnstoff-Formaldehyd- Mikrokapseln mit Frucht- oder Kräuter-Duftstoffen hergestellt, die bei der Minnesota Mining und Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, mit folgenden Fabrikationsnummern erhältlich sind:
- Lakritze E-86-01-20-02 Orange E-86-02-06-03
- Blaubeere E-86-02-19-05 Weintraube L-86-01-14-04
- Schokolade E-86-01-07-03 Kirsche E-86-06-10-02
- Wacholder E-86-06-10-04 Banane E-86-01-07-05
- Jede Charge wurde mit einer Beaufschlagung von 20 Gewichtsprozent Mikrokapseln in der Kreide mit einer Farbe hergestellt, die den Duftstoffen geeignet angepaßt war, z.B. Schwarz für Lakritze. Die Zeichenkreide wurde wie in Beispiel 1 eingesetzt, getestet und identische Ergebnisse erhalten.
Claims (9)
1. Schreibmittel, das aufweist: ein reibungs-übertragbares
Bindemittel, Farbmittel und aufbrechbare Mikrokapseln mit einem
Durchmesser im Bereich von 4 bis 100 Mikrometer, die darin
flüssige Duftstoffe enthalten.
2. Schreibmittel nach Anspruch 1, so eingerichtet, daß das
reibungs-übertragbare Bindemittel auf eine Papieroberfläche eine
Menge zwischen 0,002 g/50 cm² und 0,04 g/50 cm² unter einer
Last von 4,6 kg auf einem Schreibmittel mit 4 cm Länge und 16 mm
Durchmesser überträgt.
3. Schreibmittel nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der flüssige
Duftstoff in einem Verhältnis zum Farbmittel in dem Schreibmittel
steht.
4. Schreibmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei
welchem das reibungs-übertragbare Bindemittel mikrokristallines
Wax aufweist.
5. Schreibmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, das
mit einem Blatt Papier umwickelt ist.
6. Schreibmittel nach Anspruch 5, bei welchem das Papier einen
Aufdruck aufweist.
7. Schriebmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei
welchem flüssige Duftstoffe Aromen sind, die aus einer Gruppe
bestehend aus Schokolade, Orange, Weintraube, Kirsche, Erdbeere,
Apfel, Linde, Skunk, Pflaume, Kokosnuß, Gras, Zuckerwatte und
Zitrone ausgewählt werden.
8. Schriebmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche in
Form einer Zeichenkreide.
9. Schreibmittel nach Anspruch 8, bei bei welchem die
Bindemittel, Farbmittel und Mikrokapseln mit einem Überzug von
0,3 mm einen Reflexionsgrad von 1 gewähren.
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