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BEREICH DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Lösemittel
basierte Tinten für
Schreibinstrumente, die fluoreszierende Farben und deckende Pigmente
verwenden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Schreibinstrumente
zum manuellen Schreiben von Texten werden gängig verwendet. Traditionell
haben die Tinten in diesen Vorrichtungen Farbstoffe verwendet (blau,
schwarz, grün,
etc.), die ein leuchtendes Aussehen zeigen, die aber auf Papier
in der Farbmasse kein leuchtendes Aussehen aufweisen.
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Geläufige Leuchttinten-Schreibstifte
sind entweder Geltinten-Schreibstifte, die einen Schmiere-Nachroller
und eine Nadeldichtungsvorrichtung erfordern, oder freie Tintenschreibstifte,
in denen die Tintenviskosität
niedrig ist (weniger als 1.000 cPs) und in denen ein Durchflusssteuerungsmechnismus,
wie beispielsweise eine Ablenkblech und/oder ein Kapillarverbinder
erforderlich sind.
US-Patent
Nr. 4,671,691 von Case et al. und
4,726,845 von Thompson et al. offenbaren
wässrige
Geltinten-Schreibstifte. Nachteile von Geltinten-Schreibstiften
umfassen zusätzliche
Produktionsschritte, zusätzliche
Kosten für
ihre Produktion und eine kurze Lagerungsdauer.
US-Patent Nrn. 3,446,564 von Horie;
3,533,708 von Horie;
3,572,954 von Cheron;
3,783,218 von Yoshida und
US-Patent Nr. 3,951,555 von
Wittnebert et al. offenbaren Schreibinstrumente, die Flüssigkeitsreservoirs
einsetzen, welche poröse
Tintenzugspindeln verwenden. Nachteile bei der Verwendung poröser Tintenzugspindeln
schließen
mögliches
Ausfallen des ausreichenden Bereitstellens eines kontinuierlichen
Tintenflusses durch die Schreibinstrumentspitze auf das Papier ein.
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US-Patent Nr. 4,664,711 von
Kawaguchi et al. offenbart eine fluoreszierende Tintenzusammensetzung,
die (1) 5–40%
Titandioxid, das mit Erdalkalimetall oder Aluminiumsalz einer Fettsäure behandelt
wurde; (2) organische Harze, (3) ein organisches Lösemittel,
das zum Lösen
der Harze geeignet ist, enthält.
Die Partikelgröße des TiO
2 reicht von 0,05 bis 0,5 Mikrons.
US-Patent Nr. 4,664,711 offenbart
kein behandeltes Titandioxid, verwendet unter 5% der Formulierung,
noch andere deckende Agenzien, abgesehen von TiO
2.
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US Patent Nr. 4,186,020 von
Wachtel offenbart eine fluoreszierende Drucktinte umfassend (1)
einen organischen Binder oder Träger,
der sich in einer organischen Lösemittelbasis
löst und
nicht mit der Fluoreszenz der fluoreszierenden Farbstoff- oder Pigmentkompenente
interferiert; (2) einen oder mehrere fluoreszierende Farbstoffkomponenten,
die sich in der Rinderlösung
lösen;
(3) einen organischen Phosphor, der eine fluoreszierende Farbe oder
ein Pigment von extrem hoher Intensität sein kann und die sich das
sich in dem organischen Lösemittel
löst, und
optional (4) einen organischen Aufheller, und (5) einen Verdampfungsverzögerer.
US Patent Nr. 4,186,020 schließt die Verwendung
nichtorganischer deckender Agenzien, die als Leuchtkraftgeber verwendet
werden, nicht ein.
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US Patent Nr. 5,698,614 von
Ueda et al offenbart eine Fluoreszenztintenzusammensetzung umfassend
(1) ein organisches Lösemittel
umfassend Polypropylenglykolmonomethylether (2) ein fluoreszierendes Pigment,
das in organischem Lösemittel
umfassend Polypropylenglykolmonomethylether gelöst ist, und (3) ein Ketonharz.
Die Tintenzusammensetzung von Ueda ist besonders geeignet zur Verwendung
in Markierungsschreibstiften, die ein Tintenreservoir haben, das
aus einem Faserbündel
beschaffen ist, wobei die Tintenzusammensetzung von dem Tintenreservoir
durch Verwendung des Kapillarphänomens
zugeführt
wird.
US Patent Nr. 5,968,614 offenbart
keine deckenden Mittel, die als Aufheller verwendet werden.
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US Patent Nr. 5,942,027 von
Ikai et al. offenbart eine Tinte für einen Kugelschreiber, umfassend
ein organisches Lösungsmittel,
Farbstoff, Harz und feinpartikuläre
Kieselerde mit einem Partikeldurchmesser von 7 bis 40 nm. Die Kieselerde
wird als Antiversickerungsadditiv verwendet um das Lecken von Kugelschreibern zu
kontrollieren.
US Patent Nr.
5,942,027 offenbart keine fluoreszierende Farbe, noch offenbart
sie deckende Agenzien wie Aufheller, wie in der vorliegenden Erfindung
rezitiert.
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US Patent Nr. 3,997,498 von
Reese et al. offenbart eine Korrekturfluidzusammensetzung umfassend (1)
ein deckendes Agenz in einer Menge von etwa 15 bis 35 Gew.-%, (2)
ein halogeniertes Ethanol-Lösemittel und
(3) ein Harz.
US Patent Nr. 3,997,498 offenbart
nicht die Verwendung dieser Materialien mit fluoreszierenden Materialien.
Zusätzlich
offenbart sie keine deckenden Agenzien in der Verwendung unter 5
Gew.-%, die als leuchtkraftgebende Agenzien verwendet werden.
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Es
besteht ein Erfordernis nach fluoreszierenden Tinten, die mit traditionellen
Schreibinstrumentmechanismen und Lösemittelsystemen verwendet
werden können.
Außerdem
wird eine fluoreszierende Tinte gewünscht, wobei die Tinte ein
besonders brillantes Erscheinungsbild innerhalb des tinteenthaltenden
Teiles oder der Röhre
des Schreibinstruments und auf Papier schafft. Ebenso ist die Fähigkeit
gewünscht,
viele unterschiedliche Farben und Tintenmischungen für Schreibinstrumente
für leuchtende
Tinten zu schaffen. Diese Erfindung genügt diesen Erfordernissen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, fluoreszierende Tinte bereit
zu stellen, die ein brillantes Erscheinungsbild in hellen Tintenzuführteilen
mit durchsichtigen Tintenfässern
zeigt, die zuverlässig
mittels eines Schreibinstruments auf ein Papier überführt werden kann. Die fluoreszierende
Tinte zeigt dieselbe Brillanz auf Papier wie in dem durchsichtigen
Tintenzuführteil.
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Die
Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, wenn sie in einem
optisch transparenten oder transluzenten Teil oder einer Röhre vorliegt
und innerhalb eines optisch transparenten oder transluzenten Fasses
platziert ist, erzeugt ein brillantes Erscheinungsbild. Die Brillanz
der fluoreszierenden Tinte wird durch die Gegenwart eines deckenden
Agens verstärkt,
das als Aufheller dient. Obwohl eine Beschränkung nicht beabsichtigt ist,
wird angenommen, dass die Verbindung eines weißen deckenden Mittels mit einer
fluoreszierenden Farbe die Brillanz der fluoreszierenden Farbe in
der Tinte verstärkt.
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In
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine fluoreszierende Tintenzusammensetzung
für die
Verwendung in Schreibinstrumenten ein organisches Lösemittel,
ein Harz, ein Lösemittel-lösliches
fluoreszierendes Farbgebungsmittel und ein DeckMittel, wobei das
Deck-Mittel als Aufheller wirkt. Vorzugsweise hat die Tintenzusammensetzung
eine Viskosität
von etwa 1.000 cPs bis etwa 500.000 cPs bei 20°C. Stärker bevorzugt beträgt die Viskosität der Tintenzusammensetzung
von etwa 2.000 bis etwa 50.000 mPa·s. Am meisten bevorzugt reicht
die Viskosität
der Tintenzusammensetzung von etwa 3.000 bis etwa 30.000 mPa·s.
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Vorzugsweise
ist das Schreibinstrument ein Kugelschreiber.
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Das
fluoreszierende Farbgebungsmittel kann allein oder in Form einer
Mischung von zwei oder mehreren Farbgebungsmitteln verwendet werden.
Vorzugsweise liegt das fluoreszierende Farbgebungsmittel in der
Tintenzusammensetzung in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 60 Gew.-%
der Tintenzusammensetzung vor.
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Das
Deck-Mittel kann allein oder in der Form einer Mischung von zwei
oder mehreren Deck-Mitteln verwendet werden. Vorzugsweise ist das
Deck-Mittel ein anorganisches weißes Pigment wie beispielsweise Kieselerde,
Titandioxid und Zinkoxid.
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Vorzugsweise
hat das Deck-Mittel einen Partikeldurchmesser von unter 1 Mikron.
Abhängig
vom Brechungsindex des Deck-Mittels beträgt die Menge des Deck-Mittels
von etwa 0,1 bis etwa 15 Gew.-% der Tintenzusammensetzung.
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Wenn
der Brechungsindex des Deck-Mittels gleich oder höher als
2,0 liegt, beträgt
die Menge des Deck-Mittels von etwa 0,1 bis 4,9 Gew.-% der Tintenzusammensetzung.
Entsprechend ist eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Fluoreszenztintenzusammensetzung
zur Verwendung in einem Schreibinstrument umfassend etwa 0,1 bis
4,9 Gew.-% Deck-Mittel, mit einem Brechungsindex von gleich oder über 2,0,
einem Fluoreszenzfarbgebungsmittel, einem organischen Lösungsmittel
und einem Harz. Nicht limitierende Beispiele von Deck-Mitteln mit
einem Brechungsindex über
2,0 sind Titandioxid (Anatas und Rutil), Zinkoxid, Zinksulfid und
Zirkonoxid. Vorzugsweise beträgt
der Partikeldurchmesser dieser Deck-Mittel von etwa 0,01 bis etwa
5 Mikrons. Starker bevorzugt beträgt der Partikeldurchmesser
dieser Deckmittel von etwa 0,01 bis etwa 0,5 Mikrons.
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Wenn
der Brechungsindex des Deck-Mittels weniger als 2,0 beträgt, rangiert
die Menge des Deck-Mittels von etwa 0,1 bis etwa 15 Gew.-% der Tintenzusammensetzung.
Entsprechend ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eine fluoreszierende Tintenzusammensetzung zur Verwendung
in einem Schreibinstrument, die etwa 0,1 bis etwa 15 Gew.-% Deck-Mittel umfasst, mit
einem Brechungsindex von weniger als 2,0, eine fluoreszierende Farbe,
ein organisches Lösemittel
und ein Harz. Nicht beschränkende Beispiele
von Deck-Mitteln mit einem Brechungsindex von weniger als 2,0 sind
Kieselerde, Silikate, Kalziumkarbonat, Kalk und Kaolin. Vorzugsweise
ist das Deck-Mittel Kieselerde. Vorzugsweise beträgt der Partikeldurchmesser
der Kieselerde von etwa 0,02 bis etwa 0,6 Mikrons.
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Das
organische Lösemittel
kann allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr organischen Lösemitteln
verwendet werden. Vorzugsweise beträgt das organische Lösemittel
von etwa 5 bis etwa 90 Gew.-% der Tintenzusammensetzung. Stärker bevorzugt
beträgt
das organische Lösemittel
von etwa 20 bis etwa 65 Gew.-% der Tintenzusammensetzung. Beispiele
organischer Lösemittel
umfassen Glykole wie beispielsweise Dipropylenglykol, Glykolester,
wie Triethylenglykolmonobutylether; hoch siedende Ester wie Oktyladipat,
Dioktylsebactat; Glyzerin und seine Derivate; Ketone wie beispielsweise
Cyklohexanon; Pyrrolidone, wie beispielsweise N-Methylpyrrolidon; Laktone, hoch siedende
Alkohole wie beispielsweise Benzylalkohol und Mischungen hiervon,
sind jedoch nicht darauf beschränkt.
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Das
Harz kann allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr
Harzen verwendet werden. Vorzugsweise liegt das Harz in Mengen von
etwa 0,1 bis etwa 60 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vor. Stärker bevorzugt
liegt das Harz in Mengen von etwa 1 bis etwa 30 Gew.-% der Tintenzusammensetzung
vor. Vorzugsweise ist das Harz ein Ketonharz oder ein Styrol-Allyl-Alkoholkopolymer.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung fasst die Fluoreszenztintenzusammensetzung
ferner ein chemisches Dispergiermittel. Das chemische Dispergiermittel
kann allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr chemischen
Dispergiermitteln verwendet werden. Vorzugsweise ist das chemische
Dispergiermittel ein oleophiles chemisches Dispergiermittel, ein
chemisches Kopolymer-Dispergiermittel mit Säurefunktion oder Sojalezitin.
Vorzugsweise liegt das chemische Dispergiermittel in einer nicht über 10 Gew.-%
der Tintenzusammensetzung vor. Am meisten bevorzugt liegt das chemische
Dispergiermittel in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% der
Tintenzusammensetzung vor.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Fluoreszenztintenzusammensetzung
ferner einen Stabilisator. Der Stabilisator kann allein oder in
Form einer Mischung von zwei oder mehr Stabilisatoren verwendet
werden. Vorzugsweise liegt der Stabilisator in der Tintenzusammensetzung
von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vor. Stärker bevorzugt
liegt der Stabilisator in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%
der Tintenzusammensetzung vor. Am stärksten bevorzugt liegt der Stabilisator
in der Tintenzusammensetzung in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa
5 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vor.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Fluoreszenztintenzusammensetzung
ferner ein Tensid. Das Tensid kann allein oder in Form einer Mischung
von zwei oder mehreren Tensiden verwendet werden. Vorzugsweise liegt
das Tensid in einer Menge nicht über
10 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vor. Am meisten bevorzugt liegt
das Tensid in einer Menge von etwa 0,2 bis etwa 5 Gew.-% der Tintenzusammensetzung
vor.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Tintenzusammensetzung ferner
ein Antioxidans. Das Antioxidans kann alleine oder in Form einer
Mischung von zwei oder mehr Antioxidanzien verwendet werden. Vorzugsweise
liegt das Antioxidans in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-%
der Tintenzusammensetzung vor. Vorzugsweise ist das Antioxidans
aus einer Gruppe bestehend aus Toccopherolen, butyliertem Hydroxytoluol,
Eugenol und Hydroquinon.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Stabilisierung eines Deck-Mittels
in der Fluoreszenztintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung:
(a) Mischen eines Harzes oder einer Harzmischung oder eines organischen
Lösemittels
oder Lösemittelmischungen
miteinander; (b) Mischen eines Fluoreszenzfarbstoffgebers oder Mischungen
hiervon mit dem Harz und dem organischen Lösemittel um eine Mischung zu
bilden; und (c) Dispergieren des Deck-Mittels oder der Deck-Mittelmischung
unter Verwendung eines chemischen Dispergiermittels unter Hochgeschwindigkeitsrühren und
Durchmischen der Mischung. Vorzugsweise wird das chemische Dispergiermittel
ausgewählt
aus der Gruppe die aus einem oleophilen Dispergiermittel, einem
Kopolymer-Dispergiermittel mit Säurefunktion
und Sojalezitin besteht. Vorzugsweise wird das Deck-Mittel in trockener
Form bereitgestellt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Stabilisieren eines Deck-Mittels
in der Fluoreszenztintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung:
(a) Verwenden eines vorher zubereiteten nassen Deckmittels; und
(b) Zufügen
des vorher zubereiteten nassen Deck-Mittels zu einer Fluoreszenzfarbe.
Vorzugsweise enthält
das vorher zubereitete nasse Deck-Mittel ein Harz, ein Lösemittel,
ein Deck-Mittel und ein chemisches Dispergiermittel.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Stabilisierung eines Deck-Mittels
in der Fluoreszenztintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung:
(a) Formulieren eines Deck-Mittels oder Mischungen hiervon, eines
Harzes oder Mischungen hiervon und eines Fluoreszenzfarbstoffs oder
einer Mischung hiervon in einen trockenen Chip; und (b) proportionales
Hinzufügen
des trockenen Chips zu einer Mischung aus Lösemittel, chemischem Dispergiermittel
und optional Harz, um eine Vormischung zu schaffen; und (c) proportional
Hinzufügen
der Vormischung zu einer Mischung aus Lösemittel(n), Harz(en) und anderen
Additiven.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Wie
hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Fluoreszenz" auf die Emission
von sichtbarem Licht nach Absorbtion von Tageslichtstrahlung.
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Wie
hierin verwendet, ist der Begriff „Fluoreszenzfarbstoff" ein Farbstoff, der
das Phänomen
der Fluoreszenz im sichtbaren Bereich des Spektrums zeigt. Jeder
Fluoreszenzfarbstoff kann verwendet werden. Beispiele von bei Tageslicht
fluoreszierenden Farben sind Farbstoffe in den Rhodamin-, Fluoreszein-,
Coumarin, Naphthalimid-, Benzoanthen- und Akridin-Farbfamilien.
Anbieter von Fluoreszenzfarbstoffen schließen Radiant Color Company (Richmond,
CA), Day-Glo Color Corp. (Cleveland, OH), Sun Chemical Co. (Cincinnati, OH),
Sinloihi Co. Ltd. (Tokyo, Japan), Swada (London, England), Mikuni
Color Works Ltd. (Himaji, Japan), Matsui International Co, Inc (Japan)
und Nippon Keiko Color Company (Japan) ein.
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Wie
hierin verwendet, stellt der Begriff "Farbmasse" die Farbe dar, wenn sie durch reflektierendes
Licht einer Tinte solcher Dicke betrachtet wird, dass der Hintergrund
vollkommen verdeckt ist.
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Wie
hierin verwendet, ist der Begriff „Dispergiermittel" ein oberflächenaktives
Mittel, das zu einem suspendierenden Mittel zugefügt wird,
um gleichförmige
und maximale Suspension der feinen Feststoffpartikel zu fördern. Beispiele
von chemischen Dispergiermitteln zur Verwendung in nichtwässrigen
Lösemitteln
schließen Sterol,
Lezitin und Fettsäuren
ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Wie
hierin verwendet, ist der Begriff „Stabilisator" ein Additiv für Tinten
zur Verhinderung der Entfärbung
und von Änderungen
der Viskosität
der Tinte mit vergehender Zeit. Beispiele für Stabilisatoren sind Dihydroxybenzolderivate
wie beispielsweise Hydroquinon und Hydroxybenzole, wie beispielsweise
butyliertes Hydroxytoluol.
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Wie
hierin verwendet, ist der Begriff „Weichmacher" ein organisches
Additiv und wird verwendet, um den Tintenfilm elastischer zu machen.
Beispiele von Weichmachern sind nichtflüchtige organische Flüssigkeiten
und niedrig schmelzende Feststoffe wie beispielsweise Phthalat,
Adipat und Sebacetatestern, Trikresylphosphat und Rizinusöl.
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Wie
hierin verwendet sollte der Begriff „etwa" in Bezug auf all die Zahlen, einschließlich aller
Zahlen in einem Bereich verstanden werden.
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Die
Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Deck-Mittel,
vorzugsweise Kieselerde (SiO2) kann jedoch
eines von vielen derartigen bekannten Deck-Mitteln sein, das aus
dem Stand der Technik bekannt ist, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt: Titandioxid,
Zinkoxid, Zirkonoxid, Tone, Talk, Silikate und Kalziumkarbonat.
In einer bevorzugten Ausführungsform
liegt der Brechungsindex des Deck-Mittels niedriger als 2,0. In
der bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung wird das Deck-Mittel stabilisiert, bevor es zu
der fluoreszierenden Tintenbasiszusammensetzung gefügt wird.
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Repräsentative
Brechungsindizes von Zusammensetzungen sind in Tabelle 1 offenbart: Tabelle 1
Substanz | Brechungsindex* |
Kaolin | 1,6 |
Talk | 1,6 |
Silikatgläser | 1,5–1,9 |
Organische
Polymere | 1,4–1,6 |
| |
Kieselerde | 1,5–1,6 |
| |
Zirkondioxid | 2,2 |
Zinkoxid | 2,0 |
Zinksulfid | 2,4 |
Anatas
Titandioxid | 2,5 |
Rutil
Titandioxid | 2,7 |
- * aufgerundet zum leichteren Verständnis
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Die
Tintenzusammensetzung enthält
ein Deck-Mittel, das unter Verwendung einer Kombination verschiedener
chemischer Dispergiermittel stabilisiert ist, und Misch-/Dispergierverfahren,
die üblicherweise
in der Technik ausgeübt
werden. Ein chemisches Dispergiermittel kann allein oder in der
Form einer Mischung von zwei oder mehr chemischen Dispergiermitteln
verwendet werden. Beispiele von chemischen Dispergiermitteln schließen Sterole,
Lezitin und Fettsäuren,
sind aber nicht darauf beschränkt.
Vorzugsweise ist das Dispergiermittel ausgewählt aus der Gruppe, die aus
oleophilen Dispergiermitteln besteht, wie beispielsweise Disperbyk
111 (hergestellt von BYK Chemie in Connecticut) und Kopolymer-Dispergiermittel
mit Säurefunktion, wie
beispielsweise Solsperse 20000 (hergestellt von AVECIA Ltd. In Charlotte,
NC) und Sojalezitin (hergestellt von ADM in Chicago, IL).
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Ein
Deck-Mittel kann allein oder in Form einer Mischung von zwei oder
mehreren Deck-Mitteln verwendet werden. Vorzugsweise ist das Deck-Mittel,
das in dieser Erfindung verwendet wird, Kieselerde und es wird in
Pulverform oder in Form einer nichtwässrigen Aufschlämmung bereitgestellt.
Vorzugsweise beträgt
der Partikeldurchmesser des Deck-Mittels weniger als 1 Mikron. Am
stärksten
bevorzugt rangiert der Partikeldurchmesser von etwa 0,02 bis etwa
0,6 Mikrons. Ein Beispiel eines bevorzugten Deck-Mittels ist Nanosil,
einer Kieselerde, die bei ASP Technologies (Chicago, IL) erhältlich ist.
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Die
Tintenzusammensetzung, die TiO2 als Deck-Mittel
verwendet, wird vorzugsweise in einer pulvrigen Form oder nichtwässriger
Aufschlämmung
bereitgestellt. Diese TiO2-Partikel rangieren
im Bereich von 0,001 bis etwa 5 Mikrons Größe; vorzugsweise innerhalb
eines Bereiches von etwa 0,01 bis etwa 0,5 Mikrons. Beispiele von
TiO2-Pulvern, die in dieser Erfindung verwendet
werden, sind: OR-580, hergestellt von American Cyanamid (CT), TiO2 P-25, hergestellt von Degussa (Deutschland),
die MT-Serie (MT-500B und MT-500SA) hergestellt von Tayca Preparation
(Japan) und die TTO-S-Serien, hergestellt von Ishihara Sangyo Kaisha,
Ltd. (Japan).
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Ein
Lösemittel
kann allein oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr Lösemitteln
eingesetzt werden. Die Tintenlösemittel
der vorliegenden Erfindung sind die, die für konventionelle Schreibinstrumente verwendet
werden. Diese Lösemittel,
bekannt im Stand der Technik, schließen Polyole wie beispielsweise
Dipropylenglykol; Polyolether, wie beispielsweise Triethylenglykolmonobutylether;
Kohlenwasserstoffe; hoch siedende Ester wie beispielsweise Oktyladipat,
Dioktylsebacetat; Glyzerin und seine Derivative; Ketone wie beispielsweise Cyklohexanone;
Pyrrolidone, wie beispielsweise N-Methylpyrrolidone; Laktone; und
hoch siedende Alkohole wie beispielsweise Benzylalkohol ein, sind
aber nicht darauf beschränkt.
Das organische Lösemittel
wird üblicherweise
in einer Menge von etwa 5 bis etwa 90 Gew.-% verwendet, vorzugsweise
von etwa 20 bis etwa 65 Gew.-%. Ein Beispiel eines bevorzugten Lösemittels
ist Dowanol EPH, eine 2-Phenoxyethanol-Verbindung, die bei Dow Chemicals (Midland,
MI) erhältlich
ist. Die Verwendung von Lösemittel
im Überschuss
führt zu
unbefriedigender Schriftintensität,
wobei die Verwendung von Lösemitteln
in zu kleinen Mengen zu Tintenzusammensetzungen mit zu hoher Viskosität und schlechter
Schrift führt.
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Die
Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält ein Lösemittellösliches
Farbgebungsmittel. Ein Farbgebungsmittel kann alleine oder in Form
einer Mischung von zwei oder mehr Farbgebungsmitteln verwendet werden.
Dieses Farbgebungsmittel hat eine fluoreszierende oder brillante
Farbe, wenn es Tageslicht oder künstliches
Licht aufnimmt. Die fluoreszierenden Farbgebungsmittel, die in dieser
Erfindung verwendet werden, sind kommerziell erhältlich, unter ihnen sind beispielsweise:
die Sunbrite Serien (257ex10, 256ex44, etc.) hergestellt von der
Sun Chemical Company in Cincinnati, Ohio; und die MPI-Serien (MPI-504C,
-505C, -507C, etc.) hergestellt von Nippon Keiko Kagaku Co. Ltd.
in Japan.
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Die
Tintenzusammensetzung der Erfindung umfasst fluoreszierende Farbmittelgeber
in jeder Menge von etwa 0,1 bis etwa 60 Gew.-%, basierend auf der
Tintenzusammensetzung. Wenn das Farbgebungsmittel im Überschuss
verwendet wird, ist die resultierende Tintenzusammensetzung sehr
teuer ohne eine signifikante Verstärkung der Linienintensität, wohingegen,
wenn der Farbstoff in zu kleiner Menge verwendet wird, die resultierende
Tintenzusammensetzung nicht mit ausreichender Linienintensität schreibt.
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Die
Tintenzusammensetzung der Erfindung kann ein Harz in einer Menge
von etwa 0,1 bis etwa 60 Gew.-% enthalten, vorzugsweise von 1,0
bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Tintenzusammensetzung. Ein Harz kann
alleine oder in Form einer Mischung von zwei oder mehr Harzen verwendet
werden. Harze, die für
die Verwendung in dieser Erfindung geeignet sind, schließen thermoplastische
und duroplastische Harze ein. Veranschaulichende Beispiele umfassen,
ohne darauf beschränkt
zu sein, Polyvinylpyrolidon, Polyester, Polystyrol, hoch-schlagfestes
Polystyrol, Styrol-Kopolymere,
Acrylnitril-Butadien-Kopolymere, Polyisobutyle, Polyvinylchlorid,
Polyvinylidenchlorid, Polyvinyl-Acetale, Polyacrylnitril, Polyacrylate,
Polymethacrylate, Polybutadien, Ethylen-Vinylacetat, Polyamide,
Polyimide, Polyoximethyle, Polysulfone, Polyphenylensulfid, Melamine, Vinylestern,
Epoxide, Polycarbonate, Polyurethane, Polyacetale, Phenole Polyestercarbonat,
Polyether, Polyethylenterephthalat, Polytrimethylenterephthalat,
Polybutylenterephthalat, Polyarylate, Polyarylensulfiden, Polyketone,
Polyethylen, Polyethylen hoher Dichte, Harzester, Kohlenwasserstoffe
oder Kopolymere, Pfropfpolymer-Mischungen oder Mischungen davon.
Die Kopolymere und Mischungen dieser Polymere sind dem Fachmann
wohl bekannt, genauso wie Polymere, die als Hauptkettenmoleküle oder
gepfropfte Moleküle
in Pfropfpolymeren dienen können.
Vorzugsweise ist der Harztyp ein Keton oder ein Sterol Allylalkohol.
Ein Beispiel eines kommerziell erhältlichen Ketonharzes ist synthetisches
Harz SK, erhältlich
von Creanova Inc. in Somerset, NJ.
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Zusätzliche
Komponenten, die zu den Tintenzusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung gefügt werden
können,
schließen
Tenside, Hitze- und Lichtstabilisatoren, Leuchtkraftgeber, optische
Aufheller und Metalldesaktivierungsmittel ein.
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Das
Tensid kann entweder anionisch, nichtionisch oder amphoter sein.
Das anionische Tensid, das verwendbar ist, schließt beispielsweise
sulfonierte Fettsäure
wie etwa Dioktylnatriumsulforsukzinat, höheres Alkoholsufat, Polyoxyethylenalkylphenylethersulfat,
Alkylarylsulfonat oder Olefinsufonat ein. Das nichtionische verwendbare
Tensid umfasst beispielsweise Polyoxylenether-Verbindungen wie etwa Polyoxyethylenalkylether
oder Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyhydroalkohol-Fettsäureester
oder Polyhydroalkohol-Fettsäureester-Polyoxyethylenether
ein. Die Tintenzusammensetzung kann ein Tensid in einer Menge von
nicht mehr als 10 Gew.-%
enthalten, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen
auf die Tintenzusammensetzung. Ein Tensid kann allein oder in Form
einer Mischung von zwei oder mehr Tensiden verwendet werden.
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Ein
Hitzestabilisator kann allein oder in Form einer Mischung von zwei
oder mehr Hitzestabilisatoren verwendet werden. Beispiele von Hitzestabilisatoren
schließen, ohne
darauf beschränkt
zu sein, (1) gehinderte Phenole [wie etwa Alvinox 100 hergestellt
von 3V Inc. In Charlotte, NC oder BNX 1000, hergestellt von Mayzo Inc
in Norcross, GA oder BHT (butyliertes Hydroxytoluol), hergestellt
von Miles in Pittsburgh, PA oder Vanox SKT, hergestellt von Vanderbilt
Chemical Co in Connecticut], (2) Alkylidenbis-, Tris- und Polyphenole
[wie beispielsweise die Cyanox Serien (425, 1790, 2246), hergestellt
von CYTEC in Perrysburg, OH], (3) Thiobis-, Tris- und polyalkylierte
Phenole [wie beispielsweise Irganox 1035, hergestellt von Ciba GEigy
in Basel, Schweiz], (4) Amine [wie beispielsweise PTZ Phenothiazin,
hergestellt von Zeneca Specialties in England, oder die Naugard
Serien (A, J, Q, SA, 445), hergestellt von Uniroyal Chemical Co
in Connecticut], (5) Ester [wie beispielsweise die Argus Serien
(DLTDP, DSTDP, DMTDP, DTDTDP) Witco Polymer Additive in Greenwich,
CT.], (6) organische Phosphite und Phosphate [wie etwa die Albrite
Serien (BTD HP, DPHP, DLHP, etc.), hergestellt von Albright & Wilson, angesiedelt
in Richmond, VA], (7) Propylgallat, hergestellt von Eastman Chemical
Co in Tennessee, und (8) Hydroquinon, hergestellt von Monsanto Chemical
Co in St. Louis, MO, ein.
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Ein
Lichtstabilisator kann alleine oder in Form einer Mischung von zwei
oder mehr Lichtstabilisatoren verwendet werden. Beispiele von Lichtstabilisatoren
schließen,
ohne darauf beschränkt
zu sein, (1) Benzophenonderivate [wie beispielsweise die UVINUL
Serien (3000, 3035, 3039, 3049, etc.) hergestellt von BASF in Deutschland],
(2) Benzotriazolderivat [wie beispielsweise die TINUVIN Serien (213,
234, 328, 326), hergestellt von Ciba Geigy in Basel, Schweiz], (3)
Salicylate [wie beispielsweise Phenylsalicylat, hergestellt von
Eastman Chemical Co in Kingsport, TN.] (4) organische Nickelverbindungen
[UV Chek, hergestellt von Ferro Chemical Co in Cleveland, OH.],
(5) Resorzinolmonobenzoat hergestellt von Eastman, (6) Formamidinderivate
[Handelsname Givsorb UV-1, UV-2, hergestellt von Givaudan-Roure in Clifton,
NJ.], (7) Oxianilidderivate [Handelsname Sanduvor VSU oder 3206,
hergestellt von Sandoz in Charlotte, NC] und (8) gehinderte Amine
[wie beispielsweise die Cyasorb Serien (UV 500, UV 516, UV 3346,
3581, 36040, hergestellt von CYTEC in Connecticut], ein.
-
Ein
Leuchtkraftgeber kann allein oder in Form einer Mischung von zwei
oder mehr Leuchtkraftmitteln verwendet werden. Beispiele von Leuchtkraftgebern
schließen, ohne
darauf beschränkt
zu sein, (1) Alkoholester [Handelsname Flexricin P-1, P-4, P-6, hergestellt von
CasChem in Newark, NJ], (2) Amide [Handelsname Crodamide EBS, EBO,
ER, OR, etc. hergestellt von Croda Universal Ins in Arlingtkon,
TX], (3) Polyolester [wie beispielsweise der Handelsname Glycolube
P, hergestellt von Lonza in Fair Lawn, NJ], (4) Fettsäuren [wie
beispielsweise der Handelsname Croacid, hergestellt von Croda],
(5) Fettalkohole [wie beispielsweise der Handelsname Unilin 350,
425, 550, hergestellt von Petrolite Company in Oklahoma], (6) Silikone
[wie beispielsweise der Handelsname 200, 203, MB50-001, Fluide,
die von Dow Corning in Midland Michigan hergestellt werden], (7)
flüssige
Polyolefine [wie beispielsweise VERSAFLOW hergestellt von Shamrock
Chemical Co in Newark, NJ] und (8) Fettsäurenmetallsalze wie beispielsweise
Zinkstearat, hergestellt von Witco Corp in Greenwich, CT, ein.
-
Ein
optischer Aufheller kann allein oder in Form einer Mischung von
zwei oder mehr optischen Aufhellern verwendet werden. Beispiele
für optische
Aufheller schließen,
ohne darauf beschränkt
zu sein, Tinopal CBS-X, SWV con 110# hergestellt von Ciba Geigy
in Basel, Schweitz; D-2550, D-2100, erhältlich von Acme Hardestry in
Blue Bell, PA.
-
Ein
Metalldesaktivierungsmittel kann allein oder in Form einer Mischung
von zwei oder mehr Metalldesaktivierungsmitteln verwendet werden.
Beispiele von Metalldesaktivierungsmitteln schließen, ohne
darauf beschränkt
zu sein, die Handelsnamen Citrosol 50W, 50T, 50E, hergestellt von
Pfizer Chemical Co in New Haven, CT; Cheelox HE-24, NTA-14, hergestellt
von GAF Corporation in New Jersey; Chel DM-41, DPTA und Irganox
1024, hergestellt von Ciba Geigy in Basel, Schweitz; und Vanlube
705, hergestellt von R. T. Vanderbilt Company in Norwalk, Connecticut
ein.
-
Die
Stabilisierung des Deck-Mittels in der Erfindung kann ausgeführt werden
unter Verwendung unterschiedlicher Verfahren. Diese Verfahren sind
durch Heranziehen der folgenden Beispiele am besten beschrieben;
die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Alle Komponenten sind
als Gewichtsanteile aufgelistet, falls nicht anders angegeben.
-
BEISPIELE
-
Beispiel 1
-
Herstellung von trockenem Deck-Mittel,
dispergiert in fluoreszierender Pigmentdispersion
-
Um
das trockene deckende Mittel, das in fluoreszierende Pigmentdispersion
dispergiert ist, herzustellen, werden die folgenden Komponenten
gemischt wie in Tabelle 2 gezeigt: Tabelle 2
KOMPONENTEN | A | B | C | D | E |
Harz
SK* | 25
pbw | 25 | 25 | 25 | 25 |
Benzylalkohol | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
2-Phenoxyethanol | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 |
- * Harz SK ist ein Ketonharz, erhältlich von
Creanova [pbw = Gewichtsteile]
-
Nach
Mischen der obigen Mittel füge
diese bei und löse
die folgenden wie offenbart in Tabelle 3. Tabelle 3
Sun
Fluorescent Dye* | A | B | C | D | E |
257
ex 10 | 10
pbw | | | | |
256
ex 44 | | 10 | | | |
251
ex 54 | | | 10 | | |
250
ex 36 | | | | 10 | |
257
ex 17 | | | | | 10 |
- * Fluoreszierende Farben sind erhältlich von
Sun Chemical (Cincinnati, OH).
-
Wie
gezeigt in
4 füge das chemische Dispergiermittel
nach Lösen
des Farbstoffgebers zu, dispergiere dann das Nanosil Deck-Mittel
unter Hochgeschwindigkeitsrühren. Tabelle 4
| A | B | C | D | E |
Dispergiermittel
(z. B. Disperbyk 111, Solsperse 20000, und/oder Sojalezitin) | 1
pbw | 1 | 1 | 1 | 1 |
Nanosil* | 1
pbw | 1 | 1 | 1 | 1 |
- * Nanosil ist eine Kieselerde, erhältlich von
ASP Technologies.
-
Beispiel 2
-
Herstellung einer vorher zubereiteten
feuchten Deck-Mittel-Dispersion (niedrige Nanosilkonzentration)
-
Um
die folgende vorher zubereitete Deck-Mittel-Dispersion zu machen,
mische das folgende wie gezeigt in Tabelle 5. Tabelle 5
KOMPONENTEN | VORMISCHUNG
A |
Harz
SK* | 50
Teile, bezogen auf das Gewicht |
Benzylalkohol | 50 |
Stabilisatoren,
Detergenzien und/oder Antioxidanzien | 1
bis 5 |
Nanosil** | 1 |
- * Harz SK ist ein Ketonharz, erhältlich von
Creanova
- ** Nanosil ist eine Kieselerde, erhältlich von ASP Technologies
-
Dann
verbinde die obige Mischung (Vormischung A, siehe Tabelle 5) wie
folgt: Tabelle 6
KOMPONENTEN | |
Vormischung
A | 100
Gewichtsanteile |
Sun
Fluoreszierende Farbe* | 10 |
- * Fluoreszenzfarbstoffe sind erhältlich von
Sun Chemical (Cincinnati, OH).
-
Beispiel 3
-
Zubereiten der vorher hergestellten nassen
Deck-Mittel-Dispersion (hohe Nanosil-Konzentration)
-
Um
eine vorher gefertigte Deck-Mittel-Dispersion zu machen, mische
das folgende wie gezeigt in Tabelle 7: Tabelle 7
KOMPONENTEN | VORMISCHUNG
B |
Harz
SK* | 50
Gewichtsteile |
Benzylalkohol | 50
pbw |
Dispergiermittel
(Disperbyk 111 oder Solsperse 20000 und/oder Sojalezitin) | 1
bis 5 Gewichtsteile |
Nanosil** | 50
pbw |
- * Harz SK ist ein Ketonharz, erhältlich von
Creanova.
- ** Nanosil ist eine Kieselerde, erhältlich von ASP Technologies.
-
Dann
kombiniere die folgenden Materialien unter Rühren wie gezeigt in Tabelle
8: Tabelle 8
KOMPONENTEN | |
Vormischung
B | 25
Gewichtsteile |
Benzylalkohol | 35 |
2-Phenoxyethanol | 28 |
Sun
fluoreszierender Farbstoff** | 10 |
- ** Fluoreszenzfarbstoffe, erhältlich von
Sun Chemical (Cincinnati, OH).
-
Beispiel 4
-
Herstellung einer trockenen Deck-Mittel-Chip-Dispersion
-
Zur
Herstellung einer trockenen Chip-Formulierung in einer konventionellen
Zwei-Walzen-Mühle, mische
die folgenden Komponenten wie gezeigt in Tabelle 9: Tabelle 9
KOMPONENTE | CHIP
1 |
Styrol
Allylalkoholharz (SAA) | 80
Gewichtsteile |
Nanosil* | 2 |
Sun
fluoreszierender Farbstoff** | 50 |
- * Nanosil ist eine Kieselerde, erhältlich von
ASP Technologies.
- ** Fluoreszenzfarbstoffe, erhältlich von Sun Chemical (Cincinnati,
OH).
-
Dann
füge proportional
60 Gramm Benzylalkohol zu 40 Gramm der obigen Chip-1-Mischung.
-
Dann
füge unter
Rühren
30 Gramm SAA und 0,15 Gramm Polyvinylpyrrolidon (PVP K-90) zu. Sobald das
SAS gelöst
ist, beträgt
die gemessene Viskosität
13,000 mPa·s
bei 20°C.
-
Beispiel 5
-
Herstellung von trockener TiO2-Chip-Dispersion
-
Um
die trockene Chip-Formulierung zu formulieren, mische die folgenden
Komponenten wie gezeigt in Tabelle 10: Tabelle 10
KOMPONENTE | CHIP
2 |
Styrol
Allylalkoholharz (SAA) | 80 |
TiO2 | 2 |
Fluoreszenzfarbstoff* | 50 |
- * hergestellt von Sun Chemical Company
in Cincinnati, Ohio
-
Mische
separat 70,0 Gramm Benzylalkohol mit 20,0 Gramm SAA 101 um eine
Benzylalkohol/SAA-Mischung herzustellen. Füge schrittweise 47,5 Gramm
CHIP 2 (siehe Tabelle 10) zu der Benzylalkohol/SAA-Mischung zu und
füge dann
20,0 Gramm SAA 101 zu. Mische bei 20°C, die obige Mischung hat eine
Viskosität von
11,500 mPa·s.
-
Es
wird verstanden sein, dass die Ansprüche alle Änderungen und Modifikationen
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung abdecken sollen, die hierin lediglich zum Zweck der
Illustration ausgewählt
worden sind, und keine Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung
bilden.