DE69711888T2

DE69711888T2 - Zusammensetzung eines tintenfolgers

Info

Publication number: DE69711888T2
Application number: DE69711888T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Banning; W. Chadwick; Aiying Wang
Original assignee: BIC Corp
Current assignee: BIC Corp
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2017-07-26
Also published as: BR9710745A; TW436515B; EP0918651A1; AU716970B2; CA2261883A1; CA2261883C; JP2000505736A; EP0918651B1; NZ333667A; WO1998004421A1; CN1135176C; PA8426001A1; GT199600103A; ES2175458T3; CN1226207A; DE69711888D1; US5874488A; US6028126A; JP3324763B2; AR007929A1

Description

1. Technisches Gebiet

Diese Anmeldung bezieht sich im allgemeinen auf Tintenfolger (Ink Follower)-Zusammensetzungen zum Gebrauch in Schreibgeräten, z. B. Kugelschreibern. Im besonderen bezieht sich diese Anmeldung auf neue Tintenfolger-Zusammensetzungen, die polare Zusätze, Verdicker und/oder spezifische Kombinationen von unpolaren Fluid-Zusammensetzungen enthalten.

2. Hintergrund des verwandten Standes der Technik

Tintenfolger, die auch als Schmierfettstopfen ("Grease Plugs") bekannt sind, werden im allgemeinen in Kugelschreibern verwendet, die Tinten von niedriger Viskosität enthalten. In typischer Weise bestehen Tintenfolger aus einer Flüssigkeit, die durch Einsatz eines Verdickers zu einer schmierfettartigen Konsistenz verdickt wird. Der Tintenfolger ist im Tintenrohr hinter der Tintenzufuhr an dem der Kugelspitze abgewandten Ende angeordnet. Der Tintenfolger verhindert dadurch ein Auslaufen von Tinte nach hinten. Zusätzlich zum Auslaufen von Tinte nach hinten hemmen Tintenfolger auch die Verdampfung von Lösemitteln und reduzieren die Gefahr eines Stoßbruches (d. h. die Bildung von Luftlücken im Tintenrohr).
Die US-Patente 3,526,522 und 3,656,857 zeigen Tintenfolger- Zusammensetzungen, die ein flüssiges Bindemittel und feste, mikroskopische Körner oder Partikel aus organischem Kunststoff oder Polymer enthalten. Das US-Patent 5,348,989 zeigt Tintenverflüchtigung verhindernde Zusammensetzungen, die eine geringflüchtige organische Flüssigkeit, einen Schaumverfestiger und, wenn erforderlich, ein polyethermodifiziertes Silikon enthalten.
GB 2 281 257 beschreibt eine Tintenfolger-Zusammensetzung für einen Kugelschreiber, die sowohl ein festes Stück als auch ein gelartiges Material enthält, das Polybuten als Grundlagenöl, ein Verdickungsmittel und, wenn erforderlich, ein oberflächenaktives Mittel umfaßt, das nichtionisch sein kann.
JP 06,200,235 beschreibt eine Tintenfolger-Zusammensetzung, die Polybuten, einen Verdicker und ein schwer wasserlösliches oder wasserunlösliches Tensid umfaßt.
Es wäre wünschenswert, eine Tintenfolger-Zusammensetzung vorzusehen, die beim Nachfolgen nicht allzusehr an den Wänden des Tintenrohres haftet und die die Gefahr eines Stoßbruches innerhalb des Tintenvorrats verringert.

ZUSAMMENFASSUNG

Diese Anmeldung bezieht sich auf die vorliegenden Tintenfolger-Zusammensetzungen, umfassend eine unpolare Flüssigkeit, einen Verdicker und einen polaren Zusatz. Der polare Zusatz wird bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die aus nichtionischen Tensiden, z. B. ethoxyliertem Nonylphenol, und niedermolekulargewichtigen Alkoholen besteht.
Die polare Zusatzkomponente des vorliegenden Tintenfolgers übt eine Doppelfunktion aus: Fördern der Affinität zwischen dem Tintenfolger und der Tinte, der er nachfolgt (viele Tinten sind wasserbasiert und besitzen deswegen einen hohen Polaritätsgrad), und Minimierung der Neigung des Tintenfolgers, an den Wänden des Tintenrohres zu haften, wenn er im Tintenrohr nach unten wandert. Deswegen verbessert der polare Zusatz das Leistungsvermögen der vorliegenden Tintenfolger-Zusammensetzungen.
Es werden Tintenfolger-Zusammensetzungen beschrieben, die eine unpolare Flüssigkeit einschließen, die ein Gemisch aus hoch- und niedermolekulargewichtigem Polybuten in einem Verhältnis von wenigstens 2 : 1 enthält.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Die hier beschriebenen Tintenfolger-Zusammensetzungen umfassen eine unpolare Flüssigkeit, einen Verdicker und in einigen Fällen einen polaren Zusatz.
Der Betrag der zu verwendenden unpolaren Flüssigkeit liegt im Bereich von etwa 40 bis zu etwa 90 Gewichts-%, vorzugsweise zwischen 90 und 97 Gewichts-% in bezug auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Die unpolare Flüssigkeitskomponente umfaßt ein Gemisch aus hochmolekulargewichtigem und niedermolekulargewichtigem Polybuten. Unter hochmolekulargewichtigem Polybuten wird Polybuten verstanden, das eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl größer als etwa 900 hat. Ein geeignetes hochmolekulargewichtiges Polybuten ist unter der Bezeichnung "H-100" von Amoco Inc. erhältlich. Ein geeignetes niedermolekulargewichtiges Polybuten ist unter der Bezeichnung "L-100" von Amoco Inc. erhältlich. Der Anteil an hochmelukulargewichtigem Polybuten sollte wenigstens 2 : 1 sein. Wird ein polarer Zusatz (wie nachher hier noch beschrieben) nicht eingesetzt, so sollte das Verhältnis von hochmelukulargewichtigem Polybuten zu niedermolelukulargewichtigem Polybuten wenigstens 3 : 1 betragen. Die zur Bildung des Gemisches benutzten einzelnen Polybutene könnten allein zu flüssig oder zu wachsig sein. Es wurde herausgefunden, daß jedoch in den vorher beschriebenen Verhältnissen das Gemisch aus hoch- und niedermolekulargewichtigem Polybuten für Tintenfolger-Zusammensetzungen sorgt, die gewünschte Fließeigenschaften aufweisen.
Bei einer besonders nützlichen Zusammensetzung wird Mineralöl in Kombination mit dem Gemisch aus Polybutenen benutzt.
Beispiele von Verdickern, die in den vorliegenden Zusammensetzungen benutzt werden können, umfassen Silika-Mikropartikel, metallische Seifen, wie z. B. Magnesiumstearat, Kalziumstearat, Aluminiumstearat und Zinkstearat, anorganische Pigmente, wie z. B. Bentonit und Ruß, und organische Pigmente. Der Anteil des zu verwendenden Verdickers liegt im Bereich von 0,1 bis 15 Gewichts-%, vorzugsweise zwischen 2 bis 10 Gewichts-%.
Die dritte Komponente, die vorzugsweise in den vorliegenden Tintenfolger-Zusammensetzungen enthalten ist, ist ein Zusatz mit hoher Polarität. Geeignete polare Zusätze enthalten nichtionische Tenside und niedermolekulargewichtige Alkohole.
Wird ein nichtionisches Tensid als der polare Zusatz gewählt, so sollte der Verträglichkeit des Tensids mit der/n unpolaren Flüssigkeiten in der Zusammensetzung und den bei der Verarbeitung des Tintenfolgers zu benutzenden Temperaturen Aufmerksamkeit geschenkt werden. So können beispielsweise dann, wenn Aluminiumstearat als der Verdicker benutzt wird, Temperaturen bis zu 180ºC während der Verarbeitung erforderlich sein. Werden Tonverdicker benutzt, so ist eine Verarbeitung bei Raumtemperatur möglich. Ethoxylierte Nonylphenole sind deswegen besonders zweckmäßige nichtionische Tenside, weil sie mit einer großen Vielfalt von unpolaren Flüssigkeiten verträglich sind und einem weiten Bereich von Verarbeitungstemperaturen widerstehen können. Ein Beispiel eines geeigneten nichtionischen Tensids ist unter der Bezeichnung Igepal RC-52 von Rhone-Poulenc, Inc., Cranbury, N.J. erhältlich.
Niedermolekulargewichtige, Hydroxyl enthaltende Mischungen können auch als der polare Zusatz in den vorliegenden Zusammensetzungen benutzt werden. Geeignete Mischungen umfassen diejenigen der Formel R-OH, worin R Wasserstoff oder ein C&sub1;- bis C&sub5;-Alkyl ist. Die Wahl einer Hydroxyl enthaltenden Mischung hängt in manchen Fällen vom eingesetzten Verdicker ab. Werden beispielsweise gewisse Tone als Verdicker benutzt, so kann Wasser als der polare Zusatz dienen. Ethanol und Isopropanol sind bei einer weiten Vielfalt von Verdickern zweckmäßig und sind die bevorzugten polaren Zusätze.
Auch andere optionale Beimengungen können in die vorliegenden Tintenfolger-Zusammensetzungen hineingenommen werden. Beispielsweise kann ein Silikonöl oder Silikonwachs den vorliegenden Zusammensetzungen zugesetzt werden.
Die hier beschriebenen Zusammensetzungen können durch Zusetzen des Verdickers und eines beliebigen polaren Zusatzes oder anderer Beimengungen zu der unpolaren Flüssigkeit und Mischen oder Kneten aufbereitet werden, um für ein homogenes Gemisch zu sorgen. Ein Erhitzen kann benutzt werden, um das Mischen zu erleichtern, wenn es gewünscht oder notwendig ist. Die sich ergebenden Zusammensetzungen haben normalerweise eine schmierfettartige Konsistenz.

BEISPIELE

Die nachfolgenden Beispiele werden zur Erläuterung besonderer Ausführungen der vorliegenden Zusammensetzungen vorgelegt.
Diese Beispiele sollten nicht als Einschränkungen im Hinblick auf den Umfang der Erfindung gedeutet werden.

Beispiele 1-4

Die in Tabelle I aufgelisteten Tintenfolger-Zusammensetzungen werden unter Benutzung eines Gemisches aus hoch- und niedermolekulargewichtigem Polybuten und Aluminiumstearat als Verdicker aufbereitet. Alle in diesem oder anderen Beispielen angegebenen Werte sind Gewichtsprozente. TABELLE I
*Witco Inc., Akron, Ohio
Bei der Aufbereitung der Zusammensetzungen der Beispiele 3-6 werden das Polybuten und Aluminiumstearat auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um das Aluminiumstearat zu schmelzen und dadurch ein gutes Mischen zu sichern. Nach Abkühlung hat jede der in der Tabelle I angegebenen Mischungen ein gutes, schmierfettartiges Gefüge.

Beispiele 5-9

Tabelle II stellt weitere Beispiele von Tintenfolger-Zusammensetzungen dar, die Gemische von Polybutenen gemäß dieser Anmeldung enthalten. TABELLE II
*Alkylacrylsulfonatamin-Salz, erhältlich von ICI Arne. Inc., Wilinington, DE

Claims

1. Kugelschreiber, der ein Tintenrohr umfaßt, das Tinte und eine Tintenfolger(Ink Follower)-Zusammensetzung enthält, wobei die Tintenfolger-Zusammensetzung umfaßt:

eine unpolare Flüssigkeit, wobei die unpolare Flüssigkeit ein Gemisch von hochmolekulargewichtigem Polybuten und niedermolekulargewichtigem Polybuten enthält, wobei das hochmolekulargewichtige Polybuten eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl größer als etwa 900 und das niedermolekulargewichtige Polybuten eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl von etwa 500 hat, wobei das Verhältnis von hochmolekulargewichtigem Polybuten zu niedermolekulargewichtigem Polybuten zumindest 2 : 1 beträgt;

einen Verdicker; und

einen polaren Zusatz, wobei der polare Zusatz ein nichtionisches Tensid ist.

2. Kugelschreiber nach Anspruch 1, bei dem der Verdicker eine Metallseife ist.

3. Kugelschreiber nach Anspruch 1, bei dem die Tintenfolger-Zusammensetzung etwa 40 bis etwa 98 Gewichtsprozent unpolare Flüssigkeit, etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Verdicker und etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsprozent polaren Zusatz enthält.

4. Kugelschreiber nach Anspruch 1, bei dem der polare Zusatz ein ethoxyliertes Nonylphenol ist.

5. Kugelschreiber, der ein Tintenrohr umfaßt, das Tinte und eine Tintenfolger-Zusammensetzung enthält, wobei diese Tintenfolger-Zusammensetzung umfaßt:

eine unpolare Flüssigkeit, wobei die unpolare Flüssigkeit ein Gemisch von hochmolekulargewichtigem Polybuten und niedermolekulargewichtigem Polybuten enthält, wobei das hochmolekulargewichtige Polybuten eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl größer als etwa 900 und das niedermolekulargewichtige Polybuten eine durchschnittliche Molekulargewichts zahl von etwa 500 hat, wobei das Verhältnis von hochmolekulargewichtigem Polybuten zu niedermolekulargewichtigem Polybuten zumindest 2 : 1 beträgt;

einen Verdicker; und

einen polaren Zusatz, wobei der polare Zusatz Wasser ist.

6. Kugelschreiber nach Anspruch 5, bei dem die Tintenfolger-Zusammensetzung etwa 40 bis etwa 98 Gewichtsprozent unpolare Flüssigkeit, etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Verdicker und etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsprozent polaren Zusatz enthält.

7. Kugelschreiber, der ein Tintenrohr umfaßt, das Tinte und eine Tintenfolger-Zusammensetzung enthält, wobei diese Tintenfolger-Zusammensetzung umfaßt:

eine unpolare Flüssigkeit, wobei die unpolare Flüssigkeit ein Gemisch von hochmolekulargewichtigem Polybuten und niedermolekulargewichtigem Polybuten enthält, wobei das hochmolekulargewichtige Polybuten eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl größer als etwa 900 und das niedermolekulargewichtige Polybuten eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl von etwa 500 hat, wobei das Verhältnis von hochmolekulargewichtigem Polybuten zu niedermolekulargewichtigem Polybuten zumindest 3 : 1 beträgt; und

einen Verdicker.

8. Kugelschreiber nach Anspruch 7, bei dem die Tintenfolger-Zusammensetzung außerdem einen polaren Zusatz umfaßt, der ein nichtionisches Tensid ist.

9. Kugelschreiber nach Anspruch 7, bei dem der Verdicker eine Metallseife ist.

10. Kugelschreiber nach Anspruch 7, der etwa 40 bis etwa 98 Gewichtsprozent unpolare Flüssigkeit und etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Verdicker enthält.

11. Kugelschreiber nach Anspruch 8, bei dem der polare Zusatz ethoxyliertes Nonylphenol ist.

12. Tintenrohr zum Gebrauch in einem Kugelschreiber, wobei das Tintenrohr Tinte und eine Tintenfolger-Zusammensetzung enthält, wobei die Tintenfolger-Zusammensetzung umfaßt:

eine unpolare Flüssigkeit, wobei die unpolare Flüssigkeit ein Gemisch von hochmolekulargewichtigem Polybuten und niedermolekulargewichtigem Polybuten enthält, wobei das hochmolekulargewichtige Polybuten größer als etwa 900 und das niedermolekulargewichtige Polybuten eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl von etwa 500 hat, wobei das Verhältnis von hochmolekulargewichtigem Polybuten zu niedermolekulargewichtigem Polybuten zumindest 2 : 1 beträgt;

einen Verdicker; und

einen polaren Zusatz, wobei der polare Zusatz ein nichtionisches Tensid ist.

13. Tintenrohr nach Anspruch 12, bei dem der Verdicker eine Metallseife ist.

14. Tintenrohr nach Anspruch 12, das etwa 40 bis etwa 98 Gewichtsprozent unpolare Flüssigkeit, etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Verdicker und etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsprozent polaren Zusatz enthält.

15. Tintenrohr nach Anspruch 12, bei dem der polare Zusatz ethoxyliertes Nonylphenol ist.

16. Tintenfolger-Zusammensetzung zum Gebrauch mit Kugelschreibertinte, wobei die Tintenfolger-Zusammensetzung umfaßt:

eine unpolare Flüssigkeit, wobei die unpolare Flüssigkeit ein Gemisch von hochmolekulargewichtigem Polybuten und niedermolekulargewichtigem Polybuten enthält, wobei das hochmolekulargewichtige Polybuten eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl größer als etwa 900 und das niedermolekulargewichtige Polybuten eine durchschnittliche Molekulargewichtszahl von etwa 500 hat, wobei das Verhältnis von hochmolekulargewichtigem Polybuten zu niedermolekulargewichtigem Polybuten zumindest 3 : 1 beträgt und

einen Verdicker.

17. Tintenfolger-Zusammensetzung nach Anspruch 16, die außerdem einen polaren Zusatz umfaßt, der aus einer aus nichtionischen Tensiden und Wasser bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

18. Tintenfolger-Zusammensetzung nach Anspruch 17, die etwa 40 bis etwa 98 Gewichtsprozent unpolare Flüssigkeit, etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Verdicker und etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsprozent polaren Zusatz enthält.

19. Tintenfolger-Zusammensetzung nach Anspruch 17, bei der der Verdicker eine Metallseife ist.

20. Tintenfolger-Zusammensetzung nach Anspruch 19, bei der das nichtionische Tensid ethoxyliertes Nonylphenol ist.