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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nicht-kalzinierte Mine
eines Farbstiftes.
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Hintergrund
des Fachgebiets
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Üblich wird
eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes hergestellt, indem
Rohbestandteile, wie zum Beispiel ein Bindemittel, ein Färbemittel,
ein Füllstoff,
ein Gleitmittel und ein Lösungsmittel,
geknetet werden, und die geknetete Zusammensetzung durch Extrusion
geformt wird. Und wie benötigt,
wird das erwähnte
Lösungsmittel
durch Trocknen entfernt. Weiter enthält die übliche nicht-kalzinierte Mine
eines Farbstiftes ein Wachs, Fette und Öle, insbesondere ein festes
Wachs, Fette und Öle,
um eine Färbekraft
zu erhalten.
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Im
Unterschied zu einer kalzinierten (gebackenen) Farbstiftmine, die
ein Grundgerüst
aus Ton oder ein Grundgerüst
aus Kohlenstoff oder Carbid hat, kann eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes eine
größere Vielfalt
von einem Färbemittel
enthalten, und zeigt eine bessere Schreibeigenschaft, weil ein Bindemittel
nicht durch hohe Temperaturen behandelt wird.
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Als
ein Bindemittel wird ein organisches Polymer verwendet. Konkreter
werden verschiedene wasserlösliche
Bindemittel verwendet, wie zum Beispiel Natriumcarboxymethylcellulose,
Polyvinylalkohol und Methylcellulose.
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Als
ein Gleitmittel werden allgemein verschiedene Materialien verwendet.
Insbesondere wird ein Bornitrid weit verwendet, weil es in seiner
kristallographischen Struktur ähnlich
zu Graphit ist und eine ausgezeichnete Gleitfähigkeit hat. Weiterhin ist
es weiß und
beeinflusst nicht die Farbe oder die Tönung einer Farbstiftmine.
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Jedoch
kann bei diesen üblichen
nicht-kalzinierten Minen eines Farbstiftes, die ein festes Wachs,
Fette oder Öle
enthalten, ihr geschriebener Teil nicht mit einem Radiergummi ausradiert
werden, weil das Wachs, Fette oder Öle, die hierin enthalten sind,
fest ist. Andererseits ist in dem Fall einer nicht-kalzinierten
Mine eines Farbstiftes, die mit Wachs, Fetten oder Ölen, das
bei Raumtemperatur flüssig
ist, zusammen mit einem Färbemittel,
einem Füllstoff
und einem wasserlöslichen
Harz hergestellt wird, ihr Formen schwierig und ihre Festigkeit
und Färbekraft
nimmt ab. Um diese Probleme zu überwinden,
kann eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes mit einem Öl-Eintauchen
der geformten Mine bei Raumtemperatur hergestellt werden, so dass
die nicht-kalzinierte
Mine Ausradierbarkeit mit einem Radiergummi und Färbekraft
aufgrund des eingetauchten Wachses, Fette und Öle erhält, während das Formverhalten und
Festigkeit aufgrund eines Kerns aus Minenzusammensetzung ohne Wachs,
Fette und Öle
aufrechterhalten wird. Um jedoch diese Öl-eingetauchte Farbstiftmine
herzustellen, ist das Öl-Eintauchverfahren
notwendig nachdem die Rohbestandteile ohne Wachs, Fette und Öle geknetet,
geformt und getrocknet werden. Dieses Öl- Eintauchverfahren erfordert Heizen oder Ziehen
von Vakuum, um Öle
in eine Mine einzubetten. Weiter sollte nach dem Öl-Eintauchen das Öl auf der Oberfläche einer
Mine mit einer Behandlung unter Zentrifugieren, Waschen mit Lösungsmittel,
Abwischen, Heizen und so weiter entfernt werden. Entsprechend ist
das Verfahren ziemlich kompliziert und die Herstellungskosten werden
hoch sein.
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Selbst
obwohl die übliche
nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes ohne jegliche Ausradierbarkeit
mit einem Radiergummi ist, wenn sie ein organisches Polymer als
ein Bindemittel enthält
und weiter Wachs, Fette und Öle
enthält,
ist sie immer noch einer kalzinierten Mine, die Ton oder Carbid
enthält,
bezüglich
mechanischer Festigkeit, wie zum Beispiel Biegefestigkeit und Festigkeit
der Spitze (point strength), unterlegen.
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Wachse, Öle und Fette,
haben, unabhängig
davon, ob sie fest, halbfest oder flüssig sind, Nachteile, nicht
nur die mechanische Festigkeit herabzusetzen, sondern auch das Formverhalten
einer Mine. Insbesondere hat eine ölige Substanz, wie zum Beispiel
Wachs, Fette oder Öle,
die bei Raumtemperatur flüssig
ist, eine starke Neigung, die mechanische Festigkeit und das Formverhalten
einer Mine zu verschlechtern. Andererseits ist es mit festem Wachs,
Fetten oder Ölen,
schwierig, eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes herzustellen,
die durch ein Radiergummi ausradiert werden kann.
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Unabhängig davon,
ob sie eine Ausradierbarkeit mit einem Radiergummi hat oder nicht,
hat eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes, die ein üblichen
wasserlösliches
Bindemittel enthält,
Nachteile insofern, dass ihre Schreibeigenschaft und Färbekraft
sich bei hoher Feuchtigkeit verschlechtern und weiter sein Holzschaft
bricht, weil das Volumen einer Mine anschwillt.
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Unabhängig davon,
ob sie eine Ausradierbarkeit mit einem Radiergummi hat oder nicht,
hat eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes, die ein Bornitrid
enthält,
Nachteile insofern, dass die mechanische Festigkeit nicht genug
ist und die Mine oft bricht, wenn sie zum Schreiben verwendet wird
oder bei einem Stoss beim Hinfallen. Und ein Bornitrid ist ziemlich
teuer und seine Preis-Leistung ist nicht ausreichend zum Herstellen
eines Farbstiftes, welcher mit einem niedrigen Preis bereitgestellt
werden sollte. Eine Entwicklung eines Ersatzstoffes für ein Bornitrid
ist unter den Fachleuten im Fachgebiet gefordert worden.
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EP-A-573000
offenbart nicht-gebackene Farbstiftminen, die ein Pigment, einen
Füllstoff
und ein Bindemittel umfassen, wobei mindestens einer von dem Pigment
und dem Füllstoff
ganz oder teilweise mit einer fluorinierten aromatischen Verbindung überzogen
sind, und die Stiftminen offene Poren haben, die mit einem Öl, einem
Fett und/oder einem Wachs getränkt
sind.
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Offenbarung
der Erfindung
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Als
ein Ergebnis einer intensiven Studie fand der gegenwärtige Erfinder,
dass eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes, die ein Bindemittel,
ein Färbemittel,
einen Füllstoff,
eine ölige
Substanz, die bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit ist, und einen oder
mehrere grenzflächenaktive
Stoff(en) mit einem H.L.B-Wert von nicht weniger als 7 und nicht
mehr als 18 umfasst, mit einem einfachen Verfahren hergestellt werden
kann und ausgezeichnete Ausradierbarkeit mit einem Radiergummi zeigt,
während
sie eine Färbekraft,
eine mechanische Festigkeit und ein Formverhalten aufrecht erhält. Die
vorliegende Erfindung stellt deshalb eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes bereit,
die mit einem Radiergummi ausradierbar ist und von 3 bis 15 Gew.-% eines
Bindemittels, von 5 bis 25 Gew.-% eines Färbemittels, von 60 bis 80 Gew.-%
eines Füllstoffs,
eine ölige Substanz,
die bei einer üblichen
Temperatur in flüssiger
Phase vorliegt, und von 1 bis 10 Gew.-% von einem oder mehreren
grenzflächenaktiven
Stoff(en) mit einem H.L.B-Wert von nicht weniger als 7 und nicht
mehr als 18 umfasst, wobei die Gewichtsprozentangaben auf dem Gesamtgewicht
der trockenen Komponenten basieren.
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Genauer
zeigt eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes gemäß der Erfindung,
die mit einem folgenden Verfahren hergestellt wird, eine ausgezeichnete
Ausradierbarkeit mit einem Radiergummi, wenn sie zum Schreiben verwendet
wird:
Ein Bindemittel oder seine Lösung wird in eine Mischung
eingeführt,
die ein Färbemittel,
einen Füllstoff
und ein Lösungsmittel,
wie erforderlich, umfasst, und geknetet. Dann wird das erwähnte Lösungsmittel
entfernt. Eine O/W-Emulsion, die eine ölige Substanz, die bei Raumtemperatur
flüssig
ist, einen oder mehrere granzflächenaktive
Stoffe mit einem H.L.B-Wert
von nicht weniger als 7 und nicht mehr als 18 und Wasser umfasst,
wird in die resultierende Mischung eingeführt und zusammen gemischt.
Nachdem die gemischten Rohbestandteile geformt worden sind, wird
das Wasser, das in der oben erwähnten
O/W-Emulsion enthalten ist, und das erwähnte Lösungsmittel entfernt, falls
irgendetwas zurückbleibt,
um die nicht-kalzinierte Lösungsmittel-Mine
eines Farbstiftes zu erhalten. Zusätzlich enthält die erwähnte O/W-Emulsion vorzugsweise
ein wasserlösliches Harz
(ein wasserlösliches
Bindemittel) zum Stabilisieren der Emulsion.
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Der
gegenwärtige
Erfinder fand auch, dass mit einer nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes
gemäß der Erfindung,
die ein Färbemittel,
einen Füllstoff,
ein Bindemittel, eine ölige
Substanz, wie zum Beispiel ein Wachs, Fette oder Öle, und
einen oder mehrere grenzflächenaktive
Stoff(e) mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 1 und weniger
als 9 und einen grenzflächenaktive(n)
Stoff(e) mit einem H.L.B-Wert von nicht weniger als 9 und nicht
mehr als 20, ihre Färbekraft,
mechanische Festigkeit und Formverhalten verbessert werden.
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Als
ein Ergebnis einer intensiven Studie fand der gegenwärtige Erfinder,
dass, wenn Wollastonit, Attapulgit, Halloysit-Kaolin, Sepiolith
als ein Füllstoff
verwendet werden, die mechanische Festigkeit einer nicht-kalzinierten
Mine eines Farbstiftes verbessert werden kann.
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Somit
kann in einer nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes gemäß der Erfindung,
die einen Füllstoff umfasst,
der Füllstoff
Wollastonit, Attapulgit, Halloysit-Kaolin, Sepiolith, oder mindestens
zwei der Verbindungen sein.
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Weiter
entwickelte der gegenwärtige
Erfinder eine nicht-kalzinierte
Mine eines Farbstiftes gemäß der Erfindung,
die ein Gleitmittel umfasst, wobei das Gleitmittel synthetischer
Mika ist.
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Weiterhin
fand der gegenwärtige
Erfinder, dass in einer nicht-kalzinierten Mine gemäß der Erfindung, die
eine Carboxymethylcellulosesäure
(im Nachfolgenden als CMC abgekürzt)
als ein Bindemittel umfasst, ein Herabsetzen der Schreibeigenschaft
und der Färbekraft
eingeschränkt
werden kann und das Quellen einer Mine kann selbst bei hoher Feuchtigkeit
verhindert werden.
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Somit
kann eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes gemäß der Erfindung
als das oben erwähnte Bindemittel
Carboxymethylcellulosesäure
enthalten.
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Die bevorzugte Ausführungsform
zum Ausführen
der Erfindung
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(Grenzflächenaktive(r)
Stoff(e) mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 7 und nicht
mehr als 18)
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In
der vorliegenden Erfindung wird der grenzflächenaktive Stoff, der zusammen
mit einer öligen
Substanz, die bei Raumtemperatur flüssig ist, zugegeben wird, nicht
besonders eingeschränkt,
solange wie er ein oder mehrere grenzflächenaktive(r) Stoff(e) mit
einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 7 und nicht mehr als 18
ist. "Ein oder mehrere
grenzflächenaktive(r)
Stoff(e) mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 7 und nicht mehr
als 18" umfassen
auch eine Mischung aus zwei oder mehreren grenzflächenaktiven
Stoffen, die in einem H.L.B.-Wert resultieren, welcher nicht weniger
als 7 und nicht mehr als 18 beträgt,
wobei daneben jeder dieser grenzflächenaktiven Stoffe individuell
einen H.L.B.-Wert von nicht weniger als 7 und nicht mehr als 18
hat. Wenn ein grenzflächenaktiver
Stoff einen H.L.B.-Wert von weniger als 7 hat, ist seine Emulgierung
vom W/O-Typ. Andererseits hat der grenzflächenaktive Stoff einen H.L.B.-Wert innerhalb des
Bereichs zwischen nicht weniger als 7 und nicht mehr als 18 und
er ist bevorzugt, um eine O/W-Emulsion mit der öligen Substanz, die bei Raumtemperatur
flüssig
ist, zu bilden.
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Beispiele
eines grenzflächenaktiven
Stoffes mit einem H.L.B.-Wert
innerhalb des Bereichs zwischen nicht weniger als 7 und nicht mehr
als 18 umfassen:
Sorbitanmonolaurat (H.L.B.-Wert: 8,6),
Polyoxyethylenlaurylether
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 9,5),
Polyoxyethylensorbitanmonostearat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 9,6),
Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 5 mol, H.L.B.-Wert: 10,0),
Decaglyceryldiisostearat
(H.L.B.-Wert: 10,0),
Polyoxyethylensorbitantristearat (Anzahl
der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 10,5),
Polyoxyethylensorbitan
trioleat (Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 11,0),
Polyoxyethylenglycol-400-estermonooleat
(H.L.B.-Wert: 11,4),
Polyoxyethylenglycol-400-estermonostearat
(H.L.B.-Wert: 11,6),
Decaglycerylmonooleat (H.L.B.-Wert: 12,0),
Polyoxyethylennonylphenol
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 9 mol, H.L.B.-Wert: 13,0),
Polyethylenglycol-400-monolaurylester
(H.L.B.-Wert: 13,1),
Polyoxyethylensorbitanmonolaureat (Anzahl
der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 13,3),
Polyoxyethylensorbitanmonostearat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 14,9),
Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,0),
Polyoxyethylenstearylether
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,3),
Polyoxyethylenoleylether
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,4),
Monopalmitinsäurepolyoxyethylensorbitan
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,6),
Polyoxyethylencetylether
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,7),
Polyoxyethylenstearinsäureester
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 30 mol, H.L.B.-Wert: 16,0),
Polyoxyethylen
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol),
Polyoxypropylen (Anzahl
der zusätzlichen
Mole der Propylenoxidkette: n = 8 mol),
Cetylether (H.L.B.-Wert:
16,5),
Polyoxyethylenstearinsäureester (Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 40 mol, H.L.B.-Wert: 16,9),
Insbesondere
Decaglycerylmonooleat, Decaglyceryldiisostearat, Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol), Polyoxyethylen (Anzahl der
zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol),
Polyoxypropylen (Anzahl
der zusätzlichen
Mole der Propylenoxidkette: n = 8 mol), Cetylether sind bevorzugt.
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Weiter
kann die Kombination von mehr als zwei grenzflächenaktiven Stoffen als ein
grenzflächenaktiver
Stoff mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 7 und nicht mehr
als 18 verwendet werden. In diesem Fall sind die folgenden grenzflächenaktiven
Stoffe neben den oben erwähnten
grenzflächenaktiven
Stoffen verwendbar:
Sorbitantrioleat (H.L.B.-Wert: 1,8),
Sorbitantristearat
(H.L.B.-Wert: 2,1),
Propylenglycolmonostearat (H.L.B.-Wert:
3,4)
Sorbitansesquioleat (H.L.B.-Wert: 3,7),
Nicht-selbst-emulgierbares
Glycerolmonostearat (H.L.B.-Wert: 3,8),
Sorbitanmonooleat (H.L.B.-Wert:
4,3),
Propylenglycolmonolaurat (H.L.B.-Wert: 4,5),
Diethylenglycolmonostearat
(H.L.B.-Wert: 4,7),
Sorbitanmonostearat (H.L.B.-Wert: 4,7),
Selbst-emulgierbares
Glycerolmonostearat (H.L.B.-Wert: 5,5),
Diethylenglycolmonolaurat
(H.L.B.-Wert: 6,1),
Sorbitanmonopalmitiat (H.L.B.-Wert: 6,7),
Glycerylmonooleat
(H.L.B.-Wert: 2,5) und dergleichen.
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Von
diesen sind das Sorbitansesquioleat und Glycerylmonooleat bevorzugt.
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Der
Gehalt des grenzflächenaktiven
Stoffes mit einem H.L.B.-Wert
von nicht weniger als 7 und nicht mehr als 18 beträgt von 1
bis 10 Gew.-% relativ zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung (Feststoffgehalt).
Wenn der Gehalt des grenzflächenaktiven
Stoffes weniger als 1 Gew.-% beträgt, verschlechtern sich die
Färbekraft,
die mechanische Festigkeit und das Formverhalten für das Extrusionsformen.
Wenn der Gehalt des grenzflächenaktiven
Stoffes größer als
10 Gew.-% relativ zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung
(Feststoffgehalt) ist, verschlechtert sich die Schreibeigenschaft.
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(Ölige Substanz)
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Beispiele
der öligen
Substanz, die bei Raumtemperatur flüssig ist und die verwendet
werden soll, umfassen ein flüssiges
Paraffin, Siliconöl, α-Olefinoligomer,
und dergleichen. Sie können
entweder allein oder als eine Mischung verwendet werden, unabhängig davon,
ob sie natürlich
oder synthetisch sind. Die besonders bevorzugten Beispiele umfassen
ein flüssiges
Paraffin und Siliconöl.
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Die ölige Substanz
kann wie benötigt
in Abhängigkeit
von den anderen Bestandteilen zugegeben werden. Die ölige Substanz
kann in eine geformte Mine getränkt
oder als eine Emulsion, die den oben erwähnten grenzflächenaktiven
Stoff enthält,
verwendet werden.
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Die ölige Substanz
wird zugegeben, um die Färbekraft
zu ergeben, und der Gehalt beträgt
vorzugsweise 3 bis 20 Gew.-%, zum Beispiel 3 bis 10 Gew.-%, relativ
zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung (Feststoffgehalt).
Wenn der Gehalt weniger als 3 Gew.-% beträgt, verschlechtern sich die
Schreibeigenschaft und die Färbekraft.
Wenn andererseits der Gehalt 20 Gew.-% übersteigt, verschlechtert sich
das Formverhalten, um eine Minenform zu sein, und die mechanische
Festigkeit wird gesenkt.
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Die
Ausradierbarkeit einer nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes
mit einem Radiergummi wird durch die oben erwähnte ölige Substanz, die bei Raumtemperatur
flüssig
ist, gefördert.
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Der
gegenwärtige
Erfinder untersuchte den Grund dieser ausgezeichneten Ausradierbarkeit
der oben erwähnten
nicht- kalzinierten
Mine eines Farbstiftes mit einem Radiergummi. Mit dem Einführen eines
Bindemittels oder seiner Lösung
in eine Mischung, die ein Färbemittel,
einen Füllstoff
und, wie benötigt,
ein Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Wasser, enthält,
werden das Färbemittel
und der Füllstoff
in der Lösung,
die das Bindemittel enthält,
dispergiert. Wenn die Mischung geknetet wird und das erwähnte Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Wasser, entfernt wird, werden feine Teilchen des
erwähnten
Färbemittels
und Füllstoffs,
wobei die Oberfläche
durch das Bindemittel überzogen
ist, erhalten. Dann wird die O/W-Emulsion, die eine ölige Substanz umfasst,
die bei Raumtemperatur flüssig
ist, ein oder mehrere grenzflächenaktive
Stoffe mit einem H.L.B.-Wert des Bereichs zwischen nicht weniger
als 7 und nicht mehr als 18 und Wasser zu dieser Mischung zugegeben, und
die Mischung wird geknetet und geformt. Das Wasser, das in der O/W-Emulsion
enthalten ist, und das Lösungsmittel,
falls etwas zurückbleibt,
wird durch Trocknen und dergleichen entfernt. Mit diesem Verfahren
wird ein Aggregat hergestellt, indem die ölige Substanz an die feinen
Teilchen des Färbemittels
und des Füllstoffs durch
das Bindemittel unter dem Einfluss von einem oder mehreren grenzflächenaktiven
Stoffen mit einem H.L.B.-Wert des Bereichs von zwischen nicht weniger
als 7 und nicht mehr als 18 festgemacht wird. Dieses Aggregat würde ein
Hauptkörper
der nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes sein und dies würde der
Grund dafür
sein, dass die vorliegende nicht-kalzinierte
Mine eines Farbstiftes eine ausgezeichnete Ausradierbarkeit mit
einem Radiergummi hat.
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In
der vorliegenden Erfindung kann die ölige Substanz, die bei Raumtemperatur
flüssig
ist, vorhanden sein, ohne die Bindekraft des Bindemittels zu schwächen und
somit kann eine geformte Mine mit mechanischer Stärke (mechanical
power) erhalten werden. Weiter umfasst, weil die Teilchen des erwähnten Färbemittels
und Füllstoffes
mit dem Bindemittel überzogen
sind, der Schriftteil, der durch die vorliegende nicht-kalzinierte
Mine eines Farbstiftes gebildet wird, die Aggregation der Färbemittelteilchen
und Füllstoffteilchen,
die mit dem Bindemittel überzogen
sind, in welchem die ölige
Substanz enthalten ist, die bei Raumtemperatur flüssig ist.
Das heißt,
der geschriebene Teil ist nicht mit der öligen Substanz, wie zum Beispiel
mit einem Wachs, Fetten oder Ölen, überzogen.
Deshalb zeigt er besonders ausgezeichnete Ausradierbarkeit mit einem
Radiergummi.
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Beispiele
der öligen
Substanz, die bei Raumtemperatur flüssig ist, umfassen ein flüssiges Paraffin,
Siliconöl, α-Olefinoligomer,
Walöl,
flüssiges
Lanolin, Rizinusöl,
Olivenöl,
Epoxy-Sojabohnenöl,
Squalen und dergleichen. Die ölige
Substanz kann entweder allein oder als eine Mischung verwendet werden,
unabhängig
davon, ob sie natürlich
oder synthetisch ist.
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(Grenzflächenaktive
Stoffe mit einem niedrigen H.L.B.-Wert und einem hohen H.L.B.-Wert)
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In
der vorliegenden Erfindung zeigt eine nicht-kalzinierte Mine eines
Farbstiftes gemäß der Erfindung, die
zwei spezifische grenzflächenaktive
Stoffe mit einem niedrigen H.L.B.-Wert beziehungsweise einem hohen H.L.B.-Wert
enthält,
ein verbessertes Formverhalten mit einer Strangpress-Maschine, eine verbesserte
mechanische Festigkeit und Färbekraft,
obwohl die ölige
Substanz, die bei Raumtemperatur flüssig ist, insbesondere ein
flüssiges
Paraffin, enthalten ist.
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Zwei
spezifische grenzflächenaktive
Substanzen mit einem niedrigen H.L.B.-Wert beziehungsweise einem
hohen H.L.B.-Wert bedeuten einen grenzflächenaktiven Stoff mit einem
H.L.B.-Wert von
nicht weniger als 1 und weniger als 9 und einen grenzflächenaktiven
Stoff mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 9 und nicht mehr
als 20, und vorzugsweise Sorbitanfettsäureester mit einem H.L.B.-Wert
von nicht weniger als 1 und weniger als 9 und Polyoxyethylensorbitanfettsäureester
mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 9 und nicht mehr als
20.
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Der
Grund, warum ein derartiger Typ von nicht-kalzinierter Mine eines
Farbstiftes die verbesserte mechanische Festigkeit, das Formverhalten
und die Färbekraft
zeigt, ist bisher noch nicht klar. Wenn jedoch ein grenzflächenaktiven
Stoff mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 1 und weniger
als 9 und ein grenzflächenaktiver
Stoff mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 9 und nicht mehr
als 20, insbesondere wenn sowohl der Sorbitanfettsäureester
mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 1 und weniger als 9,
als auch der Polyoxyethylensorbitanfettsäureester mit einem H.L.B.-Wert
von nicht weniger als 9 und nicht mehr als 20 verwendet werden,
scheint die ölige
Substanz aufzuhören,
die Bindekraft des Bindemittels, das in den Rohbestandteilen enthalten
ist, zu hindern, und gleichzeitig steigt die Benetzung der Oberfläche des
Pigments.
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Beispiele
von grenzflächenaktiven
Stoffen mit einem H.L.B.-Wert
von nicht weniger als 1 und weniger als 9 umfassen:
Sorbitantrioleat
(H.L.B.-Wert: 1,8)
Sorbitantristearat (H.L.B.-Wert: 2,1)
Propylenglycolmonostearat
(H.L.B.-Wert: 3,4)
Sorbitansesquioleat (H.L.B.-Wert: 3,7)
Nicht-selbst-emulgierbares
Glycerolmonostearat (H.L.B.-Wert: 3,8)
Sorbitanmonooleat (H.L.B.-Wert:
4,3)
Propylenglycolmonolaurat (H.L.B.-Wert: 4,5)
Diethylenglycolmonostearat
(H.L.B.-Wert: 4,7)
Sorbitanmonostearat (H.L.B.-Wert: 4,7)
Selbst-emulgierbares
Glycerolmonostearat (H.L.B.-Wert: 5,5)
Diethylenglycolmonolaurat
(H.L.B.-Wert: 6,1)
Sorbitanmonopalmitat (H.L.B.-Wert: 6,7)
Sorbitanmonolaurat
(H.L.B.-Wert: 8,6).
Insbesondere sind
Sorbitantrioleat
(H.L.B.-Wert: 1,8)
Sorbitantristearat (H.L.B.-Wert: 2,1)
Sorbitansesquioleat
(H.L.B.-Wert: 3,7)
Sorbitanmonooleat (H.L.B.-Wert: 4,3)
Sorbitanmonostearat
(H.L.B.-Wert: 4,7)
Sorbitanmonopalmitat (H.L.B.-Wert: 6,7)
Sorbitanmonolaurat
(H.L.B.-Wert: 8,6).
bevorzugt, um verwendet zu werden.
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Am
meisten bevorzugt ist das Sorbitansesquioleat (H.L.B.-Wert: 3,7).
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Beispiele
von grenzflächenaktiven
Stoffen mit einem H.L.B.-Wert
von nicht weniger als 9 und nicht mehr als 20 umfassen:
Polyoxyethylenlaurylether
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 9.5)
Monostearatsäurepolyoxyethylensorbitan
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert. 9.6)
Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 5 mol, H.L.B.-Wert: 10,0)
Polyoxyethylensorbitantristearat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 10,5)
Polyoxyethylensorbitantrioleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 11,0)
Polyoxyethylenglycol-400-monooleat
(H.L.B.-Wert: 11,4)
Polyoxyethylenglycol-400-monostearat (H.L.B.-Wert:
11,6)
Polyoxyethylennonylphenyl (Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 9 mol, H.L.B.-Wert: 13,0)
Polyoxyethylenglycol-400-monolaurat
(H.L.B.-Wert: 13,1)
Polyoxyethylensorbitanmonolaurat (Anzahl
der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 13,3)
Polyoxyethylensorbitanmonostearat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 14,9)
Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,0)
Polyoxyethylenstearylether
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,3)
Polyoxyethylenoleylether
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,4)
Polyoxyethylensorbitanmonopalmitat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,6)
Polyoxyethylencetylether
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,7)
Polyoxyethylenstearat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 30 mol, H.L.B.-Wert: 16,0)
Polyoxyethylenstearat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 40 mol, H.L.B.-Wert: 16,9)
Polyoxyethylenstearat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 100 mol, H.L.B.-Wert: 18,8).
Von
diesen sind
Polyoxyethylensorbitanmonostearat (Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 9.6)
Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 5 mol, H.L.B.-Wert: 10,0)
Polyoxyethylensorbitantristearat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 10,5)
Polyoxyethylensorbitantrioleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 11,0)
Polyoxyethylensorbitanmonolaurat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 4 mol, H.L.B.-Wert: 13,3)
Polyoxyethylensorbitanmonostearat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 14,9)
Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,0)
Polyoxyethylensorbitanmonopalmitat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,6)
bevorzugt,
um verwendet zu werden.
-
Insbesondere
ist Polyoxyethylensorbitanmonooleat (Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,0) am meisten bevorzugt, um
verwendet zu werden.
-
Von
den oben genannten ist die am meisten bevorzugte Kombination für die vorliegende
Erfindung diese aus Sorbitansesquioleat (H.L.B.-Wert: 3,7) und Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen Mole
der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B-Wert: 15,0).
-
Das
bevorzugte Verhältnis
zum Mischen dieser Kombination ist 0,65 bis 0,7:0,35 bis 0,3 (Sorbitansesquioleat
Polyoxyethylensorbitanmonooleat) und weiter bevorzugt 0,67:0,33,
das heißt
fast 2:1.
-
Wenn
das Verhältnis
des Sorbitansesquioleats weniger als 0,65 beträgt, das heißt, wenn das Verhältnis des
Polyoxyethylensorbitanmonooleats 0,35 übersteigt, werden die mechanische
Festigkeit und das Formverhalten nicht genug verbessert, obwohl
die Färbekraft
verbessert wird. Wenn das Verhältnis
von Sorbitansesquioleat 0,7 übersteigt,
das heißt,
wenn das des Polyoxyethylensorbitanmonooleats weniger als 0,3 beträgt, werden
die mechanische Festigkeit und das Formverhalten nicht genug verbessert,
obwohl die Färbekraft
verbessert wird. Es ist, weil der resultierende H.L.B.-Wert der
Mischung der erwähnten
zwei grenzflächenaktiven Stoffe
nicht richtig ist, während
die Benetzung der Oberfläche
des Pigmentes mit diesen grenzflächenaktiven Stoffen
verbessert wird.
-
Der
Gehalt der Kombination des Sorbitanfettsäureesters mit einem H.L.B.-Wert
von nicht weniger als 1 und weniger als 9 und des Polyoxyethylensorbitonfettsäureesters
mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 9 und nicht mehr als
20 beträgt
vorzugsweise mehr als 1 Gew.-%. Insbesondere beträgt der Gehalt
der Kombination des Sorbitansesquioleats und des Polyoxyethylensorbitanmonooleats
(Anzahl der zusätzlichen Mole
der Ethylenkette: n = 20 mol) von 1 bis 10 Gew.-%. Falls der Gehalt
der zwei weniger als 1 Gew.-% beträgt, verschlechtern sich die
Färbekraft
und die mechanische Festigkeit und das Formverhalten mit dem Extrusionsformer.
-
Wenn
andererseits der Gehalt der Kombination des Sorbitanfettsäureesters
mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 1 und weniger als 9
und des Polyoxyethylensorbitanmonooleats mit einem H.L.B.-Wert von nicht
weniger als 9 und nicht mehr als 20 mehr als 10 Gew.-% beträgt, verschlechtert
sich die Schreibeigenschaft.
-
(Ein Füllstoff)
-
Anwendbar
als ein Füllstoff
ist ein bekannter Füllstoff,
zum Beispiel, Talk, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Siliciumoxid
(Silica), Aluminiumsilicat, Kaolin, Bentonit und dergleichen. Diese
Füllstoffe
können entweder
allein oder als eine Mischung verwendet werden. Der Talk ist der
am meisten bevorzugte Füllstoff, um
in der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden.
-
Wenn
weiter mindestens ein Füllstoff
verwendet wird, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Wollastonit,
Attapulgit, Halloysit-Kaolin und Sepiolith besteht, kann die mechanische
Festigkeit der vorliegenden nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes
verbessert werden. Entsprechend umfasst der am meisten bevorzugte
Füllstoff
in der vorliegenden Erfindung Wollastonit, Attapulgit, Halloysit-Kaolin
und Sepiolith.
-
Das
Wollastonit, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist
ein faseriges oder massives weißes
Mineral, das als CaSiO3 oder CaO SiO2 dargestellt wird und auch Calciumsilicat
oder Skarn-Mineral genannt wird. Wollastonit wird in ein Tieftemperatur-Calciumsilicat
und ein Hochtemperatur-Calciumsilicat
eingestuft. Beide sind in der vorliegenden Erfindung anwendbar.
Sowohl natürliches,
als auch synthetisches Wollastonit können ohne jegliches Problem
verwendet werden und ihr Grad ist ebenfalls nicht eingeschränkt. Das bevorzugte
Wollastonit, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden
soll, umfasst das, das von WOLKEM PRIVATE LIMITED unter dem Handelsnamen "HYCON A-60" hergestellt wird.
-
Das
Attapulgit, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist
ein colloidales anorganisches Mineral, das eine Form wie dünne Holzspäne hat und
im chemischen Fachgebiet "wasserhaltiges
Magnesiumaluminiumsilicat" genannt
wird. Seine Zusammensetzung wird als 3MgO 1, 5Al2O3 8SiO2 9H2O gezeigt und es ist ein Mitglied einer
Familie eines anorganischen Minerals mit sehr feinen Teilchen, das
als Säure-Ton
(acid clay) bekannt ist. Der Grad von Attapulgit wird nicht besonders
eingeschränkt
und Attapulgit von jedem Grad wird vorzugsweise verwendet. Sein "Hegman-Mahl-Wert" (Hegman grind value),
der den Grad der Dispersion anzeigt, wird ebenfalls nicht eingeschränkt. Die
Beispiele von Attapulgit, die vorzugsweise in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden sollen, umfassen die Handelsnamen "ATTAGEL 40" und "ATTAGEL 50", erhältlich von
der ENGELHARD CORPORATION.
-
Das
Halloysit-Kaolin, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
wird auch "weißer Ton" genannt. Es ist
verschieden von dem allgemein Kaolinit genannten Tonmineral, wie
zum Beispiel Kaolinit, Dickit, Nacrit oder Halloysit. Das Halloysit-Kaolin,
das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat mehr Plastizität und Trockenfestigkeit,
im Vergleich zu den erwähnten
Kaolinen, und hat eine röhrenförmige kristallographische
Struktur. Das Halloysit-Kaolin
ist deutlich von den anderen allgemeinen Kaolinen unterschieden,
die eine kristallographische Struktur in Form von hexagonale Platten
haben, weil seine kristallographische Struktur röhrenförmig ist. Halloysit-Kaolin
wird allgemein in ein primäres
Kaolin und ein sekundäres
Kaolin eingeordnet. Beide sind in der vorliegenden Erfindung anwendbar.
Sein Grad wird nicht eingeschränkt
und jeder Grad kann vorzugsweise verwendet werden. Das Beispiel
von Halloysit-Kaolin, das vorzugsweise in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden soll, umfasst den Handelsnamen "NIADO 400", erhältlich von der Tsuchiya Kaolin Ind.,
Ltd..
-
Der
Sepiolith, der in der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll,
ist ein wasserhaltiges Magnesiumsilicat, das faserig und porös ist. Sein
Grad wird nicht eingeschränkt
und jeder Grad ist anwendbar, um in der vorliegenden Erfindung verwendet
zu werden. Das besonders bevorzugte Beispiel umfasst den Handelsnamen "SEPIOLITHE S", erhältlich von
der NIPPON TALC CO., LTD..
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Der
Gehalt des Füllstoffes
beträgt
60 Gew.-% bis 80 Gew.-% und vorzugsweise 65 Gew.-% bis 75 Gew.-%,
relativ zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung (Feststoffgehalt).
Wenn der Gehalt des Füllstoffes
relativ zu der Rohbestandteilzusammensetzung mehr als 80 Gew.-%
beträgt,
verschlechtert sich das Formverhalten, um eine Minenform zu sein.
Wenn der Gehalt weniger als 60 Gew.-% beträgt, verschlechtert sich die
Schreibeigenschaft.
-
Mindestens
ein Füllstoff,
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Wollastonit, Attapulgit, Halloysit-Kaolin
und Sepiolith, wird vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%,
relativ zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung (Feststoffgehalt),
enthalten. Wenn der Gehalt des erwähnten Füllstoffes relativ zu der Gesamtmenge
der Rohbestandteilzusammensetzung (Feststoffgehalt) weniger als
1 Gew.-% beträgt,
ist die mechanische Festigkeit nicht ausreichend. Wenn andererseits
der Gehalt 20 Gew.-% übersteigt,
verschlechtert sich die Schreibeigenschaft. Der am meisten bevorzugte
Gehalt des oben erwähnten
Füllstoffs
beträgt
5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, relativ zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung
(Feststoffgehalt).
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Es
ist bevorzugt, mindestens einen Füllstoff zu verwenden, der aus
Wollastonit, Attapulgit, Halloysit-Kaolin und Sepiolith ausgewählt wird,
zusammen mit anderen bekannten Füllstoffen
zu verwenden. Beispiele von diesen bekannten Füllstoffen umfassen Talk, Magnesiumcarbonat,
Calciumcarbonat, Siliciumoxid (Silica), Aluminiumsilicat, Kaolin
und Bentonit. Diese Füllstoffe
können
entweder allein oder als eine Mischung verwendet werden.
-
Die
Gesamtmenge des Füllstoffes,
der mindestens einen Füllstoff,
ausgewählt
aus Wollastonit, Attapulgit, Halloysit-Kaolin und Sepiolith, zusammen mit dem
anderen bekannten Füllstoff
kombiniert, beträgt
vorzugsweise 60 Gew.-% bis 80 Gew.-%, relativ zu der Gesamtmenge
der Rohbestandteilzusammensetzung (Feststoffgehalt). Der am meisten
bevorzugte Gehalt beträgt
65 Gew.-% bis 75 Gew.-%.
-
Der
Grund, warum die nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes, die mindestens
einen Füllstoff
enthält, der
aus Wollastonit, Attapulgit, Halloysit-Kaolin und Sepiolith ausgewählt wird,
eine mechanische Festigkeit verbessert, ist noch nicht klar. Jedoch
ist jede der Verbindungen Wollastonit, Attapulgit, Halloysit-Kaolin
und Sepiolith granulös
bzw. faserig, und dann wird es vorgeschlagen, dass diese Verbindung
in der gleichen Richtung ausgerichtet wird, wenn sie zusammen mit
den anderen Bestandteilen extrudiert wird, um als eine Mine geformt
zu werden. Dies würde
der Grund für
die Verbesserung der mechanischen Festigkeit sein.
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(Bindemittel)
-
Beispiele
des Bindemittels, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden
soll, umfassen Natriumcarboxymethylcellulose (Natrium-CMC), Ammoniumcarboxymethylcellulose
(Ammonium-CMC), Carboxymethylcellulosesäure (CMC-Säure), Methylcellulose, Nitrocellulose,
Polyvinylalkohol, Gummi arabicum, Methylhydroxyethylcellulose. Die
andere bekannte wasserlösliche
und wasserunlösliche
Polymerverbindung kann auch verwendet werden, unabhängig davon,
ob sie natürlich
oder künstlich
ist. Insbesondere werden Natriumcarboxymethylcellulose (Natrium-CMC)
und Methylhydroxyethylcellulose bevorzugt, um verwendet zu werden.
Diese können
entweder allein oder als eine Mischung verwendet werden.
-
Ein
Beispiel von Ammonium-CMC, das vorzugsweise verwendet werden soll,
umfasst den Handelsnamen "DN-100L", erhältlich von
Daicel Chemical Industries, LTD.. Das Ammonium-CMC kann entweder
allein oder zusammen mit den anderen Bindemitteln verwendet werden.
Als solche anderen Bindemittel sind bekannte Bindemittel anwendbar,
die üblich
für eine
nicht-kalzinierte
Mine eines Farbstiftes verwendet werden, und diese mit einer gewissen
Festigkeit und Steifheit sind weiter bevorzugt.
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Der
Gehalt des Bindemittels beträgt
3 Gew.-% bis 15 Gew.-% und vorzugsweise 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, relativ
zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung (Feststoffgehalt).
Wenn der Gehalt des Bindemittels mehr als 15 Gew.-% beträgt, verschlechtert
sich die Schreibeigenschaft. Wenn der Gehalt weniger als 3 Gew.-%
beträgt,
werden die mechanische Festigkeit und das Formverhalten zu einer
Form einer Mine gesenkt. Der am meisten bevorzugte Bereich des Gehalts
ist von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%. Im Fall der folgenden nicht-kalzinierten
Mine des Farbstiftes, der CMC-Säure
enthält,
wird es bevorzugt, dass mehr als 60 Gew.-% Ammoniumcarboxymethylcellulose,
relativ zu dem Gesamtgehalt des Bindemittels, enthalten sind. Falls
der Gehalt weniger als dieser Bereich ist, sind die Schreibeigenschaft
und die Färbekraft
in hoher Feuchtigkeit nicht ausreichend.
-
Weil
die Carboxymethylcellulosesäure
wasserunlöslich
ist, kann die nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes, die Carboxymethylcellulosesäure (CMC-Säure) enthält, die
Verschlechterung der Schreibeigenschaft und der Färbekraft
selbst in hoher Feuchtigkeit verhindern, und gleichzeitig kann sie
ein Quellen der Mine verhindern, und somit das Brechen eines Holzschaftes.
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In
dem Fall, dass diese Carboxymethylcellulosesäure direkt in die Zusammensetzung
der anderen Rohbestandteile eingeführt wird, funktioniert sie
jedoch nicht richtig als ein Bindemittel, weil sie wasserunlöslich ist.
Deshalb wird zuerst Ammoniumcarboxymethylcellulose in die Rohbestandteilzusammensetzung
eingeführt.
Dann wird das Ammoniummolekül
von der Ammoniumcarboxymethylcellulose durch Wärme getrennt, um die nicht-kalzinierte
Mine eines Farbstiftes zu erhalten, die Carboxymethylcellulosesäure enthält.
-
Die
Ammonium-CMC ist wasserlöslich
und der bevorzugte Bestandteil, der zu der nicht-kalzinierten Mine
eines Farbstiftes zugegeben werden soll. Weiter trennt sich das
Ammoniummolekül,
wenn es bei 60°C bis
80°C erwärmt wird,
und die Ammonium-CMC wandelt sich in wasserunlösliche CMC-Säure um.
Die vorliegende Erfindung wird auch durch die Zugabe der erwähnten Ammonium-CMC
als eine Rohbestandteilzusammensetzung der nicht-kalzinierten Mine
eines Farbstiftes gekennzeichnet.
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Aus
den oben erwähnten
Gründen
ist das bevorzugte Verfahren zur Herstellung der nicht-kalzinierten Mine
eines Farbstiftes in der vorliegenden Erfindung, dass Kneten der
Rohbestandteilzusammensetzung aus einem Bindemittel, das Ammoniumcarboxymethylcellulose
umfasst, einem Färbemittel,
einem Füllstoff
und einem Gleitmittel besteht, und nachdem die Mischung gebildet
wurde, wird sie bis auf die Temperatur erwärmt, bei der das Ammoniummolekül dazu gezwungen
wird, sich von der Ammoniumcarboxymethylcellulose zu trennen.
-
Die
CMC-Säure,
die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll, hat eine
chemische Einheit, die in der folgenden Formel gezeigt wird, wobei
X Wasserstoff H bezeichnet. Allgemein zeigt CMC Natriumcarboxymethylcellulose
an, wie in der folgenden Formel gezeigt wird, wobei das X Natrium
Na ist.
-
-
Im
Unterschied zu der Ammonium-CMC wandelt sich die erwähnte Natrium-CMC
jedoch nicht zu der wasserunlöslichen
CMC-Säure
um, weil das Natriumsalz nicht durch Wärme getrennt wird. Entsprechend
enthält,
in dem Fall, dass Natrium-CMC als ein Bindemittel in der Rohbestandteilzusammensetzung
zugegeben wird, das endgültige
Produkt der nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes immer noch
die Natrium-CMC. Weil die Natrium-CMC, wie oben erwähnt, wasserlöslich ist,
hat die nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes, die die Natrium-CMC
enthält,
Nachteile insofern, dass die Schreibeigenschaft und Färbekraft
sich in hoher Feuchtigkeit verschlechtern und der Holzschaft wegen
dem Quellen der Mine leicht bricht. Andererseits ist die nicht-kalzinierte
Mine eines Farbstiftes der vorliegenden Erfindung, die CMC-Säure enthält, wasserunlöslich und
kann deshalb die Verschlechterung der Schreibeigenschaft und der
Färbekraft
verhindern und auch das Quellen der Mine verhindern.
-
Wie
aus dem oben genannten verstanden werden kann, ist die CMC-Säure, die
in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nicht die allgemein
genannte CMC: Natrium-CMC. Die Ammonium-CMC wird als ein Rohbestandteil verwendet
und das endgültige
Produkt der nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes enthält als ein
Bindemittel die CMC-Säure,
die durch die Trennung des Ammoniummoleküls von der Ammonium-CMC erzeugt
wird.
-
Wenn
diese wasserlöslichen
Bestandteile, wie zum Beispiel Natriumcarboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol,
Methylcellulose, als ein Bindemittel verwendet werden, verschlechtern
sich die Schreibeigenschaft und die Färbekraft und weiter quillt
die Mine, weil sie wasserlöslich
sind. Wenn sie jedoch zusammen mit der erwähnten CMC-Säure verwendet werden, wird
die wasserbeständige
Eigenschaft eines gesamten Bindemittels verbessert, und dann werden
die Schreibeigenschaft und die Färbekraft,
eine weitere präventive
Wirkung zum Quellen der Mine, verbessert.
-
(Gleitmittel)
-
Ein
Gleitmittel wird zugegeben, um die Gleitfähigkeit beim Schreiben zu ergeben
und das Gleitmittel, das in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden soll, sollte ausgezeichnet bezüglich Gleitfähigkeit
und Weißegrad
sein. Genauer werden synthetischer Mika, Bornitrid, Graphitfluorid
bevorzugt, um verwendet zu werden, und insbesondere wird der synthetische
Mika und das Bornitrid am meisten bevorzugt.
-
Insbesondere
wenn der synthetische Mika als ein Gleitmittel verwendet wird, zeigt
die nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes ausgezeichnete Schreibeigenschaft,
Färbekraft
und mechanische Festigkeit und weiterhin werden die Herstellungskosten
auch verringert. Entsprechend wird in der vorliegenden Erfindung
der synthetische Mika vorzugsweise als ein Gleitmittel verwendet.
-
Der
synthetische Mika, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
hat eine gute Spalteigenschaft. Wenn der synthetische Mika als ein
Gleitmittel in der nicht-kalzinierten
Mine eines Farbstiftes verwendet wird, gibt er die geeignete Härte ans
die Mine und verbessert die Schreibeigenschaft beim Schreiben, wobei die
Spitze der Mine spaltet, wenn sie mit der geschriebenen Oberfläche gerieben
wird.
-
Der
oben erwähnte
synthetische Mika bezeichnet die Gruppe der Fluor-Mika-Mineralien,
die künstlich gebildet
werden, und er ist von dem natürlichen
Mika verschieden. Seine Aufbau ist zum Beispiel eine schichtenförmige Verbindung,
in der das Kristallisationswasser, das in natürlichem Mika enthalten ist,
durch Fluor ersetzt ist. Er ist einfach zwischen seinen Schichten
zu trennen, und hat somit eine gute Spalteigenschaft. Genauer können der
nicht-quellende Mika, wie zum Beispiel Fluor-Mika-Mineralien und
Kaliumtetrakiesel-Mika, Natrium-
oder Lithiumtaeniolit und Natrium- oder Lithiumhectorit als Beispiele
genannt werden.
-
Der
erwähnte
quellende Mika bezeichnet Mika, der aufquillt, indem er Wassermoleküle zwischen
seinen Schichten aufnimmt, wenn Wasser gemeinsam vorhanden ist.
Andererseits bezeichnet der nicht-quellende Mika synthetischen Mika,
der niemals mit Wasser aufquillt.
-
Von
dem synthetischen Mika kann sowohl nicht-quellender Mika, als auch
quellender Mika verwendet werden. Jedoch ist der quellende Mika
weiter bevorzugt, um als ein Gleitmittel in der vorliegenden Erfindung verwendet
zu werden, weil er eine bessere Schreibeigenschaft und Färbekraft
ergibt.
-
Indes
ist quellender Mika, der mit Wachs, Fetten oder Ölen aufquillt, für die vorliegende
Erfindung nicht anwendbar, weil er mit Wachs, Fetten oder Ölen aufquillt,
die in der Mine selbst enthalten sind, und die Festigkeit der Mine
herabsetzt.
-
Beispiele
für synthetischen
Mika umfassen "DMA-350", Handelsname eines
Produktes, das von der Topy Industries Limited erhältlich ist,
und dergleichen. Dieser synthetische Mika ist bevorzugt, weil er
einen niedrigen Preis hat, weil er künstlich hergestellt werden
kann und eine stabile und gleichmäßige Eigenschaft und Qualität hat.
-
In
der vorliegenden Erfindung kann als ein Gleitmittel der oben erwähnte synthetische
Mika entweder allein oder mit dem anderen Gleitmittel verwendet
werden, wie zum Beispiel Graphitfluorid und Bornitrid, zum Beispiel.
Wenn der synthetische Mika an Stelle des üblichen Bornitrids verwendet
wird, oder zusammen mit Bornitrid verwendet wird, wird die mechanische
Festigkeit der nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes erhöht und das
Brechen der Mine kann verhindert werden.
-
Ein
Beispiel von Bornitrid umfasst das "UHP-S1", Handelsname des Produktes, das von
der SHOWA DENKO Co., Ltd. erhältlich
ist, jedoch wird es nicht durch dieses Beispiel eingeschränkt.
-
Selbst
wenn der aufquellende Mika, welcher mit Wasser aufquillt, verwendet
wird, widersteht, falls die CMC, die eine höhere Wasserbeständigkeit
als Natrium-CMC hat, als ein Bindemittel enthalten ist, die resultierende
Mine gut Feuchtigkeit.
-
Der
Gehalt des Gleitmittels wird nicht besonders eingeschränkt. Der
bevorzugte Gehalt des Gleitmittels, genauer des synthetischen Mika,
beträgt
1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, relativ zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung
(Feststoffgehalt). Wenn der Gehalt weniger als 1 Gew.-% relativ
zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung (Feststoffgehalt)
beträgt,
ist die Gleitfähigkeit
der Mine nicht genug und die Schreibeigenschaft verschlechtert sich.
Wenn andererseits der Gehalt 15 Gew.-% relativ zu der gesamten Rohbestandteilzusammensetzung
(Feststoffgehalt) übersteigt,
rutscht die Mine zu viel auf dem Papier und die Schreibeigenschaft
verschlechtert sich. Weiter hat die Mine Schwierigkeiten beim Bilden
eines satten Schriftteils auf dem Papier.
-
In
dem Fall, dass der synthetische Mika mit dem Bornitrid gemischt
verwendet wird, können
die mechanische Festigkeit und die Preis-Leistung der nicht-kalzinierten
Mine eines Farbstiftes verbessert werden, weil der Gehalt des Bornitrids
verringert wird.
-
Aus
den oben genannten Gründen
hat die nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes, die den synthetischen
Mika als ein Gleitmittel enthält,
eine bessere mechanische Festigkeit und bricht selten, im Vergleich
zu der, die das Bornitrid enthält.
Eine derartige nicht-kalzinierte Mine hat auch eine ausgezeichnete
Preis-Leistung, weil der synthetische Mika preiswerter ist als das
Bornitrid. Weiter kann eine derartige Mine das gleiche Niveau der
Schreibeigenschaft und Färbekraft
aufrecht erhalten, im Vergleich zu der, die das Bornitrid enthält.
-
(Färbemittel)
-
Anwendbar
als ein Färbemittel,
das verwendet werden soll, ist das übliche anorganische Pigment
und organische Pigment. Es kann entweder allein oder als eine Mischung
verwendet werden. Ein Perlpigment, ein fluoreszierendes Pigment,
metallisches Pulver-Pigment und dergleichen kann verwendet werden.
Der Gehalt des Färbemittels
beträgt
5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, und vorzugsweise 10 Gew.-% bis 20 Gew.-%,
relativ zu der Gesamtmenge der Rohbestandteilzusammensetzung (Feststoffgehalt).
Falls der Gehalt mehr als 25 Gew.-% beträgt, verschlechtert sich die
Schreibeigenschaft. Falls andererseits der Gehalt weniger als 5
Gew.-% beträgt,
ist die Farbentwicklung nicht ausreichend.
-
(Andere Bestandteile)
-
In
der vorliegenden Erfindung kann ein Lösungsmittel verwendet werden,
um das Kneten und Formen zu glätten.
Verschiedene Lösungsmittel,
wie zum Beispiel Wasser oder Alkohollösungsmittel, können verwendet
werden, entweder allein oder als eine Mischung. Das am meisten bevorzugte
Lösungsmittel,
das verwendet werden soll, ist Wasser. Das Lösungsmittel wird zu den Bestandteilen
eingeführt
und zusammen geknetet. Nachdem die Mine geformt wird, wird das Lösungsmittel
durch Trocknen entfernt. Der Gehalt eines derartigen Lösungsmittels
ist nicht besonders eingeschränkt.
-
Weiter
können
verschiedene Additive, wie zum Beispiel ein Duftstoff, auch zugegeben
werden.
-
Es
wird bevorzugt, ein Dispergiermittel zusammen mit dem Färbemittel
und dem Füllstoff
zuzugeben. Beispiele von derartigen Dispergiermitteln umfassen einen
bekannten anionischen grenzflächenaktiven
Stoff, einen kationischen grenzflächenaktiven Stoff, einen amphoteren
grenzflächenaktiven
Stoff, einen nicht-ionischen grenzflächenaktiven Stoff und dergleichen.
-
(Herstellungsverfahren)
-
Um
die nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes gemäß der Erfindung herzustellen,
die die erwähnten zwei
grenzflächenaktiven
Stoffe mit einem niedrigen H.L.B.-Wert bzw. einem hohen H.L.B.-Wert
enthält,
werden zuerst Sorbitanfettsäureester
mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 1 und weniger als 9,
Polyoxyethylensorbitanfettsäureester
mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 9 und nicht mehr als
20 und Wasser in eine ölige
Substanz eingeführt,
um eine O/W-Emulsion herzustellen. Diese O/W-Emulsion wird zu der
Zusammensetzung zugegeben, die das Färbemittel, den Füllstoff,
das Bindemittel und das Lösungsmittel
umfasst, und die resultierende Mischung wird geknetet. Die geknetete
Bestandteilzusammensetzung wird durch Extrusion unter Verwendung
eines Kolbenextruders (plunger extruder) oder eines Schraubenextruders
geformt. Das erwähnte
Wasser wird durch Trocknen entfernt, um die nicht-kalzinierte Mine
eines Farbstiftes zu erhalten.
-
Zusätzlich kann
die Herstellung der O/W-Emulsion ausgelassen werden und Wachs, Fette
und Öle, Sorbitanfettsäureester
mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 1 und weniger als 9
und Polyoxyethylensorbitanfettsäureester
mit einem H.L.B.-Wert
von nicht weniger als 9 und weniger als 20 können direkt zu der Bestandteilzusammensetzung
zugegeben werden, die das Färbemittel,
den Füllstoff,
das Bindemittel und das Lösungsmittel
enthält,
und die resultierende Mischung wird geknetet. Die geknetete Bestandteilzusammensetzung
wird durch Extrusion unter Verwendung eines Kolbenextruders oder
eines Schraubenextruders geformt. Das erwähnte Wasser wird durch Trocknen
entfernt, um die nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes zu erhalten.
-
Ein
weiteres Verfahren zum Herstellen der nicht-kalzinierten Mine eines
Farbstiftes gemäß der Erfindung
ist wie folgt. Das Bindemittel oder seine Lösung wird zu der Mischung des
Färbemittels,
Füllstoffes,
und Lösungsmittels,
wie benötigt,
zugegeben. Die resultierende Mischung wird geknetet und das erwähnte Lösungsmittel
wird entfernt. Die O/W-Emulsion, die die ölige Substanz umfasst, die
bei Raumtemperatur flüssig ist,
der grenzflächenaktive
Stoff mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 7 und nicht mehr
als 18 und Wasser werden hier hinein eingeführt und zusammen gemischt.
Danach werden das Wasser, das in der O/W-Emulsion enthalten ist,
und, falls etwas zurückbleibt,
das erwähnte
Lösungsmittel
entfernt, um die nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes zu erhalten.
-
Bei
der Herstellung der vorliegenden nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes
wird zuerst ein Bindemittel oder seine Lösung zu der Mischung zugegeben,
die ein Färbemittel,
einen Füllstoff,
und ein Lösungsmittel
enthält.
Dann wird die resultierende Mischung geknetet und das erwähnte Lösungsmittel
wird entfernt. Zum Entfernen des Lösungsmittels können verschiedene
Verfahren, wie zum Beispiel Heizen oder Trocknen, angewendet werden,
genauso wie das erwähnte
Entfernungsverfahren nach dem Formen. Betreffend des Entfernens
des Lösungsmittels
aus der erwähnten
Mischung ist es am meisten bevorzugt, dass ein Teil des Lösungsmittels,
insbesondere ein Teil Wasser, immer noch enthalten ist, das heißt, die
Rohbestandteilzusammensetzung ist immer noch wasserhaltig. Andererseits
sollte das Lösungsmittel,
das nach dem Formen zurückbleibt, und
das Wasser, das in der O/W-Emulsion
enthalten ist, perfekt entfernt werden.
-
Die
nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes der vorliegenden Erfindung
kann auch durch das folgende Verfahren hergestellt werden, obwohl
das oben erwähnte
Verfahren das am meisten bevorzugte ist: Die Rohbestandteile werden
zuerst zusammen geknetet. Das Lösungsmittel
kann zu diesem Zeitpunkt zugegeben werden, falls benötigt. Die
gekneteten Bestandteile werden durch einen Kolben- oder Schraubenextruder
extrudiert und geformt, um eine Mine eines Stiftes zu sein. Dann
wird das Lösungsmittel
durch Trocknen (24 Stunden bei etwa 40°C) entfernt, im Fall, dass irgendein
Lösungsmittel
verwendet wird. Die Mine wird bei 60°C bis 80°C für 12 Stunden erwärmt, und
danach mit der öligen
Substanz getränkt.
-
Im
Fall einer nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes, die CMC-Säure enthält, ist
es möglich,
den Trockenschritt aus dem oben erwähnten Verfahren auszulassen.
Zum Beispiel wird das Ammoniummolekül in einem Schritt mit dem
Trocknen der geformten Mine durch allmählich Erwärmen entfernt.
-
BEISPIELE
-
Die
vorliegende Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele
davon detailliert ausgeführt
werden, aber die vorliegende Erfindung wird nicht durch diese Beispiele
eingeschränkt
werden.
-
Die
nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes aus Beispiel 1 wird nach
dem folgenden Verfahren unter Verwendung der Rohbestandteile (Zusammensetzung)
hergestellt, die in der Tabelle 1 gezeigt sind (jede Menge der Rohbestandteile
ist Gew.-%).
-
Die
Zusammensetzung, die Pigment Black 7 (erhältlich von der Mitsubishi Kasei
Corporation unter dem Handelsnamen "PRINTEX G"), das als ein Pigment verwendet wird,
Pigment White 26 (erhältlich
von der NIPPON TALC CO., LTD. unter dem Handelsnamen "MICROACE P-4") als ein Füllstoff,
Handelsname "LAVELINE
FW" (erhältlich von
der Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., LTD.) als ein Dispergiermittel und
einen synthetischen Mika (erhältlich
von der Topy Industries LTD. unter dem Handelsnamen "DMA-350") als ein Gleitmittel umfasst,
wird durch eine Knetmaschine mit Wasser in der gleichen Menge wie
der der gesamten Zusammensetzung geknetet. Dann wird Methylhydroxyethylcellulose
(erhältlich
von der Clariant Co., Ltd. unter dem Handelsnamen "Tylose MH200YP2") in die resultierende
Dispersion eingeführt
und zusammen gemischt. Diese Mischung wird erwärmt, um das Wasser zu entfernen.
-
Dann
wird die O/W-Emulsion, die das flüssige Paraffin (erhältlich von
der SANKOU CHEMICALS IND., CO., LTD. unter dem Handelsnamen "white mineral oil"), Sorbitansesquioleat
(mit einem H.L.B.-Wert von 3,7, erhältlich von der Nikko Chemicals
Co., Ltd. unter dem Handelsnamen "SO-15"), Polyoxyethylensorbitanmonooleat (mit
einer Anzahl von zusätzlichen
Molen der Ethylenoxidkette: n = 20, H.L.B.-Wert von 15.0, erhältlich von
der Nikko Chemicals Co., Ltd. unter dem Handelsnamen "TO-10") und Wasser enthält, in diese
Zusammensetzung eingeführt
und mit einer Knetmaschine geknetet. Diese geknetete Bestandteilzusammensetzung wird,
wenn sie weniger als 13% Wasser enthält, extrudiert und in eine
Farbstiftmine mit einem Durchmesser von 3 mm durch einen Kolbenextruder
geformt. Das erwähnte
Wasser wird durch Trocknen entfernt, um eine nicht-kalzinierte Mine
eines Farbstiftes zu erhalten.
-
-
Die
O/W-Emulsion, die in dem Beispiel 1 verwendet wird, wird nach dem
folgenden Verfahren hergestellt:
Wie in der Tabelle 2 gezeigt,
werden das flüssige
Paraffin (erhältlich
von der SANKOU CHEMICALS IND., CO., LTD. unter dem Handelsnamen "white mineral oil"), Sorbitansesquioleat
(mit einem H.L.B.-Wert von 3,7, erhältlich von der Nikko Chemicals
Co., Ltd., unter dem Handelsnamen "SO-15"), und Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(mit einer Anzahl von zusätzlichen
Molen der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert von 15,0, erhältlich von der Nikko Chemicals
Co., Ltd. unter dem Handelsnamen "TO-10") zusammen gemischt und bis auf 80°C erwärmt. Dann
wird auf 80°C
erwärmtes
Wasser zu dieser Mischung von 80°C
nach und nach zugegeben und man läßt unter Rühren auf Raumtemperatur herunter
abkühlen,
um die O/W-Emulsion
zu erhalten.
-
-
Das
Vergleichsbeispiel 1 enthält
die gleichen Bestandteile wie Beispiel 1, außer Sorbitansesquioleat und
Polyoxyethylensorbitanmonooleat, wie in der Tabelle 1 gezeigt. Die
nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes wird in einem folgenden
Verfahren erhalten.
-
Die
Zusammensetzung, die Pigment Black 7 (erhältlich von der Mitsubishi Kasei
Corporation unter dem Handelsnamen "PRINTEX G"), das als ein Pigment verwendet wird,
Pigment White 26 (erhältlich
von der NIPPON TALC CO., LTD. unter dem Handelsnamen "MICROACE P-4") als ein Füllstoff,
den Handelsnamen "LAVELINE
FW" (erhältlich von
der Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., LTD.) als ein Dispergiermittel,
einen synthetischen Mika (erhältlich
von der Topy Industries LTD. unter dem Handelsnamen "DMA-350") und Natriumcarboxymethylcellulose
(Natrium-CMC, erhältlich
von der Clariant Co., Ltd. unter dem Handelsnamen "Tylose MH200YP2") umfasst, wird mit
Wasser in der gleichen Menge wie der der gesamten Zusammensetzung
durch eine Knetmaschine geknetet.
-
Das
flüssige
Paraffin (erhältlich
von der SANKOU CHEMICALS IND., CO., LTD. unter dem Handelsnamen "white mineral oil") wird hierzu zugegeben
und durch eine Knetmaschine geknetet. Nach diesem wird die Zusammensetzung
mit weniger als 13% enthaltenem Wasser durch einen Kolbenextruder
extrudiert und in eine Mine eines Stiftes geformt. Das erwähnte Wasser
wird durch Trocknen entfernt, um die nicht-kalzinierte Mine des
Farbstiftes zu erhalten.
-
Die
nicht-kalzinierte Mine des Vergleichsbeispiels 2 wird in einem folgenden
Verfahren mit den in Tabelle 1 gezeigten Rohbestandteilen hergestellt:
Die gleiche O/W-Emulsion, wie sie in dem oben erwähnten Beispiel
verwendet wird, wird zuvor hergestellt und zu der Zusammensetzung
zugegeben, die ein Färbemittel,
einen Füllstoff,
ein wasserlösliches
Bindemittel und Wasser umfasst. Die resultierende Mischung wird
geknetet. Die geknetete Bestandteilzusammensetzung, die weniger
als 13% Wasser enthält,
wird durch einen Kolbenextruder extrudiert und in eine Mine eines
Stiftes mit einem Durchmesser von 3 mm geformt. Das Wasser wird entfernt,
um die nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes zu erhalten.
-
Bezüglich jeder
der nicht-kalzinierten Minen von Farbstiften, die in Beispiel 1,
Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2, wie in Tabelle 1
gezeigt, hergestellt werden, wurde ihre mechanische Festigkeit,
Färbekraft
und Formverhalten bzw. Ausradierbarkeit durch einen Radiergummi
bewertet.
-
(Mechanische Festigkeit)
-
Die
Biegefestigkeit (mechanische Festigkeit) wurde auf Grundlage von
JIS S 6005 gemessen. Die Mine wurde an beiden Kanten unterstützt und
ihr Mittelteil wurde belastet. Die zugegebene Belastung zum Zeitpunkt
des Minenbruches wurde gemessen und diese Belastung wurde in die
Formel des JIS-Testverfahrens
eingesetzt, um die Biegefestigkeit (MPa) zu berechnen. Die größere Zahl
bedeutet, dass die Mine mehr Biegefestigkeit hat und schwierig zu
zerbrechen ist.
-
(Färbekraft)
-
10
Personen schrieben etwas auf ein Zeichenpapier mit jedem Farbstift,
der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt wurde,
und bewerteten die Färbekraft
von jedem Farbstift. Die Nummer von Beispiel und Vergleichsbeispielen
war auf diesen Stiften verdeckt. Dann wurde die Färbekraft
allgemein auf der folgenden Grundlage bewertet. Diese allgemeine
Bewertung der Färbekraft
wird in Tabelle 1 gezeigt.
- ⦾:
- 10 Personen von 10
bewerteten, dass die Färbekraft
gut genug war.
- O:
- 9 oder 8 Personen
bewerteten, dass die Färbekraft
gut genug war.
- Δ:
- 5 bis 7 Personen bewerteten,
dass die Färbekraft
gut genug war.
- x:
- Weniger als 4 Personen
bewerteten, dass die Färbekraft
gut war.
-
(Formverhalten)
-
-
- x:
- mehr als 40% der Minen
zerbrachen zum Zeitpunkt des Formens oder Trocknens in Stücke.
- O:
- weniger als 35% der
Minen zerbrachen zum Zeitpunkt des Formens oder Trocknens in Stücke.
- Δ:
- 35% bis 40% der Minen
zerbrachen zum Zeitpunkt des Formens oder Trocknens in Stücke.
-
(Ausradierbarkeit mit
einem Radiergummi)
-
Die
Ausradierbarkeit mit einem Radiergummi wurde mit dem Schriftteil
auf dem Zeichenpapier bewertet, der durch jeden der Farbstifte gemacht
wurde, die in dem Beispiel und den Vergleichsbeispielen hergestellt wurden.
Die Nummer von Beispielen und Vergleichsbeispielen war auf diesen
Stiften verdeckt. Der Radiergummi, der in diesem Test verwendet
wurde, war dieser, der von der Rabbit Co., LTD. unter dem Handelsnamen "RC-60" erhältlich ist.
Dann wurde die Ausradierbarkeit mit einem Radiergummi auf der folgenden
Grundlage bewertet. Diese Bewertung ist in Tabelle 1 gezeigt.
- O:
- Die Ausradierbarkeit
mit einem Radiergummi war ausgezeichnet.
- x:
- die Ausradierbarkeit
mit einem Radiergummi war nicht so gut oder schlecht.
-
Wie
aus Tabelle 1 verstanden werden kann, ist die nicht-kalzinierte Mine
eines Farbstiftes des Beispiels ausgezeichnet bezüglich Färbekraft,
mechanischer Festigkeit und Formverhalten, während sie eine bessere Ausradierbarkeit
im Vergleich zu denen der Vergleichsbeispiele hat.
-
Die
nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes der vorliegenden Erfindung
kann mit einem einfachen Verfahren ohne das übliche Öl-Eintauchverfahrens erhalten
werden, weil sie durch das folgende Verfahren hergestellt wird:
Zuerst wird ein Bindemittel oder seine Lösung zu der Mischung zugegeben,
die ein Färbemittel,
einen Füllstoff,
und ein Lösungsmittel,
wie benötigt,
umfasst. Die resultierende Mischung wird geknetet und nach diesem
wird das erwähnte
Lösungsmittel
entfernt. Dann wird eine O/W-Emulsion, die die ölige Substanz umfasst, die
bei Raumtemperatur flüssig
ist, ein oder mehrere grenzflächenaktive
Stoff(e) mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 7 und nicht
mehr als 18 und Wasser hierein eingeführt und zusammen gemischt.
Nachdem die gemischte Bestandteilzusammensetzung geformt wird, werden
das erwähnte
Lösungsmittel
und das Wasser, das in der O/W-Emulsion enthalten ist, entfernt,
um eine nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes zu erhalten. Diese
nicht-kalzinierte Mine eines Farbstiftes ist auch ausgezeichnet
bezüglich
Färbekraft,
mechanischer Festigkeit und Formverhalten. Weiter umfasst sein Schriftteil,
der auf einem Papier gebildet wird, die Färbemittelteilchen und die Füllstoffteilchen,
die beide mit dem Bindemittel überzogen
sind, und nicht mit der öligen
Substanz, die bei Raumtemperatur flüssig ist, überzogen sind, und zeigt deshalb
die ausgezeichnete Ausradierbarkeit durch einem Radiergummi.
-
(Nicht-kalzinierte Mine
eines Farbstiftes, die grenzflächenaktive
Stoffe mit einem niedrigen H.L.B.-Wert bzw. einem hohen H.L.B.-Wert
enthält)
-
Die
nicht-kalzinierte Minen eines Farbstiftes wurden in dem folgenden
Verfahren unter Verwendung dieser Bestandteile (Gew.-%), die in
Tabelle 3 gezeigt sind, hergestellt.
-
Die
Zusammensetzung, die Natriumcarboxymethylcellulose (CMC-Na, erhältlich von
der HOECHST Inc. unter dem Handelsnamen "Tylose C30"), Talk (erhältlich von der NIPPON TALC
CO., LTD. unter dem Handelsnamen "MICROACE P-4"), C.I.Pr48:3 als ein Pigment (erhältlich von
der NOMA CHEMICAL IND. CO., LTD. unter dem Handelsnamen "Red SR-200P") und synthetischen
Mika (erhältlich
von der Topy Industries Limited unter dem Handelsnamen "DMA-350") umfasst, wurde
mit einem Lösungsmittel
durch eine Knetmaschine geknetet. Als ein Lösungsmittel wurde das Wasser
in der gleichen Menge wie die der Zusammensetzung verwendet.
-
Das
flüssige
Paraffin (erhältlich
von der SANKOU CHEMICALS IND., CO., LTD. unter dem Handelsnamen "white mineral oil"), Sorbitansesquioleat
(mit einem H.L.B.-Wert von 3,7, erhältlich von der Nikko Chemicals
Co., Ltd. unter dem Handelsnamen "SO-15"), und Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15,0, erhältlich von
der Nikko Chemicals Co., Ltd. unter dem Handelsnamen "TO-10") wurden hierzu zugegeben
und durch eine Knetmaschine geknetet. Nach diesem wurde die Rohzusammensetzung
mit weniger als 12% enthaltenen Wasser durch einen Kolbenextruder
extrudiert und in eine Mine eines Stiftes geformt, wobei ihr Durchmesser
3 mm betrug. Das erwähnte Wasser
wurde durch Trocknen entfernt, um die nicht-kalzinerte Mine eines Farbstiftes zu
erhalten.
-
-
Zusätzlich hat
Beispiel 3 die gleichen Komponenten wie Beispiel 2, jedoch ist das
Herstellungsverfahren verschieden von den anderen Beispielen und
Vergleichsbeispielen. Die folgende O/W-Emulsion wurde zuvor hergestellt
und zu der Zusammensetzung zugegeben, die das Färbemittel, den Füllstoff,
das Bindemittel und das Lösungsmittel
umfasst. Die resultierende Mischung wurde geknetet und diese geknetete
Rohbestandteilzusammensetzung, die weniger als 12% Wasser enthält, wurde
durch einen Kolbenextruder extrudiert und geformt. Das erwähnte Wasser
wurde durch Trocknen entfernt, um eine nicht-kalzinierte Mine eines
Farbstiftes zu erhalten.
-
Die
O/W-Emulsion von Beispiel 3 wurde in einem folgenden Verfahren hergestellt:
Das
flüssige
Paraffin (erhältlich
von der SANKOU CHEMICALS IND., CO., LTD. unter dem Handelsnamen "white mineral oil"), Sorbitansesquioleat
(mit einem H.L.B.-Wert von 3,7, erhältlich von der Nikko Chemicals Co.,
Ltd. unter dem Handelsnamen "SO-15"), und Polyoxyethylensorbitanmonooleat
(Anzahl der zusätzlichen Mole
der Ethylenoxidkette: n = 20 mol, H.L.B.-Wert: 15, erhältlich von
der Nikko Chemicals Co., Ltd. unter dem Handelsnamen "TO-10") wurden zusammen
in einem in Tabelle 4 gezeigten Verhältnis gemischt und bis auf 80°C erwärmt. Dann
wird auf 80°C
erwärmtes
Wasser zu dieser Mischung von 80°C
nach und nach zugegeben und man läßt unter Rühren auf Raumtemperatur herunter
abkühlen,
um die O/W-Emulsion
zu erhalten.
-
-
Bezüglich jeder
nicht-kalzinierten Mine eines Farbstiftes, die in den in Tabelle
3 gezeigten Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt wird,
wurden ihre mechanische Festigkeit, Färbekraft bzw. Formverhalten bewertet.
-
(Mechanische Festigkeit)
-
Die
Biegefestigkeit (mechanische Festigkeit) wurde auf Grundlage von
JIS S 6005 gemessen. Die Mine wurde an beiden Kanten unterstützt und
ihr Mittelteil wurde belastet. Die zugegebene Belastung zum Zeitpunkt
des Minenbruches wurde gemessen und diese Belastung wurde in die
Formel des JIS-Testverfahrens
eingesetzt, um die Biegefestigkeit (MPa) zu berechnen. Die größere Zahl
bedeutet, dass die Mine mehr Biegefestigkeit hat und schwierig zu
zerbrechen ist.
-
(Färbekraft)
-
10
Personen schrieben etwas auf ein Zeichenpapier mit jedem Farbstift,
der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt wurde,
und bewerteten die Färbekraft
von jedem Farbstift. Die Nummer von Beispiel und Vergleichsbeispielen war
auf diesen Stiften verdeckt. Dann wurde die Färbekraft allgemein auf der folgenden
Grundlage bewertet. Diese allgemeine Bewertung der Färbekraft
wird in Tabelle 1 gezeigt.
- ⦾:
- 10 Personen von 10
bewerteten, dass die Färbekraft
gut genug war.
- O:
- 9 oder 8 Personen
bewerteten, dass die Färbekraft
gut genug war.
- Δ:
- 5 bis 7 Personen bewerteten,
dass die Färbekraft
gut genug war.
- x:
- Weniger als 4 Personen
bewerteten, dass die Färbekraft
gut war.
-
(Formverhalten)
-
-
- x:
- mehr als 40% der Minen
zerbrachen zum Zeitpunkt des Formens oder Trocknens in Stücke.
- Δ:
- 35% bis 40% der Minen
zerbrachen zum Zeitpunkt des Formens oder Trocknens in Stücke.
- O:
- weniger als 35% der
Minen zerbrachen zum Zeitpunkt des Formens oder Trocknens in Stücke.
-
Wie
aus Tabelle 3 verstanden werden kann, sind im Vergleich mit dem
Vergleichsbeispiel 3, welches eine übliche Farbstiftmine ohne Sorbitansesquioleat
und Polyoxyethylensorbitanmonooleat ist, die Farbstiftmine der Beispiele
und der anderen Vergleichsbeispiele, die Sorbitansesquioleat und
Polyoxyethylensorbitanmonooleat enthalten, bezüglich der Färbekraft, der mechanischen
Festigkeit und des Formverhaltens verbessert.
-
Speziell
in den Beispielen 2–6,
die Sorbitansesquioleat und Polyoxyethylensorbitanmonooleat in einem
Verhältnis
von 0,65–0,7
Teilen des Ersteren zu 0,35–0,3
Teilen des Letzteren enthalten, zeigten bemerkenswert verbesserte
Färbekraft,
mechanische Festigkeit und Formverhalten.
-
Andererseits
war in dem Vergleichsbeispiel 4, das Sorbitansesquioleat und Polyoxyethylensorbitanmonooleat
in einem Verhältnis
von 0,9 Teilen des Ersteren zu 0,1 Teilen des Letzteren enthält, und
in dem Vergleichsbeispiel 5, das sie in dem Verhältnis von 0,5 Teilen des Ersteren
zu 0,5 Teilen des Letzteren enthält,
die Färbekraft
verbessert, jedoch waren die mechanische Festigkeit und das Formverhalten
nicht gut verbessert.
-
In
Vergleichsbeispiel 6, das weniger als 1% der Gesamtmenge an Sorbitansesquioleat
und Polyoxyethylensorbitanmonooleat enthält, war die Färbekraft,
die mechanische Festigkeit und das Formverhalten nicht besonders
verbessert. Andererseits waren in den Beispielen, in denen der Gehalt
von diesen nicht weniger als 1 Gew.-% beträgt, die Färbekraft, die mechanische Festigkeit
und das Formverhalten deutlich verbessert.
-
In
Vergleichsbeispiel 7, das eine überschüssige Menge
Sorbitansesquioleat und Polyoxysorbitanmonooleat umfasst, verschlechtert
sich die Färbekraft.
-
Wie
aus dem oben genannten verstanden werden kann, hat die nicht-kalzinierte
Mine eines Farbstiftes der vorliegenden Erfindung eine verbesserte
Färbekraft
zusammen mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und Formverhalten,
selbst obwohl sie Wachs, Fette und Öle enthält, das bei Raumtemperatur
flüssig
ist, wie zum Beispiel flüssiges
Paraffin. Das ist, weil die vorliegende Erfindung, die das Färbemittel,
den Füllstoff, das
Bindemittel und Wachs, Fette und Öle enthält, und weiter grenzflächenaktive
Stoffe mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 1 und weniger
als 9 und nicht weniger als 9 und nicht mehr als 20 umfasst, vorzugsweise Sorbitanfettsäureester
mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 1 und weniger als 9
und Polyoxyethylensorbitanfettsäureester
mit einem H.L.B.-Wert von nicht weniger als 9 und nicht mehr als
20, weiter bevorzugt Sorbitansesquioleat und Polyoxyethylensorbitanmonooleat.
(Anzahl der zusätzlichen
Mole der Ethylenoxidkette: n = 20 mol).
