ES2247694T3 - Composicion colorante. - Google Patents
Composicion colorante.Info
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Abstract
La invención suministra una composición colorante con baja tendencia a correrse que incorpora un agente formador de película, una resina soluble en álcali, un excipiente acuoso y un colorante. La composición colorante puede incluir opcionalmente uno o más de los siguientes agentes: un humectante, un tensioactivo, un conservante, un agente de secado, un regulador del pH, un agente amargante o un perfume. La invención suministra además la manera de formar una marca sobre la superficie de un substrato. La invención suministra además un instrumento de escritura que comprende la composición colorante.
Description
Composición colorante.
La presente invención se refiere a una
composición para colorear. Más específicamente, esta invención se
refiere a una composición para colorear, tal como una tinta,
adecuada para uso en libros de colorear para niños.
Generalmente, las composiciones para colorear son
mezclas de colorantes (pigmentos, tintes, etc.) dispersados o
disueltos en un fluido de vehículo. Las composiciones para colorear
a base de un disolvente hidrocarbonado, tales como tintas de
escritura y marcador, tradicionalmente han sido tintas permanentes.
Sin embargo, junto con su deseable permanencia, presentan varias
cualidades indeseables. Típicamente, los sistemas de disolvente
utilizados en estas tintas incluyen hidrocarburos tóxicos tales
como tolueno y xileno. Tales componentes pueden conducir tanto a
problemas de desecho como al rechazo del consumidor debido a la
creciente apreciación de los peligros de la exposición a productos
químicos tóxicos y el inconveniente del olor a producto químico.
Las composiciones para colorear a base de agua
presentan una alternativa atractiva a las composiciones para
colorear a base de hidrocarburos, principalmente porque las
composiciones acuosas para colorear son menos tóxicas y su olor es
menos desagradable que las composiciones para colorear a base de
hidrocarburos. Generalmente, las composiciones para colorear a base
de agua se fabrican mediante una mezcla de agua y un colorante (por
ejemplo, un tinte o pigmento soluble en agua). Aunque algunas
composiciones para colorear a base de agua disponibles en forma de
tintas de marcador tienen la deseable cualidad de una buena
fugacidad en la piel y el material textil, también muestran la
indeseable cualidad de desaparecer con el lavado de la superficie de
escritura. Las tintas de escritura y marcador a base de agua
también tienden a emborronarse durante la aplicación, en parte
debido a su largo tiempo de secado. Después de que se distribuyen y
se secan, tales tintas son rehumedecibles y se emborronarán de
nuevo si más tarde se ponen en contacto con agua. Algunos de estos
problemas se superan incorporando en la composición para colorear
una resina acrílica, tal como una resina soluble en álcali.
Las composiciones para colorear se emplean para
marcar sobre una amplia variedad de sustratos. Un sustrato empleado
comúnmente es el papel (o un material similar al papel), que se
produce en muchas calidades. En muchos aspectos, el papel presenta
una superficie de escritura superior. Generalmente, la superficie
del papel es lisa y uniforme. Por otra parte, la porosidad del
papel favorece el proceso de escritura al trazar en la matriz del
papel la composición para colorear, lo que fomenta una aplicación
uniforme y una apariencia lisa. Sin embargo, el papel poroso no es
un sustrato de escritura ideal para todas las aplicaciones. Por
ejemplo, muchos tipo de papel (por ejemplo, el papel prensa o el
papel altamente poroso empleado comúnmente en libros de colorear
para niños) son suficientemente porosos para que la composición
para colorear atraviese el papel y cree una marca sobre la
superficie opuesta a la que se desea, haciendo por eso difícil
emplear ambas caras de una hoja de papel única. Comúnmente, esto se
refiere como "penetración" de la tinta. Por otra parte, las
tintas que penetran (o calan) el papel pueden incluso dejar marcas
en las superficies que soportan el papel (tales como las hojas de
papel siguientes en un libro, tela, mobiliario y similares).
Además, la penetración apaga o reduce la presentación del color.
Los esfuerzos encaminados a reducir el tiempo de
secado y la penetración de las tintas a base de agua han resultado
en gran medida infructuosos. Algunas tintas disponibles
comercialmente reducen la penetración incorporando aditivos que
aumentan sustancialmente la viscosidad de las composiciones para
colorear. Por ejemplo, las tintas hipertermogelificantes que
incorporan una alta cantidad de tensioactivos muestran un cambio de
fase debido a la evaporación de una cantidad dada de agua (por
ejemplo, véase la patente de EE.UU. 5.462.591). Aunque tales tintas
son útiles para algunas aplicaciones (por ejemplo, prensas
comerciales), son demasiado viscosas para uso en instrumentos
comunes de escritura, tales como marcadores capilares con puntas
porosas.
En vista de los problemas anteriores, existe la
necesidad de una composición para colorear que sea de secado rápido
y que muestre una penetración limitada o pequeña cuando se aplica
en papeles porosos, tales como papel de libros de colorear para
niños. También hay necesidad de composiciones tales que sean
lavables en la piel y tejidos comunes. Por otra parte, se necesitan
composiciones tales que sean adecuadas para uso en instrumentos
comunes de escritura a base de tinta (por ejemplo, marcadores
capilares). La presente invención satisface estas necesidades y
proporciona una composición para colorear de bajo sangrado adecuada
para uso en instrumentos comunes de marcado a base de
tinta.
tinta.
Un aspecto de la invención es una composición
acuosa para colorear que incorpora un agente formador de película,
una resina soluble en álcali, y un colorante. La composición acuosa
para colorear puede incluir, opcionalmente, uno o más de un
humectante, un tensioactivo, un preservativo, un agente de secado,
un regulador de pH, un agente amargante o una fragancia. La
composición colorante es suficientemente fluida para uso en
instrumentos estándares de escritura, aunque penetre mínimamente
los sustratos altamente porosos. Por otra parte, la composición
para colorear conserva una estabilidad del color superior,
permanece fluida durante el almacenamiento prolongado, y se lava
fácilmente en la piel y tejidos comunes. La viscosidad de la
composición para colorear puede ser lo suficientemente baja como
para ser compatible con una variedad de marcadores capilares
comúnmente empleados.
La composición para colorear es útil para formar
marcas sobre una variedad de superficies, especialmente superficies
de papel (o similares al papel) altamente poroso. Las marcas se
forman aplicando en la superficie la composición acuosa para
colorear de modo tal que el agente formador de película forma una
película hidrorresistente que se adhiere a la superficie; luego, el
colorante queda atrapado dentro de la matriz de la película. Tales
marcas son de secado rápido y muestran una penetración mínima en la
superficie opuesta de los sustratos porosos (tales como papel).
Otro aspecto de la invención es un instrumento de
escritura que incorpora la composición acuosa para colorear de la
invención. En una realización preferida, el instrumento de
escritura tiene una punta y un depósito que contiene la composición
para colorear.
La invención se puede comprender mejor con
referencia a la descripción detallada adjunta de las realizaciones
preferidas.
La composición para colorear incluye un agente
sensible al pH para formar una película hidrorresistente después de
la deposición de la composición sobre el sustrato. Unos restos
adecuados para uso como agentes formadores de película en la
presente invención depositan películas bajo una humedad alta, o
incluso dentro de la emulsión de fluido. Generalmente, tales
agentes tienen temperaturas de formación de película en el
intervalo 15-25ºC (por ejemplo, aproximadamente
20ºC). Un agente formador de película preferido incluye un resto de
amina polifuncional y un látex que tiene restos funcionales ácidos.
En un sistema tal, el látex y la amina polifuncional pueden ser
especies separadas o las mismas especies (por ejemplo, dentro del
mismo soporte polímero pueden estar presentes restos funcionales
ácidos y restos funcionales amina).
El látex es un polímero, generalmente con un peso
molecular medio de aproximadamente 500 a aproximadamente 5000000
(más típicamente, entre aproximadamente 1000 y aproximadamente
1000000). El látex puede ser soluble en agua, reducible en agua, o
un polímero dispersado (generalmente con un tamaño de partículas
entre aproximadamente 20 y aproximadamente 1.000 nm). Tales látex se
polimerizan a partir de monómeros comúnmente incluidos en los
polímeros de látex, muchos de los cuales se describen en la
solicitud de patente europea publicada EP-758.673.
Preferiblemente, tales monómeros incluyen ésteres acrílicos y
metacrílicos y monómeros funcionales ácidos. Los ejemplos de látex
preferidos incluyen los siguientes monómeros:
- 1)
- acrilato de butilo y metacrilato de metilo,
- 2)
- acrilato de butilo y estireno,
- 3)
- acrilato de 2-etil-hexilo con metacrilato de metilo, y
- 4)
- acrilato de 2-etil-hexilo con estireno.
La presencia de monómeros funcionales ácidos
permite la reticulación con la amina polifuncional, de este modo,
el látex contiene preferiblemente al menos un monómero funcional
ácido (por ejemplo, ácidos acrílicos, ácidos metacrílicos, y sus
combinaciones). Preferiblemente, el látex tiene suficientes grupos
funcionales ácidos para tener un índice de acidez entre 0 y
aproximadamente 390 (por ejemplo, entre aproximadamente 0,8 y
aproximadamente 390), y más preferiblemente entre aproximadamente
0,8 y aproximadamente 200.
La amina polifuncional se puede polimerizar entre
aproximadamente 20% y aproximadamente 100% (preferiblemente entre
aproximadamente 50% y aproximadamente 100%) a partir de cualquiera
de las diversas clases de monómeros que contienen amina. Los
ejemplos de tales monómeros incluyen ésteres
aminoalquil-vinílicos en los que los grupos alquilo
son grupos lineales o ramificados de 2 ó 3 átomos de carbono;
ésteres de acrilamida o ácido acrílico;
N-acriloxialquil-oxazolidinas y
N-acriloxialquiltetrahidro-1,3-oxazinas
y los correspondientes componentes en los que el enlace
"alquilo" se reemplaza mediante enlaces alcoxialquilo y
poli(alcoxialquilo); y monómeros que generan fácilmente
aminas mediante hidrólisis. Alternativamente, la amina polifuncional
puede ser un monómero con al menos dos grupos amino primarios o
secundarios (por ejemplo, aminas alifáticas y cicloalifáticas con
2-10 grupos amino primarios o secundarios y 2 a
aproximadamente 100 átomos de carbono). En la solicitud de patente
europea publicada EP-758.673 se describen aminas
polifuncionales polímeras y no polímeras adecuadas, y en la técnica
se conocen otros compuestos tales.
Cuando el agente formador de película incluye un
látex y una amina polifuncional, la sensibilidad al pH se produce
porque los restos funcionales ácidos se reticulan con los restos
amina por debajo de un pH umbral, aumentando la viscosidad de la
composición. Aunque diferentes agentes formadores de película
pueden tener diferentes umbrales de pH, generalmente tales umbrales
están por encima de aproximadamente 8, y más preferiblemente por
encima de aproximadamente 9. El pH umbral exacto se puede
determinar valorando la composición con un ácido, sirviendo la
propia reacción de reticulación (medida mediante el aumento
sustancial de la viscosidad) como indicador del umbral. Debido a
que, preferiblemente, la composición es suficientemente fluida para
uso en un instrumento de marcado estándar, como se describe más
adelante, se prefiere especialmente que la química de la solución
de la composición sea tal que dificulte que el agente formador de
película se reticule durante el almacenamiento o en cualquier otro
momento inapropiado (es decir, un momento distinto que cuando la
composición se aplica al sustrato). De este modo, para evitar que
tal reticulación se produzca prematuramente, el pH de la composición
para colorear se mantiene en al menos aproximadamente 8, y más
típicamente en al menos aproximadamente 9 (por ejemplo, mediante la
adición de una base a la composición). Típicamente, la composición
para colorear tiene un pH máximo de aproximadamente 10 o
aproximadamente 11, aunque una composición según la presente
invención puede tener un pH más alto (por ejemplo, aproximadamente
12 o más alto), si la composición resultante es estable.
Pocas preparaciones comerciales tienen cualidades
suficientes para ser útiles como fuente de agente formador de
película en la composición de la presente invención. Los que están
disponibles generalmente se formulan como emulsiones acuosas con un
contenido de sólidos relativamente alto (por ejemplo,
aproximadamente 30% a aproximadamente 60% de sólidos en peso de la
emulsión) y tienen viscosidades en el intervalo de aproximadamente
30 mPa\cdots (30 cP) a aproximadamente 70 mPa\cdots (70 cP).
Estas formulaciones permiten un control significativo sobre la
viscosidad final de la composición para colorear, porque se
necesita incluir un poco de tal emulsión para suministrar una
cantidad adecuada de agente formador de película. Una preparación
comercial preferida es una emulsión acuosa de
35-55% en peso de materia sólida fabricada por Dow
Chemical y comercializada bajo el nombre comercial
DT211-NA. Otra formulación de preparación comercial
preferida, que tiene un pH umbral de aproximadamente 9,2 se
comercializa por Rohm and Haas como una emulsión acuosa de 50% en
peso de materia sólida bajo la marca comercial MAINCOTE
FASTRACK-77™.
Sin limitarse a ninguna teoría particular, se
cree que cuando la composición se expone al aire (deseablemente
cuando se aplica en un sustrato, por ejemplo papel), se evapora
algo de agua (y cualquier regulador de pH volátil presente) de la
composición. La evaporación de componentes volátiles acidifica la
composición. En cierto punto, el pH de la composición disminuye por
debajo del umbral, estimulando al agente formador de película a
reticularse. Como se ha mencionado, cuando la reticulación se
produce dentro de un recipiente, la composición se vuelve con mucho
demasiado viscosa para muchas aplicaciones (por ejemplo, como
tinta). Sin embargo, cuando tal reticulación se produce después de
la aplicación de la composición en un sustrato, el agente reticulado
forma una película hidrorresistente sobre la superficie del
sustrato. Generalmente, la película hidrorresistente se forma antes
de que una cantidad significativa de colorante pueda penetrar en
los sustratos porosos (por ejemplo, papel). Debido a la extensa
reticulación, la película no es soluble y, por lo tanto, es
hidrorresistente. Por otra parte, puesto que la película no es
soluble en agua, se fija antes de que la marca se seque de otra
manera; al respecto, la composición para colorear es una
composición de fijado rápido. Además, puesto que la película
hidrorresistente no es soluble, es de naturaleza permanente,
ausentes cualquiera de los aditivos que fomentan la separación (por
ejemplo, una resina soluble en álcali). Al ser hidrorresistente, la
película evita la permeación adicional del sustrato, confinando
eficazmente el colorante en la superficie sobre la que se aplica.
Sin embargo, los otros constituyentes (principalmente el colorante)
se asocian con la película hidrorresistente (por ejemplo, quedando
aprisionados dentro de la película que se forma o incorporados en
la matriz de la película hidrorresistente), acoplando eficazmente el
colorante al
sustrato.
sustrato.
En el caso usual, para formar adecuadamente una
película hidrorresistente, en las composiciones de la presente
invención se debe incluir al menos aproximadamente 15% en peso de
la composición total de agente formador de película. Sin embargo,
cuando la composición para colorear incluye también un
tensioactivo, para bloquear la penetración del colorante normalmente
se requiere aumentar las cantidades de agente formador de película.
La viscosidad deseada de la composición para colorear determina en
gran medida la cantidad máxima de agente formador de película en la
composición para colorear. Por ejemplo, cuando la composición para
colorear es tinta de marcador, una cantidad máxima práctica de
agente formador de película es aproximadamente 40% en peso de la
composición total, ya que concentraciones más altas pueden producir
una viscosidad indeseablemente alta y el secado de la composición
para colorear, dando lugar a un tiempo "al descubierto" corto.
Desde luego, la presencia de la resina soluble en álcali también
afecta a la viscosidad; por eso, la cantidad máxima de agente
formador de película dependerá de la cantidad de resina soluble en
álcali presente en la composición para colorear. Por lo tanto, el
intervalo de concentración preferido para la mayoría de
aplicaciones es de aproximadamente 20% a aproximadamente 30% en
peso de la composición total (por ejemplo, aproximadamente 25% en
peso) de agente formador de película.
La composición para colorear de la invención
también incluye una resina soluble en álcali para fomentar la
fugacidad en la piel y tejidos. Generalmente, la resina soluble en
álcali es una resina acrílica, es decir, un polímero o copolímero
de ésteres acrílicos o metacrílicos, que incluye materiales tales
como copolímeros acrílicos de estireno. A veces, tales resinas se
refieren como barnices acrílicos y resinas de laca o como resinas
acrílicas formadoras de película. Las resinas acrílicas solubles en
álcali están disponibles comercialmente como emulsiones
sustancialmente de pH neutro en las que la resina no se solubiliza
significativamente. La resina se disuelve conforme el pH de la
emulsión de resina soluble en álcali aumenta por encima del punto
neutro.
Después de la aplicación de la composición para
colorear de la invención en un sustrato (por ejemplo, papel), el
vehículo acuoso comienza a evaporarse y el pH de la composición
disminuye, como se ha mencionado previamente, provocando la
formación de la película. Al contrario de la reticulación del agente
formador de película, la capacidad de la resina soluble en álcali
para permanecer en solución depende en gran medida de la humedad y
concentración de la solución. De este modo, en el contexto de la
presente invención, la resina soluble en álcali no formará
independientemente una película tan rápidamente como el agente
formador de película. En sí misma, conforme se forma la película,
algo de la resina soluble en álcali se aprisiona dentro de la
matriz de la película hidrorresistente de agente formador de
película.
Como aquí se comenta, la película
hidrorresistente de agente formador de película es insoluble en
soluciones acuosas y, por lo tanto, es permanente. Sin embargo, la
presencia de algo de resina soluble en álcali dentro de la matriz de
la película produce fugacidad de la película en algunas
superficies, como aquí se describe. Las soluciones acuosas básicas
pueden disolver las resinas solubles en álcali, incluso cuando
están aprisionadas dentro de la matriz de la película
hidrorresistente. Cuando dentro de la matriz se aprisiona una
cantidad suficiente de resina soluble en álcali, la integridad
física de la película se rompe cuando la resina soluble en álcali
se disuelve. Tal rompimiento debilita significativamente los enlaces
entre la película y el sustrato al que está unida. Por lo tanto, la
película debilitada se separa fácilmente del sustrato mediante
agitación mecánica. En breve, aunque la película hidrorresistente
que comprende un agente formador de película no esté disuelta, es
fugaz no obstante bajo condiciones básicas cuando se incorpora
dentro de su matriz una cantidad adecuada de resina soluble en
álcali.
La composición para colorear puede incluir
cualquier cantidad adecuada de resina soluble en álcali para
fomentar la fugacidad. Sin embargo, en la mayoría de aplicaciones,
para producir fugacidad se requiere una cantidad mínima de resina
soluble en álcali que es igual a aproximadamente 1% en peso
(típicamente, aproximadamente 5% en peso) del agente formador de
película. Si la composición incorpora demasiada resina soluble en
álcali, la película que se forma no es adecuadamente
hidrorresistente para retrasar el que la composición penetre en el
sustrato durante la aplicación. Por otra parte, las películas que
incorporan demasiada resina soluble en álcali se rompen o disuelven
parcialmente durante la aplicación de capas sucesivas de la
composición para colorear (sobrecoloración), conduciendo por eso a
la penetración. De este modo, para minimizar la penetración de la
composición, la cantidad de resina soluble en álcali típicamente
incluye hasta aproximadamente 10% en peso del agente formador de
película; sin embargo, el límite superior de la cantidad de resina
soluble en álcali se determina mediante la capacidad de la
composición para formar una película hidrorresistente, como aquí se
describe. Aunque la relación óptima de resina soluble en álcali
frente al agente formador de película depende en gran medida de las
especies de resinas empleadas, para la mayoría de aplicaciones el
intervalo preferido de concentración de la resina soluble en álcali
es de aproximadamente 0,5% a aproxi-
madamente 5% en peso de la composición total (por ejemplo, aproximadamente 1% a aproximadamente 3% en peso).
madamente 5% en peso de la composición total (por ejemplo, aproximadamente 1% a aproximadamente 3% en peso).
Típicamente, las resinas solubles en álcali
tienen temperaturas mínimas de formación de película entre
aproximadamente -15ºC y aproximadamente -10ºC. Muchas dispersiones
de resina acrílica disponibles comercialmente son resinas solubles
en álcali para uso en la presente invención. Generalmente, tales
resinas están disponibles como emulsiones de pH neutro que contienen
20 a 50% en peso de resina activa y tienen viscosidades entre 20
mPa\cdots (20 cP) y 100 mPa.s (100 cP). Por ejemplo, una emulsión
de resina acrílica soluble en álcali comercializada por Union
Carbide bajo la marca comercial CARBOSET XL19™ es una resina
soluble en álcali adecuada, como lo es una emulsión acrílica
vendida por S.C. Johnson bajo la marca comercial JONCRYL 95™. Rohm
and Haas vende dispersiones preferidas de resina acrílica soluble
en álcali bajo las marcas comerciales ACRYSOL WS 24™, ACRYSOL WS
32™ y ACRYSOL WS 68™.
Las composiciones para colorear de la invención
también incluyen un colorante. Como se usa aquí, el término
"colorante" incluye cualquier agente capaz de aportar un color
a un sustrato sobre el que se aplica. De este modo, los colorantes
pueden ser tintes (es decir, colorantes solubles), pigmentos (es
decir, colorantes insolubles o en forma de partículas), o cualquier
otro agente adecuado compatible con los componentes de la
composición. Los colorantes están disponibles comercialmente en
preparaciones adecuadas, tales como soluciones acuosas que
contienen tintes, o dispersiones acuosas que contienen
pigmentos.
Para fomentar la compatibilidad con los restantes
componentes de la composición para colorear, los pigmentos usados
están en forma de dispersiones acuosas (por ejemplo, una combinación
de un pigmento, un vehículo acuoso, y un tensioactivo o sistema
dispersante). Desde el punto de vista de la conveniencia, cuando se
usan pigmentos se prefiere una dispersión de pigmento comercial, y
hay disponibles muchas de tales dispersiones. Sin embargo, la
dispersión de pigmento también se puede preparar específicamente
para uso en la composición para colorear de la invención. Las
dispersiones comerciales típicas contienen aproximadamente 30% a
aproximadamente 60% en peso de ingredientes de pigmento activos.
En general, una dispersión de pigmento factible
puede tener un amplio o estrecho intervalo de tamaño de partículas
dependiendo del sistema de aporte usado para la composición para
colorear. El límite inferior del tamaño de partículas de pigmento
no se determina mediante alguna característica funcional de la
composición para colorear, sino mediante la capacidad para formar
una dispersión estable. Similarmente, el límite superior del tamaño
de partículas de pigmento se determina mediante el tipo de
aplicador mediante el que se aplica o distribuye la composición
para colorear, ya que el tamaño de partículas de pigmento determina
la capacidad de las partículas de pigmento para fluir a través de,
por ejemplo, la matriz de una punta de marcador. De hecho,
partículas de pigmento relativamente mayores pueden limitar el
flujo de la composición para colorear a través de muchos tipos de
puntas comúnmente utilizadas en instrumentos de escritura y
marcado, volviéndolos a la larga inoperables. Sin embargo, cuando
la composición para colorear se va a emplear en un marcador en el
que la composición para colorear se dispersa a través de un conjunto
de válvula (por ejemplo, un marcador de pintar) se pueden usar
tamaños mayores de partículas.
El tamaño de partículas de pigmento se puede
ajustar dependiendo del tipo exacto de punta a utilizar en el
instrumento de escritura o marcado en el que se pone la composición
para colorear. Por ejemplo, una forma preferida de la composición
para colorear de la invención se puede utilizar en un instrumento de
marcado que tiene una punta de plástico poroso en virtud del uso de
una dispersión ultrafina de pigmento que tiene un intervalo de
tamaño de partículas de aproximadamente 0,05 \mum a
aproximadamente 0,5 \mum. Las preparaciones comerciales de
pigmento adecuadas son las que incorporan partículas de pigmento
muy pequeñas (por ejemplo, menores que aproximadamente 0,5 \mum).
Una preparación tal se comercializa por
Höecht-Celenese bajo el nombre comercial HOSTAFINE.
Otra línea de producto de dispersiones de pigmento se fabrica por
Heubach y se comercializa bajo el nombre comercial HEUCOTECH.
Los colorantes preferidos para uso en la
composición de la invención son los tintes. El color de muchos
tintes es sensible al pH. Por lo tanto, cuando se emplea un tinte
como colorante, preferiblemente es estable a un pH mayor que
aproximadamente 8, más preferiblemente de aproximadamente 9 a
aproximadamente 10, sin desplazarse el color apreciablemente con
intervalos de pH menores conforme se forma la película
hidrorresistente durante la aplicación. Son tintes adecuados para
uso en la composición para colorear los tintes de polimetina,
tintes de trifenilmetano, tintes de cianina, tintes de metina y
tintes azo que son estables en presencia de un pH menor que
aproximadamente 10. Muchos de tales tintes están disponibles
comercialmente y se conocen en la técnica. Tales tintes incluyen
los tintes comercializados bajo los nombres comerciales BASACRYL
X-RL YELLOW® (Basic Yellow 49), comercializado por
BASF Corporation, ASTRAZON BLUE FRR® (Basic Blue 69), ASTRAZON
BRILLIANT RED 4G® (Basic Red 14) y ASTRAZON PINK FBB® (Basic Red 49)
de Bayer; y los tintes comercializados bajo los nombres comerciales
Acid Green 3 de Internacional Dyestuffs Corporation, Acid Blue 93 y
Acid Violet 19 comercializados por Spectra Color Corporation, así
como sus mezclas, Acid Blue 9, Acid Red 1, Acid Yellow 23 (Crompton
& Knowles), F.D. & C. Yellow 6, así como preparaciones
fugaces de tintes, principalmente las comercializadas por Milliken
(por ejemplo, Milliken Blue, Milliken Fluorescent Red, Milliken
Magenta, Milliken Scarlet, Milliken Orange, Milliken Black,
etc.).
etc.).
La concentración mínima de colorante que produce
una composición para colorear factible se rige mediante la
intensidad de color deseada, aunque para algunas aplicaciones puede
ser suficiente una concentración tan pequeña como 0,1% de colorante,
en peso de la composición total. La máxima concentración factible de
colorante se determina en gran medida mediante la capacidad para
mantener una composición estable y la intensidad de color deseada, y
puede variar ampliamente dependiendo de la concentración de otros
componentes. Sin embargo, un límite superior práctico en la
formulación de, por ejemplo, una tinta de marcador es
aproximadamente 15% de tinte o aproximadamente 10 a 30% de pigmento,
en peso de la composición total. El intervalo de concentración
preferido para la mayoría de aplicaciones es de aproximadamente 1%
a aproximadamente 6% de tinte o de aproximadamente 2% a
aproximadamente 10% de pigmento activo, en peso de la composición
total. Cuando la composición para colorear se ha de usar como tinta
de marcador, para asegurar una buena coloración, es incluso más
preferida una concentración de aproximadamente 1,5% a
aproximadamente 4% de tinte o de aproximadamente 5% de pigmento, en
peso de la composición total.
Preferiblemente, el vehículo acuoso usado en la
composición para colorear de la invención es agua desionizada.
Típicamente, la cantidad de agua presente en la composición para
colorear es de aproximadamente 10% a aproximadamente 90% en peso de
la composición total, y esta cantidad se determina en gran medida
mediante el uso final deseado para el producto (por ejemplo, como
tinta o pintura) y la cantidad de otros componentes incluidos en la
composición para colorear. Para conseguir una viscosidad deseada
cuando la composición para colorear se usa, por ejemplo, en forma
de tinta, preferiblemente el agua está presente en una cantidad de
aproximadamente 55% a aproximadamente 75%, y lo más preferiblemente
de aproximadamente 60% a aproximadamente 70%, en peso de la
composición total. Desde luego, cuando la composición para colorear
se usa como pintura, la cantidad de agua puede ser
significativamente menor que estos intervalos.
Además de tener un agente formador de película,
una resina soluble en álcali, y un colorante, la composición acuosa
para colorear también puede incluir otros constituyentes. Los
aditivos son útiles para mejorar la estabilidad, controlar la
viscosidad, y fomentar una larga duración de conservación. De este
modo, la composición para colorear puede incluir un humectante, un
tensioactivo, un preservativo, un agente de secado, una fragancia,
un agente amargante u otro aditivo compatible adecuado.
Como se ha mencionado, con la exposición al aire
el agente formador de película se reticula particularmente
rápidamente. Por eso, cuando la composición se usa en forma de
tinta, la composición para colorear puede incluir un humectante para
retrasar el secado prematuro de la punta del instrumento de
escritura que contiene la composición para colorear. El humectante
asegura que la composición para colorear no se reticule
prematuramente en la superficie de un sistema de marcado, tal como
los sistemas aquí descritos. Los humectantes típicos para inclusión
en las composiciones para colorear de la presente invención incluyen
alcoholes polihidroxílicos, tales como etilenglicol, propilenglicol
(PPG), hexilenglicol y poli(etilenglicol) (PEG); los
almidones hidroxilados y algunos tensioactivos también pueden
funcionar como humectantes. Preferiblemente, el humectante es
propilenglicol o glicerina.
Generalmente, el humectante (cuando se incluye)
se usa en una cantidad de aproximadamente 1% a aproximadamente 30%
en peso de la composición total (por ejemplo, 2% a aproximadamente
20% en peso), aunque este intervalo no es en modo alguno crítico. La
cantidad de humectante a añadir se determina por el tipo de punta
usado en el instrumento de escritura o marcado a emplear y el
periodo temporal de protección deseado. Una composición preferida
incorpora como humectante propilenglicol en una cantidad de
aproximadamente 1% a aproximadamente 10% en peso de la composición
total. Otra composición preferida incluye como humectante glicerina
en una cantidad de aproximadamente 1% a aproximadamente 2% en peso
de la composición total.
Para una duración de conservación prolongada, la
composición para colorear puede incluir un preservativo para
retrasar la contaminación biótica de la composición para colorear.
Preferiblemente, el preservativo sirve tanto como bactericida como
fungicida, y se añade en cualquier cantidad eficaz, aunque un
intervalo de concentración típico es de aproximadamente 0,1% a
aproximadamente 5% en peso de la composición total. El uso de
preservativos en niveles mayores que aproximadamente 5% en peso de
la composición total puede provocar que la composición para
colorear se vuelva tóxica o inestable y, en cualquier caso, es
innecesario. Como agente de secado se debe añadir a la composición
un alcohol, ese alcohol también funcionará hasta cierto punto como
preservativo.
Para uso en la invención es adecuado cualquier
preservativo convencional compatible con los restantes ingredientes.
Por ejemplo, son preservativos adecuados los preservativos
fabricados por Hüls Corp. y vendidos bajo el nombre comercial
NUOSEPT 95® (oxozolidina bicíclica), los preservativos fabricados
por Dow Chemical Co. y vendidos bajo las marcas comerciales DOWICIL
75® [cloruro de
1-(3-cloroalil)-3,5,7-triaza-1-azoniaadamantane]
y DOWICIL 200® (cloruro de
3-clorovinil-hexametilen-tetraamonio),
el preservativo fabricado por Rohm and Haas y vendido bajo la marca
comercial KATHON PFM® (isotiazolinonas), el preservativo fabricado
por Sutton Labs y vendido bajo la marca comercial GERMALL II®
(imazolidinil-urea), o el preservativo fabricado por
Merck y vendido bajo la marca comercial TEKTAMER 38®
(1,2-dibromo-2,4-dicianobutano).
Otros preservativos aceptables incluyen TROYSAN POLYPHASE P100®, un
carbamato de
3-yodo-2-propinil-butilo
vendido por Troy Chemical que típicamente se mezcla con PVP
K-30®, un homopolímero (C_{6}MgNO)_{x} de
2-pirrolidinona y 1-etenilo,
solubilizante vendido por ISP Technologies Inc., y
M-PYROL®, un solubilizante de
1-metil-pirrolidinona vendido por
ISP Corporation. Muchos preservativos que no son estables bajo
condiciones básicas se pueden degradar a un pH alto para liberar
reactivos (por ejemplo, formaldehído) que producen la reticulación
del agente formador de película. Debido a que el agente formador de
película es estable a un pH alto, el preservativo preferiblemente
no se degrada significativamente bajo condiciones alcalinas. Dos
preservativos tales preferidos se fabrican por Zeneca y se venden
bajo las marcas comerciales PROXEL GXL™ y PROXEL DL™, y otro
preservativo estable en condiciones alcalinas se fabrica por Hüls y
se vende bajo la marca comercial NUOSEPT 495™, todas estas
preparaciones usan como ingrediente activo
1,2-bencisotiazolin-3-uno.
La composición para colorear también puede
incluir uno o más tensioactivos. Los tensioactivos pueden ser
tensioactivos iónicos o iniónicos. Algunos tensioactivos actúan
reduciendo la tensión superficial y la energía de la solución,
afectando de ese modo a una variedad de parámetros en la composición
para colorear. La presencia de tensioactivos iniónicos fomenta la
estabilidad a largo plazo de la composición para colorear. En
particular, algunas formulaciones que carecen de tensioactivos se
vuelven progresivamente más viscosas, debido a la relativamente
gran cantidad de material sólido en la composición. En casos
extremos, estos sólidos se pueden separar de la solución. La
presencia de una cantidad relativamente pequeña de un tensioactivo
iniónico reduce o elimina sustancialmente esta
eventualidad.
eventualidad.
Adicionalmente, al reducir la tensión
superficial, el tensioactivo reduce la viscosidad de la composición
para colorear, fomentando de ese modo un flujo más uniforme de la
composición para colorear a través de la punta (plumilla) de una
pluma cuando la composición se usa en forma de tinta. Sin embargo,
demasiado tensioactivo fomenta la penetración de la composición
para colorear cuando se aplica en algunos sustratos.
Adicionalmente, algunos tensioactivos (por ejemplo, TAMOL 681)
reaccionan con los materiales comúnmente empleados en instrumentos
de escritura. Por eso, la elección de un tensioactivo depende en
gran medida del uso deseado de la composición para
colorear.
colorear.
Un tensioactivo iniónico adecuado contemplado
aquí es el tensioactivo SURFYNOL, vendido por Air Products &
Chemicals Inc., Allentown, Pennsylvania. Adicionalmente, un
tensioactivo adecuado es TAMOL 731, un tensioactivo iniónico de
tipo polímero vendido por Rohm and Haas Company con una
concentración de 25% en un disolvente. Un tensioactivo tal como
Triton® X-405 (una mezcla de 70% de
octilfenoxipolietoxietanol y 30% de agua) funciona bien en
composiciones de la invención cuando se usa en cantidades de 0,1% a
aproximadamente 1% en peso de la composición total (preferiblemente
por encima de aproximadamente 0,4% en peso).
Otros tensioactivos pueden actuar como agentes de
bloqueo del tinte para fomentar la fugacidad del colorante. En
algunas formulaciones de tintes, tales como los tintes Milliken
mencionados antes, los cromóforos se acoplan a un resto que es
miscible en vehículos acuosos, y de este modo son fugaces en
comparación con los tintes ácidos mismos. Sin embargo, muchas de
estas formulaciones reaccionan con algunas resinas, especialmente
bajo condiciones básicas. Por lo tanto, cuando se usan tintes
ácidos, un tensioactivo que actúa como agente de bloqueo del tinte
fomenta la fugacidad de las marcas resultantes. Tales tensioactivos
compiten con los cromóforos por los sitios de enlace en un
sustrato. En las patentes de EE.UU. 5.262.535, 5.507.863 y 5.487.778
se describen algunos tensioactivos adecuados para uso como agentes
de bloqueo del tinte. Otros tensioactivos comúnmente empleados que
tienen esta capacidad de bloqueo del tinte son varias sales de
disulfonatos de óxido de difenilo alquilado. Un tensioactivo de
bloqueo del tinte preferido se fabrica por Dow Chemical y se vende
bajo el nombre comercial DOWFAX
8390™.
8390™.
Aunque, como se ha mencionado, durante la
aplicación el agente formador de película se solidifica rápidamente,
en algunas aplicaciones se puede añadir a la composición para
colorear un agente de secado adicional para producir una formación
de película más rápida y para mejorar las características de
marcado, particularmente sobre materiales no porosos. Los agentes
de secado aumentan la volatilidad global, mejorando de ese modo la
velocidad de evaporación del agua y del regulador de pH. Se puede
usar cualquier material compatible que realiza esta función.
Preferiblemente, el agente de secado debe ser un
material polar volátil para asegurar la compatibilidad con los
componentes primarios de la tinta de marcador. Los alcoholes
C_{2}-C_{4} de cadena lineal son eficaces
agentes de secado altamente volátiles, y, de éstos, se prefiere el
etanol debido a su relativamente bajo coste, su baja toxicidad, y
porque no aporta un olor desagradable a la composición. Cuando se
añaden a la composición para colorear, los alcoholes (por ejemplo,
los alcoholes desnaturalizados convencionales, o preparaciones)
también pueden proporcionar beneficios adicionales, tales como
reducir la tensión superficial, aumentar la adherencia de la
composición para colorear en superficies porosas, y proporcionar una
actividad bactericida.
Cuando se utiliza un agente de secado,
preferiblemente se añade desde aproximadamente 1% hasta
aproximadamente 10% en peso de la composición total, siendo la
concentración más preferida aproximadamente 3-8% en
peso de la composición total, aunque estas cantidades no son
críticas para la práctica de la invención. De hecho, la presencia
del agente de secado afecta adversamente a la estabilidad de la
composición para colorear y puede provocar la floculación del
pigmento, y reducir significativamente el tiempo al descubierto, a
menos que se empleen otros aditivos estabilizantes.
Como se ha mencionado, preferiblemente la
composición para colorear es alcalina, para que las resinas
acrílicas solubles en álcali permanezcan en solución y para evitar
una reticulación prematura. Aunque los agentes formadores de
película están disponibles como emulsiones acuosas altamente
alcalinas, en algunas aplicaciones puede ser necesario en la
composición un regulador de pH para mantener el pH entre
aproximadamente 9 y aproximadamente 10. Como regulador de pH se
puede usar cualquier material que sea compatible con los otros
componentes del sistema y que realice esta función. Entre los
reguladores de pH preferidos para esta composición están
2-amino-2-metil-1-propanol
(por ejemplo, disponible como una solución en agua al 95% en peso
bajo la marca comercial AMP 95 de Angus Chemical Group, Inc.) e
hidróxido amónico. La volatilidad del regulador de pH afecta a la
estabilidad de la composición para colorear durante el
almacenamiento, y el uso de un regulador de pH altamente volátil
puede provocar que el agente formador de película se reticule
prematuramente. De este modo, en general, para conseguir los
objetivos de la invención se evita un regulador de pH altamente
volátil. El regulador de pH más preferido es AMP 95 debido a su
moderada a alta volatilidad.
Por otra parte, la composición para colorear
puede incluir ingredientes adicionales, con tal que los ingredientes
sean compatibles con la composición. Por ejemplo, la composición
para colorear puede incluir una fragancia. Para comunicar aromas
deseados se puede emplear cualquier fragancia adecuada. Muchas
preparaciones de fragancias comerciales son compatibles con la
composición para colorear, tales como, por ejemplo, las
comercializadas por Florasyth, Inc., Technology Fragances and
Flavors, Inc., y Shaw, Mudge, & Co., etc. Adicionalmente, la
composición puede incluir un agente amargante, tal como los
comúnmente incluidos en las composiciones para colorear, para
comunicar a la composición un sabor desagradable y, de ese modo,
disuadir de la ingestión de la
composición.
composición.
La composición para colorear es útil para formar
una marca sobre un sustrato. Preferiblemente, la marca se forma
aplicando la composición acuosa para colorear a una primera
superficie, sobre la que el agente formador de película forma una
película hidrorresistente. Preferiblemente, la película incluye algo
del colorante y algo de la resina soluble en álcali.
Un sustrato preferido tiene dos superficies (por
ejemplo, dos superficies opuestas), tal como una hoja de papel
poroso (en la que las superficies se oponen entre sí). Como se usa
aquí, "papel" incluye cualquier calidad de papel así como
cualquier material similar al papel que incluye, pero no se limita a
ello, tejido de algodón, papel cebolla, pergamino, papel vitela,
papiro, u otro material similar. La película hidrorresistente
reduce el grado en que el colorante penetra en el sustrato,
minimizando de ese modo o evitando sustancialmente la formación de
una segunda marca en la superficie opuesta (es decir, la película
evita la penetración del colorante).
El grado en que se minimiza la penetración
depende de la naturaleza del sustrato y la viscosidad de la
composición. Por ejemplo, en papel altamente poroso (por ejemplo,
papel de libros para colorear o papel prensa), a pesar de la
presencia del agente formador de película se puede producir alguna
penetración mínima con una composición para colorear de una
viscosidad baja. Sin embargo, generalmente la marca de penetración
tiene una intensidad de aproximadamente sólo 10% de la marca en la
superficie deseada, y en muchas aplicaciones puede ser
sustancialmente más clara (por ejemplo, aproximadamente 5% o
menos).
Como aquí se ha mencionado, la resina soluble en
álcali se puede disolver sólo en soluciones básicas. Por lo tanto,
una marca hecha con la composición para colorear de la invención no
es fugaz al contacto con agua a no ser que el pH del agua se eleve
al menos al nivel que sería suficiente para disolver la resina en
su estado original. De este modo, agua corriente ordinaria, agua de
lluvia, agua de condensación atmosférica, u otros líquidos
comúnmente presentes, tales como bebidas vertidas y similares,
tendrán, desde luego, una alcalinidad insuficiente para rehumedecer
o disolver la resina soluble en álcali. En sí misma, la composición
para colorear de la presente invención es de naturaleza
"permanente" comparada con la mayoría de las tintas acuosas y
otras composiciones para colorear. Sin embargo, el agua corriente
combinada con un jabón, detergente, o lejía es suficiente alcalina
para disolver la resina soluble en álcali y permitir que la
película hidrorresistente sea separada mecánicamente. Por lo tanto,
aunque son permanentes, las marcas hechas mediante composiciones
para colorear de la presente invención se lavan fácilmente en la
piel y tejidos comunes usando reactivos domésticos comunes.
La composición para colorear de la presente
invención se puede aplicar mediante cualquier medio conocido para
aplicar un fluido en un sustrato. Por ejemplo, la composición se
puede aplicar con un pincel, una pluma estilográfica de boquilla
separada, una bola rodante (que es análoga a un bolígrafo pero tiene
una bola mucho mayor y usa una composición para colorear mucho
menos viscosa que un bolígrafo convencional), un bote de aerosol u
otro aparato para pulverización de fluidos, un tampón absorbente,
un rodillo de pintar, un equipo de imprimir, u otro aparato usado
para distribuir fluidos que tienen las propiedades de la presente
composición para colorear. Preferiblemente, la composición es
adecuadamente fluida para uso en tales instrumentos de marcado. De
este modo, para uso en un instrumento estándar de marcado tal,
preferiblemente la viscosidad de la composición para colorear es
aproximadamente 3 mPa\cdots (3 cP) a aproximadamente 10
mPa\cdots (10 cP) [por ejemplo, aproximadamente 4 mPa\cdots (4
cP) a aproximadamente 8 mPa\cdots (8 cP)], y lo más
preferiblemente aproximadamente 5 mPa\cdots (5 cP) a
aproximadamente 7 mPa\cdots (7 cP) [por ejemplo, aproximadamente
6 mPa\cdots (6 cP)].
El instrumento preferido para aplicar la
composición para colorear es el marcador capilar. Un marcador
capilar tiene un depósito y una punta capilar. El depósito de un
marcador capilar típico es un cuerpo absorbente acoplado en el
mango del marcador. Se puede usar cualquier depósito adecuado
compatible con la composición para colorear, tal como, por ejemplo,
un depósito de poliéster extrudido. El depósito contiene la carga
de composición para colorear del marcador, y es capaz de transferir
la composición para colorear a la punta capilar. La punta del
marcador capilar tiene un extremo en contacto con el depósito y un
puntero de escritura en su otro extremo para hacer contacto con el
sustrato. La punta proyecta la composición para colorear desde el
depósito a su puntero de escritura. El puntero de escritura de la
punta traza a través de la superficie del sustrato a marcar
distribuyendo el fluido en la superficie. La punta se puede
fabricar con cualquier material poroso preferiblemente elástico.
Preferiblemente, se usa una punta de plástico poroso, pero también
son adecuadas otras puntas, tales como puntas huecas retraíbles,
puntas de fieltro ordinario, y puntas de fibra aglomerada.
La punta puede tener un puntero de escritura
indesgastable bien definido, tal como un puntero de cincel; por eso,
el instrumento preferido para aplicar la composición para colorear
es un marcador capilar. Como es convencional en la técnica de
marcadores capilares, el puntero puede tener bordes de diferentes
dimensiones. El mismo marcador se puede usar para hacer líneas más
gruesas o más finas trazando con uno u otro borde del puntero en
contacto con el medio de escritura.
Aunque se cree que los expertos en la técnica son
completamente capaces de poner en práctica la invención después de
leer la descripción anterior, los siguientes ejemplos ilustran algo
más algunas de sus características. Como estos ejemplos se incluyen
con propósito meramente ilustrativo, no se deben interpretar para
limitar el alcance de la invención en ningún aspecto.
En particular, estos ejemplos presentan 35
composiciones para colorear de la presente invención, distintas,
adecuadas para uso en instrumentos de escritura comunes. Se
midieron las propiedades físicas de las composiciones de los
ejemplos, principalmente el color y la viscosidad, así como el pH.
También se anotó si la composición permanecía estable con el tiempo
a temperatura ambiente (25ºC) y a temperaturas elevadas (60ºC).
Cada composición para colorear se cargó en una variedad de
diferentes instrumentos de escritura (por ejemplo, plumas,
marcadores, etc.), para aplicar marcas en superficies y determinar
si las composiciones para colorear eran compatibles con varias
puntas de marcador comúnmente empleadas. En particular, se
determinó la penetración de las marcas, así como la fugacidad de las
marcas en la piel y tejidos comunes.
En este ejemplo, se prepararon tres composiciones
para colorear sin usar tensioactivos. Al formular las composiciones
de la presente invención, se formó una primera premezcla mezclando
una emulsión de resina soluble en álcali (ACRYSOL
WS-24) con agua y añadiendo un regulador de pH
(hidróxido amónico) hasta que se consiguió un pH entre
aproximadamente 8,0 y aproximadamente 10,0. A este pH, se disolvió
la resina. Luego, para asegurar que la composición final fuera
suficientemente alcalina, se añadió una premezcla de
AMP-95 (48% de la emulsión comercial, 48% de agua,
y 4% de AMP-95, todos en peso de la premezcla) como
regulador de pH. Luego, se formó una segunda premezcla añadiendo
agua a las soluciones de colorante. Una tercera premezcla incluía,
en M-Pyrol, un preservativo (Troysan Polyphase
P100) a 0,2% en peso de la premezcla, y un tensioactivo (PVP
K-30 en polvo) a 2% en peso de la premezcla. Estas
premezclas se mezclaron junto con el agente formador de película
(MAINCOTE FASTRACK-77) y otros ingredientes (cuando
se incluyeron) para formar las composiciones para colorear. En la
Tabla 1 se presentan las fórmulas de las composiciones, junto con
la medida de su viscosidad.
| Composición | 1 | 2 | 3 |
| Color | azul | verde | naranja |
| Agua | 23,6 g | 29,4 g | 33,6 g |
| Premezcla de preservativo | 2,6 g | 2,6 g | 2,6 g |
| NuoSept 95 | 0,3 g | 0,3 g | 0,3 g |
| Glicerina | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g |
| Acrysol WS-24, 50 g | 8,0 g | 8,0 g | 8,0 g |
| AMP-95 | 0,1 g | 0,1 g | 0,1 g |
| Fastrack-77 | 53 g | 53 g | 53 g |
| Acid Yellow 23 | 0,1 g | ||
| F:D: \textamp C. Yellow 6 | 4,0 g | ||
| Milliken Blue | 8,0 g | 8,4 g | |
| Viscosidad, mPa\cdots (cP) | 6,0 | 6,0 | 6,0 |
El pH de estas tres composiciones para colorear
varió entre 9 y 10. Las tres composiciones para colorear mostraron
una lavabilidad superior en tejidos comunes y piel. Todas ellas
fueron suficientemente fluidas para funcionar en marcadores
comunes, y se comportaron bien en todos los marcadores ensayados.
Las tres mostraron una penetración mínima cuando se aplicaron en
papel poroso, y se observó que las tres o más aplicaciones
sucesivas de la composición para colorear sobre la misma área de
papel depositaron una marca brillante. Las tres formulaciones no
fueron estables durante periodos prolongados a temperatura ambiente
y a temperaturas elevadas, todas ellas mostraron signos de sequedad
o desplazamiento del color debido a la interacción de los tintes
con la composición.
En este ejemplo, se prepararon ocho composiciones
para colorear adicionales. Para disminuir el tiempo de secado, seis
de ellas incluían una pequeña cantidad de tensioactivo (SURFYNOL
72). En la Tabla 2 se presentan las fórmulas de las composiciones,
junto con la medida de su viscosidad y pH.
| Composición | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Color | naranja | negro | azul | verde | rojo | marrón | violeta | amarillo |
| Agua | 33,6 g | 23,64 g | 22,86 g | 27,26 g | 29,78 g | 29,46 g | 28,14 g | 34,26 g |
| Premezcla de preservativo | 2,66 g | 2,66 g | 1,8 g | 1,8 g | 1,8 g | 1,8 g | 1,8 g | 1,8 g |
| NuoSept 95 | 0, 3 g | 0, 3 g | 0,14 g | 0,14 g | 0,14 g | 0,14 g | 0,14 g | 0,14 g |
| Glicerina | 1,4 g | 1,4 g | 1 g | 1 g | ||||
| Acrysol WS-24, 5 g | 8 g | 8 g | 7 g | 6,8 g | 6,8 g | 6,8 g | 6,8 g | 6,8 g |
| Composición | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Color | naranja | negro | azul | verde | rojo | marrón | violeta | amarillo |
| AMP-95 | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | |||
| Fastrack-77 | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g |
| SURFYNOL 72 | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | ||
| Acid Yellow 23 | 1,2 g | 2,6 g | ||||||
| F.D. \textamp C. Yellow 6 | 4 g | 1,2 g | ||||||
| Milliken Blue | 8 g | 8,4 g | 1 g | 0,72 g | ||||
| Milliken Flour, Red | 6 g | 1 g | 5,2 g | 1,4 g | ||||
| Milliken Magenta | 6,6 g | |||||||
| Milliken Scarlet | 7 g | |||||||
| Milliken Black | 14 g | 7 g | ||||||
| Viscosidad, mPa\cdots (cP) | 6,5 | 6,8 | 7,6 | 7,1 | 6,6 | 7,3 | 7,4 | 7,3 |
Todas las composiciones para colorear mostraron
una fugacidad superior en la piel; sin embargo, las composiciones no
se lavaron bien en tejidos, especialmente en algodón. Todas ellas
fueron suficientemente fluidas para funcionar en marcadores
comunes, y se comportaron bien en todos los marcadores ensayados.
Todas ellas mostraron una penetración mínima cuando se aplicaron en
papel poroso. Las formulaciones no fueron estables durante periodos
prolongados a temperatura ambiente o a temperaturas elevadas, todas
ellas mostraron signos de sequedad o desplazamiento del color
debido a la interacción de los tintes con la composición.
En este ejemplo, se prepararon ocho composiciones
para colorear adicionales. Estas composiciones para colorear
incorporaron el tensioactivo iniónico Triton X-405,
e incluyeron un preservativo que era más estable a un pH más alto
(Proxel GXL). Adicionalmente, cuando se empleó el tinte Acid Blue,
las composiciones para colorear incorporaron un tensioactivo de
bloqueo del tinte (Dowfax 8390) para fomentar la estabilidad del
color a largo plazo. En la Tabla 3 se presentan las fórmulas de las
composiciones, junto con la medida de su viscosidad y pH.
Las ocho composiciones para colorear mostraron
una fugacidad superior en la piel. Todas ellas fueron
suficientemente fluidas para funcionar en marcadores comunes, y se
comportaron bien en todos los marcadores ensayados. Todas ellas
mostraron una penetración mínima cuando se aplicaron en papel
poroso. Las composiciones que incorporaban tinte F.D. & C.
Yellow mostraron algún desplazamiento del color para un
almacenamiento prolongado. Por otra parte, algunos tintes se
espesaron o solidificaron para un almacenamiento prolongado a
60ºC.
| Composición | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| Color | naranja | amarillo | azul | verde | rojo | púrpura | marrón | negro |
| Agua | 36,1 g | 38,1 g | 28,92 g | 32,54 g | 31,44 g | 29,02 g | 29,66 g | 30,86 g |
| Proxel GXL | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g |
| Glicerina | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g |
| Composición | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| Color | naranja | amarillo | azul | verde | rojo | púrpura | marrón | negro |
| Acrysol WS-24,5 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g |
| Triton X-45 | 0,3 g | 0,3 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g |
| Fastrack-77 | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g |
| Dowfax 839 | 6 g | 6 g | 7 g | 4 g | 4 g | 7 g | ||
| Acid Blue 9 | 1 g | 1 g | 8 g | 0,14 g | 0,9 g | |||
| Acid Red 1 | 1,4 g | 0,9 g | ||||||
| Acid Yellow 23 | 2 g | 0,66 g | ||||||
| F.D. \textamp C. Yellow 6 | 4 g | 0,34 g | 1,2 g | 0,44 g | ||||
| Milliken Flour, Red | 4,28 g | 7,5 g | 5,2 g | |||||
| Viscosidad, mPa\cdots (cP) | 6,4 | 5,4 | 6,8 | 5,8 | 6,3 | 6,7 | 6,5 | 6,3 |
| pH | 9,4 | 9,3 | 9,4 | 9,5 | 9,5 | 9,4 | 9,4 | 9,5 |
En este ejemplo, se prepararon ocho composiciones
para colorear adicionales. Estas composiciones para colorear fueron
similares a las del ejemplo 3, sin embargo se añadió una mayor
cantidad de Triton X-405 para fomentar la
estabilidad de la solución al almacenamiento por largo tiempo.
Adicionalmente, el uso del tinte Milliken Orange en lugar de F.D.
& C. Yellow minimizó el desplazamiento del color. En la Tabla 4
se presentan las formulaciones de cada una de estas
composiciones.
Las ocho composiciones para colorear mostraron
una fugacidad superior. Todas ellas fueron suficientemente fluidas
para funcionar en marcadores comunes, y se comportaron bien en todos
los marcadores ensayados, sin secado de la punta incluso con hasta
90 minutos de tiempo "al descubierto" en 40% de humedad a
temperatura ambiente. Todas ellas mostraron una penetración mínima
cuando se aplicaron en papel poroso. Por otra parte, las
composiciones permanecieron estables a temperaturas elevadas, no se
espesaron apreciablemente ni mostraron un desplazamiento del color
significativo
| Composición | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 |
| Color | naranja | amarillo | azul | verde | rojo | púrpura | marrón | negro |
| Agua | 34 g | 38,3 g | 28,72 g | 31,34 g | 31,24 g | 28,42 g | 27,66 g | 30,55 g |
| Proxel GXL | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g | 0,2 g |
| Glicerina | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g | 1,4 g |
| Acrysol WS-24,5 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g | 8 g |
| Triton X-45 | 0,4 g | 0,4 g | 0,4 g | 0,4 g | 0,4 g | 0,4 g | 0,4 g | 0,4 g |
| Fastrack-77 | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g | 53 g |
| Composición | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 |
| Color | naranja | amarillo | azul | verde | rojo | púrpura | marrón | negro |
| Dowfax 839 | 6 g | 7 g | 7 g | 4 g | 4 g | 7 g | ||
| Acid Blue 9 | 1 g | 1 g | 8 g | 0,14 g | 0,85 g | |||
| Acid Red 1 | 1,4 g | 0,85 g | ||||||
| Acid Yellow 23 | 1,7 g | 0,66 g | 2 g | |||||
| F.D. \textamp C. Yellow 6 | 2 g | 0,34 g | ||||||
| Milliken Flour, Red | 4,28 g | 7,5 g | 5,2 g | |||||
| Milliken Orange | 4 g | 3 g | 0,75 g | |||||
| Viscosidad, | 6,0 | 5,2 | 6,9 | 6,2 | 6,6 | 6,8 | 6,6 | 6,4 |
| mPa\cdots (cP) | ||||||||
| pH | 9,7 | 9,6 | 9,8 | 9,7 | 9,7 | 9,8 | 9,7 | 9,7 |
| Densidad, | 1.048,52 | 1.044,87 | 1.047,32 | 1.048,52 | 1.049,73 | 1.043,72 | 1.046,12 | 1.052,13 |
| kg/m^{3} (g/l) | ||||||||
| Tensión superficial, | 0,0382 | 0,0369 | 0,0404 | 0,0378 | 0,0359 | 0,0403 | 0,0383 | 0,0372 |
| N/m (dinas/cm) | (38,2) | (36,9) | (40,4) | (37,8) | (35,9) | (4,03) | (38,3) | (37,2) |
\vskip1.000000\baselineskip
En este ejemplo, se prepararon ocho composiciones
para colorear adicionales. Estas composiciones para colorear
incluyeron DT211NA (Dow Chemical Co.) como fuente de agente formador
de película. Las composiciones se prepararon haciendo primero un
premezcla, similar a la descrita en el ejemplo 1, de los siguientes
ingredientes con las siguientes proporciones en peso:
\vskip1.000000\baselineskip
| Ingrediente | Porcentaje en peso |
| Agua | 74,06% |
| PROXEL DL | 1,29% |
| ARYSOL WS-24 | 17,73% |
| TRITON X-405 | 1,14% |
| Glicerina | 4% |
| Fragancia | 0,86% |
\vskip1.000000\baselineskip
Luego, esta premezcla se combinó con otros
ingredientes como se indica en la Tabla 5.
Las ocho composiciones para colorear mostraron
una fugacidad superior. Todas ellas fueron suficientemente fluidas
para funcionar en marcadores comunes, y se comportaron bien en todos
los marcadores ensayados, sin secado de la punta incluso con hasta
90 minutos de tiempo "al descubierto" en 40% de humedad a
temperatura ambiente. Todas ellas mostraron una penetración mínima
cuando se aplicaron en papel poroso. Por otra parte, las
composiciones permanecieron estables a temperaturas elevadas, no se
espesaron apreciablemente ni mostraron un desplazamiento del color
significativo.
| Composición | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 |
| Color | azul marino | abedul | lila | clementina | rosa | trébol | plátano | carbón |
| Premezcla de ACRYSOL | 34,96% | 34,96% | 34,96% | 34,96% | 34,96% | 34,96% | 34,96% | 34,96% |
| Agua | 0,14% | 0,56% | 1,04% | 1,29% | 2,78% | 2,04% | 1,73% | |
| DT211NA | 54% | 54% | 54% | 54% | 54% | 54% | 54% | 54% |
| DOWFAX 8390 | 7% | 4% | 4% | 4% | 6% | 7% | 7% | 7% |
| Milliken Orange | 2,26% | 4% | ||||||
| Milliken FI, Red | 3,6% | 4,16% | 7% | 3% | ||||
| F.D. \textamp C. Yellow 6 | 2% | |||||||
| Food Blue 5 | 0,3% | 0,06% | 0,04% | 0,66% | 0,4% | |||
| Acid Red 1 | 0,75% | 1,11% | ||||||
| Acid Yellow 3 | 1,44% | 0,8% | ||||||
| Acid Yellow 36 | 0,6% | 0,56% | ||||||
| Viscosidad, mPa\cdots (cP) | 6,3 | 6 | 6,2 | 6,1 | 5,8 | 5,75 | 6,1 | 5,9 |
| pH | 10,2 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10,1 | 10 |
| Densidad, kg/m^{3} (g/l) | 1.047,28 | 1.046,08 | 1.047,28 | 1.053,27 | 1.049,67 | 1.046,08 | 1.055,67 | 1.056,86 |
| Tensión superficial, | 0,0337 | 0,0336 | 0,0355 | 0,0336 | 0,0368 | 0,0386 | 0,0341 | 0,0342 |
| N/m (dinas/cm) | (33,7) | (33,6) | (35,5) | (33,6) | (36,8) | (38,6) | (34,1) | (34,2) |
| Densidad relativa | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,06 | 1,06 |
Claims (20)
1. Una composición para colorear, que comprende
un agente formador de película sensible al pH, una resina soluble
en álcali, un vehículo acuoso, y un colorante.
2. La composición para colorear de la
reivindicación 1, con un pH de aproximadamente 9 a aproximadamente
10.
3. La composición para colorear de la
reivindicación 1 ó 2, con una viscosidad de aproximadamente 4
mPa\cdots (4 cP) a aproximadamente 8 mPa\cdots (8 cP).
4. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-3, en la que dicho agente
formador de película representa aproximadamente 15% a
aproximadamente 30% en peso de dicha composición acuosa para
colorear.
5. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-4, en la que dicho agente
formador de película comprende un látex y un resto de amina
polifuncional.
6. La composición para colorear de la
reivindicación 5, en la que dicho látex contiene al menos un
monómero funcional ácido.
7. La composición para colorear de la
reivindicación 6, en la que dicho monómero funcional ácido es ácido
acrílico o ácido metacrílico o una de sus combinaciones.
8. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 5-7, en la que dicho látex
tiene un peso molecular medio de aproximadamente 500 a
aproximadamente 5000000.
9. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 5-8, en la que dicho látex
comprende dicho resto de amina polifuncional.
10. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-9, en la que dicha resina
soluble en álcali está presente en una cantidad de aproximadamente
0,5% a aproximadamente 5% en peso de dicha composición acuosa para
colorear.
11. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-10, que comprende además un
humectante.
12. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-11, que comprende además un
tensioactivo.
13. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-12, que comprende además un
preservativo.
14. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-13, que comprende además un
agente de secado.
15. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-14, que comprende además un
regulador de pH.
16. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-15, que comprende además una
fragancia.
17. La composición para colorear de cualquiera de
las reivindicaciones 1-16, que comprende además un
agente amargante.
18. Una marca sobre un sustrato formada aplicando
a dicho sustrato la composición para colorear de cualquiera de las
reivindicaciones 1-17, tal que dicho agente
formador de película forma una película hidrorresistente que se
adhiere a dicho sustrato y dicho colorante se une a dicha
película.
19. Un instrumento de escritura, que comprende la
composición para colorear de cualquiera de las reivindicaciones
1-17, en la que dicho instrumento comprende una
punta y un depósito que contiene dicha composición para
colorear.
20. El instrumento de escritura de la
reivindicación 19, en el que dicha punta es de plástico poroso.
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