ES2841823T3 - Composición de cera de marcaje renovable y biodegradable - Google Patents

Abstract

Una composición de marcaje que comprende: un polímero de condensación que es un producto de reacción de un diol y un ácido dicarboxílico, en una cantidad de aproximadamente 10% a aproximadamente 90% en peso de la composición; uno o más ácidos grasos que contienen de 10 a 24 átomos de carbono, o un éster de los mismos, en una cantidad de aproximadamente 20% a aproximadamente 80% en peso de la composición; y un colorante, en una cantidad de aproximadamente 1% a aproximadamente 15% en peso de la composición; en donde el polímero tiene un valor de dureza Shore D de 35 a 65.

Description

DESCRIPCIÓN

Composición de cera de mareaje renovable y biodegradable

Campo

Esta descripción se refiere a composiciones de mareaje con cera. Más particularmente, esta descripción se refiere a composiciones de marcaje con cera que son renovables y biodegradables y a aparatos de escritura elaborados a partir de tales composiciones.

Antecedentes

El documento US 4822417 se refiere a una composición de tinta de marcaje que muestra una excelente resistencia al secado de la punta de un bolígrafo, de modo que la punta no sufre un secado significativo ni siquiera cuando el bolígrafo se deja reposar sin la tapa. El documento WO 2011/009535 se refiere a una sustancia de escritura ligada a polímeros para herramientas de escritura, dibujo y/o pintura, en particular para lápices o lápices de colores. El documento WO 2010/006742 se refiere a una mina de lápiz aglomerada con polímero para dispositivos de escritura, dibujo o pintura. El documento EP 1146098 se refiere a una composición de marcaje sólida como medio de escritura en un aparato de escritura. El documento US 6136078 se refiere a materiales para marcar o colorear. El documento US 6039797 se refiere a composiciones de marcaje tales como barritas en general.

Las composiciones de marcaje se formulan típicamente a partir de combinaciones de todas las ceras, ácidos grasos, colorantes, extensores de color y otros aditivos. Estas composiciones de marcaje se pueden utilizar para fabricar barritas, lápices de cera o grasa y lápices de colores, que se pueden utilizar para dibujar, escribir o colorear sobre sustratos porosos y no porosos. Los niños suelen utilizar barritas sobre varios tipos de sustratos, incluyendo papel, tal como papel de cuaderno, libros para colorear, papel para bellas artes y cartulina. Además, las barritas, lápices de cera o grasa y lápices de colores están disponibles en una amplia variedad de colores, desde colores primarios hasta colores fluorescentes.

Las ceras se utilizan como material en las composiciones de estas barritas. Un dispositivo de marcaje, tal como una barrita, está elaborado de diferentes ceras y aditivos para formar tanto la forma estructural de la barrita como el medio de marcaje. Por ejemplo, la composición debe ser necesariamente sólida, de modo que posea rigidez y resistencia estructural, pero debe ser lo suficientemente blanda para formar un portador para el pigmento que se va a aplicar bajo presión sobre una superficie del sustrato a marcar. En la actualidad, tales composiciones utilizadas para las ceras en barrita han representado un compromiso entre la obtención de una resistencia satisfactoria y una resistencia a la rotura, al mismo tiempo que poseen suficientes suavizantes y cualidades de fluidez bajo presión para proporcionar una colocación y un marcaje satisfactorios.

Se ha divulgado al público una variedad de composiciones de marcaje, que incluyen, por ejemplo, las Patentes de Estados Unidos Núm. 3.409.574, 3.933.708, 4.212.676, 4.990.013 y 5.383.954.

A pesar de esta amplia disponibilidad, los consumidores desean barritas con propiedades mejoradas para obtener una mejor transferencia y mejores cualidades de dibujo, así como menos descamación de los dibujos terminados utilizando tales lápices de colores. Además, recientemente, ha habido un impulso para avanzar hacia materiales más ecológicos que provienen de fuentes renovables y son susceptibles de ser biodegradados. Sin embargo, debido a sus bajos puntos de fusión, los productos actuales utilizados como ceras renovables no son adecuados para su uso en barritas porque dichas barritas tienden a fundirse y distorsionarse o romperse durante el envío y el uso.

La transferencia, una característica importante de las barritas, es una medida de las cualidades de suavidad con las que la composición de escritura se transfiere al sustrato, p. ej., la superficie de escritura. Los niños y los padres prefieren las barritas con mejor transferencia porque permiten a los niños producir marcas y dibujos con barritas mientras ejercen una presión mínima sobre la barrita. La transferencia de colores suaves y pulidos es especialmente importante para los niños que son muy peculiares acerca de la calidad de sus dibujos y trabajos. Un beneficio adicional que es particularmente deseado por padres e hijos es que una barrita que tiene características mejoradas de colocación produce marcas que tienen colores más ricos y brillantes. Sin embargo, por otro lado, la descamación o las partículas sueltas de material de la barrita causadas por la necesidad de aplicar una mayor presión a la barrita para producir la transferencia presentan un problema de limpieza en el hogar cuando los niños utilizan barritas que se descaman porque las escamas se pueden triturar en la superficie de trabajo o, como suele ser el caso, en el suelo de la casa.

Se ha propuesto que la transferencia de las barritas se puede mejorar aumentando las cantidades de emolientes, por ejemplo, aceites tales como aceite de ricino o de canola, en la formulación de la barrita. Aunque este enfoque ha tenido cierto éxito en la mejora de la transferencia, el emoliente afecta negativamente a otras propiedades deseables de la composición de marcaje, tales como estabilidad, brillo del color y pegajosidad. Por ejemplo, la resistencia del instrumento de escritura elaborado a partir de tales composiciones que contienen emolientes disminuye, lo que a su vez da como resultado problemas de fabricación, así como problemas en el uso de tales instrumentos de escritura. Por ejemplo, los barritas y otros instrumentos de escritura formados a partir de tales composiciones se rompen o se desmoronan con bastante facilidad, especialmente cuando las utilizan los niños.

Además, el uso de mayores cantidades de emolientes también afecta negativamente a la pegajosidad de la barrita y/u otro instrumento de escritura. Por ejemplo, el instrumento de escritura se vuelve excesivamente pegajoso al tacto, especialmente cuando se sostiene entre los dedos durante el dibujo o la escritura. Tal pegajosidad excesiva crea una sensación desagradable para el usuario. También existe una transferencia excesiva de algunos de los componentes de la composición de escritura, por ejemplo, el pigmento, a las manos o la ropa del usuario. Por tanto, la transferencia excesiva de tales materiales, además de crear una sensación desagradable para el usuario, puede provocar manchas innecesarias en las manos y la ropa, así como en zonas tales como alfombras que rodean la zona donde se utilizan las barritas.

Actualmente, las barritas utilizan cera de parafina como componente principal. La cera de parafina se compone de una mezcla de moléculas de hidrocarburos y deriva del petróleo, el carbón o la pizarra bituminosa. El residuo parafínico ("slack wax"), por ejemplo, es una mezcla de aceite y cera, y se utiliza típicamente como materia prima para la cera de parafina. Sin embargo, el residuo parafínico y muchos de sus materiales relacionados no se consideran fácilmente biodegradables y, debido a su origen petrolífero, no se consideran renovables. Para lograr estas dos características, se pueden utilizar poliésteres como componentes de cera mayoritarios para barritas, tal como en ciertas realizaciones descritas en la presente memoria.

Por tanto, sigue existiendo la necesidad de una composición de marcaje renovable y degradable que tenga las características de transferencia deseables. Más particularmente, existe la necesidad de una composición de marcaje renovable y degradable que minimice la fricción entre la barrita y el sustrato para permitir una transferencia de color suave y resbaladiza con un mínimo esfuerzo de presión por parte del usuario. También sigue existiendo la necesidad de una composición de marcaje renovable y degradable con propiedades de transferencia mejoradas que no sea demasiado pegajosa al tacto y que no presente una descamación excesiva. Además, sigue existiendo la necesidad de una composición de marcaje renovable y degradable que tenga propiedades de transferencia mejoradas que no transfiera materiales en exceso a las manos o la ropa del usuario. Sigue existiendo además la necesidad de una composición de marcaje renovable y degradable que tenga características de transferencia mejoradas que tenga la resistencia mecánica deseable para soportar el uso por parte de los niños.

Estos y otros objetos y ventajas de las presentes composiciones de marcaje, así como características adicionales de la invención, resultarán evidentes a partir de la descripción de la presente invención proporcionada en la presente memoria.

Compendio de la invención

Las necesidades anteriores y otras se satisfacen con una composición de marcaje de acuerdo con la reivindicación 1. La composición de marcaje de la invención muestra una integridad estructural, una cobertura de color, una intensidad y una uniformidad del color mejoradas, así como una transferencia suave y resbaladiza con un esfuerzo mínimo de presión y menos descamación cuando se aplica a un sustrato o sobre otras superficies de escritura. La composición de marcaje que se proporciona en la presente memoria también está sustancialmente libre de pegajosidad al tacto.

En el primer aspecto de la invención, la composición de marcaje incluye un polímero de condensación que es un producto de reacción de un diol y un ácido dicarboxílico. El polímero de condensación está presente en una cantidad de aproximadamente 10% a aproximadamente 90% en peso de la composición de marcaje. La composición de marcaje también incluye uno o más ácidos grasos que contienen de 10 a 24 átomos de carbono, o uno de sus ésteres. El ácido o los ácidos grasos o el éster o ésteres están presentes en una cantidad de aproximadamente 20% a aproximadamente 80% en peso de la composición. La composición de marcaje también incluye un colorante, que está presente en una cantidad de aproximadamente 1% a aproximadamente 15% en peso de la composición. El polímero de condensación tiene un valor de dureza Shore D de 35 a 65.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un instrumento de escritura que incorpora la composición de marcaje como se describe en la presente memoria. El instrumento de escritura se selecciona del grupo que consiste en barritas, pasteles de cera, lápices grasos, barritas solubles en agua, marcadores de tinta de colores, carbones de colores y tizas. Más preferiblemente, el instrumento de escritura es una barrita. La composición de marcaje utilizada en el instrumento de escritura incluye un polímero de condensación que es un producto de reacción de un diol y un ácido dicarboxílico.

En determinadas realizaciones de acuerdo con la presente descripción, el polímero constituye preferiblemente de aproximadamente 20% a aproximadamente 80% en peso de la composición.

En algunas realizaciones de acuerdo con la presente descripción, el diol y el ácido dicarboxílico utilizados para preparar el polímero de condensación contienen cada uno preferiblemente de 2 a 14 átomos de carbono. Los polímeros de condensación más preferidos se pueden seleccionar del grupo que consiste en poli(adipato de butileno), poli(succinato de hexileno) y poli(adipato de propileno).

En algunos casos, el polímero de condensación tiene preferiblemente un peso molecular medio ponderado de aproximadamente 5000 a aproximadamente 15.000 dalton y un punto de fusión de aproximadamente 40°C a aproximadamente 75°C. El polímero de condensación tiene un valor de dureza Shore D de 35 a 65.

En ciertas realizaciones de acuerdo con la presente descripción, la composición se compone de uno o más ácidos grasos que contienen de 14 a 18 átomos de carbono, o uno de sus ésteres, en una cantidad de aproximadamente 20% a aproximadamente 80% en peso de la composición. En ciertas realizaciones preferidas, los uno o más ácidos grasos que comprende son ácidos grasos completamente saturados, tales como ácido esteárico y/o ácido palmítico. El peso molecular medio ponderado de los uno o más ácidos grasos oscila preferiblemente entre aproximadamente 100 y aproximadamente 400 dalton.

En ciertas realizaciones de acuerdo con la presente descripción, el colorante es preferiblemente un pigmento inorgánico. El pigmento se compone preferiblemente de partículas que tienen un tamaño medio de partícula de aproximadamente 0,1 micrómetros a aproximadamente 25 micrómetros. En otras realizaciones, sin embargo, el colorante deriva preferiblemente de plantas o vegetales.

En ciertas realizaciones de acuerdo con la presente descripción, la composición también puede incluir uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en preventivos de la herrumbre, agentes anticorrosivos, cargas, agentes niveladores, modificadores de la viscosidad, agentes secantes, plastificantes, inhibidores de espuma, agentes desmoldantes, y estabilizadores poliméricos.

Descripción detallada

De acuerdo con la presente descripción, se proporciona una composición de marcaje con cera. La composición de marcaje de la presente descripción puede incluir una o más, p. ej., combinaciones, de una cera, un ácido graso y/o un colorante, en donde la cera y/o el componente ácido graso se obtienen al menos parcialmente de un ácido orgánico o inorgánico, tal como un ácido carboxílico y/o un alcohol, tal como un ácido que tiene al menos uno de los grupos hidroxilo reemplazado por un grupo alcoxi. En particular, en varios casos, el componente estructural principal puede ser un componente ácido graso, tal como una cera de éster, que se puede suministrar en cantidades suficientes química y mecánicamente de manera que la composición de marcaje tenga las características deseadas de transferencia suave cuando se aplica sobre sustratos, así como la fuerza para soportar el uso por parte de los niños.

Por consiguiente, en un aspecto, la presente descripción proporciona una composición de marcaje que se ha formado en instrumentos de escritura particulares. Por ejemplo, como se describe en la presente memoria, se proporcionan instrumentos de escritura tales como barritas, pasteles de cera, lápices grasos, barritas solubles en agua, marcadores de tinta de colores, carbones de colores, tizas, así como otros instrumentos de escritura similares, cuyos instrumentos de escritura se pueden preparar a partir de las composiciones de marcaje, p. ej., composiciones de ácidos grasos, descritas en la presente memoria. También se proporciona un método para fabricar tales composiciones de marcaje, y/o su uso para fabricar instrumentos de escritura a partir de ellos, tales como una barrita u otro instrumento de escritura configurado adecuadamente que tenga las características de escritura y/o uso descritas en la presente memoria. Además, también se proporciona un embalaje que incluye una pluralidad de instrumentos de escritura, por ejemplo, en una variedad de colores.

En algunos aspectos de la presente descripción, se describe una composición de marcaje. La composición de marcaje incluye un componente estructural en una cantidad de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 80% en peso de la composición. En algunas implementaciones, el componente estructural es una cera de éster compuesta de un diol y diácido, y los dioles y diácidos pueden contener de 2 a 14 átomos de carbono cada uno. En varias otras implementaciones, la cera de éster puede ser uno o más de poli(adipato de butileno), poli(succinato de hexileno) y/o poli(adipato de propileno). La cera de éster tiene preferiblemente un punto de fusión entre 40 y 75°C, una dureza Shore D entre 35 y 65, preferiblemente entre 45 y 55, y preferiblemente un índice de acidez de 10­ 40. La cera de éster es renovable al 25-100% y preferiblemente contiene un exceso molar de 0-15% de diácido o diol. La cera de éster tiene preferiblemente un peso molecular entre 5000 y 15000 dalton. En otros aspectos de la presente descripción, una composición de marcaje incluye un colorante en una cantidad de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 15% en peso de la composición.

En otros aspectos más, la composición de marcaje puede incluir un ácido graso en una cantidad de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 60% en peso de la composición, y/o un agente para conferir rigidez en una cantidad de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 60% en peso de la composición. En algunas implementaciones, el agente para conferir rigidez es un ácido esteárico. En otros aspectos más, una composición de marcaje puede incluir adicionalmente un colorante. El colorante puede ser un pigmento orgánico. En implementaciones preferidas, la composición de marcaje se puede formar en un instrumento de escritura tal como una barrita, una barrita mecánica o un lápiz de marcaje retirable.

En realizaciones particulares de la presente descripción, una composición de marcaje puede incluir uno o más componentes de cera, un componente ácido graso y un colorante. En varios casos, la composición de marcaje incluye uno o más, p. ej., combinaciones de ceras y/o ácidos grasos, y puede incluir una combinación de uno o más colorantes. Por consiguiente, en ciertos casos, la composición de marcaje de la presente descripción puede incluir al menos un componente de cera y/o ácido graso, tal como una cera y/o un componente ácido graso que se formula con el fin de conferir las características deseadas a la composición de marcaje, tales como dureza y/o resistencia mecánica a la composición. Particularmente, en realizaciones concretas, el componente estructural principal de la composición de marcaje puede ser un componente ácido graso, como se describe en la presente memoria. Además, en diversas realizaciones, se puede incluir en la composición un agente para conferir rigidez, tal como un ácido graso bifuncional, tal como ácido esteárico, tal como un agente para conferir rigidez, así como para mejorar la suavidad de la transferencia.

Tal dureza confiere forma estructural a la composición de marcaje, pero debe ser lo suficientemente blanda para permitir que la composición se emplee como marcador, tal como una barrita.

Específicamente, el componente estructural principal debe ser un sólido que esté formulado para poseer la rigidez estructural y la resistencia para formar una estructura de soporte satisfactoria que se pueda utilizar sin romperse, pero también debe ser lo suficientemente suave para formar un portador del colorante, p. ej., pigmento, que se debe depositar o suministrar de otro modo bajo presión sobre la superficie del material que se va a marcar con las calidades de transferencia y/o flujo deseadas. Por tanto, tal como se formula en la presente memoria, dicha dureza se puede conferir a la composición a partir del componente ácido graso.

Además, el ácido graso bifuncional, p. ej., el componente de ácido esteárico, se puede incluir para conferir forma estructural y/o rigidez a la composición de marcaje, así como para mejorar la suavidad lo suficiente como para permitir que la composición se emplee como marcador, tal como una barrita, con mejores características de transferencia. Adicionalmente, como se proporciona en la presente memoria, en diversas realizaciones, las composiciones de marcaje de la presente descripción se pueden formular de tal manera que sean ecológicas y/o se obtengan de fuentes renovables y puedan ser susceptibles de biodegradarse, como cuando el componente estructural de ácido graso y el ácido graso bifuncional, p. ej., ácido esteárico, y los componentes para cinferir rigidez se obtienen de fuentes naturales sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.

Sin embargo, en ciertos casos, se puede proporcionar un componente de cera. Se puede utilizar cualquier cera adecuada o una pluralidad de componentes de cera siempre que se puedan formular en una estructura de soporte que tenga suficiente dureza, como cuando uno o más de los componentes de cera pueden tener una dureza de aproximadamente 10, de aproximadamente 15, de aproximadamente 20, de aproximadamente 25, de aproximadamente 30 de aproximadamente 40, de aproximadamente 50 ó 60, o más a 25°C, según se determina mediante el método de dureza Shore establecido en ASTM D2240. Adicionalmente, se pueden utilizar uno o más componentes de cera, por ejemplo, cuando el componente de cera que se va a utilizar puede ser tal que tenga un punto de fusión de aproximadamente 43°C (110°F) a aproximadamente 49°C (120°F) a aproximadamente 60°C (140°F) a aproximadamente 71°C (160°F) o de 74°C (165°F) a aproximadamente 82°C (180°F) o hasta aproximadamente 93°C (200°F) a 99°C (210°F). En ciertos casos, uno o más de los componentes de cera pueden tener un peso molecular en el intervalo de 3.000 a 150.000 a aproximadamente 500.000 a aproximadamente 1 millón o 2 millones, o incluso hasta 4.000.000 o 5.000.000 o más, tal como hasta 6.000.000 o más. Por ejemplo, el componente de cera, como se describe en la presente memoria, se puede formular de tal manera que cuando se configura como un instrumento de escritura, tal como una barrita, la composición de marcaje, p. ej., el instrumento de escritura, es sustancialmente rígida al tacto, tiene las características de resistencia deseadas cuando se aplica presión al instrumento al marcar sobre un sustrato, así como las características deseadas de transferencia suave. Un componente de cera adecuado se puede obtener de una fuente vegetal, de insectos o de un animal. Tales componentes de cera pueden incluir uno o más, p. ej., una combinación de polietileno, un polipropileno amorfo y parafina. Cuando se va a utilizar un componente de cera parafínica, puede incluir hidrocarburos de parafina de la serie CnH2n+2. En tal caso, la parafina se puede obtener de aceite, tal como de aceites animales, p. ej., sebo de ternera o vegetales. En varios casos, el componente de cera puede incluir una cera dura, tal como una o más de cera de abejas, cera de candelilla, cera de carnauba, cera de ceresina, ésteres de ácidos grasos, sales de metales alcalinos y alcalinotérreos y de amonio de ácidos grasos, cera microcristalina, cera ozoquerita, cera de arroz y/o combinaciones de las mismas. En ciertos casos, se puede proporcionar polietileno como un componente en la composición del marcador para mejorar la composición del marcador, por ejemplo, aumentando la resistencia a las altas temperaturas. Por ejemplo, el polietileno es un polímero que se crea mediante la síntesis química de etileno, por ejemplo, a partir del petróleo o el gas natural, y se puede añadir a la composición fundida antes de su inserción en el molde. Otros ejemplos de ceras adecuadas incluyen las preparadas a partir de la polimerización por condensación de dioles y diácidos, incluyendo etanodiol, propanodiol, butanodiol y ciclohexanodiol. Específicamente, los dioles ilustrativos pueden incluir varios 1,2-dioles y/o 1,3-dioles y/o 1,4-dioles, tales como los que tienen una fórmula similar a uno o más de: RC(O)CH²CH²OH o ^rC^h(OH)CH²CH²OH o (CH² )n(CH²OH)² , donde n = número de cadenas principales de carbono. Por ejemplo, en realizaciones particulares, el componente de cera puede ser uno o más de 1,2-etanodiol; 1,2-propanodiol; 1,3-propanodiol; 1,4-butanodiol; y 1,2-ciclohexanodiol. Las combinaciones de dichas ceras también se incluyen en la presente descripción.

Asimismo, en ciertos casos, una composición de la descripción puede incluir una cera blanda y/o un emoliente. Los ejemplos de ceras blandas adecuadas para su uso de acuerdo con la descripción incluyen cera de lanolina, cera de lanolina hidrogenada, aceite de ricino hidrogenado y un hidroxipoliéster. Particularmente, se pueden emplear ceras blandas para mejorar las características de transferencia de la composición de marcador. Además, se puede incluir un emoliente para permitir que la composición de marcaje se transfiera más rápida y fácilmente a un sustrato mediante la transferencia de una presión típica a la composición de marcaje a medida que se aplica al sustrato. Los ejemplos de emolientes pueden incluir uno o más de aceite de lanolina y sus derivados, aceite mineral, vaselina, mantecas vegetales, aceites vegetales, siliconas y mezclas de los mismos. El emoliente se puede emplear para proporcionar un efecto lubricante o suavidad a la composición de marcaje para facilitar el deslizamiento de la composición de marcaje a través de la superficie de un sustrato y para asegurar una transferencia suave de la composición de marcaje. En varios casos, las ceras blandas, p. ej., un hidroxipoliéster, se pueden emplear para retener uno o más emolientes dentro de la composición, y pueden funcionar para hacer que la composición de marcaje sea menos oleosa al tacto.

En varios casos, se puede proporcionar una cera microcristalina. La cera microcristalina se crea cuando se desengrasa el petróleo, como parte del procedimiento de refinación del petróleo. Por ejemplo, una cera microcristalina y sus mezclas se pueden obtener de animales, insectos y vegetales. Tal cera se diferencia de la cera de parafina porque tiene un mayor porcentaje de hidrocarburos isoparafínicos e hidrocarburos nafténicos, y tiene un punto de fusión alrededor de 60 a 99°C (140° a 210° Fahrenheit). Una característica clave de la cera microcristalina incluye la finura de sus cristales, alta resistencia a la tracción y mayor punto de fusión. Por consiguiente, la cera cristalina puede ser útil en la presente memoria para ayudar a la unión de disolventes y aceites en la composición de marcaje final.

Se puede utilizar cualquier cantidad adecuada de cera blanda para preparar la composición de marcaje. En algunas realizaciones, la cera blanda puede estar presente en una cantidad desde aproximadamente 10% o 20% o menos hasta aproximadamente 40% o aproximadamente 50% o aproximadamente 60% o aproximadamente 80% en peso de la composición de marcaje. Además, se puede utilizar cualquier cantidad adecuada de emoliente en la composición de marcaje, pero normalmente será baja si se incluye. Por ejemplo, el emoliente puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 1% o 2% o 5% o menos hasta aproximadamente 25% o 35% o 45% o más en peso de la composición de marcaje. Sin embargo, cuando un emoliente está presente en una cantidad más significativa, la cera blanda y/o el emoliente pueden estar presentes en cantidades mucho menores, tales como una cantidad de hasta aproximadamente 4% en peso de la composición de marcaje. En ciertos casos, por ejemplo, cuando se incluye una gran cantidad de cera blanda, el emoliente puede estar presente en una cantidad baja u omitirse mientras se mantienen las características de transferencia mejorada deseadas. Cabe señalar que cantidades mayores de un emoliente pueden aumentar la pegajosidad de manera adversa. Cuando se utilizan tanto una cera blanda como un emoliente, la cera dura se puede utilizar en una cantidad igual o superior a la cantidad de cera blanda presente.

Adicionalmente, se puede incluir en la composición de marcador cualquier cantidad adecuada del componente de cera, p. ej., uno o más de un componente de cera dura y/o blanda. Por ejemplo, el componente de cera total, cuando está presente, puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0,10% a aproximadamente 80% o aproximadamente 90% o 95% en peso, tal como de aproximadamente 1% o aproximadamente 5% o aproximadamente 10% a aproximadamente 60% o aproximadamente 70%, tal como aproximadamente 20% o 30% hasta aproximadamente 40% o aproximadamente 50% en peso de la composición de marcaje. En varias realizaciones, el componente de cera puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 39% o 40% en peso a aproximadamente 64% o 65% en peso de la composición de marcaje, tal como en una cantidad de aproximadamente 45% en peso hasta aproximadamente 55% en peso de la composición de marcaje. Cabe señalar que una cantidad excesiva del componente de cera puede afectar negativamente a la propiedad de transferencia.

En ciertos casos, se puede proporcionar un componente ácido graso. El componente ácido graso se puede incluir además o en sustitución del componente de cera y/o el componente de cera blanda. Por ejemplo, el componente ácido graso se puede incluir de modo que forme él mismo el componente estructural principal de la composición de marcaje, por ejemplo, sin la inclusión de un componente de cera típico, o se puede excluir por completo. Cuando se incluye, el componente ácido graso se puede obtener de una fuente de ácido orgánico y, en otros casos, se puede obtener de una fuente de ácido inorgánico. Por ejemplo, el componente ácido graso puede ser o incluir de otro modo un ácido carboxílico y/o un alcohol o derivado de alcohol, tal como un ácido en el que al menos uno de los grupos hidroxilo se ha reemplazado por un grupo alcoxi. En particular, en varios casos, el componente ácido graso puede ser una cera de éster que se suministra en cantidades suficientes química y mecánicamente de manera que cuando se forma en un instrumento de escritura evidencia las características de composición deseadas de integridad estructural mejorada, cobertura de color, intensidad y uniformidad del color, así como una transferencia suave y resbaladiza con un esfuerzo mínimo de presión y menos descamación cuando se aplica a o sobre sustratos. Por ejemplo, el componente ácido graso, como se describe en la presente memoria, se puede formular de tal manera que cuando se configura como un instrumento de escritura, tal como una barrita, la composición de marcaje, p. ej., el instrumento de escritura, tiene una integridad estructural sustancial y está sustancialmente libre de pegajosidad al tacto, tiene las características deseadas de transferencia suave cuando se aplica sobre sustratos, así como resistencia para soportar el uso por parte de los niños.

En particular, el componente ácido graso de la composición de marcaje puede incluir u obtenerse a partir de una cera a base de éster, tal como un éster de cera. Por ejemplo, en varios casos, el ácido graso (y/o el componente de cera si se incluye) puede ser un éster formado por un precursor de ácido graso y un alcohol graso, tal como el derivado de la reacción del grupo hidroxilo del alcohol que reacciona con el grupo carboxilo del ácido, p. ej., el ácido orgánico, para formar los enlaces éster. En tales casos, el éster de cera puede estar saturado o insaturado, dependiendo del punto de fusión deseado, p. ej., resistencia frente a características de facilidad de transferencia. Por ejemplo, cuando se desea una mayor resistencia, el éster de cera se puede formular de manera que esté relativamente saturado, teniendo así un punto de fusión más alto, p. ej., a temperatura ambiente, y por lo tanto tener una composición más rígida y mayor resistencia a la tracción.

Sin embargo, cuando se desean características de transferencia más suaves, el éster de cera se puede formular de manera que sea relativamente más insaturado, teniendo así un punto de fusión más bajo, p. ej., a temperatura ambiente, con el fin de proporcionar a la composición de marcaje final una calidad y suavidad de transferencia mejoradas, como cuando se aplica a un sustrato, tal como papel. Por lo tanto, al formular la composición de marcaje, tal composición puede contener cualquier ácido graso adecuado, tal como un ácido graso saturado, un ácido graso insaturado o una mezcla de ácidos grasos, en donde el precursor de ácido graso particular se ha seleccionado para dar como resultado un componente ácido graso final que maximice la resistencia mientras minimiza la pegajosidad y al mismo tiempo mejora la suavidad de transferencia de la composición de marcaje final.

Asimismo, la longitud de carbonos de la cadena principal de carbono puede ser de cualquier longitud adecuada para modular la orientación estérica y/o las características de transición de fase del éster de cera, y de ese modo modular la resistencia frente a las características de transferencia de una composición de marcaje formulada mediante el uso del éster de cera. Por ejemplo, en diversas realizaciones, el éster de cera se puede obtener de una combinación y/o mezcla de un precursor de ácido graso y un alcohol graso, por lo que estos dos elementos que se van a mezclar tienen diferentes longitudes de cadena principal de carbono, o se pueden aislar a partir de una sustancia de origen natural, o ambas. Particularmente, en ciertos casos, la longitud de la cadena de carbonos en el precursor de ácido graso puede ser de menos de 4 a 40 carbonos de largo o más, tal como de aproximadamente 6 a aproximadamente 32 carbonos de largo, tal como de aproximadamente 8 o 10 carbonos a aproximadamente 28 a 26 carbonos de largo, incluyendo de aproximadamente 12 o 14 a aproximadamente 22 o aproximadamente 24 carbonos de largo, incluyendo números entre ellos. De manera similar, la longitud de la cadena de carbonos en el alcohol graso puede ser de menos de 16 a 60 u 80 o incluso 100 carbonos de largo o más, tal como de aproximadamente 18 a aproximadamente 50 o aproximadamente 60 carbonos de largo, tal como de aproximadamente 20 o 22 carbonos a aproximadamente 36 a 40 carbonos de largo, incluyendo aproximadamente 24 o 26 a aproximadamente 30 o aproximadamente 34 carbonos de largo, incluyendo los números entre ellos.

Por tanto, cuando se combina el precursor de ácido graso con el precursor de alcohol graso para obtener el componente ácido graso, el éster de cera resultante puede tener una longitud de cadena principal de carbono de aproximadamente 2 o 3 o 4 a aproximadamente 120 o aproximadamente 150 carbonos de longitud o más. Particularmente, los precursores de reactivos de ácidos grasos y/o alcoholes grasos se pueden seleccionar de tal manera que proporcionen al componente ácido graso y/o la composición de marcaje general la resistencia deseada frente a las características de transferencia. Más particularmente, el componente ácido graso global, p. ej., de una longitud de cadena principal de carbonos seleccionada, es uno que añade resistencia a la composición, especialmente cuando la composición se fabrica como un instrumento de escritura, tal como una barrita. En tales casos, cuanto más larga sea la cadena de carbono del ácido graso empleado, mayor dureza y resistencia mecánica se proporcionará a la composición final.

Sin embargo, esto se compensa por el hecho de que cuanto mayor sea la resistencia del componente ácido graso, más rígida será la estructura del marcador y más fuerza se debe ejercer para hacer que el instrumento de escritura establezca la composición de marcaje y, por lo tanto, más difícil será escribir y menos suave será la marca. Por otro lado, cuanto menor sea la cadena principal de carbonos, más suave será la estructura del marcador y más fácil será la transferencia, pero el instrumento de escritura será más propenso a romperse y/o será más pegajoso. Por tanto, los precursores de ácidos grasos y/o alcoholes grasos se deben seleccionar para proporcionar al componente ácido graso resultante la longitud deseada de la cadena principal de carbonos para proporcionar a la composición de marcaje general las características de resistencia y transferencia deseadas.

Por consiguiente, en casos particulares como se describe en la presente memoria, el componente ácido graso puede tener típicamente una cadena principal de carbono que varía de aproximadamente 6 a 40 átomos de carbono, tal como de aproximadamente 16 a aproximadamente 24 átomos de carbono de longitud. Además, se pueden incluir varios elementos de cadena lateral o ramificada diferentes para modular estas diversas características. Particularmente, los ejemplos adecuados del ácido graso incluyen ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico y ácido esteárico, así como mezclas de los mismos. El ácido esteárico y/o sus derivados y/o isómeros, por ejemplo, pueden ser un ácido graso ilustrativo. Por ejemplo, el ácido esteárico es un ácido graso hidrófobo común que puede obtenerse de grasas animales, tales como el sebo de ternera o aceites vegetales, y por tanto es hidrófobo y puede servir como aglutinante. Una cantidad típicamente útil que se puede utilizar varía de aproximadamente 20% o menos a aproximadamente 40% o más en peso. Más particularmente, en varios casos, se pueden proporcionar ácido esteárico, ácido succínico y/o ácido adípico, y combinaciones de los mismos, por ejemplo, a partir de un componente base que tenga propiedades de deslizamiento similares a emolientes y/o características de transferencia suave. En tales casos, estos componentes pueden obtenerse de fuentes vegetales, de modo que sean 100% naturales y/o veganos. Se puede utilizar cualquier otro componente de cera y/o ácido graso apropiado. Por tanto, las combinaciones de dichas ceras también se incluyen en la presente descripción.

En realizaciones particulares, se puede añadir un componente ácido graso adicional, por ejemplo, con el propósito de servir como agente para conferir rigidez que puede mejorar aún más la transferencia. Por ejemplo, se puede incluir un ácido graso saturado que tiene un grupo de cabeza polar, p. ej., que se puede unir a cationes metálicos, tales como pigmentos de óxidos metálicos, y una cadena apolar, p. ej., que confiere solubilidad en disolventes orgánicos. Por ejemplo, el agente para conferir rigidez puede ser un ácido graso que tiene una cadena principal de 18 carbonos y puede tener una fórmula tal como C¹⁷H³⁵CO²H. Particularmente, el ácido graso saturado para conferir rigidez puede ser ácido esteárico o un ácido palmítico, o una sal o éster del mismo, u otros ácidos grasos de este tipo que se esterifican fácilmente en presencia de alcoholes. En ciertas realizaciones, se puede incluir estearina. En realizaciones particulares, el ácido esteárico y/o palmítico se puede obtener por ejemplo a partir de grasas y aceites animales y/o vegetales, tales como los producidos por saponificación y destilación. Por lo tanto, cuando se incluyen en una composición de marcaje, tales ácidos grasos bifuncionales como el ácido estérico y/o palmítico pueden funcionar para equilibrar la dureza estructural proporcionada por la cera y/u otros componentes ácidos grasos, mientras que al mismo tiempo confieren una mayor rigidez a la composición de marcaje.

En varios casos, el componente ácido graso, que también puede incluir un componente ácido graso bifuncional, p. ej., ácido estérico, se puede sintetizar haciendo reaccionar un precursor de ácido graso adecuado con un precursor de alcohol graso adecuado para proporcionar un componente ácido graso resultante que tiene una longitud de cadena de la cadena principal de carbonos seleccionada, por ejemplo por medios bien conocidos en las técnicas químicas, tales como esterificación en presencia de un catalizador adecuado para obtener el ácido graso basado en éster y agua resultante. En ciertos casos, el precursor de ácido graso puede ser un compuesto orgánico que tiene una cadena principal de carbono con uno o más grupos funcionales unidos al mismo, tal como uno o más grupos carboxilo. Por ejemplo, un precursor de ácido graso adecuado puede ser un ácido carboxílico, tal como un compuesto orgánico que incluye un solo grupo "mono" carboxilo, p. ej., C(O)OH, y que tiene la fórmula general RC(O)OH, donde R se refiere a una cadena principal de carbono de cadena lineal o ramificada de una longitud descrita en la presente memoria, tal como de 2 a aproximadamente 40 carbonos de longitud, por ejemplo, donde R puede ser un número par.

En casos particulares, el precursor de ácido graso puede ser un ácido dicarboxílico o tricarboxílico, que contiene dos o tres grupos carboxilo, p. ej., respectivamente.

Por ejemplo, el precursor de ácido graso puede ser un dicarboxílico que tiene la fórmula genera1HO²C-R-CO²H, donde en varios casos, R puede ser alifático o aromático. Particularmente, un ácido dicarboxílico adecuado puede ser uno o más de un ácido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido brassílico, ácido dodecanodioico y ácido hexadecanodioico, tal como cuando la cadena principal de carbono incluye de aproximadamente 2 a aproximadamente 20, tal como de aproximadamente 4 a aproximadamente 14, incluyendo de aproximadamente 6 a aproximadamente 8 ó 10 carbonos de longitud, tal como con una fórmula HOOC-(CH²)n-COOH, donde n es el número de átomos de carbono en la cadena lineal, y los grupos carboxilo están en los extremos de la cadena, aunque también se pueden utilizar varias configuraciones de cadena principal de cadena ramificada. Más particularmente, un precursor de ácido graso ilustrativo puede ser el ácido adípico.

Además, en ciertos casos, los precursores de alcohol graso pueden incluir un compuesto químico basado en la cadena principal de carbono que tiene uno o más grupos funcionales, tal como uno o más grupos hidroxilo (OH) unidos a o ramificados de la cadena principal de carbono, tal como un alcohol, p. ej., que tiene un solo grupo hidroxilo unido, o un diol, p. ej., que tiene dos grupos hidroxilo unidos a la cadena principal de carbono, un triol, p. ej., que tiene tres grupos hidroxilo unidos, o más, p. ej., un poliol. Por ejemplo, en ciertos casos, el alcohol graso puede ser un alcohol saturado de cadena lineal, tal como el que tiene la fórmula general de CⁿH²ⁿ⁺-ⁱ OH dónde n = número de carbonos en la cadena principal de de la cadena de carbono, como se describió anteriormente. En otros casos, el alcohol graso puede tener una cadena principal de la cadena ramificada y/o el compuesto químico puede estar insaturado.

En realizaciones particulares, el componente de alcohol graso puede ser un diol, tal como un compuesto químico que tiene una cadena principal de carbono y que adicionalmente contiene dos grupos funcionales hidroxilo. En tales casos, los grupos funcionales OH pueden estar relativamente más juntos o dispersos. Por ejemplo, los dioles ilustrativos pueden incluir compuestos que tienen grupos funcionales OH que están más juntos, tales como etilenglicol, o dioles que tienen grupos funcionales OH relativamente separados, tales como 1,4-butanodiol, p. ej., HO-(CH²)⁴-OH, bisfenol A, propilen-1,3-diol, beta propilenglicol, p. ej., HO-CH²-CH²-CH²-OH, tales como los que tienen la fórmula general HO-(CH²)n-OH, donde n = número de carbonos en la cadena principal de la cadena de carbono, como se describió anteriormente. En varios casos, el componente de alcohol graso puede ser un triol, tal como un glicerol, o un trihidroxibenceno, tal como un bencenotriol. Adicionalmente, en varios casos, el componente de alcohol graso puede ser un poliol, tal como un alcohol que contiene múltiples grupos hidroxilo, tales como poliésteres o derivados de poliuretano. Tales precursores de alcoholes grasos, como se describe en la presente memoria, se pueden adquirir o sintetizar directamente mediante una o más de varias reacciones de sustitución o reducción, tal como la reacción de un haluro de alquilo con una base o la reacción de un aldehído o cetona con un hidruro. También se pueden sintetizar mediante hidrólisis, por ejemplo, haciendo reaccionar un alqueno adecuado con un ácido para catalizar una reacción de hidratación.

En varios casos, el precursor de ácido graso se puede hacer reaccionar con el precursor de alcohol graso para producir el componente ácido graso que tiene la longitud deseada de la cadena principal de carbono, ya sea de cadena lineal o ramificada, por ejemplo, con las características deseadas. Tal reacción se puede realizar de cualquier manera adecuada, tal como una reacción de desprotonación, una reacción de sustitución, una reducción, hidrólisis, una reacción de deshidratación y/o esterificación.

Por ejemplo, en ciertos casos, el componente ácido graso se puede producir mediante una reacción de esterificación, tal como una reacción que tenga el siguiente formato general: R-OH R'-COOH ^ R'-COOR H²O, por ejemplo, donde el agua se puede eliminar constantemente para aumentar el rendimiento de la producción. Adicionalmente, aunque el componente ácido graso se puede obtener mediante síntesis, también se puede obtener de diversas formas, tal como por aislamiento y/o purificación, tal como a partir de una fuente natural. Por ejemplo, los ácidos grasos adecuados se pueden obtener, por ejemplo, del aislamiento de una fuente natural y/u orgánica, tal como los obtenidos a partir de varias plantas, vida marina, cereales, nueces y/o las acciones de varios insectos, tales como las abejas, por ejemplo, en la producción de cera de abejas.

La cantidad de precursores de ácidos grasos y/o alcoholes grasos que se van a hacer reaccionar varía, dependiendo de la cantidad de componente ácido graso necesario para producir la cantidad particular de composición marcadora deseada, tal como para la producción de una determinada cantidad de barritas. En consecuencia, la cantidad del componente ácido graso que se va a emplear en la producción de la composición de marcaje depende generalmente en cierta medida de la cantidad de otros materiales que constituyen la composición de marcaje, particularmente, en varios casos, la cantidad de cera, p. ej., cera dura, que se va a emplear, si la hubiera. Por ejemplo, el contenido de ácidos grasos se puede reducir si el contenido de cera dura se aumenta adecuadamente para proporcionar la resistencia mecánica deseada. El contenido de ácidos grasos se puede aumentar si el contenido de cera dura se reduce adecuadamente, o se excluye por completo, para proporcionar las características de transferencia deseadas. Por tanto, el contenido de ácidos grasos puede estar presente en cualquier cantidad adecuada, por ejemplo, puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente 80% en peso de la composición.

Por tanto, en diversas realizaciones, el componente estructural y/o el componente para conferir rigidez pueden estar compuestos de cualquier ácido graso adecuado y/o componente de ácido graso bifuncional, p. ej., ácido estérico. Se puede utilizar cualquier ácido graso o componente ácido graso bifuncional adecuado siempre que se pueda formular en una estructura de soporte que tenga suficiente dureza, así como suficientes características de transferencia. Por ejemplo, uno o más de los componentes puede tener una dureza de aproximadamente 10, de aproximadamente 15, de aproximadamente 20, de aproximadamente 25, de aproximadamente 30 de aproximadamente 40, de aproximadamente 50 o 60, o más a 25°C, según se determina mediante el método de dureza Shore establecido en ASTM D2240. Además, se pueden utilizar uno o más de los componentes para conferir rigidez, por ejemplo, cuando el componente puede ser tal que tenga un punto de fusión de aproximadamente 43°C (110°F) a aproximadamente 49°C (120°F) a aproximadamente 60°C (140°F) a aproximadamente 71°C (160°F) o de 74°C (165°F) a aproximadamente 82°C (180°F) o hasta aproximadamente 93°C (200°F) a 99°C (210°F). Por ejemplo, los componentes estructurales y/o para conferir rigidez generales, cuando están presentes, pueden estar presentes individualmente en una cantidad de aproximadamente 0,10% a aproximadamente 80% o aproximadamente 90% o 95% en peso, tal como de aproximadamente 1% o aproximadamente 5% o de aproximadamente 10% a aproximadamente 60% o aproximadamente 70%, tal como de aproximadamente 20% o 30% a aproximadamente 40% o aproximadamente 50% en peso de la composición de marcaje.

En determinadas realizaciones, el componente ácido graso puede incluir uno o más ésteres de ácidos grasos, dímeros y trímeros de ácidos grasos, alcoholes grasos, mono y diésteres de propilenglicoles, diésteres de glicerol, mono y diésteres de polietilenglicol. El componente ácido graso, cuando está presente, puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 15% en peso de la composición de marcaje, tal como cuando se formula una composición de marcaje que tiene mayor resistencia, y en ciertas otras realizaciones, el ácido graso está presente en una cantidad comprendida entre aproximadamente 15% en peso y aproximadamente 30% en peso de la composición de marcaje, tal como para una composición de marcaje más equilibrada que tenga caracterizaciones de resistencia y transferencia adecuadas. Algunas otras realizaciones incluyen un ácido graso en una cantidad de aproximadamente 30% en peso a aproximadamente 55 o 60% en peso de la composición de marcaje, tal como cuando se desean características de transferencia intensificadas. En varias realizaciones, uno o más del componente de cera y/o el componente ácido graso pueden estar incluidos o no, pero cuando se incluyen se pueden mezclar juntos en cantidades proporcionales para elaborar el componente base similar a la cera al que se puede añadir el pigmento y/u otro colorante.

Por consiguiente, la composición de marcaje incluye típicamente un colorante, tal como un pigmento o tinte. Específicamente, un marcador, tal como una barrita, obtiene su color de un pigmento o tinte, que puede ser un producto insoluble en agua y/o aceite, y puede ser natural o sintético. Tales pigmentos pueden ser inorgánicos u orgánicos y/o mezclas de los mismos y se pueden aislar de una fuente natural y/o producir mediante diversas reacciones químicas. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el pigmento puede ser un pigmento inorgánico por ejemplo uno derivado de óxidos naturales, tales como óxidos metálicos, por ejemplo, óxidos de hierro (FeO-OH), p. ej., goetita, hematita, magnetita, manganita, óxidos de hierro y manganeso, óxidos de cromo, óxidos de titanio, p. ej., dióxido de titanio, óxido de hierro rojo, óxidos de cinc, ferritas de cinc, azul de hierro, negro de hierro, amarillo de hierro, azul ultramar, azul de Prusia, blanco de alúmina, polvo de aluminio, polvo de bronce, mica, un pigmento de quinacridona, un pigmento de antraquinona, un pigmento de dioxazina, un pigmento índigo, un pigmento tioíndigo, un pigmento de perinona, un pigmento de perileno, un pigmento de perla, un pigmento de indolenona, un pigmento fluorescente, partículas de resina coloreadas, un pigmento metálico en escamas, tal como polvo de aluminio , lignito, ácido húmico, carbón, p. ej., negro de carbón, negro de humo, carbón animal, sombras naturales y mezclas de los mismos.

Adicionalmente, en varios casos, el colorante puede ser orgánico, por ejemplo, obtenido de una planta o vegetal, y/o extracto mineral, tal como un mineral de calidad alimentaria. Por ejemplo, el pigmento renovable, orgánico y/o ecológico puede ser uno o más colorantes obtenidos de recursos sostenibles tales como pigmentos y/o tintes obtenidos de plantas y diversas hortalizas, tales como los obtenidos de Kremerpigments™, tal como su línea Naturfaben. Otros ejemplos de pigmentos orgánicos pueden ser un pigmento azoico, de naftol, de dianisidina, de litol (p. ej., rojo de litol), de diarilida o de ftalo. Particularmente, el pigmento azoico puede ser un pigmento de laca azoico, rojo laca C, carmín brillante 6B, rojo Watchung, burdeos 10B, amarillo rápido, amarillo dis-azoico, naranja pirazolona, rojo para, un pigmento azoico-azometino; pigmentos de dioxazina, tales como violeta de dioxazina, naranja de dianisidina. Además, el pigmento orgánico puede ser un amarillo diarilido o un ftalopigmento, p. ej., pigmentos de ftalocianina, tales como azul de ftalocianina, azul de ftalocianina de cobre, azul cielo rápido y verde de ftalocianina; pigmentos nitrosos o nitro, tales como un naftol, p. ej., verde naftol, amarillo naftol, rojo naftol, azul naftol; pigmentos de tipo treno, tales como amarillo de antrapirimidina, naranja perinona, rojo perina, rojo tioíndigo, azul indantrona; pigmentos de quinacridona, tales como rojo de quinacridona, violeta de quinacridona, pigmentos de isoindolenona, amarillo de isoindolenona; pigmentos de laca para tintes, tales como laca azul pavo real, laca azul alcalina, laca roja, laca rodamina, laca violeta de metilo y laca verde malaquita; amarillo cromoftal, rojo cromoftal; y pigmento de indantreno. El pigmento se puede combinar con un portador de arcilla, si se desea. Se pueden utilizar tintes, ácidos o básicos, en la composición de marcaje. Uno o más de los colorantes también pueden incluir cargas tales como arcillas, talco y/o carbonatos de calcio. También se pueden utilizar varios pigmentos extensores. Los ejemplos de tintes adecuados incluyen los colorantes poliméricos tales como la marca REACTINT™ Blue x 3LV, Orange x 38 y Violetx80LT, disponibles de Milliken Chemical Co. en Inman, S.C.

Para crear tales pigmentos, los productos químicos se pueden combinar en tanques de reacción y a continuación hacer pasar a través de un filtro para extraer el exceso de agua. En tales casos, el material de pigmento se dejará atrás y después se puede secar en un horno. Una vez secos, los pigmentos se pueden mezclar para obtener el color deseado, se pueden convertir en un polvo y a continuación se pueden mezclar y añadir a la mezcla de reacción, de modo que se mezclen con la cera caliente y/o los componentes ácido graso. En tales casos, el pigmento se puede formular, p. ej., mediante triturado, atomización, micronización y molienda, en tamaños de partículas muy pequeños, pequeños, medianos, grandes y muy grandes. El pigmento puede tener cualquier tamaño de partícula adecuado, sin embargo, el tamaño de partícula puede ser de aproximadamente 0,1 o 0,3 micras a aproximadamente 20 o aproximadamente 25 micras, tal como un tamaño de partícula de aproximadamente 0,5 o 1 micras a aproximadamente 15 o aproximadamente 20 micras, tales como de aproximadamente 5 micrómetros a aproximadamente 10 mieras. El colorante puede estar presente en cualquier cantidad adecuada, pero varía dependiendo del tipo de agente colorante utilizado. Por ejemplo, la composición de marcaje puede contener un pigmento en una cantidad de aproximadamente 0,5% o menos a aproximadamente 50% o más en peso de la composición de marcaje, tal como de aproximadamente 2% o aproximadamente 5% a aproximadamente 30% o 35%, tal como en el intervalo de aproximadamente 5% o 10% a aproximadamente 20% o aproximadamente 25% en peso basándose en el peso de la composición de marcaje. Cuando se utiliza un colorante de tinte, se puede incluir en una cantidad de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 3% en peso de la composición de marcaje.

Además, la composición de marcaje puede incluir uno o más aditivos que se pueden incorporar a las composiciones de marcaje en cantidades menores, tales como preventivos de herrumbre, agentes anticorrosivos, cargas, agentes niveladores, modificadores de viscosidad, p. ej., un agente de control de la viscosidad, un productor de viscosidad estructural, un agente de secado y plastificantes, tales como ftalato de dietilo, ftalato de dibutilo, ftalato de dioctilo, epoxihexahidroftalato de 2-etilhexilo, sebacato de 2-etilhexilo y fosfato de tricresilo.

Adicionalmente, se pueden añadir coadyuvantes de procesamiento tales como inhibidores de espuma y/o agentes de desmoldeo, así como estabilizadores de oxidación y UV. Los ejemplos de inhibidores de espuma adecuados incluyen hidrocarburos de petróleo tales como FOAMKILL® 614 (Crucible Chemical Co., Greenville, S.C.) y cetil dimeticona.

Los ejemplos de agentes de desmoldeo adecuados incluyen las sales metálicas del Grupo IIA de ácidos grasos, particularmente estearato de calcio. Los ejemplos de estabilizadores de oxidación adecuados incluyen fenoles con impedimento estérico. Los ejemplos de estabilizadores de UV adecuados incluyen estabilizadores de luz de amina con impedimento y benzotriazoles. Además, en diversas realizaciones, también se puede incluir un dispersante o un agente dispersante. Por ejemplo, se puede emplear una resina, tal como una resina de polivinil butiral, como agente dispersante. Estos aditivos se pueden añadir típicamente en una cantidad de aproximadamente 0,01% a aproximadamente 5% en peso de la composición de marcaje, y preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 1% en peso de la composición de marcaje.

Por consiguiente, la composición de marcaje incluye típicamente un colorante, junto con el ácido graso, y un componente de cera, por ejemplo, donde el componente de cera y/o ácido graso incluye una cera de éster. Particularmente, la composición de marcaje puede contener cualquier ácido graso adecuado, tal como un ácido graso saturado, un ácido graso insaturado o una mezcla de ácidos grasos. Por ejemplo, el ácido graso puede ser uno que añada resistencia a la composición, especialmente cuando la composición se fabrica en forma de una barrita. Por ejemplo, los ácidos grasos de cadena de carbono más larga generalmente confieren mayor dureza y resistencia mecánica a la composición y, como tal, el ácido graso puede tener de aproximadamente 12 a aproximadamente 30 átomos de carbono, tal como de aproximadamente 16 a aproximadamente 24 átomos de carbono. Los ácidos grasos adecuados, por ejemplo, incluyen ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico y mezclas de los mismos. Como se indica, tales componentes se pueden añadir en cantidades tales que la composición de marcaje final tenga una resistencia adecuada para resistir el uso en el marcado, por ejemplo, por niños, mientras se mantienen las características de transferencia suave cuando se aplica sobre sustratos. Por tanto, las composiciones, como se describe en la presente memoria, también se pueden configurar para que tengan la ventaja de que están sustancialmente libres de pegajosidad al tacto y se pueden producir a partir de fuentes renovables. Como se indicó anteriormente, la presente composición es particularmente adecuada para su uso en la preparación de composiciones de marcaje, tales como barritas.

Particularmente, en diversas realizaciones, se incluye una composición de marcaje en donde la composición incluye un componente endurecedor, para conferir una conformación estructural a la composición de marcaje; un componente suavizante, para permitir y/o mejorar las características de transferencia de la composición, cuando se utiliza como marcador; y un agente colorante, para proporcionar color a la composición. Por ejemplo, la composición de marcaje puede incluir un componente alcohol, un primer componente ácido graso, un segundo componente ácido graso y un colorante. En algunos casos, también se puede incluir un componente de cera. Sin embargo, en algunos casos, no es necesario ni se incluye un componente de cera. Más particularmente, en determinadas realizaciones, la composición de marcaje puede incluir un componente endurecedor, tal como el derivado de la reacción del componente alcohol con el primer componente ácido graso, para proporcionar una primera composición estructural y/o endurecedora. Una vez obtenida, esta composición se puede hacer reaccionar con o añadir de otra manera a o mezclar con el agente suavizante, tal como el segundo ácido graso, tal como ácido esteárico y/o ácido palmítico. A esta mezcla se le puede añadir el colorante, tal como un pigmento orgánico o inorgánico, como se describe en la presente memoria anteriormente, para formar la composición de marcaje que tiene un color designado. En varios casos, también se pueden incluir uno o más aditivos, como se describe en la presente memoria.

Por ejemplo, en realizaciones particulares, se puede proporcionar una composición estructural donde la composición incluye un componente alcohol, tal como un diol, por ejemplo, un butanodiol o hexanodiol, tal como 1,4-butanodiol o 1,6-hexanodiol, que se mezcla con un componente precursor de ácido graso, tal como un ácido carboxílico, tal como ácido adípico o succínico, para producir un primer componente ácido graso, p. ej., mediante la esterificación del componente alcohol con el componente precursor de ácido graso, que después se puede añadir a uno o más de un endurecedor y/o agente estructural adicional, tal como un componente de cera, un agente suavizante, tal como un componente ácido graso secundario y/o un colorante. Particularmente, en varias realizaciones, el primer componente ácido graso, p. ej., que contiene un butanodiol y/o hexanodiol mezclado con un ácido adípico o succínico, se puede añadir a un componente de cera, tal como parafina o cera de abejas, que a continuación se formula y se añade tanto al componente ácido graso secundario como al colorante. Sin embargo, en otras realizaciones, el primer componente ácido graso en sí mismo se añade al componente ácido graso secundario y al colorante de manera que se produzca la composición de marcaje del color deseado.

Por ejemplo, la composición de marcaje de la presente descripción se puede preparar de cualquier manera adecuada, por ejemplo, añadiendo los diversos componentes, p. ej., el primer componente ácido graso, el segundo componente ácido graso y el colorante, a un recipiente del reactor y calentándolos para convertirlos a un estado semisólido o líquido y mezclarlos. Generalmente, una porción de los ácidos grasos y/o ceras (si se incluyen) se calienta por encima de su temperatura de fusión, p. ej., hasta aproximadamente 104-116°C (220-240°F). Particularmente, en primer lugar, el componente precursor de alcohol graso y los componentes precursores de ácido graso se pueden añadir al recipiente de reacción y calentar, por ejemplo, a presión, para producir una primera composición estructural cerosa o similar a cera. Por ejemplo, la porción de alcohol graso se puede añadir en cualquier cantidad adecuada, tal como de aproximadamente 10% a aproximadamente 60%, tal como de aproximadamente 20% a aproximadamente 40%, incluyendo de aproximadamente 30% a aproximadamente 35% o aproximadamente 38%. Asimismo, el componente precursor de ácido graso se puede añadir en cualquier cantidad adecuada, tal como de aproximadamente 90% a aproximadamente 40%, tal como de aproximadamente 80% a aproximadamente 60%, incluyendo de aproximadamente 70% a aproximadamente 65% o aproximadamente 62%. En determinadas realizaciones, la porción de alcohol graso y la porción precursora de alcohol graso se pueden añadir en cantidades sustancialmente iguales, tales como desde aproximadamente 48% hasta aproximadamente 52%, incluyendo de aproximadamente 50% a aproximadamente 50% a partes iguales.

A continuación, una vez que se produce el primer componente estructural ceroso esterificado, se puede combinar con uno o más de los componentes de cera (si están incluidos) y/o los componentes ácido graso que se pueden añadir al material ceroso licuado semisólido, por ejemplo, mientras se agita la composición con un mecanismo de agitación adecuado, tal como, por ejemplo, un mezclador de cabezal dispersor. Por ejemplo, en varias realizaciones, el primer componente estructural ceroso esterificado, como se describe anteriormente, se puede incluir en la mezcla final tal como en cualquier cantidad adecuada, por ejemplo, de aproximadamente 60% a aproximadamente 99%, por ejemplo de aproximadamente 70% a aproximadamente 95%, por ejemplo, de aproximadamente 80% a aproximadamente 90%, incluyendo de aproximadamente 85% a aproximadamente 88% de la composición final. En tales casos, el agente suavizante, tal como un segundo componente ácido graso, se puede incluir en la mezcla final tal como de aproximadamente 40% a aproximadamente 1% o 0,5%, tal como de aproximadamente 30% o aproximadamente 28% a aproximadamente 3% o aproximadamente 5%, por ejemplo, de aproximadamente 20% o aproximadamente 18% a aproximadamente 10% u 8%, incluyendo de 15% a aproximadamente 12%.

En casos particulares, también se puede añadir a la composición un componente de cera, tal como una parafina o cera de abejas o un componente de cera similar, y cuando se incluye, se puede mezclar con el primer componente estructural ceroso esterificado, por ejemplo, en cantidades sustancialmente iguales para que constituya la cantidad final del componente ceroso que se añadirá a la composición global. En ciertos casos, la mezcla cerosa puede ser aproximadamente 4:1, 3:1, 2:3, 1:4, 1:3 o aproximadamente 3:2, del primer componente ceroso con respecto al segundo componente ceroso. Además, cuando se va a incluir el segundo componente de cera, puede ser una mezcla de componentes de cera, tal como una parafina y cera de abejas, que se pueden añadir juntos, por ejemplo, en cantidades iguales, para formar el segundo componente de cera. Asimismo, se puede añadir cualquier cantidad adecuada de colorante para formar la mezcla final, tal como en una cantidad de hasta aproximadamente 5% o más, tal como de aproximadamente 0,05% o 1% a aproximadamente 3% a aproximadamente 4%, incluyendo aproximadamente 2% de la composición final.

También se puede añadir una carga y/u otro colorante y/u otro aditivo adecuado, p. ej., en secuencia, a la composición con agitación continua. Si se desea, se puede añadir al material licuado un emoliente, junto con otros aditivos adicionales, tales como agentes limpiadores, mientras se continúa agitando la composición. A continuación, la composición se puede verter en un molde y enfriar para moldearla apropiadamente, por ejemplo, vertiendo la composición en moldes planos. El molde se enfría y la composición se moldea en formas adecuadas para un marcador, tal como barritas.

Más particularmente, en una primera etapa, se puede generar o adquirir de otro modo, un primer ácido graso, tal como una primera composición cerosa. Por ejemplo, en una realización particular, un reactor, p. ej., un reactor de 1 L equipado con un condensador, se puede cargar con un componente alcohol graso, p. ej., 1,4-butanodiol (por ejemplo en una cantidad de aproximadamente 38-40%), y un componente precursor de ácido graso, p. ej., ácido adípico (por ejemplo, en una cantidad de aproximadamente 62-60%), cuyos componentes se pueden mezclar después y calentar, por encima de sus puntos de fusión, por ejemplo, a 180°C, por ejemplo en una reacción de esterificación, durante una cantidad de tiempo suficiente para que se convierta en un semisólido o líquido, tal como durante aproximadamente 4 horas más o menos. Alternativamente, en una realización más particular, se puede cargar un reactor de 2 L con cantidades aproximadamente iguales de la porción de alcohol graso, tal como de aproximadamente 45% a aproximadamente 55%, tal como de aproximadamente 48% o 49% a aproximadamente 50% a aproximadamente 52% de 1,6-hexanodiol (760,5 g) y de aproximadamente 45% a aproximadamente 55%, tal como de aproximadamente 48% o 49% a aproximadamente 50% a aproximadamente 52% de ácido succínico (738,9 g) y se puede calentar a 185°C tal como durante aproximadamente 15 a aproximadamente 24 horas, tal como de aproximadamente 18 horas a aproximadamente 20 o 22 horas. Durante este tiempo, la presión se puede reducir, por ejemplo a 93,3 kPa (700 torr) o menos, por ejemplo a 53,3 kPa (400 torr), por ejemplo a 26,7 o 13,3 kPa (200 o 100 torr), incluso a aproximadamente 6,67 o 3.33 kPa (50 o 25 torr), p. ej., gradualmente, para condensar la composición en una forma más densa o semisólida, tal como durante 20 o 15 horas, tal como aproximadamente 10 o 5 o 4 horas, y el exceso de agua generado por la reacción, p. ej., esterificación, se puede recoger en un receptor. La reacción puede continuar después a 180 o aproximadamente 185°C hasta aproximadamente 190 a aproximadamente 200°C, y la presión se puede reducir aún más, tal como una presión de 0,13 kPa (1 torr) durante aproximadamente 18 horas o 10 horas o 5°C. horas, tal como durante las últimas 3 horas.

Por consiguiente, el primer producto de componente estructural de ácido graso, p. ej., un sólido ceroso de color blanquecino, se puede recoger y añadir a un segundo recipiente para la producción de la composición de marcaje. Por ejemplo, el primer producto de componente estructural de ácido graso se puede añadir a un nuevo recipiente para la producción de la composición de marcador final, tal como en una cantidad de aproximadamente 70%, tal como aproximadamente 80%, tal como aproximadamente 85%, incluso aproximadamente 88% o 90% o 95% de la composición total de marcador. Asimismo, en una segunda etapa, el componente de cera, p. ej., parafina y/o cera de abejas, como se describió anteriormente, y/o el agente suavizante, p. ej., el segundo componente ácido graso, p. ej., ácido esteárico, se pueden añadir al segundo recipiente que contiene el primer componente ácido graso. En particular, el segundo componente ácido graso se puede añadir en una cantidad de aproximadamente 20% o más, tal como aproximadamente 15% o 10%, tal como aproximadamente 8% o 5% o menos de la composición final. Además, se puede añadir un colorante, tal como un pigmento, tal como un pigmento como los ilustrativos enumerados anteriormente, para formar la mezcla final, tal como en una cantidad de hasta aproximadamente 5% o más, tal como de aproximadamente 0,05% o 1% a aproximadamente 3% a aproximadamente 4%, incluyendo aproximadamente 2% de la composición final.

En realizaciones particulares, se pueden utilizar de 100 g a aproximadamente 200 g, tal como de aproximadamente 120 g a aproximadamente 180 g, tal como de aproximadamente 160 g o aproximadamente 165 g a aproximadamente 174 o 175 g, incluyendo de aproximadamente 150 g a aproximadamente 164 g del primer producto de componente estructural de ácido graso, tal como en una primera formulación ilustrativa. En ciertos casos, una parte de la mezcla anterior puede incluir o ser añadida a un componente de cera, tal como un componente de parafina y/o cera de abejas, que puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente 50% del primer producto componente estructural de ácido graso. Sin embargo, en ciertas realizaciones, el componente de cera puede ser de hasta aproximadamente 5% a aproximadamente 10%, tal como de aproximadamente 15% a aproximadamente 20% o aproximadamente un 25%. Por ejemplo, cuando se incluye, el componente de cera puede ser de aproximadamente 5 o aproximadamente 9 o 10 g a aproximadamente 14 o 15 g o aproximadamente 20 g, tal como cuando el componente de cera incluye aproximadamente 7 g de cera de parafina y/o 7 g de cera de abejas, en una realización. Sin embargo, en varios casos, tal componente de cera no necesita estar incluido y no está incluido. Además, en las realizaciones particulares, el colorante puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 2 g a aproximadamente 10 g, tal como de aproximadamente 4 g a aproximadamente 8 g, incluyendo aproximadamente 5 o 6 g.

En consecuencia, se formuló una composición de marcaje de acuerdo con lo anterior, y se encontró que la composición era lo suficientemente dura como para ser manejada por niños y resistir la rotura fácil, pero era lo suficientemente suave, p. ej., debido a la presencia del agente suavizante, como para permitir una transferencia suave y resbaladiza de la composición sobre un sustrato con una presión mínima aplicada, tal como en el transcurso del marcado normal de un sustrato, p. ej., una hoja de papel, con la composición. También se observó que el color era rico y sustancialmente uniforme y la composición en general mostraba menos descamación. Por tanto, las características de transferencia de las composiciones descritas en la presente memoria mejoran con respecto a tales características de las composiciones previamente disponibles. Por lo tanto, la composición de marcaje de la presente descripción es adecuada para su uso como instrumentos de escritura, tales como barritas, y se puede aplicar a una variedad de superficies o sustratos de escritura porosos y no porosos, tales como papel, sin roturas, sin fragilidad, sin manchas y con mejor aplicación.

Los expertos en la técnica apreciarán que las composiciones de marcaje de la presente descripción se pueden variar, dependiendo de la selección de algunos de los componentes principales y las cantidades de esos componentes. Esto permite modificar la composición para lograr los colores, la estabilidad estructural y las características de transferencia deseados. Por ejemplo, en varias combinaciones como se describe en la presente memoria, las composiciones de marcaje de la descripción, p. ej., barritas, se pueden formular de acuerdo con los métodos descritos anteriormente, de manera que sean de aproximadamente 70% a aproximadamente 80% o de aproximadamente 90% o 95% a 100% de origen vegetal, y/o de aproximadamente 70% a aproximadamente 80% o de aproximadamente 90% o 95% a 100% renovables, y/o de aproximadamente 70% a aproximadamente 80% o aproximadamente 90% o 95% a 100% compostables, y seguras, por ejemplo seguras para su uso y/o consumo, por parte de los niños.

La descripción anterior de las realizaciones preferidas de esta invención se ha presentado con fines ilustrativos y descriptivos. No se pretende que sea exhaustiva ni limite la invención a la forma precisa descrita. Son posibles modificaciones o variaciones obvias a la luz de las enseñanzas anteriores. Las realizaciones se eligen y describen en un esfuerzo por proporcionar las mejores ilustraciones de los principios de la invención y su aplicación práctica, y de ese modo permitir a un experto en la técnica utilizar la invención en varias realizaciones y con diversas modificaciones según convenga al uso particular contemplado. Todas estas modificaciones y variaciones están dentro del alcance de la invención según lo determinado por las reivindicaciones adjuntas cuando se interpretan de acuerdo con la amplitud a la que tienen derecho de manera justa, legal y equitativa.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de mareaje que comprende:

un polímero de condensación que es un producto de reacción de un diol y un ácido dicarboxílico, en una cantidad de aproximadamente 10% a aproximadamente 90% en peso de la composición;

uno o más ácidos grasos que contienen de 10 a 24 átomos de carbono, o un éster de los mismos, en una cantidad de aproximadamente 20% a aproximadamente 80% en peso de la composición; y

un colorante, en una cantidad de aproximadamente 1% a aproximadamente 15% en peso de la composición; en donde el polímero tiene un valor de dureza Shore D de 35 a 65.

2. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde el polímero comprende de aproximadamente 20% a aproximadamente 80% en peso de la composición.

3. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde el diol y el ácido dicarboxílico contienen cada uno de 2 a 14 átomos de carbono.

4. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde el polímero se selecciona del grupo que consiste en poli(adipato de butileno), poli(succinato de hexileno) y poli(adipato de propileno).

5. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde el polímero tiene un peso molecular medio ponderado de aproximadamente 5000 a aproximadamente 15.000 dalton y un punto de fusión de aproximadamente 40°C a aproximadamente 75°C.

6. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde la composición comprende uno o más ácidos grasos que contienen de 14 a 18 átomos de carbono, o un éster de los mismos, en una cantidad de aproximadamente 20% a aproximadamente 80% en peso de la composición.

7. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde los uno o más ácidos grasos comprendidos son ácidos grasos completamente saturados.

8. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde los uno o más ácidos grasos tienen un peso molecular medio ponderado de aproximadamente 100 a aproximadamente 400 dalton.

9. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde el colorante es un pigmento inorgánico.

10. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde el colorante es un pigmento que tiene un tamaño medio de partícula de aproximadamente 0,1 micras a aproximadamente 25 micras.

11. La composición de marcaje de la reivindicación 1, en donde el colorante se obtiene de plantas o vegetales.

12. La composición de marcaje de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en preventivos de la herrumbre, agentes anticorrosivos, cargas, agentes niveladores, modificadores de la viscosidad, agentes secantes, plastificantes, inhibidores de espuma, agentes desmoldantes, y estabilizadores poliméricos.

13. Un instrumento de escritura que comprende la composición de marcaje de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,

en donde el instrumento de escritura se selecciona del grupo que consiste en barritas, pasteles de cera, lápices grasos, barritas solubles en agua, marcadores de tinta de colores, carbones de colores y tizas.

14. El instrumento de escritura de la reivindicación 13, en donde el instrumento de escritura es una barrita.