ES2959524T3 - Composición de tinta acuosa para bolígrafos - Google Patents

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Akiko Hirayama
Kousuke Ogura
Kana Miyoshi
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Abstract

Se proporciona una composición de tinta a base de agua para un bolígrafo, teniendo la composición de tinta propiedades excepcionales de descarga de tinta al comenzar a escribir (propiedades de inicio de escritura) incluso si la punta está expuesta durante un período prolongado de tiempo. La composición de tinta base agua para bolígrafo se caracteriza por: estar constituida por (a) una unidad de polioxialquilen alquil éter representada por la fórmula (I), (b) una unidad de anhídrido maleico, y (c) una unidad de estireno; siendo la relación de composición de estas unidades (a):(b):(c) = 25-75:25-75:0-50; y que contiene al menos 0,1-5% en masa de un producto injertado de un copolímero de alcohol alílico/anhídrido maleico/estireno que tiene un peso molecular promedio en masa de 1000-50.000 y un alcohol monoalquilo de polioxialquileno, 5-40% en masa de partículas de resina y agua. . (En la fórmula (I), R representa un grupo alquilo C1-5 ym es un número entero positivo de 5-50). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Composición de tinta acuosa para bolígrafos
Campo técnico
La presente invención se refiere al uso de una composición de tinta para bolígrafos con tinta acuosa que tiene un contacto inicial excelente, como propiedades de descarga de tinta en la escritura inicial, incluso después de la exposición de la punta del bolígrafo durante un largo período de tiempo.
Técnica anterior
En la técnica relacionada, los bolígrafos de tinta acuosa que utilizan tinta con una alta concentración de contenido sólido, tal como tinta que contiene un pigmento en microcápsulas, tienen problemas tales como la aparición frecuente de una gota en las propiedades de descarga de tinta en el momento de la escritura inicial (gota en el contacto inicial) después de exponer la punta del bolígrafo durante un tiempo determinado.
Como contramedidas para tales problemas, se conocen 1) una composición de tinta acuosa para bolígrafo que incluye al menos un colorante, agua, un espesante y dextrano cationizado (por ejemplo, véase el documento de patente 1), 2) una composición de tinta acuosa para bolígrafo que incluye al menos agua, un colorante, un disolvente orgánico soluble en agua y uno o más derivados de piridina preparados sustituyendo de uno a tres de los carbonos de piridina en las posiciones 2, 4 y 6 con un grupo donante de electrones hidrófilo idéntico, y derivados de pirimidina preparados sustituyendo de uno a tres de los carbonos de piridina en las posiciones 2, 4 y 6 con un grupo donante de electrones hidrófilo idéntico (por ejemplo, véase el documento de patente 2), 3) una composición de tinta acuosa para bolígrafo que incluye partículas compuestas de un compuesto específico (por ejemplo, véase el documento de patente 3), y 4) una composición de tinta adecuada para instrumentos de escritura que incluye al menos un compuesto seleccionado de bicina y tricina en un contenido del 0,1 al 10% en masa con respecto a la cantidad total de la composición de tinta (por ejemplo, documento de patente 4).
Las invenciones en la técnica relacionada, tales como las de los Documentos de Patente 1 a 4, pueden lograr ciertos efectos; sin embargo, se ha deseado que el efecto se mantenga incluso después de la exposición de la punta del bolígrafo durante un período de tiempo más largo.
Documentos de la técnica convencional
Documentos de patente
Documento de patente 1: solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública n.2 2007-238736 (reivindicaciones y otros)
Documento de patente 2: solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública n.2 2012-46637 (reivindicaciones y otros)
Documento de patente 3: solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública n.2 2011-178973 (reivindicaciones y otros)
Documento de patente 4: solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública n.2 2016-132749 (reivindicaciones y otros)
Sumario de la Invención
Problemas a resolver por la Invención
A la luz de los problemas y la situación actual de la técnica convencional, un objetivo de la presente invención es proporcionar el uso de una composición de tinta acuosa para bolígrafos que tenga excelentes propiedades de descarga de tinta en la escritura inicial (contacto inicial), incluso después de la exposición de la punta del bolígrafo durante más tiempo.
Medios para resolver los problemas
Como resultado de una investigación dedicada a la luz del estado de la técnica convencional descrita anteriormente, los presentes inventores han descubierto que el uso previsto de una composición de tinta acuosa para bolígrafos se puede obtener elaborando una composición de tinta acuosa para instrumentos de escritura que incluya al menos agua, un compuesto específico y partículas de resina dentro de rangos específicos, y así completaron la presente invención.
Específicamente, la composición de tinta acuosa para bolígrafos según la presente invención contiene: al menos del 0,1 al 5% en masa de un compuesto de injerto de un copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleico-estireno compuesto por (a) una unidad de polioxialquilen alquil éter representada por la Fórmula (I), (b) una unidad de anhídrido maleico y (c) una unidad de estireno, en donde el copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleico-estireno tiene una relación de composición (a):(b):(c) del 25 al 75:25 al 75:0 al 50% en moles y tiene un peso molecular promedio en masa de 1000 a 50000, y alcohol polioxialquilen monoalquílico; del 5 al 40% en masa de partículas de resina; y agua;
en donde en la Fórmula (I), R representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 carbonos y m es un número positivo de 5 a 50.
Efectos de la Invención
Según la presente invención, se proporciona el uso de una composición de tinta acuosa para bolígrafos que tiene excelentes propiedades de descarga de tinta en la escritura inicial (contacto inicial) incluso después de la exposición de la punta del bolígrafo durante un largo período de tiempo.
Descripción detallada de las realizaciones
A continuación se explica con detalle una realización de la presente invención.
La composición de tinta acuosa utilizada para bolígrafos en una realización de la presente invención contiene al menos del 0,1 al 5% en masa de un compuesto de injerto de un copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleico-estireno compuesto de (a) una unidad de polioxialquilen alquil éter representada por la Fórmula (I), (b) una unidad de anhídrido maleico y (c) una unidad de estireno, y el copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleico-estireno tiene la relación de composición (a):(b):(c) del 25 al 75:25 al 75:0 al 50% en moles y tiene un peso molecular promedio en masa de 1000 a 50000, y alcohol polioxialquilen monoalquílico; del 5 al 40% en masa de partículas de resina; y agua;
en donde en la Fórmula (I), R representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 carbonos y m es un número positivo de 5 a 50.
El compuesto de injerto usado en la presente invención es un compuesto de injerto de un copolímero de alcohol alílicoanhídrido maleico-estireno compuesto de (a) una unidad de polioxialquilen alquil éter representado por la Fórmula (I), (b) una unidad de anhídrido maleico, y (c) una unidad de estireno, y el copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleicoestireno tiene la relación de composición (a):(b):(c) del 25 al 75:25 al 75:0 al 50 % en moles y tiene una masa molecular promedio en peso de 1000 a 50000, y alcohol polioxialquilen monoalquílico.
La relación de composición de estas unidades (a), (b) y (c) es (a):(b):(c) = 25 al 75:25 al 75:0 al 50% en moles.
Cuando la unidad de estireno (c) es un 0% en mol, no se incluye ninguna unidad de estireno. En este caso, el compuesto de injerto es un compuesto de injerto de un copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleico compuesto de (a) una unidad de polioxialquilen alquil éter representada por la Fórmula (I) y (b) una unidad de anhídrido maleico, en donde la relación de la composición de (a):(b) es del 25 al 75:25 al 75% en moles y tiene un peso molecular promedio en masa de 1000 a 50000, y alcohol polioxialquilen monoalquílico.
En el caso en donde la cantidad de (b) la unidad de anhídrido maleico respecto de (a) la unidad de polioxialquilen monoalquil éter esté fuera del alcance del rango descrito anteriormente (menos o más), no se podrá lograr el efecto de la presente invención, lo cual no es preferible. Cuando se incluye la unidad de estireno, en el caso en que la cantidad de estireno sea superior al rango descrito anteriormente, no se podrá lograr el efecto de la presente invención, lo cual no es preferible.
Cuando se incluye (c) una unidad de estireno, la relación de la composición de (a) respecto de (c) es preferiblemente (a):(b):(c) = 25 al 40:25 al 40:20 al 50 % en moles.
El número molar de la adición de la unidad de óxido de etileno del componente (b), específicamente m en la Fórmula (I), es de 5 a 50 moles, y el uso del componente dentro del intervalo logra el efecto de la presente invención.
R es un grupo alquilo lineal o ramificado que tiene de 1 a 5 átomos de carbono, y los ejemplos del mismo incluyen grupos alquilo lineales tales como un grupo metilo, un grupo etilo, un grupo n-propilo, un grupo n-butilo y un grupo npentilo, grupos alquilo ramificados tales como un grupo isopropilo, un grupo isobutilo y un grupo isopentilo, y grupos alquilo cíclicos tales como un grupo ciclopropilo y un grupo ciclopentilo.
Además, el peso molecular promedio en masa del compuesto de injerto es de 1000 a 50000. En un caso en donde el peso molecular promedio en masa supera 50000, la viscosidad de la tinta aumenta, mientras que si el peso molecular promedio en masa es menor de 1000, la solubilidad disminuye, por lo que ambos casos no son preferibles.
Los ejemplos del compuesto de injerto de un copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleico-estireno y alcohol polioxialquilen monoalquílico incluyen el representado por la Fórmula (II), y el compuesto de injerto de un copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleico y polioxialquilen monoalquil éter incluye el mismo representado por la Fórmula (III). El compuesto de injerto se puede usar solo o en combinación de dos o más de ellos.
Los ejemplos específicos incluyen el compuesto de injerto que está representado por la Fórmula (II) en donde m = 11 y n = 20, y que tiene un peso molecular promedio en masa de 15000, tal como MALIALIM Ak M-0531 disponible comercialmente (fabricado por NOF Corporation), el compuesto de injerto que está representado por la Fórmula (II) en donde m = 13 y n = 18, y que tiene un peso molecular promedio en masa de 40000, tal como MALIALIM AAB-0851 disponible comercialmente (fabricado por NOF Corporation), y el compuesto de injerto que está representado por la Fórmula (II) en donde m = 28 y n = 20, y que tiene un peso molecular promedio en masa de 30000, tal como MALIALIM AFB-1521 disponible comercialmente (fabricado por NOF Corporation). En la Fórmula (II), n es un número positivo ajustado dentro del intervalo del peso molecular promedio en masa descrito anteriormente (la misma condición se aplica a la Fórmula (III) a continuación).
Los ejemplos específicos incluyen el compuesto de injerto que está representado por la Fórmula (III) en donde m = 11 y n = 14, y que tiene un peso molecular promedio en masa de 10000 [copolímero de metoxipolietilenglicol (al que se le añaden 11 moles de óxido de etileno) éter alílico y anhídrido maleico], tal como MALIALIM SC-0505K disponible comercialmente (fabricado por NOF Corporation).
El contenido total del compuesto de injerto es del 0,1 al 5% en masa (en lo sucesivo "% en masa" se denomina "%"), preferiblemente del 0,2 al 4% basado en la cantidad total de la composición de tinta.
En un caso en donde el contenido es inferior al 0,1%, no se puede exhibir el efecto de la presente invención, mientras que si el contenido supera el 5%, la estabilidad de la tinta disminuye con el tiempo, por lo que ambos casos no son preferibles.
Los ejemplos de partículas de resina utilizadas en una realización de la presente invención incluyen partículas de resina coloreadas, partículas de resina huecas que tienen huecos dentro de las partículas y partículas de resina sólidas sin huecos dentro de las partículas.
Las partículas de resina coloreadas que se pueden usar en la presente memoria no están particularmente limitadas siempre que las partículas estén compuestas de partículas de resina coloreadas, y los ejemplos de las mismas incluyen 1) partículas de resina coloreadas en donde están dispersos un colorante compuesto de pigmentos inorgánicos tales como negro de humo y óxido de titanio, pigmentos orgánicos tales como pigmentos de ftalocianina y pigmentos azoicos en las partículas de resina, 2) partículas de resina coloreadas en donde la superficie de las partículas de resina está cubierta con el colorante compuesto del pigmento como se describió anteriormente, 3) partículas de resina coloreadas en donde las partículas de resina están teñidas con un colorante compuesto de un tinte tal como un tinte directo, un tinte ácido, un tinte básico, un tinte alimentario o un tinte fluorescente, 4) microesferas que tienen una matriz compuesta de un polímero, una resina que tiene grupos OH y un tinte insoluble en agua, 5) partículas de resina coloreadas que tienen propiedades termocrómicas basadas en un tinte leuco, y 6) partículas de resina coloreadas que tienen propiedades fotocrómicas basadas, por ejemplo, en un tinte (compuesto) fotocrómico y un tinte fluorescente.
Los ejemplos del componente de resina de las partículas de resina coloreadas 1) a 3) descritas anteriormente incluyen al menos uno seleccionado de polímeros de ácido acrílico, ácido metacrílico, éster de acrilato, éster de metacrilato, estireno, acrilonitrilo y butadieno, o copolímeros de los mismos, benzoguanamina, resina fenólica, resina epoxi y resina de uretano. Los polímeros pueden someterse a tratamiento tal como reticulación según sea necesario. Estas resinas se colorean mediante métodos conocidos tales como polimerización en suspensión y polimerización en dispersión.
Las microesferas de 4) descritas anteriormente tienen una matriz compuesta de un polímero, una resina que tiene grupos OH y un colorante insoluble en agua.
Los ejemplos del polímero que compone la matriz incluyen polímeros epoxi, polímeros de melamina, polímeros acrílicos, polímeros de uretano o polímeros de urea, o combinaciones de los mismos.
La resina que tiene grupos OH está contenida en la matriz. Los ejemplos de resina que tiene grupos OH incluyen una resina de terpenofenol, una resina de colofonia fenólica, una resina de alquilfenol, una resina de novolaca fenólica, una resina de novolaca cresólica, una resina de butiral, una resina de poli(alcohol vinílico), una resina de xileno modificada con poliol, una resina de xileno modificada con óxido de etileno, una resina de maleato, una resina de acrilato modificada con grupos hidroxilo, una resina de acrilato de estireno modificada con grupos hidroxilo, una resina de acrilato modificada con carboxilo y una resina de acrilato de estireno modificada con carboxilo.
El tinte insoluble en agua es un tinte que es insoluble en agua a temperatura ambiente y puede ser, por ejemplo, un tinte halocrómico, un tinte disperso o un tinte soluble en aceite tal como tintes que tienen una estructura química azoica, sal de complejo metálico azoico, antrinaquina o metaloftalocianina. Desde la perspectiva del desarrollo del color, es preferible el uso de un tinte halocrómico.
Las microesferas se pueden producir, por ejemplo, mediante los siguientes procesos de preparación (método de polimerización en emulsión y método de separación de fases).
La etapa de preparación de microesferas mediante el método de polimerización en emulsión incluye las etapas de preparar una fase oleosa, preparar una fase acuosa y mezclar la fase oleosa y la fase acuosa para emulsionar los componentes de la fase oleosa, seguido de la polimerización.
La fase oleosa contiene un disolvente orgánico tal como fenilglicol, alcohol bencílico, éter monobencílico de etilenglicol o acetato de etilo, el colorante insoluble en agua, la resina que tiene grupos OH y un monómero o prepolímero. Se puede incluir una pluralidad de disolventes orgánicos.
La fase oleosa se prepara añadiendo un tinte insoluble en agua y una resina que tiene grupos OH a un disolvente orgánico calentando a una temperatura predeterminada, agitando la mezcla y luego añadiendo un monómero o prepolímero que compone un polímero, tal como un monómero o prepolímero de melamina, un monómero o prepolímero epoxi, un monómero o prepolímero acrílico, o un monómero o prepolímero de isocianato, seguido de la adición de otro disolvente orgánico opcional.
La fase acuosa se puede preparar mezclando agua y un dispersante. Los ejemplos del dispersante incluyen, entre otros, poli(alcohol vinílico).
Las etapas de emulsificación y polimerización se pueden realizar emulsionando los componentes de la fase oleosa, y polimerizando adicionalmente la fase oleosa introduciendo la fase oleosa en la fase acuosa y sometiendo la mezcla a mezclado por emulsificación usando un homogeneizador o similar con calentamiento a una temperatura predeterminada.
La etapa de preparación de microesferas puede incluir otras etapas, tales como una etapa de clasificación de las microesferas.
La etapa de preparación de microesferas por separación de fases consiste en preparar una disolución que contiene un colorante, preparar una disolución que contiene un agente coloidal protector y polimerizar un monómero o prepolímero.
La disolución que contiene el tinte se puede preparar disolviendo un tinte insoluble en agua y una resina que tiene grupos OH en un disolvente orgánico con calentamiento. Los ejemplos del tinte insoluble en agua, la resina que tiene grupos OH y el disolvente orgánico incluyen los enumerados para la etapa de preparación de microesferas que usa la polimerización en emulsión.
La disolución que contiene agente coloidal protector se puede preparar disolviendo un agente coloidal protector en agua. Los ejemplos del agente coloidal protector incluyen un copolímero de metil vinil éter-anhídrido maleico.
La polimerización del monómero o prepolímero se puede realizar dispersando una disolución que contiene colorante en forma de gotitas de aceite en una disolución que contiene un agente coloidal protector que se ha calentado a una temperatura predeterminada, y añadiendo el monómero o prepolímero descrito anteriormente a la dispersión, y agitándolos, manteniendo la temperatura. Como resultado, un tinte insoluble en agua y una resina que tiene grupos OH se incluyen en el polímero obtenido mediante polimerización de un monómero o prepolímero.
En las microesferas obtenidas, el contenido de la resina que tiene grupos OH en la cantidad total de las microesferas es preferiblemente del 1% en masa o más y del 40% en masa o menos, y el contenido del tinte insoluble en agua es preferiblemente del 10% en masa o más y del 45% en masa o menos. El tamaño medio de partícula de las microesferas es preferiblemente de 0,3 pm a 3,0 pm. En una realización de la presente invención (incluidos los ejemplos que se describen a continuación), el término "tamaño de partícula promedio" es un valor de D<50>calculado en base al volumen mediante un método de difracción láser, y la medición se puede realizar usando, por ejemplo, un analizador de la distribución de tamaños de partículas HRA 9320-X100 fabricado por Nikkiso Co., Ltd.
Los ejemplos de partículas de resina coloreadas termocrómicas de 5) incluyen las partículas producidas microencapsulando una composición termocrómica que incluye al menos un tinte leuco, que es un tinte donante de electrones y que funciona como colorante, un revelador que es un componente capaz de revelar el tinte leuco, y un modificador termocrómico capaz de controlar la temperatura crómica en la coloración del tinte leuco y el revelador para tener un tamaño de partícula promedio predeterminado (por ejemplo, de 0,2 a 3 pm).
Los ejemplos del método de microencapsulación incluyen la polimerización interfacial, policondensación interfacial, polimerizaciónin situ,recubrimiento de curado en líquido, separación de fases de una disolución acuosa, separación de fases de un disolvente orgánico, enfriamiento de dispersión en estado fundido, recubrimiento en suspensión en aire y secado por aspersión. El método puede seleccionarse según sea apropiado según el uso previsto. Por ejemplo, en la separación de fases de una disolución acuosa, se funden mediante calentamiento un colorante leuco, un revelador y un modificador termocrómico, se añaden a una disolución emulsionante y se dispersan en forma de gotitas de aceite con calentamiento y agitación. Posteriormente, como materiales de recubrimiento de cápsulas, se añaden gradualmente materiales de resina que tienen un recubrimiento de pared, por ejemplo, una resina de uretano, una resina epoxi o una resina amino, y, por ejemplo, una disolución de resina amino, específicamente, una disolución acuosa de metilol melamina, una disolución de urea, una disolución de benzoguanamina y otras disoluciones, y se deja que la mezcla reaccione continuamente para preparar una dispersión, y luego la dispersión se filtra para obtener partículas de resina coloreadas termocrómicas compuestas de un pigmento de microcápsula termocrómica. En las partículas de resina coloreadas termocrómicas, las temperaturas de coloración y decoloración de cada color se pueden establecer en temperaturas adecuadas combinando adecuadamente los tipos y cantidades de tinte leuco, revelador y modificador termocrómico.
Los ejemplos de las partículas de resina coloreadas fotocrómicas de 6) incluyen partículas compuestas de al menos uno o más tintes seleccionados de tintes (compuestos) fotocrómicos y tintes fluorescentes, y una resina tal como una resina de terpenofenol, y aquellas producidas microencapsulando una composición fotocrómica que incluye al menos uno o más tintes seleccionados de tintes (compuestos) fotocrómicos y tintes fluorescentes, un disolvente orgánico y aditivos tales como un antioxidante, un estabilizador de luz y un sensibilizador para tener un tamaño de partícula promedio predeterminado (por ejemplo, de 0,2 a 3 pm).. El método de microencapsulación puede ser de la misma manera que en la preparación descrita anteriormente de las partículas de resina termocrómica.
Las partículas de resina coloreadas fotocrómicas pueden volverse incoloras en un entorno de iluminación interior (equipo de iluminación de una habitación seleccionado de luz incandescente, luz fluorescente, lámparas, LED blanco y similares) y desarrollar un color en un entorno irradiado con UV (un entorno irradiado con una longitud de onda de 200 a 400 nm, o luz solar, incluidos los rayos UV) mediante el uso apropiado de tintes tales como tintes (compuestos) fotocrómicos y tintes fluorescentes.
Además, en la presente invención, además de las partículas de resina coloreadas de 1) a 6) descritas anteriormente, se pueden usar partículas de resina huecas que tienen huecos dentro de las partículas y partículas de resina sólidas que no tienen huecos dentro de las partículas.
Los ejemplos de materiales de partículas de resina huecas y partículas de resina sólidas incluyen partículas de resina sólidas de homopolímeros de polietileno, polipropileno, poli(cloruro de vinilo), poli(cloruro de vinilideno), poli(acetato de vinilo), poliestireno, poli(metacrilato de metilo), poliacrilonitrilo, poliamida, policarbonato, poliacetal, poli(tereftalato de etileno) y poliuretano; copolímeros que incluyen dos o más tipos de monómeros tales como un copolímero de estireno-acrilonitrilo, un copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno y un copolímero de estireno-butadieno; y sus productos modificados.
Las partículas de resina utilizadas en la presente invención pueden tener diversas formas, tales como esféricas (esféricas verdaderas, aproximadamente esféricas o esféricas aproximadamente elipsoidales), poligonales o de placa, pero son preferiblemente esféricas.
De las partículas de resina descritas anteriormente, las partículas de resina huecas que tienen huecos dentro de las partículas se pueden usar como pigmentos blancos, y las partículas de resina coloreadas de 1) a 6) se pueden usar como pigmentos fluorescentes, pigmentos termocrómicos y pigmentos fotocrómicos en la forma de pigmentos microencapsulados y microesferas (colorantes). Además, las partículas de resina de 1) a 6) descritas anteriormente pueden ser partículas de resina producidas mediante diversos métodos y pueden ser productos disponibles comercialmente.
El contenido de estas partículas de resina varía dependiendo del propósito, tal como el caso en donde las partículas de resina se usan solas como colorante, o el caso en donde se usan en combinación partículas de resina no coloreadas y partículas de resina coloreadas como colorante. El contenido apropiado depende de los casos en donde las partículas de resina se utilizan, por ejemplo, como agente enmascarante, agente sellador o colorante. Específicamente, la gota en el contacto inicial y el contenido de partículas de resina tiende a ser generalmente proporcional. Cuanto mayor sea el contenido, es más probable que haya gotas en el contacto inicial.
El contenido total de las partículas de resina (contenido sólido) utilizadas es del 5 al 40%, preferiblemente del 5 al 30% con respecto a la cantidad total de la composición de tinta, desde la perspectiva de la alta compatibilidad de la eficacia de la escritura, la calidad del dibujo de líneas y el contacto inicial. Si el contenido de partículas de resina es inferior al 5%, la eficacia de la escritura y la calidad del dibujo de líneas serán inferiores, mientras que en el caso en que el contenido supere el 40%, se observa una gota en el contacto inicial. Ambos casos no son preferibles.
Además, el tamaño medio de las partículas de resina tiende a ser aproximadamente proporcional a la gota en el contacto inicial. Cuando el tamaño medio de las partículas de resina es de 0,4 pm o más, se observa ligeramente una gota en el contacto inicial, y cuando el tamaño medio de las partículas es de 1,0 pm o más, el contacto inicial tiende a gotear aún más. El límite superior del tamaño medio de las partículas es preferiblemente 20 pm o menos teniendo en cuenta la eficacia de la escritura y la calidad del dibujo de líneas.
La composición de tinta acuosa para bolígrafo según la presente invención puede incluir, además del compuesto de injerto y las partículas de resina, agua como disolvente (por ejemplo, agua del grifo, agua purificada, agua destilada, agua de intercambio iónico o agua pura) para equilibrar, otros colorantes, componentes comúnmente utilizados tales como disolventes orgánicos solubles en agua, espesantes, lubricantes, inhibidores de la corrosión, conservantes, fungicidas o modificadores del pH en cantidades apropiadas dentro de un rango que no perjudique los efectos de la presente invención.
Los ejemplos de otros colorantes que pueden usarse incluyen pigmentos y/o tintes solubles en agua que se usan comúnmente en composiciones de tinta acuosa para instrumentos de escritura. El pigmento puede seleccionarse opcionalmente de pigmentos inorgánicos y orgánicos.
Los ejemplos de pigmentos inorgánicos incluyen negro de humo, óxido de titanio y polvo metálico. Los ejemplos de pigmentos orgánicos incluyen lacas azoicas, pigmentos azoicos insolubles, pigmentos de quelatos azoicos, pigmentos de ftalocianina, pigmentos de perileno y perinona, pigmentos de antraquinona, pigmentos de quinacridona, tintes de tipo laca, pigmentos de tipo nitro y pigmentos nitrosos.
El tinte soluble en agua puede ser un tinte directo, un tinte ácido, un tinte comestible o un tinte básico.
Estos colorantes se pueden usar solos o en combinación de dos o más colorantes en cantidades apropiadas.
Los ejemplos de disolvente orgánico soluble en agua que se pueden usar incluyen glicoles tales como etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, propilenglicol, polietilenglicol, 3-butilenglicol, tiodietilenglicol y glicerina; éter monometílico de etilenglicol y éter monometílico de dietilenglicol. Los disolventes se pueden usar solos o como una mezcla.
El contenido de disolventes orgánicos solubles en agua varía según el propósito. Por ejemplo, el contenido preferentemente excede el 10% con el fin de mejorar el contacto de la escritura y evitar el secado de la punta del bolígrafo.
Por otra parte, en un instrumento de escritura que utiliza tinta que contiene partículas de resina que tienen un tamaño medio de partícula grande, el caudal de tinta suele aumentar. Como resultado, es probable que se produzca el problema de la disminución del secado de la línea dibujada. Por lo tanto, es deseable reducir el contenido dentro de un rango que no perjudique la eficacia general de un instrumento de escritura. El contenido es preferiblemente del 10% o menos, y más preferiblemente del 5 al 10% basado en la cantidad total de la composición de tinta desde la perspectiva descrita anteriormente.
El espesante que puede usarse en la presente memoria es preferiblemente, por ejemplo, al menos uno seleccionado del grupo que consiste en polímeros sintéticos, celulosa y polisacáridos. Los ejemplos específicos incluyen goma arábiga, goma de tragacanto, goma guar, goma de algarroba, ácido algínico, carragenano, gelatina, goma de xantano, goma welan, succinoglicano, goma dieteután, dextrano, metilcelulosa, etilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa, ácido glicólico de almidón y sus sales, éster de alginato de propilenglicol, poli(alcohol vinílico), polivinilpirrolidona, poli(éter vinilmetílico), poli(óxido de etileno), copolímero de acetato de vinilo-polivinilpirrolidona, polímero de ácido acrílico reticulado y sus sales, polímero de ácido acrílico no reticulado y sus sales, y copolímero de estireno-ácido acrílico y sus sales.
Los ejemplos del lubricante incluyen, pero sin limitación, tensioactivos no iónicos tales como ésteres de ácidos grasos de poliol, ésteres de ácidos grasos superiores de azúcares, ésteres de polioxialquileno de ácidos grasos superiores y ésteres de alquilfosfato, tensioactivos aniónicos tales como sales de alquilsulfonato de amidas de ácidos grasos superiores y sales de alquilarilsulfonato, y derivados de polialquilenglicoles, tensioactivos fluoroquímicos y siliconas modificadas con poliéter que también se utilizan como agentes de tratamiento de superficies para pigmentos.
Los ejemplos de inhibidores de la corrosión incluyen benzotriazol, toliltriazol, nitrito de diciclohexilamonio y saponinas. Los ejemplos de conservantes o fungicidas incluyen compuestos de fenol, omadina sódica, benzoato sódico, benzoisotiazolina y bencimidazol.
Los ejemplos de modificadores del pH incluyen hidróxidos de metales alcalinos tales como hidróxido de sodio, hidróxido de potasio e hidróxido de litio; compuestos de amina tales como trietanolamina, dietanolamina, monoetanolamina, dimetiletanolamina, morfolina y trietilamina; y amoníaco.
La producción de la presente composición de tinta acuosa utilizada para bolígrafos puede utilizar métodos conocidos, y la composición se puede utilizar, por ejemplo, agitando y mezclando el compuesto de injerto representado por la Fórmula (I), las partículas de resina, otros colorantes y los componentes acuosos descritos anteriormente en cantidades específicas usando un mezclador tal como un homogeneizador o un dispersador. Opcionalmente, las partículas gruesas de la composición de tinta se pueden eliminar mediante filtración o centrifugación.
La composición de tinta acuosa resultante para bolígrafos en una realización de la presente invención se utiliza en bolígrafos.
La composición de tinta acuosa para bolígrafos de la presente invención incluye al menos del 0,1 al 5% en masa del compuesto de injerto, del 5 al 40% en masa de partículas de resina y agua, y por tanto consigue excelentes propiedades de descarga de tinta (contacto inicial) incluso después de una exposición prolongada de la punta del bolígrafo.
Ejemplos
A continuación, las realizaciones de la presente invención se explicarán con mayor detalle con ejemplos y ejemplos comparativos, pero la presente invención no se limita a los siguientes ejemplos y similares.
Las microesferas y los pigmentos de microcápsulas termocrómicas usados en los ejemplos y ejemplos comparativos se obtuvieron mediante los Ejemplos de producción 1 y 2 que se describen a continuación.
Ejemplo de producción 1 (Producción de microesferas A)
(Preparación de disolución en fase oleosa)
Mientras se calentaban 12,5 partes en masa de acetato de etilo como disolvente orgánico a 60 °C, se añadieron 3,5 partes en masa de tinte negro soluble en aceite (Oil Black 860, fabricado por Orient Chemical Industries Co., Ltd.) como tinte insoluble en agua y 0,5 partes en masa de una resina de terpenofenol (YS Polystar N125, fabricada por Yasuhara Chemical Co., Ltd.) y se disolvieron suficientemente. A continuación, se añadieron 8 partes en masa de un producto de diisocianato de hexametileno modificado con isocianurato como prepolímero (TLA-100, disponible en Asahi Kasei Chemicals Corporation) para preparar una disolución en fase oleosa.
(Preparación de disolución en fase acuosa)
Mientras se calentaban 200 partes en masa de agua destilada a 60 °C, se disolvieron en ella 15 partes en masa de poli(alcohol vinílico) (PVA-205, fabricado por Kuraray Co., Ltd.) como agente dispersante para preparar una disolución en fase acuosa.
(Polimerización en emulsión)
La disolución en fase oleosa se añadió a la disolución en fase acuosa a 60 °C y se agitó con un homogeneizador durante 6 horas para la polimerización en emulsión, completando así la polimerización. La dispersión obtenida se centrifugó para recuperar las microesferas, obteniendo así las microesferas negras A.
Ejemplo de producción 2 (producción de pigmento de microcápsula termocrómica)
Como colorante leuco, se calentaron 1 parte de 3',6'-bisd¡fenilam¡nofluorano de metilo, 2 partes de 1,1-bis(4-hidroxifen¡l)-c¡clohexano como revelador y 24 partes de dicaprilato de bis^-hidroxifenilHenilmetano como modificador termocrómico a 100 °C hasta fundirlo, obteniendo así 27 partes de una composición homogénea. A una disolución caliente homogénea de 27 partes de la composición obtenida anteriormente, se le añadieron 10 partes de isocianato y 10 partes de poliol y se agitaron. A continuación, se usaron 60 partes de una disolución acuosa de poli(alcohol vinílico) al 12% como coloide protector y se emulsionaron a 25 °C para preparar una dispersión. A continuación, se trataron 5 partes de poliamina al 5% a 80 °C durante 60 minutos, obteniendo así microcápsulas. La dispersión de agua microencapsulada obtenida mediante el procedimiento anterior se secó por pulverización para formar un polvo, produciendo así un pigmento en microcápsula termocrómica. El pigmento de la microcápsula termocrómica era azul a temperatura ambiente y se volvía incoloro (decolorado) a 60 °C o más.
Ejemplos 1 a 5 y Ejemplos comparativos 1 a 5
Según la receta (total: 100% en masa) mostrada en la Tabla 1, cada composición de tinta acuosa para bolígrafo se preparó mediante un método ordinario.
Fabricación de bolígrafos con tinta acuosa
Se fabricaron bolígrafos de tinta acuosa utilizando cada una de las composiciones de tinta obtenidas anteriormente. Específicamente, utilizando un cilindro de bolígrafo (UF-202, fabricado por Mitsubishi Pencil Co., Ltd.), una recarga que incluye un depósito de tinta hecho de polipropileno que tiene un diámetro interior de 3,8 mm y una longitud de 90 mm, se rellenó una punta de acero inoxidable (bola de carburo cementado, diámetro de la bola: 0,5 mm) y una junta que conectaba el depósito y la punta con las tintas acuosas descritas anteriormente, y se insertó un seguidor de tinta compuesto principalmente de un aceite mineral en el extremo posterior de la tinta, obteniendo así un bolígrafo acuoso. Los bolígrafos acuosos obtenidos de los Ejemplos 1 a 5 y los Ejemplos comparativos 1 a 5 se usaron para evaluar la eficacia de la escritura inicial mediante los siguientes métodos de evaluación.
Estos resultados se muestran en la Tabla 1 a continuación.
Para los bolígrafos de tinta acuosa, después de dejarlos reposar durante 1 semana a 25 °C y 60% de HR sin capuchón, se dibujaron líneas rectas en papel PPC y se evaluó el contacto inicial según los siguientes criterios de evaluación. Criterios de evaluación:
A: Se puede escribir sin problemas desde el inicio de la escritura.
B: Se confirma un aspecto borroso de menos de 1 mm desde el inicio de la escritura.
C: Se confirma un aspecto borroso de 1 mm o más desde el inicio de la escritura.
Tabla 1
*1 a *10 anteriores son como se describen a continuación.
*1 ART-PEARL C800 Black (fabricado por Negami Chemical Industrial Co., Ltd., uretano reticulado, tamaño promedio de partícula: 6 pm)
*2 RUBCOULEUR 224 (SM) Black (fabricado por Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd., acrílico, tamaño promedio de partícula: 2 a 3 pm)
*3 FZ-2007 Pink (fabricado por Sinloihi, Co., Ltd., pigmento fluorescente, tamaño promedio de partícula: 3 a 4 pm) *4 Microesfera A (Ejemplo de producción 1, tamaño promedio de partícula: 1 pm)
*5 Pigmento de microcápsula termocrómica (Ejemplo de producción 2, tamaño promedio de partícula: 2 pm) *6 KELZAN S (fabricado por Sansho Co., Ltd.)
*7 BIODEN 421 (fabricado por Daiwa Chemical Industries Co., Ltd.)
*8 RD-510Y (fabricado por Toho Chemical Industry Co., Ltd.)
*9 MALIALIM AKM-0531 (fabricado por NOF Corporation, peso molecular promedio en masa: 15000)
*10 MALIALIM SC-0505K (fabricado por NOF Corporation, peso molecular promedio en masa: 10000)
Como es evidente a partir de los resultados mostrados en la Tabla 1 anterior, se descubrió que las composiciones de tinta acuosa para bolígrafos de los Ejemplos 1 a 5 dentro del alcance de la presente invención tienen excelentes propiedades de descarga de tinta en el momento de la escritura inicial (contacto inicial), incluso después de la exposición de la punta del bolígrafo durante un largo período de tiempo, en comparación con las composiciones de tinta acuosa para bolígrafo de los Ejemplos comparativos 1 a 5, que están fuera del alcance de las realizaciones de la presente invención.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES 1. El uso de una composición de tinta acuosa para bolígrafo. caracterizado porque la composición de tinta acuosa comprende al menos: del 0,1 al 5% en masa de un compuesto de injerto de un copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleicoestireno compuesto por (a) una unidad de polioxialquilen alquil éter representada por la Fórmula (I), (b) una unidad de anhídrido maleico, y (c) una unidad de estireno, y el copolímero de alcohol alílico-anhídrido maleicoestireno tiene la relación de composición (a):(b):(c) del 25 al 75:25 al 75:0 al 50% en moles y tiene un peso molecular promedio en masa de 1000 hasta 50000, y alcohol polioxialquilen monoalquílico; del 5 al 40% en masa de partículas de resina; y agua;
    en donde en la Fórmula (I), R representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 carbonos y m es un número positivo de 5 a 50.
  2. 2. El uso según la reivindicación 1, en donde las partículas de resina comprenden partículas de resina coloreadas, partículas de resina huecas que tienen huecos en el interior de las partículas o partículas de resina sólidas sin huecos en el interior de las partículas.
  3. 3. El uso según la reivindicación 1, en donde las partículas de resina comprenden partículas de resina coloreadas.
  4. 4. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el compuesto de injerto, que se usa solo o en combinación de dos o más de los mismos, está representado por la Fórmula (II)
    en donde m = 11 a 28, n = 18 a 20, y tiene un peso molecular promedio en masa de 15000 a 40000.
  5. 5. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el compuesto de injerto se usa solo o en combinación de dos o más de los mismos, que está representado por la Fórmula (III)
    en donde m = 11, n = 14, y tiene un peso molecular promedio en masa de 10000.
  6. 6. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la composición de tinta incluye además un disolvente orgánico soluble en agua.
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