DE10201236A1 - Ink composition, especially for ball-point pens, contains an aqueous polymer dispersion in addition to water, coloring agent and other conventional ingredients - Google Patents
Ink composition, especially for ball-point pens, contains an aqueous polymer dispersion in addition to water, coloring agent and other conventional ingredientsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Tintenzusammensetzung für Schreibstifte, insbesondere für solche Schreibstifte, die mit Hilfe einer Kugel die Tinte abgeben. The invention relates to an ink composition for pens, especially for those pens that release the ink with the help of a ball.
Tintenzusammensetzungen sind in der Regel wässrige Lösungen oder Dispersionen, die Farbstoffe, insbesondere Pigmente, enthalten und darüber hinaus je nach Bedarf weitere Zusatzstoffe, wie Konservierungsmittel, Bindemittel, um die Viskosität einzustellen, Netzmittel und Stabilisatoren für den Farbstoff. Der pH- Wert bei den Tinten kann variieren, es gibt sowohl saure als auch alkalische Tinten. Ink compositions are usually aqueous solutions or Dispersions containing dyes, especially pigments, and moreover each if necessary, other additives, such as preservatives, binders, to the Adjust viscosity, wetting agents and stabilizers for the dye. The pH The value of the inks can vary, there are both acidic and alkaline Inks.
Tintenschreibstifte gibt es in verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Tinte z. B. über einen faserartigen Träger oder mit Hilfe einer Kugel abgegeben wird. Ink pens come in various embodiments, the ink z. B. is delivered via a fibrous carrier or with the help of a ball.
Beispiele für Stifte, bei denen die Tinte mit Hilfe einer Kugel abgegeben wird, sind Kugelschreiber, Rollerstifte und Gelstifte. In diesen Stiften werden Kugeln verwendet, die in der Regel aus Keramik oder Wolframcarbid bestehen und eine Größe im Bereich von 0,3 bis 1,2 mm, insbesondere 0,5 bis 0,8 mm haben. Wenn mit solchen Stiften geschrieben wird, ist die Drehgeschwindigkeit der Kugel sehr hoch und sie reibt am Kugelbett, das dadurch abgerieben werden kann. Das Kugelbett besteht in der Regel aus Edelstahl, Kunststoff oder Neusilber. Durch den Abrieb gräbt sich die Kugel immer tiefer in das Kugelbett ein und die Leistung verschlechtert sich, bis der Stift gar nicht mehr schreibfähig ist. Bei den bekannten Stiften wird daher ein Schmiermittel zugegeben, um die Reibung zu vermindern. Dazu wurden bisher Tenside oder Metallseifen verwendet. Ein bekanntes Mittel ist beispielsweise Rewopal, d. h. ein Fettsäurepolyglycolester. Examples of pens where the ink is released using a ball, are ballpoint pens, roller pens and gel pens. In these pens there are balls used, which usually consist of ceramic or tungsten carbide and one Size in the range of 0.3 to 1.2 mm, in particular 0.5 to 0.8 mm. When writing with such pens, the speed of rotation is Ball very high and it rubs on the ball bed, which can be rubbed off. The ball bed is usually made of stainless steel, plastic or nickel silver. Due to the abrasion, the ball digs deeper and deeper into the ball bed Performance deteriorates until the pen is no longer writable. Both In known pins, a lubricant is therefore added to reduce the friction Reduce. So far, tensides or metal soaps have been used. On known means is, for example, Rewopal, i. H. a fatty acid polyglycol ester.
Bei Stiften, wie Rollerstiften und Gelstiften, bei denen die Tinte nicht sehr viskos ist, wird aber trotz Zugabe eines Schmiermittels das Kugelbett sehr stark beansprucht. Es wurde daher nach einem Mittel gesucht, um die Lebensdauer von Schreibstiften, die mit Hilfe einer Kugel die Tinte abgeben, zu verlängern. Außerdem war es Aufgabe der Erfindung, ein Mittel aufzufinden, das mit den Inhaltsstoffen der Tintenzusammensetzung kompatibel ist und im wässrigen Milieu beständig ist. For pens, such as roller pens and gel pens, where the ink is not very viscous is, but the ball bed becomes very strong despite the addition of a lubricant claimed. A means was therefore sought to increase the lifespan of Extend pens that release the ink with the help of a ball. It was also an object of the invention to find a means that with the Ingredients of the ink composition is compatible and in an aqueous environment is stable.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einer Tintenzusammensetzung für Schreibstifte, die neben Wasser, Farbstoff und den üblichen Inhaltsstoffen eine wässrige Polymerdispersion enthält. The object of the invention is achieved with an ink composition for Writing pens, which in addition to water, dye and the usual ingredients contains aqueous polymer dispersion.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass bei Zusatz einer wässrigen Polymerdispersion zu einer Tintenzusammensetzung die Teilchen der Polymerdispersion wie ein Kugellager zwischen Kugel und Kugelbett wirken, wodurch der Abrieb des Kugelbetts erheblich und sehr deutlich vermindert wird. It was surprisingly found that when an aqueous Polymer dispersion to form an ink composition the particles of Polymer dispersion act like a ball bearing between the ball and ball bed, whereby the Abrasion of the ball bed is significantly and very significantly reduced.
Erfindungsgemäß wird daher eine Tintenzusammensetzung bereitgestellt, die als erfindungswesentlichen Bestandteil eine wässrige Polymerdispersion enthält. According to the invention there is therefore provided an ink composition which is used as constituent essential to the invention contains an aqueous polymer dispersion.
Die Polymerdispersion enthält kleine Kügelchen, deren Teilchengröße normalerweise im µm-Bereich liegen, gängige Polymerdispersionen haben eine Teilchengröße im Bereich von 0,05 bis 5 µm. Erfindungsgemäß ist die Teilchengröße nicht kritisch, solange sie kleiner ist als der Spalt zwischen Kugel und Kugelbett. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass sich die Teilchen dieser Polymerdispersion zwischen Kugel und Kugelbett lagern und entweder zermahlen werden, wodurch sie die Energie aufnehmen oder als Kugellager wirken. The polymer dispersion contains small spheres whose particle size normally in the µm range, common polymer dispersions have one Particle size in the range of 0.05 to 5 µm. The particle size is according to the invention not critical as long as it is smaller than the gap between the ball and ball bed. According to the invention it was found that the particles of this Store the polymer dispersion between the ball and ball bed and either grind it, whereby they absorb the energy or act as ball bearings.
Der Anteil der Polymerdispersion sollte zwischen 1 und 80 Gew.-%, bevorzugt 5 und 20 Gew.-% liegen. Bei einem Anteil von weniger als 1 Gew.-% tritt die gewünschte Schmiermittelwirkung nur noch in einem geringen Ausmaß ein. Allerdings wird häufig bei einer Menge von mehr als etwa 30 Gew.-% keine weitere Verbesserung mehr erzielt, sondern nur noch die Viskosität erhöht. The proportion of the polymer dispersion should be between 1 and 80% by weight, preferably 5 and 20% by weight. With a proportion of less than 1 wt .-% occurs desired lubricant effect only to a small extent. However, when the amount is more than about 30% by weight, no more often becomes Improvement achieved more, but only increased the viscosity.
Die Auswahl des Polymers ist ebenfalls nicht kritisch. Es muss inert sein gegenüber der Umgebung, d. h. es darf weder die Tinte noch die Komponenten der Tinte noch Kugel oder Kugelbett negativ beeinflussen. Es gibt eine Vielzahl von Polymerdispersionen, die hier geeignet sind. Es können Polymerisate, Polykondensate und Polyadditionsverbindungen verwendet werden. Viele Polymerdispersionen sind im Handel erhältlich. Als Beispiele können Polykondensate, anionische, kationische, nichtionische oder amphotere Polyurethane, Polyvinylpyrrolidone, Polyester, Polyether, Polyharnstoffe, Acrylharze, Polyesteramide, Polyamide, Epoxyester genannt werden. Copolymere aus den Monomeren der genannten Polymeren sind ebenfalls geeignet, solange sie die oben genannten Anforderungen erfüllen. Bevorzugt werden für die erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen Acrylat, Methacrylat und/oder Acrylat- bzw. Methacrylat-Copolymere verwendet. The choice of polymer is also not critical. It has to be inert towards the environment, d. H. neither the ink nor the components of the Ink or ball or ball bed adversely affect. There are a variety of Polymer dispersions that are suitable here. Polymers, Polycondensates and polyaddition compounds are used. Lots Polymer dispersions are commercially available. Examples include polycondensates, anionic, cationic, nonionic or amphoteric polyurethanes, polyvinylpyrrolidones, Polyesters, polyethers, polyureas, acrylic resins, polyesteramides, polyamides, Epoxyester be called. Copolymers of the monomers mentioned Polymers are also suitable as long as they meet the above Meet requirements. Are preferred for the invention Ink compositions acrylate, methacrylate and / or acrylate or methacrylate copolymers used.
Nicht geeignet sind Polymere, die die Tintenbestandteile so verändern, dass sie agglomerieren. Eine Agglomeration tritt häufig durch Änderung des pH-Werts auf. Bei der Auswahl der Polymere ist daher insbesondere auf die Ionogenität und den pH-Wert zu achten. Polymers that change the ink components in such a way that they are not suitable agglomerate. Agglomeration often occurs by changing the pH on. When selecting the polymers, particular attention is paid to the ionogenicity and pay attention to the pH.
Erfindungsgemäß werden Tintenzusammensetzungen für Stifte in Betracht gezogen, bei denen die Tinte mit Hilfe einer Kugel abgegeben wird. Besonders vorteilhaft ist die vorliegende Erfindung für Gelstifte und Rollerstifte, da bei dieser Art von Stiften die Tintenzusammensetzung relativ dünnflüssig ist und daher die Kugel nicht ausreichend schützen kann. Für Kugelschreiber ist die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung ebenfalls geeignet, führt jedoch nicht zu so großen Verbesserungen, da die höher viskose Schreibpaste, die für Kugelschreiber verwendet wird, die Kugel vor Abrieb schützt. Ink compositions for pens are contemplated in the present invention drawn, where the ink is released with the help of a ball. Especially The present invention is advantageous for gel pens and roller pens, since in this type of pens the ink composition is relatively thin and therefore the Can not adequately protect the ball. For pens that is Ink composition according to the invention is also suitable, but does not lead to this big improvements since the more viscous writing paste used for ballpoint pens is used to protect the ball from abrasion.
Zwar hat auch bei Gelstiften das Schreibmedium eine relativ hohe Viskosität, hier handelt es sich allerdings nur um eine Strukturviskosität, die bei Einwirkung von Scherkräften geringer wird. Daher treten bei Gelstiften dieselben Probleme wie bei Rollerstiften auf, bei denen das Schreibmedium eine niedrigere Viskosität hat. Even with gel pens, the writing medium has a relatively high viscosity, here However, it is only a structural viscosity that is affected by Shear force is reduced. Therefore, the same problems arise with gel pens as for roller pens where the writing medium has a lower viscosity.
Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung kann sauer, alkalisch oder neutral sein. Es kommen hier alle bekannten Zusammensetzungen in Betracht. Üblicherweise werden für Rollerstifte Tinten mit alkalischem pH verwendet, da diese weniger korrosiv sind. Der pH-Wert richtet sich u. a. nach dem verwendeten Farbstoff und den sonstigen einzusetzenden Hilfsstoffen. Der Fachmann kennt den geeigneten pH-Bereich oder kann ggf. mit wenigen Routineversuchen die optimalen Bedingungen auswählen. The pH of the ink composition according to the invention can be acidic, be alkaline or neutral. All known compositions come in here Consideration. Alkaline pH inks are usually used for roller pens used because they are less corrosive. The pH value may vary. a. after this used dye and the other auxiliary materials to be used. The A person skilled in the art knows the suitable pH range or can use a few if necessary Routine attempts to select the optimal conditions.
Die erfindungsgemäß verwendete Polymerdispersion wird aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften, nicht aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften eingesetzt. Es kommen solche Dispersionen in Betracht, deren Teilchen nicht zu hart sind und insbesondere nicht scharfkantig sind, da sie sonst selbst für Abrieb sorgen und das Kugelbett oder die Kugel angreifen. Aus diesem Grunde kommen kristalline Dispersionen von anorganischen Substanzen, wie Silicat, nicht in Betracht. Die Teilchen sind geeignet, solange sie weicher sind als Kugel und Kugelbett, so dass bei einer mechanischen Belastung die Teilchen der Dispersion zerstört werden, bevor Kugel oder Kugelbett angegriffen werden. The polymer dispersion used according to the invention is based on its mechanical properties, not because of their chemical properties used. Such dispersions come into consideration, the particles of which are not too hard are and in particular are not sharp-edged, since they would otherwise wear themselves and attack the ball bed or the ball. For this reason come crystalline dispersions of inorganic substances, such as silicate, not in Consideration. The particles are suitable as long as they are softer than ball and Ball bed, so that under mechanical stress the particles of the dispersion be destroyed before the ball or ball bed is attacked.
Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung enthält außer der Polymerdispersion die ansonsten für Tintenzusammensetzungen üblichen Inhaltsstoffe. Wichtigster Bestandteil ist das Färbemittel, welches üblicherweise entweder ein Pigment oder eine Pigmentmischung oder ein organischer Farbstoff ist. Üblicherweise werden Mischungen von Pigmenten oder Farbstoffen verwendet, um den gewünschten Farbton zu erzeugen. Pigmentpräparate und Farbstoffmischungen in allen gewünschten Farbtönen sind im Handel erhältlich oder können vom Fachmann in an sich bekannter Weise hergestellt werden. Auch Metallpigmente können den erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen zugesetzt werden, um z. B. goldfarbige oder silberfarbige Stifte herzustellen. Für die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kommen alle für Tinten üblicherweise eingesetzten Farbstoffe in Betracht in den an sich üblichen Mengen. Als geeignet haben sich Mengen von etwa 10 bis 40 Gew.-% an Pigment, organischem Farbstoff oder entsprechenden Mischungen und etwa 5 bis 25 Gew.-% Metallpulver erwiesen. The ink composition of the present invention also contains Polymer dispersion, the ingredients otherwise common for ink compositions. The most important ingredient is the colorant, which is usually either a Pigment or a pigment mixture or an organic dye. Mixtures of pigments or dyes are usually used to to produce the desired shade. Pigment preparations and Dye mixtures in all desired colors are commercially available or can be produced by the skilled worker in a manner known per se. Also Metal pigments can be added to the ink compositions of the invention be to z. B. to produce gold-colored or silver-colored pens. For the ink compositions of the invention are all commonly used for inks dyes used in the amounts customary per se. As suitable have amounts of about 10 to 40 wt .-% of pigment, organic Dye or corresponding mixtures and about 5 to 25 wt .-% metal powder proved.
Da Tintenzusammensetzungen normalerweise auf wässriger Basis sind und daher mikrobiologisch angreifbar sind, wird üblicherweise ein Konservierungsmittel oder Biozid zugesetzt. Geeignete Mittel und die geeigneten Einsatzmengen sind dem Fachmann bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erläuterung. Since ink compositions are usually water based and therefore are susceptible to microbiological attack, usually becomes a preservative or added biocide. Suitable agents and the appropriate amounts are known to the expert and need no further explanation here.
Ein weiterer üblicher Inhaltsstoff für Tintenzusammensetzungen, der auch für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden kann, ist ein Bindemittel, um die Viskosität der Tinte einzustellen. Another common ingredient for ink compositions, which is also for the compositions of the invention can be used is a Binder to adjust the viscosity of the ink.
Zur Einstellung der Viskosität der Tintenzusammensetzung können in an sich bekannter Weise Verdickungsmittel zugesetzt werden. Beispiele hierfür sind Hectorit, Montmorillonit, Xantham Gum, Traganth, Agar Agar, Carboxymethylcellulose oder eine Mischung. To adjust the viscosity of the ink composition in itself known thickeners are added. examples for this are Hectorite, montmorillonite, xantham gum, tragacanth, agar agar, Carboxymethyl cellulose or a mixture.
Außerdem können die erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen auch Mittel enthalten, die die Trocknung der Tinte nach dem Schreiben beschleunigen. Hierzu werden üblicherweise höhere Alkohole, wie Propylenglykol, Butylenglykol, Hexylenglykol, Glycerin, Diglycerin und/oder Triglycerin verwendet. In addition, the ink compositions of the invention can also Contain agents that accelerate the drying of the ink after writing. Usually higher alcohols such as propylene glycol, butylene glycol, Hexylene glycol, glycerin, diglycerin and / or triglycerin are used.
Es wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung, wenn sie in einem Rollerstift oder Gelstift verwendet wird, die Schreiblänge erheblich verbessert, da Kugel und Kugelbett nicht so stark beansprucht werden. So wurde bei einem Vergleich zweier Stifte, von denen ein Stift eine Tintenzusammensetzung mit einer Polymerdispersion und der Vergleichsstift dieselbe Tintenzusammensetzung, nur ohne Polymerdispersion enthielt, die Schreiblänge von 700 m bei dem Vergleichsstift auf 1900 m bei dem erfindungsgemäßen Stift verbessert. Bei dem Vergleichsstift war nach 700 m Schreiblänge das Kugelbett so stark abgerieben, dass die Spitze nicht mehr schreibfähig war, während der erfindungsgemäße Stift 1900 m ohne Probleme schrieb. It has been found that the ink composition of the invention, if used in a roller pen or gel pen, the writing length considerably improved since the ball and ball bed are not stressed as much. So when comparing two pens, one of which was one Ink composition with a polymer dispersion and the comparison pen the same Ink composition, only containing no polymer dispersion, the writing length from 700 m for the comparison pen to 1900 m for the pen according to the invention improved. The ball bed of the comparison pen was after 700 m writing length so abraded that the tip was no longer writable during the wrote inventive pen 1900 m without problems.
Erfindungsgemäß wird daher eine Tintenzusammensetzung bereitgestellt, die besonders gut als Tinte für Gelstifte und Rollerstifte geeignet ist, da sie Kugel und Kugelbett vor Abrieb schützt, die Lebensdauer verlängert und die Gebrauchseigenschaften verbessert. According to the invention there is therefore provided an ink composition which is particularly well suited as an ink for gel pens and roller pens because it is ball and protects the ball bed from abrasion, extends the life and the Improved usage properties.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung einer wässrigen Polymerdispersion als Schmiermittel für eine Tintenzusammensetzung, die für Schreibstifte geeignet ist. Another object of the invention is therefore the use of a aqueous polymer dispersion as a lubricant for a Ink composition suitable for pens.
Die Erfindung wird noch durch die folgenden Beispiele erläutert, in denen die Zahlenangaben jeweils Gewichtsteile angeben. The invention is illustrated by the following examples, in which the Indicate numbers of parts by weight.
Mit der Tinte von Beispiel 1 bzw. der Tinte von Vergleichsbeispiel 1 wurden
jeweils Rollerballstifte hergestellt. Mit den Stiften wurde geschrieben, bis die Spitze
nicht mehr schreibfähig war. Es wurden Stifte verwendet, die eine Spitze
S205 N/EF35 der Firma Teibo, Japan, hatten und mit 1,2 g Tinte gefüllt waren.
Mit dem Stift, der als Tinte eine Tinte gemäß Vergleichsbeispiel 1 enthielt,
konnten nur 700 m geschrieben werden bei einer Gesamtabgabe an Tinte von 0,47 g.
Danach war das Kugelbett so stark abgerieben, dass die Spitze nicht mehr
schreibfähig war. Im Gegensatz dazu konnte mit dem Stift, der die
erfindungsgemäße Tinte enthielt, unter den gleichen Bedingungen 1900 m geschrieben
werden bei einer Gesamtabgabe von 0,81 g. Diese Versuche belegen, dass der
erfindungsgemäße Zusatz einer Polymerdispersion zu einer Tinte die
Lebensdauer und Schreibfähigkeit eines Schreibstifts erheblich verbessert.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114369392A (en) * | 2021-12-09 | 2022-04-19 | 山西梓阳科创化工科技有限公司 | Purple pigment type water-based ink composition and preparation method thereof |
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2002
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