CN111148802A - 油墨制剂和相关的书写工具 - Google Patents

Abstract

本文公开了油墨制剂和相关的书写工具。在一些实施例中，提供了一种油墨制剂，该油墨制剂包括油墨树脂或聚合物和生物基溶剂。在一些实施例中，提供了一种油墨制剂，该油墨制剂包括油墨树脂或聚合物和包含至少一种乳酸酯的溶剂。

Description

油墨制剂和相关的书写工具

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月29日提交的美国临时专利申请第62/565,317号的优先权，该临时专利申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及油墨制剂和相关的书写工具。

背景技术

某些油墨制剂(例如，用于永久性记号笔、干擦性记号笔、钢笔的油墨制剂)含有石油基的溶剂，并显示出各种性能问题。例如，已知的油墨制剂可能显示出不佳的书写性能，并且在某些基材上的粘附性有限。另外，已知的油墨在书写工具中长时间保持开盖时可能易于变干。

因此，需要改进的油墨制剂和含有这些油墨制剂的书写工具。

具体实施方式

已经开发了油墨制剂和含有油墨制剂的书写工具。例如，油墨制剂可含有部分或全部生物基的溶剂或溶剂的共混物。如本文所用，术语“生物基”是指非石油基且衍生自可再生资源(例如，植物源)的溶剂。

油墨制剂

在某些实施例中，油墨制剂含有油墨树脂或聚合物和溶剂。在一些实施例中，溶剂含有至少一种乳酸酯，该至少一种乳酸酯可以是或可以不是生物基的。在其它实施例中，溶剂是完全生物基的。即，在某些实施例中，油墨制剂不含有石油基溶剂。

例如，至少一种乳酸酯(其可以是或可以不是生物基的)可以是乳酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸正丙酯或乳酸异丙酯、乳酸正丁酯或乳酸异丁酯、乳酸异戊酯和/或乳酸2-乙基己酯。例如，生物基溶剂可含有一种或多种乳酸酯或一种或多种乳酸酯与一种或多种选自酯、醇、乙二醇醚、柠檬烯和/或脂族烃溶剂的其它溶剂的共混物。例如，生物基溶剂可以是生物丙醇、生物丁醇、生物甲醇、生物乙醇、生物基聚丙二醇、生物基乙二醇、生物乙二醇醚、生物基丁二醇、生物基丙二醇、生物乳酸酯、生物乙酸酯、D-柠檬烯、大豆油脂肪酸甲酯、2-甲基四氢呋喃和异己烷。

在一些实施例中，溶剂或溶剂的共混物以油墨制剂重量的约35％至约95％的量存在，例如，油墨制剂重量的约35％、油墨制剂重量的约40％、油墨制剂重量的约45％、油墨制剂重量的约50％、油墨制剂重量的约55％、油墨制剂重量的约60％、油墨制剂重量的约65％、油墨制剂重量的约70％、油墨制剂重量的约75％、油墨制剂重量的约80％、油墨制剂重量的约85％、油墨制剂重量的约90％、油墨制剂重量的约95％、或其间的任何范围。在一些实施例中，溶剂以油墨制剂重量的约45％至约95％的量存在。在一些实施例中，油墨树脂或聚合物以油墨制剂重量的约1％至约40％的量存在，例如，油墨制剂重量的约1％、油墨制剂重量的约5％、油墨制剂重量的约10％、油墨制剂重量的约15％、油墨制剂重量的约20％、油墨制剂重量的约25％、油墨制剂重量的约30％、油墨制剂重量的约35％、油墨制剂重量的约40％、或其间的任何范围。例如，油墨树脂或聚合物可以油墨制剂重量的约3％至约25％的量存在，例如，油墨制剂重量的约3％、油墨制剂重量的约5％、油墨制剂重量的约10％、油墨制剂重量的约15％、油墨制剂重量的约20％、油墨制剂重量的约25％、或其间的任何范围。例如，树脂或聚合物可以是本领域已知的任何合适的油墨树脂或聚合物材料。

在某些实施例中，油墨制剂还包括着色剂，该着色剂以油墨制剂重量的约3％至约40％的量存在。例如，着色剂可以以油墨制剂重量的约3％至约25％的量存在，例如，油墨制剂重量的约3％、油墨制剂重量的约5％、油墨制剂重量的约10％、油墨制剂重量的约15％、油墨制剂重量的约20％、油墨制剂重量的约25％、或其间的任何范围。例如，着色剂可以是本领域已知的任何合适的染料、颜料或其它着色剂，或其组合。

在某些实施例中，油墨制剂还包括封盖剂，该封盖剂以油墨制剂重量的约0.1％至约5％的量存在，例如，油墨制剂重量的约0.1％、油墨制剂重量的约0.5％、油墨制剂重量的约1％、油墨制剂重量的约2％、油墨制剂重量的约3％、油墨制剂重量的约4％、油墨制剂重量的约5％、或其间的任何范围。例如，封盖剂可以是被配置成当留在开盖的书写工具(例如，记号笔、钢笔)中时可以防止油墨制剂变干的任何合适的试剂。例如，合适的封盖剂可以是由Multichem(英国)制造的CA 340.2和/或CA 210.2，和/或也可充当封盖剂的其它合适的添加剂、特种蜡和/或表面活性剂。

在某些实施例中，油墨制剂还包括一种或多种添加剂。例如，合适的添加剂可包括本领域已知的UV稳定剂、粘合促进剂和释放剂。

书写工具

还提供了含有本文所述油墨制剂的书写工具。例如，书写工具可以是本领域已知的任何合适类型的书写工具设计，诸如永久性记号笔、干擦性记号笔和钢笔，包括圆珠笔。书写工具可将油墨制剂含在合适的储器中，该储器被配置成用于将油墨输送到笔尖或工具尖端上，用于输送到基材上。

在某些实施例中，书写工具显示至少3小时的封盖时间(即，在其之后含有油墨制剂的书写工具在工具开盖时变得不可用/变干的时间)。在一些实施例中，书写工具显示至少3小时的封盖时间(即，在其之后含有油墨制剂的书写工具在工具开盖时变得不可用/变干的时间)。

示例

参考以下非限制性示例可以更好地理解本公开。

永久性记号笔油墨

根据上述油墨制剂制备永久性记号笔油墨制剂。

首先，制备用于工业应用(诸如用于建筑业和金属商店)的永久性记号笔油墨。用于工业应用的此类永久性记号笔要求记号笔油墨在水性/湿表面和油性表面两者上书写，并且油墨以可接受的阻力保留在这些表面上。

在过去，在永久性记号笔油墨制剂中，以二甲苯用作溶剂。例如，二甲苯对于油溶性染料、油墨树脂和/或油墨聚合物显示良好的溶解性。一些二甲苯基的永久性油墨记号笔仍然用于专业书写产品，因为二甲苯基的记号笔油墨显示出快速干燥，并且可以通过水性/湿表面或在该水性/湿表上书写，尽管在油性表面上不好。然而，二甲苯显示出毒性，使得其不适合用于通用记号笔油墨制剂。因此，许多永久性记号笔油墨制剂现在使用显示出降低的书写性能的醇基溶剂。例如，此类记号笔通常具有小于一小时的封盖时间(即，在其之后含有油墨制剂的书写工具在工具开盖时变得不可用/变干的时间)。

因此，在一些实施例中，已经开发了所公开的油墨制剂以提供改进的永久性记号笔油墨，该永久性记号笔油墨具有乳酸酯、乳酸酯与其它酯(诸如乙酸酯和/或丙酸酯)、醇、乙二醇醚和/或烃溶剂的共混物。通过调节共混物中乳酸酯与其它溶剂的比例以协调/调节油墨亲水性和疏水性的平衡，发现与用于工业用途的二甲苯基永久性记号笔油墨相比，改进的具有乳酸酯和其与其它溶剂的共混物的永久性油墨在湿性和油性表面上的书写效果更好。此外，发现通常不溶于二甲苯的一些耐褪色染料和亲水性树脂也可用于所公开的永久性记号笔油墨中，以进一步增强耐褪色性和在油性表面上书写的能力或在油性表面上油墨持久性。

永久性油墨制剂的一个实施例示于下表(表1)中：

表1：用于工业用途的示例性永久性记号笔油墨

可以看出，油墨制剂中乳酸酯或酯共混物和/或乳酸酯与其它溶剂的共混物的重量百分比是45％至95％。当共混物中的一种或多种或全部乳酸酯和其它溶剂(其它酯、乙二醇醚、醇和烃溶剂)和/或树脂/聚合物和添加剂是生物基的或来自可再生资源时，用于工业用途的这些永久性记号笔油墨制剂不仅显示出改进的油墨性能，而且更加环保并且更具可持续性。

这些油墨制剂的另一个优点是诸如CA 340.2之类的封盖剂可用于将油墨记号笔封盖时间延长至超过10小时，而相反，不存在用于二甲苯基记号笔油墨的市售封盖剂。

其次，制备用于一般应用(即，非工业)的永久性记号笔油墨制剂。在过去，二甲苯和2-丁氧基乙醇和/或其它乙二醇醚溶剂都显示出毒性，使得它们不适合用于一般用途的记号笔油墨制剂中，它们被广泛用作永久性记号笔油墨中的溶剂。目前，用于一般用途的大多数永久性记号笔油墨基于低级醇溶剂。这些溶剂通常是用于溶解油墨染料和树脂/聚合物的较弱的溶剂，并且限制了用于一般用途的永久性记号笔油墨的油墨染料和树脂/聚合物的选择。

因此，在一些实施例中，所公开的油墨制剂在用于一般用途的改进的永久性记号笔油墨中使用乳酸酯和/或乳酸酯与d-柠檬烯和/或醇的共混物。这些乳酸酯和乳酸酯与其它溶剂的共混物的使用拓宽了油墨树脂/聚合物和油墨染料的选择，特别是一些通常不溶于低级醇的耐褪色染料，并且以更好的耐褪色性和粘合性改善了油墨性能。

用于一般用途的永久性记号笔的油墨制剂的一个实施例示于下表(表2)中：

表2：用于一般或消费者用途的示例性永久性记号笔油墨

可以看出，油墨中一种或多种乳酸酯和/或乳酸酯与其它溶剂的共混物的重量百分比是45％至95％。发现，当共混物中的一种或多种或全部乳酸酯和其它溶剂和/或树脂/聚合物和添加剂是生物基的或来自可再生资源时，所公开的用于一般用途的永久性记号笔油墨不仅显示出改进的油墨性能，而且更加环保并且更具可持续性。

可以将诸如CA 340.2和/或CA 210.2之类的封盖剂添加到这些用于一般用途的永久性记号笔油墨中，以将油墨封盖时间延长至超过5天，尽管对于本发明的记号笔油墨具有足够的封盖时间(少于2小时)以用于正常的一般用途，封盖剂不是必须的。

干擦性记号笔油墨

在过去，甲基乙基酮(MEK)和其它酮是用于干擦性记号笔油墨的溶剂。然而，由于酮类溶剂的强烈气味和MEK的规管或危险状态，为了较低的擦除性能，用低级醇代替这些溶剂。

因此，在一些实施例中，使用乳酸酯和/或它们与其它酯、醇和其它溶剂的共混物制备干擦性记号笔油墨制剂。发现这些干擦性油墨具有与酮基的干擦性油墨类似的干擦性能，而没有强烈的酮气味和毒性。

用于干擦性记号笔的油墨制剂的一个实施例示于下表(表3)中：

表3：示例性干擦性记号笔油墨

干擦性记号笔油墨的较低气味版本的一个实施例示于下表(表4)中：

表4：具有较低气味的示例性擦除性记号笔油墨

可以看出，油墨中一种或多种乳酸酯和/或乳酸酯与其它溶剂的共混物的重量百分比是45％至95％。发现，当共混物中的一种或多种或全部乳酸酯和其它溶剂(其它酯、醇、乙二醇醚)和/或树脂/聚合物和添加剂是生物基的或来自可再生资源时，所公开的干擦性记号笔油墨不仅显示出改进的油墨性能，而且更加环保并且更具可持续性。

可以将诸如CA 340.2和/或CA 210.2之类的封盖剂(包括可充当封盖剂的添加剂、特种蜡和/或表面活性剂)添加到本发明的干擦性记号笔油墨中以延长油墨封盖时间。

圆珠笔油墨

在过去，在圆珠笔中，使用乙二醇醚或丙二醇醚溶剂(诸如二甘醇单***/乙二醇醚DE或乙二醇苯基醚(EPH)和苯甲醇。这些溶剂目前由石油/化石来源生产，并且可含有环氧乙烷或环氧丙烷(用于基于乙二醇醚的溶剂)和甲苯(用于苯甲醇)的有毒残余物。

在一些实施例中，使用乳酸酯、乳酸酯与d-柠檬烯、醇和其它溶剂的共混物溶剂来制备圆珠笔油墨制剂。发现这些油墨提供油墨染料和油墨树脂/聚合物的更多选择。例如，发现该制剂可包括耐褪色染料和更耐用的树脂/聚合物以增加圆珠笔油墨耐受性能，诸如耐褪色性。

圆珠笔油墨制剂的一个实施例示于下表(表5)中：

表5：示例性圆珠笔油墨

可以看出，油墨制剂中一种或多种乳酸酯和/或乳酸酯与其它溶剂的共混物的重量百分比是35％至99％。当共混物中的一种或多种或全部乳酸酯和其它溶剂(其它酯、醇、乙二醇醚)和/或树脂/聚合物和添加剂是生物基的或来自可再生资源时，发现所公开的圆珠笔油墨不仅显示出改进的油墨性能，而且更加环保并且更具可持续性。

总之，发现传统的油墨制剂溶剂可以用乳酸酯和/或乳酸酯与其它溶剂(诸如其它酯、醇、乙二醇醚、d-柠檬烯和/或脂族烃溶剂)的溶剂共混物代替。当部分或全部乳酸酯和共混溶剂是生物基的或来自可再生资源时，发现这些新的油墨制剂不仅书写良好，并且具有改进的油墨性能，而且更加环保，具有更佳的可持续性。实际上，已使用乳酸酯和乳酸酯与来自可再生资源的其它溶剂的共混物代替石油基溶剂和有害溶剂。发现本文公开的油墨制剂提供与先前油墨制剂相同或更好的性能，而没有毒性。

虽然已经参考多个实施例描述了本公开，但是本领域的技术人员将理解，本发明不限于此类公开的实施例。更确切地说，可以修改本发明以并入本文未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、变更、替代或等效布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，本发明的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，不应将本发明视为受前述说明限制，而仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (31)

1.一种油墨制剂，包含：

油墨树脂或聚合物；和

生物基溶剂。

2.根据权利要求1所述的油墨制剂，其中所述生物基溶剂以所述油墨制剂重量的约35％至约95％的量存在。

3.根据权利要求1所述的油墨制剂，其中所述生物基溶剂以所述油墨制剂重量的约45％至约95％的量存在。

4.根据权利要求1所述的油墨制剂，其中所述生物基溶剂是一种或多种乳酸酯或一种或多种乳酸酯与一种或多种选自酯、醇、乙二醇醚、柠檬烯和/或脂族烃溶剂的其它溶剂的共混物。

5.根据权利要求1所述的油墨制剂，其中所述生物基溶剂包含生物丙醇、生物丁醇、生物甲醇、生物乙醇、生物基聚丙二醇、生物基乙二醇、生物乙二醇醚、生物基丁二醇、生物基丙二醇、生物乳酸酯、生物乙酸酯、D-柠檬烯、大豆油脂肪酸甲酯、2-甲基四氢呋喃和异己烷中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的油墨制剂，其中所述油墨树脂或聚合物以所述油墨制剂重量的约1％至约40％的量存在。

7.根据权利要求1所述的油墨制剂，其中所述油墨树脂或聚合物以所述油墨制剂重量的约3％至约25％的量存在。

8.根据权利要求1所述的油墨制剂，进一步包含着色剂，所述着色剂以所述油墨制剂的重量的约3％至约40％的量存在。

9.根据权利要求1所述的油墨制剂，进一步包含封盖剂，所述封盖剂以所述油墨制剂重量的约0.1％至约5％的量存在。

10.根据权利要求1所述的油墨制剂，其中所述油墨制剂不含有石油基溶剂。

11.一种永久性记号笔，包含根据权利要求1至10中任一项所述的油墨制剂。

12.一种干擦性记号笔，包含根据权利要求1至10中任一项所述的油墨制剂。

13.一种圆珠笔，包含根据权利要求1至10中任一项所述的油墨制剂。

14.一种书写工具，包含根据权利要求1至10中任一项所述的油墨制剂。

15.根据权利要求14所述的书写工具，其中所述书写工具显示至少3小时的封盖时间。

16.一种油墨制剂，包含：

油墨树脂或聚合物；和

包含至少一种乳酸酯的溶剂。

17.根据权利要求16所述的油墨制剂，其中所述至少一种乳酸酯是乳酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸正丙酯或乳酸异丙酯、乳酸正丁酯或乳酸异丁酯、乳酸异戊酯和/或乳酸2-乙基己酯。

18.根据权利要求16所述的油墨制剂，其中所述溶剂以所述油墨制剂重量的约35％至约95％的量存在。

19.根据权利要求16所述的油墨制剂，其中所述溶剂以所述油墨制剂重量的约45％至约95％的量存在。

20.根据权利要求16所述的油墨制剂，其中所述生物基溶剂是一种或多种乳酸酯或一种或多种乳酸酯与一种或多种选自酯、醇、乙二醇醚、柠檬烯和/或脂族烃溶剂的其它溶剂的共混物。

21.根据权利要求16所述的油墨制剂，其中所述溶剂进一步包含一种或多种生物基溶剂，所述一种或多种生物基溶剂选自生物丙醇、生物丁醇、生物甲醇、生物乙醇、生物基聚丙二醇、生物基乙二醇、生物乙二醇醚、生物基丁二醇、生物基丙二醇、生物乳酸酯、生物乙酸酯、D-柠檬烯、大豆油脂肪酸甲酯、2-甲基四氢呋喃和异己烷。

22.根据权利要求16所述的油墨制剂，其中所述油墨树脂或聚合物以所述油墨制剂重量的约1％至约40％的量存在。

23.根据权利要求16所述的油墨制剂，其中所述油墨树脂或聚合物以所述油墨制剂重量的约3％至约25％的量存在。

24.根据权利要求16所述的油墨制剂，进一步包含着色剂，所述着色剂以所述油墨制剂重量的约3％至约40％的量存在。

25.根据权利要求16所述的油墨制剂，进一步包含封盖剂，所述封盖剂以所述油墨制剂重量的约0.1％至约5％的量存在。

26.根据权利要求16所述的油墨制剂，其中所述油墨制剂不含有石油基溶剂。

27.一种永久性记号笔，包含根据权利要求16至26中任一项所述的油墨制剂。

28.一种干擦性记号笔，包含根据权利要求16至26中任一项所述的油墨制剂。

29.一种圆珠笔，包含根据权利要求16至26中任一项所述的油墨制剂。

30.一种书写工具，包含根据权利要求16至26中任一项所述的油墨制剂。

31.根据权利要求30所述的书写工具，其中所述书写工具显示至少3小时的封盖时间。