專利名稱：流體發(fā)送的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體從儲(chǔ)存器中發(fā)送的過程，尤其(但不是唯一)涉及書寫器中墨水的發(fā)送過程。
有若干傳統(tǒng)技術(shù)用于墨水從儲(chǔ)墨管發(fā)送至筆頭的過程。最簡(jiǎn)單的技術(shù)是靠重力給墨，但這種技術(shù)的使用情況并不好，若筆頭向上或墨水過粘，則完全不能使用。
另一種技術(shù)是在儲(chǔ)墨管中使用永久氣體如氮?dú)饧訅?。該氣體能保證對(duì)墨水有足夠的壓力將其推到筆頭。但是，該技術(shù)存在的問題是當(dāng)墨水由儲(chǔ)墨管送出后，因?yàn)闅怏w所占的體積增大，儲(chǔ)墨管內(nèi)的壓力會(huì)下降。為克服這個(gè)缺點(diǎn)，最開始必須提供很高的氣體壓力，且氣體在儲(chǔ)墨管內(nèi)所占體積較墨水要多，實(shí)際上，最開始?xì)怏w所占的體積可能會(huì)達(dá)到儲(chǔ)墨管體積的90％。
現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，通過使用一種能釋放揮發(fā)性組分的產(chǎn)生壓力組合物可解決這個(gè)問題，流體可從儲(chǔ)存器內(nèi)很好地發(fā)送出來，隨著流體發(fā)送出來，為保持儲(chǔ)存器內(nèi)的壓力仍為足以幫助流體發(fā)送的水平，其中的揮發(fā)性組分會(huì)從組合物中釋放出來，而產(chǎn)生壓力組合物仍留在儲(chǔ)存器內(nèi)，不會(huì)隨流體一起發(fā)送出來。
按照本發(fā)明提供的一個(gè)方面，使用一種能釋放揮發(fā)性組分產(chǎn)生壓力的產(chǎn)生壓力組合物來幫助流體從儲(chǔ)存器中發(fā)送出來，而所述的產(chǎn)生壓力組合物本身不會(huì)隨流體一起發(fā)送，其中的產(chǎn)生壓力組合物包括的水包油型或油包水型微乳液，或是硅氧烷或烴潤(rùn)滑脂，或是彈性體，包含所述揮發(fā)性組分。
本發(fā)明尤其適合用于從筆中發(fā)送墨水，但也可用于將其它流體從其盛裝容器中發(fā)送出來。
按本發(fā)明另一方面，提供一種用于發(fā)送流體的發(fā)送器，該發(fā)送器包括一個(gè)含所述流體的儲(chǔ)存器，儲(chǔ)存器有一個(gè)出口，能使所述流體經(jīng)其發(fā)送出來，和一種能釋放揮發(fā)性組分從而在儲(chǔ)存器內(nèi)產(chǎn)生壓力的產(chǎn)生壓力組合物來幫助流體發(fā)送，其中所述的組合物能夠在流體發(fā)送出來后，釋放出揮發(fā)性組分，以保持儲(chǔ)存器內(nèi)的壓力仍為足以幫助流體發(fā)送的水平，而其中所述的組合物不會(huì)隨流體一起發(fā)送出來，所述的產(chǎn)生壓力組合物包括水包油型或油包水型微乳液，或是硅氧烷或烴潤(rùn)滑脂，或是彈性體，包含所述揮發(fā)性組分。
流體可以是任何可流動(dòng)材料，但本發(fā)明尤其適合用于幫助重力作用下流動(dòng)性不好的粘性流體的發(fā)送。例如類似牙膏一類的膏狀體的發(fā)送，和類似含凝膠的除臭劑和防汗劑一類的凝膠體的發(fā)送，或是在剃須濕潤(rùn)用品如剃須皂和剃須膏方面都可得到本發(fā)明的幫助。本發(fā)明尤其(但不唯一)適用于幫助從書寫或修改工具中發(fā)送流體，特別是類似于如用于圓珠筆墨水一類的粘性流體的發(fā)送。
幫助流體從儲(chǔ)存器發(fā)送出來所需的壓力取決于若干因素，如流體的性質(zhì)和儲(chǔ)存器的大小及形狀。儲(chǔ)存器的壓力一般在約0.5psi(3.4kPa)以上，優(yōu)選在約1psi(6.89kPa)以上就足以幫助流體發(fā)送。儲(chǔ)存器的最高壓力取決于儲(chǔ)存器的強(qiáng)度和產(chǎn)生壓力組合物的特性。一般來說，壓力不大于60psi(413kPa)，優(yōu)選從1到15psi(6.9到103kPa)。實(shí)際上，正常情況下儲(chǔ)存器的最高壓力不需要超過約10psi(68.9kPa)。對(duì)大多數(shù)發(fā)送器來說，儲(chǔ)存器的壓力優(yōu)選在1到4psi(6.9到27.6kPa)范圍內(nèi)。但是，最佳條件將取決于各種情況，在任一具體情況中可用常規(guī)試差試驗(yàn)來確定。
顯然，產(chǎn)生壓力組合物本身一般不隨流體一起從儲(chǔ)存器中發(fā)送出來，相反，當(dāng)流體被發(fā)送出來時(shí)，組合物仍留在儲(chǔ)存器中，組合物的作用是保持氣壓幫助流體發(fā)送。因此產(chǎn)生壓力組合物一般是按不直接與要發(fā)送的流體混合的方式使用，盡管在界面處可直接接觸。
理想情況下，產(chǎn)生壓力組合物應(yīng)該與要發(fā)送的液體不混溶。例如，若要發(fā)送的流體為有機(jī)基流體，則產(chǎn)生壓力材料應(yīng)為水基材料；若要發(fā)送的流體為水基流體，則產(chǎn)生壓力材料應(yīng)為有機(jī)基材料?；蛘?，為避免要發(fā)送的流體與產(chǎn)生壓力材料間的接觸，尤其是二者同時(shí)為有機(jī)基或水基時(shí)，可在二者之間設(shè)置一個(gè)隔離層。例如，在水基流體和水性產(chǎn)生壓力材料的情況中，可在流體與產(chǎn)生壓力材料之間設(shè)置一個(gè)有機(jī)基隔離層如潤(rùn)滑脂塞柱。當(dāng)發(fā)送低粘度流體時(shí)，為避免形成空氣泡，隔離層的使用非常重要。
經(jīng)過一段時(shí)間，發(fā)送的流體或隔離層有可能會(huì)溶解儲(chǔ)存器內(nèi)空氣中的一些揮發(fā)性組分。這種情況一般不會(huì)影響本發(fā)明的操作，盡管優(yōu)選隔離層材料對(duì)揮發(fā)性組分的溶解不會(huì)達(dá)到任何明顯的程度。
在產(chǎn)生壓力組合物與要發(fā)送的流體之間設(shè)置隔離層的另一種方式是將組合物封閉在一個(gè)可膨脹的軟囊、袋或其它柔軟容器中，例如，在含要發(fā)送流體的儲(chǔ)存器內(nèi)放置一個(gè)柔軟容器。當(dāng)組合物釋放出揮發(fā)性組分時(shí)，該容器膨脹，使儲(chǔ)存器內(nèi)的壓力升高，幫助流體發(fā)送。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，流體是墨水，流體發(fā)送器是書寫器的一部分，該書寫器的筆頭能將墨水轉(zhuǎn)移到要書寫或要標(biāo)記的表面。在此實(shí)施方案中，儲(chǔ)墨管和筆頭是流體連通的，從而可將墨水從儲(chǔ)墨管供給筆頭。
在另一實(shí)施方案中，流體是墨水，流體發(fā)送器包括書寫器的替換筆芯。墨水可以是水基或溶劑基墨水，可用于圓珠筆或其它書寫工具。
在另一例示性實(shí)施方案中，流體是膏狀體如牙膏，或是凝膠材料，或是諸如涂改液或者剃須皂或剃須膏一類的流體。
產(chǎn)生壓力組合物應(yīng)用于本發(fā)明時(shí)，室溫條件下組合物釋放出揮發(fā)性組分。在某些實(shí)施方案中，至少一部分揮發(fā)性組分是溶于組合物的一個(gè)組分，或是分散于組合物中。按照本發(fā)明的特征，我們優(yōu)選使用穩(wěn)定的水包油和油包水型微乳液作為本發(fā)明的產(chǎn)生壓力組合物，其中油相用來儲(chǔ)存揮發(fā)性組分。這類組合物的實(shí)例是已知的(但用途與本發(fā)明有很大不同)，例如可參見美國(guó)專利3541581中的描述。美國(guó)專利3541581中，微乳液的形式是一種穩(wěn)定的后成形凝膠，包括水、皂、揮發(fā)性液體和水溶性膠凝劑。凝膠儲(chǔ)存在容器中，發(fā)送時(shí)，其中的揮發(fā)性液體蒸發(fā)，結(jié)果使凝膠變?yōu)榕菽w。該組合物用作個(gè)人護(hù)理用起泡沫肥皂組合物。
為應(yīng)用于本發(fā)明，這類微乳液需要配制成能獲得理想的產(chǎn)壓效果，這屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)，根據(jù)各種具體情況，用常規(guī)的試差試驗(yàn)來確定最佳條件。最優(yōu)選將微乳液配制成類凝膠稠度，粘度一般在200到20,000厘泊(cP)?！拔⑷橐骸钡囊馑际侵敢环N分散相的直徑小于約0.05微米的乳液。
對(duì)于微乳液的水相，我們優(yōu)選使用皂水溶液(或類似溶液)。皂優(yōu)選是脂肪酸與金屬化合物或胺的反應(yīng)產(chǎn)物。適宜的金屬化合物是金屬氫氧化物。金屬化合物中的金屬例如可以是堿金屬如Li、Na或K，或是堿土金屬M(fèi)g或Ca。胺化合物優(yōu)選是三乙醇胺、一乙醇胺、二乙醇胺、異丙醇胺、氨甲基丙醇、氨甲基丙二醇或其它有機(jī)胺。脂肪酸最好有從8到18個(gè)碳原子，理想是有從10到16個(gè)碳原子，棕櫚酸和月桂酸是特別優(yōu)選的脂肪酸。
皂例如可由從60到80％(重)脂肪酸，優(yōu)選65到75％(重)脂肪酸形成。皂水溶液一般含50到75％(重)水，優(yōu)選含65到75％水。
也可用肌氨酸鹽代替皂。例如是由英國(guó)Hull的Croda化學(xué)公司獲得的crodasinic O、L、M和C，及由Hampshire化學(xué)公司獲得的HampsoylL95、L、M、C、O和S。
微乳液的油相不溶于水相，例如不溶于皂溶液，優(yōu)選是礦物油、玉米油、肉豆蔻酸異丙酯、二甲基硅氧烷(或聚二甲基硅氧烷)、異鯨蠟醇、乳酸月桂酯，或是合成油如聚癸烷、聚己烷或聚異丁烷，或是聚丁烯。我們特別優(yōu)選使用礦物油。
可使用揮發(fā)性組分溶解或分散于某種材料，例如像分子量低于4000左右的聚異丁烯一類的彈性體中形成的簡(jiǎn)單溶液或分散體來代替微乳液。還可使用含有揮發(fā)性組分，從而形成本發(fā)明產(chǎn)生壓力組合物的潤(rùn)滑脂。因此，諸如Gilugel的含油潤(rùn)滑脂中，油可用來儲(chǔ)存產(chǎn)生壓力劑?？捎糜诖祟愑猛镜挠偷膶?shí)例是礦物油、肉豆蔻酸異丙酯、棕櫚酸異丙酯、Cyclomethicone五聚物和蓖麻油。
產(chǎn)生壓力組合物中的揮發(fā)性組分最好是在25℃下能至少有一部分溶于組合物的油或水相。特別優(yōu)選揮發(fā)性組分是非永久氣體。25℃下，揮發(fā)性組分的蒸汽壓優(yōu)選為8到40psi(55到276kPa)。揮發(fā)性組分的沸點(diǎn)優(yōu)選在30到36℃范圍。適宜的揮發(fā)性組分包括4到6個(gè)碳原子的飽和脂族烴，特別是全鹵代烴。產(chǎn)生壓力組合物中可以使用兩種或多種揮發(fā)性組分的混合物。特別適合的一種揮發(fā)性組分是能提供4.5到5.7psi(31到39kPa)壓力的異戊烷。25∶75的異丁烷與異戊烷混合物能提供10.5到11.0psi(72到76kPa)的壓力。
溶有揮發(fā)性組分的產(chǎn)生壓力組合物的優(yōu)選組成包括水50-70％(重)皂20-40％(重)有機(jī)液體5-20％(重)揮發(fā)性組分1-10％(重)添加劑0-10％(重)其中存在的添加劑是月桂醇、鯨蠟醇、十八烷醇、Clarit PDP-200(Pentadoxynol-200)、丙二醇和防腐劑如羥苯甲酸甲酯和羥苯甲酸丙酯。
更優(yōu)選的產(chǎn)生壓力組合物的組成包括水55-65％(重)皂25-35％(重)有機(jī)液體5-10％(重)揮發(fā)性組分3-5％(重)添加劑0-10％(重)每一組分的量應(yīng)在上述范圍內(nèi)選擇，使總量達(dá)到100％。
按照本發(fā)明使用產(chǎn)生壓力組合物可使流體不需要用高壓永久氣體就能從儲(chǔ)存器中可靠發(fā)送。這樣就能使儲(chǔ)存器的制造費(fèi)用更低，因?yàn)樗鼰o需耐受如此高壓。此外，儲(chǔ)存器在制造過程中不需要加壓，流體和產(chǎn)生壓力材料可采用傳統(tǒng)制造方法，在常壓下放入儲(chǔ)存器，然后將儲(chǔ)存器密封。密封后，儲(chǔ)存器壓力經(jīng)一定時(shí)間升到所期望的工作壓力。盡管實(shí)際壓力將取決于各種情況，但一般只用幾分鐘時(shí)間，例如從8到12分鐘。
產(chǎn)生壓力組合物釋放出氣體來維持儲(chǔ)存器內(nèi)有足夠壓力的性能使得儲(chǔ)存器中所裝流體比使用永久氣體加壓的情況更多一些。例如，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于書寫器時(shí)，儲(chǔ)存器中墨水所占體積可達(dá)到80％，產(chǎn)生壓力材料所占體積為5％。
現(xiàn)在介紹附圖，其中

圖1是包含內(nèi)裝產(chǎn)生壓力組合物的可膨脹容器的一個(gè)帶閥流體儲(chǔ)存器的斷面圖；圖2與圖1相同，只是已有一些流體從儲(chǔ)存器發(fā)送出去；和圖3是一個(gè)裝有按本發(fā)明流體發(fā)送器的書寫器實(shí)物的斷面圖。
對(duì)于圖1和2，示意畫出一個(gè)儲(chǔ)存器，其頸部2形成出口通道3，連接出口管3a。出口通道3一般用閥構(gòu)件4封閉(圖1A)。閥構(gòu)件有一個(gè)操作按鍵5，通過它的移動(dòng)可將構(gòu)件中的孔7對(duì)準(zhǔn)出口通道3(見圖2)，使儲(chǔ)存器中的流體6得以流出儲(chǔ)存器。閥構(gòu)件可用彈簧加壓，使得操作按鍵5上的壓力釋放時(shí)，能回到閉合位置。
儲(chǔ)存器1內(nèi)的流體6中浸有一個(gè)可膨脹的封閉容器8。容器8內(nèi)是不與流體6接觸的產(chǎn)生壓力組合物。使用過程中，容器8中的組合物釋放出氣體9，容器膨脹到氣體壓力恰好與儲(chǔ)存器1中的流體壓力平衡。這樣儲(chǔ)存器中的流體就被加壓，當(dāng)閥構(gòu)件4移向打開位置(圖2)時(shí)，流體就會(huì)經(jīng)出口通道3和出口管3a被推出儲(chǔ)存器1。
當(dāng)一定量的流體6從儲(chǔ)存器1發(fā)送出去時(shí)，儲(chǔ)存器內(nèi)流體6的壓力立刻就會(huì)低于發(fā)送之前的壓力。因此，容器8中的產(chǎn)生壓力組合物就要釋放出更多氣體，使容器8膨脹(見圖2)，直到流體6的壓力與容器8中氣體9壓力再次相等。這樣，儲(chǔ)存器內(nèi)的壓力就為閥構(gòu)件4移向打開位置時(shí)發(fā)送更多流體重新做好了準(zhǔn)備。
對(duì)于從事本領(lǐng)域工作的技術(shù)人員來說，很顯然這類體系有許多應(yīng)用。其中之一是提供有助于剃須刀片工作的剃須皂或其它剃須助劑流體，如一種潤(rùn)濕剃須系統(tǒng)。
對(duì)于附圖中的圖3，書寫器整體定為10。書寫器10包括筆桿12、筆頭14和以儲(chǔ)墨管16形式安裝在筆桿12內(nèi)的液體發(fā)送器。儲(chǔ)墨管16包含本發(fā)明墨水18和產(chǎn)生壓力組合物塞柱21。如圖所示，還有一個(gè)將墨水18與塞柱21分隔開來的隔離塞柱20。隔離塞柱20一般僅在墨水18與產(chǎn)生壓力塞柱同時(shí)為水基或有機(jī)基材料時(shí)才存在。
產(chǎn)生壓力組合物包含能在室溫條件下從產(chǎn)生壓力組合物中釋放，例如蒸發(fā)的揮發(fā)性組分。
出墨孔道16a沿筆頭14的軸心通過，將儲(chǔ)墨管16與球珠14a連通，以使墨水18能從儲(chǔ)墨管流向球珠14a。球珠14a要適合與表面22，如要書寫或標(biāo)記的紙張表面22進(jìn)行接觸。筆頭14的結(jié)構(gòu)完全是傳統(tǒng)型的。其它形式的筆頭例如包括借助一個(gè)閥，如隔膜閥連接儲(chǔ)墨管的筆頭。
儲(chǔ)墨管16中與筆頭14相對(duì)的上端16b設(shè)置一封口16c，封口16c為儲(chǔ)墨管16提供氣密密封。在制造液體發(fā)送器的過程中，先將墨水18和塞柱20及塞柱21放入儲(chǔ)墨管，然后封鎖上端16b形成封口16c。(儲(chǔ)墨管16可采用其它方式密封，例如使用塞子密封。)儲(chǔ)墨管16內(nèi)，塞柱21與儲(chǔ)墨管上端16b之間有一段空間16d?？臻g16d包含由產(chǎn)生壓力組合物21的揮發(fā)性組分蒸發(fā)形成的氣體；空間16d中的氣體壓力一般為1到4psig(105到129kPa)。空間16d中氣體的壓力將塞柱21和墨水18推向出墨孔道16a。這樣就幫助墨水18發(fā)送到滾珠14a，并從滾珠14a轉(zhuǎn)移到表面22。
隨著墨水18從儲(chǔ)墨管送出，空間16d變大。同時(shí)為保持儲(chǔ)墨管16內(nèi)的壓力足以幫助送出墨水18會(huì)有更多的揮發(fā)性組分蒸發(fā)出來。
儲(chǔ)墨管16、筆頭14和內(nèi)容物18、21和(若存在)22構(gòu)成書寫器替換筆芯，可將其插入筆桿12中組裝和出售。
從事本領(lǐng)域工作的技術(shù)人員應(yīng)能理解對(duì)上述書寫器所做的一些改動(dòng)。例如書寫器可安裝不同類型的筆頭，且可采用非滾珠方式將墨水轉(zhuǎn)移到表面。并且，儲(chǔ)墨管相對(duì)出墨口的另一端可采用任何傳統(tǒng)手段密封。
在我們題為“圓珠筆及其墨水”的英國(guó)專利申請(qǐng)9715124.5(與本專利同一日期登記)中，描述了某些新型圓珠筆用墨水及筆和筆芯。墨水中含有潤(rùn)滑脂。該專利申請(qǐng)所描述的產(chǎn)生壓力組合物特別適合于我們?cè)谠摯龑弻＠暾?qǐng)中所述的圓珠筆及筆芯。參看我們?cè)谠摯龑弻＠暾?qǐng)中的詳細(xì)描述。該待審專利公開內(nèi)容引為參考，并包括在本文中作為附錄A。
為能更全面了解本發(fā)明，僅例示性給出以下產(chǎn)生壓力組合物及其制備和應(yīng)用方法的實(shí)施例實(shí)施例1產(chǎn)生壓力組合物由如下組分制成重量％棕櫚酸 10.57三乙醇胺 7.69椰子脂酸 7.5礦物油 6丙二醇 4.11異戊烷 4羥苯甲酸甲酯 0.2羥苯甲酸丙酯 0.1水 59.83組合物中所用水先加熱到95℃除去其中的空氣。
將所有脂肪酸及丙二醇、羥苯甲酸甲酯、羥苯甲酸丙酯和水放入容器中，攪拌并減壓條件下加熱到75℃。在此溫度下將三乙醇胺加入到混合物中，繼續(xù)攪拌。隨著皂的形成混合物變粘，將其冷卻。冷卻到20℃時(shí)，加入異戊烷和礦物油。緩慢攪拌下繼續(xù)冷卻到10℃。得到的凝膠在低于10℃的條件下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> 還制備了一些組合物，其中礦物油的量在16％內(nèi)變動(dòng)，異戊烷的量在10％內(nèi)變動(dòng)，水的體積按補(bǔ)足100％的量調(diào)整。
所有組合物在封裝入密閉空間并升至室溫(例如約20℃到25℃)后作為產(chǎn)生壓力劑的效果都令人滿意。尤其是在如本文另一處所述的端口封閉的圓珠筆儲(chǔ)墨管中用作墨水柱上方的小塞柱效果令人滿意。
實(shí)施例2按實(shí)施例1所給配方制備組合物，不同之處是所含的10.57％棕櫚酸換成8.25％月桂酸，異戊烷由4％變?yōu)?％，水量相應(yīng)調(diào)節(jié)為63.15％。
按與實(shí)施例1相同的方法制備組合物。
還制備了一些組合物，其中礦物油的量在16％內(nèi)變動(dòng)，異戊烷的量在10％內(nèi)變動(dòng)，水的體積按補(bǔ)足100％的量調(diào)整。
所有組合物在封裝入密閉空間并升至室溫(例如約20℃到25℃)后作為產(chǎn)生壓力劑的效果都令人滿意。類似實(shí)施例1的組合物，它們也應(yīng)用于所述的圓珠筆。
實(shí)施例3一種圓珠筆墨水由如下組分制成紙用藍(lán)圓珠筆墨水(28.8g)2-苯氧基乙醇＞99％(3.00g)(Fluka公司產(chǎn)品)Gilugel MIN(6.90g)(Giulini Chemie GmbH公司產(chǎn)品)將墨水放入50ml燒杯中，加入2-苯氧基乙醇。將Ultra-Turrax T25混合器放入燒杯靠近杯底處。用塑料薄膜將燒杯和攪拌器包好，以減少蒸發(fā)，混合物在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌1小時(shí)。在這個(gè)過程中，混合物變熱。
1小時(shí)后，加入Gilugel MIN，并以同樣轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌混合物4小時(shí)，形成圓珠筆墨水。
通過用注射器抽出另一端空氣的方法將墨水(約1ml)裝入儲(chǔ)墨管內(nèi)。然后在距中心7.5cm處以4600rpm的轉(zhuǎn)速對(duì)儲(chǔ)墨管離心處理除去其中夾帶的所有空氣。然后將球珠頭固定接在儲(chǔ)墨管的一端，用注射器將一定量的(約1.5cm長(zhǎng))按本發(fā)明產(chǎn)生壓力組合物注入儲(chǔ)墨管的開口端。最后，用5號(hào)塞將儲(chǔ)墨管開口端固定封死。
筆使用過程中，墨水流出非常流暢，且著墨性極好。即使是筆頭向上使用，書寫過程中也沒有斷墨現(xiàn)象。
產(chǎn)生壓力組合物由以下組分制成
Hampsoyl L11.16％椰子脂酸 7.5％PEG 150二硬脂酸 0.1％鹽三乙醇胺 7.69％Empilan MAA 2.0％丙二醇4.11％異戊烷3.0％羥苯甲酸甲酯 0.2％羥苯甲酸丙酯 0.1％礦物油6.0％水補(bǔ)足100％由該配方產(chǎn)生的壓力為4.8psi。
本組合物所用水加熱到95℃除去其中的空氣。Hampsoyl L、椰子脂酸、PEG 150二硬脂酸鹽、羥苯甲酸甲酯、羥苯甲酸丙酯和水放入容器中，攪拌并減壓條件下加熱到75℃。在此溫度下將三乙醇胺加入到混合物中，繼續(xù)攪拌。隨著皂的形成混合物變粘，將其冷卻。冷卻到10℃時(shí)，加入異戊烷和礦物油。得到的凝膠在低于4℃的條件下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> 實(shí)施例4采用實(shí)施例1步驟制備下述微乳液。皂含量約40％。
材料 重量％水 33.97棕櫚酸 21.14三乙醇胺 15.38椰子脂酸 15礦物油 6
丙二醇 4.11異戊烷 4羥苯甲酸甲酯 0.2羥苯甲酸丙酯 0.1PEG-150二硬脂酸鹽 0.1組合物中所用水先加熱到95℃除去其中的空氣。
將所有脂肪酸、丙二醇、PEG-150二硬脂酸鹽、羥苯甲酸甲酯、羥苯甲酸丙酯和水放入容器中，攪拌并減壓條件下加熱到75℃。在此溫度下將三乙醇胺加入到混合物中，繼續(xù)攪拌。隨著皂的形成混合物變粘，將其冷卻。冷卻到10℃時(shí)，加入異戊烷和礦物油。得到的凝膠在低于4℃的條件下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> 實(shí)施例5采用實(shí)施例4步驟制備下述微乳液。皂含量約20％。
材料 重量％水 60.73棕櫚酸 10.57三乙醇胺 7.69椰子脂酸 7.5礦物油 6丙二醇 4.11異戊烷 3羥苯甲酸甲酯 0.2羥苯甲酸丙酯 0.1PEG-150二硬脂酸鹽0.1實(shí)施例6采用實(shí)施例4步驟制備下述微乳液。有機(jī)液體(礦物油)含量5％。
材料 重量％水 61.73棕櫚酸 10.57三乙醇胺 7.69椰子脂酸 7.5礦物油 5丙二醇 4.11異戊烷 3羥苯甲酸甲酯 0.2羥苯甲酸丙酯 0.1PEG-150二硬脂酸鹽0.1實(shí)施例7采用實(shí)施例4步驟制備下述微乳液。有機(jī)液體(礦物油)含量20％。
材料 重量％水 46.73棕櫚酸 10.57三乙醇胺 7.69椰子脂酸 7.5礦物油 20丙二醇 4.11異戊烷 3羥苯甲酸甲酯 0.2羥苯甲酸丙酯 0.1PEG-150二硬脂酸鹽0.1實(shí)施例8采用實(shí)施例4步驟制備下述微乳液。揮發(fā)性組分(異戊烷)含量5％。
材料 重量％水 58.73棕櫚酸 10.57三乙醇胺 7.69椰子脂酸 7.5礦物油 6丙二醇 4.11異戊烷 5羥苯甲酸甲酯 0.2羥苯甲酸丙酯 0.1PEG-150二硬脂酸鹽0.1實(shí)施例9采用實(shí)施例4步驟制備下述微乳液。揮發(fā)性組分(異戊烷)含量10％。
材料 重量％水 53.73棕櫚酸 10.57三乙醇胺 7.69椰子脂酸 7.5礦物油 6丙二醇 4.11異戊烷 10羥苯甲酸甲酯 0.2羥苯甲酸丙酯 0.1PEG-150二硬脂酸鹽0.1實(shí)施例10采用實(shí)施例1步驟制備下述配方。水含量50％。
材料重量％水 50棕櫚酸 10.57三乙醇胺7.69椰子脂酸7.5礦物油 15.73丙二醇 4.11異戊烷 4羥苯甲酸甲酯0.2羥苯甲酸丙酯0.1PEG-150二硬脂酸鹽 0.1實(shí)施例4到10的微乳液在封裝于一個(gè)密閉空間并使其升溫時(shí)，例如應(yīng)用于圓珠筆中作為產(chǎn)生壓力劑時(shí)效果令人滿意。
實(shí)施例11通過將氣體溶解或分散于潤(rùn)滑脂中制成產(chǎn)生壓力組合物。將GilugelCAO混合并冷卻到0℃。然后加入異戊烷，攪拌混合物至均勻。儲(chǔ)存于4℃下備用。制成的混合物含94％(重)Gilugel CAO(購(gòu)自Giuline ChemieGmbH公司)和6％(重)異戊烷。由1克本配方產(chǎn)生的壓力經(jīng)Digitron測(cè)壓儀測(cè)定為3.8psi。
實(shí)施例12用Gilugel MIN代替Gilugel CAO(用量相同)重復(fù)實(shí)施例11的步驟。由1克組合物產(chǎn)生的壓力經(jīng)Digitron測(cè)壓儀測(cè)定為3.8psi。
實(shí)施例13下述實(shí)施例為本發(fā)明的油包水乳液型產(chǎn)生壓力組合物。
重量％Gilugel MIN15異戊烷 4異硬脂酰雙甘油丁二 5酸酯礦物油 5水 70.7羥苯甲酸甲酯 0.2羥苯甲酸丙酯 0.1Gilugel MIN、異硬脂酰雙甘油丁二酸酯和礦物油一起混合并加熱到80℃。水、羥苯甲酸甲酯和羥苯甲酸丙酯一起混合并加熱到80℃。然后將水相慢慢加入油相并充分均化。將得到的乳油冷卻到10℃以下。所得組合物儲(chǔ)存在4℃條件下備用。
實(shí)施例11到13的產(chǎn)生壓力組合物在封裝于一個(gè)密閉空間并使其升至室溫時(shí)，例如應(yīng)用于本發(fā)明所述圓珠筆中作為產(chǎn)生壓力劑時(shí)效果令人滿意。
附錄A圓珠筆及其墨水本發(fā)明涉及圓珠筆及其墨水。
傳統(tǒng)的圓珠筆中，濃稠墨水儲(chǔ)管壓在書寫球珠的后側(cè)。當(dāng)球珠在球珠座內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與球珠接觸的濃稠墨水轉(zhuǎn)移到球珠表面，以使其沉積到紙或其它基材上。墨水流出后，儲(chǔ)管內(nèi)的墨水柱將流下以保持與球珠接觸。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)槿羰ソ佑|且墨水不能流動(dòng)來重新建立與球珠的接觸，則筆就不能使用了。
在早期的圓珠筆中，墨水是油基的。它們有若干缺點(diǎn)，包括滲入紙張、點(diǎn)滲(油分離)和污斑。隨后開發(fā)的染料基二醇型墨水含有能減少污斑并改進(jìn)溫度穩(wěn)定性的樹脂，在性能上得到很大改進(jìn)。目前，大部分圓珠筆是基于有機(jī)溶劑如苯基乙二醇、二甘醇乙醚、二丙二醇或芐醇，或是它們兩種或多種的混合物。
近來已開發(fā)出一系列能呈現(xiàn)亮麗色彩的水性顏料型墨水。為使這些墨水適用于圓珠筆，顏料配制成含諸如黃原膠、carageenan膠、瓜耳膠、刺槐豆膠或羥乙基纖維素增稠劑的水性懸浮體。這些懸浮體表現(xiàn)為剪切稀化，可用作圓珠筆墨水。但是使用過程中也發(fā)現(xiàn)了若干問題。例如水性懸浮體不能潤(rùn)滑球珠座內(nèi)的球珠，因而在使用時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重磨損現(xiàn)象，且筆不能流暢書寫。
對(duì)圓珠筆墨水最重要的要求之一是書寫要非常流暢。有機(jī)基圓珠筆墨水一般(但不是絕對(duì))要比近期開發(fā)的水基墨水書寫更為流暢，但即使是有機(jī)基墨水，在使用時(shí)也并不總是能按要求流暢書寫，另外還存在多少有些粘的缺點(diǎn)。
現(xiàn)在，我們發(fā)現(xiàn)了改進(jìn)有機(jī)基圓珠筆墨水書寫流暢性的途徑。并且我們還發(fā)現(xiàn)了能使顏料型墨水較已知水基圓珠筆墨水書寫更為流暢及球珠/球座磨損有所減少的途徑。按照本發(fā)明，我們?cè)趫A珠筆墨水中包括一些潤(rùn)滑脂。
本發(fā)明的第一方面提供一種用于圓珠筆的墨水，該墨水包括一種溶有著色劑的有機(jī)溶劑與潤(rùn)滑脂形成的分散體。
可通過將潤(rùn)滑脂分散于溶有著色劑的有機(jī)溶劑中的方法制備墨水。潤(rùn)滑脂可預(yù)先制成，或通過將其各組分(流動(dòng)相和結(jié)構(gòu)相)的混合物高剪切處理現(xiàn)場(chǎng)制備。
按照本發(fā)明第一方面，包含著色劑于有機(jī)溶劑中溶液的圓珠筆墨水可通過在其中加入潤(rùn)滑脂得到明顯改進(jìn)。潤(rùn)滑脂有助于書寫流暢。正常情況下潤(rùn)滑脂的存在會(huì)使墨水稠化，但潤(rùn)滑脂的存在能賦予墨水剪切稀化性，使得球珠周圍的墨水在高剪切條件下(筆書寫時(shí)的情況下)稀化，在球珠上提供一通常厚約500nm的彈性流體力學(xué)層。彈性流體力學(xué)層是一種無論是高剪切力還是壓縮力存在下沉積于兩物體界面間的結(jié)構(gòu)層。
有機(jī)溶劑和著色劑的性質(zhì)不作嚴(yán)格要求。溶劑優(yōu)選是苯基乙二醇、二甘醇乙醚、二丙二醇或芐醇，或是它們兩種或多種的混合物。著色劑可以是任何適宜的圓珠筆墨水染料。我們發(fā)現(xiàn)溶劑藍(lán)38、堿性藍(lán)7和溶劑紫8特別合適，但也可使用其它著色劑。
潤(rùn)滑脂的性質(zhì)不作嚴(yán)格要求。我們優(yōu)選使用皂基礦物油潤(rùn)滑脂，但也可使用其它潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂中的皂優(yōu)選高級(jí)羧酸(C12或以上)的堿金屬或堿土金屬鹽，或鋁皂，鋁/鎂混合皂，或是復(fù)合皂。如上所述，優(yōu)選的流動(dòng)相是礦物油，但也可使用例如蓖麻油和硅油潤(rùn)滑脂。還可使用其它潤(rùn)滑脂如全氟聚醚潤(rùn)滑脂，例如Krytox(Dupont公司產(chǎn)品)。
用于潤(rùn)滑脂優(yōu)選的礦物油是65/75礦物油(即粘度從65到75厘泊的油)和Gravex系列油如Gravex A(從Shell Oils公司獲得)及類似的Enerthene系列油(從BP Oils公司獲得)。當(dāng)然，礦物油皂基潤(rùn)滑脂可從市場(chǎng)購(gòu)得(例如從Giulini GmbH公司獲得的Giulini)，但也可按本領(lǐng)域已知方法通過將皂熔融于油中然后冷卻來制備。
墨水中三個(gè)主要組分的量不作特別要求，但常用量(以墨水重量為基準(zhǔn)計(jì)的％(重))如下一般 優(yōu)選 最優(yōu)選溶劑 20-90 30-70 40-60著色劑 5-6015-50 20-45潤(rùn)滑脂 0.5-50 2-40 5-30當(dāng)然，本發(fā)明墨水可包含其它所需的和本領(lǐng)域常用的一些成分。
本發(fā)明進(jìn)一步包括其中的墨水為本發(fā)明墨水的圓珠筆或筆芯。為適用于圓珠筆墨水，本發(fā)明墨水配制成具有適當(dāng)粘度(至少為500厘泊)，這一點(diǎn)是本領(lǐng)域技術(shù)人員很好理解的。
按照本發(fā)明，在圓珠筆墨水中使用潤(rùn)滑脂能夠配制出某些新型圓珠筆墨水。這些墨水包括懸浮于潤(rùn)滑脂中的顏料，并且證實(shí)它們是非常合格的圓珠筆墨水。特別是它們能在書寫時(shí)非常流暢，潤(rùn)滑脂能潤(rùn)滑球珠且為顏料提供了極好的懸浮介質(zhì)。
包括顏料懸浮于潤(rùn)滑脂(或形成潤(rùn)滑脂的組分)中的印刷墨水是已知的，例如參見美國(guó)專利1237126和5158606。美國(guó)專利1237126中，印刷墨水是由脂肪酸鋁鹽、烴礦物油和顏料制成。該墨水用于滾涂印刷。美國(guó)專利5372635中，所述的印刷墨水包括顏料于油和牛油脂肪酸皂中的分散體。該印刷墨水特別適合利用自來水的平板印刷過程。未述及這些墨水適合用于圓珠筆，并且由于這些墨水的粘度一般要高于傳統(tǒng)圓珠筆所能接受的最高值，也不可能用于圓珠筆。因此，若將印刷墨水放入圓珠筆中，由于粘度過高，不能書寫。
本發(fā)明優(yōu)選的圓珠筆墨水包括顏料、潤(rùn)滑脂、與潤(rùn)滑脂的流動(dòng)相相同或相容的有機(jī)液體和分散劑。
可使用任何潤(rùn)滑脂，但優(yōu)選使用礦物油潤(rùn)滑脂和上文本發(fā)明第一方面所述的其它潤(rùn)滑脂。該部分有更詳細(xì)的介紹。
本發(fā)明的顏料型墨水可通過用分散劑將顏料分散于有機(jī)液體(有機(jī)液體與潤(rùn)滑脂的流動(dòng)相相同或與其相容)中，加入潤(rùn)滑脂并混合的方法制備。
或者，通過用分散劑和潤(rùn)滑脂的流動(dòng)相及結(jié)構(gòu)相組分將顏料分散于有機(jī)液體中，并對(duì)混合物進(jìn)行高剪切處理形成潤(rùn)滑脂的方法制成墨水，其中的有機(jī)液體與潤(rùn)滑脂的流動(dòng)相相同或與其相容。
優(yōu)選有機(jī)液體與潤(rùn)滑脂的流動(dòng)相相同，若不相同，則一定與其相容。“與其相容”的意思是一旦潤(rùn)滑脂與有機(jī)液體混合，混合物是穩(wěn)定的且潤(rùn)滑脂的微結(jié)構(gòu)不被破壞，例如若使用礦物油潤(rùn)滑脂，則相容有機(jī)液體可以是不同的礦物油。
本發(fā)明的顏料型墨水中各組分的用量可在較寬范圍內(nèi)變動(dòng)，但一般為如下用量(墨水重量為基準(zhǔn)計(jì))一般 優(yōu)選 最優(yōu)選潤(rùn)滑脂0.5-802-50 5-25有機(jī)液體 10-85 30-8045-75顏料 1-50 5-40 15-30分散劑0.1-5 1-3 1.5-2.5為使顏料分散于潤(rùn)滑脂并形成穩(wěn)定的分散體，通常需要使用一或多種分散劑。適宜的分散劑應(yīng)溶于有機(jī)液體或流動(dòng)相，因而一般應(yīng)含有長(zhǎng)鏈烴部分，例如頭端帶有官能基的硬脂酰基和油?；７稚┛捎卸嘣佳苌锶绺视突蛎撍嚼娲佳苌镒鳛轭^端官能基來提供適當(dāng)極性與顏料結(jié)合。適宜的分散劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。我們優(yōu)選使用Solsperse超分散劑，如Solsperse 13940，和Solsperse 17000，任選與Solsperse5000(從Zeneca公司獲得，Solsperse是商標(biāo))一起使用。通過使用Solsperse 5000作為協(xié)同劑能顯著改進(jìn)Solsperse 17000的效力。Solsperse 5000實(shí)質(zhì)上是一種顏料衍生物，對(duì)特定類型顏料具有很強(qiáng)的親和力，并且為表面提供傳統(tǒng)聚合型Solsperse超分散劑的結(jié)合點(diǎn)。分散劑的用量根據(jù)所用體系而有所不同，但總量一般不超過墨水重量的5％。
本發(fā)明墨水所用顏料必須粒徑很小，以避免堵塞圓珠筆。我們優(yōu)選使用印刷墨水顏料，所用形式是膠體或溶膠。一般來說，顏料粒徑應(yīng)不大于5μm，優(yōu)選0.1到2.0μm，最優(yōu)選0.2到1.0μm。本發(fā)明墨水的生產(chǎn)過程中，我們優(yōu)選對(duì)成品墨水進(jìn)行處理，以除去任何顆粒團(tuán)聚物。這一步驟可通過將墨水在三輥磨中進(jìn)行適當(dāng)處理或通過過濾的方法來實(shí)施。例如可用裝有5-30微米填料的不銹鋼設(shè)備進(jìn)行過濾操作。該設(shè)備連接一最高壓力約70psi(480kPa)的空氣管線。將根據(jù)所期望的過濾速度和顏料粒徑選擇填料尺寸及壓力。
盡管對(duì)顏料的性質(zhì)不作要求，我們優(yōu)選使用指定在有機(jī)溶劑中使用的顏料，例如BASF公司出售的Heliogen和Paliotol系列顏料。
本發(fā)明的顏料型墨水按傳統(tǒng)方式裝入圓珠筆或筆芯儲(chǔ)墨管。例如，將1g本發(fā)明墨水用注射器和適當(dāng)?shù)淖⑸溽橆^注入儲(chǔ)墨管。裝好球珠筆頭，然后將筆(或筆芯)頭向下放入一轉(zhuǎn)速為4000rpm的離心機(jī)內(nèi)5分鐘。這樣就能保墨水柱與球珠背側(cè)間沒有空隙。
本發(fā)明墨水可按與傳統(tǒng)圓珠筆墨水相同的方式使用，或是用于含有產(chǎn)生壓力組合物的儲(chǔ)墨管，在這種安排中，墨水裝入位于傳統(tǒng)球珠上方的傳統(tǒng)儲(chǔ)墨管中，然后將產(chǎn)生壓力組合物裝入墨水上方，然后將儲(chǔ)墨管封閉，組合物對(duì)墨水產(chǎn)生氣壓，以使其能連續(xù)保持與球珠的良好接觸。
與潤(rùn)滑脂墨水一起使用的產(chǎn)生壓力組合物優(yōu)選應(yīng)是水基組合物，以使其與本發(fā)明的潤(rùn)滑脂墨水不會(huì)混溶。若使用有機(jī)基組合物，則可在墨水與產(chǎn)生壓力材料之間裝入一隔離層，以避免它們之間的接觸。
與本發(fā)明墨水一起使用產(chǎn)生壓力組合物能夠使墨水無需用高壓永久氣體就能從儲(chǔ)墨管中可靠發(fā)送出來。這樣就能使儲(chǔ)墨管的制造費(fèi)用更低，因?yàn)樗鼰o需耐受如此高壓。此外，儲(chǔ)墨管在制造過程中不需要加壓，墨水和產(chǎn)生壓力材料可采用傳統(tǒng)制造方法，在常壓下放入儲(chǔ)墨管，然后將儲(chǔ)墨管密封。密封后，儲(chǔ)墨管壓力經(jīng)一定時(shí)間升到所期望的工作壓力。盡管實(shí)際壓力將取決于各種情況，但一般只用幾分鐘時(shí)間，例如從8到12分鐘。
現(xiàn)在介紹附圖，其中圖1A是一個(gè)含有按本發(fā)明墨水的書寫器實(shí)施方案的斷面圖；圖2A是一個(gè)已取出球珠的圓珠筆球珠座的SEM照片，筆中裝入本發(fā)明墨水；和圖3A是一個(gè)已取出球珠的圓珠筆球珠座的SEM照片，筆中裝入非本發(fā)明墨水。
對(duì)于附圖中的圖1A，書寫器定為10。書寫器10包括筆桿12、筆頭14和以儲(chǔ)墨管16形式安裝在筆桿12內(nèi)的液體發(fā)送器。儲(chǔ)墨管16包含本發(fā)明墨水18和產(chǎn)生壓力組合物塞柱21。如圖所示，還有一個(gè)將墨水18與塞柱21分隔開來的隔離塞柱20。隔離塞柱20一般僅在墨水18與產(chǎn)生壓力塞柱同時(shí)為有機(jī)基材料時(shí)才存在。
產(chǎn)生壓力組合物包含能在室溫條件下從產(chǎn)生壓力組合物中蒸發(fā)的揮發(fā)性組分，按下文的實(shí)施例3A方法制備。
出墨孔道16a沿筆頭14的軸心通過，將儲(chǔ)墨管16與球珠14a連通，以使墨水18能從儲(chǔ)墨管流向球珠14a。球珠14a要適合與表面22，如要書寫或標(biāo)記的紙張表面22進(jìn)行接觸。筆頭14的結(jié)構(gòu)完全是傳統(tǒng)型的。
儲(chǔ)墨管16中與筆頭14相對(duì)的上端16b設(shè)置一封口16c，封口16c為儲(chǔ)墨管16提供氣密密封。在制造液體發(fā)送器的過程中，先將墨水18和塞柱20及塞柱21放入儲(chǔ)墨管，然后封鎖上端16b形成封口16c。(儲(chǔ)墨管16可采用其它方式密封，例如使用塞子密封。)儲(chǔ)墨管16內(nèi)，塞柱21與儲(chǔ)墨管上端16b之間有一段空間16d?？臻g16d包含由產(chǎn)生壓力組合物21的揮發(fā)性組分蒸發(fā)形成的氣體；空間16d中的氣體壓力一般為1到4psig(105到129kPa)?？臻g16d中氣體的壓力將塞柱21和墨水18推向出墨孔道16a。這樣就幫助墨水18發(fā)送到滾珠14a，并從滾珠14a轉(zhuǎn)移到表面22。
隨著墨水18從儲(chǔ)墨管16送出，空間16d變大。同時(shí)為保持儲(chǔ)墨管16內(nèi)的壓力足以幫助送出墨水18會(huì)有更多的揮發(fā)性組分蒸發(fā)出來。
儲(chǔ)墨管16、筆頭14和內(nèi)容物18、21和(若存在)22構(gòu)成書寫器替換筆芯，可將其插入筆桿12中組裝和出售。
現(xiàn)在介紹附圖中的圖2A和圖3A，其中類似的數(shù)字標(biāo)示類似部分，圖中示出沿圓珠筆球珠座軸向拍攝的SEM照片，球珠已被取出。球珠座包括一個(gè)凹面杯型部件1，有五個(gè)導(dǎo)槽2繞部件1一圈等分徑向排列。部件1的中心是連通儲(chǔ)墨管和連通導(dǎo)槽2的出墨孔3，墨水由此處供應(yīng)。
球珠(未示出)放置在杯型部件1上。筆使用過程中，墨水從出墨孔3流出進(jìn)入導(dǎo)槽2。球珠接觸導(dǎo)槽2供應(yīng)的墨水，當(dāng)使用過程中球珠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墨水會(huì)轉(zhuǎn)到球珠表面并涂寫在球珠所滾過的紙或其它基材上。少量墨水也將會(huì)轉(zhuǎn)到凹面杯型部件1上，留在球珠與杯型部件表面之間，從而潤(rùn)滑球珠/球珠座。用一個(gè)頂蓋圈(未示出，但是本領(lǐng)域人員非常了解)將球珠保留在杯型部件1上的球珠座內(nèi)。
圖2A所示的筆中，杯型部件是鎳銀質(zhì)部件，且已書寫2200米。筆的儲(chǔ)墨管包含組成如下的本發(fā)明墨水二甘醇乙醚4.87g2-苯氧基乙醇 4.87g二丙二醇 2.41g油酸 0.48gResin PVP-90(購(gòu)自BASF公 0.073g司)溶劑紫8 1.18g堿性藍(lán)7溶劑藍(lán)38 7.66gGilugel Min 2.74g圖3A的筆與圖2A相同，且也已書寫2200m。但是，圖3A筆中的墨水是組成如下的墨水二甘醇乙醚5.05g2-苯氧基乙醇 5.05g二丙二醇 2.5g油酸 0.5gResin SK 3.43g
Resin PVP-90(購(gòu)自BASF公 0.08g司)溶劑紫8 0.98g堿性藍(lán)7 1.08g溶劑藍(lán)386.35g因而，圖3A筆所用墨水不含任何潤(rùn)滑脂。
由圖3A可以看出，杯型部件1鄰近出墨孔3的表面嚴(yán)重磨損，形成如區(qū)域4處所看到的毛邊。但圖2A的筆中卻看不到這種損傷。圖2A中沒有這種損傷是因?yàn)槟写嬖跐?rùn)滑脂。本發(fā)明墨水在球珠與球珠座之間形成一層彈性流體力學(xué)層，因而能減少甚至消除筆使用過程中發(fā)生的任何顯著損傷。對(duì)于用戶來說，這一點(diǎn)表現(xiàn)為在筆的整個(gè)使用期內(nèi)都能流暢書寫。
為能更全面了解本發(fā)明，僅例示性給出以下實(shí)施例。
實(shí)施例1A將礦物油65/75(20g)和分散劑Solsperse 17000(1.40g)在高速剪切混合器中混合10分鐘。加入?yún)f(xié)同劑(Solsperse 5000(0.16g))，繼續(xù)混合10分鐘。然后加入BASF公司出售的Heliogen藍(lán)D 7084 DD顏料(9.35g)并混合10小時(shí)，以確保有效分散。其后將容器放入70℃的水浴，加入礦物油潤(rùn)滑脂Gilugel MIN(9g)和礦物油65/75(8.2g)并用同樣的高速剪切混合器混合2小時(shí)。(Gilugel MIN是從德國(guó)GiuliniChemie Gmbh公司購(gòu)得，是一種由礦物油和硬脂酸氫氧化鋁鎂皂形成的潤(rùn)滑脂。)制好的墨水裝入的圓珠筆的細(xì)長(zhǎng)的儲(chǔ)墨管中，下端接一筆頭。然后將產(chǎn)生壓力組合物凝膠塞柱放入儲(chǔ)墨管中墨水的上方，將儲(chǔ)墨管上端收縮封口使其密封。凝膠的制備方法見下文的實(shí)施例3A。
筆書寫非常流暢，著墨性極好。長(zhǎng)期使用后，墨水柱沒有任何間斷跡象，仍保持與球珠的良好接觸。
實(shí)施例2A
室溫下，將市售的一種黑顏料于礦物油中的分散體(10g)(“Gravex21”，從英國(guó)Essex省Manningtree的Dispersions Ltd工業(yè)公司購(gòu)得)與礦物油潤(rùn)滑脂Gilugel MIN(10g)用Ultra Turrax 25高速攪拌器混合。連續(xù)攪拌30分鐘。制好的本發(fā)明墨水裝入如實(shí)施例1所述的圓珠筆。也按實(shí)施例1A方法使用產(chǎn)生壓力組合物塞柱。制得的筆使用情況很好。
實(shí)施例3A產(chǎn)生壓力組合物由如下組分制成重量％棕櫚酸 10.57三乙醇胺 7.69椰子脂酸 7.5礦物油 6丙二醇 4.11異戊烷 4羥苯甲酸甲酯 0.2羥苯甲酸丙酯 0.1水 59.83組合物中所用水先加熱到95℃除去其中的空氣。
將所有脂肪酸及丙二醇、羥苯甲酸甲酯、羥苯甲酸丙酯和水放入容器中，攪拌并減壓條件下加熱到75℃。在此溫度下將三乙醇胺加入到混合物中，繼續(xù)攪拌。隨著皂的形成混合物變粘，將其冷卻。冷卻到20℃時(shí)，加入異戊烷和礦物油。緩慢攪拌下繼續(xù)冷卻到10℃。得到的凝膠在低于10℃的條件下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br> 還制備了一些組合物，其中礦物油的量在16％內(nèi)變動(dòng)，異戊烷的量在10％內(nèi)變動(dòng)，水的體積按補(bǔ)足100％的量調(diào)整。
所有組合物在封裝入密閉空間并升至室溫(例如約20℃到25℃)后作為產(chǎn)生壓力劑的效果都令人滿意。尤其是在含本發(fā)明墨水的圓珠筆儲(chǔ)墨管中用作小塞柱效果令人滿意。
實(shí)施例4A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成紙用藍(lán)圓珠筆墨水(28.8g)2-苯氧基乙醇＞99％(3.00g)(Fluka公司產(chǎn)品)Gilugel MIN(6.90g)(Giulini Chemie GmbH公司產(chǎn)品)將墨水放入50ml燒杯中，加入2-苯氧基乙醇。將Ultra-Turrax T25混合器放入燒杯靠近杯底處。用塑料薄膜將燒杯和攪拌器包好，以減少蒸發(fā)，混合物在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌1小時(shí)。在這個(gè)過程中，混合物變熱。
1小時(shí)后，加入Gilugel MIN，并以同樣轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌混合物4小時(shí)，形成圓珠筆墨水。
通過用注射器抽出另一端空氣的方法將墨水(約1ml)裝入儲(chǔ)墨管內(nèi)。然后在3000g條件下對(duì)儲(chǔ)墨管離心處理除去其中夾帶的所有空氣。然后將球珠頭固定接在儲(chǔ)墨管的一端，用注射器將一定量(約1.5cm長(zhǎng))產(chǎn)生壓力組合物注入儲(chǔ)墨管的開口端。最后，用5號(hào)塞將儲(chǔ)墨管開口端固定封死。
筆使用過程中，墨水流出非常流暢，且著墨性極好。即使是筆頭向上使用，書寫過程中也沒有斷墨現(xiàn)象。
產(chǎn)生壓力組合物由以下組分制成水 58.14％三乙醇胺 7.69％椰子脂酸 7.5％Hampsoyl L 11.16％PEG 150二硬脂酸鹽0.1％Empilan MAA 2.0％
異戊烷 3.0％礦物油 6.0％丙二醇 4.11％羥苯甲酸甲酯0.2％羥苯甲酸丙酯0.1％由該配方產(chǎn)生的壓力為4.8psi。
實(shí)施例5A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成紙用藍(lán)圓珠筆墨水 19.64g2-苯氧基乙醇 2.01gGilugel SIL5 4.74g(Giulini Chemie GmbH公司產(chǎn)品)用Ultra-Turrax T25高速剪切混合器，將墨水和2-苯氧基乙醇在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌1小時(shí)。加入Gilugel SIL5并繼續(xù)混合4小時(shí)，同時(shí)對(duì)混合容器施加外部冷卻。得到的本發(fā)明墨水(粘度50,000厘泊)放入如實(shí)施例4A所述的圓珠筆中。產(chǎn)生壓力組合物也按實(shí)施例4所述使用。圓珠筆書寫極為流暢(Gilugel SIL5是一種以硬脂酸氫氧化鋁鎂皂為增稠劑的硅油基潤(rùn)滑脂)。
實(shí)施例6A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成紙用藍(lán)圓珠筆墨水10g2-苯氧基乙醇2gAlbida R2 2.12g(英國(guó)Shell公司產(chǎn)品)將Albida R2加入圓珠筆墨水中，用Ultra-Turrax T25高速剪切混合器，在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌。立刻加入2-苯氧基乙醇并繼續(xù)混合2小時(shí)。得到的本發(fā)明墨水(粘度40,000厘泊)放入如實(shí)施例4A所述的圓珠筆中。無論是否加上如實(shí)施例4所述的產(chǎn)生壓力組合物塞柱，圓珠筆書寫都很流暢。(Albida R2是一種以硬脂酸氫氧化鋰復(fù)合皂為增稠劑的礦物油基潤(rùn)滑脂)。
實(shí)施例7A
按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成紙用黑圓珠筆墨水19.61g2-苯氧基乙醇2.0gGilugel MIN 4.73g(Giulini Chemie GmbH公司產(chǎn)品)用Ultra-Turrax T25高速剪切混合器，將圓珠筆墨水和2-苯氧基乙醇在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌1小時(shí)。加入Gilugel MIN并繼續(xù)混合4小時(shí)，同時(shí)對(duì)混合容器施加外部冷卻。得到的本發(fā)明墨水放入如實(shí)施例4所述的圓珠筆中。產(chǎn)生壓力組合物也按實(shí)施例4A所述使用。圓珠筆書寫極為流暢(Gilugel MIN是一種以硬脂酸氫氧化鋁鎂皂為增稠劑的礦物油基潤(rùn)滑脂)。
實(shí)施例8A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成紙用藍(lán)圓珠筆墨水 19.6g2-苯氧基乙醇 2.0g硬脂酸氫氧化鋁鎂皂 0.94g65/75礦物油3.7g用Ultra-Turrax T25高速剪切混合器，將圓珠筆墨水、2-苯氧基乙醇和硬脂酸氫氧化鋁鎂皂在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌1小時(shí)，對(duì)混合容器施加外部冷卻。加入礦物油并繼續(xù)混合5小時(shí)。得到的本發(fā)明墨水放入如實(shí)施例4A所述的圓珠筆中。也按實(shí)施例4A所述使用產(chǎn)生壓力組合物塞柱。圓珠筆書寫極為流暢。
實(shí)施例9A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成二甘醇乙醚4.87g2-苯氧基乙醇 4.87g二丙二醇 2.41g油酸 0.48gResin PVP-90(購(gòu)自BASF公 0.073g司)溶劑紫8 1.18g堿性藍(lán)7 1.30g溶劑藍(lán)38 7.66gGilugel Min 2.74g將溶劑合并后于75℃下攪拌。加入Resin，溶解后，在混合物中加入染料。于75-80℃繼續(xù)下攪拌2小時(shí)，之后將墨水冷卻。加入Gilugel MIN并將混合物用Ultra-Turrax T25高速剪切混合器在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌4小時(shí)，對(duì)混合容器施加外部冷卻。得到的本發(fā)明墨水(粘度12000厘泊)放入如實(shí)施例4A所述的圓珠筆中。無論是否加上如實(shí)施例4A所述的產(chǎn)生壓力組合物塞柱，圓珠筆書寫都很流暢。
實(shí)施例10A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成二甘醇乙醚 4.38g2-苯氧基乙醇 4.38g二丙二醇 2.17g油酸 0.43gResin PVP-90(購(gòu)自BASF公 0.065g司)溶劑紫8 1.06g堿性藍(lán)7 1.17g溶劑藍(lán)38 6.88gGilugel Min 4.93g將溶劑合并后于75℃下攪拌。加入Resin，溶解后，在混合物中加入染料。于75-80℃繼續(xù)下攪拌2小時(shí)，之后將墨水冷卻。加入Gilugel MIN并將混合物用Ultra-Turrax T25高速剪切混合器在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌4小時(shí)，對(duì)混合容器施加外部冷卻。得到的本發(fā)明墨水(粘度50000厘泊)放入如實(shí)施例4A所述的圓珠筆中。按實(shí)施例4A所述使用產(chǎn)生壓力組合物塞柱，圓珠筆書寫極為流暢。
實(shí)施例11A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成Heliogen藍(lán)D 7084DD2.44g BASF公司產(chǎn)品65/75礦物油 7.36gSolsperse 17000 0.7gSolsperse 50000.021gGilugel CAO 2.3g將礦物油和分散劑Solsperse 17000用Ultra-Turrax T25高剪切混合器在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌10分鐘。加入?yún)f(xié)同劑Solsperse 5000，繼續(xù)攪拌10分鐘。然后在最低攪拌速度下，經(jīng)20分鐘時(shí)間加入顏料，然后在高剪切條件下將混合物繼續(xù)攪拌10小時(shí)。隨后加入Gilugel CAO并繼續(xù)攪拌2小時(shí)。得到的本發(fā)明墨水(粘度10,000厘泊)放入如實(shí)施例4A所述的圓珠筆中。無論是否加上如實(shí)施例4A所述的產(chǎn)生壓力組合物塞柱，圓珠筆書寫都很流暢。
實(shí)施例12A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成Heliogen藍(lán)D 7084DD2.44g BASF公司產(chǎn)品65/75礦物油 7.36gSolsperse 17000 0.7gSolsperse 50000.021gGilugel MIN 1.0g將礦物油和分散劑Solsperse 17000用Ultra-Turrax T25高剪切混合器在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌10分鐘。加入?yún)f(xié)同劑Solsperse 5000，繼續(xù)攪拌10分鐘。然后在最低攪拌速度下，經(jīng)20分鐘時(shí)間加入顏料，然后在高剪切條件下將混合物繼續(xù)攪拌10小時(shí)。隨后加入Gilugel MIN并繼續(xù)攪拌2小時(shí)。得到的本發(fā)明墨水(粘度20,000厘泊)放入如實(shí)施例4A所述的圓珠筆中。無論是否加上如實(shí)施例4A所述的產(chǎn)生壓力組合物塞柱，圓珠筆書寫都很流暢。
實(shí)施例13A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成Heliogen藍(lán)D 7084DD2.44g BASF公司產(chǎn)品65/75礦物油 9.2gSolsperse 17000 0.7gSolsperse 50000.021g硬脂酸氫氧化鋁鎂皂0.46g將礦物油和分散劑Solsperse 17000用Ultra-Turrax T25高剪切混合器在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌10分鐘。加入?yún)f(xié)同劑Solsperse 5000，繼續(xù)攪拌10分鐘。然后在最低攪拌速度下，經(jīng)20分鐘時(shí)間加入顏料，然后在高剪切條件下將混合物繼續(xù)攪拌10小時(shí)。隨后加入硬脂酸氫氧化鋁鎂皂并繼續(xù)攪拌1小時(shí)。得到的本發(fā)明墨水(粘度20,000厘泊)放入如實(shí)施例4A所述的圓珠筆中。無論是否加上如實(shí)施例4A所述的產(chǎn)生壓力組合物塞柱，圓珠筆書寫都很流暢。
實(shí)施例14A按本發(fā)明的圓珠筆墨水由如下組分制成碳黑 7.44g65/75礦物油 28.2gSolsperse 13940 0.45gGilugel MIN 4.5g將礦物油和分散劑Solsperse 17000用Ultra-Turrax T25高剪切混合器在8000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌10分鐘。加入碳黑并繼續(xù)攪拌(25℃下)30分鐘和(75℃下)3.5小時(shí)。加入Gilugel MIN并繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)。得到的本發(fā)明墨水(粘度40,000厘泊)放入如實(shí)施例4A所述的圓珠筆中。按實(shí)施例4A所述使用產(chǎn)生壓力組合物塞柱，圓珠筆書寫很流暢。
權(quán)利要求
1.一種能釋放揮發(fā)性組分產(chǎn)生壓力幫助流體從儲(chǔ)存器中發(fā)送，而所述組合物本身不會(huì)隨流體一起發(fā)送出來的產(chǎn)生壓力組合物的用途，其中的產(chǎn)生壓力組合物包括的水包油型或油包水型微乳液，或是硅氧烷或烴潤(rùn)滑脂，或是彈性體，包含所述揮發(fā)性組分。
2.按權(quán)利要求1的用途，其中流體是膏狀物、凝膠或液體。
3.按權(quán)利要求2的用途，其中流體是墨水，儲(chǔ)存器是書寫器的一部分。
4.按權(quán)利要求1的用途，其中書寫器是圓珠筆。
5.按權(quán)利要求1、2或3或是4的應(yīng)用方法，其中微乳液包括分散于皂水溶液中的礦物油，其中揮發(fā)性組分在油中。
6.一種用于發(fā)送流體的發(fā)送器，該發(fā)送器包括一個(gè)含所述流體的儲(chǔ)存器，儲(chǔ)存器有一個(gè)出口，能使所述流體經(jīng)其發(fā)送出來，和一種能釋放揮發(fā)性組分從而在儲(chǔ)存器內(nèi)產(chǎn)生壓力的產(chǎn)生壓力組合物來幫助流體發(fā)送，其中所述的組合物能夠在流體發(fā)送出來后，釋放出揮發(fā)性組分，以保持儲(chǔ)存器內(nèi)的壓力仍為足以幫助流體發(fā)送的水平，而其中所述的組合物不會(huì)隨流體一起發(fā)送出來，所述的產(chǎn)生壓力組合物包括水包油型或油包水型微乳液，或是硅氧烷或烴潤(rùn)滑脂，或是彈性體，包含所述揮發(fā)性組分。
7.按權(quán)利要求6的發(fā)送器，其中儲(chǔ)存器內(nèi)的壓力在105kPa以上。
8.按權(quán)利要求6或7的發(fā)送器，其中產(chǎn)生壓力組合物與流體不混溶。
9.按權(quán)利要求6，7或8的發(fā)送器，其中產(chǎn)生壓力組合物用一隔離層與流體分隔開來。
10.按權(quán)利要求9的發(fā)送器，其中產(chǎn)生壓力組合物封裝在儲(chǔ)存器中的一個(gè)可膨脹容器內(nèi)，從而與所述流體分隔。
11.按權(quán)利要求6-10任一項(xiàng)的發(fā)送器，其中產(chǎn)生壓力組合物是凝膠形式的微乳液。
12.按權(quán)利要求6-11任一項(xiàng)的發(fā)送器，其中產(chǎn)生壓力組合物是微乳液，包括揮發(fā)性組分在油中的水包油型微乳液。
13.按權(quán)利要求12的發(fā)送器，其中油是分散于皂或肌氨酸鹽水溶液中的礦物油或植物油或是合成油。
14.按權(quán)利要求6-13任一項(xiàng)的發(fā)送器，其中揮發(fā)性組分是非永久氣體。
15.按權(quán)利要求14的發(fā)送器，其中揮發(fā)性組分是4到6個(gè)碳原子的飽和脂族烴，或是部分或全鹵代烴。
16.按權(quán)利要求15的發(fā)送器，其中揮發(fā)性組分是異戊烷。
17.按權(quán)利要求16-16任一項(xiàng)的發(fā)送器，其中流體是膏狀物、凝膠或液體。
18.按權(quán)利要求17的發(fā)送器，其中流體是墨水，發(fā)送器是書寫器或替換筆芯。
19.按權(quán)利要求19的發(fā)送器，其中流體是剃須皂或剃須膏，發(fā)送器是潤(rùn)濕剃須系統(tǒng)的一部分。
20.一種書寫器或其替換筆芯，包括一個(gè)按權(quán)利要求18的發(fā)送器，其中儲(chǔ)墨管有一墨水出口，書寫器或其替換筆芯進(jìn)一步包括適合將墨水轉(zhuǎn)移到基材表面上的筆頭，儲(chǔ)墨管和筆頭與流體連通，從而可將墨水由儲(chǔ)墨管供給筆頭。
21一種潤(rùn)濕剃須系統(tǒng)，包括一個(gè)按權(quán)利要求19的發(fā)送器。
22.按權(quán)利要求20的圓珠筆。
23.按權(quán)利要求20的圓珠筆替換筆芯。
24.按權(quán)利要求22或23的圓珠筆或圓珠筆芯，該筆或筆芯所含墨水包括顏料于潤(rùn)滑脂中的懸浮體。
25.按權(quán)利要求24的筆或筆芯，其中墨水包括顏料、潤(rùn)滑脂、與潤(rùn)滑脂的流動(dòng)相相同或相容的有機(jī)液體和分散劑。
26.按權(quán)利要求24或25的筆或筆芯，其中潤(rùn)滑脂是皂基潤(rùn)滑脂。
27.按權(quán)利要求26的筆或筆芯，其中潤(rùn)滑脂中的皂是高級(jí)羧酸的堿金屬或堿土金屬鹽，或鋁皂，鋁/鎂混合皂，或是復(fù)合皂。
28.按權(quán)利要求26或27的筆或筆芯，其中潤(rùn)滑脂是礦物油、蓖麻油或硅油潤(rùn)滑脂。
29.按權(quán)利要求24或25的筆或筆芯，其中潤(rùn)滑脂是全氟聚醚潤(rùn)滑脂。
30.按權(quán)利要求24-29任一項(xiàng)的筆或筆芯，其中墨水中顏料的量從1到50％(重)。
31.按權(quán)利要求30的筆或筆芯，其中墨水中顏料的量從15到30％(重)。
32.按權(quán)利要求24-31任一項(xiàng)的筆或筆芯，其中顏料是印刷墨顏料。
33.按權(quán)利要求32的筆或筆芯，其中顏料是膠體或溶膠形式。
34.按權(quán)利要求24-33任一項(xiàng)的筆或筆芯，其中墨水包括至少一種分散劑。
35.按權(quán)利要求22或23的圓珠筆或筆芯，其中筆或筆芯所含墨水包括顏料顆粒在礦物油基潤(rùn)滑脂、礦物油和分散劑混合物中的懸浮體。
36.按權(quán)利要求22或23的筆或筆芯，該筆或筆芯所含墨水包括溶有著色劑的有機(jī)溶劑與潤(rùn)滑脂的分散體。
37.按權(quán)利要求36的筆或筆芯，其中有機(jī)溶劑包括苯基乙二醇、二甘醇乙醚、二丙二醇或芐醇，或是任意兩種或多種的混合物。
38.按權(quán)利要求36或37的墨水，其中潤(rùn)滑脂是皂基潤(rùn)滑脂。
39.按權(quán)利要求38的筆或筆芯，其中潤(rùn)滑脂中的皂是高級(jí)羧酸的堿金屬或堿土金屬鹽，或鋁皂，鋁/鎂混合皂，或是復(fù)合皂。
40.按權(quán)利要求38或39的筆或筆芯，其中潤(rùn)滑脂是礦物油、蓖麻油或硅油潤(rùn)滑脂。
41.按權(quán)利要求36或37的筆或筆芯，其中潤(rùn)滑脂是全氟聚醚潤(rùn)滑脂。
42.按權(quán)利要求36-41任一項(xiàng)的筆或筆芯，其中潤(rùn)滑脂的量從0.5％到50％(重)，著色劑的量從50％到60％(重)，且有機(jī)溶劑的量從20％到90％(重)。
43.按權(quán)利要求42的筆或筆芯，其中潤(rùn)滑脂的量從2％到40％(重)，著色劑的量從20％到50％(重)，且有機(jī)溶劑的量從40％到60％(重)。
全文摘要
本發(fā)明涉及能釋放氣體的產(chǎn)生壓力組合物(9),是一些微乳液、硅氧烷或烴潤(rùn)滑脂或是彈性體,用于幫助流體(6)從儲(chǔ)存器(1)發(fā)送出來,而組合物本身不發(fā)送出來。含有該類組合物的發(fā)送器(1)包括書寫器。
文檔編號(hào)A61Q9/02GK1267319SQ9880827
公開日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1998年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月17日
發(fā)明者B·E·考斯湯, D·E·A·高夫 申請(qǐng)人:吉萊特公司