ES2322823T3 - Boligrafo al agua. - Google Patents
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Abstract
Un bolígrafo al agua que comprende: una tinta acuosa; una bola; una punta de bolígrafo para sujetar dicha bola en un extremo delantero del mismo y para descargar dicha tinta desde dicha parte final superior; un seguidor que tinta que sigue dicha tinta con el consumo de dicha tinta; y un depósito de tinta que contiene directamente dicha tinta y dicho seguidor de tinta y para suministrar dicha tinta a dicha punta, comunicándose dicho depósito de tinta con una parte trasera de dicha punta, en la que la tinta es una tinta acuosa reductora de la cizalla que tiene una viscosidad de 3 a 160 mPa u s, medida con un viscosímetro rotatorio de tipo E a 20ºC y a 100 rpm, y tiene un índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, y en el que el seguidor de tinta comprende al menos un aceite base y un espesante y satisface que el punto (!) en el que su tan en la determinación de de la viscoelasticidad es de aproximadamente 1 y está en un intervalo de 20 rad/s <= omega <= 450 rad/s.
Description
Bolígrafo al agua.
La presente invención se refiere a un bolígrafo
al agua. El bolígrafo al agua comprende una tinta acuosa y un
seguidor de tinta llenados directamente en el depósito de tinta del
mismo, y está diseñado de manera que el seguidor de tinta sigue la
tinta con el consumo de tinta en el mismo y evita que la tinta se
salga desde el extremo posterior del depósito de tinta.
Hasta ahora, se ha descrito un bolígrafo al
aceite, que comprende una tinta oleosa llenada directamente en el
depósito de tinta del mismo que tiene una punta del bolígrafo
instalada en un extremo del mismo y en la cual la punta sostiene
una bola en su extremo superior.
El número de miembros constitutivos del mismo es
pequeño y el bolígrafo al aceite de este tipo es barato. Debido a
su constitución como se ha mencionado anteriormente, sin embargo, el
bolígrafo al aceite tiene algunos problemas. En concreto, cuando el
bolígrafo se deja con su punta hacia abajo, la tinta puede gotear
desde el hueco entre la bola y el extremo de la punta. Para evitar
dicho goteo de tinta, el hueco entre los dos es extremadamente
estrecho y la tinta está preparada para tener una viscosidad
extremadamente alta de aproximadamente 10 a 20 Pa\cdots o similar
a temperatura ambiente. Por consiguiente, el bolígrafo a veces
parece pesado mientras se está escribiendo con él, y tiende a
proporcionar letras o imágenes finas.
Por otro lado, un bolígrafo al agua que se llena
con una tinta acuosa de baja viscosidad parece ligero mientras se
escribe con él, y puede proporcionar letras o imágenes gruesas,
aunque requiere un mecanismo para el control de flujo de tinta y,
por lo tanto, es defectuoso puesto que su estructura es complicada y
costosa.
Adicionalmente, un bolígrafo reductor de la
cizalla se ha descrito recientemente, que comprende una estructura
del mecanismo de bolígrafo al aceite mencionada anteriormente y
contiene una tinta acuosa reductora de la cizalla y un depósito de
tinta llenado en el mismo (por ejemplo, véase la Referencia de
Patente 1).
Al igual que los bolígrafos al aceite
mencionados anteriormente, el bolígrafo reductor de la cizalla es
barato y su estructura es sencilla, y, además, la tinta que
contiene tiene una alta viscosidad mientras se mantiene estático
sin aplicar tensión de cizalla al mismo, y se sostiene de forma
estable en el mecanismo del bolígrafo. Por otro lado, mientras se
está escribiendo con el bolígrafo, la viscosidad de la tinta sola
alrededor de la bola disminuye debido a la alta fuerza de cizalla
de la bola que gira a alta velocidad, y, como consecuencia, la
tinta puede correr suavemente a través del hueco entre la bola y el
área de sujeción de bola alrededor del mismo debido a la fuerza
capilar del mismo y, por lo tanto, se transfiere sobre la superficie
del papel.
Por consiguiente, cuando se está escribiendo con
él, el bolígrafo puede proporcionar imágenes y letras gruesas y
puede parecer más ligero que el bolígrafo al aceite. La tinta
reductora de la cizalla para el bolígrafo está controlada para que
tenga un índice reductor de cizalla de 0,1 a 0,6 o similar para
evitar que se salga de la punta del bolígrafo cuando se está
escribiendo con él, y la viscosidad de la tinta al escribir cuando
se aplica una fuerza de cizalla al mismo no es tan alta compara con
la de la tinta oleosa. Sin embargo, cuando se compara con
bolígrafos al agua, la sensación al escribir con el bolígrafo
reductor de la cizalla no es tan buena y, además, al empezar a
escribir con él, a veces es difícil transferir la tinta a la
bola.
Además, las letras e imágenes escritas con la
tinta reductora de la cizalla son difíciles de secar, y cuando se
tocan con los dedos o se frotan entre sí, pueden transferirse a
menudo al área circundante no escrita manchándola.
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Referencia de Patente
1
Patente de Estados Unidos 4.545.818
En el documento
US-A-5048992 se describe un
bolígrafo al agua convencional.
La invención es para resolver los problemas
mencionados anteriormente con los bolígrafos convencionales, y para
proporcionar un bolígrafo que tiene una estructura relativamente
sencilla y es barato y que tiene unas propiedades de escritura
buenas puesto que parece ligero cuando se está escribiendo con él y
proporciona letras e imágenes gruesas y que puede escribir bien
desde que se empieza a escribir con él y las letras e imágenes
escritas con él pueden secarse rápidamente.
Específicamente, la invención tiene la siguiente
constitución.
(1) Un bolígrafo al agua que comprende:
una tinta acuosa;
una bola;
una punta del bolígrafo para sujetar dicha bola
en un extremo delantero del mismo para descargar dicha tinta desde
dicha parte de extremo superior;
un seguidor de tinta que sigue dicha tinta con
el consumo de dicha tinta; y
un depósito de tinta que contiene directamente
dicha tinta y dicho seguidor de tinta y para suministrar dicha
tinta a dicha punta, comunicándose dicho depósito de tinta con una
parte posterior de dicha punta,
en la que la tinta se selecciona entre (i) una
tinta acuosa reductora de la cizalla que tiene una viscosidad de 3
a 160 mPa\cdots, medida con un viscosímetro rotatorio de tipo E a
20ºC y a 100 rpm, y un índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, y
(ii) una tinta acuosa no reductora de la cizalla que tiene una
viscosidad de 1 a 50 mPa\cdots, medida con un viscosímetro
rotatorio de tipo B a 20ºC y
en la que el seguidor de tinta comprende al
menos un aceite base y un espesante y satisface que el punto
(\omega) en el que su tan\delta en la determinación de la
viscoelasticidad está por encima de 1 y está dentro de un intervalo
de 20 rad/s \leq \omega \leq 450 rad/s.
(2) El bolígrafo al agua de acuerdo con el punto
(1) anterior, en el que el aceite base del seguidor de tinta es al
menos uno seleccionado entre polibuteno y aceite de silicona y el
espesante del mismo es al menos uno seleccionado entre amida de
ácido graso o sílice.
(3) El bolígrafo al agua de acuerdo con los
puntos (1) o (2) anteriores, que comprende adicionalmente un miembro
elástico que impulsa la bola hacia el extremo delantero de la punta
cuando no se aplica tensión a la bola, y en el que la bola puede
retirarse del extremo delantero de la punta cuando se aplica tensión
a la bola.
(4) El bolígrafo al agua de acuerdo con uno
cualquiera de los puntos (1) a (3) anteriores, que comprende
adicionalmente un seguidor de tinta sólido combinado con el
seguidor de tinta.
(5) El bolígrafo al agua de acuerdo con uno
cualquiera de los puntos (1) a (4) anteriores, que comprende
adicionalmente:
un recambio de bolígrafo que contiene el
depósito de tinta, estando comunicado el depósito de tinta con una
parte posterior de dicha punta;
un miembro tubular que contiene dicha recambio
de bolígrafo, en el que la punta puede replegarse proyectada desde
un extremo delantero del miembro tubular.
(6) El bolígrafo al agua de acuerdo con el punto
(5) anterior, que comprende adicionalmente un resorte dispuesto en
el miembro tubular para impulsar el recambio de bolígrafo hacia una
parte posterior del miembro tubular, en el que la punta se proyecta
desde el extremo delantero del miembro tubular cuando el recambio de
bolígrafo se presiona hacia el extremo delantero del miembro
tubular contra una fuerza impulsora del resorte.
(7) El bolígrafo al agua de acuerdo con los
puntos (5) o (6) anteriores, que comprende adicionalmente un clip
formado sobre el exterior frontal del miembro tubular.
La Figura 1 es una sección longitudinal de la
realización del recambio de bolígrafo al agua usado en la
invención.
La Figura 2 es un dibujo explicativo de la
sección de un bolígrafo al agua de tipo retención de escritura en
el que el recambio de bolígrafo al agua mostrada en la Figura 1 se
inserta en el miembro tubular como un cartucho.
La Figura 3 es otro dibujo explicativo de la
sección longitudinal del bolígrafo al agua de tipo retención de
escritura en el que el recambio de bolígrafo al agua mostrado en la
Figura 1 se inserta en el miembro tubular como un cartucho.
En las Figuras, el símbolo 1 es un recambio de
bolígrafo al agua, el símbolo 2 es la punta del bolígrafo, el
símbolo 3 es una bola, el símbolo 4 es un miembro elástico, el
símbolo 41 es una varilla, el símbolo 42 es un serpentín, el
símbolo 43 es un tubo hinchable, el símbolo 5 es un miembro de
conexión, el símbolo 51 es una proyección de gancho, el símbolo 6
es un depósito de tinta, el símbolo 61 es la tinta, el símbolo 62
es un seguidor de tinta, el símbolo 7 es tope de cola, el símbolo 71
es un orificio de purga, el símbolo 8 es un bolígrafo al agua de
tipo retención de escritura, el símbolo 81 es un miembro tubular, el
símbolo 82 es un resorte y el símbolo 83 es un clip.
La punta del bolígrafo puede tener cualquier
estructura de punta convencional y generalizado conocida hasta
ahora en la técnica. Por ejemplo, un metal se mecaniza en un tubo
que tiene un receptor de bola y una guía de tinta formada dentro
del mismo; o una tubería de metal trabajada para formar una
pluralidad de proyecciones internas en la cara interna alrededor
del extremo superior del mismo por deformación por presión desde la
superficie exterior del mismo, y los surcos de flujo de tinta que se
extienden radialmente desde la parte central hacia el exterior en
la dirección radical del mismo están formados entre las proyecciones
internas. En particular, la punta formada por la deformación por
presión permite una buena sensación de escritura a una presión de
escritura baja, dado que el área de contacto del mismo con el
extremo posterior de la bola en la punta es relativamente
pequeña.
La bola a sostener en la punta del bolígrafo es
una bola formada efectivamente de metal duro, acero inoxidable,
rubí, cerámicos o similares y que tiene un diámetro exterior de 0,3
a 1,5 mm; y la distancia móvil de la bola en la dirección radial
del mismo entre el diámetro interno de la parte de sujeción de la
bola de la punta y la bola es preferiblemente de 10 a 50 \mum y
la distancia móvil de la bola en la dirección axial es
preferiblemente de 10 a 30 \mum.
Preferiblemente, la punta del bolígrafo tiene un
miembro elástico que amortigua el extremo posterior de la bola en
la dirección de avance del mismo, en el que el miembro elástico está
diseñado de manera que presiona la bola contra el borde interno del
extremo delantero (superior) de la punta para formar un estado
cerrado durante la no escritura, pero, durante la escritura, la
bola se mueve hacia atrás debido a la presión de escritura al mismo
para descargar la tinta desde la parte de extremo superior delantero
de la punta. Teniendo esta constitución, el bolígrafo evita la fuga
de tinta desde el mismo cuando que no se está usando.
Son ejemplos del miembro elástico un resorte de
cable metálico fino, un resorte metálico combinado con una varilla
construido enlazando una parte recta (varilla) a un extremo del
resorte metálico, y un resorte de plástico formado trabajando un
plástico lineal. Teniendo una fuerza de amortiguación de 15 a 45 g,
el miembro elástico está constituido para que pueda presionarse y
aplicarse a la punta del bolígrafo.
El depósito de tinta que está unido a la punta
del bolígrafo directamente o mediante un miembro de conexión por
cualquier miembro tubular generalizado, para el cual, por ejemplo,
pueden usarse miembros conformados de resina termoplástica tal como
polietileno, polipropileno o polietilentereftalato. Estos son
ventajosos ya que retrasan la vaporización de la tinta y su
productividad es buena.
El depósito de tinta preferiblemente tiene un
diámetro interno de 2,5 a 10 mm.
También preferiblemente, el depósito de tinta
está formado por un artículo conformado transparente, transparente
coloreado o semitransparente, ya que permite confirmar el color de
tinta y la cantidad de tinta a través del mismo.
El depósito de tinta puede formar un recambio a
introducir en el miembro tubular, o puede tener una punta ajustada
a la parte superior del mismo para formar un miembro tubular y el
miembro tubular puede llenarse directamente con tinta.
El bolígrafo del tipo en el que el recambio está
contenido en el miembro tubular puede ser de tipo golpeteo tal como
el de tipo golpeteo de extremo posterior o de tipo golpeteo lateral
en el que el recambio mencionado anteriormente se prepara entrar y
salir sin usar una capa o de un tipo rotatorio además del bolígrafo
en el que se usa una tapa.
La tinta que debe rellenarse directamente en el
depósito de tinta puede ser una seleccionada entre tinta acuosa
reductora de la cizalla que tiene una viscosidad (20ºC) de 3 a 160
mPa\cdots, medido con un viscosímetro rotatorio de tipo EM a 100
rpm, y tiene un índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, o una
tinta acuosa no reductora de la cizalla que tiene una viscosidad a
20ºC de 1 a 50 mPa\cdots. El índice reductor de cizalla es un
valor, n, en la fórmula experimental T = Kj^{n} (en la que K y n
son constantes calculadas) que se deriva a través de la
determinación reológica viscométrica del valor de la tensión de
cizalla (T) y el índice de cizalla (j) de la tinta.
Los materiales convencionales conocidos por
proporcionar propiedades reductoras de cizalla pueden usarse en
tinta acuosa reductora de la cizalla. Los ejemplos de dichos
materiales son goma de xantano, goma de gelano, succinoglucano
(heteroglucano modificado con ácido orgánico compuesto por una
unidad de glucosa y una unidad de galactosa, que tiene un peso
molecular medio de aproximadamente 100 a 8.000.000), goma guar, goma
de algarrobilla y sus derivados, hidroxietil celulosa, alginatos de
alquilo, polímeros que comprenden principalmente metacrilato de
alquilo y que tienen un peso molecular de 100.000 a 150.000,
glucomanano, polisacáridos espesantes que tienen una propiedad de
gelificación y que se extraen de algas tales como agar y
carragenano, bencilidensorbitol y bencilidenxilitol y sus
derivados, polímeros de ácido acrílico reticulantes, partículas
finas inorgánicas, tensioactivos no iónicos que tienen un HLB de 8
a 12 tales como ésteres de ácido graso de poliglicerina, ésteres de
ácido graso de polioxietilensorbitano, ésteres de ácido graso de
polietilenglicol, aceite de ricino de polioxietileno, derivados de
polioxietilenlanolina-alcohol de
lanolina-cera de abejas, polioxietilenalquilfenil
éteres, amidas de ácido graso, así como sales de dialquil o
dialquenilsulfosuccinatos, solubles en agua o dispersables. Estos
pueden usarse individualmente o combinados.
Además, una mezcla de
N-alquil-2-pirrolidona
y tensioactivo aniónico, y una mezcla de alcohol polivinílico y de
resina acrílica también pueden usarse.
La cantidad de agente reductor de la cizalla a
añadir a la tinta puede variarse adecuadamente en un intervalo
dentro del cual la tinta puede tener un índice reductor de cizalla
definido en este documento.
La propiedad reductora de cizalla de la tinta
indica la propiedad reológica de la misma, y significa que la tinta
es altamente viscosa y es escasamente fluida cuando está en un
estado estático o cuando recibe una tensión baja, pero su
viscosidad disminuye y se hace bastante fluida cuando recibe un
aumento de tensión. Por lo tanto, la propiedad reductora de cizalla
puede denominarse también propiedad líquida tixotrópica o
pseudoplástica. Por consiguiente, mientras se usa para escribir con
ella a una alta tensión de cizalla aplicada a la misma, la
estructura tridimensional de la composición de la tinta se
interrumpe temporalmente y la viscosidad de la misma disminuye por
lo tanto. Como resultado, la viscosidad de la tinta en el extremo
superior del bolígrafo disminuye adecuadamente para escribir con
él, y por lo tanto, la tinta se transfiere a la superficie de papel.
Mientras no se usa para escribir, la tinta tiene una alta
viscosidad y se evita que gotee fuera del bolígrafo, y, además, la
separación y retorno de flujo de la tinta también se evitan.
Adicionalmente, las propiedades físicas de la tinta pueden
mantenerse estables durante mucho
tiempo.
tiempo.
Para el colorante que debe estar en la tinta,
pueden usarse todos los pigmentos y tintes solubles o dispersables
en un medio acuoso, y sus ejemplos se mencionan a continuación.
Pueden usarse en la tinta tintes ácidos, tintes
básicos y tintes directos.
Los tintes ácidos incluyen:
- New Coccine (C.I. 16255),
- Tartracina (C.I. 19140),
- Negro Azul Ácido 10B (C.I. 20470),
- Verde Guinea (C.I. 42085),
- Azul Brillante FCF (C.I. 42090),
- Violeta Ácido 6B (C.I. 42640),
- Azul Soluble (C.I. 42755),
- Verde Naftaleno (C.I. 44025),
- Eosina (C.I. 45380),
- Floxina (C.I. 45410),
- Eritrosina (C.I. 45430),
- Nigrosina (C.I. 50420),
- Ácido Flavónico (C.I. 56205).
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Los tintes básicos incluyen:
- Crisoidina (C.I. 11270),
- Violeta de Metilo FN (C.I. 42535),
- Violeta de Cristal (C.I. 42555),
- Verde de Malaquita (C.I. 42000),
- Azul de Victoria FB (C.I. 44045),
- Rodamina B (C.I. 45170),
- Naranja de Acridina NS (C.I. 46005),
- Azul Metileno B (C.I. 52015).
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Los tintes directos incluyen:
- Rojo Congo (C.I. 22120),
- Azul Cielo Directo 5B (C.I. 24400),
- Violeta BB (C.I. 27905),
- Negro Intenso Directo EX (C.I. 30235),
- Negro de Kayarus G Conc (C.I. 35225),
- Negro Rápido Directo G (C.I. 35255),
- Azul de Ftalocianina (C.I. 74180)
Los pigmentos incluyen pigmentos inorgánicos
tales como el negro de humo y ultramarino; pigmentos orgánicos
tales como el azul de ftalocianina de cobre y amarillo de bencidina;
y dispersiones acuosas de pigmento preparadas dispersando con
precisión y estabilidad el pigmento en medios acuosos usando un
tensioactivo o una resina. Sus ejemplos son los siguientes:
C.I. Pigmento Azul 15:3B (marca registrada,
Sandye Super Blue GLL por Sanyo Dye, que tiene un contenido de
pigmento del 25%),
C.I. Pigmento Rojo 146 (marca registrada, Sandye
Super Pink por Sanyo Dye, que tiene un contenido de pigmento del
21,5%),
C.I. Pigmento Amarillo 81 (marca registrada, TC
Yellow FG por Dainichi Seika Kogyo, que tiene un contenido de
pigmento de aproximadamente el 30%),
C.I. Pigmento Rojo 220/166 (marca registrada, TC
Red FG por Dainichi Seika Kogyo, que tiene un contenido de pigmento
de aproximadamente el 35%).
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La resina para dispersar el pigmento incluye
resina de poliamida, resina de poliuretano, resina de poliéster,
resina epoxi, resina de melamina, resina fenólica, resina de
silicona, alcohol polivinílico, polivinilpirrolidona, acetato de
polivinilo, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno,
poliestireno, resina de ácido acrílico, resina de ácido maleico,
goma arábiga, celulosa, dextrano, caseína y sus derivados, así como
copolímeros de las resinas mencionadas anteriormente.
Las partículas de pigmentos fluorescentes en
resinas sintéticas también pueden usarse en este documento, que se
producen dispersando una solución sólida de tinte fluorescente en la
matriz de resina.
Además, pueden usarse adicionalmente en este
documento pigmentos blancos tales como dióxido de titanio, polvos
metálicos tales como polvo de aluminio, pigmentos opalescentes
preparados recubriendo la superficie de una sustancia núcleo
seleccionada entre mica natural, mica sintética, alúmina o polvo de
vidrio con un oxido metálico tal como dióxido de titanio; y
pigmentos brillantes de cristal líquido colestérico.
Para el disolvente que debe estar en la tinta,
pueden usarse agua y disolventes orgánicos solubles en agua
convencionales que se usan generalmente en la técnica. Sus ejemplos
son etanol, propanol, butanol, glicerina, sorbitol, trietanolamina,
dietanolamina, monoetanolamina, etilenglicol, dietilenglicol,
tiodietilenglicol, hexilenglicol, 1,3-butanodiol,
neoprenoglicol, polietilenglicol, propilenglicol, butilenglicol,
éter monometílico de etilenglicol, éter monoetilílico de
etilenglicol, éter monometílico de dietilenglicol, éter monoetílico
de dietilenglicol, acetato de éter monometílico de etilenglicol,
éter monometílico de propilenglicol, éter monoetílico de
propilenglicol, 2-pirrolidona, y
N-metil-2-pirrolidona.
Uno o más de dichos disolventes orgánicos
solubles en agua pueden usarse bien individualmente o combinados.
La cantidad del disolvente que debe estar en la tinta puede ser del
2 al 60% en peso, preferiblemente del 5 al 35% en peso.
Si se desea, la tinta puede contener un agente
controlador de pH, y un conservante o un agente
anti-moho.
El agente controlador de pH incluye amoniaco,
carbonato sódico, fosfato sódico, hidróxido sódico, acetato sódico
y otras sales inorgánicas, así como compuestos básicos orgánicos,
por ejemplo, compuestos de amina solubles en agua tales como
trietanolamina y dietanolamina.
El agente conservante o
anti-moho incluye ácido carbólico, sal sódica de
1,2-bencisotiazolin-3-ona,
benzoato sódico, deshidroacetato sódico, sorbato potásico,
paraoxibenzoato de propilo,
2,3,5,6-tetracloro-4-(metilsulfonil)piridina.
Además, un tensioactivo que contiene fluorina
así como un tensioactivo no iónico, aniónico o catiónico para
mejorar la penetrabilidad del disolvente, y un agente antiformación
de espuma tal como el dimetilpolisiloxano pueden añadirse también a
la tinta.
Una o más resinas solubles en agua tales como
una resina de alquido, resina acrílica, copolímero de ácido
estirenomaleico, derivados de la celulosa, polivinilpirrolidona,
alcohol polivinílico y dextrina pueden añadirse a la resina dentro
de un intervalo del mismo que no interfiera con la resistencia al
secado de la tinta; y uno o más agentes humectantes tales como
urea, tensioactivos no iónicos, sorbitol, manitol, sacarosa,
glucosa, hidrolizado de almidón reductor y pirofosfato sódico
también pueden añadirse a la misma.
Adicionalmente, un agente anticorrosión y un
lubricante pueden añadirse también a la tinta.
El agente anticorrosión incluye benzotriazol y
sus derivados, tolitriazol, nitrito de diciclohexilamonio, nitrito
de diisopropilamonio, tiosulfato sódico, sales de ácido
etilendiaminatetraacético, saponina, y dialquiltiourea.
El lubricante incluye jabón metálico, ésteres de
ácido graso de polialquilenglicol, activadores catiónicos de óxido
añadido de etileno, activadores de tipo fosfato, sales de ácido
tiocarbámico, y sales de ácido dimetilditiocar-
bámico.
bámico.
Los ejemplos preferidos del lubricante son
compuestos de la siguiente fórmula general (1) y tensioactivos de
tipo fosfato descritos en el documento JP-B
1-13508.
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en la que R_{1} representa un grupo alquilo,
alquenilo, fenilo o alquilfenilo que tiene de 8 a 18 átomos de
carbono; R_{2} representa OH, OM,
R-O-(CH_{2}CH_{2}O)_{n}; M representa
un metal alcalino, una amina o una alcanolamina; n indica de 1 a
30.
El seguidor de tinta se llena en el depósito de
tinta que contiene la tinta, en el borde final de la tinta en el
mismo.
El seguidor de tinta comprende un aceite base de
un líquido no volátil conocido o un líquido apenas volátil tal como
polibuteno, oligómero de \alpha-olefina, aceite de
silicona o aceite mineral puro, y un espesante tal como sílice,
silicato de aluminio, mica hinchable o amida de ácido graso añadida
al aceite base.
Para el aceite base del seguidor de tinta, se
prefiere polibuteno o aceite de silicona; y para un espesante del
mismo, se prefiere amida de ácido graso o sílice.
El seguidor de tinta para uso en la invención
está constituido de manera que el punto (\omega) en el que su
tan\delta en la determinación de la viscoelasticidad es de
aproximadamente 1 está en un intervalo de 20 rad/s \leq \omega
\leq 450 rad/s. El punto (\omega) está preferiblemente en un
intervalo de 50 rad/s \leq \omega \leq 400 rad/s.
Esto se describe con detalle. La tinta que debe
estar en el bolígrafo es una tinta acuosa reductora de la cizalla
que tiene una viscosidad de 3 a 160 mPa\cdots, medidos con un
viscosímetro rotatorio de tipo E a 20ºC a 100 rpm, y tiene un
índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, o una tinta acuosa no
reductora de la cizalla que tiene una viscosidad de 1 a 50
mPa\cdots. La viscosidad estática de la tinta es baja, y por lo
tanto, la resistencia al impacto de la misma es menor que la de una
tinta reductora de la cizalla convencional cuyo índice reductor de
cizalla está controlado para que esté entre 0,1 y 0,6 o similar. Por
consiguiente, la tinta puede gotear fuera del extremo del depósito
de tinta y el bolígrafo no serviría para escribir, y, como
consecuencia, el bolígrafo perdería su valor comercial. Además, la
tinta acuosa reductora de la cizalla tiene preferiblemente una
viscosidad de 3 a 100 mPa\cdots.
En la invención, el seguidor de tinta que debe
estar dispuesto en el extremo de la tinta en el bolígrafo se hace
resistente a los impactos para resolver de ese modo los problemas
mencionados anteriormente.
El seguidor de tinta es viscoelástico, y su
propiedad es el promedio entre la respuesta de elasticidad y la
respuesta de viscosidad.
La viscoelasticidad del seguidor de tinta se
determina a través de la oscilación reométrica, y la tan\delta de
la misma es un valor obtenido dividiendo el módulo de pérdida por el
módulo de almacenamiento del mismo. El seguidor de tinta que tiene
un valor inferior de tan\delta (tan\delta < 1) es altamente
elástico y poco viscoso. Por otro lado, el seguidor de tinta que
tiene un valor mayor de tan\delta (tan\delta > 1) es poco
elástico y altamente viscoso.
En la invención, la región donde la frecuencia
angular (rad/d) es 20 o mayor en la determinación de la
viscoelasticidad mencionada anteriormente que está próxima al
estado donde se ha proporcionado el impacto al bolígrafo, por
ejemplo, cuando el bolígrafo se cae.
Por consiguiente, el seguidor de tinta cuya
viscoelasticidad indicada por tan\delta es mayor de 1 a 20 rad/s
puede tener una resistencia al impacto satisfactoria dependiendo de
la intensidad de la respuesta a la viscosidad del
mismo.
mismo.
El punto en el que el valor de tan\delta
mencionado anteriormente está por encima de 1 es de 20 rad/s o
mayor, pero si es mayor de 450 rad/s, entonces la respuesta a la
elasticidad del seguidor de tinta puede ser demasiado fuerte y el
seguidor de tinta puede perder su función para seguir la tinta, y en
ese caso, la descarga de tinta del bolígrafo será escasa.
Por consiguiente, el seguidor de tinta está
constituido específicamente de manera que el punto (\omega) en el
que su tan\delta es de aproximadamente 1 está en el intervalo de
20 rad/s \leq \omega \leq 450 rad/s, por lo que satisface
tanto una buena resistencia al impacto como una buena capacidad de
escritura.
El seguidor de tinta de la invención puede
combinarse con un tope sólido formado por resina.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación se describen los ejemplos de la
invención, a los que, sin embargo, la invención no debe limitarse.
En los siguientes Ejemplos, todas las partes significan partes en
peso.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El colorante y los diversos aditivos se
añadieron a una parte del disolvente mencionado anteriormente.
Aparte de esto, el espesante se añadió a la otra parte del
disolvente. Estos se mezclaron y agitaron durante 1 hora para
preparar una tinta acuosa reductora de la cizalla A.
La viscosidad de la tinta, medida con un
viscosímetro rotatorio de tipo EMD (Toki Sangyo's
RE-80R con un rotor convencional) a 20ºC, fue de 9,0
mPa\cdots a 100 rpm, y el índice reductor de cizalla de la misma
fue de 0,97.
El colorante y los diversos aditivos se
añadieron a una parte del disolvente mencionado anteriormente.
Aparte de esto, el espesante se añadió a la otra parte del
disolvente. Estos se mezclaron y agitaron durante 1 hora para
preparar una tinta acuosa no reductora de la cizalla B.
La viscosidad de la tinta, medida con un
viscosímetro rotatorio de tipo B [Tokio Keiki's BL con un adaptador
BL] a 20ºC, fue de 9,5 mPa\cdots a 60 rpm.
El colorante y los diversos aditivos se
añadieron a una parte del disolvente mencionado anteriormente.
Aparte de esto, el espesante se añadió a la otra parte del
disolvente. Estos se mezclaron y agitaron durante 1 hora para
preparar una tinta acuosa reductora de la cizalla C.
La viscosidad de la tinta, medida con un
viscosímetro rotatorio de tipo EMD [Toki Sangyo's
RE-80R con un rotor convencional] a 20ºC, fue de
41,0 mPa\cdots a 100 rpm y el índice reductor de cizalla del mismo
fue de 0,25.
15 partes de un espesante, amida de ácido graso
se añadieron a 85 partes de aceite base, polibuteno, y se amasaron
en un molinillo de tres rodillos para preparar un seguidor de tinta
1.
Medida con un reómetro [Paar Physica's DSR4000
con una placa cónica de 2 grados (diámetro, 25 mm)] a 20ºC, tan
\delta del seguidor de tinta fue de aproximadamente 1 a 100
rad/s.
5 partes de un espesante, se añadió sílice
hidrófoba a 95 partes de un aceite base, aceite de dimetilsilicona
y se amasaron en un molinillo de tres rodillos para preparar un
seguidor de tinta 2.
Medida con un reómetro [Paar Physica's DSR4000
con un grado 2 de placa cónica (diámetro, 25 mm)] a 20ºC,
tan\delta del seguidor de tinta fue de aproximadamente 1 a 200
rad/s.
5 partes de un espesante, amida de ácido graso
se añadieron a 95 partes de aceite base, polibuteno, y se amasaron
en un molinillo de tres rodillos para preparar un seguidor de tinta
3.
Medida con un reómetro (Paar Physica's DSR4000
con un grado 2 de placa cónica (diámetro, 25 mm)) a 20ºC,
tan\delta del seguidor de tinta fue de aproximadamente 1 a 10
rad/s.
5 partes de amida de ácido graso y 5 partes de
sílice hidrófoba, que servían ambas como un espesante, se añadieron
a 90 partes de un aceite base, polibuteno y se amasaron en un
molinillo de tres rodillos para preparar un seguidor de tinta
4.
Medida con un reómetro [Paar Physica's DSR4000
con un grado 2 de placa cónica (diámetro, 25 mm)] a 20ºC,
tan\delta del seguidor de tinta fue de aproximadamente 1 a 500
rad/s.
La tinta y el seguidor de tinta mencionados
anteriormente se combinaron como en la Tabla 1 proporcionada a
continuación, y se llenaron en un recambio de bolígrafo que había
sido construido instalando una punta de acero inoxidable que tiene
una bola de 0,5 mm en su extremo superior, en un extremo de una
tubería de polipropileno (diámetro interno, 3,8 mm). Con esto, el
recambio se insertó en un miembro tubular del bolígrafo para
construir un bolígrafo al agua.
Construidos de esa manera, todos los bolígrafos
al agua se ensayaron de acuerdo con los siguientes métodos de
ensayo.
Cada bolígrafo al agua se ensayó para su tacto
en la escritura manual con su propio papel de escritura A (JIS
P3201).
Las letras o imágenes que se habían escrito
sobre el papel A (JIS P3201) con cada bolígrafo al agua se dejaron
durante 5 minutos, y posteriormente se frotaron con los dedos y se
comprobó si se manchaba la cara del papel circundante.
Usando cada bolígrafo al agua, se escribieron
continuamente en una línea 10 círculos cada uno con un diámetro de
2 cm, y esta operación de escritura se continuó durante 1 minuto
para completar 17 líneas con 10 círculos en cada una. Todos los
círculos escritos de ese modo se revisaron visualmente para
comprobar su estado.
Con el lado del seguidor de tinta del mismo
mirando hacia arriba, cada bolígrafo al agua se dejó caer sobre una
placa de cedro japonés que tiene un espesor de 30 mm desde una
altura de 120 cm. El ensayo de caída se repitió tres veces, y se
revisó cada bolígrafo para comprobar si la tinta fluía de nuevo en
el recambio del mismo.
La combinación de la tinta y del seguidor de
tinta, y los resultados del ensayo se muestran en la siguiente
Tabla 1.
Los significados de los resultados del ensayo en
la Tabla se mencionan a continuación.
- O:
- La tinta fluyó hacia fuera bien, y una escritura suave fue posible con presión de escritura suave.
- \Delta:
- La tinta fluyó hacia fuera bien, y una escritura suave fue posible con presión de escritura relativamente suave.
- x:
- La tinta fluyó escasamente en cierta manera, y una escritura suave no fue fácil.
- O:
- Después de frotarlo, la cara del papel no estaba manchada.
- x:
- Después de frotarlo, la cara del papel estaba manchada.
- O:
- La tinta fluyó bien en el inicio de la escritura, y se escribieron buenas letras e imágenes hasta el final.
- \Delta:
- La tinta fluyó relativamente escasa al inicio de la escritura, y las letras e imágenes estaban difuminadas parcialmente.
- x:
- La tinta fluyó escasamente al inicio de la escritura, y las letras e imágenes estaban parcialmente cortadas.
- O:
- Sin cambios.
- x:
- La interfaz entre la tinta y el seguidor de tinta se desordenó en la mayor parte, y la tinta fluyó de nuevo.
\vskip1.000000\baselineskip
El recambio del bolígrafo al agua como se
muestra en la Figura 1 comprende una punta de bolígrafo 2 en la que
la bola 3 se sostiene rotatoriamente en el extremo superior de la
misma, conectando el miembro 5 al cual la punta del bolígrafo se
fija desde la parte delantera de la misma, el tubo de tinta 6 al
cual el miembro de conexión se fija en la abertura del extremo
superior y en el que la tinta 61 y el seguidor de tinta 62 están
contenidos, el tope de cola 7 que está fijado a la abertura del
extremo posterior del tubo de tinta, y el miembro elástico 4 que
está contenido en el interior de la punta del bolígrafo descrito
anteriormente y el miembro de conexión y presiona la bola hacia
delante.
La tinta descrita anteriormente y el seguidor de
tinta usados en este documento son aquellos descritos en los
ejemplos de la presente invención.
El miembro elástico descrito anteriormente
comprende una varilla 41 y un serpentín 42 en la parte trasera y en
el tubo hinchable 43 que tiene un diámetro exterior mayor que el
diámetro exterior del serpentín y está formado en la parte trasera
del serpentín 42.
El tubo hinchable descrito anteriormente 43 se
engancha a la proyección 51 en el interior del miembro de conexión
descrito anteriormente.
El orifico de purga 71 se proporciona a través
del tope de cola.
\vskip1.000000\baselineskip
En el bolígrafo al agua de tipo retención de
escritura 8 como se muestra en la Figura 2, el clip 83 que puede
enganchar el bolígrafo en el bolsillo de una prenda está preparado
en el exterior trasero del miembro tubular 81, y el recambio del
bolígrafo al agua 1 como se muestra en la Figura 1 está contenido en
el interior del miembro tubular en un estado para proporcionar
energía al recambio 1 hacia atrás con la ayuda del resorte 82
(resorte helicoidal), y la punta del bolígrafo 2 sobresale hacia
fuera desde el orificio del extremo superior del miembro tubular
golpeando el extremo posterior (parte de golpeteo) del miembro
tubular hacia delante.
En el bolígrafo al agua descrito anteriormente
de tipo retención de escritura, un fuerte golpe se aplica al
recambio del bolígrafo cuando la punta del bolígrafo entra en el
miembro tubular proporcionando energía a la punta hacia atrás con
la ayuda del resorte. Sin embargo, el golpe se absorbe por el
seguidor de tinta 62 de la presente invención que tiene
viscoelasticidad y el retorno de flujo de la tinta 61 se evita
completamente.
En el bolígrafo al agua de tipo retención de
escritura 8 como se muestra en la Figura 3, el clip 83 que puede
enganchar el bolígrafo en el bolsillo de una prenda está formado en
la parte exterior delantera del miembro tubular 81 (fuera del
enganche del miembro tubular), el recambio del bolígrafo al agua 1
como se muestra en el bolígrafo 1 está contenida en el interior del
miembro tubular 81 en un estado para proporcionar energía para el
recambio 1 hacia atrás con la ayuda del resorte 82 (resorte
helicoidal), y la punta del bolígrafo 2 sobresale hacia fuera desde
el extremo abierto superior del miembro tubular 81 golpeando el
extremo trasero (parte de golpeteo) del miembro tubular 81 hacia
delante.
Particularmente, el bolígrafo al agua de tipo
retención de escritura 8 de este ejemplo puede engancharse en el
bolsillo de una prenda en un estado para apuntar con el bolígrafo
hacia arriba puesto que el miembro tubular 81 tiene el clip 83 en
el exterior delantero del mismo. Esto evita que la tinta gotee hacia
fuera del extremo superior en un estado para engancharse en el
bolsillo, dando como resultado que se evita que se manche la
ropa.
En el bolígrafo al agua descrito anteriormente
de tipo retención de escritura 8, se aplica un gran golpe al
recambio del bolígrafo 1 cuando la punta del bolígrafo 2 entra en el
miembro tubular impulsando la punta hacia atrás con ayuda del
resorte. Sin embargo, el golpe lo absorbe el seguidor de tinta de
esta invención que tiene viscoelasticidad para evitar completamente
el flujo de retorno de la tinta.
La invención proporciona un bolígrafo al agua
que tiene buenas propiedades de escritura ya que asegura un buen
inicio de escritura y proporciona letras e imágenes gruesas cuando
se escribe aplicando presión, y las letras e imágenes escritas con
el mismo pueden secarse rápidamente.
Claims (7)
1. Un bolígrafo al agua que comprende:
una tinta acuosa;
una bola;
una punta de bolígrafo para sujetar dicha bola
en un extremo delantero del mismo y para descargar dicha tinta
desde dicha parte final superior;
un seguidor que tinta que sigue dicha tinta con
el consumo de dicha tinta; y
un depósito de tinta que contiene directamente
dicha tinta y dicho seguidor de tinta y para suministrar dicha
tinta a dicha punta, comunicándose dicho depósito de tinta con una
parte trasera de dicha punta,
en la que la tinta es una tinta acuosa reductora
de la cizalla que tiene una viscosidad de 3 a 160 mPa\cdots,
medida con un viscosímetro rotatorio de tipo E a 20ºC y a 100 rpm, y
tiene un índice reductor de cizalla de 0,9 a 0,99, y
en el que el seguidor de tinta comprende al
menos un aceite base y un espesante y satisface que el punto
(\omega) en el que su tan\delta en la determinación de de la
viscoelasticidad es de aproximadamente 1 y está en un intervalo de
20 rad/s \leq \omega \leq 450 rad/s.
2. El bolígrafo al agua de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el aceite base del seguidor de tinta es
al menos uno seleccionado entre polibuteno y aceite de silicona y el
espesante del mismo es al menos uno seleccionado entre amida de
ácido graso o sílice.
3. El bolígrafo al agua de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, que comprende adicionalmente un miembro
elástico que presiona la bola hacia el extremo delantero de la
punta cuando no se aplica tensión a la bola, y en el que la bola
puede retirarse del extremo delantero de la punta cuando se aplica
tensión a la bola.
4. El bolígrafo al agua de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende
adicionalmente un seguidor de tinta sólido combinado con el
seguidor de tinta.
5. El bolígrafo al agua de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende
adicionalmente:
un recambio de bolígrafo que contiene el
depósito de tinta, comunicándose el depósito de tinta con una parte
trasera de dicha punta;
un miembro tubular que contiene dicho recambio
del bolígrafo, en el que la punta se proyecta de manera retráctil
desde un extremo delantero del miembro tubular.
6. El bolígrafo al agua de acuerdo con la
reivindicación 5, que comprende adicionalmente un resorte dispuesto
en el miembro tubular para presionar el recambio del bolígrafo hacia
una parte trasera del miembro tubular, en el que la punta se
proyecta desde el extremo delantero del miembro tubular cuando el
recambio del bolígrafo se presiona hacia el extremo delantero del
miembro tubular contra una fuerza impulsora del resorte.
7. El bolígrafo al agua de acuerdo con la
reivindicación 5 ó 6, que comprende adicionalmente un clip formado
en el exterior delantero del miembro tubular.
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