干擦除油墨以及相关方法和书写工具

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月14日提交的第62/779,541号美国临时专利申请的优先权益。

技术领域

本公开总体上涉及油墨制剂以及相关方法和书写工具，并且更具体地涉及干擦除油墨、以及使用该干擦除油墨的方法和书写工具。

背景技术

干擦除油墨制剂是已知的，并且可以制成多种多样的颜色。然而，不同的颜色颜料具有不同的化学和物理性质，因此不同的着色剂需要不同的干擦除油墨制剂。这些不同的制剂常常导致具有不同性质的不同颜色的干擦除油墨。例如，一些颜色比其它颜色更好擦除，比其它颜色干燥得更快，有更佳的脱盖时间等。这些不同的性质经常使用户懊丧。

因此，需要改进的干擦除油墨制剂以及相关方法和书写工具。

发明内容

在一个方面，提供了一种油墨制剂，其包括封装在多个胶囊中的着色剂，其中多个胶囊包括脱模剂。例如，脱模剂可以共价地键合到多个胶囊。

在另一方面，提供了一种擦除油墨的方法，其包括从白板或其它干擦除表面擦除油墨制剂，其中油墨制剂包括封装在多个胶囊中的着色剂，其中多个胶囊包括脱模剂。

在又一方面，提供了书写工具，其包括连接到管状构件或笔芯的书写尖端部分，以及包括封装在多个胶囊中的着色剂的油墨制剂，其中多个胶囊包括脱模剂。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施例的书写工具。

具体实施方式

本文提供了干擦除油墨制剂、使用(例如擦除)干擦除油墨制剂的方法以及包括干擦除油墨制剂的书写工具。

如本文所用，术语“着色剂”广泛用于指赋予油墨制剂所需颜色的物质。例如，着色剂可以是染料或颜料。

如本文所用，“干擦除”在用于修饰油墨制剂或其一部分时广义地用于表示油墨制剂或其一部分构成为被涂到白板或干擦除板，然后通过摩擦或擦拭来擦除，而不需要涂任何溶剂。

如本文所用，术语“擦除”广义地用于表示油墨制剂的至少一部分有色组分已经从基板上被去除，或者已经呈现无色或透明。如本文所用，短语“基本上被擦除”广义地用于表示油墨制剂的基本上所有有色组分已经从基板上被去除，或者已经呈现无色或透明。

如本文所用，“封装”广义地用于指被外壳包围的物质或核。例如，封装材料包括但不限于完全被丙烯酸外壳包围的材料，使得该材料通过丙烯酸外壳与任何周围环境隔离。

如本文所用，“纳米胶囊”广义地用于指最大直径小于1000纳米的胶囊。

如本文所用，“微胶囊”广义地用于指最大直径为1000纳米至约1000微米的胶囊。

本文公开了干擦除油墨制剂。在一些实施例中，油墨制剂可以包含封装在多个胶囊中的一种或多种着色剂。在一些实施例中，本文公开的油墨制剂比常规的干擦除马克笔(marker)具有更长的干燥时间。也就是说，本文公开的油墨制剂在置于表面上时比其中着色剂没有被封装在本文所述的多个胶囊中的对比油墨制剂需要更长时间来干燥。在一些实施例中，本文所述的油墨制剂具有约30秒至约120秒的干燥时间，例如约30秒、约40秒、约50秒、约60秒、约70秒、约80秒、约90秒、约100秒、约110秒、约120秒以及它们之间的任何范围。

在一些实施例中，本文公开的油墨制剂在置于马克笔型书写工具中时比常规的干擦除马克笔具有更长的脱盖时间。也就是说，本文公开的油墨制剂在置于干擦除马克笔中并且马克笔尖端保持未加盖时将具有比包含对比油墨制剂(其中着色剂没有如本文所述封装在多个胶囊中)的干擦除马克笔更长的脱盖时间。例如，在一些实施例中，油墨制剂在置于具有马克笔尖端的书写工具中时具有超过15分钟的脱盖时间，例如约15分钟、约16分钟、约17分钟、约18分钟、约19分钟、约20分钟、约21分钟、约22分钟、约23分钟、约24分钟、约25分钟、约26分钟、约27分钟、约28分钟、约29分钟、约30分钟或它们之间的任何范围。

在一些实施例中，着色剂可以包括溶解在有机溶剂中的溶剂染料。例如，着色剂可以包括溶解在马奇索油(Magiesol Oil)52中的溶剂70、溶解在具有活化剂和固态蜡的流体中的无色染料，例如溶解在酚醛树脂和蜂蜡中的结晶紫。在一些实施例中，着色剂可以包括疏水处理的有色颜料，例如可以从德固赛公司(Degussa)获得的疏水炭黑。在一些实施例中，油墨制剂包含的着色剂的量为约3重量％至约80重量％，例如约3重量％、约5重量％、约10重量％、约20重量％、约30重量％、约40重量％、约50重量％、约60重量％、约70重量％或80重量％、约90重量％、约90重量％或它们之间的任何范围。

在一些实施例中，多个胶囊是丙烯酸胶囊、三聚氰胺甲醛胶囊、脲醛、乙基纤维素、聚乙烯醇、明胶、海藻酸钠或它们的任何组合。在一些实施例中，胶囊是纳米胶囊或微胶囊。

在一些实施例中，封装着色剂通过第9,937,477号美国专利中公开的方法形成，该专利名为“封装(Encapsulation)”，其公开内容特此通过引用的方式全文并于此。在一些实施例中，封装着色剂通过公开号为2017/0165627的美国专利中公开的方法形成，该专利名为“微胶囊化方法(Microencapsulation process)”，其公开内容特此通过引用的方式全文并于此。在一些实施例中，为了促进不溶性壁的形成，使用了补充的催化固化剂，例如叔胺、硫醇、异氰酸酯和酚。在一些实施例中，封装方法涉及阳离子链聚合，并且使用补充的催化固化剂，例如三氟化硼络合物、路易斯酸的复合芳族盐(如二芳基碘鎓、三芳基锍或芳烃重氮鎓)。在其中界面聚合产生极性官能团(如羟基或胺基团)的实施例中，这些官能团可以进一步与具有长链碳的烷氧基硅烷反应，以将长烷基官能团共价地附接到胶囊的表面之上。

在一些实施例中，多个胶囊包括一种或多种脱模剂。在一些实施例中，多个胶囊包括共价地键合到标准封装材料的一种或多种脱模剂。例如，脱模剂可以包括共价地键合到封装材料的环氧树脂、聚酯、聚醚、氨基甲酸酯、2-(2-乙氧基)基团、2-苯氧基基团、四氢糠基基团、邻-苯氧基基团、季戊四醇、环状三羟甲基丙烷、异冰片基基团、苄基基团、3,3,5-三甲基环己基基团或它们的任何组合。例如，在一些实施例中，多个胶囊包括环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)丙烯酸乙酯、2-苯氧基丙烯酸乙酯、四氢糠基甲基丙烯酸酯、邻-苯氧基丙烯酸乙酯、季戊四醇丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苄酯、3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯或它们的任何组合。在某些实施例中，脱模剂选自：环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯脱模剂。例如，可以基于用于特定应用的脱模剂的硬度、弹性、韧性、耐磨性、粘附性、粘度范围、耐化学性和反应性来选择合适的脱模剂。

在一些实施例中，以上确认的脱模剂可以被进一步改性以与封装方法兼容。例如，如果界面聚合涉及阴离子聚合步骤，则脱模剂可包括用末端环氧化物官能团改性的环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯。

在一些实施例中，油墨制剂包括树脂。在一些实施例中，树脂可以包括：各种合成树脂乳液，如聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、α-烯烃-马来酸共聚物、硅树脂、聚酯和聚氨酯的水分散体；水溶性树脂，如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇缩丁醛；碱溶性树脂，如苯乙烯-马来酸共聚物、乙烯-马来酸共聚物和苯乙烯-丙烯酸酯共聚物；油溶性树脂，如酮树脂、酮-甲醛树脂、酰胺树脂、醇酸树脂、松香改性的树脂、松香改性的酚树脂、酚树脂、二甲苯树脂、聚乙烯吡咯烷酮、α-和β-蒎烯-酚缩聚树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂和丙烯酸树脂。

在一些实施例中，树脂是丙烯酸树脂。在一些实施例中，丙烯酸树脂是水基丙烯酸树脂，例如

在一些实施例中，油墨制剂包含的树脂的量为约0重量％至约50重量％，例如约0重量％、约10重量％、约20重量％、约30重量％、约40重量％或约50重量％。

在一些实施例中，油墨制剂包括溶剂。在一些实施例中，溶剂是水。在一些实施例中，溶剂是一种或多种醇，例如苯甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、二丙酮醇或它们的组合。在一些实施例中，溶剂是水溶性有机溶剂，例如乙醇、丙醇、丁醇、甘油、山梨醇、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、乙二醇、二甘醇、硫代二甘醇、聚乙二醇、丙二醇、丁二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单丁醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、环丁砜、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等。在一些实施例中，溶剂是有机溶剂，例如石脑油、VM&P石脑油、精制溶剂石脑油、汽油、二甲苯、甲基异丁基酮或丙酸丁酯。

在一些实施例中，油墨制剂包含的溶剂的量为约0重量％至约80重量％，例如约0重量％、约10重量％溶剂、约20重量％、约30重量％、约40重量％、约50重量％、约60重量％、约70重量％、约80重量％或它们之间的任何范围。

在一些实施例中，油墨制剂包括剪切稀化赋予剂，例如，具有特定HLB值的非离子表面活性剂、黄原胶、韦兰胶、琥珀酰聚糖(由葡萄糖单元和半乳糖单元组成的有机酸改性的杂聚糖，其平均分子量为约100至8,000,000)、瓜尔胶、刺槐豆胶、羟乙基纤维素、藻酸烷基酯、主要由甲基丙烯酸烷基酯组成且分子量为100,000至150,000的聚合物、甘露聚糖、具有胶凝能力并从海藻(例如琼脂或角叉菜胶)中提取的烃、苄叉山梨糖醇或其衍生物、交联丙烯酸聚合物等，疏水改性的乙氧基化氨基甲酸乙酯(HEUR)增稠剂、碱溶胀乳液(ASE)增稠剂、疏水改性的碱溶胀乳液(HASE)增稠剂、缔合增稠剂和非缔合增稠剂可以单独使用或组合混合使用。在一些实施例中，油墨制剂仅包括足够小的量的剪切稀化赋予剂以避免影响油墨制剂的牛顿特性。例如，在一些实施例中，油墨制剂仅包括适合用作润湿剂的量的剪切稀化赋予剂。

在一些实施例中，油墨制剂包括其它添加剂，如颜料、粘合剂、粘度调节剂、触变剂、防腐剂、润滑剂、pH调节剂、防腐剂或杀真菌剂、润湿剂、消泡剂、分散剂、表面活性剂、湿润剂、杀生物剂等。

在一些实施例中，油墨制剂可以配置成从马克笔型书写工具(例如

在一些实施例中，提供了使用和擦除干擦除油墨制剂的方法。在一些实施例中，将上述任何油墨制剂置于白板或干擦除表面上(例如，通过将包含油墨制剂的书写工具接触表面，使得油墨从该工具输送到该表面)，然后通过用擦除工具摩擦或擦拭该表面来去除油墨。在一些实施例中，擦除工具包括干布或毛毡。

在一些实施例中，当普通消费者认为每种制剂都被擦除时，可以认为该油墨制剂被擦除。因此，在一些实施例中，确定油墨制剂是否已经被擦除可以包括定性确定。

在一些实施例中，本文所述的油墨制剂的擦除可以使用李克特量表(Likertscale)进行评估，其中书写测试样本可以在尝试擦除之前和之后以5分式量表进行评估。根据李克特量表，5代表没有颜色变化，4代表轻微褪色，3代表中度褪色，2代表严重褪色，1代表完全消除颜色。在一些实施例中，根据李克特量表，当油墨制剂被评定为中度褪色、重度褪色或完全消除颜色时，可以认为油墨制剂被擦除。

在一些实施例中，可以用颜色测量工具来定量评估擦除之前和之后有油墨制剂置于其上的表面的颜色。在一些实施例中，颜色测量工具可以是分光光度计，而在一些实施例中，颜色测量工具可以是分光密度计。

在一些实施例中，可以使用国际照明委员会(CIE)L*a*b*坐标来识别色差，其中L*表示亮度，a*是红/绿坐标，b*是黄色/蓝色坐标。L*值越大，颜色越浅，并且L*值越小，颜色越深。a*值越大，颜色越红，并且a*值越小，颜色越绿。b*值越大，b*值越黄，并且b*值越小，颜色越蓝。油墨制剂从擦除前的状态(L*

ΔL*＝L*

Δa*＝a*

Δb*＝b*

正ΔL*表示样本在擦除后变浅，负ΔL*表示样本在擦除后变深。例如，当测量白色基板上的有色干擦除油墨的擦除效果时，正ΔL*可以表示干擦除油墨通过擦除而变浅。

正Δa*表示样本在擦除后变红，而负Δa*表示样本在擦除后变绿。例如，当测量在白色基板上的绿色干擦除油墨的擦除效果时，正Δa*可以表示干擦除油墨的绿色至少部分地通过擦除被去除。

正Δb*表示样本在擦除后变黄，而负Δb*表示样本在擦除后变蓝。例如，当测量在白色基底上的蓝色干擦除油墨的擦除效果时，正Δa*可以表示干擦除油墨的蓝色至少部分地通过擦除被去除。如本领域技术人员容易理解的，测量Δa*和Δb*在评估最初颜色为红色或蓝色的干擦除油墨的可擦除性时可特别有用。

所有三个坐标L*、a*和b*之间的总色差可以通过根据以下公式计算总色差ΔE*来评估：

ΔE*＝[ΔL*·2+Δa*·2+Δb*·2]/2

在一些实施例中，当在白色基板上油墨的书写测试样本表现出约40至约100的ΔE*值、约1至约100的ΔL*值、约+/-0.1至约+/-90的Δa*值、约+/-0.1至约+/-90的Δb*值或它们的任何组合(包括其间的任何范围)时，可以认为油墨制剂被擦除。例如，在一些实施例中，当在白色基板上的油墨的书写测试样本表现出的ΔE*值为约40至约50、约50至约80、约50、约60、约70、约80、约90、约95、约100或它们之间的任何范围时，可以认为油墨制剂被擦除。在一些实施例中，当在白色基板上的油墨的书写测试样本表现出的ΔL*值为约5至约40、约40至约60、约50至约95、约1、约10、约20、约30、约40、约50、约60、约70、约80、约90、约95、约100或它们之间的任何范围时，可以认为油墨制剂被擦除。在一些实施例中，当在白色基板上的油墨的书写测试样本表现出的Δa*值为约-60至约60、约-60至约-0.1、约0.1至约60、约-25至约-5、约5至约25、约-60至约-30、约30至约60，例如约-90、约-80、约-70、约-60、约-50、约-40、约-30、约-20、约-10、约0、约10、约20、约30、约40、约50、约60、约70、约80、约90或它们之间的任何范围时，可以认为油墨制剂被擦除。在一些实施例中，当在白色基板上的油墨的书写测试样本表现出的Δb*值为约-90至约-50、约50至约90、约-40至约-20、约20至约40、约-20至约-0.1、约0.1至约20、约-90、约-80、约-70、约-60、约-50、约-40、约-30、约-20、约-10、约-0.1、约0.1、约10、约20、约30、约40、约50、约60、约70、约80、约90或它们之间的任何范围时，可以认为油墨制剂被擦除。

在一些实施例中，可以使用CIE L*C*h坐标来评估擦除之前和之后的油墨制剂的颜色，其中L*表示明度，C*表示色度，而h是色调角。油墨制剂从擦除前的状态(L*

ΔL*＝L*

ΔC*＝C*

Δh＝h

在一些实施例中，当置于基板上的油墨在擦除之前和之后表现出约1至约100的ΔL*值、约0.1至约90的ΔC*值、约1°至约360°的Δh值或它们的任何组合(包括其间的任何范围)时，可以认为油墨制剂被擦除。例如，在一些实施例中，当白色基板上的油墨的书写测试样本表现出的ΔL*值为约5至约40、约40至约60、约50至约95、约1、约10、约20、约30、约40、约50、约60、约70、约80、约90、约95、约100或它们之间的任何范围时，可以认为油墨制剂被擦除。在一些实施例中，当在白色基板上的油墨的书写测试样本表现出的ΔC*值为0.1至约20、约25至约70、约75至约90、约0.1、约10、约20、约30、约40、约50、约60、约70、约80、约90或它们之间的任何范围时，可以认为油墨制剂被擦除。在一些实施例中，当在白色基板上的油墨的书写测试样本表现出的Δh值为约1°、约30°、约60°、约90°、约120°、约150°、约180°、约210°、约240°、约270°、约300°、约330°、约360°或它们之间的任何范围时，可以认为油墨制剂被擦除。

在一些实施例中，提供书写工具。在一些实施例中，书写工具包括连接到管状构件或笔芯的书写尖端部分，以及任何上述油墨制剂。在一些实施例中，书写尖端部分是马克笔。

图1示出了根据本公开的书写工具110的实施例的局部剖视图。书写工具110包括管状主体111，该管状主体111围绕储器112，储器112可以容纳任何上述油墨制剂。书写工具进一步包括书写尖端116，该书写尖端116延伸到储器112中一段距离122。管状主体111进一步包括第二端120，该第二端120配置成接收盖(未示出)。

虽然已经参考多个实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，本发明不限于此类公开的实施例。相反，本发明可以被修改以结合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形、变更、替代或等同布置。此外，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实施例。因此，本发明不应被视为受前述描述的限制，而是仅受所附权利要求书的范围的限制。