可再生、可生物降解的标记蜡组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种标记组合物，其来自环境友好的、可生物降解和可持续的资源。这种组合物可以配制成书写和/或绘画工具，例如蜡笔。在各种实施方案中，标记组合物包括一种或多种结构组分、硬化组分和/或沉积组分以及着色剂。例如，结构组分可以是由二醇和二酸组成的酯蜡，例如其中二醇和二酸各自含有约2至约14个碳原子，例如其中结构组分以组合物重量的约10％至约90％的量存在，例如约20％至约80％，包括约60％。此外，硬化组分和/或沉积组分可以是双官能团的脂肪酸，例如硬脂酸，其可以包括在组合物中，例如硬化剂也增强沉积的光滑度。可以使用的通常有用量为组合物重量的约20％或更低至约80％或更高，例如约40％至60％或更高。此外，在各种实施方案中，可以提供天然存在的有机着色剂作为标记组合物的一部分。

Renewable and biodegradable marker wax compositions

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可再生、可生物降解的标记蜡组合物
本专利技术涉及蜡标记组合物。更具体地，本专利技术涉及可再生和可生物降解的蜡标记组合物以及由这种组合物制成的书写工具。
技术介绍
标记组合物通常由所有的蜡状物、脂肪酸、着色剂、增色剂和其他添加剂的组合配制而成。这些标记组合物可以用于制造蜡笔、蜡或油脂铅笔和彩色铅笔，其可以用于在多孔和无孔的基底上绘画、书写或着色。儿童最常将蜡笔用在各种类型的基底上，包括纸张、例如笔记本纸、彩色书籍、美术纸和海报板。此外，蜡笔、蜡或油脂铅笔和彩色铅笔有各种颜色可供选择，从原色到荧光色。蜡被用于为这些蜡笔组合物中的材料。标记装置，例如蜡笔，由不同的蜡和添加剂制成，以形成蜡笔的结构形式以及标记介质。例如，组合物必须是固体，例如具有结构刚性和强度，并且足够柔软以形成颜料的载体，该载体将在压力下施加到待标记的基底表面上。目前，用于蜡笔蜡的这种组合物包括获得令人满意的强度和抗断裂性，同时在压力下具有足够的软化剂性质和流动性质以提供令人满意的沉积(laydown)和标记。已经向公众公开了各种标记组合物，包括例如美国专利号3,409,574、3,933,708、4,212,676、4,990,013和5,383,954。尽管具有广泛的可用性，但消费者仍希望具有改进的性能的蜡笔，以获得更好的沉积和更好的绘画质量，以及使用这种蜡笔完成绘画时更少的剥落。此外，最近还出现了一种使用更环境友好的材料的趋势，这些材料来自可再生资源并能够进行生物降解。然而，由于它们的熔点低，目前用作可再生蜡的产品不适合用于蜡笔，因为这种蜡笔在运输和使用过程中容易熔化、变形或断裂。沉积是蜡笔的重要特性，是书写组合物转移至基底(例如书写表面)的光滑质量的量度。儿童和父母更喜欢具有改进的沉积的蜡笔，因为它们允许儿童能够在对蜡笔施加最小压力的同时产生标记和蜡笔绘画。光滑和平滑的颜色沉积对于那些对其绘画和作品的质量非常挑剔的儿童来说尤其重要。另一特别受父母和孩子期望的益处是，具有改进的沉积特性的蜡笔产生具有更丰富和更绚丽色彩的标记。然而，另一方面，由于需要对蜡笔施加增强的压力以产生沉积而导致的蜡笔材料的剥落或松散颗粒会在家中出现清洁难题，当孩子们使用蜡笔时，蜡笔会剥落，因为这些剥落片可以被研磨到工作表面，或者通常情况下被研磨到家用地板。已经提出，可以通过在蜡笔配方中提高软化剂(emollients)(例如，油类，如蓖麻油或菜籽油)的量来改进蜡笔的沉积。虽然这种方法在改进沉积方面取得了一定成功，但软化剂会对标记组合物的其他所需性能产生不利的影响，例如稳定性、颜色亮度和粘性。例如，由这种含有软化剂的组合物所制成的书写工具的强度降低，这继而导致制造上的问题以及使用这种书写工具的问题。例如，由这种组合物形成的蜡笔和其他书写工具相当容易断裂或破碎，尤其是当儿童使用时。另外，使用更大量的软化剂也会不利地影响蜡笔和/或其他书写工具的粘着性。例如，书写工具在触摸时会变得过度发粘，特别是在绘画或书写期间被握在手指之间时。这种过度的粘性会给使用者带来不愉快的感受。还有书写组合物的一些组分(例如颜料)过量转移至使用者的手或衣物上。因此，这种材料的过度转移除了给使用者带来不愉快的感受之外，还会对手和衣物以及使用蜡笔的区域周围的地方(例如地毯)造成不必要的污染。目前，蜡笔使用石蜡作为主要成分。石蜡由烃分子的混合物组成，并来自石油、煤或油页岩。例如，疏松石蜡是油和蜡的混合物，通常用作石蜡的原料。然而，疏松石蜡及其许多相关材料被认为不容易生物降解，并且因为是石油来源，被认为是不可再生的。为了实现这两个特性，可以将聚酯用作蜡笔的主要蜡组分，例如在本文公开的某些实施方案中。因此，仍然需要一种具有所需沉积特性的可再生、可降解的标记组合物。更具体地说，需要一种可再生的、可降解的标记组合物，该组合物可以使蜡笔和基底之间的摩擦最小化，以便在使用者施加最小压力的情况下实现光滑和平滑的颜色沉积。还需要一种具有改进的沉积性能的可再生的、可降解的标记组合物，其触摸时不会过度发粘，并且不会表现出过度剥落。此外还需要一种具有改进的沉积性能的可再生的、可降解的标记组合物，其不会过度地将材料转移至使用者的手或衣物上。还需要一种具有改进的沉积特性的可再生的、可降解的标记组合物，其具有所需的机械强度以耐受儿童使用。根据本文提供的本专利技术的描述，本专利技术的标记组合物的这些和其他目的和优点以及其他专利技术特征将变得显而易见。
技术实现思路
通过根据本专利技术的标记组合物满足了上述和其他需要。本专利技术的标记组合物具有改进的结构完整性、颜色覆盖、颜色强度和均匀性，以及当施加到基底或其它书写表面上时，以最小的压力施加实现光滑和平滑的沉积，伴随较少的剥落。本文提供的标记组合物同样在触摸时基本上没有粘性。根据一个实施方案，标记组合物包括缩聚物，该缩聚物是二醇和二羧酸的反应产物。缩聚物的以标记组合物重量的约10％至约90％的量存在。该标记组合物还包括一种或多种含有10-24个碳原子的脂肪酸或其酯。该脂肪酸或其酯以组合物重量的约20％至约80％的量存在。该标记组合物还包括着色剂，其以组合物重量的约1％至约15％的量存在。在另一方面，本专利技术提供一种书写工具，其包括标记组合物。该书写工具可以选自由蜡笔、蜡彩笔、油脂铅笔、水溶性蜡笔、彩色墨水马克笔、彩色炭笔和粉笔组成的组。更优选地，该书写工具是蜡笔。书写工具中使用的标记组合物包括缩聚物，该缩聚物是二醇和二羧酸的反应产物。缩聚物以标记组合物重量的约10％至约90％的量存在。该标记组合物还包括一种或多种含有10-24个碳原子的脂肪酸或其酯。该脂肪酸或其酯以组合物重量的约20％至约80％的量存在。该标记组合物还包括着色剂，其以组合物重量的约1％至约15％的量存在。在根据本专利技术的某些实施方案中，该缩聚物优选地占该组合物重量的约20％至约80％。在根据本专利技术的一些实施方案中，用于制备缩聚物的二醇和二羧酸各自优选地含有2至14个碳原子。更优选的缩聚物可以选自由聚(己二酸丁二醇酯)、聚(丁二酸己二醇酯)和聚(己二酸丙二醇酯)组成的组。在一些情况下，缩聚物优选地具有约5000至约15,000道尔顿的重均分子量以及约40C至约75C的熔点。缩聚物也可以优选地具有从35到65的肖氏D硬度值。在根据本专利技术的某些实施方案中，该组合物由一种或多种含有14-18个碳原子的脂肪酸或其酯组成，脂肪酸或其酯的含量为该组合物重量的约20％至约80％。在某些优选的实施方案中，一种或多种脂肪酸包括完全饱和的脂肪酸，例如硬脂酸和/或棕榈酸。一种或多种脂肪酸的重均分子量优选地为约100至约400道尔顿。在根据本专利技术的某些实施方案中，着色剂优选地为无机颜料。该颜料优选地由平均粒径为约0.1微米至约25微米的颗粒组成。然而，在其他实施方案中，着色剂优选地来自植物或蔬菜。在根据本专利技术的某些实施方案中，组合物还可以包括一种或多种添加剂，所述添加剂选自由防锈剂、防腐剂、填料、流平剂、粘度调节剂、干燥剂、增塑剂、消泡剂、脱模剂和聚合物稳定剂组成的组。具体实施方式根据本专利技术，提供了蜡标记组合物。本专利技术的标记组合物可以包括一种或多种例如蜡、脂肪酸和/或着色剂的组合，其中蜡和/或脂肪酸组分至少部分地来自有机酸或无机酸，例如羧酸和/或醇，例如具有至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种标记组合物，包括：缩聚物，其是二醇和二羧酸的反应产物，所述缩聚物的含量为所述组合物重量的约10％至约90％；一种或多种含有10‑24个碳原子的脂肪酸或其酯，所述脂肪酸或其酯的含量为所述组合物重量的约20％至约80％；和着色剂，所述着色剂的含量为所述组合物重量的约1％至约15％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.26 US 62/413,1501.一种标记组合物，包括：缩聚物，其是二醇和二羧酸的反应产物，所述缩聚物的含量为所述组合物重量的约10％至约90％；一种或多种含有10-24个碳原子的脂肪酸或其酯，所述脂肪酸或其酯的含量为所述组合物重量的约20％至约80％；和着色剂，所述着色剂的含量为所述组合物重量的约1％至约15％。2.根据权利要求1所述的标记组合物，其中所述缩聚物占所述组合物重量的约20％至约80％。3.根据权利要求1所述的标记组合物，其中所述二醇和二羧酸各自含有2至14个碳原子。4.根据权利要求1所述的标记组合物，其中所述缩聚物选自由聚(己二酸丁二醇酯)、聚(丁二酸己二醇酯)和聚(己二酸丙二醇酯)组成的组。5.根据权利要求1所述的标记组合物，其中所述缩聚物的重均分子量为约5000至约15,000道尔顿，熔点为约40C至约75C。6.根据权利要求1所述的标记组合物，其中所述缩聚物的肖氏D硬度值为35-65。7.根据权利要求1所述的标记组合物，其中所述组合物包括一种或多种含有14-18个碳原子的脂肪酸或其酯，所述脂肪酸或其酯的含量为组合物重量的约20％至约80％。8.根据权利要求1所述的标记组合物，其中一种或多种脂肪酸包括完全饱和的脂肪酸。9.根据权利要求1所述的标记组合物，其中一种或多种脂肪酸的重均分子量为约100至约400道尔顿。10.根据权利要求1所述的标记组合物，其中所述着色剂是无机颜料。11.根据权利要求1所述的标记组合物，其中所述着色剂是颜料，其平均粒径为约0.1微米至约25微米。12.根据权利要求1所述的标记组合物，其中所述着色剂来自植物或蔬菜。13.根据权利要求1所述的标记组合物，还包括一种或多种添加剂，所述添加剂选自由防锈剂、防腐剂、填料、流平剂、粘度调节剂、干燥剂、增塑剂、消泡剂、脱模剂和聚合物稳定剂组成的组。14.一种包括标记组合物的书写工具，其中所述书写工具选自由蜡笔、蜡彩笔...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·法尔肯，A·约翰逊，R·阿诺德，P·V·特朗普，
申请(专利权)人：丹尼米尔生物塑料有限公司，科技控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US