专利名称：可擦性彩色铅笔铅的利记博彩app
相关申请的交叉参考本发明是1998年11月20日递交的待审美国专利申请№09/197283的部分继续，后者又是1998年6月26日递交的待审美国专利申请№09/105704的部分继续。’283和’704申请的公开内容在此作为参考完全并入本发明。
本发明的领域本发明总的涉及彩色铅笔的铅组合物，尤其是可擦性彩色铅笔铅组合物以及制造和使用该组合物的方法。
本发明的背景尽管彩色铅笔已长期为儿童和其它人提供快乐，但人们已尝试过改进这些铅笔的性能。要使上色成为一种愉快和值得做的事所需性能应包括铅组合物的平滑铺敷、标记的良好色强度、良好的破裂强度、和足够的铅弯曲强度。此外，彩色铅笔最好能够在纸上产生不会弄污或变模糊，而且可用普通铅笔橡皮擦除的标记。
普通彩色铅笔由颜料、粘结树脂和填料的共混物制成。尽管这些彩色铅笔具有优异的书写性能，但其标记不易用普通铅笔橡皮擦除。人们已经尝试改进铅性能，尤其是铅标记的可擦性。例如，已经尝试通过降低铅笔的颜料含量来提高可擦性。尽管这种方法降低了已擦标记与纸之间的色反差，但原标记的色强度却不令人满意。
在提高标记可擦性的另一方法中，通过将颜料、一种或多种填料、和蜡如低熔点蜡的混合物进行共混而制成彩色铅笔。尽管该方法可提高标记的可擦性，但尚不能完全去除标记。此外，已擦区会留下污染的外观。据信，蜡一方面有助于可擦性，但另一方面还造成擦拭不完全和污染。
据信，用彩色铅笔在纸上标记时产生的剪切力足以暖热该蜡。这种暖热作用可赋予蜡以及铅组合物以一定程度的流动性，这样铅笔材料就能够明显渗透到纸纤维间的开放空间。这样，显著量的彩色铅笔铅材料就截留在纸的表面下，如此渗透到纸纤维基质中的铅笔铅材料便擦不着，因此不能用橡皮去除。
此外，擦拭作用还提供摩擦力，也能暖热彩色铅笔铅标记的蜡组分。因此，擦拭作用可赋予已在纸表面上的铅笔标记以一定程度的流动性。这导致蜡进一步渗透到纸基质中的开放空间，从而使更多量含在铅笔标记内的颜料不能由橡皮产生的机械磨擦作用上。
此外，蜡的流体性质可导致大部分铅笔标记在擦拭作用下由一个部位移动至另一部位而不能从纸表面上去除。材料的这种再定位作用一般称作污染。橡皮在彩色铅笔标记上的重复使用可连续污染并将铅笔标记驱至纤维基质中，直到基本上所有的彩色铅笔材料沉积在纸基质的开放空间为止。这时再进行擦拭，基本上不会改变彩色铅笔标记。
人们已经尝试制备能消除污染和擦拭残余物的彩色铅笔。例如，一种方法是降低铅的蜡含量。遗憾的是，该方法使得铅非常硬，铅的沉积特性受到影响，造成铅书写不良。在另一方法中，已经尝试使用低熔点物质，如油。彩色铅笔铅通过颜料、粘结树脂、填料和油共混而制成。该方法在工业上不易实现，因为这既增加了制造成本，也影响了铅的某些其它品质。例如，如果铅在湿成型工艺中制成，该湿铅应该在低于所述油的熔点或流动温度的某个温度下干燥。这增加了铅的干燥时间，因此降低了生产率。所述油还往往渗出或迁移离开铅，这导致铅强度损失，而且不能得到具有合适色强度的标记。此外，所述油往往渗过纸，从而进一步影响着色的品质。为了缓和使用油带来的某些缺陷，已经提出复杂的制造工艺，但这遗憾地增加了制造步骤及铅笔的制造成本。包含低熔点蜡或油的普通彩色铅笔铅的所得标记在接触物体，如手指、纸和调色笔头(blending stump)时容易污染。
因此，需要一种具有改进可擦性的彩色铅笔铅，且要求彩色铅笔铅在用普通铅笔橡皮进行擦拭时不会污染。还要求彩色铅笔铅在与手指、混放笔头、或其它物体磨擦时不会污染。还需要一种具有平滑铺敷作用、良好色强度、合适弯曲强度、和合适破裂强度的彩色铅笔铅。
通过本文对本发明的描述，本发明的这些及其它的目的和优点、以及其它的创造性特征变得明显。
本发明概述前述需求可通过本发明得到极大的满足，本发明提供了一种可擦性彩色铅笔铅组合物，它能够在待标记的表面上形成由所述组合物的粘结层组成的标记。该铅组合物包含着色剂、一种或多种粘结剂树脂、可原纤化或已原纤化材料、和填料。在一个优选实施方案中，本发明的彩色铅笔铅组合物没有或基本上没有低熔点蜡、该蜡的衍生物、蜡状材料、和能够阻止其从纸纤维中去除的其它材料。该铅组合物可视需要包含润滑剂，如PTFE之类的颗粒润滑剂、或极性材料之类的非颗粒润滑剂。
本发明还提供了一种在待标记的表面上使用可擦性彩色铅笔铅组合物的方法，包括将所述铅涂到该表面上以产生标记，该标记形成所述彩色铅笔铅组合物的粘结层。本发明还提供了一种擦拭本发明彩色铅笔铅组合物得到的标记的方法。
尽管以下根据某些优选实施方案和工艺步骤描述来公开本发明，但并不意味着将本发明局限于这些特定实施方案内。相反，它意味着所有这类其它实施方案和改进方案都落入本发明的主旨和范围内。
附图的简要描述
图1描绘了由本发明彩色铅笔铅组合物的一个实施方案在20磅定量证券纸上所得标记的扫描电子显微照片(SEM)，放大为1500倍，其它细节见实施例15。
图2描绘了在较高放大倍数下图1所示标记的SEM，放大倍数为10000倍。
图3描绘了在更高放大倍数下图2所示标记的SEM，放大倍数为30000倍。
图4描绘了由本发明彩色铅笔铅组合物的另一实施方案在20磅定量证券纸上所得标记的SEM，放大倍数为2000倍，其它细节参见实施例16。
图5描绘了在较高放大倍数下图4所示标记的SEM，放大倍数为10000倍。
图6描绘了由本发明彩色铅笔铅组合物的另一实施方案在20磅定量证券纸上所得标记的SEM，放大倍数为2000倍，其它细节参见实施例17。
图7描绘了在较高放大倍数下图6所示标记的SEM，放大倍数为10000倍。
实施方案的详细描述本发明涉及一种具有较高可擦性以及较低污染和模糊弊病的可擦性彩色铅笔铅组合物。该彩色铅笔铅组合物还具有改进的铺敷特性。本发明的彩色铅笔铅组合物能够在标记表面上形成该组合物的粘结层。该铅组合物包含着色剂、一种或多种粘结剂树脂、可原纤化或已原纤化材料，和填料。在一个优选实施方案中，本发明的彩色铅笔铅组合物没有或基本上没有低熔点蜡、该蜡的衍生物、蜡状材料、以及能够阻止其从纸纤维去除的其它材料。在本发明的一个优选实施方案中，该组合物还包含润滑剂，如颗粒润滑剂或非颗粒润滑剂。非颗粒润滑剂优选能够进行相变且在加工条件下，例如在熔体加工条件下与粘结剂材料不混溶者。
该铅组合物没有或基本上没有蜡、蜡衍生物、蜡状材料如硬脂酸酯、和能够粘附纸纤维并阻止其从中去除的其它材料。本文中的蜡、蜡衍生物、蜡状材料、或其它材料定义为天然或合成的、脂族或其它相对非极性的化合物，其分子量低于约500，熔点低于约90℃，且针入硬度值大于约5个单位(或0.5毫米)@100克/5秒/25℃。
据信，该彩色铅笔铅组合物的优异性能由以下机理获得。该组合物通过仔细调配使得当用彩色铅笔于书写表面上进行标记时，产生的剪切力能够产生强着色的标记；但该力不会造成铅笔材料的显著流化。因此，降低或消除了形成流化铅笔材料及其渗透到基质，如纸纤维基质中的可能性。在基材表面上进行标记的过程中，彩色铅笔材料涂层沉积到该表面上，同时很少渗透到基材里，如纸纤维基质中。
本发明的彩色铅笔铅组合物可产生极高粘结性的标记。铅笔材料的粘结性质有助于在经受擦拭机械剪切力时耐污染，并通过从纸表面上以小片之类的片段或膜状片段脱落而不是以离散碎片或碎屑脱落而提高擦拭的有效性。该彩色铅笔铅组合物还具有低流动特性，这样在标记和擦拭时能阻止向纸纤维基质渗透。
此外，作为表面涂层的该彩色铅笔铅组合物在进行磨擦，如擦拭时耐变形或伸展。因此，铅笔铅材料层在擦拭时较少污染，且可通过橡皮磨擦完全或几乎完全去除。
本发明彩色铅笔铅组合物的粘结性质，通过包含一种或多种能够将成膜或成片性能赋予铅笔材料的物质而产生。因此，所包括的材料能够在沉积于标记表面上的层内形成原纤网状结构。因此，可原纤化或已原纤化材料，如可原纤化或已原纤化聚合物可包含在该组合物中。可原纤化聚四氟乙烯(PTFE)和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，是在正常标记力作用下，彩色铅笔铅组合物沉积在纸上时，能够在该组合物内产生所需原纤网状结构的聚合物的例子。因此优选可原纤化的聚合物。
已经发现，标记可擦性随着彩色铅笔铅组合物中可原纤化材料的比例而增加。但优选调节原纤化材料的含量使得粘结性不会太高而影响铺敷特性。
本发明还提供了一种在待标记表面上使用可擦性彩色铅笔铅组合物的方法，包括(a)提供可擦性彩色铅笔铅组合物；(b)提供所述表面；然后(c)将所述铅涂到该表面上以产生标记，形成该彩色铅笔铅组合物的粘结层。
所述铅产生的标记可容易地使用普通铅笔橡皮擦拭，而不留下明显的残余物或污点，而且这些标记在与其接触的其它物体相互磨擦时基本上不会弄污。本发明的彩色铅笔铅具有改进的可擦性而不会损害其它所需性能，如平滑的铺敷作用、良好的色强度、较少尖部磨损碎片、和良好破裂强度。
该彩色铅笔铅组合物包含合适的着色剂-颜料、染料、或其混合物。该颜料可以是有机或无机的。可以使用能够产生特殊视觉效果的颜料，如珠光颜料。该颜料可以是干颜料，或可分散在水中，视需要用表面活性剂或树脂进行稳定或包封在有机粘结剂，如蜜胺/甲醛树脂中。用表面活性剂稳定的颜料的例子包括SUNSPERSETM牌分散体，可得自太阳化学色料集团[Sun Chemical Co1orsGroup(Amelia,Ohio)]。树脂稳定的颜料分散体的例子包括FLEXIVERSETM分散体，它是水基碱稳定的丙烯酸系分散体，也可得自太阳化学色料集团。包封在有机粘结剂中的颜料的例子包括RENOLTM颜料，它是涂有聚乙烯基缩丁醛的颜料，且可得自ClariantCorp.(Charlotte,North Carolina)。
在某些实施方案中，优选用分散在水中和用表面活性剂稳定的颜料制造本发明铅。预分散颜料更容易与其它成分一起加入，且表面活性剂稳定的分散体一般产生比树脂稳定的分散体品质更好的挤出物。据信，当使用后者标记纸时，树脂会渗透到纸中并占据纤维间的空间，因此在擦拭标记时有一定难度。
该颜料可以任何合适的量存在于铅中。以干体积计的优选颜料量为所述铅组合物的约10-30％，以干体积计的更优选颜料量为所述铅组合物的约15-20％。
粘结剂材料通过将铅的成分粘结在一起而赋予彩色铅笔铅以整体性。粘结剂材料一般形成连续相。可以使用本领域普通技术人员已知的任何合适的粘结剂材料。该粘结剂材料可以是热塑性聚合物，如聚烯烃、丙烯酸系物质、苯乙烯系物质、PVC、和塑化PVC，其中聚烯烃是优选的粘结剂材料。聚烯烃的例子包括聚乙烯和聚丙烯。高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯是优选的聚乙烯粘结剂树脂。优选的HDPE树脂是MICROTHENETMFA 70000，它是一种得自EquistarChemicals Inc.(Houston,Texas)的球状粉末。粉末形式的聚乙烯是特别优选的。优选的LDPE树脂是MICROTHENE FN 51000，也得自Equistar Chemicals Inc.。优选的聚丙烯粘结剂树脂是MICROTHENEFP 80000，也得自Equistar Chemicals Inc.。粘结剂材料的其它例子包括蜡，尤其是聚烯烃蜡，其熔点或软化点超过约90℃，且优选针入硬度值低于约5个单位。优选的聚烯烃蜡为聚乙烯蜡。合适的聚乙烯蜡的例子为EPOLENETME-10，可得自Eastman ChemicalCorp.(Kingsport,TN)。EPOLENETME-10的针入硬度值为3个单位，环球法软化点为106℃，且分子量为约3000。
该粘结剂材料可以是干树脂、胶乳或分散体、或溶液的形式。胶乳或分散体的例子包括丙烯酸系分散体、乙烯与丙烯酸(EAA)的共聚物、以及苯乙烯和丁二烯的共聚物。乙烯与丙烯酸的比率可以由约1∶10变化至约10∶1，优选1∶1。聚合物溶液的例子包括溶解在甲乙酮之类溶剂中的聚苯乙烯、以及溶解在水中的聚乙烯醇。
该粘结剂树脂还可以是热固性的。热固性聚合物的例子包括不饱和聚酯、乙烯基酯、和环氧树脂。
该粘结剂材料可以任何合适的量使用。例如，该粘结剂材料以干体积计的量可以是所述铅组合物的约10-60％，以干体积计的优选量是所述铅组合物的约40-50％。
特别优选在某些实施方案中，将HDPE和EAA结合用作粘结剂材料。这种组合可产生良好的铺敷作用，因此标记具有优异的色强度。合适的EAA的例子为可购自Chemcor(Chester,New York)的POLYEMULSIONTM540N30，它包含95％的乙烯和5％的丙烯酸。聚乙烯与EAA的比率可以是约1∶0-0∶1，优选约1∶0.3-1∶0.05。
在某些其它的实施方案中，优选结合使用聚丙烯、LDPE、和高熔点聚乙烯蜡作为粘结剂材料。这种组合可包括三种组分的任何合适比，优选体积比分别为约5-20∶约0.5-2∶约2-8，更优选体积比为约10∶约1∶约4，甚至更优选体积比为10∶1∶4。
本发明的彩色铅笔铅可包括任何合适的填料。填料的作用是向铅提供挺度和强度。合适的填料的例子包括滑石、硅石、碳酸钙、云母、硅灰石、和粘土。填料可具有任何合适的几何条件。片状填料如滑石和云母是特别优选的，因为它们具有软稠度，且颗粒边缘可促进铅的磨擦以产生平滑的铺敷作用。该填料可视需要进行表面处理以提高分散性和/或与粘结材料的粘附性。填料的粒径为小于约1μm至约50μm，优选约10-30μm。该铅组合物可包含任何合适量的填料，例如其量以干体积计占所述铅组合物的约10-60％，优选约20-40％。
本发明的铅组合物包括可原纤化或已原纤化材料。优选该材料是可原纤化的。可原纤化聚合物能够在经受剪切力时，例如书写时形成纤维。在某些情况下，原纤化可在铅制造工艺过程中发生。可以使用任何合适的可原纤化或已原纤化材料来制备本发明组合物。已经发现，小直径的原纤，尤其是直径约0.1-5μm，特别是约0.05-0.5μm的原纤可赋予所述铅优异的可擦性。优选使用可原纤化聚合物。该可原纤化聚合物可以是均聚物或共聚物。可原纤化聚合物的例子包括聚烯烃，优选PTFE、聚乙烯、和聚丙烯。PTFE是特别优选的可原纤化聚合物。可原纤化共聚物的例子包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的例子包括MICROTHENE MU 7600，可得自EquistarChemcals Inc.。
其它可原纤化或已原纤化聚合物的例子包括脂族和芳族聚酰胺，如尼龙和KEVLARTM、聚酰亚胺、和聚酯。原纤可这样加入由已呈原纤形式的材料开始，用其它成分将它们分散；或由胶乳、悬浮液或干粉状的可原纤化聚合物开始而现场形成。优选的可原纤化PTFE的例子是FLUONTM AD-1乳液，得自ICI氟化聚合物公司(Wilmington,Delaware)。该乳液由0.25μm的PTFE颗粒制成且包含59-62％的固体物质。该乳液形式容易将PTFE与铅组合物的其它成分进行混合。
可原纤化或已原纤化材料可以任何合适的量来使用。例如，在本发明的某些实施方案中，如果使用PTFE之类的聚烯烃树脂，其用量可以是所述铅组合物的约0.4-约10％(以干体积计)，优选其用量是所述铅组合物的约1.5-约3％(以干体积计)。
而例如在某些其它的实施方案中，如果使用乙烯-乙酸乙烯酯之类的共聚物作为可原纤化或已原纤化材料，其用量可以是所述铅组合物的约1-约15％(以干体积计)，优选其用量是所述铅组合物的约2-约12％(以干体积计)，更优选其用量是所述铅组合物的约4-约10％(以干体积计)。
本发明的彩色铅笔铅可包含润滑剂。在某些实施方案中，润滑剂是非原纤化颗粒润滑剂。该材料在熔体挤出或湿加工步骤中保持颗粒状。
此外，润滑剂据信能够提高铅的铺敷性能。润滑剂还可提高可擦性，因为它不会粘附或极少粘附到纸纤维上。可以使用任何合适的润滑剂。优选的润滑剂是微粉化的PTFE粉末，它可通过将烧结PTFE研磨至粒径约1-约20μm而制成。合适的微粉化PTFE粉末的例子为SST-2 SP5TM。得自Shamrock科技公司(Newark,New Jersey)。微粉化PTFE特别有利，因为它不会粘附到纸纤维上。此外，微粉化PTFE是白色的，因此不会损害彩色铅笔铅的色彩质量。
非原纤化颗粒润滑剂可以任何合适的量来使用，例如其用量可以是所述铅组合物的约5-约50％(以干体积计)，优选其用量是所述铅组合物的约10-约30％(以干体积计)。如果润滑剂的量低于所述铅组合物的5％体积，那么该铅往往太软其尖部会过分磨损。
在某些其它的实施方案中，本发明的铅组合物可包含非原纤化非颗粒润滑剂。该润滑剂在铅制造过程中经历相变，如熔化。该润滑剂优选在粘结剂材料形成连续相时形成不连续相。该润滑剂形成分布在连续相内的区域。此外，该润滑剂也形成与粘结剂树脂分开的区域。可以使用任何合适的非原纤化非颗粒润滑剂。优选该非原纤化非颗粒润滑剂是一种极性材料，尤其是在使用非极性粘结剂材料如聚丙烯或聚乙烯时采用。该极性材料优选极性聚合物。
可用作非颗粒润滑剂的极性材料的例子包括烷氧基化材料。烷氧基化材料可包括一个或多个烷氧基，或作为聚合物可具有任何合适的烷氧基重复单元聚合度，如最高100000，优选约1-约1000，更优选约1-约500。烷氧基化材料的例子包括烷氧基化醚、烷氧基化羊毛脂、烷氧基化羊毛脂醇、一元醇和多元醇的烷氧基化物、烷氧基化脂肪酸、烷氧基化植物油、和烷氧基化氢化植物油。烷氧基基团或重复单元可具有任何合适的碳原子数，如1-约6个碳原子，优选1-约3个碳原子，更优选2个碳原子。
这样，乙氧基化材料是特别优选的。乙氧基化材料的例子包括乙氧基化醚、乙氧基化羊毛脂、乙氧基化羊毛脂醇、一元醇和多元醇的乙氧基化物、乙氧基化脂肪酸、乙氧基化植物油、和乙氧基化氢化植物油。
烷氧基化材料的其它例子包括聚亚烷基二醇，尤其是聚乙二醇。合适的聚乙二醇为PEG 20M，购自联合碳化公司(Danbury,CT)。该聚合物的分子量为约20000且为结晶的。
以所述铅组合物的干体积计，非颗粒润滑剂的量可以达最高约30％，优选约2-约20％，更优选约5-约15％。
非原纤化颗粒润滑剂与已原纤化或可原纤化材料的体积比可以是约1∶0.01-约1∶1，优选约1∶0.1-1∶0.4。非原纤化非颗粒润滑剂与已原纤化或可原纤化材料的体积比可以是约1∶1-约4∶1，优选约3∶2。
本发明的彩色铅笔铅组合物还可包含抗氧化剂。抗氧化剂抑制该彩色铅笔铅的褪色、氧化、或降解，尤其是在其生产或制造过程中。可以使用任何合适的抗氧化剂。例如，可以使用酚类抗氧化剂。酚类抗氧化剂的例子包括IRGAFOS168(亚磷酸三(2,4-叔丁基苯基)酯)和IRGANOX1010(四(3,5-二叔丁基-4-羟基肉桂酸)亚甲基酯甲烷)，两者都来自Ciba特种试剂公司。在一个优选实施方案中，可以使用优选等量的两种抗氧化剂的混合物，如IRGAFOS 168与IRGANOS1010的混合物。
抗氧化剂可以任何合适的量存在于所述铅组合物中，例如以干体积计，所述铅组合物的约0.01％以上，优选量为约0.05-约2.0％，更优选其量为约0.05-约0.2％。
已经发现，铅的性能往往与每种组分的体积分数有关。为此，各组分的量在本文中表示为体积分数。如果要用密度不同的材料替代一种或多种组分，那么该组分(以及所有其它组分)的体积分数应该保持基本上与原配方相同，这样才能生产出性能相当的铅。
体积分数可使用下式转化成重量分数Wfn=(Vfn).(VT)(Dn/WT)其中是Wfn是重量分数，Vfn是体积分数，且Dn是组分n的密度。WT是铅组合物的总干重而VT是总干体积。
如上所述，本发明的彩色铅笔铅组合物具有优异的铺敷作用和可擦性。铅标记在与物体正常接触时不会弄污，也不会在用普通铅笔橡皮擦拭时污染。标记的可擦性、弄污性、和模糊性进一步描述如下。在所画标记用普通铅笔橡皮磨擦给定次数之后，留在基材上未去除的彩色标记的百分数表达为未擦除的百分数。在用普通铅笔橡皮磨擦标记时延伸至相邻未标记区的标记量与标记的污染性有关。在标记与杆或笔头之类的物体摩擦时延伸至相邻未标记区的量与标记的变模糊性有关。
铅的可擦性、模糊性和污染性可通过本领域熟练技术人员已知的方法，例如利用分光光度计来定量测定。涂到表面上的颜色已知可根据色球中的颜色来定义。色球由亮度(“L”)值、红色/绿色(“a”)值、和蓝色/黄色(“b”)值来确定。参见例如，颜色测量仪器手册，X-Rite№948-968(1990)。这样，这三个值结合起来可定义人眼所看见的物体颜色。因此任何给定的颜色可根据“L.a.b.”值来度量，并表示为已知参考标准如白纸L.a.b.的相对值。基材与标准之间的L.a.b.值之差表示为L.a.b.DE(或ΔE)值。该方法一般在工业上称作椭圆体容差法。
模糊度可确定如下得到新涂标记的DE0值，然后将该值设定等于100％色强度。然后用笔头恒定施压下磨擦该标记。以加以控制的方式将磨擦延伸到基材上标记之外的区域。测定转移到延伸区的标记的量。
用橡皮磨擦标记之后留下未去除的标记的量可测定如下。用橡皮恒定施压下磨擦该标记给定次数。将橡皮延伸到相邻的未标记区。测定留下未去除标记的L.a.b.DE值。标记的可擦性随后表示为橡皮磨擦之后留下的颜色数百分。还测定延伸区的L.a.b.DE值，该值与橡皮污染性有关。本文实施例要进一步说明橡皮污染、未擦除的百分数、和笔头模糊化等级的测定。
这样，本发明的彩色铅笔标记的橡皮未擦除率(未擦除的百分数)评定为约15％或更低；橡皮污染评定为约30％或更低；和/或笔头模糊化为约20％或更低。该标记优选具有低于约20％的橡皮污染度，更优选低于约15％的污染度，甚至更优选低于约10％的污染度。
该标记优选具有低于约15％的笔头模糊度，更优选低于约10％，甚至更优选低于约6％，进而更优选低于约3％，进一步更优选低于约2％。该标记优选具有低于约12％的未擦除率，更优选低于约10％，甚至更优选低于约6％。
本文所讨论的标记是在正常使用彩色铅笔时所常见的条件下形成的。这样，产生标记所施加的力(为便于理解，本文以质量单位来描述)为300-600克。标记是以约20-36英尺/分钟的速率产生的，其中平均速率为约29英尺/分钟。擦拭是用普通铅笔橡皮EberhardFaber,PINK PEARLTM№100，在600克的施加力下进行的；且笔头模糊化是在1200克的施加力下进行的。基材是白纸，如白色证券纸或白色药片纸，它是一种定量为56.4克/米2、TAPPI亮度标准等级为82.0、Sheffield平滑度标准等级为300、且不透明度标准等级为78的15 Sub纸。
本发明还提供了一种制备本发明彩色铅笔铅组合物的方法，包括将着色剂、一种或多种粘结剂树脂、可原纤化或已原纤化材料、视需要加入的润滑剂、抗氧化剂、和填料进行配混，得到一种共混物并由该共混物形成铅笔铅。
各成分的共混物可通过本领域普通技术人员已知的任何方法来制备。这样，配混可通过干混、半干混、或湿混各成分来进行。共混之前，将各成分粉碎至合适的粒径，这样容易通过各种加工设备进行处理或加料。
干混时，所有成分都处于干燥态，优选为粉末形式。将所有成分装入粉末混合设备，如V-共混机或任何其它的合适混合器中。将粉末混合在一起，各成分充分混合。然后将混合粉末用于制铅。
在半干混时，将少量的水用于共混步骤中，这样可生产出稠糊形式的共混物。可以将水加入粉末的干混物中，或可将水与一种或多种成分一起加入。例如，粘结剂树脂可以是水分散体的形式，例如固体含量为30％重量的乙烯-丙烯酸分散体，固体含量为55％重量的颜料分散体，或可原纤化聚合物的水分散体，如固体含量为60％体积的可原纤化PTFE水分散体。
这样，在半干混时，将所有干成分混合得到一种均匀的混合物，然后加入所需量的水以得到稠糊。将该糊挤压成铅，或挤出形成线材并随后造粒。然后将粒料干燥除水，优选以高温加速干燥过程。随后将粒料用于挤压成铅。
在湿混时，共混物为具有油漆稠度的粘稠液体形式。湿混在常用于将固体物质分散在液体中的分散设备，如用于制备油漆的那些设备，例如垂直或水平混合器和球磨机或砾磨机上进行。
湿混可进行如下将颜料分散体装入合适的容器中，然后高速下用高速分散器进行混合。如果需要，加入水以降低分散体的粘度。加入可以是粉末或分散体形式的粘结剂树脂、填料、和非原纤化润滑剂，然后继续搅拌约20分钟。随后加入优选为分散体形式的可原纤化材料。继续混合，直到得到一种调匀的共混物。随后利用任何已知的干燥方法，例如优选在高温下置于开口盘中或利用喷雾干燥进行干燥。
以上制备的共混物可利用本领域普通技术人员已知的方法，例如通过熔体加工、湿加工、或反应性加工法成型为铅。关于塑料加工的方法，一般参见Kirk-Othmer化学技术百科全书，19,290-316页，第4版(1996)。在熔体加工时，该共混物是干燥的，而湿加工则要求该共混物是一种稠糊。反应性加工利用反应性粘结剂，如环氧树脂或不饱和可固化树脂，如不饱和聚酯树脂进行。
例如在熔体加工时，铅可通过挤出、压塑、或压延而成型。挤出时，将干燥形式的共混物装入挤出机，如单或双螺杆挤出机中，然后由模头挤出形成线材。该模头可具有合适的横截面，环状、正方形或任何所需的横截面。将该线材冷却至室温，然后切成合适的长度，得到彩色铅笔铅。
如果挤出机进料是粉末形式，那么该挤出机应该配有一个有助于粉末加料的设备，例如螺旋加料器。挤出在一个或两个步骤中进行。如果以两步骤进行，首先进行初步挤出以实现良好混合，并生产出粒料形式的材料。第二次挤出是针对该粒料进行的，由此生产出所述铅。
压塑法使用具有压台的液压操作压机，配合金属模具形成所需部件(本文中为铅)并使该致密模塑材料保持所需形状，直到体系充分固化或冷却再取出部件。这样，将干共混物装入压缩模具中，然后加热软化或熔化粘结剂。将熔化材料挤入具有铅笔铅形状的凹槽。冷却之后取出铅。
压延是一种用于生产塑料片材的方法。参见，例如Kirk-Othmer化学技术百科全书，19,309页，第4版(1996)。压延机通常具有四个沉重的大钢辊，它们一般组装成倒L构型。将干共混物加料到辊中并压延得到片材。随后将片材纵切成长方形或正方形横截面。
通过湿混法制成的共混物可利用挤出、压塑或压延法加工成铅。挤出时，将湿混合物加料到挤出机中，然后在室温或高温下(但优选在水沸点之下)挤过合适的孔。将通过该方法成型的铅切成合适的长度并干燥。干燥完成之后，可以升高铅的温度以熔化粘结剂并提高铅的强度。
在压塑时，将湿混合物装入具有表示铅形状的相配凹槽的压塑模具中。关闭压台，将该混合物压缩成所需的铅形状。打开压台，取出铅并干燥。干爆完成之后，可以升高铅的温度以熔化粘结剂并提高铅的强度。
在压延时，将湿混合物在一组辊之间进行压延以形成片材。随后将片材纵切成具有长方形或正方形横截面的铅。
在反应性加工该共混物时，将该共混物按照类似于湿加工法的方式进行处理，只是铅必须在挤出时或之后进行加热以使反应性粘结剂固化。
本发明的彩色铅笔可使用本领域普通技术人员已知的方法来制造。例如，可以将彩色铅和铅笔套进行共挤；或可将彩色铅、套和任何其它的外涂层共挤得到彩色铅笔。此外，可通过将铅和预制套合并组装成彩色铅笔，例如，可以将预制套的两半与铅笔铅压制在一起，得到彩色铅笔。所述套可以由本领域熟练技术人员已知的任何材料制成，包括木材和塑料。
以下说明性实施例进一步举例说明本发明，当然不应理解为对其范围的任何限定。
实施例1该实施例说明彩色铅笔铅制备的一个实施方案。所用成分、铅的生产如下。
将所需量的颜料分散体称重加到混合容器中，然后开始混合。搅拌下加入聚乙烯粉末。然后加入所需量的滑石。加入少量水以降低该混合物的粘度。随后加入平均粒径4μm的微粉化PTFE。然后加入可原纤化PTFE乳液和乙烯-丙烯酸乳液。将所得糊倒入干燥盘中，并在110℃炉中干燥过夜。从炉中取出盘并冷却至室温。从盘中取出材料，然后在共混机中粉碎成粉末。将粉碎材料经过#10目筛分拣。随后将粉末在3/4英寸，L/D=24/1挤出机(压缩比为1.5∶1)中挤出，条件如下模头直径3毫米；温度分布160℃(区1，加料侧)、180℃(区2)、180℃(区3，模头侧)和180℃(模头)。螺杆在60rpm下操作。
％重量 ％体积成分SUNSPERSE RHD 6011(有机红色颜料) 13.216.5FLUO HT(微粉化PTFE,Micro 20.816.8Powders,Inc.,Tarrytown,New York生产)FLUON AD-1(可原纤化PTFE) 3.6 3.0HDPE FA 700(高密度聚乙烯粉末) 17.933.5POLYEMULSION 540N30(乙烯-丙烯酸共聚物)1.5 2.9MICROTUFF AG 609(表面处理滑石， 43.027.3Barretts Minerals Inc.,Southof Dillon,Montana生产)总计 100.0 100.0如此制成的彩色铅笔使标记具有良好的色强度和良好的可擦性。
实施例2该实施例说明了本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。彩色铅笔铅按照实施例1所述的步骤来生产，只是改变了微粉化PTFE和可原纤化PTFE的相对量。各成分的量给出如下。成分％重量 ％体积SUNSPERSE RHD 6011(有机红色颜料) 13.216.5FLUO HT(微粉化PTFE) 12.29.9FLUON AD-1(可原纤化PTFE) 12.29.9HDPE FA 700(高密度聚乙烯粉末) 17.933.5POLYEMULSION 540N30(乙烯-丙烯酸共聚物)1.5 2.9MICROTUFF AG 609(表面处理滑石)43.027.3总计 100.0 100.O所述铅产生具有中等色强度和良好可擦性的标记。
实施例3该实施例说明了本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。彩色铅笔铅按照实施例1所述的步骤来生产，只是微粉化PTFE颗粒的粒径为12-20μm。该组合物具有较低含量的表面处理滑石。各成分的量给出如下。成分 ％重量 ％体积SUNSPERSE RHD 6011(有机红色颜料) 13.216.5FLUO HT(微粉化PTFE)20.816.8FLUON AD-1(可原纤化PTFE) 3.6 3.0HDPE FA 700(高密度聚乙烯粉末) 17.933.5POLYEMULSION 540N30(乙烯-丙烯酸共聚物) 1.5 2.9MICROTUFF AG 609(表面处理滑石) 43.027.3总计 100.0 100.0所述铅产生具有较高色强度和可擦性的标记。
实施例4该实施例说明了本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。彩色铅笔铅按照实施例1所述的步骤来生产，只是使用红色氧化铁颜料替代有机红色颜料，以表面处理云母代替表面处理滑石。省略乙烯-丙烯酸乳液。所用各成分量给出如下。成分％重量％体积C888-1045F(红色氧化铁颜料， 53.5 19.8Creanova,Inc.,Somerset,New Jersey生产)FLUO HT(微粉化PTFE) 24.0 20.2FLUON AD-1(可原纤化PTFE) 4.2 3.5HDPE FA 700(高密度聚乙烯粉末)22.3 43.5总计 100.0 100.0所述铅产生具有良好色强度和可擦性的标记。
实施例5该实施例说明了本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。彩色铅笔铅按照实施例1所述的步骤来生产，只是所述组合物包括低密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、和乙烯-丙烯酸共聚物。各成分的量给出如下。成分 ％重量 ％体积SUNSPERSE RHD 6011(有机红色颜料) 10.913.5FLUO HT(微粉化PTFE)21.016.8FLUON AD-1(可原纤化PTFE) 3.8 3.0MICROTHENE FN 51000(低密度聚乙烯粉末， 12.323.5Equistar Chemicals生产)MICROTHENE FE 53200(乙烯-乙酸乙烯酯共聚5.4 10.0物)POLYEMULSION 540N30(乙烯-丙烯酸共聚物) 1.5 2.9SILWAX WS(聚二甲基硅氧烷共聚物，Siltech1.7 3.0Corp.,Toronto,Canada生产)MICROTUFF AG 609(表面处理滑石) 43.427.3总计 100.0 100.0所述铅产生具有良好色强度和可擦性的标记。
实施例6该实施例说明本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。彩色铅笔铅按照实施例1所述的步骤来生产，只是所述组合物包括聚丙烯和EVA共聚物。各成分的量给出如下。成分 ％重量 ％体积SUNSPERSE RHD 6011(有机红色颜料) 13.815.2FLUO HT(微粉化PTFE) 21.715.4FLUON AD-1(可原纤化PTFE) 1.4 1.0MICROTHENE FP 80000(聚乙烯) 19.533.5MICROTHENE MU 76000(EVA) 5.1 8.4PEG 20M(聚乙二醇20000Mw,Union 3.8 5.3Carbide Corp.,Danbury,Connecticut生产)SILWAX WD-F(聚二甲基硅氧烷蜡，1.8 2.9Siltech Corp.生产)MICROTUFF AG 609(表面处理滑石)32.918.4总计 100.0 100.0所述铅产生具有良好色强度和可擦性的标记。
实施例7该实施例说明了本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。彩色铅笔铅按照实施例1所述的步骤来生产，只是所述组合物包括聚丙烯和EVA共聚物、以及作为填料的硅石。各成分的量给出如下。成分 ％重量％体积SUNSPERSE RHD 6011(有机红色颜料) 13.6 15.4FLUO HT(微粉化PTFE) 21.5 15.7FLUON AD-1(可原纤化PTFE) 1.9 1.4MICROTHENE FP 80000(聚丙烯) 16.7 29.6MICROTHENE MU 76000(EVA) 5.0 8.6PEG 20M(聚乙二醇20000Mw) 3.7 5.4SILWAX WD-F(聚二甲基硅氧烷蜡，1.8 2.9Siltech生产)SYLOID 74(来自Grace-Davison的硅石)3.1 2.5MICROTUFF AG 609(表面处理滑石)32.5 18.6总计 100.0 100.0所述铅产生具有良好色强度和可擦性的标记。
实施例8
该实施例说明了本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。各成分的量给出如下。将各成分合并，然后在双螺杆挤出机中挤出得到铅笔铅。成分％重量 ％体积颜料红210(有机红色颜料) 13.915.0MICROTHENE FP 80000(聚乙烯) 15.426.1MICROTHENE MU 76000(EVA) 4.8 7.8MICROTHENE FN 51000(LDPE)1.6 2.6MICROTUFF AG 609(表面处理滑石) 50.327.6PEG 20M 7.6 10.5EPOLENE E-10(高熔点蜡) 6.4 10.4总计 100.0 100.0所述铅产生具有良好色强度和可擦性的标记。
实施例9该实施例说明了本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。各成分的量给出如下。按照实施例8生产铅。成分％重量 ％体积颜料红210(有机红色颜料) 13.615.0MICROTHENE FP 80000(聚乙烯) 15.026.0MICROTHENE MU 76000(EVA) 3.6 6.0MICROTHENE FN 51000(LDPE)1.5 2.6MICROTUFF AG 609(表面处理滑石) 52.629.5PEG 20M 7.5 10.5EPOLENE E-10(高熔点蜡) 6.2 10.4总计 100.0 100.0所述铅产生具有良好色强度和可擦性的标记。
实施例10该实施例说明了本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。各成分的量给出如下。按照实施例8生产铅。成分％重量 ％体积SUNRITE RED 235-7511(有机红色颜料)14.816.0MICROTHENE FP 80000(聚乙烯) 15.626.1MICROTHENE MU 76000(EVA) 4.8 7.8MICROTHENE FN 51000(LDPE) 1.6 2.6MICROTUFF AG 609(表面处理滑石)49.126.7PEG 20M 7.7 10.4EPOLENE E-10(高熔点蜡)6.4 10.4总计 100.0 100.0所述铅产生具有良好色强度和可擦性的标记。
实施例11该实施例说明测试主体(包括儿童和成人)正常使用彩色铅笔进行标记时所用的压力或力的测定方法。该实施例还说明了书写角度和书写速度的测定。
用于测定标记压力的装置包括课桌、加载测压传感器、带状图表记录器、和必需的加载测压传感器控制电子器件。这样，需改造课桌，在课桌上方设一个开口。将来自Omega Engineering的25磅容量的加载传感器放置在课桌开口之下，使得加载测压传感器的压敏面与课桌顶面齐平。将加载测压传感器连接到带状图表记录器上并配以合适的电源和控制电子器件。该装置的构建要使得加载测压传感器隐藏在测试主体的视线之外以消除任何偏见。
将准备用来画标记的物体，如热气球，以可移动方式固定在加载测压传感器面上，然后让测试主体着色该物体。由带状图表记录器记录标记时的平均力和最大力。结果发现，平均施加力为300克，而最大施加力为600克。
使用量角器(如购自Skill Tech，或购自Mitutoyo/MTI的180-905型，Aurora,Illinois)来测定书写角。平均书写角为53度。可以看出，书写角不会显著影响标记的铺敷。此外，使用计秒表来测定书写速度。书写速度根据跨越物体给定点之间的已知距离，如热气球线条之间的距离所需的时间来计算。结果发现，书写速度为约20-36英尺/分钟，其中平均为28英尺/分钟。
实施例12该实施例说明一种在受控条件下画出彩色铅笔标记的方法，该标记法模拟测试主体在正常标记条件下实际得出的标记。这种模拟标记可反复评估彩色铅笔铅的各种性能，包括标记的铺敷、模糊、污染和可擦性。
使用常用来评估书写仪器，如触尖标记笔和圆珠笔的Contecma书写器611型(Contecma精密书写仪公司，Contecma SA,P.O.Box/Viaagli Orti 20,Viganello-Lugano，瑞士出品)来制作彩色铅笔铅的标记。使用得自Dasco Pro Inc.(Rockford,Illinois)的ANGLEFINDERTM型量角器来测定和调节书写角。
在每次写出或擦除之前，使用Hunt Boston型(Hunt制作公司出品，位于Statesville,North Carolina)或Panasonic KP-33型(Matsushita电子工业公司出品，日本)电子铅笔卷笔刀将铅笔削尖。将铅笔削尖至约10-12°尖角(相对铅笔的纵轴约5-6°)，然后使用簸析板和锉刀将尖部的横截面弄平整。簸析板是一种长方形的不锈钢板，其厚度为0.118英寸且孔直径为0.078英寸。将削尖的铅笔头放在孔中，然后使用金属锉刀去除伸出到孔外的铅笔尖部分，得到有平整横截面尖的铅笔。这确保减少或消除铅笔削尖时的任何可变因素，并在每次擦除试验开始时提供均匀的尖部直径。
将彩色铅笔放在书写机的书写仪样品夹中。将铅笔保持垂直位置，利用量角器确保垂直，书写尖指向纸。将总共300-600克的砝码块放在位于样品夹内的夹持管中。所用砝码块的总重相当于擦拭时所施加的力。
该书写器采用卷筒纸，但也可通过用胶带粘接纸片而使用其它种类，如纸片。该机器设定“锯齿形”来编程，以锯齿方式按36英尺/分钟的速度进行书写，产生30毫米宽的均匀的彩色实心图案。在所选的这些进纸速度和书写速度下，该彩色铅笔以锯齿方式书写得到实心图案不留下空白点。针对给定的彩色铅笔，制取6个擦拭件，每个25英尺长。开始每次擦除操作之前，按照以上所述将铅笔削尖并将尖部弄平。
实施例13该实施例说明一种评估彩色铅笔铅标记污染性、模糊化和可擦性的方法。
在购自X-Rite Inc.(Granville,Michigan)的X-RITE SP68TMSphere分光光度计上，使用QA MASTERTM软件来测定擦拭件的L.a.b.值。分光光度计采用一个10毫米的读取头。由测定L.a.b.值得到擦拭件相对白色区的DE值。未擦除件的DE值通过沿着宽度测定三个点的L.a.b.值而得到，测量是在擦拭件的起始10毫米长度上进行的。这三次读数是分别在六个擦拭件每一个上进行的，并将所得的18个DE值的平均值取作DE0，这是对彩色铅笔铅铺敷性能的一种度量。
将待擦拭件用橡皮进行磨擦以测定污染特性。使用PINK PEARL№100铅笔橡皮来擦拭该样品。施加恒定力600克(以实施例11中所讨论的加载测压传感器测定)以擦拭该样品。擦拭件只擦拭其宽度一半的距离。根据所述，擦拭件的宽度为30毫米，这样，将擦拭件擦拭至15毫米宽。已擦除的区域是长方形区，一个方向是15毫米长，另一方向是10-20毫米长。从擦拭件中点开始的橡皮运作触迹沿宽度测定，一直延伸超过15毫米越过边缘至未标记的白色区。橡皮以锯齿方式移动，且对于每次擦拭试验，采用24-36次手工擦拭，每次擦拭包括一个向前的运作和一个向后的运作。橡皮碎屑在每6-12次擦拭之后除掉。另外，测定擦拭区和延伸区相对白色区的L.a.b.值，然后计算DE值。得到至少两次擦拭测试的平均DE值。未擦除物的量以及污染到白色区的擦除物量计算如下用橡皮未去除的擦除物的百分数=(DE1/DE0)×100，其中DE1是擦拭区的DE值。
百分橡皮污染率=(DE2/DE0)×100，其中DE2是延伸区的DE值。
以下，将按照实施例12制成的擦拭件进行笔头模糊化测试。使用由Art & Drafting Connection(bethlehm,Pennsylvania)供给的调色笔头(#8)，产品№894的端部(类似于美术家常用的调色彩色蜡笔和彩色蜡笔型介质所用的笔杆头)，将擦试件模糊化。笔头端部相对纵轴呈15°角。施加1200克(通过加载测压传感器测定)恒定压力，从擦拭件中点施力推过宽度15毫米并延伸至白色区。如果彩色铅笔的配方改变，则用320砂纸将端部弄平。
测定用力区和延伸区相对白色区的L.a.b.值，然后计算DE值。得到至少三次模糊化试验的平均DE值。模糊化率表示如下百分模糊化率=(DE3/DE0)×100，其中DE3是延伸区的DE值。
实施例14该实施例说明该彩色铅笔的某些性能。以下给出了实施例13所示的橡皮污染、百分未擦除率、和百分笔头模糊化性能、以及市售不可擦性彩色铅笔的相应数据。本发明彩色铅笔的优点从以下给出的数据明显看出。
实施例擦拭件施 百分橡百分未百分模配方号用负荷(克)皮污染率 擦除率糊率1 600 18.910.0 2.51 300 18.710.4 5.66 600 9.2 7.72.16 300 16.16.02.25 600 12.99.10.85 300 20.46.62.47 600 11.012.0 2.08 600 4.2 6.411.79 600 2.4 11.0 8.8不可擦的彩600 45 59 23色铅笔以上给出的数据说明了本发明彩色铅笔铅组合物的优异性能。可原纤化材料如EVA的效果可通过将实施例8和9的组合物进行性能比较而看出。实施例8组合物的EVA含量高于实施例9组合物。数据表明，通过增加EVA含量，未擦除百分数可下降。
除了可用于制造彩色铅笔铅，本发明组合物还可制成其它有用制品，如用于自动铅笔的再装芯、自由直立铅笔、蜡笔等，以及油漆、和标记体系，包括具有标记传送器件的那些。
实施例15该实施例说明通过本发明彩色铅笔铅形成的标记的粘结性质。这样，使用包含实施例10所得铅的铅笔，在正常书写压力下，在标准20磅白色证券纸(影印纸)上，手工进行标记。以扫描电子显微镜研究该标记。图1描绘了在1500×放大倍数下的显微照片，并显示出纸的圆柱状纤维、以及分布在这些纤维之间并与其相邻或在其上的铅组合物。在纤维照片的中间区，尤其可看见原纤。可以看出，这些原纤使标记的各部分互相连接。这些原纤更容易在图2-3中看出，它们分别描绘了图1在较高放大倍数，即10000×和30000×下的显微照片。据信，这些EVA原纤是在书写过程中由于施加到该组合物上的剪切力而形成的。如果以橡皮在标记上施力，原纤相互连接的材料就作为片状或膜状片段离开该表面。
实施例16该实施例说明通过本发明彩色铅笔铅形成的标记的粘结性质。这样，使用包含实施例8所得铅的铅笔，在正常书写压力下，在标准20磅白色证券纸(影印纸)上，手工进行标记。以扫描电子显微镜研究该标记。图4描绘了在2000×放大倍数下的显微照片，并显示出所述铅组合物的粘结性质。从整个显微照片，尤其是上部中间区，可以看出赋予所述组合物粘结性的原纤。可以看出，这些原纤使标记的各部分互相连接。这些相互连接的原纤更容易在图5中看出，该图描绘了在较高放大倍数(10000×)的微型结构，尤其集中于图4的上部中间区。
实施例17该实施例进一步说明通过本发明彩色铅笔铅形成的标记的粘结性质。由具有以下成分的铅制造铅笔。成分％重量 ％体积SUNSPERSE RHD 6011(有机红色颜料)13.414.8MICROTHENE FP 80000(聚丙烯) 16.428.4FLUON AD-1(可原纤化PTFE)1.0 0.7MICROTHENE MU 76000(EVA)4.5 7.5PEG 20M 7.0 9.8MICHEM 66930(高熔点蜡，熔点106℃， 5.8 9.7Michelman Inc.,Cincinnati,OH)MICROTUFF AG 609(表面处理滑石) 51.929.1总计100.0 100.0所述铅产生具有良好色强度和可擦性的标记。使用包含以上铅的铅笔，在正常书写压力下，在标准20磅白色证券纸(影印纸)上，手工进行标记。以扫描电子显微镜研究该标记。图6描绘了在2000×放大倍数下的显微照片，并显示出所述铅组合物的粘结性质。从整个显微照片可以看出相互连接的原纤。这些相互连接的原纤更容易在图7中看出，该图描绘了在较高放大倍数(10000×)的微型结构，尤其集中于图6的上部中间区。
实施例18该实施例说明了本发明彩色铅笔铅制备的另一实施方案。由以下成分制造彩色铅笔铅。成分％重量 ％体积MONASTRAL RED Y RT-759-D(颜料)8.08.54IRGAZIN RED DPP BO(颜料) 4.03.86MICROTHENE FP 80000(聚丙烯) 15.9 26.97MICROTHENE MU 76000(EVA) 4.67.54MICROTHENE FN 51000(LDPE) 1.62.68MICROTUFF AG 609(表面处理滑石)51.4 28.32PEG 20M 7.310.39EPOLENE E-10(高熔点蜡)7.011.49IRGAFOS 168(抗氧化剂) O.10.15IRGANOX 1010(抗氧化剂)0.10.15100.0 100.0所述铅产生具有良好色强度和可擦性的标记。
本文引用的所有参考内容，包括专利、专利申请、和出版物在此都作为参考完全并入本发明。
尽管已重点根据几个实施方案描述了本发明，但本领域熟练技术人员显然看出，可以采用这些实施方案的各种变换，而且本发明可不按照本文的具体描述来实现。因此，本发明包括由以下权利要求所定义的本发明主旨和范围内的所有改进。
权利要求
1．一种可擦性彩色铅笔铅组合物，其中包含着色剂、一种或多种粘结剂树脂、可原纤化或已原纤化材料、和填料。
2．根据权利要求1的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述组合物基本上没有低熔点蜡或蜡状材料。
3．根据权利要求2的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述低熔点蜡或蜡状材料的熔点或软化点为约90℃或更低。
4．根据权利要求2的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述低熔点蜡或蜡状材料的针入硬度值为5个单位或更高。
5．根据权利要求2的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述粘结剂树脂是聚烯烃。
6．根据权利要求5的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述聚烯烃选自聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高熔点聚烯烃蜡、及其混合物。
7．根据权利要求6的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述聚烯烃是聚丙烯、低密度聚乙烯和高熔点聚烯烃蜡的混合物。
8．根据权利要求1的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述可原纤化或已原纤化材料是可原纤化或已原纤化聚合物。
9．根据权利要求8的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述可原纤化或已原纤化聚合物是可原纤化或已原纤化共聚物。
10．根据权利要求9的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述可原纤化或已原纤化共聚物是可原纤化或已原纤化乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
11．根据权利要求1的可擦性彩色铅笔铅组合物，它还包括润滑剂。
12．根据权利要求11的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述润滑剂是非颗粒润滑剂。
13．根据权利要求12的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述润滑剂形成与粘结剂树脂分开的区域。
14．根据权利要求13的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述润滑剂是极性材料。
15．根据权利要求14的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述极性材料是烷氧基化材料。
16．根据权利要求15的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述烷氧基化材料选自聚亚烷基二醇、烷氧基化醚、烷氧基化羊毛脂、烷氧基化羊毛脂醇、一元醇和多元醇的烷氧基化物、烷氧基化脂肪酸、烷氧基化植物油、烷氧基化氢化植物油、及其混合物。
17．根据权利要求15的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述烷氧基化材料是乙氧基化材料。
18．根据权利要求17的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述乙氧基化材料选自聚乙二醇、乙氧基化醚、乙氧基化羊毛脂、乙氧基化羊毛脂醇、一元醇和多元醇的乙氧基化物、乙氧基化脂肪酸、乙氧基化植物油、乙氧基化氢化植物油、及其混合物。
19．根据权利要求18的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述乙氧基化材料为聚乙二醇。
20．根据权利要求1的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述组合物包括抗氧化剂。
21．根据权利要求10的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述组合物包括抗氧化剂。
22．一种在待标记表面上使用可擦性彩色铅笔铅组合物的方法，包括(a)提供可擦性彩色铅笔铅组合物；(b)提供所述表面；然后(c)将所述铅涂于该表面上以产生标记，形成所述彩色铅笔铅组合物的粘结层。
23．根据权利要求22的方法，其中所述铅组合物包含着色剂、一种或多种粘结剂树脂、可原纤化或已原纤化材料、和填料。
24．根据权利要求23的方法，其中所述铅组合物还包括润滑剂。
25．根据权利要求24的方法，其中所述润滑剂形成与至少一种粘结剂树脂分开的区域。
26．根据权利要求25的方法，其中所述至少一种粘结剂树脂是聚烯烃。
27．根据权利要求24的方法，其中所述润滑剂是极性材料。
28．根据权利要求27的方法，其中所述极性材料是烷氧基化材料。
29．根据权利要求28的方法，其中所述烷氧基化材料选自聚亚烷基二醇、烷氧基化醚、烷氧基化羊毛脂、烷氧基化羊毛脂醇、一元醇和多元醇的烷氧基化物、烷氧基化脂肪酸、烷氧基化植物油、烷氧基化氢化植物油、及其混合物。
30．根据权利要求28的方法，其中所述烷氧基化材料是乙氧基化材料。
31．根据权利要求30的方法，其中所述乙氧基化材料选自聚乙二醇、乙氧基化醚、乙氧基化羊毛脂、乙氧基化羊毛脂醇、一元醇和多元醇的乙氧基化物、乙氧基化脂肪酸、乙氧基化植物油、乙氧基化氢化植物油、及其混合物。
32．根据权利要求31的方法，其中所述乙氧基化材料为聚乙二醇。
33．根据权利要求23的方法，其中所述铅组合物包括抗氧化剂。
34．根据权利要求22的方法，其中所述组合物基本上没有低熔点蜡或蜡状材料。
35．根据权利要求22的方法，它还包括使用普通铅笔橡皮擦除所述标记。
36．根据权利要求23的方法，其中所述至少一种粘结剂树脂是聚烯烃。
37．根据权利要求28的方法，其中所述可原纤化或已原纤化材料是可原纤化或已原纤化聚合物。
38．根据权利要求37的方法，其中所述聚合物是可原纤化或已原纤化共聚物。
39．根据权利要求38的方法，其中所述可原纤化或已原纤化共聚物是可原纤化或已原纤化乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
40．根据权利要求22的方法，其中所述表面是多孔表面。
41．根据权利要求40的方法，其中所述多孔表面是纸。
42．一种擦除由可擦性彩色铅笔铅组合物在表面上产生的标记的方法，该方法包括将普通铅笔橡皮施用到所述标记上，其中所述标记形成含有着色剂、一种或多种粘结剂树脂、可原纤化或已原纤化材料、和填料的彩色铅笔铅组合物的粘结层。
43．根据权利要求42的方法，其中所述可擦性彩色铅笔铅组合物基本上没有低熔点蜡或蜡状材料。
44．一种可擦性彩色铅笔铅组合物，包含着色剂、一种或多种粘结剂树脂、可原纤化或已原纤化材料、非原纤化颗粒润滑剂、和填料。
45．根据权利要求44的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述可原纤化或已原纤化材料是可原纤化或已原纤化聚合物。
46．根据权利要求45的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述非原纤化颗粒润滑剂是一种非原纤化颗粒聚合物。
47．根据权利要求46的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述非原纤化颗粒聚合物是聚四氟乙烯。
48．根据权利要求44的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述着色剂是颜料。
49．根据权利要求48的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述可原纤化或已原纤化聚合物是聚四氟乙烯。
50．根据权利要求44的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中至少一种所述粘结剂树脂选自热塑性聚合物、热固性聚合物、和胶乳聚合物。
51．根据权利要求50的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述粘结剂树脂是热塑性聚合物。
52．根据权利要求51的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述热塑性聚合物是聚烯烃。
53．根据权利要求52的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述组合物包括烯烃均聚物和烯烃共聚物作为粘结剂树脂。
54．根据权利要求53的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述烯烃均聚物选自聚丙烯和高密度聚乙烯，且所述烯烃共聚物是乙烯-丙烯酸共聚物。
55．根据权利要求44的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述组合物中所述非原纤化聚合物和所述可原纤化或已原纤化聚合物的量为约1∶0.01-1∶1。
56．根据权利要求44的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述填料选自云母、滑石、硅石、粘土和碳酸钙。
57．根据权利要求45的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述着色剂的量为所述组合物的约10-约30％体积，所述一种或多种粘结剂树脂的量为所述组合物的约30-约50％体积，所述可原纤化或已原纤化聚合物的量为所述组合物的约2-约10％体积，所述非原纤化颗粒聚合物的量为所述组合物的约10-约30％体积，且所述填料的量为所述组合物的约10-约30％体积。
58．一种制备包含着色剂、一种或多种粘结剂树脂、可原纤化或已原纤化材料、非原纤化颗粒润滑剂、和填料的彩色铅笔铅组合物的方法，该方法包括，将所述着色剂、所述一种或多种粘结剂树脂、所述可原纤化或已原纤化材料、所述非原纤化颗粒润滑剂、和所述填料进行混合，得到一种共混物，然后由所述共混物成型为所述铅笔铅。
59．根据权利要求58的方法，其中所述共混是通过干混工艺、半干混工艺、或湿混工艺进行的。
60．根据权利要求58的方法，其中所述铅笔铅通过以熔体工艺、湿工艺、或反应性工艺加工所述共混物而成型。
61．根据权利要求58的方法，其中所述可原纤化或已原纤化材料是可原纤化或已原纤化聚合物。
62．根据权利要求58的方法，其中所述非原纤化颗粒润滑剂是非原纤化颗粒聚合物。
63．根据权利要求62的方法，其中所述非原纤化颗粒聚合物是聚四氟乙烯。
64．根据权利要求58的方法，其中所述彩色铅笔铅包括抗氧化剂。
65．根据权利要求44的彩色铅笔铅组合物，其中所述铅组合物用于在白色证券纸上画出第一标记，并将所述第一标记擦拭形成第二标记，所述第二标记有约15％或更低的未擦除率，其中所述第一标记是在300-600克的恒定施加力作用下在所述纸上产生的；且所述第一标记使用普通铅笔橡皮在600克的恒定施加力作用下擦拭。
66．根据权利要求65的彩色铅笔铅组合物，其中通过擦拭所述第一标记而被污染得到第三标记，所述第三标记有约30％或更低的橡皮污染率，其中所述橡皮延伸于纸上第一标记之外的距离，等于其在所述第一标记上擦拭而产生所述第三标记的间距。
67．根据权利要求65的彩色铅笔铅组合物，其中所述第一标记的调色笔头模糊化率为约20％或更低，其中所述笔头在1200克的恒定施加力下用于磨擦所述第一标记，且所述笔头延伸于纸上第一标记之外的距离，等于其在所述标记上磨擦的间距。
68．根据权利要求1-22、44-57、和65-67任一项的可擦性彩色铅笔铅组合物，其中所述组合物能够在涂写表面时产生标记，形成所述组合物的粘结层。
全文摘要
本发明提供一种可擦性彩色铅笔铅组合物,其中包含着色剂、一种或多种粘结剂树脂、可原纤化或已原纤化材料、和填料。本发明的彩色铅笔铅在纸上容易产生用普通铅笔橡皮擦除的标记。使用该组合物产生的标记具有粘结性质,这有助于利用普通橡皮从纸上以片状或膜状片段去除而不会污染或留下残余物。在一个优选实施方案中,该组合物没有或基本上没有低熔点蜡或蜡状材料。合适的粘结剂树脂的例子包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、和高熔点蜡。可原纤化或已原纤化材料的例子包括可原纤化或已原纤化聚四氟乙烯和乙烯－乙酸乙烯酯共聚物。该彩色铅笔铅组合物还可包括润滑剂。合适润滑剂的例子包括微粉化PTFE之类的颗粒润滑剂、和烷氧基化材料,如聚乙二醇之类的非颗粒润滑剂。本发明还提供了一种使用该彩色铅笔铅组合物的方法。本发明还提供了一种制备本发明彩色铅笔铅的方法。
文档编号C09D13/00GK1302316SQ99806478
公开日2001年7月4日 申请日期1999年6月22日 优先权日1998年6月26日
发明者J·雷德纳, D·哈克 申请人:宾尼及史密斯公司