ЦВЕТНОЙ МЕЛОК НА ОСНОВЕ ВОСКА С ЭФФЕКТОМ АКВАРЕЛИ
COLORED CHALK WAX WITH A WATER COLOR EFFECT

Настоящее изобретение относится к цветным мелкам на основе воска для применения на пористых или непористых поверхностях.
Цветные мелки на основе воска уже известны в данной области техники. Такие мелки, известные также как восковые мелки или восковые пастельные карандаши, по размеру похожи на палочки мела для писания на досках, но отличаются присутствием жира, в частности, в высокой доле, например, в форме воска. Этот жир служит основой для мелка, и во время изготовления его он плавят, прежде чем ввести другие ингредиенты. Восковые мелки обычно применяются для раскраски бумаги. Однако они не подходят для использования в качестве грифеля в цветном карандаше, так как их механические свойства позволяют использовать их самостоятельно, не требуя наличия оболочки, поэтому они не ломаются при применении. Равным образом, такие мелки обычно не предназначаются для использования на коже, даже если они нетоксичны. Проблема, встречающаяся с такими мелками, состоит в том, что они предназначены для применения только на среде одного типа, а именно на пористых поверхностях, как бумага, и их сложно стереть, в частности, с кожи или одежды, из-за присутствия воска в материале, что оставляет следы после стирки. С непористых поверхностей их также сложно стереть, особенно всухую.
Авторы изобретения обнаружили, что, заменив часть воска этоксилированным жирным спиртом, можно получить восковой цветной мелок, который можно использовать на непористых поверхностях, который можно смыть в воде и который стирается в сухом состоянии с таких поверхностей, и который имеет также эффект акварели на таких пористых поверхностях, как бумага. Кроме того, такие мелки легко удаляются с кожи, аналогично, одежда, испачканная таким воском, хорошо отмывается.
В заявке EP 0434163 раскрыто применение этоксилированного жирного спирта в смываемых водой мелках. Однако эти мелки не имеют восковой основы, поскольку целью этой заявки было получение мелка с малым числом компонентов и, таким образом, содержащего в основном этоксилированный жирный спирт и красящие добавки. Кроме того, такие мелки имеют следующие недостатки:
- они слишком сильно липнут к бумаге, слишком жирные, и у них отсутствует скользкость,
- они образуют след неоднородной толщины, так как мелок обычно крошится на бумаге,
- они имеют низкую прочность на разрыв или ударную прочность,
- они оставляют руки очень запачканными (даже если они легко смываются водой), и
- они сложны в изготовлении: они не усаживаются, поэтому их сложно извлекать из формы, и время их охлаждения также слишком велико.
Поэтому настоящее изобретение предлагает цветной мелок на восковой основе для пористой поверхности и для непористой поверхности, причем мелок содержит:
a) по меньшей мере один воск,
b) этоксилированный жирный спирт,
c) стеарин,
d) наполнитель,
e) по меньшей мере один пигмент и
f) факультативно, добавку.
Таким образом, состав предлагаемого настоящим изобретением цветного мелка на восковой основе включает воск a), являющийся матрицей мелка, которая обеспечивает его структурой и механическими свойствами.
Предпочтительно, воск a) является натуральным воском (происходящим из растений, животных или насекомых) или синтетическим воском, или смесью таких восков. В частности, воск выбран из парафина, монокристаллического воска, пчелиного воска, полиэтиленового воска, стеарата пентаэритрита и их смесей, более предпочтительно из парафина, монокристаллического воска, пчелиного воска и их смесей, еще более предпочтительно из смеси парафина и монокристаллического воска и смеси пчелиного воска и монокристаллического воска.
В одном предпочтительном варианте осуществления содержание воска a) в предлагаемом настоящим изобретением цветном мелке на восковой основе составляет от 5 до 75 вес.%, предпочтительно - от 10 до 50 вес.%, еще более предпочтительно - от 15 до 35 вес.%, в частности, от 20 до 30 вес.%, от полного веса мелка.
Когда воск a) содержит монокристаллический воск, содержание монокристаллического воска в мелке по изобретению лежит в интервале от 5 до 25 вес.%, в частности, от 6 до 15 вес.%, более предпочтительно - от 7 до 14 вес.%, от полного веса мелка.
Когда воск a) содержит парафин, содержание парафина в мелке по изобретению лежит в интервале от 5 до 40 вес.%, в частности, от 10 до 25 вес.%, более предпочтительно - от 11 до 20 вес.%, от полного веса мелка.
Когда воск a) содержит пчелиный воск, содержание пчелиного воска в мелке по изобретению лежит в интервале от 5 до 40 вес.%, в частности, от 10 до 25 вес.%, более предпочтительно - от 11 до 15 вес.%, от полного веса мелка.
Кроме того, в состав предлагаемого настоящим изобретением цветного мелка на восковой основе входит этоксилированный жирный спирт b). Этоксилированный жирный спирт служит для того, чтобы придать мелку по изобретению растворимость в воде, одновременно сохраняя хорошее сродство с воском a).
12-22
16-18
Предпочтительно, этоксилированный жирный спирт является жирным спиртом C, более конкретно жирным спиртом C. Более предпочтительно, этоксилированный жирный спирт b) выбран из этоксилированных цетиловых спиртов, этоксилированных стеариловых спиртов, этоксилированных цетиловых и стеариловых спиртов и их смесей, предпочтительно он представляет собой этоксилированный цетиловый и стеариловый спирт следующей формулы I:
3
2
m
2
2
n
CH-(CH)-(O-CH-CH)-OH
в которой m=15 или 17, и n означает целое число в диапазоне от 2 до 100, предпочтительно - от 24 до 51, более предпочтительно - от 24 до 30.
В частности, этоксилированный жирный спирт представляет собой цетеарет-25 или цетеарет-50, например, поставляемый в продажу фирмой Lamberti под наименованием Rolfor HT/25 или Rolfor HT/50, в частности цетеарет-25, например, поставляемый в продажу фирмой Lamberti под наименованием Rolfor HT/25.
В одном предпочтительном варианте осуществления содержание этоксилированного жирного спирта b) в мелке по изобретению лежит в интервале от 20 до 70 вес.%, предпочтительно - от 25 до 50 вес.%, еще более предпочтительно - от 25 до 45 вес.%, от полного веса мелка.
В состав предлагаемого настоящим изобретением цветного мелка на восковой основе входит также стеарин c), чтобы придать мелку по настоящему изобретению скользкость.
В одном предпочтительном варианте осуществления содержание стеарина c) в мелке по настоящему изобретению лежит в интервале от 10 до 40 вес.%, предпочтительно - от 15 до 30 вес.%, еще более предпочтительно - от 17 до 25 вес.%, от полного веса мелка.
В состав предлагаемого настоящим изобретением цветного мелка на восковой основе входит также разжижающий наполнитель d).
2
2
3
2
2
2
3
2
2
Предпочтительно, наполнитель d) выбран из группы, состоящей из глины, каолина, монтмориллонита, бентонита, оксида кремния, слюды, талька, карбоната кальция, силиката магния, силиката алюминия и их смесей, предпочтительно он является каолином. В частности, каолин, подходящий для использования в изобретении, содержит по меньшей мере 99% частиц с диаметром менее 40 микрометров (мкм), предпочтительно - по меньшей мере 97% частиц имеет диаметр менее 20 мкм, более предпочтительно - по меньшей мере 86% частиц имеет диаметр менее 10 мкм, еще более предпочтительно - по меньшей мере 67% частиц имеет диаметр менее 5 мкм, еще более предпочтительно - по меньшей мере 40% частиц имеет диаметр менее 2 мкм, измеренный анализатором размеров частиц методом седиментации с рентгеновским детектором. Более конкретно, каолин в настоящем изобретении имеет удельную поверхность по БЭТ 11 квадратных метров на грамм (м/г). Еще более конкретно, он содержит AlO (например, 35,4%), SiO (например, 49,1%), KO (например, 2,1%), FeO (например, 0,85%), MgO (например, 0,28%), TiO (например, 0,1%), NaO (например, 0,04%) и/или CaO (например, 0,05%). В одном предпочтительном варианте осуществления содержание наполнителя d) в мелке по изобретению лежит в интервале от 5 до 40 вес.%, предпочтительно - от 10 до 20 вес.%, в частности, от 14 до 17 вес.%, от полного веса мелка.
Наконец, в состав предлагаемого настоящим изобретением цветного мелка на восковой основе входит пигмент e) для придания цвета мелку и для нанесения маркировки, осуществляемой с использованием указанного мелка.
Пигменты хорошо известны специалисту в данной области в зависимости от желаемого цвета, например, минеральные пигменты, такие, как красный оксид железа, диоксид титана, ультрамарин, и/или сажа, и/или органические пигменты, такие, как синий фталоцианин (Синий 15:1, 15:3), Желтый 14, Ализариновый красный, Оранжевый 64, Пурпурный 23 и/или Зеленый 7, и т.д.
В одном предпочтительном варианте осуществления содержание пигмента e) в мелке по изобретению лежит в интервале от 2 до 10 вес.%, предпочтительно от 2,5 до 5 вес.%, от полного веса мелка.
Состав предлагаемого настоящим изобретением цветного мелка на восковой основе может включать добавку f), чтобы придать мелку дополнительные свойства. Например, это может быть пластификатор, такой, как фталат, эпокидная смола или масло, отдушка, ароматизатор, сверкающий или искрящийся компонент (например, поглощающий или отражающий свет), консервант, стабилизатор, диспергатор, противовспениватель. Например, добавка может представлять собой разветвленный альфа-олефин.
В одном предпочтительном варианте осуществления содержание добавки f) в мелке по настоящему изобретению лежит в интервале от 0 до 6 вес.% от полного веса мелка. Если добавка f) присутствует, ее содержание предпочтительно составляет от 1 до 6 вес.% от полного веса мелка.
Предпочтительно, мелок по настоящему изобретению не содержит ни этоксилированного эфира сорбита и жирной кислоты, ни полиэтиленгликоля.

Предлагаемый настоящим изобретением цветной мелок на восковой основе может использоваться для маркировки, письма или рисования взрослыми или детьми на пористой поверхности, такой как бумага, древесина или картон, а также на непористой поверхности, в частности, на гладкой поверхности, такой, например, как белая доска типа Velleda, пластиковой поверхности (предпочтительно гладкой), металлической поверхности и, возможно даже, на стекле. В случае непористых поверхностей маркировка обычно является временной, так как она легко стирается.
Мелок получают хорошо известными специалисту в данной области способами изготовления цветных мелков на восковой основе. Это может быть способ литья под давлением в полости (которые затем охлаждают, чтобы мелки затвердели, и их можно было извлечь). Таким образом, способ получения может включать стадию нагревания воска a) до температуры выше его температуры плавления (обычно температура плавления воска a) лежит в интервале 50°C-60°C, так что стадию нагревания осуществляют при температуре по меньшей мере 80°C, чтобы гарантировать полное расплавление и высокую текучесть, что позволяет облегчить заполнение полостей формы), добавление других компонентов композиции (b), c), d), e) и, факультативно, f)) в расплавленный воск и их перемешивание, а затем разливку смеси в формы (предпочтительно в полости форм) с последующим охлаждение форм и отверждением мелков.
Полученные цветные мелки на восковой основе имеют по меньшей мере одну из следующих характеристик, предпочтительно все следующие характеристики:
- эффект акварели на бумаге (т.е., растворение всего или части связующего, что позволяет распределить нанесенный мазок по пористой поверхности, чтобы получить "размыв", являющийся теперь "прозрачным", а не матовым) на пористой поверхности, такой, как бумага, например, при использовании кисточки для краски или даже пальца,

- возможность удаления всухую с непористой поверхности, в частности, с гладких поверхностей, таких, как белая доска типа Velleda (в частности, не нужно сильно давить, чтобы стереть мелок),

- возможность удаления в воде (например, влажной тряпкой) с непористой поверхности, в частности, гладкой поверхности, как белая доска типа Velleda,
- хорошая смываемость с одежды, в частности, в стиральной машине, и
- легкое удаление с кожи, в частности, холодной водой без мыла.
Кроме того, мелок по настоящему изобретению не имеет неприятного запаха, в частности, он вообще не имеет запаха.
Настоящее изобретение станет более понятным из рассмотрения следующих примеров, приведенных для иллюстрации, но не ограничения.
Пример 1:
Примеры составов цветных мелков на восковой основе по настоящему изобретению
Точные составы зеленых мелков по настоящему изобретению приведены в таблице 1 ниже.
Таблица 1
<b>Компоненты</b>
<b>Пример 1 (%)</b>
<b>Пример 2 (%)</b>
<b>Пример 3 (%)</b>
<b>Пример 4 (%)</b>
<b>Пример 5 (%)</b>
Восковая основа
парафин
12,00
15,00
12,00
пчелиный воск
12,00
12,00
монокристаллический воск
10,00
10,00
13,50
10,00
10,00
стеарин (растительного происхождения)
20,00
20,00
23,50
20,00
20,00
гиперразветвленный полимер (α-олефин)
5,00
этоксилированный жирный спирт (ROLFOR HT 25)
40,00
35,00
30,00
этоксилированный жирный спирт (ROLFOR HT 50)
40,00
40,00
Воск, всего
82,00
82,00
82,00
82,00
82,00
Пигменты
каолин (белая глина)
15,00
15,00
15,00
15,00
15,00
Синий 15:3
0,39
0,39
0,39
0,39
0,39
диоксид титана
0,74
0,74
0,74
0,74
0,74
Желтый 14
1,87
1,87
1,87
1,87
1,87
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
Были также приготовлены мелки согласно изобретению красного, желтого, оранжевого, цикламенового и синего цветов на основе состава по примеру 3, изменяя только тип используемых пигментов. Все цвета достигались путем надлежащего выбора пигмента(ов) в смеси.
Все полученные мелки имели следующие характеристики:
- эффект акварели на бумаге при использовании кисточки для краски,

- возможность удаления всухую с белой доски типа Velleda,

- возможность удаления влажной тряпкой с белой доски типа Velleda,
- хорошая смываемость с одежды в стиральной машине и
- легкое удаление с кожи холодной водой без мыла.
Пример 2:
Сравнительный пример состава цветных мелков на восковой основе
Точный состав зеленого цветного мела с использованием этоксилированной стеаринной кислоты вместо этоксилированного жирного спирта приведен ниже в таблице 2.
Таблица 2
<b>Компоненты</b>
<b>Сравнительный пример 1 (%)</b>
Восковая основа
парафин
12,00
монокристаллический воск
10,00
стеарин (растительного происхождения)
20,00
полиоксиэтилен стеарат(Rolfat ST 100)
40,00
Воск, всего
82,00
Пигменты
каолин (белая глина)
15,00
Синий 15:3
0,39
диоксид титана
0,74
Желтый 14
1,87
100,00

Полученный мелок невозможно было удалить всухую с непористой поверхности, такой, как белая доска типа Velleda, и он имел неудовлетворительный эффект акварели на бумаге. Кроме того, что касается способа изготовления, полученную смесь трудно отливать в форму, так как она является вязкой и не очень скользящей.
Таким образом, только этоксилированные жирные спирты позволяют обеспечить мелкам согласно изобретению все их преимущества как на пористой поверхности, так и на непористой поверхности.