Balpeninkten

I

fl

...

IL....I r '

I~

..J ,

,

I

J

I

J

I

BAL PEN I N K TEN =======================

r

l

J

I

J

J

, ,

J

J

J,:

:

J

I

I

J

I

J

.

'

1

~ r

1

--... r~

U

Augustus 1972

Û

H. E. A 1 d o r f

[J

D

r - - - ' - - - . J I I - - - - -

- - - -

-

-

---r

l

..

r

I I

l,

,..,

I

l

,

...

I

l

,

I

[

~

i

l.

!

r

[I

rl

,I

. 'I

fl

r

r

-

~

Tl

1

j

n

I' 1

I

I~

I' )

,

,

r 1 " , 1. Inleiding I r Theorie 1. Kleurstoffen 2. Zuren 3. Oplosmiddelen 4. Verdikkingsmiddelen 111 Balpen 1. Houder 2. Inktreservoir 3. Het puntstuk

4. Eisen gesteld aan een stift

IV De eisen waaraan een inkt moet voldoen a. Amerikaanse eisen

b. Duitse eisen

V Proces ter bereiding van balpeninkt, VI Practisch werk.

1. De ontwikkeling en bereiding van een nieuwe balpeninkt.

2. Testen van de nieuwe inkt volgens de Duitse DIN-normen

3. Verrichten van vergelijkend onderzoek 4. Xwaliteitscontrole van de fabriceerde

inkt. Literatuurlijst 0 0 0 -blz. 1 2 4 6 7 7 8 8 8 8 11 13 13 14 16 18 18 23 27 30 31

l

',.. 1

IL..

< , r ' I r ' T " r ' I f ' r ' r . Ir,

r

!

L-I~

IL

I

Korte geschiedenis van de inkten.

Het woord inkt is afkomstig van het Griekse woord enkauston dat gebakken of ingebrand betekent. Lang voor het ontstaan

, van de Egyptische papyri(2500 v.Chr. ) werd inkt op werk aangebracht en dit laatste werd dan gebakken. Dit aarde-werk droeg de naam enkauston, die via het oud Franse woord enque tenslotte het Nederlandse woord inkt opleverde.

De eerste materialen, die als inkt aangeduid kunnen worden, zijn de kleurstoffen, die de Egyptenaren gebruikten om de in steen gehakten tekens te kleuren en deze alsdus duidelijker te maken. De inkt was een suspensie van gepoederde houtskool en gom in water. Waarschijnlijk was deze inkt te visceus om aangebracht te worden met een pen of stift. Toen de

staten en de handel zich uitbreidden, ontstond de behoefte

aan schrijfmateriaal dat "draagbaarder" en gemakkelijker te beschrijven was dan steen.

De papiri gemaakt van het papyrusriet waren één van de eerste oplossingen voor dit probleem, ( 2000 vbbr Christus). De

Grieken gebruikten dit materiaal in de vijfde eeeuw voor Christus. De Romeinen gebruikten het alleen voor hun cor-respondentie en officiële documenten. Later kwam het per-kament gemaakt van dierenhuiden (schaap,lam), nadat de juiste techniek hiervoor was ontwikkeld in Pergamum (150 v. Chr.) te Klein-Azië onder Koning Eumenes.

Dit gebeurde volgens Plinius na een uitvoerverbod van papyrus-riet door de Egyptische pharao. Het perkament werd echter pas na enige honderden jaren algemeen gebruikt in Europa.

Het huidige papier werd omstreeks de twaalfde eeuw bekend in Europa en was oorspronkelijk afkomstig uit China.

Waaruit de eerste inkten bestonden, die voor het papyrus ge-bruikt werden is onzeker, maar waarschijnlijk was het pigment roet of een ander fijn verdeelde vorm van koolstof. Dit

pigment werd gesuspendeerd in een soort vernis, waarvan het hoofdbestanddeel een drogende olie was. Er werden twee kleuren gebruikt: zwart en rood; de rode kleurstof was waarschijnlijk ijzeroxide. Algemeen kan men stellen, dat de inkt in de an-tieke wereld tot ongeveer de tweede eeuw na Christus ge-maakt werd van een pigment, dat gesuspendeerd was in water, dat opgelost gom of een drogende olie bevatte.

Het pigment was echter niet oplosbaar en drong dientengevolge niet door in het "papier", maar lag op de oppervlakte waar-op het door gom of olie vastgehouden werd. Omstreeks de jaar-telling werd inkt een handelsartikel en werd in de vorm van blokken gom met daarin pigment verkocht. De koper hoefde dit nog slechts aan te mengen met water.

, ,

" ,

,

,

I I

Een typisch inktrecept uit die tijd is als volgt:

1 deel kopersulfaat, 1 deel lijm (gemaakt van ossehoeven) en 16 delen roet, dat men verkreeg door verbranden van hars. De bereiding van fijn verdeelde koolstof voor het pigment in

inkten was een goed bestudeerd proces. Voor goedkope inkten gebruikte men schoorsteenroet. Voor de duurdere soorten werd pek of hars in een kleine kamer verbrand, die volkomen bete-geld was, zodat de koolstof er makkelijk afgehaald kon worden.

Plinius bericht, dat omstreeks 100 na Chr. er inkten verschijnen, die niet meer gemakkelijk van papyrus of perkament gevlakt konden worden. Men heeft toen kennelijk inkten ontwikkeld, die in het te beschrijven materiaal konden doordringen en er niet zoals bij de bovengenoemde· inkten op de oppervlakte bleven plakken -door gom of de drogende olie. Deze inkt bestond waarschijnlijk uit lampzwart en kopersulfaat, dat gesuspendeerd werd in water. In China was in de derde eeuw na Chr. een proces ontwikkeld

ter vervaardiging van de z.g.n. Oost-Indische inkt. Het

hoofdbe-standdeel was weer lampzwart, dat gepoederd werd en gezeefd door fijne zijde. Hieraan werd gom, water, het wit van eieren, cinnaber en muskus toegevoegd en gemengd. In 600 na Chr. waren er minstens 20 grote instellingen die inkt vervaardigden in China en er werd zelfs een inspecteur benoemd om de constante kwaliteit van de inkt te garanderen. Men vervaardigde gekleurde inkten en wel rode inkten met als pigment vermiljoen en cinnaber en blauwe

inkten met als pigment indigo, kobalt en koperoxyde.

Door de uitvinding van de veren pen omstreeks 500 na Chr. (voor-heen werd riet gebruikt) werden er minder viscose en meer

vloeibare inkten gebruikt. Dit had tot gevolg, dat de inkten minder kleurstof bevatten en daardoor eerder konden vervagen. Een inktrecept uit ongeveer 800 is als volgt:

Takken van naaldbomen (spar) moeten gekapt en in de zon gedroogd worden, waarna de schors verwijderd wordt. Deze schors weekt men gedurende een week in water, waarna men de vloeistof filtreert en deze kookt tot een derde van zijn oorspronkelijk volume. Men verhit dan tot de vloeistof bijna zwart is en neiging tot verdikken vertoont, waarna een hoeveelheid rode wijn (ongeveer een derde van het volume van de overgebleven vloeistof) wordt toegevoegd.

~.J

111

Vervolgens wordt de vloeistof opnieuw gekookt totdat er zich een

vel vormt op het oppervlak, dan wordt de inkt in leren zakken gedaan zodat het water er uitloopt en de overblijvende pasta wordt vervolgens in de zon gedroogd. Wanneer men deze inkt wil gebruiken voegde men er wijn aan toe.

Omstreeks 1100 verschijnen de eerste galnoten inkten in Europa, die afkomstig waren uit Arabië, waar de Allepogallen vandaan komen. Deze gallen ontstaan op een eiken soort (Quercus infectiora), die slechts 2 meter hoog wordt en veelvuldig voorkomt in het Oostelijk Middelandse zeegebied. Deze inkt werd op de volgende manier bereid: De gallen werden gemalen en op een warme plaats gedurende enige weken vochtig gehouden tot er zich een schimmel ontwikkelde.

Vervolgens werd het geheel gekookt ter ~xtrahering van de klcur~tof, en deze vloeistof werd gefiltreerd. Na toevoeging van kopersulfaat en gom was de inkt klaar. Tegen de vijftiende eeuw hadden de gal-noten inkten de Oost-Indische inkten grotendeels vervangen. De galnoten inkt is direct na bereidingoon vrijwel kleurloze inkt die door oxidatie aan de lucht pas na een tijd een: blauwzwarte kleur krijgt, die echter veroorzaakt wordt door een neerslag, hetgeen met gom op het papier vastplakt en dus afwasbaar is. Leonardi verbeterde deze inkt in 1856 door aan de inkt een hoe-veelheid zuur toe te voegen hetgeen oxidatie door zuurstof uit de lucht voorkomt en de inkt kleurloos houdt. Hij voegde een blauwe kleurstof toe waardoor de inkt toch direct leesbaar was. De blauw-zwarte neerslag ontstaat dan pas na enige tijd in het papier en de inkt is dan niet meer afwasbaar. Aangezien galnoten inkt duur was werd later campêchehout inkt veelal verkocht voor galnoten inkt. Deze inkt bestaat uit een aftreksel van campêche hout, dat haema-toxyline bevat dat door kaliumchromaat wordt omgezet in haematine, zodat een diepzwarte vloeistof wordt verkregen, die echter weinig bestendig is. Toen in 19J9 door Laslo Biro een goedwerkende balpen werd uitgevonden, moest voor deze pen een nieuwe soort inkt ontwik-keld worden.

'-.J , 1 ,

,

I '--.J ,

,

J

-1-Inleiding

De I.K.F. is een dochteronderneming van de Woelnerwerke. Deze Woelnerwerke bestaan uit een aantal chemische fa-brieken, die in 1896 werden opgericht en zich aanvankelijk bezig hielden met de produktie van waterglas, kristalsoda en glauberzout. (NA

2 504). Het volgende chronologische

overzicht zal een indruk geven van de activiteiten van deze Woelnerwerke. 1896 1910 1910-19J1 19J6-1938 1952 1954 1962-1965 1966

Stichting van een chemische fabriek, die

waterglas, kristalsoda en glauberzout produceert. In de productie worden wasmiddelen en zeep

opgenomen.

Vergroting van de zeepfabricage en nieuwe fabrieken voor wasmiddelen.

In gebruik neming van een palmolie blekerij. Fabricage van gièterij hulpmiddelen.

Productie van reinigings en desinfecterings-middelen.voor de zuivelindustrie (Doryl).

ProduGtie van speciale reinigingsmiddelen voor de frisdrank- en levensmiddelenindustrie.

Productie van grondstoffen voor de moderne was-en reinigingsmiddelwas-en op silicatwas-en basis

(IKALON) •

Ontwikkeling en productie van wasmiddelen voor automatische vaatafwasmachines (relavit). I. Productie-programma:

Silicaten: Natrium en Kalium waterglas.

Gieterij hulpmiddelen: CO₂ - kern en vormbind~iddelen.

Harders voor bindmiddelen.

Op waterglas basis: Kunstharsen, Furaan en phenolharsen. Heinigings en desinfectie middelen voor de frisdrank- en levensmiddelenindustrie.

Wasmiddelen:

voorwas, was en wasserij hulpmiddelen, vaatwasmiddelen.

In 1964 werd de I.K.F. opgericht, die zich bezig houdt met

de ont\~ikkeling van illkt~n voor balpennen en nijlonschrijvers.

lIet productie prot~rar~ma is als volgt:

a) 1.>aljlcninkten, welke te gebruiken zijn voor stiften van

~lessinc en plastic 1.>uis (PVC en I'olypropyleèn) b) n\ilollschriJver-illkten

r \ ; I I '-' \ '-' I o...J

)L

-11-Deze inkten zijn in vele kleuren te leveren.

Het bedrijf bestaat uit een laboratorium-afdeling, waar de ontwikkeling van nieuwe inkten plaatsvindt en een productie-afdeling.

In totaal werken bij de I!K.F. buiten het administratief

pers~neel (die deel uitmaken van Woelnerwerke) 60 man.

" 1 ! • , "

I

~

-2-II. Theorie

Balpeninkten zijn gekleurde oplossingen in tegenstelling tot drukinkten, die meestal dispersies zijn. De balpeninkten bestaan uit: a) kleursto:f:fen b) zuren c) oplosmiddelen d) verdikkingsmiddelen a) kleursto:f:fen

De kleursto:f:fen, die men gebruikt zijn organische kleursto:f~ :fen. Ze zijn basen, die met behulp van zuren (zie ad b)

zouten vormen, die oplosbaar zijn. Ook worden tegenwoordig neutrale in alcoholen oplosbare kleursto:f:fen gebruikt om een echte kleurechtheid te geven.

De organische kleursto:f:fen bestaan uit:

a) positieve auxochromen, dit zijn orthopara groepen, die electronen donoren zijn. (CH

J - OCHJ - N(CHJ)2.

b) neGatieve auxochromen, dit zijn metarichtende groepen,die electronen acceptoren zijn (-N0

2 - HC=O)

c) chromogenen, dit zijn het molecuul minus de positieve en negatieve auxochromen, o:f wel geconjugeerde dubbele bindingen en gecondenseerde aromatische kernen.

1--.)

I

I

J

-, Het molecuul minus - N0_{2i -} OH ~ eH, N = N -J is het chromogeen • De kleur ontstaat door het vermogen van de molecuulgroepen om bepaalde golflengte van het licht te absorberen en

1 te reflecteren. lIet absorberen van bepaalde

golf-lengtes van het licht:d.w.z. energiequanta)hangt samen met de mogelijkheid van resonantie. Men kan in het algemeen stellen, dat met een toenemend aantal resonanties truc turen de absorptie-band naar een langere golflengte verschuift.

Dit heeft tot gevolg dat de kleur, die wij zien (dit is het gereflecteerd licht), dieper wordt (het z.g. bathochroom =

kleurenverdiepend effect).

Dit komt doordat het aantal mogelijke energieniveaus van de electronen van het molecuul en daarmee hun onderlinge afstand afnemen als gevolg van deze vergroting van het aantal configu-raties, waartussen resonantie mogelijk is •

. ,- Hierdoor is er minder energie nodig (langere golflengtel om de electronen aan te slaan.

geabsorbeerd golflengte= waargenomen kleur

~olflengte in H U gereflecteerd licht

400 440 violet geel/groen 440 480 blauw geel 480 490 groen/blauw oranje 490 - 500 blauw/groen rood 500 560 groen purper 560 - 580 geel/groen violet 580 595 geel blauw 595 - 605 oranje groen/blauw 605 750 rood blauw/groen

Voor subsitutie van telkens andere positieve en/of negatieve auxochromen in hetzelfde chromogeen kan men het aantal moge-lijkheden voor resonantie vergroten of verkleinen en hiermede de kleur van de kleurstof veranderen. Een vergroting van het aantal resonantie-structuren zal leiden tot een bathochroom effect, (kleurverdiepend), terwijl een verkleining van het aantal resonantie-structuren zal leiden tot een hypsochroom effect (kleur~er~1chtend).

, 1

4

-In de balpen inktenfabricage worden de volgende hoofdtypen kleurstoffen gebruikt~

1. Tr~phenyl/methaan kleurstoffen

De grondstructuur van deze kleurstoffen is:

p-c-/;

!,

[R~tc

=O=N+R1

CL

Ra_eH]

of-H

voorbeelden: metyl-violet I(CI 425J5)

metyl-violet FN kleur:helder

blauw/violet

victoriablauw 7. Cl 42595

Chloorzout van de base.

andere veel gebruikte kleurstoffen van deze groep: Malachiet groen 4 C.I. 42000

Malachiet groen C.I. 42040 Auramine geel 2 C.I. 41000

~lagenta rood rood 9 C,'I. 42500

Nicrosinc zwart 5 C.I. 50415

N.ll. liet p.erste cijfer achter de kleur is een nummer van de

z.g. Colour Index dat de classificatie van de kleur aan-geeft en de namen van de fahrikanten met de productnaam.

I I'

1

I r ) I -..J , 1 I " I I '---' .

,

, 1 , i , 1 , 1 5

-Het tweede cijfer is ook een nummer van de Colour Index. dat betrekking heeft op de chemische structuur en eigenschappen. Alle nummers zijn te vinden in de Colour Index 1956 vol. I.

2. Een subklasse van de triphen}Vmethaan kleurstoffen vormen de Xantenen en de phtalaines.

Deze hebben ongewoon heldere kleuren.

Het voorbeeld Rhodamine violet 10. C.I. 45170.

Chloorzout van de base.

Het verschil met de triphenwmethanen is de zuurstofbrug tussen de twee phenylgroepen.

De Rhodaminen zijn de belangrijkste kleurstoffen van deze

groep~r:di t zijn rode kleurstoffen.

De kleurstoffen van deze beiden groepen zijn echter niet erg lichtsterk d.w.z. ze verbleken vrij snel. Ook zijn ze gemakkelijk op te lossen in spiritus tetrachloorkoolstof en alcohol. Als meer lichtechte kleurstoffen worden metaal complexen gebruikt, die oplosbaar zijn in de te gebruiken oplosmiddelen. CO en CR complexen van AZO kleurstoffen.

J.

Phtalocyanine kleurstoffen.

Dit is een metaal complex , jat bijzonder lichtecht en eenmaal op het papier moeilijk met organische oplosmiddelen te verwijderen is.

Structuurformule:

De kleur is roodachtig blauw.

Door het complex te chloreren ontstaan groene kleurstoffen, terwijl door bromeren gele kleurstoffen ontstaan.

Men maakt gebruik van de volgende phtalocyanine kleurstoffen. blauw 55

blauw 86

C.L 74400. C.I. 74180 Asti'ublauw 6.

(ne nummers van phtalocyanine F,roen en geel heb ik niet kunnen vinden).

, I I

...

, 1 r ' I ' 6

-Het percentage kleurstorren in inkten varieert van 20 - 40% al naar gelang het doel en de prijs.

ad b. Zuren

De kleurstor basen reageren in het oplosmiddel met de zuren tot oplosbare zouten.

Bij de eerste balpeninkten gebruikte men oliezuur en ricinoleine-zuur, zowel als zuur als oplosmiddel.

Deze inkten droogden echter zo langzaam, dat men nog ardrukken na enige maanden kon maken van de hiermede geschreven stukken. Ook bevochtigden deze inkten de kogel van de balpen niet,

omdat de sterk polaire COOH groep, niet hechtte op het nonpolaire metaaloppervlak. Het gevolg hiervan was dat deze inkten geen rechte continue-lijn gaven, wanneer er mee geschreven werd maar een wat onderbroken lijn.

Omstreeks 1951 werden de eerste sneldrogende inkten ontwikkeld. Deze drogen beter, geven een mooier continue-schrirt, geven geen ardrukken en dringen niet door het papier heen.

Als zuren in deze inkten werden eerst ben zo salicylzuur en phtaa. zuur gebruikt en als harsen kolophonium or pijnboomhars. Deze hars is meestal arkomstig van de centraalamerikaanse pinusboom. Kolophonium bestaat voor 90% uit zuren en. 10% is neutraal materiaal. Het belangrijkste zuur is het abietine zuur.

coot4

Hen maakt soms ook gebruik van halr synthetische zure harsen, zoals het ~aleine hors, dat ontstaat door het kolophonium te verhi t ten'" 900 C. waardóor het abi e tinezuur overgaat in he t laevo-pimunne-z\lur. lwtgeen men laat reageren met maleine zuur

r '

r '

- 7 -

-

l

lolen gebruikt ook volledig synthetische zure kunstharsen. Dit zijn omzettingsproducten van phtaalzuur met meerwaar-dige alcoholen (Alkydharsen), ook zijn andere harsen mogelijk

Het voo~deel van gebruik van een zuurhars is dat ze tevens als verdikkingsmiddel dient, zodat er minder neutraal hars nodig is om de gewenste viscositeit te bereiken.

De hoeveelheid zuurhars, die nodig is, wordt door titratie van

v de kleurstoffen met HCL bepaald. De PH van _~ de inkt is ongeveer

6 à 7 als deze klaar is.

ad c. Oplosmiddelen

De gebruikte oplosmiddelen zijn niet vluchtige glycolen, glycolethers, polyglycolen en aromatische alcoholen, zoals:

1, 2 propyleenglycol, dipropy~nglycol hexileenglycol oEtyleen-glycol. 1, J butyleenglycol, diethyleenglycol monoethylether en benzylalcohol.

Het gehalte aan oplosmiddelen is meestal 40 -

60%.

ad d. Verdikkingsmiddelen

Om de viscositeit (20.000 C PoISE) van de inkt de gewenste

waarde te geven (zie ballpenbeschrijving) worden neutrale harsen toegevoegd. Hiervoor worden ketonharsen en gealkyleerde

Ureum-Formdehyde harsen gebruikt, die neutraal zijn.

Voorbeelden: AFS kunstharsen

26 m kunstharsen

De hoeveelheid ~raal hars is afhankelijk van de geerste

viscositeit en de hoeveelheid gebruikte zuurhars.

I ~ • I I ---.J I I ,--J

-8-II! Balpen )

In 1898 werd een octrooi verleend in Oostenrijk aan Georg A. Werner op een apparaat dat via een draaiende kogel inkt

-

l

op papier bracht. In de praktijk bleek dit apparaat slecht en vaak in het geheel niet te werken. Pasn 1939 werd aan Laslo

J.

Biro een octrooi verleend op een goedschrijvende balpen. Later verkreeg hij nog enige andere octrooien op de balpen. Volgens de in deze octrooien beschreven vindingen werkt deze hedendaagse balpen nog steeds. In Nederland is zelfs nog één van de Biro's octrooien tot mei 1974 geldig. Het principe van de balpen is de stroming van inkt uit een inktreservoir, onder invloed van de zwaartekracht naar een kogel, die voort-draait, bevochtigd wordt en door te draaien inkt op papier brengt.

De balpen bestaat uit de volgende onderdelen: a) houder, waarin zich de stift bevindt

b) inktreservoir

c) puntstuk b en c vormen samen de stift

III1De houder is gemaakt van kunststof, hout of metaal en is vaak zo gecombineerd, dat men de stift kan verwisselen als deze leeg is.

Tevens bevat deze houder een of ander mechanisme om de punt van de stift er uit te doen komen en aldus te kunnen schrijven. De uitvoeringen van de houders zijn legio (Potlood modellen, drukknop modellen enz.)

III2Inktreservoir

Dit inktreservoir is gemaakt van metaal (messing) of kunst-stof{polypropyleen of P.V.C.)

Het bestaat uit een holle buis met een binnendiameter van 2-2,5 mm, waarvan de ene zijde van deze buis open is, terwijl aan de andere zijde het puntstuk (Zie C) is ingedrukt. Deze buis bevat 0,3-0,4 gram inkt. Bij de z.g. magnum stiften met een binnendiameter van het inktreservoir van 5 mm bevat dit 1,5 gram inkt.

III₃Het puntstuk

De punt wordt gemaakt van metaal (meestal messing MS 58 soms ook roestvrij staal 317).

In deze punt bevindt zich aan het einde de kogel, die er zo is ingebracht dat deze vrij kan draaien.

-

.

•. <fI

80..

-f

1

g

t.lur

r

Door s

n.ed.e

,. -~ :

J

J

I I ~

J

-9-soort of van wolframcarbide en is soms een synthetische safier (alleen bij de heel dure stiften, zoals Waterman). Bij een roestvrij stalen kogel wordt een punt van messing Ms 58 gebruikt, terwijl bij woframcarbide en synthetische safieren een roestvrij stalen punt als bedding dienst doet (verschil in hardheid). In de punt bevindt zich een kanaal dat de inkt vanuit het inktreservoir naar de inktverdelings-kanalen voert, die op hun beurt de inkt naar de kogel voeren en deze gelijkmatig bevochtigen. Indien de kogel van roest-vrij staal is, is dit volgens Gould

(Am.

Ink. Maker 1955 33L7) of een 440 A of C roestvrij staal, dat een warmte behandelirig heeft gehad om het een hardheid te geven als die van RockweIl C 63. De"moderne balpeninkten zijn een weinig met water meng-baar en kunnen waterdamp absorberen en vervolgens ioniseren, hetgeen corrosie kan veroorzaken in het puntstuk. Teneinde deze corrorie zoveel mogelijk te voorkomen, kan men de hygros-copiteit van deze inkten verkleinen door hoogmoleculaire al-coholen als oplosmiddelen en tevens een goede taal soort als kogel te gebruiken. De diameter van de kogel kan nogal ver-schillen, daar men stiften heeft met exjra fijn tot grote kogel, (diameter 0,7-1,3 mm) naar gelang het schrift, dat, men wenst. Kogels met een diameter kleiner dan 1 mm ver-eisen een grotere schrijfdruk. Door de kleine diameter neemt ook het aantal omwentelingen per minuuut toe, hetgeen ook meer slijtage van de bedding met zich brengt.

(Een 1 mm kogel bijv. maakt bij het schrijven 3500 omwente-lingen per minuut, hetgeen natuurlijk wat slijtage aan de zachtere messirig-bedding geeft). Een kogel met kleine dia-meter is ook moeilijker te fabriceren, daar men meer nauw-keurige machines nodig heeft om de concentriciteit van de bedding rond de kogel te handhaven.

Stiften met kogels groter dan 1 mm kunnen het nadeel hebben dat de inkttoevoer achter de kogel vertraagd wordt, hetgeen leidt tot onderbroken en niet continue. Tevens neemt met toenemende kogeldiameter over het algemeen ook de ruimte tussen kogel en bedding toe, hetgeen resulteert in een overmatige afgifte van inkt en een vuile punt. Een voordeel van een grote kogel is echter dat het aantal omwentelingen per minuut afneemt en hiermee ook de slijtage aan de bedding. De ruimte tussen de kogel en de bedding die als voedings-kanaal dienst doet voor de afgifte van de inkt kan ver-anderd worden, maar er is zoals reeds gezegd een grens aan deze ruimte, namelijk de concentriciteit van de bedding. Deze ruimte bedraagt 1-10 micron, afhankelijk van de vis-cositeit van de inkt en de grootte van de kogel.

Bij een grote ruimte tussen kogel en . bedding moet men een viscieuze inkt gebruiken, anders ontstaat lekkage.

-

,

,

.

I

r I

-10-Tijdens het gebruik van de stift wordt de ruimte tussen kogel en bedding groter door slijtage en dit resulteert in een grotere afgifte van inkt (klodderen).

III4

-11-De belangrijkste .practische eisen aan een stift zijn: a) De inkt mag niet uit het open einde van de stift

stromen, wanneer men deze omgekeerd. d.w.z. met de punt naar boven houdt.

b) De inkt mag niet uit de ruimte tussen kogel en bed-ding stromen.

c) De inkt film. die op het papier gebracht wordt. moet continu zijn.

ad a. Wanneer de capillaire krachten groot genoeg zijn, d.z.w. wanneer de buis van het inktreservoir een binnendiameter heeft. die kleiner is dan 2.5 mm en wanneer de oppervlak-te spanning grooppervlak-ter is dan 35 dyne/cm bij 200 C volgens de I.K.F •• zodat zich een meniscus vormen kan die niet gemakkelijk breekt. zal de inkt niet uit de buis kunnen stromen aan het open uiteinde.

Indien de binnendiameter groter is dan 2.5 mm, dit is het geval bij de z.g.n. jumbostiften. dan moet men ge-bruik maken van een vetpropje. dat de inktkolom volgt maar dat de buis niet geheel mag afsluiten. Wanneer dat het geval zou zijn, zou er bij het langzaam naar de punt stromen van de inktkolom een onderdruk kunnen ontstaan. waardoor het verdere transport van de inkt naar de kogel verhinderd zou worden. door de atmosferische druk. die aan het uiteinde van de punt heerst. Deze vetprop mag niet reageren met de inkt en de fysische eigenschappen van deze vet prop mogen in een temperatuurgebied van 0-400 C niet veranderen.

De functie van de viscositeit bestaat uit het opvangen en vertragen van schokken. die de meniscus zouden kunnen breken en aldus het uitstromen van de inkt zouden kunnen veroorzaken. De viscositeit moet een waarde hebben volgens Gould van 10.000-15.000 c.Poise bij 20°. en volgens de I.K.F. van 15.000-20.000 c.Poise bij 20°

ad b. De capillaire krachten in het puntstuk zijn nog veel gro-ter. aangezien de binnendiameter van het puntstuk veel kleiner is (1 mm). zodat het uitstromen hier bijna onmo-gelijk is. Indien de kogel draait wordt de meniscus ver-stoort in de voedingskanalen, zodat dan. indien de vis-cositeit (zie ad al geen waarden tussen de 10.000 à

20.000 c.Poise bij 200 C bedraagt naar gelang de grootte van de opening tussen kogel en bedding de inkt er lang-zaam zou uitstromen.

'

--j

-12-ad c. Wanneer er zich een continue inktlaag tussen kogel en

bed-ding bevindt en de inktkolom ononderbroken is en tevens de

viscositeit voldoende hoog is, zodat het breken onder

in-vloed van de oppervlakte-spanning van de dunne inktfilm op

de kogel voorkomen wordt, zal het schrift regelmatig zijn.

Is de viscositeit te laag - kleiner dan 10.000 c.Poise bij

200 - dan zal de dunne inktfilm op de kogel breken en

druppels vormen, die aanleiding kunnen geven tot

-13-DE EISEN WAARAAN BALPEN-INKT MOET VOLDOEN IV. Het U.S. department of Commerce (National Bureau of

Stan-dards circular C426) stelt de volgende eisen aan balpen-inkt:

1. De inkt moet een heldere en volledig filtreerbare op-lossing zijn en mag geen gesuspendeerde deeltjes be-vatten.

2. De inkt moet goede opslageigenschappen hebben (geen korstvorming en oxidatie van de inkt).

3. De inkt mag geen korst vormen op de kogel, wanneer de pen niet gebruikt wordt.

4. De inkt mag niet te zuur z1Jn (PH ongeveer 6) om vloei-en op het papier tegvloei-en te gaan.

5. De inkt moet een goede kleurechtheid hebben en niet verbleken, noch in de bulkvloeistof, noch op het pa- .

pier.

De inkt moet een dusdanige lichtechtheid hebben, dat het schrift na 48 uur in een Fadeometer nog leesbaar is.

6. Het schrift moet nog goed leesbaar Z1Jn na 48 uur in water bij 200 te zijn ondergedompeld.

7. De inkt moet door absorptie door het papier binnen 5 seconden drogen en het schrift mag na 48 uur niet gepenetreerd zijn tot aan de achterzijde van het papier. 8. De inkt moet goed schrijfbaar zijn zonder uit de stift

te lekken en zonder verandering in kleur in een tempe-ratuurgebied van 20_400C.

9. De letters moeten bij het schrijven met ongeveer ge-lijke schrijfdruk goed gevuld zijn met inkt en de con-tinuïteit moet niet onderbroken worden.

10) De stift moet minimaal 1 ml inkt bevatten.

11) De inkt mag geen bestanddelen bevatten, die corrosie in het voedingskanaal, kogel of huizing kunnen veroorzaken. ad 1- De gesuspendeerde deeltjes zullen verstoppingen in de

punt kunen veroorzaken.

ad 5- Ter verhoging van de kleurechtheid woroen phtalocyani-ne-complexen toegevoegd, die uiterst lichtecht zijn. ad 6- Aangezien bij de moderne balpeninkten de kleurstoffen

de oplosmiddelen noch oplossen noch mengen met water, de watervastheid geen probleem.

ad 7- Daar de film, die door de kogel op het papier aange-en is

bracht wordt, zeer dun is en daar het meeste papier re-delijk absorbeert, is het drogen geen probleem. Bij het

. 1

ad 8.

ad 9.

-14-schrijven op niet-absorberend papier of plastic folie heeft men speciale inkt nodig, die droogt door verdamping.

De absorptie geschiedt door de capillaire attractie onder invloed van de oppervlakte-spanning tussen de vloeistof en de kleine ruimten tussen de vezels van het papier en door de kanalen, die zich in het midden van de vezel be-vinden.

De viscositeit van de inkt moet lekkage door de ruimte

tussen kogel en bedding (1-10 micron) onmogelijk maken.

Inkt met de vereiste viscositeit (15.000-20.000 c. Poise

bij 200 C, afhankelijk van de opening tussen kogel en

bedding) heeft tevens smeercapaciteit, zodat slijtage van de bedding verminderd wordt. Wanneer de viscositeit

echter een waarde boven de 20.000 c.Poise bij 200 C

heeft, zal de kogel als het ware geremd worden en de stift zal dientengevolge moeilijker schrijven. Het ge-vaar zou niet denkbeeldig zijn dat de inkt zo langzaam zou stromen naar de punt, dat bij een snelle schrijver de inkt toevoer naar de punt onderbroken zou kunnen wor-den door het breken van de inktkolom, hetgeen elke ver-dere beweging van de inkt naar de punt zou verhinver-deren. Daar de viscositeit in het gestelde temperatuurgebied niet te veel mag veranderen, kunnen de oplosmiddelen in de inkt niet te vluchtig zijn en mogen ook geen te hoog smeltpunt hebben.

Het is uiterst belangrijk tijdens het vulproces er

zorg voor te dragen, dat er geen lucht in de

inkt~ko-lom zit. Wanneer er lucht in de punt zit gecomprimeerd door het gewicht van de inktkolom, moet men deze door centri-fugeren via de punt verwijderen. Wanneer de lucht in het midden van de inktkolom zit kan door het centrifugeren schuimvorming optreden, hetgeen een discontinu-schrift veroorzaakt.

Slecht schrift kan ook ontstaan wanneer de inkten wegens slechte kwaliteit sterk waterabsorberend zijn. Er kan

dan een galvanisch element (± 2 V) ontstaan met de

roestvrijstalen kogel en de messing bedding als elec-troden, hetgeen de kleur van de inkt verandert en deze zelfs geheel blank kan maken.

IV 2. Het Duitse Fachnormenausschuss BUrowesen im Deutschen

Normenausschuss (DNA) stelt de volgende eisen aan bal-peninkt, vastgelegd in het DIN.l6554-blad.

r '

1.

De inkt moet een zekere lichtechtheid hebben, die is

vastgelegd in het DIN. 54003.

2. De inkt moet bestand zijn tegen de volgende

oplosmid-delen: water, gedestilleerd water, spritus 90%,

ace-ton, ether, benzeen en tetrachloorkoolstof.

3. De inkt moet bestand zijn tegen de volgende

chemi-cali~n in oplossing: 10% Hel, 10% NaOH, 10%

mieren-zuur, eau de javelle, 10% ammoniakoplossing en een

mengsel bestaande-uit een ~~

kaliumpermanganaat-op-lossing en een 15% NaHS0₃ oplossing.

4. De inkt moet binnen 5 seconden droog z1Jn en er mag dan geen afdruk met een zacht vlakgom meer mee

ge-maakt kunnen worden na 20 seconden.

5. De inkt mag niet vloeien en mag niet penetreren tot de achterzijde van hetpapier, zelfs niet na een maand.

6. De inkt moet goede opslageigenschappen hebben, zodat deze in een stift na een half jaar nog voldoet aan de hierboven gestelde eisen.

, i I >--J

V.

-16-HET PROCES TER BEREIDING VAN BALPENINKT

Het bereiden van inkt in het algemeen en ook van balpen-inkt is in vergelijking met de processen ter bereiding van organische stoffen, synthetische harsen of kleur-stoffen niet erg gecompliceerd.

Het belangrijkste deel van de inktbereiding geschiedt in het laboratorium, n.l. het vinden van de juiste samen-stellingen voor de inkten met verschillende bestemming. Het proces zelf is een batchproces en bestaat eigenlijk voornamelijk uit roeren. Het hele proces en het kiezen van de procesvariabelen (temperatuur, roersnelheid, re-actietijd) berusten op ervaring. Dit heeft een histori-sche achtergrond, daar het voornamelijk -kleine bedrij-ven waren, meestal kleine laboratoria, die na de tweede wereldoorlog in het zuiden van Duitsland begonnen met de fabricage van inkt voor balpennen, die door de Ameri-kaanse soldaten naar Europa waren gebracht.

Aangezien van de technologie van balpeninkten weinig of niets bekend was, experimenteerde men wat en sommige be-drijven slaagden erin met hun apparatuur betere resul-taten te boeken. Deze eenvoudige technologie bracht te-vens met zich mee, dat het gemakkelijk is voor een ieder om inkt te maken, mits hij een samenstelling heeft.

Dit is dan ook de reden, dat men thans nog steeds geen

onthullingen wil doen omtrent het proces, dat een

fa-briek gebruikt, daar andere fabrieken deze bepaalde

manier van werken heel gemakkelijk kunnen copi~ren.

Het is namelijk onmogelijk om op een dergelijk proces een octrooi te verkrijgen. (Ik heb dan ook geprobeerd om zo-veel mogelijk gegevens zelf in de fabriek te verzamelen) De stappen in het proces zijn de volgende:

1. De oplosmiddelen worden in het reactievat gebracht en vervolgens de kleurstofbasen, zuren en harsen.

2. Het reactie-vat wordt onder roeren met een mechanische

bladroerder met behulp van stoom of

elec-triciteit op 1100e gebracht. De kleurstofbasen en de

zu-ren reagezu-ren nu tot oplosbare zouten.

De reactie geschiedt bij llOoe. Dit muakt tevens het

roeren gemakkelijker door de lagere viscositeit .

r

1

-17-I

r •

3. Na een uur is de reactie afgelopen en de inkt vol-doende geroerd en wordt naar een serie blad filters gepompt door een tandradpomp en onder druk gefil-treerd. (0.2 mm tot 1

pJ .

4. De inkt wordt vervolgens in een opslagvat gepompt. 5. Nu worden de viscositeit en de oppervlaktespanning

gemetm. Tevens worden enige druppels inkt onder de microscoop onderzocht op kristallen. Zijn deze aanwezig, dan wordt de inkt nogmaals gefiltreerd. 6. De opslagtank wordt verwarmd (lagere viscositeit) tot 500C en blikken bussen worden met de inkt af-gevuld (vulgewicht 5 kg) .

De batches variêren van 30 tot 150 kilogram.

De reactorvaten zijn gemaakt van roestvrij staal 2.A. en worden met schroefbouten afgesloten (druk).

._.,-.. -;-..;;....-.... -_ -_ c _ _ _ _ _ _ _ __ __ _ ,· -- , .- - -- •. - . - - . - - ' . " - " " , -( ( ' [ L ... , ~ r L _ . [ - " . C ~ [

_l

[

c

[ r ,

c

(

L_

l

c .

c

L

,

1

_.

I

I

5

.

I

o

tl'

FLOWSHEET

monster

r:

et.

product

1. geroerde verwarmde tankreactor ( 110°C. ). 2. tandradp')mp

3.

overstrnomklep

4~ verwarmde filters in serie r.ange 0, 2 mm-~ 1 )l

5.

verwarmde opslagtank ( 50·C )

6. tandradpomp

7.

overstroomklep

N~B. 1). Alle apparaten en leidingen zijn van RVsT.( 18/8 Chr.Nickel).

VI

-19-PRAKTISCH WERK

Het praktisch werk omvatte: a) Inwerkperiode.

In deze inwerkperiode werd de theorie bestudeerd, die betrekking had op het maken van balpeninkt, zoals: de chemische samenstelling, de chemische eigenschappen van de grondstoffen, de fysische eigenschappen, waaraan inkten moeten voldoen, zoals beschreven in de voorgaande hoofdstukken. b) Het assisteren bij het ontwikkelen van een

nieuwe inkt.

c) Het testen van deze nieuwe inkt aan de Duitse DIN-Normen.

d) Het verrichten van vergelijkend onderzoek van inkten van de I.K.F. en concurrenten volgens de DIN-normen en andere Europese normen (Zwe-den)

e) Kwaliteitscontrole onderzoek van de inkten, die bereid werden op technische schaal.

VI - 1 De ontwikkeling en de bereiding van een nieuwe bal-pen inkt.

De I.K.F. produceert 34 balpeninkten in de kleuren rood, blauw, zwart, groen en violet als standaardinkten, welke ontwikkeld zijn voor de meest gebruikte puntstukken. Men kan echter op verzoek balpeninkten met specià~ eigen--schappen en kleuren krijgen.

Een stiftenfabrikant kan een speciaal puntstuk gebruiken, dat een inkt met fysische eigenschappen verschillend van de standaard-inkt vereist (verschillende viscositeit) . Een andere mogelijkheid is dat in sommige landen inkten met een hoge kleurechtheid worden voorgeschreven, zoals b.v. Zweden of dat de inkt bestand moet zijn tegen spe-ciale oplosmiddelen.

De procedure bij de I.K.F. ter ontwikkeling van een nieuwe inkt is de volgende:

1. De stiftenfabrikant stelt zijn eisen en zendt enige puntstukken op.

2. De kogel en de ruimte tussen kogel en bedding worden gemeten met een meet-microscoop. Deze

-20-gegevens zijn bepalend voor de viscositeit.

3. Aan de hand van deze eisen worden de kleurstoffen,

oplosmiddelen, zuren en harsen geselecteerd. (Dit geschiedt op ervaring).

4. De inkt wordt bereid, de viscositeit en de

opper-vlakte spanning gemeten. Tevens wordt de inkt

onder de microscoop onderzocht op kristallen. Het microscoopbeeld moet volkomen helder zijn, daar kristallen aanleiding tot verstoppingen in het punt-stuk geven.

5. Er wordt met het door de fabrikant gestuurde

punt-stuk een stift bereid, welke gevuld met de nieuwe inkt getest wordt op schrijfcapaciteiten en lekka-ge. Zijn deze naar wens dan wordt de stift onder-worpen aan de DIN-testen en onderzocht of deze vol-doet aan de door de fabrikant gestelde eisen. Is dit niet het geval, dan wordt weer opnieuw begonnen met een modificatie van het beginrecept. Deze cyclus wordt herhaald tot het resultaat bevredigend is. De bereiding van de balpeninkt op laboratoriumschaal De inkt wordt op een 10-gram-schaal gemaakt en, zoals ver-meld, zijn de hoeveelheden grondstof uit ervaring ongeveer bekend. Men gaat nu als volgt te werk:

1. Men weegt de hoeveelheden oplosmiddel af in een buis.

2. Men voegt er de afgewogen hoeveelheden kleurstoffen

aan toe en vervolgens de hoeveelheden zuren en harsen.

3. Men verwarmt de buis op een glycolbad (1200 C)

ge-durende twintig minuten, terwijl men goed roert. (Na twintig minuten is de reactie van de kleurstoffen met de zuren tot volledig oplosbare zouten beëindigd) •

4.. Men meet de viscositeit bij 200 C. Indien deze te

veel afwijkt van de uit ervaring geschatte viscosi-teit, dan wordt er met instandhouding van het ge-wichtspercentage kleurstoffen, hetzij neutraal hars, hetzij oplosmiddelen toegevoegd en herhaalt men de cy-clus totdat de viscositeit naar wens is.

5. Men verwarmt de oplossing tot 1000C en filtreert

de inkt heet (lagere viscositeit) onder druk met een microfilter om eventuele verontreinigingen te ver-wijderen.

, ,

,

-21-6. Men meet de viscositeit opnieuw bij 20

0

C met een

viscosi-meter (Brookfie1d viscoviscosi-meter), en men bepaalt de

opper-vlaktespanning met een Krilssinterfacia1tensiometer bij

200C (minimaal 35 dyne/cmJ De oppervlaktespanning zal

altijd in de buurt van de gebruikte oplosmiddelen lig-gen.

7. Men onderzoekt een druppel inkt onder een microscoop

(Leitz 160x vergroot) op kristallen. Bevinden deze zich

in de druppel dan wordt opnieuw gefiltreerd.

8. Men onderzoekt of de nieuwe inkt voldoet aan de

DIN-normen en aan de door de stiftenfabrikant gestelde

eisen.

9. Men schrijft enige tientallen stiften gevuld met de

nieuwe inkt en voorzien van het door de fabrikant gezonden puntstuk leeg op een zogenaamde Minitek-machine en beoordeelt aldus de schrijfkwaliteiten.

De Minitek-machine bevat houders (zie figuur~

waar-in de stiften gebracht worden. Deze houders

beschrij-ven met een instelbare schrijfdruk circulaire

patro-nen op een papierrol, die met verschillende snelheden

kan worden voortbewogen.

10. Wanneer deze nieuwe inkt op alle punten voldoet zal

deze geproduceerd worden.

Nädat enige dagen een ontwikkeling van een inkt in het

laboratorium gevo1gd ~en tevens de diverse testen

bestu-deerd werden, werden de DIN-testen en metingen voor een

nieuwe blauwe inkt, die de volgende samenstelling had,

gedaan.

10-gram schaal.

1. Kleurstoffen: Astrablauw base 6 g.l. Astrablauw base 4 R Metylviolet base

2. Zuren: zuurhars - maleinehars

0.9 gram 0.7 gram 0.4 gram 0.8 gram

3. Verdikkingsmiddelen: neutraal hars AFS 1.7 gram

4. Oplosmiddelen: benzylalcohol 3.6 gram

1.3 butyleenglycolO.9 gram oliezuur 1.0 gram Viscositeit: 11.000 c.Poise bij 200

c.

Oppervlaktespanning: 37.5 dyne/cm bij 20

0

_c.

Daar de stiften voor de tropen bestemd waren, stelde

2. 2.

~.' ~(\:~. ~"., .", .. ,f' . ,

i

!

I

I

! : \

r 1

-23-a) Een sterke kleurechtheid, hetgeen gewaarbo~gd wordt

door de astrablauwe kleurstoffen, die beide phtalo-cyanine complexen zijn.

b) Een relatief lage viscositeit daar het puntstuk een extra fijne kogel 0.8 mm bevatte.

N.B. Men verkrijgt de kleuren echter door mengingvan ver-schillende kleurstoffen al naar gelang de eisen, gesteld door de fabrikant en de prijs van de inkt.

Tevens werd butyleenglycol toegevoegd om eventueel ver-dampen van benzylalcohol tegen te gaan bij hogere tem-peraturen. Oliezuur werd toegevoegd om de punt schoon te houden wegens de mindere hechting van de polaire COOH-groep op het nonpolaire metaaloppervlak.

VI 2. De Duitse DIN-normen (No.16554) opgesteld door het Fach-normenausschuss BUrowesen stellen, zoals reeds beschre-ven, dat balpeninkt de volgende eigenschappen moet be-zitten:

1. licht- en kleurechtheid

2. bestandheid tegen de volgende oplosmiddelen: water gedestilleerd water 90~ spiritus aceton ether benzeen tetrachloorkoolstof

3. bestandheid tegen de volgende chemicali~n in

op-lossing: 10% zoutzuur 10% natronloog 10% ammonia 10% mierenzuur

Javelle-water (250 delen H₂0, 40 delen K

2C03, 10 delen CaCl(OC1), 2% kaliumper-manganaat en 15% NaHS0

3.

4. Droog zijn na 5 seconden en mag met een zacht vlakgrom na 20 seconden geen afdruk meer gemaakt kunnen worden.

5. Niet vloeien of penetreren tot de achterzijde van het papier.

6. Goede opslageigenschappen hebben.

r 1

/

-24-Met behulp van speciale tests wordt onderzocht of deze eigenschappen voldoen aan de eisen die door het Fach-normenausschuss BUrowesen zijn opgesteld. Deze tests worden uitgevoerd onder de volgende condities:

a. 200C + 1 C en een relatieve vochtigheid van 65%

±

5% b. De proefstiften gevuld met de te onderzoeken inkt

moeten een kogel hebben van I mm doorsnede.

c. Als schrijfpapier moet papier met een gewicht van 80 g/m2 gebruikt worden, dat voldoet aan de DIN 827 normen.

d. De inkt moet met een apparaat met een schrijfdruk van

250~ op het papier gebracht worden.

e. Een potlood streep die als referentiestreep dient, moet afkomstig zijn van een HB potlood met een stift-lengte van ongeveer 3 mm en een doorsnede van ongeveer 0.6 mmo

1. Lichtechtheid en kleurechtheid.

Test: Enige inktstrepen aangebracht onder de beschre-ven testcondities op een reep papier worden voor de helft afgedekt met een licht-ondoorlaatbare stof. De-reep wordt met een lichtechtheid schaal (zie figuur ~,

die ook voor de helft afgedekt wordt, zo lang blootge-steld aan het daglicht, totdat schaalnummer 5 duidelijk verkleurd is, maar schaal-nummer 6 nog net niet. De belichte reep papier wordt naast een reep papier met potloodstrepen gelegd, zodat deze potlood strepen in het verlengde van de balpeninkt-strepen liggen. Ver-volgens worden de beide repen gefotografeerd zonder filter met verstrooid daglicht als belichting. Als film wordt hierbij een 17 DIN ortho-panchromatische film gebruikt. De film wordt tot een gamma van ongeveer 0.8 ontwikkeld en het negatief wordt tot 2:1 vergroot. Op de vergroting wordt de intensiteit van de belichte inktstrepen vergeleken met die van de potloodstrepen. Eis: Een inktstreep moet na belichting dezelfde grijs-intensiteit hebben als de vergelijkingspotloodstreep. 2. Bestandheid tegen oplosmiddelen.

2a. Water en gedestilleerd water.

Test: een reep papier, waarop zich de inktstrepen be-vinden wordt op een glasplaat gelegd. Op de inktstre-pen wordt een waterdruppel met een druppelpipet ge-bracht. Men laat vervolgens de waterdruppel geheel drogen.

I r 1

_ 2 S_

, 1

Licht

ec:.hls sc

haa.l

I ' I ~ , 1 ~ I r )

'

,.

~ r ,

-26-werd, mag geen kleurstof uftde inktstreep getreden zijn. 2b. De andere oplosmiddelen.

Test: Nadat de inktstrepen tesamen met een potlood-streep op verschillende repen papier zijn aangebracht, worden deze 24 uur lang ondergedompeld in de verschil-lende oplosmiddelen. Vervolgens laat men ze drogen. Hierna worden ze op dezelfde manier gefotografeerd als onder 1. en wordt de intensiteit tussen de pot-loodstreep en de inktstrepen vergeleken.

Eis: De inktstrepen moeten minstens dezelfde intensi-teit hebben als de potlood strepen.

3. De bestandheid tegen chemicali~n in oplossing.

Test: Deze test is gelijk aan de test voor de oplos-middelen met dit verschil, dat de repen papier na onderdompeling nog 10 minuten met water gewassen wor-den alvorens ze te drogen.

Alleen voor kaliumpermangenaat en NaHS03 is de pro-cedure iets anders. Een reep papier wordt eerst ge-durende 15 minuten in een kaliumpermanganaat-oplos-sing gedompeld en vervolgens 15 minuten in een NaHSo

3-oplossing gedompeld. Hierna verloopt de test weer analoog aan de andere.

Eis: Analoog aan de eis met de oplosmiddelen.

4. De inkt moet binnen 5 seconden droog zijn en er mag na 20 seconden geen afdruk met een zacht vlakgom meer gemaakt kunnen worden.

Test: Op een reep papier wordt een inktstreep met het apparaat gezet. Na 20 seconden wordt een zacht potloodvlakgom met de smalle zijde op deze inktstreep gedrukt, waarna men dit vlakgom weer druk op een onbeschreven reep apier. Er mag nu geen afdruk zicht-baar zijn.

5. De inkt mag niet vloeien of penetreren tot aan de andere zijde van het papier.

Test: Op een stuk niet-houtvrij papier en op een stuk transparant tekenpapier worden met de hand enige inktstrepen gezet. Direct hierna worden de strepen met een microscoop met een oculairmicrometer

(vergroting SOx) gemeten. Na een maand worden de strepen op dezelfde plaats nog eenmaal gemeten of de strepen breder geworden zijn en of de inkt aan de randen van de streep niet uitgelopen is. Vervolgens

VI 3.

-27-wordt met een 8x ve~rotende _{loep onderzocht of de inkt}

niet door het papierheen tot aan de achterzijde is

gepenetreerd.

6. _{De inkt moet goede opslageigenschappen hebben.}

Eis en test. Na _{een half jaar moet een stift gevuld}

met de nieuwe inkt nog ~doen _{aan de eisen gesteld}

onder 1 tot 5.

Indien de inkt aan de gestelde eisen voldoet, wordt een monster opgestuurd naar het Fachnormenausschuss Büro, die de testen nogmaals doet op de inkt en vervolgens, als het resultaat bevredigend is, de fabrikant het recht verleent om de inkt als voldoen-de aan voldoen-de DIN-normen te verkopen.

Het verrichten van vergelijkend onderzoek.

De concurrentie op het gebied van balpen inkten is

fel, voornamelijk daar de balpen een massa-artikel is geworden met een dientengevolge sterke prijselas-ticiteit. Voor de balpenfabrikanten is het dan ook

van het grootste belang om hun grondstoffen (zoals inkten) zo goedkoop mogelijk in te kopen. Het is daarom ook niet verwonderlijk, dat sommige inkt-fabrieken inkten van een inferieure kwaliteit aan-bieden om voldoende afzet te kweken. Er zijn onder dezen velen, die stellen dat hun producten toch een

redelijke kwaliteit hebben, terwijl dat in de meeste

gevallen een onmogelijkheid is, daar de kosten van de

inkt voornamelijk door de gebruikte grondstoffen

wor-den bepaald en in veel mindere mate door

arbeidskos-ten, zodat zelfs de inkt, die gefabriceerd wordt in

landen met goedkopere arbeidskrachten (Itali~,

Spanje), toch niet veel goedkoper kan zijn. Teneinde

bij de inkopers sterke argumenten te hebben en prijs-verschillen aldus te kunnen tonen in de sterke ver-schillen in kwaliteit, die voor de meeste

balpenfa-brikanten toch op de eerste plaats staat, worden bij

de I.K.F. veel vergelijkenci(! _{onderzoeken gedaan.}

Een gedeelte van zo'n onderzoek, waarvan verschillende

zijn gedaan, kan men zien in figuur 2a Het ging

hier-bij om inkten van een italiaanse firma, die deze

had aangeboden aan _{een goede klant van de I.K.F. met}

de verzekering, dat deze inkten van dezelfde kwaliteit

1 1 r 1 , --.J r

1

, ~ , 1 -- , , 1'---' I ' __ I I , , ) , '---' , I , , '---' ( , r , , , , ( "1 . .

-

...

- . . . ... ~

.

'

:ï

· . . .. - . ~ · , - . . ~

.

. . , . n

·

.

- .

.

.

,

.

J

-- -. - - - - , . . ~ . . -- . . ,~ - _______ ... _. __ ... __ --i.. __ ~_ ~-.. i . . -L' 2: · . . i

.

--

-

--_

.

_

,

..

_.

. .

!

:... ___ .-L...-_. _ "~

..

'

.

:

'

Ë

ct . . . t"( ~ ; i . . i .:c · - ' L . . . . -..

__

.:

;

. . .

~

· . tn , ,

c::.

.;j

.

,.

.

.r.

.i

..

..

_IU · ., • . .. . ' \J C . . , . '~

I

I

I

I

... '2.8-• • , . " . j , • •• . . . . . . . . . • _ . _ . • . _ _. _ _ ___ __ _ .~ _ _ • . 0". ' a _ _ ~ " __ _ . _ • . _ " _ _ 1::

,i

111 1:1 111111 .: : . :: . : : . : ..

~

.

: 111 ;,, 111 111111/11/11 ' . : . ; . ..:

:

.-

-

.~~~.~:

.

.-

~

~~

-:-:

111 ! 111111 111 111111111 - : : .

.

'.

~

:

,

:

.

::.

~

:--

-

~

-.

' .. :.-. II1 1" 11I lil 111111111 ..

-

--

.

---

~

... -.- -.. -- :

~--

.

--- .

,

~.

,-"-' ... --III ti 1\\ IiI \1\ 1\\ 1\\ . . . . . ..

-

:

~- ~.:

- ; - j---.

-~

. . . . . . \:: 11\

:

:~

\11 \\\ I\l III -.

-

~

--

---~

:

~---~, -~-l-

~--_

'

_

. . . - - -. - .

:,j

i"

lil 111I111I1 111

5

'

',

":

~

.

"

-

~

.-:

.

.

:-

.

i

i

\

I'

;

lil

1\\

111111

~

. ...•..

---

f

~

-

---

-

.

1

11

1111

I

1III

j

-~

:

!'

\:1 1\\ . .

~

. . . : : : • .

'~

"

:

'. - . .

i

I

I

I

.

1

_.

.

. .

-

..

.

.

. . .

~

11 1:l llilll 111111111111

1

.

.

; III I1 111 111111111111.

J

~

.

r r , r , r ' , , , , r r ' r 1 '-., ( ,

:

' r "

-29-dat de prijs ongeveer 100/0 per kg lager lag. Deze inkt

werd dan onderzocht en onderworpen aan de DIN-normen.

De bovenste vier inktstrepen op de repen papier zijn

de door de Italiaanse fabrikant aangeboden inkten, de

onderste vier zijn de inkten, die door de I.K.F. aan deze

klant geleverd werden. De repen papier zijn volgens de

DIN-normen behandeld (van links naar rechts) met water,

gedestilleerd water, spiritus, aceton, ether, benzeen,

tetra, zoutzuur, mierenzuur, natronloog,

kaliumperman-ganaat, Javelle water en z.g. 'Tintentod ' (dit is een

in de handel verkrijgbare uitwisser van inkten). De

laatste reep papier is onderworpen geweest aan de

licht-echtheidsproeven. Het werd niet nodig geacht de repen

papier nog te fotograferen, daar het resultaat duidelijk

genoeg was. De rode en zwarte Italiaanse inkten zijn

zelfs niet bestand tegen water en gedestilleerd water.

De bestandheid tegen organische oplosmiddelen is

be-droevend slecht.

De rode 770P I.K.F. inkt is echter niet sterk bestand

tegen spiritus, De bestandheid tegen chemische

oplossin-gen is voor de Italiaanse inkten veel kleiner

(kleur-intensiteit is veel zwakker) dan voor de I.K.F.-inkten.

Bij het vergelijken van de linker onbelichte zijde met

rechter belichte zijde (de belichting van de reep

ge-schiedde tot en met schaaldeel 5), ziet men direct, dat de

Italiaanse inkten in het geheel niet lichtecht zijn.

Bij de I.K.F. inkten is alleen rood 770P wat minder lichtecht daar deze inkt minder

phtalocyanine-com-pI exen bevat. De andere I. K. F. - inkten zi j n uiterst

licht-echt te noem..;n.

De droogtest en kopiäer-test na twintig sec. (figuur 2h)

laat zien, dat de Italiaanse inkt na twintig seconden

nog afdrukken geeft en nog niet droog is. Dij de I.K.F.

inkten is dat niet het geval.

De conclusies v~n dit onderzoek waren:

1) Deze lnkten voldeden absoluut niet aan de DIN-v~orschriften.

2) Als kleurstoffen gebruikten de Italianen

on-getwijfeld alleen de goedkope metylvioletbasen

en de victoriablau'-':-Lasen en andere lichtzwa)C-1<"e

kleursloffen (15 tot 30 Duitse Mark per

kilo-gram), en geen percentage

'r

L.., I r ' r ' I r , r , ( , , , , ,

r '

L

r

L

L., ..

)0-3. De Italiaanse inkt bevatte veel oliezuur, dat de langzame droging en de kopi~erbaarheid

veroorzaak-te in plaats van organische oplosmiddelen en zure

harsen (oliezuur kost 1.80 Duitse Mark per kilo-gram en de door de I.K.F. gebruikte organische oplosmiddelen 3-4 Duitse Mark per kilogram) . Uit 2 en 3 kan men gemakkelijk het prijsverschil verklaren.

De I.K.F. stelde, dat zij een dergelijke kwaliteit inkt

nog gemakkelijk 10% lager dan de Italianen leveren kan.

VI 4. De kwaliteitscontrole van de gefabriceerde inkt. De gefabriceerde inkten worden streng gecontroleerd,

daar kleine afwijkingen in fysische eigenschappen al de schrijfkwaliteit kunnen beinvloeden.

Direct na de filtratie onder druk worden de

visco-siteit en de oppervlakte-spanning gemeten. Indien

de-ze niet de door het laboratorium voorgeschreven waar-den bezitten maar de afwijking toch nog kleiner is dan 10% kan men door middel van toevoeging van oplos-middelen of verdikkings-oplos-middelen met handhaving van de

kleurstofconcentratie deze weer op de juiste waarden

brengen.

Indien de afwijkingen groter zijn dan 10% wordt de inkt afgekeurd en als er een B-kwaliteit tegen een beduidend

lagere prijs verkocht. Tevens worden na filtratie

enige druppels inkt na een uur gekoeld te zijn op Ooc, onderzocht onder de microscoop op kristallen. Zijn deze aanwezig dan wordt opnieuw gefiltreerd en

her-haalt de cyclus van controle zich.

Kleurproeven worden gedaan indien de inkt zich in de opslagvaten bevindt. Er worden wat stiften gevuld met de inkt en vergeleken met de standaaràkleur, die af-komstig is uit het lab. Aangezien het een batchproces

is, zijn er altijd zeer kleine kleurverschillen.

Al-leen bij grote - kleurverschillen, die zelden optreden,

wordt de afnemer gevraagd of hij deze kleur accepteren

J

r ' r -, , I.

J

.. 1

I

...

J

r , r .,

J

-:31-Literatuur: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 88) 9) Nederlands octrooi Nederlands octrooi Nederlands octrooi Deutsches Patentamt Deutsches Patentamt Deutsches Patentamt The Eng1ish Patent DIN-blad No. 16554 DIN-blad No. 54003 No. 81910 No. 66531 No. 67644 No. 912309 Klasse No. 903666 Klasse . No. :904034 Klasse Office No. 629226 -70b Gruppe 520 70b Gruppe 520 70b Gruppe 520 10026/44

10) The Printing Ink Manua1 - W.Heffer & Sons - Cambridge

11) Inktechno1ogy for Printers E.Apps. Leonard HilI -London 1963.

12) Printing Inks - Ellis - Reinhold Publishers Corp.1940 13) La Physiochimie des Encres - Gerard Martin