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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelschreiber, in welchem
eine Wasser-basierte Tintenzusammensetzung verwendet wird. Spezifischer,
betrifft die vorliegende Erfindung einen solchen, mit dem Probleme
wie Verschmierungen und Schreibversagen wegen Verstopfungen am Schreibspitzenteil überwunden sind.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Viele
Wasser-basierte Kugelschreiber mit Wasser-basierter Tinte für den Kugelschreiber,
welche direkt in eine Tintenvorratsröhre eingefüllt wird, und mit einem Tintenauffüller am
hinteren Tintenteil sind auf den Markt gebracht worden.
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Die
Tintenzusammensetzung, die in den Kugelschreiber gefüllt wird,
enthält
ein Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel,
so dass die Tintenzusammensetzung eine hohe Viskosität aufweist
und stabil im Kugelschreibermechanismus gehalten wird, wenn sie
ohne Einwirkung einer Scherbelastung stehen gelassen wird, wogegen
die Tintenzusammensetzung bei einer durch die Rotation der Kugel
beim Schreiben verursachten Scherbelastung eine verringerte Viskosität in der
Nachbarschaft der Kugel aufweist und auf die Papieroberfläche übertragen
wird.
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Obwohl
eine Tintenzusammensetzung mit einem Polysaccharid als das Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel
herkömmlich
bekannt und offenbart ist, weist das Polysaccharid bei dessen Vorliegen
in der Tinte eine Partikelgröße von ca.
10 μm oder
größer auf,
und sogar wenn es eine relativ kleine Partikelgröße aufweist, übersteigt
diese noch 5 μm.
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Kugelschreiber,
die mit der obigen herkömmlichen
Tintenzusammensetzung gefüllt
sind, zeigen deshalb nicht immer einen hinreichend glatten Fluss.
Wird eine solche Tintenzusammensetzung in einen Kugelschreiber mit
einer Kugelschreiberspitze, die eine Kugel mit kleinem Durchmesser
hält und
einen engen Freiraum zwischen der Kugel und dem Kugelaufnahmeteil
aufweist, gefüllt
und wird dieser Kugelschreiber in der Praxis angewandt, tendiert
das Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel
dazu, eine Verstopfung in der Kugelschreiberspitze zu verursachen
und den glatten Ausfluss der Tinte zu beeinträchtigen, wodurch sich manchmal die
Schreibleistung wie durch Verschmierung oder Schreibversagen verschlechtert
(siehe z. B. die ungeprüfte japanische
Patentveröffentlichungs-Nr.
JP-A-59-74 175 ).
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, das oben beschriebene Problem zu überwinden,
d. h., einen Kugelschreiber bereitzustellen, worin eine Wasser-basierte
Tintenzusammensetzung verwendet wird, die einen glatten und kontinuierlichen
Ausfluss der Tinte bei ausgezeichneter Schreibleistung zeigt und
ergibt.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Kugelschreiber bereitgestellt,
umfassend:
eine Kugel, deren Durchmesser 0,1 mm oder mehr und
weniger als 0,3 mm beträgt;
eine
Kugelschreiberspitze, die die Kugel am Apex davon drehbar hält;
eine
Wasser-basierte Tintenzusammensetzung, die direkt in den Kugelschreiber
gefüllt
wird und umfasst:
einen Farbstoff;
Wasser;
ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel;
und
Partikel aus Xanthangummi mit einer Durchschnittspartikelgröße von weniger
als 5 μm
als Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel,
worin
die bewegliche Distanz der Kugel in der Kugelschreiberspitze in
Axialrichtung 3 μm
oder mehr und 15 μm
oder weniger und in Radialrichtung 3 μm oder mehr und 20 μm oder weniger
beträgt.
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Bevorzugt
beträgt
die Durchschnittspartikelgröße der Xanthangummipartikel
weniger als 3 und bevorzugter weniger als 1 μm.
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Bevorzugt
weisen in der Tintenzusammensetzung enthaltene Partikel, die sich
von den Xanthangummipartikeln unterscheiden, eine Partikelgröße von weniger
als 3 μm
auf.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass der Kugelschreiber umfassen sollte:
eine
Tintenvorratsröhre,
die direkt oder über
ein Verbindungsstück
mit der Kugelschreiberspitze verbunden ist, wobei die Tintenvorratsröhre einschließt:
eine
Kugelschreiber-Nachfülleinheit,
die mit der Wasser-basierten
Tintenzusammensetzung befüllt
wird; und
einen Zylinder, worin die Kugelschreiber-Nachfülleinheit
untergebracht ist.
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In
dieser bevorzugten Ausgestaltung sollte der Schreiber ferner eine
Kappe umfassen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Kugelschreiber der
vorliegenden Erfindung ferner einen Zylinder, der direkt oder über ein
Verbindungsstück
mit der Kugelschreiberspitze verbunden ist.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist der Kugelschreiber der vorliegenden
Erfindung einen Kappen-losen Typ auf und umfasst:
eine Tintenvorratsröhre, die
direkt oder über
ein Verschiebeelement mit der Kugelschreiberspitze verbunden ist,
wobei die Tintenvorratsröhre
einschließt:
eine
Kugelschreiber-Nachfülleinheit,
die direkt mit der Wasser-basierten Tintenzusammensetzung befüllt wird;
einen
Zylinder, worin die Kugelschreiber-Nachfülleinheit untergebracht ist;
und
einen Einzugsmechanismus, der den Schreibspitzenteil der
Kugelschreiber-Nachfülleinheit
betätigt,
um aus dem Vorderendenöffnungsteil
des Zylinders vor- und zurückgezogen
zu werden.
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Bevorzugt
ist ein Kugelaufnahmesitz an der Kugelschreiberspitze durch Pressen
und Entformen der Nachbarschaft des Endes einer Metallleitung nach
innen aus deren Außenoberfläche heraus
gebildet.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass ein Tintenauffüller an der hinteren Endoberfläche der
Wasser-basierten Tintenzusammensetzung angeordnet wird.
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Die
im Kugelschreiber vorhandene Tintenzusammensetzung umfasst bevorzugt
ferner mindestens ein Feuchtigkeitsmittel, einen pH-Regulator, ein
Rostschutzmittel, ein Antiseptikum, ein Schimmelschutzmittel, ein Schmiermittel
und ein Entschäumungsmittel.
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Es
ist ferner gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, dass die bewegliche Distanz der Kugel in der
Kugelschreiberspitze in Axialrichtung 3 μm oder mehr und 13 μm oder weniger
und bevorzugter 4 μm
oder mehr und 11 μm
oder weniger beträgt.
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Die
Kugel, die im Kugelschreiber vorliegt, ist bevorzugt aus Hartmetall,
Edelstahl, Rubin, Keramik, Harz oder Gummi gebildet.
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Durch
die Erfindung ist es ermöglicht,
einen Kugelschreiber bereitzustellen, der einen glatten Tintenfluss
besitzt und die Schrift einer Feinlinie ohne Verursachung von Verschmierungen
oder Schreibversagen erlaubt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Kugelschreiber-Nachfülleinheit
zur Verwendung für
einen Wasser-basierten Kugelschreiber;
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2 ist
ein schematischer Längsquerschnitt
einer Kugelschreiberspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit der 1;
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3 ist
ein Querschnitt der Kugelschreiberspitze entlang der Linie X-X der 2;
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4 ist
ein schematischer Längsquerschnitt
eines weiteren Beispiels einer Kugelschreiberspitze eines Wasser-basierten
Kugelschreibers;
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5 ist
ein Querschnitt der Kugelschreiberspitze entlang der Linie Y-Y der 4;
und
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6 ist
ein schematischer Längsquerschnitt
eines weiteren Beispiels einer Kugelschreiberspitze eines Wasser-basierten
Kugelschreibers.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausgestaltungen
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Die
Xanthangummipartikel, die in der Erfindung verwendet werden, weisen
eine Durchschnittspartikelgröße von weniger
als 5 μm,
bevorzugt von weniger als 3 und noch bevorzugter von weniger als
1 μm auf.
Sie können
deshalb ganz leicht einen Leeraum zwischen der Kugel und einem Kugelaufnahmeteil
durchlaufen und stören
den glatten Tintenfluss nicht, was zur Bildung gut geschriebener
Linien beiträgt.
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Sogar
wenn die Partikelgröße des Xanthangummi
3 μm übersteigt,
kann die diesen enthaltende Tintenzusammensetzung für Kugelschreiberspitzen
verwendet werden, deren Kugel eine bewegliche Distanz in Achsenrichtung
von ca. 3 μm
aufweist. Eine solche Partikelgröße stört deshalb
den glatten Tintenfluss nicht.
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Spezifische
Beispiele des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Xanthangummi
schließen "KELZAN T", KELZAN ST" und "KELZAN ASX" (jeweils Handelsnamen;
Produkt von Sansho Co. Ltd.), "ECHO GUM
RD", "ECHO GUM BT" und RHABALL GUM
EX" (jeweils Handelsnamen;
Produkt von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.), "Ultraxanthan V7-T" (Handelsname; Produkt von Ina Food
Industry Co. Ltd.) und "NEW GEKIN
GXR" und "NEW GEKIN GXT" (jeweils Handelsname;
Produkt von Chuo Kasei Co. Ltd.) ein.
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Als
Färbemittel
können
Farbstoffe und Pigmente verwendet werden, die in einem wässrigen
Medium löslich
oder dispergierbar sind. Spezifische Beispiele davon werden wie
folgt beschrieben:
Als saure Farbstoffe sind verwendbar:
- Neu
Coccin (C. I. 16255),
- Tartrazin (C. I. 19140),
- Saures Blau Schwarz 10B (C. I. 20470),
- Guinea Grün
(C. I. 42085),
- Brilliant Blau FCF (C. I. 42090),
- Saures Violett 6BN (C. I. 43525),
- Lösliches
Blau (C. I. 42755),
- Naphthalin Grün
(C. I. 44025),
- Eosin (C. I. 45380),
- Phloxin (C. I. 45410),
- Erythrosin (C. I. 45430),
- Nigrosin (C. I. 50420) und
- Saures Flavin (C. I. 56205).
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Als
basische Farbstoffe sind verwendbar:
- Chrysoidin (C. I. 11270),
- Methyl Violett FN (C. I. 42535),
- Kristall Violett (C. I. 42555),
- Malachit Grün
(C. I. 42000),
- Victoria Blau FB (CD. I. 44045),
- Rhodamin B (C. I. 45170)
- Acridin Orange NS (C. I. 46005) und
- Methylen Blau B (C. I. 52015).
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Als
Direkt-Farbstoffe sind verwendbar:
- Kongo Rot (C. I. 22120),
- Direkt Himmelblau 5B (C. I. 24400),
- Violett BB (C. I. 27905),
- Direkt Tiefschwarz EX (C. I. 30235),
- Kayarus Schwarz G Conc (C. I. 35225),
- Direkt Fast Schwarz G (C. I. 35255) und
- Phthalocyanin Blau (C. I. 74180).
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Bei
Verwendung von Farbstoffen als Färbemittel
tritt eminente Austrocknung in einem System auf, das auf einen kappenlosen
Kugelschreiber vom Klopf-Typ angewandt wird, so dass die Austrocknungsbeständigkeit
ein wichtiger Faktor für
die Farbstoffe wird.
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Als
Pigmente sind anorganische Pigmente, wie Kohlenstoffruß und Ultramarin,
organische Pigmente wie Kupfer-Phthalocyaninblau
und Benzidingelb, und wässrige
Pigmentdispersionen verwendbar, die vorab durch feine und stabile
Dispergierung des Pigments in einem wässrigen Medium mittels eines
Tensid oder Harzes zubereitet werden. Spezifische Beispiele schließen ein:
C.
I. Pigment Blau 15:3B (Handelsname: "Sandye Super Blue GLL", Produkt von Sanyo
Color Works Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 24%),
C. I. Pigment
Rot 146 (Handelsname: "Sandye
Super Pink FBL",
Produkt von Sanyo Color Works Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 21,5%),
C.
I. Pigment Gelb 81 (Handelsname: "TC Yellow FG", Produkt von Dainichiseika Color & Chemicals Mfg.
Co. Ltd. mit einem Pigmentgehalt von ca. 30%) und
C. I. Pigment
Rot 220/166 (Handelsname: "TC
Red FG", Produkt
von Dainichiseika Color & Chemicals
Mfg. Co. Ltd. mit einem Pigmentgehalt von ca. 35%).
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Beispiele
der wässrigen
Pigmentdispersionen mit einem wasserlöslichen Harz schließen ein:
C.
I. Pigment Schwarz 7 (Handelsname: "WA Color Black A25", Produkt von Dainichiseika Color & Chemicals Mfg.
Co. Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 15%),
C. I. Pigment Grün 7 (Handelsname: "WA-S Color Green", Produkt von Dainichiseika
Color & Chemicals
Mfg. Co. Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 8%),
C. I. Pigment
Violett 23 (Handelsname: "Micropigmo
WMVT-5", Produkt
von Orient Chemical Industries Ltd. mit einem Pigmentgehalt von
20%) und
C. I. Pigment Gelb 83 (Handelsname: "Emacol NS Yellow
4618", Produkt von
Sanyo Color Works Ltd. mit einem Pigmentgehalt von 30%).
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Als
fluoreszente Pigmente sind solche in synthetischer Harzfeinpartikelform
verwendbar, die durch Bilden einer festen Lösung eines fluoreszenten Farbstoffs
in einer Harzmatrix erhalten werden. Weitere Beispiele schließen metalleszente
Pigmente, Lichtspeicherpigmente, Weißpigmente, wie Titandioxid,
Silika und Calciumcarbonat, Kapselpigmente mit einer darin eingekapselten
reversiblen thermochromen Zusammensetzung, Parfüme und Kapselpigmente mit einem
darin eingekapselten Parfüm
ein.
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Beispiele
der metalleszenten Pigmente schließen Metallpulver wie Aluminium-
und Messingpulver, Perlpigmente, hergestellt durch Bedecken der
Oberfläche
einer Kernsubstanz, wie aus natürlichem
Glimmer, synthetischem Glimmer, Glasstückchen, Aluminiumoxid oder
aus durchsichtigen Filmstückchen,
mit einem Metalloxid, wie mit Titandioxid, Filmstückchen,
erhalten durch Schneiden metalleszenter Filmstückchen mit einem durchsichtigen
oder gefärbten
durchsichtigen Film auf einer oder beiden Seiten eines Metallabscheidungsfilms
sowie fein geschnittene Stückchen
eines Iris-artigen Films, erhalten durch Aufeinanderstapeln vieler
durchsichtiger Harzschichten, ein.
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Bei
Verwendung eines Metallpulvers wie aus Aluminium- oder Messingpulver
ist ein Metallpulver bevorzugt, das eine Oberfläche aufweist, die mit einem
durchsichtigen oder gefärbten
durchsichtigen Harz bedeckt ist. Dieses zeichnet sich bei der Stabilität in der
Tintenzusammensetzung aus.
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Bei
Verwendung eines Pigments als Färbemittel
kann ein Pigmentdispergiermittel nötigenfalls zugegeben werden.
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Beispiele
des Pigmentdispergiermittels schließen Tenside wie anionische
und nicht-ionische oberflächenaktive
Mittel, anionische Polymere wie Polyacrylsäure und Styrol-Acrylsäure und
nicht-ionische Polymere wie PVP und PVA ein.
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Beispiele
des wasserlöslichen
organischen Lösungsmittels
schließen
Ethanol, Propanol, Butanol, Glycerin, Sorbit, Triethanolamin, Diethanolamin,
Monoethanolamin, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Thiodiethylenglykol,
Hexylenglykol, 1,3-Butandiol, Neoprenglykol, Polyethylenglykol,
Propylenglykol, Butylenglykol, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether,
Ethylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether,
Diethylenglykolmonobutylether, Propylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonoethylether,
Propylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonomethyletheracetat,
Sulfolan, 2-Pyrrolidon und N-Methyl-2-pyrrolidon ein.
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Diese
wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel
können
einzeln oder in Kombination verwendet werden.
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Ebenso
wie die oben beschriebenen Komponenten können ein oder mehrere wasserlösliche Harze wie
Alkydharze, Acrylharze, Styrol-Maleinsäure-Copolymere, Cellulosederivate,
Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol und Dextrin, ebenfalls zum
Harz gegeben werden; oder es können
ein oder mehrere Feuchtigkeitsmittel, wie Harnstoff, nicht-ionische
Tenside, Sorbit, Mannit, Sucrose, Glucose, hydrierte Stärkehydrolysate
und Nastriumpyrophosphat, zugegeben werden, und zwar in einer Menge,
die die Austrocknungsbeständigkeit
der Tintenzusammensetzung nicht beeinträchtigt.
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Gegebenfalls
können
auch ein pH-Regulator, Rostschutzmittel, Antiseptikum oder Schimmelschutzmittel
und ein Gleitmittel zugegeben werden.
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Beispiele
des pH-Regulators schließen
anorganische Säuresalze,
wie Natriumcarbonat, Natriumphosphat, Natriumhydroxid und Natriumacetat,
sowie organische basische Verbindungen, wie wasserlösliche Aminverbindungen,
z. B. Triethanol- und Diethanolamin, ein.
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Beispiele
des Rostschutzmittels schließen
Benzotriazol und Derivate davon, Tolyltriazol, Dicyclohexylammoniumnitrit,
Diisopropylammoniumnitrit, Natriumthiosulfat, Ethylendiamintetraacetate,
Saponine und Dialkylthioharnstoffe ein.
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Beispiele
des Antistatikum oder Schimmelschutzmittels schließen Carbolinsäure, Natriumsalze
von 1,2-Benzisothiazolin-3-on, Natriumbenzoat, Natriumdehydroacetat,
Kaliumsorbat, Propyl-p-oxybenzoat, 2,3,5,6-Tetrachlor-4-(methylsulfonyl)pyridin
ein.
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Beispiele
des Schmiermittels schließen
Metallseifen, Polyalkylenglykolfettsäureester, Ethylenoxid-addierte
kationische Aktivatoren, Phosphat-Typ-Aktivatoren, Thiocarbamate
und Dimethyldithiocarbamate ein.
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Außerdem können ein
fluorhaltiges Tensid sowie nicht-ionische,
anionische oder kationische Tenside zur Begünstigung des Eindringens von
Lösungsmittel
und ein Entschäumungsmittel,
wie ein Dimethylpolysiloxan, ebenfalls zur Tintenzusammensetzung
gegeben werden.
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Bei
Anwendung der oben beschriebenen Tintenzusammensetzung in einem
kappenlosen Wasser-basierten Kugelschreiber, in welchem die Schreibspitze
einer Kugelschreiber-Nachfülleinheit
aus der Vorderöffnung
eines Zylinders herausragt oder zurückgezogen wird, was durch den
Einzugsmechanismus betätigt
wird, ist es bevorzugt, einen Viskositätserhöhungsinhibitor, wie ein Oligomer
aus N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-pyrrolidon oder N-Cyclohexyl-2-pyrrolidon,
zur Verbesserung der Glätte
der Schrift sowohl am Schreibbeginn als auch nach einem Zeitablauf
ohne eine Verschmierung des Schriftzugs sogar bei Verdampfung des
Wassergehalts der Tintenzusammensetzung aus der Schreibspitze zuzugeben.
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Der
obige Viskositätserhöhungsinhibitor
kann zur Tintenzusammensetzung in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-%,
bevorzugt von 5 bis 25 und noch bevorzugter von 10 bis 20 Gew.-%
gegeben werden.
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Als
Verdampfungsinhibitor sind Oligomere aus N-Vinyl-2-pyrrolidon bevorzugt,
unter denen solche mit einem Polymerisationsgrad (n) von 2 bis 20,
bevorzugt von 2 bis 10 und bevorzugter von 2 bis 6 eingesetzt werden.
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Bei
Anwendung der obigen Tintenzusammensetzung in einem Kugelschreiber
eines Typs, bei dem die Tintenzusammensetzung direkt in eine Tintenvorratsröhre gefüllt wird
und ein Tintenauffüller/folger
an der hinteren Endoberfläche
der Tintenzusammensetzung angeordnet ist, verursacht die Zumischung
eines Gases in die Tintenzusammensetzung einen gegenläufigen Effekt
auf den Tintenfluss beim Schreiben, weil sich Gase im Zeitablauf
ansammeln und Luftblasen erzeugen. Diese Luftblasen können an
der Schreibspitze vermutlich ein Schreibversagen verursachen. Es
ist deshalb bevorzugt, Luftblasen chemisch durch Zugabe von Ascorbinsäure, Derivaten
davon, α-Tocopherol,
Catechin, Derivaten davon, synthetischem Polyphenol, Kojinsäure, Alkylhydroxylaminen,
Oximderivaten, α-Glucosylrutin,
Phosphaten, Phosphinaten, Sulfiten, Sulfoxylaten, Dithioniten, Thiosulfaten,
Thioharnstoffdioxid, Formamidinsulfinsäure und von Glutathion zu entfernen.
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In
der Tintenzusammensetzung enthaltene Partikel, die sich vom Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel unterscheiden,
liegen in der Tintenzusammensetzung mit einer Partikelgröße von weniger
als 5 μm,
bevorzugt weniger als 3 und bevorzugter von 1 μm im Hinblick auf einen glatten
Tintenfluss vor.
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Die
oben beschriebene Tintenzusammensetzung wird in einen Kugelschreiber
eingefüllt,
der an seiner Schreibspitze mit einer Kugelschreiberspitze ausgerüstet ist.
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Die
Struktur des Kugelschreibers wird nun beschrieben (siehe 1 bis 6).
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Obwohl
keine besonderen Einschränkungen
bezüglich
Struktur oder Form des Kugelschreibers selbst bestehen, weist der
Kugelschreiber der Erfindung, untergebracht in einem Zylinder davon,
eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit 1 auf,
die eine Tintenvorratsröhre 4 aufweist,
die mit einer Tintenzusammensetzung 5 befüllt wird.
Die Tintenvorratsröhre 4 ist
mit der Kugelschreiberspitze verbunden, die in ihrem Endteilstück eine Kugel 2 hält. Die
Tintenfolgerzusammensetzung 6 steht in engem Kontakt mit
der Endoberfläche
der Tintenzusammensetzung 4.
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Der
Kugelschreiber kann auch eine andere Struktur aufweisen, in welcher
ein Zylinder vorliegt, der mit der Tintenzusammensetzung befüllt wird;
der Zylinder ist mit der Kugelschreiberspitze verbunden, die die
Kugel im Endteilstück
des Zylinders hält;
und die Tintenfolgerzusammensetzung steht in engem Kontakt mit der Endoberfläche der
Tintenzusammensetzung.
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Der
Kugelschreiber kann auch ein kappenloser Kugelschreiber mit einer
Struktur sein, worin die Schreibspitze (Kugelschreiberspitze) der
Kugelschreiber-Nachfülleinheit
in einem Zylinder untergebracht ist, wobei das Ganze ausgesetzt
an die Luft vorliegt und die Schreibspitze aus dem Öffnungsteil
des Zylinders hervorragt, was von einem Einzugsmechanismus betätigt wird.
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Beispiele
der Betriebsweise des Einzugsmechanismus schließen einen Klopf-, Dreh- und
Gleittyp ein.
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Der
Klopf-Typ weist z. B. ein Klopfteilstück am hinteren Ende oder an
der Seitenoberfläche
eines Zylinders auf, und die Schreibspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit
ragt hervor oder wird zurückgezogen,
wobei das Klopfteilstück
oder das Klopfteilstück
am Zylinder gedrückt
wird.
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Der
Dreh-Typ weist z. B. ein Drehteilstück am Hinterteil eines Zylinders
auf, und durch Drehung des Drehteilstücks kann die Schreibspitze
der Kugelschreiber-Nachfülleinheit
aus der Frontöffnung
des Zylinders hervorragen oder zurückgezogen werden.
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Der
Gleit-Typ weist z. B. ein Gleitteilstück an der Seitenoberfläche eines
Zylinders auf, und durch Betätigung
dieses Gleitelements kann die Schreibspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit
aus der Frontöffnung des
Zylinders hervorragen oder zurückgezogen
werden. Alternativ dazu, kann die Schreibspitze der Kugelschreiber-Nachfülleinheit
aus der Frontöffnung
des Zylinders durch die Gleitbewegung einer Klammer am Zylinder
hervorragen oder zurückgezogen
werden.
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Ein
herkömmlicherweise
angewandter Mechanismus mit allgemeinem Anwendungszweck ist als Struktur
einer Kugelschreiberspitze wirkungsvoll. Beispiele des Mechanismus
schließen
einen Mechanismus (siehe 2 und 3), worin
eine Metallleitung in der Nachbarschaft ihres Endes nach innen von
der Außenoberfläche unter
Druck verformt ist, ein Kugelaufnehmer 3 die Kugel 2 darin
hält und
ein Spitzenende mit einem Zentralloch 31, einem Tintenauslassloch 32 und
einem Kugelaufnahmesitz 33 integral ausgebildet sind, einen
Mechanismus (siehe 4 und 5), worin
eine Spitze durch Schneiden eines Metallmaterials mit einem Bohrer
gebildet ist, ein Kugelaufnehmer 3 die Kugel 2 darin
hält und
ein Zentralloch 31, ein radiales Tintenauslassloch 32 und
ein Kugelaufnahmesitz 33 angeordnet sind, einen Mechanismus
(siehe 6), worin die Kugel nach vorne durch eine Feder
abgeschrägt
vorliegt, sowie einen Mechanismus ein, worin ein Kugelaufnahmesitz
aus Harz innerhalb einer Spitze aus Metall oder Kunststoff angeordnet
vorliegt.
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Die
Kugelschreiberspitze wird nun noch spezifischer beschrieben. Es
wird eine Kugelschreiberspitze verwendet, die befähigt ist,
die Bedingung zu erfüllen,
dass die bewegliche Distanz (A) in Axialrichtung innerhalb des Bereichs
von 3 bis 15 μm,
bevorzugt von 3 bis 13 und noch bevorzugter von 4 bis 11 μm liegt.
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Liegt
die bewegliche Distanz in Axialrichtung der Kugel relativ zu ihrem
Außendurchmesser
außerhalb des
obigen Bereichs ist es schwierig, die Ausflussmenge der in der Erfindung
zu verwendenden Tintenzusammensetzung angemessen zu steuern. In
einem solchen Fall tritt eine Verschmierung des Schriftzugs auf,
oder es bleibt wegen der Ausbringung der Tinte in einer die notwendige
Menge übersteigenden
Menge überschüssige Tinte
auf der Oberfläche
des Schreibpapiers oder dgl. zurück,
wodurch es erschwert wird, ein gutes Schriftbild zu bilden.
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Die
bewegliche Distanz (B–C,
wie dargestellt in 2) beträgt in der Durchmesserrichtung
2 bis 20 μm.
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Ein
Hartmetall, Edelstahl, Rubin, Keramik, Harz, Gummi oder dgl. eignen
sich als Material für
die Kugel. Eine Kugel mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,3 mm ist
verwendbar. Der Durchmesser beträgt
bevorzugt 0,15 bis 0,3 mm und bevorzugter 0,2 bis 0,3 mm.
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Als
Tintenreservoir oder -zylinder zur Unterbringung der Tintenzusammensetzung
darin werden ein geformtes oder gebildetes Produkt aus einem thermoplastischen
Harz wie aus Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat
oder aus Nylon verwendet.
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Mit
einem durchsichtigen, gefärbten
durchsichtigen oder halbdurchsichtigen geformten oder gebildeten
Produkt als Tintenreservoir oder -zylinder ist es möglich, die
Farbe oder Restmenge der Tinte zu bestätigen.
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Im
hinteren Ende der Tintenzusammensetzung kann ein Tintenauffüller/folger
eingefüllt
sein.
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Die
Tintenfolgerzusammensetzung ist aus einer nicht-flüchtigen
oder nur kaum flüchtigen
Flüssigkeit zusammengesetzt.
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Spezifische
Beispiele schließen
Petrolatum, Spindelöl,
Rizinusöl,
Olivenöl,
raffiniertes Mineralöl,
Flüssigparaffin,
Polybuten, α-Olefin,
Oligomere oder Co-Oligomere aus α-Olefin,
Dimethylsiliconöl,
Methylphenylsiliconöl,
Amino-modifiziertes
Siliconöl,
Polyether-modifiziertes Siliconöl
und Fettsäure-modifiziertes
Siliconöl ein.
Diese können
entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden.
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Es
ist bevorzugt, ein Geliermittel der obigen nicht-flüchtigen
und/oder nur kaum flüchtigen
Flüssigkeit zur
Steigerung ihrer Viskosität
auf ein gewünschtes
Niveau zuzufügen.
Beispiele des Geliermittels schließen Ton-Typ-Verdicker wie Silika mit einer hydrophob
behandelten Oberfläche,
Feinpartikelsilika mit methylierter Oberfläche, Aluminiumsilikat, expandierbaren
Glimmer und Bentonit oder hydrophob behandelten Montmorillonit,
Fettsäure-Metallseifen
wie Magnesiumstearat, Calciumstearat, Aluminiumstearat und Zinkstearat,
Tribenzylidensorbit, Fettsäureamide,
Amid-modifiziertes
Polyethylenwachs, hydriertes Rizinusöl, Dextrinverbindungen wie
Fettsäuredextrin
und Celluloseverbindungen ein.
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Die
Tintenfolgerzusammensetzung in flüssiger Form kann auch in Kombination
mit einem Tintenauffüller/folger
in fester Form verwendet werden.
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[Beispiele]
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Filtrierbarkeitstest des Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittels
durch ein Membranfilter
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Testverfahren
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Eine
0,5%ige wässrige
Lösung
eines Polysaccharids (in typischer Weise aus Xanthangummi, wie beschrieben
in der unten angegebenen Tabelle 1) (diesbezüglich werden 99,5% Wasser mit
0,5% des Polysaccharids in einer Dispersionsmühle bei 2000 U/min 30 min lang
vermischt) wird als Mischung von 50 g durch ein 5 μm- oder 1 μm-Membranfilter
(Durchmesser: 4,7 cm) filtriert.
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Die
Testergebnisse der Filtrierbarkeit sind in Tabelle 1 angegeben.
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Die
Testergebnisse sind gemäß den folgenden
Kriterien bewertet:
- A: Die Filtration der Lösung ist
in 1 min beendet.
- B: Es dauert zur Beendigung der Filtration wegen geringfügiger Verstopfung
länger,
obwohl die Lösung
filtrierbar ist.
- C: Die Filtration kann nicht beendet werden, und es tritt Verstopfung
auf.
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Es
ist aus den Testergebnissen verständlich, dass sich die Partikelgröße in Abhängigkeit
von der Art des Polysaccharids unterscheidet.
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Es
werden nun Beispiele beschrieben, die vorliegende Erfindung ist
aber nicht auf oder durch diese eingeschränkt. In Tabellen 2 und 3 sind
die Zusammensetzungen jeder Wasser- basierten Tinte für Kugelschreiber in Beispielen
und Vergleichsbeispielen angegeben.
-
Die
Zahlenangaben der Zusammensetzungen sind in diesen Tabellen auf
das Gewicht bezogen.
-
Die
Rohmaterialien in den Tabellen 2 und 3 werden nun in numerischer
Reihenfolge angegeben:
- (1) "Water Black 100L" (Handelsname; Produkt von Orient Chemical
Industry, effektiver Bestandteil: 20%)
- (2) C. I. 45410 ("Floxin", Handelsname; Produkt
von Aizen Hodogaya Co. Ltd.)
- (3) C. I. 42655 ("Acid
Blue PG"; Handelsname;
Produkt von Sumitomo Chemical Co. Ltd.)
- (4) Eine Pigmentdispersion, erhalten durch Vermischen in einer
Perlmühle
von 10 Teilen Kohlenstoffruß (DBP-Ölabsorption: 56), 15 Teilen
N-Pyrrolidon/1-Buten-Copolymer und von 75 Teilen Wasser
- (5) "Fuji SP
Blue 625" (Handelsname;
Produkt von Fuji Color Works, zusammengesetzt aus 27,5% Kupfer-Phthalocyaninblau,
8% Diethylenglykol und aus 4% anionischem Tensid)
- (6) "ECHO GUM
BT" (Handelsname;
Produkt von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.)
- (7) "KELZAN
ST" (Handelsname;
Produkt von Sansho Co. Ltd.)
- (8) "NEWGELIN
GXR" (Handelsname;
Produkt von Chuo Kasei Co. Ltd.)
- (9) "ECHO GUM
RD" (Handelsname;
Produkt von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.)
- (10) "RHABALL
GUM EX" (Handelsname;
Produkt von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.)
- (11) 1,2-Benzothiazolin-3-on ("Proxel XL-2", Handelsname; Produkt von Avecia Ltd.)
- (12) Phosphorester-Typ-Tensid ("PLYSURF AL", Handelsname; Produkt von Dai-ichi
Kogyo Seiyaku Co. Ltd.)
- (13) "KELZAN
AR" (Handelsname;
Produkt von Sansho Co. Ltd.)
- (14) "K1A96" (Handelsname; Produkt
von Sansho Co. Ltd.)
- (15) "Alcasea
gum" (Handelsname;
Produkt von Hakuto Chemical Co. Ltd.)
- (16) "ECHO GUM" (Handelsname; Produkt
von Dainippon Pharmaceutical Co. Ltd.)
- (17) "ULTRAXANTHAN
V7" (Handelsname;
Produkt von Ina Food Industry Co. Ltd.)
-
Herstellung des Tintenfolgers
-
Nach
Zugabe von 15 Teilen Fettsäureamid
als Verdicker zu 85 Teilen Polybuten als Basisöl wird die entstandene Mischung
in einer 3-Walzen-Mühle
geknetet, wobei ein Tintenfolger hergestellt wird.
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Herstellung eines Wasser-basierten
Kugelschreibers A
-
Nach
Einfüllen
jeder oben beschriebenen Tintenzusammensetzung in eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit
mit einem angepassten Ende einer Polypropylenleitung (Innendurchmesser:
3,8 mm), einer Spitze aus Edelstahl, die darin eine Kugel mit einem
Durchmesser von 0,5 mm hält,
mit dem oben beschriebenen Tintenfolger am hinteren Teilstück der Nachfülleinheit
wird die entstandene Kugelschreiber-Nachfülleinheit in einen Zylinder
eingebracht, wodurch der Wasser-basierte Kugelschreiber A hergestellt
wird.
-
Herstellung eines Wasser-basierten
Kugelschreibers B
-
Nach
Einfüllen
jeder oben beschriebenen Tintenzusammensetzung in eine Kugelschreiber-Nachfülleinheit
mit einem angepassten Ende einer Polypropylenleitung (Innendurchmesser:
3,8 mm), einer Spitze aus Edelstahl, die darin eine Kugel mit einem
Durchmesser von 0,25 mm hält,
und mit dem obigen Tintenfolger am hinteren Teilstück der Nachfülleinheit
wird die Kugelschreiber-Nachfülleinheit
in einen Zylinder eingebracht, wodurch der Wasser-basierte Kugelschreiber
B hergestellt wird. Die obigen Wasser-basierten Kugelschreiber A
und B wurden dem folgenden Test unterzogen.
-
Schreibtest:
-
Es
wird mit einem automatischen Schreibtester geschrieben, und der
Zustand der Schriftzüge
und der Fall, ob die Tinte vollständig aufgebraucht ist oder
nicht, werden untersucht.
-
Der
Schreibtest wird mit einem automatischen Schreibtester unter den
folgenden Bedingungen der Schreibgeschwindigkeit von 4 m/min, der
Schreibbelastung von 100 g und des Schreibwinkels von 70° durchgeführt.
-
Die
Ergebnisse des Schreibtests sind in Tabelle 4 angegeben.
-
Die
Testergebnisse sind gemäß den folgenden
Kriterien bewertet:
- A: Die Tintenzusammensetzung ist vollständig verbraucht.
- B: Der Schriftzug ist verschmiert.
- C: Die Tintenzusammensetzung ist wegen Schreibversagen beim
Test nicht vollständig
verbraucht.
Tabelle 1 | | Rohmaterial | Membranfilter |
| | Handelsname | Hersteller | 5 μm | 1 μm |
| Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel Xanthangummi) | KELZANT | Sansho Co.
Ltd. | A | A |
| KELZAN
ST | Sansho Co.
Ltd. | A | A |
| KELZAN
ASC | Sansho Co.
Ltd. | A | A |
| ECHO
GUM RD | Dainippon
Pharmaceutical Co. Ltd. | | |
| ECHO
GUM BT | Dainippon
Pharmaceutical Co. Ltd. | A | A |
| RHABALL GUM
EX | Dainippon
Pharmaceutical Co. Ltd. | A | A |
| ULTRAXANTHAN
V7-T | Ina Food
Industry Co. Ltd. | A | A |
| NEWGELIN GXR | Chuo Kasei
Co. Ltd. | A | A |
| NEWGELIN GXT | Chuo Kasei
Co. Ltd. | A | A |
| K9A48 | Sansho Co.
Ltd. | A | B |
| KELZAN
ASXT | Sansho Co.
Ltd. | A | B |
| KELZAN | Sansho Co.
Ltd. | B | C |
| KELZAN
S | Sansho Co.
Ltd. | C | C |
| KELZAN
AR | Sansho Co.
Ltd. | C | C |
| KELZAN
HP | Sansho Co.
Ltd. | C | C |
| MONATE
GUM DA | Dainippon
Pharmaceutical Co. Ltd. | A | C |
| XANTHAN GUM
G | Dainippon
Pharmaceutical Co. Ltd. | C | C |
| ECHO
GUM | Dainippon
Pharmaceutical Co. Ltd. | C | C |
| ECHO
GUM GM | Dainippon
Pharmaceutical Co. Ltd. | C | C |
| ECHO
GUM F | Dainippon
Pharmaceutical Co. Ltd. | C | C |
| ECHO
GUM SF | Dainippon
Pharmaceutical Co. Ltd. | C | C |
| ULTRAXANTHAN
V7 | Ina Food
Industry Co. Ltd. | C | C |
| Scher-Verdünnungsklebrigkeitsmittel (andere) | RHEOZAN | Sansho Co.
Ltd. | B | C |
| WELAN
GUM | Sansho Co.
Ltd. | C | C |
| ALCASEA GUM | Hakuto Co.
Ltd. | C | C |
| ALCASEALAN | Hakuot Co.
Ltd. | C | C |
Tabelle
2 
| | Vollständiger Tintenverbrauch zum
Schreiben (Kugeldurchmesser: 0,5 mm) | Vollständiger Tintenverbrauch zum
Schreiben (Kugeldurchmesser: 0,25 mm) |
| Beispiel
1 | A | A |
| Beispiel
2 | A | A |
| Beispiel
3 | A | A |
| Beispiel
4 | A | A |
| Beispiel
5 | A | A |
| Vergleichsbeispiel
1 | A | C |
| Vergleichsbeispiel
2 | B | B |
| Vergleichsbeispiel
3 | B | C |
| Vergleichsbeispiel
4 | A | C |
| Vergleichsbeispiel
5 | A | C |