DE69200023T2

DE69200023T2 - Verfahren zum Herstellen eines Schreib- oder Farbstiftes durch Tri-Extrusion und danach hergestellter Schreib- oder Farbstift mit einer Schutzschicht für die Mine.

Info

Publication number: DE69200023T2
Application number: DE92400705T
Authority: DE
Inventors: Jacques Bachelet; Philippe Chavatte; Guy Chochoy; Jose Duez; Claude Fouble; Didier Lange
Original assignee: Conte SA
Current assignee: Conte SA
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2012-03-18
Also published as: BR9200913A; FR2674179B1; DK0505262T3; FR2674179A1; ATE97362T1; JPH05116497A; EP0505262A1; MX9201194A; EP0505262B1; ES2048606T3; JP3203040B2; EG19566A; DE69200023D1; CA2062381C; MA22458A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein fortlaufendes Herstellungsverfahren für einen Blei- bzw. Schreib- oder Buntstift durch gleichzeitiges Extrudieren von Thermoplastmaterialien, welche nacheinander zum einen die Mine und zum anderen das Material darstellen, das die Mine umhüllt und in der Folge des vorliegenden Textes in Anlehnung an die Zusammensetzung herkömmlicher Schreibstifte, bei denen dieses Material Holz ist, Holzmaterial genannt wird. Sie betrifft außerdem einen Schreib- oder Buntstift, der mit Hilfe des Verfahrens der Erfindung hergestellt werden kann.
Die Herstellung herkömmlicher schreibstifte erfolgt durch Einlegen einer Graphitmine oder einer pigmentierten Mine in eine Holzhülse. Die begrenzte Auswahl verwendbarer Hölzer, die Behandlungen, die sie durchlaufen müssen, die komplizierten Herstellungsverfahrens und Endbearbeitungs-Schritte stellen große Na6hteile dar. Außerdem sind die Bäume, die das Holz dafür liefern, ein wichtiger Bestandteil des natürlichen Gleichgewichts, und ihre exzessive Abholzung kann dieses Gleichgewicht nur stören.
Es wurde schon vorgeschlagen, die Herstellungstechnik für Schreibstifte durch Ersetzen des eigentlichen Holzes durch ein Thermoplastmaterial zu vereinfachen, das dem Holz vergleichbare Anspitzfähigkeiten hat.
In dem Dokument US. 2 790 202 wird dieses Holzmaterial um eine vorgeformte, starre Mine herum extrudiert, die eventuell mit Kleber beschichtet ist, um die Haftung zwischen der Mine und dem Holzmaterial zu verbessern.
In dem gleichen Dokument US. 2 790 202 wird die Mine nach einer anderen Ausführungsvariante durch Extrudieren eines gesättigten bzw. angereicherten Thermoplastmaterials erhalten, und das Holzmaterial wird um die Mine herum koextrudiert.
Im Dokument FR.1.588.294 wurde vorgeschlagen, die Mine aus einem beispielsweise mit Graphit angereicherten Thermoplastmaterial herzustellen und sie anschließend mit einem Holzmaterial zu umnüllen, das ein Expansionsmittel, d.h. eine Substanz enthält, die sich im Bereich der Temperaturen zersetzt, bei denen das Extrudieren des Holzmaterials erfolgt.
Die Hauptaufgabe des Expansionsmittels besteht darin, die Dichte des Holzmaterials herabzusetzen, damit man so weit wie möglich die Dichte des eigentlichen Holzes erreicht, welche in der Größenordnung von 0,5 liegt. Außerdem wird durch den Einsatz des Expansionsmittels die Anspitzfähigkeit des Holzmaterials verbessert und dessen Preis verringert.
Das Dokument FR.2.099.248 beschreibt ein Verfahren, das insbesondere für die fortlaufende Herstellung von Schreibstiften gedacht ist, bei dem die Umhüllung mit dem Holzmaterial unmittelbar an der Ausgangsöffnung des Spritzmundstücks des Minenmaterials erfolgt. Dabei handelt es sich um Bi-Extrusion.
Man sieht, daß ein Verfahren dieser Art große Vorteile gegenüber der Herstellung der herkömmlichen Schreibstifte aufweist: fortlaufende Herstellung, bessere Beherrschung der Rohstoffe, höhere Produktivität.
Indes hat der patentanmelder festgestellt, daß die Herstellung von Schreibstiften unter Einsatz eines Bi-Extrusionsverfahrens mit Thermoplastmaterialien der im Dokument FR.1.588.294 bevorzugten Art eine erhebliche Beschränkung mit sich bringt.
Es wurden nämlich bei der Herstellung bestiiitrnter Arten von Stiften Mängel festgestellt, die im Auftreten von Blasen am äußeren Umfang des Minenmaterials bestanden. Solche Fehler sind unannehmbar, da sie die Stabilität der Mine verringern und außerdem das Aussehen des angespitzten Stifts beeinträchtigen.
Das Ziel, das sich der Anmelder gesetzt hat, besteht darin, ein fortlaufendes Herstellungsverfahren für Schreiboder Buntstifte der durch das Dokument FR.1.588.294 verbreiteten Art vorzustellen, bei dem die Poly-Extrusion eingesetzt wird, das aber ohne den vorgenannten Nachteil ist.
Dieses Ziel wird mit dem Verfahren der Erfindung voll erreicht. Es handelt sich hier um ein fortlaufendes Verfahren zur Herstellung von Schreib- oder Farbstiften, das darin besteht, ein erstes, angereichertes, Minenmaterial genanntes Thermoplastmaterial zu extrudieren, dann dieses Minenmaterial mit einer Schicht eines zweiten extrudierten Thermoplastmaterials, genannt Holzmaterial, zu umhüllen, das ein Expansionsmittel enthält. Kennzeichnenderweise wird das extrudierte Minenmaterial vor seiner Umhüllung mit dem Holzmaterial von einer Schutzschicht genannten Zwischenschicht umhüllt, die durch Extrusion eines kein Expansionsmittel enthaltenden Thermoplastmaterials hergestellt wird, das sich mit dem Minen und Holzmaterial verträgt und eine Schmelztemperatur aufweist, die entweder gleich der Schmelztemperatur sowohl des Minenmaterials als auch des Holzmaterials ist oder darüber liegt.
Auf diese Weise bedeckt die Schutzschicht das Minenmaterial unmittelbar nach dem Extrudieren derselben und bildet eine Schutzbarriere gegen die Verschmutzung durch das im Holzmaterial enthaltene Expansionsmittel. Aus dem vom Anmelder Festgestellten kann nämlich gefolgert werden, daß das Auftreten der Fehler von den Gasbläschen stammt, die beim Extrudieren des Holzmaterials im Kontakt mit dem Minenmaterial freigesetzt werden. Folglich verhindert die Existenz dieser Schutzschicht, die keine Expansionsmittel enthält, die direkte Entstehung von Gasbläschen am Umfang des Minenmaterials.
Das Thermoplastmaterial, aus dem die Schutzschicht besteht, muß unbedingt mit dem Minen- und Holzmaterial kompatibel sein, damit die Mine gut im Stift gehalten wird.
Das Verfahren der Erfindung wird insbesondere zur Herstellung von Stiften mit weichen Minen empfohlen, deren Minenmaterial eine wesentlich geringere Schmelztemperatur als das Holzmaterial aufweist. Es zeigt sich nämlich, daß eine Blasenbildung bei dieser Art Stiften häufiger vorkommt, im Gegensatz zu Stiften mit harter Mine, bei denen diese Fehler selten, wenn überhaupt auftreten.
Nach Meinung des Erfinders wäre dieses Phänomen dadurch erklärlich, daß die für die Härte - nach der herkömmlichen Klassifizierung für Schreib- bzw. Buntstifte -der Mine verantwortlichen Bestandteile des Minenmaterials allgemein eine Schmelztemperatur aufweisen, die im wesentlichen gleich der Temperatur des Holzmaterials ist. Bei einer weichen Mine dagegen hat das Minenmaterial eine Schmelztemperatur, die weit unter der Temperatur des Holzmaterials liegt, und dieser Unterschied kann einige Dutzend Grad betragen. Da die Temperatur des Bi-Extrusionskopfs nahe der Höchsttemperatur liegt, ist das Minenmaterial beim Austritt aus dem Spritzmundstück flüssiger und somit durch die Einwirkung der auf der Oberfläche des Holzmaterials freigesetzten Blasen leicht verformbar.
Bei der Anwendung des Verfahrens der Erfindung ist das Thermoplastmaterial, aus dem die Schutzschicht besteht, aufgrund seiner Schmelztemperatur weniger flüssig als das Minen- und das Holzmaterial; die auf der Oberfläche des Holzmaterials freigesetzten Blasen können es somit nicht verformen, und es bildet eine gute Schutzbarriere für das Minenmaterial.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Schreiboder Buntstift, der mit dem vorgenannten Herstellungsverfahren hergestellt wurde.
Dieser Stift besteht in bekannter Weise aus der Übereinanderschichtung eines Kerns aus einem ersten, angereicherten, Minenmaterial genannten Thermoplastmaterial und einer Schicht eines zweiten, expandierten, Holzmaterial genannten Thermoplastmaterials.
Kennzeichnenderweise weist der Stift der Erfindung zwischen dem Minenmaterial und dem Holzmaterial eine Schutzschicht genannte zwischenschicht aus einem nicht expandierten Thermoplastmaterial auf, das am Minen und am Holzmaterial haftet und eine Schmelztemperatur aufweist, die gleich der Schmelztemperatur sowohl des Minenmaterials als auch des Holzmaterials ist oder darüber liegt.
Nach einer ersten Ausführungsvariante besteht die Schutzschicht aus dem zweiten Thermoplastmaterial, aus dem das Holzmaterial besteht, ist jedoch nicht expandiert.
Günstigerweise ist die Schutzschicht in Form einer Hülse von einigen Zehntelmillimetern Dicke ausgebildet. Auf diese Weise erhöht die Existenz dieser nicht expandierten Hülse die Dichte des Stiftes nur unerheblich. Außerdem wurde festgestellt, daß die Anspitzfähigkeit des Stiftes bei einer dickeren Schutzschicht schlechter wurde.
Vorzugsweise weisen das Minen-, das Holz- und das Thermoplastmaterial, aus dem die Schutzschicht besteht, alle drei den gleichen Grundbestandteil auf, beispielsweise ein Polystyrol-Methacrylat-Kopolymer. Dadurch werden eine sehr gute Verträglichkeit und somit eine perfekte Haftung gesichert.
In diesem Fall ist die Schutzschicht vorzugsweise auf der Basis dieses Bestandteils in reinem Zustand oder eines mindestens 90 % dieses Bestandteils enthaltenden Gemischs hergestellt.
Die Schutzschicht kann die gleiche Farbe wie das Holzmaterial haben oder eventuell auch andersfarbig sein, wodurch der Stift schöner anzusehen ist.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser anhand der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung einer Version des Herstellungsverfahrens für einen Schreib- oder Buntstift durch Tri-Extrusion von Thermoplastmaterialiefl und des so erhaltenen Stiftes mit drei aufeinanderfolgenden Schichten verständlich, die durch die beiliegenden Abbildungen illustriert wird.
Fig. 1 ist eine Darstellung der Tri-Extrusionsschritte in Diagrammform.
Fig. 2 ist eine Perspektivansicht des Stifts mit Schutzschicht nach der Erfindung.
Die Poly-Extrusions-Verfahren sind dem Fachmann gut bekannt. Die verwendeten Materialien sind beispielsweise solche nach Art der im Dokument FR.2.099.248 für die Bi-Extrusion beschriebenen, angewandt auf die fortlaufende Herstellung von Schreibstiften.
Deshalb wurde auf Fig. 1 nur eine Tri-Extrusion mit drei Schichten Thermoplastmaterial schematisch dargestellt, und zwar einem Mittelkern, einer Zwischenschicht und einer Außenschicht.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bildet der Mittelkern das Minenmaterial 1, die Zwischenschicht die Schutzschicht 2 und die Außenschicht das Holzmaterial 3 eines in fortlaufendem Verfahren hergestellten Stifts 4.
Die Zusammensetzung der Thermoplastmaterialien ist festgelegt, so daß jedes entsprechende Teil die Eigenschaften aufweist, die man von ihm erwartet: der Stift als Ganzes soll gut anzuspitzen sein und eine Dichte haben, die der des herkömmlichen Holzstifts nahekommt, das Minenmaterial soll Füllstoffe für das Schreiben enthalten und leicht auf die Schreib- oder Malunterlage aufzusetzen sein, um gut zu decken. Die entsprechenden Bestandteile werden beispielsweise aus denen ausgewählt, die im Dokument FR.1.588.294 beschrieben sind.
Das Holzmaterial 3 enthält außerdem ein Expansionsmittel, beispielsweise Azodikarbonamid, und die Schutzschicht 2, die kein Expansionsmittel enthält, muß sich einerseits mit dem Minenmaterial 1 und mit dem Holzmaterial 3 vertragen, um einen guten Halt der Mine im Stift zu gewährleisten, und eine Schmelztemperatur aufweisen, die gleich der schmelztemperatur sowohl des Minenmaterials als auch des Holzmaterials ist oder darüber liegt.
Vorzugsweise haben die Thermoplastmaterialien, aus denen diese drei Teile 1, 2, 3 bestehen, einen gleichen Grundbestandteil. In den nachfolgend beschriebenen Beispielen ist dies ein Polystyrol-Methacrylat-Kopolymer.

Beispiel 1:

Hier handelt es sich um einen Stift 4 mit weicher Graphitmine.
Die Zusammensetzung des Minenmaterials 1 ist wie folgt:
Polystyrol-Methacrylat-Kopolymer 30 %
Weichmacher vom Typ Phtalat 10 %
Graphit 50 %
. Rußschwarz 5%
Zinkstearat 0,5 %
Talk 4,5 %
Die Zusammensetzung der Schutzschicht 2 ist wie folgt:
Polystyrol-Methacrylat-Kopolymer 100 %
Die Zusammensetzung des Holzmaterials 3 ist folgende:
Polystyrol-Methacrylat-Kopolymer 78,5 %
Weichmacher vom Typ Phtalat 10 %
Sägespäne 10 %
Pigmente (Muttermischung) 1,5 %
Kurz vor dem Extrudieren mischt man dem Holzmaterial 3 etwa 2 % einer Muttermischung unter, die als Expansionsmittel Azodikarbonamid enthält.
Die Schmelztemperatur des Holzmaterials liegt etwa bei 200ºC, die der Schutzschicht 2 bei 210ºC und die des Minenmaterials 1 bei 180ºC.
Nach Tri-Extrusion und kontinuierlichem Durchlaufen einer Abkühlvorrichtung 5 erhält man einen sechseckigen Stift 4, der nach einmaligem Spitzen (Fig. 2) zwischen dem Minenmaterial 1 und dem Holzmaterial 3 die Schutzschicht 2 erscheinen läßt, die im vorliegenden Fall eine Dicke von 0,3 mm bei einem Stift 4 von etwa 7 mm zwischen den Flachseiten mit einer Mine 1 einer Dicke von etwa 2 mm Durchmesser hatte.
Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um eine weiche Mine, und sie weist keinerlei Blasen an der Oberfläche auf, die ihrer Festigkeit oder ihrem Aussehen schaden könnten.
Zum Erhalt eines Stiftes mit harter Mine hätte man bei der Zusammensetzung des Minenmaterials 1 beispielsweise auf den Weichmacher vom Typ Phtalat verzichten müssen und diesen durch ein Polystyrol-Methacrylat-Kopolymer ersetzt. In diesem Fall hätte die Schmelztemperatur des Minenmaterials bei 210ºC gelegen, und es hätte nur wenige, wenn überhaupt durch Blasen verurscachte Mängel gegeben.

Beispiel 2:

Hier handelt es sich um einen Stift 4 mit weicher Farbmine. Die Zusammensetzung des Holzmaterials 3 und der Schutzschicht 2 bleiben unverändert.
Die Zusammensetzung des Minenmaterials 1 ist wie folgt:
Polystyrol-Methacrylat-Kopolymer 30 %
Weichmacher vom Typ Phtalat 15 %
Farbpigmente 20 %
Zinkstearat 0,5 %
Talk 35 %
Seine Schmelztemperatur beträgt etwa 180ºC.
Zusätzlich zu den schon erwähnten Vorteilen hat der Anmelder festgestellt, daß aufgrund der Schutzhülse alle Arten von Schreib- oder Buntstiften hergestellt werden können, selbst Stifte mit besonders weichen Minen. In diesem Fall verstärkt die Schutzschicht, die hier vorzugsweise eine Dicke von mindestens gleich 0,5 mm hat, das Minenmaterial, und diese Verstärkung veringert die Bruchgef ahr beim Schreiben merklich.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsart, die als nicht erschöpf endes Beispiel beschrieben wurde, beschränkt, sondern deckt alle Varianten. Die Schutzschicht der Erfindung kann sichtbar sein, wie dies auf Fig. 2 der Fall ist; sie kann auch so gefärbt sein, daß sie nicht zu sehen ist. Im vorgenannten Beispiel wurde ein Bestandteil im reinen Zustand verwendet, doch kann es sich auch um ein Gemisch handeln, wie das, welches das Holzmaterial ohne Expansionsmittel bildet. Man kann auch andere Grundbestandteile als das Polystyrol-Methacrylat-Kopolymer wählen.
Bei der Formbildung des Stiftes ist jede Form denkbar, ohne Beschränkung auf die sechseckige Form; es ist eine runde, dreieckige, achteckige Form denkbar, wobei diese Aufzählung nicht erschöpfend ist.

Claims

1. Fortlaufendes Herstellungsverfahren für einen Bleistift oder Buntstift (4), das darin besteht, ein erstes gesättigtes, Minenmaterial (1) genanntes Thermoplastmaterial zu extrudieren, dann das besagte Material mit einer Schicht eines zweiten extrudierten Thermoplastmaterials zu umhüllen, das ein Expansionsmittel, genannt Holzmaterial (3), enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das extrudierte Minenmaterial (1) vor seiner Umhüllung mit dem Holzmaterial (3) mit einer Schutzschicht (2) genannten Zwischenschicht umhüllt wird, die durch Extrusion eines von Expansionsmittel freien Thermoplastmaterials hergestellt wird, das sich mit dem Minenmaterial (1) und dem Holzmaterial (3) verträgt und eine Schmelztemperatur hat, die entweder sowohl gleich der Schmelztemperatur des Minenmaterials als auch des Holzmaterials oder höher ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Herstellung von weichen Bleistiften eingesetzt wird, deren Minenmaterial eine Schmelztemperatur aufweist, die weitgehend unter der des Holzmaterials liegt.

3. Blei- oder Buntstift, gebildet durch das Übereinanderlagern eines Kerns aus einem angereicherten ersten, Minenmaterial (1) genannten Thermoplastmaterial und einer Schicht eines zweiten, expandierten, Holzmaterial (3) genannten Thermoplastmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Schutzschicht genannte Zwischenschicht (2) zwischen dem Minenmaterial (1) und dem Holzmaterial (3) aus einem nicht expandierten Thermoplastmaterial aufweist, das sich mit dem Minenmaterial (1) und dem Holzmaterial (3) verträgt und eine Schmelztemperatur aufweist, die gleich der Schmelztemperatur sowohl des Minenmaterials als auch des Holzmaterials oder höher ist.

4 Stift nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (2) aus dem zweiten Thermoplastmaterial besteht, aus dem das Holzmaterial (3) besteht, aber ohne daß diese expandiert wäre.

5. Stift nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (2) eine Hülle von einigen Zehntelmillimetern Dicke bildet.

6. Stift nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Minenmaterial (1), das Holzmaterial (3) und das Thermoplastmaterial, aus dem die Schutzschicht (2) besteht, alle drei den gleichen Grundbestandteil aufweisen.

7. Stift nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundbestandteil ein copolymer aus Polystyrol und Methacrylat ist.

8. Stift nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (2) auf der Basis dieses Bestandteils in reinem Zustand oder einer mindestens 90 % dieses Bestandteils enthaltenden Mischung hergestellt wird.

9. Stift nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (2) eine andere Farbe hat als das Holzmaterial (3).

10. Stift nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Minenmaterial (1) von besonders weicher Qualität ist, die Schutzschicht (2) eine Stärke von mindestens fünf Zehntelmillimetern hat.