EP2110185A1 - Verfahren zur Erzeugung erhabener Strukturen auf der Oberfläche eines Stiftes - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung erhabener Strukturen auf der Oberfläche eines Stiftes Download PDF

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EP2110185A1
EP2110185A1 EP08007474A EP08007474A EP2110185A1 EP 2110185 A1 EP2110185 A1 EP 2110185A1 EP 08007474 A EP08007474 A EP 08007474A EP 08007474 A EP08007474 A EP 08007474A EP 2110185 A1 EP2110185 A1 EP 2110185A1
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EP
European Patent Office
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preparation
plastic
filler
acrylate oligomer
photoinitiator
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EP08007474A
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Udo Beck
Walter Oetter
Gerhard Dr. Lugert
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Faber Castell AG
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Faber Castell AG
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Publication date
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    • B05D5/02—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain a matt or rough surface

Definitions

  • the invention relates to a method for producing raised structures on the surface of a pin.
  • a pen here is a writing-cosmetic pencil o. The like. Understand.
  • Such pins have a shaft made of wood or plastic.
  • raised structures are applied from a non-slip material on the pin or shaft surface. The material is flowable in the initial state and solidifies after application.
  • a pattern formed by a plurality of relatively small structures, such as a pebble pattern to achieve an accurate appearance it is necessary for all the structures to have exactly the same outline shape, height and contour.
  • EP 1 177 108 For example, a wood-filled pencil is known, the raised structures of which are made by applying an aqueous, water-hardening polymer dispersion or a mixture of such dispersions. Pens coated with such material must be stored in dry rooms for up to two days after application. Accordingly, in order to accommodate the ongoing production of two days, large drying rooms are required, which is associated with high operating costs. The long drying time results from the slow evaporation rate of the water of the aqueous polymer dispersions, the high layer thickness and the skin formation occurring during drying.
  • the raised structures obtained by this procedure may in themselves serve their purpose, but their manufacture is laborious and accordingly expensive.
  • a drying step is also at an example of EP 1 514 700 A2 known processes using systems containing organic solvents for the raised structures. Drying is faster here than with aqueous systems. Apart from the technical effort to avoid a workload with solvent vapors, the volatility of the solvent prepares manufacturing problems. For example, there is a risk that the functionality of application equipment is affected by drying material. Especially when relatively large protruding nubs are to be produced from the pin surface, nozzles are particularly suitable for this because it allows large amounts of material to be applied. If, however, the outlet openings of the nozzles narrow due to the drying up of nubs, this influences the size and shape of the nubs, and thus the desired appearance of a nub pattern. To prevent this, it may be necessary to interrupt the manufacturing process to clean the applicators.
  • EP 1 514 700 A2 Also, a method is described in which a radiation-curing solvent-free plastic preparation is applied by screen printing on the surface of wood pencils. Thereafter, the pins are immediately subjected to UV irradiation, which occurs almost immediately hardening of the applied structures. With the screen printing method, the amount of material to be applied to one point of the pin surface is limited, so that handle nubs of greater height, ie handle nubs, which protrude relatively far from the pin surface, can not be produced. For this purpose, nozzles are more suitable.
  • the object of the invention is to propose a method for producing raised, serving as Griffnoppen structures on the surface of a pin, which can be easily performed in procedural perspective and in particular for generating clearly from the pin surface protruding handle knobs, especially on plastic pins or - shops suitable.
  • a flowable plastic preparation which consists of 40% to 98% of oligomer and a reaction thickener or a monomer as a radiation-curable polymer composition, 0.1% to 30% of a photoinitiator system, 0.3% to 30% amorphous silica and / or micronized amide wax, 0% to 59% colorant, 0% to 60% filler and 0% to 10% of other additives.
  • the reactive monomer diluent contained in the plastic preparation dilutes the oligomer, and thus acts as an organic solvent.
  • the amorphous silica is flaky aggregates of SiO 2 particles produced in the flame.
  • Micronized amide waxes are waxes whose primary particles have a particle size of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the preparation discharged from the nozzle runs extremely uniformly to form a smooth drop surface, but does not continue to run and widen uncontrollably, resulting in a nub pattern of very uniformly shaped nubs.
  • the nozzle is removed from a drop of the plastic preparation applied to the pin surface, it separates from the preparation, without resulting in a string, ie the formation of a thinning with increasing distance of the nozzle and finally tearing material thread comes. If such threads pollute the pin surface, the pin must be rejected as scrap. The threads would also pollute the nozzles, which would mean a corresponding cleaning effort and downtime during production.
  • Suitable acrylate oligomers are, in particular, those from the group consisting of aromatic and aliphatic epoxy acrylates, polyester, polyurethane, oligoether and amine-modified oligoether polyol acrylates.
  • the photoinitiator system is preferably composed of 0.5% to 5% of a photoinitiator and 0.5% to 3% of a co-initiator together.
  • the processability of the preparation can be improved by the addition of a leveling agent and lubricant in a proportion of 0.3% to 2% and a defoamer in a proportion of 0.1% to 1%.
  • the said components have a favorable effect in terms of a smooth surface of the handle nubs.
  • the plasticizer formulation may contain a filler preferably selected from the group of kaolin, talc, barium sulfate, titanium white, calcium carbonate and mica.
  • a filler preferably selected from the group of aluminum silicate hollow spheres, expanded hollow spheres, polyurethane soft-feel pellets, micronized plastics such as polypropylene or PTFE, and PE waxes are particularly suitable.
  • the adhesion of the plastic preparation to different plastics can optionally be improved by pretreatment of the plastic surfaces.
  • pretreatment of the plastic surfaces For example, Flaming, corona treatment and plasma treatment.
  • the figure shows two plastic shafts 1 having a trigonal outline shape, on the surface of which rows of handle nubs 2 are secured by means of a device of FIG Fig. 2 shown type have been applied.
  • the handle knobs protrude from the surface substantially radially with a height of up to 0.6 mm. Their width or diameter is about 2 mm.
  • nubs other structures may be applied to the surface of the plastic shaft, for example, extending in the pen longitudinal strip-shaped, punctiform or any other structures.
  • the raised structures or nubs can be applied to both an untreated plastic surface and provided with a paint coating.
  • the plastic shafts are used for example for the production of mechanical pencils, such as mechanical pencils and the like. In addition to the mentioned plastic shafts, of course, surfaces of wooden pencils can be provided with raised structures.
  • grip nubs - are applied by means of nozzles 3 to the respective surfaces which are part of an application device 4.
  • handle knobs with circular outline shape nozzles 3 are used with a circular opening cross section 5.
  • the nozzles 3 are arranged according to the desired nub pattern on a nozzle carrier 6, in the present case in a row of two.
  • a cavity 7 is provided, with which the nozzles 3 are in fluid communication and which is fed via a central feed channel (not shown) with a plastic preparation.
  • a central feed channel not shown
  • a plastic preparation In order to achieve the most equal possible distribution of the flow of material to the nozzles 3, is within the cavity. 7 a corresponding device 8 available.
  • UV-curable plastic preparations for transparent or colorless handle knobs with a diameter of 2 mm and a height of 0.5 mm for plastic shanks.
  • raw material function A B C Roskydal UA VP LS 2258 (Bayer Material Science) Aliphatic urethane acrylate, oligomer 77.3% 57.3% 57.3% Roskydal UA XP 2491 (Bayer Material Science) Aliphatic urethane acrylate, oligomer 20% 20% 20% 20% Laromer TPGDA (BASF) Tripropylene glycol triacrylate, reactive monomer diluent - 20% 18% Irgacure 2959 (Ciba) Alpha-hydroxy ketone, photoinitiator 2% 2% 2% HDK T30 (Wacker Chemie AG) Amorphous silica - - 2% Tego Glide 440 (Evonik) Surfactant, leveling agent and lubricant 0.5% 0.5% 0.5% Byk 021 (B
  • the preparation according to Example A showed very strong stringing. It was also relatively viscous, making the entire order process more difficult. The applied droplets showed too little course, so that the desired diameter of the handle knobs was not reached. Because of the lack of course, the handle knobs were too high.
  • the Preparation according to Example B showed against A only slightly improved threadline, but the applied Mass had a clearly too strong course, so that there were nubs with irregular outline shape, greater width and too low height.
  • the preparation according to Example C which contained amorphous silicon dioxide, showed a "very good" graded course of the droplets applied to the surface. Very good here means that the droplets run only so much that the handle nubs have the nominal diameter after UV curing.
  • the threadline which is always present to some extent in plastic preparations of the present type, was significantly reduced compared to Formulations A and B in such a way that it neither deteriorates the spatial shape and surface smoothness of the handle nubs nor that the surface of the pin shafts would have been contaminated.
  • the adhesion to ABS was good in all three examples, the cure very well.
  • UV-crosslinkable plastic preparation for black colored handle knobs with dimensions as in Example 1.
  • Example D Example E
  • Example F Example G

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen erhabener, als Griffnoppen dienender Strukturen auf der Oberfläche eines Stiftes, bei dem mit Hilfe einer Düse eine Kunststoffzubereitung aufgebracht wird, die eine strahlungshärtbare Kunststoffmasse enthält und die sich wie folgt zusammensetzt: aus Oligomer und Monomer

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung erhabener Strukturen auf der Oberfläche eines Stiftes. Unter einem Stift ist hierbei ein Schreib- Mal- Kosmetikstift o. dgl. zu verstehen. Solche Stifte haben einen aus Holz oder aus Kunststoff bestehenden Schaft. Um die Handhabung des Stiftes, insbesondere das Festhalten des Stiftes während seines Gebrauchs zu verbessern, sind auf der Stift- bzw. Schaftoberfläche erhabene Strukturen aus einem griffigen Material aufgebracht. Das Material ist dabei im Ausgangszustand fließfähig und verfestigt sich nach dem Aufbringen. Insbesondere bei der Herstellung eines von einer Vielzahl relativ kleiner Strukturen gebildeten Musters, etwa eines Noppenmusters, ist es zur Erreichung eines akkuraten Erscheinungsbildes erforderlich, dass sämtliche Strukturen exakt die gleiche Umrissform, Höhe und Kontur aufweisen. Um dies zu gewährleisten, ist ein Material erforderlich das nach dem Aufbringen auf die Stiftoberfläche nur eine geringe Tendenz zum Verlaufen aufweist und sich möglichst schnell verfestigt. Damit sind die Anforderungen an das Material noch nicht erschöpft. Damit es ein ermüdungsfreies Handhaben des Stiftes erlaubt muss es auch im Falle schwitziger Hände griffig sein und eine angenehme Haptik aufweisen. Außerdem muss es an Stiften haften, die aus den unterschiedlichsten Werkstoffen, gefertigt sind, beispielsweise an solchen aus Kunststoffen wie ABS, PP und PS oder unlackierten oder lackiertem Holz. Ein wesentlicher Gesichtspunkt für die Eignung eines Materials für erhabene Strukturen ist schließlich noch dessen Verarbeitbarkeit. Das für Haptik, Oberflächenhaftung und Griffigkeit beste Material ist unbrauchbar, wenn es sich in einem auf möglichst kostengünstige Herstellung getrimmten Herstellungsverfahren nur schlecht verarbeiten lässt und das für eine erfolgreiche Vermarktung erforderliche akkurate Erscheinungsbild erhabener Strukturen nicht erreicht werden kann.
  • Aus EP 1 177 108 ist ein holzgefasster Stift bekannt, dessen erhabene Strukturen durch Aufbringen einer wässrigen, wasserfest erhärtenden Polymerdispersion oder einer Mischung solcher Dispersionen hergestellt sind. Stifte, die mit einem derartigen Material beschichtet werden, müssen nach dem Auftragen bis zu zwei Tage in Trockenräumen gelagert werden. Dementsprechend sind, um die laufende Produktion zweier Tage aufnehmen zu können, große Trockenräume erforderlich, was mit hohen Betriebskosten verbunden ist. Die lange Trockenzeit ergibt sich aus der langsamen Verdunstungsgeschwindigkeit des Wassers der wässrigen Kunststoffdispersionen, der hohen Schichtstärke und der bei der Trocknung auftretenden Hautbildung. Die bei dieser Vorgehensweise erhaltenen erhabenen Strukturen mögen für sich gesehen ihren Zweck erfüllen, ihre Herstellung ist jedoch aufwändig und dementsprechend teuer.
  • Ein Trockungsschritt ist auch bei einem z.B. aus EP 1 514 700 A2 bekannten Verfahren erforderlich, das für die erhabenen Strukturen organische Lösungsmittel enthaltende Systeme verwendet. Die Trockung geht hier zwar schneller als bei wässrigen Systemen vonstatten. Abgesehen von dem technischen Aufwand, eine Arbeitsplatzbelastung mit Lösungsmitteldämpfen zu vermeiden, bereitet die Flüchtigkeit der Lösungsmittel herstellungstechnische Probleme. Es besteht z.B. die Gefahr, dass die Funktionsfähigkeit von Auftragseinrichtungen durch antrocknendes Material beeinträchtigt wird. Vor allem wenn relativ weit aus der Stiftoberfläche hervor ragende Noppen erzeugt werden sollen, sind dafür Düsen besonders geeignet, weil sich damit große Materialmengen applizieren lassen. Wenn sich aber die Austrittsöffnungen der Düsen durch antrocknendes Noppenmaterial verengen, beeinflusst dies Größe und Form der Noppen, und somit das angestrebte Erscheinungsbild eines Noppenmusters. Um dies zu verhindern sind, kann es erforderlich sein, den Herstellungsprozess zu unterbrechen, um die Auftragseinrichtungen zu reinigen.
  • In EP 1 514 700 A2 ist auch ein Verfahren beschrieben, bei dem im Siebdruck auf die Oberfläche von Holzstiften eine strahlungshärtende lösungsmittelfreie Kunststoff-Zubereitung aufgebracht wird. Danach werden die Stifte sofort einer UV-Bestrahlung unterzogen, wobei praktisch sofort eine Härtung der aufgebrachten Strukturen eintritt. Mit dem Siebdruckverfahren ist die Menge des auf einer Stelle der Stiftoberfläche aufzubringenden Materials begrenzt, so dass sich damit Griffnoppen größerer Höhe, d.h. Griffnoppen, die relativ weit aus der Stiftoberfläche herausragen, nicht erzeugen lassen. Für diesen Zweck sind Düsen besser geeignet.
  • Bei Versuchen, mit derartigen Zubereitungen Griffnoppen mit Hilfe von Düsen herzustellen , stellte sich heraus, dass es beim Aufbringen von derartigen Materialtropfen mit Düsen zu einem Fadenzug kam. Dieser bewirkte, dass die Form der Noppen unregelmäßig wurde. Außerdem kam es zum Teil zu einer Verunreinigung der Stiftoberfläche und der Düsen durch daran haftende Fadenteile. Außerdem zeigte sich, dass die aufgebrachten Materialtropfen eine starke Tendenz zum Verlaufen zeigten, was u.a. zu einem unregelmäßigen unsauberen Erscheinungsbild des aufgebrachten Noppenmusters führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung erhabener, als Griffnoppen dienender Strukturen auf der Oberfläche eines Stiftes vorzuschlagen, das sich in verfahrenstechnischer Sicht problemlos durchführen lässt und sich insbesondere zur Erzeugung deutlich aus der Stiftoberfläche vorstehender Griffnoppen vor allem auf Kunststoffstiften bzw. - schäften eignet.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Danach wird mit Hilfe einer Düse eine fließfähige Kunststoff-zubereitung aufgebracht, die sich aus 40 % bis 98 % Oligomer und einem Reaktionsverdicker bzw. einem Monomer als strahlungshärtbare Kunststoffmasse, 0,1 % bis 30 % eines Photoinitiatorsystems, 0,3 % bis 30 % amorphem Siliziumdioxid und/oder mikronisiertem Amidwachs, 0 % bis 59 % Farbmittel, 0 % bis 60 % Füllstoff und 0 % bis 10 % weiteren Additiven zusammensetzt. Der in der Kunststoffzubereitung enthaltene reaktive Monomerverdünner verdünnt das Oligomer, wirkt insofern also wie ein organisches Lösungsmittel. Anders als dieses verbindet er sich jedoch chemisch mit dem Oligomer, so dass er nicht - wie dies beim organischen Lösungsmittel der Fall ist, durch einen Trocknungsprozess wieder entfernt werden kann oder muss. Bei dem amorphen Siliziumdioxid handelt es sich um in der Flamme hergestellete flockige Aggregate von SiO2-Partikeln. Bei mikronisierten Amidwachsen handelt es sich um Wachse, deren Primärpartikel eine Teilchengröße von 5 µm bis 30 µm aufweisen.
  • Es war völlig überraschend, dass bei der in Rede stehenden Applikationsart die oben geschilderten herstellungstechnischen Nachteile umgangen werden konnten, wobei hier der ausschlaggebende Faktor die Anwesenheit eines amorphen Siliziumdioxids und/oder eines mikronisierten Amidwachses in der Zubereitung ist.
  • Bei einem auf die erfindungsgemäße Weise durchgeführten Herstellungsprozess verläuft die aus der Düse abgegebene Zubereitung äußerst gleichmäßig unter Ausbildung einer glatten Tropfenoberfläche, ohne aber weiter zu verlaufen und sich unkontrolliert zu verbreitern, so dass sich ein Noppenmuster aus sehr gleichmäßig geformten Noppen ergibt. Wenn die Düse von einem auf die Stiftoberfläche applizierten Tropfen der Kunststoffzubereitung entfernt wird, löst sie sich von der Zubereitung, ohne dass es dabei zu einem Fadenzug, also der Ausbildung eines mit zunehmender Entfernung der Düse dünner werdenden und schließlich abreißenden Materialfadens, kommt. Wenn solche Fäden die Stiftoberfläche verschmutzen, muss der Stift als Ausschuss aussortiert werden. Die Fäden würden auch die Düsen verschmutzen, was einen entsprechenden Reinigungsaufwand und Stillstandszeiten während der laufenden Produktion bedeuten würde.
  • Aufgrund der sekundenschnellen Härtung nach Beaufschlagung insbesondere mit UV-Strahlung ist kein separater Trockenraum mehr erforderlich. Die Stifte werden dabei praktisch nicht thermisch beansprucht, so dass Stifte mit temperaturempfindlichen Schäften und/oder Minen verarbeitet werden können Weiterhin haben strahlenhärtende Zusammensetzungen den großen Vorteil, dass kein Antrocknen an Werkzeugen erfolgen kann, sofern keine Exposition durch UV-Licht gegeben ist. Falls nach längeren Prozesszeiten an Werkzeugen und Vorrichtungen Ablagerungen entstehen, können diese rein mechanisch wieder entfernt werden.
  • Bei den vorgeschlagenen Zusammensetzungen ist weiterhin vorteilhaft, dass aufgrund der Wasserfreiheit eine Korrosion von Vorrichtungsbestandteilen, die mit einer Zubereitung an Berührung kommen, nicht zu befürchten ist.
  • Vorteilhaft ist schließlich noch, dass mangels eines organischen Lösungsmittels eine Erhöhung der Viskosität der Zubereitung während des Herstellungsverfahrens durch Verdunstung des Lösungsmittels ausgeschlossen ist.
  • Gute Ergebnisse hinsichtlich Verarbeitbarkeit, Griffigkeit und Haftfähigkeit werden mit Zubereitungen erreicht, die als strahlungshärtbare Kunststoffmasse wenigstens ein Acrylat-Oligomer mit einem Anteil von 70 % bis 80 % und wenigstens ein Acrylat-Monomer mit einem Anteil von 1 % bis 25 % und ein Photoinitiatorsystem mit einem Anteil von 1 % bis 8 % enthalten. Als Acrlylat-Oligomere kommen insbesondere solche aus der Gruppe aromatische und aliphatische Epoxy-Acrylate, Polyester-, Polyurethan-, Oligoether- und Amin-modifizierte Oligoether-Polyol-Acrylate in Frage.
  • Die besten Ergebnisse werden jedoch mit Zubereitungen erzielt, die 70% bis 80% Urethan-Acrylat-Oligomer und 1 % bis 15 % Acrylat-Monomer sowie vorzugsweise 0,5 % bis 5 % amorphes Siliziumdioxid und/oder mikronisierter Amidwachs enthalten. In allen Fällen setzt sich Photoinitiatorsystem bevorzugt aus 0,5 % bis 5 % eines Photoinitiators und 0,5 % bis 3 % eines Co-Initiators zusammen. Die Verarbeitbarkeit der Zubereitung lässt sich noch durch die Zugabe eines Verlaufs- und Gleitmittels mit einem Anteil von 0,3 % bis 2 % und eines Entschäumers mit einem Anteil von 0,1 % bis 1 % verbessern. Insbesondere wirken sich die genannten Bestandteile günstig im Hinblick auf eine glatte Oberfläche der Griffnoppen aus.
  • Bei einem Stift, der auf die oben beschriebene Art hergestellt wird, kann die Kunststöffzubereitung einen Füllstoff enthalten, der vorzugsweise aus der Gruppe Kaolin, Talkum, Bariumsulfat, Titanweiß, Calciumcarbonat und Glimmer ausgewählt ist. Zur Beeinflussung der taktilen Eigenschaften der Oberflächen der erhabenen Strukturen eignen sich in besonderer Weise Füllstoffe aus der Gruppe Aluminiumsilikat-Hohlkugeln, expandierte Hohlkugeln, Polyurethan-Softfeeling-Kügelchen, mikronisierte Kunststoffe wie Polypropylen oder PTFE-, und PE-Wachse.
  • Die Haftung der Kunststoffzubereitung auf unterschiedlichen Kunststoffen, wie ABS, PS oder PP kann gegebenenfalls durch eine Vorbehandlung der Kunststoffoberflächen verbessert werden. In Frage kommen z.B. Beflammen, Coronabehandlung sowie Plasmabehandlung.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen sowie einiger Beispiele für Kunststoffzubereitungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 zwei Kunststoffschäfte mit Griffnoppen,
    • Fig. 2 eine Auftragsvorrichtung.
  • Die Abbildung zeigt zwei eine trigonale Umrissform aufweisende Kunststoffschäfte 1, auf deren Oberfläche Reihen von Griffnoppen 2 mit Hilfe einer Vorrichtung der in Fig. 2 gezeigten Art aufgebracht worden sind. Die Griffnoppen stehen im Wesentlichen in Radialrichtung mit einer Höhe von bis zu 0,6 mm aus der Oberfläche hervor. Ihre Breite bzw. Durchmesser beträgt etwa 2 mm. Anstelle von Noppen können auch andere Strukturen auf die Oberfläche des Kunststoffschaftes aufgebracht sein, beispielsweise sich in Stiftlängsrichtung erstreckende leistenförmige, punktförmige oder beliebige andere Strukturen. Die erhabenen Strukturen bzw. Noppen können sowohl auf eine unbehandelte Kunststoffoberfläche als auch auf eine mit einem Lacküberzug versehene aufgebracht sein. Die Kunststoffschäfte dienen beispielsweise zur Herstellung von mechanischen Stiften, etwa von Druckbleistiften und dergleichen. Neben den genannten Kunststoffschäften lassen sich natürlich auch Oberflächen von Holzstiften mit erhabenen Strukturen versehen.
  • Die erhabenen Strukturen - im folgenden wird aus Vereinfachungsgründen von Griffnoppen gesprochen - werden mit Hilfe von Düsen 3 auf die jeweiligen Oberflächen aufgetragen, die Bestandteil einer Auftragsvorrichtung 4 sind. Zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Griffnoppen mit kreisrunder Umrissform werden Düsen 3 mit einem kreisförmigen Öffnungsquerschnitt 5 eingesetzt. Die Düsen 3 sind entsprechend dem gewünschten Noppenmuster an einem Düsenträger 6 angeordnet, im vorliegenden Fall also in einer Zweierreihe. Innerhalb des Düsenträgers 6 ist ein Hohlraum 7 vorhanden, mit dem die Düsen 3 in fluidischer Verbindung stehen und der über einen zentralen Zuführkanal (nicht gezeigt) mit einer Kunststoffzubereitung beschickt wird. Um eine möglichst gleiche Verteilung des Materialstroms auf die Düsen 3 zu erreichen, ist innerhalb des Hohlraums 7 eine entsprechende Einrichtung 8 vorhanden. Wegen konstruktiver Details wird auf die Patentschrift DE 101 03 375 C1 verwiesen. Mit einer Vorrichtung der in Fig. 2 gezeigten Art lassen sich auf einfache Weise praktisch mit einem Schuss eine Vielzahl von gleich großen Griffnoppen erzeugen. Problematisch ist aber das Entfernen der Düsen 3 nach der Abgabe der Kunststoffzubereitung auf die Oberfläche von Stiften oder Stiftschäften sowie das Verlaufen der Zubereitung zwischen dem Auftragszeitpunkt und der Bestrahlung mit einer die Härtung der Kunststoffmasse bewirkenden Strahlung.
  • Einige beispielhafte Rezepturen, mit denen sich die genannten Effekte vermeiden lassen, sind im Folgenden angegeben. Die Prozentangaben in diesen Beispielen beziehen sich auf die Kunststoffmasse im fließfähigen, also noch nicht erhärteten Ausgangszustand. Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent, soweit nicht anders angegeben.
    • Beispiel 1:
  • UV-vernetzbare Kunststoffzubereitungen für transparente oder farblose Griffnoppen mit einem Durchmesser von 2 mm und einer Höhe von 0,5 mm für Kunststoffschäfte.
    Rohstoff Funktion A B C
    Roskydal UA VP LS 2258 (Bayer Material Science) Aliphatisches Urethan acrylat, Oligomer 77,3% 57,3% 57,3%
    Roskydal UA XP 2491 (Bayer Material Science) Aliphatisches Urethan acrylat, Oligomer 20% 20% 20%
    Laromer TPGDA (BASF) Tripropylenglycol Triacrylat, reaktiver Monomerverdünner - 20% 18%
    Irgacure 2959 (Ciba) Alpha-Hydroxyketon, Photoinitiator 2% 2% 2%
    HDK T30 (Wacker Chemie AG) Amorphes Siliziumdioxid - - 2%
    Tego Glide 440 (Evonik) Tensid, Verlaufs- und Gleitmittel 0,5% 0,5% 0,5%
    Byk 021 (BYK Chemie) Entschäumer 0,2% 0,2% 0,2%
  • Nach der Applikation der Griffnoppen auf Kunststoffschäfte erfolgt zur Vernetzung eine Bestrahlung mit UV-Licht und anschließend eine Bewertung der Applikationseigenschaften.
    Bewertungskriterium Beispiel A Beispiel B Beispiel C
    Fadenzug beim Applizieren + ++ ++++
    Verlaufen der Noppen vor dem Aushärten ++ + +++++
    Haftung auf ABS ++++ ++++ ++++
    Durchhärtung +++++ +++++ +++++
    Bewertungsschema: +++++ = sehr gut
    ++++ = gut
    +++ = akzeptabel
    ++ = schlecht
    + = sehr schlecht
    n.a. = nicht anwendbar
  • Die Zubereitung gemäß Beispiel A zeigte sehr starken Fadenzug.
    Sie war auch relativ dickflüssig, was den gesamten Auftragsprozess schwieriger gestaltet. Die applizierten Tröpfchen zeigten einen zu geringen Verlauf, so dass der angestrebte Durchmesser der Griffnoppen nicht erreicht wurde. Wegen des zu geringen Verlaufs waren die Griffnoppen auch zu hoch. Die Zubereitung nach Beispiel B zeigte gegenüber A einen nur leicht verbesserten Fadenzug, wobei jedoch die aufgebrachte
    Masse einen deutlich zu starken Verlauf hatte, so dass sich Griffnoppen mit unregelmäßiger Umrissform, größerer Breite und zu geringer Höhe ergaben. Dagegen zeigte die Zubereitung gemäß Beispiel C, die amorphes Siliziumdioxid enthielt, einen mit "sehr gut" bewerteten Verlauf der auf die Oberfläche applizierten Tröpfchen. Sehr gut bedeutet dabei, dass die Tröpfchen nur soviel verlaufen, dass die Griffnoppen nach UV-Härtung den Solldurchmesser aufweisen. Der Fadenzug, der bei Kunststoffzubereitungen der vorliegenden Art stets in gewissem Ausmaß vorhanden ist, war gegenüber den Zubereitungen A und B deutlich verringert und zwar derart, dass er weder die Raumform und Oberflächenglätte der Griffnoppen verschlechtert noch dass dadurch die Oberfläche der Stiftschäfte verunreinigt worden wäre. Die Haftung auf ABS war bei allen drei Beispielen gut, die Durchhärtung sehr gut.
    • Beispiel 2:
  • UV-vernetzbare Kunststoffzubereitung für schwarz eingefärbte Griffnoppen mit Abmessungen wie in Beispiel 1.
    Rohstoff Funktion D E F G H I
    Roskydal UA VP LS 2258 (Bayer Material Science) Aliphatisches Urethanacrylat, Oligomer 75,8% 54,8% 54,8% 54,8% 73,8% 52,8%
    Roskydal UA XP 2491 (Bayer Material Science) Aliphatisches Urethanacrylat, Oligomer 20% 20% 20% 20% 20% 20%
    Laromer TPGDA (BASF) Tripro-pylenglycol Triacrylat, reaktiver Mono merverdünner - 20% 18% 18% - 20%
    Irgacure 2959 (Ciba) Alpha Hydroxyketon, Photoinitiator 2% 2% 2% 2% 2% 2%
    Irgacure 819 (Ciba) Bis-Acyl-Phosphin, Co-Photoinitiator 1% 1% 1% 1% 1% 1%
    HDK T30 (Wacker Chemie AG) Amorphes Siliziumdioxid, Rheologisches Additiv - - 2% - 2% 1%
    Helio Beit UV 904 (Bollig & Kemper) Russpräparation, Pigment 0,5% 0,5% 0,5% 0,5% 0,5% 0,5%
    CrayVallac Super (Cray Vallay) Mikronisiertes Amidwachs, Rheologisches Additiv - - - 3% - 2%
    Tego Glide 440 (Evonik) Tensid, Verlaufs- und Gleitmittel 0,5% 0,5% 0,5% 0,5% 0,5% 0,5%
    Byk 021 (BYK Chemie) Entschäumer 0,2% 0,2% 0,2% 0,2% 0,2% 0,2%
    Nach der Applikation von Strukturen auf Kunststoffschäfte erfolgt zur Vernetzung eine Bestrahlung mit UV-Licht und anschließende Bewertung der Beschichtungseigenschaften.
    Bewertungskriterium Beispiel D Beispiel E Beispiel F Beispiel G Beispiel H Beispiel I
    Fadenzug beim Applizieren + ++ ++++ ++++ n.a. ++++
    Verlaufen der Noppen vor dem Aushärten ++ + +++++ +++++ .a. +++++
    Haftung auf ABS ++++ ++++ ++++ ++++ n.a. ++++
    Durchhärtung +++++ +++++ +++++ +++++ n.a. +++++
    (Bewertungsschema siehe oben!)
  • Im Falle der Zubereitung D zeigte sich ein starker Fadenzug, sie war für eine Applikation zu dickflüssig. Die applizierten Tröpfchen zeigten einen viel zu geringen Verlauf. Es lagen hier Verhältnisse etwa wie bei der weiter oben erwähnten Zubereitung A vor. Zubereitung E zeigte gegenüber D einen nur leicht verbesserten Fadenzug, bei einem deutlich zu starken Verlauf. Das Ergebnis der Versuche war somit vergleichbar mit den mit Zubereitung B durchgeführten. Die Zubereitungen F und G, die amorphes Siliziumdioxid bzw. mikronisiertes Amidwachs enthielten, zeigten einen sowohl mit "sehr gut" bewerteten Verlauf der Tröpfchen als auch kaum auftretenden Fadenzug, es lagen somit Verhältnisse vor, wie bei der o.g. Zubereitung C. Die Haftung auf ABS war bei allen vier Beispielen gut, die Durchhärtung sehr gut. Die Zubereitung H war schon deshalb äußerst schlecht handhabbar, weil ihr Viskosität zu hoch war. Selbst wenn es gelang, einen Materialtropfen auf eine Stiftoberfläche zu applizieren, zeigte sich ein starker Fadenzung. Diese Zubereitung wurde daher mit n.a. bewertet. Im Falle der Zubereitung I wurde neben amorphem Siliziumdioxid mikronisiertes Amidwachs zugegeben. Dabei wurden Ergebnisse wie bei der Zubereitung G erhalten. Zusammenfassend kann somit festgestellt werden, dass mit beiden Substanzen - allein oder in Mischung - gute Ergebnisse hinsichtlich des Verlaufs und des Fadenzugs der aufgebrachten Zubereitung ergeben, wobei gerade die Kombination aus einem reaktiven Monomerverdünner bzw. Monomer und den genannten Substanzen zwingend erforderlich ist.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Erzeugen erhabener, als Griffnoppen dienender Strukturen auf der Oberfläche eines Stiftes, bei dem mit Hilfe einer Düse eine Kunststoffzubereitung aufgebracht wird, die eine strahlungshärtbare Kunststoffmasse enthält und die sich wie folgt zusammensetzt: aus Oligomer und Monomer gebildete Kunststoffmasse 40 % bis 98% Photoinitiatorsystem 0,1 % bis 30% amorphes Siliziumdioxid und/oder mikronisiertes Amidwachs 0,3 % bis 30% Farbmittel 0 % bis 60% Füllstoff 0 % bis 60% weitere Additive 0 % bis 10%
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststoffzubereitung verwendet wird, die wenigstens ein Acrylat-Oligomer enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer 70 % bis 80 % Acrylat-Oligomer und 1 % bis 25 % Acrylat-Monomer enthaltenden Kunststoffzubereitung.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Kunststoffzubereitung, bei der das Acrylat-Oligomer ausgewählt ist aus der Gruppe aromatische und aliphatische Epoxy-Acrylate, Polyester-, Polyurethan-, Oligoether-, Amin-modifizierte Oligoether- und Polyol-Acrylate.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststoffzubereitung mit 70 % bis 80 % Urethan-Acrylat-Oligomer, 1 % bis 15 % Acrylat-Monomer verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffzubereitung 1 % bis 8 % des Photoinitiatorsystems enthält.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kunststoffzubereitung 0,5 % bis 5 % eines Photoinitiators und 0,5 % bis 3 % eines Co-Initiators enthalten sind.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Kunststoffzubereitung mit 0,5 % bis 5 % amorphem Siliziumdioxid und/oder mikronisiertem Amidwachs.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Stiftoberfläche eine Kunststoffmasse aufgebracht wird, die sich wie folgt zusammensetzt. Urethan-Acrylat-Oligomer 70% - 80% Acrylat-Monomer amorphes Siliziumdioxid und/oder 1% - 15% mikronisiertes Amidwachs. 0,5% - 5% Photoinitiator 0,5% - 5% Co-Initiator 0,5% - 3% sonstige Additive 0,1% - 10%
  10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Zubereitung, die 0,3% bis 2% eines Verlaufs- und Gleitmittels und/oder 0,1% bis 1% eines Entschäumers enthält.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer einen Füllstoff aus der Gruppe Kaolin, Talkum, Bariumsulfat, Titanweiß, Calciumcarbonat und Glimmer enthaltenden Kunststoffzubereitung.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer einen Füllstoff aus der Gruppe Aluminiumsilikat-Hohlkugeln, expandierte Hohlkugeln, PU-Softfeeling-Kügelchen, mikronisierte Kunststoffe wie Polypropylen oder PTFE, und PE-Wachse enthaltenden Kunststoffzubereitung.
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