ES2284550T3 - Procedimiento de fabricacion por tri-extrusion de un lapiz de escribir o de colorear y lapiz de escribir o de colorear que incuye una capa intermedia de proteccion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación en continuo de lápices de escribir o de colorear por coextrusión simultánea, que consiste en co-extrusionar una primera materia termoplástica cargada, denominada materia de la mina, y alrededor de la misma una capa intermedia llamada de protección en una materia termoplástica, exenta de agente de expansión y una segunda materia termoplástica que contiene un agente de expansión, denominada materia de madera, y en refrigerar dichas materias termoplásticas co-extrusionadas, caracterizado porque el punto de solidificación de la materia termoplástica constitutiva de la capa de protección es inferior al punto de solidificación de la materia termoplástica constitutiva de la materia de la mina de tal manera que la capa de protección permanece deformable durante la retracción de la materia de la mina, durante la refrigeración.
Description
Procedimiento de fabricación por
tri-extrusión de un lápiz de escribir o de colorear
y lápiz de escribir o de colorear que incluye una capa intermedia de
protección.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación en continuo de un lápiz de
escribir o colorear, por extrusión simultánea de materias
termoplásticas que constituyen simultáneamente, por una parte, la
mina y, por otra parte, la materia que rodea la mina, denominada
materia de madera en lo que sigue del presente texto por analogía
con la composición de los lápices tradicionales, en los que esta
materia es de madera. Se refiere más particularmente a un
procedimiento por tri-extrusión de materias
termoplásticas según el cual una capa intermedia de protección es
co-extrusionada entre la mina y la materia de
madera. Se refiere igualmente a un lápiz de escribir o de colorear,
susceptible de ser obtenido por el procedimiento de la
invención.
La fabricación en continuo de un lápiz de
escribir o de colorear por co-extrusión de materias
termoplásticas que constituyen la materia de mina, una capa
intermedia de protección y la materia de madera se conoce por el
documento EP.0.505.262. En este documento, la capa intermedia de
protección es de una materia termoplástica
no-expandida, compatible con la materia de la mina y
la materia de madera y que tiene una temperatura de fusión que es
igual o superior a la vez a la temperatura de fusión de la materia
de mina y a la de la materia de madera. Esta selección particular
de la materia termoplástica constitutiva de la capa intermedia de
protección tiene por objeto evitar fallos debidos a la presencia de
burbujas sobre la periferia exterior de la materia de la mina, que
han sido constatadas durante la fabricación de lápices por
bi-extrusión empleando un agente de expansión en la
materia de madera. Debido a su temperatura de fusión, la materia
termoplástica constitutiva de la capa de protección es menos fluida
que las materias de la mina y la madera. Por ello, no se deforma
bajo el efecto de las burbujas desarrolladas en la superficie de la
materia de madera y constituye una barrera de protección para la
materia de la mina.
El problema que pretende resolver la presente
invención es de otro orden. Se refiere igualmente a la fabricación
en continuo por co-extrusión de un lápiz de escribir
o de colorear a partir de materias termoplásticas. Se ha
constatado, en efecto, la presencia de otro tipo de fallo, a saber,
fisuraciones de la mina que implican roturas frecuentes
principalmente durante el corte del lápiz.
El objeto que se ha planteado la Firma
solicitante es proponer un procedimiento de fabricación que alivia
el inconveniente citado anteriormente, evitando la aparición de
tales fisuraciones.
Este objeto se alcanza perfectamente por el
procedimiento de la invención. Se trata de un procedimiento de
fabricación en continuo de lápices de escribir o de colorear que
consiste en co-extruir una primera materia
termoplástica cargada, denominada materia de mina, y alrededor de la
misma una capa intermedia llamada de protección de una materia
termoplástica exenta de agente de expansión y una segunda materia
termoplástica que contiene un agente de expansión, denominada
materia de madera, y en refrigerar dichas materias termoplásticas
co-extruídas.
De manera característica según la invención, la
materia termoplástica constitutiva de la capa de protección se
determina para que permanezca deformable durante la retracción de la
materia de mina, durante la refrigeración.
A partir de las investigaciones que ha podido
realizar la Firma solicitante se deduce que las fisuraciones
aparecen principalmente cuando se han empleado para la materia de la
mina materias termoplásticas de fuerte coeficiente de dilatación
generando, durante la refrigeración, retracciones importantes
longitudinales y transversales. Se trata, en particular, de
materias de minas empleadas en la fabricación de lápices de mina
blanda.
Con preferencia, la materia termoplástica
constitutiva de la capa de protección se elige para que su punto de
solidificación sea inferior al punto de solidificación de la materia
termoplástica constitutiva de la materia de mina.
Así, durante la refrigeración de las materias
extrusionadas, eventualmente, por lo demás, después de los cortes
transversales de las mismas que dan lugar a lápices unitarios, la
materia de mina se solidifica en primer lugar con relación a la
capa de protección, puesto que su punto de solidificación (es decir,
la temperatura a partir de la cual la materia termoplástica que
estaba en el estado plástico o fundido comienza a solidificarse) es
superior al de la materia termoplástica constitutiva de la capa de
protección. La retracción de la materia de mina que interviene
durante la solidificación se desarrolla mientras la materia de mina
se encuentra rodeada por la capa de protección que no está todavía
solidificada, pero que se encuentra en un estado deformable. Esta
capa de protección, por su deformabilidad y su blandura, permite a
la materia de la mina liberarse de sus tensiones internas y, por lo
tanto, retraerse sin que aparezcan fisuraciones. La solidificación
propiamente dicha de la capa de protección tiene lugar
posteriormente.
Con preferencia, la diferencia entre los puntos
de solidificación de la materia de mina y de la capa de protección
es del orden de 10 a 20ºC.
Con preferencia, para reducir el punto de
solidificación de la capa de protección, se emplea como aditivo o
bien un termoplástico elastómero o bien un copolímero
etil-vinil-acetato (EVA).
Otro objeto de la invención es reivindicar un
lápiz de escribir o de colorear, que es susceptible de ser obtenido
por el procedimiento de fabricación mencionado anteriormente.
De manera conocida, este lápiz está constituido
por la superposición de un alma en una primera materia termoplástica
cargada denominada materia de la mina, de una capa de protección de
una materia termoplástica no-expandida y de una
capa de una segunda materia termoplástica expandida denominada
materia de madera. De manera característica, la materia
termoplástica constitutiva de la capa e protección tiene un punto de
solidificación que es inferior al de la materia termoplástica
constitutiva de la materia de la mina.
Ventajosamente, la capa de protección contiene
un termoplástico elastómero o un copolímero
etil-vinil-acetato (EVA).
Con preferencia, la capa de protección
comprende, como materia termoplástica, un polímero estirénico. Por
ejemplo, la capa de protección comprende de 70 a 95% de un compuesto
estirénico y de 5 a 30% de un termoplástico elastómero o de un
copolímero etil-vinil-acetato.
Es igualmente posible emplear, como materia
termoplástica constitutiva de la capa de protección, una materia
que no se solidifica después de la refrigeración, pero que, siendo
deformable en calor, permanece blanda. Se puede tratar
principalmente de una materia termoplástica de elastómero.
La presente invención se comprenderá mejor a
partir de la lectura de la descripción que se realizará a
continuación de una versión del procedimiento de fabricación de un
lápiz de escribir o de colorear por tri-extrusión de
materias termoplásticas o del lápiz de tres capas sucesivas así
obtenido, ilustrado por el dibujo adjunto, en el que:
La figura 1 es una representación en forma de un
diagrama de las etapas de la tri-extrusión, y
La figura 2 es una vista en perspectiva del
lápiz con capa de protección blanda según la invención.
Las técnicas de poli-extrusión
son bien conocidas por el técnico en la materia. Los materiales
empleados son, por ejemplo, del tipo que se describe en el
documento FR.2.099.248 para la bi-extrusión,
aplicada a la fabricación en continuo de lápices de escribir. Por
lo tanto, se ha contentado con representar de forma esquemática en
la figura 1 una tri-extrusión de tres capas de
materias termoplásticas, respectivamente, un alma central, una capa
intermedia y una capa exterior.
En el marco de la presente invención, el alma
central constituye la materia de la mina 1, la capa intermedia
constituye la capa de protección 2 y la capa exterior constituye la
materia de madera 3 de un lápiz 4 fabricado en continuo.
La composición de las materias termoplásticas
está determinada para que cada elemento correspondiente tenga las
propiedades que se esperan del mismo; el conjunto del lápiz debe
tener una buena capacidad de corte y una densidad próxima a la del
lápiz tradicional de madera. Tratándose de la materia de la mina,
ésta debe comprender cargas para la escritura y debe ser fácilmente
transferible sobre el soporte de escritura o de coloreado para
tener un poder de cobertura bueno. Los componentes correspondientes
se eligen, por ejemplo, entre los descritos en el documento
FR.1.588.294.
Tratándose de la materia de madera, para obtener
la densidad buscada, ésta contiene un agente de expansión, por
ejemplo, azo-dicarbonamida. Tratándose de la capa de
protección 2, que está exenta de agente de expansión, debe ser
compatible, por una parte, con la materia de la mina 1 y con la
materia de madera 2 con el fin de asegurar un buen comportamiento
de la mina en el lápiz. La materia constitutiva de la capa de
protección se elige para tener un punto de solidificación que es
inferior, incluso netamente inferior, al de la materia
termoplástica, constitutiva de la mina.
El punto de solidificación se denomina también
corrientemente punto de reblandecimiento. Es la temperatura (o la
zona de temperatura) a partir de la cual la materia en el estado
plástico o fundido comienza a solidificarse. Es también la
temperatura (o la zona de temperatura) a partir de la cual la
materia termoplástica en el estado sólido comienza a reblandecerse.
Se llama también punto VICAT.
Durante la refrigeración del lápiz 40,
constituido por tres capas co-extrusionadas 1, 2, 3,
la materia de la mina 1 se solidifica más rápidamente que la capa
de protección. Es durante esta solidificación cuando se produce el
fenómeno de la retracción que desarrolla en la materia de la mina
tensiones internas, tensiones que son función de la composición de
la materia de la mina y de su diámetro. Conforme a la invención, la
solidificación de la materia tiene lugar mientras la capa de
protección no ha comenzado todavía a solidificarse, está todavía en
un estado deformable (pastoso o cualquier estado blando). Por este
motivo, la materia constitutiva de la capa de protección va a
acompañar, deformándose, a la retracción de la materia de la mina,
lo que evita la aparición posterior de las fisuraciones.
Es durante la fabricación de lápices de escribir
o de colorear de mina blanda cuando se observa la mayor aparición
de tales fisuraciones en la mina. Según las constataciones de la
Firma solicitante, las minas blandas tienen un coeficiente de
dilatación más elevada, lo que implica un fenómeno de retracción más
importante. Según el concepto de la presente invención, la capa de
protección tiene la función de compensar la diferencia de
coeficiente de retracción entre las materias termoplásticas
constitutivas de la materia de la mina, por una parte, y de la
materia de madera, por otra parte, realizando la unión mecánica
entre estas dos materias, una vez que ha tenido lugar la
solidificación integral del lápiz. Importa, en efecto, que subsista
una unión mecánica entre la mina y el resto del lápiz.
Cuanto más blanda es la estructura de la mina,
más se reducen las actuaciones mecánicas, en particular la rotura a
la flexión. Para compensar estas pérdidas de actuaciones mecánicas,
se aumenta el diámetro de la mina en el lápiz, lo que incrementa
correlativamente el fenómeno de retracción y la importancia de la
aplicación de la capa de protección conforme a la invención. Esta
capa de protección, que en este caso tiene con preferencia un
espesor al menos igual a 0,5 mm, puede hacer la función de refuerzo
para la materia de la mina, asegurando una consolidación de la mina
apta para disminuir sensiblemente los riesgos de roturas durante la
utilización del lápiz.
Bien seguro, en el caso de una materia de madera
con agente de expansión, es deseable que la capa de protección
cumpla igualmente la función que le era conferida en el documento
EP.0.0505.262, a saber, formar una barrera para la materia de la
mina contra la difusión de las burbujas que proceden de la materia
de madera. En este caso, la materia termoplástica constitutiva de
la capa de protección, que está exenta de agente de expansión y que
es compatible con la materia de la mina y la materia de madera,
tiene una temperatura de fusión que es igual o superior a la vez a
la temperatura de fusión de la materia de la mina y a la de la
materia de madera.
Se trata de un lápiz 4 de mina blanda en
grafito. La composición de la materia de la mima 1 es la
siguiente:
| \bullet copolímero poliestireno metacrilato | : 20-25% |
| \bullet plastificante | : 15% |
| \bullet negro de carbón | : 55% |
| \bullet estearato de cinc | : 0,5% |
| \bullet talco | : 4,5% |
\vskip1.000000\baselineskip
La composición de la capa de protección 2 es la
siguiente:
| \bullet polímero estirénico | : 80% |
| \bullet copolímero etilo vinilo acetato EVA | : 20% |
\vskip1.000000\baselineskip
La composición de la materia de madera 3 es la
siguiente:
| \bullet copolímero poliestireno metacrilato | : 78,5% |
| \bullet plastificante del tipo ftalato | : 10% |
| \bullet serrín de madera | : 10% |
| \bullet pigmentos (mezcla maestra) | : 1,5% |
Justo antes de la extrusión, se mezcla con la
materia de madera del orden de 2% de una mezcla maestra que contiene
azo-dicarbonamida como agente de expansión.
La capa de protección puede ser igualmente
tintada con una mezcla maestra con el fin de que la capa de
protección 2 tenga el mismo color que la materia de madera 3 o sea
tintada de otro color para volverla más visible.
\vskip1.000000\baselineskip
El punto de solidificación o punto Vicat A (ISO
306), para los diferentes constituyentes termoplásticos indicados
anteriormente es de:
| \bullet metacrilato | : 100 a 110ºC |
| \bullet poliestireno de choque | : 91 a 95ºC |
| \bullet ABS | : 104 a 110ºC |
| \bullet copolímero etilo-vinilo-acetato | : 40 a 44ºC |
La presencia de copolímero
etilo-vinilo-acetato, incluso en
proporciones pequeñas, permite reducir el punto de solidificación
de la capa de protección comparativamente con la materia de la mina
y la materia de madera.
El mismo efecto se podría obtener empleando en
lugar del copolímero etilo vinilo acetato, un termoplástico
elastómero, por ejemplo del tipo SBS (Estireno Butadieno Estireno)
de dureza Shore 50 a 70.
Después de la tri-extrusión y
del paso en continuo a través de un conformador 5, se obtiene un
lápiz 4 de configuración hexagonal que, una vez cortado (figura 2),
deja aparecer entre la materia de la mina y la materia de madera 3
la capa de protección 2 que en el caso especial tenía un espesor de
0,3 mm para un lápiz 4 de aproximadamente 7 mm de plano y una mina
de aproximadamente 2 mm de diámetro.
Se trata de un lápiz 4 de mina blanda de
color.
La materia de madera 3 no está modificada.
La composición de la materia de la mina es la
siguiente:
| \bullet copolímero poliestireno metacrilato | : 25% |
| \bullet plastificante del tipo ftalato | : 15% |
| \bullet pigmentos coloreados | : 25% |
| \bullet estearato de cinc | : 0,5% |
| \bullet talco | : 34,5% |
\vskip1.000000\baselineskip
La composición de la capa de protección 2 es la
siguiente:
| \bullet polímero estirénico | : 83% |
| \bullet copolímero etilo vinilo acetato (EVA) | : 15% |
| \bullet mezcla maestra de pigmento | : 2% |
\vskip1.000000\baselineskip
En el caso de la utilización de un termoplástico
elastómero, del tipo SBS, la composición de la capa de protección 2
sería la siguiente:
| \bullet polímero estirénico | : 88% |
| \bullet termoplástico elastómero | : 10% |
| \bullet mezcla maestra de pigmento | : 2% |
La presente invención no está limitada a los
modos de realización que han sido descritos a título de ejemplos no
exhaustivos. Es posible emplear otros componentes de base para la
materia de la mina y la materia de madera que el copolímero
poliestireno metacrilato. Además, es posible dar al lápiz cualquier
tipo de configuración, sin limitación a la forma hexagonal. Se
puede tratar de una forma circular, triangular, octogonal, si que
esta lista sea exhaustiva. También es posible utilizar para la capa
de protección una materia termoplástica que no solamente es
deformable con calor (durante la retracción de la mina), sino que no
se solidifica y permanece blanda después de la refrigeración
completa del lápiz, por ejemplo a base de termoplástico
elastómero.
Claims (10)
1. Procedimiento de fabricación en continuo de
lápices de escribir o de colorear por coextrusión simultánea, que
consiste en co-extrusionar una primera materia
termoplástica cargada, denominada materia de la mina, y alrededor
de la misma una capa intermedia llamada de protección en una materia
termoplástica, exenta de agente de expansión y una segunda materia
termoplástica que contiene un agente de expansión, denominada
materia de madera, y en refrigerar dichas materias termoplásticas
co-extrusionadas, caracterizado porque el
punto de solidificación de la materia termoplástica constitutiva de
la capa de protección es inferior al punto de solidificación de la
materia termoplástica constitutiva de la materia de la mina de tal
manera que la capa de protección permanece deformable durante la
retracción de la materia de la mina, durante la refrigeración.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, para
la fabricación de lápices de mina blanda.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la diferencia
entre los puntos de solidificación de la materia de la mina y de la
capa de protección es del orden de 10 a 20ºC.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para reducir el
punto de solidificación de la capa de protección, se emplea como
aditivo o bien un termoplástico elastómero o bien un copolímero
etilo - vinilo - acetato (EVA).
5. Lápiz obtenido por
co-extrusión simultánea por la superposición de un
alma de una primera materia termoplástica cargada denominada
materia de la mina, de una capa de protección de materia
termoplástica no-expandida y de una capa de una
segunda materia termoplástica expandida denominada materia de
madera, caracterizado porque la materia termoplástica
constitutiva de la capa de protección tiene un punto de
solidificación que es inferior al de la materia termoplástica
constitutiva de la materia de la mina.
6. Lápiz según la reivindicación 5,
caracterizado porque la capa de protección contiene un
termoplástico elastómero o un copolímero etilo - vinilo - acetato
(EVA).
7. Lápiz según la reivindicación 5,
caracterizado porque la capa de protección comprende, como
materia termoplástica, un polímero estirénico.
8. Lápiz según la reivindicación 6,
caracterizado porque la capa de protección comprende de 70 a
95% de un compuesto estirénico y de 5 a 30% de un termoplástico
elastómero o de un copolímero etilo - vinilo - acetato.
9. Lápiz según la reivindicación 5, constituido
por la superposición de un alma de una primera materia termoplástica
cargada denominada materia de la mina, de una capa de protección de
una materia termoplástica no expandida y de una capa de una segunda
materia termoplástica expandida denominada materia de madera,
caracterizado porque la capa de protección es deformable con
calor y permanece blanda después de la refrigeración.
10. Lápiz según la reivindicación 9,
caracterizada porque la capa de protección es de un
termoplástico elastómero.
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