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Verfahren zur Herstellung von aus Mine und Hülle bestehenden, eventuell überzogenen Bleistiften oder Farbstiften
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus Mine und Hülle bestehenden, eventuell überzogenen Bleistiften oder Farbstiften unter Verwendung organischer und/oder anorganischer Materialien, gemischt mit thermoplastischen Kunststoffen.
Es ist bekannt, Gegenstände aus thermoplastischen Kunststoffen herzustellen. Bei gewissen üblichen Verfahren werden diese Kunststoffe mit relativ kleinen Mengen von Holzabfällen, Sägespänen od. dgl. gemischt, wobei jedoch dieser Zusatz eines billigen Stoffes lediglich als Füllmittel dient. Selbstverständlich werden bei diesen bekannten Verfahren auch Weichmachungsmittel und Gleitmittel zugesetzt.
Bei all den bisher bekannten Verfahren hat das Füllmittel lediglich die Aufgabe, als Streckmittel zu dienen, und ist nicht bestimmend für den Charakter des Endproduktes, sondern dieser wird praktisch ausschliesslich von den verwendeten Kunststoffen bestimmt.
Normalerweise werdendie Bleistifthüllenaus Holz oder in einigen FÅallenaus gerolltem Papier hergestellt Es ist bekannt, dass an das Holz besonders hohe Anforderungen bezüglich derQualität gestellt werden müssen, weil sich der fertige Stift nicht nur leicht spitzen lassen muss, sondern weil auch die Umhilllung der verhältnismässig zerbrechlichen Mine den festen. Halt gibt. Ein Nachteil der holzgefassten Bleistifte ist, dass die Holzumhüllung, weil sie den Einflüssen der Luft mit ihren verschiedenen Temperaturen undFeuch- tigkeitsgraden ausgesetzt ist, in vielen Fällen anfängt zu arbeiten und sich zu werfen, so dass sich in vielen Fällen die Mine in der Stiftumhüllung löst und aus ihr herausgleitet oder in ihr zerbricht.
Die Verwendung von genuteten Bleistiftbrettchen hat noch den Nachteil, dass die beiden Brettchen, welche zusammengeleimt werden, einen verschiedenen Faserverlauf aufweisen und somit durch die Verhältnisse der sie umgebenden Luft auch verschieden beeinflusst werden, ein Nachteil, der das Brechen oder Lösen der Mine in der Stiftumhüllung begünstigt.
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oder mit einer Bleistiftspitzmaschine ergibt sich ausserdem an dem angespitzten Holzteil eine gewisse Rauhigkeit, weil das Messer des Bleistiftspitzers bzw. der Fräser der Bleistiftspitzmaschine quer zur Faserrichtung arbeitet. Diese Rauhigkeit macht sich des öfteren bei der Benutzung des Stiftes unangenehm bemerkbar.
Die Minen von Schreibstiften bestehen bei den gewöhnlichen Bleistiften aus einem Gemisch von Ton und Graphit, wobei der Ton als Bindemittel dient. Zur Beeinflussung der Härte der Mine wird der Tongehalt vermehrt oder vermindert, wodurch naturgemäss gleichzeitig der Farbton der Mine beeinflusst wird.
Durch die gekannten Tonteilchen wird das Papier leicht angekratzt, so dass beim Ausradieren einer Schrift oder einer Zeichnung Kratzspulen hinterbleiben. Wird die Menge des zugesetzten Tones vermindert, so sinkt auch die Bruchfestigkeit der Mine.
Bei den Farbminen und den Kopierminen kann bekanntlich Ton als Bindemittel nicht verwendet werden, da die Farbstoffe durch den notwendigen Brennvorgang bei einer keramischen Mine zerstört werden würden. Deshalb werden hydrophile Bindemittel, wie z. B. Tragant, genommen. Die geringe. Beständigkeit dieser Minen gegenüber den Lufteinflüssen ist bekannt. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, Minen aus Kunststoffen herzustellen. Es haben hiebei in Wasser oder in Lösungsmitteln lösliche Kunststoffe Ver-
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wendung gefunden und die Minen wurden nass und kalt gepresst und anschliessend getrocknet.
Gemäss einem anderen Vorschlag werden schwer flüchtige Lösungsmittel neben Wasser verwendet und die Zusammensetzung nass unter Wärme verformt. (Siehe z.. B. die franz. Patentschrift Nr. 857.913).
Man hat auch schon vorgeschlagen neben eigentlichen Lösungsmitteln monomere oder niedrig polymere Äthylenverbindungen in flüssigem oder zähflüssigem Zustand zuzusetzen und die Masse dann bei verhältnismässig niedriger Temperatur in die feste Form überzuführen. (Siehe z. B. die deutsche Patentschrift Nr. 744306).
Gleichfalls ein "nasses" Verfahren zur Herstellung von Bleistiftminen und Hüllen ist durch die brit.
Patentschrift Nr. 420, 368 bekannt geworden. Auch gemäss diesem Vorschlag liegt der Anteil des verwendeten Kunststoffes weit über dem Anteil des Grundstoffes (Holzfasern), so dass auch hier der Grundstoff in erster Linie als Streckmittel anzusehen ist.
Des weiteren ist vorgeschlagen worden, Schreibminen auf der Grundlage plastischer Materialien, z. B.
Kunststoffe gemischt mit Fetten und Farben verschiedener Art, herzustellen. Diese Zusammensetzungen sind die gleichen, wie sie in der Kunststoffindustrie allgemein bekannt sind, mit dem einzigen Unterschied, dass bei den in der Kunststoffind ustrie üblichen Zusammensetzungen die Füllmittel durch Farbstoffe ersetzt wurden, so dass kein Unterschied zwischen dieser Zusammensetzung und einer bekannten Kunststoffzusam- mensetzung besteht.
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oiMc Zuhilfenahmezogenen Bleistiften oder Farbstiften unter Verwendung organischer und/oder anolgauischer Materialien, gemischt mit thermoplastischen Kunststoffen, ist dadurch gekennzeichnet, dat sunachst eine Pressmasse bereitet wird durch Mischen folgender Bestandteile :
Organische oder anorganische Materialien, wie Holzmehl, Strohmchl, Reismehl, Knochenmchl od.
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für die Hülle, Kaolin, Talkum, GraphitMine und Hülle gleichzeitig im trockenen Zustand unter Wärme und Druck geformt iird, wobei zugleich auch der Auftrag einer dünnen Schicht von aus trockenem Kunststoff bestehender Überzugsmasse erfolgt.
DerZusatz von Wachs oder wachsähnl1Òen Materialien zu den Grundstoffen hat vor allem den Zweck, die Aufnahmefähigkeit der Grundstoff3 für das hier vorgesehene Bindemittel weitgehend herabzusetzen und ohne Verminderung der Abbindefähigkeit grosse Mengen Grundstoff mit verhältnismässig kleinen Mengen Bindemittel verarbeiten zu können, und dabei dem Bleistift und/oder seincnBesiandteilen eine genügende Festigkeit zu geben. Der Zusatz von Wachs oder wachsähnlichen Materialien lass :, ausserdem für die Hülle die erforderliche gute Schneidfähigkeit erreichen. Bei der Mine bedingt der Zusatz eine Vergrösserung bzw. eine Begünstigung der Abgabe-und Gleitfähigkeir.
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oder die Farben bzw.
Pigmente der Farbminen derart zu decken, dass diese nicht mehr abgabefähig sein würden.
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Kunststof-fen als Bindemittel in sehr niedrigen Grenzen gehalten werden kann, ist schon allein vom rein wirtschaft- lichen Standpunkt sehr bedeutungsvoll, weil die Bindemittel den kostspieligen Bestandteil der Mischung darstellen.
Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens wird die so vorbereitete Mischung für die Mine und die Hülle gleichzeitig im trockenen Zustand unter Wärme und Druck geformt. Für die Herstellung ist das trockene Pressen von besonderer Bedeutung, weil hiedurch nicht nur ein das Verfahren komplizierendes Nachtrocknen erspart werden kann, sondern auch verhindert wird, dass während des warmen Verformens durch Jas Expandieren von Lösungsmitteln oder von Wasser bzw. von Feuchtigkeit Bildung von grossen Poren bzw. Hohlräumen im geformten Gegenstand, im extremsten Fall sogar Explosionen auftreten.
Durch das trockene Verpressen bzw. Verformen wird ausserdem das Auftreten von Schrumpfdifferenzen
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der innige Zusammenhalt dieser beiden Bestandteile sicher gewährleistet ist.
Um die Herstellung des Bleistiftes in einem einzigen Verfahrensschritt zu ermöglichen, wird erfindungsgemäss zugleich auch der Auftrag einer dünnen Schicht von aus trockenem Kunststoff bestehenden Überzugsmaterial vorgenommen.
Geeignete Weichmacher, wie z. B. Tricresylphosphat, Dibutylphthalat oder andere bekannte Weichmacher, können dem Bindemittel in geringen Mengen zugesetzt werden. Durch die Menge des Weichmachers können die Eigenschaften des Fertigproduktes beeinflusst werden. Des weiteren können der Mischung Gleitmittel zugesetzt werden, wie z. B. Zinkstearat, Calciumstearat oder andere geeignete Gleitmittel. Die Menge der Gleitmittel ist ebenfalls kleiner als die Menge des Bindemittels.
Erfindungsgemäss können der Masse, insbesondere den Bindemitteln, auch Farbstoffe zugesetzt werden.
Um die Erfindung besser zu erklären, wird noch auf folgendes hingewiesen : In der Materialzusammensetzung für die Mine wird als Grundstoff beispielsweise Graphit, Kaolin od. dgl., in der Materialzusammensetzung für die Hülle wird als Grundstoff beispielsweise Holzmehl od. dgl. verwendet, und alle übrigen Rohmaterialien sowohl für die Mine als auch für die Hülle sind im wesentlichen von gleicher Natur bzw. gleichen Eigenschaften oder die gleichen. Diese Gleichartigkeit der Materialzusammensetzungen hat den grossen Vorteil, dass die Massen sowohl für die Mine als auch für die Hülle bei annähernd gleichen Temperaturen verarbeitet werden können, so dass es möglich ist, in einer Maschine oder Vorrichtung gleichzeitig Mine und Hülle herzustellen und zum fertigen Schreibstift zu vereinigen.
Diese gleichzeitige Herstellung von Mine und Hülle aus den gleichartigen Materialzusammensetzungen ergibt den weiteren grossen Vorteil, dass Mine und Hülle miteinander zusammenbinden und verschweissen, so dass kein Lösen oder Brechen der Mine in der Hülle und kein Schieben oder Herausgleiten der Mine aus der Hülle stattfinden kann.
Als zusätzliche Bindemittel können erfindungsgemäss den thermoplastischen Kunststoffen thermoplastische Naturstoffe, wie z. B. Kolophonium, Schellack, Kongo-Harz oder ähnliche Substanzen, zugesetzt werden, ebenso können den thermoplastischen Kunststoffen thermisch härtbare Kunststoffe, wie z. B. Phenol-, Kresol-, Harnstoff-Kondensationsprodukte od. dgl., als zusätzliche Bindemittel zugesetzt werden. Diese thermoplastischen Naturharze und die thermisch härtbaren Kunstharze können für sich allein oder gemeinsam den thermoplastischen Kunststoffen, die als Hauptbindemittel dienen, zugesetzt werden.
Der im vorstehenden gegebenen Materialzusammensetzung kann eine Substanz zugesetzt werden, wie z. B. Ammoniumcarbonat od. dgl., die unter der Einwirkung der Erwärmung ein Gas entwickelt. Das von dieser Substanz entwickelte Gas gibt der Schreibstifthülle ein poröses Gefüge, wodurch das Gewicht des Schreibstiftes herabgesetzt und das Spitzen desselben erleichtert wird. Ebenso gibt dieses Gas der S'chreibmine eine poröse Struktur, was das Schreiben und das Ablagern der Teilchen der Mine auf dem Papier oder einer andern Oberfläche erleichtert.
Im allgemeinen ist es vorzuziehen, dass die Grundstoffe fein pulverisiert sind, weil dies den Schreibstifthüllen und den Schreibminen ein gleichmässigeres und homogenes Gefiige gibt und das Spitzen erleichtert. Aber in gewissen Fällen ist es empfehlenswert, dass die Grundstoffe nicht fein gemahlen sind, u. zw. zu dem Zweck, dass bis zu einem gewissen Grade die faserige oder kristalline Struktur des Grundstoffes erhalten bleibt.
Die Bestandteile der einzelnen Materialzusammensetzungen können gruppenweise oder zusammen miteinander in einem einzigen oder in mehreren Arbeitsgängen gemischt werden. Dies trifft sowohl für die Herstellung der Materialzusammensetzung für die Minen als auch für die Materialzusammensetzungen für die Hüllen zu.
Für die Herstellung der Schreibstifte, Bleistifte, Farbstifte oder überzogenen Schreibstifte können bekannte Maschinen verwendet werden, wie z. B. Schneckenpressen, Spritzgusspressen, oder irgendeine andere Art von Pressen. Diese Maschinen werden mit einer geheizten Vorrichtung versehen, in welcher die vorbeschriebenen Mischungen entweder zu Schreibstifthüllen oder Minen geformt oder durch welche dieselben ausgespritzt werden oder in welcher die Mischungen für die Mine und die Hülle und die Aussen- überzugsmasse, die aus einem trockenen thermoplastischen Kunststoff oder eÍ11em trockenen thermisch härtbaren Kunststoff besteht, gleichzeitig in der Düse trocken unter Wärme und unter Druck zum fertigen überzogenen Schreibstift geformt werden.
Beispiel l : Für dieBlelstifthülls werden
250 Gew.-Teile Holzmehl als Grundstoff und 5-25""Wachse oder wachsähnliche Materialien zusammen mit 0, 1-3 Gew.-Tellen Farbstoffen miteinander im warmen Zustand innig vermischt.
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Dieser Gruppe von Materialien werden
100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid als Bindemittel
2-10""Dibutylphthalat als Weichmacher 1 - 5.... Tricresylphosphat oder Triphenylphosphat als Weichmacher
2-8 " " Calciumstearat als Gleitmittel 5 - 10" " Zinkweiss als Farbstoffträger 0, 1-2""Farbstoff zugesetzt und zusammengemischt.
Als zusätzliche Bindemittel können 2-40 Gew.-Teile thermisch härtbare Kunststoffe und/oder 2 - 40".. thermoplastische Naturharze dem Bindemittel beigefügt werden.
Für die Minen werden
100 Gew.-Teile Graphit als Grundstoff 1-15 Russ
5-20 " " Wachse oder wachsähnliche Materialien innig gemischt und es werden dieser
Gruppe dann 20-30""Polyvinylchlorid oder Mischpolymerisat als Bindemittel
0-10 " " Dibtutylphthalat als Weichmacher
1-30 " " Calciumstearat als Gleitmittel zugesetzt und zusammengemischt.
Als zusätzliche Bindemittel können 2-40 Gew.-Teile thermisch härtbare Kunststoffe und/oder
2-40""thermoplastische Naturharze obigem Bindemittel zugesetzt werden.
Ausserdem können dieser Mischung 2-10 Gew.-Teile Ammoniumcarbonat oder ein ähnliches Treibmittel zugesetzt werden.
Die für Hülle und Mine bereiteten Mischungen werden gleichzeitig trocken bei 110 - 150 auf bekannten Pressen (Schnecken- oder Spritzpressen) zu fertigen Bleistiften geformt.
Beispiel 2 : Für die Bleistifthülle werden
300 Gew.-Teile Holzmehl als Grundstoff
5-30 " " Wachse oder wachsähnliche Materialien
100 " " Äthylcellulose oder Celluloseacetatbutyrat als Bindemittel
2-10""Trieresylphosphat als Weichmacher
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Zinkstearat2-40 Gew.-Teile thermisch härtbare Kunststoffe und/oder 2 - 40".. thermoplastische Naturharze obigem Bindemittel zugesetzt werden.
Dieser Mischung kann man
2-10 Gew.-Teile Ammoniumcarbonat oder ein ähnliches Treibmittel zusetzen.
Für die Minen werden 100 Gew.-Teile Kaolin oder ähnliche Materialien und
5-50""Farbstoffe, beide als Grundstoffe
5-20 " " Wachse oder wachsähnliche Materialien im warmen Zustand innig gemischt.
Dieser Gruppe werden dann
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Als zusätzliche Bindemittel können 2-40 Gew.-Teile thermisch härtbare Kunststoffe und/oder
2-40 " " thermoplastische Naturharze obigem Bindemittel zugesetzt werden.
Die für Hülle und Mine bereitete Masse wird gleichzeitig bei 100 - 1400 auf bekannten Pressen (Schnecken- oder Spritzpressen) zu fertigen Farbstiften geformt.