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Kugelschreibermine
Die Erfindung betrifft eine Kugelschreibermine, bei der die Kugel und das die Kugel gefasst haltende
Bett je aus unterschiedlichem, einen ungleichen Wärmedehnungskoeffizienten aufweisendem Material ge- fertigt sind.
Die Erfindung bezweckt, eine Kugelschreibermine zu-schaffen, deren sich beim Schreiben ergebende Strichstärke unabhängig von auftretenden Temperaturunterschieden in weiten Grenzen gleichmässig bleibt.
Die bisher bekannten Kugelschreiberminen erfüllen diese Forderung nicht oder wenigstens nicht voll befriedigend. Vielfach weisen die Minen als Schreibspitze eine Kugel aus Stahl bzw. aus einer nichtrostenden Stahllegierung und ein Kugelbett, bestehend aus einer Kupferlegierung, vorzugsweise aus Messing, auf. Im allgemeinen hat sich diese Materialzusammenstellung zwar bewährt, der Wärmedehnungskoeffi- zient von Messing, aus dem das Kugelbett gefertigt ist, ist aber annähernd doppelt so gross wie jener der meist chromlegierten Stahlkugel. Das hat zur Folge, dass das Kugelspiel der Schreibmine mit zunehmender Temperatur, die die Schreibpaste dünnflüssiger macht, grösser wird und sich dieses Spiel bei sinkender Temperatur und gesetzmässig zähflüssiger werdender Paste sogar verkleinert. Gerade das umgekehrte Ergebnis sollte aber eintreten.
In dem Bestreben, bei Kugelschreibern eine gleichmässige und gleichbleibende Strichstärke zu erzielen, ist auch schon vorgeschlagen worden, das Kugelbett für eine aus kristallinem Material bestehende Kugel aus Glas herzustellen. Dabei sind diese beiden Werkstoffe so gewählt, dass sie ungefähr den gleichen Wärmedehnungskoeffizient aufweisen. Dadurch wird zwar vermieden, dass sich das Kugelspieltemperaturabhängig ändert, es bleibt aber auch in diesem Falle die bei Temperaturschwankungen auftretende Viskositätsänderung der Schreibflüssigkeit unberücksichtigt.
Das angestrebte Ziel wird erfindungsgemäss nun dadurch erreicht, dass die Kugel aus einem Material besteht, dessen Wärmedehnungskoeffizient grösser, vorzugsweise um eine Zehnerpotenz grösser ist als jener des Kugelbettmaterials. Dabei können die Kugel aus Stahl, insbesondere Chromstahl mit einem Wärmedehnungskoeffizienten von etwa 10, 5 X 10-*/ C, und das Kugelbett aus Invarstahl mit einem Wärmedehnungskoeffizienten von etwa 1, 0 x 10-6/oC und weniger hergestellt sein. Durch eine solche Materialpaarung wird das Kugelspiel mit wachsender Temperatur kleiner und umgekehrt, so wie es dem temperatur abhängigen Viskositätsverlauf der Paste entspricht, die bei zunehmender Temperatur dünnflüssiger und bei abnehmender Temperatur zähflüssiger wird.
Hinzu kommt noch, dass bei mit wachsender Temperatur abnehmendem Kugelspiel und dünnflüssiger werdender Paste die kapillaren Kräfte der Kugelschreiberspitze, die einen überragenden Anteil am Festhalten der Pastensäule haben, in vorteilhafter Weisezunehmen, während sie bei fallender Temperatur und zähflüssiger werdender Paste folgerichtig abnehmen. Bei den bisher für Kugel und Kugelbett verwendeten Materialien liegen die Verhältnisse auch in dieser Hinsicht genau umgekehrt.
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ste in bezug auf ihre Viskosität auch ein gleichmässiger Pastenverbrauch in weiten Temperaturbereichen erzielen lässt, worin ein entscheidender Vorteil liegt, der mit den bisherigen Kugelschreiberminen nicht annähernd erreichbar ist.
Ein weiterer sich aus der Erfindung ergebender Fortschritt besteht darin, dass die sogenannte Anschreibkraft weitgehend unabhängig von der Temperatur annähernd gleich bleibt, im Ge-
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gensatz zu den bekannten Kugelschreiberminen, die bei abnehmender Temperatur nicht nur dünner und blasser werdend schreiben, sondern auch erheblich schwerer anschreiben. Die neue Mine benötigt daher auch bei niederer Temperatur zum Anschreiben keinen erhöhten Schreibdruck. Bei zunehmender Temperatur neigen die bekannten Kugelschreiberminen infolge dünnflüssiger werdender Paste und gleich bleibenden oder grösser werdenden Kugelspiele zum Schmieren, welchen Mangel die der Erfindung entsprechende Mine ebenfalls nicht aufweist.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 in stark vergrö- sserter Darstellung einen Querschnitt durch die Spitze einer Kugelschreibermine und Fig. 2 ein Diagramm der massgeblichen Werte.
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gelbett 2, in dem die Kugel 1 gefasst gehalten sitzt, besteht z. B. aus Invarstahl. Die Regulierzone 3 zwi- schen der Kugel 1 unddemKugelbett 2, auf die es ankommt, ist schraffiert wiedergegeben. Sie bestimmt in der Hauptsache das massgebliche Kugelspiel, von dem die Stärke des Pastenflusses abhängt. Es kommt auf den hier herrschenden Durchtrittsquerschnitt an, welcher den Pastenverbrauch je Schreibwegeinheit bzw. Schriftstärke festlegt. Dieser Durchtrittsquerschnitt liegt von vorne gesehen im wesentlichen im Bereich der Durchmesserlinie der Kugel innerhalb ihrer Fassung.
Er ist in seiner Lage im übrigen von der Gestaltung der Einbördelung des Kugelbettes abhängig. Da derWSrmedehnungskoeffizient der Stahlkugel l erheblich grösser ist als derjenige des aus Invarstahl bestehenden Kugelbettes wird die der Erfindung entsprechende Temperaturunabhängigkeit der Schreibeigenschaften des Kugelschreibers innerhalb der praktisch vorkommenden Temperaturgrenzen erreicht. Es kann daher gegebenenfalls auf die Verwendung besonderer Tropen-Paste verzichtet werden.
Zur Erläuterung der für die Erfindung gegebenen Verhältnisse ist in der graphischen Darstellung nach Fig. 2 ein Vergleich des Temperaturverhaltens einer bekannten Kugelschreiberspitze mit Kugelbett aus Messing gegenüber einer solchen mit einem Kugelbett aus Invarstahl angestellt unter beispielsweiser Verwendung einer in beiden Fällen gegebenen chromlegierten Stahlkugel.
Die Ordinate iL entspricht dem Kugelspiel. Auf der Abszisse ist die Temperatur in OC aufgetragen.
Die Gerade S stellt die Wärmedehnungscharakteristik der Stahlkugel dar. Die Gerade M ist die entsprechende Charakteristik für ein übliches aus Messing bestehendes Kugelbett und die Gerade J analog die Charakteristik für ein aus Invarstahl bestehendes Kugelbett. Dabei kann die Bemessung der genannten Teile z. B. so gewählt sein, dass bei +20 C ein Kugelspiel in der Grössenordnung von 11l oder weniger vorhanden ist. In Fig. 2 ist die Charakteristik für die Viskosität der Paste in ihrem üblichen Verlauf mit V eingetragen.
Aus Fig. 2 geht hervor, dass bei den bekannten Kugelschreiberspitzen das Kugelspiel für die Paste in der sogenannten Regulierzone (Fig. 1) bei tiefer Temperatur z. B. bei -100C entsprechend der Strecke a wesentlich kleiner ist als bei hoher Temperatur z. B. bei 500C. Bei dieser hohen Temperatur ergibt sich für die bekannten Schreibspitzen ein Kugelspiel, wie es der wesentlich grösseren Strecke b entspricht. Hiebei ist dann überdies noch zu berücksichtigen, dass die Schreibpaste bei tiefer Temperatur recht zähflüssig ist, während sie bei hoher Temperatur verhältnismässig dünnflüssig wird.
Dadurch erhöht sich das zu vermeidende Missverhältnis noch in recht ungünstiger Weise ; denn der kleinere Durchlassquerschnitt beim Kugelspiel a lässt natürlich die bei tiefer Temperatur zähflüssigere Paste noch umso schwerer durchtreten, während die bei hoher Temperatur dünnflüssigere Paste den verhältnismässig grossen Durchlassquerschnitt beim Kugelspiel b sehr leicht passiert.
Wird demgegenüber im Sinne der Erfindung jedoch das Kugelbett z. B. aus Invarstahl hergestellt, so wird hiedurch in überraschender Weise der gewünschte Ausgleich erzielt. In diesem Falle ergibt sich nämlich z. B. bei -10oC für die Regulierzone zum Durchtreten der Paste ein Durchlassquerschnitt, wie er dem eingezeichneten, wesentlich grösseren Kugelspiel a'entspricht. Dieser Durchlassquerschnitt bei einer Temperatur von + ÄGPC ist aber wesentlich kleiner. Er entspricht jenem Kugelspiel, wie es in Fig. 2 durch die Strecke b'wiedergegeben ist. Damit ist also die hier vorliegende Aufgabe gelöst.
Der fragliche Durchlassquerschnitt ist bei tiefen Temperaturen entsprechend der dabei vorherrschenden zähflüssigen Paste wesentlich grösser, als er sich bei hohen Temperaturen ergibt, bei denen die Paste relativ dünnflüssig ist.
Es ist darauf hinzuweisen, dass sich die Erfindung nicht auf die im Ausführungsbeispiel für Kugel und Kugelbett angegebenen Materialien beschränkt, sondern auch für jede andere Materialpaarung zutrifft, für die die Forderung erfüllt ist, dass der Wärmedehnungskoeffizient grösser ist als jener des Kugelbettes.