DE102017012136A1

DE102017012136A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Minenzentrierung

Info

Publication number: DE102017012136A1
Application number: DE102017012136.2A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Riedel; Christine Arlt
Original assignee: Manaomea GmbH
Current assignee: Manaomea De GmbH
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: WO2019129713A1; DE102017012136B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Minenzentrierung und zur Herstellung von spitzbaren Stiften, insbesondere von Bleistiften und Buntstiften mit zentrierter Mine, wobei die Stifte einen die Mine ummantelnden Mantel aufweisen, welcher ein faserverstärktes Polymer umfasst. Gegenstand der Erfindung sind auch mit diesem Verfahren herstellbare Stifte, welche optional Itakonsäureester umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Minenzentrierung und zur Herstellung von spitzbaren Stiften, insbesondere von Bleistiften und Buntstiften mit zentrierter Mine, wobei die Stifte einen die Mine ummantelnden Mantel aufweisen, welcher ein faserverstärktes Polymer umfasst. Gegenstand der Erfindung sind auch mit diesem Verfahren herstellbare Stifte. Erfindungsgemäße Stifte können Itakonsäureesterharz und Fasern umfassen.
Spitzbare Stifte, d. h. Stifte ohne Minenvorschub, wie z. B. Schreib-, Mal- und Kosmetikstifte, bestehen aus einem farbgebenden Körper, der Mine, und einer Ummantelung dieser Mine, dem Mantel. Die Ummantelung besteht häufig aus Holz. Üblicherweise werden zur Herstellung solcher Stifte vorgefertigte Holzbrettchen mit Rillen versehen, die dem Durchmesser der Mine entsprechen. Die Minen werden mit Leim in diese Rillen eingebracht und zwei solcher Brettchen wie ein Sandwich zusammengepresst, bis der Leim ausgehärtet ist. Anschließend erhalten die Stifte auf Hobelmaschinen ihre äußere Form, z. B. rund, sechseckig, oval oder dreieckig. Die Stifte können danach noch farbig lackiert und/oder mit einer farbigen Tauchkappe versehen werden. Auf die Lackierung wird aus Umweltgesichtspunkten heute oftmals verzichtet. Dieses diskontinuierliche Verfahren ist aufgrund seiner vielen Verfahrensschritte und dem großen Maschineneinsatz einerseits sehr teuer und aufwendig, andererseits entsteht bei diesem Verfahren eine große Menge an hochwertigem Holzabfall.
In der WO 91/11335 werden Schreib- und Matstifte offenbart, die eine Ummantelung aus Papiermache, Holzmehl und/oder Holzschliff aufweisen. Die Herstellung solcher Stifte kann durch Form- oder Spritzgiess-, durch Press- oder Extrusions- oder Strangpressverfahren erfolgen. Eine Ummantelung aus einem derartigen Material weist oft nicht die gewünschte hohe Steifigkeit auf, um die innen liegende Mine vor Bruch zu schützen.
Es sind außerdem spitzbare Stifte bekannt, die eine Ummantelung aus Polymeren aufweisen. So sind z. B. aus der EP 1 072 645 A1 Ummantelungen für Farb-, Blei- und Kosmetikstifte bekannt, die aus einem Verbundwerkstoff mit einer polymeren Bindemittelmatrix auf Basis von Polyvinylbutyrat und Fettsäure und/oder Festtsäurederivaten und wenigstens einem darin eingelagerten verstärkenden kurzfaserartigen Füllstoff bestehen. Die Ummantelung wird dabei in herkömmlicher Weise aus mit dem Verbundwerkstoff gefertigten Brettchen oder kontinuierlich durch Extrusion hergestellt. Aufgrund der bei der Extrusion notwendigerweise verwendeten Schnecken werden die eingezogenen Fasern durch den Prozess eingekürzt und können somit nicht eine maximale Verstärkung bewirken.
Auch aus der DE 198 52 066 A1 sind Stifte bekannt, bei denen ein natürliches Polymer plastifiziert und auf eine laufende Mine als Ummantelung aufextrudiert wird, wobei vor oder während der Extrusion ein Gleitmittel auf der Basis nativer Öle und/oder Wachse zugesetzt wird. Dem Polymer können vor oder während der Extrusion natürliche Fasern, wie z. B. Zellulose-, Holz-, Flachs- oder Sisalfasern zugesetzt werden.
In DE 102 28 714 B4 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von spitzbaren Stiften aus einem Hohlprofil (Mantel) und einem davon ummantelten farbgebenden Körper (Mine) beschrieben, bei dem das Hohlprofil aus einem mit Endlosmaterial faserverstärkten Polymer besteht und durch Pultrusion gefertigt wird. Unter Pultrusion versteht man den Prozess der kontinuierlichen Herstellung von Faserverbund-Kunststoffen. Es handelt sich um einen Strangzieh-Prozess, bei dem das verstärkende Endlosmaterial in Form von Einzelfasern, Garnen, Bändern, Geweben oder Vliesen durch ein Tauchbad mit dem zu verstärkenden flüssigen Polymer oder den Ausgangsverbindungen des Polymers geführt wird und im Anschluss das getränkte Material in einem Werkzeug ausgeformt und gehärtet wird.
In DE 102 28 714 B4 ist beschrieben, dass der farbgebende Körper entweder in flüssiger Form gleichzeitig mit der Pultrusion des Hohlprofils extrudiert wird, oder als fester farbgebender Körper eingebracht wird. Soll gleichzeitig mit der Herstellung des Hohlprofils ein fester farbgebender Körper eingebracht werden, wird gelehrt, dass eine Anlage, wie sie in 2 von DE 102 28 714 B4 dargestellt ist, verwendet werden kann. Die getränkten Fasern werden in ein Formgebungswerkzeug, welches einen hohlen Dorn aufweist, eingeführt. In diesen hohlen Dorn werden mittels einer Bestückungsvorrichtung kontinuierlich feste farbgebende Körper zugeführt.
Es wurde jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass durch die Zuführung einer Mine mittels eines hohlen Dorns, z.B. eines dünnwandigen Metallröhrchens, in die Mitte des Werkzeugs zusammen mit den mit Harz getränkten Fasern, wie in DE 102 28 714 B4 beschrieben, die Mine im Zentrum des Stift nicht gut zentriert ist. Die Problematik der Minenzentrierung ist in DE 102 28 714 B4 nicht erwähnt.
Zudem ist bei dieser Herstellungsart die Verbindung zwischen den Minen und dem Mantelharz sowohl bei konventionellen gebrannten Ton-Graphit-Minen als auch bei Buntstiftminen nicht sehr gut. Das fällt insbesondere dann auf, wenn der Stift gespitzt wird oder er herunterfällt, dann nämlich bricht die Mine oft heraus.
In Anbetracht dessen lösten die Erfinder das Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Stiften bereitzustellen, welche eine zentrierte Mine und eine bessere Verbindung zwischen Mine und Mantel aufweisen.
Dieses Problem wird durch den Gegenstand der Ansprüche gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines spitzbaren Stifts, welcher eine Mine und einen Mantel umfasst, bei dem man den Mantel aus Harz und Fasern durch Pultrusion herstellt, wobei man eine feste Mine einem Werkzeug gleichzeitig mit Harz und Fasern so zuführt, dass der Abstand b vom letzten Führungspunkt der Mine vor dem Werkzeug bis zum Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern zwischen 30 mm und 90% der Minenlänge beträgt.
Gegenstand der Erfindung ist bevorzugt ein Verfahren zur Herstellung eines spitzbaren Stifts, welcher eine Mine und einen Mantel umfasst, bei dem man den Mantel aus mit Harz getränkten Fasern durch Pultrusion herstellt, wobei man eine feste Mine einem Werkzeug gleichzeitig mit den mit Harz getränkten Fasern so zuführt, dass der Abstand b vom letzten Führungspunkt der Mine vor dem Werkzeug bis zum Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern zwischen 30 mm und 90% der Minenlänge beträgt.
Im Allgemeinen beträgt die Länge der Mine im Rahmen der Erfindung 160-200 mm, bevorzugt hat sie die Standardlänge von etwa 180 mm. Die Mindestlänge der Mine im Rahmen der Erfindung ist 3,5 cm, bevorzugt 5 cm. Die Mine ist üblicherweise zylindrisch geformt, kann aber, z.B. bei einem Zimmermannsbleistift, auch rechteckig sein. Der Durchmesser beträgt im Allgemeinen etwa 1-5 mm oder 1,5-4 mm, bevorzugt 2-3,2 mm. Standardmaße von erfindungsgemäß gut einsetzbaren Minen sind also z.B. 2 mm x180 mm oder 3,17 mm x 180 mm oder 3,2 mm x 180 mm.
Eine noch bessere Zentrierung wird, insbesondere bei einer Mine einer Länge von 160-200 mm erreicht, wenn der Abstand b zwischen 60 mm und 88% der Minenlänge beträgt, bevorzugt 70-160 mm oder 80-150 mm.
Der optimale Abstand b wird durch die Steifigkeit der Mine, die Dicke der Mine und die Härte der Mine beeinflusst. Dabei sollte der Abstand b umso kürzer gehalten werden, je weicher, dünner und/oder elastischer die Mine ist. Ein optimaler minimaler Abstand b für übliche kommerziell erhältliche Bleistift- und Buntstift-Minen lässt sich auch in % der Minendicke ausdrücken und beträgt mindestens das 15 fache des Minendurchmessers (bei Minen von 2-3,2 mm Dicke) und bevorzugt das 30fache des Minendurchmessers.
Bei einem Abstand b von 0 bis weniger als 30 mm vor dem Mitnahmepunkt weicht die Mine (bezogen auf den Mittelpunkt) aus dem Zentrum des Stifts bis zu 1 mm aus. Bei größerem Abstand b verbessert sich die Zentrierung: bei einem Abstand von 60 mm oder mehr ist die Abweichung fast gänzlich verschwunden und bei einem Abstand von 70 mm oder mehr ist die Mine absolut zentriert. Es hat sich auch herausgestellt, dass der Mitnahmepunkt der Mine vor dem Werkzeug liegt. Aber erst, wenn die Mine im Werkzeug verschwunden ist, ist die Zentrierung abgeschlossen. Wird der Abstand b soweit vergrößert, dass er annähernd so lang wie die Mine selber ist, so wurde festgestellt, dass die Mine deutlich dezentral im Stift liegt.
Die Erfinder haben überraschenderweise festgestellt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere durch den Abstand vom letzten Führungspunkt der Mine zum Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern, die Mine in dem Stift deutlich besser zentriert wird, und dass zum anderen die Mine mit Harz und Fasern noch besser verbunden werden kann, da die Materialien unmittelbar miteinander in Kontakt gebracht werden.
Als Minen können erfindungsgemäß alle festen Minen verwendet werden. Sowohl Bleistiftminen, z.B. aus Graphit oder einem Graphit-Gemisch, wie Graphit-Ton, als auch Buntstiftminen können eingesetzt werden. Geeignete Minen können z.B. kommerziell erstanden werden, z.B. von Faber Castell oder Staedtler. Geeignete Minen sind z.B. in den Beispielen genannt.
Diese Minen können mit Hilfe einer Bestückungsvorrichtung zugeführt werden, z.B. über ein Führungsröhrchen für die Mine.
Zur Verbesserung der Haftung von Mine und Mantel, besonders bei ansonsten nicht gut aufeinander haftfähigen Materialien, ist es bevorzugt, dass die Mine vor dem Mitnahmepunkt, bevorzugt vor dem letzten Führungspunkt, mit einer Schicht aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Klebstoff, Haftvermittler und Dämpfungsmaterial, beschichtet wird. Als Klebstoff wird z. B ein Leim, etwa Weißleim (z. B. Kleiberit 445.5) oder ein Polyurethanklebstoff (z. B. Kleiberit PUR-Leim 501) bezeichnet.
Ist im Rahmen der Erfindung von „vor“ die Rede, so handelt es sich bei einer örtlichen Bestimmung um die Richtung, aus der die Materialien kommen, also entgegen der Abzugsrichtung. „Nach“ oder „hinter“ bezeichnet die Abzugsrichtung, also die Richtung der Fertigung.
Die Mine wird bevorzugt in einem Beleimungsgefäß, welches nach einer optional vorhandenen Bestückungsvorrichtung und ggf. einem Zuführröhrchen angeordnet ist, gleichmäßig und definiert mit einem Hilfsstoff beschichtet. Der Hilfsstoff kann ein Klebstoff (z. B. ein Weißleim oder ein Polyurethanklebstoff), ein Haftvermittler, oder ein Dämpfungsmaterial sein. Das Beleimungsgefäß ist bei Durchführung des Verfahrens mit dem Hilfsstoff mindestens soweit befüllt, dass eine hindurchgeschobene Mine zumindest auf der Außenseite mit dem Hilfsstoff benetzt wird. Dieser ist so ausgewählt, dass der auf der Mine haftet.
Das Beleimungsgefäß kann so ausgestaltet sein dass der Eingang der Mine gleichzeitig eine erste Zentrierung der Mine darstellt, z.B., indem die Mine hier durch ein rundes Loch mit passendem Durchmesser geschoben wird. Ein passender Durchmesser erlaubt ein Hindurchschieben der Mine, verhindert bevorzugt ein Austreten von Hilfsstoff und sorgt dafür, dass die Lage der Mine an dieser Stelle radial möglichst wenig flexibel ist. Eine zweite und in einer ersten Ausführungsform der Erfindung letzte Zentrierung der Mine ist bevorzugt kurz vor dem Ende des Beleimungsgefäßes vorgesehen. Diese Zentrierung kann z.B. als Kugellager oder Rollenlager ausgebildet sein, bei dem die Lage der Mine durch mindestens drei Rollen oder Kugeln definiert sind. Diese können, müssen aber nicht beweglich sein. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich diese Zentrierung 2 in dem Beleimungsgefäß, so dass der Hilfsstoff, z.B. Leim, sich nach der Zentrierung wieder auf der Oberfläche der Mine verteilen kann. Die Schichtdicke des Hilfsstoffs kann z.B. durch eine Austrittsöffnung für die Mine aus dem Beleimungsgefäß definiert werden. Geeignet sind z.B. bei einem Leim (etwa Weißleim oder Polyurethankleber) Schichtdicken von 0,05-0,5 mm, bevorzugt 0,1-0,2 mm.
Selbstverständlich müssen die Zentrierungen 1 und 2 und optional das Zuführröhrchen so ausgerichtet sein, dass die Mine passend, also mittig zum Werkzeugeingang zentriert wird. Es kann ansonsten vorkommen, dass durch eine schlechte Vorzentrierung, d. h. eine schlechte Ausrichtung der Zentrierung 1 oder 2 Führungsloches (6) zur Werkzeugmitte, die Mine derart hohen Kräften ausgesetzt ist, dass sie bricht oder sich durch die Garne bohrt, so dass in beiden Fällen keine Zentrierung der Mine im Stift erreicht werden kann.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind Beleimung und optional eine darauf folgende erste Beschichtung mit Fasern (bevorzugt Garnen), z.B. Flachsfasern, welche nicht mit Harz getränkt sind, von dem letzten Führungspunkt der Mine vor dem Werkzeug deutlich beabstandet. Dieser Abstand ist in diesem Fall größer als die Minenlänge und beträgt z.B. 20 cm - 10 m oder etwa 0,5 m - 5 m, bevorzugt 1 - 3 m. Dies ermöglicht eine räumliche Trennung von Beleimung und der Wärme des Werkzeugs. Ferner ermöglicht der größere Platz vor dem Werkzeug eine leichter Zugänglichkeit zum Einfädeln von Fasern (bevorzugt Garnen).
Eine erste Beschichtung der beleimten Mine mit Fasern ohne Harz wird im Rahmen der Erfindung nicht als Mitnahme der Mine durch die Fasern bezeichnet, da die Führung der Mine zu diesem Zeitpunkt noch zumindest zusätzlich durch eine oder mehrere Zentrierungsvorrichtungen gewährleistet ist. So können nach der Beleimung Fasern, bevorzugt Flachsfasern, um die Mine herum so zugeführt werden, dass auf jeder Seite der Mine die gleiche Mange an Fasern zugeführt wird. Dabei kann die Umgebung der Mine radial in mindestens drei gleich große Felder aufgeteilt werden und in jedem Feld die gleiche Menge an Fasern zugeführt werden, wobei die Aufteilung bevorzugt in 4-8 (4, 5, 6, 7 oder 8) Felder erfolgt. Dies kann z.B. unter Verwendung einer Kulisse, wie hierin beschrieben, erfolgen. Dann können diese Fasern mit der Mine durch ein Durchgangsloch geführt werden, um eine Verleimung mit der Mine zu gewährleisten. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Flachsfasern für eine solche innere Beschichtung der Mine mit Fasern geeignet sind, weil dies zu einer besonders guten Spitzbarkeit und Anbindung der Mine in den Mantel führt. In einer Ausführungsform ist dieses Durchgangsloch Teil eines Zuführröhrchens, in welchem die Mine bis ungefähr zum letzten Führungspunkt der Mine vor dem Werkzeug geführt wird. Der letzte Führungspunkt kann Teil des Durchführröhrchens sein, er kann aber auch davon beabstandet sein, solange der Abstand geringer ist die als Länge einer Mine, bevorzugt geringer als 90% der Minenlänge.
Unter Harz wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein Duroplast oder ein Thermoplast verstanden, bevorzugt ein Duroplast.
Bei der Verarbeitung mit Duroplast werden die Fasern, die mit der Mine beim Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern zusammengefügt werden, bevorzugt mit dem Harz getränkt. Beim Tränken der Fasern oder der Mitnahme der Mine ist das Harz noch nicht verfestigt, insbesondere in flüssiger Form. Im Werkzeug wirken Hitze, z.B. 120°C-250°C, bevorzugt 160-200°C oder 170-180° C, und durch das Einführen des Materials auch Druck auf das Harz, was zu einer Verfestigung und damit der Ausbildung des festen Mantels führt.
Bei der Verarbeitung mit Thermoplast wird dieser z.B. als Faser zusammen mit der Verstärkungsfaser dem Prozess zugeführt. Alternativ können die Verstärkungsfasern auch mit aufgeschmolzenem Thermoplasten getränkt werden. In einem ersten Aufschmelzwerkzeug wird der Thermoplast geschmolzen, bei Temperaturen z.B. 150-300°C, bevorzugt 180-250°C oder 200-220°C. Anschließend, also beim Tränken der Fasern oder der Mitnahme der Mine ist das Harz noch nicht verfestigt, insbesondere in flüssiger Form. In einem zweiten Werkzeug wirken Hitze, anfänglich bis zu der Temperatur im Aufschmelzwerkzeug, und durch das Einführen des Materials Druck auf das Harz; und am Ende ist das Werkzeug kalt (z.B. Raumtemperatur), was zu einer Verfestigung und damit der Ausbildung des festen Mantels führt. Verschiedene kälter werdende Zonen in diesem Werkzeug sind sinnvoll.
Als Thermoplast kann z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polylmilchsäure oder Polyethylenfuranoat verwendet werden.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Harz um von Naturmaterialien abgeleitetes Harz, z.B. Furanharz, Itakonsäureesterharz (Laurenzano, Gianfranco: Entwicklung ungesättigter Polyesterharze aus nachwachsenden Rohstoffen. Braunschweig 2016. Universität Braunschweig) oder Polymilchsäure.
Es hat sich herausgestellt, dass bei Verwendung von relativ weichem Itakonsäureesterharz zusammen mit Verstärkungsfasern besonders gut spitzbare Bleistifte hergestellt werden können. Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein spitzbarer Stift, z.B. Bleistift, umfassend eine Mine und einen Mantel, der Itakonsäureesterharz und Verstärkungsfasern, bevorzugt Endlosfasern z.B. aus Naturfasern wie Flachs und/oder Recyclingfasern umfasst. Dieser Stift kann eine zentrierte Mine aufweisen und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sein.
Als Fasern (auch bezeichnet als Verstärkungsfasern) können im Zusammenhang mit der Erfindung unterschiedliche Stoffe verwendet werden, die sowohl natürlichen als auch synthetischen Ursprungs sein können. Bevorzugt handelt es sich um Naturfasern, z.B. Hanf, Flachs, Sisal, Nessel, Jute, Baumwolle oder Wolle. Besonders vorteilhafte Eigenschaften haben Flachsfasern. Auch recycelte Materialien können verwendet werden. Im Allgemeinen werden Endlosfasern eingesetzt, bevorzugt in Form von Garnen. Aber auch die Verwendung von textilem Halbzeug, z. B. einer Textilkante oder einem Textilstreifen, der aus einem Alttextil, etwa einer alten Hose geschnitten wird, eine Webkante oder ein Recyclinggarnen ist möglich. Auch diese werden im Rahmen der Erfindung als Fasern bezeichnet. Verschiedene Fasern können gemischt werden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden bevorzugt mit Harz getränkte Fasern eingesetzt.
Fasern können wie im Stand der Technik bekannt mit Harz getränkt werden, z.B. indem sie durch ein Tränkbad mit Harz geführt werden. Beispiele für Duroplaste sind in den 7 und 8 gezeigt. Thermoplaste können zum Tränken von Fasern aufgeschmolzen werden.
Werden Thermoplaste als Fasern gemeinsam mit den Verstärkungsfasern zugeführt, so werden hier ebenfalls bevorzugt Endlosfasern verwendet. Die Verteilung der Thermoplastfasern muss, genau wie die Verteilung der Verstärkungsfasern, gleichmäßig sein, und kann mit den gleichen Hilfsmitteln erfolgen. Das Verhältnis von Thermoplast-Fasern und Verstärkungsfasern wird so gewählt, dass eine gute Durchdringung der Fasern mit Thermoplast und eine angenehme, z.B. glatte Oberflächenstruktur des Mantels erreicht wird.
Zur Pultrusion und zum Umlenken der Fasern können z.B. Rollen verwendet werden. Bewegliche oder feststehende Umlenker, Niederhalter oder Ösen können eingesetzt werden.
Vor dem Kontakt mit dem formgebenden Werkzeug werden Harz und Fasern, bevorzugt die getränkten Fasern, und die Mine, bevorzugt mit Hilfsstoff, z.B. Leim, beschichtet, zusammengeführt, so dass sich ein guter Kontakt ausbilden kann.
Für eine gute Zentrierung der Mine ist es ferner wichtig, dass die Fasern am Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern radial so um die Mine herum verteilt sind, dass auf jeder Seite der Mine die gleiche Mange an Fasern zugeführt wird. Bevorzugt wird auch auf jeder Seite die gleiche Art (oder die gleichen Arten) an Fasern zugeführt, was den Vergleich der Menge vereinfacht, da dann nur noch die gleiche Anzahl eingesetzt werden muss. Werden unterschiedliche Faser auf verschiedenen Seiten verwandt, so kommt es bei der Menge auf den Querschnitt der Fasern in getränktem Zustand, insbesondere im Mitnahmepunkt an, wobei dieser durch den Titer der Fasern bewertet werden kann.
Dies kann bevorzugt so erreicht werden, dass die Umgebung der Mine radial in mindestens drei gleich große Felder (oder Seiten) aufgeteilt wird und in jedem Feld die gleiche Menge an Fasern zugeführt wird. Die Aufteilung kann auch in mehr Felder erfolgen, als besonders praktikabel hat sich eine Aufteilung in 4-8 Felder erwiesen, also 4, 5,6, 7 oder 8 Felder. Je größer die Anzahl der Führungslöcher ist und je gleichmäßiger die Fasermenge in den Feldern eingestellt werden kann, desto genauer kann die Mine zentriert werden. Zu viele Felder führen bei der Produktion allerdings zu einem zu hohen Vorbereitungsaufwand. Zwischen den Feldern kann ein gleichmäßiger Abstand vorgesehen sein, nötig ist dies jedoch nicht.
Die Zuführung der gleichen Menge an Fasern pro Feld kann über eine Kulisse erfolgen, welche pro Feld mindestens ein Führungsloch für die Fasern und ein zentrales Durchgangsloch für die Mine aufweist, wobei das Durchgangsloch die Bewegungsfreiheit der Mine nicht beeinträchtigt und damit auch nicht zur Zentrierung dient. Dies kann erreicht werden, indem das Durchgangsloch etwa einen größeren Durchmesser als die Mine, insbesondere als die beleimte Mine, aufweist. Im Allgemeinen wird das Durchgangsloch rund sein. Die Führungslöcher aller Felder haben jeweils den gleichen Abstand vom Durchgangsloch und die gleiche Geometrie. Die Führungslöcher können, müssen aber nicht rund sein. Bevorzugt ist die Form eines Kreisabschnitts. Es können auch zwei oder mehr, z.B. 2-4 Führungslöcher pro Feld in der Kulisse vorgesehen sein. Als erste Reihe Führungslöcher wird in diesem Fall die innere Reihe bezeichnet, als zweite Reihe z.B. bei zwei Reihen die äußere. Bei mehreren Reihen an Führungslöchern können diese radial übereinander liegen, aber auch gegeneinander verschoben sein, solange auf allen Seiten der Mine die gleiche Menge an Fasern zugeführt wird.
Werden durch die Führungslöcher, also z.B. vier Führungslöcher (bei vier Feldern), die Fasern bei der Pultrusion so geleitet, so dass in jedem Führungsloch der Kulisse, durch das die getränkten Fasern geführt werden, zu jedem Zeitpunkt genau gleichviel Fasern vorliegen, so ist gewährleistet, dass dieselben Kräfte von den vier Fasersträngen radial auf die Mine wirken und damit zu einer Zentrierung führen. Dazu muss die Kulisse so ausgerichtet ist, dass das zentrale Durchgangsloch für die Mine mittig zur Werkzeugmitte liegt. Eine für ein Verfahren mit Kulisse geeignete Vorrichtung ist in 1 oder 3 dargestellt.
Statt durch eine Kulisse kann die gleichmäßige Verteilung der zugeführten Fasern auch , durch Führungselemente, z.B. Rollen oder Walzen, gewährleistet werden, wie z.B. in 2 dargestellt. Die Fasern können nach der Tränkung durch Führungselemente, z. B. Walzen so angeordnet werden, dass sie mindestens 3, besser 4 oder mehr Stränge mit gleicher Faseranzahl bzw. Titer zu jedem Zeitpunkt aufweisen. Somit ist auch in diesem Fall gewährleistet, dass am Mitnahmepunkt dieselben Kräfte von den Fasersträngen radial auf die Mine wirken und damit zu einer Zentrierung führen. Die 7 und 8 geben Aufschluss über mögliche Faserführung und Aufteilung. Die Rollen teilen hier den gesamten Faserstrang in zwei gleichgroße Teile auf, einen oberen und einen unteren. Ferner werden auf den Rollen die Faserstränge wiederum in einen linken und eine rechten aufgeteilt, die jeweils wieder gleich groß sind. Damit ergeben sich auch hier vier Felder.
Ist z.B. ein textiles Halbzeug, z. B. ein Textilstreifen, der aus einer alten Hose geschnitten wird, eine Webkante oder ein Garn, schlecht mit dem Hilfsstoff verklebbar, der die Anbindung zur Mine gewährleistet, oder ist der Textilstreifen schlecht mit dem Harz benetzbar, dann wird bevorzugt zusätzlich eine gut benetzbare und mit dem Hilfsstoff eine gute Anbindung eingehende Faser, z. B. ungebleichte Flachsfaser verwendet. Diese können dann z.B. zusammen mit der Mine durch das Durchgangsloch für die Mine geführt werden, wodurch eine gute Verklebung der Mine mit diesem Textil oder diesem Garn gewährleistet wird. Das schlechter mit der Mine verklebbare Fasermaterial wird durch Führungslöcher der Kulisse geführt und es kommt so mehr mit dem gut verklebbaren Material als mit der Mine in Kontakt. Dieser Fall ist in 3 dargestellt.
Werden Fasern der Mine auf mehreren Ebenen bzw. in einem unterschiedlichen Abstand von dem Werkzeug zugeführt, so wird erfindungsgemäß der am dichtesten an dem Werkzeug liegende Kontaktpunkt zwischen Fasern und Mine als Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern bezeichnet, da dieser Mitnahmepunkt entscheidend für die Minenzentrierung ist.
Erfindungsgemäß liegt der Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern bevorzugt in einem Abstand a vor dem Eingang des Werkzeugs. Bevorzugt beträgt a 5-160 mm oder mehr bevorzugt 10-30 mm. Dies verbessert die Verklebung von Mine und Mantel und erhöht damit die Stabilität der Mine im fertigen Stift.
Gegebenenfalls überschüssiges Harz wird entgegen der Produktionsrichtung vor dem Werkzeug abgestreift. Durch den entstandenen Druck und die im Werkzeug erhöhte Temperatur entsteht eine gute Verklebung und Ausformung des Mantels. Die Temperatur ist vom gewählten Harz abhängig und beträgt z.B. bei Furanharz bevorzugt 180°C.
Der Querschnitt des im Werkzeug hergestellten Stiftes kann im Prinzip frei gewählt werden, z.B. rund, oval, elliptisch, dreieckig, viereckig (quadratisch oder rechteckig), fünfeckig, sechseckig, siebeneckig oder achteckig. Dabei kann es sich um gleichseitige Polyeder, z.B. ein gleichseitiges Dreieck oder Sechseck handeln. Alternativ sind auch konvex oder konkav geformte Polyeder möglich, z.B. konvex dreieckig oder konkav dreieckig. Als besonders ergonomisch wird z.B. ein Reuleaux-Dreieck betrachtet. Andere bevorzugte Querschnitte sind rund oder sechseckig.
Nach dem Werkzeug gibt es bevorzugt eine Abzugsvorrichtung, die am fertigen Stiftprofil zieht. Dieses Profil kann anschließend auf die gewünschte Länge abgelängt werden. Eine Auffang- und oder Sortiervorrichtung kann fertig ausgeformte Stifte und abgelängte Stifte auffangen.
Eine Beschichtung des Mantels, auch eine teilweise Beschichtung, um ein besseres Greifen zu erleichtern, ist möglich. Selbstverständlich kann eine Beschichtung oder Lackierung auch optischen Zwecken dienen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner auch ein Spitzen des Stiftes und/oder das Anbringen einer Zwinge z.B. mit einem Radiergummi, umfassen.
Spitzbaren Stifte können im Zusammenhang mit der Erfindung z.B. Bleistifte, Buntstifte, Kopierstifte, Zimmermannsbleistifte oder Kosmetikstifte sein, bevorzugt Bleistifte.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines spitzbaren Stifts mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, umfassend ein zur Aushärtung des Mantels geeignetes, z.B. bei Verarbeitung von Duroplasten erhitzbares Werkzeug, eine Pultrusionsvorrichtung für Fasern, bevorzugt für mit Harz getränkte Fasern und eine Zuführungsvorrichtung für eine oder mehrere feste Minen mit einem letzten Führungspunkt der Mine vor dem Werkzeug, wobei die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass die feste Mine dem Werkzeug gleichzeitig mit Harz und Fasern, bevorzugt mit den mit Harz getränkten Fasern, zugeführt werden kann, wobei der Abstand b vom letzten Führungspunkt der Mine vor dem Werkzeug bis zum Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern zwischen 30 mm und 90% der Minenlänge beträgt.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Zentrierungen für die Mine, Zentrierung 1 und Zentrierung 2, welche einen Abstand zwischen 1 und 99 %, bevorzugt 10 und 90% der Minenlänge aufweisen. Optional umfasst die Vorrichtung bevorzugt ferner ein Führungsröhrchen für die Mine, welche vor der ersten Zentrierung 1 für die Mine angeordnet ist.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ein Beleimungsgefäß, welches vor dem Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern angeordnet ist, wobei in einer ersten Ausführungsform ein Eintrittsloch für die Mine in das Beleimungsgefäß die Zentrierung 1 der Mine bildet.
In dieser Ausführungsform bevorzugt ist dabei Zentrierung 2 für die Mine in dem Beleimungsgefäß angeordnet und bildet den letzten Führungspunkt der Mine. Um überschüssigen Hilfsstoff, insbesondere Leim abzustreifen, ist es sinnvoll, wenn zwischen Zentrierung 2 und Mitnahmepunkt eine Abstreif-Schablone mit einem etwas größeren Durchmesser als die Mine angeordnet ist. Dies bestimmt die Dicke der Hilfsstoff-Schicht, welche bevorzugt 0,1-0,2 mm beträgt. Optional umfasst die Vorrichtung eine Kulisse, welche pro Feld mindestens ein Führungsloch für die Fasern und ein zentrales Durchgangsloch für die Mine aufweist, wobei das Durchgangsloch die Bewegungsfreiheit der Mine nicht beeinträchtigt.
In einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung liegt ein größerer Abstand zwischen Beleimungsgefäß und Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern. In dieser Ausführungsform umfasst die Vorrichtung bevorzugt nach dem Beleimungsgefäß eine erste Zuführungsvorrichtung für Fasern (z.B. Flachsfasern), welche bevorzugt nicht mit Harz getränkt oder gemischt sind. Es kann sich um eine Kulisse, wie hierin beschrieben handeln. Diese Fasern werden in einem Durchgangsloch mit der Mine in Kontakt gebracht, so dass Mine und Fasern verklebt werden. Eine Führungsvorrichtung, z.B. ein Führungsröhrchen führt die Mine zu einem letztem Führungspunkt der Mine vor dem Werkzeug. Dabei ist die Führung nach dem Durchgangsloch so ausgestaltet, dass der Leim trocknen kann. Das kann im Führungsröhrchen, welches dafür z.B. mit Löchern versehen sein kann, oder in einem Abstand zwischen dem Durchgangsloch und dem Beginn des Führungsröhrchens passieren. Dieser Abstand ist bevorzugt kürzer als die Minenlänge (z.B. kürzer als 90% der Minenlänge), er kann aber durch die bereits verklebten Fasern auch länger sein, da die Fasern die Mine stützen. Die Trocknung kann durch Kontakt mit der Luft erfolgen, auch ein Erwärmen ist möglich, sofern das Beleimungsgefäß dabei so zu stark erwärmt wird, dass der Leim dort trocknet. Hinter diesem ist in dem erfindungsgemäßen Abstand der Mitnahmepunkt der Mine durch die Fasern (bevorzugt mit Harz getränkte Fasern) angeordnet, wobei auch hier eine Kulisse zur gleichmäßigen Zuführung der Fasern angeordnet sein kann.
In einer dritten Ausführungsform, die der zweiten ähnelt, wird auf das Beleimungsgefäß verzichtet. Hier werden in einem ersten Pultrusionsschritt die Fasern/Garne mit dem Klebstoff in einem Tränkbad durchtränkt oder beschichtet und in einem ersten Werkzeug mit der Mine verklebt. Dabei wird, wie in der 1. Ausführungsform, die Mine zentriert. Anschließend wird die beklebte Mine einem zweiten Pultrusionsprozess zugeführt, bei dem das Mantelmaterial auf die mit Fasern beklebte Mine aufgebracht wird. Auch hierbei wird, wie in der 1. Ausführungsform, die mit Fasern beklebt Mine zentriert.
Bei Verwendung oder zur Verwendung vorbereitet weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner mindestens eine feste Mine und mit Harz getränkte Fasern auf.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein spitzbarer Stift, welcher eine zentrierte Mine und einen Mantel umfasst, welcher mit Harz getränkten Fasern umfasst, und optional nach einem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist. Bevorzugt weist der Stift ferner zwischen Mine und Mantel eine Schicht eines Hilfsstoffs, etwa eines Leims auf. In diesem Leim kann eine erste Schicht von Fasern, etwa Flachsfasern, verklebt sein. Darüber kann die Mantelschicht ausgebildet sein, welche Harz und Verstärkungsfasern, z.B. Baumwolle, Schafwolle, Jute, Sisal, Hanf, Nessel, Recyclingfasern und/oder Flachsfasern, bevorzugt Recyclingfasern und/oder Flachsfasern, umfasst. Charakteristische Strukturen können sich etwa durch die Einbettung der Fasern in das Harz, die Verbindung mit einer festen Mine durch einen Hilfsstoff, etwa Leim, z.B. Weißleim oder Polyurethankleber in Verbindung mit der durch das Verfahren definierten Verteilung der Fasern im Mantel ergeben. Ferner zeichnen sich die erfindungsgemäßen Stifte durch eine gute oder sehr gute Zentrierung mit einer Abweichung von max. 0,02 oder 0,01 mm und eine gute Stabilität der Mine aus. In einer Ausführungsform umfasst der Mantel des Stifts Itakonsäureesterharz und Verstärkungsfasern, z.B. Flachsfasern und/oder Recyclingfasem. Recyclingfasern können z.B. farbig von dem restlichen Material des Mantels abgesetzt sein.
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren und die Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren z.T. mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Figurenliste

1: Querschnitt der Anlage mit Kulisse (5), Kulisse (5) enthält Durchgangsloch (12) für Mine (3) und eine Reihe Führungslöcher (13) für getränkte Fasern (2, 15) Pfeil: Abzugsrichtung
2: Querschnitt der Anlage ohne Kulisse (5) Pfeil: Abzugsrichtung
3: Querschnitt der Anlage mit Kulisse" (5), Kulisse (5) enthält Durchgangsloch für Mine (12) und Fasern (Garne) (16, 17) nahe der Mine (3) sowie eine Reihe Führungslöcher (13) für getränkte Fasern (2, 15) Pfeil: Abzugsrichtung
4: Kulisse (5) mit einem Durchgangsloch (12) für die Mine (3) zusammen mit getränkten Fasern (16, 17) und Löchern zur Befestigung am Werkzeug (18)
5: Kulisse (5) mit einem Durchgangsloch (12) für die Mine (3) und mit einer Reihe zusätzlicher Führungslöcher (13) für die getränkten Fasern (2, 15)
6: Kulisse (5) mit einem Durchgangsloch (12) für die Mine (3) und mit zwei Reihen zusätzlicher Führungslöcher (13, 14) für die getränkten Fasern (2, 15)
7: Tränkbad (20) mit Harz (22) gefüllt und Fasern (2, 15), Niederhalter (19) und Rolle (21), Ansicht von oben, Pfeil: Abzugsrichtung
8: Tränkbad (20) mit Harz (22) gefüllt und Fasern (2, 15), Niederhalter (19) und Rolle (21), Ansicht von vorne, Pfeil: Abzugsrichtung
9: Kulisse (5) mit einem Durchgangsloch (12) für die Mine (3) und einem Gitter, in dem geeignete Führungslöcher (13) für die getränkten Fasern ausgewählt werden können.
10: Querschnitt der Anlage mit Kulisse (5, 27) und zusätzlichem Führungsröhrchen (26), Kulisse (27) enthält Durchgangsloch für Mine (12) und Fasern (Garne) (16, 17) nahe der Mine, Kulisse (5) enthält Durchgangsloch für mit Fasern (Garnen) beklebt Mine (25) sowie eine Reihe Führungslöcher (13) für getränkte Fasern (2, 15) Pfeil: Abzugsrichtung

Bezugszeichenliste

(1): Werkzeug
(2): Fasern (Verstärkungsfasern und Harz), bevorzugt mit Harz getränkten Fasern, oben
(3): Mine
(4): Beleimungsgefäß
(5): Kulisse
(6): Führung/Zentrierung 2 für Mine
(7): Abstreif-Schablone
(8): Führung/Zentrierung 1 für Mine
(9): Führungsröhrchen für Mine
(10): Mitnahmepunkt der Mine
(11): Letzter Führungspunkt der Mine
(12): Durchgangsloch für Mine
(13): 1. Reihe Führungslöcher für getränkte Faserstränge
(14): 2. Reihe Führungslöcher für getränkte Faserstränge
(15): Fasern (Verstärkungsfasern und Harz), bevorzugt mit Harz getränkten Fasern, unten
(16): Fasern (Verstärkungsfasern und Harz), bevorzugt mit Harz getränkte Fasern, nahe an der Minen oben
(17): Fasern (Verstärkungsfasern und Harz), bevorzugt mit Harz getränkte Fasern, nahe an der Minen unten
(18): Löcher zur Befestigung am Werkzeug
(19): Niederhalter
(20): Tränkbad für Harz
(21): Rolle
(22): Harz
(23): Stift
(24): Mantel
(25): Mine mit Fasern beklebt
(26): Führungsröhrchen
(27): Kulisse 2

a: Abstand vom Mitnahmepunkt der Mine durch die Faserstränge bis zum Werkzeugeingang
b: Abstand vom letzten Führungspunkt der Mine bis zum Mitnahmepunkt der Mine durch die Faserstränge
c: Bereich, in dem Mine mit Fasern verklebt werden könne, z. B. durch Einwirkung von Hitze. Der Bereich geht maximal bis zum Punkt der Zuführung der getränkten Fasern, damit das Harz, mit dem die Fasern getränkt sind, nicht beginnt zu härten.

Beispiele
Ausführungsbeispiel 1
Es wurden Flachsgarne (Safilin, Sailly sur la LysFrankreich) mit einem Titer von 400 tex auf Spulen eingesetzt. Insgesamt wurden 48 Spulen verwendet. Die Fasern liefen durch das mit einer Furanharz-Zusammensetzung (94 % Furanharz (TransFurans Chemicals, Geel, Belgien), 2,8 % internes Trennmittel (TransFurans Chemicals), 3,2 % P-Toluolsulfonsäure, (TransFurans Chemicals) gefüllte Tränkbad (20) und wurden anschließend über 2 Rollen (21) in 2 gleichgroße Stränge nach oben und unten aufgeteilt (2, 15) wie in 8 dargestellt. Diese Stränge wurden wiederum in 2 gleichgroße Stränge nach links und rechts aufgeteilt (7), so dass jeder Strang 12 Garne aufwies. Die Mine lief durch die Beleimung (4) ( 2). Das Loch der Abstreifschablone (7) war so geartet, dass der Leimfilm auf der Mine eine Dicke von 0,2 mm aufwies. Es wurde ein Weißleim (Kleiberit 445.5 der Firma Kleiberit, Weingarten) eingesetzt. Der Abstand b betrug 45 mm, der Abstand a 5 mm. Es wurde eine Mine der Härte HB mit einem Durchmesser von 2,00 mm der Firma Staedtler eingesetzt. Die Mine war gut zentriert, d.h. sie (der Mittelpunkt der Mine) lag max. 0,05 mm außerhalb des Zentrums und sie war ausgezeichnet mit dem Mantel verklebt. Der Bleistift wies einen Durchmesser von 6,7 mm auf.
Ausführungsbeispiel 2
Es wurden Flachsgarne (Safilin, Sailly sur la LysFrankreich) mit einem Titer von 400 tex auf Spulen eingesetzt. Insgesamt wurden 68 Spulen verwendet. Die Fasern liefen durch das mit einer Furanharz-Zusammensetzung (wie in Beispiel 1 angegeben) gefüllte Tränkbad (20) und wurden anschließend über 2 Rollen (21) in 2 gleichgroße Stränge nach oben und unten aufgeteilt (2, 15). Diese Stränge wurden durch die Kulisse (1 und 5) in insgesamt 4 Stränge aufgeteilt, je Führungsloch 17 Garne. Die Mine liefen durch die Beleimung (4) ( 2). Das Loch der Abstreifschablone war so geartet, dass der Leimfilm auf der Mine eine Dicke von 0,2 mm aufwies. Es wurde ein Polyurethan-Leim (Kleiberit PUR-Leim 501, Kleiberit, Weingarten) eingesetzt. Der Abstand b betrug 70 mm, der Abstand a 10 mm. Es wurde eine Mine der Härte B mit einem Durchmesser von 3,17 mm der Firma Faber Castell eingesetzt. Die Mine war sehr gut zentriert, d.h. sie lag max. 0,01 mm außerhalb des Zentrums und sie war ausgezeichnet mit dem Mantel verklebt. Der Bleistift wies einen Durchmesser von 8 mm auf.
Ausführungsbeispiel 3
Es wurden Flachsgarne (Safilin, Sailly sur la LysFrankreich) mit einem Titer von 400 tex auf Spulen eingesetzt, insgesamt 12 Spulen. Zusätzlich wurden Baumwollgarne, 8 fach gefacht mit einem Gesamttiter von 1120 tex (Cotonea, Bempflingen). Das Einzelgarn besaß einen Titer von 80 tex. Es wurden 20 Spulen Baumwollgarne verwendet. Die Fasern liefen durch das mit einer Furanharz-Zusammensetzung (wie in Beispiel 1 angegeben) gefüllte Tränkbad (20). Die Flachsgarne waren so angeordnet, dass sie nahe der Mine verliefen. Dazu wurden die Flachsgarne zusammen mit der Mine durch die Kulisse (4) durch das Durchgangsloch für die Mine (12) geführt. Der Durchmesser des Durchgangslochs betrug 6,0 mm. Die Baumwollfasern wurden nach dem Tränkbad (20) über 2 Rollen (21) in 2 gleichgroße Stränge nach oben und unten aufgeteilt (2, 15) wie in 8 dargestellt. Diese Stränge wurden wiederum in 2 gleichgroße Stränge nach links und rechts aufgeteilt (7), so dass jeder Strang 5 Garne aufwies. Die Mine lief durch die Beleimung (4) (3). Das Loch der Abstreifschablone (7) war so geartet, dass der Leimfilm auf der Mine eine Dicke von 0,15 mm aufwies. Anschließend wurde die Mine von den Flachsfasern umschlossen. Es wurde ein Weißleim (Kleiberit 445.5 der Firma Kleiberit, Weingarten) eingesetzt. Der Abstand b betrug 70 mm, der Abstand a 20 mm. Es wurde eine Mine der Härte 2B mit einem Durchmesser von 3,20 mm der Firma Brevillier eingesetzt. Die Mine war sehr gut zentriert, d.h. sie lag max. 0,01 mm außerhalb des Zentrums und sie war ausgezeichnet mit dem Mantel verklebt. Der Bleistift wies einen Durchmesser von 8 mm auf.
Ausführungsbeispiel 4
Es wurden Flachsgarne (Safilin, Sailly sur la LysFrankreich) mit einem Titer von 400 tex auf Spulen eingesetzt, insgesamt 59 Spulen. Zusätzlich wurde eine Textilkante (Cotonea, Bempflingen) eingesetzt. Diese besaß einen Titer von 3600 tex. Sie war ebenfalls auf einer Spule aufgewickelt. Die Fasern und die Textilkante liefen durch das mit einem Harz Itakonsäureesterharz (Laurenzano, Gianfranco: Entwicklung ungesättigter Polyesterharze aus nachwachsenden Rohstoffen. Braunschweig 2016. Universität Braunschweig) gefüllte Tränkbad (20). 12 Flachsgarne waren so angeordnet, dass sie nahe der Mine verliefen. Dazu wurden die Flachsgarne zusammen mit der Mine durch die Kulisse (5) (5) durch das Durchgangsloch für die Mine geführt. Der Durchmesser des Durchgangsloches betrug 5,5 mm. Je 14 Flachsgarne wurden in ein Führungsloch (13) der Kulisse (5) (5) geführt. 5 Flachsgarne wurden zusammen mit der Textilkante in das 4. Führungsloch der Kulisse geführt. Die Mine lief durch die Beleimung (4) (3) und wurde nach dem Abstreifen des überschüssigen Leimes von den Flachsfasern umschlossen. Das Loch der Abstreifschablone (7) war so geartet, dass der Leimfilm auf der Mine eine Dicke von 0,1 mm aufwies. Es wurde ein Weißleim (Kleiberit 445.5 der Firma Kleiberit, Weingarten) eingesetzt. Der Abstand b betrug 70 mm, der Abstand a 10 mm. Es wurde eine Mine der Härte B mit einem Durchmesser von 3,17 mm der Firma Faber Castell eingesetzt. Die Mine war sehr gut zentriert, d.h. sie lag max. 0,01 mm außerhalb des Zentrums und sie war ausgezeichnet mit dem Mantel verklebt. Der Bleistift wies einen Durchmesser von 7,7 mm auf.
Ausführungsbeispiel 5
Es wurden Flachsgarne (Safilin, Sailly sur la LysFrankreich) mit einem Titer von 400 tex auf Spulen eingesetzt, insgesamt 12 Spulen. Zusätzlich wurden 2 verschiedene Baumwollrecyclinggarne (David Fussenegger Textil GmbH, Altach, Österreich) jeweils getrennt nach Farbe, 5 fach gefacht mit einem Gesamttiter von 400 tex. Das Einzelgarn besaß einen Titer von 80 tex. Es wurden je Farbe 28 Spulen Baumwollrecyclinggarne verwendet. Die Fasern liefen durch das mit einem Harz (Itakonsäureesterharz, siehe Beispiel 4) gefüllte Tränkbad (20). Die Flachsgarne waren so angeordnet, dass sie nahe der Mine verliefen. Dazu wurden die Flachsgarne zusammen mit der Mine durch die Kulisse (5) (6) durch das Durchgangsloch für die Mine geführt. Der Durchmesser des Durchgangsloches betrug 5,0 mm. Die 1. farbigen Garne wurden in der inneren Reihe der Kulisse (6, Nr. 14) geführt, die anderen in der äußeren (13). In jedem Führungsloch verliefen 7 gefachte Garne. Die Mine lief durch die Beleimung (4) (3) und wurde nach dem Abstreifen des überschüssigen Leimes von den 12 Flachsgarnen umschlossen. Das Loch der Abstreifschablone (7) war so geartet, dass der Leimfilm auf der Mine eine Dicke von 0,1 mm aufwies. Es wurde ein Weißleim (Kleiberit 445.5 der Firma Kleiberit, Weingarten) eingesetzt. Der Abstand b betrug 80 mm, der Abstand a 10 mm. Es wurde eine Mine der Härte B mit einem Durchmesser von 3,17 mm der Firma Faber Castell eingesetzt. Die Mine war sehr gut zentriert, d.h. sie lag max. 0,01 mm außerhalb des Zentrums und sie war ausgezeichnet mit dem Mantel verklebt. Der Bleistift wies einen Durchmesser von 7,7 mm auf.
Ausführungsbeispiel 6
Es wurden Flachsgarne (Safilin, Sailly sur la LysFrankreich) mit einem Titer von 400 tex auf Spulen eingesetzt, insgesamt 12 Spulen. Zusätzlich wurden 3 verschiedene Schafwollgarnreste in den Farben blau, grün und braun aus der Weberei (Alex Begg, Ayr, Schottland) jeweils getrennt nach Farbe, 4 fach gefacht mit einem Gesamttiter von 360 tex, eingesetzt.
Das Einzelgarn besaß einen Titer von 90 tex. Es wurden je Farbe 2 mal 10 Spulen Schafwollgarne verwendet. Die Fasern liefen durch das mit einem Harz (Itäkonsäureesterharz, s. Beispiel 4) gefüllte Tränkbad (20). Die Flachsgarne waren so angeordnet, dass sie nahe der Mine verliefen. In diesem Experiment wurde als Kulisse ein Drahtgitter eingesetzt (9). Dazu wurden die Flachsgarne zusammen mit der Mine durch die Kulisse durch das Durchgangsloch der Kulisse für die Mine geführt. Der Durchmesser des Durchgangsloches betrug 5,0 mm. Die farbigen Garne wurden nahe um das Mittelloch (12) orientiert. Durch eine Gittermasche wurden 10 Garne geführt. Die Farben wurden im Viereck so angeordnet, dass sie sich abwechselten, also grün, blau, braun und wieder grün, blau, braun. Die Mine lief durch die Beleimung (4) (3) und wurde nach dem Abstreifen des überschüssigen Leimes von den 12 Flachsgarnen umschlossen. Das Loch der Abstreifschablone (7) war so geartet, dass der Leimfilm auf der Mine eine Dicke von 0,1 mm aufwies. Es wurde ein Weißleim (Kleiberit, Weingarten) eingesetzt. Der Abstand b betrug 80 mm, der Abstand a 7 mm. Es wurde eine Mine der Härte B mit einem Durchmesser von 3,17 mm der Firma Faber Castell eingesetzt. Die Mine war sehr gut zentriert, d.h. sie lag max. 0,01 mm außerhalb des Zentrums und sie war ausgezeichnet mit dem Mantel verklebt. Der Bleistift wies einen Durchmesser von 7,7 mm auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 9111335 [0003]
EP 1072645 A1 [0004]
DE 19852066 A1 [0005]
DE 10228714 B4 [0006, 0007, 0008]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines spitzbaren Stifts (23), welcher eine Mine (3) und einen Mantel (24) umfasst, bei dem man den Mantel (24) aus Harz und Fasern, bevorzugt aus mit Harz getränkten Fasern, (2, 15, 16, 17) durch Pultrusion herstellt, wobei man eine feste Mine (3) einem Werkzeug (1) gleichzeitig mit Harz und Fasern, bevorzugt mit den mit Harz getränkten Fasern, (2, 15, 16, 17) so zuführt, dass der Abstand b vom letzten Führungspunkt der Mine (11) vor dem Werkzeug bis zum Mitnahmepunkt (10) der Mine (3) durch die Fasern (2, 15, 16, 17) zwischen 30 mm und 90% der Minenlänge beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abstand b zwischen 60 mm und 88% der Minenlänge beträgt, bevorzugt 70-160 mm oder 80-150 mm.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Länge der Mine (3) 160-200 mm, bevorzugt 180 mm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Fasern (2, 15, 16, 17) am Mitnahmepunkt (10) radial so um die Mine (3) herum verteilt sind, dass auf jeder Seite der Mine die gleiche Mange an Fasern (2) zugeführt wird, wobei bevorzugt die Umgebung der Mine radial in mindestens drei gleich große Felder aufgeteilt wird und in jedem Feld die gleiche Menge an Fasern (2) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Umgebung der Mine radial in mindestens drei gleich große Felder aufgeteilt wird und in jedem Feld die gleiche Menge an Fasern (2) zugeführt wird, wobei bevorzugt die Zuführung der gleichen Menge an Fasern (2, 15, 16, 17) über eine Kulisse (5) erfolgt, welche pro Feld mindestens ein Führungsloch (13, 14) für die Fasern (2, 15, 16, 17) und ein zentrales Durchgangsloch (12) für die Mine (3) aufweist, wobei das Durchgangsloch (12) die Bewegungsfreiheit der Mine (3) nicht beeinträchtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das Harz ein Duroplast oder ein Thermoplast ist, wobei das Harz bevorzugt ein Duroplast ist und in Form von mit Harz getränkten Fasern zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Mine vor dem Mitnahmepunkt (10), bevorzugt vor dem letzten Führungspunkt (11), mit einer Schicht aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Klebstoff, Haftvermittler und Dämpfungsmaterial, beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der Mitnahmepunkt (10) in einem Abstand a vor dem Eingang des Werkzeugs (1) liegt, wobei a bevorzugt 5-30 mm beträgt.
Vorrichtung zur Herstellung eines spitzbaren Stifts (23) mit einem Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend ein erwärmbares Werkzeug (1), eine Pultrusionsvorrichtung für Harz und Fasern, bevorzugt für mit Harz getränkte Fasern, (2, 15, 16, 17) und eine Zuführungsvorrichtung für eine oder mehrere feste Minen (3) mit einem letzten Führungspunkt der Mine (11) vor dem Werkzeug (1), wobei die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass die feste Mine (3) dem Werkzeug (1) gleichzeitig mit Harz und Fasern, bevorzugt mit den mit Harz getränkten Fasern, (2, 15, 16, 17) zugeführt werden kann, wobei der Abstand b vom letzten Führungspunkt der Mine (11) vor dem Werkzeug (1) bis zum Mitnahmepunkt (10) der Mine (3) durch die Fasern (2, 15, 16, 17) zwischen 30 mm und 90% der Minenlänge beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, die eine Kulisse (5) umfasst, welche pro Feld mindestens ein Führungsloch (13, 14) für die Fasern (2, 15, 16, 17) und ein zentrales Durchgangsloch (12) für die Mine (3) aufweist, wobei das Durchgangsloch (12) die Bewegungsfreiheit der Mine (3) nicht beeinträchtigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, welches mindestens zwei Zentrierungen (8, 6) für die Mine (3) umfasst, welche einen Abstand zwischen 10 und 90 % der Minenlänge aufweisen, wobei die Vorrichtung bevorzugt ferner ein Führungsröhrchen (9) für die Mine (3) aufweist, welche vor der Zentrierung 1 (8) für die Mine (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-11, welche ein Beleimungsgefäß (4) umfasst, welches vor dem Mitnahmepunkt (10) der Mine (3) durch die Fasern (2, 15, 16, 17) angeordnet ist, wobei bevorzugt ein Eintrittsloch für die Mine (3) in das Beleimungsgefäß (4) die Zentrierung 1 (8) der Mine (3) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei Zentrierung 2 (6) für die Mine (3) in dem Beleimungsgefäß (4) angeordnet ist und den letzten Führungspunkt (11) der Mine (3) bildet, wobei bevorzugt zwischen Zentrierung 2 (6) und Mitnahmepunkt (10) eine Abstreif-Schablone (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-13, welche mindestens eine feste Mine (3) und Harz und Fasern, bevorzugt mit Harz getränkte Fasern, (2, 15, 16, 17) umfasst.
Spitzbarer Stift (23), welcher eine zentrierte Mine (3) und einen Mantel (24) umfasst, welcher mit Harz getränkten Fasern (2, 15, 16, 17) umfasst, optional herstellbar nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, und/oder Itakonsäureesterharz umfassend.