DE10228714B4 - Method of making sharpenable pens and sharpenable pens - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von spitzbaren Stiften aus einem Hohlprofil und einem von dem Hohlprofil ummantelten farbgebenden Körper, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil aus einem mit Endlosmaterial (1) faserverstärkten Polymer (3) besteht und durch Pultrusion gefertigt wird.method for the production of sharpenable pins from a hollow profile and a sheathed by the hollow profile coloring body, characterized characterized in that the hollow profile of a continuous material (1) fiber reinforced Polymer (3) and is made by pultrusion.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von spitzbaren Stiften aus einem Hohlprofil und einem von dem Hohlprofil ummantelten farbgebenden Körper. Ferner betrifft die Erfindung einen spitzbaren Stift aus einem Hohlprofil und einem von dem Hohlprofil ummantelten farbgebenden Körper.The The invention relates to a process for the production of sharpenable Pins from a hollow profile and a sheathed by the hollow profile coloring body. Furthermore, the invention relates to a sharpenable pin of a hollow profile and a coloring body encased in the hollow profile.
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. 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 Verfahrenschritte und dem großen Maschineneinsatz einerseits sehr teuer und aufwendig, andererseits entsteht bei diesem Verfahren eine große Menge an hochwertigem Holzabfall.sharpenable Pens, d. H. Pins without lead feed, such. Eg writing, painting and cosmetic pencils, consist of a coloring body, the Mine, and a shell of this mine. The jacket exists often wooden. Usually are prefabricated wooden boards for the preparation of such pens provided with grooves corresponding to the diameter of the mine. The Mines are incorporated with glue in these grooves and two such Board pressed together like a sandwich until the glue has hardened. Subsequently get the pins on planers their outer shape, z. B. round, hexagonal, oval or triangular. The pens can then be painted in color and / or be provided with a colored dip cap. On the Painting is often dispensed with from an environmental point of view today. This batch process is due to its many process steps and the big one Machine use on the one hand very expensive and expensive, on the other hand This process produces a large amount of high quality wood waste.
In der WO 91/11335 A1 werden Schreib- und Malstifte offenbart, die eine Ummantelung aus Papiermaché, 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.In WO 91/11335 A1 discloses writing and crayons which a sheath made of papier mâché, wood flour and / or groundwood exhibit. The production of such pens can be achieved by molding or injection molding, done by pressing or extrusion or extrusion process. A casing of such material often does not have the desired high rigidity to protect the inner mine from breakage.
Es
sind außerdem
spitzbare Stifte bekannt, die eine Ummantelung aus Polymeren aufweisen.
So sind z. B. aus der
Auch
aus der
Bei Stiften mit einer Ummantelung aus Polymeren kann das Problem auftreten, dass der Ummantelungswerkstoff ein Anspitzen mit einem herkömmlichen Anspitzer nicht zulässt.at Pins with a sheath of polymers may cause the problem that the cladding material is a sharpening with a conventional Sharpener does not allow.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein weiteres Verfahren zur Herstellung von spitzbaren Stiften bereit zu stellen, welches einfach und wirtschaftlich durchgeführt werden kann und welches zu Stiften führt, deren Minen gut gegen Bruch geschützt sind.Of the Invention is based on the object another method for To make production of sharpenable pens, which is easy and carried out economically which leads to pens whose mines are good against Breakage are protected.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Stiften, bei dem das Hohlprofil aus einem mit Endlosmaterial faserverstärkten Polymer besteht und durch Pultrusion gefertigt wird.Is solved the object by a method for producing pins, in the hollow profile of a continuous material fiber-reinforced polymer exists and is made by pultrusion.
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.Under Pultrusion is the process of continuous production of fiber composite plastics. It is a pultrusion process where the reinforcing Continuous material in the form of single fibers, yarns, tapes, fabrics or nonwovens by dipping with the liquid polymer or starting compounds to be reinforced of the polymer and then the soaked Material is formed and hardened in a tool.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die einfache und kontinuierliche Produktion von Hohlprofilen für spitzbare Stifte. Da die äußere Form des Stiftes durch das Formwerkzeug für des Hohlprofil exakt vorgegeben werden kann, ist eine Nachbearbeitung zur Erzeugung der gewünschten äußeren Form nicht notwendig und es fällt kein Abfall an. Im Vergleich zu Stiften, die ein Hohlprofil aus einem extrudierten Polymer als Ummantelung aufweisen, besitzen diese Hohlprofile aus mit Endlosmaterial faserverstärkten Polymeren den Vorteil, dass sie die innen liegenden Minen besser vor Bruch schützen und auch insgesamt zu einem bruchfesteren Stift führen.The inventive method allows the simple and continuous production of hollow profiles for sharpenable Pencils. Because the outer shape of the Pen through the mold for the hollow section can be specified exactly, is a post to produce the desired outer shape not necessary and it falls no waste. Compared to pens that made up a hollow profile have an extruded polymer as a shell, they have Hollow profiles made of continuous fiber-reinforced polymers have the advantage that they protect the inside mines better against breakage and also overall lead to a more unbreakable pin.
Das Polymer kann ein thermoplastisches oder ein duroplastisches Material sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem mit Endlosmaterial faserverstärkten Polymer um ein Polymer auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Diese Polymere weisen eine gute Ökobilanz und CO2-Neutralität auf und können rückstandslos biologisch abgebaut bzw. kompostiert werden. Besonders bevorzugt werden Polymere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zellulose, Zelluloseestern und anderen Zellulosederivaten, Stärke, Stärkeblends und Derivaten von Stärke, Polyhydroxyester und Derivaten von Polyhydroxyestern, Schellack und Derivaten von Schellack und pflanzenöl- oder pflanzenfettbasierten Polymeren, die wie Epoxidharze, Polyurethane, ungesättigte Polyester oder Acrylate reagieren, eingesetzt. Diese Polymere weisen bei der Verarbeitung gegenüber petrochemischen Polymeren Verarbeitungsvorteile auf, z. B. sind sie in der Regel deutlich weniger giftig für den menschlichen Organismus.The polymer may be a thermoplastic or a thermosetting material. According to an advantageous development of the invention, the polymer reinforced with continuous material is a polymer based on renewable raw materials. These polymers have a good eco-balance and CO 2 neutrality and can be biodegraded or composted without leaving any residue. Particularly preferred polymers are selected from the group consisting of cellulose, cellulose esters and other cellulose derivatives, starch, starch blends and derivatives of starch, polyhydroxy esters and derivatives of polyhydroxy esters, shellac and derivatives of shellac and vegetable oil or vegetable fat based polymers such as epoxy resins, polyurethanes, unsaturated Polyester or acrylates react, used. These polymers have processing advantages over petrochemical polymers, e.g. For example, they are generally much less toxic to the human organism.
Die faserverstärkten Polymere können natürlich noch andere Polymerzuschlagstoffe (Additive) enthalten. So lassen sich durch verschiedenste Zuschlagstoffe z. B. die Viskosität, die Härtungszeit, die Härtungstemperatur, die Festigkeit, die Schlagzähigkeit, der E-Modul, die Farbe, die Haptik und die Haftungseigenschaften beeinflussen. Ein internes Trennmittel wie z. B. INT PS 125 der Firma Axel (USA), welches eine Dispersion eines hochpolymeren Kondensationsproduktes komplexer Harze, Glyzeride und organischen Säurederivate in Mischung mit modifizierten Substanzen ist, verbessert die Trennwirkung des Werkstoffmaterials zum Formgebungswerkzeug, und erhöht somit die Abzugsgeschwindigkeit respektive die Produktivität. Füllstoffe wie Kaolin und Aluminiumhydroxid erhöhen den E-Modul des Werkstoffs, während die Zugabe von Methacrylsäure als Comonomer die Viskosität des Harzes erniedrigt, so dass ein höhere Verstärkungsfaseranteil realisiert werden kann.The fiber reinforced Polymers can Naturally still other polymer additives (additives) included. Let it be by a variety of aggregates z. As the viscosity, the curing time, the curing temperature, the strength, the impact resistance, the modulus of elasticity, the color, the feel and the adhesion properties influence. An internal release agent such. B. INT PS 125 the Axel (USA), which is a dispersion of a high polymer condensation product complex resins, glycerides and organic acid derivatives in mixture with modified substances, improves the release effect of the material material to the forming tool, and increased thus the withdrawal speed respectively the productivity. Fillers like Increase kaolin and aluminum hydroxide the modulus of elasticity of the material while the addition of methacrylic acid as comonomer the viscosity of the resin is lowered, so that realizes a higher reinforcing fiber content can be.
Als Endlosmaterial zur Faserverstärkung wird bevorzugt ein Endlosmaterial auf Basis von Naturfasern verwendet. Dieses Material kann die biologische Abbaubarkeit des Produktes unterstützen. Die Naturfasern werden bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hanf, Flachs, Ramie, Nessel, Kenaf Jute, Sisal, Bromelia, Abaca, Lyocell, Newcell, Baumwolle, Wolle, Seiden und Spinnseiden, da diese Fasern eine hohe Verstärkungswirkung aufweisen und zudem preiswert und in großen Mengen verfügbar sind.When Endless material for fiber reinforcement is preferably a continuous material based on natural fibers used. This material can reduce the biodegradability of the product support. The natural fibers are preferably selected from the group consisting hemp, flax, ramie, nettle, kenaf jute, sisal, bromelia, abaca Lyocell, Newcell, cotton, wool, silk and spider silk as these fibers a high reinforcing effect and are also inexpensive and available in large quantities.
Der farbgebende Körper kann in das fertig pultrudierte Hohlprofil als feste Mine eingeschoben werden, wobei gegebenenfalls der farbgebende Körper mit Leim versehen werden kann. Es ist aber auch möglich, dass der farbgebende Körper in flüssiger Form in das Hohlprofil eingefüllt wird und dann darin aushärtet. So kann z. B. eine Mischung aus Graphit, aushärtendem Polymer und gegebenenfalls Hartpigmenten, Farbpigmenten, Additiven und Bindemittel in das Hohlprofil gefüllt werden. Das Hohlprofil kann dabei vor oder nach dem Einbringen des farbgebenden Körpers in die gewünschte Länge geschnitten werden.Of the coloring bodies can be inserted into the finished pultruded hollow section as a solid mine, optionally, providing the coloring body with glue can. But it is also possible that the coloring body in liquid form filled in the hollow profile and then hardened in it. So z. As a mixture of graphite, thermosetting polymer and optionally Hard pigments, color pigments, additives and binders in the hollow profile filled become. The hollow profile can be before or after the introduction of the coloring body in the desired Cut length become.
Besonders vorteilhaft ist es allerdings, wenn der farbgebende Körper während der Fertigung des Hohlprofils in das Hohlprofil eingebracht wird. Auf diese Weise können die gesamten Stifte kontinuierlich hergestellt werden. Dabei ist es z. B. möglich, die vorgefertigten farbgebenden Körper dem Formgebungswerkzeug für das faserverstärkte Polymer zuzuführen. Es ist aber auch möglich, für den farbgebenden Körper eine aushärtende und Farbpigmente enthaltende Polymerzusammensetzung gleichzeitig mit dem faserverstärkten Polymer des Hohlprofils zu extrudieren und Hohlprofil und farbgebenden Körper gleichzeitig aushärten zu lassen. Die Polymerzusammensetzung für den farbgebenden Körper kann dabei auf dem gleichen Polymer basieren, wie das Hohlprofil.Especially However, it is advantageous if the coloring body during the Production of the hollow profile is introduced into the hollow profile. To this Way you can the entire pins are made continuously. It is it z. Possible, the prefabricated coloring bodies the forming tool for the fiber reinforced Add polymer. But it is also possible for the coloring body a hardening and color pigments containing polymer composition simultaneously with the fiber reinforced Polymer of the hollow profile to extrude and hollow profile and coloring Body at the same time Harden allow. The polymer composition for the coloring body can while based on the same polymer as the hollow profile.
Nach dem Aushärten wird der Stift dann in die gewünschte Länge geschnitten.To curing the pen is then in the desired Cut length.
Unabhängig von der Art der Herstellung kann der Stift zur endgültigen Fertigstellung gegebenenfalls noch geschliffen, poliert oder lackiert werden.Independent of The type of manufacture may be the pin for final completion if necessary still be sanded, polished or painted.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Figuren näher erläutert, dabei zeigtin the Below, the invention with reference to three embodiments and with reference to the figures closer explains shows
Zur
Herstellung von pultrudierten Hohlprofilen aus mit Endlosmaterial
faserverstärkten
Polymeren kann eine Anlage, wie sie in
Für das Tauchbad
kann z. B. ein zu einem Duroplasten aushärtendes System bestehend aus
einer Mischung aus dem Sojaölepoxyacrylat
mit vorzugsweise 20 Gew.-% Methacrylsäure, 2 Gew.-% eines Peroxidgemischs
aus Methylisobutylketonperoxid und tert.-Butylperoxybenzoat, 2 Gew.-%
hochaktives tert.-Butylperoxybenzoat sowie 1 Gew.-% des internen
Trennmittels INT PS 125 der Firma Axel (USA), welches eine Dispersion
eines hochpolymeren Kondensationsproduktes komplexer Harze, Glyzeride
und organischen Säurederivate
in Mischung mit modifizierten Substanzen ist, verwendet werden. Das
Formgebungswerkzeug
Soll
gleichzeitig mit der Herstellung des Hohlprofils ein fester farbgebender
Körper
eingebracht werden, kann ein Anlage, wie sie in
In
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