DE10236681B4

DE10236681B4 - Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10236681B4
Application number: DE2002136681
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Pohle; Hans-Martin Kapsa
Original assignee: UHU GmbH and Co KG
Current assignee: UHU GmbH and Co KG
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2022-08-10
Also published as: DE10236681A1

Abstract

Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift, der einen Formkörper aus fester Farbzubereitung umfasst, dadurch gekennzeichnet dass die feste Farbzubereitung wasserhaltig ist und neben üblichen Farbstoffen sowie gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen ein synthetisches nicht-klebriges Polymer und ein Seifengel als gerüstbildenden Bestandteil umfasst, wobei die wasserhaltige Zubereitung des synthetischen nicht-klebrigen Polymeren eine zumindest weitgehend lösungsmittelfreie wässrige Polyacrylat-Dispersion oder ein festes alkalisch lösliches Polyacrylat enthält, wobei das Polyacrylat eine Säurezahl im Bereich von 20 bis 300 mg KOH und eine TG zwischen 45° und 70°C aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung.
Die Erfindung betrifft einen weich-abreibbaren Farb-/Markierstift nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Stand der Technik.
DE 692 01 099 T2 beschreibt ein Farbezeichenmaterial der Gattung der sogenannten "Abdeckmittel" zur Behebung von Schreibfehlern. Hauptbestandteil eines Farbzeichenmaterials sind ein Seifengel einer aliphatischen Carbonsäure, ein Farbstoff, hydrophobes Silika, Wasser sowie ein wasserlösliches Harz.
Farb-/Markierstifte zur gezielten Hervorhebung und Verdeutlichung ausgewählter Textpassagen oder Graphiken in einem Dokument durch den Leser sind seit langer Zeit bekannt.
Eine weit verbreitete Ausführungsform der Farb-/Markierstifte der eingangs genannten Art ist ein mit flüssiger, vorzugsweise fluoreszenter Tinte bevorrateter Filzstift, d.h. ein Farb-/Markierstift bei dem der Farbübertrag auf das Dokument mittels einer porösen Schreibspitze bewerkstelligt wird. Die Ausführungsform als Filzstift weist jedoch den inhärenten Nachteil der Gefahr der Fleckenbildung auf, wenn diese Stifte in der Herd oder Jackentasche aufbewahrt werden und versehentlich mit textilem Material in Berührung geraten. Durch Kapillareffekte können Flecken erheblichen Ausmasses entstehen, sofern das Versehen unbemerkt bleibt. Zwar kann der Gefahr der Fleckenbildung durch die Bereitstellung weitgehend selbstdichtender Schutzkappen entgegengewirkt werden, jedoch erfordert diese Maßnahme eine spezielle geometrische Auslegung des Eingriffs bzw. der Berührungsfläche oder -linie zwischen Schutzkappe und Stift. Des Weiteren schränkt diese Maßnahme auch die mögliche Materialauswahl für Kappe und Stift ein, so dass sich letztlich gesteigerte Produktionskosten ergeben. Diese und andere Nachteile wurden durch die kürzlich am Markt eingeführten weichabreibbaren Farb-/Markierstifte überwunden, die einen Formkörper aus fester Farbzubereitung enthalten, der sich mittels Abrieb unter Erzeugung der gewünschten Markierung auf das Dokument übertragen lässt und bei dem die Fleckenbildungsgefahr auf Textilien weitgehend eingeschränkt ist.Eine verbreitete, jedoch nicht ausschließliche Bauart eines solchen weich-abreibbaren Farb-/Markierstiftes umfasst eine Halterung, die den Formkörper aus fester Farbzubereitung schützt und zum Gebrauch bereitstellt, vorzugsweise in Form einer mindestens einseitig offenen Außenhülse, die den Formkörper aufnimmt.
Im Alltagsgebrauch von Farb-/Markierstiften jeglicher Art ist es generell wünschenswert, dass die durch sie erhältliche Markierung zum einen den hervorzuhebenden Dokumententeil nicht verschmiert und zum anderen dass die Markierung ihrerseits einwandfrei und dauerhaft übermal- und überschreibbar ist. Bei den derzeit im Handel befindlichen Farb-/Markierstiften sind jedoch diese beiden Anwendungskriterien schon einzeln nur unzureichend und schon gar nicht beide gleichzeitig erfüllt. Beispielsweise ist die Verschmierungsfreiheit nur eingeschränkt, insbesondere ausschließlich auf mit Laserdruckern erstellten Dokumenten, und selbst dann bisweilen nur bei äußerst vorsichtigem Auftragen, gewährleistet. Hingegen verwischt das Aufbringen von Markierungen mittels der derzeit verfügbaren Farb-/Markierstifte den darunter liegenden Text regelmäßig, wenn dieser mit handelsüblichen Tintenstrahldruckern auf gängigem Schreibmaschinenpapier erstellt wurde. Dieses Problem ist insbesondere bei den weich-abreibbaren Stiften ausgeprägt, tritt aber auch bei den Filzstiften auf. Auch die Übermal- und Überschreibbarkeit der mit den verfügbaren Farb-/Markierstiften beider Bauarten erhältlichen Markierungen ist oftmals unzureichend, da die auf den zuvor erstellten Markierungen nachträglich aufgetragene Schrift entweder verläuft, insbesondere wenn die Markierung frisch aufgebracht wurde, oder aber nicht ausreichend haftet, so dass der nachträglich auf der Markierung erzeugte Schriftzug nicht beständig ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, und einen neuen Farb-/Markierstift bereitzustellen, der die nicht-verwischende Markierung von mit Tintenstrahldruckern auf Schreibmaschinenpapier erstellten Dokumenten erlaubt, vorzugsweise auch auf frisch angefertigten Dokumenten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Farb-/Markierstiftes, der die Erzeugung einer Markierung auf Schreibmaschinenpapier erlaubt, die, vorzugsweise im frischen Zustand, ihrerseits konturstabil (d.h. "verlaufsfrei") und beständig übermal- und überschreibbar ist. Vorzugsweise sollte die Übermal- und Überschreibbarkeit mit allen im Büro gängigen Handschreibgeräten erzielbar sein. In vorteilhafter Ausgestaltung sollte der neue Farb-/Markierstift gemäß der vorliegenden Erfindung auch im Kontakt mit Textilien weitgehend fleckungefährlich sein. In vorteilhafter Ausgestaltung sollte der neue Farb-/Markierstift der vorliegenden Erfindung die typische schlanke Form üblicher Schreibutensilien aufweisen und formstabil sein, d.h. selbst im fast verbrauchten Zustand noch im wesentlichen die anfängliche Länge aufweisen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Farb-/Markierstiftes.
Obige und weitere Aufgaben, die beim Studium der vorliegenden Anmeldung weiterhin ersichtlich werden, werden durch den weich-abreibbaren Farb-/Markierstift gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst, der einen Formkörper aus fester Farbzubereitung umfasst, dadurch gekennzeichnet dass die feste Farbzubereitung wasserhaltig ist und neben den üblichen Farbstoffen sowie gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen ein synthetisches nicht-klebriges Polymer und ein Seifengel als gerüstbildenden Bestandteil umfasst, wobei die wasserhaltige Zubereitung des synthetischen nicht-klebrigen Polymeren eine zumindest weitgehend lösungsmittelfreie wässrige Polyacrylat-Dispersion oder ein festes alkalisch lösliches Polyacrylat enthält, wobei das Polyacrylat eine Säurezahl im Bereich von 20 bis 300 mg KOH und eine TG zwischen 45° und 70°C aufweist.
Beschreibung der Figuren.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Detail dargestellt, und es zeigt:
1 einen axialen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen weich-abreibbaren Farb-/Markierstift im zusammengebauten Zustand in der vollständig gefüllten Lage und
2 dieselbe Darstellung in der vollständig aufgebrauchten Position.
3 zeigt eine Seitenansicht der Gewindespindel mit dem endständigen Kopplungsstück im Schnitt und
4 den Endbereich dieser Gewindespindel im größeren Maßstab.
5 zeigt eine perspektivische Darstellung des Kolbens mit Blick auf den Aufnahmekorb, und
6 zeigt einen axialen Längsschnitt durch den Kolben gemäß der 5.
Wie eingangs beschrieben, umfasst der weich-abreibbare Farb-/Markierstift gemäß der vorliegenden Erfindung einen Formkörper aus wasserhaltiger fester Farbzubereitung, die im Wesentlichen fleckungefährlich gegenüber Textilien ist und die die vom Anwender gewünschte Markierung durch Abrieb auf einem Dokument erzeugt.
Im Sinne der Erfindung markierungsfähige Dokumente sind mit gängigen Druck- oder Beschriftungsverfahren hergestellte Schriftstücke oder Graphiken auf im Büro und Alltag üblichen, vorzugsweise zellulosischen Trägern.
Als gängige Druckverfahren seien beispielhaft die folgenden genannt: Laserdruck, - Tintenstrahldruck, Siebdruck, Offsetdruck, Tiefdruck, Hochdruck, Hochdruck mittels Kohleband (Schreibmaschine), Hochdruck mittels Endlostintenband (ebenfalls Schreibmaschine) u. a., wobei hervorzuheben ist, dass besonders das Drucken mit Tintenstrahlgeräten aufgrund seiner Kostengünstigkeit im Büro und in Privathaushalten weit verbreitet ist.
Als gängige Beschriftungsverfahren seien beispielhaft die Beschriftung mit Bleistift, Kugelschreiber, Filzschreiber, Füllfederhalter oder anderen üblichen Schreibutensilien genannt.
Unter den Trägern sind beispielhaft Schreibmaschinen- oder Druckerpapier, Zeitungspapier, Buchdruckpapier, Pappe, Karton u.ä. zu nennen.
Die wasserhaltige feste Farbzubereitung enthält mindestens einen üblichen Farbstoff oder Farbstoffmischungen. Vorzugsweise kann ein bei Tageslicht fluoreszierender Farbstoff oder aber deren Mischungen enthalten sein. Geeignete Farbstoffe sind vielfältig im Handel erhältlich, z.T. sogar in unmittelbar gebrauchsfertiger Formulierung, etwa als wässrige Lösung oder auch wässrige Farbstoffdispersion. Für letztere ist das von Akzo vermarktete Produkt „Sinloihi" ein Beispiel. Der Anteil des Farbstoffs in der erfindungsgemässen festen wasserhaltigen Farbzubereitung beträgt vorzugsweise 1–25 Gew.-%, in besonders bevorzugter Weise 5–20 Gew.-% und in ganz besonders bevorzugter Weise 10–16 Gew.-%.
Die wasserhaltige feste Farbzubereitung enthält des Weiteren ein synthetisches nicht-klebriges Polymer, das eine zumindest weitgehend lösungsmittelfreie wässrige Polyacrylat-Dispersion oder ein festes alkalisch lösliches Polyacrylat enthält, welche beide freie Säuregruppen aufweisen.
Der Wasseranteil in der festen Farbzubereitung beträgt mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 40 Gew.-% und in besonders bevorzugter Weise mindestens 50 Gew.-%.
Die Polyacrylate weisen im reinen, festen Zustand eine Glasübergangstemperatur (TG) zwischen 45° und 70° C aufweisen.
Zur Erhöhung der Säurezahl der verwendeten obigen Polyacrylate können als Monomere Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder Itaconsäure und/oder Maleinsäure und/oder deren Alkylester einpolymerisiert werden.
Bei bevorzugten Ausührungsformen werden als freie Säuregruppen Carboxylgruppen und Sulfonsäuregruppen eingesetzt, um die Säurezahl auf einen Bereich von etwa 20 bis 300 mg KOH/g, vorzugsweise 30–100 mg KOH/g einzustellen.
Als Fettsäuren werden C₁₂-C₂₂-Fettsäuren eingesetzt, die nach ihrer Neutralisation durch Natriumhydroxid als Seifen zur späteren Ausbildung der Gelstruktur des Formkörpers aus fester Farbzubereitung vorliegen. Die Seifen sind in Mengen von 2 bis 23 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen festen Farbzubereitung enthalten.
In den wasserhaltigen festen Farbzubereitungen der erfindungsgemäßen Farb-/Markierstifte können die bei Farb-/Markierstiften üblichen Hilfsstoffe in Mengen von 0 bis 25 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Farbzubereitung eingesetzt werden. Diese Hilfsstoffe umfassen Farbindikatoren, Farbvertiefer oder -aufheller, Fluoreszenzverstärker, Duftstoffe, Schmiermittel, Weichmacher oder auf den Feuchtigkeitshaushalt des Stiftes einwirkende Stoffe. Bevorzugte aber nicht ausschließliche Beispiele für Hilfsstoffe sind Glyzerin und Polyethylenglykol.
Während der Farb-/Markierstift der vorliegenden Erfindung in einer einfachen Ausführungsform lediglich aus einem Kern aus fester Farbzubereitung mit einer diesen Kern umgebenden, entfernbaren Ummantelung bestehen kann, ist eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Halterung für den Formkörper aus fester Farbzubereitung umfasst. Die vorgenannte Halterung umfasst vorzugsweise eine mindestens einseitig offene Außenhülse, die den Formkörper aus fester Farbzubereitung aufnimmt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Halterung des weiteren einen aus der Außenhülse zumindest teilweise herausragenden, den Formkörper aus fester Farbzubereitung verankernden Kolben, der als Antriebs- und Betätigungselement dient. Eine besonders vorteilhafte Verwirklichung dieses Halterungstyps ist in EP 788 750 der Anmelderin beschrieben. Im Gegensatz zur Halterung nach EP 788 750 ist eine weitere bevorzugte Halterung hingegen formstabil, d.h. sie erlaubt den -im wesentlichen vollständigen- Verbrauch der im Stift enthaltenen festen Farbzubereitung ohne damit einhergehende Reduzierung der äußeren Gesamt-Stiftlänge. Gängige formstabile Halterungen stimmen wesentlich mit den weit verbreiteten Behältnissen für Klebestifte überein. Vorzugsweise befindet sich in einer solchen formstabilen Halterung eine Gewindespindel, die mit einer einseitig angeordneten, mit der Spindel in Wirkverbindung stehenden Drehkappe verbunden ist, wie beispielsweise den Patentveröffentlichungen DE 1 511 732 B , DE 2 139 123 B2 oder US 2 935 191 A entnommen werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten formstabilen Halterung, die eine schreibstiftähnliche, sehr schlanke Bauweise des erfindungsgemäßen Farb-/Markierstiftes erlaubt, wirkt die Gewindespindel zum einen in klassischer Weise als Schrauborgan zur Bewegung eines den Formkörper aus fester Farbzusammensetzung tragenden Kolbens, zum anderen als Förderschnecke für die feste Farbzusammensetzung selbst. Der innovative Charakter der formstabilen Halterung mit doppelt wirkender Gewindespindel kann nachvollzogen werden, wenn man sich die Einschränkungen vor Augen führt, denen die bisherigen Ausführungsformen unterlagen.
Die gedrungene Form der bisherigen Farb-/Markierstifte, das heißt relativ dick und relativ kurz, machte die Farb-/Markierstifte ungeeignet, um diese mitzuführen und aufzubewahren, ähnlich wie Kugelschreiber oder Füllfederhalter oder andere Schreibutensilien. Normalerweise wurden sie stehend oder liegend auf einer Tischplatte aufbewahrt. Entsprechend bilden die Drehkappen die Standflächen der Farb-/Markierstifte. Im Falle von herkömmlichen weich-abreibbaren Farb-/Markierstiften mit herkömmlicher Halterung ist die Formgebung der Außenhülse wesentlich von der Konsistenz des Formkörpers aus fester Farbzubereitung und dem Konstruktionsprinzip der weich-abreibbaren Farb-/Markierstifte abhängig. Der stabförmige Formkörper aus fester Farbzubereitung wird nämlich bei den bekannten formstabilen Halterungen einerseits in einem Aufnahmekorb gehalten, der Teil eines Kolbens ist, welcher mittels einer Gewindespindel in der Außenhülse auf und ab bewegbar ist. Andererseits berührt der Formkörper aus fester Farbzubereitung dabei die Außenhülse und es treten entsprechende
Adhäsionskräfte auf. Während so das Ausstoßen des stabförmigen Formkörpers aus fester Farbzubereitung auch bei einer 1 ängeren Außenhülse im Prinzip möglich ist, bildet jedoch das Zurückziehen des stabförmigen Formkörpers aus fester Farbzubereitung ein Problem. Dabei kann nämlich der stabförmige Formkörper aus fester Farbzubereitung aus dem Aufnahmekorb des Kolbens herausgezogen werden, so dass der weich-abreibbare Farb-/Markierstift sich nicht mehr zurückziehen lässt. Dies würde sich mit fachmännischen Mitteln teilweise lösen lassen, indem man den Aufnahmekorb mit stärker vorstehenden radial nach innen gerichteten Rippen versieht, doch bleibt auch dann noch ein Problem bestehen. Bei größerer Länge beziehungsweise bei einem Verhältnis von Innendurchmesser der Außenhülse zu der Lange des Teiles der Außenhülse, der zur Aufnahme eines stabförmigen Formkörpers aus fester Farbzubereitung dient, das größer ist als 1:3, also beispielsweise 1:5 oder noch höher, wird der stabförmige Formkörper aus fester Farbzubereitung unweigerlich getrennt, das heißt ein Teil wird mit dem Aufnahmekorb des Kolbens zurückgezogen, während der obere Teil nicht mehr transportierbar ist.
Obwohl somit bereits seit vielen Jahren eine Nachfrage nach langen, dünnen weich-abreibbaren Farb-/Markierstiften in formstabiler Halterung in der Gestaltungsform von Schreibstiften besteht (zumal sich damit auch sehr kleine Textstellen sehr präzise bestreichen lassen würden), ist es bisher nicht gelungen, solche formstabilen weich-abreibbare Farb-/Markierstifte anzubieten.
Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen weich-abreibbaren Farb-/Markierstift der eingangs genannten Art in formstabiler Halterung zu schaffen, der relativ lang und relativ dünn ist und in etwa die Abmessungen eines Schreibstiftes aufweist, ohne dass dabei die aufgezeigten Probleme auftreten.
Eben diese Aufgabe löst ein weich-abreibbarer Farb-/Markierstift mit doppelt wirkender Gewindespindel. Dank der speziellen Gestaltung der Gewindespindel, die, wie eingangs gesagt, hier eine Doppelfunktion ausführt, nämlich einerseits die herkömmliche Funktion als Schrauborgan zur Bewegung des Kolbens und andererseits indem die Gewindespindel gleichzeitig als Förderschnecke gestaltet ist, wird der stabförmige Formkörper aus fester Farbzubereitung praktisch über die gesamte Länge von innen her betätigt.
Im Prinzip kann die Gewindespindel beziehungsweise Förderschnecke verschiedene Ausführungsformen aufweisen. Bei der erheblich längeren Gestaltung der Gewindespindel als Förderschnecke muss jedoch berücksichtigt werden, dass die Adhäsionskräfte bei größeren Langen des stabförmigen Formkörpers aus fester Farbzubereitung im Prinzip relativ zunehmen. Dabei besteht immer auch die Gefahr des Durchbiegen oder gar Knickens der Gewindespindel. Um dies zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Gewindespindel so zu gestalten, dass das Verhältnis von Spindelkerndurchmesser zu Spindelnenndurchmesser über 1:1,5, vorzugsweise zwischen 1:1,8 und 1:3 liegt. Um günstige Förderverhältnisse zu erreichen, ist es vorteilhaft, das Verhältnis der Gewindetiefe der Gewindespindel zum Innenradius der Außenhülse zwischen 1:3 bis 1:10 zu wählen, um eine entsprechend einwandfreie Förderung zu erzielen. Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Kolben, der auf der Gewindespindel läuft, formkörperseitig mit einem Aufnahmekorb und drehkappenseitig mit einer Gewindehülse auszugestalten. Diese Gewindehülse kann dank entsprechender Lange als Knickstabilisation der Gewindespindel dienen. Vorzugsweise wird dies erreicht, wenn die Lange der Gewindehülse mindestens annähernd drei- bis sechsmal dem Nenndurchmesser der Gewindespindel entspricht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen dieser formstabilen Bauweise mit doppelt wirkender Gewindespindel gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung hervor.
Mit Bezug auf die 1 und 2 wird vorerst die Außenhülse, die mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, detailliert beschrieben. Die Außenhülse 1 ist ein Kunststoffrohr, welches ein offenes Ende 2 aufweist, in der der stabförmige Formkörper aus fester Farbzubereitung 10 ein- und ausführbar gleitend gehalten ist, und, wie hier dargestellt, aus der Außenhülse 1 zur Benutzung hinausschiebbar ist. Um die Zeichnung nicht unnötig zu belasten, ist der stabförmige Formkörper aus fester Farbzubereitung 10 lediglich im Bereich des offenen Endes 2 angedeutet. Diese erstreckt sich jedoch bis hinunter in den Aufnahmekorb des Kolbens, der noch zu beschreiben ist. Dem offenen Ende 2 gegenüber ist die Aussenhülse 1 am drehkappenseitigen Ende 3 durch eine Abschlusswand 4 abgeschlossen, wobei allerdings diese Abschlusswand zentrisch von einer Lagerhülse 5 durchsetzt ist. Durch die Lagerhülse 5 hindurch ist bei der Montage der Gewindestab 11 einführbar. Entsprechend weist die Lagerhülse 1 am drehkappenseitigen Ende 3 eine konisch erweiterte Einführung 6 auf, während formkörperseitig von der Abschlusswand 4 zum offenen Ende 2 hin konisch zusammenlaufende, federnd wirkende Rückhaltelippen 7 vorhanden sind. Der Gewindestab 11 weist eine Formgebung auf, die eine praktisch spielfreie axiale Lagerung in der Lagerhülse 5 garantiert.
Der Innendurchmesser der Außenhülse ist mit Ad bezeichnet, während die Länge des Teiles der Außenhülse 1, der zur Aufnahme eines stabförmigen Formkörpers aus fester Farbzubereitung dient, in der 1 mit A_L gekennzeichnet ist. Dieses Verhältnis ist in der Zeichnung etwa 1:10. Sinnvollerweise kann dieses Verhältnis etwa im Bereich von 1:6 bis 1:15 liegen. Unterschreitet dieses Verhältnis das Maß von 1:6, so wird der weich-abreibbare Farb-/Markierstift unhandlich, überschreitet hingegen das Verhältnis die Größe von 1:15, so ist die Stabilität der Gewindespindel, die hier gleichzeitig als Förderschnecke gestaltet ist, kaum noch gegeben.
Des weiteren ist an der Außenhülse 1 an deren Innenseite eine gewisse Anzahl von Führungsrippen 8 angebracht, wobei dies im vorliegenden Fall drei Führungsrippen sind, wobei lediglich die obere Führungsrippe, die an sich in der Schnittebene liegt, gezeichnet ist, wobei allerdings die Führungsrippe 8 selber nicht geschnitten dargestellt ist. Die Außenhülse 1 weist senkrecht auf der Abschlusswand 4 stehend eine konzentrische Ringwand auf, die als Lagerhülse 9 für eine Drehkappe 20 dient. Die Drehkappe 20 ist formschlüssig mit der Gewindespindel 11 verbunden. Hierzu weist die Drehkappe 20 eine konzentrische innere Ringwand 21 mit Rückhaltenocken 22 auf.
In der Endposition gemäß der 2 sind in der Außenhülse 1 in Bereich des drehkappenseitigen Endes 3 Zentrierrippen 12 erkennbar. Diese dienen dazu, die Gewindehülse des Kolbens in diesem Bereich zu stützen und haben gleichzeitig die Funktion als Rückzuganschlag des Kolbens in der unteren Endposition. In dieser unteren Endposition treten beim Herausschrauben auch die größten Kräfte auf, weil in diesem Zustand die größtmöglichen Adhäsionskräfte zwischen dem stabförmigen Formkörper aus fester Farbzubereitung 10 und der Außenhülse 1 auftreten. Hierbei ist die ausserordentlich gute Gleitfähigkeit in Bezug auf die Aussenhülse des erfindungsgemässen Formkörpers aus fester Farbzubereitung, die in seiner chemischen Zusammensetzung begründet ist, bereits von besonderem Vorteil. Je mehr der stabfömige Formkörper aus fester Farbzubereitung 10 aufgebraucht ist, umso kleiner ist die Kontaktfläche zwischen stabförmigem Formkörper aus fester Farbzubereitung 10 und Außenhülse 1 und entsprechend nimmt auch die Summe der Adhäsionskräfte ab. Daher genügt eine zusätzliche Führung mittels der Zentrierrippen 12 im unteren Bereich. Wenn sich der Kolben 30 in der Endposition gemäß 2 befindet, sind die an der Gewindespindel 11 auftretenden Kräfte nur noch gering.
Bezüglich der Gestaltung der Gewindespindel 11 wird auf die 3 und 4 verwiesen. Die Gewindespindel 11 besteht im Wesentlichen aus einem mit Gewinde versehenen Bereich 13 und einem zur Drehkappe gerichteten Kupplungsbereich 14. Die spezielle Gestaltung des mit Gewinde versehenen Bereiches 13 ist am deutlichsten in vergrößerter Detailzeichnung 4 erkennbar. Der Nenndurchmesser der Gewindespindel 11 ist mit D_N bezeichnet, während der Spindelkerndurchmesser mit D_S bezeichnet ist Im hier dargestellten Beispiel beträgt das Verhältnis von Spindelkerndurchmesser D_S zu Spindelnenndurchmesser D_ND etwa 1:2. Dieses Verhältnis ist so gewählt, dass die Gewindespindel für die Konsistenz des erfindungsgemässen Formkörpers aus fester Farbzubereitung als Förderschnecke wirken kann. Das Verhältnis steht dabei in direktem Zusammenhang mit der Kohäsionskraft des Formkörpers aus fester Farbzubereitung. Bei den erfindungsgemässen Formkörpern aus fester Farbzubereitung sollte das Verhältnis von Spindelkerndurchmesser zu Spindelnenndurchmesser über 1:1,5 liegen. Bevorzugterweise liegt das Verhältnis jedoch zwischen 1:1,3 und 1:3. Wie bereits eingangs erwähnt wurde, sollte die Gewindetiefe der Gewindespindel auch in einem gewissen Verhältnis zum Innenradius der Außenhülse stehen. Erfahrungswerte haben gezeigt, dass dieses Verhältnis vorzugsweise zwischen 1:3 und 1:10 liegt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist die Gewindespindel 11 im Bereich 13 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten bis auf den Spindelkern abgeflacht. Diese an sich übliche Ausgestaltungsform hat lediglich fertigungstechnische Gründe, um möglichst einfache Werkzeuge zu erhalten. Die abgeflachten Seiten verlaufen genau in der Öffnungsrichtung der Spritzgussformen. Anschließend am mit Gewinde versehenen Bereich 13 ist drehkappenseitig ein Kupplungsbereich 14 vorhanden. Zwischen dem eigentlichen Kupplungsteil 17 und dem mit Gewinde versehenen Bereich 13 ist ein glatter Schaft 18 vorhanden, der mit einer ringförmigen Verdickung 16 versehen ist, an der die Rückhaltelippen 7 der Lagerhülse 5 im montierten Zustand mit Druck anliegen. Der Kupplungsteil 17 hat die Gestalt eines einseitig offenen hülsenförmigen Körpers mit mehreren radial nach außen gerichteten Durchbrüchen 19. Durch diese Durchbrüche greifen die bereits früher erwähnten Nocken 22, die an der Außenfläche der inneren Ringwand 21 der Drehkappe 20 angeformt sind, ein.
Letztlich ist in den 5 und 6 der gesamthaft mit 30 bezeichnete Kolben dargestellt, Der Kolben 30 hat zwei Hauptbestandteile, die jedoch einstückig gefertigt sind. So besteht der Kolben 30 aus einem Aufnahmekorb 31 und einer Gewindehülse 32. Im Aufnahmekorb 31 ist der stabförmige Formkörper aus fester Farbzubereitung 10, der hier nicht dargestellt ist, gehalten. Der Aufnahmekorb 31 hat eine zylindrische Korbwand 33, in der 3 axial verlaufende Führungsnuten 34 eingelassen sind. Diese Führungsnuten 34 dienen der Aufnahme der bereits erwähnten Führungsrippen 8 an der Innenfläche der Außenhülse 1. Um eine verbesserte Halterung des stabförmigen Formkörpers aus fester Farbzubereitung im Aufnahmekorb 31 zu erzielen, können zusätzliche Rückhalterippen 35 darin angeformt sein. Axial fluchtend mit dem Aufnahmekorb 31 verläuft die Gewindehülse 32. Dessen Innengewinde 36 ist selbstverständlich auf das Außengewinde der Gewindespindel 11 angepasst. Die Gewindespindel 11 durchsetzt im zusammengebauten Zustand die Gewindehülse 32. Während bei bekannten Ausführungen üblicherweise die Gewindehülse 32 lediglich im Bereich des Aufnahmekorbes 31 den Aufnahmekorb 31 durchsetzt, sind hier diese beiden Elemente hintereinander angeordnet. Dies ist einerseits erforderlich, weil der Durchmesser des Aufnahmekorbes 31 wesentlich kleiner ist als bei den bekannten Ausführungen und somit der Anteil von Formkörper aus fester Farbzubereitung, der im Aufnahmekorb Platz hätte, nur noch sehr gering wäre, aber noch wesentlicher ist die Tatsache, dass die Gewindehülse 32 gegenüber herkömmlichen Lösungen wesentlich verlängert gestaltet sein kann. Hierdurch bekommt die Gewindehülse die Funktion einer Knickstabilisation. Während bei herkömmlichen Konstruktionen die Länge der Gewindehülse ungefähr zweimal den Nenndurchmesser D_N der Gewindespindel entspricht, kann dank der hier gewählten Ausführungsform die Länge der Gewindehülse drei- bis sechsmal den Nenndurchmesser der Gewindespindel entsprechen.
Letztlich kann selbstverständlich über das offene Ende 2 der Außenhülse 1 eine Steckkappe 40 angebracht sein, die dem erfindungsgemäßen weich-abreibbaren Farb-/Markierstift so auch äusserlich praktisch das Aussehen eines Schreibstiftes gibt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Farb-Markierstiftes wird der Formkörper aus fester Farbzusammensetzung mit der eventuell vorgesehenen Halterung verbunden.
Der Formkörpers aus fester Farbzubereitung wird vorteilhaft seinerseits dadurch erhalten, dass die Fettsäuren als gerüstbildende Bestandteile und die Polyacrylat-Dispersionen bzw. die festen Polyacrylate sowie die üblichen Farbstoffe und gegebenenfalls die Hilfsstoffe vermischt und auf Temperaturen von wenigstens 50° C, vorzugsweise auf bis zu 90° C, erhitzt werden, bis eine gleichmäßige Mischung entstanden ist, und anschließend zu dieser Mischung die zur Neutralisation der Fettsäuren und der freien Säuregruppen der Polyacrylat-Dispersion bzw. der oben genannten festen Polyacrylate erforderliche Menge Natriumhydroxyd zugegeben und anschließend homogenisiert wird, wonach die Mischung in Formen gegossen wird, um unter Gelbildung abzukühlen. Alternativ können die üblichen Farb- und Hilfsstoffe auch vor der letzten Homogenisation zugegeben werden, insbesondere wenn diese hitzeempfindlich sind. Um den Verbund zwischen Form und Halterung vorteilhaft zu gewährleisten, kann die Form so ausgebildet sein, dass zumindest ein Teil von ihr gleichzeitig als Bauteil der späteren Halterung ausgelegt ist.
Beispiel.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert. Dieses Beispiel dient jedoch nicht der Beschränkung der Erfindung.
Materialien:
Die Polyacrylate werden als Polyacrylat-Dispersion mit dem Handelsnamen Neocryl BT 21 der Firma Avencia, Niederlande, eingesetzt. Diese Polyacrylat-Dispersion enthält freie Säuregruppen und deren technische Daten sind in folgender Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1: Eingesetzte Polyacrylat-Dispersion.

Bezeichnung Neocryl BT 21

Hersteller Avecia, NL

Feststoff 40%

PH-Wert 3,5

Säurezahl Ca. 30 mg KOH/g

TG des Feststoffs 51° C
Als Weichmacher wurden Glyzerin, technisch, ca. 86,5%, und Polyethylenglykol 2000 (Pluriol E 2000, BASF) eingesetzt.
Als Fettsäuren wurden Myristinsäure (Kortacid 1499), Palmitinsäure (Kortacid 1698) der Firma Akzo Nobel Chemicals GmbH eingesetzt.
Zur Neutralisation wird Natriumhydroxyd verwendet, wobei gefunden wurde, dass die Natriumsalze der verwendeten Fettsäuren zu Seifengelen führen, welche die beste Gerüstsubstanz für den in den erfindungsgemäßen Farb-/Markierstiften enthaltenen Formkörper aus wässriger Farbzusammensetzung ergeben. Das Natriumhydroxid wird entweder als Festsubstanz oder zweckmäßigerweise in etwa 30%iger Lösung eingesetzt.
Als Farbstoff wurde Sinloihi orange eingesetzt.
Herstellung und Eigenschaften:
Die in Tabelle 1 angegebene Polyacrylat-Dispersion Neocryl BT 21 wird mit den in folgender Tabelle 2 angegebenen Bestandteilen, mit Ausnahme des Neutralisationsmittels Natriumhydroxid und der Farbstoffdispersion, gemischt und bei Temperaturen oberhalb 50° C, vorzugsweise 70 bis 80° C, homogenisiert. Anschließend wird langsam das Neutralisationsmittel zugegeben und die gesamte Masse 1 Stunde bei 70 bis 90° C verseift. Danach bildet sich eine meist klare flüssige Masse. Nach Kontrolle der Säurezahl der Masse wird gegebenenfalls nochmals Natriumhydroxid zudosiert, bis eine Säurezahl von etwa 0 mg/KOH erreicht wird. Zum Schluss wird die Farbe zugegeben.

Die in Tabelle 2 angegebenen Mengen Polyacrylat-Dispersion und der Zusatzstoffe Myristinsäure, Palmitinsäure, Glycerin, PEG 2000, Farbstoff und NaOH beziehen sich auf das Gesamtgewicht der Farbzubereitung wobei die Restmenge auf 100 Gew.-% Wasser ist. Tabelle 2: Beispielrezeptur.

Polyacrylat-Dispersion	40
Myristinsäure	1,5
Palmitinsäure	4,5
Glycerin	7
PEG 2000	5
NaOH	4,4
Sinloihi orange (wässrige Farbstoffdispersion)	20
Restmenge Wasser auf 100 Gew.-%
Abrieb	85 mg/m
Penetration	2,82 mm
Applikation	Gleitet gut

Die eingesetzten Prüfmethoden waren wir folgt:
Prüfmethoden:
Abrieb: Zur Bestimmung des Abriebs wird der Farb-/Markierstift mit einem definierten Auftragsgewicht von 700 g mit einer Geschwindigkeit von ca. 50 cm/s über eine Strecke von 1 m auf Papier aufgetragen. Aus der Differenz des Farb-/Markierstiftgewichts vor und nach dem Auftrag kann die Auftragsmenge pro m ermittelt werden. Um eine gute Markierung zu ergeben, sollte die Auftragsmenge zwischen 50 und 100 mg/m liegen.
Penetration: Die Penetration gilt als Maß für die Härte der festen Farbzubereitung. Sie wird mit einem SUR-Penetrometer PNR 10 der Fa. Petrotest, Berlin, gemessen. Zur Messung wird der Formkörper aus fester Farbzubereitung komplett aus der Hülse herausgedreht und so unter den Stahlstift (Stiftnadel 8 g) platziert, dass dieser die feste Farbzusammensetzung gerade berührt. Anschließend wird die Nadel für 5 s mit einem Gewicht von 47,5 g belastet und die Eindringtiefe der Nadel bestimmt. Je höher diese Eindringtiefe (in mm) ist, um so weicher ist der Farb-/Markierstift.
Gleitfähigkeit/Applikation: Die Gleitfähigkeit wurde durch normales Verwenden des Farb-/Markierstiftes rein gefühlsmäßig ermittelt. Dabei wurden mehrere Personen in den Test mit einbezogen.

A_L: Lange des Teiles der Außenhülse zur Aufnahme des Formkörpers aus fester Farbzubereitung
A_D: Innendurchmesser der Außenhülse
D_S: Spindelkerndurchmesser
D_N: Spindelnenndurchmesser
1: Außenhülse
2: offenes Ende der Außenhülse
3: drehkappenseitiges Ende
4: Abschusswand
5: Lagerhülse
6: konische Einführung
7: Rückhaltelippen
8: Führungsrippen
9: Lagerhülse für Drehkappe
10: stabförmiger Formkörper aus fester Farbzubereitung
11: Gewindespindel
12: Zentrierrippen
13: mit Gewinde versehener Bereich
14: Kupplungsbereich
15: Spindelkern
16: ringförmige Verdickung
17: Kupplungsteil
18: glatter Schaft
19: Durchbrüche
20: Drehkappe
21: innere Ringwand
22: Rückhaltenocken
30: Kolben
31: Aufnahmekorb
32: Gewindehülse
33: Korbwand
34: Führungsnuten
35: Rückhalterippen
40: Steckkappe

Claims

Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift, der einen Formkörper aus fester Farbzubereitung umfasst, dadurch gekennzeichnet dass die feste Farbzubereitung wasserhaltig ist und neben üblichen Farbstoffen sowie gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen ein synthetisches nicht-klebriges Polymer und ein Seifengel als gerüstbildenden Bestandteil umfasst, wobei die wasserhaltige Zubereitung des synthetischen nicht-klebrigen Polymeren eine zumindest weitgehend lösungsmittelfreie wässrige Polyacrylat-Dispersion oder ein festes alkalisch lösliches Polyacrylat enthält, wobei das Polyacrylat eine Säurezahl im Bereich von 20 bis 300 mg KOH und eine TG zwischen 45° und 70°C aufweist.
Weich-abbreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasseranteil in der festen Farbzubereitung mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 40 Gew.-% und in besonders bevorzugter Weise mindestens 50 Gew.-% beträgt.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Säuregruppen Carboxylgruppen und/oder Sulfonsäuregruppen sind.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurezahl der die freien Säuregruppen aufweisenden Polyacrylate in einem Bereich von 30 bis 100 mg KOH/g liegt.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gerüstbildenden Bestandteile Natriumsalze von C₁₂-C₂₂-Fettsäuren sind.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Natriumsalze der C₁₂-C₂₂-Fettsäuren in einem Mengenbereich von 2 bis 23 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zubereitung, enthalten sind.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der enthaltenen Farbstoffe fluoresziert, vorzugsweise bei Tageslicht.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffe wasserlöslich sind.
Farb-/Markierstift nach Anspruche 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffe in der festen Farbzubereitung zu 1–25 Gew.-%, bevorzugterweise zu 5–20 Gew.-%, noch bevorzugter zu 10–16 Gew.-% enthalten sind.
Farb-/Markierstift nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass die gegebenenfalls enthaltenen Hilfsstoffe Farbindikatoren, Farbvertiefer oder – aufheller, Fluoreszenzverstärker, Duftstoffe, Schmiermittel, Weichmacher oder auf den Feuchtigkeitshaushalt des Stiftes einwirkende Stoffe sind.
Farb-/Markierstift nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Halterung für den Formkörper aus fester Farbzubereitung umfasst.
Farb-/Markierstift nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung eine mindestens einseitig offene Außenhülse umfasst, die den Formkörper aus fester Farbzubereitung aufnimmt.
Farb-/Markierstift nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung des weiteren einen aus der Außenhülse zumindest teilweise herausragenden, den Formkörper aus fester Farbzubereitung verankernden Kolben umfasst, der als Antriebs- und Betätigungselement dient.
Farb-/Markierstift nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung formstabil ist.
Farb-/Markierstift nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der formstabilen Halterung mindestens eine Gewindespindel befindet, die mit einer einseitig angeordneten, mit der Spindel in Wirkverbindung stehenden, Drehkappe verbunden ist.
Farb-/Markierstift nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (11) bei ihrer Betätigung zum einen als Schrauborgan zur Bewegung eines den Formkörper aus fester Farbzubereitung (10) tragenden Kolbens (30), zum anderen als Förderschnecke für die feste Farbzubereitung (10) selbst wirkt.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 16 mit einer mindestens einseitig offenen Außenhülse (1) zur Aufnahme eines stabförmigen Formkörpers aus fester Farbzubereitung (10), in dem sich die Gewindespindel (11) befindet, die mit einer einseitig angeordneten, mit der Gewindespindel in Wirkverbindung stehenden Drehkappe (20) verbunden ist, und dass auf der Gewindespindel (11) der Kolben (30) läuft, der gegenüber der Außenhülse (1) verdrehgesichert (8, 34) ist, so dass eine Drehbetätigung der Drehkappe (20) eine Axialverschiebung des Kolbens (30) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Innendurchmessers Ad der Außenhülse zu der Länge A_L des Teiles der Außenhülse, der zur Aufnahme eines stabförmigen Formkörpers aus fester Farbzubereitung (10) dient, im Bereich von 1:6 bis 1:15 liegt und die Gewindespindel (11) gleichzeitig als Förderschnecke gestaltet ist, um den stabförmigen Formkörper aus fester Farbzubereitung in der Außenhülse (1) vorschiebend und rückschiebend zu fördern.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, 0 dass die Gewindespindel (1) so gestaltet ist, dass das Verhältnis von Spindelkerndurchmesser D_S zu Spindelnenndurchmesser D_N über 1:1,5, vorzugsweise im Bereich zwischen 1:1,8 und 1:3 liegt.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Gewindetiefe der Gewindespindel (1) zum Innenradius der Außenhülse (1) zwischen 1:3 und 1:10 liegt.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (1) am drehkappenseitigen Ende (3) eine Abschlusswand aufweist mit einer durchführenden Lagerhülse (5), in der die Gewindespindel lagert.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (11) mit einer zylindrischen in der Lagerhülse zu liegen kommenden Dichtfläche (17') versehen ist.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse am drehkappenseitigen Ende (3) eine konisch erweiterte Einführung (6) und formkörperseitig konisch zusammenlaufende, federnd wirkende Rückhaltelippen (7) aufweist.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch. 22, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gewindespindel (11) eine ringförmige Verdickung (16) angebracht ist, an die die Rückhaltelippen (7) im montierten Zustand anliegen.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (30), der auf der Gewindespindel (11) läuft, formkörperseitig einen Aufnahmekorb (31) und drehkappenseitig eine Gewindehülse (32) aufweist.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse (32) als Knickstabilisation der Gewindespindel (11) gestaltet ist.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Gewindehülse (32) mindestens annähernd 3- bis 6-mal dem Nenndurchmesser D_N der Gewindespindel (11) entspricht.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (1) am offenen Ende (2) mit einer Steckkappe (40) verschließbar ist.
Weich-abreibbarer Farb-/Markierstift nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenhülse (1) im Bereich des drehkappenseitigen Ende (3) Zentrierrippen (12) vorbanden sind, die die Gewindehülse (32) in diesem Bereich stützen und gleichzeitig als Anschlag des Kolbens in der unteren Endposition dienen.
Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus fester Farbzubereitung nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettsäuren als gerüstbildende Bestandteile und die Polyacrylat-Dispersionen bzw. die festen Polyacrylate sowie die üblichen Farbstoffe und gegebenenfalls die Hilfsstoffe vermischt und auf Temperaturen von wenigstens 50° C, vorzugsweise auf bis zu 90° C, erhitzt werden, bis eine gleichmäßige Mischung entstanden ist, und anschließend zu dieser Mischung die zur Neutralisation der Fettsäuren und der freien Säuregruppen der Polyacrylat-Dispersion bzw. der oben genannten festen Polyacrylate erforderliche Menge Natriumhydroxyd zugegeben und anschließend homogenisiert wird, wonach die Mischung in Formen gegossen wird, um unter Gelbbildung abzukühlen.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem die üblichen Farbstoffe und gegebenenfalls die Hilfsstoffe nach der Homogenisierung und vor dem Formguss zugegeben werden.