DE1644714B2

DE1644714B2 - PROCESS FOR MANUFACTURING BURNED PENCILS

Info

Publication number: DE1644714B2
Application number: DE19671644714
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dipl.-Chem. Dr. 8500 Nürnberg Hofmann
Original assignee: Schwan Bleisteft Fabrik Schwanhaeusser and Co
Current assignee: Schwan Bleisteft Fabrik Schwanhaeusser and Co
Priority date: 1967-10-25
Filing date: 1967-10-25
Publication date: 1976-02-19
Also published as: DE1644714A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gebrannter Bleistiftminen, deren poriges Gefüge ganz oder teilweise mit einem hochmolekularen Feststoff ausgefüllt ist.The invention relates to a method for Manufacture of burned pencil leads, the porous structure of which is completely or partially with a high molecular weight Solid is filled.

Beim Brennen einer Bleistiftmine, die aus einer Mischung von gegebenenfalls mit Ruß versetztem Graphit und Ton oder einem anderen gleichwertigen Bindemittel, z. B. Kaolin oder Bentonit, vorgeformt ist, entsteht in Abhängigkeit von dem Verhältnis von Graphit zu Bindemittel und von der Höhe des zur Formgebung der Mine benötigten Wassergehalts und etwaiger porenvergrößemder Zusätze ein Porenraum von etwa 10 bis 30 Volumprozent. Es ist bekannt, diesen Porenraum mit fettartigen Stoffen auszufüllen, indem man die Mine in einer bei etwa 80° C aufgeschmolzenen dünnflüssigen Fettmasse mehrere Stunden eintauchen läßt. Nachdem sich hierbei der Porenraum mit Fettmasse gefüllt hat, wird die Mine dem Tauchgefäß entnommen und die von den Poren nicht aufgenommene, überschüssige Fettmasse beispielsweise durch Abzentrifugieren entfernt. Diese Imprägnierungsbehandlung dient hauptsächlich dem Zweck, der Mine verbesserte Schreibeigenschaften zu verleihen, so z. B. die Gleitfähigkeit und bzw. oder die Abgabe von Graphitteilchen an das Papier und die Bindung dieser Teilchen auf der Unterlage zu erhöhen. Dabei zeigt es sich, daß auch die Bruchfestigkeit der Mine bis zu einem gewissen Grad beeinflußt werden kann. So kann die Imprägnierung der gebrannten Mine mit gewöhnlichem Talg die Bruchfestigkeit um etwa lO°/o erhöhen. Bei Verwendung von Fetten oder Wachsen härterer Konsistenz, z. B. Karnaubawachs, kann sich eine Erhöhung der Bruchfestigkeit bis zu 20 Ve ergeben. Allerdings muß die Verbesserung der Bruchfestigkeit mit einer Verspröeusg, also ekier Herabsetzung «ier !Elastizität der Msae in Kaui geaosjmeo werden. Ven-tadei man mjB höfesrbchmetetade, sehr zäh« M&i«rn, w> sind ζϊγ Isiprägokrung der Wiae vieliach Temperaturen bis über 2</T" C erforderlich, um die für das E;ndrinpc des lmprsgnierungsmitteis in dta Porenraum während einer wirUchühHch vertretbaren Zeit erforderliche niedrige Viik.osität zu erreich.«!. Bei derartig hohen Temperaturen können sich jedoch die auf organbshfT Basis aufgebauten Imprägnierusgsrnind zersetzen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, den Überschuß dtr hoch schmelzenden Massen von der Minenobernache zu entfernen. nachdem die Massen beim Herausnehmen der Mine aus dem Imprägnierungsbad sofort zähflüssig wtrien und sehr rasch erstarren.When burning a pencil lead made from a mixture of graphite, optionally mixed with carbon black, and clay or another equivalent binder, e.g. B. kaolin or bentonite, is preformed, a pore space of about 10 to 30 percent by volume is created depending on the ratio of graphite to binder and the amount of water content required to shape the mine and any pore enlarging additives. It is known to fill this pore space with fatty substances by immersing the mine in a thin, liquid fatty substance melted at about 80 ° C. for several hours. After the pore space has been filled with fat, the lead is removed from the immersion vessel and the excess fat that has not been absorbed by the pores is removed, for example by centrifugation. The main purpose of this impregnation treatment is to give the lead improved writing properties, e.g. B. to increase the lubricity and / or the release of graphite particles on the paper and the binding of these particles to the substrate. It turns out that the breaking strength of the lead can also be influenced to a certain extent. Impregnation of the fired lead with ordinary tallow can increase the breaking strength by about 10 per cent. When using fats or waxes of a harder consistency, e.g. B. carnauba wax, there can be an increase in breaking strength up to 20 Ve. However, the improvement in the breaking strength must be accompanied by an embrittlement, that is to say a significant reduction in the elasticity of the Msae in Kaui. Ven-tadei man mjB Höfesrbchmetetade, very tough «M & i« rn, w> ζϊγ Isiprung the Wiae temperatures up to over 2 </ T "C are necessary in order to allow the impregnation of the impregnation agent in the pore space during a reasonable period of time However, required low Viik.osität to Reach. "!. at such high temperatures can decompose the built on organbshfT base Imprägnierusgsrnind another difficulty is to remove the excess dtr refractory masses of the Minenobernache. after the masses of when removing. Mine from the impregnation bath immediately become viscous and solidify very quickly.

Die vorerwähnten Schwierigkeiten ergeben sich auch dann, wenn, wie aus der CH-PS 4 13 184 bekannt, zur Erhöhung der Adhäsion des Minenabstriches aus der Unterlage Harze mit bestimmten Eigenschaften in die Poren der Mine eingebracht werden sollen, nachdem die Harze bereits vor der Imprägnierung als Feststoff vorliegen und für die Imprägnierung aufgeschmolzen werden müssen.The aforementioned difficulties also arise when, as known from CH-PS 4 13 184, to increase the adhesion of the lead smear from the substrate with certain resins Properties should be introduced into the pores of the mine after the resins have already been used The impregnation is present as a solid and must be melted for the impregnation.

Nach dem aus der DT-PS 7 54 980 bekannten Verfahren sollen zur Erhöhung der Bruchfestigkeit der Minen diese n^;cht mit fettartigen, sondern mit wasserlöslichen Substanzen imprägniert werden. Hierbei handelt es sich demnach nicht um hochmolekulare Stoffe, so daß sich durch eine solche Behandlung keine ins Gewicht fallende Erhöhung der Biegeelastizität der Minen erreichen läßt.According to the method known from DT-PS 7 54 980 to increase the breaking strength of the mines these n ^; not be impregnated with fatty substances, but with water-soluble substances. These are therefore not high molecular weight substances, so that no significant increase in the flexural elasticity of the leads can be achieved by such a treatment.

In der US-PS 23 55 639 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Festigkeit und Gleitfähigkeit von Minen durch Imprägnierung mit Feststoffen beschrieben, wobei diese entweder durch Erwärmung oder durch Auflösen in einem Lösungsmittel in eine flüssige Form gebracht werden. Somit werden auch bei diesem Verfahren außerhalb der Mine vorgebildete Feststoffe zur Imprägnierung verwendet.In US-PS 23 55 639 is a method for improving the strength and lubricity of Mines described by impregnation with solids, these either by heating or be brought into a liquid form by dissolving in a solvent. Thus also with This process uses pre-formed solids outside the mine for impregnation.

Die bekannten Maßnahmen zur Verbesserung der Bruchfestigkeit und Biegeelastizität gebrannter Minen durch Ausfüllen des Porenratimes mit Feststoffen konnten also nicht befriedigen. Dies gilt vor allem für ihre Anwendung bei Bleistiftminen mit sehr geringer Stärke. Gerade bei solchen Minen, die beispielsweise einen Durchmesser von nur 0,5 mm besitzen, wäre jedoch eine Verbesserung der Bruchfestigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der Elastizität von besonderem Vorteil. Bei diesen sehr dünnen Minen treten wegen ihrer großen Bruchempfindlichkeit beim Imprägnieren mit hochschmelzenden Massen und bei der nachfolgenden Entfernung des überschüssigen Imprägnierungsmaterials besondere Schwierigkeiten auf.The known measures to improve the breaking strength and flexural elasticity of fired leads by filling the pore ratio with solids could not be satisfactory. This is especially true for their use with pencil leads with very low strength. Especially with such mines, for example have a diameter of only 0.5 mm, would, however, improve the breaking strength at simultaneous increase in elasticity of particular advantage. Step on these very thin mines because of their great susceptibility to breakage when impregnating with high-melting masses and with the subsequent removal of the excess impregnation material presents particular difficulties on.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausfüllen des Porenraums von gebrannten Minen zu schaffen, das sich leichter handhaben läßt als die voreiwähnten Maßnahmen und das die Voraussetzung dafür bietet, den Porenraum mit einem biegeelastischen Feststoff auszufüllen, so daß die Mine eine wesentliche Verbesserung ihrer Bruchfestigkeit und ihrer Elastizität erfährt. Die Lösung dieser Aufgabe besteht; erfindungsgemäß darin, daß die gebrannte Mine mit einer flüssigen, zu einem Feststoff polymerisierbaren und bzw. oder kondensierbaren Substanz bzw. einem Substanzgemisch imprägniert und diese Imprägnierung nachThe invention is now based on the object of a method for filling the pore space of to create burned mines that are easier to handle than the measures mentioned above and that provides the prerequisite for filling the pore space with a flexible solid, so that the mine experiences a significant improvement in its breaking strength and elasticity. the Solution to this problem exists; according to the invention in that the burned mine with a liquid, too a solid polymerizable and / or condensable substance or a substance mixture impregnated and this impregnation after

Entfernung eines etwaigen Überschusses an Imprägnierungsmittel in an sich bekannter Weise zu dem Feststoff ausgehärtet wird. Die Aushärtung kann in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Erwärmen, oder bei Zugabe von Katalysatoren zum Imprägnierungsbad in der Kälte bzw. bei Raumtemperatur erfolgen. Dem KunEtstoffachmann sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Substanzen bzw. Substanzgemische hinlänglich bekannt, so daß auf ihre Handhabung und Zusammensetzung nicht weiter eingegangen zu werden braucht. Wenn nachfolgend im Zusammenhang mit der Erläuterung der Erfindung lediglich von der für die Imprägnierung der Mine verwendeten Substanz die Rede ist, dann sind hiermit auch Substanzgemische eingeschlossen.Removal of any excess impregnating agent is cured in a manner known per se to form the solid. Curing can take place in in a manner known per se, for example by heating, or with the addition of catalysts to Impregnation bath take place in the cold or at room temperature. For the plastics specialist they are substances or mixtures of substances to be used according to the invention are well known, so that on their handling and composition need not be discussed further. If below in connection with the explanation of the invention only from that for the impregnation of the If the substance used is mentioned, then this also includes mixtures of substances.

Aus der Zielsetzung der Erfindung ergibt sich, daß der Fachmanri sich vorzugsweise solcher Substanzen bedienen wird, welche zu einem Feststoff mit einem ausgeprägten biegeelastischen Verhalten führen. Für die Zwecke der Erfindung haben sich Polyamide und deren Abkömmlinge als geeignet erwiesen. Selbstverständlich können auch solche Substanzen eingesetzt werden, welche zu keinem einheitlichen Stoff, sondern zu einem Feststoffgemisch führen. Es liegt ferner auf der Hand, daß die zur Imprägnierung der Minen verwendeten Substanzen in ihrer Zusammensetzung so eingestellt werden können, daß auch noch andere Eigenschaften, z. B. die Gleiteigenschaften und bzw. oder die Abgabefähigkeit der Mine an die Unterlage verbessert werden. Schließlich liegt es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß nur ein Teil des Porenraums mit Feststoff ausgefüllt wird. Das restliche Volumen kann dann in an sich bekannter Weise mit anderen Stoffen ausgefüllt werden, um die Schreibeigenschaften der Mine in der einen oder anderen Richtung zu korrigieren. Damit bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch ein Restraum in der Mine für eine solche Nachbehandlung frei bleibt, kann der polymerisierbaren oder kondensierbaren Substanz bzw. dem Substanzgemisch ein Zusatz beigegeben werden, der an der Bildung des Feststoffes nicht teilnimmt und später leicht entfernt werden kann. Bei diesem Zusatz kann es sich beispielsweise um ein Lösungsmittel handeln. Soll jedoch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der gesamte Porenraum mit Feststoff ausgefüllt werden, dann wird eine lösungsmittelfreie oder lösungsmittelarme Substanz eingesetzt.From the aim of the invention it can be seen that those skilled in the art will preferably focus on such substances will use, which lead to a solid with a pronounced flexurally elastic behavior. For For the purposes of the invention, polyamides and their derivatives have been found to be suitable. Of course such substances can also be used which do not result in a uniform substance, but lead to a solid mixture. It is also obvious that the impregnation of the Mines used substances in their composition can be adjusted so that even other properties, e.g. B. the sliding properties and / or the ability of the mine to deliver Document to be improved. Finally, it is within the scope of the method according to the invention that only part of the pore space is filled with solids. The remaining volume can then be used in itself As is known, they can be filled in with other substances in order to improve the writing properties of the lead in the to correct one direction or another. Thus when using the method according to the invention If there is still a remaining space in the mine for such an aftertreatment, the polymerizable or condensable substance or the substance mixture an additive are added to the Formation of the solid does not take part and can easily be removed later. With this addition can it is, for example, a solvent. However, it should be done with the method according to the invention the entire pore space is filled with solids, then a solvent-free or low-solvent one Substance used.

Das Eindringen der zur Imprägnierung der Mine verwendeten, bei Raumtemperatur flüssigen Substanz in die Poren der Mine kann dadurch gefördert werden, daß die Minen vor der Imprägnierung einem gegenüber Atmosphärendruck wesentlich verringerten Druck ausgesetzt werden. Zufolge des Druckabbaus in den Poren wird das Eindringen der Flüssigkeit in die Poren wesentlich beschleunigt.
Nach der Imprägnierung der Minen mit dem flüssigen System läßt sich dessen Aushärtung ohne weiteres so lange verzögern, bis der Überschuß an Imprägnierungsmittel entfernt ist, was beispielsweise durch. Zentrifugieren erfolgen kann.The penetration of the substance used to impregnate the lead, which is liquid at room temperature, into the pores of the lead can be promoted by exposing the leads to a pressure which is significantly lower than atmospheric pressure prior to the impregnation. As a result of the pressure reduction in the pores, the penetration of the liquid into the pores is significantly accelerated.
After the leads have been impregnated with the liquid system, its hardening can easily be delayed until the excess of impregnating agent has been removed, which can be achieved, for example, by. Centrifugation can be done.

example

Eine herkömmliche Bleistiftmine aus 70 Gewichtsprozent Graphit und 30 Gewichtsprozent Ton, die in an sich bekannter Weise geformt und gebrannt wurde, wird in ein Substanzgemisch folgender Zusammensetzung eingelegt:A conventional pencil lead made of 70 percent by weight graphite and 30 percent by weight clay, which is used in Was shaped and fired in a known manner, is in a substance mixture of the following composition inserted:

32,5 Gewichtsprozent Epoxid-Harz,
17,5 Gewichtsprozent Polyamid-Härter,
50,0 Gewichtsprozent Diacetonalkohol als Lösungsmittel 32.5 percent by weight epoxy resin,
17.5 percent by weight polyamide hardener,
50.0 percent by weight diacetone alcohol solvent

und darin unter vermindertem Druck (etwa 20 Torr) und Raumtemperatur (20⁰C) etwa 4 Stunden belassen. Danach wird das System wälirend 15 Stunden bei Raumtemperatur (20° C) wieder normalem Druck (760 Torr) ausgesetzt, so daß das Substanzgemisch in die Mine eindringen kann.and left therein under reduced pressure (about 20 torr) and room temperature (20 ^° C.) for about 4 hours. The system is then re-exposed to normal pressure (760 Torr) for 15 hours at room temperature (20 ° C.) so that the substance mixture can penetrate into the mine.

Anschließend wird das überschüssige Substanzgemisch beispielsweise durch Zentrifugieren von der Mine entfernt. Um die Mine vom Hauptteil des an der Kondensationsreaktion nicht teilnehmenden Lösungsmittels zu befreien, ist es zweckmäßig, die MineThe excess substance mixture is then removed from the Mine removed. Around the mine from the main part of the solvent not participating in the condensation reaction To free the mine it is convenient

vor dem Aushärtungsprozeß nochmals etwa 1 Stunde unter vermindertem Druck (20 Torr) zu belassen.to leave for about 1 hour under reduced pressure (20 Torr) before the hardening process.

Die Aushärtung erfolgt durch Tempern bei 120° C und ist nach etwa 2 Stunden abgeschlossen.The curing takes place by tempering at 120 ° C and is completed after about 2 hours.

Infolge der Verwendung eines ein Lösungsmittel enthaltenden Reaktionsgemisches weist die so erhaltene Mine noch freien Porenraum auf, der zur Abstimmung bzw. Verbesserung der Eigenschaften der Mine durch Nachimprägnierung mit einer entsprechenden Substanz ausgefüllt werden kann. HierbeiAs a result of the use of a reaction mixture containing a solvent, the thus obtained Mine still has free pore space, which is used to coordinate or improve the properties of the Mine can be filled by re-impregnation with an appropriate substance. Here

kann zur Verbesserung der Gleitfähigkeit der Mine so vorgegangen werden, daß sie während einer Dauercan be used to improve the lubricity of the mine so that they are for a duration

von etwa 12 Stunden in ein auf 8O⁰C erhitztes Stearinbad eingelegt wird.is placed about 12 hours in a heated to 8O ⁰ C Stearinbad.

Die in dieser Weise behandelte Mine besitzt gegenüber der Ausgangsmine eine um etwa 3O°/o erhöhte Bruchfestigkeit bei gleichzeitig deutlich verbesserter Elastizität.The mine treated in this way is about 30% higher than the initial mine Breaking strength with significantly improved elasticity at the same time.

Claims

1. Method of making ^ © rannier Bidsüftinmta. iterea porige 'structure is completely or partially filled ■ ftiriie cm eiat33 bodnnoktiilarea Festsion, characterized in that the gEijraacl * mine is impregnated and impregnated with a liquid, to an internal Feasioä polyräeriusrbürexi and / or fcoo.den & isfbärea substance or a mixture of substances tines industrious surplus " sn lAjprigeierusgi ^ ind in an udh known way to dtm FtSUAoS aus-gsburttei.

2. The method according to claim L, characterized. the polymerizable or koodeo.si.trrbfc.-'- n substance or the substance genii-> ch "N Z. -Atz added wire, the ευ the BüdtiEg des {- "ti-isiofits does not participate uad nach the delivery can easily be t-ntienr .. wercea.

3. The method according to claim 2, characterized gt ktn.3 draw 'that the additive is iin solvent

4. The method according to a cei preceding one Claim ·.:, Characterized in that the fired Refills before impregnation at a pressure which is reduced compared to atmospheric pressure exposed who ^ n.