DE2234737A1

DE2234737A1 - Masse zur extrudierung eines spitzbaren mantels um einen markierungskern

Info

Publication number: DE2234737A1
Application number: DE2234737A
Authority: DE
Inventors: Irving Jay Arons; Robert Eller; Richard Elsworth Merrill
Original assignee: Hasbro Industries Inc
Current assignee: Hasbro Inc
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1973-02-15
Also published as: AU4440872A; CH564434A5; AT321431B; GB1382362A; IL39761A; IT961416B; AR198791A1; FR2177674A1; CH551883A; FR2177674B1; DE2234737B2; ES404689A1; DE2234737C3; IL39761A0

Description

HASHiO INDUSiRIES INC., Pawtucket,'-Rhode Island / U.S.A.

Masse zur Extrudierung eines spitzbaren Mantels urn

einen Markierungskern

Die Erfindung bezieht sich auf die Piers teilung von Schreibstiften. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Her· .stellung von Schreibstiften, v/u lohe einen extrudi orten Mantel auf der Dasis eines synthetischen Harzes besitzen.

Die hierin verwendete Bezeichnung "iJchroib.stifte" soli LiJ .-istifte, Kopierstifte, Buntstifte, MalstifU; und dergLcieln i.

umfassen.

3 0 9 8 0 7/0835 ßAD ORIGINAL

S -

Schreibstifte werden irn allgemeinen in der Weise- hergestellt, daß eine Markierungsmine bzw. ein Markierungskern von einem Holzrnantel eingeschlossen wird. Das verwendete Holz mui3 bestimmten physikalischen Anforderungen hinsichtlieh der Festigkeit, der· Dimensionsstabilität und der Spitsbarkeit genügen. Das derzeitige technische Herstellungsverfahren von Schreibstiften ist ein vie!stufiges Verfahren, das zeitraubend und relativ teuer ist. Man hat daher schon seit langem nach Ersatzstoffen für den Holzmantel und nach den entsprechenden Herstellungsverfahren gesucht. Es ist jedoch schwierig, ein Mantelmaterial zu bilden, das zufriedenstellend an dem Markierung:;-kern bzw. der· Mine haftet und das der Verbraucher anstelle de;; bekannten Ho ].'/,m. Titels akzeptiert. Dieser Umstand ist darauf zurückzuführen, daß tier Mantel bestimmten Kriterien, beispielsweise der Spitzb.irkeit, der angemessenen Steifheit, einer guten Biege- oder Bruchfestigkeit, einer relativ niedrigen Dichte und ejner guten Haftung an der Mine genügen muß.

Es sind bereits schon viele Versuche durchgeführt worden, um Schreibstiftmäntel ηus anderen Materialien als Holz herzustellen. Es istschon vorgeschlagen worden, Schreibstiftmäntel durch Extrusion und ■ cin.u-hl ießt ndet. Trocknen einer wässrigen Pulpe von Holz oder Papier mit, einem geeigneten Bindemittel herzustellen oder auf die l/ei.-.ο, daß γπ.ίιι die Mine-mit Papier und dergleichen eng umwickelt. Im ersten Full r.ind entsprechende Versuche dcowegen nicht erfolgreich geblieben, weil die Notwendigkeit der Entfernung von großen Wassern, nu -en aus .lern Kxtrudat zu deformierten Schreibst.H"ten und zu lockeren Ilinen führt. Wenn Schrei!: stifte durch Umwickeln der Mine hergestellt werden, dann treten Probleme hinsichtlich der Haftung des Umwicklungsmaterials an der Mine, sowie hinsichtlich der Haftung der einzelnen Schichten des Imr.viekluni'.smaterial.s aneinander auf. Iteitero Probleme bestehen bei der Herstellung eines geraden, ■ i'ichtig ausgerichteten M.'.intels, der durch ein Taschenmesser odor durch eine mechanische Spitzvorrichtung Leicht gespitzt werden kann.

.Ί I) H 8 Π 7 / O 8 3 5 - 3 -

BAD

In den US-Patentschriften 2 988 784 und 2 790 2o2 wird eine Mantelmasse, ein Verfahren und eine Vorrichtung zurExtrudierung eines Mantels um eine Mine beschrieben, um ein sogenanntes spaltbares Schreibinstrument herzustellen. Die darin beschriebene Masse stellt ein Gemisch aus einem Hauptbestandteil (Holzmehl und dergl.), einer wachsartigen Substanz, wie chloriertem Naphthalin, einem thermoplastischen Bindemittel wie Polyvinylchlorid, einem Weichmacher für das Bindemittel und einem Schmiermittel dar. ,Die Mantelmasse wird vermischt und in vollkommen trockenem Zustand verwendet.

In der U3-Pai;entschrift 2 790 2o2 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Extrudierung des Mantels um die Minen herum, welche entlang einer vertikal orientierten Achse zugeführt werden. Dabei erfolgt die-Kühlung des Mantels, bevor "die ummantelte Mine die Düse des Preßwerkzeugs verläßt.

Die In den US-Patentschriften 2 988 784 und 2 79o 2o2 beschriebene Masse ist noch mit bestimmten Schwierigkeiten und Begrenzungen behaftet, was auch für das darin beschriebene Verfahren und die entsprechende.Vorrichtung gilt. Unter diesen Schwierigkeiten sind beispielsweise die Notwendigkeit des Arbeitens mit einem vollkommen trockenem Mantelrnaterial, die Notwendigkeit der Verwendung eines Klebstoffs zur Verbindung des Kerns mit dem Mantel und die Notwendigkeit der genauen Kontrolle der Hadialkomponente des Drucks im Verhältnis zu der Achsialkomponente des Drucks auf das Mantelmaterial, um den Rückdruck·in der Düse zu überwinden, der durch die vertikale Einführung der bündigen Kernlüngen entsteht, zu nennen. Durch diese Schwierigkeiten ist diesem bekannten Verfahren bis Jetzt ein wirtschaftlicher Erfolg versagt geblieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte Masse, jvur Verfügung zu stellen, die um einen Markierungskei-ri bzvf..:eine Mine extrudiert werden kann, .um den Mantel eines Kerns zu bilden. Diese Masse soll bei Tempera-

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türen extrudiert werden können, die niedriger sind als diejenigen, die bislang verwendet werden. Die Masse soll auch direkt mit dem Markierungskern bzw. der Mine verbunden werden können, ohne daß ein Klebstoff verwendet werden muß. Die Masse soll auch nach der Extrudierung und Abkühlung ein Produkt mit feinen Zellen ergeben, das eine guten Spitzbarkeit besitzt und das eine glatte dichtere Aussenoberfläehe besitzt, die sich für die Aufbringung eines gefärbten Überzugs anbietet.

Nach der Erfindung soll auch ein verbesserter Schreibstift zur Verfügung gestellt werden, dessen Mantel aus einem thermoplastischen Material gebildet wird und der die mit den üblichen holzummantelten Schreibstiften verbundenen Eigenschaften hinsichtlich der Spitzbarkeit, der angemessenen Steife, der angemessenen Biege- oder Bruchfestigkeit, der niedrigen Dichte und Verbindbarkeit mit dem Markierungskern besitzt.,

Durch die Erfindung soll auch ein verbessertes Verfahren zur Bildung von Schreibstiften in Form eines thermoplastischen Mantels, der um einen Markierungskern herumextrudiert ist und damit direkt verbunden ist, zur Verfügung gestellt werden. Dieses Verfahren soll kontinuierlich durchführbar sein und Schreibstifte liefern, welche"die physikalischen Eigenschaften von holzummantelten Schreibstiften besitzen.

Schließlich soll durch die vorliegende Erfindung noch eine verbesserte Vorrichtung zur Verwendung der erfindungsgemäßen 'Massen und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfugung gestellt werden.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Masse zur Extrudierung eines spitzbaren Mantels um einen Markierungskern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie im wesentlichen aus ungefähr Jo bis 9o-Gew.-# eines thermoplastischen Harzbindemittels, ungefähr Io bis 7o Gew.-^ eines faserartigen Füllstoffs und ungefähr o,5 bis 15 Gew.-% einer Metallseife

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besteht. Zum Erhalt der gewünschten,feinen, geschlossenen Zellstruktur des Mantels enthält die Masse o,j5 bis 2 Gew.-^ Wasser. Der Wassergehalt beträgt vorzugsweise 0,8 bis 1%.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schreibstiften, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Material der Mantelmasse formuliert, dessen Wassergehalt kontrolliert, die Masse heiß auf die Markierungskerne extrudiert, welche zur Erleichterung der Bindung an das Mantelmaterial vorerhitzt sind und daß man das resultierende Extrudat, das aus dem Markierungskern , der achsial mit dem Mantel ausgerichtet ist, besteht, rasch abschreckt. Nach einer Endkühlung wird das Extrudat zu den gewünschten Stiftlängen geschnitten. Nach der Bildung des Mantels um den Kern herum, jedoch vor der Entfernung des Extrudats aus dem Preßwerkzeug kann die Manteloberfläche mit einem pigmentierten thermoplastischen Überzug beschichtet v/erden, was bevorzugt durchgeführt wird. Dies geschieht in der Weise, daß eine Überzugsmasse darauf aufextrudiert wird.

Alternativ kann aber auch das Extrudat in der gleichen Weise wie holzummantelte Schreibstifte angestrichen werden.

Die Erfindung zieht auch eine Vorrichtung in Betracht, Vielehe durch einen Umlenkkopf und eine Düsenanordnung zum Extrudieren eines weichgemachten oder geschmolzenen Harzmaterials um den Markierungskern, eine Beschickungseinrichtung zum Zuführen des Kernmaterials in der Form von aneinanderliegenden Längen in den Umlenkkopf und die Düsenanordnung, durch einen Vorwärmer zum Erwärmen der Markierungskerne vor deren Eintritt in den Umlenkkopf und die Düsenanordnung, durch eine Einrichtung zur Zuführung des mantelbildenden Materials als geschmolzenes Harzmaterial in den Umlenkkopf und die Düsenanordnung, eine Einrichtung zur raschen Abschreckung des den Kern enthaltenden Extrudat-Mantels un^zu dessen weiterer Kühlung und eine Ein-

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richtung zum Abziehen des Extrudats aus der Düse gekennzeichnet ist. Es können auch Einrichtungen vorgesehen sein, um einen Harzüberzug über den Extrudat-Mantel zu extrudieren, bevor das Extrudat die Düse verläßt und zum Schneiden des Extrudats zu vorgewählten Längen.

Der erhaltene Schreibstift ist durch eine gute Spitzbarkeit, eine genaue Ausrichtung des Kerns im Inneren des Mantels und eine enge Verbindung des Kerns mit dem Mantel charakterisiert, sowie durch eine glatte angenehme Oberfläche und eine vollständig angemessene Festigkeit. Die Untersuchung des Mantelmaterials zeigt, daß dieses in Form von feinen, geschlossenen, gleichförmig gestalteten Zellen vorliegt, was vermutlich das Ergebnis einer geringen aber kritischen Menge von Wasser ist, welche in dem mantelbildenden Material vor der Extrusion vorliegt. Die Größe dieser feinen, geschlossenen Zellen nimmt radial vom Kern zu der Oberfläche des Schreibstifts hin ab, wodurch eine begleitende Zunahme der Dichte in Radialrichtung nach außen gegeben wird. Auf diese Weise wird eine glatte Außenoberfläche erhalten. Es kann angenommen werden, daß dieser Umstand seinerzeit auf das rasche Abschrecken des Extrudats nach Verlassen der Düse des Preßwerkzeugs zurückzuführen ist.

Die Erfindung soll anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: ein Fließschema, das die Stufen bei der Kompundierung des Mantelmaterials und bei der Bildung eines Schreibstifts unter der Verwendung des Mantelmaterialsj

Fig. 2; schematisch eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Fertigung eines Mantels um einen Markierungskern mit beispielhafter Angabe der Ver-

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arbeitungstemperaturen für das Umhüllungsmaterial in den verschiedenen Zonen der Vorrichtung;

Fig. J>: eine teilweise weggebrochene Seitenansicht einer Beschickungseinrichtung für die Markierungskerne;

Pig. 4: einen vertikalen Querschnitt längs der Schnittlinie k~k nach .Fig. 5;

Fig. 5: eine Draufsicht auf die Transporteinrichtung für die Markierungskerne; .

Fig. 6: einen vertikalen Querschnitt längs der Schnittlinie 6-6 nach Fig. 5J

Fig. 7ί eine teilweise weggebrochene Seitenansicht eines • Vorwärmers für die Markierungskerne;

Fig. 8j einen vertikalen Querschnitt einer Ausführungsform eines Umlenkkopfes und der Düsenanordnung und deren Bezug zum Vorwärmer;

Fig. 9: einen Querschnitt längs der Schnittlinie 9-9 nach Fig. 3;

Fig. Io: einen Querschnitt einer, anderen Ausführungsform eines Teils der Düse mit einem hexagonalen Ringspalt als Alternative zum kreisförmigen Ringspalt nach Fig. 9;

Fig. 11: einen Querschnit-t längs der Schnittlinie 11-11 nach· Fig. lo;

Fig. 12: einen vertikalen Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Umlenkkopfes und der Düsenanordnung

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mit Einrichtungen zum Aufbringen eines Überzugs auf die äußere Oberfläche des Mantels;

Fig. IJ: eine teilweise gebrochene Seitenansicht einer Abschreckkühleinrichtung;

Fig. 14: einen Querschnitt längs der Schnittlinien 14-14 nach Fig. 13;

Fig. 15i eine perspektivische teilweise gebrochene Ansicht einer v/eiteren Kühleinrichtung;

Fig. 16: eine Ansicht einer Abzugseinrichtung;

Fig. 17: einen mit der erflndungsgernäßen Vorrichtung gefertigten Schreibstift;

Fig. 18: einen vergrößerten Querschnitt durch den Schreibstift nach Fig. 17.

Das Mantelmaterial besteht im wesentlichen aus einem thermoplastischen Harzbindemittel, einem faserartigen Füllstoff und einer Metallseife. Jeder dieser einzelnen wesentlichen Komponenten übt vermutlich mehrere Zwecke bei der Schaffung eines guten Mantels aus.

Das thermoplastische Harz dient als Bindemittel für den Füllstoff, um die Extrudierbarkeit des Mantels bei relativ niedrigen Temperaturen zu verbessern und es trägt zu einer Erleichterung der Herstellung bei, so daß ein spitzbarer, niedrig gestreckter, im wesentlichen starrer Mantel gebildet wird.

Da kein Klebstoff verwendet zu werden braucht, ist das Harzbindemittel dazu imstande, eine geeignete Verbindung mit dem

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Markierungskern zu ergeben. Der Mantel ist auch vorzugsweise dazu imstande, die Grundlage für ein bindendes Aufbringen eines Überzugsmaterials zu bilden. Beispiele für thermoplastische extrudierbare Harze, die als eine Komponente des Man-. telmaterials geeignet sind sind Styrol-Acrylnitril-Harze, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harze, Kautschuk modifizierte schlagfeste Polystyrol-Harze, Äthylcellulose und Celluloseester-Harze (z.B. Celluloseacetat, Cellulosebutyrat und CeI-lulosepropionat) Homopolymere und Copolymere der Vinylharze und dergleichen. Ein bevorzugtes thermoplastisches Harz ist ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz mit einem Erweichungspunkt nach Vicat von loo,o°C (212°F) und einem spezifischen Gewicht von ljO5. Im allgemeinen liegt der Erweichungspunkt des Harzes nach Vicat vorzugsweise oberhalb etwa 82,2⁰C (l8o°F).

Die Menge des thermoplastischen Harzbindemittels kann zwischen etwa J5o und 9o Gew.~% der Masse variieren, wobei Gehalte von ungefähr 4o bis Jo Gew.-% bevorzugt werden.

Der faserartige Füllstoff übernimmt die vielfachen Punktionen der Wirkung als Verstärkungsfüllstoff, um die Starrheit und die Biegefestigkeit zu erhöhen, der Verbesserung der Spitzbarkeit des fertigen Schreibstifts und der Quelle für das Wasser, das bei der Bildung der feinen Zellstruktur benötigt wird, welche hierdurch erzielt wird und die für die gute Spitzbarkeit und die niedrige Dichte verantwortlich ist.

Geeignete Füllstoffe sind vorzugsweise cellulosischer Natur, jedoch können auch andere Füllstoffe wie mikronisiertes Leder verwendet werden. Beispiele für geeignete cellulosisch^ Füllstoffe sind vermahlene Materialien wie Weichholzmehl, Baumwoll-Linters, zerhackte oder hammergemahlene Rayon-Arten, Hartholzmehle, Walnußhüllenmehl, Erdnußhüllenmehl, Pekanhüllenmehl, Sisalfasern, Baumwollflocken, Holzpulpe und deren Gemische. Ein bevorzugtes Füllmaterial ist Weiehholzmehl, das so klassifiziert

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ist, daß 96 bis 98/j durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von o,l49 mm (loomesh) hindurchgehen, d.h. daß eine Teilchengröße von etwa 150/U oder weniger vorliegt. Holzmehle mit einer Größe zwischen etwa 75 und 425/U können verwendet werden. Der Füllstoff sollte in einer Menge vorhanden sein, die sich zwischen etwa Io bis 7 ο Gew.-% der Mantelmasse bewegt.

Die Metallseife dient als Extrusionshilfe, um die Verwendung von niedrigeren Extrusionstemperaturen als üblich zu gestatten und sie dient als Schmiermittel, um die Spitzbarkeit zu verbessern. Die Metallseife scheint allgemein auch zum Erhalt der Gleichförmigkeit der Zellbildung und zu der resultierenden gewünschten Zellstruktur beizutragen.

Die hierin verwendete Bezeichnung "Metallseife" ist im Sinne von Kirk- Okhmer Encyclopedia of Chemical Technology, Seite 195., Band 5, I950 und 57j5, Band 12, 1954 aufzufassen.

Metallseifen enthalten ein anderes Metall als Natrium oder Kalium. Es handelt sich zum größten Teil um Erdalkali- oder Schwermetallsalze von einbasischen Carbonsäuren der allgemeinen Formel (RCOO) M, worin M ein Metallrest im Valerizzustand χ ist und R für ein organisches Radikal mit mindestens 6 bis 7 Kohlenstoffatomen steht. Obgleich Metallseifen in Wasser unlöslich sind, soll die hierin gebrauchte Bezeichnung auch "Lithiumsalze-einschließen, die mäßig löslich sind. Beispiele von bevorzugten Metallseifen sind die Stearate, Oleate, Palmitate, Ricinoleate und Laurate des Calciums, Aluminiums (mono-, di~ und tri~) Magnesiums, Zinks und Lithiums. Solche Metallselfen v/erden aufgrund ihrer Ungiftigkeit bevorzugt.

Eine bevorzugte Metallseife ist ein mikronisiertes Aluminiumstearat mit einem Schmelzpunkt zwischen I50 und 155 C, das so klassifiziert ist, daß etwa 95/* durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von o,o74 mm (2oo mesh) hindurchgehen,

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d.h. daß das Produkt eine Teilchengröße von etwa 75/U oder weniger hat. Zu einer gleichförmigen Verteilung wird die Metallseife vorzugsweise in der Form eines feinen teilchenförmigen Materials benutzt. Es muß einen Erweichungspunkt besitzen, der unterhalb der Temperatur liegt, bei welcher die Mantelmasse um den Kern herum extrudiert wird.

Die Metallseife ist in der Mantelmasse im Bereich zwischen etwa o,5 und etwa 15 Gew.-$ vorhanden., wobei ein bevorzugter Bereich zwischen etwa 5 und Io Gew.~% liegt.

Auch die Zugabe von weiteren Bestandteilen wird gemäß der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen. Beispiele hierfür sind Färbematerialien in der Form von Farbstoffen oder von Pigmenten, Geruchsstoffe wie solche, die einen Zederngeruch ergeben und dergleichen. Diese weiteren Komponenten sind im allgemeinen in geringen Mengen vorhanden. Sie werden in der Weise ausgewählt, um dem fertigen Schreibstift gewünschte ästhetische Eigenschaften zu verleihen.

Es ist ein signifikanter Aspekt der- vorliegenden Erfindung, daß der Mantel eine feine geschlossenzelllge Struktur mit kontrollierter Größe besitzt. Bei der normalen Extrusion von thermoplastischen Harzen wird es im allgemeinen als wesentlich erachtet, eine trockene Harzkompundierung zu verwenden, um eine Zellbildung zu vermeiden und in dem extrudierten Produkt das Vorliegen von großen geschlossenen Hohlräumen zu eliminieren. Entgegen dieser Praxis wurde nun gefunden-, daß wenn in dem Mantelmaterial, wie es in den Extruder eingeführt wird, eine geringe aber kontrollierte Wassermenge vorhanden ist, es möglich ist, das Wasser·zur Bildung der gewünschten zellförmigen Struktur in dem fertigen extrudierten Mantel zu verwerten. Die Menge des Wassers in der Mantelmasse liegt im Bereich von zwischen etwa 0,5 und etwa 2 Gew.-^, wobei sich ein bevorzugter Bereich zwischen etwa 0,8 und Vfo erstreckt. Durch Kontrolle des Wassergehaltes der Mantelmasse innerhalb dieses ziemlich engen

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und durch Verwendung von relativ niedrigen Extrusionstem-.peraturen und hohen Extrusionsdrücken ist es möglich, die Zellverteilung innerhalb der gewünschten Bereiche zu kontrollieren.

Da die faserartigen Füllstoffe normalerweise Wasser enthalten, (so ist beispielsweise in Holzmehl der Gleichgewichts-Wassergehalt etwa 6%) wird das Wasser vorzugsweise als integraler Teil des Füllstoffes eingeführt, worauf sein Gehalt durch Erhitzen auf den gewünschten Wert vermindert wird. Alternativ zu der Kompundierung der Mantelmasse als trockenes Material kann es als Aufschlämmung zugemischt werden und das Wasser kann in geeigneter V/eise bis zu dem gewünschten Gehalt entfernt werden.

Bei der Formulierung der Mantelmasse werden der faserartige Füllstoff und die Metallseife bei Raumtemperatur in einer herkömmlichen Mischeinrichtung trocken gemischt. Diesestrockene. Gemisch wird sodann zusammen mit dem thermoplastischen Bindemi fctel in einen kontinuierlichen Schmelzmischer eingespeist, beispielsweise in einen Banbury oder Farrell Mischer. Die Mischtemperatur wird genügend hoch gehalten, daß der Harzbinder geschmolzen wird, ohne daß eine thermische Zersetzung des Füllstoffes oder des Harzes erfolgt. Nach dem Mischen und Abkühlen wird das Produkt granuliert, durch Zugabe oder durch Entfernung von V/asser auf den gewünschten Gleichgewichts-Wassergehalt gebracht und sodann bis zum Gebrauch in einem luftdichten, feuchtigkeitsundurchlässigen Behälter eingeschlossen.

Wenn das Harzbindemittel in der Form eines Latex vorliegt, dann wird es zu dem faserartigen Füllstoff gegeben und zugernischt, bis der Füllstoff gleichförmig verteilt und durch den Latex gründlich benetzt ist. Sodann wird die Metallseife zugegeben und gründlich eingemischt. Die resultierende Aufschlämmung oder die nasse Paste wird sodann in geeigneter V/eise getrocknet, beispielsweise in der Weise, daß sie mehrere Male durch eine Zweiwalzen-

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mühle geleitet wird, welche auf eine· Temperatur innerhalb . des angegebenen Bereiches erhitzt worden ist, um eine trockene Vermischung unter Abtreiben des überschüssigen Wassers vorzunehmen. Dieses Vermählen wird weitergeführt, bis die Masse auf einer der heißen Walzen ein kontinuierliches Band bildet. Sie wird dann entfernt und in einen erhitzten Mischer überführt, um dort in der gleichen Weise verarbeitet zu werden, wie es für die relativ trockenen Mischungen beschrieben wurde.

Die Mantelmassen der Beispiele 1 bis 9 (zusammengestellt in der nachfolgenden Aufstellung) wurden nach dem erstbeschriebenen Verfahren trocken formuliert. Die Masse des Beispiels wurde nach dem zweitbeschriebenen Verfahren oder nach der Naßmethode hergestellt.

Komponente	Komponente Gew.~$	1	2	3	if	5	6	7	8	9	Io
Harzbindemittel	Nummer des Beispiels	7o			7o	65	ho	55	55
Acrylnitril-Butadien- Styrol-Harz (1) ■		7o	7o						4o
Hochschlagfestes kau tschukmodifiziertes Styrol (2)										3o
Polystyrol-Homopolymer- Latex (3)		25		27	25	55	28	2o
Faserartiger Füllstoff	25		25							65
Holzmehl (o,l²l-9mm)							12
Holzmehl (o,42 mm)								2o
Rotholz-Pulpenfasern
Baumwoll-Fasern

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	1	Komponente Gew.-^	2	Nummer des Beispiels	5	4	5	6	7	8	9	Io
										55
Komponente	5	5			lo'	5	5	5	5	5
Walnuß-Hüllen (etwa ο,οβ5 mm)
Metallseife
Aluminiumstearat

(1) Vertrieben als ABS 213 von Dow Chemical Company: Erweichungspunkt nach Vicati loo°C (212°F), spezifisches Gewicht: I,o5* Schmelzflußgeschwindigkeit: 6,8 g/lo min., Sehmelzviskosität: 6.000 poise.

(2) Vertrieben als Styron 475B von Dow Chemical Company: Erweichungspunkt nach Vicat: 96,7⁰C (2o6°F), spezifisches Gewicht: I,o5, Schmelzflußgeschwindigkeit; 3,6 g/lo min., Sehmelzviskosität: Ji.hoo poise.

(3) Vertrieben als Polyco 22o-NS in einer nicht weichgemachten Polystyrol-Emulsion mit einem Feststoffgehalt von 45$, von Borden Chemical Co.

Sämtliche Mantelmassen wurden zufriedenstellend zur Herstellung von Schreibstiften nach dem hierin beschriebenen Verfahren und in der hierin beschriebenen Vorrichtung verwendet. V/enn das Mantelmaterial in Form einer feinzelligen Struktur extrudiert wird,

•χ

dann besitzt es eine Dichte von o,48 bis 0,96 g/cm .

Die Fig. 1 ist ein Fließschema, das die Herstellungsstufen bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt. Von den in Fig. gezeigten Stufen werden mindestens 3 als signifikant erachtet. Diese sind die Kontrolle des Wassergehaltes in der Mantelmasse, die Vorerhitzung der Minenkerne und das rasche Abschrecken des

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Extrudats unmittelbar nach Entnahme aus dem Preßwerkzeug.

Der Markierungskern wird auf eine Temperatur vorerhitzt, welche an diejenige nahekommt, mit welcher die Mantelmasse in den Kreuzkopf und Preßwerkzeug-Zusammenstellung eingeführt und um den Kern herum extrudiert wird. Diese Temperatur hängt ihrerseits von dem verwendeten thermoplastischen Harzbindemittel ab. Sie liegt vorzugsweise bei .mindestens.etwa loo F oberhalb des Erweichungspunktes nach Vicat des Harzes. Der Markierungskern ist vorzugsweise eine Mine, d.h. ein keramisches oder verglastes Element, das nach den bekannten Techniken des Brennens eines Gemisches von Ton und Graphit.im gewünschten Verhältnis hergestellt wird. Da die Bindung des Mantels an den Minenkern ohne die Verwendung eines Klebstoffs erzielt wird, wird der Minenkern so hergestellt, daß er von oberflächlichem Wachs befreit ist, dessen Anwesenheit die Bindefähigkeit beeinträchtigen würde. ■

Die Mantelmasse mit dem kontrollierten Wassergehalt wird erhitzt und unter Druck durch einen Extruder geleitet, wodurch ein Man~ tel mit vorgewählter Dicke um den vorerhitzten Kern gebildet wird, der entlang der Achse des Mantels angeordnet ist. Das Extrudat wird, wenn es aus der Düse des .Preßwerkzeugs entnommen worden ist, unmittelbar abgeschreckt, indem die gesamte Oberfläche mit expandierender kompremierter'Luft in.Berührung gebracht wird, die auf die Oberfläche des Extrudats .in der Form einer Vielzahl von Gasströmen aufprallt. Diese LuXtströ'me werden in die Abs ehre ckungszone in Richtung auf das Auslaßende .des Absehreckers gerichtet, um mit der Oberfläche des Extrudats einen spitzen Winkel zu bilden. Das Extrudat.wird, während dieser Absehreckungsstufe von der Düse und von den auf die. Abschreckungszone folgenden Kühleinrichtungen so getragen, daß seine gesamte Oberfläche der kompremierten Luft ausgesetzt ist. Anschließend an diese Abschreckungsstufe wird das Extrudat einer weiteren Abkühlung unterworfen* indem .. ein indirekter (und gewünschtenfalls ein direkter) Wärmeaus-

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tausch mit einem fließfähigen Kühlmedium erfolgt, bis das Extrudat durch und durch im wesentlichen Umgebungstemperatur erreicht. Das Abziehen des Extrudats von der Düse und durch die Absehreckungs- und Kühlungsstufen erfolgt durch einen positiven Ziehgrad, der automatisch reguliert werden kann, um in dem Extrudat einen gleichförmigen Querschnitt zu gewährleisten. Als Endstufe wird das Extrudat zu vorgewählten Schreibstiftlängen geschnitten, die mit den gewünschten Bezeichnungen gestempelt werden können und die in bekannter Weise mit einer Radi erz us aminens teilung versehen werden können.

Das Extrudat kann mit einer pigmentierten Überzugsmasse beschichtet werden, indem vor der Entnahme aus der Düse ein thermoplastischer Harzüberzug, der ein Pigment enthält, in Form einer dünnen Haut mitextrudiert wird. Die Harzüberzugsmasse wird für die gemeinsame Extrusion oberhalb ihres Erweichungspunktes erhitzt und anschließend an die Ausbildung des Mantels aufgebracht. Geeignete Harze für den Überzug sind beispielsweise Polystyrol, kautschukmodifizierte schlagfeste Polystyrol-Harze, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harze, Styrol-Acrylnitril-Harze, Acrylharze, Polyamid-Harze, Harze auf Cellulosebasis, Vinylharze und dergleichen. Das Überzugsharz muß naturgemäß ein solches sein, dessen Bearbeitungstemperatur inner halb des Temperaturbereiches liegt, in welchem der Mantel gebildet wird und das dazu imstande ist, mit der Oberfläche des Mantels eine permanente Bindung zu bilden.

Die Pig. 2, die nachstehend besprochen werden soll, gibt als Beispiele Verarbeitungstemperaturen bei der Verwendung der Masse des Beispiels 1 als Mantelmaterial und eines gefärbten Styrolharzes als Beschichtungsmaterial an. Es wird ersichtlich, daß während das als Bindemittel in der Mantelmasse verwendete Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz normalerweise bei etwa 218,J⁰C extrudiert wird, das Mantelmaterial der vorliegenden Erfindung,

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INSPECTED

das einen relativ hohen Prozentsatz einer Metallseife enthält, bei etwa 162,8⁰C extrudiert wird.

Vorrichtung zur Fertigung von Schreibstiften

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist als Draufsicht in Fig. 2 vereinfacht dargestellt. Einzelheiten der Vorrichtung sind den Fig. 3 bis 16 zu entnehmen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden die Längenabschnitte Io des Markierungskerns von einer Beschickungseinrichtung 11 eng hintereinander gereiht durch eine Transporteinrichtung 12 in einen Vorwärmer 15 geleitet. Das granulatförmige Material für den Mantel gelangt von einem Einfülltrichter 14 in einen Extruder 15 und von dort durch eine Verbindungsleitung 16 in einen Umlenkkopf 17. Für einen Fachmann auf dem Gebiet der Extrusion thermoplastischer Kunststoffe versteht es sieh, daß entsprechende, in der Zeichnung nicht dargestellte Heizorgane vorgesehen werden müssen. Eine beispielhafte Ausführung von Heizorganen für den Umlenkkopf I7 sind in den später beschriebenen Fig. 8 und 12 dargestellt. Am Ende einer Düse l8 und von einer Abschreck-Kühleinrichtung I9 ther-,misch isoliert ist ein Wärmeschild 2o zum Schutz· gegen Wärmestrahlung angeordnet. Das Wärmeschild besteht aus einem thermisch isolierenden Material wie beispielsweise Asbest. In die Abschreckkühleinrichtung 19 wird durch die Leitungen 21, von denen eine dargestellt ist, Druckluft eingeführt. Das Extrudat 22 wird aus der Düse 18 durch eine Abzugseinrichtung 2;5 abgezogen und gelangt durch die Abschreckkühleinrichtung I9 in eine weitere Kühleinrichtung 24, wobei letztere einen indirekten Wärmeaustausch zwischem dem Extrudat und einem Kühlmedium (z.B. Wasser) dient. Dabei wird das Kühlmedium in die Kühleinrichtung 24 durch eine Einlaßleitung 25 eingegeben und fließt durch eine Auslaßleitung 26 ab. Das Extrudat wird in Schreibstiftlängen 27 durch eine Schneideinrichtung 28 aufgeteilt. Sofern das Extrudat durch Koextrusion eines weiteren thermoplastischen Kunststoffs einen

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dünnen Überzug auf seiner Oberfläche erhalten soll, wird das hierzu verwendete Material von einer Beschickungsstelle

29 in einen Extruder 3>o und durch eine Verbindungsleitung Jl in die Düse l8 geleitet. Wie bei den Extrusionsmitteln für den Mantel sind nicht dargestellte Heizorgane für den Extruder

30 vorgesehen. Ist ein derartiges Aufbringen eines Überzugs nicht vorgesehen, dann werden die Schreibstiftlängen 27 in gleicher V/eise wie holzummantelte- Stifte oberfläehen-behandelt.

Die Beschickung und Transporteinrichtung 11 bzw. 12 sind in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Die Markierungskerne werden in bestimmten Längen Io in die Beschickungseinrichtung 11 eingegeben und zum Vorwärmer-Umlenkkopf und zur Düse eng hintereinanderliegend transportiert, so daß im wesentlichen ein endloser, durchgehender und ausgerichteter Markierungskern vorliegt. Die Längen Io werden dabei einzeln durch eine vertikale Zuführpassage 4o geleitet, die aus zwei seitlich durch Organe 4^ abgeschlossene Platten 4l und 42 gebildet ist, wobei sich die Enden der Platten an der Abgäbest.ille verjüngen. Zur Einführung der Markierungskerne in die Zuführpassage 4o dient ein Einfülltrichter 44. ■

Auf einem endlosen, auf einer vorderen 46 und einer hinteren Riemenscheibe 47 getragenen Keilriemen 45 werden die Markierungskerne Io weitergeleitet. Die Riemenscheiben sind auf in vorderen 5o und hinteren Lagerbocken 51 gelagerten Wellen 48 bzw. 49 befestigt. Die hintere Riemenscheibe 47 wird von einem Motor 52 durch' die Riemenscheiben 53 und 54 angetrieben, Vielehe mechanisch durch einen Riemen 55 miteinander gekuppelt sind, Die Lagerböcke 50 und 5I und die Motorhalterung 56 sind gemeinsam auf einem Fundament 57 befestigt.

Die auf dem Keilriemen abgegebenen Markierungskerne Io werden zu Anfang genau ausgerichtet und in dieser Ausrichtung zum Umlenkkopf geführt. Dabei erfolgt die Ausrichtung und deren Ein-

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haltung innerhalb der Beschickungseinrichtung einmal durch den Keilriemen 45 selbst und zum anderen durch die Führung des Keilriemens« Letztere erfolgt nach Fig. J.und 4 durch zwei ausgerichtete Schienen 6o und 61, die an der Riementragplatte 62 befestigt sind. Die Innenseiten dieser Schienen sind um einen den Seitenkonturen des Riemens entsprechenden Winkel nach oben gebogen und bilden so die Riemenführungen 65 und 64. Zwischen den.beiden Führungen verbleibt eine Passage, die groß genug ist, um den Riemen mit einem Minimum an Reibung dazwischen durchtreten zu lassen. Die Ausrichtung der Markierungskerne auf dem Riemen erfolgt durch die ausgerichteten Schienen 65 und 66, deren Innenseiten 67 und 68 zur Bildung einer Führungspassage 69 unmittelbar unter der Zuführpassage 4o, nach unten abgebogen sind. Erwähnte Passage 69 wird an ihrer oberen Seite durch die Öffnung der Passage 4o und an ihrer unteren Seite durch die Oberfläche des Riemens 45 begrenzt. Befestigt sind die Schienen 65 und 66 an abgewinkelten Trägern 7o und 71, die wiederum verstellbar an unteren, an der Riementragplatte 62 befestigten, abgewinkelten Trägern 72 und 73 und an oberen abgewinkelten Trägern 74 und 75 angeordnet sind. Die Träger 74 und 75 dienen gleichzeitig, vermittels der abgewinkelten Träger 76 und 77, zum Halten der beiden, die Passage 4o bildenden Platten 41 und 42. Die gesamte Traganordnung ist in Bezug auf die Entfernung von der Markierungskernachse als auch in ihrer Höhe über der Riementragplatte 62 verstellbar.

Die Riement.ragplatte 62 selbst wird über dem Fundament 67 durch .riach vorne abgewinkelte Tragplatten 78 und 79 und nach hinten,,abgewinkelte Tragplatten 80 und 8l gehalten, wobei die Platten 78 und 80 öffnungen zum Durchgang des Riemens 45 aufweisen.

Wie zuvor erwähnt worden ist, müssen die Markierungskerne eng hintereinanderliegend transportiert werden. Dies erfolgt

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durch eine Reihe von Schuborganen 89, die längs der Mittellinie des Riemens in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind. Dabei entspricht ein solcher Abstand der Länge einer-.Schreibader plus eines geringen freien Raumes. Die Schuborgane steuern darüberhinaus die Abgabe der Markierungskerne auf den Riemen. So lange nämlich eines von diesen Schuborganen sich unterhalb der Auslaßöffnung der Passage 4o gerade bewegt, erfolgt keine vollständige Abgabe der Schreibader. Dagegen fällt diese, sobald ein Schuborgan 89 (z.B. das in Fig. 2> gezeigte) vor das vordere Ende der Auslaßöffnung der Passage gelangt, auf den Riemen und kommt mit ihrem rückwärtigen Ende mit dem nachfolgenden Schuborgan in Berührung. Zur Überwindung des Widerstandes im Umlenkkopf bei Aufgabe des extrudierten Umhüllungsmaterials ist eine zwangsmäßig wirkende Kraft notwendig, die durch die Schuborgane 89 ausgeübt wird. Eine Lücke zwischen aufeinanderfolgenden Markierungskernen wird dadurch vermieden, daß der Motor 52 eine Rutschkupplung aufweist und sich.damit der Riemen 45 schneller bewegen kann, wenn ein Markierungskern ausgefallen-ist. Das bedeutet, daß Jeder Markierungskern den zuvorgehenden sozusagen einholt.

Die Transporteinrichtung 12 für die Markierungskerne ist in den E¹Ig. 5, 5 und 6 gezeigt. Die abgewinkelten Träger 7 ο und "Jl erstrecken sich über den Riemen 45 hinaus, während die ausgerichteten Schienen 65 und 66 nur bis zu der Stelle reichen, wo der Riemen die Riemenscheibe. 46 berührt. Die über die wirksame Länge des Riemens 45 hinaus verlängerten Träger 70 und ¹Jl dienen dazu, eine Rinne 9° (Fig· 6) zu tragen, die mit dem Riemen 45 ausgerichtet ist und eine Passage 9I für den Markierungskern Io bildet. Die Passage 91 wird oben durch einen Vollstab 92 aus Metall abgeschlossen, der entsprechend den Seitenwänden der Rinne abgekantet ist und ohne die Markierungskerne zu berühren in der Rinne liegt. Hierdurch wird ein Aufwölben der Markierungskerne vermieden, wenn diese aneinander stossen. Die

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Rinne 9° und das Eingangsende des Vorerwärmers sind durch eine Deckplatte 95 miteinander verbunden, der dieselbe Bedeutung wie dem Stab 92 zukommt. Ab jetzt befindet sich der Markierungskern im Vörerwärmer.

Der Vörerwärmer 15 besteht, wie die Fig. 7 und 8 zeigen, aus 4 Abschnitten: einem Abschnitt loo am Eingang mit geringem Durchmesser, einem Erwärmungsabschnitt lol mit größerem Durchmesser, einem Verbindungsabschnitt Io2 und einem schraubenlinig gewellten Abschnitt Ioj5. Der obere Teil des Eingangsabschnittes loo ist teilweise weggeschnitten, so daß eine flache Fläche Io4 zur Aufnahme der Deckplatte 95 der Transporteinrichtung geschaffen ist. Der Erwärmungsabschnitt weist eine zylindrische wärmeleitende Masse aus Metall Io5 (gewöhnlich aus Stahl oder Kupfer) und eine bandagenförmig'e Widerstandsheizung Io6 auf, die in thermischem Kontakt im wesentlichen längs ihrer gesamten Oberfläche steht. In der wärmeleitenden Masse Io5 ist eine Bohrung Io7 für ein Thermoelement angebracht. Es versteht sich natürlich, daß auch andere Arten von Heizelementen und Temperaturmessorganen verwendet werden können. Durch die gesamte länge des Vorwärmers erstreckt sich ferner eine Passage Io8 mit einem geringfügig größerem Durchmesser als der des Markierungskerns .

Eine Ausführungsform des Umlenkkopfes und der Düsenanordnung ist als Querschnitt in Fig. 8 dargestellt. In Übereinstimmung mit bekannten Ausführungsformen von Umlenkköpfen weist der Umlenkkopf nach Fig. 8 einen Körper, bestehend aus einem hülsenförmigen Abschnitt Ho und einen, inneren Abschnitt 111, auf* Der Abschnitt Ho enthält eine Gewindebohrung 112, in die die mit einem Gewinde versehene Verbindungsleitung 16 des Extruders 15 für das Umhüllungsmaterial (Fig. 2) eingesetzt wird. Die Bohrung mündet in den Ringspalt 115* der zwischen dem hülsenförmigen und dem inneren Abschnitt gebildet ist. Der innere Abschnitt weist eine Umfangswölbung 114 auf, durch die eine gleichmäßige

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Verteilung der Schmelze 115 zur Bildung der Markierungskern-Umhüllung (Pig. 9) rund um den Ringspalt HJ gewährleistet ist. Des weiteren ist am Ende des inneren Abschnitts 111, beispielsweise durch eine Schraubverbindung, ein Konus 116 befestigt, der sich in die Düse 117 erstreckt und einen an den Ringspalt 115 anschließenden Ringspalt 118 bildet. Dabei weist der Konus 116 eine Passage 119 für den Markierungskern auf, die zur Passage Io8 im Vorerwärmer ausgerichtet ist. Die Passage 119 und der Ringspalt 118 des Konus laufen am hinteren Ende der Düse an der Stelle zusammen, wo das Urnhullungsmaterial um den Markierungskern extrudiert und daran angehaftet wird. Das Extrudat hat das Bezugszeichen 22. Der Umlenkkopf und die Düse, einschließlich der Klemmplatte-12o, sind durch zweckentsprechende Einrichtungen, wie z.B. die in Fig. 8 dargestellten Schrauben miteinander verbunden. Um die äußere Oberfläche des Umlenkkopfes 17 sind des weiteren zwei bandförmige Widerstandsheizungen 121 angeordnet und eine weitere bandförmige Heizung 122 befindet sich auf der äußeren Oberfläche der Düse 117. Das mit einem Durchgang versehene Wärmeschild 2o ist am Ende der Düse zwischen dem heißen DUseiibereich 18 und der Abschreckkühleinrichtung 19 befestigt.

Wie aus den Fig. 8 und 9 hervorgeht, weist das Extrudat 22 (der von dem Umhüllungsniaterial 115 umgebene Markierungskern) einen kreisförmigen Querschnitt auf. Es versteht sich, daß Extrudate beliebiger anderer Querschnitte z.B. hexagonaler, gefertigt werden können. Ein solches ist in Fig. Io und 11 wiedergegeben. Fig. Io zeigt die Austrittsöffnung 123 der Düse ohne Umhüllungsmaterial, während in Fig. 11 dieses den Markierung skern Io umgibt.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform des Umlenkkopfes und der Düsenanordnung. Diese Ausführungs-form dient zur Koextrusion eines dünnen Überzuges um das Umhüllungsmaterial. Die wesentlichen Teile des Umlenkkopfes entsprechen denen nach Fig. 8,

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Die Düsenanordnung ,"weist jedoch einen zusätzlichen Umlenk- . kopf und eine, zusätzliche, an das Ende der-Püse II7· ange- . schraubte Düse'auf. Dieser· zweite Umlenkkopf und die- zusätzliche-Düse enthalten' ein.mit.einem Gewinde,versehenes.Verbindungsstück 125,; in dessen Oberfläche 126 eine-, kreisförmige Flächbohrung 1-27'- eingearbeitet, ist-_Λ Die. Flachbohrung 127 wird durch einen etwas tieferen·Ring 128" begrenzt. Die, Bohrung und der Ring bilden mit dem Düsenblock 129. .einen Teil cfer· Passage, durch die die Überzugsschmelze in die Düse eingeführt_wird> Die kreisförmige Flachbohrung- 127 liegt nicht konzentrisch zur Öffnung im Verbindungsstück 125., womit eine gleichförmige Verteilung der Schmelze vor und während ihrer Berührung mit der äußeren Oberfläche des Mantels; sichergestellt, is tv Der Düsenblock 129 weist ferner eine.Gewindebohrung I30 auf,. die die Verbindungs leitung >1 des Extruders 3o (Fig.- 2) aufnimmt.. Diese Bohrung mündet in den Ring 128 über die Passage. 13I ♦ Die Düsenöffnung im-Düsenblock ist so gestaltet, daß ein Überzug 132 von bestimmter Dicke um .den. Mantel koextrudiert wird. Bei dieser Ausfülirungsforra der Erfindung-.ist das Wärmeschild 2o an den --Düsenblock 129 angeschraubte - , - .

Die Abschreckkühleinrichtung nach Fig. 2 ist in den Fig. 13 und l4 .gezeigt. Diese ist.so .gestaltet, daß die gesamte Oberfläche des Extrudats:von der gekühlten, unter hohem Druck eingeführten und sich expandierenden Luft überstrichen wird.. Dadurch erhält das Extrudat eine glatte Oberfläche und der Mantel in Radialrichtung einen Dichtegradienten. Die .Abschreckkühleinrichtung enthält drei konzentrisch zueinanderliegende Rohre von gewöhnlich·etwa 91^ mm Länge, die durch kreisförmige Distanzringe l4o und l4l voneinander in Abstand gehalten werden. Das äußere Rohr 1-42 weist zwei einander gegenüberliegende,, etwa in-.Höhe der Rohrmittellinie angeordnete Einlaßkanäle l43 ■ und 144 für die. Luft auf.;, in diese Kanäle münden die Einlaßleitungen 21 (Fig. 2) für di;e Druckluft. Das erste innere Rohr

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145 bildet mit dem äußeren Rohr eine ringförmige Strömungspassage l46 für die Luft und ist mit einerAnzahl von Öf.fnungen 147 versehen, die in die innerste durch das erste^Rohr 145 und durch ein zweites inneres Rohr l49 gebildete ringförmige Passage 148 weisen. Das zweite innere ^Rohr ist ebenfalls mit einer Anzahl von versetzt zu den Öffnungen 147 angeordneten'Öffnungen 15o versehen. Letztgenannte Öffnungen liegen unter einem Winkel, so daß die Luft die Kühlzone I5I (die innerhalb des zweiten Inneren Rohres gebildet ist) in Form mehrerer Strahlen betritt. Diese sind in der Kühlzone in Richtung auf das Auslaßende gerichtet und treffen, wie durch die Pfeile in Fig. Ij5 angedeutet ist, unter einem spitzen Winkel auf die Oberfläche des Extrudates. Die ringförmigen Passagen 146 und 148 sind an den Enden durch die Distanzringe l4o und l4l abgedichtet. Die Absehreckkühleinrichtung wird auf konventionelle Weis^ du^ch zwei Paar Arme 152 und gehalten.

Von der AbschreckkUbleinrichtung 19 gelangt das Extrudat in die Kühleinrichtung 24, die etwa eine Länge von 122oo mm aufweist und in der ein indirekter Wärmeaustausch mit einem strömenden Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser erfolgt. Nach Fig. 15 enthält die.Kühleinrichtung zwei aneinander gelötete und endseitig abgedichtete Kupferrohre I60 und 161, deren Zwischenbereich 162 aus einem gut wärmeleitenden Material ausgefüllt und das so geformt ist, daß ein Teil der Oberfläche des Extrudates 22 damit in Berührung kommt. Das Kühlmedium wird am vorderen Ende jeden Rohres durch die Einlaßleitungen 25 und 25a eingeführt und tritt am hinteren Ende durch die Auslaßleitungen 26 und 26a aus. Falls erwünscht kann eine abschließende, zusätzliche Kühlung noch vorgenommen werden. In diesem Fall kann die Oberfläche des Extrudates mit einem Kühlmedium, z.B. mit einem oder mehreren feinen Wasser-oder Luftströmen unmittelbar beaufschlagt werden.

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Um einen gleichmäßigen Querschnitt zu erhalten, muß auf das Extrudat eine Zugkraft ausgeübt werden. Dies kann durch verschiedene bekannte Anordnungen erfolgen. Die Abzugsein-' richtung 2;5 nach Fig. 16 weist zwei auf den Wellen 167 und 168 gelagerten Hartgummiwalzen 165 und 166 auf. Eine dieser Wellen wird durch nicht dargestellte Organe angetrieben. Unter Umständen ist es zweckmäßig, 'die Geschwindigkeit der Antriebsorgane automatisch zu steuern, so daß auf diese Weise der Durchmesser des Extrudates entsprechend beeinflußtwird.

Die Schneideinrichtung 28 (Fig. 2) kann ebenfalls eine der handelsüblich verfügbaren sein. Vorzugsweise verwendet man jedoch eine solche, die beim Schneiden des sich weiterbewegenden Extrudates diese Bewegung mitmacht, so daß ein exakt senkrechter Schnitt erhalten wird. Solche Schneideinrichtungen sind bekannt.

In Fig. 17 ist ein fertiger Schreibstift dargestellt. Die vom Extrudat abgeschnittenen Längen 27 können Radiermittel 75 aufweisen, die in Metallhülsen oder Ringen 176 gehalten sind,

und

Die nach dem VerfahrenVder Vorrichtung nach der.Erfindung gefertigten Stifte können ohne weiteres in einer mechanischen Anspitzeinrichtung oder ebenso gut mit einem Anspitzer geschärft werden.

Die äußere Oberfläche, ob beschichtet, oder nicht, ist glatt und läßt sich nach denselben Techniken, die gegenwärtig für holzummantelte Stifte verwendet werden, bedrucken. Die Struktur des Mantels ist jedoch insofern einzigartig, als der Querschnitt aus winzigen geschlossenen Zellen besteht..Diese Struktur ist schematisch in der nicht maßstabgerechten Zeichnung nach Fig. l8 wiedergegeben. Die nahe dem Zentrum liegenden Zellen I80 weisen einen typischen Durchmesser von 70 Ai auf, während die außen gelegenen Zellen I8I im wesentlichen geschlossen sind oder ihr Durchmesser nicht mehr als Io Ai beträgt.

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Der Durchmesser der größeren Zellen kann bis etwa loo Ai reichen. Da der Zellendurchmesser radial nach außen abnimmt., wird folglich eine radial nach außen ansteigende Dichte erhalten. Die dichtere, die glatte Oberfläche des Extrudates bildende äußere Oberfläche I8l, wie auch die innere Zellstruktur sind eine Folge der gesteuerten Wassermenge, der Verwendung von Metallseife und des raschen Abschreckens des Extrudates, wenn dieses aus der Düse austritt. Das Extrudat nach Fig. 18 weist einen Überzug 1;52 auf.

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Claims

Patentansprüche

1.1 Masse zur Extrudierung eines spitzbaren Mantels um einen Markierungskern, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus ungefähr Jo bis 9ofo eines thermoplastischen Harztoindemittels, ungefähr Io bis 7o Gew.-% eines faserartigen Füllstoffs und ungefähr o,5 bis 15 Gew.-^ einer Metallseife besteht.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harzbindemittel aus der Gruppe Styrol-Acrylnitril-Harze, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harze, Kautschuk modifizierte schlagfeste Polystyrol-Harze, Äthylcellulose, Celluloseester-Harze, Homopolymere und Copolymere von Vlnylharzen und deren Gemischen ausgewählt ist.

~?. Masse nach Anspruch 1 oder.2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der faserartige Füllstoff ein zerkleinertes Cellulosematerial ist.

4. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte Cellulosematerial ein Holzmehl mit einer Teilchengröße von ungefähr 75 bis 425 'U ist.

5. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallseife Aluminiumstearat in Form von Teilchen ist, von denen mindestens 95$ nicht größer als 75/U sind.

6. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt ungefähr

3 O 9 8 O 7 / O 8 3 S - 28 -

ο,3 bis 2-fo beträgt.

7. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harzbindemittel aus der Gruppe Styrol-Acrylnitril-Harze, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harze, Kautschuk modifizierte schlagfeste Polystyrol-Harze, A'thylcellulose, Celluloseester-Harze, Homopolymere und Copolymere von Vinyl-Harzen und deren Gemischen in einer Menge von ungefähr ho bis ¹Jo^ ausgewählt ist, daß der faserartige Füllstoff ein verkleinertes Cellulosematerial in einer Menge von ungefähr Io bis Tofo ist und daß die Metallseife Aluminiumstearat in der Form von Teilchen ist, von denen mindestens 95/* nicht größer als 75/u im Durchmesser sind, wobei das Aluminiurnstearat in einer Menge von ungefähr 3 bis lo$ vorhanden ist.

8. · Masse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ti. ,rmcplastische Harzbindemittel ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz ist und in einer Menge von ungefähr "Jofo vorliegt, daß der faserartige Füllstoff Holzmehl ist und in einer Menge von ungefähr 25% vorliegt und daß das Aluminiumstearat in einer Menge von ungefähr 5$ vorliegt.

9. Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt ungefähr 0,8 bis IfI beträgt.

10. Verfahren zur Herstellung eines ummantelten Markierungskernes, dadurch gekennzeichnet, daß man um einen Markicrungskern aus einer Masse, bestehend aus ungefähr J)O bis 9o^ eines thermoplastischen Harzbindemittels, ungefähr Io bis 7o Gew.-% eines faserartigen Füllstoffs und ungefähr o,5 bis 15$ einer Metallseife, welche einen Wassergehalt von ungefähr o,j5 bis '2% besitzt, einen Mantel extrudiert und daß man das resultierende Extrudat abkühlt.

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11. Verfahren nach Anspruch.lo, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß man den Markierungskern auf eine Temperatur von mindestens loo°P oberhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen Harzbindemittels nach Vicat vorerhitzt und daß man die Masse um den Markierungskern mit einer Temperatur extrudiert, die im wesentlichen die gleiche ist wie die Vorerhitzungstemperatur des Kerns.

12. Verfahren nach Anspruch Io oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einer Vielzahl von Kernlängen mit im wesentlichen gleicher Größe besteht,· welche in einer Ende an Ende anstoßenden Anordnung vorliegen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche Io bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man um den ummantelten Kern einen Harzüberzug koextrudiert.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche Io bis .V5, dadurch gekennzeich.net, daß man das resultierende Extrudat in der V/eise abkühlt, daß man das Extrudat ,rasch abschreckt und weiter abkühlt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man das rasche Abschrecken in der V/eise vornimmt, daß man eine Vielzahl von Strömen eines Gaskühlmittels mit einem spitzen Winkel gegen die Oberfläche des Mantels beim Fortbewegen, de-s erhaltenen Extrudats richtet.

16. Verfahren nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harzbindemittel ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz ist und in einer Menge von ungefähr 7o# vorliegt, der faserartige Füllstoff Holzmehl ist und in einer Menge von ungefähr 25$ vorliegt, die Metallseife Aluminiumstearat ist und in einer Menge von ungefähr 5$ vorliegt, wobei der Wassergehalt der Masse ungefähr 0,8 bis I^ beträgt,

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daß man den Markierungskern auf eine Temperatur von mindestens loo P oberhalb des Erweichungspunktes der thermoplastischen Harzbindemittels nach Vicat vorerhitzt, daß man die Masse um den Markierungskern mit einer Temperatur extrudiert, die im wesentlichen die gleiche ist wie die Vorerhitzungstemperatur des Kerns und daß man das Abkühlen des erhaltenen Extrudats in der Weise vornimmt, daß man das Extrudat rasch abschreckt und weiter abkühlt.

17. Vorrichtung zur Fertigung von Schreibstiften mit einem um den Markierungskern extrudierten Mantel, gekennzeichnet durch einen Umlenkkopf und eine Düsenanordnung zum Extrudieren eines den Mantel bildenden thermoplastischen Kunststoffes um den Markierungskern, durch eine Beschikkungseinrichtung zum Zuführen der eng hintereinander liegenden Markierungskerne in den Umlenkkopf und in die Düsenanordnung, durch einen Vorwärmer zum Erwärmen der Markierungskerne vor deren Eintritt in den Umlenkkopf und in die Düsenanordnung, durch eine Abzugseinrichtung zum Abziehen des Extrudates aus dem Umlenkkopf und aus der Düsenanordnung und durch Mittel zum Abschrecken des Ex'crudates unmittelbar nach dessen Austritt aus dem Umlenkkopf und aus der Düsenanordnung.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkkopf und die Düsenanordnung Einrichtungen zum Extrudieren eines Überzugs auf dem den Mantel 'bildenden Kunststoff enthalten.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17.» dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungseinrichtung folgende Organe aufweist: eine Austrittspassage zur Abgabe einzelner Markierungskernlängen, eine unter der Austrittspassage bewegbare Riemenanordnung, die Schuborgane zur Weiterbewegung der abgegebenen Markierungskerrie enthält, eine mit der Riemenanordnung

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und dem Vorwärmer verbundene Transporteinrichtung, eine Führungseinrichtung zur Abgabe der Markierungskerne auf den Riemen in bestimmter.Ausrichtung, wobei diese Ausrichtung auf dem Riemen und innerhalb der Transporteinrichtung während der Zuführung der hintereinander liegenden Markierungskerne in den Vorwärmer erhalten bleibt und eine Antriebseinrichtung zum Antrieb der Riemenanordnung.'

20. ' Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung Organe aufweist, die eine. Passage für die Markie rungs kerne bilden, durch die die Markierungskerne hindurchtreten können.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung milliner Rutschkupplung versehen ist. :

22. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer eine wärmespeichernde Masse aus Metall enthält und in dieser eine Passage für den Markierungsk&rn vorgesehen ist, wobei die wärmespeichernde Masse auf einem bestimmten Te-mperaturniveau gehalten ist, und daß \?erbindungseinrichtungen angeordnet sind, durch die mechanisch der Vorwärmer mit der Beschickungseinrichtung und mit dem Umlenkkopf/Und der Dünenanordnung verbunden ist.

2J. Vorrichtung nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abschrecken des Extrudates eine durch ein erstes röhrenförmiges Organ gebildete Kühlzone aufweist, in dem eine Vielzahl von Öffnungen unter einem Winkel so angeordnet sind, daß ein in Richtung auf das Auslaßende weisender Kühlstrom unter Druck in die Kühlzone geleitet wird und auf die Oberfläche des Extrudates unter einem spitzen Winkel trifft, daß ein zweites röhrenförmiges Organ

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das erste umgibt und zu diesem axial ausgerichtet ist, so daß die röhrenförmigen Organe eine erste ringförmige Passage bilden und daß das zweite röhrenförmige Organ eine Vielsahi von öffnungen aufweist, die SiU den Öffnungen im ersten röhrenförmigen Organ versetzt angeordnet sind, daß "ein drittes röhrenförmiges Organ das zweite umgibt und hierzu axial aus», gerichtet ist, wobei das aweite und das dritte röhrenförmige Organ eine aweite ringförmige Passage bilden und daß Einrioh« tungen vorgesehen sind, um ein Medium unter Druck in die zwei* te ringförmige Passage einzuleiten,

24* Vorrichtung nach Anspruch 17* dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Absehreekkühleinrichtung eine weitere Kühleinrichtung vorgesehen ist, die zwei parallel nebeneinanderliegende, abgedichtete röhrenförmige Organe aufweist, wobei der Raum zwischen den beiden röhrenförmigen Organen der Oberfläche de& Extrudafces. entsprechend ausgefüllt is.t und daß Einrichtungen vorgesehen sind, xm ein Kühlmedium an einem Ende eines röhrenförmigen Organes einzugeben Und am anderen Ende abzuleiten*

25. Schreibstift mit einem Markierungskern und einem mit dem Kern verbundenen Haratnantel, dadurch gekennzeichnet« daß eier Harsrcantel mit geschlossenen gellen mit einem maximalen Durehmesser Von ungefähr loo >u versehen igt und daß die Größe der gellen von dem Kern radial nach außen abnimmt, wodurch eine im wesentlichen glatte äußere Oberfläche auf dem Mantel gebildet wird«

£6« SohreibiBtift naoh Aft&prueh £§_t daöureh g e k fe h & » g e 1 c h ß ι t , öaß der Mantel aus eifttr Maas© gebildet ist, Ale im wesentlichen β«ε 3«? biM po 6e\f*«^ tine© thermoplastische!*

sbindepütela^ lingefSlir Io bis fo Öe^#«^ feiftiö fftserartlgeii ■.'·.. ' ( ■■ i.steiTf? und imgef&hr c?_#g hiu 13 6ew«~^ einer Mufcällßeife beet-^, . .· .'.

SAD ORlQiNAL

27. Schreibstift nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harzbindemittel aus der Gruppe Styrol-Acrylnitril-Harze, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harze, Kautschuk· modifizierte' schlagfeste Polystyrol-Harze, Äthylcellulose, Celluloseester-Harze, Homopolymers und Copolymere von Vinyl-Harzen und deren Ge-miseheii in einer Menge von ungefähr 4o bis "Jo% ausgewählt ist, daß der faserartige Füllstoff ein zerkleinertes Cellulosematerial in einer Menge von ungefähr Io bis Ib^ ist und daß die Metallseife Λluminiumstearat in der Form von Teilchen ist, von denen mindestens 95$ nicht größer als- 75 M im Durchmesser sind, wobei das Aluminiumstearat in einer Menge von ungefähr j5 bis lo^ vorhanden ist.

28. Schreibstift nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harzbindemittel ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz ist und in einer Menge von ungefähr ¹Jo¹P vorliegt, daß der fa.serartige Füllstoff Holzmehl ist und in einer Menge von ungefähr vorliegt und daß das Aluniiniurnstearat in einer Menge von ungefähr 5$ vorliegt.

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