DE2259859A1 - Verfahren zur herstellung eines filzschreiberkernes aus einem buendel synthetischer fasern - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines filzschreiberkernes aus einem buendel synthetischer fasernInfo
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2259853
Dr.-bid. Wiihciiii Iioichel
J)IpMr-;. Wolfrang !!sichel
J)IpMr-;. Wolfrang !!sichel
6 F^nkhiu a. M. 1
Parköiroße 13
Parköiroße 13
7262
TOKYO BOSHI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo-To, Japan
Verfahren zur Herstellung eines Filzschreiberkernes aus einem Bündel synthetischer Fasern
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Filzschreiberkernes aus einem .
Bündel synthetischer Fasern.
Zur Herstellung von Filzschreiberkernen aus Faserbündeln
oder Faserschnüren sind bereits zahlreiche Verfahren bekannt. Beispielsweise sei in diesem Zusammenhang auf die
US-PS 3 111 702, FR-PS 1 418 087, DT-PS 1 511 398, UStPS 3 400 998 usw. hingewiesen. Mit diesen Verfahren kann
man Jedoch nicht unterschiedliche Filzschreiberkerne herstellen, die einen besonderen wirtschaftlichen Vorteil bringen
würden, weil diese Herstellungsverfahren bei ihrer tatsächlichen Handhabung viele Probleme aufwerfen.
Insbesondere wird die Härte der Spitze eines Filzschreiberkernes, unabhängig von dessen Größe, bestimmt durch die Art
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der Faser, Dicke des einzelnen Fadens und die Zahl der
für die Konstruktion des Filzschreiberkernes verwendeten
Fäden sowie durch die Art des Klebemittels, das man zur
Verbindung der Fäden benutzt. Ferner spielt dessen Härte
und Klebefestigkeit nach dem Aushärten und das Ausmaß seiner Verfestigung in den Fäden im Zusammenhang mit der Härte der Spitze eines Filzschreiberkernes eine Rolle.
für die Konstruktion des Filzschreiberkernes verwendeten
Fäden sowie durch die Art des Klebemittels, das man zur
Verbindung der Fäden benutzt. Ferner spielt dessen Härte
und Klebefestigkeit nach dem Aushärten und das Ausmaß seiner Verfestigung in den Fäden im Zusammenhang mit der Härte der Spitze eines Filzschreiberkernes eine Rolle.
Um die Härte der Spitze eines Filzschreiberkernes von einer ganz bestimmten Größe zu verändern, während man gleiche Fasern
und Klebemittel verwendet, gibt es im allgemeinen zwei praktische Verfahren: Das eine besteht darin, die Menge der
Fasern zu erhöhen oder zu verringern, und das andere besteht darin, die Menge des Klebstoffes zu vergrößern oder
zu vermindern.
zu vermindern.
Auch wenn man eines der oben erwähnten zwei Verfahren oder beide in Kombination anwendet, schwankt die Menge oder das
Volumen des Filzschreiberkernes, der nach dem bekannten Verfahren hergestellt ist, insbesondere aber die Dicke der Linien,
die man mit diesen zieht und die die Spitzenhärte des Filzschreiberkernes veranschaulichen, um ein beträchtliches
Ausmaß, da sich die Faktoren, die die Qualität des Filzschreiberkernes
bestimmen, sich außerhalb der optimalen Kombination befinden, wenn man einen Vergleich mit einem Filzschreiberkern
anstellt, der unter optimalen Bedingungen hergestellt wird. Die Folge davon ist, daß Filzschreiberkerne,
die sowohl dünn als auch dick schreiben, gemeinsam in der
gleichen Produktionsmasse vorkommen können, und daß ihr Farbfluß manchmal ungleichförmig ist.
gleichen Produktionsmasse vorkommen können, und daß ihr Farbfluß manchmal ungleichförmig ist.
Bei den bisher bekannten Verfahren wird eine Faserschnur
oder ein Faserseil mit Dampf behandelt oder die Spannung eines monophilen Fadens wird verändert, oder die Faserschnur wird flach ausgebreitet, damit man den folgenden Verformungs-Arbeitsgang leicht ausführen kann. In allen Verfahren erfolgt
oder ein Faserseil mit Dampf behandelt oder die Spannung eines monophilen Fadens wird verändert, oder die Faserschnur wird flach ausgebreitet, damit man den folgenden Verformungs-Arbeitsgang leicht ausführen kann. In allen Verfahren erfolgt
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eine Imprägnierung oder Besprühung mittels eines flüssigen Kunstharzes. In diesem Fall füllt das an den Fasern anhaftende
flüssige Kunstharz die Ziirischenräume zwischen den Fasern
aus. Das die Zwischenräume zwischen den Fasern ausfüllende flüssige Kunstharz wird dann einer Trocknungsstufe unterworfen,
in der der feste Harzanteil in der Flüssigkeit cheliert«, während gleichzeitig das Volumen der Flüssigkeit
abnimmt, und zwar aufgrund der Verdampfung des in der Flüssigkeit enthaltenen Lösungsmittels. Mährend dieses Vorganges
neigt das flüssige Kunstharz dazu, sich in die Schmelzen«
spalten oder Zwischenräume in den Fasern .-zu bewegen» und
zwar entsprechend der bekannten Kapillarerscheinung., Da ferner bei Außenerwärmung die Verflüchtigung des Lösungsmittels
am Außenumfang der Faserschnur oder des Faserbündels beginnt.,
ist die Chelatinierungsgeschwindigkeit des festen Harzasiteils
im Außenumfang und im mittleren Teil des Faserbündels verschieden. Die Chelatinierung beginnt am Außenumfangsteil der
Faserschnur oder des FaserbundeIs, und, der Harzanteil hat
das Bestreben^ sich leicht am Außenumfang der Schnur oder des Bündels zu konzentrieren und nicht im mittleren Teil desselben. Gleichzeitig, v/eist die Faserschnur die Eigenart auf „
daß die Fasern beim Erifärmen zu schrumpfen neigen,* Da ferner
zu diesem Zeitpunkt die Faserschnur oder das Faserbündel unter Spannung steht 9 und zwar aufgrund der oben erwäteiten
Behandlungen9 um den Umfang des Faserbündels oder1 der Faser= schnur
zu lockern sowie aufgrund seines Eigengewichts„ nachdem
es mit der Harslösung imprägniert x^orden ist, dehnt sich
die Schnur leicht und schrumpft auch leicht und behindert die Ausbildung eines Zwischenraums zwischen den Fasern der Schnurc
Dabei wird die Spannung aufgrund solcher Behandlungen kontinuierlich auf die Schnur oder' das Bündel übertragen. Das
Ergebnis ist, daß das flüssige Harz, welches die Faserschnur oder das Faserbündel getränkt hat, so lange rund um die Zwischenräume
in den Fasern fließt, bis das in der Lösung enthaltene Lösungsmittel sich aufgrund der Erwärmung in dem
Trockenprozeß verflüchtigt hat und der Harzanteil in diesem cheliert oder ausgehärtet ist.
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Für den Fall, daß die Fasern und der Klebstoff in bezug
auf die geforderte Außenabmessung nicht in der optimalen Menge kombiniert sind, weist der aus diesen Stoffen hergestellte
Filzschreiberkern Mängel in bezug auf die Gleichförmigkeit, hinsichtlich seines Querschnitts, insbesondere
hinsichtlich der Faserdichte und Klebebindung im mittleren Teil des Filzschreiberkernes auf, wo die Schreibspitze ausgebildet
wird, und es wird somit schwierig, einen Filzschreiberkern zu schaffen, der eine gleichförmige Qualität
besitzt.
Gemäß der US-PS 3 639 070 werden Polyesterfasern oder Polyamidfasern
in Verfahrensstufen vorerwärmt, gesintert, mit Harz imprägniert, getrocknet und ausgehärtet, um in einen
stangenförmigen Gegenstand verformt zu werden. Der Querschnitt des stangenförmigen Körpers zeigt, daß das Harz in
einer Schicht an seinem Umfangsteil anhaftet, wobei die Dicke der Harzschicht bestimmt wird durch die Konzentration des
verwendeten Harzes. Wenn in einem solchen Verfahren durch die Konzentration des verwendeten Harzes die Dicke der Harzschicht
beeinflußt wird und die Harzkonzentration eine bevorzugte Grenze überschreitet, wird die Fortströmung durch
den stangenförmigen Körper verringert und seine Schreibfähigkeit verschlechtert sich sehr stark. Dies bedeutet, daß
die in den Ansprüchen dieser US-Patentschrift angeführte Harzkonzentration die zweckmäßigste ist, und daß eine Harzkonzentration
außerhalb dieses spezifizierten Bereichs nicht zu einem Filzschreiberkern führt, der beim Schreiben eine
bürstenähnliche Auflage hat, welche das Hauptziel dieses Patents ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge darin, den Außendurchmesser des Filzschreiberkernes, der in
einer Reihe von Produktionsstufen hergestellt wird, .die anschließend
noch im Detail beschrieben werden, mit großer Genauigkeit auszubilden, ohne irgendeinen zusätzlichen Korrek-
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turvorgang einzuschalten, sowie den Filzschreiberkern mit
einer extrem gleichmäßigen Qualität in einer großen Menge und verschiedenen Arten zu liefern, durch die eine gleichförmige
Farbströmung, und die geringste Schwankung in. der Breite von Linien gewährleistet ist, die durch den Filzschreiberkern
gezogen werden. Beides sind die wichtigsten Erfordernisse für Filzschreiber, in denen der oben erwähnte
Filzschreiberkern eingebaut ist.
Dies bedeutet unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit beim Montagevorgang im allgemeinen, daß wenn ein Fabrikant
sich in einer Lage befindet, in der er unterschiedliche Arten von Filzschreiberkerne mit gleichbleibender Qualität erhalten
kann und verschieden breite Linien bei gleichförmiger Abmessung schaffen kann, dieser Fabrikant verschiedene Arten
von Teilen herstellen kann, die für den Zusammenbau von Filzschreibern bei geringsten Kosten nötig sind und daß er die
fertigen Erzeugnisse für die speziellen Endverbrauchszwecke
mit einem sehr niedrigen Preis und in einer großen Menge auf den Markt bringen kann. Wenn man ferner die Filzschreiberkerne
mit ihren Außenabmessungen so genau herstellen kann, wie dies im allgemeinen bei fertigen Metallgegenständen der Fall
ist, kann der Fabrikant die Wirtschaftlichkeit beim Montagevorgang
verbessern und irgendwelche mögliche Schwierigkelten
zum Zeitpunkt der Montage sowie das Auftreten schlechter
Produkte auf ein Minimum halten. Der dabei erzielte wirtschaftliche Vorteil ist erheblich.
Obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß
gekennzeichnet ist durch Preßformen «ines Stranges aus synthetischen Fasern unter Wärme, um einen stangenförmigen
Körper auszubilden, der eine vorbestimmte Querschnittsform aufweist, Eintauchen des unter Druck verformten, stangenförmigen
Körpers in ein flüssiges Kunstharz> Unterwerfen des mit
Harz imprägnierten stangenförmigen Körpers einer Hochfrequenzbehandlung, um in diesem eine innere Erwärmung zu bewirken,
so daß sich das Lösungsmittel in dem flüssigen Harz verflüch-
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tigt und der Harzanteil cheliert und aushärtet, wobei der so behandelte stangenförmige Körper an seinem Umfangsteil mit
einer Substanz überzogen 1st, die eine geringe Dielektrizitätskonstante aufweist und in dem flüssigen Harz enthalten
ist, um eine Abschirmung gegenüber der Außenatmosphäre zu bilden, Zuschneiden des so behandelten stangenförmigen Körpers
auf eine erforderliche Länge und Zuschleifen wenigstens des einen Endes des stangenförmigen Körpers, um dasselbe in
die geforderte konische Form einer Schreibspitze zu bringen.
Die vorliegende Erfindung ist demzufolge auf ein Verfahren zur Herstellung eines Filzschreiberkernes (und eines Farb-Vorratsbehälters)
gerichtet, der dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Schnur oder ein Bündel gekrimpfter synthetischer
Fasern unter Wärme und Druck verformt wird, um einen stangenförmigen Gegenstand auszubilden, der eine geforderte Querschnittsform
aufweist. Diese Stange wird dann mit einem flüssigen Kunstharz imprägniert und anschließend wird sie in ein
Fluorharzrohr eingeführt, das eine Bohrung aufweist, die den gleichen Querschnitt hat sowie eine niedrige Dielektrizitätskonstante,
und in diesem Rohr wird die Stange einer Hochfrequenzerwärmung in einem Zustand unterworfen, in dem sie von
der Außenatmosphäre isoliert ist, um ein Lösungsmittel"zu
verdampfen, das in dem oben erwähnten flüssigen Harz, das die Poren unter den Fäden ausfüllt, enthalten ist, und um den
Harzanteil zu chelieren.
Die Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und
den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können
und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen:
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Figuren 1a bis 5b verschiedene Formen von Filzschreiberkernen,
die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
zur Herstellung des Filzschreiberkernes gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung bzw. ein Blockdiagramm, das die Fertigungsschritte des Filzschreiberkerns
gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und
Fig. 8 ein Schaltbild für eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung vermeidet mit Erfolg die oben erwähnten
Ungleichförmigkeiten in der Faserdichte im mittleren Teil des Querschnitts des Filzschreiberkerns, der die Schreibspitze
b'ildet, sowie die Ungleichförmigkeiten hinsichtlich der Bindung des Harzes in diesem Teil durch Anwendung von
Verfahrensschritten, die anschließend beschrieben werden. Jeder Schritt hat für sich den Beweis geliefert, daß er zur
Lösung des Zwecks der vorliegenden Erfindung beiträgt."
Im einzelnen wird die Spannung eines gekrimpften Kunstfaserbündels
10 durch Transportrollen 12 so eingestellt, daß auf
dieses keine andere Spannung als die Eigenbelastung einwirkt'. Diese Spannungseinstellung ermöglicht es, daß sich das Faserbündel
oder die Faserschnur ganz natürlich in Übereinstimmung mit ihren physikalischen Eigenschaften zu dem Zeitpunkt
verformt, wenn das Bündel oder die Schnur durch Außenkräfte deformiert wird, z.B. durch Dehnen, Erwärmen, Pressen oder
Lockern.
Die Erfindung verwendet als synthetische .Fasein ein Bündel
oder Seil aus gekrimpften Fäden, z.B., Nylon, Polyester, Acryl,
Vinylon usw. und die einzelne. Faser dieses Bündels ©d@r des
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Seils hat eine Dicke von 2 bis 10 Denier. Wenngleich die gesamte Denierzahl des Faserbündels oder der Faserschnur bestimmt
wird durch den Außendurchmesser des Filzschreiberkerns sowie seines Verwendungszwecks, liegt sie gewöhnlich in einem
Bereich von 3500 bis 130000 Deniers. Die Faserschnur oder das Faserbündel ist auf einer Spule (Rolle) 11 aufgewickelt, wie
in Fig. 7 gezeigt ist.
Das Faserbündel 10a, dessen Spannung eingestellt ist, wird in ein Rohr oder ein Ziehwerkzeug 14 eingeführt, das eine
Bohrung mit der gleichen Querschnittsform aufweist, wie der vorgesehene Filzschreiberkern. Das Rohr wird zuvor durch
einen Heizblock 13 erwärmt, und in dem Rohr erfolgt gleichzeitig eine Verformung der Faserschnur oder des Faserbündels
durch Wärme und Druckeinwirkung. Die Temperatur des Rohres oder Ziehwerkzeugs 14 bei diesem Formvorgang hängt ab von der
Art der verwendeten Fasern, und sie wird gewöhnlich in der Nähe von ί 25 0C des Erweichungspunktes der Fasern eingestellt,
z.B. 150 bis 210 0C für Nylonfasern, 210 bis 255 0C für Polyesterfasern,
200 bis 260 0C für Acrylfasern, 200 bis 260 0C
für Vinylonfasern usw. Die erforderliche Heizdauer beträgt 10 bis 50 Sekunden. Das Material, aus dem das Rohr oder Ziehwerkzeug
14 hergestellt ist, besteht entweder aus Metall, einer Legierung, Fluorharz, auch "PTFE" oder "PFEP" genannt
usw.
Die Fasern des Faserbündels oder der Faserschnur 15, die auf diese Weise unter Wärme und Druck verformt wird, werden, während
sie unter Wärmeeinwirkung in der Nähe des Erweichungspunktes der Fasern gepreßt werden, untereinander durch einen
Mechanismus verschlungen, der ähnlich dem Walzen eines Filzes ist, und das Bündel nimmt die Form einer Stange ein, deren
Länge um 5 bis 15% kürzer ist als ihre Ursprungslänge vor dem Verformungsprozeß. Wenngleich die Verteilung der Faserdichte
im Querschnitt des stangenförmigen Körpers 15 nahezu-gleichförmig
ist, ist ein geringer Dichtegradient vom Außenumfang gegen die Mitte des Körpers hin vorhanden, d.h., die Faser-
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dichte ist im Außenumfang geringfügig höher als in der Mitte.
Das kontinuierliche Ziehen des stangenförmigen Körpers kann ferner sehr gleichmäßig ausgeführt werden, da keine übermäßige
Kraft erforderlich ist, ausgenommen die Verformungsspannung, die in den Fasern zum Zeitpunkt der Verformung hervorgerufen
wird und den Reibungswiderstand, der durch das Ziehen erzeugt wird.
Der stangenförmige Körper 15 wird dann durch ein Flüssigharz-Bad 16 über Öffnungen 17 und 19 hindurchgeführt. Die Bohrung
der Öffnungen 17 und 19 entspricht der Querschnittsform des stangenförmigen Körpers 15, wobei der stangenförmige Körper
15 mit dem flüssigen Kunstharz 18 imprägniert wird, so daß er
den notwendigen Harzanteil enthält, um den erforderlichen Filzschreiberkern zu bilden. Der Harzanteil in dem flüssigen
Kunstharz 18 wird im Bereich von 4 bis 30 Gew.% ausgewählt.
Das synthetische Harz besteht prinzipiell aus einer in der Wärme aushärtenden Qualität, z.B. einem Epoxydharz, Urethanharz,
Phenolharz usw. Als Lösungsmittel kommen jene in Frage, die man leicht wiedergewinnen und erneut verwenden kann und
die darüberhinaus sehr schnell verdampfen, wie z.B. Methylchlorid,
Methanol, Aceton, Äthylacetat usw. Diesen wird im Bereich von 1 bis 5 Gev.% in bezug auf die Gesamtmenge des
flüssigen Harzes ein polarisiertes Lösungsmittel hinzugefügt, das eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante und
gleichzeitig einen hohen Siedepunkt aufweist, jedoch eine niedrigere Verdampfungsgeschwindigkeit als das oben erwähnte
Hauptlösungsmittel, wie dies z.B. auf Phenol und Cresol zutrifft, die in ihren Molekülen Wasserstoffgruppen enthalten
oder Dimethylformamid und Dimethylacetamid, die Carbonylgruppen
enthalten usw.
Der mit dem flüssigen Harz imprägnierte stangenförmige Körper 15 wird nach seinem Austreten aus der Öffnung 19 wieder in
ein Rohr 22 eingeführt, das eine Bohrung aufweist, die der Querschnittsform des stangenförmigen Körpers 15 entspricht,
und das Rohr ist aus einem Material mit einer niedrigen Di-
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_ - ίο - 225°359 ■
elektrizitätskonstante, z.B. aus PTFE und PFEP, hergestellt.
In diesem Rohr wird der stangenförmige Körper 15 für 10 bis
50 Sekunden mittels einer Hochfrequenzheizvorrichtung erwärmt, wobei er sich in einem Zustand befindet, in dem er
von der Außenatmosphäre abgeschnitten ist. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der mit dem flüssigen Harz vollgesaugte stangenförmige
Körper 15 Wärme, und zwar aufgrund des Verlustes der dielektrischen Substanz, der durch einen Reibungsverlust
hervorgerufen wird, der überwiegend von der Schwingung der Moleküle der dielektrischen Substanz herrührt, die in dem
flüssigen Harz enthalten ist. Wenn eine Faser oder ein Harz mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten verwendet wird, erzeugt
auch diese Faser oder das Harz Wärme. Diese Erscheinung bezeichnet man als "innere Erwärmung". Der Temperaturanstieg
in dem derart erwärmten stangenförmigen Körper 15 verläuft
nahezu gleichförmig in bezug auf den Querschnitt des Körpers 15» und der Harzanteil in dem flüssigen Harz cheliert schnell,
da im wesentlichen die gesamte Menge des Hauptlösungsmittels in dem flüssigen Harz, das die Zwischenräume oder Poren unter
den Fasern ausfüllt oder sättigt, sich in einer sehr kurzen Zeitspanne verflüchtigt.
Dieser Hochfrequenz-Heizvorgang stellt eines der wichtigen charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung dar,
wodurch die Verfestigungsposition des Harzanteils im Querschnitt des stangenförmigen Körpers 15 vorbestimmt werden kann.
Im einzelnen gilt folgendes:
Wenn die Wärmeerzeugung, die durch den Verlust der dielektrischen Substanz verursacht wird, klein ist, so wird die Chelatinierungsgeschwindigkeit
des Harzes langsam, und der Harzanteil verfestigt sich in einer Schicht am oder in der Nähe des
Außenumfangs des stangenförmigen Körpers 15, während im umgekehrten
Fall, wenn die Wärmeerzeugung groß ist, der Harzanteil sich im mittleren Teil des stangenförmigen Körpers 15
konzentriert und dort verfestigt. Die Folge davon ist, daß durch Steuerung des Ausmaßes der Wärmeerzeugung es möglich ist,
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verschiedene Arten von Filzschreiberkernen zu erhalten, die unterschiedliche Härten von weich bis ganz hart aufweisen.
Um die Steuerung des Ausmaßes der Wärmeerzeugung zu verwirklichen , ist in Fig. 8 beispielsweise ein Verfahren angedeutet.
Bei diesem Verfahren wird der Abstand in einem verstellbaren Kondensator 20 durch Drehen einer Skala 20a
für eine Ausgangseinstellung verändert, wodurch die Spannung zwischen zwei Elektroden 21 und 21a verändert wird und gleichzeitig
sich auch die elektrische Feldstärke zwischen diesen Elektroden 21 und 21a verändert. Da die Ladungsgröße der dielektrischen
Substanz, die über die Elektroden 21 und 21a wandert, konstant ist, kann das Ausmaß der Wärme, die durch
die dielektrische Substanz erzeugt wird, durch eine Veränderung der Feldstärke variiert werden. Es können demzufolge
verschiedene Zustände der Harzverfestigung sehr einfach durch empirische Einstellung der Skala für die Ausgangseinstellung
festgelegt werden.
Der stangenförmige Körper 15, in dem sich der Harzanteil verfestigt
hat, wird weiter durch einen Heißluft-Trockner 23 hindurchgeführt, der auf einer erforderlichen Temperatur gehalten
wird, um das Harz auszuhärten, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Bei diesem Aushärtevorgang besteht, da die Fasern vorher
bei einer Temperatur in der Nähe ihres Erweichungspunktes behandelt
worden sind, keine Gefahr, daß der stangenförmige Körper 15 seine Form verändert oder seine Abmessungen nicht
behält. Da ferner der Harzanteil ebenfalls bereits cheliert ist, kann er in diesem Zustand ausgehärtet werden,'ohne daß
ein Fließen verursacht wird. Die Außenabmessung des stangenförmigen
Körpers 15 kann demzufolge in genau den gleichen Außenabmaßen gehalten werden, die unter Wärme und Druck ausgeformt
wurden, was bedeutet, daß die Maßgenauigkeit daher äußerst hoch ist. Der auf diese Weise fertiggestellte stangenförmige
Körper 15 wird in der folgenden Art und Weise Veiterbehandelt, was vom Verwendungszweck des zu erzeugenden Filzschreiberkerns
abhängt oder davon» ob ein Filzschreiberkern'
... ...^. 4098 24/0532 sad OR«AL
einer Klasse erzeugt werden soll, die eine relativ kleine Menge eines Harzanteils im Außenumfang aufweist. D.h., wenn
ein Fasermaterial mit einem Schmelzpunkt zur Herstellung des stangenförmigen Körpers 15 verwendet wird, wird es durch
ein Ziehwerkzeug 24 geführt, das auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Fasern erwärmt wird, wodurch die
Fasern im Außenumfang des stangenförmigen Körpers 15 schmelzen und einen dünnen Uberzugsfilm ausbilden. Wenn eine Faser
ohne Schmelzpunkt verwendet wird, wird der stangenförmige Körper 15 durch das Ziehwerkzeug 24 hindurchgeleitet, das auf
eine höhere Temperatur als diejenige erwärmt wird, die beim Preßformen unter Wärme vorliegt, wodurch die Oberfläche des
stangenförmigen Körpers 15 fertig bearbeitet wird.
Der der oben erwähnten Behandlung unterworfene stangenförmige Körper 15 wird durch Zugrollen 25 weitergezogen und durch
eine Schneidvorrichtung 26 auf erforderliche Längen abgetrennt, um Stäbe 27 zu bilden. Anschließend wird das Spitzenende
des Stabes auf die erforderliche Form geschliffen, so daß man Filzschreiberkerne erhält, wie sie in den Figuren
1a bis 5b gezeigt sind.
Da die Funktion und Wirkung eines jeden der verschiedenen Behandlungsschritte eindeutig getrennt sind, wie dies oben
erläutert wurde, wird es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, große Mengen unterschiedlicher Filzschreiberkerne
mit gleichförmiger Qualität in Abhängigkeit von ihren Verwendungszwecken zu erzeugen. Diese Unterschiede oder Variationen
werden nachstehend aufgeführt:
(1) Kombinationen der Eigenschaften verschiedener Arten von Fasern und verschiedener Arten von Klebstoffen ergeben Filzschreiberkerne,
die beim Schreiben unterschiedliche Pinselstriche erzeugen und unterschiedliche Schriftbilder aufweisen.
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(2) Variationen hinsichtlich des verfestigten Zustandes und der sich verfestigenden Menge eines verwendeten Klebstoffes
ergeben, während die Menge des Fasermaterials konstantgehalten wird, Filzschreiberkerne, die eine unterschiedliche
Härte von weich bis ganz hart aufweisen und damit unterschiedlich dicke Linien von dünn bis ganz dick erzeugen.
(3) Veränderungen hinsichtlich der Dicke und Menge des Fasermaterials
ergeben Filzschreiberkerne, die unterschiedlich große Kapillaren, große und kleine, aufweisen, die es ermöglichen, daß Pigmentfarbe, die grobe Partikel enthält sowie
üblicher Farbstoff bzw. Tinte durch solche Filzschreiberkerne fließen kann.
(4) Verschiedene Kombinationen von unterschiedlichen Außenabmessungen
der Filzschreiberkerne sowie die obigen Faktoren (1) bis (3) führen zu Filzschreiberkernen in sehr weiten
Varianten eines Sortiments.
Anschließend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung behandelt, um das Verfahren zur Herstellung repräsentativer Filzschreiberkerne gemäß den oben erwähnten
Kombinationen von Faktoren zu veranschaulichen. Es wird jedoch ausdrücklich bemerkt, daß die Erfindung nicht auf
diese Beispiele beschränkt ist und im Rahmen der Erfindung viele Modifikationen sowie ein Austausch durchgeführt werden
können.
(Verfahren, bei dem die Härte eines Filzschreiberkernes mit Außendurchmesser von 2 mm verändert wird, während der Feststoff
anteil des Klebstoffes konstantgehalten wird).
Ein Bündel oder Strang aus gekrimpften Nylonfäden mit einer
Gesamtdicke von 14500 Deniers, wobei der einzelne Faden 4 Deniers aufweist, wird über 20 Sekunden in einem Rohr 14
kontinuierlich unter Wärme und Druckeinwirkung verformt, wobei
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das Rohr 14 auf 205 0C erwärmt und gehalten wird, während die
Spannung des Stranges eingestellt wird, wodurch ein stangenförmiger
Körper mit einem Außendurchmesser von 2,10 mm ausgebildet wird. Der stangenförmige Körper wird dann durch die
Öffnung 17 hindurch in eine Harzflüssigkeit geschickt, wo er mit einem Flüssigharz 18 folgender Zusammensetzung imprägniert
wird:
Urethanharz (Isocyanat + Polyol) 16 Gew.%
Metacresol 2 Gew.%
Methylchlorid 82 Gew.%
Der mit dem flüssigen Harz imprägnierte stangenförmige Körper wird aus der Öffnung 19 heraus in das Rohr 22 geleitet, das
aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) hergestellt ist, wobei darauf geachtet wird, daß der stangenförmige Körper nicht mit der
Außenatmosphäre in Berührung kommt. In diesem Fall sind die Öffnung 19 und das PTFE-Rohr 22 miteinander verbunden, und
das Rohr 22 ist zwischen zwei Elektroden 21 und 21a einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung eingeschaltet. Der in dieses
PTFE-Rohr eingeführte stangenförmige Körper wird dann 20 Sekunden lang einer Innenerwärmung unterworfen, indem die elektrische
Feldstärke zwischen den Elektroden 21 und 21a entsprechend eingestellt wird. Die Einstellung der Feldstärke
kann durch Manipulation des Skalenknopfes 20a durchgeführt werden, um die Ausgangsleistung der Hochfrequenz-Heizvorrichtung
entsprechend einzustellen, die eine Frequenz von 40 MHz und eine Ausgangsleistung von 6 kW bei folgenden Werten aufweist:
1. Skalenteilung 10
2. Skalenteilung 15
3. Skalenteilung 20
Hierauf wird der so behandelte stangenförmige Körper durch einen Heißlufttrockner hindurchgeführt, der auf 170 0G gehalten
wird, wodurch der in den stangenförmigen Körper eingesaugte oder eingedrungene Harzanteil ausgehärtet wird. Dann
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wird der stangenförmige Körper weiter durch ein Ziehwerkzeug
24 mit einem Innendurchmesser von 2 mm hindurchgeführt und in diesem bei 265 0C regeneriert, um eine dünne Überzugsschicht
aus geschmolzenen Nylonfasern rund um den Außenumfang des Körpers auszubilden. Anschließend wird dieser in
Stäbe mit der erforderlichen' Länge zerteilt. Wenn der auf diese Weise abgetrennte Stab 27 durch Schleifen mit einer
Spitze der geforderten Form versehen worden ist, erreicht man Filzschreiberkerne mit einem Durchmesser von 2 (i 0,05) mm,
wie in den Figuren 1a und 1b gezeigt ist.
Diese Filzschreiberkerne weisen unterschiedlich dicke Schreiblinien
auf, was von der eingestellten Feldstärke abhängig ist, die man durch Einstellung des Skalenknopfes der Hochfrequenz-Heiζvorrichtung
auf unterschiedliche Skalenwerte erreicht» Das Verhältnis zwischen den Skalenwerten des Skalenknopfes
und der Dicke der Linien ist wie folgt;
(1) Wenn der Skalenknopf auf "10" eingestellt wird, verfestigt
sich der Harzanteil rund um den Außenumfang des stan» genförmigen Körpers mit einer Dicke von etwa 0,5 mm in der
Form eines Rohres, im Schnitt betrachtet, so daß die mit diesem Filzschreiber gezeichneten Linien dick werden,und der
Filzschreiberkern ist daher zum Zeichnen von Bildern geeignet.
(2) Wenn der Skalenknopf auf "15" eingestellt wird, verfestigt sich der Harzanteil rund um den Außenumfang des stangenförmigen
Körpers mit einer Dicke von etwa 0,7 mm in der Form eines Rohres, im Schnitt betrachtet, so daß die mit einem
solchen Filzschreiber gezeichneten Linien eine mittlere Dicke zwischen 1 und 3 aufweisen, und der Filzschreiberkern ist
daher zum Schreiben und Skizzieren geeignet.
(3) Wenn der Skalenknopf auf "20" eingestellt wird, verteilt sich der Harzanteil gleichförmig und verfestigt sich im gesamten
Querschnitt des stangenförmigen Körpers, und die mit diesem gezeichneten Linien sind dünn, so daß der auf diese Weise hergestellte
Filzschreiberkern zum Schreiben kleiner Buchstaben und Zeichen geeignet ist.
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(Verfahren/zur Herstellung eines Filzschreiberkernes, der
den Durchfluß einer Pigmentfarbe, die gröbere Teilchen als
jene in Tinte enthält, ermöglicht).
Ein Strang aus Polyesterfäden mit einer Gesamtdicke von 20000 Deniers, wobei der einzelne Faden eine Dicke von
5 Deniers aufweist, wird nach dem gleichen Verfahren wie beim Beispiel 1 in einen stangenförmigen Körper mit einem Außendurchmesser
von 3 mm verformt. Hierauf wird der stangenförmige Körper mit einem flüssigen Harz imprägniert, das nach dem
folgenden Rezept hergestellt wird und anschließend wird er 50 Sekunden lang in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1
durch Hochfrequenz-Erwärmung behandelt, indem der Skalenknopf 20a auf den Skalenwert "20" eingestellt wird.
Urethanharz 4 Gew.%
Metacresol 2 Gew.%
Methylchlorid 9h Gew.%
Der auf diese Weise behandelte stangenförmige Körper wird
durch einen Heißlufttrockner·hindurchgeführt, um das in diesen
eingedrungene Harz auszuhärten, und dann wird er in Stücke mit der erforderlichen Länge geschnitten. Die abgeschnittenen
Stücke werden an ihrem einen Ende zugeschliffen, um eine konische Spitze zu erhalten.
Der auf diese Weise hergestellte Filzschreiberkern hat einen Außendurchmesser von 3,00 (i 0,05) mm, eine Porosität von
etwa 70% sowie eine sehr elastische Spitze, und zwar aufgrund
des sehr kleinen Harzanteils, der sich im gesamten Querschnitt des stangenförmigen Körpers, der den Filzschreiberkern bildet,
gleichförmig verteilt und verfestigt hat. Ein solcher Filzschreiberkern kann als Eyeliner benutzt werden, wie in den
Figuren 5a und 5b gezeigt ist. ·
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(Verfahren zur Herstellung eines harten Filzschreiberkernes
mit einem Außendurchmesser von 1,20 mm)
Ein Strang aus gekrimpften Acrylfasern mit einer Gesamtdicke
von 5,200 Deniers, wobei der einzelne Faden 4 Deniers aufweist, wird unter Wärme und Druckeinwirkung etwa 20 Sekunden
lang in einem Rohr kontinuierlich Verformt, das auf 240 0C
erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten wird, während seine Spannung so eingestellt wird, daß man einen stangenförmigen
Körper mit einem Außendurchmesser von 1,20 min erhält.
Anschließend wird der stangenförmige Körper durch eine Öffnung in ein Flüssigharzbad geschickt, das nach dem folgenden
Rezept hergestellt ist, wobei er mit dem Flüssigharz imprägniert wird.
Epoxydharz 20 Gew.%
Dirnethylacetamid 3 Gew.%
Methylchlorid ' 77 Gew.%
Der mit dem Flüssigharz imprägnierte stangenförmige Körper wird dann aus einer Öffnung heraus- in das PTFE-Rohr eingeführt,
das zwischen den Elektroden der Hochfrequenz-Heizvorrichtung eingeschaltet ist, und in diesem Rohr wird der stangenförmige
Körper etwa 5 Sekunden lang einer Innenerwärmung unterworfen, wobei der Skalenknopf zur Steuerung der Ausgangsleistung der Hochfrequenz-Heizvorrichtung, die eine Frequenz
von 40 MHz und eine Ausgangsleistung von 6 kW aufweist, auf den Skalenwert "20" eingestellt wird. Anschließend wird der
stangenförmige Körper durch den Heißlufttrockner hindurchgeführt, der auf 180 0C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten
wird, um den imprägnierten Harzanteil auszuhärten. Der auf diese Weise behandelte stangenförmige Körper wird auf
erforderliche Längen zugeschnitten und an seinem einen Ende
zugeschliffen, um eine konische Spitze mit der erforderlichen Form zu erhalten, wodurch man einen Filzschreiberkern mit
einem Außendurchmesser von 1,20 (i 0,05) mm und einer harten Spitze erhält, mit der man in dünnen Linien schreiben kann.
409824/053 2
(Verfahren-zur Herstellung von Filzschreiberkernen mit unterschiedlichen
Querschnittsformen gemäß den Figuren 2b, 3b und hb).
Diese Filzschreiberkerne können in der gleichen Art und Weise
wie beim Beispiel 2 hergestellt werden, mit der Ausnahme, daß die verschiedenen Teile, die in jedem Verfahrensschritt benutzt
werden, eine Öffnung aufweisen müssen, die die gleiche Form wie diejenige des Rohres hat, das für die Verformung
unter Wärme und Druck benutzt wird, damit nicht die Form des Filzschreiberkernes zu dem Zeitpunkt verändert wird, zu dem
er kontinuierlich aus solchen Öffnungen gezogen wird. Diese Rohre mit unterschiedlichen Formen sind ohne weiteres auf dem
Markt erhältlich, wobei es keine Rolle spielt, aus welchem Material sie hergestellt sind, z.B. aus Metall, einer Legierung
oder Fluorharz, und soweit ihre Bohrung, wie vorgesehen, feinbearbeitet ist, können Filzschreiberkerne mit den erforderlichen
Formen und Größen hergestellt werden. Die Menge und Größe der Kapillaren in dem Filzschreiberkern kann durch die
Dicke und Zahl der verwendeten Fasern variiert werden, und die Härte des Filzschreiberkerns kann in einem weiten Bereich
durch unterschiedliche Konzentration des verwendeten Harzes sowie durch das gleiche beim Beispiel 1 erwähnte Verfahren
verändert werden, wenn man die Einstellung des Skalenknopfes 20a für die Ausgangssteuerung auf einer Skala ausnimmt, welche
von der Dicke des herzustellenden Filzschreiberkernes, d.h. von der aufzubringenden Leistung, abhängig ist.
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Claims (9)
1.) Verfahren zur Herstellung eines Filzschreiberkernes aus ;inem Bündel synthetischer Fasern,
gekennzeichnet durch Preßformen eines Stranges aus synthetischen Fasern unter Wärme, um einen stangenförmigen Körper auszubilden, der eine vorbestimrnte Querschnittsform aufweist, Eintauchen des unter Druck verformten, stangenförmigen Körpers in ein flüssiges Kunstharz, Unterwerfen des mit Harz imprägnierten stangenförmigen Körpers einer Hochfrequenzbehandlung, um in diesen» eine innere Erwärmung zu bewirken, so daß sich das Lösungsmittel in dem flüssigen Harz verflüchtigt und der Harzanteil cheliert und aushärtet, wobei der so behandelte stangenförmige Körper an seinem Umfangsteil mit einer Substanz überzogen ist, die eine geringe Dielektrizitätskonstante aufweist und in dem flüssigen Harz enthalten ist, um eine Abschirmung gegenüber der Außenatmo.sphäre zu bilden, Zuschneiden des so behandelten stangenförmigen Körpers auf eine erforderliche Länge und Zuschleifen wenigstens des einen Endes des stangenförmigen Körpers, um dasselbe in die geforderte konische Form einer Schreibspitze zu bringen.
gekennzeichnet durch Preßformen eines Stranges aus synthetischen Fasern unter Wärme, um einen stangenförmigen Körper auszubilden, der eine vorbestimrnte Querschnittsform aufweist, Eintauchen des unter Druck verformten, stangenförmigen Körpers in ein flüssiges Kunstharz, Unterwerfen des mit Harz imprägnierten stangenförmigen Körpers einer Hochfrequenzbehandlung, um in diesen» eine innere Erwärmung zu bewirken, so daß sich das Lösungsmittel in dem flüssigen Harz verflüchtigt und der Harzanteil cheliert und aushärtet, wobei der so behandelte stangenförmige Körper an seinem Umfangsteil mit einer Substanz überzogen ist, die eine geringe Dielektrizitätskonstante aufweist und in dem flüssigen Harz enthalten ist, um eine Abschirmung gegenüber der Außenatmo.sphäre zu bilden, Zuschneiden des so behandelten stangenförmigen Körpers auf eine erforderliche Länge und Zuschleifen wenigstens des einen Endes des stangenförmigen Körpers, um dasselbe in die geforderte konische Form einer Schreibspitze zu bringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Harzanteil in dem flüssigen Kunstharz in einem Lösungsmittel aufgelöst ist, das sich zusammensetzt aus einem Hauptlösungsmittel mit hoher Verflüchtigungsgeschwindigkeit und einem polarisierten Lösungsmittel mit geringerer Verflüchtigungsgeschwindigkeit als das Hauptlösungsmittel und einer hohen Dielektrizitätskonstanten, und daß das polarisierte Lösungsmittel dem Hauptlösungsmittel als Heizmedium in einem Ausmaß von 1 bis 5 Gew.% in bezug auf die Gesamtmenge des flüssigen Harzes beigemengt ist.
dadurch gekennzeichnet, daß der Harzanteil in dem flüssigen Kunstharz in einem Lösungsmittel aufgelöst ist, das sich zusammensetzt aus einem Hauptlösungsmittel mit hoher Verflüchtigungsgeschwindigkeit und einem polarisierten Lösungsmittel mit geringerer Verflüchtigungsgeschwindigkeit als das Hauptlösungsmittel und einer hohen Dielektrizitätskonstanten, und daß das polarisierte Lösungsmittel dem Hauptlösungsmittel als Heizmedium in einem Ausmaß von 1 bis 5 Gew.% in bezug auf die Gesamtmenge des flüssigen Harzes beigemengt ist.
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3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine hochfrequente elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Hochfrequenzerwärmung so eingestellt wird, daß das Ausmaß der Wärmeerzeugung des stangenförmigen Körpers einreguliert wird, wodurch der Verfestigungszustand des Harzanteils, der in den stangenförmigen Körper eingedrungen ist, derart kontrolliert wird, daß sich das Harz rund um den Außenumfang des stangenförmigen Körpers in einer Schicht verfestigt, oder daß sich das Harz in dem gesamten stangenförmigen Körper gleichmäßig verteilt und verfestigt, oder daß sich das Harz im mittleren Teil des stangenförmigen Körpers konzentriert und dort verfestigt.
dadurch gekennzeichnet, daß eine hochfrequente elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Hochfrequenzerwärmung so eingestellt wird, daß das Ausmaß der Wärmeerzeugung des stangenförmigen Körpers einreguliert wird, wodurch der Verfestigungszustand des Harzanteils, der in den stangenförmigen Körper eingedrungen ist, derart kontrolliert wird, daß sich das Harz rund um den Außenumfang des stangenförmigen Körpers in einer Schicht verfestigt, oder daß sich das Harz in dem gesamten stangenförmigen Körper gleichmäßig verteilt und verfestigt, oder daß sich das Harz im mittleren Teil des stangenförmigen Körpers konzentriert und dort verfestigt.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Preßverformung unter Wärme in einem Temperaturbereich von 30 0C oberhalb und unterhalb des Erweichungspunktes des verwendeten Fasermaterials erfolgt.
dadurch gekennzeichnet, daß die Preßverformung unter Wärme in einem Temperaturbereich von 30 0C oberhalb und unterhalb des Erweichungspunktes des verwendeten Fasermaterials erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff, der die niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist, aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche aus PTFE und PFEP besteht.
dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff, der die niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist, aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche aus PTFE und PFEP besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptlösungsmittel aus einem solchen besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Methanol, Aceton und Äthylacetat besteht, und daß das polarisierte Lösungsmittel einen Siedepunkt oberhalb von 130 0C aufweist und in seinen Molekülen die Carbonylgruppe oder Wasserstoffgruppe enthält sowie aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Phenol, Cresol, Dimethylformamid und Dimethylacetamid besteht.
dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptlösungsmittel aus einem solchen besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Methanol, Aceton und Äthylacetat besteht, und daß das polarisierte Lösungsmittel einen Siedepunkt oberhalb von 130 0C aufweist und in seinen Molekülen die Carbonylgruppe oder Wasserstoffgruppe enthält sowie aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Phenol, Cresol, Dimethylformamid und Dimethylacetamid besteht.
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7. Verfahren nach Anspruch 1, ■
dadurch gekennzeichnet, daß der Harzanteil in dem flüssigen Kunstharz ein warmhärtbares
Harz ist, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Epoxydharz, Urethanharz und Phenolharz besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Strang aus Fasermaterial gekrimpft und aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Nylon, Polyester, Acryl und Vinylon besteht, wobei die Dicke eines einzigen Fadens im Bereich von 2 bis 10 Deniers liegt.
dadurch gekennzeichnet, daß der Strang aus Fasermaterial gekrimpft und aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Nylon, Polyester, Acryl und Vinylon besteht, wobei die Dicke eines einzigen Fadens im Bereich von 2 bis 10 Deniers liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der aus Nylon und Polyesterfasern hergestellte stangenförmige Körper nach seiner Aushärtung durch eine Öffnung hindurchgeführt wird, die um 0,03 bis 0,15 mm kleiner als der Durchmesser des stangenförmigen Körpers ist, während gleichzeitig dieselbe auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher als der Schmelzpunkt des Fasermaterials liegt, um rund um den Umfang des stangenförmigen Körpers einen dünnen Überzugsfilm auszubilden.
dadurch gekennzeichnet, daß der aus Nylon und Polyesterfasern hergestellte stangenförmige Körper nach seiner Aushärtung durch eine Öffnung hindurchgeführt wird, die um 0,03 bis 0,15 mm kleiner als der Durchmesser des stangenförmigen Körpers ist, während gleichzeitig dieselbe auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher als der Schmelzpunkt des Fasermaterials liegt, um rund um den Umfang des stangenförmigen Körpers einen dünnen Überzugsfilm auszubilden.
409824/0532
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| DE2259859A DE2259859C3 (de) | 1972-11-21 | 1972-12-07 | Verfahren zur Herstellung von Schreibspitzen aus einem Bündel synthetischer Fasern |
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