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Schreibstift sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines
Schreibstiftes Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schreibstift sowie ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schreibstiftes und insbesondere eines
solchen mit vollständig integrierter Schreibspitze und einem Tinten-Reservoir, wobei
wenigstens ein Luftkanal innerhalb des Schreibstiftes vorgesehen ist.
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Derartige Schreibstifte mit vollständig integrierter Schreibspitze.und
Tinten-Reservoir sind in den eigenen älteren US-Patentanmeldungen 694 524, 694 525
und 702 067 beschrieben.
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Demzufolge werden zur Herstellung eines Schreibstiftes mit vollständig
integrierter Schreibspitze und Tinten-Reservoir zuerst Fiber durch ein Preßteil
geführt, wobei sie komprimiert und zu einem Fiberbündel geformt werden, während
ein Kunststoff extrudiert wird, der das Fiberbündel umhüllt, wonach das umhüllte
Fiberbündel in die für Schreibstifte erforderlichen Längen geschnitten wird und
in eine Flüssigkeit aus Urethan-Vorpolymerisat getaucht wird; danach werden sie
aus der Flüssigkeit genommen und eine Zeitlang aufbewahrt, so daß ein festes Kapillarteil
entsteht, das die Schreibspitze bildet. Während des Kompressions- und Formvorganges
wird im Fiberbündel durch Hitzeeinwirkung wenigstens eine Längsnut gebildet um einen
Luftkanal oder Luftkanäle zu erzeugen.
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Beim Schmelzvorgang dieser Luftkanäle durch dieses Verfahren entstehen
nun Schwierigkeiten aufgrund der niedrigen Dichte und
der mangelnden
Steifigkeit des Fiberbündels. Aus dem gleichen Grunde ist die Schmelzmethode mit
höheren Kosten behaftet und erfordert komplizierte Vorrichtungen.
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Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur einfacheren
und billigeren Herstellung von derartigen Luftkanälen anzugeben. Ein weiterer Zweck
der Erfindung besteht darin, zu verhindern, daß Fiber in den Luftkanal eindringen
können durch Vorsehen einer linearen Nut besonderen Querschnittes oder einer spiralförmigen
Nut durch Drehen des Preßteils. Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die Richtungen
zwischen den Fibern des Fiberbündels und der Nut quer zueinander verlaufen, so daß
die ersteren nicht in letztere eindringen können und daß das Fiberbündel aufgrund
der Reibung zwischen ihm und dem Drehteil während des Drehvorganges sich nicht mitdreht.
Außerdem schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung der oben genannten
Verfahren.
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Erfindungsgemäß wird ein Schreibstift mit vollständig integrierter
Schreibspitze und Tinten-Reservoir vorgeschlagen, der wenigstens eine als Luftkanal
dienende Nut in Längsrichtung innerhalb der Schreibhülle aufweist. Das erfindungsgemäße
Verfahren zur Herstellung eines Schreibstiftes mit vollständig integrierter Schreibspitze
und Tinten-Reservoir umfaßt das Durchführen von Fibern durch ein Preßteil um sie
in ein Fiberbündel zu komprimieren und zu formen, das Extrudieren eines geeigneten
Kunststoffes um eine Hülle um das Fiberbündel mittels des Extruders zu bilden ,
das Schneiden des umhüllten Fiberbündels in die für Schreibstifte erforderlichen
Längen und das anschließende Eintauchen entweder eines oder beider Enden in eine
Flüssigkeit aus Urethan-Vorpolymerisat, das Herausnehmen aus dieser Flüssigkeit
und Aufbewahren eine Zeitlang zur Bildung einer festen Schreibspitze, wobei in der
Schreibhülle
während des Extrudiervorganges wenigstens eine Längsnut
gebildet wird, die als Luftkanal dient.
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Diese Nut kann in Längsrichtung gesehen linear verlaufen oder vorzugsweise
spiralförmig verlaufen und quer zum Fiberbündel angeordnet sein um dergestalt zu
verhindern, daß Fibern des Fiberbündels in die Nut eindringen und diese verstopfen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung des Schreibstiftes
weist eine Anordnung auf zum Komprimieren und Formen eines Fiberbündels aus Fibern
, eine Anordnung außerhalb der Komprimier- und Formanordnung zum Extrudieren einer
Hülle, die das Fiberbündel umhüllt, eine Anordnung innerhalb der Extrudier- und
Umhüllungsanordnung zum reibungslosen Zuführen des Fiberbündels sowie eine Anordnung
auf der Extnidier- und Umhüllungsanordnung um wenigstens eine Längsnut innerhalb
der Dicke der extrudierten Hülle zu bilden.
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Die die Nut bildende Anordnung kann insbesondere drehbar sein um eine
spiralförmige Nut au erzeugen. In diesem Fall der drehbaren Vorrichtung zur Bildung
der Nut kann durch die Drehung das Fiberbündel wegen der entstehenden Reibung mitgedreht
werden, so daß sich vorzugsweise die Zuführanordnung entlang des gesamten inneren
Umfangs der Extrudier-Umhüllungsanordnung erstreckt. Dadurch wird eine Verdrehung
des Fiberbündels zusammen mit der die Nut erzeugenden Anordnung verhindert. Es hat
sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die Zuführanordnung und/oder die die Drehung
verhindernde Anordnung aus Kunstharzfluorid besteht, das einen besonders niedrigen
Reibungskoeffizienten aufweist.
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Des weiteren erstreckt sich in Vorwärtsrichtung des Extruders gesehen
die Zuführ- oder Antidrehungsanordnung ein erhebliches
Stück, wobei
an ihrem Ende das extrudierte Fiberbündel und die Hülle zusammengeführt und miteinander
verbunden werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert,
in der bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen: Figur 1 einen
schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Schreibstiftes, Figur 2 eine perspektivische Ansicht des den Schreibstift bildenden
Materials mit drei linearen Nuten; Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines den
Schreibstift bildenden Materials mit drei spiralförmigen Nuten, Figur 4 einen Querschnitt
, bei dem die extrudierte Hülle und das Fiberbündel ein erhebliches Stück vor dem
Extruder zusammengeführt und miteinander verbunden sind, Figur 5 eine Vorderansicht
eines ersten Ausführungsbeispiels des Preßteils, Figur 6 einen Querschnitt des durch
das in Figur 5 gezeigte PreBteilvhergestellten Schreibstiftes, Figur 7 eine Vorderansicht
eines anderen Auführungsbeispiels eines Preßteils,
Figur 8 einen
Querschnitt durch den durch das in Figur 7 dargestellten Preßteil gebildeten Schreibstift,
und Figur 9 einen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines den Schreibstift
bildenden Materials, das durch die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung hergestellt worden
ist.
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Zuerst wird ein Fiberbundel durch Zufuhr geeigneter Fibern 3 z.B.
aus Propylen, in eine Zufuhranordnung 2 gebildet, wobei letztere mittig im Extruder
1 angeordnet ist. Gleichzeitig wird geeignetes Kunstharz, wie z.B. Vinylchlorid
in eine Extrudier- und Unullungsanordnung 4 über eine nicht dargestellte Zufuhrvorrichtung
eingegeben, wobei es geschmolzen wird und durch den Extruderauslaß 5 extrudiert
wird. Der ExtruderauslaB 5 weist ein Preßteil 6 auf, dessen Gestalt beispielsweise
in Figur 5 und 7 dargestellt ist um so eine Nut zu erzeugen. Die Breite d des Extruderauslasses
5 bestimmt die Dicke der Hülle. Die Höhe h eines Vorsprungs 7 am Preßteil 6 sollte
geringer sein als die Breite d , so daB die Nut innerhalb der Dicke der Schreibstifthülle
geformt wird (Figur 4).
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Die Anzahl der Vorsprünge 7 an Preßteil 6 beträgt wenigstens eins
während die Abmessungen des Vorsprungs so gewählt werden müssen, daß ein Hohlraum
zur Verbindung des Tinten-Reservoirs mit der Umgebung auch bei einen späteren Bearbeitungsvorgang
erhalten bleibt, bei dem der Schreibstift in Urethan-Vorpolymerisat getaucht wird.
Eine nähere Beschreibung der Herstellung des Schreibstiftes nach dem Extrudiervorgang
erübrigt sich, da hierzu auf die oben angegebenen eigenen früheren Paten tan:te
ldungen verwiesen werden kann.
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Das in den Figuren 5 und 7 dargestellte Preßteil G weist drei Vorsprünge
auf, die in einem Winkelabstand von 1200 untereinander angeordnet sind. In den Figuren
6 und 8 sind die mit den Preßteilen von Figur 5 bzw. Figur 7 erzeugten Querschnitte
der extrudierten Hüllen dargestellt. Im folgenden wird insbesondere das in Figur
5 dargestellte Preßteil näher erläutert.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen perspektivische Ansichten des den Schreibstift
bildenden Materials, wie es durch Extrudieren mittels des Extruders und des in Figur
5 dargestellten Preßteils 6 erhalten wird. Das in Figur 2 gezeigte Material wird
hergestellt, ohne daß sich das Preßteil dreht und dasjenige von Figur 3 wird hergestellt,
indem sich das Preßteil dreht. Nach dem Schneiden dieser Materialien in geeignete
Längen von Simibstiftmaterial wird das fertige Produkt erhalten gemäß den in den
oben näher angegebenen älteren Patentanmeldungen beschriebenen Verfahren.
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Die Fibern, wie beispielsweise Polyester-Fibernlwerden der Zufuhranordnung
2 durch eine Zufuhröffnung zugeführt, anschließend durch die Antidrehanordnung 8
geführt und weiterhin durch den Vorsprung 9 , so daß ein Fiberbündel entsteht, wonach
diesesfwie Figur 4 zeigt, mit der extrudierten Hülle zusammengeführt und miteinander
verbunden wird, so daß das in Figur 2 oder 3 gezeigte Schreibstiftmaterial entsteht.
Die Hülle wird andererseits , nachdem sie in der Extrudier-Umhüllungsanordnung 4
geschmolzen worden ist , kontinuieikch durch die Extrudieröffnung mit konstanter
Dicke extrudiert Das an der Extrudieröffnung 5 angeordnete Preßteil 6 formt innerhalb
der Dicke der Hülle die linearen Nuten 10 nach Figur 2 oder die spiralförmigen Nuten
11 nach Figur 3. Die Zufuhranordnung oder Antidrehanordnung als auch ihr Vorsprung
besteht vorzugsweise aus einem Material, das für Fibern und Stahl, aus dem die Extrudier-
Umhüllungsanordnung
besteht, eine geringe Reibung aufweist, wie z.B. Kunstharzfluorid. Dadurch gleiten
die Fibern glatt im Kunstharzfluorid-Zylinder,so daß keine abwechselnden dünnen
und dicken Stellen des Fiberbündels entstehen und obendrein ein Verdrehen des Zylinders
zusanirnen mit der Verdrehung der die Nuten formenden Anordnung verhindert wird.
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Wenn eine lineare Nut entstehen soll, so wird die die Nut erzeugende
Anordnung nicht gedreht. Das Fiberbündel und die Hülle werden gerade extrudiert
und am äußeren Ende des Vorsprungs 9 zusammengeführt und miteinander verbunden,
wie es Figur 4 im einzelnen zeigt.
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Soll jedoch eine spiralförmige Nut geformt werden, wie es Figur 1
zeigt, so ist an der Anordnung, die das Preßteil 6 trägt, zur Erzeugung der Nut
ein Getriebe 13 angeordnet, das über einer Untersetzung 14 mit einem Motor 15 verbunden
ist.
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Durch die Betätigung des Motors dreht sich das Preßteil 6, wodurch
spiralförmige Nuten 11 (Figur 3) im Inneren der aus dem Extrudierauslaß austretenden
Hülle geformt werden.
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Im folgenden wird die Gestalt des Vorsprunges 7 auf dem PreB-teil
6 und damit der Nutenquerschnitt näher erläutert. Um ein Eintreten von Fibern in
die Nut zu verhindern, kann innerhalb der Hüllendicke eine vollständig geschlossene
Nut geformt werden, wobei es jedoch schwierig ist, eine derartig geschlossene Nut
angesichts des dünnen Hüllendurchmessers zu formen und gleichzeitig eine gute Bearbeitbarkeit
und ein gutes Aussehen zu gewährleisten.
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Es hat sich als am günstigsten herausgestellt, eine Nut zu formen,
deren Querschnitt eine schmale nach innen gerichtete
öffnung aufweist,
deren Querschnitt sich dann vergrößert und die geschlossen ist, bevor sie die Oberfläche
der Hülle erreicht. Das Vorsehen einer schmalem Öffnung zum Inneren der Hülle hin
sorgt dafür, daß es schwierig ist für Fibern in die Nut einzudringen. Jedoch können
einige sehr dünne Fibern trotzdem in die Nut eindringen. Zu diesem Zweck werden
spiralförmige Nuten vorgesehen, wodurch die Anzahl der eindringenden Fibern noch
weiter herabgesetzt wird. Auch die weitere Annäherung des Winkels zwischen dem Fiberbündel
und der Nut an 900 verringert die anzahl der in die Nut eindringenden Fibern.
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Das Eintreten von Fibern in die Nut würde zu einem Verstopfen der
Nut ul die Eintrittsstelie herum fuhren beim späteren Bearbeitungsvorgang des Eintanchens
in die Flüssigkeit aus Urethan-Vorpolymerisat p so dafS dann kein Luftkanal mehr
entsteht. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, die Nut spiralförmig oder quer anstatt
linear auszuführen. Da bei Vorsehen einer einzigen Nut die Verstopfungsgefahr gröBer
ist , werden vorzugsweise eine Mehrzahl an Nuten gebildet. Bei den in der Zeichnung
dargestellten Ausführungseispielen weist die Hülle drei Nuten auf. Die Nut selber
kann vergleichsweise klein ausfallen, da beim Eintauchen des Schreibstiftmaterials
in die Flüssigkeit aus Urethan-Vorpolnerisat sich zwar die Nut ebenfalls mit der
Flüssigkeit füllt, diese jedoch vom Fiberbündel aufgrund einer Kapillaraktion aufgesaugt
wird.
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Die durch den Auslaß 5 extrudierte Hülle S ist heiß und weich und
dehnbar. Ein Verbinden der heißen Hülle und des Fiberbündels F an einer Steile in
der N3he des Auslasses 5 würde demzufolge auch das Fiberbündel dehnen, wodurch eine
abwechselnde Ausbildung von dünnen und dicken Stellen im Fiberbündel entsteht. Dies
muß jedoch mit Sicherheit vermieden werden, da das ~Fiberbündel sowohl das inten-Heservoir
als auch die
Schreibspitze bildet. Aus diesem Grunde wird die Stelle
, an der die heiße Hülle mit dem Fiberbündel zusammengeführt md verbunden wird,
in einem kleinen Abstand vom Auslaß 5 gewählt, so daß die extrudierte Hülle immer
npch ihre verklebende Eigenschaft aufweist, wie es durch den Punkt A in Figur 4
angedeutet ist, der den Punkt bezeichnet, an der die Hülle und das Fiberbündel im
Abstand von Extruder zusammengeführt und verbunden werden.
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Erfindungsgemäß erstreckt sich die Antidrehanordnung 8 dergestalt,
daß sie den Vorsprung 9 bildet, an dessen Ende die Hülle und das Fiberbündel zusammengeführt
und miteinander verbunden werden. Der Vorsprung 9 aus Kunstharzfluorid ermöglicht
ein glattes Zuführen des Fiberbündels und verhindert ein Ankleben der heißen Hülle,
so daß ein glattes Verbinden zwischen Hülle und Fiberbündel erfolgen kann. Damit
ist gewährleistet, daß das Schreibstiftmaterial kontinuierlich und fehlerfrei hergestellt
werden kann.
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Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung kann auch zum Herstellen von Schreibstiftmaterial
dienen, das einen Querschnitt aufweist, wie er in Figur 9 dargestellt ist. Dieses
Schreibstiftmaterial weist ein umhülltes Fiberbündel auf, das etwas seitlich versetzt
ist mit einem exzentrischen und relativ großen Luftkanal.
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Erfindungsgemäß wird als ein Schreibstift mit vollständig integrierter
Schreibspitze und Tinten-Reservoir hergestellt, bei dem während des Extrudiervorganges
wenigstens eine lineare oder spiralförmige Nut als Luftkanal innerhalb der Hülle
eingeformt wird. Das Herstellen des Schreibstiftes erfolgt mittels eines Extruders,
der eine Mehrfachextrudierung von sowohl der Hülle
als auch des
Fiberbündels , das von der Hülle umgeben wird, durchführt. Nach dem Schneiden der
umhüllten Fiberbündel in gewünschte Längen von Schreibstiftmaterial wird dieses
Material in eine Flüssigkeit aus Urethan-Vorpolymerisat getaucht um eine geeignete
Schreibspitze zu bilden. Durch weiteres Verarbeiten dieser Schreibspitze erhält
man das endgültige Schreibprodukt.
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L e e r s e i t e