DE3816770A1 - WRITING TIP FOR A LIQUID PEN - Google Patents
WRITING TIP FOR A LIQUID PENInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schreibspitze mit einem Tintenführungsraum. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Schreibspitze für einen Flüssigkeitsschreiber mit einer bemerkenswert verlängerten Schreibdauer, die ein weicheres Schreiben mit einem verbesserten Verschleißwiderstand, verglichen mit üblichen Schreibspitzen, aufweist.The present invention relates to a writing tip with an ink guide room. In particular concerns the present invention a writing tip for a Liquid pens with a remarkably elongated Writing time that is a softer writing with an improved one Wear resistance compared to usual Nibs.
Die meisten üblichen derartigen Schreibspitzen werden durch Spritzgießen eines Thermoplasts hergestellt, wobei das Thermoplast im allgemeinen eine einfache Substanz eines Polyamids, eines Polyurethans, eines Polyacetals usw. oder ein Verbundmaterial von einem dieser Harze, vermischt mit einem Füllstoff, enthält.Most of the usual writing tips of this type are made by Injection molding of a thermoplastic, the Thermoplastic in general is a simple substance of one Polyamide, a polyurethane, a polyacetal, etc. or a composite of one of these resins mixed with a filler.
Diese üblichen Schreibspitzen haben den Nachteil, daß sie vergleichsweise aufgrund der Gleitreibung beim Schreiben schnell verschleißen, obwohl eine Flüssigkeit, wie Tinte usw., als Schmiermittel dient, wobei dies, insbesondere wenn ein hoher Schreibdruck aufgebracht wird oder wenn ein Papier mit einer hohen Oberflächenrauhigkeit verwendet wird, naheliegend ist; d. h., alle für übliche Schreibspitzen verwendeten Harze haben einen unzureichenden Verschleißwiderstand, der die Schreibleistung bzw. Lebensdauer der Schreibspitzen nachteilig beeinflußt. Wenn eine Schreibspitze einen unzureichenden Verschleißwiderstand aufweist, besteht das im folgenden beschriebene Problem bei der Auslegung eines Flüssigkeitsschreibers. Das Problem besteht darin, daß die in einem tintenaufnehmenden Tank verbleibende Tinte und die Schreibdauer der Schreibspitze nicht aufeinander abgestimmt sind, so daß der Flüssigkeitsschreiber aufgrund eines Versagens der Schreibspitze unbrauchbar wird, obwohl noch ausreichende Tinte im Tintentank vorhanden ist. These usual writing tips have the disadvantage that they comparatively due to sliding friction when writing wear out quickly, even though a liquid like ink etc., serves as a lubricant, and this, especially if a high writing pressure is applied or if a paper with a high surface roughness is obvious is; d. that is, all used for common nibs Resins have insufficient wear resistance, the writing performance or lifespan of the writing tips adversely affected. If a writing tip is an insufficient one Has wear resistance, that consists in problem described in the design of a Liquid recorder. The problem is that the ink remaining in an ink-receiving tank and the Writing time of the writing tip not coordinated are so that the liquid recorder due to a failure the writing tip becomes unusable, although sufficient There is ink in the ink tank.
Es ist daher zwecklos, die Schreibdauer des Schreibers zu verlängern, indem man den Flüssigkeitstank als Patrone ausbildet. Um den Verschleißwiderstand einer Schreibspitze zu verbessern, ist ein Verfahren zur Herstellung einer Schreibspitze z. B. aus Glas, Keramik und bestimmten Metallen bekannt, wobei jedoch der Nachteil besteht, daß die so produzierten Schreibspitzen nur ein sehr rauhes Schreiben, verglichen mit Kunststoffschreibspitzen, erlauben. Insbesondere besteht die Neigung, daß die Schreibspitze umso rauher auf dem Papier gleitet, umso schmaler die geschriebenen Strichstärken sind. Es besteht weiter der Nachteil, daß die Schreibspitze verstopft, oder daß die geschriebenen Linien durch Papierfasern unterbrochen werden, oder die Papierfasern in den Tintenführungsraum eindringen.It is therefore pointless to increase the writing time of the writer extend by using the liquid tank as a cartridge trains. The wear resistance of a writing tip is a method of making a Nib z. B. made of glass, ceramics and certain metals known, but there is the disadvantage that the so produced very rough writing, compared to plastic writing tips. In particular there is a tendency that the writing tip all the more slides rougher on paper, the narrower the written ones Line widths are. There is also the disadvantage that the writing tip is clogged, or that the writing Lines are broken by paper fibers, or the Penetrate paper fibers into the ink guide space.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schreibspitze der eingangs genannten Art für einen Flüssigkeitsschreiber zu schaffen, die eine stark verlängerte Lebensdauer bei einem verbesserten Verschleißwiderstand aufweist, und die weiter weich auf dem Papier gleitet und die billig und einfach hergestellt werden kann.It is therefore an object of the present invention to have a writing tip of the type mentioned for a liquid recorder to create a long life span with improved wear resistance, and which continues to glide smoothly on paper and which is cheap and can be easily manufactured.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schreibspitze für einen Flüssigkeitsschreiber mit guten Schreibeigenschaften, insbesondere mit einem hohen Verschleißwiderstand und einer weichen Schreibeigenschaft gelöst, bei der auf der Oberfläche der Schreibspitze aus einem Thermoplast mit einem Tintenführungsraum, die man mit einem üblichen Verfahren herstellt, eine oder mehrere oberflächengehärtete Schichten aus einem Metall oder einem Oxyd, einem Nitrid, einem Karbid oder einer Siliziumverbindung desselben mittels einem Niedrigtemperaturplasmaverfahren aufgebracht werden.This task is accomplished according to the invention by a writing tip for a liquid pen with good writing properties, especially with a high wear resistance and a soft writing feature, where on the Surface of the writing tip made of a thermoplastic with a Ink guide space, which can be done with a common method manufactures one or more surface hardened layers from a metal or an oxide, a nitride, a carbide or a silicon compound thereof using a low-temperature plasma process be applied.
Beispiele geeigneter Niedrigtemperaturplasmaverfahren zur Ausbildung der Schichten auf der Oberfläche der Schreibspitze umfassen das allgemein bekannte Sprühverfahren, das Ionenplattierverfahren, das Plasma-CVD-Verfahren usw., wobei bei der vorliegenden Erfindung das Niedrigtemperaturplasmaverfahren jedoch nicht auf die oben erwähnten Verfahren begrenzt ist und die Oberfläche der Schreibspitze wiederholt mehrmals behandelt werden kann. Bei irgendeinem Niedrigtemperaturplasmaverfahren wird die Oberfläche der Schreibspitze vorzugsweise in der Nähe der Raumtemperatur behandelt, so daß die Temperatur der Schreibspitze unterhalb des Erweichungspunktes des Thermoplasts, das für die Schreibspitze als Substrat verwendet wird, verbleibt, auf dem der Film bzw. die Schichten aufgebracht werden, so daß verhindert wird, daß ein Tintenführungsraum thermisch verformt wird. Der auf diese Weise erhaltene Film hat normalerweise eine sehr weiche Oberfläche.Examples of suitable low-temperature plasma processes for Formation of the layers on the surface of the writing tip include the well-known spray method, the ion plating method, the plasma CVD process, etc., where at of the present invention the low temperature plasma process but not limited to the above-mentioned methods and the surface of the writing tip is repeated several times can be treated. Any low temperature plasma process the surface of the writing tip is preferred treated near room temperature so that the temperature the writing tip below the softening point of the Thermoplastic used as a substrate for the writing tip remains on which the film or layers be applied so that an ink guide space is prevented is thermally deformed. That way The film obtained usually has a very soft surface.
Durch die Verwendung des oben erwähnten Verfahrens können die meisten Metalle, einschließlich jener mit einem hohen Schmelzpunkt, als Film aufgebracht werden, wobei jedoch gemäß dem Ziel der vorliegenden Erfindung ein Metall mit einer hohen Oberflächenhärte und Verschleißwiderstandsfähigkeit vorzugsweise ausgewählt wird. Man kann ebenfalls eine Legierung aus zwei Metallen oder mehreren verwenden. Man erhält einen Film einer metallischen Zusammensetzung eines Oxyds, eines Nitrids, eines Karbids oder einer Siliziumverbindung des Metalls, indem man Sauerstoffgas, Stickstoffgas oder das Gas einer Stickstoffverbindung, Kohlenstoffgas oder das Gas einer Siliziumverbindung als Reaktionsgas in das Plasma einbringt. In einigen Behandlungsverfahren können anorganische oder organische metallische Verbindungen als Reaktionsgas in das Plasma eingebracht werden.By using the above-mentioned method, the most metals, including those with a high melting point, be applied as a film, but according to the Aim of the present invention a metal with a high Surface hardness and wear resistance preferred is selected. You can also make an alloy use two metals or more. You get a film a metallic composition of an oxide, a nitride, a carbide or a silicon compound of the metal by one oxygen gas, nitrogen gas or the gas one Nitrogen compound, carbon gas or the gas one Introduces silicon compound as reaction gas into the plasma. In some treatment procedures, inorganic or organic metallic compounds as reaction gas in the Plasma can be introduced.
Die erfindungsgemäße Schreibspitze, auf deren Oberfläche eine oberflächengehärtete Schicht, bestehend aus einem oder mehreren Filmen aus einem Metall oder einem Oxyd, einem Nitrid, einem Karbid oder einer Siliziumverbindung desselben, mittels einem Niedrigtemperaturplasmaverfahren aufgebracht wird, hat folgende Vorteile:The writing tip according to the invention, on the surface of which surface hardened layer consisting of one or more Films from a metal or an oxide, a nitride, a carbide or a silicon compound thereof, by means of a low-temperature plasma process is applied following advantages:
- (1) Die Schreibspitze weist einen hohen Verschleißwiderstand beim Schreiben auf, da ihre Oberfläche mit einem sehr viel härteren Film als dem Substrat aus einem Thermoplast beschichtet ist.(1) The writing tip has a high wear resistance when writing on because their surface with a very much harder film than the thermoplastic substrate is coated.
- (2) Der gehärtete Film, der die Oberfläche der Schreibspitze bedeckt, hat normalerweise eine sehr weiche Oberfläche, deren Reibkoeffizient niedrig ist, so daß die Schreibspitze leicht auf dem Papier gleitet.(2) The hardened film covering the surface of the writing tip covered, usually has a very soft surface, whose coefficient of friction is low, so that the writing tip slides easily on paper.
- (3) Da die Schreibspitze ein Kunststoffträgerteil hat, wird ein weiches Schreiben, verglichen mit den Schreibspitzen aus Glas, Keramik oder bestimmten Metallen, ermöglicht.(3) Since the writing tip has a plastic carrier part, a soft writing compared to the nibs made of glass, ceramics or certain metals.
- (4) Der gehärtete Film auf der Oberfläche der Schreibspitze wird üblicherweise ausgebildet, nachdem das Substrat der Schreibspitze mit Ionen, wie Argon usw., sprühgesäubert wurde, wobei die Atome, die auf das Substrat auftreffen, eine sehr hohe Energie haben, und der darauf ausgebildete Film dauernd Ionenstößen unterworfen ist. Hierdurch kann der ausgehärtete Film sich leicht mit dem Substrat mischen oder in es diffundieren, so daß man eine hohe Haftung am Substrat der Schreibspitze erreicht und keine Gefahr eines Abschälens beim Schreiben besteht.(4) The hardened film on the surface of the writing tip is usually formed after the substrate of the Pen tip with ions, such as argon, etc., spray-cleaned with the atoms hitting the substrate have a very high energy, and the one trained on it Film is continuously subjected to ionic impacts. This can the cured film mix easily with the substrate or diffuse into it, so that you have a high adhesion to Pen tip substrate reached and no danger peeling when writing.
- (5) Die Ausbildung eines gehärteten Films erfordert allgemein einen hohen Technologiestandard und eine teuere Anlage. Bei der vorliegenden Erfindung wird die oberflächengehärtete Schicht jedoch auf einer sehr kleinen Zone einer Schreibspitze ausgebildet, so daß der Vorteil besteht, daß die Massenherstellung die Herstellung einer sehr billigen Schreibspitze möglich macht.(5) The formation of a hardened film generally requires a high technology standard and an expensive system. In the present invention, the surface hardened Layer however on a very small zone of one Tip designed so that there is the advantage that mass production the production of a very cheap one Makes writing tip possible.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below.
Eine Schreibspitze 2 umfaßt einen Tintenführungsraum 1 mit einer ungewöhnlichen Form, beispielsweise einem Kreuzquerschnitt, wie er in der Figur dargestellt ist, und wird aus erwärmten und geschmolzenem Polyacetal mittels üblichem Extrudieren geformt, wobei dann ein Wolframfilm von 2 µ Dicke 3 auf der Oberfläche der Schreibspitze 2 mittels üblichem Sprühbeschichten aufgebracht wird.A writing tip 2 comprises an ink guiding space 1 with an unusual shape, for example a cross-section as shown in the figure, and is formed from heated and melted polyacetal by means of conventional extrusion, with a tungsten film of 2µ thick 3 then on the surface of the writing tip 2 is applied by means of conventional spray coating.
Die Herstellungsbedingungen für den Film sind so, daß ein Gleichstrom bei einem Druck von 5×10-3 Torr und bei einer Substrattemperatur in der Nähe von Raumtemperatur unter Verwendung eines Argongases als Plasmaquelle und metallischem Wolfram als Ziel entladen wird.The production conditions for the film are such that a direct current is discharged at a pressure of 5 × 10 -3 Torr and at a substrate temperature near room temperature using an argon gas as a plasma source and metallic tungsten as a target.
Durch SEM-Beobachtungen wurde bestätigt, daß der so erhaltene Wolframfilm sehr glatt ausgebildet wird, ohne daß der Tintenführungsraum beschädigt wird.It was confirmed by SEM observations that the thus obtained Tungsten film is made very smooth without the ink guide space is damaged.
Die so erhaltene Schreibspitze wurde an ein Schreibinstrument angebracht, woraufhin der Verschleiß der Schreibspitze mit einer mechanischen Schreibprüfmaschine gemessen wurde. Der Weichschreibtest wurde durch sensorische Auswertung geübter Fachkräfte durchgeführt. Die Ergebnisse der Messungen und der Versuche sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Als Vergleichsbeispiel wurde eine Schreibspitze ohne eine oberflächengehärtete Schicht verwendet.The writing tip thus obtained was attached to a writing instrument attached, whereupon the wear of the writing tip with a mechanical typing machine was measured. The Soft writing test was more practiced by sensory evaluation Specialists carried out. The results of the measurements and the Experiments are shown in the following table. As a comparative example became a writing tip without a surface hardened one Layer used.
Eine Schreibspitze aus Polyacetal mit der gleichen Form wie beim Beispiel 1 wurde als Substrat verwendet, und eine Titannitridschicht von etwa 2 µ Dicke wurde auf der Oberfläche der Schreibspitze mittels dem bekannten Ionenplattierverfahren aufgebracht.A polyacetal writing tip with the same shape as Example 1 was used as the substrate, and a Titanium nitride layer of about 2 µ thick was on the surface the writing tip using the known ion plating process upset.
Die Herstellungsbedingungen für die Schicht waren so, daß ein Gleichstrom bei einem Druck von 3×10-4 Torr und einer Substrattemperatur in der Nähe der Raumtemperatur unter Verwendung eines Argongases als Plasmaquelle, eines metallischen Titans als Ziel und einem Stickstoffgas als Reaktionsgas entladen wurde. The production conditions for the layer were such that a direct current was discharged at a pressure of 3 × 10 -4 Torr and a substrate temperature near room temperature using an argon gas as a plasma source, a metallic titanium as a target and a nitrogen gas as a reaction gas.
Durch SEM-Beobachtungen wurde bestätigt, daß der so erhaltene Wolframfilm sehr glatt war, und daß der Tintenführungsraum nicht beschädigt wurde.It was confirmed by SEM observations that the thus obtained Tungsten film was very smooth and that the ink guide space has not been damaged.
Die so erhaltene Schreibspitze wurde an einem Schreibgerät befestigt und dem gleichen Prüfverfahren wie beim Beispiel 1 unterworfen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.The writing tip thus obtained was on a writing instrument attached and the same test procedure as in the example 1 subjected. The results are in the table below shown.
Eine Schreibspitze aus Polyacetal mit der gleichen Form wie beim Beispiel 1 wurde als Substrat verwendet, und ein Siliziumnitridfilm von etwa 2 µ Dicke wurde auf der Oberfläche der Schreibspitze mittels dem bekannten CVD-Verfahren ausgebildet.A polyacetal writing tip with the same shape as Example 1 was used as a substrate, and a Silicon nitride film of about 2 µ thick was on the surface the writing tip using the well-known CVD process educated.
Die Herstellungsbedingungen des Films waren so, daß ein Hochfrequenzstrom bei einer Substrattemperatur gleich der Raumtemperatur unter Verwendung eines Mischgases aus Silan, Ammoniak und Stickstoff als Reaktionsgas entladen wurde.The manufacturing conditions of the film were such that a high frequency current at a substrate temperature equal to room temperature using a mixed gas of silane, Ammonia and nitrogen as the reaction gas was discharged.
Durch SEM-Beobachtungen wurde bestätigt, daß der so erhaltene Wolframfilm sehr glatt war und der ungewöhnlich geformte Querschnitt nicht beschädigt wurde.It was confirmed by SEM observations that the thus obtained Tungsten film was very smooth and the unusually shaped Cross-section was not damaged.
Die so erhaltene Schreibspitze wurde an einem Schreibgerät befestigt und dem gleichen Test wie in dem Beispiel 1 unterworfen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle darge stellt. The writing tip thus obtained was on a writing instrument attached and subjected to the same test as in Example 1. The results are shown in the table below poses.
Die Schreibspitze gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf ihrer Oberfläche eine oberflächengehärtete Schicht aus einem oder mehreren Filmen aus einem Metall oder einem Oxyd, einem Nitrid, einem Karbid oder einer Siliziumverbindung desselben auf, die mittels einem Niedrigtemperaturplasmaverfahren aufgebracht wurden, wobei diese Schreibspitze einen verbesserten Verschleißwiderstand aufweist und ein weiches Schreiben bei sehr viel größerer Schreibleistung ermöglicht, wie man dies aus den oben aufgeführten Versuchsergebnissen sieht. Gewöhnliche Schreibspitzen weisen dagegen noch ausreichend Tinte auf, wenn sie bereits nicht mehr zu gebrauchen sind. Die Schreibspitze gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders von Vorteil, wenn ein hoher Schreibdruck aufgebracht werden soll, oder wenn Papier verwendet wird, das eine rauhe Oberfläche aufweist. Es ist weiter eine Kombination verschiedener Aufzeichnungsmedien nützlich, bei denen eine Schreibspitze eine lange Lebensdauer aufweisen muß. Ein Schreibstift mit Patrone kann ebenfalls in vorteilhafter Weise die Schreibspitze gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden. Somit weist die oben beschriebene Schreibspitze eine Reihe von Vorteilen auf.The writing tip according to the present invention has a surface hardened layer of a or more films of a metal or an oxide, one Nitride, a carbide or a silicon compound thereof applied by means of a low-temperature plasma process were, with this writing tip an improved Has wear resistance and a soft writing how much this enables much greater write performance from the test results listed above. Ordinary By contrast, nibs still have sufficient ink when they are no longer usable. The Writing tip according to the present invention is special an advantage if high writing pressure is applied or if paper is used that has a rough surface having. It is also a combination of different ones Recording media useful where a writing tip must have a long service life. A pen the cartridge can also be used in an advantageous manner with a cartridge use according to the present invention. Consequently the writing tip described above has a number of Advantages on.
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