DE4016474C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Minen - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Minen, insbesondere für Kosmetikstifte.

Zur Herstellung von Schreibminen, insbesondere von Mi­ nen für Kosmetikstifte, ist es bekannt, diese Minen entweder durch Extrusion oder aber durch Gießen herzu­ stellen. Bei der Extrusion wird ein endloses Produkt erhalten, wobei es möglich ist, Rohmassen mit einer relativ großen Viskosität zu verarbeiten, wobei jedoch die Qualitätsmerkmale der fertigen Mine durch die beim Anpressen aufzuwendenden hohen Drucke geprägt sind. Insbesondere muß hierbei berücksichtigt werden, daß als Pigmentträger für die Farbpigmente der Mine Wachse bzw. Fettstoffe verwendet werden müssen, die kalt ver­ formbar sein müssen und nach der Verformung rekristal­ lisieren, um auf diese Weise eine Minenstruktur zu er­ langen, welche eine hinreichende Beständigkeit und brauchbare mechanische Eigenschaften aufweist. Weiter­ hin tritt das Problem auf, daß Lufteinschlüsse die Mi­ nenqualität beeinträchtigen können. Schließlich müssen derartige Minen zum Gebrauch noch in eine Hülse einge­ bracht werden, was bei herkömmlichen Holzstiften da­ durch geschieht, daß zwei Stifthälten unter Einschluß der Mine miteinander verleimt werden, d. h. für das Einbringen der Mine in die sie umgehende Hülse ist ein gesonderter Arbeitsgang erforderlich. Ansonsten ist die Herstellung von Minen durch Extrusion aufgrund ihrer kontinuierlichen Arbeitsweise zur Herstellung mit großen Stückzahlen geeignet. Die Erstellung von Minen hoher Qualität mit einem optimalen Abstreich­ verhalten unterliegt demgegenüber aufgrund der her­ stellungsbedingten Anforderungen Grenzen.

Alternativ zur Extrusion von Minen sind auch schon Verfahren bekannt geworden, wo die Minenrohmasse er­ hitzt und in flüssigem Zustand mittels einer Art In­ jektionsnadel in vertikal angeordnete Hülsen einge­ bracht wird. Nach dem Aushärten der Masse ist ein fer­ tiger Kosmetikstift verfügbar, da die Stifthülse gleichzeitg auch als Gießform dient. Der Nachteil die­ ses Verfahrens liegt in einem relativ ungünstigen Kri­ stallisationsverhalten aufgrund des Gießens in verti­ kale Formen und darin, daß praktisch jede Mine geson­ dert gegossen werden muß.

Die DE 33 27 771 C2 beschreibt das Gießen von Minen, wobei das Gießen in eine Hülse erfolgt und wobei die Minenmasse durch Unterdruck in die Hülse eingesaugt wird.

In der DE 25 43 610 A1 wird eine Formgießmaschine zum Herstellen von Malstiften beschrieben, die einen drehbaren Formtisch mit einer Anzahl von Abteilungen besitzt, wovon jede von wenigstens einem senkrechten Formrohr durchsetzt ist.

Aus der DE 38 35 680 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchen ähnlich wie in der DE 37 26 996 A1 die Mine horizontal gegossen wird, wobei die Form wenigstens längs eines Teiles ihrer Mantelfläche offen ist, wobei die Formmasse aus einem Kunststoff-Formteil besteht.

All den vorstehend genannten Gießverfahren haften die eingangs bereits beschriebenen grundsätzlichen Nachteile bekannter Gießverfahren an.

Aus der DE 37 26 996 A1 ist es auch schon bekannt, Minen in horizontale Formen zu gießen, wobei die horizontalen Formen längs des Man­ tels zum Einfüllen der Gießmasse offen sind. Bei die­ sem Verfahren kann zwar mit einer geringeren Viskosi­ tät im Vergleich zum vertikalen Gießen gearbeitet wer­ den, jedoch muß gleichwohl auf ein gutes, die Formaus­ nehmung gleichmäßig ausfüllendes Fließverhalten geach­ tet werden, so daß die Rohmasse nicht so ausgelegt werden kann, wie dies für eine ideale Pigmentierung anzustreben wäre.

Insoweit ist es für eine optimale Konsistenz der Mine wünschenswert, daß der Pigmentanteil größer als 55% ist. Dies läßt sich dann erreichen, wenn in der Mine Strukturbildner nicht erforderlich sind, und wenn die herkömmlicherweise sehr starke Abhängigkeit von der Verarbeitungstemperatur und -viskosität zumindest er­ heblich reduziert wird. Weiterhin ist anzustreben, daß der Fettanteil zugunsten des Pigmentanteils reduziert wird.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Her­ stellung von Minen anzugeben, welche sich insbesondere für Minen hoher Qualität eignen und die auch die Er­ stellung von Minen mit einer bestimmten Farbe und Kon­ sistenz bei vergleichsweise kleinen Stückzahlen zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem vorgesehen ist, die zu füllenden Hülsen drehantreibbar gelagert sind und die fließfähige Masse aus einem Vor­ ratsbehälter heraus unter Einwirkung der Zentrifugal­ kraft in die Hülse gedrückt wird.

Aufgrund des durch die Zentrifugalkraft eingestellten Druckaufbaus ist es möglich, die Hülsen unter zuver­ lässiger Vermeidung von Lufteinschlüssen vollständig auszugießen, wobei Gießmassen mit einem geringen Fett und hohem Pigmentanteil verwendet werden können, und wobei das Ausfüllen der Form auch bei höher Viskosität zuverlässig gewährleistet ist. Durch die Einstellung entsprechender Drehzahlen bzw. durch das Fahren eines entsprechenden Drehzahlprogramms über die gesamte Gießdauer ist es möglich, das Herstellungsverfahren optimal an die jeweils verwendete Konsistenz der Roh­ masse anzupassen. Zusätzlich zur gleichmäßigen Aus­ füllung der Form ergibt sich eine Verdichtung der Masse, was zu einer hohen Pigmentdichte bei der fer­ tigen Mine führt. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß die einzelnen Bestandteile der Rohmasse im wesentlichen die gleiche Dichte besitzen, da sonst bei der Formgebung eine Separation dieser Bestandteile auftreten kann.

Grundsätzlich ist die Herstellung von Metallteilen durch Schleuderguß seit Jahrzehnten bekannt. In der DE-PS 7 36 516 wird beispielsweise ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbfabrikaten aus Eisen oder Stahl beschrieben. Es ist auch bekannt, z. B. Betonmasten im Schleudergußverfahren herzustel­ len. Die erfindungsgemäß nun realisierten Möglichkei­ ten einer Herstellung von Minen im Schleudergießver­ fahren wurden demgegenüber bisher nicht erkannt, wobei insbesondere die praktischen Erprobungen gezeigt ha­ ben, daß derart hergestellte Minen eine Summe überra­ schender Vorteile aufweisen, so daß ein derartiges Herstellungsverfahren immer dann erhebliche Vorteile mit sich bringt, wenn Minen mit besonderer Qualität in relativ kleinen Chargen hergestellt werden sollen.

Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Hülsen um einen zentralen Vorratsraum für die fließfähige Masse herum befestigt.

Dabei werden die Hülsen günstigerweise in von dem zen­ tralen Vorratsraum nach außen führende Bohrungen sich jeweils radial nach außen erstreckend eingesteckt.

Es ist dementsprechend leicht möglich, die leeren Hül­ sen einzubringen und die gefüllten Stifte nach dem Schleudergießen herauszunehmen. Um eine Abdichtung zwischen den Bohrungen und den Hülsen zu erzielen, können dort Dichtringe vorgesehen werden, wobei die Erprobung jedoch zeigt, daß an diese Abdichtung keine allzu hohen Anforderungen gestellt werden müssen.

Für manche Anwendungszwecke kann es vorteilhaft sein, wenn durch Anlegen eines Unterdrucks das Innere der Hülsen vor dem Gießen evakuiert wird, um das Eindrin­ gen der Gießmasse zu erleichtern.

Aus dem gleichen Grund kann vorgesehen sein, die Gieß­ masse zu erwärmen, was entweder vor dem Einbringen in den Vorratsraum oder durch Vorsehen eines Heizmantels in denselben realisiert werden kann.

Die Hülsen, welche beim Schleudergießen als Gießformen fungieren, können je nach den Anforderungen tempe­ riert, d. h. sowohl erwärmt als auch gekühlt werden. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, daß man in einen Ringraum, den die Hülsen quer durchsetzen, ein Kühl- oder Heizmedium, wie z. B. erwärmte Luft, ein­ strömen läßt.

Je nach Konsistenz der Gießmasse wird zum Gießen eine Drehzahl von ca. 3000 bis 12000 U/min eingestellt. Es ist auch möglich, die Drehzahl während des Gießvor­ ganges programmgesteuert zu verändern, um z. B. bei Be­ ginn des Schleudergießens einen höheren und gegen Ende einen niedrigeren Druck aufzubauen.

Die eingangs genannte Aufgabe wird vorrichtungstechnisch gelöst durch eine Vorrichtung mit einem zentralen Vorratsraum für die zu vergießende Masse und eine Mehrzahl sich von dem zentralen Vorratsraum radial nach außen weger­ streckender Formausnehmungen, die sich dadurch aus­ zeichnet, daß zu der Herstellung von Minen, insbeson­ dere für Kosmetikstifte, die Formausnehmungen durch in die Außenwand des zentralen Vorratsbehälters einge­ steckte Hülsen gebildet sind.

Um die Hülsen in radialer Richtung einfach und zuver­ lässig zu fixieren, kann vorgesehen sein, daß das freie äußere Ende der Hülsen im eingesetzten Zustand an einem Anschlag anliegt, der vorzugsweise durch eine mit dem zentralen Vorratsbehälter verbundene und sich mit diesem drehende Zylinderwand gebildet ist.

Zum Befüllen des zentralen Vorratsbehälters kann eine drehfeste, zentrale, trichterartige Befülleinrichtung vorgesehen sein, welche gleichzeitig auch als Vorrats­ behälter für die jeweils nächste Charge und gegebenen­ falls auch zum Temperieren derselben verwendet werden kann.

Günstigerweise ist in einer derartigen Zuführeinrich­ tung ein Sperrorgan angeordnet, so daß der zentrale Vorratsraum durch Betätigung dieses Sperrorgans mit einer definierten Menge von Gießmasse befüllt werden kann.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen schematischen, vertikalen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Erstel­ lung relativ kleiner Chargen von Kosmetikstiften.

Eine in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Grundplatte 1, welche auf einem in der Zeichnung nicht dargestellten Tragegestell ruht. Auf der Grund­ platte 1 ist ein Gehäuse mit einer zylinderförmigen Außenwand 2 und einem Deckel 3 angeordnet.

Auf der Oberseite des Deckels 3 befindet sich eine Be­ fülleinrichtung 4 mit einem Einfüll- und Vorratstrich­ ter 5 für die zu vergießende Masse 6, wobei sich an der Unterseite des Trichters 5 ein den Deckel 3 durch­ setzender Einfüllstutzen 7 anschließt, in welchem ein Sperrorgan 8 in Form einer durch einen Schwenkhebel 9 betätigbaren Sperrklappe angeordnet ist.

An der Unterseite des Einfüllstutzens 7 ist ein erstes Kugellager 10 befestigt, welches den Deckel 11 einer Drehkammer 12 drehbar lagert. Die Drehkammer 12 umfaßt eine zylinderförmige Seitenwand 13 und einen Boden 14, an den sich eine Welle 15 anschließt, welche über ein Kugellager 16 drehbar gelagert ist, dessen feststehen­ der Außenring in der Grundplatte 1 angeordnet ist.

In der Drehkammer 12 befindet sich unterhalb des Ein­ füllstutzens 7 ein zentraler Vorratsraum 17, der von einer Zylinderwand 18 begrenzt wird, welche eine Mehr­ zahl sich horizontal, radial nach außen erstreckender Bohrungen 19 aufweist.

In jede dieser Bohrungen 19 ist eine Hülse 20 einge­ steckt, deren inneres Ende 21 mit der Stirnseite an einer im einzelnen nicht dargestellten Ringschulter der Zylinderwand 18 erforderlichenfalls unter Zwi­ schenschaltung einer Ringdichtung anliegt, und deren äußeres Ende 22 mit der Stirnwand an der Innenseite der Seitenwand 13 anliegt und dementsprechend gegen die Zentrifugalkraft radial festgelegt ist.

Bei Inbetriebnahme der Vorrichtung wird der Deckel 3 des Gehäuses zusammen mit der Befülleinrichtung 4 und zusammen mit dem Deckel 11 und der Zylinderwand 18 ab­ genommen, und in die radialen Bohrungen 19 werden Hül­ sen 20 eingesetzt. Dann wird die gesamte, zuvor abge­ nommene Anordnung wieder aufgesetzt, so daß nun die äußeren Enden 22 der Seitenwand 13 anliegen.

Gießmasse 6 wird in den Trichter 5 eingebracht und durch Betätigen des Schwenkhebels 9 in den zentralen Vorratsraum 17 dosiert. Dann wird ein in der Zeichnung lediglich schematisch angedeuteter Elektromotor 23 eingeschaltet, wobei dann aufgrund der Zentrifugal­ kraft die im Vorratsraum 17 befindliche Gießmasse 6 in das Innere der Hülsen 20 gedrückt wird.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann zur Erleichterung des Öffnens zum Entfernen der gefüllten Hülsen und zum Einsetzen der leeren Hülsen auch vorgesehen sein, daß statt des Kugellagers 10 eine Konstruktion ohne Kugellager realisiert wird.

Die Hülsen 20 sind vorzugsweise aus Holz oder Kunst­ stoff, so daß sie zusammen mit den eingefüllten Minen gleich den fertigen Stift bilden. Grundsätzlich ist es aber natürlich auch möglich, Form-Hülsen aus Aluminium oder dergleichen zu verwenden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von Minen für Stifte, insbesondere Kosmetikstifte, wobei eine fließfähige Masse in einen länglichen Hohlraum einer Hülse aus Holz oder Kunststoff oder dergleichen eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu füllenden Hülsen (20) drehantreibbar gelagert sind und die fließfähige Masse (6) aus einem Vorratsbehälter heraus unter Einwirkung der Zentrifugalkraft in die Hülsen (20) gedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Hülsen (20) um einen zentralen Vorratsraum (17) für die fließfähige Masse (6) herum befestigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (20) in von dem zentralen Vorratsraum (17) nach außen führende Bohrungen (19) sich jeweils radial nach außen erstreckend eingesteckt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (20) evakuiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießmasse vor dem Gießen erwärmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (20) vor/oder während des Gießens tem­ periert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl ca. 3000 bis 12000 U/min beträgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Minen für Stifte nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Minen, insbesondere für Kosmetikstifte, die Formausnehmungen durch die Außenwand (2) (Zylinderwand 18) des zentralen Vorratsbehälters (17) eingesteckte Hülsen (20) gebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das freie äußere Ende (22) der Hülsen (20) im eingesetzten Zustand an einem Anschlag anliegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anschlag durch eine Ringwand (13) gebil­ det ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß in den zentralen Vorratsbehälter (17) eine drehfeste, zentrale, trichterartige Befülleinrichtung (4) mündet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Befülleinrichtung (4) ein Sperrorgan (8) angeordnet ist.