DE4036875C3 - Holzgefaßte Schreib-, Zeichen- oder Malstifte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft holzgefaßte Schreib-, Zeichen- oder Malstifte.

Für die Herstellung holzgefaßter Blei- und Farbstifte werden üblicherweise Holzarten wie Zeder, Wey­ mouthkiefer und Jelutong eingesetzt. Die Anforderun­ gen an derartige Hölzer, wie leichte Spitzbarkeit, gute Lackierbarkeit, Verzugsfreiheit, gute Bearbeitbarkeit, hohe mechanische Festigkeit sowie attraktives Ausse­ hen, begrenzen die zur Verfügung stehenden Sorten. Aufgrund der genannten Anforderungen ist die Zeder das am häufigsten verwendete Stiftholz.

Unter dem Gesichtspunkt zunehmenden Umweltbe­ wußtseins spielt die Ökologie eine immer größer wer­ dende Rolle. Dies hat zur Folge, daß insbesondere lang­ samwüchsige bzw. an bestimmte klimatische Bedingun­ gen gebundene Holzarten unter dem Aspekt langfristi­ ger Verfügbarkeit zu sehen sind. Auch ist die Ausbeute an verwendungsfähigen Bleistiftholz pro Baum durch spezielle Zuschnittgeometrien sowie durch Selektie­ rung in Kern- und Splintholz vergleichsweise gering.

Zudem werden die Hölzer mit synthetischen Farb­ stoffen gefärbt und zur Verbesserung der Bearbeitbar­ keit und Spitzbarkeit mit Wachsemulsionen bzw. -di­ spersionen imprägniert. Dies hat zur Folge, daß durch spätere Migration der Imprägnierungssubstanzen bzw. durch Hydrophobierung die Verleimung der Hölzer, die üblicherweise mit wäßrigen Dispersionsklebern erfolgt, beeinträchtigt wird. Auch die spätere Lackierung der Stifte kann auf diese Art und Weise ungünstig beein­ flußt werden. Für die aufgeführten Mängel können je­ doch auch natürliche Holzinhaltsstoffe verantwortlich sein.

Nachteilig ist bisher auch, daß bei mangelhafter Holz­ selektion oder infolge von Fehlern bei der Trocknung bzw. aufgrund natürlicher Holzfehler ein Verziehen der Brettchen und/oder der Stifte eintritt.

Bei den heute üblichen Hochleistungs-Bearbeitungs­ maschinen kommt dem Werkzeugverschleiß eine nicht unwesentliche Bedeutung zu. Es hat sich nämlich ge­ zeigt, daß der pH-Wert des Holzes, der durch Art und Menge der natürlichen Inhaltsstoffe mitbestimmt wird, auf die mechanische Bearbeitung des Holzes entschei­ denden Einfluß hat. So können kurzkettige Säuren, die in manchen - insbesondere tropischen - Hölzern in Mengen von etwa 0,20% frei vorkommen, auf Metalle korrodierend wirken und die Standzeiten (= die Le­ bensdauer) von Werkzeugen erheblich herabsetzen.

Es sind daher zahlreiche Verfahren vorgeschlagen worden, Blei- und Farbminen mit gefüllten und/oder verschäumten Kunststoffen mittels Extrusion zu um­ manteln. Derartige Verfahren machen zwar den Einsatz von Holz ganz oder teilweise überflüssig, doch ist im Hinblick auf die fossile Basis derartiger Kunststoffe ei­ nem nachwachsenden Rohstoff der Vorzug zu geben.

Auf die darüber hinaus häufig bestehenden technischen Unzulänglichkeiten derartiger synthetischer Stifte, er­ übrigt es sich, weiter einzugehen.

Aus DE-PS 180 404 ist allgemein ein Verfahren zum schnellen Altern oder Stabilisieren von Holz bekannt. Nach einer Darstellung zum Stand der Technik hierin, wird bei einem anderen bekannten Verfahren Wasser­ dampf unter hohem Druck in das Holz eingebracht und anschließend plötzlich entspannt. Dieses Verfahren soll zu faserigen Holzprodukten, wie z. B. zu Isolierplatten für die Bauwirtschaft führen. Ob hierbei die Zellstruktu­ ren des Holzes verändert werden, ist nicht ersichtlich. Ebenso ist nicht erkennbar, ob sich damit eine Verbesse­ rung der Bearbeitbarkeit, insbesondere der kurzfasri­ gen Zerspanbarkeit des Holzes ergibt. Gemäß DE-PS 349 813 ist ersichtlich, daß die oben beschriebenen Ver­ fahren und ähnliche Prozesse auch besonders zum Im­ prägnieren von Holz verwendet werden, aber gerade auch zur Erhöhung der Schnittfähigkeit von Bleistift­ holz eben nicht geeignet sind, wie hierin ausdrücklich hervorgehoben wird. Zu diesem Zweck werden dort weitere bzw. andere Maßnahmen als erforderlich erach­ tet und vorgeschlagen. Zum Altern von Holz wird nach DE-PS 323 973 auch Sauerstoff, Luft oder Ozon zum Trocknen und unter Druck zu verwenden, vorgeschla­ gen.

Gemäß DE Patentanmeldung B 19 456 IVa/38 h soll zum bzw. beim Imprägnieren von Holz dieses Holz ge­ rade nicht in seiner Zellstruktur beeinträchtigt oder gar zerstört werden. Es soll vielmehr lediglich durch rasch erfolgenden Druckwechsel auch die schnelle und wirk­ same Imprägnation frischer oder nasser Hölzer ermög­ licht werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demge­ genüber, mechanisch leicht bearbeitbare, insbesondere gut spitzbare holzgefaßte Schreib-, Zeichen- oder Mal­ stifte zu schaffen bei denen es möglich ist, daß bei klassi­ schen Stifthölzern, wie z. B. bei Zedernholz, die Ausbeu­ te und die Qualität erhöht wird und daß andere, bislang nur schwer oder nicht ausreichend gut bearbeitbare bzw. für Stifte nicht verwendbare Hölzer sich auch für holzgefaßte Schreib-, Zeichen- oder Malstifte eignen.

Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merk­ mal des Patentanspruchs vorteilhaft gelöst.

Im Holz sind Zellulose, Hemizellulosen und Lignin die Hauptbestandteile der verholzten Zellwand. Als Be­ gleitstoffe finden sich im Zellinhalt, in der Zellwand und in den zellulären Hohlräumen weitere, meist lösliche, Stoffe, die als Inhaltsstoffe bezeichnet werden.

Erfindungsgemäß soll das Holz der Schäfte von Schreib-, Zeichen- oder Malstiften ganz oder teilweise aufgebrochene Zellstrukturen aufweisen.

Zur Erzielung derartiger aufgebrochener Zellstruktu­ ren werden beispielsweise die geschnittenen Hölzer in­ nerhalb eines geeigneten Druckgefäßes unter hohem Druck mit einem Gas, vorzugsweise mit Luft oder Stick­ stoff, beaufschlagt. Große Anteile des Gases werden dadurch von den Zellen absorbiert. Das Druckgefäß wird nun schlagartig dekomprimiert. Durch den plötzli­ chen Druckabfall bilden sich im Inneren der einzelnen Zellmembranen sich ausdehnende Gasblasen, welche die Membranen sprengen. Dieser Vorgang läßt sich mit der "Caisson-Krankheit" vergleichen, von der Tiefsee­ taucher befallen werden können.

Der Grad der Zellaufbrechung ist über die Einstel­ lung des Gasdrucks leicht zu regeln. Auch hat die Feuchtigkeit des Holzes entscheidenden Einfluß auf den Erfolg des Verfahrens. Es wurde nämlich gefunden, daß der Zellaufbruch desto effektiver ist, je feuchter das Holz ist. Ideale Voraussetzungen für die Anwendung des Verfahrens bietet schnittfeuchtes Holz mit 40-50% Feuchte, da hierbei auf hohe Druckwerte verzichtet werden kann.

Großer Einfluß auf die Effektivität des Verfahrens scheint auch der Löslichkeit der Gase in der Zellflüssig­ keit zuzukommen. Da sich in jeder einzelnen Zelle Gas­ bläschen ausbilden, treten auch überall die gleichen Auf­ reißkräfte auf, wodurch eine überraschende Einheitlich­ keit erzielt wird.

Durch eine graduelle Zerstörung der Zellwände infol­ ge schlagartiger Dekompression nehmen die mechani­ schen Eigenschaften eines derart behandelten Holzes drastisch ab, da auf diese Art und Weise ein erheblicher Festigkeits- und Stabilitätsverlust im Holz eintritt, der jedoch bei Blei- und Buntstiften nicht ins Gewicht fällt. Durch eine derartige Behandlung lassen sich auch Hölzer für die Stiftherstellung vorbereiten, die bislang als für diesen Zweck völlig ungeeignet verworfen wer­ den mußten.

Insbesondere unter gemäßigten klimatischen Bedin­ gungen rasch wachsende Holzarten, wie z. B. Pappel oder Douglasie, lassen sich somit als Stifthölzer einset­ zen.

Dies ist nicht nur in ökologischer, sondern auch in ökonomischer Hinsicht vorteilhaft, da nun anstatt - wie bisher häufig - wertvoller, empfindlicher Regen­ waldgehölze von z. T. 100 bis 200 Jahre alten Bäumen oder auch Zedern und Weymouth-Kiefern mit einer Nachwachsdauer von ca. 40-60 Jahren auf schnell­ wüchsige, umweltverträgliche und schädlingsresistente einheimische Holzarten, wie insbesondere Pappelholz mit einer Aufforstzeit von ca. 20 Jahren, ausgewichen werden kann. Dies garantiert die rasche und ständige Verfügbarkeit entsprechenden Materials.

Unter dem Begriff "Pappel" sind insbesondere die drei Pappelarten "populus tremula" (Zitterpappel, Espe), "populus alba" (Weiß- oder Silberpappel) und "populus nigra" (Schwarzpappel) zu verstehen, welche für die er­ findungsgemäße Verwendung bevorzugt geeignet sind.

Sofern dennoch Zedern- oder anderes herkömmli­ ches Stiftholz verwendet wird, ist dieses durch die Erfin­ dung besser ausnutzbar, da nun das sogenannte Kern­ holz neben dem bisher fast ausschließlich verwendeten Splintholz, vollständig genutzt werden kann.

Von Vorteil ist es, dem Druckgas in kleinen Mengen Ammoniak zuzusetzen. Hierdurch werden zum einen die Zellmembranen durchlässiger gemacht und zum an­ deren anwesende Säuren neutralisiert, wodurch Korro­ sionsschäden an den Bearbeitungsmaschinen vermieden werden.

Als Imprägnierungsmittel eignet sich bevorzugt Poly­ glykol, insbesondere Polyethylenglykol mit einem Mole­ kulargewicht von vorzugsweise 1000 bis 6000.

Der vorliegenden Erfindung entsprechende holzge­ faßte Schreib-, Zeichen- oder Malstifte lassen sich wie nachfolgend anhand einiger Beispiele erläutert herstel­ len:

Beispiel 1

In einem Druckbehälter werden astfreie Pappelholz­ brettchen mit den Abmessungen 185 × 72 × 5 mm und einer Feuchte von 10% mit Stickstoff, dem 1 Vol% Am­ moniak zugesetzt ist, mit einem Druck von 150 bar be­ aufschlagt. Der Druck wird über einen Zeitraum von 10 Minuten aufrechterhalten. Anschließend wird schlagar­ tig dekomprimiert.

So behandelte Brettchen ließen sich mit üblichen Blei­ stiftmaschinen gut bearbeiten und nach üblicher Art zu fertigen Stiften verarbeiten. Die Stifte zeigten eine überraschend gute Spitzbarkeit.

Beispiel 2

In einem Druckbehälter werden astfreie Pappelholz­ brettchen (Größe wie in Beispiel 1) mit einer Feuchte von 15% mit Luft, der 2 Vol% Ammoniak zugesetzt wurden, mit einem Druck von 60 bar beaufschlagt. Der Druck wird über einen. Zeitraum von 25 Minuten auf­ rechterhalten. Anschließend wird eine schlagartige De­ kompression durchgeführt.

Weiterbehandlung und Ergebnis wie bei Beispiel 1.

Beispiel 3

In einem Druckbehälter werden astfreie Pappelholz­ bretter (z. B. Bohlen) mit den Abmessungen 1000 × 150 × 50 mm und einer Feuchte von 40% mit Luft, der 1 Vol% Ammoniak zugesetzt ist, mit einem Druck von 20 bar beaufschlagt. Der Druck wird über einen Zeitraum von 15 Minuten aufrechterhalten.

Anschließend wird schlagartig dekomprimiert. Die Bretter werden auf bekannte Art getrocknet und auf die gewünschte Größe gesägt.

Weiterbehandlung und Ergebnis wie bei Beispiel 1.

Beispiel 4

In einer weiteren Ausgestaltung können Hölzer auch imprägniert und/oder gefärbt werden. Dies kann so­ wohl bei vorgeschnittenen, als auch bei bereits auf End­ länge geschnittenen Hölzern erfolgen.

Zu diesem Zweck werden die Hölzer in einem Druck­ behälter mit einer Lösung von 20 Gew.-Teilen Polygly­ kol MG 1500 und 80 Gew.-Teilen Wasser getränkt und für eine Dauer von 5 Minuten mit einem Druck von 10 bar beaufschlagt. Nach der Druckentlastung wird die nicht verbrauchte Lösung abgepumpt und die Hölzer werden wie in Beispiel 1 behandelt.

Vor der Weiterverarbeitung mit üblichen Bleistiftma­ schinen werden die Hölzer auf herkömmliche Weise getrocknet.

Beispiel 5

In einem Druckbehälter werden astfreie Douglasien­ holzbrettchen mit einer Lösung von 25 Gew.-Teilen Polyglykol MG 1000, 3 Teilen Quebrachoextrakt (= na­ türlicher Farbstoff) und 72 Gew.-Teilen Wasser ge­ tränkt. Die Weiterbearbeitung erfolgt gemäß obigem Beispiel 4 bzw. 1.

Beispiel 5

In einem Druckbehälter werden astfreie Erlenholz­ brettchen (Größe wie in Beispiel 1) mit einer Feuchte von 60% mit Luft und einem Druck von 8 bar beauf­ schlagt. Der Druck wird über einen Zeitraum von 10 Minuten aufrechterhalten. Anschließend wird eine schlagartige Dekompression durchgeführt.

Weiterbehandlung und Ergebnis wie bei Beispiel 1.

Beispiel 7

In einem Druckbehälter werden astfreie Zedernholz­ brettchen (Größe wie in Beispiel 1) mit einer Feuchte von 15% mit Luft, der 0,1 Vol% Ammoniak zugesetzt wurde, mit einem Druck von 60 bar beaufschlagt. Der Druck wird über einen Zeitraum von 25 Minuten auf­ rechterhalten. Anschließend wird eine schlagartige De­ kompression durchgeführt.

Weiterbehandlung und Ergebnis wie bei Beispiel 1.

Die mechanisch zu bearbeitenden Schreib-, Zeichen- oder Malstifte, deren Holz nach dem beschriebenen Verfahren behandelt wurde, weisen eine graduell zer­ störte bzw. zersprengte Zellstruktur der Holzfasern auf und lassen sich dadurch gut und leicht sägen, schneiden, fräsen, schnitzen und insbesondere gut spitzen.

Somit lassen sich derartige Stifte nun auch aus Holz­ arten bzw. Hölzern herstellen, die ohne die erfindungs­ gemäße Behandlung hierfür völlig ungeeignet waren 5 oder deren Verwendung bei üblicher Behandlung nur zu Stiften minderer Qualität geführt hat.

Claims (1)

1. Holzgefaßte Schreib-, Zeichen- oder Malstifte, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz ganz oder teilweise - in feuchtem Zustand durch Gasbeaufschlagung und durch schlagartige Dekomprimierung - gesprengte Zellstrukturen aufweist.