DE4332582C2 - Gebrannte Bleistiftminen und Vorrichtung zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Minen für Holzbleistifte und mechanische Stifte.

Insbesondere betrifft die Erfindung gebrannte Bleistiftmi­ nen, die eine hohe Festigkeit aufweisen und sich durch hohe Schreibdichte und glattes Schreibverhalten auszeichnen, was üblicherweise einer Verbesserung der Festigkeit zuwider­ läuft. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her­ stellung der gebrannten Bleistiftminen.

Herkömmliche Minen für Holzbleistifte und mechanische Schreibgeräte werden hergestellt, indem man ein Bindemittel, wie Ton, natürliche Polymerisate, synthetische Polymerisate, Pech oder Asphalt zu einem farbgebenden Mittel, wie Graphit oder Ruß, gibt und ferner gegebenenfalls geeignete Lösungs­ mittel und Weichmacher zusetzt, die Bestandteile verknetet, das verknetete Material zu länglichen (linearen) Formkörpern extrudiert, die extrudierten Formkörper bei einer Temperatur von 900-1200°C brennt und die Poren der gebrannten Formkörper mit einem Öl imprägniert.

Es ist bekannt, daß in herkömmlichen Bleistiftminen ein Füllstoff, wie flockenförmiger Graphit, in röhrenförmiger Form im äußeren peripheren Bereich der einzelnen Minen ori­ entiert ist, was auf die hohe Scherbeanspruchung, die zum Zeitpunkt der Extrusion zur Erhöhung der Festigkeit der Mine durch das Formwerkzeug hervorgerufen wird, zurückzuführen ist. Jedoch weisen herkömmliche gebrannte Bleistiftminen, insbesondere dünne Minen für mechanische Schreibwerkzeuge, eine geringe Festigkeit auf. Somit werden je nach der Härte der Minen für praktische Zwecke ausreichende Festigkeits­ werte nicht erzielt.

Um die Festigkeit der Minen zu verbessern, wurden verschie­ dene Techniken vorgeschlagen; jedoch wird üblicherweise durch eine Verbesserung der Festigkeit der Minen ihre Dichte verringert und ebenso ihr Schreibverhalten beeinträchtigt. Umgekehrt besteht bei einer Verbesserung des Schreibverhal­ tens eine Tendenz zur Beeinträchtigung der Festigkeit. Somit gibt es bisher noch keine grundlegende Lösung für dieses Problem.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt der Matrixstruktur einer her­ kömmlichen Mine für mechanische Schreibgeräte, woraus die Verteilung des Graphits in Form von flockenförmigen Kristal­ len hervorgeht. In einer Hautschicht (Oberflächenbereich) des äußeren peripheren Bereichs der Mine ist erkennbar, daß ein Füllstoff, beispielsweise flockenförmiger Graphit, in einer konzentrischen röhrenförmigen Form entlang des äußeren Umfangs orientiert ist, jedoch ist in der inneren Matrixstruktur der Mine der Füllstoff willkürlich wie ein Schwarm von Bienen in einem Bienenstock orientiert. Somit wird einer derartigen Querschnittstruktur der Mine große Aufmerksamkeit geschenkt, und es wurden verschiedene Techniken zur Verbesserung dieser Struktur vorgeschlagen.

Gemäß JP-B-33 957/1987 wird ein Material zu einem länglichen Formkörper mit sternförmigem Profil mit einer rauhen äußeren Umfangsfläche durch eine erste Düse extrudiert. Dieser pro­ filierte längliche Formkörper wird sodann zu einer längli­ chen Form mit vorbestimmtem Durchmesser extrudiert. Diese Technik eignet sich schlecht dazu, den Füllstoff auch im In­ nenbereich der Minen zu orientieren.

JP-B-36 880/1987 beschreibt ein Material das durch eine er­ ste Düse zu einer Mehrzahl von dünnen länglichen Formkörpern extrudiert wird. Eine Gruppe dieser dünnen länglichen Form­ körper wird sodann zu einem länglichen Formkörper von vorbe­ stimmten Durchmesser extrudiert.

Bei dieser Technik ist es beabsichtigt, die Orientierung des Füllstoffs entlang des äußeren peripheren Bereichs von her­ kömmlichen Bleistiftminen in Richtung zum Innenbereich aus­ zudehnen, jedoch wird die anfängliche Orientierung durch die zweite Düse gestört. Auch wenn die anfängliche Orientierung aufrechterhalten wird, ist der Füllstoff auf den Halbseiten der mehreren dünnen Formkörper in radialer Richtung orien­ tiert.

JP-A-139 274/1992 beschreibt Bleistiftminen, bei denen in der Querschnittansicht ein Füllstoff in radialer Richtung vom zentralen Bereich zum äußeren peripheren Bereich der Mi­ nen orientiert ist. Diese Technik beabsichtigt, die Dichte, die beim Ziehen von vertikalen Linien mit einem Plotter er­ reicht wird, zu erhöhen, jedoch kommt es aufgrund der insge­ samt radial-parallelen Anordnung des Füllstoffs leicht zur Bildung von Rissen entlang der parallelen Orientierung des Füllstoffs, was auf Schrumpfungsspannungen, die vom äußeren peripheren Bereich in Richtung zum zentralen Bereich der Mi­ nen bei der Erwärmungsstufe auftreten, zurückzuführen ist.

Die DE 25 32 444 zeigt eine Strangpresse zum Fertigpressen von Schreibstiftminen, wobei im Preßzylinder vor dem Preßmundstück mit Abstand eine Siebplatte angeordnet ist, deren Bohrungen in einem den Mittelpunkt mit Abstand umgebenden Kreisringbereich vorgesehen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Bleistiftminen mit erheblich verbesserter Biegefestigkeit ohne Ver­ ringerung der Dichte sowie einer guten Ausgewo­ genheit in Bezug auf Festigkeit und Dichte bereitzustellen und eine Vorrichtung zu deren Herstellung anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 5 gelöst.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden.

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt einer erfindungsge­ mäßen Mine. Diese schematische Ansicht zeigt eine konzentri­ sche röhrenförmige Orientierung eines Füllstoffs im äußeren peripheren Bereich der Mine, eine weitere konzentrische röh­ renförmige Orientierung des Füllstoffs im inneren Bereich der Mine und eine willkürliche Orientierung des Füllstoffs in den übrigen Bereichen der Mine.

Fig. 2 ist eine schematische Querschnittansicht einer weite­ ren Ausführungsform der Erfindung, bei der der Füllstoff im zentralen Bereich der Mine und in den Bereichen, die nicht zu den beiden Bereichen mit konzentrischer röhrenförmiger Orientierung gehören, radial ausgerichtet ist.

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittansicht einer weite­ ren Ausführungsform der Erfindung, wobei drei Schichten mit konzentrischer röhrenförmiger Orientierung des Füllstoffs und die radiale Orientierung des Füllstoffs im Inneren und in den übrigen Bereichen ersichtlich sind.

Fig. 4 ist eine schematische Querschnittansicht einer her­ kömmlichen Mine, in der die konzentrische röhrenförmige Ori­ entierung nur im äußeren peripheren Bereich der Mine vor­ liegt.

Fig. 5 ist eine horizontale Querschnittansicht von Ausricht­ platten, die stromaufwärts von einer Düse, die zum Zeitpunkt der Extrusion der erfindungsgemäßen Bleistiftmine offen ist, angeordnet sind.

Fig. 6 ist eine vertikale Querschnittansicht entlang der Mittellinie des in Fig. 5 gezeigten Extrusionswerkzeugs.

Fig. 7 ist eine horizontale Querschnittansicht von Ausricht­ platten ohne zentrale Öffnung, was eine Abänderung der in Fig. 5 gezeigten Ausrichtplatten darstellt.

Fig. 8 ist eine vertikale Querschnittansicht entlang der Mittellinie des in Fig. 7 gezeigten Extrusionswerkzeugs.

Fig. 9 ist eine horizontale Querschnittansicht des Werkzeugs mit einer im Vergleich zu Fig. 7 erhöhten Anzahl an Aus­ richtplatten.

Fig. 10 ist ein vertikaler Querschnitt entlang der Mittelli­ nie des Extrusionswerkzeugs von Fig. 9.

Fig. 11 ist eine vertikale Querschnittansicht entlang der Mittellinie eines herkömmlichen Extrusionswerkzeugs für Bleistiftminen.

Fig. 12 ist eine mikroskopische Querschnittaufnahme der Gra­ phit-Kristallverteilungsstruktur einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bleistiftmine.

Erfindungsgemäß werden eine Mehrzahl von konzentrischen, ko­ nischen, röhrenförmigen Ausrichtplatten, deren Querschnitt­ fläche im Fließweg kontinuierlich in Richtung zu einer Dü­ senöffnung abnimmt, stromaufwärts von einer Extrusionsdüse angeordnet. Ein verknetetes Material aus einem Füllstoff und einem Bindemittel als Hauptbestandteile wird mittels dieser Vorrichtung zu Minen-Formkörpern extrudiert. Nach dem Bren­ nen der Minen-Formkörper wird die Querschnittstruktur der einzelnen Formkörper untersucht. Dabei wird eine röhrenför­ mige Struktur im Innenbereich der Mine festgestellt.

Die Erfinder der vor­ liegenden Anmeldung führten nähere Untersuchungen durch. Dabei wurde festgestellt, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der eine Mehrzahl von konzentrischen, konischen, röhrenförmigen Ausrichtplatten stromaufwärts von der Düsenöffnung angeordnet sind, sich eine Mine erhalten läßt, die so aufgebaut ist, als ob eine oder mehrere Minen mit einer konzentrischen, röhrenförmigen Füllstofforientierung im Innenbereich der herkömmlichen Mine, die eine ähnliche konzentrische, röhrenförmige Füllstofforientierung in ihrem Außenbereich aufweist und in der der Füllstoff zwischen der äußeren peripheren Schicht und der inneren Füllstofforientierung willkürlich oder radial orientiert ist, eingeschlossen ist. Die Anzahl der eingeschlossenen Minen mit konzentrischer röhrenförmiger Füllstofforientierung hängt von der Anzahl der Ausrichtplatten ab.

Eine mikroskopische Aufnahme der Querschnittstruktur dieser Mine ist in Fig. 12 gezeigt.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist der Füllstoff zwischen einer Mehrzahl von Schichten mit röhrenförmiger Orientierung willkürlich oder radial ori­ entiert, was es ermöglicht, eine Bleistiftmine bereitzustel­ len, bei der ein gut ausgewogener Zustand zwischen Festig­ keit und Dichte besteht.

Es ist bekannt, daß die Biegefestigkeit einer Mine in der äußeren peripheren Hautschicht größer ist als im inneren Be­ reich der Mine, jedoch ist dies auf die Tatsache zurückzu­ führen, daß die Orientierung des Füllstoffs im äußeren peri­ pheren Bereich durch eine hohe Scherbeanspruchung, die eine Formwerkzeugwand zum Zeitpunkt der Extrusion der Mine aus­ übt, verstärkt wird. Aufgrund von erfindungsgemäßen Untersu­ chungen wurde beispielsweise festgestellt, daß im Fall einer Mine mit einer Härte HB, einem nominalen Durchmesser von 0,5 mm und einer Biegefestigkeit von 370 MPa die Hautschicht eine äußerst hohe Festigkeit von 1000 MPa aufweist.

Im Hinblick auf die vorerwähnte Tatsache wurden erfindungs­ gemäß die nachstehend aufgeführten weiteren Untersuchungen durchgeführt. Um eine derartige konzentrische röhrenförmige Struktur, wie sie im äußeren peripheren Hautbereich vor­ liegt, im inneren Bereich der Mine bereitzustellen, wurde eine Extrusion unter Verwendung eines Extruders mit einer Mehrzahl von konzentrischen, konischen, röhrenförmigen Aus­ richtplatten stromaufwärts von der Düsenöffnung vorgenommen. In diesem Fall ließ sich keine Mine erhalten, in der der Füllstoff insgesamt vom zentralen Bereich bis zum peripheren Bereich der Mine orientiert war. Wie in Fig. 1, 2 und 3 ge­ zeigt, ist im äußeren peripheren Bereich der Mine ein Füll­ stoff, wie Graphit, in einer konzentrischen röhrenförmigen Schicht orientiert angeordnet und im inneren Bereich sind eine oder meh­ rere Schichten, die in radialer Richtung im Abstand vom äußeren peripheren Bereich angeordnet sind und den Füllstoff in orientierter Anordnung in konzentrischer röhrenförmiger Form enthalten, ausgebildet. Mit anderen Worten, der innere Bereich ist so ausgebildet, als ob eine weitere Mine mit einer konzentrischen röhrenförmigen Füllstofforientierung von der Mine mit der äußeren peripheren Hautschicht einge­ schlossen wäre. Die Anzahl der Schichten hängt von der An­ zahl der Ausrichtplatten und der Viskosität des verkneteten Materials ab.

In dem im Abstand angeordneten Innenbereich ist der Füll­ stoff radial oder willkürlich orientiert, was zur Erhöhung der Dichte beiträgt. Die Orientierung des Füllstoffs in der inneren Struktur trägt zur Erhöhung der Verstärkungswirkung bei. Somit erlaubt diese Anordnung die Bereitstellung einer Bleistiftmine mit erheblich verbesserter Festigkeit und gut ausgewogenen Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit und Dichte.

Nachstehend wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Mehr­ zahl von konzentrischen, röhrenförmigen Füllstofforientie­ rungsstrukturen, die sich in radialer Richtung im Abstand vom äußeren peripheren Bereich befinden, erläutert.

Ein Bindemittel, wie Ton, ein natürliches Polymeres, ein synthetisches Polymeres, ein Pech oder ein Asphalt, wird zu einem farbgebenden Mittel (das gleichzeitig einen Füllstoff darstellt), wie Graphit oder Ruß, gegeben. Gegebenenfalls werden ein geeignetes Lösungsmittel und/oder ein Weichmacher zugesetzt. Sodann werden die Materialien verknetet. Das ver­ knetete Material wird unter Verwendung eines Extrusions­ werkzeugs extrudiert, das eine Mehrzahl von konzentrischen, konischen, röhrenförmigen Ausrichtplatten aufweist, in denen die Querschnittfläche des Fließwegs in Richtung zur Düsen­ öffnung kontinuierlich abnimmt, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, wobei die Platten stromaufwärts von einer Extrusions­ düse angeordnet sind (Fig. 5 zeigt eine Querschnittansicht und Fig. 6 eine Seitenansicht).

Wird das verknetete Material getrennt durch die Ausricht­ platten geführt, so wird ein im verkneteten Material enthal­ tener Füllstoff, wie Graphit, in starkem Umfang in der Ex­ trusionsrichtung aufgrund der hohen Scherbeanspruchung, die die Wandflächen der Ausrichtplatten ausüben, orientiert. Wenn ferner das verknetete Material getrennt durch die ko­ nisch zulaufenden Bereiche geführt wird und die Ströme des verkneteten Materials sich verbinden, so bilden die Bereiche des verkneteten Materials, die in Kontakt mit den Wandflä­ chen der Ausrichtplatten kommen, Schichten, in denen der Füllstoff in starkem Umfang in einer konzentrischen röhren­ förmigen Form orientiert ist und die anderen Bereiche der inneren Struktur willkürlich wie ein Bienenschwarm in einem Bienenkorb angeordnet sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist, oder diese übrigen Bereiche nehmen eine Struktur an, bei denen der Füllstoff radial orientiert ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Bei Verwendung der Ausrichtplatten von Fig. 6 und 7 an­ stelle der Platten von Fig. 5 und 6 läßt sich eine ähnliche Wirkung erzielen. Ein Beispiel, bei dem die Anzahl dieser Ausrichtplatten vergrößert ist, ist in Fig. 9 und 10 ge­ zeigt.

Der Aufbau der inneren Struktur hängt von der Art der ver­ wendeten Füllstoffe und Bindemittel, dem Abstand zwischen den Ausrichtplatten, der Viskosität des verkneteten Materi­ als zum Zeitpunkt von dessen Passage durch die Ausrichtplat­ ten, der Scherbeanspruchung und dem Schergefälle ab. Um eine gewünschte Struktur zu erreichen, können die Extrusionsbe­ dingungen in entsprechender Weise eingestellt werden. Ferner kann zur Bildung von zwei oder mehr konzentrischen, röhren­ förmigen Schichtstrukturen in der inneren Struktur, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die Anzahl der konzentrischen, koni­ schen, röhrenförmigen Ausrichtplatten erhöht werden, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt ist (Fig. 9 ist eine Querschnittan­ sicht und Fig. 10 eine Seitenansicht).

Bei der in JP-A-139 274/1992 beschriebenen Bleistiftmine, bei der ein Füllstoff eine radiale Orientierung vom zentra­ len Bereich zum peripheren Bereich der Mine annimmt, besteht der Nachteil, daß es leicht zu Rissen entlang der parallelen Anordnung des Füllstoffs kommt, was auf Schrumpfspannungen, die sich von der äußeren Peripherie in den zentralen Bereich der Mine aufgrund einer Wärmebehandlung erstrecken, zurück­ zuführen ist. Jedoch treten bei der in Fig. 2 und 3 gezeig­ ten Bleistiftmine keine Schwierigkeiten mit der Bildung von Rissen auf, ungeachtet der Tatsache, daß der Füllstoff in einem Teil der Querschnittstruktur eine radiale Orientierung aufweist. Als Grund hierfür wird angenommen, daß die Schrumpfspannung bei der Wärmebehandlung durch eine oder mehrere Schichten, in denen der Füllstoff in konzentrischer, röhrenförmiger Form in der inneren Struktur der Mine orien­ tiert ist, in geeigneter Weise gemildert wird.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung extrudierten länglichen Formkörper werden bei einer Temperatur von 900-1200°C gebrannt. Die gebrannten Formkörper werden in Öl oder Fett getaucht, um die Poren in den gebrannten Materialien mit dem Öl oder dem Fett zu imprägnieren, womit man die erfindungs­ gemäßen Bleistiftminen erhält.

Beispiele für Füllstoffe, die erfindungsgemäß verwendet wer­ den können, sind natürlicher Graphit, künstlicher Graphit, Kish-Graphit, Ruß, Kokspulver, Glimmer, Talkum und Borni­ trid. Diese können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Füllstoffs beträgt 50 µm oder weniger und vorzugsweise 1-10 µm. Liegt der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Füllstoffs über 50 µm, so wird keine ausreichende Fe­ stigkeit erreicht. Beträgt andererseits dieser Teilchen­ durchmesser weniger als 1 µm, so ergibt sich eine schlechte Orientierung des Füllstoffs und die erforderliche Festigkeit läßt sich nicht erreichen, während die Härte in nicht-bevor­ zugter Weise erhöht wird.

Beispiele für Bindemittel, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, sind Tonmaterialien, wie Kaolinit, Halloysit, Montmorillonit und Bentonit, thermoplastische Harze, wie Vi­ nylchloridharze, chlorierte Vinylchloridharze und Polyvinyl­ alkohol, hitzehärtende Harze, wie Furanharze, Phenolharze und Epoxyharze, natürliche Polymere, wie Lignin, Cellulose, und Traganthgummi, und Pecharten, wie Erdölasphalt, Kohle­ teerpech, durch Zersetzung von Naphtha gebildetes Pech und durch trockene Destillation eines Kunstharzes gebildetes Pech. Diese Bestandteile können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden.

Zur Verbesserung der Eigenschaften in der Knetstufe, bei der hohe Scherkräfte ausgeübt werden, und/oder der Eigenschaften in der Extrusionsstufe können gegebenenfalls verschiedene Additive eingesetzt werden. Beispiele für derartige Additive sind Weichmacher und/oder Lösungsmittel, wie Wasser, DOP, DBP, TCP, DOA, DAP, Propylencarbonat, Alkohole, Ketone und Ester. Diese können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden.

In der bei hohen Temperaturen von 900-1200°C gebrannten Mine liegen zunächst Poren vor, die durch Zersetzung des Bindemittels, des Weichmachers und dergl. entstanden sind. Bei üblichen Bleistiftminen werden diese Poren mit einem Öl oder einem Fett imprägniert. Das Schreibverhalten der Blei­ stiftminen hängt nicht nur von der Glattheit des Graphits, sondern auch davon ab, ob in den Bleistiftminen Poren enthalten sind.

Ein porenerzeugendes Material ist ein hauptsächlich zur Po­ renbildung dienendes Material, das zugemischt und disper­ giert wird, um künstlich die Porosität und Porenverteilung neben den durch Zersetzung des Bindemittels und des Weichma­ chers erzeugten Poren, zu regulieren.

Beispiele für derartige porenerzeugende Materialien sind sublimierbare organische Verbindungen, wie Anthrachinon, Fu­ marsäure und Isophthalsäure. Bei einem bestimmten Verfahren wird das dem Material zugesetzte porenerzeugende Material in einer Brennstufe sublimiert. Ferner kann ein weiteres Ver­ fahren angewandt werden, bei dem ein depolymerisierbares Po­ lymeres, wie Polyethylen, Polypropylen oder Polytetrafluor­ ethylen, das dem Material zugesetzt worden ist, in der Brennstufe depolymerisiert wird, wodurch das zugesetzte Ma­ terial in Form von Monomeren oder niedermolekularen Substan­ zen verdampft und dabei die feinen Poren bildet.

Wie aus den nachstehenden Beispielen hervorgeht, kann in den erfindungsgemäßen Bleistiftminen, in denen eine konzentri­ sche röhrenförmige Orientierung des Füllstoffs im äußeren peripheren Bereich seines Querschnitts und eine oder mehrere konzentrische, röhrenförmige Orientierungsschichten des Füllstoffs im inneren Bereich des Querschnitts vorliegen, die Festigkeit in erheblichem Umfang ohne eine Verringerung der Schreibdichte erhöht werden, wobei sich eine besonders günstige ausgewogene Beschaffenheit im Hinblick auf Festig­ keit und Dichte ergibt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Graphit (natürlicher flockenförmiger Graphit)	50 Gew.-Teile
Polyvinylchlorid	50 Gew.-Teile
Stearat	1 Gew.-Teil
Dioctylphthalat (DOP)	20 Gew.-Teile

Die vorerwähnten Materialien werden in einem Henschel-Mi­ scher vermischt und dispergiert und sodann mit einer Knet­ vorrichtung und einem Zweiwalzenstuhl verknetet. Anschlie­ ßend wird das verknetete Material durch ein Extrusionswerk­ zeug, das mit konzentrischen, konischen, röhrenförmigen Aus­ richtplatten der in Fig. 5 und 6 gezeigten Art ausgestattet ist, extrudiert. Um den verbleibenden Weichmacher zu entfer­ nen, werden die extrudierten Formkörper sodann einer 10- stündigen Wärmebehandlung bei 180°C in Luft unterworfen, wo­ durch sie verfestigt werden. Anschließend werden die Form­ körper mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/h auf 300°C und 30°C/h von 300°C auf 1000°C erwärmt und sodann 1 Stunde in einer Stickstoffatmosphäre bei 1000°C gebrannt. Schließ­ lich werden die Formkörper in ein α-Olefin-Oligomer (Handelsprodukt Lipoloob 20, Produkt der Firma The Lion Co., Ltd.) getaucht, um sie mit diesem Öl zu imprägnieren. Man erhält Minen mit einem Durchmesser von 0,570 mm, die für me­ chanische Schreibgeräte geeignet sind.

Die Querschnittstruktur der auf diese Weise erhaltenen Mine ist in Fig. 2 gezeigt. Der als Füllstoff verwendete Graphit ist im äußeren peripheren Bereich in einer konzentrischen kreisförmigen Form orientiert. Ferner ist der Füllstoff im inneren Bereich der Querschnittstruktur in ähnlicher Weise in einer konzentrischen kreisförmigen Form orientiert. Diese innere orientierte Füllstoffanordnung befindet sich in radi­ aler Richtung im Abstand vom äußeren peripheren Bereich. In den übrigen Bereichen der Querschnittstruktur ist der Füll­ stoff in radialer Richtung orientiert. Bei der Brennstufe kommt es zu keinerlei Rißbildung.

Beispiel 2

Minen mit einem Durchmesser von 0,570 mm für mechanische Schreibgeräte werden unter Verwendung der gleichen Materia­ lien und unter Anwendung der gleichen Verfahrensstufen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Abänderung, daß ein Ex­ trusionswerkzeug mit konzentrischen, konischen, röhrenförmi­ gen Ausrichtplatten der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Art verwendet wird.

Im Querschnitt der erhaltenen Mine, der in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Graphitfüllstoff im äußeren peripheren Bereich in einer konzentrischen kreisförmigen Form orientiert. Im inneren Bereich der Querschnittstruktur bestehen zwei Schichten, in denen der Füllstoff in ähnlicher Weise in kon­ zentrischer kreisförmiger Form orientiert ist. In den übri­ gen Bereichen der Querschnittstruktur ist der Füllstoff ra­ dial orientiert. Beim Brennen kommt es zu keinerlei Rißbil­ dung.

Beispiel 3

Natürlicher flockenförmiger Graphit	70 Gew.-Teile
Montmorillonit-Ton	15 Gew.-Teile
Halloysit	15 Gew.-Teile
Wasser	30 Gew.-Teile

Die vorerwähnten Materialien werden mit einem Henschel-Mi­ scher vermischt und dispergiert und anschließend ausreichend erwärmt und mit einem Zweiwalzenstuhl verknetet, bis der Wassergehalt etwa 18 Teile beträgt. Anschließend wird das verknetete Material durch ein Extrusionswerkzeug mit konzen­ trischen, konischen, röhrenförmigen Ausrichtplatten der in Fig. 7 und 8 gezeigten Art zu einer länglichen Form extru­ diert. Die extrudierten Formkörper werden zur Entfernung des restlichen Wassers 20 Stunden an der Luft einer Erwärmungs­ behandlung auf 120°C unterzogen. Anschließend werden sie 10 Stunden auf 1200°C erwärmt und sodann 1 Stunde in einer Stickstoffatmosphäre bei 1200°C gebrannt. Schließlich werden sie in tierisches Öl getaucht, um sie mit Öl zu imprägnie­ ren. Man erhält Minen für Holzbleistifte mit einem Durchmes­ ser von 2,05 mm.

In der Querschnittstruktur der erhaltenen Bleistiftmine, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Graphit-Füllstoff im äußeren peripheren Bereich in konzentrischer kreisförmiger Form ori­ entiert. Im inneren Bereich der Querschnittstruktur besteht eine Schicht, in der der Füllstoff in ähnlicher Weise in konzentrischer kreisförmiger Form orientiert ist. In den üb­ rigen Bereichen der Querschnittstruktur ist der Füllstoff willkürlich wie ein Bienenschwarm in einem Bienenkorb orien­ tiert. Ferner kommt es beim Brennen zu keinerlei Rißbildung.

Vergleichsbeispiel 1

Minen mit einem Durchmesser von 0,570 mm für mechanische Bleistifte werden unter Verwendung der gleichen Materialien und unter Anwendung der gleichen Verfahrensstufen wie in Bei­ spiel 1 hergestellt, mit der Abänderung, daß die Extrusion unter Verwendung eines Extrusionswerkzeugs der in Fig. 11 gezeigten Art durchgeführt wird.

Die Querschnittstruktur der erhaltenen Mine ist von herkömm­ licher Beschaffenheit, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Vergleichsbeispiel 2

Minen für Holzbleistifte mit einem Durchmesser von 2,05 mm werden unter Verwendung der gleichen Materialien und unter Anwendung der gleichen Verfahrensstufen wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Abänderung, daß die Extrusion unter Verwendung eines Extrusionswerkszeugs der in Fig. 11 gezeig­ ten Art durchgeführt wird.

Die Querschnittstruktur der erhaltenen Mine ist von herkömm­ licher Beschaffenheit, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Für die in den Beispielen 1, 2 und 3 und den Vergleichsbei­ spielen 1 und 2 hergestellten Minen werden gemäß JIS S6005 die Biegefestigkeit (MPa), die Dichte (D) und die Härte ge­ messen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusam­ mengestellt.

Tabelle 1

Claims (5)

1. Gebrannte Bleistiftmine mit einem Bindemittel und einem Farbstoff, wobei der Füllstoff, wie flockenförmiger Graphit in einem äußeren peripheren Be­ reich der Mine in einer konzentrischen röhrenförmigen Schicht orientiert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zentralen Bereich und dem äußeren peripheren Bereich eine oder mehrere konzentrische röhrenförmige Schichten in radialer Richtung im Ab­ stand vom äußeren peripheren Bereich angeordnet sind, in denen der Füllstoff orientiert angeordnet ist, wobei der Füllstoff in den übrigen Bereichen der Mine willkürlich oder radial orientiert angeordnet ist.

2. Gebrannte Bleistiftmine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mindestens ein Bestandteil aus der Gruppe natürlicher Graphit, künstlicher Graphit, Kish-Graphit, Ruß, Kokspulver, Glimmer, Talkum und Bornitrid ist.

3. Gebrannte Bleistiftmine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Füllstoffs im Bereich von 1-50 µm liegt.

4. Gebrannte Bleistiftmine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel mindestens ein Bestandteil aus der Gruppe Kaolinit, Halloysit, Montmorillonit, Bentonit, Vinylchloridharze, chlorierte Vinylchloridharze, Polyvinylalkohol, Furanharze, Phenolharze, Epoxyharze, Lignin, Cellulose, Traganthgummi, Petroleumasphalt, Kohleteerpech, durch Zersetzung von Naphtha gebildetes Pech und durch trockene Destillation von synthetischen Harzen gebildetes Pech ist.

5. Vorrichtung zur Herstellung von gebrannten Bleistiftminen, in der ein aus einem Füllstoff und einem Bindemittel als Hauptbestandteile mit porenerzeugenden Materialien ver­ mischtes und verknetetes Mate­ rial extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts von der Extrusionsdüse eine Mehrzahl von konzentrischen, ko­ nischen, röhrenförmigen Ausrichtplatten vorgesehen ist, deren Querschnittfläche im Fließweg kontinuierlich in Richtung zur Düsenöffnung abnimmt und daß die Extrusion durch die Ausrichtplatten und die Extrusionsdüse durchge­ führt wird.