IT8320069A1

IT8320069A1 - Strumento di scrittura e metodo per la sua fabbricazione

Info

Publication number: IT8320069A1
Application number: IT1983A20069A
Authority: IT
Original assignee: The Parker Pen Company
Priority date: 1982-03-16
Filing date: 1983-03-15
Publication date: 1984-09-15
Also published as: GB2118486A; CA1209093A; JPS58179696A; FR2528361B1; GB8307028D0; IT8320069A0; GB2118486B; US4954002A; IT1161915B; FR2528361A1; DE3309111A1

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

STRUMENTO DI SCRITTURA E METODO PER LA SUA FABBRI-CAZIONE"

RIASSUNTO

Strumento di scrittura comprendente un serbatoio per l?inchiostro nonch? un foro per l'aria, il quale ultimo ? chiuso da un diaframma formato a guisa di una membrana porosa non assorbente e repellente all'inchiostro, avente pori di grandezza sostanzialmente uniformi. Il diaframma viene sigillato m maniera non porosa, ad esempio mediante riscaldamento o saldatura ultrasonica,lungo tutta la sua periferia alla parete del foro per l'aria, m maniera da lasciare liberamente passare l'aria attra verso il diaframma stesso m ambedue le direzioni, ma da escludere la fuoriuscita dell'inchiostro attraverso ed intorno al diaframma m questione. Il diaframma viene preferibilmente realizzato m politetrafluoroetilene avente un raggio dei pori non maggiore di 10?m ed uno spessore non maggiore di 200pm. L'inchiostro da usare nello strumento di scrittura preferibilmente presenta una tensione superficiale non minore di 30 mhm una viscosit? non maggiore di 10cp nonch? un angolo di aderenza al diaframma non minore di 100?.

La presente invenzione concerne gli strumenti di scrittura, del tipo comprendente un foro pe_r_ltan a 'che consente all'ariajii entrare e di uscire dentro

[e fuori da un serbatoio dell?inchiostro, e concerne altres? il metodo per fabbricare questi strumenti di scrittura.

E' ben noto che, m seguito a variazioni di temperatura o di pressione, l'inchiostro pu? essere spinto fuori dal serbatoio. Un collettore destinato a trattenere temporaneamente questo inchiostro estromesso, viene pertanto normalmente previsto. Tuttavia, in seguito ad eccessive variazioni, come urti ripetuti, scatti, posizionamenti dello strumento vicino ad un radiatore ovvero variazioni di altezza come avviene jdurante 1 voli m aereo, il collettore si riempie.

[L'eccesso dell'inchiostro estromesso viene allora espulso attraverso il foro per l'aria. In assenza del collettore, l'inchiostro estromesso potrebbe venire espulso direttamente attraverso il foro per l'aria. Ci? pu? causare un danno considerevole per gli abiti!, se l'espulsione ? in attesa, e costituisce, m ogni caso un inconveniente ed una perdita di inchiostro.

Diversi tentativi sono stati fatti nei 90 anni trascorsi o circa per ridurre la perdita di inchiostro attraverso il foro per l'aria.

Inizialmente ? tentativi risultarono alquanto inefficaci ed il brevetto americano 51 1 134 semplicemente proponeva l'uso di un disco perforato. Si sperava che le perforazioni avrebbero consentito all'aria di entrare nel serbatoio e che il disco avrebbe tratte-? nuto l'inchiostro nel serbatoio. Anche se questo trovato non funzionava, lo stesso tipo di accorgimento fu proposto nel brevetto USA 2618 239 m cui si indicava che le perforazioni avrebbero dovuto essere suff?cientemente piccole e che l'inchiostro avrebbe dovuto essere sufficientemente viscoso. Pi? recentemente, il brevetto USA 4108 559 affermava che il gocciolamento dell'inchiostro si verificava sempre usando una pluralit? di materiali porosi piuttosto che perforati, ed ha quindi proposto un complicato intreccio fasciato di filamenti disposti in una guaina allungata. Risulta pero chiaro che, sebbene m teoria l'operazione possa essere f?acilmente realizzata, nesisuna pratica ed economica risposta e stata trovata per questo problema.

Lo scopo principale della presente invenzione ? quello di realizzare una buona sicurezza contro la perdita di inchiostro attraverso il foro per l'aria, anche m presenza di una bassa viscosit? dell'inchiostro, tale che sia necessario sigillare tutte le altre vie di fuga dell'inchiostro, eccetto naturalmente quella della punta di scrittura, onde evitare che il foro per l'aria possa essere by-passato.

Lo strumento di scrittura secondo il principale aspetto della presente invenzione, comprende un ser batolo per l'inchiostro ed un foro per l'aria, il quale ultimo risulta chiuso mediante un diaframma costi]?-tuito da una membrana porosa non assorbente e repel lente all'inchiostro, m cui 1 pori presentano siom sostanzialmente uniformi e che viene sigillata in modo non poroso lungo tutta la sua periferia alla parete del foro, tale diaframma consentendo che l'aria passi liberamente attraverso di esso m ambedue le rezioni ma evitando fughe di inchiostro attraverso di esso e intorno ad esso.

Siccome il diaframma deve essere porosipreferibil mente ogni poro dovrebbe presentare un raggio non maggiore di 10?m) non assorbente m quanto ? pori devono rimanere vuoti quando vengono a contatto con l'inchiostro operando alle normali pressioni, repellente all?'inchiostro m quanto l'angolo di aderenza per l'inchiostro al diaframma e maggiore di 90? feribilmente non minore di 100?), nonch? presentante pori di dimensioni sostanzialmente uniformi piuttosto che di dimensioni qualsiasi, tale diaframma deve es-? sere sottile come una membrana (preferibilmente lo spessore non deve superare ? 200 ?m).

Lo stiramento di scrittura viene realizzato per essere usato con un inchiostro avente elevata tensione superficiale e bassa viscosit? (preferibilmente non meno di 30 mN in e non pi? di 10cp, rispettivamente) e pu? pertanto venire usato con una punta m plastica estrusa, una punta a sfera ovvero un pennino da penna stilografica, tutto ci? essendo detto solo a titolo di esempio.

Preferibilmente, il diaframma viene posizionato soltanto sulla punta da cui l'aria pu? entrare nel serbatoio ovvero l'inchiostro pu? sfuggire dallo strumento di scrittura al di fuori che attraverso la propria punta scrivente.

Altre caratteristiche vantaggiose ed indipendenti sono costituite da:

- un alimentatore di inchiostro alla punta scrivente e completamente indipendente dal flusso di inchiostro verso il collettore e dal collettore,

- la sola strada per l'inchiostro verso le alette capillari e dalle alette nel collettore, e quella che passa attraverso in relativo condotto;

? l'alimentatore ed il collettore di inchiostro vengo no stampati integralmente o separatamente in un materiale plastico opportuno quale polietilene ow e-? ro acrilonitrile-butadiene-stirene;

? il foro per l'aria ? costituito da un passaggio che

si estende attraverso il collettore, se presente, ovvero attr?averso un rivestimento per collegare il_serbatoio all'atmosfera; oppure alternativamente

? il serbatoio comprende un assorbitore fibroso.

Il diaframma presenta una membrana che pu? essere_costituit a da microfibre che sono fuse insieme alle loro intersezioni. Questa membrana ? commercialmente acquistabile sotto il marchio MITEX (RTM) da Millipore (Uh), Ltd., di Abbey Road, London, Inghilterra.

Un altro diaframma vantaggioso e disponibile al commercio sotto il riferimento SM 11842 da Sartorius Instruments Ltd., di Belmont, Surrey, Inghilterra.

Queste ed altre simili membrane fluorinate polimeriche sono marcate come filtri diretti a rimuovere materiale

solido polverulento da correnti fluide unidirezionali passanti attraverso le membrane.

Da un punto di vista generale si deve intendere che materiali molto porosa (come la porcellana) possono essere usati a guisa di diaframma per impedire la perdita di un fluido attraverso di essi, mentre lasciano libero il passaggio dell'aria. A meno che il fluido sia mercurio, ad esempio, esso sar? assorbito nei pori del diaframma e, prima o poi, verr? a saturare il diaframma stesso.

Non esistono quindi altre protezioni contro la perdita in questione, oltre quelle basate sulle normali forze capillari. Inoltre, mentre il diaframma sta venendo saturato, non ci pu? essere passaggio di aria libero attraverso tale diaframma, m quanto l'aria deve anzitutto spostare il fluido dai pori del diaframma, se si usa il diaframma m uno strumento di scrittura, la mancanza di libero passaggio di aria verso il serbatoio, si traduce m una riduzione del flusso dell'inchiostro alla punta scrivente. Nella presente invenzione, il materiale poroso viene consigliato anche per avere un certo numero di altre caratteristiche fisiche in maniera che l'inchiostro non penetri nei pori fino a che non venga esercitata una considerevole pressione.

La forza del liquido, corrispondente alla pressi ne, richiesta per forzare l'inchiostro nei pori (con siderandoli capillari e cilindrici) ? data dalla usle equazione utilizzata nei condotti capillari:

__

dove rappresenta la pressione del liquido;

o rappresenta la tensione superficiale del liquido; ? ? l'angdo di aderenza, ed

r rappresenta il raggio dei pori.

Preferibilmente, il raggio dei pori e piccolo (ac. esempio 10?m o meno), l'angolo di aderenza ? elevato (necessariamente oltre 90? per essere descritto come repellente all'inchiostro), e la tensione superficie le e alta (ad esempio 30 mN m o pi?), per aumentare la pressione del liquido necessaria a forzare l 'inchiostro nei pori,

Ad esempio, se il raggio dei pori e 2,5 ?m, l'angolo di aderenza e 100?, e la tensione superficiale dell'inchiostro e 40 mN m , il diaframma supporta una pressione del liquido di 566 mm..

Sara pertanto chiaro che la presente invenzione consente un alto grado di sicurezza contro le perdite di inchiostro. La sicurezza contro le perdite attra verso il foro per l'aria pu? essere cos? elevata da rendere necessario di sigillare (ad esempio usando un adesivo) qualsiasi altra strada di fuga dell'inchiostro onde prevenire che il foro per l'aria sia by-passato. E' anche molto importante che il foro per l'arra sia convenientemente chiuso e sigillato lungo la periferia perche m caso contrario il diaframma potrebbe essere a sua volta by-passato.

Un metodo per fabbricare uno strumento di scrittura realizzato in base al secondo aspetto della presente invenzione comprende la sigillatura a caldo di tutta la periferia di un diaframma costituito da una menbrana porosa non assorbente repellente all'inchiostro avente pori di dimensioni sostanzialmente unifor mi m maniera tale che la parte centrale del diaframma chiude un foro per l'aria il quale consente che l'aria passi liberamente attraverso di esso m ambedue le direzioni ma impedisce la fuga dell'inchiostro dal serbatoio dell'inchiostro stesso, la parte periferica del diaframma essendo saldata non porosamente alla parete del foro.

Preferibilmente, la fase della applicazione del calore produce una sede espansa per fondere e saturare i pori alla periferia del diaframma. Il collegamento migliore viene conseguito dai materiali termoplastici che vengono fusi ad alta temperatura per produrre una bassa viscosit?, sotto una certa pressio ne di saldatura, onde ottenere una buona penetrazione. La fusione della sede pu? essere eseguita sia scaldando direttamente sia indirettamente ad esempio mediante saldatura.ad ultrasuoni.

Siccome l'integrit? della saldatura ? di importanza pi? grande di quella della sua resistenza* la sede e preferibilmente rastremata, ed e piu sottile vicino al diaframma. L'area centrale efficace del diafram? ra (non ostruita dalla saldatura termica) preferibil mente ha un valore compreso tra 0,25 mm e 25 mm .

Saranno ora descritti due strumenti di scrittura ed ? relativi metodi di fabbricazione,_ secondo la presente invenzione, soltanto a titolo di esempio e con riferimento agli annessi disegni, m cui:

la figura 1 e una sezione longitudinale eseguita attraverso un rivestimento metallico, un diaframma e; un elemento stampato m plastica, formanti parte di un primo strumento di scrittura;

la figura 2 e una vista laterale dell'elemento pi stico stampato, presa a 90? rispetto a quella di fig. 1f la figura 3 e una sezione trasversale del solo elemento stampato presa lungo la linea X?X di figura 1;

la figura 4 ? una vista schematica che indica la relazione funzionale esistente tra le diverse caratteristiche dello strumento di scrittura;

la figura 5 e una sezione longitudinale fatta attraverso un rivestimento metallico, un serbatoio fibroso, una punta in materiale plastico estruso, un diaframma e un supporto de pennino formanti parte di un secondo strumento di scrittura.

-Gli esperti del ramo comprenderanno che le figure da 1- a 4 e gli annessi disegni illustrano sostanzialmente una parte di una nota penna a sfera a bassa viscosit? ed a sostituzione di cartuccia descritta meglio-nel brevetto inglese 1547 860 a nome della stessa-n chiedente, per cui e soltanto necessario descrive re brevemente ? suoi componenti.

Il pezzo 10 m polietilene stampato presenta un canale di alimentazione di inchiostro 12 ed un collettore 14._Come mostrato pi? chiaramente nella figura 4r.il canale alimentatore dell'inchiostro 12 si estende tra il serbatoio 16 ed una punta 18, mentre il collettore 14 comprende una pluralit? di alette capillari parallele 20 atte a trattenere l'inchiostro disperso dal serbatoio 16 attraverso il capillare 22 In questo caso non esiste corrente diretta di inchiostra tra il canale alimentatore 12 e il collettore 14. Come mostrato pi? chiaramente in figura 1, il serbatoio 16 e costituito da una canera metallica 24 di forma sostanzialmente cilindrica che ? sigillata da un adesivo quale una resina epossidica 10 atta ad essere stanpata per includere il collettore 14. Un passaggio di aria 26 a sezione quadrilatera, si .estende attraverso la parte stampata 10 e si apre nei due lati del sigillo attraverso una parte stampata 10 e la camera metallica 24.

Il passaggio per l'aria 26 ? chiuso da un diaframma 28 la cui periferia ? completamente sigillata a caldo mediante lo stanpaggio 10 m maniera che la parte centrale 12 del diaframma 28 consenta che l'ar a passi liberamente m ambedue le direzioni ma che l'inchiostro non possa sfuggire dal serbatoio 16 attraverso ed intorno al diaframma 28.

Il diaframma 28 e costituito da Millipore Mitex LS (RIM) con un raggio nominale dei pori di 2,5?m uno spessore di circa 0,1 mm ed un'area centrale effica ce di 0,66 mm , Le zone laterali del diaframma 28 ven gono sigillate alla parte 30 dell'elemento stampato 10 mediante applicazione di calore al diaframma 28. Prima che cominci la fase termica, la zona 30 e pi? sottile nella zona piu vicina al diaframma 28. Il diaframma 28 potrebbe avere altre dimensioni come anche una diversa applicazione, e potrebbe essere costituito da una membrana di materiale polimero omogeneo idrofobico di diversa porosit?, a patto che ? suoi risultati siano ? seguenti.

Durante l'uso, l'inchiostro che presenta una viscosit? minore di 10cp viene prelevato fuori dal sei batolo 16 dinante la scrittura. L?inchiostro nel coliLettore 14 passa indietro attraverso il capillare 22 m seguito all'azione di spostamento di aria che pu? passare^liberamente attraverso il diaframma 28. Il capillare 22 controlla pertanto la pressione di alun,en tazione dell'inchiostro nel serbatoio 16 secondo la norma. Nel caso m cui il collettore 14 sia pieno di inchiostro, tuttavia, m seguito alla eccessiva temperatura o alle variazioni di pressione, l'inchiostro non pu? passare attraverso il diaframma 28 e quindi non pu? sfuggire attraverso il passaggio 26. Pertanto, per il fatto che l'inchiostro_si trova contro la superficie del diaframma 28, l'aria che passa attrai verso questo diaframma non necessitaci spostare l'inchiostro dai pori nel diaframma stesso e quindi passa liberamente attraverso il diaframma 28.

Deve essere notato che, nell?esempio suddetto, il diaframma 28 e pienamente conforme ai seguenti criteri formali: esso e situato m maniera che il collettore 14 risulti pieno prima che l'inchiostro lo raggiunga m maniera da non interferire con la normale funzione del capillare 22 e del collettore 14; esso rappresenta la sola strada per l'aria di muoversi dentro e fuori del serbatoio 16; esso rappresenta l'unica possibile uscita per l'inchiostro oltre quella esistente attraverso il canale alimentatore dell'inchiostro 12; esso comporta pori di dimensioni piccole per consentire una buona sicurezza contro la perdi ta di inchiostro ed un sufficiente flusso di aria; esso presenta una sezione trasversale sufficiente a consentire il flusso d'aria attraverso pori di dimensione ridotta compatibili con la resistenza del mate riale; esso presenta un piccolo spessore dipendente dalla resistenza per consentire l'uso di piccoli pori senza diminuire il flusso di aria; ed esso e coni tenuto nel rivestimento 24 per prevenire danni fisici_e contaminazioni che potrebbero diminuire le sue propriet? idrofobiche e quindi la sua resistenza contro le perdite.

Una forma di realizzazione alternativa viene ?llu strata nella figura 5, m cui lo strumento comprende un serbatoio fibroso 50 costituito, ad esempio, da acetato di cellulosa ovvero da tereftalato di polleti lene, disposto internamente al rivestimento metallicto 52. Una punta estrusa 54 in poliacetali deriva dal serbatoio fibroso 50 ed ? supportata dentro un foro centrale 56 ricavato m un supporto di pennino 58, stampato m polietilene. Una estremit? (quella di destra nel caso illustrato) del foro 56 ? posta in comunicazione con un'apertura per l'aria che circon-? da il serbatoio fibroso 50, mentre l?altra estremitat del foro 56 si trova m comunicazione con un foro peL l?aria 60 il quale sbocca nell?atmosfera.

Un diaframma 62 di Millipore Mitex LS (RTM) chiuc il foro per l'aria 60 ed e spillato a caldo m un modo simile a quelb prima descritto per il supporto 58 del pennino m maniera che la parte centrale del diaframma 62 consente che 1?aria passi liberamente attraverso di esso nelle due direzioni, ma impedisce che l'inchiostro sfugga attraverso ed intorno al diaframma 72.

Siccome questa forma di realizzazione non presenta il collettore, qualsiasi inchiostro a bassa viscosit? spostato dal serbatoio fibroso 50, ad esempio in seguito ad urti o improvvise accel-erazioni, entrer? nel e riempir? il foro 56, ma sara impedito dallo sfuggire mediante il diaframma 62.

Si deve notare che il foro per l?aria 60 e quindi il diaframma 62, non deve necessariamente essere disposto nel punto illustrato, ma potrebbe essere disposto m qualsiasi altro punto a patto che esso comunichi con l'apertura per l'aria che circonda il serbatoio fibroso 50.

In pratica varianti e modifiche potranno essere comunque apportate al trovato senza per questo uscire dall'ambito del brevetto e quindi dal suo dominio

Claims

RIVENDICAZIONI

1) Strumento per scrittura comprendente un serbatoio per l?inchiostro (16,50), un foro per l'aria (26,60) nonch? un diaframma (28;62) che chiude il fo ro (26;6o), caratterizzato dal fatto che il diaframma (28;62) e costituito da una membrana porosa non assor bente repellente all'inchiostro ed avente pori di dimensioni sostanzialmente uniformi, sigillata lungo, la sua intiera periferia alla parete del foro (26;60), il diaframma (28;62) consentendo che l'aria passi liberamente attraverso di esso nelle due direzioni ma impedendo la fuga dell'inchiostro attraverso di esso ed intorno ad esso.

2) Strumento di scrittura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il diaframma (28;62) ? costituito da materiale polimero ?drofofico fluonnato .

3) Strumento di scrittura secondo la rivendicar zione 2 caratterizzato dal fatto che il diaframma (28;62) e costituito da politetrafluoroetilene.

4) Strumento di scrittura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che il raggio dei pori del diaframma (28;62) non supera ? 10 ?m .

5) Strumento di scrittura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che l'angolo di aderenza dell'inchiostro al di framma (28;62) non ? minore ai 100?.

6) Strumento di scrittura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che lo spessore del diaframma (28;62) non e superiore ai 200 ?m.

7) Strumento di scrittura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che la sezione centrale efficace del diaframm (28;62) ? compresa tra 0,25 mm e 25 mm .

8) Strumento di scrittura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che la tensione superficiale e la viscosit? dell'inchiostro nel serbatoio (16;50) sono rispetti-? vanente non minore di 30 mN m e non superiore a 10cp,

9) Metodo per fabbricare uno strumento di scrittura caratterizzato dalla saldatura a caldo della intiera periferia di un diaframma (28;62) costituito da una membrana porosa non assorbente repellente al-? l'inchiostro ed avente pori di dimensioni sostanziaimente uniformi in maniera tale che la parte centraleI del diaframma (28;62) chiuda un foro per l'aria (26;6o) in maniera che l'aria passi liberamente attraverso lIo stesso nelle due direzioni ma venga impedita la fuga dell'inchiostro fuori dal serbatoio (16;50), la parte periferica del diaframma (28;62) essendo sigillata non porosamente alla parete del foro (26;60).

10) Metodo secondo la rivendicazione 3, carattepizzato dal fatto che la fase di applicazione del calore produce una sede espansa (30) per fondere e saturare i pori alla periferia del diaframma_(28;62).

11) Metodo secondo la rivendicazione 10 caratterizzato dal fatto che la sede (30) e rastremata, mima che cominci il riscaldamento, ed ? piu sottile vicino al diaframma (28;62).

12) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 11 caratterizzato dal fatto che la pressione di sigillatura viene applicata durante la fase di riscaldamento.

13) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 12 caratterizzato dal fatto che tutte fle strade, eccetto quella relativa alla punta scrivente (18;54) attraverso la quale l'inchiostro potrebbe sfuggire fuori dal serbatoio (16;50), sono sigillate.

14) Metodo secondo la rivendicazione 13 caratterizzato dal fatto che la sigillatura delle altre strade di fuga dell'inchiostro, prevede l'uso di un adesivo.

15) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 14 caratterizzato dal fatto che il diaframma (28;62) ? formato da materiale fluonnato.

16) Metodo secondo la rivendicazione 15 caratte rizzato dal fatto che il diaframma (28;62) e formato da politetrafluoroetilene.

17) Metodo secondo una qualsiasi delle nvendiqazioni da 9 a 16, caratterizzato dal fatto che il raggio dei pori del diaframma (28;62) non supera 10 ?m

18) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 17 caratterizzato dal fatto che l'angolo di aderenza dell'inchiostro al diaframma (28;62) non ? inferiore a 100?.

19) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 18 caratterizzato dal fatto che lo spessore del diaframma (28;62) non supera 200 ?m.

20) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 19 caratterizzato dal fatto che la sezio ne centrale efficace del diaframma (28,62) presenta un valore compreso tra 0,25 mm e 25 mm .

21) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 20 caratterizzato dal fatto che la tensIio ne superficiale e la viscosit? dell'inchiostro nel serbatoio (16;50) sono rispettivamente non inferiore a 30 mN m-1 e non superiore a 10cp.

22) Strumento di scrittura secondo almeno una delle rivendicazionida 1 a 8, caratterizzato dal fatto di .essere costruito secondo il metodo precedente, come descritto ed illustrato sugli annessi disegni.