PT1150847E - Processo de fabricação por tri-extrusão de um lápis de escrever ou de colorir e um lápis de escrever ou de colorir comportando uma camada intermediária de protecção. - Google Patents

Processo de fabricação por tri-extrusão de um lápis de escrever ou de colorir e um lápis de escrever ou de colorir comportando uma camada intermediária de protecção. Download PDF

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ΡΕ1150847 1 DESCRIÇÃO "PROCESSO DE FABRICAÇÃO POR TRI-EXTRUSÃO DE UM LÁPIS DE ESCREVER OU DE COLORIR E UM LÁPIS DE ESCREVER OU DE COLORIR COMPORTANDO UMA CAMADA INTERMEDIÁRIA DE PROTECÇÃO" O presente invento refere-se a um processo de fabricação em continuo de um lápis de escrever ou de colorir, por extrusão simultânea de materiais termoplásticos que constituem sucessivamente por um lado a mina e por outro lado o material que envolve a mina, designado por material de madeira, no seguimento do presente texto por analogia com a composição dos lápis tradicionais, nos quais este material é de madeira. Refere-se mais particularmente a um processo de tri-extrusão de materiais termoplásticos segundo o qual uma camada intermédia de protecção é co-extrudida entre a mina e o material de madeira. Refere-se igualmente a um lápis de escrever ou de colorir, susceptivel de ser obtido pelo processo do invento. A fabricação em contínuo de um lápis de escrever ou de colorir por co-extrusão de materiais termoplásticos que constituem o material de mina, uma camada intermédia de protecção e o material de madeira é já conhecida através do documento EP.0.505.262. Neste documento, a camada intermédia de protecção está dentro de um material 2 ΡΕ1150847 termoplástico não expandido, compatível o material de mina e com o material de madeira, e com um ponto de fusão que é igual ou superior respectivamente ao ponto de fusão do material de mina e do material de madeira. Esta selecção particular do material termoplástico constituinte da camada intermédia de protecção tem por objectivo evitar os defeitos devidos à presença de bolhas sobre a periferia exterior do material de mina, que foram observadas quando da fabricação dos lápis por bi-extrusão, que proporciona um agente de expansão dentro do material de madeira. Dada a sua temperatura de fusão, o material termoplástico constituinte da camada de protecção é menos fluido que os materiais de mina e de madeira. Devido a isto, ele não se deforma sob o efeito das bolhas libertadas na superfície do material de madeira e constitui uma barreira de protecção para o material da mina. 0 problema que se procura resolver com o presente invento é de uma outra ordem. Refere-se igualmente à fabricação em contínuo por co-extrusão de um lápis de escrever ou de colorir a partir de materiais termoplásticos. Constatou-se com efeito a presença de um outro tipo de defeito, a saber as fissurações da mina, que conduzem a fracturas frequentes nomeadamente quando do afiamento do lápis. 0 objectivo a que se propõe o requerente é de propor um processo de fabricação que atenua o inconveniente anteriormente referido, evitando o aparecimento de tais 3 ΡΕ1150847 fissuras . 0 objectivo é totalmente atingido através do processo do invento. Trata-se de um processo de fabricação em contínuo de lápis de escrever ou de colorir que consiste em co-extrudir um primeiro material termoplástico maciço, denominado material de mina, e em volta deste uma camada intermédia dita de protecção feita de um material termoplástico isento de um agente de expansão e um segundo material termoplástico que contém um agente de expansão, denominado material de madeira, e em arrefecer os referidos materiais termoplásticos co-extrudidos.
De maneira caracteristica de acordo com o invento, o material termoplástico constituinte da camada de protecção é determinado de modo a manter-se deformável durante a retracção do material de mina, quando do arrefecimento.
Pelas constatações que puderam ser feitas pelo requerente, concluiu-se que as fissuras apareceram principalmente quando o material de mina foi produzido a partir de materiais termoplásticos de grande coeficiente de dilatação, que dão origem, quando do arrefecimento, a retracções importantes longitudinais e transversais. Tratam-se em particular de materiais de mina proporcionados para a fabricação de lápis de mina macia.
De preferência, o material termoplástico 4 ΡΕ1150847 constituinte da camada de protecção é escolhido de modo a que o seu ponto de solidificação seja inferior ao ponto de solidificação do material termoplástico constituinte do material da mina.
Assim, quando do arrefecimento dos materiais extrudidos, eventualmente após os cortes transversais destes que dão lugar aos lápis unitários, o material de mina vai-se solidificar em primeiro lugar em relação à camada de protecção, porque o seu ponto de solidificação (isto é a temperatura a partir da qual o material termoplástico que estava no estado plástico ou fundido começa a solidificar) é superior ao do material termoplástico constituinte da camada de protecção. A retracção do material de mina que intervém quando da solidificação vai acontecer enquanto o material de mina se encontra envolvido pela camada de protecção que não está ainda solidificada, mas que se encontra num estado deformável. Esta camada de protecção, devido à sua deformabilidade e maleabilidade, permite que o material de mina se liberte dos seus constrangimentos internos e portanto que se retraia sem o aparecimento de fissuras. A solidificação propriamente dita da camada de protecção acontece posteriormente.
De preferência, a diferença entre os pontos de solidificação do material de mina e da camada de protecção é da ordem de 10 a 20°C. 5 ΡΕ1150847
De preferência, para baixar o ponto de solidificação da camada de protecção, proporciona-se como aditivo quer um elastómero termoplástico quer um copolimero etil-vinil-acetato (EVA). É um outro objectivo do invento reivindicar um lápis de escrever ou de colorir, que seja susceptivel de ser obtido pelo processo de fabricação anteriormente referido.
De maneira conhecida, este lápis é constituído pela sobreposição de uma alma de um primeiro material termoplástico maciço denominado por material de mina, com uma camada de protecção de um material termoplástico não expandido e com uma camada de um segundo material termoplástico expandido denominado por material de madeira. De maneira característica, o material termoplástico constituinte da camada de protecção tem um ponto de solidificação que é inferior ao do material termoplástico constituinte do material de mina.
Vantajosamente, a camada de protecção contém um elastómero termoplástico ou um copolimero etil-vinil-acetato (EVA).
De preferência, a camada de protecção comporta, como material termoplástico, um polímero de estireno. Por exemplo, a camada de protecção comporta 70 a 95% de um composto de estireno e 5 a 30% de um elastómero 6 ΡΕ1150847 termoplástico ou de um copolímero etil-vinil-acetato. É igualmente possível proporcionar como material termoplástico constituinte da camada de protecção um material que não solidifica após arrefecimento, mas que sendo deformável a quente mantém-se maleável. Pode-se tratar nomeadamente de um material termoplástico elastomérico. 0 presente invento será melhor compreendido através da leitura da descrição que vai ser feita de uma versão do processo de fabricação de um lápis de escrever ou de colorir por tri-extrusão de materiais termoplásticos e o lápis de três camadas sucessivas assim obtido é ilustrado pelo desenho anexo, no qual: A figura 1 é uma representação sob a forma de um diagrama das etapas de tri-extrusão, e A figura 2 é uma vista em perspectiva de um lápis com uma camada de protecção maleável de acordo com o invento.
As técnicas de poli-extrusão são bem conhecidas do homem da arte. Os materiais proporcionados são por exemplo do tipo dos descritos no documento FR.2.099.248 para a bi-extrusão, aplicada à fabricação em continuo de lápis de escrever. Deste modo, entendeu-se suficiente esquematizar na figura 1 uma tri-extrusão de três camadas de materiais termoplásticos respectivamente uma alma 7 ΡΕ1150847 central, uma camada intermédia e uma camada exterior.
No quadro do presente invento, a alma central é constituída pelo material de mina (1), a camada intermédia é constituída pela camada de protecção (2) e a camada exterior é constituída pelo material de madeira (3) de um lápis (4) fabricado em contínuo. A composição dos materiais termoplásticos é determinada para que cada elemento correspondente possua as propriedades que se pretendem: o conjunto do lápis deve ter uma boa maquinação e uma densidade próxima da do lápis tradicional em madeira. Tratando-se do material da mina, este deve comportar cargas para escrever e ser facilmente transferível sobre o suporte de escrita ou de colorir para ter um bom poder de cobertura. Os compostos correspondentes são por exemplo escolhidos entre os descritos no documento FR. 1.588.294.
Tratando-se do material de madeira, para obter a densidade procurada, este contém um agente de expansão por exemplo o azodicarbonamida. Tratando-se da camada de protecção (2), que não possui o agente de expansão, ela deve ser compatível, por um lado com uma parte do material de mina (1) e, por outro com o material de madeira (2), de modo a assegurar uma boa fixação da mina no lápis. 0 material constituinte da camada de protecção é escolhido para possuir um ponto de solidificação que é inferior, isto é claramente inferior, ao do material termoplástico PE1150847 constituinte da mina. 0 ponto de solidificação é também correntemente denominado por ponto de amolecimento. É a temperatura (ou a zona de temperatura) a partir da qual o material no estado plástico ou fundido começa a solidificar. É também a temperatura (ou a zona de temperatura) a partir da qual o material termoplástico no estado sólido começa a amolecer. É também designado por ponto VICAT.
Quando do arrefecimento do lápis (4), constituído por três camadas co-extrudidas (1), (2) e (3), o material de mina (1) solidifica mais rapidamente que a camada de protecção. É durante esta solidificação que intervém o fenómeno de retracção que desenvolve no material de mina constrangimentos internos, constrangimentos que são função da composição do material de mina e do seu diâmetro. De acordo com o invento, a solidificação do material de mina intervém quando a camada de protecção, que não começou ainda a solidificar, está ainda num estado deformável (pastoso ou em todo o estado maleável). Por isso, o material constituinte da camada protecção vai acompanhar, deformando-se, a retracção do material de mina, o que evita o aparecimento ulterior de fissurações. É quando da fabricação de lápis de escrever ou de colorir de mina macia que mais se regista o aparecimento desta fissuração na mina. De acordo com as constatações do requerente, as minas macias têm um coeficiente de dilatação 9 ΡΕ1150847 mais elevado, o que conduz a um fenómeno de retracção mais importante. De acordo com o conceito do presente invento, a camada de protecção tem por função compensar a diferença de coeficiente de retracção entre os materiais termoplásticos constituintes do material de mina por um lado e o material de madeira por outro, realizando ao mesmo tempo a ligação mecânica entre os dois materiais, logo que a solidificação integral do lápis acontece. É importante com efeito que subsista uma ligação mecânica entre a mina e o resto do lápis.
Quando mais a estrutura da mina é macia, mais as suas caracteristicas mecânicas diminuem, em particular a ruptura à flexão. Para compensar estas perdas de caracteristicas mecânicas, aumenta-se o diâmetro da mina dentro do lápis, o que correlativamente faz aumentar o fenómeno de retracção e a importância da utilização da camada de protecção de acordo com o invento. Esta camada de protecção, que neste caso tem de preferência uma espessura que é pelo menos igual a 0,5 mm, pode fazer a função de reforço para o material de mina, assegurando uma consolidação da mina para diminuir sensivelmente os riscos de fractura quando da utilização do lápis.
No caso de um material de madeira com um agente de expansão, é conveniente que a camada de protecção preencha igualmente a função que lhe foi dada no documento EP. 0.505.262, ou seja formar uma barreira para o material de mina contra a difusão de bolhas provenientes do material 10 ΡΕ1150847 de madeira. Neste caso, o material termoplástico constituinte da camada de protecção, que não possui agente de expansão e que é compatível com o material de mina e com o material de madeira, tem uma temperatura de fusão que é igual ou superior respectivamente à do material de mina e à do material de madeira.
Exemplo 1
Trata-se de um lápis (4) de mina macia em grafite. A composição do material da mina é a seguinte: copolímero de metacrilato de polistireno :20-25% plastificante : 15% negro de carvão : 55% negro de fumo : 5% estearato de zinco : 0,5% talco : 4,5% A composição da camada de protecção (2) é a seguinte:
Polímero de estireno :80%
Copolímero de etil-vinil-acetato EVA :20% A composição do material de madeira (3) é a seguinte: :78,5%
Copolímero de polistireno-metacrilato 11 PE1150847
Plastificante do tipo ftalato :10%
Serradura de madeira :10%
Pigmentos :1,5%
Exactamente antes da extrusão, mistura-se o material de madeira da ordem de 2% de uma mistura mestre contendo azodicarbonamida como agente de expansão. A camada de protecção pode ser igualmente colorida com uma mistura mestre de modo a gue a camada de protecção 2 tenha a mesma cor que o material de madeira 3 ou pode ser colorida com uma outra cor para se tornar mais visível. O ponto de solidificação ou o ponto de Vicat (ISO 306) para os diferentes constituintes termoplásticos seguintes é de:
100 a 110°C 92 a 95°C 104 a 110°C 40 a 44°C
Metacrilato
Polistireno
ABS
Copolímero de etil-vinil-acetato A presença de copolímero de etil-vinil-acetato, mesmo em fracas proporções, permite baixar o ponto de solidificação da camada de protecção comparativamente com o material de mina e com o material de madeira. O mesmo efeito poderá ser obtido por utilização 12 ΡΕ1150847 de um elastómero termoplástico em vez do copolímero de etil-vinil-acetato, por exemplo o tipo SBS (Estireno Butadieno Estireno) de dureza Shore 50 a 70.
Após tri-extrusão e passagem em continuo num conformador (5), obtém-se um lápis (4) de configuração hexagonal que, uma vez talhado (figura 2), deixa aparecer entre o material de mina e o material de madeira (3) a camada de protecção (2), a qual neste caso tinha uma espessura de 0,3 mm para um lápis (4) com cerca de 7 mm entre planos e uma mina de cerca de 2 mm de diâmetro.
Exemplo 2
Trata-se de um lápis (4) de mina macia de cor. O material madeira (3) é imutável. A composição do material de mina (1) é a seguinte:
Copolímero de metacrilato de polistireno :25%
Plastificante do tipo ftalato :15%
Pigmentos coloridos :25%
Estearato de zinco :0,5% • Talco :34,5% A composição da camada de protecção (2) é a seguinte: 13 ΡΕ1150847
Polímero de estireno :83% Copolímero de etil-vinil-acetato (EVA) :15% Mistura de pigmento mestre :2%
No caso de utilização de elastómero termoplástico, do tipo SBS, a composição da camada de protecção (2) teria sido a seguinte: 88% 10% - Polímero de estireno - Elastómero termoplástico - Mistura de pigmento mestre O presente invento não está limitado aos modos de realização que foram descritos a título de exemplos não exaustivos. É possível proporcionar outros compostos de base para o material da mina e para o material da madeira, para além do copolímero de metacrilato de polistireno. Além do mais, é possível dar ao lápis todo o tipo de configuração, sem limitação à forma hexagonal. Pode ser uma forma circular, triangular, octogonal, sem que esta lista seja exaustiva. É também possível utilizar para a camada de protecção um material termoplástico que não apenas seja deformável a quente (quando da retracção da mina), mas que não solidifique e se mantenha maleável após arrefecimento completo do lápis, por exemplo à base de elastómero termoplástico.
Lisboa, 11 de Junho de 2007

Claims (10)

  1. ΡΕ1150847 1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de fabricação em contínuo de lápis de escrever ou de colorir por coextrusão simultânea, o qual consiste em co-extrudir um primeiro material termoplástico maciço, denominado material de mina, e em volta deste uma camada intermédia dita de protecção dentro de um material termoplástico isento de agente de expansão e um segundo material termoplástico que contém um agente de expansão, denominado material de madeira, e em arrefecer os referidos materiais termoplásticos co-extrudidos, caracterizado por o ponto de solidificação do material termoplástico constituinte da camada de protecção ser inferior ao ponto de solidificação do material termoplástico constituinte do material de mina, de modo que a camada de protecção se mantenha deformável durante a retracção do material da mina, quando do arrefecimento.
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1 para a fabricação de lápis de mina macia.
  3. 3. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a diferença entre os pontos de solidificação do material de mina e da camada de protecção ser da ordem de 10 a 20°C.
  4. 4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por, para se baixar o 2 PE1150847 ponto de solidificação da camada de protecção, ser utilizado como aditivo quer um elastómero termoplástico quer um copolimero de etil-vinil-aceta (EVA).
  5. 5. Lápis obtido por coextrusão simultânea constituída pela sobreposição de uma alma num primeiro material termoplástico maciço denominado material de mina, de uma camada de protecção de um material termoplástico não expandido e de uma camada de um segundo material termoplástico expandido denominado material de madeira, caracterizado por o material termoplástico constituinte da camada de protecção ter um ponto de solidificação que é inferior ao do material termoplástico constituinte do material de mina.
  6. 6. Lápis de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a camada de protecção conter um elastómero termoplástico ou um copolimero de etil-vini-acetato (EVA).
  7. 7. Lápis de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a camada de protecção comportar, como material termoplástico, um polímero de estireno.
  8. 8. Lápis de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a camada de protecção comportar de 70 a 95% de um composto de estireno e de 5 a 30% de um elastómero termoplástico ou de um copolimero de etil-vinil-acetato. 3 ΡΕ1150847
  9. 9. Lápis de acordo com a reivindicação 5 constituído pela sobreposição de uma alma feita de um primeiro material termoplástico maciço denominado por material de mina, de uma camada de protecção feita de um material termoplástico não expandido e de uma camada de um segundo material termoplástico expandido denominado por material de madeira, caracterizado por a camada de protecção ser deformável a quente e manter-se maleável após arrefecimento.
  10. 10. Lápis de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a camada de protecção ser feita de um elastómero termoplástico. Lisboa, 11 de Junho de 2007
PT00985357T 1999-12-13 2000-11-29 Processo de fabricação por tri-extrusão de um lápis de escrever ou de colorir e um lápis de escrever ou de colorir comportando uma camada intermediária de protecção. PT1150847E (pt)

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