WO2019158236A1 - Stifthülse - Google Patents

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WO2019158236A1
WO2019158236A1 PCT/EP2018/080340 EP2018080340W WO2019158236A1 WO 2019158236 A1 WO2019158236 A1 WO 2019158236A1 EP 2018080340 W EP2018080340 W EP 2018080340W WO 2019158236 A1 WO2019158236 A1 WO 2019158236A1
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WO
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cellulose
extruder
pin sleeve
compound
pen
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/080340
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English (en)
French (fr)
Inventor
Knut OFTERDINGER
Original Assignee
Weimako GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to DE112018000620.4T priority patent/DE112018000620A5/de
Publication of WO2019158236A1 publication Critical patent/WO2019158236A1/de

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43KIMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K19/00Non-propelling pencils; Styles; Crayons; Chalks
    • B43K19/14Sheathings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43KIMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K19/00Non-propelling pencils; Styles; Crayons; Chalks
    • B43K19/02Pencils with graphite; Coloured pencils
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43KIMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K19/00Non-propelling pencils; Styles; Crayons; Chalks
    • B43K19/16Making non-propelling pencils

Definitions

  • the present invention relates generally to pen sleeves, such as those used in the cosmetics and stationery sector, and more particularly
  • Pen cases comprehensive cosmetic pencils and pens are generally constructed so that in the cavity of a sleeve, a material is arranged, which provides the respective cosmetic or writing function of the pen. Examples of these include, for example, cosmetics, e.g.
  • pen sleeves are made of wood or plastic. Wooden pen cases are elaborate and expensive to manufacture and use partly. Species that are only partially available.
  • plastic pen cases for example, sleeves of thermoplastic materials such as polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and polystyrene (PS) are used.
  • PVC polyvinyl chloride
  • PP polypropylene
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PS polystyrene
  • the object of the present invention is to provide solutions for improved novel pen cases.
  • a pin barrel provided by extrusion using cellulose granules is provided, the pin barrel being at least one of the following
  • melt flow index MFR of more than 1.25 g / 10 min at 230 ° and a test mass of 2.16 kg
  • One aspect of the present invention is to provide pen sleeves based on renewable raw materials, e.g. for the cosmetics or stationery industry.
  • pen sleeve material may be provided that has as high a percentage of renewable resources as possible or substantially comprises only renewable resource as compared to conventional pen sleeve material (e.g., based on fossil fuels such as PVC, PP, and AES).
  • conventional pen sleeve material e.g., based on fossil fuels such as PVC, PP, and AES.
  • a cellulose granulate or a mixture of at least two cellulose granules of different types is used.
  • a compound composition for example, a compound composition, and in particular a
  • Bioploymer compound composition can be used for the production of pen sleeves according to the invention.
  • a compound composition may comprise two or more granules, at least one of which may be a mono-granulate, ie a granulate comprising a raw material in granular form.
  • the mono-granules are bio-based, ie completely biodegradable, and are similar in their mechanical properties to impact-resistant plastics, e.g. SECTION.
  • they consist, for example, of biopolymers, polyhydroxyalkanoates, butyrates, polyesters, starches or lignin, etc.
  • the pin sleeve can have at least one of the following additional properties:
  • Bio essentially biodegradable and therefore not or at most marginal polluting.
  • the cellulose granules used to make the pin sleeve may comprise one or more different individual granules which are mixed together (e.g., compounded) according to the desired pen needle property by means of a formulation.
  • the pin sleeve may have a wall thickness in a range of 1.0 mm to 8 mm.
  • the pin sleeve may have a length in a range of 80 mm to 200 mm
  • the pin sleeve may have an outer diameter in a range of 3 mm to 20 mm.
  • the pin sleeve may have an inner diameter in a range of 2 mm to 17 mm.
  • the pin sleeve may have on its inside at least one helical recess or groove.
  • a depression or groove can serve to secure a mine to be arranged in the pin sleeve in the pin sleeve, and / or as a thread, by means of which a pin sleeve arranged in the mine moves in the pin sleeve, preferably can be moved out.
  • the recess or groove may have a depth in a range of 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the pin sleeve may have at least at one end an area whose
  • the pin sleeve has no traces of a plastic or substantially no plastic.
  • the pin sleeve may have a low plastic content, e.g. between 5 - 20%, depending on the desired recipe or sleeve property.
  • pin sleeve a cosmetic pencil pin sleeve or a
  • Pen pin sleeve is.
  • the present invention provides a pen sleeve manufacturing apparatus comprising:
  • a mixing device designed to mix at least two cellulose granules to obtain a cellulose compound
  • a delivery device designed to introduce the dried cellulose compound into the extruder, the extruder being designed to process cellulose granules, and the extruder a melting device designed to melt the incorporated cellulose compound and a tool which is designed to produce a tubular strand of the cellulose-compound melt,
  • a vacuum calibration device designed to calibrate and cool the tubular strand provided by the extruder.
  • the pen sleeve manufacturing apparatus may further comprise a propellant delivery device configured to deliver propellant, preferably before the melter, to the cellulose compound in the extruder, the propellant comprising at least one foaming agent having a low density polyethylene LDPE carrier material.
  • the pen sleeve manufacturing apparatus may further include a cooling section downstream of the vacuum calibrating device configured to further cool the calibrated tubular string.
  • the pen sleeve manufacturing apparatus may further comprise a moisture sensing device configured and arranged to detect and control the moisture of the cellulose compound prior to introduction into the extruder.
  • the pen sleeve manufacturing apparatus may further include a
  • underlying strand is monitored and, depending on the result, if appropriate, the strand production is adjusted to obtain desired or predetermined dimensions.
  • the present invention provides a pin barrel which has preferably been manufactured using a pin sleeve manufacturing apparatus according to the invention in the following manner:
  • the present invention provides a method of making a pen sleeve comprising: Mixing at least two cellulose granules to obtain a cellulose compound,
  • propellant may be supplied to the cellulosic compound in the extruder prior to the melter by means of a propellant delivery device.
  • the blowing agent comprises at least one foaming agent comprising a low density polyethylene LDPE support material.
  • the calibrated tubular strand can be further cooled by means of a cooling section downstream of the vacuum calibration device.
  • the moisture of the cellulose compound can be detected and controlled by means of a moisture detection device prior to introduction into the extruder.
  • dimensions of the cooled calibrated tubular strand or sleeves made therefrom can be detected by means of a dimensional monitoring device.
  • Fig. 1 is a schematic views of a pin sleeve according to the invention according to an embodiment
  • FIG. 3 (a) and (b) are schematic views of a eifindungshielen
  • Figs. 1 and 2 show exemplary embodiments of pen sleeves according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically a pin sleeve in an embodiment, compared with the
  • Embodiment of Fig. 2 is shorter and has a larger outer diameter.
  • the illustrated pin sleeves SH have an outer side 2, an inner side 4 and a wall thickness 6 and a rear end 8 and a front end 10.
  • the term "rear end” is intended to indicate that this end is the end which uses the rear end of one the pin sleeve SH is made or on which a rear end of a pin made using the pin sleeve SH forming component can be arranged.
  • the term "front end” is intended to indicate that this end is the end which is the front end of a pin made using the pin sleeve SH or from which a lead of a pin made using the pin sleeve SH extends (generally out) ,
  • a helical depression or groove 12 (in the following short recess 12) may be formed on the inner side 4.
  • the recess 12 may, as shown in FIGS. 1 and 2, extend only over a central region of the inner side 4. In further embodiments, it is provided that the recess extends substantially along the entire inner side 4; only adjacent to one of the ends 8 and 10 extends; or adjacent to both ends 8 and 10, wherein an intermediate portion of the inner side 4 no Well.
  • the inner side 4 defines a substantially constant inner diameter 14.
  • the outer side 2 defines a substantially constant outer diameter 16, except that the outer diameter adjacent the ends 8 and 10 may be smaller.
  • a region 18 extends, the outer diameter of which at the front end 10 substantially corresponds to the inner diameter 14 and where the region 14 ends substantially Outside diameter 16 corresponds.
  • such an area may also or alternatively be provided at the rear end 8.
  • the pin sleeve SH can be elastic in the longitudinal direction, for example, so that one of the ends 8/10 relative to the other end 10/8 can be deflected by, for example, a maximum of 0.1 mm.
  • a length L of about 110 mm, an inner diameter 14 of about 4 mm and an outer diameter 16 of about 8 mm is provided.
  • the region 18 may be formed so that its outer peripheral surface towards the opposite rear end 8 has an opening angle ⁇ of e.g. has about 30 °.
  • Fig. 3 illustrates schematically a pen sleeve manufacturing device SHHV according to the invention.
  • the pen sleeve manufacturing device SHHV comprises an extruder 100, a
  • the mixing device 102 at least two cellulose granules are mixed to to obtain a cellulose compound. This is introduced into the drying device 104, where it is dried. By means of the moisture collecting device, the drying process can be monitored and controlled.
  • the dried cellulose compound is introduced into the extruder 100 by means of the introduction device 106.
  • drying device 104 and the introduction device 106 are arranged adjacent to one another and in particular so that dried cellulose compound can be introduced directly from the drying device 104 into the introduction device 106 and from there directly into the extruder 100.
  • drying device 104 and the
  • Applicator 106 may be spatially separated from each other, which may require to provide an interposed device that conveys dried cellulose compound from the drying device 104 to the introduction device 106.
  • blowing agent can be supplied to the cellulose compound in the extruder 100.
  • the use of a propellant is optional and can be provided in particular when fine-cell foam with small cell sizes (eg smaller than 10 pm) and high cell density (eg in the range from 10 9 to 10 12 cells / cm 3 ) are produced by means of the extruder 100 should.
  • the extruder 100 is specially designed for the processing of cellulose granules, optionally with blended propellants.
  • the extruder control takes place by means of a digital control panel. Depending on the recipe, the desired process parameters in the
  • Control unit to be stored.
  • An X / Y laser is installed in front of the extruder trigger, which automatically reports deviations to the control panel, so that automatic readjustment is possible.
  • the extruder operator is alerted about deviations by means of a warning lamp.
  • the extruder 100 comprises a melting device which is designed to melt the introduced cellulose compound or, if appropriate, the mixture of cellulose compound and blowing agent.
  • the extruder 100 has a tool or die through which the cellulose-compound melt or the cellulose-compound-blowing agent melt is forced to melt therefrom to produce a tubular strand.
  • the processing by means of the extruder 100 can be carried out, for example, as explained below.
  • a blowing agent is added to the cellulose compound and the resulting mixture is melted.
  • the melt is brought to a predetermined melting temperature in accordance with granule manufacturer and discharged through the die / nozzle of the extruder 100. Due to the pressure drop at the tool outlet, the supersaturation of the melt, if appropriate with propellant, results in the outgassing of the same with the associated cell formation.
  • the nucleation rate can be determined via the propellant fraction; for example, the
  • Nucleation rate can be increased by more propellant to, as already said above, to achieve a high cell density and narrow cell size distribution
  • Nucleation rate the fastest possible pressure relief is sought. For example, a
  • Pressure relief also pressure gradient of 1 GPa / s (ie 10 000 bar / s) should be provided.
  • the tubular strand of material provided by the extruder 100 is fed to the vacuum calibration device 110 for calibration and cooling.
  • Vacuum chambers are partially filled with a liquid.
  • Several vacuum valves allow for accurate chamber control. This ensures a setting of the outside diameter accurate to within a hundredth of a millimeter.
  • the previously calibrated strand can be further cooled.
  • Measured dimension of the calibrated and cooled tubular strand and used to adjust the manufacturing process if necessary, if the detected dimension is not within a predetermined range.
  • it is provided to detect the outer diameter 14 and / or the inner diameter 16 and the wall thickness 6.

Landscapes

  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren, um Stifthülsen, wie sie beispielsweise im Kosmetik- und Schreibwarenbereich verwendet werden, herzustellen sowie derartige Stifthülsen, insbesondere solche, die aus nachwachsenden Rohstoffen umfassenden Verbundwerkstoffen hergestellt werden.

Description

STIFTHULSE
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Stifthülsen, wie sie beispielsweise im Kosmetik- und Schreibwarenbereich verwendet werden, und insbesondere aus
nachwachsenden Rohstoffen umfassenden Verbundwerkstoffen hergestellte Stifthülsen.
Hintergrund der Erfindung
Stifthülsen umfassende Kosmetikstifte und Schreibstifte sind im Allgemeinen so aufgebaut, dass im Hohlraum einer Hülse ein Material angeordnet ist, das die jeweilige kosmetische oder Schreibfunktion des Stiftes bereitstellt. Beispiele hierfür umfassen in der Kosmetik z.B.
Kajal-Stifte oder Eyeliner und im Schreibwarenbereich z.B. Bleistifte.
Üblicherweise werden Stifthülsen aus Holz oder Kunststoff hergestellt. Holz-Stifthülsen sind aufwändig und teuer in der Herstellung und verwenden z.T. Holzarten, die nur eingeschränkt zur Verfügung stehen. Für Kunststoff-Stifthülsen werden beispielsweise Hülsen aus thermoplastischen Kunststoffen wie Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP), Acrylnitril- Butadien-Styrol (ABS) und Polystyrol (PS) verwendet. Nachteilig ist bei Kunststoff- Stifthülsen, dass sie reprotoxische Inhaltsstoffe enthalten, mit Geruchsentwicklung ausgasen und schlecht anspitzbar sein können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Lösungen für verbesserte neuartige Stifthülsen bereitzustellen.
Lösung der vorliegenden Erfindung
Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung Gegenstände gemäß den beigefügten unabhängigen Schutzansprüchen bereit. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Schutzansprüchen angegeben.
So wird eine Stifthülse bereitgestellt, die mittels Extrusion unter Verwendung eines Cellulose- Granulats bereitgestellt wurde, wobei die Stifthülse wenigstens eine der folgenden
Eigenschaften aufweist: - einen Schmelzfluss-Index MFR von mehr als 1,25 g / 10 min bei 230° und einer Prüfmasse von 2,16 kg,
- eine Zugfestigkeit von mehr als 32 N/mm2,
- eine Reißdehnung von mehr als 6 %,
- ein Biege-E-Modul von mehr als 3964 N/mm2,
- eine Schlagzähigkeit nach Chaipy bei 23°C von mehr als 21 kJ/m2,
- eine Kerbschlagzähigkeit nach Charpy bei 23°C von mehr als 3 kJ/m2,
- eine Dichte von mehr als 1.2 g/cm3,
- einen Migrationsgrenzwert von mehr als 2,
- eine Schmelzstabilität von mehr als MVR = 2.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, Stifthülsen auf Basis nachwachsender Rohstoffe, z.B. für die Kosmetik- oder Schreibwarenindustrie, herzustellen. So kann beispielsweise Stifthülsen-Material vorgesehen sein, das im Vergleich zu konventionellem Stifthülsen-Material (z.B. auf der Basis fossiler Rohstoffe; z.B. PVC, PP und AES) einen möglichst hohen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen besitzt oder im Wesentlichen nur nachwachsenden Rohstoff umfasst. Erfindungsgemäß wird insbesondere ein Cellulose- Granulat oder eine Mischung wenigstens zweier Cellulose-Granulate unterschiedlichen Typs verwendet.
So kann beispielsweise eine Compound-Zusammensetzung und insbesondere eine
Bioploymer-Compound-Zusammensetzung zur Herstellung von erfindungsgemäßen Stifthülsen verwendet werden. Eine Compound-Zusammensetzung kann zwei oder mehr Granulate umfassen, von denen wenigstens eines ein Mono-Granulat sein kann, also ein Granulat, welches einen Rohstoff in Granulatform umfasst.
Die Mono-Granulate sind biobasiert, also vollständig biologisch abbaubar und gleichen in ihren mechanischen Eigenschaften schlagzähen Kunststoffen wie z.B. ABS. Sie bestehen je nach Rezeptur beispielsweise aus Biopolymeren, Polyhydroxialkanoaten, - butyraten, Polyestern, Stärken oder Lignin etc.
Die Stifthülse kann wenigstens eine der folgenden weiteren Eigenschaften aufweisen:
- im Wesentlichen keine Lufteinschlüsse im Stifthülsenmaterial,
- Wärmeformbeständigkeit,
- Steifigkeit,
- Schlagzähigkeit,
- Spannungsrissempfindlichkeit, - Lösungsmittelverträglichkeit,
- Anspitzbarkeit mit im Wesentlichen gleichmäßiger Spanbildung,
- Haftbarkeit von Lack oder vollflächiger Heißprägefolie (HTF)
Die obigen Eigenschaften bieten Vorteile gegenüber wenigstens teilweise aus Kunststoff hergestellten Stifthülsen. Dies soll am Beispiel der Anspitzbarkeit erläutert werden. Bei Kunststoff-Stifthülsen, wie sie beispielsweise in der Kosmetikindustrie Verwendung finden, sind aufgrund des Stifthülsenmaterials üblicherweise spezielle Spitzer erforderlich. Ebenfalls wegen des Stifthülsenmaterials kommt es dort zu einer fließenden Spanbildung, was den Spitzvorgang erschwert. Auch stellen die Späne wegen des Kunststoffmaterials eine
Umweltbelastung dar. Dem gegenüber sind bei erfindungsgemäßen Stifthülsen keine speziellen Spitzer nötig; vielmehr können, wie bei einem traditionellen Holzbleistift, konventionelle Spitzer aus dem Schreibwarenbereich verwendet werden. Ferner kommt es bei erfindungsgemäßen Stifthülsen zu einer gleichmäßigen, partitionierten Spanbildung und daher zu einem angenehmen Spitzvorgang. Die dabei anfallenden Späne sind sozusagen ein
Bioprodukt, im Wesentlichen biologisch abbaubar und daher nicht oder allenfalls marginal umweltbelastend.
Das zur Herstellung der Stifthülse verwendete Cellulose-Granulat kann ein oder mehrere unterschiedliche Einzelgranulate umfassen, die je nach gewünschter Stifthülseneigenschaft mittels einer Rezeptur zusammengemischt (z.B. compoundiert) werden.
Die Stifthülse kann eine Wandstärke in einem Bereich von 1,0 mm bis 8 mm aufweisen.
Die Stifthülse kann eine Länge in einem Bereich von 80 mm bis 200 mm aufweisen
Die Stifthülse kann einen Außendurchmesser in einem Bereich von 3 mm bis 20 mm aufweisen.
Die Stifthülse kann einen Innendurchmesser in einem Bereich von 2 mm bis 17 mm aufweisen.
Die Stifthülse kann an ihrer Innenseite wenigstens eine wendelförmige Vertiefung oder Nut aufweisen. Eine solche Vertiefung bzw. Nut kann dazu dienen, eine in der Stifthülse anzuordnende Mine in der Stifthülse zu sichern, und/oder als Gewinde, mittels dem eine in der Stifthülse angeordnete Mine in der Stifthülse bewegt, vorzugsweise herausbewegt werden kann. Die Vertiefung oder Nut kann eine Tiefe in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,2 mm aufweisen.
Die Stifthülse kann wenigstens an einem Ende einen Bereich aufweisen, dessen
Außendurchmesser zu dem Ende hin kleiner wird. Eine so geformte Stifthülse hat u.a. den Vorteil, dass das Ende mit dem kleiner werdenden Durchmesser einfacher in einen Spitzer eingebracht werden kann.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Stifthülse keinerlei Spuren eines Kunststoffes oder im Wesentlichen keinen Kunststoff aufweist. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Stifthülse einen geringen Kunststoffanteil aufweisen, der z.B. zwischen 5 - 20% beträgt, je nach gewünschter Rezeptur bzw. Hülseneigenschaft.
Ferner ist es vorgesehen, dass die Stifthülse eine Kosmetikstift-Stifthülse oder eine
Schreibstift-Stifthülse ist.
Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung eine Stifthülsenherstellungsvorrichtung bereit, die umfasst:
- einen Extruder,
- eine Mischvorrichtung, die ausgelegt ist, um wenigstens zwei Cellulose-Granulate zu mischen, um ein Cellulose-Compound zu erhalten,
- eine Trocknungsvorrichtung, die ausgelegt ist, den Cellulose-Compound zu trocknen,
- eine Einbringvorrichtung, die ausgelegt ist, den getrockneten Cellulose-Compound in den Extruder einzubringen, wobei der Extruder zur Verarbeitung von Cellulose- Granulaten ausgelegt ist und der Extruder eine Schmelzvorrichtung, die ausgelegt ist, das eingebrachte Cellulose-Compound zu schmelzen, und ein Werkzeug umfasst, das ausgelegt ist, um einen rohrförmigen Strang aus der Cellulose - Compound-Schmelze zu erzeugen,
- eine Vakuum-Kalibrier-Vorrichtung, die ausgelegt ist, den vom Extruder bereitgestellten rohrförmigen Strang zu kalibrieren und abzukühlen.
Die Stifthülsenherstellungsvorrichtung kann ferner eine Treibmittelzufuhrvorrichtung umfassen, die ausgelegt ist, dem Cellulose-Compound im Extruder Treibmittel, vorzugsweise vor der Schmelzvorrichtung, zuzuführen, wobei das Treibmittel wenigstens ein Schaummittel mit einem Low Density Polyethylen LDPE Trägermaterial umfasst. Die Stifthülsenherstellungsvorrichtung kann ferner eine der Vakuum-Kalibier-Vorrichtung nachgelagerte Kühlstrecke umfassen, die ausgelegt ist, den kalibrierten rohrförmigen Strang weiter abzukühlen.
Die Stifthülsenherstellungsvorrichtung kann ferner eine Feuchtigkeitserfassungsvorrichtung umfassen, die ausgelegt und angeordnet ist, die Feuchtigkeit des Cellulose-Compounds vor dem Einbringen in den Extruder zu erfassen und zu steuern.
Die Stifthülsenherstellungsvorrichtung kann ferner eine
Abmessungsüberwachungsvorrichtung umfassen, die ausgelegt und angeordnet ist,
Abmessungen des abgekühlten kalibrierten rohrförmigen Stranges oder daraus hergestellten Hülsen zu erfassen. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass die
Abmessungsüberwachungsvorrichtung so arbeitet, dass die Wandstärke und/oder den
Außendurchmesser und/oder den Innendurchmesser einer Stifthülse oder des
zugrundeliegenden Stranges überwacht wird und abhängig von dem Ergebnis gegebenenfalls die Strangerzeugung angepasst wird, um gewünschte bzw. vorgegebene Abmessungen zu erhalten.
Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung eine Stifthülse bereit, die vorzugsweise unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Stifthülsenherstellungsvorrichtung in folgender Weise hergestellt wurde:
- Mischen wenigstens zweier Cellulose-Granulate, um ein Cellulose-Compound zu erhalten,
- Trocknen des Cellulose-Compounds,
- Einbringen des getrockneten Cellulose-Compounds in einen zur Verarbeitung von Cellulose-Granulaten ausgelegten Extruder,
- optionales Zuführen eines Treibmittels zu dem in den Extruder eingebrachten Cellulose-Compound,
- Schmelzen des in den Extruder eingebrachten Cellulose-Compounds im Extruder,
- Erzeugen eines rohrförmigen Stranges aus der Cellulose-Compound-Schmelze mittels des Extruders,
- Kalibieren und Abkühlen des vom Extruder bereitgestellten rohrfönnigen Stranges,
- Ablängen des kalibrierten und abgekühlten rohrförmigen Stranges, um die
Stifthülse zu erhalten.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Stifthülsen bereit, welches umfasst: - Mischen wenigstens zweier Cellulose-Granulate, um ein Cellulose-Compound zu erhalten,
- Trocknen des Cellulose-Compounds,
- Einbringen des getrockneten Cellulose-Compounds in einen Extruder, der zur Verarbeitung von Cellulose-Granulaten ausgelegt ist und der eine Schmelzvorrichtung, die ausgelegt ist, das eingebrachte Cellulose-Compound zu schmelzen, sowie ein Werkzeug umfasst, das ausgelegt ist, um einen rohrförmigen Strang aus der Cellulose-Compound-Schmelze zu erzeugen,
- Schmelzen des eingebrachte Cellulose-Compounds mittels der Schmelzvorrichtung des Extruders,
- Erzeugen eines rohrförmigen Strangs aus der Cellulose-Compound-Schmelze mittels des Werkzeugs des Extruders
- Kalibrieren und Abkühlen des vom Extruder bereitgestellten rohrförmigen Strangs mittels einer Vakuum-Kalibier- Vorrichtung.
Bei dem Verfahren kann mittels einer Treibmittelzufuhrvorrichtung dem Cellulose- Compound im Extruder Treibmittel vor der Schmelzvorrichtung zugeführt werden.
Vorzugsweise umfasst das Treibmittel wenigstens ein Schaummittel mit einem Low Density Polyethylen LDPE Trägermaterial umfasst.
Bei dem Verfahren kann mittels einer der Vakuum-Kalibier- Vorrichtung nachgelagerten Kühlstrecke der kalibrierte rohrförmige Strang weiter abgekühlt werden.
Bei dem Verfahren kann mittels einer Feuchtigkeitserfassungsvorrichtung die Feuchtigkeit des Cellulose-Compounds vor dem Einbringen in den Extruder erfasst und gesteuert werden.
Bei dem Verfahren können mittels einer Abmessungsüberwachungsvorrichtung Abmessungen des abgekühlten kalibrierten rohrförmigen Stranges oder daraus hergestellten Hülsen erfasst werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
Fig. 1 schematische Ansichten einer erfindungsgemäßen Stifthülse gemäß einer Ausführungsform,
Fig. 2 schematische Ansichten einer eifindungsgemäßen Stifthülse gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 3 (a) und (b) schematische Ansichten einer eifindungsgemäßen
Stiftherstellungsvorrichtung.
Für verschiedene Ausführungsformen gemachte Ausführungen gelten auch für alle anderen Ausführungsformen, sofern nichts anderes gesagt wird. Ferner wird im Folgenden auf alle Zeichnungen insgesamt Bezug genommen, sofern nicht anders angegeben oder auf bestimmte Zeichnungen verwiesen wird. In den Zeichnungen haben wenigstens im Wesentlichen funktionsgleiche Elemente gleiche Bezugszeichen.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Fig. 1 und 2 zeigen beispielhafte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Stifthülsen. Fig. 1 zeigt schematisch eine Stifthülse in einer Ausführungsform, die verglichen mit der
Ausführungsform von Fig. 2 kürzer ist und einen größeren Außendurchmesser hat.
Die gezeigten Stifthülsen SH haben eine Außenseite 2, eine Innenseite 4 und eine Wanddicke 6 sowie ein hinteres Ende 8 und ein vorderes Ende 10. Die Bezeichnung "hinteres Ende" soll angeben, dass dieses Ende das Ende ist, welches das hintere Ende eines unter Verwendung der Stifthülse SH hergestellten Stiftes ist oder an dem eine das hintere Ende eines unter Verwendung der Stifthülse SH hergestellten Stiftes bildende Komponente angeordnet werden kann. Die Bezeichnung "vorderes Ende" soll angeben, dass dieses Ende das Ende ist, welches das vordere Ende eines unter Verwendung der Stifthülse SH hergestellten Stiftes ist oder von dem aus sich eine Mine eines unter Verwendung der Stifthülse SH hergestellten Stiftes (im Allgemeinen hinaus) erstreckt.
An der Innenseite 4 kann eine wendelförmige Vertiefung oder Nut 12 (im Folgenden kurz Vertiefung 12) ausgebildet sein. Die Vertiefung 12 kann sich, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, nur über einen mittleren Bereich der Innenseite 4 erstrecken. Bei weiteren Ausführungsformen ist es vorgesehen, dass die Vertiefung sich im Wesentlichen entlang der gesamten Innenseite 4 erstreckt; nur benachbart zu einem der Enden 8 und 10 erstreckt; oder benachbart zu beiden Enden 8 und 10 erstreckt, wobei ein dazwischenliegender Bereich der Innenseite 4 keine Vertiefung aufweist.
Die Innenseite 4 definiert einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser 14. Die Außenseite 2 definiert einen im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser 16, abgesehen davon, dass zu den Enden 8 und 10 benachbarten Bereichen der Außendurchmesser kleiner sein kann. So ist es beispielsweise vorgesehen, dass sich ausgehend von den vorderen Ende 10 in Richtung hin zum hinteren Ende 8 ein Bereich 18 erstreckt, dessen Außendurchmesser am vorderen Ende 10 im Wesentlichen dem Innendurchmesser 14 entspricht und dort, wo der Bereich 14 endet, im Wesentlichen dem Außendurchmesser 16 entspricht. Bei weiteren Ausführungsformen kann ein solcher Bereich auch oder alternativ am hinteren Ende 8 vorgesehen sein.
Wie in der obersten Darstellung von Fig. 1 durch das Bezugszeichen B angegeben, kann die Stifthülse SH in Längsrichtung elastisch sein, beispielsweise so dass eines der Enden 8/10 gegenüber dem anderen Ende 10/8 um beispielsweise maximal 0.1 mm ausgelenkt werden kann.
Bei der Ausführungsform von Fig. 1 ist beispielsweise eine Länge L von ca. 80 mm, ein Innendurchmesser 14 von ca. 7 mm und ein Außendurchmesser 16 von ca. 12 mm
vorgesehen.
Bei der Ausführungsform von Fig. 2 ist beispielsweise eine Länge L von ca. 110 mm, ein Innendurchmesser 14 von ca. 4 mm und ein Außendurchmesser 16 von ca. 8 mm vorgesehen.
Der Bereich 18 kann so ausgebildet sein, dass dessen Außenumfangsfläche in Richtung zum gegenüberliegenden, hinteren Ende 8 einen Öffnungswinkel a von z.B. ca. 30° hat.
Fig. 3 veranschaulicht schematisch eine erfindungsgemäße Stifthülsenherstellungsvorrichtung SHHV.
Die Stifthülsenherstellungsvorrichtung SHHV umfasst einen Extruder 100, eine
Mischvorrichtung 102 mit einer nicht gezeigten Feuchtigkeitserfassungsvorrichtung, eine Trocknungsvorrichtung 104, eine Einbringvorrichtung 106, eine Treibmittelzufuhrvorrichtung 108, eine Vakuum- Kalibier- Vorrichtung 110, eine nachgelagerte Kühlstrecke 112, eine Abmessungsüberwachungsvorrichtung 114 und eine Schneidvorrichtung 116.
Mittels der Mischvorrichtung 102 werden wenigstens zwei Cellulose-Granulate gemischt, um ein Cellulose-Compound zu erhalten. Dieses wird in die Trocknungsvorrichtung 104 eingebracht, wo es getrocknet wird. Mittels der Feuchtigkeitseifassungsvorrichtung kann der Trocknungsvorgang überwacht und gesteuert werden.
Das getrocknete Cellulose-Compound wird mittels der Einbringvorrichtung 106 in den Extruder 100 eingebracht.
Darstellungsgemäß sind die Trocknungs Vorrichtung 104 und die Einbring Vorrichtung 106 benachbart zueinander angeordnet und insbesondere so, dass getrocknetes Cellulose- Compound unmittelbar von der Trocknungsvorrichtung 104 in die Einbringvorrichtung 106 und von dort unmittelbar in den Extruder 100 eingebracht werden kann.
Bei weiteren Ausführungsformen können die Trocknungsvorrichtung 104 und die
Einbringvorrichtung 106 von einander räumlich getrennt sein, was es erforderlich machen kann, eine dazwischen angeordnete Vorrichtung vorzusehen, die getrocknetes Cellulose- Compound von der Trocknungsvorrichtung 104 zu der Einbring Vorrichtung 106 befördert.
Mittels der Treibmittelzufuhrvorrichtung 108 kann dem im Extruder 100 befindlichen Cellulose-Compound Treibmittel zugeführt werden. Die Verwendung eines Treibmittels ist optional und kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn mittels des Extruders 100 feinzelliger Schaum mit kleinen Zellgrößen (z.B. kleiner als 10 pm) und hoher Zelldichte (z.B. im Bereich von 109 bis 1012 Zellen/cm3) erzeugt werden soll.
Der Extruder 100 ist speziell zur Verarbeitung von Cellulose-Granulaten gegebenenfalls mit beigemischten Treibmitteln ausgelegt. Die Extrudersteuerung erfolgt mittels eines digitalen Steuerpanels. Je nach Rezeptur können die gewünschten Prozessparameter in der
Steuerungseinheit abgespeichert werden. Vor dem Extruderabzug ist ein X/Y Laser verbaut, der Abweichungen automatisch an das Steuerpanel meldet, damit automatisch nachgesteuert werden kann. Der Extruder-Maschinenführer wird über Abweichungen mittels einer Warnlampe alarmiert.
Der Extruder 100 umfasst eine Schmelzvorrichtung, die ausgelegt ist, das eingebrachte Cellulose-Compound bzw. gegebenenfalls die Mischung von Cellulose-Compound und Treibmittel zu schmelzen.
Der Extruder 100 weist ein Werkzeug oder Düse auf, durch die die Cellulose-Compound- Schmelze oder die Cellulose-Compound-Treibmittel-Schmelze gedrückt wird, um daraus einen rohrförmigen Strang zu erzeugen.
Die Verarbeitung mittels des Extruders 100 kann beispielsweise wie im Folgenden erläutert erfolgen. Ein Treibmittel wird dem Cellulose-Compound hinzudosiert und die resultierende Mischung wird geschmolzen. Die Schmelze wird auf eine vorgegebene Schmelztemperatur gemäß Granulathersteller gebracht und durch das Werkzeug/Düse des Extruders 100 ausgetragen. Durch den Druckabfall am Werkzeugaustritt kommt es zur Übersättigung der Schmelze gegebenenfalls mit Treibmittel und so zur Ausgasung desselbigen mit der einhergehenden Zellbildung. Wenn wie hier vorgesehen mikrozelluläre Schäume extrudiert werden, wird eine homogene Nukleierung der Schmelze angestrebt. Die Nukleierungsrate kann über den Treibmittelanteil bestimmt werden; so kann beispielsweise die
Nukleierungsrate durch mehr Treibmittel erhöht werden um, wie schon oben gesagt, eine hohe Zelldichte und enge Zellgrößenverteilung zu erreichen Dafür wird zur Zellnukleierung eine möglichst schnelle Druckentlastung angestrebt. So kann beispielsweise eine
Druckentlastung (auch Druckgradient) von 1 GPa/s (i.e. 10 000 bar/s) vorgesehen sein.
Der vom Extruder 100 bereitgestellte rohrförmige Materialstrang wird der Vakuum- Kalibier- Vorrichtung 110 zu geführt, um dort kalibriert und abgekühlt zu werden. Die
Vakuumkammern sind teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt. Mehrere Vakuumventile lassen eine genaue Kammersteuerung zu. Dies gewährleistet eine bis auf ein Hundertstel Millimeter genaue Einstellung des Außendurchmessers.
In der optionalen, der Vakuum-Kalibier- Vorrichtung 110 nachgelagerten Kühlstrecke kann der vorher kalibrierte Strang weiter abgekühlt werden.
Danach kann mittels der Abmessungsüberwachungsvorrichtung 114 wenigstens eine
Abmessung des kalibrierten und abgekühlten rohrförmigen Stranges erfasst und dazu verwendet werden, den Herstellungsprozess gegebenenfalls anzupassen, wenn die erfasste Abmessung nicht in einem vorgegebenen Bereich liegt. Insbesondere ist es vorgesehen, den Außendurchmesser 14 und/oder den Innendurchmesser 16 und die Wandstärke 6 zu erfassen.
Mittels der Schneidvorrichtung 116 werden von dem Strang Stücke, i.e. die herzustellenden Stifthülsen, in der jeweiligen Länge abgeschnitten, die die Stifthülsen haben sollen. BEZUGSZEICHENLISTE
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Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Stifthülse, hergestellt mittels Extrusion unter Verwendung eines Cellulose-Granulats, wobei die Stifthülse wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweist:
- einen Schmelzfluss-Index MFR von mehr als 1,25 g / 10 min bei 230° und einer Prüfmasse von 2,16 kg,
- eine Zugfestigkeit von mehr als 32 N/mm2,
- eine Reißdehnung von mehr als 6 %,
- ein Biege-E-Modul von mehr als 3964 N/mm2,
- eine Schlagzähigkeit nach Chaipy bei 23°C von mehr als 21 kJ/m2,
- eine Kerbschlagzähigkeit nach Charpy bei 23°C von mehr als 3 kJ/m2,
- eine Dichte von mehr als 1.2 g/cm\
- einen Migrationsgrenzwert von mehr als 2,
- eine Schmelzstabilität von mehr als MVR = 2.
2. Stifthülse nach Anspruch 1, wobei die Stifthülse wenigstens eine der folgenden
Eigenschaften aufweist:
- im Wesentlichen keine Lufteinschlüsse im Stifthülsenmaterial,
- Wärmeformbeständigkeit,
- Steifigkeit,
- Schlagzähigkeit,
- Spannungsrissempfindlichkeit,
- Lösungsmittelverträglichkeit,
- Anspitzbarkeit mit im Wesentlichen gleichmäßiger Spanbildung,
- Haftbarkeit von Lack und/oder vollflächiger Heißprägefolie (HTF).
3. Stifthülse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Cellulose-Granulat aus Mono-Granulaten zusammengesetzt ist, die Biopolymere, Polyhydroxialkanaoate, Polyhydroxialbutyrate, Polyester, Stärke und Lignin umfassen.
4. Stifthülse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stifthülse eine
Wandstärke in einem Bereich von 1 mm bis 8 mm aufweist.
5. Stifthülse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stifthülse eine Länge in einem Bereich von 80 mm bis 200 mm aufweist.
6. Stifthülse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stifthülse einen
Außendurchmesser in einem Bereich von 3 mm bis 20 mm aufweist.
7. Stifthülse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stifthülse einen
Innendurchmesser einem Bereich von 2 mm bis 17 mm aufweist.
8. Stifthülse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stifthülse an ihrer
Innenseite wenigstens eine wendelförmige Vertiefung oder Nut aufweist.
9. Stifthülse nach einem dem vorherigen Anspruch, wobei die Vertiefung oder Nut eine Tiefe in einem Bereich von 0, 1 mm bis 0,2 mm aufweist.
10. Stifthülse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stifthülse wenigstens an einem Ende einen Bereich aufweist, dessen Außendurchmesser zu dem Ende hin kleiner wird.
11. Stifthülse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stifthülse im
Wesentlichen keinen Kunststoff aufweist.
12. Stifthülse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stifthülse
- eine Kosmetikstift-Stifthülse oder
- eine Schreibstift-Stifthülse ist.
13. Stifthülsenherstellungsvorrichtung, umfassend:
- einen Extruder,
- eine Mischvorrichtung, die ausgelegt ist, um wenigstens zwei Cellulose-Granulate zu mischen, um ein Cellulose-Compound zu erhalten,
- eine Trocknungsvorrichtung, die ausgelegt ist, den Cellulose-Compound zu trocknen,
- eine Einbringvorrichtung, die ausgelegt ist, den getrockneten Cellulose-Compound in den Extruder einzubringen, wobei der Extruder zur Verarbeitung von Cellulose- Granulaten ausgelegt ist und der Extruder eine Schmelzvorrichtung, die ausgelegt ist, das eingebrachte Cellulose-Compound zu schmelzen, und ein Werkzeug umfasst, das ausgelegt ist, um einen rohrförmigen Strang aus der Cellulose-Compound-Schmelze zu erzeugen,
- eine Vakuum-Kalibier-Vorrichtung, die ausgelegt ist, den vom Extruder
bereitgestellten rohrförmigen Strang zu kalibrieren und abzukühlen.
14. Stifthülsenherstellungsvorrichtung nach Anspruch 13, ferner mit einer
Treibmittelzufuhrvorrichtung, die ausgelegt ist, dem Cellulose-Compound im Extruder Treibmittel vor der Schmelzvorrichtung zuzuführen, wobei das Treibmittel wenigstens ein Schaummittel mit einem Low Density Polyethylen LDPE
Trägermaterial umfasst.
15. Stifthülsenherstellungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, ferner mit einer der Vakuum- Kalibier- Vorrichtung nachgelagerten Kühlstrecke, die ausgelegt ist, den kalibrierten rohrförmigen Strang weiter abzukühlen.
16. Stifthülsenherstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, ferner mit einer Feuchtigkeitserfassungsvorrichtung, die ausgelegt und angeordnet ist, die Feuchtigkeit des Cellulose-Compounds vor dem Einbringen in den Extruder zu erfassen und zu steuern.
17. Stifthülsenherstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, ferner mit einer Abmessungsüberwachungsvorrichtung, die ausgelegt und angeordnet ist, Abmessungen des abgekühlten kalibrierten rohrfönnigen Stranges oder daraus hergestellten Hülsen zu erfassen.
18. Stifthülse, hergestellt, vorzugsweise unter Verwendung einer
Stifthülsenherstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, durch:
- Mischen wenigstens zweier Cellulose-Granulate, um ein Cellulose-Compound zu erhalten,
- Trocknen des Cellulose-Compounds,
- Einbringen des getrockneten Cellulose-Compounds in einen zur Verarbeitung von Cellulose-Granulaten ausgelegten Extruder,
- optionales Zuführen eines Treibmittels zu dem in den Extruder eingebrachten Cellulose-Compound,
- Schmelzen des in den Extruder eingebrachten Cellulose-Compounds im Extruder,
- Erzeugen eines rohrförmigen Stranges aus der Cellulose-Compound-Schmelze mittels des Extruders,
- Kalibieren und Abkühlen des vom Extruder bereitgestellten rohrfönnigen Stranges,
- Ablängen des kalibrierten und abgekühlten rohrfönnigen Stranges, um die
Stifthülse zu erhalten.
19. Verwendung einer Stifthülse nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Stifthülse für einen Kosmetikstift oder einen Schreibstift.
20. Verfahren zur Herstellung einer Stifthülsen, umfassend:
- Mischen wenigstens zweier Cellulose-Granulate, um ein Cellulose-Compound zu erhalten,
- Trocknen des Cellulose-Compounds,
- Einbringen des getrockneten Cellulose-Compounds in einen Extruder, der zur Verarbeitung von Cellulose-Granulaten ausgelegt ist und der eine
Schmelzvorrichtung, die ausgelegt ist, das eingebrachte Cellulose-Compound zu schmelzen, sowie ein Werkzeug umfasst, das ausgelegt ist, um einen rohrfönnigen Strang aus der Cellulose-Compound-Schmelze zu erzeugen,
- Schmelzen des eingebrachte Cellulose-Compounds mittels der Schmelzvorrichtung des Extruders,
- Erzeugen eines rohrförmigen Strangs aus der Cellulose-Compound-Schmelze mittels des Werkzeugs des Extruders
- Kalibrieren und Abkühlen des vom Extruder bereitgestellten rohrförmigen Strangs mittels einer Vakuum- Kalibier- Vorrichtung.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei mittels einer Treibmittelzufuhrvorrichtung dem Cellulose-Compound im Extruder Treibmittel vor der Schmelzvorrichtung zugeführt wird, wobei das Treibmittel wenigstens ein Schaummittel mit einem Low Density Polyethylen LDPE Trägermaterial umfasst.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei mittels einer der Vakuum- Kalibier- Vorrichtung nachgelagerten Kühlstrecke der kalibrierte rohrförmige Strang weiter abgekühlt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei mittels einer
Feuchtigkeitserfassungsvorrichtung die Feuchtigkeit des Cellulose-Compounds vor dem Einbringen in den Extruder erfasst und gesteuert wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei mittels einer
Abmessungsüberwachungsvorrichtung Abmessungen des abgekühlten kalibrierten rohrförmigen Stranges oder daraus hergestellten Hülsen erfasst werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3993408A (en) * 1971-07-16 1976-11-23 Hasbro Industries, Inc. Pencil comprising a marking core and a porous resin sheath
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DE102008034013A1 (de) * 2008-07-15 2010-01-21 J. S. Staedtler Gmbh & Co. Kg Holzersatzwerkstoff sowie dessen Verwendung
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