DE1461651B - Schreibspitze und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

dies gibt dem Schreibgerät eine ansprechende Gestalt, und der Schreiber kann die Schreibspitze und die von dieser auf die Schreibfläche aufgetragene Schrift unbehindert sehen.

Das Innere des Gehäuses 12 ist ein Schreibflüssigkeitstank 20, der über das offene vordere Ende 18 des Gehäuses 12 mit dem Inneren des Halterungsabschnittes 14 verbunden ist.

Obgleich auch andere Anordnungen möglich sind, ist bei der hier dargestellten Ausführungsform der Halterungsabschnitt mit einem zwischen dem Vorratsraum 20 und der Flüssigkeit leitenden Schreibspitze 24 angeordneten Ventil 22 versehen. Dieses hat einen oberen zylindrischen Teil 26 und einen sich nach vorn erstreckenden dünneren zylindrischen Abschnitt 28. Diese beiden Abschnitte sind durch einen konischen Abschnitt 30 miteinander verbunden, der an einem innerhalb des Halterungsabschnittes 14 vorgesehenen konischen Sitz 32 dicht anliegen kann.

Von dem konischen Sitz 32 aus erstreckt sich eine konzentrische Bohrung 34 rückwärts, und vor dem Sitz 32 ist eine verengte Bohrung 36 angeordnet, die eine durch das vordere Ende 38 des Halterungsabschnittes 14 mittig hindurchführende Öffnung bildet.

Das Ventil 22 ist zur Hin- und Herbewegung, in Längsrichtung zwischen einer Geschlossensteüung, bei der es abdichtend an dem Sitz 32 liegt, und einer hinter dem Sitz 32 und im Abstand von diesem liegenden Offenstellung federnd"~ befestigt, so daß Flüssigkeit und Luft sich zwischen der Schreibspitze 24 und dem Tank 20 bewegen können. Das Ventil 22 wird in seine Geschlossenstellung durch eine Spiralfeder 40 gedrückt, deren eines Ende in einer Ausnehmung 42 in der rückwärtigen Oberfläche des Ventils angeordnet ist, während das andere Ende gegen einen in der Bohrung 34 vorgesehenen, eine Öffnung aufweisenden Dichtungsring 44 drückt. Dieser Dichtungsring 44 ist, wie bei der dargestellten Ausführungsform, vorzugsweise in die Bohrung 34 eingeschraubt, obgleich er auch auf andere Weise, z. B. mittels Kleben oder Klemmen, in seiner Lage gehalten werden kann.

Die Schreibspitze 24 ist so bemessen, daß sie an der Innenfläche der kleineren Bohrung 36 gleiten kann, und zwar mit solcher Reibung, daß sie bei normalem Gebrauch nicht aus der Bohrung' 36 herausfällt oder aus ihr herausgedrückt wird. Diese Reibung läßt sich jedoch leicht überwinden, so daß die Schreibspitze 24 und das Ventil 22 rückwärts bewegt werden und die Schreibspitze mit auf eine Schreibfläche aufzubringender Schreibflüssigkeit getränkt werden kann. Wie in F i g. 1 dargestellt, liegt die hintere Endfläche der Schreibspitze 24 gegen das vordere Ende des kleineren zylindrischen Abschnittes 28 an. Dadurch ruft eine axiale Rückwärtsbewegung der Schreibspitze 24 eine entsprechende Bewegung des Ventils 22 nach seiner Offenstellung hin hervor, während die Spiralfeder 40 das Ventil 22 nach seiner Geschlossenstellung hin und die Schreibspitze 24 in eine vordere Lage zu drücken sucht. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform reicht die auf das Ventil wirkende Kraft der Feder 40 aus, um zu verhindern, daß die Schreibspitze 24 und das Ventil 22 durch den normalen Schreibdruck axial rückwärts bewegt werden. Eine solche Rückwärtsbewegung tritt nur durch bewußte Anwendung zusätzlichen Druckes durch den Schreiber zum Zwecke neuerlicher Tränkung der Schreibspitze ein.

Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, besteht die Schreibspitze 24 aus einer zähen, porösen Masse, die sich aus einer Mehrzahl an ihren Berührungspunkten miteinander verschmolzener Teilchen 46 zusammensetzt, so daß zwischen diesen miteinander verbundene Kapillarräume 48 entstehen, die nicht nur Flüssigkeit halten, sondern diese auch leiten können, so daß

ίο sie ausfließen kann, wenn das vordere Ende der Schreibspitze 24 über eine Schreibfläche bewegt wird.

Die Teilchen 46 bestehen aus festem inertem poly-

merem Kunststoff, der vorzugsweise der Gruppe der als Polyolefine und Polyamide bekannten polymeren thermoplastischen Stoffe angehört. Von den Polyolefinen können beispielsweise Polypropylen und Polyäthylen einschließlich deren sogenannter linearer Polymere verwendet werden; von den Polyamiden sind beispielsweise die Nylone gut verwendbar.

Das Aneinanderschmelzen der einzelnen Teilchen 46 zur Bildung einer gleichförmigen porösen Masse kann durch irgendeines der bekannten Verfahren geschehen. Die USA.-Patentschrift 3 051.993 lehrt beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Gegenstandes, wobei eine synthetische thermoplastische Körnchen- oder Teilchenmasse in eine poröse Form eingebracht und einer Temperatur zwischen etwa 150 und 260° C ausgesetzt wifd, während gleichzeitig ein heißer Gasstrom genügend lange durch die Masse hindurchgeleitet wird, daß die Teilchen gesintert oder an ihren Berührungspunkten miteinander verschmolzen werden, wobei eine Anzahl miteinander verbundener Hohlräume zwischen ihnen bestehenbleibt. Bei anderen Verfahren zur Herstellung der in Rede stehenden Schreibspitze können die Teilchen aber auch mit einem löslichen Bindeoder Füllmaterial, wie beispielsweise gekörntem Speisesalz, gekörntem Zucker oder gekörnter Kartoffelstärke, gemischt und das entstandene Gemisch nach einem bekannten Verfahren geformt werden. Nach Beendigung des Formvorganges kann das Füllmaterial durch ein geeignetes Lösungsmittel, im Falle von Salz oder Zucker Wasser, aus der Masse herausgewaschen werden. Es können auch andere Binde- oder Füllmittel verwendet werden, sofern sie sich während des Formvorganges nicht verlagern und anschließend selektiv aus dem gebildeten Gefüge herausgelöst oder -geschwemmt werden können, ohne die gesinterte Kunststofform nachteilig zu beeinflussen. Bei einem anderen Formverfahren kann auch ein flüssiges oder gasförmiges Lösungsmittel mit oder ohne Anwendung von zusätzlicher äußerer Hitze durch das Teilchenmaterial hindurchgeschickt werden, so daß die Teilchen vorübergehend erweicht werden und an ihren Berührungspunkten miteinander verschmelzen.

Um weitere Behandlung überflüssig zu machen, ist es zweckmäßig, die Schreibspitze 24 als fertigen Gegenstand in einer Form der gewünschten endgültigen Gestalt und Größe auszubilden. Soll ein Lösungsmittel oder Gas durch das pulverförmige oder gekörnte Material während des Schmelzvorganges hindurchgeleitet werden, so kann die Form porös oder in anderer Weise mit kleinen Öffnungen versehen sein. Wird jedoch nur ein einfaches Heizverfahren angewendet, so braucht die Form keine öffnungen zu haben. Ferner kann die Schreibspitze von einem durch Strangpressen der Teilchen durch

Die Erfindung betrifft eine Schreibspitze aus Kapillarkanäle aufweisendem porösem Material für Schreibgeräte mit Tintenspeicher.

Bekannte Schreibspitzen der genannten Art bestehen aus pulverförmigem Material, das durch eine Wärmebehandlung gesintert wird, um einen porösen Körper zu erzielen, der Kapillarkanäle enthält. Mit den bekannten Schreibspitzen ist es nicht möglich, durch mehr oder weniger starken Druck auf die Schreibspitze die Strichstärke zu verändern. Weiterhin neigen die bekannten Schreibspitzen dazu, sich mit Tintenrückständen und auch mit von der Schreibfläche abgekratzten Papierteilchen zuzusetzen. Die Versorgung mit Tinte, insbesondere bei schnellem Schreiben, ist dadurch in Frage gestellt. Weiterhin können diese bekannten Schreibspitzen dort nicht benutzt werden, wo die Gefahr besteht, daß die Schreibfläche geritzt wird. So lassen sich beispielsweise Schaufenster, Kunststoffflächen usw." nicht beschriften. Aber nicht nur glatte, harte Flächen scheiden als Schreibunterlage für die bekannten Schreibspitzen aus, sondern auch rauhe Flächen, wie genarbtes Leder, geologische Gesteins- oder mineralische Muster u. dgl. Schließlich können die bekannten Spitzen wegen ihrer mangelnden Elastizität leicht brechen oder beschädigt werden, wenn sie^. nicht sorgfältig behandelt, sondern beispielsweise .unbeabsichtigt fallengelassen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die den bekannten Schreibspitzen anhaftenden Nachteile^ zu vermeiden und insbesondere eine Schreibspitze zu schaffen, die sich mit geringen Kosten herstellen läßt und insbesondere eine ausreichende Elastizität hat, dennoch aber abriebfest ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schreibspitze aus einem elastisch biegsamen Kunststoffpolymer besteht. Diese Kunststoffspitze ist nachgiebig, wodurch es durch Veränderung des Auflagedruckes möglich ist, verschiedene Strichstärken zu erzielen. Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht darin, daß die Spitze nach längerem Gebrauch, wenn die Tinte getrocknet oder der Tintenzufluß von Rückständen versperrt ist, auf Grund der Elastizität »gestartet« werden kann. Die biegsame Spitze erlaubt eine Verformung durch Andrücken auf die Schreibunterlage, wodurch sich eine Wirkung ergibt, die mit dem Ausdrucken eines Schwammes verglichen werden kann. Die nach dem Zusammendrücken erfolgende Ausdehnung auf Grund der inneren Kräfte zieht automatisch frische Tinte in die Schreibspitze. Es ist somit eine Spülwirkung erzielbar, wodurch angetrocknete Masse wieder gelöst werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Schreibspitze kann auch auf empfindlichen, glatten Flächen geschrieben werden, wie auf Fenstern, Kunststoffen oder ähnlichen Oberflächen, die von harten und spröden Schreibspitzen zerkratzt werden würden. Die erfindungsgemäße Schreibspitze ist aber auch für rauhe Schreibflächen verwendbar, da sich die Schreibspitze auf Grund der Elastizität verformen kann, wenn sie über solche Oberflächen gleitet. Schließlich ist die erfindungsgemäße Schreibspitze auf Grund der inneren Elastizität auch bei roher Behandlung wesentlich unempfindlicher. Die Gefahr einer Beschädigung oder gar des Abbrechens ist äußerst gering.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird das Kunststoffpolymer aus der Polyolefine und Polyamide enthaltenden Gruppe der thermoplastischen Polymere gewählt. Zweckmäßigerweise ist das Kunststoffpolymer Polyäthylen, Polypropylen oder Nylon. Diese Kunststoffe sind durch ihren Aufbau, ihre Elastizität und ihren Widerstand gegen Abrieb besonders für die Herstellung der Schreibspitze geeignet.

Vorteilhafterweise machen die Kapillarkanäle der Schreibspitze 40 bis 70 °/o des Gesamtvolumens aus. Bei diesem Verhältnis der Kapillarräume zu dem Gesamtvolumen wird in optimaler Weise eine ausreichende Speicher- und Zuleitungskapazität erreicht und zugleich die erforderliche Festigkeit und Steifheit der Schreibspitze erhalten.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens weisen die Kapillarkanäle eine Weite im Bereich zwischen 25 und 250 Mikron auf. Bei einer solchen Porengröße wird die Schreibflüssigkeit durch Kapillarwirkung durch die Poren hindurch auf die Schreibfläche gezogen.

Zweckmäßigerweise ist die Schreibspitze im'Halter unter Öffnung eines Tintenzufuhrventils gegen Federkraft zurückbewegbar und besitzt eine ausreichende Steifheit, um den verstärkten Anpreßdruck gegen die Schreibunterlage ohne plastische Verformung auszuhalten. Auf diese Weise kann das Tintenzuführventil geöffnet werden, indem der Halter mit der Schreibspitze auf eine Unterlage gedrückt wird.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Schreibspitze ist dadurch gekennzeichnet, daß eine körnige Kunststoff-Polymermasse mit einer warmfesten, körnigen Füllmasse gemischt wird, das Gemisch in einer Form unter Verschmelzung der Kunststoffkörnchen erwärmt wird und die Füllmasse unter Bildung der Kapillarkanäle nach Abkühlung des Schreibspitzenkörpers durch ein Lösungsmittel entfernt wird. So kann in einfachster Weise ein poröser Körper aus Polymermasse hergestellt werden, indem die Füllmasse nach dem Verschmelzen der Kunststoffkörnchen entfernt wird und die Poren freigibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigt ^N -

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Schreibgerät mit einer erfindungsgemäßen Schreibspitze und

F i g. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch die Schreibspitze entlang der Linie2-2 der Fig. 1.

F i g. 1 zeigt ein Schreibgerät 10 von im wesentlichen üblicher Ausführung, bestehend aus einem Gehäuse 12 und einem axial mit diesem ausgerichteten Halterungsabschnitt 14. Der aus Gehäuse und Halterungsabschnitt bestehende Teil kann aus irgendeinem gegenüber der zu verwendenden Schreibflüssigkeit inerten Kunststoff oder Metall bestehen. Die Schreibflüssigkeit ist vorzugsweise auf Wasserbasis hergestellt, obgleich auch Tinten mit flüchtigem Lösungsmittel als Basis verwendet werden können. Zum leichten Zusammenbau ist der Halterungsabschnitt 14 mit einem sich rückwärts erstreckenden abgesetzten Hals 16 versehen, der in das offene Ende 18 des Gehäuses 12 eingeschraubt ist.

Obgleich das Gehäuse 12 und der Halterungsabschnitt 14 im allgemeinen rund ausgebildet sind, können sie auch andere Querschnittsformen haben. Die Außenfläche des Halterungsabschnittes hat zweckmäßigerweise nach ihrem vorderen oder äußeren Ende hin einen verringerten Durchmesser;

eine der gewünschten Größe und Form entsprechende Düsenöffnung gebildeten länglichen Stab abgeschnitten werden. In diesem Falle werden die Teilchen zweckmäßig nach dem vorstehend beschriebenen, mit dem anschließend auswaschbaren Füllmittel arbeitenden Verfahren während des Strangpressens zusammengeschmolzen. Einer der Vorteile der erfindungsgemäßen Schreibspitze sind ihre verringerten Herstellungskosten.

Beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann der Schreibspitze schon beim Formen ihre endgültige Gestalt verliehen werden, oder sie kann mit der gewünschten Querschnittsgröße ausgepreßt werden. In beiden Fällen entsteht wenig Materialabfall, oder Abfall wird völlig vermieden. Es verringern sich also die vom Endverbraucher aufzuwendenden Kosten, während gleichzeitig ein Gegenstand hoher Qualität erzeugt wird.

Gemäß der Erfindung aus verschmolzenem synthetischem Teilchenmaterial hergestellte Schreibspitzen haben gute Schreibcharakteristiken sowie eine bedeutend längere Lebensdauer als die gegenwärtig gebräuchlichen.

Es ist zweckmäßig, die Schreibspitze 24 aus Polyäthylen herzustellen, da dieses Material infolge seiner Nachgiebigkeit, Zähigkeit und Widerstandsfestigkeit gegen Abnutzung ausgezeichnete Schreibcharakte.ristiken hat. Doch hängt die Wahl des zur Herstellung der Schreibspitze verwendeten Materials in gewissem Grade von der Art der zu verwendenden Schreibflüssigkeit ab. Beispielsweise haben gewisse Chemikalien, wie die in einer Reihe handelsüblicher dokumentechter Tinten enthaltenen aromatischen Kohlenwasserstoffe, auf Polyäthylen und andere plastische Kunststoffe eine nachteilige Wirkung, weswegen die Verträglichkeit der Schreibflüssigkeit mit dem zu verwendenden Kunststoff kurz geprüft werden muß. Für dokumentenechte Schreibflüssigkeiten kann ein Polyamid, wie beispielsweise Nylon, wegen seines neutralen Verhaltens ihnen gegenüber verwendet werden.

Die Größe, d. h. der durchschnittliche Querschnittsdurchmesser der Poren, sollte so bemessen sein, daß eine Schreibflüssigkeit von einer Viskosität von etwa 2 bis 5 cP durch Kapillarwirkung durch die Poren hindurch auf eine Schreibfläche gezogen wird. Eine solche Porengröße liegt etwa im„Bereich von 25 bis 250 Mikron. Eine weit unter 25' Mikron liegende Porengröße würde eine Schreibflüssigkeit von 2 bis 5 cP Viskosität nicht in zum Schreiben ausreichender Durchflußmenge durchlassen, dagegen wäre bei einer über 250 Mikron liegenden Porengröße die Durchflußmenge im allgemeinen zu groß. Ausgezeichnete Ergebnisse sind mit Porengrößen im Bereich von 100 bis 150 Mikron erzielt worden, weswegen dieser Bereich zu bevorzugen ist. Die Porengröße läßt sich leicht durch Auswahl der zur Bildung der Schreibspitze miteinander verbundenen Teilchen einstellen. Je größer die Teilchen, desto größer die Poren oder Zwischenräume. Auch kann die Porengröße leicht durch die Wahl der Größe der Salz-, Zucker- oder anderen Füllmittelkörner eingestellt werden, wenn das mit dem löslichen und später auszuwaschenden Füllmittel arbeitende Verfahren angewandt wird.

Das Verhältnis zwischen Poren und Festkörpern soll im wesentlichen so sein, daß die Häufigkeit des notwendigen Wiedertränkens der Schreibspitze auf ein Mindestmaß herabgesetzt, jedoch die erforderliche Festigkeit und Steifheit der Schreibspitze erhalten wird. Ein Porenvolumen von etwa 40 bis 70 °/o ist ein angemessenes Flüssigkeitsreservoir. Bei einem solchen Porenanteil ist die polymere Schreibspitze noch genügend steif, um sich nicht unter den Schreibund Ventilöffnungsdrücken in unerwünschter Weise zu verformen. Auch sollte die fertige Schreibspitze leicht mit der Schreibflüssigkeit netzbar sein. Wird

ίο eine wäßrige Schreibflüssigkeit in einer Polyäthylenschreibspitze verwendet, so sollte diese mit einem Netzmittel behandelt oder der Schreibflüssigkeit ein Netzmittel zugesetzt werden.

Wenn gewünscht, kann die Porengröße über den gesamten Querschnitt der Schreibspitze variiert werden. Beispielsweise kann die Oberfläche dichter ausgebildet werden, so daß die Schreibspitze an ihrem äußeren Ende engere Poren und eine Oberfläche von erhöhter Widerstandsfähigkeit hat, während die Poren im mittleren Bereich der Schreibspitze größer sein können, damit die Flüssigkeit schnell hindurchfließt. Dies kann während des Schmelzens durch Steuern der auf das Pulver wirkenden Kompressionskraft erreicht werden, so daß die Oberflächenbereiche etwas stärker als der mittlere Bereich zusammengepreßt werden. Auch kann die fertige Schreibspitze durch eine erhitzte Düse geleitet oder einer ähnlichen Wärmebehandlung unterworfen werden, wodurch das Material an der Oberfläche zusammenläuft oder verschmiert und die Oberflächenporen im wesentlichen oder völlig geschlossen werden. Am vorderen Ende der Spitze müssen die Poren natürlich offen bleiben, damit während des Schreibens Flüssigkeit aus ihnen austreten kann. Jedoch kann das entgegengesetzte, hintere Ende der Schreibspitze geschlossen werden, wodurch die Verdampfung und damit der Gesamtverbrauch an Schreibflüssigkeit während der Benutzung des Schreibgerätes verringert wird. Wird das Schreibgerät nicht benutzt, so kann die Spitze durch eine abnehmbare Hülse od. dgl. gegen die Atmosphäre geschützt werden.

Infolge der Reibung zwischen einer Filzschreibspitze und einer üblichen Papieroberfläche gleitet der Filz nicht in glatter, kontinuierlicher Bewegung über die Oberfläche, sondern gewissermaßen ruckweise in einer Reihe winziger Sprünge, was ein viele Benutzer störendes Geräusch verursacht. Die erfindungsgemäße Schreibspitze vermittelt jedoch ein außerordentlich glattes und gleichmäßiges Schreibgefühl ohne Schleifen oder Quietschen.

Weiter unterliegt die erfindungsgemäße Schreibspitze in weitaus geringerem Maße der Abnutzung und bleibenden Verformung als die übliche Filzschreibspitze, so daß sie wesentlich seltener als diese ersetzt zu werden braucht.

Bei der erfindungsgemäßen Schreibspitze sind die Teilchen aneinandergeschmolzen, wodurch ein Materialverlust durch mechanische Abnutzung im wesentlichen vermieden ist. Jegliche Abnutzung tritt sehr langsam ein. Obgleich die Schreibspitze zur Veränderung der Strichbreite während des Schreibens verformt werden kann, ist diese Verformung nicht bleibend, sondern elastisch, und nach Aufhebung der sie verursachenden Schreib- oder Ventilbetätigungskraft nimmt die Spitze wieder ihre ursprüngliche Gestalt an. Somit ist die erfindungsgemäße Schreibspitze nicht nur sehr viel widerstandsfähiger gegen Abnutzung im Gebrauch, sondern behält auch in

weit höherem Maße ihre ursprüngliche Form bei. In einer Reihe sorgfältig geprüfter Abnutzungsversuche wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen Schreibspitzen ihre Form weitaus länger behielten als die handelsüblichen Filzschreibspitzen und sich halb so schnell wie diese abnutzen.

IO

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schreibspitze aus Kapillarkanäle aufweisendem porösem Material für Schreibgeräte mit Tintenspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibspitze (24) aus einem elastisch biegsamen Kunststoffpolymer besteht.

2. Schreibspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffpolymer aus der Polyolefine und Polyamide enthaltenden Gruppe der thermoplastischen Polymere gewählt ist.

3. Schreibspitze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffpolymer Polyäthylen, Polypropylen oder Nylon ist.

4. Schreibspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillar-

kanäle(48) der Schreibspitze (24) 40 bis 70% des Gesamtvolumens ausmachen.

5. Schreibspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarkanäle (48) eine Weite im Bereich zwischen 25 und 250 Mikron aufweisen.

6. Schreibspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibspitze (24) im Halter (12, 14) unter Öffnung eines Tintenzufuhrventils (22) gegen Federkraft zurückbewegbar ist und eine ausreichende Steifigkeit besitzt, um den verstärkten Anpreßdruck gegen die Schreibunterlage ohne plastische Verformung auszuhalten.

7. Verfahren zur Herstellung der Schreibspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine körnige Kunststoff-Polymermasse mit einer warmfesten körnigen Füllmasse gemischt wird, das Gemisch in einer Form unter Verschmelzung der Kunststoffkörnchen erwärmt wird und die Füllmasse unter Bildung der Kapillarkanäle nach Abkühlung des Schreibspitzenkörpers durch ein Lösungsmittel entfernt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 537/22