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Dokumentenidentifikation DE202005021097U1 05.04.2007
Titel Stift mit einer Oberflächenbeschichtung
Anmelder Faber-Castell AG, 90547 Stein, DE
Vertreter Mörtel, A., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 90491 Nürnberg
DE-Aktenzeichen 202005021097
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 05.04.2007
Registration date 01.03.2007
Application date from patent application 09.03.2005
File number of patent application claimed EP 05 00 5101.0
IPC-Hauptklasse B43K 19/00(2006.01)A, F, I, 20061206, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B43K 19/14(2006.01)A, L, I, 20061206, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Stift mit einer Oberflächenbeschichtung. Oberflächen von Gebrauchsgegenständen werden vielfach mit einer Beschichtung, beispielsweise durch Sprühen oder Tauchen mit einem Lacküberzug versehen. Für eine optisch ansprechende Oberfläche eines Gegenstands sind meist weitere Maßnahmen zur Oberflächengestaltung erforderlich. Auch kommt es häufig vor, dass eine Beschichtung besondere haptische Eigenschaften, beispielsweise eine erhöhte Griffigkeit aufweisen soll. Das Aufbringen einer zusammenhängenden, die Griffigkeit erhöhenden Beschichtung bereitet in der Regel keine besonderen Schwierigkeiten. Anders ist dies, wenn die Griffigkeit der Oberfläche durch aus dieser vorstehende Flächenbereiche der Beschichtung, beispielsweise erhabene Strukturen aus rutschfesten Massen in Form von Noppen, Rippen oder dergleichen erreicht werden soll. Bei einem aus DE 203 14 274 U1 bekannten Stift sind eine Vielzahl von Noppen in Form einer zunächst fließfähigen, später sich verfestigenden Masse auf die Stiftoberfläche aufgebracht. In EP 0376322 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem dreidimensionale Bilder hergestellt werden, indem auf eine expandierbare Partikel enthaltende Grundschicht ein Bild mit einer Farbe erzeugt wird, die Licht unter Erwärmung absorbiert. Unterhalb der Farbe befindliche Partikel gehen durch die Erwärmung in einen expandierten Zustand über. Aus GB 1 442 823 ist es bekannt, auf eine Oberfläche eine zunächst fließfähige und später zu erhabenen Strukturen aushärtende Masse zu applizieren. Bei dem bekannten Verfahren enthält die aufgebrachte Masse Partikel, welche bei Erwärmung in einen expandierten Zustand übergehen und dadurch das Volumen der aufgebrachten Strukturen vergrößern. Aufgrund der Fließfähigkeit im Zeitpunkt der Applikation ist eine exakt reproduzierbare Form nur schwierig zu erreichen, was insbesondere dann zu nicht tolerierbaren Ergebnissen führt, wenn ein aus einer Vielzahl gleichförmiger Strukturen bestehendes Muster erzeugt werden soll. Durch das Verfließen der aufgebrachten Massen entstehen Strukturen oder Muster mit unscharfen oder ineinanderfließenden Rändern. Das exakte kontrollierte Aufbringen von fließfähigen Massen ist außerdem technisch relativ aufwendig, da Vorrichtungen mit exakt arbeitenden Dosiersystemen erforderlich sind.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Stift mit einer qualitativ hochwertigen, optisch und haptisch ansprechenden, auf technisch einfache Weise herstellbaren Oberflächenbeschichtung vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch einen Stift nach Anspruch 1 gelöst. Dieser weist eine Beschichtung mit expandierbaren Partikeln auf, wobei in einem Teilflächenbereich der Beschichtung die Partikel expandiert sind, wodurch dieser als erhabene Struktur aus der Beschichtung hervorsteht. Wie weiter unten geschildert, ist neben der vorteilhaften einfachen Herstellung insbesondere der gestalterische Freiheitsgrad für Oberflächengestaltungen hervorzuheben. Beispielsweise kann der jeweilige Anteil der erhabenen bzw. nicht erhabenen Teilflächenbereiche variieren. Erhabene Beschichtungsbereiche können etwa den weitaus größeren Teil einer beschichteten Fläche bilden, d.h. die geschmacklich prägenden Elemente der beschichteten Oberfläche werden durch Vertiefungen z.B. in Form eines Schriftzuges gebildet. Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit besteht darin, dass die Beschichtungsmasse und die beigemengten Partikel unterschiedliche Färbungen aufweisen. Dadurch lassen sich erhabene und nicht erhabene bzw. vertiefte Teilflächenbereiche mit deutlich unterschiedlichem farblichen Erscheinungsbild erzeugen.

Besonders vorteilhaft lassen sich die gestalterischen Effekte bei Massenprodukten wie Blei-, Farb- und Kosmetikstiften anwenden. Insbesondere gilt dies für holzummantelte Stifte. Bevorzugt sind Mikrohohlkugeln als expandierbare Partikel, wobei diese im Ausgangszustand eine mittlere Partikelgröße von 5-20 &mgr;m aufweisen und im expandierten Zustand mindestens um das Doppelte vergrößert sind.

Zur Herstellung der Oberflächenbeschichtung wird zumindest auf einem Teil der Oberfläche eine Beschichtungsmasse aufgebracht, in der expandierbare Partikel enthalten sind, und in einem Teilflächenbereich der Beschichtung die Partikel zur Expansion gebracht werden, wodurch der Flächenbereich als erhabene Struktur aus der Beschichtung hervorsteht. Durch diese Verfahrensweise ergeben sich eine Vielzahl von gestalterischen Möglichkeiten, indem auf technisch einfache Weise auf einer Oberfläche eines Stiftes, insbesondere eines Blei-, Farb-, und Kosmetikstiftes Flächenbereiche mit unterschiedlicher Dicke und dadurch beispielsweise erhabene Strukturen zur Erhöhung der Griffigkeit erzeugt werden können. Dies erfolgt durch eine selektive Expansion der in der aufgebrachten Beschichtung enthaltenen vorzugsweise thermisch expandierbaren Partikel. Der Anteil der erhabenen Flächenbereiche kann z.B. größer sein als die übrigen Bereiche der Beschichtung, so dass die Designelemente wie Muster oder Schriftzüge vertieft sind.

Als expandierbare Partikel werden bevorzugt Mikrohohlkugeln, insbesondere solche verwendet, die im nicht expandierten Zustand eine mittleren Partikelgröße von 2 &mgr;m bis 45 &mgr;m haben. Mikrohohlkugeln bestehen aus einem thermisch erweichbaren Polymermantel, der eine leicht verdampfbare Flüssigkeit umschließt. Bei Erwärmung erweicht das Polymermaterial und die Mikrohohlkugel wird durch die im Inneren verdampfende Flüssigkeit um ein Vielfaches ihrer ursprünglichen Größe aufgebläht. Die expandierenden Mikrohohlkugeln führen so zu einer Volumenvergrößerung der Beschichtung, wodurch erhabene Strukturen bzw. Flächenbereiche entstehen, die eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit und Griffigkeit aufweisen.

Darüber hinaus ist aber auch die Verwendung von anorganischen Partikeln wie Blähglimmer oder insbesondere Blähgraphit oder von Partikeln aus expandierbaren Kunststoffen denkbar.

Die Expansion der Partikel erfolgt vorzugsweise in Kontakttechnik. Dabei wird ein mindestens auf die erforderliche Expansionstemperatur erhitzter Körper mit einer der Umrissform und Fläche des erhabenen Flächenbereichs der Beschichtung entsprechenden Kontaktfläche mit der Beschichtung in Berührung gebracht. Im Gegensatz zu den eingangs erwähnten herkömmlichen Methoden lassen sich Muster mit scharf umgrenzten und vor allen Dingen exakt gleichförmigen erhabenen Strukturen erzeugen. Zur Erwärmung eines dem späteren erhabenen Flächenbereichs entsprechenden Areals werden bei einer bevorzugten Verfahrensvariante etwa in einem Hubstempel integrierte erhitzte Körper zur Oberfläche des Gegenstandes hin und nach der Expansion der Partikel von dieser wieder weg bewegt.

Die Expansion der Partikel kann auch kontaktlos erfolgen, indem beispielsweise ein einem erhabenen Flächenbereich entsprechender Bereich der Beschichtung mit einem energiereichen Lichtstrahl, etwa einem Laserstrahl beaufschlagt wird. Die Querschnittsfläche eines solchen Lichtstrahls lässt sich ebenfalls exakt festlegen, insbesondere wenn Laserlicht verwendet wird.

Die Applikation der Beschichtung ist in jedem Fall problemlos beispielsweise durch Tauchen, Sprühen, Streichen, mit dem Durchstoßverfahren oder auch durch Siebdruck möglich. Letzteres Verfahren eignet sich beispielsweise dann, wenn nur Teilbereiche der Oberfläche mit einer expandierende Partikel enthaltenden Beschichtung versehen werden sollen. Bei einem. Durchstoßverfahren werden beispielsweise holzummantelte Stifte über eine Eingangsöffnung in einen flüssige Beschichtungsmasse enthaltenden Behälter eingeschoben, wobei die Stifte den Behälter über eine Ausgangsöffnung wieder verlassen, an welcher überflüssige Beschichtungsmasse abgestreift wird. Nach Trocknung oder bereits im nicht ausgehärteten Zustand der Beschichtung werden die Partikel eines bestimmten Teilflächenbereiches auf die jeweils geeigneten Art und Weise, insbesondere durch Wärmeeinwirkung in ihren expandierten Zustand überführt.

Die expandierenden Partikel können zum Teil die Oberfläche der Beschichtung durchbrechen, wodurch Risse und Grate entstehen, die einerseits eine optischen und andererseits einen haptischen Effekt ergeben. Es ist denkbar, dass für eine griffige Beschichtung ein Material verwendet wird, das selbst rutschfest bzw. griffig ist. Die expandierten Partikel dienen dann in erster Linie dazu, erhabene Teilflächenbereiche bzw. Strukturen zu bilden und etwa infolge der genannten Riss- und Gratbildung die Griffigkeit weiter zu erhöhen. Denkbar ist aber auch, dass die Partikel vorzugsweise kontaktlos expandiert werden, wenn die Beschichtungsmasse noch nicht vollständig erhärtet ist, beispielsweise noch zähflüssig ist. Als Ergebnis könnten erhabene Flächenbereiche erhalten werden, in denen die expandierten Partikel die Oberfläche der Beschichtung nicht durchbrechen, sondern mit Beschichtungsmasse überzogen sind.

In Fällen von Stiften mit rundem oder ovalem Querschnitt kann die oben erwähnte Kontakttechnik so abgewandelt werden, dass der zu behandelnde Gegenstand auf einer Fläche eines Körpers abgerollt wird, auf der mindestens die Expansionstemperatur der Partikel aufweisende Kontaktflächen angeordnet sind. Mit dieser Rolltechnik können auf technisch sehr einfache Weise erhabene Strukturen in komplexen Mustern erzeugt werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen Oberflächenbereich eines Stiftes, welche die thermische Behandlung einer expandierbaren, Partikel enthaltenden Beschichtung in Kontakttechnik verdeutlicht,

2 den Oberflächenbereich von 1 nach der thermischen Behandlung,

3 eine Draufsicht auf einen Stift, dessen Oberfläche nur teilweise mit einer expandierbare Partikel enthaltenden Beschichtung versehen ist,

4 eine schematische Querschnittsdarstellung, welche eine Verfahrensvariante der Kontakttechnik nach 1 zeigt,

Ein Stift, im Folgenden wird auf einen holzummantelten Stift 1 bezug genommen, dessen Oberfläche mit erhabenen Strukturen bzw. Flächenbereichen 2, 2a versehen werden soll, wird zunächst entweder auf seiner gesamten Oberfläche 3 oder einer Teilfläche 3a (3), eine expandierbare Partikel, beispielsweise Mikrohohlkugeln enthaltende Beschichtung 4 aufgebracht. Dabei können z.B. Mikrohohlkugeln mit einem Mantel aus Mischpolymer (CAS-Nr. 25214) verwendet werden, die von der Akzo Nobel Chemicals GmbH, D-46446 Emmerich erhältlich sind. Als Ausgangsmasse für die Beschichtung kann etwa eine Zubereitung gemäß den weiter unten aufgeführten Beispielen verwendet werden. Im Falle eines Stiftes 1, der insgesamt mit einer Beschichtung 4 versehen werden soll, wird zweckmäßigerweise das weiter oben schon kurz geschilderte Durchstoßverfahren verwendet. Sollen dagegen nur Teilflächen 3a mit einer expandierbare Partikel enthaltenden Beschichtung 4 versehen werden, wie etwa bei dem in 3 gezeigten Stift 1a, so kann dies z.B. im Siebdruckverfahren erfolgen. Nachdem die Beschichtung 4 erhärtet ist, wird eine selektive Expansion vorgenommen. Dazu wird ein Areal 5 der Oberfläche 3 bzw. der Beschichtung 4 auf eine Temperatur erwärmt, die oberhalb der Expansionstemperatur der jeweils verwendeten Partikel liegt. Die Größe des Areals 5 entspricht dabei einem späteren erhabenen Flächenbereich 2, 2a. Wird, wie in 1 gezeigt, für die Expansion der Partikel die Kontakttechnik angewendet, wird ein auf mindestens die jeweilige Expansionstemperatur erhitzter Körper 6 mit einer einem erhabenen Flächenbereich 2, 2a entsprechenden Kontaktfläche 7 mit der Beschichtung 4 in Kontakt gebracht. Wenn eine Vielzahl von erhabenen Strukturen 2, 2a erzeugt werden soll, sind eine entsprechende Anzahl von Körpern 6 erforderlich. Diese können allesamt an einen gemeinsamen Träger 8, beispielsweise in einer oder mehreren Reihen angeordnet sein. Die Kontaktfläche 7 ist im wesentlichen der Kontur der zu behandelnden Oberfläche angepasst, beispielsweise bei einem Stift ebenso wie dessen Oberfläche zylinderförmig gekrümmt. Die Querschnittsform eines erhabenen Flächenbereiches 2, 2a lässt sich in gewissem Ausmaß durch die Form der Kontaktfläche 7 beeinflussen. Wie in 2 verdeutlicht ist, kann die Oberseite eines Flächenbereiches 2 etwa entsprechend der Oberfläche des Stiftes 1 ausgeformt sein, d.h. sie verläuft etwa koaxial zur Stiftoberfläche 3. Denkbar ist jedoch auch eine z.B. ballige Ausformung eines erhabenen Flächenbereiches 2a. Eine solche Ausgestaltung wird etwa durch eine komplementär, also konkav ausgeformte Kontaktfläche 7a unterstützt.

Bei dem Stift 1a von 3 sind auf dessen Oberfläche 3 Teilflächen 3a mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens oder auch auf andere Weise aufgebracht. Innerhalb der Teilflächen 3a sind erhabene Strukturen bzw. Flächenbereiche 2b vorhanden, die beispielsweise mit der oben beschriebenen Kontakttechnik erzeugt wurden.

In 4 ist eine Verfahrensvariante schematisch dargestellt, bei der ein zylindrischer Gegenstand, etwa ein Stift 1b auf der Oberfläche eines beispielsweise plattenförmigen Werkzeugs 10 in Richtung des Pfeiles 11 gerollt wird, um in bestimmten Oberflächenbereichen eine Partikelexpansion auszulösen. Zu diesem Zweck sind in dem Werkzeug erhitzten Körpern entsprechende Heizelemente 12 vorhanden, die eine mit der Oberfläche des Werkzeugs fluchtende Kontaktfläche 7a aufweisen. Die Heizelemente 12 sind in einem dem späteren Muster der erzeugten erhabenen Strukturen entsprechenden Raster angeordnet. Ihre Kontaktfläche 7a entspricht der Größe der zu erzeugenden erhabenen Flächenbereiche 2c. Die jeweils erforderliche Relativgeschwindigkeit zwischen dem Stift 1b und dem Werkzeug 10 hängt von der gewünschten Kontaktdauer zwischen der Beschichtung 4 und einem Heizelement 12 ab. Die thermische Behandlung in der Beschichtung 4 kann auch so erfolgen, dass der Stift ortsfest und drehbar um seine Mittellängsachse gehalten ist, wobei das Werkzeug 10 beispielsweise in Richtung des Pfeiles 11 bewegt wird.

Als Beschichtung kommen exemplarisch folgende Rezepturen in Betracht (Prozentangaben sind Gewichtsprozent):

Hersteller:

  • 1) Alberdingk Boley GmbH, D-47829 Krefeld
  • 2) Elementis, Ambachtsweg 8, 4906 CH Oosterhout, Holland
  • 3) Byk Chemie GmbH, D-46462 Wesel
  • 4) Akzo Nobel Chemicals GmbH, D-46446 Emmerich
  • 5) Tego Chemie Service GmbH, D-45127 Essen
  • 6) Drew Ameroid Deutschland GmbH, D-63073 Offenbach
  • 7) Bayer AG, D-51368 Leverkusen
  • 8) Cognis Deutschland GmbH, D-40551 Düsseldorf
  • 9) Rahn AG, CH-8050 Zürich
  • 10) Degussa AG, D-60287 Frankfurt a. M.
  • 11) Ciba, CH-4002 Basel
  • 12) Gustav Grolman GmbH & Co. KG, D-41468 Neuss
  • 13) Grace Davison Europe, D-67547 Worms
  • 14) Hagedorn AG, D-49078 Osnabrück
  • 15) Degussa Hüls/Creanova Spezialchemie GmbH, D 53859 Niederkassel
  • 16) Biesterfeld Spezialchemie GmbH, D-20095 Hamburg
  • 17) Synthopol Chemie, D-21605 Buxtehude
  • 18) Merck KGaA, D-64293 Darmstadt
  • 19) EFKA Additives B.V., 8440 AN Heerenveen, Netherlands


Anspruch[de]
Stift (1), dessen Oberfläche zumindest teilweise mit einer Beschichtung (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) expandierbare Partikel enthält und dass in einem erhabenen Teilflächenbereich (2, 2a, 2b, 2c) der Beschichtung die Partikel expandiert sind, wodurch der Teilflächenbereich (2, 2a, 2b, 2c) als erhabene Struktur aus der Beschichtung hervorsteht. Stift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (1) ein holzummantelter Stift ist. Stift nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch thermisch expandierbare Partikel. Stift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) Mikrohohlkugeln als expandierbare bzw. expandierte Partikel enthält. Stift nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlkugeln im Ausgangszustand eine mittlere Partikelgröße von 2-45 &mgr;m aufweisen und im expandierten Zustand mindestens um das Doppelte vergrößert sind. Stift nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Teilflächenbereichen (2, 2a, 2b, 2c) mit expandierten Partikeln größer ist der Anteil an Flächenbereichen mit nicht expandierten Partikeln.






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