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Dokumentenidentifikation DE202006014511U1 29.11.2007
Titel Schreibspitze für Schreib-, Zeichen- und/oder Malgeräte
Anmelder J. S. Staedtler GmbH & Co. KG, 90427 Nürnberg, DE
DE-Aktenzeichen 202006014511
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 29.11.2007
Registration date 25.10.2007
Application date from patent application 21.09.2006
IPC-Hauptklasse B43K 8/22(2006.01)A, F, I, 20060921, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B43K 8/00(2006.01)A, L, I, 20060921, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Schreibspitzen für Schreib-, Zeichen-, Mal- und/oder Markiergeräte, insbesondere Plastikspitzen mit einem definierten Kapillarsystem.

Schreibspitzen für derartige Geräte sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise Kunststoff-, Faser- und/oder Sinterspitzen.

Bekannt sind Faserspitzen, welche in der Regel für breitere Linienbreiten eingesetzt werden. Bei den Faserspitzen handelt es sich um verleimte Faserbündel, welches in eine entsprechende Form, zu so genannten Faserspitzen geschliffen wird. Die Kapillaren dieser Spitzen sind je nach der Packungsdichte der Fasern und Art der Verleimung sehr fein. In einer derartigen Faserspitze befindet sich aufgrund der Vielzahl von Fasern eine große Anzahl von Kapillaren, die unterschiedliche Kapillaritäten aufweisen.

Weiter sind so genannte Kunststoffspitzen bekannt, welche sehr häufig für feine Linienbreiten genutzt bzw. eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich häufig um extrudierte Spitzen. Ihr Kapillarsystem stellt sehr oft eine Bäumchenstruktur dar, wie dies beispielsweise aus der DE 24 56 905 B2 oder der EP 0 518 708 A1 bekannt ist. Das Aussehen der Struktur ähnelt beispielsweise einem Schneekristall. Die Kapillaren sind im Vergleich zur eingangs beschriebenen Faserspitze deutlich größer und treffen in einigen Ausführungsformen im Zentrum, wie die Äste oder Ausläufer eines Schneekristalls aufeinander. Sie sind also, im Gegensatz zu den Kapillaren der Faserspitze, geordnet und in vielen Fällen miteinander verbunden. Das Kapillarsystem einer Plastikspitze lässt sich aufgrund seiner Größe zum Teil mit bloßem Auge erkennen. Die Kapillaren verlaufen bei derartigen Spitzen in der Regel achsparallel.

Die auf dem Markt befindlichen Plastikschreibspitzen sind vornehmlich aus Polyoxymethylen (POM), Polyäthylen und/oder Polyacetal. Faserspitzen sind häufig aus Nylon, Polyethylenterephthalat (PET) bzw. Polyacryl hergestellt.

Als nachteilig hat sich bei diesen Spitzentypen herausgestellt, vor allem aber bei den Kunststoffspitzen, dass Tinten, welche ein hochwirksames Fluortensid aufweisen, bei der Lagerung der Geräte mit der Schreibspitze nach oben, schnell absinken. Dieser Vorgang verläuft je nach Art der eingesetzten Tinte relativ schnell ab und wird nachfolgend als „Drain-Back-Effekt" bezeichnet. Dieser Effekt hat zur Folge, dass die Spitze anfangs durch die nach hinten abgesunkene Tinte nicht bzw. nur sehr schlecht anschreiben. Das Schreibgerät wirkt wie leer geschrieben. Nach einer Ausgleich- oder Erholungszeit von etwa ein bis zwei Minuten bei waagerechter Lagerung regenerieren sich die Halter wieder und schreiben dann wieder wie gewohnt bzw. wie vom Benutzer gewünscht. Diese ein bis zwei Minuten Wartezeit sind jedoch für den Benutzer nicht tolerierbar und können fast eine Ewigkeit darstellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schreibspitze für Schreib-, Zeichen-, Mal- oder Markierungsgeräte zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, und wobei, insbesondere bei der Verwendung fluortensidhaltiger Tinten, die Tinte bei Lagerung der Geräte mit Spitze nach oben, nicht mehr in den Speicher des Gerätes absinken. Dabei werden vor allem extrudierte Kunststoffschreibspitzen mit niederkapillarem System berücksichtigt.

Unter "Drain-Back-Effekt" versteht man nachfolgend, dass die Tinte im Schreib- oder Auftragsgerät auch bei längerer Lagerung mit Schreibspitze nach oben nicht in den Halter bzw. Speicher des Gerätes zurückläuft oder absinkt.

Durch die erfindungsgemäß ausgestaltete Schreibspitze soll es ermöglicht werden, dass das Schreib- oder sonstiges Auftragsgerät zu jeder Zeit, unabhängig vom vorhergehenden Lagerzustand, sofort und ohne Qualitätsverlust anschreibt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in der Verwendung eines fluorierten Kunststoffmaterials für Schreibspitzen, wobei hierbei das Fluor als chemischer Verbindungsbestandteil, beispielsweise direkt bei der Spitzenherstellung, z.B. bei der Extrusion bereits vorliegt. Ein Beispiel für ein fluoriertes Kunststoffmaterial ist fluoriertes Polyolefin.

Eine alternative erfindungsgemäße Lösung besteht darin, die Oberfläche der Schreibspitze, insbesondere die einer Kunststoffspitze, mit einem fluorhaltigen und in der Tinte unlöslichen Lack zu beschichten.

Eine weitere Beschichtung könnte mittels Plasma-Fluorisierung aufgebracht werden. In diesem Fall erhält man das Haften einer Oberflächenschicht aus Fluor, wodurch sich ebenfalls das Benetzungsverhalten der Spitzen ändert.

Nachfolgend soll der Wirkzusammenhang, welcher sich aus dem Einsatz fluorierter Materialien in und an Schreibspitzen ergibt, näher erläutert werden.

Grundlegend kann festgehalten werden, dass bei der Erfindung die physikalischen Eigenschaften bezüglich Kapillarität und Benetzung betrachtet werden müssen. Es gilt, dass eine Kapillarität umso größer/höher ist, je feiner die zugrunde liegenden Kapillaren ausgebildet sind und je größer oder besser die vorliegenden Benetzungseigenschaften sind.

Im Fall der vorliegenden Erfindung bedeutet dies, dass die Kapillarität in der Faserspitze durch die vielen, feinen Kapillaren größer ist als die Kapillarität in der relativ großkapillaren Kunststoffschreibspitze.

Aufgrund der höheren Kapillarität ist der so genannte „Drain-Back-Effekt" in der Faserspitze so gut wie nicht zu beobachten.

Eine logische Schlussfolgerung könnte derart formuliert sein, dass jegliche Tintenart bei Kunststoffschreibspitzen, also bei größer ausgebildeten Kapillaritäten, einen „Drain-Back-Effekt" unterliegt.

Es hat sich aber überraschender Weise gezeigt, dass dies nicht so ist, sondern dass auch die Benetzungseigenschaft der Tinte zum Kunststoffmaterial eine entscheidende Rolle spielt.

So zeigte es sich beispielsweise, dass in ein und derselben Kunststoffschreibspitze, d.h. gleiches Material mit gleicher ausgebildeter Kapillargröße, eine fluortensidhaltige Tinte in den Kapillaren absinkt, während sich eine tensidfreie Tinte in den Kapillaren der Spitze nicht absinkt.

Die Erklärung des Absinkens ist darin zu suchen, dass durch den Anteil von Fluortensiden in der Tinte die Benetzungseigenschaft zum Kunststoff verringert wird, und sich der „Drain-Back-Effekt" einstellt.

Einziger Unterschied ist somit die Benetzungseigenschaft der Tinten. Die fluortensidfreie Tinte kann die Größe der Kapillaren durch ihre hervorragende Benetzungseigenschaft ausgleichen. Die Benetzungseigenschaft der fluortensidhaltigen Tinte ist nicht ausreichend, die Tinte sinkt in den Kapillaren, bei Spitze nach oben ab.

Um eine Verbesserung der Benetzungseigenschaften bei der Verwendung von fluortensidhaltigen Tinten zu erhalten, ist das Prinzip anzuwenden, dass sich gleiches zu gleichem löst. Dieses Prinzip wird bei Flüssigkeiten anschaulich. Polare Lösungsmittel, hydrophil bzw. lipophob vorliegend, lösen sich sehr gut ineinander, nicht oder nur bedingt jedoch in unpolaren Flüssigkeiten, die hydrophop bzw. lipophil sind.

Zu beobachten ist dieses Prinzip ebenso beim Vermengen bzw. Vermischen von Wasser in Öl.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, je ähnlicher zwei Flüssigkeiten oder Substanzen sind, desto besser oder günstiger ist dieattraktive Wirkungsweise zueinander, im vorliegenden Fall der Erfindung das Benetzungsverhalten.

Um bei der fluortensidhaltigen Tinte in den Kapillaren einer Kunststoffschreibspitze eine ebensogroße Steighöhe zu erreichen wie bei tensidfreien Tinten -Steghöhe ist die Höhe des Flüssigkeitsstandes in einer Kapillare- muss entweder das Kapillarsystem verkleinert werden, was jedoch veränderte Schreibeigenschaften nach sich zieht, oder die Benetzungseigenschaften der Tinte zum Kunststoff muss verbessert werden. Dies kann entweder durch Abänderung der Tintenzusammensetzung erfolgen, oder durch Anpassung bzw. Beschichtung des Spitzenmaterials.

Nachdem eine fluortensidhaltige Tinte in Kunststoffspitzen eingesetzt werden soll, wird die Benetzung des Spitzenmaterials dadurch verbessert, dass entweder das Kunststoffmaterial mit Fluoranteilen versetzt wird, oder alternativ die Schreibspitze mit fluorierten Material oder Lack beschichtet wird. Der „Drain-Back-Effekt" wird damit entscheidend verringert oder gar ausgeschlossen.

Die Kunststoffschreibspitze erhält eine Angleichung an das den Tinten enthaltene Fluortensid in Form von Fluoratomen, die chemisch in das Kunststoffgerüst eingebaut werden und z.B. dort vorhandene Wasserstoffatome ersetzten.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Schreibspitze bzw. die Kapillarwände mit einer fluorhaltigen Beschichtung zu versehen. Diese Beschichtung muss in der Schreibspitze unlöslich sein und darf zudem die Kapillaren nicht zusetzen.

Die Vorteile der Erfindung liegen damit im reduzierten „Drain-Back-Effekt", auch bei Lagerung mit der Spitze nach oben, wie dies häufig bei Lagerung der Spitze in Köchern oder eingesteckt in Jackentaschen der Fall ist. Ein weiterer Vorteil beim Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass auf eine Änderungen an den bereits bestehenden und erprobten Tinten verzichtet werden kann, wodurch eine ggf. Verschlechterung der Tinteneigenschaften ausgeschlossen ist.

Die Anpassung des Spitzenkunststoffmaterials ist zudem eine dauerhafte Lösung, da die aktiven Bestandteile, also das Fluor, am Wirkungsort, der Schreibspitze fest fixiert sind.

Die Erfindung betrifft eine Schreibspitze für Schreib-, Zeichen-, Mal- oder Markierungsgeräte, wobei die Schreibspitze mindestens eine Kunststoffkomponente beinhaltet und wobei die Schreibspitze Kapillaren bzw. Kapillarkanäle aufweist, wobei die Zusammensetzung des Kunststoffmaterials der Schreibspitze mindestens einen Fluoranteil aufweist und/oder dass die Oberfläche der Schreibspitze und/oder die Oberflächen der Kapillarkanäle zumindest teilweise mit einer Beschichtung ausgestattet sind, die eine fluorhaltige Substanz beinhaltet.

Der Fluoranteil liegt als voll- oder teilfluoriertes polymeres Material nach der allgemeinen Formel [CFxHy ] n y = 2 – x

x = 1, 2

vor.

Das im Kunststoff eingearbeitete Fluor und/oder das in der Beschichtung vorhandene Fluor ist in der Tinte unlöslich.


Anspruch[de]
Schreibspitze für Schreib-, Zeichen-, Mal- oder Markierungsgeräte, wobei die Schreibspitze mindestens eine Kunststoffkomponente beinhaltet und wobei die Schreibspitze Kapillaren bzw. Kapillarkanäle aufweist

dadurch gekennzeichnet,

dass die Zusammensetzung des Kunststoffmaterials der Schreibspitze mindestens einen Fluoranteil aufweist

und/oder dass die Oberfläche der Schreibspitze und/oder die Oberflächen der Kapillarkanäle zumindest teilweise mit einer Beschichtung ausgestattet sind, die eine fluorhaltige Substanz beinhaltet.
Schreibspitze nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Fluoranteil als voll- oder teilfluoriertes polymeres Material nach der allgemeinen Formel [CFxHy ] n y = 2 – x

x = 1, 2

vorliegt.
Schreibspitze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das im Kunststoff eingearbeitete Fluor und/oder das in der Beschichtung vorhandene Fluor in der Tinte unlöslich ist.






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