Verfahren zur Herstellung von Bleistiftminen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Bleistiftminen aus Russ- und Graphitteilchen und/oder Glimmerteilchen sowie einem synthetischen Harz, jedoch ohne Verwendung von Ton als Bindemittel. Bis anhin wurden Bleistiftminen gewöhnlich dadurch hergestellt, dass Graphit, Ton und weiteres Material miteinander vermischt wurden, das erzielte Gemisch geformt, gebrannt und das gebrannte Produkt dann mit Öl oder Fett durchtränkt wurde. Dieses Verfahren erfordert daher nicht nur viel Zeit, sondern auch technisches Geschick bei der Wahl des Tons und beim Mahlen des Materials. Es ist ferner mit dem Nachteil verbunden, dass es schwierig ist, eine gleichmässige Härte und Dichte der Mine sowie Glätte beim Schreiben und andere Eigenschaften zu erzielen.
Es ist daher schwierig, gemäss dem genannten Verfahren eine ausgezeichnete Mine für besonders scharfes Zeichnen zu erhalten, da die Produkte brüchig sind.
Beim erfindungsgemässen Verfahren sind dagegen diese Nachteile zum Teil behoben. Die damit erzielten Produkte weisen folgende Eigenschaften auf:
1. Die Sprödigkeit der üblichen Bleistiftmine ist gemildert und die hergestellte Mine im wesentlichen dauerhaft.
2. Es ist leicht, sowohl eine dünne als auch eine dicke Mine zu erhalten.
3. Das Schreiben damit ist glatt und bequem.
4. Der Verrlust an Mine durch Abnutzung beim Schreiben ist gering.
5. Dank der feinen Qualität des Materials ist es möglich, einen Brief gleichmässig zu schreiben.
Das Verfahren zur Herstellung der gewünschten Bleistiftmine ist einfach, leicht und rasch durchführbar.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird die gewünschte Bleistiftmine folgendermassen hergestellt: nachdem Graphit- und Russteilchen und/oder Glimmerteilchen zusammen mit einem synthetischen Harz unter Verknetung vermischt worden sind, wobei, wenn erwünscht, dieses letztere in Lösung oder unter Zusatz eines Weichmachers verwendet werden kann, wird das erzielte Gemisch zu Minen extrudiert, hierauf eine zweckmässige Anzahl Stunden vorzugsweise nach und nach erhitzt und dann bei hoher Temperatur gebrannt, wobei das synthetische Harz unter Verköhlung gründliche mit den übrigen Teilchen verbunden wird.
Dabei werden also kein Ton oder Härtemittel verwendet. Wichtig dabei ist also, dass es keine Verbundenheit zwischen Graphitteilchen und Russteilchen geben würde, wenn kein synthetisches Harz verwendet würde. Beim Verfahren verköhlende Harze sind z. B.
Polystyrol, Silicone, Polyäthylen, Acrylsäureharze, Melaminharze, Phenolharze, Harnstoffharze, Polyisobutylen oder Polyester.
Ferner kann auch Polyvinylchlorid oder das im Handel erhältliche Vinylchloridacetatmischpolymerisat sowie irgend ein Polyvinylharz verwendet werden.
Auch der Weichmacher und das Lösungsmittel kann aus der obigen Gruppe synthetischer Harze ausgewählt werden.
Falls beim Verfahren zur Herstellung der Bleistiftminen ein Vinylchloridharz und als Stabilisator ein zweibasisches Bleistearat verwendet wird, ist es möglich, ein beständiges Produkt von guter Festigkeit zu erhalten. Dabei verwendet man zweckmässig 2 bis 4 g Stabilisator.
Bei der Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es nötig, die Bestandteile miteinander zu vermischen und z. B. mittels einer Walze zu kneten.
Nach gründlichem Durchkneten des Gemisches wird dieses zu einer Mine extrudiert, die in gewünschter Länge geschnitten wird. Das Brennen bzw. die Verkohlung der extrudierten Masse bzw. die Auskristallisierung des Kohlenstoffs wird vorzugsweise in einem geschlossenen Ofen oder in der Atmosphäre eines inerten Gases durchgeführt.
Man erhält eine leuchtend schwarze Mine, wenn das Graphit teilweise oder ganz durch Glimmer ersetzt wird.
Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist, dass man den Preisunterschied von Graphit und von Glimmer, der sich etwa wie 1:4 verhält, ausnützen kann.
Glimmer verwendet man vorzugsweise in Form von schuppenförmigen Kristallen von 1 bis 3 Mikron Grösse in Pulverform. Es kann sowohl künstlicher als auch natürlicher Glimmer verwendet werden.
Beispiel 1
Es wird folgendes Gemisch zu Minen verarbeitet:
Graphit (20 Mikron) 10 Gewichtsteile
Russ (30 Mikron) 10 Gewichtsteile
Vinylchloridharz (Polymerisationsgrad 50) 15 Gewichtsteile
Weichmacher (D.P.O.) 10 Gewichtsteile
Lösungsmittel (Methyläthylketon) 50 Gewichtsteile
Wenn erwünscht, kann das Vinylchloridharz durch ein 80:20 Vinylchlorid/Acetat-Mischpolymerisat ersetzt werden.
Das Gemisch wird mittels einer Walze gründlich geknetet und hierauf zu dünnen geraden Zylinderchen extrudiert und in zweckmässigen Längen geschnitten.
Die erzielten Zylinder werden in ein gedecktes Gefäss, wie z. B. einen Tiegel gegeben, und dieser in einen Ofen gestellt. Wenn notwendig, wird ein inertes Gas eingeleitet. Die Produkte werden 8 Stunden allmählich auf 300 C erhitzt. Wenn die Temperatur zu rasch erhöht wird, reagiert die Masse so rasch, dass die Produkte Blasen oder Längsrisse bekommen. Dies ist für die Festigkeit des Produktes nachteilig, indem die Qualität am Rand und im Innern der Mine nicht gleich ist.
Auch schreibt eine solche Mine nicht glatt. Es ist daher wichtig, um diese Nachteile zu vermeiden, das Gemisch zuerst bei niedriger Temperatur zu erhitzen und die Temperatur in einem Zeitraum von etwa 8 Stunden allmählich auf 3000 C zu erhöhen. Selbst wenn so vorgegangen wird, wird das Harz nur zu etwa 80 0/0 verkohlt, wodurch folgende Nachteile bestehen bleiben:
A. Das Schreiben ist unangenehm und die Schrift schlecht, da das Harz nicht ganz verkohlt ist.
B. Die Mine ist nicht fest sondern spröde, wie dies aus Versuchen hervorging.
C. Die Dichte der Mine ist sehr gering.
D. Die Mine neigt dazu, krumm oder sonst verformt herauszukommen.
Dem wird abgeholfen, indem die erzielten Produkte etwa 1 Stunde bei einer Temperatur von etwa 10000 C gebrannt und dann abgekühlt und aus dem Ofen entfernt werden. Nach dieser Behandlung erhält man ein ausgezeichnetes Produkt, wenn es noch in flüssiges Paraffin getaucht wird. Daher ist es wichtig, die Minen bei einer Temperatur von ca. 10000 C (je nach dem verwendeten Harz 800 bis 14000 C zu brennen. Die erste Erhitzungsstufe genügt also keinesfalls, um das gewünschte Produkt von guter Qualität zu erhalten.
Bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens wird das synthetische Harz wie gesagt verkohlt und wird mit dem Russ bzw. Graphit zementiert. Gegen über dem Erhitzen auf 3000 C erhält man also beim Brennen auf die genannten hohen Temperaturen Minen, die homogen sind, das Schreiben damit angenehm und glatt machen, die Festigkeit bis auf 1700 C erhöht wird, eine hohe Dichte aufweisen und keine Krümmungen oder sonstige Verformung zeigen.
Beispiel 2
Es wird folgendes Gemisch zu Minen verarbeitet:
Schuppenförmige
Glimmerkristalle (Grösse = 1-3 Mikron) 20 Gewichtsteile
Graphit 15 Gewichtsteile
Russ 10 Gewichtsteile
Polyvinylchlorid 30 Gewichtsteile (Polymerisations grad = 500)
Weichmacher (D.P.O.) 12 Gewichtsteile
Methyläthylketon 50 Gewichtsteile
Befolgt man das obige Verfahren unter Verwendung dieses Gemisches, so erhält man eine dichte, schwarze Bleistiftmine.
Process for making pencil leads
The present invention relates to a process for producing pencil leads from carbon black and graphite particles and / or mica particles and a synthetic resin, but without using clay as a binder. Up until now, pencil leads were usually made by mixing graphite, clay and other material, molding the resulting mixture, firing, and then soaking the fired product with oil or fat. This process therefore not only takes a lot of time, but also requires technical skill in choosing the clay and grinding the material. It is also associated with the disadvantage that it is difficult to achieve uniform hardness and density of the lead as well as smoothness when writing and other properties.
It is therefore difficult to obtain an excellent lead for particularly sharp drawing according to the aforementioned method, since the products are brittle.
In the method according to the invention, however, these disadvantages are partially eliminated. The products obtained with it have the following properties:
1. The brittleness of the usual pencil lead is reduced and the lead produced is essentially permanent.
2. It is easy to get both a thin and a thick lead.
3. Writing with it is smooth and comfortable.
4. The loss of lead through wear while writing is low.
5. Thanks to the fine quality of the material, it is possible to write a letter evenly.
The process for producing the desired pencil lead is simple, easy and quick to carry out.
In the method according to the invention, the desired pencil lead is produced as follows: after graphite and carbon black particles and / or mica particles have been mixed together with a synthetic resin with kneading, which, if desired, the latter can be used in solution or with the addition of a plasticizer The resulting mixture is extruded into leads, then heated for a suitable number of hours, preferably gradually, and then fired at high temperature, the synthetic resin being thoroughly bonded to the other particles with charring.
So no clay or hardeners are used. It is therefore important that there would be no bond between graphite particles and soot particles if no synthetic resin were used. In the process of charring resins are e.g. B.
Polystyrene, silicones, polyethylene, acrylic acid resins, melamine resins, phenolic resins, urea resins, polyisobutylene or polyester.
Furthermore, polyvinyl chloride or the commercially available vinyl chloride acetate copolymer as well as any polyvinyl resin can also be used.
The plasticizer and the solvent can also be selected from the above group of synthetic resins.
If a vinyl chloride resin is used in the process for producing the pencil leads and a dibasic lead stearate is used as a stabilizer, it is possible to obtain a stable product of good strength. It is practical to use 2 to 4 g of stabilizer.
When carrying out the process according to the invention, it is necessary to mix the ingredients with one another and, for B. to knead by means of a roller.
After thoroughly kneading the mixture, it is extruded into a lead, which is cut to the desired length. The firing or charring of the extruded mass or the crystallization of the carbon is preferably carried out in a closed furnace or in the atmosphere of an inert gas.
A bright black lead is obtained when the graphite is partially or completely replaced by mica.
One advantage of the present method is that the price difference between graphite and mica, which is roughly 1: 4, can be used.
Mica is preferably used in the form of flaky crystals 1 to 3 microns in size in powder form. Both artificial and natural mica can be used.
example 1
The following mixture is processed into mines:
Graphite (20 microns) 10 parts by weight
Carbon black (30 microns) 10 parts by weight
Vinyl chloride resin (degree of polymerization 50) 15 parts by weight
Plasticizer (D.P.O.) 10 parts by weight
Solvent (methyl ethyl ketone) 50 parts by weight
If desired, the vinyl chloride resin can be replaced by an 80:20 vinyl chloride / acetate copolymer.
The mixture is thoroughly kneaded using a roller and then extruded into thin straight cylinders and cut into appropriate lengths.
The cylinders achieved are placed in a covered vessel, such as. B. given a crucible, and this placed in an oven. If necessary, an inert gas is introduced. The products are gradually heated to 300 ° C. for 8 hours. If the temperature is increased too quickly, the mass reacts so quickly that the products develop bubbles or longitudinal cracks. This is disadvantageous for the strength of the product because the quality at the edge and inside the lead is not the same.
Such a lead does not write smoothly either. It is therefore important, in order to avoid these disadvantages, to first heat the mixture at a low temperature and gradually increase the temperature to 3000 ° C. over a period of about 8 hours. Even if this is done, the resin is only charred to about 80%, which leaves the following disadvantages:
A. Writing is uncomfortable and writing is bad because the resin is not completely charred.
B. The mine is not solid but brittle, as was shown by experiments.
C. The density of the mine is very low.
D. The lead tends to come out crooked or otherwise deformed.
This is remedied by firing the obtained products for about 1 hour at a temperature of about 10,000 C and then cooling them and removing them from the furnace. After this treatment an excellent product is obtained if it is still immersed in liquid paraffin. It is therefore important to burn the leads at a temperature of around 10,000 C (depending on the resin used, 800 to 14,000 C. The first heating stage is by no means sufficient to obtain the desired product of good quality.
When carrying out the present process, the synthetic resin is, as mentioned, charred and is cemented with the carbon black or graphite. Compared to heating to 3000 C, when firing at the high temperatures mentioned, leads are obtained that are homogeneous, make writing pleasant and smooth, increase strength up to 1700 C, have a high density and no bends or other deformation demonstrate.
Example 2
The following mixture is processed into mines:
Scale-shaped
Mica crystals (size = 1-3 microns) 20 parts by weight
Graphite 15 parts by weight
Carbon black 10 parts by weight
Polyvinyl chloride 30 parts by weight (degree of polymerization = 500)
Plasticizer (D.P.O.) 12 parts by weight
Methyl ethyl ketone 50 parts by weight
If the above procedure is followed using this mixture, a dense black pencil lead is obtained.