包括有蜂窝状本体的书写、绘图、涂刷或化妆用器具、用于制造蜂窝状本体或用于制造包括有蜂窝状本体的器具的制造方法

摘要

本发明涉及一种书写、绘图、涂刷或化妆器具，其包括至少一个蜂窝状本体，其中所述至少一个蜂窝状本体是用塑料材料形成的和/或是用由天然材料和塑料材料组成的复合材料所形成，其中所述至少一个蜂窝状本体包括多个彼此平行的纵向中空结构。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的书写、绘图、涂刷 或化妆用器具，以及涉及用于制造所述器具的方法或用于制造所述器具 的部件的方法。

背景技术

蜂窝状本体及其主要结构在催化变换器工程中是已知的，所述催化变 换器工程例如是用于机动车的催化变换器工程。这种类型的蜂窝状本体的 特征通常是它同时具有低密度和高强度。这些蜂窝状本体通常是用成本过 高的陶瓷或成本过高的其他材料所形成，并且具有大量的纵向中空结构， 所述纵向中空结构通常沿轴向彼此平行地布置。

在下文中，蜂窝状本体理解为用于书写、绘图、涂刷或化妆器具的包 壳体（或包封体）或其它部件。这种类型的器具尤其包括铅笔，例如普通 铅笔、彩色铅笔或者带有彩色笔芯的化妆笔，其中所述铅笔的笔芯不可移 动地保持在所述包壳体中并且必须被削尖以便发挥作用。这一点同样适用 于笔芯由擦除材料构成的器具。

此外，蜂窝状本体可以以通用的方式用作书写、绘图、涂刷或标记器 具的部件，所述书写、绘图、涂刷或标记器具例如是圆珠笔、细芯铅笔或 离合型铅笔等。可用蜂窝状本体形成的部件的实例包括杆、柄部、闭合盖、 抓握区域、彩色笔芯和夹子。

其它部件包括用于制造这种类型的器具的中间产品，例如从常规生产 木材包封的铅笔中已知的小板件。

例如，从现有技术已知，木材包封型铅笔的包壳体通常是用木材、木 材代用材料或者热塑材料制成的。

最近更多使用木材代用材料，以便保护天然木材和木材资源。

这些“木材代用材料”的一种形式是由木材塑料复合材料（WPC）构 成的，所述木材塑料复合材料（WPC）是可热塑性加工的材料，其包含有 不同比例的木材、塑料材料和添加剂，其成型方法是热塑性成型方法，例 如挤出成型、注射模制或冲压。

在DE102008034013A1中可以发现WPC用于木材包封型铅笔的实 例，WPC作为木材代用材料，具有各向同性的物理性质。

一般地，WPC具有非常大的密度（>1.0g/cm³），其密度大于制造普通 铅笔所用的木材的密度，其中制造普通铅笔所用的木材的密度位于0.3和 0.6g/cm³之间。但是WPC的强度低于木材的强度。木材中所呈现的各向异 性在WPC中不存在。

在带有用WPC制成的笔芯护套的铅笔中，因为WPC中的物理性质在 所有方向上都是相同的，为了削尖铅笔需要更高的削尖力矩，这已经额外 地证明是不利的。

已经发现，当木材用各向同性的WPC代替时，确实能够提供足够的强 度，但由此也会需要更大的削尖力矩。

木材如所证实的那样具有高强度，同时具有良好的可削尖性，但使用 各向同性的WPC不能实现这些性能。值得注意的是，包含笔芯和用WPC 制成的护套的铅笔不可避免地会在强度和可削尖性之间进行折衷。

此外，DE-PS801613示出和描述了用于芯杆的普通铅笔包壳体，其中 纤维材料平行于铅笔轴线地布置。因而在削尖过程中实现或设定高的断裂 强度和均匀的削尖性能。

然而，这种类型的铅笔的一个缺点已经证明是由于纤维的取向，制造 方法是非常困难的，并且这种类型的装有护套的铅笔具有相对大的重量。 另外，强度和削尖性之间的折衷不能令操作者或使用者满意。

从EP1150847B1已知一种用于制造铅笔的方法，其中笔芯和笔芯包壳 体以共挤出成型的方法制造。笔芯及其包壳体是用热塑性塑料。

以这种方法制造的铅笔的缺点是所述铅笔具有非常大的重量和削尖力 矩对使用者而言高得不可接受。这种类型的生产方法使用了很多材料，使 这种产品的制造成本过高。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种书写、绘图、涂刷或标记器具，其 不具有已知的现有技术的缺点。所述书写、绘图、涂刷或化妆器具包括 蜂窝状本体，所述蜂窝状本体除重量小和耗用材料少外，还沿垂直于蜂 窝状结构的方向具有更高的强度。

本发明的再一目的是提供一种书写、绘图、涂刷或标记器具，其具 有不可移动地保持在包壳体中的笔芯，所述器具包括至少一个蜂窝状本 体，所述器具具有高的强度/抗弯强度，同时具有非常良好的削尖性。

本发明的又一目的是提供一种在各个方面都经济的方法，用于有效 且低成本地制造这种类型的书写、绘图、涂刷或化妆器具和用于这种类 型的器具的部件或中间产品。

这个目的利用根据权利要求1、12和13的特征实现。对应的从属 权利要求包括其它实施例。

所述目的的实现方式是书写、绘图、涂刷或化妆器具具有至少一个 蜂窝状本体，所述蜂窝状本体至少包括主体，所述至少一个蜂窝状本体 /主体包含多个彼此轴向平行的纵向中空结构，所述至少一个蜂窝状本体 是用挤出的塑料材料和/或由天然材料和塑料材料组成的复合材料形成 的。

令人惊奇的发现，在用于形成称作蜂窝状本体的材料中以这种方式 形成各向异性，特别是使用木材代用材料情形下，在载荷垂直于纵向结 构时利用纵向中空结构能够实现抗弯强度的优化/提高，其中所述蜂窝状 本体是由塑料材料和/或由天然材料和塑料材料组成的复合材料制成的。

此外，本发明还发现：书写、绘图、涂刷、标记或化妆器具的彩色 笔芯不可移动地/固定地保持在蜂窝状本体/包壳体中，所述书写、绘图、 涂刷、标记或化妆器具不仅垂直于纵向轴线/纵向结构的抗弯强度得到改 良，而且削尖性也得到显著改良。蜂窝状本体的多个中空结构优选平行 于所述器具的纵向轴线取向或者布置。所述器具的外轮廓例如可以是圆 形的、卵形的、椭圆形的、多边形的或者星形的，或者可具有不同的形 状。

所述蜂窝状本体在这种情形下形成为彩色笔芯的包壳体，所述包壳 体和彩色笔芯是利用共挤出成型来制造或成型。具有蜂窝状本体的这种 器具的实例是普通铅笔、彩色铅笔或化妆笔。

然而，所述蜂窝状本体还可以形成为用于制造器具的中间产品。从 制造普通铅笔得到的小板件称作中间产品的实例，所述笔芯粘贴到两个 这种类型的小板件之间。这些小板件同样能够设有纵向中空结构。这种 类型的小板件/蜂窝状本体是通过挤出热塑性塑料来制造的。

还已经表明：强度和削尖性的显著改善是基本上不依赖于蜂窝状本 体中纵向中空结构的横截面轮廓。

对于轴向平行地形成在蜂窝状本体中的纵向中空结构，它的可能横 截面的实例例如是圆形的、椭圆形的、多边形的和/或星形的横截面。

附图说明

图1和2用于阐明根据本发明的技术方案。

具体实施方式

图1示出木材包封型铅笔10的平面图，其中木材包封型铅笔10 是由笔芯12和围绕所述笔芯12的蜂窝状本体/包壳体11组成的。蜂 窝状结构/包壳体11具有数量众多的纵向中空结构13，并且在这个实 施例中，纵向中空结构13也可称作方形管结构。局部Z以放大的方 式示出以便阐明所述蜂窝状结构。

一般值得注意的是，纵向结构在蜂窝状本体/包壳体中的分布/布置 必须优选均匀地分布在整个横截面上，从而所述铅笔在垂直于纵向结 构的所有方向上理想地具有相同的强度值。

纵向结构在蜂窝状本体中的分布/布置还能够沿径向不同地形成。

图2示出了器具/铅笔10的替代实施例，其中在包壳体/蜂窝状本 体11中具有纵向中空结构13’。为了阐明所述蜂窝状结构，局部Z 以放大的方式示出。

已经发现，纵向中空结构不是必须形成在整个横截面上。即使所 述包壳体/蜂窝状本体局部地散布有纵向结构，也可确定/测定到在提高 削尖性情形时的强度提高。

例如当所述纵向中空结构形成在蜂窝状本体/包壳体的整个横截 面上、以及当所述蜂窝状/纵向结构的尺寸对应于在市场上可购买到的 催化变换器嵌件的尺寸时，已经能够测量到非常良好的结果。这种情 形对应于纵向中空结构之间的壁厚小于100μm。

然而，有可能在所述中空结构和纵向中空结构的横截面区域之间 形成一定的壁厚以便大于催化变换器的相应尺寸，因为在任意实施例 中能够测量到为实现本发明的目的所需要的效果，这一点与纵向中空 结构的横截面形状无关。值得注意的是，本体横截面中的不同中空空 间型材也可组合。

本发明还附加地示出，位于包壳体/蜂窝状本体表面的边缘区域中 的纵向结构也能够被裁切至一定尺寸，藉此底切的轮廓也可取决于横 截面形状制成。

根据本发明的技术方案除上述优点外，其另一优点是以这种方式 形成的蜂窝状本体/器具部件和设有它们的器具具有明显更小的重量， 并且同时在制造过程中节约了材料。与用实心材料制成的本体相比， 在具有蜂窝状本体的器具的情形中，取决于纵向结构的数量和横截面 面积以及所述结构之间的壁厚，节约的材料按照重量可高达80%。

应当指出，在这种情形下，用于注入、着色或改进削尖性的措施 也能够毫无困难地经由蜂窝状本体的纵向中空结构被引入，因为所述 纵向中空结构能够因其被限定尺寸而以毛细作用的方式形成。

木材代用材料的可能复合材料的三个实例在下面通过实例进行详 细说明，并且它们可用于制造各向异性的包壳体。

实例1：（包括有天然材料和塑料材料的复合材料）（按照重量计算）

15-30%的至少一种聚合粘合剂，

50-80%的至少一个有机填料，

0-20%的至少一种无机填料，

0.5-5%的至少一种增粘剂，

1-30%的至少一种蜡，

0-10%的至少一种彩色颜料，和

0-10%的至少一种添加剂。

实例2：（包括有天然材料和塑料材料的复合材料）（按照重量计算）

至少50%的天然材料，

0至20%的无机填料，

0至10%的增粘剂，

0至10%的彩色颜料，

0至10%的蜡，

0至5%的添加剂，

其余部分由塑料材料形成为聚合粘合剂。

实例3：（塑料材料）（按照重量计算）

至少的40%塑料材料用作聚合粘合剂，

0至30%的无机填料，

0至20%的彩色颜料，

0至15%的蜡，

0至5%的添加剂。

在所述实施例中使用的由天然材料和塑料材料组成的复合材料中 的塑料材料/聚合物是这样一种聚合物，其选自于以下一组材料：聚烯 烃、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯腈、丙烯腈丁二烯苯乙烯聚合物、聚碳酸 酯、聚氯乙烯；和/或选自于成组的生物聚合物。

木材、农作物、竹材、核仁粉和/或纤维素都以粉末状、粗粉状和 /或纤维状用作由天然材料和塑料材料组成的复合材料中的有机填料/ 天然材料，所述填料的最大颗粒尺寸是250μm，尤其是至多100μm。

为了设定削尖时的脆度和滑动性能，如果使用至少选自页硅酸盐、 滑石粉、氮化硼、块滑石和石墨组成的一组中的至少一种无机填料， 这是有利的。

彩色以及白色的颜料都可用作彩色颜料。例如二氧化钛可用于提 高所述蜂窝状本体的亮度。

如果增粘剂用于将天然材料粘合到塑料材料上，在由天然材料和 塑料材料组成的复合材料中已经证明是有利的。具有被接枝（融聚） 的马来酸酐的聚乙烯或具有被接枝（融聚）的马来酸酐的丙烯是增粘 剂的实例。

所使用的蜡包括酰胺蜡（amide waxes）、脂肪酸、褐煤蜡（或蒙 旦蜡）、脂肪酸酯和/或石蜡，所述脂肪酸例如是硬脂酸和棕榈酸。添 加剂例如是润滑剂、增塑剂、表面活性物质、热稳定剂和/或UV稳定 剂，并且可额外地添加到配方中。

书写、绘图、涂刷、标记和/或化妆器具的强度提高，同时改善了 削尖性；这样的效果取决于制备材料确实常常大于相应的实心材料的 情况，但改善程度的值可根据所使用的材料而有所不同。根据本发明 的技术方案得到的改进完全基于技术实例，可称作是不依赖于材料的。

普通铅笔、彩色铅笔、标记铅笔或者化妆笔具有用木材代用材料 或者塑料材料形成的蜂窝状本体/包壳体，其中由于纵向中空结构的缘 故了形成各向异性；所述普通铅笔、彩色铅笔、标记铅笔或者化妆笔 可以使用市场上可买到的手持式削刀以很小的力进行切削，同时具有 足够大的强度但小的重量。

为了针对测量的削尖性形成可比性，对由实心材料（例如木材、 木材代用材料）制成的试样和由天然材料与塑料材料组成的复合材料 制成的蜂窝状本体（其具有纵向中空结构）进行制造和削尖。在这里， 使用被评定为容易削尖的试样，意味着以这种方式制造的铅笔同样可 以用很小的力进行切削，所述铅笔包括用木材、木材代用材料制成的 包壳体或者用由天然材料和塑料材料组成的复合材料制成的蜂窝状本 体以及笔芯。

如果在测试时，铅笔在测试过程中或在切削过程中具有小于9 Ncm的“切削力矩”，则试样通常被认为可使用很小的力进行切削。

在为此目的而开发的测试机中确定切削力矩，其中用木材制成的 实心本体试样、用木材代用材料制成的实心本体试样、和用由天然材 料与塑料材料组成的复合材料制成的蜂窝状本体的试样被连续切削 20s的切削时间。在已经存在尖圆锥的情形下（也就是说已经切削了希望 的角度），使用市场上可买到的、具有新的刀刃的削刀以43rpm的速度切 削直径为7.6±0.2mm的试样，在这一切削过程中测定的平均力矩（单 位Ncm）称作切削力矩。

为了解释起见，在图3中示出了用于测量切削力矩的器具的原理。削 刀1为此目的固定在保持器3中，保持器3连接到力矩测量器具2上。试 样5可转动地设置在安装件4中并且引入到削刀1中。旋转的试样5利用 进给装置6以气动方式朝向削刀1前进，其中进给装置6以20N的进给力 作用在试样5的安装件4上（见视图右侧的箭头）。在试样5的切削过程中 利用力矩测量器具2所测量的力矩被记录，并且在整个测试持续时间上被 平均以便确定切削力矩。

从下面的表格中可以明显地得知，根据本发明的实施例中试样的削尖 性得到了显著的改善。

在这种情形下，根据现有技术DE102008034013A1的试样和根据图1 具有方形管结构的蜂窝状本体具有下述成分：

其中，上述百分比是按照重量计算。

此外，根据本发明的蜂窝状本体/包壳体是由木材代用材料/包括天 然材料和塑料材料的复合材料制成的，同时具有纵向中空结构；根据 本发明的蜂窝状本体/包壳体理想地用于制造木材包封型铅笔，其中所 述木材包封型铅笔具有用擦除材料制成的笔芯和用于笔芯的护套；常 规的木材护套或者木材代用材料制成的护套由根据本发明的蜂窝状本 体/护套代替。

如果根据本发明的蜂窝状本体/护套（其包括木材代用材料/包括天 然材料和塑料材料的复合材料，同时具有纵向中空结构）是用共挤出 成型来所形成，这一点在制造具有彩色笔芯或者用擦除材料构成的笔 芯时是特别优选的。在这里，所述笔芯和护套是现场在挤出机中所形 成，并且经由接口管以各自希望的几何形状以循环带的方式一起输出， 所述铅笔和护套仅仅仍然必须被分割成单独的各个铅笔。所述蜂窝状 本体和笔芯是共挤出成型制成的。

挤出是一种连续制造方法，并且因而极其适用于低成本、大批量 地制造蜂窝状本体本身及包括蜂窝状本体在内的书写、绘图、涂刷、 标记或化妆器具。

挤出成型或共挤出成型经由专用的蜂窝状结构工具执行，以形成 具有纵向结构的中空腔室型材，其中所述蜂窝状结构工具例如从制造 砖或催化变换器结构中是已知的。

所述挤出方法提供的优点是几乎能够制造任意横截面的几何形状 的铅笔。

另一可能性在于为已经提供的笔芯加护套，这个过程也可能经由 十字头模具利用挤出来执行，这一点类似于为缆线加护套。

圆珠笔、细芯铅笔或纤维笔还可包括被形成为蜂窝状本体的元件。 为此，蜂窝状形状的半成品或者蜂窝状本体也利用挤出来制造。