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.
