BE1023452B1 - Method and device for making a brush - Google Patents
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- BE1023452B1 BE1023452B1 BE2016/5018A BE201605018A BE1023452B1 BE 1023452 B1 BE1023452 B1 BE 1023452B1 BE 2016/5018 A BE2016/5018 A BE 2016/5018A BE 201605018 A BE201605018 A BE 201605018A BE 1023452 B1 BE1023452 B1 BE 1023452B1
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Abstract
Bei einem Verfahren oder einer Vorrichtung zur ankerlosen Befestigung von Borsten in einem Borstenträger (10) ist vorgesehen, in einem zum Transport für die Borsten vorgesehenen Werkzeugteil eine Heizung (36) vorzusehen. Nach dem Einschieben der Borsten in Verankerungsöffnungen (12) im Borstenträger (10) werden diese durch Aufbringen von Druck geschlossen.In a method or a device for the anchorless fastening of bristles in a bristle carrier (10), provision is made for a heater (36) to be provided in a tool part provided for transporting the bristles. After the bristles have been pushed into anchoring openings (12) in the bristle carrier (10), they are closed by applying pressure.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer BürsteMethod and device for making a brush
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Bürste, die einen Borstenträger aus thermoplastischem Kunststoff mit zumindest einer Verankerungsöffnung hat, in welche zumindest eine Borste eingesetzt und darin verankert wird.The invention relates to a method and a device for producing a brush, which has a bristle carrier made of thermoplastic material with at least one anchoring opening into which at least one bristle is inserted and anchored therein.
Beim Herstellen von Bürsten, insbesondere Zahnbürsten, aber auch Haushaltsbürsten, haben sich zwei Verfahren in der Praxis durchgesetzt, nämlich das Befestigen der Borstenbüschel mittels eines Ankers (Metallplättchen oder Drahtschlinge) oder ankerlos. Das ankerlose Verfahren sieht im Gegensatz zur Verwendung eines Ankers vor, dass das Borstenbüschel nicht gefaltet und an seiner Faltstelle im Borstenträger befestigt wird, sondern an einem Ende am Borstenträger durch Kleben oder thermisch arretiert wird. Ein übliches, sich in der Praxis durchgesetztes Verfahren sieht dabei vor, dass der Borstenträger Öffnungen hat, durch die die Borstenbüschel gesteckt werden. Mit ihrem rückseitigen Ende ragen die Borstenbüschel dann aus den Öffnungen vor und werden auf der Rückseite des Borstenträgers erwärmt. Das thermoplastische Material der Borsten schmilzt damit, wodurch die Borsten materialmäßig ineinander übergehen und sich eine Verdickung ergibt, mittels der ein Herausziehen der einzelnen Borsten nach vorne unmöglich wird. Üblicherweise werden die zahlreichen Borstenbüschel rückseitig mittels Heißluft oder eines heißen Stempels verflüssigt, sodass das Material der einzelnen Borstenbüschel ineinander übergeht und sich rückseitig eine Art Schicht aus verflüssigten Borstenenden ergibt. Anschließend wird diese Rückseite überdeckt, insbesondere überspritzt.In the manufacture of brushes, in particular toothbrushes, but also household brushes, two methods have become established in practice, namely the fixing of the bristle tufts by means of an anchor (metal plate or wire loop) or anchorless. The anchorless method, in contrast to the use of an anchor before that the bristle tufts is not folded and fastened at its fold in the bristle carrier, but at one end to the bristle carrier by gluing or thermally locked. A common, enforced in practice method provides that the bristle carrier has openings through which the bristle tufts are inserted. With their back end, the bristle tufts protrude from the openings and are heated on the back of the bristle carrier. The thermoplastic material of the bristles melts with it, whereby the bristles materially merge into each other and a thickening results, by means of which pulling out of the individual bristles forward impossible. Usually, the numerous bristle tufts are liquefied on the back by means of hot air or a hot stamp, so that the material of the individual bristle tufts merges into one another and on the back results in a kind of layer of liquefied bristle ends. Subsequently, this back is covered, in particular overmolded.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass aufgrund dieser rückseitigen notwendigen Abdeckung ein erheblicher verfahrensmäßiger und vorrichtungsmäßiger Mehraufwand betrieben werden muss. Zu beachten ist dabei, dass gerade bei Zahnbürsten die Übergangsflächen zwischen benachbarten Schichten möglichst spaltfrei ausgeführt werden, um Hygieneprobleme zu vermeiden.A disadvantage of this solution is that a considerable procedural and device-related overhead must be operated due to this back-side necessary cover. It should be noted that especially in the case of toothbrushes, the transition surfaces between adjacent layers are made as gap-free as possible in order to avoid hygiene problems.
Unter dem Begriff „Borstenträger“ ist dasjenige Teil der fertigen Bürste zu verstehen, welches die Borste oder die Borstenbüschel trägt. Der Borstenträger kann dabei der gesamte Bürstenkörper sein, bei einer Zahnbürste also das einstückig gespritzte Teil aus Stiel, Hals und Kopf, oder auch nur ein vorgefertigter Bestandteil des späteren Bürstenkörpers. Im letzteren Fall ist der Borstenträger üblicherweise ein dünnes Plättchen aus thermoplastischem Kunststoff, welches mit einer oder mehreren Öffnungen zum Befüllen mit einer oder mehreren Borsten oder Borstenbüscheln versehen ist. Nach dem Befüllen und Befestigen der Borsten wird der plättchenartige Borstenträger dann entweder in einen vorgefertigten Bürstenkörper eingesetzt, der beispielsweise eine entsprechende Ausnehmung für den plättchenartigen Borstenträger hat. Alternativ hierzu, dies ist der übliche Fall, wird der plättchenartige Borstenträger umspritzt und damit ergibt sich ein Bürstenkörper aus vorgefertigtem Borstenträger und angespritztem Rest.The term "bristle carrier" is to be understood that part of the finished brush which carries the bristle or bristle tufts. The bristle carrier can be the entire brush body, so in a toothbrush so the integrally molded part of stem, neck and head, or even a prefabricated part of the future brush body. In the latter case, the bristle carrier is usually a thin plate made of thermoplastic material, which is provided with one or more openings for filling with one or more bristles or bristle tufts. After filling and fastening of the bristles, the plate-like bristle carrier is then either inserted into a prefabricated brush body which, for example, has a corresponding recess for the platelet-like bristle carrier. Alternatively, this is the usual case, the plate-like bristle carrier is encapsulated and thus results in a brush body of prefabricated bristle carrier and molded remainder.
Die CH 672 579 A5 schlägt ein Verfahren zum Befestigen von Borstenbüscheln in einem Borstenträger mittels eines Ankerplättchens vor. Das bedeutet, das Borstenbüschel wird gefaltet, und im Faltbereich liegt das Ankerplättchen, welches sich in die Wand der Verankerungsöffnung eindrückt und damit das Borstenbüschel am Borstenträger endgültig fixiert. Damit jedoch die Öffnung an der Stirnseite des Borstenträgers optimaler geschlossen wird, sodass sich hier keine Bakterien und Sporen ansiedeln und vermehren können, soll ein Wulst am Borstenträger, der um die Verankerungsöffnung umläuft und von der Stirnseite vorsteht, einwärts gepresst werden. Das Borstenbüschel selbst ist aber nicht durch dieses Umformen des Wulstes befestigt, sondern durch den Anker selbst. Die einzelnen Borstenbüschel werden nacheinander über ein Stopfwerkzeug, das das gefaltete Borstenbüschel durch ein Rohr hindurchschiebt, in den Borstenträger eingeschlagen. Das Rohr selbst hat dann an seiner Stirnseite eine Heizung, die ausschließlich am Wulst anliegt und diesen zum Schmelzen bringt oder plastifiziert und anschließend nach radial einwärts drückt.CH 672 579 A5 proposes a method for fixing bristle tufts in a bristle carrier by means of an anchor plate. This means that the bristle tufts are folded, and in the folding area is the anchor plate, which presses into the wall of the anchoring opening and thus permanently fixes the bristle tufts on the bristle carrier. However, in order that the opening on the end face of the bristle carrier is closed optimally, so that no bacteria and spores can colonize and multiply here, a bead on the bristle carrier which revolves around the anchoring opening and projects from the front side should be pressed inwards. The bristle tuft itself, however, is not secured by this reshaping of the bead, but by the anchor itself. The individual bristle tufts are successively hammered into the bristle carrier via a tamping tool which pushes the folded bristle tuft through a tube. The tube itself then has on its front side a heater that rests exclusively on the bead and this brings to melting or plasticized and then pushes radially inward.
Neben den oben erwähnten Möglichkeiten zum ankerlosen Befestigen der Borste oder der Borstenbüschel am Borstenträger hat sich in der Theorie noch ein weiteres Verfahren ergeben, welches sich aber in der Praxis nie durchsetzen konnte, nämlich das Einstoßen von Borstenbüscheln in einen Borstenträger, der Öffnungen hat und der vorerhitzt wird. Nach dem Einstoßen der Borstenbüschel in den weichen Borstenträger wird mittels einer Presse der Borstenträger auf seiner Vorderseite, von der die Borstenbüschel vorragen, druckbeaufschlagt, sodass das weiche Material um den Rand der Öffnungen zusammengedrückt wird und die Öffnungen im Querschnitt reduziert werden. Nachfolgend werden hierzu einige Konzepte vorgestellt.In addition to the above-mentioned possibilities for anchorless attachment of the bristle or bristle tufts on the bristle carrier in theory, yet another method has been found, but could never prevail in practice, namely the collision of bristle tufts in a bristle carrier, the openings and the is preheated. After the bristle tufts have been pushed into the soft bristle carrier, the bristle carrier is pressurized on its front side, from which the tufts protrude, by means of a press, so that the soft material is compressed around the edge of the openings and the openings are reduced in cross section. In the following some concepts are presented.
Die DE 198 53 030 A1 sieht vor, dass Borstenbüschel an ihrer Rückseite miteinander zu einer Verdickung verschmolzene Borsten haben. Der Borstenträger besitzt Öffnungen, in die vor dem Einstoßen der Borstenbüschel zylinderförmige Fortsätze einer Heizung eingeführt werden, ohne den Rand der Öffnung zu berühren. Durch diese Strahlungswärme erhitzt sich der innenseitige Rand der Öffnungen lokal. Der Borstenträger wird im Bereich des Randes auf eine gefügeändernde Temperatur gebracht, beispielsweise die Erweichungstemperatur. Durch die Temperaturerhöhung soll das Loch in seinem Querschnitt verringert werden, sodass das Borstenbüschel beim Einstoßen in die Wand eindringen muss. Nach dem Entfernen der Heizung werden dann nämlich die Borstenbüschel mit dem verdickten Ende in die Öffnungen gestoßen, wobei die Verdickung im Querschnitt größer ist als der Öffnungsquerschnitt, sodass die Verdickung in den weichen Bereich des die Öffnung definierenden und umgebenden Randes, also in die entsprechende Wand eindringt. Anschließend wird noch mit einem Stempel die Vorderseite des Borstenträgers verformt, sodass das Material des Borstenträgers gegen die Borstenbüschel gedrückt wird und diese verankern.DE 198 53 030 A1 provides that bristle tufts on their rear side have fused bristles to a thickening. The bristle carrier has openings into which cylindrical projections of a heater are inserted before the tufts of bristles are tapped, without touching the edge of the opening. Due to this radiant heat, the inside edge of the openings is heated locally. The bristle carrier is brought in the region of the edge to a joint-changing temperature, for example, the softening temperature. Due to the increase in temperature, the hole should be reduced in its cross-section, so that the bristle tufts must penetrate into the wall upon impact. After removing the heater, the bristle tufts are then pushed with the thickened end into the openings, wherein the thickening in cross-section is greater than the opening cross-section, so that the thickening in the soft region of the opening defining and surrounding edge, ie in the corresponding wall penetrates. Subsequently, the front of the bristle carrier is deformed with a stamp, so that the material of the bristle carrier is pressed against the bristle tufts and anchor them.
Aus der US 5 224 763 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem der Borstenträger einen wulstartig vorstehenden Öffnungsrand hat. Auch hier wird der Rand der Öffnung erwärmt, indem ein zapfenförmiges Heizelement in die Öffnung hineinragt oder mit Heißluft gearbeitet wird. Die Öffnung selbst ist vom Querschnitt her kleiner als das verdickte Ende des Borstenbüschels, sodass dieses nach dem Einstoßen in die Wand der weichen Öffnung darin fixiert wird. Die Halterung für die Borstenbüschel drückt dann den erwärmten umlaufenden Wulst zusammen, sodass zusätzliches Material zur Verfügung steht, um die Öffnung am Übergang zur Stirnseite des Borstenträgers zu schließen.From US 5,224,763 a similar method is known in which the bristle carrier has a bead-like protruding opening edge. Again, the edge of the opening is heated by a pin-shaped heating element projects into the opening or worked with hot air. The opening itself is smaller in cross-section than the thickened end of the bristle tufts, so that it is fixed therein after being pushed into the wall of the soft opening. The bristle tuft holder then compresses the heated circumferential bead so that additional material is available to close the opening at the transition to the face of the bristle carrier.
Aus der EP 0 355 412 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das verdickte Ende des Borstenbüschels und/oder der Rand der Öffnung im Borstenträger erwärmt werden, wobei die Abmessungen und die Temperaturen so gewählt sind, dass nach dem Einstoßen des verdickten Endes der Rand der Öffnung einwärts drängt und so, ähnlich wie bei einer Schnappverbindung, das verdickte Ende umfasst und es formschlüssig aufnimmt.From EP 0 355 412 A1 a method is known in which the thickened end of the bristle tufts and / or the edge of the opening in the bristle carrier are heated, wherein the dimensions and the temperatures are chosen so that after the abutment of the thickened end of the edge the opening inward urges and so, similar to a snap connection, the thickened end includes and receives it form-fitting.
Die EP 0 472 557 B1 schlägt vor, mit einem beheizten Stempel, der Stifte hat, in einen plattenförmigen Borstenträger aus Kunststoff einzudringen, sodass die Stifte die Öffnungen für die Aufnahme der Borstenbüschel bilden. Die Borstenbüschel werden dann in die eingeprägten, noch heißen Öffnungen eingedrückt und die Schmelze steigt um die Verdickung der Borstenbüschel herum auf. Eine Formplatte kann ferner gegen die Oberseite des Borstenträgers gedrückt werden, um die Schmelze noch zu formen. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass auf der Oberseite des noch nicht umgeformten Borstenträgers Fortsätze oder Wülste abstehen, die Material bilden, welches als Material zur Verfügung steht, das in Richtung Öffnung gedrückt wird.EP 0 472 557 B1 proposes penetrating with a heated stamp having pins into a plastic plate-shaped bristle carrier so that the pins form the openings for receiving the bristle tufts. The bristle tufts are then pressed into the embossed, still hot openings and the melt rises around the thickening of the bristle tufts around. A mold plate may also be pressed against the top of the bristle carrier to still form the melt. In this case, it is particularly preferred that projections or beads protrude on the upper side of the not yet formed bristle carrier, which form material which is available as material which is pressed in the direction of the opening.
Beim Verfahren nach der DE 34 22 623 A1 wird ein Borstenträger, der plattenförmig und ohne Öffnungen ausgeführt ist, mit Borstenbüscheln verschweißt, die aus demselben Kunststoff wie der Borstenträger bestehen. Ein Heizwerkzeug wird zwischen die noch nicht miteinander verschweißten Seiten des Borstenträgers und der Borstenbüschel gefahren, sodass beide aufgeschmolzen werden. Anschließend werden die Borstenbüschel in das aufgeschmolzene Material des Borstenträgers gedrückt.In the method according to DE 34 22 623 A1, a bristle carrier, which is designed plate-shaped and without openings, welded to bristle tufts, which consist of the same plastic as the bristle carrier. A heating tool is moved between the not yet welded together sides of the bristle carrier and the tufts of bristles, so that both are melted. Subsequently, the bristle tufts are pressed into the molten material of the bristle carrier.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein deutlich einfacheres Verfahren zum Herstellen einer Bürste zu schaffen, das vor allem auch vorrichtungsseitig weniger Aufwand bedarf, gleichzeitig aber für eine sichere Verankerung der Borste oder des Borstenbüschels in der Verankerungsöffnung sorgt.The object of the invention is to provide a significantly simpler method for producing a brush, which also requires less effort especially on the device side, but at the same time ensures a secure anchoring of the bristle or bristle tufts in the anchoring opening.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Bürste gelöst, die einen Borstenträger aus thermoplastischem Kunststoff mit zumindest einer Verankerungsöffnung aufweist, in welche zumindest eine Borste eingesetzt und darin verankert wird. Der Borstenträger mit seiner Verankerungsöffnung ist ein vorgefertigtes Spritzgussteil, sodass er sehr einfach herzustellen ist und keiner Bearbeitung bedarf. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: die wenigstens eine Borste wird in eine Aufnahmeöffnung eines Werkzeugteils aufgenommen, die wenigstens eine Borste wird mit ihrem Befestigungsende, während sie noch in der Aufnahmeöffnung sitzt, in eine beim Herstellen (z.B. Spritzgießen) des Borstenträgers gebildete Verankerungsöffnung des Borstenträgers geschoben, ohne darin befestigt zu sein, das Werkzeugteil wird aufgeheizt, sodass die dem Borstenträger gegenüberliegende Stirnseite des Werkzeugteils auf eine Temperatur gebracht wird, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermaterials liegt, insbesondere unterhalb von 85% in Grad Celsius der jeweiligen Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermaterials, das Werkzeugteil wird relativ zum Borstenträger bewegt, sodass das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert und ihn aufheizt, das Werkzeugteil übt eine Druckkraft auf den Borstenträger aus und verformt den Borstenträger zumindest im Bereich des die Verankerungsöffnung umgebenden Randes unter Reduzierung des Querschnittes der Verankerungsöffnung derart, dass die zumindest eine Borste in die Verankerungsöffnung eingebettet und verankert ist, und das Werkzeugteil wird relativ zum Borstenträger weg bewegt, sodass die zumindest eine Borste aus der Aufnahmeöffnung gezogen wird.This object is achieved by a method for producing a brush, which has a bristle carrier made of thermoplastic material with at least one anchoring opening into which at least one bristle is inserted and anchored therein. The bristle carrier with its anchoring opening is a prefabricated injection molded part, so that it is very easy to manufacture and requires no processing. The inventive method is characterized by the following steps: the at least one bristle is received in a receiving opening of a tool part, the at least one bristle is with its mounting end, while still sitting in the receiving opening, in a formed during the manufacture (eg injection molding) of the bristle carrier anchoring opening pushed the bristle carrier, without being fixed therein, the tool part is heated, so that the bristle carrier opposite end face of the tool part is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular below 85% in degrees Celsius the respective melting temperature of the bristle and / or the bristle carrier material, the tool part is moved relative to the bristle carrier, so that the tool part contacts the bristle carrier and heats it, the tool part exerts a compressive force on the bristle carrier he aus and deforms the bristle carrier at least in the region surrounding the anchoring opening edge reducing the cross section of the anchoring opening such that the at least one bristle is embedded and anchored in the anchoring opening, and the tool part is moved relative to the bristle carrier away, so that the at least one bristle is pulled out of the receiving opening.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Bürste, die einen Borstenträger mit zumindest einer Verankerungsöffnung und wenigstens einer in die Verankerungsöffnung eingesetzten und darin ankerlos verankerten Borste aufweist, wobei der Borstenträger und die wenigstens eine Borste aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sind, der gleich oder verschieden sein kann, welches durch die folgende Schritte gekennzeichnet ist: die wenigstens eine Borste wird in eine Aufnahmeöffnung eines Werkzeugteils aufgenommen; die wenigstens eine Borste wird mit ihrem Befestigungsende, während sie noch in der Aufnahmeöffnung sitzt, in eine beim Herstellen (z.B. Spritzgießen) des Borstenträgers gebildete Verankerungsöffnung des Borstenträgers geschoben, ohne darin befestigt zu sein; eine dem Borstenträger gegenüberliegende Stirnseite des Werkzeugteils wird auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht, die in einem Bereich von zwischen Umgebungstemperatur und 210 °C, insbesondere 150 °C, liegt, das Werkzeugteil wird relativ zum Borstenträger bewegt, sodass das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert und ihn auf die vorbestimmteAccording to a further aspect, the invention relates to a method for producing a brush, which has a bristle carrier with at least one anchoring opening and at least one bristle inserted into the anchoring opening and anchorably anchored therein, wherein the bristle carrier and the at least one bristle are formed from a thermoplastic plastic, which may be the same or different, which is characterized by the following steps: the at least one bristle is received in a receiving opening of a tool part; the at least one bristle, with its attachment end still seated in the receiving aperture, is slid into an anchoring aperture of the bristle carrier formed during manufacture (e.g., injection molding) of the bristle carrier without being secured therein; a bristle carrier opposite end face of the tool part is brought to a predetermined temperature, which is in a range of between ambient temperature and 210 ° C, in particular 150 ° C, the tool part is moved relative to the bristle carrier, so that the tool part contacts the bristle carrier and on the predetermined one
Temperatur bringt, jedoch ohne den Borstenträger und die wenigstens eine Borste zu schmelzen, der Borstenträger wird über das Werkzeugteil mit einem Druck beaufschlagt und zumindest im Bereich des die Verankerungsöffnung umgebenden Randes unter Reduzierung des Querschnittes der Verankerungsöffnung derart verformt, dass die zumindest eine Borste in die Verankerungsöffnung eingebettet und verankert ist, und das Werkzeugteil wird relativ zum Borstenträger weg bewegt, sodass die zumindest eine Borste aus der Aufnahmeöffnung gezogen wird.Temperature brings, but without the bristle carrier and the at least one bristle to melt, the bristle carrier is acted upon by the tool part with a pressure and deformed at least in the region surrounding the anchoring opening edge reducing the cross section of the anchoring opening such that the at least one bristle in the Anchoring opening is embedded and anchored, and the tool part is moved relative to the bristle carrier away, so that at least one bristle is pulled out of the receiving opening.
Der thermoplastische Kunststoff ist bei allen Ausführungsformen bevorzugt aus der aus Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat (PBT), Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyvinylacetat (PVA), Polyethylen (PE), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) und Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) bestehenden Gruppe ausgewählt. Es können sowohl Homopolymere als auch Copolymere mit den genannten thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt werden.The thermoplastic material in all embodiments is preferably made of polyester, in particular polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), polyamide (PA), polyvinyl acetate (PVA), polyethylene (PE), acrylonitrile Butadiene-styrene copolymer (ABS) and styrene-acrylonitrile copolymer (SAN) existing group selected. Both homopolymers and copolymers with said thermoplastics can be used.
Erfindungsgemäß soll der Borstenträger und die wenigstens eine in das Werkzeugteil eingesetzte Borste nicht schmelzen, wenn das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert. Die vorbestimmte Temperatur beträgt dazu vorzugsweise höchstens 85 Prozent der Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffs. Damit kann eine Beschädigung der Borsten und/oder des Borstenträgers sicher verhindert werden.According to the invention, the bristle carrier and the at least one bristle inserted into the tool part should not melt when the tool part contacts the bristle carrier. The predetermined temperature is for this purpose preferably at most 85 percent of the melting temperature of the thermoplastic material. Thus, damage to the bristles and / or the bristle carrier can be reliably prevented.
Besonders bevorzugt liegt die vorbestimmte Temperatur in einem Bereich zwischen 30 °C und 150 °C, ganz besonders bevorzugt zwischen 60 °C und 140 °C, vorzugsweise zwischen 90 und 130 °C oder 100 und 115 °C.Particularly preferably, the predetermined temperature is in a range between 30 ° C and 150 ° C, most preferably between 60 ° C and 140 ° C, preferably between 90 and 130 ° C or 100 and 115 ° C.
Die vorbestimmte Temperatur liegt weiter bevorzugt oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs. Damit ist eine hinreichende Verformbarkeit des thermoplastischen Kunststoffs gegeben.The predetermined temperature is more preferably above the glass transition temperature of the thermoplastic. This provides adequate deformability of the thermoplastic material.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich grundlegend vom Stand der Technik, denn zum einen sieht es ausschließlich eine ankerlose Befestigung der Borste, des Borstenbüschels oder der Borstenbüschel vor. DieThe inventive method differs fundamentally from the prior art, because on the one hand, it provides exclusively a anchorless attachment of the bristle, the tufts of bristles or bristle tufts. The
Verankerungsöffnung selbst ist vorgefertigt, das heißt, hier werden nicht mit aufgeheizten Stempeln Löcher in den Borstenträger eingedrückt, vielmehr ergeben sich die Aufnahmeöffnungen bereits beim Spritzgießen des Borstenträgers. Ferner wird auch nicht die Aufnahmeöffnung innenseitig zuerst erwärmt und damit der innenseitige Rand der Öffnung aufgeweicht, sodass die Borste oder das Borstenbüschel in die weiche Wand der Aufnahmeöffnung gedrückt wird. Vielmehr wird die Borste bzw. das oder die Borstenbüschel vorzugsweise zuerst in die Aufnahmeöffnung eingeschoben, und erst anschließend wird der Borstenträger auf seiner dem Werkzeugteil gegenüberliegenden Stirnseite aufgeheizt, ohne aber zu schmelzen. Es wird unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermaterials gearbeitet, wobei die Aufheizung durch das Werkzeugteil, in dem die Borste oder das Borstenbüschel saß, erfolgt und nicht etwa durch ein eigenes reines Heizwerkzeug, welches dann wieder weggefahren werden muss, wenn die Borste oder das Borstenbüschel zugeführt wird. Ein solches Aufheizen durch das Werkzeugteil selbst, in dem die Borste oder das Borstenbüschel sitzt, ist im Stand der Technik deshalb weder angedacht noch durch ihn nahegelegt, weil das Borstenbüschel im Stand der Technik in die weiche, erhitzte Wand des Borstenträgers eindringen sollte und deshalb eine hohe Eigenstabilität aufweisen musste, um die auf das Borstenbüschel ausgeübte Einpresskraft weiterleiten zu können. Nur durch die auf das Borstenbüschel rückseitig ausgeübte Einpresskraft und durch die Eigensteifigkeit des kalten Borstenbüschels war es möglich, das Verankerungsende in die erweichte Wand des Borstenträgers zu drücken. Darüber hinaus erfolgt das Aufheizen durch Kontaktieren des Borstenträgers durch das heizende Werkzeugteil selbst und nicht, wie im Stand der Technik vorwiegend üblich, durch berührungsloses Aufheizen. Damit sind die Energieübergänge einerseits schneller erreichbar und andererseits ist die Vorrichtung mit weniger Teilen ausführbar.Anchoring opening itself is prefabricated, that is, holes are not pressed into the bristle carrier here with heated punches, but rather the receiving openings already result during the injection molding of the bristle carrier. Furthermore, the receiving opening is not heated on the inside first and thus softens the inside edge of the opening, so that the bristle or bristle tufts is pressed into the soft wall of the receiving opening. Rather, the bristle or bristle tufts or the bristle is preferably first inserted into the receiving opening, and only then the bristle carrier is heated on its opposite end of the tool part, but without melting. It is carried out below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, wherein the heating by the tool part in which the bristle or bristle tufts sat, takes place and not by its own pure heating tool, which then has to be moved away again when the bristle or the bristle tufts is supplied. Such heating up by the tool part itself, in which the bristle or bristle tufts sit, is therefore neither envisaged in the prior art nor suggested by him, because the bristle tufts in the prior art should penetrate into the soft, heated wall of the bristle carrier and therefore a had to have high intrinsic stability in order to forward the pressing force exerted on the bristle tufts. Only by the pressing force exerted on the bristle tufts on the reverse side and by the inherent stiffness of the cold bristle tuft was it possible to press the anchoring end into the softened wall of the bristle carrier. In addition, the heating takes place by contacting the bristle carrier by the heating tool part itself and not, as in the prior art mainly usual, by contactless heating. Thus, the energy transitions are on the one hand faster attainable and on the other hand, the device with fewer parts executable.
Die Aufheizung des Borstenträgers während des gesamten Umformprozesses erfolgt auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur, vorzugsweise auf eine Temperatur, die deutlich unterhalb der Schmelztemperatur liegt, beispielsweise mindestens 15 % unter der jeweiligen Schmelztemperatur gerechnet in Grad Celsius und vorzugsweise maximal 15% über der Glasübergangstemperatur, gerechnet in Grad Kelvin und bei einemThe heating of the bristle carrier during the entire forming process is carried out to a temperature below the melting temperature, preferably to a temperature which is well below the melting temperature, for example at least 15% below the respective melting temperature calculated in degrees Celsius and preferably at most 15% above the glass transition temperature, calculated in degrees Kelvin and at one
Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° Kelvin. Bei einem Borstenmaterial mit einer Glasübergangstemperatur von kleiner 300° Kelvin liegt die Temperatur, auf die der Borstenträger während des gesamten Umformprozesses erwärmt wird, maximal 50 % über derBristle carrier material with a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° Kelvin. In a bristle material with a glass transition temperature of less than 300 ° Kelvin, the temperature at which the bristle carrier is heated during the entire forming process, a maximum of 50% above the
Glasübergangstemperatur in Grad Kelvin gerechnet. Vorzugsweise wird der Borstenträger auf eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur aufgeheizt.Glass transition temperature calculated in degrees Kelvin. Preferably, the bristle carrier is heated to a temperature above the glass transition temperature.
Die Erfindung und ihre zuvor und anschließend beschriebenen vorteilhaften Varianten sehen insbesondere die Verwendung von Polypropylen, von dem einige Gruppen eine Glasübergangstemperatur von kleiner 300° Kelvin haben, andere Glasübergangstemperatur über 300° K besitzen, als Borstenträgermaterial vor. Andere bevorzugte Borstenträgermaterialien sind PET, PBT, PA, ABS, SAN und PC. Diese Borstenträgermaterialien haben allesamt Glasübergangstemperaturen von über 300° Kelvin.The invention and its preferred and previously described advantageous variants provide in particular for the use of polypropylene, of which some groups have a glass transition temperature of less than 300 ° Kelvin, have a glass transition temperature above 300 ° K, as a bristle carrier material. Other preferred bristle carrier materials are PET, PBT, PA, ABS, SAN and PC. These bristle carrier materials all have glass transition temperatures of over 300 ° Kelvin.
Die Glasübergangstemperatur kann beispielsweise durch Dynamisch-Mechanische Thermoanalyse (DMTA) bestimmt werden. Als Schmelztemperatur wird bei teilkristallinen Thermoplasten das obere Ende des Schmelzbereichs angesehen. Eine Bestimmung der Schmelztemperatur kann beispielsweise durch Dynamische Differenzkalorimetie (DSC) erfolgen. Bei amorphen Thermoplasten gilt der Übergang zum Fließ- oder Verarbeitungsbereich als Schmelztemperatur.The glass transition temperature can be determined, for example, by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA). The melting point of semicrystalline thermoplastics is considered to be the upper end of the melting range. A determination of the melting temperature can be carried out, for example, by differential scanning calorimetry (DSC). For amorphous thermoplastics, the transition to the flow or processing range is considered to be the melting temperature.
Damit die Taktung beim Herstellen von Borstenträgern relativ kurz ist, sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Werkzeugteil, bevor es den Borstenträger kontaktiert, aufgeheizt ist. Dies hat natürlich den Nachteil, dass die Borste oder das Borstenbüschel selbst dabei schon mit aufgeheizt wird, was im Stand der Technik nicht gewünscht war, denn das Borstenbüschel sollte sich ja in die weiche Wand eindrücken. Erfindungsgemäß kann das Werkzeugteil bereits auf seine vorbestimmte maximale Betriebstemperatur aufgeheizt sein, bevor es den Borstenträger kontaktiert.In order for the clocking in the manufacture of bristle carriers to be relatively short, an embodiment of the invention provides that the tool part, before contacting the bristle carrier, is heated up. Of course, this has the disadvantage that the bristle or bristle tuft itself is already heated with what was not desired in the prior art, because the bristle tufts should indeed press into the soft wall. According to the invention, the tool part can already be heated to its predetermined maximum operating temperature before it contacts the bristle carrier.
Die Erfindung sieht unter anderem in einer Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Schmelztemperatur des Kunststoffs des Borstenträgers unterhalb der Schmelztemperatur der Borste bzw. Borsten liegt. Daneben gibt es aber auch Bürsten, bei denen das Borstenträgermaterial gleich dem Borstenmaterial ist, zum Beispiel Polypropylen und PA.The invention provides inter alia in one embodiment of the invention, that the melting temperature of the plastic of the bristle carrier is below the melting temperature of the bristle or bristles. However, there are also brushes in which the bristle carrier material is equal to the bristle material, for example polypropylene and PA.
Wie bereits erläutert, sollte der Borstenträger erst nach dem Einbringen der zumindest einen Borste durch das Werkzeugteil erwärmt werden, und zwar vorzugsweise ausschließlich durch Kontaktierung. Natürlich kann, wenn ein Borstenträger in die Nähe eines warmen oder heißen Werkzeugteils kommt, eine minimale Temperaturerhöhung stattfinden, diese Temperaturerhöhung ist aber absolut vernachlässigbar und findet nur an der unmittelbaren Oberfläche statt.As already explained, the bristle carrier should be heated only after the introduction of the at least one bristle through the tool part, preferably exclusively by contacting. Of course, if a bristle carrier comes close to a hot or hot tool part, a minimal increase in temperature will occur, but this increase in temperature is absolutely negligible and occurs only on the immediate surface.
Sollte jedoch die Zustellbewegung sehr lange dauern, ist es alternativ hierzu denkbar, dass das Werkzeugteil den Borstenträger im Bereich der Kontaktfläche mit dem Werkzeug während der Zustellbewegung des Werkzeugteils auf die Temperatur bringt, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenträgermaterials und, vorzugsweise, größer gleich der Glasübergangstemperatur des Materials des Borstenträgers ist. Alternativ oder ergänzend kann auch bei Kontaktierung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil der Borstenträger auf die vorgenannte Temperatur gebracht werden.However, should the feed movement take a very long time, it is alternatively conceivable for the tool part to bring the bristle carrier in the area of the contact surface with the tool during the feed movement of the tool part to the temperature below the melting temperature of the bristle carrier material and, preferably, greater than or equal to the glass transition temperature the material of the bristle carrier is. Alternatively or additionally, the bristle carrier can be brought to the aforementioned temperature even when the bristle carrier is contacted by the tool part.
Die Aufheizung des Borstenträgers auf die vorbestimmte Temperatur sollte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung 0,25 bis 0,5 mm unter der dem Werkzeugteil zugewandten Oberfläche des Borstenträgers erreicht werden. Da das Werkzeugteil über einen längeren Zeitraum gegen den Borstenträger drückt und ihn dabei aufheizt, wandert die Wärmeenergie auch tiefer in das Innere des Borstenträgers. Damit muss bei der ersten Kontaktierung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil dieses nicht bereits in die Tiefe aufgeheizt sein, es reicht aus, diese Aufheizung während der Zustellbewegung und der Einwirkzeit (Kontaktzeit) zu erreichen.The heating of the bristle carrier to the predetermined temperature should be achieved according to an embodiment of the invention 0.25 to 0.5 mm below the mold part facing surface of the bristle carrier. Since the tool part presses against the bristle carrier over a longer period of time and heats it, the heat energy also migrates deeper into the interior of the bristle carrier. As a result, when the bristle carrier is first contacted by the tool part, it does not already have to be heated to depth, it is sufficient to achieve this heating during the feed movement and the contact time (contact time).
Das Werkzeugteil kann in einer 1. Phase der Zustellbewegung relativ zum Borstenträger den Borstenträger zumindest im Bereich des dieThe tool part can in a first phase of the feed movement relative to the bristle carrier, the bristle carrier at least in the region of the
Verankerungsöffnung umgebenden Randes, vorzugsweise aber im gesamten Kontaktbereich, auf eine Temperatur erwärmen, die über einer Grenztemperatur liegt, welche 60 % in Grad Celsius, insbesondere 80 % derAnchoring opening surrounding edge, but preferably in the entire contact area, to a temperature above a limit temperature, which is 60% in degrees Celsius, in particular 80% of
Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials entspricht, wenn mit einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° Kelvin gearbeitet wird. Dies betrifft insbesondere Borstenträgermaterialien wie Polypropylenvarianten mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° Kelvin, PET, PBT, PA, ABS, SAN und PC. Alternativ ist die Grenztemperatur dieGlass transition temperature of the bristle carrier material corresponds to when working with a bristle carrier material having a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° Kelvin. This applies in particular to bristle carrier materials such as polypropylene variants with a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° Kelvin, PET, PBT, PA, ABS, SAN and PC. Alternatively, the limit temperature is the
Umgebungstemperatur, wenn mit einem Borstenträgermaterial gearbeitet wird, dessen Glasübergangstemperatur kleiner 300° Kelvin beträgt, was insbesondere bei Verwendung von Polypropylenvarianten mit solch niedrigen Glasübergangstemperaturen der Fall ist. Die Erwärmung erfolgt, bevor das Werkzeugteil in einer 2. Phase der Zustellbewegung den Rand verformt und der Rand gegen die zumindest eine Borste drückt.Ambient temperature when working with a bristle carrier material whose glass transition temperature is less than 300 ° Kelvin, which is the case in particular when using polypropylene variants with such low glass transition temperatures. The heating takes place before the tool part deforms the edge in a second phase of the feed movement and the edge presses against the at least one bristle.
Das Borstenträgermaterial kann insbesondere auf eine Temperatur erwärmt werden, die in einem Bereich zwischen der Glasübergangstemperatur und unterhalb von etwa 85 Prozent der Schmelztemperatur des Thermoplasten in Grad Celsius gerechnet liegt. Je nach dem verwendeten thermoplastischen Material liegt diese Temperatur vorzugsweise in einem Bereich von zwischen 30 °C und 210 °C, besonders bevorzugt zwischen 60 und 140 °C, vorzugsweise zwischen 90 und 130 °C oder 100 und 115 °C.In particular, the bristle carrier material may be heated to a temperature which is in a range between the glass transition temperature and below about 85 percent of the melting temperature of the thermoplastic in degrees Celsius. Depending on the thermoplastic material used, this temperature is preferably in a range of between 30 ° C and 210 ° C, more preferably between 60 and 140 ° C, preferably between 90 and 130 ° C or 100 and 115 ° C.
Wie sich bei Versuchen herausgestellt hat, sollte die Borste oder das Borstenbüschel zuerst in die Aufnahmeöffnung geschoben werden, bevor das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert, insbesondere bevor der Borstenträger zumindest im Bereich des die Verankerungsöffnung umgebenden Randes (vorzugsweise im gesamten Kontaktbereich) auf eine Temperatur erwärmt wurde, welche über einer Grenztemperatur liegt, die 40 % in Grad Celsius, insbesondere 20 % in Grad Celsius unter der Glasübergangstemperatur desAs has been found in experiments, the bristle or bristle tufts should first be pushed into the receiving opening before the tool part contacts the bristle carrier, in particular before the bristle carrier has been heated to a temperature at least in the region of the edge surrounding the anchoring opening (preferably in the entire contact area) , which is above a threshold temperature, the 40% in degrees Celsius, especially 20% in degrees Celsius below the glass transition temperature of
Borstenträgermaterials liegt, wenn mit einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° Kelvin gearbeitet wird (dies betrifft insbesondere Borstenträgermaterialien wie Polypropylenvarianten mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° Kelvin, PET, PBT, PA, ABS, SAN und PC), oder die der Umgebungstemperatur entspricht, wenn mit einem Borstenträgermaterial gearbeitet wird, dessen Glasübergangstemperatur kleiner 300° Kelvin beträgt, also insbesondere Polypropylenvarianten mit solch niedrigen Glasübergangstemperaturen. Der Rand der Verankerungsöffnung ist zumindest der Außenrand an der Stirnseite des Borstenträgers.Borstenträgermaterials is when working with a bristle carrier material having a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° Kelvin (this applies in particular bristle carrier materials such as polypropylene variants with a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° Kelvin, PET, PBT, PA, ABS, SAN and PC), or the corresponds to the ambient temperature when working with a bristle carrier material whose glass transition temperature is less than 300 ° Kelvin, so in particular polypropylene variants with such low glass transition temperatures. The edge of the anchoring opening is at least the outer edge on the front side of the bristle carrier.
Eine andere Variante der Erfindung sieht vor, dass die zumindest eine Borste oder das Borstenbüschel zuerst in die Aufnahmeöffnung geschoben wird, bevor der Rand der Verankerungsöffnung auf eine Temperatur aufgeheizt ist, die zumindest 30 °C über der Umgebungstemperatur liegt, insbesondere bevor derAnother variant of the invention provides that the at least one bristle or bristle tufts is first pushed into the receiving opening before the edge of the anchoring opening is heated to a temperature which is at least 30 ° C above the ambient temperature, in particular before the
Rand der Verankerungsöffnung im Inneren der Verankerungsöffnung über die Umgebungstemperatur durch das Werkzeugteil aufgeheizt ist. Das bedeutet, der Rand innerhalb der Öffnung wird bei letzterer Variante nicht merklich aufgeheizt, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo beheizbare Stifte in die Öffnung eindringen sollten, um den innenseitigen Rand der Öffnung, das heißt die die Öffnung definierende Wand, bis zum Lochgrund zu erwärmen.Edge of the anchoring opening in the interior of the anchoring opening is heated above the ambient temperature by the tool part. This means that the edge inside the opening is not appreciably heated in the latter variant, in contrast to the prior art, where heated pins should penetrate into the opening to the inside edge of the opening, that is, the wall defining the opening, to the hole bottom to warm up.
Die Verformung sollte derart sein, dass der Rand des Borstenträgers am Übergang zur Stirnseite des Borstenträgers am gesamten Umfang gegen die außenliegenden Borsten des befestigten Borstenbüschels drückt.The deformation should be such that the edge of the bristle carrier presses at the transition to the front side of the bristle carrier on the entire circumference against the outer bristles of the attached bristle tufts.
Vorzugsweise bezieht sich die fehlende Aufheizung der Öffnungswand auch auf die übrigen Ausführungsformen. Das heißt, dass optional generell nur im Bereich der Stirnseite, also am Übergang der Stirnseite zur Verankerungsöffnung, der Rand auf die vorgegebenen Grenztemperaturen oder Temperaturen gebracht wird, in der Öffnung selbst bleibt jedoch die Umgebungstemperatur im Wesentlichen erhalten, solange das Werkzeugteil den Borstenträger nicht kontaktiert.Preferably, the lack of heating of the opening wall also relates to the other embodiments. This means that optionally only in the region of the end face, ie at the transition of the end face to the anchoring opening, the edge is brought to the predetermined limit temperatures or temperatures, in the opening itself, however, the ambient temperature is substantially maintained as long as the tool part does not contact the bristle carrier ,
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Werkzeugteil im gesamten Kontaktbereich, in dem das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert, auch aufgeheizt wird und nicht nur in dem punktuellen Bereich oder linienförmigen Bereich um den Rand der Verankerungsöffnung herum. Dies hat den Vorteil, dass das Werkzeugteil den gesamten Kontaktbereich und damit den gesamten angrenzenden Materialbereich des Werkzeugteils zur Verfügung hat, um diesen Materialbereich durch den hohen aufgebrachten Druck zu bewegen und umzuformen. Dabei ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn das Werkzeugteil sogar die gesamte dem Werkzeugteil zugewandte Stirnseite des Borstenträgers kontaktiert, zumindest aber wenigstens 70 % der Stirnseite kontaktiert und mit Druck beaufschlagt. Im Stand der Technik wurde durch vorstehende Wülste am hergestellten Borstenträger eine Art Kragen geschaffen, der das einzige erhitzte und umgeformte Material darstellte. Die vorliegende Erfindung setzt sich hiervon jedoch deutlich ab, indem gerade die Abschnitte des Borstenträgers erwärmt und mit umgeformt werden, die entfernt vom stirnseitigen Rand der Verankerungsöffnungen liegen.A preferred embodiment of the invention provides that the tool part is also heated in the entire contact region, in which the tool part contacts the bristle carrier, and not only in the punctiform region or linear region around the edge of the anchoring opening. This has the advantage that the tool part has the entire contact area and thus the entire adjacent material area of the tool part available to move this material area by the high pressure applied and reshape. It is also advantageous if the tool part even contacted the entire end of the bristle carrier facing the tool part, but at least contacted at least 70% of the end face and pressurized. In the prior art, a kind of collar was created by projecting beads on the bristle carrier produced, which represented the only heated and formed material. The present invention, however, sets this clearly off by just the portions of the bristle carrier are heated and formed with, which lie away from the front edge of the anchoring openings.
Die Rückseite des Borstenträgers sollte durch das Werkzeugteil während des Verankerns nicht erwärmt werden, sodass tatsächlich nur die Vorderseite, die dem Werkzeugteil zugewandt ist, erwärmt und umgeformt wird, wogegen die Rückseite eine plattenartige, stabile Struktur bildet, die als Basis des Borstenträgers bezeichnet werden könnte. Dieser Teil des Borstenträgers wird während der Druckbeaufschlagung folglich auch nicht umgeformt oder in seiner Gestalt geändert.The back side of the bristle carrier should not be heated by the tool part during anchoring so that in fact only the front side facing the tool part is heated and reshaped, whereas the back side forms a plate-like, stable structure which could be called the base of the bristle carrier , Consequently, this part of the bristle carrier is not reshaped or changed in shape during the pressurization.
Das Werkzeugteil kann zumindest während der gesamten Zeit, in der es Druck auf den Borstenträger ausübt, den Borstenträger stirnseitig auch aufheizen. Es geht also bei der Erfindung nicht um ein kurzzeitiges Vorab-Aufheizen des Borstenträgers und ein anschließendes schnelles Bewegen der Borstenbüschel in die erwärmten Materialabschnitte des Borstenträgers, wie dies im Stand der Technik mit dem vorab erhitzten Borstenträgern der Fall ist, in die dann Borstenbüschel eingestoßen werden.The tool part can, at least during the entire time in which it exerts pressure on the bristle carrier, also heat the bristle carrier on the front side. It is therefore not in the invention to a short-term pre-heating of the bristle carrier and a subsequent rapid movement of the bristle tufts in the heated material sections of the bristle carrier, as is the case in the prior art with the previously heated bristle carriers into which then bristle tufts are pushed ,
Die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Kunststoffe sind beispielsweise Copolyester, insbesondere Eastar™ BR003 (mit einemThe plastics used in the present invention are, for example, copolyesters, in particular Eastar ™ BR003 (with a
Schmelztemperaturbereich von 230 bis 280 °C), Polypropylene, insbesondere ein Homopolymer wie beispielsweise PPH5042 mit einer Schmelztemperatur von 165 °C, Polycarbonat, Polyamid, Polyvinylacetat oder Polyethylen. Sofern diese Materialien eine Glasübergangstemperatur über der Umgebungstemperatur, hier 300° Kelvin , haben, sollte über das Werkzeugteil Energie in den Bürstenkörper eingebracht werden. Dies ist auch vorteilhaft bei Materialien, deren Glasübergangstemperatur unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. Jedoch ist es gemäß einer Variante der Erfindung bei solchen Materialien des Bürstenkörpers auch möglich, ohne eine Aufheizung des Bürstenkörpers durch das Werkzeugteil auszukommen. Dann wird bei der Umgebungstemperatur die Umformung ausschließlich über den Druck des Werkzeugteils auf den Borstenträger erreicht.Melting temperature range of 230 to 280 ° C), polypropylene, in particular a homopolymer such as PPH5042 with a melting temperature of 165 ° C, polycarbonate, polyamide, polyvinyl acetate or polyethylene. If these materials have a glass transition temperature above the ambient temperature, in this case 300 ° Kelvin, energy should be introduced into the brush body via the tool part. This is also advantageous for materials whose glass transition temperature is below ambient temperature. However, according to a variant of the invention, it is also possible with such materials of the brush body to manage without heating up of the brush body by the tool part. Then, at the ambient temperature, the deformation is achieved exclusively via the pressure of the tool part on the bristle carrier.
Vorteilhafter Weise werden Borstenträgermaterialien auf folgende Temperaturen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und durch die nachfolgend noch erläuterte erfindungsgemäße Vorrichtung erwärmt:Advantageously, bristle carrier materials are heated to the following temperatures in the process according to the invention and by the device according to the invention which is explained below:
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht in der bevorzugten Ausführungsform nicht nur eine Borste vor, die insgesamt in eine Aufnahmeöffnung eingesetzt wird, sondern mehrere Verankerungsöffnungen und mehrere Aufnahmeöffnungen im Borstenträger bzw. im Werkzeugteil. Die Aufnahmeöffnungen fluchten jeweils zu den zugeordneten Verankerungsöffnungen. In die Aufnahmeöffnungen werden Borstenbüschel eingesetzt, die dann in die Verankerungsöffnungen eingeschoben werden, vorzugsweise gleichzeitig eingeschoben werden. Das Werkzeugteil heizt gleichzeitig zumindest die Ränder der Verankerungsöffnungen auf, vorzugsweise die gesamte Kontaktfläche, sodass der gesamte Bereich zwischen den Verankerungsöffnungen erwärmt wird. Durch Ausübung von Druck auf die Stirnseite des Borstenträgers werden die Verankerungsöffnungen gleichzeitig geschlossen und dadurch die Borstenbüschel gleichzeitig verankert.The inventive method provides in the preferred embodiment, not only a bristle, which is used in total in a receiving opening, but a plurality of anchoring openings and a plurality of receiving openings in the bristle carrier or in the tool part. The receiving openings are aligned in each case to the associated anchoring openings. In the receiving openings bristle tufts are used, which are then inserted into the anchoring openings, preferably inserted simultaneously. The tool part simultaneously heats up at least the edges of the anchoring openings, preferably the entire contact surface, so that the entire area between the anchoring openings is heated. By exerting pressure on the front side of the bristle carrier, the anchoring openings are closed at the same time, thereby anchoring the bristle tufts at the same time.
Vorzugsweise ist der Kontaktbereich am Werkzeugteil eben, ebenso wie die Stirnseite des Borstenträgers, welche dem Werkzeugteil zugewandt ist.Preferably, the contact area on the tool part is flat, as well as the front side of the bristle carrier, which faces the tool part.
Die Zustellbewegung des Werkzeugteils relativ zum Borstenträger kann druck-und zeitgesteuert und/oder druck- und weggesteuert vollzogen werden. Der Begriff „Zustellbewegung des Werkzeugteils relativ zum Borstenträger“ bedeutet, dass eines der beiden Teile oder beide Teile relativ zueinander bewegt werden.The feed movement of the tool part relative to the bristle carrier can be performed pressure and time-controlled and / or pressure and path controlled. The term "feed movement of the tool part relative to the bristle carrier" means that one of the two parts or both parts are moved relative to each other.
Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass das Werkzeugteil ab dem Zeitpunkt des Kontaktierens des Borstenträgers eine vorzugsweise konstant bleibende Druckkraft über eine vorgegebene Zeit auf den Borstenträger ausübt. Dieses optionale Verfahren ist besonders einfach zu realisieren, denn es wird einfach eine Druckkraft aufgebracht und eine Zeit lang auf den Borstenträger ausgeübt, sozusagen als Einwirkzeit, um anschließend Werkzeugteil und Borstenträger wieder voneinander zu entfernen. Weitere Verfahrensschritte sind auch hier, wie bei den übrigen Varianten der Erfindung, nicht erforderlich, um die Borste oder das oder die Borstenbüschel im Borstenträger zu verankern.A further variant of the invention provides that the tool part exerts a preferably constant compressive force on the bristle carrier for a predetermined time from the time of contacting the bristle carrier. This optional method is particularly easy to implement, because it is simply applied a compressive force and exercised for a while on the bristle carrier, so to speak as a contact time, then to remove the tool part and bristle carrier again from each other. Further method steps are not required here, as in the other variants of the invention, to anchor the bristle or the bristle tufts in the bristle carrier.
Die Zustellbewegung und/oder der aufgebrachte Druck vom Werkzeugteil relativ zum bzw. auf den Borstenträger kann ab der Kontaktierung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil bis Erreichen des maximalen Zustellwegs nichtlinear über die Zeit verlaufen. Dadurch kann beispielsweise eine längere oder kürzere anfängliche Einwirkzeit der Temperatur realisiert werden, und anschließend wird dann ein anderer Druck ausgeübt, um das Borstenträgermaterial weiter und dauerhaft zu verformen.The feed movement and / or the applied pressure from the tool part relative to or on the bristle carrier can extend from the contact of the bristle carrier through the tool part to reach the maximum feed path non-linear over time. As a result, for example, a longer or shorter initial exposure time of the temperature can be realized, and then another pressure is then applied to further and permanently deform the bristle carrier material.
Im Gegensatz zum zuvor erwähnten Stand der Technik sollte das Befestigungsende der zumindest einen Borste oder des oder der gesamten Borstenbüschel beim Einschieben in die zugeordnete(n) Verankerungsöffnung(en) kleiner als der Querschnitt der Verankerungsöffnung, natürlich vor dessen Verformen und vor der Erwärmung des Borstenträgers, sein. Das bedeutet, das Borstenbüschel wird nicht in die seitliche Wand der Verankerungsöffnung eingedrückt, wie dies im Stand der Technik vorgeschlagen wurde. Das Befestigungsende wird auch nicht in den Boden der Verankerungsöffnung eingedrückt, denn dieser ist nicht oder nicht ausreichend erwärmt, um weich zu sein. Ferner wird auch keine Axialkraft auf die Borsten ausgeübt, die über die notwendige Kraft zum Herausschieben der Borsten aus der Aufnahmeöffnung hinausgeht. Ähnlich wie dies beim in der Praxis verwendeten ankerlosen Befestigen der Fall ist, kann die zumindest eine Borste oder das gesamte Borstenbüschel durch thermisches Umformen des Borstenmaterials ein verdicktes Befestigungsende bekommen, indem es über die Schmelztemperatur erwärmt wird. Bei Verwendung eines Borstenbüschels werden die Borsten des Borstenbüschels durch thermisches Umformen miteinander vereinigt. Dabei werden aber nicht auch noch benachbarte Borstenbüschel miteinander vereinigt, sondern jedes Borstenbüschel hat für sich ein verdicktes Befestigungsende, mit dem voraus es in die Verankerungsöffnung eingeführt wird.In contrast to the prior art mentioned above, the attachment end of the at least one bristle or bristle tuft should be smaller than the cross-section of the anchoring opening when inserted into the associated anchoring opening (s), of course prior to its deformation and prior to heating of the bristle carrier , be. This means that the bristle tufts are not pressed into the lateral wall of the anchoring opening, as has been proposed in the prior art. The attachment end is also not pressed into the bottom of the anchoring opening, because this is not or not sufficiently heated to be soft. Furthermore, no axial force is exerted on the bristles, which goes beyond the necessary force for pushing out the bristles from the receiving opening. Similar to the anchorless attachment used in practice, the at least one bristle or tuft may be given a thickened attachment end by thermally forming the bristle material by heating above the melt temperature. When using a tuft of bristles, the bristles of the bristle tufts are combined together by thermal forming. In this case, but not adjacent bristle tufts are united with each other, but each bristle tuft has a thickened attachment end, with the advance it is introduced into the anchoring opening.
Durch die Erfindung lassen sich nicht nur Borstenbüschel in der Verankerungsöffnung durch Umformen des Randes der Öffnung befestigen, sondern auch vorgefertigte sogenannte elastomere Reinigungselemente (z. B. aus thermoplastischen Kunststoffen), die mehrfach dicker sind als normale Filamente von Borstenbüscheln. Diese Reinigungselemente dienen der Verbesserung der Reinigung als auch, bei einer Zahnbürste, der Massage des Zahnfleisches. Ferner müssen diese Reinigungselemente nicht zwingend eine Stiftform besitzen, sondern können beliebige Querschnitte haben, insbesondere längliche, bogenförmigen, kreuzförmige oder runde (kreisrunde oder ovale) Formen sowie entsprechende Ringformen mit mittigen Öffnungen.By means of the invention not only bristle tufts can be secured in the anchoring opening by reshaping the edge of the opening, but also prefabricated so-called elastomeric cleaning elements (eg of thermoplastic materials) which are several times thicker than normal filaments of bristle tufts. These cleaning elements serve to improve the cleaning as well as, in the case of a toothbrush, the massage of the gums. Furthermore, these cleaning elements do not necessarily have a pin shape, but may have any cross-sections, in particular elongated, arcuate, cross-shaped or round (circular or oval) shapes and corresponding ring shapes with central openings.
Die zumindest eine Verankerungsöffnung kann mit einer singulären, vorgefertigten Borste aus einem Elastomermaterial, insbesondere thermoplastischen Elastomer (TPE), befüllt werden. Diese singuläre Borste wird in der Verankerungsöffnung durch das Verformen des Borstenträgers verankert.The at least one anchoring opening can be filled with a singular, prefabricated bristle made of an elastomeric material, in particular thermoplastic elastomer (TPE). This singular bristle is anchored in the anchoring opening by deforming the bristle carrier.
Vorzugsweise besitzt die singuläre, vorgefertigte Borste eine größtePreferably, the singular, prefabricated bristle has a largest
Wanddicke, im Querschnitt gemessen, von größer 0,6 mm, insbesondere größer 0,9 mm. Beispielsweise wird bei einer rechteckigen Querschnittform die größte Wanddicke in Längsrichtung gemessen.Wall thickness, measured in cross section, of greater than 0.6 mm, in particular greater than 0.9 mm. For example, in a rectangular cross-sectional shape, the largest wall thickness is measured in the longitudinal direction.
Optional kann die singuläre, vorgefertigte Borste ein verdicktes Befestigungsende haben, mit dem es in die Verankerungsöffnung hineingeschoben wird und welches vom umgeformten Rand derOptionally, the singular, prefabricated bristle may have a thickened attachment end with which it is pushed into the anchoring opening and which of the deformed edge of the
Verankerungsöffnung des Borstenträgers umgriffen wird. Das verdickte Befestigungsende wird bei der Herstellung der singulären Borste erzeugt und nicht etwa durch das Eindrücken und elastische Verformen der Borste durch das Umformen des Randes der Verankerungsöffnung. Alternativ jedoch wäre es möglich, ohne ein verdicktes Befestigungsende zu arbeiten, wenn die Borste nämlich dick genug ist und der Rand in die elastische Borste hineingedrückt wird, sodass sich dann das Befestigungsende durch das verdrängte Material verdickt.Anchoring opening of the bristle carrier is encompassed. The thickened attachment end is created in the manufacture of the singular bristle and not by the indentation and elastic deformation of the bristle by reshaping the edge of the anchoring opening. Alternatively, however, it would be possible to work without a thickened attachment end, namely, if the bristle is thick enough and the edge is pressed into the elastic bristle, so that then the attachment end thickened by the displaced material.
Das verdickte Befestigungsende hat beispielsweise die Form eines flachen Zylinders und/oder die singuläre, vorgefertigte Borste ist ein Mehrkomponenten-Spritzgussteil. In diesem Zusammenhang kann das verdickte Befestigungsende aus einem anderen, vorzugsweise härteren Material, beispielsweise Polypropylen, als zumindest die Außenoberfläche der singulären, vorgefertigten Borste außerhalb der Verankerungsöffnung sein. Vorzugsweise ist das Befestigungsende sogar härter als der gesamte Rest der singulären, vorgefertigten Borste. Durch das härtere Befestigungsende ist der Sitz der Borste in der Verankerungsöffnung besser. Üblicherweise sind mehrere Verankerungsöffnungen im Borstenträger vorgesehen, wobei mindestens eine, vorzugsweise mehrere Verankerungsöffnungen nur mit der/den singulären, vorgefertigten Borsten versehen sind. Mindestens eine andere, vorzugsweise die übrigen Verankerungsöffnungen sind hingegen mit vorgefertigten Borstenbüschel versehen ist, sodass die Bürste eine Mischform aus herkömmlichen Borstenbüscheln und dickeren, elastomeren Reinigungselementen aufweist.The thickened attachment end, for example, has the shape of a flat cylinder and / or the singular, prefabricated bristle is a multi-component injection molded part. In this connection, the thickened attachment end may be made of another, preferably harder material, for example polypropylene, than at least the outer surface of the singular prefabricated bristle outside the anchoring opening. Preferably, the attachment end is even harder than the entire remainder of the singular prefabricated bristle. Due to the harder attachment end of the bristle seat in the anchoring opening is better. Usually, a plurality of anchoring openings are provided in the bristle carrier, wherein at least one, preferably a plurality of anchoring openings are provided only with the / the singular, prefabricated bristles. On the other hand, at least one other, preferably the remaining anchoring openings are provided with prefabricated bristle tufts, so that the brush has a mixed form of conventional bristle tufts and thicker, elastomeric cleaning elements.
Die singuläre Borste ragt in Seitenansicht gesehen mit ihrem freien Ende beispielsweise zumindest bis zum freien Ende des Borstenbüschels, ist also nicht kürzer als die Borstenbüschel. Es kann von Vorteil sein, wenn die elastomeren Reinigungselemente, d.h. die singulären Borsten sogar länger sind als Borstenbüschel und vorderseitig über deren Enden hinaus ragen. Natürlich können die elastomeren Reinigungselemente auch kürzer als die Borstenbüschel sein.Seen in side view, the singular bristle protrudes with its free end, for example, at least as far as the free end of the bristle tuft, and is thus not shorter than the bristle tufts. It may be advantageous if the elastomeric cleaning elements, i. the singular bristles are even longer than bristle tufts and protrude beyond their ends. Of course, the elastomeric cleaning elements may also be shorter than the bristle tufts.
Wichtig für das vorliegende Verfahren und ein großer Unterschied zum Stand der Technik ist die relativ lange Einwirkzeit des Werkzeugteils auf den Borstenträger, während der Druck auf den Borstenträger ausgeübt wird und dieser zusätzlich erwärmt wird. Die Einwirkzeit beträgt wenigstens 5 Sekunden, insbesondere wenigstens 6 Sekunden und maximal 15 Sekunden, insbesondere maximal 10 Sekunden. Über diese lange Einwirkzeit kann der Druck gleichbleibend sein und/oder eine permanente Erwärmung des Borstenträgers stattfinden. Gleichbleibender Druck ist relativ einfach realisierbar.Important for the present method and a great difference from the prior art is the relatively long exposure time of the tool part on the bristle carrier, while the pressure is exerted on the bristle carrier and this is additionally heated. The exposure time is at least 5 seconds, in particular at least 6 seconds and a maximum of 15 seconds, in particular a maximum of 10 seconds. Over this long exposure time, the pressure can be consistent and / or a permanent heating of the bristle carrier take place. Constant pressure is relatively easy to implement.
Die Verankerungsöffnung kann ein Sackloch sein, insbesondere mit einer Tiefe von maximal 4 mm, weiter insbesondere maximal 2,7 mm.The anchoring opening may be a blind hole, in particular with a maximum depth of 4 mm, more particularly a maximum of 2.7 mm.
Die Verankerungsöffnung wird nur bis zu einer Tiefe von maximal 85 %, insbesondere maximal 70 % ihrer Gesamttiefe umgeformt und verengt, das heißt, sie wird im Bereich des Bodens des Sacklochs nicht verengt.The anchoring opening is reshaped and narrowed only to a depth of at most 85%, in particular not more than 70% of its total depth, that is, it is not narrowed in the region of the bottom of the blind hole.
Ein wesentlicher weiterer Unterschied zum Stand der Technik besteht auch im ausgeübten Druck, der erheblich höher ist als der in den bisher vorgeschlagenen Verfahren. Das Werkzeugteil bringt nämlich einen Druck von wenigstens 200 bar, insbesondere wenigstens 400 bar auf den Borstenträger auf.A significant further difference from the prior art also exists in the applied pressure, which is considerably higher than in the previously proposed method. The tool part brings namely a pressure of at least 200 bar, in particular at least 400 bar on the bristle carrier.
Die zumindest eine Verankerungsöffnung, vorzugsweise sämtliche Verankerungsöffnungen haben vor der Beaufschlagung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil im Bereich der Mündung der Verankerungsöffnung keinen vorstehenden Kragen, vielmehr sind diese Borstenträger an ihrer dem Werkzeugteil zugewandten Stirnseite eben, zumindest im Kontaktbereich mit dem Werkzeugteil. Der enorme Druck von 200 und mehr bar sorgt dafür, dass er gesamte Bereich der Oberfläche oder Kontaktfläche umgeformt wird und, bis auf die nachfolgend noch erläuterte Ausnahme bei einer schrägenThe at least one anchoring opening, preferably all anchoring openings have before the application of the bristle carrier through the tool part in the region of the mouth of the anchoring opening no protruding collar, but these bristle carrier on its side facing the tool part face, at least in the contact area with the tool part. The enormous pressure of 200 and more bar ensures that it is reshaped entire area of the surface or contact surface and, except for the exceptions explained below in an oblique
Verankerungsöffnung, kein vorstehender Kragen als Materialanhäufung notwendig ist.Anchoring opening, no projecting collar as material accumulation is necessary.
Sollte die Verankerungsöffnung in ihrem Inneren einen schräg zu ihrer dem Werkzeugteil gegenüberliegenden Stirnseite verlaufenden Randabschnitt aufweisen, kann an diesem Bereich eine zusätzliche Materialanhäufung notwendig sein. Dann besitzt der Borstenträger vor der Beaufschlagung des Borstenträgers durch das Werkzeug Teil am stirnseitigen Rand im Bereich des schräg verlaufenden Brandabschnitts einen gegenüber der Stirnseite in Richtung zum Werkzeugteil vorstehenden Fortsatz. Ansonsten kann jedoch und ist vorteilhafter Weise die Stirnseite des Borstenträgers komplett eben.If the anchoring opening in its interior have an edge portion extending obliquely to its end opposite the tool part, an additional accumulation of material may be necessary at this area. Then, the bristle carrier has before the application of the bristle carrier by the tool part at the front edge in the region of the oblique fire section a opposite to the end face in the direction of the tool part projecting extension. Otherwise, however, and is advantageously the front side of the bristle carrier completely flat.
Als Werkzeugteil wird insbesondere ein Magazin eingesetzt, welches mit der zumindest einen Borste oder dem zumindest einen Borstenbüschel bestückt wird. Sind mehrere Borsten oder mehrere Borstenbüschel am Borstenträger zu befestigen, so sind alle Borsten bzw. Borstenbüschel in demselben Magazin untergebracht und werden nach dem Bestücken gleichzeitig eingeschoben.As a tool part in particular a magazine is used, which is equipped with the at least one bristle or at least one bristle tufts. If several bristles or more bristle tufts to be attached to the bristle carrier, then all bristles or tufts are housed in the same magazine and are inserted after loading simultaneously.
Das oder die Befestigungsenden der Borsten bzw. Borstenbüschel ragen nach dem Bestücken mit ihrem Befestigungsende aus dem Magazin heraus und werden an diesem Befestigungsende erhitzt, ohne das Magazin dabei verlassen zu müssen. Die Verdickung bildet sich dann am frei vom Magazin abstehenden Befestigungsende. Das Magazin ist also kein reines Stempelwerkzeug, sondern auch ein Transportwerkzeug, welches seitlich zum Borstenträger aus einer Bestückungsstation kommend herangefahren wird und anschließend gegen den Borstenträger gepresst wird.The or the attachment ends of the bristles or bristle tufts protrude after loading with its attachment end of the magazine and are heated at this attachment end, without having to leave the magazine. The thickening is then formed at the free end protruding from the magazine attachment end. The magazine is therefore not a pure stamping tool, but also a transport tool, which is moved laterally to the bristle carrier coming from a Bestückungsstation and is then pressed against the bristle carrier.
Wie bereits erwähnt, hat das Werkzeugteil beispielsweise eine ebene, dem Borstenträger zugewandte Stirnseite und/oder eine Geometrie, die nicht in die Verankerungsöffnung ragen kann, das heißt ohne stiftartige Vorsprünge oder dergleichen, wie dies im Stand der Technik vorgeschlagen wurde.As already mentioned, the tool part has, for example, a flat end facing the bristle carrier and / or a geometry which can not protrude into the anchoring opening, that is to say without pin-like projections or the like, as has been proposed in the prior art.
Durch das Aufbringen von Druck und Wärme oder nur von Druck wird die Gesamtdicke des Borstenträgers bleibend reduziert, das heißt nicht nur partiell, sondern insgesamt. Die dem Borstenträger gegenüberliegende Stirnseite des Werkzeugteils wird insbesondere auf eine Temperatur gebracht, die maximal 140 °C, insbesondere maximal 130 °C beträgt. Beispielsweise wird hier als Material für den Borstenträger Polypropylen, PET, ABS oder SAN verwendet.By applying pressure and heat or only by pressure, the total thickness of the bristle carrier is permanently reduced, that is, not only partially, but in total. The bristle carrier opposite end face of the tool part is brought in particular to a temperature which is a maximum of 140 ° C, in particular a maximum of 130 ° C. For example, polypropylene, PET, ABS or SAN is used here as material for the bristle carrier.
An den Borstenträger kann zeitlich vor oder nach der Befestigung der zumindest einen Borste zumindest ein vorderseitig vorstehendes, elastisches Reinigungselement aus einem Elastomer, insbesondere TPE, angespritzt und am Borstenträger befestigt ist, wobei das Reinigungselement am Rand des Borstenträgers und/oder einwärts des Randes zwischen Borsten oder Borstenbüscheln angeordnet ist. Folglich sind Mischformen von Reinigungselementen in derselben Bürste denkbar. Angespritzte Reinigungselemente, Borstenbüschel, die durch das Umformen des Randes der Verankerungsöffnung am Borstenträger befestigt werden, sowie singuläre Borsten in Form von elastomeren, vorgefertigten Reinigungselementen, die ebenfalls durch Umformen des Randes der Verankerungsöffnung am Borstenträger befestigt werden, können in beliebigen Kombinationen am Borstenträger angebracht werden. Ferner kann der Bürstenkörper als Mehrkomponenten-Spritzgußteil ausgebildet seinAt least one front side protruding, elastic cleaning element made of an elastomer, in particular TPE, molded onto the bristle carrier and fixed to the bristle carrier before or after attachment of the at least one bristle, wherein the cleaning element at the edge of the bristle carrier and / or inwardly of the edge between bristles or bristle tufts is arranged. Consequently, mixed forms of cleaning elements in the same brush are conceivable. Injected cleaning elements, tufts of bristles, which are attached to the bristle carrier by reshaping the edge of the anchoring opening, and singular bristles in the form of elastomeric, prefabricated cleaning elements, which are also fastened to the bristle carrier by forming the edge of the anchoring opening, can be attached to the bristle carrier in any desired combinations , Further, the brush body may be formed as a multi-component injection molded part
Die Borsten können auch bereits vor gespitzte, und zwar chemisch oder mechanisch vorgespitzte Borsten oder vorgerundet sein.The bristles may also be pre-rounded before bristling, namely chemically or mechanically pointed bristles.
Die vorerwähnten vorteilhaften Varianten können ausdrücklich auch beliebig miteinander kombiniert werden.The aforementioned advantageous variants can also be combined with each other expressly.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zum Herstellen einer zumindest eine Borste oder zumindest ein Borstenbüschel, vorzugsweise mehrere Borstenbüschel, aufweisende Bürste gelöst, die einen Borstenträger mit zumindest einer Verankerungsöffnung für die zumindest eine Borste oder das zumindest eine Borstenbüschel besitzt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine Halterung für den Borstenträger sowie ein als Pressstempel ausgebildetes Werkzeugteil mit zumindest einer Aufnahmeöffnung für die zumindest eine Borste oder das zumindest eine Borstenbüschel aufweist, wobei die Aufnahmeöffnung auf der dem Borstenträger zugewandten Stirnseite des Werkzeugteils mündet, und wobei das Werkzeugteil eine zumindest Abschnitte der Stirnseite erwärmende Heizung besitzt, die so ausgebildet und so geregelt ist, dass die Stirnseite auf eine Temperatur von maximal 140 °C, insbesondere maximal 130 °C aufgeheizt wird. Insbesondere wird hier als Material für den Borstenträger Polypropylen, PET, ABS oder SAN verwendet.The object according to the invention is also achieved by a device for producing a brush having at least one bristle tuft or at least one bristle tuft, which has a bristle carrier with at least one anchoring opening for the at least one bristle or the at least one bristle tuft, in particular for carrying out the Method according to one of the preceding claims, wherein the device has a holder for the bristle carrier and a tool part designed as a press die with at least one receiving opening for the at least one bristle or the at least one bristle tufts, wherein the receiving opening opens on the bristle carrier facing end side of the tool part, and wherein the tool part has a heating at least portions of the end face, which is formed and regulated so that the end face to a maximum temperature of 140 ° C, in particular maximum 130 ° C is heated. In particular, polypropylene, PET, ABS or SAN is used here as material for the bristle carrier.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Werkzeugteil, das als temporärer Träger für die Borste oder das oder die Borstenbüschel fungiert, als Pressstempel und zugleich als Transportmittel verwendet. Eine Heizung an der Stirnseite des Werkzeugteils ist so ausgeführt und ist so über eine Steuerung geregelt, dass die Stirnseite auf eine Temperatur von maximal 140 °C, insbesondere maximal 130 °C aufgeheizt wird, wenn sie gegen den Borstenträger verfahren wird. Eine Vorrichtung, die zwar höhere Temperaturen theoretisch fahren kann, deren Steuerung oder Regelung aber die Temperatur entsprechend vorbestimmt begrenzt, fällt natürlich auch unter die definitionsgemäße Vorrichtung.In the device according to the invention, a tool part, which acts as a temporary support for the bristle or the bristle tufts or used as a press die and at the same time as a means of transport. A heater on the front side of the tool part is designed and is controlled by a controller that the front side is heated to a temperature of 140 ° C maximum, in particular at most 130 ° C when it is moved against the bristle carrier. A device that can theoretically drive higher temperatures, but whose control or regulation limits the temperature accordingly predetermined, of course, also falls under the device defined by definition.
Wie zuvor bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert, kann die Zustellbewegung des Werkzeugteils relativ zu einer Halterung des Borstenträgers durch Bewegung des Halters und/oderdes Werkzeugteils realisiert werden, wobei die Zustellbewegung druck- und zeitgesteuert und/oder druck- und weggesteuert sein kann.As already explained above in connection with the method, the feed movement of the tool part relative to a holder of the bristle carrier can be realized by movement of the holder and / or the tool part, wherein the feed movement can be pressure and time controlled and / or pressure and path controlled.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann einen Druck von wenigstens 200 bar, insbesondere wenigstens 400 bar auf den Borstenträger aufbringen, das heißt in Richtung zur Halterung.The device according to the invention can apply a pressure of at least 200 bar, in particular at least 400 bar, to the bristle carrier, that is to say in the direction of the holder.
Die Heizbarkeit des Werkzeugteils sollte im gesamten Kontaktbereich mit dem Borstenträger ausgeführt sein oder sogar im gesamten Bereich der Stirnseite des Werkzeugteils, die der Halterung und damit dem in die Halterung eingesetzten Borstenträger gegenüberliegt.The heatability of the tool part should be performed in the entire contact area with the bristle carrier or even in the entire region of the end face of the tool part, which is opposite to the holder and thus the bristle carrier used in the holder.
Wie ferner bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, ist das Werkzeugteil beispielsweise ein Magazin, welches in einer Bestückungsstation der Vorrichtung mit der zumindest einen Borste oder dem zumindest einen Borstenbüschel bestückt wird. Die zumindest eine Borste oder das zumindest eine Borstenbüschel (darunter fallen generell, für die gesamte vorliegende Beschreibung und die Ansprüche auch mehrere Borstenbüschel) ragt nach dem Bestücken mit ihrem Befestigungsende aus dem Magazin. In einer Schmelzstation, welche nach der Bestückungsstation liegt, wird das oder werden die Befestigungsenden erhitzt, wodurch sich jeweils eine Verdickung ausbildet. Bei Verwendung eines oder mehrerer Borstenbüschel werden die Borsten des entsprechenden Borstenbüschels durch thermisches Umformen miteinander vereinigt. Es bildet sich insbesondere eine Art pilz-, kalotten- oder kugelförmige Verdickung aus.As further explained already in connection with the method according to the invention, the tool part is for example a magazine which is equipped in a loading station of the device with the at least one bristle or the at least one bristle tufts. The at least one bristle or the at least one bristle tufts (including generally, for the entire present description and the claims also several tufts of bristles) protrude after loading with their attachment end from the magazine. In a melting station, which is located after the loading station, the or the attachment ends is heated, whereby each forms a thickening. When using one or more bristle tufts, the bristles of the corresponding bristle tufts are combined by thermal forming. It forms in particular a kind of mushroom, dome or spherical thickening.
Generell kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entweder das Magazin verfahren werden und die Stationen stationär sein, oder das Magazin bleibt stationär und Stopfwerkzeuge oder Heizeinrichtungen oder Halterungen werden zum Magazin bewegt. Diese Werkzeuge oder Haltungen können beispielsweise auf einem sich drehenden Karussell angeordnet sein, dass nacheinander Magazine, die stationiert sind, abfährt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat eine Steuerung, die die Zustellbewegung des Werkzeugteils relativ zum Borstenträger sowie den Heizvorgang des Werkzeugteils so steuert, dass das Werkzeugteil, bevor es den Borstenträger kontaktiert, aufgeheizt ist. Das bedeutet, vor der Zustellbewegung des Werkzeugteils in Richtung zur Halterung ist das Werkzeugteil bereits warm. In dieser Phase kann, muss jedoch noch nicht, die maximale Betriebstemperatur vorhanden sein. Der Borstenträger wird erst nach dem Einbringen der zumindest einen Borste durch das Werkzeugteil erwärmt, was durch den Überstand des verdickten Endes relativ zum Magazin und zum Abstand der Stirnseite des Magazins zur entsprechenden Kontaktfläche am Borstenträger realisiert wird.In general, in the device according to the invention, either the magazine can be moved and the stations can be stationary, or the magazine remains stationary and stuffing tools or heating devices or holders are moved to the magazine. These tools or stances may, for example, be arranged on a revolving carousel that successively leaves magazines which are stationed. The device according to the invention has a controller which controls the feed movement of the tool part relative to the bristle carrier and the heating process of the tool part in such a way that the tool part is heated before it makes contact with the bristle carrier. This means that before the feed movement of the tool part in the direction of the holder, the tool part is already warm. At this stage, but not necessarily, the maximum operating temperature may be present. The bristle carrier is heated only after the introduction of the at least one bristle through the tool part, which is realized by the projection of the thickened end relative to the magazine and the distance of the end face of the magazine to the corresponding contact surface on the bristle carrier.
Die Steuerung kann das Werkzeugteil auf eine solche Temperatur aufheizen und die Zustellung des Werkzeugteils zum Borstenträger so steuern, dass das Werkzeugteil den Borstenträger im Bereich der Kontaktfläche mit dem Werkzeugteil während der Zustellbewegung des Werkzeugteils zum Borstenträger und/oder bei Kontaktierung des Borstenträgers auf eine Temperatur bringt, die unterhalb der Schmelztemperatur des Materials des Borstenträgers und, vorzugsweise, größer gleich der Glasübergangstemperatur des Materials des Borstenträgers ist, insbesondere wobei die Steuerung derart programmiert ausgebildet ist, dass sie bei einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° Kelvin die Temperatur des Werkzeugteils maximal 15% über der Glasübergangstemperatur gerechnet in Grad Kelvin einstellt und bei einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von kleiner 300° Kelvin maximal 50 % über der Glasübergangstemperatur in Grad Kelvin einstellt.The controller can heat the tool part to such a temperature and control the delivery of the tool part to the bristle carrier so that the tool part brings the bristle carrier in the region of the contact surface with the tool part during the feed movement of the tool part to the bristle carrier and / or upon contacting the bristle carrier to a temperature which is below the melting temperature of the material of the bristle carrier and, preferably, greater than or equal to the glass transition temperature of the material of the bristle carrier, in particular wherein the controller is programmed programmed to the temperature of the tool part in a bristle carrier material having a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° Kelvin a maximum of 15% above the glass transition temperature calculated in degrees Kelvin and a bristle carrier material having a glass transition temperature of less than 300 ° Kelvin maximum 50% above the glass transition temperature in degrees Kelvin n.
Selbstverständlich können beim erfindungsgemäßen Verfahren oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bürstenkörper oder Borstenträger zugeführt werden, die im Standard-Ein- oder Mehrkomponenten-Spritzgieß-Verfahren hergestellt werden. So sind Griffe, oder allgemeiner, Bürstenkörper oder Borstenträger verwendbar, die bei Zahnbürsten eingesetzt werden, die eigentlich traditionell mit der (Metall-)Ankertechnik bestopft werden. Üblicherweise haben diese Griffe/Bürstenkörper/Borstenträger jedoch tiefere Verankerungsöffnungen als dies beim erfindungsgemäßen Verfahren notwendig ist.Of course, in the method according to the invention or the device according to the invention brush body or bristle carrier can be supplied, which are produced in the standard single or multi-component injection molding process. Thus, handles, or more generally, brush bodies or bristle carriers can be used, which are used in toothbrushes that are traditionally stuffed with the (metal) anchor technique. Usually, however, these handles / brush body / bristle carrier have deeper anchoring openings than is necessary in the inventive method.
Auch bei der Ankertechnik gibt es seit Jahren bereits Mehrkomponenten-Griffe oder Bürstenkörper oder Borstenträger, wo im Kopfbereich der Bürstenkörper zwischen den Verankerungsöffnungen und/oder dem Rand des Bürstenkopfes elastomere Strukturen angespritzt sind. Auch auf dem Rücken des Bürstenkopfes können z. B. elastomere Zungenreiniger angebracht und angespritzt sein. Alle diese Möglichkeiten gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung.In the case of anchor technology, multi-component handles or brush bodies or bristle carriers have already been used for years, where elastomeric structures are injection-molded in the head region of the brush body between the anchoring openings and / or the edge of the brush head. Also on the back of the brush head z. B. elastomeric tongue cleaner and sprayed be. All these possibilities also apply to the method and the device according to the invention.
Bei der Ankertechnik werden diese elastomeren Strukturen vorder- oder rückseitig angebracht, bevor die Beborstung stattfindet. Nur ausnahmsweise erfolgt das Anbringen der elastomeren Struktur nach der Beborstung, was jedoch nicht üblich ist. Meistens werden in einem Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeug diese elastomeren Strukturen auf eine steifere Trägerstruktur gespritzt. Solche Mehrkomponentenwerkzeuge für Zahnbürstenkörper sind sehr verbreitet.In anchor technique, these elastomeric structures are placed on the front or back before the bristles occur. Only exceptionally, the attachment of the elastomeric structure after the bristle occurs, which is not common. Most often, in a multi-component injection molding tool, these elastomeric structures are sprayed onto a stiffer support structure. Such multi-component tools for toothbrush bodies are very common.
Die Griffe, Bürstenkörper/Borstenträger, die beim erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt werden, können problemlos mit allen heutzutage bekannten Bürstenkörperspritzgießtechniken und -werkzeugen gespritzt werden. Die Verankerungsöffnungen werden dabei vorgespritzt mittels Formstiften, die rund oder jede beliebige Querschnittsform haben können und die in die Spritzkavität hineinragen. Diese Stifte können dann nach ausreichender Kühlung und/oder Aushärtung des eingespritzten Kunststoffes aus den Kavitäten herausgezogen werden, z. B. mittels Schiebern, bevor eine komplette Entformung des Spritzgußteils erfolgt. Die sogenannten Formstifte können dabei parallel und/oder gewinkelt zueinander angebracht sein, um demzufolge parallele und/oder gewinkelte Verankerungsöffnungen im Spritzgießteil zu erzeugen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Stifte beim Spritzen von solchen Teilen typischerweise etwas weniger tief in die Spritzkavitäten eintauchen als beim Spritzen von Bürstenkörpern oder Borstenträgern, die mit der Ankertechnik bestopft werden sollen. Demzufolge sind die Verankerungsöffnungen in den Spritzlängen etwas weniger tief. Da diese Öffnungen weniger tief sind, lässt sich die gesamte Kopfdicke der Bürsten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden, deutlich geringer ausführen als bei Bürstenköpfen, die mit der Ankertechnik bestopft werden. Damit ergibt sich bei Herstellung von Zahnbürsten ein klinischer Vorteil.The handles, brush body / bristle carriers, which are supplied in the method according to the invention and / or the device according to the invention, can be easily sprayed with all today known Bürstenkörperpritzgießstechniken and tools. The anchoring openings are pre-molded by means of molding pins, which may have round or any cross-sectional shape and which protrude into the injection cavity. These pins can then be pulled out of the cavities after sufficient cooling and / or curing of the injected plastic, z. B. by means of slides before a complete demolding of the injection molded part takes place. The so-called mold pins can be mounted parallel and / or angled to each other, so as to produce parallel and / or angled anchoring openings in the injection molded part. In the method according to the invention and the device according to the invention, pens can typically dip somewhat less deeply into the injection cavities when spraying such parts than when spraying brush bodies or bristle carriers which are to be filled with the anchoring technique. As a result, the anchoring openings in the spray lengths are somewhat less deep. Since these openings are less deep, the total head thickness of the brush, which are produced by the method and apparatus according to the invention, run significantly lower than brush heads, which are stuffed with the anchor technique. This results in the production of toothbrushes a clinical advantage.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung haben besondere Vorteile bei Verwendung von klaren Materialien für den Borstenträger oder den Bürstenkörper. Solche Materialien sind üblicherweise PET, Copolyester, SAN, ABS usw. Auch diese Materialien können wie bei Borstenträgern/Bürstenkörpern/Griffen aus Polypropylen vorgespritzte Verankerungsöffnungen haben und/oder mit Elastomeren (z. B. TPE, TPU) imThe method and device according to the invention have particular advantages when using clear materials for the bristle carrier or the brush body. Such materials are usually PET, copolyesters, SAN, ABS, etc. These materials may also have pre-injection molded anchoring openings, as with bristle carriers / brush bodies / polypropylene handles, and / or with elastomers (eg TPE, TPU) in the
Mehrkomponentenverfahren versehen werden. Nachdem die Borstenträger/Bürstenkörper/Griffe dann im Mehrkomponentenverfahren gespritzt sind, können sie wie zuvor und anschließend anhand der Vorrichtung beschrieben, weiter verarbeitet werden, wie die Erfindung dies vorsieht.Multi-component method be provided. After the bristle carrier / brush body / handles are then injected in a multi-component process, they can be further processed as described above and then described with reference to the device, as the invention provides.
Vor der Station mit der Halterung und dem Pressstempel kann eine Spritzstation zur Erzeugung des Büschelträgers vorgesehen sein, wobei in der Spritzstation eine Spritzgussformhälfte mit zumindest einem in eine Spritzkavität hineinragenden Fortsatz, der unbeweglich an der Spritzgussformhälfte befestigt oder einstückiger Teil desselben ist, vorhanden ist. Damit sind die bislang bei Spritzgussformhälften eingesetzten aktiven Schieber teilweise oder sogar komplett überflüssig. Jeder Fortsatz erzeugt nämlich eine als Sackloch ausgebildete Verankerungsöffnung. Schieber sind nicht nur aufwendig in der Fertigung, sondern auch aufwendig bezüglich Wartung und Reparatur. Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Borste oder Borstenbüschel nicht mit einem Anker im Borstenträger fixiert werden, der eine Mindesttiefe für die Verankerungsöffnung erfordert, reichen Verankerungsöffnungen mit geringerer Tiefe völlig zur Fixierung der Borste oder Borstenbüschel aus.A spray station for producing the tuft carrier can be provided in front of the station with the holder and the pressing die, wherein an injection mold half is present in the injection station with at least one extension projecting into a spray cavity, which is immovably fixed to the injection mold half or integral therewith. Thus, the currently used in injection mold halves active slide partially or even completely redundant. Each extension produces namely designed as a blind hole anchoring opening. Gate valves are not only expensive to manufacture, but also expensive in terms of maintenance and repair. Because the bristle or bristle tufts are not fixed with an anchor in the bristle carrier in the apparatus according to the invention, which requires a minimum depth for the anchoring opening, anchoring openings with a shallower depth are completely sufficient for fixing the bristle or bristle tufts.
Im Übrigen wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwähnten Vorteile und Merkmale auch auf die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar sind, und zwar einzeln oder in Kombination, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren.Incidentally, it is expressly pointed out that the advantages and features mentioned above in connection with the method according to the invention are also applicable to the device according to the invention, individually or in combination, according to the method according to the invention.
Ferner ist zu betonen, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bei beliebigen Bürsten eingesetzt werden können, nicht nur bei Zahnbürsten. Beispielsweise lassen sich Verfahren und Vorrichtung auch für Haushaltsbürsten, Schrubber, Haushaltsbesen oder Besen jeglicher Art, Spülbürsten, Toilettenpapier, Haarbürsten, Staubsaugerbürsten, Handwaschbürsten und Pinseln jeglicher Art, zum Beispiel zum Streichen, Malen oder Nagellackpinsel, Gesichtsbürsten (ebenso wie Zahnbürsten manuelle oder elektrische Bürsten) einsetzen. Die in den nachfolgenden Zeichnungen beschriebenen Details und Varianten sind folglich auch für alle diese Bürsten einsetzbar.It should also be emphasized that the method according to the invention and the device according to the invention can be used with any brushes, not only with toothbrushes. For example, methods and apparatus for household brushes, scrubbers, household brooms or brooms of any kind, dishwashing brushes, toilet paper, hairbrushes, vacuum cleaner brushes, handwashing brushes and brushes of any kind, for example, for painting, painting or nail polish brush, facial brushes (as well as toothbrushes manual or electric brushes ) deploy. Consequently, the details and variants described in the following drawings can also be used for all these brushes.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the following drawings, to which reference is made.
In den Zeichnungen zeigen: -Figur 1a bis 1g verschiedene aufeinanderfolgende Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in perspektivischer Draufsicht und perspektivischer Unteransicht, die auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt, -Figur2 eine vergrößerte Ansicht der perspektivischen Unteransicht der Verankerungsstation in Figur 1e, -Figur 3 eine Querschnittsansicht durch die in Figur 1e und 1f dargestellte Verankerungsstation vor dem Aufeinanderzubewegen von Magazin und Borstenträger, - Figur 4 eine entsprechende Ansicht der Station nach Figur 3 bei erster Kontaktierung des Magazins und des Borstenträgers, - Figur 5 eine entsprechende Ansicht der Verankerungsstation nach Figur 3 nach dem Ende der Zustellbewegung und nach dem Ende der Einwirkzeit, unmittelbar vor Auseinanderfahren und Öffnen der Station, - Figur 6 eine Schnittansicht durch eine alternative Bestückungsstation, - Figur 7 eine Schnittansicht durch die Verankerungsstation gemäß Figur 3, bei der schräg gerichtete Borstenbüschel verarbeitet werden, - Figur 8 eine schnelle Ansicht durch einen bei der Erfindung eingesetzten, alternativen Borstenträger,In the drawings: Figs. 1a to 1g show various successive steps of the method according to the invention in perspective top view and perspective bottom view, which also shows the device according to the invention, Fig. 2 shows an enlarged view of the perspective bottom view of the anchoring station in Fig. 1e, Fig. 3 is a cross-sectional view 4 shows a corresponding view of the station according to FIG. 3 upon first contacting of the magazine and the bristle carrier, FIG. 5 shows a corresponding view of the anchoring station according to FIG. 3 after the end the delivery movement and after the end of the exposure time, immediately before moving apart and opening the station, - Figure 6 is a sectional view through an alternative placement station, - Figure 7 is a sectional view through the anchoring station of Figure 3, in the oblique geric Figure 8 is a quick view of an alternative bristle carrier used in the invention,
Figur 9 eine Frontansicht eines bei der vorliegenden Erfindung erzeugten Borstenträgers,FIG. 9 is a front view of a bristle carrier produced in the present invention;
Figur 10 eine Schnittansicht durch den eine Spritzgußform, mit der der Borstenträger nach Figur 9 gespritzt wird,FIG. 10 shows a sectional view through the one injection mold with which the bristle carrier according to FIG. 9 is injected,
Figur 11 eine Schnittansicht durch einen Borstenträger, beim Einsetzen von Borstenbüscheln und/oder einzelnen elastomeren Borsten,11 shows a sectional view through a bristle carrier, during the insertion of bristle tufts and / or individual elastomeric bristles, FIG.
Figur 12 Varianten von bei der Erfindung verwendeten singulären, vorgefertigten Borsten, undFIG. 12 variants of singular prefabricated bristles used in the invention, and FIG
Figur 13 Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Figure 13 variants of the method and apparatus of the invention.
In Figur 1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten, beispielsweise Zahnbürsten, dargestellt. Eine solche Zahnbürste weist bekanntlich einen Bürstenkopf mit vorderseitig abstehenden Borstenbüscheln, einen Hals und einen Griff auf. Diese drei Abschnitte können einstückig ineinander übergehen, sie bilden den sogenannten Bürstenkörper. Der Bürstenkopf kann entweder direkt bestopft werden, oder er kann zweiteilig ausgeführt werden, mit einem plättchenartigen Borstenträger, welcher nach dem Spritzgießen bereits vorgefertigte sacklochartige Verankerungsöffnungen besitzt, wobei dieser plättchenartige Borstenträger anschließend mit dem Rest des Kopfes zusammengebracht wird, entweder durch Verschweißen, Verkleben oder durch Umspritzen. Eine Alternative hierzu besteht darin, dass der Bürstenkopf einstückig ausgeführt ist, sodass er selbst den Borstenträger bildet.FIG. 1 shows a device for producing brushes, for example toothbrushes. Such a toothbrush is known to have a brush head with bristles tufts protruding from the front, a neck and a handle. These three sections can merge into one another in one piece, they form the so-called brush body. The brush head can be either directly padded, or it can be made in two parts, with a plate-like bristle carrier, which already has prefabricated blind hole-like anchoring openings after injection molding, this plate-like bristle carrier is then brought together with the rest of the head, either by welding, gluing or by overmolding. An alternative to this is that the brush head is made in one piece so that it forms the bristle carrier itself.
Eine derartige Ausführung ist in Figur 1 dargestellt, der Bürstenkopf bildet gleichzeitig den Borstenträger 10. in dieser Darstellung ist der Borstenträger 10 gleichzeitig der Bürstenkörper, denn er umfasst Stil, Hals und Kopf der Bürste. Der Borstenträger 10 ist ein vorgefertigtes, spritzgegossenes Teil. Figur 2 zeigt, dass der Borstenträger 10 auf seiner Unterseite zahlreiche vorgefertigte, beim Spritzgießen erzeugte Öffnungen 12 besitzt, in die Borstenbüschel eingesetzt und darin verankert werden. Die nachfolgende Beschreibung ist aber identisch auf plättchenartige Borstenträger 10 übertragbar und lesbar.Such an embodiment is shown in Figure 1, the brush head forms at the same time the bristle carrier 10. in this illustration, the bristle carrier 10 at the same time the brush body, because it includes style, neck and head of the brush. The bristle carrier 10 is a prefabricated, injection molded part. Figure 2 shows that the bristle carrier 10 has on its underside numerous prefabricated, produced during injection molding openings 12, are inserted into the bristle tufts and anchored therein. However, the following description is identical to plate-like bristle carrier 10 transferable and readable.
Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung umfasst mehrere Stationen, nämlich eine Bestückungsstation 14, die in den Figuren 1a und 1b dargestellt ist, eine Schmelzstation 16, die in Figur 1c gezeigt ist, sowie eine Verankerungsstation 18 für die Borstenbüschel, die in den Figuren 1e und 1f dargestellt ist. Sämtliche Stationen werden von einem Magazin 20, auch Werkzeugteil genannt, durchlaufen, welches Borstenbüschel durch die einzelnen Stationen transportiert. Das Magazin 20 ist ein plattenförmiges Teil mit gleichbleibender Dicke, welches eine gemäß Figur 1 obere, ebene Stirnseite 22 besitzt.The apparatus shown in Figure 1 comprises a plurality of stations, namely a loading station 14 shown in Figures 1a and 1b, a melting station 16 shown in Figure 1c, and an anchoring station 18 for the tufts of bristles shown in Figures 1e and 1f is shown. All stations are run by a magazine 20, also called tool part, which transports bristle tufts through the individual stations. The magazine 20 is a plate-shaped part with a constant thickness, which has a top, according to Figure 1, flat end face 22.
Da das Magazin mehrere Stationen durchläuft und anschließend für die Herstellung weiterer Bürsten verwendet wird, ist ein Magazin-Umlaufbetrieb in der Vorrichtung vorhanden, wobei zahlreiche identisch ausgebildete Magazine 20 nacheinander durch die einzelnen Stationen getaktet werden. Das Magazin 20 ist damit ein Transportmittel für Borstenbüschel 24 durch die Vorrichtung hindurch. Alternativ hierzu kann das Magazin feststehend sein, und die einzelnen Stationen werden um das Magazin herum getaktet, beispielsweise auf einem Karussell. Dabei lassen sich gleichzeitig mehrere feststehende Magazine bearbeiten, genauer gesagt die in den Magazinen angeordneten Borstenbüschel.Since the magazine passes through several stations and is subsequently used for the production of further brushes, a magazine circulating mode is present in the device, whereby numerous identically designed magazines 20 are successively clocked by the individual stations. The magazine 20 is thus a transport means for bristle tufts 24 through the device. Alternatively, the magazine may be stationary and the individual stations are clocked around the magazine, for example on a carousel. At the same time several stationary magazines can be processed, more precisely the bristle tufts arranged in the magazines.
Das Magazin 20 besitzt zahlreiche Aufnahmeöffnungen 26, die ein Lochbild haben, welches dem Lochbild des Borstenträgers 10 entspricht.The magazine 20 has numerous receiving openings 26 which have a hole pattern which corresponds to the hole pattern of the bristle carrier 10.
Jedes Borstenbüschel 24 besteht aus mehreren Borsten, die aus einem Borstenvorrat vereinzelt und, wie Figur 1a zeigt, in das Magazin 20 eingeschoben werden.Each bristle tufts 24 consists of a plurality of bristles which are separated from a bristle supply and, as shown in FIG. 1 a, are inserted into the magazine 20.
Die Borsten sind aus einem thermoplastischen Material, insbesondere PA, PBT, Polyester, Copolyester oder Polypropylen, sie können jedoch auch aus anderen Elastomeren bestehen. Wie später anhand der Figuren 11 und 12 noch erläutert werden wird, ist es auch nicht zwingend notwendig, dass ausschließlich Borstenbüschel 24 eingesetzt und in die Verankerungsöffnung eingebettet werden, sondern es kann auch nur eine singuläre, vorgefertigte Borste in Form beispielsweise eines elastomeren Reinigungselementes in seiner Verankerungsöffnung entsprechend dem vorgenannten und nachfolgend beschriebenen Verfahren eingesetzt und fixiert werden.The bristles are made of a thermoplastic material, in particular PA, PBT, polyester, copolyester or polypropylene, but they can also consist of other elastomers. As will be explained later with reference to FIGS. 11 and 12, it is not absolutely necessary that exclusively bristle tufts 24 be inserted and embedded in the anchoring opening, but only a singular, prefabricated bristle in the form of, for example, an elastomeric cleaning element in its interior Anchoring opening according to the above-mentioned and subsequently described method can be used and fixed.
Die Borstenbüschel 24 haben entgegengesetzte Enden und ragen mit ihren rückwärtigen Enden 28 etwas aus dem Magazin 20 heraus, sie stehen also gegenüber der Stirnseite 22 etwas vor. Dies ist in Figur 1b gezeigt.The bristle tufts 24 have opposite ends and protrude with their rear ends 28 something out of the magazine 20, so they are opposite to the front side 22 something before. This is shown in FIG. 1b.
Das Magazin 20, welches komplett mit den Borstenbüscheln 24 bestückt ist, wird seitlich in die Schmelzstation 16 transportiert, wie in Figur 1c gezeigt. In dieser Station ist eine Heizeinrichtung 30 vorhanden, die beispielsweise eine Plattenheizung oder eine Heißluftheizung sein kann. Kontaktlos werden die rückseitigen Enden 30 der Borstenbüschel erhitzt, sodass die einzelnen Borsten ihre Schmelztemperatur übersteigen und die Borsten eines Büschels miteinander zu einem verdickten Befestigungsende zusammenfließen. Die Borsten eines Büschels 24 sind damit einstückig miteinander verbunden. Die Verdickungen 32 gehen nicht in benachbarte Verdickungen über, sondern bleiben kugel- oder linsenförmige Verdickungen. Auch wird vorzugsweise kein Stempel gegen die Verdickungen oder das noch flüssige Material der aufgeschmolzenen Borstenenden gedrückt.The magazine 20, which is completely equipped with the bristle tufts 24, is transported laterally into the melting station 16, as shown in Figure 1c. In this station, a heater 30 is provided, which may be, for example, a plate heater or a hot air heater. Contactless, the back ends 30 of the bristle tufts are heated so that the individual bristles exceed their melting temperature and the bristles of a tuft merge together to form a thickened attachment end. The bristles of a tuft 24 are thus integrally connected to each other. The thickenings 32 do not pass into adjacent thickening, but remain spherical or lenticular thickening. Also preferably no stamp is pressed against the thickening or the still liquid material of the molten bristle ends.
Das Magazin 20 transportiert die Borstenbüschel 24 weiter in die nachfolgende Verankerungsstation 18. Diese Verankerungsstation sorgt dafür, dass die Borstenbüschel 24 in den Verankerungsöffnungen 12 des Borstenträgers 10 ausschließlich ankerlos bleibend arretiert werden.The magazine 20 transports the bristle tufts 24 further into the subsequent anchoring station 18. This anchoring station ensures that the bristle tufts 24 are arrested in the anchoring openings 12 of the bristle carrier 10 exclusively in a permanent manner.
Die Station 18 umfasst eine Halterung 34, die an ihrer der Stirnseite 22 gegenüberliegenden Stirnseite 36 (siehe Figur 2) eine Ausnehmung 38 besitzt, welche komplementär zur entsprechenden Form des Borstenträgers 10 ausgebildet ist, sodass dieser flächig mit seiner Rückseite an der Halterung 36 aufliegt.The station 18 comprises a holder 34 which on its end face 22 opposite end face 36 (see Figure 2) has a recess 38 which is complementary to the corresponding shape of the bristle carrier 10 so that it rests flat with its back on the holder 36.
Die Halterung selbst hat eine ebene Stirnseite 36, gegenüber welcher jedoch der Borstenträger 10 etwas vorsteht, wie Figur 2 zeigt.The holder itself has a flat end face 36, opposite which, however, the bristle carrier 10 protrudes slightly, as Figure 2 shows.
Das Magazin 20 ist beheizbar, beispielsweise entweder durch eine von außen zugeführte Plattenheizung, die in der Station 18 seitlich an das Magazin 20 herangefahren wird und dieses, da das Magazin 20 aus Metall besteht, schnell aufheizen kann.The magazine 20 is heatable, for example, either by an externally supplied plate heating, which is moved laterally in the station 18 to the magazine 20 and this, since the magazine 20 is made of metal, can heat up quickly.
Alternativ hierzu ist im Magazin 20 eine Heizung, insbesondere eine elektrische Widerstandsheizung 39 ausgebildet, die in Figur 2 dargestellt ist. Die Heizwindungen sind symbolisch angedeutet, sie liegen nahe an der Stirnseite 22.Alternatively, in the magazine 20, a heater, in particular an electrical resistance heater 39 is formed, which is shown in Figure 2. The Heizwindungen are symbolically indicated, they are close to the front page 22nd
Elektrische Anschlusskontakte 41, beispielsweise Schleifkontakte an einer Seitenfläche des Magazins 20, ermöglichen es, beim Hereinfahren des Magazins 20 in die Station 18 das Magazin 20 elektrisch anzukoppeln, um die Heizung 39 zu aktivieren. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die Stirnseite 22 selbst eine elektrische Widerstandsheizschicht darstellt, sodass hier unmittelbar die Stirnseite geheizt ist.Electrical connection contacts 41, for example, sliding contacts on a side surface of the magazine 20, make it possible, when the magazine 20 is moved into the station 18, to electrically couple the magazine 20 in order to activate the heater 39. Of course, it is also conceivable that the end face 22 itself represents an electrical resistance heating, so that here directly the front side is heated.
Wenn das Magazin 20 feststehend ist, ist der elektrische Anschluss für die Heizung sehr einfach realisierbar, er kann permanent ausgebildet sein.If the magazine 20 is fixed, the electrical connection for the heater is very easy to implement, it can be permanently formed.
Die Heizung 39 sorgt dafür, dass vorzugsweise die gesamte Stirnseite 22 beheizt wird, das heißt auch die Abschnitte zwischen den Verdickungen 32.The heater 39 ensures that preferably the entire end face 22 is heated, that is, the sections between the thickenings 32nd
Die Temperatur, auf die die Stirnseite 22 dabei gebracht wird, liegt unterhalb der Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermaterials, vorzugsweise beider Materialien. Insbesondere liegt sie bei höchstens 85 % gerechnet in Grad Celsius der jeweiligen Schmelztemperatur dieser Materialien. Haben beispielsweise beide Materialien eine Schmelztemperatur von 100 °C, so liegt die Temperatur des endgültig aufgeheizten Magazin 20 an der Stirnseite 22 bei höchstens 85 °C.The temperature at which the end face 22 is brought thereby, is below the melting temperature of the bristle and / or the bristle carrier material, preferably both materials. In particular, it is at most 85% calculated in degrees Celsius of the respective melting temperature of these materials. For example, if both materials have a melting temperature of 100 ° C, the temperature of the finally heated magazine 20 at the end face 22 is at most 85 ° C.
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht durch die Station 18 in Figur 1e, bevor das Magazin 20 und der Borstenträger 10 aufeinander zu gefahren werden.FIG. 3 shows a sectional view through the station 18 in FIG. 1e, before the magazine 20 and the bristle carrier 10 are moved toward one another.
Die Verdickung 32 hat eine solche Abmessung, gesehen in Längsrichtung A, dass sie kleiner als der entsprechende Querschnitt der Verankerungsöffnung 12 ist, sodass sie, ohne an den innenseitigen Rand 40 der Verankerungsöffnung 12 anzustoßen oder den Rand 40 zu kontaktieren, in die Verankerungsöffnung 12 eingeschoben werden kann.The thickening 32 has such a dimension, seen in the longitudinal direction A, that it is smaller than the corresponding cross-section of the anchoring opening 12, so that they, without abutting the inside edge 40 of the anchoring opening 12 or to contact the edge 40, inserted into the anchoring opening 12 can be.
Das erhitzte Magazin 20 und/oder die Halterung 34 werden relativ zueinander aufeinander zu bewegt, im vorliegenden Fall wird die Halterung 34 mit dem Borstenträger 10 bewegt, sodass zuerst die Verdickung 32 in die Verankerungsöffnung 12 gelangt, bevor die Stirnseite 22 die ihr zugewandte ebene Stirnseite 42 des Borstenträgers 10 kontaktiert. Während der Zustellbewegung wird der Borstenträger 10 so gut wie überhaupt nicht erwärmt, da die Zustellbewegung sehr rasch erfolgt und keine Verweilzeit in der in Figur 3 dargestellten geöffneten Position der Station 18 vorhanden ist.The heated magazine 20 and / or the holder 34 are moved relative to each other toward each other, in the present case, the holder 34 is moved with the bristle carrier 10, so first the thickening 32 passes into the anchoring opening 12 before the end face 22 facing her flat end face 42 of the bristle carrier 10 contacted. During the feed movement, the bristle carrier 10 is hardly heated at all, since the feed movement takes place very quickly and there is no dwell time in the open position of the station 18 shown in FIG.
Eine Basisplatte 44 (siehe Figur 3), auf welcher sämtliche Borstenbüschel 24 mit ihren vorderseitigen Enden aufliegen, kann dazu dienen, die Borstenbüschel 24 an ihrem vorderen Ende zueinander auszurichten und gleichzeitig einen Abstand, falls dies gewünscht ist, zwischen der Verdickung 32 und der Stirnseite 22 zu schaffen.A base plate 44 (see FIG. 3) on which all bristle tufts 24 bear with their front ends may serve to align the bristle tufts 24 at their front end with one another, if desired, between the thickening 32 and the end face 22 to create.
In Figur 4 ist gezeigt, dass die Stirnseite 22 die Stirnseite 42 des Borstenträgers 10 kontaktiert und damit den Borstenträger 10 an der gesamten Kontaktfläche zwischen beiden Teilen aufheizt.FIG. 4 shows that the front side 22 makes contact with the end face 42 of the bristle carrier 10 and thus heats the bristle carrier 10 over the entire contact surface between the two parts.
Der Borstenträger 10 ist aus thermoplastischem Material, insbesondere aus den zuvor bereits erwähnten Kunststoffen, wie Polypropylen, ABS, PA, PBT, PET oder PC.The bristle carrier 10 is made of thermoplastic material, in particular of the plastics already mentioned above, such as polypropylene, ABS, PA, PBT, PET or PC.
Die Bewegung des Halters 34 verharrt jedoch nicht in der Position des ersten Kontaktes, der in Figur 4 dargestellt ist, denn über die Halterung 34 und das Magazin 20 wird ein sehr hoher Druck auf den Borstenträger 10 aufgebracht.However, the movement of the holder 34 does not remain in the position of the first contact, which is shown in Figure 4, because on the holder 34 and the magazine 20, a very high pressure on the bristle carrier 10 is applied.
Beispielsweise wird mit dem Aufeinanderzufahren ein Druck von mindestens 200, vorzugsweise mindestens 400 bar auf den Borstenträger 10 ausgeübt. Dieser Druck wird bereits ab dem ersten Kontakt von Borstenträger 10 und Magazin 20 aufgebracht und bleibt über die Einwirkzeit (ist Kontaktzeit) gleich.For example, a pressure of at least 200, preferably at least 400, bar is exerted on the bristle carrier 10 when driving on each other. This pressure is already applied from the first contact of bristle carrier 10 and magazine 20 and remains over the contact time (contact time) is the same.
Dieser Druck wird bei gleichzeitiger Erwärmung des Borstenträgers 10 über eine Einwirkzeit von wenigstens 5 Sekunden, insbesondere wenigstens 6 Sekunden und maximal 15 Sekunden, insbesondere maximal 10 Sekunden aufrechterhalten. Während dieser Zeit wird das Magazin 20 vorzugsweise weiterhin beheizt, wobei unter Umständen die große Masse des Magazins 20 es auch erlauben würde, nach der ersten Aufheizung auf die Betriebstemperatur die Zuheizung zu stoppen. Trotzdem würde während der Einwirkzeit weiterhin eine Erwärmung des Borstenträgers 10 stattfinden.This pressure is maintained with simultaneous heating of the bristle carrier 10 over a contact time of at least 5 seconds, in particular at least 6 seconds and a maximum of 15 seconds, in particular a maximum of 10 seconds. During this time, the magazine 20 is preferably still heated, and under certain circumstances, the large mass of the magazine 20 would also allow it to stop the heating after the first heating to the operating temperature. Nevertheless, a heating of the bristle carrier 10 would continue to take place during the contact time.
In dem genannten Beispiel wird die gesamte ebene Stirnseite, zumindest wo Kontakt mit dem Magazin 20 vorhanden ist, aufgeheizt.In the example mentioned, the entire flat front side, at least where contact with the magazine 20 is present, is heated.
Die Temperatur, auf die der Borstenträger im Bereich der Stirnseite 42 während der Einwirkzeit aufgeheizt wird, liegt unterhalb der Schmelztemperatur des Borsten- und/oder Borstenträgermaterials, insbesondere bei oder niedriger als 85 % der jeweiligen Schmelztemperatur, gerechnet in Grad Celsius. Damit entspricht diese Temperatur im Wesentlichen der zuvor genannten maximalen Betriebstemperatur des Magazins 20 im Bereich der Stirnseite 22.The temperature to which the bristle carrier is heated in the region of the end face 42 during the contact time is below the melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material, in particular at or lower than 85% of the respective melting temperature, calculated in degrees Celsius. Thus, this temperature substantially corresponds to the aforementioned maximum operating temperature of the magazine 20 in the region of the front side 22.
Alternativ hierzu kann zumindest der Rand 50 der Verankerungsöffnung 12 im Bereich der Stirnseite 42 aufgeheizt werden.Alternatively, at least the edge 50 of the anchoring opening 12 in the region of the end face 42 can be heated.
Die Temperatur, auf die der Borstenträger 10 zumindest im Bereich des Randes 50, vorzugsweise im gesamten Kontaktbereich mit dem Magazin gebracht wird, sollte nicht nur unter oder deutlich unter der Schmelztemperatur der Materialien liegen, sondern in einem Bereich der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials. Mit extrem hohem Druck, der z.B. über 600 bar liegt, wäre es möglich, den Borstenträger im Bereich der Stirnseite 42, zumindest im Bereich des Randes 50, nur auf eine Temperatur zu erwärmen, die über einer Grenztemperatur liegt, welche 60 % in Grad Celsius, insbesondere 80 % in Grad Celsius der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials beträgt, wenn das Borstenträgermaterial eine Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° Kelvin hat. Bevorzugt liegt diese Grenztemperatur jedoch bei oder minimal über der Glasübergangstemperatur. Bei einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von kleiner 300° Kelvin liegt die Aufheiztemperatur maximal 50 % über der Glasübergangstemperatur in Grad Kelvin gerechnet.The temperature to which the bristle carrier 10 is brought at least in the region of the edge 50, preferably in the entire contact area with the magazine should not only be below or significantly below the melting temperature of the materials, but in a range of glass transition temperature of the bristle carrier material. With extremely high pressure, e.g. Above 600 bar, it would be possible to heat the bristle carrier in the region of the end face 42, at least in the region of the edge 50, only to a temperature which is above a limit temperature, which is 60% in degrees Celsius, especially 80% in degrees Celsius the glass transition temperature of the bristle carrier material is when the bristle carrier material has a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° Kelvin. However, this limit temperature is preferably at or minimally above the glass transition temperature. For a bristle carrier material with a glass transition temperature of less than 300 ° Kelvin, the heating temperature is a maximum of 50% above the glass transition temperature in degrees Kelvin calculated.
Eine weitere Variante sieht vor, dass die Aufheizung zumindest des Randes 50 der Stirnseite 42, insbesondere der gesamten Kontaktfläche des Borstenträgers 10 auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die zumindest 30 °C über der Umgebungstemperatur liegt, insbesondere bevor der Rand 40 im Inneren der Verankerungsöffnung über die Umgebungstemperatur durch das Magazin 20 aufgeheizt wird.Another variant provides that the heating of at least the edge 50 of the end face 42, in particular the entire contact surface of the bristle carrier 10 is heated to a temperature which is at least 30 ° C above the ambient temperature, in particular before the edge 40 in the interior of the anchoring over the ambient temperature is heated by the magazine 20.
Wie in den Figuren zu sehen ist, hat das Magazin 20 keinerlei Fortsätze oder dergleichen, mit denen es in die Verankerungsöffnung 20 hineinragen würde, da es eine ebene Stirnfläche 22 besitzt.As can be seen in the figures, the magazine 20 has no projections or the like, with which it would protrude into the anchoring opening 20, since it has a flat end face 22.
Da auch die Stirnfläche 42 eben ist und kein im Bereich der Mündung der Verankerungsöffnung 12, das heißt im Bereich des Randes 50 kein Kragen oder dergleichen, wie dies im Stand der Technik der Fall war, vorhanden ist, wird während des Aufbringens von Druck und Temperatur das Borstenträgermaterial 10 im Bereich der Stirnfläche 42 ganzflächig verformt. Das Material möchte ausweichen und wandert damit in die Verankerungsöffnungen 22 im Bereich der Mündung.Since also the end face 42 is flat and no in the region of the mouth of the anchoring opening 12, that is in the region of the edge 50 no collar or the like, as was the case in the prior art, is present during the application of pressure and temperature the bristle carrier material 10 in the region of the end face 42 deformed over the entire surface. The material wants to dodge and thus migrates into the anchoring openings 22 in the region of the mouth.
Durch das Aufbringen von Wärme und Druck wird die gesamte Dicke D und damit die Maximaldicke des Borstenträgers 10 bleibend reduziert. Sämtliche Verankerungsöffnungen 12 werden durch die dargestellte Vorrichtung und das entsprechende Verfahren gleichzeitig geschlossen und damit gleichzeitig alle Borstenbüschel 24 im Borstenträger 10 verankert.By applying heat and pressure, the entire thickness D and thus the maximum thickness of the bristle carrier 10 is permanently reduced. All anchoring openings 12 are simultaneously closed by the illustrated device and the corresponding method and thus anchored all bristle tufts 24 in the bristle carrier 10 at the same time.
Wie ferner in Figur 4 zu sehen ist, wird nicht die gesamte Verankerungsöffnung im Bereich des Randes 40 umgeformt, sondern nur bis zu einer gewissen Tiefe t, die maximal 85 %, insbesondere 70 % der Gesamttiefe T der Verankerungsöffnung 12 entspricht.As can also be seen in FIG. 4, the entire anchoring opening is not reshaped in the region of the edge 40, but only up to a certain depth t, which corresponds to a maximum of 85%, in particular 70%, of the total depth T of the anchoring opening 12.
Die Tiefe T beträgt maximal 4 mm, insbesondere maximal 2,7 mm. Sämtliche Verankerungsöffnungen 12 sind Sacklöcher, sodass der Borstenträger 10 rückseitig nicht abgedeckt werden muss, da keine Teile der Borstenbüschel sichtbar sind oder auf dieser Seite vorstehen.The depth T is a maximum of 4 mm, in particular a maximum of 2.7 mm. All anchoring openings 12 are blind holes, so that the bristle carrier 10 does not have to be covered on the back, since no parts of the bristle tufts are visible or protrude on this side.
Die so geschaffene Verankerung ist die einzige Verankerung für die Borstenträger, es ist kein Metallanker oder Metalldraht notwendig.The anchoring thus created is the only anchorage for the bristle carrier, no metal anchor or metal wire is necessary.
Zu betonen ist generell, dies bezieht sich nicht nur auf die dargestellten Ausführungsformen, dass der Borstenträger 10 nicht nahe an seine Schmelztemperatur gebracht werden sollte, sondern von dieser deutlich entfernt nahe an die Glasübergangstemperatur. Insbesondere sollte die Aufheiztemperatur und damit auch die Temperatur an dem Magazin 10 im Bereich der Stirnseite 20 und dem Borstenträger 10 stirnseitig nicht höher als 15% über der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials und/oder des Borstenmaterials liegen.It should be emphasized in general that this does not only refer to the illustrated embodiments, that the bristle carrier 10 should not be brought close to its melting temperature, but from this clearly removed close to the glass transition temperature. In particular, the heating temperature and thus also the temperature at the magazine 10 in the region of the front side 20 and the bristle carrier 10 should not be more than 15% higher than the glass transition temperature of the bristle carrier material and / or the bristle material.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Stirnseite 22 und damit der Borstenträger 10 auf eine Temperatur von maximal 140 °C, insbesondere maximal 130 °C aufgeheizt werden, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 115 °C aufgeheizt werden. Als Materialien werden hierbei insbesondere Polypropylen, PET, ABS, Copolyester und SAN für den Borstenträger verwendet.An embodiment of the invention provides that the end face 22 and thus the bristle carrier 10 are heated to a temperature of at most 140 ° C, in particular at most 130 ° C, preferably in the range of 100 to 115 ° C are heated. As materials in particular polypropylene, PET, ABS, copolyester and SAN are used for the bristle carrier here.
Nach der vorgegebenen Einwirkzeit werden Halterung 34 und Magazin 20 wieder aufeinandergefahren, sodass die Borstenbüschel 24 aus ihrenAfter the predetermined contact time bracket 34 and magazine 20 are driven back to each other, so that the bristle tufts 24 from their
Aufnahmeöffnungen 26 herausgezogen werden. Eine Nachbearbeitung in Form einer anderen Formgebung für den Borstenträger 10 ist nicht erforderlich.Receiving openings 26 are pulled out. A post-processing in the form of a different shape for the bristle carrier 10 is not required.
Um die entsprechenden Bewegungen und Temperaturen exakt zu steuern, hat die Vorrichtung eine Steuerung 50, über die nicht nur die Heiztemperatur, sondern auch der aufgebrachte Druck sowie die Bewegungsabläufe gesteuert werden. Auch die Heizung 30 kann über dieselbe Steuerung 50 angesteuert werden.In order to precisely control the corresponding movements and temperatures, the device has a control 50, by means of which not only the heating temperature but also the pressure applied and the movements are controlled. The heater 30 can be controlled via the same controller 50.
Ist das Borstenträgermaterial ein Material wie bestimmte Polypropylenarten, bei denen die Glasübergangstemperatur nicht über der Umgebungstemperatur liegt, so kann eine Aufheizung des Borstenträgers entfallen, was jedoch nicht zwingend der Fall sein muss. Auch hier kann noch eine minimale Aufheizung knapp über der Glasübergangstemperatur vorteilhaft sein, jedoch auch wieder deutlich unterhalb der Schmelztemperatur. Wenn bei solchen Borstenträgermaterialien nicht aufgeheizt werden muss oder wird, so werden die Verankerungsöffnungen 12 ausschließlich durch Aufbringen des zuvor erwähnten Drucks über die zuvor erwähnte Einwirkzeit geschlossen. Dabei ist es möglich, Magazine 20 ohne Heizung zu verwenden oder dieselben Magazine mit Heizung, wobei die Heizung einfach nicht aktiviert ist.If the bristle carrier material is a material such as certain types of polypropylene in which the glass transition temperature is not above the ambient temperature, heating of the bristle carrier may be omitted, but this need not necessarily be the case. Here, too, a minimum heating may be advantageous just above the glass transition temperature, but again well below the melting temperature. If there is no need to heat such bristle carrier materials, the anchoring openings 12 are closed exclusively by applying the aforementioned pressure over the aforementioned exposure time. It is possible to use magazines 20 without heating or the same magazines with heating, the heater is simply not activated.
Unabhängig vom Borstenträgermaterial gilt: Bei der Zustellbewegung vom Magazin 20 relativ zur Halterung 34 und damit zum Borstenträger 10 kann eine druck- und zeitgesteuerte Zustellbewegung und/oder eine druck- und weggesteuerte Zustellbewegung vorteilhaft sein. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn in einer ersten Phase der Zustellbewegung der Rand 50 oder die gesamte Stirnseite 42 auf eine Temperatur erwärmt wird, die über einer Grenztemperatur liegt. Diese Grenztemperatur liegt bei 60 %, insbesondere 80 % unter der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials, in Grad Celsius bestimmt, wenn das Borstenträgermaterial eine Glasübergangstemperatur von über 300° Kelvin besitzt. Vorzugsweise liegt die Grenztemperatur jedoch bei einer Glasübergangstemperatur, allenfalls bis 20 % über der Glasübergangstemperatur in Grad Celsius. In einer anschließenden zweiten Phase der Zustellbewegung wird dann der Rand 50 verformt und der Rand 50 gegen die Borsten gedrückt.Regardless of the bristle carrier material applies: During the feed movement from the magazine 20 relative to the holder 34 and thus to the bristle carrier 10, a pressure and time-controlled feed movement and / or a pressure and path-controlled feed movement may be advantageous. In particular, it is advantageous if, in a first phase of the feed movement, the edge 50 or the entire end face 42 is heated to a temperature which is above a limit temperature. This limit temperature is 60%, in particular 80% below the glass transition temperature of the bristle carrier material, determined in degrees Celsius, when the bristle carrier material has a glass transition temperature of about 300 ° Kelvin. However, the limit temperature is preferably at a glass transition temperature, at most up to 20% above the glass transition temperature in degrees Celsius. In a subsequent second phase of the feed movement of the edge 50 is then deformed and pressed the edge 50 against the bristles.
Auch bei der in der Figur 5 dargestellten Ausführungsform drückt im geschlossenen Zustand das Material im Bereich des Randes 50 gegen die Borsten, sodass kein Spalt zwischen Borsten und Rand 50 vorhanden ist.Even in the embodiment illustrated in FIG. 5, in the closed state, the material presses against the bristles in the region of the edge 50, so that there is no gap between bristles and edge 50.
Die Bestückung des Magazins 20 kann entweder, wie in Figur 1a direkt über einen Borstenvereinzelner erfolgen, oder über eine andere Variante, die in Figur 6 dargestellt ist. Hier wird zuerst eine Kassette 60 mit zahlreichen Aufnahmeöffnungen mit Borstenbüscheln befüllt. Über diese Kassette können die vereinzelten Borstenbüschel dann auch gelagert werden, bis sie schließlich beispielsweise über bewegbare Stifte 62 in das Magazin 20 direkt eingedrückt werden.The loading of the magazine 20 can either be done directly via a bristle separator, as in FIG. 1a, or via another variant, which is shown in FIG. Here, first a cassette 60 is filled with numerous receiving openings with bristle tufts. About this cassette, the isolated bristle tufts can then be stored until they are finally pressed, for example, via movable pins 62 in the magazine 20 directly.
Alternativ kann zwischen der Kassette 60 und dem Magazin 20 auch eine Umlenkplatte 64 vorhanden sein, die schräge Transportöffnungen 66 für durch sie hindurch bewegte Borstenbüschel 24 besitzt. Auch ist es möglich, über zusammenlaufende Transportöffnungen 66, wie in Figur 6 links dargestellt, mehrere Borstenbüschel 24 zu einem größeren Borstenbüschel zu vereinigen, wenn beispielsweise die Bürste verschieden dicke Borstenbüschel enthalten soll. Ferner kann natürlich auch das Magazin schräg verlaufende Aufnahmeöffnungen 26 besitzen, denn es gibt Bürsten, bei denen die Borstenbüschel nicht senkrecht zur Stirnfläche 42 verlaufen, sondern schräg zu ihr angeordnet sind. Auch hier jedoch ist die Verankerung so wie in den Figuren dargestellt. Alternativ können dabei natürlich auch die Verankerungsöffnungen 12 für solche schräg gerichteten Borstenbüschel 24 leicht schräg ausgeführt sein oder konisch oder konisch nur im Bereich der auf sie zugeneigten Seite des Borstenbüschels 24, wie dies in Figur 7 dargestellt ist.Alternatively, between the cassette 60 and the magazine 20 also a baffle plate 64 may be present, the oblique transport openings 66 has for moving through them bristle tufts 24. It is also possible, via converging transport openings 66, as shown in Figure 6 on the left, to unite several bristle tufts 24 to form a larger bristle tufts, for example, if the brush is to contain bristle tufts of different thickness. Furthermore, of course, the magazine may have inclined receiving openings 26, because there are brushes in which the bristle tufts are not perpendicular to the end face 42, but are arranged obliquely to her. Again, however, the anchorage is as shown in the figures. Alternatively, of course, the anchoring openings 12 for such obliquely directed bristle tufts 24 may be made slightly oblique or conical or conical only in the region of the inclined on them side of the tufts 24, as shown in Figure 7.
In Figur 8 ist eine Verankerungsöffnung gezeigt, die einen schräg zu seiner dem Werkzeugteil gegenüberliegenden Stirnseite 42 verlaufenden Randabschnitt 80 in ihrem Inneren aufweist. Der Borstenträger hat vor der Beaufschlagung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil am stirnseitigen Rand 50 im Bereich des schräg verlaufenden Randabschnitts 80 einen gegenüber der Stirnseite 42 in Richtung zum Werkzeugteil vorstehenden Fortsatz 82 und ansonsten eine ebene Stirnseite 42.FIG. 8 shows an anchoring opening which has an edge section 80 running obliquely to its end face 42, which lies opposite the tool part, in its interior. The bristle carrier has before the application of the bristle carrier by the tool part at the front edge 50 in the region of the inclined edge portion 80 opposite the end face 42 in the direction of the tool part protruding extension 82 and otherwise a flat end 42nd
Der Borstenträger 10 in den Figuren 9 und 10 wird in einer zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden Spritzstation in einer Spritzgussform mit Spritzgussform hälften 100 und 102 hergestellt. Diese Spritzstation ist der zuvor beschriebenen Station zum Bestopfen des Borstenträgers 10 vorgeschaltet. Diese Spritzgussform hälften 100 und 102 bilden zwischen sich eine Kavität 104, in die flüssiger Kunststoff eingespritzt wird, um den Borstenträger 10 herzustellen. Während bei bislang verwendeten Spritzstationen die Spritzgussformhälfte 100 mit stiftförmigen, aktiven Schiebern versehen war, die durch die Spritzgussformhälfte 100 hindurch in die Kavität 104 hineinragten und vor dem Öffnen der Spritzgussform herausgezogen wurden, sieht diese Variante eine viel einfachere Lösung vor. Hier werden nämlich an die Spritzgussformhälfte 100 eine oder mehrere Fortsätze 106 unbeweglich angebracht, die in die Kavität 104 frei hineinragen. Diese Fortsätze 106 erzeugen dann die Verankerungsöffnungen 12. Die Tiefe der Verankerungsöffnungen 12 ist deutlich geringer als bei bisher hergestellten Borstenträgern, die mit der Ankertechnologie gestopft wurden.The bristle carrier 10 in FIGS. 9 and 10 is produced in an injection molding mold with injection mold halves 100 and 102 in a spraying station belonging to the device according to the invention. This spraying station is connected upstream of the previously described station for stuffing the bristle carrier 10. This injection mold halves 100 and 102 form therebetween a cavity 104 into which liquid plastic is injected to produce the bristle carrier 10. While in previously used spray stations, the injection mold half 100 was provided with pin-shaped, active sliders that protrude through the injection mold half 100 into the cavity 104 and pulled out before opening the injection mold, this variant provides a much simpler solution. Namely, one or more extensions 106, which protrude freely into the cavity 104, are immovably attached to the injection mold half 100. These extensions 106 then create the anchoring openings 12. The depth of the anchoring openings 12 is significantly lower than previously manufactured bristle carriers, which were stuffed with the anchor technology.
Figur 9 zeigt verschiedene Varianten, wie der Borstenträger 10 ausgeführt sein kann. Es können nicht nur kreisrunde oder ovale Verankerungsöffnungen 12 vorgesehen sein, sondern beliebige Formen gestaltet werden. Beispielsweise sind längliche Öffnungen realisierbar, X-förmige, C- förmige oder beliebige anders gestaltete Verankerungsöffnungen. Diese großen Verankerungsöffnungen werden mit Borstenbüscheln bestückt, die aus mehreren, vereinzelten Borstenbüscheln zusammengesetzt sind, welche durch Schmelzen ihrer Enden zu einem großen Borstenbüscheln verbunden werden. Solche großen Borstenbüschel ergeben eine entsprechende wandförmige Borstenstruktur.FIG. 9 shows various variants of how the bristle carrier 10 can be designed. Not only can circular or oval anchoring openings 12 be provided, but any shapes can be designed. For example, elongate openings can be realized, X-shaped, C-shaped or any other designed anchoring openings. These large anchoring openings are equipped with bristle tufts, which are composed of several, isolated tufts of bristles, which are connected by melting their ends into a large bristle tufts. Such large bristle tufts provide a corresponding wall-shaped bristle structure.
Zu betonen ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur mit mehreren Borstenbüscheln, sondern auch nur mit einem Borstenbüschel, beispielsweise zur Erzeugung eines Pinsels verwendet werden können und zur Befestigung nur einer oder nur einzelner Borsten in einem Borstenträger.It should be emphasized that the device according to the invention and the method according to the invention can be used not only with a plurality of bristle tufts but also only with a bristle tuft, for example for producing a brush, and for fastening only one or only individual bristles in a bristle carrier.
Die Verankerungsöffnungen 12 müssen also generell nicht zwingend nur zur Aufnahme und Fixierung von Borstenbüscheln dienen, vielmehr lassen sich vorgefertigte, aus beliebigen elastomeren Kunststoffen gefertigte, singuläre Borsten beliebiger Form exakt wie zuvor im Zusammenhang mit Borstenbüscheln beschrieben aufnehmen und fixieren. Diese Borsten können eine plattenförmige Gestalt haben und lassen sich beispielsweise in die länglichen Verankerungsöffnungen 12 einbringen und darin durch Umformen des Randes der Verankerungsöffnungen 12 einbetten. In die C-förmige Verankerungsöffnung 12 wird beispielsweise ein im Querschnitt C-förmiges, vorab gespritztesThe anchoring openings 12 must therefore generally not necessarily serve only for receiving and fixing bristle tufts, but can be prefabricated, made of any elastomeric plastics, singular bristles of any shape exactly as previously described in connection with bristle tufts record and fix. These bristles may have a plate-like shape and may, for example, be introduced into the elongated anchoring openings 12 and embedded therein by reshaping the edge of the anchoring openings 12. In the C-shaped anchoring opening 12 is for example a cross-sectionally C-shaped, pre-injected
Reinigungselement als singuläre Borste eingesetzt. Zusätzlich lassen sich natürlich auch Büschel bestehend aus zahlreichen Borsten 24 in den Borstenträgers 10 einsetzen. Die singulären Borsten können z.B. auch mitten in einem Feld von Borstenbüscheln 24 positioniert sein oder umgekehrt einzelne oder mehrere Borstenbüschel 24 umgeben.Cleaning element used as a singular bristle. In addition, of course, also tufts consisting of numerous bristles 24 in the bristle carrier 10 can be used. The singular bristles may e.g. also be positioned in the middle of a field of bristle tufts 24 or vice versa, single or multiple bristle tufts 24 surrounded.
Zu betonen ist, dass die vorgenannten Merkmale, die anhand der Borstenbüschel erläutert wurden, auch für singuläre, große Borsten verwendet werden können. Nur als ein Beispiel sei eine schräg zu dem Borstenträger 10 verlaufende, plattenförmige Borste genannt, die in die schräge Verankerungsöffnung 12 in den Figuren 7 und 8 eingesetzt und darin verankert wird. Die singuläre Borste kann jedoch auch ein Verankerungsende 32 haben, von dem der längliche Rest abgewinkelt absteht, so dass sie in eine zylindrische Verankerungsöffnung 12 gemäß Figur 4 eingeschoben werden kann, wobei die Borste außerhalb der Verankerungsöffnung 12 jedoch schräg verläuft.It should be emphasized that the aforementioned features explained with reference to the bristle tufts can also be used for singular, large bristles. By way of example only, a plate-shaped bristle extending obliquely to the bristle carrier 10 is used, which is inserted into the oblique anchoring opening 12 in FIGS. 7 and 8 and anchored therein. However, the singular bristle may also have an anchoring end 32 from which the elongate remainder projects angled so that it can be inserted into a cylindrical anchoring opening 12 as shown in FIG. 4, but with the bristle outside the anchoring opening 12 sloping.
Die singuläre, separat hergestellte Borste 24‘ oder Borsten 24‘ wird bzw. werden vorzugsweise gleichzeitig mit den Borstenbüscheln 24 durch Umformen der entsprechenden Ränder der Verankerungsöffnungen 12 im Borstenträger 10 fixiert. Alternativ hierzu ist es möglich, mehrere separate, nacheinander erfolgende Umformvorgänge für die unterschiedlichen Borsten bzw. Borstenbüschel durchzuführen. Dabei können gegebenenfalls auch unterschiedliche Drücke und/oder Temperaturen durch das oder die beheizten Werkzeugteile aufgebracht werden, weil die Borsten oder Borstenbüschel aus unterschiedlichem Material sind.The singular, separately produced bristle 24 'or bristles 24' is or are preferably fixed simultaneously with the bristle tufts 24 by forming the corresponding edges of the anchoring openings 12 in the bristle carrier 10. Alternatively, it is possible to perform several separate, successive forming operations for the different bristles or bristle tufts. If appropriate, different pressures and / or temperatures can also be applied by the heated tool part (s) because the bristles or bristle tufts are made of different materials.
Zusätzlich oder alternativ zu den obigen Varianten können elastomere Reinigungselemente 108 beispielsweise am Rand des Borstenträgers 10 angespritzt sein. Diese Reinigungselemente 108 sind nicht vorgefertigt, sie stehen aber ebenfalls vorderseitig gegenüber dem Borstenträger 10 vor und dienen zur Massage des Zahnfleisches.In addition or as an alternative to the above variants, elastomeric cleaning elements 108 may be injection-molded, for example, on the edge of the bristle carrier 10. These cleaning elements 108 are not prefabricated, but they are also front side opposite the bristle carrier 10 and are used for massage of the gums.
Der Borstenträger 10 kann hierfür beispielsweise am Rand Löcher oder nur randseitige Ausnehmungen besitzen, in die die Reinigungselemente 108 eingespritzt werden. Ferner lässt sich auch, wie bei Bürsten immer mehr üblich, die Rückseite des Borstenträgers 10 mit einem weicheren Kunststoff umspritzen.The bristle carrier 10 may for this purpose, for example, at the edge holes or edge-side recesses possess, in which the cleaning elements 108 are injected. Furthermore, as is increasingly common in brushing, the back side of the bristle carrier 10 can be overmoulded with a softer plastic.
In letzterem Fall bietet es sich an, dass die Reinigungselemente 108 einstückig in die rückseitige Schicht aus weicherem Kunststoff übergehen. Wie anhand der oberen Hälfte in Figur 9 dargestellt, die eine Variante zur unteren Hälfte zeigt, kann diese rückseitige Schicht aus weicherem Kunststoff auch eine Art Rahmen um den härteren Kunststoff des Borstenträgers 10 bilden, um beispielsweise als Dämpfer zu wirken.In the latter case, it is advisable that the cleaning elements 108 integrally merge into the back layer of softer plastic. As shown by the upper half in Figure 9, which shows a variant of the lower half, this back layer of softer plastic can also form a kind of frame around the harder plastic of the bristle carrier 10, for example, to act as a damper.
Eine weitere Variante besteht darin, dass der Borstenträger 10, hier der Kopf der Zahnbürste, über ein Scharnier 110 aus weicherem Kunststoff mit dem Hals des Bürstenkörpers gekoppelt ist.Another variant is that the bristle carrier 10, here the head of the toothbrush, is coupled via a hinge 110 made of softer plastic with the neck of the brush body.
Generell gilt für sämtliche Varianten, dass der Borstenträger ein Plättchen als ein Teil des späteren Bürstenkörpers oder der gesamte Bürstenkörper sein kann. Beispielsweise kann der Borstenträger auch ein Mehrkomponenten-Spritzgussteil sein, welches dann bereits den fertigen Bürstenkörper bildet, wenn die Borsten abschließend eingebettet werden. Umgekehrt ist es jedoch auch möglich, in ein Teil des Bürstenkörpers, der dann den Borstenträger bildet, bereits die Borsten einzubetten und diesen beborstenden Borstenträger dann nachträglich zu umspritzen.In general, for all variants that the bristle carrier can be a small plate as a part of the subsequent brush body or the entire brush body. For example, the bristle carrier may also be a multi-component injection molded part, which then already forms the finished brush body when the bristles are finally embedded. Conversely, however, it is also possible to embed the bristles in a part of the brush body, which then forms the bristle carrier, and then subsequently to overmold this bristle carrier, which bristles with bristles.
Demzufolge kann die Spritzstation auch als Mehrkomponenten-Spritzstation ausgeführt sein, oder es können mehrere Spritzstationen vorgesehen sein, zwischen denen dann die Station liegt, in der die Borsten verankert werden.Consequently, the injection station can also be designed as a multi-component injection station, or several injection stations can be provided, between which then lies the station in which the bristles are anchored.
Die Reinigungselemente 108 und/oder die singulären, vorgefertigten, die der Querschnittsform beliebigen Borsten aus elastomerem Material erstrecken sich nach vorne vorzugsweise mindestens so weit wie die Borstenbüschel, sie können aber auch über diese hinaus stehen oder kürzer als diese sein. in Figur 11 ist dargestellt, dass nicht nur, wie zuvor bereits erläutert, Borstenbüschel 24 mit ihrem verdickten Befestigungsende 32 in die Verankerungsöffnung 12 eingesetzt und darin durch Umformen des Randes verankert werden, sondern dass singuläre, vorgefertigte Borsten 24‘ (beliebiger Form sowohl in Seitenansicht als auch im Querschnitt gesehen) durch das vorgenannte Verfahren und die vorgenannte Vorrichtung im Borstenträger ankerlos eingebettet werden können. Die Borsten 24‘ sind aus einem elastomeren Material, insbesondere TPE, gespritzt.The cleaning elements 108 and / or the singular, prefabricated, the cross-sectional shape of any bristles of elastomeric material extend forward preferably at least as far as the bristle tufts, but they can also be beyond this or be shorter than this. FIG. 11 shows that not only, as already explained above, bristle tufts 24 with their thickened fastening end 32 are inserted into the anchoring opening 12 and anchored therein by reshaping the edge, but that singular, prefabricated bristles 24 '(of arbitrary shape both in side view as well as seen in cross section) can be anchored anchorless in the bristle carrier by the aforementioned method and the aforementioned device. The bristles 24 'are injection molded from an elastomeric material, in particular TPE.
Die Borsten 24‘ haben in ihrem aus dem Borstenträger 10 herausragenden Abschnitt eine größte Wanddicke d (im Querschnitt gemessen), der größer als 0,6 mm, insbesondere größer 0,9 mm ist.The bristles 24 'have in their protruding from the bristle carrier 10 section a maximum wall thickness d (measured in cross section), which is greater than 0.6 mm, in particular greater than 0.9 mm.
Ferner können oder sollten die vorgefertigten Borsten 24‘ ein verdicktes Befestigungsende 32‘ aufweisen, dessen Höhe geringer ist als die Tiefe der zugeordneten Verankerungsöffnungen 12, sodass der nach innen umgeformte Rand die Befestigungsenden 32‘ umgreift, um eine formschlüssige Halterung zu erreichen. Die Befestigungsenden 32‘ sind beispielsweise flache Zylinder, deren Form der Form der Verankerungsöffnung 12 angepasst ist. Die Außenabmessungen des jeweiligen Befestigungsendes 24‘ sind jedoch so auf den Querschnitt der Verankerungsöffnung 12 abgestimmt, dass beim Einsetzen ein seitlicher Spalt zwischen den Befestigungsende 24‘ und der Wand der Verankerungsöffnung 12 vorhanden ist, bevor die Umformung stattfindet.Further, the prefabricated bristles 24 'may or should have a thickened attachment end 32', the height of which is less than the depth of the associated anchoring apertures 12 such that the inwardly formed edge engages around the attachment ends 32 'to achieve positive retention. The attachment ends 32 'are, for example, flat cylinders whose shape is adapted to the shape of the anchoring opening 12. However, the outer dimensions of the respective attachment end 24 'are matched to the cross-section of the anchor opening 12 such that upon insertion there is a lateral gap between the attachment end 24' and the wall of the anchor opening 12 before the reshaping takes place.
Das Befestigungsende 32‘ kann aus einem anderen Material, insbesondere einen härteren Material als der Rest der Borste 24‘ sein. Ein Beispiel hierfür wäre ein Befestigungsende 32‘ aus Polypropylen. Auch kann nur ein Kern der Borste 24‘ aus einem härteren Material bestehen, der dann anschließend mit einem weicheren Material umspritzt wird. So wäre eine Scheibe aus härterem Material denkbar, die das gesamte oder einen Kern des Befestigungsendes 32‘ bildet.The attachment end 32 'may be of a different material, in particular a harder material than the remainder of the bristle 24'. An example would be an attachment end 32 'made of polypropylene. Also, only one core of the bristle 24 'may be made of a harder material which is then overmolded with a softer material. Thus, a disc made of harder material would be conceivable, which forms the entire or a core of the attachment end 32 '.
Ebenso könnte gemäß in Figur 12 links die den Kern bildende Scheibe 112 einen einstückig daran angeformten Fortsatz 114 haben, welcher in den Teil der Borste 24‘ ragt, der außerhalb des Borstenträgers 10 liegen wird.Likewise, according to FIG. 12, on the left, the core 112 forming the disk could have an extension 114 molded integrally therewith, which projects into the part of the bristle 24 'which will lie outside the bristle carrier 10.
Die in Figur 12 rechts dargestellte Variante einer Borste 24‘ ist mit einem Befestigungsende 32‘ aus einem harten Kunststoff und einem daran angespritzen Abschnitt 120 aus einem weicheren Kunststoff ausgebildet.The variant of a bristle 24 'shown on the right in FIG. 12 is formed with a fastening end 32' made of a hard plastic and a section 120 of a softer plastic molded onto it.
Die in Figur 12 dargestellten singulären Borsten 12 sind spitz zulaufend, was nicht einschränkend zu verstehen ist.The singular bristles 12 shown in Figure 12 are tapered, which is not meant to be limiting.
In Figur 13 ist eine komplette Vorrichtung mit verschiedenen Stationen dargestellt. Zu betonen ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht sämtliche Stationen, die nachfolgend erläutert werden, aufweisen muss.FIG. 13 shows a complete device with various stations. It should be emphasized that the device according to the invention does not have to have all the stations which are explained below.
In Station A werden Borsten oder Borstenbüschel vereinzelt und weiter transportiert. Das linke Bild zeigt einen sogenannten Faserkasten 120, aus welchem fertige Borsten, die mechanisch oder chemisch angespitzt sein können, durch einen Büschelvereinzelner 122 in Büscheln entnommen werden.In station A, bristles or bristle tufts are separated and transported on. The left picture shows a so-called fiber box 120, from which finished bristles, which may be mechanically or chemically sharpened, are taken through a tuft singler 122 in tufts.
Diese Borstenbüschel 24 werden über eine Transportvorrichtung zu einer Station B transportiert, in der die Borstenbüschel 24 dann gegebenenfalls bereits in die endgültige Büschelgeometrie und in das Lochbild der späteren Bürste überführt werden.These bristle tufts 24 are transported via a transport device to a station B, in which the bristle tufts 24 are then possibly already transferred to the final tuft geometry and into the hole pattern of the later brush.
Beispielsweise werden die Borstenbüschel 24 in ein erstes Zwischenmagazin 124, insbesondere in Form einer Platte, eingeschoben. Über das Zwischenmagazin 124 werden die Borstenbüschel 24 mittels Stößel 126 dann unter Umständen in eine weitere Platte 128 geschoben, in welcher gegebenenfalls Umform- oder Umlenköffnungen 130 oder Öffnungen 132 zum Zusammenführen mehrerer Borstenbüschel 24 zu einem gemeinsamen größeren Borstenbüschel oder zum schrägen Ausrichten von Borstenbüscheln 24 vorhanden sind.For example, the bristle tufts 24 are inserted into a first intermediate magazine 124, in particular in the form of a plate. About the intermediate magazine 124, the bristle tufts 24 by means of plunger 126 then possibly pushed into another plate 128, in which optionally forming or deflection openings 130 or openings 132 for merging a plurality of bristle tufts 24 to a common larger bristle tufts or obliquely aligning bristle tufts 24 available are.
Die Borstenbüschel 24 werden anschließend noch weiter in ein das Magazin 20 geschoben. Im Magazin 20 ist dann vorzugsweise die Lochgeometrie der späteren Bürste verwirklicht, was jedoch nicht zwingend der Fall sein muss, wie später noch erläutert werden wird.The bristle tufts 24 are then pushed further into a magazine 20. In the magazine 20, the hole geometry of the later brush is then preferably realized, but this need not necessarily be the case, as will be explained later.
Gegebenenfalls jedoch kann nämlich die Platte 128 und/oder das Zwischenmagazin 124 auch entfallen, sodass die Borstenbüschel 24 direkt in das Magazin 20 transportiert werden. Dies alles ist abhängig von der gewünschten endgültigen Büschellage oder Büschelgeometrie und des Lochbildes der fertigen Bürste.If necessary, however, namely the plate 128 and / or the intermediate magazine 124 can also be omitted, so that the bristle tufts 24 are transported directly into the magazine 20. All this depends on the desired final tuft layer or tuft geometry and the hole pattern of the finished brush.
Der Transport der Borstenbüschel 24 nach der Vereinzelung kann mechanisch über Schieber oder die in Figur 2 gezeigten Stößel 126 in das erste Zwischenmagazin 124 und/oder das Magazin 20 in Station B erfolgen. In Station A ist als weitere Alternative in dem zweiten Bild von links dargestellt, dass die vereinzelten Borstenbüschel über Röhren oder Schläuche 134, in denen ein Überdruck oder ein Unterdrück angelegt wird, in das Zwischenmagazin 124 oder das Magazin 20 gefördert werden.The transport of the bristle tufts 24 after separation can take place mechanically via slides or the tappets 126 shown in FIG. 2 into the first intermediate magazine 124 and / or the magazine 20 in station B. In station A, as a further alternative in the second image from the left, it is shown that the separated bristle tufts are conveyed into the intermediate magazine 124 or the magazine 20 via tubes or hoses 134, in which an overpressure or a negative pressure is applied.
Eine dritte Alternative in Station A zeigt einen aufgewickelten Strang 136 aus parallelen Filamenten. Der Strang 136 ist auf eine Rolle 138 aufgewickelt und wird von ihr stetig abgewickelt. Das Ende des Strangs 136 wird in Öffnungen in einem Zwischenmagazin 124 oder dem Magazin 20 eingeschoben und anschließend abgeschnitten. Nach dem Abschneiden der Enden des Strangs entstehen abgelängte Borstenbüschel 24. Beispielsweise durch einen verfahrbaren X-Y-Tisch wird dann einerseits die Spule oder das in einer beweglichen Führung aufgenommene Ende des Strangs relativ zum Magazin 20 oder Zwischenmagazin 124 oder andererseits das Magazin 20/Zwischenmagazin 127 relativ zum Ende des Strangs verschoben, sodass sämtliche Öffnungen im Magazin 20 oder Zwischenmagazin 124 nacheinander befüllt werden. Ferner können auch mehrere Spulen und Stränge relativ zum Magazin 20/Zwischenmagazin 124 bewegt werden. Anschließend wird das komplett befüllte Magazin 20 oder Zwischenmagazin 124 aus dieser Station heraus bewegt und in die Station B oder direkt in Station C transportiert. In Station B drücken die Strößel 126 die Borstenbüschel 124 in das Magazin 20.A third alternative in station A shows a wound string 136 of parallel filaments. The strand 136 is wound on a roll 138 and is continuously unwound from it. The end of the strand 136 is inserted into openings in an intermediate magazine 124 or the magazine 20 and then cut. After cutting off the ends of the strand, cut bristle tufts 24 are produced. For example, by means of a movable XY table, the coil or the end of the strand received in a movable guide is relative to the magazine 20 or intermediate magazine 124 or, on the other hand, the magazine 20 / intermediate magazine 127 to be relative shifted to the end of the strand, so that all openings in the magazine 20 or intermediate magazine 124 are filled in succession. Furthermore, several coils and strands can be moved relative to the magazine 20 / intermediate magazine 124. Subsequently, the completely filled magazine 20 or intermediate magazine 124 is moved out of this station and transported to the station B or directly in station C. In station B, the tappets 126 push the bristle tufts 124 into the magazine 20.
Um sich den X-Y-Tisch zu sparen, können auch von mehreren Rollen 138 gleichzeitig Stränge in die einzelnen Öffnungen in das Magazin 20 oder das Zwischenmagazin 124 transportiert und danach abgeschnitten werden.In order to save the X-Y table, strands can also be transported by several rollers 138 in the individual openings in the magazine 20 or the intermediate magazine 124 and then cut off.
Die Station C ist eine sogenannte Profilierstation. Hier werden die Borstenbüschel 24 axial verschoben, damit die späteren Enden der Büschel, mit denen gebürstet wird, in einer Ebene liegen oder, allgemeiner gesprochen, in einer vorbestimmten, beliebigen Fläche enden.Station C is a so-called profiling station. Here, the bristle tufts 24 are axially displaced so that the later ends of the tufts with which they are brushed lie in one plane or, more generally, end in a predetermined, arbitrary surface.
In der dargestellten Ausführungsform ist eine Wellenform vorgegeben, weshalb eine Anschlagplatte 140 mit einer komplementären Wellenform vom Magazin 20 beabstandet wird. Die Borstenbüschel 24 werden dann durch eine Andrückplatte 142, welche vorzugsweise eine zur Oberfläche der Anschlagplatte 140 komplementäre Form besitzt, nach unten gedrückt, bis alle Büschelenden an der Anschlagplatte 140 anliegen.In the illustrated embodiment, a waveform is predetermined, so a stop plate 140 with a complementary waveform is spaced from the magazine 20. The bristle tufts 24 are then pressed down by a pressure plate 142, which preferably has a complementary shape to the surface of the stop plate 140, until all tufts abut the stop plate 140.
Die Station C kann jedoch gegebenenfalls auch entfallen, wenn das gewünschte Profil bereits in Station B durch geeignete unterschiedlich lange oder gleich lange Stößel 126 erreicht werden kann. Die beiden Varianten können auch miteinander vermischt werden, indem in Station B eine sogenannte Vorprofilierung durch unterschiedlich lange Stößel 126 und danach eine Feinprofilierung in Station C durch die Anschlagplatte 140 erfolgt.However, station C may also be dispensed with if the desired profile can already be reached in station B by suitable plungers 126 of different lengths or lengths. The two variants can also be mixed together by a so-called pre-profiling in station B by differently long plunger 126 and then a fine profiling in station C by the stop plate 140.
Station D ist eine Schneidestation, in der die hinteren Enden der Borstenbüschel abgeschnitten werden, um in der nachfolgenden Station ein optimales Schmelzen der Büschelenden zu erreichen. Die möglicherweise unterschiedlich weit rückseitig gegenüber dem Magazin 20 abstehenden Borstenbüschel 24 werden mechanisch mittels eines Messers 144 oder thermisch mit einem heißen Draht 146 relativ nahe an dem Magazin 20 abgeschnitten. Gegebenenfalls kann bei Verwendung eines mechanischen Messers 144 das Magazin 20 auch als Gegenmesser wirken. In diesem Fall werden die Borstenbüschel 24 nach dem Abschneiden noch etwas rückseitig aus dem Magazin 20 herausgeschoben, damit sie gegenüber diesen etwas überstehen.Station D is a cutting station where the trailing ends of the bristle tufts are cut off to achieve optimal melting of the tufts in the subsequent station. The bristle tufts 24, which protrude differently far from the magazine 20 at the rear, are cut off mechanically by means of a knife 144 or thermally with a hot wire 146 relatively close to the magazine 20. Optionally, when using a mechanical knife 144, the magazine 20 may also act as a counter knife. In this case, the bristle tufts 24 after cutting off a little pushed back from the magazine 20 so that they withstand something over them.
Gegebenenfalls kann Station D entfallen, wenn die Büschelenden bereits nach Station B oder C gleichmäßig weit rückseitig gegenüber dem Magazin 20 vorstehen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die vorderseitigen Büschelenden in einer Ebene enden sollen.If necessary, station D can be dispensed with if the tufts already protrude evenly to the rear of the magazine 20 after station B or C. This is especially the case when the front tufts ends are to end in a plane.
Der überstehende Abschnitt der Borstenbüschel 24 wird dann in der Station E geschmolzen, so dass alle Filamente eines Büschels miteinander verbunden sind, und zwar über das dann entstehende pilzförmige, verdickte Büschelende. Die Dicke der Büschelenden wird durch die Menge des Materials an Filamenten gesteuert, die rückseitig gegenüber dem Magazin 20 vorstehen. Dadurch lässt sich auch die Geometrie des Büschelendes einstellen.The overhanging portion of bristle tufts 24 is then melted in station E so that all the filaments of a tuft are bonded together through the then mushroom-shaped, thickened tuft end. The thickness of the tuft ends is controlled by the amount of filament material that projects rearward of the magazine 20. This also allows the geometry of the tuft end set.
Das Verschmelzen kann durch einen beheizten Stempel 148 erfolgen, der die Büschelenden berühren kann oder von ihnen beabstandet bleiben kann, sodass durch Strahlungswärme (insbesondere über Infrarotlicht) die Filamente schmelzen. Alternativ lässt sich auch mit Heißluft ein Verschmelzen erreichen. Wichtig ist, dass für die gebildeten Borstenbüschel nur immer eine einzige, zugeordnete Verdickung erzeugt wird, denn nur diejenigen Filamente sollen miteinander durch das Verschmelzen verbunden werden, die auch später in derselben Verankerungsöffnung fixiert werden sollen.Melting may be accomplished by a heated plunger 148 that may touch or be spaced from the tufts so that radiant heat (particularly infrared light) causes the filaments to melt. Alternatively, a fusion can also be achieved with hot air. It is important that only a single, associated thickening is generated for the bristle tufts formed, because only those filaments are to be connected to each other by the fusion, which should also be fixed later in the same anchoring opening.
In der anschließenden Station F werden die Borstenbüschel mit ihren verdickten Befestigungsenden voraus in die Verankerungsöffnungen 12 desIn the subsequent station F, the bristle tufts with their thickened attachment ends advance into the anchoring openings 12 of the
Borstenträgers 10 geschoben und darin wie zuvor bereits ausführlich erläutert, verpresst. Dieses Einschieben kann gleichzeitig, sequenziell oder in Gruppen sequenziell erfolgen.Bristle carrier 10 is pushed and therein as previously explained in detail, compressed. This insertion can occur simultaneously, sequentially or in groups sequentially.
Eine weitere Alternative besteht darin, dass eine Umlenkplatte mit entsprechenden Kanälen vorgesehen ist, in welche die Borstenbüschel 24 mit ihren verdickten Befestigungsenden voraus eingeschoben werden, um dann weiter in die Verankerungsöffnungen des Borstenträgers geschoben zu werden. Diese Variante bietet sich dann an, wenn in im Magazin noch nicht ganz das spätere Lochbild der Bürste oder die Ausrichtung der Borstenbüschel 24 realisiert ist.Another alternative is that a baffle plate is provided with corresponding channels, in which the bristle tufts 24 are inserted with their thickened attachment ends ahead, to then be pushed further into the anchoring openings of the bristle carrier. This variant is useful when in the magazine not quite the later hole pattern of the brush or the alignment of the bristle tufts 24 is realized.
Die zuvor genannten separat hergestellten, singulären Borsten 24‘ können beliebig in jeder Station zugeführt werden, entweder dem Magazin 20 oder erst dem Borstenträger 10.The above-mentioned separately produced singular bristles 24 'can be supplied arbitrarily in each station, either the magazine 20 or only the bristle carrier 10.
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