CN1357061A - 制造硬毛的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

通过挤出和拉伸的途径制造塑料硬毛。硬毛由一至少单芯的芯部和一由热塑性塑料组成的外壳组成,芯部和外壳材料具有不同的技术物理性能,建议,芯部作为预制好的具有拉伸贮备量的无端材料输入,外壳挤出在运行中的芯部上,在接着拉伸外壳时芯部拉伸贮备量的至少一部分被耗尽。其次介绍一种用来实施这种方法的装置。

Description

制造硬毛的方法和装置
本发明涉及一种通过挤出和拉伸的途径制造硬毛的方法，其中硬毛由一至少单芯的芯部和一由热塑性塑料组成的外壳组成，并且芯部和外壳的材料具有不同的技术物理特性。
塑料硬毛通常通过挤出或纺丝制造成无端单丝的形式，并通过单丝或合并成股的单丝的切断得到，其次已知由一芯部和一外壳组成的塑料硬毛，以利用不同的材料特性或在透明外壳时利用不同的光学特性，例如用于消耗显示(DE 3400941 A1，US 3258805 A1，EP 0303202)。
如果外壳和芯部由热塑性塑料组成，那么它可以通过这两种材料的挤出制造(GB 2050156，WO 94/10539)。这样得到的无端材料必须在挤出时在仍处于软塑性状态下立即拉伸并在进行充分的冷却以后再次拉伸，以便通过分子的取向给材料赋予必要的弯曲刚性，同时又具有足够的弹性。因为像所希望的那样两种塑料具有不同的特性，在拉伸时它们的表现也不一样，因此在成品材料性能方面必须采取折衷方案。
此外已知(GB 2050156 A)，在塑料挤出时对于芯部断续地、对于外壳连续地输入，使得形成一种无端材料，在它里面埋着相互分开的芯部段。在芯部段之间外壳分别收缩。然后在收缩区域内可以将无端材料切断，以便得到分别带有一个芯部的单根硬毛。该芯部在其两端被外壳的材料覆盖。这种方法对于硬毛的制造可能是很有意义的，但是在可实施性方面却遇到困难。在挤出后强制性地必须进行的拉伸，在两个拉伸阶段的每一个内拉长1.5至10倍，这不能不导致在收缩处外壳材料的早期断裂。因为拉伸力不能传递到芯部材料上，这不得不造成分子不定向，最终使硬毛完全不能用。
本发明的目的是，推荐一种制造硬毛材料的方法，其中外壳提供在硬毛上应该具备的物理技术特性，而芯部应该具有各种任意的特性曲线。其次应该推荐一种实施这一方法的装置。
按照本发明这个目的通过这样的方法实现，使得芯部作为预制好的具有拉伸贮备量的无端材料输入，外壳挤出在行进中的芯部上。并在接着拉伸外壳时芯部拉伸贮备量的至少一部分被耗尽。
通过预制芯部的无端材料和其输入，以便接着挤出上外壳塑料，可以通过相应的材料选择或通过无端材料的种类和结构可以给芯部赋予几乎任意的特性。在对外壳挤出后立即热拉伸以及接着进行冷或热拉伸时给外壳赋予对于硬毛必要的在弯曲能力和重新立起能力方面的特性，而芯部的无端材料通过拉伸贮备量的耗尽可以跟随拉伸过程，并在某些情况下只有在这时才得到其最终的和希望的特性。与两种材料必须在熔化状态进行加工的复合挤出不同，在按本发明的方法中对于芯部也可以采用在熔化状态完全不能或至少不能和外壳材料结合在一起加工的材料。其中也可以是本身是对温度敏感的或含有对温度敏感的添加剂的材料，因为与外壳的聚合物熔液只是短时间接触，并且由于相对于单丝而言外壳的横截面较小，所以能较快地冷却。
用于芯部的无端材料的长度贮备可以用不同的方法实现，例如芯部以具有高延伸能力的无端材料的形式输入。为此特别是考虑具有橡胶形特性的材料，它在拉伸和冷却后在硬毛内产生一种预应力。由此具有与其芯部相比刚性好的材料的硬毛得到特别好的弯曲性能。
除此之外，芯部的无端材料也可以以非直线单丝的形式输入，其中拉伸贮备量通过单丝拉伸成几乎直线的形状部分或完全耗尽。
其次芯部的无端材料也可以以有波纹的、镦粗的或螺旋形的形状输入，并且拉伸贮备量由波纹、镦锻压缩比或螺旋线得到。如果拉伸贮备量只是部分耗尽，残留的波纹、镦锻压缩比或螺旋线便在外壳上复现出来，如果外壳与芯部无端材料紧密接触地挤出的话。这造成带有凹凸表面的硬毛，它具有很强的清理效果。
其次芯部的无端材料可以以编织过的、针织过的或并条的形式输入，其中外壳拉伸时芯部的无端材料也相应地拉伸。最后芯部可以以至少一根没有或仅仅部分拉伸过的塑料单丝输入，也就是说在外壳拉伸时具有足够的拉伸贮备量，以便跟着一起拉伸。
在外壳拉伸时整个拉伸贮备量可以都耗尽，为此无端材料在其结构和材料选择方面必须和外壳的塑料和需要的拉伸相应地匹配。
芯部也可以作为具有横截面削弱部位的无端材料输入，其中这些横截面削弱部位最好等距设置。在外壳拉伸时在拉伸贮备量耗尽后芯部的无端材料可能过度伸长直至多处断裂，因此在完工的硬毛材料中芯部以断续的段存在，而不是像在开头所述的现有技术中那样在拉伸时外壳断裂。如果横截面削弱部位等距地设置在芯部的无端材料上，其间距可以特别地与硬毛长度相吻合，使得每根硬毛具有至少一段芯部并且芯部材料在两端通过外壳材料覆盖。
在优先的结构中在芯部的无端材料上挤出由透明的或半透明的塑料，其中输入有利地带有与外壳不同颜色的芯部无端材料。
由此可以用肉眼观察到硬毛一定的使用特性或应用目的。其次这种方法可以用于硬毛上的损耗显示，其中芯部材料随着磨损的加大逐渐外露，并显现出芯部颜色或变得更鲜艳。
其次本发明提供了这样的可能性，使芯部的无端材料在输入之前配备起化学、物理、卫生或医药作用的添加剂，然后在挤出外壳后被外壳所覆盖。这里外壳的塑料可以这样地选择，使得这些添加剂不需要其他措施或者通过潮湿作用扩散到外壳内，并由外壳扩散到外界。这例如适用于在用作牙刷时起医药或卫生作用的添加剂。虽然含有这种添加剂的硬毛材料是已知的，但是它们不是直接埋在单丝内便是涂在表面上。在许多添加剂中由于其温度敏感性直接埋入有困难，这会导致它在挤出时受到损害。在按本发明的方法中不存在这样的危险。这些添加剂在使用期间的释放也可以通过外壳材料的选择很好地控制。
芯部也可以以直接带有医药和卫生作用的无端材料的形式输入。这特别适合于金属离子发生器，如银或银化合物，其杀菌作用是众所周知的，其埋入单丝内是已知的，但是这造成看起来不怎么美观的灰色。
其次芯部可以以由金属丝或涂金属的塑料的组成的无端材料的形式输入。这里也可以利用金属的形成离子的性能或其他性能。
最后芯部可以以由平行分布的、合股的或捻转的单丝组成的无端材料的形式输入，这些单丝一方面提供一定的拉伸贮备量，另一方面以合股或加捻的形式具有高的抗拉强度。
其次本发明针对用来实施上述方法的装置。这里本发明从一具有至少一个挤出喷嘴和至少一个连接在挤出机后面的用于条形挤出物的牵引和拉伸的装置的挤出机出发。按照本发明这种装置的特征为，在挤出喷嘴后面连接一使条形喷出的挤出物偏转一规定角度的成形通道，在挤出喷嘴下游转向区域内一用于在基本上相同的角度下输入的芯部无端材料的导引通道通入该成形通道内。
从喷嘴中条形喷出的挤出物以具有实心横截面的单丝的形式或毛细管形单丝的形式在挤出喷嘴后还处于软塑性状态时立即偏转到成形通道内。构成芯部的无端材料通过在偏转区域内通入成形通道的导引通道输入。如果挤出物做成带实心横截面的单丝，那么无端材料进入条的还是软塑性的物质内。取而代之挤出喷嘴也可以具有环形横截面，使得挤出物作为毛细管形的单丝喷出，然后无端单丝拉入单丝的毛细管空腔内。
在优选的结构中用于挤出物牵引和拉伸的装置同时也用来牵引芯部的无端材料。由此保证，挤出物和构成芯部的无端材料一起同步地通过成形通道拉出，根据挤出物拉伸的程度的不同无端材料的拉伸贮备量也不同程度地用掉。无端材料的拉伸贮备量这样地设计，使得根据材料的延伸率在拉伸时用掉这么多拉伸贮备量，使芯部得到所希望的物理技术特性。
在一种优良的结构中成形通道与挤出机轴线成90°的角度设置。在挤出物和无端材料抽出后在成形通道内所产生的复合条可以向任意方向偏转。
为了产生软管形外壳挤出机具有一环形挤出喷嘴。为了在软管形挤出物和无端材料合并时无端材料可以准确地进入软管形挤出物，在一种优选的结构中设想，环形挤出喷嘴的内径和成形通道的内径大于芯部的无端材料在其轴线的横向的最大宽度。
下面借助于在附图中表示的实施例对本发明加以说明。在附图中表示：
图1  用来实现本方法的挤出机的一种实施形式的示意图；
图2  第一种实施形式中挤出喷嘴区域内的放大的剖视图，和
图3  另一种实施形式的相应于图2的剖视图。
图1表示一具有一底座2、固有的挤出机壳体3和一用于待制造硬毛材料外壳聚合物颗粒的装料漏斗4的普通挤出机1。挤出机1的挤出机喷嘴4后面直接连接一成形头5，在该成形头内离开挤出机喷嘴4的挤出物以一个角度—在所示实施例中是90°—向上偏转。无端材料6从下方输入成形头5，以形成硬毛材料的芯部。当然无端材料也可以从上下方引导。同样也可以让挤出物垂直喷出并偏转到水平方向，因此无端材料水平引导。在成形头5上方出来一复合条7，它由位于内部的具有拉伸贮备量的无端材料6和从喷嘴4中出来的挤出物组成。
一带有导丝辊的装置8用来牵引复合条7，该装置在牵引的同时拉伸构成外壳的挤出物。在某些情况下也可以由多个顺序连接的导丝辊组成的装置8后面可以连接另一用来冷或热拉伸的装置。
在按图2的实施形式中挤出机喷嘴4具有一逐渐缩小的横截面9，还处于熔化柔软状态的挤出物10作为实心单丝从该横截面中喷出。成形头5具有一成形通道11，它向上折弯90°，挤出物偏转到该成形通道内。其次成形头5具有一导引通道12，它设置在成形头内挤出机喷嘴4的下游，并在转向区13内通入成形通道11。无端材料6通过导引通道12输入，其拉伸贮备量通过波纹形图示表示。可以涉及一种纯粹的长度贮备量或者延伸贮备量。
在所示实施例中无端材料6沿成形通道11的轴线输入，在这里被挤出物完全包围。为此采用一装置8，它牵引从成形通道11中出来的用于硬毛外壳的挤出物14，并同时牵引用于硬毛芯部的无端材料6。这时挤出物的横截面在从成形头5中出来后立即逐渐变细到规定的尺寸，成为一复合条7，与此同时无端材料6的拉伸贮备量至少部分耗尽，如由图中可见。在复合条7中外壳20材料和/或形状锁合地包围芯部21。
在按图3的实施例中挤出机喷嘴4做成环形喷嘴15，其内径大于无端材料6在垂直其纵向的最大尺寸。成形通道11具有一内径，它大致相当于环形挤出机喷嘴15的外径，使得离开挤出机的、还处于熔化柔软状态下的挤出物做成毛细管形单丝17的形状。通过导引通道12输入的无端材料6同样轴向拉入成形通道11内，并进入单丝17的毛细管空腔，以形成带外壳20和芯部21的复合条。在牵引和拉伸复合条7时毛细管形单丝17的外壳首先贴合在无端材料6上。因为在这个部位外壳材料还处在软塑性状态，无端材料6只是在外侧被覆盖。通过相应地选择结构尺寸和调整装置8上的牵引力达到外壳20在芯部21上或多或少的紧密贴合，使得芯部要不固定在外壳上，要不还能轴向移动，以便例如在成品硬毛上可以将芯部部分拉出，以利用由它制成的硬毛制品的刷净效果。

Claims (20)

1.通过挤出和拉伸的途径制造硬毛的方法，其中硬毛由一至少单芯的芯部和一由热塑性塑料组成的外壳组成，并且芯部和外壳的材料具有不同的技术物理性能，其特征为：芯部作为具有一拉伸贮备量的预制好的无端材料输入，外壳挤出在运行中的芯部上，在接着拉伸外壳时芯部的至少部分拉伸贮备量耗尽。
2.按权利要求1的方法，其特征为：芯部以具有高延伸能力的无端材料的形式输入。
3.按权利要求1或2的方法，其特征为：芯部的无端材料以至少一根非直线的单丝的形式输入。
4.按权利要求1至3之任一项的方法，其特征为：芯部以至少一根未拉伸或仅仅部分拉伸过的塑料单丝的形式输入。
5.按权利要求1至3之任一项的方法，其特征为：芯部的无端材料的波纹的、镦锻的或螺旋形的形状输入。
6.按权利要求1至3之任一项的方法，其特征为：芯部的无端材料以编织过的、针织过的或并条的形式输入。
7.按权利要求1至6之任一项的方法，其特征为：在拉伸外壳时全部拉伸贮备量耗尽。
8.按权利要求1至7之任一项的方法，其特征为：芯部作为带有横截面削弱部位的无端材料输入。
9.按权利要求1至8之任一项的方法，其特征为：芯部作为具有等距的横截面削弱部位的无端材料输入。
10.按权利要求1至9之任一项的方法，其特征为：芯部的无端材料在拉伸外壳时在耗尽拉伸贮备量的情况下伸长，直至多处断裂。
11.按权利要求1至10之任一项的方法，其特征为：在运行中的芯部无端材料上挤出由透明或半透明塑料组成的外壳。
12.按权利要求1至11之任一项的方法，其特征为：输入具有与外壳不同颜色的芯部无端材料。
13.按权利要求1至12之任一项的方法，其特征为：芯部的无端材料在输入前配备起化学、物理、卫生或医药作用的物质。
14.按权利要求1至12之任一项的方法，其特征为：芯部以具有直接的医药或卫生作用的无端材料的形式输入。
15.按权利要求1至14之任一项的方法，其特征为：芯部以由金属丝或涂金属的塑料组成的无端材料的形式输入。
16.按权利要求1至15之任一项的方法，其特征为：芯部以由平行分布的、合股的或捻转的单丝组成的无端材料的形式输入。
17.用来实施按权利要求1至16之任一项的方法的装置，具有一至少带一个挤出机喷嘴(4)和至少一个连接在挤出机后面的用来牵引和拉伸单丝状挤出物(14、17)的装置(8)的挤出机(1)，其特征为：在挤出机喷嘴后面连接一使喷出的挤出物偏转一规定角度的成形通道，一用于在基本上相同的角度下输入的芯部无端材料(6)的导引通道(12)在偏转区域(13)内和挤出机喷嘴(4)的下游通入成形通道(11)。
18.按权利要求17的装置，其特征为：用于牵引和拉伸挤出物(14、17)的装置(8)同时用来牵引用于芯部的无端材料(6)。
19.按权利要求17或18的装置，其特征为：成形通道(11)与挤出机(1)轴线约成90°设置。
20.按权利要求17至19之任一项的、带一环形的用来产生毛细管形挤出物的挤出机喷嘴(15)的装置，其特征为：环形挤出机喷嘴(4)的内径和成形通道(11)的内径大于芯部的无端材料(6)在垂直于其轴线方向的最大尺寸。
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