CN1652917A - 在基体上制造刷毛结构的方法 - Google Patents

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Abstract

介绍一种借助于模具在任意类型的基体上制造刷毛结构的方法，模具具有从一模具壁出发的刷毛成形通道，其中一种形成刷毛的成形材料在压力作用下，尤其是通过注塑注入通道。为此基体间接或直接这样地贴合在具有通道的模具壁上，使得通道的空敞横截面被完全覆盖，接着以这样的成形压力(注射压力)将成形材料输送到基体上，使基体在通道空敞横截面区域内被击穿，这时基体材料被排挤，最后成形材料填满通道。

Description

在基体上制造刷毛结构的方法
技术领域
本发明涉及一种借助于模具在任意类型的基体上制造刷毛结构的方法，此模具具有从一模具壁出发的用于刷毛成形的通道，其中构成刷毛的成形材料在压力作用下进入通道内。
背景技术
刷毛制品，其中特别是包括各种类型的刷子，毛刷和扫帚，主要通过机械方法制造，首先制造带孔的鬃载体，接着用机械方法装上刷毛束。随着塑料的出现通过灌注或注塑制造刷体，刷毛既可以用普通的机械方法，在最近也通过热力方法固定。在所有这些方法中首先必须在挤出或纺造过程中制造刷毛单丝，在某些情况下切断单丝，接着将刷毛固定在基体上。在当今仍然大多采用的固定技术中刷毛接成环线并用金属锚杆冲压在刷体内。
因此不乏大量的试验，使刷毛或刷毛束与基体一起形成一体再将基体与刷体结合，以使制造过程更经济。例如一百年以前就有人建议(GB788/1861，GB24 935/1896)，灌注刷毛和连接它们的由弹性材料如橡胶等等组成的基体，然后固定在本身的刚性刷体上，此外已知(DE941 364，GB 2 151 971，US 301 644，4 244 076，US 5,040,260，US5,966,771，WO98/03097)，在一次注塑过程中制造合并成组的清洁元件连同连接它们的基体，然后或者用双组分注塑方法使基体与刷体结合。最后已知，将整个刷体和刷毛制造成一体的注塑件(US 5,926,900)。
在实际上这种类型的刷子只能用在小的范围内，例如在头发护理范围或作为一次性使用的刷子。这种有缺陷的特性和承受体(Akzeptanz)的原因是这样的事实，注塑的刷毛只有非常小的交变弯曲强度，因为它们和在纺造过程中获得的刷毛不同，不具有对于牢固性必要的、尤其是以平行于刷毛的分子链的纵向取向为特征的分子结构。因此它们只能称为工作或清洁元件而不是刷毛。不足的牢固性特别是可以在工作元件在基体上的台阶区域找到，因为那里几乎完全没有分子的定向。这导致，在制造后立即规则布置的工作元件在短时间使用后便改变其位置，特别是弯曲、折断和不再竖立(弯曲复原)。其次这种工艺要求工作元件和基体采用同一种塑料，这在具有高要求结构的刷毛必须由它组成的塑料很贵重时导致成本的相应升高。成本的任何降低不得不在塑料选择上作出妥协。但是始终留下在使用性能方面的缺点，其结果是，这种类型的刷子只适合于少数应用场合。也不可能使用于基体和刷毛的材料或刷毛相互之间的材料的差别与相应的要求结构相适应，这特别是牵涉到机械强度、材料固有的摩擦系数、颜色等等。
其次已知一种刷子(US 2 621 639)，其中工作元件(“指”)在固有意义上不是刷毛，而是销、柱、条等等。这牵涉到大多由橡胶或橡胶弹性的塑料，例如弹性体组成的注塑件，它们具有较大的横截面、大多比刷毛短的长度。由于两个原因不得不需要这种迫不得已的“刷毛”结构类型。一方面只有通过这种方法才能得到一定程度满意的牢固性和交变强度，另一方面由于注塑技术方面的原因成形通道不允许太窄和太深，以便一方面保证充分地充满模型，另一方面又能够脱模。这种“指”的决定性的特性主要在于，在被它刷过的表面上在较大的摩擦系数的情况下的柔软作用，亦即一种抚摸和按摩作用，而不太在于积极的刷洗作用。典型的应用场合是发刷，它们主要用于头发的分梳和整理，并只应密集地擦过头皮。这些元件的刚性主要只能通过直径和直径/长度比以及塑料的硬度控制。
按US 2 621 639的刷子通过注塑制造，其中将一带相当于工作元件布局的排孔的柔性薄基体板放入一注塑模内，它具有大量通道形型腔，它们连接在基体的排孔上并用来形成销状工作元件。在相对的一侧—注射侧—设有分配通道，它们将熔液态的塑料，如尼龙，引入各个排孔和相连的成形通道内。成形通道在直接与基体排孔连接处首先直接连接一扩口。用这种方法在薄的基体板两侧产生一加粗部，使工作元件在两个方向轴向固定，尽管所用的尼龙适合于达到类似刷毛的性能，但是这在这里没有用，因为至少在清洁元件根部由于加粗而不能形成纵向取向的分子结构。对于另一种已知的发刷(EP-B1-0 120229)也一样，其中首先注塑一带有套筒形锥形凸台的基体，接着在套筒内注入作为芯部的另一种塑料，它以加粗部放在张开的套筒口上。在背面上芯部通过一材料合适的第二基体板连接。这里重要的也是两个部分形馈合的、轴向固定的连接，因此工作元件更粗笨。
在牙刷和扫帚方面也已知这种清洁元件(US 5 040 260，US 5 966771)。这些刷子做成两件式的，最后在牙刷方面已知(US 1 924 152，2 139 242，DE 826 440，WO 00/64307)，将由具有其公认的良好刷洗效果的普通刷毛组成的刷毛组和由橡胶弹性的塑料组成的柱形或销形清洁元件相组合。
本发明申请人的WO 02/03831(DE 100 33 256和DE 101 30 863)(其公开资料作为本申请的内容)提供一种方法和装置，其中可以利用注塑技术已知的优点，仍然不仅可以制造其刷毛达到甚至超过纺造挤出刷毛的质量和使用性能的刷毛制品。
这通过这样的方法达到，即制造带有起一种纺丝喷嘴作用的裂口的基体，在它上面连接通道的裂口至少在其部分高度上配备≤3mm的最小宽度，选择此宽度与由裂口的高度和通道的长度得到的熔液流动路径之比≤1∶5，塑料熔液从基体的至少一侧—熔液输入侧—穿过裂口注射入通道，形成刷毛。所述比例最好选择成小于/等于1∶10。这个比例的下限可以在1∶250范围内。
用这种方法在刷毛制品的制造方面走出新的道路。上面设置刷毛并且可以构成刷体本身或其一部分，例如衬垫等等的形式的基体同时用作用于通过注塑产生刷毛的似乎丢失的“模具”。在起一种纺丝喷嘴作用的裂口上由于阻挡效应和壁的摩擦而在壁附近区域内形成具有较大剪切力的延伸流。这使得，在熔液或者说塑料内部的分子结构沿流动方向取向，并且这种取向一直延续到形成刷毛的通道内，这里按照本发明选择的熔液流动长度与裂口最窄部位之比使分子的纵向取向优化。刷毛通过分子链的纵向取向的这种自强化特别在部分结晶的热塑性塑料中更显著。此外在这样制成的刷毛制品中与制成一体的不同刷毛的一个短的部分长度，亦即其根部，设置在基体内，并由基体支承。这个根部区域在强度方面是最敏感的区域，因为在那里还不存在分子取向或者只是粗略地显示出来。通过这种强化得到较高的弯曲强度，特别是交变弯曲强度，还有较高的抗拉强度。与用普通方法注塑成单件的刷毛制品相比，对于刷毛偏转规定的量所需要的弯曲力提高40％或更多。弹性模量也显著提高。因为抗拉强度也大大提高，即使在小的横截面和大的长度时刷毛也可以方便地脱模。
用按本发明申请人的WO 02/03831的已知方法原则上可以加工所有可灌注的塑料，其中鉴于刷毛的要求结构优先采用热塑性塑料或热弹性体或其混合物(熔合物)，因为在用这些塑料时显示出最佳的分子取向。
本发明申请人的上述方法，以及按US 2 621 369的方法有这样的缺点，即预制的塑料基体的孔图案必须与通过模具上的通道给定的栅格(Raster)完全一致，特别是孔和通道的轴线必须相互对齐，如果没有精确地遵守这个要求，在刷毛固定区内便产生错位，这带来刷毛根部不希望的横截面减小，从而使刷毛过早撕裂或剪断。另一方面预钻孔的塑料刷毛基体只能通过注塑法某种程度上经济地制造。但是在注塑时始终必须考虑不仅在冷却时基体收缩，而且在一段较长的时间内将再收缩，因此失去开始时存在的尺寸保持性。为此人们采用不收缩的塑料，从而大大缩小了刷毛和基体的材料组合选择的可能性。如果对于刷毛/基体的材料组合，特别是对于基体材料希望能够有大的选择余地，也许必须保存许多注塑模。
发明内容
本发明的目的是，推荐一种方法，用这种方法可以可重复地并在质量保持不变的情况下制造具有刷毛结构的任何基体材料。
因此本发明涉及一种用来借助于模具在任何类型的基体上制造刷毛结构的方法，此模具具有从一模具壁出发的刷毛成形通道，其中构成刷毛的成形材料在压力作用下进入通道。按照本发明这种方法的特征是，基体间接或直接地这样贴合在具有通道的模具壁上，使得通道的空敞横截面被完全覆盖，接着以这种成形压力将成形材料注射到基体上，使得基体在通道空敞横截面的区域内被击穿，这时基体材料被挤开，最后成形材料注入通道内。
按本发明的方法从原来状态的基体材料出发，特别是它没有必须与刷毛成形通道对齐的通孔。而是将成形压力用于在成形过程中通过使成形材料在成形压力作用下击穿基体的方法产生具有必要横截面的通孔。这时覆盖通道空敞横截面的材料向侧面和在某些情况下也向“闭合方向”挤压。只有随着刷毛的成形才产生按由通道确定的栅格的孔图案，因此既不出现孔与通道对齐的问题，也不出现孔与通道重合的布局的问题，并避免用于预制打孔基体的昂贵模具。
按本发明的方法并不局限于注塑，而是可以将液态或塑性物质作为成形材料注射入模具中，并在成形压力作用下在通道空敞横截面区域内击穿基体，并将基体材料挤压到通道内。
也就是说通过本发明的方法不仅可以处理可热塑性加工的塑料，而且也可以处理还处于塑性状态下的热固性塑料材料，然后在成形过程以后它们才硬化。其次应该提到，例如作为灌注蜡烛(Giesskerze)提供的液态塑料。
此外作为刷毛成形材料可以向模具注入粘弹性材料，并在成形压力作用下，在通道空敞横截面区域内击穿基体，并将基体材料排挤压入通道内。用这种方法也可以处理弹性体或其他橡胶类材料，如乳胶，作为基体材料，这里保证，基体始终仅仅在刷毛成形通道所处的部位穿孔。
最后成形材料也可以作为固体材料注入模具内，如果它在相当高的在技术上可以实现的最高达5000bar(5×105kPa)压力作用下可以塑性变形的话。在成形压力作用下塑性材料在通道空敞横截面区域内击穿基体，基体材料在它们被压入通道之前向侧面和/或沿“喷射”方向排挤。
在采用上述方法时成形材料的成形在某些情况下可以通过输入热量得以支持。尤其是如果成形材料由试剂成分，例如热固性塑料组成，值得采用这种方法，以便加速其硬化。
如果刷毛成形材料是熔液，并且熔液在注塑或压铸过程中在通道空敞横截面区域内击穿基体并将基体材料排挤进入通道内，那么这种方法可以特别有利地实现。这里在1000至5000bar(1×105kPa至5×105kPa)的单位注射压力证明是合适的参数，这时在刷毛成形通道内还可以指望大于300至600bar(0.3×105kPa至0.6×105kPa)的单位压力，这即使在通道窄时对于良好的充模也是足够的。在注塑和压铸时基体的穿透带来不同的效应。在固有的熔液前沿的前面出现一压力波，它压缩在模具内所包含的空气，在固有的熔液前沿进入之前，这个还具有高的温度的空气压力波首先出现在基体上。
因为用本发明的方法可以在任何一种基体材料上制造刷毛结构，只需要考虑，根据基体的厚度和材料特性这样地调整成形压力，使得基体在压力作用下在通道开口区域内穿孔。
在基体被成形材料穿透时被排挤的基体材料至少部分挤入通道开口内，由此形成一种卡圈(Kragen)，它将单根刷毛在刷毛根部区域内扎紧。
此外可以根据基体材料的选择这样地控制压力，使得在成形材料穿透基体时被排挤的基体材料类似于射击口那样在基体上形成一漏斗状孔。
此外为了在形成这种卡圈时不削弱刷毛根部的横截面，可以设想，刷毛成形通道在其开口区域内可以设置一扩口，以容纳成形为卡圈的基体材料。用这种方法可以无阻碍地形成刷毛分子结构，特别是达到刷毛内所希望的分子纵向取向。
基体材料也可以这样地选择，使得在基体被成形材料穿透时被排挤的基体材料与刷毛成形材料形成一种熔合物，以赋予刷毛特殊的性能。
基体在贴合到模具壁上之前最好在其覆盖通道开口的区域内配备削弱材料的结构，它们可以由基体简单的减薄、盲孔直至径向对称设置的给定破裂部位来达到。
在一种实施方案中，在模具内通道前可以放置至少另一个配备对齐的孔的基体，需要被成形材料穿透的基体重合地贴合在另一个基体的孔上。在这种情况下刷毛成形通道的空敞横截面不直接起“打孔样板”的作用，而是另一个基体的延长型腔的孔起这个作用，在刷毛成形材料穿过时被排挤的基体材料挤入另一个基体的孔内，由此造成刷毛在根部区域内特别好的扎紧。
布局也可以这样进行，即覆盖通道空敞横截面的基体直接贴合在包围通道的模具壁上，另一个基体放在它上面，使得形成一种“冲孔模”，它使基体的击穿更容易。
作为便于基体击穿的另一个措施，刷毛成形通道口的边缘可以形成凹凸轮廓，接着才过渡到光滑壁。
覆盖通道空敞横截面的基体特别是在材料注塑时还满足作为压力保持势垒(Barriere)的另一个功能，亦即通常从注塑机到型腔所出现的压降通过成形材料在基体材料处的短时间阻滞而部分被抵消，使得成形材料仍以足够高的单位压力成形地注射到刷毛成形通道内。实际试验表明，在注射螺杆前2100bar(2.10×105kPa)的单位注射压力在内腔内可能下降到约600bar(0.6×105kPa)，而在通道被基体覆盖时模具内部压力几乎可以保持在螺杆之前的单位注射压力。热塑性塑料熔液的可压缩性也给以在基体穿透前压力的保持高达10％的支持。由此造成注塑材料在刷毛成形通道内希望的高的流动速度，这又对提高剪切作用，从而对在形成针状结晶的情况下在热塑性塑料内良好的纵向取向起重要作用。也就是说通过基体的厚度和由此造成的在模具内膜内的压力保持也可以影响所产生的刷毛的质量。在模具内压力相当高的情况下熔液进入刷毛成形通道爆炸式地发生，优化的工艺参数和结构措施在本发明申请人没有公布的专利申请(DE 102 01635.5，2002年1月1 7日；DE 102 12 781.8，2002年3月21日)中给出，因此将它们归入本申请的公开资料中。
已经说明，基体可以由任何材料，特别是由有机或无机材料组成。
它可以由一薄膜，尤其是延展薄膜构成，它在被击穿时保证在刷毛安装区域内绝对密封的封闭。基体也可以由金属薄膜构成，它可以在完工的刷毛制品上根据刷毛制品使用目的的不同满足装饰和/或化学/物理作用。
除此之外基体也可以由塑料薄膜，特别是弹性体薄膜构成，它赋予完工刷毛制品在刷毛一侧上符合使用要求的性能。
最好采用具有≤1mm厚度的薄膜，它们通常在相应的成形压力下在预先准备的给定破裂部位处穿孔。
基体也可以由尤其是具有≥0.2mm的厚度的板构成。
基体也可以由两层或多层或者层压薄膜构成，其中最好设置一非常薄的外层，它便于刷毛基体与模具内轮廓的匹配。这种结构的优点将在后面结合本方法的另一种方案加以说明。
在基体内两层或多层组成时通道开口可以由至少一层覆盖，并且至少另一层按照通道的布局配备预先成形的孔。
两层或多层最好由具有特别是不同弹性的不同材料组成。
基体可以作为预制的成形件输入打开的模具内。它可以例如是一吹塑件、注塑件或一深拉件。
基体也可以作为连续材料输入打开的模具内，并在模具闭合前或闭合时切断到规定尺寸。此外基体可以以规定尺寸输送到一连续衬垫上，并在模具区域内与衬垫分离。
其次基体的覆盖通道空敞横截面的材料可以与刷毛材料焊接，这里可以采用不同的塑料组合。
此外本发明的方法提供这样的可能性，将形成刷毛的不同机械性能的塑料逐段送入模具内，使得整个刷毛结构由不同性能的刷毛构成。其次可以将形成刷毛的具有不同颜色的塑料逐段送入模具内，以便可以看到不同类型的刷毛区。
本发明的方法造成始终单独竖立的刷毛，它们根据刷毛成形通道布局的不同以小的至大的间距排列。由这种单独竖立的刷毛组成的刷毛结构尤其是对于具有高的卫生要求的刷子和毛刷证明是有利的，因为留在刷毛之间的污物或用刷子或毛刷涂抹的涂料远比在刷毛束时少，特别是这种刷毛或毛刷还可以无可挑剔地冲洗和清洁。
在本方法的另一种方案中基体材料作为粗成形件或剪裁件放入模具内，并借助于成形材料的成形压力在成形材料穿透经过修整的基体之前在包围通道空敞横截面的模具壁上成形。在这种情况下基体的最终轮廓在模具内才通过成形材料的成形压力产生。这特别适用于薄膜状的薄基体，在某些情况下也适用于双层结构。
在另一种方案中基体材料作为粗成形件或剪裁件放入模具内，并在刷毛成形材料以高的成形压力输入模具之前借助于流体压力成形在包围通道空敞横截面的模具壁上。这里外界流体仅仅用作成形介质，它要不在注射成形材料之前从模具中去除，要不通过继续注射成形材料本身从模具中挤出。
此外基体材料和刷毛成形材料可以按三明治夹层注塑法注入模具。这可以用单注射或双注射法进行。
在用于用外界流体使基体材料成形的方法中应该提到GIT法(气体注射工艺)或WIT法(水注射工艺)。
附图说明
下面借助于几个实施例说明本发明。附图中表示：
图1   模具一部分在第一工艺阶段的示意图；
图2   按图1的模具部分在第二工艺阶段；
图3   图1的局部视图；
图4   图2的局部视图；
图5-7 在成形通道的开口空敞横截面区域内的各一个大大放
      大的剖视图；
图8   成形通道另一种实施形式的空敞横截面的俯视图；
图9   在用多层基体的工作方式时模具一部分的剖视图；
图10  用于牙刷头的基体的示意侧视图；
图11  牙刷头刷毛区的正视图；
图12    另一种实施形式的相当于图11的视图；
图13    另一种结构的牙刷头的局部剖视图；
图14-17 分别以俯视图表示基体上的给定破裂部位布局的不同
        实施形式；
图18    在延展薄膜型基体时削弱部位实施形式的俯视图；
图19    以剖视图表示在成形压力作用后按图18的实施形式；
图20-22 带有栅格形设置的给定破裂部位的基体不同结构的各
        一个俯视图；
图23-30 分别以剖视图表示在较厚的基体上的给定破裂部位的
        不同结构；
图31    具有不同给定破裂部位的基体和不同成形材料的局部
        剖面图；
图32    带有确定形状的凸阶的基体的局部剖视图；
图33    在注射成形材料以后的图32的基体；
图34    与图32略有不同的结构的局部视图；
图35    在注射成形材料后的按图34的实施形式；
图36    按单注射法三明治夹层注塑的示意图；
图37    用按图36的方法制造的产品；
图38    按双注射法的用示意剖视图表示的注塑设备；
图39、40一牙刷头的纵剖视图和横剖视图；
图41    以俯视图表示由带状刷毛元件组成的星形剪裁件；
图42    按图41的剪裁件的带状部分的侧视图；
图43    带状剪裁件的剖视图。
具体实施方式
图1示意表示一模具，或仅仅其一部分，它尤其是做成非实心的，而是由平行布置的板2构成，其任务和作用在本发明申请人的WO02/03 831(DE 100 33 256和DE 101 30 863)和未公布的专利申请DE103 01 635.6和DE 102 12 781.8中有详细的说明，模具在其模具部分1内具有许多尤其是平行设置的通道3，刷毛在这些通道内成形。通道3从模具壁4出发，最好以很小的锥度向其封闭的末端延伸。在型腔5内覆盖成形通道3空敞横截面6的基体7贴合在模具壁4上。
模具可以是一注塑、压铸或挤压模。刷毛成形材料以这样的压力注入模具内腔5内，使得基体7在成形通道3空敞横截面6的区域内被穿透或击穿，如图2中所示。在基体7被穿透或击穿以后在通道3内形成刷毛6的成形材料可以同时覆盖在基体7背面上，如用8所示，从而形成一刷毛元件完整的基体。
在图3和4中借助于一单独的成形通道3详细表示一种方案。在这种情况下成形通道3在其入口处有一扩口9，在基体7被穿透或击穿时被排挤的基体材料成形到该扩口内(图4)。由此在扩口9内形成一卡圈10，它在刷毛的根部区域支承刷毛6。为了脱模将各板单独地或成组地移去，使得刷毛6即使在长度较长时也可以无可挑剔地脱模。
在图5至7中表示在刷毛成形通道3的入口区内的局部放大剖视图，通过它可以影响卡圈形成的类型和成形材料穿透时基体材料的排挤。如果入口是锐边的，如图5所示，这促进基体材料在成形通道的空敞横截面6区域内的穿透，但是同时不利地提高了基体材料被带入成形通道3内的可能性。如果成形通道3在其空敞横截面6区域内具有一或大或小的漏斗形入口，那么在成形压力作用下被成形材料挤走的基体材料被均匀地挤入成形通道，形成一无可挑剔的卡圈。由此使产生的刷毛得到更好的静力学(性能)。
在按表示成形通道3入口区的俯视图的图8的实施例中，成形通道至少在其空敞横截面6区域内做成波纹形，如用图形标记11所表示的那样。这种结构促使成形材料穿透基体7。凹凸轮廓可以在成形通道整个长度上保持不变，或者凹凸轮廓可以慢慢转变成光滑壁成形通道。
按图9在成形通道3从这里出发的模具壁4上首先放上另一具有通孔13的基体12，然后在它上面放上本来的覆盖成形通道3或孔13的基体7。通孔13可以具有稍大一些的直径。在成形压力作用下成形材料在通孔13区域内穿透基体7，这些通孔容纳被排挤的基体材料。基体7和12可以特别是由不同的材料构成，例如基体12由比较软的弹性体、基体7由比较硬的材料组成。除此之外基体7也可以直接放在模具壁4上，并在它上面放一类似于基体12的基体。在这种情况下也可以考虑硬/软材料组合。
图10表示一基体7，它例如用来制造牙刷的头部区域。这个基体在其整个长度上具有逐渐减小的厚度，以给予它例如逐步加大的挠性。但是为了在注射成形材料时创造同样的条件，基体7配备这样深度的盲孔14，使得被成形材料穿透或击穿的壁厚15全都一样。
这里在某些情况下盲孔14或待穿透横截面14也可以配设多个成形通道，使得如由图11和12所见，可以得到具有不同构形的刷毛区16、17、18和19或按图11的纵向分布的刷毛区20、21的刷毛组。灌入盲孔14内的刷毛成形材料也可以填充在基体7背面上的一个贯通的凹陷22内，如图13中所示。
图14至17中表示用来在刷毛成形通道的空敞横截面区域内削弱基体7的不同实施形式。它最好分别是不同构形的径向对称的给定破裂部位23，其中在某些情况下在中心还设置一特别强烈地减薄的给定破裂部位24(图17)。
在薄的基体，特别是延展薄膜时也可以通过径向对称设置的削弱线25达到，在成形材料穿过时薄膜不被撕裂，而是漏斗状扩展，如图18和19中所示，从而得到无可挑剔的卡圈26，不管是减薄部位的破裂，还是参照图18和19所述扩展，在熔液态成形材料时，例如在压注或注塑时还由于熔液的温度和超前于熔液的压力波而有利于将空气从型腔中挤出。例如如果基体由熔化温度为160°的聚丙烯组成，刷毛由熔化温度为260°的聚酰胺6.6组成，那么显然温度对于基体材料的破裂和挤走有重要影响。反过来可以通过具有相近熔化温度的材料组进行基体材料和刷毛材料的熔化和焊接。
特别是在刷毛间距非常密时，基体7可以配备栅格状设置的点式给定破裂部位27(图20)或配备直线栅格28形式的给定破裂部位，如图21和22所示。
图23至30中表示特别是在较厚的基体中的给定破裂部位的不同结构。图23表示漏斗形的给定破裂部位29，它分别配设于一个刷毛成形通道。图24表示一凹坑形给定破裂部位30，而图25表示一在相对一侧具有一凸起32的漏斗形给定破裂部位31。它的造型特别有利于形成卡圈。这些给定破裂部位可以设置在基体7相向成形压力的一侧，或者如图26所示，背向成形压力一侧。这里同样是一半球状给定破裂部位32。
在图27中基体7在背向成形压力的一侧配备漏斗形给定破裂部位33，它在朝向成形压力的一侧扩展成一圆锥形或圆锥台形尖端34。在成形压力作用时尖端34朝刷毛成形通道方向倒转，如用虚线所示。最后图28表示一杯状给定破裂部位35。
按图29的给定破裂部位36与按图24的区别在于，基体材料附加地朝刷毛成形通道方向拱起。最后图30表示基体7从两侧通过各一个凹坑37和38削弱。
图31表示一带有这样的给定破裂部位的基体7，这种给定破裂部位造成基体不同程度的削弱。半球形凹陷39留下比半球形凹陷41厚度小的材料筋40，因此留下一较厚的壁厚42。通过在一规定成形压力作用下注射第一种成形材料43使具有较小残留壁厚40的那些部位破裂。接着通过以较高的成形压力注射另一种成形材料44使具有较厚残留壁厚42的给定破裂部位破裂。用这种方法可以在一唯一的基体7上产生由不同塑料构组成的刷毛45、46，并且后注射的成形材料同时可以构成基体背面47。刷毛45、46也可以具有不同的形状和横截面，它们可以达到直至层合薄片形的清洁元件。
基体7在朝向刷毛成形通道一侧可以具有凸台48，它们部分插入刷毛成形通道，并在其末端上具有给定破裂部位49，使得在成形压力作用下输入的成形材料49在它穿透给定破裂部位49并进入成形通道之前，首先填满凸台48内的通道50，以便形成一在大的长度上用凸台48绷裹的刷毛51(图33)。
按图34的基体也具有带一盲孔53的凸台52，盲孔底面具有许多未画出的薄位。在输入成形介质54之前凸台52的底面在薄位处被撕裂，使得在一柱形基体上形成短的针状刷毛54。
图36表示一两件式模具1的示意局部剖视图，此模具按三明治夹层注塑法工作。这里首先在一较小的成形压力作用下注射不完全注满模具型腔55的成形材料56，它贴合在整个模具壁上，但是由于成形压力小而不能克服流动阻力，此阻力阻止它向刷毛成形通道空敞横截面流动，因此成形材料只进入开口附近区域内。因为这个成形材料由于冷的模具壁很快硬化，接着便可以注射第二种成形材料57。它便穿透在开口横截面区域内由第一种成形材料56构成的“堵塞”。使它们成形为卡圈，如图37中在刷毛58的凸台处所示。
三明治夹层注塑可以借助于唯一的注射螺杆进行或按所谓的双注射法用两个同心的注射螺杆进行。这种方法在图38中借助于一示意图表示。带有例如用于整个刷体的型腔59的双面模具1在其一部分内具有刷毛成形通道60。注塑机由一内注射螺杆61组成，它通入外注射螺杆62，其注射通道穿过外螺杆62。仅仅部分填满型腔59的成形材料63通过外注射螺杆62输入。虽然这以比较高的在螺杆处的注射压力进行，但是模具通过喷射只有一部分被填满，因此型腔内的压力便下降到几十bar(0.01×105kPa)，使得成形材料63不进入成形通道60。在第二次喷射时成形材料64以较高的注射压力在再一次注射中输入，但是因为它是补充注射，所以在型腔59内还有足够高的压力，以便填充成形通道60。
基体也可以按GIT法(气体注射工艺)或按WIT法(水注射工艺)注射，它首先造成一空心成形体作为基体，重新将外界流体从基体中排出。然后形成的空腔可以用第二种成形材料填充，它同时充满刷毛成形通道。用这种方法可以用与其应用目的匹配的材料制造任何刷体。
图39和40表示一个例子，它们示意表示一牙刷头65，其中图39表示一纵剖视图，图40表示一横剖视图。牙刷头包括一由一种比较硬的材料组成的芯部66。芯部被一软的黏膜防护壳67包围，它又具有与它连成一体的薄片形(叶片)清洁和按摩元件68，它们设置在带有刷毛69的刷毛组的侧表面上，芯部66在刷背处用形成刷毛69的成形材料70填充。在这种情况下，用于刷毛69的成形材料击穿芯部66和黏膜防护壳67。
单层或多层基体在有足够柔性的情况下可以卷在刚性基体上，以造成圆形刷子元件。它们可以弯曲成轮廓，例如U形轮廓，它们可以成形和弯曲成密封件，分别与应用目的相匹配。这里仅仅表示一些可以想像到的应用。
图41至43表示一个例子。一由可弯曲的基体72(图43)组成的星形剪裁件71按本发明的方法用刷毛成形材料击穿。成形材料同时可以构成另一层74。在带状基体72的末端上生成固定元件75，它们在带状基体弯曲成一空间的、例如球形或梨形结构后固定在一支柱、柄杆等等上，或者相互连接。通过许多这种用图形标记76表示的角度相互错开设置的和中心相互连接的星形结构可以扩大空间上的作用面。

Claims (45)

1.一种借助于模具在一任意类型的基体上制造刷毛结构的方法，模具具有从一模具壁出发的刷毛成形通道，其中一种刷毛成形材料在压力作用下注入通道，其特征为：基体间接或直接贴合在具有通道的模具壁上，使得完全覆盖通道的空敞横截面，接着将成形材料以一个这样的成形压力送到基体上，使基体在通道空敞横截面区域内被击穿，这时基体材料被排挤，最后成形材料填满通道。
2.按权利要求1的方法，其特征为：作为刷毛的成形材料向模具注入一种液态的至塑性的材料，并在成形压力作用下在通道空敞横截面区域内击穿基体，并将基体材料排挤压入通道内。
3.按权利要求1的方法，其特征为：作为刷毛成形材料向模具注入一种粘弹性材料，并在成形压力作用下在通道的空敞横截面区域内击穿基体，并将基体材料排挤压入通道内。
4.按权利要求1的方法，其特征为：作为刷毛成形材料向模具注入一种例如粉末或颗粒状的固体材料，并在成形压力作用下塑化、在通道空敞横截面区域内击穿基体，并将基体材料排挤压入通道内。
5.按权利要求1至4之任一项的方法，其特征为：成形材料的成形通过输入热量得以支持。
6.按权利要求1的方法，其特征为：作为刷毛成形材料注入一熔液，该熔液用注塑或压铸方法在通道空敞横截面区域内击穿基体，并将基体材料挤入通道内。
7.按权利要求1至6之任一项的方法，其特征为：根据基体的厚度和材料性能这样地调整成形压力，使基体在压力作用下在通道开口区域内穿孔。
8.按权利要求1至7之任一项的方法，其特征为：在基体被成形材料穿透时被排挤的基体材料至少部分挤入通道开口内。
9.按权利要求1至8之任一项的方法，其特征为：在基体被成形材料穿透时被排挤的基体材料成形为突出到通道开口内的卡圈。
10.按权利要求1至9之任一项的方法，其特征为：在基体被成形材料穿透时被排挤的基体材料在基体上形成一漏斗形孔的情况下成形。
11.按权利要求1至10之任一项的方法，其特征为：刷毛成形通道在其开口区域内配备一用来容纳成形为一卡圈的基体材料的扩口。
12.按权利要求1至11之任一项的方法，其特征为：在基体被成形材料穿透时被排挤的基体材料与成形材料形成熔合物。
13.按权利要求1至12之任一项的方法，其特征为：基体在放到模具壁上之前在其覆盖通道开口的区域内配备削弱材料的结构或者具有这种结构。
14.按权利要求1至7之任一项的方法，其特征为：在基体上加工出由径向对称设置的给定破裂部位组成的结构。
15.按权利要求1至14之任一项的方法，其特征为：基体在其放到模具壁上之前在其覆盖通道开口的区域内配备小于其余区域的厚度。
16.按权利要求1至15之任一项的方法，其特征为：在模具内通道前面放置至少一个配有对齐的孔的另一基体，将要被成形材料穿透的基体贴合在它上面，覆盖另一基体的孔。
17.按权利要求1至15之任一项的方法，其特征为：在模具内通道前面放置至少一个配有对齐的孔的另一基体，将要被成形材料穿透的基体放在另一基体和通道口之间。
18.按权利要求6至17之任一项的方法，其特征为：将要被成形材料穿透的基体在注射成形材料时直至成形材料开始穿透基体为止起保持压力的势垒作用。
19.按权利要求1至18之任一项的方法，其特征为：基体由有机或无机材料组成。
20.按权利要求1至18之任一项的方法，其特征为：基体由薄膜，尤其是延展薄膜构成。
21.按权利要求1至20之任一项的方法，其特征为：基体由金属薄膜构成。
22.按权利要求1至21之任一项的方法，其特征为：基体由塑料薄膜构成。
23.按权利要求22的方法，其特征为：基体由弹性体薄膜构成。
24.按权利要求20至23之任一项的方法，其特征为：薄膜具有最好≤1mm的厚度。
25.按权利要求1至19之任一项的方法，其特征为：基体由一板构成。
26.按权利要求25的方法，其特征为：板具有最好≥0.2mm的厚度。
27.按权利要求1至26之任一项的方法，其特征为：基体由两层或多层构成。
28.按权利要求27的方法，其特征为：在基体由两层或多层组成时，至少一层覆盖通道开口，至少另一层配备相应于通道布局的预制孔。
29.按权利要求27或29的方法，其特征为：所述两层或多层由不同材料组成。
30.按权利要求27至29之任一项的方法，其特征为：所述两层或多层具有不同的弹性。
31.按权利要求1至30之任一项的方法，其特征为：基体作为预制成形件输入打开的模具。
32.按权利要求31的方法，其特征为：输入作为预制成吹塑件的基体。
33.按权利要求31的方法，其特征为：输入作为预制成注塑件的基体。
34.按权利要求31的方法，其特征为：输入作为预制成深拉件的基体。
35.按权利要求1至34之任一项的方法，其特征为：基体作为连续材料输入打开的模具，并在模具闭合前或闭合时切断到规定尺寸。
36.按权利要求1至34之任一项的方法，其特征为：具有规定尺寸的基体输送到一连续衬垫上，并在模具区域内与衬垫分开。
37.按权利要求1至36之任一项的方法，其特征为：基体的覆盖通道空敞横截面的材料可与刷毛材料焊接。
38.按权利要求1至37之任一项的方法，其特征为：不同机械性能的形成刷毛的塑料逐段注入模具内。
39.按权利要求1至38之任一项的方法，其特征为：不同颜色的形成刷毛的塑料逐段注入模具内。
40.按权利要求1至39之任一项的方法，其特征为：基体材料作为毛坯件或剪裁件放入模具内；并借助于形成刷毛的成形材料的成形压力、在成形材料穿透成形的基体前，在包围通道空敞横截面的模具壁上成形。
41.按权利要求1至39之任一项的方法，其特征为：基体材料作为粗成形件或剪裁件放入模具内，并在成形材料以较高的成形压力输入模具以前，借助于流体压力在包围通道空敞横截面的模具壁上成形。
42.按权利要求1至39之任一项的方法，其特征为：基体材料和形成刷毛的材料用夹层注塑法注入模具。
43.按权利要求42的方法，其特征为：夹层注塑法采用单注射或双注射法。
44.按权利要求1至39之任一项的方法，其特征为：基体材料用GIT-方法(气体注射工艺)预成形或注入模具，随后注射刷毛成形材料。
45.按权利要求1至39之任一项的方法，其特征为：基体材料用WIT-法(水注射工艺)预成形或注入模具内，随后注射刷毛成形材料。
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