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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer
Bürste, insbesondere einer Zahnbürste, mit einem
Borstenbündel tragenden Bürstenkörper,
wobei in einem Spritzgießvorgang der Bürstenkörper
aus einem Kunststoffmaterial gespritzt wird und dabei die Borstenbündel
mit ihren befestigungsseitigen Enden in den umgebenden Bürstenkörper
eingebettet werden.
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Bei
dem gattungsgemäßen Verfahren werden die befestigungsseitigen
Enden der Borstenbündel regelmäßig zunächst
angeschmolzen, wodurch sich eine Verdickung ausbildet. Die einzelnen
Borstenbündel werden regelmäßig in einer
die Spritzgussform jedenfalls teilweise abdeckenden Lochfeldplatte
gehalten, die ein dem Borstenfeld der herzustellenden Bürste
entsprechendes Lochmuster aufweist. Das Lochmuster ist durch Kanäle
der Lochfeldplatte gebildet, welche einzelne Borstenbündel
halten.
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Die
in der Lochfeldplatte gehaltenen und endseitig mit einer Verdickung
vorgesehenen Borstenbündel werden in eine Spritzgussform
eingesetzt und bei der spritzgießtechnischen Herstellung
eines Grundkörpers des Bürstenkörpers
mit der den Grundkörper bildenden Komponente ganz oder
teilweise umgeben, d. h. darin eingebettet.
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Das
befestigungsseitige Ende der Borstenbündel wird bei dem
Spritzgießen eingebettet. Der dabei unter hohem Druck in
die Kavität eingebrachte plastifizierte Kunststoff verdrängt
zunächst während des Spritzgießvorganges
Luft aus der Kavität. Diese tritt beispielsweise aus dem
Zwischenraum zwischen den einzelnen Filamenten eines Borstenbündels
und durch die Kanäle aus. Wenn die eingespritzte Menge des
Kunststoffmaterials nicht exakt mit dem Volumen der Kavität übereinstimmt,
kann ein Teil des Kunststoffmaterials zwischen Filamenten eines
Borstenbündels in die Kanäle für die
Borstenbündel gelangen und so genannte Überspritzungen
bilden. Die Überspritzungen sind definiert als Material
des Bürstenkörpers, das über die benutzerseitige
Oberfläche des Bürstenkopfes übersteht.
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Es
sind in der Vergangenheit bereits Vorschläge gemacht worden,
solche Überspritzungen zu vermeiden.
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So
offenbart beispielsweise die als gattungsgemäß anzusehende
DE 10 2006 026 712
A1 ein Verfahren, bei dem zunächst aus Filamenten
zusammengestellte Borstenbündel in an einer Trägerplatte vorgesehene
Kanäle eingeführt werden, so dass die nutzungsseitigen Enden
der Borstenbündel die Oberseite der Trägerplatte
und die befestigungsseitigen Enden der Borstenbündel die
Unterseite der Trägerplatte überragen. Danach
werden die befestigungsseitigen Enden der Borstenbündel
zum Ausformen einer Verdickung angeschmolzen, derart, dass die Verdickungen
dichtend an den Mündungen der Kanäle der Trägerplatte
anliegen. Die Borstenbündel liegen des Weiteren in Kanälen
der Lochfeldplatte, wobei die Kanäle der Lochfeldplatte
mit den Kanälen der Trägerplatte fluchten. Die
Trägerplatte wird bei dem Spritzgießvorgang von
dem Material für den Bürstenkopf umspritzt. Durch
die formschlüssige Umspritzung wird eine zuverlässige
Verbindung der vorgefertigten Trägerplatte mit dem Bürstenkopf
erreicht. Beim Umspritzen liegen die Verdickungen dichtend gegen
die Kanalöffnungen der Trägerplatte an, wodurch
verhindert werden soll, dass das Kunststoffmaterial in Längsrichtung
der Filamente der Borstenbündel nach oben steigt und sich
als Überspritzung an der Oberfläche der Borstenbündel
zeigt. Der dichtende Effekt tritt nur ein, wenn die Borstenbündel
ausreichend gegen eine axiale Verschiebung in ihren Kanälen
gesichert sind. Ansonsten kann es passieren, dass das Spritzgussmaterial
zwischen eine Verdickung und die Trägerplatte eindringt
und die Verdickung nach innen in die Kavität und von der Trägerplatte
weg bewegt. Dann liegt die entsprechende Kanalmündung frei
und das Spritzgussmaterial kann sich auch in dem Kanal zwischen
den Filamenten ausbreiten und als Überspritzung zeigen.
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Das
vorbekannte Verfahren ist des Weiteren aufwendig, da eine gesonderte
Trägerplatte hergestellt werden muss. Auch verhindert die
Trägerplatte die Herstellung von Zahnbürsten mit
einem relativ dünnen Bürstenkopf, da dieser zumindest
aus der Trägerplatte und dem dahinter gespritzten Kunststoffmaterial
besteht.
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Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung einer Zahnbürste ist
aus der
EP 0 888 072
B1 bekannt. Zur Herstellung einer derartigen Bürste
wird ein Zweikomponenten-Spritzgießverfahren verwendet.
Dabei werden die Borstenbündel an ihrem zu verankernden Ende
angeschmolzen, so dass sich pilzförmige Verdickungen bilden.
Die verdickten Enden der Borstenbündel können
in einem Bürstenkörper befestigt werden. Die einzelnen
Borstenbündel werden zu diesem Zwecke so in einem ersten
Spritzgießvorgang mit einem relativ weichen Kunststoff
in Stützelemente eingebracht, dass die Verdickungen der
einzelnen Borstenbündel aus einem befestigungsseitigen
Ende der Stützelemente und die nutzungsseitigen Enden der Borstenbündel
aus dem anderen Ende des jeweiligen Stützelementes herausragen.
Die Stützelemente dienen dazu, ein Aufspreizen der Borstenbündel
an ihrem nutzungsseitigen Ende, welches zu einer verminderten Brauchbarkeit
der Zahnbürste führt, zu vermeiden. Die Verdickungen
werden anschließend in einem zweiten Spritzgießvorgang
mit einer Kunststoff-Hartkomponente umspritzt, die den Bürstenkörper
bildet.
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Bei
einer Zahnbürste gemäß der Offenbarung
der
EP 0 888 072 B1 ist
der Benutzer vor Verletzungen durch Überspritzungen geschützt,
da die Borstenbündel in dem betreffenden Abschnitt von den
Stützelementen aus elastischem Material umgeben sind und
der Benutzer daher den Bürstenkopf nicht so nah an das
Zahnfleisch bzw. die Zahnkrone führen würde, dass
die Überspritzungen zu Verletzungen führen könnten.
Auch dieses Verfahren ist indes aufwendig.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung einer Bürste anzugeben, mit dem die zuvor
erwähnten Nachteile vermieden werden, welches kostengünstig ist
und mit dem eine Bürste für ein angenehmes subjektives
Putzempfinden hergestellt werden kann. Insbesondere liegt der vorliegenden
Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Bürste
anzugeben, mit dem dem Problem einer Überspritzung begegnet
wird.
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Zur
Lösung des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Dieses unterscheidet
sich dadurch von dem gattungsbildenden Stand der Technik, dass der
Bürstenkörper aus einem mit dem Material des Borstenbündels
kontrastierenden Material gebildet wird und dass die Bürste nach
dem Erstarren des Kunststoffmaterials optisch auf das Vorhandensein
einer in ein Borstenbündel eingedrungenen Überspritzung
untersucht wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch
angepasste Kontrastierung zwischen dem Material der Borstenbündel
einerseits und dem Material des Bürstenkörpers
andererseits eine optische Untersuchung auf Überspritzung
vereinfacht wird. Diese heben sich bei einer Untersuchung der Borstenbündel
im Bereich der von den Borstenbündeln durchragten Oberseite
des Bürstenkörpers bei angemessener Kontrastierung
gut von dem Material der Borstenbündel ab. Die gute Kontrastierung
kann sich beispielsweise bereits bei Tageslicht zeigen. Die Kontrastierung
kann aber bei Tageslicht nicht oder nur wenig in Erscheinung treten und
derart ausgebildet sein, dass sich diese erst unter speziellen Untersuchungsbedingungen,
die bei der nachfolgenden optischen Untersuchung der Bürste nach
Erstarren des Kunststoffmaterials durchgeführt wird, zeigen
und so zwischen Filamenten der Borstenbündel gedrängtes
Kunststoffmaterial leicht identifiziert werden kann.
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Danach
eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren
die Möglichkeit, zuverlässig eine Überspritzung
zu erkennen und nicht den Qualitätserfordernissen entsprechende
Bürsten auszusondern. Dabei kann mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren – wie beispielsweise bei der Bestückung
von Halbleiterplatten üblich – jede einzelne Bürste
nach Erstarren des Kunststoffmaterials einer optischen Untersuchung
unterzogen und qualitativ minderwertige Bürsten jeweils
automatisiert ausgesondert werden. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren können Bürsten bei Einbetten von Borstenbündeln
in einer Halteplatte und/oder einer Lochfeldplatte hergestellt werden.
Dabei kann auch auf eine aus Kunststoff hergestellte Halteplatte,
die durch Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial des Bürstenkopfes
verbunden wird, verzichtet werden. Auf die abdichtende Wirkung der
Verdickung am Einlass des Haltekanals der Halteplatte, wie sie die
DE 10 2006 026 712 lehrt,
kann mitunter verzichtet werden.
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Wenngleich Überspritzungen
trotz genauster Steuerung moderner Spritzgießanlagen nicht
vermieden werden können, führt dies gemäß der
Erfindung jedenfalls zu keiner Beeinträchtigung der mit
der Bürste später zu reinigenden Oberfläche,
respektive einer Gefährdung der die Bürste benutzenden
Person, da den Anforderungen nicht genügende Bürsten bei
der sich an die Herstellung anschließenden Überprüfung
ausgesondert werden können.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 2 erfolgt im Hinblick auf die Zuverlässigkeit
der optischen Untersuchung und schlägt vor, dass die Borstenbündel
gespreizt bzw. aufgespreizt werden. Durch das Spreizen bzw. Aufspreizen
der Borstenbündel erhöht sich der Betrachtungswinkel
auf einzelne Bereiche zwischen einzelnen Filamenten eines Borstenbündels. Somit
kann zuverlässig und schnell das Vorhandensein von Überspritzungen
festgestellt oder auch ausgeschlossen werden. Das Spreizen der Borstenbündel
erfolgt dabei vorzugsweise automatisiert, beispielsweise durch Relativbewegung
zwischen einem ortsfesten Spreizelement und der bewegten Bürste, beispielsweise
beim Abfördern der Bürste von dem Spritzgießwerkzeug.
Das Spreizen bzw. Aufspreizen erfolgt dabei mit dem Ziel, Zwischenräume
zwischen einzelnen Filamenten innerhalb des Borstenbündels von
außen sichtbar zu machen. Beim Spreizen bzw. Aufspreizen
werden vorzugsweise die einzelnen Filamente eines Borstenbündels
relativ zueinander verschwenkt, d. h. aufgefächert, wobei
vorzugsweise insbesondere die äußeren Filamente
eines Borstenbündels ausgelenkt werden, um den inneren
Bereich des Borstenbündels von außen sichtbar
zu machen.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 3 erfolgt im Hinblick auf eine Erhöhung
des Kontrastes zwischen dem Material des Borstenbündels
und dem Material des Bürstenkörpers. Der Kontrast
wird dadurch erhöht, dass die Bürste mit einem
Licht bestrahlt wird, das sich von dem Tageslicht unterscheidet
und während der Bestrahlung der optische Kontrast zwischen dem
Material für die Borstenbündel und dem Material des
Borstenkörpers verstärkt wird oder überhaupt erst
auftritt. Der Kontrast kann sich als ein optisches Aufhellen, bevorzugt
des Materials des Bürstenkörpers, darstellen.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 4, bietet zwei Alternativen. Bei der
ersten Alternative erfolgt die Bestrahlung mit dem Licht, das sich
von dem Tageslicht unterscheidet, zusätzlich zu dem die
Bürste umgebenden Tageslicht, so dass derjenige, der die Bürste
untersucht, sich in der Umgebung zurechtfindet und beispielsweise
die Bürste drehen und wenden kann. Die zweite Alternative
sieht die Bestrahlung mit dem Licht, das sich von dem Tageslicht
unterscheidet, unter Ausschluss des Tageslichtes vor, so dass die
Umgebung bei der Untersuchung für den Untersuchenden im
Dunkeln liegt und er nicht abgelenkt wird und sich auf die optische
Untersuchung der Bürste konzentrieren kann.
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Die
Weiterbildungen nach den Ansprüchen 3 und 4 erlauben des
Weiteren eine höhere Gestaltungsfreiheit bei der farblichen
Ausbildung der Bürste. Die kontrastierende Ausgestaltung
gemäß Anspruch 1 kann dabei so gewählt
sein, dass sie insbesondere unter den Untersuchungsbedingungen zu merklichen
Kontrastunterschieden zwischen dem Filamentenmaterial einerseits
und dem Material des Bürstenkopfes anderseits führt,
wohingegen mitunter bei Tageslicht kein entsprechender Kontrast
wahrgenommen werden kann. Die Erscheinung der Bürste bei
Tageslicht und die hierzu zu treffende Material- und Farbauswahl
der einzelnen, den Bürstenkopf bildenden Komponenten (speziell
Kunststoffkomponente und Borstenfilamente) kann daher allein unter gestalterischen
Gesichtspunkten erfolgen. Konkrete Beispiele für eine entsprechende
Weiterbildung sind in den Ansprüchen 5 bis 7 enthalten.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 5 sieht vor, dass das Kunststoffmaterial
des Bürstenkörpers eine lumineszierende Komponente
enthält, welche den Kontrast zwischen dem Material des
Bürstenkörpers und dem Material der Borstenbündel
erhöht.
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Vorteilhafterweise
wird bei dem Herstellungsverfahren jedenfalls eine so große
Menge der lumineszierenden Komponente dem Material des Bürstenkörpers
zugegeben, dass das Material des Bürstenkörpers
unter Einfluss von ultravioletter Strahlung leuchtet.
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Vorteilhafterweise
wird bei der optischen Untersuchung die Bürste mit Licht
im ultravioletten Wellenbereich bestrahlt.
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Die
lumineszierende Komponente des Kunststoffmaterials des Bürstenkörpers
ist vorteilhafter Weise photolumineszent und kann einen fluoreszierenden
Stoff und/oder einen phosphoreszierenden Stoff umfassen. Der Vorteil
eines phosphoreszierenden Stoffes ist das längere Nachleuchten
auch noch nach Beenden der Bestrahlung. Die lumineszierende Komponente
kann ein optischer Aufheller sein.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform enthält der
Bürstenkörper als Hauptbestandteil ein Polyolefin
(PP).
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Apparat zur Herstellung
einer Bürste, insbesondere einer Zahnbürste, mit
einem Borstenbündel tragenden Bürstenkörper,
wobei in einem Spritzgießvorgang der Bürstenkörper
aus einem Kunststoffmaterial gespritzt wird und dabei die Borstenbündel
mit ihren befestigungsseitigen Enden in den umgebenden Bürstenkörper
eingebettet werden, vorgeschlagen. Dieser Apparat umfasst in an
sich bekannter Weise eine Vorrichtung mit einer Spritzgussform zum
spritzgießtechnischen Herstellen der Bürste nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren. Des Weiteren
hat der Apparat eine Vorrichtung zum Bestrahlen der hergestellten
Bürste mit UV-Licht sowie eine Vorrichtung für
eine elektro-optische Erkennung von Lichtstrahlung. Die Vorrichtung
für das Bestrahlen der hergestellten Bürsten mit
UV-Licht weist eine Lichtquelle auf, die elektro-magnetische Strahlen
in einem Wellenlängenbereich ausstrahlt, der zwischen 1
nm und 380 nm liegt. Dieser Wellenlängenbereich umfasst auch
den Bereich des UV-A-Lichtes oder Nahen-UV-Lichtes, das auch „Schwarzlicht” genannt wird.
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Die
Vorrichtung für eine elektro-optische Erkennung von Lichtstrahlung
wandelt Licht in ein elektrisches Signal um. Die elektro-optische
Erkennung kann mittels eines Sensors, wie einem Lichtsensor oder
Bildsensor, oder einer Photodiode erfolgen. Die Vorrichtung für
eine elektro-optische Erkennung von Lichtstrahlen erzeugt in Abhängigkeit
von der Intensität des eingefallenen Lichts oder von der
Menge der eingefallenen Lichtstrahlen ein elektrisches Signal, das
einer Steuereinrichtung leitungsgebunden oder drahtlos zugeleitet
werden kann.
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Die
Steuereinrichtung kann die Quantität ermitteln und mit
vorgegebenen Schwellenwerten vergleichen. Bei Überschreiten
des Schwellenwertes kann ein optisches oder akustisches Signal für
einen Bediener des erfindungsgemäßen Apparates
umgesetzt werden, damit ein händisches Aussortieren einer
Zahnbürste erfolgt.
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Die
Vorrichtung für eine elektro-optische Erkennung von Lichtstrahlung
reagiert auch auf Licht, das allgemein in der Umgebung vorhanden
ist, die Vorrichtung soll ein Hilfsmittel für das Feststellen
des Vorhandenseins von Überspritzungen im Bereich der Borstenbündel
sein. Die Borstenbündel bestehen aus einem mit dem Material
des Borstenbündels kontrastierenden Material. Der Kontrast
wird erhöht, indem die Bürste mit UV-Licht bestrahlt
wird und die Überspritzungen angeregt durch das UV-Licht
im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Wellenlängen
ausstrahlen. Die Vorrichtung für eine elektro-optische
Erkennung kann beispielsweise eine Kamera sein. Eine digitale Kamera
ist besonders geeignet, da sie mittels der Kameraelektronik ein
Abbild erzeugt, wenn durch das Objektiv Licht auf eine lichtempfindliche
Fläche fällt. Die Abbilder der zu untersuchenden
Bürste können miteinander für die Situation ohne
Bestrahlung mit UV-Licht und mit Bestrahlung mit UV-Licht verglichen
werden. Eine Steuerschaltung wertet das Vergleichsergebnis aus,
vorzugsweise unmittelbar aufgrund von Daten, die die Bildinformation
enthalten.
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Mit
dieser Apparatur ist es möglich, automatisiert im Wege
des Spritzgießens hergestellte Bürsten zu untersuchen
und eventuell den Qualitätsanforderungen nicht genügende
Bürsten auszusortieren. Hierzu weist die Apparatur vorzugsweise
eine Vorrichtung zum Aussortieren schadhafter Bürsten auf, die
mit einem Prozessor zusammenwirkt, der Signale der Vorrichtung für
die elektro-optische Erkennung erhält und so weiter verarbeitet,
dass außerhalb einer vorgegebenen Norm liegende Messwerte
zum Aussortieren der entsprechenden Bürste führen.
Diese wird vorzugsweise beim Abfördern der Bürste
von der Vorrichtung mit Spritzgussform über eine Weiche von
der Transportstrecke entfernt.
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Die
Vorrichtung für die elektro-optische Erkennung der UV-Lichtstrahlung
kann eine Photozelle aufweisen, durch die in Verbindung mit einer
Steuerschaltung bei einem bestimmten Intensitätsgrad des Lichtes
eine Anzeigeleuchte als Indikator für das Vorhandensein
von Überspritzungen einschaltbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006026712
A1 [0006]
- - EP 0888072 B1 [0008, 0009]
- - DE 102006026712 [0013]