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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ankerlosen Herstellung von Borstenwaren, wobei ein Borstenbündel am befestigungsseitigen Ende zu einer kompakten Einheit, der kalibrierten Bündelpuppe, verbunden wird.
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Die herkömmliche Stopftechnik mit Metallankern (
GB 278315 ) wird zunehmend durch kunststofftechnologische Verfahren ersetzt, bei denen die Verbindung von Borstenbündel zu Borstenträger meist formschlüssig ausgeführt wird. Bekannt sind thermische Verfahren der Spritzgieß- und Schweißtechnik, wobei das Borstenbündel am befestigungsseitigen Ende zu einer Verdickung angeschmolzen wird, einerseits um die einzelnen Filamente miteinander zu verbinden, andererseits um mit der Verdickung eine formschlüssige Verbindung im Bürstenkörper zu gestalten (
DE 44 15 886 )
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Die gestopften Bürsten haben den Nachteil, dass die Metallanker das Bündelvolumen verringern und das Bereitstellen des Stopfdrahtes erheblichen Zeit- und Technologieaufwand mit sich bringt. Für das Spritzgießverfahren müssen aufwändige Formen und Vorrichtungen gebaut werden da das Abdichten um den einzelnen Bündel herum wegen der Kapillarwirkung der Spritzgießmasse um die Filamente herum extreme Genauigkeit erfordert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu beschreiben, bei dem die Borstenbündel am befestigungsseitigen Ende zu einer kompakten Einheit verbunden werden und auf direktem Wege in den mit Bündellöchern vorgefertigten Bürstenkörper eingeführt und befestigt werden. Das Verfahren soll in folgenden Produkten verwendet werden: Zahnbürsten, Haarbürsten, Besen, Nagelpinsel, Industriebürsten.
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Die Erfindung betrifft ein ankerloses Verfahren zur Herstellung von Borstenwaren bei dem zunächst die Borstenbündel am befestigungsseitigen Ende kalt- oder thermisch verklebt und gleichzeitig kalibriert werden. Die kalibrierten Bündelpuppen werden vorzugsweise saugtechnisch über ein Schlauch- oder Rohrsystem dem Bürstenkörper zugeführt und durch Kleben, Kaltschweißen, Einpressen oder eine formschlüssige Verbindung befestigt.
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Eine sogenannte kalibrierte Bündelpuppe ist ein loser Borstenbündel der aus einer genau vorgegebenen Anzahl und Länge von Einzelfilamenten zusammengefasst, und in eine vorzugsweise runde Form gepackt und am befestigungsseitigen Ende zu einer festen, nach genauen Maßangaben, kalibrierten Masse gebracht wird.
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Ein Vorteil ist die durch die Kalibrierung erreichbare Genauigkeit und Formstabilität die der Bündel durch den Kapillareffekt bei der Kalibrierung erfährt. Durch die Bildung der kalibrierten Bündel im Vorfeld können diese magaziniert werden und müssen nicht direkt in einem einzigen Montageprozess weiterverarbeitet werden. Es können Farb- oder Materialgruppen gebildet und vielfältig zu einer modernen Bürste gestaltet werden.
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Der kalibrierten Bündelpuppe kann durch entsprechende Ausgestaltung des Kalibrier- und Transportwerkzeuges jede beliebige Form gegeben werden.
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Im bisherigen Inmould-Verfahren wird am unteren Ende des Borstenbündels ein Pilskopf durch schmelzen hergestellt. Beim neuen Verfahren wird der gesamte Teil, der mit dem Bürstenkörper verbunden ist kalibriert, dadurch können im Bürstenkörper keine Unreinheiten eingelagert werden.
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Ein weiterer großer Wettbewerbsvorteil ist es, dass bei dieser Erfindung auch die sog. „Tapered”-Filaments (chemisch angespitzte Borsten) ankerlos verarbeitet werden können. Die einseitig angespitzten Filamente werden mit einem herkömmlichen Kreisbogen abgeteilt, erfindungsgemäß kalibriert und montiert. Über den Kreisbogen können auch anderen Filamentarten zugeführt werden, so dass ein beliebiger Mix in jeder Bürste gestaltet werden kann. Neben den angespitzten Filamenten können die Filamente auch folgende Eigenschaften haben: unbehandelt, geschlitzt, gerundet, konisch und Mischungen der bereits genannten.
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Die kalibrierten Bündelpuppen werden im Idealfall direkt nach der Kalibrierung durch Luftsaugen in Röhrchen und/oder Schläuchen in den mit Löchern versehenen Bürstenkörper eingefügt. Der Fügeprozess wird durch Kleben, Kaltschweißen, Einpressen oder eine Formschlüssige Verbindung am Ende eines recht einfachen Verfahrens abgeschlossen. Eine weitere sehr vorteilhafte Weiterverarbeitung der Bündelpuppen bietet das Inmold-Verfahren. Hier werden die kalibrierten Bündelpuppen in Kassetten eingelegt, die einen Teil der Spritzgießform bilden. Beim nachfolgenden Umspritzen der kalibrierten Bündelpuppen zu einer fertigen Bürste können, wegen der Genauigkeit der kalibrierten Bündelpuppen, höhere Spritzdrücke gefahren werden und es entstehen schnellere und effektivere Spritzzyklen.
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Um ein effizienteres Herstellungsverfahren zu bekommen, kann die Herstellung der kalibrierten Bündelpuppen und das Zusammenfügen der Bündelpuppen mit dem Borstenkörper getrennt werden. Dies kann über ein einfache Puffersystem der Zyklusschwankungen ausgleicht, bis hin zu Zwischenspeichersystemen die räumlich getrennt von der Herstellungsmaschine erfolgen.
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Zwischen dem Herstellen der kalibrierten Bündelpuppen und dem Zusammenfügen der Bündelpuppen können die kalibrierten Bündelpuppen entsprechend der nachfolgenden Liste einfach oder mehrfach behandelt werden:
- – Runden der Filamente
- – Schlitzen der Filamente
- – Anspitzen der Filamente
- – Anrauen der Filamente
- – Auftragen einer Schutzschicht auf die Filamente
- – Anbringen einer Markierung auf die Bündelpuppe
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Beim Einbringen der kalibrierten Bündelpuppen in den Borstenkörper können anstatt der Bündelpuppen auch Gumminoppen mit dem Bortenkörper verbunden werden. Dies erhöht die Flexibilität der Herstellungsvarianten eines Börstenkörpers.
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Ein weiterer großer Vorteil ist es, dass der gleiche Bürstenkörper für das neue Verfahren, wie auch das immer noch weit verbreitete Stopfen mit Metallankern verwendet wird. Der Bürstenproduzent kann also den gleichen Grundkörper in zwei verschiedenen Versionen vermarkten oder die alte Bürste ohne großen Aufwand in eine neue Bürste mit neuer Technologie umwandeln oder beide Technologien in einer Bürste zur Anwendung bringen.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
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1 zeigt einen Borstenbündel 1 dessen befestigungsseitiges Ende 2 in einem Bürstengrundkörper 3 montiert ist.
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2 beschreibt als Beispiel ein Fertigungsverfahren für ankerlose Borstenwaren mit einem Bündel. Die Filamente werden, als endloser Strang von der Spule 4 kommend, mit dem Strangvorschub 5, dem Kalibriermodul 7 zugeführt und mit dem Messer 6 abgeschert.
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Mit dem Hub des Strangvorschubes 5 lässt sich die Länge des fertigen Bündels 1 bestimmen. Nach jedem Hub- und Abschervorgang wird der Bündel befestigungsseitig 2 kalibriert. Die Kalibrierung findet über das Aufsteigen und Erkalten von Filamentschmelze oder Kleber mittels- Kapillarwirkung in den Filamentzwischenräumen 15 der einzelnen Filamente 16 statt.
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3 stellt die Filamentzwischenräume in starker Vergrößerung dar.
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Das Kalibriermodul 7 ist mit einem Röhrchen 8 ausgestattet, welches eine schnelle, z. B. induktive Erwärmung 9 und auch schnelle Abkühlung zulässt. Die Bohrung in dem Röhrchen und dem restlichen Kalibriermodul sind mit einer Antihaftbeschichtung ausgekleidet damit keine Schmelz- oder Kleberrückstände haften bleiben können.
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Ein Luftsog der über Druckluft 10 erzeugt wird, transportiert den fertigen Bündel durch den Transportschlauch/oder Rohr 11 in die Aufnahmebohrung 17 des Bürstenkörpers. Die Aufnahmebohrung ist dem kalibrierten Durchmesser am Bündel so angepasst, dass der Fügeprozess problemlos erfolgen kann.
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Der Bürstenkörper 3 ist in einem getakteten Drehteller 12 so aufgenommen, dass eine Station vor dem Fügeprozess z. B. eine genau dosierte Menge Klebstoff 13 in die Aufnahmebohrungen gegeben werden kann. Weitere Stationen 14 dienen der Befüllung und Entnahme der Anlage mit Bürstenkörpern.
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In 4 werden verschiedene Ausführungen der Bündelpuppen und deren Befestigungsvarianten dargestellt. Der Bündel 18 wird befestigungsseitig zylindrisch kalibriert und dann durch Kleben, Ultraschall- oder Laserverschweißen im Bürstenkörper befestigt.
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Zur Bildung hoher formschlüssiger Kräfte wird das befestigungsseitige Ende vom Bündel 19 komplett konisch ausgebildet. Durch den zylindrischen Anteil im kalibrierten Ende im Bündel 20 wird die Abdichtung im Bündelloch vereinfacht. Die Auszugskräfte des Bündels 21 werden dadurch vergrößert, dass ein Dorn im Lochgrund des Bündellochs das befestigungsseitige Ende des Bündels in den Formschluss presst.
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Des Weiteren kann der Querschnitt des Bündelloch folgende Formen haben: Rund, Dreieckig, Mehreckig, Quadratisch, Rechteckig, Oval, Elliptisch, Sternförmig.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 278315 [0002]
- DE 4415886 [0002]
