DE102011105083A1 - Mechanically stable holder for use during chemical-mechanical treatment of toothbrush bristle for manufacturing bristle profile, has return spring to provide force in bristles so that bristle ends are surrounded with chemical medium - Google Patents

Mechanically stable holder for use during chemical-mechanical treatment of toothbrush bristle for manufacturing bristle profile, has return spring to provide force in bristles so that bristle ends are surrounded with chemical medium Download PDF

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Abstract

The mechanically stable holder (Ha) has a rectilinear movable portion that is provided in a side region. An obstacle portion (Hi) is provided in a region of lower bristle ends of toothbrush bristles (B). The obstacle portion is moved in a rectilinear direction or backward direction by the movable portion and is pushed towards the toothbrush bristles. A return spring is set to provide force in the bristles such that bristle tips are pushed in a side region so that lower bristle ends are surrounded with chemical medium (M) during chemical-mechanical treatment.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mechanisch-chemischen Behandlung der Borsten, insbesondere der Zahnbürstenborsten, zum Zwecke der Herstellung komplexer Borstenprofile, insbesondere zur Herstellung komplexer Borstenprofile nach der technischen Lehre aus DE 103 61 820 , sowie die komplexen Borstenprofile selbst nach dem Oberbegriff und dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for the mechanical-chemical treatment of the bristles, in particular the toothbrush bristles, for the purpose of producing complex bristle profiles, in particular for the production of complex bristle profiles according to the technical teaching DE 103 61 820 , as well as the complex bristle profiles themselves according to the preamble and the characterizing part of patent claim 1.

Aus den EP 0596633 , KR 261658 , WO 002008138158 , JP 002005211383 , EP 000001425989 , US 020020116778 , JP 002003225123 , EP 1234525 , JP 002003339445 , JP 002004313365 und WO 002004080237 ist ein Verfahren bekannt, das gattungsgemäß nur im entferntesten mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 übereinstimmt.From the EP 0596633 . KR 261658 . WO 002008138158 . JP 002005211383 . EP 000001425989 . US 020020116778 . JP 002003225123 . EP 1234525 . JP 002003339445 . JP 002004313365 and WO 002004080237 a method is known, the generic coincides only remotely with the method according to claim 1.

Bei all diesen Verfahren aus dem Stande der Technik handelt es sich um ein chemisches Verfahren zur Materialabtragung an den Borstenspitzen und/oder Borstenenden bei den sonst einheitlich im Querschnitt kreisförmigen Borsten, wobei dies einseitig oder beidseitig an den Borstenenden stattfindet.All of these prior art methods involve a chemical process for abrading material at the bristle tips and / or bristle ends in otherwise uniformly circular cross-section bristles, with one or both sides occurring at the ends of the bristles.

Dabei werden die aus jeweils vielen einzelnen Borsten bestehenden Borstenbündel mit einem Halter in ihrem oberen Bereich fest zusammengebunden, wobei dann solche Borsteneinheiten mit jeweils ca. 30.000 bis 50.000 Einzelborsten versehen sind.In this case, the bristle bundles, each consisting of a plurality of individual bristles, are firmly tied together with a holder in their upper region, in which case such bristle units are provided with in each case approximately 30,000 to 50,000 individual bristles.

Solche Borsteneinheiten werden dann zur chemischen Behandlung in ein mit einer ätzenden Flüssigkeit bis zu einer vorgegebenen Höhe aufgefülltes Gefäß-Behälter eingetaucht, und dort auf Grund der Kapillarwirkung durch Zeitvorgabe, die Wahl des ätzenden Mediums, und seine Temperatur, und/oder seine Konzentration wunschgemäß behandelt.Such bristle units are then immersed for chemical treatment in a filled with a corrosive liquid to a predetermined height vessel container, and there treated due to the capillary by timing, the choice of the corrosive medium, and its temperature, and / or its concentration as desired ,

Dabei wird entweder nur ein Borstenende behandelt oder es werden beide Borstenenden behandelt.In this case, either only one end of the bristle is treated or both bristle ends are treated.

Als Ergebnis aus solchen chemischen Behandlungen aus dem Stande der Technik kann man einseitig oder beidseitig angeschärfte/zugespitzte, sich mehr oder weniger konisch zu den Borstenspitzen hin verjüngende Borstenenden erreichen.As a result of such prior art chemical treatments, bristle ends may be sharpened / sharpened on one or both sides, tapering more or less conically towards the bristle tips.

Der Nachteil aller aus dem Stande der Technik bekannten chemischen Ätzverfahren besteht jedoch darin, daß eine gleichmäßige, und/oder achsparallele Materialabtragung an den Borstenteilen (entlang ihrer Längsachse) gar nicht möglich ist.The disadvantage of all known from the prior art chemical etching, however, is that a uniform, and / or axis-parallel material removal at the bristle parts (along its longitudinal axis) is not possible.

Dies ist dadurch bedingt, daß die in solchen Verfahren angewendete Kapillarwirkung der ätzenden Lösung nicht gleichzeitig und nicht gleichmäßig die erforderliche Höhe der in der Lösung eingetauchten Vielzahl der zu behandelten Borsten erreichen kann.This is due to the fact that the capillary action of the etching solution applied in such methods can not simultaneously and uniformly reach the required height of the plurality of bristles to be treated immersed in the solution.

Solche Ätzverfahren können also komplexe Borstenprofile nicht erstellen, insbesondere nicht die erfindungsgemäßen, komplexen Borsten nach der technischen Lehre aus DE 103 61 820 , deren Erfinder und der Rechteinhaber identisch ist mit dem Erfinder und Patentanmelder der hier vorliegenden Patentanmeldung.Thus, such etching processes can not create complex bristle profiles, in particular not the complex bristles according to the invention according to the technical teaching DE 103 61 820 , whose inventor and the copyright holder are identical to the inventor and patent applicant of the present patent application.

So hat sich derselbe Erfinder zwecks wirtschaftlicher Verwertung des erfindungsgemäßen Gegenstandes aus der DE 103 61 820 seit fast 8 Jahren an alle weltweit maßgeblichen Hersteller/Vertreiber/Händler von Zahnbürstenborsten/Spezialborsten und von den Zahnbürsten gewandt, und hat mit denen die Möglichkeiten der Herstellung solcher komplexen Borstenprofile ausführlich erörtert.Thus, the same inventor for the purpose of economic utilization of the subject invention from the DE 103 61 820 for almost 8 years to all the world's leading manufacturer / distributor / distributor of toothbrush bristles / special bristles and toothbrushes, and has discussed in detail with them the possibilities of producing such complex bristle profiles.

Von allen Seiten kamen sehr positive Bewertungen, was den zahnmedizinischen, technischen und den kommerziellen Wert solcher komplexen Borstenprofile angeht.Very positive reviews were received from all sides regarding the dental, technical and commercial value of such complex bristle profiles.

Es konnte jedoch kein einziges Ätzverfahren aus dem Stande der Technik bis zum heutigen Tage so komplexe Borsten technisch und wirtschaftlich zu vertretbaren Kosten als Massenprodukt herstellen. Genausowenig konnten es aber auch jegliche Spritzgieß-, und/oder Pressverfahren.However, not a single state-of-the-art etching process to date has been able to produce such complex bristles technically and economically at a reasonable cost as a bulk product. Nor could it any injection molding and / or pressing process.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorhin beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beheben.Accordingly, the invention has for its object to overcome the disadvantages of the prior art described above.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen chemisch-mechanischen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a generic chemical-mechanical method by the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des chemisch-mechanischen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 1 bis 10 dargestellt, und werden anhand der Zeichnungen wie folgt beschrieben:Advantageous developments and refinements of the chemical-mechanical method are specified in the subclaims. Embodiments of the invention are in the 1 to 10 and are described with reference to the drawings as follows:

Es zeigt 1 schematisch in der Seitenansicht die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist ein Halter (Ha) ersichtlich, der in seinem Inneren eine Vielzahl von den zu behandelnden Borsten (B) an ihren jeweiligen oberen Teilen fest umfaßt und insbesondere während des chemisch-mechanischen Vorgangs festhält und zusammenhält. Es ist dort auch ein Behälter (Be) ersichtlich, der zu einer vorgegebenen Höhe mit dem ätzend wirkenden, chemischen Medium (M) aufgefüllt ist. Man sieht auch, daß die Borsten an ihren jeweiligen unteren Enden bis zu einer vorgegebenen Höhe (h) in das ätzende Medium eingetaucht sind, und daß sich im Höhenbereich der unteren Borstenenden ein dünnes, und auf seiner obersten Spitze abgerundetes Hindernis (Hi) befindet. Der unten auf dem Boden des Behälters gezeichnete, waagerechte Doppelpfeil zwischen den zwei Hindernissen (Hi) zeigt schematisch, daß sich das Hindernis während des chemisch-mechanischen, ätzenden Vorgangs waagerecht und geradlinig von links nach rechts, und umgekehrt, von rechts nach links bewegt. Hinsichtlich der Regelmäßigkeit und der Häufigkeit dieser geradlinigen Bewegungen gilt, daß sich das Hindernis nach jeweils zeitlich vorgegebener, bedarfsbedingter Regelmäßigkeit, bzw. Häufigkeit geradlinig Hin-, und Zurück bewegt.It shows 1 schematically in side view, the features of the method according to the invention. It is a holder (Ha) can be seen, which includes in its interior a plurality of bristles to be treated (B) at their respective upper parts firmly and in particular during the chemical-mechanical operation holds and holds together. There is also a container (Be) can be seen, which leads to a predetermined height is filled with the corrosive, chemical medium (M). It can also be seen that the bristles are immersed at their respective lower ends to a predetermined height (h) in the corrosive medium, and that in the height range of the lower bristle ends is a thin, and on its uppermost tip rounded obstacle (Hi). The horizontal double arrow between the two obstacles (Hi) drawn at the bottom of the container shows schematically that the obstacle moves horizontally and rectilinearly from left to right, and vice versa, from right to left during the chemical-mechanical etching process. With regard to the regularity and the frequency of these rectilinear movements, the obstacle moves rectilinearly back and forth in accordance with time-scheduled, demand-related regularity or frequency.

Dies hängt von mehreren Faktoren ab, und zwar von der Höhe des Hindernisses (Hi), das im Verfahren die unteren Borstenenden erfaßt, von dem konkreten Borstenmaterial und seiner Zusammensetzung, von seinem Durchmesser, seinem Härtegrad, von seiner Gesamtlänge und seinem Einspannbereich innerhalb des Halters (Ha), von der Eintauchtiefe (h) der Borsten, von der Anzahl der Borsten im Halter (H), aber auch von der Art der wirkenden, ätzenden Lösung, von ihrer Zusammensetzung, von ihrer Konzentration und ihrer Arbeitstemperatur.This depends on several factors, namely the height of the obstacle (Hi), which in the process covers the lower bristle ends, the concrete bristle material and its composition, its diameter, its degree of hardness, its overall length and its clamping area inside the holder (Ha), the immersion depth (h) of the bristles, the number of bristles in the holder (H), but also the type of acting, caustic solution, their composition, their concentration and their working temperature.

All diese Faktoren müssen in der Praxis jeweils aufeinander konkret abgestimmt werden.All of these factors must be concretely coordinated in practice.

Es zeigt 2 in einer skizzenhaften Darstellung (also nicht mit irgendweichen Maßangaben, oder Maßstabsangaben), so wie es die patentrechtlichen Vorschriften auch verlangen, wie eine einzelne Borste (B1) von der abgerundeten oberen Spitze des Hindernisses (Hi) aus ihrer Ruhestellung (G) zunächst von rechts nach links erfaßt wird, und weiter zur Seite geschoben und gestreift wird, bis die untere Borstenspitze die Spitze des Hindernisses passiert hat, wobei die Borste da ihre intensivste Auslenkung erfährt. Unmittelbar danach federt die Borste ruckartig in ihren ruhenden Zustand (G) zurück, was durch den gebogenen Pfeil dargelegt wird. Dabei wird das untere Borstenende zeitlich konstant (von Anfang an) in einer vorgegebenen Höhe (h) ausreichend und von allen Seiten gleichmäßig von der ätzenden Flüssigkeit, bzw. dem Medium (M) umgeben.It shows 2 in a sketchy representation (ie not with any dimensions or scale specifications), as required by the patent regulations, as a single bristle (B1) from the rounded top of the obstacle (Hi) from its rest position (G), first from the right is detected to the left, and pushed to the side and is striped until the lower bristle tip has passed the top of the obstacle, where the bristle since undergoes its most intense deflection. Immediately thereafter, the bristle springs jerkily back to its resting state (G), which is demonstrated by the curved arrow. In this case, the lower bristle end is constant in time (from the beginning) in a predetermined height (h) and surrounded on all sides evenly by the corrosive liquid, or the medium (M).

Und gerade dadurch können erstmals komplexe Borstenprofile hergestellt werden, insbesondere die erfindungsgemäße Borste nach der Lehre aus DE 103 61 820 , die dann, skizzenhaft dargestellt, im fertigen Zustand so aussieht, wie es die 5 und 6 zeigen:And because of this, for the first time complex bristle profiles can be produced, in particular the bristle according to the invention according to the teaching DE 103 61 820 , which then, sketchily presented, looks as finished as the 5 and 6 demonstrate:

Es zeigen 5 und 6 als ein Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäße Borste nach der DE 103 61 820 in der Seitenansicht, wo ersichtlich ist, daß für die Ausgangsborste eine normale Borste mit einem einheitlichen, normalen Durchmesser genommen wurde, bspw. ein Durchmesser von 0,25 mm (R2). Aufgrund der zeitlich permanenten, gleichmäßigen und in ausreichender, vorgegebener Höhe (h) vorhandenen Umspülung, und/oder Benetzung des unteren Borstenendes nach dem hier vorhandenen erfindungsgemäßen, mechanisch-chemischen Verfahren (2) ist es erstmals möglich, einen ersten Teilabschnitt der Borste = Borstenstamm (St) von ganz unten (Befestigungsbereich an der produzierten Zahnbürste) bis zum Punkt (P), – 5 und 6 – gleichmäßig/achsparallel durch ätzende Abtragung des Materials (Ab) zu erreichen. So kann z. b. der so gewonnene Durchmesser (R1) 0,14 mm betragen.Show it 5 and 6 as an embodiment, the bristle according to the invention according to the DE 103 61 820 in the side view, where it can be seen that for the starting bristle a normal bristle was taken with a uniform, normal diameter, for example. A diameter of 0.25 mm (R2). Because of the temporally permanent, uniform and in sufficient, predetermined height (h) existing rinsing, and / or wetting of the lower bristle end according to the present invention, the mechanical-chemical process ( 2 ), it is possible for the first time, a first section of the bristle = bristle stem (St) from the bottom (mounting area on the produced toothbrush) to the point (P), - 5 and 6 - To achieve evenly / axially parallel by corrosive removal of the material (Ab). For example, the diameter obtained in this way (R1) can be 0.14 mm.

Die danach zu erfolgende, wichtige Ausformung der konischen Verbreiterung (V)(2 + 6), die sich vom Punkt (P) konisch bis zum Punkt (T) ausbreitet, und in der Praxis bei den Zahnbürstenborsten etwa 1 mm–5 mm hoch ist (vorzugsweise 2 mm–3 mm), und dort (in diesem Beispiel) den dicksten Durchmesser (R2) an der Borstenspitze von 0,25 mm erreicht (5 und 6), wird zu einer Selbstverständlichkeit, und zwar aus 3 Gründen:The important form of conical broadening (V) (V) ( 2 + 6 ) which extends conically from the point (P) to the point (T), and in practice in the toothbrush bristles about 1 mm-5 mm high (preferably 2 mm-3 mm), and there (in this example) the thickest diameter (R2) at the bristle tip of 0.25 mm ( 5 and 6 ) becomes a matter of course, for three reasons:

a.a.

Durch die mehr oder weniger häufigen/intensiven Borstenauslekungen, und auch durch die damit verursachten minimalen Vibrationen an der Oberfläche (Ob) der ätzenden Flüssigkeit (M) werden sich schon von sich aus etwa im Borstenhöhenbereich unmittelbar oberhalb der waagerechten Linie (Ob) die konischen Verbreiterungen bilden, was in 2 durch (V)-Pfeile angedeutet wird, und was natürlich im fertiggebildeten Zustand durch 5 und 6 besonders deutlich gezeigt wird.Due to the more or less frequent / intensive bristle removal, and also by the resulting minimal vibrations on the surface (ob) of the corrosive liquid (M), the conical broadenings are already on their own in the area of the bristle height immediately above the horizontal line (ob) form what's in 2 indicated by (V) arrows, and of course in the finished state by 5 and 6 is shown particularly clearly.

b.b.

Durch die im Wesentlichen zeitlich-, und wirkungsmäßig konstante Kapillarwirkung der ätzenden Flüssigkeit (M) an den Borsten (B), und zwar an dem vorgegebenen Abschnittsbereich/im vorgegebenen Höhenbereich (h) innerhalb ihrer jeweiligen, unteren Borstenenden.By the capillary action of the corrosive liquid (M) on the bristles (B) which is essentially constant in terms of time and function, and indeed at the predetermined section area / in the predetermined height range (h) within their respective, lower bristle ends.

c.c.

Durch die insgesamt sehr kleinen praktischen, maßgeblichen Abmessungen der konischen Verbreiterung (V).Due to the overall very small practical, relevant dimensions of the conical widening (V).

Als Hilfsmethode kann bei Bedarf die Weiterformung der konischen Verbreiterung (V) ab einem bestimmten Zeitpunkt durch die dann im Wesentlichen stehenden Aktivelemente, Hindernis (Hi) und die Borsten (B) erfolgen.As an auxiliary method, if necessary, the further development of the conical broadening (V) from a certain time by the then substantially stationary active elements, obstacle (Hi) and the bristles (B) take place.

Praktisch werden solche Borsteneinheiten für die Zahnbürstenborsten (Großborstenbündel mit etwa 30.000–50.000 Einzelborsten) in einem runden Halter mit Durchmesser von ca. 5 cm gehalten.Practically, such bristle units for the toothbrush bristles (large bristle bundles with about 30,000-50,000 individual bristles) are held in a round holder with a diameter of about 5 cm.

Für so eine Art der erfindungsgemäßen chemisch-mechanischen Behandlung eignen sich viele Borstenmaterialien, insbesondere aber das Polybutylenterephthalat (PBT) auf Grund seiner sehr guten chemischen und physikalisch-technischen Eigenschaften, und seines relativ niedrigen Preises. Als ätzendes Medium eignen sich dazu viele organische und anorganische Medien, wie z. b. NaOH-Lösung, oder KOH-Lösung, wässerige hochkonzentrierte Schwefelsäurelösung, oder auch z. b. Trifluoressigsäure, DMF, Trichlorphenol, DMSO, usw., wobei die ätzende Flüssigkeit (Medium) auf ca. 80–160°C erwärmt wird.For such a kind of chemical-mechanical treatment according to the invention, many bristle materials, but especially the polybutylene terephthalate (PBT) are suitable because of its very good chemical and physical-technical properties, and its relatively low price. As a corrosive medium are many organic and inorganic media such. b. NaOH solution, or KOH solution, aqueous concentrated sulfuric acid solution, or z. b. Trifluoroacetic acid, DMF, trichlorophenol, DMSO, etc., wherein the corrosive liquid (medium) is heated to about 80-160 ° C.

Es zeigt 3 als besondere Ausführungsform nach dem Unteranspruch 10. in der Seitenansicht skizzenhaft den Halter (Ha), und die in ihm fest eingespannten Borsten (B). Desweiteren zeigt die 3 als besonderes Ausführungsbeispiel auch, daß im Bereich der oberen, chemisch-mechanisch im vorliegenden Verfahren nicht behandelten Borstenspitzen eine Befestigungsschicht (K) aufgebracht ist, daß damit alle behandelten Borsten zumindest innerhalb des oberen Teiles des Halters und während der Behandlung fest zusammensitzen. Die Befestigungsschicht (K) kann beispielsweise aus einem geeigneten Klebstoff bestehen, kann aber auch durchs Kunststoffschweißen, o. dgl. erzeugt werden.It shows 3 as a particular embodiment according to the dependent claim 10 in the side view sketchy the holder (Ha), and in him firmly clamped bristles (B). Furthermore, the shows 3 as a special embodiment also, that in the region of the upper, chemically-mechanical in the present process untreated bristle tips, a fixing layer (K) is applied, so that all treated bristles firmly together at least within the upper part of the holder and during the treatment. The attachment layer (K) can for example consist of a suitable adhesive, but can also be produced by plastic welding, o. The like.

Diese Befestigungsmethode sollte jedoch nur bei besonderem Bedarf eingesetzt werden.However, this attachment method should be used only for special needs.

Es zeigt 4 in einer Draufsicht schematisch die Merkmale des erfindungsgemäßen chemisch-mechanischen Verfahrens, wo der waagerechte Pfeil die geradlinigen Hin-, und Zurück-Bewegungen des Hindernisses (Hi) zeigt. Die zwei zueinander um 90° versetzten, unten befindlichen Doppelpfeile deuten die jeweils möglichen Bewegungsrichtungen des Hindernisses (Hi) an.It shows 4 in a plan view schematically the features of the inventive chemical-mechanical process, where the horizontal arrow shows the rectilinear back and forth movements of the obstacle (Hi). The two mutually offset by 90 °, located below double arrows indicate the respective possible directions of movement of the obstacle (Hi).

Es zeigt 7 schematisch in Seitenansicht, daß im erfindungsgemäßen Verfahren die behandelten Borsten auch in Form von Doppelborsten hergestellt werden können, wobei sich die jeweils zwei Borstenspitzen mit ihren konischen Verbreiterungen (V) zunächst Mal fast direkt gegenüberstehen, bzw., die sind in dem Bereich noch zusammenverbunden, und wobei die jeweiligen Außenabschnitte = Borstenstamm (St) dieser zunächst gemeinsamen Borste durch chemisch-ätzende (materialabtragende) Wirkung in ihrem Querschnitt vorgegebenerweise reduziert worden sind.It shows 7 schematically in side view that in the process according to the invention, the treated bristles can also be prepared in the form of double bristles, with the two bristle tips with their conical widenings (V) initially almost directly opposite, or, which are still connected together in the area, and wherein the respective outer sections = bristle stem (St) of this initially common bristle have been predeterminedly reduced in their cross-section by chemical etching (material-removing) action.

In einem weiteren Arbeitsgang werden solche Doppelborsten dann entlang der Linie (S) geschnitten, und damit getrennt.In a further operation, such double bristles are then cut along the line (S), and thus separated.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Hersttellung von (zunächst) Doppelborsten eignet sich zum Zwecke der Materialersprnis der eingesetzten Borsten.The process according to the invention for the production of (initially) double bristles is suitable for the purpose of material spiking of the bristles used.

Die Herstellung der obigen (zunächst) Doppelborsten kann entweder durch die zeitlich und prozessmäßig nacheinander zu erfolgenden Arbeitsschritte an den entsprechenden, jeweiligen Borstenenden, oder durch die gleichzeitig zu erfolgenden Arbeitsschritte erfolgen. Im letzteren Fall müssen dann die Doppelborsten vor der chemisch-mechanischen Bearbeitung zunächst mittig gefaltet werden, so daß dann alle zu behandelnden Borstenenden etwa in die gleiche Richtung – zueinander im Wesentlichen parallel – gerichtet sind.The preparation of the above (initially) double bristles can be carried out either by the work steps to be carried out successively in terms of time and process at the corresponding, respective bristle ends, or by the work steps to be carried out simultaneously. In the latter case, then the double bristles must first be folded in the middle before the chemical-mechanical processing, so that then all the bristle ends to be treated approximately in the same direction - each other substantially parallel - are directed.

Es zeigen 8, 9 und 10 weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsmäßigen chemisch-mechanischen Verfahrens:Show it 8th . 9 and 10 Further embodiments of the inventive chemical-mechanical method:

8. zeigt den Querschnitt einer Borste im Höhenbereich der Trennlinie (T) nach der 5 – oben, wobei hier für die Ausgangsborste nicht der klassische kreismäßige Querschnitt gewählt wurde. Hier wurde ein elliptischer Querschnitt gewählt, wo gezeigt wird, daß sich der jeweilige innere Durchmesser (R1) wesentlich vom korrespondierenden äußeren Durchmesser (R2) unterscheidet. Eine Seitenansicht der ursprünglich im Querschnitt elliptischen Borste würde sinngemäß im Wesentlichen der Seitenansicht der im Querschnitt kreisförmigen Borste nach 5 entsprechen. 8th , shows the cross section of a bristle in the height range of the dividing line (T) after the 5 - above, where not the classic Kreismäßige cross-section was chosen here for the Ausgangssborste. Here, an elliptical cross section was chosen, where it is shown that the respective inner diameter (R1) differs substantially from the corresponding outer diameter (R2). A side view of the bristle, which was originally elliptical in cross-section, would essentially follow the side view of the bristle, which is circular in cross section 5 correspond.

So eine in ihrem Stamm einheitlich elliptische Borste, die eben auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in ihrem obersten Bereich eine konische Verbreiterung (V) aufweist eignet sich insgesamt für eine Doppelfunktion:
ihre jeweiligen oberen, dünneren (spitzen) Seiten eignen sich überwiegend gut zum Reinigen/Putzen der Zahnzwischenräume, wobei ihre jeweiligen oberen, breiten Seiten gut/intensiver zum Reinigen/Putzen der flächigen Zahnpartien geeignet sind.Thus a uniformly elliptical bristle in its trunk, which also has a conical widening (V) in its uppermost region according to the method according to the invention, is altogether suitable for a double function:
their respective upper, thinner (pointed) sides are mostly well suited for cleaning / cleaning the interdental spaces, with their respective upper, wide sides being well / more intensively suited for cleaning / cleaning the flat tooth areas.

Es zeigt 9 eine im Querschnitt Sechseckige Borste, und die 10 eine im Querschnitt im Wesentlichen runde, und mit den aussenseitigen Rillen, und/oder Vertiefungen, und/oder Erhebungen versehene Borste, die auch erfindungsgemäß nach dem chemisch-mechanischen Verfahren in ihrem jeweils oberen Spitzenbereich die konischen Verbreiterungen (V) aufweisen.It shows 9 a cross-section hexagonal bristle, and the 10 a bristle which is essentially round in cross-section and provided with the outside grooves, and / or depressions, and / or elevations, which according to the invention also have the conical widenings (V) in their respective upper tip region according to the chemical-mechanical method.

Die Reinigungsleistung bei den Zahnbürsten ist maßgeblich von der gesamten effektiven Reinigungsfläche aller Borsten zusammengenomen, und von der gesamten, effektiv wirkenden Kontaktfläche zwischen den jeweils arbeitenden Borsten der Zahnbürste und der jeweils zu putzenden Zahnpartie abhängig (unter identischen sonstigen Bedingungen). The cleaning performance of the toothbrushes is significantly related to the total effective cleaning surface of all bristles together, and of the total, effectively acting contact surface between the respective working bristles of the toothbrush and the respective tooth area to be cleaned dependent (under identical other conditions).

Der allergrößte Anteil der Reinigungsleistung einer jeden einzelnen Zahnbürstenborste (und auch einer jeden sonstigen Borste) entsteht/wirkt auf der unmittelbaren Fläche der jeweiligen Borstenspitze.The largest part of the cleaning performance of each toothbrush bristle (and also of any other bristle) arises / acts on the immediate surface of each bristle tip.

Die Borstenspitzen haben, da sie abgerundet sein müssen, eine etwa halbkugelförmige Form.The bristle tips, since they must be rounded, have an approximately hemispherical shape.

Und darauf knüpft der Erfindungsgedanke aus der DE 103 61 820 :
Da schon physikalisch-technisch bedingt alle Borsten, bzw. Borstenbündel einer jeden Bürste, insbesondere der Zahnbürste (auch bei allen elektrischen Zahnbürsten, bzw. deren Bürstenköpfen) in ihrem jeweiligen Hohen bereich (Ebene) der Borstenspitzen sowieso genug Freiraum hatten, galt es, diesen Freiraum mit den konischen Verbreiterungen (V) an jeder einzelnen Borste ”aufzufüllen” (5).And this is the idea of the invention from the DE 103 61 820 :
Since physically-technically conditioned all bristles, or bristle bundles of each brush, especially the toothbrush (even with all electric toothbrushes, or their brush heads) in their respective high area (level) of the bristle tips anyway had enough space, it was, this Free space with the conical widenings (V) at each individual bristle "fill up" ( 5 ).

Dabei ist besonders zu beachten, daß bei konischen Verbreiterungen, bzw. bei der linearen Erhöhung des Durchmessers der Borstenspitze (R2) am oberen Ende der konischen Verbreiterung, 5 und 6, automatisch die effektiv zum Putzen/zum Reinigen zu nutzende Reinigungsfläche quadratisch ansteigt, da die Fläche der Borstenspitze eine ”flächige”, bzw. etwa halbkugelförmige, zweidimensionale Fläche darstellt, deren Flächenform lautet: A = 2πr2. It should be noted in particular that with conical broadening, or with the linear increase in the diameter of the bristle tip (R2) at the upper end of the conical broadening, 5 and 6 , the effective cleaning surface to be used for cleaning / cleaning increases quadratically, since the surface of the bristle tip is a "flat", or approximately hemispherical, two-dimensional surface, the surface shape is: A = 2πr 2 .

Dabei bedeutet hier (r) den Halbdurchmesser der Borstenspitze (R2) in der Höhe der imaginären Trennlinie (T), 5, 6.Here, (r) means the half diameter of the bristle tip (R2) at the height of the imaginary dividing line (T), 5 . 6 ,

Wenn man diese Erkenntnis auf das vorige Ausführungsbeispiel aus der 5 überträgt erhält man also eine Borstenspitze mit dem Durchmesser von 0,25 mm (R2).If one this knowledge on the previous embodiment of the 5 So you get transmits a bristle tip with the diameter of 0.25 mm (R2).

Der durch die Materialabtragung im erfindungsgemäßen chemisch-mechanischen Verfahren nunmehr gewonnene Durchmesser des Borstenstammes (R1) beträgt 0,14 mm (5).The diameter of the bristle trunk (R1) now obtained by the material removal in the chemical-mechanical method according to the invention is 0.14 mm ( 5 ).

Die Borsten mit 0,14 mm Durchmesser aus PBT sind handelsüblich bei den Zahnbürsten als ”weich”, oder ”mit weichem Härtegrad” zu bezeichnen.The bristles with 0.14 mm diameter made of PBT are commercially available in the toothbrushes as "soft", or "soft grade" to call.

Auf Grund des Verhältnisses R2/R1 = 0,25 mm/0,14 mm = 1,785; und Anwendung der Flächenformel für die halbkugelförmige Borstenspitze (A = 2πr2) ergibt sich also in diesem Ausführungsbeispiel eine (1,785)2-fache, also eine 3,18-fache, effektiv zur Verfügung (bzw. zum Putzen und Reinigen) zu stehende Reinigungsfläche, bzw. die 3,18-fache Reinigungsleistung im Vergleich zu der Borste, die sonst unter gleichen Bedingungen gleiche Gesamtlänge und den Durchmesser von einheitlich 0,14 mm haben würde.Due to the ratio R2 / R1 = 0.25 mm / 0.14 mm = 1.785; and application of the surface formula for the hemispherical bristle tip (A = 2πr 2 ) results in this embodiment, a (1,785) 2 times, so a 3.18 times, effectively available (or for cleaning and cleaning) to standing cleaning surface , or 3.18 times the cleaning performance of the bristle, which would otherwise have the same overall length and diameter of 0.14 mm under the same conditions.

Also, es ist eine zusätzliche, weitere Reinigungsleistung von noch 2,18-fachem, oder von weiteren 218%, wenn man die normale Reinigungsleistung als Vergleichswert von 1,000, oder in Prozenten als 100% bezeichnet.So, there is an additional, additional cleaning performance of 2.18 times, or a further 218%, if the normal cleaning performance as a comparison value of 1,000, or in percentages referred to as 100%.

Gleichzeitig wird dabei auch der Putzdruck auf die Zähne und das Zahnfleisch wesentlich reduziert, und zwar um den gleichen Faktor, um den die effektive Reinigungsfläche erhöht wird, was besonders wichtig ist, da die meisten Menschen zu viel Kraft beim Zähneputzen anwenden, die sich auf wesentlich höhere Werte beläuft als die zahnmedizinisch empfohlene Putzkraft von 150 Gramm, oder ca. 1,5 N (Newton), und eine Kontrollmöglichkeit diesbezüglich fehlt.At the same time, the cleaning pressure on the teeth and the gums is also substantially reduced, namely by the same factor that the effective cleaning surface is increased, which is particularly important since most people apply too much brushing power that is substantial higher values than the dentist's recommended cleaning force of 150 grams, or about 1.5 N (Newton), and a control option in this regard is missing.

Obendrauf ist die menschliche Hand als eine Art ”Kraftmeßinstrument” dazu sehr ungeeignet.On top of that, the human hand is very inappropriate as a kind of "force meter".

Die Ausführungsbeispiele kann man so auch auf die anderen Arten von Zahnbürstenborsten übertragen, die handelsüblich als ”mittlere”-, und ”harte”-Zahnbürstenborsten bezeichnet werden.The embodiments can thus also be applied to the other types of toothbrush bristles, which are commonly referred to as "middle" and "hard" toothbrush bristles.

Und obwohl die oben gezeigten theoretischen Werte in der Steigerung der Reinigungsleistung/der effektiven Gesamtreinigungsfläche und der wesentlichen Reduzierung des Putzdrucks beim Zähneputzen sicherlich nicht in vollem Umfang auf die praktischen Verhältnisse übertragbar sind bilden die eine gute Grundlage für die praktischen Anwendungen.And although the theoretical values shown above in the increase of the cleaning performance / the total effective cleaning surface and the substantial reduction of the brushing plaster brushing pressure are certainly not fully transferable to the practical conditions, they provide a good basis for the practical applications.

Das hier vorliegende erfindungsgemäße chemisch-mechanische Verfahren kann solche komplexen Borsten zum ersten Mal überhaupt zu den vertretbaren Preisen herstellen.The present inventive chemical-mechanical process can produce such complex bristles for the first time ever at reasonable prices.

Bezugszeichenverzeichnis:Reference numeral directory:

  • (B)(B)
    = Borsten= Bristles
    (Be)(Be)
    = Behälter= Container
    (Ha)(Ha)
    = Halter= Holder
    (Hi)(Hi)
    = Hindernis= Obstacle
    (M)(M)
    = ätzend wirkendes, chemisches Medium/ätzende Lösung= corrosive, chemical medium / corrosive solution
    (Ob)(If)
    = Oberfläche des ätzend wirkenden, chemischen Mediums= Surface of the corrosive, chemical medium
    (G) (G)
    = Gestrichelte, senkrechte Linie. Entspricht im Wesentlichen einer jeden Borste im ruhenden Zustand.= Dashed, vertical line. Corresponds essentially to each bristle in the dormant state.
    (B1)(B1)
    = Skizzenhafte Darstellung einer einzelnen Borste im maximal ausgelenkten Zustand, die kurz darauf durch eine ruckartige Rückfederung wieder in ihren ruhenden Ursprungszustand zurückkommt.= Sketchy representation of a single bristle in the maximum deflected state, which comes back shortly thereafter by a jerky spring back to their resting original state.
    (St)(St)
    = behandelter Borstenstamm= treated bristle stem
    (h)(H)
    = Eintauchtiefe der behandelnden Borsten= Immersion depth of the treated bristles
    (K)(K)
    = festbindende Befestigungsschicht= tying fixing layer
    (Ab)(From)
    = abgetragenes Material aus den Borsten= removed material from the bristles
    (V)(V)
    = konische Verbreiterung in Richtung auf die mit der kompletten Zahnbürste wirkende, obere, freistehende Borstenspitze.= conical widening in the direction of the upper tooth freestanding bristle tip acting with the complete toothbrush.
    (Kp)(Kp)
    = nach der chemisch-mechanischen Behandlung zunächst noch fertigungstechnisch verbliebene Kappe, die danach in einem weiteren Arbeitsschritt beseitigt wird.= After the chemical-mechanical treatment, first still remaining technical production cap, which is then eliminated in a further step.
    (P)(P)
    = Anfangsebene bei der Bildung der konischen Verbreiterung (V).= Initial level in the formation of conical broadening (V).
    (T)(T)
    = Imaginäre Trennlinie, in deren Ebene die konischen Verbreiterungen am dicksten sind, bzw. den größten Querschnitt aufweisen.= Imaginary dividing line, in the plane of which the conical extensions are the thickest, or have the largest cross-section.
    (S)(S)
    = Schnittebene bei den beidseitig behandelten Borstenenden, bzw. beim Vorliegen einer zunächst länglich verbundenen, behandelten Doppelborste.= Cutting plane in the treated on both sides bristle ends, or in the presence of an initially elongated connected, treated double bristle.
    (R1)(R1)
    = Querschnittsmäßige Kontur (Durchmesser) der schon gleichmäßig verdünnten, behandelten Borste im unteren Bereich = Durchmesser des schon behandelten Borstenstammes (St)= Cross-sectional contour (diameter) of the already uniformly treated, treated bristle in the lower area = diameter of the already treated bristle trunk (St)
    (R2)(R2)
    = Querschnittsmäßige Außen-Kontur (Durchmesser) der schon behandelten Borste in der dicksten Ebene (T) der konischen Verbreiterung (V) = Durchmesser der Borstenspitze= Cross-sectional outer contour (diameter) of the already treated bristle in the thickest plane (T) of the conical broadening (V) = diameter of the bristle tip

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 002008138158 [0002] WO 002008138158 [0002]
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  • EP 1234525 [0002] EP 1234525 [0002]
  • JP 002003339445 [0002] JP 002003339445 [0002]
  • JP 002004313365 [0002] JP 002004313365 [0002]
  • WO 002004080237 [0002] WO 002004080237 [0002]

Claims (10)

Der mechanisch stabile Halter, der in seinem Inneren eine Vielzahl von Borsten ausreichend stabil und fest einfaßt und zusammenhält, und ein in Seitenansicht dünnes, auf einer geeigneten, geradlinig beweglichen technischen Vorrichtung angebrachtes, im Bereich der unteren Borstenenden der behandelnden Borsten befindliches, und auf seiner obersten Spitze ausreichend abgerundetes Hindernis dadurch gekennzeichnet, daß sich das Hindernis nach jeweils zeitlich vorgegebener, bedarfsbedingter Regelmäßigkeit, bzw. Häufigkeit geradlinig Hin-, und Zurück bewegt, und alle behandelnden Borsten, insbesondere die Zahnbürstenborsten, dadurch jeweils im Bereich der unteren Borstenenden und unteren Borstenspitzen zur Seite schiebt, und/oder streift, wodurch alle Borsten jeweils zu Auslenkungen und ruckartigen Rückfederungen gezwungen werden, wobei die unteren Borstenenden bis zu einer bestimmten/vorgegebenen Höhe von Anfang an während der Behandlung in ein chemisches, ätzend wirkendes und das Borstenmaterial im Wesentlichen von allen Seiten gleichmäßig abtragendes Medium eingetaucht sind, so daß alle unteren Borstenenden seit dem Anfang dieser chemisch-mechanischen Behandlung in einer bestimmten/vorgegebenen Höhe von allen Seiten im Wesentlichen gleichmäßig und ausreichend mit dem wirkenden Medium umgeben sind.The mechanically stable holder, the sufficiently stable and firmly clamps and holds together in its interior a plurality of bristles, and a thin in side view, mounted on a suitable, linearly movable technical device located in the lower bristle ends of the treated bristles, and on his sufficiently rounded obstacle, characterized in that the obstacle moves rectilinearly backwards and forwards in accordance with respective timely demand-based regularity or frequency, and all treating bristles, in particular the toothbrush bristles, thereby in each case in the region of the lower bristle ends and lower bristle tips pushes and / or brushes, forcing all of the bristles to deflect and springback, respectively, with the lower bristle ends being exposed to a predetermined chemical level from the beginning during treatment into a chemical, caustic, and corrosive the bristle material is immersed substantially uniformly from all sides medium, so that all lower bristle ends are surrounded since the beginning of this chemical-mechanical treatment in a certain / predetermined height from all sides substantially uniformly and sufficiently with the acting medium. Der Gegenstand nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß im Umkehrschluß während der chemisch-mechanischen Behandlung der Borsten das Hindernis unbeweglich steht, und daß sich alle Borsten, zusammen mit dem, dieselbe festhaltenden Halter immer wieder geradlinig Hin-, und Zurück bewegen.The article according to claim 1, characterized in that, in reverse, during the chemical-mechanical treatment of the bristles, the obstacle is immovable, and that all the bristles, together with the, the same holding holder repeatedly move straight back and forth. Der Gegenstand nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß sich während der Behandlung der Borsten entweder das Hindernis oder die Borsten mit dem Halter in zwei oder mehreren, zueinander richtungsverschiedenen, jeweiligen geradlinigen Hin, -und Zurückbewegungen bewegen, insbesondere, daß zwei derartige, richtungsverschiedene geradlinige Bewegungen im Wesentlichen zueinander in einem Winkel von 90° stehen.The article according to claims 1 and 2, characterized in that, during the treatment of the bristles, either the obstacle or the bristles move with the holder in two or more mutually directional, respective rectilinear back and forth movements, in particular two such directional differences straight-line movements are substantially at an angle of 90 ° to each other. Der Gegenstand nach Ansprüchen 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß sich das jeweils bewegliche, korrespondierende Teil, entweder die Borsten mit dem Halter oder das Hindernis, statt geradlinigen Hin, -und Zurückbewegungen um eine Achse dreht.The article according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the respective movable, corresponding part, either the bristles with the holder or the obstacle, rotates about an axis instead of rectilinear back and forth movements. Der Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß bei dem erfindungsgemäßen chemisch-mechanischen Verfahren zwei oder mehrere Hindernisse, und/oder zwei oder mehrere korrespondierende Einheiten mit dem Halter und den dort befindlichen Borsten eingesetzt werden.The article according to one of the preceding claims, characterized in that two or more obstacles, and / or two or more corresponding units with the holder and the bristles located there are used in the inventive chemical mechanical method. Der Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß bei dem erfindungsgemäßen chemisch-mechanischen Verfahren die behandelnden Borsten, insbesondere die Zahnbürstenborsten, doppelseitig, bzw. an den beiden gegenüber liegenden Borstenenden gleichzeitig, und/oder nacheinander behandelt werden, so daß dadurch in diesem Verfahren aus einer im Rohzustand entsprechend verlängerten Borste eine erfindungsgemäß behandelte Doppelborste hergestellt wird.The article according to one of the preceding claims, characterized in that in the inventive chemical mechanical method, the treating bristles, in particular the toothbrush bristles, double-sided, or at the two opposite bristle ends simultaneously, and / or treated sequentially, thereby characterized in this Method is prepared from a raw bristle correspondingly extended bristle a treated according to the invention double bristle. Der Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß bei dem erfindungsgemäßen chemisch-mechanischen Verfahren die behandelnden Borsten, insbesondere die Zahnbürstenborsten, im Vorbehandlungsstadium einen im Wesentlichen nur einheitlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, was dem klassischen Fall entspricht, und/oder, daß die Borsten nur einen ovalen, und/oder nur eliptischen, und/oder nur sternförmigen, und/oder nur dreieckigen, und/oder nur polygonalen, und/oder nur einen im Wesentlichen querschnittsmäßig kreisrunden Querschnitt mit einheitlichen und/oder verschiedenen Rillen, und/oder Vertiefungen, und/oder Erhebungen entlang der Längsachse der Borste aufweisen, und/oder, daß die Borsten nur einen normalen, und/oder nur den abgerundeten kegelartigen Querschnitt aufweisen, und/oder daß deren jeweilige Querschnitt entlang der Längsachse der Borste eine komplexe Kombination der aufgezählten, verschiedenen Querschnitte darstellt.The article according to one of the preceding claims, characterized in that in the inventive chemical-mechanical process, the bristles, in particular the toothbrush bristles, in the pretreatment stage have a substantially uniform circular cross-section, which corresponds to the classic case, and / or that the bristles only an oval, and / or only elliptical, and / or only star-shaped, and / or only triangular, and / or only polygonal, and / or only a substantially cross-sectionally circular cross-section with uniform and / or different grooves, and / or depressions , and / or have projections along the longitudinal axis of the bristle, and / or that the bristles have only a normal, and / or only the rounded conical cross section, and / or that their respective cross section along the longitudinal axis of the bristle is a complex combination of those enumerated , representing different cross sections. Der Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß bei dem erfindungsgemäßen chemisch-mechanischen Verfahren die fertig behandelten Borsten, insbesondere die Zahnbürstenborsten, unabhängig von ihrem jeweiligen einheitlichen, und/oder uneinheitlichen Querschnitt im Vorbehandlungsstadium, generell eine konische Verbreiterung in der Richtung auf das oberste, freistehende Borstenende, bzw. auf die oberste, freistehende Borstenspitze aufweisen, insbesondere, daß bei den Zahnbürstenborsten eine derartige konische Verbreiterung vorteilhafterweise zirka 1 Millimeter bis zirka 5 Millimeter unterhalb der oberen, freistehenden Borstenspitze beginnt, wobei die obere, abgerundete und freistehende Borstenspitze den gebrauchsfertigen Zustand der in einer fertigen Zahnbürste schon befestigten und abgerundeten Borsten darstellt.The article according to one of the preceding claims, characterized in that in the inventive chemical mechanical method, the finished treated bristles, in particular the toothbrush bristles, regardless of their respective uniform, and / or non-uniform cross section in the pretreatment stage, a conical broadening in the direction of the in the toothbrush bristles, such a conical broadening advantageously begins about 1 millimeter to about 5 millimeters below the upper freestanding bristle tip, the upper, rounded and freestanding bristle tip denoting the top, free-standing bristle end, or on the top, free-standing bristle tip ready-to-use state of bristles already fastened and rounded in a finished toothbrush. Der Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erreichen einer vorgegebenen gleichmäßigen Abtragung des Borstenmaterials bis zu einer gewünschten/vorgegebenen Höhe die Weiterbehandlung der Borsten – falls notwendig – durch im Wesentlichen unbewegliches Hindernis und die im Wesentlichen unbewegliche Borsteneinheit im chemisch wirkenden Medium fortgesetzt wird.The article according to one of the preceding claims, characterized in that after reaching a predetermined uniform removal of the bristle material up to a desired / predetermined height the Further treatment of the bristles - if necessary - is continued by substantially immobile obstacle and the substantially immovable bristle unit in the chemically acting medium. Der Gegenstand nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der oberen, chemisch-mechanisch im vorliegenden Verfahren nicht behandelten Borstenspitzen eine Befestigungsschicht aufgebracht ist, daß damit alle behandelten Borsten zumindest innerhalb des oberen Teiles des Halters und während der Behandlung fest zusammensitzen.The article according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the upper, chemically-mechanical in the present process untreated bristle tips, a fixing layer is applied, so that all treated bristles firmly together at least within the upper part of the holder and during the treatment.
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