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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten oder Borstenwaren mit an einem befestigungsseitigen Ende angeschmolzenen Borstenbündeln.
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Bei der Herstellung von Bürsten oder Borstenwaren, bei denen die Borstenbündel an einem befestigungsseitigen Ende angeschmolzen werden sollen, werden die befestigungsseitigen Enden üblicherweise mit einer Heizplatte beaufschlagt, um das Borstenmaterial zum Schmelzen zu bringen. Beim Zurückziehen der Heizplatte kann angeschmolzenes Borstenmaterial jedoch an der Heizplatte anhaften, was an der Bürste oder Borstenware zu ungewünschten Ausformungen führen kann. Aus der
EP 2 078 472 B1 kennt man eine Vorrichtung, bei der die Borstenbündel nach dem Anschmelzen mit einem Heiz-Stempel durch einen weiteren Stempel beaufschlagt werden, um die Anschmelzpunkte bis zum Erkalten flachzudrücken und Anhaftungen am Stempel zu vermeiden. Dies ist jedoch aufwändig und somit teuer.
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Sollen Borstenbündel durch Anschmelzen mit einem weiteren Teil verbunden werden, entsteht im Verbindungsbereich durch das Anpressen der erhitzten und angeschmolzenen Bündel an das Teil ein sich seitlich ausdehnender Wulst aus geschmolzenem Kunststoffmaterial, was unschön aussieht und häufig am fertigen Produkt nicht gewünscht ist.
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Zudem entsteht durch das Anschmelzen des Borstenmaterials mittels einer Metallplatte häufig ein unangenehmer und gegebenenfalls schädlicher Plastikgeruch.
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Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Anhaftungen und/oder Auswülste vermieden sind und die konstruktiv einfach realisierbar ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass eine Aufnahmehülse aus Quarzglas, Glaskeramik und/oder einer Legierung daraus zur formschlüssigen, zumindest bereichsweisen Aufnahme eines Borstenbündels einerseits und eines in Borsten-Längsrichtung hinter dessen befestigungsseitigen Ende angeordneten Funktionsteils andererseits vorgesehen ist, dass Beaufschlagungselemente zur Beaufschlagung der freien Enden des Borstenbündels und des Funktionsteils und zur Kraftbeaufschlagung des Borstenbündels und/oder des Funktionsteils in Borsten-Längsrichtung vorgesehen sind, und dass eine außerhalb der Aufnahmehülse angeordnete Heizeinrichtung zur Erwärmung der einander zugewandten Enden des Borstenbündels und des Funktionsteils und zum Anschmelzen des Borstenbündels sowie eine außerhalb der Aufnahmehülse angeorndete Kühleinrichtung zum Kühlen des zuvor angeschmolzenen Borstenbündels vorgesehen sind.
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Durch die Wärmezufuhr durch die Aufnahmehülse hindurch werden die darin angeordneten Borstenbündel angeschmolzen und durch das gleichzeitige Andrücken der Borstenbündel und des Funktionsteils aneinander werden diese beiden Teile miteinander verbunden. Durch die Anordnung zumindest der miteinander zu verbindenden Enden des Borstenbündels und des Funktionsteils innerhalb der Aufnahmehülse kann sich das angeschmolzene Kunststoffmaterial nicht über die Innenkontur der Aufnahmehülse, die der Außenkontur des Borstenbündels entspricht, hinaus ausbreiten, so dass das Entstehen eines Wulstes sicher vermieden ist. Durch das anschließende Kühlen der Aufnahmehülse und des darin befindlichen Borstenbündels wird das Kunststoffmaterial wieder abgekühlt, bis dieses ausgehärtet ist.
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Durch die Verwendung von Quarzglas, Glaskeramik und/oder einer Legierung daraus für die Aufnahmehülse ergibt sich eine gute Wärmedurchlässigkeit, so dass die Weiterleitung der Wärmeenergie der Heizung einerseits wie auch die Kühlung durch die Kühleinrichtung gut und weitgehend verlustfrei in die Innenhöhlung der Aufnahmehülse an das dort befindliche Borstenbündel und das Funktionsteil erfolgen kann.
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Quarzglas weist zudem eine hohe chemische Beständigkeit auf.
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Zudem ist vorteilhaft, dass eine Aufnahmehülse aus dem erwähnten Material eine glatte, porenfreie Oberfläche aufweist, an der angeschmolzenes Kunststoffmaterial nicht haften bleibt. Je nach Beschaffenheit des Materials der Aufnahmehülse weist diese einen neutralen oder sogar negativen Ausdehnungskoeffizienten auf, so dass sich der Kunststoff während der Abkühlphase sogar noch zusätzlich von der Aufnahmehülse ablöst. Somit ist ein einfaches Herauslösen des Borstenbündels mit dem daran befestigten Funktionsteil sichergestellt.
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Ferner wird durch die Erwärmung des Kunststoffmaterials über die aus Quarzglas, Glaskeramik und/oder einer Legierung daraus bestehenden Aufnahmehülse die Entstehung unangenehmer Plastikgerüche beim Anschmelzen vermieden.
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Das Funktionsteil kann insbesondere aus Kunststoff, Holz oder Metall bestehen. Bei Verwendung von Kunststoff kann auch dieses beim Erwärmen mit angeschmolzen werden, so dass sich eine besonders gute Verbindung zwischen dem Funktionsteil und dem Borstenbündel ergibt.
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Das Funktionsteil kann dabei ein Stab, ein Bohrer, eine Druckfeder oder eine Schraube sein. Ein Stab kann als Griff für eine pinselartige Borstenware dienen. Bei Verbindung des Borstenbündels mit einem Bohrer kann die Borstenware auf eine Bohrmaschine aufgesetzt und beispielsweise als Schleifelement verwendet werden. Eine Schraube als Funktionsteil ermöglicht das lösbare Verbinden der Borstenware mit einem separaten Borstenträger. Dabei kann das Funktionsteil auch einen verbreiterten Schraubenkopf mit einem Sechskant aufweisen. Die Stirnfläche der Aufnahmehülse wird dabei zum Verbinden des Funktionsteils mit dem Borstenbündel auf die Flachseite des Schraubenkopfs aufgesetzt.
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Um die Borstenware unter Druck mit einer Oberfläche in Kontakt zu halten, kann das Funktionsteil eine Druckfeder sein.
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Denkbar sind auch andere Ausgestaltungen des Funktionsteils in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung der Borstenware.
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Um insbesondere bei Funktionsteilen, die nicht aus Kunststoff bestehen und nicht selbst mit angeschmolzen werden, eine gute Verbindung mit dem Borstenbündel sicherzustellen, kann das Funktionsteil am dem Borstenbündel zugewandten Ende eine Hinterschneidung aufweisen. Das angeschmolzene Kunststoffmaterial der Borstenbündel fließt dabei in die Hinterschneidung und stellt so nach dem Abkühlen und Aushärten eine sichere Verbindung mit dem Funktionsteil her.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, für die eigenständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, dass ein Beaufschlagungselement aus Quarzglas, Glaskeramik und/oder einer Legierung daraus zur Beaufschlagung von Borstenenden von in einer Bündelaufnahmeplatte gehaltenen Borstenbündeln vorgesehen ist, dass ein Gegenanschlagelement zur Beaufschlagung der freien, dem Beaufschlagungselement abgewandten Bündel-Enden vorgesehen ist, wobei zur Kraftbeaufschlagung der Borstenbündel das Gegenanschlagelement und/oder das Beaufschlagungselement in Borstenlängsrichtung positionierbar sind, und dass eine Heizeinrichtung zur Erwärmung des Beaufschlagungselements und/oder der befestigungsseitigen Bündel-Enden und zum Anschmelzen der Borstenbündel sowie eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Beaufschlagungselements und der Borstenbündel nach dem Anschmelzen der Borstenbündel vorgesehen sind.
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Eine solche Vorrichtung ermöglicht das Anschmelzen der befestigungsseitigen Borstenbündel, um diese dann beispielsweise in einem anschließenden Arbeitsschritt mit Kunststoffmaterial zur Bildung eines Bürstenkörpers umspritzen zu können. Dabei können die befestigungsseitigen Bündelenden von dem Beaufschlagungselement beaufschlagt werden, während im Bereich des Beaufschlagungselements eine Heizeinrichtung betrieben wird und die Borstenbündel so von der das Beaufschlagungselement durchdringenden Wärmeenergie erwärmt und angeschmolzen werden. Es ist jedoch auch möglich, die befestigungsseitigen Bündelenden direkt zu erwärmen und das Beaufschlagungselement erst dann an die erwärmten und angeschmolzenen Bündel-Enden heranzuführen und zu beaufschlagen.
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Durch das anschließende Kühlen werden die an dem Beaufschlagungselement anliegenden Bündel-Enden gekühlt, bis diese vollständig erstarrt sind. Das Kühlen fördert das positive Trennverhalten zwischen dem Beaufschlagungselement und den angeschmolzenen Bündel-Enden. Anhaftungen von Bündel-Material an dem Beaufschlagungselement werden durch die Material-Eigenschaften des Beaufschlagungselements, die sich wie bei der vorbeschriebenen Aufnahmehülse darstellen, vermieden. Es ist nur ein die Borstenbündel beaufschlagendes Element vorhanden, was einen einfachen mechanischen Aufbau der Vorrichtung ermöglicht.
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Eine Ausführungsform sieht dabei vor, dass die Bündelaufnahmeplatte und das Beaufschlagungselement zueinander beabstandet angeordnet sind und dass das Beaufschlagungselement zur Beaufschlagung und Umformung der erwärmten Borstenbündel an die Bündelaufnahmeplatte annäherbar ist. Das Beaufschlagungselement wird dabei gegen die erwärmten und angeschmolzenen, über die Bündelaufnahmeplatte überstehenden Borstenbündel gepresst, so dass die freien Bündel-Enden zu Pilzköpfen flachgedrückt werden.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass zwischen der Bündelaufnahmeplatte und dem Beaufschlagungselement eine Trägerplatte mit Durchgangsöffnungen für die Borstenbündel vorgesehen ist, dass die Durchgangsöffnungen der Trägerplatte an ihrem dem Beaufschlagungselement zugewandten Ende jeweils einen verbreiterten Ankerhohlraum aufweisen, und dass das Gegenanschlagelement zur Kraftbeaufschlagung der Borstenbündel in Längsrichtung der Borstenbündel positionierbar ist.
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Mit dem Gegenanschlagelement werden die Borstenbündel gegen das Beaufschlagungselement gedrückt, in dessen Bereich die Heizeinrichtung angeordnet ist und wodurch die befestigungsseitigen Bündel-Enden angeschmolzen werden. Dabei wird das angeschmolzene Borstenmaterial in die Ankerhohlräume gedrückt, so dass sich an den Borstenbündeln befestigungsseitig Anker aus umgeformtem Borstenmaterial bilden, die die Borstenbündel in der Trägerplatte halten.
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Durch das anschließenden Kühlen mit der Kühleinrichtung wird auch hier ein sauberes Trennen der Bündel-Enden von dem Beaufschlagungselement unterstützt.
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Um ein Verschmelzen der Borstenbündel mit der Trägerplatte zu vermeiden, sollte das Material der Borstenbündel einen deutlich niedrigeren Schmelzpunkt als das Material der Trägerplatte aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, Materialien mit ähnlichen Schmelzpunkten zu verwenden, falls ein Verbinden der Borstenbündel mit der Trägerplatte beim Anschmelzen gewünscht ist. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn die Trägerplatte mit den Borstenbündeln als Wechselkopf einer Zahnbürste verwendet werden soll. Dann sind keine weiteren Arbeitsschritte erforderlich, um die Borstenbündel an der Trägerplatte zu befestigen.
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Durch die Beaufschlagung der Trägerplatte mit dem Beaufschlagungselement wird eine ebene Außenfläche mit den angeschmolzenen, zu Ankern umgeformten Bündel-Enden gebildet. Dies ermöglicht ein einfaches Einsetzen der Trägerplatte mit den Borstenbündeln beispielsweise in einen Bürstenkopf einer Wechselkopf-Zahnbürste.
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Die Bündelaufnahmeplatte oder die Trägerplatte kann vorzugsweise ein Einsetzteil zum Einsetzen in eine Formöffnung einer Spritzgießform sein. Dies ermöglicht eine einfache Weiterbearbeitung der Borstenbündel, wobei die Bündelaufnahmeplatte ein wiederverwendbares Formteil ist, während eine Trägerplatte zur Bildung eines Bürstenkörpers selbst umspritzt und somit Teil der fertigen Bürste wird.
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Die Trägerplatte kann auch randseitige Befestigungsnasen aufweisen, mit denen sie in eine Aufnahme eines Bürstenkörpers eingeclipst wird. Gegebenenfalls kann noch ein Verschweißen mit einem Ultraschall- oder Hochfrequenzverfahren erfolgen, um eine feste Verbindung zwischen Bürstenkörper und Trägerteil sicherzustellen.
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Zur Herstellung von Bürsten mit profilierten Borstenfeldern kann das Gegenanschlagelement eine Profilierung an seiner die Borstenbündel beaufschlagenden Seite aufweisen. Die einzelnen Borstenbündel werden dann vor dem Anschmelzen ihrer verbindungsseitigen Enden in entsprechende Positionen gebracht, so dass die freien Bündel-Enden entsprechend der gewünschten Profilierung des Borstenfeldes ausgerichtet und positioniert sind. Eine Nachbearbeitung des Borstenfeldes, beispielsweise durch Schleifen der Borstenbündel, ist dadurch nicht erforderlich.
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Durch die Verwendung von Quarzglas, Kristallglas, Glaskeramik und/oder einer Legierung daraus für das Beaufschlagungselement ist ein Anhaften von Borstenmaterial nach dem Abkühlen vermieden. Beim Zurückziehen des Beaufschlagungselements in Bündel-Längsrichtung könnte es passieren, dass beispielsweise durch Adhäsionskräfte einzelne Borstenbündel in Längsrichtung aus ihrer Lage in der Bündelaufnahmeplatte verschoben werden.
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Um dies sicher zu vermeiden, ist es zweckmäßig, wenn das Beaufschlagungselement quer zur Borstenlängsrichtung zwischen einer die Borstenbündel beaufschlagenden Arbeitsposition und einer demgegenüber versetzten, die Borstenbündel freigebenden Bereitschaftsposition positionierbar ist. Durch das Entfernen des Beaufschlagungselements rechtwinklig zur Bündel-Längsrichtung ist eine Axialverschiebung der Borstenbündel sicher vermieden.
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Die Heizeinrichtung kann insbesondere einen Infrarot-Wärmestrahler, ein Heißluft-Gebläse, einen Laser, einen Hochfrequenz-Geber oder einen Wärme-Impuls-Geber aufweisen. Bei einem Wärme-Impuls-Geber wird Metall durch einen Stromfluss erwärmt. Bei Verwendung einer Infrarot-Lampe ist darauf zu achten, dass das Quarzglas, das Kristallglas, die Glaskeramik und/oder die verwendete Legierung daraus der Aufnahmehülse oder des Beaufschlagungselements im entsprechenden Infrarot-Bereich eine geeignete Durchlässigkeit besitzt.
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Das Borstenmaterial kann beispielsweise PA, bei der Herstellung von Zahnbürsten insbesondere PA 6–12, PBT, PP, PE, PVC, PET oder SAN sein.
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Ein Borstenbündel ist üblicherweise aus einer Vielzahl von Einzelfilamenten zusammengesetzt. Insbesondere für technische Bürsten kann jedoch auch ein Monofilament verwendet werden.
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Das Borstenbündel besteht in diesem Sonderfall aus einem einzigen Filament.
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Die Borstenbündel oder deren Einzel-Filamente können an ihren freien Enden angespitzt, abgerundet, aufgespleist, mit chemischen Zusätzen versehen oder mit Farbmarkierungen versehen sein.
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Die Borstenbündel oder deren Einzel-Filamente können eine runde, ovale, eckige oder sternförmige Kontur aufweisen.
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Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen von Bürsten oder Borstenwaren mit an einem befestigungsseitigen Ende angeschmolzenen Borstenbündeln ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Borstenbündel einerseits und ein Funktionsteil andererseits in Längsrichtung des Borstenbündels hintereinander angeordnet in eine Aufnahmehülse aus Quarzglas, Kristallglas, Glaskeramik und/oder einer Legierung daraus eingeführt werden, dass der Aufnahmehülse zumindest im Berührungsbereich des Borstenbündels und des Funktionsteils zum Anschmelzen des Borstenbündels Wärme zugeführt wird und das Borstenbündel und das Funktionsteil dabei unter Krafteinwirkung aneinander gedrückt werden, und dass anschließend eine Kühlung im Bereich der Aufnahmehülse erfolgt.
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Dabei ergeben sich die bereist bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläuterten Vorteile.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Bürste oder Borstenware mit an einem befestigungsseitigen Ende angeschmolzenen Borstenbündeln. Diese ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Borstenbündel befestigungsseitig durch eine Schmelzverbindung wulstfrei mit einem Funktionsteil verbunden sind.
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Das Funktionsteil kann dabei insbesondere aus Kunststoff, Holz oder Metall oder auch aus einem beliebigen anderen, festen Material bestehen. Beispielsweise kann das Funktionsteil ein Stab als Griff, ein Bohrer, eine Druckfeder oder eine Schraube sein. Für eine besonders zuverlässige Verbindung zwischen Borstenbündel und Funktionsteil, insbesondere wenn dieses nicht aus Kunststoffmaterial besteht, kann das Funktionsteil am dem Borstenbündel zugewandten Ende eine Hinterschneidung aufweisen.
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Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bürste oder Borstenware, für die eigenständiger Schutz beansprucht wird, sieht vor, dass die Borstenbündel in einer Trägerplatte mit Durchgangsöffnungen für die Borstenbündel gelagert sind, wobei die Durchgangsöffnungen der Trägerplatte an ihrem dem Nutzungsende der Borstenbündel abgewandten Ende jeweils einen verbreiterten Ankerhohlraum aufweisen und wobei die Borstenbündel jeweils einen durch Anschmelzen vergrößerten, den Ankerhohlraum ausfüllenden, innerhalb der Außenkontur der Trägerplatte angeordneten Endabschnitt aufweisen.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt, zum Teil stärker schematisiert:
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1 eine Aufnahmehülse mit einem Borstenbündel und einem Funktionsteil,
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2 die Aufnahmehülse aus 1 mit eingesetztem Borstenbündel und Funktionsteil,
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3 die Anordnung aus 2 mit einem Beaufschlagungselement für die Borstenbündel und einer Heizeinrichtung,
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4 die Aufnahmehülse mit einer Kühleinrichtung,
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5 die aus der Aufnahmehülse entnommene Borstenware,
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6 bis 13 jeweils ein Borstenbündel und ein Funktionsteil vor beziehungsweise nach dem Verbinden der Teile miteinander,
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14 bis 17 unterschiedliche Verfahrensabschnitte beim Anschmelzen von in einer Bündelaufnahmeplatte gehaltenen Borstenbündeln mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
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18 bis 23 unterschiedliche Verfahrensabschnitte beim Anschmelzen von in einer Bündelaufnahmeplatte und einer Trägerplatte gehaltenen Borstenbündeln mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Eine im Ganzen mit 1a bezeichnete Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten oder Borstenwaren, die in 1 bis 4 nur sehr stark vereinfacht und nur mit den erfindungswesentlichen Elementen schematisch dargestellt ist, weist gemäß 1 eine Aufnahmehülse 2 auf, in die jeweils ein Borstenbündel 3 einerseits und ein Funktionsteil 4 andererseits einführbar sind. Die Aufnahmehülse 2 ist hinsichtlich ihres Innenquerschnitts an die Außenkontur des Borstenbündels 3 formangepasst, so dass das in die Aufnahmehülse 2 eingesetzte Borstenbündel 3 formschlüssig von der Aufnahmehülse 2 umgeben ist (2). Die Aufnahmehülse 2 kann bevorzugt einen runden Innenquerschnitt zur Aufnahme runder Borstenbündel 3 aufweisen. Es sind jedoch auch andere Querschnitte entsprechend der jeweiligen Bündel-Kontur möglich, beispielsweise rechteckig, oval oder sternförmig.
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Ein Funktionsteil 4 mit entsprechender Kontur wird von der anderen Seite in die Aufnahmehülse 2 eingeführt, so dass sich das Borstenbündel 3 und das Funktionsteil 4 innerhalb der Aufnahmehülse 2 berühren.
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Zum vereinfachten Einführen des Borstenbündels 3 und des Funktionsteils 4 weist die Aufnahmehülse 2 an ihren längsseitigen Enden jeweils eine Einführfase 5 auf (1).
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Die Aufnahmehülse 2 besteht aus Quarzglas, Kristallglas, Glaskeramik und/oder einer Legierung daraus, so dass sie eine hohe Durchlässigkeit für Wärmestrahlung und eine geringe Leitfähigkeit von Kontaktwärme aufweist.
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Gemäß 3 wird das bündelseitige Ende der Aufnahmehülse 2 mit einem Beaufschlagungselement 6 abgeschlossen und mit einem weiteren, nicht dargestellten und nur durch den Pfeil Pf1 angedeuteten Beaufschlagungselement eine Kraft auf das Funktionsteil 4 ausgeübt, so dass das Borstenbündel 3 und das Funktionsteil 4 aneinandergedrückt werden. Gleichzeit wird mit einer an die Aufnahmehülse 2 angenäherte Heizeinrichtung 7 der Bereich um die Berührungsstelle zwischen Borstenbündel 3 und Funktionsteil 4 erwärmt und dadurch das Borstenmaterial in diesem Bereich angeschmolzen, so dass es sich mit dem Funktionsteil 4 verbinden kann. Ist auch das Funktionsteil 4 aus Kunststoff und weist dies einen ähnlichen Schmelzpunkt wie das Borstenmaterial auf, so wird auch dieses angeschmolzen und die Verbindung zwischen Borstenbündel 3 und Funktionsteil 4 ist verbessert.
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Da das Borstenbündel 3 und das Funktionsteil 4 formschlüssig in der Aufnahmehülse 2 angeordnet sind, kann das geschmolzene Kunststoffmaterial nicht seitlich über die Bündel-Kontur ausweichen, so dass an der fertigen Borstenware 9 (5) in dem Bereich 10, an dem das Borstenbündel 3 angeschmolzen wurde, kein seitlicher Wulst entsteht.
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Durch das Material der Aufnahmehülse 2 entstehen beim Anschmelzen zudem keine unangenehmen Kunststoffgerüche.
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Durch die thermischen Eigenschaften der Aufnahmehülse 2 kann die Wärmeenergie der Heizeinrichtung 7 gut in den Innenraum der Aufnahmehülse 2 vordringen und das Borstenmaterial zum Schmelzen bringen.
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Nach dem Anschmelzen werden die Aufnahmehülse 2 und das darin befindliche Borstenbündel 3 mit dem nun damit verbundenen Funktionsteil 4 mittels einer Kühleinrichtung 8 abgekühlt (4). Da die Aufnahmehülse 2 aufgrund ihrer Materialeigenschaften anders als das angeschmolzene Kunsstoffmaterial einen negativen Ausdehnungskoeffizienten hat, löst sich der Kunststoff während der Abkühlphase leicht von der Aufnahmehülse 2, so dass die fertige Borstenware 9, bestehend aus dem Borstenbündel 3 und dem Funktionsteil 4, auf einfache Weise aus der Aufnahmehülse 2 herausgezogen werden kann. Dies wird auch durch die glatte, porenfreie Oberfläche der Aufnahmehülse 2 unterstützt.
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6 zeigt ein Borstenbündel 3 und ein damit zu verbindendes Funktionsteil 4, das ebenfalls stabförmig ausgebildet ist und an seinem verbindungsseitigen, dem Borstenbündel 3 zugewandten Ende, eine Hinterschneidung 11 aufweist. Beim Anschmelzen des Kunststoffmaterials des Borstenbündels 3 fließt die Schmelze in den Bereich der Hinterschneidung 11 (7), so dass eine besonders gute Verbindung zwischen Borstenbündel 3 und Funktionsteil 4 gebildet ist.
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In 8 und 9 ist das Funktionsteil 4 ein Spiralbohrer.
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Das angeschmolzene Kunststoffmaterial fließt in den Bereich der Bohrer-Spitze, was ebenfalls eine gute Verbindung ermöglicht. Die Borstenware 9 gemäß 9 kann beispielsweise eine Schleif- oder Polierbürste sein, die mit dem Bohrer an einer Bohrmaschine befestigt werden kann, um mit dem Borstenbündel 3 eine Oberfläche zu schleifen oder zu polieren.
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Gemäß 10 und 11 ist das Funktionsteil 4 als Schraube mit einem Sechskantkopf 12 ausgebildet. Beim Verbinden des Funktionsteils 4 mit dem Borstenbündel 3 steht dabei die hier nicht dargestellte Aufnahmehülse auf der dem Borstenbündel 3 zugewandten Stirnseite des Sechskantkopfes 12 auf. Für eine verbesserte Verbindung mit dem Borstenbündel 3 ist an dieser Stirnseite ein Vorsprung 13 mit einer Hinterschneidung 11 vorgesehen. Eine Borstenware 9 gemäß 11 kann beispielsweise an einen Träger angeschraubt und nach Abnutzung des Borstenbündels 3 einfach ausgewechselt werden.
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Die 12 und 13 zeigen eine weitere Variante, bei der ein Borstenbündel 3 mit einem als Druckfeder ausgebildeten Funktionsteil 4 zu einer Borstenware 9 verbunden wird. Beim Verbinden der beiden Teile fließt das angeschmolzene Kunststoffmaterial des Borstenbündels 3 in die Spiralwindungen des Funktionsteils 4 beziehungsweise das Funktionsteil 4 wird in den angeschmolzenen Verbindungsbereich 10 gedrückt. Auch hierbei ist nach dem Abkühlen und erstarren des Kunststoffmaterials eine gute Verbindung zwischen Borstenbündel 3 und Funktionsteil 4 gebildet.
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Die 14 bis 17 zeigen, ebenfalls stark schematisiert, eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1b zum Herstellen von Bürsten oder Borstenwaren. Bei dieser Vorrichtung 1b werden gemäß 14 Borstenbündel 3 in Durchgangsöffnungen 15 einer Bündelaufnahmeplatte 14 eingeführt. Die Bündelaufnahmeplatte 14 weist zum vereinfachten Einführen der Borstenbündel 3 an den einführseitigen Enden der Durchgangsöffnungen 15 jeweils eine Einführfase 5 auf.
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Das Bestücken der Bündelaufnahmeplatte 14 mit Borstenbündeln 3 kann auch vorab außerhalb der Vorrichtung 1b erfolgen und die mit Borstenbündeln 3 bestückte Bündelaufnahmeplatte 14 wird dann der Vorrichtung 1b zugeführt.
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Wie in 15 gut zu erkennen ist, wird die Bündelaufnahmeplatte 14 beabstandet zu einem Beaufschlagungselement 16 positioniert, wobei die Borstenbündel 3 über die Bündelaufnahmeplatte 14 überstehen und an das Beaufschlagungselement 16 anschlagen. Die freien, dem Beaufschlagungselement 16 abgewandten Bündel-Enden werden mit einem Gegenanschlagelement 17 beaufschlagt und dadurch in Position gehalten.
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Das die Borstenbündel 3 beaufschlagende Beaufschlagungselement 16 besteht, ähnlich wie die Aufnahmehülse 2 der Vorrichtung 1a gemäß 1 bis 4, aus Quarzglas, Kristallglas, Glaskeramik und/oder einer Legierung daraus und weist somit ebenfalls die vorbeschriebenen Eigenschaften hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit, Ausdehnungskoeffizienten und Oberflächenbeschaffenheit auf.
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Gemäß 16 werden die an dem Beaufschlagungselement 16 anliegenden Bündel-Enden mit einer Heizeinrichtung 7 erwärmt und angeschmolzen und gleichzeitig wird das Beaufschlagungselement 16 an die Bündelaufnahmeplatte 14 angenähert (Pfeile Pf2). Dadurch werden die angeschmolzenen, über die Bündelaufnahmeplatte 14 überstehenden Bündel-Enden der Borstenbündel 3 zu Pilzköpfen 18 umgeformt.
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Nach dem Umformen der Bündel-Enden wird das Kunststoffmaterial mit Hilfe einer Kühleinrichtung 8 (17) abgekühlt und ausgehärtet. Die aktive Kühlung mit der Kühleinrichtung 8 fördert das Trennverhalten zwischen dem Beaufschlagungselement 16 und den Borstenbündeln 3.
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Anschließend wird das Beaufschlagungselement 16 gemäß dem Pfeil Pf3 quer zur Borstenlängsrichtung entfernt. Durch das Entfernen quer zur Borstenlängsrichtung wird sicher vermieden, dass einzelne Borstenbündel 3 in Längsrichtung verschoben und aus der Bündelaufnahmeplatte 14 herausgezogen werden.
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Die Bündelaufnahmeplatte 14 mit den Borstenbündeln 3, die nun zu Pilzköpfen 18 umgeformte Bündel-Enden aufweisen, kann als Formteil in eine Spritzgießform eingesetzt und die Pilzköpfe 18 zur Bildung eines Bürstenkörpers umspritzt werden, wobei durch die Pilzköpfe 18 mit hohem Spritzdruck gearbeitet werden kann, ohne der Gefahr von Überspritzungen im Bereich der Borstenbündel 3.
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Das die freien Enden der Borstenbündel 3 beaufschlagende Gegenanschlagelement 17 kann auch eine Profilierung aufweisen, mit der die Borstenbündel 3 entsprechend einer gewünschten Profilierung des Borstenfeldes der fertigen Bürste profiliert werden können.
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In den 18 bis 23 ist eine Vorrichtung 1b dargestellt, die der Vorrichtung 1b aus 14 bis 17 ähnlich ist.
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Es ist jedoch zusätzlich eine Trägerplatte 19 zwischen der Bündelaufnahmeplatte 14 und dem Beaufschlagungselement 16 vorgesehen. Diese Trägerplatte 19 weist Durchgangsöffnungen 20 für die Borstenbündel 3 auf, wobei einführseitig an den Durchgangsöffnungen 20 Einführfasen 5 vorgesehen sind. Die Trägerplatte 19 liegt an dem Beaufschlagungselement 16 an. An ihren dem Beaufschlagungselement 16 zugewandten Enden weisen die Durchgangsöffnungen 20 jeweils einen verbreiterten Ankerhohlraum 21 auf, der in der Detaildarstellung gemäß 19 gut zu erkennen ist.
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Mit einem Gegenanschlagelement 17 werden die freien Bündel-Enden beaufschlagt (20). Gemäß dem Pfeil Pf4 wird das Gegenanschlagelement 17 in Richtung des Beaufschlagungselements 16 bewegt (21), während die an dem Beaufschlagungselement 16 anliegenden Bündel-Enden mit einer Heizeinrichtung 7 erwärmt und angeschmolzen werden. Auch hier wird die Wärmeenergie der Heizeinrichtung 7 gut durch das Beaufschlagungselement 16 aus Quarzglas, Kristallglas, Glaskeramik und/oder einer Legierung daraus durchgeleitet. Durch den Druck auf die Borstenbündel 3 weicht das angeschmolzene Kunststoffmaterial in die Ankerhohlräume 21 aus und füllt diese aus.
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Anschließend wird auch hier mit einer Kühleinrichtung 8 gekühlt (22), um das Abkühlen und Aushärten des Kunststoffmaterials zu beschleunigen und die Trenneigenschaften zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Beaufschlagungselement 16 zu verbessern.
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23 zeigt eine Detaildarstellung eines mit Kunststoffmaterial eines angeschmolzenen Borstenbündels 3 ausgefüllten Ankerhohlraums 21 der trägerplatte 19. Die so zu einem Anker 22 umgeformten befestigungsseitigen Bündel-Enden verbessern den Halt der Borstenbündel 3 in der Trägerplatte 19.
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Entsprechend 17, kann gemäß 22 das Beaufschlagungselement 16 nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials quer zur Borstenlängsrichtung von der Trägerplatte 19 entfernt werden (Pfeil Pf4).
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Die Trägerplatte 19 kann in eine Spritzform eingesetzt und zur Bildung eines Bürstenkörpers umspritzt werden. Es ist auch möglich, die Trägerplatte 19 in eine Aufnahmeöffnung eines vorgefertigten Bürstenkörpers einzusetzen. Mit seitlichen Befestigungsnasen 23 kann eine rastende oder clipartige Verbindung hergestellt werden. Das Weiterverarbeiten der Trägerplatte 19 mit den darin gehaltenen Borstenbündeln 3 ist auch dadurch vereinfacht, dass die befestigungsseitigen Enden der Borstenbündel 3 mit den Ankern 22 in den Ankerhohlräumen 21 nicht über die Außenkontur der Trägerplatte 19 überstehen, sondern bündig mit dieser abschließen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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