DE102018006789A1 - Filament for producing a bristle and bristle from a corresponding filament - Google Patents

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Abstract

Ein Filament zur Herstellung einer Borste weist einen Kern, der überwiegend ein 1. Kunststoffmaterial enthält oder aus diesem besteht, und einen Mantel auf, der den Kern zumindest teilweise umgibt und überwiegend ein 2. Kunststoffmaterial enthält oder aus diesem besteht. Das 1. Kunststoffmaterial ist unterschiedlich zu dem 2. Kunststoffmaterial und das Filament weist über seine axiale Länge einen konstanten Querschnitt auf. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen dem 1. Kunststoffmaterial des Kerns und dem 2. Kunststoffmaterial eine stoffschlüssige Verbindung besteht. Eine Borste kann durch einen Abschnitt eines entsprechenden Filamentes gebildet sein.A filament for producing a bristle has a core which predominantly contains or consists of a 1st plastic material and a sheath which at least partially surrounds the core and predominantly contains or consists of a 2nd plastic material. The 1st plastic material is different from the 2nd plastic material and the filament has a constant cross-section over its axial length. It is provided that there is a material connection between the 1st plastic material of the core and the 2nd plastic material. A bristle can be formed by a section of a corresponding filament.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filament zur Herstellung einer Borste, mit einem Kern, der überwiegend ein 1. Kunststoffmaterial enthält oder aus diesem besteht, und einem Mantel, der den Kern zumindest teilweise umgibt und überwiegend ein 2. Kunststoffmaterial enthält oder aus diesem besteht, wobei das 1. Kunststoffmaterial unterschiedlich zu dem 2. Kunststoffmaterial ist und wobei das Filament über seine axiale Länge einen konstanten Querschnitt aufweist.The invention relates to a filament for the production of a bristle, with a core which predominantly contains or consists of a 1st plastic material, and a sheath which at least partially surrounds the core and predominantly contains or consists of a 2nd plastic material, the 1. plastic material is different from the 2. plastic material and the filament has a constant cross section over its axial length.

Ferner betrifft die Erfindung eine Borste aus einem entsprechenden Filament, wobei die Borste vorzugsweise in einer Zahnbürste, einer Kosmetikbürste oder einer technischen Borste Verwendung findet.The invention further relates to a bristle made of a corresponding filament, the bristle preferably being used in a toothbrush, a cosmetic brush or a technical bristle.

Filamente des genannten Aufbaus mit einem Kern und einem Mantel werden üblicherweise koextrudiert und weisen dementsprechend über ihre gesamte axiale Länge einen gleichbleibenden Querschnitt auf. Es soll beispielhaft davon ausgegangen werden, dass der Kern vollständig von dem Mantel umgeben ist, es ist jedoch auch möglich, dass sich der Kern bis zur äußeren Mantelfläche des Filaments erstreckt und somit von der Außenseite des Filamentes sichtbar ist. Die Querschnittsformen des Kerns, des Mantels und des Filamentes sind beliebig und können je nach Verwendungszweck des Filamentes oder der Borste ausgestaltet sein.Filaments of the structure mentioned with a core and a sheath are usually co-extruded and accordingly have a constant cross section over their entire axial length. It should be assumed, for example, that the core is completely surrounded by the jacket, but it is also possible for the core to extend to the outer jacket surface of the filament and thus to be visible from the outside of the filament. The cross-sectional shapes of the core, the jacket and the filament are arbitrary and can be designed depending on the intended use of the filament or the bristle.

Es ist bekannt, eine Borste als einen Abschnitt des „endlosen“ Filamentes herzustellen und die Borste anschließend an oder in einem Bürstenkörper zu befestigen, so dass die Borste frei von dem Bürstenkörper auskragt. Das freie axiale Ende kann nachträglich bearbeitet werden, wobei insbesondere das Material des Mantels über eine vorbestimmte axiale Länge im Endbereich der Borste abgetragen wird. Während dies früher in mechanischer Weise durch Schleifen erreicht wurde, finden heutzutage üblicherweise chemische Verfahren statt. Die Borste wird mit ihrem freien axialen Ende in ein Lösungsmittel eingetaucht, wodurch sich das Material des in das Lösungsmittel eingetauchten Abschnittes des Mantels vollständig auflöst und das entsprechende Material des Kerns vollständig oder zumindest annähernd vollständig erhalten bleibt. Die Art des Lösungsmittels ist von den für den Kern und Mantel verwendeten Kunststoffmaterialien abhängig, wobei es sich insbesondere entweder um eine Säure oder eine Lauge handelt.It is known to produce a bristle as a section of the “endless” filament and then to fasten the bristle to or in a brush body so that the bristle projects freely from the brush body. The free axial end can be machined subsequently, in particular the material of the jacket being removed over a predetermined axial length in the end region of the bristle. While this was previously achieved mechanically by grinding, nowadays chemical processes usually take place. The free axial end of the bristle is immersed in a solvent, as a result of which the material of the portion of the sheath immersed in the solvent completely dissolves and the corresponding material of the core is completely or at least almost completely retained. The type of solvent depends on the plastic materials used for the core and jacket, which is in particular either an acid or an alkali.

Es hat sich gezeigt, dass das Kunststoffmaterial des Mantels auf diese Weise in dem eingetauchten Abschnitt der Borste schnell und zuverlässig vollständig entfernt werden kann, so dass anschließend der Kern in dem behandelten axialen Endbereich der Borste freiliegt. Nachteilig bei diesem Vorgehen ist jedoch, dass das Lösungsmittel auch in Abschnitten der Borste, die nicht in das Lösungsmittel eingetaucht sind, aufgrund von Kapilarkräften in den Verbindungsbereich zwischen der Außenoberfläche des Kerns und der Innenoberfläche des Mantels eindringt. Dies führt zu Spalten zwischen dem Kern und dem Mantel und zu ästhetisch unschönen Ausnehmungen.It has been shown that the plastic material of the jacket can be quickly and reliably completely removed in this way in the immersed section of the bristle, so that the core is subsequently exposed in the treated axial end region of the bristle. A disadvantage of this procedure, however, is that the solvent penetrates into the connection area between the outer surface of the core and the inner surface of the jacket, even in sections of the bristle that are not immersed in the solvent. This leads to gaps between the core and the jacket and to aesthetically unattractive recesses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filament der genannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden sind und bei dem sich der Mantel mit hoher Genauigkeit mittels eines Lösungsmittels entfernen lässt.The invention has for its object to provide a filament of the type mentioned, in which the disadvantages mentioned are avoided and in which the sheath can be removed with high accuracy using a solvent.

Darüber hinaus soll eine entsprechende Borste geschaffen werden.In addition, a corresponding bristle is to be created.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Filament mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen dem 1. Kunststoffmaterial des Kerns und dem 2. Kunststoffmaterial des Mantels eine stoffschlüssige Verbindung besteht.This object is achieved by a filament with the features of claim 1. It is provided that there is a cohesive connection between the 1st plastic material of the core and the 2nd plastic material of the casing.

Eine stoffschlüssige Verbindung im Sinne der Erfindung ist eine direkte Verbindung zwischen den beiden Kunststoffmaterialen infolge atomarer oder molekularer Kräfte. Die Verbindung ist nicht zerstörungsfrei lösbar, d.h. sie kann nur durch Zerstörung getrennt werden. Die Kunststoffmaterialien sind ohne weitere Hilfsmittel oder Hilfsstoffe direkt miteinander verbunden und insbesondere verschweißt oder miteinander verschmolzen.A material connection in the sense of the invention is a direct connection between the two plastic materials as a result of atomic or molecular forces. The connection cannot be released non-destructively, i.e. it can only be separated by destruction. The plastic materials are directly connected to one another without further aids or auxiliaries and in particular are welded or fused together.

Aufgrund der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem 1. Kunststoffmaterial des Kerns und dem 2. Kunststoffmaterial des Mantels ist eine großflächige oder vollflächige Verbindung zwischen diesen beiden Bereichen gegeben, wodurch verhindert ist, dass das Lösungsmittel zwischen den Kern und den Mantel eindringt.Because of the integral connection between the 1st plastic material of the core and the 2nd plastic material of the casing, there is a large-area or full-area connection between these two areas, which prevents the solvent from penetrating between the core and the casing.

Um zwischen dem 1. Kunststoffmaterial des Kerns und dem 2. Kunststoffmaterial des Mantels eine gute stoffschlüssige Verbindung herzustellen, kann vorgesehen sein, dass das 1. Kunststoffmaterial des Kerns einen thermoplastisches Elastomer (TPE) und insbesondere ein Styorol-Blockkopolymer (TPS) ist.In order to produce a good material connection between the 1st plastic material of the core and the 2nd plastic material of the sheath, it can be provided that the 1st plastic material of the core is a thermoplastic elastomer (TPE) and in particular a styrenic block copolymer (TPS).

Vorzugsweise sollten zumindest 80Mas.-% des Materials des Kerns und insbesondere zumindest 90Mas.-% des Materials des Kerns von dem 1. Kunststoff-Material gebildet sein.Preferably, at least 80% by mass of the material of the core and in particular at least 90% by mass of the material of the core should be formed by the first plastic material.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das 2. Kunststoff-Material des Mantels ein von dem 1. Kunststoff-Material verschiedenes thermoplastisches Elastomer (TPE) ist. Vorzugsweise ist das 2. Kunststoff-Material des Mantels aus der Gruppe der thermoplastischen Copolyesterelastomere (TPC), der thermoplastischen Copolyamide (TPA), der Polyakylenterephtalate, insbesondere Polybutylenterephthalat (PBT) und der aliphatischen Polyamide (PA) einschließlich Mischungen hieraus gewählt sein.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the second plastic material of the casing is a thermoplastic elastomer (TPE) that is different from the first plastic material. The second plastic material of the sheath is preferably selected from the group of thermoplastic copolyester elastomers (TPC), thermoplastic copolyamides (TPA), polyacetylene terephthalates, in particular polybutylene terephthalate (PBT) and aliphatic polyamides (PA), including mixtures thereof.

Vorzugsweise sollten zumindest 80Mas.-% des Materials des Kerns und insbesondere zumindest 90Mas.-% des Materials des Kerns von dem 2. Kunststoff-Material des Mantels gebildet sein.At least 80% by mass of the material of the core and in particular at least 90% by mass of the material of the core should preferably be formed by the second plastic material of the shell.

Die Querschnittsgestaltungen des Filamentes, des Kerns, des Mantels und dementsprechend auch der Borste können beliebig sein. Der Gesamtquerschnitt des Filamentes kann viereckig, rechteckig, quadratisch, kreisförmig, oval oder jede beliebige geometrisch geschlossene Kurve sein. Entsprechendes gilt für den Querschnitt des Kerns, wobei auch ein sternförmiger Querschnitt oder ein kreuzförmiger Querschnitt des Kerns vorgesehen sein können.The cross-sectional configurations of the filament, the core, the jacket and accordingly also the bristle can be of any type. The total cross section of the filament can be square, rectangular, square, circular, oval or any geometrically closed curve. The same applies to the cross section of the core, wherein a star-shaped cross section or a cross-shaped cross section of the core can also be provided.

Der Mantel kann den Kern vollständig außenseitig umhüllen, bei einem kreuzförmigen oder sternförmigen Querschnitt des Kerns kann sich dieser aber auch bis zur Außenseite des Filamentes erstrecken.The jacket can completely envelop the core on the outside, but in the case of a cross-shaped or star-shaped cross section of the core, this can also extend to the outside of the filament.

Eine erfindungsgemäße Borste ist durch einen Abschnitt eines Filamentes mit dem genannten Aufbau gebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Kern in einem axialen Endbereich der Borste freiliegt, d.h. der Mantel in diesem Bereich teilweise oder vollständig entfernt ist.A bristle according to the invention is formed by a section of a filament with the structure mentioned. It can be provided that the core is exposed in an axial end region of the bristle, i.e. the jacket in this area is partially or completely removed.

Zum Entfernen des Mantels in dem axialen Endbereich kann die Borste in ein Lösungsmittel bzw. eine geeignete Flüssigkeit eingetaucht werden. Vorzugsweise führen die verwendeten Lösungsmittel bzw. Flüssigkeiten zu einer Hydrolyse. Eine Hydrolyse läuft besser und schneller ab, wenn man die Reaktion in sauren oder basischen Medium durchführt statt bei einem neutralen pH-Wert. Beispiele sind die saure Hydrolyse von Estern, die die Umkehrreaktion zur Veresterung darstellt, und die im Basischen ablaufende Verseifung. Da der Mantel chemisch abgebaut wird, handelt es sich vorzugsweise bei der Reaktion mit Lauge um eine Verseifung und bei der Reaktion mit Säure um eine Acidolyse.To remove the sheath in the axial end region, the bristle can be immersed in a solvent or a suitable liquid. The solvents or liquids used preferably lead to hydrolysis. Hydrolysis runs better and faster if the reaction is carried out in acidic or basic medium instead of at a neutral pH. Examples are the acid hydrolysis of esters, which is the reverse reaction to esterification, and the saponification taking place in the basic. Since the jacket is chemically degraded, the reaction with lye is preferably saponification and the reaction with acid is acidolysis.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des erfindungsgemäßen Filamentes,
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Endabschnitts einer Borste mit abschnittsweise freiliegendem Kern und
  • 3 verschiedene beispielhafte Ausgestaltungen des Querschnitts des Filamentes.
Further details and features of the invention are apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawing. Show it:
  • 1 2 shows a perspective view of a section of the filament according to the invention,
  • 2 a perspective view of an end portion of a bristle with partially exposed core and
  • 3 various exemplary configurations of the cross section of the filament.

Ein Filament 10 besitzt einen inneren Kern 11, der im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kreisquerschnitt aufweist. Der Kern 11 ist von einem Mantel 12 vollständig umgeben, wobei der Mantel 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kreisring-Querschnitt aufweist, so dass das Filament 10 über seine gesamte axiale Länge einen konstanten kreisförmigen Querschnitt besitzt.A filament 10 has an inner core 11 , which has a circular cross section in the illustrated embodiment. The core 11 is from a coat 12 completely surrounded, the coat 12 in the illustrated embodiment has a circular cross-section, so that the filament 10 has a constant circular cross-section over its entire axial length.

Der Kern 11 enthält oder besteht aus einem 1. Kunststoffmaterial beispielsweise in Form eines thermoplastischen Elastomers (TPE) und insbesondere eines Styrol-Blockcopolymers (TPS). Der Mantel 12 besteht aus einem davon unterschiedlichen 2. Kunststoffmaterial insbesondere ebenfalls in Form eines thermoplastischen Elastomers (TPE). In einer Kontaktfläche 13 zwischen dem Kern 11 und dem Mantel 12, d.h. in der Kontaktebene zwischen der Außenoberfläche des Kerns 11 und der Innenoberfläche des Mantels 12 ist eine formschlüssige Verbindung gebildet.The core 11 contains or consists of a 1st plastic material, for example in the form of a thermoplastic elastomer (TPE) and in particular a styrene block copolymer (TPS). The coat 12 consists of a different 2nd plastic material, in particular also in the form of a thermoplastic elastomer (TPE). In a contact area 13 between the core 11 and the coat 12 , ie in the contact plane between the outer surface of the core 11 and the inner surface of the jacket 12 a positive connection is formed.

Zur Bildung einer Borste 14 wird von dem Filament 10 ein Abschnitt vorbestimmter Länge abgeschnitten. Bei der in 2 dargestellten Borste 14 liegt der Kern 11 in einem axialen Endbereich der Borste 14 frei. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Borste 14 mit ihrem endseitigen Endabschnitt in einem Lösungsmittel eintaucht, wobei das Lösungsmittel so auf das 1. Kunststoffmaterial des Kerns 11 und das 2. Kunststoffmaterial des Mantels 12 abgestimmt ist, dass es das 2. Kunststoffmaterial des Mantels 12 vollständig auflöst und das 1. Kunststoffmaterial des Kerns 11 nicht oder nur in vernachlässigbarem Maße auflöst. Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem 1. Kunststoffmaterial des Kerns 11 und dem 2. Kunststoffmaterials des Mantels 12 in der Kontaktfläche 13 ist verhindert, dass das Lösungsmittel abseits des in das Lösungsmittel eintauchenden Abschnittes zwischen den Kern 11 und den Mantel 12 eindringt.To form a bristle 14 is from the filament 10 cut a section of predetermined length. At the in 2 shown bristle 14 lies the core 11 in an axial end region of the bristle 14 free. This can be achieved by using the bristle 14 with its end portion immersed in a solvent, the solvent so on the 1st plastic material of the core 11 and the 2nd plastic material of the jacket 12 is matched that it is the 2nd plastic material of the jacket 12 completely dissolves and the 1st plastic material of the core 11 does not dissolve or only dissolves to a negligible extent. Due to the integral connection between the 1st plastic material of the core 11 and the 2nd plastic material of the jacket 12 in the contact area 13 is prevented that the solvent apart from the portion immersed in the solvent between the core 11 and the coat 12 penetrates.

Die Querschnittsgestaltungen des Filamentes 10, des Kerns 11, des Mantels 12 und dementsprechend auch der Borste 14 können beliebig sein. 3 zeigt einige mögliche Ausführungsformen. Dabei kann der Gesamtquerschnitt des Filamentes 10 viereckig (s. 3.1 und 3.3), rechteckig (3.3), quadratisch (3.3), kreisförmig (3.2, 3.4, 3.5), oval oder jede beliebige geometrisch geschlossene Kurve sein. Entsprechendes gilt für den Querschnitt des Kerns 11, wobei in 3 beispielhaft auch ein sternförmiger Querschnitt (s. 3.3, 3.4) und ein kreuzförmiger Querschnitt (s. 3.5) des Kerns 11 dargestellt ist.The cross-sectional designs of the filament 10 , the core 11 , the coat 12 and accordingly the bristle 14 can be any. 3 shows some possible embodiments. The total cross section of the filament can 10 quadrangular (see 3.1 and 3.3 ), rectangular ( 3.3 ), square ( 3.3 ), circular ( 3.2 . 3.4 . 3.5 ), oval or any geometrically closed curve. The same applies to the cross section of the core 11 , where in 3 for example, a star-shaped cross-section (see 3.3 . 3.4 ) and a cross-shaped cross-section (see 3.5 ) of the core 11 is shown.

Der Mantel 12 kann den Kern 11 vollständig außenseitig umhüllen, in 3.5 ist beispielhaft jedoch ein kreuzförmiger Querschnitt des Kerns 11 dargestellt, der sich bis zur Außenseite des Filamentes 10 erstreckt.The coat 12 can the core 11 completely wrap outside, in 3.5 is an example of a cruciform cross section of the core 11 shown extending to the outside of the filament 10 extends.

Claims (11)

Filament (10) zur Herstellung einer Borste, mit einem Kern (11), der überwiegend ein 1. Kunststoffmaterial enthält oder aus diesem besteht, und einem Mantel (12), der den Kern (11) zumindest teilweise umgibt und überwiegend ein 2. Kunststoffmaterial enthält oder aus diesem besteht, wobei das 1. Kunststoffmaterial unterschiedlich zu dem 2. Kunststoffmaterial ist und wobei das Filament (10) über seine axiale Länge einen konstanten Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem 1. Kunststoffmaterial des Kerns (11) und dem 2. Kunststoffmaterial des Mantels (12) eine stoffschlüssige Verbindung besteht.Filament (10) for the production of a bristle, with a core (11), which mainly contains or consists of a 1st plastic material, and a sheath (12) which at least partially surrounds the core (11) and predominantly a 2nd plastic material contains or consists of this, the first plastic material being different from the second plastic material and the filament (10) having a constant cross section over its axial length, characterized in that between the first plastic material of the core (11) and the 2. Plastic material of the jacket (12) is a material connection. Filament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 1. Kunststoffmaterial des Kerns (11) ein thermoplastisches Elastomer (TPE) ist.Filament after Claim 1 , characterized in that the 1st plastic material of the core (11) is a thermoplastic elastomer (TPE). Filament nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 1. Kunststoffmaterial des Kerns (11) ein Styrol-Blockcopolymer (TPS) ist.Filament after Claim 1 or 2 , characterized in that the 1st plastic material of the core (11) is a styrene block copolymer (TPS). Filament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 80 Mass.-% des Materials des Kerns (11) von dem 1. Kunststoffmaterial gebildet sind.Filament according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least 80% by mass of the material of the core (11) is formed by the first plastic material. Filament nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 90 Mass.-% des Materials des Kerns (11) von dem 1. Kunststoffmaterial gebildet sind.Filament after Claim 4 , characterized in that at least 90% by mass of the material of the core (11) is formed by the first plastic material. Filament nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das 2. Kunststoffmaterial des Mantels (12) ein von dem 1. Kunststoffmaterial verschiedenes thermoplastisches Elastomer (TPE) ist.Filament according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second plastic material of the jacket (12) is a different from the first plastic material thermoplastic elastomer (TPE). Filament nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das 2. Kunststoffmaterial des Mantels (12) aus der Gruppe der thermoplastischen Copolyesterelastomere (TPC), der thermoplastischen Copolyamide (TPA), der Polyalkylenterephthalate, insbesondere Polybutylenterephthalat (PBT), und der aliphatischen Polyamide (PA) einschließlich Mischungen hieraus gewählt ist.Filament according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second plastic material of the jacket (12) from the group of thermoplastic copolyester elastomers (TPC), thermoplastic copolyamides (TPA), polyalkylene terephthalates, in particular polybutylene terephthalate (PBT), and aliphatic polyamides (PA) including mixtures thereof is selected. Filament nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 80 Mass.-% des Materials des Mantels (12) von dem 2. Kunststoffmaterial gebildet sind.Filament according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least 80% by mass of the material of the jacket (12) is formed by the second plastic material. Filament nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 90 Mass.-% des Materials des Mantels (12) von dem 2. Kunststoffmaterial gebildet sind.Filament according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least 90% by mass of the material of the jacket (12) is formed by the second plastic material. Borste, gebildet durch einen Abschnitt eines Filamentes nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Bristle formed by a section of a filament according to one of claims 1 to 9. Borste nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (11) in einem axialen Endbereich der Borste (14) freiliegt.Bristle after Claim 10 , characterized in that the core (11) is exposed in an axial end region of the bristle (14).
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