DE102019105305A1 - Method for manufacturing a brush and bristle carrier and magazine for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Herstellen einer Bürste sieht vor, dass ein einstückiger, spritzgegossener Borstenträger (10) hülsenartige Bündelaufnahmen (22) hat, die über einen dünnen Verbindungssteg (20) mit einer zentralen Tragstruktur (18) gekoppelt ist. Dieser Borstenträger wird mit einem weichen Kunststoff (26) umspritzt. Nach Einführen der Borstenbündel (24) werden die Bündelaufnahmen (22) durch Wärme und Druck vorderseitig verengt. Ferner sind ein umspritzter Borstenträger und ein Magazin zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt. A method for producing a brush provides that a one-piece, injection-molded bristle carrier (10) has sleeve-like bundle receptacles (22) which are coupled to a central support structure (18) via a thin connecting web (20). This bristle carrier is overmolded with a soft plastic (26). After inserting the bundles of bristles (24), the bundle receptacles (22) are narrowed at the front by heat and pressure. Furthermore, an overmolded bristle carrier and a magazine for carrying out the method are presented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Bürste sowie einen Borstenträger und ein Magazin.The invention relates to a method for producing a brush and a bristle carrier and a magazine.
Beim Herstellen von Bürsten, insbesondere Zahnbürsten, haben sich das Befestigen der Borstenbündel mittels Anker und das ankerlose Befestigen der Borstenbündel in der Praxis durchgesetzt. Die vorliegende Erfindung betrifft ausschließlich die ankerlose Befestigung. Dabei wird ein vorher gespritzter Borstenträger beim Spritzvorgang mit Öffnungen versehen, in die Borstenbündel gesteckt werden. Die rückseitigen Enden der Borsten eines Borstenbündels werden, bevor das Büschel in die Öffnungen gesteckt wird, durch thermisches Erwärmen miteinander verschmolzen. Dabei entsteht eine Materialverdickung, die ähnlich einem Pilz sein kann. Dieses Verschmelzen der einzelnen Borsten erfolgt mittels Heißluft oder eines Stempels.In the manufacture of brushes, in particular toothbrushes, the fastening of the bristle bundles by means of anchors and the anchorless fastening of the bristle bundles have become established in practice. The present invention relates solely to anchorless fastening. During the injection molding process, a previously injected bristle carrier is provided with openings into which bundles of bristles are inserted. The rear ends of the bristles of a bristle bundle are fused together by thermal heating before the bundle is inserted into the openings. This creates a thickening of the material that can be similar to a mushroom. The individual bristles are fused using hot air or a stamp.
Aus der
Die Erfindung nutzt das in der
Die individuelle Beweglichkeit der Borstenbündel zum Bürstenstiel ist für viele Anwendungen zunehmend gewünscht. Die
Ein ähnliches Verfahren zeigt die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Bürste anzugeben, welches einfach und sicher durchzuführen ist, zu einer hohen Qualität der Bürste führt und die Elastizität und Beweglichkeit der Borstenbündel zum Borstenstiel sicherstellt.The object of the invention is to provide a method for producing a brush which can be carried out easily and safely, leads to a high quality of the brush and ensures the elasticity and mobility of the bristle bundles in relation to the bristle handle.
Dies wird beim erfindungsgemäßen Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:
- Vorsehen eines einstückigen, spritzgegossenen Borstenträgers mit hülsenartigen, vorderseitig offenen Bündelaufnahmen, die jeweils über zumindest einen Verbindungssteg in eine zentrale Tragstruktur übergehen,
- Umspritzen des Borstenträgers mit einem weicheren Kunststoff, d. h. einem Kunststoff, der weicher als der Kunststoff des Borstenträgers ist, unter Einbetten der Bündelaufnahmen und Ausfüllen von Zwischenräumen zwischen Bündelaufnahmen untereinander und zwischen Bündelaufnahmen und Tragstruktur,
- Einschieben von Borstenbündeln in die Bündelaufnahmen, und
- Umformen der Bündelaufnahmen an deren vorderem Rand unter Aufbringen von Wärme und Druck und dadurch Arretieren der Bündel in der Bündelaufnahme.
- Provision of a one-piece, injection-molded bristle carrier with sleeve-like, frontally open bundle receptacles, each of which merges into a central support structure via at least one connecting web,
- Overmolding of the bristle carrier with a softer plastic, ie a plastic that is softer than the plastic of the bristle carrier, with embedding of the bundle receptacles and filling of gaps between bundle receptacles and between bundle receptacles and support structure,
- Insertion of bundles of bristles into the bundle receptacles, and
- Reshaping of the bundle receptacles at their front edge by applying heat and pressure and thereby locking the bundle in the bundle receptacle.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht im Gegensatz zum Stand der Technik vor, dass die Bündel in Bündelaufnahmen sitzen, die aus einem harten Kunststoff, d. h. aus einem härteren Kunststoff als das Umspritzmaterial, sitzen. Dieser Kunststoff wird durch die Temperatur und Wärme umgeformt, um die Bündelaufnahmen an der Mündung zusammenzudrücken und zu verengen. Die Flexibilität der einzelnen Bündel zueinander und zum Borstenstiel erfolgt dadurch, dass die hülsenförmigen Bündelaufnahmen nur über zumindest einen dünnen Steg mit der zentralen Tragstruktur verbunden sind. Der Steg wäre allerdings nicht in der Lage, die Stabilität des Borstenträgers bei der Nutzung aufrechtzuerhalten. Durch Umspritzen des Borstenträgers mit einem weicheren Kunststoff wird der gesamte dann vervollständigte Borstenträger insgesamt stabiler, er erhält eine glatte, geschlossene Außenfläche, wobei die harten Bündelaufnahmen aber im weichen Kunststoff noch nach wie vor beweglich sind.In contrast to the prior art, the method according to the invention provides that the bundles sit in bundle receptacles which are made from a hard plastic, ie from a harder plastic than the overmolding material. This plastic is shaped by the temperature and heat in order to compress and narrow the bundle receptacles at the mouth. The flexibility of the individual bundles in relation to one another and in relation to the bristle handle is achieved in that the sleeve-shaped bundle receptacles are only connected to the central support structure via at least one thin web. However, the bridge would not be able to improve the stability of the To maintain the bristle carrier during use. By overmolding the bristle carrier with a softer plastic, the entire then completed bristle carrier becomes more stable overall, it receives a smooth, closed outer surface, but the hard bundle receptacles in the soft plastic are still movable.
Das Umformen der Bündelaufnahmen unter Aufbringen von Druck und Wärme erfolgt wie in der zuvor genannten
Die Bündelaufnahmen werden vorzugsweise, und zwar explizit nach dem Umspritzen des Borstenträgers mit dem weicheren Kunststoff, auf eine Temperatur gebracht, die höchstens 85 % in °C der Schmelztemperatur des Borstenträgermaterials beträgt.The bundle receptacles are preferably brought to a temperature which is at most 85% in ° C. of the melting temperature of the bristle carrier material, specifically after the bristle carrier has been encapsulated with the softer plastic.
Die Erwärmung erfolgt z. B. über ein aufgeheiztes Magazin, in dem die Bündel aufgenommen und von dem die Bündel in die Bündelaufnahmen im Borstenträger geschoben werden. Das Magazin presst gegen die Bündelaufnahmen und erwärmt diese unter gleichzeitiger Umformung am vorderen Rand, wobei „vorne“ die Vorderseite der Bürste ist, von der die Bündel abstehen, und die Rückseite die üblicherweise ohne Bürsten vorgesehene, entgegengesetzte Seite der Bürste ist.The heating takes place z. B. via a heated magazine in which the bundles are received and from which the bundles are pushed into the bundle receptacles in the bristle carrier. The magazine presses against the bundle receptacles and heats them with simultaneous deformation at the front edge, with “front” being the front of the brush from which the bundles protrude, and the back being the opposite side of the brush, which is usually provided without brushes.
Die Rückseite des umspritzten Borstenträgers wird während des Umformens und Erwärmens aktiv gekühlt, durch eine Kühleinrichtung, vorzugsweise eine fluidgekühlte oder sogar wassergekühlte Kühleinrichtung.The rear side of the overmolded bristle carrier is actively cooled during the reshaping and heating, by a cooling device, preferably a fluid-cooled or even water-cooled cooling device.
Der Borstenträger kann nach dem Umspritzen zumindest einen zum angrenzenden weichen Kunststoff freiliegenden Abschnitt haben, der insbesondere die Tragstruktur ist.After the extrusion coating, the bristle carrier can have at least one section that is exposed to the adjacent soft plastic and is in particular the support structure.
Über diesen freiliegenden Abschnitt kann dann einerseits beim Umformen des umspritzten Bürstenträgers eine Abstützung erfolgen und andererseits eine Kühlung. Vorzugsweise ist eine komplementäre Aufnahme werkzeugseitig vorhanden, in die der umspritzte Borstenträger eingelegt wird und in der er abgestützt und gekühlt wird.This exposed section can then be used on the one hand to provide support when the molded brush holder is reshaped and on the other hand to provide cooling. There is preferably a complementary receptacle on the tool side, into which the overmolded bristle carrier is inserted and in which it is supported and cooled.
Nach dem Zufahren des Werkzeugs und Umformen der hülsenartigen Bündelaufnahmen wird das Werkzeug vorzugsweise in dieser Position für einige Sekunden verharren, was eine vorgegebene Haltezeit darstellt. Diese Haltezeit sollte wenigstens 1 Sekunde, insbesondere wenigstens 1,5 Sekunden und/oder maximal 3 Sekunden betragen, bevor das Werkzeug geöffnet wird.After the tool has been closed and the sleeve-like bundle receptacles have been reshaped, the tool will preferably remain in this position for a few seconds, which represents a predetermined holding time. This holding time should be at least 1 second, in particular at least 1.5 seconds and / or a maximum of 3 seconds before the tool is opened.
Zusätzlich zur Haltezeit gibt es auch noch einen Zeitabschnitt, in dem das Werkzeug zuerst einmal in die Schließstellung gefahren wird und in der auch bereits Wärme in den Borstenträger eingebracht und Druck auf den Borstenträger ausgeübt wird. Der gesamte Zeitabschnitt, ab erstem Kontakt des Magazins mit dem Borstenträger bis zum Entfernen des Magazins vom Borstenträger bezeichnet man als Einwirkzeit, in der die Haltezeit einen Teilabschnitt bildet. Die Einwirkzeit beträgt vorzugsweise wenigstens 4, insbesondere wenigstens 5 Sekunden.In addition to the holding time, there is also a period of time in which the tool is first moved into the closed position and in which heat is already introduced into the bristle carrier and pressure is exerted on the bristle carrier. The entire period of time, from the first contact of the magazine with the bristle carrier up to the removal of the magazine from the bristle carrier, is referred to as the exposure time, in which the holding time forms a part. The exposure time is preferably at least 4, in particular at least 5 seconds.
Um die Flexibilität der Bündelaufnahmen möglichst hoch zu halten, gleichzeitig aber den entstehenden Bürstenkopf glatt zu halten, ist vorgesehen, dass die Stege auf der Rückseite und seitlich vom weicheren Kunststoff vollständig umgeben und damit von ihm abgedeckt sind. Auch vorderseitig sind die Stege von dem weichen Kunststoff vollständig abgedeckt, jedoch stehen die Bündelaufnahmen vorderseitig gegenüber dem weichen Kunststoff vor, sodass hier der Kunststoff nicht über die gesamte Tiefe entlang der Bündelaufnahmen an diesen anliegen und die Bündelaufnahmen entlang der gesamten Tiefe stabilisieren.In order to keep the flexibility of the bundle receptacles as high as possible, but at the same time to keep the resulting brush head smooth, it is provided that the webs on the back and sides are completely surrounded by the softer plastic and thus covered by it. The webs are also completely covered on the front side by the soft plastic, but the bundle receptacles protrude from the soft plastic on the front side, so that the plastic does not bear against the bundle receptacles over the entire depth and stabilize the bundle receptacles along the entire depth.
Auf der Rückseite können die Bündelaufnahmen gegenüber dem weichen Kunststoff freiliegen, z.B. punktförmig, um eine Abstützung beim Umformen zu erreichen. Hierzu ist es denkbar, dass von der Rückseite der Bündelaufnahmen ein dünner Pin absteht, der dann stirnseitig gegenüber dem weichen Kunststoff freiliegt.On the rear side, the bundle receptacles can be exposed to the soft plastic, e.g. punctiform in order to achieve support during forming. For this purpose, it is conceivable that a thin pin protrudes from the rear of the bundle receptacles, which is then exposed on the front side opposite the soft plastic.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch einen umspritzten Bürstenträger zum Herstellen einer Borste mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Bürstenträger ist durch einen spritzgegossenen Bürstenträger mit mehreren hülsenartigen, vorderseitig offenen Bündelaufnahmen gebildet, die jeweils über vorzugsweise ausschließlich einen einzigen Verbindungssteg in eine zentrale Tragstruktur übergehen, wobei der Bürstenträger mit einem weicheren Kunststoff umspritzt ist und die Bündelaufnahmen in den Kunststoff eingebettet und vorderseitig offen sind. Der Kunststoff füllt die Zwischenräume zwischen Bündelaufnahmen untereinander und zwischen Bündelaufnahmen und der Tragstruktur vollständig aus.The invention also relates to an overmolded brush holder for producing a bristle by means of the method according to the invention. The brush holder is formed by an injection-molded brush holder with several sleeve-like, frontally open bundle receptacles, each of which merges into a central support structure via preferably only a single connecting web, the brush holder being overmolded with a softer plastic and the bundle receptacles embedded in the plastic and open on the front . The plastic completely fills the spaces between the bundle holders and between the bundle holders and the support structure.
Vorzugsweise liegt die Tragstrukturrückseite gegenüber dem angrenzenden, weichen Kunststoff frei, sodass dann bei der Herstellung eine Abstützung an der härteren Tragstruktur möglich ist.The back of the supporting structure is preferably exposed in relation to the adjacent, soft plastic, so that support on the harder supporting structure is then possible during manufacture.
Die Stege haben vorzugsweise eine geringere Höhe und/oder Breite in Draufsicht auf die offene Seite der Bündelaufnahme als die Bündelaufnahmen selbst, d. h. deren Querschnitt. Damit ist sichergestellt, dass die Bündelaufnahmen per se stabil sind, sie aber relativ zur Tragstruktur und damit zum Bürstenstiel beweglich sind.The webs preferably have a smaller height and / or width in plan view of the open side of the bundle receptacle than the bundle receptacles themselves, ie their cross section. This ensures that the bundle recordings are stable per se, but they are movable relative to the support structure and thus to the brush handle.
Die Tragstruktur kann einstückig in den Bürstenhals und/oder in den Bürstenstiel übergehen, d. h. Teil hiervon sein.The support structure can merge in one piece into the brush neck and / or into the brush handle, i. H. Be part of it.
Generell kann als Tragstruktur ein längliches Gebilde vorgesehen sein, das zentral und langgestreckt durch den Bürstenkopf verläuft.In general, an elongated structure can be provided as the supporting structure, which extends centrally and elongated through the brush head.
Die Bündelaufnahmen können, wie gesagt, auf der Vorderseite gegenüber dem weichen Kunststoff vorstehen und/oder auf der Rückseite gegenüber dem Kunststoff freiliegen, ohne vorzustehen.As mentioned, the bundle receptacles can protrude on the front side with respect to the soft plastic and / or be exposed on the rear side with respect to the plastic without protruding.
Die Erfindung trifft auch ein Magazin, auch Lochplatten genannt, in welches Borstenbündel gesteckt werden, die dann rückseitig verschmolzene Enden haben, wobei über das Magazin die Deformation der Bündelaufnahmen erfolgt. Das erfindungsgemäße Magazin hat Löcher zur Aufnahme der Borstenbündel, wobei die Löcher an ihrem den Bündelaufnahmen nahen Ende einen vergrößerten Querschnitt aufweisen, um einzelne Vertiefungen zu bilden, in die die Bündelaufnahmen eindringen und sich seitlich beim Umformen abstützen, wobei die Vertiefungen über eine Stufe in einen verringerten Lochquerschnitt übergehen und die Vertiefungen an einer konisch zulaufenden Stufe enden.The invention also relates to a magazine, also called perforated plates, into which bundles of bristles are inserted, the ends of which are then fused at the back, with the deformation of the bundle receptacles taking place via the magazine. The magazine according to the invention has holes for receiving the bundle of bristles, the holes having an enlarged cross-section at their end near the bundle receptacles in order to form individual depressions into which the bundle receptacles penetrate and are laterally supported during forming, the depressions being converted into a step Pass the reduced hole cross-section and the depressions end at a tapered step.
Durch die Vertiefungen können die hülsenförmigen Bündelaufnahmen seitlich abgestützt werden, wenn sie verformt werden. Die Verformung erfolgt insbesondere mittels einer konisch zulaufenden Stufe an der Stirnseite der Bündelaufnahmen. Bündelaufnahmen selbst können im nicht verformten Zustand eine entsprechende konische Form an ihrem freien Ende haben. Dadurch wird verhindert, dass bei Druckbeaufschlagung die hülsenförmigen Bündelaufnahmen durch den stirnseitigen Druck nach außen ausbauchen und eine nicht exakt vorbestimmbare Geometrie erhalten.The sleeve-shaped bundle receptacles can be supported laterally through the depressions when they are deformed. The deformation takes place in particular by means of a conically tapering step on the end face of the bundle receptacles. Bundle receptacles themselves can have a corresponding conical shape at their free end in the non-deformed state. This prevents the sleeve-shaped bundle receptacles from bulging outwards as a result of the pressure on the face side and receiving a geometry that cannot be precisely predefined when pressure is applied.
Ferner kann das Magazin eine integrierte Heizeinrichtung aufweisen.Furthermore, the magazine can have an integrated heating device.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- -
1 eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäß hergestellte Bürste in Form einer Zahnbürste mit einem erfindungsgemäßen Borstenträger gemäß der Linie I-I in2 , - -
2 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen, umspritzten Borstenträger, der in1 vorhanden ist, - -
3 eine Rückseite der Bürste nach1 , - -
4 eine Schnittansicht durch ein Werkzeug samt erfindungsgemäßem Magazin und einen in das Werkzeug eingelegten, erfindungsgemäßen Borstenträger, geschnitten längs der Linie IV-IV in2 vor dem Umformen, - -
5 eine Schnittansicht durch ein Werkzeug samt erfindungsgemäßem Magazin und einen in das Werkzeug eingelegten, erfindungsgemäßen Borstenträger, geschnitten längs der Linie IV-IV in2 beim Umformen, und - -
6 eine vergrößerte Ansicht des Werkzeugs und des umgeformten Borstenträgers in einem Detail.
- -
1 a cross-sectional view through a brush produced according to the invention in the form of a toothbrush with a bristle carrier according to the invention along the line II in FIG2 , - -
2 a plan view of the molded bristle carrier according to the invention, which is shown in FIG1 is available, - -
3 one back of the brush after1 , - -
4th a sectional view through a tool including a magazine according to the invention and a bristle carrier according to the invention inserted into the tool, sectioned along the line IV-IV in FIG2 before forming, - -
5 a sectional view through a tool including a magazine according to the invention and a bristle carrier according to the invention inserted into the tool, sectioned along the line IV-IV in FIG2 when forming, and - -
6th an enlarged view of the tool and the deformed bristle carrier in a detail.
In
Der Borstenträger
Von der Tragstruktur
Die Bündelaufnahmen
Dadurch, dass die Stege
Der Borstenträger
Der weiche Kunststoff
Der weiche Kunststoff
Optional können die Bündelaufnahmen
Die zentrale Tragstruktur
Vorderseitig bedeckt der weiche Kunststoff
Im Folgenden wird das Verfahren zum Herstellen einer Bürste näher beschrieben.The method for making a brush is described in more detail below.
Zuerst wird, wie bereits gesagt, der Borstenträger
Anschließend wird dieser umspritzte Borstenträger
Sofern die Bündelaufnahmen
In ein sogenanntes Magazin
Mit der Verdickung
Das Magazin
Die Stufe kann kegelförmig oder kuppelförmig, wie in den Figuren gezeigt, ausgeformt sein.The step can be conical or dome-shaped, as shown in the figures.
Die Bündelaufnahmen
Durch die Vertiefungen
Die Verformung erfolgt insbesondere mittels der konisch zulaufenden Stufe
Mit der Unterseite des Magazins
Das Magazin
In
Wie
Vorzugsweise werden Magazin
Während des Umformens wird die untere Werkzeughälfte
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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