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Die Erfindung betrifft eine Bürste, die einen Trägerkörper und einen Borsteneinsatz aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Bürste.
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Bei der Bürste handelt es sich um filigrane Bürstchen wie Kosmetikbürstchen, Mascarabürstchen oder Interdentalbürstchen, deren Gemeinsamkeit darin besteht, dass sie einen Borsteneinsatz aufweisen, dessen tragende Struktur aus einem Draht besteht, der mittig um 180° umgebogen ist und dessen zwei Abschnitte miteinander verdrillt sind, wobei entlang eines Teils des Drahtes eine Vielzahl von Borsten zwischen den beiden miteinander verdrillten Abschnitten eingeklemmt sind. Der mit den Borsten versehene Teil des Drahtes bildet einen Borstenabschnitt, und ein nicht mit Borsten versehener Teil bildet einen Verankerungsabschnitt, der am oder im Trägerkörper befestigt ist.
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Zum Befestigung des Verankerungsabschnittes am Trägerkörper gibt es verschiedene Techniken. Es ist bekannt, dass der Verankerungsabschnitt in den Trägerkörper eingespritzt wird. Der Nachteil dieser Methode liegt in einer sehr niedrigen Taktrate, da es nötig ist, dass die Trägerkörper mit den darin eingebetteten Borsteneinsätzen eine gewisse Zeit in der Spritzgussform verbleiben, bis das eingespritzte Spritzgussmaterial ausreichend weit erstarrt ist. Selbst wenn ein Mehrfach-Spritzgusswerkzeug verwendet wird, das eine Vielzahl von Kavitäten aufweist, ist die Taktrate niedriger als die Taktrate, mit der Borsteneinsätze hergestellt werden können. Es ist daher nötig, die hergestellten Borsteneinsätze zwischenzulagern, bevor sie mit dem Trägerkörper verbunden werden können. Alternativ wird die Maschine, die den Borsteneinsatz herstellt, mit einer niedrigeren Geschwindigkeit betrieben als theoretisch möglich.
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Es ist auch bekannt, dass der Verankerungsabschnitt erwärmt und in das Material des Trägerkörpers eingepresst wird, um dort verankert zu sein, nachdem er und das von ihm erwärmte Material wieder abgekühlt sind. Der Nachteil dieser Methode besteht ebenfalls in einer sehr begrenzten Taktrate, da einige Zeit erforderlich ist, um den Verankerungsabschnitte aufzuwärmen und dann wieder abkühlen zu lassen.
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Eine weitere Methode besteht darin, im Trägerkörper eine Aufnahmebuchse für den Verankerungsabschnitt vorzusehen, das Material der Aufnahmebuchse bis auf eine Erweichungstemperatur zu erwärmen und dann die Buchse von zwei Seiten zusammenzupressen, nachdem der Verankerungsabschnitt in die Aufnahmebuchse eingesetzt ist. Mit dieser Methode lassen sich hohe Taktraten erreichen.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, dass sowohl bei der Verwendung einer Aufnahmebuchse als auch bei den beiden anderen Methoden das Risiko besteht, dass der Borsteneinsatz aus dem Trägerkörper „herausgeschraubt“ werden kann. Dies liegt daran, dass das Material des Trägerkörpers keine gut haftende Verbindung mit dem Draht des Verankerungsabschnittes eingeht, so dass der Verankerungsabschnitt, der aufgrund des verdrillten Drahtes die Außenkontur einer zweigängigen Schnecke hat, insgesamt relativ zum Trägerkörper gedreht werden kann, wenn die wirkende Haftkraft zwischen dem Draht und dem Material des Trägerkörpers einmal überwunden ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bürste des Typs Kosmetikbürstchen, Mascarabürste, Interdentalbürste oder ähnlich zu schaffen, die mit einer hohen Taktrate hergestellt werden kann und bei der der Borsteneinsatz zuverlässig am Trägerkörper verankert ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht auch darin, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bürste zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Bürste mit einem Trägerkörper und einem Borsteneinsatz vorgesehen, wobei der Trägerkörper aus mindestens zwei aneinander angebrachten Trägerkörperteilen besteht und der Borsteneinsatz zwei miteinander verdrillte Drahtabschnitte aufweist, die zwischen sich in einem Borstenabschnitt eine Vielzahl von Borsten einklemmen und in einem von Borsten freien Abschnitt einen Verankerungsabschnitt bilden, der im Trägerkörper in einer Aufnahme aufgenommen und dort in einem Einbettungsabschnitt eines der Trägerkörperteile befestigt ist, wobei der Einbettungsabschnitt von einer Trennebene zwischen den beiden Trägerkörperteilen aus zugänglich ist.
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bürste mittels der folgenden Schritte vorgesehen: Zunächst wird ein Trägerkörperteil bereitgestellt. Dann wird der Verankerungsabschnitt des Borsteneinsatzes mittels einer aktivierten Sonotrode gegen den Einbettungsabschnitt gedrückt. Schließlich wird das zweite Trägerkörperteil am ersten Trägerkörperteil befestigt.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, einen mindestens zweiteiligen Trägerkörper zu verwenden, wobei der Borsteneinsatz zunächst an einem der Trägerteile „eingeschweißt“ wird. In einem weiteren Schritt wird dann das zweite Trägerkörperteil angebracht, sodass der Verankerungsabschnitt des Borsteneinsatzes abgedeckt und von außen nicht sichtbar ist.
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„Eingeschweißt“ bedeutet hier, dass der Verankerungsabschnitt, der aus Draht besteht, durch die kombinierte Wirkung von Ultraschallvibrationen und Druck eine innige Verbindung mit dem Material des ersten Trägerkörperteils eingeht. Wenn das erste Trägerkörperteil aus Kunststoff besteht, schmilzt das Material des ersten Trägerkörperteils unter der Wirkung der eingebrachten Energie lokal auf, sodass der Verankerungsabschnitt lokal in das Trägerkörperteil einsinkt. Dadurch ist der Einbettungsabschnitt gebildet, in welchem der Verankerungsabschnitt so weit in das Material des ersten Trägerkörperteils eingedrückt wird, dass er dort, wenn das Material des Trägerkörperabschnitts wieder erstarrt ist, formschlüssig gehalten ist. Abhängig vom Material des ersten Trägerkörperteils kann das erste Trägerkörperteil auch mit dem Verankerungsabschnitt des Borsteneinsatzes verklebt sein. Aber auch wenn als Material für den Trägerkörper ein Naturmaterial verwendet wird, insbesondere Holz oder Bambus, ergibt sich, wenn der Verankerungsabschnitt mittels der Sonotrode gegen das erste Trägerkörperteil gedrückt wird, zwischen dem Verankerungsabschnitt und dem sich bildenden Einbettungsabschnitt im Trägerkörperteil eine innige Verbindung, deren Haltekraft mit der Haltekraft zwischen dem Verankerungsabschnitt und einem lokal aufgeschmolzenen Einbettungsabschnitt eines aus Kunststoff bestehenden Trägerteils vergleichbar ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Verankerungsabschnitt einen Biegeabschnitt auf, dessen Erstreckungsrichtung von der Erstreckungsrichtung des Verankerungsabschnitts abweicht. Der Biegeabschnitt verhindert, dass der Verankerungsabschnitt aus dem Trägerkörper herausgeschraubt werden kann, da der Biegeabschnitt den Verankerungsabschnitt formschlüssig innerhalb des Trägerkörpers verriegelt.
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Abhängig von der jeweiligen Ausgestaltung des Einbettungsabschnitts kann sich der Biegeabschnitt in einer Ebene senkrecht zur Trennebene zwischen den beiden Trägerkörperteilen oder auch parallel zur Trennebene zwischen den beiden Trägerkörperteilen erstrecken.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahme durch Nuten in den beiden Trägerkörperteilen gebildet ist. Die Nuten bilden zusammen die Aufnahme für den Verankerungsabschnitt des Borsteneinsatzes, sodass die beiden Trägerkörperteile spaltfrei aneinandergesetzt werden können.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme durch eine Nut in nur einem der Trägerkörperteile gebildet ist.
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Die beiden Trägerkörperteile können beispielsweise durch Verschweißen, Verkleben oder Verrasten aneinander befestigt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Verankerungsabschnitt mittels der Sonotrode um eine Strecke in das Trägerkörperteil eingedrückt wird, die mehr als 30 % des Durchmessers des Verankerungsabschnitts beträgt, vorzugsweise um mehr als 50 %. Je mehr der Verankerungsabschnitt in das Trägerkörperteil eingedrückt wird, desto höher ist die erzielte Haltekraft. Wenn der Verankerungsabschnitt um mehr als 50 % seines Durchmessers eingedrückt wird, liegt, im Querschnitt gesehen, die breiteste Stelle des Verankerungsabschnitts unterhalb des Niveaus der angrenzenden Bereiche des Trägerkörperteils, sodass sich eine formschlüssige Verbindung entgegengesetzt zu der Richtung ergibt, in der die Sonotrode wirkt.
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Der Verankerungsabschnitt kann von der Sonotrode verformt werden, sodass ein Biegeabschnitt gebildet wird. Bei dieser Vorgehensweise ist es nicht nötig, den Verankerungsabschnitt vorher zu verbiegen; die gewünschte Verformung wird durch das Aufdrücken der Sonotrode erzielt.
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Der Biegeabschnitt kann dabei um eine Strecke in das Material des Trägerkörperteils eingedrückt werden, die mehr als 200 % des Durchmessers des Verankerungsabschnitts beträgt. Bei dieser Vorgehensweise weist das Trägerkörperteil keine vorgefertigte Vertiefung oder Ähnliches zur Aufnahme des Biegeabschnitts auf, sondern die entsprechende Kontur wird unter der Wirkung der von der Sonotrode eingebrachten Energie gebildet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
- - Die 1a bis 1f verschiedene Ansichten einer Bürste gemäß einer ersten Ausführungsform und der Schritte während ihrer Herstellung; und
- - die 2a bis 2e verschiedene Ansichten einer Bürste gemäß einer zweiten Ausführungsform und verschiedene Schritte ihrer Herstellung.
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In den 1a bis 1f ist ein Trägerkörper 10 zu sehen, der aus einem ersten Trägerkörperteil 12 und einem zweiten Trägerkörperteil 14 besteht.
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Die beiden Trägerkörperteile 12, 14 können aus Kunststoff bestehen, insbesondere einem spritzgussfähigen Kunststoffmaterial. Es ist auch möglich, dass die beiden Trägerkörperteile 12, 14 aus einem Naturmaterial bestehen, insbesondere Holz oder Bambus.
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Am Trägerkörper 10 ist ein Borsteneinsatz 16 angebracht, der aus einem Drahtstück besteht, das in der Mitte umgebogen ist, sodass zwei gleich lange Abschnitte enthalten sind. Diese werden miteinander verdrillt. Dabei werden in einem Bereich eine Vielzahl von Borsten zwischen den beiden miteinander verdrillten Drahtabschnitten eingebracht, sodass die Borsten zwischen den Drahtabschnitten eingeklemmt werden. Hierdurch ist ein Borstenabschnitt 18 gebildet. Außerhalb des Borstenabschnitts 18 sind die verdrillten Drahtabschnitte frei von Borsten. Ein Teil der borstenfreien Drahtabschnitte dient zur Befestigung oder Verankerung des Borsteneinsatzes 16 im Trägerkörper 10. Dementsprechend ist ein Verankerungsabschnitt 20 gebildet.
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Der Borsteneinsatz kann auch durch zwei separate Drahtstücke gebildet sein, die miteinander verdrillt sind.
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Der Trägerkörper 10 und der Borsteneinsatz 16 zusammen bilden eine Bürste, nämlich ein Kosmetikbürstchen, eine Mascarabürste oder eine Interdentalbürste.
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Bei der gezeigten Ausführungsform weist jedes der Trägerkörperteile 12, 14 eine Nut 22 auf, die zusammen eine Aufnahme für den Verankerungsabschnitt 20 des Borsteneinsatzes 16 bilden.
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Alternativ kann auch in nur einem der Trägerkörperteile eine Nut vorgesehen sein.
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Der Borsteneinsatz 16 wird am ersten Trägerkörperteil 12 dadurch angebracht, dass der Verankerungsabschnitt 20 in die Nut 22 gelegt und anschließend mittels einer schematisch in 1d gezeigten Sonotrode 24 gegen das Trägerkörperteil 14 gedrückt wird. Gleichzeitig wird die Sonotrode 24 aktiviert, sodass sie in Ultraschallschwingungen versetzt wird.
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Die Ultraschallschwingungen werden auf den Verankerungsabschnitt 20 übertragen, sodass Reibung zwischen dem Verankerungsabschnitt 20 und dem Material des ersten Trägerkörperteils 12 entsteht. Hierdurch verbindet sich der Verankerungsabschnitt 20 in einem Einbettungsabschnitt 25 mit dem Material des ersten Trägerkörperteils 12.
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Wenn das erste Trägerkörperteil 12 aus Kunststoff besteht, wird das erste Trägerkörperteil 12 lokal aufgeschmolzen, sodass der Verankerungsabschnitt 20 in einem Einbettungsabschnitt 25 in das Material des ersten Trägerkörperteils 12 eingedrückt oder eingeschmolzen wird.
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Wenn das erste Trägerkörperteil 12 aus Holz oder Bambus besteht, brennt sich der Verankerungsabschnitt 20 in einem Einbettungsabschnitt 25 in das Material des ersten Trägerkörperteils 12 ein, sodass auch dadurch eine innige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen entsteht.
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Unabhängig vom Material ist der Verankerungsabschnitt nach Abschluss des Einbettungsschrittes in dem Bereich, welcher der Sonotrode 24 ausgesetzt ist, in das Material des ersten Trägerkörperteils 12 fest eingebettet.
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In 1a ist zu sehen, dass das erste Trägerkörperteil 12 eine Vertiefung 26 aufweist, die als eine Vertiefung der Nut 22 ausgestaltet ist. In diese Vertiefung 26 hinein wird mittels eines Vorsprungs 28, der an der Sonotrode 24 vorgesehen ist, ein Teil des Verankerungsabschnitts 20 hineingedrückt (und dabei plastisch verformt), sodass ein Biegeabschnitt 30 entsteht.
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Der Biegeabschnitt 30, der sich in einer von der Längsrichtung des Borsteneinsatzes 16 abweichenden Richtung erstreckt, bildet, da er in der Vertiefung 26 aufgenommen ist, eine Verdrehsicherung, die verhindert, dass der Borsteneinsatz aus der ihn haltenden Aufnahme des Trägerkörpers 10 herausgeschraubt werden kann.
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Nachdem der Borsteneinsatz 16 am ersten Trägerkörperteil 12 sicher befestigt ist, wird das zweite Trägerkörperteil 14 am ersten Trägerkörperteil 12 befestigt.
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Beispielsweise können die beiden Trägerkörperteile 12, 14 miteinander verschweißt oder miteinander verklebt werden. Es können auch kleine Rasthaken vorgesehen sein, sodass die beiden Teile miteinander verrasten.
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Da der Borsteneinsatz 16 vollständig an einem der Trägerkörperteile angebracht wird, bevor die beiden Trägerkörperteile 12, 14 zum Trägerkörper 10 zusammengesetzt werden (und der Borsteneinsatz 16 dann in der von den beiden Nuten 22 gebildeten Aufnahme aufgenommen ist), ist der Bereich des Borsteneinsatzes 16, der den Verankerungsabschnitt 20 bildet, gut zugänglich. Ebenso ist der Einbettungsabschnitt, der den Verankerungsabschnitt 20 aufnimmt, gut zugänglich, da er sich von der Trennebene T zwischen den beiden Trägerkörperteilen 12, 14 aus erstreckt.
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In den 2a bis 2e ist eine zweite Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform der Biegeabschnitt 30 sich bei montiertem Borsteneinsatz 16 nicht senkrecht zur Trennebene T erstreckt, sondern parallel zur Trennebene T zwischen den beiden Trägerkörperteilen 12, 14 liegt.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform der Biegeabschnitt 30 bereits vorgefertigt ist und nicht erst durch das Aufdrücken der Sonotrode erzeugt wird.
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Auch bei der zweiten Ausführungsform dient der Biegeabschnitt 30 aber als Verdrehsicherung für den Borsteneinsatz 16.
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Es ist grundsätzlich auch möglich, auch bei der zweiten Ausführungsform eine Vertiefung oder Ausnehmung ähnlich der Vertiefung 26 der ersten Ausführungsform vorzusehen, in der der Biegeabschnitt 30 aufgenommen wird.
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Gleicherweise ist es möglich, bei der ersten Ausführungsform auf die vorgefertigte Vertiefung 26 zu verzichten und diese erst unter der Wirkung der von der Sonotrode 24 eingebrachten Energie zu erzeugen, indem sich dort der verformte Abschnitt des Verankerungsabschnitts 20 tief in das Material des ersten Trägerkörperteils 12 einschmilzt.
