DE19616309A1 - Verfahren zur Herstellung von Borstenmaterial für Borstenwaren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Borstenmaterial für Borstenwaren mit verschiedenartigen Borsten aus Kunststoff, die durch Extrudieren als Endlos­ monofile erzeugt werden.

Unter Borstenwaren werden im vorliegenden Zusammenhang alle Produkte verstanden, bei denen mehr als eine Art von Borsten zu Bürsten, Besen, Schrubber, Pinseln, Bürstbän­ dern, Matten mit Borstenbesatz etc. verarbeitet werden. Unter Borstenmaterial wird jede Zusammensetzung von Borsten endlicher Länge verstanden, das entweder unmit­ telbar oder nach weiterem Ablängen zu der Borstenware verarbeitet wird.

Überwiegend sind bei Borstenwaren die den Borstenbesatz bildenden Borsten unter sich einheitlich, bestehen also aus dem gleichen Material und weisen gleiche geometrische Abmessungen auf. Unterschiede bestehen gelegentlich in der Länge. Es sind aber auch Borstenwaren bekannt, bei denen der Borstenbesatz aus einzelnen Borstenbündeln oder auch Borstenpaketen mit verschiedenartigen Borsten im Bündel oder Paket besteht. Die Verschiedenartigkeit liegt insbesondere im Borstendurchmesser oder auch im Borsten­ werkstoff. Damit sollen in erster Linie optische Effekte, aber auch die unterschiedlichen Eigenschaften der Borsten genutzt werden, um beim Einsatz der Borstenware verschie­ denartige Wirkungen zu erzeugen. Am bekanntesten sind Mischungen aus Naturborsten und Kunststoffborsten, wobei durch die Mischung vornehmlich die teueren Naturfasern teilweise ersetzt werden, ohne auf die vorteilhaften Eigenschaften der Naturborsten völlig verzichten zu müs­ sen. Solche Mischungen kennt man insbesondere bei Pinseln und Besen.

Kunststoffborsten werden aus endlos extrudierten Monofi­ len hergestellt. Die Monofile werden nach dem Extruhieren aufgespult. Vor dem Aufspulen oder im Rahmen eines weite­ ren Umspulens werden die Monofile in der Regel gereckt, um ihnen vor allem das gewünschte Biegeverhalten zu verleihen. Die beim Recken erreichte molekulare Längs­ orientierung wird gegebenenfalls noch durch thermisches Stabilisieren fixiert. Die Monofile werden dann zu Strän­ gen zusammengeführt und von den Strängen sogenannte Bunde abgelängt, deren Länge ein Vielfaches der Länge der späteren Borsten beträgt. Diese mit einer Hülle umschlos­ senen Bunde werden anschließend zu sogenannten Kurz­ schnitten zugeschnitten, die etwa der Länge der Borsten entsprechen. Die weiterhin von der Hülle umschlossenen Kurzschnitte gehen dann in die Bürstenherstellung, wo die Hülle abgetrennt und die Borsten in der Regel an ein Magazin übergeben werden. Aus dem Magazin werden durch Abteilen einzelne Bündel abgezogen, die dann am Träger durch mechanische oder thermische Verfahren befestigt werden.

Um bei dieser Verfahrensweise einen Borstenbesatz aus Bündeln oder Paketen mit verschiedenartigen Borsten zu erhalten, werden die Bunde oder Kurzschnitte mit ver­ schiedenartigen Borsten nach dem Lösen der Hülle neben­ einander liegend ausgelegt und durch mehrmaliges Um­ schichten in Querrichtung gemischt, anschließend wieder zusammengeführt und gebündelt. Hierbei ist die Zusammen­ setzung und/oder Homogenität der Mischung weitgehend dem Zufall überlassen und in der Regel völlig unzureichend. Ferner entsteht beim Mischen unerwünscht großer Abfall an Borstenmaterial. Dieses Mischen ist aber auch wegen des hohen Maschinen- und Zeitaufwandes sehr teuer. Das Mi­ schen rauher und ungerader Kunstborsten ist infolge des zur Ausrichtung der Borsten in Querlage notwendigen Kämmens wenn überhaupt, so nur mit untragbarem Abfall möglich. Das Mischen glatter Kunstborsten ist problema­ tisch wegen ihrer guten Gleiteigenschaften. Die auf solche Weise hergestellten Borstenwaren können in der Qualität, d. h. vor allem in der Orientierung der ver­ schiedenartigen Borsten im Bündel bzw. im gesamten Bor­ stenbesatz nicht überzeugen.

Bei einer anderen Verfahrenstechnik werden die Endlosmo­ nofile unmittelbar von der Spule verarbeitet, indem der Monofilstrang, in welchem die Monofile in einer dem späteren Bündel bzw. Besatz entsprechenden Anzahl vorlie­ gen, unmittelbar an den Herstellort abgezogen werden. Dort wird das vorlaufende Ende des Strangs positioniert, gegebenenfalls auch gleich thermisch am Borstenträger befestigt und anschließend eine der gewünschten Borsten­ länge entsprechende Länge vom Endlosstrang abgeschnitten. Bei dieser Arbeitsweise läßt sich das vorgenannte Mischen überhaupt nicht durchführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die Herstellung von Borstenwaren mit verschiedenartigen Kunststoffborsten ermöglicht, und zwar unabhängig davon, welche der beiden vorgenannten Verfah­ rensweisen bei der Fertigung der Borstenware angewandt wird, und zugleich die Kunststoffborsten-Mischung zu verbilligen und eine Mischung definierter Zusammensetzung zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die verschiedenartigen Endlosmonofile unmittelbar nach dem Extrudieren zu dem Mischstrang zusammengeführt werden und der Mischstrang das für die Herstellung der Borstenwaren benötigte Borstenmaterial abgelängt wird.

Die gewünschte Borstenmischung wird also durch Zusammen­ führen von Endlosmonofilen erzeugt. Dies kann anläßlich der Herstellung der Endlosmonofile beim Aufspulen nach dem Extrudieren, aber auch später von den Produktions­ spulen herunter geschehen. Dadurch ist es insbesondere möglich, in dem erzeugten Mischstrang aus verschiedenar­ tigen Endlosmonofilen eine definierte Zusammensetzung zu erhalten, die bis zum Ablängen der Borsten vom Strang auf Endmaß oder jedes beliebige Zwischenmaß erhalten bleibt. Durch den Fortfall des manuellen oder mechanischen Misch­ vorgangs ergibt sich zudem eine Ersparnis an investiven Einrichtungen und Platzbedarf. Ferner kann es nicht zu unerwünschten Abfällen an Borstenmaterial kommen. Damit lassen sich bei gleichzeitiger Kostenreduzierung höchste Qualitätsanforderungen an der fertigen Borstenware erfül­ len. Die Erfindung eröffnet ferner die bisher nicht gegebene Möglichkeit, verschiedenartig strukturierte und/oder profilierte Borsten in einer Mischung herzustel­ len, indem entsprechend strukturierte oder profilierte Endlosmonofile, gegebenenfalls mit glatten Monofilen, zu dem Mischstrang zusammengeführt werden. Bei dem bisher üblichen mechanischen oder manuellen Mischen lassen sich aus solchen strukturierten oder profilierten Borsten keine definierten Mischungen herstellen, da solche Bor­ sten zum Entmischen neigen bzw. sich erst gar nicht mischen lassen.

Die Endlosmonofile können entweder einzeln und unmittel­ bar zu dem Mischstrang zusammengeführt werden. Statt des­ sen ist es auch möglich, daß zwei oder mehr Stränge mit jeweils verschiedenartigen, aber innerhalb des Strangs gleichen Endlosmonofilen zu einem einzigen Mischstrang zusammengespult werden. Dies ermöglicht es insbesondere dem Borstenwaren-Hersteller, das gespulte Borstenmaterial auf Vorrat zu halten und bei Bedarf die gewünschte Mi­ schung herzustellen.

Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Mischstrang ein- oder mehrmals umgespult wird. Auf diese Weise lassen sich homogene Feinmischungen herstellen.

Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich in verschiedenen Ausführungen verwirklichen. So kann vorgesehen sein, daß die verschiedenartigen Endlosmonofile in einer einem einzelnen Borstenbündel oder einem Borstenpaket der Borstenware entsprechenden Zusammensetzung zu einem Mischstrang zusammengeführt werden und der Mischstrang aufgespult wird, und daß anschließend vor dem Mischstrang die Bündel oder Pakete in der gewünschten Länge der Borsten oder einem Vielfachen derselben abgelängt werden.

Bei dieser Ausführung werden Mischstränge erzeugt, in denen die Monofile in Anzahl und Eigenschaft bereits in der Form vorliegen, wie sie in dem später am Borstenträ­ ger zu befestigenden Borstenbündel oder Borstenpaket gewünscht sind.

Diese Ausführung wird man insbesondere dann wählen, wenn es sich um Bündel größeren Durchmessers handelt, sei es daß das Bündel eine entsprechend große Anzahl von Borsten oder solche größeren Durchmessers aufweist. Auch für die Herstellung von Borstenpaketen größeren Querschnitts ist dieses Verfahren geeignet.

Diese Verfahrensweise eignet sich auch bei der sogenann­ ten Endlosverarbeitung, bei der der abgespulte Strang mit seinem vorlaufenden Ende zunächst mit einem Träger ver­ bunden wird und während oder nach dem Befestigen die Borsten von dem Strang abgelängt werden. Die Befestigung erfolgt dabei in der Regel durch thermische Verfahren, nämlich Schweißen, Einspritzen, Einprellen od. dgl.

Statt dessen kann das Verfahren aber auch in der Weise ausgeführt werden, daß die verschiedenartigen Monofile zu einem Mischstrang zusammengeführt und ausgespult werden, in welchem die Monofile gleichmäßig gemischt in einer Anzahl vorliegen, die ein Vielfaches der Anzahl der Borsten in einem einzelnen Borstenbündel ist,und daß von dem Mischstrang nach dem Abspulen Bunde mit einem Viel­ fachen der Länge der Borsten abgelängt werden, daß der Bund mit einer Hülle umschlossen wird und anschließend der umhüllte Bund zu Kurzschnitten in einer den Borsten entsprechenden Länge geschnitten wird, aus denen einzelne Bündel aus verschiedenartigen Borsten durch Abteilen erhalten werden.

Auch bei dieser Arbeitsweise über die Zwischenstufe von Kurzschnitten entfallen alle Nachteile der bekannten Mischtechnik. Die Befestigung der Bündel kann auf mecha­ nische Weise, z. B. das bekannte Stanzen, durch Kleben aber auch mit jedem thermischen Verfahren erfolgen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Endlosmo­ nofile unterschiedlichen Durchmessers und/oder Werkstoffs und/oder Profils und/oder unterschiedlicher Oberflächen­ struktur und/oder Farbe zu einem Mischstrang, gegebenen­ falls unter Zwischenspulung dünnerer Stränge, zusammen­ führen.

Nachstehend ist das Verfahren anhand der schematischen Zeichnungen verschiedener Varianten erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Anlage zur Her­ stellung des Borstenmaterials und der fertigen Borstenware im "in-line"- Verfahren;

Fig. 2 eine Variante des Verfahrens gemäß Fig. 1 mit diskontinuierlicher Arbeitsweise;

Fig. 3 mehrere Ausführungen einer Anlage zur Herstellung eines Mischstrangs;

Fig. 4 weitere Ausführungen zur Herstellung eines Mischstrangs und

Fig. 5 eine letzte Variante mit Koextrusion verschiedenartiger Monofile.

Mit 1, 2 und 3 sind Extruder angedeutet, die jeweils mit Mehrfachdüsen ausgestattet sind. Beispielsweise arbeiten die Extruder 1 und 3 mit Dreifachdüsen, der Extruder 2 mit Vierfachdüse, wobei diese Zahl nur exemplarisch für jede beliebige andere, insbesondere höhere Zahl an Düsen steht. Die von dem Extruder 1 erzeugten Endlosmonofile 4 werden - gegebenenfalls nach einer Reckstrecke und einem thermischen Stabilisieren - auf einer Spule 5 aufge­ wickelt. Desgleichen ist dem Extruder 2 eine Spule 7 und dem Extruder 3 eine Spule 9 nachgeschaltet, welche die den Extruder 2 verlassenden Monofile 6 bzw. die vom Extruder 3 erzeugten Monofile 8 aufnehmen.

Die Monofile 4, 6 und 8 können sich beispielsweise im Durchmesser oder Werkstoff, in der Farbe oder auch in ihrer Oberflächenstruktur oder ihrem Quer- oder Längspro­ fil unterscheiden. Sie werden jeweils vor den Spulen zu einem Strang 10, 11 bzw. 12 zusammengeführt und es werden diese Stränge dann aufgespult.

Aus den Strängen 10, 11 und 12 mit jeweils verschiedenar­ tigen Monofilen wird durch Zusammenführen dieser Stränge und Umspulen auf die Spule 13 ein einziger Mischstrang 14 erzeugt, in welchem die verschiedenartigen Monofile definiert gemischt vorliegen.

Von der Spule 13 wird der Mischstrang 14 mit verschieden­ artigen Monofilen abgezogen und - von seinem vorlaufenden Ende ausgehend - mit einer Hülle 15 umwickelt. In defi­ nierten Längen werden von dem umwickelten Mischstrang 14 sogenannte Bunde 16 abgelängt, aus denen durch weiteres Ablängen mehrere Kurzschnitte 17 erhalten werden. Diese Kurzschnitte werden entweder unmittelbar zu Borstenwaren verarbeitet oder aber an den Hersteller der Borstenware geliefert. Die Kurzschnitte 17 werden am Fertigungsort der Borstenwaren von der Hülle befreit und gegebenenfalls magaziniert. Aus den magazinierten Kurzschnitten werden dann einzelne Bündel 18 abgeteilt und am Borstenträger 19 befestigt.

Statt der zuvor beschriebenen Verfahrensweise kann der Strang 14 auch vor dem Aufwickeln der Hülle 15 auf Länge eines Bundes abgeschnitten werden. Dieser Strangabschnitt kann gegebenenfalls ausgekämmt werden und anschließend werden die Monofile wieder zu einem Bund 16 zusammenge­ faßt und umhüllt. Daran schließt sich die Herstellung der Kurzschnitte in der beschriebenen Weise an.

Eine andere Ausführung des Verfahrens ist im rechten Teil der Zeichnung gezeigt. Bei dieser Ausführung werden beispielsweise von dem Extruder 3 Monofile 8 unterschied­ lichen Querschnitts und/oder Querschnittsformen und/oder unterschiedlicher Farbe erzeugt und werden diese auf der Spule 9 direkt zu einem Mischstrang zusammengeführt. Dieser Mischstrang mit verschiedenartigen Monofilen in definierter Mischung wird entweder direkt von der Spule 9 oder nach einem Umspulvorgang abgezogen und unmittelbar an die Bürstenfertigung übergeben. Dort wird der Strang mit seinem vorlaufenden Ende am Borstenträger befestigt, z. B. in einem thermischen Verfahren. In Verbindung oder nach dem Befestigen wird der Strang, wie bei 20 angedeu­ tet, auf Wunschmaß abgelängt. Bei diesem Verfahren werden vorzugsweise mehrere Spulen mit gleichartigen Strängen zu einem Spulensatz zusammengestellt und durch Abziehen der Stränge sämtliche Bündel 21 an dem Borstenträger 19 gleichzeitig befestigt. In diesem Fall können die mehre­ ren Spulen auch Mischstränge mit Monofilen verschiedenar­ tiger Zusammensetzung enthalten, so daß am Borstenträger 19 Bündel mit Borsten verschiedenartiger Zusammensetzung in gegebenenfalls vorgegebener geometrischer Verteilung befestigt werden können.

Statt des in Fig. 1 gezeigten in-line-Verfahrens kann auch - wie in der bisher meist üblichen Weise - gearbeitet werden, d. h. es werden die Endlosmonofile 4, 6 und 8 nach dem Aufspulen auf die Spulen 5, 7 und 9 aufgespult und an anderem Ort, z. B. beim Hersteller der Borstenwaren, auf eine Spule 13 zusammengespult, um den Mischstrang zu erzeugen. Statt des Extrudierens der verschiedenartigen Endlosmonofile 4, 6 und 8 aus drei verschiedenen Extru­ dern kann hierfür auch ein einziger Extruder 22 vorgese­ hen sein, der die verschiedenartigen Endlosmonofile nacheinander erzeugt.

In Fig. 3 sind drei Extruder 24, 25 und 26 gezeigt, die zur Koextrusion verschiedenartiger Endlosmonofile 27 bis 32 dienen, die sich beispielsweise in ihrem Durchmesser, in der Farbe od. dgl. unterscheiden und nach Aufspulen auf die Spulen 33, 34 und 35, auf denen bereits eine Vormischung stattfindet, zu einem Mischstrang zusammenge­ führt werden. Dies ist in Fig. 5 in einer anderen Va­ riante angedeutet, wo die verschiedenartigen Monofile unmittelbar auf eine Spule 36 zu einem Mischstrang zusam­ mengespult werden.

Schließlich zeigt Fig. 4a eine Ausführung, bei der Endlosmonofile unterschiedlichen Querschnitts erzeugt werden. So erzeugt der Extruder 37 Monofile 40 mit drei­ eckigem Querschnitt, die auf einer Spule 41 aufgespult werden, während der Extruder 38 Monofile 42 von kreisför­ migem Querschnitt erzeugt, die auf einer Spule 43 aufge­ spult werden. Von den Spulen 41, 43 kann dann der Misch­ strang durch Umspulen erzeugt werden. Fig. 4b zeigt eine Variante, bei der der Extruder 39 Endlosmonofile ver­ schiedener Querschnittsform mit einer entsprechenden Düsenform erzeugt. Diese verschiedenartigen Endlosmono­ file 44, 45 werden unmittelbar auf einer Spule 46 zusam­ mengeführt, wobei auf dieser Spule der Mischstrang gebil­ det wird. Es kann aber auch der Mischstrang durch Umspu­ len auf eine weitere Spule erhalten werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Borstenmaterial für Borstenwaren mit verschiedenartigen Borsten aus Kunststoff, die durch Extrudieren als Endlosmonofile erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ver­ schiedenartige Endlosmonofile in der für die fertige Borstenware gewünschten Zusammensetzung in Richtung ihrer Längserstreckung zu einem Mischstrang zusam­ mengeführt werden und der Mischstrang aufgespult wird, und daß von dem Mischstrang das für die Her­ stellung der Borstenwaren benötigte Borstenmaterial abgelängt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Stränge mit jeweils verschieden­ artigen, aber innerhalb des Strangs gleichen Endlos­ monofilen zu einem einzigen Mischstrang zusammenge­ spult werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mischstrang ein- oder mehrmals umgespult wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenartigen Endlos­ monofile in einer einem einzelnen Borstenbündel oder einem Borstenpaket der Borstenware entsprechenden Zusammensetzung zu einem Mischstrang zusammengeführt werden und der Mischstrang aufgespult wird, und daß anschließend vor dem Mischstrang die Bündel oder Pakete in der gewünschten Länge der Borsten oder einem Vielfachen derselben abgelängt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenartigen Monofile zu einem Mischstrang zusammengeführt und aufgespult werden, in welchem die Monofile gleichmäßig gemischt in einer Anzahl vorliegen, die ein Vielfaches der Anzahl der Borsten in einem einzelnen Borstenbündel ist, und daß von dem Mischstrang nach dem Abspulen Bunde mit einem Vielfachen der Länge der Borsten abgelängt werden, daß der Bund mit einer Hülle umschlossen wird und anschließend der umhüllte Bund zu Kurzschnitten in einer den Borsten entsprechenden Länge geschnitten wird, aus denen einzelne Bündel aus verschiedenartigen Borsten durch Abteilen erhal­ ten werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Endlosmonofile unterschiedlichen Durchmessers und/oder Werkstoffs und/oder Profils und/oder unterschiedlicher Oberflächenstruktur und/oder Farbe zu dem Mischstrang zusammengeführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenartigen Endlosmonofile unmittel­ bar nach dem Extrudieren zu dem Mischstrang zusam­ mengeführt werden.