DE202004016414U1 - Apparatus for fixing bristle tufts of thermoplastic material to carrier plates for the production of brushes and brush produced therewith - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Befestigen von Borstenbüscheln aus thermoplastischem Kunststoff an Trägerplättchen zur Herstellung von Bürsten, insbesondere Zahnbürsten, mit einem beheizbaren Stempel aus elektrisch leitfähigem Material, dessen massiver Körper unmittelbar durch gesteuerten elektrischen Stromfluss resistiv erhitzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der massive Körper in seiner im Betrieb dem Trägerplättchen und den daran zu befestigenden Borstenenden zugekehrten Fläche wenigstens eine Aussparung aufweist und die Aussparung auf der gegenüberliegenden Fläche des massiven Körpers von einer Materialverdickung umgeben ist.contraption for fixing bristle tufts made of thermoplastic material on carrier plates for the production of To brush, especially toothbrushes, with a heatable stamp made of electrically conductive material, its massive body directly resistively heated by controlled electrical current flow is characterized in that the massive body in its in operation the Carrier plate and at least to the surface of the bristles facing thereto has a recess and the recess on the opposite area of the massive body surrounded by a material thickening.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung von Borstenbüscheln aus thermoplastischem Kunststoff an Trägerplättchen zur Herstellung von Bürsten. Ferner betrifft die Erfindung die mit der Vorrichtung hergestellten Bürsten, insbesondere Zahnbürsten. Bei diesen Bürsten werden die Trägerplättchen mit den daran befestigten Borstenbüscheln in Bürstenkörper eingebaut oder an diesen befestigt.The The invention relates to a device for fixing bristle tufts thermoplastic plastic carrier plates for the production of To brush. Furthermore, the invention relates to the device produced with the device To brush, especially toothbrushes. With these brushes are the carrier plates with the attached bristle tufts in Brush body installed or attached to this.
Zur Herstellung von Bürsten sind mehrere Verfahren bekannt. Grundsätzlich können Bürstenkörper mit einem Lochfeld bereitgestellt werden, das dem gewünschten Borstenfeld entspricht. Die Borstenbündel werden dann in die Löcher des Bürstenkörpers eingesetzt und darin verankert. Die Verankerung der Borstenbüschel im Bürstenkörper erfolgt mittels eingepresster metallischer Ankerplättchen oder mittels Schlingen.to Production of brushes Several methods are known. In principle, brush bodies can be provided with a perforated field be that desired Borstenfeld corresponds. The bristle bundles are then inserted into the holes of the Brush body used and anchored in it. The anchoring of the bristle tufts in Brush body by means Pressed metallic anchor plate or by means of loops.
Nach einem alternativen Bürstenherstellungsverfahren, das sich in wenigen Jahren als AFT-Verfahren (AFT für Anchor Free Tufting d.h. Beborsten ohne Ankerplättchen) etabliert hat, werden die Borstenbüschel ohne Schlingen oder Ankerplättchen an einem Trägerplättchen befestigt, das dann in einen Bürstenkörper eingebaut oder daran befestigt wird. Das Trägerplättchen kann mit dem Bürstenkörper durch Umspritzen oder Verschweißen verbunden werden. Das Trägerplättchen wird mit Löchern entsprechend dem gewünschten Lochbild versehen. Die Borstenbüschel werden in die Löcher eingesetzt, wobei auf einer Fläche des Trägers die nutzungsseitigen Enden der Borstenbüschel und auf der gegenüberliegenden Seite die in der Bürste zu verankernden axialen Enden der Borstenbüschel geringfügig herausragen. Gegen diese in dem Bürstenkörper zu verankernden Enden der Borstenbüschel wird ein erhitzter Stempel angedrückt, durch den die Enden der Borstenbüschel miteinander verschmolzen und gegebenenfalls zu einer Verdickung umgeformt werden. Da bei diesem Schritt sowohl die Borstenenden als auch das Trägerplättchen erhitzt werden, ist es schwierig, einerseits die für eine einwandfreie Verankerung der Borsten erforderliche Verformung derselben zu bewirken und andererseits eine unerwünschte Verformung des Trägerplättchens zu verhindern.To an alternative brush manufacturing process, which in a few years as AFT-method (AFT for Anchor Free tufting i. Beborsten without anchor plate) has established, the tufts without loops or anchor plates attached to a carrier plate, then installed in a brush body or attached to it. The carrier plate can with the brush body through Overmolding or welding get connected. The carrier plate is with holes according to the desired Provided hole pattern. The bristle tufts be in the holes used, being on a surface of the carrier the utility-side ends of the bristle tufts and on the opposite Side in the brush slightly protrude to be anchored axial ends of the bristle tufts. Against this in the brush body too anchoring ends of the bristle tufts a heated stamp is pressed through which the ends of the bristle tufts with each other fused and optionally converted to a thickening. As this step heats both the bristle ends and the carrier plate it is difficult, on the one hand, for proper anchoring cause the bristles required deformation of the same and on the other hand an undesirable Deformation of the carrier plate to prevent.
Aus
der
Der Stempel weist bei dieser Vorrichtung einen Körper aus elektrisch leitfähigem Material auf, an dem zwei elektrische Hochstrom-Anschlüsse in Form von abgewinkelten Kontaktschuhen angeformt sind. Der Körper des Stempels hat eine dünnwandige Stempelplatte, die durch einen abgewinkelten Randstreifen versteift sein kann. Geeignete Werkstoffe zur Herstellung des Stempels sind Metalle, die einerseits eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, so daß die für den schnellen Temperaturwechsel angestrebte geringe Wärmekapazität gewährleistet ist, andererseits aber einen relativ hohen spezifischen Widerstand aufweisen, damit die elektrische Heizleistung durch eine unkritisch niedrige elektrische Spannung bereitgestellt werden kann. Die erforderlichen Heizströme liegen dann zwar bei Werten von hundert Ampere und mehr, beispielsweise zweihundert Ampere bei 7 Volt, jedoch lassen sich derart hohe Ströme mit verfügbaren Halbleiterelementen gut steuern. Aufgrund der genannten Kriterien sind rostfreier Stahl, Titan und NiCr-haltige Legierungen geeignete Werkstoffe zur Herstellung des Stempels.Of the Stamp has in this device a body of electrically conductive material on, on which two high-current electrical connections in the form of angled Contact shoes are molded. The body of the stamp has one thin-walled stamp plate, which can be stiffened by an angled edge strip. Suitable materials for the production of the stamp are metals, on the one hand have sufficient mechanical strength, So that the for the rapid temperature change aimed at low heat capacity is ensured on the other hand, however, have a relatively high specific resistance, so that the electric heating power through an uncritical low electrical voltage can be provided. The necessary heating currents Although then lie at values of one hundred amps and more, for example two hundred amperes at 7 volts, however, such high currents become available with available semiconductor devices Taxes. Due to the above criteria, stainless steel, Titanium and NiCr-containing alloys suitable materials for production of the stamp.
Bürsten, insbesondere Zahnbürsten, sind einer schnellen Entwicklung unterworfen, die nach ständig neuen Funktions- und Gestaltungsmerkmalen verlangt. Das AFT-Verfahren eröffnet hier neue Gestaltungsmöglichkeiten durch nahezu beliebige Querschnittsformen der in die Trägerplättchen einzusetzenden Borstenbüschel. Eine Herausforderung ist die Integration von strukturierten Elementen innerhalb eines Borstenfeldes, z. B. Elastomerelementen als besondere Reinigungs- oder Massageelemente, und die Berücksichtigung von erhabenen oder vertieften Gestaltungen des Trägerplättchens. Derartige Strukturelemente und Gestaltungen können in Zweikomponenten-Spritztechnik mit den Trägerplättchen hergestellt oder am Körper des Trägerplättchens angeformt bzw. ausgespart werden. Jedoch erweist sich die Befestigung der Borstenbüschel an solchen Trägerplättchen als problematisch, weil die daran gebildeten oder befestigten Strukturelemente und Gestaltungen durch den erhitzten Stempel, der für die Befestigung der Borstenbüschel am Trägerplättchen verwendet wird, verformt, beschädigt oder zerstört werden können.Brushes, in particular toothbrushes, are subject to rapid development, which calls for constantly new functional and design features. Here, the AFT process opens up new design possibilities by means of almost any cross-sectional shapes of the bristle tufts to be inserted into the carrier platelets. One challenge is the integration of structured elements within a bristle field, e.g. B. elastomeric elements as special cleaning or massage elements, and the consideration of raised or recessed shapes of the carrier plate. Such structural elements and designs can be produced in two-component injection molding with the carrier plates or molded on the body of the carrier plate or recessed. However, the attachment of the bristle tufts on such carrier plates proves to be problematic, because the structural elements and designs formed thereon or by the heated die, which is responsible for the attachment of the tufts on the support plate used, deformed, damaged or destroyed.
Durch die vorliegende Erfindung wird es ermöglicht, das AFT-Verfahren auch bei Trägerplättchen anzuwenden, die ein- oder angespritzte Strukturelemente wie Elastomerelemente und/oder erhabene oder vertiefte Gestaltungen aufweisen.By The present invention also enables the AFT method apply to carrier plates, the injected or molded structural elements such as elastomer elements and / or raised or recessed shapes.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befestigen von Borstenbüscheln aus thermoplastischem Kunststoff an Trägerplättchen zur Herstellung von Bürsten, insbesondere Zahnbürsten, mit einem beheizbaren Stempel aus elektrisch leitfähigem Material, dessen massiver Körper unmittelbar durch gesteuerten elektrischen Stromfluss resistiv erhitzbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass der massive Körper in seiner im Betrieb dem Trägerplättchen und den daran zu befestigenden Borstenenden zugekehrten Fläche wenigstens eine Aussparung aufweist und die Aussparung auf der gegenüberliegenden Fläche des massiven Körpers von einer Materialverdickung umgeben ist. Die Aussparung ist deckungsgleich mit dem vor der Erhitzung durch den Stempel zu bewahrenden Flächenbereich des Trägerplättchens, so dass die dort vorhandenen Strukturelemente und Gestaltungen vor Verformung oder Beschädigung durch den erhitzten Stempel geschützt sind. Die Aussparung oder Aussparungen haben aber eine Störung der Stromverteilung in der Masse des Stempels zur Folge. Damit keine lokalen Überhitzungen des Stempels auftreten, hat dieser eine komplexe Querschnitts-Gestaltung. Die durch Aussparungen verursachte lokale Konzentrationen der elektrischen Stromdichte wird kompensiert durch eine angepasste Vergrößerung der Wandstärke des massiven Körpers in den die Aussparung umgebenden Bereichen. Der Stempel wird trotz der Aussparungen homogen und über seine Fläche gleichmäßig durch elektrischen Stromfluß erhitzt. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Erhitzung der in die Trägerplättchen eingeführten Borstenenden erreicht. Jede Aussparung des massiven Körpers ist vorzugsweise von einer umlaufenden Wulst umgeben. Die Materialverdickung ist vorzugsweise so dimensioniert, dass die durch die Ausnehmung verursachte Störung der Stromverteilung des den massiven Körper durchquerenden elektrischen Stromes im wesentlichen kompensiert ist.The inventive device for fixing bristle tufts made of thermoplastic material on carrier plates for the production of To brush, especially toothbrushes, with a heatable stamp made of electrically conductive material, its massive body directly resistively heated by controlled electrical current flow, is characterized by the fact that the massive body in his in operation Carrier plate and at least to the surface of the bristles facing thereto has a recess and the recess on the opposite area of the massive body surrounded by a material thickening. The recess is congruent with the area to be preserved by the stamp before heating the carrier plate, so that the existing structural elements and designs before Deformation or damage protected by the heated stamp. The recess or But recesses have a disturbance of Current distribution in the mass of the stamp result. So no local overheating of the stamp, this one has a complex cross-sectional design. The local concentrations of electric current density caused by recesses is compensated by an adapted increase in the wall thickness of the massive body in the areas surrounding the recess. The stamp is despite the recesses are homogeneous and over his area evenly through heated electrical current flow. In this way, uniform heating of the bristle ends introduced into the carrier platelets is achieved reached. Each recess of the solid body is preferably of surrounded by a circumferential bead. The material thickening is preferred dimensioned so that the disturbance caused by the recess of the Electricity distribution of the electrical body crossing the solid body Current is substantially compensated.
Durch die Erfindung wird aber auch eine Bürste geschaffen, die eine gänzlich neue Gestaltung aufweist und in AFT-Technologie hergestellt werden kann. Diese Bürste hat einerseits ein Borstenfeld mit Borstenbüscheln beliebiger Querschnittsform, andererseits aber Elastomerelemente, die in das Borstenfeld integriert sind, oder allgemein abragende oder vertiefte Gestaltungs- und Strukturelemente auf der vom Borstenfeld abgewandten Fläche. Die Herstellung einer solchen Bürste nach dem AFT-Verfahren wird erst durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, da die den Basisflächen der Struktur- oder Gestaltungselemente entsprechenden Flächenbereiche in dem erhitzbaren Stempel ausgespart sind und der Stempel trotz der Aussparungen homogen und über seine Fläche gleichmäßig durch elektrischen Stromfluß erhitzt wird.By but the invention is also a brush created that completely new Design and can be manufactured in AFT technology. This brush on the one hand has a bristle field with bristle tufts of any cross-sectional shape, on the other hand, elastomeric elements integrated into the bristle field are, or generally projecting or deepened design and structural elements on the surface facing away from the bristle field. The production of a such brush after the AFT method is only by the inventive device allows since the the base areas the structural or design elements corresponding surface areas are left in the heatable stamp and the stamp despite the recesses are homogeneous and over his area evenly through heated electrical current flow becomes.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description and from the attached Drawings to which reference is made. In the drawings show:
Der
in
Mit
diesem Stempel
Der
Stempel
Der
Stempelkörper
Das
Bürstenkopfplättchen
Die
in
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