DE2646048A1

DE2646048A1 - Vorrichtung zum herstellen von bueschelware

Info

Publication number: DE2646048A1
Application number: DE19762646048
Authority: DE
Inventors: Jun John C Lewis
Original assignee: TUCEL INDUSTRIES
Current assignee: TUCEL INDUSTRIES
Priority date: 1975-10-10
Filing date: 1976-10-09
Publication date: 1977-04-21
Also published as: DE2646048B2; US4109965A; ZA765487B; GB1544138A; CA1076166A; DE2646048C3; AU1822776A

Description

T 62/6

Köln, den 8. Oktober 1976 vA.

r 3.

Anmelderin: Tucel Industries, Inc.

Vorrichtung zum Herstellen von Büschelware

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Büschelware. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Konstruktionen mit synthetischen Fasern. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer großen Vielzahl von Faserkonstruktionen, wobei die Enden der Fasern zusammengeschmolzen und vor dem Abkühlen abgestützt werden, so daß die abgekühlten vorgeschmolzenen Enden nur die Fasern und die Abstützung miteinander verbinden oder die Fasern auf der Abstützung halten.

Nach dem Stand der Technik hergestellte Farbbürsten zum Beispiel bestehen aus fünf Teilen: dem Handgriff, den Fasern, dem hölzernen Trennkeil, einer Metallhülse und einem Klebstoff, wie zum Beispiel einem Epoxydharz. Erfindungsgemäß hergestellte Farbbürsten bestehen dagegen nur aus einem Handgriff mit den an diesem befestigten Fasern, wobei diese beiden Teile vorzugsweise aus Polypropylen bestehen.

Für Fachleute ergibt sich, daß sich auf der erfindungsgemäßen und im nachstehenden beschriebenen Vorrichtung zusätzlich zu Farbbürsten noch eine große Vielzahl anderer Faserkonstruktionen herstellen läßt.

Auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich zum Beispiel auch Büschelwaren herstellen, wobei das vorgeschmolzene Büschelende auf eine in Hitze erweichete Vertiefung auf einer Platte oder einem Handgriff befestigt wird.

Zusätzlich läßt sich auch Büschelware herstellen, wobei das vorgeschmolzene Büschelende auf einer einzigen Litze oder auf einem gewebten oder ungewebten Gitter befestigt wird. Diese Litze oder das Gitter können auch Draht, Zellulose oder einem Kunststoff bestehen und sie werden in das vorgeschmolzene Büschelende ein-

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gebettet, bevor dieses abkühlt.

Schließlich kann das Büschel auch mit einer P plattenförmigen Halterung aufgenommen oder in diese eingesetzt werden, wobei sowohl das arbeitende als auch das nicht arbeitende Ende des Büschels freigelegt wird. Das nicht arbeitende Ende des Büschels wird dann in Hitze versiegelt und damit wird das Büschel auf der Stütze befestigt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit in der Ausbildung einer Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten zur Verwendung bei der Herstellung von Büscheln mit einfädigen Fasern, mehrfädigen Büscheln, kompletten Bürsten oder dergleichen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung einer Vorrichtung, die gleichzeitig Faserbüschel mit hohlen Innenräumen aufnimmt, die Büschel nach einem vorgegebenen Schema zusammensetzt und eine integrale Büschel- und Stützkonstruktion ausbildet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung einer Vorrichtung zum Herstellen von Büscheln, bei der die Aufnahmeeinheit ein oder mehrere individuelle Büschelaufnehmer enthält, die den vollständigen Faseranteil der Büschelkonstruktion zur gleichzeitigen Verformung aufnimmt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung einer Maschine zum Herstellen von Büschelkonstruktionen mit Einrichtungen zum Heißversiegeln der Faserbüschel mit einer Stütze.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung liegt in der Ausbildung einer Vorrichtung zum Herstellen von Büschelkonstruktionen mit Einrichtungen zum Heißversiegeln der Faserbüschel mit einer Abstützung.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung lieägt in der Ausbildung einer Vorrichtung zum Herstellen von Büschelkonstruktionen, die auf Länge geschnittene thermoplastische Fasern zu Faserbüscheln

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zusammensetzt, wobei jedes Büschel ein vorgeschmolzenes Ende zur Befestigung aufweist und ein Arbeitsende, das nicht mehr auf Länge gestellt werden muß.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Herstellung einer Büschel aufweisenden Farbbürste, wobei ein aus einfädrigen Fasern hergestelltes Büschel gebildet wird und dieses heißversiegelt, geschmolzen und auf einen durch Hitze erweichten Abschnitt einer aus einem thermoplastischen Material bestehenden Abstützung aufgedrückt wird.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 ein schematischer Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein Längsschnitt durch die gleiche Ausführungsform zu einem späteren Zeitpunkt des Herstellungsvorganges,

Fig. 3 ein Längsschnitt durch die gleiche Ausführungsform zu einem noch anderen Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens,

Fig. 4 ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 4 - 4 in Fig. 1,

Fig. 5 in anderem Maßstab ein Längsschnitt durch die gleiche Ausführungsform vor dem Einschieben in einen Vorratskasten mit Fasern,

Fig. 6 ein Längsschnitt durch die gleiche Ausführungsform nach dem Einschieben in den Vorratskasten,

Fig. 7 ein Längsschnitt durch die gleiche Ausführungsform nach dem Herausziehen aus dem Vorratskasten,

Fig. 8 ein Längsschnitt durch die gleiche Ausführungsform zu einem noch späteren Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens,

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-4.

Fig. 9 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Farbbürste,

Fig.10 ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 10 - 10 in Fig. 9 und

Fig.11 eine Aufsicht auf die Farbbürste in Richtung der Pfeile 11 - 11 in Fig. 10.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen lanfeggestreckten, im allgemeinen rohrförmigen Büschelaufnehmer mit einem vorgegebenen Querschnitt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist in diesem Büschelaufnehmer gleitbar ein das Büschel auf Länge setzender Kolben vorgesehen mit einem das Büschel trennenden Stempel mit einer Länge, die unter der Länge der zum Bilden des Büschels liegenden Fasern liegt. Der erfindungsgemäße Büschelaufnehmer ist in Fig. 1 dargestellt.

Dieser in Fig. 1 dargestellte Büschelaufnehmer 12 ist im Querschnitt rechteckförmig. Auch andere Querschnitte sind möglich, wie zum Beispiel kreisförmig, oval, quadratisch, dreieckförmig und dergleichen.

Der Beüschelaufnehmer 12 enthält einen Zylinder 14 mit einem freien Ende 15. In der Hülse 14 ist ein Kolben 16 verschiebbar. Dieser Kolben 16 weist an seinem einen Ende eine die Fasern auf Länge setzende Anschlagfläche 22 auf. Von dieser Anschlagfläche 22 geht ein Stempel 18 aus. Fig. 4 zeigt den Querschnitt des Büschelaufnehmers 12 entlang der Linie 4 - 4 in Fig. 1. Fig. 4 zeigt weiter, daß sich der Stempel 18 innerhalb des Zylinders befindet, ohne jedoch mit diesem verbunden zu sein oder seine Innenwände zu berühren. Der Büschelaufnehmer 12 sitzt auf einer Führungsplatte 24 und wird durch Führungsstifte 28 geführt. Diese Führungsstifte 28 stehen auf einer Vorschubplatte 26 auf. Eine Druckfeder 30 befindet sich zwischen der Vorschubplatte 26 und dem Kolben 16.

Beim Aufnehmen des Faserbüschels und im Augenblick des Einset-

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zens des Büschelaufnehmers 12 in den Vorratskasten 32 hat der Büschelaufnehmer die in Fig. 1 gezeigte geschlossene Stellung. Zu einem späteren Zeitpunkt hat der Büschelaufnehmer die in Fig. 2 gezeigte offene Stellung, in der der Kolben 16 durch die Feder 30 in Richtung des Pfeiles D nach vorne verschoben ist. Bei Ausüben von Druck auf die Spitze 20 des Stempels 18 verschiebt sich der Kolben 16 mit seiner Anschlagfläche 22 und dem Stempel 18 entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles D und gegen den Druck der Feder 30 wieder in den Zylinder 14 hinein.

Im Büschelaufnehmer 12 werden die Fasern durch Zusammendrücken zwischen der Innenwand des Zylinders 14 und dem Stempel 18 gehalten. Dabei werden die Fasern durch Anschlag an der Anschlagfläche 22 automatisch auf Länge gesetzt. Der Stempel 18 ist kurzer als die Anschlaglänge der verwendeten synthetischen Fasern. Die verwendeten Fasern haben zum Beispiel eine Anschlaglänge von 1 7/8 Zoll, während der Stempel 18 nicht langer als 1 44 Zoll ist.

Die Länge des Stempels, die damit unter der der Fasern liegt, kann sogar wesentlich unter dieser Faserlänge liegen. Der Stempel muß jedoch ausreichend lang sein, damit der bei geschlossenem Büschelaufnehmer 12 über das vordere Ende 15 des Zylinders 14 übersteht.

Nach der Darstellung in Fig. 3, gemäß der sich der Kolben 16 in einer zurückgezogenen Stellung befindet und an der Vorschubplatte 26 anschlägt, ist die Feder 30 zusammengedrückt und das Ende 20 des Stößels 18 liegt in einer Ebene mit dem vorderen Ende 15 des Zylinders 14 oder etwas innerhalb von diesem.

Die Figuren 5 bis 8 zeigen das Aufnehmen eines hohlen Faserbüschels. Nach dem Aufschmelzen der Fasern und Aufsetzen der geschmolzenen Faserenden auf einem Handgriff entsteht die in den Figuren 9 bis 11 gezeigte Farbbürste.

Beim Aufnehmen wird der Kolben 16 gegenüber dem Zylinder 14 nach vorne verschoben,und der Stempel 18 schiebt sich aus diesem her-

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- Ir-

aus. Siehe Fig. 5! Im Vorratskasten 32 werden die Fasern 38 durch eine Lochplatte 34 an der Öffnung 36 des Vorratskastens 32 gehalten. Beim Vorschieben des Stempels 18 in Richtung auf diesen Vortatskasten 32 tritt ihre Spitze 20 zuerst in die Fasern 38 ein. Dadurch werden diese auseinandergetrennt. Einige Fasern befinden sich oberhalb und einige befinden sich unterhalb des Stempels 18. Beim weiteren Einschieben des Büschelaufnehmers 12 in den Vorratslasten 32 bewegen sich die um die Öffnung 36 liegenden Fasern 38 vom Büschelaufnehmer 12 weg. Nur die zuerst erfaßten Fasern 38 treten in den Büschelaufnehmer 12 ein. Beim Ändern der Länge des Stempels 18 kann entweder nur eine kleine Menge Fasern in den Büschelaufnehmer eintreten oder, im umgekehrten Fall, tritt eine zu große Menge Fasern in den Büschelaufnehmer 12 ein. Die Länge des Stempels bestimmt somit die Menge der vom Büschelaufnehmer 12 aufgenommenen Fasern.

Fig. 7 zeigt die im Büschelaufnehmer 12 aufgenommenen und in dessen Zylinder 14 enthaltenen Fasern 40, wie diese an der Anschlagfläche 22 anliegen. Nach der Darstellung in Fig. 7 werden die nicht im Gebiet der Öffnung 36 liegenden Fasern 38 im Vorratskasten 32 zurückgehalten. Beim Herausziehen des Büschelaufnehmers 12 in Richtung des Pfeiles D¹ fallen die Fasern 38 im Büschelaufnehmer 12 zusammen und schließen die Öffnung 36.

Fig. 8 zeigt den gefüllten Büschelaufnehmer. Der Kolben 16 ist nach hinten verschoben und die Spitze 20 des Stempels 18 liegt in einer Ebene mit dem vorderen Ende 15 des Zylinders 14. Die Fasern 40 erstrecken sich über den Stempel 18 hinaus und können damit an ihrem freien Ende zum Bilden eines Büschels miteinander verschmolzen werden.

Die Figuren 9, 10 und 11 zeigen das durch Hitze verschmolzene Büschel (die Fasern 40 aus Fig. 8) und deren Befestigung an einem Handgriff. Damit entsteht eine Farbbürste. Die meisten aus einem thermoplastischen Kunststuff bestehenden Fasern haben Erweichungspunkte, die sie unter leichtem Druck faltbar machen und ein Zusammenschmelzen gestatten. Bei orientierten synthetischen Fasern beginnt ihre ä Desorientierung im allgemeinen bei

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ihrer Erweichungstemperatur und führt zu einer Abnahme ihrer Länge und einer Zunahme ihres Durchmessers. Bei einer Erweichung der erwärmten orientierten Enden der Fasern müssen sie daher geformt und miteinander verschmolzen werden, damit nach der Abkühlung ein sich selbst abstützendes und durch Hitze verschmolzenes Büschel entsteht. Im allgemeinen bringt man die freien Enden der Faserbüschel 40 mit einer auf zum Beispiel 600 bis 700° F aufgeheizten Stahlplatte in Berührung. Abhängig vom Material, der freien Länge der Fasern, von der Art des verwendeten hohlen Büschels usw. beläßt man die Faserenden für etwa eine bis fünf Sekunden an oder in der Nähe dieser aufgeheizten Stahlplatte. Nach einer ausreichenden Zeit werden die aufgeschmolzenen Enden unter leichtem Druck mit einer kalten ebenen Oberfläche in Berührung gebracht. Dabei kühlen sie sich ab und bilden das sich selbst haltende Büschel. Dieses Büschel kann dann auf einem Handgriff befestigt werden.

Bei anderen Ausführungsformen kann das durch Hitze aufgeweichte Büschelende in einer ebenfalls durch Hitze aufgeweichten Öffnung oder Vertiefung zurückgehalten werden, die in einer Platte aus Fasermaterial oder einem Handgriff oder dergleichen ausgebildet ist.

Der im vorstehenden beschriebene Büschelaufnehmer 12 kann aus Metall oder einem thermoplastischen Kunststoff, wie zum Beispiel Polypropylen, Polyacetat, Polyamid und dergleichen, hergestellt werden. Der Büschelaufnehmer ist auf keine bestimmte Form, Innenabmessung oder dergleichen begrenzt.

Es hat sich gezeigt, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Büschelaufnehmer Büschel aus parallelen und auf Lange geschnittenen synthetischen Fasern mit jedem beliebigen Querschnitt herstellen lassen, wie zum Beispiel kreisförmig, X-förmig, sternförmig, hohl und dergleichen. Der Dixehmessa? der aufgenommenen Fasern liegt im Bereich von 0,005 bis mindestens 0,250 Zoll. Die Länge der Fasern liegt im Bereich von etwa 0,5 bis 30 Zoll. Die Zusam-j mensetzung der Fasern ist nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt. Ebenso kann es sich um orientierte wie auch um nicht-

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orientierte thermoplastische Fasern handeln. Als Werkstoffe bieten sich Polymere, wie Polyamid, Polypropylen, Polyäthylen, Copolymere, Polypropylene und Äthylene, Polyfluoride und dergleichen an.

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims

Köln, den 8. Oktober 1976 vA. Anmelderin: Tucel Industries, Inc. PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Herstellen von Büschelware mit einem Vorratskasten zum Halten von zueinander parallelen und auf Länge geschnittenen synthetischen Fasern, mit Einrichtungen zum Aufnehmen einer Vielzahl von solchen Fasern zum Bilden eines Büschels, mit Einrichtungen zum Erwärmen und Verschmelzen des nicht arbeitenden Endes des Büschels und mit Einrichtungen zum Befestigen dieses nicht arbeitenden Endes des Büschels auf einer Stütze, mit einem langgestreckten hohlen Aufnahmeelement mit einer die Fasern aufnehmenden Öffnung und mit einem vorgegebenen Innenquerschnitt, das durch eine Öffnung in den Vorratskasten einsetzbar ist und auf diesem mindestens die Enden der Fasern aufnimmt, gekennzeichnet durch eine von diesem Element getragene Einrichtung (18) zum Ausbilden eines hohlen Büschels aus nicht abgestützten Fasern (38),während diese in diesem Element (14) aufgenommen werden, Einrichtungen (22), um den Enden der das Büschel bildenden Fasern eine vorbestimmte Form und den Fasern eine bestimmte Länge zu geben, und eine Auswerfeinrichtung, um das in dem Element (14) gebildete hohle Büschel nach dem Verschmelzen des freiliegenden Büschelendes auszuwerfen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerfeinrichtung einen in einem Zylinder ·£&(14) verschieb-, baren Kolben (16) aufweist und dessen Außenform der Innenform des Zylinders (14) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (28, 30), um den Kolben (16) durch den Zylinder (14) durchzuführen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Büschel formende Einrichtung einen von dem Kolben (16) getragenen Stempel (18) aufweist, der sich von dessen Stirnseite in Richtung auf das vordere Ende (15) des Zylinders

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(14) erstreckt. _β ο _f

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Stempels (18) unter der Länge der aufzunehmenden Fasern liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Betätigen des Kolbens (16), um diesen aus einer ersten Stellungk, in der sich das freie Ende (20) des Stempels (18) durch, die Öffnung des Zylinders (14) erstreckt, in eine zweite Stellung zu verschieben, in der sich dieses Ende (20) des Stempels (18) innerhalb des Zylinders (14) befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stempel (18) umschließende Stirnseite des Kolbens (16) eine Anschlagfläche (22) für die Enden der aufgenommenen Fasern (38) bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Betätigen des Kolbens (18) eine Feder (30) aufweisen, um den Kolben (16) aus der ersten in die zweite Stellung zu drücken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen in einem Zylinder (14) verschiebbaren Kolben (16), einen auf die Stirnseite des Kolbens (16) aufgesetzten Stempel (18), eine kreisiringförmige und den Stempel (18) umschließende Anschlagfläche (22) auf der Stirnseite des Kolbens (16) und eine Länge des Stempels (18), die unter der der aufzunehmenden Fasern (38) liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (18) ein angespitztes freies Ende (20) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (15) des Zylinders (14) abgeschrägt ist.

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