DE3920107C1

DE3920107C1 - Process for rounding-off bristle ends of brushes - includes applying pulsed laser onto numerous bristle ends

Info

Publication number: DE3920107C1
Application number: DE19893920107
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. Klein; Reinhart Dr.Rer.Nat. 5100 Aachen De Poprawe
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1990-10-11
Anticipated expiration: 2009-06-21

Abstract

A process for rounding off the bristle ends of plastic brush bristles, includes applying a pulsed laser onto numerous bristle ends. The laser power is in the kilowatt to megawatt range and lasts microseconds. The laser cross section is similar to that of the bristle (DE3842684), and is concentrated on groups of bristles. The process is pref. used on tooth brushes. ADVANTAGE - The process is simple and reliable, and the brush stem is not affected.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abrunden der aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Borstenenden von Bürsten durch auf eine Vielzahl von Borstenenden gleichzei tig erfolgende Einwirkung von gepulster Laserstrahlung mit im Mikrosekundenbereich liegender Impulsdauer und mit im Kilowatt- bis Megawattbereich liegender Leistung, bei dem ein im wesent lichen borstenparalleler Laserstrahl mit einem vorzugsweise dem Borstenfeld entsprechenden Querschnitt verwendet wird, nach dem Hauptpatent 38 42 684.The invention relates to a method for rounding the bristle ends made of thermoplastic of brushes on a variety of bristle ends at the same time action of pulsed laser radiation with im Microsecond pulse duration and with in kilowatt up to megawatt range, in which an essentially Lichen bristle-parallel laser beam with a preferably the Bristle field corresponding cross-section is used, according to Main patent 38 42 684.

Bei der Herstellung von Bürsten werden zunächst Borsten bündel in Löcher des Bürstenkopfs gestopft und darin verankert. Danach müssen die Borsten auf eine bestimmte Länge gebracht werden. Dies erfolgt im allgemeinen durch Abfräsen der Borsten enden, wobei die Borstenenden auch gestuft angeordnet werden können, so daß ihre Längen also unterschiedlich sind. Nach dem Fräsen sind die Borstenenden jedoch scharfkantig und es ist da her bekannt, die scharfen Kanten zu schleifen, die Borstenenden also zu runden. Es bleibt jedoch eine rauhe Oberfläche im Bear beitungsbereich der Borstenenden, die auch Schleiffahnen auf weisen können. Hinzu kommt, daß bei bestimmten Bürstenformen, z. B. V-Zahnbürsten, keine zufriedenstellende Reproduzierbarkeit der Kopfform nach dem Schleifen an den unterschiedlich langen Borsten bzw. bei geneigter Borstenstellung erreicht werden kann.When manufacturing brushes, bristles are used first Bundle stuffed into holes in the brush head and anchored in it. After that, the bristles must be brought to a certain length will. This is generally done by milling the bristles ends, the bristle ends also being arranged in a stepped manner can, so that their lengths are different. After this Milling, however, the bristle ends are sharp and it is there known to grind the sharp edges, the bristle ends so to round off. However, a rough surface remains in the bear Processing area of the bristle ends, which also have grinding flags can point. In addition, with certain brush shapes, e.g. B. V-toothbrushes, no satisfactory reproducibility the head shape after grinding on the different lengths Bristles or at an inclined bristle position can be reached can.

Mit einem den Gegenstand der Haupterfindung bildenden Ver fahren der eingangs genannten Art wird erreicht, daß mit einfa chen Mitteln ein durch Zersetzungsvorgänge des Kunststoffs un beeinflußtes gesteuertes Aufschmelzen der aus thermoplastischem Werkstoff bestehenden Borstenenden gewährleistet ist. Die im wesentlichen borstenparallele Laserstrahlung und ihre Beschrän kung auf den Bereich des Borstenfeldes bewirken, daß die gesam te Energie gleichmäßig in die Borstenenden eingekoppelt wird. Die Borsten eines Borstenfeldes werden jedoch häufig so ange ordnet, daß Borstengruppen gebildet werden, die Abstand vonein ander haben. In den Bereichen dieses Abstands erfolgt eine Be einträchtigung des die Borsten tragenden Stielwerkstoffs durch die Laserstrahlung. Der Stielwerkstoff wird an- oder aufge schmolzen, so daß sich eine rauhe Oberfläche ergibt, die leicht verschmutzt werden kann und auf der sich Bakterienherde fest setzen können.With a Ver forming the subject of the main invention driving of the type mentioned is achieved that with simp Chen means by decomposition processes of the plastic influenced controlled melting of thermoplastic Material existing bristle ends is guaranteed. The in essential bristle-parallel laser radiation and its limitations effect on the area of the bristle field cause the total te energy is evenly coupled into the bristle ends. The bristles of a bristle field are, however, often so arranges that bristle groups are formed which are spaced from one another have others. There is a loading in the areas of this distance impairment of the handle material carrying the bristles the laser radiation. The handle material is put on or on melted so that there is a rough surface that is light can become dirty and on which bacterial foci are stuck can put.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Beeinträchtigung des Stielwerkstoffs der Bürste zu vermeiden und zugleich zu erreichen, daß die in das Borstenfeld eingestrahlte Laserenergie dem gewünschten Abrunden der Bor stenenden dient. Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Laserstrahlung bei der Bearbeitung von in Abständen angeordneten Borstengrup pen zumindest zum Teil auf die Borstenenden dieser Borsten gruppen konzentriert wird. Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.The object of the invention is to impair the handle material of the brush avoid and at the same time achieve that in the bristle field radiated laser energy to the desired rounding of the boron serves ends. With regard to the method, the object is achieved in that the laser radiation at the processing of bristle groups arranged at intervals at least partially on the bristle ends of these bristles groups is concentrated. Regarding the device Task by the characterizing features of claim 3 solved.

Die Konzentration der Laserstrahlung auf die mit Abständen angeordneten Borstengruppen bewirkt eine verbesserte Bearbei tung dahingehend, daß Stielmaterial nicht aufgeschmolzen wird. Auch kann die benötigte Strahlungsleistung geringer sein, da die an sich auf die Abstandsräume entfallende Laserstrahlung infolge ihrer Konzentration auf die Borstenenden zum gewünsch ten Abrunden herangezogen werden kann.The concentration of the laser radiation on the with intervals arranged bristle groups results in improved processing tion that the stem material is not melted. The radiation power required can also be lower since the laser radiation per se falling on the spacing spaces due to their concentration on the bristle ends to the desired rounding down can be used.

Bei der Haupterfindung kann so verfahren werden, daß ge spitzte Borstenenden abgerundet werden, insbesondere kegelartig gespitzte Borstenenden. Das erfolgt im Hinblick darauf, daß die Borsten sehr dicht zusammenstehen können, so daß die Borstenen den praktisch aneinander liegen. Durch eine Bemessung der Im pulsanzahl und der Impulswiederholungsfrequenz kann erreicht werden, daß die Borstenenden lediglich im Bereich ihrer Spitzen aufschmelzen. Einander berührende Aufschmelzbereiche werden vermieden bzw. kommen nur derart geringfügig miteinander in Be rührung, daß ein festes Verschmelzen ausgeschlossen ist. Die Zuspitzung der Borstenenden wird mit einem Vorschliff erreicht, bei dem die Borstenenden auf eine Schleifscheibe gedrückt wer den, die schwingschleiferähnliche Bewegungen ausführt, so daß sich bei entsprechender Abstimmung des Drucks auf die Bürste und des Radius der Schleifbewegung die gewünschte Zuspitzung der Borstenenden ergibt. Bei unterschiedlichen Längen der Bor sten und infolge ihrer geneigten Stellung ergibt sich insbeson dere bei V-Zahnbürsten eine uneinheitliche Kopfform der Bor stenenden. Während die Borstenenden in den Mittelbereichen die für die Bearbeitung mit Laserstrahlung wünschenswerte bzw. er forderliche spitze Form haben, sind die Borstenenden in den Randbereichen der Borstengruppen allenfalls halbkugelförmig ge schliffen und haben daher ein anderes Aufschmelzverhalten, als die Borstenenden der Mittelbereiche. Es kann daher in den Rand bereichen der Borstenfelder zu einem pilzförmigen Aufschmelzen der Borstenenden kommen, resultierend in deren Verkleben.In the main invention can be done so that ge pointed bristle ends are rounded, especially cone-like pointed bristle ends. This is in view of the fact that Bristles can stand very close together so that the bristles that are practically together. By dimensioning the Im number of pulses and the pulse repetition frequency can be reached be that the bristle ends only in the area of their tips melt. Melting areas touching each other avoided or only come together in such a minor way touch that a solid fusion is excluded. The The bristle ends are pre-sharpened, where the bristle ends are pressed onto a grinding wheel the one who performs orbital sander-like movements so that with appropriate adjustment of the pressure on the brush and the radius of the grinding movement the desired taper the bristle ends results. With different lengths of boron most, and due to their inclined position, results in particular V-toothbrushes have a non-uniform head shape of the boron endings. While the bristle ends in the middle areas desirable for processing with laser radiation or he have the required pointed shape, the bristle ends are in the Edge areas of the bristle groups at most hemispherical ge ground and therefore have a different melting behavior than the bristle ends of the central areas. It can therefore be in the margin areas of the bristle fields to a mushroom-shaped melting of the bristle ends, resulting in their gluing.

Um zu verhindern, daß die Borstenenden infolge eines unge nügenden Vorschliffs bei einer Bearbeitung mit Laserstrahlung pilzförmig aufgeschmolzen werden und miteinander verkleben kön nen, wird insbesondere bei V-Zahnbürsten so verfahren, daß Randbereiche von Borstengruppen und/oder zwischen den Borsten gruppen gelegene Borstengruppenabstände abgeschattet werden.To prevent the bristle ends due to an untidy sufficient pre-grinding when processing with laser radiation can be melted in a mushroom shape and glued together NEN, especially in V-toothbrushes, that Edge areas of bristle groups and / or between the bristles bristle group distances located in groups are shadowed.

Das eingangs beschriebene Verfahren der Haupterfindung wird mit einem den Laserstrahl auf das Borstenfeld konzentrie renden Spiegel durchgeführt. Dieser Spiegel ist in einigem Ab stand von dem Borstenfeld angeordnet und so ausgestaltet, daß der auf die Borstenenden fallende Laserstrahlquerschnitt genau der Borstenfeldprojektion entspricht. Dabei wird jedoch ein Teil der Laserstrahlung ungehindert zwischen die Borstengruppen auf den Stielwerkstoff eingestrahlt. Das kann dadurch verhin dert werden, daß dicht oberhalb der Borstenenden Borstengrup penabstände gegen Laserstrahlung abschattende Spiegelelemente angeordnet sind, die die auftreffende Laserstrahlung auf die Borstenenden ablenken. Die Spiegelelemente schatten also nicht nur Laserstrahlung dort ab, wo sie nicht benötigt wird, sondern lenken sie zugleich dort hin, wo sie dem Aufschmelzen der Bor stenenden dienen sollen.The method of the main invention described at the beginning is used to concentrate the laser beam on the bristle field mirror. This mirror is in some ways stood from the bristle field and designed so that the laser beam cross section falling on the bristle ends exactly corresponds to the bristle field projection. However, this becomes a Part of the laser radiation freely between the bristle groups radiated onto the handle material. This can prevent be changed that just above the bristle ends Pen distances between mirror elements shadowing against laser radiation are arranged that the incident laser radiation on the Deflect bristle ends. So the mirror elements do not shade only laser radiation where it is not needed, but instead direct them to where they are melting the boron should serve end users.

Eine zweckmäßige Ausführungsform ist dadurch gekennzeich net, daß die Spiegelelemente Dreieckprismen mit zur Borstenen denebene parallelen Grundflächen sind. Infolgedessen sind die Spiegelflächen der Spiegelelemente schräg angeordnet, so daß sich je nach Ausgestaltung des Dreiecksquerschnitts die ge wünschte Ablenkung der Laserstrahlung und deren Konzentration auf den Borstenenden ergibt.A useful embodiment is characterized net that the mirror elements triangular prisms with bristles the plane are parallel bases. As a result, they are Mirror surfaces of the mirror elements arranged obliquely so that depending on the design of the triangular cross section, the ge desired deflection of the laser radiation and its concentration results on the bristle ends.

Bei V-Zahnbürsten sind die Spiegelelemente quer zum Bür stenkopf über den Borstengruppenabständen angeordnet. Die in Längsrichtung der Zahnbürste gegebenen Abstände zwischen den Borstengruppen sind zwar etwa genauso groß, wie die Abstände zwischen den Borstengruppen in Querrichtung zur Zahnbürste, je doch ergibt sich aufgrund der Neigung der Borstengruppen zu der bekannten V-Formation ein größerer Abstand zwischen den Bor stenenden in Bürstenrichtung, als quer dazu. Infolgedessen wird durch die vorbeschriebene Anordnung der Spiegelelemente quer zum Bürstenkopf erreicht, daß an sich auf die bürstenstielnahen Borstenbereiche fallende Laserstrahlung durch die Spiegelele mente mit auf die Borstenenden umgelenkt und dort nutzbar ge macht werden kann.With V toothbrushes, the mirror elements are perpendicular to the office arranged above the bristle group distances. In the Given the longitudinal direction of the toothbrush distances between the Bristle groups are about the same size as the distances between the bristle groups in the transverse direction to the toothbrush, each however, due to the inclination of the bristle groups to the known V-formation a larger distance between the boron ends in the direction of the brush as transverse to it. As a result through the arrangement of the mirror elements described above achieved to the brush head that in itself on the brush handle near Bristle areas falling laser radiation through the Spiegelele elements are redirected to the bristle ends and can be used there can be made.

Es ist außerdem möglich, daß die Spiegelelemente Randbe reiche von Borstengruppen abschattend angeordnet sind. Damit kann insbesondere auf die in diesen Randbereichen für eine Be arbeitung mit Laserstrahlung ungünstigen Vorschliffergebnisse Rücksicht genommen werden.It is also possible that the mirror elements Randbe rich areas of bristle groups are arranged. In order to can in particular to those in these marginal areas for a loading working with laser radiation unfavorable preliminary results Be considered.

Um die Verteilung der Intensität der Laserstrahlung im Be reich einer oder mehrerer Borstengruppen beeinflussen zu kön nen, ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß die von zwei be nachbarten Spiegelelementen auf eine oder mehrere Borstengrup pen abgelenkte Laserstrahlung einen mittigen Überlappungsbe reich aufweist. In diesem mittigen Überlappungsbereich ergibt sich eine erhöhte Intensität der Laserstrahlung, so daß zuge spitzte Borstenenden wunschgemäß und schnell bearbeitet werden können.In order to distribute the intensity of the laser radiation in the loading influence one or more bristle groups NEN, the device is designed so that the two be neighboring mirror elements on one or more bristle groups pen deflected laser radiation a central overlap area has rich. In this central overlap area results an increased intensity of the laser radiation, so that zuge pointed bristle ends can be processed quickly and as required can.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on a Darge in the drawing presented embodiment explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Stirnansicht einer Bürste, die über einen Spiegel mit Laserstrahlung bestrahlt wird, Fig. 1 is an end view of a brush which is irradiated on a mirror with laser radiation,

Fig. 2 eine perspektivische Abbildung einer Spiegelanord nung, die der gewünschten Bestrahlung einer V- Zahnbürste dient, Fig. 2 is a perspective illustration of a Spiegelanord voltage that serves the desired irradiation of a V- toothbrush,

Fig. 3 einen Querschnitt der bei der Bestrahlung verwen deten Spiegelelemente, Fig. 3 shows a cross-section of the USAGE upon irradiation Deten mirror elements,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts zweier benachbarter Spiegelelemente der Fig. 3, und Fig. 4 is an enlarged view of a cross section of two adjacent mirror elements of Fig. 3, and

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung zweier benachbarter Borstengruppen einer V-Zahnbürste. Fig. 5 is an enlarged view of two adjacent bristle groups of a V-toothbrush.

Der Laserstrahl 2 stammt von einem nicht dargestellten La ser und ist mit einem Umlenkspiegel 3 auf die Borsten 7 einer Bürste 4 gelenkt. Die Laserstrahlung des Laserstrahls 2 ist ge pulst, wobei die Länge und die Anzahl der Impulse und die Fre quenz der Pulsfolge in herkömmlicher Weise mit dem Laser steu erbar sind.The laser beam 2 comes from a La water, not shown, and is directed with a deflection mirror 3 onto the bristles 7 of a brush 4 . The laser radiation of the laser beam 2 is pulsed, the length and number of pulses and the frequency of the pulse train can be controlled in a conventional manner with the laser.

Der Umlenkspiegel 3 konzentriert die Laserstrahlung auf denjenigen Bereich, in dem Borstenenden 6 der Bürste 4 vorhan den sind. Im dargestellten Beispiel sind alle Borstenenden 6 in einer Ebene 8 angeordnet, wobei die von den Borstenenden 6 ein genommene Fläche etwa rechteckförmig ist. Der Umlenkspiegel 3 zeigt beispielsweise, wie der Laserstrahl 2 derart geformt wird, daß er im Bereich der Bürste 4 lediglich die in der Dar stellungsebene der Fig. 1 gelegene Breite hat. Für diese Strahlformung dienen die Facetten 3′ bis 3′′′, welche den auf sie entfallenden Strahlungsanteil des Laserstrahls 2 entspre chend ihren dargestellten Grenzstrahlen jeweils auf die maßgeb liche Borstenfeldbreite b reflektieren. Dabei ist die Anordnung des Umlenkspiegels 3 so getroffen, daß die Laserstrahlung im wesentlichen borstenparallel einfällt, wie aus der Fig. 3 er sichtlich ist. Die Strahlfläche beträgt etwa 2,2 cm × 2,2 cm.The deflecting mirror 3 concentrates the laser radiation on the area in which the bristle ends 6 of the brush 4 are present. In the example shown, all bristle ends 6 are arranged in one plane 8 , the area taken up by the bristle ends 6 being approximately rectangular. The deflecting mirror 3 shows, for example, how the laser beam 2 is shaped in such a way that it only has the width in the region of the brush 4 in the position shown in FIG. 1. For this beam shaping, the facets 3 ' to 3''' are used , which reflect the radiation component of the laser beam 2 which is due to them, correspondingly to the limit rays shown, each reflecting the relevant bristle field width b . The arrangement of the deflecting mirror 3 is such that the laser radiation is incident essentially parallel to the bristles, as can be seen from FIG. 3. The beam area is approximately 2.2 cm × 2.2 cm.

Die Bürste 4 ist zur Bestrahlung ihrer Borstenenden 6 auf ihrem Rücken 11 liegend angeordnet, und zwar auf einer Trans portvorrichtung, die mehrere Bürsten 4 aufeinanderfolgend in den Bereich des Laserstrahls 2 transportiert. Im einzelnen wird weiter auf die Beschreibung der Transportvorrichtung zur Haupt erfindung Bezug genommen.The brush 4 is arranged to irradiate its bristle ends 6 lying on its back 11 , namely on a trans port device that transports several brushes 4 in succession into the area of the laser beam 2 . In particular, reference is further made to the description of the transport device for the main invention.

Der Laserstrahl läuft in Fig. 2 in Strahlrichtung 2′ auf den Umlenkspiegel 3 und wird von diesem so geformt, daß sich ein in Richtung der Borsten 7 der Größe des Borstenfeldes 10 entsprechender Strahlquerschnitt 2′′ ergibt, und zwar in der Ebene 8 der Borstenenden 6. Dabei durchläuft der Laserstrahl 2 einen Abschattungsspiegel 23, von dessen Grundkörper 24 sich Spiegelelemente 19 quer zur Bürste 4 erstrecken. Die Spiegel elemente 19 bestehen aus Kupfer mit polierten Spiegelflächen. Die Spiegelelemente 19 sind dicht oberhalb der Borstenenden 6 und mit ihren Grundflächen 20 etwa in der Ebene 8 der Borsten enden angeordnet. Die Grundflächen 20 sind so breit gewählt, daß sie den Abstand 15 zwischen zwei Borstengruppen 17 im Be reich des Bürstenkopfes 21 abschatten, so daß also keine Laser strahlung 2 in den Bereich dieses Abstands 15 gelangt.The laser beam runs in Fig. 2 in the beam direction 2 ' on the deflecting mirror 3 and is shaped by this so that there is a beam cross section 2'' corresponding to the size of the bristle field 10 in the direction of the bristles 7 , namely in the plane 8 of the bristle ends 6 . The laser beam 2 passes through a shading mirror 23 , from the base body 24 of which mirror elements 19 extend transversely to the brush 4 . The mirror elements 19 are made of copper with polished mirror surfaces. The mirror elements 19 are arranged just above the bristle ends 6 and with their base surfaces 20 approximately in the plane 8 of the bristles. The base surfaces 20 are chosen so wide that they shade the distance 15 between two bristle groups 17 in the area of the brush head 21 , so that no laser radiation 2 gets into the area of this distance 15 .

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer V-Zahnbürste mit dem Bürstenkopf 21 und einem daran ansetzenden Stiel 4′ sowie einer Vielzahl von in den Bürstenkopf 21 eingesetzter Borstengruppen 17, von denen je zwei einander benachbarte Borstengruppen 17 einander zugeneigt sind und sich im Bereich ihrer Borstenenden zumindest nahe zu berühren. Fig. 3 shows a side view of a V-toothbrush with the brush head 21 and an attached stem 4 ' and a plurality of bristle groups 17 used in the brush head 21 , of which two adjacent bristle groups 17 are inclined towards each other and in the region of their bristle ends at least close to touch.

Die Borstengruppen 17 bestehen gemäß Fig. 5 aus einer Viel zahl von einzelnen Borsten 7, die unterschiedlich lang sind. Die Länge der Borsten 7 ist so gewählt, daß sich in der Seiten ansicht eine auf dem Kopf stehende V-förmige Begrenzungsfläche 25 für die Borstenenden 6 ergibt. Es versteht sich, daß senk recht zur Darstellungsebene mehrere Borstengruppen 17 in Ab ständen hintereinander angeordnet sind, beispielsweise 3.The bristle groups 17 are shown in FIG. 5 consists of a multi which are of different lengths number of individual bristles 7. The length of the bristles 7 is chosen so that in the side view there is an upside-down V-shaped boundary surface 25 for the bristle ends 6 . It goes without saying that a plurality of bristle groups 17 are arranged in tandem from one another in the display plane, for example 3 .

Fig. 5 zeigt außerdem, daß in einem Mittelbereich 22 eine kegelartig spitze Ausbildung der Borstenenden 6 vorherrscht, während in den Randbereichen 18 allenfalls eine halbrunde Zu spitzung der Borstenenden 6 gegeben ist. Fig. 5 also shows that in a central region 22 there is a conical, pointed design of the bristle ends 6 , while in the edge regions 18 there is at most a semicircular tapering of the bristle ends 6 .

Da eine Bestrahlung halbrunder Borstenenden 6 mit Laser strahlung zu einem anderen Aufschmelzergebnis führt, als eine Bestrahlung kegelartig gespitzter Borstenenden 6, müssen beson dere Maßnahmen getroffen werden, damit es bei den halbrunden Borstenenden 6 nicht zu einem pilzkopfartigen Aufschmelzen und damit zu einem Verkleben der Borstenenden 6 kommt.Since irradiation of semicircular bristle ends 6 with laser radiation leads to a different melting result than irradiation of tapered bristle ends 6 , special measures must be taken so that there is no mushroom-like melting at the semicircular bristle ends 6 and thus sticking of the bristle ends 6 is coming.

Fig. 3 zeigt, daß die Spiegelelemente 19 dazu benutzt wer den können, die Randbereiche 18 der Borstengruppen 17 abzu schatten. Infolgedessen werden die Borstenenden 6 dieser Rand bereiche 18 nicht mit Laserstrahlung bestrahlt und infolgedes sen nicht aufgeschmolzen. Sie bleiben halbrund, was zumindest annähernd ausreicht, um unerwünschte Zahnfleischverletzungen zu verhindern. Fig. 3 shows that the mirror elements 19 are used to who can shade the edge regions 18 of the bristle groups 17 . As a result, the bristle ends 6 of these edge areas 18 are not irradiated with laser radiation and, as a result, are not melted. They remain semicircular, which is at least approximately sufficient to prevent unwanted gum injuries.

Des weiteren ist die Anordnung der Spiegelelemente 19 so getroffen, daß sich eine unterschiedliche Intensitätsvertei lung vom Mittelbereich 22 zu den Randbereichen 18 ergibt. Das ist aus Fig. 4 herzuleiten.Furthermore, the arrangement of the mirror elements 19 is such that there is a different intensity distribution from the central region 22 to the edge regions 18 . This can be derived from Fig. 4.

Fig. 4 zeigt zwei einander benachbarte Spiegelelemente 19, deren Spiegelflächen 19′ einen Winkel von α = 70° zur Grundflä che 20 einschließen. Da die Spiegelelemente 19 einen gleich schenkeligen Querschnitt besitzen, wird die senkrecht zur Grundfläche 20 auftreffende Laserstrahlung 2, die eine Intensi tätsverteilung I/Io gemäß der obersten Abbildung der Fig. 4 hat, um einen Winkel von 2β = 140° in Richtung des Zwischenraums b der beiden Spiegelelemente abgelenkt. Der Zwischenraum b ist in Verbindung mit der Neigung der Spiegelflächen 19′ und der Länge a der Grundfläche 20 so gewählt, daß sich ein Überlappungsbe reich 22 ergibt, in welchem eine erhöhte Intensität I < Io gemäß der untersten Abbildung der Fig. 4, vorhanden ist, weil sich von beiden Spiegelelementen 19 abgelenkte Strahlungsanteile mit der vertikal eingestrahlten Laserstrahlung des Laserstrahls 2 über lappen. Beidseitig des Überlappungsbereichs 22 ergibt sich eine ungeänderte, gegenüber der höchstmöglichen etwas geringere La serintensität, welche etwa auf die Zwischenbereiche 26 der Fig. 5 entfällt. Dadurch wird erreicht, daß die Strahlungsinten sität zu den Rändern der Borstengruppen bzw. eines Borstengrup penbereichs hin abnimmt, und zwar bis zum Randbereich 18, in welchem die betreffenden Borsten 7 vollständig gegen Bestrah lung abgeschirmt sein können. Fig. 4 shows two mutually adjacent mirror elements 19 , the mirror surfaces 19 ' include an angle of α = 70 ° to the base surface 20 . Since the mirror elements 19 have an isosceles cross-section, the laser radiation 2 which is perpendicular to the base surface 20 and has an intensity distribution I / Io according to the uppermost illustration in FIG. 4 is at an angle of 2 β = 140 ° in the direction of the intermediate space b of the two mirror elements deflected. The space b is selected in connection with the inclination of the mirror surfaces 19 ' and the length a of the base surface 20 so that there is an overlap region 22 in which an increased intensity I < Io according to the bottom illustration in FIG. 4 is present , because radiation components deflected by the two mirror elements 19 overlap with the vertically irradiated laser radiation of the laser beam 2 . On both sides of the overlap area 22 there is an unchanged laser intensity, which is somewhat lower than the highest possible, which is about the intermediate areas 26 of FIG. 5. It is thereby achieved that the radiation intensity decreases towards the edges of the bristle groups or a bristle group area, namely up to the edge area 18 , in which the bristles 7 in question can be completely shielded from radiation.

Der Aufschmelzvorgang bei kegelig spitzen Borstenenden 67 erfolgt im einzelnen, wie zur Haupterfindung beschrieben wurde. Durch geeignete Bemessung der Anzahl der Laserimpulse und/oder der Impulsdauer und/oder der Impulsabstände kann erreicht wer den, daß ein den Außendurchmesser der Borste 7 nicht überstei gender Aufschmelzkegel erzeugt wird, eine Gefahr des Verklebens benachbarter Borsten also auch bei dichtstehenden Borsten 7 nicht auftritt.The melting process with tapered bristle ends 67 takes place in detail, as was described for the main invention. By suitably dimensioning the number of laser pulses and / or the pulse duration and / or the pulse spacing, it can be achieved that a melting cone not exceeding the outside diameter of the bristle 7 is generated, so that there is no risk of adjacent bristles sticking even with tightly spaced bristles 7 .

Es ist von Bedeutung, daß die zum Abrunden der Borstenen den durch Aufschmelzen erforderliche Energie genügend genau ge steuert werden kann. Hierzu eignet sich insbesondere gepulste Laserstrahlung, wobei aber darüber hinaus von Bedeutung ist, daß die Impulsdauer vergleichsweise kurz gehalten werden kann. Kurze Impulsdauer ist von Bedeutung, um die Zersetzung des Kunststoffs zu vermeiden, die mit der Einwirkungsdauer zuneh mend auftritt. Insbesondere diese Zersetzung führt durch eine Abströmung dampfförmiger Kunststoffanteile zu einer unerwünsch ten mechanischen Deformation des Aufschmelzbereichs des Bor stenendes. Eine solche Zersetzung wird also dadurch vermieden, daß die zum Aufschmelzen erforderliche Energie mit relativ ho her Leistung jedoch kurzer Pulsdauer auf die Borstenenden ge strahlt wird. Damit ist eine durch Zersetzungsvorgänge des Kunststoffs unbeeinflußte gesteuerte Formbildung der Borstenen den möglich.It is important that the bristles are rounded the energy required by melting sufficiently precise can be controlled. Pulsed is particularly suitable for this Laser radiation, but beyond that is important that the pulse duration can be kept comparatively short. Short pulse duration is important to the decomposition of the Avoid plastic that increases with the duration of exposure mend occurs. This decomposition in particular leads through a Outflow of vaporous plastic parts to an undesirable mechanical deformation of the melting area of the boron increasing. Such decomposition is thus avoided that the energy required for melting with relatively ho her performance but short pulse duration on the bristle ends ge shines. This is due to the decomposition processes of the Plastic's uninfluenced controlled formation of bristles that possible.

Als Laser wird beispielsweise ein TEACO₂-Laser eingesetzt, also ein quer (transverse) angeregter (exited) Atmosphärendruck (atmospheric pressure) Kohlendioxyd-Laser, der sich durch Mi krosekunden-Erregung auszeichnet, also entsprechend kurzdauern de Impulse von z. B. kleiner als eine Mikrosekunde erzeugen kann. Verwendet werden Impulse von 0,5 µs bis 3 µs Dauer. Der Leistungsbereich derartiger Laser erstreckt sich in den Kilo wattbereich bis Megawattbereich, so daß die Leistung dieses La sers beim Abrunden während höchstens einer Mikrosekunde z. B. größer als 10 Kilowatt bis 10 Megawatt ist. Die Pulszahl liegt bei 1 bis 10 und die Pulsfolgefrequenz bei 1 bis 200 Hz. Mit einem solchen Verfahren haben sich sehr zufriedenstellende Ab rundungen der Borstenenden 6 ergeben, wobei die Rundungen ei nerseits groß genug sind, um das Zahnfleisch nicht zu verletzten und andererseits so geformt sind, daß sie nicht zum Verhaken der Borsten zwischen den Zähnen führen.As a laser, for example, a TEACO ₂ laser is used, i.e. a transversely excited (exited) atmospheric pressure (atmospheric pressure) carbon dioxide laser, which is characterized by microsecond excitation, that is to say correspondingly short-lasting pulses of z. B. can generate less than a microsecond. Pulses lasting from 0.5 µs to 3 µs are used. The power range of such lasers extends in the kilo watt range to megawatt range, so that the performance of this laser when rounding for at most one microsecond z. B. is greater than 10 kilowatts to 10 megawatts. The number of pulses is 1 to 10 and the pulse repetition rate is 1 to 200 Hz. With such a method, very satisfactory rounding of the bristle ends 6 has resulted, the rounding on the one hand being large enough not to injure the gums and on the other hand shaped in this way are that they do not cause the bristles to get caught between the teeth.

Claims

1. A method for rounding the bristle ends of brushes made of thermoplastic synthetic material by simultaneously acting on a plurality of bristle ends of pulsed laser radiation with a pulse duration in the microsecond range and with a power in the kilowatt to mega watt range, in which an essentially Bristle-parallel laser beam with a cross-section preferably corresponding to the bristle field is used, according to patent 38 42 684, characterized in that the laser radiation during the processing of spaced ( 15 ) arranged bristle groups ( 17 ) at least partially on the bristle ends ( 6 ) of these Bristle groups ( 17 ) is concentrated.

2. The method according to claim 1, in which brushes with tipped bristle ends are machined, in particular V-toothbrushes, characterized in that edge regions ( 18 ) of bristle groups ( 17 ) and / or between the bristle groups ( 17 ) located bristle group positions ( 15 ) are shadowed.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, with a laser beam onto the bristle field concen trating mirror, characterized in that close to the bristle ends ( 6 ) bristle group distances ( 15 ) against laser radiation shading mirror elements ( 19 ) are arranged, the deflect the incident laser radiation onto the bristle ends ( 6 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the mirror elements ( 19 ) Dreieckpris men with the bristle plane ( 8 ) are parallel bases ( 20 ).

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the mirror elements ( 19 ) in V-toothbrushes transverse to the brush head ( 21 ) on the bristles group distances ( 15 ) are arranged.

6. The device according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that the mirror elements ( 19 ) edge regions ( 18 ) of bristle groups ( 17 ) are arranged shading.

7. The device according to one or more of claims 3 to 6, characterized in that the laser radiation deflected by two adjacent mirror elements ( 19 ) onto one or more bristle groups ( 17 ) has a central overlap region ( 22 ).