DE4014926A1

DE4014926A1 - Verfahren zum verbinden von borsten mit einem borstentraeger

Info

Publication number: DE4014926A1
Application number: DE4014926A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bickel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1991-11-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Borsten mit einem Borstenträger, die jeweils aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, wobei die Borsten an ihrem einen Ende unter Vermeidung einer Verdickung und der Borstenträger an seiner Borstenaufnahme seite punktuell angeschmolzen, anschließend die Borsten in den Borstenträger eingeschoben und in dieser Position bis zum Er starren der plastischen Bereiche gehalten werden.

In der Bürsten- und Besenbindustrie hat es in der Vergangenheit nicht an Anstrengungen gefehlt, die herkömmlichen Verbindungstech niken von Borsten und Borstenträger, bei denen die Borsten einge zogen, eingeklebt, eingestanzt oder eingepreßt werden, durch ratio nellere Verfahren abzulösen. So ist es bekannt, die aus gleichem thermoplastischen Kunststoff bestehenden Borsten mit dem Borsten träger direkt zu verschweißen. Wie erwähnt müssen dabei Borsten und Borstenträger aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff be stehen, weil sonst eine haltbare Verbindung nicht zustande kommt.

Öfter aber wird es in der Branche notwendig, ungleiche Thermoplaste miteinander zu verbinden, deren Schmelzpunkt mehr als 5°C voneinan der abweicht. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn Polyamidborsten mit einem Borstenträger aus Polypropylen verbunden werden sollen. Hier nun den Borstenträger ebenfalls aus Polyamid herzustellen wäre die teurere und deshalb nicht realisierbare Lösung. Es wurde des halb versucht, die Borsten an einem Ende durch kontaktloses Erhitzen und sich dadurch ergebenden Verdickung zu versehen, die Borsten mit der abgekühlten Verdickung in eine Gießform für die Borstenträger einzuführen und anschließend Kunststoffschmelze in die Form einzu spritzen, so daß nach dem Erstarren des Kunststoffes die Borsten im Borstenträger verankert sind. Es hat sich aber gezeigt, daß beim Ausführen im Kompaktspritzguß (Spritzdruck ca. 500 bar) enorme Abdich tungsprobleme auftreten, die dieses Verfahren nicht wirtschaftlich nutzbar machen.

In der DE 34 03 341 C2 wurde nun ein Verfahren zur Anmeldung gebracht, welches es nun ermöglichen soll, ungleiche Kunststoffe in wirtschaft lich sinnvoller Weise miteinander zu verbinden. Hierbei werden Borsten aus molekularorientiertem, gestrecktem Material verwendet und in be kannter Weise an ihrem einen Ende so erwärmt, daß eine automatische Rückbildung der Moleküle in die nicht orientierte geknäuelte Mole külform erfolgt, und daß die Borsten mit ihrem verdickten Ende in den aufgeschmolzenen Borstenträger soweit eingedrückt werden, bis dessen Schmelze hinter dem verdickten Ende wieder zusammenfließt. Diese Technik hat den entscheidenden Nachteil, daß der Borstenträ ger sehr stark erhitzt werden muß, daß er ausreichend plastisch wird um die verdickten Enden der Borsten eindrücken zu können. Beim Erkalten der Borstenträger stellt sich dann aber ein Effekt ein, den ein qualitätsbewußter Hersteller von Bürsten und Besen niemals akzeptieren kann. Denn die Borstenträger werden krumm, weil die erhitzte Seite schrumpft während die kalte Seite stehen bleibt. Die Krümmung wird umso stärker sichtbar je größer die zu erwärmende Fläche und je dünner der Körper ist. Ein weiterer Nach teil ist die Tatsache, daß die erstarrende Borstenträgerschmelze zu einer unsauberen Oberfläche führt, selbst dann, wenn die Schmelze mechanisch nachgeformt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren dahingehend zu verändern und zu verbessern, daß unterschiedliche thermoplasti sche Kunststoffe bei Borsten und Borstenträger einwandfrei miteinander verbunden werden können, ohne daß sich der Borstenträger durch die eintretende Volumenkontraktion beim Abkühlen zu den Borsten hin krümmt und eine unsaubere Oberfläche vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Borsten aus extrudiertem und gerecktem Material verwendet und ihre Enden so er wärmt werden, daß sie unter Vermeidung einer Verdickung zusammen schmelzen und daß die Borsten mit ihrem plastischen Ende in durch Aufschmelzen erzeugte Hinterschneidungen des Borstenträgers einge schoben und unter Bildung einer Verdickung formschlüssig mit dem Borstenträger verbunden werden.

Die Erfindung geht dabei von thermoplastischen Borstenträgern aus, die mit Sacklöchern vorgespritzt werden, so wie dies bei herkömmli chen Besteckungsverfahren für Feinbürsten der Fall ist. Erfindungs gemäß wird der Borstenträger an den Bohrungswänden nahe dem Loch grund angeschmolzen. Dabei soll nur die halbe Höhe der Bohrung plastisch werden, während der Lochgrund und die öffnungsseitige Bohr wand nicht angeschmolzen wird. Gleichzeitig werden die Borsten an ihrem einen Ende angeschmolzen, wobei die Borsten komplett in einem formgebenden Kanal liegen und beim Anschmelzen eine Verdickung der Borsten verhindert wird. Das plastische Borstenende wird danach in die Borstenträgerbohrungen geschoben, wo es derart auf den Lochgrund aufgedrückt wird, daß sich eine Verdickung am Borstenende ausbildet. Gleichzeitig wird die noch plastische Masse der Borstenträger durch die Verdickung der Borsten verdrängt und in Richtung Bohrungsöffnung geschoben, wo sie dann hinter der Verdickung des Borstenendes zusätz lich als Bohrungsverengung die Parallelstellung der Borsten erhöht. Nach dem Erkalten ergibt sich bei diesem Verfahren eine Bürste mit hoher Auszugsfestigkeit der verankerten Borsten.

Durch das Anschmelzen der Borstenträger nahe der Mittenachse wird vermieden, daß beim Abkühlen der Borstenträger eine Krümmung auf weist. Auch wird durch das erfindungsgemäße Verfahren sehr vorteil haft vermieden, daß die Oberfläche der Borstenträger beschä digt, so daß sie stets sauber bleibt und keinerlei Schmelzeaustritt aufweist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die plastische Masse in der Bohrung des Borstenträgers mittels eines separaten, elastischen Stempels verdrängt wird, der vor dem Einschieben des plastischen Borstenendes eine entsprechende Hinter schneidung ausbildet. Danach wird dann das Borstenende auf den Lochgrund aufgedrückt bis die Borstenmasse den vorgeformten Hohl raum ausfüllt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dar gestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in der Anschmelzphase;

Fig. 2 eine geschnittene Darstellung einer Bürste und eines Borsten halters vor dem Fügevorgang;

Fig. 3 eine geschnittene Darstellung einer Bürste nach dem Fügevor gang;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Darstellung einer Bürste nach dem Anschmelzen und eines elastischen Stempels vor dem Verdrängungs vorgang;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Darstellung während des Ver drängungsvorganges und

Fig. 6 eine geschnittene Darstellung einer Bürste mit Hinterschnei dungen nach Abschluß des Verdrängungsvorganges.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung zu Beginn der Anschmelz phase zu erkennen. Dabei sind zur Realisierung erforderlich die Bür ste oder auch Borstenträger 1, die Borsten 2, der Borstenhalter 3, der Heizkörper 4 und zwei gesonderte Heizeinrichtungen 5 und 6. Borsten 2 werden so im Borstenhalter 3 gehalten, daß die Borsten 2 im Kanal 3.1 mit ihrem unteren Ende 2.1 mit der Borstenhalterunter seite 3.2 abschließen. Nun wird der Heizkörper 4 zwischen Borsten halter 3 und Borstenträger 1 geführt. Anschließend werden Borsten halter 3 und Borstenträger 1 in vertikaler Richtung soweit verschoben, daß die Heizkörperoberseite 4.2 nahe der Borstenhalter-Unterseite 3.2 zum Liegen kommt und die Heizelemente 4.1 in die Bohrungen 1.2 des Borstenträgers 1 eintauchen. Nach ausreichender Erwärmungsdauer werden die Elemente in umgekehrter Richtung auseinandergefahren und der Heizkörper 4 zwischen Borstenträger 1 und Borstenhalter 3 ent fernt, so daß die Borstenhalter-Unterseite 3.2 auf die Borstenträger- Oberseite 1.4 aufgefahren werden kann.

In Fig. 2 sind nun die angeschmolzenen Bereiche 2.2 der Borsten 2 und 1.3 der Bohrungen 1.2 zu erkennen. Außerdem ist nun ein weiteres Element eingezeichnet, die Druckbolzen 7. Diese Druckbolzen 7 schieben nun die Borsten 2 mit ihren noch plastischen Enden 2.2 in die Bohr ungen 1.2 des Borstenträgers 1, bis die Borstenunterseite 2.1 auf den Bohrungsgrund 1.5 auftrifft.

Durch weiteres Drücken der Borstenunterseite 2.1 auf den Bohrungs grund 1.5 bildet sich am Borstenende eine Verdickung 2.3, die die plas tische Masse 1.3 des Borstenträgers 1 nach oben verdrängt, wie Fig. 3 zeigt. Nach dem Erkalten aller plastischen Bereiche sind die Borsten 2 formschlüssig mit dem Borstenträger 1 verbunden.

Fig. 4 zeigt einen Borstenträger 1 im Schnitt, bei dem die Bereiche 1.3 noch plastisch sind. Teil 8 ist ein Stempelhalter mit eingesetzten elastischen Stempeln 9. Die Stempel 9 sind aus Polyurethan hergestellt, so daß es möglich ist, diese mit der nötigen Elastizität während des Schäumvorganges herzustellen. Durch unterschiedliche Temperaturführung im Schäumwerkzeug ist es möglich, den Stempelbereich 9.1 mit 90° Shore und den Stempelbereich 9.2 mit z. B. 50° Shore herzustellen.

Somit ist es gewährleistet, daß nach dem Einschieben der elastischen Stempel 9 in die Bohrungen 1.2 sich die Stempelbereiche 9.2 dann Aus dehnen, wenn sie auf den Bohrungsgrund 1.5 treffen, während die Stem pelbereiche 9.1 im Durchmesser unverändert bleiben. Durch das Ausdeh nen der Stempelbereiche 9.2 wird die plastische Masse 1.3 des Borsten trägers 1 ebenfalls zur Lochöffnung 1.6 hin verdrängt. In dieser Posi tion wird der elastische Stempel 9 so lange gehalten, bis die plasti sche Masse 1.3 erstarrt ist.

Nachdem dann die Stempel 9 wieder ausgefahren wurden, zeigt der Borsten träger 1 die Hinterschneidungen 1.7, die zur formschlüssigen Verbindung der Borsten 2 notwendig sind. Es werden dann die Borsten 2 mit ihren plastischen Enden 2.2 in die Bohrungen 1.2 gedrückt bis auf den Bohrungs grund 1.5, so daß dann der gleiche Fügevorgang abläuft wie unter Fig. 2 und Fig. 3 bereits beschrieben.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden von Borsten mit einem Borstenträger, die jeweils aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, wobei die Borsten an ihrem einen Ende unter Vermeidung einer Verdickung und der Borstenträger an seiner Borstenaufnahmeseite punktuell angeschmolzen, anschließend die Borsten in den Borstenträger ein geschoben und in dieser Position bis zum Erstarren der plastischen Bereiche gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß Borsten aus extrudiertem und gerecktem Kunststoff verwendet und ihre Enden so erwärmt werden, daß sie unter Vermeidung einer Verdickung zusam menschmelzen und daß die Borsten mit ihrem plastischen Ende in durch Aufschmelzen erzeugte Hinterschneidungen des Borstenträgers eingeschoben und unter Bildung einer Verdickung formschlüssig mit dem Borstenträger verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das angeschmolzene Ende der Borsten im noch weichen Zustand in die Bohrun gen des Borstenträgers eingedrückt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Bor stenträger mit vorgespritzten Sacklöchern verwendet werden.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidungen im Borstenträger durch elastische Stempel hergestellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten während dem Anschmelzvorgang in einem sie umschließenden Kanal gehal ten werden.