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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zahnbürsten, und
insbesondere ein Spritzgießverfahren.
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Zahnbürsten sind
wohl bekannte Gegenstände
und weisen normalerweise einen Kopf und einen Handgriff auf, und
zwar im allgemeinen mit einem verschmälerten Halsbereich dazwischen,
die allesamt entlang einer länglichen
Kopf-Griffachse angeordnet sind. Normalerweise sind Zahnbürsten vorwiegend
aus einem harten Kunststoffmaterial hergestellt, beispielsweise
Polypropylen oder Styrolacrylnitrol („SAN"). Viele sind sogenannte Zweikomponentenzahnbürsten, d.h.
sie weisen Teile aus hartem Kunststoff, beispielsweise der Kopf
und der Hauptaufbau oder „Gerüst" des Griffes, und
Teile aus einem weicheren, elastischen Elastomer oder gummiartigen
Material auf, beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer, wie
z.B. SantopreneTM, der einen Teil des Handgriffs
aufweist, um den Griff, das ästhetische
Erscheinungsbild zu verbessern oder die Elastizität zu beeinflussen.
Solche Zahnbürsten
sind unter anderem z.B. in der US-A-5,054,154 und der EP-A-0 336
641 offenbart.
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Zahnbürsten werden
normalerweise durch ein Spritzgießverfahren hergestellt, bei
dem das harte Kunststoffmaterial, aus dem ihre Hauptstruktur hergestellt
ist, in einem fluiden Zustand in einen ersten Formhohlraum eingespritzt
wird, der genau die Form des zu bildenden harten Kunststoffteils
bestimmt. Der Formhohlraum ist normalerweise in einem harten Metallformblock
(gewöhnlich
Stahl) gebildet, und zwar durch ein Funkenerosionsverfahren, das
ebenso als Elektroerodieren bekannt ist. Normalerweise, wenn der
Zahnbürstenkopf
in einem solchen Verfahren gebildet wird, werden Stifte vorgesehen
(„Borstenstifte"), die in den Teil
des Hohlraums hervorstehen, in dem der Kopf zu bilden ist, um so Löcher in
dem Kunststoffmaterial des Kopfes zu bilden, in die Borstenbüschel im
Anschluss fixiert werden können.
Bei zweikomponentigen Zahnbürsten wird
zunächst
ein „Gerüst" aus hartem Kunststoff
auf diese Weise hergestellt, anschließend wird das Gerüst in einem
zweiten Formhohlraum eingeschlossen und das Material der zweiten
Komponente wird in einem fluiden Zustand in diesen zweiten Hohlraum
eingespritzt, um die Teile der zweiten Komponente zu bilden. Normalerweise
wird das Gerüst
mit Freiräumen
gebildet, um dieses zweite Material aufzunehmen. Normalerweise entsprechen
solche Spritzgießformen
solchen Formeinheiten, die ein oder mehrere, im allgemeinen zwei,
Formblöcke
aufweisen, von denen jeder einen Teilformhohlraum besitzt, und die, wenn
sie in der zusammengebauten Form zusammengebracht werden, einen
vollständigen
Formhohlraum dazwischen bestimmen. Solche Verfahren sind bekannt.
Die WO-A-94/05183, EP-A-0 504 571, EP-A-0 836 923 und DE-A-195 22
122 beschreiben solche Verfahren und geeignete Formmaschinenanlagen
zu deren Ausführung.
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Im
allgemeinen werden große
und komplexe Maschinenanlagen bei solchen Formverfahren eingesetzt,
und solche Maschinen beanspruchen eine sehr große Bodenfläche in einer Fabrik. Es ist
wünschenswert,
verbesserte Formmaschinenanlagen für solche Verfahren vorzusehen.
Sogenannte Stapelformen sind bekannt, die sehr kompakt hergestellt
werden können.
Z.B. offenbart die
US 5,069,615 eine Stapelform
zum Herstellen von Kunststoffgegenständen.
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Im
weitesten Sinne sieht diese Erfindung ein Verfahren und eine Verwendung
einer Stapelform vor, um eine Zweikomponentenzahnbürste herzustellen,
die Teile aus hartem Kunststoff, beispielsweise der Kopf und die
Hauptstruktur oder „das
Gerüst" des Griffes, und
Teile aus einem weicheren, elastischen Elastomer oder gummiartigen
Material aufweist, beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer,
das beispielsweise Teile des Handgriffes aufweist, um den Griff,
das ästhetische
Erscheinungsbild zu verbessern oder die Elastizität zu beeinflussen.
Die Erfindung sieht deshalb ebenso eine Stapelform vor, die zum
Ausführen
eines solchen Verfahrens angepasst und/oder ausgebildet ist.
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Gemäß dieser
Erfindung, und zwar in einem eher spezifischeren Sinne, weist ein
Verfahren zum Herstellen einer Zahnbürste die folgenden Schritte auf:
Vorsehen
einer Stapelformeinheit, die einen Stapel aus mindestens drei Formblöcken aufweist,
welche zur Verwendung entlang einer Stapellängsachse angeordnet sind, wobei
der Stapel zwei Endformblöcke und
einen Zwischenformblock, der in Längsrichtung zwischen den zwei
Endformblöcken
angeordnet ist, aufweist;
wobei mindestens ein Teilformhohlraum
in einer Oberfläche
eines Endformblockes vorhanden ist, der mit einem Teilformhohlraum
in einer zugewandten Oberfläche
des Zwischenformblockes zusammenpasst, wenn der eine Endformblock
und der Zwischenformblock zusammengebracht werden, um einen ersten
Hohlraum zu bestimmen, in den ein erstes Formmaterial eingespritzt
werden kann;
wobei mindestens ein Teilformhohlraum in einer Oberfläche des
anderen Endformblockes vorhanden ist, der mit einem Teilformhohlraum
in dem Zwischenformblock zusammenpasst, wenn der andere Endformblock
und der Zwischenformblock zusammengebracht werden, um einen zweiten
Hohlraum zu bestimmen, in den ein zweites Formmaterial eingespritzt
werden kann;
Zusammenbringen des einen Endformblockes und des
Zwischenformblockes, um dabei den ersten Hohlraum zu bilden;
Einspritzen
eines ersten Formmaterials, das ein Kunststoffmaterial ist, welches
zum Bilden des harten Kunststoffteils eines Zahnbürstenkopfes
und Griffes geeignet ist, in den ersten Hohlraum;
zumindest
teilweise Umschließen
des so gebildeten harten Kunststoffteils in einem zweiten Hohlraum,
der durch Zusammenbringen des anderen Endformblockes und des Zwischenformblockes
gebildet wird, und Einspritzen eines zweiten Formmaterials, das sich
von dem ersten Kunststoffmaterial unterscheidet und zum Bilden eines
Teils eines Zahnbürstenkopfes und/oder
Griffes geeignet ist.
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Normalerweise
vor dem zumindest teilweise Umschließen des so gebildeten harten
Kunststoffteils in dem zweiten Hohlraum, der durch Zusammenbringen
des anderen Endformblockes und des Zwischenformblockes gebildet
wird, werden der eine Endformblock und der Zwischenformblock voneinander
getrennt.
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Vorzugsweise
wird das so gebildete harte Kunststoffteil zu dem Teilformhohlraum
in dem anderen Endformblock weitergeleitet, in dem zumindest ein
Teil des so gebildeten harten Kunststoffteils in dem Teilformhohlraum
in dem Zwischenformblock gehalten wird und der Zwischenformblock
derart gedreht wird, dass die Oberfläche des Zwischenformblockes,
in dem der Teilformhohlraum vorhanden ist, der Oberfläche des
anderen Endformblockes zugewandt ist, in dem der Teilformhohlraum
vorhanden ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens dieser Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen einer
Zahnbürste
die folgenden Schritte auf:
Vorsehen einer Spritzgießform mit:
einem
ersten Formblock mit mindestens zwei ersten Teilformhohlräumen zum
Bilden eines Teils eines Zahnbürstenkopfes,
wobei mindestens ein derartiger erster Teilformhohlraum sich jeweils
in jeder der zwei einander zugewandten Oberflächen des ersten Formblockes
befindet;
einem zweiten Formblock mit mindestens einem zweiten
Teilformhohlraum zum Bilden eines Teils eines Zahnbürstengriffes,
wobei der erste und der zweite Teilformhohlraum derart zusammenpassen können, um
einen Teilformhohlraum zu bilden, der einen Teil des Kopfes und
des Griffes einer darin zu bildenden Zahnbürste bestimmt;
einem dritten
Formblock mit mindestens einem dritten Teilformhohlraum zum Bilden
eines Teils einer Zahnbürste,
wobei der dritte Teilformhohlraum mit dem ersten und dem zweiten
Teilformhohlraum zusammenpassen kann, um einen Teilformhohlraum
zu bilden, der einen Teil des Kopfes und des Griffes einer darin
zu bildenden Zahnbürste
bestimmt;
einem vierten Formblock mit mindestes einem vierten Teilformhohlraum
zum Bilden eines Teils einer Zahnbürste, wobei der vierte Teilformhohlraum
und der erste Teilformhohlraum derart zusammenpassen können, um
einen Teilformhohlraum zu bilden, der einen Teil des Kopfes und
des Griffes einer darin zu bildenden Zahnbürste bestimmt;
wobei der
erste, zweite, dritte und vierte Formblock derart zu einer Stapelformeinheit
angeordnet sind, dass der erste und der zweite Formblock sich in
einem Stapel zwischen dem dritten und dem vierten Formblock befinden;
einem
fünften
Teilformhohlraum, der in einem Formblock vorgesehen ist, wobei der
fünfte
Teilformhohlraum mit dem ersten und dem vierten Teilformhohlraum
zusammenpassen kann, um einen Teilformhohlraum zu bilden, der einen
Teil des Kopfes und des Griffes einer darin zu bildenden Zahnbürste bestimmt,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- (1) Zusammenbringen des ersten, zweiten und dritten Formblockes,
so dass die jeweiligen ersten, zweiten und dritten Teilformhohlräume darin zusammenpassen,
um einen Formhohlraum zum Bilden eines Teils eines Zahnbürstenkopfes
und Griffes zu bilden;
- (2) Einspritzen eines ersten fluiden Kunststoffmaterials in
den so gebildeten Formhohlraum, um dabei einen Teil eines Zahnbürstenkopfes
und Griffes zu bilden, und Härtenlassen
des ersten Materials;
- (3) Trennen des dritten Formblockes von der Einheit aus dem
ersten und dem zweiten Formblock, während die Teilzahnbürste durch
ihren Kopf in einem ersten Teilformhohlraum des ersten Formblockes
gehalten wird;
- (4) Trennen des zweiten Formblockes von dem ersten Formblock,
während
die Teilzahnbürste, die
durch ihren Kopf gehalten wird, in einem ersten Teilformhohlraum
des ersten Formblockes zurückgelassen
wird;
- (5) Zusammenbringen des ersten Formblockes und des vierten Formblockes,
um so den so gebildeten Zahnbürstenkopf,
der in dem ersten Teilformhohlraum gehalten wird, in einem Hohlraum zu
umschließen,
der zwischen dem ersten Formblock und dem vierten Teilformhohlraum
in dem vierten Formblock gebildet ist;
- (6) mit dem so gebildeten Zahnbürstenkopf, der in dem Hohlraum
zwischen dem ersten und dem vierten Formblock gehalten wird, Umschließen des
so gebildeten Teilzahnbürstengriffes
in einem Griffformhohlraum, der dadurch gebildet ist, dass ein vierter
Formhohlraum in dem vierten Formblock mit einem fünften Formhohlraum
in einem Formblock, der mit dem vierten Formblock zusammengebracht
ist, zusammengepasst wird,
- (7) Einspritzen eines zweiten fluiden Materials in den so gebildeten
Griffhohlraum und Härtenlassen
des zweiten Materials, um so Teile der Zahnbürste zu bilden, die aus dem
zweiten Material hergestellt sind;
- (8) Entfernen der teilweise gebildeten Zahnbürste aus der Formblockeinheit.
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Die
oben beschriebenen Schritte (1) bis (8) können wahlweise wiederholt werden,
um so eine kontinuierliche Herstellung von Zahnbürsten vorzusehen.
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Der
so gebildete Teil eines Zahnbürstenkopfes
und Griffes kann anschließend
aus der Einheit von Formblöcken
entfernt werden und einer weiteren Bearbeitung ausgesetzt werden,
beispielsweise dem Einführen
der Borsten in den Kopf etc.. Alternativ können die Borsten zu einem früheren Zeitpunkt
in dem Kopf fixiert werden, beispielsweise bei dem Formverfahren,
bei dem der Kopf gebildet wird, und zwar durch das bekannte sogenannte „ankerlose" Verfahren zum Einführen der
Borsten in den ersten und den zweiten Teilformhohlraum, so dass
sich ihre Enden in den Hohlraum erstrecken, und Einführen des
ersten Kunststoffmaterials in den Hohlraum, um den Kopf zu bilden
und gleichzeitig die Enden der Borsten in dem Kopf zu verschweißen. Solche
Verfahren sind z.B. in der EP-A-0 142 885, der EP-A-0 197 384 und
der EP-A-0 326 634 beschrieben. Die Borstenstifte, wie im Anschluss
erklärt
wird, die dazu verwendet werden, um die Borstenlöcher in dem Kopf zu bilden,
in die die Borsten im Anschluss eingeführt werden, sehen jedoch eine
praktische Art und Weise vor, wie die teilweise gebildete Zahnbürste in einem
Formhohlraum gehalten werden kann. Deshalb, falls das „ankerlose" Verfahren verwendet
wird, kann eine alternative Art und Weise notwendig sein, wie die
teilweise gebildete Zahnbürste
in einem Formhohlraum gehalten werden kann.
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Vorzugsweise
bestimmt der dritte Teilformhohlraum in dem dritten Formblock einen
Teil eines Zahnbürstenkopfes
und Griffes.
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Vorzugsweise
besitzt der zweite Formblock den fünften Teilformhohlraum in einer
Oberfläche
gegenüberliegend
zu derjenigen, in der der zweite Teilformhohlraum gebildet ist.
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Alternativ
kann ein fünfter
Formblock, der den fünften
Teilformhohlraum besitzt, vorgesehen werden.
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Vorzugsweise
beinhaltet der Schritt (5) einen Drehvorgang, bei dem der erste
Formblock mit der darin gehaltenen teilweise gebildeten Zahnbürste gedreht
wird, geeigneter Weise um 180°,
so dass sein erster Teilformhohlraum/Teilformhohlräume, in dem/denen
der teilweise gebildete Zahnbürstenkopf gehalten
wird, dem vierten Formblock zugewandt ist. Um einen derartigen Drehvorgang
zu vereinfachen ist es notwendig sicherzustellen, dass die Formblöcke ausreichend
weit voneinander beabstandet sind, so dass die teilweise gebildete
Zahnbürste,
die in dem ersten Formblock gehalten ist, nicht mit einem der anderen
Formblöcke
oder einem anderen Teil der dabei verwendeten Maschinenanlage kollidiert.
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Vorzugsweise
besitzt der erste Formblock eine Oberfläche gegenüberliegend derjenigen, in der der
erste Teilformhohlraum gebildet ist, und in der gegenüberliegenden
Oberfläche
ist ein weiterer erster Teilformhohlraum oder sind mehrere weitere
erste Teilformhohlräume
vorhanden. Solch ein weiterer erster Teilformhohlraum ist geeigneter
Weise identisch zu dem ersten Teilformhohlraum. Mit einem solchen
Aufbau beinhaltet vorzugsweise der Schritt (6) einen Vorgang, bei
dem zumindest ein leerer weiterer erster Teilformhohlraum, und zwar
in der gegenüberliegenden
Fläche
zu derjenigen, an der der erste Formhohlraum/Formhohlräume vorhanden
ist/sind, in den/denen eine teilweise gebildete Zahnbürste gehalten
wird, mit einem leeren zweiten Teilformhohlraum in einem zweiten
Formblock zusammengebracht wird. Vorzugsweise passen bei diesem
Vorgang der leere erste, zweite und dritte Formblock zusammen, so
dass jeweilige weitere erste, zweite und dritte Teilformhohlräume darin
zusammenpassen, um einen Formhohlraum zum Bilden eines Teils eines Zahnbürstenkopfes
und Griffes darin zu bilden, d.h. um einen Schritt (1) wie oben
beschrieben auszuführen.
Auf solche Weise können
die Schritte (1) und (6) vorteilhafterweise im wesentlichen gleichzeitig
durchgeführt
werden, und ebenso können
die Einspritzschritte (2) und (7) im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden
unter Verwendung des ersten und der weiteren ersten Teilformhohlräume an gegenüberliegenden
Seiten des ersten Formblockes, und dabei wird ein Verfahren mit
hohem Durchsatz vereinfacht.
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Vorzugsweise,
beispielsweise in Schritt (3), wird der Zahnbürstenkopf in dem ersten Teilformhohlraum
durch Borstenstifte gehalten, die in den ersten Teilformhohlraum überstehen.
Vorzugsweise wird der Kopf im Anschluss aus dem ersten Teilformhohlraum
durch Zurückziehen
dieser Borstenstifte freigegeben. Formen, in die solche Borstenstifte
zurückgezogen
werden können,
sind im allgemeinen bekannt.
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Vorzugsweise
sind die Einspritzschritte (2) und (7) Spritzgießformschritte, bei denen ein
beheizter Angußkanal
benutzt wird. Die Heißkanaltechnik ist
ein wohlbekanntes Verfahren.
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Jeder
dieser Formblöcke
kann eine Vielzahl der zuvor genannten jeweiligen Teilformhohlräume besitzen,
die parallel und gleichzeitig verwendet werden können. Formblöcke mit
mehreren Hohlräumen darin
sind in der Zahnbürstenindustrie
wohlbekannt.
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Vorzugsweise
ist das zweite Material, das im Schritt (7) eingespritzt wird, ein
thermoplastisches Elastomer, und zwar bekannter Art zur Verwendung mit
Zweikomponentenzahnbürsten.
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Geeignete
Kunststoffmaterialien zur Verwendung als das erste Material umfassen
solche mit einem Elastizitätsmodul
von mindestens ungefähr
500 MPa, vorzugsweise mindestens ungefähr 1000 MPa, wobei diese bei
der Zahnbürstenherstellung
herkömmlich
eingesetzt werden. Geeignete Materialien umfassen z.B. Polyamide
und Polypropylene. Ein Beispiel eines geeigneten Polyamids ist das
Material „Ultramid
B3TM" (vertrieben
von der BASF, Deutschland), das ein Elastizitätsmodul (DIN 53452) von 3000
besitzt. Ein Beispiel eines geeigneten Polypropylens ist das Material „Novolene
1100 HXTM" (vertrieben durch die BASF, Deutschland),
das ein Homopolymer mit einem Elastizitätsmodul (DIN 53457) von 1400
ist. Solch ein Polypropylenhomopolymer kann optional in einem Gemisch
mit einem Polypropylenblockcopolymer verwendet werden, beispielsweise das
Material „Novolene
2500 HXTM" (vertrieben durch die BASF, Deutschland),
beispielsweise in einem Mischungsverhältnis von 80 : 20 (100 HX :
2500 HX). Andere geeignete Polypropylene umfassen Polypropylen PM
1600TM (vertrieben durch Shell) mit einem Elastizitätsmodul
(ISO 178) von 1500 MPa Und Apryl 3400 MAITM von
Elf Atochem.
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Vorzugsweise
ist das zweite Formmaterial ein Elastomer, beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer.
Der Ausdruck „Elastomer", wie er hierin verwendet
wird, ist gleichbedeutend mit solchen Ausdrücken wie „Elastomer", „elastomeres
Material", „Gummi" und „gummiartiges
Material". Der Ausdruck umfasst
synthetische sowie natürliche
Elastomere. Der Ausdruck umfasst Materialien, die auf Druck hin deformieren
und unmittelbar oder sehr rasch auf Nachlassen des Druckes hin sich
zurückbewegen. Vorzugsweise
besitzt das Elastomer eine Härte
von ungefähr
10 bis ungefähr
90 Shore A, noch bevorzugter 30 Shore A oder größer. Geeignete Elastomere umfassen
solche, die unter dem Handelsnamen Megol und Santoprene erhältlich sind,
und Silikonelastomere können
ebenso verwendet werden. Andere geeignete Elastomere sind in dem
voranstehend angegebenen Stand der Technik offenbart.
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Geeigneterweise
sind die Formbedingungen im Schritt (7) derart, dass das zweite
Material sich mit dem ersten Kunststoffmaterial verbindet. Geeignete Bedingungen
sind bekannt.
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Die
Erfindung sieht ebenso eine Stapelformeinheit vor, die aus zwei
Endformblöcken
und einem Zwischenformblock besteht, der in Längsrichtung zwischen den zwei
Endformblöcken
angeordnet ist, und mindestens ein Teilformhohlraum in einer Oberfläche eines
Endblockes vorhanden ist, der mit einem Teilformhohlraum in einer
zugewandten Oberfläche des
Zwischenformblockes zusammenpasst, wenn der eine Endformblock und
der Zwischenformblock zusammengebracht werden, um einen ersten Hohlraum
zu bestimmen, entsprechend der Form eines Teils einer Zahnbürste, und
in den ein erstes Formmaterial eingespritzt werden kann, und mindestens ein
Teilformhohlraum in einer Oberfläche
des anderen Endformblockes vorhanden ist, der mit einem Teilformhohl
in dem Zwischenformblock zusammenpasst, wenn der andere Formblock
und der Zwischenformblock zusammengebracht werden, um einen zweiten
Hohlraum zu bestimmen, entsprechend der Form eines Teils einer Zahnbürste, in
den ein zweites Formmaterial eingespritzt werden kann.
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Die
Erfindung sieht ebenso eine Stapelformeinheit vor, die geeignet
ist zum Durchführen
eines Verfahrens gemäß dem bevorzugten
Aspekt der oben beschriebenen Erfindung.
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Solch
eine Stapelformeinheit kann aufweisen:
einen ersten Formblock
mit mindestens zwei ersten Teilformhohlräumen zum Bilden eines Teils
eines Zahnbürstenkopfes,
wobei mindestens ein derartiger erster Teilformhohlraum sich jeweils
in jeder der zwei einander zugewandten Oberflächen des ersten Formblockes
befindet;
einen zweiten Formblock mit mindestens einem zweiten
Teilformhohlraum zum Bilden eines Teils eines Zahnbürstengriffes,
wobei der erste und der zweite Teilformhohlraum derart zusammenpassen
können, um
einen Teilformhohlraum zu bilden, der einen Teil des Kopfes und
des Griffes einer darin zu bildenden Zahnbürste bestimmt;
einen dritten
Formblock mit mindestens einem dritten Teilformhohlraum zum Bilden
eines Teils einer Zahnbürste,
wobei der dritte Teilformhohlraum mit dem ersten und dem zweiten
Teilformhohlraum zusammenpassen kann, um einen Teilformhohlraum
zu bilden, der einen Teil des Kopfes und des Griffes einer darin
zu bildenden Zahnbürste
bestimmt;
einen vierten Formblock mit mindestes einem vierten Teilformhohlraum
zum Bilden eines Teils einer Zahnbürste, wobei der vierte Teilformhohlraum
und der erste Teilformhohlraum derart zusammenpassen können, um
einen Teilformhohlraum zu bilden, der einen Teil des Kopfes und
des Griffes einer darin zu bildenden Zahnbürste bestimmt;
wobei der
erste, zweite, dritte und vierte Formblock derart zu einer Stapelformeinheit
angeordnet sind, dass der erste und der zweite Formblock sich in
einem Stapel zwischen dem dritten und dem vierten Formblock befinden;
einen
fünften
Teilformhohlraum, der in einem Formblock vorgesehen ist, wobei der
fünfte
Teilformhohlraum mit dem ersten und dem vierten Teilformhohlraum
zusammenpassen kann, um einen Teilformhohlraum zu bilden, der einen
Teil des Kopfes und des Griffes einer darin zu bildenden Zahnbürste bestimmt.
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Die
Erfindung sieht ebenso jeweilige erste, zweite, dritte, vierte und
optional fünfte
Formblöcke mit
jeweiligen Teilformhohlräumen
darin vor, die geeignet sind zur Verwendung in der Stapelformeinheit, wie
sie voranstehend beschrieben wurde.
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Die
Erfindung sieht ebenso eine Zahnbürstenherstellungsmaschine vor,
die derart aufgebaut ist, das voranstehend beschriebene Verfahren
anzuwenden und/oder die voranstehend erwähnten ersten, zweiten, dritten
und vierten Formblöcke
und/oder eine Einheit aus denselben zu beinhalten.
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Die
Erfindung sieht ebenso Zahnbürsten
vor, die ein Produkt des voranstehend beschriebenen Verfahrens und/oder
der Maschine sind.
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Die
Erfindung wird nun mit Hilfe eines nicht beschränkenden Beispiels lediglich
in Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
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1 einen
typischen Längsschnitt
und Querschnitt einer typischen Zweikomponentenzahnbürste zeigt.
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2–9 schematisch
eine Einheit aus Formblöcken
und ihrer Verwendung in einem Verfahren gemäß dieser Erfindung zeigen.
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Merkmale,
die in den 1–9 gezeigt sind,
werden hier aufgelistet und im Anschluss folgendermaßen definiert:
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- 101
- Zweikomponentenzahnbürste (allgemein)
- 102
- Kopf
- 103
- Handgriff
- 104
- Hals
- 105
- Hartes
Kunststoffgerüst
mit einer oberen und unteren Oberfläche 105A, 105B
- 106
- Elastomeres
Teil in einer oberen und unteren Oberfläche 106A, 106B
- 107
- Verstärkungsflansche
- 108
- Öffnungen
- 109
- Borstenlöcher
- 1
- Erster
Formblock
- 1A,
1B
- Gegenüberliegende
Oberflächen
- 11A,
11B
- Erste
Teilformhohlräume
- 2
- Zweite
Formblöcke
- 2A
- Oberflächen
- 21
- Zweite
Formhohlräume
- 3
- Dritter
Formblock
- 31
- Dritte
Teilformhohlräume
- 3A
- Oberfläche
- 32
- Einspritzanschlüsse
- 4
- Vierter
Formblock
- 41
- Vierte
Teilformhohlräume
- 4A
- Oberfläche
- 42
- Einspritzanschlüsse
- 2B
- Oberfläche
- 51
- Fünfte Formhohlräume
- 11,
21, 31
- Formhohlraum
- 123,
124
- Formteilungen
- 13
- Borstenstifte
- 11,
41
- Hohlraum
- 41,
51
- Griffformhohlraum
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Bezugnehmend
auf 1 weist eine Zweikomponentenzahnbürste 101 (allgemein)
einen Kopf 102, einen Handgriff 103, und einen
dazwischenliegenden Halsbereich 104 auf, die sämtlich entlang
einer longitudinalen Kopf-Griffachse angeordnet sind. Die Zahnbürste 101 weist
ein hartes Kunststoffgerüst 105,
umfassend den Kopf 102, den Hals 104 und einen
Teil des Griffes 103, und ein elastomeres Teil 106 als
zweite Komponente, das einen die Griffigkeit verbessernden Bereich
an dem Griff bildet, auf. Innenseitig umfasst der Handgriff 103 Verstärkungsflansche 107 (solche
Flansche sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise
von den Zahnbürsten
des Anmelders, die im Jahr 1993 auf dem Markt gebracht wurden),
um den Griff 103 zu versteifen, sowie Öffnungen 108, die
die obere und untere Oberfläche 105A und 105B des
Gerüstes 105 miteinander verbinden.
Es gibt Borstenlöcher 109 in
dem Kopf 102, in die die Borsten (nicht gezeigt) im Anschluss eingeführt werden.
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Bezugnehmend
auf die 2 ist ein Zusammenbau bzw. Einheit
von Spritzgießblöcken gezeigt. Diese
Einheit entspricht einer Stapelformeinheit, die entlang einer longitudinalen
Stapelachse A-A angeordnet ist.
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Der
Stapel weist einen ersten Formblock 1 auf, der zwei gegenüberliegende
Oberflächen 1A, 1B besitzt,
die um 180° zueinander
versetzt sind. Die Oberfläche 1A besitzt
eine Vielzahl (vier sind gezeigt, es können aber mehr oder weniger
vorhanden sein) von ersten Teilformhohlräumen 11A darin zum
Bilden eines Teils eines Zahnbürstenkopfes.
Die gegenüberliegende
Oberfläche 1B besitzt
eine Vielzahl (vier sind gezeigt, es können aber auch mehr oder weniger
sein) von weiteren ersten Teilformhohlräumen 11B zum Bilden
eines Teils eines Zahnbürstenkopfes.
Die Oberflächen 1A und 1B sind
identisch. Die 2B zeigt eine Oberfläche 1A in
Draufsicht, und es ist zu erkennen, dass diese Teilformhohlräume 11A zu
einem Spitze-an-Spitze-Verhältnis
angeordnet sind, d.h. die Richtungen in ihrer Kopf-Griffachse sind
um 180° zueinander
versetzt ausgerichtet.
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2 zeigt
ebenso zwei zweite Formblöcke 2.
Diese Formblöcke 2 können mit
den ersten Formblöcken 1 an
einer Formteilung 123 zusammengebracht werden. Die Formblöcke 2 besitzen
jeweils Oberflächen 2A,
die den Oberflächen 1A entlang
der Stapelachse A-A zugewandt sind und zusammenpassen, wenn der
erste und der zweite Block 1 und 2 zusammengebracht
werden, wie in 3 gezeigt ist. Die Formblöcke 2 besitzen
eine Vielzahl von zweiten Teilformhohlräumen 21. Vier sind
gezeigt, es können aber
auch mehr oder weniger sein, entsprechend der Anzahl der Teilformhohlräume 11A.
Diese Teilformhohlräume 21 bestimmen
die Form eines Teils des Gerüstes
eines Zahnbürstengriffes,
und sind in Borstenrichtung ausgerichtet, d.h. zu der in 1 gezeigten
oberen Oberfläche 105A.
Es ist zu erkennen, dass wenn der erste und der zweite Formblock 1 und 2 an
der Formteilung 123 zusammengebracht wird, die Teilformhohlräume 21 zusammenkommen,
um so mit den Teilformhohlräumen 11A zusammenzupassen,
wobei sie mit den Teilformhohlräumen 11A an
einer Stelle entsprechend dem Halsbereich 104 zusammenkommen,
und dabei die Form eines Teils eines Zahnbürstenskelettes 105,
das darin zu bilden ist, bestimmen.
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2 zeigt
ebenso einen dritten Formblock 3. Der Formblock 3 besitzt
eine Vielzahl (vier sind gezeigt, es können aber auch mehr oder weniger
sein, entsprechend der Anzahl der Teilformhohlräume 11A und 21)
von dritten Teilformhohlräumen 31 zur
Bildung eines Teils eines Zahnbürstenkopfes
und Griffes darin. Diese Teilformhohlräume 31 bestimmen die Form
eines Teils des Gerüstes 105 eines
Zahnbürstengriffes,
die der gegenüberliegenden
Richtung der Borstenrichtung zugewandt sind, d.h. zu der unteren Oberfläche 105B,
die in 1 gezeigt ist. Der dritte Formblock 3 besitzt
eine Oberfläche 3A,
die den Oberflächen 1A und 2A zugewandt
ist und kann mit den Formblöcken 1 und 2 zusammengebracht
werden, so dass die Oberflächen 1A, 2A und 3A sich
an der Formteilung 123 treffen und die Teilformhohlräume 11A, 21 und 31 zusammenpassen,
um einen vollständigen
Formhohlraum zu bilden, der die Form eines Teils des Gerüstes 105 einer
Zahnbürste
bestimmt. Der Formblock 3 umfasst ebenso Einspritzanschlüsse 32,
durch die ein fluides Kunststoffmaterial eingeführt werden kann.
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2 zeigt
ebenso einen vierten Formblock 4. Der vierte Formblock 4 besitzt
eine Oberfläche 4A. Der
Formblock 4 besitzt eine Vielzahl (vier sind vorhanden,
es können
aber auch mehr oder weniger sein, entsprechend der Anzahl der Teilformhohlräume 11A und 21)
von vierten Teilformhohlräumen 41 in der
Oberfläche 4A zur
Bildung eines Teils einer Zahnbürste.
Diese Teilformhohlräume 41 bestimmen
die Form eines Teils des elastomeren Griffbereichs 106 eines
Zahnbürstengriffes,
die der gegenüberliegenden
Richtung der Borstenrichtung zugewandt ist, d.h. der Bodenoberfläche 106B,
die in 1 gezeigt ist. Der Formblock 4 umfasst
ebenso Einspritzanschlüsse 42,
durch die ein zweites fluides Kunststoffmaterial eingeführt werden
kann.
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Die
zweiten Formblöcke 2 besitzen
eine Oberfläche 2B,
die 180° verschoben
zur Oberfläche 2A zugewandt
ist. In der Oberfläche 2B befinden
sich eine Vielzahl (vier sind vorhanden, es können aber auch mehr oder weniger
sein, entsprechend der Anzahl der Teilformhohlräume 11 und 21)
von fünften Teilformhohlräumen 51.
Diese Teilformhohlräume 51 bestimmen
die Form eines Teils des elastomeren Griffbereiches eines Zahnbürstengriffes, die
der Borstenrichtung zugewandt sind, d.h. der oberen Oberfläche 106A des
Griffbereiches 106, der in 1 gezeigt
ist.
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Es
ist der voranstehenden Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen,
dass in der Formeinheit, die in 2 gezeigt
ist, der dritte (3) und vierte (4) Formblock jeweilige
erste und zweite Formblöcke
aufweisen, und die Untereinheit aus ersten (1) und zweiten
(2) Formblöcken
einen dritten Zwischenformblock aufweist, im breitesten Sinne der
Erfindung, wie sie voranstehend definiert ist.
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Die
Formeinheit, die in 2 gezeigt ist, wird in dem Verfahren
der Erfindung verwendet, um Zweikomponentenzahnbürsten wie folgt herzustellen.
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Bezugnehmend
auf die 3 sind die Schritte (1) und
(2) gezeigt. In 3A werden der erste (1) und
der zweite (2) und der dritte (3) Formblock durch eine
Relativbewegung in die durch die Pfeile angezeigte Richtung zusammengebracht,
so dass die jeweiligen ersten 11A und zweiten 21 und
dritten 31 Teilformhohlräume darin zusammen einen Formhohlraum 11A, 21, 31 zur
Bildung eines Teils des Gerüstes 105 eines
Zahnbürstenkopfes
und Griffes bilden. Bei diesem Vorgang treffen sich die Oberflächen 1A, 2A und 3A der
Formblöcke 1, 2 und 3 an
der Formteilung 123.
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Wie
in 3B gezeigt ist, ist ein fluides erstes Kunststoffmaterial
durch die Einspritzanschlüsse 32 in
den so gebildeten Formhohlraum 11A, 21, 31 eingespritzt
worden, um dabei das Skelett 105 eines Zahnbürstenkopfes
und Griffes darin zu bilden. Dieses erste Material wird anschließend ausgehärtet. In den 2 und 3 sind
Borstenstifte 13 gezeigt, die in den Hohlraum 11A, 21, 31 überstehen,
so dass die Borstenlöcher 109 in
dem so gebildeten Kopf 102 verbleiben.
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Wie
ebenso in 3B gezeigt ist, und zwar vor
dem Einspritzen eines Kunststoffmaterials durch den Anschluss 32,
wird der vierte Formblock 4 zusammengebracht, um einen
Stapel mit der Einheit aus Formblöcken 1, 2 und 3 zu
bilden. Bei diesem Vorgang kommt die Oberfläche 4A des Formblockes 4 in
Kontakt mit den jeweiligen Oberflächen 1B und 2B der
Formblöcke 1 und 2,
die gleich den Oberflächen
der Blöcke 1 und 2 sind,
die gegenüberliegend den
Oberflächen 1A, 2A sind,
in denen die Teilformhohlräume 11A, 21A gebildet
sind. Dies ermöglicht das
Aufbringen einer Klemmkraft F in Richtung der gezeigten Pfeile,
so dass die Einheit dem in den Hohlraum 11A, 21, 31 erzeugten
Druck durch das Einspritzen des Kunststoffmaterials widerstehen kann.
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Bezugnehmend
auf die 4 ist der Schritt (3) gezeigt.
Der dritte Formblock 3 wird von der Einheit, die aus dem
ersten (1) und dem zweiten (2) Formblock besteht,
getrennt, während
das Gerüst 105 der
Zahnbürste,
das sowohl Kopf als auch Griffteile aufweist, in dem ersten Formblock 1 durch
seinen Kopf 102 gehalten wird. Dies wird durch eine relative
Bewegung der Formblöcke 1, 2 und 3 in
Richtung der gezeigten Pfeile erzielt. Das Zahnbürstengerüst 104 wird in dem
Formblock 1 mit Hilfe der Borstenstifte 13 gehalten,
die in dem gebildeten Zahnbürstenkopf 102 eingebettet
sind. Diese Borstenstifte 13 sind durch einen Mechanismus
(nicht gezeigt) bekannter Art innerhalb des Blockes 1 zurückziehbar.
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Als
Teil des gleichen Vorgangs wird der vierte Formblock 4 aus
der Einheit aus Formblöcken 1 und 2 entnommen,
und zwar durch eine relative Bewegung in die Richtung, die durch
die Pfeile angezeigt ist.
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Bezugnehmend
auf die 5 ist der Schritt (4) gezeigt.
Die zweiten Formblöcke 2 werden
von dem ersten Formblock 1 getrennt, während das Gerüst 105 der
Zahnbürste
durch seinen Kopf 102 in einem ersten Teilformhohlraum 11A des
ersten Formblockes 1 gehalten wird, und zwar mit Hilfe
der Borstenstifte 13, die in dem gebildeten Zahnbürstenkopf 102 eingebettet
sind. Diese Trennung wird durch eine Bewegung des zweiten Formblockes 2 erzielt,
wie sie durch die Pfeile gezeigt ist, und die gleich einer ersten
Bewegung in Richtung A-A ist, gefolgt durch eine Bewegung seitlich
zu der Richtung A-A.
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Bezugnehmend
auf die 6 ist der Schritt (5) gezeigt.
In 6A ist der erste Formblock 1 um 180° in der Zeichenebene
gedreht worden, so dass die Oberfläche 1A, in der sein
erster Teilformhohlraum/Teilformhohlräume 11A gebildet ist/sind,
und in der der teilweise gebildete Zahnbürstenkopf 102 gehalten
wird, dem vierten Formblock 4 zugewandt ist. Durch diese
Drehung ist die Oberfläche 1B des Formblockes 1,
in dem die weiteren ersten Formhohlräume 11B vorhanden
sind, nun dem dritten Formblock 3 zugewandt. Der zweite
(2) und der dritte (3) Formblock (und der vierte
Formblock 4) müssen
einen ausreichenden Abstand zu dem sich drehenden ersten Formblock 1 besitzen,
so dass das darin gehaltene Gerüst/Gerüste 105 sich
frei, wie gezeigt, drehen kann.
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Der
erste Formblock 1 und der vierte Formblock 4 werden
zusammengebracht, um so teilweise die teilweise gebildete Zahnbürste 105 zu
umschließen,
welche durch ihren Kopf 102 in dem ersten Teilformhohlraum 11A in
einem Hohlraum 11A, 41 gehalten wird, der zwischen
dem ersten Formblock 1 und einem vierten Teilformhohlraum 41 in
dem vierten Formblock gebildet ist.
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Bezugnehmend
auf die 7 wird anschließend Schritt
(6) durchgeführt.
Wie in 7 gezeigt wird der teilweise gebildete Zahnbürstengriff,
d.h. der Teil des Gerüstes 105,
der den Griff 103 aufweist, in einem Griffformhohlraum 41, 51 umschlossen,
der zwischen einem vierten Formhohlraum 41 in dem vierten
Formblock 4 und einem fünften
Formhohlraum 51 in einem zweiten Formblock 2 gebildet
ist. Dies wird durch eine Bewegung des zweiten Formblockes 2 erzielt,
wie durch die Pfeile gezeigt ist, so dass die Oberflächen 1A, 2B und 4A der
jeweiligen Formblöcke 1, 2 und 4 zusammentreffen.
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Wie
in 8 gezeigt ist wird nun der Schritt (7) durchgeführt, indem
ein fluides zweites Material, ein Elastomer, in den so gebildeten
Griffformhohlraum 41, 51 über die Einspritzanschlüsse 42 eingespritzt
wird. Der Einfachheit halber ist in den 2 bis 8 nicht
gezeigt, dass die Teilformhohlräume 41 und 51 derart
ausgebildet sind, dass sie Freiräume
um die Außenoberfläche eines
Gerüstes 105, wenn
dieses darin umschlossen ist, bestimmen, in die das zweite Material
nach dessen Einspritzen in den Hohlraum 41, 51 fließen kann,
um so die elastomere Teile 106 der Zahnbürste 101 zu
bilden. Dieses zweite Material wird anschließend ausgehärtet.
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Wie
ebenso in 8 gezeigt ist, und zwar vor
dem Einspritzen des Kunststoffmaterials über die Anschlüsse 42,
wird der dritte Formblock 3 zusammengebracht, um einen
Stapel mit der Einheit aus Formblöcken 1 und 2 zu
bilden. Dies ermöglicht
das Aufbringen einer Klemmkraft F in die Richtung der gezeigten
Pfeile, so dass die Einheit dem in dem Hohlraum 41, 51 durch
das Einspritzen des Elastomers 106 erzeugten Druckes widerstehen
kann.
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Ebenso
bilden die jeweiligen weiteren ersten 11B, zweiten 21 und
dritten Teilformhohlräume 31 darin
zusammen einen Formhohlraum 11B, 21, 31 zum Bilden
eines Teils eines Zahnbürstenkopfes
und Griffes, und zwar auf eine Weise, die identisch zu den Schritten
(1) und (2) ist wie unter Bezugnahme auf die 3 voranstehend
beschrieben wurde, so dass der Schritt (1) wiederholt werden kann,
um weitere Gerüste 105A darin
zu bilden. Auf solch eine Art und Weise können die Schritte (1) und (6)
vorteilhafterweise im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden.
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Der
Formblock 4 kann anschließend von der Einheit aus den
Formblöcken 1 und 2 getrennt
werden, und die Borstenstifte 13 können von dem Kopf 102 entnommen
werden, um so den Schritt (8) zu ermöglichen, d.h. Ausgeben der
Zahnbürsten
aus der Formblockeinheit oder Herausfallenlassen der Zahnbürsten aus
dieser. Herkömmliche
Ausgabestifte (nicht gezeigt) können ebenso
verwendet werden, um die so gebildeten Zahnbürsten aus den Teilformhohlräumen 41, 51 und/oder
den Teilformhohlräumen 11A, 11B in
dem Formblock 1 zu bewegen.
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Die
Formblöcke 1, 2 und 3 können ebenso getrennt
werden, d.h. in einem Schritt (3), wie voranstehend beschrieben
wurde, und die Schritte (4), (5) etc. können anschließend an
den so gebildeten Gerüsten 105A durchgeführt werden.
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Die
so gebildeten Zahnbürsten
können
anschließend
einer Feinstbearbeitung ausgesetzt werden, z.B. das Einführen der
Borsten in die Borstenlöcher 109.
Diese Trennung der Formeinheit kehrt die Einheit zu der in 2 gezeigten
Konfiguration zurück,
wodurch ermöglicht
wird, dass die voranstehend beschriebenen Schritte (1) bis (8) optional
wiederholt werden können,
um so eine kontinuierliche Herstellung von Zahnbürsten vorzusehen.
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9 zeigt
einen Betriebmodus des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die
Einspritzschritte (2) und (7) durchgeführt werden, wenn die Formeinheit,
wie in 8 gezeigt ist, gestapelt ist. Diese Einspritzschritte
(2) und (7) können
im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden, d.h. das erste
Material kann durch die Anschlüsse 32 in
den Hohlraum 11A, 21, 31 eingespritzt
werden, während das
zweite fluide Material im wesentlichen gleichzeitig in den Hohlraum 41, 51 über den
Anschluss 42 eingespritzt werden kann. Anschließend kann
der Formblock 4 von der Einheit der Formblöcke 1 und 2 getrennt
werden, und die in dem Hohlraum 41, 51 gebildeten
Zahnbürsten
können,
wie voranstehend beschrieben, entfernt werden, lassen allerdings
die teilweise gebildeten Zahnbürsten,
die in den Teilformhohlräumen 11, 21, 31 durch
ihre Köpfe
zurückgehalten
werden, wie in 4 gezeigt, zurück, was
zu einer Konfiguration der Formblöcke wie in 4 gezeigt
führt,
und die voranstehend beschriebene Ablauffolge von Schritten, und
zwar vom Schritt (3) weiter, kann in einem sich kontinuierlich wiederholenden Betrieb
durchgeführt
werden.
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Die
verschiedenen Formblöcke 1, 2, 3, 4 können standardmäßig aufgebaut
und durch standardmäßige Maschinenanlagen,
die aus dem Stand der Technik der Zahnbürstenherstellung bekannt sind,
betrieben werden, und das gesamte Verfahren kann automatisiert sein.
Jeder der Formblöcke,
der hierin erwähnt
wurde, kann selbst eine Untereinheit aus Teilformblöcken aufweisen,
die geeigneter Weise zusammen befestigt sind.