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BEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Anmeldung ist verwandt mit der am 6. November 2003 eingereichten
provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 60/517 944 und beansprucht
deren Priorität.
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ERKLÄRUNG ÜBER REGIERUNGSGEFÖRDERTE FORSCHUNG
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Nicht
anwendbar.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft zum Reinigen eingesetzte Bürsten. Sie
erscheint besonders geeignet für
Ersatzköpfe
für Toilettenbürsten und
andere Reinigungsgeräte,
die einen Griff aufweisen, der einen auswechselbaren Kopf haltert.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Toilettenbürsten werden
typischerweise angewandt, um chemische Reinigungsmittel in einer Toilettenschüssel zu
verteilen, dann die seitlichen Innenflächen der Schüssel mit
diesen Mitteln und Wasser zu scheuern und so das Entfernen von Flecken von
diesen zu unterstützen.
Derartige Bürsten
haben gewöhnlich
Borsten, die an den Bürstengriff
permanent angesetzt sind.
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Nach
der Anwendung derartiger Bürsten wird
der Benutzer typischerweise versuchen, sie durch Umherführen im
Schüsselwasser
abzuspülen. Dieses
Abspülen
kann ein- oder mehrfach wiederholt werden. Während dabei das Reinigungsmittel,
Fäkalien,
Urin und Papierfetzen, wie man sie typischerweise in einer Toilette
findet, größtenteils
abgespült
werden, bleiben auch nach längerem
Spülen
normalerweise Verunreinigungen auf den Bürsten zurück. Dadurch werden solche Bürsten bei
der Aufbewahrung einen üblen
Geruch oder ein schmutziges Aussehen annehmen.
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Dennoch
werden die Bürsten
unmittelbar nach dem Gebrauch tropfnass sein. Der Benutzer wird
sie daher über
der Toilette ausschütteln
in dem Versuch, den Wasserüberschuss
größtenteils
zu entfernen, und sie dann rasch in eine Aufbewahrungsmulde einsetzen.
Dadurch kann ein Teil der Flüssigkeit
auf den Fußboden
spritzen oder tropfen. Auf jeden Fall wird zwischen den Einsätzen ein
Aufnahmeraum für
die Bürste
benötigt,
in dem sich Tropfwasser sammeln kann.
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Es
wurden daher Toilettenbürsten
mit permanenten Griffen konstruiert, deren Köpfe jedoch auswechsel- und
wegwerfbar waren. Vergl. bspw. die US-Patente 2 755 497, 4 031673,
5 630 243 und 6 094 771 sowie auch die
GB 2 329 325 . Bei diesen Bürsten ließ sich ein
kleiner auswechselbarer Kopf nach jedem Gebrauch die Toilette hinabspülen. Einige
derartige Köpfe
waren mit einem Reinigungsmittel getränkt, um die Notwendigkeit zu
umgehen, eine Reinigungschemikalie separat hinzufügen zu müssen.
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Bestimmte
Arten derartiger Bürstenköpfe konnten
zu Zustopfproblemen führen
oder aus anderen Gründen
für den
Einsatz mit empfindlichen Faul-, Abwasser- oder Verbindungsleitungssystemen
ungeeignet sein, und zwar in Folge der Kopfgröße oder von Sonderelementen
(bspw. Pappbändern)
oder des Klebstoffs, die den Kopf bzw. seine Teile zusammenhielten.
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Bei
anderen bekannten Geräten
waren wegwerfbare Bürstenköpfe aus
in Wasser schnell abbaubaren Stoffen ausgebildet. Leider begannen
die gewählten
Stoffe zuweilen, vor dem Ende des Reinigungsvorgangs zu zerfallen – insbesondere
wenn versucht wurde, kräftig
zu scheuern. Weiterhin waren solche Stoffe so biegsam, dass es schwierig
war, die Scheuerkraft vom Griff auf den Bürstenkopf zu übertragen,
ohne die seitlichen Innenflächen
der Toilettenschüssel
mit dem Griff zu zerkratzen.
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Andere
Geräte
dieser Art ließen
sich nicht mit automatisierten Anlagen effizient herstellen. In Folge
ihrer Gestehungskosten waren sie daher auf dem Markt weniger wettbewerbsfähig.
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Die
EP 0 759 283 A offenbart
einen Bürstenkopf
mit mehreren Schichten eines absorbierenden Bahnmaterials, die zu
einem Stapel aufeinander gelegt sind, wobei der Stapel einen komprimierten
Bereich aufweist.
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Die
GB 2 329 325 offenbart eine
Toilettenbürste,
deren Bürstenteil
von einem Stapel aneinander gebundener Bögen eines wasserlöslichen
Materials gebildet ist. Dieser Aufbau arbeitete jedoch mit einem
wasserlöslichen
Klebstoff, um den Stapel zu binden. Dadurch wurde die Herstellung
des Bürstenkopfes
verhältnismäßig kostspielig
und sein Abbau nach dem Verlassen der Toilettenschüssel verlangsamt.
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Folglich
besteht weiterhin Bedarf an verbesserten auswechselbaren Bürstenköpfen zur
Verwendung mit stabartigen Toilettenbürsten od. dergl.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Nach
einem Aspekt schafft die Erfindung einen Bürstenkopf, der zur Halterung
durch eine Reinigungsvorrichtung geeignet ist. Ein derartiger Bürstenkopf
kann mehrere Schichten eines Materials aufweisen, die zu einem Stapel
aufeinandergelegt sind. Der Stapel weist einen komprimierten Bereich
auf, wobei entweder mindestens eine Ober- oder eine Unterseite des
komprimierten Bereichs eine Vertiefung aufweist. Weiterhin ist mindestens
eine der Schichten an der Vertiefung durchstoßen, um diese mit einer anderen
Schicht im Stapel zu versperren.
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In
einer bevorzugten Form ist das Material von Wasser abbaubar, liegt
der komprimierte Bereich an einem hinteren Ende des Stapels und
sind mehrere der Schichten mit Borstensegmenten an einem vorderen
Ende des Stapels gebildet. Der Bürstenkopf ist
für ein
Gerät zum
Reinigen eines Instal lations- bzw. Sanitärmöbels – wie bspw. für einen
Bürstenkopf
für eine
Toilettenbürste – gedacht.
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In
einer anderen Form schafft die Erfindung einen Bürstenkopf, der zum Haltern
durch ein Reinigungsgerät
geeignet ist. Der Bürstenkopf
weist mehrere Schichten eines durch Wasser abbaubaren Material auf,
die zu einem Stapel aufeinandergelegt sind, wobei sich am hinteren
Ende ein komprimierter Bereich befindet (bspw. dort absteht). Entweder
eine obere oder eine untere Fläche
des komprimierten Bereichs enthält
eine Vertiefung und mindestens eine der Schicht ist an der Vertiefung
durchstoßen,
um diese Schicht mit einer anderen Schicht des Stapels zu versperren.
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In
einer noch anderen Form schafft die Erfindung eine Toilettenbürste mit
einem Griff mit Klemmbacken sowie einen solchen Bürstenkopf.
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Der
Bürstenkopf
kann mit verschiedenartigen Stäben
oder anderen Halteeinrichtungen gehaltert sein. Meistbevorzugt wird
der Kopf mit einer Klemmmechanik festgehalten, wie sie in der am
8. Juli 2003 eingereichten US-Patentanmeldung
Nr. 10/615178 der Anmelderin offenbart ist. Diese Anmeldung offenbart
auch mehrere verschiedene Bürstenköpfe, die
aus geschichteten Stapeln aus mit Wasser abbaubarem Material, aber
ohne Vertiefung hergestellt sind.
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Dieser
Bürstenkopf
lässt sich
auch mit noch anderen Halterarten zusammen einsetzen. Vergl. bspw.
die US-Patente 245 585 und 1 631 791.
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Die
Abbaubarkeit durch Wasser ist ein erwünschtes Merkmal, da sie erlaubt,
den Kopf unmittelbar nach dem Gebrauch hinwegzuspülen, so
dass der tropfende Kopf nicht mehr zu einem Mülleimer getragen werden muss
und man Gerüche
vermeidet, die entstehen können,
wenn man den Bürstenkopf nach
dem Gebrauch für
gewisse Zeit im Mülleimer belässt. Die
bevorzugte Wasserabbaubarkeit besteht, wo unter der in Haus-Sanitärinstallationen
erfolgenden mechanischen Einwirkung das Material sich in Wasser
in kurzer Zeit zu zahlreichen kleinen Stückchen auflöst.
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Zur
Auslegung unserer Ansprüche
setzen wir einen Standard-Labortest ein, anstatt das jeweilige Material
in einem Sanitärsystem
zu beobachten. Hierbei verrühren
wir eine Standardprobe des Materials in einem Wasser enthaltenden
Rohr durch wiederholtes Umkehren des Rohrs mit einer Standardgeschwindigkeit.
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Wir
stellen ein transparentes Rohr (bspw. aus Kunststoff) von 50 mm
Höhe und
73 mm Innendurchmesser bereit. In das Rohr werden 700 ml Leitungswasser
mit 23 °C
gefüllt.
Eine 100 mm × 100 mm
große
Probe des zu prüfenden
Materials (unabhängig
von der Dicke) wird in das Wasser eingebracht und untergetaucht
30 Sekunden stehen gelassen. Während
der 30 Sekunden wird das Rohr mit einem Stopfen verschlossen gehalten.
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Das
Rohr wird dann gewendet (180 ° rotiert), für die Dauer
von 1 Sekunde angehalten, zurück
in die Ausgangsposition gewendet (180°) und dann erneut 1 Sekunde
stillgehalten. Es sei auf die Richtungsumkehr verwiesen, die anstatt
einer kontinuierlichen Drehung in gleicher Richtung erfolgt, bei
der eine Fliehkraft entstehen kann, die das Material auf eine Wand
drückt.
Jeder Zyklus dauert vier Sekunden, was eine durchschnittliche Prüfgeschwindigkeit von
15 Zyklen pro Minute ergibt.
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Wir
prüfen
dann, ob innerhalb von 5 min dieser Umwälzbewegung das Material sich
zu mindestens zwei Stücken
aufgelöst
hat. Falls ja, gilt das Material für die Zwecke unserer Ansprüche als "wasserabbaubar". Es sei darauf verwiesen,
dass es höchst wünschenswert
ist, das Material so zu wählen,
dass unter diesen Bedingungen innerhalb dieser 5 Minuten das Material
sich zu zahlreichen kleinen Stückchen
aufgeteilt hat. Dabei wird der Ausdruck "wasserabbaubar" in der vorliegenden Anmeldung nicht so
benutzt, das notwendigerweise eine bestimmte biologische Abbaubarkeit
(im Gegensatz zu der unter den angegebenen Bedingungen bestehenden
strukturellen Abbaubarkeit) gefordert ist. Natürlich kann eine biologische
Abbaubarkeit aus verschiedenen Gründen ebenfalls wünschenswert
sein.
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Während verschiedene
Zellulosestoffe zum Einsatz als Toilettenpapier entwickelt wurden
und die meisten Toilettenpapiere wasserabbaubar sind, sind gestapelte
Lagen bzw. Schichten aus herkömmlichem
Toilettenpapier für
diese Bürstenköpfe weniger als
optimal, da ein solches Papier sich typischerweise weitaus schneller
auflöst
als bei der Innenreinigung von Toilettenschüsseln erwünscht. Vielmehr wird bevorzugt
eine Nonwoven-Faserbahn aus einem Zellulosefasergemisch verwendet,
die mit Wasserstrahlen verfestigt ist. Zur Offenbarung derartiger wasserstrahlverfestigter
Materialien wird auf die US-PS 4 755 421 verwiesen.
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Meistbevorzugt
wird eine so genannte Nonfibrous-Bahn verwendet, die zu mindestens
70 % aus Zellulosebreifasern besteht, die mit anderen gewählten Fasern
zusammen wasserverfestigt sind. Geeignete Materialien sind von der
Fa. Ahlstrom Corporation unter den Handelsbezeichnungen Hydraspun 784
Flushable Wipes, Hydraspun 8553 Flushapble Wipes, Hydraspun 1280
Flushable Wipes und Hydraspun 1280 Flushable Wipes Apertured Grade
erhältlich,
wobei das Letztgenannte etwas stärker schleifend
wirkt als die anderen drei.
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Man
kann ausgehen von einem Material mit ca. 500 μm Trockendicke. Bildet man einen
zweilagigen Aufbau dieses Material, erhält man eine Dicke von ca. 1000 μm.
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Die
erfindungsgemäßen Bürstenköpfe lassen
sich aus einem einzigen Stück
wasserabbaubarem Material herstellen, das wiederholt akkordionartig
auf sich umgefaltet wurde. Damit erhält man einen "Stapel" aus Material.
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Nach
einem anderen Ansatz nimmt man kürzere
Abschnitte des Materials, faltet sie einmal (oder gar nicht) auf
sich um, und stapelt dann die Abschnitte. Bei beiden Ansätzen erhält man einen
gestapelten Bürstenkopf.
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Jedenfalls
sind zwischen vier und vierzig Materiallagen im Stapel bevorzugt.
Bei weniger als vier Lagen erhält
man einen zu kleinen Bürstenkopf
(mit dem das Reinigen einer typischen Toilettenschüssel länger dauert)
oder muss jede Lage so dick machen, dass sie weniger leicht abbaubar
wird. Bei mehr als vierzig Lagen steigen die Produktionskosten und
(abhängig
von der Lagendicke) auch die Häufigkeit
eines Verstopfens der Toilette oder von anderen Problem im Abflusssystem.
Um für
eine bestimmte Lage eine Solldicke zu erreichen, kann man von einem
Bogenmaterial ausgehen, das diese Dicke bereits aufweist, oder mehrere
dünnere
Bögen nehmen
und aus ihnen (durch Zusammendrücken)
eine mehrlagige Schicht bilden.
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Vorzugsweise
wird das hintere Ende so komprimiert, dass im Ruhezustand das vordere
Bürstenende
zwischen 50 % und 200 % dicker als der gewellte Teil ist. Ist dies
der Fall, neigt das Borstenende, wenn es zum Scheuern auf die Innenflächen der
Toilettenschüssel
gedrückt
wird, dazu, sich in einem geeigneten Ausmaß aufzuspreizen.
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Der
komprimierte Bereich macht ebenfalls bevorzugt nicht mehr als die
Hälfte
der axialen Länge des
Kopfes aus. Dadurch lässt
sich mindestens die halbe Länge
für Borsten
und ein Aufspreizen derselben verwenden.
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In
einigen Formen wird der Bürstenkopf
mindestens teilweise mit einem chemischen Reinigungsmittel wie bspw.
einem grenzflächenaktiven
Mittel getränkt.
Bei der Chemikalie kann es sich um eine Mischung aus einem oder
mehreren der grenzflächenaktiven
Mittel handeln, die als wirkungsvolle Reiniger für Toilettenschüsseln oder
andere Reinigungsaufgaben bekannt sind (meistbevorzugt bspw. anionische und
nichtionische Mittel in Kombination, möglicherweise auch kationische
oder zwitterionische Substanzen). Weiterhin kann die Chemikalie
Duftstoffe, Farbstoffe (wie zum Einfärben des Kopfes selbst oder
des Wassers in der Toilettenschüssel – bspw. blau),
Konservierungsmittel, Bleichen und/oder andere Zuschläge enthalten,
wie sie für
Toilettenreiniger üblich
sind (bspw. Schleifmittel).
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Meistbevorzugt
enthält
eine solche Tränkchemikalie,
wenn überhaupt,
einen sehr niedrigen Wasseranteil. Bspw. kann sie, wie aufgebracht,
weniger als 30 % Wasser enthalten. Durch Verwendung von wenig oder
keinem Wasser in der Reingerchemikalie wird sie daran gehindert,
während
der La gerung aus den Innen- zu den Außenlagen zu wandern. Weiterhin
wird die Eigenfestigkeit geschützt.
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Der
Stapel wird vorzugsweise am vorderen Ende mit einer Folge paralleler
Einschnitte ausgeführt,
um Borsten auszubilden. jede Borste kann dabei einlagig oder vorzugsweise
mindestens doppellagig als Schlaufe ausgeführt sein.
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Aus
der folgenden Beschreibung sollte klar sein, dass die vorliegende
Erfindung vorteilhafterweise in mehreren Ausführungsformen einen Bürstenkopf
der oben genannten Art bereitstellt, der:
- (a)
verhältnismäßig steife
rückwärtige Teile
aufweist derart, dass eine auf den rückwärtigen Teil des Bürstenkopfes über den
Bürstengriff
aufgebrachte Kraft wirksam auf die Borsten des Bürstenkopfes übertragen
wird, um das Scheuern zu unterstützen;
- (b) sich problemlos und sicher in eine Klemmbacke eines ihn
halternden Stabs einsetzen lässt;
- (c) sich mit automatisierten Anlagen fertigen lässt; und
- (d) einem Zerlegen vor dem Gebrauch widersteht, aber in Abwassersystemen
problemlos zerfällt.
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Diese
sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Offenbarung. In der folgenden Beschreibung wird auch
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen genommen, die Teil derselben sind und bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung darstellen. Diese Ausführungsformen stellen nicht
den vollen Umfang der Erfindung dar, vielmehr wird hierzu auf die
Ansprüche
verwiesen.
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1 ist
eine Perspektivdarstellung eines neuartigen, erfindungsgemäß konstruierten
Bürstenkopfes
von rechts, oben und vorn;
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2 ist
eine Perspektive desselben von rechts, vorn und hinten;
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3 ist
eine Perspektive desselben von rechts, unten und vorn;
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4 ist
eine Draufsicht desselben;
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5 ist
eine Unteransicht desselben;
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6 ist
eine Frontalansicht desselben von vorn;
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7 ist
ein Seitenriss von rechts, wobei der linke Seitenriss sich spiegelbildlich
hierzu darstellt;
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8 ist
ein Aufriss von hinten; und
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9 ist
eine vergrößerte Perspektive
von rechts, vorn und oben eines Teils des Bürstenkopfes nach einem Schnitt
in der Ebene 9-9 der 4.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, betrifft die Erfindung
einen Bürstenkopf 10 aus
einem Stapel von Schichten 11, 12 usw. eines wasserabbaubaren Materials.
Die Schichten sind einmal aufeinander zurückgefaltet und dann gestapelt.
Das geschlossene Ende jeder Schicht ist das vordere Ende.
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Der
Bürstenkopf
hat einen vorderen Bürstenbereich 15 und
einen hinteren verdichteten Bereich 16. Druckwalzen können dazu
dienen, diesen Bereich automatisiert zu komprimieren. Beim Komprimieren
wird das hintere Stapelende mit einer Art mechanischem Steppen gebunden.
Wäre dies
jedoch das einzige erfolgende Binden, bestünde die Gefahr, dass ein Verbraucher
die Schichten vor dem Gebrauch auseinanderbrechen könnte.
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Wie
jedoch in 3 gezeigt, wird auf der Unterseite 18 des
Bereichs 16 eine Reihe von Vertiefungen 17 ausgebildet,
die mittig jeweils einen durchstoßenen Teil 19 enthalten.
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In
einer Form kann die Kraft, die die Durchstoßungen und Vertiefungen bildet,
auf der Oberseite 21 des komprimierten Bereichs 16 Buckel 20 ausbilden.
Die Buckel und Vertiefungen bilden vorzugsweise zwei Reihen 22, 23,
wobei jeder Buckel auf eine Vertiefung ausgerichtet sein kann.
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Vorzugsweise
sind sowohl die Vertiefungen als auch die Buckel allgemein oval.
Die Buckel sind das Ergebnis eines bestimmten Drucks auf der Unterseite
des Bürstenkopfes,
können
aber auch dahingehend vorteilhaft sein, dass sie sich von einer Klemmbacke
leichter fassen lassen. Jedenfalls unterstützen die Vertiefungen und das
Durchstoßen
das Aneinanderbinden der Schichten.
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Eine
bevorzugte Vorgehensweise zur Bildung der Vertiefungen und Buckel
ist, eine zweite Walze auf der Unterseite des komprimierten Bereichs 16 in
Querrichtung abzuwälzen.
Diese Walze kann beabstandete erhabene ovale Elemente mit scharfen Spitzen
tragen. Beim Abwälzen
werden damit die Vertiefungen ausgebildet und wird gleichzeitig
mindestens die unterste Schicht 32 durchstoßen, so dass
diese unterste Schicht durch die Hauptebene 33 der nächstangrenzenden
Schicht gedrückt
wird. Dadurch entsteht eine Versperrung. Abhängig von der Anzahl der durchstoßenen Schichten
kann eine weitere Versperrung der Schichten untereinander stattfinden.
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Es
sollte klar sein, dass die genaue Gestalt der Vertiefungen (oder
Buckel) nicht kritisch ist. Bspw. können sie beide in der Draufsicht
quadratisch, kreisförmig
oder anders gestaltet sein. Auch brauchen die Buckel überhaupt
nicht vorzuliegen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten
Ausführungsformen
beschränkt.
Zum vollen Umfang der Erfindung wird vielmehr auf die Ansprüche verwiesen.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Es
werden Bürstenköpfe zum
Gebrauch mit Reinigungsgeräten
wie Toilettenbürsten
bereit gestellt.