EP0273117B1 - Verfahren und Maschine zur Herstellung von Bürsten - Google Patents

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Publication number
EP0273117B1
EP0273117B1 EP87114632A EP87114632A EP0273117B1 EP 0273117 B1 EP0273117 B1 EP 0273117B1 EP 87114632 A EP87114632 A EP 87114632A EP 87114632 A EP87114632 A EP 87114632A EP 0273117 B1 EP0273117 B1 EP 0273117B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brush body
heating
bristles
apertures
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP87114632A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0273117A1 (de
Inventor
Heinz Dr. Zahoransky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anton Zahoransky GmbH and Co
Original Assignee
Anton Zahoransky GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anton Zahoransky GmbH and Co filed Critical Anton Zahoransky GmbH and Co
Publication of EP0273117A1 publication Critical patent/EP0273117A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0273117B1 publication Critical patent/EP0273117B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D3/00—Preparing, i.e. Manufacturing brush bodies
    • A46D3/04—Machines for inserting or fixing bristles in bodies
    • A46D3/045—Machines for inserting or fixing bristles in bodies for fixing bristles by fusing or gluing to a body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B3/00—Brushes characterised by the way in which the bristles are fixed or joined in or on the brush body or carrier
    • A46B3/04—Brushes characterised by the way in which the bristles are fixed or joined in or on the brush body or carrier by mouldable materials, e.g. metals, cellulose derivatives, plastics

Definitions

  • the machine relates to a method for connecting bristle bundles to a brush body or the like, wherein at least one receiving hole for a bristle bundle is provided in the brush body and the connection is carried out under the influence of heat.
  • the disadvantage here is that the plastic material of the bristle carrier must be heated so that it becomes dough a few millimeters deep. This takes a lot of time, since it is only possible to work up to certain heating temperatures in order to prevent the material from igniting. There is also the danger that the brush body will warp due to the one-sided, strong application of heat and the bristle field will thereby become uneven.
  • the object of the present invention is to provide a method for connecting bristle bundles to a brush body or the like of the type mentioned at the outset, in which the aforementioned disadvantages are at least largely avoided.
  • the bristle bundles should be securely anchored to the brush bodies even with a fast cycle.
  • the production result should at least be comparable to previous brushes or the like, in particular with regard to the uniformity of the bristle field, the surface quality, the holding force and the like.
  • the invention proposes in particular that the brush body or the like. Is deformably heated in the region of the hole cavity (s) and that the associated bristle bundle is then pressed into the hole (s) with its anchoring end (s) in such a way that the deformable brush body material within the holes is at least partially displaced into spaces between bristles of the bundle.
  • the bristle bundle can usually be plugged into the existing brush body receiving hole, whereby on the one hand the bristle ends can penetrate into the base of the hole plasticized by the heating and are anchored there, and an additional connection between the bristles is formed within the hole by the displaced plastic material and also with the perforated jacket, so that overall a high bundle holding force can be achieved.
  • the heating takes place specifically in very limited areas, so that the total heat input can be kept small. The risk of warping the brush body is practically avoided.
  • the brush body material is expediently heated in the perforated areas to approximately the flowable consistency.
  • the material can also get particularly well into narrow spaces between the individual bristles and also between the ends of the bristle bundle and the perforated wall, so that this also favors a particularly stable connection.
  • the bristle bundles are inserted so deeply into the brush body holes that the flowable or similar deformable material rises to the surface of the brush body, preferably to slightly below the surface of the brush body.
  • the brush body hole is thus sealed at its upper end, so that on the one hand there is a connection to the bundle of bristles over the entire depth of the hole and on the other hand there is also a considerable advantage in terms of hygiene, because this also counteracts the colonization of harmful bacteria.
  • an undesirable bead is formed around the hole entry opening.
  • the hole cavities are at least predominantly heated in the area of their hole base.
  • the hole side walls remain largely dimensionally stable even in the heating phase, so that they can form a stable side guide for the bristle bundles. A divergence of the bundle insertion ends during the tamping process is thus counteracted.
  • both the hole cavities of the brush body and the anchoring ends of the bristle bundle are heated before connecting, in particular the heating being carried out so that the Ver anchor ends after heating have a firmer consistency than the material in the area of the hole cavities.
  • the anchoring end of the bristle bundle can penetrate the deformable material, in particular in the region of the base of the hole, and displace part of the material upwards.
  • heating the anchoring ends to a deformable but not yet flowable state has the advantage that the individual bristles in the anchoring area can press even closer together when pressed into the hole cavities, which also results in an even more stable anchoring.
  • the invention also relates to a brush production machine for brushes, the bristle bundles of which are connected to the brush body under the influence of heat, the machine having at least one tamping station and preferably further processing stations, in particular for reworking the tamped brushes.
  • this brush production machine is characterized in particular in that at least one heating station is provided in front of the tamping station for heating at least the perforated areas of the brush body.
  • the bristle bundles can be stuffed in the usual way at the tamping station, the anchoring within the hole area by the penetration of the anchoring ends of the bristle bundles into the material made deformable or flowable within the brush body hole by heating he follows.
  • heating stations are arranged one behind the other, preferably with increasing temperature levels. Since the production of brushes is usually carried out in cycles with predetermined cycle times, but on the other hand a longer time may be required for targeted, local heating, this training with several heating stations can be successively carried out in stages at the desired cycle times in the predetermined cycle times .
  • the heating station has a laser device for generating a laser beam and that a positioning device or the like for positioning the brush body hole to be heated in each case. is provided relative to the laser beam.
  • a positioning device or the like for positioning the brush body hole to be heated in each case. is provided relative to the laser beam.
  • the heating station (s) have one or more heating pins which engage in the brush body holes, preferably in a non-contact manner, in particular electrically supplied and thermostatically controlled.
  • the heating pin can thus be kept at a constant temperature level during operation, so that a constant work result is also achieved thereby.
  • the heating pin expediently has a smaller distance from the hole base or the hole base area than from the rest of the hole wall. As a result, the area of the base of the hole is at least predominantly heated in a desired manner and the material located there is plasticized or liquefied.
  • the invention also relates to a product, preferably a brush, which is produced in particular by the method according to the invention, the brush having a brush body with holes for inserting bristle bundles and the connection between the brush body and bristle bundle taking place under the influence of heat.
  • This brush body is particularly characterized in that brush body material originating from the area of the base of the hole or holes as a connecting material between the brush body and tufts of bristles reaches into the outer region of the corresponding hole, possibly up to close to its outer edge, and in this area a connection is made produces numerous bristles of the associated bristle bundle.
  • the bristles can be fastened in the brush body with the usual stuffing tool, since the outer wall area remains sufficiently stable for plugging in the bristle bundle.
  • bristle bundles 2 are connected to the brush body 3 or a brush body under the influence of heat.
  • the brush body 3 which is made of plastic, has holes 4 molded in the usual way, for example during a spraying process for its production.
  • the hole cavity is first preferably heated predominantly in the area of its hole base 6 until the material located there is deformable, in particular flowable.
  • the bundle of bristles 2 is then plugged in, the anchoring ends 7 penetrating beyond the original hole base 6 into the brush body material.
  • the plug depth of the bristle bundle 2 is dimensioned such that the material displaced when the anchoring ends 7 penetrate into the brush body material into the Gaps between bristles 8 and also in the space between bristle bundle 2 and perforated wall 9 and thereby rises within the hole 4 to preferably slightly below the brush body surface 10. Due to the local heating in the area of predominantly the hole base or the areas of the hole cavity close to the hole base, the remaining, further outward area of the hole or holes 4 remains stable, so that when the bristle bundle 2 is plugged in, a. good guidance and also a comprehensive holder of the bristle bundle is available.
  • a secure connection between the bristle bundle and the brush body is achieved via the depth of the hole and, in addition, by the extent to which the ends of the bristle bundle penetrate into the base 6 of the hole.
  • the anchoring ends 7 of the bristle bundles 2 can also be heated before plugging, but this heating is only carried out to the extent that the intrinsic stability of the bristles is still retained.
  • plugging can still be carried out in the usual way using the stuffing tool 5 and, in addition, the additional heating of the bristle bundles 2 promotes an even better connection or anchoring within the hole 4 with the brush body material.
  • the holes 4 shown in FIGS. 1 to 3 are cylindrical and have a straight hole base 6. In FIGS. 4 to 7, design variants with regard to the hole shape are shown.
  • the region near the base of the hole tapers conically towards the base of the hole 6.
  • This cone section 11 inter alia achieved that the anchoring ends 7 of the bristle bundle 2 are also slightly pressed into the hole side wall in the region of the cone section 11 when inserted into the brush body holes.
  • this shape can be advantageous when heated with the aid of a heating pin 12 shown in FIG. 7.
  • This heating pin 12 has at its end a spherical thickening 13, through which it is achieved that the distance between the surface of the heating pin 12 with thickening 13 from the surrounding perforated wall 9 is smaller in the heating area near the hole base than in the hole area, where none or only a little warming should take place.
  • Fig. 3 shows a dashed line, a heating pin 12 which is frustoconical at its inner end, the larger cross-section facing the hole base 6 and thereby also results in targeted heating around the hole base area.
  • the area in each case is indicated by points which becomes essentially deformable when heated and where the ends of the bristle bundles can penetrate.
  • the holes 4 shown in FIGS. 5 and 6 already have, starting from the brush body surface 10, a continuously conical (FIG. 5) or in one section tapered (FIG. 6) region 11 a or 11 b.
  • the heating pin 12 can be cylindrical, since even the hole shape results in the smaller distance between the hole wall 9 and the heating pin surface in the area near the hole base. With these hole shapes, too, there is practically no or only so little heating in the area of the hole edge that the material stability is maintained in this area, so that here a good guiding function for the bristle bundle is maintained when plugging.
  • Brushing is usually done at high cycle speeds. Since the heating in the hole area takes a certain amount of time, it can be advantageous if, in a heating station, a plurality of heating pins 12 with different temperature levels successively engage in the hole 4 to be stuffed.
  • the respective intervention time can correspond to the respective cycle time. Furthermore, there is the possibility that all holes 4 belonging to a hole field are preheated together by a corresponding number of engaging heating pins 12 to a certain temperature and that a heating rod with an elevated temperature level for plasticizing or liquefying the then immediately before plugging the respective hole provided hole area engages.
  • a laser device is provided for generating a laser beam, with which the corresponding one is then provided Hole area can also be heated up in the shortest possible time until it liquefies.
  • a laser beam for heating, relative positioning between the laser device and the brush body can take place, comparable to the stuffing station.
  • the next hole in each case is expediently heated using the laser beam immediately before the tamping process. In this case, very short cycle times can also be used.
  • a gas supply can also be provided at the heating station, by means of which, for. B. nitrogen can be supplied during the heating phase.
  • the heating pin 12 approximately comparable to an electric soldering iron, can have a preferably thermostatically controlled heating cartridge 14.
  • the double arrow Pf 1 indicates that the heating pin 12 is slidably arranged in this direction so that it can be pulled out of the hole 4 in the positioning phase of the brush body 3 and then inserted into the next hole.
  • brushes for a wide variety of uses and also brushes with a wide variety of brush field and brush body shapes can be produced according to the inventive method and the associated manufacturing machine.
  • a preferred field of application of the method according to the invention and the associated production machine is, however, the production of toothbrushes or the like.
  • Brushes serving for hygienic purposes, in which cleanliness of the bristle field and its immediate base of the brush body is important. Even after the bristle bundles have been inserted, the surface of the brush body 10, which is smooth and not fissured, at least in the area of the bristle area, not only has a more aesthetic, cleaner appearance for the consumer, but such a brush can also be used in this area due to a lack of fissures, a rough, irregular surface, etc. better kept clean and sterile.

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Description

  • Die Maschine betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Borstenbündeln mit einem Bürstenkörper od. dgl., wobei in dem Bürstenkörper mindestens ein Aufnahme-Loch für ein Borstenbündel vorgesehen ist und das Verbinden unter Wärmeeinfluß vorgenommen wird.
  • Aus der DE-OS 34 03 341 ist bereits ein Verfahren zum Verbinden von Borsten mit einem Borstenträger bekannt, bei dem die durch Wärmeeinwirkung verdickten Borstenbündel-Verankerungsenden in den Borstenträger eingedrückt werden, bis dessen Schmelze hinter dem verdickten Ende zusammenfließt.
  • Nachteilig ist hierbei, daß das Kunststoffmaterial des Borstenträgers so erwärmt werden muß, daß es einige Millimeter tief teigig wird. Dies erfordert viel Zeit, da nur bis zu bestimmten Heiztemperaturen gearbeitet werden kann, um ein Entflammen des Materiales zu vermeiden. Auch besteht hierbei die Gefahr, daß sich durch die einseitige, starke Wärmebeaufschlagung der Bürstenkörper verzieht und dadurch das Borstenfeld ungleichmäßig wird.
  • Durch partielles Erwärmen der Stellen des Borstenträgers, an denen später die Borstenbündel sitzen, gegebenenfalls auch zur Bildung von Ausnehmungen dafür, kann dieser Nachteil zwar etwas reduziert werden, jedoch ist hierbei immer noch eine hohe Wärmeenergiezuführung erforderlich und außerdem werden dabei die Aufnahmeseite des Borstenträgers überragende Wülste gebildet, die unerwünscht sind. Durch Nachformen können diese Wülste etwas zurückgeformt werden, jedoch erfordert dies entsprechend einen zusätzlichen Arbeitsgang und man erhält dadurch auch eine unschöne Oberfläche.
  • Es ist weiterhin durch die US-PS 3 604 043 bekannt, die Borstenbündelenden durch Wärmeeinwirkung zu palstifizieren und dann in Bürstenkörperlöcher, die beim Lochgrund Hinterschneidungen aufweisen, einzustopfen. Solche Hinterschneidungen sind bei gespritzten Bürstenkörpern praktisch nicht oder nur sehr schwierig mit hohem Aufwand realisierbar, wobei die Hinterschneidungen auch einen zusätzlichen Arbeitsgang erforderlich machen können. Außerdem ist ein Erwärmen der Verankerungsenden der Borstenbündel über eine genau bemessene Länge entsprechend der Lochtiefe problematisch. Wird ein zu kurzer Bereich erwärmt, so ergibt sich kein über die Lochtiefe tragender Halt für das Borstenbündel und andererseits können bei Erwärmung eines längeren Bereiches außerhalb des Loches liegende Borstenbereiche miteinander verschweißen, so daß dieses Borstenbündel dann eine geringere Gesamtelastizität hat.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden von Borstenbündeln mit einem Bürstenkörper od. dgl. der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die vorerwähnten Nachteile zumindest weitgehend vermieden werden. Insbesondere soll eine sichere Verankerung der Borstenbündel mit den Bürstenkörpern auch bei schneller Taktfolge möglich sein. Schließlich soll das Produktionsergebnis mindestens mit bisherigen Bürsten od. dgl., insbesondere hinsichtlich der Gleichmäßigkeit des Borstenfeldes, der Oberflächengüte, der Haltekraft und dgl. vergleichbar sein.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß der Bürstenkörper od. dgl. im Bereich der Lochhöhlung(en) verformbar erwärmt wird und daß anschließend das zugehörige Borstenbündel mit seinem Verankerungsende(n) in das Loch (die Löcher) eingedrückt wird derart, daß das verformbare Bürstenkörper-Material innerhalb der Löcher zumindest bereichsweise in Zwischenräume von Borsten des Bündels verdrängt wird. Das Borstenbündel kann hierbei in üblicherweise in das vorhandene Bürstenkörper-Aufnahmeloch eingestopft werden, wobei einerseits die Borstenenden in den durch die Erwärmung plastifizierten Lochgrund eindrigen können und dort verankert werden und außerdem bildet sich innerhalb des Loches durch das verdrängte Kunststoffmaterial eine zusätzliche Verbindung zwischen den Borsten untereinander und auch mit dem Lochmantel aus, so daß insgesamt eine hohe Bündelhaltekraft erzielbar ist. Die Erwärmung erfolgt gezielt in sehr begrenzten Bereichen, so daß die Gesamtwärmezufuhr klein gehalten werden kann. Die Gefahr des Verzuges des Bürstenkörpers wird damit praktisch vermieden.
  • Zweckmäßigerweise wird das Bürstenkörpermaterial in den Lochbereichen bis etwa zur fließfähigen Konsistenz erwärmt. In diesem Zustand kann das Material besonders gut auch in enge Zwischenräume zwischen die einzelnen Borsten und auch zwischen Borstenbündelenden und Lochwand gelangen, so daß dadurch auch eine besonders stabile Verbindung begünstigt ist.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Borstenbündel so tief in die Bürstenkörper-Löcher eingeführt werden, daß das fließfähige od. dgl. verformbare Material bis an die Bürstenkörperoberfläche, vorzugsweise bis geringfügig unterhalb der Bürstenkörperoberfläche hochsteigt. Das Bürstenkörperloch ist somit an seinem oberen Ende dicht abgeschlossen, so daß einerseits über die gesamte Lochtiefe eine Verbindung mit dem Borstenbündel besteht und andererseits ist auch in hygienischer Hinsicht ein erheblicher Vorteil vorhanden, weil hierdurch auch einem Ansiedeln von schädlichen Bakterien entgegengewirkt wird. Weiterhin wird vermieden, daß sich um die Loch-Eintrittsöffnung ein unerwünschter Wulst ausbildet.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lochhöhlungen zumindest überwiegend im Bereich ihres Lochgrundes erwärmt werden. Dadurch bleiben auch in der Erwärmungsphase die Lochseitenwände weitgehend formstabil, so daß sie für die Borstenbündel eine stabile Seitenführung bilden können. Einem Auseinandergehen der Bündel-Einsteckenden während des Stopfvorganges wird somit entgegengewirkt.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden sowohl die Lochhöhlen des Bürstenkörpers als auch die Verankerungsenden der Borstenbündel vor dem Verbinden erwärmt, wobei insbesondere die Erwärmung so vorgenommen wird, daß die Verankerungsenden nach dem Erwärmen eine festere Konsistenz als das Material im Bereich der Lochhöhlungen aufweist. Auch bei dieser Ausführungsform kann das Verankerungsende des Borstenbündels in das verformbare Material insbesondere im Bereich des Lochgrundes eindringen und einen Teil des Materiales nach oben verdrängen. Zusätzlich hat man durch das Erwärmen der Verankerungsenden bis zu einem verformbaren aber noch nicht fließfähigen Zustand den Vorteil, daß die einzelnen Borsten im Verankerungsbereich beim Einpressen in die Lochhöhlungen sich noch dichter aneinander legen können, wodurch sich u.a. auch eine noch stabilere Verankerung ergibt.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Bürstenherstellungsmaschine für Bürsten, deren Borstenbündel unter Wärmeeinfluß mit dem Bürstenkörper verbunden werden, wobei die Maschine zumindest eine Stopfstation sowie vorzugsweise weitere Bearbeitungsstationen insbesondere zur Nachbearbeitung der gestopften Bürsten aufweist. Diese Bürstenherstellungsmaschine ist erfindungsgemäß insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß vor der Stopfstation wenigstens eine Erwärmstation zum Erwärmen zumindest der Lochbereiche des Bürstenkörpers vorgesehen ist. Wie bereits in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, kann hierbei in üblicher Weise an der Stopfstation das Einstopfen der Borstenbündel erfolgen, wobei die Verankerung innerhalb des Lochbereiches durch das Eindringen der Verankerungsenden der Borstenbündel in das durch Erwärmen verformbar bzw. fließfähig gemachte Material innerhalb des Bürstenkörperloches erfolgt.
  • Vorteilhafterweise sind mehrere Erwärmstationen hintereinander, vorzugsweise mit zunehmenden Temperaturniveau angeordnet. Da üblicherweise die Herstellung von Bürsten taktweise mit vorbestimmten Taktzeiten erfolgt, andererseits aber für eine gezielte, lokale Erwärmung gegebenenfalls eine längere Zeit erforderlich ist, kann durch diese Ausbildung mit mehreren Erwärmstationen nacheinander jeweils in den vorgegebenen Taktzeiten die Erwärmung bis zu dem erwünschten Maße stufenweise vorgenommen werden.
  • Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß die Erwärmstation eine Laser-Einrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahles aufweist und daß eine Positioniervorrichtung zur Positionierung des jeweils zu erwärmenden Bürstenkörperloches od.dgl. relativ zu dem Laserstrahl vorgesehen ist. Mit Hilfe der Laser-Einrichtung kann auch bei sehr kurzen Taktzeiten eine ausreichend hohe und dabei aber genau positionierte, lokale Erwärmung in dem gewünschten Bereich erfolgen.
  • Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß die Erwärmstation(en) einen oder mehrere in die Bürstenkörperlöcher vorzugsweise berührungsfrei eingreifenden, insbesondere elektrisch versorgten und thermostatisch geregelten Heizstift aufweisen. Der Heizstift läßt sich dadurch während des Betriebes auf konstantem Temperaturniveau halten, so daß auch dadurch ein gleichbleibendes Arbeitsergebnis erreicht wird. Zweckmäßigerweise weist der Heizstift in Arbeitsstellung zu dem Lochgrund bzw. dem Lochgrundbereich einen kleineren Abstand als zu der übrigen Lochwand auf. Dadurch wird in erwünschter Weise zumindest überwiegend der Bereich des Lochgrundes erwärmt und das dort befindliche Material plastifiziert bzw. verflüssigt.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Erzeugnis, vorzugsweise eine Bürste, die insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, wobei die Bürste einen Bürstenkörper mit Löchern zum Einsetzen von Borstenbündeln aufweist und wobei das Verbinden zwischen Bürstenkörper und Borstenbündel unter Wärmeeinfluß erfolgt. Dieser Bürstenkörper ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß von der Gegend des Grundes des oder der Löcher stammendes Bürstenkörper-Material als Verbindungsmaterial zwischen Bürstenkörper und Borstenbüschel bis in den äußeren Bereich des entsprechenden Loches, gegebenenfalls bis nahe an dessen Außenrand gelangt und in diesem Bereich eine Verbindung zu zahlreichen Borsten des zugehörigen Borstenbündels herstellt.
  • Das Befestigen der Borsten im Bürstenkörper kann hierbei mit dem üblichen Stopfwerkzeug vorgenommen werden, da der Außenwandbereich zum Einstopfen des Borstenbündels genügend stabil bleibt.
  • Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen noch näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1 eine vergrößerte, zum Teil im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Zahnbürste,
    • Fig. 2 eine stark vergrößerte Schnittansicht im Bereich eines eingesetzten Borstenbündels,
    • Fig. 3 bis Fig. 6 Teilquerschnitte eines Bürstenkörpers im Bereich eines Bündel-Aufnahmeloches mit unterschiedlichen Ausführungen und
    • Fig. 7 eine gegenüber Fig. 3 bis 6 vergrößerte Teilschnittansicht im Bereich eines Aufnahmeloches mit eingesetztem Heizstift.
  • In den Figuren ist als Ausführungsbeispiel Bezug genommen auf eine Zahnbürste 1 (Fig. 1), obgleich die Erfindung insgesamt auch für die Herstellung anderer Arten von Bürsten und auch Pinseln gilt.
    Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Borstenbündel 2 mit dem Bürstenkörper 3 oder einem Pinselkörper unter Wärmeeinfluß verbunden. Der aus Kunststoff bestehende Bürstenkörper 3 weist dabei in üblicher Weise z.B. bei einem Spritzvorgang zu dessen Herstellung miteingeformte Löcher 4 auf. Vor dem Einstopfen der Borstenbündel 2 mit Hilfe eines Stopfwerkzeuges 4 wird zunächst die Lochhöhlung vorzugsweise überwiegend im Bereich ihres Lochgrundes 6 erwärmt, bis das dort befindliche Material verformbar, insbesondere fließfähig ist. Anschließend wird das Borstenbündel 2 eingestopft, wobei die Verankerungsenden 7 über den ursprünglichen Lochgrund 6 hinaus in das Bürstenkörpermaterial eindringen. Die Einstopftiefe der Borstenbündel 2 ist dabei so bemessen, daß das beim Eindringen der Verankerungsenden 7 in das Bürstenkörpermaterial verdrängte Material in die Zwischenräume von Borsten 8 und auch in den Zwischenraum zwischen Borstenbündel 2 und Lochwand 9 gelangt und dabei innerhalb des Loches 4 bis vorzugsweise geringfügig unterhalb der Bürstenkörper-Oberfläche 10 hochsteigt.
    Durch das lokale Erwärmen im Bereich überwiegend des Lochgrundes bzw. der lochgrundnahen Bereiche der Lochhöhlung, bleibt der übrige, weiter außen liegende Bereich des bzw. der Löcher 4 stabil, so daß beim Einstopfen des Borstenbündels 2 eine . gute Führung und auch eine umfassende Halterung der Borstenbündel vorhanden ist. Gleichzeitig wird über die Lochtiefe und darüber hinaus um das Maß des Eindringens der Borstenbündelenden in den Lochgrund 6 eine sichere Verbindung zwischen Borstenbündel und Bürstenkörper erreicht.
    Gegebenenfalls können auch die Verankerungsenden 7 der Borstenbündel 2 vor dem Einstopfen erwärmt werden, wobei jedoch diese Erwärmung nur soweit vorgenommen wird, daß die Eigenstabilität der Borsten noch erhalten bleibt. Einerseits kann dadurch immer noch in üblicher Weise ein Einstopfen mit Hilfe des Stopfwerkzeuges 5 vorgenommen werden und außerdem wird durch das zusätzliche Erwärmen der Borstenbündel 2 eine noch bessere Verbindung bzw. Verankerung innerhalb des Loches 4 mit dem Bürstenkörpermaterial begünstigt. Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Löcher 4 sind zylindrisch ausgeführt und weisen einen geraden Lochgrund 6 auf. In den Figuren 4 bis 7 sind Ausführungsvarianten hinsichtlich der Lochform dargestellt.
  • In Fig. 4 und 7 ist der lochgrundnahe Bereich konisch sich zum Lochgrund 6 hin verjüngend ausgebildet. Durch diesen Konusabschnitt 11 wird u.a. erreicht, daß die Verankerungsenden 7 des Borstenbündels 2 beim Einführen in die Bürstenkörper-Löcher auch etwas in die Lochseitenwand im Bereich des Konusabschnittes 11 eingedrückt werden. Weiterhin kann diese Formgebung beim Erwärmen mit Hilfe eines in Fig. 7 gezeigten Heizstiftes 12 vorteilhaft sein. Dieser Heizstift 12 weist an seinem Ende eine hier kugelförmige Verdickung 13 auf, durch die erreicht wird, daß der Abstand zwischen der Oberfläche des Heizstiftes 12 mit Verdickung 13 von der umgebenden Lochwand 9 im lochgrund-nahen Erwärmungsbereich geringer ist, als im Lochbereich, wo keine oder nur eine geringe Erwärmung erfolgen soll. Bei der kugelförmigen Ausbildung der Verdickung 13 ist erkennbar, daß bei einer entsprechenden Ausbildung des Konusabschnittes 11 beim inneren Endbereich des Loches 4 ein etwa gleicher Abstand zwischen der unteren Halbkugel und der Lochwand 9 vorhanden ist. In diesem Bereich erhält man dadurch in erwünschter Weise eine sehr gleichmäßige Erwärmung des umgebenden Bürstenkörpermateriales.
  • Diese gleichmäßige Erwärmung in dem vorgesehenen Lochbereich kann sowohl durch besondere Formgebung des Heizstiftes 12 bzw. seines freien Endes als auch durch die Form des Loches selbst erzielt werden. Fig. 3 zeigt strichliniert angedeutet einen Heizstift 12, der an seinem inneren Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei der größere Querschnitt dem Lochgrund 6 zugewandt ist und dadurch ebenfalls das gezielte Erwärmen um den Lochgrundbereich herum ergibt.
    In den Figuren ist jeweils durch Punkte der Bereich gekennzeichnet, der bei Erwärmung im wesentlichen verformbar wird und wo die Borstenbündel-Enden eindringen können.
  • Die in Fig. 5 und 6 gezeigten Löcher 4 weisen bereits von der Bürstenkörper-Oberfläche 10 ausgehend einen durchgehend konischen (Fig. 5) bzw. in einem Abschnitt konisch verlaufenden (Fig. 6) Bereich 11 a bzw. 11 b auf. Bei diesen Querschnittsformen kann der Heizstift 12 zylindrisch ausgebildet sein, da sich bereits durch die Lochform der im lochgrundnahen Bereich geringere Abstand zwischen Lochwand 9 und der Heizstift-Oberfläche einstellt. Auch bei diesen Lochformen ergibt sich im Lochrandbereich praktisch keine oder nur eine so geringe Erwärmung, daß die Materialstabilität in diesem Bereich erhalten bleibt, so daß hier eine gute Führungsfunktion für das Borstenbündel beim Einstopfen erhalten bleibt. Mit zunehmender Einstopftiefe gelangt dann das Verankerungsende des Borstenbündels in Bereiche, die unter der Wärmeeinwirkung plastifiziert bzw. verflüssigt sind, so daß hier eine intensive Verbindung zwischen Bürstenkörper-Material und dem Borstenbündel erfolgen kann. Erwähnt sei noch, daß zur Stabilisierung vor dem Stopfen des Bürstenkörpers eine deckungsgleiche Löcher aufweisende Abdeckplatte auf die Lochfeldoberseite 10 des Bürstenkörpers aufgelegt werden kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß gegebenenfalls zusätzlich zur Wärmezuführung in den Lochbereich vor oder während des Einstopfens des Borstenbündels 2 auch noch Klebstoff zugegeben werden kann. Dadurch kann u.a. erreicht werden, daß auch in den "kalten" Lochbereichen bedarfsweise zusätzlich eine Verbindung zwischen Borstenbündel und Bürstenkörper gebildet wird. Eine Klebeverbindung, insbesondere mit schnellaushärtendem Klebstoff, kann auch anstatt der "Schweißverbindung" ohne Wärmezufuhr oder auch bei den üblichen Verankerungen der Borstenbündel vorgesehen sein.
  • Das Stopfen von Bürsten erfolgt üblicherweise mit hoher Taktgeschwindigkeit. Da das Erwärmen im Lochbereich eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, kann es vorteilhaft sein, wenn bei einer Erwärmstation hintereinander mehrere Heizstifte 12 mit unterschiedlichem Temperaturniveau nacheinander in das zu stopfende Loch 4 eingreifen. Die jeweilige Eingriffszeit kann dabei der jeweiligen Taktzeit entsprechen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das alle zu einem Lochfeld gehörenden Löcher 4 gemeinsam durch eine entsprechende Anzahl von eingreifenden Heizstiften 12 bis zu einer bestimmten Temperatur vorgeheizt werden und daß dann unmittelbar vor dem Stopfen des jeweiligen Loches ein Heizstab mit erhöhtem Temperaturniveau zum Plastifizieren bzw. Verflüssigen des vorgesehenen Lochbereiches eingreift.
  • Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß anstatt von vorzugsweise berührungsfrei in die Bürstenkörper-Löcher 4 eingreifenden Heizstiften eine Laser-Einrichtung zu Erzeugung eines Laserstrahles vorgesehen ist, mit dem dann der entsprechende Lochbereich auch in kürzester Zeit bis zum Verflüssigen erwärmt werden kann. Bei Verwendung eines Laserstrahles zum Erwärmen kann, vergleichbar wie bei der Stopfstation ein relatives Positionieren zwischen Lasereinrichtung und Bürstenkörper erfolgen. Zweckmäßigerweise wird hierbei das jeweils nächste Loch unmittelbar vor dem Stopfvorgang mit Hilfe des Laserstrahles erwärmt. In diesem Falle kann auch mit sehr kurzen Taktzeiten gearbeitet werden. Bei Verwendung eines Laserstrahles zum Erwärmen besteht auch noch die Möglichkeit der einfachen Anpassung an unterschiedliche Bürsten bzw. Aufnahmelöcher 4 mit unterschiedlichem Querschnitt, da der Erwärmungsbereich in seiner Größe auch durch eine kreisende Bewegung mit mehr oder weniger großem Kreisdurchmesser im Bereich der Auftreffstelle des Laserstrahles auf das Bürstenkörpermaterial bestimmt werden kann. Außer einer kreisenden Bewegung können auch beliebig andere Bewegungen in Anpassung an die Querschnittsform eines Aufnahmeloches vorgesehen sein.
  • Um die Gefahr eines Entflammens des Bürstenkörpermateriales bei sehr schneller Erwärmung mit entsprechend hoher Temperatur zu vermeiden, kann bei der Erwärmstation auch eine Gaszuführung vorgesehen sein, mittels der z. B. Stickstoff während der Erwärmphase zugeführt werden kann.
  • In Fig. 7 ist noch angedeutet, daß der Heizstift 12, etwa vergleichbar mit einem elektrischen Lötkolben, eine vorzugsweise thermostatisch geregelte Heizpatrone 14 aufweisen kann. Durch den Doppelpfeil Pf 1 ist angedeutet, daß der Heizstift 12 in dieser Richtung verschiebar angeordnet ist, so daß er jeweils in der Positionierphase des Bürstenkörpers 3 aus dem Loch 4 herausgezogen und dann in das nächste Loch eingeführt werden kann.
  • Eine Bürstenherstellungsmaschine, die entsprechend der vorbeschriebenen Arbeitsweise arbeitet, kann in ihrem Gesamtaufbau, wie bereits erwähnt, weitegehend den üblichen Bürstenbohr- und Stopfmaschinen entsprechen, wobei die vorbeschriebenen Anpassungen, insbesondere bezüglich einer oder mehrerer Heiztationen anstelle einer Bohrstation vorgesehen sein können.
  • An sich können Bürsten für die unterschiedlichsten Verwendungszwecke und auch Bürsten mit den unterschiedlichsten Bürstenfeld- und Bürstenkörper-Formen gemäß erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Herstellungsmaschine hergestellt werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Herstellungsmaschine ist jedoch die Herstellung von Zahnbürsten od. dgl. für hygienische Zwecke dienenden Bürsten, bei denen es auf Sauberkeit des Borstenfeldes und seines unmittelbaren Untergrundes beim Bürstenkörper ankommt. Auch eine nach dem Einsetzen der Borstenbündel glatte, unzerklüftete Bürstenkörper-Oberfläche 10, zumindest im Bereich des Borstenfeldes hat nämlich nicht nur ein für den Verbraucher ästhetischeres, saubereres Aussehen, sondern eine solche Bürste kann auch in diesem Bereich mangels Zerklüftungen, rauher, unregelmäßiger Oberfläche usw. besser sauber und keimfrei gehalten werden.
  • Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (20)

1. Verfahren zum Verbinden von Borstenbündeln mit einem Bürstenkörper od. dgl., wobei in dem Bürstenkörper mindestens ein Aufnahme-Loch für ein Borstenbündel vorgesehen ist und das Verbinden unter Wärmeeinfluß vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenkörper (3) od. dgl. im Bereich der Lochhöhlung(en) verformbar erwärmt wird und daß anschließend das zugehörige Borstenbündel (2) mit seinem Verankerungsende(n) (7). in das Loch (die Löcher) eingedrückt wird derart, daß das verformbare Bürstenkörpermaterial innerhalb der Löcher zumindest bereichsweise in Zwischenräume von Borsten (8) des Bündels (2) verdrängt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bürstenkörpermaterial in den Lochbereichen bis etwa zur fließfähigen Konsistenz erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenbündel (2) so tief in die Bürstenkörper-Löcher (4) eingeführt werden, daß das fließfähige od. dgl. verformbare Material bis an die Bürstenkörper-Oberfläche (10), vorzugsweise bis geringfügig unterhalb der Bürstenkörper- Oberfläche hochsteigt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochhöhlungen zumindest überwiegend im Bereich ihres Lochgrundes (6) erwärmt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Lochhöhlungen des Bürstenkörpers od. dgl. als auch die Verankerungsenden (7) der Borstenbündel (2) vor dem Verbinden erwärmt werden und daß insbesondere die Erwärmung so vorgenommen wird, daß die Verankerungsenden nach dem Erwärmen eine festere Konsistenz als das Material im Bereich der Lochhöhlungen aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsenden (7) der Borstenbündel (2) beim Einführen in die Bürstenkörper-Löcher (4) etwas in die z. B. sich konisch verjüngend Lochseitenwand (9) eingedrückt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Stopfen des Bürstenkörpers (3) eine deckungsgleiche Löcher aufweisende Abdeckplatte auf die Lochfeldoberseite (10) des Bürstenkörpers (3) aufgelegt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls zusätzlich zur Wärmezuführung beim Lochbereich vor oder während des Einstopfens des Borstenbündels (2), Klebstoff zugegeben wird, gegevbenenfalls in Verbindung mit einer üblichen Ankerbefestigung für die Bündel.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Wärme in das Bürstenkörper-Loch (4), insbesondere in dessen Lochgrundbereich, mittels eines Laserstrahles vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erwärmens des Bürstenkörper-Lochbereiches ein ein Entflammen verhinderndes Gas, vorzugsweise Stickstoff, diesem Erwärmbereich zugeführt wird.
11. Bürstenherstellungsmaschine für Bürsten, deren Borstenbündel unter Wärmeeinfluß mit dem Bürstenkörper verbunden werden, wobei die Maschine zumindest eine Stopfstation sowie vorzugsweise weitere Bearbeitungsstationen insbesondere zur Nachbearbeitung der gestopften Bürsten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Stopfstation wenigstens eine Erwärmstation zum Erwärmen zumindest der Lochbereiche des Bürstenkörpers (3) vorgesehen ist.
12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Erwärmstationen od. dgl. hintereinander, vorzugsweise mit zunehmendem Temperaturniveau angeordnet sind.
13. Maschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmstation(en) einen oder mehrere in die Bürstenkörper-Löcher (4) vorzugsweise berührungsfrei eingreifenden, insbesondere elektrisch beheizten und thermostatisch geregelten Heizstift (12) aufweist.
14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstift (12) in Arbeitsstellung zu dem Lochgrund bzw. dem Lochgrundbereich einen kleineren Abstand als zu der übrigen Lochwand des Loches (4) aufweist.
15. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstift (12) an seinem in Eingriffsstellung etwa dem Lochgrund zugewandten Ende einen größeren Querschnitt als im sich anschließenden Bereich aufweist und vorzugsweise am Ende einen z. B. etwa kugelförmigen Kopf mit einem im Querschnitt schlankeren Hals aufweist.
16. Maschine nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, gegebenenfalls eine der Anzahl von Bürstenkörper-Löchem (4) entsprechende Anzahl von Heizstiften (12) in bezüglich der Lochanordnung deckungsgleicher Anordnung vorgesehen sind.
17. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der einzustopfenden Bündelenden vorgesehen ist.
18. Maschine nach Anspruch 11 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmstation eine Laser- Einrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahles aufweist und daß eine Postioniervorrichtung zur Positionierung des jeweils zu erwärmenden Bürstenkörper-Loches (4) od. dgl. relativ zu dem Laserstrahl vorgesehen ist.
19. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erwärmstation eine Gaszuführung zu dem Erwärmbereich bei dem Bürstenkörper (3) zum Zuführen vorzugsweise von Stickstoff od.dgl. Gas vorgesehen ist.
20. Bürste mit einem Löcher zum Einsetzen von Borstenbündeln aufweisenden Bürstenkörper, bei der Borstenbündel und Bürstenkörper unter Wärmeeinfluß verbunden sind, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 10 und/oder mittels einer Maschine gemäß den Ansprüchen 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß von der Gegend des Grundes des oder der Löcher (4) stammendes Bürstenkörper-Material als Verbindungsmaterial zwischen Bürstenkörper (3) und Borstenbüschel (2) bis in den äußeren Bereich des entsprechenden Loches (4) gegebenenfalls bis nahe an dessen Außenrand gelangt und in diesem Bereich eine Verbindung zu zahlreichen Borsten (8) des zugehörigen Borstenbündels (2) hergestellt.
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