EP0895454B1

EP0895454B1 - Verfahren zur herstellung von borstenwaren

Info

Publication number: EP0895454B1
Application number: EP97919381A
Authority: EP
Inventors: Georg Weihrauch
Original assignee: Coronet Werke GmbH
Current assignee: Coronet Werke GmbH
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 2000-01-19
Anticipated expiration: 2017-04-17
Also published as: NZ332500A; TW374063B; CA2251929A1; CA2251929C; HU220683B1; CN1105525C; IN190448B; CZ339298A3; UA55410C2; EP0895454A1; CN1216450A; ZA973400B; RU2197160C2; HUP9903630A2; NO984905L; DE19616112A1; GR3033263T3; PL185745B1; BR9708740A; PL329513A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Borstenwaren mit einem Borstenträger und einem Borstenbesatz aus einzeln stehenden Borsten aus Kunststoff.

Unter Borstenwaren werden im vorliegenden Zusammenhang Bürsten aller Art, Bodenreinigungsgeräte mit Borstenbesatz, Pinsel aller Art, wie auch Bänder, Platten, Matten od. dgl., die mit Borsten besetzt sind, verstanden. Es kann sich insbesondere um Körperpflegebürsten, wie Zahnbürsten, Massagebürsten, Haarbürsten od.dgl. oder um Pinsel zum Auftragen von Beschichtungsmitteln, Kosmetika, Medikamenten od.dgl. oder um Fußmatten, Bürstbänder, Polierbänder od. dgl. handeln.

Üblicherweise sind bei solchen Borstenwaren die Borsten zu Bündeln oder größeren Paketen zusammengefaßt und in dieser Form an dem Borstenträger befestigt. Die Befestigung von Bündeln erfolgte früher auf mechanische Weise, indem ein Borstenbund geschlauft und mittels eines Ankers im Borstenträger befestigt wurde. Diese Art der Befestigung ist aufwendig und führt in manchen Anwendungsfällen, vor allem bei Hygienebürsten, zu unliebsamen Nebenerscheinungen, da die hierbei notwendigen Löcher im Borstenträger zur Anlagerung von Schmutz und Bakterien führen. Bei Bündeln größeren Durchmessers oder Borstenpaketen, wie sie beispielsweise bei Pinseln notwendig sind, wurden die Bündel bzw. Pakete in einem Kitt- oder Klebstoffbett befestigt. Durch das Aufkommen von Kunststoffborsten haben sich andere Möglichkeiten der Befestigung eröffnet, nämlich das Verschweißen der Bündel mit dem Träger oder das Eingießen der Bündelenden in das schmelzflüssige Trägermaterial.

Alle Verfahren, bei denen die Borstenbündel oder -pakete in eine mehr oder weniger flüssige Masse eingebettet und durch Aushärten derselben befestigt werden, haben den entscheidenden Nachteil, daß die Borsten nur unzureichend verankert sind. Es müssen deshalb die Bündel bzw. Pakete nach dem Aushärten der Masse ausgekämmt werden, um lose Borsten zu beseitigen. Selbst beim Gebrauch lösen sich immer noch einzelne Borsten, deren Auszugsfestigkeit nicht groß genug ist. Dies führt in vielen Anwendungsfällen, vor allem bei Pinseln, Auftragsbürsten od. dgl. zu unliebsamen Folgen, weil sich die gelösten Borsten in dem aufgetragenen Medium wiederfinden und dort nur mit Schwierigkeiten zu beseitigen sind, ohne nicht Spuren zu hinterlassen. Bei Zahnbürsten kann dies zu außerordentlich unbliebsamen Folgen führen, da sich solche gelösten Borsten häufig im Interdentalraum verklemmen und nur schwer zu beseitigen sind.

Soweit Borstenträger und Borsten -wie heute weitgehend üblich- aus Kunststoffen bestehen und durch Schweißen miteinander verbunden werden, müssen sie aus dem gleichen Kunststoff oder solchen Werkstoffpaarungen bestehen, die miteinander soweit stoffschlüssig verschweißbar sind, daß eine ausreichende Fügefestigkeit gegeben ist. Diese Voraussetzung erfüllen nur wenige Werkstoffpaarungen und insbesondere solche nicht, die sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Gerade dies ist aber bei Bürsten häufig der Fall. So soll der Borstenträger, der üblicherweise auch den Griff oder Stiel der Bürste bildet, in der Regel starr sein und aus einem preiswerten Kunststoff bestehen, während die Borsten aus einem hochwertigen Kunststoff mit vergleichsweise hoher Verschleißfestigkeit, gutem Biegevermögen und hoher Biegewechselfestigkeit bestehen müssen. Für den Borstenträger kommen deshalb in erster Linie Polyolefine, für die Borsten selbst hingegen Polyamide in Frage. Diese wie auch andere geeignete Kunststoffpaarungen lassen sich nicht oder nur schlecht verschweißen. Ähnliches gilt für das Eingießen der Borsten, da hier vornehmlich Oberflächen-Haftkräfte für die notwendige Auszugsfestigkeit sorgen müssen, während ein Stoffschluß nur in beschränktem Umfang eintritt. Hier müssen deshalb die Bündel an ihren Enden zu Verdickungen aufgeschmolzen werden, um einen zusätzlichen Kraftschluß in dem Träger zu erzeugen.

Daneben sind Borstenwaren bekannt, bei denen der Borstenbesatz neben Borstenbündeln auch einzeln stehende Borsten aufweist oder vollständig aus solchen Einzelborsten besteht. So beschreibt die EP 0 165 546 A1 eine Zahnbürste, deren Besatz teils aus Borstenbündeln, teils aus Einzelborsten besteht. Die Einzelborsten sind flächendeckend angeordnet und -wie die Bündel- durch Schweißen an dem Borstenträger aus Kunststoff befestigt. Dies setzt, wie bereits angedeutet, bestimmte Materialpaarungen voraus und erfordert in der Regel für den Träger in Anpassung an die Borsten einen viel zu teueren Kunststoff. Hinzukommt, daß Borsten ihre Stabilität und ihr Biegevermögen, wie vor allem auch ihre Dauerbiegeelastizität dadurch erhalten, daß die extrudierten Monofile verstreckt bzw. gereckt und anschließend in der Regel auch noch thermisch stabilisiert werden, um eine molekulare Längsorientierung zu erhalten. Diese molekulare Orientierung geht verloren, sobald die Borste mit erhöhter Temperatur beaufschlagt wird. Beim Schweißen werden folglich die befestigungsseitigen Enden der Borste geschädigt. Die Borste verliert ihre Biegeelastizität und damit ihr Wiederaufrichtvermögen. Ähnliches gilt für das Einspritzen der Borstenbündel in die schmelzflüssige Kunststoffmasse des Borstenkörpers, wobei auch hier gleiche Kunststoffe für den Träger und die Borsten empfohlen werden (DE 895 140, 900 809).

Bei einer weiteren bekannten Zahnbürste nach der US 4 592 594 werden die Einzelborsten zu einem den gesamten Borstenbesatz bildenden Paket zusammengefaßt und in einen rahmenartigen Träger eingesetzt. Die Borsten werden entlang ihrer umfangsseitigen Berührungsflächen miteinander verschweißt. Neben der möglichen Schädigung der Borsten ist bei dieser Ausführung die Auszugsfestigkeit der Borsten unzureichend, da die Berührungsfläche bei kreisrundem Borstenquerschnitt praktisch nur linienförmig und die Borsten folglich nur entlang vier solcher linienförmiger Berührungsflächen miteinander verbunden sind.

Bei Pinseln ist weiterhin bekannt (DE 1 050 304 A, US 2 664 316), das gesamte Borstenpaket am befestigungsseitigen Ende aufzuschmelzen und zu einer plattenförmigen Verdickung umzuformen, die zur Halterung des Borstenpaket im Träger dient. Weiterhin ist es bekannt (DE 812 304 B), das Borstenpaket in die flüssige Kunststoffmasse des Trägers einzugießen. Vor allem bei der erstgenannten Ausführung kommt es zu der bereits geschilderten Schädigung am Borstenfuß. Für Pinsel sind diese Verfahren vor allem aber aus anwendungstechnischen Gründen ungeeignet, weil die Borsten eng gepackt sind und der Pinsel zu wenig Speicherraum zur Aufnahme der Auftragsmedien besitzt. Solche Speicherräume werden bei Pinseln üblicherweise durch Einlagen od. dgl. verwirklicht (DE 92 06 072 U1, DE 30 25 010 A1), welche innerhalb der Befestigungszone vorgesehen sind und die Borsten in diesem Bereich seitlich verdrängen, um im unmittelbaren Anschluß an die Einlage kammerartige Freiräume zu schaffen, die das Auftragsmedium aufnehmen und beim Andruck des Pinsels und Umlegen der Borsten freigeben. Diese Kammern sind wesentliche Voraussetzung für einen gleichmäßigen Auftrag, wie auch dafür, daß mit einem Pinselstrich eine ausreichend große Fläche abgedeckt werden kann. Dies ist bei Kunststoffborsten besonders wichtig, weil sie gegenüber Naturborsten ein schlechteres Haltevermögen für das Auftragsmedium besitzen. Dabei ist ferner zu berücksichtigen, daß bei allen Bürsten und Pinseln, mit denen Medien auf eine Oberfläche übertragen werden sollen, diese Auftragsmedien sehr unterschiedliche Viskositäten besitzen. Dies gilt selbst bei Zahnbürsten, mit denen sowohl pastenförmige, als auch gelartige Zahnpflegemittel aufgenommen und verteilt werden müssen. Dies hat zur Folge, daß aus anwendungstechnischer Sicht Bürsten oder Pinsel stets nur bei Auftragsmedien mit einem bestimmten Viskositätsbereich optimale Ergebnisse liefern, bei anderen Auftragsmedien hingegen nur mangelhaft arbeiten. Dies zwingt gerade bei Pinseln dazu, ein großes Sortiment vorzuhalten und hierfür die fertigungstechnischen Voraussetzungen zu schaffen.

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, Borsten in Solitär-Anordnung am Borstenträger zu befestigen. Neben dem eingangs genannten, aus werkstofftechnologischen Gründen aber untauglichen Verschweißen (EP 0 165 546) ist es bekannt (DE 44 10 236), Borstenmonofile zu Schlaufen und im Bereich der Schlaufen durch Schuß- und Kettfäden reihenartig vorzufixieren und anschließend im Bereich der Fixierung mit plastischem Material zu vergießen. Dieses Verfahren ist außerordentlich aufwendig und führt stets zu einer relativ offenen Struktur des Borstenbesatzes. Weiterhin ist es bei Sonderborsten größeren Durchmessers bekannt (EP 0 292 693), die Borsten mit dem Träger zu verschweißen oder wiederum zu schlaufen und mechanisch mittels eines Ankers im Borstenträger zu befestigen. Die Nachteile beider Befestigungsarten sind bereits erläutert. Schließlich ist es bekannt (GB 2 035 076 A) die Borsten in Form von Stiften zu spritzen und am Träger zu befestigen oder aber zusammen mit dem Träger in einer Spritzgießform herzustellen (US 3 583 019, CH 661 851 A5). In diesen Fällen handelt es sich nicht um Borsten im eigentlichen Sinne, sondern um stiftartige Gebilde von relativ großem Durchmesser, die zwangsläufig ein völlig unzureichendes Rückhaltevermögen für Auftragsmedien besitzen und deshalb nur zum Ausbürsten, z.B. für Haarbürsten od. dgl. geeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem Borstenwaren mit einzeln stehenden Borsten aus Kunststoff hergestellt werden können, bei denen die Borsten definierte und vorbestimmbare Abstände unter Anpassung an das jeweilige Auftragsmedium und den Verwendungszweck der Borstenware aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

die einzelnen Borsten mit ihren befestigungsseitigen Enden voraus in je ein Loch einer Lochschablone, deren Lochdurchmesser wenig größer als der einer einzelnen Borste ist und deren Lochmuster der Positionierung der Borsten innerhalb des Borstenbesatzes oder eines Teils desselben entspricht, soweit eingeführt werden, daß
ihre befestigungsseitigen Enden an der gegenüberliegenden Seite der Lochschablone etwa gleich weit überstehen,
die Borsten anschließend gegen axiale und radiale Verlagerung in der Lochschablone eingespannt werden,
zumindest an der befestigungsseitigen Oberfläche des Borstenträgers ein Bett aus einem flüssigen, aushärtbaren Werkstoff vorbereitet wird,
die Borsten mit ihren in das Bett eingetauchten befestigungsseitigen Enden von dem flüssigen Werkstoff umflossen werden,
abschließend das Bett ausgehärtet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Borsten einzeln dem Fertigungsprozeß zugeführt, und zwar in einer solchen Anordnung zueinander, die ihrer späteren Positionierung im Rahmen des Borstenbesatzes entspricht. Dies gelingt mit der Lochschablone, deren Löcher deckungsgleich mit der Position der einzelnen Borsten innerhalb des Besatzes angeordnet sind und somit die Borsten vor dem Befestigen positionieren. In dieser Vorpositionierung werden die Borsten eingespannt, so daß sie sich aus der Position weder radial, noch axial verlagern können. Zugleich oder zuvor wird zumindest an der befestigungsseitigen Oberfläche des Borstenträgers ein Bett aus einem flüssigen, aushärtbaren Werkstoff vorbereitet. Die die Lochschablone überragenden und in das Bett eingetauchten befestigungsseitigen Enden der Borsten werden einzeln und vollständig von dem flüssigen Bettmaterial umflossen und nach dem Aushärten des Bettes fest eingebunden.

Auf diese Weise lassen sich die Einzelborsten in definiertem Abstand voneinander und in vorbestimmter Anordnung mit dem Borstenträger verbinden. Dabei ist es möglich, jeden gewünschten Abstand der Borsten innerhalb des Borstenbesatzes, wie auch jede gewünschte Zuordnung der Borsten zueinander durch entsprechende Lochschablonen zu verwirklichen. Damit ist sichergestellt, daß die Borsten nicht eng gepackt einander anliegen, vielmehr werden definierte Kapillaren geschaffen. Dabei läßt sich jede beliebige Kapillarform durch die Zuordnung der Borsten und jeder beliebige Kapillarquerschnitt durch den Abstand der Borsten realisieren. Damit ist eine optimale Anpassung an den Verwendungszweck der solchermaßen hergestellten Borstenware möglich, insbesondere läßt sich die vorgenannte Geometrie auch an die jeweilige Viskosität des zu verarbeitenden Auftragsmediums anpassen. Für niedrig viskose Auftragsmedien wird man den Abstand enger wählen als für höher viskose Medien.

Durch den definierten Abstand der Borsten ist vor allem sichergestellt, daß das befestigungsseitige Ende jeder einzelnen Borste in dem Bett voll umflossen und in das aushärtende Bettmaterial eingebettet wird. Jede Borste ist einwandfrei verankert und alle Borsten des Besatzes weisen die gleiche Auszugsfestigkeit aus. Ein Ausputzen des Borstenbesatzes ist nicht mehr notwendig, ein Lösen einzelner Borsten unmöglich. Zudem gewährleistet der definierte Abstand in anwendungstechnischer Hinsicht auch ein einwandfreies Reinigen des Borstenbesatzes durch Ausspülen. Dies ist insbesondere bei Hygienebürsten, Zahnbürsten und Pinseln von Bedeutung. Ferner kann der Borstenbesatz nach dem Gebrauch schnell austrocknen, um das Einnisten von Bakterien zu verhindern. Ferner werden die Gebrauchseigenschaften jeder Borste besser genutzt als bei einer bündel- oder paketweisen Anordnung, wo die innen liegenden Borsten durch die äußeren Borsten abgestützt werden, infolgedessen ihr Biegevermögen gar nicht ausgenutzt werden kann. Andererseits werden die außen liegenden Borsten stärker beansprucht mit der Folge, daß sie auch schneller verformt oder in anderer Weise unbrauchbar werden, während bei einem Borstenbesatz aus einzeln stehenden, distanzierten Borsten jede Borste ihre Wirkung entfalten kann und alle Borsten im wesentlichen in gleicher Weise beansprucht sind, so daß die Lebensdauer gesteigert werden kann, da es nicht frühzeitig zum Ausfall einzelner Borsten kommt.

Vorzugsweise werden die Borsten mittels der Lochschablone selbst in das Bett aus dem flüssigen Werkstoff eingetaucht. Stattdessen kann natürlich auch das Bett gegen die feststehenden Lochschablone verfahren werden.

In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Eintauchtiefe der befestigungsseitigen Enden der Borsten dadurch vorbestimmt wird, daß die Lochschablone mit den eingespannten Borsten auf einem einstellbaren Weg verfahren wird.

Auf diese Weise kann die gewünschte bzw. notwendige Einbettungslänge der Borsten und damit deren Auszugsfestigkeit exakt und reproduzierbar vorbestimmt werden.

Die einzelnen Borsten können als Endlosmonofile der Lochschablone zugeführt und in diese eingezogen werden. Nach dem Fixieren der Endlosmonofile in der Lochschablone können die Borsten an der Zuführseite der Lochschablone auf Wunschmaß von den Endlosmonofilen abgelängt werden. Das Ablängen kann natürlich auch erst nach dem Aushärten des Bettes erfolgen.

Die Endlosmonofile können jeweils einzeln oder zu mehreren auf einer Spule bevorratet und von dieser abgezogen werden. Sofern auf einer Spule mehrere Monofile bevorratet sind, werden sie vor dem Zuführen zu der Lochschablone vereinzelt. Stattdessen können die Borsten auch von längeren Monofilabschnitten oder aber auch auf Länge geschnitten verarbeitet werden.

Die Erfindung gibt damit auch die Möglichkeit, Borsten aus unterschiedlichem Werkstoff, mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Querschnitten (kreisrund, polygonal od. dgl.), wie auch unterschiedlicher Oberflächenstruktur (glatt, aufgerauht, beflockt etc.) problemlos zu verarbeiten. Insbesondere strukturierte oder polygonale Borsten lassen sich bündelweise nur sehr schlecht verarbeiten bzw. führen im Bündel zu unkontrollierten Kapillarräumen. Auch hier werden mit der Erfindung definierte Verhältnisse geschaffen.

Die Erfindung gibt weiterhin die Möglichkeit, daß innerhalb des Borstenbesatzes borstenlose Freiräume dadurch erzeugt werden, daß Borsten nur in diejenigen Löcher der Lochschablone eingeführt werden, die deckungsgleich mit Borstenpositionen im Borstenbesatz sind.

Auf diese Weise können innerhalb des Borstenbesatzes Kapillaren größeren Querschnittes oder sogar kammerartige Freiräume erhalten werden, um Speicherräume beliebigen Querschnittes zu schaffen. Damit ist es weiterhin möglich, mit einer einzigen Lochschablone einen Borstenbesatz mit unterschiedlichen Borstenabständen, solange sie in dem Abstandsraster im Lochmuster der Schablone liegen, herzustellen.

Stattdessen kann die Lochschablone in den Bereichen, in denen der Borstenbesatz größere Lücken aufweist, auch geschlossen sein.

Die Erfindung gibt weiterhin die Möglichkeit, einen Borstenbesatz aus einzeln stehenden Borsten und in Bündeln angeordneten Borsten herzustellen, indem die einzelnen Borsten und die zu Bündeln zusammengefaßten Borsten zugleich in eine Lochschablone, deren Lochmuster der Positionierung der Einzelborsten und der Borstenbündel innerhalb des Borstenbesatzes entspricht, soweit eingeführt werden, daß die befestigungsseitigen Enden der Einzelborsten und der Bündel an der gegenüberliegenden Seite der Lochschablone überstehen. Es werden dann die Einzelborsten und die Bündel gleichzeitig in das Bett eingetaucht und im übrigen wie zuvor verfahren. Auf diese Weise lassen sich Borstenwaren mit definiert unterschiedlich wirkenden Bürstflächen schaffen.

Das Bett am Borstenträger kann ein flüssiger Klebstoff, ein kalt oder bei mäßiger Temperatur polymerisierender Kunststoff oder auch von dem aufgeschmolzenen Borstenträger selbst oder dessen aufgeschmolzener Oberfläche gebildet werden. Je nach Materialpaarung von Borste und Bett kommt es zu einem kraft- und/oder stoffschlüssigen Verbund.

Die Auszugsfestigkeit der einzelnen Borste kann noch dadurch erhöht werden, daß die Einzelborsten nach dem Einführen in die Lochschablone an ihren überstehenden, befestigungsseitigen Enden oberflächig strukturiert oder thermisch oder mechanisch verformt und anschließend in das Bett eingetaucht werden, so daß zusätzlich eine Art Formschluß gegeben ist.

In einer weiteren Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Borsten nach dem Einführen in die Lochschablone oder in eine dieser vorgeschaltete, gleichartige Lochschablone eingespannt und an ihren den befestigungsseitigen Enden gegenüberliegenden Enden plan geschnitten werden und diese Enden anschließend in eine von ihrer ebenen Schnittfläche abweichende Form bearbeitet, z.B. verrundet werden. Erst daraufhin werden die Borsten mit den befestigungsseitigen Enden mittels der Lochschablone in das Bett eingetaucht.

Durch die einwandfreie distanzierte Anordnung kann die Bearbeitung der nutzungsseitigen Enden der Borsten in optimaler Weise erfolgen, und zwar auf mechanische Weise, beispielsweise durch Schleifen, durch chemische Behandlung oder durch thermische Behandlung z.B. mittels Laserstrahlen. Gerade bei der letztgenannten Methode kommen die Vorteile der distanzierten Anordnung der Einzelborsten in besonderer Weise zur Geltung. Die Laserbearbeitung der Borstenenden zum Zwecke des Verrundens ist zwar bekannt. Die Methode versagt jedoch bei bündelweise angeordneten Borsten, da die Borstenenden innerhalb des Bündels unterschiedliche Abstände aufweisen und deshalb nicht exakt angesteuert werden können mit dem Ergebnis, daß ein Teil der Borsten miteinander verschweißt. Durch die einwandfrei distanzierte und reproduzierbare Anordnung der Borstenenden beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die Ansteuerung der Borstenenden mit der Laserquelle exakt möglich.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Borsten nach dem Bearbeiten der Enden aus der Einspannung gelöst und durch unterschiedliches axiales Verschieben mit ihren bearbeiteten Enden in eine von der Schnittebene abweichende, gekrümmte Hüllfläche verlagert, anschließend an den befestigungsseitigen Enden plan geschnitten und daraufhin in das Bett eingetaucht werden.

Mit dieser Verfahrensvariante ist es möglich, die nutzungsseitigen Enden der Borsten innerhalb des Borstenbesatzes in einer beliebigen Topographie anzuordnen. Bei Pinseln hat dies den Vorteil, daß für einen Pinselbesatz eine konisch zulaufende Form erhalten werden kann. Ähnliche Vorteile ergeben sich bei Zahnbürsten, indem kegelförmige Profile erzeugt werden können, so daß die längsten Borsten in die Zahnzwischenräume wirksam eingreifen können, während die kürzeren Borsten die Zahnoberfläche reinigen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: eine schematische Ansicht einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens in einer ersten Verfahrensstufe;
Figur 1a: eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Lochschablone;
Figur 2: die Anlage gemäß Figur 1 in einer weiteren Verfahrensstufe;
Figur 2a: eine Draufsicht auf die fertige Borstenware;
Figur 3a-c: eine Ausführungsform einer pinselartigen Borstenware im Längsschnitt, Querschnitt und in Seitenansicht;
Figur 4a-c: eine gegenüber Figur 4 abgewandelte Ausführung in den gleichen drei Ansichten,
Figur 5a, b: eine Ausführungsform in Gestalt einer Zahnbürste in Seitenansicht und Draufsicht und
Figur 6: eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Lochschablone mit eingeführten Borsten.

Anhand der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 wird die Herstellung eines Pinsels beschrieben. Der Pinsel weist einen Griff 1 auf, der an seinem Kopf mit einer sogenannten Pinselzwinge 2 versehen ist, die eine Art Hülse bildet und den äußeren Umriß des Borstenbesatzes des Pinsels bestimmt. Innerhalb der Pinselzwinge 2 ist-ein Bett 3 aus einem flüssigen oder verflüssigbaren Werkstoff eingeschlossen. Der Griff 1, die Pinselzwinge 2 und das Bett 3 bilden gemeinsam den Borstenträger.

Der Griff 1 des Pinsels ist in der Fertigungsanlage in nicht näher dargestellter Weise positioniert.

An dem Borstenträger sind die Borsten 4 einzeln stehend zu befestigen. Bei dem in Figur 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Borsten als Endlosmonofile 5 von einer Spule 6 zugeführt. Das vorlaufende Ende der Endlosmonofile 5 wird in eine insgesamt mit 7 bezeichnete Lochschablone eingeführt und in diese eingezogen. Zu diesem Zweck ist die Lochschablone mehrteilig ausgeführt. Sie besteht aus drei deckungsgleichen Schablonenteilen 8, 9 und 10 und dazwischen angeordneten Klemmplatten 11, 12, die entsprechend den horizontalen Richtungspfeilen bewegbar sind. Die Lochschablone 7 weist in ihren sämtlichen Bauteilen Löcher 13 auf, deren Durchmesser wenig größer ist als der Querschnitt der Einzelborsten 4. Ferner besitzt die Lochschablone 7 ein Lochmuster, das deckungsgleich mit der Positionierung und Anordnung der Einzelborsten 4 innerhalb des Borstenbesatzes des Pinsels ist. Dies ist auch in Figur la erkennbar, wo das Schablonenteil 8 abgebrochen gezeigt und die darunter befindliche Klemmplatte 11 zu sehen ist.

Die Endlosmonofile 5 werden mit ihrem vorlaufenden Ende in die Lochschablone 7 eingezogen oder eingeschoben, bis die vorlaufenden Enden die Lochschablone 7 an der gegenüberliegenden Seite überragen. Sie bilden dann die befestigungsseitigen Enden 14 der Einzelborsten 4. In dieser Position werden die Klemmplatte 11 und die Klemmplatte 12 in die Klemmposition (in der Zeichnung nach rechts) verschoben, so daß die Borsten axial und radial eingespannt sind. Anschließend wird die Lochschablone 9 mit den eingespannten Borsten in Richtung auf den Borstenträger bewegt, bis die befestigungsseitigen Enden 14 in das flüssige Bett 3 eintauchen. Zugleich tauchen auch das vordere Schablonenteil 10 und eine der Klemmplatten in die Pinselzwinge 2 ein, so daß diese zentrierend wirkt, während das Schablonenteil 9 auf der freien Stirnseite der Pinselzwinge 2 aufsitzt und damit die Eintauchtiefe der befestigungsseitigen Enden 14 im Bett 3 vorbestimmt.

Anschließend werden die Borsten 11 an der Rückseite bzw. Oberseite der Lochschablone 7 durch ein querlaufendes Messer von den Endlosmonofilen 5 abgelängt.

Die Lochschablone 7 kann natürlich auch an einer anderen Position mit den Borsten gefüllt und mit dem vollständig vorbereiteten Borstenbesatz in die Position gemäß Figur 2 transportiert werden. Statt der Lochschablone kann auch der Borstenträger gegen die ortsfeste Schablone verfahren werden.

Nach dem Vorhärten bzw. Aushärten des Bettes 3 wird die Lochschablone zurückgefahren, so daß der fertige Pinsel gemäß Figur 20 entnommen und der nächste Borstenträger in die Fertigungsposition gebracht und die Monofile 5 wiederum um eine Borstenlänge nachgezogen werden können.

Wie aus der unteren Darstellung der Figur 2 und 2a ersichtlich, befinden sich die Einzelborsten 4 in einem definierten Abstand voneinander, der aus Gründen der besseren Übersicht im oberen Teil der Darstellung vergrößert wiedergegeben ist. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß bei einer Beschickung nicht aller Löcher 13 der Lochschablone 7 innerhalb des Borstenbesatzes auch größere Lücken erzeugt werden können, die als Speicherraum für ein Auftragsmedium dienen können.

In Figur 3 ist eine Ausführungsform einer pinselartigen Borstenware gezeigt. In Figur 4a ist der Borstenträger 15 erkennbar, der an seiner befestigungsseitigen Oberfläche das aushärtende Bettungsmaterial aufweist. Die Einzelborsten 16 sind äquidistant angeordnet und eingebettet, weisen aber, wie Figur 3c zeigt, unterschiedliche Länge auf, so daß die Borsten zu ihrem freien Ende hin auch ein unterschiedliches Biegeverhalten zeigen und zudem zwischen den kürzeren und den längeren Borstenenden Speicherräume geschaffen werden, wie dies insbesondere aus Figur 1c erkennbar ist. Die Borstenenden liegen also in einer gekrümmten Hüllfläche.

Die Herstellung erfolgt in der Weise, daß die in der Lochschablone 7 eingespannten Borsten an ihrer den befestigungsseitigen Enden 14 gegenüberliegenden Enden zunächst plan geschnitten und anschließend an diesen Enden bearbeitet werden, so daß sie beispielsweise sphärisch gekrümmte, verrundete Spitzen 17 erhalten. Anschließend werden die Borsten entsprechend der gewünschten Topographie nach Lösen der Klemmplatten 11, 12 axial in unterschiedlichem Ausmaß verschoben. Die an der gegenüberliegenden Seite mit ungleicher Länge vorstehenden Borsten werden anschließend plan geschnitten. Danach werden die Einzelborsten 16 mit ihrem über die Lochschablone 7 überstehenden Enden in das Bett 3 (Figur 1) eingetaucht und befestigt.

Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der in der Längsmittelebene des Borstenbesatzes einzelne Löcher der Lochschablone nicht beschickt werden oder aber die Lochschablone dort geschlossen ist, so daß innerhalb des Borstenbesatzes kammerartige Freiräume 18 entstehen, die als Speicherraum für das Auftragsmedium dienen können.

Figur 5 zeigt eine Zahnbürste mit einem den Borstenträger bildenden Bürstenkopf 19. Der gesammte Borstenbesatz ist aus einzeln stehenden Borsten 20 gebildet, die mit gleichem Abstand voneinander und die Oberfläche des Bürstenkopfs 19 weitgehend ausfüllend am Bürstenkopf 19 befestigt sind. Die Enden 21 der Einzelborsten 20 sind wiederum domartig verrundet. Zudem liegen die Borstenenden 21 auf einer Hüllfläche mit einer Art Wellenprofil, wobei in Querrichtung (senkrecht zur Zeichenebene) durchlaufende Wellentäler und Wellenberge entstehen.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung beliebiger Borstenanordnungen innerhalb eines Borstenbesatzes und damit eine Anpassung einer Borstenware an den jeweiligen Anwendungszweck in optimaler Weise gestattet. So zeigt Figur 6 nur beispielhaft eine Lochblende 7, mit der es möglich ist, neben einzeln stehenden Borsten 4, die in ensprechenden Löchern geführt und eingespannt sind, auch Bündel 21 mit dicht an dicht liegenden Borsten in entsprechend größeren Löchern zu führen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Borstenwaren mit einem Borstenträger und einem Borstenbesatz aus einzeln stehenden Borsten aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Borsten mit ihren befestigungsseitigen Enden voraus in je ein Loch einer Lochschablone, deren Lochdurchmesser wenig größer als der einer einzelnen Borste ist und deren Lochmuster der Positionierung der Borsten innerhalb des Borstenbesatzes oder eines Teils desselben entspricht, soweit eingeführt werden, daß ihre befestigungsseitigen Enden an der gegenüberliegenden Seite der Lochschablone etwa gleich weit überstehen, daß die Borsten anschließend gegen axiale und radiale Verlagerung in der Lochschablone eingespannt werden, daß zumindest an der befestigungsseitigen Oberfläche des Borstenträgers ein Bett aus einem flüssigen aushärtbaren Werkstoff vorbereitet wird und daß die Borsten mit ihren in das Bett eingetauchten befestigungsseitigen Enden von dem flüssigen Werkstoff umflossen werden und abschließend das Bett ausgehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten mit ihren befestigungsseitigen Enden mittels der Lochschablone in das Bett aus dem flüssigen Werkstoff eingetaucht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe der befestigungsseitigen Enden der Borsten dadurch vorbestimmt wird, daß die Lochschablone mit den eingespannten Borsten auf einem einstellbaren Weg verfahren wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Borsten als Endlosmonofile der Lochschablone zugeführt und in diese eingezogen werden, und daß nach dem Fixieren der Endlosmonofile in der Lochschablone, die Borsten an der Zuführseite der Lochschablone auf Wunschmaß von den Endlosmonofilen abgelängt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten nach dem Aushärten des Bettes von den Endlosmonofilen abgelängt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Borstenbesatzes borstenlose Freiräume dadurch erzeugt werden, daß Borsten nur in die Löcher der Lochschablone eingeführt werden, die deckungsgleich mit Borstenpositionen im Borstenbesatz sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Borstenwaren, deren Borstenbesatz zusätzlich aus in Bündel angeordneten Borsten-besteht, dadurch gekennzei-chnet, daß die einzelnen Borsten und die zu Bündeln zusammengefaßten Borsten zugleich in eine Lochschablone, deren Lochmuster der Positionierung der Einzelborsten und der Borstenbündel innerhalb des Borstenbesatzes entspricht, soweit eingeführt werden, daß die befestigungsseitigen Enden der Einzelborsten und der Bündel an der gegenüberliegenden Seite der Lochschablone überstehen, und daß die Einzelborsten und die Bündel gleichzeitig in das Bett eingetaucht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelborsten nach dem Einführen in die Lochschablone an ihren überstehenden befestigungsseitigen Enden oberflächig strukturiert oder thermisch oder mechanisch verformt und anschließend in das Bett eingetaucht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten nach dem Einführen in die Lochschablone oder in eine dieser vorgeschaltete gleichartige Lochschablone eingespannt und an ihren den befestigungsseitigen Enden gegenüberliegenden Enden plan geschnitten werden, daß diese Enden der Borsten anschließend in eine von ihrer ebenen Schnittfläche abweichende Kontur bearbeitet und daraufhin die Borsten mit den befestigungsseitigen Enden mittels der Lochschablone in das Bett eingetaucht werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten nach dem Bearbeiten der Enden aus der Einspannung gelöst und durch unterschiedliches axiales Verschieben mit den bearbeiteten Enden in eine von der Schnittebene abweichende, gekrümmte Hüllfläche verlagert, anschließend an den befestigungsseitigen Enden plan geschnitten und daraufhin in das Bett eingetaucht werden.