EP1173082B1

EP1173082B1 - Verfahren zur bearbeitung von borsten

Info

Publication number: EP1173082B1
Application number: EP00922627A
Authority: EP
Inventors: Georg Weihrauch
Original assignee: Pedex GmbH
Current assignee: Pedex GmbH
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: US6773076B1; DE50014693D1; CA2369902A1; NO20015267D0; CZ20013838A3; TR200103066T2; AU4295000A; BR0010073A; WO2000064308A1; AR023596A1; PL194726B1; DE19918959A1; TW427889B; HUP0201115A2; JP2002541956A; CN1349390A; NO20015267L; EP1173082A1; KR20020005013A; ATE374545T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Borsten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Borsten für Borstenwaren beliebiger Art, z.B. Bürsten zur. Körper- und Zahnpflege, Haushaltsbürsten, technische Bürsten, Pinsel und dgl., werden heute überwiegend aus Polymeren hergestellt, indem die Polymerschmelze zu Endlosmonofilen extrudiert wird und die Monofile anschließend verstreckt und gegebenenfalls stabilisiert werden. Aus solchen Monofilen werden dann die Borsten durch Schneiden auf eine geeignete Länge erhalten. In der Regele weisen die Monofile wie die Borsten einen kreisförmigen Querschnitt auf, für besondere Anwendungszwecke sind jedoch auch Borsten mit anderem Querschnitt, beispielsweise einem ovalen oder polygonalen Querschnitt bekannt, wobei dann das Monofil mit einem entsprechenden Profil extrudiert wird.
In bestimmten Anwendungsfällen ist es erwünscht, Borsten zu verwenden, die an ihrem nutzungsseitigen Ende eine faserige, insbesondere feinfaserige Struktur besitzen. Dies gilt beispielsweise für solche Borstenwaren, die zum Auftragen von Medien auf Oberflächen oder dergleichen bestimmt sind, z.B. Pinsel. Auch dann, wenn eine flauschige Struktur angestrebt wird, muß die Borste feinfaserig sein. In neuerer Zeit haben sich auch in der Dentalmedizin Kenntnisse durchgesetzt, wonach konventionelle Borsten von Zahnbürsten in ihrer Reinigungswirkung unzulänglich sind, da sie nicht in die feinen Fissuren der Zahnoberfläche eindringen, sondern über diese hinweggleiten. Ähnliches gilt für die Reinigungswirkung im Interdentalraum.
Um stark faserige Strukturen am Borstenende zu erhalten, ist bereits vorgeschlagen worden, die Borsten mittels eines rotierenden Messer zu schlitzen ( GB 750 509 A , US 2 812 530 , WO 98/48086 ). Soweit die Borsten aus Polymermischungen bestehen, werden dabei folgende Effekte genutzt: Beim Extrudieren und anschließenden Verstrecken des Monofils werden die Polymermoleküle in Längsrichtung des Monofils orientiert. Die in Längsrichtung wirkenden primären Bindungskräfte sorgen für eine hohe Zugfestigkeit. Die Längsorientierung der Molekühle bringt ferner die erwünschte Biegeelastizität. Bei Monofilen aus einem einzigen Polymer sind auch die sogenannten Sekundär-Bindungskräfte, nämlich die Kräfte quer zur Molekülerstreckung, ausreichend groß, um ein Zerfasern oder Ausspleißen des,Monofils bzw. der Borste zu verhindern. Bei Monofilen aus zwei verschiedenen, gemischten Polymeren entstehen hingegen zwischen den Molekülketten der Polymere während des Verstreckens Gleitzonen, in denen die Sekundär-Bindungskräfte reduziert sind. Ein solches Monofil oder eine hieraus hergestellte Borste läßt sich durch Einwirkung mechanischer Kräfte mittels messer- bzw. schneidenartiger Werkzeuge schlitzen. Die hierdurch entstehenden sogenannten Flaggen ("flags") besitzen eine sehr unregelmäßige Form, unregelmäßige Querschnitte und ausgefranste Mantelflächen. In einem größeren Verband solcher Borsten wird zwar eine flauschige gut absorbierende Struktur erreicht, jedoch weisen die einzelnen Flaggen unkontrollierte Festigkeitseigenschaften auf. Sie reißen aus, brechen ab oder legen sich um. Solchermaßen zerfaserte Borsten sind folglich unbefriedigend, für viele Anwendungsfälle sogar untauglich. Der Einsatz bei Zahnbürsten ist aus hygienischen Gründen bedenklich.
Wenn eine Bürste sowohl endseitig in Flaggen unterteilte, geschlitzte Borsten als auch ungeschlitzte Borsten aufweisen soll, treten weitere Probleme auf. Die scharfen Schneiden des rotierenden Messers treffen beim Schlitzen der zu schlitzenden Borsten auch auf die nicht zu schlitzenden Borsten auf und können diese außenseitig beschädigen oder sogar zerschneiden. Es sind deshalb spezielle Maßnahmen notwendig, um in einem Borstenfeld sowohl geschlitzte als auch ungeschlitzte Borsten vorzusehen, wobei die ungeschlitzten Borsten nicht von dem Messer beaufschlagt werden dürfen. Eine mögliche Vorgehensweise zur Lösung dieses Problems besteht darin, die nicht zu schlitzenden Borsten vor der Bearbeitung von den zu schlitzenden Borsten durch Abteilung und/oder Abdeckung zu separieren ( DE 197 28 493 A1 ; EP 0 736 270 A1 ). Dieses Vorgehen ist jedoch sehr arbeitsaufwendig und somit kostenintensiv. Wenn die Enden der ungeschlitzten Borsten einer weiteren Bearbeitung, beispielsweise einem Rundungsvorgang, unterworfen werden sollen, ist dazu eine weitere Separierung der betreffenden Borsten und ein zusätzlicher Arbeitsschritt notwendig.
Aus der WO 98/38889 ist es bekannt, die Enden der zu schlitzenden Borsten in einer Ebene oberhalb der Enden der nicht zu schlitzenden Borsten anzuordnen, indem die zu schlitzenden und die nicht zu schlitzenden Borsten jeweils zu entsprechenden Borstenbündeln unterschiedlicher Länge zusammengefaßt sind. Hierbei ist zwar eine nachträgliche Schlitzung der vorstehenden Enden der Bündel der zu schlitzenden Borsten möglich, die tieferliegenden Enden der ungeschlitzten Borsten sind jedoch für einen nachfolgenden Rundungsvorgang nur durch Separierung zu erreichen, wodurch die Herstellung aufwendig und teuer ist. Da darüber hinaus die hervorstehenden geschlitzten Borsten relativ dünn sind, besteht die Gefahr, daß sich an den geschlitzten Borstenenden bereits nach kurzer Gebrauchsdauer mopähnliche Köpfe bilden, die eine Bürstwirkung unmöglich machen. Insbesondere sind auf diese Weise die sehr dünnen Fissuren in den Kauflächen der Zähne und auch die Interdentalräume nicht zu erreichen.
Der wesentliche Nachteil der Schlitzung der Enden von aus einer Polymermischung bestehenden Borsten mittels umlaufender Messer besteht darin, daß auf diese Weise keine definierte Aufteilung der Borsten in vorgegebene Teilquerschnitte zu erreichen ist und daß sich beim Schlitzen Flaggen mit teilweise sehr dünnem Querschnitt ergeben, die bei Gebrauch abbrechen und im Falle von Zahnbürsten vom Benutzer verschluckt werden können, was gesundheitsschädlich ist.
Insbesondere für Zahnbürsten sind auch schon Borsten vorgeschlagen worden, die aus einer Vielzahl dünner Fasern und einem die Fasern umhüllenden Mantel bestehen ( WO 97/25902 ; DE 9 408 268 U1 ). Mantel und Fasern können gleichfalls als Filament koextrudiert werden. Nach dem Zuschneiden auf die gewünschte Borstenlänge wird der Mantel am nutzungsseitigen Ende der Borste durch mechanisches Bearbeitung oder Schneiden entfernt, so daß die Fasern auf einer kurzen Länge freiliegen. Abgesehen von der aufwendigen Herstellung solcher Borsten sind auch sie nur begrenzt einsetzbar. Von großem Nachteil ist insbesondere die sprungartige Änderung des Biegeverhaltens am Übergang von den Fasern zum Mantel. Wenn solche Borsten bei Auftragsgeräten eingesetzt werden, kann es zur Beschädigung der Oberfläche aufgrund des harten Übergangs kommen. Gleiches gilt für den Einsatz solcher Borsten bei Zahnbürsten hinsichtlich der Wirkung auf die Zähne und das Zahnfleisch. Hinzu kommt, daß die Fasern praktisch biegeschlaff sind, so daß sie in stärkere Vertiefungen, Interdentalräume oder dgl. nicht oder nicht ausreichend eindringen können. Auch brechen die Fasern bei Dauerbeanspruchung am Mantelrand leicht ab.
Aus der DE 1 997 717 U1 und der DE 196 40 863 A1 ist es jeweils bekannt, eine Borste aus mehreren Kunststoff-Fasern aufzubauen, die miteinander verbunden sind. Gemäß der DE 1 997 717 U1 . werden die Fasern parallel zueinander ausgerichtet und an ihren Berührungslinien miteinander verschweißt, wobei die Borstenenden unverschweißt bleiben sollen, was jedoch herstellungstechnisch sehr schwierig zu erreichen ist. Zwischen den Fasern bleiben darüber hinaus Kapillarräume, in denen sich Verunreinigungen und Bakterien absetzen können. Gemäß der DE 196 40 863 A1 werden mehrere Fasern miteinander verdrillt, durch chemische Mittel verbunden und an ihren Enden aufgespleißt. Auch hier ergeben sich zwischen den einzelnen Fasern Hohlräume, in denen sich Baktieren ansammeln können. Eine nachträgliche Spaltung oder Schlitzung von Borsten ist in beiden Fällen nicht vorgesehen.
Aus der GB 750 509 A ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, wobei die Schneidmesser aus verschiedenen Richtungen relativ zur Längsachse der Borsten einwirken, um dadurch sicherzustellen, daß die Enden der Borsten zuverlässig zerschnitten und geschlitzt werden.
Die US-A 3,013,364 zeigt ein Verfahren, bei dem an den Enden der Borsten Teilquerschnitte mittels eines Schleifsteins gebildet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Borsten zu schaffen, mit dem Borsten unabhängig von ihrer Anordnung in einfacher Weise in definierte Teilquerschnitte spaltbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Auch hierbei ist vorgesehen, daß die mechanischen Kräfte zur Aufspaltung der spaltbaren Borsten aus verschiedenen Richtungen relativ zur Längsachse der Borsten aufgebracht werden. Dabei werden die mechanischen Kräfte mittels zumindest eines stumpfen Werkzeugs, beispielsweise eines Schlagwerkzeugs aufgebracht. Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorzugsweise bei Borstenfeldern Verwendung, die sowohl spaltbare als auch nicht spaltbare Borsten umfassen. Durch die Einwirkung der äußeren mechanischen Kräfte aus verschiedenen Richtungen lassen sich die spaltbaren Borsten insbesondere an ihren Borstenenden in relativ kurzer Zeit vollständig in ihre Teilquerschnitte, d.h. in Finger zerlegen. Wenn das stumpfe Werkzeug auf die nicht zu spaltenden Borsten auftritt, werden diese nur seitlich abgelenkt, ohne daß sie beschädigt oder zerschnitten werden. Auf diese Weise kann auf eine Separierung der zu spaltenden und der nicht zu spaltenden Borsten verzichtet werden und die Aufspaltung kann in einem Arbeitsschritt erfolgen.
Das Verfahren kann einerseits an Borsten angewendet werden, die bereits an einem Borstenträger montiert sind, es ist jedoch auch möglich, das Verfahren an Borsten anzuwenden, die zu Borstenbündeln zusammengepackt sind und als solche einer späteren weiteren Verarbeitung zugeführt werden. abgestumpften, beispielsweise gerundeten Schneiden handeln. Die aufgebrachte Schlagenergie überwindet die Sekundär-Bindungskräfte der Borsten, so daß diese in mehrere Finger unterteilt bzw. gespalten werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es unbeachtlich, ob die Enden der zu spaltenden Borsten und die Enden der nicht zu spaltenden Borsten in der gleichen Ebene liegen oder versetzt zueinander angeordnet sind, da die Schlagwerkzeuge bei den nicht zu spaltenden Borsten keine bleibenden Deformationen hinterlassen. Darüber hinaus ist das Verfahren unabhängig von der Borstenkonfiguration, d.h. diese können entweder in Gruppen, in Bündeln, als Einzelborsten oder auch in Kombination dieser Arten angeordnet sein. Da die zu spaltenden Borsten mit hoher Präzision erreicht und gespalten werden, während die nicht zu spaltenden Borsten unbeschädigt bleiben, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein vorbestimmtes Borstenfeld mit einer definierten Konfiguration zwischen gespaltenen und ungespaltenen Borsten mit hoher Präzision erzielen. Da ein vorheriges Separieren, Abteilen oder Abdecken von Borsten nicht notwendig ist, läßt sich das Verfahren auch in einfacher und kostengünstiger Weise durchführen.
In bevorzugter Ausgestaltung werden die mechanischen Kräfte intermittierend aufgebracht, wie es bei rotierenden Schlagmessern der Fall ist. Vorzugsweise sind die Borsten im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet, wobei die mechanischen Kräfte im wesentlichen radial zur Längsachse der jeweiligen Borste aufgebracht werden. Die Aufbringung der mechanischen Kräfte aus verschiedenen Richtungen relativ zur Längsachse der Borsten kann in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung dadurch erfolgen, daß das Werkzeug in seiner Position relativ zu den zu bearbeitenden Borsten verändert wird, indem beispielsweise das Werkzeug während der Bearbeitung um die Borstenlängsachse umläuft oder zumindest zwischen verschiedenen Positonen um die Längsachse der Borsten verstellt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu können auch die Borsten um eine parallel zu ihrer Längsachse verlaufende Achse gedreht werden, wodurch das Werkzeug von verschiedenen Außenseiten auf die Borsten einwirkt.
Üblicherweise werden die Borstenenden durch die Aufbringung der mechanischen Kräfte in die Teilquerschnitte oder Finger aufgespalten, so daß die mechanischen Kräfte im Bereich des freien Borstenendes aufgebracht werden. Als besonders wirkungsvoll hat sich erwiesen, wenn die mechanischen Kräfte in unterschiedlichen axialen Abschnitten der Borsten aufgebracht werden, wodurch die Aufspaltung unterstützt wird.
Vorzugsweise sind mehrere über den Umfang der Borsten verteilte Werkzeuge vorgesehen, die eine unterschiedliche Ausrichtung relativ zu den zu bearbeitenden Borsten aufweisen und mit denen sich die Aufspaltung der zu spaltenden Borsten schnell und zuverlässig erreichen läßt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden Borsten verwendet, die sich in vorher definierte Teilquerschnitte aufspalten lassen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die spaltbaren Borsten aus zwei koextrudierten Polymeren in geometrisch regelmäßiger Anordnung mit im wesentlichen in Achsrichtung verlaufenden Grenzschichten gebildet sind, in denen verminderte Sekundär-Bindungskräfte herrschen. Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß das Monofil eine Matrix aus dem die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Borste bestimmenden Polymer aufweist und daß das zweite Polymer in Form dünner Schichten in der Matrix eingelagert ist.
Derartige Borsten und Monofile sind aus der unveröffentlichten internationalen Patentanmeldung PCT/EP 98/06954 (∧ WO-A-9924649 ) der Anmelderin bekannt, wobei zwecks Vermeidung von Wiederholungen hinsichtlich der Einzelheiten auf die genannte internationale Patentanmeldung verwiesen wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß die einzelnen Finger aus Polymermischungen bestehen, die somit in einem nachfolgenden Verfahrensschritt nochmals in bekannter Weise mittels rotierender Messer geschlitzt werden können.
Alternativ können auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Monofile oder Borsten gespaltet werden, die aus nachträglich zusammengeführten extrudierten Teilströmen bestehen und sich somit an den Grenzflächen aufspalten lassen. Darüber hinaus lassen sich auch Borsten aufspalten, die aus mehreren Teilquerschnitten bestehen, die über Stege miteinander verbunden sind, wobei die Stege durch die Aufbringung der mechanischen Kräfte bzw. der Schlagenergie aufgebrochen werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Borstenenden vor, während oder nach dem Aufbringen der mechanischen Kräfte zum Spalten der zu spaltenden Borsten einer weiteren Bearbeitung unterzogen werden, wobei es sich insbesondere um ein mechanisches und/oder thermisches Verrunden der Borstenenden handeln kann. Alternativ können die Borstenenden auch konifiziert oder aufgerauht werden. Die weitere Bearbeitung bzw. das Verrunden der Borsten kann in der gleichen axialen Ebene der Borsten wie die Aufbringung der mechanischen Aufspaltkräfte oder auch in einer davon abweichenden Ebene erfolgen. Insbesondere ist es möglich, in einem Arbeitsgang die spaltbaren Borsten aufzuspalten und zu verrunden, während gleichzeitig die nicht spaltbaren Borsten nur verrundet werden. Diese vorteilhafte Ausgestaltung läßt sich sowohl dann erzielen, wenn die Enden aller Borsten in einer Ebene oder Hüllfläche liegen, als auch bei unterschiedlichen Ebenen der Enden der spaltbaren und der nicht spaltbaren Borsten.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die weitere Bearbeitung der Borsten und insbesondere ihr Verrunden und die Aufbringung der mechanischen Spaltkräfte mit dem gleichen Werkzeug bzw. den gleichen Werkzeugen erfolgt. Die Werkzeuge müssen somit einerseits geeignet sein, die Enden der Borsten zu runden, und andererseits intermittierend Schlagkräfte auf die zu spaltenden Borsten ausüben. Ein entsprechendes Werkzeug ist beispielsweise durch eine oberflächlich stark und vorzugsweise regelmäßig profilierte Schleifscheibe gegeben.
Eine Borstenware kann aus einem Borstenträger und daran befestigten Borten bestehen, wobei zumindest einige der Borsten durch Einwirkung mechanischer Kräfte in mindestens einem Teilbereich ihrer Länge gemäß dem vorgenannten Verfahren in mehrere voneinander getrennte Teilquerschnitte bzw Finger gespalten sind. Dabei können sämtliche Borsten des Borstenbesatzes des Borstenträgers entsprechend bearbeitet und gespalten sein, es ist jedoch auch möglich, die zu spaltenden Borsten nur in einem Teilbereich des Borstenbesatzes vorzusehen.
Die gespaltenen und die ungespaltenen Borsten oder Borstenelemente können abwechselnd nebeneinander angeordnet sein bzw. können zwischen spaltbaren Borsten oder Borstenelementen jeweils nicht spaltbare Borsten oder Borstenelementen angeordnet sein. Bei den Borstenelementen kann es sich um Einzelborsten, Borstenbündel oder Borstenzonen oder Kombinationen daraus handeln. Innerhalb der Borstenbündel oder Borstenzonen kann wiederum eine abwechselnde Anordnung von gespaltenen und ungespaltenen Borsten vorgesehen sein. Die nicht spaltbaren Borsten definieren Abstände zwischen den gespaltenen Borsten und dienen darüber hinaus zu deren Abstützung, wobei sich die aufgespaltenen Enden der gespaltenen Borsten bei Gebrauch der Bürste bzw. Borstenware infolge der Einwirkung der Bürstkräfte nicht gegenseitig behindern und sich insbesondere nicht miteinander in einer mopartigen Konfiguration ineinandergreifen können.
Bei der Borstenware können die Enden der gespaltenen Borsten und die Enden der ungespaltenen Borsten in der gleichen Hüllfläche bzw. -ebene oder auch in unterschiedlichen Hüllflächen oder -ebenen liegen. Darüber hinaus können die einzelnen Finger der gespaltenen Borsten nochmals in sich durch Schlitzung in Teilquerschnitte unterteilt sein.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1A,1B: eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht und Aufsicht,
Fig. 2A,2B: eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht und Aufsicht,
Fig. 3A,3B: eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht und Aufsicht,
Fig. 4: eine Unteransicht des Werkzeugs gemäß Fig. 3A,
Fig. 5A, 5B: eine schematische Darstellung eines Borstenbesatzes in Seitenansicht und Aufsicht,
Fig. 6A,6B: den Borstenbesatz gemäß Fig. 5A und 5B nach Benutzung,
Fig. 7A,7B: eine schematische Darstellung eines weiteren Borstenbesatzes in Seitenansicht und Aufsicht,
Fig. 8A,8B: den Borstenbesatz gem. Fig. 7A,7B nach Benutzung,
Fig. 9: eine Abwandlung des Borstenbesatzes gemäß Fig. 7A und
Fig. 10: den Borstenbesatz gemäß Fig. 9 nach Benutzung.

In den Fig. 1A und 1B ist eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei ist als Borstenware beispielhaft eine Zahnbürste 10 gezeigt, die einen Borstenträger 11 besitzt, der an seinem vorderen Kopf mit einem Borstenfeld 20 aus einer Vielzahl vertikal nach oben vorstehender, im wesentlichen parallel ausgerichteter Borsten 12 versehen ist. Die Borsten 12 können zu Bündeln zusammengefaßt und/oder auch als Einzelborsten vorgesehen sein.
Mittels einer umlaufenden Schlagvorrichtung 13 kann auf die freien Enden der Borsten 12 eine äußere mechanische Kraft aufgebracht werden. Die Schlagvorrichtung 13 weist eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Borsten 12 verlaufende Welle 14 auf, auf der parallel zueinander mehrere Schlagscheiben 16 montiert sind, die jeweils zwei diametral angeordnete sichelförmige Schlagmesser 15 besitzen, die abgestumpft und beispielsweise abgerundet sind und auf die Borsten 12 keine Schneid-, sondern lediglich eine Schlagwirkung ausüben. Die Welle 14 zusammen mit den Schlagscheiben 16 ist in nicht dargestellter Weise in Richtung der Pfeile D drehangetrieben.
Die Schlagvorrichtung 13 wird in Richtung R1 so über das von den Borsten 12 gebildeten Borstenfeld 20 geführt, daß die rotierenden Schlagmesser 15 auf die freien Enden der Borsten 12 eine im wesentlichen radiale Schlagwirkung ausüben und damit die Borsten 12 an ihren freien Enden in mehrere voneinander getrennte Teilquerschnitte oder Finger aufspalten, soweit die Borsten aus einem spaltbaren Material bestehen.
Wie Fig. 1B zeigt, wird die Schlagvorrichtung 13 nicht nur in der einen Richtung R1 über das Borstenfeld 20 geführt, sondern in diesem Ausführungsbeispiel sind acht um jeweils 45° um eine vertikale, d.h. parallel zur Längsachse der Borsten 12 verlaufende Achse zueinander ausgerichtete Wirkrichtungen R1 bis R8 vorgesehen, in denen die Schlagvorrichtung 13 auf die Borsten 12 einwirkt. Die unterschiedlichen Wirkrichtungen R1 bis R8 können dadurch erreicht werden, daß das Schlagwerkzeug in seiner Position relativ zu den Borsten verändert wird, indem es um eine zu den Längsachsen der Borsten parallele Vertikalachse verstellt wird. Relativ oder zusätzlich dazu kann auch die Bürste 10 um eine parallel zu den Längsachsen der Borsten verlaufende Vertikalachse gedreht werden. Es ist auch die Anordnung von mehreren Schlagvorrichtungen 13 mit unterschiedlichen Arbeitsrichtungen möglich, um die Schlagkräfte aus verschiedenen Richtungen auf die Borsten aufzuüben. Eine weitere Schlagvorrichtung 13' in abweichender Ausrichtung relativ zur Bürste 10 zur Aufbringung von Schlagkräften in Wirkrichtung R4 ist in Figur 1B strichpunktiert dargestellt.
Die Figuren 2A und 2B zeigen eine Weiterbildung der Vorrichtung gemäß den Figuren 1A und 1B, wobei zusätzlich zu der Schlagvorrichtung 13 eine um eine vertikale Achse rotierende Schleifvorrichtung 17 vorgesehen ist, die einen im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Borstenfeldes 20 verlaufenden Schleifteller 18 besitzt, der unterseitig mit einem Schleifbelag 19 versehen ist. Die Schleifvorrichtung kann in vertikaler Richtung gemäß dem Pfeil V derart verstellt werden, daß der Schleifbelag 19 mit den freien Enden der Borsten 12 des Borstenbesatzes 20 in Anlage kommt und diese rundet. Die Lage der Arbeitsebene A, d.h. das Maß, um daß das Schleifwerkzeug 17 auf das Borstenfeld 20 abgesenkt wird, ist dabei einstellbar.
Vor oder nach dem Runden der Borsten 12 kann durch Aufbringung der Schlagkräfte mittels der Schlagvorrichtung 13 auf die freien Enden der Borsten 12 aus verschiedenen radialen Richtungen R1 bis R8 ein Aufspalten der Borstenenden der spaltbaren Borsten erreicht werden. Die Schlagvorrichtung 13 wirkt dabei bis zu einer Bearbeitungsebene B, d.h. einem vorbestimmten Abstand vom freien Ende der Borsten auf diese ein. Die Bearbeitungsebenen A und B können sich - wie in Figur 2A dargestellt - voneinander unterscheiden, alternativ ist es jedoch auch möglich, daß die Bearbeitungsebenen zusammenfallen.
Die Figuren 3A und 3B zeigen eine Vorrichtung, mit der das Aufspalten und das Runden der Borstenenden gleichzeitig erfolgen kann.
Gemäß Figur 3A ist das Schleifwerkzeug 17 auf der Unterseite seines Schleiftellers 18 einem Schleifbelag 19' versehen, der oberflächlich stark profiliert ist, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl radial verlaufender vorstehender Rippen vorgesehen ist (siehe Figur 4). Das Schleifwerkzeug 17 wird bis zu einer Bearbeitungsebene B vertikal abgesenkt und dann aus verschiedenen radialen Richtungen über die Oberfläche des Borstenfeldes 20 geführt, wobei die Schleiffläche 19' einerseits eine Rundung der freien Enden der Borsten 12 bewirkt und die starke Strukturierung der Schleiffläche 19' auf die Borsten 12 radial von außen mechanische Schlagkräfte ausübt, die die spaltbaren Borsten des Borstenbesatzes an ihrem freien Ende aufspaltet. Auch hierbei ist vorgesehen, die Schleifscheibe in acht um jeweils 45° versetzte Richtungen über das Borstenfeld 20 zu führen. Die Bearbeitung und Spaltung der Borsten kann durch variierende Werkzeuggeschwindigkeiten bzw. -frequenzen während der Bearbeitung gefördert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Schleiffläche 19' so zu segmentieren, daß einige Abschnitte primär das Runden der Borstenenden bewirken, während andere Abschnitte die mechanischen Schlagkräfte aufbringen.
Die Figuren 5A und 5B zeigen eine schematische Darstellung eines Borstenbesatzes, wobei die freien oberen Enden der Borsten 12 bis auf eine vorbestimmte Höhe in jeweils fünf Finger 21 aufgespalten sind. Bei der in den Figuren 5A und 5B gezeigten Ausgestaltung sind alle Borsten an ihrem oberen Ende aufgespalten, wobei sich die Finger 21 benachbarter Borsten nicht oder nur um ein sehr geringes Maß überlappen. Wenn eine Borstenware mit dem in den Figuren 5A und 5B gezeigten Borstenbesatz für eine gewisse Zeit in Benutzung genommen wird, werden die Enden der Finger durch die bei Benutzung wirksam werdenden Bürstkräfte soweit aufgespreizt, daß es zwischen den Finger benachbarter Borsten 12 zu Interaktionen kommen kann, wie es in den Figuren 6A und 6B dargestellt ist. Um derartige Interaktionen zu vermeiden, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 7A und 7B zwischen den spaltbaren Borsten 12 jeweils zumindest eine nicht spaltbare Borste 22 angeordnet, so daß die spaltbaren Borsten 12 in größerem gegenseitigem Abstand stehen. Die zwischen den spaltbaren Borsten 12 liegenden nicht spaltbaren Borsten 22 üben darüber hinaus auf die spaltbaren Borsten 12 eine seitliche Stützwirkung aus. Wenn eine Borstenware mit einem entsprechenden Borstenbesatz in Benutzung genommen wird, spreizen die Finger 21 der gespaltenen Borsten 12 zwar seitlich auf, jedoch verhindern die dazwischenliegenden ungespaltenen Borsten 22, daß die Finger benachbarter gespaltener Borsten 12 miteinander in Eingriff treten, so daß die gewünschte Feinwirkung der Bürstfläche erhalten bleibt.
Bei dem in den Figuren 7A und 7B dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die oberen Enden der gespaltenen Borsten 12 und die oberen Enden der ungespaltenen Borsten 22 im wesentlichen in der gleichen Ebene bzw. Hüllfläche. Fig. 9 zeigt eine Abwandlung, bei der die ungespaltenen Borsten 22 sich nur bis etwa zur halben Höhe der Finger 21 der gespaltenen Borsten 22 erstrecken, d.h. mit ihren oberen Enden in einer Ebene liegen, die unterhalb der Ebene oder Hüllfläche der freien Enden der gespaltenen Borsten 12 liegt. Auf diese Weise kann die Bürstwirkung durch die Größe der aufgebrachten Bürstkraft dosiert werden. Bei geringer Bürstkraft kommen vorzugsweise die feinen Finger der gespaltenen Borsten zur Wirkung, während bei erhöhten Bürstkräften zusätzlich auch die im allgemeinen härteren Enden der dazwischenliegenden ungespaltenen Borsten 22 zur Wirkung kommen. Auch hierbei ist vorgesehen, daß die Finger 21 der gespaltenen Borsten 12 zwar bei Benutzung aufspreizen, aufgrund der dazwischenliegenden ungespaltenen Borsten 22 und des daraus resultierenden gegenseitigen Abstandes jedoch nicht miteinander in Eingriff treten (Fig. 10).

Claims

Verfahren zur Bearbeitung von Borsten (12, 22) durch Aufbringung mechanischer Kräfte, wobei zumindest einige der Borsten (12) durch die Einwirkung der mechanischen Kräfte in mindestens einem Teilbereich ihrer Länge in mehrere voneinander getrennte Teilquerschnitte gespalten werden und wobei die mechanischen Kräfte aus verschiedenen Richtungen relativ zur Längsachse der Borsten (12,22) aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Kräfte mittels zumindest eines stumpfen Werkzeugs (13;17), insbesondere eines Schlagwerkzeuges aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Kräfte intermittierend aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Kräfte im wesentlichen radial zur Längsachse der Borsten (12,22) aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (13;17) in seiner Position relativ zu den zu bearbeitenden Borsten (12,22) verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (12,22) im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (13) um die Längsachse der zu bearbeitenden Borsten (12,22) in verschiedene Arbeitsstellungen verstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten um eine parallel zu ihren Längsachsen verlaufende Achse gedreht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Kräfte in unterschiedlichen axialen Abschnitten der Borsten aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Werkzeuge (13,13') vorgesehen sind, die eine unterschiedliche Ausrichtung relativ zu den zu bearbeitenden Borsten aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die spaltbaren Borsten (12) aus zwei koextrudierten Polymeren in geometrisch regelmäßiger Anordnung mit im wesentlichen in Achsrichtung verlaufenden Grenzschichten gebildet sind, in denen verminderte Sekundär-Bindungskräfte herrschen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Monofil eine Matrix aus dem die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Borste bestimmenden Polymer aufweist und dass das zweite Polymer in Form dünner Schichten in der Matrix eingelagert ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Borstenfeld aus spaltbaren Borsten (12) und nicht spaltbaren Borsten (22) mit dem mechanischen Kräften beaufschlagt wird, wobei nur die spaltbaren Borsten (12) in die Teilquerschnitte gespalten werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der gespaltenen Borsten und die Enden der ungespaltenen Borsten in der gleichen Hüllfläche liegen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der gespaltenen Borsten und die Enden der ungespaltenen Borsten in unterschiedlichen Hüllflächen liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilquerschnitte der gespaltenen Borsten jeweils durch Schlitzung in weitere Teilquerschnitte unterteilt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenenden einer weiteren Bearbeitung unterzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Bearbeitung ein mechanisches und/oder thermisches Bearbeiten, insbesondere ein Verrunden ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Bearbeitung gleichzeitig mit der Aufbringung der mechanischen Spaltkräfte erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Bearbeitung und die Aufbringung der mechanischen Spaltkräfte mit dem gleichen Werkzeug (17) oder den gleichen Werkzeugen erfolgt.