EP1833654A2 - Verfahren zum herstellen einer interdentalbürste - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer interdentalbürste

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EP1833654A2
EP1833654A2 EP06700001A EP06700001A EP1833654A2 EP 1833654 A2 EP1833654 A2 EP 1833654A2 EP 06700001 A EP06700001 A EP 06700001A EP 06700001 A EP06700001 A EP 06700001A EP 1833654 A2 EP1833654 A2 EP 1833654A2
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EP
European Patent Office
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core
bristles
core strand
strand
bristle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06700001A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ueli Breitschmid
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.)
Curaden International AG
Original Assignee
Curaden International AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Curaden International AG filed Critical Curaden International AG
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Publication of EP1833654A2 publication Critical patent/EP1833654A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C53/14Twisting
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    • A46B2200/10For human or animal care
    • A46B2200/1066Toothbrush for cleaning the teeth or dentures
    • A46B2200/108Inter-dental toothbrush, i.e. for cleaning interdental spaces specifically

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cleaning device having at least one core strand and with cleaning elements protruding therefrom, wherein the at least one core strand is extruded with at least one lamella integrally formed thereon by a strand extrusion process and the at least one lamella subsequently divided into sections or bristle elements becomes. Furthermore, the invention relates to a produced by this method cleaning device, in particular an interdental brush. State of the art
  • Interdental brushes are fine brushes for cleaning the tsarine spaces. Conventionally, they are made by placing plastic bristles between two coated metal wires, after which the two metal wires are twisted together so that the bristles are pinched. At the protruding end of the twisted wires, a plastic part may be formed, which can be used interchangeably in a holder (WO 86/02532, Curaden AG). In addition to manually guided interdental brushes, there are also motorized (US 6,253,404 B1, Braun GmbH).
  • JP 3-22723 (Jota Denkirozai) describes an interdental brush that can be made by a two-part injection mold. This technique was used in the
  • a disadvantage of the known injection molding process is the complex production. Making the molds is very costly and the delicate shapes for the bristles are delicate.
  • Sections, slots or protrusions is formed.
  • the bristles are in a first
  • Step extruded as a strand with one or more longitudinally extending lamella Step extruded as a strand with one or more longitudinally extending lamella.
  • the slats are cut by roller blades, so that a filament row is formed.
  • the object of the invention is to specify a method for producing cleaning devices, in particular interdental brushes, which belongs to the technical field mentioned at the outset and which is technically efficient and inexpensive.
  • the cleaning device or the brush (in particular the part with the cleaning elements or bristles) is produced by a Strangextrusions vide.
  • the bristles or cleaning elements are made of the same material as the core strand (which forms the stem) and practically in the same process.
  • the extrusion extrusion process makes it possible to produce the cleaning devices or brushes in a continuously running process. This is a significant advantage over an injection molding process, in which a mold (whose manufacture also means a considerable effort) repeatedly prepared, ejected and emptied.
  • the bristles can be produced by first extruding a continuous lamella and subsequently splitting this lamina into sections or bristles (eg in the cooled state).
  • the length of the lamella can z. B. be limited to the desired length of the bristle head of the brush, without terminating the extrusion process.
  • the region of the extrusion opening which generates the lamella is periodically closed. It makes sense to also divide the slats into individual bristles with means that are suitable for a continuous process.
  • bristle-like cleaning elements and lamellar cleaning elements can be formed.
  • a core strand is to be understood here as that part of the extrudate which forms the stem or at least part of the stem of the brush ("bristle carrier").
  • the core strand may consist continuously of the plastic material with which the extruder is filled. However, it can also have a soul (eg a metal wire or a plastic filament or several such wires or filaments).
  • the extrusion die has a "central" opening through which the core strand is extruded. From this opening at least one slot-shaped opening leads away, through which the plastic lamella is extruded together with (at the same time) the Kemstrang. The slot-shaped opening is thus connected to the "central" opening.
  • the core strand with the bristle elements formed thereon is twisted helically in the longitudinal direction, so that the bristle arrangements formed on the core strand run helically and not on a straight line. Viewed over a certain length of the brush, this results in a regular distribution of the bristles over the circumference. In principle, this replicates the per se proven bristle arrangement of the conventional interdental brushes (in which plastic bristles are fixed between two twisted wires).
  • the slope of the helix created during twisting or twisting makes it possible to set the number of bristles per angular segment.
  • the core strand is twisted with the bristles so far that in a purely linear movement performed the interdental brush substantially no area between two bristles exists, which is not swept by a bristle.
  • the interdental brush is not operated manually, but operated with a motor (as known, for example, from US Pat. No. 6,253,404 B1, Braun GmbH), then the bristle arrangements can also be linear. The twisting of the core strand is therefore not mandatory.
  • the helical arrangement of the bristles can also be produced by initially having two core strands with at least one respective molded bristle arrangement are prepared (as shown above) and that then the two core strands are twisted together. When twisting, care is taken that the bristle arrangements are radially outward in a diametrically opposite direction. Preferably, two linear bristle arrangements are prepared per core strand, which are approximately at 90 ° to each other. During twisting, a brush can be produced in this way, in which there are four helically circulating bristle rows, all of which are in a 90 ° position relative to the angularly adjacent bristle rows.
  • the lamellae or bristles formed on a core strand are arranged in a preferred embodiment not only along a line, but take a wider angular range with respect to the longitudinal axis of the core strand, z. B. an angular range of a maximum of 90 °. In this way, a denser bristle field can be achieved, even if the core strands are not or not so much twisted or twisted. As a rule, an angle range of less than 90 ° will suffice. But it is also conceivable that the angular range is 120 ° - 150 °. The bristles do not all have to have the same length.
  • the core strands should be twisted with a minimum pitch angle.
  • the pitch angle is related to the helix, which describes a twisted Kemstrang. If the helix is elongated, the pitch angle is by definition large. If the pitch angle chosen very small, the core strands are at two points or lines together (comparable to a coil spring).
  • One, two, three, four or more lamellae may be extruded on the core strand, from which one, two, three or four or more rows of bristles are cut.
  • the (thin) lamellar extrusion slots are preferably distributed over the circumference at equal angular intervals (for example two in 180 ° or or four in a 90 ° position relative to one another).
  • the soul in a first method step during the extrusion of the core strand, at least one core of metal or plastic is guided through the extrusion die and embedded in the plastic to be extruded becomes.
  • the soul has a stabilizing function. In particular, it can assist the process step of twisting the core strand by ensuring that the helical shape becomes regular and no material breakage occurs.
  • the soul may be circular in cross-section or strip-shaped.
  • a non-rotationally symmetrical (for example, oval or strip-shaped) cross-section is advantageous because it can better translate the twist into a helix of the bristle rows.
  • the extrusion nozzle has an opening of the shape that its core diameter is greater than the diameter of the core to be embedded, and which is so large that the soul, which is guided through this opening, is completely embedded in the extruded plastic during extrusion ,
  • the lamella molded onto the core strand by the extrusion process is divided into bristle elements.
  • the division of the lamella into individual bristles can advantageously be effected by rotating roll knives.
  • the core strand is pulled through counter-rotating cutting rollers in such a way that the lamella is caught and split by the rotating knives of the rolls.
  • the axis of rotation of the rolls is transverse to the longitudinal axis of the core strand (conveying direction of the extrusion process).
  • the blade is divided by a rotating knife whose cutting blades are arranged like a propeller.
  • the axis of rotation of such a knife is substantially parallel to the longitudinal axis of the core strand.
  • the blade can be divided by a pendulum knife into bristles, wherein the axis of rotation of the pendulum motion is aligned parallel to the longitudinal axis of the core strand.
  • the blade is cut by a wire into bristles by the wire is wound at high speed and still soft plastic helically around the core strand with the integrally formed lamella.
  • the core strand can be twisted in a subsequent third method step.
  • the three method steps are carried out immediately after one another, ie in a continuous process sequence.
  • the twisting of the extruded strand about its longitudinal axis not only produces helical boron but can also improve the stability of the brush.
  • a guide element is provided at a first point of the production process, which fixes the extruded strand orient istsfflessig, and provided at a second (downstream) location of the production process, a twisting device which rotates the extruded strand about its longitudinal axis helically. Under certain circumstances, it may be advantageous to briefly heat the twisted core strand in order to reduce the torsional material stress.
  • the strand is cut to length brush and assembled.
  • the bristles or makeselelente can also be produced in the extrusion by the individual bristles are produced by a discontinuous extrusion.
  • the temporary suspension or prevention of the extrusion in the area of the lamellar opening of the extrusion die creates areas with and without bristles, ie a row of bristles.
  • An arbitrary sequence of bristles can thus be generated by the timing of this extrusion interruption, ie the bristle gap and the "axial" width of the individual bristles (ie the extension of the bristle cross section in the direction parallel to the core strand) can be adjusted with this method.
  • bristle-free sections can be produced at intervals by intermittent extrusion. These sections form the part of the brush, which later serves for attachment to the handle. Thus, by extrusion and without another additional process step, the bristle row and the attachment serving part of the brush are produced in a single process step.
  • the bristle-free sections can also be produced by subsequently removing (cutting off) the lamellas or bristles or cleaning elements in regions.
  • bristles instead of a periodic and uniform sequence of bristles, it is also possible to extrude rows of bristles with variable bristle spacings, in order to produce, for example, bristles. B. generate areas of high or low density of bristles. This proves to be advantageous when specific cleaning requirements are placed on the brush. Under certain circumstances, the angled geometry of interdental spaces can be better taken into account.
  • the "axial" width of the bristle i.e., the extension of the bristle cross section in the direction parallel to the core strand
  • the stiffness of the bristle in the longitudinal direction of the core strand can be increased. With bristles (or lamellae) extended in the core strand longitudinal direction, a cleaning effect similar to flossing can be achieved.
  • closure devices are provided which seal the extrusion die in the region of the lamella opening.
  • the extrusion can be temporarily interrupted.
  • a slit diaphragm is pushed so far into a gap opening, which is located in the region of the slat nozzle opening, until only the actual core strand can be extruded through the extrusion die. After a certain time interval, the slit is pulled out of the gap opening again and a defined long bristle-free section has been extruded.
  • closure devices can be z. B.
  • Iris diaphragms rotationally symmetrically functioning diaphragms
  • revolver diaphragms eccentrically mounted shutter blades, which are pivoted into the extrusion opening
  • Fig. 1 is a schematic representation of a handle with an interdental brush, wherein the brush head is clamped at its end in the handle.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the brush head with inner twisted wire core and plastic sheath.
  • Fig. 3 is a schematic representation of an embodiment of the brush with a straight bristle row and attached coupling part.
  • Fig. 4 is a schematic representation of a plastic extrusion plant for carrying out the inventive method.
  • Fig. 5 is a schematic representation of an extrusion die with four slot-shaped radial openings.
  • Fig. 6a, b A schematic perspective view of the extrudate strand before and after cutting the lamellae.
  • Fig. 7 is a schematic representation of a device for rotating the extrudate strand.
  • Fig. 8 A schematic representation of an embodiment in which two separate extrudate strands are produced, which are then twisted into a single strand.
  • Fig. 9 A schematic representation of an extrusion die with sliding closures.
  • FIG. 10 is a schematic representation of a cutting device for producing the
  • FIG. 1 1 A schematic representation of two twisted core strands. 12 is a schematic perspective view of a core strand with an azimuthally extending bristle field.
  • Figure 1 shows a per se known handle 1 with an interdental brush 2.
  • the handle 1 tapers towards a stalk-like portion 3, which is slightly angled towards the end.
  • the angled portion of section 3 is z. B. with a hole (not shown) is provided and has an external thread 4.
  • the interdental brush 2 can be inserted with its attachment portion 5 through the hole of the angled portion 3 and clamped with a union nut 6 (or other fixing) on the handle 1.
  • Figure 2 shows schematically a particularly preferred embodiment of the inventive interdental brush 2. It has a core strand 12, to which bristles 20, 21, 22, etc. integrally (integrally) are formed.
  • the core strand 12 is z.
  • the wires 10, 11 support or generate the twist of the core strand 12.
  • the twisted wires are completely surrounded by a plastic jacket, from which radial bristles 20 , 21, 22 etc. arise.
  • the bristles are over a length of z. B. 10 mm not available. This part of the brush forms a fastening portion 5 and serves for attachment to the handle. 1
  • the bristles 20, 21, 22, etc. form a row of bristles which runs helically around the core strand 12. For the sake of clarity of illustration, only a single bristle row is shown in FIG. In practice, however, at least two, preferably even four rows of bristles will be provided. This helical arrangement allows effective cleaning of the interdental spaces even when the interdental brush is not rotated.
  • 3 shows another embodiment of the interdental brush 30.
  • the fastening section is provided with a stable plastic molding 31 (with a T-shaped end, for example), as it is known as such, for example, from WO 86/02532 (Curaden AG) is.
  • the T-shaped end can be fixed with the union nut 6 on the handle 1 so that unintended withdrawal of the interdental brush 2 is prevented from the handle 1 during use.
  • the interdental brush 30, in contrast to the embodiment of Figure 1 has no soul.
  • the bristles are arranged in two linear bristle rows 32, 33 along the core strand 34.
  • the bristles are all the same length in the embodiment shown.
  • Such a bristle arrangement is suitable for. B. for motorized interdental brushes.
  • the length of the bristles is typically between 0.5 and 1 mm long, so that they can be easily inserted into narrow interdental spaces and have a good cleaning effect. If bristles are too long, the inherent stability and resilience of the bristles may be too low.
  • the bristle density in the longitudinal direction of the core strand should be as high as possible. Typically, a bristle density of at least 5 (eg 8-10) bristles per millimeter is desired. But it can also be less bristles, depending on the diameter of the respective bristle. In a preferred embodiment, the individual bristles are rod-shaped and have a diameter of a fraction of a millimeter (eg 1/10 mm). Thus, the bristle is resistant enough to achieve a cleansing effect and yet flexible enough to cause any damage in the tooth area.
  • FIG. 4 shows a strand extrusion apparatus with which the above-described interdental brushes or brush heads can be produced.
  • the required starting materials 42 are fed in a conventional manner via a hopper 41 to the extruder 40 and heated there (heating element 43).
  • the starting materials may, for.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PA polyamine
  • rubber or rubber are also conceivable are rubber or rubber.
  • the starting material according to the functional mixed principle of a meat grinder homogenized and compressed and transported to the extrusion die 45.
  • the plastic extrusion compound thus prepared is extruded through the extrusion die 45 into a rod-shaped extrudate strand 47 with endless lamellae.
  • two wires 61, 62 which form the core of the core strand of the interdental brush, are simultaneously unwound from the wire roll 46 and passed through the extrusion die 45 during extrusion.
  • FIG. 5 shows the extrusion nozzle 45 in the axial cross section.
  • the extrusion opening 50 has a central passage 51, to which four radially outwardly extending, slot-shaped passages 52, 53, 54, 55 follow.
  • the central passage 51 is z. Circular, the slot-shaped passages 52, 53, 54, 55 have a width less than the diameter of the central passage 51.
  • the slot-shaped passages 52, 53, 54, 55 have one substantially over their entire length constant width. Their shape determines the cross section of the slats to be extruded, from which the bristles or cleaning elements are formed.
  • FIG. 6a shows a schematic perspective view of the extrudate strand 47.
  • the core strand 60 with the two wires 61, 62 and the four integrally formed endless lamellae 63, 64, 65, 66 are shown.
  • the endless fins 63, 64, 65, 66 are to be divided into individual bristles.
  • cutting rollers 48.1, 48.2 and 49.1, 49.2 can be used for this purpose.
  • the cutting rollers have circumferentially mounted blades 48.1 1, 48.21, 49.1 1, 49.21.
  • the two cutting rollers 48.1, 48.2 are used for dividing the two endless plates 63, 65. They are arranged and designed so that the core strand 60 and the two endless plates 64, 66 can pass freely between, while with the knives 48.1 1, 48.21 the endless lamellae 63 , 65 are cut.
  • the second pair of cutting rollers 49.1, 49.2 generates the cuts on the other two endless disks 64, 66.
  • the axes of rotation of the cutting rollers 49.1, 49.2 are perpendicular to the axes of rotation of the cutting rollers 48.1, 48.2.
  • the endless lamellae 63, 64, 65, 66 are thus cut at regular intervals after the extrusion nozzle, so that a row of bristles 63.1, 63.2, 63.3 or 64.1, 64.2, 64.3 and 65.1, 65.2, 65.3 and 66.1, 66.2, 66.3, respectively, as shown in FIG. 6b. (The distances between the bristles are greatly exaggerated in Figure 6b.) The aim is to keep these distances as small as possible, eg similar to the teeth of a comb).
  • the core strand 60 is finally helically twisted, so that the rows of bristles extend helically along the shell side of the core strand 60 (as indicated in FIG. 2).
  • Figure 7 shows a schematic representation of a device which can rotate the extrudate strand 47 continuously.
  • the extrudate strand 47 is passed between two retention rollers 70, 71. These ensure that the extrudate strand 47 maintains a predetermined orientation with respect to its longitudinal axis.
  • a rotating device 72 is provided, which rotates the extrudate strand 47 about its longitudinal axis.
  • the twisting device 72 may be realized by two retaining rollers 73, 74, which are rotated as a pair about the longitudinal axis of the extrudate strand.
  • the holding rollers 73, 74 hold the extrudate strand (during longitudinal feeding) orientationally and therefore force it to twist during rotation.
  • a material fixation by heating, by ultraviolet radiation or by chemical treatment of the plastic can take place in the area between the retaining rollers 70, 71 and the retaining rollers 73, 74.
  • the extrudate strand 47 is cut with a cutting device 75 to a desired piece length to form interdental brushes.
  • the endless lamellae 63, 64, 65, 66 can be removed in sections already after the extrusion. It can, for. B. in the cutting rollers 48.1, 48.2, 49.1, 49.2 be provided a cutting profile, which at regular intervals gaps in the endless plates 63, 64, 65, 66 intersects according to the required length of the attachment portion.
  • the bristles are removed in sections before the cutting device (eg with a laser).
  • the extrudate strand 47 can also be wound up on a spool for shipping, so that the assembly of the interdental brush takes place at another location.
  • Figure 8 shows an embodiment in which first two separate extrudate strands 80, 81 are made, which are then twisted into a single strand.
  • Each of the two extrudate strands 80, 81 has a core strand 88, 89 with z. B.
  • two endless lamellae 82, 83 and 84, 85 which are at an angle of about 90 ° to each other. If the two extrudate strands 80, 81 are combined, the result is an overall image in which four endless blades 82, 83, 84, 85 project from the twisted core strand in a regular, star-shaped arrangement.
  • both core strands 88, 89 have a flattened side 86, 87.
  • the core strands can in cross section z. B. strip-shaped, rectangular or semicircular. If a strong twist is chosen (i.e., a small pitch angle of the twist), it may suffice for a sufficiently dense bristle field if only one bristle strand (i.e., a sliced fin) is provided.
  • FIG. 9 shows an extrusion die 90, which is provided with sliding closures 91, 92, 93, 94.
  • the sliding closures 91, 92, 93, 94 can be electronically controlled extended and retracted.
  • the slot-shaped passages 95, 97 are concealed, so that although the core strand, but not the lamella can be extruded.
  • the extended state sliding closures 92, 94
  • the slot-shaped passages remain 96, 98 and the lamellae are extruded with.
  • the slide fasteners 91, 92, 93, 94 are operated synchronously, ie all four are retracted and extended simultaneously.
  • the bristles are formed.
  • the plastic is extruded quasi intermittently.
  • the mentioned slide closures 91, 92, 93, 94 can also be used to form bristle-free fastening sections.
  • slidable sliding closures can also be provided in the circumferential direction.
  • a rotary shutter Such one essentially consists of a disk which is arranged directly on the output side of the extrusion nozzle and in principle has the same openings (ie a central passage and, for example, four slot-shaped, radially running passageways). The disk is arranged coaxially with the extrusion nozzle and is rotatably mounted around the central opening. By turning back and forth (or by continuously rotating) the rotary shutter, the orifices of the extrusion nozzle are periodically opened and closed.
  • the Drehverschi uss may also be formed in the manner of a ring having an inner diameter corresponding to the staked by the slot-shaped nozzle areas circular area and which has four pointing to the center finger or knife. When the rotary shutter is rotated, the four blades or fingers sever the slats extruded from the slit-shaped openings.
  • FIG. 10 shows a cutting device 100, which serves to produce the bristles and is designed in a similar manner to the rotary closure just described. It is first an extrudate, as shown in Figure 6a, generated and subsequently pulled by the cutting device.
  • the cutter has a fixed guide passage 101 which is adapted to the cross-sectional shape of the extrudate. That is, the guide passage 101 has a similar shape to the extrusion nozzle 90 (central passage and four radially-passing slot openings).
  • the rotary blade 102 On the output side of the guide passage 101, the rotary blade 102 is arranged. It has an outer ring 102 and an inner free area, in which four cutting fingers 103, 104, 105, 106 protrude substantially radially.
  • the cutting fingers 103, 104, 105, 106 are oriented slightly obliquely to the radial direction so that the blades of the extrudate are cut in from the outside in when the rotary blade 102 is rotated (in the arrowed direction).
  • the core strand can be briefly heated after or during the twisting (for example by infrared radiation).
  • Figure 1 1 shows a section in the longitudinal direction of an inventive interdental brush.
  • Two core strands 1 10, 1 1 1 1 are closely twisted around each other.
  • each core strand 1 10, 1 1 1 has a metal wire 1 12, 1 13 as a soul.
  • At each core strand 1 10, 1 1 1 is an extruded row of bristles 1 14, 1 15 formed, which may be made in the manner described above.
  • the two Kemstrzane 1 10, 1 1 1 1 together form a stem of an interdental brush, of which the bristle rows 1 14, 1 15 are substantially radially (with respect to the stem axis) to the outside.
  • the bristle rows are helical and form z.
  • B. a cylindrical "bristle space" (which surrounds the stem axis and which defines the cleaning area of the brush).
  • the twist is chosen so narrow that each of the core strands 1 10, 1 1 1 contacted the other at least two places (or two lines of contact 1 16, 117).
  • Slope angle ß is therefore as small as possible, z. B. less than 20 °, in particular 10 ° - 15 °.
  • each individual core strand can preferably be impressed with an additional inner twist. In this way it can additionally be ensured that the rows of bristles project outwardly in the radial direction with respect to the shaft axis of the interdental brush.
  • a metal wire core and a plastic fiber or a plastic wire may be provided as the core of the strand. It can also be worked without a wire core. That is, the core strand can be made homogeneous from a material.
  • FIG. 12 shows that the core strand 120 can be equipped not only with a single row of bristles, but with a plurality of bristle rows 121, 122, 123, 124, etc., which has a bristle field in an angular range ⁇ of, for example,. B. define a maximum of 90 °.
  • the "cylindrical bristle space" of the interdental brush on the whole is very dense.
  • the bristles do not need to have a constant cross section. They can also rejuvenate to their outer end.
  • the shape can be set almost freely through the extrusion opening.
  • the bristle density (in the longitudinal direction) can also be varied. It is therefore also possible to produce specially adapted to specific purposes, irregular bristle fields.
  • the extension of the bristle cross sections in the core strand longitudinal direction can be greater than that in the circumferential direction of the core strand, ie the bristles can be sheet-shaped or band-shaped.
  • the plastic sheath in the region of the attachment section can also be completely omitted or removed. Such an exposed soul can then be embedded in a solid plastic molding or serve directly for attachment to the handle.

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Abstract

Zur Herstellung einer Bürste (2), insbesondere einer Interdentalbürste werden mittels eines Extrusionsverfahren z. B. zwei Kemstränge (80, 81) mit mindestens einer angeformten Lamelle (82, 83, 84, 85) extrudiert. Die Lamellen werden nachträglich in Borstenelemente zerteilt. Die Interdentalbürste kann auch in einem intermittierenden Strangextrusionsververfahren erzeugt werden, indem mindestens ein Kernstrang mit mindestens einer angeformten Borstenreihe extrudiert wird. Die durch obige Verfahren hergestellte Bürste wird in einem weiteren Verfahrensschritt verdreht bzw. verdrillt, so dass die Borsten in Längsrichtung der Bürste schraubenförmig angeordnet sind.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Reinigungsgeräts
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Reinigungsgeräts mit mindestens einem Kernstrang und mit von diesem abstehenden Reinigungselementen, wobei der mindestens eine Kernstrang mit mindestens einer an diesem angeformten Lamelle durch ein Strangextrusionsverfahren extrudiert wird und die mindestens eine Lamelle nachträglich in Abschnitte bzw. in Borstenelemente zerteilt wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein nach diesem Verfahren hergestelltes Reinigungsgerät, insbesondere eine Interdentalbürste. Stand der Technik
Interdentalbürsten sind feine Bürsten zum Reinigen der Zarinzwischenräume. Konventionell werden sie dadurch hergestellt, dass Kunststoffborsten zwischen zwei beschichtete Metalldrähte gebracht werden, wonach die beiden Metalldrähte miteinander verdrillt werden, so dass die Borsten eingeklemmt werden. Am überstehenden Ende der verdrillten Drähte kann ein Kunststoffteil angeformt sein, welches in einem Halter auswechselbar eingesetzt werden kann (WO 86/02532, Curaden AG). Neben manuell geführten Interdentalbürsten gibt es auch motorisch betriebene (US 6,253,404 B1, Braun GmbH).
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Interdentalbürsten integral aus Kunststoff herzustellen. Aus der JP 61-37153 (Kowa-Sogo Kenkyusho) ist z. B. eine Art Zahnstocher mit angeformten Borsten bekannt, welcher durch ein Spritzgussverfahren hergestellt wird.
Auch die JP 3-22723 (Jota Denkirozai) beschreibt eine Interdentalbürste, die durch eine zweiteilige Spritzgussform hergestellt werden kann. Diese Technik wurde in der
EP 1 147 750 A1 (Sunstar) dahingehend weiterentwickelt, dass die Borsten sternförmig, d. h. mit Verzeigungen ausgebildet sind.
Nachteilig bei den bekannten Spritzgussverfahren ist die aufwändige Produktion. Das Herstellen der Formen ist sehr kostenintensiv und die feingliedrigen Formen für die Borsten sind heikel.
Zur Herstellung von Borsten (Filamenten) sind auch Strangextrusionsverfahren vorgeschlagen worden. Die US 6,018,840 A offenbart Zahnhygieneartikel mit oberflächenstrukturierten Borsten, wobei die Oberflächenstruktur der Borsten durch
Einschnitte, Schlitze oder Vorsprünge gebildet wird. Die Borsten werden in einem ersten
Schritt als Strang mit einer oder mehreren in Längsrichtung verlaufenden Lamelle extrudiert. In einem zweiten Schritt werden die Lamellen durch Walzenmesser eingeschnitten, so dass eine Filamentreihe gebildet wird.
Aus der US 6,161,243 A sind extrudierte Borsten bekannt, bei denen um einen Kernstrang z. B. Helix-Lamellen umlaufen. Die Helix-Lamellen sollen den Reinigungseffekt der Borste erhöhen. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörendes Verfahren zum Herstellen von Reinigungsgeräten, insbesondere von Interdentalbürsten anzugeben, welches technisch effizient und kostengünstig ist.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert.
Gemäss der Erfindung wird das Reinigungsgerät bzw. die Bürste (insbesondere der Teil mit den Reinigungselementen bzw. Borsten) durch ein Strangextrusionsverfahren produziert. Die Borsten bzw. Reinigungselemente werden dabei aus dem gleichen Material wie der Kernstrang (welcher den Stiel bildet) und praktisch im gleichen Prozess hergestellt. Das Strangextrusionsverfahren ermöglicht es, die Reinigungsgeräte bzw. Bürsten in einem kontinuierlich laufenden Prozess herzustellen. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber einem Spritzgussverfahren, bei welchem eine Form (deren Herstellung zudem einen beträchtlichen Aufwand bedeutet) immer wieder neu präpariert, ausgespritzt und entleert werden muss.
Es werden zunächst zwei oder mehr Kemstränge separat extrudiert. Dann werden zuerst die angeformten Lamellen eingeschnitten zur Bildung von Borsten und danach diese vorbereiteten Kernstränge miteinander verdrillt.
Die Borsten können dadurch erzeugt werden, dass zunächst eine durchgehende Lamelle extrudiert wird und dass diese Lamelle nachträglich (z. B. im erkalteten Zustand) in Ab- schnitte bzw. in Borsten zerteilt wird. Die Länge der Lamelle kann z. B. auf die gewünschte Länge des Borstenkopfes der Bürste beschränkt werden, ohne den Extrusionsprozess zu beenden. Dazu wird der Bereich der Extrusionsöffnung, welcher die Lamelle generiert, periodisch geschlossen. Sinnvollerweise erfolgt auch das Zerteilen der Lamellen in einzelne Borsten mit Mitteln, die für einen kontinuierlichen Prozess geeignet sind. Anstelle von borstenartigen Reinigungselementen können auch lamellenartige Reinigungselemente gebildet werden. Unter einem Kernstrang soll hier derjenige Teil des Extrudates verstanden werden, welcher den Stiel oder zumindest einen Teil des Stiels der Bürste bildet ("Borstenträger"). Er ist in der Regel dicker als die an ihm angeformten Borsten bzw. als die Lamellen, welche in Borsten unterteilt werden. Der Kernstrang kann durchgehend aus dem Kunststoffmaterial bestehen, mit welchem der Extruder befüllt wird. Er kann aber auch zusätzlich eine Seele haben (z. B. einen Metalldraht oder ein Kunststofffilament bzw. mehrere solche Drähte bzw. Filamente).
Die Extrusionsdüse besitzt eine "zentrale" Öffnung, durch welche der Kernstrang extrudiert wird. Von dieser Öffnung führt zumindest eine schlitzförmige Öffnung weg, durch welche die Kunststofflamelle zusammen mit (gleichzeitig mit) dem Kemstrang extrudiert wird. Die schlitzförmige Öffnung ist also mit der "zentralen" Öffnung verbunden.
Vorzugsweise wird der Kernstrang mit den daran angeformten Borstenelementen in Längsrichtung schraubenförmig verdreht, so dass die am Kernstrang angeformten Borstenanordnungen schraubenförmig und nicht auf einer Geraden verlaufen. Über einen bestimm- ten Längenabschnitt der Bürste betrachtet, ergibt sich so eine regelmässige Verteilung der Borsten über den Umfang. Im Prinzip wird dadurch die an sich bewährte Borstenanordnung der konventionellen Interdentalbürsten nachgebildet (bei welcher Kunststoffborsten zwischen zwei verdrillten Drähten fixiert sind).
Über den Grad der Verdrillung, d. h. die Steigung der beim Verdrillen bzw. Verdrehen ent- stehenden Schraubenlinie, lässt sich die Anzahl der Borsten je Winkelsegment einstellen. Vorzugsweise wird der Kernstrang mit den Borsten soweit verdrillt, dass bei einer rein linear ausgeführten Bewegung der Interdentalbürste im Wesentlichen kein Bereich zwischen zwei Borsten existiert, der nicht von einer Borste überstrichen wird.
Wird die Interdentalbürste nicht manuell betätigt, sondern mit einem Motor betrieben (wie z. B. aus der US 6,253,404 B1, Braun GmbH bekannt), dann können die Borstenanordnungen auch linear sein. Das Verdrehen des Kernstrangs ist also nicht zwingend.
Die schraubenlinienförmige Anordnung der Borsten kann auch dadurch erzeugt werden, dass zunächst zwei Kernstränge mit mindestens je einer angeformten Borstenanordnung hergestellt werden (wie oben dargestellt) und dass dann die beiden Kernstränge miteinander verdrillt werden. Beim Verdrillen wird darauf geachtet, dass die Borstenanordnungen in diametral entgegengesetzter Richtung radial nach aussen stehen. Vorzugsweise werden pro Kernstrang zwei lineare Borstenanordnungen vorbereitet, welche ungefähr im 90° Win- kel zueinander stehen. Beim Verdrillen kann auf diese Weise eine Bürste erzeugt werden, bei welcher vier schraubenlinienförmig umlaufende Borstenreihen vorhanden sind, welche alle in einer 90°-Position relativ zu den winkelmässig benachbarten Borstenreihen stehen.
Die an einem Kernstrang angeformten Lamellen bzw. Borsten sind bei einer bevorzugten Ausführungsform nicht nur entlang einer Linie angeordnet, sondern nehmen einen breiteren Winkelbereich bezüglich der Längsachse des Kernstrangs ein, z. B. einen Winkelbereich von maximal 90°. Auf diese Weise kann ein dichteres Borstenfeld erreicht werden, auch wenn die Kernstränge nicht bzw. nicht so stark verdrillt bzw. verdreht werden. In der Regel wird ein Winkelbereich von weniger als 90° ausreichen. Es ist aber auch denkbar, dass der Winkelbereich 120° - 150° beträgt. Die Borsten brauchen nicht alle die selbe Länge zu haben.
Um ein möglichst regelmässiges und dichtes Borstenfeld zu erhalten, sollten die Kernstränge mit einem minimalen Steigungswinkel verdrillt werden. Der Steigungswinkel ist dabei auf die Schraubenlinie (Helix) bezogen, die ein verdrillter Kemstrang beschreibt. Ist die Schraubenlinie langgezogen, ist der Steigungswinkel definitionsgemäss gross. Wird der Steigungswinkel sehr klein gewählt, liegen die Kernstränge an zwei Stellen bzw. Linien aneinander an (vergleichbar zu einer Schraubenfeder).
Es können ein, zwei, drei, vier oder mehr Lamellen am Kernstrang extrudiert werden, aus welchen ein, zwei, drei bzw. vier oder mehr Borstenreihen geschnitten werden. Vorzugsweise werden die (dünnen) Lamellenextrusionsschlitze in gleichen winkelmässigen Ab- ständen über den Umfang verteilt (z. B. zwei in 180° oder oder vier in 90° Stellung zueinander).
Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem ersten Verfahrensschritt bei der Extrusion des Kernstranges wenigstens eine Seele aus Metall oder Kunststoff durch die Extrusionsdüse geführt und in den zu extrudierenden Kunststoff eingebettet wird. Der Seele kommt hierbei eine stabilisierende Funktion zu. Sie kann insbesondere den Prozessschritt des Verdrehens des Kernstrangs unterstützen, indem sichergestellt ist, dass die Schraubenform regelmässig wird und kein Materialbruch auftritt. Die Seele kann im Querschnitt kreisförmig oder auch streifenförmig sein. Insbesonders wenn nur ein Draht (bzw. nur ein einziges Kunststofffilament) als Seele vorgesehen ist, ist eine nicht rotationssymmetrischer (z. B. ovaler oder streifenförmiger) Querschnitt von Vorteil, weil dieser die Verdrehung besser in eine Schraubenlinie der Borstenreihen umsetzen kann.
Die Extrusionsdüse weist dabei eine Öffnung der Gestalt auf, dass ihr Kerndurchmesser grösser als der Durchmesser der einzubettenden Seele ist, und die so gross ist, dass die Seele, die durch diese Öffnung geführt wird, während der Extrusion vollständig in den zu extrudierenden Kunststoff eingebettet wird.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird die durch den Extrusionsprozess an den Kem- strang angeformte Lamelle in Borstenelemente zerteilt. Das Zerteilen der Lamelle in einzelne Borsten kann vorteilhaft durch rotierende Walzenmesser erfolgen. Der Kernstrang wird dabei so durch gegenläufig rotierende Schneidwalzen gezogen, dass die Lamelle von den rotierenden Messern der Walzen erfasst und zerteilt wird. Die Rotationsachse der Walzen steht quer zur Längsachse des Kernstrangs (Förderrichtung des Extrusionsprozesses).
In einer anderen Ausführung wird die Lamelle durch ein rotierendes Messer dessen Schneiden propellerartig angeordnet sind, zerteilt. Die Rotationsachse eines solchen Mes- sers ist im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Kernstrangs. In einer weiteren Ausführung kann die Lamelle durch ein pendelndes Messer in Borsten zerteilt werden, wobei die Drehachse der Pendelbewegung parallel zur Längsachse des Kernstrangs ausgerichtet ist. In einer wieder anderen Ausführung wird die Lamelle durch einen Draht in Borsten zerteilt, indem der Draht mit hoher Geschwindigkeit und bei noch weichem Kunststoff schraubenförmig um den Kernstrang mit der angeformten Lamelle gewickelt wird.
In einem nachfolgenden dritten Verfahrensschritt kann der Kernstrang gewünschtenfalls verdreht werden. Vorteilhafterweise werden die drei Verfahrensschritte unmittelbar nacheinander, d. h. in einem durchgehenden Prozessablauf durchgeführt. Das Verdrehen des extrudierten Stranges um seine Längsachse erzeugt nicht nur schraubenlinienförmige Bor- stenanordnungen, sondern kann auch die Stabilität der Bürste verbessern. Dabei wird an einer ersten Stelle des Produktionsverfahrens ein Führungselement vorgesehen, welches den extrudierten Strang orientierungsmässig fixiert, und an einer zweiten (stromabwärts) gelegenen Stelle des Produktionsverfahrens eine Verdrehvorrichtung vorgesehen, welche den extrudierten Strang um seine Längsachse schraubenlinienförmig verdreht. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, den verdrehten Kernstrang kurz zu erwärmen, um die torsionsbedingte Materialspannung zu reduzieren.
Anschliessend wird der Strang auf Bürstenlänge zugeschnitten und konfektioniert.
Alternativ kann auch erst der Strang auf Bürstenlänge geschnitten werden und anschlies- send die einzelnen Bürsten schraubenlinienförmig verdreht werden. Letzteres ist jedoch mit einem gewissen Mehraufwand verbunden, da die Bürsten einzeln nochmals aufgenommen werden müssen, um sie zu verdrillen.
In der Regel wird es genügen zwei Borstenreihen zu erzeugen, welche vom Kernstrang diametral entgegengesetzt radial nach aussen laufen. Die beiden Borstenreihen lassen sich aber auch in anderer Geometrie (mit beliebig vorgebbarem Winkel) herstellen. Durch geeignet ausgebildete Extrusionsdüsen können anwendungsspezifische Bürsten z. B. mit asymmetrisch verteilten Borstenreihen erzeugt werden.
Die Borsten bzw. Reinigungsemelente lassen sich auch bei der Extrusion herstellen, indem die einzelnen Borsten durch ein unterbrochenes Extrudieren erzeugt werden. Das zeitweise Aussetzen oder Verhindern der Extrusion im Bereich der Lamellenöffnung der Extrusions- düse, lässt Bereiche mit und ohne Borsten, also eine Borstenreihe entstehen. Über die zeitliche Steuerung dieser Extrusionsunterbrechung lässt sich somit eine beliebige Abfolge von Borsten erzeugen, d. h. der Borstenzwischenraum und die "axiale" Breite der einzelnen Borsten (d. h. die Ausdehnung des Borstenquerschnitts in Richtung parallel zum Kernstrang) lässt sich mit diesem Verfahren einstellen. Das (separate nachträgliche) Zerteilen der Lamellen in Borsten entfällt. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass durch das intermittierende Extrudieren in periodischen Abständen borstenfreie Abschnitte erzeugt werden können. Diese Abschnitte bilden den Teil der Bürste, der später zur Befestigung am Griffstück dient. Somit kann durch Extrusion und ohne einen weiteren zusätzlichen Verfahrensschritt die Borstenreihe und der zur Befestigung dienende Teil der Bürste in einem einzigen Verfahrensschritt hergestellt werden. Die borstenfreien Abschnitte können natürlich auch dadurch erzeugt werden, dass die Lamellen bzw. Borsten bzw. Reinigungselemente bereichsweise nachträglich entfernt (abgeschnitten) werden.
Anstelle einer periodischen und gleichmässigen Abfolge von Borsten lassen sich auch Borstenreihen mit variablen Borstenabständen extrudieren, um z. B. Bereiche hoher oder niedriger Dichte von Borsten zu generieren. Dies erweist sich als vorteilhaft, wenn spezifische Anforderungen beim Reinigen an die Bürste gestellt werden. So kann der verwinkelten Geometrie von Zahnzwischenräumen unter Umständen besser Rechnung getragen werden. Ebenso lässt sich mit diesem Extrusionsverfahren die "axiale" Breite der Borste (d. h. die Ausdehnung des Borstenquerschnitts in Richtung parallel zum Kernstrang) an die jeweiligen Erfordernisse anpassen. Mit streifenförmigen Borsten kann die Steifigkeit der Borste in Längsrichtung des Kernstrangs erhöht werden. Mit in Kernstrang-Längsrichtung ausgedehnten Borsten (bzw. Lamellen) kann Reinigungseffekt ähnlich wie bei Zahnseide erreicht werden.
Um Borstenelemente durch Extrusion herzustellen, sind Verschlussvorrichtungen vorgesehen, welche die Extrusionsdüse im Bereich der Lamellenöffnung verschliessen. Dadurch kann das Extrudieren zeitweilig unterbrochen werden. Vorzugsweise wird eine Spaltblende so weit in eine Spaltöffnung geschoben, welche sich im Bereich der Lamellendüsenöffnung befindet, bis durch die Extrusionsdüse nur noch der eigentliche Kernstrang extrudiert werden kann. Nach einem bestimmten Zeitintervall wird die Spaltblende aus der Spaltöffnung wieder herausgezogen und ein definiert langer borstenfreier Abschnitt ist extrudiert worden. Weiterhin geeignet als Verschlussvorrichtungen lassen sich z. B. Irisblenden (rotationssymmetrisch funktionierende Blenden) oder auch Revolverblenden (exzentrisch gela- gerte Verschlussblenden, welche in die Extrusionsöffnung eingeschwenkt werden) verwenden. Prinzipiell sind aber auch anders beschaffene Verschlusselemente einsetzbar, mit deren Hilfe sich die Düse verschliessen lässt.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Er- findung. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Griffs mit einer Interdentalbürste, bei welcher der Bürstenkopf an seinem Ende im Griffstück festgeklemmt wird.
Fig. 2 Eine schematische Darstellung des Bürstenkopfes mit innenliegenden verdrillten Drahtkern und Kunststoff ummantelung.
Fig. 3 Eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Bürste mit gerader Borstenreihe und aufgestecktem Kupplungsteil.
Fig. 4 Eine schematische Darstellung einer Kunststoffextrusionsanlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Fig. 5 Eine schematische Darstellung einer Extrusionsdüse mit vier schlitzförmigen radialen Öffnungen.
Fig. 6a, b Eine schematische perspektivische Ansicht des Extrudatstrangs vor und nach dem Schneiden der Lamellen.
Fig. 7 Eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Verdrehen des Extrudatstrangs.
Fig. 8 Eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, bei welcher zwei separate Extrudatstränge hergestellt werden, welche dann zu einem einzigen Strang verdrillt werden.
Fig. 9 Eine schematische Darstellung einer Extrusionsdüse mit Schiebeverschlüssen.
Fig. 10 Eine schematische Darstellung einer Schneidvorrichtung zum Erzeugen der
Borsten.
Fig. 1 1 Eine schematische Darstellung zweier verdrillter Kernstränge. Fig. 12 Eine schematische Perspektive Darstellung eines Kernstrangs mit einem azimutal sich erstreckenden Borstenfeld.
In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt ein an sich bekanntes Griffstück 1 mit einer Interdentalbürste 2. Das Griffstück 1 verjüngt sich hin zu einem stielartigen Abschnitt 3, welcher zum Ende hin leicht abgewinkelt ist. Der abgewinkelte Bereich des Abschnitts 3 ist z. B. mit einem Loch (nicht dargestellt) versehen ist und hat ein Aussengewinde 4. Die Interdentalbürste 2 kann mit ihrem Befestigungsabschnitt 5 durch das Loch des abgewinkelten Abschnittes 3 gesteckt und mit einer Überwurfmutter 6 (oder einem anderen Fixierelement) am Griffstück 1 festgeklemmt werden.
Figur 2 zeigt schematisch eine besonders bevorzugte Ausführung der erfindungsgemässen Interdental bürste 2. Sie hat einen Kernstrang 12, an welchem Borsten 20, 21, 22 etc. integral (einstückig) angeformt sind. Der Kernstrang 12 ist z. B. etwa 20 mm lang und ent- hält als Seele zwei Drähte 10, 1 1. Die Drähte 10, 1 1 unterstützen bzw. erzeugen die Verdrillung des Kernstrangs 12. Die verdrillten Drähte sind vollständig von einem Kunststoffmantel umgeben, aus welchem radial Borsten 20, 21 , 22 etc. entspringen. An einem Ende der Interdentalbürste sind die Borsten über eine Länge von z. B. 10 mm nicht vorhanden. Dieser Teil der Bürste bildet einen Befestigungsabschnitt 5 und dient zur Befestigung am Griffstück 1.
Die Borsten 20, 21, 22 etc. bilden eine Borstenreihe, die schraubenlinienförmig um den Kernstrang 12 herumläuft. Der Klarheit der Darstellung willen ist in Figur 2 nur eine einzige Borstenreihe gezeigt. In der Praxis werden aber mindestens zwei, vorzugsweise sogar vier Borstenreihen vorgesehen sein. Diese schraubenlinienförmige Anordnung ermöglicht eine effektive Reinigung der Zahnzwischenräume, auch wenn die Interdentalbürste nicht rotierend bewegt wird. Figur 3 zeigt eine andere Ausgestaltung der Interdentalbürste 30. Bei dieser ist der Befestigungsabschnitt mit einem stabilen Kunststoffformteil 31 (mit einem z. B. T-förmigen Ende) versehen, wie er als solcher beispielsweise aus der WO 86/02532 (Curaden AG) bekannt ist. Das T-förmige Ende kann mit der Überwurfmutter 6 am Griffstück 1 derart fixiert werden, dass ein nicht beabsichtigtes Herausziehen der Interdentalbürste 2 aus dem Griffstück 1 während des Gebrauchs verhindert wird.
Die Interdentalbürste 30 hat im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 1 keine Seele. Die Borsten sind in zwei linearen Borstenreihen 32, 33 entlang des Kernstrangs 34 angeordnet. Die Borsten sind in der gezeigten Ausführungsform alle gleich lang. Eine solche Borstenanordnung eignet sich z. B. für motorbetriebene Interdentalbürsten.
Die Länge der Borsten ist typischerweise zwischen 0.5 und 1 mm lang, damit sie problemlos in enge Zahnzwischenräume eingeführt werden können und eine gute Reinigungswirkung haben. Bei zu langen Borsten kann unter Umständen die Eigenstabiliät und Belastbarkeit der Borsten zu gering sein.
Die Borstendichte in Längsrichtung des Kernstrangs betrachtet, soll so hoch wie möglich sein. Typischerweise wird eine Borstendichte von mindestens 5 (z. B. 8 - 10) Borsten je Millimeter angestrebt. Es können aber durchaus auch weniger Borsten sein, abhängig vom Durchmesser der jeweiligen Borste. In einer bevorzugten Ausführung besitzen die einzelnen Borsten eine Stangenform und haben einen Durchmesser von einem Bruchteil eines Millimeters (z. B. 1/10 mm). Damit ist die Borste widerstandsfähig genug, um eine reinigende Wirkung zu erzielen und trotzdem flexibel genug, um keine Schädigung im Zahnbereich hervorzurufen.
In Figur 4 ist eine Strangextrusionsvorrichtung dargestellt, mit der die oben beschriebenen Interdentalbürsten bzw. der Bürstenköpfe hergestellt werden können. Die benötigten Ausgangsmaterialien 42 werden in an sich bekannter Weise über einen Einfülltrichter 41 dem Extruder 40 zugeführt und dort erwärmt (Heizelement 43). Die Ausgangsmaterialien können z. B. Polyethylen (PE), thermoplastische Polymere wie Polypropylen (PP), Polye- thylenterephthalat (PET) oder Polyamin (PA) sein. Denkbar sind auch Gummi oder Kautschuk. Mit einer Extruderschnecke 44 wird das Ausgangsmaterial nach dem Funktions- prinzip eines Fleischwolfes vermischt, homogenisiert und verdichtet und zur Extrusions- düse 45 transportiert. Die so präparierte plastische Extrudiermasse wird durch die Extru- sionsdüse 45 zu einem stabförmigen Extrudatstrang 47 mit Endloslamellen extrudiert. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden beim Extrudieren gleich- zeitig zwei Drähte 61 , 62, die die Seele des Kernstranges der Interdentalbürste bilden, von der Drahtrolle 46 abgewickelt und durch die Extrudierdüse 45 geführt.
Figur 5 zeigt die Extrudierdüse 45 im Achsenquerschnitt. Die Extrusionsöffnung 50 hat einen zentralen Durchgang 51 , an welchen sich vier radial nach aussen laufende, schlitzförmig ausgeprägte Durchgänge 52, 53, 54, 55 anschliessen. Der zentrale Durchgang 51 ist z. B. kreisförmig, die schlitzförmigen Durchgänge 52, 53, 54, 55 haben eine Breite die geringer ist als der Durchmesser des zentralen Durchgangs 51. Im vorliegenden Beispiel haben die schlitzförmigen Durchgänge 52, 53, 54, 55, über ihre gesamte Länge eine im Wesentlichen konstante Breite. Ihre Form bestimmt den Querschnitt der zu extrudierenden Lamellen, aus welchen die Borsten bzw. Reinigungselemente gebildet werden.
Figur 6a zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Extrudatstrangs 47. Es sind der Kernstrang 60 mit den beiden Drähten 61, 62 und den vier angeformten Endloslamellen 63, 64, 65, 66 dargestellt.
Als Nächstes sind die Endloslamellen 63, 64, 65, 66 in einzelne Borsten zu zerteilen. Wie in Figur 4 ersichtlich ist, können zu diesem Zweck Schneidwalzen 48.1, 48.2 und 49.1, 49.2 verwendet werden. Die Schneidwalzen haben umfangsseitig angebrachte Messer 48.1 1, 48.21, 49.1 1, 49.21. Die beiden Schneidwalzen 48.1, 48.2 dienen zum Zerteilen der beiden Endloslamellen 63, 65. Sie sind so angeordnet und ausgebildet, dass der Kernstrang 60 und die beiden Endloslamellen 64, 66 ungehindert zwischendurch laufen können, während mit den Messern 48.1 1, 48.21 die Endloslamellen 63, 65 eingeschnitten werden. Das zweite Paar der Schneidwalzen 49.1, 49.2 erzeugt die Einschnitte an den anderen beiden Endloslamellen 64, 66. Die Rotationsachsen der Schneidwalzen 49.1, 49.2 stehen senkrecht zu den Rotationsachsen der Schneidwalzen 48.1, 48.2.
Die Endloslamellen 63, 64, 65, 66 werden also nach der Extrusionsdüse in regelmässigen Abständen eingeschnitten, so dass eine Reihe von Borsten 63.1, 63.2, 63.3 bzw. 64.1, 64.2, 64.3 bzw. 65.1, 65.2, 65.3 bzw. 66.1, 66.2, 66.3 entsteht, wie in Figur 6b gezeigt. (Die Abstände zwischen den Borsten sind in Figur 6b stark übertrieben dargestellt. Ziel ist es, diese Abstände so klein wie möglich zu halten, z. B. ähnlich wie die Zähne eines Kamms).
Der Kernstrang 60 wird schliesslich schraubenförmig verdreht, so dass die Borstenreihen schraubenlinienartig entlang der Mantelseite des Kernstrangs 60 verlaufen (wie in Figur 2 angedeutet).
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, welche den Extrudatstrang 47 kontinuierlich verdrehen kann. Nachdem die Endloslamellen 63, 64, 65, 66 in Borsten zerteilt sind, wird der Extrudatstrang 47 zwischen zwei Rückhalterollen 70, 71 hindurch geführt. Diese sorgen dafür, dass der Extrudatstrang 47 eine vorgegebene Orientierung bezüglich seiner Längsachse beibehält. In einem Abstand zu den Rückhalterollen 70, 71 ist eine Verdrehvorrichtung 72 vorgesehen, welche den Extrudatstrang 47 um seine Längsachse verdreht. Die Verdrehvorrichtung 72 kann durch zwei Halterollen 73, 74 realisiert sein, welche als Paar um die Längsachse des Extrudatstrangs rotiert werden. Die Halterollen 73, 74 halten den Extrudatstrang (während des Fördems in Längsrichtung) orientie- rungsmässig fest und zwingen ihm deshalb beim Rotieren eine Torsion auf. Um erforderlichenfalls sicherzustellen, dass die Verdrehung nach der Verdrehvorrichtung 72 sich nicht wieder lösen kann, kann im Bereich zwischen den Rückhalterollen 70, 71 und den Halte- rollen 73, 74 eine Materialfixierung durch Erwärmung, durch Ultraviolettstrahlung oder durch chemische Behandlung des Kunststoffs erfolgen.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird der Extrudatstrang 47 mit einer Schneidvorrichtung 75 auf eine gewünschte Stücklänge zu Interdentalbürsten geschnitten.
Falls die Interdentalbürsten einen borstenfreien Befestigungsabschnitt haben soll, können bereits nach dem Extrudieren die Endloslamellen 63, 64, 65, 66 abschnittsweise entfernt werden. Es kann z. B. in den Schneidwalzen 48.1, 48.2, 49.1, 49.2 ein Schnittprofil vorgesehen sein, welches in regelmässigen Abständen Lücken in die Endloslamellen 63, 64, 65, 66 schneidet entsprechend der benötigten Länge des Befestigungsabschnitts. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass vor der Schneidvorrichtung abschnittsweise die Borsten entfernt werden (z. B. mit einem Laser).
Der Extrudatstrang 47 kann bei Bedarf auch auf eine Spule aufgewickelt werden für den Versand, so dass die Konfektionierung der Interdentalbürste an einem anderen Ort statt- findet.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher zunächst zwei separate Extrudatstränge 80, 81 hergestellt werden, welche dann zu einem einzigen Strang verdrillt werden. Jeder der beiden Extrudatstränge 80, 81 hat einen Kernstrang 88, 89 mit z. B. zwei Endloslamellen 82, 83 bzw. 84, 85, welche in einem Winkel von etwa 90° zueinander stehen. Werden die beiden Extrudatstränge 80, 81 zusammengefügt, ergibt sich ein Gesamtbild, bei welchem vom verdrillten Kernstrang vier Endloslamellen 82, 83, 84, 85 in regelmässi- ger, sternförmiger Anordnung abstehen. Um sicher zu stellen, dass sich die Extrudatstränge in definierter (symmetrischer) Lage zusammenfügen lassen, haben beide Kernstränge 88, 89 eine abgeflachte Seite 86, 87.
Die Kernstränge können im Querschnitt z. B. streifenförmig, rechteckig oder halbkreisförmig ausgebildet sein. Wird eine starke Verdrillung gewählt (d.h. ein geringer Steigungswinkel der Verdrillung), kann es für ein ausreichend dichtes Borstenfeld genügen, wenn nur ein Borstenstrang (d.h. eine in Borsten zerteilte Lamelle) vorgesehen ist.
Figur 9 zeigt eine Extrusionsdüse 90, welche mit Schiebeverschlüssen 91, 92, 93, 94 versehen ist. Die Schiebeverschlüsse 91, 92, 93, 94 können elektronisch gesteuert aus- und eingefahren werden. Im eingefahrenen Zustand (vgl. Schiebeverschlüsse 91, 93) werden die schlitzförmigen Durchgänge 95, 97 verdeckt, so dass zwar der Kemstrang, nicht aber die Lamelle extrudiert werden kann. Im ausgefahrenen Zustand (Schiebeverschlüsse 92, 94) bleiben die schlitzförmigen Durchgänge 96, 98 frei und die Lamellen werden mit extrudiert. Im Normalfall werden die Schiebeverschlüsse 91, 92, 93, 94 synchron betätigt, d. h. alle vier werden gleichzeitig ein- und ausgefahren. Durch dieses periodische Ver- schliessen der Durchgänge 95, 96, 97, 98 werden die Borsten gebildet. Der Kunststoff wird quasi intermittierend extrudiert. Die erwähnten Schiebeverschlüsse 91, 92, 93, 94 können natürlich auch dazu verwendet werden, borstenfreie Befestigungsabschnitte zu bilden.
Anstelle der radial ein- und ausfahrenden Schiebeverschlüsse, können auch in Umfangs- richtung verschiebbare Schiebeverschlüsse vorgesehen sein. Es kann auch ein Rotations- verschluss eingesetzt werden. Ein solcher besteht im Wesentlichen aus einer Scheibe, die unmittelbar ausgangsseitig der Extrusionsdüse angeordnet ist und im Prinzip die gleichen Öffnungen hat (also ein zentraler Durchgang und z. B. vier schlitzförmige, radial weglaufende Durchgänge). Die Scheibe wird koaxial zur Extrusionsdüse angeordnet und ist drehbar um die zentrale Öffnung gelagert. Durch Hin- und Herdrehen (oder durch kontinuierli- ches Rotieren) des Rotationsverschlusses werden die Öffnungen der Extrusionsdüse periodisch geöffnet und geschlossen.
Der Rotationsverschi uss kann auch in der Art eines Rings ausgebildet sein, welcher einen Innendurchmesser entsprechend der durch die schlitzförmigen Düsenbereiche abgesteckten Kreisfläche hat und welcher vier zum Zentrum zeigende Finger bzw. Messer hat. Wird der Rotationsverschluss gedreht, durchtrennen die vier Messer bzw. Finger die aus den schlitzförmigen Öffnungen extrudierten Lamellen.
Figur 10 zeigt eine Schneidvorrichtung 100, welche zum Herstellen der Borsten dient und in einer ähnlichen Art wie der soeben beschriebene Rotationsverschluss ausgebildet ist. Es wird zunächst ein Extrudat, wie es in Figur 6a dargestellt ist, erzeugt und nachher durch die Schneidvorrichtung gezogen. Die Schneidvorrichtung hat einen feststehenden Führungsdurchgang 101, welcher auf die Qurschnittsform des Extrudates angepasst ist. D. h der Führungsdurchgang 101 hat eine ähnliche Form wie die Extrusionsdüse 90 (zentraler Durchgang und vier radial weglaufende Schlitzöffnungen). Ausgangsseitig des Führungsdurchgangs 101 ist das Rotationsmesser 102 angeordnet. Es hat einen äusseren Ring 102 und einen inneren Freibereich, in welchen vier Schneidfinger 103, 104, 105, 106 im Wesentlichen radial hineinragen. Vorzugsweise sind die Schneidfinger 103, 104, 105, 106 leicht schräg zur Radialrichtung ausgerichtet, so dass die Lamellen des Extrudates von aussen nach innen eingeschnitten werden, wenn das Rotationsmesser 102 (in der mit Pfeil markierten Richtung) gedreht wird. Um die beim Verdrillen von erkaltetem Material entstehende Spannung zu reduzieren, kann der Kernstrang nach bzw. während dem Verdrehen kurz erwärmt werden (z. B. durch Infrarotstrahlung).
Figur 1 1 zeigt einen Schnitt in Längsrichtung einer erfindungsgemässen Interdentalbürste. Zwei Kernstränge 1 10, 1 1 1 sind eng umeinander verdrillt. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform hat jeder Kernstrang 1 10, 1 1 1 einen Metalldraht 1 12, 1 13 als Seele. An jedem Kernstrang 1 10, 1 1 1 ist eine extrudierte Borstenreihe 1 14, 1 15 ausgebildet, welche in der weiter oben beschriebenen Art hergestellt sein kann. Die beiden Kemstränge 1 10, 1 1 1 bilden gemeinsam einen Stiel einer Interdentalbürste, von welchem die Borstenreihen 1 14, 1 15 im Wesentlichen radial (bezüglich der Stielachse) nach aussen stehen. Die Borstenreihen verlaufen schraubenlinienartig und bilden z. B. einen zylindrischen "Borstenraum" (welcher die Stielachse umgibt und welcher den Reinigungsbereich der Bürste definiert).
Die Verdrillung ist so eng gewählt, dass jeder der Kernstränge 1 10, 1 1 1 den anderen an zumindest zwei Stellen (bzw. zwei Berührungslinien 1 16, 117) kontaktiert. Der
Steigungswinkel ß ist also möglichst klein, z. B. kleiner als 20°, insbesondere 10° - 15°.
Beim Erstellen der Verdrillung der beiden Kernstränge kann jedem einzelnen Kernstrang vorzugsweise noch eine zusätzliche innere Verdrehung aufgeprägt werden. Auf diese Weise kann zusätzlich sichergestellt werden, dass die Borstenreihen konstant in radialer Richtung bezüglich der Stielachse der Interdentalbürste nach aussen ragen.
Anstelle einer Metalldrahtseele kann auch eine Kunststofffaser bzw. ein Kunststoffdraht als Kern des Strangs vorgesehen sein. Es kann auch ohne Drahtseele gearbeitet werden. Das heisst, der Kernstrang kann homogen aus einem Material gefertigt sein.
Figur 12 zeigt, dass der Kernstrang 120 nicht nur mit einer einzelnen Reihe Borsten ausgestattet sein kann, sondern mit mehreren Borstenreihen 121, 122, 123, 124 etc., welche ein Borstenfeld in einem Winkelbereich α von z. B. maximal 90° definieren. Dadurch wird der "zylindrische Borstenraum" der Interdentalbürste insgesamt sehr dicht. Die Borsten brauchen nicht einen konstanten Querschnitt zu haben. Sie können sich zu ihrem äusseren Ende hin auch verjüngen. Die Form kann durch die Extrusionsöffnung fast frei vorgegeben werden. Auch die Borstendichte (in Längsrichtung) kann variiert werden. Es ist deshalb auch möglich speziell an bestimmte Zwecke angepasste, unregelmässige Borstenfelder zu erzeugen. Die Ausdehnung der Borstenquerschnitte in Kernstranglängsrichtung kann grösser sein als diejenige in Umfangsrichtung des Kernstrangs, d. h. die Borsten können blatt- oder bandförmig sein.
Es ist auch möglich, anstelle von feinen Borsten, feine Lamellen als Reinigungselemente vorzusehen wie aus der US 6,253,404 B1 (Braun GmbH) bekannt. Es können auch Lamel- len und Borsten kombiniert werden.
Falls der Extrudatstrang eine Seele (z. B. zwei verdrillte Drähte) hat, kann der Kunststoffmantel im Bereich des Befestigungsabschnittes auch vollständig weggelassen oder entfernt werden. Eine derart freigelegte Seele kann dann in einen festen Kunststoffformteil eingebettet werden oder auch direkt zur Befestigung am Griffstück dienen.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die Erfindung ein vielseitiges und kontinuierlich betreibbares Verfahren zur Herstellung von Interdentalbürsten mit integral angeformten Borsten geschaffen worden ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Reinigungsgeräts mit mindestens einem Kemstrang und mit von diesem abstehenden Reinigungselementen, insbesondere einer Interdentalbürste (2), wobei der mindestens eine Kernstrang (12, 34, 60) mit mindestens einer an diesem angeformten Lamelle (63, 64, 65, 66; 82, 83, 84, 85) durch ein
Strangextrusionsverfahren extrυdiert wird und die mindestens eine Lamelle (63, 64, 65, 66; 82, 83, 84, 85) nachträglich in Abschnitte bzw. in Borstenelemente (63.1, 63.2, 63.3 64.1, 64.2, 64.3 65.1, 65.2, 65.3 66.1 , 66.2, 66.3) zerteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Kernstränge (80, 81) separat extrudiert werden und dass die angeformten Lamellen (82, 83, 84, 85) zuerst eingeschnitten werden zur
Bildung von Borsten und danach diese Kernstränge (80, 81) miteinander verdrillt werden.
2. Verfahren zum Herstellen eines Reinigungsgeräts mit mindestens einem Kernstrang und mit von diesem abstehenden Reinigungselementen, insbesondere einer Interden- talbürste (2), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens ein Kemstrang (12, 34,
60) mit mindestens einer an diesem angeformten Borstenreihe bzw. Lamellenabschnitt durch ein Strangextrusionsverfahren extrudiert wird, wobei die Borstenreihe bzw. der Lamellenabschnitt durch intermittierendes Extrudieren durch eine Lamel- lenextrusionsöffnung (50; 95, 96, 97, 98) hindurch erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernstrang (12, 34, 60) mit den daran angeformten Borstenelementen bzw. Lamellenabschnitt in Achsenlängsrichtung verdreht wird, so dass schraubenförmig verlaufende Borsten- (20, 21, 22) bzw. Lamellenabschnittanordnungen entstehen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an einem Kemstrang (1 10, 1 1 1) angeformten Lamellen bzw. Borsten (121, 122, 123, 124) bezüglich einer Längsachse des Kernstrangs einen Winkelbereich α von maximal 90° einnehmen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernstränge (1 10, 1 1 1) mit einen minimalen Steigungswinkel ß verdrillt werden, insbesondere dass jeder der Kemstränge (1 10, 1 1 1) entlang zwei separater
Berührungslinien (1 16, 1 17) Kontakt mit dem anderen Kernstrang hat.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kernstränge (88, 89) mit mindestens je einer angeformten Borsten- bzw. Lamellenabschnittanordnung (82, 83, 84, 85) hergestellt werden und dass die beiden Kernstränge (88, 89) miteinander verdrillt werden.
7. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindestens einen Kernstrang (88, 89) genau zwei Lamellen (82, 83, 84, 85) gebildet bzw. zwei Borstenreihen (32, 33) erzeugt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der min- destens eine Kernstrang (12, 34, 60) mit mindestens einer eingebetteten Seele aus
Kunststoff oder Metall (10, 1 1) extrudiert wird und dass die mindestens eine Seele bevorzugt zum Verdrehen bzw. Verdrillen des Kernstrangs (12, 34, 60) verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das inter- mittierende Extrudieren durch sich öffnende und schliessende Düsenverschlussele- mente (91, 92, 93, 94) der Lamellenextrusionsöffnungen (50; 95, 96, 97, 98) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (82, 83, 84, 85) durch Walzenmesser (48.1 1, 48.21, 49.1 1, 49.21) oder Rotormesser in Borstenelemente zerteilt werden.
1 1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Strangextrusionsvorrichtung (40) zum Extrudieren eines Kernstrangs (12, 34, 60) mit mindestens einer angeformten Lamelle, mit einer Vorrichtung (48.1, 48.2, 49.1, 49.2) zum Durchtrennen der Lamelle (82, 83, 84, 85) in vorgegebenen Intervallen und einer Vorrichtung zum Verdrehen bzw. Verdrillen von zwei Kernsträngen mit angeformten
Lamellen bzw. Bostenreihen.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit einer Strangextrusionsvorrichtung zum Extrudieren eines Kernstrangs (12, 34, 60) mit mindestens einem angeformten Lamellenabschnitt oder Borste, wobei eine Verschluss- Vorrichtung zum intermittierenden Extrudieren ausgangsseitig der Strangextrusionsvorrichtung (40) vorgesehen ist.
13. Reinigungsgerät mit mindestens einem Kernstrang und mit von diesem abstehenden Reinigungselementen, insbesondere Interdentalbürste (2), wobei die Reinigungselemente am Kernstrang einstückig angeformte Borsten (20, 21, 22) sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kernstränge vorgesehen sind, welche miteinander verdrillt sind.
14. Reinigungsgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernstränge mit den einstückig angeformten Borsten durch Strangextrusion gebildet sind.
15. Reinigungsgerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungselemente auf einen Raumbereich von 90° oder weniger bezüglich einer
Längsachse des Kernstrangs begrenzt ausgebildet sind.
16. Reinigungsgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungselemente in Längsrichtung linienartig angeordnet sind.
17. Reinigungsgerät mit mindestens einem Kemstrang und mit von diesem abstehenden Reinigungselementen, insbesondere Interdentalbürste (2), wobei die Reinigungselemente am Kernstrang einstückig angeformte Borsten (20, 21, 22) sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kernstrang (12, 34, 60) mit den einstückig angeformten Borsten (20, 21, 22) in Längsrichtung des Kernstrangs (12,
34, 60) verdreht bzw. verdrillt ist.
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