ES2225618T3 - Procedimiento para fabricar articulos de cerdas. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar artículos de cerdas (1) fijando sobre un soporte (2) cerdas (3) aisladas o reunidas en grupos (9) en una disposición prevista, formando el juego de cerdas deseado, trabajándose como mínimo una parte de las cerdas del juego de cerdas mediante rayos láser, caracterizado porque en la disposición prevista o en el juego de cerdas (4) fijo el revestimiento de como mínimo una parte de las cerdas (3) se estructura mediante rayos láser sin contacto físico.

Description

Procedimiento para fabricar artículos de cerdas.

La invención se refiere a un procedimiento para fabricar artículos de cerdas fijando sobre un soporte cerdas aisladas o reunidas en grupos en una disposición prevista, formando el juego de cerdas deseado, estructurándose mecánicamente el revestimiento de cómo mínimo una parte de las cerdas del juego de cerdas.

La invención se refiere además a un procedimiento para fabricar artículos de cerdas fijando sobre un soporte cerdas aisladas o reunidas en grupos en una disposición prevista, formando el juego de cerdas deseado, acortándose mecánicamente los extremos libres de como mínimo una parte de las cerdas.

Los artículos de cerdas constan normalmente de un juego de cerdas más o menos uniforme, en el que las cerdas que lo forman presentan una superficie lisa, mientras que los extremos libres de las mismas se sitúan en una superficie envolvente plana o curvada de modo continuo o discontinuo. Los extremos de las cerdas desempeñan principalmente la función de generar un efecto de limpieza o pulimentado mediante ataque mecánico de la superficie, mientras que el revestimiento de las cerdas realiza principalmente un efecto de frotación. La necesidad de disponer de una pluralidad de cerdas dentro del juego de cerdas es resultado esencialmente de la exigencia de una limpieza eficaz y sobre todo de la superficie. Por el contrario, el revestimiento de las cerdas es eficaz esencialmente sólo en la medida que lo es el proceso de cepillado ya que se trata de las cerdas que se encuentran situadas en el exterior del juego, mientras que las cerdas situadas en interior producen esencialmente sólo un efecto de apoyo de las cerdas entre sí y realizan la función adicional de mantener en los estrechos capilares que hay entre las cerdas los medios de aplicación o los medios que son importantes para el efecto de cepillado.

No han faltado los intentos de asignar al revestimiento de las cerdas también un efecto de limpieza o pulimentación durante el proceso de cepillado, por ejemplo estructurando mediante eliminación mecánica de material las cerdas exteriores del juego de cerdas una vez acabado el artículo de cerdas (documento US 5.678.275). Este tipo de trabajado no da lugar a resultados satisfactorios, en especial no pueden generarse estructuras perfectamente localizadas y geométricamente dispuestas ya que, debido a su flexibilidad, las cerdas se desvían y, además, según la posición dentro del juego de cerdas y la distancia al punto de fijación sobre el soporte, poseen distinta flexibilidad.

Otra propuesta del solicitante (documento WO 99/66111) consiste en estructurar los monofilamentos producidos durante la extrusión, para fabricar las cerdas, mediante el tratamiento con láser del revestimiento de los monofilamentos. A continuación se reúnen los monofilamentos en cordones. Desde el cordón se alargan las cerdas a la medida deseada. Puesto que al reunirlos en el cordón los monofilamentos se desplazan axialmente entre sí, no se pueden generar estructuras localmente definidas en las cerdas reunidas en un juego de cerdas. A eso se añade el hecho de que las cerdas, algo rugosas debido a la estructura, se manejan con dificultades a la hora de dividirlas en grupos, por ejemplo, en haces. Esto da lugar a que en un haz el número de cerdas oscile mucho. Con este procedimiento tampoco es posible disponer las cerdas estructuradas sólo en la zona exterior de un juego de cerdas, donde desarrollan el máximo efecto. Por el contrario, con su estructura, las cerdas situadas en el interior son menos eficaces o por completo ineficaces. Por lo tanto, con el tratamiento de los monofilamentos se estructura de modo innecesario mucho material y eventualmente también se le debilita. A esto hay que añadir que el proceso de producción durante la fabricación de los monofilamentos se ralentiza a causa del tratamiento con láser.

Se ha averiguado tempranamente que una superficie plana de las cerdas (superficie envolvente de los extremos libres de las cerdas) sólo permite una limpieza insuficiente en muchos casos de aplicación, en especial en el cepillado de los dientes. Al cepillar los dientes, las cerdas de un juego de este tipo siguen de manera insuficiente la curvatura muy variable de los dientes y los espacios interdentales quedan en buena medida sin ser tratados. Por consiguiente, con los cepillos de dientes se han propuesto muy diversas "topografías" para el juego de cerdas. Por regla general, estas topografías se generan también mediante la retirada mecánica posterior del plástico de los extremos de las cerdas, o sea, acortando las cerdas (documentos US 2.227.126, DE 198 32 436, EP 0 736 270). Se trata aquí de un trabajo de pulido y cortado con una mecánica relativamente costosa. También las posibilidades de variación están muy limitadas. Se consiguen mejores resultados desplazando axialmente entre sí las cerdas por delante de su fijación en el soporte (documento EP 0 346 646), de tal manera que pueden generarse "topografías" teóricamente aleatorias. Este procedimiento presupone una etapa de trabajo adicional antes de la fijación de las cerdas en el soporte. También deben sujetarse finalmente las cerdas topografiadas en su posición y unirse en esta posición al soporte de cerdas.

La invención tiene como objetivo proponer un procedimiento para la fabricación de artículos de cerdas con cuya ayuda pueda estructurarse el revestimiento de las cerdas antes o después de su fijación al soporte de la manera que se quiera, aunque deberá ser reproducible. Además, los extremos de las cerdas deben poder acortarse para formar superficies envolventes cualesquiera, aunque reproducibles, de los extremos de las cerdas.

La primera parte del objetivo de la invención se resuelve haciendo que como mínimo una parte de las cerdas se estructure en la disposición prevista en el juego de cerdas fijo, mediante rayos láser y sin tocarlas.

Se sabe (DE 198 29 943) colocar mediante rayos láser en un juego de cerdas acabado una marca, que debe servir de indicación de desgaste. Aunque no se produce ninguna estructuración, ya que no se elimina el propio material de la propia cerda.

La técnica láser actual brinda la posibilidad de localizar con gran precisión los efectos del rayo láser y concentrar el efecto sobre superficies muy pequeñas, de hasta puntos olíneas aislados. Existe además la posibilidad de una adaptación al material que se está tratando y permite un ajuste exacto del efecto en profundidad, dependiendo del material. Mediante el empleo según la invención de la energía láser se pueden generar, por lo tanto, en el revestimiento de las cerdas de un juego estructuras definidas y regulares en una disposición preferentemente geométrica. También puede influirse sobre el efecto mecánico de las estructuras mediante un control preciso del efecto en profundidad del rayo láser. Puesto que el procedimiento funciona sin contacto físico, pueden generarse estructuras reproducibles independientemente de la flexibilidad de las cerdas. Esto rige en especial para las cerdas de plástico, aunque la invención no se limita a este material. La técnica láser da, además, la posibilidad de adaptar las estructuras al fin de utilización según el tipo y la disposición. Las estructuras mejoran también la capacidad de absorción para los medios de limpieza y aplicación que, debido a la superficie lisa de las estructuras, pueden cederse sin problemas y también lavarse sin problemas.

Además, en los cepillos de dientes y los cepillos corporales las estructuras aumentan el efecto de masaje y en el caso de los cepillos técnicos con materiales abrasivos en las cerdas, el efecto abrasivo en los bordes de las estructuras.

El procedimiento según la invención puede utilizarse también para la formación de "topografías" del juego de cerdas acortando sin contacto físico los extremos libres de éstas mediante rayos láser.

Con este procedimiento según la invención se pueden generar en la superficie de la disposición de cerdas o del juego de cerdas estructuras muy finas, por ejemplo cavidades en forma de puntos o líneas, con el resultado de que la superficie envolvente presenta niveles de todo tipo que en los cepillos desarrollan un efecto de rascado adicional.

En una realización preferida se controla la fuente de láser de tal manera que debido a la acción térmica con motivo del tratamiento láser se redondean los extremos libres de las cerdas. Mientras que la estructuración se produce esencialmente mediante evaporación o gasificación del plástico mediante la energía láser aplicada, se ha demostrado sorprendentemente que al acortar las cerdas desde los extremos libres de las mismas se redondean -tal como siempre se desea- en forma de cúpula. La razón podría deberse a que las moléculas orientadas linealmente en las cerdas, debido a la fabricación del monofilamento, son sometidas a un esfuerzo térmico en las zonas donde se aplican los rayos láser y con ello se reorientan en forma de ovillo.

Además, dependiendo del correspondiente material, preferentemente un plástico, la fuente de láser se configura de tal manera que se perfila el revestimiento de las cerdas mediante arrastre de material debido a la descomposición térmica del plástico. También aquí se trata de un proceso de evaporación y gasificación que conduce al arrastre de material. Frente al procedimiento de trabajado mecánico esto tiene la ventaja de que no hay estructuras deshilachadas que al utilizar el artículo de cerdas provoquen roturas del material que en los cepillos higiénicos, especialmente los cepillos de dientes, pueden dar lugar a intolerancias, y en los cepillos para aplicar medios a inclusiones de objetos extraños e irregularidades en la capa aplicada. En el caso del trabajado mecánico siempre quedan restos de material en las cerdas, que requieren posteriormente un proceso de limpieza sin que con ello se garantice un éxito del cien por ciento. En el procedimiento según la invención también puede pasarse por alto esta limpieza.

Según otra realización del procedimiento según la invención, el revestimiento de las cerdas se estructura mediante espumado del plástico. Los ensayos prácticos han demostrado que, debido al tratamiento láser, en el plástico se forman burbujas que se manifiestan en la superficie del revestimiento de las cerdas como irregularidades. Este espumado puede controlarse mediante sustancias de relleno, conducción del láser, etcétera.

Se conocen cerdas de dos o más componentes que constan de un núcleo y una envoltura. Se utilizan en especial para indicar el desgaste al ser el núcleo y la envoltura de distintos colores y al mostrar las cerdas, inicialmente de un sólo color, un efecto cromático distinto al aumentar el desgaste del extremo de las cerdas y que es representativo del grado de desgaste. En los artículos de cerdas con cerdas de este tipo está previsto, según una realización de la invención, que sólo la envoltura se estructure mediante rayos láser. Para ello puede estructurarse la envoltura hasta el núcleo mediante la retirada local del plástico.

Para no influir de manera desfavorable mediante la posterior estructuración sobre las propiedades prefijadas por la sección de las cerdas y el plástico seleccionado, está previsto según la invención que el revestimiento de las cerdas se estructure solamente hasta una profundidad de hasta el 10% de la sección transversal de la cerda. Por lo demás, la profundidad y la disposición local de las estructuras dentro del juego de cerdas pueden seleccionarse de tal manera que se mantengan las propiedades estáticas de las cerdas individuales y de todo el juego de cerdas en la medida exigida en cada caso.

En la fabricación de las "topografías" se pueden acortar los extremos libres de las cerdas según un modelo esencialmente lineal. Este modelo lineal puede adaptarse a las direcciones de movimiento habituales del correspondiente artículo de cerdas para que la "topografía" tenga un efecto óptimo.

Puede estar previsto, además, que los extremos libres de cerdas situadas juntas se acorten formando una superficie envolvente de forma escalonada.

Es posible, además, acortar mediante rayos láser los extremos libres de sólo grupos individuales de cerdas, lo mismo que es posible acortar los extremos libres de las cerdas de un grupo individual de cerdas formando una superficie envolvente distinta a un plano, por ejemplo conificar un haz en su extremo.

Tal como ya se ha explicado, el procedimiento según la invención puede realizarse en la disposición de cerdas preparada o en el juego de cerdas fijadas. Sólo puede estructurarse el revestimiento de las cerdas situadas en el exterior. En lugar de eso también es posible, mediante división y desviación lateral de las cerdas (DE 198 32 436, EP 0 736 270), liberar cerdas situadas más hacia el interior y estructurar su revestimiento.

Aun cuando la mayoría de los plásticos aptos para cerdas pueden estructurarse mediante radiación láser en mayor o menor grado, puede ser recomendable utilizar cerdas con materiales de relleno que absorban rayos láser, con lo cual la estructuración puede controlarse de manera más sencilla y dirigida. Los materiales de relleno pueden estar previstos también sólo en determinadas zonas de la sección de las cerdas, por ejemplo cerca del revestimiento o en el caso de las cerdas de sección perfilada en las zonas de perfil situadas en el exterior. De este modo, especialmente en el caso de las formas de sección poligonal y junto a la estructuración según la invención, resultan en la zona de los bordes poligonales efectos mecánicos especialmente intensos.

Por último, mediante la estructuración generada en el tratamiento láser y la tinción del plástico que tiene lugar simultáneamente puede visualizarse la estructura. En lugar de ello, o de modo adicional, la estructura generada en el tratamiento láser puede visualizarse en el plástico de las cerdas mediante sustancias de relleno que reaccionan a los rayos láser con un cambio de color.

A continuación, se describe la invención basándose en algunos ejemplos de realización reproducidos en los dibujos. En los dibujos se muestra:

Fig. 1 a Fig. 6 un cabezal de cepillo de dientes en vista lateral, con diferentes estructuras en el revestimiento de las cerdas;

Figs. 7 y 8 un cabezal de cepillo de dientes en vista lateral, con estructuras en el revestimiento de las cerdas y una topografía en los extremos de las cerdas;

Figs. 9 a 11 una vista en planta de un cabezal de cepillo de dientes con diferentes topografías lineales;

Figs. 12 a 14 vistas en perspectiva de un cabezal de cepillo de dientes con distintas estructuras o "topografías";

Figs. 15 a 17 una vista en planta del juego de cerdas de un cabezal intercambiable para cepillos de dientes eléctricos con diferentes "topografías";

Fig. 18 una representación, correspondiente a las Figs. 13 y 14, de otra forma de realización;

Figs. 19 a 21 una representación correspondientes cada una a las Figs. 1 a 8 de ejemplos de realización modificados;

Figs. 22 a 24 una vista, cada una de ellas, de una cerda individual estructurada y

Fig. 25 un cepillo redondo en vista en perspectiva.

El cepillo de dientes 1 reproducido parcialmente en los dibujos forma con su cabezal 2 un soporte para cerdas 3, que en los ejemplos de realización según las Figs. 1 a 12 están fijas individualmente en el soporte 2, de tal manera que el juego de cerdas 4 consta de un empaquetamiento relativamente denso de cerdas con estrechos capilares entre ellas. En el ejemplo de realización según la Fig. 1, mediante rayos láser hay generadas estructuras 5 en forma de líneas paralelas al haberse retirado el material en el revestimiento de las cerdas. La estructuración según la Fig. 1 ejerce efectos especialmente favorables en el caso del método de limpieza llamado de rojo-blanco.

En el ejemplo de realización según la Fig. 2, que muestra igualmente un juego de cerdas 4 de cerdas 3 situadas individualmente, se han realizado mediante rayos láser estructuras 5 en forma de líneas onduladas que, frente a la Fig. 1, presentan una menor anchura.

En el ejemplo de realización según la Fig. 3, las estructuras 5 se han realizado en las cerdas exteriores del juego de cerdas 4 en forma de un rayado oblicuo y en el ejemplo de realización según la Fig. 4 en forma de un rayado cruzado. Los ejemplos de realización según las Figs. 2 a 4 son adecuados para cada método de limpieza de dientes.

El ejemplo de realización según la Fig. 5 muestra estructuras 5 en las cerdas exteriores en forma de cavidades circulares planas, mientras que la Fig. 6 muestra estructuras 5 en forma de líneas circulares.

En el ejemplo de realización según la Fig. 7, las cerdas 3 del juego de cerdas 4 tienen distintas longitudes, concretamente en la zona del extremo anterior del cabezal 2 del cepillo son más largas que en la zona restante del juego de cerdas, de tal manera que se forma una "topografía" con un escalón en la zona anterior. Sólo en esta zona anterior se han realizado estructuras 5, similares a las de la Fig. 1, en el revestimiento de las cerdas exteriores.

En el ejemplo de realización según la Fig. 8, el juego de cerdas 4 presenta una "topografía" en la que una parte de las cerdas 3 se encuentran en un plano y los extremos de la otra parte de las cerdas, que forman un grupo 6, en un plano más alto con respecto al soporte de cerdas 2. En este ejemplo de realización, sólo las cerdas sobresalientes del grupo 6 van provistas de estructuras lineales.

En las Figs. 9 a 11 se muestra un cabezal 2 de cepillo de dientes con el juego de cerdas 4 en vista en planta sobre los extremos libres de las cerdas 3. El contorno exterior del juego de cerdas 4 sigue aproximadamente el contorno del cabezal 2 de cepillo de dientes. En el ejemplo de realización según la Fig. 9 se han acortado mediante rayos láser las cerdas sólo en la zona del extremo anterior del cabezal de cepillo, y concretamente sobre las líneas 7 concéntricas de un polígono. En el ejemplo de realización según la Fig. 10, las cerdas 3 están acortadas según un modelo regular del tipo de un rayado cruzado 8, mientras que en la forma de realización según la Fig. 11 lo están a lo largo de la línea 9.

La Fig. 12 muestra una vista en perspectiva de un cabezal 2 de cepillo de dientes en el que las cerdas situadas exteriormente presentan en su revestimiento una estructura 5 de líneas paralelas y, al mismo tiempo, las cerdas están acortadas en la zona del extremo anterior del cabezal en forma de un rayado cruzado.

En la forma de realización según la Fig. 13, el juego de cerdas 4 consta de grupos 9 de cerdas que están configurados como haces redondos. En la zona anterior, el cabezal 2 de cepillo muestra grupos 10 y 11 en los que los extremos libres de las cerdas se han acortado en distinto grado mediante rayos láser, de tal manera que los grupos 10 y 11 discurren en sus extremos libres con diferentes conicidades. Además, el revestimiento de las cerdas situadas en la superficie cónica también está estructurado.

En el ejemplo de realización según la Fig. 14, el juego de cerdas 1 consta de grupos 9 de cerdas en forma de haces cilíndricos, mientras que en la zona anterior del cabezal de cerdas hay dispuesto un grupo 12 de cerdas aisladas. En este ejemplo de realización, las cerdas 3 de este grupo 12 están provistas de estructuras 5 lineales que discurren paralelas entre sí.

En las Figs. 15 a 17 se muestra la vista en planta sobre el juego de cerdas 4 de cepillos de cabezal redondo, tal como se utilizan en especial para los cepillos de dientes eléctricos. Según la Fig. 15, las cerdas 3 están acortadas a lo largo de anillos 13 cilíndricos, mientras que en el ejemplo de realización según la Fig. 16 las cerdas 3 están acortadas de manera que se origina una topografía espiral. Por último, en el ejemplo de realización según la Fig. 17 las cerdas están acortadas a lo largo de radiales 15. Los ejemplos de realización según las Figs. 16 y 17 refuerzan en especial el efecto de los extremos libres de las cerdas al girar el cabezal de cepillo alrededor de su eje central.

La Fig. 18 muestra un cabezal 2 de cepillo de dientes similar a las Figs. 13 y 14, cuyo juego de cerdas 4 está formado por grupos 9 de cerdas, que están configurados como haces redondos, y un grupo 12 de cerdas dispuesto en el extremo anterior. El grupo 12 de cerdas anterior consta de franjas de cerdas que están dispuestas de forma estrellada, presentando cada una de las franjas estructuras 5 paralelas, que están dispuestas esencialmente perpendiculares al eje de las cerdas.

En los ejemplos de realización según las Figs. 19 a 21, cada una de las estructuras 5 que se han generado mediante rayos láser en el revestimiento de las cerdas situadas en el exterior del juego de cerdas 4, están dispuestas irregularmente, pero regularmente en la distribución estadística por toda la superficie lateral del juego de cerdas.

En el caso de las cerdas individuales, en especial cuando presentan un diámetro mayor, su revestimiento puede estar estructurado de igual manera a como se ha descrito anteriormente para un juego de cerdas total o para grupos de cerdas de un juego de este tipo. En el ejemplo de realización según la Fig. 22, el revestimiento de la cerda 3 está provisto de estructuras 5 que discurren oblicuas, mientras que en el ejemplo de realización según la Fig. 23 se reproduce una estructura 5 lineal en forma de zig-zag. Igualmente la cerda 3, tal como muestra la Fig. 24, puede estar estructurada con un rayado cruzado.

La Fig. 25 muestra un cepillo redondo con un soporte 1 cilíndrico. Puede tratarse, por ejemplo, del cabezal de un cepillo para el pelo, de un cepillo técnico o similar. En el soporte 1 hay fijos grupos 16 de cerdas cilíndricos de forma radial, que desde sus extremos libres están provistos de estructuras 5 que discurren paralelas.

Claims (18)

1. Procedimiento para fabricar artículos de cerdas (1) fijando sobre un soporte (2) cerdas (3) aisladas o reunidas en grupos (9) en una disposición prevista, formando el juego de cerdas deseado, trabajándose como mínimo una parte de las cerdas del juego de cerdas mediante rayos láser, caracterizado porque en la disposición prevista o en el juego de cerdas (4) fijo el revestimiento de como mínimo una parte de las cerdas (3) se estructura mediante rayos láser sin contacto físico.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las cerdas están estructuradas de manera regular.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los extremos libres de como mínimo una parte de las cerdas se acortan retirando, mediante rayos láser y sin contacto físico, material en los extremos libres de las cerdas (3) de la disposición prevista o del juego de cerdas fijo.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque los extremos libres de las cerdas (3) acortadas se redondean mediante esfuerzo térmico con motivo del tratamiento láser.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las cerdas (3) se perfilan en su revestimiento o se acortan en sus extremos mediante retirada de material debido a la desintegración térmica del plástico.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se estructura el revestimiento de las cerdas (3) mediante espumado del plástico.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en las cerdas de dos componentes, que constan de como mínimo un núcleo y una envoltura que lo rodea concéntricamente, sólo se estructura mediante rayos láser la envoltura.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la envoltura se estructura hasta el núcleo mediante retirada local del material de la envoltura.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se estructura el revestimiento de las cerdas hasta una profundidad de aproximadamente el 10% de la sección de la cerda.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se acortan los extremos libres de las cerdas (3) que se encuentran esencialmente sobre líneas (7, 6, 9, 13, 14, 15) de la superficie de la disposición prevista o del juego de cerdas fijo.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se acortan los extremos libres de cerdas (3) situadas juntas formándose una superficie envolvente (6) escalonada de los extremos de las cerdas.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se acortan los extremos libres de grupos (6) aislados de cerdas (3).

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se acortan los extremos libres de las cerdas (3) de un grupo (10, 11) aislado de cerdas (3) formándose una superficie envolvente distinta a un plano.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque en la disposición prevista o en el juego de cerdas fijo sólo se estructura el revestimiento de las cerdas situadas en el exterior.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque en la disposición prevista o en el juego de cerdas fijo se dejan libres las cerdas situadas en el interior mediante división y separación lateral de las mismas y se estructura el revestimiento de estas cerdas.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque para fabricar artículos de cerdas se utilizan cerdas (3) con materiales de relleno que absorben rayos láser.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la estructura (5) generada mediante tratamiento láser se visualiza mediante tinción del plástico.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la estructura (5) generada mediante tratamiento láser se visualiza mediante materiales de relleno situados en el plástico de las cerdas (3) que reaccionan a los rayos láser con un cambio de color.