ES2272995T3

ES2272995T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de cerdas.

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Publication number: ES2272995T3
Application number: ES03729434T
Authority: ES
Inventors: Georg Weihrauch
Original assignee: Geka Brush GmbH
Current assignee: Geka Brush GmbH
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2007-05-01
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: NO20043032L; RU2301740C2; EP1465759A1; PL371406A1; JP2005525844A; DE50304943D1; CN100423926C; BR0306970A; EP1465759B1; EG23389A; KR20040074123A; MA26301A1; HRP20040644A2; AP2004003104A0; TW200303259A; WO2003059594A1; DE10201635A1; CA2473410A1; AR038158A1; US20050006819A1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una cerda de polímeros termoplásticos mediante moldeo por inyección, en el que la masa fundida de polímero se inyecta bajo presión en un canal (2) para moldear la cerda con una longitud predeterminada y una forma de sección transversal predeterminada a lo largo de esta longitud y el canal (2) se ventila durante el proceso de moldeo por inyección, ajustándose un flujo de cizallamiento con una elevada velocidad de núcleo en el centro de la masa fundida de polímero fluente y un gran efecto de cizallamiento debido a la fricción en la pared de la masa fundida de polímero con una marcada orientación longitudinal de las moléculas de polímero, al menos en la zona cercana a la pared de la masa fundida de polímero, ventilándose al mismo tiempo el canal a lo largo de su longitud, caracterizado porque la presión de inyección que actúa sobre la masa fundida de polímero se ajusta en función de la forma de la sección transversal del canal para moldear la cerda en un valor de preferiblemente al menos 500 bar (0, 5u105 kPa) y porque la relación de la anchura máxima de la sección transversal del canal para moldear la cerda a la longitud del canal se elige < 1:10, de modo que la orientación longitudinal de las moléculas de polímero se mantenga a lo largo de la longitud del canal.

Description

Procedimiento y dispositivo para la fabricación de cerdas.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una cerda de polímeros termoplásticos mediante moldeo por inyección según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere, además, a un dispositivo para la realización del procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 31.

En la fabricación de cepillos, pinceles o similares, los pelos de animales y fibras naturales que se usaron antiguamente como material para las cerdas han sido sustituidos en su mayor parte por cerdas sintéticas, basándose la fabricación del material de las cerdas en gran medida en la fabricación de fibras textiles sintéticas que ya se practicaba hace tiempo, es decir, a procesos de extrusión o de hilatura. No obstante, una cerda debe cumplir requisitos completamente distintos que un filamento continuo en un compuesto de fibras. Es autoestable y sólo está fijada en un lado debiendo entenderse desde el punto de vista de la teoría de la resistencia como viga flexible sujetada en un lado. En el uso se producen fuerzas de compresión o de recalcado, a veces también fuerzas de tracción. Por lo tanto, resultan otros requisitos técnicos en comparación con los filamentos continuos en lo que se refiere a la resistencia a la flexión, la resistencia a la flexión con fuerzas alternativas, la resistencia al pandeo y la capacidad de recuperación del enderezado. (bend-recovery).

Los monofilamentos para cerdas se extrusionan, por lo tanto, con un diámetro relativamente grande de hasta algunos milímetros. Gracias a la conformación de la tobera de extrusión o de hilatura puede conseguirse en la masa fundida de polímero una determinada orientación longitudinal de las moléculas, aunque ésta no sea suficiente para conferir al monofilamento las propiedades deseadas. Por lo tanto, el monofilamento se estira, es decir, se expande bajo fuerzas de extracción correspondientes. Por regla general, en este contexto es necesario un preestirado y un postestirado y, a continuación, una estabilización térmica que se lleva a cabo eventualmente repetidas veces. Acto seguido, el monofilamento continuo se enrolla y el género enrollado se vuelve a estabilizar eventualmente.

Si los monofilamentos continuos no son procesados directamente desde la bobina en la fabricación de cepillos - lo cual sigue siendo una excepción hasta el día de hoy - un gran número de monofilamentos se reúnen para formar madejas, se atan y se cortan a medidas fáciles de manipular, entre 60 y 120 cm. Del material en madejas se obtienen, a su vez, trozos cortos mediante cortes, siendo su longitud algo mayor que la de las cerdas definitivas. En este proceso se generan desechos de aprox. un 30% del material de partida. En cerdas sintéticas de alta calidad, p.ej. de poliamidas (nylon), como se usan para cepillos de calidad, p.ej., cepillos de dientes, cepillos de higiene, etc., el precio para las materias primas representa el mayor factor de costes del precio de las cerdas. Por lo tanto, el precio de cerdas extrusionadas sube considerablemente por la gran cantidad de desechos.

A continuación de la fabricación de las cerdas, en la fabricación de cepillos tiene lugar la fijación de las cerdas en el soporte de cerdas. Esto puede realizarse de forma mecánica o térmica. Puesto que la longitud libre de las cerdas en esta fase intermedia varía fuertemente, a continuación, se procede a cizallar y, en la mayoría de los casos, a repasar las cerdas y sobre todo los extremos de las cerdas, para eliminar los cantos vivos de corte. Si la superficie de cepillado activa formada por los extremos libres debe cumplir requisitos especiales, p.ej. en el caso de cepillos de dientes, la superficie de cepillado en principio plana debe contornearse ya durante la fijación o a continuación de ésta. Durante este proceso vuelve a generase aprox. un 10% de desechos.

Si se tiene en cuenta que aprox. un 90% de la demanda mundial de cerdas está limitada a longitudes de cerdas < 10 cm, la fabricación continua mediante hilatura con todas las etapas de trabajo posteriores hasta obtener la cerda acabada es extremadamente poco rentable, sólo por los desechos de materias primas. Otras restricciones resultan del hecho de que los monofilamentos pueden fabricarse, por regla general, sólo de forma cilíndrica, aunque con una sección transversal perfilada, de modo que también está limitada la forma constructiva de las cerdas necesitándose eventualmente repasos costosos.

Por otro lado, en la industria de cepillos y pinceles, el moldeo por inyección de plástico se ha impuesto muy pronto para la fabricación de cuerpos de cepillos, mangos de cepillos, mangos de pinceles, etc., para aprovechar las múltiples posibilidades de configuración en la técnica de moldeo por inyección. Por consiguiente, tampoco faltaron intentos de fabricar el cuerpo de cepillo junto con las cerdas en una pieza en el procedimiento de moldeo por inyección. Estos procedimientos sólo se aprovechan en la práctica en cepillos con requisitos mínimos de calidad y estabilidad, en particular, en aquellos que se usan sólo una vez o pocas veces. Los cepillos moldeados por inyección tienen una resistencia a la flexión, una resistencia a la flexión con fuerzas alternativas, y una resistencia al pandeo considerablemente peor, tienen una capacidad de recuperación del enderezado insuficiente y una resistencia al desgaste reducida. Debido al procedimiento, los cepillos moldeados por inyección tienen cerdas fuertemente cónicas con secciones transversales relativamente grandes en la zona de la raíz de la cerda, por lo que deben denominarse más bien espigas o bulones en lugar de cerdas. A continuación se hablará de algunos procedimientos de moldeo por inyección conocidos en la técnica de cepillos.

Los cepillos rotatorios técnicos para rectificar y pulir superficies están formados por segmentos de cepillo en forma de discos que deben fabricarse individualmente mediante moldeo por inyección (documento US 5,903,951). Cada segmento de cepillo presenta un disco soporte central, del que las cerdas se extienden radialmente hacia fuera o en un ángulo inclinado respecto a la dirección radial en la dirección opuesta al sentido de giro hacia fuera. Los segmentos de cepillo están hechos de un polímero termoplástico o termoelástico (TP o TPE) que está cargado de partículas abrasivas. Las cerdas deben presentar preferiblemente una longitud entre 1 cm y 5 cm y un diámetro entre 0,25 mm y 10 mm, preferiblemente entre 1 mm y 2 mm. En un ejemplo de realización concreto, las cerdas cónicas tienen una longitud de 75 mm y un diámetro de 2 mm en la raíz y de 1,5 mm en la punta. El molde de inyección de dos piezas está formado por dos placas, que presentan las cavidades para el disco soporte y las cerdas en los lados orientados unos hacia otros, que forman al mismo tiempo el plano de separación del molde. La masa fundida de polímero con las partículas abrasivas entremezcladas se inyecta con una presión de inyección de 690 a 6900 kPa (0,59 a 69 bar) desde el centro del disco soporte. Como intervalo de presiones preferible se indica 2070 a 4830 kPa. La ventilación obligatoria de la cavidad del molde se realiza en el plano de separación del molde, es decir, paralelamente a las cerdas. Esto conduce forzosamente a dos juntas de separación de molde en la superficie lateral de las cerdas, que se extienden desde la raíz hasta la punta y más allá de ésta. Puesto que las partículas abrasivas estrechan adicionalmente las secciones transversales pequeñas en las cavidades de las cerdas y la masa fundida de polímero se solidifica demasiado rápidamente en estos puntos sin rellenar la cavidad de la cerda, se propone un moldeo por inyección en dos etapas, en el que se inyecta en primer lugar una masa fundida de polímero altamente cargada en las cavidades de las cerdas reinyectándose, a continuación, una masa fundida de polímero menos cargada o sin carga. El experto sabe que durante el moldeo por inyección prácticamente no tiene lugar ninguna orientación de moléculas en el polímero (documento US 2001/0007161 A1, véase la columna 1, párrafo 0006). Esto conduce a un comportamiento de flexión completamente insuficiente en las cerdas, que empeora aún más por las partículas abrasivas entremezcladas. Debido a la resistencia al flujo en la cavidad de moldeo estrecha para la conformación del disco soporte y en los canales de cerdas dispuestos a continuación, la presión de inyección máxima indicada de 6900 kPa (69 bar) se reduce tan fuertemente que el experto tiene dudas fundadas de si este procedimiento puede realizarse en la práctica.

El documento US 3,618,154 describe la fabricación de un cepillo de dientes en un solo proceso de moldeo por inyección, inyectándose las cerdas en la cabeza del cepillo a modo de una disposición en grupos. Para este fin, el molde de inyección de dos piezas, cuyo plano de separación de molde está situado en el plano de la cabeza del cepillo, presenta taladros fundamentalmente cilíndricos, que parten de la superficie de moldeo que forma el lado de cerdas de la cabeza del cepillo. En los taladros engranan desde el lado opuesto machos de molde fundamentalmente cilíndricos, que forman con uno de sus lados frontales una parte de la superficie de moldeo para el lado del soporte de cerdas de la cabeza y que presentan, partiendo de ésta, concavidades a modo de acanaladuras que se extienden a lo largo de generatrices. Estas concavidades a modo de acanaladuras se estrechan desde la superficie de moldeo del lado frontal hacia el otro extremo en forma de un cono regular y terminan en un casquete semiesférico en la superficie lateral del macho de molde, en el que las concavidades están dispuestas de forma regularmente distribuida. Cada concavidad forma junto con la pared del taladro en una parte del molde de inyección un canal para moldear la cerda, que se estrecha, por lo tanto, desde la cavidad de moldeo para la cabeza del cepillo cónicamente hacia el otro extremo. La ventilación de los canales se realiza a lo largo de toda la longitud de éstos en la superficie de separación entre el macho de molde y el taladro, es decir, fundamentalmente en paralelo a las cerdas. Para ello, el documento US 3,618,154 requiere una gran precisión de las superficies que actúan en conjunto. También aquí se producen en cada cerda forzosamente dos juntas de separación de molde que se extienden a lo largo de generatrices de la cerda. Tampoco pueden fabricarse cerdas con una sección circular, puesto que la concavidad en forma de acanaladura en el macho de molde tiene un radio de curvatura fundamentalmente mayor que el taladro. De esta forma se obtiene una forma de sección transversal con discontinuidades, en las que se forman al mismo tiempo las juntas de separación de molde, que no pueden eliminarse posteriormente. La cerda presenta, además, un comportamiento de flexión diferente en diferentes direcciones que se extienden transversalmente respecto a su eje. Tampoco se obtienen grupos llenos, puesto que su centro queda libre, de modo que las cerdas tampoco pueden apoyarse mutuamente, lo que sí es el caso en grupos convencionales. El problema grave del desmoldeo de las distintas cerdas debe resolverse, por un lado, mediante una conicidad correspondiente de las acanaladuras para moldear las cerdas. Evidentemente esto no se consigue, porque los machos de molde se usan al mismo tiempo como espigas de expulsión, ejerciendo una fuerza de empuje sobre las puntas de las cerdas durante el desmoldeo mediante los extremos en forma de casquetes de las concavidades a modo de acanaladuras. La conicidad debe hacer que haya extremos de cerdas relativamente flexibles al usar el cepillo de dientes. Tampoco este documento describe medidas que vayan más allá de la técnica de moldeo por inyección habitual, que podrían conducir a una mejora del comportamiento de flexión de las cerdas moldeadas por inyección, de modo que también aquí las moléculas de polímero se presentan en la forma de ovillos usual en el moldeo por inyección, que energéticamente es la más favorable pero que en cambio es poco favorable respecto a la estabilidad (documento US 2001/0007161 A1).

De la fabricación de cepillos de dientes (documento US 5,158,342) se conoce, además, inyectar posteriormente en un cuerpo de cepillo previamente moldeado por inyección, formado por un mango y una cabeza de cepillo, la guarnición de cerdas en una concavidad preparada de la cabeza del cepillo. De esta forma se obtienen cerdas con un comportamiento de flexión completamente insuficiente debido a la técnica de moldeo por inyección habitual con presiones de inyección de 30 a 60 bar (3000 a 6000 kPa).

En el documento GB 2 151 971 está descrita una fabricación en dos etapas de la guarnición de cerdas y del soporte de cerdas. En este documento se ha detectado, en particular, el problema del desmoldeo de las cerdas de los canales para moldear las cerdas. A pesar de una fuerte conicidad de las cerdas que favorece el desmoldeo, está previsto para el desmoldeo adicionalmente un transcurso del tiempo extremadamente retardado y controlado que reduce el rendimiento de la instalación para moldear por inyección. No están descritas medidas de la técnica de moldeo por inyección para aumentar la estabilidad de las cerdas.

Se consiguen resultados mucho mejores con una solicitud de patente anterior, no previamente publicada del solicitante (PCT/EP01/07439), según la que un soporte de cerdas está provisto de taladros, que presentan una forma de su sección transversal a modo de tobera. La masa fundida de polímero para las cerdas se inyecta a través de los taladros a modo de toberas en canales de moldeo dispuestos a continuación de un molde de inyección. Con este procedimiento se fabrica un producto semiacabado formado por un soporte de cerdas y cerdas o también, en caso de una conformación correspondiente del soporte de cerdas, un cepillo acabado, en el que las cerdas presentan valores de una calidad similar a cerdas extrusionadas en lo que se refiere a su comportamiento de flexión, sin que la conformación de las cerdas esté sometida a los mismos requisitos que resultan por la fabricación continua de monofilamentos extrusionados.

Además, es conocido (por el documento US 4,712,936) fabricar pequeños pinceles de aplicación, p.ej., para cosméticos decorativos, que están sumergidos en un recipiente y que están fijados en la tapa de cierre para este recipiente, como pieza moldeada por inyección de una pieza, que está formada por la tapa, un vástago unido de forma céntrica al lado interior de esta tapa y cerdas de pincel dispuestas en el extremo del vástago. Las cavidades de moldeo para la tapa, el vástago céntrico y los canales dispuestos a continuación para moldear las cerdas están realizados con orientación axial en las dos partes de un molde de inyección, en cuyo plano de separación de molde está dispuesta la abertura de la tapa. El vástago y las cerdas se fabrican mediante machos de molde insertados unos en otros en la dirección coaxial. El lado de inyección se encuentra en la tapa. Por lo tanto, la masa fundida de polímero debe superar largos recorridos de flujo con varios cambios de la sección transversal y una gran necesidad de masa hasta llegar a los finos canales de las cerdas. Toda la ventilación de la zona del vástago y de las cerdas se realiza en los extremos de los canales de cerdas a través de un cierre cilíndrico con estructura moleteada que debe formar una especie de filtro con una elevada resistencia al flujo. En este estado de la técnica se ha detectado que las cerdas que pueden fabricarse mediante moldeo por inyección, en particular, no son adecuadas para el uso como pinceles. Por lo tanto, se vuelven a calentar después del desmoldeo en el exterior del molde de inyección para ser estiradas a continuación. Se trata aquí, en particular, de una reducción de la sección transversal, que conduce forzosamente a un aumento de la distancia entre las cerdas. En el caso de pinceles de aplicación de este tipo, las cerdas deberían estar dispuestas, no obstante, a la menor distancia posible, para generar entre las cerdas un efecto capilar para acumular y retener el medio de
aplicación.

Además, se ha intentado (documento DE 21 55 888 C3) fabricar un cepillo con cerdas moldeadas mediante inyección por moldeo de tal forma que el molde de inyección está formada por una primea parte de molde para el soporte de cerdas y una segunda parte de molde, que cubre en gran medida la cavidad de moldeo abierta, en la que está realizado un canal corto, que se ensancha en su extremo opuesto y que está cerrado en este extremo. Al inyectar, la masa fundida de polímero entra desde la cavidad de moldeo del soporte en el canal corto y fluye entrando en el ensanchamiento, de modo que se forma un bulón corto con una cabeza. Al abrir el molde, se arrastra la cabeza y se estira la pieza bruta de cerda a modo de bulón. De esta forma puede realizarse una determinada orientación de las moléculas, de forma similar a lo que se produce en la fabricación continua de monofilamentos, lo cual tiene un efecto estabilizante.

El intento de sustituir la producción de las cerdas de monofilamentos continuos extrusionados y la fijación de éstos en cuerpos de cepillo fabricados por separado por el moldeo por inyección del cepillo completo con las cerdas debe considerarse fracasado (documento US 2001/0007161 A1).

Esto también es válido para la propuesta conocida de fabricar sólo la cerda mediante moldeo por inyección (documento US 3,256,545). Este estado de la técnica más cercano parte de que, si bien las cerdas extrusionadas presentan extremos con una mayor flexibilidad gracias al procesamiento de los extremos de las cerdas, al igual que las cerdas obtenidas por el moldeo por inyección de cepillos de una pieza gracias a la conicidad necesaria por la técnica del moldeo por inyección, esto perjudica en cambio la resistencia a la abrasión y al desgaste. La resistencia al desgaste que se reduce hacia los extremos debe compensarse en el procedimiento propuesto porque la sección transversal de la cerda moldeada por inyección aumenta desde el extremo del lado de fijación que forma el lado de inyección (raíz de la cerda) hacia el extremo libre. La forma de la sección transversal puede ser continua o discontinua con la consecuencia de que en la zona de los extremos de trabajo de las cerdas exista una mayor masa de plástico que en el extremo del lado de fijación. Las propiedades insuficientes de las cerdas cónicas conocidas se compensan, por lo tanto, mediante la acumulación de una mayor masa de plástico en la zona de los extremos de las cerdas. Aquí se pasa por alto, no obstante, que a medida que aumenta la masa de plástico o que aumenta la sección transversal aumenta también la parte de la estructura de ovillos energéticamente favorable, es decir, la cerda pierde de una forma desproporcionada su elasticidad a la flexión debido al aumento de su sección transversal. En este procedimiento de moldeo por inyección se proponen presiones de inyección de 800 a 1200 bar (aprox. 0,8\cdot10^{5} a 1,2\cdot10^{5} kPa), que son necesarias para poder introducir la masa fundida de polímero a través de los canales que en el lado de inyección son en primer lugar más estrechos hasta los canales ensanchados de tal forma que se llene el molde. A pesar de la presión relativamente elevada, se intentan conseguir estructuras de moléculas no orientadas en los diámetros de cerdas recomendados entre 1,6 y 2,2 mm en la zona de la sección transversal más fina y entre 11 y 12 mm en la zona de la sección transversal más gruesa (columna 5, líneas 43 a 48 y columna , líneas 32 a 42). Para la fijación de las cerdas moldeadas por inyección en un soporte de cerdas se forman en el lado de inyección de las cerdas estructuras portantes de la misma masa fundida de polímero, que unen eventualmente también varias cerdas entre sí.

Finalmente se conoce por la bibliografía especializada (Ehrenstein: Eigenverstärkung von Thermoplasten im Schmelze-Deformationsprozess en la Revista DE "Die Angewandte Makromolekulare Chemie" 175 (1990), páginas 187 a 203) que los valores mecánicos teóricos del módulo de elasticidad [N/mm^{2}] y de la resistencia a la tracción [N/mm^{2}] se consiguen con los procedimientos de extrusión y moldeo por inyección en el caso de las poliamidas sólo en un 3% o en un 6% y en el caso de polietileno en un 33% o un 5,5%, siendo preferible el estado sin tensión (estructura de las moléculas en ovillos) en el caso de piezas moldeadas por inyección.

En el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 31 se parte de un estado de la técnica para un procedimiento o un dispositivo para la fabricación de una cerda de polímero termoplástico mediante moldeo por inyección como se conoce por el documento WO-A-94/13461. Está previsto introducir una masa fundida de polímero bajo presión en un molde de inyección que está formado por varias piezas y que presenta varios canales para moldear cerdas. Durante la introducción de la masa fundida de polímero sale el aire de los canales a través de las juntas de molde de las piezas que forman el molde de inyección. Debido a la fricción de la masa fundida de polímero en la pared del canal se ajusta forzosamente en la masa fundida de polímero un perfil de velocidades a lo largo de la sección del flujo que comprende una mayor velocidad de núcleo en el centro de la sección de la masa fundida de polímero fluente y una menor velocidad de borde en la pared del canal, por lo que se produce una orientación en la dirección longitudinal de las moléculas de polímero en la zona cercana a la pared de la masa fundida de polímero. Mientras que directamente en la pared del canal se ajusta una orientación clara de las moléculas de polímero en la dirección longitudinal, en la zona del núcleo se mantiene una disposición no orientada de las moléculas. Esto no solamente conduce a que la cerda no tenga la estabilidad (resistencia a la flexión, resistencia al pandeo y capacidad de recuperación del enderezado) necesaria para el uso en un cepillo, sino también a que no sea posible reproducir las propiedades de estabilidad de la cerda con gran precisión, puesto que no es previsible qué parte de las moléculas de polímero quedan orientadas en la dirección longitudinal y en qué medida la zona del núcleo de la cerda contribuye a la estabilidad de ésta.

La invención se basa en el objetivo de crear un procedimiento para la fabricación de una cerda de polímeros termoplásticos mediante moldeo por inyección, con el que puedan fabricarse de forma reproducible cerdas de una gran estabilidad. Además, la invención tiene el objetivo de proponer un dispositivo adecuado para la realización del procedimiento.

En lo que se refiere al procedimiento, este objetivo se consigue según la invención mediante las propiedades caracterizadoras de la reivindicación 1. Está previsto que el valor de la presión de inyección se ajuste en función de la forma de la sección transversal del canal para moldear la cerda de tal forma que se genere un flujo de cizallamiento con una elevada velocidad de núcleo en el centro de la masa fundida de polímero fluente y con un gran efecto de cizallamiento debido a la fricción en la pared de la masa fundida de polímero, con una marcada orientación longitudinal de las moléculas de polímero, al menos en la zona cercana a la pared de la masa fundida de polímero, que se mantiene a lo largo del canal, ventilándose al mismo tiempo el canal a lo largo de su longitud de tal forma que se favorezca el mantenimiento del flujo de cizallamiento.

La invención parte del conocimiento de que el comportamiento de flexión de un monofilamento puede aumentarse en primer lugar mediante la generación y el mantenimiento de una orientación de las moléculas, que hasta ahora no se ha realizado en el moldeo por inyección de cerdas, cepillos y pinceles. En la estructura molecular en una masa fundida de polímero fluente sólo puede influirse de forma notable si las secciones transversales son suficientemente estrechas y sólo en el sentido de que el flujo de la masa fundida se fuerza para que tenga un perfil de velocidades con un fuerte efecto de cizallamiento, para deformar y estirar la estructura de ovillos sin tensiones, que en principio es la más favorable desde el punto de vista energético. Por lo tanto, según la invención se elige la presión de inyección tan elevada que en los canales para moldear cerdas se forme un perfil de flujo de gradiente pronunciado, que se caracteriza por una elevada velocidad de núcleo en el centro del flujo y un gran efecto de cizallamiento en la zona del borde del mismo debido a la fricción de pared de la masa fundida de polímero en la pared del canal, siendo tanto mayores las fuerzas de cizallado por la fricción en la pared cuanto mayor sea la diferencia de velocidad de capas adyacentes del flujo. Un perfil de flujo de este tipo con una elevada velocidad de núcleo garantiza, además, que el canal para moldear la cerda se llene perfectamente, incluso en caso de haber secciones transversales mínimas (diámetro pequeño de la cerda) y una gran longitud del canal (longitud de la cerda).

El perfil de velocidades puede ajustarse en función de la forma de la sección transversal predeterminada a lo largo de la longitud del canal para moldear la cerda mediante una presión de inyección correspondientemente elevada, eventualmente también variable. De esta forma se consigue una orientación longitudinal de las moléculas de polímero cerca de la pared del canal y con un grado que va reduciéndose en el interior de toda la corriente de masa fundida, impidiendo, además, el valor elevado de la velocidad de núcleo una solidificación prematura de la masa fundida, incluso en caso de haber secciones transversales pequeñas y una longitud grande.

No obstante, sólo una presión elevada no basta para llenar rápidamente un canal de moldeo estrecho. Por lo tanto, el canal se ventila según la invención a lo largo de su longitud de tal forma que se favorezca el mantenimiento del flujo de cizallamiento con una elevada velocidad de flujo hasta el extremo del canal, de modo que la orientación longitudinal deseada de las moléculas llegue hasta la punta de la cerda.

La presión de inyección asciende al menos a 500 bar (0,5\cdot10^{5} kPa) en función de la forma de la sección transversal del canal para moldear la cerda. Para las cerdas de calidad de las que se trata aquí con un diámetro medio de cerda de, p.ej., 0,3 (medido a la mitad de la longitud), es decir, una sección transversal correspondiente del canal para moldear la cerda y una longitud de 10,5 mm, el perfil de velocidades deseado puede conseguirse con una presión de inyección de más de 500 (0,5\cdot10^{5} kPa). Por regla general, pueden transformarse aproximadamente 2/3 partes de la presión de inyección anteriormente indicada en una presión específica en el canal para moldear la cerda, de modo que la masa fundida de polímero debería presentar en el canal una presión > 300 bar (0,3\cdot10^{5} kPa).

Al aplicar el procedimiento según la invención se elige, además, una relación de la anchura máxima a la longitud del canal de \leq 1:10, preferiblemente hasta \leq 1:250. Pueden fabricarse, p.ej., cerdas que con un diámetro máximo de 3 mm en la zona de la raíz o cerca de ésta presentan una longitud entre 15 mm y 750 mm. Cuanto menor sea la anchura máxima tanto más corta se elegirá la longitud. Para exigencias elevadas, por ejemplo en el caso de cepillos de dientes, pinceles de aplicación, etc., es recomendable elegir diámetros por encima de la zona de la raíz de \leq 0,5 mm, que permiten en el procedimiento según la invención longitudes de cerdas de más de 60 mm.

En la solidificación, los plásticos termoplásticos forman por debajo de la temperatura de fusión de cristal cristalitas, que según la forma y el orden influyen en el módulo de elasticidad (módulo de Young) y en la resistencia a la tracción (resistencia a la rotura). Una influencia positiva en el sentido de un refuerzo por aumento del módulo de elasticidad y una mayor estabilidad en el sentido de un aumento de la resistencia a la tracción puede conseguirse mediante la formación de cristales aciculares, que requieren en primer lugar una formación de gérmenes cristalinos en cadena lineal en tramos de moléculas dispuestos en paralelo unos a otros. Esta formación de gérmenes puede multiplicarse en comparación con una cristalización isotérmica mediante inducción de tensión, como se produce, entre otros, en procesos de flujo. Por lo tanto, la presión de inyección elevada prevista según la invención y la velocidad de flujo elevada de la masa fundida de polímero que se consigue de esta forma en el canal para moldear la cerda no solamente favorece la orientación longitudinal molecular sino también la cristalización, aumentando la presión elevada como otra inducción de tensión al mismo tiempo la densidad de empaquetamiento de los cristales. Gracias a la cristalización parcial de la masa fundida de moléculas orientadas aumenta el tiempo de relajación, es decir, la orientación molecular se mantiene durante más tiempo.

Los efectos anteriormente descritos se favorecen en una variante de la invención porque se enfría el canal para moldear la cerda.

Cuanto menor sea la sección transversal y cuanto mayor sea la longitud del canal para moldear la cerda tanto más se consideraría un calentamiento de las paredes del canal para mantener la viscosidad de la masa fundida de polímero y para conseguir que el molde se llene por completo. No obstante, si se ajustan los parámetros del procedimiento según la invención, este llenado del molde también está garantizado cuando el canal para moldear la cerda se enfría. Mediante el enfriamiento del canal y la inducción de tensión que va unida a ello, se favorece adicionalmente la formación de cristales y se aumenta el tiempo de relajación. La capa exterior estabilizante de la cerda que se forma en la pared del canal permite un aumento de la compresión usual en el moldeo por inyección. Cuanto mayor sea la compresión tanto más se favorece la formación de gérmenes cristalinos en el núcleo aún en estado de fusión de la cerda. Gracias a la presión se aumenta al mismo tiempo la temperatura de fusión por lo que, con la temperatura predeterminada de la masa, la masa fundida se sobreenfría más fuertemente, por lo que se influye positivamente en la velocidad de crecimiento de los cristales dificultándose la relajación de las moléculas.

La elevada presión de inyección y la elevada velocidad de flujo requieren medidas especiales o adicionales para una ventilación rápida y efectiva, para garantizar un llenado completo del molde y evitar cavitaciones en el canal de moldeo o inclusiones de aire en la masa fundida. En los procedimientos de moldeo por inyección según el estado de la técnica, la ventilación del canal para moldear la cerda se realiza con una cavidad completamente cerrada a través del extremo del canal o, en caso de un molde de inyección dividido a lo largo de la longitud para el canal, en dos planos paralelos a las cerdas. En el caso indicado en primer lugar, para la formación de un extremo de cerda perfecto, preferiblemente redondeado, es necesaria una fuerte estrangulación de la ventilación para evitar el paso de masa fundida de polímero a las secciones transversales de ventilación. En el caso de una ventilación paralela a las cerdas, el plano de separación del molde está situado en la dirección de flujo, con la consecuencia de que la masa fundida de polímero penetre incluso en las rendijas de ventilación más estrechas conduciendo a la formación de juntas de separación molde a lo largo de la superficie lateral de las cerdas.

Por lo tanto está previsto según la invención que el canal para moldear la cerda se ventile transversalmente respecto a la dirección de flujo de la masa fundida de polímero, realizándose la ventilación preferiblemente en varios planos dispuestos transversalmente respecto a la dirección de flujo de la masa fundida de polímero. El número de planos de ventilación se elige tanto mayor cuanto más largo sea el canal para moldear la cerda, de modo que con una longitud de canal predeterminada la ventilación se realice, por así decirlo, de forma controlada en función de la velocidad del frente de la masa fundida. Puesto que la ventilación en un plano de este tipo puede realizarse a lo largo de toda la circunferencia del canal para moldear la cerda, está disponible una longitud de rendija correspondientemente grande, que puede ser mayor en caso de haber varios planos transversales respecto a la dirección de flujo que en caso de un plano de separación de molde paralelo a las cerdas.

Los planos de ventilación pueden presentar las mismas distancias a lo largo de la longitud del canal para moldear la cerda, según el volumen que ha de ser ventilado también pueden estar previstos a distancias progresivas o degresivas en la dirección de flujo de la masa fundida de polímero. Con ello es posible al mismo tiempo mantener una contrapresión suficientemente elevada en el canal, para conseguir un llenado regular del molde.

El canal para moldear la cerda puede ventilarse sólo mediante desplazamiento del aire mediante la presión de flujo de la masa fundida de polímero, aunque la ventilación también puede apoyarse mediante una depresión exterior.

El procedimiento según la invención ofrece la posibilidad de inyectar la masa fundida de polímero en un canal para moldear la cerda con una sección transversal fundamentalmente constante desde el lado de inyección, de modo que se obtenga una cerda fundamentalmente cilíndrica, que no se ha podido obtener con la técnica de moldeo por inyección aplicada hasta ahora en la fabricación de cerdas y cepillos.

No obstante, también puede estar prevista una sección transversal que se estrecha fundamentalmente de forma uniforme desde el lado de inyección, de modo que se obtenga una cerda con una conicidad preferiblemente reducida, que es deseada en muchos casos de aplicación, para aumentar la elasticidad a la flexión desde la raíz de la cerda hasta el extremo de la cerda. Una conicidad de este tipo favorece también el mantenimiento o incluso el aumento de un perfil de velocidades pronunciado con una elevada velocidad de núcleo y un efecto de cizallamiento en la zona del borde que aumenta a lo largo de la longitud, de modo que, a pesar de la resistencia al flujo más elevada, se favorezca la orientación de las moléculas y la formación de cristales hacia el extremo de la cerda.

Mediante el moldeo por inyección pueden obtenerse cerdas de dimensiones exactas con una tolerancia de \pm 3% en la sección transversal y en la longitud, mientras que las cerdas extrusionadas presentan con los mismos parámetros constructivos unas tolerancias de \pm 10%. Además, en las cerdas extrusionadas se produce debido al procedimiento una ovalización de la sección transversal que en un principio es circular, lo cual se evita en las cerdas fabricadas según la invención.

En la técnica de moldeo por inyección se consideran habitualmente necesarias inclinaciones de desmoldeo de algunos grados (> 1,00º), para poder desmoldear perfectamente la pieza moldeada por inyección. El desmoldeo debe apoyarse, por regla general, con expulsores. En el moldeo por inyección de cerdas según el estado de la técnica descrito al principio, la inclinación del molde debe elegirse fundamentalmente mayor, para evitar una rotura de la cerda durante el desmoldeo (documento US 3 256 545). Es entre otras cosas por esta razón que el estado de la técnica usa moldes de inyección con un plano de separación de molde paralelo a las cerdas asumiendo en cambio los inconvenientes descritos. El procedimiento según la invención permite una reducción de la inclinación del molde hasta el valor de 0º consiguiéndose a pesar de ello un llenado suficiente del molde. Por lo tanto, pueden obtenerse cerdas delgadas de gran longitud con una conicidad relativamente reducida del orden de 0,2 a 0,5º si se desea obtener las propiedades positivas de una cerda cónica con un ángulo de flexión progresivo hacia el extremo de la cerda. Gracias a la orientación longitudinal y la mayor formación de cristales y el aumento de la resistencia a la tracción (resistencia a la rotura) de la cerda que va unido a ello, en particular en la zona cercana a la pared que es importante para el desmoldeo, ésta también puede desmoldearse bien. Otras medidas para facilitar el desmoldeo están descritas en relación con el
dispositivo.

En otra realización del procedimiento según la invención, la masa fundida de polímero se inyecta en una zona de entrada que se estrecha a modo de tobera hacia el canal para moldear la cerda para generar un flujo de extensión, para obtener una cerda con una zona de raíz ensanchada, con un contorno que se estrecha eventualmente de forma continua hacia la cerda propiamente dicha.

Mediante un estrechamiento de este tipo se genera un flujo de extensión, que conduce en un grado considerable a la orientación de las moléculas y por razones reotécnicas a un recrecido correspondiente del perfil del flujo a continuación del estrechamiento, por lo que es recomendable disponer el estrechamiento cerca del lado de inyección. No obstante, también pueden estar previstos estrechamientos a lo largo de la longitud del canal para moldear la cerda, para obtener cerdas escalonadas, teniendo también en este caso los estrechamientos efectos positivos en la estructura molecular y en la formación de cristales.

La sección transversal del canal para moldear la cerda detrás de una zona de entrada dispuesta eventualmente delante del mismo, se elige preferiblemente con una anchura máxima de \leq 3 mm, de modo que la cerda moldeada por inyección tenga un diámetro correspondiente, con una zona de raíz eventualmente más ancha. Las cerdas de esta sección transversal con una zona de raíz más ancha no pueden obtenerse mediante extrusión o hilatura. El concepto "anchura máxima" significa aquí que la cerda puede presentar también una sección transversal que difiere de la forma circular, p.ej., una sección transversal ovalada, correspondiente la anchura máxima a la longitud del eje más largo del óvalo.

El procedimiento según la invención puede modificarse también de forma ventajosa en el sentido de que la masa fundida de polímero se inyecta al mismo tiempo en varios canales para moldear cerdas dispuestos uno al lado del otro formándose un número correspondiente de cerdas, de modo que en un proceso de moldeo por inyección pueda fabricarse un juego de cerdas. Mediante la minimización de la distancia entre los canales para moldear cerdas pueden obtenerse disposiciones de cerdas en forma de paquetes (pucks) mediante una ligera compactación de las cerdas desmoldadas.

El número y la disposición de los canales para moldear cerdas también puede elegirse de tal forma que con un proceso de inyección se obtenga toda la guarnición de cerdas de un cepillo o de un pincel, pudiendo variar las distancias entre las cerdas y su asignación geométrica según la disposición deseada en la guarnición de cerdas.

En otra realización está previsto que la masa fundida de polímero se inyecte en los canales para moldear cerdas dispuestos uno al lado de otro, formándose al mismo tiempo una unión entre al menos dos cerdas, pudiendo servir la unión tanto para la posterior manipulación de las cerdas unidas como también como medio auxiliar para la unión al cuerpo del cepillo, al mango del pincel o similares. En lugar de ello, después de la inyección de las cerdas de un polímero puede reinyectarse una masa fundida de polímero de otro polímero, para obtener la unión entre las cerdas. La unión puede estar realizada en forma de almas, de rejillas que unen varias cerdas o similares. Al usar distintos polímeros con un factor de soldadura de \geq 20% está garantizada una unión suficientemente segura.

La unión puede estar configurada, además, de tal forma que forme un soporte de cerdas, que puede representar al mismo tiempo el cuerpo de cepillo o una parte de éste o que puede ser completado mediante inyección de al menos otra masa fundida de polímero para formar un cuerpo de cepillo o un mango de pincel. Puede ser un polímero termoplástico o termoelástico.

En otra variante del procedimiento pueden inyectarse múltiples cerdas con distintas longitudes, de modo que en combinación con el soporte de cerdas que las une pueda fabricarse una guarnición de cerdas completa o una guarnición parcial para un cepillo o un pincel, en la que los extremos de las cerdas quedan dispuestos a diferentes alturas de una superficie envolvente plana o no plana, para poder alcanzar con el cepillo acabado de forma óptima contornos curvados con los extremos de las cerdas.

Las múltiples cerdas también pueden inyectarse con diferentes secciones transversales, para permitir diferentes efectos en un cepillo acabado en zonas predeterminadas. Las múltiples cerdas también pueden inyectarse con una forma de sección transversal diferente a lo largo de su longitud. Finalmente, las múltiples cerdas también pueden inyectarse en una posición no paralela entre ellas, para obtener una guarnición de cerdas con posiciones diferentes de las cerdas.

Según otra realización del procedimiento pueden obtenerse cerdas con la misma geometría, pero con diferentes elasticidades a la flexión (durezas) mediante el moldeo por inyección de distintas masas fundidas de polímero en los mismos canales de moldeo. En cerdas extrusionadas para cepillos con distintos grados de dureza (texturas), p.ej. para cepillos de dientes con los grados de dureza blando, medio, duro, sólo se podía influir en el grado de dureza deseado mediante el diámetro de la cerda, es decir, había que proporcionar y procesar para cepillos de dientes de la misma forma constructiva hasta tres diámetros diferentes de cerdas. Con el procedimiento según la invención, estos grados de dureza pueden realizarse sólo mediante la elección del polímero y una eventual adaptación de la presión de inyección manteniéndose el mismo diámetro de cerda.

Las cerdas pueden inyectarse, además, de un polímero o de una mezcla de polímeros, que en el estado solidificado presentan fuerzas de unión secundarias reducidas. Después de la fabricación o, eventualmente después de haberlas convertido en cepillos o pinceles, las cerdas de este tipo pueden partirse mediante fuerzas mecánicas formando de esta forma “flags”.

Finalmente, las cerdas pueden inyectarse de un polímero con aditivos que empiezan a actuar durante el uso. Pueden ser aditivos con un efecto mecánico, p.ej., abrasivo, o, por ejemplo, en el caso de cerdas para cepillos de dientes, aditivos con un efecto conservador, terapéutico o remineralizante. Son conocidos múltiples aditivos de este tipo.

La invención trata, además, de un dispositivo para el moldeo por inyección de cerdas de polímeros termoplásticos, que comprende un dispositivo para establecer la presión de inyección y un molde de inyección, que presenta al menos un canal de alimentación para la masa fundida de polímero y al menos una cavidad en forma de un canal de moldeo con un contorno de moldeo que corresponde a la longitud y a la forma de sección transversal de la cerda que ha de fabricarse, estando asignados al canal de moldeo medios de ventilación para evacuar el aire desplazado durante el moldeo por inyección. Los dispositivos de esta estructura son conocidos en el estado de la técnica descrito al principio.

Según la invención, un dispositivo de este tipo se caracteriza por las propiedades caracterizadoras de la reivindicación 31. Está previsto que el dispositivo para establecer una presión de inyección esté concebido para establecer preferiblemente al menos 500 bar (0,5\cdot10^{5} kPa) y que la relación de la anchura máxima de la sección transversal del canal de moldeo a la longitud del canal sea \leq 1:10. Los medios de ventilación presentan secciones transversales de ventilación, dispuestas de forma distribuida a lo largo de la longitud del canal de moldeo, que en combinación con la presión de inyección están concebidas para la formación de un flujo de cizallamiento con una elevada velocidad de núcleo en el centro de la masa fundida de polímero y un gran efecto de cizallamiento en la pared del canal de moldeo.

Con un dispositivo de este tipo pueden obtenerse cerdas mediante moldeo por inyección como ya se han descrito en relación con el procedimiento. En comparación con dispositivos de moldeo por inyección conocidos para la fabricación de cerdas o de cepillos con cerdas en una pieza, el dispositivo según la invención está configurado de tal forma que en el canal para moldear la cerda se alcance la dinámica de flujo deseada.

El dispositivo para establecer la presión de inyección está concebido preferiblemente de tal forma que las presiones de inyección puedan ajustarse entre 500 y 4000 bar (0,5\cdot10^{5} kPa a 4\cdot10^{5} kPa) en función de la longitud y de la forma de la sección transversal del canal de moldeo. La presión se elige tanto mayor cuanto menor sea la sección transversal de la cerda que ha de fabricarse y cuanto mayor sea la longitud de ésta.

El dispositivo para establecer la presión de inyección y las secciones transversales de ventilación en el canal de moldeo están concebidos desde el punto de vista constructivo y de la técnica de control de tal forma que la masa fundida de polímero tenga en el canal de moldeo una presión específica de al menos 300 bar (0,3\cdot10^{5} kPa) hasta 1300 bar (1,3\cdot10^{5} kPa). Esta concepción se realiza en adaptación al caudal másico y las resistencias al flujo que han de ser superadas hasta el canal de moldeo.

Con una presión de inyección predeterminada, suficientemente alta en el dispositivo para establecer la presión está previsto preferiblemente que la presión de inyección pueda controlarse en función de la longitud y de la forma de la sección transversal del canal de moldeo, para poder inyectar con un grupo para moldeo por inyección moldes de inyección de distintas geometrías.

También puede servir para este fin otra medida, que prevé que los medios de ventilación presenten secciones transversales de ventilación controlables en función de la presión específica.

En el dispositivo según la invención es ventajoso que el molde de inyección con el canal de moldeo tiene asignado medios de enfriamiento, pudiendo tratarse de un enfriamiento externo después de cada ciclo de moldeo por inyección o después de cada desmoldeo. No obstante, también pueden estar asignados medios de enfriamiento al canal de moldeo en el molde de inyección, con los que el canal de moldeo se mantiene a una temperatura baja.

En una realización especialmente preferible de la invención está previsto que el molde de inyección esté formado por varias placas de moldeo apiladas en la dirección transversal respecto a la extensión longitudinal del canal de moldeo, presentando cada una de estas placas un tramo longitudinal del canal de moldeo.

A diferencia del estado de la técnica con moldes de inyección realizados más o menos en forma de bloques, la invención prevé una estructura de placas de moldeo apiladas. Esta estructura permite realizar en cada placa de moldeo, que tiene un grosor reducido, secciones transversales de taladro mínimas de gran precisión. No obstante, ésta al igual que cualquier otra técnica de fabricación fallaría en caso de profundidades de taladro mayores. Esto es una de las razones de que, hasta ahora, se dependía de moldes de inyección divididos en la dirección longitudinal para la fabricación de secciones transversales estrechas. Los inconvenientes de éstos se han descrito en relación con el estado de la técnica. Gracias a la división del molde de inyección en varias placas según la invención, pueden realizarse canales de moldeo de gran longitud con una precisión elevada y reproducible a lo largo de toda la longitud. Las placas de moldeo que presentan el extremo de los canales de moldeo, que moldean el extremo de las cerdas, pueden presentar cavidades de una profundidad reducida gracias al grosor reducido de las placas de moldeo, con las que se consigue un moldeo del extremo de la cerda con contornos claros y sin juntas de separación molde, sin tener que tomarse medidas de ventilación adicionales. La oxidación del polímero que se ha observado en secciones transversales estrechas de moldes debido al llamado efecto diesel no se produce a la profundidad reducida de la cavidad.

La estructura apilada del molde de inyección ofrece, además, la posibilidad de realizar los medios de ventilación en las placas de moldeo, es decir, con una frecuencia que corresponde a su número. Los medios de ventilación están realizados preferiblemente entre las superficies de apoyo, orientadas unas hacia las otras, de las placas de moldeo, por ejemplo mediante rendijas o canales estrechos. Debido a la elevada velocidad de flujo de la masa fundida de polímero en la dirección perpendicular respecto a las rendijas o canales estrechos de este tipo, se impide una entrada de la masa fundida en las secciones transversales de ventilación a pesar de la presión elevada. Por ello, las secciones transversales de ventilación pueden ser también más grandes que en un molde de dos piezas, cuyo plano de separación de molde está situado en la dirección de flujo de la masa fundida. Las secciones transversales de ventilación pueden estar realizadas con una anchura máxima de sólo pocos \mum hasta 300 \mum.

Los medios de ventilación están realizados preferiblemente completa o parcialmente por rugosidades de superficie de las superficies orientadas unas hacia las otras de las placas de moldeo.

En otra configuración ventajosa, los medios de ventilación presentan secciones transversales de ventilación que se ensanchan hacia fuera partiendo del contorno de moldeo del canal de moldeo, de modo que el aire pueda salir sin impedimentos después de haber pasado por los puntos más estrechos de las secciones transversales de ventilación.

El desplazamiento del aire que se realiza sólo por la presión específica en el canal de moldeo puede apoyarse estando conectado los medios de ventilación con una fuente de vacío externa.

El dispositivo puede estar realizado de tal forma que el canal de moldeo presente a lo largo de su longitud una sección transversal fundamentalmente constante o que se estreche de forma fundamentalmente continua hacia su extremo, para obtener una cerda cilíndrica o ligeramente cónica.

Unos ensayos de inyección prácticos en las condiciones de procedimiento indicadas han mostrado que el canal de moldeo puede estrecharse con un ángulo < 1,0º, en caso de un eje lineal, para conseguirse una inclinación de molde suficiente para el desmoldeo de una cerda ligeramente cónica con un comportamiento de flexión excelente.

Además, el canal de moldeo puede presentar una sección que se estrecha de forma discontinua hacia el extremo, para obtener extremos de cerdas de una configuración especial en adaptación al fin de uso de las cerdas acabadas.

La anchura máxima de la sección transversal del canal de moldeo es preferiblemente de \leq 3 mm. Con ello se cubren las secciones transversales de cerdas deseadas para cepillos de calidad y pinceles.

Delante de las placas de moldeo con el canal de moldeo con la anchura máxima anteriormente indicada, en el lado orientado hacia el canal de alimentación, puede estar prevista al menos una placa de moldeo en el lado de inyección con un ensanchamiento que se estrecha hacia el canal de moldeo, para obtener, por un lado, una sección transversal reforzada en la raíz de la cerda y en la base de la cerda y obtener, por otro lado, debido a este ensanchamiento en la zona de entrada del canal de moldeo un flujo de extensión, que favorece la formación de la dinámica de flujo deseada. El ensanchamiento puede estrecharse a modo de trompeta hacia el canal de moldeo, para crear una unión sin tránsito de la cerda al soporte que une las cerdas, cuerpo de cepillo o similares, lo cual es importante, en particular, para cepillos de higiene de cualquier tipo.

La relación de la anchura máxima de la sección transversal del canal de moldeo a la longitud de éste se encuentra preferiblemente entre 1:10 y 1:250, aunque puede llegar hasta 1:1000, acercándose la relación más al valor más elevado cuanto más estrecha sea la sección transversal del canal de moldeo o, viceversa, acercándose más al valor más bajo cuanto más grande sea la sección transversal más estrecha.

En otra configuración de la invención está previsto que el número y el grosor de las placas de moldeo estén adaptados a la longitud del canal de moldeo, siendo el número de las placas de moldeo inversamente proporcional a la relación del diámetro interior máximo de la sección transversal respecto a al longitud del canal de moldeo. Además, el número de placas de moldeo que pertenecen a un molde de inyección puede ser variable, para poder fabricar con el mismo molde cerdas de una longitud variable.

Las placas de moldeo presentan preferiblemente un grosor que corresponde aproximadamente a tres a quince veces al diámetro medio del canal de moldeo. Para una cerda de un diámetro medio de 0,3 mm y una longitud de 10,5 mm, las placas de moldeo presentan, por ejemplo, un grosor de 1,5 mm a 2,00 mm. El tramo longitudinal del canal de moldeo existente en la placa de moldeo de 1,5 mm a 2,0 mm puede taladrarse con gran precisión.

Las placas de moldeo pueden moverse por separado o en grupos en la dirección perpendicular respecto a su plano de placa. De esta forma se permite, en particular, el desmoldeo de la cerda de una forma que difiere del estado de la técnica, pudiendo separarse, por ejemplo, las placas de moldeo comenzando con la placa de moldeo que presenta el contorno de moldeo en el extremo del canal de moldeo y terminando con la placa de moldeo orientada hacia el canal de alimentación, pudiendo separarse éstas individualmente o en grupos de forma sucesiva en el tiempo.

Las placas de moldeo se mantienen juntas de forma fiable bajo la presión de cierre elevada debido al procedimiento de la máquina para moldear por inyección y no están expuestas a fuerzas de deformación durante el moldeo por inyección, a pesar de su grosor reducido. Además, las secciones transversales de ventilación se mantienen cerradas por la presión de cierre y no requieren, en particular, dispositivos de cierre adicionales, como es el caso en canales con ventilación longitudinal.

Unos ensayos prácticos han mostrado que con las secciones transversales estrechas previstas y las longitudes de los canales son necesarias fuerzas de extracción considerables para desmoldear las cerdas si están previstas, por ejemplo, sólo dos placas de moldeo. Por regla general, la cerda se rompe. Gracias al aumento del número de placas y la separación sucesiva entre éstas es posible un desmoldeo de la cerda sin que ésta sufra daños, en particular, si la placa de moldeo orientada hacia el canal de alimentación se separa en último lugar. Durante el desmoldeo, los bordes de los agujeros de cada placa de moldeo actúan de forma similar a una tobera de estirar, que alisan las "pieles de polímero" eventualmente existentes que se forman en el plano de separación del molde, sin consecuencias negativas para la superficie lateral de la cerda. Los extremos de las cerdas quedan de cualquier modo perfectamente desmoldeados.

Además, algunas placas de moldeo pueden ser desplazables paralelamente a las placas de moldeo adyacentes, para solicitar la cerda en la dirección transversal después del proceso de moldeo por inyección y conseguir de esta forma una optimización de la estructura molecular.

En otra realización preferible, el molde de inyección presenta canales de moldeo con diferentes longitudes y/o con diferentes formas de sección transversal para obtener, por ejemplo, en un ciclo de moldeo por inyección una guarnición de cerdas de la geometría y configuración deseada.

Según otra realización, el molde de inyección presenta canales de moldeo con un eje central que se extiende en un ángulo inclinado respecto a la dirección de movimiento de las placas de moldeo, presentando cada placa de moldeo un tramo longitudinal del canal de moldeo cuya longitud tiene una medida tal que, a pesar de la desviación angular, sea posible un desmoldeo mediante separación sucesiva de las diferentes placas de moldeo.

La división del molde de inyección en una pluralidad de placas de moldeo que se extienden transversalmente respecto al canal de moldeo ofrece la posibilidad de dividir el canal de moldeo en unos tramos longitudinales tales que, incluso si el eje de la cerda está inclinado respecto a la dirección de movimiento de las placas de moldeo (dirección de desmoldeo), aún permita un desmoldeo de los distintos tramos longitudinales sin solicitar o deformar la cerda fuertemente. De esta forma pueden obtenerse en un solo molde de inyección grupos de cerdas en los que las cerdas están dispuestas paralelamente unas a otras, pero en un ángulo respecto a un soporte de cerdas que las une o en los que las cerdas presentan distintas posiciones angulares unas respecto a otras.

Según otra realización, el molde de inyección presenta canales de moldeo con un eje central que está curvado respecto a la dirección de movimiento de las placas de moldeo, presentando cada placa de moldeo un tramo longitudinal del canal de moldeo que tiene una medida tal que en función de la curvatura sea posible un desmoldeo mediante levantamiento sucesivo de las distintas placas de moldeo.

De esta forma pueden obtenerse, por ejemplo, cerdas onduladas, que a pesar de ello pueden desmoldearse perfectamente. También pueden obtenerse en un solo molde de inyección al mismo tiempo cerdas rectas, onduladas y curvadas.

En otra forma de realización, el molde de inyección presenta al menos una placa de moldeo que es desplazable en su plano respecto a las placas de moldeo adyacentes y que forma junto con éstas después del moldeo por inyección de las cerdas un dispositivo de apriete para todas las cerdas que actúa a lo largo de la parte correspondiente de la longitud del canal de moldeo.

Con ello, la invención crea la posibilidad de usar partes del molde de inyección como fijación para las cerdas inyectadas para fijarlas en el molde de inyección sólo a lo largo de una parte de su longitud, por ejemplo, para separar las placas de moldeo cercanas a los extremos en la dirección de desmoldeo de las placas de moldeo restantes y arrastrar las cerdas moldeadas por inyección, de modo que las cerdas queden liberadas a lo largo de una longitud parcial central, es decir, entre estas placas de moldeo y las placas de moldeo restantes. Gracias al posterior desplazamiento de las placas de moldeo que realizan el apriete y el volver a mover atrás las placas de moldeo cercanas a los extremos en la dirección del extremo de inyección de las cerdas, estos extremos sobresalen de la placa de moldeo del lado de inyección. Mediante un cambio de sitio del molde de inyección, eventualmente mientras siga funcionando el efecto de apriete de la fijación, el molde de inyección puede unirse a otro molde de inyección, que presenta una cavidad de moldeo que moldea un soporte de cerdas o cuerpo de cepillo. En otro proceso de moldeo por inyección, los extremos que sobresalen son recubiertas por extrusión con otra masa fundida de polímero que rellena esta cavidad de moldeo.

El dispositivo de apriete puede servir, además, como fijación en el transporte, para cambiar de sitio cerdas apretadas después del desmoldeo de las otras placas de moldeo a otra estación de trabajo para la unión a un cuerpo de cepillo. Esto también es recomendable si las cerdas ya están unidas entre sí mediante una unión como almas, rejilla o soporte de cerdas. La placa de moldeo de apriete se encuentra en este caso cerca del tránsito de las cerdas al soporte de cerdas y la fijación se separa en la dirección de desmoldeo desmoldeándose al mismo tiempo la unión y, a continuación, se cambia de sitio y las placas de moldeo que sirven como fijación son sustituidas por un mismo juego de placas de moldeo para volver a obtener un molde de inyección completo. La fijación puede guiarse en una guía continua como fijación móvil y puede volver a aprovecharse después de la retirada completa de las cerdas también de la fijación de nuevo para completar el molde de inyección. Si la unión no se necesita inmediatamente para los siguientes pasos de confección, p.ej., insertar, pegar, soldar, recubrir por extrusión, etc., también puede separarse y pueden unirse sólo las cerdas con una de las técnicas de unión conocidas a un soporte de cerdas o cuerpo de cepillo.

En otra realización de la invención está previsto que el molde de inyección esté formado por al menos dos grupos de placas de moldeo con dispositivo de apriete de los que el primer grupo comprende una parte del canal de moldeo con el extremo de éste y los otros grupos comprenden la parte resistente del canal de moldeo, pudiendo separarse el primer grupo del segundo grupo y los siguientes uno de otro, respectivamente, de forma sucesiva en el tiempo. El proceso de moldeo por inyección se divide en este caso en un número de ciclos de moldeo por inyección que corresponde al número de grupos de modo que en la posición de partida cerrada del molde de inyección la masa fundida de polímero se inyecta en un primer ciclo de moldeo por inyección en el canal de moldeo completo, pudiendo separarse a continuación el primer grupo de los demás arrastrando la pieza moldeada por inyección mediante el dispositivo de apriete, siendo menor el recorrido de separación que la longitud de la pieza moldeada por inyección, inyectándose a continuación en un segundo ciclo de moldeo por inyección más masa fundida de polímero en el tramo longitudinal liberado del canal de moldeo de los demás grupos y repitiéndose los pasos inyección/separación hasta que se haya separado el penúltimo grupo del último grupo, para fabricar cerdas de mayor longitud que la longitud del canal de moldeo. Por lo tanto, la fabricación de la cerda se realiza tramo por tramo y permite la fabricación de cerdas de mayores longitudes.

En esta realización del dispositivo puede inyectarse también en cada ciclo de moldeo por inyección otra masa fundida de polímero, de modo que pueda obtenerse una cerda de múltiples componentes a lo largo de la longitud de la cerda, en la que los polímeros usados en cada etapa pueden adaptarse al perfil de requisitos de la cerda y su unión al soporte de cerdas. De esta forma se obtiene una cerda de múltiples zonas. Los movimientos de separación de los distintos grupos pueden producirse después del ciclo de moldeo por inyección en un intervalo corto, en el que la pieza moldeada por inyección se ha enfriado hasta tal punto que durante el movimiento de separación se desmoldea de las placas de moldeo restantes. La unión entre las diferentes zonas se realiza preferiblemente en unión material, aunque también puede realizarse en unión positiva o no positiva mediante una perfilación correspondiente del extremo de la longitud parcial inyectada en último lugar.

Preferiblemente es posible intercambiar la placa de moldeo que presenta el extremo de la cerda y el contorno de moldeo al final del canal de moldeo por una placa de moldeo con otro contorno de moldeo para obtener cerdas con extremos moldeados de diferentes formas. Esta placa de moldeo sólo debería contener contornos planos, para poder desmoldear perfectamente el extremo de cerda determinante para el fin de uso.

De esta forma puede variarse el contorno de los extremos en cerdas que por lo demás tienen una geometría constante, por ejemplo, pueden obtenerse extremos puntiagudos o más o menos redondeados o también cerdas con un extremo estructurado (dos puntas o similares). Esta placa de moldeo también puede presentar tramos longitudinales de diferentes profundidades del canal de moldeo, para formar en una guarnición de cerdas una superficie envolvente contorneada para los extremos de cerdas.

Entre el canal de alimentación y los canales de moldeo del molde de inyección está dispuesta preferiblemente una cavidad de moldeo que une dos o más canales de moldeo para la realización de una unión entre las cerdas, que puede unir eventualmente también todas las cerdas. Puede servir como medio auxiliar para la posterior manipulación de toda la guarnición de cerdas o como medio auxiliar para completar la guarnición de cerdas con un cuerpo de cepillo.

La cavidad de moldeo puede estar realizada, además, para la fabricación de un cuerpo de cepillo o de pincel o de una parte de éste.

La cavidad de moldeo puede estar realizada, en particular, para la fabricación de un cuerpo de cepillo o de pincel o de una parte de éste en una realización de múltiples componentes de distintos polímeros.

A continuación, la invención se explicará con ayuda de esquemas y ejemplos de realización representados en el dibujo. En el dibujo muestran:

la fig. 1, un esquema del perfil de velocidades en canales de moldeo de distintos diámetros;

las fig. 2 a 4, una vista esquemática, respectivamente, de una realización del canal de moldeo con los perfiles de velocidades correspondientes;

la fig. 5, una vista esquemática de una cerda moldeada por inyección en un canal de moldeo según la fig. 2 con los perfiles de velocidades determinantes para la orientación longitudinal;

la fig. 6, una vista esquemática de una estricción de un canal de moldeo con un flujo de extensión;

la fig. 7, una vista esquemática de una cerda cónica en escala 2:1 con inscripción de cotas;

la fig. 8, una vista esquemática de una cerda cónica en escala 1:5 con inscripción de cotas;

la fig. 9, una representación esquemática, comparativa de los perfiles de velocidades en una tobera de extrusión y en un canal de moldeo;

la fig. 10 a 13, un corte longitudinal esquemático, respectivamente, de un ejemplo de realización de un molde de inyección en distintas fases de servicio;

la fig. 14, un corte longitudinal esquemático de otro ejemplo de realización del molde de inyección;

la fig. 15, un detalle en una vista a escala ampliada del molde de inyección según la fig. 14 en la zona de un canal de moldeo dispuesto en el exterior;

las fig. 16 a 20, un corte longitudinal esquemático, respectivamente, de una variante de un ejemplo de realización de un molde de inyección en distintas fases de servicio;

las fig. 21 a 23, un corte longitudinal esquemático, respectivamente, de otro ejemplo de realización de un molde de inyección en distintas fases de servicio;

la fig. 24, un corte longitudinal que corresponde a las fig. 21 a 23 del molde de inyección con un molde que lo completa;

las fig. 25, 26, un corte longitudinal, respectivamente, de un molde de inyección en otra realización modificada en dos fases de servicio;

las fig. 27, 28, un corte longitudinal, respectivamente, que corresponde a las fig. 25, 26 con una placa de empuje contorneada;

las fig. 29, 30, un corte longitudinal, respectivamente, que corresponde a las fig. 25, 26 con otra forma de las piezas moldeadas por inyección;

la fig. 31, un corte longitudinal esquemático de un molde de inyección para la fabricación de cerdas con distintas extensiones longitudinales;

la fig. 32, un corte esquemático de un molde de inyección para la fabricación de cerdas con extremos de cerdas estructurados;

la fig. 33, una vista esquemática de una cerda en una vista a escala muy ampliada;

la fig. 34, una vista esquemática de la disposición de dos cerdas en una vista a escala muy ampliada;

la fig. 35, una vista esquemática de otra realización de la cerda a escala muy ampliada;

la fig. 36, una vista en planta desde arriba del extremo libre de la cerda según la fig. 35.

La fig. 1 muestra una vista esquemática del perfil de flujo (perfil de velocidades) en canales para moldear cerdas de distintos diámetros. Las paredes de los canales se indican con líneas verticales de trazo interrumpido y los diámetros correspondientes en [mm] se indican por debajo del diagrama. El canal para moldear una cerda más pequeño presenta un diámetro de 0,3 mm, el más grande presenta un diámetro de 6 mm. Si la velocidad de flujo en el centro del canal, que a continuación se denominará velocidad de núcleo, se mantiene constante, se formarán los perfiles de flujo representados en función del diámetro del canal (=diámetro de la cerda), pudiendo decirse que tienen aproximadamente forma parabólica. Si el diámetro del canal de moldeo es constante a lo largo de la longitud de éste, el perfil de flujo no varía su forma o al menos no la varía de forma importante.

En canales de moldeo ligeramente cónicos, como se muestran de forma esquemática en las fig. 2 a 4, la velocidad de núcleo puede aumentar aún más a una presión del mismo valor pudiendo conseguirse un fuerte efecto de cizallamiento debido a la fricción en la pared en la zona cercana a la pared. Si un canal de moldeo de este tipo se solicita con masa fundida de polímero durante el moldeo por inyección, en la zona de la pared se produce una marcada orientación longitudinal de las moléculas debido al efecto de cizallamiento, mientras que en una masa fundida no inducida por tensión las moléculas presentan su estructura de ovillos, que desde el punto de vista energético es la más favorable. Si esto se aplica a la masa fundida de polímero inyectada bajo una presión correspondientemente elevada en el canal de moldeo, significa un refuerzo de la cerda fabricada en la zona cercana a la pared, que a una velocidad de núcleo correspondientemente elevada llega hasta el extremo de la cerda, mientras que la orientación molecular se reduce hacia el centro. La orientación de las moléculas debido al flujo de cizallamiento con un fuerte efecto de cizallamiento en la zona cercana a la pared está superpuesta, además, por una formación de cristales inducida por tensión, favoreciéndose la formación de cristales aciculares largos mediante el fuerte efecto de cizallamiento en la zona del borde. Además, mediante la elevada presión de inyección aplicada se influye positivamente en la formación de gérmenes y en la densidad de cristales. A una presión de inyección específica en el canal de moldeo > 300 bar (0,3\cdot10^{5} kPa), preferiblemente > 1300 bar (1,3\cdot10^{5} kPa), puede detectarse un aumento fundamental del módulo de elasticidad y, por lo tanto, de la elasticidad a la flexión, que va unida a un aumento de la resistencia a la rotura (resistencia a la tracción) si está prevista una ventilación suficiente del canal de moldeo. La presión específica indicada requiere una presión de inyección de > 500 bar (0,5\cdot10^{5} kPa) en el dispositivo para establecer la presión.

Una cerda según la fig. 5 fabricada en un canal de moldeo según la fig. 2 presenta una zona de raíz a relativamente rígida a la flexión y a lo largo de su longitud 1 libre presenta una elasticidad a la flexión que aumenta hacia el extremo de la cerda y que va unida a una elevada resistencia a la tracción. Mientras que la zona de raíz a sirve sobre todo para la unión a o la integración en un soporte de cerdas o un cuerpo de cepillo, la cerda presenta a lo largo de su longitud libre 1 una zona de vástago (stem section), formada por una base de vástago y el vástago c propiamente dicho. La reducción de la sección transversal determinante para la desviación por flexión en las zonas b y c se compensa mediante un aumento de la elasticidad a la flexión debido a los efectos anteriormente descritos. A continuación de la zona de vástago b, c, está dispuesta la zona activa d propiamente dicha, es decir, la zona determinante para el efecto de cepillado, que junto con la zona de punta t forma la zona que determina la flexibilidad de la cerda. La zona de punta y la conformación de ésta determinan el efecto superficial directo de la cerda, la profundidad de penetración en defectos de planicidad de superficies, etc. A diferencia de la fig. 2, en caso de haber un ensanchamiento dispuesto delante del canal de moldeo propiamente dicho, como se muestra en las fig. 3 y 4, la cerda puede presentar una zona de raíz a modo de trompeta más o menos marcada.

Los efectos estabilizantes pueden mejorarse y conseguirse, en particular, también en caso de una longitud de cerda corta, si en el lado de la entrada de la masa fundida de polímero está prevista una estricción discontinua delante del tránsito al canal para moldear la cerda propiamente dicha, como se muestra en la fig. 6. En la estricción se forma un flujo de extensión que conduce en un tramo corto a la formación de una elevada velocidad de núcleo con un fuerte efecto de cizallamiento en la zona cercana a la pared.

Con los parámetros de servicio según la invención para la presión de inyección y la elevada velocidad de núcleo con fuerte efecto de cizallamiento debido a la fricción en la pared que se puede conseguir con ello, pueden fabricarse mediante moldeo por inyección cerdas finas con longitud variable, como hasta ahora ni siquiera ha sido posible mediante la extrusión de monofilamentos continuos, pudiendo realizarse una ligera conicidad en cerdas de monofilamentos continuos de este tipo sólo mediante un esfuerzo considerable en cuanto a la técnica del procedimiento (extracción por intervalos). En las fig. 7 y 8 se muestran dos ejemplos de realización. La fig. 7 muestra en la escala 2:1 una cerda con un diámetro de 0,77 mm en la zona de raíz y 0,2 mm en el extremo de la cerda, que a mitad de la longitud presenta un diámetro medio de 0,49 mm. Con una conicidad muy reducida de un ángulo de 0,27º, que corresponde a la inclinación de molde del canal para moldear la cerda, pueden fabricarse cerdas con una longitud de 60 mm o más mediante moldeo por inyección, como se necesitan, por ejemplo, para pinceles de alta calidad o similares. Presentan un diámetro medio a la mitad de la longitud de la cerda de aprox. 0,5 mm. La fig. 8 muestra en la escala 5:1 una cerda con un diámetro de 0,35 mm en la zona de raíz y de 0,25 mm en el extremo de la cerda con una longitud de cerda de 10,5 mm y el mismo ángulo de conicidad (inclinación de molde). El diámetro medio es de 0,3 mm. Las cerdas de este tipo son adecuadas, por ejemplo, para cepillos de dientes. Gracias a la geometría delgada de las cerdas de este tipo, éstas pueden colocarse en una disposición muy densa, sin que la distancia en la zona de los extremos de las cerdas se haga demasiado grande, a diferencia de las cerdas moldeadas por inyección según un procedimiento convencional.

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La superioridad en cuanto a la técnica y a la técnica de uso de la cerda fabricada según la invención en comparación con una cerda fabricada en un procedimiento de extrusión se ve claramente en la fig. 9.

En la hilatura por extrusión de un monofilamento para la fabricación de una cerda con un diámetro medio de 0,3 mm, la tobera de hilatura presenta un diámetro de salida de 0,9 mm, como se indica en la fig. 9 mediante las líneas verticales exteriores. La masa fundida de polímero tiene en el interior de la hilera una velocidad de flujo máxima (velocidad de núcleo) de típicamente aprox. 300 mm/s. Depende de la presión de la extrusionadora y de la velocidad de extracción del monofilamento. El monofilamento que sale de la hilera se estira a lo largo de un tramo corto mediante las fuerzas de extracción a un diámetro que se encuentra entre 0,9 y 0,3 mm y se enfría inmediatamente después, para fijar la estructura molecular. Durante el postestirado que se realiza a continuación, el monofilamento obtiene el diámetro definitivo de 0,3 mm con una tolerancia de diámetro de aprox. \pm 10%. El perfil de velocidades se denomina e (extrusión) en la fig. 9.

En el moldeo por inyección según la invención, el canal para moldear la cerda presenta un diámetro medio de 0,3 mm. En la fig. 9 se indica con las dos líneas de limitación verticales interiores. A una presión de inyección del orden de 2000 bar (2\cdot10^{5} kPa) resulta una velocidad de núcleo de aprox. 1000 mm/s en el canal. El perfil de velocidades se denomina i (inyección). Para el refuerzo propio del polímero termoplástico es determinante el efecto de cizallamiento en el flujo, en particular, en la zona cercana a la pared, que depende del coeficiente de cizallamiento (momento de cizallamiento) \gamma. El coeficiente de cizallamiento \gamma a lo largo del radio r del canal de flujo se calcula mediante la derivación del perfil de velocidades según el radio r.

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Por consiguiente existe una proporcionalidad inversa respecto al cuadrado del diámetro efectivo del canal de flujo. Respecto a la velocidad de flujo máxima (velocidad de núcleo), es proporcional el coeficiente de cizallamiento elevada a la primera potencia. En el ejemplo arriba mostrado resultan, por lo tanto, coeficientes de cizallamiento para la cerda moldeada por inyección que superan al menos 10 veces los que se consiguen en el flujo de extrusión indicado.

Los coeficientes de cizallamiento están representados en la fig. 9 sin escala con líneas de trazo interrumpido para la extrusión con e_{1} y para el moldeo por inyección con i_{1}. Presentan sus valores máximos, respectivamente, en las paredes de la tobera o del canal para moldear la cerda.

En las fig. 10 a 13 se muestra en una representación esquemática una realización de un molde de inyección como es especialmente adecuado para el moldeo por inyección de cerdas según el procedimiento según la invención en varias fases de servicio. Se muestra en una escala muy ampliada para mostrar mejor los detalles.

El molde de inyección 1 presenta varios canales de moldeo 2 paralelos de gran longitud, que están conectados mediante un canal de alimentación 3 con un dispositivo de moldeo por inyección. El dispositivo de moldeo por inyección está concebido de tal forma que se puedan establecer presiones de inyección del orden de 500 bar (0,5\cdot10^{5} kPa), preferiblemente \geq 2000 bar (2\cdot10^{5} kPa). El valor exacto de la presión de inyección se ajusta automáticamente en función de la forma de la sección transversal del canal de moldeo 2 a lo largo de su longitud y en función de la longitud propiamente dicha, de modo que en el canal de moldeo exista una presión específica de > 300 bar (0,3\cdot10^{5} kPa).

El molde de inyección está formado por una pluralidad de placas de moldeo 4 apiladas, que presentan fundamentalmente el mismo grosor, así como por una placa de moldeo 5 del lado de inyección y una placa de moldeo 6 que moldea los extremos de las cerdas. Las placas de moldeo 4, 5 y 6 presentan un tramo longitudinal, respectivamente, del canal de moldeo 2, que se han realizado preferiblemente mediante taladros.

La placa de moldeo 5 del lado de inyección presenta ensanchamientos 7, que se estrechan hacia el canal de moldeo 2, para generar, por ejemplo, un flujo de extensión según la fig. 6 y moldear la forma de raíz a (fig. 5) de la cerda. Los tramos longitudinales dispuestos a continuación del canal de moldeo en las placas de moldeo 4 presentan una forma de sección transversal cilíndrica o ligeramente cónica a lo largo de su longitud, mientras que la placa de moldeo 6 que conforma los extremos de las cerdas presenta agujeros ciegos 8, que en el ejemplo de realización mostrado están realizados en forma de casquete.

Durante el moldeo por inyección, la masa fundida de polímero entra a través del canal de alimentación 3 en los ensanchamientos 7 que se estrechan de la placa de moldeo 5 y llena debido a la elevada velocidad de núcleo todo el canal de moldeo hasta la placa 6 que moldea los extremos. En el canal de alimentación 3, la masa fundida de polímero presenta aún una estructura molecular en gran medida sin ordenar, a modo de ovillos, que se convierte en el ensanchamiento 7 del lado de inyección y el canal de moldeo 2 dispuesto a continuación en una estructura molecular con orientación longitudinal debido al marcado flujo de cizallamiento.

Las placas de moldeo 4, 5 y 6 pueden moverse en la dirección perpendicular respecto al plano de las placas, para desmoldear las cerdas moldeadas por inyección después de haber alcanzado una estabilidad de forma suficiente. El molde de inyección 1 se enfría preferiblemente de tal forma que la pared de los canales de moldeo 2 se mantenga relativamente fría, por lo que se favorece la formación de cristales en la masa fundida de polímero.

Para el desmoldeo de las cerdas se separa en primer lugar la placa de moldeo 6 (fig. 11). Para ello sólo hay que superar fuerzas de adherencia muy reducidas, por lo que está garantizado que se mantengan los extremos de las cerdas especialmente importantes para el posterior uso de un cepillo o de un pincel con los mismos contornos. A continuación, las placas de moldeo 4 se separan una tras otra o en grupos (fig. 12), hasta que estén desmoldeadas las cerdas 9 con sus extremos 10 a lo largo de la mayor parte de su longitud. Durante estos pasos de desmoldeo, las cerdas se retienen mediante la placa de moldeo 5 del lado de inyección y finalmente se separa también esta placa de moldeo 5, de modo que todas las cerdas 9 queden liberadas con su zona de raíz 11 algo más gruesa (fig. 13). La masa fundida de polímero en el canal de alimentación del lado de inyección forma al mismo tiempo una unión 12 para todas las cerdas 9, por lo que ahora puede retirarse toda la pieza moldeada por inyección y completarse para obtener un cepillo, un pincel o similares, integrándose la unión en la estructura o sirviendo sólo como medio auxiliar para la manipulación de las cerdas y separándose antes de la unión de las cerdas a un cuerpo de cepillo o similares.

Durante el moldeo por inyección hay que procurar que haya una ventilación óptima de los canales de moldeo, para permitir la elevada velocidad de núcleo deseada. La fig. 14 muestra un ejemplo de realización de ello. La ventilación se realiza mediante rendijas 13 estrechas entre las placas de moldeo 4, 5 y 6, de modo que el aire sea evacuado a lo largo de toda la longitud de los canales de moldeo 2 a medida que avanza el frente de la masa fundida. En lugar de rendijas 13 estrechas, también es posible que las superficies, orientadas unas hacia las otras, de las placas de moldeo 4, 5 y 6 presenten rugosidades, de modo que resulten en suma secciones transversales de ventilación suficientemente grandes. Para dejar salir rápidamente el aire saliente, las secciones transversales de ventilación presentan ensanchamientos 14 hacia fuera.

Los canales de moldeo 2 pueden estrecharse a lo largo de toda su longitud con una inclinación de molde < 1,0º, eligiéndose la conicidad menos por el desmoldeo que por la forma de cerda y el comportamiento de flexión deseados. No obstante, la forma de la sección transversal de los canales de moldeo 2 también puede desviarse de una conicidad continua, como se muestra en relación con la ventilación prevista en la fig. 15 en una vista a escala ampliada. En la placa de moldeo 4 que en el dibujo es la placa superior se muestra un tramo longitudinal 15 cilíndrico y en la placa de moldeo 4 representada abajo se muestra un tramo longitudinal 16 cilíndrico del canal de moldeo 2. Entre las dos placas de moldeo 4, la sección transversal se estrecha pocos \mum desde el tramo longitudinal 15 al tramo longitudinal 16 del canal de moldeo 2, de modo que en este punto se genere un pequeño escalón. En este punto se realiza también la ventilación a través de la rendija 13 entre las dos placas de moldeo, que terminan en un ensanchamiento 14. Durante el desmoldeo, estos escalones imperceptibles no se manifiestan ópticamente, aunque sí conducen a una ligera conicidad a lo largo de toda la longitud de la cerda. Los tramos longitudinales 15, 16 en las distintas placas de moldeo 4 pueden generarse de esta forma mediante simple taladrado. En lugar de ello, los tramos longitudinales en las distintas placas de moldeo también pueden presentar los mismos diámetros, de modo que se obtenga una cerda cilíndrica. Si los saltos de los diámetros son más marcados, también puede obtenerse una cerda escalonada.

En cuanto a la técnica del moldeo por inyección o la técnica de desmoldeo, una realización cónica de la cerda tiene la ventaja de que la sección transversal más pequeña en el extremo de la cerda se enfría más rápidamente que las zonas de la cerda dispuestas a continuación hasta la zona de la raíz. El desmoldeo paso por paso desde el extremo de la cerda hacia la raíz de la cerda sigue, por lo tanto, el gradiente de temperatura en la cerda.

El grosor de las placas de moldeo 4 es de algunos milímetros. Puede corresponder aproximadamente a tres a quince veces el diámetro del canal de moldeo 2, de modo que sea posible un taladrado de gran precisión de los tramos longitudinales en las distintas placas de moldeo. Puesto que se mantienen unidas una a otra bajo la presión de cierre de la máquina para moldear por inyección, incluso estas placas de moldeo finas mantienen las dimensiones exactas y la forma a pesar de la elevada presión de inyección. Debido al grosor reducido, también está garantizada una beuna evacuación del calor, puesto que las placas de moldeo están prácticamente aisladas unas de otras por las rendijas de ventilación. Por la misma razón también es posible enfriarlas sin problemas, por ejemplo, mediante medios de enfriamiento externos, que pueden ser especialmente eficaces con el molde cerrado pero, en particular, también durante el tiempo entre la apertura y el nuevo cierre. Debido a la colocación separada de las placas de moldeo y su grosor reducido se produce un enfriamiento eficaz ya sólo por el aire del entorno. En lugar de ello, los medios de enfriamiento también pueden estar integrados en las placas de moldeo o entre éstas. Finalmente, la solicitación reducida por la presión de inyección ofrece la posibilidad de hacer las placas de moldeo de materiales con una buena conductividad térmica con menores valores de resistencia que el acero o similares.

Ya se han explicado los efectos de un enfriamiento efectivo en la estructura molecular de las cerdas.

La fig. 16 muestra, a su vez, un molde de inyección 1 en una representación esquemática, que está formado por placas de moldeo 4 apiladas, no presentando la placa de moldeo del lado de inyección secciones transversales ensanchadas. A diferencia de las realizaciones anteriormente descritas, las placas de moldeo 4 están divididas en dos grupos 17, 18 (véase la fig. 17), presentando cada grupo al menos una placa de moldeo desplazable en la dirección transversal, como se ha indicado en las fig. 17 a 20 con las flecha dobles 19, 20.

Estas placas de moldeo desplazables en la dirección transversal actúan en combinación con las placas de moldeo adyacentes como una especie de dispositivo de apriete para las piezas moldeadas por inyección, que en este ejemplo de realización sólo forman una zona (tramo longitudinal) de la cerda definitiva. La pieza moldeada por inyección 21 se inyecta de un polímero termoplástico con un perfil de propiedades adaptado a este tramo longitudinal de la cerda acabada. Después del ciclo de inyección, al menos una placa desplazable en el grupo 18 de las placas de moldeo 4 (fig. 17) se coloca en posición de apriete y se arrastran las piezas moldeadas por inyección 21 al separar el grupo 18 desmoldeándose en parte de las placas de moldeo 4 del grupo 17 del lado de inyección, de modo que en las placas de moldeo 4 del grupo 17 quede liberado un tramo longitudinal 22 predeterminado de los canales de moldeo. En el extremo de la pieza inyectada 21 pueden estar conformadas eventualmente perfilaciones, como se indican en el dibujo. Después de la separación de las placas de moldeo 4 del grupo 18, la placa de moldeo desplazable en el grupo 17 se coloca en posición de apriete y se llenan, a continuación, los tramos longitudinales 22 liberados con una masa fundida de polímero que está hecha de otro polímero o de un polímero con otros aditivos. Los tramos longitudinales 23 de la cerda que se forman durante este proceso se unen a las piezas moldeadas por inyección 21 en una unión material y/o una unión positiva. A continuación, la placa de moldeo desplazable en el grupo 17 se hace retornar a su posición de partida y se vuelven a extraer parcialmente de los canales de moldeo del grupo 17 las piezas moldeadas por inyección 21 con los tramos longitudinales 23 moldeados con el dispositivo de apriete cerrado en el grupo 18, de modo que en los canales de moldeo queden liberados tramos longitudinales 24. En otro ciclo del moldeo por inyección se vuelven a llenar los tramos longitudinales 24 con otra masa fundida de polímero, eventualmente de nuevo con propiedades diferenciadas, de modo que se obtengan finalmente cerdas de múltiples zonas 27, que están formadas por tres zonas (tramos 21, 23 y 25), que presentan distintos valores de resistencia y/o distintas propiedades de uso a lo largo de la longitud de las cerdas. En particular, la zona 21 que comprende el extremo de la cerda puede servir como indicador de desgaste para el
grado de desgaste de la cerda. El desmoldeo definitivo de las cerdas se realiza de la forma anteriormente descrita.

En las fig. 21 a 24 se muestra, a su vez, un molde de inyección 1 (fig. 21), que está formado por dos grupos 17, 18 de placas de moldeo 4, que presentan al menos una placa de moldeo desplazable en la dirección transversal, respectivamente, para formar un dispositivo de apriete. A diferencia de la realización anteriormente descrita, la placa de moldeo 5 del lado de inyección presenta, a su vez, ensanchamientos que se estrechan hacia el canal de moldeo. La placa de moldeo 6 que moldea los extremos de las cerdas presenta agujeros ciegos 28, 29 y 30 de diferentes profundidades con un fondo de agujero en forma de casquete, de modo que pueda fabricarse una pluralidad de cerdas de distintas longitudes cuyos extremos quedan situados en una superficie envolvente curvada.

En el ejemplo de realización según las fig. 21 y a 24, se inyectan sucesivamente cerdas con dos zonas 31, 32 diferentes, presentando la zona 31 una raíz de cerda 33 ensanchada. Las cerdas de múltiples zonas 34 (fig. 22) inyectadas de esta forma se desmoldean a continuación en sus extremos, separándose la placa de moldeo 6 que moldea los extremos de cerdas y, eventualmente de forma retardada en el tiempo, las placas de moldeo 4 del grupo 18 (fig. 22) A continuación, al menos una placa de moldeo desplazable en la dirección transversal en el grupo 18 se coloca en la posición de apriete y todo el grupo 18, eventualmente junto con la placa de moldeo 6 terminal, se desplaza en la dirección opuesta, de modo que las cerdas 34 sobresalen con una parte de su zona 31 con la zona de raíz 33 de la placa de moldeo 5 del lado de inyección. A continuación, el molde de inyección 1 (fig. 23) se une a otro molde de inyección 35 con una cavidad de moldeo 36, en la que se inyecta una masa fundida de polímero, con la que se recubren por extrusión las zonas de raíz 23 y los tramos longitudinales de las zonas 31 que se asoman a la cavidad 36. La cavidad de moldeo 36 puede estar realizada de tal forma que forme un soporte intermedio para las cerdas o un cuerpo de cepillo completo, en el que quedan incorporados los extremos de las cerdas de forma resistente a la extracción y sin que queden rendijas.

En una variante de esta realización, los canales de moldeo 2 del molde de inyección 1 según la fig. 21 también pueden llenarse por completo con una sola masa fundida de polímero pudiendo liberarse las zonas de raíz con el tramo longitudinal dispuesto a continuación de la forma mostrada en las fig. 22 y 23, para ser recubiertos por extrusión según la fig. 24 con una masa fundida de polímero que forma el soporte.

En otra variante, las cerdas inyectadas según las fig. 21 a 23 y liberadas en sus extremos del lado de fijación pueden desmoldearse completamente mediante separación de la placa de moldeo 6 que moldea los extremos y de la mayor parte de las placas de moldeo 4 dispuestas a continuación, quedando sujetadas por algunas pocas placas de moldeo, es decir, como mínimo tres, p.ej. la placa de moldeo 5 del lado de inyección y las dos placas de moldeo dispuestas a continuación, de las cuales una es desplazable en la dirección transversal para formar un dispositivo de apriete. Estas placas de moldeo que sirven como fijación para el transporte pueden desplazarse a continuación junto con las cerdas a una estación de moldeo por inyección en la que se unen al molde de inyección 35, mientras que al mismo tiempo se acerca un nuevo juego de placas de moldeo con placa de moldeo 5 del lado de inyección para completar el molde de inyección 1. Esta fijación para el transporte no solamente puede servir para transportar las cerdas a la segunda estación de moldeo por inyección sino también para el posterior transporte a otras estaciones de mecanizado.

Las fig. 25 y 26 muestran una parte de un molde de inyección 1 con placas de moldeo 4 y 5 después de la fabricación de las cerdas y después de la separación de al menos la placa de moldeo 6 terminal (no mostrada). En lugar de ésta, delante de los extremos liberados de las cerdas 38 se introduce una placa de empuje 39 plana, mediante la cual se empujan las cerdas 38 en los canales de moldeo de las placas de moldeo restantes hasta que sobresalgan con su zona de raíz 37 y eventualmente un tramo longitudinal dispuesto a continuación de ésta de la placa de moldeo 5 del lado de inyección o hasta que se asomen a la cavidad de moldeo 36 del otro molde de inyección 35 siendo recubiertos por extrusión con una masa fundida de polímero que forma un soporte de cerdas o un cuerpo de cepillo.

Las fig. 27 y 28 muestran un ejemplo de realización en el que después de la fabricación de las cerdas 38 de la forma descrita haciéndose referencia a las fig. 25 y 26 se introduce en lugar de la placa de empuje 39 plana una placa de empuje 40 delante de los extremos de cerdas liberados, que está provista de salientes 41 y 42 a modo de levas de distintas alturas. Después de acercar la placa de empuje 40 a las placas de moldeo 4, las cerdas se desplazan en el recorrido de empuje distintas profundidades en los canales de moldeo, de modo que se asomen con su zona de raíz 37 distintas profundidades a la cavidad de moldeo 36 del molde de inyección 35, quedando situados los extremos de las cerdas después del recubrimiento por extrusión y la separación de la placa de empuje 40, así como de las placas de moldeo 4 y 5 en una superficie envolvente curvada.

Las fig. 29 y 30 muestran un ejemplo de realización que se distingue del de las fig. 25 y 26 sólo porque las cerdas 38 se unen entre sí en la zona de la placa de moldeo 5 del lado de inyección mediante una unión 43 en forma de almas, rejillas o similares y se asoman después del desplazamiento mediante la placa de empuje 39 con la unión 43 y los tramos longitudinales dispuestos a continuación de las cerdas 38 a la cavidad 36 del molde de inyección 35.

Un grupo más pequeño de placas de moldeo 4, que comprende preferiblemente la placa de moldeo 5 del lado de inyección, y con al menos una placa de moldeo 4 que actúa como dispositivo de apriete y que es desplazable en la dirección transversal, también puede servir como fijación para el transporte para cambiar las cerdas de sitio pasándolas a otras estaciones de moldeo por inyección, estaciones de mecanizado o similares.

La estructura apilada del molde de inyección formado por múltiples placas de moldeo y el desmoldeo por tramos que puede realizarse gracias a ello, así como el aumento del módulo de elasticidad y de la resistencia a la tracción conseguida por los parámetros del procedimiento según la invención en cuanto a la presión de inyección y la velocidad de flujo en el canal de moldeo, permiten la fabricación de cerdas cuyo eje central no está situado en la dirección de desmoldeo. Ejemplos para ello se muestran en las fig. 31 y 32. La fig. 31 muestra una parte de un molde de inyección con canales de moldeo 44, 45 inclinados, que en el ejemplo de realización están inclinados uno hacia el otro. Adicionalmente o en lugar de ello, el molde de inyección 1 puede presentar canales de moldeo 46 ondulados o canales de moldeo 47 acodados varias veces, de modo que se consigan cerdas de una forma correspondiente, que pueden moldearse por inyección de forma conjunta mediante una unión 48. Durante el desmoldeo, las placas de moldeo 4 y 6 se separan empezándose con la última, y las cerdas se desmoldean tramo por tramo, no sufriendo deformaciones gracias a su gran elasticidad a la flexión y la corta longitud de desmoldeo.

Después de separar la unión, las cerdas pueden ser procesadas individualmente o en grupos o junto con la unión 48 mediante recubrimiento por extrusión de ésta o mediante otros procedimientos térmicos o mecánicos de unión de tipo conocido para confeccionar un cepillo.

En el ejemplo de realización según la fig. 32, el molde de inyección 1 presenta, a su vez, placas de moldeo 4 apiladas y dos placas de moldeo 49, 50 terminales, que sirven para la formación de extremos de cerdas más fuertemente estructurados. Las cerdas moldeadas por inyección 51 presentan respectivamente extremos de cerdas 52 a modo de dedos, que pueden desmoldearse sin problemas gracias a las placas de moldeo finas y la mayor estabilidad de las cerdas.

En particular, en el caso de extremos de cerdas más fuertemente estructuradas, las placas de moldeo 6 ó 49, 50 que forman los extremos de las cerdas pueden estar hechas eventualmente de un metal sinterizado, que hace que también en esta zona haya una ventilación adicional, para evitar eficazmente inclusiones de aire. Por supuesto, también las placas de moldeo 4 pueden estar hechas de metales sinterizados de este tipo, para favorecer la ventilación de los canales de moldeo. Las microrrugosidades como existen, por ejemplo, en el caso de metales sinterizados o como pueden generarse mediante un tratamiento superficial de los canales de moldeo, conducen en la superficie de la cerda acabada a
rugosidades correspondientes del orden micrométrico, que en el uso de la cerda conducen a un efecto "loto" hidrófugo.

La fig. 33 muestra una cerda 53 individual como puede usarse, en particular, para cepillos de higiene, p.ej. cepillos de dientes, cepillos de limpieza en el sector de la medicina y hospitalario o como cepillos de limpieza o de aplicación en la industria alimentaria. Mediante un ajuste adecuado de la presión de inyección y de la velocidad de flujo (velocidad de núcleo) en el canal para moldear la cerda, el comportamiento de flexión de la cerda con un diámetro medio de 0,3 a 3 mm puede adaptarse a lo largo de su longitud de forma óptima al fin de uso respectivamente previsto. Además, puede ensancharse a modo de trompeta en la zona de la raíz 54, para conseguir una unión relativamente rígida a la flexión, que forma al mismo tiempo un tránsito bien redondeado a la superficie del cuerpo de cepillo esbozado con 55. Toda esta zona sin rendijas, al igual que la base del vástago y el vástago propiamente dicho de la cerda 53 y el extremo de la cerda, que en este caso está continuamente redondeado, pueden fabricarse en la técnica del moldeo por inyección con pared lisa o con microrrugosidades de tal forma que no puedan adherirse rugosidades ni suciedad. Gracias a estas propiedades, los cepillos con cerdas de este tipo también pueden limpiarse y/o desinfectarse sin problemas después del uso, porque no existen bolsas, rendijas o similares. Las cerdas con esta forma y las propiedades adaptadas al uso no pueden fabricarse con los procedimientos de extrusión y de moldeo por inyección hasta ahora conocidos.

La fig. 34 muestra dos cerdas 57 adyacentes, que están unidas en su zona de raíz 58 redondeada a modo de trompeta mediante una unión indicada con 59. Las cerdas 57 con la unión 59 pueden disponerse mediante el procedimiento según la invención a una distancia reducida entre sí, que puede adaptarse, además, de forma óptima al fin de uso respectivamente previsto. En particular, las cerdas 57 pueden estar dispuestas muy cerca unas de otras, sin que pueda adherirse en ningún sitio humedad, suciedad o bacterias ni permanecer entre ellas después del lavado.

La fig. 35 muestra una vista frontal y la fig. 36 una vista en planta desde arriba de una cerda 60 fabricada de acuerdo con el procedimiento según la invención, que se convierte, a su vez, en la zona de raíz 61 a modo de trompeta en la superficie de soporte de cerdas 62 y que presenta un vástago 63 con una rigidez a la flexión relativamente grande y una zona activa 64 de forma perfilada. En este ejemplo de realización, la zona activa 64 presenta una sección transversal en cruz, que se convierte mediante tránsitos 65 suaves en la zona de vástago. La zona activa 64 forma con su sección transversal en cruz cantos de cepillado, que se vuelven activos al apretar el cepillo fuertemente y doblar la zona activa. Si se aprieta menos, este efecto se produce en el extremo de cerda 66 redondeado con el perfil en cruz que también está previsto allí. Además, el extremo de la cerda 66 puede penetrar en esquinas, rendijas y acanaladuras para la limpieza de éstas. Los mismos efectos pueden conseguirse también con otras formas poligonales de la sección transversal.

Claims

1. Procedimiento para la fabricación de una cerda de polímeros termoplásticos mediante moldeo por inyección, en el que la masa fundida de polímero se inyecta bajo presión en un canal (2) para moldear la cerda con una longitud predeterminada y una forma de sección transversal predeterminada a lo largo de esta longitud y el canal (2) se ventila durante el proceso de moldeo por inyección, ajustándose un flujo de cizallamiento con una elevada velocidad de núcleo en el centro de la masa fundida de polímero fluente y un gran efecto de cizallamiento debido a la fricción en la pared de la masa fundida de polímero con una marcada orientación longitudinal de las moléculas de polímero, al menos en la zona cercana a la pared de la masa fundida de polímero, ventilándose al mismo tiempo el canal a lo largo de su longitud, caracterizado porque la presión de inyección que actúa sobre la masa fundida de polímero se ajusta en función de la forma de la sección transversal del canal para moldear la cerda en un valor de preferiblemente al menos 500 bar (0,5\cdot10^{5} kPa) y porque la relación de la anchura máxima de la sección transversal del canal para moldear la cerda a la longitud del canal se elige \leq 1:10, de modo que la orientación longitudinal de las moléculas de polímero se mantenga a lo largo de la longitud del canal.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la presión de inyección se ajusta a 2000 a 5000 bar (2\cdot10^{5} kPa 5\cdot10^{5} kPa).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la presión de inyección se ajusta de tal forma que la masa fundida de polímero en el canal para moldear la cerda tenga una presión específica mayor de 300 bar (0,3\cdot10^{5} kPa).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque con una forma de sección transversal predeterminada y una longitud predeterminada del canal para moldear la cerda la presión de inyección se ajusta de tal forma que se favorezca la formación de gérmenes cristalinos entre tramos de moléculas adyacentes orientados en la dirección longitudinal.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se enfría el canal para moldear la cerda.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el canal para moldear la cerda se ventila transversalmente respecto a la dirección de flujo de la masa fundida de polímero.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el canal para moldear la cerda se ventila en varios planos dispuestos transversalmente respecto a la dirección de flujo de la masa fundida de polímero.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el canal para moldear la cerda se ventila a lo largo de su longitud mediante planos dispuestos aproximadamente a la misma distancia entre sí.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el canal para moldear la cerda se ventila mediante el desplazamiento del aire mediante la presión de flujo de la masa fundida de polímero.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el canal se ventila con apoyo de una depresión exterior.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la masa fundida de polímero se inyecta en un canal para moldear la cerda con una sección transversal fundamentalmente constante desde el lado de inyección.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la masa fundida de polímero se inyecta en un canal para moldear la cerda con una sección transversal que se estrecha de forma fundamentalmente continua desde el lado de inyección.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la masa fundida de polímero se inyecta en una zona de entrada que se estrecha a modo de tobera hacia el canal para moldear la cerda para generar un flujo de extensión.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la masa fundida de polímero se inyecta en un canal para moldear la cerda cuya forma de sección transversal presenta al menos una discontinuidad en forma de en estrechamiento en la dirección de flujo de la masa fundida de polímero.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la sección transversal del canal para moldear la cerda se elige con una anchura máxima de \leq 3 mm.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la relación de la anchura máxima a la longitud del canal se elige \leq 1:250.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la masa fundida de polímero se inyecta al mismo tiempo en varios canales para moldear cerdas, dispuestos uno al lado de otro, formando un número correspondiente de cerdas.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque la masa fundida de polímero se inyecta formándose al mismo tiempo una unión entre al menos dos cerdas en los canales para moldear cerdas dispuestos uno al lado de otro.

19. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque después de la inyección de las cerdas, se reinyecta una masa fundida de polímero de otro polímero, formándose una unión entre al menos dos cerdas.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la masa fundida de polímero se inyecta formando al menos un soporte de cerdas que une dos o más cerdas.

21. Procedimiento según las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque la masa fundida de polímero se inyecta formándose un soporte de cerdas que une las cerdas y que forma un cuerpo de cepillo.

22. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque en el soporte de cerdas se inyecta al menos otra masa fundida de polímero de otro polímero.

23. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque las múltiples cerdas se inyectan con longitudes diferentes.

24. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 23, caracterizado porque las múltiples cerdas se inyectan con secciones transversales diferentes.

25. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque las múltiples cerdas se inyectan con una forma de sección transversal variable a lo largo de su longitud.

26. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 25, caracterizado porque las múltiples cerdas se inyectan con una orientación mutua paralela.

27. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 25, caracterizado porque al menos una parte de las cerdas se inyectan en una posición no paralela.

28. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 27, caracterizado porque se fabrican cerdas de la misma geometría pero con diferentes elasticidades a la flexión (dureza) mediante el moldeo por inyección de diferentes masa fundidas de polímero en los mismos canales de moldeo.

29. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 28, caracterizado porque las cerdas se inyectan de un polímero o de una mezcla de polímeros que en el estado solidificado presentan fuerzas de unión secundarias reducidas.

30. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque las cerdas se inyectan de un polímero con aditivos que se vuelven activos durante el uso.

31. Dispositivo para el moldeo por inyección de cerdas de polímeros termoplásticos, que comprende un dispositivo para establecer la presión de inyección y un molde de inyección (1), que presenta al menos un canal de alimentación (3) para la masa fundida de polímero y al menos una cavidad en forma de un canal de moldeo (2) con un contorno de moldeo que corresponde a la longitud y a la forma de sección transversal de la cerda (9) que ha de fabricarse, estando asignados medios de ventilación al canal de moldeo (2) para evacuar el aire desplazado durante el moldeo por inyección, que presentan secciones transversales de ventilación (13) dispuestas de forma distribuida a lo largo de la longitud del canal de moldeo, caracterizado porque el dispositivo está concebido para establecer una presión de inyección de al menos 500 bar (0,5\cdot10^{5} kPa) y porque la relación de la anchura máxima de la sección transversal del canal de moldeo (2) a la longitud del canal es \leq 1:10, de modo que pueda formarse un flujo de cizallamiento con una elevada velocidad de núcleo en el centro de la masa fundida de polímero y un gran efecto de cizallamiento en la pared del canal de moldeo.

32. Dispositivo según la reivindicación 31, caracterizado porque el dispositivo para establecer la presión de inyección está concebido de tal forma que puedan ajustarse presiones de inyección entre 2000 y 5000 bar (2\cdot10^{5} kPa a 5\cdot10^{5} kPa) en función de la longitud y de la forma de la sección transversal del canal de moldeo.

33. Dispositivo según la reivindicación 31 ó 32, caracterizado porque el dispositivo para establecer la presión de inyección y las secciones transversales de ventilación del canal de moldeo están concebidos de tal forma que la masa fundida de polímero en el canal de moldeo presente una presión específica de al menos 300 bar (0,3\cdot10^{5} kPa).

34. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 33, caracterizado porque la presión de inyección puede ser controlada en función de la longitud y de la forma de la sección transversal del canal de moldeo.

35. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 34, caracterizado porque los medios de ventilación presentan secciones transversales de ventilación que pueden ser controladas en función de la presión específica.

36. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 35, caracterizado porque el molde de inyección con el canal de moldeo tiene asignado medios de enfriamiento.

37. Dispositivo según la reivindicación 36, caracterizado porque el canal de moldeo en el molde de inyección tiene asignados medios de enfriamiento.

38. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 37, caracterizado porque el molde de inyección está formado por varias placas de moldeo apiladas en la dirección transversal respecto a la extensión longitudinal del canal de moldeo, de las que cada una presenta un tramo longitudinal del canal de moldeo.

39. Dispositivo según la reivindicación 38, caracterizado porque los medios de ventilación están realizados en las placas de moldeo.

40. Dispositivo según la reivindicación 39, caracterizado porque los medios de ventilación están realizados entre las superficies de apoyo orientadas unas hacia las otras de las placas de moldeo.

41. Dispositivo según la reivindicación 40, caracterizado porque los medios de ventilación están formados por rendijas entre las superficies orientadas unas hacia las otras de las placas de moldeo.

42. Dispositivo según la reivindicación 40, caracterizado porque los medios de ventilación están formados por rugosidades de superficie en las superficies de las placas de moldeo.

43. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 42, caracterizado porque los medios de ventilación en el contorno de moldeo del canal de moldeo presentan secciones transversales de ventilación con una anchura entre 5 \mum y 300 \mum.

44. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 43, caracterizado porque los medios de ventilación presentan secciones transversales de ventilación que se ensanchan hacia fuera partiendo del contorno de moldeo del canal de moldeo.

45. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 44, caracterizado porque los medios de ventilación están conectados con una fuente de vacío externa.

46. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 45, caracterizado porque el canal de moldeo presenta a lo largo de toda su longitud una sección transversal fundamentalmente constante.

47. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 45, caracterizado porque el canal de moldeo presenta una sección transversal que se estrecha de forma fundamentalmente uniforme hacia su extremo.

48. Dispositivo según la reivindicación 47, caracterizado porque el canal de moldeo se estrecha, en caso de un eje lineal, con un ángulo menor de 1,0 grados (inclinación de molde).

49. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 48, caracterizado porque el canal de moldeo presenta una sección transversal que se estrecha de forma discontinua hacia su extremo.

50. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 49, caracterizado porque la anchura máxima de la sección transversal del canal de moldeo es \leq 3 mm.

51. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 50, caracterizado porque delante de las placas de moldeo con el canal de moldeo, en su lado orientado hacia el canal de alimentación, está dispuesta al menos una placa de moldeo del lado de inyección con un ensanchamiento que se estrecha hacia el canal de moldeo.

52. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 51, caracterizado porque la relación entre la anchura máxima de la sección transversal del canal de moldeo a la longitud de éste se encuentra entre 1:10 y 1:1000.

53. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 52, caracterizado porque el número y el grosor de las placas de moldeo está adaptado a la longitud del canal de moldeo.

54. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 53, caracterizado porque el número de las placas de moldeo es inversamente proporcional a la relación del diámetro interior máximo de la sección transversal a la longitud del canal de moldeo.

55. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 54, caracterizado porque las placas de moldeo presentan un grosor que corresponde a aproximadamente tres a quince veces el diámetro medio del canal de moldeo.

56. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 55, caracterizado porque las placas de moldeo son desplazables individualmente o en grupos en la dirección perpendicular respecto al plano de las placas.

57. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 56, caracterizado porque al menos algunas de las placas de moldeo son desplazables paralelamente a las placas de moldeo adyacentes.

58. Dispositivo según la reivindicación 56 ó 57, caracterizado porque las placas de moldeo pueden separarse individualmente o en grupos de forma sucesiva en el tiempo para realizar el desmoldeo de las cerdas.

59. Dispositivo según una de las reivindicaciones 56 a 58, caracterizado porque, durante el desmoldeo, la placa de moldeo orientada hacia el canal de alimentación es la última en ser separada.

60. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 59, caracterizado porque el molde de inyección presenta canales de moldeo con diferentes longitudes y/o con diferentes formas de la sección transversal.

61. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 60, caracterizado porque el molde de inyección presenta en una forma constructiva estándar para la fabricación de cerdas de una longitud determinada un número de placas de moldeo adaptado a ello, pudiendo montarse o desmontarse un número adaptado a ello de placas de moldeo para realizar una variación de la longitud de las cerdas.

62. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 61, caracterizado porque el molde de inyección presenta canales de moldeo con un eje central que se extiende en un ángulo inclinado respecto a la dirección de movimiento de las placas de moldeo y porque cada placa de moldeo presenta un tramo longitudinal del canal de moldeo que presenta una medida tal que, a pesar de la desviación angular, es posible un desmoldeo mediante la separación sucesiva de las diferentes placas de moldeo.

63. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 62, caracterizado porque el molde de inyección presenta canales de moldeo con un eje central que está curvado respecto a la dirección de movimiento de las placas de moldeo y porque cada placa de moldeo presenta un tramo longitudinal del canal de moldeo que presenta una medida tal que, en función de la curvatura, es posible un desmoldeo mediante el levantamiento sucesivo de las diferentes placas de moldeo.

64. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 63, caracterizado porque el molde de inyección presenta al menos una placa de moldeo que es desplazable en su plano respecto a las placas de moldeo adyacentes y que forma junto con éstas después del moldeo por inyección de las cerdas un dispositivo de apriete para todas las cerdas que actúa a lo largo de la parte correspondiente de la longitud del canal de moldeo.

65. Dispositivo según la reivindicación 64, caracterizado porque las placas de moldeo que forman el dispositivo de apriete son desplazables en la dirección de desmoldeo y en la dirección opuesta a ésta.

66. Dispositivo según la reivindicación 64 ó 65, caracterizado porque las placas de moldeo que forman el dispositivo de apriete pueden ser retiradas del molde de inyección de forma conjunta con las cerdas apretadas después del desmoldeo y sirven como elementos de manipulación para el desplazamiento local de las cerdas.

67. Dispositivo según una de las reivindicaciones 64 a 66, caracterizado porque las placas de moldeo que forman el dispositivo de apriete pueden ser sustituidas después de la retirada por un juego de placas de moldeo idénticas, para volver a completar el molde de inyección para otro ciclo de moldeo por inyección.

68. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 67, caracterizado porque el molde de inyección está formado por al menos dos grupos de placas de moldeo con un dispositivo de apriete, respectivamente, de los que el primer grupo comprende una parte del canal de moldeo con el extremo de éste y los otros grupos la parte restante del canal de moldeo, porque el primer grupo puede ser separado del segundo grupo y éste de los otros grupos de forma sucesiva en el tiempo y porque el proceso de moldeo por inyección está dividido en un número de ciclos de moldeo por inyección que corresponde al número de grupos, de modo que en la posición de partida cerrada del molde de inyección la masa fundida de polímero se inyecta en un primer ciclo de moldeo por inyección en el canal de moldeo completo, pudiendo separarse a continuación el primer grupo de los demás arrastrando la pieza moldeada por inyección mediante el dispositivo de apriete, siendo menor el recorrido de separación que la longitud de la pieza moldeada por inyección, inyectándose a continuación en un segundo ciclo de moldeo por inyección más masa fundida de polímero en el tramo longitudinal liberado del canal de moldeo de los demás grupos y repitiéndose los pasos inyección/separación hasta que se haya separado el penúltimo grupo del último grupo, para obtener cerdas de mayor longitud que la longitud del canal de moldeo de polímeros eventualmente
diferentes.

69. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 68, caracterizado porque al menos la placa de moldeo que presenta el contorno de moldeo en el extremo del canal de moldeo puede ser cambiada por una placa de moldeo con otro contorno de moldeo para la fabricación de cerdas con extremos de formas diferentes.

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70. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 69, caracterizado porque al menos la placa de moldeo que presenta el contorno de moldeo en el extremo del canal de moldeo puede ser cambiada por una placa de moldeo con otros tramos longitudinales de los canales de moldeo.

71. Dispositivo según una de las reivindicaciones 31 a 70, caracterizado porque entre el canal de alimentación y los canales de moldeo del molde de inyección está dispuesta una cavidad de moldeo que une dos o más canales de moldeo para formar una unión entre las cerdas.

72. Dispositivo según la reivindicación 71, caracterizado porque la cavidad de moldeo está realizada para fabricar un soporte de cerdas que une todas las cerdas.

73. Dispositivo según la reivindicación 71 ó 72, caracterizado porque la cavidad de moldeo está realizada para la fabricación de un cuerpo de cepillo o de pincel o de una parte de éste.

74. Dispositivo según una de las reivindicaciones 71 a 73, caracterizado porque la cavidad de moldeo está realizada para la fabricación de un cuerpo de cepillo o de pincel o de una parte de éste en una realización de varios componentes de distintos polímeros.