HRP20040644A2 - Method and device of the production of brushes - Google Patents

Description

Izum se tiče postupka za proizvodnju čekinje iz termoplastičnog polimera putem injekcijskog lijevanja, u kojem se rastaljena polimerna masa injektira pod tlakom u kalupni kanal za čekinju, koji ima predodređenu duljinu i predodređen poprečni presjek duž svoje duljine, a kanal se odzračuje za vrijeme injekcijskog lijevanja. Izum se također tiče naprave za izvođenje ovog postupka.

Životinjska dlaka i prirodna vlakna koji su se prije koristili kao čekinjasti materijal za proizvodnju četki, kistova i sličnog su se u biti zamijenili umjetnim čekinjama, u čemu se proizvodnja čekinjastog materijala uvelike zasniva na dugotrajnoj tehnologiji vezanoj za prozvodnju sintetskih tekstilnih vlakana, t.j. procesima ekstruzije ili ispredanja. Međutim, čekinja se podvrgava potpuno različitim uvjetima nego beskrajno vlakno u vlaknastom kompozitu. Ona je slobodna i pričvršćena na samo jednom kraju i može se u smislu stabilnosti promatrati kao šipka koja se savija i koja je pričvršćena na jednom kraju. Tijekom uporabe pojavljuju se tlačne ili pritisne sile, a katkada i vlačne sile. U usporedbi s beskrajnim vlaknima, proizvodni su zahtjevi različiti s obzirom na čvrstoću na savijanje, čvrstoću zamora materijala pod izmjeničnim naprezanjima savijanja, otpor na savijanje i izravnanje nakon savijanja.

Monofilamenti za čekinje se zbog toga ekstrudiraju da imaju relativno velike promjere do nekoliko milimetara. Oblikovanje ekstruzijom i mlaznica za ispredanje proizvodi određenu uzdužnu orijentaciju molekula u rastaljenoj polimernoj masi, koja međutim nije dovoljna da monofilamentu dade željena svojstva. Monofilament se zbog toga izvlači, t.j. rasteže pod određenim vlačnim silama, koje obično traže prethodno izvlačenje, naknadno izvlačenje i zatim termičku stabilizaciju, što se može ponavljati, ako je to potrebno. Beskrajni monofilament se zatim namata i namotani produkt se ponovno stabilizira, ako je to potrebno.

Ako se za prozvodnju četaka beskrajni monofilamenti ne proizvode izravno s namotaja, što je je još uvijek danas iznimka, velik se broj monofilamenata združuje u pletenice, veže i reže na prikladne duljine od između 60 i 120 cm. Pleteni se materijal ponovno reže do duljine koja je neznatno dulja od konačnih čekinja stvarajući na taj način gubitak od približno 30% početnog materijala. Za visoko kvalitetne plastične čekinje, na primjer od poliamida (najlon), koje su potrebne za kvalitetne četke, na pr. zubne četkice, higijenske četke i t.d., cijena sirovine je najskuplji faktor u cijeni četke. Kao posljedica, cijena ekstrudiranih čekinja se značajno povećava velikom količinom otpatka.

Za četke, proizvodnji čekinja slijedi montiranje čekinja na oslonac čekinja, koje se može izvršiti mehanički ili termički. Budući da slobodna duljina čekinja uvelike varira u ovom međustanju, slijedi rezanje i u većini slučajeva naknadna obrada čekinja, uglavnom krajeva čekinja, da se odstrani oštro sijekuće rubove. Ako učinkovita ploha četkanja, oblikovana slobodnim krajevima, mora udovoljiti posebnim zahtjevima, na pr. za zubne četkice, ploha četkanja mora biti zadane konture ili već za vrijeme montiranja, ili se ravna ploha četkanja mora zatim oblikovati, što proizvodi dodatni gubitak od približno 10%.

Razmatrajući činjenicu da je približno 90% svjetskih potreba za čekinjama ograničeno na čekinje koje imaju duljinu od < 10 cm, beskrajna prozvodnja putem ispredanja, uključujući sve naredne radne procese dok se čekinja ne dovrši, je visoko neekonomična, samo zbog gubitka sirovine. Daljnja ograničenja rezultiraju iz činjenice da se monofilamenti mogu obično prozvoditi samo valjkastog oblika i s profiliranim poprečnim presjekom, tako da je struktura čekinje ograničena i može se zahtijevati opsežna kasnija obrada.

Proizvodnja tijela četki, ručki četaka, ručki kistova i t.d. injekcijskim lijevanjem iz plastičnog materijala prilično je rano uvedena u industriji četaka i kistova da bi se iskoristile brojne strukturne mogućnosti tehnologije injekcijskog lijevanja. Učinjeni su različiti pokušaji da se proizvede tijelo četke s integralnim čekinjama putem injekcijskog lijevanja. U praksi se ovi postupci koriste samo za čekinje najnižih zahtjeva kvalitete i stabilnosti, osobito za one koje se koriste samo jednom ili nekoliko puta. Injektirane čekinje imaju mnogo lošiju čvrstoću na savijanje, čvrstoću na zamor, pod izmjeničnim naprezanjima savijanja, i otpor na savijanje, nedovoljno ispravljanje nakon savijanja i nisku otpornost na trošenje. Injektirane četke imaju visoke konične čekinje s relativno velikim poprečnim presjecima u području korijena četke, zbog postupka, i zbog toga se primjerenije opisuju kao kolčići ili klinovi, nego kao čekinje. Neki poznati postupci injekcijskog lijevanja u tehnologiji četaka se opisuju dolje.

Rotacione četke za brušenje i poliranje ploha su složene od segmenata četke u obliku diska, koji se proizvode pojedinačno injekcijskim lijevanjem (US 5,903, 951). Svaki se segment četke sastoji od centranog oslonačkog diska iz kojeg se čekinje pružaju prema vani radijalno ili pod kutem koji je nagnut prema smjeru rotiranja u odnosu na radijalni smjer. Segmenti četke se sastoje od termoplastičnog ili termoelastičnog polimera (TP ili TPE) koji se puni abrazivnim česticama. Čekinje pogodno imaju duljinu između 1 cm i 5 cm i promjer između 0,25 mm i 10 mm, pogodno između 1 mm i 2 mm. U jednoj konkretnoj izvedbi, konične čekinje imaju duljinu 75 mm i promjer u korijenu od 2 mm i na vrhu 1,5 mm. Injekcijski kalup od dva dijela sastoji se od dvije ploče koje imaju šupljine za oslonački disk i čekinje na međusobno sučeljenim stranama, koje istovremeno formiraju ravninu odvajanja kalupa. Masa rastaljenog polimera s primiješanim abrazivnim česticama se injektira iz centra oslonačkog diska pri injekcijskom tlaku od 690 do 6900 kPa (0,69 do 69 bar). Pogodan raspon tlaka je između 2070 i 4830 kPa. Potrebno odzračivanje šupljine kalupa zbiva se u ravnini odvajanja kalupa, t.j. paralelno čekinjama. Ovo neizbježno proizvodi dva šava od odvajanja kalupa na oblozi čekinje, koji se pružaju od korijena do iza vrha. Abrazivne čestice uzrokuju dodatno suženje malih poprečnih presjeka u šupljinama za čekinje i rastaljena polomerna masa prebrzo skrutnjava na ovim mjestima prije potpunog punjenja šupljine za čekinju. Iz ovog razloga, injekcijsko se lijevanje preferira u dva stupnja, u čemu se jako punjena rastaljena polimerna masa početno injektira u šupljine za čekinje, a zatim se injektira više ili manje punjena polimerna masa. Prosječno obrazovan stručnjak iz odgovarajućeg područja zna da za vrijeme injekcijskog lijevanja, praktično ne dolazi do molekularne orijentacije u polimeru (US 2001/0007161 A1, vidi stupac 1, stavak 0006). Ovo daje potpuno nedovoljno ponašanje kod savijanja za čekinje, koje se dodatno pogoršava primiješanim abrazivnim česticama. Navedeni maksimalni tlak injektiranja od 6900 kPa (69 bar) se jako smanjuje putem otpora strujanju u uskoj šupljini kalupa za formiranje nosivog diska i u narednim kanalima za čekinje, tako da stručnjak iz odgovarajućeg područja može imati razumne sumnje u praktičnost ovog postupka.

US 3,618,154 opisuje proizvodnju zubne četkice u jednom jedinom procesu injekcijskog lijevanja, u kojem se čekinje na glavi četkice injektiraju u rasporedu tipa svežnja. Prema svom kraju, oruđe od dva dijela za injekcijsko lijevanje, čija je ravnina odvajanja kalupa u ravnini glave čekinje, ima u biti cilindrične bušotine koje se protežu iz plohe kalupa formirajući čekinjastu stranu glave četkice. U biti, cilindrične jezgre kalupa zahvaćaju u bušotine sa suprotne strane, u čemu jedno od njihovih krajnjih lica oblikuje dio plohe kalupa za stranicu oslonca čekinja glave i polazeći od tuda sadržava žljebasta udubljenja koja se protežu duž linija obloge. Ova žljebasta udubljenja se jednoliko i konično sužavaju od prednje strane plohe kalupa prema drugom kraju i završavaju u polukuglastoj kupoli na oblozi jezgre kalupa na kojoj su udubljenja jednoliko raspodijeljena.

Svako udubljenje oblikuje, zajedno sa stijenkom bušotine u jednom dijelu injekcijskog kalupa, kanal za kalupljenje čekinje, koji se dakle konično sužava iz šupljine kalupa za glavu četke prema drugom kraju. Kanali se odzračuju duž cijele svoje duljine u odvajajuću plohu između jezgre kalupa i bušotine, t.j. u biti paralelno čekinjama. US 3,618,154 traži visoku preciznost sudjelujućih ploha. Svaka čekinja neizbježno ima dva šava od odvajanja kalupa, koji se protežu duž linija obloge na čekinji. Također nije moguće proizvesti čekinje kružnog poprečnog presjeka, budući da žljebasto udubljenje u jezgri kalupa u biti ima veći polumjer zakrivljenosti od bušotine. Ovo stvara oblik poprečnog presjeka s diskontinuitetima, na kojima se odmah formiraju šavovi od odjeljivanja kalupa, koje zatim nije moguće odstraniti. Ponašanje kod savijanja čekinja je različito u različitim smjerovima, poprečno na njihovu os. Nadalje, svežnjevi nisu napunjeni (njihov je centar slobodan) tako da se čekinje ne mogu oslanjati jedna na drugu, kao u slučaju kod uobičajenih svežnjeva. Namjera je, da se ozbiljan problem odstranjivanja pojedinih čekinja iz kalupa treba rješavati odgovarajućom koničnosti žljebova koji oblikuju čekinju. Ovo se naravno ne može raditi, budući da se jezgre kalupa istovremeno koriste kao ejektorski klinovi koji guraju prema vrhu čekinja za vrijeme ispuštanja iz kalupa putem kupolasto oblikovanih krajeva žljebastih udubljenja. Koničnost je namijenjena da krajeve čekinja napravi relativno savitljivim u uporabi zubne četkice. Ovaj dokument ne opisuje bilo kakve mjere koje prelaze izvan uobičajene tehnologije lijevanja i koje bi mogle poboljšati ponašanje kod savijanja injekcijski lijevanih čekinja. U ovom slučaju isto tako, polimerne molekule, kako je obično kod injekcijskog lijevanja, imaju energetski povoljan kuglasti oblik, koji je međutim nepovoljan s obzirom na stabilnost (US 2001/0007161 A1).

Štoviše, u uobičajenoj proizvodnji zubnih četkica (US 5,158,342) drška za čekinje se zatim injektira u pripremljeno udubljenje glave četkice prethodno injektiranog tijela četkice, koje se sastoji od ručke i glave četkice. Ovo stvara čekinje potpuno nedovoljnog ponašanja kod savijanja zbog uobičajene tehnologije injekcijskog lijevanja uz injekcijske tlakove od 30 do 60 bar (3000 do 6000 kPA).

GB 2 151 971 također opisuje dvostepenu proizvodnju drške za čekinje i oslonca za čekinje. Osobito, ovaj dokument jasno ilustrira problem oslobađanja čekinja iz kalupnog kanala za čekinje. Usprkos velikoj koničnosti čekinja, koja je povoljna za oslobađanje iz kalupa, proces odstranjivanja iz kalupa je polagan i visoko kontroliran, što slabi učinkovitost sistema injekcijskog lijevanja. Mjere injekcijskog lijevanja koje povećavaju stabilnost čekinja nisu opisane.

Mnogo se bolji rezultati dobivaju u skladu sa starijom, prethodno neobjavljenom patentnom prijavom izumitelja (PCT/EP01/07439) s kojom se oslonac čekinja oprema bušotinama koje imaju oblik poprečnog presjeka sličan mlaznici. Rastaljena polimerna masa za čekinje se injektira kroz bušotine slične mlaznicama u priključene kalupne kanale injekcijskog kalupa. Ova metoda proizvodi poludovršeni produkt oslonca za čekinje i čekinja, i također, s odgovarajućim oblikom oslonca za čekinje, dovršenu četkicu, u čemu čekinje imaju karakteristike ponašanja kod savijanja kvalitetom slične onima kod ekstrudiranih čekinja. Oblik čekinja se ne podvrgava ograničenjima proizvodnje beskrajnih ekstrudiranih monofilamenata.

US 4,712,936 otkriva proizvodnju četkica za malu primjenu, na pr. za ukrasnu kozmetiku, koje se umeću u spremnik i montiraju na brtveni poklopac ovog spremnika, kao dio injekcijski lijevan u jednom komadu, koji se sastoji od poklopca, debla centralno s unutarnje strane povezanog na njega i čekinja četkice raspoređenih na kraju debla. Šupljine u kalupu za poklopac, centralno deblo i priključeni kalupni kanali za čekinje oblikovane su u dva dijela oruđa za injekcijsko lijevanje s aksijalnom orijentacijom, u čemu je otvor za poklopac u njegovoj ravnini odvajanja kalupa. Deblo i čekinje se proizvode kroz jezgre kalupa, koje se guraju koaksijalno jedna u drugu. Strana injektiranja je na poklopcu. Posljedica je, da rastaljena polimerna masa mora prolaziti duge puteve tečenja s nekoliko promjena poprečnog presjeka i svladati velike zahtjeve na masu prije nego dosegne tanke kanale za čekinje. Cjelokupno odzračivanje područja debla i čekinja zbiva se na krajevima kanala za čekinje putem valjkastog zatvaranja s grbavom strukturom koja je, da oblikuje tip filtera s visokim otporom na tečenje. Ovo stanje tehnike pokazuje, da čekinje koje se mogu proizvoditi injekcijskim lijevanjem, nisu prikladne, osobito za uporabu kao kistovi. Nakon odstranjivanja iz kalupa, one se zbog toga ponovno zagrijavaju izvan injekcijskog kalupa i zatim izvlače. Na taj način se poprečni presjek smanjuje, što neizbježno povećava odvajanje između čekinja. Međutim, za kistove za nanošenje ovog tipa, čekinje bi trebale biti raspoređene pri minimalnom međusobnom odvajanju da se proizvede kapilarno djelovanje između čekinja za spremanje i zadržavanje medija za nanošenje.

Bilo je također pokušaja (DE 21 55 888 C3) da se injekcijskim lijevanjem proizvede četkica s na njoj formiranim čekinjama, oruđem injekcijskog lijevanja koje ima prvi dio oruđa za oslonac čekinja, a drugi dio oruđa koji uvelike prekriva otvorenu šupljinu kalupa u kojoj se formira kratki kanal koji se širi na svom suprotnom kraju i na tom se mjestu zatvara. Za vrijeme injektiranja, rastaljena polimerna masa prodire iz šupljine kalupa oslonca u kratki kanal i teče u proširenje da proizvede kratki valjkasti komad s glavom. Za vrijeme otvaranja kalupa, glava se prenosi po duljini i izvlači se klinasti pripremak čekinje. Ovo može proizvesti određenu molekularnu orijentaciju, koja povećava stabilnost, slično proizvodnji beskrajnih monofilamenata.

Pokušaji da se nadomjesti proizvodnja čekinja iz ekstrudiranih beskrajnih monofilamenta i zatim njihovog montiranja na odvojeno proizvedena tijela četkice s injekcijskim lijevanjem cijele četkice s čekinjama zbog toga su očito neuspjeli (US 2001/0007161 A1).

Ovo je također točno za poznati prijedlog za proizvodnju čekinja samo injekcijskim lijevanjem (US 3,256,545). Najbliže stanje tehnike je bazirano na ostvarenju da ekstrudirane čekinje imaju krajeve povećane savitljivosti, koja se njima daje naknadnom obradom krajeva čekinja kako se to čini s čekinjama dobivenim injekcijskim lijevanjem četkica u jednom komadu, zbog koničnosti koja je potrebna za injekcijsko lijevanje, što ima međutim nepovoljne učinke s obzirom na otpornost na habanje i trajnost. Ova patentna metoda predlaže poboljšanje otpornosti na habanje koja se smanjuje prema krajevima, povećavanjem poprečnog presjeka injektirane čekinje, idući od kraja na strani koja se montira (korijena čekinje na strani injektiranja) prema slobodnom kraju. Oblik poprečnog presjeka može se povećavati kontinuirano ili nekontinuirano. U svakom slučaju, veća je količina plastičnog materijala prisutna u području radnih krajeva čekinja nego na kraju strane montiranja. Nedovoljna svojstva poznatih koničnih čekinja kompenziraju se akumulacijom veće plastične mase u području krajeva čekinja. Međutim, time se može zanemariti činjenica da kako se plastična masa ili presjek povećavaju, proporcija energetski povoljne kuglaste strukture raste, t.j. čekinja pretjerano gubi elastičnost na savijanje zbog povećanog poprečnog presjeka. Postupak injekcijskog lijevanja predlaže tlakove injektiranja od između 800 i 1200 bar (približno 0,8 × 105 do 1,2 × 105 kPa), koji su potrebni da uvedu rastaljenu polimernu masu kroz kanale, koji su na početku uži na strani injektiranja u raširene kanale tako, da oni napune kalup. Usprkos relativno visokog tlaka, preporučeni promjeri čekinja neorijentiranih molekularnih struktura su između 1,6 i 2,2 mm u području tanjeg poprečnog presjeka i između 11 i 12 mm u području debljeg poprečnog presjeka (stupac 5, reci 43 do 48 i stupac, reci 32 do 42). Oslonačke strukture od iste rastaljene polimerne mase formiraju se na strani injektiranja čekinja za montiranje injekcijski lijevanih čekinja na oslonac čekinja i za međusobno povezivanje nekoliko čekinja, ako se traži.

Tehnička literatura također tumači (Ehrenstein: Eingenverstärkung von Thermoplasten im Schmelze-Deformationsprozeß u njemačkom magazinu "Die Angewandte Makromolekulare Chemie" 175 (1990), stranice 187 do 203) da se za poliamide samo 3% i 6% i za polietilen samo 33% i 5,5% teoretskih mehaničkih vrijednosti modula elastičnosti [N/mm2], odnosno vlačne čvrstoće [N/mm2] dobiva postupcima ekstruzije i injekcijskog lijevanja, u čemu se za injekcijski lijevane komponente preferira stanje bez vlaka (molekularna kuglasta struktura).

Temeljni je cilj ovog izuma da se proizvedu čekinje injekcijskim lijevanjem kod kojih je ponašanje kod savijanja i ispravljanje bolje od onih kod ekstrudiranih čekinja, i koje dopuštaju maksimalni doseg teoretskih vrijednosti modula elastičnosti i vlačne čvrstoće da bi se proizvele čekinje visoke kvalitete velikog opsega duljina s relativno malim poprečnim presjecima za pojednostavljenu proizvodnju geometrije čekinja i rasporeda čekinja prilagođenih zahtjevima konačnog produkta kao što su četke ili kistovi. Izum se također tiče naprave, koja je prikladna za izvođenje postupka.

Odstupajući od poznatog postupka injekcijskog lijevanja, kod kojeg se rastaljena polimerna masa injektira pod tlakom u kalupni kanal za čekinje predodređene duljine i predodređenog oblika poprečnog presjeka duž ove duljine, a kanal se odzračuje za vrijeme injekcijskog lijevanja, ovaj se cilj postiže time, da se veličina tlaka injektiranja podešava u zavisnosti o obliku poprečnog presjeka kalupnog kanala za čekinje tako, da se smični tok rastaljene polimerne mase stvara s velikom brzinom jezgre u centru toka rastaljene polimerne mase i velikim smičnim efektom zbog trenja o stijenku uz određenu uzdužnu orijentaciju polimernih molekula, barem u području rastaljene polimerne mase blizu stijenke, koja se održava duž kanala, u čemu se kanal istovremeno odzračuje duž svoje duljine da se podrži održavanje smičnog toka.

Izum se zasniva na spoznaji da ponašanje kod savijanja monofilamenta prvenstveno može porasti stvaranjem i održavanjem molekularne orijentacije koja se prethodno nije ostvarivala u injekcijskom lijevanju čekinja, četkama i kistovima. Na molekularnu strukturu u toku rastaljene polimerne mase se može u biti utjecati samo korištenjem dovoljno uskih poprečnih presjeka i tokom lijevanja koji se tiska u profil brzina koji ima jake smične učinke da deformira i rastegne energetski najpovoljniju kuglastu strukturu bez vlaka. Iz ovog razloga, u skladu s izumom, injekcijski se tlak podesi na dovoljno visoku razinu da se u kalupnim kanalima za čekinje stvori strmi profil toka, koji je karakteriziran visokom brzinom jezgre u centru toka i velikim smičnim efektom u njegovom rubnom području zbog trenja o stijenku rastaljene polimerne mase na stijenci kanala, u čemu su smične sile zbog trenja o stijenku veće što je veća razlika brzina između susjednih slojeva toka. Profil toka ovog tipa s visokom brzinom jezgre štoviše osigurava savršeno punjenje kalupa kanala za lijevanje čekinja, čak i za najuže poprečne presjeke (male promjere čekinja) i veliku duljinu kanala (duljinu čekinja).

Profil brzina se može podesiti u zavisnosti o predodređenom obliku poprečnog presjeka duž duljine kanala za lijevanje čekinja putem odgovarajuće visokog, po izboru varijabilnog, tlaka injektiranja. Time se polimerne molekule orijentiraju uzdužno blizu stijenke kanala i u smanjenom stupnju unutar cijelog toka taline, u čemu veličina brzine jezgre štoviše sprječava prerano skrućivanje rastaljene mase, čak i za male poprečne presjeke i velike duljine.

Samo visoki tlak nije dovoljan za brzo punjenje uskih kalupnih kanala. U skladu s ovim izumom, kanal se odzračuje duž svoje duljine tako, da se smični tok s visokom brzinom toka održava sve do kraja kanala i željena uzdužna orijentacija molekula doseže vršak čekinje.

Praktični testovi su pokazali da bi tlak injektiranja trebao biti barem 500 bar (0,5 × 105 kPa) i funkcija je u zavisnosti o poprečnom presjeku kanala za lijevanje čekinje. Za kvalitetne čekinje o kojima se raspravlja, koje imaju prosječni promjer čekinje od na pr. 0,3 mm (mjereno na polovici duljine) i odgovarajući poprečni presjek kanala za lijevanje čekinje i uz duljinu od 10,5 mm, poželjni se profil brzine može proizvesti uz injekcijski tlak od barem 500 bar (0,5 × 105 kPa). Približno 2/3 od gore navedenog injekcijskog tlaka se obično može pretvoriti u specifičan tlak u kanalu za lijevanje čekinja, tako da bi rastaljena polimerna masa u kanalu trebala imati tlak > 300 bar (0,3 × 105 kPa).

Za vrijeme skrutnjavanja ispod temperature taljenja kristala, termoplastični materijali formiraju kristalite koji utječu na modul elastičnosti (E modul) i na vlačnu čvrstoću (čvrstoću kidanja) u zavisnosti o njihovom obliku i konfiguraciji. Formiranje igličastih kristala ima pozitivni utjecaj na krutost povećanjem E modula i čvrstoću zbog porasta vlačne čvrstoće i početno zahtijeva formiranje povezanih izduženih kristalnih klica na paralelnim molekularnim sekcijama. Ovo se stvaranje klica, u usporedbi s izotermnom kristalizacijom, može pojačati uvođenjem sila kako se daje u procesima tečenja. Visoki injekcijski tlak po izumu i visoka brzina toka rastaljene polimerne mase u kanalu za lijevanje čekinja koja se tako dobiva, ne samo da pospješuju uzdužnu orijentaciju molekula nego također i formiranje kristala, u čemu visoki tlak povećanim opterećenjem istovremeno povećava stlačenu gustoću kristala. Djelomična kristalizacija molekularno orijentirane rastaljene mase povećava vrijeme relaksacije, t.j. molekularna orijentacija traje u duljem periodu.

Gore opisani efekti se dalje podržavaju u dodatku izuma, u kojem se kanal za lijevanje čekinja rashlađuje.

Što je uži poprečni presjek i veća duljina kalupnog kanala za čekinje, to je razumnije držati stijenke kanala toplim, da se održi viskoznost rastaljene polimerne mase i dobije potpuno punjenje kalupa. Kada se podešavaju parametri postupka iz izuma, punjenje kalupa je također zajamčeno kada se kalupni kanal za čekinju rashlađuje. Rashlađivanje kanala i pridruženo uvođenje sila dodatno pospješuju formiranje kristala i povećavaju vrijeme relaksacije. Stabiliziranje vanjskog sloja čekinje, koje se proizvodi na stijenci kanala, dopušta porast naknadnog tlaka koji je uobičajen u injekcijskom lijevanju. Što je viši naknadni tlak, to je jače formiranje kristalnih klica u još uvijek rastaljenoj jezgri čekinje. Tlak istovremeno povisuje temperaturu taljenja i pojačava rashlađivanje rastaljene mase za zadanu temperaturu mase, time dalje proizvodeći pozitivni efekt na brzinu rasta kristala i sprječavanje relaksacije molekula.

Visoki tlak injektiranja i visoka brzina toka traže djelomične ili dodatne mjere za brzo i učinkovito odzračivanje da se osigura potpuno punjenje kalupa i spriječe šupljine u kalupnom kanalu ili zračne inkluzije u rastaljenoj masi. Kod uobičajenih postupaka injekcijskog lijevanja, kanal za kalupljenje čekinja se odzračuje kada je šupljina potpuno zatvorena na kraju kanala, ili kod uzdužno odijeljenog injekcijskog kalupa koji definira kanal, u dvije ravnine paralelne čekinjama. U prvom slučaju za formiranje savršenog, pogodno zaobljenog kraja čekinje odzračivanje se mora drastično smanjiti da se spriječi prodiranje rastaljene polimerne mase u područja odzračivanja. Kod odzračivanja paralelnog čekinjama, ravnina paralelnog odvajanja kalupa leži u smjeru toka s posljedicom da rastaljena polimerna masa prodire čak i u najuže reške za odzračivanje i stvara šavove od odvajanja kalupa duž oplošja čekinje.

Izum zbog toga predlaže odzračivanje kanala kalupa za čekinje poprečno na smjer toka rastaljene polimerne mase, u čemu se odzračivanje pogodno vrši u nekoliko ravnina poprečnih na smjer toka rastaljene polimerne mase. Broj ravnina za odzračivanje je to veći, što je dulji kanal za kalupljenje čekinja, tako da se za predodređenu duljinu kanala, odzračivanjem upravlja u zavisnosti o brzini fronte rastaljene mase. Budući da je odzračivanje u takvoj ravnini moguće oko cijelog oboda kanala za čekinju, postoji odgovarajuća duljina reški poprečno na smjer toka, koja je veća nego ona od ravnine paralelne čekinji od odvajanja kalupa i koja se može primijeniti preko više ravnina.

Ravnine odzračivanja se mogu staviti na jednake razmake duž duljine kalupnog kanala za čekinje u zavisnosti o obujmu kojeg treba odzračivati, po izboru s rastućim ili padajućim razmacima u smjeru toka rastaljene polimerne mase. Ovo omogućuje istovremeno održavanje dovoljno visokog protutlaka u kanalu da se dobije jednoliko punjenje kalupa.

Kanal za kalupljenje čekinje se može odzračivati premještanjem zraka pritiskom toka rastaljene polimerne mase. Međutim, odzračivanje se također može podržavati vanjskim podtlakom.

Kalupni kanal za čekinje se može odzračivati samo premještanjem zraka kroz tlačni tok rastaljene polimerne mase. Međutim, odzračivanje se također može podržavati vanjskim podtlakom.

Postupak po izumu dopušta injektiranje rastaljene polimerne mase u kalupni kanal za čekinje sa strane injektiranja uz poprečni presjek koji je u biti jednoličan da se proizvede u biti valjkasta čekinja, koja se ne bi mogla proizvesti prijašnjom tehnologijom injekcijskog lijevanja za čekinje i četke.

Poprečni se presjek može u biti kontinuirano sužavati od injekcijske strane da se proizvede čekinja s pogodno samo neznatnom koničnosti, koja je poželjna za mnoge primjene radi povećanja elastičnosti savijanja od korijena čekinje do kraja čekinje. Ta koničnost pospješuje održavanje ili čak pojačava strminu profila brzina s velikom brzinom jezgre i efektom smicanja u rubnom području koji raste duž duljine tako, da usprkos povećanom otporu tečenja, molekularna orijentacija i stvaranje kristala rastu prema kraju čekinje.

Injekcijsko lijevanje proizvodi čekinje preciznih dimenzija s tolerancom poprečnog presjeka i duljine od ±3%, dok ekstrudirane čekinje istih konstruktivnih parametara imaju tolerance od ±10%. Početni kružni poprečni presjek ekstrudiranih čekinja postaje ovalnim u obradi, što je nepotrebno za čekinje koje se proizvode u skladu s predmetnim izumom.

Tehnologija injekcijskog lijevanja obično traži nagibe za odstranjivanje iz kalupa od nekoliko stupnjeva (>1,000) kako je potrebno da se može ispravno odstraniti injekcijski izliven dio. Odstranjivanje kalupa se obično podržava ejektorima. Kada se čekinje injekcijski lijevaju u skladu s gore navedenim stanjem tehnike, nagib kalupa mora biti značajno veći da se spriječi otkidanje čekinje za vrijeme odstranjivanja iz kalupa (US 3 256 545). To je jedan razlog zašto stanje tehnike koristi oruđa za injekcijsko lijevanje, koja imaju ravninu odvajanja kalupa paralelnu čekinji, čime se prihvaćaju gore opisani nedostaci. Postupak po izumu dopušta smanjivanje nagiba kalupa do vrijednosti 00 uz zadovoljavajuće punjenje kalupa. Tanke čekinje velike duljine mogu se proizvoditi s relativno malom koničnosti u području od 0,2 do 0,50 kada su poželjna pozitivna svojstva koničnih čekinja koje imaju ugao savijanja koji raste prema kraju čekinje. Odstranjivanje iz kalupa se pojednostavljuje stvaranjem kristala pospješenim uzdužnom orijentacijom i pridruženim porastom vlačne čvrstoće (otpora kidanja) čekinje, posebno u području blizu stijenke, koje je važno za odstranjivanje iz kalupa. Daljnje mjere za olakšavanje odstranjivanja iz kalupa opisane su u vezi s napravom.

U daljnjoj izvedbi postupka po izumu, rastaljena polimerna masa se injektira u ulazno područje koje se sužava kao mlaznica prema kalupnom kanalu za čekinje radi stvaranja pojačanog toka da se proizvede čekinja s proširenim područjem korijena koje se po izboru sužava kontinuirano prema stvarnoj čekinji.

Takvo sužavanje stvara pojačani tok, koje proizvodi značajnu molekularnu orijentaciju i zbog svojstava tečenja, odgovarajuće poticanje profila tečenja nakon sužavanja. Suženje se zbog toga pogodno smješta blizu strane injektiranja. Moguće je također staviti suženja duž duljine kalupnog kanala za čekinje da se dobiju stepenaste čekinje, i u ovom slučaju suženja imaju pozitivan učinak na molekularnu strukturu i stvaranje kristala.

Nakon ulaznog područja uz strujanje po izboru, poprečni presjek kalupnog kanala za čekinje se pogodno odabire maksimalne širine od ≤ 3 mm, tako da injekcijski lijevana čekinja ima odgovarajući promjer s po izboru širim područjem korijena. Čekinje koje imaju ovaj poprečni presjek i šire područje korijena se ne mogu proizvesti ekstruzijom ili ispredanjem. Izraz "najveća širina" s tim u vezi znači, da čekinja može također imati poprečni presjek, koji se razlikuje od kružnog oblika, na pr. ovalni, u čemu najveća širina odgovara duljini veće osi elipse.

U primjenama ovog postupka po izumu, omjer između najveće širine i duljine kanala može se odabrati da bude ≤ 1:5 do 1:1000, pogodno do ≤ 1:250. Mogu se proizvoditi čekinje koje na primjer imaju duljinu od između 15 mm i 750 mm s maksimalnim promjerom od 3 mm u ili blizu područja korijena. Što je manja najveća širina, to je kraća duljina. Za stroge zahtjeve, na primjer za zubne četkice, kistove i t.d. preporučuju se promjeri iznad područja korijena od ≤ 0,5 mm, koji dopuštaju duljine čekinja od više nego 60 mm u postupku po izumu.

Postupak po izumu se može modificirati na isto tako povoljan način kada se rastaljena masa injektira istovremeno u nekoliko susjednih kalupnih kanala za čekinje stvarajući na taj način odgovarajući broj čekinja tako da se skupina čekinja može proizvoditi u jednom procesu injektiranja. Minimiziranje odvojenosti kalupnih kanala za čekinje proizvodi rasporede čekinja u obliku nabora putem blagog kompaktiranja odstranjenih čekinja.

Broj i raspored kalupnih kanala za čekinje može se odabrati tako, da se cjelokupna drška čekinja četke ili kista proizvodi u jednom procesu injektiranja, u čemu odvajanja između čekinja i njihovi geometrijski odnosi mogu varirati u skladu sa željenim rasporedom u dršci čekinja.

Daljnja izvedba daje da se rastaljena polimerna masa injektira u susjedne kalupne kanale za čekinje stvarajući time istovremeno povezanost između barem dvije čekinje, u čemu povezivanje može služiti daljnjem rukovanju povezanih čekinja i također kao pomoć za povezivanje na tijelo četke, dršku kista ili slično. Alternativno, nakon injektiranja čekinja iz polimera, rastaljena polimerna masa drugog polimera se zatim može injektirati da proizvede povezivanje između čekinja. Povezivanje može biti u obliku prečki, rešetki koje povezuju nekoliko čekinja ili slično. Uporaba različitih polimera s faktorom spajanja od ≥ 20% jamči dovoljno sigurno povezivanje.

Povezivanje se dalje može dizajnirati tako da ono oblikuje oslonac čekinje, koji istovremeno može sačinjavati tijelo četke ili njegov dio ili koji se može kompletirati u tijelo četke ili dršku kista injektiranjem barem jedne daljnje rastaljene polimerne mase koja može sadržavati različiti termoplastični ili termoelastični polimer.

U daljnjoj varijanti postupka, nekoliko se čekinja može injektirati s različitim duljinama tako, da se u kombinaciji s osloncem čekinja koji ih povezuje, može proizvesti kompletna drška čekinja ili djelomična drška za četku ili kist, u čemu su krajevi čekinja na različitim visinama duž ravne ili neravninske obuhvatne plohe tako da dovršena četka ima optimizirane krajnje konture čekinja.

Skupina čekinja se također može injektirati s različitim poprečnim presjecima da se dopuste različiti efekti u predodređenim područjima dovršene četke.

Isto tako, skupina čekinja se može injektirati s oblikom poprečnog presjeka koji se razlikuje duž svoje duljine. Skupina čekinja se također može injektirati na međusobno neparalelni način da se proizvede snop čekinja s različitim orijentacijama čekinja.

U skladu s drugom izvedbom postupka, čekinje koje imaju jednaku geometriju, ali različitu elastičnost savijanja (tvrdoću) mogu se stvarati injekcijskim lijevanjem različitih rastaljenih polimernih masa u iste kalupne kanale za čekinje. Kod ekstrudiranih čekinja za četkice, koje imaju različit stupanj tvrdoće (teksture), na pr. za zubne četkice koje imaju gradaciju tvrdoće meku, srednju ili tvrdu, na željeni se stupanj tvrdoće može utjecati samo preko promjera čekinje, t.j. zubne četkice iste strukture se moraju pripremati i obrađivati do tri različita promjera čekinja. Postupak po izumu ostvaruje ove stupnjeve tvrdoće samo putem odabira polimera i po izboru podešavanja tlaka injektiranja, ali s identičnim promjerima čekinja.

Čekinje se također mogu injektirati iz polimera ili smjese polimera, koje imaju smanjene sekundarne sile vezivanja u skrutnutom stanju. Ove se čekinje mogu rascijepiti nakon proizvodnje mehaničkim silama tako oblikujući zastavice, ako je potrebno samo nakon daljnje obrade u četke ili kistove.

Čekinje se mogu injektirati iz polimera koji sadrže aditive, koji postaju aktivnim za vrijeme uporabe. Ovi aditivi mogu imati mehanički, na pr. abrazivni učinak ili na pr. za zubne četkice, mogu biti aditivi sa zaštitnim, terapeutskim ili remineralizirajućim djelovanjem. Poznati su brojni aditivi ovog tipa.

Izum se također tiče naprave za injekcijski lijevane čekinje iz termoplastičnih polimera, koja sadrži sredstvo za stvaranje tlaka injektiranja i kalup za injektiranje koji ima barem jedan dobavni kanal za rastaljenu polimernu masu i barem jednu šupljinu u obliku kanala za lijevanje s konturom kalupa koja odgovara duljini i obliku poprečnog presjeka čekinje koju treba proizvesti, u čemu kalupni kanal ima pridruženo sredstvo za odzračivanje za ispuštanje zraka koji se premješta tijekom injekcijskog lijevanja. Naprave ove vrste su poznate iz gore opisanog stanja tehnike.

Naprava ovog tipa je karakterizirana, u skladu s izumom, sredstvom za stvaranje injekcijskog tlaka od pogodno barem 500 bar (0,5 × 105 kPa), a sredstva za odzračivanje imaju poprečne presjeke odzračivanja koji su raspoređeni duž duljine kanala za lijevanje i koja su dizajnirana da formiraju, u suradnji s injekcijskim tlakom, smični tok s velikom brzinom jezgre u centru rastaljene polimerne mase i velikim smičnim efektom na stijenku kanala za lijevanje. Takva naprava može proizvoditi čekinje injekcijskim lijevanjem kako je opisano u vezi s postupkom. U usporedbi s poznatim injekcijskim napravama za lijevanje za proizvodnju čekinja ili četaka s čekinjama u jednom komadu, naprava u skladu s izumom je dizajnirana tako, da se dobiva željena dinamika toka u kanalu koji formira čekinju.

Sredstvo za stvaranje injekcijskog tlaka je pogodno dizajnirano tako, da se mogu podesiti injekcijski tlakovi od između 500 i 4000 bar (0,5 × 105 do 4 × 105 kPa) zavisno o duljini i obliku poprečnog presjeka kanala za lijevanje. Što je tlak viši, to je manji poprečni presjek čekinje koju treba proizvesti i veća njena duljina.

Sredstvo za stvaranje tlaka injektiranja i poprečni presjeci odzračivanja na kalupnom kanalu se dizajniraju s obzirom na konstrukciju i kontrolu, tako da rastaljena polimerna masa u kalupnom kanalu ima specifični tlak od barem 300 bar (0,3 ×1 05 kPa) do 1300 bar (1,3 × 105 kPa). Ovaj je dizajn prilagođen toku mase i otporima tečenju da se svlada struja u kalupnom kanalu.

Ako je injekcijski tlak sredstava stvaranja dovoljno visok, injekcijski se tlak može povoljno kontrolirati zavisno o duljini i obliku poprečnog presjeka kalupnog kanala da se dopusti injektiranje injekcijskih kalupa različitih geometrijskih oblika s jednom jedinicom za injekcijsko lijevanje.

Ova se namjera oslanja na to, da sredstva za odzračivanje imaju odzračne poprečne presjeke, kojima se može upravljati zavisno o specifičnom tlaku.

Kod naprave po izumu, injekcijski kalup se povoljno povezuje s rashladnim sredstvom, koje može biti vanjsko rashlađivanje nakon svakog ciklusa injekcijskog lijevanja ili nakon odstranjivanja iz kalupa. Kanal za kalupljenje u injekcijskom kalupu može imati pridružena sredstva za rashlađivanje za držanje kalupnog kanala na sniženoj temperaturi.

U osobito preferiranoj izvedbi po izumu, injekcijski kalup se sastoji od nekoliko kalupnih ploča raspoređenih u slojevima poprečno na uzdužno protezanje kalupnog kanala, od kojih svaka definira uzdužnu sekciju kalupnog kanala.

Za razliku od stanja tehnike s više ili manje injekcijskih kalupa oblikovanih u bloku, izum daje strukturu od složenih ploča za kalupljenje. Ova struktura dopušta oblikovanje minimalnih bušenih poprečnih presjeka s velikom preciznošću svake ploče kalupa male debljine. Ova i bilo koja druga tehnologija proizvodnje bila bi neuspješna za veće dubine bušenja. To je također razlog zašto su uzdužno odijeljeni injekcijski kalupi bili nužni za proizvodnju uskih poprečnih presjeka. Njihovi su nedostaci opisani u vezi sa stanjem tehnike. Razlaganje injekcijskog kalupa po izumu u nekoliko ploča dopušta ostvarenje kalupnih kanala velike duljine s visokom i reproducibilnom preciznošću preko cijele duljine. Kalupne ploče koje sadrže kraj kalupnih kanala i formiraju kraj čekinje mogu imati, zbog male debljine kalupnih ploča, šupljine samo male dubine za oblikovanje kraja čekinje koji ima čiste konture, bez ikakvog šava od odvajanja kalupa, i bez dodatnih sredstava za odzračivanje. Oksidacija polimera koja se može zapaziti u uskim poprečnim presjecima kalupa putem t.zv. "diesel efekta", se ne pojavljuje zbog male dubine šupljine.

Uslojena struktura injekcijskog kalupa štoviše dopušta formiranje odzračnih sredstava na kalupnim pločama, t.j. s učestalošću koja odgovara njihovom broju. Odzračna sredstva se pogodno formiraju između međusobno sučeljenih oslonjenih ploha kalupnih ploča, na pr. putem uskih reški ili kanala. Velika brzina toka rastaljene polimerne mase okomito na takve uske reške ili kanale sprječava da rastaljena masa prodire u otvore za odzračivanje, usprkos visokom tlaku. Otvori za odzračivanje mogu stoga biti veći od kalupa s dvije školjke čija je ravnina odvajanja kalupa u smjeru toka rastaljene mase. Poprečni presjeci odzračivanja mogu se formirati s maksimalnom širinom od samo nekoliko μm do 300 μm.

Sredstva za odzračivanje se pogodno oblikuju potpuno ili djelomično putem hrapavosti ploha na međusobno sučeljenim plohama kalupnih ploča.

U daljnjoj povoljnoj izvedbi, odzračna sredstva imaju odzračne poprečne presjeke koji rastu prema vani iz plohe kalupnog kanala, tako da zrak može slobodno bježati nakon prolaska najuže točke poprečnih presjeka odzračivanja.

Premještanje zraka uzrokovano specifičnim tlakom u kalupnom kanalu može se podržati kada je sredstvo odzračivanja povezano na vanjski izvor podtlaka.

Naprava se može dizajnirati tako, da kalupni kanal ima poprečni presjek koji je u biti konstantan duž svoje duljine ili koji se u biti jednoliko sužava prema svom kraju da se proizvedu valjkaste ili blago konične čekinje.

Praktični testovi injektiranja pod uvjetima navedenog postupka pokazali su da se kalupni kanal može sužavati pri kutu < 1,00, prema lineranoj osi da se proizvede dovoljni kalupni nagib za odstranjivanje iz kalupa blago konične čekinje, koja ima izvrsno ponašanje kod savijanja.

Kalupni kanal može imati poprečni presjek, koji se diskontinuirano sužava prema kraju da se proizvedu specijalno dizajnirani krajevi čekinja kako se traži u primjeni za dovršenu četku.

Najveća širina poprečnog presjeka kalupnog kanala je pogodno ≤ 3 mm. Ona pokriva poželjne poprečne presjeke čekinja za kvalitetne četke i kistove.

Barem jedna kalupna ploča se može rasporediti na injekcijskog strani s tim da ima proširenje koje se sužava prema kalupnom kanalu i može biti povezana u struji iznad kalupnih ploča koje definiraju kalupni kanal koji ima gore navedenu najveću širinu na svojim stranama koje se sučeljavaju s dobavnim kanalom da pojača poprečni presjek na korijenu čekinje i na bazi čekinje i također da se zbog ovog proširenja dobije pojačani tok kod ulaznog područja kalupnog kanala da se podrži formiranje željene dinamike toka. Proširenje se može sužavati kao truba prema kalupnom kanalu da se proizvede glatko povezujuća izbočina kod čekinje i da podrži povezivanje čekinja, tijelo četke ili slično. Ovo je osobito važno za higijenske četke bilo kojeg tipa.

Omjer između najveće širine poprečnog presjeka kalupnog kanala i njegove duljine je pogodno između 1:5 i 1:250, ali može biti također 1:1000, u čemu je omjer bliži višoj vrijednosti što je uži poprečni presjek kalupnog kanala, a bliži nižoj vrijednosti što je veći najuži poprečni presjek.

Daljnja izvedba izuma daje da se broj i debljina kalupnih ploča slažu s duljinom kalupnog kanala, u čemu je broj kalupnih ploča inverzno proporcionalan omjeru između najvećeg unutarnjeg promjera poprečnog presjeka i duljine kalupnog kanala. Broj kalupnih ploča koje pripadaju injekcijskom kalupu može biti varijabilan, da se mogu proizvoditi čekinje varirajuće duljine s istim kalupom.

Kalupne ploče pogodno imaju debljinu, koja je približno tri do petnaest puta veća od središnjeg promjera kalupnog kanala. Za čekinju prosječnog promjera 0,3 mm i duljine 10,5 mm, kalupne ploče imaju na pr. debljinu od 1,5 mm do 2,00 mm. Uzdužna sekcija kalupnog kanala od 1,5 mm do 2,0 mm može se bušiti u kalupnoj ploči uz visoku preciznost.

Kalupne ploče su pomične okomito na njihovu ravninu ploče pojedinačno ili u grupama. Ovo dopušta osobito, odstranjivanje čekinje iz kalupa na neuobičajen način, kod čega se na pr. kalupne ploče, počevši s kalupnom pločom koja ima konturu kalupa pri kraju kalupnog kanala i završava s kalupnom pločom sučeljenom s dobavnim kanalom, mogu zatim odstranjivati ili pojedinačno ili u grupama.

Kalupne ploče se mogu pouzdano držati zajedno pod visokim tlakom zatvaranja stroja za injektiranje, specifično za postupak, i nisu izložene bilo kakvim silama deformiranja, usprkos njihove male debljine. Štoviše, odzračni otvori se tlakom zatvaranja drže zatvorenim, i za razliku od kanala s uzdužnim odzračivanjem, ne traže nikakvo dodatno sredstvo koje ih drži zatvorenim.

Praktični su testovi pokazali, da uski poprečni presjeci po izumu i duljine kanala traže značajne sile za vađenje da bi se oslobodile čekinje ako su na pr. prisutne samo dvije kalupne ploče. Čekinja se obično prekine. Povećavanje broja ploča i njihovo postupno odvajanje jedne od druge dopušta odstranjivanje čekinje iz kalupa bez oštećenja, osobito kada se kalupna ploča sučeljena dobavnom kanalu odstranjuje posljednja. Za vrijeme odstranjivanja iz kalupa, rubovi rupa svake kalupne ploče funkcioniraju kao povlačne mlaznice za poravnavanje bilo kakve "polimerne kožice" oblikovane u ravnini odvajanja kalupa, bez da nepovoljno djeluju na oplošje čekinje. U svakom slučaju, krajevi čekinja se savršeno oblikuju.

Pojedine kalupne ploče mogu biti pomične paralelno prema susjednim kalupnim pločama da vrše poprečno opterećivanje na čekinju nakon injekcijskog lijevanja, time optimizirajući molekularnu strukturu.

U daljnjoj povoljnoj izvedbi, injekcijski kalup ima kalupne kanale različite duljine i/ili različitog oblika poprečnog presjeka da se dobije na pr. snop čekinja željene geometrije i konfiguracije u jednom ciklusu injekcijskog lijevanja.

U skladu s daljnjom izvedbom, injekcijski kalup ima kalupne kanale koji imaju centralnu os koja se proteže pod nagnutim kutem u odnosu na smjer pomicanja kalupnih ploča, u čemu svaka kalupna ploča ima uzdužnu sekciju kalupnog kanala duljine koja dopušta odstranjivanje iz kalupa postupnim odstranjivanjem pojedinih kalupnih ploča, usprkos varijacije kuta.

Podpodjela injekcijskog kalupa u više kalupnih ploča, koje se protežu poprečno na kalupni kanal, dopušta podpodjelu kalupnog kanala u uzdužne sekcije koje usprkos tome dopuštaju odstranjivanje pojedinih uzdužnih sekcija iz kalupa bez pretjeranog naprezanja na čekinji ili njene deformacije, čak kada je os čekinje nagnuta u odnosu na smjer pomicanja kalupnih ploča (smjer odstranjivanja). Na ovaj način, skupine čekinja se mogu proizvoditi u jednom jedinom injekcijskom kalupu, u čemu se čekinje protežu paralelno jedna drugoj, ali pod kutem u odnosu na oslonac čekinja koji ih povezuje ili koje imaju različite kutne orijentacije u odnosu jedna prema drugoj.

U skladu s daljnjom izvedbom, injekcijski kalup ima kalupne kanale s centralnom osi koja je zakrivljena u odnosu na smjer pomicanja kalupnih ploča, u čemu svaka kalupna ploča definira uzdužnu sekciju kalupnog kanala koji je dimenzioniran tako, da je odstranjivanje iz kalupa moguće postupnim podizanjem pojedinih kalupnih ploča u zavisnosti o zakrivljenosti.

Time se mogu proizvoditi valovite čekinje, koje se također mogu lako odstraniti iz kalupa. Moguće je također istovremeno proizvoditi ravne, valovite i zakrivljene čekinje u jednom jedinom injekcijskom kalupu.

U daljnjoj izvedbi, injekcijski kalup ima barem jednu kalupnu ploču koja se može premještati u svojoj ravnini u odnosu prema susjednim kalupnim pločama, da nakon injekcijskog lijevanja čekinja formira zajedno s njima sredstvo pritezanja za sve čekinje, koje djeluje na odgovarajući dio duljine kalupnog kanala.

Izum time dopušta uporabu dijelova injekcijskog kalupa da uhvate injektirane čekinje i fiksiraju ih u injekcijski kalup duž dijela njihove duljine, na pr. da se odijele kalupne ploče blizu krajeva u smjeru odstranjivanja od preostalih kalupnih ploča i da ih se nosi duž pripremaka čekinja tako, da se čekinje izlože duž srednje djelomične duljine, t.j. između ovih kalupnih ploča i preostalih kalupnih ploča. Naredno premještanje priteznih kalupnih ploča i vraćanje kalupnih ploča blizu kraja u smjeru prema injekcijskom kraju čekinja uzrokuje da ovi krajevi strše mimo kalupne ploče na strani injektiranja. Preko prenosa injekcijskog kalupa, po izboru pod daljnjim pritezanjem držačem, injekcijski se kalup može povezati na drugo oruđe injekcijskog kalupa, koje ima kalupnu šupljinu što oblikuje oslonac čekinja ili tijelo četke. U daljnjem procesu injekcijskog lijevanja, stršeći krajevi se okružuju daljnjom rastaljenom polimernom masom koja puni ovu šupljinu kalupa.

Sredstvo pritezanja može također služiti kao transportni držač za prenošenje pritegnutih čekinja, nakon odstranjivanja iz drugih kalupnih ploča, u drugu radnu stanicu za povezivanje na tijelo četke. Ovo je također moguće kada su čekinje već spojene preko vezice, kao na pr. mostovima, rešetkama ili osloncima čekinja. Pritezna kalupna ploča se zatim smješta blizu prijelaza između čekinja i oslonca čekinja, a držač se ukloni u smjeru odstranjivanja zajedno s vezicom i zatim dalje prenosi, u čemu se kalupne ploče koje služe kao držači, nadomještaju ekvivalentnom garniturom kalupnih ploča da se ponovno dobije potpuni injekcijski kalup. Držač može biti prenosivi držač, koji se kreće po kružnoj stazi i može se ponovno koristiti nakon potpunog uklanjanja čekinja iz držača da se dopuni injekcijski kalup. Ako vezica izravno nije potrebna u slijedećim koracima fabrikacije, na pr. ulaganju, ljepljenju, staljivanju, injektiranju i t.d., ona se također može ukloniti, a samo se čekinje mogu povezati na oslonac čekinja ili tijelo četke, koristeći bilo koju uobičajenu tehniku spajanja.

Daljnja izvedba izuma daje, da se injekcijski kalup sastoji od barem dviju skupina kalupnih ploča koje sadrže pritezač, od kojih prva skupina sadrži dio kalupnog kanala uključujući kraj, a daljnje skupine sadrže preostali dio kalupnog kanala, u čemu se prva skupina može odstraniti od druge skupine, a slijedeće se skupine mogu odstraniti jedna od druge u vremenskom slijedu. Proces injektiranja se dijeli u određeni broj ciklusa lijevanja, koji odgovara broju grupa, tako da se u početnom zatvorenom položaju injekcijskog kalupa rastaljena polimerna masa injektira u prvom injekcijskom ciklusu u kompletni kalupni kanal, poslije čega se prva grupa može odstraniti od drugih grupa, tako da se nosi duž pripremka putem pritezača sa stazom povlačenja koja je kraća od duljine pripremka. Zatim se, u drugom ciklusu injekcijskog lijevanja, još rastaljene polimerne mase injektira u oslobođenu uzdužnu sekciju kalupnog kanala daljnjih grupa i stupnjevi injektiranja/odstranjivanja se ponavljaju, dok se druga do posljednja grupa ne odstrane od prve grupe, da se proizvedu čekinje duljine koja je veća od duljine kalupnog kanala. Čekinja se proizvodi u sekcijama, koje dopuštaju proizvodnju čekinja velikih duljina.

U ovoj izvedbi naprave, mogu se u svakom injekcijskom ciklusu injektirati različite rastaljene polimerne mase da se proizvede čekinja koja ima nekoliko komponenata duž duljine čekinje, kod čega se polimeri koji se koriste u svakom koraku mogu slagati sa zahtjevima na čekinju i vezicu na oslonac čekinje, time proizvodeći čekinju s nekoliko područja. Pokreti odstranjivanja pojedinih grupa se mogu slagati u kratkim vremenskim intervalima s ciklusom injekcijskog lijevanja, kod čega se pripremak dovoljno rashlađuje da ga se odstrani iz preostalih kalupnih ploča za vrijeme pokreta vađenja. Pojedina područja se pogodno vežu zajedno, ali mogu također biti povezana na pozitivni ili nepozitivni način odgovarajućim profiliranjem kraja posljednje injektirane djelomične duljine.

Kalupna ploča koja sadrži kraj čekinje i konturu kalupa pri kraju kalupnog kanala može se pogodno zamijeniti kalupnom pločom koja ima različitu konturu kalupa za proizvodnju čekinja s krajevima različitih oblika. Ova kalupna ploča bi trebala imati samo glatke konture da dopusti besprijekorno odstranjivanje kraja čekinje iz kalupa, što je važno s obzirom na odnosnu uporabu.

Na ovaj način, konturom kraja čekinje se može varirati za inače konstantnu geometriju čekinja, na pr. da imaju oštre ili varijabilno zaobljene krajeve ili čak za proizvodnju čekinja s viličastim krajevima (dva vrška ili slično). Ova kalupna ploča može imati sekcije uzdužnog kalupnog kanala različitih dubina za formiranje obrisa zatvorene plohe za krajeve čekinja snopa čekinja.

Šupljina kalupa koja povezuje dva ili više kalupnih kanala se pogodno smješta između dobavnog kanala i kalupnih kanala injekcijskog kalupa za formiranje vezice između čekinja, koja po izboru može također povezivati sve čekinje. Ona može služiti ili kao pomoćno sredstvo za daljnje rukovanje cijelim snopom čekinja ili kao pomoćno sredstvo za kompletiranje snopa čekinja s tijelom četke.

Šupljina kalupa može također biti dizajnirana za proizvodnju tijela četke ili kista ili njihovih dijelova.

Osobito, šupljina kalupa se time može formirati za različite polimere za prozvodnju tijela četke ili kista i njihovih dijelova u višekomponentnom dizajnu.

Izum se dolje opisuje dijagramima i izvedbama.

Slika 1 prikazuje dijagram profila brzina u kalupnim kanalima različitih promjera;

Slike 2 do 4 svaka prikazuje shematski izgled izvedbe kalupnog kanala s odnosnim profilima brzina;

Slika 5 prikazuje shematski izgled čekinje injekcijski lijevane u kalupnom kanalu sa Slike 2, s profilima brzine bitnim za uzdužnu orijentaciju;

Slika 6 prikazuje shematski izgled stezanja u kalupnom kanalu s pojačanim tokom;

Slika 7 prikazuje shematski izgled konične čekinje u mjerilu 2:1 s dimenzijama;

Slika 8 prikazuje shematski izgled konične čekinje u mjerilu 5:1 s dimenzijama;

Slika 9 pokazuje usporedno shematsko predstavljanje profila brzina u sapnici za ekstruziju i u kalupnom kanalu;

Slika 10 do 13 svaka prikazuje shematski uzdužni presjek kroz izvedbu injekcijskog kalupa u različitim radnim fazama;

Slika 14 prikazuje shematski uzdužni presjek kroz daljnju izvedbu injekcijskog kalupa;

Slika 15 pokazuje uvećani detalj injekcijskog kalupa sa Slike 14 u području izvana smještenog kalupnog kanala;

Slike 16 do 20 svaka prikazuje shematski uzdužni presjek modificirane izvedbe injekcijskog kalupa u različitim radnim fazama;

Slike 21 do 23 svaka prikazuje shematski uzdužni presjek daljnje izvedbe injekcijskog kalupa u različitim radnim fazama:

Slika 24 prikazuje uzdužni presjek injekcijskog kalupa koji odgovara Slikama 21 do 23 s dodatnim kalupom;

Slike 25, 26 svaka prikazuje uzdužni presjek injekcijskog kalupa u daljnjoj modifikaciji i u dvije radne faze;

Slika 27, 28 svaka prikazuje uzdužni presjek koji odgovara Slikama 25, 26 s potisnom pločom za prilagođavanje konturi;

Slika 29, 30 svaka prikazuje uzdužni presjek koji odgovara Slikama 25, 26 s drugim kalupom pripremka;

Slika 31 prikazuje shematski uzdužni presjek kroz injekcijski kalup za proizvodnju čekinja različitih uzdužnih protezanja;

Slika 32 prikazuje shematski presjek kroz injekcijski kalup za proizvodnju čekinja s razgrananim krajevima čekinja;

Slika 33 prikazuje jako povećani shematski izgled čekinje;

Slika 34 prikazuje jako povećani shematski izgled razmještaja dviju čekinja;

Slika 35 prikazuje jako povećani shematski izgled daljnje izvedbe čekinje;

Slika 36 prikazuje pogled odozgo na slobodni kraj čekinje sa Slike 35.

Slika 1 shematski prikazuje profil toka (profil brzina) u kalupnim kanalima za čekinje različitih promjera. Stijenke kanala su označene crtkanim vertikalnim linijama, a pridruženi promjeri (u mm) su dani ispod dijagrama. Najmanji kalupni kanal za čekinju ima promjer od 0,3 mm, najveći ima promjer od 6 mm. Konstantna brzina toka u centru kanala (brzina jezgre) dovodi do ilustriranih profila tokova u zavisnosti o promjeru kanala (promjeru čekinje) koji ima, grubo aproksimirano, paraboličnu zavisnost. Ako se promjer kalupnog kanala zadržava konstantnim duž njegove duljine, profil toka ne mijenja svoj oblik ili to čini samo neznatno.

Ako kalupni kanali imaju blago konični oblik, kako se shematski prikazuje na Slikama 2 do 4, brzina jezgre se čak može povećavati za konstantni tlak i jaki se učinak smicanja može proizvesti trenjem o stijenku u području blizu stijenke. Ako se takav kalupni kanal optereti rastaljenom polimernom masom za vrijeme injekcijskog lijevanja, molekule doživljavaju jaku uzdužnu orijentaciju u području stijenke zbog efekta smicanja, dok molekule u rastaljenoj masi koje se ne podvrgavaju opterećenju, imaju svoju energetski najpovoljniju, kuglastu strukturu. Za rastaljenu polimernu masu injektiranu u kalupni kanal pod odgovarajuće visokim tlakom, ovo dovodi do ojačavanja proizvedene čekinje u području blizu stijenke koje se proteže do kraja čekinje pod dovoljno visokom brzinom jezgre, s orijentacijom molekula koja se smanjuje prema centru. Orijentacija molekula zbog smičnog toka s jakim učinkom smicanja u području blizu stijenke je također praćena tenzijom induciranim formiranjem kristala, u čemu jaki učinak smicanja u rubnom području pospješuje formiranje dugih iglastih kristala. Štoviše, korištenje visokog injekcijskog tlaka ima povoljan učinak na stvaranje klica i gustoću kristala. Uz specifični injekcijski tlak u kalupnom kanalu > 300 bar (0,3 × 105 kPa), pogodno > 1300 bar (1,3 × 105 kPa), modul elastičnosti i zbog toga elastičnost na savijanje se može značajno poboljšati kada se oblikovni kanal dovoljno odzračuje, čime se povećava otpor kidanju (vlačna čvrstoća). Ovaj specifični tlak traži injekcijski tlak > 500 bar (0,5 × 105 kPa) iz sredstva za generiranje tlaka.

Čekinja u skladu sa Slikom 5, proizvedena u kalupnom kanalu sa Slike 2, ima relativno kruto područje korijena a i elastičnost savijanja duž svoje slobodne duljine l , što se povećava prema kraju čekinje isto kao visoka vlačna čvrstoća. Dok područje korijena a uglavnom služi za povezivanje ili uležištenje u oslonac čekinje ili tijelo četke, čekinja ima duž svoje slobodne duljine l sekciju debla koja se sastoji baze debla b i stvarnog debla c. Smanjivanje poprečnog presjeka u područjima b i c, što je bitno za otklon savijanja, se kompenzira putem povećavanja elastičnosti savijanja zbog gore opisanih efekata. Područje debla b i c je spojeno sa stvarnim učinkovitim područjem d, t.j. područjem važnim za učinak četkanja koje formira, zajedno s područjem vrška t, područje koje određuje savitljivost čekinje. Područje vrška i njegovo oblikovanje određuje izravni površinski učinak čekinje, dubinu prodiranja u nepravilnosti površine i t.d. Za razliku od Slike 2, čekinja može imati područje korijena u obliku trube, veće ili manje istaknutosti, kada je proširenje povezano uz struju stvarnog kalupnog kanala kako je prikazano na Slikama 3 i 4.

Učinci stabiliziranja se dalje mogu poboljšati i osobito dobiti kod kratkih duljina čekinje, kada se diskontinuirano stezanje daje na strani ulaza rastaljene polimerne mase prije prijelaza u stvarni kanal za lijevanje čekinje (vidi Sliku 6). Pojačani tok se formira kod stezanja, što proizvodi visoku brzinu jezgre duž kratkog puta s velikim efektom smicanja u području blizu stijenke.

Radni parametri injekcijskog tlaka po izumu i dostižive visoke brzine jezgre s velikim efektom smicanja trenjem stijenke, proizvode tanke čekinje podesive duljine koristeći injekcijsko lijevanje, koje do sada nije bilo moguće, čak niti uz ekstruziju beskrajnih monofilamenata, u čemu se čak blaga koničnost čekinja od takvih beskrajnih monofilamenata može ostvariti samo putem značajnog tehničkog napora (intervalnog izvlačenja). Slike 7 i 8 prikazuju dvije izvedbe. Slika 7 prikazuje (u mjerilu 2:1) čekinju promjera 0,77 mm u području korijena i 0,2 mm na kraju čekinje, koja ima prosječni promjer od 0,49 mm na polovici duljine. S krajnje blagim kutem koničnosti od 0,270, koji odgovara nagibu kalupa kanala za lijevanje čekinje, čekinje duljine 60 mm ili više mogu se injekcijski lijevati kako se traži za na pr. kistove visoke kvalitete ili slično. Oni imaju prosječan promjer na polovini duljine čekinje od približno 0,5 mm. Slika 8 prikazuje (u mjerilu 5:1) čekinju promjera 0,35 mm u području korijena i 0,25 mm na kraju čekinje, s duljinom čekinje od 10,5 mm i istim kutem koničnosti (nagiba kalupa). Prosječni promjer je 0,3 mm. Čekinje ovog tipa su prilagođene na pr. za zubne četkice. Zbog tanke geometrije takvih čekinja, one se mogu gusto rasporediti bez stvaranja pretjeranog odjeljivanja u području krajeva čekinja, za razliku od uobičajenih injekcijski lijevanih čekinja.

Slika 9 prikazuje nadmoćnost u smislu tehničkih svojstava i primjena čekinja prozvedenih u skladu s izumom, u usporedbi s čekinjama proizvedenih ekstruzijom.

Za vrijeme ekstruzijskog ispredanja monofilamenta za proizvodnju čekinje prosječnog promjera od 0,3 mm, mlaznica ispredanja ima izlazni promjer od 0,9 mm (vanjske vertikalne linije na Slici 9). Rastaljena polimerna masa ima maksimalnu brzinu tečenja (brzinu jezgre) unutar mlaznice od tipično 300 mm/s, koja je određena ekstruzijskim tlakom i brzinom izvlačenja monofilamenta. Monofilament koji napušta mlaznicu, se izvlači duž kratkog puta pomoću sila izvlačenja do promjera od između 0,9 i 0,3 mm i rashlađuje izravno iza toga da se fiksira molekularna struktura. Za vrijeme slijedećeg izvlačenja monofilamentu se daje konačni promjer od 0,3 mm s tolerancom promjera od približno ± 10%. Profil brzina se označava s e (ekstruzija) na Slici 9.

Kog injekcijskog lijevanja po izumu, kalupni kanal za čekinju ima prosječni promjer od 0,3 mm (dvije unutarnje vertikalne granične linije na Slici 9). Injekcijski tlak u području od 2000 bar (2 × 105 kPa) proizvodi brzinu jezgre od približno 1000 mm/s u kanalu. Profil brzina se označava kao i (injektiranje). Efekt smicanja u toku, osobito u području blizu stijenke, je relevantan za unutarnju čvrstoću termoplastičnog polimera, koja se određuje brzinom smicanja (smični moment) γ. Brzina smicanja γ preko polumjera r kanala tečenja zavisi o derivaciji profila brzina s obzirom na polumjer r

[image]

koja je obrnuto proporcionalna kvadratu efektivnog promjera kanala tečenja. Brzina smicanja je linearno proporcionalna maksimalnoj brzini tečenja (brzini jezgre). U gore opisanom primjeru proizvode se brzine smicanja za injektiranu čekinju koje prelaze navedeni tok ekstruzije najmanje za faktor od 10.

Crtkane linije na Slici 9 ilustriraju brzine smicanja bez mjerila za ekstruziju (e1) i za injekcijsko lijevanje (i1). One imaju odnosni maksimum pri stijenkama mlaznice kalupnog kanala za čekinje.

Slike 10 do 13 shematski prikazuju izvedbu injekcijskog kalupa u raznim fazama rada koji je osobito prikladan za injekcijsko lijevanje čekinja u skladu s postupkom po izumu. Mjerilo je jako uvećano da jasnije prikaže pojedinosti.

Injekcijski kalup 1 ima nekoliko dugih paralelnih kalupnih kanala 2, koji su spojeni na sredstvo injekcijskog lijevanja preko dobavnog kanala 3. Sredstvo injekcijskog lijevanja je dizajnirano da proizvodi injekcijske tlakove u području od 500 bar (0,5 × 105 kPa), pogodno ≥ 2000 bar (2 × 105 kPa). Točna veličina injekcijskog tlaka se podešava u zavisnosti o obliku poprečnog presjeka kanala 2 duž njegove duljine i u zavisnosti o njegovoj duljini, tako da se u kalupnom kanalu pojavljuje specifični tlak > 300 bar (0,3 × 105 kPa).

Injekcijski se kalup sastoji od više uslojenih kalupnih ploča 4 u biti jednake debljine, od kalupne ploče 5 na strani injektiranja i kalupne ploče 6 koja oblikuje krajeve čekinja. Svaka kalupna ploča 4, 5 i 6 stvara uzdužnu sekciju kalupnog kanala 2 koja se pogodno proizvodi s bušotinama.

Kalupna ploča 5 ima otvore 7 na strani injektiranja koji se sužavaju prema kalupnom kanalu 2 da prozvedu na pr. pojačani tok sa Slike 6 i oblikuju područje korijena a (Slika 5) čekinje. Slijedeće uzdužne sekcije kalupnog kanala u kalupnim pločama 4 imaju valjkasti i blago konični oblik poprečnog presjeka duž njihove duljine, dok kalupna ploča 6 koja oblikuje krajeve čekinja, ima slijepe rupe 8 koje su kupolasto oblikovane u prikazanoj izvedbi.

Za vrijeme injekcijskog lijevanja, rastaljena polimerna masa ulazi u sužavajuće otvore 7 kalupne ploče 5 putem dobavnog kanala 3 i zbog velike brzine jezgre, puni cijeli kalupni kanal do ploče 6 koja oblikuje krajeve. Rastaljena polimerna masa u dobavnom kanalu u biti ima neuređenu, kuglastu molekularnu strukturu 3, koja se pretvara u uzdužnu molekularnu strukturu u otvoru 7 na strani injektiranja i zatim u kalupnom kanalu 2 zbog jakog smičnog toka.

Kalupne ploče 4, 5 i 6 se mogu pomicati okomito na ravninu ploče da oslobode injekcijski izlivene čekinje kada su one postigle dovoljnu stabilnost oblika. Oruđe injekcijskog lijevanja 1 se pogodno rashlađuje tako da stijenka kalupnih kanala 2 ostaje relativno hladnom, čime se podržava formiranje kristala u rastaljenoj polimernoj masi.

Za oslobađanje čekinja iz kalupa, kalupna se ploča 6 početno odstranjuje (Slika 11). Treba svladati samo male adhezivne sile, time osiguravajući da krajevi čekinja, koji su osobito važni za kasniju uporabu četke ili kista, zadrže svoje oblike. Kalupne ploče 4 se zatim odstranjuju pojedinačno ili u grupama (Slika 12) sve dok se krajevi 10 čekinja 9 ne oslobode duž najvećeg dijela svoje duljine. Za vrijeme ovih koraka oslobađanja, čekinje se zadržavaju pomoću kalupne ploče 5 na strani injektiranja, a ova kalupna ploča 5 se također zatim odstranjuje, da se izlože sve čekinje 9 svojim blago malo odebljanim područjima korijena (Slika 13). Rastaljena polimerna masa u dobavnom kanalu na strani injektiranja također izvodi vezicu 12 između svih čekinja 9 i cjelokupni pripremak se može odstraniti i dovršiti u četku, kist ili slično, kod čega se vezica ili integrira u strukturu ili samo služi kao pomoćno sredstvo za rukovanje čekinjama i odvaja se prije povezivanja čekinja u tijelo četke ili slično.

Za vrijeme injekcijskog lijevanja mora se dati optimalno odzračivanje kalupnih kanala da se olakša željena velika brzina jezgre. Slika 14 prikazuje njegovu izvedbu. Odzračivanje se zbiva putem uskih reški 13 između kalupnih ploča 4, 5 i 6 tako, da se zrak odstranjuje duž cijele duljine kalupnih kanala 2 kako napreduje fronta. Umjesto uskih reški 13, moguće je također ohrapaviti međusobno sučeljene plohe kalupnih ploča 4, 5 i 6, da se dobiju cjelokupni odzračni poprečni presjeci dovoljne veličine. Odzračni poprečni presjeci imaju proširenja 14 prema vanjskoj okolini da dopuste brzo bježanje izlazećeg zraka .

Kalupni kanali 2 se mogu sužavati duž cijele svoje duljine s nagibom kalupa < 1,00, u čemu sužavanje nije diktirano oslobađanjem od kalupa, nego više zbog željenog oblika čekinje i njenog ponašanja kod savijanja. Oblik poprečnog presjeka kalupnih kanala 2 ne smije biti kontinuirano koničan (vidi Sliku 15 uvećanog mjerila, koja ilustrira geometriju odzračivanja). Gornja kalupna ploča 4 na crtežu označava valjkastu uzdužnu sekciju 15, a donja kalupna ploča 4 valjkastu uzdužnu sekciju 16 za kalupni kanal 2. Poprečni presjek dviju kalupnih ploča 4 se sužava od uzdužne sekcije 15 do uzdužne sekcije 16 kalupnog kanala 2 za nekoliko μm da proizvede blagu stepenicu u ovoj točki. Kod ovog područja stepenice dolazi do odzračivanja putem reške 13 između dvije kalupne ploče, koja se ocrtava u proširenje 14. Za vrijeme oslobađanja iz kalupa, ove neprimjetne stepenice nisu vidljive i proizvode neznatnu koničnost duž cijele duljine čekinje. Uzdužne sekcije 15, 16 u pojedinim kalupnim pločama 4 se mogu prozvesti jednostavnim bušenjem. Alternativno, uzdužne sekcije pojedinih kalupnih ploča mogu imati identične promjere da proizvedu valjkastu čekinju. Izrazitije promjene promjera proizvode stepenaste čekinje.

Konične čekinje su tehnički pogodne za injekcijsko lijevanje i za odstranjivanje iz kalupa. Najmanji poprečni presjek na kraju čekinje se rashlađuje brže nego slijedeća područja čekinje prema području korijena, a oslobađanje korak po korak od kraja čekinje do korijena čekinje prati temperaturni gradijent u čekinji.

Kalupne ploče 4 imaju debljinu od nekoliko milimetara. Ona može odgovarati približno do tri do petnaest puta promjera kalupnog kanala 2, tako da je moguće krajnje precizno bušenje uzdužnih sekcija u pojedinim kalupnim pločama. Budući da se one drže susjedno jedna drugoj pod zatvarajućim tlakom stroja za injekcijsko lijevanje, čak ove tanke kalupne ploče održavaju svoje dimenzije i oblik, usprkos visokog injekcijskog tlaka. Mala debljina također osigurava dobru disipaciju topline, budući da su kalupne ploče podjednako izolirane odzračnim reškama. Njih je lako rashlađivati iz istog razloga, na pr. koristeći vanjsko hlađenje, što može biti osobito učinkovito kada je kalup zatvoren, i također za vrijeme između otvaranja i ponovnog zatvaranja. Učinkovito hlađenje se već zbiva putem okružujućeg zraka zbog izloženosti kalupnih ploča i kao posljedica njihove male debljine. Alternativno, sredstvo rashlađivanja može biti integrirano u kalupne ploče ili između njih. Konačno, minimalno opterećenje pod injekcijskim tlakom dopušta proizvodnju kalupnih ploča iz materijala koji imaju dobru toplinsku vodljivost uz manje stroga mehanička svojstva čvrstoće nego čelik ili slično.

Utjecaj učinkovitog rashlađivanja na molekularnu strukturu čekinja se već raspravio gore.

Slika 16 također shematski prikazuje injekcijski kalup 1, koji se sastoji od uslojenih kalupnih ploča 4, u čemu kalupna ploča na strani injektiranja nema prošireni poprečni presjek. Za razliku od gore opisanih izvedbi, kalupne ploče 4 podijeljene su u dvije grupe 17, 18 (vidi Sliku 17), u čemu svaka grupa sadrži barem jednu kalupnu ploču koja se može poprečno premještati (označeno na Slikama 17 do 20 dvostrukim strelicama 19, 20).

Poprečno premjestive kalupne ploče surađuju sa susjednim kalupnim pločama da pritegnu pripremke 21, koji u ovoj izvedbi samo formiraju jedan dio (uzdužnu sekciju) konačne čekinje. Pripremak 21 se injektira iz termoplastičnog polimera uz injekcijske parametre koji se slažu s ovom uzdužnom sekcijom dovršene čekinje. Nakon ciklusa injektiranja, barem jedna premjestiva ploča od grupe 18 kalupnih ploča 4 (Slika 17) se dovodi u položaj pritezanja i pripremci 21 se nose po duljini kada se grupa 18 uklanja da se time djelomično oslobodi iz kalupnih ploča 4 grupe 17 na strani injektiranja i oslobode predodređenu uzdužnu sekciju 22 kalupnih kanala u kalupnim pločama 4 grupe 17. Na kraju pripremka 21, profiliranja se mogu po izboru oblikovati kako je označeno na crtežu. Nakon izvlačenja kalupnih ploča 4 grupe 18 premjestiva kalupna ploča u grupi 17 se dovodi u položaj pritezanja i izložene se uzdužne sekcije 22 zatim pune rastaljenom polimernom masom, koja sadrži drugi polimer ili polimer s drugim aditivima. Uzdužne sekcije 23 čekinje koje se time formiraju, vežu se na pripremke 21 materijalnim vezivanjem i/ili pozitivnim zabravljivanjem. Zatim se premjestiva formirajuća ploča u grupi 17 vraća u svoj početni položaj, a pripremci 21 s izlivenim uzdužnim sekcijama 23 se ponovno djelomično izvlače iz kalupnih kanala grupe 17 kada se sredstvo pritezanja zatvori da izloži uzdužne sekcije 24 u kalupnim kanalima. U daljnjem ciklusu injekcijskog lijevanja, uzdužne sekcije 24 se pune daljnjom rastaljenom polimernom masom s po izboru dalje diferenciranim svojstvima, da se konačno dobiju čekinje 27 koje imaju tri područja (sekcije 21, 23 i 25) za različita svojstva mehaničke čvrstoće, i/ili različita uporabna svojstva duž duljine čekinje. Osobito, područje 21 koje zatvara kraj čekinje, može služiti kao pokazivač habanja da prikaže stupanj habanja čekinje. Konačno oslobađanje čekinja iz kalupa se izvodi kako je opisano gore.

Slike 21 do 24 također prikazuju injekcijski kalup 1 (Slika 21) koji se sastoji od dviju grupa 17, 18 kalupnih ploča 4, od kojih svaka ima barem jednu poprečno premjestivu kalupnu ploču da formira sredstvo za pritezanje. Za razliku od gore opisane izvedbe, kalupna ploča 5 na strani injektiranja ima proširenja, koja se sužavaju prema kalupnom kanalu.

Kalupna ploča 6, koja formira krajeve čekinja, ima slijepe rupe 28, 29 i 30 različitih dubina s kupolasto oblikovanim šupljim dnom, tako da se može proizvesti više čekinja različitih duljina čiji krajevi leže na zakrivljenoj oplošnoj plohi.

U izvedbi sa Slika 21 do 24, čekinje se injektiraju u nizovima s dva različita područja 31, 32, u čemu područje 31 ima prošireni korijen 33 čekinje. Čekinje 34 s više sekcija (Slika 22) injektirane na ovaj način se zatim odstranjuju iz kalupa na svojim krajevima uklanjanjem kalupne ploče 6 koja formira krajeve čekinja i po izboru s odloženim uklanjanjem kalupnih ploča 4 grupe 18 (Slika 22). Zatim se barem jedna poprečno premjestiva kalupna ploča u grupi 18 dovodi u položaj pritezanja i cijela se grupa 18, po izboru zajedno sa završnom kalupnom pločom 6, premješta u suprotnom smjeru tako da dio područja 31 čekinja 34, uključujući područje korijena 33 strši mimo kalupne ploče 5 na strani injektiranja. Zatim se, injekcijski kalup 1 (Slika 23) povezuje na daljnji injekcijski kalup 35 sa šupljinom kalupa 36 u koju se injektira rastaljena polimerna masa s kojom se injektira područje 23 korijena i uzdužne sekcije područja 31 koje strše u šupljinu 36. Šupljina kalupa 36 može se oblikovati tako da ona definira međuoslonac za čekinje ili kompletno tijelo četke u kojem su krajevi čekinja uležišteni bez reški, tako da se one ne mogu izvući.

U modifikaciji ove izvedbe, kalupni kanali 2 injekcijskog kalupa 1 sa Slike 21 se također mogu potpuno ispuniti s jednom jedinom rastaljenom polimernom masom, i kako je prikazano na Slikama 22 i 23, njihova područja korijena se mogu izložiti zajedno sa susjednim uzdužnim sekcijama radi injektiranja rastaljenom polimernom masom koja oblikuje oslonac (Slika 24).

U daljnjoj modifikaciji, čekinje koje se injektiraju u skladu sa Slikama 21 do 23 i oslobađaju kod svojih montažnih krajeva, mogu se potpuno osloboditi iz kalupa uklanjanjem kalupne ploče 6 koja oblikuje krajeve i većeg dijela slijedećih kalupnih ploča 4 dok su se držale s nekoliko, barem tri, kalupnih ploča, na pr. kalupnom pločom 5 na strani injektiranja i dvije slijedeće kalupne ploče od kojih se jedna može poprečno premještati da formira sredstvo pritezanja. Ove kalupne ploče, koje služe kao držač u transportu, mogu se transportirati zajedno s čekinjama u drugu stanicu injekcijkog lijevanja u kojoj se one dovode u vezu s injekcijskim kalupom 35, dok se istovremeno daje novi komplet kalupnih ploča s kalupnom pločom 5 na injekcijskoj strani, da se kompletira injekcijski kalup 1. Ovaj držač u transportu može pomicati čekinje u drugu stanicu za injekcijsko lijevanje i također nastaviti transport u ostale procesne stanice.

Slike 25 i 26 prikazuju dio injekcijskog kalupa 1 s kalupnim pločama 4 i 5 nakon proizvodnje čekinja i uklanjanja barem zadnje kalupne ploče 6 (nije prikazana). Zamjenjujući ovu zadnju, ravna potisna ploča 39 se pomakne na čelo oslobođenih krajeva, s kojom se čekinje 38 premještaju u kalupnim kanalima preostalih kalupnih ploča, sve dok njihovo područje korijena 37, i po izboru spojna uzdužna sekcija ne strše mimo kalupne ploče 5 na strani injektiranja ili u šupljinu kalupa 36 daljnjeg injekcijskog kalupa 35 i ne injektiraju se rastaljenom polimernom masom da se oblikuje oslonac čekinja ili tijelo četke.

Slike 27 i 28 prikazuju izvedbu s kojom, nakon proizvodnje čekinja 38, kako je opisano pozivom na Slike 25 i 26, umjesto ravne potisne ploče 39, potisna ploča 40, koja ima izbojke 41 i 42 slične grebenima različitih visina, se pomakne na čelo oslobođenih krajeva čekinja. Kada se potisna ploča 40 pomakne prema kalupnim pločama 4, čekinje se premještaju duž potisnog puta na različite dubine unutar kalupnih kanala tako, da njihova područja korijena 37 strše u šupljinu kalupa 36 injekcijskog kalupa 35 na različitim dubinama i krajevi čekinja leže na zakrivljenoj oplošnoj plohi nakon injektiranja i uklanjanja potisne ploče 40 i kalupnih ploča 4 i 5.

Slike 29 i 30 prikazuju izvedbu koja se razlikuje od one na Slikama 25 i 26 samo u tome, da su čekinje 38 međusobno povezane u području kalupne ploče 5 na strani injektiranja preko vezice 43 u obliku prečki, rešetke ili sličnog i strše s vezicom 43 i slijedećim uzdužnim sekcijama čekinja 38 u šupljinu 36 injekcijskog kalupa 35 nakon premještanja putem potisne ploče 39.

Manja grupa kalupnih ploča 4, pogodno uključujući kalupnu ploču 5 na strani injektiranja i s barem jednom kalupnom pločom 4 koja se može poprečno premještati da djeluje kao sredstvo pritezanja, može služiti kao držač u transportu za prijenos čekinja u daljnje stanice injekcijskog lijevanja, procesne stanice ili slične.

Uslojena struktura injekcijskog kalupa od više kalupnih ploča i time moguće sekcionalno uklanjanje iz kalupa, i porast modula elastičnosti i vlačne čvrstoće dobiveni parametrima injekcijskog tlaka i brzine toka u kalupnom kanalu po postupku iz izuma, dopuštaju proizvodnju čekinja čija centralna os ne leži u smjeru oslobađanja iz kalupa. Slike 31 i 32 prikazuju njihove primjere. Slika 31 prikazuje dio injekcijskog kalupa s nagnutim kalupnim kanalima 44, 45 koji su otklonjeni jedan prema drugom u ovoj izvedbi. Uz to, ili alternativno, injekcijski kalup 1 može imati valovite, zakrivljene kalupne kanale 46 ili kalupne kanale 47 s nekoliko zavoja, tako da se proizvode odgovarajuće oblikovane čekinje koje se mogu inkjektirati kombiniranim djelovanjem preko vezice 48. Za oslobađanje iz kalupa, kalupne ploče 4 i 6 se uklanjaju, počevši s kalupnom pločom 6 i čekinje se oslobađaju u sekcijama bez da se deformiraju zbog njihove velike elastičnosti savijanja i male duljine oslobađanja.

Čekinje se mogu izrađivati u četku nakon odvajanja vezice, pojedinačno ili u skupinama ili zajedno s vezicom 48 injektiranjem oko nje ili drugim uobičajenim termičkim ili mehaničkim postupcima.

U izvedbi na Slici 32, injekcijski kalup 1 ima uslojene kalupne ploče 4 i dvije krajnje kalupne ploče 49, 50 koje formiraju odvojeno razgranane krajeve čekinja. Injekcijski lijevane čekinje 51 imaju prstolike krajeve 52 čekinja koje se mogu lako ukloniti iz kalupa zbog tankih kalupnih ploča i povećane stabilnosti čekinja.

Kalupne ploče 6 ili 49, 50 koje oblikuju krajeve čekinja, mogu biti izrađene iz sinteriranog metala, osobito za odvojeno razgranane krajeve čekinja koje također daju dodatno odzračivanje u ovom području da učinkovito spriječe zarobljavanje zraka. Kalupne ploče 4 mogu dakako također biti izrađene iz takvih sinteriranih metala da podrže odzračivanje kalupnih kanala. Mikrohrapavost koja postoji na pr. u sinteriranim metalima ili koja se može proizvesti obradom plohe kalupnog kanala, proizvodi odgovarajuću hrapavost u mikropodručju na plohi dovršene čekinje koja ima za vlagu odbojni “Lotus” učinak za vrijeme uporabe čekinje.

Slika 33 prikazuje jednu pojedinačnu čekinju 53, koja se može koristiti osobito za higijenske četke, na pr. zubne četkice, četke za čišćenje u medicinskoj i bolničkoj oblasti ili kao četke za čišćenje ili nanošenje u prehrambenoj industriji. Prikladno podešavanje injekcijskog tlaka i brzine toka (brzine jezgre) u kalupnom kanalu za čekinje dopušta optimalnu adaptaciju ponašanja kod savijanja čekinje duž njene duljine za odnosnu svrhu uporabe, čekinja koje imaju prosječni promjer od 0,3 do 3 mm. One se mogu proširiti kao truba u području korijena 54 da se dobije izbočina relativno otporna na savijanje, koja također oblikuje glatki prijelaz na plohu tijela četke 55. To područje potpuno bez reški, baza debla i stvarno deblo četke 53, te kraj čekinje 56 koji je jednolično zaobljen u predmetnom slučaju, može se proizvoditi tehnologijom injekcijskog lijevanja da ima glatke stijenke ili stijenke s mikrohrapavošću da se spriječi pojava neželjene grubosti i onečišćenja. Zbog tih svojstava, četke koje imaju čekinje ovog tipa se također mogu lako čistiti i/ili dezinficirati nakon uporabe, budući da nisu prisutni nikavi džepovi, reške ili slično. Čekinje koje imaju ovaj oblik i svojstva dizajnirana za nanošenje se ne mogu proizvesti niti ekstruzijom niti postupcima injekcijskog lijevanja poznatim do danas.

Slika 34 prikazuje dvije susjedne čekinje 57, koje su spojene svojim područjima korijena 58 zaobljenih poput trube preko vezice označene s 59. Koristeći postupak po izumu, čekinje 57 s vezicom 59 se mogu razmjestiti s neznatim odvajanjem jedna od druge, koje se štoviše može optimalno podesiti za odnosnu svrhu nanošenja. Čekinje 57 se mogu pozicionirati vrlo blizu da se spriječi zadržavanje vlage, prljavštine ili bakterija ili ostataka koji slijede ispiranju.

Slika 35 prikazuje izgled čekinje 60, a Slika 36 pogled odozgo na čekinju 60 proizvedenu postupkom po izumu, koja se kao truba stapa u plohu oslonca čekinje 62 u području korijena 61 i ima deblo 63 relativno velike čvrstoće na savijanje i učinkovito područje 64 profiliranog oblika. U ovoj izvedbi, učinkovito područje 64 ima križno oblikovan poprečni presjek, koji se postepeno 65 stapa u područje debla. Križno oblikovani poprečni presjek učinkovitog područja 64 oblikuje rubove četkanja, koji postaju učinkoviti pod jakim opterećenjem četke i savijanjem učinkovitog područja. Sa smanjenim tlakom, ovaj se efekt pojavljuje na zaobljenom kraju čekinje 66, koji također ima križno oblikovani profil. Kraj čekinje 66 može štoviše penetrirati u uglove, reške i brazde radi njihovog čišćenja. Isti se efekti mogu dobiti s drugim poligonalnim oblicima poprečnog presjeka.

Claims (77)

1. Postupak za proizvodnju čekinje iz termoplastičnih polimera injekcijskim lijevanjem, u čemu se rastaljena polimerna masa injektira pod tlakom u kalupni kanal za čekinju predodređene duljine koji ima predodređen oblik poprečnog presjeka duž ove duljine i kanal se odzračuje za vrijeme injekcijskog lijevanja, naznačen time, da se veličina injekcijskog tlaka podešava u zavisnosti o veličini poprečnog presjeka kalupnog kanala za čekinju, tako da se stvara smični tok s visokom brzinom jezgre u centru toka rastaljene polimerne mase i veliki smičući učinak zbog trenja stijenke rastaljene polimerne mase pod izrazitom uzdužnom orijentacijom molekula polimera barem u području rastaljene polimerne mase blizu stijenke, i održava duž kanala, u čemu se kanal istovremeno odzračuje duž svoje duljine da se podrži održavanje smičnog toka.

2. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 1, naznačen time, da se injekcijski tlak koji djeluje na rastaljenu polimernu masu podesi, zavisno o obliku poprečnog presjeka kalupnog kanala za čekinju, na pogodno barem 500 bar (0,5 × 105 kPa).

3. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 1 ili 2, naznačen time, da se injekcijski tlak podesi na 2000 do 5000 bar (2 × 105 kPa do 5 × 105 kPa).

4. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 3, naznačen time, da se injekcijski tlak podesi tako, da rastaljena polimerna masa u kalupnom kanalu za čekinju ima specifičan tlak viši od 300 bar (0,3 × 105 kPa).

5. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 4, naznačen time, da se, uz zadani oblik poprečnog presjeka i duljinu kalupnog kanala za čekinju, injekcijski tlak podesi da podržava stvaranje kristalnih klica između susjednih uzdužno orijentiranih molekularnih sekcija.

6. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 5, naznačen time, da se kalupni kanal za čekinju rashlađuje.

7. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 6, naznačen time, da se kalupni kanal za čekinju odzračuje poprečno na smjer toka rastaljene polimerne mase.

8. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 7, naznačen time, da se kalupni kanal za čekinju odzračuje u nekoliko ravnina raspoređenih poprečno na smjer toka rastaljene polimerne mase.

9. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 8, naznačen time, da se kalupni kanal za čekinju odzračuje duž njegove duljine putem ravnina raspoređenih na približno jednakim udaljenostima.

10. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 9, naznačen time, da se kalupni kanal za čekinju odzračuje od zraka premještenog tlakom toka rastaljene polimerne mase.

11. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 10, naznačen time, da se kanal odzračuje uz potporu vanjskog podtlaka.

12. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 11, naznačen time, da se rastaljena polimerna masa injektira u kalupni kanal za čekinju s poprečnim presjekom koji ostaje u biti isti, počevši od strane injektiranja.

13. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 12, naznačen time, da se rastaljena polimerna masa injektira u kalupni kanal za čekinju, koji ima poprečni presjek koji se sužava u biti kontinuirano od strane injektiranja.

14. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 13, naznačen time, da se rastaljena polimerna masa injektira u području ulaza koje se sužava kao mlaznica prema kalupnom kanalu za čekinju za stvaranje pojačanog toka.

15. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 14, naznačen time, da se rastaljena polimerna masa injektira u kalupni kanal za čekinju, čiji poprečni presjek ima barem jedan diskontinuitet u obliku sužavanja u smjeru toka rastaljene polimerne mase.

16. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 15, naznačen time, da se poprečni presjek kalupnog kanala za čekinju odabire da ima širinu od najviše ≤ 3 mm.

17. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 16, naznačen time, da se omjer najveće širine prema duljini kanala odabire da bude ≤ 1:5.

18. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 17, naznačen time, da se omjer najveće širine prema duljini kanala odabire da bude ≤ 1:10.

19. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 17, naznačen time, da se omjer najveće širine prema duljini kanala odabire da bude ≤ 1:250.

20. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 19, naznačen time, da se rastaljena polimerna masa istovremeno injektira u nekoliko susjednih kalupnih kanala za čekinju, oblikujujući time odgovorajući broj čekinja.

21. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 20, naznačen time, da se rastaljena polimerna masa injektira u susjedne kalupne kanale za čekinje, time istovremeno oblikujujući vezicu između barem dvije čekinje.

22. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 20, naznačen time, da se nakon injektiranja čekinja rastaljena polimerna masa drugog polimera zatim injektira, time oblikujući vezicu između barem dvije čekinje.

23. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 20 do 22, naznačen time, da se rastaljena polimerna masa injektira da oblikuje oslonac čekinja koji povezuje barem dvije ili više čekinja.

24. Postupak u skladu s bilo kojim patentnim zahtjevom 21 do 23, naznačen time, da se rastaljena polimerna masa injektira da oblikuje oslonac čekinje koji spaja čekinje i oblikuje tijelo četke.

25. Postupak u skladu s patentnim zahtjevom 23, naznačen time, da se barem jedna daljnja rastaljena polimerna masa iz drugog polimera injektira na oslonac čekinja.

26. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 20 do 25, naznačen time, da se određeni broj čekinja injektira s različitim duljinama.

27. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 20 do 26, naznačen time, da se određeni broj čekinja injektira s različitim poprečnim presjecima.

28. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 20 do 27, naznačen time, da se određeni broj čekinja injektira s oblikom poprečnog presjeka, koji se mijenja duž njihove duljine.

29. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 20 do 28, naznačen time, da se više čekinja injektira s paralelnom međusobnom orijentacijom.

30. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 20 do 28, naznačen time, da se barem jedan dio čekinja injektira na neparalelni način.

31. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 20 do 30, naznačen time, da se čekinje jednake geometrije, ali različite elastičnosti na savijanje (krutosti), proizvode putem injekcijskog lijevanja različitih rastaljenih polimernih masa u istim kalupnim kanalima.

32. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 31, naznačen time, da se čekinje injektiraju iz polimera ili smjese polimera, koja ima smanjene sekundarne sile vezivanja u skrutnutom stanju.

33. Postupak u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 32, naznačen time, da se čekinje injektiraju iz polimera koji uključuje aditive, koji postaju aktivni za vrijeme uporabe.

34. Naprava za injekcijsko lijevanje čekinja iz termoplastičnih polimera, koja sadrži sredstvo za stvaranje injekcijskog tlaka i injekcijski kalup koji ima barem jedan dobavni kanal za rastaljenu polimernu masu i barem jednu šupljinu u obliku kalupnog kanala koji ima kalupnu konturu koja odgovara duljini i obliku poprečnog presjeka čekinje koju treba proizvesti, u čemu kalupni kanal ima pridruženo sredstvo za odzračivanje za oslobođanje zraka premještenog za vrijeme injekcijskog lijevanja, naznačena time, da je injekcijsko tlačno sredstvo dizajnirano za stvaranje injekcijskog tlaka od barem 500 bar (0,5 × 105 kPa) i da sredstvo za odzračivanje ima odzračne poprečne presjeke raspoređene duž duljine kalupnog kanala, koji su dizajnirani u suradnji s injekcijskim tlakom, za formiranje smičnog toka s velikom brzinom jezgre u centru rastaljene polimerne mase i velikim efektom smicanja na stijenci kalupnog kanala.

35. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 34, naznačena time, da je sredstvo za stvaranje injekcijskog tlaka dizajnirano tako, da se injekcijski tlakovi mogu podesiti između 2000 i 5000 bar (2 × 105 kPa do 5 × 105 kPa), zavisno o duljini i obliku poprečnog presjeka kalupnog kanala.

36. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 34 ili 35, naznačena time, da su sredstvo za stvaranje injekcijskog tlaka i poprečni presjeci odzračivanja na kalupnom kanalu dizajnirani tako, da rastaljena polimerna masa u kalupnom kanalu ima specifični tlak od barem 300 bar (0,3 × 105 kPa).

37. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 36, naznačena time, da se injekcijskim tlakom može upravljati zavisno o duljini i obliku poprečnog presjeka kalupnog kanala.

38. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 37, naznačena time, da sredstvo odzračivanja ima odzračne poprečne presjeke kojima se može upravljati zavisno o specifičnom tlaku.

39. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 38, naznačena time, da injekcijski kalup s kalupnim kanalom ima pridruženo rashladno sredstvo.

40. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 39, naznačena time, da kalupni kanal u injekcijskom kalupu ima pridruženo rashladno sredstvo.

41. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 40, naznačena time, da se injekcijski kalup sastoji od nekoliko kalupnih ploča koje su uslojene poprečno na uzdužno protezanje kalupnog kanala, od kojih svaka definira uzdužnu sekciju kalupnog kanala.

42. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 41, naznačena time, da je sredstvo odzračivanja oblikovano na kalupnim pločama.

43. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 42, naznačena time, da je sredstvo odzračivanja oblikovano između međusobno sučeljenih oslonačkih ploha kalupnih ploča.

44. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 43, naznačena time, da je sredstvo odzračivanja oblikovano kroz reške između međusobno sučeljenih ploha kalupnih ploča.

45. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 43, naznačena time, da je sredstvo odzračivanja oblikovano površinskom hrapavošću na plohama kalupnih ploča.

46. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 45, naznačena time, da sredstva odzračivanja imaju odzračne poprečne presjeke širine od između 5 μm i 300 μm kod plohe kalupa kalupnog kanala.

47. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 46, naznačena time, da odzračna sredstva imaju odzračne poprečne presjeke, koji se šire prema vani, počevši od plohe kalupa kalupnog kanala.

48. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 47, naznačena time, da su sredstva odzračivanja povezana na vanjski izvor podtlaka.

49. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 48, naznačena time, da kalupni kanal ima poprečni presjek, koji ostaje u biti stalnim duž svoje duljine.

50. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 48, naznačena time, da kalupni kanal ima poprečni presjek, koji se sužava u biti jednoliko prema svom kraju.

51. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 50, naznačena time, da kalupni kanal ima linearnu os i sužava se pod kutem manjim od 1,0 stupnja (nagib kalupa).

52. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 51, naznačena time, da kalupni kanal ima poprečni presjek koji se diskontinuirano sužava prema kraju.

53. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 52, naznačena time, da je najveća širina poprečnog presjeka kalupnog kanala ≤ 3 mm.

54. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 53, naznačena time, da je barem jedna kalupna ploča na strani injektiranja, koja ima proširenje koje se sužava prema kalupnom kanalu, povezana na kalupni kanal u struji iznad kalupnog kanala kod strane koja gleda prema dobavnom kanalu.

55. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 54, naznačena time, da je omjer najveće širine poprečnog presjeka kalupnog kanala prema njegovoj duljini između 1:5 i 1:1000.

56. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 55, naznačena time, da se broj i debljina kalupnih ploča slažu s duljinom kalupnog kanala.

57. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 56, naznačena time, da je broj kalupnih ploča obrnuto proporcionalan omjeru najvećeg unutarnjeg promjera poprečnog presjeka prema duljini kalupnog kanala.

58. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 57, naznačena time, da kalupne ploče imaju debljinu, koja je približno tri do petnaest puta prosječnog promjera kalupnog kanala.

59. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 58, naznačena time, da se kalupne ploče mogu pomicati okomito na ravninu ploče, ili pojedinačno ili u grupama.

60. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 59, naznačena time, da se barem neke od kalupnih ploča mogu premještati paralelno susjednim kalupnim pločama.

61. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 59 ili 60, naznačena time, da se kalupne ploče mogu u slijedu pomicati, pojedinačno ili u grupama.

62. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 59 do 61, naznačena time, da se za vrijeme oslobađanja iz kalupa, kalupna ploča koja gleda prema dobavnom kanalu može pomaknuti posljednja.

63. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 62, naznačena time, da injekcijski kalup ima kalupne kanale različitih duljina i/ili različitih oblika poprečnih presjeka.

64. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 63, naznačena time, da standardna struktura injekcijskog kalupa za proizvodnju čekinja zadane duljine ima određen broj kalupnih ploča standardiziranih za to mjesto, a standardizirani broj kalupnih ploča se može ukloniti ili umetnuti za variranje duljinom čekinja.

65. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 64, naznačena time, da injekcijski kalup ima kalupne kanale s centralnom osi koja se proteže pod kutem koji je otklonjen u odnosu na smjer gibanja kalupnih ploča, a svaka kalupna ploča ima uzdužnu sekciju kalupnog kanala, koja je dimenzionirana tako, da je oslobađanje iz kalupa moguće postupnim uklanjanjem pojedinih kalupnih ploča, usprkos kutnom otklonu.

66. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 65, naznačena time, da injekcijski kalup sadrži kalupne kanale s centralnom osi koja je zakrivljena u odnosu na smjer gibanja kalupnih ploča, a svaka kalupna ploča ima uzdužnu sekciju kalupnog kanala, koja je dimenzionirana tako, da je oslobađanje iz kalupa moguće postupnim podizanjem pojedinih kalupnih ploča, zavisno o zakrivljenosti.

67. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 66, naznačena time, da injekcijski kalup ima barem jednu kalupnu ploču koja se može premještati u svojoj ravnini relativno prema susjednim kalupnim pločama da formira, nakon injekcijskog lijevanja čekinja, sredstvo za pritezanje svih čekinja, koje djeluje na odgovarajući dio duljine kalupnog kanala.

68. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 67, naznačena time, da se kalupne ploče koje formiraju sredstvo za pritezanje, mogu pomicati u smjeru uklanjanja i suprotno od njega.

69. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 67 ili 68, naznačena time, da se kalupne ploče koje formiraju sredstvo za pritezanje mogu pomicati zajedno s pritegnutim čekinjama nakon uklanjanja iz injekcijskog kalupa radi rukovanja premještanjem čekinja u prostoru.

70. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 67 do 69, naznačena time, da se kalupne ploče koje formiraju sredstvo za pritezanje, mogu uklanjati i premještati s kompletom identičnih kalupnih ploča za ponovno kompletiranje injekcijskog kalupa u daljnjem injekcijskom ciklusu.

71. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 70, naznačena time, da se injekcijski kalup sastoji od barem dviju grupa kalupnih ploča koja svaka ima sredstvo za pritezanje, od kojih prva grupa sadrži dio kalupnog kanala uključujući kraj, a ostale grupe formiraju preostali dio kalupnog kanala, u čemu se prva grupa može zatim ukloniti od druge grupe, a druga grupa od daljnjih grupa, uz injekcijski proces koji je podijeljen u određen broj ciklusa injekcijskog lijevanja koji odgovara broju grupa, tako da se u zatvorenom početnom položaju injekcijskog kalupa rastaljena polimerna masa injektira u prvom ciklusu injekcijskog lijevanja u kompletni kalupni kanal, nakon čega se prva grupa može ukloniti od ostalih, time da se nosi duž pripremka putem sredstva za pritezanje, s putem povlačenja koji je kraći od duljine pripremka, a dodatna rastaljena polimerna masa se zatim injektira u oslobođenu uzdužnu sekciju kalupnog kanala u daljnjim grupama za vrijeme drugog ciklusa injekcijskog lijevanja, a koraci injektiranja/uklanjanja se ponavljaju sve dok se ne ukloni predzadnja grupa od zadnje grupe, da se proizvedu čekinje veće duljine od duljine kalupnog kanala, po izboru iz različitih polimera.

72. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 71, naznačena time, da se barem kalupna ploča koja definira konturu kalupa na kraju kalupnog kanala može zamijeniti kalupnom pločom koja ima drugu konturu kalupa za stvaranje čekinja s krajevima koji imaju različite oblike.

73. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 72, naznačena time, da se barem kalupna ploča koja ima konturu kalupa na kraju kalupnog kanala može zamijeniti kalupnom pločom s različitim uzdužnim sekcijama kalupnih kanala.

74. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 34 do 73, naznačena time, da se šupljina kalupa koja povezuje dva ili više kalupnih kanala razmješta između dobavnog kanala i kalupnih kanala injekcijskog kalupa za oblikovanje vezice između čekinja.

75. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 74, naznačena time, da je šupljina kalupa strukturirana da proizvede oslonac čekinja koji povezuje sve čekinje.

76. Naprava u skladu s patentnim zahtjevom 74 ili 75, naznačena time, da je šupljina kalupa dizajnirana da proizvodi tijelo četke ili kista ili njihov dio.

77. Naprava u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 74 do 76, naznačena time, da je šupljina kalupa dizajnirana za stvaranje tijela četke ili kista ili njihovog dijela u višekomponentnoj strukturi različitih polimera.