KR19990087150A - 브러쉬 제조방법 - Google Patents

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KR19990087150A
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Abstract

브러쉬류 그중에서 특히 브러쉬들의 제조방법에 있어서, 여러개의 폐구멍들이 열가소성 소재의 모담체에 형성되며, 각각 이곳으로 단일모 또는 모다발의 형태로서 열가소성 소재의 모적용 부위가 바람직하게 밀착고정되고 폐구멍의 바닥에 놓여질때까지 삽입된다. 그다음 이 몸담체와 모적용부위는 이것의 접촉부에서 서로 접합되며, 여기서 레이져광선은 모담체 또는 모적용부위를 통하여 전달되고 이 접촉부에 직접가해지고 거기서 흡수되어 열형성이 동반된다.

Description

브러쉬 제조방법
브러쉬류 그중에서 특히 브러쉬, 페인트브러쉬, 매트, 패드, 마루덮개 등의 제조에 있어서, 다수의 단일 모들 또는 모다발들을 모담체에 일체형으로 연결시키는 것이 필요하다. 종래의 기술에서는 이를 위하여 다양한 방법들이 공지되지만 모두가 일정한 단점들을 겪는다.
모들과 모담체 둘다를 위해 플라스틱이 우선 사용되어지기 때문에 어떠한 다른 기계적 고정수단 없이 완전한 또는 통합적 연결에 의하여 모담체에 모들 또는 모다발들의 보다 앞선 기계적인 고정을 대체하기 위하여 수많은 시도들이 이루어져 왔다. 브러쉬류의 중요한 질적 특성은 각 모들 또는 모다발들의 추출 또는 뽑힘 저항성이며, 즉 모들은 모담체의 플라스틱체에서 사용중에 발생하는 힘들하에서 이들 모들이 방출되거나 또는 뽑혀지지 않도록 심어져야 한다. 공지된 방법들에 의하여 제조된 것들만이 사용될 수 있는 것으로 입증되어져 왔으며 이것은 두꺼워진 부분이 다발의 단부상에 제공되고 모담체의 플라스틱체로 삽입되어진 다음 일종의 앵커(anchor)가 형성되고 또한 모들을 이들의 고정면에 상호연결시키며, 따라서 다발 또는 단지 각 모들에 작용하는 추출힘들이 두꺼워진 부분으로 전하여지고 모담체에 있는 고정물에 의하여 흡수된다.
특허공보 제 DE 36 37 750 A1에는 모담체에 끝이 막힌 구멍들을 형성시키고 이 폐구멍들 주위를 둘러싸는 플라스틱 소재를 유동성을 가질때까지 가열시키는 것이 공지되어 있다. 그다음 앵커로된 단부를 갖는 접합되지 않거나 또는 접합된 모다발이 이 용융된 폐구멍으로 가압되며, 따라서 모들은 모담체에 고정된다. 그러나 구멍의 가장자리 주위에 기계적인 실링이나 또는 용융체의 압착부를 가지는 것이 종종 부가적으로 필요하다. 하지만 이 방법의 특히 불리한 점은 모담체 소재의 필요한 가열이 매우 정확하게 선택된 상대적으로 낮은 가열온도를 갖는 열가소성 범위에서 발생되어야만 하는 것이다. 느린 가열의 결과로써 이 방법은 상대적으로 긴 순환시간이 필요하며 이것은 비경제적이다. 모담체의 한면 가열의 경우에서는 나중에 뒤틀림의 위험성이 존재한다. 계획된 방식으로 열에너지를 다수의 가깝게 근접된 끝이 막힌 구멍들로 도입시키는 것은 특히 매우 작은 모들에 대하여 가열시 폐구멍들의 함몰 위험이 존재하기 때문에 매우 어렵다. 각각의 모들은 끝이 막힌 구멍들로 삽입시킬 때 단일모들의 낮은 굴곡성은 이들이 가열되면 더욱 두드러지게 감소되어 삽입동안 모들의 옆으로 측방이동될 수 있다.
또한 모들을 모담체에 접합시키는 것이 공지되어 있다. 이를 위하여 모들 또는 모다발들 그리고 모담체는 동일한 소재로 만들어지며 열 가소상태로 가열되고 이어서 이 두 구성부분들은 서로 가압된다. 모들을 높게 가열시킴에 따라 모소재의 분자 재배열이 존재케되고 결과적으로 이것의 장력감소와 더불어 각 모들의 굴절강도의 상당한 열화가 나타난다. 변형된 방법으로 모들 또는 모다발의 종부에 약간 두꺼워진 두부를 형성시킬 수 있다. 두 구성성분들이 소재의 이동흐름을 통하여 연결지점들에서 서로 단지 연결되어짐에 따라 두 구성성분들 간에 항상 적절한 연결이 존재하지는 않는다. 또한 이러한 방법은 상대적으로 긴 순환시간들을 역시 결과케 한다. 모들 또는 모다발들을 접합시키는 동안 모담체상에 기부들을 형성시켜서 모담체는 층이진 표면을 가지며, 여기에 박테리아 또는 다른 불순물들이 모여질 수 있다. 이것은 브러쉬의 세척을 더욱 어렵게하며 역시 매우 비위생적이다.
적절한 품질을 가지는 단일의 모들을 모담체의 끝이 막힌 구멍에 고정시키는 것은 특히 어렵다. 각각의 또는 단일모를 가열시킬 때 방울이 형성되고, 이것은 매우 작은 폐구멍의 지름을 초과하며, 여기로 단일모가 삽입되어야 한다. 단일모를 삽입시킬 때 결과적으로 플라스틱 소재의 침투가 존재하며, 따라서 단일모가 모담체 사이의 안정적인 연결이 보장되지 않는다. 가열된 상태에 있는 단일모를 폐구멍으로 삽입시키는 경우 만약 단일모가 압착되면 버클링(buckling)이 발생할 수 있으며, 따라서 다수 단일모들의 정확한 상호 배열을 달성시키는 것이 불가능하다.
소재의 사용을 가능한 적게 유지시키는 것이 폴리아미드와 같은 일반적으로 더 높은 등급의 플라스틱인 모들과 모담체 모두에 대하여 바람직하며, 이것은 상응하게 짧은 모들의 고정체에 의하여 수행될 수 있다. 브러쉬류도 역시 존재하며, 여기서 모담체는 이용을 위한 최저의 벽두께를 가져야 한다. 이것은 예를들어 칫솔로써 적용되며, 따라서 구강의 제한된 조건들로 인하여 모의 길이를 포함하는 얕거나 또는 납작한 구조가 보장된다.
이 공지된 방법은 모노필라멘트들의 스트레칭과 열안정화로부터 결과하는 모들의 굴곡강도 또는 꺾임탄성(재직립력)이 두꺼워진 부분의 형성과 관련되는 모종부들의 용융으로 인하여 열화되는 단점을 역시 갖는다. 모들의 이 가열된 영역에서 분자의 재배열이 존재하며 결과적으로 단일모의 꺾임 거동에서의 열화와 장력감소를 나타낸다. 이것은 적절한 큰 삽입길이와 결과적으로 모의 측방지지에 의하여 단지 보완되어 질 수 있지만 이것은 지금까지 언급된 이유들 때문에 불리하다.
본 발명은 브러쉬류 그중에서 특히 브러쉬의 제조방법에 관한 것이다.
도 1a,1b 그리고 1c는 단일의 모들을 모담체에 적용시키는 방법의 각 단계들을 나타내고;
도 2a,2b 그리고 2c는 이 방법의 첫번째 변형이고;
도 3a,3b 그리고 3c는 이 방법의 두번째 변형이며,
도 4a,4b 그리고 4c는 이 방법의 세번째 변형이며,
도 5a,5b 그리고 5c는 모다발들을 모담체에 적용시키는 방법의 각 단계들을 나타내고;
도 6a,6b 그리고 6c는 이 방법의 첫번째 변형이며,
도 7a,7b 그리고 7c는 이 방법의 두번째 변형이고;
도 8a,8b 그리고 8c는 이 방법의 세번째 변형이다.
본 발명의 과제는 적은소재를 사용하는 경우 각각의 모들과 역시 다발의 적절한 축출저항이 달성되며, 모들의 꺾임탄성과 재직립력이 유지되고 브러쉬류의 제조시 높은 생산성이 보장되는 브러쉬류 그중에서 특히 브러쉬들이 제조방법을 제공하는 것이다.
발명에 따라 이러한 과제는 청구항 제 1항의 방법에 의하여 이루어진다.
발명에 따른 방법에서 열가소성의 소재로 만들어진 모담체에 여러개의 폐구멍들이 공지된 방식으로 초기에 형성되며, 이것에 각기 열가소성 소재의 단일 모 또는 상응하는 모달이 삽입되고 이것은 폐구멍의 바닥에 아랫면이 놓여질때까지 밀착고정이 동반되어 선호적으로 이루어 진다. 단일모 또는 모다발의 하단부에는 두꺼워진 부분 또는 기부가 형성되지 않으며, 따라서 폐구멍들과 결과적으로 역시 단일모들 또는 모다발들이 매우 치밀하게 병렬배치될 수 있다. 이것은 모가 모담체의 단부에 가깝게 뻗게 만들 수 있다.
저온상태에서 상호관련되어 위치된 구성부품들(모담체와 단일모 또는 모다발)은 레이져광선의 직접작용으로 폐구멍의 바닥주위에서 있는 접촉부에서 서로 직접연결되며, 이 레이져광선은 바람직하게 CO₂레이져, 네오다늄 레이져 또는 엑시머(excimer)레이져가 적용된다.
이 레이져 광선은 모들과 모담체간의 연결지점에 대하여 직접적으로 그리고 대체로 에너지의 손실없이 레이져빔들에 투과되어지거나 또는 비흡수적인 구성부품들 중의 하나를 투과되거나 또는 통과될 수 있다. 이 접촉부에서 레이져광선은 상당한 정도 흡수되며, 이것은 열을 발생시켜 열가소성소재를 용융시키며 따라서 모들 또는 모다발들은 모담체에 접합된다.
모의 분자구조는 모에서 길이방향으로 배열된 분자들이 그들의 방위를 유지하며, 이들은 전이 가능성을 즉 방울로 수축될 가능성을 가지지 않기 때문에 파괴되지 않는다.
짧은 레이져펄스에 이은 모와 모담체간의 보다긴 상호가압이 필요없다. 폐구멍은 심지어 접합되지 않은 상태에서도 모들을 파지하고 짧은 용접시간 후에는 확실하게 모들을 파지하여 접합후 즉각적으로 다른 작업대로의 이송이 가능하다.
레이져 광선을 흡수하기 위하여 연결되는 구성부분들중 적어도 하나의 접촉부에 적어도 국지적 레이져광선 흡수 특성이 제공될 수 있다. 이것은 예를들어 전체구성부분들이 호모폴리머와 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아세틸, 스티렌중합체, 설퍼복합체, 폴리아마이드, 플루오르중합체, 폴리케톤, 폴리에테르케톤 또는 레이져 광선의 작용에 의하여 용해될 수 있는 열가소성 특성을 가지며 에너지 공급이 끝나면 재응고되는 다른 변형된 천연물질의 공중합체와 같은 레이져광선을 흡수하는 열가소성소재로 만들어지는 것으로 달성될 수 있다.
레이져광선은 단지 제한된 발산으로 처리되어지는 표면상에 균질한 에너지밀도를 가지는 것과 함께 레이져 광선의 높은 방향안전성을 확실하게 하는 것을 가능하게 한다. 또한 레이져광선은 제한된 분광띠의 폭과 높은 분광에너지밀도를 가지며, 따라서 매우 짧은 주기시간들 내에 상대적으로 많은 에너지량이 공급될 수 있고 에너지 작용이 국부적으로 치밀하게 한정될 수 있다. 레이져광선의 시간 및 공간의 상당한 일관성은 일정한 방법의 조건들과 높은 가공정밀성 그리고 몰딩품질을 보장한다. 또한 레이져 광선은 매우 짧은 광펄스생산을 가능하게하여 에너지가 매우 정밀하게 투입되는 방식으로 공급될 수 있다.
단순한 방식으로써 채워진 모들 예를들어 통합된 접착제를 갖는 모들을 레이져 광선 투과 모담체에 연결시키는 것이 역시 가능하다.
레이져광선과 용융되는 소재 특히 플라스틱간의 상호작용은 대체로 사용된 레이져의 파장과 플라스틱의 흡수거동에 의하여 결정된다. 상응하는 레이져에너지의 흡수에 이어서 용융과 격자재료의 증발, 유기염료의 염색, 제거 또는 흑색소, 팽창과 같은 열공정을 거치거나 또는 예컨데 UV 범위에서 광활성의 백색소를 가지는 광화학 공정에 의한 반응이 존재할 수 있다.
처리되는 표면당 고에너지밀도를 가지는 높은 레이져효율의 결과로써 제조시 매우 높은 이동속도와 상기 언급된 공지방법과 비교하여 70% 이하까지 될 수 있는 결과적으로 매우 짧은 주기시간을 얻는 것이 가능하다. 예를들어 칫솔의 경우 단일패스에서 하나 또는 그이상 브러쉬의 전체 덮힌표면을 처리하는 것이 가능하다.
발명에 따른 방법으로써 모담체의 다양한 기하학적 형상에 쉽게 적용될 수 있기 때문에 높은 굴절성이 달성될 수 있다. 이것은 제조시간을 증가시키지 않고 다양한 벽두께의 구성을 역시 가능하게하고 전체적으로 높은 생산속도와 높은 공정품질로 즉 낮은 폐기률과 높고 균질한 품질로 매우 높은 생산성을 이끈다.
바람직하게 연결되는 구성부분들 중의 하나는 레이져광선이 투과되는 즉 비흡수적이며, 반면 다른 구성부분은 적어도 연결지점의 영역에서 레이져 광선을 흡수하는 즉 용융가능한 소재이다. 따라서 레이져 광선은 투과의 구성부분을 통하여 다른 구성부분의 흡수소재를 거기서 용융시키기 위하여 연결지점으로 향하여 질 수 있다.
이 레이져 광선 흡수소재는 본질적으로 흡수성질을 가지거나 또는 이러한 흡수작용이 필러(filler)들 및/또는 색소들의 적어도 국지적인 도입에 의하여 발생될 수 있다. 이와같은 방식으로 동일한 바닥소재로부터 두 구성부분들(모담체와 모 또는 모다발)을 연결시키게 할 수 있고 구성부분들 중의 다만 하나가 상기한 소재들의 도입을 통하여 흡수작용을 필요로 한다. 따라서 예컨데 다른 첨가제들 또는 필러들의 첨가로써 다른 광전달과 흡수특성을 가지는 동일한 플라스틱 소재들이 서로 연결될 수 있다.
마찬가지로 레이져광선 투과 구성부분 예컨데 모를 적어도 연결지점영역에서 즉 모의 하단부에서 코팅 및/또는 필러들 또는 색소들의 도입에 의하여 흡수하게 하는 것이 가능하다. 이 레이져광선은 투과 구성부분을 거쳐서 연결지점상으로 향하여 질 수 있으며, 여기서 이 광선은 표시된 방법에 의하여 흡수되는 상기 구성부분의 부위를 용융시킨다. 본 공정의 특히 유리한 점은 다른 구성부분이 이것의 구성 및 소재에 관련되어 완전히 자유롭다는 것이다.
용융목적을 위하여 필요한 열을 연결지점에서 발생시키기 위하여 이 연결지점에 레이져광선흡수소재의 삽입물을 제공하는 것이 역시 가능하다. 이 삽입물은 보조공구에 의하여 형성될 수 있으며, 이것은 대체로 제거될 수 있어서 용융된 구성부분의 단부가 선택적으로 역시 용융된 다른 구성부분에 연결될 수 있다. 연결지점에 이 삽입물은 의미없는 보조 소재로 남겨두는 것이 양자택일적으로 가능하다.
모들을 모담체에 고정시킬 때 다음의 소재 조합을 바람직하게 이용한다. 한편으로 모담체와 모들은 폴리프로필렌으로 만들어 질 수 있고 그다음 구성부분들 중의 하나, 바람직하게 모담체는 투과되게 만들어지며, 반면 모들은 예를들어 TiO2의 사용을 통하여 염색되고 결과적으로 흡수한다. 다른한편으로 모들을 SAN(스티렌과 아크릴로니트릴의 열가소 공중합체)으로 만들고 모들을 폴리아미드로 만드는 것이 가능하며, 모들은 흡수특성을 얻기 위하여 염색되고 반면 SAN의 모담체는 투과적으로 만들어 진다. 따라서 레이져광선은 SAN의 모담체를 통과하여 모들을 용융시킨다. 한단계 발전하여 모담체를 폴리프로필렌으로 그리고 모들을 폴리아미드로 만드는 것이 가능하여, 모담체는 흡수특성을 가지기 위하여 염색되고 모들은 투과적으로 만들어 진다. 이 레이져광선은 그다음 모들을 통하여 연결지점에 가하여지고 거기서 모담체소재를 용융시킨다.
발명의 보다 상세한 것들과 특징들의 첨부된 도면들을 참조한 실시예들의 아래 설명으로부터 얻어질 수 있다.
도 1a,1b 그리고 1c는 여러개의 단일모들(12)을 모담체(10)로 통합적으로 적용시키기 위한 방법의 각단계들을 나타낸다. 모담체(10)는 다수의 폐구멍들(11)을 가지게 제공되며, 여기서 각 경우 가열되지 않은 상태의 단일모(12)가 삽입된다. 이 단일모(12)는 레이져광선투과 소재로 만들어지며, 반면 모담체(10)는 적어도 폐구멍(11)의 영역에서 레이져 광선 흡수소재로 만들어진다. 그다음 각 단일모들(12)은 이것의 배면이 폐구멍의 바닥에 놓여질때까지 폐구멍(11)에 밀착고정되어 삽입된다. 이어서 레이져광선 LS이 폐구멍 바닥의 연결지점으로 투과적인 단일모들(12)을 거쳐서 동시에 가하여져서 레이져광선의 흡수결과 상기한 폐구멍바닥에 열이 발생되며, 이것이 모담체(10)의 소재를 용융시킨다. 대류열의 결과로써 단일모들(12)의 소재는 역시 용융되며, 따라서 소재들이 서로 흐르고 폐구멍(11)과 단일모(12) 사이의 간극이 채워지며 단일모들(12)의 하단부가 모담체(10)에 가득찬 표면으로 심겨지고 여기에 접합된다.
도 2a,2b 그리고 2c에 따르는 실시예는 모담체(10)의 소재가 레이져광선에 투과적이며, 반면 모들은 적어도 이것의 하단부에서 레이져광선을 흡수할 수 있는 것이 상기 언급된 실시예와 다른 점이다. 모담체(10)의 폐구멍들(11)에 단일모들(12)을 삽입시킨후 레이져광선이 폐구멍의 바닥에 있는 연결지점으로 모담체(10)를 통하여 가하여져서 단일모들(12)이 기술된 방식으로 모담체(11)에 접합된다.
도 2a,2b 그리고 2c의 실시예에 대한 도 3a,3b 그리고 3c의 변형예는 단일모들(12)의 하단부가 레이져광선 LS을 흡수할 수 있어서 단일모들(12)의 상단부가 폐구멍(11)에 삽입되지 않고 레이져광선 투과소재로 만들어 질 있는 필러 및 색소입자들로써 제공되는 폐구멍(11)에 단일모들(12)의 하단부가 삽입되어지는 것으로 구성된다.
도 4a,4b 그리고 4c는 단일모들(12)과 모담체(10)이 모두 레이져광선 투과 소재로 만들어져 폐구멍들(11)에 단일모들(12)을 삽입하기전 레이져광선을 흡수하는 삽입물(15)이 폐구멍의 바닥에 제공되는 실시예를 나타낸다. 단일모들(12)이 폐구멍들(11)에 폐구멍바닥 또는 삽입체(15)상에 놓여질때까지 삽입되어진 후 레이져광선이 단일모들(12)을 통하며 도면에 나타난 바와같이 모담체(10)를 통하여 연결지점에 가하여지고 여기서 이 관선은 삽입물(15)에 의하여 흡수된다. 대류열의 결과로써 모담체(10)와 단일모들(12)은 이들의 접촉영역에서 용융되고 통합된 연결을 형성한다.
단일모들에 대한 네 개의 상기한 실시예들에서 설명된 것은 모다발들(13)에 있어서도 동일하게 수행될 수 있으며, 이것은 느슨한 팩으로서 각 경우 하나의 폐구멍(11)으로 밀착고정되는 방식으로 삽입된다. 레이져광선이 가하여질 때 모다발(13)의 단일모들은 한편으로 서로 연결되고 다른한편으로 모담체(10)에 접합된다. 나머지 특징들은 단일모들의 적용방법과 일치하며, 이에대한 참조가 이것으로써 만들어 진다.
상기 방법의 결과로써 용융영역이 매우 작은 모길이로 제한되어지게 하는 것이 가능하며, 이것은 분자들의 방위변형으로 인한 모의 약화와 결과적으로 기계적 특성의 열화를 방지한다. 또한 공간적으로 치밀하게 한정된 소재영역의 매우 정연하고 급속한 용융을 달성시킬 수 있다. 다수의 모들 또는 모다발들은 단일패스(pass)에 동시고정될 수 있으며, 이것은 매우 짧은 주기에 발생한다. 상기방법으로 모들을 모담체에 고정시킬 때 높은 보유 및 축출힘이 제한된 설치 또는 심겨진 길이에 동반되어 달설될 수 있는 것이 알려져 왔다.

Claims (8)

  1. 브러쉬물품, 특히 브러쉬류의 제조방법에 있어서,
    열가소성 소재의 모담체(10)에 여러 폐구멍들(11)이 형성되며, 각각 이곳으로 단일모(12) 또는 모다발(13)의 형태로 열가소성소재의 모 적용부위가 폐구멍의 바닥상에 놓여질때까지 삽입되고 레이져광선(LS)이 모담체(10) 또는 모 적용부위(12,13)를 통하여 전달되어 접촉부로 직접 가해지고 거기서 흡수되어 열형성이 동반되는 것에 의하여 모담체(10)와 모적용부위(12,13)는 이들 접촉부에서 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    단일모(12) 또는 모다발(13)이 폐구멍(11)에 밀착고정되어 삽입되어지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    접합되는 구성부분들 중의 적어도 하나가(모담체(10) 또는 모적용부위(12,13)) 적어도 접촉부 영역에서 레이져 광선 흡수소재로 만들어지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    모 적용부위(12,13) 및/또는 모담체(10)가 적어도 접촉부영역에서 레이져광선 흡수 필러들 및/또는 색소들(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    레이져광선(LS) 흡수 삽입물(15)이 폐구멍의 바닥영역에 놓여지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    브러쉬의 여러 또는 모든 단일모들(12) 또는 모다발들(13)이 모담체(10)에 동시 접합되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,
    폐구멍들(11)이 레이져광선에 의하여 모담체(10)에 형성되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서,
    레이져광선은 CO₂레이져, 네오디늄레이져 또는 엑사이머(excimer) 레이져에 의하여 가해지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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