PL193267B1 - Sposób wytwarzania wyrobów ze szczeciny oraz wyrób ze szczeciny - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania wyrobów ze szcze- ciny, które wytlaczane jako monofilamenty sa nastepnie przycinane na okreslona dlugosc i po- jedynczo albo grupami mocowane na nosniku jako zespól szczecin, znamienny tym, ze na wytloczonym monofilamencie lub na wytworzo- nych z niego szczecinach nanosi sie co naj- mniej jedno oznakowanie, które jest widoczne na zespole szczecin gotowego wyrobu jako wyrózniajace sie barwa, zasadniczo liniowe od- graniczenie, okreslajace graniczny poziom zu- zycia szczeciny. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobów ze szczeciny oraz wyrób ze szczeciny.

Wyroby ze szczeciny, takie jak szczoteczki do zębów, szczotki do masażu, pędzle, szczotki do tekstyliów i dywanów, a także liczne szczotki techniczne, spełniają swoje zadania użytkowe jedynie przez określony czas eksploatacji, który jest określany prawie wyłącznie przez czas zużywanie się szczecin a ponadto zależy od przeznaczenia wyrobu oraz pożądanego wyniku pracy podczas jego stosowania.

Stosunkowo krótki czas eksploatacji mają na przykład szczeciny, które są stosowane do pielęgnacji ciała. Należą do nich szczotki do masażu, szczotki kosmetyczne, a przede wszystkim jednak szczoteczki do zębów.

Zgodnie ze stanem techniki, przedstawionym w opisie patentowym nr US 74 560, już w ubiegłym stuleciu (1868 r) stwierdzono iż szczeciny, wytwarzane ówcześnie wyłącznie z włosia zwierzęcego, uzyskują w wyniku cięcia ostre kanty i/lub zadziory, które mogą spowodować zranienia dziąseł. By ograniczyć negatywne skutki takiej obróbki, końcówki użytkowe szczecin, zwłaszcza szczecin osadzanych w szczoteczkach do zębów, a także w innych szczotkach używanych w kontakcie z ludzkim ciałem, poddaje się szlifowaniu celem ich wyoblania. Powyższy sposób został przedstawiony między innymi w opisie patentowym nr US 74 560, według którego końcówki szczecin poddaje się dodatkowej obróbce stożkowego szlifowania, aby w efekcie uzyskać zaokrąglony, obły wierzchołek.

Współcześnie, zwłaszcza w szczoteczkach do zębów, stosuje się niemal wyłącznie szczeciny z tworzywa sztucznego, które są przycinane do pożądanej długości z wytłaczanych monofilamentów. Uzyskane w ten sposób odcinki są z reguły łączone w pęki i jako takie mocowane na głowicy szczoteczki do zębów. Również w tym przypadku niezbędnym jest wyoblanie końców użytkowych, co współcześnie także jest dokonywane poprzez szlifowanie. W stanie końcowym szczecina ma na całej długości jednakowy cylindryczny przekrój poprzeczny, a na swym końcu użytkowym jest zaokrąglona w obły wierzchołek o kształcie przypominającym kopułę.

Obecnie również stosuje się szczeciny oszlifowane stożkowo, co ma umożliwić lepsze wnikanie do przestrzeni międzyzębowych, przynajmniej pojedynczych szczecin układu szczecin, a także skuteczne czyszczenie szczelin na powierzchni zębów. Także i w tym wypadku szczecina powinna mieć zaokrąglony, obły wierzchołek tak, by uniknąć poranienia dziąseł albo też - co wykazały najnowsze badania naukowe - uszkodzenia zębów. Szczególnego znaczenia nabiera to w przypadku użytkowników o wrażliwych dziąsłach lub wrażliwych szyjkach zęba.

Ze znanych przyczyn stosuje się już w szczoteczkach do zębów także szczeciny wytłaczane z tworzywa sztucznego jako monofilamenty, których końce użytkowe są rozwarstwione w tak zwane flagi. W dolnym nie rozwarstwionym obszarze szczeciny wykorzystuje się pożądaną zdolność zginania szczeciny, podczas gdy flagi umożliwiają łagodne czyszczenie powierzchni zębów i przestrzeni międzyzębowych, a także łagodne masowanie dziąseł. Podobne wielofunkcyjne działanie uzyskuje się w przypadku szczecin składających się z rdzenia i otoczki, które z reguły uzyskuje się z różnych tworzyw sztucznych poprzez ich wspólne wytłaczanie, przy czym rdzeń spełnia przede wszystkim wymogi wytrzymałościowe a otoczka pełni rolę czyszczącą i pielęgnacyjną.

Przy regularnym używaniu szczoteczki do zębów stosunkowo szybko dochodzi do zużycia szczecin, przez co tracą one wyżej opisane właściwości. Zużycie dotyka w szczególności powierzchnię boczną szczecin tak, że szczeciny o kształcie cylindrycznym przyjmują zwężający się ku ich końcom kształt stożkowy, zaś szczeciny z końcami stożkowymi ulegają po pewnym czasie używania zaostrzeniu. W obydwu przypadkach dochodzi do nieregularnego zużycia zaokrąglonych obłych wierzchołków, przez co utracone zostają ich pierwotne właściwości. Przy szczecinach składających się z rdzenia i otoczki najpierw zużywa się otoczka w obszarze końca szczeciny, przez co dochodzi do odsłonięcia rdzenia. W przypadku szczecin z flagami, zużycie postępuje jeszcze szybciej, ponieważ flagi mają cienkie przekroje poprzeczne. Wraz ze zmniejszaniem się długości swobodnej flag następuje niepożądany wzrost ich sztywności, przez co powstaje zagrożenie spowodowania zranień przez masywny kikut szczeciny.

Z powyższych względów stomatolodzy zalecają wymianę szczoteczki do zębów co kilka tygodni. Użytkownicy często tego nie czynią ponieważ zużycie jest dla nich niezauważalne. Ze względu na niewielkie przekroje poprzeczne szczecin, mieszczące się w przedziale od 0,15 mm do 0,225 mm, szczoteczka do zębów optycznie sprawia wrażenie zdatnej do użytku, nawet po długim okresie jej eksploatacji.

PL 193 267 B1

Podejmowano liczne próby uczynienia zużycia szczoteczki do zębów łatwo zauważalnym dla użytkownika. Zgodnie z opisem patentowym nr EP 0366 100, część uchwytu szczoteczki do zębów składa się z materiału, który w miarę używania podlega odbarwieniu albo wręcz rozpuszczeniu, dzięki czemu użytkownik uzyskuje sygnały o konieczności dokonania wymiany: optyczny w pierwszym wypadku oraz funkcjonalny w drugim, wskutek utraty sprawności uchwytu. Rozwiązanie to jest w widoczny sposób niepraktyczne.

Inna propozycja, przedstawiona w niemieckim opisie patentowym nr DE 3400941 oraz opisach US 4802255, 5313909, 5268005 i WO 94/10539, polega na tym, by szczecinę wytwarzać z rdzenia oraz otoczki różniących się pod względem barwy. Na skutek występującego podczas szczotkowania działania szlifującego dochodzi do usunięcia otoczki w obszarze końców użytkowych szczeciny, przez co odsłonięty zostaje materiał rdzenia o innym kolorze niż materiał otoczki, dzięki czemu użytkownik dostrzega informację o konieczności dokonania wymiany szczoteczki. Pomimo, że tego rodzaju szczeciny są już w praktyce stosowane, jednakże stawiane im wymagania skłaniają do dalszych poszukiwań, ponieważ zużycie szczecin jest sygnalizowane niezbyt wyraźnie. Wskazówka o konieczności wymiany szczoteczki staje się wyraźnie widoczna zbyt późno, tj. dopiero po przekroczeniu dopuszczalnej wysokości szczeciny. Ponadto dwuczęściowa konstrukcja szczeciny skutkuje zwiększeniem jej średnicy, co stanowi poważne utrudnienie technologiczne w przypadku stosowania nowych wzorów szczeciny, np. o stożkowych, ostro zakończonych wierzchołkach, szczecin z flagami czy też szczoteczek, których końce użytkowe szczecin są usytuowane na niepłaskiej powierzchni-obwiedni.

Zadaniem wynalazku jest stałe dostarczanie użytkownikowi informacji wizualnej o możliwości dalszego stosowania szczoteczki, przy czym wyrazistość tej informacji powinna być niezależna od stanu zużycia szczeciny.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że na wytłoczonym monofilamencie lub na wytworzonych z niego szczecinach nanosi się co najmniej jedno oznakowanie, które jest widoczne na zespole szczecin gotowego wyrobu jako wyróżniające się barwą, zasadniczo liniowe odgraniczenie, określające graniczny poziom zużycia szczeciny.

Przy tym korzystnym jest gdy oznakowania nanosi się na różnych, określających kolejne stopnie zużycia szczeciny poziomach.

Alternatywnie korzystnym jest gdy nanosi się pasmowe znakowania, których linie graniczne stanowią liniowe odgraniczenia.

Korzystnym jest także gdy pasmowe znakowania, nanosi się jako pasma o różnej szerokości.

Następnie korzystnym jest gdy znakowania nanosi się na szczecinach zewnętrznych zespołu szczecin, przed albo po ich zamocowaniu na nośniku.

Korzystnym jest gdy na szczeciny zespołu, którego powierzchnia robocza nie pokrywa się z płaską powierzchnią-obwiednią, nanosi się znakowania w położeniu odpowiadającym tej powierzchni-obwiedni, w szczególności w położeniu równoległym.

Korzystnym jest także gdy nanosi się znakowania w postaci pionowo punktowej lub pasmowej.

Korzystnym jest gdy znakowania nanosi się tylko na części obwodu szczecin.

Alternatywnie korzystnym jest gdy odgraniczenia tworzy się poprzez linie graniczne różnobarwnych stref przebiegających w kierunku wzdłużnych szczecin.

Korzystnym jest gdy przy szczecinach składających się z rdzenia oraz otoczki, znakowania nanosi się na rdzeniu i/lub na otoczce.

Korzystnym jest także gdy na rdzeń nanosi się znakowanie w odległości mniejszej od końca użytkowego szczeciny w porównaniu ze znakowaniem umieszczanym na otoczce.

Przy tym korzystnym jest gdy w przypadku gdy otoczka jest przeźroczysta, na rdzeń nanosi się znakowanie przeświecające.

Alternatywnie korzystnym jest gdy w przypadku monofilamentu napełnianego pigmentami, które zmieniają barwę pod wpływem promieni laserowych, znakowanie nanosi się na drodze oddziaływania promieniami laserowymi na monofilament lub na wytworzone z niego szczeciny.

Następnie korzystnym jest gdy w przypadku szczecin składających się z rdzenia oraz otoczki, polimery rdzenia i otoczki pigmentuje się odmiennie.

Dalej korzystnym jest gdy w przypadku monofilamentu wytłaczanego z dwóch polimerów o różnych współczynnikach absorbowania promieni laserowych, znakowanie nanosi się na drodze oddziaływania promieniami laserowymi na monofilament lub na wytwarzane z niego szczeciny.

Ponadto korzystnym jest gdy podczas nanoszenia znakowań za pomocą promieni laserowych, odpowiednią głębokość znakowania uzyskuje się poprzez ustawienia parametrów lasera.

PL 193 267B1

Alternatywnie korzystnym jest gdy odgraniczenie znakuje się farbą z wykorzystaniem metody strumieniowej.

Przy tym korzystnym jest gdy znakowanie uzyskuje się poprzez usunięcie naniesionej powierzchniowo na monofilament cienkiej warstwy farby.

Korzystnym jest także gdy farbę usuwa się na drodze oddziaływania promieniami laserowymi.

Ponadto korzystnym jest gdy poniżej nanoszonego znakowanie, z wykorzystaniem tej samej metody, nanosi się napis objaśniający.

Z kolei istota wyrobu według wynalazku polega na tym, że co najmniej część spośród szczecin usytuowanych na zewnątrz osadzonego na nośniku zespołu szczecin ma co najmniej jedno, wyróżniające się barwą znakowanie, stanowiące w istocie liniowe odgraniczenie, usytuowane w określającej stan użytkowy powierzchni szczotkującej odległości od końca użytkowego szczeciny.

Korzystnym jest gdy szczeciny mają liczne, oddalone od siebie liniowe i/lub pasmowe oznakowania, stanowiące odgraniczenia, odpowiadające różnym stanom użytkowym.

Korzystnym jest także gdy liniowe odgraniczenia są określone poprzez linie ograniczające pasmowe oznakowania.

Przy tym korzystnym jest gdy szerokość odgraniczeń zwiększa się wraz z ich odległością od końców użytkowych szczecin.

Dalej korzystnym jest gdy zespół szczecin, którego końce użytkowe szczecin są usytuowane w innej niż płaska powierzchni-obwiedni, ma liniowe odgraniczenia rozmieszczone w położeniu odpowiadającej powierzchni-obwiedni, w szczególności w położeniu równoległym do końców użytkowych.

Również korzystnym jest gdy szczeciny mają punktowe i/lub liniowe znakowania, które są widoczne na zespole szczecin jako liniowe odgraniczenia.

Korzystnym jest także gdy odgraniczenie stanowi linia graniczna różnobarwnych stref szczeciny.

Korzystnym jest gdy w przypadku szczecin składających się z rdzenia i otoczki, oznakowanie stanowiące odgraniczenie jest usytuowane na otoczce i/lub rdzeniu.

Przy tym korzystnym jest gdy rdzeń szczeciny ma odgraniczenie znajdujące się w mniejszej odległości od końca użytkowego szczeciny niż odgraniczenie umieszczone na otoczce.

Korzystnym jest także gdy otoczka składa się z przeźroczystego tworzywa sztucznego a rdzeń ma przeświecające oznakowanie.

Korzystnym jest gdy szczeciny składają się z polimeru napełnionego pigmentami zmieniającymi barwę pod działaniem promieni laserowych.

Dalej korzystnym jest gdy rdzeń i otoczka szczeciny składają się z różnych polimerów albo z polimerów napełnionych różnymi pigmentami.

Korzystnym jest gdy szczeciny mają oznakowania utworzone metodą strumieniową.

Korzystnym jest także gdy szczeciny mają warstwę wierzchnią pokrytą farbą, która jest przerwana w obrębie odgraniczenia.

Alternatywnie korzystnym jest gdy w przypadku szczecin, które na swych końcach użytkowych są rozdzielone tworząc flagi, odgraniczenie jest usytuowane na flagach.

Ponadto korzystnym jest gdy blisko odgraniczenia umieszczony jest napis objaśniający stan użytkowy.

Zgodnie z przedstawionym rozwiązaniem, na wytłoczonym monofilamencie lub na przyciętych z niego szczecinach zostaje naniesione co najmniej jedno barwne znakowanie, widoczne na zespole szczecin jako wyraźne liniowe odgraniczenie, które jest usytuowane na odpowiedniej, wskazującej na dopuszczalny poziom zużycia szczeciny wysokości, ustalonej na podstawie obiektywnych kryteriów, poprzez testowanie gotowych wyrobów oraz na podstawie makroskopowych badań materiałowych, obejmujących rodzaje i zakresy ścierania szczecin.

Przedstawiony sposób może być stosowany do nanoszenia, niezależnie od rodzaju i kształtu obrabianych szczecin, np. jednożyłowych jak również wytłaczanych wspólnie monofilamentów, czy też szczecin z flagami lub spiczastymi końcówkami stożkowymi, wyraźnie dostrzegalnej wskazówki, informującej użytkownika o konieczności wymiany szczoteczki, z uwagi na dopuszczalne zużycie szczecin. W praktyce wystarcza, jeżeli jedynie niektóre szczeciny lub ich pęki będą miały wyróżniające się barwą znakowanie sygnalizujące stopień zużycia. Umieszczenie takich szczecin względnie pęków szczecin przewiduje się w szczególności na tych obszarach szczoteczki, na których zgodnie z próbami zmęczeniowymi ścieranie postępuje najszybciej. Ponadto znakowanie umieszcza się jedynie na tych szczecinach, które położone są na zewnątrz zespołu szczecin, dzięki czemu uzyskuje się korzyść polegającą na możliwości nanoszenia znakowania względnie odgraniczenia na gotową już szczotkę.

PL 193 267 B1

Można też zastosować liczne wyróżniające się barwą, w istocie równoległe liniowe odgraniczenia wskazujące w różnych odstępach od końców użytkowych szczeciny różne stopnie zużycia dla różnych stanów użytkowych tej szczeciny.

Powyższy sposób nadaje się w szczególności dla tych wyrobów ze szczeciny, przy których zużycie szczecin jedynie w skali mikro nie powoduje ich niezdatności do użytku, lecz jedynie pogorszenie jakości funkcjonalnej wyrobu ze szczeciny wzrastające wraz z postępującym skracaniem szczecin, na przykład szczeciny w wyniku skrócenia stają się sztywniejsze, przez co szczoteczka staje się twardsza, albo na skutek skrócenia kapilar zmniejsza się zdolność pochłaniania przez zespół szczecin nanoszonych mediów. W przypadku tego rodzaju wyrobów ze szczeciny moment uznania ich za zużyte zależy w dużym stopniu od uznania użytkownika, który sam stwierdza kiedy szczoteczka przestaje odpowiadać jego indywidualnym wymaganiom.

Liniowe odgraniczenia mogą być tworzone przez linie ograniczające znakowania o kształcie pasmowym. Można zastosować liczne znakowania o kształcie pasmowym o różnej szerokości, dla wskazania różnych stanów użytkowych.

Jak już wspomniano odgraniczenie może zostać wytworzone na monofilamencie po jego wytłoczeniu, na przykład w odstępach odpowiadających późniejszym długościom szczecin. Można też wytwarzać odgraniczenie dopiero po przycięciu, na gotowej szczecinie, jednak najlepiej jest wytworzyć odgraniczenie jedynie na zewnętrznych szczecinach zespołu szczecin, przed albo po jego umocowaniu na nośniku szczeciny. W pierwszym z wymienionych wypadków zespół szczecin zostaje ustalony w swej ostatecznej konfiguracji szczecin względnie pęków w uchwycie (na przykład EP 0 346 646) i razem z tym uchwytem przeniesiony do maszyny do wytwarzania szczotek. Najlepiej jeżeli maszyną tą będzie wtryskarka, w której końce mocujące szczecin zespołu szczecin zostaną poddane obtryskiwaniu tworzywem sztucznym nośnika szczeciny. Przy takim rozwiązaniu, jeżeli szczeciny gotowego wyrobu ze szczeciny zostaną jednocześnie poddane znakowaniu, nanoszenie odgraniczenia daje się przeprowadzić po pierwsze bardzo łatwo, a po drugie bardzo dokładnie, zgodnie z wynikami testów długotrwałych. Ponadto w razie potrzeby odgraniczenie można lokalnie ściśle ograniczyć, przy czym wobec ciasnego rozmieszczenia szczecin nie jest konieczne umieszczenie znakowania na każdej z położonych na zewnątrz szczecin, ponieważ umieszczenie znakowania tylko na niektórych szczecinach na całej rozciągłości zespołu szczecin wystarczy dla wytworzenia widocznego odgraniczenia liniowego albo w kształcie pasów. Dotyczy to w szczególności odgraniczeń wytwarzanych na szczecinach w kształcie punktów albo pasów albo części linii ich obwodu.

Powyższy wariant sposobu daje ponadto korzyść polegającą na tym, że do nanoszenia znakowania można zastosować różnorakie techniczne metody, co zostanie bliżej przedstawione w dalszej części opisu.

W przypadku szczoteczek do zębów zespół szczecin często ma kontur, który pozwala na dopasowanie powierzchni szczotkującej do konturów uzębienia, zębów a także jamy ustnej. Tak więc końce użytkowe szczecin położone są na innej niż płaska powierzchni-obwiedni. W przypadku tego rodzaju szczotek, w szczególności szczoteczek do zębów, odgraniczenie zostaje zgodnie z wynalazkiem umieszczone w położeniu odpowiadającym niepłaskiej powierzchni-obwiedni, najlepiej równolegle do niej.

W powyższy sposób również w przypadku szczotek o nieregularnym konturze zapewnione jest, iż stan użytkowy szczotki względnie stopień zużycia szczecin będzie w każdym czasie zauważalny na wszystkich obszarach zespołu szczecin. Również w przypadku szczotek powyższego rodzaju znakowanie można zgodnie z wynalazkiem umieścić jedynie na tych obszarach szczecin albo pęków, na których obserwowane jest najsilniejsze zużycie.

Ponadto odgraniczenie może być tworzone przez linię graniczną rozmieszczonych w kierunku wzdłużnym szczecin różnobarwnych stref, uzyskanych sposobem fizycznym podczas obróbki końcowej.

W przypadku szczecin składających się z rdzenia oraz otoczki, wytworzonych na przykład poprzez wspólne wytłaczanie, odgraniczenie może być wytwarzane na rdzeniu i/lub na otoczce, tak by wskazywać rożne stany użytkowe względnie stopnie zużycia. Na przykład rdzeń może mieć odgraniczenie znajdujące się w mniejszej odległości od końca użytkowego szczeciny niż znakowanie umieszczone na otoczce. W miarę postępującego w toku użytkowania usuwania materiału otoczki w pierwszej kolejności dochodzi do odsłonięcia znakowania umieszczonego na rdzeniu, co na przykład wskazuje użytkownikowi, iż zużycie osiągnęło stopień warty zauważenia, podczas gdy znakowanie umieszczone na otoczce sygnalizować będzie konieczność wymiany szczotki. Powyższe rozwiązanie pole6

PL 193 267B1 cane jest w szczególności w przypadku szczecin, których otoczka zawiera wypełniacze, na przykład wypełniacze o działaniu ciernym.

Otoczka może składać się z przeźroczystego tworzywa sztucznego a rdzeń może mieć przeświecające odgraniczenie. Odgraniczenie takie będzie podczas używania szczotki stale widoczne przy określonym natężeniu barwy. Jeżeli w skutek używania dojdzie do usunięcia otoczki, wówczas odgraniczenie ukaże się przy najsilniejszym w danym wypadku natężeniu barwy, wskazując użytkownikowi konieczność wymiany szczoteczki.

Poleca się rozwiązanie polegające na tym, że monofilament służący do wytworzenia szczecin jest wytłaczany z tworzywa sztucznego napełnionego pigmentami, które pod wpływem promieni lasera zmieniają barwę, przy czym odgraniczenie uzyskuje się dzięki doprowadzeniu promieni laserowych do monofilamentu albo do szczecin wytworzonych z monofilamentu.

Technika laserowa jest w ramach postępowania zgodnego z wynalazkiem szczególnie przydatna, ponieważ przy jej zastosowaniu znakowanie może zostać wytworzone nie tylko na powierzchni ale również w głębi monofilamentu względnie szczecin. Ponadto przy zastosowaniu światła laserowego z promieniami równoległymi znakowanie może zostać ściśle odgraniczone i dokładnie umiejscowione. Poprzez odpowiedni dobór parametrów lasera można również wpływać na głębokość znakowania. Ponadto w przypadku szczecin dwu- lub więcej żyłowych można zastosować tylko jedna żyłę z pigmentowego monofilamentu, tak że tylko ta jedna żyła podlegać będzie znakowaniu. W przypadku monofilamentu składającego się z rdzenia i otoczki możliwe jest, że jedynie rdzeń albo jedynie otoczka będą napełnione pigmentami, tak że znakowanie będzie wytwarzane odpowiednio jedynie na otoczce albo na rdzeniu. Jeżeli obydwa powyższe elementy będą napełnione pigmentami, wówczas znakowania na każdym z nich mogą służyć do oznaczenia innego stanu użytkowego.

Można też zastosować monofilament wytłoczony z dwóch polimerów o różnych współczynnikach absorpcji promieni laserowych. W takim wypadku pigmentacja nie jest potrzebna a znakowanie dokonuje się w przeważającej mierze poprzez zmianę barwy na powierzchni granicznej polimeru silniej absorbującego. Jeżeli obydwa polimery są wspólnie wytłaczane w jeden monofilament, wówczas zmiana barwy może następować jedynie na powierzchni granicznej pomiędzy rdzeniem a otoczką.

Technika laserowa daje w szczególności korzyść polegającą na tym, że optycznie zamknięte znakowanie może być wytworzone także na nierównej powierzchni bocznej zespołu szczecin, która składa się z licznych ustawionych obok siebie szczecin i ma nieregularnie pofalowaną powierzchnię-obwiednię zewnętrznych powierzchni bocznych szczecin. Ponadto technika laserowa umożliwia umieszczenie poniżej odgraniczenia napisu objaśniającego, który wytwarza się w taki sam sposób jak znakowanie i który pozwala użytkownikowi na odczytanie stanu użytkowego.

Zamiast techniki laserowej, do wytworzenia odgraniczenia można zastosować metodę strumieniową, według której naniesiona na powierzchnię szczeciny farba wnika w mikropory tej powierzchni. Można także zastosować inne podobne sposoby, pozwalające na precyzyjne nanoszenie farby.

Zamiast tego można zastosować monofilament wytłaczany z zawierającą farbę cienką warstwą wierzchnią, przy czym odgraniczenie powstaje poprzez usuwanie tejże warstwy wierzchniej. Usuwanie to może następować przy zastosowaniu promieni laserowych.

Wynalazek dotyczy ponadto wytworzonych zgodnie z powyższymi sposobami wyrobów ze szczeciny, które wyróżniają się tym, że co najmniej część spośród szczecin położonych na zewnątrz zespołu szczecin ma odróżniające się barwą w istocie liniowe znakowanie, które jest rozmieszczone w takiej odległości od końców użytkowych szczecin, która określa stan użytkowy szczecin.

Przykłady realizacji takiego wyrobu ze szczeciny zostały scharakteryzowane w zastrzeżeniach patentowych od 21 do 36.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładów realizacji wyrobu ze szczeciny pokazanych na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają: fig. 1 - schematyczny widok z boku szczotki z konturowaną powierzchnią szczotkującą; fig. 2 - widok pojedynczej szczeciny szczotki zgodnej z fig. 1 w stanie nowym; fig. 3- szczecina zgodna z fig. 2 po dłuższym czasie używania szczotki; fig. 4 - widok z boku innej formy realizacji w stanie nieużywanym z zespołem szczecin składającym się z różnych szczecin; fig. 5 - powiększony widok pojedynczej szczeciny z zespołu szczecin zgodnego z fig. 5 w stanie nieużywanym; fig. 6 - szczotka zgodna z fig. 4 po dłuższym używaniu; fig. 7 - szczecina zgodna z fig. 5 po dłuższym używaniu; fig. 8 - schematyczny widok z boku dalszej formy realizacji szczotki w stanie nieużywanym z innym zespołem szczecin; fig. 9 - powiększony przekrój wzdłużny szczeciny składającej się z dwóch komponentów należącej do zespołu szczecin zgodnego z fig. 8 w stanie nieużywanym; fig. 10 - szczecina zgodna z fig. 9 po dłuższym

PL 193 267 B1 używaniu; fig. 11- schematyczny widok z boku dalszej formy realizacji szczotki w stanie nieużywanym; fig. 12 - przekrój wzdłużny nieużywanej szczeciny z zespołu szczecin zgodnego zfig. 11; fig. 13- szczecina zgodna z fig. 12 po dłuższym używaniu; fig. 14 - schematyczny widok z boku kolejnego wariantu szczotki w stanie nieużywanym; fig. 15 - powiększony widok szczeciny z zespołu szczecin zgodnego z fig. 14 w stanie nieużywanym; fig. 16 - szczecina zgodna z fig. 15 po dłuższym używaniu; fig. 17 - schematyczny widok z boku dalszej formy realizacji szczotki w stanie nieużywanym; fig. 18 - widok z boku kolejnej formy realizacji szczeciny; fig. 19 - widok z boku kolejnego wariantu szczeciny.

Szczotka zgodna z fig. 1 składa się z nośnika 1, wytworzonego na przykład z tworzywa sztucznego, do którego przymocowany jest zespół szczecin 2, który w przypadku przedstawionej formy realizacji składa się z licznych pęków szczecin, co na rysunku przedstawiono za pomocą prostych linii kreskowych, przy czym każdy pęk składa się z licznych szczecin 3, z których jedna została przedstawiona w fig. 2 i 3. Końce użytkowe 4 szczecin są położone w powierzchni-obwiedni 5, która nie jest płaska. W danym przypadku ma ona płaski odcinek 6 i sklepiony odcinek 7. Przy tym może to być na przykład głowica szczoteczki do zębów.

Jak widać w fig. 2, koniec użytkowy 4 szczeciny 3 ma w stanie nieużywanym kształt zaokrąglonego kopulastego obłego wierzchołka 8. W oddaleniu od obłego wierzchołka 8 na szczecinie położonej na zewnątrz zespołu szczecin 2 umieszczone jest liniowe odgraniczenie 9, które pozwala na stwierdzenie stanu użytkowego szczeciny. Odgraniczenie 9 może zostać wytworzone na przykład przy pomocy promieni laserowych. Wtym celu szczeciny 3 względnie wytłoczony monofilament, z którego zostają one przycięte, zostają napełnione pigmentami pochłaniającymi promienie laserowe.

W stanie nieużywanym odgraniczenie 9 jest wyraźnie optycznie rozpoznawalne jako linia znakowania. Owa znajdująca się na zewnętrznych stronach zewnętrznych szczecin linia znakowania 9 jest widoczna na całym zespole szczecin, także wtedy gdy składa się on z pojedynczych pęków, jako w istocie zamknięta linia znakowania 10.

W przypadku szczoteczek do zębów najbardziej obciążone są szczeciny położone na zewnątrz zespołu szczecin 2. Ulegają one zatem najwcześniejszemu ścieraniu i to w ten sposób, że tworzywo sztuczne usuwane jest najpierw na otoczce szczeciny 3, tak że jej koniec użytkowy 4 stopniowo przybiera kształt mniej lub bardziej regularnego stożka 11. Przy tym dochodzi do zniszczenia kopulastego obłego wierzchołka 8 i szczecina staje się odpowiednio bardziej agresywna. W końcu zużycie dosięga znakowania 9, które przy dalszym używaniu szczoteczki znika, co przedstawiono w fig. 3. Odległość pomiędzy odgraniczeniem 9 a kopulastym obłym wierzchołkiem 8 wyznacza stopień zużycia, przy którym należy zaprzestać używania szczoteczki. Zaleca się zaprzestania używania szczoteczki już wtedy, gdy znakujące odgraniczenie 9 zniknie tylko na niektórych pękach.

Jednocześnie z odległością pomiędzy odgraniczeniem 9 a kopulastym obłym wierzchołkiem 8 stopień zużycia może być wskazywany przez odpowiednią głębokość odgraniczenia 9, uzyskiwaną dzięki odpowiednim ustawieniom parametrów lasera.

Poleca się by ustalenie umiejscowienia odgraniczenia 9 następowało na podstawie testów długotrwałych szczotki wraz z makroskopowym badaniem zjawiska ścierania pojedynczych szczecin. Na podstawie pomiarów ścierania można ustalić taki przebieg linii znakowania 10by jej widoczna w fig. 1 powierzchnia-obwiednia 6 była równoległa względem powierzchni-obwiedni 5 końców użytkowych albo miała inny przebieg przy nie równomiernym ścieraniu na różnych obszarach.

W przykładzie realizacji zgodnym z fig. 4 zamocowany na nośniku szczeciny 1 zespół szczecin 2 składa się ze szczecin zebranych w pęki 12 (zaznaczone kreskami równoległymi) oraz z w danym wypadku grubszych szczecin pojedynczych 13, których powierzchnia 14 (fig. 5) na przykład ma wytworzoną strukturę dla uzyskania działania ciernego. Szczotka zgodna z fig. 4 względnie działające ciernie szczeciny 13 spełniają swoją funkcję jedynie tak długo, jak długo działa powierzchnia boczna 14. W opisywanym przykładzie realizacji na położonych na zewnątrz pojedynczych szczecinach 13 umieszczone są dwa liniowe odgraniczenia 15, 16, każde w innej odległości od zaokrąglonych końców użytkowych 17 szczecin. Pierwsze odgraniczenie 15 pełni rolę wstępnego ostrzeżenia, podczas gdy odgraniczenie 16 przedstawia stopień zużycia, przy którym szczotka winna zostać wyrzucona. Stan ten został przedstawiony w fig. 6 i 7. Fig. 7 pokazuje, że przez usuwanie tworzywa sztucznego na otoczce szczecina 13 zużywa się przybierając na swym końcu użytkowym kształt stożkowego końca 17, przy którym zanikła powierzchnia 14 o wytworzonej strukturze (fig. 5). Jeżeli wraz z postępującym ścieraniem zniknie pierwsze znakowanie ostrzegawcze 15 i widoczne będzie jedynie szerzej znakowane odgraniczenie 16, wówczas szczotka powinna zostać wymieniona. Również w tym przykładzie odgraniczenia 15 i 16 są zostały naniesione na zewnętrzne powierzchnie boczne szczecin

PL 193 267B1 usytuowanych na obrzeżach szczoteczki przy zastosowaniu promieniowania laserowego, przy czym szczeciny 13 mogą być również wypełniane odpowiednim pigmentem.

W przykładzie pokazanym na fig. 8, zespół szczecin 2 składa się z pęków, przy czym co najmniej niektóre z nich mają na swych powierzchniach zewnętrznych oznakowane odgraniczenie 18.

Każda szczecina 19 zespołu szczecin 2 stanowi strukturę złożoną z rdzenia 20 i otoczki 21, które są wykonane z jednakowych lub też różnych polimerów, a ponadto polimer otoczki 21 może być dodatkowo wypełniony pigmentami.

Na otoczkach 21 zewnętrznych szczecin 19 zespołu szczecin 2 naniesiono, korzystnie przy pomocy lasera, odgraniczenia 22, które w połączeniu wyznaczają odgraniczenie 18. Podczas wielokrotnego używania szczoteczki, szczeciny zespołu 2 ulegają stopniowemu zeszlifowaniu, przy czym w pierwszej kolejności zostanie starta otoczka 21, a następnie rdzeń 20. Odgraniczenie 22 również i w tym przypadku określa dopuszczalny poziom użytkowy, poniżej którego, gdy odgraniczenie 18 przestaje być widoczne, szczoteczka powinna zostać wyrzucona.

W przykładzie realizacji zgodnym z fig. 11 zespół szczecin składa się z pęków, których położone na zewnątrz szczeciny mają dwa znakujące odgraniczenia 23, 24, każde o innej grubości. Zespół szczecin 2 składa się z działających ciernie szczecin 25, które przedstawiono w fig. 12 i 13. Również one składają się rdzenia 26 oraz tworzącej powierzchnię boczną otoczki 27 i są zaokrąglone na swych końcach użytkowych. Tworzywo sztuczne tworzące otoczkę 27 jest napełnione cząstkami działającymi ciernie. Znakujące odgraniczenie 23 jest umieszczone jedynie na otoczce 27, podczas gdy znakujące odgraniczenie 24 znajduje się zarówno na otoczce 27 jak i na rdzeniu 26. Można tego dokonać na przykład przy zastosowaniu odpowiednio pigmentowanych tworzyw sztucznych i odpowiednie ustawienie głębokości wnikania promieni laserowych.

Podczas zużywania szczeciny zgodnej z fig. 12 najpierw ulega usunięciu cierna otoczka 27, przy czym stopniowo znika górne odgraniczenie 23. Stosownie do wymagań jakościowych stawianych przez użytkownika szczotka może zostać wyrzucona już przy tym stanie użytkowym albo dopiero po zniknięciu odgraniczenia 24. W tym momencie starcie osiąga taki stopień, że dalsze używanie szczotki może być szkodliwe dla szczotkowanego obiektu.

Figura 14 ukazuje formę realizacji, w której zespół szczecin 2 składa się z rozwarstwionych szczecin 28, które składają się z masywnych nasad szczecin 29 rozdzielonych przy końcach użytkowych na pojedyncze flagi 30. Flagi 30 zapewniają łagodne szczotkowanie, jednak ze względu na swe nieduże przekroje poprzeczne mają małą wytrzymałość na ścieranie. Dla zapewnienia łagodnego działania szczotka musi być wymieniana już przy stosunkowo niewielkim zużyciu flag 30. Z tego powodu na flagach 30 szczecin położonych na zewnątrz zespołu szczecin 2 umieszczone zostały, na przykład przy użyciu lasera, liniowe odgraniczenia 31, które pozwalają użytkownikowi dostrzec, w chwili, gdy nie do końca zużyte flagi 30 są jeszcze widoczne (fig. 16), że ich czas eksploatacji dobiegł końca.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 17, zespół szczecin 2 ma także - oprócz znakujących liniowych odgraniczeń 32 i 33 - napisy określające stan użytkowy. Napis „podatna” oznacza łagodne oddziaływanie szczecin w przedziale aż do odgraniczenia 32. W kolejnym przedziale, pomiędzy odgraniczeniami 32 i 33 jest usytuowany napis „stop”, który spełnia funkcję ostrzegawczą. Dla niektórych użytkowników jest dopuszczalne stosowanie twardej szczeciny, o czym zostają poinformowani poprzez trzeci napis „twarda”, usytuowany poniżej odgraniczenia 33.

W przykładzie na fig. 18, szczecina 34, ma na swej powierzchni bocznej rozmieszczone pionowo punktowe znakowania 35o zwiększającej się powierzchni, które na gotowym zespole szczecin 2 tworzą pasmowe odgraniczenia o różnej szerokości, sygnalizujące, zwłaszcza w przypadku szczotek technicznych, różne stopnie zużycia zespołu szczecin 2, charakteryzujące się narastającą stopniowo twardością.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 19, szczecina 36 ma na swej powierzchni bocznej pasmowe znakowanie 37, którego górny koniec 38 jest oddalony od końca użytkowego 39 szczeciny 36. Liniowy ciąg górnych końców 38 tworzy w zespole szczecin 2 odgraniczenie liniowe. Stopień zużycia powierzchni ciernej jest sygnalizowany w ten sposób, że końce użytkowe 39 zewnętrznych szczecin 36 są w jasnym kolorze. Jeżeli ścieranie dosięgnie górnych końców 38, wówczas cały zespół szczecin 2 staje się ciemny, co sygnalizuje użytkownikowi konieczność dokonania wymiany szczotki.

Claims (36)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1, Sposób wytwarzania wyrobów ze szczeciny, które wytłaczane jako monofilamenty są następnie przycinane na określoną długość i pojedynczo albo grupami mocowane na nośniku jako zespół szczecin, znamienny tym, że na wytłoczonym monofilamencie lub na wytworzonych z niego szczecinach nanosi się co najmniej jedno oznakowanie, które jest widoczne na zespole szczecin gotowego wyrobu jako wyróżniające się barwą, zasadniczo liniowe odgraniczenie, określające graniczny poziom zużycia szczeciny.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oznakowania nanosi się na różnych, określających kolejne stopnie zużycia szczeciny poziomach.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nanosi się pasmowe znakowania, których linie graniczne stanowią liniowe odgraniczenia.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pasmowe znakowania nanosi się jako pasma o różnej szerokości.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że znakowania nanosi się na szczecinach zewnętrznych zespołu szczecin, przed albo po ich zamocowaniu na nośniku.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że na szczeciny zespołu, którego powierzchnia robocza nie pokrywa się z płaską powierzchnią-obwiednią, nanosi się znakowania w położeniu odpowiadającym tej powierzchni-obwiedni, w szczególności w położeniu równoległym.
7. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nanosi się znakowania w postaci pionowo punktowej lub pasmowej.
8. 8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że znakowania nanosi się tylko na części obwodu szczecin.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odgraniczenia tworzy się poprzez linię graniczną różnobarwnych stref przebiegających w kierunku wzdłużnych szczecin.
10. 10. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że podczas wytwarzania szczecin składających się z rdzenia i otoczki, znakowania nanosi się na rdzeniu i/lub na otoczce.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że na rdzeń nanosi się znakowanie w odległości mniejszej od końca użytkowego szczeciny w porównaniu ze znakowaniem umieszczanym na otoczce.
12. 12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że podczas wytwarzania szczecin z przeźroczystą otoczką, na rdzeń nanosi się znakowanie przeświecające.
13. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na monofilament napełniany pigmentami lub na wytworzone z niego szczeciny, znakowanie nanosi się na drodze oddziaływania promieniami laserowymi.
14. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas wytwarzania szczecin składających się z rdzenia i otoczki, polimery rdzenia i otoczki pigmentuje się odmiennie, zaś znakowania na rdzeniu i/lub na otoczce nanosi się na drodze oddziaływania promieniami laserowymi.
15. 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na monofilament wytłaczany z dwóch polimerów o różnych współczynnikach absorbowania promieni laserowych, znakowanie nanosi się na drodze oddziaływania promieniami laserowymi na monofilament lub na wytwarzane z niego szczeciny.
16. 16. Sposób według zastrz. 13 albo 14, albo 15, znamienny tym, że podczas nanoszenia znakowań za pomocą promieni laserowych, odpowiednią głębokość znakowania uzyskuje się poprzez ustawienia parametrów lasera.
17. 17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odgraniczenia znakuje się farbą z wykorzystaniem metody strumieniowej.
18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że znakowanie uzyskuje się poprzez usunięcie naniesionej powierzchniowo na monofilament cienkiej warstwy farby.
19. 19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że farbę usuwa się na drodze oddziaływania promieniami laserowymi.
20. 20. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 4, albo 9, albo 11, albo 13, albo 14, albo 15, albo 17, albo 18, albo 19, znamienny tym, że poniżej nanoszonego znakowanie, z wykorzystaniem tej samej metody, nanosi się napis objaśniający.
21. 21. Wyrób ze szczeciny, składający się z nośnika i zamocowanego na nim zespołu szczecin w postaci pojedynczych i/lub pogrupowanych szczecin, znamienny tym, że co najmniej część spośród szczecin usytuowanych na zewnątrz zespołu szczecin (2) ma co najmniej jedno, wyróżniające się barwą znakowanie, stanowiące w istocie liniowe odgraniczenie (9, 10, 15, 16, 18, 22, 23, 24, 31, 32,

    PL 193 267B1

    33, 35, 38), usytuowane w określającej stan użytkowy powierzchni szczotkującej odległości od końca użytkowego szczeciny (3, 13, 19, 25, 28, 34, 36).
22. 22. Wyrób według zastrz. 21, znamienny tym, że szczeciny (13, 25) mają co najmniej dwa oddalone od siebie liniowe i/lub pasmowe oznakowania, stanowiące odgraniczenia (15, 16, 23, 24), odpowiadające różnym stanom użytkowym.
23. 23. Wyrób według zastrz. 22, znamienny tym, że liniowe odgraniczenia (15 i 16) są określone poprzez linie ograniczające pasmowe oznakowania.
24. 24. Wyrób według zastrz. 23, znamienny tym, że szerokość odgraniczeń (15 i 16) zwiększa się wraz z ich odległością od końców użytkowych (17) szczecin (13).
25. 25. Wyrób według zastrz. 21, znamienny tym, że zespół szczecin (2), którego końce użytkowe (4) szczecin (3) są usytuowane w niepłaskiej powierzchni-obwiedni (5), ma liniowe odgraniczenia (9, 10) rozmieszczone w położeniu odpowiadającej powierzchni-obwiedni (5), w szczególności w położeniu równoległym do końców użytkowych (4).
26. 26. Wyrób według zastrz. 21, znamienny tym, że szczeciny (34, 36) mają punktowe i/lub liniowe znakowania, które są widoczne na zespole szczecin (2) jako liniowe odgraniczenia (35, 37).
27. 27. Wyrób według zastrz. 21, znamienny tym, że odgraniczenie (38) stanowi linia graniczna różnobarwnych stref (37) szczeciny (36).
28. 28. Wyrób według zastrz. 21, znamienny tym, że składające się z rdzenia (20, 26) i otoczki (21, 27) szczeciny (19, 25) mają oznakowanie stanowiące odgraniczenie (22, 23, 24), które jest usytuowane na otoczce i/lub rdzeniu.
29. 29. Wyrób według zastrz. 28, znamienny tym, że rdzeń (26) szczeciny (25) ma odgraniczenie (24) znajdujące się w mniejszej odległości od końca użytkowego szczeciny (25) niż odgraniczenie (23) umieszczone na otoczce (27).
30. 30. Wyrób według zastrz. 28 albo 29, znamienny tym, że otoczka (21) składa się z przeźroczystego tworzywa sztucznego a rdzeń (20) ma przeświecające oznakowanie.
31. 31. Wyrób według zastrz. 21 albo 22, albo 23, albo 24, albo 25, albo 26, albo 27, albo 28, albo 29, znamienny tym, że szczeciny (3, 13, 19, 25, 28, 34, 36) składają się z polimeru napełnionego pigmentami zmieniającymi barwą pod działaniem promieni laserowych.
32. 32. Wyrób według zastrz. 28 albo 29, znamienny tym, że rdzeń (20, 26) i otoczka (21, 27) szczeciny (19, 25) składają się z różnych polimerów i/lub z polimerów napełnionych różnymi pigmentami.
33. 33. Wyrób według zastrz. 21 albo 22, albo 23, albo 24, albo 25, albo 26, albo 27, albo 28, albo 29, znamienny tym, że szczeciny (3) mają oznakowania utworzone metodą strumieniową.
34. 34. Wyrób z według zastrz. 21 albo 22, albo 24, albo 29, albo 30, znamienny tym, że szczeciny (3) mają warstwą wierzchnią pokrytą farbą, która jest przerwana w obrąbie odgraniczenia.
35. 35. Wyrób według zastrz. 21, znamienny tym, że szczeciny (28), które na swych końcach użytkowych są rozdzielone tworząc flagi (30), mają odgraniczenia (31) usytuowane na tych flagach.
36. 36. Wyrób z według zastrz. 21 albo 22, albo 23, albo 24, albo 25, albo 26, albo 27, albo 28, albo 29, albo 35, znamienny tym, że w pobliżu widocznych na szczecinach odgraniczeń ma usytuowany co najmniej jeden napis/symbol objaśniający stan użytkowy zespołu szczecin (2).