PL204126B1

PL204126B1 - Sposób wytwarzania wyrobów szczecinowych oraz wyrób szczecinowy

Info

Publication number: PL204126B1
Application number: PL365630A
Authority: PL
Inventors: Georg Weihrauch
Original assignee: Geka Brush Gmbh
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2009-12-31
Also published as: HUP0302917A2; BR0112332A; US7503093B2; HK1057461A1; EP1299017A1; US20030163884A1; EP1299017B1; ZA200210090B; DE50115197D1; DE10033256A1; AP2003002717A0; CN1187007C; MA25759A1; BG107442A; CA2415140A1; SK1722003A3; MXPA02012600A; NO20030084D0; NO20030084L; PL365630A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobów szczecinowych oraz wyrób szczecinowy.

Wyroby szczecinowe, do których zalicza się zwłaszcza szczotki wszelkiego rodzaju, pędzle i miotły, wytwarza się przeważnie w sposób mechaniczny, przy czym najpierw wytwarza się noś nik z otworami, w których umieszcza się mechanicznie wią zki szczeciny. Wraz z pojawieniem się tworzyw sztucznych, korpusy szczotek wytwarza się przez odlewanie, albo formowanie wtryskowe, a szczeciny mocuje się w tradycyjny, mechaniczny sposób lub też ostatnimi czasy również za pomocą sposobów termicznych. We wszystkich tych przypadkach trzeba najpierw wytworzyć monofilamenty szczecinowe w procesie wytłaczania albo przędzenia, które trzeba ewentualnie pociąć i następnie zamocować na nośniku. W technice zakotwiczania stosowanej obecnie jeszcze w przeważającym stopniu, szczeciny pętelkuje się i za pomocą kotwicy z metalu wtłacza się w korpus szczotki.

W celu dalszej racjonalizacji podejmowano próby formowania, jako jednej części szczecin albo ich wiązek razem z nośnikiem i łączenia nośnika z korpusem szczotki.

Z opisów patentowych GB 788/1861 oraz GB 24 935/1896 znane jest już od ponad stu lat odlewanie szczecin i łączącego je nośnika z elastycznego materiału, takiego jak guma lub tym podobne, a nastę pnie mocowanie na wł a ś ciwym, sztywnym korpusie szczotki.

Ponadto z opisów DE 941 364, GB 2 151 971, US 301 644, 4 244 076, US 5,040,260, US 5,966,771, WO 98/03097 znane jest wytwarzanie elementów czyszczących, skupionych w grupy razem z łączącym je nośnikiem w jednym procesie formowania wtryskowego i łączenie później nośnika z korpusem szczotki albo też w procesie dwuskładnikowego formowania wtryskowego.

Z opisu US 5,926,900 znane jest takż e wytwarzanie cał ego korpusu szczotki i szczecin jako jednoczęściowego elementu, formowanego wtryskowo.

Urządzenie do jednoczęściowego wtryskiwania nośnika i szczecinowych elementów roboczych znane jest także z opisu GB 2 151 971A.

Szczotki tego rodzaju praktycznie były stosowane tylko w dziedzinie pielęgnacji włosów albo w wą skim zakresie - jako szczoteczki jednorazowego uż ytku. Powodem niedostatecznej ich przydatności był fakt, że formowane wtryskowo szczeciny mają o wiele za małą wytrzymałość zmęczeniową na zginanie przy obciążeniach przemiennych, gdyż w przeciwieństwie do szczecin, otrzymywanych w trakcie procesu przędzenia, nie mają one koniecznej dla stabilności, struktury cząsteczkowej, która charakteryzuje się przede wszystkim równoległą w szczecinach orientacją wzdłużną łańcuchów cząsteczkowych. Należy je raczej traktować zatem bardziej jako elementy robocze albo czyszczące niż jako szczeciny. Niedostateczną stabilność stwierdzono zwłaszcza w obszarze osadzenia elementów roboczych w nośniku, gdyż tam całkowicie brakuje orientacji cząsteczkowej. Prowadzi to do tego, że elementy robocze, ustawione prawidłowo bezpośrednio po wytwarzaniu, po krótkim okresie użytkowania zmieniają swoje położenie, zwłaszcza przeginają się, przechylają i nie podnoszą się ponownie. Ponadto, technologia ta wymaga zastosowania jednego i tego samego tworzywa sztucznego na elementy robocze i nośnik, co w przypadku tworzyw sztucznych wysokiej jakości, z których muszą składać się szczeciny, przeznaczone do specjalnych wymagań, prowadzi do odpowiednio wysokich kosztów. Każde obniżenie kosztów wymusza kompromis w wyborze tworzywa sztucznego. Pozostają jednak znaczne niedogodności techniczno-użytkowe, co powoduje, że szczotki tego rodzaju nadają się jedynie do niewielu przypadków zastosowania. Nie jest również możliwe dostosowanie do danego zastosowania różnych materiałów, na nośnik i szczeciny albo na szczeciny między sobą, zwłaszcza pod względem mechanicznej wytrzymałości, właściwego materiałowi współczynnika tarcia, barwy i tak dalej.

Ponadto, z opisu US 2 621 639 znane są szczotki, w których elementy robocze nie stanowią szczecin we właściwym znaczeniu, lecz „trzpienie”, „sworznie”, wstęgi lub tym podobne. Chodzi tu o formowane wtryskowo elementy robocze, wykonane najczęściej z gumy albo tworzyw sztucznych mających elastyczność gumy, na przykład z elastomerów i mające większy przekrój poprzeczny, najczęściej również mniejszą długość niż szczeciny. Ta masywna budowa „szczeciny” jest konieczna z dwóch powodów. Z jednej strony otrzymuje się wskutek tego tylko stosunkowo zadowalają c ą stabilność i wytrzymałość zmęczeniową przy obciążeniu przemiennym, z drugiej zaś strony kanały kształtujące nie mogą być zbyt wąskie lub zbyt głębokie ze względu na technikę formowania wtryskowego, aby z jednej strony zapewnić wystarczające wypełnienie wyrobem formy, z drugiej zaś strony aby umożliwić wyjmowanie wyrobu z formy. Właściwości tych elementów roboczych polegają na miękkim działaniu na powierzchni nimi pocieranej, przy podwyższonym współczynniku tarcia, a zatem na działaniu polegającym na pocieraniu i masowaniu, jednakże bez osiągania efektu aktywnego szczotkowania.

PL 204 126 B1

Typowym przypadkiem zastosowania są szczotki do włosów, służące przede wszystkim do rozdzielania i porządkowania włosów, które mają pocierać skórę głowy jedynie w sposób masujący. Na sztywność ich elementów roboczych można wpływać w zasadzie jedynie poprzez średnicę i stosunek średnica/długość oraz poprzez twardość tworzywa sztucznego.

Szczotka według opisu US 2 621 639 wytwarzana jest przez formowanie wtryskowe, przy czym elastyczną cienką płytę nośną z perforacją, odpowiednio do rozmieszczenia elementów roboczych, wkłada się do formy wtryskowej, mającej wiele kanałowych wnęk do formowania, przylegających do otworów perforacyjnych nośnika i służących do formowania według kształtu trzpieniowych elementów roboczych. Na przeciwległej stronie - stronie wtryskiwania - umieszczone są kanały rozprowadzające, prowadzące roztopione tworzywo sztuczne, na przykład nylon, do poszczególnych otworów perforacyjnych i do przylegających kanałów kształtujących. Kanały kształtujące w obszarze bezpośredniego połączenia z perforacją nośnika, posiadają najpierw rozszerzenie. W ten sposób, po obydwu stronach cienkiej płyty nośnej wytwarza się pogrubienie tak, że element roboczy jest osiowo ustalony w obydwu kierunkach. Chociaż zastosowany nylon nadawałby się do uzyskania właściwości podobnych szczecinie, nie stosuje się go tutaj, gdyż przynajmniej przy podstawie elementów czyszczących ze względu na pogrubienie nie może powstać zorientowana wzdłużnie struktura cząsteczkowa.

To samo dotyczy innej znanej z opisu EP-B1-0 120 229 szczotki do włosów, w której najpierw wtryskuje się nośnik z tulejowymi, stożkowymi nasadkami, a następnie do tulei wtryskuje się następnie tworzywo sztuczne jako rdzeń. Na odwrotnej stronie, rdzenie połączone są drugą płytą nośną z tego samego materiału. Również w tym przypadku najważniejszą rolę spełnia kształtowe, stałe pod względem osiowym, połączenie obydwu części powodujące, że elementy robocze stają się jeszcze bardziej masywne.

Również w szczotkach i miotłach ujawnionych w opisach US 5 040 260, US 5 966 771 znane są takie elementy czyszczące. Szczotki te są ukształtowane jako dwuczęściowe.

Natomiast z opisów US 1 924 152, 2 139 242, DE 826 440, WO 00/64307 znane jest w przypadku szczotek do zębów, połączenie obszaru, obsadzonego szczeciną z konwencjonalnych szczecin, mających uznany, dobry efekt czyszczący i elementów czyszczących w postaci „sworzni” względnie „trzpieni” z tworzywa sztucznego o elastyczności gumy.

Na pos. 1 i pos. 2 rysunku przedstawione jest rozwiązanie znane ze stanu techniki. Pos. 1 przedstawia częściowy przekrój przez wytwarzaną w konwencjonalny sposób jednoczęściową jednostkę, składającą się z nośnika i szczecin, a pos. 2 powiększony widok szczegółu z pos. 1.

Na pos. 1 i 2 przedstawione są przekroje cząstkowe wyrobu szczecinowego, przykładowo wycinek w obszarze główki szczoteczki do zębów, którą wytwarza się jednoczęściowo za pomocą formowania wtryskowego, jak przykładowo przedstawiono w opisie US 5 926 900.

Szczoteczka składa się z nośnika 1 i z równoległych szczecinowych elementów roboczych w postaci „trzpieni” albo „sworzni”, które biegną stożkowo od nośnika do swobodnego końca. Nośnik i elementy robocze wytwarza się w formie wtryskowej, mają cej wnę k ę , odpowiadają c ą gotowemu wyrobowi szczecinowemu. Przy doprowadzaniu roztopionego materiału z tworzywa sztucznego zgodnie ze strzałką 3, najpierw napełnia się tę część wnęki, która kształtuje nośnik, a następnie kanały kształtujące elementy robocze 2. Powstają elementy robocze o dużej średnicy i stosunkowo dużym stosunku średnica/długość. W stopionym materiale występują cząsteczki polimerów w nieuporządkowanej, skłębionej strukturze, która w obszarze nośnika 4 w zasadzie pozostaje zachowana. Przy wejściu w kanał y kształ tują ce dla elementów roboczych 2, ze wzglę du na zmniejszenie przekroju poprzecznego ma miejsce w pewnym stopniu orientacja wzdłużna łańcuchów cząsteczkowych, jak to zaznaczono w obszarze przejściowym 5. Na dalszej drodze stopionego materiał u powstaje wskutek tarcia o ś cianki przepływ ścinający, który przynajmniej w zewnętrznym, bliskim powierzchni obszarze trzpieniowego elementu roboczego, prowadzi do pewnej orientacji cząsteczkowej. Rozmiar orientacji wzdłużnej jest miarodajny dla elastyczności przy zginaniu i wytrzymałości zmęczeniowej na zginanie przy obciążeniu przemiennym oraz zdolności do ponownego podnoszenia się elementu czyszczącego. Jak widać na pos. 2, element roboczy 2 na przejściu 5 z nośnika 4 ma swe najsłabsze miejsce, gdyż tutaj orientacja cząsteczkowa jest jeszcze całkowicie niewystarczająca i wytwarza się również na dalszej długości w zasadzie jedynie blisko powierzchni.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania wyrobów szczecinowych, dzięki któremu można by wykorzystać znane zalety techniki formowania wtryskowego, a jednocześnie wytwarzać wyroby szczecinowe, których szczeciny dorównywałyby pod względem jakości i właściwości technicznych szczecinom, wytworzonym przez wytłaczanie z przędzeniem.

PL 204 126 B1

Wychodząc od znanego sposobu wytwarzania, w którym szczecinowe elementy robocze umieszczone na nośniku wytwarza się poprzez wtryskiwanie stopionego materiału z tworzywa sztucznego w kształtujące je kanały, zadanie wynalazku zostało rozwiązane dzięki temu, że nośnik wytwarza się z przerwaniami, które na co najmniej części swojej wysokości wykonuje z najmniejszą szerokość wynoszącą < 3 mm i ustala się stosunek tej szerokości do drogi przepływu roztopionego materiału tworzywa sztucznego, odpowiadającej wysokości przerwań i długości kanałów kształtujących dla szczecin w granicach < 1:5 i poprzez przerwania prowadzi się roztopiony materiał i w przylegających kanałach kształtujących wytwarza się szczeciny, po czym gotowy wyrób wyjmuje się.

Korzystnie, stosunek najmniejszej szerokości przerwań do drogi przepływu roztopionego materiału ustala się w granicach < 1:10, a stosunek najmniejszej szerokości przerwań do drogi przepływu roztopionego materiału ustala się w granicach 1:250.

W sposobie według wynalazku, w prowadzonym przez przerwania roztopionym materiale tworzywa sztucznego co najmniej w brzegowym obszarze powstających szczecin wytwarza się cząsteczkową orientację wzdłużną.

Przerwania w nośniku wykonuje się z taką wysokością, aby przeprowadzany roztopiony materiał pozostawał w przerwaniach, aż do chwili uzyskania wystarczającej cząsteczkowej orientacji wzdłużnej.

Według wynalazku, szczeciny wytwarza się o różnej długości, względnie wytwarza się szczeciny z różnie ukształtowanymi końcami, albo profilowaniem wzdłużnym lub wytwarza się jako puste szczeciny.

Korzystnie, po ukształtowaniu pustych szczecin wtryskuje się w nie co najmniej jeden następny roztopiony materiał z tworzywa sztucznego dla wytworzenia szczeciny rdzeniowej.

Według wynalazku, pustą szczecinę wytwarza się z perforacjami, poprzez które wyprowadza się następny stopiony materiał z tworzywa sztucznego i wytwarza się występy, wystające poza szczecinę.

W innym wykonaniu, przed ukształtowaniem pustej szczeciny, wytwarza się szczecinę rdzeniową, a następnie co najmniej częściowo natryskuje się ją roztopionym materiałem z tworzywa sztucznego i wytwarza się otaczającą pustą szczecinę.

W sposobie według wynalazku, nośnik, po stronie doprowadzania roztopionego materiału zaopatruje się w co najmniej jedno wgłębienie i w co najmniej jedno przerwanie, odchodzące od niego do przeciwległej strony, zaś wgłębienie przy formowaniu wtryskowym szczecin wypełnia się co najmniej częściowo roztopionym materiałem z tworzywa sztucznego na szczeciny.

Korzystnie, wytwarza się przestrzenny nośnik z przerwaniami, przez które od wewnątrz wtryskuje się roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny.

Według wynalazku, przestrzenny nośnik wytwarza się w postaci odcinka rury, który wytwarza się zamknięty na co najmniej jednym końcu.

Pustą przestrzeń otoczoną przez przestrzenny nośnik co najmniej częściowo wypełnia się roztopionym materiałem z tworzywa sztucznego na szczeciny.

Korzystnie, nośnik wytwarza się przez formowanie wtryskowe z przerwaniami, względnie prefabrykuje się nośnik z przerwaniami i umieszcza się go w formie wtryskowej, mającej kanały kształtujące dla szczecin.

Według wynalazku, nośnik i szczeciny wytwarza się w trakcie dwu- lub wieloskładnikowego formowania wtryskowego, przy czym po ukształtowaniu nośnika z przerwaniami, przez przerwania wtryskuje się roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny i wytwarza się szczeciny.

Korzystnie, przerwania wykonuje się w nośniku w ustawieniu leżącym w jednej linii z kanałami, względnie w ustawieniu pod kątem do kanałów.

Zgodnie ze sposobem, przerwania wykonuje się z przekrojem poprzecznym w rodzaju dyszy przędzalniczej, zwężającym się od strony doprowadzania roztopionego materiału na nośnik do strony przeciwległej, korzystnie ze stopniowo zwężającym się przekrojem poprzecznym, albo przerwania po stronie doprowadzania roztopionego materiału wytwarza się z zukosowaniem wlotowym, względnie po stronie doprowadzania roztopionego materiału i/lub po przeciwległej stronie wytwarza się z kołnierzem.

Według wynalazku, przerwania w nośniku profiluje się wzdłużnie, względnie poprzecznie i wykonuje się w nośniku w miejscach rozmieszczenia szczecin w gotowym wyrobie.

Korzystnie, nośnik wytwarza się co najmniej w częściowych obszarach z co najmniej dwóch warstw z różnych materiałów, a szczeciny wytwarza się z co najmniej dwóch różnych tworzyw sztucznych.

PL 204 126 B1

Zgodnie ze sposobem, szczeciny po formowaniu wtryskowym rozciąga się, na ich całej długości, względnie na części ich długości, korzystnie szczeciny rozciąga się względnie wydłuża się za pomocą sił rozciągających i/lub zmiennych sił podczas zginania.

Korzystnie, na końcach szczecin, leżących naprzeciwko nośnika kształtuje się podporę, a wytworzone szczeciny rozciąganiu siłami rozciągającymi, zwiększającymi odstęp między nośnikiem a podporą , którą po rozcią gnię ciu oddziela się .

Według wynalazku, podporę wykonuje się w postaci główek, które odkształca się podczas rozciągania szczecin i dostosowuje się je do szczecin.

Na końce szczecin natryskuje się łączącą je płytową podporę, podporę oddziela się po rozciągnięciu szczecin tworząc swobodne końce szczecin.

Korzystnie, siły rozciągające doprowadza się stopniowo.

Szczeciny po formowaniu wtryskowym, względnie po rozciąganiu stabilizuje się termicznie albo chemicznie.

Według wynalazku, nośnik z wytworzonymi szczecinami łączy się z korpusem szczotki, względnie z uchwytem.

Korzystnie, nośnik i szczeciny wytwarza się z tego samego tworzywa sztucznego, względnie z różnych, różnie modyfikowanych albo mających różne barwy tworzyw sztucznych, najkorzystniej takie tworzywa sztuczne, które zgrzewają się ze sobą.

Według wynalazku, co najmniej na szczeciny stosuje się tworzywa sztuczne albo mieszaniny tworzyw sztucznych z wypełniaczami polepszającymi właściwości chemiczne, fizyczne, mechaniczne albo użytkowo-techniczne, korzystnie na szczeciny, względnie nośnik stosuje się tworzywa sztuczne z wypełniaczami działającymi przeciwbakteryjnie, które stanowią włókna zwłaszcza o długości, która jest co najmniej częściowo większa niż najwęższy przekrój poprzeczny przerwań w nośniku.

Korzystnie, stosuje się włókna z tworzywa sztucznego, którego temperatura topnienia leży blisko temperatury topnienia tworzywa sztucznego stosowanego na szczeciny, albo włókna z monofilamentów przędzonych z wytłaczaniem.

Za pomocą sposobu według wynalazku inicjuje się nową drogę wytwarzania wyrobów szczecinowych. Według wynalazku, otrzymuje się nośnik ze szczecinami, który sam może tworzyć korpus szczotki albo jego część, na przykład w postaci wkładki lub tym podobnej. Służy ona jednocześnie jako „tracone narzędzie dla wytwarzanych przez formowanie wtryskowe szczecin. W przerwaniach, działających dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu jak dysza przędzalnicza, ze względu na efekty spiętrzenia i tarcie o ścianki powstaje, przepływ rozciągający stopiony materiał ze stosunkowo wysokimi siłami ścinającymi w obszarze blisko ścianek. Prowadzi on do tego, że struktura cząsteczkowa wewnątrz stopionego materiału, względnie uplastycznionego materiału zostaje zorientowana w kierunku przepływu, zaś sama orientacja kontynuowana jest w kanałach kształtujących szczecinę, przy czym długość płynięcia roztopionego materiału dobrana według wynalazku, w stosunku do najwęższego miejsca w przerwaniu, optymalizuje cząsteczkową orientację wzdłużną. To samowzmocnienie szczecin przez orientację wzdłużną łańcuchów cząsteczkowych występuje szczególnie wyraźnie w przypadku częściowo krystalicznych tworzyw termoplastycznych. Poza tym, w przypadku wyrobu szczecinowego wytworzonego według wynalazku, w porównaniu z wyrobem szczecinowym wytworzonym jednoczęściowo, w nośniku umieszczona jest krótsza długość częściowa szczeciny, mianowicie jej korzeń, który jest podtrzymywany przez nośnik. Ten obszar korzenia jest pod względem wytrzymałości najwrażliwszym obszarem, gdyż nie występuje tam jeszcze orientacja cząsteczek lub występuje jedynie w nieznacznym stopniu. Dzięki tej stabilizacji otrzymuje się nie tylko wyższą wytrzymałość na zginanie, zwłaszcza wytrzymałość zmęczeniową na zginanie przy obciążeniach przemiennych, lecz także większą wytrzymałość na rozciąganie. W porównaniu ze znaną technologią wyrobów szczecinowych wytwarzanych jednoczęściowo jest podwyższona siła gnąca, konieczna do odchylenia szczeciny o 40% i więcej. Również moduł sprężystości wzdłużnej zostaje zauważalnie podwyższony. Ponieważ również znacznie podnosi się wytrzymałość na rozciąganie, można łatwo wyjmować z formy również szczeciny mające mały przekrój poprzeczny i dużą długość.

Sposobem według wynalazku można przetwarzać w zasadzie wszystkie tworzywa sztuczne w postaci zdolnej do płynię cia, przy czym ze względu na zakres wymagań, na szczeciny korzystnie stosuje się tworzywa termoplastyczne albo tworzywa termosprężyste lub ich mieszaniny, gdyż w tych tworzywach sztucznych najwyraźniej występuje orientacja cząsteczkowa.

Nośnik można wytwarzać w zasadzie ze wszystkich dowolnych materiałów, zwłaszcza z tworzyw sztucznych o innych właściwościach mechanicznych niż te, jakie mają szczeciny, z tworzyw

PL 204 126 B1 sztucznych o innych modyfikacjach, barwach lub tym podobnych, lecz również z materiałów nie będących tworzywami sztucznymi, takimi jak drewno, metal lub tym podobne. Przerwania w nośniku można, w zależności od materiału nośnika wykonywać poprzez odlewanie, wytapianie, laserowanie, formowanie wtryskowe, tłoczenie, wiercenie lub tym podobne. Mogą być one dowolnie rozmieszczone. Przy bardzo bliskim rozmieszczeniu, możliwym za pomocą sposobu według wynalazku, szczeciny występują odpowiednio blisko siebie w postaci wiązek, wstęg albo pakietów. Przerwania mogą być również umieszczone w większym odstępie, w celu otrzymania szczecin stojących we wzajemnym większym odstępie. Rozmieszczenie szczecin może być dowolne, aby uzyskać wyrób ze szczeciną rozmieszczoną stosownie do potrzeb. Przerwania mogą być profilowane równolegle do osi, w celu wytworzenia wzdłużnie profilowanych szczecin.

Na stopień cząsteczkowej orientacji wzdłużnej wpływa się z jednej strony poprzez przekrój poprzeczny i poprzez absolutną wysokość przerwań. Im węższy jest przekrój poprzeczny i większa wysokość przerwań, tym wyraźniejszy jest przepływ ścinający przy wtryskiwaniu przelotowym roztopionego materiału. Na przepływ ścinający ma wpływ również ciśnienie wtryskiwania, względnie prędkość wtryskiwania. Wraz z wzrastającą prędkością wtryskiwania roztopionego materiału wyraźnie zwiększa się wytrzymałość na zginanie utworzonej szczeciny, zwłaszcza gdy uwzględnia się parametry najmniejszej szerokości przerwań i stosunku tej szerokości do drogi przepływu roztopionego materiału.

Na wytworzenie przepływu ścinającego można ponadto wpływać poprzez kształt przerwań w kierunku promieniowym i osiowym. W przypadku przerwań o profilowanym przekroju poprzecznym, w zarysach profilu tworzy się silniejszy przepływ ścinający niż w rdzeniu. Również przekrój poprzeczny zmniejszający się od strony wtryskiwania do strony przeciwległej, prowadzi w kierunku strony wylotowej do bardziej stromego przebiegu prędkości. Przykładowo za pomocą stożkowych lub stopniowych przewężeń w przerwaniach można wytworzyć przepływ rozciągający, wpływający na orientację wzdłużną łańcuchów cząsteczkowych.

Dzięki temu uzyskuje się również możliwość wytwarzania szczecin o różnej długości tak, że końce jednych szczecin w gotowym wyrobie wystają ponad końce drugich szczecin.

Ponieważ przerwania w nośniku działają w rodzaju dyszy przędzalniczej, to cząsteczkową orientację wzdłużną otrzymuje się niezależnie od długości szczecin tak, że utworzone szczeciny mają zawsze jednakowo dobre właściwości zginania i zdolność do podnoszenia się. Również same kanały kształtujące na szczeciny w łatwy sposób dopasowuje się do potrzeb tak, że w całkowitym obszarze obsadzonym szczeciną można otrzymać dokładnie określoną topografię, dostosowaną do danego celu zastosowania wyrobu szczecinowego. W konwencjonalnych szczotkach, zwłaszcza szczotkach do zębów, topografię tę wytwarza się mechanicznymi sposobami obróbkowymi, które siłą rzeczy nie dopuszczają dużych dokładności.

Ponadto, szczeciny można wytwarzać w trakcie formowania wtryskowego z różnie ukształtowanymi końcami, aby również w ten sposób dostosować działanie poszczególnych szczecin lub całego obszaru obsadzonego szczeciną do celu zastosowania wyrobu.

Według wynalazku, wytwarza się także puste szczeciny, które są na wolnym końcu otwarte lub zamknięte. W pierwszym przypadku są one ukształtowane w postaci kanałów. Występuje tu, ze względu na tarcie o ścianki, cząsteczkowa orientacja nie tylko na zewnętrznej stronie, lecz również na wewnętrznej ściance pustej szczeciny. Pusta szczecina może być również wypełniona dowolnymi wypełniaczami, dopasowanymi do celu zastosowania wyrobu.

Oprócz tego, po formowaniu wtryskowym pustych szczecin, do pustej przestrzeni szczecin można wtryskiwać inny roztopiony materiał z tworzywa sztucznego, w celu wytworzenia szczeciny rdzeniowej. Również tutaj występuje, ze względu na przepływ ścinający na wlocie pustej szczeciny i wskutek tarcia o ścianki, na jej ściance wewnętrznej cząsteczkowa orientacja wzdłużna na powierzchni szczeciny rdzeniowej.

W ten sposób otrzymuje się wieloskładnikową szczecinę, przy czym użyte tworzywa sztuczne mogą być ponownie dostosowane do celu zastosowania wyrobu. Przykładowo, rdzeń wypełniający pustą szczecinę można wytwarzać z „tańszego” i/lub sztywniejszego przy zginaniu materiału, podczas gdy płaszcz zewnętrzny szczeciny, jest wytwarzany z „lepszego” materiału, bezpośrednio dostosowanego do celu zastosowania wyrobu szczecinowego, przykładowo służy jako warstwa użytkowa, w celu wytworzenia bardziej polerującego lub bardziej szlifującego działania. Płaszcz może również tworzyć miększą warstwę użytkową w taki sposób, że przy jej zużyciu rdzeń wewnętrzny odsłania się, zwłaszcza zaś w przypadku różnej barwy rdzenia i płaszcza, służy jako wskaźnik zużycia. Oczywiście również wewnętrzna ścianka pustej szczeciny, względnie rdzeń może być profilowany, w celu polepszenia

PL 204 126 B1 przyczepności. Równocześnie wskutek powiększonej powierzchni podwyższa się tarcie o ścianki strumienia stopionego materiału i wspomaga się cząsteczkową orientację wzdłużną.

Ponieważ roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczecinę rdzeniową jest wtryskiwany przelotowo przez perforację w pustej szczecinie i tworzy wystające występy, to w ten sposób można otrzymać na powierzchni szczeciny różne struktury zarówno poprzez kształt występów, jak i przez dobór samego materiału. Występy mogą mieć kształt wybrzuszeń, np. podobnych do supłów na przędzy, palców albo nici. Poprzez odpowiednie nadanie wymiarów, perforacje mogą również oddziaływać w rodzaju dyszy przędzalniczej.

Nośnik może być wstępnie prefabrykowany z wgłębieniem i wkładany do formy, lub wgłębienie formuje się na nośniku przy formowaniu wtryskowym nośnika z pierwszego materiału, a przy następującym potem wtryskiwaniu szczecin, wgłębienie wypełnia się co najmniej częściowo drugim materiałem, tworzącym szczeciny tak, że szczeciny są ze sobą połączone na swych korzeniach.

Wgłębienie oznacza tutaj każdy rodzaj wydrążenia, prowadzący do połączenia szczecin. Może ono obejmować na całej powierzchni wszystkie szczeciny na tylnej stronie, lub też może składać się z pojedynczych mostków albo mostków umieszczonych na kształt kratki, łączących szczeciny ze sobą. Zapas roztopionego materiału znajdujący się we wgłębieniu służy przy dogniataniu przez agregat wtryskowy, do późniejszego dostarczania roztopionego materiału do kanałów kształtujących dla szczecin. W zakrzepniętym stanie wytwarza on rodzaj połączenia kształtowego między szczecinami a nośnikiem i pochłania przynajmniej częściowo siły wyciągające, działające na szczecinę. Może on ponadto tworzyć wraz z nośnikiem korpus szczotki. Ponieważ nośnik jest zamocowany w formie wtryskowej, roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny może być wtryskiwany pod wysokim ciśnieniem, nawet jeśli nośnik nie jest jeszcze całkiem zakrzepnięty lub gdy jest wykonany z podatnego tworzywa sztucznego, na przykład z elastomeru, ponieważ przerwania w postaci dysz przędzalniczych cały czas zachowują swój kształt.

Jeżeli wytwarza się przestrzenny, na przykład co najmniej częściowo cylindryczny nośnik z przerwaniami, działającymi jak dysza przędzalnicza, a roztopiony materia ł z tworzywa sztucznego na szczeciny wtryskuje się od wewnątrz przez przerwania, to dzięki temu można wytwarzać okrągłe szczotki, szczotki do tuszu do rzęs - maskary i tym podobne, i tym samym można otrzymywać dowolne topografie powierzchni szczotkującej, dzięki szczecinom o różnej długości, których w przypadku okrągłych szczotek dotychczas nie można było w ogóle osiągnąć lub tylko w bardzo niewystarczającym stopniu.

Jeśli cylindryczny nośnik wytwarza się zamknięty na co najmniej jednym końcu, to wtedy przykładowo można wytwarzać szczotki do toalet, szczotki do butelek lub tym podobne.

Przy małych przekrojach poprzecznych nośnika, na przykład w przypadku szczotek do tuszu do rzęs, nośnik może pozostać całkowicie wypełniony i w ten sposób można otrzymać masywny wyrób. Przy większych przekrojach poprzecznych, szczególnie obciążone miejsca nośnika mogą być częściowo wypełniony. Możliwe jest również, uzyskiwanie częściowego wypełnienia w postaci usztywniających żeber lub tym podobnych lub zaopatrzenie go w kanały, służące do wprowadzania stosownego medium do szczecin lub między szczeciny.

Jak już wspomniano, nośnik i szczeciny można wytwarzać w jednym procesie formowania wtryskowego. W wielu przypadkach może chodzić przy tym już o kompletną szczotkę. Ewentualnie można także otrzymany nośnik z obszarem obsadzonym szczeciną powlekać innym stopionym materiałem, również w tym samym wieloskładnikowym procesie formowania wtryskowego lub też w jednym lub kilku etapach formowania wtryskowego, w celu pokrycia przykładowo również strony odwrotnej nośnika szczeciny i wykonania większego korpusu szczotki, ewentualnie także równocześnie trzonka, uchwytu, lub tym podobnych. Nośniki, korpusy i szczeciny mogą również być wytwarzane z różnych tworzyw sztucznych oraz z wypełnionych albo niewypełnionych tworzyw sztucznych, jak również z tworzyw sztucznych mających róż ne barwy.

Dzięki temu, że przerwania w nośniku są profilowane, wzdłużnie i/lub poprzecznie, to można uzyskać profilowane powierzchnie użytkowe na zewnętrznej stronie szczeciny, dopasowane do celu zastosowania wyrobu. Również tarcie o ścianki ulega podwyższeniu ze względu na większą powierzchnię i poprzez to wzmacnia się przepływ ścinający.

W celu wspierania rozciągania wytworzonych szczecin przy działaniu sił rozciągających, na końcach szczecin wytwarza się podporę, na przykład w postaci pogrubienia. Rozciąganie następuje wtedy poprzez siłę rozciągającą, powiększającą odstęp między nośnikiem a podporą, przy czym równocześnie można odkształcać powstałe pogrubienia, dostosowując je do szczecin. Można również

PL 204 126 B1 wytwarzać podpory, które łączą kilka lub wszystkie szczeciny i które później oddziela się. Rozciąganie może następować w jednym etapie lub także w wielu etapach o mniejszej sile rozciągającej w każdym etapie lub też jedynie na częściowych długościach szczecin.

Ewentualnie zamiast rozciągania albo dodatkowo do niego można przeprowadzać stabilizowanie, przykładowo w sposób termiczny albo chemiczny lub też poprzez modyfikacje w materiale z tworzywa sztucznego. W ten sposób formowane wtryskowo szczeciny uzyskują własności dorównujące jeszcze bardziej wartościom wytłaczanych, względnie przędzonych szczecin.

Jeśli na nośnik i szczeciny stosuje się jednakowe tworzywa sztuczne, to tak można regulować procesem formowania wtryskowego, że szczeciny stapiają się z nośnikiem. Ma to miejsce również wtedy, gdy stosuje się różne tworzywa sztuczne, mające wystarczające powinowactwo względem siebie. W ostatnim przypadku tworzywa sztuczne na nośnik i szczeciny tak się wybiera albo modyfikuje, że są w stanie sprostać danemu obciążeniu, przy czym z reguły na szczeciny stosuje się tworzywa termoplastyczne o wyższej jakości. Zgrzewanie albo roztapianie szczecin z nośnikiem prowadzi do bezszczelinowego połączenia. Takie szczotki spełniają najwyższe wymagania dotyczące higieny, jakie stawia się przykładowo szczotkom do zębów, szczotkom medyczno-terapeutycznym lub też takim szczotkom, które stosuje się przy przetwarzaniu i obróbce artykułów spożywczych. Tę właściwość można wspierać dodatkowo jeszcze poprzez to, że na szczeciny i/lub nośnik stosuje się tworzywa sztuczne mające właściwości przeciwbakteryjne.

Ponadto, co najmniej szczeciny można wytwarzać z tworzywa sztucznego, które posiada określone właściwości chemiczne, fizyczne, mechaniczne lub użytkowo-techniczne. Chodzi przy tym o wypełniane tworzywa sztuczne, przykładowo takie, które wypełnione są cząsteczkami, włóknami lub tym podobnymi. W przypadku stopionego materiału z tworzywa sztucznego, wypełnionego włóknami, również włókna ustawiają się przy wtryskiwaniu przelotowym przez przerwania w kierunku wzdłużnym i poprzez obce wzmocnienie wspierają, wzmocnienie w łasne, uzyskane przez orientację cząsteczkową szczeciny. Włókna albo wypełniacze mogą być wykonane z tego samego polimeru jak stopiony materiał i mogą być w niego wmieszane, ewentualnie mogą być również modyfikowane, w celu podniesienia temperatury topnienia, aby mogły pozostać jako ciała stałe w stopionym materiale i prowadzić do ukształtowania powierzchni szczeciny. Jeśli temperatury topnienia szczecin i materiału włóknistego leżą blisko siebie, wtedy ułatwione jest związanie przez powierzchniowe roztopienie. Stabilizujące działanie włókien jest szczególnie wtedy wyraźne, gdy otrzymuje się je z przędzonego monofilamentu.

Jak już wspomniano, poprzez następujące rozciąganie całej długości lub częściowych długości szczecin, zwiększa się orientację wzdłużną cząsteczek polimerów tak, że szczecina uzyskuje doskonałą wytrzymałość na zginanie, a przede wszystkim wytrzymałość zmęczeniową na zginanie przy obciążeniu przemiennym, przy równoczesnym podwyższeniu modułu sprężystości wzdłużnej. Wskutek tego, również w przypadku wtryskiwanych szczecin, zachowane zostaje ustawienie pierwotne szczeciny, nawet po dłuższym czasie użytkowania. Podobnie polepsza się twardość powierzchni tak, że również punktowe zewnętrzne siły działające przy stosowaniu nie prowadzą do uszkodzeń powierzchni, a wskutek tego do miejsc podatnych na pęknięcie. Wszystko to dotyczy krystalicznych względnie częściowo krystalicznych polimerów w szczególności, jednakże również bardziej lub mniej amorficznych polimerów, w odpowiednim stopniu.

Reasumując, sposób według wynalazku pozwala, po raz pierwszy na nieograniczone całkowicie zautomatyzowane wytwarzanie wyrobów szczecinowych. Nie przechowuje się już w zapasie w ogóle półfabrykatów i w zasadzie nie przechowuje się wyrobów gotowych. Poczynając od surowców przechowywanych na składzie (granulaty tworzywa sztucznego, barwniki i inne dodatki), do wtryskarki doprowadza się jedynie nośniki i materiały na szczeciny, względnie materiały na nośniki i szczeciny. Szczecin nie wytwarza się już osobno, lecz w tej samej wtryskarce, na przykład w drugiej operacji roboczej. Praktycznie po wpłynięciu zlecenia na wytwarzanie danego wyrobu szczecinowego można go natychmiast wytwarzać, a tym samym natychmiast dostarczać.

Zadaniem wynalazku jest również opracowanie wyrobu szczecinowego z nośnikiem i umieszczonymi na nim szczecinami, formowanymi wtryskowo z termoplastycznego albo termosprężystego tworzywa sztucznego, który mógłby być szybko i łatwo wytwarzany.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że nośnik ma co najmniej jedno przerwanie, mające na co najmniej części swej wysokości najmniejszą szerokość wynoszącą < 3 mm, a w każdym przerwaniu jest osadzona jedna szczecina, której maksymalne rozciągnięcie poprzecznie do jej osi wynosi < 3 mm, przy czym stosunek rozciągnięcia do długości szczeciny wynosi < 1:5, korzystnie < 1:10 do 1:250.

PL 204 126 B1

Korzystnie, przekrój poprzeczny szczeciny odpowiada w zasadzie przekrojowi poprzecznemu przerwań, może być jednak również mniejszy od niego.

Ponadto, co najmniej część szczecin może być wykonana jako pusta i szczeciny te mogą być na swym swobodnym końcu otwarte albo zamknięte, a także mogą otaczać wypełniającą je szczecinę rdzeniową, która korzystnie jest wykonana z innego tworzywa sztucznego, tworząc tym samym szczecinę zespoloną.

Według wynalazku, szczecina rdzeniowa wystaje przez perforację pustej szczeciny, tworząc występy na stronie zewnętrznej szczeciny.

W innym przykł adzie wykonania, co najmniej część szczecin zespolonych ma palczaste przedłużenia.

Korzystnie, co najmniej część szczecin zespolonych jest wykonana z tworzywa sztucznego wypełnionego cząsteczkami i/lub włóknami.

Zgodnie z kolejnym przykładem wykonania, co najmniej część szczecin zespolonych ma struktury, przebiegające w zasadzie równolegle względem osi, które posiadają zdolność do rozpadania się tworząc flagi, palce i typ podobne.

Korzystnie, co najmniej część szczecin jest wykonana z tworzywa sztucznego przewodzącego energię, w celu wytworzenia elektrycznych lub magnetycznych pól na płaszczu szczeciny, zwłaszcza w trakcie użytkowania, a szczeciny korzystnie tylko w swym obszarze rdzeniowym, są wykonane z przezroczystego, przewodzą cego ś wiatł o tworzywa sztucznego.

Zgodnie z kolejną postacią wykonania wynalazku, nośnik ma co najmniej jedno wgłębienie, i z każ dego wgłębienia wychodzi co najmniej jedno przerwanie, a wgłębienie jest wypeł nione tworzywem sztucznym na szczeciny.

Nośnik i szczeciny są wykonane z różnych tworzyw sztucznych, które są dostosowane do różnego profilu wymagań nośnika i szczecin.

Korzystnie, nośnik co najmniej w częściowych obszarach jest wykonany wielowarstwowo, a zwłaszcza co najmniej częściowo jest wykonany z elastycznego i/lub mającego elastyczność gumy tworzywa sztucznego. Szczeciny i nośnik według wynalazku są wykonane z tworzywa sztucznego o wł a ś ciwoś ciach przeciwbakteryjnych.

Zaletą wyrobu szczecinowego według wynalazku, oprócz zalet wynikających ze sposobu jego wytwarzania, jest to, że przez oryginalne konstrukcje nośnika można w łatwy sposób wytwarzać różnego rodzaju wyroby ze szczeciną, przykładowo miotły, szczotki do zamiatania, pędzle, szczotki do włosów, szczoteczki do rzęs, szczoteczki do zębów, szczotki do WC, do butelek i inne szczotki, stosowane w medycynie, czy też przemyśle spożywczym, albo ogólnie rzecz biorąc w przemyśle.

Ponieważ wyrób szczecinowy może być wytwarzany z różnych tworzyw sztucznych, o różnych właściwościach, barwach, to w efekcie uzyskuje on stosowne do jego przeznaczenia właściwości, przy czym zawsze szczeciny posiadają cząsteczkową orientację wzdłużną i optymalną wytrzymałość zmęczeniową na zginanie, zwłaszcza przy obciążeniach przemiennych, a ich sprężystość jest istotnie podwyższona.

Stosownie do potrzeb szczecina uzyskuje właściwości ścierne lub polerujące, albo też posiada właściwości higieniczne lub terapeutyczne.

W przypadku wykonania szczecin z przezroczystego, przewodzą cego ś wiatł o tworzywa sztucznego, światło jest przenoszone na końce szczecin w celu wywołania pożądanych reakcji fotochemicznych lub tym podobnych.

Wyrób szczecinowy według wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, przy czym pos. 1 przedstawia częściowy przekrój przez, wytwarzaną w konwencjonalny sposób, jednoczęściową jednostkę składającą się z nośnika i szczecin, pos. 2 - powiększony widok szczegółu II z pos. 1, fig. 3 - częściowy przekrój wytworzonego zgodnie z wynalazkiem wyrobu szczecinowego w pierwszej postaci wykonania, fig. 4 - powię kszony widok szczegół u IV z fig. 3, fig. 5 - przekrój wzdłużny nośnika przed umieszczeniem szczecin, fig. 6 - powiększony widok szczegółu VI z fig. 5, po wtryskaniu szczecin, fig. 7 - przekrój wzdłużny wyrobu w postaci miotły, fig. 8 - odpowiadający fig. 8 przekrój wzdłużny innego przykładu wykonania miotły, fig. 9 - częściowy przekrój cylindrycznej szczotki, fig. 10 - powiększony widok szczegółu X z fig. 9, fig. 11 - częściowy przekrój główki szczotki, fig. 12 widok płaskiego pędzla częściowo w przekroju, fig. 13 - schematyczny widok z góry obszaru ze szczeciną prostokątnej szczotki, fig. 14 - przekrój XIV-XIV według fig. 13, fig. 15 - powiększony widok szczegółu XV z fig. 14, fig. 16 do 19 - częściowy przekrój nośnika z przerwaniami o różnych geometriach, fig. 20 - widok z góry obszaru ze szczeciną główki szczotki do zębów, fig. 21 - przekrój wzdłużny XXI-XXI

PL 204 126 B1 według fig. 20, fig. 22 - widok z góry innej postaci wykonania obszaru ze szczeciną główki szczotki do zębów, fig. 23 - przekrój wzdłużny główki szczotki do zębów według fig. 22, fig. 24 - powiększony widok szczegółu XXIV z fig. 23 przed wtryskaniem przelotowym szczecin, fig. 25 do 29 - częściowy przekrój nośnika z wtryśniętą przelotowo szczeciną w różnie wykonanych przerwaniach, fig. 30 - częściowy przekrój nośnika ze szczeciną różnie wykonaną, fig. 31 - częściowy przekrój nośnika z wtryśniętą przelotowo pustą szczeciną, fig. 32 - częściowy przekrój odpowiadający fig. 31 z inną postacią wykonania pustej szczeciny, fig. 33 - schematyczny widok formy wtryskowej z kanałami kształtującymi w różnym wykonaniu, fig. 34 - przekrój według linii XXXIV-XXXIV według fig. 33, fig. 35 - schematyczny, perspektywiczny widok części formy wtryskowej według fig. 33, fig. 36 - przekrój wieloczęściowego agregatu wtryskowego w fazie wtryskiwania, fig. 37 - powiększony widok szczegółów XXXVII według fig. 37, fig. 38 - agregat wtryskowy z fig. 36 po fazie wtryskiwania i podczas rozciągania szczecin, fig. 39 powiększony widok szczegółów XXXIX według fig. 38, fig. 40 - przekrój formy wtryskowej z kanałami kształtującymi w fazie wtryskiwania, fig. 41 - formę wtryskową według fig. 40 w stanie początkowym wyjmowania wyrobu, fig. 42 - formę wtryskową według fig. 40 w kolejnej fazie wyjmowania wyrobu, fig. 43 inną postać wykonania formy wtryskowej według fig. 40 w fazie wtryskiwania, fig. 44 - formę wtryskową według fig. 43 w pierwszej fazie wyjmowania wyrobu, fig. 45 - formę wtryskową według fig. 43 w kolejnej fazie wyjmowania wyrobu, fig. 46 - inny przykład wykonania formy wtryskowej w fazie wtryskiwania, fig. 47 - formę wtryskową według fig. 46 podczas rozciągania szczecin, fig. 48 - inny przykład wykonania formy wtryskowej z kanałami kształtującymi w fazie wtryskiwania, fig. 49 - formę wtryskową według fig. 48 podczas rozciągania szczecin, fig. 50 - częściowy przekrój nośnika ze szczecinami, fig. 51 - częściowy przekrój nośnika z inaczej ukształtowanymi szczecinami, fig. 52 - przekrój wzdłużny dwuskładnikowej szczeciny, fig. 53 - przekrój wzdłużny dwuskładnikowej szczeciny w drugiej postaci wykonania, fig. 54 - trzecią postać wykonania dwuskładnikowej szczeciny, fig. 55 do 58 - różne przykłady wykonania elementów formujących formy wtryskowej w przekroju, fig. 59 do 62 - częściowy przekrój wzdłużny elementów formujących według fig. 55 do 58, fig. 63 do 68 - różne przekroje poprzeczne innych przykładów wykonania wieloskładnikowych szczecin, a fig. 69 przedstawia przekrój poprzeczny rozszczepialnej szczeciny.

W sposobie według wynalazku zgodnie z fig. 3 i 4, najpierw wytwarza się nośnik 6, a przy jego wytwarzaniu formuje się przerwania 7 w rodzaju dysz przędzalniczych. Mogą one w swej idealnej postaci odpowiadać kształtom dysz stosowanych w technice przędzalniczej, mogą mieć jednak również prostszą geometrię, przy czym najistotniejsze jest aby szczeciny 9 osiągnęły własne wzmocnienie przez cząsteczkową orientację wzdłużną już w przerwaniach, jak ma to miejsce w procesie przędzenia.

Nośnik 6 na swej odwrotnej stronie posiada wgłębienie 8, z którego wychodzą przerwania 7. Stopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny 9 wtryskuje się od strony wtryskiwania zaznaczonej strzałką kierunkową 3 we wgłębienie 8 i jednocześnie poprzez przerwania 7 w nieuwidocznione kanały kształtujące formy wtryskowej, która będzie opisana później. Szczeciny 9 są połączone bezpośrednio nierozłącznie z tworzywem sztucznym 10 wypełniającym wgłębienie 8, jak widać to zwłaszcza na fig. 4. Poprzez wykonanie przerwań 7 na podobieństwo dyszy przędzalniczej, niezorientowane cząsteczki 11 najpierw przy wejściu w przerwanie 7 zostają wstępnie zorientowane, a na dalszej drodze stopionego materiału aż do wyjścia z nośnika 6 zostają praktycznie całkowicie rozciągnięte w kierunku wzdłużnym szczeciny 9. Związane z tym wzmocnienie własne wskutek orientacji cząsteczkowej nadaje szczecinie 9 właściwości, jakie do tej chwili znane były jedynie w przypadku wytłaczanych, względnie przędzonych monofilamentów.

Na fig. 5 przedstawiony jest w całości nośnik 6, tworzący korpus szczotki albo co najmniej jej część i w tym celu jest odpowiednio wykończony. Zaopatrzony jest on w przerwania 7, usytuowane w obszarze odpowiadającym gotowemu obszarowi obsadzenia szczecin. Przerwania 7 są wykonane w rodzaju dyszy przędzalniczej, jak w idealnym przypadku uwidoczniono na fig. 6. Posługując się terminologią stosowaną w technice przędzalniczej, roztopiony materiał z tworzywa sztucznego tworzy we wgłębieniu 8 tak zwaną poduszkę ze stopionego materiału 12, do której przylega lej wprowadzający 13, w postaci stożkowego odcinka. Do niego przylega natomiast odcinek kierujący 14, zwany również strefą ścinania o cylindrycznym przekroju poprzecznym, przechodzący poprzez stożkową strefę przejściową 15 w tak zwany odcinek kabłąkowy 16, o zmniejszonym przekroju poprzecznym. Stosunek średnicy do długości odcinka kabłąkowego 16 wynosi między 1:1 a 1:6. Za pomocą tak wykonanego przerwania 7 uzyskuje się optymalne rozciągnięcie i wzdłużną orientację cząsteczek w szczecinie 9.

W celu otrzymania szczecin, najmniejsza szerokość przerwań 7, na przykład na odcinku kabłąkowym 16, powinna wynosić < 3 mm. Ponadto, stosunek długości szczeciny do najmniejszego

PL 204 126 B1 przekroju poprzecznego przerwania 7 powinien wynosić < 1:5, korzystnie jednak < 1:10, przy czym ten stosunek może wynosić aż do zakresu 1:250. Praktyczne doświadczenia wykazały, że przerwanie 7, odpowiadające z zasadzie jedynie odcinkowi kabłąkowemu 16 ze zwężającym się na jego średnicy obszarem wprowadzania i stosunkiem 1:4 (średnica do długości) prowadzi do takiego podwyższenia prędkości wtryskiwania i tarcia o ścianki strumienia roztopionego materiału, że otrzymuje się charakterystyczne wzmocnienie własne wytwarzanej szczeciny. Duży stosunek średnicy do długości, na przykład wynoszący 1:1 umożliwia zastosowanie cienkich, zwłaszcza elastycznych nośników 6.

Przy przerwaniu 7 według fig. 6, o wejściowej średnicy na leju wprowadzającym 13 wynoszącej 8,5 mm i średnicy 0,5 mm odcinka kabłąkowego 16, prędkość przepływu roztopionego materiału zostaje podwyższona aż do 28,5-krotności. Im większa prędkość, tym bardziej stromy przebieg prędkości i bardziej wyraźne siły ścinające, które są jeszcze wzmacniane przez stożkowe przejścia.

Poduszka z roztopionego materiału 12 według fig. 6 przy konwencjonalnym przędzeniu włókien służy jako zapas stopionego materiału. Natomiast według wynalazku podczas wtryskiwania szczecin 9 tworzy ona nie tylko zapas roztopionego materiału, ale także pełni dodatkową funkcję rozdzielającą. Ponadto, przy zwykłym dogniataniu przy formowaniu wtryskowym stopiony materiał wchodzi w przerwania 7 i przylegające do nich kanały kształtujące, w celu uzyskania całkowitego wypełnienia formy. Ponadto poduszka z roztopionego materiału 12, po formowaniu wtryskowym tworzy część konstrukcyjną gotowego wyrobu, w której szczeciny 9 są bezpośrednio nierozłącznie „zakotwiczone” i która to część wraz z nośnikiem, jak uwidoczniono na fig. 3, tworzy konstrukcję warstwową. Alternatywnie, wgłębienie 8 może być również tak umieszczone i rozdzielone na nośniku 6 tak, że utworzone zostają równoległe mostki albo kratki, do których przymocowane są szczeciny 9, na przykład w przypadku kratki szczecina mocowana jest w ich punktach krzyżowania się.

Na fig. 7 przedstawiony jest schematycznie przykład wykonania miotły, w której nośnik 6 jest wykonany podobnie jak na fig. 3 i 5 w zasadzie w postaci płyty i ma przerwania 7, przez które wytwarzane są przelotowo szczeciny 9. Nośnik 6, wypełniony jest tworzywem sztucznym na szczeciny 9 i połączony jest mechanicznie albo za pomocą techniki formowania wtryskowego z korpusem 17 miotły, otaczającym od strony brzegu nośnik 6 i mającym po środku obudowę 18 dla trzonka miotły.

Przykład wykonania według fig. 8 odpowiada w zasadzie przykładowi wykonania z fig. 7, jednakże obudowa 19 dla trzonka miotły jest wykonana z tego samego tworzywa sztucznego co szczeciny 9 i jest wraz z nimi wtryskiwana jako jedna część.

Na fig. 9 przedstawiona jest część szczoteczki dla tuszu do rzęs, w której nośnik 20 ma w zasadzie postać rury i na swym jednym końcu jest zamknięty na kształt czaszy. Nośnik 20 ma przerwania 21 w rodzaju dysz przędzalniczych (fig. 10), usytuowane blisko siebie. Roztopiony materiał na szczeciny wtryskuje się w rurowy nośnik 20 i przenika on przez przerwania 21 w nieuwidocznione kanały kształtujące formy wtryskowej, przy czym utworzone zostają cienkie szczeciny 9. W tym przypadku, rurowy nośnik 20 wypełnia się całkowicie roztopionym materiałem z tworzywa sztucznego tak, że powstaje cylindryczny rdzeń 21, usztywniający rurowy nośnik 20. Nośnik 20 i/lub rdzeń 21, mogą równocześnie tworzyć uchwyt szczoteczki.

W przykładzie wykonania według fig. 11, nośnik 22 stanowi krótki cylinder z zakończeniem w kształcie czaszy, mającym w zasadzie promieniowo przebiegające przerwania 7. Przerwania 7 mają stosunek średnica/długość w zakresie 1:1. Również w tym przypadku, roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny doprowadza się od wewnątrz i przenika on na zewnątrz przez przerwania 7 tworząc szczeciny 9. Przy tym, niektóre ze szczecin, tutaj szczeciny 23 mogą być również wykonane jako puste, aby przykładowo przewodzić płynny środek. W tym przypadku, w nieuwidocznionej formie wtryskowej, między kanałami kształtującymi na szczeciny 9 umieszczone są ruchome trzpienie, tworzące pustą przestrzeń w szczecinach 23, i które po wytworzeniu szczecin 9 wyjmuje się. Za pomocą kolejnych trzpieni, w nośniku 22 można utworzyć również otwory między szczecinami, aby doprowadzać między szczeciny stosowne medium. Płaszcz wewnętrzny 24 utworzony przez roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na wewnętrznej stronie nośnika 22, częściowo wzmacnia cylindryczny nośnik 22. Przestrzeń wewnętrzna nośnika 22 może być napełniona całkowicie lub częściowo następnym tworzywem sztucznym, które może służyć również do napełniania pustych szczecin 23 i ewentualnie może być przez nie wytryśnięty przelotowo, aby na wylocie z pustej szczeciny 23 utworzyć jej przedłużenie. Postać wykonania według fig. 11 nadaje się przykładowo na szczotki do WC. W podobny sposób można wytwarzać również kuliste szczotki z tylko jednym miejscem wtryskiwania na kulistym nośniku.

PL 204 126 B1

Figura 12 przedstawia schematycznie płaski pędzel z obudową 25 i z trzonkiem 26, które wytworzone są w postaci jednoczęściowej, przykładowo za pomocą procesu formowania wtryskowego albo formowania przez rozdmuchiwanie. Obudowa 25 ma na swej stronie czołowej nie przedstawione przerwania, wychodzące z pustej przestrzeni 27 i wykonane w rodzaju dyszy przędzalniczej. W pustą przestrzeń 27 wtryskuje się poprzez jeden lub dwa punkty wtryskiwania roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny 9, który przedostaje się przez przerwania 7 w nieuwidocznione kanały kształtujące formy wtryskowej, tworzące szczeciny 9. Jednocześnie, ten roztopiony materiał z tworzywa sztucznego tworzy rdzeń 28 wypełniający pustą przestrzeń 27, usztywniający obudowę 25 i tworzący obszar uchwytu. Usztywnienie to jest istotne zwłaszcza w przypadku obudowy 25 uformowanej przez rozdmuchiwanie.

Na fig. 13, 14 przedstawiona jest w zasadzie prostokątna szczotka do rąk albo nasadka na nią. Może chodzić tu na przykład również o główkę szczotki malarskiej. W tym przypadku nośnik 6 jest wytworzony w postaci cylindrycznej pokrywki z przerwaniami 7. Obszar obsadzony szczeciną składa się w tym przypadku z zewnętrznego pola 29 i z wewnętrznego pola 30, które na fig. 13 są dla uproszczenia przedstawione jako zakreskowane. W jedno- lub dwuetapowym procesie formowania wytryskowego, przez przerwania 7, leżące w obrębie zewnętrznego pola 29, wtryskuje się pierwszy materiał z tworzywa sztucznego, zaś przez przerwania 7, leżące w drugim wewnętrznym polu 30 wtryskuje się drugi stopiony materiał z tworzywa sztucznego, w celu wytworzenia szczecin 31, względnie 32 o różnych mechanicznych i/lub fizycznych właściwościach. Przykładowo zewnętrzne szczeciny 31 posiadają większą średnicę niż wewnętrzne szczeciny 32, które przedstawione są w powiększeniu na fig. 15 i mogą być wyposażone w różne wypełniacze albo mogą posiadać różne barwy.

Na fig. 16 do 19 pokazane są różne konstrukcyjne postacie wykonania nośnika 6 z przerwaniami 7. Przy podanych wymiarach przerwań 7 uzyskuje się szczególnie pożądany efekt dyszy przędzalniczej, jak to było już przedstawione w związku z opisem fig. 6. We wszystkich przykładach wykonania według fig. 16-19, lej wprowadzający i strefa przejściowa mają kąt stożkowy wynoszący 60°. Średnica wylotu leja wprowadzającego i średnica wlotu strefy przejściowej i przez to średnica odcinka kierowania, określana również jako strefa ścinania, wynosi 0,6_mm. Poduszka z roztopionego materiału ma grubość 0,5 mm, a średnica odcinka kabłąkowego wynosi we wszystkich czterech przypadkach 0,2 mm. Przerwania 7 posiadają jednak różne długości odcinka kierowania i długości odcinka kabłąkowego. Wynoszą one na fig. 16 1,8 mm, względnie 0,88 mm, na fig. 17 1,6 mm, względnie 1,0 mm, na fig. 18 1,4 mm, względnie 1,2 mm, a na fig. 19 0,6 mm, względnie 2,0 mm. Zwłaszcza długość odcinka kierowania i odcinka kabłąkowego, gdzie występuje silny przepływ ścinający ze względu na tarcie o ścianki, wpływa na cząsteczkową orientację wzdłużną stopionego materiału.

Na fig. 20 i 21 przedstawiona jest główka 33 szczoteczki do zębów, która jest wytwarzana jednoczęściowo z nie przedstawionym bliżej trzonkiem 34. Główka 33 składa się z części tylnej 35 i odgraniczonej od niej części przedniej 36, które razem tworzą nośnik dla szczecin, przy czym część przednia 36 jest wytwarzana z miększego, na przykład mającego elastyczność gumy, tworzywa sztucznego. Na odwrotnej stronie, obie części 35 i 36 mają natomiast wgłębienie, w które wtryskuje się stopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny. W części przedniej 36 obszar obsadzony szczeciną składa się z wiązek 37, utworzonych z pojedynczych szczecin, a w części tylnej 35, z blisko usytuowanych pojedynczych szczecin 38. Części 35 i 36 główki szczotki tworzące nośnik mają przerwania 7 do kształtowania roztopionego materiału z tworzywa sztucznego natryśniętego na ewentualnie zagłębioną stronę odwrotną obydwu części. Również tutaj szczeciny tworzące wiązki 37 i szczeciny 38 mogą być wykonane z tworzyw sztucznych o różnych właściwościach, barwie lub tym podobnych.

Na fig. 22 i 23 przedstawiona jest inna główka szczoteczki do zębów, opisana tylko na tyle, na ile odróżnia się ona od szczoteczki przedstawionej na fig. 20, 21. W tym przypadku, część przednia 36 ma wprawdzie również wiązki 39, jednak przerwania 7 służące do ich wytworzenia są inaczej wykonane, przy czym jedno pojedyncze przerwanie, jak uwidoczniono na fig. 23, służy do ukształtowania jednej wiązki 39. Na fig. 24 odtworzony jest przekrój poprzeczny przerwań 7 w powiększonej skali. Mają one lej wprowadzający 40, odcinek kierujący 41 i strefę przejściową 42, która przechodzi jednak w wiele leżących obok siebie odcinków kabłąkowych 43. Ilość odcinków kabłąkowych 43 odpowiada ilości szczecin w obrębie wiązki 39 (fig. 22 i 23). Poszczególne szczeciny 44 w obrębie wiązki 39 mogą posiadać różną długość tak, że końce leżą na nachylonej albo wybrzuszonej powierzchni, jak to zaznaczono na fig. 23. Końce szczecin 44 są dokładnie zaokrąglone.

W wymienionych powyżej postaciach wykonania, przerwania 7 są dopasowane pod względem swego kształtu przeważnie do warunków pracy dyszy przędzalniczej. Efekt cząsteczkowej orientacji

PL 204 126 B1 można osiągnąć jednak już przy prostszym ukształtowaniu przekroju poprzecznego przerwań 7, jak uwidoczniono na fig. 11, fig. 25 do 29 i 31.

Według fig. 25, nośnik 6 ma przerwanie 7, które wykonane jest we wgłębieniu 8 odcinkiem 45 zwężającym się stożkowo, odpowiednio jak lej wprowadzający 13, który następnie przechodzi w zasadzie w cylindryczny, ewentualnie lekko stożkowy odcinek 46, który ma przedłużenie w postaci kołnierza 47 tak, że powstaje dłuższa strefa ścinania. Równocześnie obszar 48 szczeciny 9, w której orientacja cząsteczkowa jeszcze nie nastąpiła lub nastąpiła jedynie w niewystarczającym stopniu, zostaje zawinięty przez kołnierz 47.

Postać wykonania według fig. 26 różni się w zasadzie zasadniczo od fig. 25 tylko tym, że nośnik 6 ma kołnierz 49 wchodzący we wgłębienie 8, podczas gdy fig. 27 przedstawia zewnętrzny i wewnętrzny kołnierz 47, względnie 49, a na fig. 28 wewnętrzny kołnierz 50 ma dodatkowo lej wprowadzający 51.

Postać wykonania według fig. 29 odróżnia się od postaci wykonania według fig. 28 tym, że nośnik 6 ma zewnętrzny kołnierz 52, 53 zwężający się po wewnętrznej stronie tak, że następuje dodatkowe przewężenie w roztopionym materiale z tworzywa sztucznego.

Na fig. 30 przedstawione są, przy jednakowym ukształtowaniu przerwań 7 na nośniku 6, różne postacie wykonania szczecin, mianowicie gładkościenna, stożkowo szczecina 54, nieregularnie wzdłużnie profilowana szczecina 55, równomiernie wzdłużnie profilowana szczecina 56 i stopniowo zwężająca się szczecina 57, które można wytwarzać za pomocą form wtryskowych, utworzonych z warstwowanych płyt, opisanych poniżej.

Na fig. 31 i 32 przedstawiony jest nośnik 6 z przerwaniami 7 i wgłębieniem 8, jak to było już przedstawione, przy czym są uwidocznione puste szczeciny 58 z zamkniętym końcem 59 albo puste szczeciny 60 z otwartym końcem 61. Pustą przestrzeń 62, względnie 63 otrzymuje się w taki sposób, że od strony wtryskiwania umieszczone są nieuwidocznione przesuwne trzpienie kształtujące, które przed wytworzeniem szczecin wsuwa się przez przerwania 7 i w nieuwidocznione kanały kształtujące. Roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny zostaje wtryśnięty we wgłębienie 8 i przechodzi pierścieniowo przez przerwania 7, między kanałem kształtującym a wsuniętym trzpieniem, przy czym ze względu na tarcie o ścianki i podwyższoną prędkość roztopionego materiału następuje orientacja wzdłużna na wewnętrznej ściance kanału kształtującego i na ściance trzpienia kształtującego tak, że zapewnione jest wzmocnienie własne, wskutek cząsteczkowej orientacji wzdłużnej na całym przekroju poprzecznym i długości pustej szczeciny.

Na fig. 33 do 35 przedstawiona jest schematycznie część wieloczęściowej formy wtryskowej 70, przy czym ta część ma kanały kształtujące 71 dla szczecin. W górnym obszarze formy wtryskowej 70 odwzorowane są kanały kształtujące 72 o półkolistym przekroju poprzecznym, w środkowym obszarze kanały kształtujące 73 o prostokątnym przekroju poprzecznym, a w dolnym obszarze kanały kształtujące 74 o kolistym przekroju poprzecznym. Forma wtryskowa 70 składa się z przebiegających równolegle do danego kanału kształtującego 71 warstwowych płyt 75, 76, z których każdorazowo sąsiadujące płyty 75, 76 tworzą część każdego kanału kształtującego 71. Przy małych przekrojach poprzecznych i dużej długości kanałów kształtujących 71, utrudniających wyjmowanie gotowego wyrobu z formy, płyty 75, 76 mogą być nieznacznie przesuwane w kierunku podwójnej strzałki.

Na fig. 36 do 39 przedstawiony jest agregat wtryskowy 77 z wieloczęściową formą wtryskową, której nieruchoma część 78 ma kanał doprowadzający 79 na roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny i przestrzeń do formowania 80, w której umieszcza się prefabrykowany nośnik 6 z przerwaniami albo bezpośrednio wytwarza się go przez wtryskiwanie. Poniżej jest usytuowana przesuwna część 81, posiadająca kanały kształtujące 71 do tworzenia szczecin. Całość jest zamknięta trzecią częścią 82 z wnęką 83, w której jest doprowadzany roztopiony materiał, wtryskiwany przez kanał doprowadzający 79 i poprzez (nieuwidocznione) przerwania w nośniku 6 w kanały kształtujące 71, w celu utworzenia płytowej podpory 84.

Szczegóły w obszarze płaszczyzny podziałowej formy między częściami 78 i 81 agregatu do formowania wtryskowego 77 są przedstawione na fig. 37. Po formowaniu wtryskowym, najpierw odsuwa się część 82 z płytową podporą 84, do której przyłączone są końce szczecin 9, w kierunku strzałek tak, że szczeciny 9 są rozciągane przez wydłużanie i w ten sposób uzyskuje się szczeciny 85 (fig. 38) z jeszcze wyraźniejszą orientacją wzdłużną łańcuchów cząsteczkowych. Rozciąganie, w zależności od rodzaju tworzywa sztucznego i geometrycznych wymiarów kanałów kształtujących, a zatem wytworzonej geometrii szczecin, przeprowadza się bezpośrednio po formowaniu wtryskowym albo po pewnym czasie.

Na fig. 40 do 49 przedstawiona jest forma wtryskowa 86 o budowie warstwowej, która składa się z pojedynczych płyt 87, zakończonych płytą końcową 88, przy czym w każdej z płyt 87 jest wyko14

PL 204 126 B1 nany odcinek długości kanału kształtującego 71, a płyta końcowa 88 służy jedynie do kształtowania końców szczecin. Roztopiony materiał z tworzywa sztucznego wtryskuje się przez przerwania 7 w nośniku 6 w kanały kształtujące 71, aż osiągnie on końcową płytę 88. W płaszczyźnie podziałowej między płytami 87 następuje odpowietrzanie, jak znane jest to w przypadku konwencjonalnych form wtryskowych. Płyty 87 i 88 są przesuwne względem nośnika 6, względnie nieruchomej części formy wtryskowej, pojedynczo albo grupami, jak uwidoczniono na fig. 41 i 42. Może to, jak uwidoczniono na fig. 41, następować w jednym etapie, korzystnie jednak najpierw odsuwa się płytę końcową 88, ewentualnie bezpośrednio potem kolejne płyty 87, po czym gotowe szczeciny 9 usuwa się z formy w obszarze ich końców, a następnie w drugim etapie wyjmuje się z formy pozostałej długości.

Płyty 87, 88 ponadto, jak zaznaczono podwójną strzałką na fig. 41, mogą być przesuwane oscylacyjnie albo obracane poprzecznie do kanałów kształtujących 71 tak, że szczeciny 9 są względem nośnika 6 poddawane zmiennym obciążeniom zginającym, co w miejscu zginania prowadzi blisko powierzchni szczeciny do wzmocnienia własnego i dodatkowo polepsza własności zginania i zdolność do ponownego podnoszenia się szczecin.

Płyta końcowa 88 jest korzystnie wymienna, aby mogła stanowić podporę dla szczecin 9 podczas ich rozciągania lub też ukształtowania na ich końcach różnych zarysów.

Na fig. 43 uwidoczniona jest taka płyta końcowa 88 z rozszerzeniami 89 w postaci czaszy, w których przykładowo wykonuje się w szczecinach 9 okrągłą główkę 90. Aby móc wyjmować z formy szczeciny, płyta końcowa 88 jest wykonana z dodatkowych segmentów, równoległych do kanałów kształtujących, jak to opisano w odniesieniu do fig. 33 do 35. Jeśli okrągła główka 90 służy jedynie jako podpora dla rozciągania szczecin 9 i ma być następnie oddzielona, to oddzielenie to następuje poprzez poprzeczne przesuwanie płyty końcowej 88, która pełni rolę płyty tnącej.

Na fig. 44, 45 przedstawione jest inne wykonanie płyty końcowej 88. Ma ona rozszerzenia 91 w postaci czaszy, które od strony wtryskiwania posiadają profilowanie wzdłużne 92. Przy wyjmowaniu z formy, najpierw odsuwa się płytę końcową 88 i formuje się główki, utworzone w rozszerzeniu 91 w postaci czaszy, i równocześnie zaopatruje się je w profil wzdłużny 93. Wyjmowanie wyrobu z formy odbywa się w sposób już opisany w odniesieniu do fig. 41 i 42.

Na fig. 46 i 47 przedstawione jest inne wykonanie płyty końcowej 88, posiadającej stożkowy odcinek 94 zakończony rozszerzeniem 95 tak, że szczecina 9 ma najpierw zwężony a następnie pogrubiony koniec. Przy odsuwaniu płyty końcowej 88, jak widać na fig. 47, rozciąga się tylko przednią część szczeciny 9 i zmniejsza się jej średnica tak, że powstająca szczecina 9 jest cieńsza w przednim obszarze 96 niż m to miejsce w pozostałym obszarze, a ze względu na dodatkowe rozciągnięcie ma równocześnie wysoką wytrzymałość zmęczeniową a zginanie przy przemiennym obciążeniu. Również tutaj, płyta końcowa 88 jest wykonana z segmentów, aby móc wyjmować z formy pogrubione końce 97 szczecin 9. Jeśli pogrubione końce 97 służą tylko jako podpora dla rozciągania szczecin 9, to następnie oddziela się je. Również tutaj wskutek oscylującego ruchu poprzecznego płyty końcowej 88 można wprowadzać zmienne obciążenie przy zginaniu w obszarze zmniejszonego przekroju poprzecznego szczeciny 9, na przejściu do przedniego obszaru 96 i dzięki temu uzyskać „rezerwę” zginania.

Na fig. 48 i 49 przedstawiona jest forma wtryskowa 86 do wytwarzania tak zwanych szczecin palczastych. W tym przypadku płyta końcowa 88 ma w obszarze styku z każdym kanałem kształtującym 71 płyt 87 wiele kanałów kształtujących 98 o mniejszym przekroju poprzecznym, które zwężają się stożkowo od płaszczyzny podziałowej między płytą końcową 88 a przylegającą płytą 87 i ewentualnie zaopatrzone są jeszcze w małe poszerzenia na końcu. Przy wyjmowaniu z formy najpierw odsuwa się płytę końcową 88 tak, że masa ze stopionego tworzywa sztucznego znajdująca się w jej kanałach kształtujących 98 ponownie zostaje wydłużona i rozciągnięta. Każda poszczególna szczecina 9 ma wówczas na swym swobodnym końcu palczaste przedłużenia 99.

Kanały kształtujące 71 w formie wtryskowej 86 mogą leżeć w jednej linii z przerwaniami 7 w nośniku 6 tak, że szczeciny 9, jak widać na fig. 50, przebiegają prostopadle do nośnika 6, a także mogą być umieszczone pod kątem względem przerwań 7 na nośniku 6 tak, że otrzymuje się szczecinę 100 ustawioną pod zadanym kątem. Na fig. 51 przedstawiono przykład wykonania, w którym na nośniku 6 jest usytuowana szczecina 101, umieszczona pod kątem jak i zagięta szczecina 102.

Na fig. 52 do 54 przedstawione są niektóre przykłady wykonania szczecin zespolonych, jakie mogą być wytworzone za pomocą sposobu według wynalazku. I tak, fig. 52 przedstawia szczecinę zespoloną 103, utworzoną z pustej szczeciny 104 i osadzonej w niej szczeciny rdzeniowej 105. Najpierw jest wytwarzana pusta szczecina 104, jak to opisano w odniesieniu do fig. 31 i 32, poprzez pierścieniowe prowadzenie roztopionego materiału przez przerwania 7 nośnika 6, a następnie w puPL 204 126 B1 stej szczecinie 104 wytwarzana jest szczecina rdzeniowa 105. Pusta szczecina 105 ma otwory perforacyjne 106, przez które przenika tworzywo sztuczne szczeciny rdzeniowej 105 na zewnątrz i tworzy występy 107.

Szczecina zespolona 103 z fig. 53 składa się natomiast z pustej szczeciny 104 i ze szczeciny rdzeniowej 105 i posiada na pustej szczecinie 104 i ma perforacje 108, leżące w kierunku wtryskiwania, przez które wtryskuje się przelotowo stopiony materiał szczeciny rdzeniowej 105, tworząc palczaste występy 109.

W przykładzie wykonania z fig. 54 zespolona szczecina 103 składa się z pustej szczeciny 104 i szczeciny rdzeniowej 105, przy czym pusta szczecina 104 ma na swym końcu perforacje 110, przez które wtryskuje się roztopiony materiał na szczecinę rdzeniową 105, tworzący palczaste występy 111.

Na fig. 55 do 62 przedstawione są różne postacie wykonania współosiowych elementów formujących 140 formy wtryskowej w przekroju poprzecznym i w przekroju wzdłużnym. Na fig. 55 i 59 przedstawiona jest forma rdzeniowa 112, posiadająca równolegle do osi kanały i forma pierścieniowa 113, które na swym zwróconym do siebie obwodzie tworzą kanały kształtujące 114.

Element formujący 140 z fig. 56 i 60 składa się z formy rdzeniowej 116 i formy pierścieniowej 115, które są na powierzchniach zwróconych do siebie, zaopatrzone są we wzdłużne kanały tak, że powstają między nimi kanały kształtujące 117, o kołowym przekroju poprzecznym.

Na fig. 57 i 61 oraz na fig. 58 i 62 przedstawione są elementy formujące 140 mające wiele współosiowych form, w celu utworzenia współosiowych układów kanałów kształtujących 114, względnie 117. Te elementy formujące 140, które mogą tworzyć samodzielną formę wtryskową lub część formy wtryskowej z fig. 36 do 42, służą do wytwarzania układów szczecin w postaci wiązek. Tworzące je formy 112, 113 są korzystnie osiowo względem siebie przesuwne, na przykład kolejno z wewnątrz na zewnątrz, w celu wyjmowania z formy gotowych szczecin.

Na fig. 63 do 69 są uwidocznione kolejne odmiany szczecin zespolonych 103. Zespolona szczecina 103 z fig. 63 składa się z masywnego rdzenia 119 i z cienkiego płaszcza 120, które, tak jak i w przypadku uprzednio opisanych szczecin zespolonych, mogą być utworzone z różnych tworzyw sztucznych lub też wypełnione i niewypełnione tworzywami sztucznymi. Cienki płaszcz 120 może tworzyć w połączeniu z rdzeniem 119 wskaźnik zużycia, gdy wraz z wzrastającym jego zużyciem odsłania się rdzeń 119.

Szczecina zespolona 103 z fig. 64 składa się z rdzenia 121 i z grubszego płaszcza 122 w porównaniu z fig. 61, a potrójna zespolona szczecina 118 według fig. 65 zbudowana jest z rdzenia 123, z warstwy pośredniej 124 oraz z płaszcza 125.

Przekroje poprzeczne szczeciny rdzeniowej i płaszcza koniecznie muszą być koliste.

Figura 66 przedstawia szczecinę zespoloną 103 z trójkątnym rdzeniem 126 i z uzupełniającym go do kształtu kołowego płaszczem 127, podczas gdy na fig. 67 przedstawiona jest szczecina zespolona 103 o prostokątnym przekroju poprzecznym, przy czym rdzeń 128 jest otoczony przez prostokątną powłokę 129.

Figura 68 przedstawia wzdłużnie profilowaną zespoloną szczecinę 103, w której rdzeń 130 w kształcie krzyża sięga aż do obszaru końcowego powłoki 131, wypełniającej zazwyczaj przekrój poprzeczny w kształcie krzyża. Wskutek różnej twardości i/lub różnego wypełnienia tworzyw sztucznych przeznaczonych na rdzeń 130 i powłokę 131 można wytwarzać twardsze powierzchnie robocze na swobodnych końcach rdzenia w postaci krzyża.

Na fig. 69 uwidoczniona jest szczecina zespolona 103, mająca struktury 132, przebiegające w zasadzie równolegle względem osi, zmniejszające wtórne siły wiązania, poprzeczne do orientacji cząsteczkowej, które są podzielone sektorami 133. Te siły wiązania są zmniejszane przy użyciu wskutek działania sił mechanicznych tak dalece, że szczecina zostaje rozszczepiona na poszczególne sektory.

Claims

1. Sposób wytwarzania wyrobów szczecinowych, mających co najmniej jeden nośnik i umieszczone w nim szczeciny z tworzywa sztucznego zdolnego do odlewania, przy czym szczeciny wytwarza się z roztopionego materiału z tworzywa sztucznego za pomocą formowania wtryskowego w kanałach kształtujących szczeciny, znamienny tym, że nośnik (6, 20, 22) wytwarza się z przerwaniami (7), które na co najmniej części swojej wysokości wykonuje się z najmniejszą szerokością wynoszącą < 3

PL 204 126 B1 mm i ustala się stosunek tej szerokości do drogi płynięcia stopionego materiału z tworzywa sztucznego, wynikającej z wysokości przerwań (7) i długości kanałów kształtujących (71) dla szczecin w granicach < 1:5 i poprzez przerwania (7) wprowadza się roztopiony materiał z tworzywa sztucznego, do przylegających kanałów kształtujących (71) i wytwarza się szczeciny (9, 23, 31, 32, 38, 44, 54, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118), po czym gotowy wyrób wyjmuje się.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek najmniejszej szerokości przerwań (7) do drogi przepływu roztopionego materiału ustala się w granicach < 1:10.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosunek najmniejszej szerokości przerwań (7) do drogi przepływu roztopionego materiału ustala się w granicach 1:250.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w prowadzonym przez przerwania (7) roztopionym materiale co najmniej w brzegowym obszarze powstających szczecin wytwarza się cząsteczkową orientację wzdłużną.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przerwania (7) wykonuje się w nośniku (6, 20, 22) z taką wysokością, aby przeprowadzany roztopiony materiał pozostawał w przerwaniach (7), aż do chwili uzyskania wystarczającej cząsteczkowej orientacji wzdłużnej.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarza się szczeciny (9, 44, 103) o różnej długości.

7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wytwarza się szczeciny (9, 103) z różnie ukształtowanymi końcami.

8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wytwarza się szczeciny (9) z profilowaną powierzchnią zewnętrzną.

9. Sposób według zastrz. 5 albo 6, albo 7, znamienny tym, że wytwarza się jako puste szczeciny (23, 58, 60, 104).

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że po ukształtowaniu pustych szczecin (104) wtryskuje się do nich co najmniej jeden następny roztopiony materiał z tworzywa sztucznego dla wytworzenia szczeciny rdzeniowej (105).

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że pustą szczecinę (104) wytwarza się z perforacjami (106), poprzez które wprowadza się następny roztopiony materiał z tworzywa sztucznego i wytwarza się występy (107), wystające poza szczecinę zespoloną (103).

12. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że przed ukształtowaniem pustej szczeciny (104) wytwarza się szczecinę rdzeniową (105), którą następnie co najmniej częściowo natryskuje się roztopionym materiałem z tworzywa sztucznego i wytwarza się otaczającą ją pustą szczecinę (104).

13. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że nośnik (6), po stronie doprowadzania (3) roztopionego materiału zaopatruje się w co najmniej jedno wgłębienie (8) i w co najmniej jedno przerwanie (7), odchodzące od niego do przeciwległej strony, zaś wgłębienie (8) przy formowaniu wtryskowym szczecin (9) wypełnia się co najmniej częściowo roztopionym materiałem z tworzywa sztucznego (10) na szczeciny (9).

14. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że wytwarza się przestrzenny nośnik (20) z przerwaniami (7), przez które od wewnątrz wtryskuje się roztopiony materiał z tworzywa sztucznego (21) na szczeciny (9).

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że przestrzenny nośnik (20) wytwarza się w postaci odcinka rury.

16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że odcinek rury (20) wytwarza się zamknięty na co najmniej jednym końcu.

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że pustą przestrzeń otoczoną przez przestrzenny nośnik (20) co najmniej częściowo wypełnia się roztopionym materiałem z tworzywa sztucznego (21) na szczeciny.

18. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że nośnik (6) wytwarza się z przerwaniami (7) przez formowanie wtryskowe.

19. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że nośnik (6) z przerwaniami (7) umieszcza się w formie wtryskowej mającej kanały kształtujące (71) dla szczecin (9).

20. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że nośnik {6) i szczeciny (9) wytwarza się w trakcie dwu- lub wieloskładnikowego formowania wtryskowego, przy czym po ukształtowaniu nośnika (6) z przerwaniami (7), przez przerwania (7) wtryskuje się roztopiony materiał z tworzywa sztucznego na szczeciny i wytwarza się szczeciny (9).

PL 204 126 B1

21. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że przerwania (7) wykonuje się w nośniku (6) w ustawieniu leżącym w jednej linii z kanałami kształtującymi (71).

22. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że przerwania (7) wykonuje się w nośniku (6) w ustawieniu pod kątem do kanałów kształtujących (71).

23. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że przerwania (7) wykonuje się z przekrojem poprzecznym w rodzaju dyszy przędzalniczej, zwężającym się od strony doprowadzania (3) roztopionego materiału na nośnik (6) do strony przeciwległej.

24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że przerwania (7) w nośniku (6) wytwarza się ze stopniowo zwężającym się przekrojem poprzecznym.

25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że przerwania (7) po stronie doprowadzania roztopionego materiału (3) wytwarza się z zukosowaniem wlotowym.

26. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że przerwania (7) po stronie doprowadzania roztopionego materiału i/lub po przeciwległej stronie wytwarza się z kołnierzem (47, 49).

27. Sposób według zastrz. 23 albo 24, albo 25, albo 26, znamienny tym, że przerwania (7) w nośniku (6) profiluje się wzdłużnie, względnie poprzecznie.

28. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że przerwania (7) wykonuje się w nośniku (6, 20, 22) w miejscach rozmieszczenia szczecin (9) w gotowym wyrobie szczecinowym (9, 23, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118).

29. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nośnik (6) wytwarza się co najmniej w częściowych obszarach z co najmniej dwóch warstw z różnych materiałów.

30. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szczeciny (9, 23, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118) wytwarza się z co najmniej dwóch różnych tworzyw sztucznych.

31. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szczeciny (9, 23, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118) po formowaniu wtryskowym rozciąga się na całej długości, względnie na części ich długości.

32. Sposób według zastrz. 31, znamienny tym, że szczeciny (9, 31, 32, 38, 44, 58, 60, 85, 103) rozciąga się, względnie wydłuża się za pomocą sił rozciągających i/lub zmiennych sił podczas zginania.

33. Sposób według zastrz. 1 albo 31, znamienny tym, że na końcach szczecin (9), leżących naprzeciwko nośnika (6), kształtuje się za pomocą formowania wtryskowego podporę (84, 90, 97), a szczeciny (9) poddaje się rozciąganiu siłami rozciągającymi, zwiększającymi odstęp między nośnikiem (6) a podporą (84, 90, 97).

34. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że po procesie rozciągania podporę (84) oddziela się.

35. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że podporę (90, 97) wykonuje się w postaci główek.

36. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że główki (90, 97) odkształca się podczas rozciągania szczecin (9) i dostosowuje się je do szczecin (9).

37. Sposób według zastrz. 33, znamienny tym, że siły rozciągające doprowadza się stopniowo.

38. Sposób według zastrz. 1 albo 32, znamienny tym, że szczeciny (9, 23, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118) stabilizuje się termicznie albo chemicznie.

39. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nośnik (6, 20, 22) ze szczecinami (9, 23, 31, 32, 38, 44) łączy się z korpusem szczotki, względnie z uchwytem.

40. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nośnik (6, 20, 22) i szczeciny (9, 23, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118) wytwarza się z tego samego tworzywa sztucznego.

41. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nośnik (6, 20, 22) i szczeciny (9, 23, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118) wytwarza się z różnych, lub różnie modyfikowanych albo mających różne barwy tworzyw sztucznych.

42. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na nośnik (6, 20, 22) i szczeciny (9, 23, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118) stosuje się tworzywa sztuczne, które zgrzewają się ze sobą.

43. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej na szczeciny (9, 38, 44, 103) stosuje się tworzywa sztuczne albo mieszaniny tworzyw sztucznych z wypełniaczami polepszającymi własności chemiczne, fizyczne, mechaniczne albo użytkowo-techniczne.

44. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że na szczeciny (9, 38, 44, 103), względnie nośnik (6) stosuje się tworzywa sztuczne z wypełniaczami działającymi przeciwbakteryjnie.

45. Sposób według zastrz. 43, znamienny tym, że jako wypełniacze stosuje się włókna.

PL 204 126 B1

46. Sposób według zastrz. 44, znamienny tym, że stosuje się włókna o długości, która jest co najmniej częściowo większa niż najwęższy przekrój poprzeczny przerwań (7) w nośniku (6).

47. Sposób według zastrz. 45 albo 46, znamienny tym, że stosuje się włókna z tworzywa sztucznego, którego temperatura topnienia leży blisko temperatury topnienia tworzywa sztucznego stosowanego na szczeciny (9).

48. Sposób według zastrz. 45 albo 46, znamienny tym, stosuje się włókna z monofilamentów przędzonych z wytłaczaniem.

49. Wyrób szczecinowy z nośnikiem i umieszczonymi na nim szczecinami, formowanymi wtryskowo z termoplastycznego tworzywa sztucznego, znamienny tym, że nośnik (6) ma przynajmniej jedno przerwanie (7), w którym jest osadzona jedna szczecina (9, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118), której maksymalne rozciągnięcie poprzecznie do jej osi wynosi < 3 mm, przy czym stosunek tego rozciągnięcia do długości szczeciny wynosi < 1:5, korzystnie < 1:10 do 1:250.

50. Wyrób szczecinowy według zastrz. 49, znamienny tym, że przekrój poprzeczny szczecin (9, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 104, 105, 118), odpowiada w zasadzie przekrojowi poprzecznemu przerwań (7), względnie jest mniejszy od niego.

51. Wyrób według zastrz. 49, znamienny tym, że co najmniej część szczecin (9) stanowią puste szczeciny (59, 60, 104).

52. Wyrób według zastrz. 51, znamienny tym, że puste szczeciny (59, 60, 104) są na swym wolnym końcu otwarte.

53. Wyrób według zastrz. 52, znamienny tym, że puste szczeciny (59, 60) są na swym wolnym końcu zamknięte.

54. Wyrób według zastrz. 51 albo 52, znamienny tym, że pusta szczecina (104) otacza wypełniającą ją szczecinę rdzeniową (105), tworząc szczecinę zespoloną (103).

55. Wyrób według zastrz. 54, znamienny tym, że szczecina rdzeniowa (105) jest wykonana z innego tworzywa sztucznego.

56. Wyrób według zastrz. 54 albo 55, znamienny tym, że szczecina rdzeniowa (105) wystaje przez perforację (106, 108) pustej szczeciny (104), tworząc występy (107, 109) na stronie zewnętrznej szczeciny zespolonej (103).

57. Wyrób według zastrz. 56, znamienny tym, że co najmniej część szczecin zespolonych (103) ma palczaste przedłużenia (111).

58. Wyrób według zastrz. 49, znamienny tym, że co najmniej część szczecin (91 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85) jest wykonana z tworzywa sztucznego wypełnionego cząsteczkami i/lub włóknami.

59. Wyrób według zastrz. 57, znamienny tym, że co najmniej część szczecin zespolonych (103) ma struktury (132), przebiegające w zasadzie równolegle względem osi.

60. Wyrób według zastrz. 59, znamienny tym, że szczeciny zespolone (103) posiadają wzdłuż struktur (132) zdolność do rozpadania się tworząc flagi, palce lub tym podobne.

61. Wyrób według zastrz. 49, znamienny tym, że co najmniej część szczecin (9, 44, 58, 60, 85, 103) jest wykonana z tworzywa sztucznego przewodzącego energię.

62. Wyrób według zastrz. 61, znamienny tym, że szczeciny (9, 44, 58, 60, 85, 103) co najmniej w swym obszarze rdzeniowym są wykonane z przezroczystego, przewodzącego światło tworzywa sztucznego.

63. Wyrób według zastrz. 49, znamienny tym, że nośnik (6) ma co najmniej jedno wgłębienie (8), a z każdego wgłębienia (8) wychodzi co najmniej jedno przerwanie (7), a wgłębienie (8) jest wypełnione tworzywem sztucznym (80) na szczeciny (9).

64. Wyrób według zastrz. 49, znamienny tym, że nośnik (6) i szczeciny (9, 23, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103) są wykonane z różnych tworzyw sztucznych.

65. Wyrób według zastrz. 49, znamienny tym, że nośnik (6) co najmniej w częściowych obszarach jest wykonany wielowarstwowo.

66. Wyrób według zastrz. 49, znamienny tym, że nośnik (6) co najmniej częściowo jest wykonany z elastycznego i/lub mającego elastyczność gumy tworzywa sztucznego.

67. Wyrób według zastrz. 49, znamienny tym, że szczeciny (9, 23, 31, 32, 38, 44, 55, 56, 57, 58, 60, 85, 103, 118) są wykonane z tworzywa sztucznego o właściwościach przeciwbakteryjnych.

68. Wyrób według zastrz. 49, znamienny tym, że nośnik (6) jest wykonany z tworzywa sztucznego o właściwościach przeciwbakteryjnych.