PL205129B1

PL205129B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania szczecin z polimerów termoplastycznych poprzez formowanie wtryskowe

Info

Publication number: PL205129B1
Application number: PL371406A
Authority: PL
Inventors: Georg Weihrauch
Original assignee: Geka Brush Gmbh
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2010-03-31
Also published as: RU2004124933A; AR038158A1; NO20043032L; AP2004003104A0; DE10201635A1; US20050006819A1; EP1465759A1; YU62004A; JP2005525844A; CN100423926C; MXPA04006878A; ATE338619T1; DE50304943D1; MA26301A1; BR0306970B1; IL162804A0; RU2301740C2; CN1638938A; ZA200405329B; TW200303259A

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania szczeciny z polimerów termoplastycznych na drodze formowania wtryskowego. Ponadto, przedmiotem wynalazku jest urządzenie do realizacji tego sposobu.

Przy wytwarzaniu szczotek, pędzli lub tym podobnych, stosowane wcześniej jako materiał szczecinowy włosy zwierzęce i naturalne włókna w znacznym stopniu zostały zastąpione szczeciną z tworzywa sztucznego, przy czym wytwarzanie materiału szczecinowego bazuje w znacznym stopniu na dawno już praktykowanym wytwarzaniu syntetycznych włókien tekstylnych, tzn. na procesach wytłaczania lub przędzenia. Szczecina podlega jednakże całkowicie innym wymaganiom niż włókno bez końca w zespole włókien. Jest ona swobodna i zamocowana jedynie jednostronnie i pod względem teorii wytrzymałości rozumiana jest jako jednostronnie umocowana giętka belka. Podczas użycia występują siły ściskające, siły spęczniania, okazjonalnie również siły rozciągające. Wynikają z tego, w porównaniu z włóknami bez końca, inne wymagania produkcyjne pod względem wytrzymałości na zginanie, wytrzymałości zmęczeniowej na zginanie przy obciążeniu przemiennym, odporności na wielokrotne zginanie i zdolności do ponownego podnoszenia się.

Monofilamenty na szczeciny wytłacza się zatem ze stosunkowo dużą średnicą aż do kilku milimetrów. Wskutek nadania kształtu przez dyszę wytłaczającą względnie przędzalniczą można otrzymać w stopie polimerowym określoną orientację wzdłużną cząsteczek, która jednak nie wystarcza dla nadania monofilamentowi żądanych właściwości. Monofilament zatem rozciąga się, przy odpowiednich siłach obciągających. Przy tym, konieczne jest z reguły rozciąganie wstępne i rozciąganie końcowe, a następnie ewentualnie powtarzane termiczne stabilizowanie. Monofilament bez końca następnie nawija się na szpulę i nawinięty towar ewentualnie jeszcze raz stabilizuje się.

Jeśli monofilamentów bez końca w procesie wytwarzania szczotek nie obrabia się bezpośrednio ze szpuli - jest to do dzisiaj jeszcze wyjątkiem - dużą ilość monofilamentów prowadzi się wspólnie tworząc pasma, obwiązuje się i tnie się na odpowiednią długość między 60 do 120 cm. Z materiału pasmowego natomiast wytwarza się krótkie odcinki za pomocą cięcia, których długość jest nieco większa niż długość ostatecznych szczecin. Powstaje przy tym odpad około 30% materiału wyjściowego. W przypadku wysokowartościowych szczecin z tworzyw sztucznych, na przykład z poliamidów (nylon), jakie potrzebne są na jakościowe szczotki, na przykład na szczotki do zębów, szczotki do higieny itd., cena surowca stanowi największy udział w kosztach ceny szczeciny. Cena wytłaczanych szczecin wskutek tego ulega znacznemu wzrostowi wskutek dużej ilości odpadów.

Przy wytwarzaniu szczotek następuje mocowanie szczecin na nośniku szczecin. Może to następować w sposób mechaniczny lub termiczny. Ponieważ swobodna długość szczecin w tym stadium pośrednim ulega silnym wahaniom, ma miejsce następnie odcinanie i zazwyczaj obróbka wtórna szczecin, przede wszystkim końców szczecin, w celu usunięcia ostrych krawędzi skrawania. O ile skuteczna powierzchnia szczotkująca utworzona przez swobodne końce musi sprostać szczególnym wymaganiom, na przykład w przypadku szczotek do zębów, wtedy już przy mocowaniu lub w następnym etapie, sama w sobie płaska powierzchnia szczotkująca musi zostać zaopatrzona w kontur. Powstaje przy tym ponownie odpad w wysokości około 10%.

Uwzględniając fakt, że około 90% światowego zapotrzebowania na szczotki ogranicza się do szczecin o długości < 10 cm, wytwarzanie szczecin bez końca za pomocą przędzenia ze wszystkimi następującymi potem etapami roboczymi aż do otrzymania gotowej szczeciny, jedynie ze względu na odpad surowca, jest w największym stopniu nieekonomiczne. Inne ograniczenia wynikają z faktu, że monofilamenty z reguły mogą być wytwarzane tylko w kształcie cylindrycznym, nawet jeśli są profilowane na przekroju poprzecznym, tak że również kształt budowy szczecin jest ograniczony i ewentualnie konieczna jest obróbka wtórna wymagająca nakładów.

Z drugiej strony, w przemyśle szczotkarskim i pędzlarskim formowanie wtryskowe zdobyło bardzo wcześnie uznanie w przypadku wytwarzania korpusów szczotek, trzonków szczotek, trzonków pędzli i tym podobnych z tworzywa sztucznego, dla wykorzystania różnorodnych możliwości ukształtowania w technice formowania wtryskowego. Na skutek tego nie brakło prób wytwarzania korpusu szczotki razem ze szczecinami jako jednej części w procesie formowania wtryskowego. Sposoby te stosuje się w praktyce jedynie w przypadku szczotek o najmniejszych wymogach odnośnie jakości i stabilności, zwłaszcza w przypadku szczotek stosowanych tylko jednorazowo lub kilka razy. Wtryskiwane szczeciny mają znacznie gorszą wytrzymałość na zginanie, wytrzymałość zmęczeniową na zginanie przy obciążeniu przemiennym, odporność na wielokrotne zginanie, niewystarczające zdolności do ponoPL 205 129 B1 wnego podnoszenia się i niewielką wytrzymałość na zużycie. Wtryskiwane szczotki mają silnie stożkowe szczeciny o stosunkowo dużych przekrojach poprzecznych w obszarze rdzenia szczeciny, co spowodowane jest procesem i należy je zatem określać raczej mianem trzpieni albo sworzni niż szczecin. Poniżej omówione zostaną niektóre znane sposoby formowania wtryskowego w technice szczotkarskiej.

Techniczne szczotki obrotowe do szlifowania i polerowania powierzchni składają się z tarczowych segmentów szczotki, które mają być wytwarzane pojedynczo za pomocą formowania wtryskowego (US 5,903,951). Każdy segment szczotki ma centralną tarczę nośną, od której odchodzą na zewnątrz szczeciny promieniowo lub pod kątem nachylonym przeciwnie do kierunku obrotu względem kierunku promieniowego. Segmenty szczotki składają się z termoplastycznego polimeru, wypełnionego ściernymi cząsteczkami. Szczeciny powinny korzystnie mieć długość między 1 cm a 5 cm i średnicę między 0,25 mm a 10 mm, korzystnie między 1 mm a 2 mm. W jednym konkretnym przykładzie wykonania, stożkowe szczeciny mają długość 75 mm, a ich średnica wynosi 2 mm u rdzenia i 1,5 mm na wierzchołku. Dwuczęściowa forma wtryskowa składa się z dwóch płytek, które na skierowanych do siebie stronach, tworzących jednocześnie płaszczyznę podziałową formy, mają wnęki dla tarczy nośnikowej i szczecin. Stop polimerowy z wmieszanymi cząsteczkami ściernymi wtryskuje się z ciśnieniem wtryskiwania od 690 do 6900 kPa (0,59 do 69 bar) od centrum tarczy nośnikowej. Jako korzystny zakres ciśnień wymienia się 2070 do 4830 kPa. Koniecznie niezbędne odpowietrzanie wnęki formy odbywa się w płaszczyźnie podziałowej formy, a zatem równolegle do szczecin. Prowadzi to w sposób nieunikniony do dwóch szwów podziałowych formy na płaszczu szczeciny, które przebiegają od rdzenia aż do wierzchołka i przez wierzchołek. Cząsteczki ścierne dodatkowo zawężają małe przekroje poprzeczne we wnękach na szczeciny, a stop polimerowy w tych miejscach zbyt szybko zastyga, nie wypełniając wnęki na szczecinę, dlatego proponuje się dwuetapowy proces formowania wtryskowego, przy czym do wnęk na szczeciny wtryskuje się najpierw wysokowypełniony stop polimerowy, a następnie wtryskuje się ponownie mniej wypełniony albo niewypełniony stop polimerowy. Specjalista wie, że przy formowaniu wtryskowym w polimerze praktycznie nie występuje orientacja cząsteczkowa (US 2001/0007161 A1, patrz kolumna 1, ustęp 0006). Prowadzi to w przypadku szczecin do całkowicie niewystarczających właściwości zginania, co pogarszają jeszcze wmieszane cząsteczki ścierne. Podane maksymalne ciśnienie wtryskiwania 6900 kPa (69 bar) ulega tak silnemu zredukowaniu, ze względu na opór przepływu w wąskiej wnęce formy przy wykonywaniu tarczy nośnikowej i w przylegających kanałach na szczeciny, że dla specjalisty występują uzasadnione wątpliwości co do przeprowadzania tego sposobu w praktyce.

Opis US 3,618,154 przedstawia wytwarzanie szczotki do zębów w jednym pojedynczym procesie formowania wtryskowego, przy czym szczeciny na główce szczotki wtryskuje się na podobieństwo układu pęczków. W tym celu, dwuczęściowe narzędzie do formowania wtryskowego, którego płaszczyzna podziałowa formy leży w płaszczyźnie główki szczotki, ma zasadniczo cylindryczne wywiercone otwory, które wychodzą z powierzchni formy tworzącej stronę ze szczecinami główki szczotki. W otwory te wchodzą od przeciwnej strony zasadniczo cylindryczne rdzenie formy, które swą jedną stroną czołową tworzą część powierzchni formy dla strony nośnika szczecin główki i - wychodząc z tego miejsca - mają rynienkowate wgłębienia przebiegające wzdłuż linii płaszczowych. Te rynienkowate wgłębienia zwężają się od czołowej płaszczyzny formy do innego końca w sposób równomiernie stożkowy i kończą się na półkolistej kalocie na płaszczu rdzenia formy, na którym umieszczone są w sposób równomierny wgłębienia. Każde wgłębienie tworzy, razem ze ścianką otworu w jednej części formy wtryskowej formujący szczecinę kanał, który następnie zwęża się stożkowo do innego końca od wnęki formy dla główki szczotki. Odpowietrzanie kanałów przebiega na ich całej długości w płaszczyźnie podziałowej między rdzeniem formy a otworem, a zatem zasadniczo równolegle do szczecin. W tym celu opis US 3,618,154 wymaga wysokiej precyzji współdziałających powierzchni. Również tutaj dochodzi w sposób nieunikniony do powstawania dwóch szwów podziałowych formy na każdej szczecinie, które przebiegają wzdłuż linii płaszcza szczeciny. Nie można również wytwarzać szczecin o okrągłym przekroju poprzecznym, gdyż rynienkowate wgłębienie w rdzeniu formy ma zasadniczo większy promień zagięcia niż otwór wiertniczy. W ten sposób powstaje kształt przekroju poprzecznego z nieciągłościami, na których równocześnie powstają szwy podziałowe formy, których nie można już usunąć. Szczecina ma ponadto w różnych kierunkach poprzecznie do swej osi, różne zachowanie przy zginaniu. Nie powstają również pełne pęczki, lecz ich środek jest pusty tak, że szczeciny nie mogą się również na sobie wspierać, jak ma to miejsce w przypadku tradycyjnych pęczków. Poważny problem wyjmowania z formy poszczególnych szczecin ma być z jednej strony rozwiązany za pomocą odpowiedniej stożkowatości rynienek tworzących szczeciny. Oczywiście nie udaje się to, ponieważ

PL 205 129 B1 rdzenie formy jednocześnie stosuje się jako trzpienie wypychające, gdy podczas wyjmowania z formy, poprzez kalotowate końce rynienkowatych wgłębień działają w sposób wsuwający na wierzchołki szczecin. Stożkowatość ma prowadzić do otrzymania stosunkowo sprężystych końców szczeciny podczas używania szczotki do zębów. Również ten dokument nie opisuje środków zaradczych wykraczających poza tradycyjną technikę formowania wtryskowego, które mogłyby prowadzić do polepszenia zachowania przy zginaniu wtryskiwanych szczecin tak, że również tutaj cząsteczki polimeru mają postać skłębionych makrocząsteczek, która jest przy formowaniu wtryskowym najkorzystniejsza pod względem energetycznym, lecz jest jednak niekorzystna pod względem stabilności (US 2001/0007161 A1).

Ponadto, znane jest przy wytwarzaniu szczotek do zębów (US 5,158,342) wtryskiwanie wtórne obszaru obsadzonego szczeciną we wgłębienie przygotowane w główce szczotki na wstępnie wtryskiwanym korpusie szczotki, składającym się z uchwytu i z główki szczotki. Prowadzi to do szczecin o całkowicie niewystarczających właściwościach zginania ze względu na tradycyjną technikę formowania wtryskowego o ciśnieniu wtryskiwania od 3000 do 6000 kPa.

Dwuetapowe wytwarzanie obszaru obsadzonego szczeciną i nośnika szczecin opisuje również opis GB 2 151 971. W tym dokumencie omówiony jest zwłaszcza problem wyjmowania szczecin z kanałów formujących szczeciny. Mimo silnej stożkowatości szczecin polepszającej wyjmowanie z formy, przewiduje się dodatkowo bardzo powolny i sterowany przebieg wyjmowania z formy, co zmniejsza wydajność instalacji do formowania wtryskowego. Środki zaradcze stosowane w technice formowania wtryskowego prowadzące do podwyższenia stabilności szczeciny nie są opisane.

O wiele lepsze wyniki uzyskuje się według starszego, nieopublikowanego uprzednio zgłoszenia patentowego PCT/EP01/07439, w którym nośnik szczecin zaopatruje się w otwory, mające dyszowy przebieg przekroju poprzecznego. Stop polimerowy na szczeciny wtryskuje się przez dyszowe otwory do przylegających do nich kanałów formujących formy wtryskowej. Za pomocą tego sposobu wytwarza się półfabrykat z nośnika szczeciny i szczecin lub też - przy odpowiednim nadaniu kształtu nośnika szczeciny - gotową szczotkę, w której szczeciny pod względem swych właściwości zginania wykazują podobnie dobre wartości jak wytłaczane szczeciny, kształt szczecin nie podlega jednak wymogom, wynikającym z wytwarzania bez końca wytłaczanych monofilamentów.

Ponadto, z opisu US 4,712,936 znane jest wytwarzanie małych pędzli do nanoszenia, na przykład do dekoracyjnych kosmetyków, które zanurzone są w pojemniku i które przymocowane są do przykrywki zamykającej tego pojemnika, jako jednoczęściowej wypraski, składającej się z wieczka, trzpienia centrycznie nasadzanego na jego stronę wewnętrzną oraz ze szczecin pędzla umieszczonych na jego końcu. Wnęki formy dla wieczka, centrycznego trzpienia i przylegających kanałów formujących szczecinę są wykonane jako skierowane osiowo w dwóch częściach narzędzia do formowania wtryskowego, w których płaszczyźnie podziałowej leży otwór wieczka. Trzpień i szczeciny wytwarza się przez współosiowo wsunięte w siebie rdzenie formy. Strona wtryskiwania znajduje się w wieczku. Stop polimerowy musi zatem pokonywać długie drogi przepływu z wieloma zmianami przekroju poprzecznego i o dużym zapotrzebowaniu masowym, zanim dostanie się do cienkich kanałów na szczecinę. Całkowite odpowietrzanie obszaru trzpieni i szczecin następuje na końcach kanałów na szczeciny poprzez cylindryczne zamknięcie z karbowaną strukturą, która ma tworzyć rodzaj filtra z wysokim oporem przepływu. W tym stanie techniki uznano, że szczeciny wytwarzalne za pomocą formowania wtryskowego, nie nadają się do stosowania zwłaszcza jako pędzle. Po wyjęciu z formy, poza formą ponownie ogrzewa się je, a następnie rozciąga. Chodzi przy tym zwłaszcza o zmniejszenie przekroju poprzecznego, co nieuchronnie prowadzi do zwiększenia odstępu między szczecinami. Przy pędzlach do nanoszenia tego rodzaju, szczeciny powinny być umieszczone jednak w możliwie jak najmniejszym odstępie, aby między szczecinami wytworzyć działanie kapilarne dla magazynowania i zatrzymywania nanoszonego medium.

Próbowano ponadto (opis DE 21 55 888 C3), wytwarzać szczotkę z uformowanymi szczecinami za pomocą formowania wtryskowego w taki sposób, że narzędzie do formowania wtryskowego składa się z pierwszej części narzędzia dla nośnika szczeciny i z drugiej części narzędzia w znacznym stopniu przykrywającej otwartą wnękę formy, w której wykonany jest krótki kanał, który rozszerza się na swym przeciwległym końcu i tam jest zamknięty. Przy wtryskiwaniu, stop polimerowy przenika z wnęki formy nośnika do krótkiego kanału i wpływa do rozszerzenia, tak że tworzy się krótki trzpień z główką. Przy otwieraniu formy zabiera się główkę, a trzpieniową wypraskę szczecinową rozciąga się. W ten sposób może nastąpić - podobnie jak przy wytwarzaniu monofilamentów bez końca - pewna orientacja cząsteczkowa, sprzyjająca stabilizacji.

PL 205 129 B1

Próba zastąpienia produkcji szczecin z wytłaczanych monofilamentów bez końca i ich mocowania na oddzielnie wytworzonych korpusach szczotek na korzyść formowania wytryskowego kompletnej szczotki ze szczecinami, nie powiodła się (US 2001/0007161 A1).

Dotyczy to również znanej z opisu US 3,256,545 propozycji wytwarzania jedynie szczecin na drodze formowania wtryskowego. Według najbliższego stanu techniki wychodzi się z założenia, że wytłaczane szczeciny wskutek obróbki wtórnej końców szczecin, jak i szczeciny uzyskiwane poprzez formowanie wtryskowe jednoczęściowych szczotek mają wprawdzie ze względu na konieczną stożkowatość spowodowaną procesem formowania wtryskowego końce o podwyższonej elastyczności, podnosi to jednak koszty ścierania i zużycia. Zmniejszająca się w stronę końców odporność na zużycie ma być zniwelowana za pomocą sposobu według wynalazku w taki sposób, że przekrój poprzeczny wtryskiwanej szczeciny powiększa się od końca (rdzeń szczeciny) po stronie zamocowania tworzącym stronę wtryskiwania w stronę swobodnego końca. Przebieg przekroju poprzecznego może być ciągły lub nieciągły z takim skutkiem, że w obszarze roboczych końców szczecin znajduje się większa ilość masy z tworzywa sztucznego niż na końcu od strony zamocowania. Niewystarczające właściwości znanych stożkowych szczecin wyrównane zostają zatem poprzez nagromadzenie większej ilości masy z tworzywa sztucznego w obszarze końców szczeciny. Nie można przy tym zaprzeczyć, że wraz ze wzrastającą ilością masy z tworzywa sztucznego względnie wraz ze zwiększającym się przekrojem poprzecznym powiększa się ilość energetycznie korzystnych struktur skłębionych, szczecina traci zatem poprzez zwiększenie jej przekroju poprzecznego ponadproporcjonalnie na sprężystości. ₅

W tym procesie formowania wtryskowego proponuje się ciśnienia wtryskiwania od około 0,8·10⁵ do ₅

1,2·10⁵ kPa (od 800 do 1200 bar), które dlatego są konieczne, aby móc wprowadzić stop polimerowy przez kanały, które są początkowo węższe, aż do rozszerzonych kanałów, wypełniając formę. Mimo stosunkowo wysokiego ciśnienia dąży się przy proponowanych średnicach szczecin między 1,6 a 2,2 mm w obszarze węższego i między 11 a 12 mm w obszarze grubszego przekroju poprzecznego do otrzymania niezorientowanych struktur cząsteczkowych (kolumna 5, wiersze 43 do 48 i kolumna, wiersze 32 do 42). Dla zamocowania wtryskiwanych szczecin na nośniku szczecin po stronie wtryskiwania szczecin wykonuje się struktury nośne z tego samego stopu polimerowego, które ewentualnie łączą ze sobą wiele szczecin.

Znane jest w końcu z literatury fachowej (Ehrenstein; Eigenverstarkung von Thermoplasten in Schmelze-Deformationsprozeβ w niemieckim czasopiśmie „Die Angewandte Makromolekulare Chemie” 175 (1990), strona 187 do 203), że teoretyczne mechaniczne wartości modułu sprężystości

[N/mm²] i wytrzymałości na rozciąganie [N/mm²] otrzymuje się poprzez procesy wytłaczania i formowania wtryskowego w przypadku poliamidów jedynie w 3% względnie 6%, a w przypadku polietylenu do 33% względnie 5,5%, przy czym w przypadku formowanych wtryskowo elementów konstrukcyjnych korzystniejszy jest stan bez naprężenia (struktura skłębiona cząsteczek).

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania szczecin na drodze formowania wtryskowego, których właściwości zginania i zdolność do ponownego podnoszenia się jest lepsza niż w przypadku wytłaczanych szczecin, umożliwiającego jak najlepsze wykorzystanie teoretycznych wartości modułu sprężystości i wytrzymałości na rozciąganie oraz wytwarzanie szczecin wysokiej jakości w dużym zakresie długości przy stosunkowo małych przekrojach poprzecznych, aby móc w prosty sposób wytwarzać geometrie szczecin i układy szczecin, dopasowując je do wymagań stawianych produktowi końcowemu, jakim są szczotki lub pędzle. Ponadto, zadaniem wynalazku jest opracowanie odpowiedniego urządzenia do realizacji tego sposobu.

Sposób wytwarzania szczecin z polimerów termoplastycznych poprzez formowanie wtryskowe, przy czym stop polimerowy wtryskuje się pod ciśnieniem w kanał formujący szczecinę o wstępnie określonej długości i o wstępnie określonym przekroju poprzecznym na tej długości, zaś kanał podczas procesu formowania wtryskowego odpowietrza się, przy czym wytwarza się przepływ ścinający o dużej szybkości rdzeniowej w centrum płynącego stopu polimerowego i dużym działaniu ścinającym ze względu na tarcie o ścianki stopu polimerowego przy wyraźnej orientacji wzdłużnej cząsteczek polimeru przynajmniej w obszarze blisko ścianki stopu polimerowego, zaś kanał równocześnie odpowietrza się na jego długości, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ciśnienie wtryskiwania działające na stop polimerowy ustawia się w zależności od przebiegu przekroju poprzecznego kanału formujące₅ go szczecinę na korzystnie przynajmniej 0,5·10⁵ kPa oraz wybiera się stosunek największej szerokości przekroju poprzecznego kanału formującego szczecinę do długości kanału < 1:10 tak, że pozostaje utrzymana orientacja wzdłużna cząsteczek polimeru na długości kanału.

Ciśnienie wtryskiwania ustawia się na 2·10⁵ kPa do 5·10⁵ kPa.

PL 205 129 B1

Ciśnienie wtryskiwania ustawia się tak, że stop polimerowy w kanale formującym szczecinę ma ₅ specyficzne ciśnienie powyżej 0,3·10⁵ kPa.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku przy danym przebiegu przekroju poprzecznego i długości kanału formującego szczecinę, ustawia się ciśnienie wtryskiwania, wspierając tworzenie zarodków kryształu między sąsiednimi wzdłużnie orientowanymi odcinkami cząsteczkowymi.

Chłodzi się kanał formujący szczecinę.

Odpowietrza się kanał formujący szczecinę poprzecznie do kierunku przepływu stopu polimerowego.

Odpowietrza się kanał formujący szczecinę w wielu płaszczyznach leżących poprzecznie do kierunku przepływu stopu polimerowego.

Odpowietrza się kanał formujący szczecinę na jego długości poprzez płaszczyzny umieszczone zasadniczo w równych odstępach.

Odpowietrza się kanał formujący szczecinę przez wypieranie powietrza za pomocą ciśnienia przepływu stopu polimerowego.

Odpowietrza się kanał formujący szczecinę ze wsparciem zewnętrznego podciśnienia.

Wtryskuje się stop polimerowy w kanał formujący szczecinę o jednakowym przekroju poprzecznym poczynając od strony wtryskiwania.

Wtryskuje się stop polimerowy w kanał formujący szczecinę o przekroju poprzecznym zwężającym się w sposób ciągły od strony wtryskiwania.

Wtryskuje się stop polimerowy w obszar wlotowy wytwarzając przepływ rozszerzający, zwężający się dyszowo względem kanału formującego szczecinę.

Wtryskuje się stop polimerowy w kanał formujący szczecinę o przebiegu przekroju poprzecznego wykazującym przynajmniej jedną nieciągłość w postaci zwężenia w kierunku przepływu stopu polimerowego.

Stosuje się kanał formujący szczecinę o przekroju poprzecznym z największą szerokością < 3 mm.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku dobiera się stosunek największej szerokości do długości kanału < 1:250.

Wtryskuje się stop polimerowy równocześnie w wiele umieszczonych w sąsiedztwie kanałów formujących szczecinę tworząc odpowiednią ilość szczecin.

Wtryskuje się stop polimerowy w umieszczone w sąsiedztwie kanały formujące szczecinę tworząc równocześnie połączenie między przynajmniej dwiema szczecinami.

Korzystnie, po wtryskiwaniu szczecin wtryskuje się uzupełniająco stop polimerowy z innego polimeru, tworząc połączenie między przynajmniej dwiema szczecinami.

Wtryskuje się stop polimerowy tworząc przynajmniej jeden nośnik szczeciny łączący dwie lub więcej szczecin.

Wtryskuje się stop polimerowy tworząc nośnik szczeciny łączący szczeciny i tworzący korpus szczotki.

Na nośnik szczeciny natryskuje się przynajmniej jeden kolejny stop polimerowy z innego polimeru.

Korzystnie, wtryskuje się wiele szczecin o różnej długości.

Wtryskuje się wiele szczecin o różnych przekrojach poprzecznych.

Wtryskuje się wiele szczecin o różnym przebiegu przekroju poprzecznego na ich długości.

Wtryskuje się wiele szczecin o równoległym ustawieniu względem siebie.

Wtryskuje się przynajmniej część szczecin o nierównoległym położeniu.

Wytwarza się szczeciny o jednakowej geometrii, ale o różnej sprężystości (twardości) za pomocą formowania wtryskowego różnych stopów polimerowych w tych samych kanałach formujących.

Wtryskuje się szczeciny z jednego polimeru lub z mieszanki polimerów, mające w stanie zakrzepniętym zredukowane wtórne siły wiązania.

Wtryskuje się szczeciny z polimeru z dodatkami modyfikującymi uaktywniającymi się przy użyciu.

Urządzenie do wytwarzania szczecin z polimerów termoplastycznych poprzez formowanie wtryskowe, obejmujące urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania i formę wtryskową, mającą przynajmniej jeden kanał doprowadzający dla stopu polimerowego i przynajmniej jedną wnękę w postaci kanału formującego o kształcie odpowiadającym długości i przebiegowi przekroju poprzecznego wytwarzanej szczeciny, przy czym kanałowi formującemu przyporządkowane są elementy odpowietrzające do odprowadzania powietrza wypieranego przy formowaniu wtryskowym, które mają przekroje poprzeczne odpowietrzania rozmieszczone na długości kanału formującego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania stanowi urządzenie do wyPL 205 129 B1 ₅ twarzania ciśnienia przynajmniej 0,5·10⁵ kPa, a stosunek największej szerokości przekroju poprzecznego kanału formującego do jego długości wynosi < 1:10, tak że wytwarzalny jest przepływ ścinający o wysokiej prędkości rdzeniowej w centrum stopu polimerowego i wysokim działaniu ścinającym na ściance kanału formującego.

Korzystnie, urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania stanowi urządzenie do wytwa55 rzania ciśnienia wtryskiwania między 2·10⁵ kPa do 5·10⁵ kPa w zależności od długości i przebiegu przekroju poprzecznego kanału formującego.

Urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania i przekroje poprzeczne odpowietrzania są tak wykonane na kanale formującym, że stop polimerowy ma w kanale formującym specyficzne ciś₅ nienie przynajmniej 0,3·10⁵ kPa.

Ciśnienie wtryskiwania sterowalne jest w zależności od długości i przebiegu przekroju poprzecznego kanału formującego.

Korzystnie, środki odpowietrzające mają sterowalne przekroje poprzeczne odpowietrzania w zależności od specyficznego ciśnienia.

Formie wtryskowej z kanałem formującym przyporządkowane są czynniki chłodzące.

Korzystnie, w urządzeniu według wynalazku kanałowi formującemu w formie wtryskowej przyporządkowane są czynniki chłodzące.

Forma wtryskowa składa się z wielu płytek formujących uwarstwowanych poprzecznie do wzdłużnego przebiegu kanału formującego, z których każda wykazuje jeden odcinek długości kanału formującego.

Środki odpowietrzające są usytuowane na płytkach formujących.

Środki odpowietrzające są usytuowane między zwróconymi do siebie powierzchniami przylegania płytek formujących.

Środki odpowietrzające utworzone są przez szczeliny między zwróconymi do siebie powierzchniami płytek formujących.

Środki odpowietrzające utworzone są przez uszorstnienia powierzchniowe na powierzchniach płytek formujących.

Środki odpowietrzające mają na zarysie kształtowym kanału formującego przekroje poprzeczne odpowietrzania o szerokości od 5 μm do 300 μm.

Środki odpowietrzające mają przekroje poprzeczne odpowietrzania rozszerzające się poczynając od zarysu kształtowego kanału formującego na zewnątrz.

Środki odpowietrzające są połączone z zewnętrznym źródłem podciśnienia.

Kanał formujący ma na swej długości zasadniczo równomierny przekrój poprzeczny.

Kanał formujący ma przekrój poprzeczny zwężający się zasadniczo jednakowo do jego końca.

Kanał formujący przy osi liniowej zwęża się pod kątem mniej niż 1,0 stopień.

Kanał formujący ma przekrój poprzeczny zwężający się w sposób nieciągły do końca.

Korzystnie, w urządzeniu według wynalazku największa szerokość przekroju poprzecznego kanału formującego wynosi < 3 mm.

Przed płytkami formującymi z kanałem formującym, po ich stronie zwróconej do kanału doprowadzającego przyłączona jest przynajmniej jedna płytka formująca od strony wtryskiwania z rozszerzeniem zwężającym się do kanału formującego.

Stosunek największej szerokości przekroju poprzecznego kanału formującego do jego długości wynosi między 1:10 a 1:1000.

Ilość i grubość płytek formujących dostosowana jest do długości kanału formującego.

Ilość płytek formujących jest odwrotnie proporcjonalna do stosunku największej wewnętrznej średnicy przekroju poprzecznego do długości kanału formującego.

Płytki formujące mają grubość wynoszącą zasadniczo trzykrotność do piętnastokrotności średniej średnicy kanału formującego.

Płytki formujące są poruszalne pojedynczo lub w grupach prostopadle do płaszczyzny płyty.

Przynajmniej niektóre płytki formujące są przesuwne równolegle do sąsiednich płytek formujących.

Dla wyjmowania z formy szczecin płytki formujące są odsuwalne pojedynczo lub w grupach sukcesywnie po sobie.

Korzystnie, przy wyjmowaniu z formy płytka formująca zwrócona do kanału doprowadzającego odsuwalna jest na końcu.

Forma wtryskowa ma kanały formujące o różnej długości i/lub różnym przebiegu przekroju poprzecznego.

PL 205 129 B1

Forma wtryskowa o standardowej postaci konstrukcyjnej, do wytwarzania szczecin o określonej długości ma dostosowaną do nich ilość płytek formujących, a dla zmiany długości szczecin dostosowana do nich ilość płytek formujących może być odłączana lub dołączana.

Forma wtryskowa ma kanały formujące o osi środkowej, przebiegającej pod kątem nachylonym do kierunku ruchu płytek formujących, a każda płytka formująca ma odcinek długości kanału formującego taki, że mimo zmiany kąta wyjmowanie z formy możliwe jest przez sukcesywne odsuwanie poszczególnych płytek formujących.

Forma wtryskowa ma kanały formujące o osi środkowej, która jest wygięta względem kierunku ruchu płytek formujących a każda płytka formująca ma odcinek długości kanału formującego taki, że w zależności od wygięcia wyjmowanie z formy możliwe jest przez sukcesywne zdejmowanie poszczególnych płytek formujących.

Forma wtryskowa ma przynajmniej jedną płytkę formującą, która jest przesuwna w jej płaszczyźnie względem sąsiednich płytek formujących i razem z nimi po formowaniu wtryskowym szczecin tworzy na odpowiedniej części długości kanału formującego urządzenie zaciskowe dla wszystkich szczecin.

Korzystnie, płytki formujące tworzące urządzenie zaciskowe są poruszalne w kierunku wyjmowania z formy i przeciwnie do niego.

Płytki formujące tworzące urządzenie zaciskowe są odłączalne z formy wtryskowej wraz z zaciśniętymi szczecinami po wyjęciu z formy i stanowią narzędzie manipulacyjne do przemieszczania szczecin.

Płytki formujące tworzące urządzenie zaciskowe są wymienne po odłączeniu na zestaw jednakowych płytek formujących dla ponownego uzupełnienia formy wtryskowej w kolejnym takcie formowania wtryskowego.

Forma wtryskowa składa się z przynajmniej dwóch grup płytek formujących każdorazowo z jednym urządzeniem zaciskowym, z których pierwsza grupa obejmuje część kanału formującego z jego końcem, a kolejne grupy obejmują pozostałą część kanału formującego, zaś pierwsza grupa od drugiej grupy, a ta od kolejnych grup są sukcesywnie od siebie odsuwalne, przy czym liczba grup płytek odpowiada liczbie taktów formowania wtryskowego.

Przynajmniej płytka formująca wykazująca zarys kształtowy na końcu kanału formującego jest wymienna na płytkę formującą z innym zarysem formującym dla wytwarzania szczecin o różnie uformowanych końcach.

Przynajmniej płytka formująca wykazująca zarys kształtowy na końcu kanału formującego jest wymienna na płytkę formującą z różnymi odcinkami długości kanałów formujących.

Między kanałem doprowadzającym a kanałami formującymi formy wtryskowej umieszczona jest wnęka formy łącząca dwa lub więcej kanałów formujących dla wytwarzania połączenia szczecin między sobą.

W sposobie według wynalazku wysokość ciśnienia wtryskiwania ustawia się w zależności od przebiegu przekroju poprzecznego kanału formującego szczecinę tak, że wytwarza się przepływ ścinający o dużej szybkości rdzeniowej w centrum płynącego stopu polimerowego i dużym działaniu ścinającym ze względu na tarcie o ścianki stopu polimerowego przy wyraźnej orientacji wzdłużnej cząsteczek polimeru, przynajmniej w obszarze stopu polimerowego blisko ścianki, który utrzymuje się na długości kanału, przy czym kanał równocześnie odpowietrza się na jego długości tak, że wspiera się utrzymanie przepływu ścinającego.

Wynalazek wychodzi zatem z założenia, że właściwości zginania monofilamentu w pierwszej linii można podwyższyć za pomocą wytwarzania i utrzymywania orientacji cząsteczkowej, która przy formowaniu wtryskowym szczecin, szczotek i pędzli nie była dotychczas urzeczywistniana. Na strukturę cząsteczkową w płynącym stopie polimerowym można znacznie wpływać jedynie przy wystarczająco wąskich przekrojach poprzecznych i jedynie poprzez to, że przepływowi stopu narzucony zostanie profil prędkości o silnym działaniu ścinającym, aby zdeformować samą w sobie najkorzystniejszą energetycznie beznapięciową skłębioną strukturę i rozciągnąć ją. Dobiera się zatem według wynalazku tak wysokie ciśnienie wtryskiwania, że w kanałach formujących szczecinę wytwarza się stromy profil przepływu, odznaczający się wysoką prędkością rdzeniową w centrum przepływu i dużym działaniem ścinającym w jego obszarze brzegowym ze względu na tarcie o ścianki stopu polimerowego na ściance kanału, przy czym siły ścinające są tym większe ze względu na tarcie o ścianki, im wyższa jest różnica prędkości przepływu sąsiednich warstw. Taki profil przepływu o wysokiej prędkości rdzeniowej zapewnia ponadto doskonałe wypełnienie formy kanału formującego szczecinę również przy najwęższych przekrojach poprzecznych (mała średnica szczeciny) i dużej długości kanału (długość szczeciny).

PL 205 129 B1

Profil prędkości można nastawić również w zależności od przebiegu przekroju poprzecznego określonego na długości kanału formującego szczecinę poprzez odpowiednio wysokie, ewentualnie również zmienne ciśnienie wtryskiwania. Wskutek tego otrzymuje się orientację wzdłużną cząsteczek polimeru blisko ścianki kanału i ze zmniejszającym się natężeniem wewnątrz całego strumienia stopu, przy czym wysokość prędkości rdzeniowej ponadto zapobiega zbyt wczesnemu zastyganiu stopu również przy małych przekrojach poprzecznych i dużej długości.

Samo wysokie ciśnienie nie wystarcza jednak do szybkiego wypełnienia wąskiego kanału formującego. Według wynalazku, kanał zatem odpowietrza się na jego długości tak, że wspiera się utrzymanie przepływu ścinającego o dużej prędkości przepływu aż do końca kanału tak, że żądana orientacja wzdłużna cząsteczek sięga aż do wierzchołka szczeciny.

Praktyczne próby wykazały, że ciśnienie wtryskiwania w zależności od przebiegu przekroju po₅ przecznego kanału formującego szczecinę powinno wynosić korzystnie przynajmniej 0,5·10⁵ kPa (500 bar). Dla jakościowych szczecin o których tu mowa o średniej średnicy szczeciny około na przykład 0,3 mm (zmierzonej na połowie długości), zatem o odpowiednim przekroju poprzecznym kanału formującego szczecinę i o długości 10,5 mm można wytworzyć żądany profil prędkości o ciśnieniu ₅ wtryskiwania powyżej 0,5·10⁵ kPa (500 bar). Około 2/3 wymienionego ciśnienia wtryskiwania można z reguły przemienić w specyficzne ciśnienie w kanale formującym szczecinę tak, że stop polimerowy ₅ w kanale powinien wykazywać ciśnienie > 0,3·10⁵ kPa (300 bar).

Termoplastyczne tworzywa sztuczne tworzą przy zastyganiu poniżej temperatury topnienia kryształu krystality, wpływające w zależności od kształtu i uporządkowania na moduł sprężystości wzdłużnej (E-Modul) i na wytrzymałość na rozciąganie (wytrzymałość na zerwanie). Pozytywny wpływ w sensie usztywnienia poprzez podwyższenie modułu sprężystości wzdłużnej i wzmocnienie w sensie podwyższenia wytrzymałości na rozciąganie można uzyskać poprzez utworzenie kryształów nitkowych, które zakładają najpierw rozciągnięte łańcuchowe tworzenie zarodków kryształu na równolegle leżących odcinkach cząsteczkowych. To tworzenie zarodków można wielokrotnie podwyższyć względem izotermicznej krystalizacji poprzez indukowanie napięć, występujących między innymi przy procesach przepływu. Przewidziane według wynalazku wysokie ciśnienie wtryskiwania i otrzymana wskutek tego wysoka prędkość przepływu stopu polimerowego w kanale formującym szczecinę wspiera zatem nie tylko cząsteczkową orientację wzdłużną lecz także tworzenie kryształów, przy czym wysokie ciśnienie, jako kolejne indukowanie napięć, równocześnie podwyższa gęstość upakowania kryształów. Poprzez częściową krystalizację stopu o zorientowanych cząsteczkach podwyższa się czas relaksacji, to znaczy orientacja cząsteczkowa pozostaje zachowana na dłużej.

Opisane uprzednio efekty są poparte w dalszym opisie wynalazku jeszcze poprzez to, że chłodzi się kanał formujący szczecinę.

Im węższy przekrój poprzeczny i im większa długość kanału formującego szczecinę, można by raczej rozpatrywać podgrzewanie ścianek kanału, w celu zachowania lepkości stopu polimerowego i otrzymania pełnego wypełnienia formy. To wypełnienie formy zapewnione jest jednak przy nastawieniu parametrów procesowych według wynalazku również przy chłodzeniu kanału formującego szczecinę. Poprzez to chłodzenie kanału i związane z tym indukowanie napięć wspiera się dodatkowo tworzenie kryształów i podwyższa się czas relaksacji. Stabilizująca warstwa zewnętrzna szczeciny powstająca na ściance kanału umożliwia podwyższenie ciśnienia wtórnego, zwyczajowego przy formowaniu wtryskowym. Im wyższe ciśnienie wtórne, tym silniej wspiera się tworzenie zarodków kryształów w jeszcze roztopionym rdzeniu szczeciny. Przez ciśnienie równocześnie podwyższa się temperaturę topnienia i silniej przechładza się w ten sposób stop przy danej temperaturze masy, wskutek czego dalej wpływa się pozytywnie na prędkość wzrostu kryształów i utrudnia się relaksację cząsteczek.

Wysokie ciśnienie wtryskiwania i wysoka prędkość przepływu wymagają szczególnych albo dodatkowych środków zaradczych dla szybkiego i efektywnego odpowietrzania, aby zapewnić całkowite wypełnienie formy i aby uniknąć kawitacji na kanale formującym lub wtrąceń powietrza w stopie. W procesach formowania wtryskowego według stanu techniki, odpowietrzanie kanału formującego szczecinę następuje przy całkowicie zamkniętej wnęce przez koniec lub też przy podzielonej na długości formie wtryskowej dla kanału w dwóch płaszczyznach równoległych względem szczecin. W pierwszym wymienionym przypadku, dla wytworzenia doskonałego, korzystnie zaokrąglonego końca szczeciny konieczne jest silne dławienie odpowietrzania, aby uniknąć przejścia stopu polimerowego do przekrojów poprzecznych odpowietrzania. Przy odpowietrzaniu równoległym do szczecin, płaszczyzna podziałowa leży w kierunku przypływu z takim skutkiem, że stop polimerowy wnika również w najwęższe szczeliny odpowietrzania i prowadzi do utworzenia szwów podziałowych formy wzdłuż płaszcza szczeciny.

PL 205 129 B1

Według wynalazku przewiduje się zatem, że odpowietrza się formujący szczecinę kanał poprzecznie do kierunku przepływu stopu polimerowego, przy czym odpowietrzanie przebiega korzystnie w wielu płaszczyznach leżących poprzecznie do kierunku przepływu stopu polimerowego. Ilość płaszczyzn odpowietrzania wybiera się o tyle większą, im dłuższy jest kanał formujący szczecinę tak, że przy określonej długości kanału, odpowietrzanie następuje w sposób niejako regulowany w zależności od prędkości frontu stopu. Ponieważ odpowietrzanie w takiej płaszczyźnie może następować na całym obwodzie kanału na szczecinę, jest do dyspozycji odpowiednio duża długość szczeliny, która w przypadku wielu płaszczyzn poprzecznych do kierunku przepływu może być większa niż w przypadku płaszczyzny podziałowej formy, równoległej do szczecin.

Płaszczyzny odpowietrzania mogą być przewidziane na długości kanału formującego szczecinę w równych odstępach, w zależności od odpowietrzanej objętości, również z progresywnym lub degresywnym odstępem w kierunku przepływu stopu polimerowego. W ten sposób możliwe jest równocześnie utrzymanie wystarczająco wysokiego przeciwciśnienia w kanale, dla otrzymania równomiernego wypełnienia formy.

Kanał formujący szczecinę może być odpowietrzany przez samo wypieranie powietrza za pomocą ciśnienia przepływu stopu polimerowego, odpowietrzanie może jednak również być wspierane przez zewnętrzne podciśnienie.

Sposób według wynalazku daje możliwość, wtryskiwania stopu polimerowego w kanał formujący szczecinę o zasadniczo niezmiennym przekroju poprzecznym poczynając od strony wtryskiwania tak, że otrzymuje się zasadniczo cylindryczną szczecinę, która nie była dotychczas możliwa do wytworzenia za pomocą stosowanej dla szczecin i szczotek techniki formowania wtryskowego.

Może być również przewidziany przekrój poprzeczny zwężający się w sposób ciągły od strony wtryskiwania, tak że otrzymuje się szczecinę o jedynie korzystnie słabej stożkowatości, która jest pożądana w wielu przypadkach zastosowania, aby podwyższyć sprężystość od korzenia szczeciny do końca szczeciny. Taka stożkowatość wzmaga również utrzymywanie lub nawet wzmocnienie stromego profilu prędkości o wysokiej prędkości rdzeniowej i o zwiększającym się na długości działaniu ścinającym w obszarze brzegowym tak, że mimo podwyższonego oporu przepływowego jeszcze wspiera się orientację cząsteczkową i tworzenie kryształów w stronę końca szczeciny.

Za pomocą formowania wtryskowego można wytwarzać szczeciny zachowujące (dokładne) wymiary o tolerancji ±3% na przekroju poprzecznym i na długości, podczas gdy wytłaczane szczeciny przy jednakowych parametrach konstrukcyjnych mają tolerancje ±10%. Do tego dochodzi, w przypadku wytłaczanych szczecin, owalizacja spowodowana procesem wytwarzania początkowo okrągłego przekroju poprzecznego, czego unika się przy szczecinach wytworzonych sposobem według wynalazku.

W technice formowania wtryskowego za konieczne uważa się konwencjonalnie pochylenia przy wyjmowaniu z formy rzędu kilku stopni (> 1,00°), aby móc bez problemu wyjąć wypraskę z formy. Wyjmowanie z formy musi być z reguły wspierane przez wypychacze. Przy formowaniu wtryskowym szczecin według przedstawionego powyżej stanu techniki, skos formy musi być dobrany jako zasadniczo większy, aby uniknąć przerwania szczeciny przy wyjmowaniu z formy (US 3 256 545). W nie mniejszym stopniu, z tego względu, stan techniki sięga po narzędzia do formowania wtryskowego o równoległej do szczecin płaszczyźnie podziałowej formy godząc się z opisanymi wyżej niedogodnościami. Sposób według wynalazku umożliwia zmniejszenie skosów formy aż do wartości zero stopni przy równocześnie wystarczającym wypełnieniu formy. Można zatem wytwarzać smukłe szczeciny o dużej długości o stosunkowo niewielkiej stożkowatości w zakresie od 0,2 do 0,5°, gdy żądane są pozytywne właściwości stożkowej szczeciny z progresywnym kątem zginania w stronę końca szczeciny. Szczecinę można dobrze wyjmować z formy ze względu na orientację wzdłużną i wzmocnione tworzenie kryształów oraz związane z tym podwyższenie wytrzymałości na rozciąganie (wytrzymałości na zerwanie) szczeciny, zwłaszcza w obszarze blisko ścianki, istotnym dla wyjmowania z formy. Dalsze środki zaradcze w celu ułatwienia wyjmowania z formy opisane są wraz z urządzeniem.

W kolejnej postaci wykonania sposobu według wynalazku, stop polimerowy wtryskuje się w obszar wlotowy dla wytworzenia przepływu rozszerzającego, zwężający się dyszowo względem kanału formującego szczecinę, dla wytworzenia szczeciny z rozszerzonym obszarem rdzeniowym, z zarysem ewentualnie zwężającym się w sposób ciągły względem właściwej szczeciny.

Wskutek takiego zwężenia wytwarza się przepływ rozszerzający, który prowadzi w znacznym stopniu do orientacji cząsteczkowej i z technicznych względów, w związku z przepływem prowadzi do odpowiedniego podwyższenia profilu przepływu za zwężeniem, co zaleca umiejscowienie zwężenia blisko strony wtryskiwania. Mogą być jednak również przewidziane zwężenia na długości kanału forPL 205 129 B1 mującego szczecinę, w celu otrzymania stopniowanej szczeciny, przy czym również tutaj zwężenia mają pozytywny wpływ na strukturę cząsteczkową i na tworzenie kryształów.

Przekrój poprzeczny kanału formującego szczecinę po ewentualnie dołączonym przed nim obszarze wlotowym korzystnie dobiera się tak, że ma on największą szerokość < 3 mm, tak że formowana wtryskowo szczecina ma odpowiednią średnicę z ewentualnie szczerszym obszarem rdzeniowym. Szczeciny o takim przekroju poprzecznym z szerszym obszarem rdzeniowym nie mogą być wytwarzane za pomocą wytłaczania względnie przędzenia. Określenie „największa szerokość” oznacza tutaj, że szczecina może mieć przekrój poprzeczny odbiegający od kształtu kołowego, na przykład owalny, przy czym największa szerokość odpowiada długości większej osi owalu.

Przy zastosowaniu sposobu według wynalazku ponadto stosunek największej szerokości do długości kanału może być dobrany od < 1:5 do 1:1000, korzystnie do < 1:250. Można wytwarzać na przykład szczeciny, które mają przy maksymalnej średnicy 3 mm w obszarze rdzenia lub blisko niego długość między 15 mm a 750 mm. Im mniejsza jest największa szerokość, tym krótszą wybierze się długość. Dla wysokich wymagań, przykładowo przy szczotkach do zębów, pędzlach do nanoszenia itd., zaleca się średnice powyżej obszaru rdzenia < 0,5 mm, które w sposobie według wynalazku dopuszczają długości szczecin do ponad 60 mm.

Sposób według wynalazku można zarówno korzystnie zmodyfikować w takim stopniu, że stop polimerowy wtryskuje się równocześnie w wiele umieszczonych w sąsiedztwie kanałów formujących szczecinę tworząc odpowiednią ilość szczecin tak, że w jednym etapie formowania wtryskowego można wytwarzać zestaw szczecin. Wskutek zminimalizowania odstępu kanałów formujących szczecinę można wytwarzać układy szczecin w postaci pęczków (pucks) poprzez lekkie zbicie wyjętych z formy szczecin.

Ilość i układ kanałów formujących szczecinę może być również tak dobrana, że za pomocą jednego etapu wtryskiwania wykonuje się cały obszar obsadzony szczeciną szczotki lub pędzla, przy czym odstępy między szczecinami i ich geometryczne przyporządkowanie mogą być zmieniane odpowiednio do żądanego układu w obszarze obsadzonym szczeciną.

W kolejnym wykonaniu przewiduje się, że stop polimerowy wtryskuje się w umieszczone w sąsiedztwie formujące szczecinę kanały tworząc równocześnie połączenie między przynajmniej dwiema szczecinami, przy czym połączenie może służyć zarówno dla dalszej manipulacji połączonych szczecin, jak i jako środek pomocniczy do łączenia z korpusem szczotki, uchwytem szczotki lub tym podobnymi. Zamiast tego, po wtryskiwaniu szczecin z polimeru można wtryskiwać uzupełniająco stop polimerowy z innego polimeru, aby wytworzyć połączenie między szczecinami. Połączenie może być wykonane w postaci mostków, kratek łączących wiele szczecin lub tym podobnych. Przy zastosowaniu różnych polimerów o współczynniku łączenia > 20% zapewnione jest wystarczająco pewne połączenie.

Połączenie może ponadto być tak wykonane, że tworzy nośnik szczecin, który równocześnie może stanowić korpus szczotki lub jego część, lub też może być uzupełniony tworząc korpus szczotki lub uchwyt pędzla przez wtryskiwanie przynajmniej jednego innego stopu polimerowego. Może przy tym chodzić o inny termoplastyczny polimer.

W innym wariancie sposobu można wtryskiwać wiele szczecin o różnej długości tak, że w połączeniu z łączącym je nośnikiem szczecin można wytwarzać kompletny obszar obsadzony szczeciną lub częściowy taki obszar szczotki lub pędzla, w którym końce szczecin leżą na różnej wysokości płaskich lub niepłaskich powierzchni obwiednich, aby gotowa szczotka optymalnie obejmowała zakrzywione kontury z końcami szczecin.

Wiele szczecin może również być wtryskiwanych z różnymi przekrojami poprzecznymi, aby w gotowej szczotce umożliwiać w określonych obszarach różne działanie.

W takim samym stopniu można wtryskiwać wiele szczecin z różnym przebiegiem przekroju poprzecznego na długości. W końcu można wtryskiwać wiele szczecin również w nierównoległym położeniu względem siebie, w celu wytworzenia obszaru obsadzonego szczeciną o różnym ustawieniu szczecin.

Zgodnie z inną postacią wykonania sposobu, można wytwarzać szczeciny o jednakowej geometrii, lecz o różnej elastyczności (twardości) poprzez formowanie wtryskowe różnych stopów polimerowych w tych samych kanałach formujących. W przypadku wytłaczanych szczecin do szczotek o różnych stopniach twardości, na przykład do szczotek do zębów o stopniach twardości - miękki, średni, twardy, można by oddziaływać na żądany stopień twardości jedynie poprzez średnicę szczeciny, to znaczy dla szczotek do zębów o jednakowej budowie trzeba było utrzymywać w gotowości i obrabiać aż do trzech różnych średnic szczeciny. Za pomocą sposobu według wynalazku te stopnie twardości można zrealizować poprzez sam dobór polimeru i ewentualnie dopasowanie ciśnienia wtryskiwania przy jednakowej średnicy szczeciny.

PL 205 129 B1

Szczeciny mogą być wtryskiwane ponadto z jednego polimeru lub z mieszanki polimerów, które w zastygniętym stanie mają zredukowane wtórne siły wiązania. Takie szczeciny dają się rozszczepiać po wytwarzaniu przez siły mechaniczne, ewentualnie dopiero po dalszej obróbce, tworząc szczotki lub pędzle.

W końcu, można wtryskiwać szczeciny z polimeru z dodatkami modyfikującymi uaktywniającymi się przy użyciu. Może przy tym chodzić o dodatki modyfikujące o działaniu mechanicznym, na przykład abrazyjnym, lub przykładowo w przypadku szczecin do szczotek do zębów o dodatki o działaniu pielęgnacyjnym, terapeutycznym lub reminalizującym. Dodatki tego rodzaju są dobrze znane.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto urządzenie do formowania wtryskowego szczecin z polimerów termoplastycznych.

Za pomocą urządzenia według wynalazku można wytwarzać szczeciny na drodze formowania wtryskowego, jak już opisano w związku ze sposobem. W porównaniu ze znanymi urządzeniami do formowania wtryskowego do wytwarzania szczecin względnie jednoczęściowych szczotek ze szczecinami, urządzenie według wynalazku jest tak ukształtowane, że w kanale formującym szczecinę osiąga się żądaną dynamikę przepływu.

Urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania jest korzystnie tak wykonane, że nastawialne 55 są ciśnienia wtryskiwania między 0,5·10⁵ kPa do 4·10⁵ kPa w zależności od długości i przekroju poprzecznego kanału formującego. Ciśnienie wybiera się o tyle większe, im mniejszy jest przekrój poprzeczny wytwarzanej szczeciny i im większa jest ich długość.

Urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania i przekroje poprzeczne odpowietrzania na kanale formującym są tak wykonane konstrukcyjnie i pod względem techniki sterowania, że stop poli55 merowy ma w kanale formującym specyficzne ciśnienie przynajmniej 0,3·10⁵ kPa do 1,3·10⁵ kPa. To wykonanie wynika z dostosowania do strumienia masowego i oporów przepływu będących do pokonania aż do kanału formującego.

Przy danym, wystarczająco wysokim ciśnieniu wtryskiwania na urządzeniu do wytwarzania przewiduje się korzystnie, że ciśnienie wtryskiwania sterowalne jest w zależności od długości i przebiegu przekroju poprzecznego kanału formującego, aby móc spryskiwać agregatem do formowania wtryskowego formy wtryskowe o różnej geometrii.

Temu celowi może służyć kolejny środek zaradczy, polegający na tym że środki odpowietrzające mają sterowalne przekroje poprzeczne odpowietrzenia w zależności od specyficznego ciśnienia.

W urządzeniu według wynalazku, korzystnie formie wtryskowej z kanałem formującym przyporządkowane są czynniki chłodzące, przy czym może chodzić o zewnętrzne chłodzenie po każdym takcie wtryskiwania względnie po wyjęciu z formy. Również kanałowi formującemu w formie wtryskowej mogą być przyporządkowane czynniki chłodzące, za pomocą których kanał formujący utrzymywany jest w niskiej temperaturze.

W szczególnie korzystnej postaci wykonania wynalazku przewiduje się, że forma wtryskowa składa się z wielu płytek formujących ułożonych warstwami poprzecznie do wzdłużnego przebiegu kanału formującego, z których każda wykazuje jeden odcinek długości kanału formującego.

W przeciwieństwie do stanu techniki z bardziej lub mniej blokową formą wtryskową, wynalazek przewiduje budowę warstwowaną z płytek formujących. Budowa ta umożliwia, w każdej płytce formującej, mającej niewielką grubość, wytwarzanie wysoce precyzyjnych najmniejszych przekrojów poprzecznych otworów. Ta, jak i każda inna technika wykonywania zawiodłaby przy większych głębokościach otworów. Nie jest to jednak przyczyną tego, że dotychczas było się skazanym na formy wtryskowe podzielone na długości, przy wytwarzaniu wąskich przekrojów poprzecznych. Ich wady opisane są w związku ze stanem techniki. Za pomocą podzielenia formy wtryskowej według wynalazku na wiele płytek można urzeczywistnić kanały formujące o dużej długości z wysoką i odtwarzalną precyzją na całej długości. Płytki formujące wykazujące koniec kanałów formujących, odkształcające koniec szczeciny, mogą ze względu na niewielką grubość płytek formujących mieć wnęki o jedynie niewielkiej głębokości, które odwzorowują bez dodatkowych środków odpowietrzających koniec szczeciny zgodnie z konturem i bez żadnego szwu podziałowego formy. Utlenianie polimeru zaobserwowane w wąskich przekrojach poprzecznych formy przez, tzw. efekt Diesla nie występuje przy niewielkiej głębokości wnęki.

Warstwowa budowa formy wtryskowej daje ponadto możliwość, wykonania środków odpowietrzających na płytkach formujących, a zatem w częstotliwości występowania odpowiadającej ilości płytek. Korzystne są środki odpowietrzające wykonane między zwróconymi do siebie powierzchniami przylegania płytek formujących, przykładowo przez wąskie szczeliny albo kanały. Ze względu na wysoką prędkość przepływu stopu polimerowego prostopadle do takich wąskich szczelin lub kanałów

PL 205 129 B1 mimo wysokiego ciśnienia zapobiega się wnikaniu stopu w przekroje poprzeczne odpowietrzania. Przekroje poprzeczne odpowietrzania mogą być zatem większe niż w dwuszczękowej formie, której płaszczyzna podziałowa formy leży w kierunku przepływu stopu.

Przekroje poprzeczne odpowietrzające mogą być wykonane z maksymalną szerokością wynoszącą jedynie niewiele 5 μm do 300 μm.

Korzystnie, środki odpowietrzające utworzone są całkowicie lub częściowo przez uszorstnienia powierzchniowe na skierowanych do siebie powierzchniach płytek formujących.

W kolejnej korzystnej postaci wykonania, środki odpowietrzające mają przekroje poprzeczne odpowietrzania rozszerzające się poczynając od zarysu kształtowego kanału formującego na zewnątrz, tak że powietrze po przejściu przez najwęższe miejsca przekrojów poprzecznych odpowietrzania może bez przeszkody odpływać.

Wypieranie powietrza przebiegające jedynie poprzez specyficzne ciśnienie w kanale formującym może być wspierane jeszcze poprzez to, że środki odpowietrzające są połączone z zewnętrznym źródłem podciśnienia.

Urządzenie może być tak wykonane, że kanał formujący ma zasadniczo niezmienny na długości przekrój poprzeczny lub ma przekrój poprzeczny zwężający się zasadniczo jednakowo do jego końca, w celu otrzymania cylindrycznej lub lekko stożkowej szczeciny.

Praktyczne próby wtryskiwania w podanych warunkach procesowych pokazały, że kanał formujący przy osi liniowej może zwężać się pod kątem < 1°, w celu otrzymania wystarczającego skosu formy dla wyjmowania z formy lekko stożkowej szczeciny o doskonałych właściwościach zginania.

Ponadto, kanał formujący może mieć przekrój poprzeczny zwężający się w sposób nieciągły do jego końca, dla wytworzenia specjalnie ukształtowanych końców szczecin dostosowanych do celu zastosowania gotowego wyrobu szczecinowego.

Największa szerokość przekroju poprzecznego kanału formującego wynosi korzystnie < 3 mm. Otrzymuje się w ten sposób przekroje poprzeczne szczeciny żądane dla jakościowych szczotek i pędzli.

Przed płytkami formującymi z kanałem formującym o wyżej wymienionej największej szerokości po ich stronie zwróconej do kanału doprowadzającego przyłączona może być przynajmniej jedna płytka formująca od strony wtryskiwania z rozszerzeniem zwężającym się do kanału formującego, aby z jednej strony wytworzyć wzmocniony przekrój poprzeczny na korzeniu szczeciny i na bazie szczeciny, a drugiej zaś strony aby otrzymać, ze względu na to rozszerzenie w obszarze wlotowym kanału formującego, przepływ rozszerzający, wspierający powstawanie żądanej dynamiki przepływu. Rozszerzenie może zwężać się na kształt trąbki do kanału formującego, dla ukształtowania nasadki szczeciny bez przejścia, na łączącym szczeciny nośniku, korpusie szczotki lub tym podobnych, co ma znaczenie zwłaszcza dla szczotek przeznaczonych do higieny wszelkiego rodzaju.

Stosunek największej szerokości przekroju poprzecznego kanału formującego do jego długości wynosi korzystnie między 1:5 a 1:250, może sięgać jednak aż do :1000, przy czym stosunek leży bliżej wyższej wartości, im węższy jest przekrój poprzeczny kanału formującego, względnie odwrotnie, im większy jest najwęższy przekrój poprzeczny tym leży bliżej mniejszej wartości.

W kolejnej postaci wykonania wynalazku przewiduje się, że ilość i grubość płytek formujących dostosowana jest do długości kanału formującego, przy czym ilość płytek formujących jest odwrotnie proporcjonalna do stosunku największej wewnętrznej średnicy przekroju poprzecznego do długości kanału formującego. Ponadto, ilość płytek formujących należących do jednej formy wtryskowej może być zmienna, aby móc wytwarzać za pomocą tej samej formy szczeciny o zmieniającej się długości.

Płytki formujące mają korzystnie grubość, wynoszącą zasadniczo trzykrotność do piętnastokrotności średniej średnicy kanału formującego. Dla szczeciny o średniej średnicy 0,3 mm i długości 10,5 mm, płytki formujące mają przykładowo grubość 1,5 mm do 2,00 mm. Odcinek długości kanału formującego obecny w płytce formującej wynoszący od 1,5 mm do 2,0 mm daje się bardzo precyzyjnie wywiercić.

Płytki formujące mogą poruszać się pojedynczo lub w grupach prostopadle do ich płaszczyzny płytek. Możliwe jest w ten sposób zwłaszcza wyjmowanie z formy szczeciny w sposób odbiegający od stanu techniki, przy czym przykładowo płytki formujące poczynając od płytki wykazującej zarys kształtowy na końcu kanału formującego i kończąc na płytce formującej zwróconej do kanału doprowadzającego, pojedynczo lub w grupach, mogą być od siebie sukcesywnie odsuwane.

Płytki formujące, pod uwarunkowanym procesem, wysokim ciśnieniem zamykania maszyny wtryskowej utrzymywane są razem w sposób pewny, a przy formowaniu wtryskowym nie są poddawane żadnym siłom odkształcającym mimo ich niewielkiej grubości. Ponadto, przekroje poprzeczne odpowietrzania

PL 205 129 B1 są przez ciśnienie zamykania utrzymywane jako zamknięte, nie wymagają zwłaszcza żadnych dodatkowych urządzeń przytrzymujących, jak ma to miejsce w przypadku kanałów napowietrzanych wzdłużnie.

Praktyczne próby wykazały, że przy przewidzianych wąskich przekrojach poprzecznych i długościach kanałów konieczne są całkiem znaczne siły wyciągające, aby szczeciny wyjąć z formy, o ile przykładowo występują tylko dwie płytki formujące. Z reguły szczecina pęka. Wskutek zwiększenia liczby płytek i ich sukcesywnego odsuwania od siebie możliwe jest wyjmowanie z formy szczeciny bez uszkadzania jej, zwłaszcza gdy płytka formująca zwrócona do kanału formującego jest odsuwana jako ostatnia. Przy wyjmowaniu z formy, brzegi otworu każdej płytki formującej działają podobnie jak ciągadło, które spłaszczają obecne „błonki polimerowe”, tworzące się w płaszczyźnie podziałowej formy, bez niekorzystnych skutków dla płaszcza szczeciny. Końce szczecin są niezależnie od tego doskonale odkształcone.

Ponadto, poszczególne płytki formujące mogą być przesuwne równolegle do sąsiednich płytek formujących, aby po procesie formowania wtryskowego, obciążać poprzecznie szczecinę i uzyskiwać w ten sposób optymalizację struktury cząsteczkowej.

W kolejnej korzystnej postaci wykonania wynalazku, forma wtryskowa ma kanały formujące o różnej długości i/lub o różnym przekroju poprzecznym, aby przykładowo w jednym takcie formowania wtryskowego otrzymać obszar obsadzony szczeciną o żądanej geometrii i konfiguracji.

Zgodnie z kolejną postacią wykonania, forma wtryskowa ma kanały formujące o osi środkowej, przebiegającej pod kątem nachylonym do kierunku ruchu płytek formujących, przy czym każda płytka formująca wykazuje odcinek długości kanału formującego, którego długość jest tak wymierzona, że mimo zmiany kąta, wyjmowanie z formy możliwe jest przez sukcesywne odsuwanie poszczególnych płytek formujących.

Podzielenie formy wtryskowej na wiele płytek formujących przebiegających poprzecznie do kanału formującego daje możliwość, podzielenia kanału formującego na takie odcinki długości, które również wtedy, gdy oś szczeciny jest nachylona względem kierunku ruchu płytek formujących (kierunek wyjmowania z formy), umożliwiającą jeszcze wyjmowanie z formy poszczególnych odcinków długości, bez zbyt silnego obciążania szczeciny lub odkształcania jej. W ten sposób można wytwarzać w jednej jedynej formie wtryskowej grupy szczecin, w których szczeciny są umieszczone równolegle względem siebie, jednak pod kątem do łączącego je nośnika szczecin lub też mają między sobą różne ustawienia kątowe.

W kolejnej postaci wykonania, forma wtryskowa ma kanały formujące o osi środkowej, wygiętej względem kierunku ruchu płytek formujących, przy czym każda płytka formująca ma odcinek długości kanału formującego, który jest tak wymierzony, że w zależności od wygięcia poszczególnych płytek formujących możliwe jest wyjmowanie z formy przez sukcesywne podnoszenie płytek formujących.

W ten sposób można wytwarzać przykładowo falowane szczeciny, dające się również doskonale wyjmować z formy. Również w jednej pojedynczej formie wtryskowej można wytwarzać równocześnie proste, falowane i wygięte szczeciny.

W kolejnej postaci wykonania, forma wtryskowa ma przynajmniej jedną płytkę formującą, która jest przesuwna w jej płaszczyźnie względem sąsiadujących płytek formujących i razem z nimi po formowaniu wtryskowym szczecin tworzy na odpowiedniej części długości kanału formującego skuteczne urządzenie zaciskowe dla wszystkich szczecin.

Wynalazek daje zatem możliwość, stosowania części formy wtryskowej jako zamocowania dla wtryskiwanych szczecin, aby zamocować je w formie wtryskowej jedynie na części ich długości, przykładowo aby odsuwać płytki formujące bliskie końca, w kierunku wyjmowania z formy, od pozostałych płytek formujących i aby zabierać wypraski szczecinowe, tak że odsłania się szczeciny na środkowej częściowej długości, mianowicie między tymi płytkami formującymi a pozostałymi płytkami formującymi. Przez następujące potem przesuwanie zaciskowych płytek formujących i cofanie płytek formujących bliskich końca, w kierunku końca wtryskiwania szczecin, końce te przewyższają płytkę formującą od strony wtryskiwania. Wskutek przestawienia formy wtryskowej, ewentualnie dalej pod zaciskowym działaniem mocowania, forma wtryskowa może zostać połączona z innym narzędziem do formowania wtryskowego, mającym wnękę formującą kształtującą nośnik szczeciny lub korpus szczotki. W kolejnym etapie formowania wtryskowego, wystające końce natryskuje się kolejnym stopem polimerowym, wypełniającym tę wnękę.

Urządzenie zaciskowe może ponadto służyć jako zamocowanie transportowe, aby przenosić zaciśnięte szczeciny po wyjęciu z formy z innych płytek formujących do innej stacji roboczej w celu połączenia z korpusem szczotki. Proponuje się to również wtedy, gdy szczeciny już są ze sobą połączone

PL 205 129 B1 połączeniem takim jak mostki, kratki lub nośniki szczeciny. Zaciskająca płytka formująca znajduje się wówczas blisko przejścia szczecin do nośnika, a zamocowanie odsuwa się w kierunku wyjmowania z formy przy równoczesnym wyjmowaniu z formy połączenia, a następnie przenosi się, zaś płytki formujące służące jako zamocowanie zastępuje się jednakowym zestawem płytek formujących, aby ponownie otrzymać kompletną formę wtryskową. Zamocowanie może być prowadzone jako zamocowanie przechodnie w zamkniętym obiegu, a po całkowitym usunięciu szczecin z zamocowania może służyć ponownie do uzupełnienia formy wtryskowej. O ile połączenie nie jest konieczne bezpośrednio dla następnych etapów konfekcjonowania, na przykład wkładania, klejenia, zgrzewania, natryskiwania itd., może zostać również usunięte i same szczeciny mogą zostać połączone jedną ze znanych technik łączenia z nośnikiem szczecin lub z korpusem szczotki.

W kolejnym wykonaniu wynalazku przewiduje się, że forma wtryskowa składa się z przynajmniej dwóch grup płytek formujących z urządzeniem zaciskowym, z których pierwsza grupa obejmuje część kanału formującego z jego końcem, a kolejne grupy obejmują pozostałą część kanału formującego, zaś pierwsza grupa od drugiej grupy, a te każdorazowo od siebie są sukcesywnie odsuwalne. Proces formowania wtryskowego jest wówczas podzielony na liczbę taktów wtryskiwania odpowiadającą liczbie grup tak, że w zamkniętym położeniu wyjściowym formy wtryskowej, stop polimerowy w pierwszym takcie formowania wtryskowego wtryskuje się w cały kanał formujący, następnie pierwsza grupa odsuwana jest od kolejnych grup z zabraniem wypraski za pomocą urządzenia zaciskowego, przy czym droga odsuwania jest mniejsza niż długość wypraski, następnie w drugim takcie formowania wtryskowego wtryskuje się kolejny stop polimerowy w wolny odcinek długości kanału formującego kolejnych grup, a etapy wtryskiwanie/podnoszenie powtarza się, aż przedostatnia grupa jest odsunięta od ostatniej grupy, dla wytwarzania szczecin o większej długości niż długość kanału formującego. Wytarzanie szczeciny przebiega zatem odcinkowo i umożliwia wytwarzanie szczecin o większych długościach.

W tym wykonaniu urządzenia, również w każdym takcie formowania wtryskowego można wtryskiwać inny stop polimerowy tak, że można otrzymać wieloskładnikową szczecinę, w której polimery, zastosowane na każdym etapie, można dostosowywać do profilu wymagań szczeciny i jej powiązania z nośnikiem szczecin. W ten sposób otrzymuje się szczecinę o wielu obszarach. Ruchy odsuwania poszczególnych grup mogą następować po takcie formowania wtryskowego w krótkim odstępie czasowym, w którym wypraska jest na tyle schłodzona, że wyjmuje się ją z formy, podczas ruchu odsuwania, z pozostałych płytek formujących. Połączenie między poszczególnymi obszarami następuje korzystnie w sposób nierozłączny bezpośredni, może jednak również następować w sposób kształtowy lub zamknięty siłowo poprzez odpowiednie wyprofilowanie końca częściowej długości, wtryskiwanej jako ostatnia.

Korzystnie, płytka wykazująca koniec szczeciny i zarys kształtowy na końcu kanału formującego jest wymienna na płytkę formującą z innym zarysem kształtowym dla wytwarzania szczecin o różnie uformowanych końcach. Ta płytka formująca powinna zawierać jedynie płaskie kontury, aby móc bezproblemowo wyjmować z formy koniec szczeciny, miarodajny dla celu zastosowania.

Przy niezmiennej w przeciwnym razie geometrii szczecin, można w ten sposób zmieniać zarys ich końca, można przykładowo wytwarzać szpiczaste albo mniej lub bardziej zaokrąglone końce lub też szczeciny o segmentowanym końcu (dwa szpice lub tym podobne). Ta płytka formująca może mieć także odcinki długości kanału formującego o różnej głębokości, aby w obszarze obsadzonym szczeciną utworzyć powierzchnię obwiednią z konturem, dla końców szczecin.

Korzystnie, między kanałem doprowadzającym a kanałami formującymi formy wtryskowej umieszczona jest wnęka formy łącząca dwa lub więcej kanałów formujących dla wytwarzania połączenia szczecin między sobą, która ewentualnie może również łączyć wszystkie szczeciny. Może ona służyć jako środek pomocniczy dla dalszej manipulacji całego obszaru obsadzonego szczeciną lub jako środek pomocniczy dla uzupełnienia obszaru obsadzonego szczeciną korpusem szczotki.

Wnęka formy może być ponadto wykonana dla wytwarzania korpusu szczotki lub pędzla albo jego części.

Przy tym, zwłaszcza wnęka formy może być wykonana dla wytwarzania korpusu szczotki lub pędzla albo jego części w postaci wieloskładnikowej z różnych polimerów.

Wynalazek zostanie przedstawiony na podstawie przykładu wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat profilu prędkości w kanałach formujących o różnej średnicy, fig. 2 do 4 każdorazowo widok schematyczny postaci wykonania kanału formującego z danymi profilami prędkości, fig. 5 - widok schematyczny szczeciny formowanej wtryskowo w kanale formującym z fig. 2 z profilami prędkości miarodajnymi dla orientacji wzdłużnej, fig. 6 - schematyczny widok zwężenia kanału

PL 205 129 B1 formującego z przepływem rozszerzającym, fig. 7 - schematyczny widok stożkowej szczeciny w skali 2:1 z wymiarowaniem, fig. 8 - schematyczny widok stożkowej szczeciny w skali 1:5 z wymiarowaniem, fig. 9 - porównawcze, schematyczne przedstawienie profili prędkości w dyszy wytłaczającej i w kanale formującym, fig. 10 do 13 - każdorazowo schematyczny przekrój wzdłużny przykładu wykonania formy wtryskowej w różnych fazach eksploatacji, fig. 14 - schematyczny przekrój wzdłużny kolejnego przykładu wykonania na podstawie formy wtryskowej, fig. 15 - powiększony detal formy wtryskowej z fig. 14 w obszarze kanału formującego leżącego na zewnątrz, fig. 16 do 20 - każdorazowo schematyczny przekrój wzdłużny odmiennego przykładu wykonania formy wtryskowej w różnych fazach eksploatacji, fig. 21 do 23 - każdorazowo schematyczny przekrój wzdłużny innego przykładu wykonania formy wtryskowej w różnych fazach eksploatacji, fig. 24 - przekrój wzdłużny odpowiadający fig. 21 do 23, formy wtryskowej z uzupełniającą ją formą, fig. 25, 26 - każdorazowo schematyczny przekrój wzdłużny formy wtryskowej w kolejnej odmiennej postaci wykonania, w różnych fazach eksploatacji, fig. 27, 28 każdorazowo przekrój wzdłużny odpowiadający fig. 25, 26 z ciągłą płytką przesuwną, fig. 29, 30 - każdorazowo przekrój wzdłużny odpowiadający fig. 25, 26 z inną postacią wypraski, fig. 31 - schematyczny przekrój wzdłużny formy wtryskowej do wytwarzania szczecin o różnym przebiegu na długości, fig. 32 - schematyczny przekrój formy wtryskowej do wytwarzania szczecin o segmentowanych końcach szczecin, fig. 33 - schematyczny widok szczeciny w silnym powiększeniu, fig. 34 - schematyczny widok układu dwóch szczecin w silnym powiększeniu, fig. 35 - schematyczny widok kolejnej postaci wykonania szczeciny w silnie powiększonej skali, a fig. 36 - przedstawia widok z góry na swobodny koniec szczeciny z fig. 35.

Na fig. 1 przedstawiono schematycznie profil przepływu (profil prędkości) w kanałach formujących szczecinę o różnej średnicy. Ścianki kanałów zaznaczone są przerywanymi pionowymi liniami, a przynależne średnice w [mm] podane są pod wykresem. Najmniejszy kanał formujący szczecinę ma średnicę 0,3 mm, a największy ma średnicę 6 mm. Przy jednakowej prędkości przepływu w centrum kanału, określonej dalej jako średnica rdzeniowa, w zależności od średnicy kanału (= średnica szczeciny) tworzą się odwzorowane profile przepływu, które w znacznym przybliżeniu mogą być określone jako mające kształt paraboli. Przy niezmiennej średnicy kanału formującego, na jego długości, profil przepływu nie zmienia swego kształtu lub w każdym bądź razie nieznacznie.

Przy lekko stożkowych kanałach formujących, jak uwidoczniono schematycznie na fig. 2 do 4, można jeszcze podwyższyć prędkość rdzeniową przy jednakowo wysokim ciśnieniu i ze względu na tarcie o ścianki w obszarze blisko ścianki można otrzymać silne działanie ścinające. Jeśli taki kanał formujący obciąży się, na drodze formowania wtryskowego stopem polimerowym, w obszarze blisko ścianki powstaje ze względu na działanie ścinające wyraźna orientacja wzdłużna cząsteczek, podczas gdy w stopie o niezredukowanym naprężeniu cząsteczki mają swą energetycznie najkorzystniejszą strukturę skłębioną. Jeśli przeniesie się to na stop polimerowy wtryskiwany pod odpowiednio wysokim ciśnieniem w kanał formujący, oznacza to wzmocnienie wytwarzanej szczeciny w obszarze blisko ścianki, które przy odpowiednio wysokiej prędkości rdzeniowej sięga aż do końca szczeciny, podczas gdy orientacja cząsteczkowa zmniejsza się w stronę centrum. Orientacji cząsteczkowej ze względu na przepływ ścinający o silnym działaniu ścinającym w obszarze blisko ścianki towarzyszy ponadto tworzenie kryształów o zredukowanym naprężeniu, przy czym tworzenie długich kryształów nitkowych wspierane jest przez silne działanie ścinające w obszarze brzegowym. Poprzez zastosowane wysokie ciśnienie wtryskiwania korzystnie wpływa się ponadto na tworzenie zarodków i gęstość kryształu. Przy specyficznym ciśnieniu wtryskiwania w kanale formującym > 0,3·10⁵ kPa, korzystnie > 1,3·10⁵ kPa, można przy zapewnieniu wystarczającego odpowietrzenia kanału formującego stwierdzić znaczący wzrost modułu sprężystości i poprzez to elastyczności (zginania), w połączeniu z podwyższeniem wytrzymałości na przerwanie (wytrzymałość na rozciąganie). Wymienione specyficzne ciśnienie za₅ kłada ciśnienie wtryskiwania > 0,5·10⁵ kPa na urządzeniu do wytwarzania ciśnienia.

Szczecina według fig. 5 wytwarzana w kanale formującym według fig. 2 ma stosunkową wytrzymały na zginanie obszar rdzenia a, a na swej swobodnej długości 1 ma wzrastającą w kierunku końca szczeciny elastyczność (zginania) przy wysokiej wytrzymałości na rozciąganie. Podczas gdy obszar rdzenia a służy przede wszystkim do mocowania na lub w nośniku szczeciny lub w korpusie szczotki, szczecina ma na swej swobodnej długości 1 obszar trzpieniowy, składający się z podstawy trzpienia b i z właściwego trzpienia c. Zmniejszenie przekroju poprzecznego, miarodajnego dla odchylenia przy zginaniu w obszarach b i c wyrównuje się przez podwyższenie elastyczności (zginania) ze względu na uprzednio opisane efekty. Do obszaru trzpienia b, c przylega właściwy obszar czynny d, to znaczy obszar miarodajny dla działania szczotkującego, który razem z obszarem wierzchołkowym t

PL 205 129 B1 tworzy obszar określający elastyczność szczeciny. Obszar wierzchołkowy i nadany mu kształt określają bezpośrednie działanie powierzchniowe szczeciny, głębokość wnikania w nierówności płaszczyzny itd. Odmiennie od fig. 2 szczecina przy rozszerzeniu znajdującym się przed właściwym kanałem formującym, jak uwidoczniono na fig. 3 i 4, może mieć bardziej lub mniej wyraźny obszar u podstawy w kształcie trąbki.

Efekty stabilizujące mogą być jeszcze polepszone poprzez to, a zwłaszcza otrzymane również przy małej długości szczeciny, gdy po stronie wlotowej dla stopu polimerowego utworzy się nieciągłe zwężenie przed przejściem we właściwy kanał formujący szczecinę, jak uwidoczniono na fig. 6. Na zwężeniu tworzy się przepływ rozszerzający, prowadzący na krótkim odcinku do tworzenia wysokiej prędkości rdzeniowej o dużym działaniu ścinającym w obszarze blisko ścianki.

Przy pomocy parametrów procesowych według wynalazku dla ciśnienia wtryskiwania i uzyskiwanej wskutek tego wysokiej prędkości rdzeniowej o dużym działaniu ścinającym wskutek tarcia o ścianki można wytwarzać poprzez formowanie wtryskowe cienkie szczeciny o zmiennej długości, jak to uprzednio nie było możliwe nawet za pomocą wytłaczania monofilamentów bez końca, przy czym słabą stożkowatość w przypadku szczecin z takich monofilamentów bez końca można urzeczywistnić jedynie przez znaczny nakład na środki techniczno-procesowe (obciąg interwałowy). Na fig. 7 i 8 przedstawione są dwa przykłady wykonania. Na fig. 7 uwidoczniona jest w skali 2:1 szczecina o średnicy 0,77 mm w obszarze rdzenia i 0,2 mm na końcu szczeciny, która na połowie długości ma średnią średnicę 0,49 mm. Przy najsłabszej stożkowatości o kącie 0,27°, której odpowiada skos formy kanału formującego szczecinę, można wytwarzać szczeciny za pomocą formowania wtryskowego o długości 60 mm lub więcej, jakie przykładowo wymagane są na wysokowartościowe pędzle lub tym podobne. Mają one średnią średnicę na połowie długości szczeciny około 0,5 mm. Na fig. 8 przedstawiona jest w skali 5:1 szczecina o średnicy 0,35 mm w obszarze rdzenia i 0,25 mm na końcu szczeciny, przy długości szczeciny

10,5 mm i jednakowym kącie stożka (skos formy). Średnia średnica wynosi 0,3 mm. Szczeciny tego rodzaju nadają się przykładowo do szczotek do zębów. Ze względu na wąską geometrię takich szczecin można je umieszczać bardzo gęsto, bez obawy - w przeciwieństwie do tradycyjnych szczecin formowanych wtryskowo - że odstęp w obszarze końców szczecin będzie zbyt duży.

Techniczna i techniczno-użytkowa przewaga szczeciny wytworzonej według wynalazku w porównaniu ze szczeciną wytworzoną za pomocą sposobu wytłaczania wyraźnie uwidoczniona jest na fig. 9.

Przy wytłaczaniu z przędzeniem monofilamentu, dla wytwarzania szczeciny o średniej średnicy 0,3 mm, dysza przędzalnicza ma średnicę wylotową 0,9 mm, jak zaznaczono na fig. 9 zewnętrznymi pionowymi liniami. Stop polimerowy ma wewnątrz dyszy maksymalną szybkość płynięcia (prędkość rdzeniową) typowo około 300 mm/s. Określana jest ona poprzez ciśnienie wytłaczarki i prędkość ściągania monofilamentu. Monofilament opuszczający dyszę rozciąga się na krótkim odcinku za pomocą sił obciągających na średnicę, wynoszącą między 0,9 a 0,3 mm, a bezpośrednio potem chłodzi się go, aby ustalić strukturę cząsteczkową. Przy następującym potem rozciąganiu wtórnym, monofilament zyskuje ostateczną średnicę 0,3 mm o tolerancji średnicy około ±10%. Profil prędkości oznaczony jest na fig. 9 literą e.

W formowaniu wtryskowym według wynalazku, kanał formujący szczecinę ma średnią średnicę 0,3 mm. Zaznaczony jest on na fig. 9 dwiema wewnętrznymi pionowymi liniami ograniczającymi. Przy ciśnieniu wtryskiwania w zakresie 2·105 kPa, w kanale powstaje prędkość rdzeniowa około 1000 mm/s.

Profil prędkości oznaczony jest literą i. Dla wzmocnienia własnego termoplastycznego polimeru miarodajne jest działanie ścinające w strumieniu, zwłaszcza w obszarze blisko ścianki, określone poprzez tempo ścinania γ. Tempo ścinania γ na promieniu r kanału przepływowego wylicza się z wyprowadzenia profilu prędkości według promienia r ^{d v(r)} dr

V max

R²

Otrzymuje się w ten sposób odwrotną proporcjonalność do kwadratu efektywnej średnicy kanału przepływowego. Do maksymalnej prędkości płynięcia tempo ścinania jest proporcjonalne w pierwszej potędze. W pokazanym powyżej przykładzie wynikają zatem dla wtryskiwanej szczeciny tempa ścinania, przewyższające tempo ścinania w podanym przepływie wytłaczania o przynajmniej 10-krotność.

Tempo ścinania zaznaczone są na fig. 9 bez skali przerywanymi liniami dla wytłaczania za pomocą e₁, a dla formowania wtryskowego za pomocą i₁. Mają one swe maksimum każdorazowo na ściankach dyszy względnie kanału formującego szczecinę.

PL 205 129 B1

Na fig. 10 do 13 uwidoczniona jest schematycznie postać wykonania formy wtryskowej, szczególnie odpowiednia do formowania wtryskowego szczeciny zgodnie ze sposobem według wynalazku, w różnych fazach eksploatacji. Skala jest silnie powiększona, aby lepiej uwidocznić szczegóły.

Forma wtryskowa 1 ma wiele równoległych kanałów formujących 2 o dużej długości, które przylegają za pomocą kanału doprowadzającego 3 do urządzenia do formowania wtryskowego. Urządzenie do formowania wtryskowego jest tak wykonane, że mogą być otrzymywane ciśnienia wtryskiwania wynoszące w zakresie od 0,5·10 kPa, korzystnie > 2·10 kPa. Dokładna wysokość ciśnienia wtryskiwania jest tak nastawiana w zależności od przebiegu przekroju poprzecznego kanału formującego 2 na jego długości i w zależności od samej długości, że w kanale formującym panuje specyficzne ciś nienie > 0,3·10⁵ kPa.

Forma wtryskowa składa się z wielu uwarstwowanych płytek formujących 4, mających zasadniczo jednakową grubość oraz z płytki formującej 5 znajdującej się po stronie wtryskiwania i z płytki formującej 6 formującej końce szczeciny. Płytki formujące 4, 5 i 6 wykazują każdorazowo odcinek długości kanału formującego 2, i są korzystnie wykonane za pomocą otworów wiertniczych.

Płytka formująca 5 po stronie wtryskiwania ma poszerzenia 7, zwężające się w stronę kanału formującego 2, w celu wytwarzania przykładowo przepływu rozszerzającego zgodnie z fig. 6 i w celu formowania obszaru rdzenia a (fig. 5) szczeciny. Przylegające odcinki długości kanału formującego w płytkach formujących 4 mają cylindryczny lub lekko stożkowaty przebieg przekroju poprzecznego na ich długości, podczas gdy płytka formująca 6 tworząca końce szczecin ma nieprzelotowe otwory 8, które w nieuwidocznionym przykładzie wykonania są wykonane na kształt kaloty.

Przy formowaniu wtryskowym, stop polimerowy wnika poprzez kanał doprowadzający 3 w zwężające się poszerzenia 7 płytki formującej 5 i wypełnia ze względu na wysoką prędkość rdzeniową cały kanał formujący aż do płytki 6 formującej końce. W kanale doprowadzającym 3, stop polimerowy ma jeszcze znacznie nieuporządkowaną, skłębioną strukturę cząsteczkową, która w poszerzeniu 7 od strony wtryskiwania i w przylegającym kanale formującym 2, przekształcona zostaje ze względu na wyraźny przepływ ścinający w strukturę cząsteczkową o orientacji wzdłużnej.

Płytki formujące 4, 5 i 6 poruszają się prostopadle do płaszczyzny płytek, w celu wyjmowania z formy formowanych wtryskowo szczecin po uzyskaniu wystarczającej stabilności kształtu. Korzystnie, narzędzie wtryskowe 1 jest tak ochłodzone, że ścianka kanałów formujących 2 zostaje stosunkowo zimna, wskutek czego wspiera się tworzenie kryształów w stopie polimerowym.

W celu wyjmowania z formy szczecin najpierw odsuwa się płytkę formującą 6 (fig. 11). Trzeba przy tym pokonać jedynie niewielkie siły przytrzymujące, wskutek czego zapewnione jest, że końce szczeciny szczególnie istotne dla późniejszego użycia szczotki lub pędzla mają zachowane jednakowe kontury. Następnie odsuwa się płytki formujące 4 pojedynczo lub w grupach (fig. 12), aż szczeciny 9 wraz ze swymi końcami 10 zostaną wyjęte z formy na największej części swej długości. Podczas tych etapów wyjmowania z formy, szczeciny cofa się za pomocą płytki formującej 5 od strony wtryskiwania i końcowo odsuwa się również tę płytkę formującą 5, tak że odsłonięte są wszystkie szczeciny 9 ze swym nieco pogrubionym obszarem rdzenia 11 (fig. 13). Stop polimerowy w kanale doprowadzającym po stronie wtryskiwania, tworzy równocześnie połączenie 12 dla wszystkich szczecin 9 i cała wypraska może być pobrana i skompletowana tworząc szczotkę, pędzel lub tym podobne, przy czym połączenie integruje się w strukturę lub służy ono jedynie jako środek pomocniczy do manipulacji szczecin i usuwa się je przed połączeniem szczecin z korpusem szczotki lub tym podobnymi.

Podczas formowania wtryskowego, należy zadbać o optymalne odpowietrzenie kanałów formujących umożliwiające żądaną wysoką prędkość rdzeniową. Na fig. 14 uwidoczniono ilustrujący to przykład wykonania. Odpowietrzanie następuje poprzez wąskie szczeliny 13 między płytkami formujący-mi 4, 5 i 6 tak, że na całej długości kanałów formujących 2 odprowadza się powietrze odpowiednio do postępu frontu stopu. Zamiast wąskich szczelin 13, zwrócone do siebie powierzchnie płytek formujących 4, 5 i 6 mogą być również uszorstnione, tak że w sumie powstają wystarczająco duże przekroje poprzeczne odpowietrzania. Aby odpływające powietrze mogło szybko uchodzić, przekroje poprzeczne odpowietrzania mają rozszerzenia 14 skierowane na zewnątrz.

Kanały formujące mogą zwężać się na swej całej długości ze skosem formy < 1°, przy czym zwężenie jest bardziej zależne od żądanego kształtu szczeciny i jej zachowania przy zginaniu niż od wyjmowania z formy. Przebieg przekroju poprzecznego kanałów formujących 2 może odbiegać jednak również od ciągłej stożkowatości, jak uwidoczniono na fig. 15 w powiększonej skali w związku z przewidzianym odpowietrzaniem. Na uwidocznionej na rysunku górnej płytce formującej 4 uwidoczniony jest cylindryczny odcinek długości 15, a na odwzorowanej u dołu płytce formującej 4 przedstawiony

PL 205 129 B1 jest cylindryczny odcinek długości 16 kanału formującego 2. Między obydwiema płytkami formującymi 4 przekrój poprzeczny zwęża się od odcinka długości 15 do odcinka długości 16 kanału formującego 2 o kilka μm, tak że powstaje w tym miejscu słaby stopień. W tym miejscu następuje również odpowietrzenie poprzez szczelinę 13 między obydwiema płytkami formującymi, kończącymi się poszerzeniem 14. Przy wyjmowaniu z formy te niezauważalne stopnie optycznie nie dają się zauważyć, prowadzą jednak na całej długości szczeciny do lekkiej stożkowatości. Odcinki długości 15, 16 w poszczególnych płytkach formujących 4 dają się wytworzyć w ten sposób przez proste wiercenie. Zamiast tego, odcinki długości w poszczególnych płytkach formujących mogą mieć również jednakowe średnice tak, że otrzymuje się cylindryczną szczecinę. Przy wyraźniejszych skokach średnicy można wytwarzać również stopniowaną szczecinę.

Stożkowate wykonanie szczeciny ma pod względem techniki formowania wtryskowego względnie techniki wyjmowania z formy tę zaletę, że najmniejszy przekrój poprzeczny na końcu szczeciny szybciej ulega ochłodzeniu niż przylegające obszary szczeciny aż do obszaru korzenia. Stopniowe wyjmowanie z formy od końca szczeciny do rdzenia szczeciny następuje zatem adekwatnie do stopni temperatury w szczecinie.

Grubość płytek formujących 4 wynosi kilka milimetrów. Może ona odpowiadać zasadniczo trzykrotności do piętnastokrotności średnicy kanału formującego 2, tak że możliwe jest nadzwyczaj precyzyjne wywiercenie odcinków długości w poszczególnych płytkach formujących. Ponieważ utrzymuje się je pod ciśnieniem zamykania maszyny do formowania wtryskowego tak, że przylegają do siebie, nawet te cienkie płytki formujące pozostają mimo wysokiego ciśnienia wtryskiwania z zachowaniem wymiarów i kształtu. Ze względu na niewielką grubość zapewnione jest również dobre odprowadzanie ciepła, gdyż płytki formujące są odizolowane równomiernie względem siebie przez szczeliny odpowietrzające. Z tego samego względu dają się one również bez problemu ochładzać, przykładowo przez zewnętrzne czynniki chłodzące, które przy zamkniętej formie, zwłaszcza jednak również w czasie między otwieraniem i ponownym zamykaniem, mogą być szczególnie skuteczne. Ze względu na odsłonięcie płytek formujących i ich nieznaczną grubość ma miejsce efektywne chłodzenie już przez samo powietrze otoczenia. Zamiast tego, czynniki chłodzące mogą być jednak również wbudowane w płytki formujące lub między nimi. W końcu, niewielkie obciążenie pod ciśnieniem wtryskiwania daje możliwość wytwarzania płytek formujących z dobrze przewodzących ciepło materiałów o niewielkich wartościach pod względem wytrzymałości, takich jak stal lub tym podobne.

Oddziaływanie efektywnego chłodzenia na strukturę cząsteczkową szczecin zostało już wyjaśnione.

Na fig. 16 uwidoczniono natomiast formę wtryskową 1 w widoku schematycznym, składającą się z ułożonych warstwami płytek formujących 4, przy czym płytka formująca od strony wtryskiwania nie ma rozszerzonych przekrojów poprzecznych. Odmiennie od uprzednio opisanych postaci wykonania, płytki formujące 4 podzielone są na dwie grupy 17, 18 (patrz fig. 17), przy czym każda grupa ma przynajmniej jedną płytkę formującą, przesuwną poprzecznie, jak zaznaczono na fig. 17 do 20 podwójnymi strzałkami 19, 20.

Te przesuwne poprzecznie płytki formujące działają wraz z sąsiednimi płytkami formującymi jak rodzaj urządzenia zaciskowego dla wyprasek 21, które w tym przykładzie wykonania tworzą jedynie obszar ostatecznej szczeciny. Wypraska 21 wtryskiwana jest z termoplastycznego polimeru o profilu właściwości dostosowanym do tego odcinka długości gotowej szczeciny. Po takcie wtryskiwania, przynajmniej jedną przesuwną płytkę w grupie 18 płytek formujących 4 (fig. 17) wprowadza się w położenie zaciskowe, a wypraski 21, przy odsuwaniu grupy 18, są zabierane i wyjmowane przy tym częściowo z płytek formujących 4 grupy 17 od strony wtryskiwania, tak że w płytkach formujących 4 grupy 17 odsłania się określony odcinek długości 22 kanałów formujących. Na końcu wypraski 21 mogą być ewentualnie uformowane profilowania, jak zaznaczono na rysunku. Po odsunięciu płytek formujących 4 grupy 18, przesuwna płytka formująca w grupie 17 zostaje wprowadzona w położenie zaciskowe, a następnie odsłonięte odcinki długości 22 wypełnia się stopem polimerowym, składającym się z innego polimeru lub z polimeru z innymi dodatkami modyfikującymi. Tworzące się przy tym odcinki długości 23 szczeciny łączą się z wypraskami 21 poprzez połączenie nierozłączne bezpośrednie materiałowe i/lub kształtowe. Następnie, przesuwna płytka formująca w grupie 17 cofnięta zostaje do swego położenia wyjściowego, a wypraski 21 z uformowanymi odcinkami długości 23 wyciąga się częściowo przy zamkniętym urządzeniu zaciskowym w grupie 18 z kanałów formujących grupy 17, tak że w kanałach formujących odsłania się odcinki długości 24. W kolejnym takcie formowania wtryskowego, odcinki długości 24 wypełnia się kolejnym stopem polimerowym o ewentualnie ponownie różnych właściwościach, tak że otrzymuje się końcowo wieloobszarowe szczeciny 27, składające się z trzech obszarów

PL 205 129 B1 (odcinki 21, 23 i 25), które na długości szczecin mają różne wartości wytrzymałości i/lub różne właściwości użytkowe. Przy tym, zwłaszcza obszar 21 zawierający koniec szczeciny może służyć również jako wskaźnik zużycia dla stopnia zużycia szczeciny. Ostateczne wyjmowanie z formy szczecin następuje w opisany uprzednio sposób.

Na fig. 21 do 24 przedstawiona jest natomiast forma wtryskowa 1 (fig. 21), składająca się z dwóch grup 17, 18 płytek formujących 4, mających każdorazowo przynajmniej jedną poprzecznie przesuwną płytkę formującą do tworzenia urządzenia zaciskowego. W przeciwieństwie do uprzednio opisanego wykonania, płytka formująca 5 od strony wtryskiwania ma natomiast poszerzenia, zwężające się w stronę kanału formującego. Płytka formująca 6 odkształcająca końce szczecin ma nieprzelotowe otwory 28, 29 i 30 o różnej głębokości podstawy otworu w kształcie kaloty, tak że można wytwarzać wiele szczecin o różnej długości, których końce leżą na zakrzywionej powierzchni obwiedniej.

W przykładzie wykonania zgodnie z fig. 21 do 24, wtryskuje się po sobie szczeciny z dwoma różnymi obszarami 31, 32, przy czym obszar 31 ma rozszerzony rdzeń szczeciny 33. Wtryskiwane w ten sposób wieloobszarowe szczeciny 34 (fig. 22) wyjmuje się następnie z formy na ich końcach, odsuwając (fig. 22) płytkę formującą 6 tworzącą końce szczeciny i - ewentualnie z opóźnieniem czasowym płytki formujące 4 grupy 18 (fig. 22). Potem, przynajmniej jedną przesuwną poprzecznie płytkę formującą w grupie 18 doprowadza się do położenia zaciskowego, a całą grupę 18 ewentualnie razem z końcową płytką formującą 6 przesuwa się w przeciwnym kierunku tak, że szczeciny 34 częścią swego obszaru 31 z obszarem rdzenia szczeciny 33 wystają poza płytkę formującą 5 od strony wtryskiwania. Następnie, formę wtryskową 1 (fig. 23) łączy się z kolejną formą wtryskową 35 z wnęką formy 36, w którą wtryskuje się stop polimerowy, którym natryskuje się odcinki rdzenia 33 i odcinki długości obszarów 31 wchodzące we wnękę 36. Wnęka formy 36 może być tak wykonana, że tworzy ona nośnik pośredni dla szczecin lub całkowity korpus szczotki, w którym końce szczecin osadzone są w sposób wytrzymały na wyciąganie i bezszczelinowo.

W odmianie tej postaci wykonania, kanały formujące 2 formy wtryskowej 1 według fig. 21 mogą być również całkowicie wypełniane jednym jedynym stopem polimerowym, a ich obszary rdzeniowe z przylegającym odcinkiem długości mogą być odsłaniane w sposób uwidoczniony na fig. 22 i 23, aby były one zgodnie z fig. 24 natryskiwane stopem polimerowym formującym nośnik.

W kolejnej odmianie, szczeciny wtryskiwane zgodnie z fig. 21 do 23 i odsłonięte na swych końcach od strony mocowania, mogą być całkowicie wyjmowane z formy przez odsuwanie płytki formującej 6 kształtującej końce i przeważającej ilości kolejnych płytek formujących 4, podczas gdy utrzymuje się je za pomocą niewielu, mianowicie minimalnie trzech płytek formujących, na przykład płytki form ującej 5 od strony wtryskiwania, i obydwu kolejnych płytek formujących, z których jedna jest poprzec znie przesuwna w celu tworzenia urządzenia zaciskowego. Te płytki formujące, służące jako zamocowanie transportowe mogą następnie wraz ze szczecinami zostać przeniesione do innej stacji formowania wtryskowego, w której połączone zostają z formą wtryskową 35, podczas gdy równocześnie przymocowuje się nowy zestaw płytek formujących z płytką formującą 5 od strony wtryskiwania, w celu skompletowania formy wtryskowej 1. To zamocowanie transportowe może służyć nie tylko do przenoszenia szczecin do drugiej stacji formowania wtryskowego, lecz także do dalszego transportu do innych stacji obróbki.

Na fig. 25 i 26 uwidoczniona jest część formy wtryskowej 1 z płytkami formującymi 4 i 5 po wytwarzaniu szczecin i odsunięciu przynajmniej jednej (nieuwidocznionej) płytki formującej 6. Zamiast niej, przed odsłonięte końce szczecin 38 formującej wysuwa się płaską płytkę przesuwną 39, za pomocą której przesuwa się szczeciny 38 w kanałach formujących pozostałych płytek formujących, aż wystają one swym obszarem u podstawy 37 i ewentualnie przylegającym do niego odcinkiem długości poza płytkę formującą 5 od strony wtryskiwania, względnie wchodzą we wnękę formy 36 kolejnej formy wtryskowej 35 i zostają natryskiwane stopem polimerowym tworzącym nośnik szczeciny lub korpus szczotki.

Na fig. 27 i 28 przedstawiony jest przykład wykonania, w którym po wytwarzaniu szczecin 38 w sposób opisany w odniesieniu do fig. 25 i 26, zamiast płaskiej płytki przesuwnej 39 przed odsłonięte końce szczecin, wysuwa się płytkę przesuwną 40 zaopatrzoną w różnie wysokie występy 41 i 42 w postaci nosków. Po najechaniu płytki przesuwnej 40 na płytki formujące 4, przesuwa się szczeciny na różną głębokość na drodze przesuwu w kanały formujące, tak że ich obszar rdzeniowy 37 wsunięty jest na różną głębokość we wnękę formy 36 formy wtryskowej 35, a po natryskiwaniu i odsuwaniu płytki przesuwnej 40 oraz płytek formujących 4 i 5, końce szczeciny leżą na zakrzywionej powierzchni obwiedniej.

PL 205 129 B1

Na fig. 29 i 30 uwidoczniony jest przykład wykonania, różniący się od przykładu z fig. 25 i 26 jedynie tym, że szczeciny 38 w obszarze płytki formującej 5 od strony wtryskiwania są ze sobą połączone za pomocą połączenia 43 w postaci mostków, kratek, lub tym podobnych, a po przesuwaniu za pomocą płytki przesuwnej 39, wchodzą połączeniem 43 i przylegającymi odcinkami długości szczecin 38 we wnękę 36 formy wtryskowej 35.

Mniejsza grupa płytek formujących 4, korzystnie wraz z płytką formującą 5 od strony wtryskiwania, i z przynajmniej jedną przesuwną poprzecznie płytką formującą 4, działającą jako urządzenie zaciskowe, może służyć również jako zamocowanie transportowe dla przenoszenia szczecin do kolejnych stacji formowania wtryskowego, stacji obróbki lub tym podobnych.

Warstwowa budowa formy wtryskowej z wielu płytek formujących i możliwe dzięki temu wyjmowanie z formy na odcinkach oraz podniesienie modułu sprężystości i wytrzymałości na rozciąganie uzyskane wskutek parametrów procesowych ciśnienia wtryskiwania i szybkości płynięcia w kanale formującym, zgodnie z wynalazkiem, pozwalają również na wytwarzanie szczecin, których oś środkowa nie leży w kierunku wyjmowania z formy. Przykłady na to są przedstawione na fig. 31 i 32. Na fig. 31 przedstawiona jest część formy wtryskowej z pochylonymi kanałami formującymi 44, 45, które w przykładzie wykonania są nachylone względem siebie. Dodatkowo lub zamiast tego, forma wtryskowa 1 może mieć kanały formujące 46 faliście wygięte lub wielokrotnie odchylone kanały formujące 41, tak że otrzymuje się odpowiednio uformowane szczeciny, które mogą być wtryskiwane w zespole za p omocą połączenia 48. Przy wyjmowaniu z formy, odsuwa się płytki formujące 4 i 6, poczynając od ostatniej, a szczecinę wyjmuje się z formy etapami, przy czym ze względu na wysoką sprężystość i niewielką długość wyjmowaną z formy nie ulegają deformacjom.

W przykładzie wykonania z fig. 32, forma wtryskowa 1 ma natomiast ułożone warstwami płytki formujące 4 i dwie końcowe płytki formujące 49, 50, służące do wykonywania silniej członowanych końców szczecin. Szczeciny 51 formowane wtryskowo mają każdorazowo końce szczecin 52 w kształcie palców, dające się bezproblemowo wyjmować z formy ze względu na cienkie płytki formujące i podwyższoną stabilność szczecin.

Szczeciny mogą być konfekcjonowane tworząc szczotkę po oddzieleniu połączenia, pojedynczo lub w grupach lub też razem z połączeniem 48 poprzez ich natryskiwanie lub inne termiczne lub mechaniczne sposoby łączenia znanego rodzaju.

Płytki formujące 6 lub 49, 50 tworzące końce szczeciny mogą zwłaszcza przy silniej segmentowanych końcach szczeciny składać się ewentualnie ze spieku metalowego, który zapewnia również w tym obszarze dodatkowe odpowietrzanie, tak aby skutecznie unikać wtrąceń powietrza. Oczywiście, również płytki formujące 4 mogą składać się z takich spiekanych metali, aby wspierać odpowietrzanie kanałów formujących. Mikrouszorstnienia, jakie przykładowo obecne są w przypadku spiekanych metali lub mogą być wytwarzane również przez obróbkę powierzchniową kanałów formujących, prowadzą na powierzchni gotowej szczeciny do odpowiednich uszorstnień w mikroobszarze, które przy użyciu szczeciny prowadzą do efektu „lotosu” eliminującego wilgotność.

Na fig. 33 uwidoczniona jest pojedyncza szczecina 53, jaka może być stosowana zwłaszcza do szczotek przeznaczonych do higieny, na przykład szczotek do zębów, szczotek do czyszczenia w zakresie medycznym i szpitalnym albo do szczotek do czyszczenia lub do szczotek stosowanych w przemyśle spożywczym. Wskutek odpowiedniego ustawienia ciśnienia wtryskiwania i prędkości płynięcia (prędkość rdzeniowa) w kanale formującym szczecinę, zachowanie przy zginaniu szczeciny z średnią średnicą 0,3 mm do 3 mm na jej długości można optymalnie dopasować do danego celu zastosowania. Może ona rozszerzać się ponadto w obszarze rdzenia 54 na kształt trąbki, aby uzyskać stosunkowo sztywną przy zginaniu nasadkę, równocześnie tworzącą dobrze zaokrąglone przejście do powierzchni korpusu szczotki, oznaczonej jako 55. Ten cały obszar bezszczelinowy, jak i baza trzpienia i właściwy trzpień szczeciny 53 oraz koniec szczeciny 56, równomiernie w tym przypadku zaokrąglony, dają się wytwarzać za pomocą techniki formowania wtryskowego w taki sposób, że mają gładkie ścianki lub mikrouszorstnienia, przy czym zanieczyszczenia i brud nie mogą się osadzać. Ze względu na te właściwości można bez problemu czyścić i/lub odkażać szczotki ze szczecinami tego rodzaju również po użyciu, ponieważ nie występują kieszonki, szczeliny lub tym podobne. Szczeciny o tym kształcie i o właściwościach dostosowanych do zastosowania nie mogą być wytwarzane znanymi dotychczas sposobami wytłaczania i formowania wtryskowego.

Na fig. 34 uwidocznione są dwie sąsiadujące szczeciny 57, zespolone połączeniem oznaczonym jako 59 w ich zaokrąglonym na kształt trąbki obszarze rdzenia 58. Szczeciny 57 z połączeniem 59 dają się umieszczać w niewielkim odstępie od siebie za pomocą sposobu według wynalazku, który

PL 205 129 B1 oprócz tego może być optymalnie dostosowany do danego celu zastosowania, zwłaszcza szczeciny 57 mogą być ustawione bardzo ściśle, bez obawy, że w jakikolwiek sposób osadzi się lub pozostanie po wypłukiwaniu wilgoć, brud lub bakterie.

Na fig. 35 przedstawiony jest widok, a na fig. 36 widok z góry na szczecinę 60, wytworzoną sposobem według wynalazku, która ponownie przechodzi w obszarze rdzenia 61 w powierzchnię nośnika szczeciny 62 na kształt trąbki i ma trzpień 63 o stosunkowo dużej wytrzymałości na zginanie i obszar czynny 64 o profilowanym kształcie. W tym przykładzie wykonania, obszar czynny 64 ma krzyżowy prze-krój poprzeczny, przechodzący miękkimi przejściami 65 w obszar trzpienia. Obszar czynny 64 tworzy swym krzyżowym przekrojem poprzecznym krawędzie szczotkujące, które stają się aktywne przy silnym nacisku szczotki i przy odginaniu obszaru czynnego. Przy niewielkim nacisku efekt ten występuje na zaokrąglonym końcu szczeciny 66 z występującym również tam profilem krzyżowym. Ponadto, koniec szczeciny 66 może wnikać w naroża, szczeliny i rowki w celu ich czyszczenia. Jednakowe efekty można uzyskać również za pomocą innych wielokątnych postaci przekroju poprzecznego.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania szczecin z polimerów termoplastycznych poprzez formowanie wtryskowe, przy czym stop polimerowy wtryskuje się pod ciśnieniem w kanał formujący szczecinę o wstępnie określonej długości i o wstępnie określonym przekroju poprzecznym na tej długości, zaś kanał podczas procesu formowania wtryskowego odpowietrza się, przy czym wytwarza się przepływ ścinający o dużej szybkości rdzeniowej w centrum płynącego stopu polimerowego i dużym działaniu ścinającym ze względu na tarcie o ścianki stopu polimerowego przy wyraźnej orientacji wzdłużnej cząsteczek polimeru przynajmniej w obszarze blisko ścianki stopu polimerowego, zaś kanał równocześnie odpowietrza się na jego długości, znamienny tym, że ciśnienie wtryskiwania działające na stop polimerowy ustawia się w zależności od przebiegu przekroju poprzecznego kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego szczecinę na korzystnie przynajmniej 0,5·10⁵ kPa oraz wybiera się stosunek największej szerokości przekroju poprzecznego kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego szczecinę do długości kanału < 1:10 tak, że pozostaje utrzymana orientacja wzdłużna cząsteczek polimeru na długości kanału.

₅
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie wtryskiwania ustawia się na 2·10⁵ kPa do 5·10⁵ kPa.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ciśnienie wtryskiwania ustawia się tak, że stop polimerowy w kanale (2, 44, 45, 46, 47) formującym szczecinę ma specyficzne ciśnienie powyżej 0,3·10⁵ kPa.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy danym przebiegu przekroju poprzecznego i długości kanału formującego szczecinę, ustawia się ciśnienie wtryskiwania, wspierając tworzenie zarodków kryształu między sąsiednimi wzdłużnie orientowanymi odcinkami cząsteczkowymi.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że chłodzi się kanał (2, 44, 45, 46, 47) formujący szczecinę.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odpowietrza się kanał (2, 44, 45, 46, 47) formujący szczecinę poprzecznie do kierunku przepływu stopu polimerowego.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że odpowietrza się kanał (2, 44, 45, 46, 47) formujący szczecinę w wielu płaszczyznach leżących poprzecznie do kierunku przepływu stopu polimerowego.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że odpowietrza się kanał (2, 44, 45, 46, 47) formujący szczecinę na jego długości poprzez płaszczyzny umieszczone w równych odstępach.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odpowietrza się kanał (2, 44, 45, 46, 47) formujący szczecinę przez wypieranie powietrza za pomocą ciśnienia przepływu stopu polimerowego.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odpowietrza się kanał (2, 44, 45, 46, 47) formujący szczecinę ze wsparciem zewnętrznego podciśnienia.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtryskuje się stop polimerowy w kanał (2) formujący szczecinę o jednakowym przekroju poprzecznym poczynając od strony wtryskiwania.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtryskuje się stop polimerowy w kanał (44, 45, 46, 47) formujący szczecinę o przekroju poprzecznym zwężającym się w sposób ciągły od strony wtryskiwania.

PL 205 129 B1
13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtryskuje się stop polimerowy w obszar wlotowy wytwarzając przepływ rozszerzający, zwężający się dyszowo względem kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego szczecinę.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtryskuje się stop polimerowy w kanał (44,

45, 46, 47) formujący szczecinę o przebiegu przekroju poprzecznego wykazującym przynajmniej jedną nieciągłość w postaci zwężenia w kierunku przepływu stopu polimerowego.
15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kanał (2, 44, 45, 46, 41) formujący szczecinę o przekroju poprzecznym z największą szerokością < 3 mm.
16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dobiera się stosunek największej szerokości do długości kanału (2, 44, 45, 46, 47) < 1:250.
17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtryskuje się stop polimerowy równocześnie w wiele umieszczonych w sąsiedztwie kanałów (2, 44, 45, 46, 47) formujących szczecinę tworząc odpowiednią ilość szczecin (9, 27, 34, 35, 51,57).
18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wtryskuje się stop polimerowy w umieszczone w sąsiedztwie kanały (2) formujące szczecinę tworząc równocześnie połączenie (12, 43, 48) między przynajmniej dwiema szczecinami (38).
19. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że po wtryskiwaniu szczecin (34, 38) wtryskuje się uzupełniająco stop polimerowy z innego polimeru, tworząc połączenie między przynajmniej dwi ema szczecinami (34, 38).
20. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wtryskuje się stop polimerowy tworząc przynajmniej jeden nośnik szczeciny (12, 43, 48) łączący dwie lub więcej szczecin (9, 38, 57).
21. Sposób według zastrz. 18 albo 19, znamienny tym, że wtryskuje się stop polimerowy tworząc nośnik szczeciny łączący szczeciny (53) i tworzący korpus szczotki (55).
22. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że na nośnik szczeciny (43) natryskuje się przynajmniej jeden kolejny stop polimerowy z innego polimeru.
23. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wtryskuje się wiele szczecin (38) o różnej długości.
24. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wtryskuje się wiele szczecin o różnych przekrojach poprzecznych.
25. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wtryskuje się wiele szczecin (51, 53) o różnym przebiegu przekroju poprzecznego na ich długości.
26. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wtryskuje się wiele szczecin (9, 27, 34, 35, 51, 57) o równoległym ustawieniu względem siebie.
27. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wtryskuje się przynajmniej część szczecin o nierównoległym położeniu.
28. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wytwarza się szczeciny (27, 34) o jednakowej geometrii, ale o różnej sprężystości (twardości) za pomocą formowania wtryskowego różnych stopów polimerowych w tych samych kanałach formujących (2).
29. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtryskuje się szczeciny z jednego polimeru lub z mieszanki polimerów, mające w stanie zakrzepniętym zredukowane wtórne siły wiązania.
30. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtryskuje się szczeciny z polimeru z dodatkami modyfikującymi uaktywniającymi się przy użyciu.
31. Urządzenie do wytwarzania szczecin z polimerów termoplastycznych poprzez formowanie wtryskowe, obejmujące urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania i formę wtryskową, mającą przynajmniej jeden kanał doprowadzający dla stopu polimerowego i przynajmniej jedną wnękę w postaci kanału formującego o kształcie odpowiadającym długości i przebiegowi przekroju poprzecznego wytwarzanej szczeciny, przy czym kanałowi formującemu przyporządkowane są elementy odpowietrzające do odprowadzania powietrza wypieranego przy formowaniu wtryskowym, które mają przekroje poprzeczne odpowietrzania rozmieszczone na długości kanału formującego, znamienne tym, że urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania stanowi urządzenie do wytwarzania ciśnienia przy₅ najmniej 0,5·10 kPa, a stosunek największej szerokości przekroju poprzecznego kanału (2, 44, 45,

46, 47) formującego do jego długości wynosi < 1:10, tak że wytwarzalny jest przepływ ścinający o wysokiej prędkości rdzeniowej w centrum stopu polimerowego i wysokim działaniu ścinającym na ściance kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego.

PL 205 129 B1
32. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania stanowi urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania między 2·10⁵ kPa do 5·10⁵ kPa w zależności od długości i przebiegu przekroju poprzecznego kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego.
33. Urządzenie według zastrz. 31 albo 32, znamienne tym, że urządzenie do wytwarzania ciśnienia wtryskiwania i przekroje poprzeczne odpowietrzania (13) są tak wykonane na kanale (2, 44, 45, 46, 47) formującym, że stop polimerowy ma w kanale (2, 44, 45, 46, 47) formującym specyficzne ciśnienie przynajmniej 0,3·10⁵ kPa.
34. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że ciśnienie wtryskiwania sterowalne jest w zależności od długości i przebiegu przekroju poprzecznego kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego.
35. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że środki odpowietrzające (13, 14) mają sterowalne przekroje poprzeczne odpowietrzania (13) w zależności od specyficznego ciśnienia.
36. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że formie wtryskowej (1) z kanałem (2, 44, 45, 46, 47) formującym przyporządkowane są czynniki chłodzące.
37. Urządzenie według zastrz. 36, znamienne tym, że kanałowi (2, 44, 45, 46, 47) formującemu w formie wtryskowej (1) przyporządkowane są czynniki chłodzące.
38. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że forma wtryskowa (1) składa się z wielu płytek formujących (4, 5, 6, 49, 50) uwarstwowanych poprzecznie do wzdłużnego przebiegu kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego, z których każda wykazuje jeden odcinek długości kanału formującego.
39. Urządzenie według zastrz. 38, znamienne tym, że środki odpowietrzające (13, 14) są usytuowane na płytkach formujących.
40. Urządzenie według zastrz. 39, znamienne tym, że środki odpowietrzające (13, 14) są usytuowane między zwróconymi do siebie powierzchniami przylegania płytek formujących.
41. Urządzenie według zastrz. 40, znamienne tym, że środki odpowietrzające utworzone są przez szczeliny (18) między zwróconymi do siebie powierzchniami płytek formujących (4, 5, 6).
42. Urządzenie według zastrz. 40, znamienne tym, że środki odpowietrzające utworzone są przez uszorstnienia powierzchniowe na powierzchniach płytek formujących (4, 5, 6).
43. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że środki odpowietrzające mają na zarysie kształtowym kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego przekroje poprzeczne odpowietrzania (13) o szerokości od 5 μm do 300 μm.
44. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że środki odpowietrzające mają przekroje poprzeczne odpowietrzania (13, 14) rozszerzające się poczynając od zarysu kształtowego kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego na zewnątrz.
45. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że środki odpowietrzające (13, 14) są połączone z zewnętrznym źródłem podciśnienia.
46. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że kanał (2) formujący ma na swej długości zasadniczo równomierny przekrój poprzeczny.
47. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że kanał (44, 45, 46, 47) formujący ma przekrój poprzeczny zwężający się zasadniczo jednakowo do jego końca.
48. Urządzenie według zastrz. 47, znamienne tym, że kanał (44, 45) formujący przy osi liniowej zwęża się pod kątem mniej niż 1,0 stopień.
49. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że kanał (47) formujący ma przekrój poprzeczny zwężający się w sposób nieciągły do końca.
50. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że największa szerokość przekroju poprzecznego kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego wynosi < 3 mm.
51. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że przed płytkami formującymi (4) z kanałem (2) formującym, po ich stronie zwróconej do kanału doprowadzającego (3) przyłączona jest przynajmniej jedna płytka formująca (5) od strony wtryskiwania z rozszerzeniem (7) zwężającym się do kanału (2) formującego.
52. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że stosunek największej szerokości przekroju poprzecznego kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego do jego długości wynosi między 1:10 a 1:1000.
53. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że ilość i grubość płytek formujących (4, 5, 6) dostosowana jest do długości kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego.
54. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że ilość płytek formujących (4, 5, 6) jest odwrotnie proporcjonalna do stosunku największej wewnętrznej średnicy przekroju poprzecznego do długości kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego.

PL 205 129 B1
55. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że płytki formujące (4) mają grubość wynoszącą zasadniczo trzykrotność do piętnastokrotności średniej średnicy kanału (2) formującego.
56. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że płytki formujące (4, 5, 6) są przesuwalne pojedynczo lub w grupach prostopadle do płaszczyzny płyty.
57. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że przynajmniej niektóre płytki formujące (17) są przesuwne równolegle do sąsiednich płytek formujących (18).
58. Urządzenie według zastrz. 56 albo 57, znamienne tym, że dla wyjmowania z formy szczecin (9, 27, 34, 38, 51, 53, 57, 60) płytki formujące (4, 5, 6, 49, 50) są odsuwalne pojedynczo lub w grupach sukcesywnie po sobie.
59. Urządzenie według zastrz. 56 albo 57, znamienne tym, że przy wyjmowaniu z formy płytka formująca (5) zwrócona do kanału doprowadzającego (3) odsuwalna jest na końcu.
60. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że forma wtryskowa (1) ma kanały (2, 44, 45, 46, 47) formujące o różnej długości i/lub różnym przebiegu przekroju poprzecznego.
61. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że forma wtryskowa (1) o standardowej postaci konstrukcyjnej, do wytwarzania szczecin (9, 27, 34, 38, 51, 53, 57, 60) o określonej długości ma dostosowaną do nich ilość płytek formujących (4, 5, 6, 49, 50), a dla zmiany długości szczecin dostosowana do nich ilość płytek formujących (4) może być odłączana lub dołączana.
62. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że forma wtryskowa (1) ma kanały (44, 45, 47) formujące o osi środkowej, przebiegającej pod kątem nachylonym do kierunku ruchu płytek formujących (4), a każda płytka formująca (4) ma odcinek długości kanału (44, 45, 47) formującego taki, że mimo zmiany kąta wyjmowanie z formy możliwe jest przez sukcesywne odsuwanie poszczególnych płytek formujących.
63. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że forma wtryskowa (1) ma kanały (46) formujące o osi środkowej, która jest wygięta względem kierunku ruchu płytek formujących (4), a każda płytka formująca (4) ma odcinek długości kanału (46) formującego taki, że w zależności od wygięcia wyjmowanie z formy możliwe jest przez sukcesywne zdejmowanie poszczególnych płytek formujących (4).
64. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że forma wtryskowa (1) ma przynajmniej jedną płytkę formującą (17, 18), która jest przesuwna w jej płaszczyźnie względem sąsiednich płytek formujących (17, 18) i razem z nimi po formowaniu wtryskowym szczecin (27) tworzy na odpowiedniej części długości kanału (2) formującego urządzenie zaciskowe dla wszystkich szczecin (27).
65. Urządzenie według zastrz. 64, znamienne tym, że płytki formujące (17, 18) tworzące urządzenie zaciskowe są poruszalne w kierunku wyjmowania z formy i przeciwnie do niego.
66. Urządzenie według zastrz. 64 albo 65, znamienne tym, że płytki formujące (17, 18) tworzące urządzenie zaciskowe są odłączalne z formy wtryskowej (1) wraz z zaciśniętymi szczecinami (27) po wyjęciu z formy i stanowią narzędzie manipulacyjne do przemieszczania szczecin (27).
67. Urządzenie według zastrz. 64, znamienne tym, że płytki formujące (17, 18) tworzące urządzenie zaciskowe są wymienne po odłączeniu na zestaw jednakowych płytek formujących (17, 18) dla ponownego uzupełnienia formy wtryskowej (1) w kolejnym takcie formowania wtryskowego.
68. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że forma wtryskowa (1) składa się z przynajmniej dwóch grup płytek formujących każdorazowo z jednym urządzeniem zaciskowym, z których pierwsza grupa obejmuje część kanału (2) formującego z jego końcem, a kolejne grupy obejmują pozostałą część kanału (2) formującego, zaś pierwsza grupa od drugiej grupy, a ta od kolejnych grup są sukcesywnie od siebie odsuwalne, przy czym liczba grup płytek odpowiada liczbie taktów formowania wtryskowego.
69. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że przynajmniej płytka formująca wykazująca zarys kształtowy na końcu kanału (2, 44, 45, 46, 47) formującego jest wymienna na płytkę formującą z innym zarysem formującym dla wytwarzania szczecin o różnie uformowanych końcach.
70. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że przynajmniej płytka formująca wykazująca zarys kształtowy na końcu kanału (2) formującego jest wymienna na płytkę formującą (6) z różnymi odcinkami długości kanałów (2) formujących.
71. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że między kanałem doprowadzającym (3) a kanałami (2) formującymi formy wtryskowej (1) umieszczona jest wnęka formy (36) łącząca dwa lub więcej kanałów (2) formujących dla wytwarzania połączenia szczecin (34) między sobą.