TW201838545A - 用於製造刷子的方法、設備及射出成型半模部分 - Google Patents

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針對一種用於將刷毛無錨固定於刷毛載體(10)中的方法或設備,本發明提出:在將該等刷毛推入該刷毛載體(10)中的錨定開孔(12)後,以施加壓力與熱的方式封閉該等錨定開孔(12)。圍繞該錨定開孔(12)的過渡邊緣(320)設有倒角(322)。

Description

用於製造刷子的方法、設備及射出成型半模部分
本發明係有關於一種用於製造刷子的方法、設備及射出成型半模部分,該刷子具有刷毛載體,該刷毛載體由熱塑性塑膠構成且包含供至少一刷毛插入並錨定於其中的錨定開孔。
實踐中普遍使用兩種方法製造刷子,特別是牙刷及家用刷子,即:用錨(金屬片或繩套環)或無錨固定刷毛束。與用錨不同,無錨方法並非彎折刷毛束並於該刷毛束之彎折處將刷毛束固定在刷毛載體上,而是以黏接或熱方式將刷毛束的一末端鎖固於刷毛載體上。實踐中常用的一種方法為,刷毛載體具有供刷毛束穿插之開孔。在此情況下,刷毛束以該刷毛束之背面末端伸出該等開孔並在刷毛載體背面被加熱。刷毛的熱塑性材料遂熔化,使得刷毛材料相互銜接並形成增厚部,藉該增厚部避免單個刷毛被向前拉出。通常藉由熱空氣或熱沖頭(Stempel)從背面液化數目眾多的刷毛束,使得單個刷毛束的材料相互銜接並於背面形成某種由液化刷毛末端構成的類似層之結構。接著,具體以噴敷(überspritzt)方式將此背面覆蓋。
上述解決方案之缺憾在於,由於需要遮蓋背面,必然在方法方面及設備方面產生可觀的附加成本。其中需注意的是,恰是在牙刷中,相鄰層之間的銜接面被實施得盡可能無隙,以免出現衛生問題。
術語「刷毛載體」係指成品刷子上承載刷毛或刷毛束之部件。其中,刷毛載體可為整個刷體,在牙刷中即指柄部、頸部及頭部所組成的一體式射出成型件,或者亦可僅為未來之刷體的預製組成部分。在後一種情況下,刷毛載體通常為由熱塑性塑膠構成的薄片,該薄片上設有一或數個開孔以填塞一或數個刷毛或刷毛束。在填塞並固定刷毛後,將薄片狀刷毛載體插入預製刷體,該刷體例如具有相應凹槽以容置該薄片狀刷毛載體。替代方案(此為常見情形)係將薄片狀刷毛載體作擠壓包封處理(umspritzt),從而形成由預製刷毛載體及以射出成型方式形成於該預製刷毛載體上之其餘部分組成的刷體。
CH 672 579 A5提出一種藉由錨片將刷毛束固定於刷毛載體的方法。意即,將刷毛束彎折,錨片位於彎折區並且壓入錨定開孔的壁部,藉此將刷毛束最終固定於刷毛載體上。但為了以最佳效果封閉刷毛載體端面或正面的開孔,使得該處不會繁殖細菌及孢子,應將刷毛載體上圍繞錨定開孔延伸且凸出於端面的凸起向內壓。然而,刷毛束自身係透過錨而非透過該凸起的此種塑形而得到固定。藉由塞孔工具將單個刷毛束依次塞入刷毛載體,該塞孔工具推動經彎折之刷毛束穿過管件。該管件自身在該管件之端面具有加熱器,該加熱器僅貼靠該凸起並將該凸起熔化或塑化,接著再將該凸起徑向向內壓。
除上述以無錨方式將刷毛或刷毛束固定於刷毛載體之方法外,理論上還存在其他方法,但該方法在實踐中從未實現過,即:將刷毛束推入刷毛載體,該刷毛載體具有開孔且經預熱。將刷毛束推入軟的刷毛載體後,藉由壓機施加壓力於刷毛載體供刷毛束凸出的正面,藉此壓縮開孔邊緣周圍的軟材料並減小開孔橫截面。下面將介紹若干相關方案。
DE 198 53 030 A1提出,刷毛束在刷毛束之背面具有相互熔合成增厚部的刷毛。刷毛載體具有開孔,在推入刷毛束之前,將加熱器的柱形延長部插入該等開孔,但不接觸開孔邊緣。開孔的內側邊緣被此輻射熱局部加熱。刷毛載體在邊緣區域內達到一個能改變結構的溫度,例如軟化溫度。提高溫度之目的在於減小孔洞橫截面,使得刷毛束被推入時必然鑽入壁部。移除加熱器後,將具有增厚末端的刷毛束推入開孔,其中該增厚部的橫截面大於開孔橫截面,使得增厚部鑽入定義並包圍開孔之邊緣的軟區,即鑽入相應壁部。接著,尚需藉由沖頭使刷毛載體的正面變形,使得刷毛載體的材料壓抵刷毛束並錨定該等刷毛束。
由US 5 224 763已知一種類似方法,其中刷毛載體具有呈凸起狀凸出的開孔邊緣。此處亦加熱開孔邊緣,具體方式為:將銷針狀加熱元件伸入開孔或者用熱空氣加工。開孔橫截面小於刷毛束的增厚末端,使得此末端被推入軟開孔的壁部後固定於其中。而後,用於刷毛束的固持器壓縮經加熱之環繞式凸起以提供額外材料來封閉刷毛載體端面銜接處之開孔。
由EP 0 355 412 A1已知一種方法,該方法係在刷毛載體中加熱刷毛束的增厚末端及(或)開孔邊緣,其中以如下方式選擇尺寸及溫度:使得在推入增厚末端後,開孔邊緣向內擠壓並且如卡扣連接般包圍增厚末端並以形狀配合方式容置該增厚末端。
EP 0 472 857 B1提出,藉由經加熱且具有銷針的沖頭鑽入由塑膠構成的板狀刷毛載體,使得該等銷針形成開孔以容置刷毛束。而後將刷毛束壓入衝壓而成之熱開孔,熔體圍繞刷毛束的增厚部上升。此外,模板可壓抵刷毛載體的頂面,以便使熔體進一步變形。其中,尤佳有延長部或凸起凸出於未變形之刷毛載體的頂面,該等延長部或凸起形成可供被壓向開孔之材料。
DE 34 22 623 A1所提出的方法係將未設開孔的板狀刷毛載體與刷毛束焊接起來,該等刷毛束與該刷毛載體由同一種塑膠構成。將加熱工具移到刷毛載體與刷毛束尚未焊接在一起的側面之間以熔化兩側面。接著將刷毛束壓入刷毛載體的已熔化材料中。
然而,本發明涉及在DE 10 2015 111 312 A1中描述的另一種方法。在此,具有通常增厚固定端的刷毛或刷毛束事先被推入錨定開孔中。隨後,在壓力和熱之施加之下,刷毛載體在錨定開孔的邊緣處變形並變窄。在此,刷毛載體僅在正面區域被加熱至相對較低的溫度,而沒有達到熔化溫度。藉由溫度和壓力而移動的材料僅在正面封閉錨定開孔,從而不再能夠拉出刷毛或刷毛束。材料移動直至單一刷毛的外側或刷毛束的外部刷毛的外側。因此,為了生產具有高拔出力的刷毛,必須提供足夠的材料來很大程度上封閉到正面的錨定開孔。為此,存在以下的刷毛載體:在錨定開孔的正面邊緣區域中,突出一個或多個在射出成型刷毛載體時形成的突部或凸起。這些突部形成額外材料,該等額外材料首先被工具接觸,然後向內移動以封閉錨定開孔。這些突部的另一個優點是,用於塑型而施加的壓力可以相對較低,並且在塑型時刷毛載體的實際厚度(不計入突部)不會或幾乎不降低。因此當工具被移入和被壓下時,設置不用太精確。
對於高品質刷子(尤其是牙刷),重要的是:在壓製過程中不會有太多材料可用,該等材料接著被壓入工具中的用於刷毛或刷毛束的容置開孔中。然後該等額外材料將會如同薄的非特定形狀的突脊(Kragen),鄰接單一刷毛或刷毛束外側並突出於正面。
本發明的目的是改進習知方法,並相應地提供用於執行該方法的裝置,藉由該裝置避免了這種突脊。
此目的係藉由一種用於製造刷子的方法來解決,該刷子包含:由熱塑性塑膠構成的刷毛載體,該刷毛載體具有正面及背面以及至少一錨定開孔,將由熱塑性塑膠構成的包含增厚固定端的至少一刷毛插入並無錨錨定於該錨定開孔中,使得該刷毛凸出於該刷毛載體的該正面,其中該至少一錨定開孔係藉由內側所限定,且在該正面上具有圍繞該錨定開孔的端側邊緣,其特徵在於以下步驟: a) 提供該刷毛載體,該刷毛載體在該端側邊緣的該區域中具有至該內側的過渡邊緣,該過渡邊緣在該過渡邊緣的周圍上至少部分地被倒角,其中該錨定開孔和該過渡邊緣在射出成型該刷毛載體時產生,b) 將該至少一刷毛容置於工具件的該容置開孔中,c) 在該至少一刷毛尚位於該容置開孔期間,藉由該至少一刷毛的增厚固定端將該至少一刷毛推入該刷毛載體中在製造該刷毛載體時所形成的該錨定開孔,d) 減小該工具件到該刷毛載體的該距離,使得該工具件接觸該刷毛載體,e) 使該刷毛載體的該正面達到溫度,該溫度低於該刷毛材料及(或)該刷毛載體材料的該熔化溫度,特定言之最高為該刷毛材料及(或)該刷毛載體材料以℃計算之相應熔化溫度的85%,f) 該工具件施加壓力於經加熱之該刷毛載體,並且至少在圍繞該錨定開孔的該端側邊緣區域內,在減小該錨定開孔的該橫截面之情況下,使該刷毛載體如以下方式變形:使該至少一刷毛嵌設並錨定於該錨定開孔中,其中在該邊緣及該內側之區域中該刷毛載體的材料被側向壓入該錨定開孔中且被壓入該過渡邊緣的區域中,且壓抵該至少一刷毛,以及g) 增大該工具件到該刷毛載體的該距離,以便從該容置開孔中拉出該至少一刷毛。
刷毛載體的加熱可以在減少工具件到刷毛載體的距離之前或期間完成,或者在工具首次與刷毛載體接觸之後完成。因此,步驟d)和e)的順序未必是連續的。
本發明係基於以下想法:將在正面封閉錨定開孔並確保刷毛或刷毛束不被拉出的材料僅由刷毛載體在正面和背面之間提供,因此沒有形成延長部,其中過渡邊緣上的倒角提供一種緩衝空間,材料可進入該緩衝空間,而不作為突脊而突出於由正面形成的端面。因此,在倒角的區域中,較少的材料可用於被向內推擠,使得材料可以從錨定開孔中較深的區域被軸向向外推。與提供額外材料的習知技術相反,本發明刻意在過渡邊緣處減少材料。雖然對此刷毛載體必須精確地被壓在一起,但藉由減少材料且藉由因此在錨定開孔的出口處獲得的空間,與沒有該等倒角相比,在移動工具時可有更大的允差。
倒角可沿著過渡邊緣的整個周圍延伸,且在此選擇性地沿著過渡邊緣的整個周圍具有相同的橫截面,亦即具有相同形狀並且具有相同尺寸,這對於生產射出成型工具是最佳的。
或者,倒角亦可沿著過渡邊緣的周圍具有不同的橫截面,該橫截面可被如此最佳化:不同部分中的材料以不同程度被向內擠壓,並且因此需要更多或更少的緩衝空間。
倒角可例如沿著過渡邊緣的周圍具有不同的橫截面,該等橫截面從錨定開孔的相同的軸向深度開始。該軸向深度係從該刷毛載體的鄰近該倒角的該正面所測量。通常,(這不僅限於該實施方式)正面具有平坦、凸出或凹入的形狀。在凸出或凹入的形狀中,深度是從正面的包絡(Umhüllenden)測量的。
如實踐中所表明,以下的倒角就足夠了:在錨定開孔中開始於至少0.1 mm且最多0.5 mm,特別是最多0.35 mm之深度,該深度係離刷毛載體的鄰近倒角的正面之深度。
倒角僅需要至少0.1 mm且最多0.5 mm,特別是最多0.35 mm之徑向寬度。
倒角在橫截面上可部分地藉由倒棱和(或)一弧,特別是半徑所形成。這些簡單的幾何形狀便於生產射出成型工具,且另一方面如實驗所表明的,絕對足以防止材料從錨定開孔被擠出。
如前所述,載體的正面可為平面、凸出或凹入的曲面。
特別地設置多個錨定開孔,其中至少一些錨定開孔各自具有倒角,且該等錨定開孔的倒角各自不同。藉由此方法,亦確保了錨定開孔被單獨考量並且是定制的,這一方面實現了較高的拉出力並且另一方面實現了刷子的最佳外觀。
在根據本發明的方法中,刷毛載體的至少一個錨定開孔未被完全壓縮,而是僅在出口的區域中,亦即在圍繞錨定開孔的端側邊緣的區域中。在此情況下,刷毛載體的至少一個錨定開孔在橫截面上僅至多減小到刷毛或刷毛束的增厚度固定端的起始處,特別是僅減小到至多1 mm的深度處。錨定開孔的其餘部分保持原始形狀。
刷毛載體被依以下方式壓縮:在錨定開孔之邊緣及內側之區域中刷毛載體的材料被側向壓入錨定開孔中且被壓入過渡邊緣的區域中,而不向外突出超過由刷毛載體的該正面形成的包絡。
倒角亦不形成引入斜面,因為此處完全不需要引入斜面。特別是在以下情況下:增厚固定端具有倒圓或斜切底面,該刷毛或刷毛束藉由該底面事先被引入該錨定開孔中。此倒圓或斜切底面通常是在融合刷毛束的刷毛時所產生。
刷毛束以如下方式藉由該刷毛束之增厚固定端事先被推入該錨定開孔中:增厚固定端不接觸錨定開孔的倒角。
特別地,增厚固定端的側向尺寸比各相關聯的錨定開孔的在錨定開孔的底部的區域中的側向尺寸小。因此,存在側向間隙,該間隙允許刷毛或刷毛束被快速推入錨定開孔中。此外,如果刷毛或刷毛束是在「根部」處(亦即在增厚固定端處)被擠壓在一起和壓縮,則刷毛或刷毛束的形狀不受影響。藉由上述特徵,更加確保刷毛的對齊或刷毛束的刷毛的平行對齊。
與習知技術相反,刷毛載體連同至少一錨定開孔一起被射出成型,亦即錨定開孔不是藉由熱壓模推壓來產生。錨定開孔的內側設置有所謂的脫模斜角,例如最大可為2°。由於此脫模斜角,刷毛載體容易從射出成型模具脫模並且有時候才可能實現從射出成型模具脫模。然而,此脫模斜角不是倒角的一部分,且不屬於該倒角。
單獨的刷毛束或所有刷毛束可垂直於相鄰的正面被插入並嵌入該正面的錨定開孔中。
或者,亦存在傾斜於該正面插入該錨定開孔中的刷毛或刷毛束。在此狀況下,本發明提供:倒角在過渡邊緣上在靠近刷毛或刷毛束之側上比在過渡邊緣的其餘周圍處形成得更大。或者,在遠離刷毛或刷毛束之側上完全不存在倒角且在過渡邊緣的周圍的其餘部份上存在倒角。由於較少的材料必須在錨定開孔的正面邊緣的區域中被塑形(這是因為刷毛或刷毛束在刷毛所傾向的一側上被斜置),因此材料從錨定開孔被移出的風險增加。因此,在此區域中,需要藉由倒角提供額外的或更大的緩衝空間。
當施加壓力到刷毛載體上時,應當主動冷卻刷毛載體背面,以保持背面穩定且在壓縮刷毛載體時不使背面區域變形。
刷毛載體通常具有多個錨定開孔。本發明的一個實施方式提供:錨定開孔的邊緣都未設有突出於刷毛載體正面的凸起。
當然,可選地,特別是在錨定開孔彼此特別接近並且僅存在薄的腹板之處,可部分地設置此種凸起。
較佳地,在根據本發明的方法中,刷毛載體的正面被加熱。就此,使正面達到一溫度,該溫度低於刷毛材料及(或)刷毛載體材料的熔化溫度,特定言之最高為刷毛材料及(或)刷毛載體材料以℃計算之個別熔化溫度的85%。根據特徵e),該工具件施加壓力於經加熱之刷毛載體,並使相應的經加熱之刷毛載體變形。
較佳藉由經加熱的工具件來加熱刷毛載體的正面。若工具件的端面接觸該正面數秒鐘(較佳變型即如此),則工具件的端面溫度亦等於刷毛載體正面的溫度,使得該等溫度相一致。意即,使工具件的端面達到一溫度,該溫度低於刷毛材料及(或)刷毛載體材料的熔化溫度,特定言之最高為刷毛材料及(或)刷毛載體材料以℃計算之相應熔化溫度的85%。
上述處理步驟雖較佳以上述順序實施,但此並非是必須的。舉例而言,亦可先加熱刷毛載體的正面,接著再減小工具件到刷毛載體的距離,或者兩步驟可同時或部分同時進行。
透過工具件與固持件的相對運動實現距離變化,意即,工具件運動,而固持件靜止,或者反過來,或者工具件與固持件皆運動。
下文所述及之「至少一刷毛」既指位於一個容置開孔及一個錨定開孔中的唯一一個刷毛,位於一個容置開孔及一個錨定開孔中之唯一一個刷毛束的複數個刷毛,亦指位於複數個容置開孔及錨定開孔中的數個刷毛束,因此,本發明不僅限於單個刷毛或複數個相互分開的單個刷毛之錨定。下文中有幾處會補充提及刷毛束以增加可讀性,但本發明一般性地既適用於具有一或數個單個刷毛的刷毛載體,亦適用於具有一或數個刷毛束的刷毛載體或兩相結合之情形。另外,此點與方法請求項及設備請求項皆有關。
下面將說明數項改良,該等改良自身即發明,但彼此結合能形成最佳化方案。需要強調的是,下文還將予以說明的設備亦可具有本文聯繫該方法所闡述的特徵,其中僅控制器經相應被程式化。
由於前述加熱,用於容置刷毛載體的固持器有可能在運行過程中例如以輻射方式被加熱。另外,大量試驗結果表明,施加壓力於刷毛載體的時間有可能如此之長,以至於刷毛載體遠離正面的較深區域被過度加熱,使得刷毛載體在此等較深區域內亦被塑形。為防止此種情形,根據本發明的一項變型,在施加該壓力於該刷毛載體期間主動冷卻該刷毛載體的該背面。意即,設有例如以液冷方式工作的獨立冷卻裝置。藉此可在較窄限度內設定刷毛載體的以下體積區域,在該體積區域內,在施加壓力期間存在足夠高的溫度以實現塑形。此外,藉由該冷卻裝置在刷毛載體內部形成不發生變形的安全區。
在施加壓力期間主動冷卻刷毛載體的背面。其中,較佳確保刷毛載體在此過程中變得溫熱,最高達25℃。
特定言之以液冷方式主動冷卻前述固持器,該固持器用以從背面施加反作用力於該刷毛載體且供該刷毛載體貼靠。
該冷卻不僅可發生於刷毛載體的背面,視情況亦可至少發生於刷毛載體的所謂側面的區段上。該側面係指連接刷毛載體的正面與背面之面。藉由該冷卻避免該側面在刷毛載體於正面與背面之間受擠壓時側向向外發生塑性變形。為此,例如該固持器可具有用於刷毛載體的容置凹陷,該容置凹陷經構建而與刷毛載體互補且確保背面及側面貼靠於固持器。
較佳在裝入該至少一個刷毛後,才藉由該可加熱的工具件加熱該刷毛載體。
可藉由集成電阻加熱器或藉由經加熱的鄰近部件加熱該工具件,該鄰近部件在接觸該刷毛載體的該接觸表面外部暫時接觸該工具件,且在此接觸時將熱傳導至該工具件上。工具部件受控加熱到預定溫度,這並非是藉由「偶然」加熱或多或少的相鄰熱部件而實現,而是藉由僅分配給工具件的加熱器實現。在一設備中施加該壓力,其中在施加該壓力於該刷毛載體期間,該刷毛載體在正面接觸工具件,並且在背面接觸固持器。特定言之,該設備超程移行而硬停止(auf Block gefahren)以施加該壓力。意即,在固持器與工具件之間不存在距離,因為二者在端面上彼此接觸。此接觸較佳為全面接觸並且圍繞被合圍的刷毛載體而發生於固持器與工具件之間的分離面內。如此一來,形成於固持器與工具件之間以容置刷毛載體的腔穴在該分離面內被密封。在此,刷毛載體的材料不會進入一間隙而在成品刷毛載體上形成毛刺。
試驗結果出人意料地表明,若在所謂的作用時間(即在正面與背面之間施加壓力於刷毛載體的時間)之後不立即分離該設備並移除該刷毛載體,則可提高該刷毛載體的穩定性及精度,以及提高該至少一刷毛,特別是刷毛束中的刷毛的定向穩定性及定向精度。儘管此點極其不利於循環時間,但在作用時間之後,在該正面與該工具件之間形成通風間隙。意即,將工具件及固持器彼此輕微分開。其中不將該設備完全分離,亦不使該設備達到刷毛載體被移除或可被移除之狀態。使刷毛載體連同該至少一刷毛,較佳連同一或數個刷毛束一起暫時進入休止階段,在該休止階段中,通風間隙在設備中用於冷卻該正面。在此休止階段中,該背面視情況繼續接觸固持器,該側面亦視固持器形狀而定繼續接觸固持器,此能起到穩定形狀之作用。
該預定休止階段的時長應當為至少1秒,特定言之為至少1.5秒。在此段時間內,固持器與工具件之間較佳不發生進一步之運動。作為替代方案,可發生緩慢的打開運動。
以下特別有益:該至少一刷毛,特別是該或該等刷毛束,在此整個休止階段期間皆停留在對應的容置開孔中。該容置開孔使該刷毛或者一或數個刷毛束的刷毛在休止階段期間保持形狀。藉此穩定錨定開孔周圍的區域。顯然,內應力被消除。
該通風間隙應具有至少1 mm之高度,此高度係沿該設備的移行方向(設備分離及閉合時固持器與工具件之間的運動方向)所測得。
如前所述,可使該通風間隙較佳在該休止階段期間保持恆定。
視情況可透過該通風間隙向該刷毛載體的該正面吹送冷卻空氣。藉此可縮短該休止階段的時長。
本發明的另一特徵為:在該工具件與該刷毛載體相對所實施的、以達到該設備的閉合位置為終點之進給運動之後,於該閉合位置上在預定保持時間內施加該壓力於該刷毛載體。儘管存在盡可能縮短循環時間之願望,但根據本發明的此項特徵,並不閉合該設備並立即再度打開該設備,壓製、塑形或衝壓物體時通常即如此。該壓力在該保持時間期間不必是恆定的,因為該壓力與刷毛載體的阻力有關。因此,該壓力隨刷毛載體變形程度的增大而減小。
該保持時間應當為至少1秒,較佳為至少1.5秒。
結果表明,最長3秒、特定言之最長2.5秒的保持時間為最佳。不需要更長的保持時間。
可以在該保持時間期間,特定言之在整個該保持時間期間,在該正面上加熱該刷毛載體,但視情況亦可在該進給運動期間已在該正面上加熱該刷毛載體。若已在進給運動期間進行加熱,則可節省循環時間。因為即使在進給運動期間,該正面亦會例如因輻射而被加熱。在此情況下,一旦該正面接觸經加熱之工具件,在接下來閉合該設備期間,該正面及刷毛載體遂被加熱並達到一定溫度。
壓力對刷毛載體的作用時間為該保持時間與該進給運動期間的一時段之和,在該時段中,工具件首次接觸正面且同時固持器接觸背面,並且被壓縮至達到完全閉合位置。此作用時間應當為至少4秒,特定言之為至少5秒。
結果表明,最長15秒、特定言之最長10秒的作用時間為極限。
其中,該保持時間較佳短於閉合時使得刷毛載體被壓縮的上述時段。此閉合及壓縮係以固持器相對於工具件的極其緩慢之進給速度而進行。特別地,此時段為至少3秒,特定言之為至少4秒。
試驗結果表明,該保持時間最長為閉合時使得刷毛載體被壓縮之上述時段的50%,特定言之最長為閉合時使得刷毛載體被壓縮之上述時段的40%。
為縮短循環時間,以下可能是有意義的:已透過其他措施而非僅藉由接觸工具件來加熱刷毛載體的正面。可以預熱刷毛載體。舉例而言,可以在刷毛載體已位於固持器中時向該刷毛載體的正面吹送熱空氣,或者使該刷毛載體短時曝露於一熱源(例如輻射熱),而該熱源並不形成該工具件。此點可發生於工具件相對固持器做進給運動期間,或者亦可在時間上先於此進給運動發生。舉例而言,可在固持器或工具件做調節運動期間或者在工具件被側向移向固持器之前加熱刷毛載體。藉此可縮短接下來以接觸工具件之方式而實現加熱所需要的時間。
本發明的另一特徵為:該至少一刷毛的自由端以端面支撐在該設備中。此支撐應當確定該刷毛的軸向位置或者一或數個刷毛束的刷毛在同一刷毛束內部的軸向位置或複數個刷毛束的相對軸向位置。在存在數個刷毛束的情況下,若例如以側向觀察該刷子,則該等刷毛束的末端應呈鋸齒形。其他選項為:刷毛束呈鋸齒形、一端漸尖或一端呈錐形。
預期地,用作止擋或成形手段之上述支撐亦應在施加壓力於刷毛載體期間發揮作用,以阻止該刷毛、該等刷毛或刷毛束在此段時間內移動。但結果表明,以下是有益的:至少在施加壓力於刷毛載體期間已移除此支撐,較佳尚在施加壓力之前或者於該設備做進給運動期間在工具或固持器接觸刷毛載體的正面與背面之後已移除此支撐。意即,至少在施加壓力的最後階段,視情況亦在整個施加壓力期間,所使用的上述支撐被移除。至少在最後階段或亦在整個變形過程階段中被該支撐導入刷毛的最小壓力可導致刷毛變形,或者導致刷毛歪斜或相互不平行,哪怕一個刷毛束內部的刷毛亦相互不平行。
在此情況下,以下可能是有意義的:該至少一刷毛的橫截面與該工具件中之對應容置開孔的橫截面相適配,使得該至少一刷毛或該至少一刷毛束被夾持在該容置開孔中且可透過該夾持而得到軸向定位。意即,若該刷毛或一刷毛束的刷毛軸向定向,則該等刷毛被夾持在容置開孔中並藉此得到軸向定位。當然,此夾持僅為最低限度之夾持,一般允許在預先進行的軸定向過程中發生移動。然而,刷毛或刷毛束的本身重量或該設備運動期間的慣性能防止刷毛或刷毛束在容置開孔中發生非期望的自行移動。
以下與實踐中所採用的無錨固定相似:該至少一刷毛或該整個刷毛束可透過該刷毛材料的熱塑形而獲得增厚固定端,具體方式為:將該刷毛材料加熱至超過熔化溫度。在使用一刷毛束之情況下,藉由熱塑形合併該刷毛束的刷毛。但其中並非亦合併相鄰刷毛束,而是每個刷毛束自身具有增厚固定端,將刷毛束以該增厚固定端朝前的方式插入錨定開孔。
在錨定站的外部執行該塑形,至少該等步驟c)到f)在該錨定站中進行。
因此,當相應的固定端插入錨定開孔中時,增厚固定端的材料較佳地已固化。
本發明不僅可透過開孔邊緣的塑形將刷毛束固定於錨定開孔,亦可將預製的所謂彈性清潔元件(例如由熱塑性塑膠構成)固定於錨定開孔,該等清潔元件的厚度數倍於刷毛束的普通細絲。此等清潔元件用於改良清潔效果,若涉及牙刷,則亦用於按摩牙齦。另外,此等清潔元件並非必須呈銷針狀,而是可具有任意橫截面,特別是長條形、弧形、十字形或圓形(渾圓形或橢圓形)以及包含中心開孔之相應環形。
可為該至少一錨定開孔裝填由彈性體材料,特別是熱塑性彈性體(thermoplastischem Elastomer; TPE)構成的一單個預製刷毛。使該刷毛載體變形以將此單個刷毛錨定於該錨定開孔。
以橫截面測量,該單個預製刷毛較佳具有大於0.6 mm、特定言之大於0.9 mm的最大壁厚。以矩形橫截面為例,沿縱向測量該最大壁厚。
該單個預製刷毛具有增厚固定端,藉由該增厚固定端將該刷毛推入該錨定開孔,並且該增厚固定端被該刷毛載體的錨定開孔的經塑形之邊緣包圍。該增厚固定端係在製造單個刷毛時產生,而非例如透過刷毛的壓入及彈性變形以及錨定開孔的邊緣塑形而產生。作為替代方案,若刷毛足夠厚並且將邊緣壓入彈性刷毛,則可在無增厚固定端之情況下進行操作,如此一來,固定端被擠出的材料增厚。
該增厚固定端例如具有扁平柱體之形狀,且(或)該單個預製刷毛為多組分射出成型件。在此情況下,該增厚固定端可由至少不同於該單個預製刷毛位於該錨定開孔外部之外表面的材料構成,該材料較佳至少比該外表面更硬,例如聚丙烯。該固定端較佳甚至比該單個預製刷毛的整個其餘部分更硬。該更硬的固定端使得刷毛在錨定開孔中的固定效果更佳。
該刷毛載體中通常設有數個錨定開孔,其中至少一錨定開孔,較佳數個錨定開孔僅配設該或該等單個預製刷毛。至少一其他錨定開孔,較佳其餘錨定開孔則配設預製刷毛束,使得該刷子包含由習知刷毛束及更厚的彈性清潔元件所組成之混合形式。
以側視圖觀之,該單個刷毛的自由端例如至少延伸至該刷毛束的自由端,意即,該單個刷毛不短於該等刷毛束。以下可能是有益的:該等彈性清潔元件(即該等單個刷毛)甚至長於刷毛束且在正面凸出於刷毛束的末端。當然,該等彈性清潔元件亦可短於刷毛束。
本發明的另一特徵為:定義該刷毛載體中的該錨定開孔之該壁部在該變形後僅從該正面變形到該增厚末端上方。其中,該固定端亦可例如為一增厚末端或一刷毛束的增厚固定端,刷毛在該增厚固定端中一體銜接。預期地,整個錨定開孔盡可能緊密且無隙地貼靠在固定端上,以阻止刷毛或刷毛束在任一方向上之運動。但本發明不同於此。該固定端不被完全壓縮,而是在錨定開孔內部具有一定間隙。藉此可更精確地設定該至少一刷毛的位置,特別是一刷毛束內部之刷毛的位置。舉例而言,當一刷毛束的增厚末端被完全壓縮時,刷毛會試圖叉開,從而不再相互平行定向。
舉例而言,該變形應當僅發生於該錨定開孔的邊緣區域,意即,發生於位於錨定開孔的出口區域之壁段區域。
以該成品刷子觀之,該錨定開孔的壁部在至少1 mm,特別是至少0.8 mm的深度上不夾持該刷毛或該至少一整個刷毛束的該固定端及(或)亦不使該固定端變形。使得該固定端不被夾持及(或)不變形之此區域以該錨定開孔的底部為起點且越過該至少0.8 mm進一步朝該刷毛載體的正面方向延伸。
在該壁部與該至少一刷毛或該刷毛束之間甚至可存在氣隙,尤其在該底部區域或鄰接該錨定開孔的該底部之區域。
如前所述,該至少一刷毛或該至少一整個刷毛束可具有一增厚固定端。使該錨定開孔的邊緣變形,即該壁部的位於通往該正面的出口區域之區域。在此區域將該邊緣如此縮窄,使得該錨定開孔朝該底部方向擴展並且該增厚固定端沿拉出方向被該變形邊緣從後面卡住,從而藉由起止擋(Anschlag)作用的該邊緣防止該刷毛或該刷毛束被拉出。
該錨定開孔透過變形而形成的鄰近該出口之縮窄「頸部」,即該錨定開孔從後面卡住該增厚固定端的變形邊緣,可例如具有0.5至1.3 mm、特定言之0.6至0.9 mm之軸向延伸(在本發明範圍內,軸向始終指從該正面到該背面或者從該背面到該正面的方向)。此為一相當小的高度。
藉由本發明而製成的刷子,特別是牙刷,可基於本發明而在刷毛載體區域具有極小的厚度。習知牙刷在頭部區域具有超過4 mm的厚度,藉由本發明則可實現低於4 mm之厚度,同時,對刷毛或刷毛束的固持力優於先前技術。此外,本發明亦能將刷毛束(包括較大的刷毛束)定位得極其鄰近該正面的邊緣,以往無法做到此點。
藉由使錨定開孔的邊緣變形,還可縮窄刷毛束的橫截面。意即,將一刷毛束固定於該錨定開孔,並且使該錨定開孔的邊緣如此變形,使得該邊緣在供該等刷毛並置的區域內壓縮該刷毛束。供該等刷毛並置的該區域較佳直接鄰接由熔化刷毛所形成之該固定端。由此,該刷毛束在錨定開孔變形並縮窄之後所獲得的橫截面小於此前該刷毛束被插入錨定開孔之後所具有的橫截面。
較佳地,將該刷毛束壓縮至少3%,特定言之至少5%。此壓縮係由工具件中的容置開孔的橫截面(確切而言,橫截面面積)與邊緣區域(即,錨定開孔通往正面的出口)的變形錨定開孔的橫截面之差所定義。
但在牙刷中,該橫截面例如至多僅減小0.4 mm。
較佳地,該錨定開孔在該錨定開孔變形之前僅在側向上相對於該刷毛束或該刷毛的固定端的增大橫截面具有小於0.2 mm之過盈,以便能將固定端輕鬆推入錨定開孔。變形後,透過錨定開孔的縮窄邊緣形成形狀配合,其中該邊緣的橫截面僅可比固定端的最大橫截面窄0.1至0.3 mm。此最低限度的超過足以用來實現突出的拉出值(Auszugswerte)。
本發明亦能加工背面已以射出成型方式形成彈性體之刷毛載體。意即,當該刷毛或該刷毛束在正面被插入該錨定開孔時,該彈性體已以射出成型方式形成於該刷毛載體的背面。用於在施加壓力時容置該刷毛載體的該固持器具有一凹槽。此凹槽經構建而從背面連同彈性體一併容置刷毛載體。特定言之,該凹槽可經構建而與經該包封處理之刷毛載體的形狀互補。由於該彈性體在牙刷中多數實施為具有凸出凸粒的舌苔清潔器,該固持器相應具有與此等凸粒互補之凹陷。
然而,較佳如此實施該凹槽的深度,使得該凹槽用於容置該彈性體的體積小於該彈性體的未壓縮體積。藉此在施加壓力以使錨定開孔的邊緣變形時,使得凹槽中的體積與經壓縮之彈性體的實際體積相匹配。由於該彈性體比刷毛載體軟,須防止設於中間的彈性體使壓力變得過小。
變形時由固持器所施加的反作用力可被該彈性體完全導入刷毛載體的前部。意即,在未中間設置彈性體之情況下,刷毛載體的背面並非必須直接接觸固持器以將反作用力導入刷毛載體。
本發明方法的前述各種選項可具有以下最佳化步驟:
加熱該工具件,使得該工具件與該刷毛載體相對的端面達到一溫度,該溫度低於該刷毛材料及(或)該刷毛載體材料的熔化溫度,特定言之低於該刷毛材料及(或)該刷毛載體材料以℃計算之相應熔化溫度的85%。使該工具件相對於該刷毛載體運動,使得該工具件接觸並加熱該刷毛載體。
根據另一態樣,本發明用於製造一刷子的方法透過以下步驟而得到進一步發展,該刷子包含一刷毛載體,該刷毛載體具有至少一錨定開孔及插入並無錨錨定於該錨定開孔中的至少一刷毛,其中該刷毛載體及該至少一刷毛由熱塑性塑膠構成,該熱塑性塑膠可以是相同或不同的:
使該工具件與該刷毛載體相對的端面達到預定溫度,該預定溫度處於介於環境溫度與210℃、特定言之介於環境溫度與150℃之間的範圍內;
使該工具件相對於該刷毛載體運動,使得該工具件接觸該刷毛載體並使該刷毛載體達到該預定溫度,但不熔化該刷毛載體及該至少一刷毛。
在所有實施方式中,該熱塑性塑膠皆較佳選自聚酯、特別是聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylenterephthalat; PET)、較佳BR003、以及聚對苯二甲酸丁二酯(Polybutylenterephthalat; PBT)、聚丙烯(Polypropylen; PP)、聚碳酸酯(Polycarbonat; PC)、聚醯胺(Polyamid; PA)、聚醋酸乙烯酯(Polyvinylacetat; PVA)、聚乙烯(Polyethylen; PE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer; ABS)及苯乙烯-丙烯腈共聚物(Styrol-Acrylnitril-Copolymer; SAN)所組成之群組。可以使用包含上述熱塑性塑膠的均聚物及共聚物。
根據本發明,當該工具件接觸該刷毛載體時,該刷毛載體及該至少一被插入該工具件的刷毛不應熔化。為此,該預定溫度較佳最高為該熱塑性塑膠的熔化溫度的85%。藉此肯定能防止刷毛及(或)刷毛載體受損。
該預定溫度較佳處於介於30℃與150℃,尤佳介於60℃與140℃,特定言之介於90℃與130℃或者介於100℃與115℃之間的範圍內。
進一步較佳地,該預定溫度高於該熱塑性塑膠的玻璃轉移溫度。藉此使該熱塑性塑膠具有足夠的變形能力。
本發明的方法根本性不同於先前技術,因為一方面,該方法僅提出對於該刷毛、該刷毛束或該等刷毛束的無錨固定。該錨定開孔自身是預製的,意即,本發明並非將經加熱的沖頭壓入刷毛載體以形成孔洞,而是在以射出成型方式形成刷毛載體時即已產生容置開孔。此外亦非先從內側加熱容置開孔以軟化開孔的內側邊緣,以便將刷毛或刷毛束壓入容置開孔的軟壁部。確切而言,較佳先將該刷毛或者該或該等刷毛束推入容置開孔,而後才加熱但不熔化刷毛載體與工具件相對的正面。在刷毛材料及(或)刷毛載體材料的熔化溫度以下進行操作,其中藉由裝有刷毛或刷毛束的工具件,而非例如藉由專設的純加熱工具實現加熱,當提供刷毛或刷毛束時,須再度移開該加熱工具。此種藉由裝有刷毛或刷毛束的工具件而實現的加熱之所以在先前技術中既無法設想亦非顯而易見的原因在於,在先前技術中,刷毛束應當鑽入刷毛載體經加熱的軟壁部且因此而須具有較高的固有穩定性,以便能傳遞施加在刷毛束上的壓入力。惟有藉由施加於刷毛束背面的壓入力及冷刷毛束的固有剛性,方能將錨定端壓入刷毛載體的軟化壁部。另外,該加熱係藉由用具有加熱作用的工具件接觸刷毛載體而實現,而非透過先前技術中普遍所採用的非接觸式加熱而實現。藉此一方面能加快能量傳遞速度,另一方面可減少該設備的部件數。
在整個塑形過程期間,將該刷毛載體加熱至低於該熔化溫度的溫度,較佳加熱至一溫度,該溫度遠低於該熔化溫度,若刷毛載體材料具有大於等於300°K的玻璃轉移溫度,則該溫度例如比以℃計算的相關熔化溫度至少低15%,且較佳比以°K計算的玻璃轉移溫度最多高15%。若刷毛材料具有小於300°K的玻璃轉移溫度,則該刷毛載體在整個塑形過程期間經加熱而達到的溫度比以°K計算的玻璃轉移溫度最多高50%。較佳將該刷毛載體加熱至超過該玻璃轉移溫度之溫度。
本發明以及本發明的前述及下述有益變型特別提出使用聚丙烯作為刷毛載體材料,聚丙烯的若干群組具有小於300°K的玻璃轉移溫度,其他群組具有超過300°K的玻璃轉移溫度。其他的較佳刷毛載體材料為PET、PBT、PA、ABS、SAN及PC。此等刷毛載體材料皆具有超過300°K之玻璃轉移溫度。
玻璃轉移溫度例如可藉由動態機械熱分析(Dynamisch-Mechanische Thermoanalyse; DMTA)加以測定。就部分晶性的熱塑性塑膠而言,熔化溫度係指熔點範圍的上限。熔化溫度例如可藉由動態差示熱量測定(Dynamische Differenzkalorimetrie; DSC)加以測定。就非晶形熱塑性塑膠而言,到流動範圍或處理範圍的轉移即為熔化溫度。
為使得製造刷毛載體時的週期相當短,本發明的一實施方式提出,該工具件在該工具件接觸該刷毛載體之前經加熱。當然,此做法具有刷毛或刷毛束被一併加熱之缺點,這在先前技術中是不希望的,因為刷毛束應當壓入軟壁部。根據本發明,該工具件可在該工具件接觸該刷毛載體之前已被加熱至該工具件的預定最高工作溫度。
本發明還在本發明的一技術方案中提出,該刷毛載體的該塑膠的熔化溫度低於該刷毛或該等刷毛的熔化溫度。然而,除此之外亦存在刷毛載體材料與刷毛材料相同之刷子,例如聚丙烯及PA。
如前所述,該刷毛載體應當在插入該至少一刷毛後才被該工具件加熱,且較佳僅透過接觸而加熱。當然,若刷毛載體接近溫熱的或熱的工具件,則可能發生最低限度的增溫,但此增溫是絕對可忽略不計的且僅發生於直接表面。
但若該進給運動用時極長,則作為替代方案,該工具件可在該工具件做該進給運動期間,在與該工具的接觸面區域使該刷毛載體達到一溫度,該溫度低於該刷毛載體材料的熔化溫度且較佳大於等於該刷毛載體的材料的玻璃轉移溫度。作為替代或補充方案,亦可在該工具件接觸該刷毛載體時使該刷毛載體達到上述溫度。
根據本發明的一實施方式,將刷毛載體加熱至預定的上述溫度或溫度範圍之加熱操作應達到刷毛載體面對工具件的表面(正面)以下0.25 mm至0.5 mm,直至變形過程結束。由於工具件較長時間地壓抵刷毛載體並在其間加熱該刷毛載體,熱能亦更深地進入刷毛載體內部。如此一來,工具件第一次接觸刷毛載體時,工具件不必已被深度加熱,在進給運動及作用時間(接觸時間)期間實現此加熱,就夠了。
該工具件可在相對於該刷毛載體所做之該進給運動的第一階段中,至少在包圍該錨定開孔的該邊緣區域,但較佳在整個接觸區,將該刷毛載體加熱至一溫度,該溫度高於一極限溫度,若以玻璃轉移溫度大於等於300°K的刷毛載體材料進行操作,則該極限溫度相當於該刷毛載體材料以℃計算之玻璃轉移溫度的60%,特定言之80%。此點尤適用於諸如玻璃轉移溫度大於等於300°K的聚丙烯變型、PET、PBT、PA、ABS、SAN及PC等刷毛載體材料。作為替代方案,若以玻璃轉移溫度小於300°K的刷毛載體材料進行操作,則該極限溫度即為環境溫度,使用具有如此之低的玻璃轉移溫度的聚丙烯變型時,尤為此情形。該加熱發生於該工具件在該進給運動的第二階段使該邊緣變形並且該邊緣壓抵該至少一刷毛之前。
特別地,可將該刷毛載體材料加熱至一溫度,該溫度介於玻璃轉移溫度與該熱塑性塑膠以℃計算之熔化溫度的約85%以下之間的範圍內。根據所使用的熱塑性材料,此溫度較佳處於介於30℃與210℃,尤佳介於60℃與140℃,較佳介於90℃與130℃或者介於100℃與115℃之間的範圍內。
試驗結果表明,應當在該工具件接觸該刷毛載體之前,尤其在該刷毛載體至少在包圍該錨定開孔的該邊緣區域(較佳在整個接觸區)被加熱至一溫度之前,先將該刷毛或該刷毛束推入該容置開孔,該溫度高於一極限溫度,若以玻璃轉移溫度大於等於300°K的刷毛載體材料進行操作,則該極限溫度比該刷毛載體材料以℃計算的玻璃轉移溫度低40%,特定言之低20%(此點尤適用於諸如玻璃轉移溫度大於等於300°K的聚丙烯變型、PET、PBT、PA、ABS、SAN及PC等刷毛載體材料),或者若以玻璃轉移溫度小於300°K的刷毛載體材料進行操作,即尤指具有如此之低的玻璃轉移溫度的聚丙烯變型,則該極限溫度與環境溫度一致。該錨定開孔的該邊緣至少是該刷毛載體的該正面上的外緣。
本發明的另一變型提出,在該錨定開孔的該邊緣被加熱至比環境溫度至少高30℃的溫度之前,尤其在該錨定開孔位於該錨定開孔內部的該邊緣被該工具件加熱至超過環境溫度之前,先將該至少一刷毛或該刷毛束推入該容置開孔。意即,在後一項變型中,開孔內部的邊緣未被明顯加熱,而在先前技術中,可被加熱的銷針應鑽入開孔以將開孔的內側邊緣(即定義開孔的壁部)加熱至孔洞底部。
該變形應如此進行,使得刷毛載體的邊緣在與刷毛載體的正面或端面的銜接部上整圈壓抵已被固定之刷毛束的外側刷毛,藉此壓縮該刷毛束。當然,壓縮方式及壓縮範圍取決於刷毛束的橫截面。以牙刷為例,錨定開孔的橫截面最多減小0.3 mm,較佳最多減小0.15 mm。
不加熱開孔壁部較佳亦適用於其餘實施方式。意即,視情況一般僅在正面區域,即在正面到錨定開孔的銜接部上,使邊緣達到規定的極限溫度或溫度,而只要工具件不接觸刷毛載體,則開孔中大體保持環境溫度。
本發明的一較佳實施方式提出,在供該工具件接觸該刷毛載體的整個接觸區內亦加熱該工具件,且並非僅在該錨定開孔的邊緣周圍的點狀區域或線狀區域。其優點在於,工具件能夠對整個接觸區且進而對工具件的整個鄰接材料區域加以利用,以便藉由所施加的較高壓力來使此材料區域運動並為此材料區域塑形。另外,以下是有益的:該工具件甚至接觸該刷毛載體的整個面向該工具件之該端面,即該刷毛載體的正面,至少接觸並施加壓力於該正面至少70%的面積。在先前技術中,藉由所製成刷毛載體上的凸起形成某種類似凸緣之結構,該凸緣形成唯一的經加熱且經塑形之材料。但本發明明顯不同於此,因為本發明正是將刷毛載體遠離錨定開孔的端面邊緣之區段加熱並為該等區段塑形。
該刷毛載體的背面不應在該錨定期間被該工具件加熱,因此實際僅面對該工具件的該正面被加熱並被塑形,而該背面則形成穩定的板狀結構,該結構可被稱作刷毛載體的基底。因此,刷毛載體的此部分在施加壓力期間亦不被塑形或改變形狀。
該工具件可至少在該工具件施加壓力於該刷毛載體的整段時間內亦從端面加熱該刷毛載體。意即,本發明並非短時預熱刷毛載體,且接著使刷毛束快速運動進入刷毛載體經加熱的材料區段,而先前技術則是預先加熱刷毛載體,再將刷毛束推入刷毛載體。
本發明所使用的塑膠例如是:共聚酯,特別是EastarTM BR003(具有230℃至280℃之熔化溫度範圍)、聚丙烯,特別是熔化溫度為165℃的均聚物,例如PPH5042、聚碳酸酯、聚醯胺、聚醋酸乙烯酯或聚乙烯。若此等材料具有超過環境溫度(在此為300°K)之玻璃轉移溫度,則應透過工具件向刷毛載體傳遞能量。此點對於玻璃轉移溫度低於環境溫度的材料亦是有益的。但根據本發明的一變型,在刷毛載體採用此類材料之情況下,亦可不必用工具件來加熱刷毛載體。在環境溫度下僅透過工具件施加於刷毛載體的壓力來實現塑形。
有益地,在本發明的方法中,藉由下文還將予以說明的本發明的設備將刷毛載體材料加熱至以下溫度:
特別地,本發明針對PET提出在75℃至95℃、特定言之80℃至90℃的範圍內加熱刷毛載體的正面,針對PP提出在115℃至125℃、特定言之110℃至120℃的範圍內加熱刷毛載體的正面。
特別地,使用具有6至35、較佳10至15之熔融流動指數(Melt-Flow-Index; MFI)的PP。
在較佳實施方式中,本發明的方法並非僅設置一個總體上被插入容置開孔的刷毛,而是在刷毛載體中設置數個錨定開孔並且在工具件中設置數個容置開孔。容置開孔分別對準對應的錨定開孔。在容置開孔中插入刷毛束,而後將該等刷毛束推入錨定開孔,較佳為同時推入。工具件至少同時加熱該等錨定開孔的邊緣,較佳整個接觸面,從而加熱該等錨定開孔之間的整個區域。藉由向刷毛載體的正面施加壓力,同時封閉該等錨定開孔並藉此同時錨定該等刷毛束。
工具件與刷毛載體之間的接觸區較佳在工具件上是平直的,刷毛載體面對工具件的正面同樣是平直的。然而,亦有以下之刷毛載體:具有凸面或凹面彎曲的正面。工具件具有與之互補的端面。
該工具件相對於該刷毛載體之該進給運動可以壓力及時間控制及(或)壓力及行程控制的方式完成。
作為替代方案,該設備超程移行而硬停止,具體方式為:例如設置電動馬達(例如透過主軸傳動),其中偵測該電動馬達的電流消耗或功率消耗,並且自達到規定極限起認為該設備處於閉合位置,在該閉合位置上,固持器與工具件較佳相互接觸。此時間點可作為所謂的保持時間的起點。
術語「工具件相對於刷毛載體的運動或進給運動」係指,兩部件中的其中一者或兩部件相對運動。
本發明的另一變型提出,該工具件自接觸該刷毛載體之時間點起在規定時間內施加較佳保持恆定的壓力於該刷毛載體。此可選方法特別容易實現,因為是簡單地向刷毛載體施加一段時間的壓力,即所謂的作用時間,而後再將工具件與刷毛載體分開。與本發明的其餘變型一樣,此處亦不必實施其他處理步驟來將該刷毛或者該或該等刷毛束錨定於刷毛載體中。
該工具件相對於該刷毛載體之該進給運動及(或)該工具件施加於該刷毛載體之該壓力可自該工具件接觸該刷毛載體起,直至達到最大進給行程為止,在時間上為非線性。藉此例如可達到該溫度的較長或較短之初始作用時間,接著施加另一壓力以使得刷毛載體材料進一步地永久變形。
與前述的先前技術不同,該至少一刷毛或者該或該等整個刷毛束的該固定端在被推入對應錨定開孔時可小於該錨定開孔的橫截面,當然是在刷毛載體變形及被加熱之前。意即,刷毛束並非如先前技術所提出那樣被壓入錨定開孔的側向壁部。固定端亦非被壓入錨定開孔的底部,因為該底部未經加熱或者未被加熱至足以變軟之程度。此外亦不向刷毛施加超過將刷毛推出容置開孔所需要之力的軸向力。
本方法的重點及與先前技術的重大區別在於工具件對刷毛載體的作用時間相當長,在此期間,向刷毛載體施加壓力並額外加熱刷毛載體。該作用時間為至少4秒,特定言之為至少5秒且最長為15秒,特定言之為最長10秒。在如此之長的作用時間內,該壓力可保持不變以及(或者)持續加熱刷毛載體。該錨定開孔可為盲孔,特定言之具有最大4 mm、特定言之最大2.7 mm的深度。
本發明的方法藉由使該刷毛載體在該正面區域變形以減小該刷毛載體的厚度。
該錨定開孔經塑形及縮窄的深度僅佔該錨定開孔的總深度的最多85%,特定言之最多70%,較佳甚至最多僅佔60%,意即,在該盲孔的底部區域不縮窄該錨定開孔。
本發明與先前技術的另一重大區別亦在於所施加之壓力,該壓力遠高於以往所提出之方法中的壓力。具體而言,該工具件向該刷毛載體施加至少200 bar、特定言之至少400 bar之壓力。
本發明還使得能夠製造具有傾斜於正面而延伸的刷毛束的刷子。這是令人驚訝的,因為由於刷毛束的傾斜定向,錨定開孔的出口邊緣部分地可謂位於傾斜延伸束的下方,且因此對於用於塑形的工具而言,一方面更難以到達,且另一方面在此區域中對材料塑形實際上應該導致傾斜延伸束的豎立。然而,正如在實驗中發現的那樣,情況並非如此。藉由根據本發明的方法和設備,刷毛束因此亦可以傾斜地安裝在刷毛載體中。
特別地,使用一匣作為該工具件,將該至少一刷毛或該至少一刷毛束裝配於該匣。若需在刷毛載體上固定數個刷毛或數個刷毛束,則所有刷毛或刷毛束皆安置在同一匣中並且在裝配後被同時推入。
該等刷毛或刷毛束的該或該等固定端在裝配後以該固定端伸出該匣並且在此固定端上被加熱,其間不必離開該匣。在此情況下,該增厚部形成於自由凸出於該匣的該固定端上。意即,該匣並非是純衝壓工具,而是亦為運送工具,該運送工具側向移向來自裝配站的刷毛載體且接著壓抵該刷毛載體。
接著(意即,在該增厚部形成後立即)可主動冷卻該增厚部(即該增厚固定端),而後再將該增厚部推入該刷毛載體中的錨定開孔。此會延長循環時間。另外,避免該增厚部接下來在施加壓力時如此變形,使得刷毛彼此間不再最佳定向。主動冷卻並非指利用該設備中所存在的環境溫度來冷卻增厚固定端。而是設有冷卻裝置,例如由通風機產生的主動氣流。此氣流可以輸送例如遠離被加熱部件的環境空氣,或是亦可輸送來自於空調系統的經冷卻之空氣。另一可能性為設置冷室,固定端隨該或該等刷毛被運送穿過該冷室。
如前所述,該工具件具有例如面向該刷毛載體的平直端面(至少在與該刷毛載體的接觸區內)及(或)無法伸入該錨定開孔的幾何形狀,意即,不具有先前技術所提出的銷針狀凸出部或類似之物。
結果表明,固持器與工具件之間的所謂分離面(二者在該分離面上相互貼靠)相對於刷毛載體的位置是重要的。因此,以下是有益的:用於容置刷毛載體而形成的的腔穴不僅形成在固持器中,亦部分形成於工具件中。但以刷毛載體的厚度觀之,該腔穴的絕大部分係由固持器中的一凹陷形成。該分離面較佳應鄰近或直接鄰接刷毛載體的側面與正面之間的一倒圓銜接部,即位於該倒圓銜接部以外。如此一來,此倒圓銜接部上不會存在刷毛載體的被擠出材料所形成的任何凸塊或毛刺。
藉由施加壓力與熱,或者僅施加壓力,刷毛載體的總厚度永久性減小,意即,並非僅部分減小,而是整體減小。特別地,使該工具件面向該刷毛載體的該端面達到一溫度,該溫度最高為140℃,特定言之為最高130℃。舉例而言,此處使用聚丙烯、PET、ABS或SAN作為刷毛載體的材料。
結果表明,在使用PET作為刷毛載體材料之情況下,塑形時應當使該刷毛載體的該正面達到75℃至95℃,特定言之達到80℃至90℃,並且在使用PP(例如具有6至35、較佳10至15的熔融流動指數(Melt-Flow-Index; MFI))之情況下,應當使該刷毛載體的該正面達到105℃至125℃,特定言之達到110℃至120℃。
如前所述,在固定該至少一刷毛之前或之後,可以射出成型方式在該刷毛載體上形成並固定至少一凸出於正面的彈性清潔元件,該清潔元件由一彈性體構成,特別是TPE,其中該清潔元件設於該刷毛載體的該邊緣上及(或)進入該邊緣地設於刷毛或刷毛束之間。因此,在同一刷子中可採用清潔元件的混合形式。以射出成型方式形成的清潔元件、透過錨定開孔的邊緣塑形而固定於刷毛載體上之刷毛束以及同樣透過錨定開孔的邊緣塑形而固定於刷毛載體上的彈性預製清潔元件形式之單個刷毛,可被任意組合地安裝在刷毛載體上。此外,該刷毛載體可構建為多組分射出成型件。
該等刷毛亦可為以化學或機械方式經預削尖的刷毛或者可經預倒圓處理。
可將數個刷毛束錨定於同一刷毛載體中,其中至少一刷毛束由符合以下條件的刷毛組成:該等刷毛的材料及該材料的熔化溫度皆不同於至少一其他刷毛束的刷毛。由不同刷毛材料構成的刷毛束得到不同強度之加熱,以便將一毛束的刷毛相互熔合以分別形成增厚固定端。此點可藉由不同方式而實現:根據刷毛材料,在刷毛束靠近加熱裝置的末端與該加熱裝置之間設定不同距離,以及(或),根據刷毛材料將該加熱裝置加熱至不同溫度,以及(或),將被加熱至不同溫度的不同加熱裝置配合用於對應的刷毛材料。
舉例而言,將刷毛束不同程度地頂出該匣。由更易熔化之材料構成的刷毛束例如比其他刷毛束更靠近該匣,使得伸出程度更大的刷毛束比其他刷毛束更靠近該加熱裝置,因而得到更大強度之加熱。作為替代方案,亦可依次加工刷毛束,具體方式為:具有不同刷毛材料之刷毛束的固定端被依次頂出該匣,以便更靠近該加熱裝置。而後,將該加熱裝置加熱至兩個合適的不同溫度,或是將不同溫度的加熱裝置用於對應的刷毛束。
當刷子具有尼龍刷毛及PBT刷毛時,例如先加熱尼龍刷毛,再加熱PBT刷毛。
前述的有益變型亦可明確地相互任意組合。
本發明還涉及一種用於實施如上述請求項中任一項所述之方法以製造刷子的設備,該刷子包含至少一刷毛或至少一刷毛束,該刷子具有刷毛載體,該刷毛載體具有至少一用於該至少一刷毛或該至少一刷毛束的錨定開孔,其特徵在於:該設備包含多個站,包括用於生產該刷毛載體的射出成型站和用於將該至少一刷毛固定在該刷毛載體中的較後的錨定站,其中在該射出成型站上存在射出成型半模部分,該射出成型半模部份具有至少一伸入射出成型腔穴的銷,該銷形成該射出成型半模部分的一部分,且該銷產生構建為盲孔的該錨定開孔,其中該銷從該射出成型半模部分的底面伸出,且其中在該底面至該銷的該過渡部處建構有倒角,該倒角用於在該刷毛載體上在該過渡邊緣的區域中形成該互補倒角,且其中該設備包含工具件,該工具件具有用於該至少一刷毛或該至少一刷毛束的至少一容置開孔,其中該容置開孔的出口位於該工具件面對該刷毛載體的該端面上,且其中該工具件具有至少加熱該端面的區段之加熱器,該加熱器經構建且經控制而使得該端面被加熱至最高140℃、特定言之最高130℃的溫度。
術語「射出成型半模部分」在下文中理解為完全形成射出成型半模中的腔穴內側的一體式組成部分,或者理解為多部分射出成型半模的一個部分或多個部分所形成的組件,其中多個部分一起形成射出成型半模中的腔穴內側。在後一種情況下,尤其是射出成型半模中的空腔的底部是獨立的部件,該獨立部件滑動地插入到第二部件的開口中,該第二部件又限定了腔穴的邊緣。
根據本發明的設備未必具有安置在同一個生產廠房中或在相同生產地點的站。相反,各個站當然亦可在不同的位置在空間上相互分離。藉由在銷上到底面形成倒角,在射出成型期間在過渡邊緣上產生所期望的倒角,該倒角隨後有益於壓縮刷毛載體和錨固刷毛束。
工具件向該刷毛載體施加至少200 bar、較佳至少400 bar之壓力。
為了產生過渡邊緣上的倒角的上述有利尺寸,該射出成型半模部分上的該互補倒角在該銷與該底面之間的該過渡部處具有軸向長度與徑向寬度,該軸向長度從至少0.1 mm至最多0.5 mm,特別是最多0.35 mm,該徑向寬度從至少0.1 mm至最多0.35 mm。
最後,本發明還亦涉及一種用於上述射出成型站的射出成型半模部分。該射出成型半模部分具有至少一個突出到射出成型腔穴中的銷,該銷形成該射出成型半模部分的一部分,且該銷產生構建為盲孔的該錨定開孔,其中該銷從該射出成型半模部分的底面突出,且其中在該底面至該銷的該過渡部處建構有倒角,該倒角用於在該刷毛載體上在該過渡邊緣的區域中形成該互補倒角。該射出成型半模部分上的該倒角在該銷與該底面之間的該過渡部處具有軸向長度與徑向寬度,該軸向長度從至少0.1 mm至最多0.5 mm,特別是最多0.35 mm,該徑向寬度從至少0.1 mm至最多0.35 mm。
該射出成型半模部分可具有製造成單獨部件的嵌件,該嵌件伸入其餘的該射出成型半模部分的孔中且以自由端突出於該正面並因此形成該銷。這可以大大簡化整個射出成型半模部分的生產,因為不必從底面銑出或侵蝕出凹槽。相反地製造孔,然後在該孔中插入帶有銷的嵌件。
嵌件本身亦可以構造成:具有位於孔中的基座,且形成銷的自由端相對於基座具有減小的寬度。在此狀況下,倒角完全形成在嵌件上,因為基座形成銷與其餘底面之間的過渡。基座本身亦可限定底面的一部分。
特別地,此處使用聚丙烯、PET、ABS或SAN作為該刷毛載體的材料。
在本發明的設備中,作為該刷毛或者該或該等刷毛束之臨時載體的工具件同時用作沖頭及運送手段。該工具件的該端面上之加熱器經構建且經控制器的控制而使得當該端面壓抵該刷毛載體時,該端面被加熱至最高140℃、特定言之最高130℃的溫度。理論上雖能達到較高溫度、但控制器或調節器相應以預定方式限制溫度的設備,當然亦屬於經定義之設備。
如前文聯繫該方法所述,該工具件相對於該刷毛載體的固持器之進給運動可透過該固持器及(或)該工具件的運動而實現,其中該進給運動可為壓力及時間控制及(或)壓力及行程控制或者僅為時間控制或者僅為行程控制。
本發明的設備可向該刷毛載體施加至少200 bar、較佳至少400 bar之壓力,意即,朝該固持器方向。
該工具件應當在與該刷毛載體的整個接觸區內可被加熱,或者甚至在該工具件的以下端面的整個區域內可被加熱:面向該固持器且進而面向插在該固持器中之刷毛載體的端面。
此外,如前文聯繫本發明的方法所述,該工具件例如為一匣,該匣在該設備的裝配站上被裝配該至少一刷毛或該至少一刷毛束。該至少一刷毛或該至少一刷毛束(對於整個說明書及申請專利範圍而言,「至少一刷毛」一般亦包括一或數個刷毛束)在裝配後以該刷毛的固定端或該刷毛束的固定端伸出該匣。在一位於該裝配站之後的熔化站上,加熱該或該等固定端以分別形成增厚部。在使用一或數個刷毛束之情況下,藉由熱塑形合併該相應刷毛束的刷毛。特別地,形成一蘑菇狀、半球狀或球狀增厚部。
一般而言,在本發明的設備中,可以移行該匣且該等站靜止,或是該匣保持靜止且塞孔工具或加熱裝置或固持器相對於該匣運動。此等工具或固持器例如可設於旋轉的轉盤上,該轉盤依次將靜止的匣運走。本發明的設備具有控制器,該控制器對該工具件相對於該刷毛載體的該進給運動及該工具件的加熱過程進行控制,使得該工具件在該工具件接觸該刷毛載體之前經加熱。意即,在工具件朝固持器方向做進給運動之前,工具件已經是溫熱的。在此階段可以但尚不必存在最高工作溫度。該刷毛載體在插入該至少一刷毛後方被該工具件加熱,此點係藉由增厚末端凸出於該匣以及透過該匣的端面到刷毛載體上的相應接觸面之距離而實現。
本發明的設備特定言之經構建而使得該工具件被持續加熱至加熱該刷毛載體的正面以實現該變形過程所需要的期望溫度。意即,當該至少一刷毛或者該或該等刷毛束被插入該容置開孔或該等容置開孔時,該工具件亦已是溫熱的且處於此期望溫度。若工具件在熔化刷毛末端以形成增厚固定端時亦容置該至少一刷毛或一刷毛束,則須注意,工具件的溫度及(或)該至少一刷毛或該刷毛束在容置開孔中的停留時間不會導致該刷毛或一刷毛束的刷毛變形。
該控制器可將該工具件加熱至如此一溫度並且如此控制該工具件相對於該刷毛載體的進給,使得該工具件在該工具件相對於該刷毛載體做該進給運動期間及(或)在接觸該刷毛載體時,在與該工具件的接觸面區域使該刷毛載體達到溫度,該溫度低於該刷毛載體的材料的熔化溫度且較佳大於等於該刷毛載體的材料的玻璃轉移溫度,特別地,其中該控制器經程式化而使得該控制器在刷毛載體材料的玻璃轉移溫度大於等於300°K時,將該工具件的溫度設定為比以°K計算的該玻璃轉移溫度最多高15%,並且在刷毛材料的玻璃轉移溫度小於300°K時,將該工具件的溫度設定為比以°K計算的該玻璃轉移溫度最多高50%。
當然,本發明的方法或本發明的設備可提供以標準單組分或多組分射出成型方法製成的刷體或刷毛載體。因此可使用牙刷所使用的、原本以傳統(金屬)錨技術塞孔的柄部、(更一般而言)刷體或刷毛載體。然而,此等柄部或刷體或刷毛載體通常具有比本發明方法所需要之錨定開孔更深的錨定開孔。
在錨技術中,多年來亦已存在多組分柄部或刷體或刷毛載體,其中在該等刷體的頭部區域,在錨定開孔及(或)刷頭邊緣之間以射出成型方式形成彈性結構。在刷頭背部亦可安裝及以射出成型方式形成例如彈性的舌苔清潔器。所有此等可能性皆亦適用於本發明的方法及本發明的設備。
錨技術係在裝刷毛之前將此等彈性結構安裝於正面或背面。僅在例外情形下是在裝刷毛之後安裝彈性結構,但此並不常見。通常在多組分射出成型工具中將此等彈性結構以射出成型方式形成於較硬的載體結構上。此類用於牙刷刷體的多組分工具極為普遍。
藉由目前所有已知的刷體射出成型技術及刷體射出成型工具皆可毫無問題地形成本發明方法及(或)本發明設備所提供的柄部、刷體或刷毛載體。其中,藉由成形銷針以射出成型方式預先形成錨定開孔,該等成形銷針可具有圓形或任一種橫截面形狀且伸入射出成型腔穴。待射出塑膠充分冷卻及(或)硬化後,例如可藉由滑塊從腔穴中拔出此等銷針,而後再將射出成型件完整脫模。其中,該等所謂的成形銷針可相互平行及(或)成角度安裝,以便在射出成型件中相應產生平行及(或)成角度的錨定開孔。在本發明的方法及本發明的設備中,以射出成型方式形成此類部件時,銷針伸入射出成型腔穴的深度一般可略小於以射出成型方式形成需要以錨技術塞孔的刷體或刷毛載體時之伸入深度。據此,錨定開孔在射出成型長度(Spritzlänge)中的深度略小。由於此等開孔深度更小,藉由本發明方法及本發明設備所製成之刷子的頭部總厚度可實施得顯著小於以錨技術塞孔的刷頭。藉此在製造牙刷時取得臨床益處。
本發明的方法及本發明的設備在為刷毛載體或刷體使用清透(亦即透明)材料時具有特別的優勢。此類材料通常為PET、共聚酯、SAN、ABS等。此等材料亦可如聚丙烯所構成的刷毛載體或刷體或柄部一樣,具有以射出成型方式預先形成的錨定開孔及(或)以多組分方法被配設彈性體(例如TPE、TPU)。在藉由多組分方法以射出成型方式形成刷毛載體或刷體或柄部之後,可如本發明所提出那樣,以前文及下文結合該設備所說明的方式進一步處理刷毛載體或刷體或柄部。
在製作刷子的程序中,在具有該固持器以及例如起沖頭作用之該工具件的站(在時間上且(或)在空間上)之前可設有用於產生該毛束載體的射出成型站,其中在該射出成型站上存在射出成型半模部分,該射出成型半模部分具有至少一伸入射出成型腔穴的銷,該銷不可動地固定於該射出成型半模部分上或者為該射出成型半模部分的一部分(可能是一體式組成部分)。如此一來,以往用於射出成型半模的主動滑塊部分甚或完全成為多餘。具體而言,每個銷皆產生一構建為盲孔的錨定開孔。滑塊不僅不易製造,在保養及維修方面亦費事。本發明的設備並非藉由要求錨定開孔具有最小深度的錨以將刷毛或刷毛束固定於刷毛載體,因此,具有較小深度的錨定開孔即完全足以用來固定刷毛或刷毛束。要強調的是,射出成型站當然不一定必須在空間上放置在具有固持器的站旁邊。而是,射出成型站可位於另一製造站當地或遠處的製造地點當地,例如,在另一個城市中,使得例如可庫存製造刷毛載體,然後將刷毛載體運送到另一個站或另一個製造地點,以設置刷毛束。
在實施例中,射出成型半模部分可藉由第一部分和(或)容納在第一部分中的嵌件形成。該嵌件包含從正面突出於嵌件的銷。嵌件可相對於第一部分滑動,亦即在第一部分中的由嵌件封閉的對應開口中滑動。
根據本發明的設備具有至少一用於施加該壓力於該刷毛載體的電動馬達,較佳伺服馬達。電動馬達具有能輕鬆設定壓力且能可靠而方便地再度調整壓力之優點。
可設置數個用於施加該壓力的電動馬達。此外,一個電動馬達亦可同時向數個刷毛載體施加壓力,具體方式為:在一工具件與一固持器之間界定數個腔穴。為提高該設備的產量,特定言之設有數個電動馬達,該等電動馬達分別向數個刷毛載體施加壓力。
此外,使用轉檯或類似之物亦有利於產量之提高。舉例而言,可根據哪些站上需要更長的循環時間來設置數個單元。
本發明的設備應具有控制器,該控制器經程式化而使得該工具件在運行時被持續加熱至施加該壓力於該刷毛載體時所期望之溫度。如此一來,運行時不存在期望的溫度波動,使得工具件不存在會對循環率產生不良影響的加熱時間。
此外需明確指出,前文聯繫本發明的方法所提及之優點與特徵亦以單獨或組合的方式對應本發明方法地適用於本發明的多個設備。
另外需要強調的是,本發明的方法及本發明的設備適用於任意刷子,不僅限於牙刷。舉例而言,該方法及該設備亦適用於家用刷子、地板刷、家用掃帚或任何類型的掃帚、洗碗刷、馬桶刷、發梳、吸塵器刷子、洗手刷及任何類型的刷毛筆(例如用於塗抹或繪畫的刷毛筆或指甲油刷)、美容刷(以及手動或電動牙刷)。因此,以下圖式中所說明的細節及變型亦適用於所有此等刷子。
第1圖圖示一用於製造刷子如牙刷的設備。眾所周知,此種牙刷具有:包含凸出於正面之刷毛束的刷頭、頸部及柄部。該等三個區段可一體相銜接而形成所謂的刷體。刷頭可直接被塞孔,或是實施為兩個部分,包含薄片狀刷毛載體,該刷毛載體在射出成型後已具有預製的盲孔狀錨定開孔,其中而後以焊接、黏合或擠壓包封技術將該薄片狀刷毛載體與頭部的其餘部分接合起來。替代方案為:刷頭採用一體式設計,故刷頭自身即形成刷毛載體。
此種實施方案由第1圖圖示,刷頭同時形成刷毛載體10。在此視圖中,刷毛載體10同時為刷體,因為該刷毛載體包括刷子的柄部、頸部及頭部。刷毛載體10為預製的射出成型件。如第2圖所圖示,刷毛載體10在該刷毛載體10的底面上具有大量在射出成型時所產生的預製開孔12,該等開孔供刷毛束插入並錨定於該等開孔中。以下說明同樣適用於薄片狀刷毛載體10。
第1圖中所圖示的設備包括數個站,即:第1a圖及第1b圖中所圖示的裝配站14、第1c圖中所圖示的熔化站16以及第1e圖及第1f圖中所圖示的用於刷毛束之錨定站18。
匣20(亦稱工具件)經過所有站,該匣20運送刷毛束穿過各站。
儘管第1圖中所圖示的匣20包含用於一個刷子的容置開孔(詳見下文),但實踐中的匣20較佳如此之大,使得匣20上形成用於數個刷子的數個並置容置開孔組。亦可存在用於數個刷子的數排容置開孔組。
匣20例如為厚度一致的板狀部件,該部件具有第1圖中所圖示的平直上端面22。作為替代方案,該大體呈板狀的匣在該匣的平直端面22上具有包含底部202的凹陷200,如第14圖所圖示,該底部202同樣可以是平直的,以便形成用於容置刷毛載體10之腔穴的一部分。
由於該匣經過數個站且接著被用來製造其他刷子,故該設備中存在匣循環模式,其中大量相同的匣20依次循環經過各站。因此,匣20係為運送刷毛束24穿過該設備的運送手段。作為替代方案,該匣可以是固定的,各站例如在轉盤上圍繞該匣循環運動。其中可同時加工數個固定的匣,確切而言是加工設於該等匣中的刷毛束。
匣20具有大量容置開孔26,該等容置開孔26具有一孔型,該孔型對應刷毛載體10的孔型。
每個刷毛束24皆由數個刷毛組成,從刷毛儲存器中分離出該等刷毛,並且如第1a圖所圖示,例如藉由銷針將該等刷毛推入匣20,詳見下文。可藉由管件以壓縮空氣或真空將單個刷毛束24運送到位。
刷毛由熱塑性材料構成,特別是PA、PBT、聚酯、共聚酯或聚丙烯,該等刷毛亦可由彈性體構成。此外亦可使用共擠出刷毛,例如包含具有彈性塗層的PA芯部。如下文中還將聯繫第11圖及第12圖所說明的那樣,並非必須僅使用刷毛束24並將該等刷毛束24嵌入錨定開孔,而是亦可按照上文及下文所說明的方法,僅將單獨一個例如彈性體清潔元件形式之預製刷毛插入並固定於該彈性體清潔元件之錨定開孔中。此類清潔元件係以射出成型或發泡技術單獨製成且比刷毛載體10軟。
刷毛束24具有相對末端且以該等刷毛束24的後端28(稱為固定端)略微伸出匣20,亦即,該等刷毛束24略微凸出於端面22。此點由第1b圖圖示。
已裝滿刷毛束24的匣20被側向運送至第1c圖中所圖示的熔化站16。該站上存在加熱裝置30,該加熱裝置30例如可為板式加熱器或熱風加熱器。以非接觸方式加熱刷毛束24的後端28,使得各刷毛超過該刷毛的熔化溫度,並且使一個毛束中的刷毛相互熔合而形成增厚固定端。由此,一個刷毛束24中的刷毛一體相連。刷毛束24的增厚部32不與鄰接刷毛束24的相鄰增厚部銜接,而是保持球狀或透鏡狀增厚部。較佳亦不用沖頭壓抵增厚部或已熔化刷毛末端的尚呈液態之材料。
可將數個刷毛束24錨定於同一刷毛載體10中,其中至少一刷毛束24由符合以下條件的刷毛組成:該等刷毛的材料及該材料的熔化溫度皆不同於至少一其他刷毛束24的刷毛。由不同刷毛材料構成的刷毛束24得到不同強度之加熱,以便將毛束的刷毛相互熔合以分別形成增厚固定端。此點可藉由不同方式與方法而實現:根據刷毛材料,在刷毛束24靠近加熱裝置30的末端與加熱裝置30之間設定不同距離,以及(或),根據刷毛材料將加熱裝置30加熱至不同溫度,以及(或),將被加熱至不同溫度的不同加熱裝置30配合用於對應的刷毛材料。
舉例而言,根據刷毛材料將刷毛束不同程度地頂出匣20。由更易熔化之材料構成的刷毛束24例如比其他刷毛束更靠近匣20,使得伸出程度更大的刷毛束24比其他刷毛束更靠近加熱裝置30,因而得到更大強度之加熱。
作為替代方案,亦可依次加工刷毛束24,具體方式為:具有不同刷毛材料之刷毛束24的固定端被依次頂出匣,以便更靠近加熱裝置30。而後,將加熱裝置30加熱至兩個合適的不同溫度,或是將不同溫度的加熱裝置30用於該等加熱裝置30相應對應的刷毛束。
例如藉由複式(geteilt)底板44(參見第5圖)將單個刷毛束或成組刷毛束頂出,該底板的部件可彼此獨立地沿刷毛縱向移行。
尚在熔化站16上時,或者在移向接下來的錨定站18途中,或者在錨定站18上時,可視情況主動冷卻增厚部32。此點例如藉由通風機所提供的冷氣流214(參見第1d圖)或者透過以下方式而實現:站1d構建為冷室,匣20帶著尚軟的背面增厚部32穿過該冷室。冷卻增厚部32可能會增加循環時間。
匣20將刷毛束24進一步運送至接下來的錨定站18。此錨定站之作用在於,僅以無錨方式將刷毛束24永久鎖固於刷毛載體10的錨定開孔12中。
錨定站18包括至少一固持器34(較佳數個固持器34),該固持器34在該固持器34面向端面22的端面36(參見第2圖)上具有凹槽38(若存在數個待容置的刷毛載體10,則數個凹槽),該凹槽38經建構而與刷毛載體10的相應形狀互補,使得刷毛載體10以該刷毛載體10的背面平面貼靠在固持器34上(另見第14圖)。
固持器34自身具有平直端面36,但如第2圖所圖示,刷毛載體10略微凸出於該端面36,以便伸入匣20上與刷毛載體10的正面區域互補之凹陷200,此點例如由第14圖圖示。
匣20可被加熱,例如藉由從外部提供的板式加熱器,該板式加熱器在錨定站18上被側向移向匣20,並且由於匣20由金屬構成而可快速加熱該匣20。
作為替代方案,在匣20中設有加熱器,特別是第2圖及第14圖中所圖示的電阻加熱器39。該等加熱線圈被象徵性圖示,該等加熱線圈鄰近端面22佈置,或者若涉及凹陷200,則鄰近凹陷200的底部202佈置,該底部202形成端面22的一部分。
電連接接點41,例如設於匣20側面的滑動接點,能夠在匣20被移入錨定站18時電性耦接匣20以啟動加熱器39。當然,端面22包括凹陷200的底部202在內亦可自身即形成電阻加熱層,使得此處係直接加熱該端面。
若匣20是固定的,則用於加熱器的電接頭可極易實現,該電接頭可採用永久性設計。
加熱器39之作用在於,較佳將接觸刷毛載體10的整個端面22加熱,意即,亦加熱增厚部32之間的區段。
其中,端面22(在接觸刷毛載體10之區域)所達到的溫度低於刷毛材料及(或)刷毛載體材料的熔化溫度,較佳低於該二材料的熔化溫度。特別地,該溫度最高為該等材料以℃計算之熔化溫度的85%。舉例而言,若兩材料的熔化溫度為100℃,則經最終加熱之匣20在端面22上的溫度最高為85℃。
第3圖圖示第1e圖中所圖示之錨定站18在匣20與刷毛載體10相向移行之前的剖面圖。
以縱向A(亦稱軸向或進給方向)觀之,增厚部32所具有的尺寸使得該增厚部32小於錨定開孔12的相應橫截面,使得該增厚部32可以在不碰撞錨定開孔12的內側邊緣(亦稱為限制錨定開孔之壁部的內側40)或不接觸內側40之情況下被推入錨定開孔12。
特別地,柱形錨定開孔12在此時間點上相對於增厚部32(固定端)的最大橫截面僅具有最大0.2 mm、特定言之最大0.15 mm的超額尺寸。換言之,即使在錨定開孔的底部208的區域中,增厚固定端的側向尺寸也小於錨定開孔12的側向尺寸。
增厚固定端32的下側被圓化或倒角,刷毛束24藉由該增厚固定端32被引導至錨定開孔11中。
如稍後所述,射出成型至少一個錨定開孔。該錨定開孔具有帶有脫模斜角的內側40,亦即,內側仍然朝著底部208稍微向內延伸。
持續(即在整個運行期間)被加熱至期望溫度的匣20及(或)固持器34相對做相向運動,在本示例中,僅固持器34攜帶刷毛載體10運動,使得首先是增厚部32進入錨定開孔12,而後是端面22與該端面22所面對的刷毛載體10平直的端正面42發生接觸。在進給運動期間,只要刷毛載體10未接觸匣20,刷毛載體10即實際未被加熱,這是因為進給運動速度極快,並且在錨定站18如第3圖所圖示的打開位置上,不存在停留時間。
支撐並供所有刷毛束24的正端面自由端貼靠之底板44(參見第3圖)可用來使刷毛束24的前端相互對齊且同時按需要在增厚部32與端面22之間形成距離。底板44用於支撐單個刷毛及刷毛束24。
如第4圖所圖示,端面22接觸刷毛載體10的正面42且藉此在兩部件之間的整個接觸面上加熱刷毛載體10。
刷毛載體10由熱塑性材料構成,特別由前述塑膠如聚丙烯、ABS、PA、PBT、PET或PC構成。
然而,固持器34的運動並非保持於第4圖中所圖示之第一次接觸的位置上,這是因為藉由固持器34及匣20施加極高的壓力於刷毛載體10。
舉例而言,藉由該相向移行向刷毛載體10施加至少200 bar、較佳至少400 bar之壓力。此壓力從刷毛載體10與匣20的第一次接觸起即已被施加且在作用時間(接觸時間)內保持恆定。
在加熱刷毛載體10的同時,在至少4秒、特定言之至少5秒且最長15秒、特定言之最長10秒的作用時間內保持此壓力。
該作用時間由保持時間及進給運動期間的一時段(稱為壓縮時間)組成,該時段開始於匣20接觸正面42且同時固持器34接觸刷毛載體10的背面之時。該壓縮時間終止於達到最大閉合位置且固持器與工具件之間的距離在保持時間內保持恆定之時。保持時間係指進給運動結束(即設備完全閉合)且刷毛載體10容置於閉合腔穴中之時間。此保持時間為較佳至少1秒,較佳至少1.5秒及(或)最長3秒,特定言之最長2.5秒。
在壓縮時間期間,固持器到工具件的距離以恆定速度極其緩慢地減小。例如,最快在3秒內完成0.3 mm之總壓縮距離。
在作用時間期間,較佳繼續加熱匣20,其中匣20的較大質量亦可允許在第一次加熱至工作溫度後停止供熱。儘管如此,刷毛載體10在作用時間期間繼續得到加熱。
該設備特定言之係超程移行而硬停止,意即,固持器34在凹槽38及凹陷200所形成的腔穴外部以端面36(參見第14圖)接觸端面22位於凹陷200外部的區段。在此接觸區內不存在可供來自該腔穴之材料進入的間隙,確切而言,該腔穴被環形圍繞的接觸區密封。
此外,較佳一般而言(不僅限於圖示實施方式),在固持器34與匣20之間的接觸區內不存在加熱器,因此加熱器僅存在於正面42與匣20之間的接觸區域並發揮作用。
較之刷毛載體10的背面,固持器34與工具件(在此指匣20)之間由端面36定義的分離面較佳更靠近刷毛載體10的正面42。確切而言,該分離面接近或緊挨一連接正面42與背面之側面212的倒圓銜接部。
以下是有益的:底板44形式之支撐至少在施加壓力的最後階段(即在作用時間終止時)被移除並且不再接觸刷毛。藉此改良刷毛相互間以及相對於刷毛載體10的對齊精度。但如第3圖至第5圖中以箭頭Y象徵性所圖示,較佳在保持時間開始之前甚或尚在作用時間之前即已移除底板44。舉例而言,僅在第1圖中所圖示的站c)及視情況d)上使用底板44。
然而,為了亦能在整個作用時間期間固定刷毛束及單個刷毛的軸向位置,容置開孔26的橫截面與插入該容置開孔26中之刷毛束24的橫截面相適配,使得刷毛束24夾持於容置開孔26中且因此得到穩妥的軸向定位。在站內運動及站間運動期間,本身重量或慣性確保刷毛束不移動。
在上述示例中,加熱整個平直端面,至少在刷毛載體10的正面42接觸匣20之部位進行加熱。若匣20具有凹陷200,則僅需在凹陷200的底部202區域安裝加熱器,且此係有益的。而由於匣20通常由鋼構成,整個匣20皆得到加熱。設定溫度係指使刷毛載體10的正面42達到期望溫度。
刷毛載體的正面42區域在作用時間期間經加熱而達到之溫度低於刷毛材料及(或)刷毛載體材料的熔化溫度,特定言之為以℃計算之相關熔化溫度的85%或低於以℃計算之相關熔化溫度的85%。因此,此溫度與匣20在端面22或底部202區域的前述最高工作溫度相一致。
作為替代方案,可至少加熱錨定開孔12位於正面42區域的邊緣50,該邊緣50形成錨定開孔12的壁部區域,該邊緣50鄰接通往正面42的出口。
刷毛載體10至少在邊緣50區域、較佳在與該匣接觸的整個接觸區所達到之溫度應當不僅低於或遠低於該等材料的熔化溫度,而且應處於刷毛載體材料的玻璃轉移溫度範圍。藉由例如超過600 bar的超高壓力可在正面42區域,至少在邊緣50區域將刷毛載體10僅加熱至一溫度,該溫度高於一極限溫度,若刷毛載體材料具有大於等於300°K的玻璃轉移溫度,則該極限溫度為刷毛載體材料以℃計算之玻璃轉移溫度的60%,特定言之為刷毛載體材料以℃計算之玻璃轉移溫度的80%。但此極限溫度較佳為該玻璃轉移溫度或最低限度地超過該玻璃轉移溫度。當刷毛載體材料的玻璃轉移溫度低於300°K時,加熱溫度至多超過以°K計算之玻璃轉移溫度的50%。
另一變型為:特定言之在錨定開孔12內部中的內側40被匣20加熱至超過環境溫度之前,至少將正面42的邊緣50的加熱器,特定言之將刷毛載體10在正面42區域的整個接觸面的加熱器加熱至一溫度,此溫度至少超過環境溫度30℃。
如圖式中所圖示,匣20不具有任何能幫助該匣20伸入錨定開孔12的延長部或類似結構,因為該匣20具有平直端面22或者在正面42區域具有平直底部202。
由於正面42亦是平直的,並且在錨定開孔12的出口區域,即在邊緣50區域,不存在凸緣或類似結構(先前技術亦是如此),因而在施加壓力與溫度期間,正面42區域的刷毛載體材料可選地甚至全面變形。材料想要轉移並藉此進入出口區域的錨定開孔12並收縮該等錨定開孔12。
藉由施加熱與壓力,總厚度D以及刷毛載體10在錨定開孔12通往正面42的出口區域之最大厚度永久性減小。形成一種凸起或收縮部,該凸起或收縮部沿拉出方向從後面卡住增厚固定端且藉此鎖定刷毛束24。
增厚固定端與錨定開孔12的壁部之間不產生附著力。
邊緣塑形不必達到極限程度。結果表明,以牙刷為例,在邊緣218(參見第5A圖)區域將具有原始寬度或原始直徑D3之錨定開孔12的橫截面僅減小至一寬度或直徑D1,使得增厚部32(相對於相關橫截面平面)的最厚部位的寬度或直徑D2與邊緣218區域的寬度或直徑D1之差僅約為0.1至0.5 mm,即足夠。
以下是有益的:增厚部32被推入時相對於尚未變形的錨定開孔12尺寸過小(意即,D2小於D3)。
透過此構思,即,在增厚部32尚未完全凝固時將增厚部推入錨定開孔12,亦可一般性地使用增厚部32,該增厚部32經構建而相對於錨定開孔12的橫截面尺寸過大,意即,D2大於等於D3。
第5A圖誇大圖示由錨定開孔12形成並且由縮窄邊緣218向外界定之用於安置增厚部32的空間,同樣地,增厚部32與直徑D1的比例亦被誇大圖示。
但事實是,並非整個形成錨定開孔12的壁部皆貼靠在增厚部32或從增厚部32出發的外部刷毛上。確切而言,壁部僅在邊緣218區域以及在直接鄰接邊緣218且向外朝底部208方向擴展的區段220中被塑形,並且僅在該等區域內貼靠在刷毛或增厚部32上並施加壓力於該等刷毛或該增厚部32。
然而,增厚部應當接觸底部208以精確固定刷毛束的軸向位置。
在其餘區域,例如在底部208與增厚部32之間,或者在壁部鄰接底部208的周邊區域,在壁部與增厚部32的外側之間存在一或數個氣隙222,使得該增厚部32在此區域內未被壓縮、夾持及(或)變形。
在邊緣218區域,藉由將邊緣218縮窄及收縮至少3%,特定言之至少5%,使得刷毛束24相對於該刷毛束24在匣20中的狀態得到壓縮。此處係將匣中容置開孔的橫截面面積與邊緣218在該邊緣218的最窄部位上的橫截面面積進行比較。
藉由圖示之設備及相應的方法同時封閉所有錨定開孔12,並藉此將所有刷毛束24同時錨定於刷毛載體10中。
如第5圖及第5A圖進一步所圖示,並非整個錨定開孔皆被塑形,而是僅達到一定深度t,該深度t相當於錨定開孔12的總深度T的最多85%,特定言之70%,以及(或者),該深度t具有0.5至1.3 mm、特定言之0.6至1.0 mm之軸向延伸。深度t從正面42測量。如果正面42是平坦的,則將貼靠正面42的平面作為參考表面。如果正面42是凹入或凸出彎曲的,則形成正面42的包絡,由該包絡起測量深度t。
增厚部32自身較佳僅在軸向上以該增厚部32的軸向總長度的至多50%被夾持在錨定開孔中。其餘部分的夾持發生於從增厚部32出發的刷毛區域。
錨定開孔12的壁部在以底部208為起點的至少0.8 mm之深度Z(參見第5A圖)上不變形及(或)不夾持增厚部32及此區域內的刷毛。
錨定開孔在製成刷子後的深度T為最大4 mm,特定言之最大2.7 mm。
所有錨定開孔12皆為盲孔,因而不必遮蓋刷毛載體10的背面,因為不會有刷毛束被看見或凸出於此面。
由此實現的錨定乃是用於刷毛載體的唯一錨定,不必使用金屬錨或金屬繩。
一般需要強調的是(不僅限於圖示實施方式),不應使刷毛載體10接近該刷毛載體10的熔化溫度,而是接近玻璃轉移溫度而遠離此熔化溫度。特定言之,加熱溫度以及匣20的端面22區域的溫度及刷毛載體10端面的溫度應當不高於刷毛載體材料及(或)刷毛材料的玻璃轉移溫度15%以上。
根據本發明的較佳變型,使用PET時,正面42在塑形時被加熱至75℃至95℃、特定言之80℃至90℃的溫度,使用PP時被加熱至105℃至125℃、特定言之110℃至120℃的溫度。特定言之,這樣選擇PP,使得該PP在初始狀態下具有6至35、較佳10至15的熔融流動指數(Melt-Flow-Index; MFI)。
本發明的一項實施方式提出,將端面22及刷毛載體10加熱至最高140℃、特定言之最高130℃的溫度,較佳加熱至100℃至115℃範圍的溫度。特別地,刷毛載體的材料在此採用聚丙烯、PET、ABS、共聚酯及SAN。
刷毛載體10的背面206以及從背面206出發且至少延伸至錨定開孔12的底部208(較佳甚至還進一步朝正面42方向延伸)之區域不應變形。為使得能基於所施加壓力而引起變形的溫度限界盡可能接近刷毛載體10的正面42,固持器34可配設主動冷卻器。
第3圖以通冷卻液的冷卻通道210象徵性圖示此冷卻器。冷卻通道210連接至冷卻水迴路,該冷卻水迴路將較佳低於20℃、特定言之甚至低於10℃的冷水泵送穿過固持器34。由此,背面206在施加壓力期間變得溫熱,最高達25℃。刷毛載體10連接正面42與背面206的側面亦可在固持器34中得到足夠程度的冷卻,以防止變形並且保持在能引起變形及形變的相應溫度以下。
在規定的作用時間之後,將固持器34與匣20再度分離以從容置開孔26中拉出刷毛束24。無需進行後處理,意即,不必對刷毛載體10進行其他的成形處理。
然而,上述分離較佳並非一步完成,而是在分離過程中設有休止階段。為此,將工具件(即匣20)與固持器34最低限度地相互分開,以便在正面42與工具件(即匣20)的頂面之間形成大於等於0.5 mm的較小通風間隙228(參見第5A圖)。當在高度上達到此規定的通風間隙228時,該距離在該時長為至少1秒、特定言之至少1.5秒的休止階段中較佳保持恆定。
在此休止階段中,視情況亦可透過通風間隙228向刷毛載體10的正面吹送冷卻空氣以冷卻該正面。
在此休止階段中,如第5A圖所圖示,刷毛停留在容置開孔26中。錨定開孔經塑形的區域在休止階段得到穩定,使得毛束的刷毛相互平行且整齊定向。
在休止階段後將該設備分離,以便能取出成品刷毛載體。
為精確控制相應的運動與溫度,該設備具有控制器51,該控制器51不僅用於控制加熱溫度,亦用於控制所施加的壓力及運動過程。加熱器30亦可由同一控制器51控制。
若刷毛載體材料為一種玻璃轉移溫度不超過環境溫度的材料,如某些類型的聚丙烯,則可取消刷毛載體的加熱,但此並非是必須的。最低限度地加熱至勉強超過玻璃轉移溫度,但仍遠低於熔化溫度,在此亦可能是有益的。若此類刷毛載體材料不必加熱或未加熱,則僅藉由在前述作用時間內施加前述壓力來封閉錨定開孔12。在此情況下,可以使用不帶加熱器的匣20,或者使用帶加熱器的匣,但不啟動加熱器。
以下與刷毛載體材料無關:在匣20相對於固持器34且因此相對於刷毛載體10的進給運動(部件的相對運動係指,該等部件中的一者或二者可朝另一部件方向移行)中,壓力及時間控制的進給運動及(或)壓力及行程控制的進給運動可為有益的。
以下尤為有益:在進給運動的第一階段中,將邊緣50或整個正面42加熱至一溫度,該溫度高於一極限溫度。若刷毛載體材料具有超過300°K的玻璃轉移溫度,則此極限溫度比刷毛載體材料以℃計算的玻璃轉移溫度低60%,特定言之低80%。但該極限溫度較佳為玻璃轉移溫度,至多比以℃計算的玻璃轉移溫度高20%。在進給運動接下來的第二階段中,使邊緣50變形並且使邊緣50壓抵刷毛。
作為替代方案,若刷毛載體的正面及背面被接觸且因此被軸向壓縮,則以恆定的較低速度完成進給運動,並且匣20與固持器34相向超程移行而硬停止。
在第5圖所圖示的實施方式中,材料在閉合狀態下亦在邊緣50區域壓抵刷毛,使得刷毛與邊緣50之間不存在間隙。
匣20的裝配可以如第1a圖所圖示直接藉由刷毛分離器而實現,或是藉由第6圖中所圖示的另一變型而實現。在此,首先為具有大量容置開孔的盒60裝填刷毛束。接著,此盒亦可用來存放被分離出的刷毛束,直至該等刷毛束最終例如被可動銷針62直接壓入匣20。
作為替代方案,在盒60與匣20之間亦可存在致偏板64,該致偏板具有傾斜的運送開孔66,以用於穿過該致偏板的刷毛束24。舉例而言,當需要刷子包含不同厚度的刷毛束時,亦可藉由第6圖中左部所圖示的會合運送開孔66將數個刷毛束24合併成一較大的刷毛束。當然,該匣亦可進一步具有傾斜延伸的容置開孔26,因為有些刷子的刷毛束並非垂直於正面42而呈圓柱狀延伸,而是傾斜於該正面42佈置。此時的錨定亦如圖式中所圖示。作為替代方案,錨定開孔12當然亦可針對此等傾斜定向的刷毛束24而輕微傾斜或呈錐形,或者如第7圖所圖示,僅在刷毛束24朝錨定開孔12傾斜的一側之區域呈錐形。這表示,容置開孔26可具有不同傾斜的邊緣部分。
在根據第7圖的實施方式中,設置錨定開孔12的傾斜於、特別是平行於傾斜的容置開孔26延伸的邊緣段80,並且設置與該邊緣段80相對的邊緣段81。在所圖示的實施方式中,邊緣段81垂直於刷毛載體10的正面而延伸。然而替代地,如虛線所示,邊緣段81亦可同樣傾斜地延伸,可能與邊緣段80的傾斜度不同。
在從屬於本發明設備的射出成型站上以包含射出成型半模100及102的射出成型模具(如在第8圖與第10圖中所圖示的成型模具的兩個變型)製造刷毛載體10。如前所述,此射出成型站在時間及(或)空間上設於前述用於為刷毛載體10塞孔的站前面。射出成型站形成刷毛載體射出成型設備。射出成型半模100及102之間形成腔穴104,液態塑膠被射入該腔穴以製造刷毛載體10。在以往所使用的射出成型站中,射出成型半模100配設銷針狀主動滑塊,該等滑塊穿過射出成型半模100伸入腔穴104並在射出成型模具打開之前被拔出,與之相比,此變型所提供之解決方案則簡單得多。具體而言,此變型係在射出成型半模100上不可動地安裝一或數個具有任意橫截面的一體成形的銷106,該等銷106自由伸入腔穴104。而後,該等銷106產生錨定開孔12。錨定開孔12的深度遠小於以往利用錨技術塞孔而製成的刷毛載體。作為替代方案,射出成型半模100的底部可具有活動嵌件107(參見第10圖中的虛線),延長部106位於該嵌件上。在射出成型之後,將嵌件107向下拉入射出成型半模中的凹陷以方便脫模,使得延長部亦被拉出以射出成型方式形成的錨定開孔12,藉此簡化接下來的取出刷毛載體10之操作。
在第10圖中,在右側銷106上可以看到,該銷106可用於製造如第7圖和第8圖所圖示的傾斜延伸的開孔12。
在一體成形射出成型半模(參見第10圖)的情況下,其中一個部件限定了腔穴的整個內側,射出成型半模稱為射出成型半模部分。
具有8),該等銷106位於該8)上,該等銷106例如一體成形地設置於該8)上。嵌件107較佳包含製造錨定開孔12所需的所有銷106。在射出成型之後,將嵌件107向下拉入射出成型半模中的凹陷以方便脫模,使得銷106被拉出以射出成型方式形成的錨定開孔12,藉此簡化接下來的取出或移除刷毛載體10之操作。
在這種情況下,射出成型半模100包括第一射出成型半模部分101,該第一射出成型半模部分101限定除了嵌件的區域之外的整個下半模100。此外,射出成型半模100包括容納在第一部分101中的與該嵌件107互補的開孔中的嵌件107,該嵌件107形成第二射出成型半模部分。嵌件107相對於射出成型半模100的第一部分101朝毛束載體方向以及遠離毛束載體可移動地安裝。在第一部分101和嵌件107之間較佳沒有提供液體塑膠可注入的間隙。
在第10圖中,在右側延長部106上可以看到,該延長部106可用於製造如第7圖所圖示的傾斜延伸的開孔12。銷106可具有傾斜於嵌件107的調整方向延伸的至少一個邊緣段(見第10圖中的雙箭頭)。
嵌件107較佳限定刷頭正面的整個區域。藉由嵌件107可以不費力地製造刷子,該等刷子包含相同的刷毛載體10,但是包含不同的開孔圖案和不同的刷毛束模式。
在根據第8a圖的變型中,所有銷106一體地形成在嵌件107上,該嵌件107限定了射出成型半模部分。在根據第8b圖的變型中,射出成型半模部分實施為由多個部分組成,因為該射出成型半模部分包括具有多個孔302和插入在孔302中的嵌件304的基部300。該等嵌件304具有基座306,該等嵌件304藉由基座306封閉基部300中的相應孔。相應的銷106從基座306突出。這個變型更容易製造。
在製造刷毛載體10時重要的是:必要時,在正面42和錨定開孔12的內側40之間的所謂的過渡邊緣320(參見第14圖)被倒角。
在第14圖中可以看出,不是所有的過渡邊緣320都需要包含這樣的倒角322。
在第15圖的截面圖中,倒角322被部分放大示出。在放大視圖中,陰影面K象徵性地圖示過渡邊緣320由於倒角322而不再具有的材料。作為比較線,此處設置了正面42的延續(亦稱為包絡323)和線324,該線324圖示內側40直到包絡的線性延續。
倒角322可從錨定開孔12到錨定開孔12具有不同的橫截面,例如在第15圖中的放大視圖中所圖示。或者,如第18圖所圖示,倒角322可沿著過渡邊緣320的周邊具有不同的橫截面。此處,例如在第18圖中,相同倒角322的部分330比部分332更陡峭地倒角。
倒角322可以沿著過渡邊緣的整個周圍延伸或僅在部分區域上延伸。例如,從第15圖中的錨定開孔12'可以看出,過渡邊緣320的左側包含倒角322,而右側沒有倒角,使得在此區域中,內側40與正面42成直角延伸並與該正面42相遇,以形成急劇的過渡邊緣。
當沿著過渡邊緣320的周圍在倒角322中存在不同的橫截面,該等橫截面可從錨定開孔12的相同的軸向深度開始,該深度係從鄰接倒角322的正面42所測量或是正面42的相鄰部分的深度。
如第15圖中的兩個中間放大圖所圖示,倒角322可以藉由倒圓形成,特別是半徑或倒棱,
倒角322僅存在於錨定開孔12的入口處,亦即過渡邊緣320的區域中並且幾乎不延伸至錨定開孔12中。從鄰接倒角322的正面42測量,倒角322在錨定開孔12中延伸最多0.5 mm,特別是最多0.35 mm並且至少0.1 mm。
倒角322的徑向寬度尤其是至少0.1 mm,最大0.5 mm,特別是最大0.35 mm。
如參照第15圖(但也參照第14圖),即使在相鄰的錨定開孔之間非常薄的連接片340的情況下,該連接片340也突伸至刷毛載體10的正面42並形成該正面的一部分。亦即,連接片突伸至正面42的包絡(若該正面形成凸出或凹入),或如果該正面42是平的,則突伸至正面42的平面而不突出超過該平面。
由於錨定開孔12和正面42以及倒角322全部藉由射出成型所形成,因此相關聯的射出成型半模部分在銷106與射出成型半模部分的底面(端面)之間的過渡部處具有與相關聯倒角322互補的倒角342。倒角322的上述較佳尺寸也對應於倒角342的相應尺寸。
在根據第8b圖的實施方式中,底部(端面)也部分地由嵌件形成,更精確地說是形成在基座306中。因此,倒角342完全形成在嵌件304中。
當將刷毛束24、24'推入相關聯的錨定開孔中時,增厚固定端不接觸倒角322,這是由於為此目的,匣20中的容置開孔很好地對準錨定開孔12。
當變形時,倒角322形成用於材料的另外的緩衝空間或容置空間,該材料被壓縮並且使錨定開孔12在該錨定開孔12之出口處變窄。
在第16圖中可以看出,刷毛束24以直角插入,或者像刷毛束24'一樣傾斜於正面42地插入。在傾斜刷毛束24'中,倒角322在過渡邊緣的靠近刷毛束24'之側比在過渡邊緣的其餘周圍處形成得更大。在所示狀況下,在遠離刷毛束24的(右)側上甚至不存在倒角,並且在周圍的剩餘部分中,在過渡邊緣320上存在倒角322。
在第17圖中,可以詳細看到已經錨固的刷毛束24。
在第17圖中,相應的匣20已經使正面42的區域中的刷毛載體10的材料變形,使得刷毛載體10的總厚度減小。
材料部分地閉合錨定開孔12(如瓶頸),並且就此可壓靠外部刷毛束24(參見第17圖左半部)或者可以稍微遠離外部刷毛束24(參見第17圖右半部)。然而,向內移動的材料不會進入匣20中的容置開孔與刷毛束24外侧之間的間隙350。因此,沒有材料從錨定開孔12移出而突出於正面42。
較佳地,如第14圖所示,在變形之前,沒有錨定開孔12具有突出於正面的凸起。亦即,必須藉由減少刷毛載體10的背面206與正面42之間的厚度,來提供用於封閉錨定開孔12的整個材料。
第9圖圖示關於如何實施刷毛載體10的各種變型。不僅可設置渾圓形或橢圓形錨定開孔12,而是可設計任意形狀。例如可實現長條形、X形、C形錨定開孔或採用任意其他設計的錨定開孔。為該等較大的錨定開孔裝配由數個被分離出的刷毛束所組成之刷毛束,熔化該等刷毛束的末端以將該等刷毛束連接成一較大的刷毛束。此等較大的刷毛束形成相應的壁狀刷毛結構。
需要強調的是,本發明的設備及本發明的方法不僅可應用於數個刷毛束,亦可應用於僅一個刷毛束,例如用以製造刷毛筆,並且可將一個刷毛或單個刷毛固定於刷毛載體。
意即,一般而言,錨定開孔12並非必須僅用於容置並固定刷毛束,確切來說,由任意彈性塑膠製成且形狀任意的單個預製刷毛皆能以前文結合刷毛束所描述的方式得到精確容置與固定。此等刷毛可呈板狀且可例如被送入長條形錨定開孔12並透過錨定開孔12的邊緣塑形被嵌設於該錨定開孔12中。C形錨定開孔12例如可供橫截面呈C形、預先以射出成型方式形成的清潔元件作為單個刷毛插入。此外,由大量刷毛24’組成的刷毛束24當然亦可被插入刷毛載體10。單個刷毛24’例如亦可位於若干刷毛束24中間,或者反過來將單個或數個刷毛束24包圍。
需要強調的是,聯繫刷毛束所闡述的前述特徵亦可適用於較大的單個刷毛。以下僅為舉例說明:將傾斜於刷毛載體10延伸的板狀刷毛插入並錨定於第7圖中所圖示的傾斜錨定開孔12。單個刷毛亦可具有錨定末端32,長條形的其餘部分彎曲凸出於該錨定末端32,使得該單個刷毛可被推入第4圖中所圖示的柱形錨定開孔12,但位於錨定開孔12外部的刷毛傾斜延伸。
單個的、單獨製成的一個刷毛24’或數個刷毛24’較佳與刷毛束24同時透過錨定開孔12的相應邊緣之塑形而被固定於刷毛載體10。作為替代方案,可為不同的刷毛或刷毛束實施數個單獨的、依次進行的塑形操作。其中,由於該等刷毛或刷毛束係由不同材料構成,視情況亦可藉由該或該等經加熱的工具件施加不同的壓力及(或)溫度。
作為前述變型的補充或替代方案,可例如在刷毛載體10的邊緣以射出成型方式形成彈性清潔元件108。該等清潔元件108並非是預製的,但該等清潔元件同樣在正面凸出於刷毛載體10並用於按摩牙齦。
為此,刷毛載體10可例如在邊緣上具有可供以射出成型方式形成清潔元件108的孔洞或邊緣槽隙。此外亦可用較軟的塑膠包封刷毛載體10的背面,此點在刷子中愈來愈常見。
在後一種情況下,清潔元件108適於一體銜接由較軟塑膠構成的該背面層。如第9圖中的上半部所圖示(該上半部圖示一項關於下半部的變型),由較軟塑膠構成的此背面層亦可形成一種包圍刷毛載體10的較硬塑膠的框架,以例如起減振器作用。
另一變型為:刷毛載體10(在此為牙刷頭部)透過由較軟塑膠構成的鉸鏈110耦接刷體頸部。
以下一般性適用於所有變型:該刷毛載體可為一薄片以作為未來刷體的一部分或整個刷體。舉例而言,該刷毛載體亦可為多組分射出成型件,當完成刷毛嵌設時,該多組分射出成型件已形成成品刷體。然而,反過來亦可在接下來將形成刷毛載體之刷體的一個部分中嵌設刷毛,而後再將此已裝上刷毛的刷毛載體作後續的擠壓包封處理。
據此,該射出成型站亦可實施為多組分射出成型站,或者可設置數個射出成型站,在此情況下,用於錨定刷毛的站位於該等射出成型站之間。
清潔元件108及(或)由彈性材料構成且橫截面形狀任意的單個預製刷毛較佳至少以與刷毛束相同的程度向前延伸,然而,清潔元件108及(或)由彈性材料構成且橫截面形狀任意的單個預製刷毛亦可凸出於該刷毛束或長度小於該刷毛束。
如第11圖所圖示,如前所述,不僅刷毛束24藉由固定端上的增厚部32插入錨定開孔12並透過邊緣塑形而錨定於該錨定開孔12中,單個預製刷毛24’(以側視圖及橫截面觀之皆形狀任意)亦可藉由前述方法及前述設備而無錨嵌設於刷毛載體中。刷毛24’係用彈性材料,特別是TPE,以射出成型方式形成。
刷毛24’在該刷毛24’凸出於刷毛載體10的區段中具有最大壁厚d(在橫截面中測得),該最大壁厚d大於0.6 mm,特定言之大於0.9 mm。
此外,刷毛24’可以或應當具有增厚固定端32’,該固定端32的高度小於對應錨定開孔12的深度,使得向內塑形的邊緣包圍固定端32’以達到形狀配合固持效果。固定端32’例如為扁平柱體,該等扁平柱體的形狀與錨定開孔12的形狀相匹配。固定端32’的外形尺寸與錨定開孔12的橫截面適配,使得插入時,固定端32’與錨定開孔12的壁部之間在發生塑形之前存在側向間隙。
固定端32’可由不同於刷毛24’的其餘部分之材料構成,例如比刷毛24’的其餘部分更硬的材料。舉例而言,固定端32’由聚丙烯構成。亦可僅刷毛24’的芯部由較硬材料構成,在此情況下,接著用較軟材料包封該芯部。因此可採用由較硬材料構成的盤體,該盤體形成整個固定端32’或固定端32’的芯部。
如第12圖左部所圖示,形成該芯部的盤體112同樣可具有一體形成於該盤體上112的延長部114,該延長部伸入刷毛24’將會位於刷毛載體10外部的部分中。
第12圖右部圖示刷毛24’的一項變型,該刷毛24’具有由硬塑膠構成的固定端32’以及以射出成型方式形成於該固定端32’上且由較軟塑膠構成的區段118。
第12圖中所圖示的單個刷毛24’一端漸尖,此點不應理解為限制性的。
第13圖圖示包含各種站的完整設備。需要強調的是,本發明的設備不必具有下文所述的所有站。
特定言之,參照前述圖式,特別是聯繫第1圖所說明的所有變型及細節,無論是例如冷卻、通風等等,以及如前述溫度、溫度範圍、時間及所用材料在內,皆亦可在此實施方式中單獨或組合實現。
在站A上分離出刷毛或刷毛束並進一步運送該刷毛或刷毛束。左圖圖示所謂的纖維盒120,毛束分離器122從該纖維盒120中成束取出可以機械或化學方式被削尖的成品刷毛。
該等刷毛束24被運送裝置運送至站B,在該站B上,刷毛束24視情況已變成最終的毛束幾何形狀及未來刷子的孔型。
舉例而言,將刷毛束24推入特別為板體形式之第一中間匣124。而後藉由挺桿126將刷毛束24透過中間匣124推入另一板體128,在該板體128中,視情況存在塑形或致偏開孔130或用於將數個刷毛束24合併成同一個較大刷毛束或者用於使刷毛束24傾斜定向的開孔132。
接著將刷毛束24進一步推入匣20。而後在匣20中較佳實現未來刷子的孔洞幾何形狀,但此並非是必須的,下文還將對此予以說明。
然而,視情況亦可省去板體128及(或)中間匣124,使得刷毛束24被直接送入匣20。所有這些皆取決於期望的最終毛束分佈或毛束幾何形狀以及成品刷子的孔型。
完成分離後,可藉由滑塊或第2圖中所圖示的挺桿126以機械方式將刷毛束24送入站B上的第一中間匣124及(或)匣20。在站A上,左部第二張圖圖示另一替代方案:藉由內部被施加過壓或負壓的管件或軟管134,將被分離出的刷毛束送入中間匣124或匣20。
不管為刷毛束使用何種運送手段,該等刷毛束皆能單個依次、成組依次或全部同時被提供及(或)被推入匣20。
站A上的第三替代方案圖示一個由若干平行細絲組成的被捲繞的股136。股136捲繞在捲筒138上且連續從該捲筒138上展開。股136的末端被插入中間匣124或匣20上的開孔且接著被切斷。切斷該股的末端後,形成經定尺剪切的刷毛束24。而後,例如藉由可移行的X-Y台,一方面使得捲軸或該股容置在活動導引器中的末端相對於匣20或中間匣124移動,或者另一方面使得匣20或中間匣124相對於該股的末端移動,從而依次裝填匣20或中間匣124上的所有開孔。此外,亦可使得數個捲軸或股相對於匣20或中間匣124運動。接著,將完成裝填的匣20或中間匣124運離此站並送入站B或直接送入站C。在站B上,挺桿126將刷毛束24壓入匣20。
為了省去X-Y台,亦可將同時來自數個捲筒138的股送入匣20或中間匣124上的開孔,而後切斷該等股。
站C為所謂的造型站。刷毛束24在此軸向移動,使得未來用以形成刷子的毛束末端位於一平面內,或者更一般而言,終止於一任意的預定面內。
在圖示實施方式中規定一波浪形狀,因此,將具有互補波浪形狀的擋板140與匣20隔開。而後,藉由一較佳具有與擋板140的表面互補之形狀的壓板142將刷毛束24向下壓,直至所有毛束末端皆貼靠於擋板140。
然而,若在站B上已能藉由合適的不同長度或同等長度之挺桿126而實現期望造型,則視情況亦可省去站C。兩項變型亦可相互混合,具體方式為:在站B上藉由不同長度的挺桿126進行所謂的預造型,而後在站C上藉由擋板140進行精細造型。
站D為一切割站,在此站D上切斷刷毛束的後端,以便在接下來的站上以最佳效果熔化毛束末端。藉由刀片144以機械方式或者藉由熱線146以熱的方式,在相當接近於匣20之處將可能以不同程度凸出於匣20背面的刷毛束24切斷。若使用機械刀片144,則匣20視情況亦可起對配刀片之作用。在此情況下,切斷後尚將刷毛束24略微頂出匣20背面,使得該等刷毛束輕微凸出於該匣20。
若毛束末端在站B或站C後已整齊地凸出於匣20背面,則可視情況而省去站D。此點尤適用於以下情形:正面毛束末端應當終止於一平面。
而後在站E上熔化刷毛束24的凸出區段,使得一個毛束中的所有細絲皆透過由此形成的蘑菇狀增厚毛束末端而相互連接。透過凸出於匣20背面之細絲的材料量來控制毛束末端的厚度。藉此亦可設定毛束末端的幾何形狀。
該熔化操作可藉由經加熱的沖頭148而實現,該沖頭148可接觸毛束末端或者可與該等毛束末端保持距離,從而利用輻射熱(特別是利用紅外光)熔化細絲。作為替代方案,亦可藉由熱空氣完成熔化。重要的是,針對所形成的刷毛束,總是僅產生唯一一個對應增厚部,因為僅那些未來亦應當被固定於同一錨定開孔中的細絲應透過熔化而相互連接。如前所述,此處可視情況而冷卻增厚部32。
在接下來的站F上,將刷毛束以增厚固定端朝前的方式推入刷毛載體10的錨定開孔12,並以前述方式將該等刷毛束壓緊在該錨定開孔12中。此推入可同時、依序或分組依序進行。
另一變型為:設有包含相應通道的致偏板,將刷毛束24以增厚固定端朝前的方式推入該致偏板,再將該等刷毛束進一步推入刷毛載體的錨定開孔。此變型適用於以下情形:在該匣中尚未完全實現刷子的未來孔型或刷毛束24的定向。
可任意在每個站上提供前述單獨製成的單個刷毛24’,即提供給匣20,或是先提供給刷毛載體10。
例如藉由至少一驅動器,例如電動馬達240(參見第1f圖),視情況在中間連接一傳動件如主軸螺母242之情況下,將壓力較佳施加於固持器34。當然,此點適用於所有實施方式。
該電動馬達特別為伺服馬達。
一般而言,藉由一個驅動器亦可同時使數個刷毛載體10變形,以便將該至少一刷毛或該至少一刷毛束24固持於錨定開孔中。為此,固持器34具有數個形狀與刷毛載體互補的凹槽38。
為提高成品刷子產量,特定言之設有數個並置驅動器,該等驅動器複又驅動數個固持器34,該等固持器34複又容置數個刷毛載體10。
控制器51相應採用程式化設計,以便在該設備中實施前述方法。
藉由本發明的設備及本發明的方法可將超長超薄的刷毛束錨定於刷毛載體中。本發明提供裝有刷毛束的刷毛載體,其中刷毛束的長度超過8 mm,寬度小於2 mm,特定言之小於1 mm。
在上述如此之大的邊緣長度下,錨定開孔的相應邊緣並非必須以同等程度向內變形。結果表明,設置若干以較大程度向內朝錨定開孔方向變形的懸凸邊緣段,且該等邊緣段與以較小程度向內變形的邊緣段交替分佈,即足夠。
10‧‧‧刷毛載體
12‧‧‧錨定開孔
14‧‧‧裝配站
16‧‧‧熔化站
18‧‧‧錨定站
20‧‧‧匣
22‧‧‧端面
24‧‧‧刷毛束
24’‧‧‧刷毛
26‧‧‧容置開孔
28‧‧‧後端
30‧‧‧加熱裝置
32‧‧‧增厚部,錨定末端
32’‧‧‧固定端
34‧‧‧固持器
36‧‧‧端面
38‧‧‧凹槽
39‧‧‧電阻加熱器
40‧‧‧內側邊緣
41‧‧‧電連接接點
42‧‧‧正面
44‧‧‧底板
50‧‧‧邊緣
51‧‧‧控制器
60‧‧‧盒
62‧‧‧銷針
64‧‧‧致偏板
66‧‧‧運送開孔
80‧‧‧邊緣段
81‧‧‧邊緣段
100‧‧‧射出成型半模
101‧‧‧第一射出成型半模部分
102‧‧‧射出成型半模
104‧‧‧腔穴
106‧‧‧銷
107‧‧‧嵌件
108‧‧‧清潔元件
110‧‧‧鉸鏈
112‧‧‧盤體
114‧‧‧延長部
118‧‧‧區段
120‧‧‧纖維盒
122‧‧‧毛束分離器
124‧‧‧第一中間匣
126‧‧‧挺桿
128‧‧‧板體
130‧‧‧塑形或致偏開孔
132‧‧‧開孔
134‧‧‧軟管
136‧‧‧股
138‧‧‧捲筒
140‧‧‧擋板
142‧‧‧壓板
144‧‧‧刀片
146‧‧‧熱線
148‧‧‧沖頭
200‧‧‧凹陷
202‧‧‧底部
206‧‧‧背面
208‧‧‧底部
210‧‧‧冷卻通道
212‧‧‧側面
214‧‧‧冷氣流
218‧‧‧邊緣
220‧‧‧區段
228‧‧‧通風間隙
240‧‧‧電動馬達
242‧‧‧主軸螺母
300‧‧‧基部
302‧‧‧孔
304‧‧‧嵌件
306‧‧‧基座
320‧‧‧過渡邊緣
322‧‧‧倒角
323‧‧‧包絡
324‧‧‧線
330‧‧‧部分
332‧‧‧部分
340‧‧‧連接片
342‧‧‧倒角
350‧‧‧間隙
A‧‧‧縱向
d‧‧‧最大壁厚
D‧‧‧總厚度
D1‧‧‧直徑
D2‧‧‧直徑
D3‧‧‧直徑
t‧‧‧深度
T‧‧‧深度
Y‧‧‧箭頭
Z‧‧‧深度
K‧‧‧陰影面
下面結合所附圖式說明本發明進一步的特徵與優點。圖式中:
第1a圖至第1g圖圖示本發明方法接續實施之各種步驟的透視俯視圖及透視底視圖,二者亦圖示本發明的設備;
第2圖圖示第1e圖中錨定站的透視底視圖的放大視圖;
第3圖圖示第1e圖及第1f圖中所圖示之錨定站在匣與刷毛載體做相向運動之前的橫截面視圖;
第4圖圖示第3圖中所圖示之站在匣與刷毛載體第一次接觸時的相應視圖;
第5與5A圖圖示第3圖中所圖示之錨定站在進給運動結束以及作用時間終止後、即將分離及打開該站時的相應視圖;
第6圖圖示替代性裝配站的截面圖;
第7圖圖示第3圖中所圖示之錨定站的截面圖,在該錨定站上處理斜置刷毛束;
第8圖圖示射出成型模具的第一實施方式和根據本發明的射出成型半模部分的截面圖,該射出成型半模部分用於射出成型在根據本發明的方法中以及在根據本發明的設備中使用的刷毛載體;
第8a圖圖示根據第一變型的第8圖中由X表示的區域的放大細節圖;
第8b圖圖示根據第二變型的第8圖中由X表示的區域的放大細節圖;
第9圖圖示本發明所產生之刷毛載體的正視圖;
第10圖圖示另一射出成型模具和另一根據本發明的射出成型半模部分,該射出成型半模部分用於射出成型在根據本發明的方法中以及在根據本發明的設備中使用的刷毛載體;
第11圖圖示插入刷毛束及(或)單個彈性刷毛時的刷毛載體截面圖;
第12圖圖示本發明所使用之單個預製刷毛的變型;
第13圖圖示本發明方法及本發明設備的變型;
第14圖圖示在根據本發明的射出成型半模部分中生產的刷毛載體的透視圖,該刷毛載體用於執行根據本發明之方法;
第15圖圖示根據圖14的刷毛載體的放大截面圖,
第16圖圖示根據第14圖的刷毛載體在插入刷毛束之後以及在塑形刷毛束之前的放大剖面圖,其中為了簡單起見未圖示匣;
第17圖圖示刷毛束和周圍刷毛載體在變形之後的相當放大的細節截面圖,其中變形程度不同的刷毛載體在圖式的左側和實際的一半中被示出為變型;以及
第18圖圖示根據另一變型的在根據本發明的射出成型半模部分中生產的刷毛載體的放大透視俯視圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (25)

  1. 一種用於製造一刷子的方法,該刷子包含:由熱塑性塑膠構成的一刷毛載體,該刷毛載體具有一正面及一背面以及至少一錨定開孔,將由熱塑性塑膠構成的包含一增厚固定端的至少一刷毛插入並無錨錨定於該錨定開孔中,使得該刷毛凸出於該刷毛載體的該正面,其中該至少一錨定開孔係藉由一內側所限定,且該至少一錨定開孔在該正面上具有圍繞該錨定開孔的一端側邊緣,其特徵在於以下步驟: a) 提供該刷毛載體,該刷毛載體在該端側邊緣的該區域中具有至該內側的一過渡邊緣,該過渡邊緣在該過渡邊緣的周圍上至少部分地被倒角,其中該錨定開孔和該過渡邊緣在射出成型該刷毛載體時產生,b) 將該至少一刷毛容置於一工具件的該容置開孔中,c) 在該至少一刷毛尚位於該容置開孔期間,藉由該至少一刷毛的增厚固定端將該至少一刷毛推入該刷毛載體中在製造該刷毛載體時所形成的該錨定開孔,d) 減小該工具件到該刷毛載體的該距離,使得該工具件接觸該刷毛載體,e) 使該刷毛載體的該正面達到一溫度,該溫度低於該刷毛材料及(或)該刷毛載體材料的該熔化溫度,特定言之最高為該刷毛材料及(或)該刷毛載體材料以℃計算之相應熔化溫度的85%,f) 該工具件施加一壓力於經加熱之該刷毛載體,並且至少在圍繞該錨定開孔的該端側邊緣區域內,在減小該錨定開孔的該橫截面之情況下,使該刷毛載體如以下方式變形:使該至少一刷毛嵌設並錨定於該錨定開孔中,其中在該邊緣及該內側之區域中該刷毛載體的材料被側向壓入該錨定開孔中且被壓入該過渡邊緣的區域中,且壓抵該至少一刷毛,以及g) 增大該工具件到該刷毛載體的該距離,以便從該容置開孔中拉出該至少一刷毛。
  2. 如請求項1所述之方法,其中該倒角沿著該過渡邊緣的整個該周圍延伸。
  3. 如請求項2所述之方法,其中該倒角沿著該過渡邊緣的整個該周圍具有相同的橫截面。
  4. 如請求項2所述之方法,其中該倒角沿著該過渡邊緣的該周圍具有不同的橫截面。
  5. 如請求項4所述之方法,其中該倒角沿著該過渡邊緣的該周圍具有不同的橫截面,該等橫截面從該錨定開孔的相同的軸向深度開始,該深度係從該刷毛載體的鄰接該倒角的該正面所測量。
  6. 如上述請求項之任一者所述之方法,其中該倒角在該錨定開孔中開始於至少0.1 mm且最多0.5 mm,特別是最多0.35 mm之深度,該深度係離該刷毛載體的鄰接該倒角的該正面之深度。
  7. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中該倒角具有至少0.1 mm且最多0.5 mm,特別是最多0.35 mm之一徑向寬度。
  8. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中該倒角在橫截面上至少部分地藉由一倒棱和(或)一弧,特別是一半徑所形成。
  9. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中相鄰的錨定開孔由一連接片分隔開,該連接片至少朝該等錨定開孔之一者設置有該倒角,其中該連接片突伸至該刷毛載體的該正面並形成該正面的一部分。
  10. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中該刷毛載體的該正面係一平面或一凸出或凹入的曲面。
  11. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中設置多個錨定開孔,其中至少一些錨定開孔各自具有一倒角,且該等錨定開孔的該等倒角各自不同。
  12. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中該刷毛載體的至少一錨定開孔在圍繞該錨定開孔的該端側邊緣的區域中,在該橫截面上僅至多減小到該增厚度固定端的起始處,特別是至最大1 mm的一深度。
  13. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中該刷毛載體被依以下方式壓縮:在該邊緣及該內側之區域中該刷毛載體的材料被側向壓入該錨定開孔中且被壓入該過渡邊緣的區域中,而不向外突出超過由該刷毛載體的該正面形成的包絡(Umhüllende)。
  14. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中該增厚固定端具有一倒圓或斜切底面,該增厚固定端藉由該底面事先被引入該錨定開孔中。
  15. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中,該至少一刷毛束以如下方式藉由該至少一刷毛束之增厚固定端事先被推入該錨定開孔中:該增厚固定端不接觸該錨定開孔的該倒角。
  16. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中,該增厚固定端的該等側向尺寸比各相關聯的錨定開孔的在該錨定開孔的該底部的該區域中的該等側向尺寸小。
  17. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中,該刷毛載體連同該至少一錨定開孔被射出成型,且該至少一錨定開孔包含帶有一脫模斜角的一內側,用於在射出成型之後脫模。
  18. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中,該刷毛或該刷毛束傾斜於該正面插入該錨定開孔中,且該倒角在該過渡邊緣的靠近該刷毛或該刷毛束之該側上比在該過渡邊緣的其餘周圍處形成得更大,或者其中在遠離該刷毛或該刷毛束之該側上不存在倒角且在該周圍的其餘部份中在該過渡邊緣上存在一倒角。
  19. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中,當該壓力施加於該刷毛載體上時,該刷毛載體的該背面被主動冷卻。
  20. 如請求項1至5中任一者所述之方法,其中該刷毛載體具有多個錨定開孔,且該等錨定開孔的該等邊緣上沒有一凸起,該凸起突出於該刷毛載體的該正面。
  21. 一種用於實施如上述請求項中任一項所述之方法以製造一刷子的設備,該刷子包含至少一刷毛或至少一刷毛束,該刷子具有一刷毛載體,該刷毛載體具有至少一用於該至少一刷毛或該至少一刷毛束的錨定開孔,其特徵在於:該設備包含多個站,包括用於生產該刷毛載體的一射出成型站和用於將該至少一刷毛固定在該刷毛載體中的一較後的錨定站,其中在該射出成型站上存在一射出成型半模部分,該射出成型半模部份具有至少一伸入一射出成型腔穴的銷,該銷形成該射出成型半模部分的一部分,且該銷產生構建為盲孔的該錨定開孔,其中該銷從該射出成型半模部分的一底面伸出,且其中在該底面至該銷的該過渡部處建構有一倒角,該倒角用於在該刷毛載體上在該過渡邊緣的區域中形成該互補倒角,且其中該設備包含一工具件,該工具件具有用於該至少一刷毛或該至少一刷毛束的至少一容置開孔,其中該容置開孔的出口位於該工具件面對該刷毛載體的該端面上,且其中該工具件具有至少加熱該端面的區段之一加熱器,該加熱器經構建且經控制而使得該端面被加熱至最高140℃、特定言之最高130℃的一溫度。
  22. 如請求項21所述之設備,其中該設備經構建而使得該工具件可向該刷毛載體施加至少200 bar、較佳至少400 bar之一壓力。
  23. 如請求項21或22所述之設備,其中該射出成型半模部分上的該倒角在該銷與該底面之間的該過渡部處具有一軸向長度與一徑向寬度,該軸向長度從至少0.1 mm至最多0.5 mm,特別是最多0.35 mm,該徑向寬度從至少0.1 mm至最多0.35 mm。
  24. 一種用於根據請求項21至23中任一者所述之設備的射出成型半模部分,用於產生用於實施根據請求項1至20中任一者所述之方法的一刷毛載體,其特徵在於:該射出成型半模部分具有至少一個突出到一射出成型腔穴中的銷,該銷形成該射出成型半模的一部分,且該銷產生構建為盲孔的該錨定開孔,其中該銷從該射出成型半模部分的底面突出,且其中在該底面至該銷的該過渡部處建構有一倒角,該倒角用於在該刷毛載體上在該過渡邊緣的區域中形成該互補倒角,其中該射出成型半模部分上的該倒角在該銷與該底面之間的該過渡部處具有一軸向長度與一徑向寬度,該軸向長度從至少0.1 mm至最多0.5 mm,特別是最多0.35 mm,該徑向寬度從至少0.1 mm至最多0.35 mm。
  25. 如請求項24所述之射出成型半模部分,其中,該射出成型半模部分具有製造成單獨部件的一嵌件,該嵌件伸入其餘的該射出成型半模部分的一孔中且以自由端突出於該正面並因此形成該銷。
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