TWI820306B - 製造刷子的方法以及用於執行該方法的刷毛載體和料匣 - Google Patents
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Abstract
一種用於製造刷子的方法提供：一件式的、注塑成型的刷毛載體(10)，具有套筒狀的刷毛束容納槽(22)，該等刷毛束容納槽(22)經由細細的連接片(20)連接到中央支承體(18)。此刷毛載體被用軟塑膠(26)包覆成型。在引入刷毛束(24)之後，刷毛束容納槽(22)的前面由於受到熱量和壓力而被壓縮。此外，還介紹了一種用於執行該方法的注塑成型的刷毛載體和料匣。
Description
本發明係關於一種製造刷子的方法，以及一種刷毛載體和一種料匣。
在製造刷子的過程中，特別是製造牙刷，在實際操作中實行使用錨固件固定刷毛束和無錨固件固定刷毛束。本發明僅關於無錨固件的固定。因而，一個預先注塑成型的刷毛載體，在注塑過程中為該刷毛載體開設開口，將刷毛束插入該等開口。在將刷毛束插入開口之前，經由熱作用將刷毛束的刷毛後端熔合在一起。由此則產生一種類似於蘑菇的材料膨脹現象。藉助於熱空氣或者印頭實現單根刷毛的熔化。
由DE 10 2016 107 759 A1已知一種方法，該方法關於一種將刷毛束固定到刷毛載體的新型方式。對此，將刷毛插入到所謂的錨固孔以後，將刷毛載體前面加熱並且施加壓力，因而，圍繞著收納孔的壁在該壁的入口區域會朝前面變形並變窄，於是，刷毛束的膨脹端則在錨固孔內得到固定。將刷毛載體的前部加熱到一溫度，該溫度要低於刷毛材料和(或)刷毛載體材料的熔化溫度，特別是以℃為單位，最高為熔化溫度的85%。作用於刷毛載體的熱量經由工具部分(被稱為料匣或者
穿孔板)引入。在料匣內或者穿孔板內有開口，該等開口收納了刷毛束，該等刷毛束從該等開口被壓入錨固孔內。此方法的優點在於，刷毛束以極耐拔出的狀態保持在刷毛載體中，而無需額外的錨固構件。此外，使得錨固孔在每個刷毛束周圍變窄，於是，在進入錨固孔的過渡處沒有雜質能夠沉降。
本發明採用DE 10 2016 107 759 A1當中所介紹的方法以及當中所描述的溫度和壓力來製造一種刷子，該刷子的刷毛束相對於其它刷毛束具有很高的柔韌性。
對於很多應用，越來越需要單個刷毛束相對於刷毛載體的可移動性。對此，WO 2006/131397 A1展示了一種刷毛載體板，該刷毛載體板安裝於刷毛載體上，經由鉸接支腳可在各個方向上移動。單個刷毛束插入套筒狀的、高彈性的容納槽中，該等容納槽原則上要比刷毛載體還柔軟。該等容納槽應容許刷毛束偏離。
WO 97/20484 A1介紹了一種相似的方法，其中刷毛束同樣是被柔軟的彈性塊所收納，此彈性塊具有套筒狀的延伸部分以及被收納於硬質的刷子載體中。
本發明的目的在於，介紹一種製造刷子的方法，而且該方法的實施簡單又安全，因而刷子品質高，保證刷毛束相對於刷毛載體的彈性和可移動性。
這在根據本發明的方法中經由以下步驟得以解決：
提供一件式、注塑成型的刷毛載體，該刷毛載體帶有套筒狀的、前面開放式的刷毛束容納槽，該等刷毛束容納槽各自經由至少一根連接片銜接到中央支承體，用較軟的塑膠將刷毛載體包覆成型，即是說，用比刷毛載體的塑膠更軟的塑膠，同時嵌入刷毛束容納槽以及填充刷毛束容納槽相互之間的間隙以及刷毛束容納槽和支承體之間的間隙，將刷毛束插入刷毛束容納槽，以及經由加熱和加壓而在刷毛束容納槽的前邊緣處使刷毛束容納槽變形，從而將刷毛束固定於刷毛束容納槽中。
與先前技術相反，根據本發明的方法提供：刷毛束插入由硬塑膠製成的刷毛束容納槽中，即是說，比包覆材料更硬的塑膠。該塑膠藉助於溫度和熱量而變形，以便壓縮和收窄刷毛束容納槽的入口處。套筒狀的刷毛束容納槽僅經由至少一根細細的連接片與中央支承體連接，由此而實現了單個刷毛束相互之間以及單個刷毛束相對於刷毛載體的靈活性。然而，該連接片在使用時無法保持刷毛載體的穩定性。經由採用較軟的塑膠對刷毛載體進行包覆成型，整個完整的刷毛載體於是在整體上變得更加穩定，並且具有光滑、封閉的外表面，但是硬質的刷毛束容納槽仍然可以在軟塑膠中移動。
經由加壓和加熱以實現刷毛束容納槽的變形，正如前述的DE 10 2016 107 759 A1中，在這方面有明確提及。
較佳地，特別是在刷毛載體用較軟的塑膠包覆成型之後，將刷毛束容納槽加熱到一溫度，該溫度以℃為單位，最高為刷毛載體材料熔化溫度的85%。
例如經由受熱的料匣實現加熱，刷毛束收納於該料匣內，並且該刷毛束從該料匣被推入刷毛載體內的刷毛束容納槽。料匣壓抵刷毛束容納槽，並且在前邊緣處變形的同時，加熱該刷毛束容納槽，其中「前」是指刷子的前面，刷毛束自該前面伸出，其中背面，即刷子的反面，通常不帶刷子。
包覆成型的刷毛載體的背面在變形和加熱過程中經由冷卻裝置，較佳地，流體冷卻或者甚至於水冷卻裝置而被主動冷卻。
刷毛載體可以在包覆成型之後具有至少一個到相鄰軟塑膠的暴露部分，該暴露部分尤其是支承體。
經由此暴露部分，可以一方面在包覆成型的刷毛載體的變形過程中實現支撐，而另一方面則是冷卻。較佳地，工具側有互補的容納槽，包塑成型的刷毛載體將被置入該容納槽，而且在該容納槽中得到支撐和冷卻。
關閉工具以及變形重塑套筒狀的刷毛束容納槽之後，該工具較佳地在此位置停留幾秒鐘，此代表預定的停留時間。在工具打開之前，該停留時間應為至少1秒鐘，尤其要至少1.5秒鐘以及(或者)最多3秒鐘。
除了停留時間外，還有一個時間段，工具在該時間段內首先將移至關閉位置一次，並且在該關閉位置熱量
已被引入到刷毛載體上，以及施加壓力至該刷毛載體。自料匣與刷毛載體的第一次接觸直至該料匣與該刷毛載體分離的這整個時間段，被稱為作用時間，其中停留時間則成為子時間段。作用時間較佳為至少4秒，特別是至少5秒。
為了盡可能地保持刷毛束容納槽的柔韌性，而同時又要保持所產生的刷頭光滑，則規定，在背面和在側面的連接片用較軟的塑膠完全包圍並被其覆蓋。另外在前面，連接片也被軟塑膠完全覆蓋，但是刷毛束容納槽在前面從軟塑膠伸出，因而在此處，塑膠就不會在整個深度上都緊貼著刷毛束容納槽，而且在整個深度上穩定該等刷毛束容納槽。
刷毛束容納槽可在背面面對軟塑膠暴露，比如點狀式，為了在變形過程中提供支撐。由此可考慮，從刷毛束容納槽的背面探出一根細細的銷子，該銷子則在正前面相對軟塑膠暴露。
本發明還關於一種包覆成型的刷子載體，該刷子載體用於採用根據本發明的方法來製造刷毛。該刷子載體由注塑成型的刷子載體構成，該注塑成型的刷子載體帶有多個套筒狀的、前面開放式的刷毛束容納槽，該等刷毛束容納槽各自較佳地僅經由一個唯一的連接片銜接到中央支承體，其中該刷子載體採用軟塑膠包覆成型，以及刷毛束容納槽嵌入該軟塑膠中，且該等刷毛束容納槽
前端敞開。塑膠完全填充刷毛束容納槽相互之間的間隙以及刷毛束容納槽和支承體之間的間隙。
支承體的背面較佳地相對相鄰的軟塑膠暴露，從而可在生產過程中在較硬的支承體上進行支撐。
以俯視於刷毛束容納槽之開口側所見，連接片較佳地具有比刷毛束容納槽本身更小的高度和(或)寬度，即是說，該等刷毛束容納槽的橫截面。由此確保了刷毛束容納槽本身是穩定的，但是刷毛束容納槽相對於支承體以及此外相對於刷柄是可移動的。
支承體可以整體地銜接到刷子頸部和(或)刷柄，即是說，成為刷子頸部和(或)刷柄的一部分。
通常，可提供長形結構體作為支承體，該結構體在中心延伸並且穿過刷頭。
如前所述，刷毛束容納槽可在前面從軟塑膠伸出和(或)在背面相對塑膠暴露而不伸出。
本發明還關於一種料匣，也稱作穿孔板，在該料匣內插入刷毛束，而該刷毛束的背面有熔接端，其中經由料匣實現刷毛束容納槽的變形。根據本發明的該料匣具有用於容納刷毛束的孔，而該等孔在該等孔與刷毛束容納槽相近的一端具有擴大的橫截面，以便形成單個柱狀凹部，刷毛束容納槽伸入該等柱狀凹部，並且在變形過程中從側面被支撐，其中該等柱狀凹部透過段階轉變為縮小的孔斷面，並且該等柱狀凹部以錐形段階終止。
經由該等柱狀凹部，套筒狀的刷毛束容納槽在變形過程中可得到側面支撐。尤其是藉助於在刷毛束容納槽前端面的錐形段階完成變形。刷毛束容納槽本身可以在未變形的狀態下，在該刷毛束容納槽自由端具有相應的錐形形狀。因而阻止了，在施加壓力時，套筒狀的刷毛束容納槽由於前端面的壓力而向外隆起以及收到無法準確預測的幾何形狀。
此外，料匣可具有集成加熱裝置。
10:刷毛載體
12:刷頭
14:刷柄
16:刷子頸部
18:支承體
20:連接片
22:刷毛束容納槽
24:刷毛束
26:軟塑膠
30:下部工具半部
32:料匣
33:孔
34:增厚部
35:柱狀凹部
36:加熱裝置
37:段階
38:開口
39:前邊緣
40:冷卻裝置
從下面的描述和所參考的圖紙得出本發明的更多特征和優勢。圖式中：圖1圖示根據本發明製造出來的刷子依照圖2中I-I線所截取的橫截面視圖，該刷子為牙刷形式，具有根據本發明的刷毛載體，圖2圖示根據本發明的、包塑成型的刷毛載體的俯視圖，該刷毛載體出現於圖1中，圖3圖示根據圖1的刷子背面，圖4圖示連同根據本發明的料匣在內的工具和置入工具中的、根據本發明的刷毛載體的剖面圖，係在變形前沿著圖2中的IV-IV線截取而成，圖5圖示連同根據發明的料匣在內的工具和嵌入工具中的、根據本發明的刷毛載體的剖面圖，係在變形過程中沿著圖2中的IV-IV線截取而成，以及圖6為工具和變形重塑的刷毛載體的細節放大圖。
圖1展示了牙刷，具有由熱塑性塑膠製成的刷毛載體10，此刷毛載體10在這種情況下具有一個伸入刷頭12且包括刷子頸部16和刷柄14的部分。
刷毛載體10在圖2中有詳細展示。刷子頸部16整體地銜接到中心的、形成刷子頸部16的延伸部分的長形支承體18，此長形支承體18是刷頭12的一部分。支承體18是一個整體部分，該整體部分位於中間，即安置於牙刷縱向軸上。
側面的連接片20從支承體18伸出並且整體地連接到該支承體18，連接片20延伸至套筒狀的刷毛束容納槽並且整體地銜接到該等刷毛束容納槽22。
刷毛束容納槽22在前面是敞開的以及在背面是封閉的(參見圖1)，即是說它們具有盆的形狀。
連接片20不僅在連接片20的寬度上(該寬度在圖2中可見)，而且在連接片20的高度上(該高度在圖4中部分可見)皆小於所對應的刷毛束容納槽22，由此，連接片20在刷毛束容納槽22和支承體18之間形成某種靈活的橋，所以，刷毛束容納槽22在所有方向上柔性地附接到支承體18。
刷毛載體10在用刷毛束24填充之前，採用軟塑膠26包覆成型，並且是在刷頭12的區域。在圖2中，用虛線展示了軟塑膠26的輪廓。「軟」表示比刷毛載體10的塑膠更軟。
軟塑膠26完全填充在相鄰刷毛束容納槽22和該等刷毛束容納槽22的連接片20之間的空隙以及刷毛束容納槽22和支承體18之間的空隙中。
軟塑膠26還覆蓋了背面(參見圖3)和側面以及連接片20，因此使得從背面不能觸摸到連接片20。
可選地，刷毛束容納槽22可以點狀式地暴露在背面。但是刷毛束容納槽側面則用軟塑膠完全覆蓋。
中央支承體18卻不用軟塑膠26在背面進行覆蓋，因此在背面是暴露著的。
在前面，軟塑膠26覆蓋了所有的連接片20。而如圖1和圖4所示，刷毛束容納槽22相對於軟塑膠26向前突出，並且從軟塑膠26中伸出。
接下來詳細說明製造刷子的方法。
首先如前所述，將刷毛載體10注塑成型，接著在刷頭12區域內用軟塑膠26將刷毛載體10包覆成型。
然後，該包覆成型的刷毛載體10被置入工具，該工具在圖4和圖5中有示。該工具擁有帶一個容納器的下部工具半部30，該容納器和包覆成型的刷毛載體10在刷頭12區域內的形狀相對應，以及如有必要還與刷子頸部16的區域相對應，並且設計成與之互補。因此，包覆成型的刷毛載體10的背面以支承體18以及相近的軟塑膠26整面地貼靠在下部工具半部30上。
如果刷毛束容納槽22在背面面對塑膠暴露(沒有突出)，則該等刷毛束容納槽22在背面也直接支撐在下部工具半部30上。
在也稱為穿孔板的所謂料匣32內插入刷毛束24。刷毛束24的一端設有增厚部34，此增厚部係經由將刷毛束24的刷毛相互熔合而形成。在刷毛束24插入到料匣32之後，如有必要可以進行此熔合。
將刷毛束24以增厚部34在前的方式插入前面敞開的、套筒狀的刷毛束容納槽22，如有必要，藉助於推桿或壓縮空氣。此則於圖4中採用相應的箭頭表示。料匣32較佳地採用金屬或者陶瓷，並且帶有加熱裝置36，比如電加熱器或者也可以是熱水加熱裝置。或者，在成型過程之前，將加熱器連接到料匣32。
該料匣32具有用於容納刷毛束24的孔33，而該等孔33在該等孔33與刷毛束容納槽22相近的一端具有擴大的橫截面，以便形成單個柱狀凹部35，刷毛束容納槽22伸入該等柱狀凹部35，並且在變形過程中從側面被支撐，其中該等柱狀凹部35透過錐形段階37轉變為縮小的孔斷面，並且該等柱狀凹部35以錐形段階37終止。
如圖式中所示，此段階可以是圓錐形或者圓頂形。
刷毛束容納槽22可以在外側具有錐形前邊緣39，該前邊緣39可以可選地、非必需地與柱狀凹部35和段階37相對而形成。在圖6中甚至可見，刷毛束容納槽22未
變形時在邊緣處為圓錐形，但是段階37是圓頂形以及刷毛束容納槽22由此成為圓頂形。
經由柱狀凹部35，套筒狀的刷毛束容納槽22可在變形時(參見圖5)從側面得到支撐。
尤其是藉助於錐形段階37在刷毛束容納槽22的前端完成變形。從而阻止了，在變形過程中套筒狀的刷毛束容納槽22由於前端面的壓力而向外隆起以及收到一個無法準確預測的幾何圖形。
在料匣32的底部向前的情況下，該料匣32向著刷毛載體10移動，因此撞到刷毛束容納槽22的上部(參見圖5)。料匣32在前面受熱，由此，刷毛束容納槽22的塑膠在前端處變軟，但保持低於此塑膠的熔化溫度。較佳地，刷毛束容納槽22的前部被加熱到一溫度，該溫度以℃為單位，最高為刷毛載體10的材料熔化溫度的85%。更較佳地，在與刷毛載體10接觸時，料匣32溫度升為60℃至200℃，特別是超過80℃，較佳低於150℃。
料匣32向著下部工具半部30移動，使得刷毛束容納槽22的前部向內變形重塑，正如在圖6中按照左邊的刷毛束容納槽22所示，該刷毛束容納槽22的開口橫截面在末端區域因此明顯縮小，因而，正如圖6象徵性所示，由此所產生的變窄的開口明顯地比增厚部34要小。
如圖6中所示，右邊的刷毛束容納槽22還未變形以及中間的刷毛束容納槽同樣未變形，其中刷毛束24已插
入中間的刷毛束容納槽22。可選地，甚至可以壓縮刷毛束容納槽22，使得該等刷毛束容納槽22圍繞增厚部34和所插入的刷毛放置。作為替代方案，在開口38以內的範圍內，即是說，在刷毛束容納槽22以內的範圍內，在刷毛和形成刷毛束容納槽22的壁之間還有間隙。然而，刷毛束容納槽22的最窄點較佳地(這並不意味著是限制性的)應窄到接觸到外部的刷毛。
正如圖6所示，刷毛束容納槽22經由變形而軸向縮短，由起先的高度H至高度H’，短了1-1.3mm，特別是1.2mm。
較佳地，料匣32和下部工具半部30超程移行而硬停止(auf Block fahren)(參見圖5，在此處尚未完全達到接觸)，即，它們相互貼靠。在一定的停留時間和作用時間之後，然後料匣32向上移動，以使刷毛束24從料匣32的開口處移出。
下部工具半部30在變形過程中得到冷卻，因為該下部工具半部提供有主動的冷卻裝置40，比如使用由管道引入的冷卻水。但是，主動氣體冷卻也是可以的。在支承體18背面上的刷毛載體10的溫度，由於冷卻裝置40而較佳地不超過30℃。
10:刷毛載體
16:刷子頸部
18:支承體
20:連接片
22:刷毛束容納槽
24:刷毛束
26:軟塑膠
30:下部工具半部
32:料匣
33:孔
34:增厚部
35:柱狀凹部
37:段階
39:前邊緣
40:冷卻裝置
Claims (18)
- 一種製造一刷子的方法，包括以下步驟：提供一注塑成型的一件式刷毛載體(10)，該刷毛載體(10)帶有套筒狀的、前面開放式的刷毛束容納槽(22)，該等刷毛束容納槽(22)各自經由至少一根連接片(20)而銜接到一中央支承體(18)，在嵌入該等刷毛束容納槽(22)的同時使用一軟塑膠(26)對該刷毛載體(10)進行包覆成型，並且使用該軟塑膠(26)填充該等刷毛束容納槽(22)相互之間的間隙和該等刷毛束容納槽(22)與該支承體(18)之間的間隙，將刷毛束(24)插入該等刷毛束容納槽(22)，以及經由加熱和加壓在該等刷毛束容納槽(22)的前邊緣處使該等刷毛束容納槽(22)變形，從而將該等刷毛束(24)固定於該等刷毛束容納槽中(22)。
- 如請求項1所述的方法，其中，將該等刷毛束容納槽(22)加熱到一溫度而使該等刷毛束容納槽(22)變形，該溫度以℃為單位，最高為該等刷毛束容納槽(22)的材料熔化溫度的85%。
- 如請求項1或者2所述的方法，其中，一加熱過的料匣(32)壓抵該等刷毛束容納槽(22)，並且為該等刷毛束容納槽(22)加熱，並且藉由施加壓力而使該等刷毛束容納槽(22)變形，在該料匣(32)內收納了該等刷毛束(24)以及該等刷毛束(24)從該料匣 (32)被推入該等刷毛束容納槽(22)。
- 如請求項1或者2所述的方法，其中，在該變形和該加熱的過程中，主動冷卻該包覆成型的刷毛載體(10)的背面。
- 如請求項1或者2所述的方法，其中，該刷毛載體(10)在使用該軟塑膠(26)包覆成型之後，背面相對相鄰的該軟塑膠(26)暴露。
- 如請求項5所述的方法，其中，該刷毛載體(10)僅在該支承體(18)上暴露。
- 如請求項1或者2所述的方法，其中，在該變形過程中，該包覆成型的刷毛載體(10)的整個背面在一互補容納槽內受到支撐。
- 如請求項1或者2所述的方法，其中，未變形的該等刷毛束容納槽(22)在外側具有一錐形前邊緣(39)。
- 如請求項3所述的方法，其中，該料匣(32)具有用於容納該等刷毛束(24)的孔(33)，其中該等孔(33)在該等孔(33)與該等刷毛束容納槽(22)相近的端部具有匹配該等刷毛束容納槽(22)的、增大了的一橫截面，以形成單個的凹部(35)，該等刷毛束容納槽(22)伸入該等凹部(35)以及在該變形過程中從側面得到支撐，其中該等凹部(35)透過一段階(37)而轉變為一孔截面，該孔截面適合該刷毛束(24)。
- 如請求項9所述的方法，其中，該等凹部(35) 在一錐形段階(37)處終止。
- 一種用於以根據請求項1至10中任一項所述的方法來製造刷子的、包覆成型的刷毛載體，其特徵在於，提供一注塑成型的刷毛載體(10)，該刷毛載體(10)帶有多個套筒狀的、前面開放式的刷毛束容納槽(22)，其中，該等刷毛束容納槽(22)各自經由一各自已分配好的連接片(20)銜接到一中央支承體(18)，其中，該刷毛載體(10)使用相對於該刷毛載體(10)的材料更軟的一軟塑膠(26)進行包覆成型，並且該等刷毛束容納槽(22)嵌入到該軟塑膠(26)以及前面是敞開的，其中，該軟塑膠(26)填充了該等刷毛束容納槽(22)相互之間的間隙和該等刷毛束容納槽(22)與該支承體(18)之間的間隙。
- 如請求項11所述的刷毛載體，其中，該支承體(18)和(或)該等刷毛束容納槽(22)的背面各自相對於相鄰的該軟塑膠(26)暴露。
- 如請求項12所述的刷毛載體，其中，該支承體(18)和(或)該等刷毛束容納槽(22)的側面被該軟塑膠(26)完全包圍，以及(或者)該等連接片(20)的背面和側面被該軟塑膠(26)完全包圍並且該等連接片(20)僅前面相對於該軟塑膠(26)暴露。
- 如請求項11或者12所述的刷毛載體，其中，以俯視於該等刷毛束容納槽(22)之開口側所見，該等連接片(20)與該等刷毛束容納槽(22)相比具有更小 的高度和(或)寬度。
- 如請求項11或者12所述的刷毛載體，其中，該支承體(18)整體銜接到一刷子頸部(16)和(或)一刷柄(14)。
- 如請求項11或者12所述的刷毛載體，其中，該等刷毛束容納槽(22)在前面相對於該軟塑膠(26)伸出。
- 一種用於執行如請求項1至10中任一項所述的方法的料匣，其中，該料匣(32)具有用於容納該等刷毛束(24)的孔(33)，其中該等孔(33)在該等孔(33)與該等刷毛束容納槽(22)相近的一端有一擴大的橫截面，用以形成單個柱狀凹部(35)，該等刷毛束容納槽(22)伸入該等柱狀凹部(35)，並且該等刷毛束容納槽(22)在該變形過程中在側面被支撐，其中該等柱狀凹部(35)透過一段階(37)而轉變為一縮小的孔截面，並且該等柱狀凹部(35)以一錐形段階(37)終止。
- 如請求項17所述的料匣，其中，該料匣(32)配有一內置加熱裝置(36)。
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