WO2003092435A1 - Verfahren zum herstellen einer zahnbürste mit geteiltem bürstenkopf - Google Patents

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toothbrush
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    • B29L2031/425—Toothbrush

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a toothbrush with a divided brush head.
  • WO 01/89 344 A2 describes and describes a toothbrush made of thermoplastic with a split brush head, a so-called “split head” toothbrush.
  • the advantage of such a toothbrush construction is that the dividing line or the gap between the two Toothbrush halves of water, excess toothpaste, abrasion and food residues, etc. can drain off without getting caught in the bristles, which can lead to unsanitary residues. Furthermore, this increases the mobility and compliance of the individual bristle segments on the respective brush head halves the position of the bristles relative to one another varies widely, for example by changing the bristle inclination.
  • such "split head” toothbrushes can be produced, for example, in one piece.
  • the two brush head halves are first injected in opposite directions in an injection mold.
  • the two halves are only moved toward one another in a subsequent thermal bending process or connected to each other.
  • the two brush head halves can be produced separately and then welded or glued to one another and to the toothbrush handle in the desired position.
  • a disadvantage of the method described in the prior art for producing toothbrushes with a divided brush head is, on the one hand, that when the brush head halves are bent towards one another, residual stress is generated in a thermoforming process. When used later with the addition of heat, for example when cleaning the toothbrush with hot water or in the dishwasher, this residual tension leads to a resetting or opening of the brush head halves. In addition, a bulge or material deformation occurs in the bending process in the area of the bending joint. Furthermore, the second production method has the disadvantage that several injection molding shapes are needed and the number of manufacturing steps is increased.
  • both known manufacturing methods have in common that when redesigning the dividing line between the two brush head halves, for example from a straight dividing line to a zigzag-shaped dividing line, a new injection mold has to be created.
  • the split brush head halves also have molding bevels caused by injection molding and a high shape deviation caused, inter alia, by the shrinkage. Thus, only relatively large gaps with high component tolerance can be produced with the known methods.
  • the present invention is therefore based on the technical object of providing a method for producing a toothbrush with a divided brush head, in which the disadvantages of the prior art described at the outset are avoided. Furthermore, with the method according to the invention, modifications of toothbrushes with a divided brush head should be easy to produce.
  • the method according to the invention for producing toothbrushes with a divided brush head has the following steps: injection molding of a one-piece toothbrush body made of thermoplastic material in an injection molding machine; Laser cutting the brush head in a laser cutting device.
  • the toothbrush is made of thermoplastic material, such as polypropylene.
  • herringbone-like or fir-tree-shaped cutting lines the longitudinal axis of which extends in the longitudinal direction of the toothbrush, the lateral branches running backward in the direction of the handle in the manner of an arrow. This creates two particularly flexible toothbrush head halves when brushing teeth.
  • the cutting line can be continuous, as claimed in claim 3, so that the brush head sections are freely movable independently of one another. This gives the bristles increased flexibility and flexibility, which is advantageous in oral hygiene.
  • the cutting line can also be interrupted, as claimed in claim 4, so that the brush head sections are connected to one another at one or more points.
  • the connection can be present, for example, at both ends of the respective cutting line, which creates a closed cross section with increased stability and durability.
  • CO 2 laser as claimed in claim 5 is particularly advantageous for carrying out the method according to the invention. Due to the advantageous wavelength of the CO 2 laser, a laser cut is possible in which the remaining brush head material is not damaged.
  • the laser cutting is carried out with a pulsating laser beam, as claimed in claim 6, since in this way only the energy required for the cut is absorbed.
  • cut material is sucked off by a suction device, for example by vacuum suction, during laser cutting.
  • the cut material can be blown away by a compressed gas device, for example with compressed air or pressurized inert gas. In both cases, removing the smallest cut particles guaranteed.
  • the corresponding devices can be arranged directly on the laser cutting head.
  • a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention provides that a cutting width 1 1.5 mm, preferably between 0.5 mm and 0.2 mm, is generated during laser cutting. This cutting width is reproducibly achieved with all toothbrush heads and is not subject to shrinkage, shape wear or the like. dependent.
  • toothbrushes are anchored in the toothbrush head during injection molding. This process is also referred to as "hot tufting" and enables toothbrushes to be produced particularly efficiently.
  • the brush head is divided into three or more brush head sections during laser cutting.
  • the flexibility is further increased and a wide variety of brush head designs, for example with massage elements, can be implemented in this way.
  • Figure 1 is a perspective view of a toothbrush with a divided toothbrush head produced by the inventive method.
  • Fig. 2 is a view of the underside of the toothbrush from Fig. 1 and
  • Fig. 3 is a partial section transverse to the section line of Figure 3, but with a molded groove.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a toothbrush 1 produced by the method according to the invention with a divided toothbrush head 2 and a toothbrush handle 3, only the connecting piece to the toothbrush head being shown of the toothbrush handle 3.
  • FIG. 2 shows a bottom view of the toothbrush from FIG. 1.
  • the toothbrush head 2 has a first toothbrush head section 4 and a second toothbrush head section 5.
  • Bristle tufts 6 are arranged in different positions on the toothbrush head sections 4 and 5.
  • a meandering gap 7 is shown in Figures 1 and 2, which separates the two toothbrush head sections 4, 5 from each other.
  • the gap 7 created by laser cutting is not shown to scale, but much wider, for reasons of illustration.
  • the gap 7 has a straight cutting edge.
  • the two toothbrush head halves 4 and 5, as can be seen in particular from FIG. 2, are connected to one another only in the region of the toothbrush handle 3.
  • the two toothbrush head halves 4, 5 are thus resiliently mounted and allow a high degree of flexibility when used in oral hygiene.
  • the toothbrush head 2 shown in Figures 1 and 2 is first injection molded according to the inventive method as a one-piece toothbrush body including handle made of thermoplastic material in an injection molding machine.
  • the toothbrush is made of polypropylene.
  • a groove 8 can be formed in the top and / or bottom of the toothbrush head 2), which then laterally adjoins the sides on both sides in accordance with the course of the later meandering cutting line 7 after its production.
  • the groove is used in laser welding to pick up and deposit weld metal 9 that could not be removed during suction or other cleaning processes. Due to the groove 8, weld metal 9 remaining behind remains away from the toothbrush surface 10 and thus avoids possible injuries when brushing the teeth in the mouth area or even prevents undesired contact with sharp-edged weld metal 9.
  • the bristle tufts 6 are embedded in the toothbrush head 2 by extrusion coating and thus anchored , which is also known as "hot tufting".
  • the toothbrush head 2 is divided into two toothbrush sections 4, 5 in a laser cutting device (not shown).
  • the laser cutting device is equipped with a pulsating CO 2 laser and a vacuum suction device.
  • a continuous meandering cutting line 7 according to FIGS. 1 and 2 or an otherwise different cutting line 7, as mentioned above, of only preferably 0.2 mm in width is produced.

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen von Zahnbürsten mit geteiltem Bürstenkopf weist folgende Schritte auf: Spritzgiessen eines einstückigen Zahnbürstenkörpers aus thermoplastischem Kunststoff in einer Spritzgussmaschine; Laserschneiden des Bürstenkopfes in einer Laserschneidvorrichtung. Durch das erfindungsgemässe Verfahren werden die Nachteile des Standes der Technik vermieden. Ferner sind mit dem erfindungsgemässen Verfahren einfach Abwandlungen von Zahnbürsten mit geteiltem (4,5) Bürstenkopf (10) herstellbar.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Zahnbürste mit geteiltem Bürstenkopf
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnbürste mit geteiltem Bürstenkopf.
Derartige Verfahren zum Herstellen von Zahnbürsten sind bereits aus dem Stand der Technik vorbekannt.
So wird beispielsweise in der WO 01 / 89 344 A2 eine Zahnbürste aus thermoplastischem Kunststoff mit geteiltem Bürstenkopf, eine sogenannte „Split Head" Zahnbürste, vorgestellt und beschrieben. Vorteil einer derartigen Zahnbürstenkonstruktion ist es, daß durch die Trennungslinie bzw. den Spalt zwischen den beiden Zahnbürstenhälften Wasser, überschüssige Zahnpasta, Abrieb und Speisereste, usw. abfließen können, ohne in den Borsten hängen zu bleiben, was zu unhygienischen Rückständen führen kann. Ferner wird hierdurch die Beweglichkeit und Nachgiebigkeit der einzelnen Borstensegmente auf den jeweiligen Bürstenkopfhälften erhöht. Außerdem lassen sich hierdurch die Stellung der Borsten zueinander in großem Umfang, beispielsweise durch Änderung der Borstenneigung, variieren.
Gemäß WO 01/89344 A2, können derartige „Split Head" Zahnbürsten beispielsweise in einem Stück hergestellt werden. Dabei werden die beiden Bürstenkopfhälften zunächst jeweils in entgegengesetzte Richtungen weisend in einer Spritzgußform gespritzt. Erst bei einem anschließenden thermischen Biegeprozeß werden die beiden Hälften aufeinander zu bewegt bzw. miteinander verbunden.
Alternativ können gemäß WO 01/89344 A2 die beiden Bürstenkopfhälften separat hergestellt und anschließend in der gewünschten Position miteinander und mit dem Zahnbürstengriff verschweißt oder verklebt werden.
Nachteilig bei dem im Stand der Technik beschriebenen Verfahren zum Herstellen von Zahnbürsten mit geteiltem Bürstenkopf sind zum einen, daß bei einem aufeinander zu Biegen der Bürstenkopfhälften in einem Warmformprozeß Restspannung erzeugt werden. Bei einer späteren Benutzung unter erneuter Wärmezugabe, beispielsweise beim Reinigen der Zahnbürste mit heißem Wasser oder in der Spühlmaschine, führt diese Restspannung zu einem Rückstellen bzw. Öffnen der Bürstenkopfhälften. Außerdem tritt bei dem Biegeverfahren im Bereich des Biegegelenks eine Wulstbildung bzw. eine Materialdeformation auf. Ferner weist das zweite Herstellungsverfahren den Nachteil auf, daß dabei mehrere Spritzguß- formen benötigt werden und die Zahl der Fertigungsschritte erhöht wird. Beiden bekannten Herstellungsverfahren ist gemeinsam, daß bei einer Umgestaltung der Trennlinie zwischen den beiden Bürstenkopfhälten, beispielsweise von einer geraden Trennlinie zu einer Zick Zack förmigen Trennlinie, eine neue Spritzgußform erstellt werden muß. Auch weisen die geteilten Bürstenkopfhälften in beiden bekannten Verfahren spritztechnisch bedingte Ausformschrägen und eine u.a. durch die Schwindung bedingte hohe Formabweichung auf. Somit lassen sich mit den bekannten Verfahren nur relativ große Spalte mit hoher Bauteiltoleranz herstellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnbürste mit geteiltem Bürstenkopf zur Verfügung zu stellen, bei dem die eingangs geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Ferner sollen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach Abwandlungen von Zahnbürsten mit geteiltem Bürstenkopf herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnbürste mit geteiltem Bürstenkopf nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Zahnbürsten mit geteiltem Bürstenkopf weist dabei folgende Schritte auf: Spritzgießen eines einstückigen Zahnbürstenkörpers aus thermoplastischem Kunststoff in einer Spritzgußmaschine; Laserschneiden des Bürstenkopfes in einer Laserschneidvorrichtung. Die Zahnbürste wird dabei aus thermoplastischem Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polypropylen, hergestellt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Nachteile des Standes der Technik vermieden. Insbesondere werden hierdurch die beim Biegeverfahren auftretenden Kunststoff-Rückstellungen beim Wiedererwärmen der Zahnbürste vermieden. Auch treten beim erfindungsgemäßen Verfahren keine Wülste oder Materialverformungen im Biegebereich auf. Außerdem werden bei den bekannten Verfahren auftretenden fertigungsbedingten Bauteilabweichungen der Trennlinie vermieden, da beim erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich kleiner Toleranzen bei der Spaltbreite erreicht werden, was eine höhere Produktqualität mit sich bringt. Schließlich werden die beim Stand der Technik spritztechnisch bedingten Ausformschrägen im Spaltbereich eliminiert. Ferner sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach Abwandlungen von Zahnbürsten mit geteiltem Bürstenkopf herstellbar. Eine mögliche Schnittvariante weist dabei die Merkmale des Patentanspruchs 2 auf. Es sind aber auch gestufte und gefaste Gestaltungen der Schnittlinie möglich. Dies ist beispielsweise im Falle einer geneigten Borstengrundfläche vorteilhaft.
Vorteilhaft wären auch fischgrätenartig oder tannenbaumförmig verlaufende Schnittlinien, deren Längsachse in Längsrichtung der Zahnbürste verläuft, wobei die seitlichen Abzweigungen pfeilartig nach hinten in Richtung des Handgriffs verlaufen. Hierdurch werden beim Zähneputzen zwei besonders flexibel sich verhaltende Zahnbürstenkopfhälften geschaffen.
Die Schnittlinie kann, wie in Patentanspruch 3 beansprucht, durchgehend ausgebildet sein, so daß die Bürstenkopfabschnitte unabhängig voneinander frei beweglich sind. Hierdurch erhalten die Borsten eine erhöhte Nachgiebigkeit und Flexibilität, was vorteilhaft bei der Mundhygiene ist.
Alternativ kann die Schnittlinie aber auch, wie in Patentanspruch 4 beansprucht, unterbrochen sein, so daß die Bürstenkopfabschnitte an einem oder mehreren Punkten miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann beispielsweise an beiden Enden der jeweiligen Schnittlinie vorhanden sein, wodurch ein geschlossener Querschnitt mit erhöhter Stabilität und Haltbarkeit erzeugt wird.
Besonders vorteilhaft für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verwendung eines CO2 Lasers, wie in Patentanspruch 5 beansprucht. Aufgrund der vorteilhaften Wellenlänge des CO2 Lasers wird ein Laserschnitt möglich, bei dem das übrige Bürsten- kopfmaterial nicht geschädigt wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Laserschneiden mit einem pulsierenden Laserstrahl ausgeführt wird, wie in Patentanspruch 6 beansprucht, da hierdurch nur die für den Schnitt benötigte Energie aufgenommen wird.
Noch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß während des Laserschneidens Schnittmaterial von einer Absaugeinrichtung, beispielsweise durch Vakuumabsaugung, abgesaugt wird. Alternativ kann das Schnittmaterial von einer Druckgaseinrichtung, beispielsweise mit Druckluft oder druckbeaufschlagtem Inertgas, weggeblasen werden. In beiden Fällen wird das Entfernen kleinster Schnittpartikel gewährleistet. Dabei können die entsprechenden Vorrichtungen unmittelbar am Laserschneidkopf angeordnet sein.
Eine besonders vorteilhaft Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß während des Laserschneidens eine Schnittbreite ≤ 1 ,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 0,2 mm erzeugt wird. Diese Schnittbreite wird reproduzierbar bei allen Zahnbürstenköpfen erreicht und ist nicht von Schwindung, Formabnutzung o.a. abhängig.
Schließlich sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Zahnbürsten vor, daß die Borstenbüschel der Zahnbürste während des Spritzgießens im Zahnbürstenkopf verankert werden. Dieses Verfahren wird auch als „hot tufting" bezeichnet und ermöglicht eine besonders rationelle Herstellung von Zahnbürsten.
Noch eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sieht vor, daß der Bürstenkopf während des Laserschneidens in drei oder mehr Bürstenkopfabschnitte aufgeteilt wird. Hierdurch wird die Nachgiebigkeit weiter erhöht und verschiedenste Bürstenkopfgestaltungen, beispielsweise mit Massageelementen, sind auf diese Weise realisierbar.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden durch die Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zahnbürste mit geteiltem Zahnbürstenkopf;
Fig. 2 eine Ansicht auf die Unterseite der Zahnbürste aus Fig. 1 und
Fig. 3 einen Teilschnitt quer zur Schnittlinie gemäß Figur 3, allerdings mit eingeformter Rille.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zahnbürste 1 mit geteiltem Zahnbürstenkopf 2 und einem Zahnbürstengriff 3, wobei von dem Zahnbürstengriff 3 nur das Verbindungsstück zum Zahnbürstenkopf dargestellt ist. Fig. 2 zeigt eine Ansicht von unten auf die Zahnbürste aus Fig. 1. Der Zahnbürstenkopf 2 weist einen ersten Zahnbürstenkopfabschnitt 4 und einen zweiten Zahnbürstenkopfabschnitt 5 auf. Auf den Zahnbürstenkopfabschnitten 4 und 5 sind Borstenbüschel 6 in unterschiedlichen Positionen angeordnet. Ferner ist in den Figuren 1 und 2 ein mäanderförmig verlaufender Spalt 7 dargestellt, der die beiden Zahnbürstenkopfabschnitte 4, 5 voneinander trennt. Der durch Laserschneiden erzeugte Spalt 7 ist dabei aus Darstellungsgründen nicht maßstabsgerecht sondern viel breiter dargestellt. Der Spalt 7 weist dabei eine gerade Schnittkante auf. Die beiden Zahnbürstenkopfhälften 4 und 5 sind, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, nur im Bereich des Zahnbürstengriffs 3 miteinander verbunden. Die beiden Zahnbürstenkopfhälften 4, 5 sind hierdurch federelastisch gelagert und erlauben eine hohe Nachgiebigkeit bei der Benutzung in der Mundhygiene.
Der in Figuren 1 und 2 dargestellte Zahnbürstenkopf 2 wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst als einstückiger Zahnbürstenkörper inklusive Handgriff aus thermoplastischem Kunststoff in einer Spritzgußmaschine spritzgegossen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Zahnbürste aus Polypropylen hergestellt. Dabei kann nach Figur 3 in die Ober- und bzw. die Unterseite des Zahnbürstenkopfes 2 eine Rille 8 dargestellt) eingeformt werden, die dann entsprechend dem Verlauf der späteren mäanderförmigen Schnittlinie 7 nach dessen Herstellung an diese zu beiden Seiten seitlich angrenzt. Die Rille dient beim Laserschweißen zur Aufnahme und Ablage von Schweißgut 9, das nicht beim Absaugen oder sonstigen Reinigungsverfahren entfernt werden konnte. Durch die Rille 8 bleibt zurückgebliebenes Schweißgut 9 fern von der Zahnbürstenoberfläche 10 und vermeidet so eventuelle Verletzungen beim Zähneputzen im Mundbereich bzw. verhindert überhaupt den unerwünschten Kontakt mit scharfkantigem Schweißgut 9. Während des Spritzgießens werden die Borstenbüschel 6 im Zahnbürstenkopf 2 durch Umspritzen eingebettet und so verankert, was auch als „hot tufting" bezeichnet wird.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird der Zahnbürstenkopf 2 in einer Laserschneidevorrichtung (nicht dargestellt) in zwei Zahnbürstenabschnitte 4, 5 geteilt. Die Laserschneidevorrichtung ist dabei mit einem pulsierenden CO2 Laser und einer Vakuumabsaugevorrichtung bestückt. Während des Laserschneidvorganges wird eine durchgehende mäanderförmige Schnittlinie 7 gemäß den Figuren 1 und 2 oder eine sonstig andersartig verlaufende Schnittlinie 7, wie oben erwähnt, von nur vorzugsweise 0,2 mm Breite erzeugt.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von Zahnbürsten mit geteiltem Bürstenkopf, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
-Spritzgießen eines einstückigen Zahnbürstenkörpers aus thermoplastischem Kunststoff in einer Spritzgußmaschine; -Laserschneiden des Bürstenkopfes in einer Laserschneidvorrichtung.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , wobei während des Laserschneidens eine mäan- der-, fischgräten- oder tannenbauförmige Schnittlinie erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei während des Laserschneidens eine durchgehende Schnittlinie erzeugt wird, so daß die Bürstenkopfabschnitte unabhängig voneinander frei beweglich sind.
4. Verfahren nach einem der Patentanspruch 1 oder 2, wobei während des Laserschneidens eine unterbrochene Schnittlinie erzeugt wird, so daß die Bürstenkopfabschnitte an einem oder mehreren Punkten miteinander verbunden sind.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei während des Laserschneidens ein CO2 Laser verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei das Laserschneiden mit einem pulsierdenden Laserstrahl ausgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei während des Laserschneidens Schnittmaterial von einer Absaugeinrichtung abgesaugt wird.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei während des Laserschneidens Schnittmaterial von einer Druckgaseinrichtung weggeblasen wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei während des Laserschneidens eine Schnittbreite ≤ 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 0,2 mm erzeugt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei die Borstenbüschel der Zahnbürste während des Spritzgießens im Zahnbürstenkopf verankert werden.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei der Bürstenkopf während des Laserschneidens in drei oder mehr Bürstenkopfabschnitte aufgeteilt wird.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei die Schnittlinie (7) von einer eingeformten Rille (8) begrenzt ist, so daß während des Laserschneidens in dieser Schweißgut (9) aufgenommen werden kann.
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