WO2010099951A1 - Verfahren zum abrunden von borstenenden einer bürste - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for rounding off bristle ends of a brush according to the preamble of claim 1.
- bristle end rounding is particularly important for tooth cleaning no gum injuries are caused.
- the anchored in a brush head bristles are shortened to the required length and then rounded their free ends by means of a grinding wheel.
- the rounding that takes place in a grinding station is time-consuming and costly.
- the grinding wheels have to be replaced again and again.
- the present invention has for its object to provide a simple and inexpensive method for rounding the bristle ends of a brush.
- the rounding off can be carried out much more quickly and easily than with conventional grinding wheels.
- the method allows in a particularly preferred manner with the plasma jet in addition to the surface of the free bristle ends a fine-grained, forming a coating powder in a metered amount.
- abrasive particles can be applied to improve or enhance the polishing properties of the bristles.
- FIG. 1 shows schematically a principle of erf ⁇ ndungsgefflessen method
- FIG. 2 shows a bristle end before and after the transit of the method according to the invention.
- the brush 6 may be, for example, a toothbrush, a polishing brush, a cosmetic brush, a paintbrush, etc. whose bristles 5 are made of thermoplastic polymer materials (e.g., polyamides, polyesters, polyolefins, or specialty polymers).
- Plasmatron 1 the structure and function of WO 2005/031026 known per se, described in detail there and is therefore not explained in detail below is within its tubular housing 10 in a partially closed plasma generator 11 electrically or electromagnetically primary imbalance plasma (a non-thermal plasma).
- a plasma or working gas (preferably air) stabilizing the primary plasma is introduced into the plasmatron 1 from above via a feed line 12.
- the housing 10 tapers conically to a nozzle 13 with the already mentioned nozzle opening 3.
- the directed primary plasma jet is greatly accelerated, and consequently forms after the nozzle 13 at ambient pressure, a secondary low-temperature plasma or the secondary plasma jet second - A -
- a total electrical power energy is applied to the bristle end surface 4a that this rounding off of the outer edges 4b results.
- This can be influenced by various parameters, namely by the energy in the plasma itself, by the temperature generated in the plasma on the workpiece surface, by the distance of the plasma generator 11 from the tooth bristles, by the speed of the plasma jet, the feed rate and optionally other adjustment options ,
- It may, for example, be a low-temperature plasma jet, so that a tempered, not too strong warming of the outer edge 4b and the Bristenendendunden invention leads (according to dashed lines in Fig. 2).
- the brush 6 provided with the bristles 5 and the plasma nozzle 13 are moved mutually substantially transversely to the plasma jet direction.
- the bristle ends can be rounded extremely fast.
- the procedure can be performed in less than 10 seconds.
- melting takes place, in particular in the case of thermoplastics, whereas in the case of thermosetting plastics, a dissolution process rather occurs.
- the inventive method also allows, with the plasma jet 2 on the surface of the free bristle ends 4 additionally applied in metered quantity a fluidized, fine-grained, forming a coating powder.
- the powder material is in accordance with FIG. 1 from a container 15 by means of a controllable powder conveyor 16, which allows a highly precise dosage, either directly into the emerging from the nozzle opening 3 plasma jet 2 (line 17) or into the nozzle 13 of the Plasmatrons 1 (line 18) or introduced into the primary plasma (line 19).
- the fine-grained powder may also be e.g. nano-diamonds, nano-gold or nano-silver, where the particle size of the powder is in the nanometer or micro range.
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Abstract
Ein Verfahren dient zum Abrunden von freien Borstenenden einer Bürste, deren Borsten (5) aus thermoplastischen Polymermaterialien bestehen. Die freien Borstenenden (4) werden in Kontakt mit einem Plasmastrahl (2) gebracht, wobei ihre Aussenkante (4b) thermisch oder ähnlich aufgelöst wird. Mit dem auf die Oberfläche (4a) gerichteten Plasmastrahl (2) wird an der Borstenendoberfläche (4a) eine solche insgesamte elektrische Leistungsenergie aufgebracht, dass diese Abrundung der Aussenkanten (4b) entsteht. Auf diese Weise kann das Abrunden wesentlich schneller und einfacher durchgeführt werden, als mit herkömmlichen Schleifscheiben
Description
Verfahren zum Abrunden von Borstenenden einer Bürste
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrunden von Borstenenden einer Bürste gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Um schädliche Wirkungen von scharfkantigen Borstenenden auf die mit der Bürste zu reinigenden Oberflächen zu vermeiden, werden bekanntlich die freien Enden von Borsten abgerundet. Beispielsweise bei Zahnbürsten ist die Borstenendabrundung besonders wichtig, damit beim Zahnreinigen
keine Zahnfleischverletzungen verursacht werden. Die in einem Bürstenkopf verankerten Borsten werden auf die erforderliche Länge verkürzt und danach ihre freien Enden mittels einer Schleifscheibe gerundet. Das in einer Schleifstation stattfindende Abrunden ist zeitaufwändig und kostspielig. Die Schleifscheiben müssen immer wieder ersetzt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Abrunden der Borstenenden einer Bürste vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bevorzugte Weitergestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren, bei dem die freien Enden der aus thermoplastischen Polymermaterialien bestehenden Borsten in Kontakt mit einem Plasmastrahl gebracht werden, wobei ihre Aussenkante thermisch aufgelöst wird, kann das Abrunden wesentlich schneller und einfacher durchgeführt werden, als mit herkömmlichen Schleifscheiben. Zudem erlaubt das Verfahren in einer besonders bevorzugten Weise mit dem Plasmastrahl zusätzlich auf die Oberfläche der freien Borstenenden ein feinkörniges, eine Beschichtung bildendes Pulver in dosierter Menge aufzubringen. So können beispielsweise abrasive Partikel zur Verbesserung oder Verstärkung der Poliereigenschaften der Borsten aufgebracht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Prinzip des erfϊndungsgemässen Verfahrens; und Fig. 2 ein Borstenende vor und nach dem Durchfuhren des erfindungsge- mässen Verfahrens.
Fig. l zeigt ein Plasmatron 1 zur Erzeugung eines freien Plasmastrahles 2, der aus einer unteren Düsenöffnung 3 des Plasmatrons 1 austritt und auf freie Enden 4 von Borsten 5 einer Bürste 6 gerichtet ist. Die Borsten 5 sind in einem Bürstenkopf 7 der Bürste 6 verankert. Bei der Bürste 6 kann es sich beispielsweise um eine Zahnbürste, eine Polierbürste, eine Kosmetikbürste, eine Malpinsel etc. handeln, deren Borsten 5 aus thermoplastischen Polymermaterialien (z.B. Polyamiden, Polyester, Polyolefinen oder Spezialpolymeren) bestehen.
Im Plasmatron 1, dessen Aufbau und Funktion aus der Druckschrift WO 2005/031026 an sich bekannt, dort ausführlich beschrieben ist und daher im folgenden nicht in allen Einzelheiten erläutert wird, wird innerhalb seines rohrförmigen Gehäuses 10 in einem partiell geschlossenen Plasmaerzeuger 11 elektrisch oder elektromagnetisch ein primäres Ungleichgewichts-Plasma (ein nichtthermisches Plasma) erzeugt. In das Plasmatron 1 wird von oben über eine Zuleitung 12 ein das primäre Plasma stabilisierendes Plasma- bzw. Arbeitsgas (vorzugsweise Luft) eingeleitet. Das Gehäuse 10 verjüngt sich konisch zu einer Düse 13 mit der bereits erwähnten Düsenöffnung 3. In der Düse 13 wird der gerichtete primäre Plasmastrahl stark beschleunigt, und infolgedessen bildet sich nach der Düse 13 bei Umgebungsdruck ein sekundäres Niedertemperaturplasma bzw. der sekundäre Plasmastrahl 2.
- A -
Wie in Fig. 2 angedeutet, weisen die freien Enden 4 der im Bürstenkopf 7 verankerten, auf eine bestimmte Länge z.B. durch Fräsen gekürzten Borsten 5 eine Oberfläche 4a mit einer Aussenkanle 4b auf. Mit dem auf die Oberfläche 4a gerichteten Plasmastrahl 2 wird an der Borstenendoberflä- che 4a eine solche insgesamte elektrische Leistungsenergie aufgebracht, dass diese Abrundung der Aussenkanten 4b entsteht. Dies kann durch verschiedene Parameter beeinflusst werden, namentlich durch die Energie im Plasma selbst, durch die im Plasma erzeugte Temperatur beim Auftritt auf die Werkstückoberfläche, durch den Abstand des Plasmaerzeugers 11 von den Zahnborsten, durch die Geschwindigkeit des Plasmastrahles, die Vorschubgeschwindigkeit und gegebenenfalls weiteren Einstellungsmöglichkeiten.
Es kann sich beispielsweise um einen Niedertemperatur-Plasmastrahl handeln, damit ein temperiertes, nicht ein zu starkes Aufwärmen der Aussenkante 4b und zum erfindungsgemässen Borstenendabrunden führt (in Fig. 2 gestrichelt angedeutet).
Damit sämtliche Borstenenden 4 abgerundet werden, wird die mit den Borsten 5 versehene Bürste 6 und die Plasmadüse 13 im wesentlichen quer zur Plasmastrahlrichtung gegenseitig bewegt. Je nach Grosse des Borstenfeldes können auch mehrere bzw. eine Vielzahl von Plasmadüsen 13 bzw. von Piasmatronen 1 in einer oder mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sein.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können die Borstenenden extrem schnell abgerundet werden. Beispielsweise bei einer Zahnbürste kann das Verfahren in weniger als 10 s durchgeführt werden.
Je nach Art des zu bearbeitenden Kunststoffes bei den Borsten entsteht ein Aufschmelzen insbesondere bei Thermoplasten, indessen bei Duroplasten eher ein Auπösungsprozess erfolgt.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt zudem, mit dem Plasmastrahl 2 auf die Oberfläche der freien Borstenenden 4 zusätzlich in dosierter Menge ein fluidisiertes, feinkörniges, eine Beschichtung bildendes Pulver aufzubringen. Das Pulvermaterial wird dabei gemäss Fig. 1 aus einem Behälter 15 mittels eines steuerbaren Pulverförderers 16, der eine höchst präzise Dosierung erlaubt, entweder direkt in den aus der Düsenöffnung 3 austretenden Plasmastrahl 2 (Leitung 17) oder in die Düse 13 des Plasmatrons 1 (Leitung 18) oder in das primäre Plasma (Leitung 19) eingeführt.
Auf diese Art und Weise ist es möglich, gleichzeitig mit dem Abrunden der Borstenenden 4 z.B. abrasive Partikel zur Verbesserung oder Verstärkung der Poliereigenschaften der Borsten 5 aufzubringen. Beim feinkörnigen Pulver kann es sich auch z.B. um Nano-Diamanten, Nano-Gold oder Nano-Silber handeln, bei denen die Korngrösse des Pulvers im Nanometer- oder im Mikrobereich liegt.
Es können aber auch Karbide bzw. Oxide aus Metall oder anderen Elementen bzw. Verbindungen verwendet werden. Vorteilhaft werden diese Na- nopartikel mit dem Kunststoff durchmischt und nicht als separate Schicht aufgetragen. Zum einen entsteht dadurch eine bessere Haftung und zum andern ist eine schonendere Behandlung der Zähne gegeben. Solches Ein- schliessen von beispielsweise Silberpartikel könnte ausserdem eine antibakterielle Wirkung auf die Borsten bewirken.
Bei Zahnbürsten tragen derart behandelte Borsten zur Verbesserung der Zahnreinigung auch am Zahnfleischsaum und zur besseren Plaqueentfer- nung und heifen auch Zahnfleischentzündungen zu vermeiden.
Claims
1. Verfahren zum Abrunden von freien Borstenenden einer Bürste, deren Borsten (5) aus Kunststoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Borstenenden (4) in Kontakt mit einem Plasmastrahl (2) gebracht werden, wobei ihre Aussenkante (4b) thermisch oder ähnlich aufgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff für die Borsten thermoplastische Polymermaterialien verwendet werden, wie beispielsweise Polyamide, Polyester, Polyolefine oder Spezi- alpolymere.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem auf die Oberfläche (4a) gerichteten Plasmastrahl (2) an der Bor- stenendoberfläche (4a) eine solche insgesarntε elektrische Leistungsenεr- gie aufgebracht wird, dass diese Abrundung der Aussenkanten (4b) entsteht, wobei dies durch verschiedene Parameter beeinflusst werden kann, namentlich durch die Energie im Plasma selbst, durch die im Plasma erzeugte Temperatur beim Auftritt auf die Werkstückoberfläche, durch den Abstand der Plasmadüse (13) von den Zahnborsten, durch die Geschwindigkeit des Plasmastrahles, die Vorschubgeschwindigkeit des Plasmaerzeugers (11) und/oder weiteren Einstellungsmöglichkeiten.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Borstenenden (4) in Kontakt mit einem Niedertemperatur- Plasmastrahl (2) gebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmastrahl (2) aus einer oder mehreren Plasmadüsen (13) auf die freien Borstenenden (4) gerichtet wird, wobei die mit den Borsten (5) versehene Bürste (6) und die Plasmadüse/ Plasmadüsen (13) im wesentlichen quer zur Plasmastrahlrichtung gegenseitig bewegt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Plasmastrahl (2) zusätzlich auf die Oberfläche (4a) der freien Borstenenden (4) ein feinkörniges, fluidisiertes, eine Beschichtung bildendes Pulver aufgebracht wird, der dem Plasmastrahl (2) mittels eines steuerbaren Pulverförderers (15) in dosierter Menge zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim feinkörnigen Pulver um Nano-Diamanten, Nano-Gold oder Nano- Silber handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim feinkörnigen Pulver um abrasive Partikel zur Verbesserung oder Verstärkung der Poliereigenschaften der Borsten (5) handelt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ausbildung eines elektrisch oder elektromagnetisch erzeugten primären Ungleichgewichts-Plasmas in einem partiell geschlossenen Plasmaerzeuger (11) der durch geeignete Massnahmen gerichtete primäre Plasmastrahl mittels der Plasmadüse (13) am Übergang zur Umgebung stark beschleunigt wird und sich infolgedessen nach der Plasmadüse (13) das sekundäre Niedertemperaturplasma bei Umgebungsdruck bildet.
10. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Abrunden von freien Borstenenden (4) einer Zahnbürste.
11. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Abrunden von freien Borstenenden (4) einer Polierbürste.
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