WO2016151086A1 - Filament aus kunststoff - Google Patents

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WO2016151086A1
WO2016151086A1 PCT/EP2016/056542 EP2016056542W WO2016151086A1 WO 2016151086 A1 WO2016151086 A1 WO 2016151086A1 EP 2016056542 W EP2016056542 W EP 2016056542W WO 2016151086 A1 WO2016151086 A1 WO 2016151086A1
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WO
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rib
matrix
filament
transition
cross
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Application number
PCT/EP2016/056542
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French (fr)
Inventor
Florian KISLING
Uwe Meis
Michael Müller
Hans-Ulrich Pusch
Original Assignee
Pedex Gmbh
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Publication date
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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/253—Formation of filaments, threads, or the like with a non-circular cross section; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
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    • A46D1/02—Bristles details
    • A46D1/0207—Bristles characterised by the choice of material, e.g. metal

Definitions

  • the invention relates to a filament made of plastic, in particular a plastic filament in the form of a bristle for toothbrushes, cosmetic brushes or other brushes for cleaning purposes.
  • the cleaning effect of a brush depends essentially on the geometry of the individual bristles and the material of which the bristles are made.
  • bristles have proven to be advantageous, which are made of filaments, which are structured or profiled on its lateral surface 10, so that the bristles have a scraping action.
  • bristles which have a plurality of axially parallel ribs, which are integrally formed at their radially inner end on a core forming the matrix.
  • the core and the rib may consist of different plastics, on the one hand to adapt the strength and bending property of the bristle and, on the other hand, the cleaning effect by the rib to the desired intended use.
  • the bristle is used on a toothbrush, the choice of materials should ensure that the user can not be injured.
  • a disadvantage of the prior art is that the material selection on the one hand for the rib and on the other hand for the matrix is greatly limited in that the two materials must make a strong connection in the production of the corresponding filament due to the transversal forces acting during the cleaning in order to prevent the rib from dislodging from the matrix when using the bristle. This limitation in the choice of materials
  • the object of the invention is to provide a filament which is suitable for producing a bristle and in which an improved cohesion is ensured for the material of the rib and the matrix.
  • the filament of the invention comprises over its entire length a matrix of a Kumtstoffmaterial, wherein in a recess from the surface of the matrix, at least one rib is attached, which is non-positively and / or materially connected to the matrix.
  • the cross-sectional area is a surface orthogonal to the longitudinal axis of the filament. Ideally, a filament, with the exception of a twist, always has the same cross-sectional area (which is merely turned in a twist).
  • centroid is to be understood as the focus of cross-sectional areas of elements of the filament (ribs or matrix). It corresponds mathematically to the averaging of all points within the surface and can also be interpreted as the center of asymmetrical figures.
  • the "rib center” is the centroid of the rib cross-sectional area and the “matrix center” is the centroid of the matrix cross-sectional area.
  • the term "rib perpendicular" refers to the line which, with respect to the cross-sectional area of the filament, extends from the respective rib center through the center of the matrix, for example, on the earth, corresponding to the bisectors of a straight body.
  • slope indicates, in accordance with the mathematical definition here with respect to the cross section, the "obliqueness” of a point with respect to a straight line, even if this point should be part of a circular arc.
  • a “slope tangent” is an imaginary straight line with the grade determined for a particular point.
  • Transition points are the points on the surface of the filament at which the rib touches the matrix, that is, the rib surface merges into the matrix surface.
  • the filament according to the invention is characterized in that at least one rib is additionally positively connected to the matrix, wherein the positive connection is designed such that, starting from the respective rib center, the opening angle to the transition points of the respective rib ("transition angle") is between 90 ° and 270 °, but with respect to at least one possible direction of movement in transverse there is no positive fit between the rib and the matrix.
  • the positive connection Due to the special requirement for the positive connection that there is no positive fit with respect to at least one possible direction of movement in the cross-sectional plane, the positive connection is designed so that the rib would fall out of the matrix without the force or material connection.
  • the filament also comprises at least one rib, which is positively encompassed on the cross-sectional plane (ie a positive fit exists in cross-sectional plane with respect to each possible direction of movement), however, in this embodiment, at least one rib always has a positive fit, as described above.
  • the transition angle must not be less than required, otherwise the ribs with respect to transverse movements relative to the surface of the matrix, ie forces that act laterally on the rib and automatically occur during Bürstambaen, despite the force or material bond can tear off the matrix. It is therefore preferred that the transition angle is greater than 120 °, in particular greater than 150 ° (or even> 160 °).
  • the transition angle does not exceed 180 °, otherwise a positive connection would be made, which could include the rib so that the requirement that with respect to at least one possible direction of movement in the cross-sectional plane there is no longer a positive fit between the respective rib and the matrix.
  • the angle of the slope tangent of the surface of the matrix directly at the transition point to the slope tangent of the surface of the rib directly at the transition point is greater than 90 ° and less than 180 ° (in particular this angle lies between 100 ° and 160 °). This has the advantage that no or only a few soils accumulate in the transition region between rib and matrix.
  • the angle of the slope tangent of the surface of the matrix directly at the transition point to the slope tangent of the surface of the rib directly at the transition point is less than 90 ° and greater than 45 °, or recesses are formed on the side regions of the rib.
  • the matrix comprises round, concave recesses which serve to produce the positive connection according to the invention.
  • the rib is preferably in the contact area with the matrix corresponding round, convex, shaped as a negative shape of the recess.
  • the rib may also have another convex shape as long as it fits into the recess. A material that produces the material bond can then fill the space between the matrix and the rib.
  • the minimum opening angle between the pitch tangents at at least one point of contact between the matrix and the rib with the respective rib perpendicular between 0 ° (parallel course) and 45 ° is inclined away from the rib perpendicular to each side of this rib perpendicular. This means that when a lateral force acts on the rib, the positive locking reduces the forces to the material or frictional connection.
  • the transition angle would be exactly 180 ° and the rib would be exactly half embedded in the matrix.
  • the filament has two, three or more Ribs, wherein the ribs are preferably regularly distributed on the matrix surface, the rib verticals of adjacent ribs so all the same or at least periodically varying ⁇ ffhungswinkel.
  • At least one rib is positively connected, so that therefore with respect to each possible direction of movement in the cross-sectional plane a positive fit is and / or the transition angle is greater than 270 °, but less than 360 ° in this rib.
  • the visibility or the contact surface for a pad can be controlled at different angles and thus specifically optical or functional effects can be influenced.
  • the materials and the parameters in the extrusion of the filament are selected so that the rib is welded to the matrix in the region of the positive connection.
  • the rib is glued to the matrix in addition to the positive connection.
  • at least one rib has a radially outwardly tapering cross-section, for example a triangular or drop-shaped cross section, so that it tapers conically or even sharply in its radially outer cross-sectional area.
  • the rib or the plurality of ribs
  • the rib (s) may extend in a straight line axis-parallel in the longitudinal direction of the filament.
  • the rib (s) orbit around the matrix in the form of a helix. This can be especially These are achieved when the filament is twisted after extrusion.
  • the twisting is done with 50 to 400 revolutions per meter.
  • the plastic materials for matrix and ribs can be chosen freely as far as possible. Although it is preferred for some applications to use the matrix of a softer and / or more elastic material than that selected for the rib (s), a very good cleaning effect is achieved if the reverse is true.
  • the fin material is softer and / or more elastic than the matrix material, the preferred embodiment adds that the filament has at least one rib which is harder and / or inelastic than the matrix material.
  • Preferred Kumtstofrmaterialien for matrix and / or ribs are rigid thermoplastic polyesters (especially polybutylene terephthalate PBT) and / or soft thermoplastics (especially thermoplastic elastomers).
  • bristles can be produced in the usual way, which can be used preferably as bristles for toothbrushes, massage brushes, mascara brushes, brooms, sweeping rollers, rusting brushes and other brushes.
  • bristles combined into bundles or bundles can be used in a particularly advantageous manner as interdental cleaners, which by means of reciprocating movement in the interdental spaces develop a far better cleaning effect, since constantly changing cross sections come into effect.
  • the filament according to the invention especially in the twisted state, has a very high cleaning effect compared with a filament without rib structures. This is due, in particular, to the partially higher coefficient of sliding friction, which automatically arises with a different choice of material for the matrix and ribs and at which point len use of cleaning ribs and the resulting locally higher surface pressure.
  • FIG. 1 illustrates the nomenclature used in the description.
  • FIG. 2 schematically shows a preferred embodiment in idealized form.
  • FIG. 3 schematically shows a preferred embodiment.
  • FIG. 1 shows a cross-section through a filament comprising a matrix 1 and ribs 2, wherein the matrix 1 comprises three ribs 2, which all have a different shape.
  • the centroids (3, 4) are shown as cross marks, with the matrix center 3 lying in the center of the matrix and the rib centers 4 lying in the center of the respective ribs. With lines through the matrix center 3 and the respective rib center 4, the three rib vertical 5 are shown.
  • transition points 6 are shown to the right and left of the rib (marked with arrows). Of course, left and right of each rib transition points, which, however, are not marked for reasons of clarity.
  • circular rib of the transition angle 7 is indicated. It is about 165 °. As can be clearly seen, each rib can be removed from the matrix by displacement to a spatial direction. Finally, also at the round, circular rib, the smallest opening angles 8 between the pitch tangents at at least one respective contact point between the matrix and the rib with the respective rib perpendicular are shown. The slope tangents are inclined away from the rib vertical, ie the point of intersection with the rib vertical lies on the side of the matrix center.
  • FIG. 2 shows the cross section of an idealized filament comprising a matrix 1 and four ribs 2.
  • one of the ribs is dyed black and is enclosed by the matrix 1 in a form-fitting manner.
  • the remaining ribs 2 satisfy the condition that there is no form-fitting hold between the respective rib and the matrix with respect to at least one possible direction of movement in the cross-sectional plane.
  • the cross section of a test filament comprising a matrix 1 and three ribs 2 is outlined.
  • the diameter can be in the range of a few millimeters, but it is also possible diameters down to a few micrometers.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filament umfassend über seine gesamte Länge eine Matrix (1) aus einem Kunststoffmaterial, wobei in einer Ausnehmung aus der Oberfläche der Matrix (1), mindestens eine Rippe (2) angebracht ist, welche kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Matrix (1) verbunden ist, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine Rippe (2) zusätzlich formschlüssig mit der Matrix (1) verbunden ist wobei die formschlüssige Verbindung dermaßen gestaltet ist, dass ausgehend vom betreffenden Rippenmittelpunkt (4) der Öffnungswinkel zu den Übergangspunkten (6) der betreffenden Rippe ("Übergangswinkel (7)") zwischen 90° und 270° liegt, jedoch bezüglich mindestens einer möglichen Bewegungsrichtung in Querschnittsebene kein formschlüssiger Halt zwischen der betreffenden Rippe (2) und der Matrix (1) besteht.

Description

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Filament aus Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Filament aus Kunststoff, insbesondere ein Kunststofffilament in 5 Form einer Borste für Zahn-, Kosmetikbürsten oder sonstigen Bürsten für Reinigungszwecke.
Die Reinigungswirkung einer Bürste ist wesentlich von der Geometrie der einzelnen Borsten und dem Material abhängig, aus dem die Borsten bestehen. Insbesondere haben sich Borsten als vorteilhaft erwiesen, die aus Filamenten gefertigt sind, welche auf ihrer Mantelfläche 10 strukturiert oder zu profiliert sind, so dass die Borsten eine Schabwirkung haben.
Im Stand der Technik sind Borsten bekannt, die mehrere achsparallele Rippen aufweisen, die an ihrem radial inneren Ende an einem die Matrix bildenden Kern angeformt sind. Dabei können der Kern und die Rippe aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, um einerseits die 15 Festigkeits- und Biegeeigenschaft der Borste und andererseits die Reinigungswirkung durch die Rippe an den gewünschten Einsatzzweck anzupassen. Wenn die Borste bei einer Zahnbürste verwendet wird, ist darüber hinaus durch die Materialwahl sicherzustellen, dass der Benutzer sich nicht verletzten kann.
20 Nachteil des Standes der Technik ist, dass die Materialauswahl einerseits für die Rippe und andererseits für die Matrix dahingehend stark beschränkt ist, dass die beiden Materialien bei der Herstellung des entsprechenden Filaments aufgrund der bei der Reinigung wirkenden Transversalkräfte eine starke Verbindung eingehen müssen, um zu verhindern, dass sich die Rippe bei Benutzung der Borste von der Matrix löst. Diese Beschränkung in der Materialwahl
25 ist sehr nachteilig, so dass eine optimierte Reinigungswirkung selten erreicht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filament zur Verfügung zu stellen, welches zur Herstellung einer Borste geeignet ist, und bei dem für das Material der Rippe und der Matrix ein verbesserter Zusammenhalt gewährleistet ist.
30
Diese Aufgabe wird durch ein Filament gemäß den Ansprüchen gelöst. Das erfindungsgemäße Filament umfasst über seine gesamte Länge eine Matrix aus einem Kumtstoffmaterial, wobei in einer Ausnehmung aus der Oberfläche der Matrix, mindestens eine Rippe angebracht ist, welche kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Matrix verbunden ist. Bevor die besondere Ausgestaltung des Filaments gegenüber dem Stand der Technik näher ausgeführt wird, werden zum besseren Verständnis einige der im Folgenden verwendeten Begriffe näher erläutert:
Die Querschnittsfläche ist eine Fläche orthogonal zur Längsachse des Filaments. Idealisiert weist ein Filament, ausgenommen einer Verdrillung, insbesondere stets dieselbe Querschnitts- fläche auf (welche bei einer Verdrillung lediglich gedreht ist).
Der Flächenschwerpunkt ist hier als Schwerpunkt von Querschnittsflächen von Elementen des Filaments zu verstehen (Rippen oder Matrix). Er entspricht mathematisch der Mittelung aller Punkte innerhalb der Fläche und kann auch bei unsymmetrischen Figuren als Mittelpunkt interpretiert werden. Es sind der„Rippenmittelpunkt" der Schwerpunkt der Rippenquer- schnittsfläche und der„Matrixmittelpunkt" der Schwerpunkt der Matrixquerschnittsfläche. Als„Rippensenkrechte" wird die Linie bezeichnet, welche bezüglich der Querschnittsfläche des Filaments von dem betreffenden Rippenmittelpunkt durch den Matrixmittelpunkt verläuft. Auf der Erde würde dies beispielsweise der Mittelsenkrechten eines gerade stehenden Körpers entsprechen.
Der Begriff„Steigung" gibt entsprechend der mathematischen Definition hier bezüglich des Querschnitts die„Schrägheit" eines Punktes gegenüber einer Geraden an, selbst wenn dieser Punkt Teil eines Kreisbogens sein sollte. Eine„Steigungstangente" ist eine gedachte Gerade mit der Steigung, die für einen bestimmten Punkt ermittelt wurde.
Als„Übergangspunkte" werden die Punkte auf der Oberfläche des Filaments bezeichnet, an denen die Rippe die Matrix berührt, also die Rippenoberfläche in die Matrixoberfläche übergeht.
In Figur 1 werden diese Begriffe zeichnerisch dargestellt.
Das erfindungsgemäße Filament ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rippe zu- sätzlich formschlüssig mit der Matrix verbunden ist wobei die formschlüssige Verbindung dermaßen gestaltet ist, dass ausgehend vom betreffenden Rippenmittelpunkt der Öffnungs- winkel zu den Übergangspunkten der betreffenden Rippe („Übergangswinkel") zwischen 90° und 270° liegt, jedoch bezüglich mindestens einer möglichen Bewegungsrichtung in Quer- schnittsebene kein formschlüssiger Halt zwischen der betreffenden Rippe und der Matrix besteht.
Aufgrund der besonderen Forderung für den Formschluss, dass bezüglich mindestens einer möglichen Bewegungsrichtung in Querschnittsebene kein formschlüssiger Halt besteht, ist der Formschluss so gestaltet, dass die Rippe ohne den Kraft- oder Stoffschluss aus der Matrix herausfallen würde.
Zwar könnte für einige Anwendungen durchaus ein Formschluss bevorzugt sein, der in allen Richtungen der Querschnittsebene wirkt, jedoch wirkt sich ein solcher in vielen Fällen negativ auf das Endprodukt aus, z.B. weil eine komplette formschlüssige Umfassung einen erhöhten Fertigungsaufwand erfordert oder das optische Erscheinungsbild negativ beeinflusst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Filament zwar auch mindestens eine Rippe, welche auf der Querschnittsebene formschlüssig umfasst wird (also bezüglich jeder möglichen Bewegungsrichtung in Querschnittsebene ein formschlüssiger Halt besteht), jedoch ist in dieser Ausführungsform auch stets mindestens eine Rippe vorhanden, einen Formschluss aufweist, wie oben beschreiben wird.
Der Erfinder stellte überraschend fest, dass eine feste und dauerhafte Verbindung selbst bei unterschiedlichen Materialien möglich ist, wenn der erfindungsgemäße Formschluss zusammen mit einem Kraft- oder Stoffschluss hergestellt wird.
Der Übergangswinkel darf dabei nicht kleiner als gefordert sein, da ansonsten die Rippen bezüglich Transversalbewegungen relativ zur Oberfläche der Matrix, also bei Kräften, die seitlich auf die Rippe wirken und bei Bürstbewegungen automatisch auftreten, trotz des Kraft- oder Stoffschlusses von der Matrix abreißen können. Es ist demnach bevorzugt, dass der Übergangswinkel größer als 120°, insbesondere größer als 150° (oder sogar >160°) ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere bei Vorliegen von runden Rippenquerschnitten infrage kommt, überschreitet der Übergangswinkel nicht 180°, da ansonsten ein Formschluss hergestellt würde, welcher die Rippe so umfassen könnte, dass das Erforder- nis, dass bezüglich mindestens einer möglichen Bewegungsrichtung in Querschnittsebene kein formschlüssiger Halt zwischen der betreffenden Rippe und der Matrix besteht, nicht mehr erfüllt wäre. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zudem der Winkel der Steigungstangente der Oberfläche der Matrix direkt am Übergangspunkt zu der Steigungstangente der Oberfläche der Rippe direkt am Übergangspunkt größer als 90° und kleiner als 180° (insbesondere liegt dieser Winkel zwischen 100° und 160°). Dies hat den Vorteil, dass sich keine oder nur wenige Verschmutzungen in dem Übergangsbereich zwischen Rippe und Matrix ansammeln.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Winkel der Steigungstangente der Oberfläche der Matrix direkt am Übergangspunkt zu der Steigungstangente der Oberfläche der Rippe direkt am Übergangspunkt kleiner als 90° und größer als 45° oder es sind an den Seitenberei- chen der Rippe Ausnehmungen eingeformt. Dies hat den Vorteil, dass sich gerade dort Verschmutzungen in dem Übergangsbereich zwischen Rippe und Matrix oder in den Ausnehmungen ansammeln (z.B. bei trockenen Verschmutzungen). Diese können dann über die Kanäle, die diese Kavitäten über die Länge des Filaments bilden abgeführt werden (z.B. wie die Kanäle zum Materialabtransport an einem Bohrer).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsforni umfasst die Matrix runde, konkave Ausnehmungen, welche zur Herstellung des erfindungsgemäßen Formschlusses dienen. Die Rippe ist dazu bevorzugt im Berührungsbereich mit der Matrix entsprechend rund, konvex, als Negativform der Ausnehmung geformt. Bei speziellen Ausführungsformen kann jedoch die Rippe auch eine andere konvexe Form aufweisen, so lange sie in die Ausnehmung hereinpasst. Ein Werkstoff, der die stoffschlüssige Verbindung herstellt, kann den Raum zwischen Matrix und Rippe dann ausfüllen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsforni liegt der kleinste Öffhungswinkel zwischen der Steigungstangenten an mindestens jeweils einem Berührungspunkt zwischen Matrix und Rippe mit der betreffenden Rippensenkrechten zwischen 0° (paralleler Verlauf) und 45° von der Rippensenkrechten weg geneigt, und zwar an jeder Seite dieser Rippensenkrechten. Dies bedeutet, dass bei Wirken einer seitlichen Kraft auf die Rippe der Formschluss die Kräfte auf den Stoff- oder Kraftschluss reduziert.
Hat die Rippe beispielsweise den Querschnitt eines Kreises und ruht in einer entsprechend kreisförmigen Ausnehmung in der Matrix, dann wäre bei einem jeweiligen Öffnungswinkel von 0° links und rechts der Rippe der Übergangswinkel genau 180° und die Rippe wäre genau zur Hälfte in der Matrix eingebettet. Bei einer seitlichen Krafteinwirkung würde die Rippe gegen die Matrixwände gepresst werden (die am Rande ungefähr senkrecht zu dieser Kraft stehen würden, und eine Herauslösung der Rippe wäre selbst bei einer schwachen Verklebung durch den Formschluss zwischen Rippe und Matrixwand sehr unwahrscheinlich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Filament zwei, drei oder mehr Rippen auf, wobei die Rippen vorzugsweise regelmäßig auf der Matrixoberfläche verteilt sind, die Rippensenkrechten benachbarter Rippen also alle gleiche oder zumindest periodisch variierende Öffhungswinkel haben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hegen mindestens zwei Rippen vor, die sich im Hin- blick auf ihre Farbe und/oder Form und/oder ihres Materials voneinander unterscheiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird mindestens eine Rippe formschlüssig umfasst, so dass also bezüglich jeder möglichen Bewegungsrichtung in Querschnittsebene ein formschlüssiger Halt besteht und/oder der Übergangswinkel ist bei dieser Rippe größer als 270°, jedoch kleiner als 360°. Auf diese Weise kann, insbesondere bei einer bestimmten Farbe der Rippe, die Sichtbarkeit oder die Berührungsfläche für eine Unterlage unter verschiedenen Winkeln gesteuert werden und damit gezielt optische oder funktionale Effekte beeinflusst werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Materialien und die Parame- ter bei der Extrusion des Filaments so gewählt, dass die Rippe mit der Matrix im Bereich des Formschlusses verschweißt ist. Alternativ oder
zusätzlich dazu kann aber auch vorgesehen sein, dass die Rippe mit der Matrix zusätzlich zu dem Formschluss verklebt ist. In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Rippe einen sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt, beispielsweise einen dreieckigen oder tropfenförmigen Querschnitt aufweist, so dass sie in ihrem radial äußeren Querschnittsbereich konisch oder gar spitzt zuläuft. Bezüglich der Längsachse des Filaments kann sich die Rippe (oder die Vielzahl der Rippen) gradlinig achsparallel in Längsrichtung des Filaments erstrecken. Es ist jedoch auch bevorzugt, dass die Rippe(n) in Form einer Wendel um die Matrix umlaufen. Dies kann insbeson- dere dann erreicht werden, wenn das Filament nach der Extrusion verdrillt wird. Vorzugsweise erfolgt das Verdrillen mit 50 bis 400 Umdrehungen pro laufendem Meter.
Die KunststoffmateriaUen für Matrix und Rippen können weitestgehend frei gewählt werden. Auch wenn für einige Anwendungen bevorzugt ist, die Matrix aus einem weichere und/oder elastischerem Material als dem für die Rippe(n) gewählte zu verwenden, erreicht man eine sehr gute Reinigungswirkung, wenn es sich genau umgekehrt verhält. Zu der bevorzugten Ausführungsform, dass das Rippenmaterial weicher und/oder elastischer ist, als das Matrixmaterial kommt die bevorzugte Ausführungsform hinzu, dass das Filament mindestens eine Rippe aufweist, die härter und/oder inelastischer ist als das Matrixmaterial.
Diese Ausführungsform, bei der das Matrixmaterial bezüglich Härte/Elastizität zwischen Härte/Elastizität der unterschiedlichen Rippen hegt, erreicht eine sehr gute Reinigungs Wirkung und könnte auch ohne die Gesamtheit der Merkmale von Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung eine eigenständige Erfindung darstellen.
Bevorzugte Kumtstofrmaterialien für Matrix und/oder Rippen sind steife thermoplastische Polyester (insbesondere Polybutylenterephthalat PBT) und/oder weiche thermoplastische Kunststoffe (insbesondere thermoplastische Elastomere). Aus dem erfindungsgemäßen Filament können in üblicher Weise Borsten hergestellt werden, die vorzugsweise als Borsten für Zahnbürsten, Massagebürsten, Mascarabürsten, Besen, Kehrwalzen, Entrostungsbürsten und auch andere Bürsten Verwendung finden können. Auch können einzelne oder zu Bündeln zusammengefasste Borsten in besonders vorteilhafter Weise als Interdentalreiniger verwendet werden, die durch Hin- und Herbewegung in den Zahnzwi- schenräumen eine weit bessere Reinigungswirkung entfalten, da ständig wechselnde Querschnitte zur Wirkung kommen. Selbst dann, wenn ein solcher Interdentaheiniger in engen Lücken verklemmt, wird er nicht abreißen, sondern kann durch Aufdrillen problemlos herausgezogen werden. Das erfindungsgemäße Filament weist, insbesondere im verdrillten Zustand, verglichen mit einem Filament ohne Rippenstrukturen eine sehr hohe Reinigungswirkung auf. Dies liegt insbesondere in dem partiell höherer Gleitreibungskoeffizient begründet, der bei einer unterschiedlichen Materialwahl für Matrix und Rippen automatisch entsteht und an dem punktuel- len Einsatz der Reinigungsrippen und der daraus resultierenden punktuell höheren Flächenpressung.
Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Abbildungen dargestellt.
Figur 1 verdeutlicht die in der Beschreibung verwendete Nomenklatur.
Figur 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform in idealisierter Form.
Figur 3 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteübezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
FIGURENBESCHREIBUNG
In Figur 1 ist ein Querschnitt durch ein Filament, umfassend eine Matrix 1 und Rippen 2, dargestellt, wobei die Matrix 1 drei Rippen 2 umfasst, welche alle eine unterschiedliche Form haben. Die Flächenschwerpunkte (3, 4) sind als Kreuzmarkierungen dargestellt, wobei der Matrixmittelpunkt 3 in der Mitte der Matrix liegt und die Rippenmittelpunkte 4 im Zentrum der jeweiligen Rippen liegen. Mit Strichen durch den Matrixmittelpunkt 3 und die jeweiligen Rippenmittelpunkte 4 sind die drei Rippensenkrechten 5 dargestellt.
Anhand der Rippe links unten werden die Übergangspunkte 6 rechts und links der Rippe (mit Pfeilen markiert) dargestellt. Selbstverständlich liegen links und rechts einer jeden Rippe Übergangspunkte, welche jedoch aus Gründen der Übersichthchkeit nicht gekennzeichnet sind.
In der oberen, kreisförmigen Rippe ist der Übergangswinkel 7 angedeutet. Er beträgt ungefähr 165°. Wie deutlich erkennbar ist, lässt sich jede Rippe durch Verschiebung zu einer Raumrichtung aus der Matrix entnehmen. Zum Schluss sind, ebenfalls an der runden, kreisförmigen Rippe die kleinsten Öffhungswin- kel 8 zwischen der Steigungstangenten an mindestens jeweils einem Berührungspunkt zwischen Matrix und Rippe mit der betreffenden Rippensenkrechten gezeigt. Die Steigungstangenten sind von der Rippensenkrechten weg geneigt, d.g. der Schnittpunkt mit der Rippen- senkrechten hegt auf Seiten des Matrixmittelpunktes.
In Figur 2 ist der Querschnitt eines idealisierten Filaments umfassend eine Matrix 1 und vier Rippen 2 dargestellt. Hier ist eine der Rippen schwarz eingefärbt und wird von der Matrix 1 formschlüssig umfasst. Die übrigen Rippen 2 erfüllen die Bedingung, dass bezüglich min- destens einer möglichen Bewegungsrichtung in Querschnittsebene kein formschlüssiger Halt zwischen der betreffenden Rippe und der Matrix besteht.
In Figur 3 ist der Querschnitt eines Testfilaments umfassend eine Matrix 1 und drei Rippen 2 skizziert. Der Durchmesser kann im Bereich einiger weniger Millimeter liegen, es sind aber auch Durchmesser bis bin zu wenigen Mikrometern möglich.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Erfindung, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der ein- zelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angäben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
Vor allem können die einzelnen in den Figuren gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus dieser bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Figure imgf000011_0001

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Filament umfassend über seine gesamte Länge eine Matrix aus einem Kunststoffmaterial, wobei in einer Ausnehmung aus der Oberfläche der Matrix, mindestens eine Rippe angebracht ist, welche kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Matrix verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rippe zusätzlich formschlüssig mit der Matrix verbunden ist wobei die formschlüssige Verbindung dermaßen gestaltet ist, dass ausgehend vom betreffenden Rippenmittelpunkt der Öfmungswinkel zu den Übergangspunkten der betreffenden Rippe („Übergangswinkel") zwischen 90° und 270° liegt, jedoch bezüglich min- destens einer möglichen Bewegungsrichtung in Querschnittsebene kein formschlüssiger Halt zwischen der betreffenden Rippe und der Matrix besteht.
2. Filament nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangswinkel größer als 120°, insbesondere größer als 150°, besonders bevorzugt größer als 160°) ist und insbesondere der Übergangswinkel 180° nicht überschreitet.
3. Filament nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Steigungstangente der Oberfläche der Matrix direkt am Übergangspunkt zu der Steigungstangente der Oberfläche der Rippe direkt am Übergangspunkt größer als 45° und kleiner als 180° ist, wobei bevorzugt im Übergangsbereich zwischen Matrix und Rippe eine konkave Ausformung vorliegt, die über die Länge des Filaments einen Fließkanal bildet.
4. Filament nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix runde, konkave Ausnehmungen, welche zur Herstellung des erfindungsgemä- ßen Formschlusses dienen, wobei die Rippe bevorzugt im Berührungsbereich mit der Matrix entsprechend rund, konvex, als Negativform der Ausnehmung geformt ist oder wobei die Rippe eine andere konvexe Form aufweist, welche in die Ausnehmung hereinpasst und ein Werkstoff, der die stoffschlüssige Verbindung herstellt, den Raum zwischen Matrix und Rippe ausfüllt.
5. Filament nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich mindestens einer Rippe der kleinste Öfmungswinkel zwischen der Steigungstangenten an mindestens jeweils einem Berührungspunkt zwischen Matrix und der Rippe mit der betreffenden Rippensenkrechten zwischen 0° (paralleler Verlauf) und 45° von der Rippensenkrechten weg geneigt ist, und zwar an jeder Seite dieser Rippensenkrechten.
6. Filament nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filament zwei, drei oder mehr Rippen aufweist, wobei die Rippen vorzugsweise regelmäßig auf der Matrixoberfläche verteilt sind, wobei bevorzugt mindestens zwei Rippen vorliegen, die sich im Hinblick auf ihre Farbe und/oder Form und/oder ihres Materials voneinander unterscheiden ud wobei insbesondere eine Rippe formschlüssig umfasst ist, so dass also bezüglich jeder möglichen Bewegungsrichtung in Querschnittsebene ein formschlüssiger Halt besteht und/oder der Übergangswinkel ist bei dieser Rippe größer als 270°, jedoch kleiner als 360°, jedoch nicht alle Rippen diese formschlüssige Umfassung aufweisen.
7. Filament nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rippe einen sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt aufweist, vorzugsweise einen dreieckigen oder tropfenförmigen Querschnitt, so dass sie in ihrem radial äußeren Querschnittsbereich konisch oder gar spitz zuläuft.
8. Filament nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine die Rippe gradlinig achsparallel in Längsrichtung des Filaments erstrecken oder in Form einer Wendel um die Matrix herumlaufen, wobei das Filament insbesondere nach der Extrusion verdrillt wurde, und wobei bevorzugt die Verdrillung 50 bis 400 Umdrehungen pro laufendem Meter entspricht.
9. Filament nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix aus einem weichere und/oder elastischerem Material als dem für die Rippe(n) gebildet ist oder dass das Rippenmaterial weicher und/oder elastischer ist, als das Matrixmaterial, oder dass das Filament mindestens eine Rippe aufweist, die härter und/oder inelastischer ist als das Matrixmaterial und mindestens eine Rippe aufweist, die weicher und/oder elastischer ist als das Matrixmaterial, wobei bevorzugte Kumtstoffmaterialien für Matrix und/oder Rippen steife thermoplastische Polyester (insbesondere Polybutylenterephthalat PBT) und/oder weiche thermoplastische Kunststoffe (insbesondere thermoplastische Elastomere) sind.
10. Borsten, insbesondere für Zahnbürsten, Massagebürsten, Mascarabürsten, Besen,
Kehrwalzen, Entrostungsbürsten und auch andere Bürsten, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Filament nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassen oder aus einem solchen Filament bestehen.
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DE102018000663A1 (de) * 2018-01-29 2019-08-01 Pedex Gmbh Filament und Zahnbürste mit zumindest einem entsprechenden Filament

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