WO2018177593A1 - Method, device and injection moulding half mould part for producing a brush - Google Patents

Method, device and injection moulding half mould part for producing a brush Download PDF

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WO2018177593A1
WO2018177593A1 PCT/EP2018/000125 EP2018000125W WO2018177593A1 WO 2018177593 A1 WO2018177593 A1 WO 2018177593A1 EP 2018000125 W EP2018000125 W EP 2018000125W WO 2018177593 A1 WO2018177593 A1 WO 2018177593A1
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WO
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bristle
bristle carrier
anchoring
tool part
carrier
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PCT/EP2018/000125
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Bart Gerard Boucherie
Henk VANDENDUSSCHE
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Gb Boucherie Nv
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    • A46B2200/10For human or animal care
    • A46B2200/1066Toothbrush for cleaning the teeth or dentures

Definitions

  • the invention relates to a method and a device as well as an injection mold half for producing a brush, which has a bristle carrier made of thermoplastic material with at least one anchoring opening into which at least one bristle is inserted and anchored therein.
  • thermoplastic material of the bristles melts with it, whereby the bristles materially merge into each other and a thickening results, by means of which pulling out of the individual bristles forward impossible.
  • the numerous bristle tufts are liquefied on the back by means of hot air or a hot stamp, so that the material of the individual bristle tufts merges into one another and at the back results in a kind of layer of liquefied bristle ends. Subsequently, this back is covered, in particular overmolded.
  • the term "bristle carrier” is understood to mean that part of the finished brush which carries the bristle or the tufts of bristles
  • the bristle carrier can be the entire brush body, ie the integrally molded part of stem, neck and head, or even just a toothbrush
  • the bristle carrier is usually a thin thermoplastic plate provided with one or more openings for filling with one or more bristles or tufts of bristles, and after filling and securing the bristles becomes the platelike bristle carrier then either inserted into a prefabricated brush body having, for example, a corresponding recess for the plate-like bristle carrier
  • the plate-like bristle carrier is encapsulated and thus results in a brush body prefabricated bristle carrier and molded remainder.
  • CH 672 579 A5 proposes a method for fixing bristle tufts in a bristle carrier by means of an anchor plate.
  • the opening on the front or front of the bristle carrier is closed optimally, so that no bacteria and spores can settle here and multiply, a bead on the bristle carrier, which rotates about the anchoring opening and projects from the front side, to be pressed inwards.
  • the bristle tuft itself is not secured by this reshaping of the bead, but by the anchor itself.
  • the individual bristle tufts are successively hammered into the bristle carrier via a tamping tool which pushes the folded bristle tuft through a tube.
  • the tube itself then has on its front side a heater that rests exclusively on the bead and this brings to melting or plasticized and then pushes radially inward.
  • the bristle carrier has openings into which cylindrical projections of a heater are inserted before the tufts of bristles are tapped, without touching the edge of the opening. Due to this radiant heat, the inside edge of the openings is heated locally.
  • the bristle carrier is brought in the region of the edge to a joint-changing temperature, for example, the softening temperature. Due to the increase in temperature, the hole should be reduced in its cross-section, so that the bristle tufts must penetrate into the wall upon impact.
  • the bristle tufts are then pushed with the thickened end into the openings, wherein the thickening in cross-section is greater than the opening cross-section, so that the thickening in the soft region of the opening defining and surrounding edge, ie in the corresponding wall penetrates.
  • the front of the bristle carrier is deformed with a stamp, so that the material of the bristle carrier is pressed against the bristle tufts and anchor them.
  • US 5,224,763 a similar method is known in which the bristle carrier has a bead-like protruding opening edge. Again, the edge of the opening is heated by a pin-shaped heating element projects into the opening or worked with hot air.
  • the opening itself is smaller in cross-section than the thickened end of the bristle tufts, so that it is fixed therein after being pushed into the wall of the soft opening.
  • the bristle tuft holder then compresses the heated circumferential bead so that additional material is available to close the opening at the transition to the face of the bristle carrier.
  • a method is known in which the thickened end of the bristle tufts and / or the edge of the opening in the bristle carrier are heated, wherein the dimensions and the temperatures are chosen so that after the abutment of the thickened end of the edge the opening inward urges and so, similar to a snap connection, the thickened end includes and receives it form-fitting.
  • EP 0 472 557 B1 proposes penetrating with a heated stamp having pins into a plastic plate-shaped bristle carrier so that the pins form the openings for receiving the bristle tufts.
  • the bristle tufts are then pressed into the embossed, still hot openings and the melt rises around the thickening of the bristle tufts around.
  • a mold plate may also be pressed against the top of the bristle carrier to still form the melt.
  • projections or beads protrude on the upper side of the not yet formed bristle carrier, which form material which is available as material which is pressed in the direction of the opening.
  • a bristle carrier which is designed plate-shaped and without openings, welded to bristle tufts, which consist of the same plastic as the bristle carrier.
  • a heating tool is moved between the not yet welded together sides of the bristle carrier and the tufts of bristles, so that both are melted. Subsequently, the bristle tufts are pressed into the molten material of the bristle carrier.
  • the object of the invention is to provide a significantly simpler method for producing a brush, which also requires less effort especially on the device side, but at the same time ensures a secure anchoring of the bristle or bristle tufts in the anchoring opening.
  • a method for producing a brush which has a bristle carrier made of thermoplastic material with a front and a back and at least one anchoring opening, in which at least one bristle made of thermoplastic material is used and anchorless anchored therein, so that they from the Front of the bristle carrier protrudes, wherein the at least one anchoring opening on the front one having the anchoring opening surrounding the front edge, characterized by the following steps:
  • a bristle carrier which has, in the region of the frontal edge, at least one extension facing away from the front side for creating an accumulation of material, wherein the at least one extension is produced during injection molding of the bristle carrier and is associated with at least one anchoring opening,
  • the at least one bristle is pushed with its thickened attachment end, while it still sits in the receiving opening, in the anchoring opening formed in the bristle carrier during the production of the bristle carrier,
  • the front side of the bristle carrier is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular not more than 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material,
  • the tool part exerts a compressive force on the bristle carrier and deforms the bristle carrier at least in the area surrounding the anchoring opening end edge together with the at least one extension while reducing the cross section of the anchoring opening such that the at least one bristle is embedded and anchored in the anchoring opening, while a material of the bristle carrier in the region of the edge on the at least one extension moves laterally during deformation into the anchoring opening and presses against the at least one bristle,
  • the anchoring opening after the step f) is a depth measured from the front to the beginning of the thickened Fastening
  • the at least one extension associated with the anchoring opening prior to deformation in step f) has a volume which is in the range of 60% to 1 10% of the theoretical volume resulting from the product of the depth and an annular surface between the inside the anchoring opening before deformation in step f) and the outside of the singular bristle or the envelope of the bristle tuft results.
  • a bristle tuft can be inserted into the anchoring opening.
  • the material of the bristle carrier in the region of the edge on the one extension or on the several extensions is then moved during deformation laterally into the anchoring opening in order to engage behind the bristle or the bristle tufts and to secure them against being pulled out.
  • the invention is based on the idea that the material which closes the anchoring opening to the front and secures the bristle or bristle tuft from being pulled out is provided essentially by the extension. This means that the thickness of the bristle carrier is reduced by the deformation less than the provision of no or only a small-volume extension. Especially with thin bristle carriers with a small distance from the back to the front, this results in advantages.
  • the material for closing the anchoring opening is formed predominantly by the extension, the contact forces during deformation of the bristle carrier can be kept lower than without extension.
  • the heating of the bristle carrier may take place before or during the reduction of the distance of the tool part to the bristle carrier or after the first contact of the tool with the bristle carrier.
  • steps d) and e) is not necessarily sequential.
  • extensions can generally extend around an anchoring opening and complement each other and be associated with only this anchoring opening.
  • annularly closed around the associated anchoring aperture to provide as much volume as possible. It may be advantageous that the annular closed circumferential extension over its longitudinal extent has different cross-sectional areas. This helps to optimally bridge different distances between the inside of the anchoring opening to the bristle tufts or the singular bristle.
  • At least one anchoring opening (viewed from the front side) is elongated, it has two longer, opposite and two shorter, opposite side sections. All these side sections complement each other to the anchoring opening.
  • the annularly closed circumferential projection has a larger cross-sectional area in the area of the longer side sections than in the area of the shorter side sections. Thus, in the area of the longer side sections, more material is available which is pressed inwards. Especially in the area of the longer side sections there is a greater risk that the bristle or bristle tufts can be pulled out.
  • the different cross-sectional areas are advantageous when a cross-sectionally elongated bristle tuft is pushed into the elongated anchoring opening, wherein the bristles of the bristle tufts have been fused together to form the thickened attachment end.
  • the side opposite the bristles protruding bead of the attachment end is wider in the region of long sides of the elongated bristle tufts than in the region of shorter transverse sides. This wider bead is covered and held by the additional material during forming.
  • the inside of the elongated anchoring opening has e.g. before deformation, a different distance to the laterally protruding bead of the attachment end, wherein during deformation in step f) material is pressed up to the outer bristles.
  • At least one extension can be assigned to two adjacent anchoring openings.
  • Material of this extension is pressed in step f) in both anchoring openings, wherein the two adjacent anchoring openings individually or jointly associated extensions prior to deformation in step f) have an anchoring openings associated volume which is in the range of 60% to 1 10% of the theoretical Volume lies, resulting from the product of the depth and the ring surfaces between the inner sides of the anchoring openings before deformation in step f) and the outside of the singular bristles or the envelope of the bristle tufts.
  • the problem may arise that not enough material is available to close the anchoring openings, because the connecting web is very thin.
  • the invention provides a common extension in the region of the connecting web, the material is pressed into both anchoring openings.
  • Both adjacent anchoring openings can each be surrounded by an annularly closed circumferential extension. Between the anchoring openings, the extensions merge into each other.
  • the cross-section of the portion of the extensions, in which the extensions merge into one another, should be larger than the remaining sections of the extensions.
  • the bristle or bristle tufts can also be used obliquely to the front in the anchoring opening and anchor it in the process of the invention.
  • the closed circumferential projection on the bristle or bristle tufts near side has a smaller cross-sectional area than on the opposite side. This makes it possible on this page due to the inclination of the bristle / bristle tufts lower, to be filled with material volume by providing less volume of the extension. Thus, there is no risk of having too much material which would then lead to the creation of a ridge protruding from the front adjacent the outer bristles or the outside of the singular bristle.
  • the material, which is then pressed laterally into the anchoring opening in the region of the mouth, must be not only the material of the extension or the extensions themselves, but also that material can be laterally pressed into the anchoring opening, which before forming the extension below of the extension lies.
  • step b) at right angles to the preferably flat or convex or concave curved front is inserted into the anchoring opening and in step f) then pressed by the laterally in the anchoring material inwardly inclined material to the front and then anchored in this oblique orientation or is pressed perpendicular to the front, because without the additional material, the bristle or the outside Bristles of a bristle tufts would tip outwards.
  • the anchoring opening is defined in the interior of the bristle carrier by a peripheral edge, which can also be referred to as the inside of a wall defining the anchoring opening. Since the bristle carrier is an injection molded part and the anchoring opening or anchoring openings are produced during spraying, the draft angles necessary for injection molding must be maintained when working without a slider.
  • the edge of the anchoring opening in its interior, i. the inside of the wall defining the anchoring, is therefore due to the Entform bevel slightly conical to the interior without the use of sliders, so that the wall extends only substantially perpendicular to the front.
  • the anchoring opening can have an elongated shape in the direction perpendicular to the front side.
  • a tuft of bristles in which the bristle ends are fused together by heat it has been found that the resulting bead in the longitudinal direction is greater than in the transverse direction. If such an elongated tuft of bristles is then inserted into an elongate anchoring opening, then the edge of the anchoring opening in the area of the longitudinal side must be pressed further inwards than in the region of the short sides.
  • the frontal edge may have at least one extension in the region of a section or portions of the edge at which or at which the distance to an adjacent anchoring opening or the distance to the front side of the outer peripheral side of the bristle carrier is at most 0.5 mm.
  • the extension has in particular a preferably continuous rectangular cross-sectional profile, which can be easily manufactured and also allows a simpler injection mold half.
  • injection mold half is understood in the following to be an integral part which completely forms the inside of the cavity in the injection mold half, or a part or assembly of several parts of a multi-part injection mold half understood, in which several parts together the inside of the cavity in the In the latter case, in particular, the bottom portion of the cavity in the injection mold half is a separate part which is displaceably inserted into an opening of a second part, which in turn defines the edge of the recess.
  • the or extensions are completely or almost completely flat or, pressed into the formed by the front surface when forming. At best, a minimal effort for at least one bristle or the adjacent bristle tufts can remain.
  • the front side of the bristle carrier is heated.
  • the front side is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular at most 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and / or the bristle carrier material.
  • the tool part exerts a compressive force on the heated bristle carrier and deforms the correspondingly heated bristle carrier according to feature f).
  • the heating of the bristle carrier on the front side is preferably carried out by the tool part, which is heated. If, as in the preferred variant of the case, the front side of the tool part contacts the front side for a few seconds, the temperature of the front side of the tool part also corresponds to the temperature on the front side of the bristle carrier, so that the temperatures correspond. This means that the end face of the tool part is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular at most 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material.
  • the front side of the bristle carrier could also first be heated up and then the distance of the tool part to the bristle carrier could be reduced, or both steps could be simultaneous or partly simultaneous.
  • the change in distance is effected by a relative movement of the tool part to the holding part, i. the tool part can be moved, this is the holding part silent, or vice versa, or tool part and holding part both move.
  • the invention is not limited to the anchoring of a singular bristle or spaced-apart, singular bristles, and although the bristle tufts are further mentioned below in some places for ease of reading, the invention is It can also be used in general for a bristle carrier with one or more individual bristles as well as for a bristle carrier with one or more bristle tufts or combinations thereof, in addition to both the method claims and the claims in kind.
  • the heating may possibly be a holder which receives the bristle carrier, are heated in operation, for example by radiation.
  • the time in which compressive force is exerted on the bristle carrier can be so long that the bristle carrier is heated to a greater depth and farther from the front side too much, and thus also deformed in these deeper regions, as extensive experiments have shown.
  • the back of the bristle carrier, while the compressive force is exerted on the bristle carrier actively cooled It is therefore a separate cooling device, for example, by a liquid cooling, provided.
  • the volume range of the bristle carrier in which there is a sufficiently high temperature for forming during the application of pressure, within narrow limits adjustable.
  • a safety zone is created within the bristle carrier by the cooling device, in which no deformation takes place.
  • the back of the bristle carrier is actively cooled.
  • this ensures that the bristle carrier becomes a maximum of 25 ° C in the process.
  • the already mentioned holder via which a counter force is exerted on the bristle carrier at the rear and bears against the bristle carrier, is actively cooled, in particular via liquid cooling.
  • the cooling can be done not only on the back of the bristle carrier, but optionally also at least at portions of the so-called side surface of the bristle carrier.
  • the side surface is the surface that connects the front and the back of the bristle carrier. By cooling is excluded that the side surface, when the bristle carrier is squeezed between the front and back, laterally outwardly plastically deformed.
  • the holder may have a receiving recess for the bristle carrier, which is complementary to the bristle carrier and ensures an investment of the back and the side surface of the holder.
  • the bristle carrier is preferably heated only after the introduction of the at least one bristle by the heatable tool part.
  • the tool part can be heated by an integrated electrical resistance heater or by a heated neighboring part, which outside of the bristle carrier contacting contact surface temporarily contacts the tool part and transfers the heat to the tool part in this contacting.
  • the controlled heating of the tool part to a predetermined temperature is not done by a "random" heating of adjacent, more or less hot parts, but via a heater assigned only to the tool part.
  • the compressive force is applied in a device when the bristle carrier is contacted at the front by a tool part and at the back by a holder while the pressing force is exerted on the bristle carrier. In particular, the device for applying the pressure force is moved to block. This means that there is no distance between the holder and the tool part, because they contact each other at the front.
  • this contact takes place over the entire surface and around the enclosed bristle carrier in a parting plane between the holder and the tool part.
  • the cavity which is formed between the holder and the tool part for receiving the bristle carrier, sealed in the parting plane.
  • no material of the bristle carrier can migrate into a gap, to then form a burr on the finished bristle carrier.
  • the stability and accuracy of the bristle carrier and the orientation of the at least one bristle, in particular the bristles of a bristle tuft can be increased if after the so-called exposure time (time during which the pressure on the bristle carrier between the front and Rear is applied) the device is not immediately disassembled and the bristle carrier is removed.
  • exposure time time during which the pressure on the bristle carrier between the front and Rear is applied
  • a ventilation gap is created after the contact time between the front and the tool part. This means that the tool part and holder are slightly removed from each other. The device is not completely driven apart or brought into a position in which the bristle carrier is removed or could be removed.
  • the bristle carrier together with its at least one bristle, preferably one or more bristle tufts interposed, in which the ventilation gap acts in the device for cooling the front.
  • the rear side also contacts the holder in this quiescent phase, depending on the shape of the holder, which has the effect of stabilizing the shape.
  • the predetermined rest phase should last at least 1 second, in particular at least 1.5 seconds. Preferably, no further movement takes place during this time between the holder and the tool part. Alternatively, a slow opening movement can take place. It is particularly advantageous if the at least one bristle, in particular the bristle tuft, remains or remains in its assigned receiving opening during this entire resting phase. The receiving opening holds the bristle or bristles of one or more bristle tufts during the resting phase in the form. This stabilizes the area around the anchoring opening. Obviously, internal stresses are reduced.
  • the ventilation gap should have a height of at least 1 mm, which is measured in the direction of travel of the device (direction of movement between the holder and the tool part when the device rises and falls).
  • the ventilation gap can preferably be kept constant during the rest phase.
  • cooling air can be blown to the front of the bristle carrier via the ventilation gap. This allows the rest period to be shortened in time.
  • Another special feature of the invention is that after a feed movement of the tool part and bristle carrier relative to each other, which is completed when reaching a closed position of the device, the pressure force over a predetermined holding time in the closed position is exerted on the bristle carrier.
  • the device is not driven and immediately reopened, as is usually the case when pressing, forming or punching objects.
  • the compressive force does not have to be constant during the holding time, because it depends on the resistance of the bristle carrier. With increasing deformation of the bristle carrier thus the compressive force will decrease.
  • the hold time should be at least 1 second, preferably at least 1.5 seconds.
  • the maximum hold times have been found to be optimal for 3 seconds, in particular for a maximum of 2.5 seconds. More is not required.
  • the bristle carrier can be heated during the holding time, in particular during the entire holding time, but optionally also already during the feed movement on the front side. If it is already heated during the feed movement, cycle time can be saved. In fact, even during the feed movement, there is already a heating of the front side, for example due to radiation. Then, as soon as the front contacts the heated tool part, during the subsequent closing of the device, the front side and the bristle carrier are heated and brought to temperature.
  • the contact time of pressure on the bristle carrier is determined by the sum of the holding time plus the time period during the feed movement, in which the front is first contacted by the tool part and at the same time the rear side of the holder and compressed until reaching the fully collapsed position.
  • This exposure time should be at least 4 seconds, in particular at least 5 seconds.
  • the maximum exposure time has been found to be 15 seconds, in particular a maximum of 10 seconds as the limit.
  • the holding time is preferably less than the above period when moving together, in which the bristle carrier is compressed. This collapse and compression takes place with very slow delivery speed of the holder relative to the tool part. In particular, this period is at least 3, in particular at least 4 seconds.
  • the holding time is a maximum of 50%, in particular a maximum of 40% of the above period when moving together, during which the bristle carrier is compressed. To reduce the cycle time it may be useful to use the front of the bristle carrier.
  • the bristle carrier can be preheated. For example, if the bristle carrier is already seated in the holder, it could be blown on its front side with hot air or briefly exposed to a heat source (eg, radiant heat) that does not form the tool part. This can during the feed movement of tool part to holder or even before this delivery movement occur. For example, during an adjustment movement of the holder / tool part or before the tool part is moved laterally to the holder, the bristle carrier could be heated. The subsequent heating time by contact with the tool part can be reduced.
  • a heat source eg, radiant heat
  • Another special feature of the invention is that the free end of the at least one bristle in the device is supported frontally.
  • This support is intended to fix the axial position of the bristle or bristles of one or more bristle tufts within the same bristle tufts or bristle tufts to each other.
  • the brush should have a sawtooth shape at the ends of the bristle tufts, as viewed from the side.
  • a bristle tuft is sawtooth, tapered or tapered.
  • this support which serves as a stop or means for shaping, should also act during the application of the compressive force to the bristle carrier, in order to allow no displacement of the bristle, bristles or bristle tufts during this time.
  • the support at least during the application of the compressive force on the bristle carrier, preferably before the application of the compressive force or during the feed movement of the device after contacting the front and the back of the bristle carrier by tool or holder already to remove. This means that at least the last phase during the application of the compressive force, optionally also during the entire time of application of the compressive force, the previously used support is removed.
  • the minimum pressure which is introduced into the bristles by the support at least in the last phase or also the entire phase of the deformation process can lead to the deformation of the bristles or to the fact that the bristles are inclined or not aligned parallel to one another, not even inside a bristle tuft.
  • the cross section of the at least one bristle and the cross section of the associated receiving opening in the tool part are matched to one another such that the at least one bristle / tuft is clamped in the receiving opening and is axially positionable by the clamping.
  • this clamping is only a minimal clamping, which allows shifting generally in the previous axial viewing process.
  • the at least one bristle or tuft may be given a thickened attachment end by thermally forming the bristle material by heating above the melt temperature.
  • the bristles of the bristle tufts are combined together by thermal forming. In this case, but not adjacent bristle tufts are united with each other, but each bristle tuft has a thickened attachment end, with the advance it is introduced into the anchoring opening.
  • the forming takes place outside an anchoring station in which at least steps c) to f) are carried out.
  • the material of the thickened attachment end is therefore preferably already solidified when the respective attachment end is inserted into the anchoring opening.
  • bristle tufts can be secured in the anchoring opening by reshaping the edge of the opening, but also prefabricated so-called elastomeric cleaning elements (eg of thermoplastic materials) which are several times thicker than normal filaments of bristle tufts.
  • elastomeric cleaning elements eg of thermoplastic materials
  • These cleaning elements serve to improve the cleaning as well as, in the case of a toothbrush, the massage of the gums.
  • these cleaning elements do not necessarily have a pin shape, but may have any cross-sections, in particular elongated, arcuate, cruciform or round (circular or oval) shapes and corresponding ring shapes with central openings.
  • the at least one anchoring opening can be filled with a singular, prefabricated bristle made of an elastomeric material, in particular a thermoplastic elastomer (TPE).
  • TPE thermoplastic elastomer
  • This singular bristle is anchored in the anchoring opening by deforming the bristle carrier.
  • the singular, prefabricated bristle has a greatest wall thickness, measured in cross section, of greater than 0.6 mm, in particular greater than 0.9 mm. For example, in a rectangular cross-sectional shape, the largest wall thickness is measured in the longitudinal direction.
  • the singular, prefabricated bristle may have a thickened attachment end with which it is pushed into the anchoring opening and which is encompassed by the deformed edge of the anchoring opening of the bristle carrier.
  • the thickened attachment end is created in the manufacture of the singular bristle and not by the indentation and elastic deformation of the bristle by reshaping the edge of the anchoring opening.
  • the thickened attachment end for example, has the shape of a flat cylinder and / or the singular, prefabricated bristle is a multi-component injection molded part.
  • the thickened attachment end may be made of another, preferably harder material, for example polypropylene, than at least the outer surface of the singular prefabricated bristle outside the anchoring opening.
  • the attachment end is even harder than the entire remainder of the singular prefabricated bristle. Due to the harder attachment end of the bristle seat in the anchoring opening is better.
  • a plurality of anchoring openings are provided in the bristle carrier, wherein at least one, preferably a plurality of anchoring openings are provided only with the / the singular, prefabricated bristles. At least one other, preferably the remaining anchoring openings, however, are prefabricated bristle tufts provided so that the brush has a hybrid form of conventional bristle tufts and thicker, elastomeric cleaning elements.
  • the singular bristle protrudes with its free end, for example, at least as far as the free end of the bristle tuft, and is thus not shorter than the bristle tufts. It may be advantageous if the elastomeric cleaning elements, i. the singular bristles are even longer than bristle tufts and protrude beyond their ends. Of course, the elastomeric cleaning elements may also be shorter than the bristle tufts.
  • the wall, which defines the anchoring opening in the bristle carrier, after deformation from the front side is deformed only to above the thickened end.
  • the attachment end may be, for example, a thickened end or the thickened attachment end of a bristle tufts, in which the bristles integrally merge into one another. It would be expected that the entire anchoring opening is as tight and gap-free as possible at the attachment end to allow any movement of the bristle or bristle tufts in any direction.
  • the invention takes a different approach.
  • the attachment end is not completely compressed, but has some free space within the anchoring opening.
  • the position of the at least one bristle, but in particular of the bristles within a bristle tuft, can be set more precisely. For example, if the thickened end of a bristle tuft is completely compressed, the bristles try to spread apart and no longer have the parallel alignment. For example, the deformation should only be in the area of the edge of the
  • Anchoring opening i. in the region of that wall section which lies in the region of the mouth of the anchoring opening take place.
  • the wall of the anchoring opening does not clamp the attachment end of the bristle or the at least one entire bristle tufts over a depth of at least 0.8 mm and / or does not deform the attachment end either.
  • This area in which no clamping and / or no deformation of the attachment end, begins with the bottom of the Anchoring opening and extends further over at least 0.8 mm toward the front of the bristle carrier.
  • the at least one bristle or the at least one entire bristle tuft may have a thickened attachment end.
  • the edge of the anchoring opening is deformed, ie the area of the wall that lies in the area of the mouth to the front. In this area, the edge is narrowed so that the anchoring opening expands in the direction of the ground and the thickened attachment end is pulled behind in the extension direction by the deformed edge, so that extraction of the bristle / bristle tuft is prevented by the stop acting as an edge.
  • the thickened attachment end starting from its end near the front of the bristle carrier in the axial direction to the rear side over only a maximum of 50% of its total axial length in the Anchoring be clamped. If, for example, the attachment end is a ball, as is usually produced when the bristle ends merge, only a maximum of that half of the ball is clamped in the anchoring opening facing the front side.
  • the constricted "neck" of the anchoring opening near the mouth formed by the deformation ie the deformed edge of the anchoring opening that engages behind the thickened attachment end
  • the brushes produced by the invention, in particular toothbrushes can have a very small amount due to the invention Thickness in the area of the bristle carrier Thickness of over 4 mm, the invention allows a thickness of less than 4 mm, with better holding forces for the bristles or bristle tufts than in the prior art. Furthermore, it is possible due to the invention, bristle tufts, even larger bristle tufts, to position very close to the edge of the front, which was previously not possible.
  • Bristle tufts can also be narrowed in cross section by deforming the edge of the anchoring opening. That is, a bristle tuft is fixed in the anchoring opening, and the edge of the anchoring opening is deformed so that the edge compacts the bristle tufts in an area where the bristles are juxtaposed.
  • the region in which the bristles lie next to one another preferably directly adjoins the attachment end, which is formed by the fused bristles.
  • the bristle tufts thus receives a smaller cross-section after the deformation and narrowing of the anchoring opening than it had before after the insertion of the bristle tufts into the anchoring opening.
  • the bristle tufts are compressed by at least 3%, in particular at least 5%.
  • This compaction is determined by the difference in cross-section, more specifically the difference in cross-sectional area, of the receiving opening in the tool part to the cross-section of the deformed anchoring opening in the region of the edge, i. the mouth of the anchoring opening to the front, defined.
  • the cross-section is only reduced by a maximum of 0.4 mm.
  • the anchoring opening prior to its deformation, only has an oversize side of less than 0.2 mm in relation to the largest cross-section of the attachment end of the tuft / bristle in order to allow insertion of the attachment end into the anchoring opening without effort.
  • a positive connection results through the narrowed edge of the anchoring opening, in which the edge can only be narrower by 0.1-0.3 mm in cross section than the largest cross section of the fastening end. This minimum projection is sufficient to realize excellent pull-out values.
  • the invention also makes it possible to process bristle carriers with elastomers already sprayed on the back.
  • the elastomer is thus already sprayed onto the back of the bristle carrier when the bristle / bristle tufts is inserted into the front anchoring opening.
  • the holder in which the bristle carrier is received when applying the pressure force, has a recess. This recess is designed so that it receives the bristle carrier back together with elastomer.
  • the recess may in particular be designed to be complementary to the shape of the bristle carrier provided with the encapsulation. Since the elastomer toothbrushes is usually designed as a tongue cleaner with protruding nubs, the holder has correspondingly complementary recesses for these nubs.
  • the depth of the recess is designed so that its volume for receiving the elastomer is smaller than the uncompressed volume of the elastomer.
  • the volume in the receptacle is adjusted to the actual volume of the compressed elastomer upon application of the compressive force to deform the edge of the anchoring opening. Since the elastomer is softer than the bristle carrier, it must be prevented that the pressure force is too low due to the intermediate elastomer.
  • the opposing force applied during deformation of the holder can be completely introduced via the elastomer in the front part of the bristle carrier. It does not necessarily take place directly contacting the back of the bristle carrier without the interposition of elastomer with the holder to initiate opposing forces in the bristle carrier.
  • the tool part is heated so that the bristle carrier opposite end face of the tool part is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular below 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material.
  • the tool part is moved relative to the bristle carrier so that the tool part contacts the bristle carrier and heats it.
  • thermoplastic material in all embodiments is preferably made of polyester, in particular polyethylene terephthalate (PET), preferably BR003, and polybutylene terephthalate (PBT), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), polyamide (PA), polyvinyl acetate (PVA), polyethylene ( PE), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) and styrene-acrylonitrile copolymer (SAN) existing group. Both homopolymers and copolymers with said thermoplastics can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polypropylene
  • PC polycarbonate
  • PA polyamide
  • PVA polyvinyl acetate
  • PE polyethylene
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • SAN styrene-acrylonitrile copolymer
  • the bristle carrier and the at least one bristle inserted into the tool part should not melt when the tool part contacts the bristle carrier.
  • the predetermined temperature is for this purpose preferably at most 85 %% of the melting temperature of the thermoplastic material.
  • the predetermined temperature is in a range between 30 ° C and 150 ° C, more preferably between 60 ° C and 140 ° C, in particular between 90 and 130 ° C or 100 and 1 15 ° C.
  • the predetermined temperature is more preferably above the glass transition temperature of the thermoplastic. This provides adequate deformability of the thermoplastic material.
  • the inventive method differs fundamentally from the prior art, because on the one hand, it provides exclusively a anchorless attachment of the bristle, the tufts of bristles or bristle tufts.
  • the anchoring opening itself is prefabricated, that is, holes are not pressed into the bristle carrier here with heated punches, but rather the receiving openings already result during the injection molding of the bristle carrier.
  • the receiving opening is not heated on the inside first and thus softens the inside edge of the opening, so that the bristle or bristle tufts is pressed into the soft wall of the receiving opening.
  • the bristle or the bristle tufts is preferably first inserted into the receiving opening, and only then the bristle carrier is heated on its front side opposite the tool part, but without melting. It is carried out below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, wherein the heating by the tool part in which the bristle or bristle tufts sat, takes place and not by its own pure heating tool, which then has to be moved away again when the bristle or the bristle tufts is supplied.
  • the heating of the bristle carrier during the entire forming process is carried out to a temperature below the melting temperature, preferably to a temperature which is well below the melting temperature, for example, at least 15% below the respective melting temperature calculated in ° C and preferably at most 15% above the glass transition temperature, calculated in ° K and in a bristle carrier material with a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K.
  • the temperature to which the bristle carrier is heated during the entire forming process is at most 50% above the glass transition temperature calculated in ° K.
  • the bristle carrier is heated to a temperature above the glass transition temperature.
  • the invention and its preferred and previously described advantageous variants provide in particular for the use of polypropylene, of which some groups have a glass transition temperature of less than 300 ° K, have a glass transition temperature above 300 ° K, as bristle carrier material.
  • Other preferred bristle carrier materials are PET, PBT, PA, ABS, SAN and PC. These bristle carrier materials all have glass transition temperatures above 300 ° K.
  • the glass transition temperature can be determined, for example, by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA).
  • DMTA dynamic mechanical thermal analysis
  • the melting point of semicrystalline thermoplastics is considered to be the upper end of the melting range.
  • a determination of the melting temperature can be carried out, for example, by differential scanning calorimetry (DSC).
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the transition to the flow or processing range is considered to be the melting temperature.
  • an embodiment of the invention provides that the tool part, before contacting the bristle carrier, is heated up.
  • the bristle or bristle tuft itself is already heated with what was not desired in the prior art, because the bristle tufts should indeed press into the soft wall.
  • the tool part can already be heated to its predetermined maximum operating temperature before it contacts the bristle carrier.
  • the invention provides inter alia in one embodiment of the invention, that the melting temperature of the plastic of the bristle carrier is below the melting temperature of the bristle or bristles.
  • the bristle carrier material is equal to the bristle material, for example polypropylene and PA.
  • the bristle carrier should be heated only after the introduction of the at least one bristle through the tool part, preferably exclusively by contacting.
  • a bristle carrier comes close to a hot or hot tool part, a minimal increase in temperature will occur, but this increase in temperature is absolutely negligible and occurs only on the immediate surface.
  • the tool part to bring the bristle carrier in the area of the contact surface with the tool during the feed movement of the tool part to the temperature below the melting temperature of the bristle carrier material and, preferably, greater than or equal to the glass transition temperature the material of the bristle carrier is.
  • the bristle carrier can be brought to the aforementioned temperature even when the bristle carrier is contacted by the tool part. The heating of the bristle carrier to the predetermined and previously mentioned
  • Temperature or temperature ranges should, according to one embodiment of the invention, reach from 0.25 to 0.5 mm below the surface of the bristle carrier facing the tool part (front side) until the deformation process has been completed. Since the tool part presses against the bristle carrier over a longer period of time and heats it, the heat energy also migrates deeper into the interior of the bristle carrier. As a result, when the bristle carrier is first contacted by the tool part, it does not already have to be heated to depth, it is sufficient to achieve this heating during the feed movement and the contact time (contact time). The tool part can in a first phase of the feed movement relative to
  • the limit temperature is the ambient temperature when working with a Borstenarnamatenal whose glass transition temperature is less than 300 ° K, which is the case in particular when using polypropylene variants with such low glass transition temperatures.
  • the heating takes place before the tool part deforms the edge in a second phase of the feed movement and the edge presses against the at least one bristle.
  • the bristle carrier material may be heated to a temperature which is within a range between the glass transition temperature and below about 85% of the thermoplastic's melting temperature in ° C.
  • this temperature is preferably in a range of between 30 ° C and 210 ° C, more preferably between 60 and 140 ° C, preferably between 90 and 130 ° C or 100 and 115 ° C.
  • the bristle or bristle tufts should first be pushed into the receiving opening before the tool part contacts the bristle carrier, in particular before the bristle carrier has been heated to a temperature at least in the region of the edge surrounding the anchoring opening (preferably in the entire contact area) which is above a limit temperature which is 40% in ° C, in particular 20% in ° C below the glass transition temperature of the bristle carrier material when working with a bristle carrier material having a glass transition temperature of greater than or equal to 300 ° K (this applies in particular bristle carrier materials such as polypropylene variants with a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K, PET, PBT, PA, ABS, SAN and PC), or which corresponds to the ambient temperature when working with a Borstenitatimatenal whose glass transition temperature is less than 300 ° K, ie in particular Pol ypropylene variants with such low glass transition temperatures.
  • the edge the anchoring opening is at least the outer edge at the front of the bristle
  • Another variant of the invention provides that the at least one bristle or bristle tufts is first pushed into the receiving opening before the edge of the anchoring opening is heated to a temperature which is at least 30 ° C above the ambient temperature, in particular before the edge of the anchoring opening is heated in the interior of the anchoring opening over the ambient temperature by the tool part.
  • the edge inside the opening is not appreciably heated in the latter variant, in contrast to the prior art, where heated pins should penetrate into the opening to the inside edge of the opening, that is, the wall defining the opening, to the hole bottom to warm up.
  • the deformation should be such that the edge of the bristle carrier presses at the transition to the front or end side of the bristle carrier on the entire circumference against the outer bristles of the attached bristle tufts, so that a compression of the bristle tufts takes place.
  • the nature or extent of compaction depends on the cross section of the bristle tuft.
  • the cross-section of the anchoring opening is reduced, for example, by a maximum of 0.3 mm, preferably by a maximum of 0.15 mm.
  • the lack of heating of the opening wall also relates to the other embodiments.
  • the edge is brought to the predetermined limit temperatures or temperatures, in the opening itself, however, the ambient temperature is substantially maintained as long as the tool part does not contact the bristle carrier ,
  • a preferred embodiment of the invention provides that the tool part is also heated in the entire contact region, in which the tool part contacts the bristle carrier, and not only in the punctiform region or linear region around the edge of the anchoring opening.
  • This has the advantage that the tool part has the entire contact area and thus the entire adjoining mate ha I Siemens of the tool part available to this material area by the high applied pressure to move and reshape.
  • a kind of collar was created by projecting beads on the bristle carrier produced, which represented the only heated and formed material.
  • the present invention sets this clearly off by just the portions of the bristle carrier are heated and formed with, which lie away from the front edge of the anchoring openings. The back of the bristle carrier should pass through the tool part during the
  • Anchoring can not be heated, so that in fact only the front side facing the tool part is heated and reshaped, whereas the back side forms a plate-like, stable structure which could be called the base of the bristle carrier. Consequently, this part of the bristle carrier is not reshaped or changed in shape during the pressurization.
  • the tool part can, at least during the entire time in which it exerts pressure on the bristle carrier, also heat the bristle carrier on the front side. So it's not in the invention to a short-term pre-on heating of the bristle carrier and a subsequent rapid movement of the bristle tufts in the heated material sections of the bristle carrier, as is the case in the prior art with the previously heated bristle carriers, then pushed into the bristle tufts become.
  • the plastics used in the present invention are, for example, copolyesters, especially Eastar TM BR003 (having a melting temperature range of 230 to 280 ° C), polypropylenes, in particular a homopolymer such as PPH5042 having a melting temperature of 165 ° C, polycarbonate, polyamide, polyvinyl acetate or polyethylene , If these materials have a glass transition temperature above the ambient temperature, here 300 ° K, energy should be introduced into the bristle carrier via the tool part. This is also advantageous for materials whose glass transition temperature is below ambient temperature. However, it is according to a variant of the invention in such materials of the bristle carrier also possible to get along without heating the bristle carrier by the tool part. Then, at the ambient temperature, the deformation is achieved exclusively via the pressure of the tool part on the bristle carrier.
  • copolyesters especially Eastar TM BR003 (having a melting temperature range of 230 to 280 ° C)
  • bristle carrier materials are heated to the following temperatures in the process according to the invention and by the device according to the invention which is explained below:
  • the invention provides in particular for PET, a heating of the front side of the bristle carrier in a range of 75-95 ° C, in particular 80-90 ° C and PP of 1 15 to 125 ° C, in particular 110-120 ° C before.
  • PP is used with a melt flow index (MFI) of 6-35, preferably 10-15.
  • MFI melt flow index
  • the inventive method provides in the preferred embodiment, not only a bristle, which is used in total in a receiving opening, but a plurality of anchoring openings and a plurality of receiving openings in the bristle carrier or in the tool part.
  • the receiving openings are aligned in each case to the associated anchoring openings.
  • bristle tufts are used, which are then inserted into the anchoring openings, preferably inserted simultaneously.
  • the tool part heats up at least the edges of the anchoring openings, preferably the entire contact surface, so that the entire area between the anchoring openings Anchoring openings is heated.
  • the anchoring openings are closed at the same time, thereby anchoring the bristle tufts at the same time.
  • the contact area between the tool part and bristle carrier on the tool part is flat, as is the front side of the bristle carrier, which faces the tool part.
  • bristle carriers that have a convex or concave curved front.
  • the tool part has a complementary end face.
  • the feed movement of the tool part relative to the bristle carrier can be performed pressure and time-controlled and / or pressure and path controlled.
  • the device is simply driven to block by, for example, an electric motor is provided (for example via a spindle drive), the current consumption or power consumption of the electric motor is detected and is assumed from reaching a predetermined limit that the device is in the closed position in which preferably the holder and the tool part touch each other. From then on, the so-called hold time could run.
  • an electric motor for example via a spindle drive
  • the current consumption or power consumption of the electric motor is detected and is assumed from reaching a predetermined limit that the device is in the closed position in which preferably the holder and the tool part touch each other. From then on, the so-called hold time could run.
  • a further variant of the invention provides that the tool part exerts a preferably constant compressive force on the bristle carrier for a predetermined time from the time of contacting the bristle carrier.
  • This optional method is particularly easy to implement, because it is simply applied a compressive force and exercised for a while on the bristle carrier, so to speak as a contact time, then to remove the tool part and bristle carrier again from each other. Further method steps are not required here, as in the other variants of the invention, to anchor the bristle or the bristle tufts in the bristle carrier.
  • the feed movement and / or the applied pressure from the tool part relative to or on the bristle carrier can be from the contacting of the bristle carrier by the tool part until reaching the maximum feed path nonlinear over time.
  • a longer or shorter initial exposure time of the temperature can be realized, and then another pressure is then applied to further and permanently deform the bristle carrier material.
  • the exposure time is at least 4 seconds, in particular at least 5 seconds and a maximum of 15 seconds, in particular a maximum of 10 seconds. Over this long exposure time, the pressure can be consistent and / or a permanent heating of the bristle carrier take place.
  • the anchoring opening may be a blind hole, in particular with a maximum depth of 4 mm, more particularly a maximum of 2.7 mm.
  • the thickness of the bristle carrier is reduced by the method according to the invention.
  • the anchoring opening is reshaped and narrowed only to a depth of at most 85%, in particular a maximum of 70%, preferably even only a maximum of 60% of its total depth, that is, it is not narrowed in the region of the bottom of the blind hole.
  • the tool part brings namely a pressure of at least 200 bar, in particular at least 400 bar on the bristle carrier.
  • the at least one anchoring opening preferably all anchoring openings, have no protruding collar before the bristle carrier is acted upon by the tool part in the region of the mouth of the anchoring opening.
  • these bristle carriers are flat on their front side facing the tool part, at least in the area of contact with the tool part.
  • the enormous pressure of 200 and more bar ensures that it is reshaped entire area of the surface or contact surface and, with the exception of an oblique anchoring opening explained below, no protruding collar is required as material accumulation.
  • the invention also makes it possible to produce brushes with bristle tufts which run obliquely to the front. This is surprising because the oblique orientation of the bristle tufts the mouth edge of the anchoring opening sections so to speak below the inclined tufts and thus is harder to reach for the tool for forming and on the other hand, the forming of the material in this area actually erecting the obliquely Tufts should lead.
  • bristle tufts can thus also be installed obliquely in the bristle carrier. If the anchoring opening in its interior have an edge portion extending obliquely to its front side opposite the tool part, additional material accumulation may be necessary at this area. Then, the bristle carrier has before the application of the bristle carrier by the tool part at the front edge, for example in the region of the oblique edge portion or opposite to the inclined edge portion opposite the front in the direction of the tool part projecting extension. Otherwise, advantageously, the front of the bristle carrier completely flat.
  • a magazine which is equipped with the at least one bristle or at least one bristle tufts. If several bristles or more bristle tufts to be attached to the bristle carrier, then all bristles or tufts are housed in the same magazine and are inserted after loading simultaneously.
  • the or the attachment ends of the bristles or bristle tufts protrude after loading with its attachment end of the magazine and are heated at this attachment end, without having to leave the magazine.
  • the thickening is then formed at the free end protruding from the magazine attachment end.
  • the magazine is therefore not a pure stamping tool, but also a transport tool, which is moved laterally to the bristle carrier coming from a Be Industriesungsstation and is then pressed against the bristle carrier.
  • the thickening i. the thickened attachment end may subsequently, i. be actively cooled immediately before it is produced, before it is inserted into the anchoring opening in the bristle carrier. This can increase the cycle time. In addition, it is avoided that the thickening is then deformed during application of the compressive force so that the bristles are no longer optimally aligned with each other.
  • the active cooling does not mean, for example, that the thickened attachment end in the device is cooled by the ambient temperature prevailing there. Rather, a device for cooling is provided, for example, an active air flow, which is generated by a fan. This air flow can either transport ambient air, for example from farther away from the heated parts, or also transport cooled air coming from an air conditioning system. Another possibility is to provide a cold chamber through which the attachment end is transported with the bristle or through.
  • the tool part has, for example, a planar end facing the bristle carrier (at least in the area of contact with the bristle carrier) and / or a geometry which can not protrude into the anchoring opening, ie without pin-like projections or the like, as in the prior art Technique was proposed.
  • the position of the so-called parting plane between the holder and the tool part, in which both abut against each other, relative to the bristle carrier is important. So it is advantageous if the cavity formed for receiving the bristle carrier is formed not only in the holder, but also partially in the tool part. Based on the thickness of the bristle carrier, however, the vast majority of the cavity is formed by a recess in the holder.
  • the parting plane should preferably be close to or immediately adjacent to a rounded transition between the side surface and the front of the bristle carrier, ie outside the rounded transition.
  • this rounded transition is by no means provided with any heel or burr created by extruded bristle carrier material.
  • the total thickness of the bristle carrier is permanently reduced, that is, not only partially, but in total.
  • the bristle carrier opposite end face of the tool part is brought in particular to a temperature which is a maximum of 140 ° C, in particular a maximum of 130 ° C.
  • a temperature which is a maximum of 140 ° C, in particular a maximum of 130 ° C.
  • polypropylene, PET, ABS or SAN is used here as material for the bristle carrier.
  • the front side of the bristle carrier during forming to 75-95 ° C, especially 80-90 ° C, and when using PP (for example, with a melt flow index (MFI)) from 6-35, preferably 10-15, to 105-125 ° C, especially 1 10-120 ° C should be brought.
  • MFI melt flow index
  • At the bristle carrier as already briefly mentioned, at least one frontally projecting, elastic cleaning element made of an elastomer, in particular TPE, molded and fixed to the bristle carrier, before or after the attachment of the at least one bristle, wherein the cleaning element at the edge of the bristle carrier and / or inwardly of the edge between bristles or bristle tufts is arranged. Consequently, mixed forms of cleaning elements in the same brush are conceivable.
  • bristle tufts which are fixed by the forming of the edge of the anchoring opening on the bristle carrier, and singular bristles in the form of elastomeric, prefabricated cleaning elements, which also by Forming the edge of the anchoring opening are attached to the bristle carrier can be mounted in any combination on the bristle carrier.
  • the brush body can be designed as a multi-component injection molded part.
  • the bristles can also be pre-pointed bristles, ie chemically or mechanically pre-pointed bristles or pre-rounded.
  • a plurality of bristle tufts can be anchored, wherein at least one bristle tufts of bristles of a different material with a different melting temperature than the bristles of at least one other brushes bristles.
  • the bristle tufts which consist of different bristle materials, are heated to different degrees in order to fuse the bristles of a tuft together in each case to form a thickened attachment end.
  • the distance between the end of the bristle tuft facing a heating device and the heating device is set differently depending on the bristle material and / or the heating device is heated to different temperatures and / or different, to different temperatures, depending on the bristle material heated heaters matched to the associated bristle material are used.
  • the bristle books are pressed out of the magazine at different distances. Those tufts of lighter melting material remain e.g. closer to the magazine than the others, so that the tufts of bristles, which have moved further out, come closer to the heating device than the others and are therefore more heated.
  • the bristle tufts can also be processed one after the other by successively pushing the bristle tufts having different bristle materials out of the magazine with their attachment end, in order then to get closer to the heating device. Either the heater is then heated to two suitable, different temperatures, or different hot heaters are used for their respective associated bristle tufts.
  • the nylon bristles are first heated, followed by PBT bristles.
  • the aforementioned advantageous variants can also be combined with each other expressly.
  • Another object of the invention is to provide a device with which brushes can be produced in a simple manner and in which the pressure forces for deforming the bristle carrier can be kept low.
  • the object of the invention is achieved by means of a device for carrying out the method according to the invention characterized in that the device comprises a plurality of stations, including a spray station for producing the bristle carrier and a later station for attaching the at least one bristle in the bristle carrier, wherein in the injection station a Spritzgußformhcounteil with at least a pen projecting into a syringe cavity forming a portion of the mold half and forming the anchoring opening formed as a blind hole, the post projecting from a bottom surface of the mold half and wherein the mold half comprises a groove in the bottom surface circumferentially closed around the pin which has a varying cross-section over the circumference, the station for fixing the at least one bristle has a holder for the bristle carrier and a tool part with at least one Receiving opening
  • ABS or SAN used.
  • a tool part which acts as a temporary support for the bristle or the bristle tufts or used as a press die and at the same time as a means of transport.
  • a heater on the front side of the tool part is designed and is controlled by a controller that the front side is heated to a temperature of 140 ° C maximum, in particular at most 130 ° C when it is moved against the bristle carrier.
  • a device although higher temperatures theoretically can drive, but limited their control or regulation, the temperature according to predetermined, of course, also falls under the definition device.
  • the feed movement of the tool part can be realized relative to a holder of the bristle carrier by movement of the holder and / or the tool part, wherein the feed movement pressure and time-controlled and / or pressure and path controlled or only time-controlled or can only be driven away.
  • the device according to the invention can apply a pressure of at least 200 bar, in particular at least 400 bar, to the bristle carrier, that is to say in the direction of the holder.
  • the heatability of the tool part should be performed in the entire contact area with the bristle carrier or even in the entire region of the end face of the tool part, which is opposite to the holder and thus the bristle carrier used in the holder.
  • the tool part is for example a magazine which is equipped in a loading station of the device with the at least one bristle or the at least one bristle tufts.
  • the at least one bristle or the at least one bristle tufts (under “at least one bristle” generally fall, for the entire present description and the claims also one or more bristle tufts) protrude from the magazine after being loaded with its attachment end.
  • each thickening is formed.
  • the bristles of the corresponding bristle tufts are combined by thermal forming together. or spherical thickening.
  • either the magazine can be moved and the stations can be stationary, or the magazine remains stationary and stuffing tools or heating devices or holders are moved to the magazine.
  • These tools or stances may be arranged, for example, on a rotating carousel, one after the other Magazines, which are stationed, leaves.
  • the device according to the invention has a controller which controls the feed movement of the tool part relative to the bristle carrier and the heating process of the tool part in such a way that the tool part is heated before it makes contact with the bristle carrier. This means that before the feed movement of the tool part in the direction of the holder, the tool part is already warm. At this stage, but not necessarily, the maximum operating temperature may be present.
  • the bristle carrier is heated only after the introduction of the at least one bristle through the tool part, which is realized by the projection of the thickened end relative to the magazine and the distance of the end face of the magazine to the corresponding contact surface on the bristle carrier.
  • the device according to the invention is in particular designed so that the tool part is permanently heated to the desired temperature, which is necessary for heating the front side of the bristle carrier for the deformation process.
  • the tool part is also already warm and at this desired temperature when the at least one bristle or bristle tufts are introduced into the receiving opening or receiving openings. If, during the melting of the bristle ends, the tool part also receives the at least one bristle tufts, care must be taken that the temperature of the tool part and / or the residence time of the at least one bristle / bristle tuft in the receiving opening are not sufficient a deformation of the bristle or bristles of a bristle tufts leads.
  • the controller can heat the tool part to such a temperature and control the delivery of the tool part to the bristle carrier so that the tool part brings the bristle carrier in the region of the contact surface with the tool part during the feed movement of the tool part to the bristle carrier and / or upon contacting the bristle carrier to a temperature which is below the melting temperature of the material of the bristle carrier and, preferably, greater than or equal to the glass transition temperature of the material of the bristle carrier, in particular wherein the controller is programmed to form the temperature of the tool part for a bristle carrier material having a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K maximum 15% above the glass transition temperature calculated in ° K sets a maximum of 50% above the glass transition temperature in ° K in a bristle carrier material having a glass transition temperature of less than 300 ° K.
  • brush body or bristle carrier can be supplied, which are produced in the standard single or multi-component injection molding process.
  • handles, or more generally, brush bodies or bristle carriers can be used, which are used in toothbrushes that are traditionally stuffed with the (metal) anchor technique.
  • these handles / brush body / bristle carrier have deeper anchoring openings than is necessary in the inventive method.
  • these elastomeric structures are placed on the front or back before the bristles occur. Only exceptionally, the attachment of the elastomeric structure after the bristle occurs, which is not common. Most often, in a multi-component injection molding tool, these elastomeric structures are sprayed onto a stiffer support structure. Such multi-component tools for toothbrush bodies are very common.
  • the anchoring openings are pre-molded by means of molding pins, which may have round or any cross-sectional shape and which protrude into the injection cavity. These pins can then be pulled out of the cavities after sufficient cooling and / or curing of the injected plastic, z. B. by means of slides before complete removal of the Injection molded part takes place.
  • the so-called mold pins can be mounted parallel and / or angled to each other, so as to produce parallel and / or angled anchoring openings in the injection molded part.
  • pens can typically dip somewhat less deeply into the injection cavities when spraying such parts than when spraying brush bodies or bristle carriers which are to be filled with the anchoring technique.
  • the anchoring openings in the spray lengths are somewhat less deep. Since these openings are less deep, the total head thickness of the brush, which are produced by the method and apparatus according to the invention, run significantly lower than brush heads, which are stuffed with the anchor technique. This results in the production of toothbrushes a clinical advantage.
  • the method and apparatus according to the invention have particular advantages when using clear, i. transparent materials for the bristle carrier or the brush body.
  • Such materials are usually PET, copolyester, SAN, ABS, etc.
  • These materials may also have pre-injection molded anchoring openings, as with bristle carriers / brush bodies / handles made of polypropylene, and / or be provided with elastomers (eg TPE, TPU) in a multi-component process.
  • elastomers eg TPE, TPU
  • a spray station for producing the tufts carrier may be provided, wherein in the spray station a Spzzgussformhbulnteil with at least one protruding into a spray cavity extension , which is immovably attached to the Sphtzgussformhbulnteil or part, possibly one-piece part of the same is present.
  • a spray cavity extension which is immovably attached to the Sphtzgussformhbulnteil or part, possibly one-piece part of the same is present.
  • the bristle or bristle tufts are not fixed with an anchor in the bristle carrier, which requires a minimum depth for the anchoring, rich anchoring holes with lesser depth completely for fixing the bristle or bristle tufts.
  • the spray station does not necessarily have to be placed spatially next to the station with the holder. Rather, the spray station may be located locally in another manufacturing facility or in a remote manufacturing location, eg, in another city, such that the bristle carriers may be prepared, for example, and then transported to another facility or manufacturing facility to provide the bristle tufts to become.
  • the injection mold half part can be formed in the embodiment by a first part and / or an insert received in the first part.
  • the insert has the pins that protrude from the insert on the front.
  • the insert is slidable relative to the first part, in a corresponding opening in the first part which is closed by the insert.
  • the device according to the invention has at least one electric motor, preferably a servo motor for applying the pressure force to the bristle carrier.
  • Electric motors have the advantage that the pressure force can be adjusted very easily and that they are reliable and easily adjustable again.
  • an electric motor can also apply pressure to a plurality of bristle carriers at the same time by delimiting a plurality of cavities between a tool part and a holder.
  • a plurality of electric motors are provided, each of which act on a plurality of bristle carrier with pressure.
  • turntables or the like makes sense to increase the discharge rate.
  • several units may be provided.
  • the apparatus of the invention should have a controller programmed to permanently heat the tool part to the desired temperature during application of the pressure to the bristle carrier. There are thus no desired temperature fluctuations during operation so that there is no tool part heating-up time that would adversely affect the clock rate.
  • the invention relates to an injection mold half to be used in the device according to the invention or generally in a bristle carrier spray device for carrying out the method according to the invention.
  • the injection mold half has at least one pin protruding into a syringe cavity protruding from a bottom surface of the injection mold half and forming the blind hole formed anchoring opening, and a circumferentially closed groove around the pin in the bottom surface, the groove changing circumferentially Cross section has, in particular a different width. Due to the circumferential groove of the cross-section changing projection is formed on the bristle carrier, with which can be tailored tailor in its dimensions after applying the temperature and the pressure inwardly bulge forming bead.
  • Adjacent pins extend circumferentially closed grooves which merge into each other in sections.
  • a closed around its pins circumferential groove may have different depths and / or wide sections.
  • the method according to the invention and the device according to the invention can be used with any brushes, not only with toothbrushes.
  • methods and apparatus can also be used for household brushes, scrubbers, household brooms or brooms of any kind, dishwashing brushes, toilet brushes, hairbrushes, vacuum cleaner brushes, handwashing brushes and brushes of any kind, for example for painting, painting or nail polish brushes, face brushes (as well as manual or manual toothbrushes) electric brushes). Consequently, the details and variants described in the following drawings can also be used for all these brushes.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the perspective bottom view of the anchoring station in FIG. 1 e
  • FIGS. 1e and 1f are cross-sectional views through the anchoring station shown in FIGS. 1e and 1f, prior to the magazine and bristle carrier being moved toward one another;
  • FIG. 4 shows a corresponding view of the station according to FIG. 3 upon first contacting of the magazine and the bristle carrier;
  • FIG. 5 shows a corresponding view of the anchoring station according to FIG. 3 after the end of the feed movement and after the end of the contact time, immediately before moving apart and opening the station;
  • FIG. 6 shows a sectional view through an alternative equipping station
  • FIG. 7 shows a sectional view through the anchoring station according to FIG. 3, in which obliquely directed bristle tufts are processed
  • FIG. 8 shows a sectional view through an alternative bristle carrier used in the invention
  • FIG. 9 is a front view of a bristle carrier produced in the present invention
  • FIG. 10 shows a sectional view through an injection mold with which the bristle carrier according to FIG. 9 is injected, the injection mold having an injection mold half part,
  • FIG. 11 shows a sectional view through a bristle carrier during the insertion of tufts of bristles and / or individual elastomeric bristles, FIG.
  • FIG. 12 variants of singular prefabricated bristles used in the invention
  • FIG. 13 shows variants of the method according to the invention and the device according to the invention
  • FIG. 14 shows an enlarged sectional view through a variant of the device according to the invention, in this case the anchoring station, with the holder according to the invention
  • FIG. 15 an enlarged sectional view through a further variant of the device according to the invention, here the anchoring station, with the holder according to the invention when used for a bristle carrier provided with an elastomer,
  • FIG. 16 shows a perspective view of a bristle carrier used in the method according to the invention and in the device according to the invention and produced by the injection mold half part according to the invention
  • FIG. 17 is a plan view of an elongate anchoring openings of a
  • Bristle carrier similar to that according to FIG. 16, but with different heights, with inserted bristle tufts before forming
  • FIG. 18 shows a sectional view through a further bristle carrier with bristle tufts set in the method according to the invention before forming
  • FIG. 19 shows a sectional view through the bristle carrier according to FIG. 18 after the forming
  • FIG. 20 shows a sectional view through yet another bristle carrier, here with an obliquely inserted bristle tuft, before forming
  • 21 shows a sectional view through the bristle carrier according to FIG. 20 with inserted bristle tufts after the forming
  • FIG. 20 shows a sectional view through yet another bristle carrier, here with an obliquely inserted bristle tuft, before forming
  • 21 shows a sectional view through the bristle carrier according to FIG. 20 with inserted bristle tufts after the forming
  • FIG. 22 shows a perspective top view through the bristle carrier according to FIG. 22
  • Figure 23 is a detail sectional view through the bristle carrier of Figure 18 before forming
  • Figure 24 is a partial perspective sectional view through an inventive Spritzgußformhquenteil the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a device for producing brushes, for example toothbrushes.
  • a toothbrush is known to have a brush head with bristles tufts protruding from the front, a neck and a handle. These three sections can merge into one another in one piece, they form the so-called brush body.
  • the brush head can be either directly padded, or it can be made in two parts, with a plate-like bristle carrier, which already has prefabricated blind hole-like anchoring openings after injection molding, this plate-like bristle carrier is then brought together with the rest of the head, either by welding, gluing or by overmolding.
  • An alternative to this is that the brush head is made in one piece so that it forms the bristle carrier itself.
  • the brush head simultaneously forms the bristle carrier 10.
  • the bristle carrier 10 at the same time the brush body, because it includes style, neck and head of the brush.
  • the bristle carrier 10 is a prefabricated, injection molded part.
  • Figure 2 shows that the bristle carrier 10 has on its underside numerous prefabricated, produced during injection molding openings 12, are inserted into the bristle tufts and anchored therein.
  • the following description is identical to plate-like bristle carrier 10 transferable and readable.
  • the device shown in Figure 1 comprises a plurality of stations, namely a loading station 14, which is shown in Figures 1a and 1b, a melting station 16, which is shown in Figure 1 c, and an anchoring station 18 for the bristle tufts, in the figures 1e and 1f is shown. All stations are run by a magazine 20, also called tool part, which transports bristle tufts through the individual stations.
  • the magazines 20 are in practice preferably so large that a plurality of adjacent groups of receiving openings for a plurality of brushes in the magazine 20 are formed. There may also be multiple rows of groups of multi-brush receiving openings.
  • the magazine 20 is, for example, a plate-shaped part with a constant thickness, which has a top, according to Figure 1, flat end face 22.
  • the magazine, which is substantially plate-shaped, on its flat face 22 has a recess 200 with a bottom 202, which may also be flat, as shown in Figure 14, to a portion of a cavity for receiving the bristle carrier 10 form.
  • a magazine circulating mode is present in the device, whereby numerous identically designed magazines 20 are successively clocked by the individual stations.
  • the magazine 20 is thus a transport means for bristle tufts 24 through the device.
  • the magazine may be stationary and the individual stations are clocked around the magazine, for example on a carousel.
  • several stationary magazines can be processed, more precisely the bristle tufts arranged in the magazines.
  • the magazine 20 has numerous receiving openings 26 which have a hole pattern which corresponds to the hole pattern of the bristle carrier 10.
  • Each bristle tufts 24 consists of several bristles which are separated from a bristle supply and, as shown in FIG. 1a, are inserted into the magazine 20, for example via pins, as will be explained later.
  • the individual bristle tufts 24 can be transported by means of pipes with compressed air or vacuum.
  • the bristles are made of a thermoplastic material, in particular PA, PBT, polyester, copolyester or polypropylene, but they may also consist of elastomers.
  • coextruded bristles for example with a core of PA with elastomer coating. As will be explained later with reference to FIGS.
  • bristle tufts 24 it is not absolutely necessary that exclusively bristle tufts 24 be inserted and embedded in the anchoring opening, but only a singular, prefabricated bristle in the form of an elastomeric cleaning element, for example its anchoring opening according to the above-mentioned and subsequently described method used and fixed.
  • cleaning elements are sprayed or foamed separately and are softer than the bristle carrier 10.
  • the bristle tufts 24 have opposite ends and protrude with their rear ends 28, called attachment ends, something out of the magazine 20, so they are opposite the front page 22 something before. This is shown in FIG. 1 b.
  • the magazine 20, which is completely equipped with the bristle tufts 24, is transported laterally into the melting station 16, as shown in Figure 1c.
  • a heater 30 is provided, which may be, for example, a plate heater or a hot air heater.
  • the back ends 28 of the bristle tufts 24 are heated without contact, so that the individual bristles exceed their melting temperature and the bristles of a tuft merge together to form a thickened attachment end.
  • the bristles of a bristle tufts 24 are thus integrally connected to each other.
  • the thickening 32 of a bristle tufts 24 does not pass into adjacent thickenings of the adjacent bristle tufts 24, but remain spherical or lenticular thickenings.
  • a plurality of bristle tufts 24 can be anchored, wherein at least one bristle tufts 24 made of bristles of a different material with a different melting temperature than the bristles of at least one other bristle tufts 24.
  • the different ones Bristle materials existing bristle tufts 24 are heated to different degrees in order to merge each of the bristles of a tuft to form a thickened attachment end.
  • the distance between the end of the bristle tufts 24 facing a heating device 30 and the heating device 30 is set differently depending on the bristle material and / or the heating device 30 is heated to different temperatures and / or different depending on the bristle material heaters 30, heated to different temperatures, tuned to the associated bristle material are used.
  • the bristle tufts are pushed out of the magazine 20 at different distances.
  • Those bristle tufts 24 of lighter melting material remain e.g. closer to the magazine 20 than the others, so that the more advanced bristle tufts 24 get closer to the heater 30 than the others and are therefore more heated.
  • the bristle tufts 24 can also be processed one after the other by the bristle tufts 24 having different bristle materials being successively pushed out of the magazine with their attachment end, in order then to come closer to the heating device 30. Either the heater 30 is then heated to two suitable, different temperatures, or different hot heaters 30 are used for their respective associated bristle tufts.
  • the thickenings 32 can be actively cooled. This takes place, for example, by means of a cold air stream 214 brought in via a fan (see FIG. 1d) or in that the station 1d is designed as a cold chamber through which the magazine 20 is passed with the still soft thickenings 32 on the back. By cooling the thickenings 32, the cycle time can be increased.
  • the magazine 20 transports the bristle tufts 24 further into the subsequent anchoring station 18.
  • This anchoring station ensures that the bristle tufts 24 are arrested in the anchoring openings 12 of the bristle carrier 10 exclusively in a permanent manner.
  • the anchoring station 18 comprises at least one holder 34 (preferably a plurality of holders 34) which has on its front side 22 opposite end face 36 (see FIG. 2) a recess 38 (with several bristle carriers 10 to be accommodated a plurality of recesses) which are complementary to the corresponding shape of the bristle carrier 10 is formed so that it rests flat with its back on the holder 34 (see also Figure 14).
  • the holder 34 itself has a flat end face 36 opposite which, however, the bristle carrier 10 protrudes somewhat, as shown in FIG. 2, in order to project into the recess 200 complementary to the area of the front side of the bristle carrier 10 in the magazine 20, as shown for example in FIG ,
  • the magazine 20 is heated, for example, either by an externally supplied plate heating, which is moved laterally in the anchoring station 18 to the magazine 20 and this, since the magazine 20 is made of metal, can heat up quickly.
  • a heater in particular an electrical resistance heater 39 is formed, which is shown in Figure 2 and in Figure 14.
  • the Schuwindungen are symbolically indicated, they are close to the end face 22 and at a recess 200 near the bottom 202 of the recess 200, which is part of the end face 22.
  • Electrical connection contacts 41 for example sliding contacts on a side surface of the magazine 20, make it possible to electrically couple the magazine 20 when the magazine 20 is driven into the anchoring station 18 in order to activate the heater 39.
  • the End face 22 including the bottom 202 of the recess 200 itself represents an electrical resistance heating, so that here the front side is heated directly.
  • the electrical connection for the heater is very easy to implement, it can be permanently formed.
  • the heater 39 ensures that preferably the entire end face 22, which comes into contact with the bristle carrier 10, is heated, that is to say also the sections between the thickenings 32.
  • the temperature at which the end face 22 (in the region of the contact with the bristle carrier 10) is brought thereby, is below the melting temperature of the bristle and / or the bristle carrier material, preferably both materials. In particular, it is at most 85% calculated in ° C of the respective melting temperature of these materials. If, for example, both materials have a melting temperature of 100 ° C., then the temperature of the finally heated magazine 20 at the end face 22 is at most 85 ° C.
  • FIG. 3 shows a sectional view through the anchoring station 18 in FIG. 1 e, before the magazine 20 and the bristle carrier 10 are moved toward one another.
  • the thickening 32 has such a dimension, seen in the longitudinal direction A (also called axial direction or feed direction) that it is smaller than the corresponding cross-section of the anchoring opening 12, so that they, without the inside edge of the anchoring opening 12, also inside 40 of the anchoring opening called bounding wall, abut or contact the inside 40, can be inserted into the anchoring opening 12.
  • the cylindrical anchoring opening 12 at this time only an oversize of at most 0.2 mm, in particular a maximum of 0.15 mm from the largest cross section of the thickening 32 (attachment end).
  • the magazine 20 and / or the holder 34 which are permanently heated, ie heated to the desired temperature during the entire operation, are moved relative to one another, in the present case only the holder 34 is moved with the bristle carrier 10, so that first the thickening 32 into the anchoring opening 12 passes before the end face 22 contacts the facing flat front and front side 42 of the bristle carrier 10.
  • a base plate 44 (see FIG.
  • the base plate 44 serves as a support for the individual bristles and for the bristle tufts 24.
  • FIG. 4 shows that the end face 22 contacts the front side 42 of the bristle carrier 10 and thus heats the bristle carrier 10 over the entire contact area between the two parts.
  • the bristle carrier 10 is made of thermoplastic material, in particular of the plastics already mentioned above, such as polypropylene, ABS, PA, PBT, PET or PC.
  • This pressure is already applied from the first contact of bristle carrier 10 and magazine 20 and remains the same over the contact time (contact time).
  • This pressure is maintained with simultaneous heating of the bristle carrier 10 over a contact time of at least 4 seconds, in particular at least 5 seconds and a maximum of 15 seconds, in particular a maximum of 10 seconds.
  • the contact time is composed of a holding time and a period of time (called compression time) during the feed movement, which starts when the front side 42 from the magazine 20 and at the same time Back of the bristle carrier 10 is contacted by the holder 34.
  • the compression time ends when the maximum retracted position is reached and the distance between the holder and tool part for the holding time is kept constant.
  • the holding time is the time in which the feed movement is completed, ie the device is completely closed, and the bristle carrier 10 is received in the closed cavity.
  • This holding time is preferably at least 1 second, preferably at least 1.5 seconds and / or a maximum of 3 seconds, in particular a maximum of 2.5 seconds.
  • the distance of the holder to the tool part is reduced extremely slowly and at a constant speed. For example, a total compression distance of 0.3 mm is covered in no more than 3 seconds.
  • the magazine 20 is preferably still heated, and under certain circumstances, the large mass of the magazine 20 would also allow it to stop the heating after the first heating to the operating temperature. Nevertheless, a heating of the bristle carrier 10 would continue to take place during the contact time.
  • the device is driven in particular to block, ie, the holder 34 contacted outside the cavity formed by the recess 38 and the recess 200 with an end face 36 (see Figure 14) the portion of the end face 22 outside the recess 200.
  • this contact area is no Gap provided, could penetrate into the cavity of material, but the cavity is sealed by a circular peripheral contact area.
  • the parting plane between the holder 34 and the tool part (here magazine 20) defined by the end face 36 is preferably closer to the front side 42 than the back side of the bristle carrier 10. Specifically, the parting plane is just or immediately adjacent to a rounded transition between the side surface 212 connecting the front 42 and the back.
  • the support in the form of the base plate 44 is removed at least during the last phase of application of the compressive force, ie at the end of the contact time and no longer contacts the bristles. This improves the alignment accuracy of the bristles both relative to each other and relative to the bristle carrier 10.
  • the base plate 44 is already removed before the start of the holding time or even before the exposure time, as shown symbolically in the figures 3-5 with the arrow Y.
  • the base plate 44 is used only in the station c) and optionally d) according to FIG.
  • the cross-section of the receiving opening 26 and the cross section of the bristle tufts 24 inserted therein are coordinated so that the bristle tufts 24 are clamped in the receiving opening 26 and thus axially is safely positioned. Due to its own weight or inertia during the movement within the stations and from station to station, the bristle tufts 24 are not displaced.
  • the entire flat front side, at least where contact with the magazine 20 is present on the front side 42 of the bristle carrier 10, is heated. If the magazine 20 has a recess 200, it is sufficient and it is advantageous if only in the region of the bottom 202 of the recess 200, the heater is mounted. However, after the magazine 20 is usually made of steel, the entire magazine 20 is heated. The temperatures that are set, however, is to bring the front side 42 of the bristle carrier 10 to the desired temperature.
  • the temperature to which the bristle carrier is heated in the region of the front side 42 during the exposure time is below the melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material, in particular at or lower than 85% of the respective melting temperature, calculated in ° C. This corresponds to this temperature the aforementioned maximum operating temperature of the magazine 20 in the region of the end face 22 and the bottom 202th Alternatively, at least the edge 50 of the anchoring opening 12 in the region of the front side 42 can be heated, which forms the region of the wall of the anchoring opening 12 which adjoins the front 42 at the mouth.
  • the temperature to which the bristle carrier 10 is brought at least in the region of the edge 50, preferably in the entire contact area with the magazine should not only be below or significantly below the melting temperature of the materials, but in a range of glass transition temperature of the bristle carrier material.
  • extremely high pressure e.g. Above 600 bar, it would be possible to heat the bristle carrier 10 in the region of the front side 42, at least in the region of the edge 50, only to a temperature which is above a limit temperature, which 60% in ° C, especially 80% in ° C is the glass transition temperature of the bristle carrier material, if the bristle carrier material has a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K.
  • this limit temperature is preferably at or minimally above the glass transition temperature.
  • the heating temperature is not more than 50% above the glass transition temperature in ° K calculated.
  • Another variant provides that the heating of at least the edge 50 of the front side 42, in particular the entire contact surface of the bristle carrier 10 in the region of the front side 42 is heated to a temperature which is at least 30 ° C above the ambient temperature, in particular before the inside 40th inside the anchoring opening 12 is heated above the ambient temperature by the magazine 20.
  • the magazine 20 has no projections or the like, with which it would protrude into the anchoring opening 12, since it has a flat end face 22 and a flat bottom 202 in the region of the front 42.
  • the bristle carrier 10 When applying pressure and temperature to the bristle carrier material, the bristle carrier 10 is optionally even deformed over the whole area in the region of the front side 42.
  • the material wants to dodge and thus migrates into the anchoring openings 12 in the region of the mouth and constricts them.
  • the entire thickness D and thus the maximum thickness of the bristle carrier 10 in the region of the mouth of the anchoring opening 12 to the front side 42 can be reduced in a lasting manner.
  • the result is a kind of bead or constriction, which engages behind the thickened attachment end in the extension direction and thus secures the bristle tufts 24.
  • Adhesion between the thickened attachment end and the wall of the anchoring opening 12 does not occur.
  • the reshaping of the edge does not have to be extreme. It has been found that with toothbrushes, for example, it is sufficient to reduce the cross-section of the anchoring opening 12 with the original width or the original diameter D3 in the region of the edge 218 (see FIG. 5A) only to a width or an inner diameter D1 the difference between the width or the diameter D2 of the thickest point of the thickening 32 (relative to the respective cross-sectional plane) to the width or the diameter D1 in the region of the edge 218 is only about 0.1-0.5 mm.
  • the thickening 32 has a lower dimension than the still undeformed anchoring opening 12 during insertion (i.e., D2 is smaller than D3).
  • the thickening 32 may be, for example, that there is a minimum lateral offset of the thickening 32 to the anchoring opening 12, although the thickening 32 has an undersize and a circumferential gap between the thickening at the thickest point and the inside of the anchoring opening 12 should be present. Due to the offset, the thickening on insertion into the anchoring opening 12 on one side can come into contact with the wall of the anchoring opening. It may be useful in this context that the material of the thickening is not solidified to the very inside when the thickening 32 is inserted into the anchoring opening.
  • the thickening 32 in not yet solidified state in the anchoring opening 12, it is also possible to generally use a thickening 32, which is formed with an excess relative to the cross section of the anchoring opening 12, ie D2 the same size D3.
  • the space formed by the anchoring opening 12 and defined outwardly by the constricted edge 218 for accommodating the thickening 32 is exaggerated, just as the thickening 32 is exaggerated relative to the diameter D1.
  • the thickening should contact the ground 208 to precisely define the axial position of the bristle tufts.
  • the bristle tufts 24 are densified with respect to their condition in the magazine 20 by the narrowing and constriction of the edge 218 by at least 3%, in particular at least 5%.
  • the cross-sectional area of the receiving opening in the magazine is compared with the cross-sectional area of the edge 218 at its narrowest point.
  • All anchoring openings 12 are simultaneously closed by the illustrated device and the corresponding method and thus anchored all bristle tufts 24 in the bristle carrier 10 at the same time.
  • not the entire anchoring opening is formed, but only up to a certain depth t, which corresponds to a maximum of 85%, in particular 70% of the total depth T of the anchoring opening 12 and / or an axial extent of 0.5-1, 3 mm, in particular 0.6-1, 0 mm.
  • the thickening 32 itself is preferably clamped only in the axial direction over a maximum of 50% of its total axial length in the anchoring opening. The rest of the clamping takes place in the region of the bristles emanating from the thickening 32.
  • the wall of the anchoring opening 12 is not deformed over a depth Z (see Figure 5A) of at least 0.8 mm, starting from the bottom 208 and / or does not pinch the thickening 32 and the bristles in this area.
  • the depth T of the anchoring opening after the production of the brush is a maximum of 4 mm, in particular a maximum of 2.7 mm. All anchoring openings 12 are blind holes, so that the bristle carrier 10 does not have to be covered on the back, since no parts of the bristle tufts are visible or protrude on this side.
  • the anchoring thus created is the only anchorage for the bristle carrier, no metal anchor or metal wire is necessary. It should be emphasized in general that this does not only refer to the illustrated embodiments, that the bristle carrier 10 should not be brought close to its melting temperature, but from this clearly removed close to the glass transition temperature. In particular, the heating temperature and thus also the temperature at the magazine 20 in the region of the end face 22 and the bristle carrier 10 should not be more than 15% higher than the glass transition temperature of the bristle carrier material and / or the bristle material.
  • the front side 42 is heated during forming to a temperature of 75-95 ° C., in particular 80-90 ° C., with PP to a temperature of 105-125 ° C., in particular 1 ⁇ 10. 120 ° C.
  • the PP is chosen in particular so that it has a melt flow index (MFI) of 6-35, preferably 10-15 in the initial state.
  • An embodiment of the invention provides that the end face 22 and thus the bristle carrier 10 are heated to a maximum temperature of 140 ° C, in particular a maximum of 130 ° C, preferably in the range of 100 to 1 15 ° C heated.
  • a maximum temperature of 140 ° C in particular a maximum of 130 ° C, preferably in the range of 100 to 1 15 ° C heated.
  • materials in particular polypropylene, PET, ABS, copolyester and SAN are used for the bristle carrier here.
  • the rear side 206 of the bristle carrier 10 and the area extending from the rear side 206 to at least the bottom 208 of the anchoring openings 12 (preferably even further towards the front side 42) should not be deformed.
  • the holder 34 may be provided with an active cooling. In FIGS. 3 and 14, this cooling is symbolized by cooling channels 210 through which cooling liquid flows.
  • the cooling channels 210 are connected to a cooling water circuit which pumps cold water, preferably of less than 20 °, in particular even less than 10 ° C., through the holder 34.
  • the rear side 206 thus becomes a maximum of 25 ° C during the application of the compressive force.
  • the side surface 212 (see FIG. 14) of the bristle carrier 10 connecting the front side 42 and the back side 206 can also be sufficiently cooled in the holder 34 so that it does not become deformed and remains below the corresponding temperature beyond which deformation and deformation would take place , After the predetermined exposure time, the holder 34 and the magazine 20 are moved apart again so that the bristle tufts 24 are pulled out of their receiving openings 26. A post-processing in the form of a different shape for the bristle carrier 10 is not required.
  • the moving apart is preferably not in one piece, but it is built a rest phase in the process of moving apart.
  • tool part ie magazine 20, and holder 34 are minimally removed from each other, so that between the front 42 and the top of the tool part, that is, the magazine 20, a small ventilation gap 228 (see Figure 5A) of greater than or equal to 0.5 mm results.
  • this predetermined ventilation gap 228 is reached in its height, the distance for the resting phase, which is at least 1 second, in particular at least 1.5 seconds, preferably remains constant.
  • cooling air can also be blown in to the front side of the bristle carrier 10 via the ventilation gap 228 in order to cool the front side.
  • the bristles remain in the receiving opening 26, as shown in FIG. 5A.
  • the deformed area of the anchoring opening stabilizes, so that the bristles of a tuft parallel to each other and evenly directed.
  • the device After the resting phase, the device is moved apart so that the finished bristle carrier can be removed.
  • the device In order to precisely control the corresponding movements and temperatures, the device has a controller 51, by means of which not only the heating temperature but also the pressure applied and the movements are controlled.
  • the heater 30 can be controlled via the same controller 51.
  • the bristle carrier material is a material such as certain types of polypropylene in which the glass transition temperature is not above the ambient temperature
  • heating of the bristle carrier may be dispensed with, but this need not necessarily be the case.
  • a minimum heating may be advantageous just above the glass transition temperature, but again well below the melting temperature.
  • the anchoring openings 12 are closed exclusively by applying the aforementioned pressure over the aforementioned exposure time. It is possible to use magazines 20 without heating or the same magazines with heating, the heater is simply not activated. Regardless of the bristle carrier material applies: During the delivery movement of
  • Magazine 20 relative to the holder 34 and thus the bristle carrier 10 (the relative movement of the parts is called, one or both of these parts can in the direction moved to the other part) can be a pressure and time-controlled feed movement and / or a pressure and path-controlled feed movement advantageous.
  • the edge 50 or the entire front side 42 is heated to a temperature which is above a limit temperature.
  • This limit temperature is 60%, in particular 80% below the glass transition temperature of the bristle carrier material, determined in ° C when the bristle carrier material has a glass transition temperature of about 300 ° K.
  • the limit temperature is preferably at a glass transition temperature, at most up to 20% above the glass transition temperature in ° C.
  • the feed movement takes place at a constant, low speed, when the bristle carrier front and back contacted and thus axially compressed, and the magazine 20 and the holder 34 are driven on each block.
  • the loading of the magazine 20 can either be carried out directly via a bristle separator, as in FIG. 1 a, or via another variant, which is shown in FIG.
  • a bristle separator as in FIG. 1 a
  • FIG. 1 a first a cassette 60 is filled with numerous receiving openings with bristle tufts. About this cassette, the isolated bristle tufts can then be stored until they are finally pressed, for example, via movable pins 62 in the magazine 20 directly.
  • the oblique transport openings 66 has for moving through them bristle tufts 24. It is also possible, via converging transport openings 66, as shown on the left in FIG. 6, to combine a plurality of bristle tufts 24 into a larger bristle tuft. For example, if the brush should contain different thickness bristle tufts.
  • the magazine may have inclined receiving openings 26, because there are brushes in which the bristle tufts are not perpendicular to the front 42 and thus cylindrical, but are arranged obliquely to her. Again, however, the anchorage is as shown in the figures.
  • the anchoring openings 12 for such obliquely directed bristle tufts 24 may be made slightly oblique or conical or conical only in the region of the inclined on them side of the tufts 24, as shown in Figure 7. This means that the receiving opening 26 may have differently inclined edge portions.
  • an edge portion 80 of the anchoring opening 12 running obliquely, in particular parallel to the oblique receiving openings 26, and an edge portion 81 lying opposite thereto are provided.
  • the edge portion 81 is perpendicular to the front side of the bristle carrier 10.
  • the edge portion 81 also also obliquely, possibly in a different slope than the edge portion 80, as shown in broken lines.
  • FIG. 8 shows an anchoring opening which has an edge section 80 which runs obliquely to its front side 42, which is opposite the tool part, in its interior.
  • the bristle carrier has before the application of the bristle carrier by the tool part at the front edge 50 in the region of the oblique edge portion 80 and opposite of this at the edge portion 81 opposite the front 42 in the direction of the tool part projecting, closed circumferential extension 82 and otherwise a flat front 42nd
  • the extension 82 serves to provide material which, during forming, closes the mouth of the anchoring opening 12 and holds the bristle tufts 24 in the anchoring opening 12 at an angle.
  • the edge portion 81 may not only extend at right angles to the front of the bristle carrier 10, but obliquely thereto, as also shown with broken lines.
  • extension 82 is formed directly on the edge 50, which forms on the front side 42 the transition to the inside (also called internal edge). For reasons of clarity, the extension 82 is not shown in the previous figures. Details of the extension 82 will be explained below with reference to FIGS. 16-24. These options and details given later are also expressly applicable or present to the embodiments already described and described below.
  • the anchoring openings 12 of which only a few are provided with reference numerals for the sake of clarity, have an edge 50 on the flat front side 12, which is formed by a closed circumferential extension 82.
  • This extension 82 is already produced during the injection molding of the bristle carrier 10.
  • all the anchoring openings 12 have their own, closed circumferential extension 82, optionally only some of the anchoring openings 12 may be provided with such an extension 82.
  • the cross-sectional areas may be different or identical from extension 82 to extension 82. This is mainly due to the volume, which is to be made available by the material of the extension 82 to close anchoring opening 12 in the region of the edge 50. This will be explained in more detail below with reference to the following figures, in particular to FIGS. 18-22.
  • the goal to be achieved by the projections 82 is to provide as much material as possible, which is necessary for the closure of the anchoring opening 12 in the region of the edge 50.
  • FIG. 18 an example is shown.
  • the bristle tufts 24 (here perpendicular to the front side 42) are inserted into their associated anchoring openings 12.
  • the volume of a circumferential extension 82 is calculated from a fictitious plane from which rests on the front 42.
  • they are hatched differently than the rest of the bristle carrier 10, which is incorrect in terms of character, but serves to simplify the illustration of the difference between the extensions 82 and the remainder of the bristle carrier 10.
  • the volume of a circumferential extension 82 is in the range of 60% -110% of the theoretical volume V, which results from the product of the depth T and an annular surface R.
  • the depth T is measured from the front side 42 and the previously mentioned notional plane and the beginning 277 of the thickened attachment end 32.
  • the annular surface R results between the inner side 40 of the associated anchoring opening 12 and the outer side of either the singular bristle (see FIG. 12) or the so-called envelope of the bristle tuft 24.
  • FIG. 23 shows a section through the bristle carrier 10 in a sectional plane parallel to the front side 42.
  • FIG. 23 also shows the annular surface R.
  • both the front side 42 and the respective extension 82 are heated, as already explained above.
  • the material which is pressed inwards in accordance with FIG. 5A in order to close the anchoring opening 12 in the region of the transition of the inner side 40 to the front side 12 is partially provided by the extension 82.
  • a portion of the material of the appendage 82 may or may be pressed inwardly against underlying material beneath the plane of the obverse adjacent the inner surface 40, so that this material is also pushed inwards, and contributes to closing the anchoring opening 12.
  • the thickness D of the bristle carrier 10 is slightly reduced by the deformation.
  • the extension 82 of the left anchoring opening 12 merges integrally into the extension of the central anchoring opening 12. That is, in this common portion 182, a portion of the total volume of this common portion 182 of the left anchor opening 12 and another portion of the center anchor opening 12 is computationally struck when determining the volume of the extension 82 for each anchor opening 12.
  • the common section 182 is theoretically divided.
  • an elongate anchoring opening 12 is shown, with opposite elongate side portions 281 and opposite shorter side portions 283 alternating and complementary.
  • the closed circumferential extension 82 has different cross-sectional areas, which are formed by the extension 82, for example, on its circumference has different heights, which are measured perpendicular to the plane of the front 42.
  • the cross-sectional area of the extension 82 is larger and / or wider than along the shorter side portions 283, corresponding to the height / width along the side portions 281 being greater than along the side portions 283.
  • the bristle or bristle tufts 24 are inserted obliquely to the front side 42 into the anchoring opening 12 (see FIG. 20) and also anchored obliquely therein (see FIG. 21). Due to the inclination, the annular space around the bristle tufts 24 in the anchoring opening 12 above the thickened attachment end 32 is non-uniform in cross section. As can be seen in Figure 20, this annular space is smaller than the opposite space in the region of the portion of the inner side 40 to which the bristle tufts 24 are closer and obliquely facing. The extension 82 is adapted to this uneven space.
  • the extension 82 has a smaller cross-sectional area on the side close to the bristle or bristle tufts (in FIG. 20, to the right of the bristle tufts 24) than on the opposite side (in FIG. 20, to the left of the bristle tufts 24).
  • the cross-sectional area can be changed by changing the height and / or
  • the annular surface R is determined here in the region of the axial center of the depth T in order to take into account the trapezoidal shape of the annular space.
  • the bristle carrier 10 in FIGS. 9 and 10 is produced in an injection molding mold with injection mold halves 100 and 102 in a spraying station belonging to the device according to the invention. This spraying station is connected upstream of the previously described station for stuffing the bristle carrier 10 in time and / or space, as already described above. The spray station forms a bristle carrier spray device.
  • the injection mold halves 100 and 102 form therebetween a cavity 104 into which liquid plastic is injected to produce the bristle carrier 10.
  • the injection mold half 100 While in previously used spray stations, the injection mold half 100 was provided with pin-shaped, active sliders that protrude through the injection mold half 100 into the cavity 104 and pulled out before opening the injection mold, this variant provides a much simpler solution. Namely, one or more integrally molded pins 106 of any desired cross-section are immovably attached to the injection mold half 100 and project freely into the cavity 104. These pins 106 then create the anchoring apertures 12. The depth of the anchoring apertures 12 is significantly less than previously manufactured bristle carriers stuffed with anchor technology. In the case of a one-piece injection mold half in which a part defines the entire inside of the cavity, the half-mold half is referred to as a half-mold half mold.
  • the bottom of the injection mold half 100 may have a movable insert 107 (see Fig. 10) on which the pins 106 are seated, to which they are, for example, integrally mounted.
  • the insert 107 preferably has all the pins 106 which are necessary for the production of anchoring openings 12. After injection, the insert 107 is pulled down into a recess in the injection mold half for ease of removal, so that the pins 106 are pulled out of the sprayed anchoring holes 12, whereby the subsequent ejection or removal of the bristle carrier 10 is simplified.
  • the injection mold half 100 comprises a first injection mold half part 101, which defines the entire lower mold half 100 except for the region of the insert.
  • the injection mold half 100 comprises the insert 107 which is received in the first part 101 in an opening 107 complementary to the insert 107 and forms a second injection mold half part.
  • the insert 107 is movably supported in the direction of the tuft carrier and away from the tuft carrier relative to the first part 101 of the injection mold half 100. Between the first part 101 and the insert 107 preferably no gap is provided into which the liquid plastic can penetrate.
  • FIG. 10 it can be seen on the right-hand pin 106 that it can be used to produce obliquely extending openings 12 such as those shown in FIGS. 7 and 8, since the pin 106 has at least one obliquely to the adjustment direction of the insert 107 (see double-headed arrow in FIG 10) has extending edge portion.
  • the insert 107 preferably defines the entire area of the front of the brush head. Through the insert 107 can be produced without great effort brushes, which have the same bristle carrier 10, but have a different hole pattern and a different pattern of bristle tufts.
  • FIG. 24 shows an embodiment of the injection mold half 100 according to the invention or, alternatively, the insert 107, that is to say an injection mold half part.
  • the pin 106 protrudes from the flat bottom surface 109, which is responsible for the formation of the front 42.
  • a closed circumferential groove 11 1 is provided, which is necessary for the production of the extension 82.
  • the cross section of the groove 11 has sections of different width along the circumference, for example to produce the extension 82 according to FIG.
  • more closely spaced pins 106 may each have a groove 111 with adjacent notes 11 1 merging to create the common portions of adjacent extensions 82.
  • the groove 1 1 1 may have the same depth along the circumference, as shown in Figure 24, or sections with different depths, for example to produce an extension with sections of different heights, as explained with reference to FIG. 17.
  • FIG. 9 shows various variants of how the bristle carrier 10 can be designed. Not only can circular or oval anchoring openings 12 be provided, but any shapes can be designed. For example, elongate openings can be realized, X-shaped, C-shaped or any other designed anchoring openings.
  • These large anchoring openings are equipped with bristle tufts, which are composed of several, isolated bristle tufts, which are connected by melting their ends to form a large bristle tufts. Such large bristle tufts provide a corresponding wall-shaped bristle structure.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can be used not only with a plurality of bristle tufts but also only with a bristle tuft, for example for producing a brush, and for fastening only one or only individual bristles in a bristle carrier.
  • the anchoring openings 12 must therefore generally not necessarily serve only for receiving and fixing bristle tufts, but can be prefabricated, made of any elastomeric plastics, singular bristles of any shape exactly as previously described in connection with bristle tufts record and fix. These bristles may have a plate-like shape and may, for example, be introduced into the elongated anchoring openings 12 and embedded therein by reshaping the edge of the anchoring openings 12.
  • a cross-sectionally C-shaped, pre-sprayed cleaning element is used as a singular bristle.
  • bristle tufts 24 consisting of numerous bristles 24 'in the bristle carrier 10 can be used.
  • the singular bristles 24 ' may be e.g. also be positioned in the middle of a field of bristle tufts 24 or vice versa, single or multiple bristle tufts 24 surrounded.
  • bristle tufts can also be used for singular, large bristles.
  • the singular bristle may also have an anchoring end 32 from which the elongate remainder projects angled so that it can be inserted into a cylindrical anchoring opening 12 as shown in FIG. 4, but with the bristle outside the anchoring opening 12 sloping.
  • the singular, separately produced bristle 24 'or bristles 24' is or are preferably fixed simultaneously with the bristle tufts 24 by reshaping the corresponding edges of the anchoring openings 12 in the bristle carrier 0.
  • different pressures and / or temperatures can also be applied by the heated tool part (s) because the bristles or bristle tufts are made of different materials.
  • elastomeric cleaning elements 108 may be injection-molded, for example, on the edge of the bristle carrier 10. These cleaning elements 108 are not prefabricated, but they are also front side opposite the bristle carrier 10 and are used for massage of the gums.
  • the bristle carrier 10 may for this purpose, for example, at the edge holes or edge-side recesses possess, in which the cleaning elements 108 are injected.
  • the back side of the bristle carrier 10 can be overmoulded with a softer plastic. In the latter case, it is advisable that the cleaning elements 108 integrally merge into the back layer of softer plastic.
  • this back layer of softer plastic can also form a kind of frame around the harder plastic of the bristle carrier 10, for example, to act as a damper.
  • a further variant consists in that the bristle carrier 10, in this case the head of the toothbrush, is coupled to the neck of the brush body via a hinge 10 made of softer plastic.
  • the bristle carrier can be a small plate as a part of the subsequent brush body or the entire brush body.
  • the bristle carrier may also be a multi-component injection molded part, which then already forms the finished brush body when the bristles are finally embedded.
  • the injection station can also be designed as a multi-component injection station, or several injection stations can be provided, between which then lies the station in which the bristles are anchored.
  • the cleaning elements 108 and / or the singular, prefabricated and in their cross-sectional shape arbitrary bristles of elastomeric material preferably extend forward at least as far as the bristle tufts, but they may also be beyond this or be shorter than this.
  • bristle tufts 24 are inserted with its thickening 32 at the attachment end in the anchoring opening 12 and anchored therein by forming the edge, but that singular, prefabricated bristles 24 '(arbitrary shape both in Side view as well as seen in cross-section) can be anchored anchorless in the bristle carrier by the aforementioned method and the aforementioned device.
  • the bristles 24 ' are injection molded from an elastomeric material, in particular TPE.
  • the bristles 24 ' have in their protruding from the bristle carrier 10 section a maximum wall thickness d (measured in cross section), which is greater than 0.6 mm, in particular greater than 0.9 mm. Furthermore, the prefabricated bristles 24 'may or should be a thickened one
  • the attachment ends 32 ' are, for example, flat cylinders whose shape is adapted to the shape of the anchoring opening 12. However, the outer dimensions of the respective attachment end 32 'are matched to the cross-section of the anchor opening 12 such that upon insertion there is a lateral gap between the attachment end 32' and the wall of the anchor opening 12 before the reshaping takes place.
  • the attachment end 32 ' may be of a different material, particularly a harder material than the remainder of the bristle 24'.
  • An example would be an attachment end 32 'made of polypropylene.
  • only one core of the bristle 24 ' may be made of a harder material which is then overmolded with a softer material.
  • a disc made of harder material would be conceivable, which forms the entire or a core of the attachment end 32 '.
  • the disk 112 forming the core could have an extension 1 14 formed integrally thereon, which projects into the part of the bristle 24 'which will lie outside the bristle carrier 10.
  • the variant of a bristle 24 'shown on the right in FIG. 12 is formed with a fastening end 32' made of a hard plastic and a section 1 18 molded onto it made of a softer plastic.
  • the singular bristles 24 'shown in Figure 12 are tapered, which is not meant to be limiting.
  • elastomeric areas which are wider than the rest of the bristle carrier 10, are often sprayed on the back of the bristle carrier to act as tongue cleaners, as shown in FIG.
  • the elastomer 232 may have knobs or ribs.
  • the recess 38 in the holder 34 is formed in the region of the outer surface of the elastomer 232 complementary to the shape of the elastomer 232 in the uncompressed state.
  • the volume allowed for the elastomer 232 for the compressed state (closed state of the device, see Figure 15) is lower than in the unloaded state. That is, the height allowed to the elastomer 232 is reduced to the compression below the desired pressure.
  • FIG. 13 shows a complete device with various stations. It should be emphasized that the device according to the invention does not have to have all the stations which are explained below.
  • bristles or bristle tufts are separated and transported on.
  • the left picture shows a so-called fiber box 120, from which finished bristles, which may be mechanically or chemically sharpened, are taken through a tuft singler 122 in tufts.
  • These bristle tufts 24 are about a transport device to a
  • Station B transported in the bristle tufts 24 then possibly already transferred to the final tuft geometry and in the hole pattern of the subsequent brush.
  • the bristle tufts 24 are inserted into a first intermediate magazine 124, in particular in the form of a plate. About the intermediate magazine 124, the bristle tufts 24 are then pushed by means of plunger 126 under certain circumstances in another plate 128, in which optionally Forming or deflection openings 130 or openings 132 for merging a plurality of bristle tufts 24 to a common larger bristle tufts or for obliquely aligning bristle tufts 24 are present.
  • the bristle tufts 24 are then pushed further into the magazine 20.
  • the hole geometry of the later brush is then preferably realized, but this need not necessarily be the case, as will be explained later.
  • the plate 128 and / or the intermediate magazine 124 can also be omitted, so that the bristle tufts 24 are transported directly into the magazine 20. All this depends on the desired final tuft layer or tuft geometry and the hole pattern of the finished brush.
  • the transport of the bristle tufts 24 after separation can take place mechanically via slides or the tappets 126 shown in FIG. 2 into the first intermediate magazine 124 and / or the magazine 20 in station B.
  • station A as a further alternative in the second image from the left, it is shown that the separated bristle tufts are conveyed into the intermediate magazine 124 or the magazine 20 via tubes or hoses 134, in which an overpressure or a negative pressure is applied. No matter which transport means is used for the bristle tufts, which can be fed one after the other, in groups one after the other or all at the same time and / or inserted into the magazine 20.
  • a third alternative in station A shows a wound string 136 of parallel filaments.
  • the strand 136 is wound on a roll 138 and is continuously unwound from it.
  • the end of the strand 136 is inserted into openings in an intermediate magazine 124 or the magazine 20 and then cut. After cutting off the ends of the strand, cut bristle tufts 24 are produced.
  • the coil or the end of the strand received in a movable guide is relative to the magazine 20 or intermediate magazine 124 or, on the other hand, the magazine 20 / intermediate magazine 124 to be relative moved to the end of the strand, so that all the openings in the magazine 20 or Intermediate magazine 124 are filled one after the other.
  • Station C is a so-called profiling station.
  • Bristle tufts 24 are axially displaced so that the later ends of the tufts with which they are brushed lie in one plane or, more generally, end in a predetermined, arbitrary surface.
  • a waveform is predetermined, so a stop plate 140 with a complementary waveform is spaced from the magazine 20.
  • the bristle tufts 24 are then pressed down by a pressure plate 142, which preferably has a complementary shape to the surface of the stop plate 140, until all tufts abut the stop plate 140.
  • station C may also be dispensed with if the desired profile can already be reached in station B by suitable plungers 126 of different lengths or lengths.
  • the two variants can also be mixed together by a so-called pre-profiling in station B by differently long plunger 126 and then a fine profiling in station C by the stop plate 140.
  • Station D is a cutting station where the trailing ends of the bristle tufts are cut off to achieve optimal melting of the tufts in the subsequent station.
  • the bristle tufts 24, which protrude differently far from the magazine 20 at the rear, are cut off mechanically by means of a knife 144 or thermally with a hot wire 146 relatively close to the magazine 20.
  • the Magazine 20 also act as a counter knife. In this case, the bristle tufts 24 after cutting off a little pushed back from the magazine 20 so that they withstand something over them.
  • station D can be dispensed with if the tufts already protrude evenly to the rear of the magazine 20 after station B or C. This is especially the case when the front tufts ends are to end in a plane.
  • the overhanging portion of bristle tufts 24 is then melted in station E so that all the filaments of a tuft are bonded together through the then mushroom-shaped, thickened tuft end.
  • the thickness of the tuft ends is controlled by the amount of filament material that projects rearward of the magazine 20. This also allows the geometry of the tuft end set.
  • Melting may be accomplished by a heated plunger 148 that may touch or be spaced from the tufts so that radiant heat (particularly infrared light) causes the filaments to melt.
  • a fusion can also be achieved with hot air. It is important that only a single, associated thickening is generated for the bristle tufts formed, because only those filaments are to be connected to each other by the fusion, which should also be fixed later in the same anchoring opening.
  • a cooling of the thickenings 32 take place here, as explained above.
  • the bristle tufts with their thickened attachment ends are pushed ahead into the anchoring openings 12 of the bristle carrier 10 and, as already explained in detail, are pressed therein. This insertion can occur simultaneously, sequentially or in groups sequentially.
  • baffle plate is provided with corresponding channels, in which the bristle tufts 24 are inserted with their thickened attachment ends ahead, to then be pushed further into the anchoring openings of the bristle carrier.
  • the pressure force is transmitted, for example, via at least one drive, e.g. an electric motor 240 (see Figure 1f) is preferably applied to the holder 34, optionally with the interposition of a transmission such as a lock nut 242.
  • an electric motor is in particular a servomotor.
  • a plurality of bristle carriers 10 can also be deformed simultaneously with one drive in order to hold the at least one bristle or the at least one bristle tuft 24 in the anchoring opening.
  • several drives are provided side by side in turn, which in turn drive a plurality of brackets 34, which in turn receive a plurality of bristle carrier 10.
  • the controller 51 is designed accordingly programmed, that the aforementioned method is performed in the device.
  • Procedures allow bristle tufts to be anchored in the bristle carrier, which are extremely long and thin.
  • the invention provides bristle carrier with bristle tufts of a length over 8 mm and a width of less than 2 mm, in particular less than 1 mm.
  • the corresponding edges of the anchoring openings need not necessarily be formed by the same distance inwards at these large edge lengths. It has been found that it is sufficient to provide some further inwardly in the direction of anchoring opening deformed, overhanging edge portions which alternate with less far inwardly deformed edge portions.

Abstract

In a method or a device for securing bristles in a bristle carrier (10) without anchors, a heating unit (39) is provided in a tool part provided for the conveying of the bristles. Once the bristles have been inserted into anchoring openings (12) in the bristle carrier (10), these openings are closed by the application of pressure. A projecting part (82) surrounding the anchoring opening (12) allows material to be placed to close the anchoring opening (12).

Description

Verfahren und Vorrichtung sowie Spritzgussformhälftenteil zum Herstellen einer Bürste  Method and device as well as injection mold half part for making a brush
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie ein Spritzgussformhälftenteil zum Herstellen einer Bürste, die einen Borstenträger aus thermoplastischem Kunststoff mit zumindest einer Verankerungsöffnung hat, in welche zumindest eine Borste eingesetzt und darin verankert wird. The invention relates to a method and a device as well as an injection mold half for producing a brush, which has a bristle carrier made of thermoplastic material with at least one anchoring opening into which at least one bristle is inserted and anchored therein.
Beim Herstellen von Bürsten, insbesondere Zahnbürsten, aber auch Haushaltsbürsten, haben sich zwei Verfahren in der Praxis durchgesetzt, nämlich das Befestigen der Borstenbüschel mittels eines Ankers (Metailplättchen oder Drahtschlinge) oder ankerlos. Das ankerlose Verfahren sieht im Gegensatz zur Verwendung eines Ankers vor, dass das Borstenbüschel nicht gefaltet und an seiner Faltstelle im Borstenträger befestigt wird, sondern an einem Ende am Borstenträger durch Kleben oder thermisch arretiert wird. Ein übliches, sich in der Praxis durchgesetztes Verfahren sieht dabei vor, dass der Borstenträger Öffnungen hat, durch die die Borstenbüschel gesteckt werden. Mit ihrem rückseitigen Ende ragen die Borstenbüschel dann aus den Öffnungen vor und werden auf der Rückseite des Borstenträgers erwärmt. Das thermoplastische Material der Borsten schmilzt damit, wodurch die Borsten materialmäßig ineinander übergehen und sich eine Verdickung ergibt, mittels der ein Herausziehen der einzelnen Borsten nach vorne unmöglich wird. Üblicherweise werden die zahlreichen Borstenbüschel rückseitig mittels Heißluft oder eines heißen Stempels verflüssigt, sodass das Material der einzelnen Borstenbüschel ineinander übergeht und sich rückseitig eine Art Schicht aus verflüssigten Borstenenden ergibt. Anschließend wird diese Rückseite überdeckt, insbesondere überspritzt. In the manufacture of brushes, in particular toothbrushes, but also household brushes, two methods have prevailed in practice, namely the fixing of the bristle tufts by means of an anchor (Metailplättchen or wire loop) or anchorless. The anchorless method, in contrast to the use of an anchor before that the bristle tufts is not folded and fastened at its fold in the bristle carrier, but at one end to the bristle carrier by gluing or thermally locked. A common, enforced in practice method provides that the bristle carrier has openings through which the bristle tufts are inserted. With their back end, the bristle tufts protrude from the openings and are heated on the back of the bristle carrier. The thermoplastic material of the bristles melts with it, whereby the bristles materially merge into each other and a thickening results, by means of which pulling out of the individual bristles forward impossible. Usually, the numerous bristle tufts are liquefied on the back by means of hot air or a hot stamp, so that the material of the individual bristle tufts merges into one another and at the back results in a kind of layer of liquefied bristle ends. Subsequently, this back is covered, in particular overmolded.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass aufgrund dieser rückseitigen notwendigen Abdeckung ein erheblicher verfahrensmäßiger und vorrichtungsmäßiger Mehraufwand betrieben werden muss. Zu beachten ist dabei, dass gerade bei Zahnbürsten die Übergangsflächen zwischen benachbarten Schichten möglichst spaltfrei ausgeführt werden, um Hygieneprobleme zu vermeiden. A disadvantage of this solution is that a considerable procedural and device-related overhead must be operated due to this back-side necessary cover. It should be noted that just at Toothbrushes, the transition surfaces between adjacent layers are carried out as possible gap-free in order to avoid hygiene problems.
Unter dem Begriff „Borstenträger" ist dasjenige Teil der fertigen Bürste zu verstehen, welches die Borste oder die Borstenbüschel trägt. Der Borstenträger kann dabei der gesamte Bürstenkörper sein, bei einer Zahnbürste also das einstückig gespritzte Teil aus Stiel, Hals und Kopf, oder auch nur ein vorgefertigter Bestandteil des späteren Bürstenkörpers. Im letzteren Fall ist der Borstenträger üblicherweise ein dünnes Plättchen aus thermoplastischem Kunststoff, welches mit einer oder mehreren Öffnungen zum Befüllen mit einer oder mehreren Borsten oder Borstenbüscheln versehen ist. Nach dem Befüllen und Befestigen der Borsten wird der plättchenartige Borstenträger dann entweder in einen vorgefertigten Bürstenkörper eingesetzt, der beispielsweise eine entsprechende Ausnehmung für den plättchenartigen Borstenträger hat. Alternativ hierzu, dies ist der übliche Fall, wird der plättchenartige Borstenträger umspritzt und damit ergibt sich ein Bürstenkörper aus vorgefertigtem Borstenträger und angespritztem Rest. The term "bristle carrier" is understood to mean that part of the finished brush which carries the bristle or the tufts of bristles The bristle carrier can be the entire brush body, ie the integrally molded part of stem, neck and head, or even just a toothbrush In the latter case, the bristle carrier is usually a thin thermoplastic plate provided with one or more openings for filling with one or more bristles or tufts of bristles, and after filling and securing the bristles becomes the platelike bristle carrier then either inserted into a prefabricated brush body having, for example, a corresponding recess for the plate-like bristle carrier Alternatively, this is the usual case, the plate-like bristle carrier is encapsulated and thus results in a brush body prefabricated bristle carrier and molded remainder.
Die CH 672 579 A5 schlägt ein Verfahren zum Befestigen von Borstenbüscheln in einem Borstenträger mittels eines Ankerplättchens vor. Das bedeutet, das Borstenbüschel wird gefaltet, und im Faltbereich liegt das Ankerplättchen, welches sich in die Wand der Verankerungsöffnung eindrückt und damit das Borstenbüschel am Borstenträger endgültig fixiert. Damit jedoch die Öffnung an der Stirn- oder Vorderseite des Borstenträgers optimaler geschlossen wird, sodass sich hier keine Bakterien und Sporen ansiedeln und vermehren können, soll ein Wulst am Borstenträger, der um die Verankerungsöffnung umläuft und von der Stirnseite vorsteht, einwärts gepresst werden. Das Borstenbüschel selbst ist aber nicht durch dieses Umformen des Wulstes befestigt, sondern durch den Anker selbst. Die einzelnen Borstenbüschel werden nacheinander über ein Stopfwerkzeug, das das gefaltete Borstenbüschel durch ein Rohr hindurchschiebt, in den Borstenträger eingeschlagen. Das Rohr selbst hat dann an seiner Stirnseite eine Heizung, die ausschließlich am Wulst anliegt und diesen zum Schmelzen bringt oder plastifiziert und anschließend nach radial einwärts drückt. CH 672 579 A5 proposes a method for fixing bristle tufts in a bristle carrier by means of an anchor plate. This means that the bristle tufts are folded, and in the folding area is the anchor plate, which presses into the wall of the anchoring opening and thus permanently fixes the bristle tufts on the bristle carrier. However, so that the opening on the front or front of the bristle carrier is closed optimally, so that no bacteria and spores can settle here and multiply, a bead on the bristle carrier, which rotates about the anchoring opening and projects from the front side, to be pressed inwards. The bristle tuft itself, however, is not secured by this reshaping of the bead, but by the anchor itself. The individual bristle tufts are successively hammered into the bristle carrier via a tamping tool which pushes the folded bristle tuft through a tube. The tube itself then has on its front side a heater that rests exclusively on the bead and this brings to melting or plasticized and then pushes radially inward.
Neben den oben erwähnten Möglichkeiten zum ankerlosen Befestigen der Borste oder der Borstenbüschel am Borstenträger hat sich in der Theorie noch ein weiteres Verfahren ergeben, welches sich aber in der Praxis nie durchsetzen konnte, nämlich das Einstoßen von Borstenbüscheln in einen Borstenträger, der Öffnungen hat und der vorerhitzt wird. Nach dem Einstoßen der Borstenbüschel in den weichen Borstenträger wird mittels einer Presse der Borstenträger auf seiner Vorderseite, von der die Borstenbüschel vorragen, druckbeaufschlagt, sodass das weiche Material um den Rand der Öffnungen zusammengedrückt wird und die Öffnungen im Querschnitt reduziert werden. Nachfolgend werden hierzu einige Konzepte vorgestellt. In addition to the above-mentioned possibilities for anchorless attachment of the bristle or bristle tufts on bristle carrier in theory, yet another method has been found, but which never prevail in practice could, namely the impingement of bristle tufts in a bristle carrier, which has openings and is preheated. After the bristle tufts have been pushed into the soft bristle carrier, the bristle carrier is pressurized on its front side, from which the tufts protrude, by means of a press, so that the soft material is compressed around the edge of the openings and the openings are reduced in cross section. In the following some concepts are presented.
Die DE 198 53 030 A1 sieht vor, dass Borstenbüschel an ihrer Rückseite miteinander zu einer Verdickung verschmolzene Borsten haben. Der Borstenträger besitzt Öffnungen, in die vor dem Einstoßen der Borstenbüschel zylinderförmige Fortsätze einer Heizung eingeführt werden, ohne den Rand der Öffnung zu berühren. Durch diese Strahlungswärme erhitzt sich der innenseitige Rand der Öffnungen lokal. Der Borstenträger wird im Bereich des Randes auf eine gefügeändernde Temperatur gebracht, beispielsweise die Erweichungstemperatur. Durch die Temperaturerhöhung soll das Loch in seinem Querschnitt verringert werden, sodass das Borstenbüschel beim Einstoßen in die Wand eindringen muss. Nach dem Entfernen der Heizung werden dann nämlich die Borstenbüschel mit dem verdickten Ende in die Öffnungen gestoßen, wobei die Verdickung im Querschnitt größer ist als der Öffnungsquerschnitt, sodass die Verdickung in den weichen Bereich des die Öffnung definierenden und umgebenden Randes, also in die entsprechende Wand eindringt. Anschließend wird noch mit einem Stempel die Vorderseite des Borstenträgers verformt, sodass das Material des Borstenträgers gegen die Borstenbüschel gedrückt wird und diese verankern. Aus der US 5 224 763 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem der Borstenträger einen wulstartig vorstehenden Öffnungsrand hat. Auch hier wird der Rand der Öffnung erwärmt, indem ein zapfenförmiges Heizelement in die Öffnung hineinragt oder mit Heißluft gearbeitet wird. Die Öffnung selbst ist vom Querschnitt her kleiner als das verdickte Ende des Borstenbüschels, sodass dieses nach dem Einstoßen in die Wand der weichen Öffnung darin fixiert wird. Die Halterung für die Borstenbüschel drückt dann den erwärmten umlaufenden Wulst zusammen, sodass zusätzliches Material zur Verfügung steht, um die Öffnung am Übergang zur Stirnseite des Borstenträgers zu schließen. Aus der EP 0 355 412 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das verdickte Ende des Borstenbüschels und/oder der Rand der Öffnung im Borstenträger erwärmt werden, wobei die Abmessungen und die Temperaturen so gewählt sind, dass nach dem Einstoßen des verdickten Endes der Rand der Öffnung einwärts drängt und so, ähnlich wie bei einer Schnappverbindung, das verdickte Ende umfasst und es formschlüssig aufnimmt. DE 198 53 030 A1 provides that bristle tufts on their rear side have fused bristles to a thickening. The bristle carrier has openings into which cylindrical projections of a heater are inserted before the tufts of bristles are tapped, without touching the edge of the opening. Due to this radiant heat, the inside edge of the openings is heated locally. The bristle carrier is brought in the region of the edge to a joint-changing temperature, for example, the softening temperature. Due to the increase in temperature, the hole should be reduced in its cross-section, so that the bristle tufts must penetrate into the wall upon impact. After removing the heater, the bristle tufts are then pushed with the thickened end into the openings, wherein the thickening in cross-section is greater than the opening cross-section, so that the thickening in the soft region of the opening defining and surrounding edge, ie in the corresponding wall penetrates. Subsequently, the front of the bristle carrier is deformed with a stamp, so that the material of the bristle carrier is pressed against the bristle tufts and anchor them. From US 5,224,763 a similar method is known in which the bristle carrier has a bead-like protruding opening edge. Again, the edge of the opening is heated by a pin-shaped heating element projects into the opening or worked with hot air. The opening itself is smaller in cross-section than the thickened end of the bristle tufts, so that it is fixed therein after being pushed into the wall of the soft opening. The bristle tuft holder then compresses the heated circumferential bead so that additional material is available to close the opening at the transition to the face of the bristle carrier. From EP 0 355 412 A1 a method is known in which the thickened end of the bristle tufts and / or the edge of the opening in the bristle carrier are heated, wherein the dimensions and the temperatures are chosen so that after the abutment of the thickened end of the edge the opening inward urges and so, similar to a snap connection, the thickened end includes and receives it form-fitting.
Die EP 0 472 557 B1 schlägt vor, mit einem beheizten Stempel, der Stifte hat, in einen plattenförmigen Borstenträger aus Kunststoff einzudringen, sodass die Stifte die Öffnungen für die Aufnahme der Borstenbüschel bilden. Die Borstenbüschel werden dann in die eingeprägten, noch heißen Öffnungen eingedrückt und die Schmelze steigt um die Verdickung der Borstenbüschel herum auf. Eine Formplatte kann ferner gegen die Oberseite des Borstenträgers gedrückt werden, um die Schmelze noch zu formen. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass auf der Oberseite des noch nicht umgeformten Borstenträgers Fortsätze oder Wülste abstehen, die Material bilden, welches als Material zur Verfügung steht, das in Richtung Öffnung gedrückt wird. EP 0 472 557 B1 proposes penetrating with a heated stamp having pins into a plastic plate-shaped bristle carrier so that the pins form the openings for receiving the bristle tufts. The bristle tufts are then pressed into the embossed, still hot openings and the melt rises around the thickening of the bristle tufts around. A mold plate may also be pressed against the top of the bristle carrier to still form the melt. In this case, it is particularly preferred that projections or beads protrude on the upper side of the not yet formed bristle carrier, which form material which is available as material which is pressed in the direction of the opening.
Beim Verfahren nach der DE 34 22 623 A1 wird ein Borstenträger, der plattenförmig und ohne Öffnungen ausgeführt ist, mit Borstenbüscheln verschweißt, die aus demselben Kunststoff wie der Borstenträger bestehen. Ein Heizwerkzeug wird zwischen die noch nicht miteinander verschweißten Seiten des Borstenträgers und der Borstenbüschel gefahren, sodass beide aufgeschmolzen werden. Anschließend werden die Borstenbüschel in das aufgeschmolzene Material des Borstenträgers gedrückt. In the method according to DE 34 22 623 A1, a bristle carrier, which is designed plate-shaped and without openings, welded to bristle tufts, which consist of the same plastic as the bristle carrier. A heating tool is moved between the not yet welded together sides of the bristle carrier and the tufts of bristles, so that both are melted. Subsequently, the bristle tufts are pressed into the molten material of the bristle carrier.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein deutlich einfacheres Verfahren zum Herstellen einer Bürste zu schaffen, das vor allem auch vorrichtungsseitig weniger Aufwand bedarf, gleichzeitig aber für eine sichere Verankerung der Borste oder des Borstenbüschels in der Verankerungsöffnung sorgt. The object of the invention is to provide a significantly simpler method for producing a brush, which also requires less effort especially on the device side, but at the same time ensures a secure anchoring of the bristle or bristle tufts in the anchoring opening.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Bürste gelöst, die einen Borstenträger aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Vorderseite und einer Rückseite und zumindest einer Verankerungsöffnung aufweist, in welche zumindest eine Borste aus thermoplastischem Kunststoff eingesetzt und darin ankerlos verankert wird, so dass sie von der Vorderseite des Borstenträgers absteht, wobei die zumindest eine Verankerungsöffnung auf der Vorderseite einen die Verankerungsöffnung umgebenden, stirnseitigen Rand hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte: This object is achieved by a method for producing a brush, which has a bristle carrier made of thermoplastic material with a front and a back and at least one anchoring opening, in which at least one bristle made of thermoplastic material is used and anchorless anchored therein, so that they from the Front of the bristle carrier protrudes, wherein the at least one anchoring opening on the front one having the anchoring opening surrounding the front edge, characterized by the following steps:
a) ein Borstenträger wird bereitgestellt, der im Bereich des stirnseitigen Rands wenigstens einen von der Vorderseite weg weisende Fortsatz zur Schaffung einer Materialanhäufung hat, wobei der wenigstens eine Fortsatz beim Spritzgießen des Borstenträgers erzeugt wird und zumindest einer Verankerungsöffnung zugeordnet ist,  a) a bristle carrier is provided which has, in the region of the frontal edge, at least one extension facing away from the front side for creating an accumulation of material, wherein the at least one extension is produced during injection molding of the bristle carrier and is associated with at least one anchoring opening,
b) die wenigstens eine Borste wird in eine Aufnahmeöffnung eines Werkzeugteils aufgenommen,  b) the at least one bristle is received in a receiving opening of a tool part,
c) die wenigstens eine Borste wird mit ihrem verdickten Befestigungsende, während sie noch in der Aufnahmeöffnung sitzt, in die beim Herstellen des Borstenträgers gebildete Verankerungsöffnung im Borstenträger geschoben,  c) the at least one bristle is pushed with its thickened attachment end, while it still sits in the receiving opening, in the anchoring opening formed in the bristle carrier during the production of the bristle carrier,
d) der Abstand des Werkzeugteils zum Borstenträger wird reduziert, sodass das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert,  d) the distance of the tool part to the bristle carrier is reduced, so that the tool part contacts the bristle carrier,
e) die Vorderseite des Borstenträgers wird auf eine Temperatur gebracht, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermaterials liegt, insbesondere höchstens 85 % in °C der jeweiligen Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermaterials beträgt,  e) the front side of the bristle carrier is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular not more than 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material,
f) das Werkzeugteil übt eine Druckkraft auf den Borstenträger aus und verformt den Borstenträger zumindest im Bereich des die Verankerungsöffnung umgebenden stirnseitigen Randes samt des wenigstens einen Fortsatzes unter Reduzierung des Querschnittes der Verankerungsöffnung derart, dass die zumindest eine Borste in die Verankerungsöffnung eingebettet und verankert ist, und dabei ein Material des Borstenträgers im Bereich des Randes an dem zumindest einen Fortsatz beim Verformen seitlich in die Verankerungsöffnung wandert und gegen die wenigstens eine Borste drückt,  f) the tool part exerts a compressive force on the bristle carrier and deforms the bristle carrier at least in the area surrounding the anchoring opening end edge together with the at least one extension while reducing the cross section of the anchoring opening such that the at least one bristle is embedded and anchored in the anchoring opening, while a material of the bristle carrier in the region of the edge on the at least one extension moves laterally during deformation into the anchoring opening and presses against the at least one bristle,
g) der Abstand des Werkzeugteils zum Borstenträger wird vergrößert, sodass die zumindest eine Borste aus der Aufnahmeöffnung gezogen wird  g) the distance of the tool part to the bristle carrier is increased so that the at least one bristle is pulled out of the receiving opening
h) wobei die Verankerungsöffnung nach dem Schritt f) eine von der Vorderseite gemessene Tiefe bis zum Beginn des verdickten Befestigungsendes hat und der zumindest eine, der Verankerungsöffnung zugeordnete Fortsatz vor dem Verformen im Schritt f) ein Volumen hat, welches im Bereich von 60% bis 1 10% des theoretischen Volumens liegt, das sich aus dem Produkt der Tiefe und einer Ringfläche zwischen der Innenseite der Verankerungsöffnung vor dem Verformen im Schritt f) und der Außenseite der singulären Borste oder der Umhüllenden des Borstenbüschels ergibt. h) wherein the anchoring opening after the step f) is a depth measured from the front to the beginning of the thickened Fastening, and the at least one extension associated with the anchoring opening prior to deformation in step f) has a volume which is in the range of 60% to 1 10% of the theoretical volume resulting from the product of the depth and an annular surface between the inside the anchoring opening before deformation in step f) and the outside of the singular bristle or the envelope of the bristle tuft results.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Borstenbüschel in die Verankerungsöffnung eingesetzt werden. Das Material des Borstenträgers im Bereich des Randes an dem einen Fortsatz oder an den mehreren Fortsätzen wird dann beim Verformen seitlich in die Verankerungsöffnung bewegt, um die Borste oder das Borstenbüschel zu hintergreifen und gegen Herausziehen zu sichern. In the method according to the invention, a bristle tuft can be inserted into the anchoring opening. The material of the bristle carrier in the region of the edge on the one extension or on the several extensions is then moved during deformation laterally into the anchoring opening in order to engage behind the bristle or the bristle tufts and to secure them against being pulled out.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass das Material, welches die Verankerungsöffnung zur Vorderseite schließt und die Borste oder das Borstenbüschel gegen Herausziehen sichert, im Wesentlichen durch den Fortsatz zur Verfügung gestellt wird. Das bedeutet, die Dicke des Borstenträgers wird durch das Verformen weniger reduziert als beim Vorsehen keines oder nur eines kleinvolumigen Fortsatzes. Insbesondere bei dünnen Borstenträgern mit geringem Abstand von der Rückseite bis zur Vorderseite ergeben sich dadurch Vorteile. Indem das Material zum Schließen der Verankerungsöffnung überwiegend durch den Fortsatz gebildet wird, können die Anpresskräfte beim Verformen des Borstenträgers geringer gehalten werden als ohne Fortsatz.  The invention is based on the idea that the material which closes the anchoring opening to the front and secures the bristle or bristle tuft from being pulled out is provided essentially by the extension. This means that the thickness of the bristle carrier is reduced by the deformation less than the provision of no or only a small-volume extension. Especially with thin bristle carriers with a small distance from the back to the front, this results in advantages. By the material for closing the anchoring opening is formed predominantly by the extension, the contact forces during deformation of the bristle carrier can be kept lower than without extension.
Die Erwärmung des Borstenträgers kann vor dem oder während des Reduzierens des Abstands des Werkzeugteils zum Borstenträger oder nach dem ersten Kontakt des Werkzeugt dem Borstenträger erfolgen. Somit ist die Reihenfolge der Schritte d) und e) nicht zwingend sequentiell.  The heating of the bristle carrier may take place before or during the reduction of the distance of the tool part to the bristle carrier or after the first contact of the tool with the bristle carrier. Thus, the order of steps d) and e) is not necessarily sequential.
Es können sich generell bei der Erfindung mehrere Fortsätze um eine Verankerungsöffnung erstrecken und sich ergänzen und nur dieser Verankerungsöffnung zugeordnet sein.  In the invention, several extensions can generally extend around an anchoring opening and complement each other and be associated with only this anchoring opening.
Vorzugsweise läuft jedoch ein Fortsatz ringförmig geschlossen um die zugeordnete Verankerungsöffnung herum, um möglichst viel Volumen bereitzustellen. Dabei kann es von Vorteil sein, dass der ringförmig geschlossen umlaufende Fortsatz über seine Längserstreckung unterschiedliche Querschnittsflächen aufweist. Dies hilft, unterschiedliche Abstände der Innenseite der Verankerungsöffnung zum Borstenbüschel oder zur singulären Borste optimal zu überbrücken. Preferably, however, an extension is annularly closed around the associated anchoring aperture to provide as much volume as possible. It may be advantageous that the annular closed circumferential extension over its longitudinal extent has different cross-sectional areas. This helps to optimally bridge different distances between the inside of the anchoring opening to the bristle tufts or the singular bristle.
Wenn zumindest eine Verankerungsöffnung (mit Blick auf die Vorderseite) länglich ausgebildet ist, hat sie zwei längere, sich gegenüberliegende und zwei kürzere, sich gegenüberliegende Seitenabschnitte. Alle diese Seitenabschnitte ergänzen sich zur Verankerungsöffnung. Der ringförmig geschlossen umlaufende Fortsatz hat im Bereich der längeren Seitenabschnitte eine größere Querschnittsfläche als im Bereich der kürzeren Seitenabschnitte. Damit steht im Bereich der längeren Seitenabschnitte mehr Material zur Verfügung, das einwärts gedrückt wird. Gerade im Bereich der längeren Seitenabschnitte besteht eher die Gefahr, dass die Borste oder das Borstenbüschel herausgezogen werden kann.  If at least one anchoring opening (viewed from the front side) is elongated, it has two longer, opposite and two shorter, opposite side sections. All these side sections complement each other to the anchoring opening. The annularly closed circumferential projection has a larger cross-sectional area in the area of the longer side sections than in the area of the shorter side sections. Thus, in the area of the longer side sections, more material is available which is pressed inwards. Especially in the area of the longer side sections there is a greater risk that the bristle or bristle tufts can be pulled out.
Insbesondere sind die unterschiedlichen Querschnittsflächen von Vorteil, wenn ein im Querschnitt langgestrecktes Borstenbüschel in die längliche Verankerungsöffnung geschoben wird, wobei die Borsten des Borstenbüschels unter Bildung des verdickten Befestigungsendes miteinander verschmolzen wurden. Der gegenüber den Borsten seitlich abstehenden Wulst des Befestigungsendes ist im Bereich von Längsseiten des langgestreckten Borstenbüschels breiter als im Bereich von dazu kürzeren Querseiten. Dieser breitere Wulst wird durch das zusätzliche Material beim Umformen abgedeckt und gehaltert.  In particular, the different cross-sectional areas are advantageous when a cross-sectionally elongated bristle tuft is pushed into the elongated anchoring opening, wherein the bristles of the bristle tufts have been fused together to form the thickened attachment end. The side opposite the bristles protruding bead of the attachment end is wider in the region of long sides of the elongated bristle tufts than in the region of shorter transverse sides. This wider bead is covered and held by the additional material during forming.
Die Innenseite der langgestreckten Verankerungsöffnung hat z.B. vor dem Verformen einen unterschiedlichen Abstand zum seitlich abstehenden Wulst des Befestigungsendes, wobei beim Verformen im Schritt f) Material bis zu den außen liegenden Borsten gedrückt wird.  The inside of the elongated anchoring opening has e.g. before deformation, a different distance to the laterally protruding bead of the attachment end, wherein during deformation in step f) material is pressed up to the outer bristles.
Zumindest ein Fortsatz kann zwei benachbarten Verankerungsöffnungen zugeordnet sein. Material dieses Fortsatzes wird im Schritt f) in beide Verankerungsöffnungen gedrückt, wobei die den beiden benachbarten Verankerungsöffnungen einzeln oder gemeinsam zugeordneten Fortsätze vor dem Verformen im Schritt f) ein den Verankerungsöffnungen zugeordnetes Volumen haben, welches im Bereich von 60% bis 1 10% des theoretischen Volumens liegt, das sich aus dem Produkt der Tiefe und der Ringflächen zwischen den Innenseiten der Verankerungsöffnungen vor dem Verformen im Schritt f) und der Außenseite der singulären Borsten oder der Umhüllenden der Borstenbüschel ergibt. Gerade bei sehr nahe aneinanderliegenden Verankerungsöffnungen kann das Problem auftreten, dass nicht genügend Material zur Verfügung steht, um die Verankerungsöffnungen zu schließen, denn der Verbindungssteg ist sehr dünn. Die Erfindung sieht einen gemeinsamen Fortsatz im Bereich des Verbindungsstegs vor, dessen Material in beide Verankerungsöffnungen gedrückt wird. At least one extension can be assigned to two adjacent anchoring openings. Material of this extension is pressed in step f) in both anchoring openings, wherein the two adjacent anchoring openings individually or jointly associated extensions prior to deformation in step f) have an anchoring openings associated volume which is in the range of 60% to 1 10% of the theoretical Volume lies, resulting from the product of the depth and the ring surfaces between the inner sides of the anchoring openings before deformation in step f) and the outside of the singular bristles or the envelope of the bristle tufts. Especially with very close anchoring openings, the problem may arise that not enough material is available to close the anchoring openings, because the connecting web is very thin. The invention provides a common extension in the region of the connecting web, the material is pressed into both anchoring openings.
Beide benachbarte Verankerungsöffnungen können dabei jeweils von einem ringförmig geschlossen umlaufenden Fortsatz umgeben werden. Zwischen den Verankerungsöffnungen gehen die Fortsätze ineinander über.  Both adjacent anchoring openings can each be surrounded by an annularly closed circumferential extension. Between the anchoring openings, the extensions merge into each other.
Der Querschnitt des Abschnittes der Fortsätze, in welchem die Fortsätze ineinander übergehen, sollte größer als die übrigen Abschnitte der Fortsätze sein.  The cross-section of the portion of the extensions, in which the extensions merge into one another, should be larger than the remaining sections of the extensions.
Die Borste oder das Borstenbüschel lassen sich beim erfindungsgemäßen Verfahren auch schräg zur Vorderseite in die Verankerungsöffnung eingesetzen und darin verankern. Hierzu hat der geschlossen umlaufende Fortsatz auf der der Borste bzw. dem Borstenbüschel nahen Seite (auf welche sich die Borste/das Borstenbüschel neigt) eine geringere Querschnittsfläche als auf der gegenüberliegenden Seite. Dadurch lässt sich das auf dieser Seite aufgrund der Neigung der Borste/des Borstenbüschels geringere, mit Material zu befüllende Volumen durch Vorsehen von weniger Volumen des Fortsatzes ausgleichen. Somit besteht nicht die Gefahr, dass zu viel Material vorhanden ist, welches dann zur Erzeugung eines von der Vorderseite abstehenden Grates angrenzend an die äußeren Borsten oder die Außenseite der singulären Borste führen würde.  The bristle or bristle tufts can also be used obliquely to the front in the anchoring opening and anchor it in the process of the invention. For this purpose, the closed circumferential projection on the bristle or bristle tufts near side (on which the bristle / bristle tufts tends) has a smaller cross-sectional area than on the opposite side. This makes it possible on this page due to the inclination of the bristle / bristle tufts lower, to be filled with material volume by providing less volume of the extension. Thus, there is no risk of having too much material which would then lead to the creation of a ridge protruding from the front adjacent the outer bristles or the outside of the singular bristle.
Es können um alle Verankerungsöffnungen im Borstenträger Fortsätze geschlossen umlaufen oder nur um einige der Verankerungsöffnungen.  It can run around all anchoring openings in the bristle carrier extensions closed or just around some of the anchoring openings.
Das Material, welches dann seitlich in die Verankerungsöffnung im Bereich der Mündung hineingedrückt wird, muss im Übrigen nicht nur das Material des Fortsatzes oder der Fortsätze selbst sein, sondern es kann auch dasjenige Material seitlich in die Verankerungsöffnung gedrückt, welches vor dem Umformen des Fortsatzes unterhalb des Fortsatzes liegt.  The material, which is then pressed laterally into the anchoring opening in the region of the mouth, must be not only the material of the extension or the extensions themselves, but also that material can be laterally pressed into the anchoring opening, which before forming the extension below of the extension lies.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die zumindest eine Borste im Schritt b) rechtwinklig zur vorzugsweise ebenen oder konvex oder konkav gekrümmten Vorderseite in die Verankerungsöffnung eingesetzt wird und im Schritt f) dann durch das in die Verankerungsöffnung seitlich hineinwandernde Material schräg zur Vorderseite gedrückt und dann in dieser schrägen Ausrichtung verankert wird oder senkrecht zur Vorderseite gedrückt wird, weil ohne das zusätzliche Material die Borste oder die außenstehenden Borsten eines Borstenbüschels nach außen kippen würden. Another embodiment provides that the at least one bristle in step b) at right angles to the preferably flat or convex or concave curved front is inserted into the anchoring opening and in step f) then pressed by the laterally in the anchoring material inwardly inclined material to the front and then anchored in this oblique orientation or is pressed perpendicular to the front, because without the additional material, the bristle or the outside Bristles of a bristle tufts would tip outwards.
Die Verankerungsöffnung ist im Inneren des Borstenträgers durch einen umlaufenden Rand definiert, der auch als Innenseite einer die Verankerungsöffnung definierenden Wand bezeichnet werden kann.. Da der Borstenträger ein Spritzgußteil ist und die Verankerungsöffnung oder Verankerungsöffnungen beim Spritzen erzeugt werden, sind die beim Spritzgießen notwendigen Entformungsschrägen einzuhalten, wenn ohne Schieber gearbeitet wird. Der Rand der Verankerungsöffnung in ihrem Inneren, d.h. die Innenseite der die Verankerungsöffnung definierende Wand, ist aufgrund der Entform ungsschräge folglich ohne Einsatz von Schiebern leicht zum Inneren konisch zulaufend, so dass die Wand nur im Wesentlichen senkrecht zur Vorderseite verläuft.  The anchoring opening is defined in the interior of the bristle carrier by a peripheral edge, which can also be referred to as the inside of a wall defining the anchoring opening. Since the bristle carrier is an injection molded part and the anchoring opening or anchoring openings are produced during spraying, the draft angles necessary for injection molding must be maintained when working without a slider. The edge of the anchoring opening in its interior, i. the inside of the wall defining the anchoring, is therefore due to the Entform bevel slightly conical to the interior without the use of sliders, so that the wall extends only substantially perpendicular to the front.
Die Verankerungsöffnung kann in Richtung senkrecht auf die Vorderseite gesehen eine längliche Gestalt haben. Bei einem Borstenbüschel, bei dem die Borstenenden durch Hitze miteinander verschmolzen werden, hat sich herausgestellt, dass der entstehende Wulst in der Längsrichtung größer als in der Querrichtung ist. Wenn dann ein solches im Querschnitt längliches Borstenbüschel in eine längliche Verankerungsöffnung eingesetzt wird, so muss der Rand der Verankerungsöffnung im Bereich der Längsseite weiter nach innen gedrückt werden als im Bereich der kurzen Seiten. Der stirnseitigen Rand kann zumindest einen Fortsatz im Bereich eines Abschnitts oder Abschnitten des Randes aufweisen, an dem bzw. an denen der Abstand zu einer benachbarten Verankerungsöffnung oder der Abstand zu der die Vorderseite nach außen abschließenden Umfangsseite des Borstenträgers maximal 0,5 mm beträgt. Wenn die Wand aufgrund von sehr nahe aneinanderliegenden Verankerungsöffnungen zu dünn ist, steht zu wenig Material zur Verfügung, um nach innen gedrückt zu werden und das Borstenbüschel zu halten. Durch den Fortsatz wird dies verhindert. Der Fortsatz hat insbesondere ein vorzugsweise durchgehend rechteckiges Querschnittsprofil, was sich einfach herstellen lässt und zudem eine einfachere Spritzgussformhälfte ermöglicht. The anchoring opening can have an elongated shape in the direction perpendicular to the front side. In a tuft of bristles in which the bristle ends are fused together by heat, it has been found that the resulting bead in the longitudinal direction is greater than in the transverse direction. If such an elongated tuft of bristles is then inserted into an elongate anchoring opening, then the edge of the anchoring opening in the area of the longitudinal side must be pressed further inwards than in the region of the short sides. The frontal edge may have at least one extension in the region of a section or portions of the edge at which or at which the distance to an adjacent anchoring opening or the distance to the front side of the outer peripheral side of the bristle carrier is at most 0.5 mm. If the wall is too thin due to very close anchoring openings, there is not enough material available to push inward and hold the bristle tufts. This is prevented by the extension. The extension has in particular a preferably continuous rectangular cross-sectional profile, which can be easily manufactured and also allows a simpler injection mold half.
Unter dem Begriff „Spritzgussformhälftenteil" wird im Folgenden ein einstückiges Teil verstanden, welches die Innenseite der Kavität in der Spritzgussformhälfte komplett bildet, oder ein Teil oder eine Baugruppe von mehreren Teilen einer mehrstückigen Spritzgussformhälfte verstanden, bei welchem mehrere Teile zusammen die Innenseite der Kavität in der Spritzgussformhälfte bilden. In letzterem Fall ist insbesondere der Bodenabschnitt der Kavität in der Spritzgussformhälfte ein separates Teil, welches in eine Öffnung eines zweiten Teils verschieblich eingesetzt ist, das wiederum den Rand der Vertiefung definiert. The term "injection mold half" is understood in the following to be an integral part which completely forms the inside of the cavity in the injection mold half, or a part or assembly of several parts of a multi-part injection mold half understood, in which several parts together the inside of the cavity in the In the latter case, in particular, the bottom portion of the cavity in the injection mold half is a separate part which is displaceably inserted into an opening of a second part, which in turn defines the edge of the recess.
Der oder die Fortsätze werden beim Umformen komplett oder fast komplett eben oder, besser gesagt in die durch die Vorderseite gebildete Fläche gedrückt. Allenfalls ein minimaler Aufwand zur wenigstens einen Borste oder den angrenzenden Borstenbüscheln kann bestehen bleiben.  The or extensions are completely or almost completely flat or, pressed into the formed by the front surface when forming. At best, a minimal effort for at least one bristle or the adjacent bristle tufts can remain.
Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Vorderseite des Borstenträgers erwärmt. Dabei wird die Vorderseite auf eine Temperatur gebracht, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermaterials liegt, insbesondere höchstens 85 % in °C der jeweiligen Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermaterials beträgt. Das Werkzeugteil übt eine Druckkraft auf den erwärmten Borstenträger aus und verformt den entsprechend erwärmten Borstenträger gemäß Merkmal f).  Preferably, in the method according to the invention, the front side of the bristle carrier is heated. In this case, the front side is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular at most 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and / or the bristle carrier material. The tool part exerts a compressive force on the heated bristle carrier and deforms the correspondingly heated bristle carrier according to feature f).
Die Erwärmung des Borstenträgers auf der Vorderseite erfolgt vorzugsweise durch das Werkzeugteil, welches aufgeheizt wird. Wenn, wie in der bevorzugten Variante der Fall, die Stirnseite des Werkzeugteils die Vorderseite über einige Sekunden kontaktiert, entspricht die Temperatur der Stirnseite des Werkzeugteils auch der Temperatur auf der Vorderseite des Borstenträgers, sodass sich die Temperaturen entsprechen. Das bedeutet, die Stirnseite des Werkzeugteils wird auf eine Temperatur gebracht, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermaterials liegt, insbesondere höchstens 85 % in °C der jeweiligen Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermaterials beträgt. Die obigen Verfahrensschritte laufen zwar vorzugsweise in der obigen Reihenfolge ab, das ist aber nicht zwingend notwendig. Beispielsweise könnte die Vorderseite des Borstenträgers auch zuerst auf geheizt werden und anschließend der Abstand des Werkzeugteils zum Borstenträger reduziert werden, oder beide Schritte können gleichzeitig oder teilweise gleichzeitig ablaufen. The heating of the bristle carrier on the front side is preferably carried out by the tool part, which is heated. If, as in the preferred variant of the case, the front side of the tool part contacts the front side for a few seconds, the temperature of the front side of the tool part also corresponds to the temperature on the front side of the bristle carrier, so that the temperatures correspond. This means that the end face of the tool part is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular at most 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material. Although the above process steps are preferably carried out in the above order, this is not absolutely necessary. For example, the front side of the bristle carrier could also first be heated up and then the distance of the tool part to the bristle carrier could be reduced, or both steps could be simultaneous or partly simultaneous.
Die Abstandsänderung erfolgt durch eine Relativbewegung des Werkzeugteils zum Halteteil, d.h. das Werkzeugteil kann bewegt werden, hierzu steht das Halteteil still, oder umgekehrt, oder Werkzeugteil und Halteteil bewegen sich beide.  The change in distance is effected by a relative movement of the tool part to the holding part, i. the tool part can be moved, this is the holding part silent, or vice versa, or tool part and holding part both move.
Wenn nachfolgend von„zumindest einer Borste" gesprochen wird, so bedeutet dies, dass damit sowohl eine einzige Borste, die in einer Aufnahmeöffnung und einer Verankerungsöffnung sitzt, Borsten eines einzigen Borstenbüschels, die in einer Aufnahmeöffnung und einer Verankerungsöffnung sitzen, als auch mehrere Borstenbüschel, die in ihren Aufnahmeöffnungen und Verankerungsöffnungen sitzen, gemeint sind, sodass die Erfindung nicht nur auf die Verankerung einer singulären Borste oder voneinander beabstandeter, singulärer Borsten beschränkt ist. Auch wenn nachfolgend an einigen Stellen die Borstenbüschel zur leichteren Lesbarkeit ergänzend erwähnt sind, so ist die Erfindung generell für einen Borstenträger mit einer oder mehreren einzelnen Borsten als auch für einen Borstenträger mit einem oder mehreren Borstenbüscheln oder Kombinationen hiervon einsetzbar. Das betrifft darüber hinaus sowohl die Verfahrensansprüche als auch die Sachansprüche.  When hereinafter referred to as "at least one bristle", this means that both a single bristle sitting in a receiving opening and an anchoring opening, bristles of a single bristle tufts sitting in a receiving opening and an anchoring opening, as well as a plurality of bristle tufts, The invention is not limited to the anchoring of a singular bristle or spaced-apart, singular bristles, and although the bristle tufts are further mentioned below in some places for ease of reading, the invention is It can also be used in general for a bristle carrier with one or more individual bristles as well as for a bristle carrier with one or more bristle tufts or combinations thereof, in addition to both the method claims and the claims in kind.
Nachfolgend werden mehrere Verbesserungen, die für sich Erfindungen darstellen, beschrieben, welche aber auch in Kombination miteinander Optimierungen darstellen. Zu betonen ist, dass die später noch erläuterte Vorrichtung auch mit den im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmalen versehen sein kann, wobei lediglich die Steuerung entsprechend programmiert ist. In the following, several improvements, which represent inventions themselves, are described, which however also represent optimizations in combination with each other. It should be emphasized that the device explained later can also be provided with the features described in connection with the method, with only the controller being programmed accordingly.
Aufgrund des Aufheizens kann möglicherweise eine Halterung, welche den Borstenträger aufnimmt, im Betrieb beispielsweise durch Strahlung erwärmt werden. Ferner kann die Zeit, in der Druckkraft auf den Borstenträger ausgeübt wird, so lange sein, dass der Borstenträger tiefer und entfernter von der Vorderseite zu stark erwärmt wird und damit in diesen tieferen Bereichen auch umgeformt wird, wie umfangreiche Versuche gezeigt haben. Um dies zu verhindern wird gemäß einer Variante der Erfindung die Rückseite des Borstenträgers, während die Druckkraft auf den Borstenträger ausgeübt wird, aktiv gekühlt. Es ist also eine separate Kühleinrichtung, beispielsweise durch eine Flüssigkeitskühlung, vorgesehen. Damit wird der Volumenbereich des Borstenträgers, in welchem eine ausreichend hohe Temperatur zur Umformung während des Aufbringens von Druck herrscht, in engeren Grenzen einstellbar. Zudem wird durch die Kühleinrichtung eine Sicherheitszone innerhalb des Borstenträgers geschaffen, in der keine Verformung stattfindet. Due to the heating may possibly be a holder which receives the bristle carrier, are heated in operation, for example by radiation. Furthermore, the time in which compressive force is exerted on the bristle carrier can be so long that the bristle carrier is heated to a greater depth and farther from the front side too much, and thus also deformed in these deeper regions, as extensive experiments have shown. To this, too prevent according to a variant of the invention, the back of the bristle carrier, while the compressive force is exerted on the bristle carrier actively cooled. It is therefore a separate cooling device, for example, by a liquid cooling, provided. Thus, the volume range of the bristle carrier, in which there is a sufficiently high temperature for forming during the application of pressure, within narrow limits adjustable. In addition, a safety zone is created within the bristle carrier by the cooling device, in which no deformation takes place.
Während des Aufbringens der Druckkraft wird die Rückseite des Borstenträgers aktiv gekühlt. Vorzugsweise wird dabei sichergestellt, dass der Borstenträger im Prozess maximal 25 °C warm wird. During the application of the compressive force, the back of the bristle carrier is actively cooled. Preferably, this ensures that the bristle carrier becomes a maximum of 25 ° C in the process.
Die schon erwähnte Halterung, über die rückseitig eine Gegenkraft auf den Borstenträger ausgeübt wird und an der der Borstenträger anliegt, wird aktiv gekühlt, insbesondere über eine Flüssigkeitskühlung. Die Kühlung kann nicht nur an der Rückseite des Borstenträgers erfolgen, sondern optional auch zumindest an Abschnitten der sogenannten Seitenfläche des Borstenträgers. Die Seitenfläche ist diejenige Fläche, die die Vorderseite und die Rückseite des Borstenträgers verbindet. Durch die Kühlung wird ausgeschlossen, dass die Seitenfläche, wenn der Borstenträger zwischen Vorderseite und Rückseite gequetscht wird, seitlich nach außen plastisch umgeformt wird. Hierzu kann beispielsweise die Halterung eine Aufnahmevertiefung für den Borstenträger haben, die komplementär zum Borstenträger ausgebildet ist und eine Anlage der Rückseite und der Seitenfläche an der Halterung sicherstellt. Der Borstenträger wird vorzugsweise erst nach dem Einbringen der zumindest einen Borste durch das aufheizbare Werkzeugteil erwärmt. The already mentioned holder, via which a counter force is exerted on the bristle carrier at the rear and bears against the bristle carrier, is actively cooled, in particular via liquid cooling. The cooling can be done not only on the back of the bristle carrier, but optionally also at least at portions of the so-called side surface of the bristle carrier. The side surface is the surface that connects the front and the back of the bristle carrier. By cooling is excluded that the side surface, when the bristle carrier is squeezed between the front and back, laterally outwardly plastically deformed. For this purpose, for example, the holder may have a receiving recess for the bristle carrier, which is complementary to the bristle carrier and ensures an investment of the back and the side surface of the holder. The bristle carrier is preferably heated only after the introduction of the at least one bristle by the heatable tool part.
Das Werkzeugteil kann durch eine integrierte elektrische Widerstandsheizung oder durch ein beheiztes Nachbarteil aufgeheizt werden, welches außerhalb der den Borstenträger berührenden Kontaktfläche temporär das Werkzeugteil kontaktiert und bei dieser Kontaktierung die Wärme auf das Werkzeugteil überträgt. Die gesteuerte Aufheizung des Werkzeugteils auf eine vorgegebene Temperatur erfolgt nicht durch eine "zufällige" Aufheizung von benachbarten, mehr oder weniger heißen Teilen, sondern über eine nur dem Werkzeugteil zugewiesene Heizung. Die Druckkraft wird in einer Vorrichtung aufgebracht, wenn der Borstenträger vorderseitig durch ein Werkzeugteil und rückseitig durch eine Halterung kontaktiert wird, während die Druckkraft auf den Borstenträger ausgeübt wird. Insbesondere wird die Vorrichtung zum Aufbringen der Druckkraft auf Block gefahren. Das bedeutet, es gibt keinen Abstand zwischen der Halterung und dem Werkzeugteil, denn diese kontaktieren sich stirnseitig. Bevorzugt erfolgt dieser Kontakt vollflächig und um den eingeschlossenen Borstenträger herum in einer Trennebene zwischen Halterung und Werkzeugteil. Damit ist die Kavität, die zwischen der Halterung und dem Werkzeugteil zur Aufnahme des Borstenträgers gebildet ist, in der Trennebene abgedichtet. Hier kann kein Material des Borstenträgers in einen Spalt hinein wandern, um dann einen Grat am fertigen Borstenträger zu bilden. The tool part can be heated by an integrated electrical resistance heater or by a heated neighboring part, which outside of the bristle carrier contacting contact surface temporarily contacts the tool part and transfers the heat to the tool part in this contacting. The controlled heating of the tool part to a predetermined temperature is not done by a "random" heating of adjacent, more or less hot parts, but via a heater assigned only to the tool part. The compressive force is applied in a device when the bristle carrier is contacted at the front by a tool part and at the back by a holder while the pressing force is exerted on the bristle carrier. In particular, the device for applying the pressure force is moved to block. This means that there is no distance between the holder and the tool part, because they contact each other at the front. Preferably, this contact takes place over the entire surface and around the enclosed bristle carrier in a parting plane between the holder and the tool part. Thus, the cavity, which is formed between the holder and the tool part for receiving the bristle carrier, sealed in the parting plane. Here, no material of the bristle carrier can migrate into a gap, to then form a burr on the finished bristle carrier.
Wie sich überraschenderweise bei Versuchen herausgestellt hat, kann die Stabilität und Genauigkeit des Borstenträgers und der Ausrichtung der zumindest einen Borste, insbesondere der Borsten eines Borstenbüschels, erhöht werden, wenn nach der sogenannten Einwirkzeit (Zeit, während der der Druck auf den Borstenträger zwischen Vorderseite und Rückseite ausgeübt wird) die Vorrichtung nicht sofort auseinandergefahren und der Borstenträger entfernt wird. Obwohl dies bezüglich der Taktzeit sehr nachteilig ist, wird nach der Einwirkzeit zwischen der Vorderseite und dem Werkzeugteil ein Lüftungsspalt erzeugt. Das bedeutet, Werkzeugteil und Halterung werden voneinander geringfügig entfernt. Dabei wird die Vorrichtung nicht komplett auseinander gefahren auch nicht in eine Stellung gebracht, in der der Borstenträger entfernt wird oder entfernt werden könnte. Es wird eine Ruhephase für den Borstenträger samt seiner zumindest einen Borste, vorzugsweise ein oder mehrere Borstenbüschel, zwischengeschaltet, in der der Lüftungsspalt in der Vorrichtung zur Kühlung der Vorderseite wirkt. In dieser Ruhephase kontaktiert die Rückseite gegebenenfalls, je nach Form der Halterung, auch die Seitenfläche weiterhin die Halterung, was sich formstabilisierend auswirkt. As has surprisingly been found in tests, the stability and accuracy of the bristle carrier and the orientation of the at least one bristle, in particular the bristles of a bristle tuft, can be increased if after the so-called exposure time (time during which the pressure on the bristle carrier between the front and Rear is applied) the device is not immediately disassembled and the bristle carrier is removed. Although this is very disadvantageous in terms of cycle time, a ventilation gap is created after the contact time between the front and the tool part. This means that the tool part and holder are slightly removed from each other. The device is not completely driven apart or brought into a position in which the bristle carrier is removed or could be removed. It is a rest phase for the bristle carrier together with its at least one bristle, preferably one or more bristle tufts interposed, in which the ventilation gap acts in the device for cooling the front. Depending on the shape of the holder, the rear side also contacts the holder in this quiescent phase, depending on the shape of the holder, which has the effect of stabilizing the shape.
Die vorgegebene Ruhephase sollte wenigstens 1 Sekunde, insbesondere wenigstens 1 ,5 Sekunden dauern. Bevorzugt erfolgt während dieser Zeit keine weitere Bewegung zwischen der Halterung und dem Werkzeugteil. Alternativ kann eine langsame Öffnungsbewegung erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zumindest eine Borste, insbesondere das oder die Borstenbüschel während dieser gesamten Ruhephase in ihrer zugeordneten Aufnahmeöffnung bleibt/bleiben. Die Aufnahmeöffnung hält die Borste oder die Borsten eines oder mehrerer Borstenbüschel während der Ruhephase in Form. Damit stabilisiert sich der Bereich um die Verankerungsöffnung herum. Offensichtlich werden innere Spannungen abgebaut. The predetermined rest phase should last at least 1 second, in particular at least 1.5 seconds. Preferably, no further movement takes place during this time between the holder and the tool part. Alternatively, a slow opening movement can take place. It is particularly advantageous if the at least one bristle, in particular the bristle tuft, remains or remains in its assigned receiving opening during this entire resting phase. The receiving opening holds the bristle or bristles of one or more bristle tufts during the resting phase in the form. This stabilizes the area around the anchoring opening. Obviously, internal stresses are reduced.
Der Lüftungsspalt sollte eine Höhe von wenigstens 1 mm haben, diein Verfahrrichtung der Vorrichtung (Bewegungsrichtung zwischen Halterung und Werkzeugteil beim Auf- und Zufahren der Vorrichtung) gemessen wird. The ventilation gap should have a height of at least 1 mm, which is measured in the direction of travel of the device (direction of movement between the holder and the tool part when the device rises and falls).
Wie bereits erwähnt kann der Lüftungsspalt vorzugsweise während der Ruhephase konstant gehalten werden. As already mentioned, the ventilation gap can preferably be kept constant during the rest phase.
Optional kann über den Lüftungsspalt Kühlluft zur Vorderseite des Borstenträgers geblasen werden. Damit lässt sich die Ruhephase zeitlich verkürzen. Optionally, cooling air can be blown to the front of the bristle carrier via the ventilation gap. This allows the rest period to be shortened in time.
Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass nach einer Zustellbewegung von Werkzeugteil und Borstenträger relativ zueinander, die mit Erreichen einer Schließstellung der Vorrichtung beendet ist, die Druckkraft über eine vorgegebene Haltezeit in der Schließstellung auf den Borstenträger ausgeübt wird. Trotz der Bestrebung, die Taktzeiten möglichst gering zu halten, wird gemäß dieser Besonderheit der Erfindung also die Vorrichtung nicht zu gefahren und sofort wieder geöffnet, wie dies beim Pressen, Umformen oder Stanzen von Gegenständen üblicherweise der Fall ist. Die Druckkraft muss während der Haltezeit nicht konstant sein, denn sie hängt vom Widerstand des Borstenträgers ab. Mit zunehmender Verformung des Borstenträgers wird somit die Druckkraft abnehmen. Another special feature of the invention is that after a feed movement of the tool part and bristle carrier relative to each other, which is completed when reaching a closed position of the device, the pressure force over a predetermined holding time in the closed position is exerted on the bristle carrier. Despite the effort to keep the cycle times as low as possible, according to this peculiarity of the invention, therefore, the device is not driven and immediately reopened, as is usually the case when pressing, forming or punching objects. The compressive force does not have to be constant during the holding time, because it depends on the resistance of the bristle carrier. With increasing deformation of the bristle carrier thus the compressive force will decrease.
Die Haltezeit sollte wenigstens 1 Sekunde, vorzugsweise wenigstens 1 ,5 Sekunden betragen. The hold time should be at least 1 second, preferably at least 1.5 seconds.
Als maximale Haltezeiten haben sich 3 Sekunden, insbesondere maximal 2,5 Sekunden als optimal herausgestellt. Mehr ist nicht erforderlich. Der Borstenträger kann während der Haltezeit, insbesondere während der gesamten Haltezeit, optional aber auch bereits während der Zustellbewegung auf der Vorderseite aufgeheizt werden. Wenn während der Zustellbewegung bereits aufgeheizt wird, lässt sich Taktzeit sparen. Auch während der Zustellbewegung kommt es nämlich schon zu einer Erwärmung der Vorderseite, beispielsweise durch Strahlung. Sobald dann die Vorderseite das beheizte Werkzeugteil kontaktiert, werden während des nachfolgenden Schließens der Vorrichtung die Vorderseite und der Borstenträger aufgeheizt und auf Temperatur gebracht. The maximum hold times have been found to be optimal for 3 seconds, in particular for a maximum of 2.5 seconds. More is not required. The bristle carrier can be heated during the holding time, in particular during the entire holding time, but optionally also already during the feed movement on the front side. If it is already heated during the feed movement, cycle time can be saved. In fact, even during the feed movement, there is already a heating of the front side, for example due to radiation. Then, as soon as the front contacts the heated tool part, during the subsequent closing of the device, the front side and the bristle carrier are heated and brought to temperature.
Die Einwirkzeit von Druck auf den Borstenträger bestimmt sich aus der Summe von Haltezeit plus demjenigen Zeitabschnitt während der Zustellbewegung, in welchem die Vorderseite erstmals vom Werkzeugteil und gleichzeitig die Rückseite von der Halterung kontaktiert und bis zum Erreichen der komplett zusammengefahrenen Stellung komprimiert wird. Diese Einwirkzeit sollte wenigstens 4 Sekunden, insbesondere wenigstens 5 Sekunden betragen. Als maximale Einwirkzeit haben sich 15 Sekunden, insbesondere maximal 10 Sekunden als Grenze herausgestellt. The contact time of pressure on the bristle carrier is determined by the sum of the holding time plus the time period during the feed movement, in which the front is first contacted by the tool part and at the same time the rear side of the holder and compressed until reaching the fully collapsed position. This exposure time should be at least 4 seconds, in particular at least 5 seconds. The maximum exposure time has been found to be 15 seconds, in particular a maximum of 10 seconds as the limit.
Die Haltezeit ist dabei vorzugsweise geringer als der obige Zeitabschnitt beim Zusammenfahren, in der der Borstenträger zusammengedrückt wird. Dieses Zusammenfahren und Komprimieren erfolgt mit sehr langsamer Zustellgeschwindigkeit der Halterung relativ zum Werkzeugteil. Insbesondere ist dieser Zeitabschnitt mindestens 3, insbesondere mindestens 4 Sekunden. The holding time is preferably less than the above period when moving together, in which the bristle carrier is compressed. This collapse and compression takes place with very slow delivery speed of the holder relative to the tool part. In particular, this period is at least 3, in particular at least 4 seconds.
Versuche haben gezeigt, dass die Haltezeit maximal 50%, insbesondere maximal 40% des obigen Zeitabschnitts beim Zusammenfahren ist, während dem der Borstenträger komprimiert wird. Um die Taktzeit zu reduzieren kann es sinnvoll sein, die Vorderseite desExperiments have shown that the holding time is a maximum of 50%, in particular a maximum of 40% of the above period when moving together, during which the bristle carrier is compressed. To reduce the cycle time it may be useful to use the front of the
Borstenträgers bereits durch andere Maßnahmen und nicht nur ausschließlich durch Kontakt mit dem Werkzeugteil zu erwärmen. Der Borstenträger kann vorgeheizt werden. Beispielsweise könnte der Borstenträger, wenn er bereits in der Halterung sitzt, an seiner Vorderseite mit Warmluft angeblasen werden oder kurzzeitig einer Wärmequelle (z.B. Strahlungswärme) ausgesetzt werden, die nicht das Werkzeugteil bildet. Dies kann während der Zustellbewegung von Werkzeugteil zu Halterung oder auch zeitlich vor dieser Zustellbewegung stattfinden. So könnte zum Beispiel während einer Verstell beweg ung der Halterung/des Werkzeugteils oder bevor das Werkzeugteil seitlich an die Halterung herangefahren wird, der Borstenträger angewärmt werden. Die nachfolgende Aufheizzeit durch Kontakt mit dem Werkzeugteil kann dadurch reduziert werden. Borstenträgers already by other means and not only by contact with the tool part to heat. The bristle carrier can be preheated. For example, if the bristle carrier is already seated in the holder, it could be blown on its front side with hot air or briefly exposed to a heat source (eg, radiant heat) that does not form the tool part. This can during the feed movement of tool part to holder or even before this delivery movement occur. For example, during an adjustment movement of the holder / tool part or before the tool part is moved laterally to the holder, the bristle carrier could be heated. The subsequent heating time by contact with the tool part can be reduced.
Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass das freie Ende der zumindest einen Borste in der Vorrichtung stirnseitig abgestützt wird. Diese Abstützung soll die axiale Lage der Borste oder der Borsten einer oder mehrerer Borstenbüschel innerhalb desselben Borstenbüschels oder von Borstenbüscheln zueinander festlegen. Bei mehreren Borstenbüscheln soll die Bürste beispielsweise von der Seite gesehen eine Sägezahnform an den Enden der Borstenbüschel haben. Andere Optionen bestehen darin, dass ein Borstenbüschel sägezahnförmig, spitz zulaufend oder konisch zulaufend ist. Another special feature of the invention is that the free end of the at least one bristle in the device is supported frontally. This support is intended to fix the axial position of the bristle or bristles of one or more bristle tufts within the same bristle tufts or bristle tufts to each other. For example, in the case of a plurality of bristle tufts, the brush should have a sawtooth shape at the ends of the bristle tufts, as viewed from the side. Other options are that a bristle tuft is sawtooth, tapered or tapered.
Zu erwarten wäre, dass diese Abstützung, die als Anschlag oder Mittel zur Formgebung dient, auch während des Aufbringens der Druckkraft auf den Borstenträger wirken sollte, um während dieser Zeit keine Verschiebung der Borste, Borsten oder Borstenbüschel zu erlauben. Jedoch hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, die Abstützung zumindest während des Aufbringens der Druckkraft auf den Borstenträger, vorzugsweise noch vor dem Aufbringen der Druckkraft oder während der Zustellbewegung der Vorrichtung nach Kontaktierung der Vorderseite und der Rückseite des Borstenträgers durch Werkzeug bzw. Halterung bereits zu entfernen. Das bedeutet, wenigstens die letzte Phase während des Aufbringens der Druckkraft, optional auch während der gesamten Zeit des Aufbringens der Druckkraft, ist die zuvor eingesetzte Abstützung entfernt. Der minimale Druck, der durch die Abstützung zumindest in der letzten Phase oder auch der gesamten Phase des Verformungsprozesses in die Borsten eingeleitet wird, kann zur Verformung der Borsten führen oder dazu, dass die Borsten schief stehen oder nicht parallel zueinander ausgerichtet sind, auch nicht innerhalb eines Borstenbüschels. In diesem Zusammenhang kann es sinnvoll sein, dass der Querschnitt der zumindest einen Borste und der Querschnitt der zugeordneten Aufnahmeöffnung im Werkzeugteil so aufeinander abgestimmt sind, dass die zumindest eine Borste/das zumindest eine Borstenbüschel in der Aufnahmeöffnung geklemmt ist und durch die Klemmung axial positionierbar ist. Wenn also die Borste oder Borsten eines Borstenbüschels axial ausgerichtet sind, sind sie in der Aufnahmeöffnung geklemmt und damit axial positioniert. Natürlich ist diese Klemmung nur eine minimale Klemmung, die ein Verschieben generell im vorher stattfindenden axialen Aussichtsprozess erlaubt. Durch das Eigengewicht der Borste/des Borstenbüschels oder auch durch die Trägheit während der Bewegungen der Vorrichtung erfolgt jedoch keine selbsttätige, ungewollte Verschiebung der Borste/des Borstenbüschels in der Aufnahmeöffnung. It would be expected that this support, which serves as a stop or means for shaping, should also act during the application of the compressive force to the bristle carrier, in order to allow no displacement of the bristle, bristles or bristle tufts during this time. However, it has been found that it is advantageous, the support at least during the application of the compressive force on the bristle carrier, preferably before the application of the compressive force or during the feed movement of the device after contacting the front and the back of the bristle carrier by tool or holder already to remove. This means that at least the last phase during the application of the compressive force, optionally also during the entire time of application of the compressive force, the previously used support is removed. The minimum pressure which is introduced into the bristles by the support at least in the last phase or also the entire phase of the deformation process can lead to the deformation of the bristles or to the fact that the bristles are inclined or not aligned parallel to one another, not even inside a bristle tuft. In this context, it may be expedient that the cross section of the at least one bristle and the cross section of the associated receiving opening in the tool part are matched to one another such that the at least one bristle / tuft is clamped in the receiving opening and is axially positionable by the clamping. Thus, when the bristles or bristles of a bristle tuft are axially aligned, they are clamped in the receiving opening and thus positioned axially. Of course, this clamping is only a minimal clamping, which allows shifting generally in the previous axial viewing process. By the weight of the bristle / bristle tufts or by the inertia during the movements of the device, however, there is no automatic, unwanted displacement of the bristle / bristle tufts in the receiving opening.
Ähnlich wie dies beim in der Praxis verwendeten ankerlosen Befestigen der Fall ist, kann die zumindest eine Borste oder das gesamte Borstenbüschel durch thermisches Umformen des Borstenmaterials ein verdicktes Befestigungsende bekommen, indem es über die Schmelztemperatur erwärmt wird. Bei Verwendung eines Borstenbüschels werden die Borsten des Borstenbüschels durch thermisches Umformen miteinander vereinigt. Dabei werden aber nicht auch noch benachbarte Borstenbüschel miteinander vereinigt, sondern jedes Borstenbüschel hat für sich ein verdicktes Befestigungsende, mit dem voraus es in die Verankerungsöffnung eingeführt wird. Similar to the anchorless attachment used in practice, the at least one bristle or tuft may be given a thickened attachment end by thermally forming the bristle material by heating above the melt temperature. When using a tuft of bristles, the bristles of the bristle tufts are combined together by thermal forming. In this case, but not adjacent bristle tufts are united with each other, but each bristle tuft has a thickened attachment end, with the advance it is introduced into the anchoring opening.
Das Umformen erfolgt außerhalb einer Verankerungsstation, in welcher zumindest die Schritte c) bis f) durchgeführt werden. Das Material der verdickten Befestigungsende ist deshalb vorzugsweise bereits erstarrt, wenn das jeweilige Befestigungsende in die Verankerungsöffnung eingeführt wird. The forming takes place outside an anchoring station in which at least steps c) to f) are carried out. The material of the thickened attachment end is therefore preferably already solidified when the respective attachment end is inserted into the anchoring opening.
Durch die Erfindung lassen sich nicht nur Borstenbüschel in der Verankerungsöffnung durch Umformen des Randes der Öffnung befestigen, sondern auch vorgefertigte sogenannte elastomere Reinigungselemente (z. B. aus thermoplastischen Kunststoffen), die mehrfach dicker sind als normale Filamente von Borstenbüscheln. Diese Reinigungselemente dienen der Verbesserung der Reinigung als auch, bei einer Zahnbürste, der Massage des Zahnfleisches. Ferner müssen diese Reinigungselemente nicht zwingend eine Stiftform besitzen, sondern können beliebige Querschnitte haben, insbesondere längliche, bogenförmige, kreuzförmige oder runde (kreisrunde oder ovale) Formen sowie entsprechende Ringformen mit mittigen Öffnungen. Die zumindest eine Verankerungsöffnung kann mit einer singulären, vorgefertigten Borste aus einem Elastomermaterial, insbesondere thermoplastischem Elastomer (TPE), befüllt werden. Diese singuläre Borste wird in der Verankerungsöffnung durch das Verformen des Borstenträgers verankert. Vorzugsweise besitzt die singuläre, vorgefertigte Borste eine größte Wanddicke, im Querschnitt gemessen, von größer als 0,6 mm, insbesondere größer 0,9 mm. Beispielsweise wird bei einer rechteckigen Querschnittsform die größte Wanddicke in Längsrichtung gemessen. By means of the invention not only bristle tufts can be secured in the anchoring opening by reshaping the edge of the opening, but also prefabricated so-called elastomeric cleaning elements (eg of thermoplastic materials) which are several times thicker than normal filaments of bristle tufts. These cleaning elements serve to improve the cleaning as well as, in the case of a toothbrush, the massage of the gums. Furthermore, these cleaning elements do not necessarily have a pin shape, but may have any cross-sections, in particular elongated, arcuate, cruciform or round (circular or oval) shapes and corresponding ring shapes with central openings. The at least one anchoring opening can be filled with a singular, prefabricated bristle made of an elastomeric material, in particular a thermoplastic elastomer (TPE). This singular bristle is anchored in the anchoring opening by deforming the bristle carrier. Preferably, the singular, prefabricated bristle has a greatest wall thickness, measured in cross section, of greater than 0.6 mm, in particular greater than 0.9 mm. For example, in a rectangular cross-sectional shape, the largest wall thickness is measured in the longitudinal direction.
Optional kann die singuläre, vorgefertigte Borste ein verdicktes Befestigungsende haben, mit dem es in die Verankerungsöffnung hineingeschoben wird und welches vom umgeformten Rand der Verankerungsöffnung des Borstenträgers umgriffen wird. Das verdickte Befestigungsende wird bei der Herstellung der singulären Borste erzeugt und nicht etwa durch das Eindrücken und elastische Verformen der Borste durch das Umformen des Randes der Verankerungsöffnung. Alternativ jedoch wäre es möglich, ohne ein verdicktes Befestigungsende zu arbeiten, wenn die Borste nämlich dick genug ist und der Rand in die elastische Borste hineingedrückt wird, sodass sich dann das Befestigungsende durch das verdrängte Material verdickt. Optionally, the singular, prefabricated bristle may have a thickened attachment end with which it is pushed into the anchoring opening and which is encompassed by the deformed edge of the anchoring opening of the bristle carrier. The thickened attachment end is created in the manufacture of the singular bristle and not by the indentation and elastic deformation of the bristle by reshaping the edge of the anchoring opening. Alternatively, however, it would be possible to work without a thickened attachment end, namely, if the bristle is thick enough and the edge is pressed into the elastic bristle, so that then the attachment end thickened by the displaced material.
Das verdickte Befestigungsende hat beispielsweise die Form eines flachen Zylinders und/oder die singuläre, vorgefertigte Borste ist ein Mehrkomponenten- Spritzgussteil. In diesem Zusammenhang kann das verdickte Befestigungsende aus einem anderen, vorzugsweise härteren Material, beispielsweise Polypropylen, als zumindest die Außenoberfläche der singulären, vorgefertigten Borste außerhalb der Verankerungsöffnung sein. Vorzugsweise ist das Befestigungsende sogar härter als der gesamte Rest der singulären, vorgefertigten Borste. Durch das härtere Befestigungsende ist der Sitz der Borste in der Verankerungsöffnung besser. The thickened attachment end, for example, has the shape of a flat cylinder and / or the singular, prefabricated bristle is a multi-component injection molded part. In this connection, the thickened attachment end may be made of another, preferably harder material, for example polypropylene, than at least the outer surface of the singular prefabricated bristle outside the anchoring opening. Preferably, the attachment end is even harder than the entire remainder of the singular prefabricated bristle. Due to the harder attachment end of the bristle seat in the anchoring opening is better.
Üblicherweise sind mehrere Verankerungsöffnungen im Borstenträger vorgesehen, wobei mindestens eine, vorzugsweise mehrere Verankerungsöffnungen nur mit der/den singulären, vorgefertigten Borsten versehen sind. Mindestens eine andere, vorzugsweise die übrigen Verankerungsöffnungen sind hingegen mit vorgefertigten Borstenbüscheln versehen, sodass die Bürste eine Mischform aus herkömmlichen Borstenbüscheln und dickeren, elastomeren Reinigungselementen aufweist. Usually, a plurality of anchoring openings are provided in the bristle carrier, wherein at least one, preferably a plurality of anchoring openings are provided only with the / the singular, prefabricated bristles. At least one other, preferably the remaining anchoring openings, however, are prefabricated bristle tufts provided so that the brush has a hybrid form of conventional bristle tufts and thicker, elastomeric cleaning elements.
Die singulare Borste ragt in Seitenansicht gesehen mit ihrem freien Ende beispielsweise zumindest bis zum freien Ende des Borstenbüschels, ist also nicht kürzer als die Borstenbüschel. Es kann von Vorteil sein, wenn die elastomeren Reinigungselemente, d.h. die singulären Borsten sogar länger sind als Borstenbüschel und vorderseitig über deren Enden hinaus ragen. Natürlich können die elastomeren Reinigungselemente auch kürzer als die Borstenbüschel sein. Seen in side view, the singular bristle protrudes with its free end, for example, at least as far as the free end of the bristle tuft, and is thus not shorter than the bristle tufts. It may be advantageous if the elastomeric cleaning elements, i. the singular bristles are even longer than bristle tufts and protrude beyond their ends. Of course, the elastomeric cleaning elements may also be shorter than the bristle tufts.
Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Wand, die die Verankerungsöffnung im Borstenträger definiert, nach dem Verformen von der Vorderseite ausgehend nur bis oberhalb des verdickten Endes verformt wird. Das Befestigungsende kann dabei beispielsweise auch ein verdicktes Ende sein oder das verdickte Befestigungsende eines Borstenbüschels, in welchem die Borsten einstückig ineinander übergehen. Zu erwarten wäre, dass die gesamte Verankerungsöffnung möglichst straff und spaltfrei an dem Befestigungsende anliegt, um keinerlei Bewegung der Borste oder des Borstenbüschels in jede Richtung zu erlauben. Die Erfindung geht jedoch einen anderen Weg. Das Befestigungsende wird nicht komplett zusammengedrückt, sondern hat gewisse Freiräume innerhalb der Verankerungsöffnung. Dadurch wird die Lage der zumindest einen Borste, insbesondere jedoch der Borsten innerhalb eines Borstenbüschels genauer einstellbar. Wenn beispielsweise das verdickte Ende eines Borstenbüschels komplett komprimiert wird, so versuchen die Borsten, sich voneinander weg zu spreizen und haben nicht mehr die zueinander parallele Ausrichtung. Beispielsweise sollte die Verformung nur im Bereich des Randes derAnother peculiarity of the invention is that the wall, which defines the anchoring opening in the bristle carrier, after deformation from the front side is deformed only to above the thickened end. The attachment end may be, for example, a thickened end or the thickened attachment end of a bristle tufts, in which the bristles integrally merge into one another. It would be expected that the entire anchoring opening is as tight and gap-free as possible at the attachment end to allow any movement of the bristle or bristle tufts in any direction. However, the invention takes a different approach. The attachment end is not completely compressed, but has some free space within the anchoring opening. As a result, the position of the at least one bristle, but in particular of the bristles within a bristle tuft, can be set more precisely. For example, if the thickened end of a bristle tuft is completely compressed, the bristles try to spread apart and no longer have the parallel alignment. For example, the deformation should only be in the area of the edge of the
Verankerungsöffnung, d.h. im Bereich desjenigen Wandabschnitts, der im Bereich der Mündung der Verankerungsöffnung liegt, erfolgen. Anchoring opening, i. in the region of that wall section which lies in the region of the mouth of the anchoring opening take place.
Bezogen auf die fertige Bürste klemmt die Wand der Verankerungsöffnung über eine Tiefe von wenigstens 0,8 mm das Befestigungsende der Borste oder des zumindest einen gesamten Borstenbüschels nicht und/oder verformt das Befestigungsende auch nicht. Dieser Bereich, in dem keine Klemmung und/oder keine Verformung des Befestigungsendes erfolgt, beginnt mit dem Boden der Verankerungsöffnung und erstreckt sich weiter über die wenigstens 0,8 mm in Richtung zur Vorderseite des Borstenträgers. With respect to the finished brush, the wall of the anchoring opening does not clamp the attachment end of the bristle or the at least one entire bristle tufts over a depth of at least 0.8 mm and / or does not deform the attachment end either. This area, in which no clamping and / or no deformation of the attachment end, begins with the bottom of the Anchoring opening and extends further over at least 0.8 mm toward the front of the bristle carrier.
Es kann sogar ein Luftspalt zwischen der Wand und der zumindest einen Borste/des Borstenbüschels vorhanden sein, insbesondere im Bereich des Bodens oder angrenzend an den Boden der Verankerungsöffnung. There may even be an air gap between the wall and the at least one bristle / bristle tuft, in particular in the region of the bottom or adjacent to the bottom of the anchoring opening.
Wie bereits zuvor erwähnt kann die zumindest eine Borste oder das zumindest eine, gesamte Borstenbüschel ein verdicktes Befestigungsende haben. Der Rand der Verankerungsöffnung wird verformt, also der Bereich der Wand, der im Bereich der Mündung zur Vorderseite liegt. In diesem Bereich wird der Rand so verengt, dass sich die Verankerungsöffnung in Richtung zum Boden aufweitet und das verdickte Befestigungsende in Auszugsrichtung vom verformten Rand hintergriffen wird, sodass ein Herausziehen der Borste/des Borstenbüschels durch den als Anschlag wirkenden Rand verhindert wird. As previously mentioned, the at least one bristle or the at least one entire bristle tuft may have a thickened attachment end. The edge of the anchoring opening is deformed, ie the area of the wall that lies in the area of the mouth to the front. In this area, the edge is narrowed so that the anchoring opening expands in the direction of the ground and the thickened attachment end is pulled behind in the extension direction by the deformed edge, so that extraction of the bristle / bristle tuft is prevented by the stop acting as an edge.
Im Hinblick auf die Genauigkeit der Ausrichtung der Borste oder der Borsten eines Borstenbüschels, die zuvor schon erwähnt wurde, kann das verdickte Befestigungsende beginnend von seinem der Vorderseite des Borstenträgers nahen Ende in axialer Richtung zur Rückseite hin nur über maximal 50 % seiner axialen Gesamtlänge in der Verankerungsöffnung geklemmt sein. Ist beispielsweise das Befestigungsende eine Kugel, wie sie üblicherweise beim Verschmelzen der Borstenenden erzeugt wird, so wird maximal nur diejenige Hälfte der Kugel in der Verankerungsöffnung geklemmt, die in Richtung zur Vorderseite weist. With regard to the accuracy of the orientation of the bristle or bristles of a tuft of bristles, which was previously mentioned, the thickened attachment end, starting from its end near the front of the bristle carrier in the axial direction to the rear side over only a maximum of 50% of its total axial length in the Anchoring be clamped. If, for example, the attachment end is a ball, as is usually produced when the bristle ends merge, only a maximum of that half of the ball is clamped in the anchoring opening facing the front side.
Der durch die Verformung gebildete eingeengte „Hals" der Verankerungsöffnung nahe der Mündung, d.h. der das verdickte Befestigungsende hintergreifende, verformte Rand der Verankerungsöffnung kann beispielsweise eine axiale Erstreckung (axial bedeutet im Zusammenhang mit der Erfindung immer in Richtung von der Vorderseite bis zur Rückseite oder von der Rückseite zur Vorderseite) von 0,5-1 ,3 mm, insbesondere 0,6-0,9 mm haben. Dies ist eine extrem geringe Höhe. Die durch die Erfindung hergestellten Bürsten, insbesondere Zahnbürsten, können aufgrund der Erfindung eine sehr geringe Dicke im Bereich des Borstenträgers haben. Während bisher Zahnbürsten im Bereich des Kopfes eine Dicke von über 4 mm besitzen, wird durch die Erfindung eine Dicke von unter 4 mm ermöglicht, bei besseren Haltekräften für die Borsten oder Borstenbüschel als im Stand der Technik. Ferner ist es aufgrund der Erfindung möglich, Borstenbüschel, auch größere Borstenbüschel, bis sehr nahe an den Rand der Vorderseite zu positionieren, was bislang nicht möglich war. The constricted "neck" of the anchoring opening near the mouth formed by the deformation, ie the deformed edge of the anchoring opening that engages behind the thickened attachment end, can, for example, have an axial extension (axial in the context of the invention always in the direction from the front to the back or from of the back side to the front side) of 0.5-1.3 mm, in particular 0.6-0.9 mm, which is an extremely small height The brushes produced by the invention, in particular toothbrushes, can have a very small amount due to the invention Thickness in the area of the bristle carrier Thickness of over 4 mm, the invention allows a thickness of less than 4 mm, with better holding forces for the bristles or bristle tufts than in the prior art. Furthermore, it is possible due to the invention, bristle tufts, even larger bristle tufts, to position very close to the edge of the front, which was previously not possible.
Borstenbüschel können durch Verformen des Randes der Verankerungsöffnung auch noch im Querschnitt verengt werden. Das bedeutet, ein Borstenbüschel wird in der Verankerungsöffnung befestigt, und der Rand der Verankerungsöffnung wird so verformt, dass der Rand das Borstenbüschel in einem Bereich, in dem die Borsten nebeneinanderliegen, verdichtet. Der Bereich, in dem die Borsten nebeneinander liegen, grenzt vorzugsweise unmittelbar an das Befestigungsende an, das durch die verschmolzenen Borsten gebildet ist. Das Borstenbüschel erhält somit einen geringeren Querschnitt nach dem Verformen und Verengen der Verankerungsöffnung als es zuvor noch nach dem Einsetzen des Borstenbüschels in die Verankerungsöffnung hatte. Bristle tufts can also be narrowed in cross section by deforming the edge of the anchoring opening. That is, a bristle tuft is fixed in the anchoring opening, and the edge of the anchoring opening is deformed so that the edge compacts the bristle tufts in an area where the bristles are juxtaposed. The region in which the bristles lie next to one another preferably directly adjoins the attachment end, which is formed by the fused bristles. The bristle tufts thus receives a smaller cross-section after the deformation and narrowing of the anchoring opening than it had before after the insertion of the bristle tufts into the anchoring opening.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Borstenbüschel um wenigstens 3 %, insbesondere wenigstens 5 % verdichtet wird. Diese Verdichtung wird durch den Unterschied des Querschnitts, genauer gesagt den Unterschied der Querschnittfläche, der Aufnahmeöffnung im Werkzeugteil zum Querschnitt der verformten Verankerungsöffnung im Bereich des Randes, d.h. der Mündung der Verankerungsöffnung zur Vorderseite, definiert. It is preferably provided that the bristle tufts are compressed by at least 3%, in particular at least 5%. This compaction is determined by the difference in cross-section, more specifically the difference in cross-sectional area, of the receiving opening in the tool part to the cross-section of the deformed anchoring opening in the region of the edge, i. the mouth of the anchoring opening to the front, defined.
Der Querschnitt wird bei Zahnbürsten jedoch beispielsweise lediglich um maximal 0,4 mm reduziert. However, for toothbrushes, for example, the cross-section is only reduced by a maximum of 0.4 mm.
Vorzugsweise hat die Verankerungsöffnung vor ihrem Verformen lediglich seitlich ein Übermaß von weniger als 0,2 mm gegenüber dem größten Querschnitt des Befestigungsendes des Büschels/der Borste, um das Einschieben des Befestigungsendes in die Verankerungsöffnung ohne Kraftaufwand zu ermöglichen. Nach dem Verformen ergibt sich ein Formschluss durch den verengten Rand der Verankerungsöffnung, bei dem der Rand nur um 0,1-0,3 mm im Querschnitt enger sein kann, als der größte Querschnitt des Befestigungsendes. Dieser minimale Überstand reicht aus, um hervorragende Auszugswerte zu realisieren. Die Erfindung ermöglicht auch, Borstenträger mit rückseitig bereits aufgespritzten Elastomeren zu verarbeiten. Das Elastomer ist also bereits auf die Rückseite des Borstenträgers aufgespritzt, wenn die Borste/das Borstenbüschel vorderseitig in die Verankerungsöffnung eingeführt wird. Die Halterung, in der der Borstenträger beim Aufbringen der Druckkraft aufgenommen ist, hat eine Ausnehmung. Diese Ausnehmung ist so ausgebildet, dass sie den Borstenträger rückseitig samt Elastomer aufnimmt. Die Ausnehmung kann insbesondere komplementär zur Form des mit der Umspritzung versehenen Borstenträgers ausgebildet sein. Da das Elastomer bei Zahnbürsten meist als Zungenreiniger mit vorstehenden Noppen ausgeführt ist, hat die Halterung entsprechend komplementär ausgebildete Vertiefungen für diese Noppen. Preferably, prior to its deformation, the anchoring opening only has an oversize side of less than 0.2 mm in relation to the largest cross-section of the attachment end of the tuft / bristle in order to allow insertion of the attachment end into the anchoring opening without effort. After deformation, a positive connection results through the narrowed edge of the anchoring opening, in which the edge can only be narrower by 0.1-0.3 mm in cross section than the largest cross section of the fastening end. This minimum projection is sufficient to realize excellent pull-out values. The invention also makes it possible to process bristle carriers with elastomers already sprayed on the back. The elastomer is thus already sprayed onto the back of the bristle carrier when the bristle / bristle tufts is inserted into the front anchoring opening. The holder, in which the bristle carrier is received when applying the pressure force, has a recess. This recess is designed so that it receives the bristle carrier back together with elastomer. The recess may in particular be designed to be complementary to the shape of the bristle carrier provided with the encapsulation. Since the elastomer toothbrushes is usually designed as a tongue cleaner with protruding nubs, the holder has correspondingly complementary recesses for these nubs.
Vorzugsweise ist jedoch die Tiefe der Ausnehmung so ausgeführt, dass ihr Volumen für die Aufnahme des Elastomers kleiner ist als das unkomprimierte Volumen des Elastomers. Damit wird das Volumen in der Aufnahme dem tatsächlichen Volumen des komprimierten Elastomers bei Aufbringen der Druckkraft zum Verformen des Randes der Verankerungsöffnung angepasst. Da das Elastomer weicher ist als der Borstenträger muss verhindert werden, dass die Druckkraft durch das zwischengeschaltete Elastomer zu gering wird. Preferably, however, the depth of the recess is designed so that its volume for receiving the elastomer is smaller than the uncompressed volume of the elastomer. Thus, the volume in the receptacle is adjusted to the actual volume of the compressed elastomer upon application of the compressive force to deform the edge of the anchoring opening. Since the elastomer is softer than the bristle carrier, it must be prevented that the pressure force is too low due to the intermediate elastomer.
Die beim Verformen von der Halterung aufgebrachte Gegenkraft kann vollständig über das Elastomer in den vorderen Teil des Borstenträgers eingebracht werden. Es muss also nicht zwingend eine direkte Kontaktierung der Rückseite des Borstenträgers ohne Zwischenschaltung von Elastomer mit der Halterung stattfinden, um Gegenkräfte in den Borstenträger einzuleiten. The opposing force applied during deformation of the holder can be completely introduced via the elastomer in the front part of the bristle carrier. It does not necessarily take place directly contacting the back of the bristle carrier without the interposition of elastomer with the holder to initiate opposing forces in the bristle carrier.
Die zuvor erwähnten vielfältigen Optionen des erfindungsgemäßen Verfahrens können folgende optimierte Schritte aufweisen: The aforementioned various options of the method according to the invention can have the following optimized steps:
Das Werkzeugteil wird aufgeheizt, sodass die dem Borstenträger gegenüberliegende Stirnseite des Werkzeugteils auf eine Temperatur gebracht wird, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermaterials liegt, insbesondere unterhalb von 85% in ° C der jeweiligen Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermaterials. Das Werkzeugteil wird relativ zum Borstenträger bewegt, sodass das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert und ihn aufheizt. Gemäß eines weiteren Aspekts wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Bürste, die einen Borstenträger mit zumindest einer Verankerungsöffnung und wenigstens einer in die Verankerungsöffnung eingesetzten und darin ankerlos verankerten Borste aufweist, wobei der Borstenträger und die wenigstens eine Borste aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sind, der gleich oder verschieden sein kann, durch die folgenden Schritte weiter entwickelt: eine dem Borstenträger gegenüberliegende Stirnseite des Werkzeugteils wird auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht, die in einem Bereich von zwischen Umgebungstemperatur und 210 °C, insbesondere 150 °C, liegt; das Werkzeugteil wird relativ zum Borstenträger bewegt, sodass das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert und ihn auf die vorbestimmte Temperatur bringt, jedoch ohne den Borstenträger und die wenigstens eine Borste zu schmelzen. Der thermoplastische Kunststoff ist bei allen Ausführungsformen bevorzugt aus der aus Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), vorzugsweise BR003, und Polybutylenterephthalat (PBT), Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyvinylacetat (PVA), Polyethylen (PE), Acrylnitril-Butadien- Styrol-Copolymer (ABS) und Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) bestehenden Gruppe ausgewählt. Es können sowohl Homopolymere als auch Copolymere mit den genannten thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt werden. The tool part is heated so that the bristle carrier opposite end face of the tool part is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular below 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material. The tool part is moved relative to the bristle carrier so that the tool part contacts the bristle carrier and heats it. According to a further aspect, the method according to the invention for producing a brush, which has a bristle carrier with at least one anchoring opening and at least one bristle inserted into the anchoring opening and anchored therein in an anchorless manner, wherein the bristle carrier and the at least one bristle are formed from a thermoplastic material may be the same or different, further developed by the following steps: an end face of the tool part opposite the bristle carrier is brought to a predetermined temperature, which lies in a range of between ambient temperature and 210 ° C, in particular 150 ° C; the tool part is moved relative to the bristle carrier so that the tool part contacts the bristle carrier and brings it to the predetermined temperature, but without melting the bristle carrier and the at least one bristle. The thermoplastic material in all embodiments is preferably made of polyester, in particular polyethylene terephthalate (PET), preferably BR003, and polybutylene terephthalate (PBT), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), polyamide (PA), polyvinyl acetate (PVA), polyethylene ( PE), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) and styrene-acrylonitrile copolymer (SAN) existing group. Both homopolymers and copolymers with said thermoplastics can be used.
Erfindungsgemäß sollen der Borstenträger und die wenigstens eine in das Werkzeugteil eingesetzte Borste nicht schmelzen, wenn das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert. Die vorbestimmte Temperatur beträgt dazu vorzugsweise höchstens 85 %% der Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffs. Damit kann eine Beschädigung der Borsten und/oder des Borstenträgers sicher verhindert werden. According to the invention, the bristle carrier and the at least one bristle inserted into the tool part should not melt when the tool part contacts the bristle carrier. The predetermined temperature is for this purpose preferably at most 85 %% of the melting temperature of the thermoplastic material. Thus, damage to the bristles and / or the bristle carrier can be reliably prevented.
Bevorzugt liegt die vorbestimmte Temperatur in einem Bereich zwischen 30 °C und 150 °C, besonders bevorzugt zwischen 60 °C und 140 °C, insbesondere zwischen 90 und 130 °C oder 100 und 1 15 °C. Die vorbestimmte Temperatur liegt weiter bevorzugt oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs. Damit ist eine hinreichende Verformbarkeit des thermoplastischen Kunststoffs gegeben. Preferably, the predetermined temperature is in a range between 30 ° C and 150 ° C, more preferably between 60 ° C and 140 ° C, in particular between 90 and 130 ° C or 100 and 1 15 ° C. The predetermined temperature is more preferably above the glass transition temperature of the thermoplastic. This provides adequate deformability of the thermoplastic material.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich grundlegend vom Stand der Technik, denn zum einen sieht es ausschließlich eine ankerlose Befestigung der Borste, des Borstenbüschels oder der Borstenbüschel vor. Die Verankerungsöffnung selbst ist vorgefertigt, das heißt, hier werden nicht mit aufgeheizten Stempeln Löcher in den Borstenträger eingedrückt, vielmehr ergeben sich die Aufnahmeöffnungen bereits beim Spritzgießen des Borstenträgers. Ferner wird auch nicht die Aufnahmeöffnung innenseitig zuerst erwärmt und damit der innenseitige Rand der Öffnung aufgeweicht, sodass die Borste oder das Borstenbüschel in die weiche Wand der Aufnahmeöffnung gedrückt wird. Vielmehr wird die Borste bzw. das oder die Borstenbüschel vorzugsweise zuerst in die Aufnahmeöffnung eingeschoben, und erst anschließend wird der Borstenträger auf seiner dem Werkzeugteil gegenüberliegenden Vorderseite aufgeheizt, ohne aber zu schmelzen. Es wird unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermaterials gearbeitet, wobei die Aufheizung durch das Werkzeugteil, in dem die Borste oder das Borstenbüschel saß, erfolgt und nicht etwa durch ein eigenes reines Heizwerkzeug, welches dann wieder weggefahren werden muss, wenn die Borste oder das Borstenbüschel zugeführt wird. Ein solches Aufheizen durch das Werkzeugteil selbst, in dem die Borste oder das Borstenbüschel sitzt, ist im Stand der Technik deshalb weder angedacht noch durch ihn nahegelegt, weil das Borstenbüschel im Stand der Technik in die weiche, erhitzte Wand des Borstenträgers eindringen sollte und deshalb eine hohe Eigenstabilität aufweisen musste, um die auf das Borstenbüschel ausgeübte Einpresskraft weiterleiten zu können. Nur durch die auf das Borstenbüschel rückseitig ausgeübte Einpresskraft und durch die Eigensteifigkeit des kalten Borstenbüschels war es möglich, das Verankerungsende in die erweichte Wand des Borstenträgers zu drücken. Darüber hinaus erfolgt das Aufheizen durch Kontaktieren des Borstenträgers durch das heizende Werkzeugteil selbst und nicht, wie im Stand der Technik vorwiegend üblich, durch berührungsloses Aufheizen. Damit sind die Energieübergänge einerseits schneller erreichbar und andererseits ist die Vorrichtung mit weniger Teilen ausführbar. Die Aufheizung des Borstenträgers während des gesamten Umformprozesses erfolgt auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur, vorzugsweise auf eine Temperatur, die deutlich unterhalb der Schmelztemperatur liegt, beispielsweise mindestens 15 % unter der jeweiligen Schmelztemperatur gerechnet in ° C und vorzugsweise maximal 15 % über der Glasübergangstemperatur, gerechnet in ° K und bei einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° K. Bei einem Borstenmaterial mit einer Glasübergangstemperatur von kleiner 300° K liegt die Temperatur, auf die der Borstenträger während des gesamten Umform prozesses erwärmt wird, maximal 50 % über der Glasübergangstemperatur in ° K gerechnet. Vorzugsweise wird der Borstenträger auf eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur aufgeheizt. The inventive method differs fundamentally from the prior art, because on the one hand, it provides exclusively a anchorless attachment of the bristle, the tufts of bristles or bristle tufts. The anchoring opening itself is prefabricated, that is, holes are not pressed into the bristle carrier here with heated punches, but rather the receiving openings already result during the injection molding of the bristle carrier. Furthermore, the receiving opening is not heated on the inside first and thus softens the inside edge of the opening, so that the bristle or bristle tufts is pressed into the soft wall of the receiving opening. Rather, the bristle or the bristle tufts is preferably first inserted into the receiving opening, and only then the bristle carrier is heated on its front side opposite the tool part, but without melting. It is carried out below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, wherein the heating by the tool part in which the bristle or bristle tufts sat, takes place and not by its own pure heating tool, which then has to be moved away again when the bristle or the bristle tufts is supplied. Such heating up by the tool part itself, in which the bristle or bristle tufts sit, is therefore neither envisaged in the prior art nor suggested by him, because the bristle tufts in the prior art should penetrate into the soft, heated wall of the bristle carrier and therefore a had to have high intrinsic stability in order to forward the pressing force exerted on the bristle tufts. Only by the pressing force exerted on the bristle tufts on the reverse side and by the inherent stiffness of the cold bristle tuft was it possible to press the anchoring end into the softened wall of the bristle carrier. In addition, the heating takes place by contacting the bristle carrier by the heating tool part itself and not, as in the prior art mainly usual, by contactless heating. Thus, the energy transitions are on the one hand faster attainable and on the other hand, the device with fewer parts executable. The heating of the bristle carrier during the entire forming process is carried out to a temperature below the melting temperature, preferably to a temperature which is well below the melting temperature, for example, at least 15% below the respective melting temperature calculated in ° C and preferably at most 15% above the glass transition temperature, calculated in ° K and in a bristle carrier material with a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K. In the case of a bristle material having a glass transition temperature of less than 300 ° K, the temperature to which the bristle carrier is heated during the entire forming process is at most 50% above the glass transition temperature calculated in ° K. Preferably, the bristle carrier is heated to a temperature above the glass transition temperature.
Die Erfindung und ihre zuvor und anschließend beschriebenen vorteilhaften Varianten sehen insbesondere die Verwendung von Polypropylen, von dem einige Gruppen eine Glasübergangstemperatur von kleiner 300° K haben, andere Glasübergangstemperatur über 300° K besitzen, als Borstenträgermaterial vor. Andere bevorzugte Borstenträgermaterialien sind PET, PBT, PA, ABS, SAN und PC. Diese Borstenträgermaterialien haben allesamt Glasübergangstemperaturen von über 300° K. Die Glasübergangstemperatur kann beispielsweise durch Dynamisch- Mechanische Thermoanalyse (DMTA) bestimmt werden. Als Schmelztemperatur wird bei teilkristallinen Thermoplasten das obere Ende des Schmelzbereichs angesehen. Eine Bestimmung der Schmelztemperatur kann beispielsweise durch Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) erfolgen. Bei amorphen Thermoplasten gilt der Übergang zum Fließ- oder Verarbeitungsbereich als Schmelztemperatur. The invention and its preferred and previously described advantageous variants provide in particular for the use of polypropylene, of which some groups have a glass transition temperature of less than 300 ° K, have a glass transition temperature above 300 ° K, as bristle carrier material. Other preferred bristle carrier materials are PET, PBT, PA, ABS, SAN and PC. These bristle carrier materials all have glass transition temperatures above 300 ° K. The glass transition temperature can be determined, for example, by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA). The melting point of semicrystalline thermoplastics is considered to be the upper end of the melting range. A determination of the melting temperature can be carried out, for example, by differential scanning calorimetry (DSC). For amorphous thermoplastics, the transition to the flow or processing range is considered to be the melting temperature.
Damit die Taktung beim Herstellen von Borstenträgern relativ kurz ist, sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Werkzeugteil, bevor es den Borstenträger kontaktiert, aufgeheizt ist. Dies hat natürlich den Nachteil, dass die Borste oder das Borstenbüschel selbst dabei schon mit aufgeheizt wird, was im Stand der Technik nicht gewünscht war, denn das Borstenbüschel sollte sich ja in die weiche Wand eindrücken. Erfindungsgemäß kann das Werkzeugteil bereits auf seine vorbestimmte maximale Betriebstemperatur aufgeheizt sein, bevor es den Borstenträger kontaktiert. Die Erfindung sieht unter anderem in einer Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Schmelztemperatur des Kunststoffs des Borstenträgers unterhalb der Schmelztemperatur der Borste bzw. Borsten liegt. Daneben gibt es aber auch Bürsten, bei denen das Borstenträgermaterial gleich dem Borstenmaterial ist, zum Beispiel Polypropylen und PA. In order for the clocking in the manufacture of bristle carriers to be relatively short, an embodiment of the invention provides that the tool part, before contacting the bristle carrier, is heated up. Of course, this has the disadvantage that the bristle or bristle tuft itself is already heated with what was not desired in the prior art, because the bristle tufts should indeed press into the soft wall. According to the invention, the tool part can already be heated to its predetermined maximum operating temperature before it contacts the bristle carrier. The invention provides inter alia in one embodiment of the invention, that the melting temperature of the plastic of the bristle carrier is below the melting temperature of the bristle or bristles. However, there are also brushes in which the bristle carrier material is equal to the bristle material, for example polypropylene and PA.
Wie bereits erläutert, sollte der Borstenträger erst nach dem Einbringen der zumindest einen Borste durch das Werkzeugteil erwärmt werden, und zwar vorzugsweise ausschließlich durch Kontaktierung. Natürlich kann, wenn ein Borstenträger in die Nähe eines warmen oder heißen Werkzeugteils kommt, eine minimale Temperaturerhöhung stattfinden, diese Temperaturerhöhung ist aber absolut vernachlässigbar und findet nur an der unmittelbaren Oberfläche statt. As already explained, the bristle carrier should be heated only after the introduction of the at least one bristle through the tool part, preferably exclusively by contacting. Of course, if a bristle carrier comes close to a hot or hot tool part, a minimal increase in temperature will occur, but this increase in temperature is absolutely negligible and occurs only on the immediate surface.
Sollte jedoch die Zustellbewegung sehr lange dauern, ist es alternativ hierzu denkbar, dass das Werkzeugteil den Borstenträger im Bereich der Kontaktfläche mit dem Werkzeug während der Zustellbewegung des Werkzeugteils auf die Temperatur bringt, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenträgermaterials und, vorzugsweise, größer gleich der Glasübergangstemperatur des Materials des Borstenträgers ist. Alternativ oder ergänzend kann auch bei Kontaktierung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil der Borstenträger auf die vorgenannte Temperatur gebracht werden. Die Aufheizung des Borstenträgers auf die vorbestimmte und zuvor erwähnteHowever, should the feed movement take a very long time, it is alternatively conceivable for the tool part to bring the bristle carrier in the area of the contact surface with the tool during the feed movement of the tool part to the temperature below the melting temperature of the bristle carrier material and, preferably, greater than or equal to the glass transition temperature the material of the bristle carrier is. Alternatively or additionally, the bristle carrier can be brought to the aforementioned temperature even when the bristle carrier is contacted by the tool part. The heating of the bristle carrier to the predetermined and previously mentioned
Temperatur oder Temperaturbereiche sollte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung 0,25 bis 0,5 mm unter der dem Werkzeugteil zugewandten Oberfläche des Borstenträgers (Vorderseite) reichen, bis der Verformungsvorgang abgeschlossen ist. Da das Werkzeugteil über einen längeren Zeitraum gegen den Borstenträger drückt und ihn dabei aufheizt, wandert die Wärmeenergie auch tiefer in das Innere des Borstenträgers. Damit muss bei der ersten Kontaktierung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil dieses nicht bereits in die Tiefe aufgeheizt sein, es reicht aus, diese Aufheizung während der Zustellbewegung und der Einwirkzeit (Kontaktzeit) zu erreichen. Das Werkzeugteil kann in einer 1. Phase der Zustellbewegung relativ zumTemperature or temperature ranges should, according to one embodiment of the invention, reach from 0.25 to 0.5 mm below the surface of the bristle carrier facing the tool part (front side) until the deformation process has been completed. Since the tool part presses against the bristle carrier over a longer period of time and heats it, the heat energy also migrates deeper into the interior of the bristle carrier. As a result, when the bristle carrier is first contacted by the tool part, it does not already have to be heated to depth, it is sufficient to achieve this heating during the feed movement and the contact time (contact time). The tool part can in a first phase of the feed movement relative to
Borstenträger den Borstenträger zumindest im Bereich des die Verankerungsöffnung umgebenden Randes, vorzugsweise aber im gesamten Kontaktbereich, auf eine Temperatur erwärmen, die über einer Grenztemperatur liegt, welche 60 % in ° C, insbesondere 80 % der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials entspricht, wenn mit einem Borstenträgermatenal mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° K gearbeitet wird. Dies betrifft insbesondere Borstenträgermaterialien wie Polypropylenvarianten mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° K, PET, PBT, PA, ABS, SAN und PC. Alternativ ist die Grenztemperatur die Umgebungstemperatur, wenn mit einem Borstenträgermatenal gearbeitet wird, dessen Glasübergangstemperatur kleiner 300° K beträgt, was insbesondere bei Verwendung von Polypropylenvarianten mit solch niedrigen Glasübergangstemperaturen der Fall ist. Die Erwärmung erfolgt, bevor das Werkzeugteil in einer 2. Phase der Zustellbewegung den Rand verformt und der Rand gegen die zumindest eine Borste drückt. Borstenträger bristle the bristle carrier at least in the region surrounding the anchoring opening edge, but preferably in the entire contact area, to a temperature above a limit temperature which corresponds to 60% in ° C, in particular 80%, of the glass transition temperature of the bristle carrier material when working with a bristle carrier material having a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K. This applies in particular to bristle carrier materials such as polypropylene variants with a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K, PET, PBT, PA, ABS, SAN and PC. Alternatively, the limit temperature is the ambient temperature when working with a Borstenträgermatenal whose glass transition temperature is less than 300 ° K, which is the case in particular when using polypropylene variants with such low glass transition temperatures. The heating takes place before the tool part deforms the edge in a second phase of the feed movement and the edge presses against the at least one bristle.
Das Borstenträgermatenal kann insbesondere auf eine Temperatur erwärmt werden, die in einem Bereich zwischen der Glasübergangstemperatur und unterhalb von etwa 85 % % der Schmelztemperatur des Thermoplasten in ° C gerechnet liegt. Je nach dem verwendeten thermoplastischen Material liegt diese Temperatur vorzugsweise in einem Bereich von zwischen 30 °C und 210 °C, besonders bevorzugt zwischen 60 und 140 °C, vorzugsweise zwischen 90 und 130 °C oder 100 und 115 °C. Wie sich bei Versuchen herausgestellt hat, sollte die Borste oder das Borstenbüschel zuerst in die Aufnahmeöffnung geschoben werden, bevor das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert, insbesondere bevor der Borstenträger zumindest im Bereich des die Verankerungsöffnung umgebenden Randes (vorzugsweise im gesamten Kontaktbereich) auf eine Temperatur erwärmt wurde, welche über einer Grenztemperatur liegt, die 40 % in ° C, insbesondere 20 % in ° C unter der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials liegt, wenn mit einem Borstenträgermatenal mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° K gearbeitet wird (dies betrifft insbesondere Borstenträgermaterialien wie Polypropylenvarianten mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° K, PET, PBT, PA, ABS, SAN und PC), oder die der Umgebungstemperatur entspricht, wenn mit einem Borstenträgermatenal gearbeitet wird, dessen Glasübergangstemperatur kleiner 300° K beträgt, also insbesondere Polypropylenvarianten mit solch niedrigen Glasübergangstemperaturen. Der Rand der Verankerungsöffnung ist zumindest der Außenrand an der Vorderseite des Borstenträgers. In particular, the bristle carrier material may be heated to a temperature which is within a range between the glass transition temperature and below about 85% of the thermoplastic's melting temperature in ° C. Depending on the thermoplastic material used, this temperature is preferably in a range of between 30 ° C and 210 ° C, more preferably between 60 and 140 ° C, preferably between 90 and 130 ° C or 100 and 115 ° C. As has been found in experiments, the bristle or bristle tufts should first be pushed into the receiving opening before the tool part contacts the bristle carrier, in particular before the bristle carrier has been heated to a temperature at least in the region of the edge surrounding the anchoring opening (preferably in the entire contact area) which is above a limit temperature which is 40% in ° C, in particular 20% in ° C below the glass transition temperature of the bristle carrier material when working with a bristle carrier material having a glass transition temperature of greater than or equal to 300 ° K (this applies in particular bristle carrier materials such as polypropylene variants with a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K, PET, PBT, PA, ABS, SAN and PC), or which corresponds to the ambient temperature when working with a Borstenträgermatenal whose glass transition temperature is less than 300 ° K, ie in particular Pol ypropylene variants with such low glass transition temperatures. The edge the anchoring opening is at least the outer edge at the front of the bristle carrier.
Eine andere Variante der Erfindung sieht vor, dass die zumindest eine Borste oder das Borstenbüschel zuerst in die Aufnahmeöffnung geschoben wird, bevor der Rand der Verankerungsöffnung auf eine Temperatur aufgeheizt ist, die zumindest 30 °C über der Umgebungstemperatur liegt, insbesondere bevor der Rand der Verankerungsöffnung im Inneren der Verankerungsöffnung über die Umgebungstemperatur durch das Werkzeugteil aufgeheizt ist. Das bedeutet, der Rand innerhalb der Öffnung wird bei letzterer Variante nicht merklich aufgeheizt, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo beheizbare Stifte in die Öffnung eindringen sollten, um den innenseitigen Rand der Öffnung, das heißt die die Öffnung definierende Wand, bis zum Lochgrund zu erwärmen. Another variant of the invention provides that the at least one bristle or bristle tufts is first pushed into the receiving opening before the edge of the anchoring opening is heated to a temperature which is at least 30 ° C above the ambient temperature, in particular before the edge of the anchoring opening is heated in the interior of the anchoring opening over the ambient temperature by the tool part. This means that the edge inside the opening is not appreciably heated in the latter variant, in contrast to the prior art, where heated pins should penetrate into the opening to the inside edge of the opening, that is, the wall defining the opening, to the hole bottom to warm up.
Die Verformung sollte derart sein, dass der Rand des Borstenträgers am Übergang zur Vorder- oder Stirnseite des Borstenträgers am gesamten Umfang gegen die außenliegenden Borsten des befestigten Borstenbüschels drückt, so dass eine Verdichtung des Borstenbüschels erfolgt. Natürlich hängt die Art oder der Umfang der Verdichtung von dem Querschnitt des Borstenbüschels ab. Bei Zahnbürsten wird der Querschnitt der Verankerungsöffnung beispielsweise um maximal 0,3 mm, vorzugsweise um maximal 0, 15 mm reduziert. Vorzugsweise bezieht sich die fehlende Aufheizung der Öffnungswand auch auf die übrigen Ausführungsformen. Das heißt, dass optional generell nur im Bereich der Vorderseite, also am Übergang der Vorderseite zur Verankerungsöffnung, der Rand auf die vorgegebenen Grenztemperaturen oder Temperaturen gebracht wird, in der Öffnung selbst bleibt jedoch die Umgebungstemperatur im Wesentlichen erhalten, solange das Werkzeugteil den Borstenträger nicht kontaktiert. The deformation should be such that the edge of the bristle carrier presses at the transition to the front or end side of the bristle carrier on the entire circumference against the outer bristles of the attached bristle tufts, so that a compression of the bristle tufts takes place. Of course, the nature or extent of compaction depends on the cross section of the bristle tuft. In the case of toothbrushes, the cross-section of the anchoring opening is reduced, for example, by a maximum of 0.3 mm, preferably by a maximum of 0.15 mm. Preferably, the lack of heating of the opening wall also relates to the other embodiments. This means that optionally only in the region of the front side, ie at the transition of the front side to the anchoring opening, the edge is brought to the predetermined limit temperatures or temperatures, in the opening itself, however, the ambient temperature is substantially maintained as long as the tool part does not contact the bristle carrier ,
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Werkzeugteil im gesamten Kontaktbereich, in dem das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert, auch aufgeheizt wird und nicht nur in dem punktuellen Bereich oder linienförmigen Bereich um den Rand der Verankerungsöffnung herum. Dies hat den Vorteil, dass das Werkzeugteil den gesamten Kontaktbereich und damit den gesamten angrenzenden Mate ha Ibereich des Werkzeugteils zur Verfügung hat, um diesen Materialbereich durch den hohen aufgebrachten Druck zu bewegen und umzuformen. Dabei ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn das Werkzeugteil sogar die gesamte dem Werkzeugteil zugewandte Stirnseite des Borstenträgers, also dessen Vorderseite, kontaktiert, zumindest aber wenigstens 70 % der Fläche der Vorderseite kontaktiert und mit Druck beaufschlagt. Im Stand der Technik wurde durch vorstehende Wülste am hergestellten Borstenträger eine Art Kragen geschaffen, der das einzige erhitzte und umgeformte Material darstellte. Die vorliegende Erfindung setzt sich hiervon jedoch deutlich ab, indem gerade die Abschnitte des Borstenträgers erwärmt und mit umgeformt werden, die entfernt vom stirnseitigen Rand der Verankerungsöffnungen liegen. Die Rückseite des Borstenträgers sollte durch das Werkzeugteil während desA preferred embodiment of the invention provides that the tool part is also heated in the entire contact region, in which the tool part contacts the bristle carrier, and not only in the punctiform region or linear region around the edge of the anchoring opening. This has the advantage that the tool part has the entire contact area and thus the entire adjoining mate ha Ibereich of the tool part available to this material area by the high applied pressure to move and reshape. Moreover, it is advantageous if the tool part even contacts the entire end of the bristle carrier facing the tool part, that is to say its front side, but at least contacts and pressurizes at least 70% of the area of the front side. In the prior art, a kind of collar was created by projecting beads on the bristle carrier produced, which represented the only heated and formed material. The present invention, however, sets this clearly off by just the portions of the bristle carrier are heated and formed with, which lie away from the front edge of the anchoring openings. The back of the bristle carrier should pass through the tool part during the
Verankerns nicht erwärmt werden, sodass tatsächlich nur die Vorderseite, die dem Werkzeugteil zugewandt ist, erwärmt und umgeformt wird, wogegen die Rückseite eine plattenartige, stabile Struktur bildet, die als Basis des Borstenträgers bezeichnet werden könnte. Dieser Teil des Borstenträgers wird während der Druckbeaufschlagung folglich auch nicht umgeformt oder in seiner Gestalt geändert. Anchoring can not be heated, so that in fact only the front side facing the tool part is heated and reshaped, whereas the back side forms a plate-like, stable structure which could be called the base of the bristle carrier. Consequently, this part of the bristle carrier is not reshaped or changed in shape during the pressurization.
Das Werkzeugteil kann zumindest während der gesamten Zeit, in der es Druck auf den Borstenträger ausübt, den Borstenträger stirnseitig auch aufheizen. Es geht also bei der Erfindung nicht um ein kurzzeitiges Vorab-Auf heizen des Borstenträgers und ein anschließendes schnelles Bewegen der Borstenbüschel in die erwärmten Materialabschnitte des Borstenträgers, wie dies im Stand der Technik mit den vorab erhitzten Borstenträgern der Fall ist, in die dann Borstenbüschel eingestoßen werden. The tool part can, at least during the entire time in which it exerts pressure on the bristle carrier, also heat the bristle carrier on the front side. So it's not in the invention to a short-term pre-on heating of the bristle carrier and a subsequent rapid movement of the bristle tufts in the heated material sections of the bristle carrier, as is the case in the prior art with the previously heated bristle carriers, then pushed into the bristle tufts become.
Die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Kunststoffe sind beispielsweise Copolyester, insbesondere Eastar™ BR003 (mit einem Schmelztemperaturbereich von 230 bis 280 °C), Polypropylene, insbesondere ein Homopolymer wie beispielsweise PPH5042 mit einer Schmelztemperatur von 165 °C, Polycarbonat, Polyamid, Polyvinylacetat oder Polyethylen. Sofern diese Materialien eine Glasübergangstemperatur über der Umgebungstemperatur, hier 300° K , haben, sollte über das Werkzeugteil Energie in den Borstenträger eingebracht werden. Dies ist auch vorteilhaft bei Materialien, deren Glasübergangstemperatur unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. Jedoch ist es gemäß einer Variante der Erfindung bei solchen Materialien des Borstenträgers auch möglich, ohne eine Aufheizung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil auszukommen. Dann wird bei der Umgebungstemperatur die Umformung ausschließlich über den Druck des Werkzeugteils auf den Borstenträger erreicht. The plastics used in the present invention are, for example, copolyesters, especially Eastar ™ BR003 (having a melting temperature range of 230 to 280 ° C), polypropylenes, in particular a homopolymer such as PPH5042 having a melting temperature of 165 ° C, polycarbonate, polyamide, polyvinyl acetate or polyethylene , If these materials have a glass transition temperature above the ambient temperature, here 300 ° K, energy should be introduced into the bristle carrier via the tool part. This is also advantageous for materials whose glass transition temperature is below ambient temperature. However, it is according to a variant of the invention in such materials of the bristle carrier also possible to get along without heating the bristle carrier by the tool part. Then, at the ambient temperature, the deformation is achieved exclusively via the pressure of the tool part on the bristle carrier.
Vorteilhafter Weise werden Borstenträgermaterialien auf folgende Temperaturen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und durch die nachfolgend noch erläuterte erfindungsgemäße Vorrichtung erwärmt: Advantageously, bristle carrier materials are heated to the following temperatures in the process according to the invention and by the device according to the invention which is explained below:
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Die Erfindung sieht insbesondere bei PET eine Erwärmung der Vorderseite des Borstenträgers in einem Bereich von 75-95 °C, insbesondere 80-90 °C und bei PP von 1 15 bis 125 °C, insbesondere 110-120 °C vor. The invention provides in particular for PET, a heating of the front side of the bristle carrier in a range of 75-95 ° C, in particular 80-90 ° C and PP of 1 15 to 125 ° C, in particular 110-120 ° C before.
Insbesondere wird PP mit einem Melt-Flow-Index (MFI) von 6-35, vorzugsweise von 10-15 eingesetzt. In particular, PP is used with a melt flow index (MFI) of 6-35, preferably 10-15.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht in der bevorzugten Ausführungsform nicht nur eine Borste vor, die insgesamt in eine Aufnahmeöffnung eingesetzt wird, sondern mehrere Verankerungsöffnungen und mehrere Aufnahmeöffnungen im Borstenträger bzw. im Werkzeugteil. Die Aufnahmeöffnungen fluchten jeweils zu den zugeordneten Verankerungsöffnungen. In die Aufnahmeöffnungen werden Borstenbüschel eingesetzt, die dann in die Verankerungsöffnungen eingeschoben werden, vorzugsweise gleichzeitig eingeschoben werden. Das Werkzeugteil heizt gleichzeitig zumindest die Ränder der Verankerungsöffnungen auf, vorzugsweise die gesamte Kontaktfläche, sodass der gesamte Bereich zwischen den Verankerungsöffnungen erwärmt wird. Durch Ausübung von Druck auf die Vorderseite des Borstenträgers werden die Verankerungsöffnungen gleichzeitig geschlossen und dadurch die Borstenbüschel gleichzeitig verankert. The inventive method provides in the preferred embodiment, not only a bristle, which is used in total in a receiving opening, but a plurality of anchoring openings and a plurality of receiving openings in the bristle carrier or in the tool part. The receiving openings are aligned in each case to the associated anchoring openings. In the receiving openings bristle tufts are used, which are then inserted into the anchoring openings, preferably inserted simultaneously. At the same time, the tool part heats up at least the edges of the anchoring openings, preferably the entire contact surface, so that the entire area between the anchoring openings Anchoring openings is heated. By exerting pressure on the front side of the bristle carrier, the anchoring openings are closed at the same time, thereby anchoring the bristle tufts at the same time.
Vorzugsweise ist der Kontaktbereich zwischen Werkzeugteil und Borstenträger am Werkzeugteil eben, ebenso wie die Vorderseite des Borstenträgers, welche dem Werkzeugteil zugewandt ist. Jedoch gibt es auch Borstenträger, die eine konvex oder konkav gekrümmte Vorderseite haben. Das Werkzeugteil hat eine hierzu komplementäre Stirnfläche. Preferably, the contact area between the tool part and bristle carrier on the tool part is flat, as is the front side of the bristle carrier, which faces the tool part. However, there are also bristle carriers that have a convex or concave curved front. The tool part has a complementary end face.
Die Zustellbewegung des Werkzeugteils relativ zum Borstenträger kann druck- und zeitgesteuert und/oder druck- und weggesteuert vollzogen werden. The feed movement of the tool part relative to the bristle carrier can be performed pressure and time-controlled and / or pressure and path controlled.
Alternativ hierzu wird die Vorrichtung einfach auf Block gefahren, indem beispielsweise ein Elektromotor vorgesehen ist (zum Beispiel über einen Spindelantrieb), wobei die Stromaufnahme oder Leistungsaufnahme des Elektromotors detektiert wird und ab Erreichen einer vorgegebenen Grenze davon ausgegangen wird, dass die Vorrichtung in der Schließstellung ist, in welcher vorzugsweise die Halterung und das Werkzeugteil einander berühren. Ab diesem Zeitpunkt könnte dann die sogenannte Haltezeit laufen. Alternatively, the device is simply driven to block by, for example, an electric motor is provided (for example via a spindle drive), the current consumption or power consumption of the electric motor is detected and is assumed from reaching a predetermined limit that the device is in the closed position in which preferably the holder and the tool part touch each other. From then on, the so-called hold time could run.
Der Begriff „Bewegung oder Zustellbewegung des Werkzeugteils relativ zum Borstenträger" bedeutet, dass eines der beiden Teile oder beide Teile relativ zueinander bewegt werden. The term "movement or feed movement of the tool part relative to the bristle carrier" means that one of the two parts or both parts are moved relative to each other.
Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass das Werkzeugteil ab dem Zeitpunkt des Kontaktierens des Borstenträgers eine vorzugsweise konstant bleibende Druckkraft über eine vorgegebene Zeit auf den Borstenträger ausübt. Dieses optionale Verfahren ist besonders einfach zu realisieren, denn es wird einfach eine Druckkraft aufgebracht und eine Zeit lang auf den Borstenträger ausgeübt, sozusagen als Einwirkzeit, um anschließend Werkzeugteil und Borstenträger wieder voneinander zu entfernen. Weitere Verfahrensschritte sind auch hier, wie bei den übrigen Varianten der Erfindung, nicht erforderlich, um die Borste oder das oder die Borstenbüschel im Borstenträger zu verankern. Die Zustellbewegung und/oder der aufgebrachte Druck vom Werkzeugteil relativ zum bzw. auf den Borstenträger kann ab der Kontaktierung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil bis Erreichen des maximalen Zustellwegs nichtlinear über die Zeit verlaufen. Dadurch kann beispielsweise eine längere oder kürzere anfängliche Einwirkzeit der Temperatur realisiert werden, und anschließend wird dann ein anderer Druck ausgeübt, um das Borstenträgermaterial weiter und dauerhaft zu verformen. Im Gegensatz zum zuvor erwähnten Stand der Technik kann dasA further variant of the invention provides that the tool part exerts a preferably constant compressive force on the bristle carrier for a predetermined time from the time of contacting the bristle carrier. This optional method is particularly easy to implement, because it is simply applied a compressive force and exercised for a while on the bristle carrier, so to speak as a contact time, then to remove the tool part and bristle carrier again from each other. Further method steps are not required here, as in the other variants of the invention, to anchor the bristle or the bristle tufts in the bristle carrier. The feed movement and / or the applied pressure from the tool part relative to or on the bristle carrier can be from the contacting of the bristle carrier by the tool part until reaching the maximum feed path nonlinear over time. As a result, for example, a longer or shorter initial exposure time of the temperature can be realized, and then another pressure is then applied to further and permanently deform the bristle carrier material. In contrast to the aforementioned prior art, the
Befestigungsende der zumindest einen Borste oder des oder der gesamten Borstenbüschel beim Einschieben in die zugeordnete(n) Verankerungsöffnung(en) kleiner als der Querschnitt der Verankerungsöffnung, natürlich vor dessen Verformen und vor der Erwärmung des Borstenträgers, sein. Das bedeutet, das Borstenbüschel wird nicht in die seitliche Wand der Verankerungsöffnung eingedrückt, wie dies im Stand der Technik vorgeschlagen wurde. Das Befestigungsende wird auch nicht in den Boden der Verankerungsöffnung eingedrückt, denn dieser ist nicht oder nicht ausreichend erwärmt, um weich zu sein. Ferner wird auch keine Axialkraft auf die Borsten ausgeübt, die über die notwendige Kraft zum Herausschieben der Borsten aus der Aufnahmeöffnung hinausgeht. Fastening ends of the at least one bristle or the or the entire bristle tufts when inserted into the associated anchoring opening (s) smaller than the cross section of the anchoring opening, of course before its deformation and before the heating of the bristle carrier, be. This means that the bristle tufts are not pressed into the lateral wall of the anchoring opening, as has been proposed in the prior art. The attachment end is also not pressed into the bottom of the anchoring opening, because this is not or not sufficiently heated to be soft. Furthermore, no axial force is exerted on the bristles, which goes beyond the necessary force for pushing out the bristles from the receiving opening.
Wichtig für das vorliegende Verfahren und ein großer Unterschied zum Stand der Technik ist die relativ lange Einwirkzeit des Werkzeugteils auf den Borstenträger, während der Druck auf den Borstenträger ausgeübt wird und dieser zusätzlich erwärmt wird. Die Einwirkzeit beträgt wenigstens 4 Sekunden, insbesondere wenigstens 5 Sekunden und maximal 15 Sekunden, insbesondere maximal 10 Sekunden. Über diese lange Einwirkzeit kann der Druck gleichbleibend sein und/oder eine permanente Erwärmung des Borstenträgers stattfinden. Die Verankerungsöffnung kann ein Sackloch sein, insbesondere mit einer Tiefe von maximal 4 mm, weiter insbesondere maximal 2,7 mm. Important for the present method and a great difference from the prior art is the relatively long exposure time of the tool part on the bristle carrier, while the pressure is exerted on the bristle carrier and this is additionally heated. The exposure time is at least 4 seconds, in particular at least 5 seconds and a maximum of 15 seconds, in particular a maximum of 10 seconds. Over this long exposure time, the pressure can be consistent and / or a permanent heating of the bristle carrier take place. The anchoring opening may be a blind hole, in particular with a maximum depth of 4 mm, more particularly a maximum of 2.7 mm.
Dadurch, dass der Borstenträger im Bereich der Vorderseite verformt wird, wird die Dicke des Borstenträgers durch das erfindungsgemäße Verfahren reduziert. Due to the fact that the bristle carrier is deformed in the area of the front side, the thickness of the bristle carrier is reduced by the method according to the invention.
Die Verankerungsöffnung wird nur bis zu einer Tiefe von maximal 85 %, insbesondere maximal 70 %, vorzugsweise sogar nur maximal 60 % ihrer Gesamttiefe umgeformt und verengt, das heißt, sie wird im Bereich des Bodens des Sacklochs nicht verengt. Ein wesentlicher weiterer Unterschied zum Stand der Technik besteht auch im ausgeübten Druck, der erheblich höher ist als der in den bisher vorgeschlagenen Verfahren. Das Werkzeugteil bringt nämlich einen Druck von wenigstens 200 bar, insbesondere wenigstens 400 bar auf den Borstenträger auf. Die zumindest eine Verankerungsöffnung, vorzugsweise sämtliche Verankerungsöffnungen haben vor der Beaufschlagung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil im Bereich der Mündung der Verankerungsöffnung keinen vorstehenden Kragen, vielmehr sind diese Borstenträger an ihrer dem Werkzeugteil zugewandten Vorderseite eben, zumindest im Kontaktbereich mit dem Werkzeugteil. Der enorme Druck von 200 und mehr bar sorgt dafür, dass er gesamte Bereich der Oberfläche oder Kontaktfläche umgeformt wird und, bis auf die nachfolgend noch erläuterte Ausnahme bei einer schrägen Verankerungsöffnung, kein vorstehender Kragen als Materialanhäufung notwendig ist. Durch die Erfindung lassen sich auch Bürsten mit Borstenbüschel herstellen, die schräg zur Vorderseite verlaufen. Dies ist deshalb überraschend, weil durch die schräge Ausrichtung der Borstenbüschel der Mündungsrand der Verankerungsöffnung abschnittsweise sozusagen unterhalb des schräg verlaufenden Büschels liegt und damit für das Werkzeug zum Umformen einerseits schwerer erreichbar ist und andererseits das Umformen des Materials in diesem Bereich eigentlich zum Aufrichten des schräg verlaufenden Büschels führen sollte. Dies ist jedoch, wie sich bei Versuchen herausgestellt hat, nicht der Fall. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich somit auch Borstenbüschel schräg im Borstenträger verbauen. Sollte die Verankerungsöffnung in ihrem Inneren einen schräg zu ihrer dem Werkzeugteil gegenüberliegenden Vorderseite verlaufenden Randabschnitt aufweisen, kann an diesem Bereich eine zusätzliche Materialanhäufung notwendig sein. Dann besitzt der Borstenträger vor der Beaufschlagung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil am stirnseitigen Rand zum Beispiel im Bereich des schräg verlaufenden Randabschnitts oder gegenüberliegend zum schräg verlaufenden Randabschnitt einen gegenüber der Vorderseite in Richtung zum Werkzeugteil vorstehenden Fortsatz. Ansonsten ist vorteilhafter Weise die Vorderseite des Borstenträgers komplett eben. Als Werkzeugteil wird insbesondere ein Magazin eingesetzt, welches mit der zumindest einen Borste oder dem zumindest einen Borstenbüschel bestückt wird. Sind mehrere Borsten oder mehrere Borstenbüschel am Borstenträger zu befestigen, so sind alle Borsten bzw. Borstenbüschel in demselben Magazin untergebracht und werden nach dem Bestücken gleichzeitig eingeschoben. The anchoring opening is reshaped and narrowed only to a depth of at most 85%, in particular a maximum of 70%, preferably even only a maximum of 60% of its total depth, that is, it is not narrowed in the region of the bottom of the blind hole. A significant further difference from the prior art also exists in the applied pressure, which is considerably higher than in the previously proposed method. The tool part brings namely a pressure of at least 200 bar, in particular at least 400 bar on the bristle carrier. The at least one anchoring opening, preferably all anchoring openings, have no protruding collar before the bristle carrier is acted upon by the tool part in the region of the mouth of the anchoring opening. Rather, these bristle carriers are flat on their front side facing the tool part, at least in the area of contact with the tool part. The enormous pressure of 200 and more bar ensures that it is reshaped entire area of the surface or contact surface and, with the exception of an oblique anchoring opening explained below, no protruding collar is required as material accumulation. The invention also makes it possible to produce brushes with bristle tufts which run obliquely to the front. This is surprising because the oblique orientation of the bristle tufts the mouth edge of the anchoring opening sections so to speak below the inclined tufts and thus is harder to reach for the tool for forming and on the other hand, the forming of the material in this area actually erecting the obliquely Tufts should lead. However, as has been found in experiments, this is not the case. By means of the method and device according to the invention, bristle tufts can thus also be installed obliquely in the bristle carrier. If the anchoring opening in its interior have an edge portion extending obliquely to its front side opposite the tool part, additional material accumulation may be necessary at this area. Then, the bristle carrier has before the application of the bristle carrier by the tool part at the front edge, for example in the region of the oblique edge portion or opposite to the inclined edge portion opposite the front in the direction of the tool part projecting extension. Otherwise, advantageously, the front of the bristle carrier completely flat. As a tool part in particular a magazine is used, which is equipped with the at least one bristle or at least one bristle tufts. If several bristles or more bristle tufts to be attached to the bristle carrier, then all bristles or tufts are housed in the same magazine and are inserted after loading simultaneously.
Das oder die Befestigungsenden der Borsten bzw. Borstenbüschel ragen nach dem Bestücken mit ihrem Befestigungsende aus dem Magazin heraus und werden an diesem Befestigungsende erhitzt, ohne das Magazin dabei verlassen zu müssen. Die Verdickung bildet sich dann am frei vom Magazin abstehenden Befestigungsende. Das Magazin ist also kein reines Stempelwerkzeug, sondern auch ein Transportwerkzeug, welches seitlich zum Borstenträger aus einer Bestückungsstation kommend herangefahren wird und anschließend gegen den Borstenträger gepresst wird. The or the attachment ends of the bristles or bristle tufts protrude after loading with its attachment end of the magazine and are heated at this attachment end, without having to leave the magazine. The thickening is then formed at the free end protruding from the magazine attachment end. The magazine is therefore not a pure stamping tool, but also a transport tool, which is moved laterally to the bristle carrier coming from a Bestückungsstation and is then pressed against the bristle carrier.
Die Verdickung, d.h. das verdickte Befestigungsende, kann anschließend, d.h. unmittelbar nach ihrer Erzeugung, aktiv gekühlt werden, bevor sie in die Verankerungsöffnung im Borstenträger eingeschoben wird. Damit Iässt sich die Taktzeit erhöhen. Darüber hinaus wird vermieden, dass die Verdickung anschließend beim Aufbringen der Druckkraft so verformt wird, dass die Borsten nicht mehr optimal zueinander ausgerichtet sind. Die aktive Kühlung bedeutet nicht etwa, dass das verdickte Befestigungsende in der Vorrichtung durch die dort herrschende Umgebungstemperatur gekühlt wird. Vielmehr ist eine Einrichtung zur Kühlung vorgesehen, beispielsweise ein aktiver Luftstrom, der durch einen Ventilator erzeugt wird. Dieser Luftstrom kann entweder Umgebungsluft beispielsweise von weiter entfernt von den beheizten Teilen heran transportieren oder auch gekühlte Luft heran transportieren, welche aus einem Klimasystem stammt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Kältekammer vorzusehen, durch welche das Befestigungsende mit der oder den Borsten hindurch transportiert wird. The thickening, i. the thickened attachment end may subsequently, i. be actively cooled immediately before it is produced, before it is inserted into the anchoring opening in the bristle carrier. This can increase the cycle time. In addition, it is avoided that the thickening is then deformed during application of the compressive force so that the bristles are no longer optimally aligned with each other. The active cooling does not mean, for example, that the thickened attachment end in the device is cooled by the ambient temperature prevailing there. Rather, a device for cooling is provided, for example, an active air flow, which is generated by a fan. This air flow can either transport ambient air, for example from farther away from the heated parts, or also transport cooled air coming from an air conditioning system. Another possibility is to provide a cold chamber through which the attachment end is transported with the bristle or through.
Wie bereits erwähnt, hat das Werkzeugteil beispielsweise eine ebene, dem Borstenträger zugewandte Stirnseite (zumindest im Kontaktbereich mit dem Borstenträger) und/oder eine Geometrie, die nicht in die Verankerungsöffnung ragen kann, das heißt ohne stiftartige Vorsprünge oder dergleichen, wie dies im Stand der Technik vorgeschlagen wurde. Wie sich herausgestellt hat, ist die Lage der sogenannten Trennebene zwischen der Halterung und dem Werkzeugteil, in welcher beide aneinander anlegen, relativ zum Borstenträger wichtig. So ist es vorteilhaft, wenn die zur Aufnahme des Borstenträgers gebildete Kavität nicht nur in der Halterung ausgebildet ist, sondern auch teilweise im Werkzeugteil. Bezogen auf die Dicke des Borstenträgers ist jedoch der überwiegende Teil der Kavität durch eine Vertiefung in der Halterung gebildet. Die Trennebene sollte vorzugsweise nahe an oder unmittelbar angrenzend an einen gerundeten Übergang zwischen der Seitenfläche und der Vorderseite des Borstenträgers liegen, d.h. außerhalb des gerundeten Übergangs. Damit wird dieser gerundete Übergang keinesfalls mit irgendeinem Absatz oder einem Grat versehen, der durch herausgepresstes Material des Borstenträgers erzeugt wird. As already mentioned, the tool part has, for example, a planar end facing the bristle carrier (at least in the area of contact with the bristle carrier) and / or a geometry which can not protrude into the anchoring opening, ie without pin-like projections or the like, as in the prior art Technique was proposed. As has been found, the position of the so-called parting plane between the holder and the tool part, in which both abut against each other, relative to the bristle carrier is important. So it is advantageous if the cavity formed for receiving the bristle carrier is formed not only in the holder, but also partially in the tool part. Based on the thickness of the bristle carrier, however, the vast majority of the cavity is formed by a recess in the holder. The parting plane should preferably be close to or immediately adjacent to a rounded transition between the side surface and the front of the bristle carrier, ie outside the rounded transition. Thus, this rounded transition is by no means provided with any heel or burr created by extruded bristle carrier material.
Durch das Aufbringen von Druck und Wärme oder nur von Druck wird die Gesamtdicke des Borstenträgers bleibend reduziert, das heißt nicht nur partiell, sondern insgesamt. Die dem Borstenträger gegenüberliegende Stirnseite des Werkzeugteils wird insbesondere auf eine Temperatur gebracht, die maximal 140 °C, insbesondere maximal 130 °C beträgt. Beispielsweise wird hier als Material für den Borstenträger Polypropylen, PET, ABS oder SAN verwendet. By applying pressure and heat or only by pressure, the total thickness of the bristle carrier is permanently reduced, that is, not only partially, but in total. The bristle carrier opposite end face of the tool part is brought in particular to a temperature which is a maximum of 140 ° C, in particular a maximum of 130 ° C. For example, polypropylene, PET, ABS or SAN is used here as material for the bristle carrier.
Bei Verwendung von PET als Borstenträgermaterial hat sich herausgestellt, dass die Vorderseite des Borstenträgers beim Umformen auf 75-95 °C, insbesondere 80-90 °C, und bei Verwendung von PP (zum Beispiel mit einem Melt- Flow-Index (MFI)) von 6-35, vorzugsweise 10-15, auf 105-125°C, insbesondere 1 10-120°C gebracht werden sollte. When using PET as a bristle carrier material, it has been found that the front side of the bristle carrier during forming to 75-95 ° C, especially 80-90 ° C, and when using PP (for example, with a melt flow index (MFI)) from 6-35, preferably 10-15, to 105-125 ° C, especially 1 10-120 ° C should be brought.
An den Borstenträger kann, wie schon zuvor kurz erwähnt, zeitlich vor oder nach der Befestigung der zumindest einen Borste zumindest ein vorderseitig vorstehendes, elastisches Reinigungselement aus einem Elastomer, insbesondere TPE, angespritzt und am Borstenträger befestigt werden, wobei das Reinigungselement am Rand des Borstenträgers und/oder einwärts des Randes zwischen Borsten oder Borstenbüscheln angeordnet ist. Folglich sind Mischformen von Reinigungselementen in derselben Bürste denkbar. Angespritzte Reinigungselemente, Borstenbüschel, die durch das Umformen des Randes der Verankerungsöffnung am Borstenträger befestigt werden, sowie singuläre Borsten in Form von elastomeren, vorgefertigten Reinigungselementen, die ebenfalls durch Umformen des Randes der Verankerungsöffnung am Borstenträger befestigt werden, können in beliebigen Kombinationen am Borstenträger angebracht werden. Ferner kann der Bürstenkörper als Mehrkomponenten-Spritzgußteil ausgebildet sein Die Borsten können auch bereits vorgespitzte, und zwar chemisch oder mechanisch vorgespitzte Borsten oder vorgerundet sein. At the bristle carrier, as already briefly mentioned, at least one frontally projecting, elastic cleaning element made of an elastomer, in particular TPE, molded and fixed to the bristle carrier, before or after the attachment of the at least one bristle, wherein the cleaning element at the edge of the bristle carrier and / or inwardly of the edge between bristles or bristle tufts is arranged. Consequently, mixed forms of cleaning elements in the same brush are conceivable. Injected cleaning elements, bristle tufts, which are fixed by the forming of the edge of the anchoring opening on the bristle carrier, and singular bristles in the form of elastomeric, prefabricated cleaning elements, which also by Forming the edge of the anchoring opening are attached to the bristle carrier can be mounted in any combination on the bristle carrier. Furthermore, the brush body can be designed as a multi-component injection molded part. The bristles can also be pre-pointed bristles, ie chemically or mechanically pre-pointed bristles or pre-rounded.
In demselben Borstenträger können mehrere Borstenbüschel verankert werden, wobei zumindest ein Borstenbüschel aus Borsten aus einem anderen Material mit einer anderen Schmelztemperatur als die Borsten zumindest eines anderen Borsten büscheis besteht. Die aus unterschiedlichen Borstenmaterialien bestehenden Borstenbüschel werden unterschiedlich stark aufgeheizt, um jeweils zur Bildung eines verdickten Befestigungsendes die Borsten eines Büschels miteinander zu verschmelzen. Dies lässt sich auf verschiedene Art und Weisen umsetzen: Der Abstand zwischen dem einer Heizeinrichtung zugewandten Ende des Borstenbüschels und der Heizeinrichtung wird abhängig vom Borstenmaterial unterschiedlich eingestellt und/oder die Heizeinrichtung wird abhängig vom Borstenmaterial auf unterschiedliche Temperaturen aufgeheizt und/oder verschiedene, auf unterschiedliche Temperaturen aufgeheizte Heizeinrichtungen, abgestimmt auf das zugeordnete Borstenmaterial, werden verwendet. Beispielsweise werden die Borstenbüchel unterschiedlich weit aus dem Magazin herausgedrückt. Diejenigen Borstenbüschel aus leichter schmelzendem Material bleiben z.B. näher am Magazin als die anderen, so dass die weiter herausgefahrenen Borstenbüschel näher zur Heizeinrichtung gelangen als die anderen und daher stärker erwärmt werden. Alternativ können die Borstenbüschel auch nacheinander bearbeitet werden, indem die, unterschiedliche Borstenmaterialien aufweisenden Borstenbüschel nacheinander mit ihrem Befestigungsende aus dem Magazin geschoben zu werden, um dann näher zur Heizeinrichtung zu gelangen. Entweder die Heizeinrichtung wird dann auf zwei geeignete, unterschiedliche Temperaturen aufgeheizt, oder unterschiedlich heiße Heizeinrichtungen kommen für ihre jeweils zugeordneten Borstenbüschel zum Einsatz. In the same bristle carrier a plurality of bristle tufts can be anchored, wherein at least one bristle tufts of bristles of a different material with a different melting temperature than the bristles of at least one other brushes bristles. The bristle tufts, which consist of different bristle materials, are heated to different degrees in order to fuse the bristles of a tuft together in each case to form a thickened attachment end. This can be implemented in various ways: the distance between the end of the bristle tuft facing a heating device and the heating device is set differently depending on the bristle material and / or the heating device is heated to different temperatures and / or different, to different temperatures, depending on the bristle material heated heaters matched to the associated bristle material are used. For example, the bristle books are pressed out of the magazine at different distances. Those tufts of lighter melting material remain e.g. closer to the magazine than the others, so that the tufts of bristles, which have moved further out, come closer to the heating device than the others and are therefore more heated. Alternatively, the bristle tufts can also be processed one after the other by successively pushing the bristle tufts having different bristle materials out of the magazine with their attachment end, in order then to get closer to the heating device. Either the heater is then heated to two suitable, different temperatures, or different hot heaters are used for their respective associated bristle tufts.
Bei einer Bürste mit Nylon und mit PBT Borsten werden z.B. zuerst die Borsten aus Nylon erhitzt und anschließend die aus PBT. Die vorerwähnten vorteilhaften Varianten können ausdrücklich auch beliebig miteinander kombiniert werden. For example, with a nylon brush and PBT bristles, the nylon bristles are first heated, followed by PBT bristles. The aforementioned advantageous variants can also be combined with each other expressly.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auf einfache Weise Bürsten hergestellt werden können Und bei der die Andruckkräfte zum Verformen des Borstenträgers gering gehalten werden können. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mehrere Stationen, darunter eine Spritzstation zur Erzeugung des Borstenträgers und eine spätere Station zum Befestigen der zumindest einen Borste im Borstenträger umfasst, wobei in der Spritzstation ein Spritzgussformhälftenteil mit zumindest einem in eine Spritzkavität hineinragenden Stift vorhanden ist, der einen Abschnitt des Sp tzgussformhälftenteils bildet, und die als Sackloch ausgebildete Verankerungsöffnung erzeugt, wobei der Stift von einer Bodenfläche des Spritzgussformhälftenteils absteht und wobei das Spritzgussformhälftenteil eine um den Stift am Umfang geschlossen umlaufende Nut in der Bodenfläche aufweist, die über den Umfang hinweg einen sich verändernden Querschnitt hat, die Station zum Befestigen der zumindest einen Borste eine Halterung für den Borstenträger sowie ein Werkzeugteil mit zumindest einer Aufnahmeöffnung für die zumindest eine Borste oder das zumindest eine Borstenbüschel aufweist, die Aufnahmeöffnung auf der dem Borstenträger zugewandten Stirnseite des Werkzeugteils mündet, und wobei das Werkzeugteil eine zumindest Abschnitte der Stirnseite erwärmende Heizung besitzt, die so ausgebildet und so geregelt ist, dass die Stirnseite auf eine Temperatur von maximal 140°C, insbesondere maximal 130°C aufgeheizt wird. Insbesondere wird hier als Material für den Borstenträger Polypropylen, PET,Another object of the invention is to provide a device with which brushes can be produced in a simple manner and in which the pressure forces for deforming the bristle carrier can be kept low. The object of the invention is achieved by means of a device for carrying out the method according to the invention characterized in that the device comprises a plurality of stations, including a spray station for producing the bristle carrier and a later station for attaching the at least one bristle in the bristle carrier, wherein in the injection station a Spritzgußformhälftenteil with at least a pen projecting into a syringe cavity forming a portion of the mold half and forming the anchoring opening formed as a blind hole, the post projecting from a bottom surface of the mold half and wherein the mold half comprises a groove in the bottom surface circumferentially closed around the pin which has a varying cross-section over the circumference, the station for fixing the at least one bristle has a holder for the bristle carrier and a tool part with at least one Receiving opening for the at least one bristle or the at least one bristle tufts, the receiving opening opens on the bristle carrier facing end side of the tool part, and wherein the tool part has at least a portion of the front side heating heating, which is designed and regulated so that the front side a temperature of at most 140 ° C, in particular a maximum of 130 ° C is heated. In particular, here as the material for the bristle carrier polypropylene, PET,
ABS oder SAN verwendet. ABS or SAN used.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Werkzeugteil, das als temporärer Träger für die Borste oder das oder die Borstenbüschel fungiert, als Pressstempel und zugleich als Transportmittel verwendet. Eine Heizung an der Stirnseite des Werkzeugteils ist so ausgeführt und ist so über eine Steuerung geregelt, dass die Stirnseite auf eine Temperatur von maximal 140 °C, insbesondere maximal 130 °C aufgeheizt wird, wenn sie gegen den Borstenträger verfahren wird. Eine Vorrichtung, die zwar höhere Temperaturen theoretisch fahren kann, deren Steuerung oder Regelung aber die Temperatur entsprechend vorbestimmt begrenzt, fällt natürlich auch unter die definitionsgemäße Vorrichtung. In the device according to the invention, a tool part, which acts as a temporary support for the bristle or the bristle tufts or used as a press die and at the same time as a means of transport. A heater on the front side of the tool part is designed and is controlled by a controller that the front side is heated to a temperature of 140 ° C maximum, in particular at most 130 ° C when it is moved against the bristle carrier. A device, although higher temperatures theoretically can drive, but limited their control or regulation, the temperature according to predetermined, of course, also falls under the definition device.
Wie zuvor bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert, kann die Zustellbewegung des Werkzeugteils relativ zu einer Halterung des Borstenträgers durch Bewegung des Halters und/oder des Werkzeugteils realisiert werden, wobei die Zustellbewegung druck- und zeitgesteuert und/oder druck- und weggesteuert oder nur zeitgesteuert oder nur weggesteuert sein kann. As explained above in connection with the method, the feed movement of the tool part can be realized relative to a holder of the bristle carrier by movement of the holder and / or the tool part, wherein the feed movement pressure and time-controlled and / or pressure and path controlled or only time-controlled or can only be driven away.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann einen Druck von wenigstens 200 bar, insbesondere wenigstens 400 bar auf den Borstenträger aufbringen, das heißt in Richtung zur Halterung. The device according to the invention can apply a pressure of at least 200 bar, in particular at least 400 bar, to the bristle carrier, that is to say in the direction of the holder.
Die Heizbarkeit des Werkzeugteils sollte im gesamten Kontaktbereich mit dem Borstenträger ausgeführt sein oder sogar im gesamten Bereich der Stirnseite des Werkzeugteils, die der Halterung und damit dem in die Halterung eingesetzten Borstenträger gegenüberliegt. Wie ferner bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, ist das Werkzeugteil beispielsweise ein Magazin, welches in einer Bestückungsstation der Vorrichtung mit der zumindest einen Borste oder dem zumindest einen Borstenbüschel bestückt wird. Die zumindest eine Borste oder das zumindest eine Borstenbüschel (unter„zumindest eine Borste" fallen generell, für die gesamte vorliegende Beschreibung und die Ansprüche auch ein oder mehrere Borstenbüschel) ragt nach dem Bestücken mit ihrem/seinem Befestigungsende aus dem Magazin. In einer Schmelzstation, welche nach der Bestückungsstation liegt, wird das oder werden die Befestigungsenden erhitzt, wodurch sich jeweils eine Verdickung ausbildet. Bei Verwendung eines oder mehrerer Borstenbüschel werden die Borsten des entsprechenden Borstenbüschels durch thermisches Umformen miteinander vereinigt. Es bildet sich insbesondere eine Art pilz-, kalotten- oder kugelförmige Verdickung aus. The heatability of the tool part should be performed in the entire contact area with the bristle carrier or even in the entire region of the end face of the tool part, which is opposite to the holder and thus the bristle carrier used in the holder. As further explained already in connection with the method according to the invention, the tool part is for example a magazine which is equipped in a loading station of the device with the at least one bristle or the at least one bristle tufts. The at least one bristle or the at least one bristle tufts (under "at least one bristle" generally fall, for the entire present description and the claims also one or more bristle tufts) protrude from the magazine after being loaded with its attachment end. which is located after the placement station, the or the attachment ends is heated, whereby each thickening is formed.With one or more bristle tufts, the bristles of the corresponding bristle tufts are combined by thermal forming together. or spherical thickening.
Generell kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entweder das Magazin verfahren werden und die Stationen stationär sein, oder das Magazin bleibt stationär und Stopfwerkzeuge oder Heizeinrichtungen oder Halterungen werden zum Magazin bewegt. Diese Werkzeuge oder Haltungen können beispielsweise auf einem sich drehenden Karussell angeordnet sein, das nacheinander Magazine, die stationiert sind, abfährt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat eine Steuerung, die die Zustellbewegung des Werkzeugteils relativ zum Borstenträger sowie den Heizvorgang des Werkzeugteils so steuert, dass das Werkzeugteil, bevor es den Borstenträger kontaktiert, aufgeheizt ist. Das bedeutet, vor der Zustellbewegung des Werkzeugteils in Richtung zur Halterung ist das Werkzeugteil bereits warm. In dieser Phase kann, muss jedoch noch nicht, die maximale Betriebstemperatur vorhanden sein. Der Borstenträger wird erst nach dem Einbringen der zumindest einen Borste durch das Werkzeugteil erwärmt, was durch den Überstand des verdickten Endes relativ zum Magazin und zum Abstand der Stirnseite des Magazins zur entsprechenden Kontaktfläche am Borstenträger realisiert wird. In general, in the device according to the invention, either the magazine can be moved and the stations can be stationary, or the magazine remains stationary and stuffing tools or heating devices or holders are moved to the magazine. These tools or stances may be arranged, for example, on a rotating carousel, one after the other Magazines, which are stationed, leaves. The device according to the invention has a controller which controls the feed movement of the tool part relative to the bristle carrier and the heating process of the tool part in such a way that the tool part is heated before it makes contact with the bristle carrier. This means that before the feed movement of the tool part in the direction of the holder, the tool part is already warm. At this stage, but not necessarily, the maximum operating temperature may be present. The bristle carrier is heated only after the introduction of the at least one bristle through the tool part, which is realized by the projection of the thickened end relative to the magazine and the distance of the end face of the magazine to the corresponding contact surface on the bristle carrier.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass das Werkzeugteil permanent auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt ist, die zum Aufheizen der Vorderseite des Borstenträgers für den Verformungsvorgang notwendig ist. Das bedeutet, das Werkzeugteil ist auch bereits warm und auf dieser gewünschten Temperatur, wenn die zumindest eine Borste oder das oder die Borstenbüschel in die Aufnahmeöffnung bzw. Aufnahmeöffnungen eingeführt werden. Wenn das Werkzeugteil auch beim Schmelzen der Borstenenden zur Bildung der verdickten Befestigungsende die zumindest eine Borste/ein Borstenbüschel aufnimmt, muss dafür Sorge getragen werden, dass die Temperatur des Werkzeugteils und/oder die Verweilzeit der zumindest einen Borste/des Borstenbüschels in der Aufnahmeöffnung nicht zu einer Verformung der Borste oder Borsten eines Borstenbüschels führt. The device according to the invention is in particular designed so that the tool part is permanently heated to the desired temperature, which is necessary for heating the front side of the bristle carrier for the deformation process. This means that the tool part is also already warm and at this desired temperature when the at least one bristle or bristle tufts are introduced into the receiving opening or receiving openings. If, during the melting of the bristle ends, the tool part also receives the at least one bristle tufts, care must be taken that the temperature of the tool part and / or the residence time of the at least one bristle / bristle tuft in the receiving opening are not sufficient a deformation of the bristle or bristles of a bristle tufts leads.
Die Steuerung kann das Werkzeugteil auf eine solche Temperatur aufheizen und die Zustellung des Werkzeugteils zum Borstenträger so steuern, dass das Werkzeugteil den Borstenträger im Bereich der Kontaktfläche mit dem Werkzeugteil während der Zustellbewegung des Werkzeugteils zum Borstenträger und/oder bei Kontaktierung des Borstenträgers auf eine Temperatur bringt, die unterhalb der Schmelztemperatur des Materials des Borstenträgers und, vorzugsweise, größer gleich der Glasübergangstemperatur des Materials des Borstenträgers ist, insbesondere wobei die Steuerung derart programmiert ausgebildet ist, dass sie bei einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° K die Temperatur des Werkzeugteils maximal 15% über der Glasübergangstemperatur gerechnet in ° K einstellt und bei einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von kleiner 300° K maximal 50 % über der Glasübergangstemperatur in ° K einstellt. The controller can heat the tool part to such a temperature and control the delivery of the tool part to the bristle carrier so that the tool part brings the bristle carrier in the region of the contact surface with the tool part during the feed movement of the tool part to the bristle carrier and / or upon contacting the bristle carrier to a temperature which is below the melting temperature of the material of the bristle carrier and, preferably, greater than or equal to the glass transition temperature of the material of the bristle carrier, in particular wherein the controller is programmed to form the temperature of the tool part for a bristle carrier material having a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K maximum 15% above the glass transition temperature calculated in ° K sets a maximum of 50% above the glass transition temperature in ° K in a bristle carrier material having a glass transition temperature of less than 300 ° K.
Selbstverständlich können beim erfindungsgemäßen Verfahren oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bürstenkörper oder Borstenträger zugeführt werden, die im Standard-Ein- oder Mehrkomponenten-Spritzgieß-Verfahren hergestellt werden. So sind Griffe, oder allgemeiner, Bürstenkörper oder Borstenträger verwendbar, die bei Zahnbürsten eingesetzt werden, die eigentlich traditionell mit der (Metall-)Ankertechnik bestopft werden. Üblicherweise haben diese Griffe/Bürstenkörper/Borstenträger jedoch tiefere Verankerungsöffnungen als dies beim erfindungsgemäßen Verfahren notwendig ist. Of course, in the method according to the invention or the device according to the invention brush body or bristle carrier can be supplied, which are produced in the standard single or multi-component injection molding process. Thus, handles, or more generally, brush bodies or bristle carriers can be used, which are used in toothbrushes that are traditionally stuffed with the (metal) anchor technique. Usually, however, these handles / brush body / bristle carrier have deeper anchoring openings than is necessary in the inventive method.
Auch bei der Ankertechnik gibt es seit Jahren bereits Mehrkomponenten-Griffe oder Bürstenkörper oder Borstenträger, wo im Kopfbereich der Bürstenkörper zwischen den Verankerungsöffnungen und/oder dem Rand des Bürstenkopfes elastomere Strukturen angespritzt sind. Auch auf dem Rücken des Bürstenkopfes können z. B. elastomere Zungenreiniger angebracht und angespritzt sein. Alle diese Möglichkeiten gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung. In the case of anchor technology, multi-component handles or brush bodies or bristle carriers have already been used for years, where elastomeric structures are injection-molded in the head region of the brush body between the anchoring openings and / or the edge of the brush head. Also on the back of the brush head z. B. elastomeric tongue cleaner and sprayed be. All these possibilities also apply to the method and the device according to the invention.
Bei der Ankertechnik werden diese elastomeren Strukturen vorder- oder rückseitig angebracht, bevor die Beborstung stattfindet. Nur ausnahmsweise erfolgt das Anbringen der elastomeren Struktur nach der Beborstung, was jedoch nicht üblich ist. Meistens werden in einem Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeug diese elastomeren Strukturen auf eine steifere Trägerstruktur gespritzt. Solche Mehrkomponentenwerkzeuge für Zahnbürstenkörper sind sehr verbreitet. Die Griffe, Bürstenkörper/Borstenträger, die beim erfindungsgemäßenIn anchor technique, these elastomeric structures are placed on the front or back before the bristles occur. Only exceptionally, the attachment of the elastomeric structure after the bristle occurs, which is not common. Most often, in a multi-component injection molding tool, these elastomeric structures are sprayed onto a stiffer support structure. Such multi-component tools for toothbrush bodies are very common. The handles, brush body / bristle carrier, the inventive
Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt werden, können problemlos mit allen heutzutage bekannten Bürstenkörperspritzgießtechniken und -Werkzeugen gespritzt werden. Die Verankerungsöffnungen werden dabei vorgespritzt mittels Formstiften, die rund oder jede beliebige Querschnittsform haben können und die in die Spritzkavität hineinragen. Diese Stifte können dann nach ausreichender Kühlung und/oder Aushärtung des eingespritzten Kunststoffes aus den Kavitäten herausgezogen werden, z. B. mittels Schiebern, bevor eine komplette Entformung des Spritzgußteils erfolgt. Die sogenannten Formstifte können dabei parallel und/oder gewinkelt zueinander angebracht sein, um demzufolge parallele und/oder gewinkelte Verankerungsöffnungen im Spritzgießteil zu erzeugen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Stifte beim Spritzen von solchen Teilen typischerweise etwas weniger tief in die Spritzkavitäten eintauchen als beim Spritzen von Bürstenkörpern oder Borstenträgern, die mit der Ankertechnik bestopft werden sollen. Demzufolge sind die Verankerungsöffnungen in den Spritzlängen etwas weniger tief. Da diese Öffnungen weniger tief sind, lässt sich die gesamte Kopfdicke der Bürsten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden, deutlich geringer ausführen als bei Bürstenköpfen, die mit der Ankertechnik bestopft werden. Damit ergibt sich bei Herstellung von Zahnbürsten ein klinischer Vorteil. Method and / or the device according to the invention can be easily sprayed with all brush body injection molding and tools known today. The anchoring openings are pre-molded by means of molding pins, which may have round or any cross-sectional shape and which protrude into the injection cavity. These pins can then be pulled out of the cavities after sufficient cooling and / or curing of the injected plastic, z. B. by means of slides before complete removal of the Injection molded part takes place. The so-called mold pins can be mounted parallel and / or angled to each other, so as to produce parallel and / or angled anchoring openings in the injection molded part. In the method according to the invention and the device according to the invention, pens can typically dip somewhat less deeply into the injection cavities when spraying such parts than when spraying brush bodies or bristle carriers which are to be filled with the anchoring technique. As a result, the anchoring openings in the spray lengths are somewhat less deep. Since these openings are less deep, the total head thickness of the brush, which are produced by the method and apparatus according to the invention, run significantly lower than brush heads, which are stuffed with the anchor technique. This results in the production of toothbrushes a clinical advantage.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung haben besondere Vorteile bei Verwendung von klaren, d.h. transparenten Materialien für den Borstenträger oder den Bürstenkörper. Solche Materialien sind üblicherweise PET, Copolyester, SAN, ABS usw. Auch diese Materialien können wie bei Borstenträgern/Bürstenkörpern/Griffen aus Polypropylen vorgespritzte Verankerungsöffnungen haben und/oder mit Elastomeren (z. B. TPE, TPU) im Mehrkomponentenverfahren versehen werden. Nachdem die Borstenträger/Bürstenkörper/Griffe dann im Mehrkomponentenverfahren gespritzt sind, können sie wie zuvor und anschließend anhand der Vorrichtung beschrieben, weiter verarbeitet werden, wie die Erfindung dies vorsieht. The method and apparatus according to the invention have particular advantages when using clear, i. transparent materials for the bristle carrier or the brush body. Such materials are usually PET, copolyester, SAN, ABS, etc. These materials may also have pre-injection molded anchoring openings, as with bristle carriers / brush bodies / handles made of polypropylene, and / or be provided with elastomers (eg TPE, TPU) in a multi-component process. After the bristle carrier / brush body / handles are then injected in a multi-component process, they can be further processed as described above and then described with reference to the device, as the invention provides.
Im Verfahrensablauf zur Herstellung der Bürste zeitlich und/oder räumlich vor der Station mit der Halterung und dem zum Beispiel als Pressstempel wirkenden Werkzeugteil kann eine Spritzstation zur Erzeugung des Büschelträgers vorgesehen sein, wobei in der Spritzstation einem Sp tzgussformhälftenteil mit zumindest einem in eine Spritzkavität hineinragenden Fortsatz, der unbeweglich an dem Sphtzgussformhälftenteil befestigt oder Teil, eventuell einstückiger Teil desselben ist, vorhanden ist. Damit sind die bislang bei Spritzgussformhälften eingesetzten aktiven Schieber teilweise oder sogar komplett überflüssig. Jeder Fortsatz erzeugt nämlich eine als Sackloch ausgebildete Verankerungsöffnung. Schieber sind nicht nur aufwendig in der Fertigung, sondern auch aufwendig bezüglich Wartung und Reparatur. Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Borste oder Borstenbüschel nicht mit einem Anker im Borstenträger fixiert werden, der eine Mindesttiefe für die Verankerungsöffnung erfordert, reichen Verankerungsöffnungen mit geringerer Tiefe völlig zur Fixierung der Borste oder Borstenbüschel aus. Zu betonen ist, dass die Spritzstation natürlich nicht zwingend räumlich neben der Station mit der Halterung platziert sein muss. Vielmehr kann die Spritzstation lokal in einer anderen Fertigungshalle oder in einem entferntem Fertigungsort, z.B. in einer anderen Stadt sein, so dass die Borstenträger z.B. auf Vorrat hergestellt und danach in eine andere Halle oder zu einem anderen Fertigungsort transportiert werden können, um mit den Borstenbüscheln versehen zu werden. In the process sequence for producing the brush temporally and / or spatially in front of the station with the holder and the tool part acting as a press die, for example, a spray station for producing the tufts carrier may be provided, wherein in the spray station a Spzzgussformhälftenteil with at least one protruding into a spray cavity extension , which is immovably attached to the Sphtzgussformhälftenteil or part, possibly one-piece part of the same is present. Thus, the currently used in injection mold halves active slide partially or even completely redundant. Each extension produces namely designed as a blind hole anchoring opening. Gate valves are not only expensive to manufacture, but also expensive in terms of maintenance and repair. Because that in the inventive Device, the bristle or bristle tufts are not fixed with an anchor in the bristle carrier, which requires a minimum depth for the anchoring, rich anchoring holes with lesser depth completely for fixing the bristle or bristle tufts. It should be emphasized that, of course, the spray station does not necessarily have to be placed spatially next to the station with the holder. Rather, the spray station may be located locally in another manufacturing facility or in a remote manufacturing location, eg, in another city, such that the bristle carriers may be prepared, for example, and then transported to another facility or manufacturing facility to provide the bristle tufts to become.
Das Spritzgussformhälftenteil kann im Ausführungsbeispiel durch einen ersten Teil und/oder einen im ersten Teil aufgenommenen Einsatz gebildet werden. Der Einsatz weist die Stifte auf, die vorderseitig vom Einsatz abstehen. Der Einsatz ist relativ zum ersten Teil verschieblich, und zwar in einer entsprechenden Öffnung im ersten Teil, die vom Einsatz geschlossen wird. The injection mold half part can be formed in the embodiment by a first part and / or an insert received in the first part. The insert has the pins that protrude from the insert on the front. The insert is slidable relative to the first part, in a corresponding opening in the first part which is closed by the insert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat zumindest einen Elektromotor, vorzugsweise Servomotor zum Aufbringen der Druckkraft auf den Borstenträger. Elektromotoren haben den Vorteil, dass die Druckkraft sehr einfach eingestellt werden kann und dass sie zuverlässig und leicht wieder verstellbar sind. Es können mehrere Elektromotoren zum Aufbringen der Druckkraft vorgesehen sein. Ferner kann ein Elektromotor auch mehrere Borstenträger gleichzeitig mit Druck beaufschlagen, indem zwischen einem Werkzeugteil und einer Halterung mehrere Kavitäten begrenzt werden. Um die Ausstoßrate der Vorrichtung zu erhöhen, sind insbesondere mehrere Elektromotoren vorgesehen, die jeweils mehrere Borstenträger mit Druck beaufschlagen. The device according to the invention has at least one electric motor, preferably a servo motor for applying the pressure force to the bristle carrier. Electric motors have the advantage that the pressure force can be adjusted very easily and that they are reliable and easily adjustable again. There may be provided a plurality of electric motors for applying the pressure force. Furthermore, an electric motor can also apply pressure to a plurality of bristle carriers at the same time by delimiting a plurality of cavities between a tool part and a holder. In order to increase the discharge rate of the device, in particular a plurality of electric motors are provided, each of which act on a plurality of bristle carrier with pressure.
Ferner ist zur Erhöhung der Ausstoßrate der Einsatz von Drehtischen oder dergleichen sinnvoll. Es können beispielsweise je nachdem, in welchen Stationen eine längere Taktzeit erforderlich ist, mehrere Einheiten vorgesehen sein. Furthermore, the use of turntables or the like makes sense to increase the discharge rate. Depending on, for example, in which stations a longer cycle time is required, several units may be provided.
Die Vorrichtung nach der Erfindung sollte eine Steuerung haben, die so programmiert ist, dass das Werkzeugteil im Betrieb permanent auf die beim Aufbringen des Drucks auf den Borstenträger gewünschte Temperatur aufgeheizt ist. Es sind somit im Betrieb keine gewünschten Temperaturschwankungen vorhanden, sodass es keine Aufheizzeit für das Werkzeugteil gibt, die sich auf die Taktrate negativ auswirken würde. The apparatus of the invention should have a controller programmed to permanently heat the tool part to the desired temperature during application of the pressure to the bristle carrier. There are thus no desired temperature fluctuations during operation so that there is no tool part heating-up time that would adversely affect the clock rate.
Schließlich betrifft die Erfindung ein in die erfindungsgemäße Vorrichtung oder allgemein in eine Borstenträgerspritzvorrichtung einzusetzendes Spritzgussformhälftenteil zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Spritzgussformhälftenteil hat zumindest einen in eine Spritzkavität hineinragenden Stift, der von einer Bodenfläche des Spritzgussformhälftenteils absteht und die als Sackloch ausgebildete Verankerungsöffnung erzeugt, und eine um den Stift am Umfang geschlossen umlaufende Nut in der Bodenfläche, wobei die Nut über den Umfang hinweg einen sich verändernden Querschnitt hat, insbesondere eine unterschiedliche Breite. Durch die umlaufende Nut wird der im Querschnitt sich ändernde Fortsatz am Borstenträger gebildet, mit dem sich der nach Aufbringen der Temperatur und des Drucks nach innen ausformende Wulst in seinen Abmessungen maßschneidern lässt. Mehrere von der Bodenfläche abstehende Stifte zur Erzeugung von mehreren Verankerungsöffnungen können vorgesehen sein. Um benachbarte Stifte erstrecken sich geschlossen umlaufende Nuten, die abschnittsweise ineinander übergehen. Dadurch werden die ineinander übergehenden Fortsätze benachbarter Verankerungsöffnungen am Borstenträger erzeugt. Eine um ihren Stifte geschlossen umlaufende Nut kann unterschiedlich tiefe und/oder breite Abschnitte besitzen. Finally, the invention relates to an injection mold half to be used in the device according to the invention or generally in a bristle carrier spray device for carrying out the method according to the invention. The injection mold half has at least one pin protruding into a syringe cavity protruding from a bottom surface of the injection mold half and forming the blind hole formed anchoring opening, and a circumferentially closed groove around the pin in the bottom surface, the groove changing circumferentially Cross section has, in particular a different width. Due to the circumferential groove of the cross-section changing projection is formed on the bristle carrier, with which can be tailored tailor in its dimensions after applying the temperature and the pressure inwardly bulge forming bead. Several protruding from the bottom surface pins for generating a plurality of anchoring openings may be provided. Adjacent pins extend circumferentially closed grooves which merge into each other in sections. As a result, the merging extensions of adjacent anchoring openings are produced on the bristle carrier. A closed around its pins circumferential groove may have different depths and / or wide sections.
Im Übrigen wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwähnten Vorteile und Merkmale auch auf die erfindungsgemäßen Vorrichtungen anwendbar sind, und zwar einzeln oder in Kombination, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren. Incidentally, it is expressly pointed out that the advantages and features mentioned above in connection with the method according to the invention are also applicable to the devices according to the invention, individually or in combination, according to the method according to the invention.
Ferner ist zu betonen, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bei beliebigen Bürsten eingesetzt werden können, nicht nur bei Zahnbürsten. Beispielsweise lassen sich Verfahren und Vorrichtung auch für Haushaltsbürsten, Schrubber, Haushaltsbesen oder Besen jeglicher Art, Spülbürsten, Toilettenbürsten, Haarbürsten, Staubsaugerbürsten, Handwaschbürsten und Pinseln jeglicher Art, zum Beispiel zum Streichen, Malen oder Nagellackpinsel, Gesichtsbürsten (ebenso wie Zahnbürsten manuelle oder elektrische Bürsten) einsetzen. Die in den nachfolgenden Zeichnungen beschriebenen Details und Varianten sind folglich auch für alle diese Bürsten einsetzbar. It should also be emphasized that the method according to the invention and the device according to the invention can be used with any brushes, not only with toothbrushes. For example, methods and apparatus can also be used for household brushes, scrubbers, household brooms or brooms of any kind, dishwashing brushes, toilet brushes, hairbrushes, vacuum cleaner brushes, handwashing brushes and brushes of any kind, for example for painting, painting or nail polish brushes, face brushes (as well as manual or manual toothbrushes) electric brushes). Consequently, the details and variants described in the following drawings can also be used for all these brushes.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the following drawings, to which reference is made.
In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:
- Figur 1a bis 1g verschiedene aufeinanderfolgende Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in perspektivischer Draufsicht und perspektivischer Unteransicht, die auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt, 1a to 1g different successive steps of the method according to the invention in a perspective plan view and a perspective bottom view, which also shows the device according to the invention,
- Figur 2 eine vergrößerte Ansicht der perspektivischen Unteransicht der Verankerungsstation in Figur 1 e, FIG. 2 shows an enlarged view of the perspective bottom view of the anchoring station in FIG. 1 e,
- Figur 3 eine Querschnittsansicht durch die in Figur 1e und 1f dargestellte Verankerungsstation vor dem Aufeinanderzubewegen von Magazin und Borstenträger, 3 is a cross-sectional view through the anchoring station shown in FIGS. 1e and 1f, prior to the magazine and bristle carrier being moved toward one another;
- Figur 4 eine entsprechende Ansicht der Station nach Figur 3 bei erster Kontaktierung des Magazins und des Borstenträgers, FIG. 4 shows a corresponding view of the station according to FIG. 3 upon first contacting of the magazine and the bristle carrier;
- Figur 5 eine entsprechende Ansicht der Verankerungsstation nach Figur 3 nach dem Ende der Zustellbewegung und nach dem Ende der Einwirkzeit, unmittelbar vor Auseinanderfahren und Öffnen der Station, FIG. 5 shows a corresponding view of the anchoring station according to FIG. 3 after the end of the feed movement and after the end of the contact time, immediately before moving apart and opening the station;
- Figur 6 eine Schnittansicht durch eine alternative Bestückungsstation, FIG. 6 shows a sectional view through an alternative equipping station,
- Figur 7 eine Schnittansicht durch die Verankerungsstation gemäß Figur 3, bei der schräg gerichtete Borstenbüschel verarbeitet werden, FIG. 7 shows a sectional view through the anchoring station according to FIG. 3, in which obliquely directed bristle tufts are processed,
- Figur 8 eine Schnittansicht durch einen bei der Erfindung eingesetzten, alternativen Borstenträger, FIG. 8 shows a sectional view through an alternative bristle carrier used in the invention,
Figur 9 eine Frontansicht eines bei der vorliegenden Erfindung erzeugten Borstenträgers, Figur 10 eine Schnittansicht durch eine Spritzgußform, mit der der Borstenträger nach Figur 9 gespritzt wird, wobei die Spritzgussform ein Spritzgussformhälftenteil aufweist, FIG. 9 is a front view of a bristle carrier produced in the present invention; FIG. 10 shows a sectional view through an injection mold with which the bristle carrier according to FIG. 9 is injected, the injection mold having an injection mold half part,
Figur 11 eine Schnittansicht durch einen Borstenträger beim Einsetzen von Borstenbüscheln und/oder einzelnen elastomeren Borsten, 11 shows a sectional view through a bristle carrier during the insertion of tufts of bristles and / or individual elastomeric bristles, FIG.
Figur 12 Varianten von bei der Erfindung verwendeten singulären, vorgefertigten Borsten, FIG. 12 variants of singular prefabricated bristles used in the invention,
Figur 13 Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 14 eine vergrößerte Schnittansicht durch eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, hier der Verankerungsstation, mit der erfindungsgemäßen Halterung, 13 shows variants of the method according to the invention and the device according to the invention, FIG. 14 shows an enlarged sectional view through a variant of the device according to the invention, in this case the anchoring station, with the holder according to the invention,
Figur 15 eine vergrößerte Schnittansicht durch noch eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, hier der Verankerungsstation, mit der erfindungsgemäßen Halterung bei Verwendung für ein mit einem Elastomer versehenen Borstenträger, FIG. 15 an enlarged sectional view through a further variant of the device according to the invention, here the anchoring station, with the holder according to the invention when used for a bristle carrier provided with an elastomer,
Figur 16 eine perspektivische Ansicht eines beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten und durch das erfindungsgemäße Spritzgussformhälftenteil erzeugten Borstenträgers, Figuren 17 eine Draufsicht auf eine längliche Verankerungsöffnungen eines16 shows a perspective view of a bristle carrier used in the method according to the invention and in the device according to the invention and produced by the injection mold half part according to the invention, FIG. 17 is a plan view of an elongate anchoring openings of a
Borstenträgers ähnlich dem nach Figur 16, jedoch unterschiedlich hohem Fortsatz, mit eingesetztem Borstenbüschel vor dem Umformen, Bristle carrier similar to that according to FIG. 16, but with different heights, with inserted bristle tufts before forming,
Figur 18 eine Schnittansicht durch einen weiteren beim erfindungsgemäßen Verfahren eigensetzten Borstenträger mit eingesetzten Borstenbüscheln vor dem Umformen, FIG. 18 shows a sectional view through a further bristle carrier with bristle tufts set in the method according to the invention before forming,
Figur 19 eine Schnittansicht durch den Borstenträger nach Figur 18 nach dem Umformen, FIG. 19 shows a sectional view through the bristle carrier according to FIG. 18 after the forming,
Figur 20 eine Schnittansicht durch noch einen weiteren Borstenträger, hier mit schräg eingesetztem Borstenbüschel, vor dem Umformen, Figur 21 eine Schnittansicht durch den Borstenträger nach Figur 20 mit eingesetztem Borstenbüschel nach dem Umformen, FIG. 20 shows a sectional view through yet another bristle carrier, here with an obliquely inserted bristle tuft, before forming, 21 shows a sectional view through the bristle carrier according to FIG. 20 with inserted bristle tufts after the forming, FIG.
Figur 22 eine perspektivische Draufsicht durch den Borstenträger nach FigurFIG. 22 shows a perspective top view through the bristle carrier according to FIG
20, Figur 23 eine Detailschnittansicht durch den Borstenträger nach Figur 18 vor dem Umformen, und 20, Figure 23 is a detail sectional view through the bristle carrier of Figure 18 before forming, and
Figur 24 eine perspektivische Teilschnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Spritzgußformhälftenteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung . Figure 24 is a partial perspective sectional view through an inventive Spritzgußformhälftenteil the device according to the invention.
In Figur 1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten, beispielsweise Zahnbürsten, dargestellt. Eine solche Zahnbürste weist bekanntlich einen Bürstenkopf mit vorderseitig abstehenden Borstenbüscheln, einen Hals und einen Griff auf. Diese drei Abschnitte können einstückig ineinander übergehen, sie bilden den sogenannten Bürstenkörper. Der Bürstenkopf kann entweder direkt bestopft werden, oder er kann zweiteilig ausgeführt werden, mit einem plättchenartigen Borstenträger, welcher nach dem Spritzgießen bereits vorgefertigte sacklochartige Verankerungsöffnungen besitzt, wobei dieser plättchenartige Borstenträger anschließend mit dem Rest des Kopfes zusammengebracht wird, entweder durch Verschweißen, Verkleben oder durch Umspritzen. Eine Alternative hierzu besteht darin, dass der Bürstenkopf einstückig ausgeführt ist, sodass er selbst den Borstenträger bildet. FIG. 1 shows a device for producing brushes, for example toothbrushes. Such a toothbrush is known to have a brush head with bristles tufts protruding from the front, a neck and a handle. These three sections can merge into one another in one piece, they form the so-called brush body. The brush head can be either directly padded, or it can be made in two parts, with a plate-like bristle carrier, which already has prefabricated blind hole-like anchoring openings after injection molding, this plate-like bristle carrier is then brought together with the rest of the head, either by welding, gluing or by overmolding. An alternative to this is that the brush head is made in one piece so that it forms the bristle carrier itself.
Eine derartige Ausführung ist in Figur 1 dargestellt, der Bürstenkopf bildet gleichzeitig den Borstenträger 10. In dieser Darstellung ist der Borstenträger 10 gleichzeitig der Bürstenkörper, denn er umfasst Stil, Hals und Kopf der Bürste. Der Borstenträger 10 ist ein vorgefertigtes, spritzgegossenes Teil. Figur 2 zeigt, dass der Borstenträger 10 auf seiner Unterseite zahlreiche vorgefertigte, beim Spritzgießen erzeugte Öffnungen 12 besitzt, in die Borstenbüschel eingesetzt und darin verankert werden. Die nachfolgende Beschreibung ist aber identisch auf plättchenartige Borstenträger 10 übertragbar und lesbar. Such an embodiment is shown in Figure 1, the brush head simultaneously forms the bristle carrier 10. In this illustration, the bristle carrier 10 at the same time the brush body, because it includes style, neck and head of the brush. The bristle carrier 10 is a prefabricated, injection molded part. Figure 2 shows that the bristle carrier 10 has on its underside numerous prefabricated, produced during injection molding openings 12, are inserted into the bristle tufts and anchored therein. However, the following description is identical to plate-like bristle carrier 10 transferable and readable.
Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung umfasst mehrere Stationen, nämlich eine Bestückungsstation 14, die in den Figuren 1a und 1 b dargestellt ist, eine Schmelzstation 16, die in Figur 1 c gezeigt ist, sowie eine Verankerungsstation 18 für die Borstenbüschel, die in den Figuren 1e und 1f dargestellt ist. Sämtliche Stationen werden von einem Magazin 20, auch Werkzeugteil genannt, durchlaufen, welches Borstenbüschel durch die einzelnen Stationen transportiert. The device shown in Figure 1 comprises a plurality of stations, namely a loading station 14, which is shown in Figures 1a and 1b, a melting station 16, which is shown in Figure 1 c, and an anchoring station 18 for the bristle tufts, in the figures 1e and 1f is shown. All stations are run by a magazine 20, also called tool part, which transports bristle tufts through the individual stations.
Obwohl in Figur 1 ein Magazin 20 mit später noch genauer dargestellten Aufnahmeöffnungen für eine Bürste gezeigt ist, sind die Magazine 20 in der Praxis vorzugsweise so groß, dass mehrere nebeneinanderliegende Gruppen von Aufnahmeöffnungen für mehrere Bürsten im Magazin 20 ausgebildet sind. Es können auch mehrere Reihen von Gruppen von Aufnahmeöffnungen für mehrere Bürsten vorhanden sein. Das Magazin 20 ist zum Beispiel ein plattenförmiges Teil mit gleichbleibender Dicke, welches eine gemäß Figur 1 obere, ebene Stirnseite 22 besitzt. Alternativ hierzu hat das Magazin, welches im wesentlichen plattenförmig ist, auf seiner ebenen Stirnseite 22 eine Vertiefung 200 mit einem Boden 202, der ebenfalls eben sein kann, wie dies in Figur 14 dargestellt ist, um einen Teil einer Kavität zur Aufnahme des Borstenträgers 10 zu bilden. Although a magazine 20 is shown in Figure 1 with later shown in more detail receiving openings for a brush, the magazines 20 are in practice preferably so large that a plurality of adjacent groups of receiving openings for a plurality of brushes in the magazine 20 are formed. There may also be multiple rows of groups of multi-brush receiving openings. The magazine 20 is, for example, a plate-shaped part with a constant thickness, which has a top, according to Figure 1, flat end face 22. Alternatively, the magazine, which is substantially plate-shaped, on its flat face 22 has a recess 200 with a bottom 202, which may also be flat, as shown in Figure 14, to a portion of a cavity for receiving the bristle carrier 10 form.
Da das Magazin mehrere Stationen durchläuft und anschließend für die Herstellung weiterer Bürsten verwendet wird, ist ein Magazin-Umlaufbetrieb in der Vorrichtung vorhanden, wobei zahlreiche identisch ausgebildete Magazine 20 nacheinander durch die einzelnen Stationen getaktet werden. Das Magazin 20 ist damit ein Transportmittel für Borstenbüschel 24 durch die Vorrichtung hindurch. Alternativ hierzu kann das Magazin feststehend sein, und die einzelnen Stationen werden um das Magazin herum getaktet, beispielsweise auf einem Karussell. Dabei lassen sich gleichzeitig mehrere feststehende Magazine bearbeiten, genauer gesagt die in den Magazinen angeordneten Borstenbüschel. Das Magazin 20 besitzt zahlreiche Aufnahmeöffnungen 26, die ein Lochbild haben, welches dem Lochbild des Borstenträgers 10 entspricht. Since the magazine passes through several stations and is subsequently used for the production of further brushes, a magazine circulating mode is present in the device, whereby numerous identically designed magazines 20 are successively clocked by the individual stations. The magazine 20 is thus a transport means for bristle tufts 24 through the device. Alternatively, the magazine may be stationary and the individual stations are clocked around the magazine, for example on a carousel. At the same time several stationary magazines can be processed, more precisely the bristle tufts arranged in the magazines. The magazine 20 has numerous receiving openings 26 which have a hole pattern which corresponds to the hole pattern of the bristle carrier 10.
Jedes Borstenbüschel 24 besteht aus mehreren Borsten, die aus einem Borstenvorrat vereinzelt und, wie Figur 1 a zeigt, in das Magazin 20 eingeschoben werden, beispielsweise über Stifte, wie dies später noch erläutert wird. Die einzelnen Borstenbüschel 24 können über Rohre mit Druckluft oder Vakuum herantransportiert werden. Die Borsten sind aus einem thermoplastischen Material, insbesondere PA, PBT, Polyester, Copolyester oder Polypropylen, sie können jedoch auch aus Elastomeren bestehen. Weiter ist es auch möglich, koextrudierte Borsten einzusetzen, beispielsweise mit einem Kern aus PA mit Elastomerbeschichtung. Wie später anhand der Figuren 1 1 und 12 noch erläutert werden wird, ist es auch nicht zwingend notwendig, dass ausschließlich Borstenbüschel 24 eingesetzt und in die Verankerungsöffnung eingebettet werden, sondern es kann auch nur eine singuläre, vorgefertigte Borste in Form beispielsweise eines elastomeren Reinigungselementes in seiner Verankerungsöffnung entsprechend dem vorgenannten und nachfolgend beschriebenen Verfahren eingesetzt und fixiert werden. Solche Reinigungselemente werden separat gespritzt oder geschäumt und sind weicher als der Borstenträger 10. Each bristle tufts 24 consists of several bristles which are separated from a bristle supply and, as shown in FIG. 1a, are inserted into the magazine 20, for example via pins, as will be explained later. The individual bristle tufts 24 can be transported by means of pipes with compressed air or vacuum. The bristles are made of a thermoplastic material, in particular PA, PBT, polyester, copolyester or polypropylene, but they may also consist of elastomers. Furthermore, it is also possible to use coextruded bristles, for example with a core of PA with elastomer coating. As will be explained later with reference to FIGS. 11 and 12, it is not absolutely necessary that exclusively bristle tufts 24 be inserted and embedded in the anchoring opening, but only a singular, prefabricated bristle in the form of an elastomeric cleaning element, for example its anchoring opening according to the above-mentioned and subsequently described method used and fixed. Such cleaning elements are sprayed or foamed separately and are softer than the bristle carrier 10.
Die Borstenbüschel 24 haben entgegengesetzte Enden und ragen mit ihren rückwärtigen Enden 28, Befestigungsenden genannt, etwas aus dem Magazin 20 heraus, sie stehen also gegenüber der Stirnseite 22 etwas vor. Dies ist in Figur 1 b gezeigt. The bristle tufts 24 have opposite ends and protrude with their rear ends 28, called attachment ends, something out of the magazine 20, so they are opposite the front page 22 something before. This is shown in FIG. 1 b.
Das Magazin 20, welches komplett mit den Borstenbüscheln 24 bestückt ist, wird seitlich in die Schmelzstation 16 transportiert, wie in Figur 1c gezeigt. In dieser Station ist eine Heizeinrichtung 30 vorhanden, die beispielsweise eine Plattenheizung oder eine Heißluftheizung sein kann. Kontaktlos werden die rückwärtigen Enden 28 der Borstenbüschel 24 erhitzt, sodass die einzelnen Borsten ihre Schmelztemperatur übersteigen und die Borsten eines Büschels miteinander zu einem verdickten Befestigungsende zusammenfließen. Die Borsten eines Borstenbüschels 24 sind damit einstückig miteinander verbunden. Die Verdickung 32 eines Borstenbüschels 24 geht nicht in benachbarte Verdickungen der angrenzenden Borstenbüschel 24 über, sondern bleiben kugel- oder linsenförmige Verdickungen. Auch wird vorzugsweise kein Stempel gegen die Verdickungen oder das noch flüssige Material der aufgeschmolzenen Borstenenden gedrückt. In demselben Borstenträger 10 können mehrere Borstenbüschel 24 verankert werden, wobei zumindest ein Borstenbüschel 24 aus Borsten aus einem anderen Material mit einer anderen Schmelztemperatur als die Borsten zumindest eines anderen Borstenbüschels 24 besteht. Die aus unterschiedlichen Borstenmaterialien bestehenden Borstenbüschel 24 werden unterschiedlich stark aufgeheizt, um jeweils zur Bildung eines verdickten Befestigungsendes die Borsten eines Büschels miteinander zu verschmelzen. Dies lässt sich auf verschiedene Art und Weisen umsetzen: Der Abstand zwischen dem einer Heizeinrichtung 30 zugewandten Ende des Borstenbüschels 24 und der Heizeinrichtung 30 wird abhängig vom Borstenmaterial unterschiedlich eingestellt und/oder die Heizeinrichtung 30 wird abhängig vom Borstenmaterial auf unterschiedliche Temperaturen aufgeheizt und/oder verschiedene, auf unterschiedliche Temperaturen aufgeheizte Heizeinrichtungen 30, abgestimmt auf das zugeordnete Borstenmaterial, werden verwendet. The magazine 20, which is completely equipped with the bristle tufts 24, is transported laterally into the melting station 16, as shown in Figure 1c. In this station, a heater 30 is provided, which may be, for example, a plate heater or a hot air heater. The back ends 28 of the bristle tufts 24 are heated without contact, so that the individual bristles exceed their melting temperature and the bristles of a tuft merge together to form a thickened attachment end. The bristles of a bristle tufts 24 are thus integrally connected to each other. The thickening 32 of a bristle tufts 24 does not pass into adjacent thickenings of the adjacent bristle tufts 24, but remain spherical or lenticular thickenings. Also preferably no stamp is pressed against the thickening or the still liquid material of the molten bristle ends. In the same bristle carrier 10 a plurality of bristle tufts 24 can be anchored, wherein at least one bristle tufts 24 made of bristles of a different material with a different melting temperature than the bristles of at least one other bristle tufts 24. The different ones Bristle materials existing bristle tufts 24 are heated to different degrees in order to merge each of the bristles of a tuft to form a thickened attachment end. This can be implemented in various ways: The distance between the end of the bristle tufts 24 facing a heating device 30 and the heating device 30 is set differently depending on the bristle material and / or the heating device 30 is heated to different temperatures and / or different depending on the bristle material heaters 30, heated to different temperatures, tuned to the associated bristle material are used.
Beispielsweise werden die Borstenbüschel abhängig vom Borstenmaterial unterschiedlich weit aus dem Magazin 20 herausgedrückt. Diejenigen Borstenbüschel 24 aus leichter schmelzendem Material bleiben z.B. näher am Magazin 20 als die anderen, so dass die weiter herausgefahrenen Borstenbüschel 24 näher zur Heizeinrichtung 30 gelangen als die anderen und daher stärker erwärmt werden. For example, depending on the bristle material, the bristle tufts are pushed out of the magazine 20 at different distances. Those bristle tufts 24 of lighter melting material remain e.g. closer to the magazine 20 than the others, so that the more advanced bristle tufts 24 get closer to the heater 30 than the others and are therefore more heated.
Alternativ können die Borstenbüschel 24 auch nacheinander bearbeitet werden, indem die, unterschiedliche Borstenmaterialien aufweisenden Borstenbüschel 24 nacheinander mit ihrem Befestigungsende aus dem Magazin geschoben zu werden, um dann näher zur Heizeinrichtung 30 zu gelangen. Entweder die Heizeinrichtung 30 wird dann auf zwei geeignete, unterschiedliche Temperaturen aufgeheizt, oder unterschiedlich heiße Heizeinrichtungen 30 kommen für ihre jeweils zugeordneten Borstenbüschel zum Einsatz. Alternatively, the bristle tufts 24 can also be processed one after the other by the bristle tufts 24 having different bristle materials being successively pushed out of the magazine with their attachment end, in order then to come closer to the heating device 30. Either the heater 30 is then heated to two suitable, different temperatures, or different hot heaters 30 are used for their respective associated bristle tufts.
Das Herausschieben einzelner oder Gruppen von Borstenbüschel erfolgt z.B. mit einer geteilten Basisplatte 44 (siehe Figur 5), deren Teile unabhängig voneinander in Borstenlängsrichtung verfahrbar sind. The pushing out of individual or groups of bristle tufts takes place e.g. with a divided base plate 44 (see Figure 5), whose parts are independently movable in the longitudinal direction of the bristle.
Bei einer Bürste mit Nylon und mit PBT Borsten werden z.B. zuerst die Borsten aus Nylon erhitzt und anschließend die aus PBT. For a nylon brush and PBT bristles, e.g. First, the bristles of nylon heated and then the PBT.
Noch in der Schmelzstation 16 oder auf dem Weg zur nachfolgenden Verankerungsstation 18 oder in der Verankerungsstation 18 können optional die Verdickungen 32 aktiv gekühlt werden. Dies erfolgt beispielsweise durch einen über einen Ventilator herangeführten Kaltluftstrom 214 (siehe Figur 1d) oder dadurch, dass die Station 1d als Kältekammer ausgebildet ist, durch die hindurch das Magazin 20 mit den noch rückseitig weichen Verdickungen 32 hindurchgeführt wird. Durch die Kühlung der Verdickungen 32 kann die Taktzeit erhöht werden. Even in the melting station 16 or on the way to the subsequent anchoring station 18 or in the anchoring station 18, optionally, the thickenings 32 can be actively cooled. This takes place, for example, by means of a cold air stream 214 brought in via a fan (see FIG. 1d) or in that the station 1d is designed as a cold chamber through which the magazine 20 is passed with the still soft thickenings 32 on the back. By cooling the thickenings 32, the cycle time can be increased.
Das Magazin 20 transportiert die Borstenbüschel 24 weiter in die nachfolgende Verankerungsstation 18. Diese Verankerungsstation sorgt dafür, dass die Borstenbüschel 24 in den Verankerungsöffnungen 12 des Borstenträgers 10 ausschließlich ankerlos bleibend arretiert werden. The magazine 20 transports the bristle tufts 24 further into the subsequent anchoring station 18. This anchoring station ensures that the bristle tufts 24 are arrested in the anchoring openings 12 of the bristle carrier 10 exclusively in a permanent manner.
Die Verankerungsstation 18 umfasst zumindest eine Halterung 34 (vorzugsweise mehrere Halterungen 34), die an ihrer der Stirnseite 22 gegenüberliegenden Stirnseite 36 (siehe Figur 2) eine Ausnehmung 38 (bei mehreren aufzunehmenden Borstenträgern 10 mehrere Ausnehmungen) besitzt, welche komplementär zur entsprechenden Form des Borstenträgers 10 ausgebildet ist, sodass dieser flächig mit seiner Rückseite an der Halterung 34 aufliegt (siehe auch Figur 14). Die Halterung 34 selbst hat eine ebene Stirnseite 36, gegenüber welcher jedoch der Borstenträger 10 etwas vorsteht, wie Figur 2 zeigt, um in die zum Bereich der Vorderseite des Borstenträgers 10 komplementäre Vertiefung 200 im Magazin 20 hineinzuragen, wie dies beispielsweise in Figur 14 gezeigt ist. The anchoring station 18 comprises at least one holder 34 (preferably a plurality of holders 34) which has on its front side 22 opposite end face 36 (see FIG. 2) a recess 38 (with several bristle carriers 10 to be accommodated a plurality of recesses) which are complementary to the corresponding shape of the bristle carrier 10 is formed so that it rests flat with its back on the holder 34 (see also Figure 14). The holder 34 itself has a flat end face 36 opposite which, however, the bristle carrier 10 protrudes somewhat, as shown in FIG. 2, in order to project into the recess 200 complementary to the area of the front side of the bristle carrier 10 in the magazine 20, as shown for example in FIG ,
Das Magazin 20 ist beheizbar, beispielsweise entweder durch eine von außen zugeführte Plattenheizung, die in der Verankerungsstation 18 seitlich an das Magazin 20 herangefahren wird und dieses, da das Magazin 20 aus Metall besteht, schnell aufheizen kann. The magazine 20 is heated, for example, either by an externally supplied plate heating, which is moved laterally in the anchoring station 18 to the magazine 20 and this, since the magazine 20 is made of metal, can heat up quickly.
Alternativ hierzu ist im Magazin 20 eine Heizung, insbesondere eine elektrische Widerstandsheizung 39 ausgebildet, die in Figur 2 und in Figur 14 dargestellt ist. Die Heizwindungen sind symbolisch angedeutet, sie liegen nahe an der Stirnseite 22 bzw. bei einer Vertiefung 200 nahe des Bodens 202 der Vertiefung 200, der einen Teil der Stirnseite 22 darstellt. Alternatively, in the magazine 20, a heater, in particular an electrical resistance heater 39 is formed, which is shown in Figure 2 and in Figure 14. The Heizwindungen are symbolically indicated, they are close to the end face 22 and at a recess 200 near the bottom 202 of the recess 200, which is part of the end face 22.
Elektrische Anschlusskontakte 41 , beispielsweise Schleifkontakte an einer Seitenfläche des Magazins 20, ermöglichen es, beim Hereinfahren des Magazins 20 in die Verankerungsstation 18 das Magazin 20 elektrisch anzukoppeln, um die Heizung 39 zu aktivieren. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die Stirnseite 22 inklusive des Bodens 202 der Vertiefung 200 selbst eine elektrische Widerstandsheizschicht darstellt, sodass hier unmittelbar die Stirnseite geheizt ist. Electrical connection contacts 41, for example sliding contacts on a side surface of the magazine 20, make it possible to electrically couple the magazine 20 when the magazine 20 is driven into the anchoring station 18 in order to activate the heater 39. Of course it is also conceivable that the End face 22 including the bottom 202 of the recess 200 itself represents an electrical resistance heating, so that here the front side is heated directly.
Wenn das Magazin 20 feststehend ist, ist der elektrische Anschluss für die Heizung sehr einfach realisierbar, er kann permanent ausgebildet sein. Die Heizung 39 sorgt dafür, dass vorzugsweise die gesamte Stirnseite 22, die mit dem Borstenträger 10 in Kontakt kommt, beheizt wird, das heißt auch die Abschnitte zwischen den Verdickungen 32. If the magazine 20 is fixed, the electrical connection for the heater is very easy to implement, it can be permanently formed. The heater 39 ensures that preferably the entire end face 22, which comes into contact with the bristle carrier 10, is heated, that is to say also the sections between the thickenings 32.
Die Temperatur, auf die die Stirnseite 22 (im Bereich des Kontakts mit dem Borstenträger 10) dabei gebracht wird, liegt unterhalb der Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermaterials, vorzugsweise beider Materialien. Insbesondere liegt sie bei höchstens 85 % gerechnet in ° C der jeweiligen Schmelztemperatur dieser Materialien. Haben beispielsweise beide Materialien eine Schmelztemperatur von 100 °C, so liegt die Temperatur des endgültig aufgeheizten Magazins 20 an der Stirnseite 22 bei höchstens 85 °C. Figur 3 zeigt eine Schnittansicht durch die Verankerungsstation 18 in Figur 1 e, bevor das Magazin 20 und der Borstenträger 10 aufeinander zu gefahren werden. The temperature at which the end face 22 (in the region of the contact with the bristle carrier 10) is brought thereby, is below the melting temperature of the bristle and / or the bristle carrier material, preferably both materials. In particular, it is at most 85% calculated in ° C of the respective melting temperature of these materials. If, for example, both materials have a melting temperature of 100 ° C., then the temperature of the finally heated magazine 20 at the end face 22 is at most 85 ° C. FIG. 3 shows a sectional view through the anchoring station 18 in FIG. 1 e, before the magazine 20 and the bristle carrier 10 are moved toward one another.
Die Verdickung 32 hat eine solche Abmessung, gesehen in Längsrichtung A (auch Axialrichtung oder Zustellrichtung genannt), dass sie kleiner als der entsprechende Querschnitt der Verankerungsöffnung 12 ist, sodass sie, ohne an den innenseitigen Rand der Verankerungsöffnung 12, auch Innenseite 40 der die Verankerungsöffnung begrenzenden Wand genannt, anzustoßen oder die Innenseite 40 zu kontaktieren, in die Verankerungsöffnung 12 eingeschoben werden kann. Insbesondere hat die zylindrische Verankerungsöffnung 12 zu diesem Zeitpunkt lediglich ein Übermaß von maximal 0,2 mm, insbesondere maximal 0,15 mm gegenüber dem größten Querschnitt der Verdickung 32 (Befestigungsende). The thickening 32 has such a dimension, seen in the longitudinal direction A (also called axial direction or feed direction) that it is smaller than the corresponding cross-section of the anchoring opening 12, so that they, without the inside edge of the anchoring opening 12, also inside 40 of the anchoring opening called bounding wall, abut or contact the inside 40, can be inserted into the anchoring opening 12. In particular, the cylindrical anchoring opening 12 at this time only an oversize of at most 0.2 mm, in particular a maximum of 0.15 mm from the largest cross section of the thickening 32 (attachment end).
Das permanent, d.h. während des gesamten Betriebs auf die gewünschte Temperatur erhitzte Magazin 20 und/oder die Halterung 34 werden relativ zueinander aufeinander zu bewegt, im vorliegenden Fall wird nur die Halterung 34 mit dem Borstenträger 10 bewegt, sodass zuerst die Verdickung 32 in die Verankerungsöffnung 12 gelangt, bevor die Stirnseite 22 die ihr zugewandte ebene Stirn- und Vorderseite 42 des Borstenträgers 10 kontaktiert. Während der Zustellbewegung wird der Borstenträger 10 so gut wie überhaupt nicht erwärmt, solange der Borstenträger 10 nicht von dem Magazin 20 kontaktiert wird, da die Zustellbewegung sehr rasch erfolgt und keine Verweilzeit in der in Figur 3 dargestellten geöffneten Position der Verankerungsstation 18 vorhanden ist. Eine Basisplatte 44 (siehe Figur 3), auf welcher sämtliche Borstenbüschel 24 mit ihren vorderseitigen, stirnseitigen, freien Enden aufliegen und die eine Abstützung bildet, kann dazu dienen, die Borstenbüschel 24 an ihrem vorderen Ende zueinander auszurichten und gleichzeitig einen Abstand, falls dies gewünscht ist, zwischen der Verdickung 32 und der Stirnseite 22 zu schaffen. Die Basisplatte 44 dient als Abstützung für die einzelnen Borsten und für die Borstenbüschel 24. The magazine 20 and / or the holder 34 which are permanently heated, ie heated to the desired temperature during the entire operation, are moved relative to one another, in the present case only the holder 34 is moved with the bristle carrier 10, so that first the thickening 32 into the anchoring opening 12 passes before the end face 22 contacts the facing flat front and front side 42 of the bristle carrier 10. During the Infeed movement of the bristle carrier 10 is almost not heated at all, as long as the bristle carrier 10 is not contacted by the magazine 20, since the feed movement is very rapid and no residence time in the open position of the anchoring station 18 shown in Figure 3 is present. A base plate 44 (see FIG. 3) on which all bristle tufts 24 rest with their front end free ends and which forms a support may serve to align the bristle tufts 24 at their front end with one another, if desired is to create between the thickening 32 and the end face 22. The base plate 44 serves as a support for the individual bristles and for the bristle tufts 24.
In Figur 4 ist gezeigt, dass die Stirnseite 22 die Vorderseite 42 des Borstenträgers 10 kontaktiert und damit den Borstenträger 10 an der gesamten Kontaktfläche zwischen beiden Teilen aufheizt. Der Borstenträger 10 ist aus thermoplastischem Material, insbesondere aus den zuvor bereits erwähnten Kunststoffen, wie Polypropylen, ABS, PA, PBT, PET oder PC. FIG. 4 shows that the end face 22 contacts the front side 42 of the bristle carrier 10 and thus heats the bristle carrier 10 over the entire contact area between the two parts. The bristle carrier 10 is made of thermoplastic material, in particular of the plastics already mentioned above, such as polypropylene, ABS, PA, PBT, PET or PC.
Die Bewegung der Halterung 34 verharrt jedoch nicht in der Position des ersten Kontaktes, der in Figur 4 dargestellt ist, denn über die Halterung 34 und das Magazin 20 wird ein sehr hoher Druck auf den Borstenträger 10 aufgebracht. However, the movement of the holder 34 does not remain in the position of the first contact, which is shown in Figure 4, because on the holder 34 and the magazine 20, a very high pressure on the bristle carrier 10 is applied.
Beispielsweise wird mit dem Aufeinanderzufahren ein Druck von mindestens 200 bar, vorzugsweise mindestens 400 bar auf den Borstenträger 10 ausgeübt. Dieser Druck wird bereits ab dem ersten Kontakt von Borstenträger 10 und Magazin 20 aufgebracht und bleibt über die Einwirkzeit (Kontaktzeit) gleich. Dieser Druck wird bei gleichzeitiger Erwärmung des Borstenträgers 10 über eine Einwirkzeit von wenigstens 4 Sekunden, insbesondere wenigstens 5 Sekunden und maximal 15 Sekunden, insbesondere maximal 10 Sekunden aufrechterhalten. For example, a pressure of at least 200 bar, preferably at least 400 bar, is exerted on the bristle carrier 10 when driving on each other. This pressure is already applied from the first contact of bristle carrier 10 and magazine 20 and remains the same over the contact time (contact time). This pressure is maintained with simultaneous heating of the bristle carrier 10 over a contact time of at least 4 seconds, in particular at least 5 seconds and a maximum of 15 seconds, in particular a maximum of 10 seconds.
Die Einwirkzeit setzt sich zusammen aus einer Haltezeit und einem Zeitabschnitt (Kompressionszeit genannt) während der Zustellbewegung, der dann beginnt, wenn die Vorderseite 42 vom Magazin 20 und gleichzeitig die Rückseite des Borstenträgers 10 von der Halterung 34 kontaktiert wird. Die Kompressionszeit endet, wenn die maximal zusammengefahrene Position erreicht ist und der Abstand von Halterung und Werkzeugteil für die Haltezeit konstant gehalten wird. Die Haltezeit ist diejenige Zeit, in der die Zustellbewegung beendet ist, d.h. die Vorrichtung komplett geschlossen ist, und der Borstenträger 10 in der geschlossenen Kavität aufgenommen ist. Diese Haltezeit beträgt vorzugsweise wenigstens 1 Sekunde, vorzugsweise wenigstens 1 ,5 Sekunden und/oder maximal 3 Sekunden, insbesondere maximal 2,5 Sekunden. The contact time is composed of a holding time and a period of time (called compression time) during the feed movement, which starts when the front side 42 from the magazine 20 and at the same time Back of the bristle carrier 10 is contacted by the holder 34. The compression time ends when the maximum retracted position is reached and the distance between the holder and tool part for the holding time is kept constant. The holding time is the time in which the feed movement is completed, ie the device is completely closed, and the bristle carrier 10 is received in the closed cavity. This holding time is preferably at least 1 second, preferably at least 1.5 seconds and / or a maximum of 3 seconds, in particular a maximum of 2.5 seconds.
Während der Kompressionszeit wird der Abstand der Halterung zum Werkzeugteil extrem langsam und mit konstanter Geschwindigkeit reduziert. Beispielsweise wird eine Gesamtkompressionsstrecke von 0,3 mm in schnellstens 3 Sekunden zurückgelegt. During the compression time, the distance of the holder to the tool part is reduced extremely slowly and at a constant speed. For example, a total compression distance of 0.3 mm is covered in no more than 3 seconds.
Während der Einwirkzeit wird das Magazin 20 vorzugsweise weiterhin beheizt, wobei unter Umständen die große Masse des Magazins 20 es auch erlauben würde, nach der ersten Aufheizung auf die Betriebstemperatur die Zuheizung zu stoppen. Trotzdem würde während der Einwirkzeit weiterhin eine Erwärmung des Borstenträgers 10 stattfinden. During the exposure time, the magazine 20 is preferably still heated, and under certain circumstances, the large mass of the magazine 20 would also allow it to stop the heating after the first heating to the operating temperature. Nevertheless, a heating of the bristle carrier 10 would continue to take place during the contact time.
Die Vorrichtung wird insbesondere auf Block gefahren, d.h., die Halterung 34 kontaktiert außerhalb der durch die Ausnehmung 38 und die Vertiefung 200 gebildeten Kavität mit einer Stirnseite 36 (siehe Figur 14) den Abschnitt der Stirnseite 22 außerhalb der Vertiefung 200. In diesem Kontaktbereich ist kein Spalt vorgesehen, in den von der Kavität aus Material eindringen könnte, vielmehr wird die Kavität durch einen ringförmig umlaufenden Kontaktbereich abgedichtet. The device is driven in particular to block, ie, the holder 34 contacted outside the cavity formed by the recess 38 and the recess 200 with an end face 36 (see Figure 14) the portion of the end face 22 outside the recess 200. In this contact area is no Gap provided, could penetrate into the cavity of material, but the cavity is sealed by a circular peripheral contact area.
Im Übrigen ist vorzugsweise generell, nicht nur auf die gezeigte Ausführungsform begrenzt, keine Heizung im Kontaktbereich zwischen Halterung 34 und Magazin 20 vorhanden, so dass die Heizung nur im Bereich des Kontaktes zwischen Vorderseite 42 und Magazin 20 vorhanden ist und wirkt. Incidentally, generally not limited to the embodiment shown, no heating in the contact area between the holder 34 and magazine 20 is present, so that the heater is present only in the region of contact between the front 42 and magazine 20 and acts.
Die Trennebene zwischen Halterung 34 und Werkzeugteil (hier Magazin 20), die durch die Stirnseite 36 definiert wird, liegt vorzugsweise näher an der Vorderseite 42 als der Rückseite des Borstenträgers 10. Genau gesagt liegt die Trennebene knapp oder unmittelbar angrenzend an einen gerundeten Übergang zwischen der die Vorderseite 42 und die Rückseite verbindenden Seitenfläche 212. The parting plane between the holder 34 and the tool part (here magazine 20) defined by the end face 36 is preferably closer to the front side 42 than the back side of the bristle carrier 10. Specifically, the parting plane is just or immediately adjacent to a rounded transition between the side surface 212 connecting the front 42 and the back.
Es ist vorteilhaft, wenn die Abstützung in Form der Basisplatte 44 zumindest während der letzten Phase des Aufbringens der Druckkraft, also am Ende der Einwirkzeit entfernt wird und nicht mehr die Borsten kontaktiert. Dies verbessert die Ausrichtgenauigkeit der Borsten sowohl zueinander als auch relativ zum Borstenträger 10. Bevorzugt wird jedoch die Basisplatte 44 bereits vor Beginn der Haltezeit oder sogar noch vor der Einwirkzeit entfernt, wie dies in den Figuren 3-5 symbolisch mit dem Pfeil Y dargestellt ist. Beispielsweise wird die Basisplatte 44 lediglich in der Station c) und gegebenenfalls d) gemäß Figur 1 eingesetzt. It is advantageous if the support in the form of the base plate 44 is removed at least during the last phase of application of the compressive force, ie at the end of the contact time and no longer contacts the bristles. This improves the alignment accuracy of the bristles both relative to each other and relative to the bristle carrier 10. Preferably, however, the base plate 44 is already removed before the start of the holding time or even before the exposure time, as shown symbolically in the figures 3-5 with the arrow Y. For example, the base plate 44 is used only in the station c) and optionally d) according to FIG.
Um jedoch die axiale Lage der Borstenbüschel und der einzelnen Borsten auch während der gesamten Einwirkzeit festlegen zu können, sind der Querschnitt der Aufnahmeöffnung 26 und der Querschnitt des darin eingeschobenen Borstenbüschels 24 so aufeinander abgestimmt, dass das Borstenbüschel 24 in der Aufnahmeöffnung 26 geklemmt und damit axial sicher positioniert ist. Durch das Eigengewicht oder auch durch die Trägheit während der Bewegung innerhalb der Stationen und von Station zu Station wird das Borstenbüschel 24 nicht verschoben. However, in order to determine the axial position of the bristle tufts and the individual bristles during the entire contact time, the cross-section of the receiving opening 26 and the cross section of the bristle tufts 24 inserted therein are coordinated so that the bristle tufts 24 are clamped in the receiving opening 26 and thus axially is safely positioned. Due to its own weight or inertia during the movement within the stations and from station to station, the bristle tufts 24 are not displaced.
In dem genannten Beispiel wird die gesamte ebene Stirnseite, zumindest wo Kontakt mit dem Magazin 20 an der Vorderseite 42 des Borstenträgers 10 vorhanden ist, aufgeheizt. Wenn das Magazin 20 eine Vertiefung 200 hat, reicht es und ist es vorteilhaft, wenn nur im Bereich des Bodens 202 der Vertiefung 200 die Heizung angebracht ist. Nachdem das Magazin 20 jedoch üblicherweise aus Stahl ist, wird das gesamte Magazin 20 erwärmt. Bei den Temperaturen, die jedoch eingestellt werden, geht es darum, die Vorderseite 42 des Borstenträgers 10 auf die gewünschte Temperatur zu bringen. In the example mentioned, the entire flat front side, at least where contact with the magazine 20 is present on the front side 42 of the bristle carrier 10, is heated. If the magazine 20 has a recess 200, it is sufficient and it is advantageous if only in the region of the bottom 202 of the recess 200, the heater is mounted. However, after the magazine 20 is usually made of steel, the entire magazine 20 is heated. The temperatures that are set, however, is to bring the front side 42 of the bristle carrier 10 to the desired temperature.
Die Temperatur, auf die der Borstenträger im Bereich der Vorderseite 42 während der Einwirkzeit aufgeheizt wird, liegt unterhalb der Schmelztemperatur des Borsten- und/oder Borstenträgermaterials, insbesondere bei oder niedriger als 85 % der jeweiligen Schmelztemperatur, gerechnet in ° C. Damit entspricht diese Temperatur der zuvor genannten maximalen Betriebstemperatur des Magazins 20 im Bereich der Stirnseite 22 bzw. des Bodens 202. Alternativ hierzu kann zumindest der Rand 50 der Verankerungsöffnung 12 im Bereich der Vorderseite 42 aufgeheizt werden, der den Bereich der Wand der Verankerungsöffnung 12 bildet, der an der Mündung zur Vorderseite 42 angrenzt. The temperature to which the bristle carrier is heated in the region of the front side 42 during the exposure time is below the melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material, in particular at or lower than 85% of the respective melting temperature, calculated in ° C. This corresponds to this temperature the aforementioned maximum operating temperature of the magazine 20 in the region of the end face 22 and the bottom 202th Alternatively, at least the edge 50 of the anchoring opening 12 in the region of the front side 42 can be heated, which forms the region of the wall of the anchoring opening 12 which adjoins the front 42 at the mouth.
Die Temperatur, auf die der Borstenträger 10 zumindest im Bereich des Randes 50, vorzugsweise im gesamten Kontaktbereich mit dem Magazin gebracht wird, sollte nicht nur unter oder deutlich unter der Schmelztemperatur der Materialien liegen, sondern in einem Bereich der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials. Mit extrem hohem Druck, der z.B. über 600 bar liegt, wäre es möglich, den Borstenträger 10 im Bereich der Vorderseite 42, zumindest im Bereich des Randes 50, nur auf eine Temperatur zu erwärmen, die über einer Grenztemperatur liegt, welche 60 % in ° C, insbesondere 80 % in ° C der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials beträgt, wenn das Borstenträgermaterial eine Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° K hat. Bevorzugt liegt diese Grenztemperatur jedoch bei oder minimal über der Glasübergangstemperatur. Bei einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von kleiner 300° K liegt die Aufheiztemperatur maximal 50 % über der Glasübergangstemperatur in ° K gerechnet. The temperature to which the bristle carrier 10 is brought at least in the region of the edge 50, preferably in the entire contact area with the magazine should not only be below or significantly below the melting temperature of the materials, but in a range of glass transition temperature of the bristle carrier material. With extremely high pressure, e.g. Above 600 bar, it would be possible to heat the bristle carrier 10 in the region of the front side 42, at least in the region of the edge 50, only to a temperature which is above a limit temperature, which 60% in ° C, especially 80% in ° C is the glass transition temperature of the bristle carrier material, if the bristle carrier material has a glass transition temperature greater than or equal to 300 ° K. However, this limit temperature is preferably at or minimally above the glass transition temperature. For a bristle carrier material with a glass transition temperature of less than 300 ° K, the heating temperature is not more than 50% above the glass transition temperature in ° K calculated.
Eine weitere Variante sieht vor, dass die Aufheizung zumindest des Randes 50 der Vorderseite 42, insbesondere der gesamten Kontaktfläche des Borstenträgers 10 im Bereich der Vorderseite 42 auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die zumindest 30 °C über der Umgebungstemperatur liegt, insbesondere bevor die Innenseite 40 im Inneren der Verankerungsöffnung 12 über die Umgebungstemperatur durch das Magazin 20 aufgeheizt wird. Another variant provides that the heating of at least the edge 50 of the front side 42, in particular the entire contact surface of the bristle carrier 10 in the region of the front side 42 is heated to a temperature which is at least 30 ° C above the ambient temperature, in particular before the inside 40th inside the anchoring opening 12 is heated above the ambient temperature by the magazine 20.
Wie in den Figuren zu sehen ist, hat das Magazin 20 keinerlei Fortsätze oder dergleichen, mit denen es in die Verankerungsöffnung 12 hineinragen würde, da es eine ebene Stirnseite 22 bzw. einen ebenen Boden 202 im Bereich der Vorderseite 42 besitzt. As can be seen in the figures, the magazine 20 has no projections or the like, with which it would protrude into the anchoring opening 12, since it has a flat end face 22 and a flat bottom 202 in the region of the front 42.
Beim Aufbringen von Druck und Temperatur das Borstenträgermaterial wird der Borstenträger 10 im Bereich der Vorderseite 42 optional sogar ganzflächig verformt. Das Material möchte ausweichen und wandert damit in die Verankerungsöffnungen 12 im Bereich der Mündung und schnürt diese ein. Durch das Aufbringen von Wärme und Druck kann optional die gesamte Dicke D und damit die Maximaldicke des Borstenträgers 10 im Bereich der Mündung der Verankerungsöffnung 12 zur Vorderseite 42 bleibend reduziert werden. Es entsteht eine Art Wulst oder Einschnürung, die das verdickte Befestigungsende in Auszugsrichtung hintergreift und damit das Borstenbüschel 24 sichert. When applying pressure and temperature to the bristle carrier material, the bristle carrier 10 is optionally even deformed over the whole area in the region of the front side 42. The material wants to dodge and thus migrates into the anchoring openings 12 in the region of the mouth and constricts them. By applying heat and pressure, optionally the entire thickness D and thus the maximum thickness of the bristle carrier 10 in the region of the mouth of the anchoring opening 12 to the front side 42 can be reduced in a lasting manner. The result is a kind of bead or constriction, which engages behind the thickened attachment end in the extension direction and thus secures the bristle tufts 24.
Eine Adhäsion zwischen dem verdickten Befestigungsende und der Wand der Verankerungsöffnung 12 entsteht nicht. Adhesion between the thickened attachment end and the wall of the anchoring opening 12 does not occur.
Die Umformung des Randes muss nicht extrem sein. Es hat sich herausgestellt, dass es beispielsweise bei Zahnbürsten ausreichend ist, den Querschnitt der Verankerungsöffnung 12 mit der ursprünglichen Breite oder dem ursprünglichen Durchmesser D3 im Bereich des Randes 218 (siehe Figur 5A) nur soweit auf eine Breite oder einen Innendurchmesser D1 zu verkleinern, dass die Differenz der Breite oder des Durchmessers D2 der dicksten Stelle der Verdickung 32 (bezogen auf die jeweilige Querschnittsebene) zur Breite oder zum Durchmesser D1 im Bereich des Randes 218 nur etwa 0,1-0,5 mm beträgt. The reshaping of the edge does not have to be extreme. It has been found that with toothbrushes, for example, it is sufficient to reduce the cross-section of the anchoring opening 12 with the original width or the original diameter D3 in the region of the edge 218 (see FIG. 5A) only to a width or an inner diameter D1 the difference between the width or the diameter D2 of the thickest point of the thickening 32 (relative to the respective cross-sectional plane) to the width or the diameter D1 in the region of the edge 218 is only about 0.1-0.5 mm.
Es ist vorteilhaft, wenn die Verdickung 32 ein Untermaß gegenüber der noch unverformten Verankerungsöffnung 12 beim Einschieben hat (d.h. D2 ist kleiner D3). It is advantageous if the thickening 32 has a lower dimension than the still undeformed anchoring opening 12 during insertion (i.e., D2 is smaller than D3).
Dies ist jedoch nicht obligatorisch. Es kann beispielsweise sein, dass ein minimaler seitlicher Versatz der Verdickung 32 zur Verankerungsöffnung 12 vorhanden ist, obwohl die Verdickung 32 ein Untermaß besitzt und ein umlaufender Spalt zwischen der Verdickung an der dicksten Stelle und der Innenseite der Verankerungsöffnung 12 vorhanden sein sollte. Aufgrund des Versatzes kann die Verdickung beim Einschieben in die Verankerungsöffnung 12 an einer Seite mit der Wand der Verankerungsöffnung in Kontakt treten. Es kann in diesem Zusammenhang sinnvoll sein, dass das Material der Verdickung noch nicht bis ganz innen erstarrt ist, wenn die Verdickung 32 in die Verankerungsöffnung eingeschoben wird. Bildet die Verdickung beispielsweise an der Außenseite eine noch relativ dünne, erkaltete Haut und ist innen noch sehr weich, wird die Haut samt des Inneren der Verdickung einfach nach innen ausgelenkt, ohne dass die Verdickung selbst Schaden nimmt. Sie ist nach wie vor geeignet, von dem verformten Rand umfangsmäßig geschlossen hintergriffen zu werden. Durch diese Idee, die Verdickung 32 in noch nicht ganz erstarrtem Zustand in die Verankerungsöffnung 12 einzuschieben ist es auch möglich, generell eine Verdickung 32 zu verwenden, die mit einem Übermaß gegenüber dem Querschnitt der Verankerungsöffnung 12 ausgebildet ist, d.h. D2 größergleich D3. In Figur 5A ist der durch die Verankerungsöffnung 12 gebildete und durch den verengten Rand 218 nach außen abgegrenzte Raum zur Unterbringung der Verdickung 32 übertrieben dargestellt, ebenso wie die Verdickung 32 im Verhältnis zum Durchmesser D1 übertrieben dargestellt ist. However, this is not mandatory. It may be, for example, that there is a minimum lateral offset of the thickening 32 to the anchoring opening 12, although the thickening 32 has an undersize and a circumferential gap between the thickening at the thickest point and the inside of the anchoring opening 12 should be present. Due to the offset, the thickening on insertion into the anchoring opening 12 on one side can come into contact with the wall of the anchoring opening. It may be useful in this context that the material of the thickening is not solidified to the very inside when the thickening 32 is inserted into the anchoring opening. Forms the thickening, for example, on the outside of a still relatively thin, cold skin and is still very soft inside, the skin and the interior of the thickening is simply deflected inward, without the thickening itself being damaged. It is still suitable to be circumferentially closed behind the deformed edge. By this idea, the thickening 32 in not yet solidified state in the anchoring opening 12, it is also possible to generally use a thickening 32, which is formed with an excess relative to the cross section of the anchoring opening 12, ie D2 the same size D3. In Fig. 5A, the space formed by the anchoring opening 12 and defined outwardly by the constricted edge 218 for accommodating the thickening 32 is exaggerated, just as the thickening 32 is exaggerated relative to the diameter D1.
Tatsache ist jedoch, dass nicht die gesamte Wand, die die Verankerungsöffnung 12 bildet, an der Verdickung 32 bzw. an den außen liegenden Borsten, die von der Verdickung 32 ausgehen, anliegt. Vielmehr wird die Wand nur im Bereich des Randes 218 und in einem unmittelbar daran angrenzenden, sich nach außen in Richtung zum Boden 208 erweiternden Abschnitts 220 umgeformt und liegt nur in diesen Bereichen an den Borsten bzw. der Verdickung 32 an und übt einen Druck auf diese aus. The fact is, however, that not the entire wall forming the anchoring opening 12 rests on the thickening 32 or on the outer bristles emanating from the thickening 32. Rather, the wall is deformed only in the region of the edge 218 and in a directly adjacent thereto, widening outwardly toward the bottom 208 section 220 and is only in these areas of the bristles or the thickening 32 and exerts a pressure on them out.
Die Verdickung sollte aber den Boden 208 kontaktieren, um die axiale Lage des Borstenbüschels genau festzulegen. However, the thickening should contact the ground 208 to precisely define the axial position of the bristle tufts.
Im übrigen Bereich, beispielsweise zwischen Boden 208 und Verdickung 32 oder im Bereich des Umfangs der Wandung angrenzend an den Boden 208, gibt es einen oder mehrere Luftspalte 222 zwischen der Wand und der Außenseite der Verdickung 32, sodass diese in diesem Bereich nicht komprimiert, verklemmt und/oder verformt wird. In the remaining area, for example between bottom 208 and thickening 32 or in the region of the circumference of the wall adjacent to the floor 208, there are one or more air gaps 222 between the wall and the outside of the thickening 32, so that they are not compressed in this area, jammed and / or deformed.
Im Bereich des Randes 218 erfolgt eine Verdichtung des Borstenbüschels 24 gegenüber ihrem Zustand im Magazin 20 durch das Verengen und Einschnüren des Randes 218 um mindestens 3 %, insbesondere mindestens 5 %. Hierbei wird die Querschnittsfläche der Aufnahmeöffnung im Magazin mit der Querschnittsfläche des Randes 218 an seiner engsten Stelle verglichen. In the region of the edge 218, the bristle tufts 24 are densified with respect to their condition in the magazine 20 by the narrowing and constriction of the edge 218 by at least 3%, in particular at least 5%. Here, the cross-sectional area of the receiving opening in the magazine is compared with the cross-sectional area of the edge 218 at its narrowest point.
Sämtliche Verankerungsöffnungen 12 werden durch die dargestellte Vorrichtung und das entsprechende Verfahren gleichzeitig geschlossen und damit gleichzeitig alle Borstenbüschel 24 im Borstenträger 10 verankert. Wie ferner in Figuren 4 und 5A zu sehen ist, wird nicht die gesamte Verankerungsöffnung umgeformt, sondern nur bis zu einer gewissen Tiefe t, die maximal 85 %, insbesondere 70 % der Gesamttiefe T der Verankerungsöffnung 12 entspricht und/oder die eine axiale Erstreckung von 0,5-1 ,3 mm, insbesondere 0,6-1 ,0 mm aufweist. All anchoring openings 12 are simultaneously closed by the illustrated device and the corresponding method and thus anchored all bristle tufts 24 in the bristle carrier 10 at the same time. As further seen in Figures 4 and 5A, not the entire anchoring opening is formed, but only up to a certain depth t, which corresponds to a maximum of 85%, in particular 70% of the total depth T of the anchoring opening 12 and / or an axial extent of 0.5-1, 3 mm, in particular 0.6-1, 0 mm.
Die Verdickung 32 selbst wird vorzugsweise nur in axialer Richtung über maximal 50 % ihrer axialen Gesamtlänge in der Verankerungsöffnung geklemmt. Der Rest der Klemmung erfolgt im Bereich der von der Verdickung 32 ausgehenden Borsten. Die Wand der Verankerungsöffnung 12 wird über eine Tiefe Z (siehe Figur 5A) von wenigstens 0,8 mm, beginnend vom Boden 208 nicht verformt und/oder klemmt die Verdickung 32 und auch die Borsten in diesem Bereich nicht. The thickening 32 itself is preferably clamped only in the axial direction over a maximum of 50% of its total axial length in the anchoring opening. The rest of the clamping takes place in the region of the bristles emanating from the thickening 32. The wall of the anchoring opening 12 is not deformed over a depth Z (see Figure 5A) of at least 0.8 mm, starting from the bottom 208 and / or does not pinch the thickening 32 and the bristles in this area.
Die Tiefe T der Verankerungsöffnung nach der Herstellung der Bürste beträgt maximal 4 mm, insbesondere maximal 2,7 mm. Sämtliche Verankerungsöffnungen 12 sind Sacklöcher, sodass der Borstenträger 10 rückseitig nicht abgedeckt werden muss, da keine Teile der Borstenbüschel sichtbar sind oder auf dieser Seite vorstehen. The depth T of the anchoring opening after the production of the brush is a maximum of 4 mm, in particular a maximum of 2.7 mm. All anchoring openings 12 are blind holes, so that the bristle carrier 10 does not have to be covered on the back, since no parts of the bristle tufts are visible or protrude on this side.
Die so geschaffene Verankerung ist die einzige Verankerung für die Borstenträger, es ist kein Metallanker oder Metalldraht notwendig. Zu betonen ist generell, dies bezieht sich nicht nur auf die dargestellten Ausführungsformen, dass der Borstenträger 10 nicht nahe an seine Schmelztemperatur gebracht werden sollte, sondern von dieser deutlich entfernt nahe an die Glasübergangstemperatur. Insbesondere sollte die Aufheiztemperatur und damit auch die Temperatur an dem Magazin 20 im Bereich der Stirnseite 22 und dem Borstenträger 10 stirnseitig nicht höher als 15 % über der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials und/oder des Borstenmaterials liegen. The anchoring thus created is the only anchorage for the bristle carrier, no metal anchor or metal wire is necessary. It should be emphasized in general that this does not only refer to the illustrated embodiments, that the bristle carrier 10 should not be brought close to its melting temperature, but from this clearly removed close to the glass transition temperature. In particular, the heating temperature and thus also the temperature at the magazine 20 in the region of the end face 22 and the bristle carrier 10 should not be more than 15% higher than the glass transition temperature of the bristle carrier material and / or the bristle material.
Bei Verwendung von PET wird gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung die Vorderseite 42 beim Umformen auf eine Temperatur von 75-95 °C, insbesondere 80-90 °C erwärmt, bei PP auf eine Temperatur von 105-125 °C, insbesondere 1 10-120 °C. Das PP wird insbesondere so ausgewählt, dass es einen Melt-Flow-Index (MFI) von 6-35, vorzugsweise 10-15 im Ausgangszustand besitzt. When PET is used, according to a preferred variant of the invention, the front side 42 is heated during forming to a temperature of 75-95 ° C., in particular 80-90 ° C., with PP to a temperature of 105-125 ° C., in particular 1 × 10. 120 ° C. The PP is chosen in particular so that it has a melt flow index (MFI) of 6-35, preferably 10-15 in the initial state.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Stirnseite 22 und damit der Borstenträger 10 auf eine Temperatur von maximal 140 °C, insbesondere maximal 130 °C aufgeheizt werden, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1 15 °C aufgeheizt werden. Als Materialien werden hierbei insbesondere Polypropylen, PET, ABS, Copolyester und SAN für den Borstenträger verwendet. An embodiment of the invention provides that the end face 22 and thus the bristle carrier 10 are heated to a maximum temperature of 140 ° C, in particular a maximum of 130 ° C, preferably in the range of 100 to 1 15 ° C heated. As materials in particular polypropylene, PET, ABS, copolyester and SAN are used for the bristle carrier here.
Die Rückseite 206 des Borstenträgers 10 und der von der Rückseite 206 ausgehende Bereich bis zumindest zum Boden 208 der Verankerungsöffnungen 12 (vorzugsweise sogar noch weiter in Richtung zur Vorderseite 42) sollten nicht verformt werden. Um die Temperatur Grenze, ab der eine Verformung aufgrund des aufgebrachten Drucks stattfinden würde, möglichst nahe zur Vorderseite 42 des Borstenträgers 10 zu verschieben, kann die Halterung 34 mit einer aktiven Kühlung versehen sein. In den Figuren 3 und 14 ist diese Kühlung durch Kühlkanäle 210 symbolisiert, durch die Kühlflüssigkeit strömt. Die Kühlkanäle 210 sind an einen Kühlwasserkreislauf angeschlossen, der kaltes Wasser vorzugsweise von unter 20°, insbesondere sogar von unter 10 °C, durch die Halterung 34 pumpt. Die Rückseite 206 wird somit während des Aufbringens der Druckkraft maximal 25 °C warm. Auch die die Vorderseite 42 und die Rückseite 206 verbindende Seitenfläche 212 (siehe Figur 14) des Borstenträgers 10 kann in der Halterung 34 ausreichend gekühlt werden, um nicht verformt zu werden und unterhalb der entsprechenden Temperatur zu bleiben, ab der eine Verformung und Deformation stattfinden würde. Nach der vorgegebenen Einwirkzeit werden Halterung 34 und Magazin 20 wieder auseinandergefahren, sodass die Borstenbüschel 24 aus ihren Aufnahmeöffnungen 26 herausgezogen werden. Eine Nachbearbeitung in Form einer anderen Formgebung für den Borstenträger 10 ist nicht erforderlich. The rear side 206 of the bristle carrier 10 and the area extending from the rear side 206 to at least the bottom 208 of the anchoring openings 12 (preferably even further towards the front side 42) should not be deformed. In order to shift the temperature limit from which a deformation would take place due to the applied pressure as close as possible to the front side 42 of the bristle carrier 10, the holder 34 may be provided with an active cooling. In FIGS. 3 and 14, this cooling is symbolized by cooling channels 210 through which cooling liquid flows. The cooling channels 210 are connected to a cooling water circuit which pumps cold water, preferably of less than 20 °, in particular even less than 10 ° C., through the holder 34. The rear side 206 thus becomes a maximum of 25 ° C during the application of the compressive force. The side surface 212 (see FIG. 14) of the bristle carrier 10 connecting the front side 42 and the back side 206 can also be sufficiently cooled in the holder 34 so that it does not become deformed and remains below the corresponding temperature beyond which deformation and deformation would take place , After the predetermined exposure time, the holder 34 and the magazine 20 are moved apart again so that the bristle tufts 24 are pulled out of their receiving openings 26. A post-processing in the form of a different shape for the bristle carrier 10 is not required.
Das Auseinanderfahren erfolgt aber vorzugsweise nicht in einem Stück, sondern es wird eine Ruhephase im Prozess des Auseinanderfahrens eingebaut. Hierzu werden Werkzeugteil, das heißt Magazin 20, und Halterung 34 minimal voneinander entfernt, sodass sich zwischen der Vorderseite 42 und der Oberseite des Werkzeugteils, das heißt des Magazins 20, ein kleiner Lüftungsspalt 228 (siehe Figur 5A) von größer gleich 0,5 mm ergibt. Wenn dieser vorgegebene Lüftungsspalt 228 in seiner Höhe erreicht ist, bleibt der Abstand für die Ruhephase, die wenigstens 1 Sekunde, insbesondere wenigstens 1 ,5 Sekunden beträgt, vorzugsweise konstant. The moving apart is preferably not in one piece, but it is built a rest phase in the process of moving apart. For this purpose, tool part, ie magazine 20, and holder 34 are minimally removed from each other, so that between the front 42 and the top of the tool part, that is, the magazine 20, a small ventilation gap 228 (see Figure 5A) of greater than or equal to 0.5 mm results. When this predetermined ventilation gap 228 is reached in its height, the distance for the resting phase, which is at least 1 second, in particular at least 1.5 seconds, preferably remains constant.
Optional kann in dieser Ruhephase auch Kühlluft zur Vorderseite des Borstenträgers 10 über den Lüftungsspalt 228 eingeblasen werden, um die Vorderseite zu kühlen. Optionally, in this quiescent phase cooling air can also be blown in to the front side of the bristle carrier 10 via the ventilation gap 228 in order to cool the front side.
Während dieser Ruhephase bleiben aber die Borsten in der Aufnahmeöffnung 26, wie dies Figur 5A zeigt. In der Ruhephase stabilisiert sich der umgeformte Bereich der Verankerungsöffnung, sodass die Borsten eines Büschels parallel zueinander und gleichmäßig gerichtet verlaufen. During this resting phase, however, the bristles remain in the receiving opening 26, as shown in FIG. 5A. In the resting phase, the deformed area of the anchoring opening stabilizes, so that the bristles of a tuft parallel to each other and evenly directed.
Nach der Ruhephase wird die Vorrichtung auseinander gefahren, sodass der fertige Borstenträger entnommen werden kann. Um die entsprechenden Bewegungen und Temperaturen exakt zu steuern, hat die Vorrichtung eine Steuerung 51 , über die nicht nur die Heiztemperatur, sondern auch der aufgebrachte Druck sowie die Bewegungsabläufe gesteuert werden. Auch die Heizung 30 kann über dieselbe Steuerung 51 angesteuert werden. After the resting phase, the device is moved apart so that the finished bristle carrier can be removed. In order to precisely control the corresponding movements and temperatures, the device has a controller 51, by means of which not only the heating temperature but also the pressure applied and the movements are controlled. The heater 30 can be controlled via the same controller 51.
Ist das Borstenträgermaterial ein Material wie bestimmte Polypropylenarten, bei denen die Glasübergangstemperatur nicht über der Umgebungstemperatur liegt, so kann ein Aufheizung des Borstenträgers entfallen, was jedoch nicht zwingend der Fall sein muss. Auch hier kann noch eine minimale Aufheizung knapp über der Glasübergangstemperatur vorteilhaft sein, jedoch auch wieder deutlich unterhalb der Schmelztemperatur. Wenn bei solchen Borstenträgermaterialien nicht aufgeheizt werden muss oder wird, so werden die Verankerungsöffnungen 12 ausschließlich durch Aufbringen des zuvor erwähnten Drucks über die zuvor erwähnte Einwirkzeit geschlossen. Dabei ist es möglich, Magazine 20 ohne Heizung zu verwenden oder dieselben Magazine mit Heizung, wobei die Heizung einfach nicht aktiviert ist. Unabhängig vom Borstenträgermaterial gilt: Bei der Zustellbewegung vomIf the bristle carrier material is a material such as certain types of polypropylene in which the glass transition temperature is not above the ambient temperature, heating of the bristle carrier may be dispensed with, but this need not necessarily be the case. Here, too, a minimum heating may be advantageous just above the glass transition temperature, but again well below the melting temperature. If there is no need to heat such bristle carrier materials, the anchoring openings 12 are closed exclusively by applying the aforementioned pressure over the aforementioned exposure time. It is possible to use magazines 20 without heating or the same magazines with heating, the heater is simply not activated. Regardless of the bristle carrier material applies: During the delivery movement of
Magazin 20 relativ zur Halterung 34 und damit zum Borstenträger 10 (die Relativbewegung der Teile heißt, eines oder beides dieser Teile kann in Richtung zum anderen Teil verfahren werden) kann eine druck- und zeitgesteuerte Zustellbewegung und/oder eine druck- und weggesteuerte Zustellbewegung vorteilhaft sein. Magazine 20 relative to the holder 34 and thus the bristle carrier 10 (the relative movement of the parts is called, one or both of these parts can in the direction moved to the other part) can be a pressure and time-controlled feed movement and / or a pressure and path-controlled feed movement advantageous.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn in einer ersten Phase der Zustellbewegung der Rand 50 oder die gesamte Vorderseite 42 auf eine Temperatur erwärmt wird, die über einer Grenztemperatur liegt. Diese Grenztemperatur liegt 60 %, insbesondere 80 % unter der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials, in ° C bestimmt, wenn das Borstenträgermaterial eine Glasübergangstemperatur von über 300° K besitzt. Vorzugsweise liegt die Grenztemperatur jedoch bei einer Glasübergangstemperatur, allenfalls bis 20 % über der Glasübergangstemperatur in ° C. In einer anschließenden zweiten Phase der Zustellbewegung wird dann der Rand 50 verformt und der Rand 50 gegen die Borsten gedrückt. In particular, it is advantageous if, in a first phase of the feed movement, the edge 50 or the entire front side 42 is heated to a temperature which is above a limit temperature. This limit temperature is 60%, in particular 80% below the glass transition temperature of the bristle carrier material, determined in ° C when the bristle carrier material has a glass transition temperature of about 300 ° K. However, the limit temperature is preferably at a glass transition temperature, at most up to 20% above the glass transition temperature in ° C. In a subsequent second phase of the feed movement, the edge 50 is then deformed and the edge 50 is pressed against the bristles.
Alternativ hierzu erfolgt die Zustellbewegung mit einer konstanten, geringen Geschwindigkeit, wenn der Borstenträger vorder- und rückseitig kontaktiert und damit axial komprimiert wird, und das Magazin 20 und die Halterung 34 werden auf Block aufeinander gefahren. Alternatively, the feed movement takes place at a constant, low speed, when the bristle carrier front and back contacted and thus axially compressed, and the magazine 20 and the holder 34 are driven on each block.
Auch bei der in der Figur 5 dargestellten Ausführungsform drückt im geschlossenen Zustand das Material im Bereich des Randes 50 gegen die Borsten, sodass kein Spalt zwischen Borsten und Rand 50 vorhanden ist. Even in the embodiment illustrated in FIG. 5, in the closed state, the material presses against the bristles in the region of the edge 50, so that there is no gap between bristles and edge 50.
Die Bestückung des Magazins 20 kann entweder, wie in Figur 1 a direkt über einen Borstenvereinzelner erfolgen, oder über eine andere Variante, die in Figur 6 dargestellt ist. Hier wird zuerst eine Kassette 60 mit zahlreichen Aufnahmeöffnungen mit Borstenbüscheln befüllt. Über diese Kassette können die vereinzelten Borstenbüschel dann auch gelagert werden, bis sie schließlich beispielsweise über bewegbare Stifte 62 in das Magazin 20 direkt eingedrückt werden. The loading of the magazine 20 can either be carried out directly via a bristle separator, as in FIG. 1 a, or via another variant, which is shown in FIG. Here, first a cassette 60 is filled with numerous receiving openings with bristle tufts. About this cassette, the isolated bristle tufts can then be stored until they are finally pressed, for example, via movable pins 62 in the magazine 20 directly.
Alternativ kann zwischen der Kassette 60 und dem Magazin 20 auch eine Umlenkplatte 64 vorhanden sein, die schräge Transportöffnungen 66 für durch sie hindurch bewegte Borstenbüschel 24 besitzt. Auch ist es möglich, über zusammenlaufende Transportöffnungen 66, wie in Figur 6 links dargestellt, mehrere Borstenbüschel 24 zu einem größeren Borstenbüschel zu vereinigen, wenn beispielsweise die Bürste verschieden dicke Borstenbüschel enthalten soll. Ferner kann natürlich auch das Magazin schräg verlaufende Aufnahmeöffnungen 26 besitzen, denn es gibt Bürsten, bei denen die Borstenbüschel nicht senkrecht zur Vorderseite 42 und damit zylindrisch verlaufen, sondern schräg zu ihr angeordnet sind. Auch hier jedoch ist die Verankerung so wie in den Figuren dargestellt. Alternativ können dabei natürlich auch die Verankerungsöffnungen 12 für solche schräg gerichteten Borstenbüschel 24 leicht schräg ausgeführt sein oder konisch oder konisch nur im Bereich der auf sie zugeneigten Seite des Borstenbüschels 24, wie dies in Figur 7 dargestellt ist. Das bedeutet, die Aufnahmeöffnung 26 kann unterschiedlich geneigte Randabschnitte besitzen. Alternatively, between the cassette 60 and the magazine 20 also a baffle plate 64 may be present, the oblique transport openings 66 has for moving through them bristle tufts 24. It is also possible, via converging transport openings 66, as shown on the left in FIG. 6, to combine a plurality of bristle tufts 24 into a larger bristle tuft. For example, if the brush should contain different thickness bristle tufts. Furthermore, of course, the magazine may have inclined receiving openings 26, because there are brushes in which the bristle tufts are not perpendicular to the front 42 and thus cylindrical, but are arranged obliquely to her. Again, however, the anchorage is as shown in the figures. Alternatively, of course, the anchoring openings 12 for such obliquely directed bristle tufts 24 may be made slightly oblique or conical or conical only in the region of the inclined on them side of the tufts 24, as shown in Figure 7. This means that the receiving opening 26 may have differently inclined edge portions.
Bei der Ausführungsform nach Figur 7 ist ein schräg, insbesondere parallel zu der schrägen Aufnahmeöffnungen 26 verlaufenden Randabschnitt 80 der Verankerungsöffnung 12 vorgesehen sowie ein diesem gegenüber liegender Randabschnitt 81. Bei der gezeigten Ausführungsform verläuft der Randabschnitt 81 senkrecht zur Vorderseite des Borstenträgers 10. Alternativ jedoch kann der Randabschnitt 81 auch ebenfalls schräg, eventuell in einer anderen Neigung als der Randabschnitt 80 verlaufen, wie dies mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. In the embodiment according to FIG. 7, an edge portion 80 of the anchoring opening 12 running obliquely, in particular parallel to the oblique receiving openings 26, and an edge portion 81 lying opposite thereto are provided. In the illustrated embodiment, the edge portion 81 is perpendicular to the front side of the bristle carrier 10. Alternatively, however the edge portion 81 also also obliquely, possibly in a different slope than the edge portion 80, as shown in broken lines.
In Figur 8 ist eine Verankerungsöffnung gezeigt, die einen schräg zu seiner dem Werkzeugteil gegenüberliegenden Vorderseite 42 verlaufenden Randabschnitt 80 in ihrem Inneren aufweist. Der Borstenträger hat vor der Beaufschlagung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil am stirnseitigen Rand 50 im Bereich des schräg verlaufenden Randabschnitts 80 und gegenüberliegend von diesem am Randabschnitt 81 einen gegenüber der Vorderseite 42 in Richtung zum Werkzeugteil vorstehenden, geschlossen umlaufenden Fortsatz 82 und ansonsten eine ebene Vorderseite 42. Der Fortsatz 82 dient dazu, Material zur Verfügung zu stellen, welches beim Umformen die Mündung der Verankerungsöffnung 12 schließt und das Borstenbüschel 24 in der Verankerungsöffnung 12 schräg ausgerichtet haltert. Auch bei dieser Ausführungsform kann natürlich der Randabschnitt 81 nicht nur rechtwinklig zur Vorderseite des Borstenträgers 10 verlaufen, sondern schräg hierzu, wie ebenfalls mit unterbrochenen Linien dargestellt. FIG. 8 shows an anchoring opening which has an edge section 80 which runs obliquely to its front side 42, which is opposite the tool part, in its interior. The bristle carrier has before the application of the bristle carrier by the tool part at the front edge 50 in the region of the oblique edge portion 80 and opposite of this at the edge portion 81 opposite the front 42 in the direction of the tool part projecting, closed circumferential extension 82 and otherwise a flat front 42nd The extension 82 serves to provide material which, during forming, closes the mouth of the anchoring opening 12 and holds the bristle tufts 24 in the anchoring opening 12 at an angle. Also in this embodiment, of course, the edge portion 81 may not only extend at right angles to the front of the bristle carrier 10, but obliquely thereto, as also shown with broken lines.
Bei den Ausführungsformen, die zuvor dargestellt wurden, und auch bei den anschließenden Ausführungsformen werden zumindest einige oder alle Verankerungsöffnungen 12 von einem Fortsatz 82 komplett umgeben. Der Fortsatz 82 ist unmittelbar am Rand 50 ausgeformt, der auf der Vorderseite 42 den Übergang zur Innenseite (auch innenliegender Rand genannt) bildet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den vorherigen Figuren der Fortsatz 82 nicht dargestellt. Details zum Fortsatz 82 werden anschließend noch anhand der Figuren 16-24 erläutert. Diese später noch angegebenen Optionen und Details sind ausdrücklich auch auf die bislang schon beschriebenen und die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen anwendbar oder dort vorhanden. In the embodiments presented above, and also in the subsequent embodiments, at least some or all of them will Anchoring openings 12 completely surrounded by an extension 82. The extension 82 is formed directly on the edge 50, which forms on the front side 42 the transition to the inside (also called internal edge). For reasons of clarity, the extension 82 is not shown in the previous figures. Details of the extension 82 will be explained below with reference to FIGS. 16-24. These options and details given later are also expressly applicable or present to the embodiments already described and described below.
In Figur 16 sieht man, dass die Verankerungsöffnungen 12, von denen zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nur einige mit Bezugszeichen versehen sind, auf der ebenen Vorderseite 12 einen Rand 50 haben, welcher durch einen geschlossen umlaufenden Fortsatz 82 gebildet ist. Dieser Fortsatz 82 wird beim Spritzgießen des Borstenträgers 10 bereits erzeugt. In FIG. 16, it can be seen that the anchoring openings 12, of which only a few are provided with reference numerals for the sake of clarity, have an edge 50 on the flat front side 12, which is formed by a closed circumferential extension 82. This extension 82 is already produced during the injection molding of the bristle carrier 10.
Obwohl bei der in Figur 16 dargestellten Ausführungsform alle Verankerungsöffnungen 12 einen eigenen, geschlossen umlaufenden Fortsatz 82 aufweisen, können optional auch nur einige der Verankerungsöffnungen 12 mit einem solchen Fortsatz 82 versehen sein. Although in the embodiment illustrated in FIG. 16, all the anchoring openings 12 have their own, closed circumferential extension 82, optionally only some of the anchoring openings 12 may be provided with such an extension 82.
Darüber hinaus können insbesondere dort, wo Verankerungsöffnungen 12 sehr nahe aneinander liegen, die Fortsätze 82 ineinander übergehen. Damit ergeben sich gemeinsame Abschnitte 182 der benachbarten Fortsätze 82 zwischen benachbarten Verankerungsöffnungen 12. In addition, especially where anchor holes 12 are very close to each other, the extensions 82 merge into each other. This results in common sections 182 of the adjacent extensions 82 between adjacent anchoring openings 12.
Optional, dies ist nicht einschränkend zu verstehen, haben gemäß Figur 16 bis auf die gemeinsamen Abschnitte 182 alle Fortsätze 82 keine Querschnittsänderungen entlang des Umfangs. Das bedeutet, dass bei einem Schnitt senkrecht zur Vorderseite 42 der Fortsatz 82 immer dieselbe Querschnittsfläche aufweist, egal wo der Schnitt gelegt wird. Optionally, this is not to be understood as limiting, according to FIG. 16, except for the common sections 182, all extensions 82 have no cross-sectional changes along the circumference. This means that in a section perpendicular to the front 42 of the extension 82 always has the same cross-sectional area, no matter where the cut is placed.
Die Querschnittsflächen können aber von Fortsatz 82 zu Fortsatz 82 unterschiedlich oder identisch sein. Dies kommt vor allem auf das Volumen an, welches durch das Material des Fortsatzes 82 zur Verfügung gestellt werden soll, um Verankerungsöffnung 12 im Bereich des Randes 50 zu schließen. Dies wird im Folgenden anhand der nachfolgenden Figuren, insbesondere den Figuren 18- 22, noch näher erläutert. Das Ziel, welches durch die Fortsätze 82 erreicht werden soll, besteht darin, möglichst viel Material zur Verfügung zu stellen, welches für die Schließung der Verankerungsöffnung 12 im Bereich des Randes 50 notwendig ist. However, the cross-sectional areas may be different or identical from extension 82 to extension 82. This is mainly due to the volume, which is to be made available by the material of the extension 82 to close anchoring opening 12 in the region of the edge 50. This will be explained in more detail below with reference to the following figures, in particular to FIGS. 18-22. The goal to be achieved by the projections 82 is to provide as much material as possible, which is necessary for the closure of the anchoring opening 12 in the region of the edge 50.
In Figur ist 18 ist hierfür ein Beispiel dargestellt. Dabei sind die Borstenbüschel 24 (hier senkrecht zur Vorderseite 42) in ihre zugeordneten Verankerungsöffnungen 12 eingesteckt. Das Volumen eines umlaufenden Fortsatzes 82 wird dabei von einer fiktiven Ebene ab gerechnet, welche auf der Vorderseite 42 aufliegt. Um die Fortsätze 82 in den Figuren 18 und 20 besser kenntlich zu machen, sind sie anders schraffiert als der Rest des Borstenträgers 10, was zeichentechnisch zwar inkorrekt ist, jedoch zur vereinfachten Darstellung des Unterschieds zwischen den Fortsätzen 82 und dem Rest des Borstenträgers 10 dient. In FIG. 18, an example is shown. The bristle tufts 24 (here perpendicular to the front side 42) are inserted into their associated anchoring openings 12. The volume of a circumferential extension 82 is calculated from a fictitious plane from which rests on the front 42. In order to better identify the extensions 82 in FIGS. 18 and 20, they are hatched differently than the rest of the bristle carrier 10, which is incorrect in terms of character, but serves to simplify the illustration of the difference between the extensions 82 and the remainder of the bristle carrier 10.
Das Volumen eines umlaufenden Fortsatzes 82 liegt im Bereich von 60 % - 110 % des theoretischen Volumens V, das sich aus dem Produkt der Tiefe T und einer Ringfläche R ergibt. Die Tiefe T wird von der Vorderseite 42 bzw. der zuvor gerade erwähnten fiktiven Ebene und dem Beginn 277 des verdickten Befestigungsendes 32 gemessen. Die Ringfläche R ergibt sich zwischen der Innenseite 40 der zugeordneten Verankerungsöffnung 12 und der Außenseite entweder der singulären Borste (siehe Figur 12) oder der sogenannten Umhüllenden des Borstenbüschels 24. The volume of a circumferential extension 82 is in the range of 60% -110% of the theoretical volume V, which results from the product of the depth T and an annular surface R. The depth T is measured from the front side 42 and the previously mentioned notional plane and the beginning 277 of the thickened attachment end 32. The annular surface R results between the inner side 40 of the associated anchoring opening 12 and the outer side of either the singular bristle (see FIG. 12) or the so-called envelope of the bristle tuft 24.
In Figur 23 ist die Umhüllende 279 des Borstenbüschels 24 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Die einzelnen kleinen Kreise symbolisieren die einzelnen Borsten. Figur 23 ist ein Schnitt durch den Borstenträger 10 in einer Schnittebene parallel zur Vorderseite 42. Figur 23 zeigt auch die Ringfläche R. Beim Verformen des Borstenträgers wird sowohl die Vorderseite 42 als auch der jeweilige Fortsatz 82 erwärmt, wie zuvor bereits erläutert. Das Material, welches entsprechend der Figur 5A nach innen gedrückt wird, um die Verankerungsöffnung 12 im Bereich des Übergangs der Innenseite 40 zur Vorderseite 12 zu schließen, wird teilweise vom Fortsatz 82 zur Verfügung gestellt. Natürlich wird oder kann ein Teil des Materials des Fortsatzes 82 auch gegen darunterliegendes Material unterhalb der Ebene der Vorderseite, welches an die Innenseite 40 angrenzt, nach innen gedrückt werden, so dass dieses Material ebenfalls nach innen geschoben wird, und zum Schließen der Verankerungsöffnung 12 beiträgt. In Figure 23, the envelope 279 of the bristle tufts 24 is shown in broken lines. The individual small circles symbolize the individual bristles. FIG. 23 shows a section through the bristle carrier 10 in a sectional plane parallel to the front side 42. FIG. 23 also shows the annular surface R. During deformation of the bristle carrier, both the front side 42 and the respective extension 82 are heated, as already explained above. The material which is pressed inwards in accordance with FIG. 5A in order to close the anchoring opening 12 in the region of the transition of the inner side 40 to the front side 12 is partially provided by the extension 82. Of course, a portion of the material of the appendage 82 may or may be pressed inwardly against underlying material beneath the plane of the obverse adjacent the inner surface 40, so that this material is also pushed inwards, and contributes to closing the anchoring opening 12.
In Figur 19 ist das nach innen gedrückte Material enger schraffiert dargestellt, um das Volumen kenntlich zu machen, welches durch verschobenes Material gebildet ist. In Figure 19, the material pushed inward is shown in a more hatched manner to indicate the volume formed by displaced material.
Die Dicke D des Borstenträgers 10 wird durch das Verformen geringfügig reduziert. Dadurch, dass das Volumen des Fortsatzes 82 auf das Volumen des Spalte abgestimmt ist, wird einerseits nicht zu viel Material zur Verfügung gestellt und andererseits auch nicht zu wenig Material, sodass die Verankerungsöffnung 12 ausreichend geschlossen wird. Bei zu viel Material könnte es vorkommen, das Material zwischen dem Magazin 20 und dem Borstenbüschel 24 herausgedrückt wird (siehe den kleinen Spalt in Figur 4 zwischen der Öffnung im Magazin 20 und dem Borstenbüschel 24), sodass sich ein kragenartiger Grat ergeben könnte, der nach dem Umformen von der Vorderseite 42 nach außen vorsteht und das Borstenbüschel 24 umgibt. The thickness D of the bristle carrier 10 is slightly reduced by the deformation. The fact that the volume of the extension 82 is matched to the volume of the column, on the one hand not provided too much material available and on the other hand not too little material, so that the anchoring opening 12 is sufficiently closed. With too much material, the material between the magazine 20 and the bristle tufts 24 could be pushed out (see the small gap in FIG. 4 between the opening in the magazine 20 and the bristle tufts 24), so that a collar-like burr could result projecting outwardly from the front side 42 and surrounding the bristle tufts 24.
In Figur 18 ist auch zu sehen, dass der Fortsatz 82 der linken Verankerungsöffnung 12 einstückig in den Fortsatz der mittleren Verankerungsöffnung 12 übergeht. Das bedeutet, in diesem gemeinsamen Abschnitt 182 wird ein Teil des Gesamtvolumens dieses gemeinsamen Abschnitts 182 der linken Verankerungsöffnung 12 und ein anderer Teil der mittleren Verankerungsöffnung 12 rechnerisch zugeschlagen, wenn es um die Bestimmung des Volumens des Fortsatzes 82 für jede Verankerungsöffnung 12 geht. Üblicherweise wird dabei der gemeinsame Abschnitt 182 theoretisch geteilt. It can also be seen in FIG. 18 that the extension 82 of the left anchoring opening 12 merges integrally into the extension of the central anchoring opening 12. That is, in this common portion 182, a portion of the total volume of this common portion 182 of the left anchor opening 12 and another portion of the center anchor opening 12 is computationally struck when determining the volume of the extension 82 for each anchor opening 12. Usually, the common section 182 is theoretically divided.
Insgesamt ergibt sich für alle über die gemeinsamen Abschnitte 182 zusammenhängende Fortsätze 82, dass deren Gesamtvolumen 60-1 10 % desOverall, for all of the common sections 182 related extensions 82 that their total volume 60-1 10% of
Gesamtvolumens der zugeordneten Volumen um die Borstenbüschel in der Verankerungsöffnung oberhalb der verdickten Befestigungsenden beträgt. Total volume of the associated volume around the bristle tufts in the anchoring opening above the thickened attachment ends.
In Figur 17 ist eine längliche Verankerungsöffnung 12 dargestellt, mit gegenüberliegenden länglichen Seitenabschnitten 281 und gegenüberliegenden kürzeren Seitenabschnitten 283, die sich abwechseln und ergänzen. Der geschlossen umlaufende Fortsatz 82 hat unterschiedliche Querschnittsflächen, die dadurch gebildet sind, dass der Fortsatz 82 beispielsweise auf seinem Umfang unterschiedliche Höhen besitzt, die senkrecht zur Ebene der Vorderseite 42 gemessen werden. In Figure 17, an elongate anchoring opening 12 is shown, with opposite elongate side portions 281 and opposite shorter side portions 283 alternating and complementary. The closed circumferential extension 82 has different cross-sectional areas, which are formed by the extension 82, for example, on its circumference has different heights, which are measured perpendicular to the plane of the front 42.
Entlang der längeren Seitenabschnitte 281 ist die Querschnittfläche des Fortsatzes 82 beispielsweise größer und/oder breiter als entlang der kürzeren Seitenabschnitte 283, entsprechend ist die Höhe/Breite entlang der Seitenabschnitte 281 größer als entlang der Seitenabschnitte 283. For example, along the longer side portions 281, the cross-sectional area of the extension 82 is larger and / or wider than along the shorter side portions 283, corresponding to the height / width along the side portions 281 being greater than along the side portions 283.
In Figur 17 ist nur die Höhe des Fortsatzes 82 größer. Dabei kann sich beispielsweise eine Art Wellenform des Fortsatzes 82 ergeben. Beim Verschmelzen der einzelnen Borsten eines Borstenbüschels 24 entsteht das verdickte Befestigungsende 32 mit einem in Richtung der Borsten gesehen (siehe Figur 17) abstehenden Wulst 285, welcher im Bereich der längeren Seitenabschnitte 281 weiter nach außen vorsteht als im Bereich der kürzeren Seitenabschnitte 283. Aufgrund des zusätzlich zur Verfügung stehenden Materials, welches durch den größeren Querschnitt des Fortsatzes 82 im Bereich der längeren Seitenabschnitte 281 zur Verfügung steht, kann der Raum zwischen der Innenseite 40 zu den Borsten des Borstenbüschels 24 überbrückt und geschlossen werden. In Figure 17, only the height of the extension 82 is larger. In this case, for example, a type of waveform of the extension 82 may result. When the individual bristles of a bristle tufts 24 merge, thickened attachment end 32 is formed with a bead 285 projecting in the direction of the bristles (see FIG. 17), which projects further outward in the region of the longer side sections 281 than in the region of the shorter side sections 283 In addition to the available material, which is available through the larger cross-section of the extension 82 in the region of the longer side sections 281, the space between the inner side 40 can be bridged and closed to the bristles of the bristle tufts 24.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 20-22 wird die Borste oder das Borstenbüschel 24 schräg zur Vorderseite 42 in die Verankerungsöffnung 12 eingesteckt (siehe Figur 20) und auch schräg darin verankert (siehe Figur 21). Durch die Schrägstellung ist der ringförmige Raum um das Borstenbüschel 24 in der Verankerungsöffnung 12 oberhalb des verdickten Befestigungsendes 32 im Querschnitt ungleichmäßig. Wie in Figur 20 zu sehen ist, ist dieser ringförmige Raum im Bereich des Abschnitts der Innenseite 40, dem das Borstenbüschel 24 näher und schräg zugewandt ist, kleiner als der gegenüberliegende Raum. Der Fortsatz 82 wird diesem ungleichmäßigen Raum angepasst. Der Fortsatz 82 hat dazu auf der der Borste bzw. dem Borstenbüschel nahen Seite (in Figur 20 rechts vom Borstenbüschel 24) eine geringere Querschnittsfläche als auf der gegenüberliegenden Seite (in Figur 20 links vom Borstenbüschel 24). Die Querschnittsfläche kann durch Veränderung der Höhe und/oderIn the embodiment according to FIGS. 20-22, the bristle or bristle tufts 24 are inserted obliquely to the front side 42 into the anchoring opening 12 (see FIG. 20) and also anchored obliquely therein (see FIG. 21). Due to the inclination, the annular space around the bristle tufts 24 in the anchoring opening 12 above the thickened attachment end 32 is non-uniform in cross section. As can be seen in Figure 20, this annular space is smaller than the opposite space in the region of the portion of the inner side 40 to which the bristle tufts 24 are closer and obliquely facing. The extension 82 is adapted to this uneven space. For this purpose, the extension 82 has a smaller cross-sectional area on the side close to the bristle or bristle tufts (in FIG. 20, to the right of the bristle tufts 24) than on the opposite side (in FIG. 20, to the left of the bristle tufts 24). The cross-sectional area can be changed by changing the height and / or
Veränderung der Breite des Fortsatzes 82 realisiert werden. Bei der Ausführungsform nach den Figuren 20-22 ist, dies ist in Figur 22 zu erkennen, die Höhe des Fortsatzes 82 über den gesamten ringförmigen Bereich gleich, die Breite ändert sich jedoch. Change in the width of the extension 82 can be realized. In the embodiment according to FIGS. 20-22, this can be seen in FIG Height of the extension 82 over the entire annular area is the same, but the width changes.
Die Ringfläche R wird hier im Bereich der axialen Mitte der Tiefe T bestimmt, um die Trapezform des Ringraums zu berücksichtigen. Der Borstenträger 10 in den Figuren 9 und 10 wird in einer zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden Spritzstation in einer Spritzgussform mit Spritzgussformhälften 100 und 102 hergestellt. Diese Spritzstation ist der zuvor beschriebenen Station zum Bestopfen des Borstenträgers 10 zeitlich und/oder räumlich, wie zuvor bereits beschreiben, vorgeschaltet. Die Spritzstation bildet eine Borstenträgerspritzvorrichtung. Die Spritzgussformhälften 100 und 102 bilden zwischen sich eine Kavität 104, in die flüssiger Kunststoff eingespritzt wird, um den Borstenträger 10 herzustellen. Während bei bislang verwendeten Spritzstationen die Spritzgussformhälfte 100 mit stiftförmigen, aktiven Schiebern versehen war, die durch die Spritzgussformhälfte 100 hindurch in die Kavität 104 hineinragten und vor dem Öffnen der Spritzgussform herausgezogen wurden, sieht diese Variante eine viel einfachere Lösung vor. Hier werden nämlich an die Spritzgussformhälfte 100 eine oder mehrere einstückig angeformte Stifte 106 beliebigen Querschnitts unbeweglich angebracht, die in die Kavität 104 frei hineinragen. Diese Stifte 106 erzeugen dann die Verankerungsöffnungen 12. Die Tiefe der Verankerungsöffnungen 12 ist deutlich geringer als bei bisher hergestellten Borstenträgern, die mit der Ankertechnologie gestopft wurden. Im Falle einer einstückigen Spritzgussformhälfte, bei der ein Teil die gesamte Innenseite der Kavität definiert, wird die Spitzgussform hälfte als Spitzgussformhälftenteil bezeichnet. Alternativ kann der Boden der Spritzgußformhälfte 100 einen beweglichen Einsatz 107 (siehe Fig. 10) haben, an dem die Stifte 106 sitzen, an dem sie beispielsweise einstückig angebracht sind. Der Einsatz 107 weist vorzugsweise sämtliche Stifte 106 auf, die zur Erzeugung von Verankerungsöffnungen 12 notwendig sind. Nach dem Spritzen wird zum leichteren Entformen der Einsatz 107 nach unten in eine Vertiefung in der Spritzgußformhälfte gezogen, so dass die Stifte 106 aus den gespritzen Verankerungsöffnungen 12 herausgezogen werden, womit das anschließende Auswerfen oder Entnehmen der Borstenträger 10 vereinfacht ist. Die Spritzgussformhälfte 100 umfasst in diesem Fall ein erstes Spritzgusformhälftenteil 101 , welches bis auf den Bereich des Einsatzes die gesamte untere Formhälfte 100 definiert. Ferner umfasst die Spritzgussformhälfte 100 den in einer zum Einsatz 107 komplementären Öffnung im ersten Teil 101 aufgenommenen Einsatz 107, der ein zweites Spritzgussformhälftenteil bildet. Der Einsatz 107 ist in Richtung zum Büschelträger und weg vom Büschelträger relativ zum ersten Teil 101 der Spritzgussformhälfte 100 beweglich gelagert. Zwischen dem ersten Teil 101 und dem Einsatz 107 ist vorzugsweise kein Spalt vorgesehen, in den der flüssige Kunststoff eindringen kann. In Figur 10 ist am rechten Stift 106 zu sehen, dass dieser zur Herstellung von schräg verlaufenden Öffnungen 12 wie der in den Figuren 7 und 8 gezeigten eingesetzt werden kann, da der Stift 106 zumindest einen schräg zur Verstellrichtung des Einsatzes 107 (siehe Doppelpfeil in Figur 10) verlaufenden Randabschnitt hat. The annular surface R is determined here in the region of the axial center of the depth T in order to take into account the trapezoidal shape of the annular space. The bristle carrier 10 in FIGS. 9 and 10 is produced in an injection molding mold with injection mold halves 100 and 102 in a spraying station belonging to the device according to the invention. This spraying station is connected upstream of the previously described station for stuffing the bristle carrier 10 in time and / or space, as already described above. The spray station forms a bristle carrier spray device. The injection mold halves 100 and 102 form therebetween a cavity 104 into which liquid plastic is injected to produce the bristle carrier 10. While in previously used spray stations, the injection mold half 100 was provided with pin-shaped, active sliders that protrude through the injection mold half 100 into the cavity 104 and pulled out before opening the injection mold, this variant provides a much simpler solution. Namely, one or more integrally molded pins 106 of any desired cross-section are immovably attached to the injection mold half 100 and project freely into the cavity 104. These pins 106 then create the anchoring apertures 12. The depth of the anchoring apertures 12 is significantly less than previously manufactured bristle carriers stuffed with anchor technology. In the case of a one-piece injection mold half in which a part defines the entire inside of the cavity, the half-mold half is referred to as a half-mold half mold. Alternatively, the bottom of the injection mold half 100 may have a movable insert 107 (see Fig. 10) on which the pins 106 are seated, to which they are, for example, integrally mounted. The insert 107 preferably has all the pins 106 which are necessary for the production of anchoring openings 12. After injection, the insert 107 is pulled down into a recess in the injection mold half for ease of removal, so that the pins 106 are pulled out of the sprayed anchoring holes 12, whereby the subsequent ejection or removal of the bristle carrier 10 is simplified. In this case, the injection mold half 100 comprises a first injection mold half part 101, which defines the entire lower mold half 100 except for the region of the insert. Furthermore, the injection mold half 100 comprises the insert 107 which is received in the first part 101 in an opening 107 complementary to the insert 107 and forms a second injection mold half part. The insert 107 is movably supported in the direction of the tuft carrier and away from the tuft carrier relative to the first part 101 of the injection mold half 100. Between the first part 101 and the insert 107 preferably no gap is provided into which the liquid plastic can penetrate. In FIG. 10, it can be seen on the right-hand pin 106 that it can be used to produce obliquely extending openings 12 such as those shown in FIGS. 7 and 8, since the pin 106 has at least one obliquely to the adjustment direction of the insert 107 (see double-headed arrow in FIG 10) has extending edge portion.
Der Einsatz 107 definiert vorzugsweise den gesamten Bereich der Vorderseite des Bürstenkopfes. Durch den Einsatz 107 lassen sich ohne großen Aufwand Bürsten erzeugen, die den gleichen Borstenträger 10 aufweisen, jedoch ein anderes Lochbild und ein anderes Muster der Borstenbüschel aufweisen. The insert 107 preferably defines the entire area of the front of the brush head. Through the insert 107 can be produced without great effort brushes, which have the same bristle carrier 10, but have a different hole pattern and a different pattern of bristle tufts.
Figur 24 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzgussformhälfte 100 oder, alternativ, des Einsatzes 107, also eines Spritzgussformhälftenteils. FIG. 24 shows an embodiment of the injection mold half 100 according to the invention or, alternatively, the insert 107, that is to say an injection mold half part.
Der Stift 106 steht gegenüber der ebenen Bodenfläche 109 vor, welche zur Bildung der Vorderseite 42 verantwortlich ist. Um den Stift 106 herum ist am Fuß des Stiftes 106 in der Bodenfläche 109 eine geschlossenen umlaufende Nut 11 1 vorgesehen, die für die Erzeugung des Fortsatzes 82 notwendig ist. Bei der gezeigten Ausführungsform, die nicht einschränkend zu verstehen ist, hat der Querschnitt der Nut 1 11 längs des Umfangs unterschiedlich breite Abschnitte, beispielsweise um den Fortsatz 82 gemäß Figur 22 zu erzeugen. The pin 106 protrudes from the flat bottom surface 109, which is responsible for the formation of the front 42. To the pin 106 around the bottom of the pin 106 in the bottom surface 109 a closed circumferential groove 11 1 is provided, which is necessary for the production of the extension 82. In the embodiment shown, which is not intended to be limiting, the cross section of the groove 11 has sections of different width along the circumference, for example to produce the extension 82 according to FIG.
Andere, näher beieinanderstehende Stifte 106 können jeweils eine Nut 111 haben, wobei benachbarte Noten 11 1 ineinander übergehen, um die gemeinsamen Abschnitte von benachbarten Fortsätzen 82 zu erzeugen. Other, more closely spaced pins 106 may each have a groove 111 with adjacent notes 11 1 merging to create the common portions of adjacent extensions 82.
Die Nut 1 1 1 kann am Umfang entlang dieselbe Tiefe besitzen, wie dies in Figur 24 dargestellt ist, oder Abschnitte mit unterschiedlichen Tiefen, um beispielsweise einen Fortsatz mit Abschnitten unterschiedlicher Höhe zu erzeugen, wie dies anhand von Figur 17 erläutert wurde. The groove 1 1 1 may have the same depth along the circumference, as shown in Figure 24, or sections with different depths, for example to produce an extension with sections of different heights, as explained with reference to FIG. 17.
Figur 9 zeigt verschiedene Varianten, wie der Borstenträger 10 ausgeführt sein kann. Es können nicht nur kreisrunde oder ovale Verankerungsöffnungen 12 vorgesehen sein, sondern beliebige Formen gestaltet werden. Beispielsweise sind längliche Öffnungen realisierbar, X-förmige, C- förmige oder beliebige anders gestaltete Verankerungsöffnungen. Diese großen Verankerungsöffnungen werden mit Borstenbüscheln bestückt, die aus mehreren, vereinzelten Borstenbüscheln zusammengesetzt sind, welche durch Schmelzen ihrer Enden zu einem großen Borstenbüschel verbunden werden. Solche großen Borstenbüschel ergeben eine entsprechende wandförmige Borstenstruktur. FIG. 9 shows various variants of how the bristle carrier 10 can be designed. Not only can circular or oval anchoring openings 12 be provided, but any shapes can be designed. For example, elongate openings can be realized, X-shaped, C-shaped or any other designed anchoring openings. These large anchoring openings are equipped with bristle tufts, which are composed of several, isolated bristle tufts, which are connected by melting their ends to form a large bristle tufts. Such large bristle tufts provide a corresponding wall-shaped bristle structure.
Zu betonen ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur mit mehreren Borstenbüscheln, sondern auch nur mit einem Borstenbüschel, beispielsweise zur Erzeugung eines Pinsels verwendet werden können und zur Befestigung nur einer oder nur einzelner Borsten in einem Borstenträger. It should be emphasized that the device according to the invention and the method according to the invention can be used not only with a plurality of bristle tufts but also only with a bristle tuft, for example for producing a brush, and for fastening only one or only individual bristles in a bristle carrier.
Die Verankerungsöffnungen 12 müssen also generell nicht zwingend nur zur Aufnahme und Fixierung von Borstenbüscheln dienen, vielmehr lassen sich vorgefertigte, aus beliebigen elastomeren Kunststoffen gefertigte, singuläre Borsten beliebiger Form exakt wie zuvor im Zusammenhang mit Borstenbüscheln beschrieben aufnehmen und fixieren. Diese Borsten können eine plattenförmige Gestalt haben und lassen sich beispielsweise in die länglichen Verankerungsöffnungen 12 einbringen und darin durch Umformen des Randes der Verankerungsöffnungen 12 einbetten. In die C-förmige Verankerungsöffnung 12 wird beispielsweise ein im Querschnitt C-förmiges, vorab gespritztes Reinigungselement als singuläre Borste eingesetzt. Zusätzlich lassen sich natürlich auch Borstenbüschel 24 bestehend aus zahlreichen Borsten 24' in den Borstenträger 10 einsetzen. Die singulären Borsten 24' können z.B. auch mitten in einem Feld von Borstenbüscheln 24 positioniert sein oder umgekehrt einzelne oder mehrere Borstenbüschel 24 umgeben. The anchoring openings 12 must therefore generally not necessarily serve only for receiving and fixing bristle tufts, but can be prefabricated, made of any elastomeric plastics, singular bristles of any shape exactly as previously described in connection with bristle tufts record and fix. These bristles may have a plate-like shape and may, for example, be introduced into the elongated anchoring openings 12 and embedded therein by reshaping the edge of the anchoring openings 12. In the C-shaped anchoring opening 12, for example, a cross-sectionally C-shaped, pre-sprayed cleaning element is used as a singular bristle. In addition, of course, bristle tufts 24 consisting of numerous bristles 24 'in the bristle carrier 10 can be used. The singular bristles 24 'may be e.g. also be positioned in the middle of a field of bristle tufts 24 or vice versa, single or multiple bristle tufts 24 surrounded.
Zu betonen ist, dass die vorgenannten Merkmale, die anhand der Borstenbüschel erläutert wurden, auch für singuläre, große Borsten verwendet werden können. Nur als ein Beispiel sei eine schräg zu dem Borstenträger 10 verlaufende, plattenförmige Borste genannt, die in die schräge Verankerungsöffnung 12 in den Figuren 7 und 8 eingesetzt und darin verankert wird. Die singuläre Borste kann jedoch auch ein Verankerungsende 32 haben, von dem der längliche Rest abgewinkelt absteht, so dass sie in eine zylindrische Verankerungsöffnung 12 gemäß Figur 4 eingeschoben werden kann, wobei die Borste außerhalb der Verankerungsöffnung 12 jedoch schräg verläuft. It should be emphasized that the aforementioned features explained with reference to the bristle tufts can also be used for singular, large bristles. Just as an example, let one be oblique to the bristle carrier 10 extending, plate-shaped bristle, which is inserted into the inclined anchoring opening 12 in Figures 7 and 8 and anchored therein. However, the singular bristle may also have an anchoring end 32 from which the elongate remainder projects angled so that it can be inserted into a cylindrical anchoring opening 12 as shown in FIG. 4, but with the bristle outside the anchoring opening 12 sloping.
Die singuläre, separat hergestellte Borste 24' oder Borsten 24' wird bzw. werden vorzugsweise gleichzeitig mit den Borstenbüscheln 24 durch Umformen der entsprechenden Ränder der Verankerungsöffnungen 12 im Borstenträger 0 fixiert. Alternativ hierzu ist es möglich, mehrere separate, nacheinander erfolgende Umformvorgänge für die unterschiedlichen Borsten bzw. Borstenbüschel durchzuführen. Dabei können gegebenenfalls auch unterschiedliche Drücke und/oder Temperaturen durch das oder die beheizten Werkzeugteile aufgebracht werden, weil die Borsten oder Borstenbüschel aus unterschiedlichem Material sind. The singular, separately produced bristle 24 'or bristles 24' is or are preferably fixed simultaneously with the bristle tufts 24 by reshaping the corresponding edges of the anchoring openings 12 in the bristle carrier 0. Alternatively, it is possible to perform several separate, successive forming operations for the different bristles or bristle tufts. If appropriate, different pressures and / or temperatures can also be applied by the heated tool part (s) because the bristles or bristle tufts are made of different materials.
Zusätzlich oder alternativ zu den obigen Varianten können elastomere Reinigungselemente 108 beispielsweise am Rand des Borstenträgers 10 angespritzt sein. Diese Reinigungselemente 108 sind nicht vorgefertigt, sie stehen aber ebenfalls vorderseitig gegenüber dem Borstenträger 10 vor und dienen zur Massage des Zahnfleisches. In addition or as an alternative to the above variants, elastomeric cleaning elements 108 may be injection-molded, for example, on the edge of the bristle carrier 10. These cleaning elements 108 are not prefabricated, but they are also front side opposite the bristle carrier 10 and are used for massage of the gums.
Der Borstenträger 10 kann hierfür beispielsweise am Rand Löcher oder nur randseitige Ausnehmungen besitzen, in die die Reinigungselemente 108 eingespritzt werden. Ferner lässt sich auch, wie bei Bürsten immer mehr üblich, die Rückseite des Borstenträgers 10 mit einem weicheren Kunststoff umspritzen. In letzterem Fall bietet es sich an, dass die Reinigungselemente 108 einstückig in die rückseitige Schicht aus weicherem Kunststoff übergehen. Wie anhand der oberen Hälfte in Figur 9 dargestellt, die eine Variante zur unteren Hälfte zeigt, kann diese rückseitige Schicht aus weicherem Kunststoff auch eine Art Rahmen um den härteren Kunststoff des Borstenträgers 10 bilden, um beispielsweise als Dämpfer zu wirken. Eine weitere Variante besteht darin, dass der Borstenträger 10, hier der Kopf der Zahnbürste, über ein Scharnier 1 10 aus weicherem Kunststoff mit dem Hals des Bürstenkörpers gekoppelt ist. The bristle carrier 10 may for this purpose, for example, at the edge holes or edge-side recesses possess, in which the cleaning elements 108 are injected. Furthermore, as is increasingly common in brushing, the back side of the bristle carrier 10 can be overmoulded with a softer plastic. In the latter case, it is advisable that the cleaning elements 108 integrally merge into the back layer of softer plastic. As shown by the upper half in Figure 9, which shows a variant of the lower half, this back layer of softer plastic can also form a kind of frame around the harder plastic of the bristle carrier 10, for example, to act as a damper. A further variant consists in that the bristle carrier 10, in this case the head of the toothbrush, is coupled to the neck of the brush body via a hinge 10 made of softer plastic.
Generell gilt für sämtliche Varianten, dass der Borstenträger ein Plättchen als ein Teil des späteren Bürstenkörpers oder der gesamte Bürstenkörper sein kann. Beispielsweise kann der Borstenträger auch ein Mehrkomponenten-Spritzgussteil sein, welches dann bereits den fertigen Bürstenkörper bildet, wenn die Borsten abschließend eingebettet werden. Umgekehrt ist es jedoch auch möglich, in ein Teil des Bürstenkörpers, der dann den Borstenträger bildet, bereits die Borsten einzubetten und diesen beborsteten Borstenträger dann nachträglich zu umspritzen. In general, for all variants that the bristle carrier can be a small plate as a part of the subsequent brush body or the entire brush body. For example, the bristle carrier may also be a multi-component injection molded part, which then already forms the finished brush body when the bristles are finally embedded. Conversely, however, it is also possible to embed the bristles in a part of the brush body, which then forms the bristle carrier, and then subsequently to overmold this bristle carrier which has been bristled.
Demzufolge kann die Spritzstation auch als Mehrkomponenten-Spritzstation ausgeführt sein, oder es können mehrere Spritzstationen vorgesehen sein, zwischen denen dann die Station liegt, in der die Borsten verankert werden. Die Reinigungselemente 108 und/oder die singulären, vorgefertigten und in ihrer Querschnittsform beliebigen Borsten aus elastomerem Material erstrecken sich nach vorne vorzugsweise mindestens so weit wie die Borstenbüschel, sie können aber auch über diese hinaus stehen oder kürzer als diese sein. Consequently, the injection station can also be designed as a multi-component injection station, or several injection stations can be provided, between which then lies the station in which the bristles are anchored. The cleaning elements 108 and / or the singular, prefabricated and in their cross-sectional shape arbitrary bristles of elastomeric material preferably extend forward at least as far as the bristle tufts, but they may also be beyond this or be shorter than this.
In Figur 11 ist dargestellt, dass nicht nur, wie zuvor bereits erläutert, Borstenbüschel 24 mit ihrer Verdickung 32 am Befestigungsende in die Verankerungsöffnung 12 eingesetzt und darin durch Umformen des Randes verankert werden, sondern dass singuläre, vorgefertigte Borsten 24' (beliebiger Form sowohl in Seitenansicht als auch im Querschnitt gesehen) durch das vorgenannte Verfahren und die vorgenannte Vorrichtung im Borstenträger ankerlos eingebettet werden können. Die Borsten 24' sind aus einem elastomeren Material, insbesondere TPE, gespritzt. In Figure 11 it is shown that not only, as previously explained, bristle tufts 24 are inserted with its thickening 32 at the attachment end in the anchoring opening 12 and anchored therein by forming the edge, but that singular, prefabricated bristles 24 '(arbitrary shape both in Side view as well as seen in cross-section) can be anchored anchorless in the bristle carrier by the aforementioned method and the aforementioned device. The bristles 24 'are injection molded from an elastomeric material, in particular TPE.
Die Borsten 24' haben in ihrem aus dem Borstenträger 10 herausragenden Abschnitt eine größte Wanddicke d (im Querschnitt gemessen), der größer als 0,6 mm, insbesondere größer 0,9 mm ist. Ferner können oder sollten die vorgefertigten Borsten 24' ein verdicktesThe bristles 24 'have in their protruding from the bristle carrier 10 section a maximum wall thickness d (measured in cross section), which is greater than 0.6 mm, in particular greater than 0.9 mm. Furthermore, the prefabricated bristles 24 'may or should be a thickened one
Befestigungsende 32' aufweisen, dessen Höhe geringer ist als die Tiefe der zugeordneten Verankerungsöffnungen 12, sodass der nach innen umgeformte Rand die Befestigungsenden 32' umgreift, um eine formschlüssige Halterung zu erreichen. Die Befestigungsenden 32' sind beispielsweise flache Zylinder, deren Form der Form der Verankerungsöffnung 12 angepasst ist. Die Außenabmessungen des jeweiligen Befestigungsendes 32' sind jedoch so auf den Querschnitt der Verankerungsöffnung 12 abgestimmt, dass beim Einsetzen ein seitlicher Spalt zwischen den Befestigungsende 32' und der Wand der Verankerungsöffnung 12 vorhanden ist, bevor die Umformung stattfindet. Mounting end 32 ', whose height is less than the depth of the associated anchoring openings 12, so that the inwardly formed Edge the attachment ends 32 'surrounds to achieve a positive retention. The attachment ends 32 'are, for example, flat cylinders whose shape is adapted to the shape of the anchoring opening 12. However, the outer dimensions of the respective attachment end 32 'are matched to the cross-section of the anchor opening 12 such that upon insertion there is a lateral gap between the attachment end 32' and the wall of the anchor opening 12 before the reshaping takes place.
Das Befestigungsende 32' kann aus einem anderen Material, insbesondere einem härteren Material als der Rest der Borste 24' sein. Ein Beispiel hierfür wäre ein Befestigungsende 32' aus Polypropylen. Auch kann nur ein Kern der Borste 24' aus einem härteren Material bestehen, der dann anschließend mit einem weicheren Material umspritzt wird. So wäre eine Scheibe aus härterem Material denkbar, die das gesamte oder einen Kern des Befestigungsendes 32' bildet. The attachment end 32 'may be of a different material, particularly a harder material than the remainder of the bristle 24'. An example would be an attachment end 32 'made of polypropylene. Also, only one core of the bristle 24 'may be made of a harder material which is then overmolded with a softer material. Thus, a disc made of harder material would be conceivable, which forms the entire or a core of the attachment end 32 '.
Ebenso könnte gemäß Figur 12 links die den Kern bildende Scheibe 112 einen einstückig daran angeformten Fortsatz 1 14 haben, welcher in den Teil der Borste 24' ragt, der außerhalb des Borstenträgers 10 liegen wird. Likewise, according to FIG. 12, on the left, the disk 112 forming the core could have an extension 1 14 formed integrally thereon, which projects into the part of the bristle 24 'which will lie outside the bristle carrier 10.
Die in Figur 12 rechts dargestellte Variante einer Borste 24' ist mit einem Befestigungsende 32' aus einem harten Kunststoff und einem daran angespritzen Abschnitt 1 18 aus einem weicheren Kunststoff ausgebildet. Die in Figur 12 dargestellten singulären Borsten 24' sind spitz zulaufend, was nicht einschränkend zu verstehen ist. The variant of a bristle 24 'shown on the right in FIG. 12 is formed with a fastening end 32' made of a hard plastic and a section 1 18 molded onto it made of a softer plastic. The singular bristles 24 'shown in Figure 12 are tapered, which is not meant to be limiting.
Bei einer Zahnbürste sind beispielsweise häufig auf der Rückseite des Borstenträgers elastomere Bereiche, die weiter als der Rest des Borstenträgers 10 ist, aufgespritzt, die als Zungenreiniger dienen, wie dies in Figur 15 dargestellt ist. Das Elastomer 232 kann Noppen oder Rippen aufweisen. Die Ausnehmung 38 in der Halterung 34 ist im Bereich der Außenoberfläche des Elastomers 232 komplementär zur Form des Elastomers 232 im nicht zusammengedrückten Zustand ausgebildet. Jedoch ist das Volumen, welches dem Elastomer 232 für den komprimierten Zustand (geschlossener Zustand der Vorrichtung, siehe Figur 15) zugestanden wird, geringer als in unbelastetem Zustand. Das bedeutet, die dem Elastomer 232 zugestandene Höhe ist auf die Komprimierung unter dem gewünschten Druck reduziert. Optional kann beim Verformen sogar der gesamte Gegendruck über das Elastomer 232 von der Halterung 34 in den Borstenträger 0 eingeleitet werden. For example, in a toothbrush, elastomeric areas, which are wider than the rest of the bristle carrier 10, are often sprayed on the back of the bristle carrier to act as tongue cleaners, as shown in FIG. The elastomer 232 may have knobs or ribs. The recess 38 in the holder 34 is formed in the region of the outer surface of the elastomer 232 complementary to the shape of the elastomer 232 in the uncompressed state. However, the volume allowed for the elastomer 232 for the compressed state (closed state of the device, see Figure 15) is lower than in the unloaded state. That is, the height allowed to the elastomer 232 is reduced to the compression below the desired pressure. Optionally, when deforming even the entire Counterpressure be introduced via the elastomer 232 from the holder 34 in the bristle carrier 0.
Wenn ein elastomeres Element 300 auf der Vorderseite gemeinsam mit dem Elastomer 232 gespritzt und durch eine durchgehende Öffung mit dem Elastomer 232 verbunden ist oder ein Elastomer 32' wie in Figur 12 dargestellt, eingebettet wird, kann es vorteilhaft sein, nur in diesem Bereich weniger Druck aufzubringen. In diesem Fall wird optional die Halterung 34 abschnittsweise leicht ausgenommen, wie mit unterbrochener Linie 302 in Figur 15 angedeutet, so dass nicht der volle Druck beim Zusammenfahren des Werkzeugs aufgebracht wird. Ein zu hoher Druck auf den stirnseitigen Rand um die Verankerungsöffung eines elastomeren Reinigungselements kann dieses nämlich verformen. In Figur 13 ist eine komplette Vorrichtung mit verschiedenen Stationen dargestellt. Zu betonen ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht sämtliche Stationen, die nachfolgend erläutert werden, aufweisen muss. Insbesondere sind sämtliche Varianten und Details, die anhand der vorhergehenden Figuren erläutert wurden, insbesondere anhand von Figur 1 , auch bei dieser Ausführungsform einzeln oder in Kombination realisierbar, egal ob dies z.B. die Kühlung, die Lüftung usw., ebenso wie die zuvor erwähnten Temperaturen, Temperaturbereiche oder Zeiten und die verwendeten Materialien sind. When an elastomeric member 300 on the front side is molded together with the elastomer 232 and bonded through a continuous opening to the elastomer 232 or an elastomer 32 'is embedded as shown in Figure 12, it may be advantageous to have less pressure only in that region applied. In this case, optionally the holder 34 is slightly removed in sections, as indicated by broken line 302 in Figure 15, so that not the full pressure when moving the tool is applied. Too high a pressure on the front edge around the anchoring opening of an elastomeric cleaning element can deform this namely. FIG. 13 shows a complete device with various stations. It should be emphasized that the device according to the invention does not have to have all the stations which are explained below. In particular, all variants and details which have been explained with reference to the preceding figures, in particular with reference to FIG. 1, can also be implemented individually or in combination also in this embodiment, irrespective of whether this is e.g. cooling, ventilation, etc., as well as the aforementioned temperatures, temperature ranges or times, and the materials used.
In Station A werden Borsten oder Borstenbüschel vereinzelt und weiter transportiert. Das linke Bild zeigt einen sogenannten Faserkasten 120, aus welchem fertige Borsten, die mechanisch oder chemisch angespitzt sein können, durch einen Büschelvereinzelner 122 in Büscheln entnommen werden. Diese Borstenbüschel 24 werden über eine Transportvorrichtung zu einerIn station A, bristles or bristle tufts are separated and transported on. The left picture shows a so-called fiber box 120, from which finished bristles, which may be mechanically or chemically sharpened, are taken through a tuft singler 122 in tufts. These bristle tufts 24 are about a transport device to a
Station B transportiert, in der die Borstenbüschel 24 dann gegebenenfalls bereits in die endgültige Büschelgeometrie und in das Lochbild der späteren Bürste überführt werden. Station B transported in the bristle tufts 24 then possibly already transferred to the final tuft geometry and in the hole pattern of the subsequent brush.
Beispielsweise werden die Borstenbüschel 24 in ein erstes Zwischenmagazin 124, insbesondere in Form einer Platte, eingeschoben. Über das Zwischenmagazin 124 werden die Borstenbüschel 24 mittels Stößel 126 dann unter Umständen in eine weitere Platte 128 geschoben, in welcher gegebenenfalls Umform- oder Umlenköffnungen 130 oder Öffnungen 132 zum Zusammenführen mehrerer Borstenbüschel 24 zu einem gemeinsamen größeren Borstenbüschel oder zum schrägen Ausrichten von Borstenbüscheln 24 vorhanden sind. For example, the bristle tufts 24 are inserted into a first intermediate magazine 124, in particular in the form of a plate. About the intermediate magazine 124, the bristle tufts 24 are then pushed by means of plunger 126 under certain circumstances in another plate 128, in which optionally Forming or deflection openings 130 or openings 132 for merging a plurality of bristle tufts 24 to a common larger bristle tufts or for obliquely aligning bristle tufts 24 are present.
Die Borstenbüschel 24 werden anschließend noch weiter in das Magazin 20 geschoben. Im Magazin 20 ist dann vorzugsweise die Lochgeometrie der späteren Bürste verwirklicht, was jedoch nicht zwingend der Fall sein muss, wie später noch erläutert werden wird. The bristle tufts 24 are then pushed further into the magazine 20. In the magazine 20, the hole geometry of the later brush is then preferably realized, but this need not necessarily be the case, as will be explained later.
Gegebenenfalls jedoch kann nämlich die Platte 128 und/oder das Zwischenmagazin 124 auch entfallen, sodass die Borstenbüschel 24 direkt in das Magazin 20 transportiert werden. Dies alles ist abhängig von der gewünschten endgültigen Büschellage oder Büschelgeometrie und des Lochbildes der fertigen Bürste. If necessary, however, namely the plate 128 and / or the intermediate magazine 124 can also be omitted, so that the bristle tufts 24 are transported directly into the magazine 20. All this depends on the desired final tuft layer or tuft geometry and the hole pattern of the finished brush.
Der Transport der Borstenbüschel 24 nach der Vereinzelung kann mechanisch über Schieber oder die in Figur 2 gezeigten Stößel 126 in das erste Zwischenmagazin 124 und/oder das Magazin 20 in Station B erfolgen. In Station A ist als weitere Alternative in dem zweiten Bild von links dargestellt, dass die vereinzelten Borstenbüschel über Röhren oder Schläuche 134, in denen ein Überdruck oder ein Unterdruck angelegt wird, in das Zwischenmagazin 124 oder das Magazin 20 gefördert werden. Egal, welches Transportmittel für die Borstenbüschel verwendet wird, die können einzeln nacheinander, gruppenweise nacheinander oder alle gleichzeitig zugeführt und/oder in das Magazin 20 eingeschoben werden. The transport of the bristle tufts 24 after separation can take place mechanically via slides or the tappets 126 shown in FIG. 2 into the first intermediate magazine 124 and / or the magazine 20 in station B. In station A, as a further alternative in the second image from the left, it is shown that the separated bristle tufts are conveyed into the intermediate magazine 124 or the magazine 20 via tubes or hoses 134, in which an overpressure or a negative pressure is applied. No matter which transport means is used for the bristle tufts, which can be fed one after the other, in groups one after the other or all at the same time and / or inserted into the magazine 20.
Eine dritte Alternative in Station A zeigt einen aufgewickelten Strang 136 aus parallelen Filamenten. Der Strang 136 ist auf eine Rolle 138 aufgewickelt und wird von ihr stetig abgewickelt. Das Ende des Strangs 136 wird in Öffnungen in einem Zwischenmagazin 124 oder dem Magazin 20 eingeschoben und anschließend abgeschnitten. Nach dem Abschneiden der Enden des Strangs entstehen abgelängte Borstenbüschel 24. Beispielsweise durch einen verfahrbaren X-Y- Tisch wird dann einerseits die Spule oder das in einer beweglichen Führung aufgenommene Ende des Strangs relativ zum Magazin 20 oder Zwischenmagazin 124 oder andererseits das Magazin 20/Zwischenmagazin 124 relativ zum Ende des Strangs verschoben, sodass sämtliche Öffnungen im Magazin 20 oder Zwischenmagazin 124 nacheinander befüllt werden. Ferner können auch mehrere Spulen und Stränge relativ zum Magazin 20/Zwischenmagazin 124 bewegt werden. Anschließend wird das komplett befüllte Magazin 20 oder Zwischenmagazin 124 aus dieser Station heraus bewegt und in die Station B oder direkt in Station C transportiert, in Station B drücken die Stößel 126 die Borstenbüschel 24 in das Magazin 20. A third alternative in station A shows a wound string 136 of parallel filaments. The strand 136 is wound on a roll 138 and is continuously unwound from it. The end of the strand 136 is inserted into openings in an intermediate magazine 124 or the magazine 20 and then cut. After cutting off the ends of the strand, cut bristle tufts 24 are produced. For example, by a movable XY table, the coil or the end of the strand received in a movable guide is relative to the magazine 20 or intermediate magazine 124 or, on the other hand, the magazine 20 / intermediate magazine 124 to be relative moved to the end of the strand, so that all the openings in the magazine 20 or Intermediate magazine 124 are filled one after the other. Furthermore, several coils and strands can be moved relative to the magazine 20 / intermediate magazine 124. Subsequently, the completely filled magazine 20 or intermediate magazine 124 is moved out of this station and transported to the station B or directly in station C, in station B, the plunger 126 push the bristle tufts 24 in the magazine 20th
Um sich den X- Y-Tisch zu sparen, können auch von mehreren Rollen 138 gleichzeitig Stränge in die einzelnen Öffnungen in das Magazin 20 oder das Zwischenmagazin 124 transportiert und danach abgeschnitten werden. Die Station C ist eine sogenannte Profilierstation. Hier werden dieIn order to save the XY table, strands can also be transported by several rollers 138 into the individual openings in the magazine 20 or the intermediate magazine 124 and then cut off. Station C is a so-called profiling station. Here are the
Borstenbüschel 24 axial verschoben, damit die späteren Enden der Büschel, mit denen gebürstet wird, in einer Ebene liegen oder, allgemeiner gesprochen, in einer vorbestimmten, beliebigen Fläche enden. Bristle tufts 24 are axially displaced so that the later ends of the tufts with which they are brushed lie in one plane or, more generally, end in a predetermined, arbitrary surface.
In der dargestellten Ausführungsform ist eine Wellenform vorgegeben, weshalb eine Anschlagplatte 140 mit einer komplementären Wellenform vom Magazin 20 beabstandet wird. Die Borstenbüschel 24 werden dann durch eine Andrückplatte 142, welche vorzugsweise eine zur Oberfläche der Anschlagplatte 140 komplementäre Form besitzt, nach unten gedrückt, bis alle Büschelenden an der Anschlagplatte 140 anliegen. Die Station C kann jedoch gegebenenfalls auch entfallen, wenn das gewünschte Profil bereits in Station B durch geeignete unterschiedlich lange oder gleich lange Stößel 126 erreicht werden kann. Die beiden Varianten können auch miteinander vermischt werden, indem in Station B eine sogenannte Vorprofilierung durch unterschiedlich lange Stößel 126 und danach eine Feinprofilierung in Station C durch die Anschlagplatte 140 erfolgt. In the illustrated embodiment, a waveform is predetermined, so a stop plate 140 with a complementary waveform is spaced from the magazine 20. The bristle tufts 24 are then pressed down by a pressure plate 142, which preferably has a complementary shape to the surface of the stop plate 140, until all tufts abut the stop plate 140. However, station C may also be dispensed with if the desired profile can already be reached in station B by suitable plungers 126 of different lengths or lengths. The two variants can also be mixed together by a so-called pre-profiling in station B by differently long plunger 126 and then a fine profiling in station C by the stop plate 140.
Station D ist eine Schneidestation, in der die hinteren Enden der Borstenbüschel abgeschnitten werden, um in der nachfolgenden Station ein optimales Schmelzen der Büschelenden zu erreichen. Die möglicherweise unterschiedlich weit rückseitig gegenüber dem Magazin 20 abstehenden Borstenbüschel 24 werden mechanisch mittels eines Messers 144 oder thermisch mit einem heißen Draht 146 relativ nahe an dem Magazin 20 abgeschnitten. Gegebenenfalls kann bei Verwendung eines mechanischen Messers 144 das Magazin 20 auch als Gegenmesser wirken. In diesem Fall werden die Borstenbüschel 24 nach dem Abschneiden noch etwas rückseitig aus dem Magazin 20 herausgeschoben, damit sie gegenüber diesen etwas überstehen. Station D is a cutting station where the trailing ends of the bristle tufts are cut off to achieve optimal melting of the tufts in the subsequent station. The bristle tufts 24, which protrude differently far from the magazine 20 at the rear, are cut off mechanically by means of a knife 144 or thermally with a hot wire 146 relatively close to the magazine 20. Optionally, when using a mechanical knife 144, the Magazine 20 also act as a counter knife. In this case, the bristle tufts 24 after cutting off a little pushed back from the magazine 20 so that they withstand something over them.
Gegebenenfalls kann Station D entfallen, wenn die Büschelenden bereits nach Station B oder C gleichmäßig weit rückseitig gegenüber dem Magazin 20 vorstehen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die vorderseitigen Büschelenden in einer Ebene enden sollen. If necessary, station D can be dispensed with if the tufts already protrude evenly to the rear of the magazine 20 after station B or C. This is especially the case when the front tufts ends are to end in a plane.
Der überstehende Abschnitt der Borstenbüschel 24 wird dann in der Station E geschmolzen, so dass alle Filamente eines Büschels miteinander verbunden sind, und zwar über das dann entstehende pilzförmige, verdickte Büschelende. Die Dicke der Büschelenden wird durch die Menge des Materials an Filamenten gesteuert, die rückseitig gegenüber dem Magazin 20 vorstehen. Dadurch lässt sich auch die Geometrie des Büschelendes einstellen. The overhanging portion of bristle tufts 24 is then melted in station E so that all the filaments of a tuft are bonded together through the then mushroom-shaped, thickened tuft end. The thickness of the tuft ends is controlled by the amount of filament material that projects rearward of the magazine 20. This also allows the geometry of the tuft end set.
Das Verschmelzen kann durch einen beheizten Stempel 148 erfolgen, der die Büschelenden berühren kann oder von ihnen beabstandet bleiben kann, sodass durch Strahlungswärme (insbesondere über Infrarotlicht) die Filamente schmelzen. Alternativ lässt sich auch mit Heißluft ein Verschmelzen erreichen. Wichtig ist, dass für die gebildeten Borstenbüschel nur immer eine einzige, zugeordnete Verdickung erzeugt wird, denn nur diejenigen Filamente sollen miteinander durch das Verschmelzen verbunden werden, die auch später in derselben Verankerungsöffnung fixiert werden sollen. Gegebenenfalls kann hier eine Kühlung der Verdickungen 32 stattfinden, wie zuvor erläutert. Melting may be accomplished by a heated plunger 148 that may touch or be spaced from the tufts so that radiant heat (particularly infrared light) causes the filaments to melt. Alternatively, a fusion can also be achieved with hot air. It is important that only a single, associated thickening is generated for the bristle tufts formed, because only those filaments are to be connected to each other by the fusion, which should also be fixed later in the same anchoring opening. Optionally, a cooling of the thickenings 32 take place here, as explained above.
In der anschließenden Station F werden die Borstenbüschel mit ihren verdickten Befestigungsenden voraus in die Verankerungsöffnungen 12 des Borstenträgers 10 geschoben und darin wie zuvor bereits ausführlich erläutert, verpresst. Dieses Einschieben kann gleichzeitig, sequenziell oder in Gruppen sequenziell erfolgen. In the subsequent station F, the bristle tufts with their thickened attachment ends are pushed ahead into the anchoring openings 12 of the bristle carrier 10 and, as already explained in detail, are pressed therein. This insertion can occur simultaneously, sequentially or in groups sequentially.
Eine weitere Alternative besteht darin, dass eine Umlenkplatte mit entsprechenden Kanälen vorgesehen ist, in welche die Borstenbüschel 24 mit ihren verdickten Befestigungsenden voraus eingeschoben werden, um dann weiter in die Verankerungsöffnungen des Borstenträgers geschoben zu werden. Diese Variante bietet sich dann an, wenn im Magazin noch nicht ganz das spätere Lochbild der Bürste oder die Ausrichtung der Borstenbüschel 24 realisiert ist. Another alternative is that a baffle plate is provided with corresponding channels, in which the bristle tufts 24 are inserted with their thickened attachment ends ahead, to then be pushed further into the anchoring openings of the bristle carrier. These Variant is useful when the magazine does not quite realize the later hole pattern of the brush or the alignment of the bristle tufts 24.
Die zuvor genannten separat hergestellten, singulären Borsten 24' können beliebig in jeder Station zugeführt werden, entweder dem Magazin 20 oder erst dem Borstenträger 10. The above-mentioned separately produced singular bristles 24 'can be supplied arbitrarily in each station, either the magazine 20 or only the bristle carrier 10.
Die Druckkraft wird beispielsweise über zumindest einen Antrieb, z.B. einen Elektromotor 240 (siehe Figur 1f) vorzugsweise auf die Halterung 34 aufgebracht, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes wie einer Spindeimutter 242. Dies trifft natürlich auf sämtliche Ausführungsformen zu. Der Elektromotor ist insbesondere ein Servomotor. The pressure force is transmitted, for example, via at least one drive, e.g. an electric motor 240 (see Figure 1f) is preferably applied to the holder 34, optionally with the interposition of a transmission such as a lock nut 242. This of course applies to all embodiments. The electric motor is in particular a servomotor.
Generell können mit einem Antrieb auch mehrere Borstenträger 10 gleichzeitig verformt werden, um die zumindest eine Borste oder das zumindest eine Borstenbüschel 24 in der Verankerungsöffnung zu halten. Dazu hat die Halterung 34 mehrere komplementär zum Borstenträger geformte Ausnehmungen 38. Um den Ausstoß von fertigen Bürsten zu erhöhen, sind insbesondere nebeneinander mehrere Antriebe vorgesehen, die wiederum mehrere Halterungen 34 antreiben, welche wiederum mehrere Borstenträger 10 aufnehmen. In general, a plurality of bristle carriers 10 can also be deformed simultaneously with one drive in order to hold the at least one bristle or the at least one bristle tuft 24 in the anchoring opening. To increase the output of finished brushes, in particular several drives are provided side by side in turn, which in turn drive a plurality of brackets 34, which in turn receive a plurality of bristle carrier 10.
Die Steuerung 51 ist entsprechend programmiert ausgebildet, dass das vorgenannte Verfahren in der Vorrichtung durchgeführt wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßenThe controller 51 is designed accordingly programmed, that the aforementioned method is performed in the device. With the device according to the invention and the invention
Verfahren lassen sich Borstenbüschel im Borstenträger verankern, die extrem lang und dünn sind. Die Erfindung schafft Borstenträger mit Borstenbüschel von einer Länge über 8 mm und einer Breite von weniger als 2 mm, insbesondere weniger als 1 mm. Die entsprechenden Ränder der Verankerungsöffnungen müssen bei diesen großen Randlängen nicht zwingend um die gleiche Strecke nach innen geformt werden. Es hat sich herausgestellt, dass es ausreicht, einige weiter nach innen in Richtung Verankerungsöffnung verformte, überkragende Randabschnitte vorzusehen, die sich mit weniger weit nach innen verformten Randabschnitten abwechseln. Procedures allow bristle tufts to be anchored in the bristle carrier, which are extremely long and thin. The invention provides bristle carrier with bristle tufts of a length over 8 mm and a width of less than 2 mm, in particular less than 1 mm. The corresponding edges of the anchoring openings need not necessarily be formed by the same distance inwards at these large edge lengths. It has been found that it is sufficient to provide some further inwardly in the direction of anchoring opening deformed, overhanging edge portions which alternate with less far inwardly deformed edge portions.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen einer Bürste, die einen Borstenträger aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Vorderseite und einer Rückseite und zumindest einer Verankerungsöffnung aufweist, in welche zumindest eine Borste aus thermoplastischem Kunststoff eingesetzt und darin ankerlos verankert wird, so dass sie von der Vorderseite des Borstenträgers absteht, wobei die zumindest eine Verankerungsöffnung auf der Vorderseite einen die Verankerungsöffnung umgebenden, stirnseitigen Rand hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) ein Borstenträger wird bereitgestellt, der im Bereich des stirnseitigen Rands wenigstens einen von der Vorderseite weg weisenden Fortsatz zur Schaffung einer Materialanhäufung hat, wobei der wenigstens eine Fortsatz beim Spritzgießen des Borstenträgers erzeugt wird und zumindest einer Verankerungsöffnung zugeordnet ist, A method of manufacturing a brush comprising a bristle carrier made of thermoplastic material having a front side and a rear side and at least one anchoring opening into which at least one bristle made of thermoplastic material is inserted and anchored therein in an anchorless manner, so that it protrudes from the front side of the bristle carrier in which the at least one anchoring opening on the front side has an end edge surrounding the anchoring opening, characterized by the following steps: a) a bristle carrier is provided which has at least one extension facing away from the front side in the region of the front edge for creating a material accumulation, wherein the at least one extension is produced during injection molding of the bristle carrier and is associated with at least one anchoring opening,
b) die wenigstens eine Borste wird in einer Aufnahmeöffnung eines Werkzeugteils aufgenommen,  b) the at least one bristle is received in a receiving opening of a tool part,
c) die wenigstens eine Borste wird mit ihrem verdickten Befestigungsende, während sie noch in der Aufnahmeöffnung sitzt, in die beim Herstellen des Borstenträgers gebildete Verankerungsöffnung im Borstenträger geschoben,  c) the at least one bristle is pushed with its thickened attachment end, while it still sits in the receiving opening, in the anchoring opening formed in the bristle carrier during the production of the bristle carrier,
d) der Abstand des Werkzeugteils zum Borstenträger wird reduziert, sodass das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert,  d) the distance of the tool part to the bristle carrier is reduced, so that the tool part contacts the bristle carrier,
e) die Vorderseite des Borstenträgers wird auf eine Temperatur gebracht, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermaterials liegt, insbesondere höchstens 85 % in °C der jeweiligen Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermaterials beträgt,  e) the front side of the bristle carrier is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular not more than 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and / or bristle carrier material,
f) das Werkzeugteil übt eine Druckkraft auf den Borstenträger aus und verformt den Borstenträger zumindest im Bereich des die Verankerungsöffnung umgebenden stirnseitigen Randes samt des wenigstens einen Fortsatzes unter Reduzierung des Querschnittes der Verankerungsöffnung derart, dass die zumindest eine Borste in die Verankerungsöffnung eingebettet und verankert ist und dabei ein Material des Borstenträgers im Bereich des Randes an dem zumindest einen Fortsatz beim Verformen seitlich in die Verankerungsöffnung wandert und gegen die wenigstens eine Borste drückt, f) the tool part exerts a compressive force on the bristle carrier and deforms the bristle carrier at least in the region surrounding the anchoring opening frontal edge together with the at least one extension while reducing the cross section of the anchoring opening such that the at least one bristle is embedded and anchored in the anchoring opening and while a material of the bristle carrier in the region of the edge on the at least one Extension moves laterally into the anchoring opening during deformation and presses against the at least one bristle,
g) der Abstand des Werkzeugteils zum Borstenträger wird vergrößert, sodass die zumindest eine Borste aus der Aufnahmeöffnung gezogen wird, h) wobei die Verankerungsöffnung nach dem Schritt f) eine von der g) the distance of the tool part to the bristle carrier is increased so that the at least one bristle is pulled out of the receiving opening, h) wherein the anchoring opening after step f) one of the
Vorderseite gemessene Tiefe bis zum Beginn des verdickten Befestigungsendes hat und der zumindest eine, der Verankerungsöffnung zugeordnete Fortsatz vor dem Verformen im Schritt f) ein Volumen hat, welches im Bereich von 60% bis 1 10% des theoretischen Volumens liegt, das sich aus dem Produkt der Tiefe und einer Ringfläche zwischen derFront measured depth to the beginning of the thickened attachment end and the at least one, the anchoring opening associated extension before deformation in step f) has a volume which is in the range of 60% to 1 10% of the theoretical volume resulting from the product the depth and a ring area between the
Innenseite der Verankerungsöffnung vor dem Verformen im Schritt f) und der Außenseite der singulären Borste oder der Umhüllenden des Borstenbüschels ergibt. Inside the anchoring opening before deformation in step f) and the outside of the singular bristle or the envelope of the bristle tufts results.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz, der einer Verankerungsöffnung zugeordnet ist, als ringförmig geschlossen um die2. The method according to claim 1, characterized in that the extension, which is associated with an anchoring opening, closed as a ring around the
Verankerungsöffnung umlaufender Fortsatz ausgebildet ist. Anchoring opening circumferential extension is formed.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmig geschlossen umlaufende Fortsatz über seine Längserstreckung unterschiedliche Querschnittsflächen aufweist. 3. The method according to claim 2, characterized in that the annularly closed circumferential extension over its longitudinal extension has different cross-sectional areas.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsöffnung mit Blick auf die Vorderseite eine längliche Verankerungsöffnung mit längeren und kürzeren Seitenabschnitten, die sich ergänzen, ist und der ringförmig geschlossen umlaufende Fortsatz im Bereich der längeren Seitenabschnitte eine größere Querschnittfläche als im Bereich der kürzeren Seitenabschnitte aufweist. 4. The method according to claim 3, characterized in that the anchoring opening with respect to the front an elongated anchoring opening with longer and shorter side sections that complement each other, and the annular closed circumferential projection in the region of the longer side portions a larger cross-sectional area than in the region has shorter side sections.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Querschnitt langgestrecktes Borstenbüschel in die längliche Verankerungsöffnung geschoben wird, wobei die Borsten des Borstenbüschels unter Bildung des verdickten Befestigungsendes miteinander verschmolzen sind, und wobei der gegenüber den Borsten seitlich abstehenden Wulst des Befestigungsendes im Bereich von Längsseiten des langgestreckten Borstenbüschels breiter ist als im Bereich von dazu kürzeren Querseiten. 5. The method according to claim 4, characterized in that a cross-sectionally elongated bristle tufts is pushed into the elongated anchoring opening, wherein the bristles of the bristle tufts are fused together to form the thickened attachment end, and wherein the opposite the bristles laterally projecting bead of the attachment end in the area from longitudinal sides of the elongated bristle tufts is wider than in the region of shorter transverse sides.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der langgestreckten Verankerungsöffnung vor dem Verformen einen unterschiedlichen Abstand zum seitlich abstehenden Wulst des Befestigungsendes aufweist und dass beim Verformen im Schritt f) Material bis zu den außen liegenden Borsten gedrückt wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the inside of the elongated anchoring opening before deformation has a different distance from the laterally protruding bead of the attachment end and that during deformation in step f) material is pressed up to the outer bristles.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fortsatz zwei benachbarten Verankerungsöffnungen zugeordnet ist und Material dieses Fortsatzes im Schritt f) in beide Verankerungsöffnungen gedrückt wird, wobei die den beiden benachbarten Verankerungsöffnungen einzeln oder gemeinsam zugeordneten Fortsätze vor dem Verformen im Schritt f) ein den Verankerungsöffnungen zugeordnetes Volumen haben, welches im Bereich von 60% bis 110% des theoretischen Volumens liegt, das sich aus dem Produkt der Tiefe und der Ringflächen zwischen den Innenseiten der Verankerungsöffnungen vor dem Verformen im Schritt f) und der Außenseite der singulären Borsten oder der Umhüllenden der Borstenbüschel ergibt. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one extension is associated with two adjacent anchoring openings and material of this extension is pressed in step f) in both anchoring openings, wherein the two adjacent anchoring openings individually or jointly associated extensions prior to deformation in Step f) have a volume associated with the anchoring apertures which is in the range of 60% to 110% of the theoretical volume resulting from the product of the depth and annular surfaces between the inner sides of the anchoring apertures prior to deformation in step f) and the outside of the singular bristles or the envelope of the bristle tufts results.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide benachbarten Verankerungsöffnungen jeweils von einem ringförmig geschlossen umlaufenden Fortsatz umgeben sind und die Fortsätze zwischen den Verankerungsöffnungen ineinander übergehen. 8. The method according to claim 7, characterized in that both adjacent anchoring openings are each surrounded by an annularly closed circumferential extension and pass over the extensions between the anchoring openings into each other.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt der Fortsätze, in welchem die Fortsätze ineinander übergehen, im Querschnitt größer als die übrigen Abschnitte der Fortsätze ist. 9. The method according to claim 8, characterized in that the portion of the extensions, in which the projections merge into one another, is larger in cross section than the remaining portions of the extensions.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borste oder das Borstenbüschel schräg zur Vorderseite in die Verankerungsöffnung eingesetzt wird und der Fortsatz auf der der Borste bzw. dem Borstenbüschel nahen Seite eine geringere Querschnittsfläche als auf der gegenüberliegenden Seite hat. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bristle or bristle tufts is inserted obliquely to the front in the anchoring opening and the extension on the bristle or bristle tufts near side has a smaller cross-sectional area than on the opposite side.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt f) durch das seitlich in die Verankerungsöffnung wandernde Material im Bereich des Randes die wenigstens eine Borste in ihrer winkelmäßigen Ausrichtung zur Vorderseite verändert wird, insbesondere senkrecht zur Vorderseite gedrückt wird. 1 1. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step f) by the laterally migrating into the anchoring opening material in the region of the edge, the at least one bristle in their angular orientation to the front is changed, in particular is pressed perpendicular to the front.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Borste im Schritt b) rechtwinklig zur vorzugsweise ebenen Vorderseite in die Verankerungsöffnung eingesetzt wird und im Schritt e) durch das in die Verankerungsöffnung seitlich hineinwandernde Material schräg oder rechtwinkelig zur Vorderseite gedrückt wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one bristle in step b) is inserted at right angles to the preferably flat front in the anchoring opening and pressed in step e) by the material laterally in the anchoring material migrating obliquely or at right angles to the front becomes.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsöffnung im Inneren des Borstenträgers durch eine umlaufende Innenseite einer Wand definiert ist, wobei der zumindest eine Fortsatz einem Abschnitt der Innenseite zugeordnet ist, der vor der Beaufschlagung des Borstenträgers durch das Werkzeugteil senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Vorderseite verläuft. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the anchoring opening is defined in the interior of the bristle carrier by a circumferential inner side of a wall, wherein the at least one extension is associated with a portion of the inside, which is perpendicular to the application of the bristle carrier by the tool part or substantially perpendicular to the front.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Fortsatz in Richtung senkrecht auf die14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one extension in the direction perpendicular to the
Vorderseite gesehen eine längs des stirnseitigen Randes verlaufende, längliche Erhebung mit vorzugsweise durchgehend rechteckigem Querschnittsprofil ist. Seen front side along the frontal edge extending, elongated elevation with preferably continuous rectangular cross-sectional profile.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite des Borstenträgers auf eine Temperatur gebracht wird, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermatenals liegt, insbesondere höchstens 85 % in °C der jeweiligen Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermatenals beträgt, und dass Werkzeugteil eine Druckkraft auf den erwärmten Borstenträger ausübt und den Borstenträger gemäß Merkmal e) verformt. 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the front side of the bristle carrier is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or Borstenträgermatenals, in particular at most 85% in ° C of the respective melting temperature of the bristle and or the bristle carrier material, and that the tool part exerts a compressive force on the heated bristle carrier and deforms the bristle carrier according to feature e).
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die16. The method according to claim 15, characterized in that the
Rückseite des Borstenträgers, während die Druckkraft auf den Borstenträger ausgeübt wird, aktiv gekühlt wird. Back of the bristle carrier, while the compressive force is exerted on the bristle carrier, is actively cooled.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Borstenträger erst nach dem Einbringen der zumindest einen Borste durch das aufheizbare Werkzeugteil erwärmt wird. 17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bristle carrier is heated only after the introduction of the at least one bristle by the heatable tool part.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil durch eine integrierte elektrische Widerstandsheizung oder durch eine beheiztes Teil aufgeheizt wird, welche außerhalb der den Borstenträger berührenden Kontaktfläche temporär das Werkzeugteil kontaktiert und durch Wärmeübertragung aufheizt. 18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the tool part is heated by an integrated electrical resistance heater or by a heated part, which outside of the bristle carrier contacting contact surface temporarily contacts the tool part and heats up by heat transfer.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein thermisches Umformen des Borstenmaterials die zumindest eine Borste oder ein gesamtes Borstenbüschel ein verdicktes Befestigungsende hat, wobei bei Verwendung eines Borstenbüschels die Borsten des Borstenbüschels durch thermisches Umformen miteinander vereinigt werden, und wobei das Umformen außerhalb einer Verankerungsstation, in der zumindest die Schritte c) bis f) durchgeführt werden, ausgeführt wird. 19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that by thermally forming the bristle material, the at least one bristle or an entire bristle tufts has a thickened attachment end, wherein when using a bristle tufts, the bristles of the bristle tufts are combined by thermal forming, and wherein the forming is carried out outside an anchoring station in which at least steps c) to f) are performed.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch umgeformten Borsten oder Borstenbüschel in erkaltetem Zustand in der Verankerungsstation in den Borstenträger eingesetzt werden. 20. The method according to claim 19, characterized in that the thermally formed bristles or bristle tufts are used in the cooled state in the anchoring station in the bristle carrier.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand, die die Verankerungsöffnung im Borstenträger definiert, von der Vorderseite ausgehend nur bis oberhalb des verdickten Endes verformt wird. 21. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the wall defining the anchoring opening in the bristle carrier, starting from the front side is deformed only to above the thickened end.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch folgende Schritte: das Werkzeugteil wird aufgeheizt, sodass die dem Borstenträger gegenüberliegende Stirnseite des Werkzeugteils auf eine Temperatur gebracht wird, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenmaterials und/oder des Borstenträgermaterials liegt, insbesondere höchstens 85 % in °C der jeweiligen Schmelztemperatur des Borsten- und/oder des Borstenträgermaterials beträgt, und das Werkzeugteil wird relativ zum Borstenträger bewegt, sodass das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert und ihn aufheizt. 22. The method according to any one of the preceding claims characterized by the following steps: the tool part is heated so that the bristle carrier opposite end face of the tool part is brought to a temperature which is below the melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material, in particular at most 85% in ° C is the respective melting temperature of the bristle and / or the bristle carrier material, and the tool part is moved relative to the bristle carrier, so that the tool part contacts the bristle carrier and heats it.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-21 , gekennzeichnet durch folgende Schritte: eine dem Borstenträger gegenüberliegende Stirnseite des Werkzeugteils wird auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht, die in einem Bereich von zwischen Umgebungstemperatur und 210 °C, vorzugsweise 150 °C, liegt, und das Werkzeugteil wird relativ zum Borstenträger bewegt, sodass das Werkzeugteil den Borstenträger kontaktiert und ihn aufheizt, jedoch ohne den Borstenträger und die wenigstens eine Borste zu schmelzen. 23. The method according to any one of claims 1-21, characterized by the following steps: a bristle carrier opposite end face of the tool part is brought to a predetermined temperature, which is in a range of between ambient temperature and 210 ° C, preferably 150 ° C, is located, and the tool part is moved relative to the bristle carrier, so that the tool part contacts the bristle carrier and heats it, but without melting the bristle carrier and the at least one bristle.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil den Borstenträger im Bereich der Kontaktfläche mit dem Werkzeugteil während der Zustellbewegung des Werkzeugteils zum Borstenträger und/oder bei Kontaktierung des Borstenträgers auf eine Temperatur bringt, die unterhalb der Schmelztemperatur des Borstenträgermaterials und, vorzugsweise, größer gleich der Glasübergangstemperatur des Materials des Borstenträgers ist, insbesondere bei einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von größer gleich 300° K maximal 15% über der Glasübergangstemperatur in ° K liegt und bei einem Borstenträgermaterial mit einer Glasübergangstemperatur von kleiner 300° K maximal 50 % über der Glasübergangstemperatur in ° K liegt. 24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the tool part brings the bristle carrier in the region of the contact surface with the tool part during the feed movement of the tool part to the bristle carrier and / or upon contacting the bristle carrier to a temperature below the melting temperature of the bristle carrier material and , preferably, is greater than or equal to the glass transition temperature of the material of the bristle carrier, in particular in the case of a bristle carrier material having a glass transition temperature of greater than or equal to 300 ° K, not more than 15% above the glass transition temperature in ° K and not more than 50 in the case of a bristle carrier material having a glass transition temperature of less than 300 ° K. % is above the glass transition temperature in ° K.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil zumindest während der gesamten Zeit, in der es Druck auf den Borstenträger ausübt, den Borstenträger stirnseitig aufheizt. 25. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the tool part, at least during the entire time in which it exerts pressure on the bristle carrier, the bristle carrier heats the front side.
26. Vorrichtung zum Herstellen einer zumindest eine Borste oder zumindest ein Borstenbüschel aufweisenden Bürste, die einen Borstenträger mit zumindest einer Verankerungsöffnung für die zumindest eine Borste oder das zumindest eine Borstenbüschel besitzt, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere Stationen, darunter eine Spritzstation zur Erzeugung des Borstenträgers und eine spätere Station zum Befestigen der zumindest einen Borste im Borstenträger umfasst, wobei in der Spritzstation ein Spritzgussformhälftenteil mit zumindest einem in eine Spritzkavität hineinragenden Stift vorhanden ist, der einen Abschnitt des Spritzgussformhälftenteils bildet und die als Sackloch ausgebildete Verankerungsöffnung erzeugt, wobei der Stift von einer Bodenfläche des Spritzgussformhälftenteils absteht und wobei das Spritzgussformhälftenteil eine um den Stift am Umfang geschlossen umlaufende Nut in der Bodenfläche aufweist, die über den Umfang hinweg einen sich verändernden Querschnitt hat, die Station zum Befestigen der zumindest einen Borste eine Halterung für den Borstenträger sowie ein Werkzeugteil mit zumindest einer Aufnahmeöffnung für die zumindest eine Borste oder das zumindest eine Borstenbüschel aufweist, die Aufnahmeöffnung auf der dem Borstenträger zugewandten Stirnseite des Werkzeugteils mündet, und wobei das Werkzeugteil eine zumindest Abschnitte der Stirnseite erwärmende Heizung besitzt, die so ausgebildet und so geregelt ist, dass die Stirnseite auf eine Temperatur von maximal 140°C, insbesondere maximal 130°C aufgeheizt wird. 26. A device for producing a brush having at least one bristle or at least one bristle tuft, which has a bristle carrier with at least one anchoring opening for the at least one bristle or the at least one bristle tufts, for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that the Device comprises a plurality of stations, including a spray station for producing the bristle carrier and a later station for attaching the at least one bristle in the bristle carrier, wherein in the injection station a Spritzgußformhälftenteil is present with at least one protruding into a Spritzkavität pin forming a portion of the injection mold half and the formed as a blind hole formed anchoring opening, wherein the pin protrudes from a bottom surface of the injection mold half and wherein the Spritzgussformhälftenteil a closed around the pin on the circumference circumferential groove in the Has bottom surface which has a varying cross-section over the circumference, the station for attaching the at least one bristle a holder for the bristle carrier and a tool part with at least one receiving opening for the at least a bristle or at least one bristle tufts, the receiving opening opens on the bristle carrier facing end face of the tool part, and wherein the tool part has at least a portion of the front side heating heating, which is designed and regulated so that the end face to a maximum temperature 140 ° C, in particular a maximum of 130 ° C is heated.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass das Werkzeugteil einen Druck von wenigstens 200 bar, insbesondere wenigstens 400 bar auf den Borstenträger aufbringen kann. 27. The device according to claim 26, characterized in that the device is designed so that the tool part can apply a pressure of at least 200 bar, in particular at least 400 bar on the bristle carrier.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil ein Magazin ist, welches in einer Bestückungsstation der Vorrichtung mit der zumindest einen Borste oder dem zumindest einem Borstenbüschel bestückt wird, wobei die zumindest eine Borste oder das zumindest eine Borstenbüschel nach dem Bestücken mit dem Befestigungsende aus dem Magazin ragt, wobei eine Schmelzstation nach der Bestückungsstation vorhanden ist, in der das Befestigungsende erhitzt wird und dabei eine Verdickung ausbildet, wobei bei Verwendung eines Borstenbüschels die Borsten des Borstenbüschels durch thermisches Umformen miteinander vereinigt werden. 28. Device according to one of claims 26 or 27, characterized in that the tool part is a magazine which is equipped in a placement station of the device with the at least one bristle or at least one bristle tufts, wherein the at least one bristle or the at least one bristle tufts protrudes from the magazine after loading with the attachment end, wherein a melting station after the loading station is present in which the attachment end is heated and thereby forms a thickening, wherein when using a bristle tufts, the bristles of the bristle tufts are combined by thermal forming.
29. Spritzgussformhälftenteil für die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28 zur Erzeugung eines Borstenträgers für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüchen 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgussformhälftenteil zumindest einen in eine Spritzkavität hineinragenden Stift hat, der von einer Bodenfläche des Spritzgussformhälftenteils absteht und die als Sackloch ausgebildete Verankerungsöffnung erzeugt, und eine um den Stift am Umfang geschlossen umlaufende Nut in der Bodenfläche, wobei die Nut über den Umfang hinweg einen sich verändernden Querschnitt hat, insbesondere eine unterschiedliche Breite. 29. The injection mold half part for the device according to claim 26 for producing a bristle carrier for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the injection mold half part has at least one pin protruding into a spray cavity, which protrudes from a bottom surface of the Injection mold halves part projecting and formed as a blind hole formed anchoring opening, and a closed circumferentially around the pin circumferential groove in the bottom surface, the groove over the circumference has a varying cross section, in particular a different width.
30. Spritzgussformhälftenteil nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zur Erzeugung von Verankerungsöffnungen vorstehende Stifte von der Bodenfläche abstehen und um benachbarte Stifte geschlossen umlaufende Nuten abschnittsweise ineinander übergehen. 30. Injection mold half according to claim 29, characterized in that a plurality of protruding to produce anchoring openings pins protrude from the bottom surface and closed by adjacent pins surrounding grooves in sections into each other.
31. Spritzgussformhälftenteil nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zur Erzeugung von Verankerungsöffnungen vorstehende Stifte von der Bodenfläche abstehen und/oder um Stifte geschlossen umlaufende Nuten unterschiedlich tiefe und/oder unterschiedlich breite Abschnitte besitzen. 31. Injection mold half according to claim 29 or 30, characterized in that a plurality of protruding to produce anchoring openings pins projecting from the bottom surface and / or around pins closed circumferential grooves have different depths and / or different width sections.
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