WO2018177594A1 - Druckplatteneinheit für eine bürstenherstellungsvorrichtung sowie bürstenherstellungsvorrichtung - Google Patents

Druckplatteneinheit für eine bürstenherstellungsvorrichtung sowie bürstenherstellungsvorrichtung Download PDF

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WO2018177594A1
WO2018177594A1 PCT/EP2018/000126 EP2018000126W WO2018177594A1 WO 2018177594 A1 WO2018177594 A1 WO 2018177594A1 EP 2018000126 W EP2018000126 W EP 2018000126W WO 2018177594 A1 WO2018177594 A1 WO 2018177594A1
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WO
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plate
bristle
bristle carrier
pressure plate
funnel
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PCT/EP2018/000126
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Inventor
Bart Gerard Boucherie
Original Assignee
Gb Boucherie Nv
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Publication date
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    • A46—BRUSHWARE
    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D3/00—Preparing, i.e. Manufacturing brush bodies
    • A46D3/04—Machines for inserting or fixing bristles in bodies
    • A46D3/045—Machines for inserting or fixing bristles in bodies for fixing bristles by fusing or gluing to a body
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    • A46D3/04—Machines for inserting or fixing bristles in bodies
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    • A46B—BRUSHES
    • A46B2200/00—Brushes characterized by their functions, uses or applications
    • A46B2200/10—For human or animal care
    • A46B2200/1066—Toothbrush for cleaning the teeth or dentures

Definitions

  • the invention relates to a printing plate unit for a
  • the anchorless 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. Subsequently, this back is covered, in particular overmolded.
  • the invention relates to another, new type of anchorless attachment of bristles in the bristle carrier.
  • This new type of attachment is described in DE 10 2016 107 759 A.
  • blind holes which represent anchoring openings, are produced in the bristle carrier during injection molding.
  • the bristle or bristle tufts have a thickened end with which they are inserted into the associated anchoring openings.
  • at least the edge of the bristle carrier is deformed around the anchoring opening so that a peripheral bead, which extends into the anchoring opening and extends as far as the bristle or bristle tufts, is anchored. Due to the thickened attachment end, the bristles can not be pulled out.
  • the special feature of this method is that the front of the bristle carrier is brought only to a temperature below the Melting temperature of the bristle material and / or the bristle carrier material is, 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.
  • the heating of the bristle carrier on the front takes place through the tool part, which is heated. If, as in the preferred embodiment, the front of the tool part contacts the front of the bristle carrier for a few seconds, the temperature of the front of the tool part also corresponds to the temperature on the front of the bristle carrier, so that the temperatures correspond. This means that the front side 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 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 tool part includes a pressure plate that is heated and that contacts the front of the bristle carrier. Opposite the pressure plate is the holding part in the form of a counter-plate. Between the two plates, which are movable relative to each other, a receptacle for the bristle carrier is formed. In the pressure plate receiving openings for the bristles or bristle tufts are present. During heating of the bristle carrier, the bristles remain in the receiving openings. Subsequently, the pressure plate is moved relative to the bristle carrier, so that the bristles are pulled out of the passage openings.
  • 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 plate made of thermoplastic material, which is a prefabricated component of the later brush body is provided with one or more openings for filling with one or more bristles or bristle tufts.
  • At least one bristle 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, which are sitting in their receiving openings and anchoring openings, are meant.
  • 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 to the front) of 0.5-1, 3 mm, especially 0.6-0.9 mm
  • 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) group Both homopolymers and copolymers with said thermoplastics can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • 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 invention contemplates the use of polypropylene, some of which have a glass transition temperature of less than 300 ° K, other glass transition temperatures 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 of over 300 ° K.
  • the invention provides, inter alia, that the melting temperature of the plastic of the bristle carrier below the melting temperature of the bristle or Bristles lies. This also applies to brushes where the bristle carrier material is equal to the bristle matehal, for example polypropylene and PA.
  • 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.
  • 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
  • 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 object of the invention is to provide a printing plate unit for a brush-making device and a brush-making device with such a printing plate unit, which ensures an even better quality of the bristles.
  • a brush manufacturing apparatus for thermally pressing at least one bristle in an anchoring opening of a bristle carrier the brush making apparatus having a receptacle for the bristle carrier between the printing plate unit and a counterplate, and the platen unit and the counterplate being movable toward and away from each other, comprises a heatable pressure plate having one the opposing front side opposite the counter plate and an opposite rear side and at least one receiving opening for the at least one bristle and provided on the back of the pressure plate hopper plate to the at least one receiving opening has an aligned insertion opening for the at least one bristle and wherein between the pressure plate and the funnel plate a means for reducing the temperature of the funnel plate is provided.
  • the bristles are thermally protected away from their thickened attachment end by keeping the channel in which they are received on the bristle carrier during the application of pressure and temperature cool. A thermal impairment does not take place with it.
  • the pressure plate is equipped with an electric heater, in particular it has recesses for receiving electric heating cartridges.
  • the means for reducing the temperature may have insulation and / or active cooling in order to prevent the heat from the printing plate or only to a small extent on the funnel plate.
  • Active cooling means that it is cooling fluid, e.g. As compressed air, available, which is pumped through a corresponding channel.
  • the insulation can be carried out by a thermal insulating layer between the pressure plate and the funnel plate, for example by a separate, prefabricated, sheet-like part.
  • a separate part may be based on a paper substrate, much like seals in internal combustion engines.
  • the corresponding part has only a thickness of a few tenths of a millimeter, for example 0.3-0.4 mm.
  • Another additional option for insulation is that an air gap is provided between the pressure plate and the funnel plate.
  • This air gap may be formed by a spacer between the pressure plate and the funnel plate, which is realized by a separate part.
  • the spacer is formed by the thermal insulation layer mentioned above.
  • the active cooling can be achieved, for example, via a cooling channel in the
  • Form funnel plate flows through the cooling fluid.
  • This cooling channel may be an open on the facing to the pressure plate end face of the funnel plate groove, which is closed for example by the insulating layer.
  • Such an open groove is easy to manufacture.
  • the optionally provided insulating layer which supplements the groove to a channel closed in cross-section, thus has a dual function.
  • a plurality of passage openings for bristles of a plurality of bristle carriers are preferably formed, which are then processed simultaneously.
  • several funnel plates each assigned to a bristle carrier can be provided on the back side of the printing plate. These individual funnel plates can then be aligned well with the passage openings in the pressure plate or replaced individually.
  • On the front of the printing plate can be formed several, each associated with a bristle carrier recesses for receiving prefabricated bristle carriers.
  • This bristle carrier are thus positively recorded not only at the front, but also at the transition edge to the side surface in the recess of the pressure plate, so that after forming a high-quality surface can be ensured in this area.
  • the invention relates to a brush manufacturing device for the thermal compression of at least one bristle in an anchoring opening of a bristle carrier.
  • the brush manufacturing device according to the invention comprises the pressure plate unit according to the invention and a counter plate opposite the pressure plate, which forms a receptacle for the bristle carrier between itself and the pressure plate.
  • the pressure plate unit and the counterplate are relative to each other and movable away from each other.
  • the pressure plate is heatable to heat a front of the bristle carrier can.
  • the bristle carrier Under the action of the temperature and pressure, the bristle carrier is compressed between the pressure plate and the counter plate on the front so that the wall defining the anchor opening is pressed inward and narrowed at the transition to the front to secure the at least one bristle in the anchoring opening.
  • the temperature to which the printing plate itself and the front side of the bristle carrier are brought lies in the aforementioned ranges.
  • Corresponding controls are provided and at least one temperature sensor on the pressure plate, which ensures compliance with the predetermined temperature.
  • the pressure plate and the funnel plate have a thickness such that the free end of the at least one bristle, which is inserted into the passage opening, ends in the funnel plate during the pressing process.
  • the printing plate unit may form a magazine which is pre-filled and which passes through several stations, for example a station in which the bristles of a tuft of bristles are thermally bonded together to produce the thickened attachment end. This magazine then travels through several stations until it is in an anchoring station where the bristle bushes are then pushed into the anchoring opening of the bristle carrier.
  • 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;
  • FIGS. 5 and 5A show 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 longitudinal sectional view through a printing plate unit according to the invention
  • FIG. 8 shows a perspective top view of the printing plate unit according to FIG. 6, and FIG.
  • FIG. 9 is an exploded view of the printing plate unit of FIG. 6.
  • 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, said 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.
  • FIG. 2 shows that the bristle carrier 10 has on its underside numerous prefabricated anchoring openings 12 produced by injection molding, into which tufts of bristles are inserted and anchored therein.
  • the following description is identical to plate-like bristle carrier 10 transferable and readable.
  • the apparatus shown in Figure 1 comprises a plurality of stations, namely a loading station 14 shown in Figures 1a and 1b, a melting station 16 shown in Figure 1c and an anchoring station 18 for the bristle tufts shown in Figures 1e and Fig. 1f is shown. All stations may be executed on and around an indexing table clocking from one station to the next.
  • a magazine 20 also called tool part, which transports bristle tufts through the individual stations.
  • 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. It may also be several rows of groups of receiving openings for multiple brushes.
  • the magazine 20 is a printing plate unit, as shown in Figures 7 to 9.
  • the magazine 20 may have a top, planar front side 22 according to FIG.
  • the magazine 20, which is substantially plate-shaped, on its flat front side 22 has a recess 200 with a bottom 202 (see Figure 7) to form a part of a cavity for receiving the bristle carrier 10.
  • a magazine circulating mode is present in the device, whereby numerous identical 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. 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.
  • 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.
  • bristle tufts 24 are inserted and embedded in the anchoring opening, but it can also be just a singular, prefabricated bristle in the form of, for example, an elastomeric cleaning element with a thickened end in its Anchoring opening according to the above-mentioned and subsequently described method can be used and fixed. Such 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 mounting ends, something out of the magazine 20, so they are against the front 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 1 c.
  • 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.
  • 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 thickenings 32 can be activated, e.g. cooled by a fan cold air flow 214 (see Figure 1d) are cooled.
  • the magazine 20 transports the bristle tufts 24 further into the subsequent one
  • the anchoring station 18 comprises at least one counterplate 34 (preferably a plurality of counterplates) which has a recess 38 (a plurality of recesses in the case of a plurality of bristle carriers 10) which is complementary to the corresponding shape of the bristle carrier 10 on its front side 36 opposite the front side 22 (see FIG is formed so that it rests flat with its back on the back plate. Between the counter-plate 34 and the magazine 20, a receptacle for the bristled bristle carrier 10 is formed.
  • the counter-plate 34 itself has a flat end face 36, opposite which, however, the bristle carrier 10 projects slightly, as shown in FIG. 2, in order to project into the recess 200 complementary to the region of the front side of the bristle carrier 10 in the magazine 20.
  • 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.
  • the Schuwindungen are symbolically indicated, they are close to the front side 22 and at a recess 200 near the bottom 202 of the recess 200, which forms part of the front side 22.
  • prefabricated electric heating cartridges are integrated in the magazine, as will be explained with reference to FIGS 6 to 8.
  • 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 front side 22 including the bottom 202 of the recess 200 itself constitutes an electrical resistance heating layer, so that the front side is heated directly here.
  • the electrical connection for the heater is very easy to implement, it can be permanently formed.
  • the heater 39 ensures that preferably the entire front side 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 front side 22 is brought 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. For example, if both materials have a melting temperature of 100 ° C, the temperature of the finally heated magazine 20 at the front 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 permanent i. During the entire operation to the desired temperature heated magazine 20 and / or the counter-plate 34 are moved towards each other relative to each other, in the present case, only the counter-plate 34 is moved with the bristle carrier 10, so first the thickening 32 passes into the anchoring opening 12 before the front side 22 contacts the facing flat front and front side 42 of the bristle carrier 10.
  • a base plate 44 (see FIG. 3) on which all the bristle tufts 24 rest with their front, free ends on the front side and which forms a support can serve to connect the bristle tufts 24 at their front end to one another.
  • Figure 4 it is shown that the front side 22, the front side 42 of
  • the bristle carrier 10 contacted and thus heats the bristle carrier 10 at the entire contact surface 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.
  • the movement of the counter-plate 34 does not remain in the position of the first contact, which is shown in Figure 4, because on the counter-plate 34 and the magazine 20 is a pressure on the bristle carrier 10 of at least 200 bar, preferably at least 400 bar, on the Borstenwhere 10 exercised:
  • 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 device is driven in particular to block, that is, the counter plate 34 contacted outside the cavity formed by the recess 38 and the recess 200 with an end face 36, the portion of the front side 22 outside the recess 200.
  • this contact area no gap is provided in the could penetrate material from the cavity, but the cavity is sealed by an annular peripheral contact area.
  • 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 and 4 with the arrow Y.
  • 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.
  • 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 Temperature of the aforementioned maximum operating temperature of the magazine 20 in the front side 22 and the bottom 202th
  • At least the edge 50 of the anchoring opening 12 can be heated in the region of the front side 42, which forms the region of the wall of the anchoring opening 2, which adjoins the front 42 at the mouth.
  • the bristle carrier 10 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 bristle carrier 10 should not be brought close to its melting temperature, but from this clearly removed close to the glass transition temperature.
  • the heating temperature and thus also the temperature at the magazine 20 in the region of the front side 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 selected to have a melt flow index (MFI) of 6-35, preferably 10-15 in the initial state.
  • An embodiment of the invention provides that the front side 22 and thus the bristle carrier 10 are heated to a temperature of at most 140 ° C, in particular at most 130 ° C, preferably in the range of 100 to 115 ° C are 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 counter-plate 34 may be provided with an active cooling.
  • 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 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 60, 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 printing plate unit (magazine 20) is shown schematically, which is then shown in more detail in Figures 7 to 9.
  • the printing plate unit comprises a printing plate 100, whose end face 22 contacts the front side 42 of the bristle carrier 10 and which is heated.
  • a so-called funnel plate 102 adjoins the pressure plate 100 and is connected to it.
  • the receiving openings 26 in the pressure plate 100 are aligned with one or more insertion openings 66 in the funnel plate 102, which optionally, as can be seen from FIGS. 7 to 9, can also expand towards the rear. This is optional.
  • the insertion openings 66 can, as can be seen on the left in FIG. 6, also complement one another to form an opening to the pressure plate 10, so that a plurality of bristle tufts can be combined into a common, larger bristle tufts and transported into the corresponding receiving opening 26.
  • each bristle carrier 10 has its own
  • the device for reducing the temperature is in the present case embodied by insulation as well as by active cooling, wherein alternatively only one of these two options is conceivable.
  • a thermal insulation layer 108 in the form of a separate, prefabricated, sheet-like part which is clamped between the pressure plate 100 and the respective funnel plate 102.
  • the individual insulating layers 08 are only 0.3 to 0.4 mm thick and consist of a paper substrate.
  • the insulating layer 108 provides for a minimum air gap between the back of the pressure plate 100 and the funnel plate 102 the better positioning of the insulating layer 108 a minimum (smaller 0.3 mm), to the outer contour of the insulating layer 108 adapted recess in the funnel plate 102 may be present.
  • the insulating layer 108 is angular and annular, with a central opening in the region of the receiving openings 26 of a bristle carrier.
  • a cooling channel 1 10 is provided, which is formed by a groove 106 open to the end face in the funnel plate 102.
  • the cooling channel 110 extends from an inlet opening 112 at an end face to an outlet opening 14 at the opposite, likewise short end side of each funnel plate 102. Between the inlet opening 12 and the outlet opening 14, the cooling channel 110 branches to form a meandering shape the funnel plate 102 to run and on the other hand around a central portion in which the insertion openings 66 are formed.
  • Cooling air connection to the inlet ports 1 12 coupled and compressed air pushed through the cooling channels 110.
  • the cooling channels 110 are sealed and closed by the associated insulating layers 108 toward the pressure plate 100.
  • the individual bristles in the region of their free ends are still in the insertion openings 66 of the funnel plate 102.
  • the length of the bristles measured from the thickening 32, in the insulated part of the printing plate unit, that is, two-thirds of the length of the bristles is located from the back of the pressure plate 100 in the direction of funnel plate 102 or even protrudes from the funnel plate 102nd still out.
  • the bristles used have in particular a thickness ⁇ 0.15 mm.

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Abstract

Eine Druckplatteneinheit für eine Bürstenherstellungsvorrichtung zum thermischen Verpressen zumindest einer Borste in einer Verankerungsöffnung (12) eines Borstenträgers (10) umfasst eine beheizbare Druckplatte (100) sowie eine auf der Rückseite vorgesehene Trichterplatte (102), zwischen denen eine Isolierschicht (108) angebracht ist. Die Druckplatte (100) wird elektrisch beheizt. Zudem ist eine Bürstenherstellungsvorrichtung mit einer solchen Druckplatteneinheit beschrieben.

Description

Druckplatteneinheit für eine Bürstenherstellungsvorrichtung sowie Bürstenherstellungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Druckplatteneinheit für eine
Bürstenherstellungsvorrichtung sowie eine Bürstenherstellungsvorrichtung selbst.
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 (Metall plättchen oder Drahtschlinge) oder ankerlos. Das ankerlose Verfahren sieht gemäß einer Option 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. Anschließend wird diese Rückseite überdeckt, insbesondere überspritzt.
Die Erfindung betrifft jedoch eine andere, neue Art von ankerloser Befestigung von Borsten im Borstenträger. Diese neue Art der Befestigung ist in der DE 10 2016 107 759 A beschrieben. Dabei werden im Borstenträger Sacklöcher, die Verankerungsöffnungen darstellen, beim Spritzgießen hergestellt. Die Borste oder die Borstenbüschel haben ein verdicktes Ende, mit dem sie in die zugeordneten Verankerungsöffnungen eingesteckt werden. Anschließend wird unter Aufbringung von Temperatur und Druck zumindest der Rand des Borstenträgers um die Verankerungsöffnung herum deformiert, sodass ein in die Verankerungsöffnung hineinwandernder, umlaufender Wulst entsteht, der sich bis zur Borste oder den Borstenbüscheln erstreckt und diese verankert. Aufgrund des verdickten Befestigungsendes können die Borsten nicht mehr herausgezogen werden. Das Besondere dieses Verfahrens liegt darin, dass die Vorderseite des Borstenträgers nur 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. Das Werkzeugteil übt eine Druckkraft auf den erwärmten Borstenträger aus und verformt den entsprechend erwärmten Borstenträger.
Die Erwärmung des Borstenträgers auf der Vorderseite erfolgt durch das Werkzeugteil, welches aufgeheizt wird. Wenn, wie in der bevorzugten Variante der Fall, die Vorderseite des Werkzeugteils die Vorderseite des Borstenträgers über einige Sekunden kontaktiert, entspricht die Temperatur der Vorderseite des Werkzeugteils auch der Temperatur auf der Vorderseite des Borstenträgers, sodass sich die Temperaturen entsprechen. Das bedeutet, die Vorderseite 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 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. Das Werkzeugteil umfasst eine Druckplatte, die beheizt wird und die die Vorderseite des Borstenträgers kontaktiert. Gegenüber der Druckplatte liegt das Halteteil in Form einer Gegenplatte. Zwischen beiden Platten, die relativ zueinander beweglich sind, wird eine Aufnahme für den Borstenträger gebildet. In der Druckplatte sind Aufnahmeöffnungen für die Borsten oder Borstenbüschel vorhanden. Während des Erwärmens des Borstenträgers bleiben die Borsten in den Aufnahmeöffnungen. Anschließend wird die Druckplatte relativ zum Borstenträger bewegt, sodass die Borsten aus den Durchtrittsöffungen herausgezogen werden.
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.
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.
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. 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.
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 Erfindung sieht 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 Erfindung sieht unter anderem vor, dass die Schmelztemperatur des Kunststoffs des Borstenträgers unterhalb der Schmelztemperatur der Borste bzw. Borsten liegt. Dies gibt auch für Bürsten, bei denen das Borstenträgermaterial gleich dem Borstenmatehal ist, zum Beispiel Polypropylen und PA.
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. Vorteilhafter Weise werden Borstenträgermaterialien auf folgende Temperaturen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und durch die nachfolgend noch erläuterte erfindungsgemäße Vorrichtung erwärmt:
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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. Insbesondere wird PP mit einem Melt-Flow-Index (MFI) von 6-35, vorzugsweise von 10-15 eingesetzt. 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. Wichtig ist es bei der Durchführung dieses speziellen Verfahrens zur ankerlosen Befestigung, dass die vom Borstenträger abstehenden freien Enden der dünnen Borsten ihre ursprüngliche Form beibehalten, Insbesondere bei Borstenbüscheln sollen die Borsten alle parallel zueinander und gleichmäßig ausgerichtet stehen. Auf keinen Fall sollten sich bei einem Borstenbüschel die Borsten am freien Ende auffächern. Aus diesem Grund wird versucht, die sogenannte Haltezeit, in der die erhitzte Druckplatte auf den Borstenträger drückt, so kurz wie möglich zu halten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckplatteneinheit für eine Bürstenherstellungsvorrichtung sowie eine Bürstenherstellungsvorrichtung mit einer solchen Druckplatteneinheit zu schaffen, die für eine noch bessere Qualität der Borsten sorgt.
Diese Aufgabe wird durch eine Druckplatteneinheit nach Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Druckplatteneinheit für eine
Bürstenherstellungsvorrichtung zum thermischen Verpressen von zumindest einer Borste in einer Verankerungsöffnung eines Borstenträgers, wobei die Bürstenherstellungsvorrichtung zwischen der Druckplatteneinheit und einer Gegenplatte eine Aufnahme für den Borstenträger aufweist und die Druckplatteneinheit und die Gegenplatte aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können, umfasst eine beheizbare Druckplatte mit einer der Gegenplatte gegenüberliegenden Vorderseite sowie eine entgegengesetzte Rückseite und zumindest eine Aufnahmeöffnung für die wenigstens eine Borste sowie eine an der Rückseite der Druckplatte vorgesehene Trichterplatte, die zu der zumindest einen Aufnahmeöffnung eine fluchtende Einführöffnung für die zumindest eine Borste hat und wobei zwischen der Druckplatte und der Trichterplatte eine Einrichtung zur Reduzierung der Temperatur der Trichterplatte vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung werden die Borsten entfernt von ihrem verdickten Befestigungsende thermisch geschont, indem der Kanal, in dem sie während der Aufbringung von Druck und Temperatur auf den Borstenträger aufgenommen sind, kühl gehalten wird. Eine thermische Beeinträchtigung findet damit nicht statt. Vorzugsweise ist die Druckplatte mit einer elektrischen Heizvorrichtung ausgestattet, insbesondere besitzt sie Ausnehmungen zur Aufnahme von elektrischen Heizpatronen.
Die Einrichtung zur Reduzierung der Temperatur kann eine Isolierung und/oder eine aktive Kühlung aufweisen, um die Wärme von der Druckplatte nicht oder nur zu einem geringen Teil auf die Trichterplatte übergehen zu lassen. Eine aktive Kühlung bedeutet, es ist Kühlfluid, z. B. Druckluft, vorhanden, welches durch einen entsprechenden Kanal gepumpt wird.
Die Isolierung kann durch eine thermische Isolierschicht zwischen der Druckplatte und der Trichterplatte ausgeführt werden, beispielsweise durch ein separates, vorgefertigtes, blattartiges Teil. Ein solches separates Teil kann auf einem Papiersubstrat basieren, ähnlich wie Dichtungen in Verbrennungsmotoren.
Das entsprechende Teil hat lediglich eine Dicke von wenigen Zehnteln Millimetern, beispielsweise 0,3-0,4 mm.
Eine weitere zusätzliche Möglichkeit zur Isolierung besteht darin, dass ein Luftspalt zwischen der Druckplatte und der Trichterplatte vorgesehen ist.
Dieser Luftspalt kann durch einen Abstandshalter zwischen der Druckplatte und der Trichterplatte gebildet sein, der durch ein separates Teil realisiert wird. Ein Beispiel hierfür besteht darin, dass der Abstandshalter durch die thermische Isolierschicht gebildet ist, die zuvor erwähnt wurde. Die aktive Kühlung lässt sich zum Beispiel über einen Kühlkanal in der
Trichterplatte ausbilden, durch den Kühlfluid strömt.
Dieser Kühlkanal kann eine auf der zur Druckplatte weisenden Stirnseite der Trichterplatte offene Nut sein, die beispielsweise durch die Isolierschicht geschlossen wird. Eine solche offene Nut ist einfach in der Herstellung. Die optional vorgesehene Isolierschicht, die die Nut zu einem im Querschnitt geschlossenen Kanal ergänzt, hat damit eine Doppelfunktion. In der Druckplatte sind vorzugsweise mehrere Durchtrittsöffnungen für Borsten mehrerer Borstenträger ausgebildet, die dann gleichzeitig bearbeitet werden. Rückseitig der Druckplatte lassen sich mehrere, jeweils einem Borstenträger zugeordnete Trichterplatten vorsehen. Diese einzelnen Trichterplatten können dann gut zu den Durchtrittsöffnungen in der Druckplatte ausgerichtet werden oder einzeln ausgewechselt werden.
Auf der Vorderseite der Druckplatte lassen sich mehrere, jeweils einem Borstenträger zugeordnete Vertiefungen zur Aufnahme von vorgefertigten Borstenträgern ausformen. Diese Borstenträger werden damit nicht nur an der Vorderseite, sondern auch am Übergangsrand zur Seitenfläche in der Vertiefung der Druckplatte formschlüssig aufgenommen, sodass nach dem Umformen eine hochwertige Oberfläche in diesem Bereich sichergestellt werden kann.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Bürstenherstellungsvorrichtung zum thermischen Verpressen von zumindest einer Borste in einer Verankerungsöffnung eines Borstenträgers. Die erfindungsgemäße Bürstenherstellungsvorrichtung umfasst die erfindungsgemäße Druckplatteneinheit sowie eine der Druckplatte gegenüberliegende Gegenplatte, die zwischen sich und der Druckplatte eine Aufnahme für den Borstenträger bildet. Die Druckplatteneinheit und die Gegenplatte sind relativ zueinander aufeinander zu- und voneinander wegbewegbar. Die Druckplatte ist beheizbar, um eine Vorderseite des Borstenträgers erwärmen zu können. Unter der Einwirkung der Temperatur und Drucktemperatur wird der Borstenträger zwischen der Druckplatte und der Gegenplatte auf der Vorderseite komprimiert, sodass die die Verankerungsöffnung definierende Wand am Übergang zur Vorderseite einwärtsgepresst und verengt wird, um die zumindest eine Borste in der Verankerungsöffnung zu befestigen.
Die Temperatur, auf die die Druckplatte selbst und die Vorderseite des Borstenträgers gebracht werden, liegt in den zuvor erwähnten Bereichen. Entsprechende Steuerungen sind vorgesehen sowie zumindest ein Temperatursensor an der Druckplatte, der die Einhaltung der vorgegebenen Temperatur sicherstellt. Die Druckplatte und die Trichterplatte haben eine solche Dicke, dass das freie Ende der zumindest einen Borste, die in die Durchtrittsöffnung eingeführt ist, in der Trichterplatte beim Pressvorgang endet. Die Druckplatteneinheit kann ein Magazin bilden, welches vorab befüllt wird und welches mehrere Stationen durchläuft, beispielsweise eine Station, in der die Borsten eines Borstenbüschels miteinander thermisch verbunden werden, um das verdickte Befestigungsende zu erzeugen. Dieses Magazin wandert dann durch mehrere Stationen, bis es in einer Verankerungsstation ist, in der dann die Borstenbüschei in die Verankerungsöffnung des Borstenträgers geschoben werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1a bis 1g verschiedene aufeinanderfolgende Schritte zum Herstellen einer Bürste in perspektivischer Draufsicht und perspektivischer Unteransicht, die auch die erfindungsgemäße Bürstenherstellungsvorrichtung zeigt,
- Figur 2 eine vergrößerte Ansicht der perspektivischen Unteransicht der Verankerungsstation in Figur 1 e,
- Figur 3 eine Querschnittsansicht durch die in Figur 1e und 1f dargestellte Verankerungsstation vor dem Aufeinanderzubewegen von Magazin und Borstenträger,
- Figur 4 eine entsprechende Ansicht der Station nach Figur 3 bei erster Kontaktierung des Magazins und des Borstenträgers,
- Figuren 5 und 5A 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,
- Figur 6 eine Schnittansicht durch eine alternative Bestückungsstation, - Figur 7 eine Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße Druckplatteneinheit,
- Figur 8 eine perspektivische Draufsicht auf die Druckplatteneinheit nach Figur 6, und
- Figur 9 eine Explosionsansicht der Druckplatteneinheit von Figur 6. 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.
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 Verankerungsöffnungen 12 besitzt, in die Borstenbüschel eingesetzt und darin verankert werden. Die nachfolgende Beschreibung ist aber identisch auf plättchenartige Borstenträger 10 übertragbar und lesbar.
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 1c gezeigt ist, sowie eine Verankerungsstation 18 für die Borstenbüschel, die in den Figuren 1e und 1f dargestellt ist. Sämtliche Stationen können an und um einen Indexiertisch ausgeführt sein, der von einer zur nächsten Station taktet, aufgebildet sein.
Sämtliche Stationen werden von einem Magazin 20, auch Werkzeugteil genannt, durchlaufen, welches Borstenbüschel durch die einzelnen Stationen transportiert. 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 eine Druckplatteneinheit, wie sie in den Figuren 7 bis 9 dargestellt ist. Das Magazin 20 kann eine gemäß Figur 1 obere, ebene Vorderseite 22 besitzt. Alternativ hierzu hat das Magazin 20, welches im Wesentlichen plattenförmig ist, auf seiner ebenen Vorderseite 22 eine Vertiefung 200 mit einem Boden 202 (siehe Figur 7), um einen Teil einer Kavität zur Aufnahme des Borstenträgers 10 zu bilden.
Da das Magazin 20 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. 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. Es ist 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 mit einem verdickten Ende 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. 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 Vorderseite 22 etwas vor. Dies ist in Figur 1 b gezeigt.
Das Magazin 20, welches komplett mit den Borstenbüscheln 24 bestückt ist, wird seitlich in die Schmelzstation 16 transportiert, wie in Figur 1 c 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.
Noch in der Schmelzstation 16 oder auf dem Weg zur nachfolgenden Verankerungsstation 18 oder in der Verankerungsstation 18 können optional die Verdickungen 32 aktiv, z.B. durch einen Ventilator herangeführten Kaltluftstrom 214 (siehe Figur 1d) gekühlt werden. Das Magazin 20 transportiert die Borstenbüschel 24 weiter in die nachfolgende
Verankerungsstation 18, wo die Borstenbüschel 24 in den Verankerungsöffnungen 12 des Borstenträgers 10 ausschließlich ankerlos bleibend arretiert werden. Die Verankerungsstation 18 umfasst zumindest eine Gegenplatte 34 (vorzugsweise mehrere Gegenplatten), die an ihrer der Vorderseite 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 Gegenplatte aufliegt. Zwischen der Gegenplatte 34 und dem Magazin 20 wird eine Aufnahme für die beborsteten Borstenträger 10 gebildet.
Die Gegenplatte 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.
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.
Alternativ hierzu ist im Magazin 20 eine Heizung, insbesondere eine elektrische Widerstandsheizung 39 ausgebildet, die in Figur 2 dargestellt ist. Die Heizwindungen sind symbolisch angedeutet, sie liegen nahe an der Vorderseite 22 bzw. bei einer Vertiefung 200 nahe des Bodens 202 der Vertiefung 200, der einen Teil der Vorderseite 22 darstellt. Insbesondere sind vorgefertigte elektrische Heizpatronen in das Magazin integriert, wie anhand der Figuren 6 bis 8 noch erläutert werden wird.
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 Vorderseite 22 inklusive des Bodens 202 der Vertiefung 200 selbst eine elektrische Widerstandsheizschicht darstellt, sodass hier unmittelbar die Vorderseite geheizt ist.
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 Vorderseite 22, die mit dem Borstenträger 10 in Kontakt kommt, beheizt wird, das heißt auch die Abschnitte zwischen den Verdickungen 32.
Die Temperatur, auf die die Vorderseite 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 Vorderseite 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.
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. Das permanent, d.h. während des gesamten Betriebs auf die gewünschte Temperatur erhitzte Magazin 20 und/oder die Gegenplatte 34 werden relativ zueinander aufeinander zu bewegt, im vorliegenden Fall wird nur die Gegenplatte 34 mit dem Borstenträger 10 bewegt, sodass zuerst die Verdickung 32 in die Verankerungsöffnung 12 gelangt, bevor die Vorderseite 22 die ihr zugewandte ebene Stirn- und Vorderseite 42 des Borstenträgers 10 kontaktiert.
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. In Figur 4 ist gezeigt, dass die Vorderseite 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.
Die Bewegung der Gegenplatte 34 verharrt jedoch nicht in der Position des ersten Kontaktes, der in Figur 4 dargestellt ist, denn über die Gegenplatte 34 und das Magazin 20 wird ein Druck auf den Borstenträger 10 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.
Die Vorrichtung wird insbesondere auf Block gefahren, d.h., die Gegenplatte 34 kontaktiert außerhalb der durch die Ausnehmung 38 und die Vertiefung 200 gebildeten Kavität mit einer Stirnseite 36 den Abschnitt der Vorderseite 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. Bevorzugt wird die Basisplatte 44 bereits vor Beginn der Haltezeit oder sogar noch vor der Einwirkzeit entfernt, wie dies in den Figuren 3 und 4 symbolisch mit dem Pfeil Y dargestellt ist.
In dem genannten Beispiel wird die gesamte ebene Vorderseite, 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.
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 Vorderseite 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 2 bildet, der an der Mündung zur Vorderseite 42 angrenzt.
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.
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.
Wie in den Figuren zu sehen ist, hat das Magazin 20 keinerlei Fortsätze oder dergleichen, mit denen es in die Verankerungsöffnung 12 hineinragen würde.
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. 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. 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.
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.
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 Vorderseite 22 und dem Borstenträger 10 stirnseitig nicht höher als 15 % über der Glasübergangstemperatur des Borstenträgermaterials und/oder des Borstenmaterials liegen.
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.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Vorderseite 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 115 °C aufgeheizt werden. Als Materialien werden hierbei insbesondere Polypropylen, PET, ABS, Copolyester und SAN für den Borstenträger verwendet. 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 Temperaturgrenze, ab der eine Verformung aufgrund des aufgebrachten Drucks stattfinden würde, möglichst nahe zur Vorderseite 42 des Borstenträgers 10 zu verschieben, kann die Gegenplatte 34 mit einer aktiven Kühlung versehen sein.
Nach der vorgegebenen Einwirkzeit werden Gegenplatte 34 und Magazin 20 wieder auseinandergefahren, sodass die Borstenbüschel 24 aus ihren Aufnahmeöffnungen 26 herausgezogen werden.
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.
Die Bestückung des Magazins 20 kann entweder, wie in Figur 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 60 können die vereinzelten Borstenbüschel dann auch gelagert werden, bis sie schließlich beispielsweise über bewegbare Stifte 62 in das Magazin 20 direkt eingedrückt werden.
In Figur 6 ist die Druckplatteneinheit (Magazin 20) schematisch dargestellt, die dann in den Figuren 7 bis 9 detaillierter wiedergeben ist. Die Druckplatteneinheit umfasst eine Druckplatte 100, deren Stirnseite 22 die Vorderseite 42 des Borstenträgers 10 kontaktiert und die beheizt wird. Rückseitig grenzt eine sogenannte Trichterplatte 102 an der Druckplatte 100 an und ist mit ihr verbunden.
Die Aufnahmeöffnungen 26 in der Druckplatte 100 fluchten mit einer oder mehreren Einführöffnungen 66 in der Trichterplatte 102, die sich optional, dies ist anhand der Figuren 7 bis 9 zu sehen, zur Rückseite hin auch aufweiten können. Dies ist optional der Fall. Die Einführöffnungen 66 können, wie links in Figur 6 zu sehen ist, sich auch zu einer Öffnung zur Druckplatte 10 hin ergänzen, sodass mehrere Borstenbüschel zu einem gemeinsamen, größeren Borstenbüschel vereinigt werden können und in die entsprechende Aufnahmeöffnung 26 transportiert werden.
In den Figuren 7 bis 9 ist die Druckplatteneinheit im Detail näher erläutert, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass die gezeigte Ausführungsform nur beispielhaft ist. Nahe an der Vertiefung 200 sind symbolisch dargestellte, in stirnseitige Öffnungen der Druckplatte 100 einführbare elektrische Heizpatronen 104 vorhanden, die außenseitig über Schleifkontakte beim Einfahren der mit Borsten und Borstenträger bestückten Druckplatteneinheit in die Verankerungsstation automatisch elektrisch kontaktiert werden. Um zu verhindern, dass die Borsten entfernt von ihrem verdickten Befestigungsende, während die Druckplatte 100 auf eine höhere Temperatur gebracht wird, thermisch geschädigt werden, ist zwischen der Druckplatte 100 und den hier mehreren Trichterplatten 102 eine Einrichtung zur Reduzierung der Temperatur der Trichterplatte 102 vorgesehen. Bei der gezeigten Ausführungsform hat jeder Borstenträger 10 eine eigene
Trichterplatte 102.
Die Einrichtung zur Reduzierung der Temperatur ist vorliegend durch eine Isolierung als auch durch eine aktive Kühlung ausgeführt, wobei alternativ auch nur eine dieser beiden Optionen denkbar ist. Zwischen der Rückseite der Druckplatte 100 und der gegenüberliegenden Stirnseite 106 jeder Trichterplatte 102 ist eine thermische Isolierschicht 108 in Form eines separaten, vorgefertigten blattartigen Teils vorhanden, welches zwischen die Druckplatte 100 und der jeweiligen Trichterplatte 102 geklemmt ist.
Die einzelnen Isolierschichten 08 sind nur 0,3 bis 0,4 mm dick und bestehen aus einem Papiersubstrat.
Dadurch, dass die Stirnseite der Trichterplatten 102, die der Rückseite der Druckplatte 100 gegenüberliegen, plan ist, ebenso wie die Rückseite der Druckplatte 100, sorgt die Isolierschicht 108 für einen minimalen Luftspalt zwischen der Rückseite der Druckplatte 100 und der Trichterplatte 102. Optional kann für die bessere Positionierung der Isolierschicht 108 eine minimale (kleiner 0,3 mm), an die Außenkontur der Isolierschicht 108 angepasste Vertiefung in der Trichterplatte 102 vorhanden sein.
Die Isolierschicht 108 ist eckig und ringförmig, mit einer zentralen Öffnung im Bereich der Aufnahmeöffnungen 26 eines Borstenträgers. Zusätzlich ist zur thermischen Entkoppelung auch noch ein Kühlkanal 1 10 vorgesehen, der durch eine zur Stirnseite 106 offene Nut in der Trichterplatte 102 ausgebildet ist. Der Kühlkanal 110 erstreckt sich von einer Einlassöffnung 112 an einer Stirnseite zu einer Auslassöffnung 1 14 an der gegenüberliegenden, ebenfalls kurzen Stirnseite jeder Trichterplatte 102. Zwischen der Einlassöffnung 1 12 und der Auslassöffnung 1 14 zweigt sich der Kühlkanal 1 10 auf, um einerseits mäanderförmig durch die Trichterplatte 102 zu verlaufen und andererseits um einen zentralen Abschnitt herum, in welchem die Einführöffnungen 66 ausgebildet sind.
Als Kühlfluid wird vorliegend kühle Druckluft vorgesehen. Beim Einfahren der Druckplatteneinheit in die Verankerungsstation wird ein
Kühlluftanschluss an die Einlassöffnungen 1 12 angekoppelt und Druckluft durch die Kühlkanäle 110 gestoßen.
Die Kühlkanäle 1 10 werden durch die zugeordneten Isolierschichten 108 zur Druckplatte 100 hin abgedichtet und geschlossen. Beim Verformen der Borstenträger sind die einzelnen Borsten im Bereich ihrer freien Enden nach wie vor in den Einführöffnungen 66 der Trichterplatte 102.
Vorzugsweise sind etwa zwei Drittel der Länge der Borsten, gemessen ab der Verdickung 32, im isolierten Teil der Druckplatteneinheit, das heißt, zwei Drittel der Länge der Borsten liegt von der Rückseite der Druckplatte 100 entfernt in Richtung Trichterplatte 102 oder ragt sogar aus der Trichterplatte 102 noch hinaus.
Damit wird die thermische Beanspruchung der Borsten reduziert. Die verwendeten Borsten haben insbesondere eine Dicke < 0,15 mm.

Claims

Patentansprüche
1. Druckplatteneinheit für eine Bürstenherstellungsvorrichtung zum thermischen Verpressen von zumindest einer Borste in einer Verankerungsöffnung (12) eines Borstenträgers (10), wobei die Bürstenherstellungsvorrichtung zwischen der Druckplatteneinheit und einer Gegenplatte (34) eine Aufnahme für den Borstenträger (10) aufweist und die Druckplatteneinheit und die Gegenplatte (34) aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können, wobei die Druckplatteneinheit eine beheizbare Druckplatte (100) mit einer der Gegenplatte (34) gegenüberliegenden Vorderseite sowie einer entgegengesetzten Rückseite und zumindest eine Aufnahmeöffnung (26) für die wenigstens eine Borste aufweist sowie eine an der Rückseite der Druckplatte (100) vorgesehene Trichterplatte (102) aufweist, die zu der zumindest einen Aufnahmeöffnung eine fluchtende Einführöffnung (66) für die zumindest eine Borste hat, und wobei zwischen der Druckplatte (100) und der Trichterplatte (102) eine Einrichtung zur Reduzierung der Temperatur der Trichterplatte (102) vorgesehen ist.
2. Druckplatteneinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (100) mit einer elektrischen Heizvorrichtung ausgestattet ist, insbesondere Ausnehmungen zur Aufnahme von elektrischen Heizpatronen (104) aufweist.
3. Druckplatteneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Reduzierung der Temperatur eine Isolierung und/oder aktive Kühlung aufweist.
4. Druckplatteneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Reduzierung der Temperatur eine thermische Isolierschicht (108) zwischen der Druckplatte (100) und der Trichterplatte (102) aufweist.
5. Druckplatteneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierschicht (108) ein separates, vorgefertigtes, blattartiges Teil, insbesondere ein Papiersubstrat ist.
6. Druckplatteneinheit nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Reduzierung der Temperatur der Trichterplatte (102) einen Luftspalt zwischen der Druckplatte (100) und der Trichterplatte (102) umfasst.
7. Druckplatteneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt durch einen Abstandshalter zwischen der Druckplatte (100) und der Trichterplatte (102) gebildet ist, insbesondere dass der Abstandshalter eine thermische Isolierschicht (108) ist.
8. Druckplatteneinheit nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trichterplatte (102) ein Kühlkanal (1 10) zur Durchströmung mit Kühlfluid ausgeformt ist.
9. Druckplatteneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal eine auf der zur Druckplatte (100) weisenden Stirnseite (106) offene Nut ist, wobei die Nut insbesondere durch die Isolierschicht (108) geschlossen ist.
10. Druckplatteneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zumindest eine Einführöffnung (66) zu der von der Druckplatte (100) abgewandten Seite der Trichterplatte (102) aufweitet.
1 1. Druckplatteneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckplatte (100) Aufnahmeöffnungen (26) für Borsten mehrerer Borstenträger (10) ausgebildet sind und rückseitig der Druckplatte (100) mehrere, jeweils einen Borstenträger (10) zugeordnete Trichterplatten (102) vorgesehen sind.
12. Druckplatteneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorderseite der Druckplatte (100) mehrere, jeweils einem Borstenträger (10) zugeordnete Vertiefungen (200) zur Aufnahme von vorgefertigten Borstenträgern (10) ausgeformt sind.
13. Bürstenherstellungsvorrichtung zum thermischen Verpressen von zumindest einer Borste in einer Verankerungsöffnung (12) eines Borstenträgers (10), mit einer Druckplatteneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer der Druckplatte (100) gegenüberliegenden Gegenplatte (34), wobei Druckplatteneinheit und Gegenplatte (34) relativ zueinander aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können und zwischen sich eine Aufnahme für den Borstenträger (10) bilden, wobei die Druckplatte (100) beheizbar ist und eine Vorderseite des Borstenträgers (10) erwärmen kann, wobei der Borstenträger (10) zwischen der Druckplatte (100) und der Gegenplatte (34) unter der Einwirkung von Druck und Temperatur auf die Vorderseite des Borstenträgers (10) komprimiert werden kann, sodass die die Verankerungsöffnung (12) definierende Wand am Übergang zur Vorderseite einwärts gepresst und verengt wird.
14. Bürstenherstellungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (100) und die Trichterplatte (102) eine solche Dicke haben, dass das freie Ende der zumindest einen Borste, die in die Einführöffnung (66) eingeführt ist, beim Pressvorgang in der Trichterplatte (102) endet.
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