DE19513451A1 - Verfahren zum Herstellen von Bürsten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten in Spritzgußformen, wobei die Borstenbündel und die Bürstenkörper aus thermoplastischem Kunststoff bestehen und wobei in einer Lochplatte oder Formplatte mit Durchgangs­ löchern befindliche, über die Loch - oder Formplatte mit ihren Befestigungsenden übers tehende Borstenbündel angeschmolzen werden.

Es sind bereits eine Vielzahl von Herstellungsverfahren und Vorrichtungen für Bürsten bekannt, bei denen aus Thermoplasten bestehende Bürstenkörper und Borstenbündel miteinander "verschweißt" werden.

Ein Problem besteht darin, daß eine haltbare Verbindung zwischen Bürstenkörper und Borstenbündeln geschaffen wird. Der beim Spritzvorgang erforderliche hohe Spritzdruck ergibt ein weiteres Problem, nämlich die Abdichtung im Bereich der Formlöcher und dabei zu verhindern, daß Spritzmaterial in die mit Borstenbündeln bestückten Formlöcher eindringt. Problema­ tisch ist dabei unter anderem, daß bei den Borstenbündeln Querschnittstoleranzen durch eine unterschiedliche Anzahl von Fasern auftreten können.

Zum Abdichten sind eine Vielzahl von Einzelmaßnahmen vorgesehen worden. Beispielsweise sind die Formlöcher am inneren, dem späteren Bürstenkörper zugewandten Ende mit Verengungen versehen oder weisen eine konische Formgebung auf (DE-PS 2 922 877 auf).

Auch ist es bereits bekannt, die Verankerungsenden der Borstenbündel anzuschmelzen und gegebenenfalls auch auf­ zupilzen, um eine gute Verankerung der Borstenbündel und der Bürstenkörper zu begünstigen. Das Abdichtproblem ist damit jedoch nicht gelöst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungs­ verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, wobei einerseits eine haltbare Verbindung zwischen Bürstenkörper und Borstenbündel vorhanden ist und wobei andererseits im Bereich der Formlöcher eine gute Abdichtung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß die Borstenbündel mit ihren angeschmolzenen Enden zumindest bereichsweise in das Durchgangsloch eingebracht und dabei kalibriert werden, daß bei den in der Spritzgußform befindlichen Borstenbündeln deren angeschmolzene Befestigungs­ enden bereichsweise in die Formhöhlung eingreift und ein angeschmolzener Abschnitt der Borstenbündel dichtend in das Formloch eingreifend positioniert ist und daß anschließend das Spritzen des Bürstenkörpers erfolgt und dabei die inneren Verankerungsenden der Borstenbündel umspritzt werden.

Beim Anschmelzen dickt das Borstenbündel-Ende etwas auf, so daß sich beim Einbringen und Kalibrieren dieses angeschmolzenen Endes in das Lochplatten- oder Formplattenloch ein verlänger­ ter, angeschmolzener und auch verdichteter Endabschnitt ergibt, in dem die einzelnen Borstenbündel-Fasern dicht miteinander verbunden sind. Durch das Einziehen oder Einbringen des angeschmolzenen, verformbaren Endes, paßt sich dieses innerhalb des Borstenbündel-Loches exakt der Lochkontur an, so daß auch zwischen diesem pfropfenartigen, in dem Loch befindlichen Borstenbündel-Ende und der Lochwand eine bestmögliche Abdichtung vorhanden ist. Durch die vorgesehene Länge dieses verschmolzenen Abschnittes kann dieser zur Verankerung mit dem Bürstenkörper beim Spritzvorgang nach dem Kalibrieren bedarfsweise wieder ein Stück aus dem Loch herausgeschoben werden, so daß einerseits ein in die Formhöhlung ragender Verankerungsabschnitt für ein sicheres Verbinden mit dem Bürstenkörper und andererseits ein im Formloch verbleibender Dichtabschnitt vorhanden ist.

Der Dichtabschnitt verhindert sicher ein Eindringen von Spritzmaterial in den Bereich der äußeren Borstenbündel während des Spritzvorganges auch bei sehr hohen Spritzdrücken.

Bevorzugt werden die Borstenbündel in einer Lochplatte oder in der Durchgangslöcher aufweisenden Spritzgußform selbst mit ihren angeschmolzenen Enden bereichsweise aus den Durchgangs­ löchern herausgeschoben und diese vorstehenden Bereiche werden dann unter Wärmeeinfluß aufgepilzt.

Durch das Aufpilzen des vorstehenden Teiles des verschmolzenen Borstenbündel-Abschnittes wird die Verbindung zwischen Borstenbündel und Bürstenkörper noch verbessert.

Nach einem abgewandelten Verfahrensablaufist vorgesehen, daß die Borstenbündel in einer Lochplatte oder in der Durchgangs­ löcher aufweisenden Spritzgußform selbst, an ihren Enden angeschmolzen und aufgepilzt werden und daß dann diese angeschmolzenen Bereiche teilweise in die Durchgangslöcher eingebracht werden und dabei einen im Loch befindlichen Dichtabschnitt bilden.

Hierbei wird der angeschmolzene und aufgepilzte, über das Loch überstehende Borstenbündel-Bereich nur so weit in das Loch eingebracht, daß ein äußerer, aufgepilzter Teilbereich zum Verankern und ein im Loch befindlicher, abdichtender Teilbereich der Borstenbündel vorhanden ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß vor dem Verschmelzen, Kalibrieren und gegebenenfalls Aufpilzen der Borstenbündel-Verankerungsenden, die Fasern der in einer Lochplatte oder in der Durchgangslöcher aufweisenden Spritzguß­ form befindlichen Borstenbündel mittels Profilierungsstiften oder dergleichen längs relativ zueinander verschoben werden und daß dann das dem Nutzungsende gegenüberliegende Bor­ stenbündel-Ende gegebenenfalls abgetrennt und das Verankerungs­ ende verschmolzen wird.

Durch das Verschmelzen des Verankerungsendes wird hierbei auch eine Fixierung der Profilierungslage der Borstenbündel erreicht, so daß diese Lage auch bei eventuell vorgesehenen Umsetzvorgängen von einer Lochplatte zu einer anderen oder zur Formplatte erhalten bleibt.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten noch näher erläutert.

Es zeigt etwas schematisiert:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Spritzgußform für eine Zahnbürste mit einem angedeuteten Borstenbündel,

Fig. 2 bis 7 ein in einer Lochplatte befindliches Borstenbündel bei der Formung eines aufgepilzten Verankerungsendes und eines Dichtabschnittes,

Fig. 8 einen Querschnitt eines in einem Formplatten-Loch befindlichen Borstenbündels und

Fig. 9 bis 12 ein in einer Lochplatte befindliches Borstenbündel beim Profilieren des Nutzungsendes.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Spritzgußform 1 im Bereich einer Formhöhlung 2. Die Spritzgußform 1 weist zwei Formplatten 3 und 4 auf, wobei die Formplatte 4 Durchgangslöcher 5 zur Aufnahme von Borstenbündeln 6 aufweist. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 nur ein einziges Borstenbündel 6 dargestellt, obwohl zu einem Borstenfeld einer Zahnbürste beispielsweise vierzig Borstenbündel gehören. Wie gut in Fig. 1 erkennbar, ist das innere, in die Formhöhlung 2 teilweise eingreifende Ende der Borstenbündel 6 an­ geschmolzen, wobei ein aufgepilzter Verankerungsabschnitt 7 und ein in das Durchgangsloch 5 eingreifender Dichtabschnitt 8 gebildet ist (vgl. auch Fig. 7).

In der in Fig. 1 gezeigten Lage der Borstenbündel 6 wird die Formhöhlung unter hohem Druck mit Spritzmaterial zur Bildung des Bürstenkörpers gefüllt. Mit diesem Bürstenkörper-Material werden auch die Verankerungsabschnitte 7 der in die Formhöhlung 2 ragenden Borstenbündelenden umspritzt und so mit dem späteren Bürstenkörper verbunden.

In Fig. 2 bis 7 ist ein möglicher Verfahrensablauf zur Bildung eines Verankerungsabschnittes 7 und eines Dichtabschnittes 8 am inneren Ende eines Borstenbündels 6 gezeigt. Als Halterung für das bzw. die Borstenbündel 6 kann eine Lochplatte oder die in Fig. 1 gezeigte Formplatte 4 dienen.

Die einzelnen Borstenbündel 6 bestehen aus einer Vielzahl von weitgehend dicht aneinanderliegenden Borstenfasern 9, zwischen denen, bedingt durch ihre Querschnittsform, Lücken 10 vorhanden sind, wie dies gut in Fig. 8 erkennbar ist. Bei hoher Spritzdruckbeaufschlagung würde hierbei die Gefahr bestehen, daß Spritzmaterial durch diese Lücken 10 in unerwünschter Weise in das Borstenbündel 6 aufsteigen würde.

Um dies zu verhindern, wird an dem Verankerungsende 11 der zumindest teilweise in das Loch 5 eingreifende Verankerungs­ abschnitt 7 geschaffen. Dazu wird das Verankerungsende 11 vorzugsweise mit Heißluft 12 (Fig. 2) erwärmt und angeschmolzen, wobei sich an dem über die Formplatte 4 überstehenden Verankerungsende 11 ein etwas aufgedickter, angeschmolzener Bereich 13 bildet (Fig. 3).

In noch weichem Zustand wird dann der angeschmolzene Bereich 13 in das Loch 5 gebracht, wo der sich exakt der Lochkontur anpaßt (Fig. 4).

Wie in Fig. 5 erkennbar, kann dann dieser angeschmolzene und in dem Loch 5 kalibrierte Bereich 13 aus dem Lochbereich herausgeschoben und an seinem Ende durch erneutes Erwärmen (Fig. 6) aufgepilzt werden. Es besteht dabei die Möglichkeit, den gesamten, angeschmolzenen und kalibrierten Bereich 13, wie in Fig. 6 gezeigt, aus dem Loch 5 herauszuschieben oder aber nur so weit herauszuschieben, daß ein Teil des Bereiches 13 noch innerhalb des Loches 5 verbleibt. In beiden Fällen ist das Borstenbündel 6 aber in Spritzposition (Fig. 7 u. Fig. 1) so positioniert, daß ein Teil des angeschmolzenen Bereiches 13 innerhalb des Loches 5 liegt, so daß hier eine gute Abdichtung auch im Lochrandbereich, das heißt zwischen dem Außenumfang des Borstenbündels 6 und der Lochwand vorhanden ist.

In der in Fig. 2 bis 7 gezeigten Bearbeitungsfolge wird der angeschmolzene Bereich 13 mit der am Ende befindlichen Aufpilzung als Verankerungsabschnitt 7 wieder so weit in das Loch 5 zurückgezogen, daß der einen Dichtabschnitt 8 bildende Teil des angeschmolzenen Bereiches 13 in dem Durchgangsloch 5 liegt.

Die Länge des in das Loch 5 eingreifenden Dichtabschnittes 8 kann durch die ursprünglich über die Formplatte 4 über­ stehende Länge des Borstenbündels 6 bestimmt werden (Fig. 2). Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, das Verankerungsende aufzupilzen, obgleich diese Formung eine besonders gute Verbindung mit dem Bürstenkörper bildet.

Wird keine pilzartige Anformung gewünscht, so würde es genügen, wenn der angeschmolzene und kalibrierte Bereich 13 aus der in Fig. 4 gezeigten Lage nur so weit aus dem Loch 5 her­ ausgeschoben wird, daß ein Teil in die Formhöhlung 2 als Verankerungsende hineinragt und daß der restliche Teil innerhalb des Loches 5 den Dichtabschnitt 8 bildet.

Versuche haben gezeigt, daß bei Zahnbürsten der angeschmolzene Bereich 13 nach dem Kalibrieren etwa 2 bis 4 mm lang sein sollte. Dementsprechend sollte der in die Formhöhlung 2 eingreifende Bereich der Borstenbündel eine Länge von etwa 1 bis 2 mm haben, wobei die Länge bei einem aufgepilzten Bereich etwas kürzer und bei einem glatten Bereich etwas länger sein sollte.

Wie in den Fig. 2 bis 7 angedeutet, sollte die Erwärmung des überstehenden Borstenbündels 6 oder des angeschmolzenen Bereiches 13 in vertikaler Richtung von oben her erfolgen, um eine Aufdickung des angeschmolzenen Bereiches 13 oder ein Aufpilzen in erwünschter Weise zu begünstigen.

Das Bilden des Verankerungsendes 11 und des Dichtabschnittes 8 kann direkt, wie vorbeschrieben, in der Formplatte 4 bei geöffneter Form erfolgen oder aber zumindest teilweise auch in einer anderen Lochplatte. Dabei können die Verfahrens­ schritte nach Fig. 2 bis 5 in dieser Lochplatte durchgeführt werden und anschließend erfolgt dann eine Übergabe der so behandelten Borstenbündel in die Formplatte 4, wo dann bedarfsweise noch das Aufpilzen gemäß Fig. 6 und 7 vorgenommen wird.

Die Fig. 9 bis 12 zeigen noch zusätzliche Verfahrens­ schritte, bei denen ein Borstenbündel 6 an seinem Nutzungsende 14 profiliert wird. Dies erfolgt mit zwei an ihren Stirnenden komplementären Profilierungsstiften 15 und 16, zwischen denen das Borstenbündel stirnseitig beaufschlagt und dessen Borstenfasern 9 entsprechend in Längsrichtung relativ zueinander verschoben werden.

Das Verankerungsende 11 kann dann wie in den Fig. 2 bis 7 gezeigt bearbeitet und zu einem Verankerungsabschnitt 7 und einem Dichtabschnitt 8 geformt werden.

Im Ausführungsbeispiel ist gezeigt, daß hier zunächst (Fig. 10) das Verankerungsende mit Hilfe eines Messers 17 gerade abgetrennt wird und daß erst dann ein Anschmelzen dieses Verankerungsendes 11 erfolgt. In einer zwischenstufe könnte dieses Anschmelzen zunächst nur so weit erfolgen, daß die einzelnen Borstenfasern 9 gegen Verschieben gesichert sind, so daß das profilierte Borstenbündel 6 beispielsweise von einer Lochplatte in die Formplatte 4 übergeben werden kann, ohne daß sich dabei die konturierte Form des Nutzungsendes 14 ändert. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, daß das Anschmelzen und Sichern des Borstenbündels 6 nach dem Abtrennen bereits so weit erfolgt, daß der angeschmolzene und kalibrierte Bereich 13 bereits eine ausreichende Länge aufweist, um anschließend durch teilweises Herausschieben des Borstenbündels 6 aus dem Loch 5 einen Dichtabschnitt 8 und einen vorstehenden Verankerungsabschnitt 7, der eventuell noch aufgepilzt wird, zu bilden.

In Fig. 11 ist strichliniert noch angedeutet, daß das Verankerungsende 11 des Borstenbündels 6 nach dem Abtrennen durch das Messer 17 auch etwas aus dem Loch 5 überstehend herausgeschoben werden kann. Nach dem Kalibrieren des Verankerungsendes 11 durch Einziehen des angeschmolzenen Bereiches 13 in das Loch 5 (Fig. 12) kann ein solches Borstenbündel 6 dann in die Formplatte 4 übergeben werden und mit seinem Verankerungsende 11 so weit in die Formhöhlung 2 eingebracht werden, daß bedarfsweise ein aufgepilzter Verankerungsabschnitt 7 durch entsprechende Erwärmung gebildet werden kann. Auch hierbei verbleibt ein Teil des kalibrierten Bereiches 13 innerhalb des Formloches und bildet dabei einen Dichtabschnitt 8.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl für zahnbürsten als auch für andere Bürsten angewendet werden, wo Bürstenkörper und Borstenbündel aus thermoplastischem Material verwendet werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen von Bürsten in Spritzgußformen, wobei die Borstenbündel und die Bürstenkörper aus thermoplastischem Kunststoff bestehen und wobei in einer Lochplatte oder Formplatte (4) mit Durchgangslöchern (5) befindliche, über die Loch- oder Formplatte mit ihren Befestigungsenden (11) überstehende Borstenbündel (6) angeschmolzen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenbündel (6) mit ihren angeschmolzenen Enden (13) zumindest bereichsweise in das Durchgangsloch (5) eingebracht und dabei kalibriert werden, daß bei den in der Spritzgußform befindlichen Borstenbündeln deren angeschmolzene Befestigungsenden bereichsweise in die Formhöhlung eingreift und ein angeschmolzener Abschnitt (8) der Borstenbündel (6) dichtend in das Formloch eingreifend positioniert ist und daß anschließend das Spritzen des Bürstenkörpers erfolgt und dabei die inneren Verankerungsenden (7) der Borstenbündel (6) umspritzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenbündel (6) in einer Lochplatte oder in der Durchgangslöcher (5) aufweisenden Spritzgußform selbst, mit ihren angeschmolzenen Enden (13) bereichsweise aus den Durchgangslöchern (5) herausgeschoben werden und diese vorstehenden Bereiche unter Wärmeeinfluß aufgepilzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenbündel (6) in einer Lochplatte oder in der Durchgangslöcher aufweisenden Spritzgußform selbst, an ihren Enden angeschmolzen und aufgepilzt werden und daß dann diese angeschmolzenen Bereiche (13) teilweise in die Durchgangslöchern (5) eingebracht werden und dabei einen im Loch befindlichen Dichtabschnitt (8) bilden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verschmelzen, Kalibrieren und gegebenenfalls Aufpilzen der Borstenbündel-Ver­ ankerungsenden, die Fasern (9) der in einer Lochplatte oder in der Durchgangslöcher aufweisenden Spritzgußform befindlichen Borstenbündel (6) mittels Profilierungs­ stiften (15, 16) längs relativ zueinander verschoben werden und daß dann das dem Nutzungsende (14) gegenüberliegende Borstenbündel-Ende gegebenenfalls abgetrennt und das Verankerungsende (11) dann verschmolzen wird.