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EP1009255A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von borstenfeldern sowie damit hergestelltes borstenfeld - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen von borstenfeldern sowie damit hergestelltes borstenfeld

Info

Publication number
EP1009255A1
EP1009255A1 EP98940245A EP98940245A EP1009255A1 EP 1009255 A1 EP1009255 A1 EP 1009255A1 EP 98940245 A EP98940245 A EP 98940245A EP 98940245 A EP98940245 A EP 98940245A EP 1009255 A1 EP1009255 A1 EP 1009255A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bristles
holding plate
projections
undercuts
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP98940245A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1009255B1 (de
Inventor
Fritz Alfons Rueb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
F A Rueb Holding GmbH
Original Assignee
F A Rueb Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by F A Rueb Holding GmbH filed Critical F A Rueb Holding GmbH
Publication of EP1009255A1 publication Critical patent/EP1009255A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1009255B1 publication Critical patent/EP1009255B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • 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 method for producing bristle fields for brushes, tufts of plastic bristles inserted into perforations in a holding plate and the ends facing away from their later free working ends fused together and thereby fixed to the holding plate.
  • the invention further relates to a device for producing bristle fields for brushes with a holding plate and this opposite protruding tufts of plastic bristles.
  • the invention relates to a bristle field with a holding plate and this opposite protruding tufts of plastic bristles for a brush, produced according to the aforementioned method and / or by means of the aforementioned device.
  • a method of the type mentioned at the outset, a device for carrying it out and a corresponding bristle field for brushes, in particular for toothbrushes, is known from EP-B-0 405 204 and has proven itself.
  • bristle fields can be formed in a simple and rational manner from individual bristles and tufts of bristles, in which the tufts of bristles and the bristle field can have any geometrical arrangements of the free working ends of the individual bristles and the attachment to a holding plate avoids anchoring with anchor plates.
  • the holding plate allows the formation of interchangeably attachable bristle fields on a brush body, which promotes hygiene in toothbrushes without causing too much waste, because the brush bodies with a handle can be reused several times.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device of the type mentioned at the outset, which makes it possible to manufacture the holding plate and the plastic bristles from different materials and to select a different material for the material of the holding plate than for the bristles, for example, a cheaper material or a material with more favorable properties for a holding plate. Furthermore, there is the task of creating a bristle field of the type mentioned at the beginning, in which the plastic bristles and the holding plate can consist of different materials.
  • the holding plate provided with bristles can be inserted into an injection mold in order to attach a handle or other fastening elements by injection molding.
  • a holding plate according to FIG. 8 of EP-B-0 405 204 equipped with the bristles in accordance with the invention could be inserted into an already manufactured brush body with a handle or handle and fastened there, which is also an exchangeable holding plate, for example according to DE B-19600767 or act according to DE-U-91 09 625.
  • the holding plate is part of the brush body from the outset, roughly analogously to the embodiment according to FIG. 9 of EP-B-0 405204, that is to say it forms it and itself has a handle or handle.
  • a particularly expedient embodiment of the method according to the invention can consist in the fact that a holding plate with perforations for the tufts of bristles is produced by the injection molding process, with projections, in particular pin-like, strip-shaped, cross-sectionally polygonal and / or cross-section on intermediate webs and spaces between the perforations or annular projections, with circular or polygonal shape, and these Protrusions are then compressed, in particular under the action of heat, so that a head exceeding their cross-section, a widening or the like protrusion is formed at its end facing away from the holding plate.
  • a holding plate can be made from practically any material, in particular plastic, in which suitable projections are arranged adjacent to the perforations and can be provided with the desired undercuts by upsetting.
  • the cross section of the projections is chosen to have a smaller dimension than the spacing of the perforations in the holding plate. This results in an undercut which is effective in both directions between the heads or the like widenings formed by the upsetting and the top of the perforated edges, so that bristles can be fixed both in the pressure and in the pulling direction by their fusion and the filling of this undercut.
  • the holding plate with its projections can be injection molded from a plastic that has a higher melting temperature than the plastic of the plastic bristles. This makes it possible to choose a correspondingly resistant and possibly also inexpensive plastic for the holding plate, in which the undercuts can be created by upsetting correspondingly dimensioned projections without these being caused by the simultaneous or subsequent fusion of the plastic bristles protruding into the area of the undercuts are melted and possibly destroyed.
  • the invention also allows the holding plate to be made of metal or sheet metal, for example punched out, and for the perforations to be pressed in from the side on which the bristles protrude in the use position such that the perforation edges protrude at the top and at least in some areas away from the respective perforation, forming an undercut. If necessary, it can already be ensured when the perforations are pushed through that the sheet metal parts bent up onto the top of such a metal holding plate bend in such a way that the desired undercut is created from the outset.
  • a preferred procedure, especially when the holding plate is manufactured from a plastic, can be that the bristle tufts are first introduced and filled into the perforations of the holding plate - for example according to EP-B-0 405 204 B1 or also according to EP-B-0 346 646 or in another way - that then the protrusions protruding from the top of the holding plate are melted and / or compressed by the action of heat and at the same time or thereafter the protruding ends of the protruding protrusions from the upper side of the holding plate and the protruding protrusions or at least up to the area of these protrusions Bristles are melted.
  • This enables production in a continuous process in which the individual process steps can be carried out one after the other, one or more heating stations for melting first being able to pass through the projections and then the bristles.
  • a favorable simplification of the method can be achieved in that the projections and the protrusion of the bristles protruding into their area are simultaneously heated or melted at the same time.
  • the projections can be compressed and the bristles can be practically simultaneously positively connected to the undercuts thereby formed, so that in this way two process steps can be carried out simultaneously or essentially simultaneously.
  • the device mentioned at the outset is characterized in that the object is characterized in that it has at least one heating element for melting the projecting ends of the bristles located on the upper side of the holding plate and / or the projections arranged on the upper side, that a holder or tensioning device for the holding plate is provided and that an infeed device for a relative movement between the heating element and the holder for the holding plate for carrying out a pressing movement is provided.
  • the holding plate provided with the initially unattached bristles can be brought into the area of the heating element where the bristles protruding from the upper side of the holding plate can be fused together so that they can fill in undercuts previously arranged or melted at the same time.
  • At least two work stations with heating elements are provided and at least one heating element equipped with projections is arranged in a first work station, the projections of which are movable relative to the projections of the holding plate and can be pressed against the end faces thereof, and if at least in the second work station a further heating element for loading and melting the protruding bristle ends is provided.
  • a heating element can be matched to the melting temperature of the holding plate, which also has a corresponding shape in order to be able to melt and / or to compress the projections provided on the holding plate in a suitable manner to form heads, protrusions or widenings.
  • the heating element of this first work station can be designed so that it does not touch the ends of the bristles that protrude from the holding plate and does not impair them. These can then be melted in the second work station so that they can fill in the undercuts previously formed and / or enclose the heads or widenings.
  • the protrusions on the one hand and the protrusions of the bristles on the other hand can also be melted at the same time, even if the melting temperatures of the materials differ somewhat, because a higher-melting material of the projections of the holding plate with the melting temperature for the bristles at least so far can be softened that it can be compressed to form the undercuts.
  • a bristle field according to the invention produced by the above-described method and / or with the above-described device with a holding plate and this in relation to protruding tufts of plastic bristles for a brush is characterized in accordance with the invention in that the holding plate on its upper side facing away from the protruding bristles has protrusions with undercuts and has these forming widenings and cross-sectional reductions located underneath, and that the holding ends of the plastic bristles which pass through the holding plate are fused together in the region of the undercuts in such a way that the fused part of the tufts of bristles completely overlaps the undercuts or partially and fills the spaces between the bristles and between the bristles and the edges of the perforations.
  • positive locking between the bristles or tufts of bristles and the holding plate and tightness at the passage of the bristles through the holding plate is effected at the same time.
  • the melted ends of the tufts of plastic bristles can enclose the projections provided with undercuts and widenings in the area of the undercuts and projections, and the widenings can be embedded in the fused part of the bristle tufts. This results in a particularly intimate connection of the bristles to the holding plate, although the materials thereof are not fused together.
  • the holding plate can thus even be formed from metal, punched or possibly also injection-molded.
  • a bristle field with a holding plate made of metal or sheet metal with perforations for receiving the tufts or bundles of bristles can, according to the invention, be characterized in that the perforations are pressed in and pierced from the side on which the bristles protrude with their working ends, and in that way form undercuts on the top of the holding plate shaped perforation edges for receiving the melt of the melted plastic bristles and are wholly or partially enclosed by this melt.
  • the protruding bristle ends are fused and, with the possibly jagged, serrated and curved edges of the perforations in the metal plate, solidify in the solidified state with a simultaneous seal in the perforation area.
  • the seal not only has the advantage of preventing the ingress of moisture during later use, but also enables subsequent encapsulation even with high injection pressure without injection molding compound being able to flow through the brush element in such a further production.
  • F ⁇ g.1 a plan view of the top of a holding plate with perforations and protrusions of different geometric shapes standing up on this top, m in the position of use m the perforations introduced and fastened according to the invention come to rest with their working ends below the plane of the drawing,
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the holding plate with perforations and Projections according to Fig. 1,
  • FIG. 4 shows a section through a holding plate with bristles after exposure to the heating element according to FIG. 3, that is to say after the formation of heads or widenings on the projections located between the perforations, the cross-sectional dimensions of these projections being smaller than the spacings of the perforations in the Area of the respective projection,
  • Fig. 5 highly schematic representation of a second work station with a further heating element to act on the bristle ends projecting on the holding plate initially in the area of the projections, the melting process to be carried out with this heating element already ended at the projecting bristle ends and the bristle ends being fused together in this way that they fill in the previously formed cuttings of the protrusion,
  • FIG. 6 shows a representation corresponding to FIG. 5, in which the bristle ends to be fused protrude so far or include so much plastic that, when fused together, they absorb and enclose the heads or widenings and undercuts of the projections m and also additionally with one another are fused 7 shows a modified embodiment of the device approximately analogously to FIG. 5 or 6, a single heating element being provided in order to act on the bristle ends projecting on the holding plate in the region of the projections and to act on these projections themselves, so that heads are produced in one operation upset on the projections and the bristle ends can be fused with each other, and
  • FIG. 8 shows a partial longitudinal section of a holding plate after simultaneous upsetting of the projections and fusing of the bristle ends to be fused by means of the heating element according to FIG. 7.
  • a holding plate, generally designated 1 has perforations 2, into which tufts 3 of plastic bristles 4 can be inserted according to FIGS. 3 to 8, in order to thereby form bristle fields 5 for brushes, which are shown in FIGS. 5, 6 and 8, respectively are indicated in a partial section.
  • the ends 7 facing away from the free working ends 6 of the bristles 4, which according to FIGS. 4 and 7 are initially still independent of one another, are then fused and fixed on the holding plate 1 in a manner to be described .
  • the holding plate 1 has on its upper side 8 facing away from the free working ends 6 of the bristles 4, which is seen in FIG. 1, projections 9, which can be provided with undercuts 10 by a method to be described below, in particular FIGS 7 first the initial shape of the projections
  • the holding plate 1 with the perforations 2 can be produced, for example, from plastic, optionally also from metal, in an injection molding process.
  • the projections 9 can be formed on the upper or rear side 8 on intermediate webs 2a or intermediate spaces between the perforations 2, which intermediate webs 2a are formed simply by arranging the perforations 2 at a distance from one another, according to FIGS .1 these projections 9 can have a wide variety of cross-sectional shapes, such different cross-sectional shapes being shown in FIG. 1, but such a holding plate 1 will normally have identical or matching projections 9, respectively. However, it is also conceivable and possible to provide different areas of the upper side 8 of the holding plate 1 with different projections 9.
  • these projections 9 can be pin-shaped, strip-shaped, cross-shaped in cross-section or polygonal or even ring-shaped, such a ring not only being circular but also polygonal. It can be seen above all in FIG. 3 that the cross-sectional dimension of these projections 9 is at least in some areas smaller than the spacing of the perforations 2 located at this point, that is to say the projections 9, in their extent, at least in some areas move back slightly from the intermediate webs 2a .
  • FIGS. 7 and 8 show an embodiment in which the cross-sectional dimension of the projections 9 remains the same over the length of their protrusion with respect to the holding plate 1, but a shape analogous to FIG. 3 could also be selected here. Nevertheless, the cross-sectional dimension of the projections is smaller than that of the intermediate webs 2a in this exemplary embodiment, but the dimensional difference is smaller than in the embodiment according to FIGS. 3 to 6.
  • tufts 3 of such plastic bristles 4 are introduced into the perforations 2 after the holding plate 1 has been produced, the larger section of the bristles on one side 4 is arranged with the working ends 6, while on the upper side 8 the opposite ends 7 according to FIGS. 3, 4 and 7 initially protrude and m protrude the area of the projections 9 or even protrude above in the exemplary embodiment according to FIGS .
  • the projections 9 are first heated according to FIG. 3 and then compressed in the heated and plastic state, so that they start with a shape shown in FIG. 3 on the left their end molded on, their cross section exceeding or a widening 11 or the like in the transverse direction oriented projection. It can be seen above all in FIG. 4 that s ch forms the desired undercut 10 already mentioned between the top 8 of the holding plate 1 located directly at the level of the perforations 2 and these widenings 11.
  • This undercut is not only provided between the widening 11 and the projection 9, which could be sufficient under certain circumstances, because as a result the bristles 4 are positively fixed after their fusion in one direction, which extends from their working ends 6 to their opposite and fused ends 7 is directed, but the undercut 10 is also formed opposite the starting point of these projections 9, because the projections 9 are chosen with a smaller dimension than the distance between the perforations 2 of the holding plate 1 which are adjacent in FIGS. 3 and 4. As a result, the undercuts 10 practically become constrictions, which positively lock and also seal the fused plastic bristles at 4 m pulling and m pushing directions can .
  • FIGS. 5 and 6 could also be seen as an illustration of such a procedure, in that, starting from the arrangement of the bristles 4 on the holding plate 1 according to FIG. 3, the ends 7 of the plastic bristles 4 and the projections 9 are immediately applied to them with a heating element 15.
  • This design of the holding plate 1 makes it possible to manufacture it with its projections 9 from a different plastic than the plastic bristles 4, preferably from a plastic that has a higher melting temperature than the plastic of the plastic bristles 4. If the plastic bristles 4 had to be connected to the holding plate 1 by mutual fusion, the plastics would have to match or in any case have matching melting or softening temperatures. This can be avoided by using projections 9 with undercuts 10 in the manner already mentioned.
  • the holding plate 1 is to be produced, for example, by injection molding, with the projections 9 being provided on the top 8.
  • a pin 13 can also be provided on this upper side 8, if namely the holding plate 1 with the bristles 4 connected to it later as replaceable Bristle field, for example, should be designed and used in accordance with DE Patent 196 00 767.
  • the bristles 4 are then introduced and filled into the perforations 2 of the holding plate 1, for example in accordance with European patent 0 405 204 or in any other way. They then assume the position shown in FIGS. 3 and 7, that is to say with their greater length and their working ends 6 protrude from the holding plate 1 and at the same time stand over the upper side thereof
  • the protrusions 9 protruding on the upper side 8 of the holding plate 1 are then plasticized or melted and compressed by the action of heat, so that the undercuts 10 arise, as the comparison of FIGS. 3 and 4 illustrates.
  • Fig.3 are the projections
  • the holding ends 7 of the bristles 4 are melted and fused in the area of the projections 9 and the undercuts 10, so that they not only fill small gaps and spaces between them, but above all the undercuts 10, as shown in FIG. 5 or 6 and thereby be positively fixed in their axial direction.
  • Figures 5 and 6 show two different possibilities.
  • the original overhang of the bristles 4 with their ends 7 to be fused is selected such that the level between the projections 9 and their widenings 11 is just about filled.
  • the protrusions of the plastic bristles 4 are so large that not only are the spaces between the undercuts 10 filled, but the bristles 4 also above these projections 9 and above the widenings 11 are fused together and practically parallel to the top 8 result in a connection or a coherent structure, which leads to an even greater strength and better tightness.
  • FIG. 6 the widenings 11 are then practically embedded in the plastic, which is liquefied or plasticized and compressed when the plastic bristles 4 melt and fuse.
  • FIG. 7 simultaneously show schematically at least part of the device for producing bristle fields 5, the above-mentioned heating elements or heating tools 14 and 15 being shown in particular.
  • FIGS. 3, 5 and 6 two work stations are provided, namely one work station with heating elements 14 and one with heating elements 15, the first work station according to FIG. 3 being provided with a heating element 14 equipped with projections 14a is, which are movable relative to the projections 9 of the holding plate 1 and can be pressed against the end faces thereof, that is to say they can engage between the ends 7 of the bristles 4 without acting on them.
  • At least one further heating element or tool 15 is provided in a second work station for loading and melting the protruding bristle ends 7.
  • 3 shows the arrangement before actuation of the heating tool 14, while in FIG. 4 the result of the action on the holding plate 1 and its projections 9 is shown by the projections 14a of the heating element 14, that is to say in this case the projections 9 are one Widening 11 and thereby also provide an undercut 10.
  • Fig. 7 shows, on the other hand, schematically that the device 1 can also get by with only one work station with one heating element 15, which then serves to heat the projections 9 and the projection of the bristles 4 with their ends 7 at the same time and to dive the projections 9 and to fuse the bristle ends 7.
  • FIGS. 5, 6 and 8 finally show, even if only partially because they have been cut off, the finished bristle fields 5 with the holding plate 1 and this with respect to protruding tufts
  • the holding plate 1 has on its upper side 8 facing away from the protruding bristles 4 the protrusions 9 with undercuts 10 already mentioned a number of times, and these widenings 11 and cross-sectional reductions located underneath, which cross-sectional reductions in the exemplary embodiment are also the undercuts 10.
  • the holding ends 7 of the plastic bristles 4 reaching through the holding plate 1 are fused together in the area of the undercuts 10 such that the fused part of the bristle tufts 3 completely or partially the undercuts 10 and the spaces between the bristles
  • the fused part of the bristle tufts 3 protrudes beyond the projections 9 provided with widenings 11 and undercuts 10 on the upper side 8 of the holding plate 1 and the fused area of a bristle tuft 3 is also fused with the fused area (s) of the neighboring tuft or tufts, so that there is a continuous layer of plastic above the widenings 10, from which the plastic bristles 4 are made and with which these are connected in one piece.
  • a correspondingly firm and tight connection results despite the manufacture of the holding plate 1 and the bristles 4 from different materials.
  • bristle field 5 shows a bristle field 5, in which a flush or continuous surface of the entire bristle field 5 is formed on the upper side 8 of the holding plate 1 facing away from the working ends 6 by the simultaneous upsetting of the widenings 11 on the projections 9 and the melting of the ends 7 of the bristles 4 is.
  • the holding plate 1 could also consist of metal, for example from a sheet metal blank which is punched out and in which perforations 2 are pierced, so that the perforated edges on the top of this holding plate 1 deform upwards and from there form undercuts in advance, which can be enclosed when the protruding plastic bristles 4 melt, so that a firm and tight connection between the holding plate 1 and bristles 4 is then also created, which enables a subsequent encapsulation with a brush body and also no liquid can pass through if it is a toothbrush.
  • the bristle field 5 for brushes with a holding plate 1, these penetrating holes 2 and through these holes 2 guided plastic bristles 4 is made in that the holding plate 1 on the free working ends 6 of the bristles 4 top 8 facing away from projections 9 with undercuts 10 or indentations or the like is provided that the bristles 4 are inserted into these perforations 2 with a protrusion projecting into the area of the undercuts 10, that the bristles 4 are heated in the area of the undercuts 10 such that a melt or plastic filling the undercuts completely or partially Mass from the plastic of the bristles 4 arises, and that the subsequently solidifying plastic mass of the bristles form-fit between the bristles 4 or tufts 3 and the undercuts 10 and thus the holding plate 1 is formed.
  • the undercuts 10 can be formed first or simultaneously with the melting of the ends 7 of the plastic bristles 4 to be fused.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Brushes (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Borstenfeldern sowie damit hergestelltes Borstenfeld
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Borstenfeldern für Bürsten, wobei Büschel von Kunststoffborsten in Lochungen einer Halteplatte eingeführt und die ihren späteren freien Arbeitsenden abgewandten Enden miteinander verschmolzen und dadurch an der Halteplatte festgelegt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen von Borstenfeldern für Bürsten mit einer Halteplatte und dieser gegenüber vorstehenden Büscheln von Kunststoffborsten.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Borstenfeld mit einer Halteplatte und dieser gegenüber vorstehenden BüschelnvonBorsten aus Kunststoff für eine Bürste, hergestellt gemäß dem vorerwähnten Verfahren und/oder mittels der vorerwähnten Vorrichtung.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art, eine Vorrichtung zu seiner Durchführung und ein entsprechendes Borstenfeld für Bürsten, insbesondere für Zahnbürsten, ist aus der EP-B-0 405 204 bekannt und hat sich bewährt. Es können dabei auf einfache und rationelle Weise aus Einzelborsten und Borstenbüscheln Borstenfelder gebildet werden, bei denen die Borstenbüschel und das Borstenfeld beliebige geometrische Anordnungen der freien Arbeitsenden der einzelnen Borsten haben können und die Befestigung an einer Halteplatte eine Verankerung mit Ankerplätt- chen vermeidet . Darüber hinaus erlaubt die Halteplatte die Bildung von an einem Bürstenkörper auswechselbar anbringbaren Borstenfeldern, was der Hygiene bei Zahnbürsten förderlich ist, ohne zu viel Abfall zu verursachen, weil die Bürstenkörper mit Stiel mehrfach weiterverwendet werden können.
Für das Verschmelzen der Borsten mit der Halteplatte ist jedoch erforderlich, daß sie aus demselben hochwertigen Kunststoff bestehen müssen, aus dem auch die Kunststoffborsten gefertigt sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, wodurch ermöglicht wird, die Halteplatte und die Kunststoffborsten aus unterschiedlichen Werkstoffen zu fertigen und für den Werkstoff der Halteplatte einen anderen Werkstoff als für die Borsten zu wählen, beispielsweise einen preiswerteren Werkstoff oder einen Werkstoff mit für eine Halteplatte günstigeren Eigenschaften. Ferner besteht die Aufgabe, ein Borstenfeld der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Kunststoffborsten und die Halteplatte aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen können.
Die Lösung dieser scheinbar widersprüchlichen Aufgabe besteht darin, daß an der Halteplatte auf deren den freien Arbeitsenden der Borsten abgewandter Oberseite Vorsprünge mit Hinterschneidungen gebildet werden, daß zuvor oder danach die Borsten m diese Lochungen mit einem m den Bereich der Vorsprünge oder der Hinterschneidungen ragenden Überstand eingeführt werden, daß die Borsten im Bereich der Vorsprünge oder der Hinterschneidungen derart erhitzt werden, daß eine die Hinterschneidungen ganz oder teilweise ausfüllende Schmelze und/oder plastische Masse aus dem Kunststoff der Borsten entsteht, und daß durch die danach erstarrende Masse aus dem Kunststoff der Borsten Formschluß zwischen den Borsten oder Borstenbüscheln und den Hinterschneidungen der Halteplatte gebildet wird.
Auf diese Weise ist es nicht mehr erforderlich, die Borsten-Enden bei ihrer gegenseitigen Verschmelzung auch mit der Halteplatte selbst zu verschmelzen, also Borsten und Halteplatte aus demselben Kunststoff zu fertigen. Vielmehr ergibt sich die Möglichkeit, zwar die Borsten eines Borstenbüschels weiterhin miteinander zu verschmelzen, mit der Halteplatte aber die Verbindung über den erwähnten Formschluß herzustellen, so daß die Halteplatte aus einem anderen Werkstoff bestehen kann. Es kann also praktisch eine Vernietung zwischen den Borstenbüscheln und der Halteplatte durchgeführt werden. Dabei ergibt sich durch diese Verfahrensweise eine absolute Dichtigkeit zwischen den Borsten und den jeweiligen Halteplatten unabhängig von deren Werkstoff, weil die plastische oder Schmelz-Masse des Kunststoffes der Borsten in jede ursprüngliche Öffnung, auch in Zwischenräume zwischen den einzelnen Borsten gelangt und solche Öffnungen dicht verschließt .
Für die endgültige Bürstenfertigung kann die mit Borsten versehene Halteplatte in eine Spritzgußform eingelegt werden, um durch Umspritzen einen Handgriff oder andere Befestigungselemente anzubringen. Ferner könnte eine mit den Borsten in erfindungsgemäßer Weise bestückte Halteplatte gemäß Fig.8 von EP-B-0 405 204 in einen schon gefertigten Bürstenkörper mit Stiel oder Handgriff eingesetzt und dort befestigt werden, wobei es sich auch um eine auswechselbare Halteplatte etwa gemäß DE-B-19600767 oder gemäß DE-U-91 09 625 handeln kann.
Ferner ist es jedoch auch möglich, daß die Halteplatte von vorneherein etwa analog der Ausführungsform gemäß Fig.9 von EP-B- 0 405204 Bestandteil des Bürstenkörpers ist, also diesen bildet und selbst einen Handgriff oder Stiel hat.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, daß eine Halteplatte mit Lochungen für die Borstenbüschel im Spritzgießverfahren hergestellt wird, wobei an Zwischenstege und Zwischenräume zwischen den Lochungen auf der Ober- oder Rückseite Vorsprünge, insbesondere stiftartige, leistenförmige, im Querschnitt mehreckförmige und/oder ringförmige Vorsprünge, mit Kreisring- oder Mehreckform, angeformt und diese Vorsprünge anschließend, insbesondere unter Wärmeeinwirkung, angestaucht werden, so daß an ihrem der Halteplatte abgewandten Ende ein ihren Querschnitt übertreffender Kopf, eine Verbreiterung oder dergleichen Überstand gebildet werden.
Auf diese Weise kann eine Halteplatte aus praktisch beliebigem Werkstoff, insbesondere Kunststoff gefertigt werden, bei welcher den Lochungen benachbart geeignete Vorsprünge angeordnet sind, die durch Anstauchen mit den gewünschten Hinterschneidungen versehen werden können. Beim gleichzeitigen oder anschließenden Verschmelzen der Borsten wird die Schmelze oder plastische Masse zumindest bereichsweise unter diese Köpfe, Verbreiterungen oder dergleichen gelangen und so gegen ein Herausdrücken aus der Lochung gesichert. Somit können die Borsten bei einer in aller Regel an ihnen auftretenden, von ihrem freien Arbeitsende her in Richtung der Halteplatte wirkenden Belastung nicht durch die Lochung verschoben werden.
Besonders günstig ist es dabei, wenn der Querschnitt der Vorsprünge mit geringerer Abmessung als der Abstand der Lochungen der Halteplatte gewählt wird. Dadurch ergibt sich eine in beiden Richtungen wirksame Hinterschneidung zwischen den durch das Anstauchen gebildeten Köpfen oder dergleichen Verbreiterungen und der Oberseite der Lochungsränder, so daß Borsten sowohl in Druck- als auch in Zugrichtung durch ihr Verschmelzen und das Ausfüllen dieser Hinterschneidung festgelegt werden können.
Die Halteplatte mit ihren Vorsprüngen kann aus einem Kunststoff, der eine höhere Schmelztemperatur als der Kunststoff der Kunststoffborsten hat , gespritzt werden. Dies ermöglicht es, für die Halteplatte einen entsprechend widerstandsfähigen und unter Umständen auch preiswerten Kunststoff zu wählen, bei welchem die Hinterschneidungen durch Anstauchen entsprechend bemessener Vorsprünge geschaffen werden können, ohne daß diese durch das gleichzeitige oder anschließende Verschmelzen der in den Bereich der Hinterschneidungen ragenden Kunststoffborsten geschmolzen und eventuell zerstört werden.
Die Erfindung erlaubt es jedoch auch, daß die Halteplatte aus Metall oder Metallblech gefertigt, zum Beispiel ausgestanzt wird und daß von der Seite, auf welcher die Borsten in Gebrauchsstellung überstehen, die Lochungen derart eingedrückt werden, daß die Lochungsränder an der Oberseite überstehen und zumindest bereichsweise von der jeweiligen Lochung, eine Hinterschneidung bildend, wegweisen. Gegebenenfalls kann schon bei Durchdrücken der Lochungen dafür gesorgt werden, daß die dabei auf die Oberseite einer solchen Metall-Halteplatte hochgebogenen Blechteile durch ein entsprechendes Formgegenstück derart biegen, daß von vorneherein die gewünschte Hinterschneidung entsteht.
Eine bevorzugte Verfahrensweise vor allem bei einer Fertigung der Halteplatte aus einem Kunststoff kann darin bestehen, daß die Borstenbüschel zunächst in die Lochungen der Halteplatte eingebracht und eingefüllt werden - beispielsweise gemäß EP-B-0 405 204 B1 oder auch gemäß EP-B-0 346 646 oder in anderer Weise -, daß dann die an der Oberseite der Halteplatte überstehenden Vorsprünge durch Hitzeeinwirkung angeschmolzen und/oder gestaucht und gleichzeitig oder danach die über die Oberseite der Halteplatte und die angestauchten Vorsprünge überstehenden oder zumindest bis in den Bereich dieser Vorsprünge ragenden Halteenden der Borsten angeschmolzen werden. Dies ermöglicht eine Fertigung in einem Durchlaufverfahren, bei welchem die einzelnen Verfahrens- schritte nacheinander durchgeführt werden können, wobei eine oder mehrere Heizstationen zum Anschmelzen zunächst der Vorsprünge und dann der Borsten durchlaufen werden können.
Dabei ist es für die Bildung von dem Querschnitt der Vorsprünge übertreffenden Köpfen, Verbreiterungen oder Überständen und die Ausfüllung der Hinterschneidung mit dem Kunststoff der Kunststoffborsten vorteilhaft, wenn beim Anschmelzen der Vorsprünge und/oder der Borsten in Orientierungsrichtung der Borsten mit dem Heizoder Schmelzwerkzeug gleichzeitig ein Druck ausgeübt wird. Darüber hinaus wird durch diesen Druck auch eine gute Wärmeübertragung erzielt, so daß die plastisch werdende Kunststoffmasse dem Druck ausweicht und sich dadurch auch quer zur Orientierung der Borsten verformt .
Eine günstige Vereinfachung des Verfahrens kann dadurch erreicht werden, daß die Vorsprünge und der in ihren Bereich ragende Überstand der Borsten gleichzeitig erhitzt oder im wesentlichen gleichzeitig angeschmolzen werden. Somit können die Vorsprünge angestaucht und die Borsten mit den sich dadurch bildenden Hinterschneidungenpraktischgleichzeitigformschlüssigverbunden werden, so daß auf diese Weise zwei Verfahrensschritte zeitgleich oder im wesentlichen zeitgleich durchgeführt werden können.
Vor allem in den Fällen, in denen die anzuschmelzenden Borstenenden die mit einer Hinterschneidung und einem Kopf oder dergleichen Verbreiterung versehenen Vorsprünge zunächst überragen, ergibt sich eine besonders gute und feste Verankerung, weil der Kunststoff der Borsten dann diese Köpfe oder dergleichen Verbreiterungen an den Vorsprüngen der Halteplatte umschließt und so zu einer Befestigung in allen Richtungen beiträgt. Bei ausreichender Länge des Überstandes der Borsten vor ihrem Verschmelzen kann sogar erreicht werden, daß die Borsten oberhalb der Köpfe oder Verbreiterungen der Vorsprünge auch miteinander verschmolzen werden, was zu einem besonders stabilen Verbund mit einer Halteplatte führt, auch wenn diese aus einem anderen Werkstoff als die Borsten besteht, so daß eine derartige Bürste hohen Belastungen gewachsen ist.
Es kann aber auch vor allem für auswechselbare Borstenfelder ausreichen, wenn nur der Zwischenraum zwischen einem Kopf oder einer Verbreiterung des jeweiligen Vorsprunges und der Oberseite der Halteplatte mit dem Kunststoff der Borsten ausgefüllt wird, so daß entsprechend weniger Werkstoff benötigt wird.
Bei all diesen Varianten der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird jedenfalls eine absolute Dichtigkeit und Haltbarkeit zwischen den Borsten und der Halteplatte erreicht.
Die eingangs erwähnte Vorrichtung ist zur Lösung der Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens ein Heizelement zum Anschmelzen der an der Oberseite der Halteplatte befindlichen ober überstehenden Enden der Borsten und/oder der an der Oberseite angeordneten Vorsprünge aufweist, daß eine Halterung oder Spannvorrichtung für die Halteplatte vorgesehen ist und daß eine Zustellemrichtung für eine Relativbewegung zwischen Heizelement und Halterung für die Halteplatte zum Durchführen einer Anpreßbewegung vorgesehen ist. Somit kann die mit den zunächst unbefestigten Borsten versehene Halteplatte m den Bereich des Heizelementes gebracht werden, wo die an der Oberseite der Halteplatte überstehenden Borsten miteinander verschmolzen werden können, so daß sie zuvor dort angeordnete oder gleichzeitig angeschmolzen angestauchten Hinterschneidungen ausfüllen können.
Besonders günstig ist es, wenn wenigstens zwei Arbeitsstationen mit Heizelementen vorgesehen sind und m einer ersten Arbeitsstation wenigstens ein mit Vorsprüngen ausgestattetes Heizelement angeordnet ist, dessen Vorsprünge relativ zu den Vorsprüngen der Halteplatte bewegbar und an deren Stirnflächen anpreßbar sind, und wenn in der zweiten Arbeitsstation wenigstens ein weiteres Heizelement zum Beaufschlagen und Anschmelzen der überstehenden Borstenenden vorgesehen ist. Dies ermöglicht die schon erwähnte Herstellung der Halteplatte und der Borsten aus unterschiedlichen schmelzbaren oder stauchbaren Werkstoffen oder Kunststoffen, wobei in einer ersten Arbeitsstation ein Heizelement auf die Schmelztemperatur der Halteplatte abgestimmt sein kann, das außerdem eine entsprechende Formgebung hat, um die an der Halteplatte vorgesehenen Vorsprünge in geeigneter Weise zur Bildung von Köpfen, Überständen oder Verbreiterungen anschmelzen und/oder anstauchen zu können. Dabei kann das Heizelement dieser ersten Arbeitsstation so gestaltet sein, daß es die schon an der Halteplatte überstehenden Enden der Borsten nicht berührt und nicht beeinträchtigt. Diese können dann in der zweiten Arbeitsstation angeschmolzen werden, so daß sie die zuvor gebildeten Hinterschneidungen ausfüllen und/oder die Köpfe oder Verbreiterungen umschließen können.
Mit nur einem Heizelement kann jedoch ebenfalls das Anstauchen der Vorsprünge einerseits und das Anschmelzen der Überstände der Borsten andererseits gleichzeitig erfolgen, selbst wenn die Schmelztemperaturen der Werkstoffe etwas voneinander abweichen, weil ein höherschmelzender Werkstoff der Vorsprünge der Halteplatte mit der Schmelztemperatur für die Borsten zumindest so weit erweicht werden kann, daß er sich zum Bilden der Hinterschneidungen anstauchen läßt.
Ein durch das vorbeschriebene Verfahren und/oder mit der vorbeschriebenen Vorrichtung hergestelltes erfindungsgemäßes Borstenfeld mit einer Halteplatte und dieser gegenüber vorstehenden Büscheln von Borsten aus Kunststoff für eine Bürste ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte auf ihrer den überstehenden Borsten abgewandten Oberseite abstehende Vorsprünge mit Hinterschneidungen und diese bildenden Verbreiterungen sowie darunter befindlichen Querschnittsverminderungen aufweist, und daß die durch die Halteplatte hindurchgreifenden Halteenden der Kunststoffborsten im Bereich der Hinterschneidungen derart miteinander verschmolzen sind, daß der verschmolzene Teil der Borstenbüschel die Hinterschneidungen ganz oder teilweise und die Zwischenräume zwischen den Borsten und zwischen den Borsten und den Rändern der Lochungen ausfüllt. Somit wird gleichzeitig Formschluß zwischen den Borsten oder Borstenbüscheln und der Halteplatte und Dichtigkeit am Durchtritt der Borsten durch die Halteplatte bewirkt.
Die angeschmolzenen Enden der Büschel von Kunststoffborsten können die mit Hinterschneidungen und Verbreiterungen versehenen Vorsprünge im Bereich der Hinterschneidungen und Vorsprünge umschließen und die Verbreiterungen können in den verschmolzenen Teil der Borstenbüschel eingebettet sein. Dies ergibt eine besonders innige Verbindung der Borsten mit der Halteplatte, obwohl deren Werkstoffe nicht miteinander verschmolzen werden. Somit kann die Halteplatte sogar aus Metall geformt, gestanzt oder eventuell auch gespritzt sein.
Besonders guter Formschluß ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Borstenfeld, wenn der verschmolzene Teil der Borstenbüschel die mit Verbreiterungen und Hinterschneidungen versehenen Vorsprünge an der Oberseite der Halteplatte überragt und wenn der verschmolzene Bereich eines Borstenbüschels mit dem oder den verschmolzenen Bereichen des oder der Nachbarbüschel ebenfalls verschmolzen ist. Die verschmolzenen Borstenbüschel ergeben dadurch praktisch eine parallel zu der Halteplatte verlaufender zusammenhängender Bereich aus dem Kunststoff der Borsten, der sogar zu einem plattenförmigen Gebilde werden kann, wenn genügend überstehender Werkstoff der Borsten zum gegenseitigen Verschmelzen zur Verfügung steht.
Ein Borstenfeld mit einer Halteplatte aus Metall oder Blech mit Lochungen zur Aufnahme der Büschel oder Bündel von Borsten kann erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet sein, daß die Lochungen von der Seite her, auf welcher die Borsten mit ihren Arbeitsenden überstehen, eingedrückt und durchgestoßen sind und daß die dadurch auf der Oberseite der Halteplatte geformten Lochungsränder Hinterschneidungen zum Aufnehmen der Schmelze der angeschmolzenen Kunststoffborsten bilden und ganz oder teilweise von dieser Schmelze umschlossen sind. Auch m diesem Falle werden also die überstehenden Borstenenden verschmolzen und bilden mit den möglicherweise gezackten, gezahnten und gebogenen Rändern der Lochungen der Metallplatte m erstarrtem Zustand eine feste Verbindung bei gleichzeitiger Abdichtung im Lochungsbereich.
Die Abdichtung hat dabei bei allen vorerwähnten Ausführungsbei- spielen nicht nur den Vorteil, das Eindringen von Feuchtigkeit beim späteren Gebrauch zu unterbinden, sondern ermöglicht auch ein nachträgliches Umspritzen auch mit hohem Spritzdruck, ohne daß bei einer solchen weiteren Fertigung Spritzgußmasse durch das Bürstenelement hindurchfließen kann.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben, wobei hinsichtlich der an einer Halteplatte vorgesehenen und zur Bildung von Hinterschneidungen dienenden Vorsprünge unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind, ohne daß die Erfindung auf diese gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll. Es zeigt m zum Teil schematisierter Darstellung:
Fιg.1 eine Draufsicht der Oberseite einer Halteplatte mit Lochungen und auf dieser Oberseite hochstehenden Vorsprüngen unterschiedlicher geometrischer Formen, wobei m Gebrauchsstellung m die Lochungen eingeführte und erfindungsgemäß befestigte Borsten mit ihren Arbeitsenden unterhalb der Zeichnungsebene zu liegen kommen,
Fig.2 einen Längsschnitt der Halteplatte mit Lochungen und Vorsprüngen gemäß Fιg.1,
Fig.3 m stark schematisierter Darstellung eine Arbeitsstation mit einem Heizelement, welches Vorsprünge hat, um die an der Halteplatte befindlichen Vorsprünge zwischen den Lochungen zu beaufschlagen, bevor das Heizelement wirksam ist,
Fig.4 einen Schnitt durch eine Halteplatte mit Borsten nach der Beaufschlagung mit dem Heizelement gemäß Fig.3, das heißt nach dem Bilden von Köpfen oder Verbreiterungen an den zwischen den Lochungen befindlichen Vorsprüngen, wobei die Querschnittsabmessungen dieser Vorsprünge kleiner als die Abstände der Lochungen im Bereich des jeweiligen Vorsprunges sind,
Fig.5 m stark schematisierter Darstellung eine zweite Arbeitsstation mit einem weiteren Heizelement zur Beaufschlagung der an der Halteplatte zunächst im Bereich der Vorsprünge überstehenden Borstenenden wirksam wird, wobei der mit diesem Heizelement durchzuführende Anschmelzprozeß an den überstehenden Borstenenden bereits beendet und die Borstenenden derart miteinander verschmolzen sind, daß sie die zuvor gebildetenHmterschneidungenderVorsprüngeausfüllen,
Fig.6 eine der Fig.5 entsprechende Darstellung, bei welcher die zu verschmelzenden Borstenenden derart weit überstehen beziehungsweise so viel Kunststoff umfassen, daß sie in miteinander verschmolzenem Zustand die Köpfe oder Verbreiterungen und Hinterschneidungen der Vorsprünge m sich aufnehmen und umschließen und auch zusätzlich noch miteinander verschmolzen sind, Fig.7 eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung etwa analog Fig.5 oder 6, wobei ein einziges Heizelement zum Beaufschlagen der an der Halteplatte im Bereich der Vorsprünge überstehenden Borstenenden und zum Beaufschlagen dieser Vorsprünge selbst in einem Arbeitsgang vorgesehen ist, so daß in einem Arbeitsgang Köpfe an den Vorsprüngen angestaucht und die Borstenenden damit und miteinander verschmolzen werden können, sowie
Fig.8 einen Teillängsschnitt einer Halteplatte nach dem gleichzeitigen Anstauchen der Vorsprünge und Verschmelzen der zu verschmelzenden Borstenenden mittels dem Heizelement gemäß Fig.7.
Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Halteplatte weist Lochungen 2 auf, in welche gemäß den Figuren 3 bis 8 Büschel 3 von Kunststoff- borsten 4 eingeführt werden können, um dadurch Borstenfelder 5 für Bürsten zu bilden, die in den Figuren 5, 6 und 8 jeweils in einem Teilschnitt angedeutet sind. Nach der Fertigstellung sind gemäß den Figuren 5, 6 und 8 die den freien Arbeitsenden 6 der Borsten 4 abgewandten Enden 7, die gemäß Fig.4 und 7 zunächst noch unabhängig voneinander sind, dann verschmolzen und in noch zu beschreibender Weise an der Halteplatte 1 festgelegt.
Die Halteplatte 1 hat auf ihrer den freien Arbeitsenden 6 der Borsten 4 abgewandten Oberseite 8, auf welche man bei Fig.1 blickt, Vorsprünge 9, die durch ein noch zu beschreibendes Verfahren mit Hinterschneidungen 10 versehen werden können, wobei vor allem Fig.3 und 7 zunächst die Ausgangsform der Vorsprünge
9 und Fig.4 und 8 dann die Vorsprünge 9 mit den Hinterschneidungen
10 schematisiert zeigt. Die Halteplatte 1 mit den Lochungen 2 kann zum Beispiel aus Kunststoff, gegebenenfalls auch aus Metall, im Spritzgießverfahren hergestellt werden. An Zwischenstegen 2a oder Zwischenräumen zwischen den Lochungen 2, welche Zwischenstege 2a einfach dadurch entstehen, daß die Lochungen 2 mit Abstand zueinander angeordnet werden, können gemäß den Figuren 1 bis 8 auf der Ober- oder Rückseite 8 die Vorsprünge 9 angeformt sein, wobei gemäß Fig.1 diese Vorsprünge 9 unterschiedlichste Querschnittsformen haben können, wobei in Fig.1 derartige unterschiedliche Querschnitts- formen dargestellt sind, normalerweise eine solche Halteplatte 1 aber jeweils gleichartige oder übereinstimmende Vorsprünge 9 haben wird. Es ist aber auch denkbar und möglich, unterschiedliche Bereiche der Oberseite 8 der Halteplatte 1 mit unterschiedlichen Vorsprüngen 9 zu versehen.
So erkennt man in Fig.1, daß diese Vorsprünge 9 stiftartig, leistenförmig, im Querschnitt kreuzförmig oder mehreckig oder auch ringförmig ausgebildet sein können, wobei ein derartiger Ring nicht nur kreisrund, sondern seinerseits auch mehreckig gestaltet sein kann. Dabei erkennt man vor allem in Fig.3, daß die Querschnittsabmessung dieser Vorsprünge 9 zumindest bereichsweise geringer als der an dieser Stelle befindliche Abstand der Lochungen 2 ist, das heißt die Vorsprünge 9 weichen in ihrer Ausdehnung zumindest in manchen Bereichen gegenüber den Zwischenstegen 2a etwas zurück.
Fig.7 und 8 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Querschnittsabmessung der Vorsprünge 9 über die Länge ihres Überstandes gegenüber der Halteplatte 1 gleichbleibt, wobei aber auch hier eine Formgebung analog Fig.3 gewählt werden könnte. Dennoch ist auch in diesem Ausführungsbeispiel die Querschnittsabmessung der Vorsprünge geringer als die der Zwischenstege 2a, wobei aber die Abmessungsdifferenz geringer als beim Ausführungs beispiel gemäß den Figuren 3 bis 6 ist. Zum Herstellen der Borstenfelder 5 gemäß Fig.5, 6 und 8 für Bürsten, bevorzugt für Zahnbürsten, werden also nach der Herstellung der Halteplatte 1 Büschel 3 von solchen Kunststoffborsten 4 in die Lochungen 2 eingeführt, wobei auf der einen Seite der größere Abschnitt der Borsten 4 mit den Arbeitsenden 6 angeordnet wird, während an der Oberseite 8 die demgegenüber entgegengesetzten Enden 7 gemäß Fig.3, 4 und 7 zunächst überstehen und m den Bereich der Vorsprünge 9 ragen oder im Ausführungsbei- spiel gemäß Fig.3 und 4 sogar darüber vorstehen.
Um d e Borsten 4 mit der Halteplatte 1 fest zu verbinden und gleichzeitig abzudichten, werden zunächst gemäß Fig.3 die Vorsprünge 9 erhitzt und dann m erwärmtem und plastischem Zustand angestaucht, so daß sie von ihrer m Fig.3 links dargestellten Formgebung ausgehend mit einem an ihrem Ende angeformten, ihren Querschnitt übertreffenden Kopf oder einer Verbreiterung 11 oder dergleichen m Querrichtung orientiertem Überstand versehen werden. Man erkennt vor allem m Fig.4 deutlich, daß s ch dadurch zwischen der unmittelbar auf der Höhe der Lochungen 2 befindlichen Oberseite 8 der Halteplatte 1 und diesen Verbreiterungen 11 die schon erwähnte angestrebte Hinterschneidung 10 gebildet wird. Dabei ist diese Hinterschneidung nicht nur zwischen der Verbreiterung 11 und dem Vorsprung 9 vorgesehen, was unter Umständen schon ausreichen könnte, weil dadurch die Borsten 4 nach ihrer Verschmelzung m einer Richtung formschlüssig festgelegt werden, die von ihren Arbeitsenden 6 zu ihren abgewandten und verschmolzenen Enden 7 gerichtet ist, sondern die Hinterschneidung 10 ist auch gegenüber der Ausgangsstelle dieser Vorsprünge 9 gebildet, weil die Vorsprünge 9 mit geringerer Abmessung als der in Fig.3 und 4 sichtbare Abstand der einander benachbarten Lochungen 2 der Halteplatte 1 gewählt ist. Dadurch werden die Hinterschneidungen 10 praktisch zu Einschnürungen, die die verschmolzenen Kunststoffborsten 4 m Zug- und m Druckrichtung formschlüssig festlegen und außerdem abdichten können .
Fig.7 und 8 deutet an, daß die Verbreiterungen 11 der Vorsprünge 9 und damit die Hinterschneidungen 10 auch gleichzeitig mit dem Anschmelzen und Verschmelzen der Borsten 4 gebildet werden können, indem ein einziges Heizelement 15 gleichzeitig gegen die Vorsprünge 9 und die Enden der Kunststoffborsten 4 angedrückt wird. Auch könnte man die Figuren 5 und 6 als Darstellung einer solchen Vorgehensweise ansehen, indem ausgehend von der Anordnung der Borsten 4 an der Halteplatte 1 gemäß Fig.3 gleich mit einem Heizelement 15 die Enden 7 der Kunststoffborsten 4 und die Vorsprünge 9 beaufschlagt.
Diese Ausbildung der Halteplatte 1 ermöglicht es, sie mit ihren Vorsprüngen 9 aus einem anderen Kunststoff als die Kunststoffborsten 4 herzustellen, vorzugsweise aus einem Kunststoff, der eine höhere Schmelztemperatur als der Kunststoff der Kunststoffborsten 4 hat. Müßten die Kunststoffborsten 4 mit der Halteplatte 1 durch gegenseitiges Verschmelzen verbunden werden, müßten die Kunststoffe übereinstimmen oder jedenfalls übereinstimmende Schmelz- oder Erweichungstemperaturen haben. Dies kann durch die Verwendung von Vorsprüngen 9 mit Hinterschneidungen 10 in der schon erwähnten Weise vermieden werden.
Die in den Figuren 3 bis 6 und 7 und 8 angedeutete Verfahrensweise zum Herstellen von Borstenfeldern 5 verläuft folgendermaßen:
Zunächst ist die Halteplatte 1 beispielsweise durch Spritzgießen herzustellen, wobei sie an der Oberseite 8 mit den Vorsprüngen 9 versehen wird.
Dabei kann gleichzeitig auf dieser Oberseite 8 noch ein Zapfen 13 vorgesehen werden, falls nämlich die Halteplatte 1 mit den mit ihr verbundenen Borsten 4 später als auswechselbares Borstenfeld beispielsweise gemäß DE-Patent 196 00 767 gestaltet und benutzt werden soll.
Danach werden die Borsten 4 in die Lochungen 2 der Halteplatte 1 eingebracht und eingefüllt, beispielsweise gemäß europäischem Patent 0 405 204 oder auch in einer beliebigen anderen Weise. Sie nehmen dann die in Fig.3 und 7 dargestellte Lage ein, ragen also mit ihrer größeren Länge und ihren Arbeitsenden 6 aus der Halteplatte 1 heraus und stehen gleichzeitig über deren Oberseite
8 über .
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 und 4 werden dann die an der Oberseite 8 der Halteplatte 1 überstehenden Vorsprünge 9 durch Hitzeeinwirkung plastifiziert oder angeschmolzen und gestaucht, so daß die Hinterschneidungen 10 entstehen, wie es der Vergleich der Figuren 3 und 4 verdeutlicht. In Fig.3 sind die Vorsprünge
9 noch unverändert, in Fig.4 aber so angestaucht, daß Hinterschneidungen 10 gebildet sind.
Anschließend werden die Halteenden 7 der Borsten 4 in dem Bereich der Vorsprünge 9 und der Hinterschneidungen 10 angeschmolzen und verschmolzen, so daß sie gemäß Fig.5 oder 6 nicht nur zwischen ihnen selbst befindliche kleine Zwischenräume und Abstände, sondern vor allem auch die Hinterschneidungen 10 ausfüllen und dadurch in ihrer axialenRichtung formschlüssig festgelegt werden.
Dabei zeigen die Figuren 5 und 6 zwei unterschiedliche Möglichkeiten. In Fig.5 ist der ursprüngliche Überstand der Borsten 4 mit ihren zu verschmelzenden Enden 7 so gewählt, daß gerade etwa das Niveau zwischen den Vorsprüngen 9 und ihren Verbreiterungen 11 ausgefüllt wird. In Fig.6 hingegen sind die Überstände der Kunststoffborsten 4 so groß, daß nicht nur die Zwischenräume zwischen den Hinterschneidungen 10 ausgefüllt werden, sondern die Borsten 4 auch noch oberhalb dieser Vorsprünge 9 und oberhalb der Verbreiterungen 11 miteinander verschmolzen werden und praktisch parallel zur Oberseite 8 einen Zusammenhang oder ein zusammenhängendes Gebilde ergeben, was zu einer noch größeren Festigkeit und besseren Dichtigkeit führt. In diesem Fall der Fig.6 sind dann praktisch die Verbreiterungen 11 in den Kunststoff eingebettet, der beim Anschmelzen und Verschmelzen der Kunststoff- borsten 4 verflüssigt oder plastifiziert und gestaucht wird.
Durch Fig.7 und 8 wird angedeutet, daß die Vorsprünge 9 und der in ihren Bereich ragende Überstand der Borsten 4 auch gleichzeitig mit Hilfe des Heizelementes 15 erhitzt und somit im wesentlichen gleichzeitig angeschmolzen werden können. Die zu verschmelzenden Enden 7 werden dabei also auch miteinander verschmolzen, während gleichzeitig die Vorsprünge 9 angestaucht und damit ihre Verbreiterungen 7 gebildet werden, so daß anschließend ebenfalls die Zwischenräume zwischen den Hinterschneidungen 10 durch die verschmolzenen Kunststoffborsten ausgefüllt sind.
Es sei noch erwähnt, daß beim Anschmelzen oder Plastifizieren der Vorsprünge 9 und/oder der Borsten 4 in Orientierungsrichtung der Borsten 4 mit einem jeweiligen Heiz- oder Schmelzwerkzeug 14 oder 15 ein Druck ausgeübt wird, um den weichwerdenden Kunststoff gleichzeitig quer zu den Vorsprüngen 9 beziehungsweise quer zu den Borsten 4 zu verdrängen.
Fig.3 bis 6 und Fig.7 zeigen gleichzeitig schematisiert zumindest einen Teil der Vorrichtung zum Herstellen von Borstenfeldern 5, wobei vor allem die schon erwähnten Heizelemente oder Heizwerkzeuge 14 und 15 zu sehen sind. Dazu kommt eventuell noch eine Halterung oder Spannvorrichtung für die mit den Borsten 4 bestückten Halteplatten 1 und eine ZuStelleinrichtung für die Relativbewegung zwischen dem jeweiligen Heizelement oder -Werkzeug 14 oder 15 und der Halteplatte 1 bzw. ihrer Halterung oder Spannvorrichtung, um die Vorsprünge 9 und in einem weiteren Arbeitsschritt die überstehenden Enden 7 der Borsten 4 mit den Heizelementen oder -Werkzeugen 14 und 15 m Berührung zu bringen und die Anpreß- oder Druckbewegung zur Stauchung und Verschmelzung durchführen zu können.
Dabei ergibt sich aus den Figuren 3, 5 und 6, daß zwei Arbeitsstationen vorgesehen sind, nämlich eine Arbeitsstation m t Heizelementen 14 und eine mit Heizelementen 15, wobei die erste Arbeitsstation gemäß Fig.3 mit einem Heizelement 14 versehen ist, das mit Vorsprüngen 14a ausgestattet ist, die relativ zu den Vorsprüngen 9 der Halteplatte 1 bewegbar und an deren Stirnflächen anpreßbar sind, also zwischen die Enden 7 der Borsten 4 eingreifen können, ohne diese zu beaufschlagen.
In einer zweiten Arbeitsstation ist gemäß Fig.5 und 6 wenigstens ein weiteres Heizelement oder -Werkzeug 15 zum Beaufschlagen und Anschmelzen der überstehenden Borstenenden 7 vorgesehen. Fig.3 zeigt dabei die Anordnung vor Betätigung des Heizwerkzeuges 14, während m Fig.4 das Ergebnis der Beaufschlagung der Halteplatte 1 und ihrer Vorsprünge 9 durch die Vorsprünge 14a des Heizelementes 14 dargestellt ist, das heißt m diesem Falle sind die Vorsprünge 9 mit einer Verbreiterung 11 und dadurch auch einer Hinterschneidung 10 versehen.
Fig.7 zeigt hingegen schematisiert, daß die Vorrichtung 1 auch mit einer Arbeitsstation nur mit einem Heizelement 15 auskommen kann, wobei dieses dann dazu dient, die Vorsprünge 9 und den m ihren Bereich ragenden Überstand der Borsten 4 mit deren Enden 7 gleichzeitig zu erhitzen und die Vorsprünge 9 anzustauchen und die Borstenenden 7 zu verschmelzen.
Fig.5, 6 und 8 zeigen jeweils das Ergebnis der Bearbeitung m der zweiten Arbeitsstation mit Hilfe des Heizelementes oder Heizwerkzeuges 15, wobei die überstehenden Borstenenden 7 jeweils miteinander verschmolzen sind, so daß sie die Hinterschneidungen 10 ausfüllen (Fig.5 und 8) oder zusätzlich sogar die Verbreiterungen 11 in sich aufnehmen, so daß diese m den Kunststoff der Borsten 4 eingebettet sind (Fig.6) .
Somit zeigen die Figuren 5, 6 und 8 schließlich auch, wenn auch nur teilweise, weil abgeschnitten, die fertigen Borstenfelder 5 mit der Halteplatte 1 und dieser gegenüber vorstehenden Büscheln
3 von Borsten 4 aus Kunststoff, welche Borstenfelder 5 mit dem eigentlichen Bürstenkörper umspritzt werden können oder aber, wie schon erwähnt, als Wechselköpfe m Bürstenkörper eingefügt werden können. Die Halteplatte 1 hat dabei auf ihrer den überstehenden Borsten 4 abgewandten Oberseite 8 die schon mehrfach erwähnten abstehenden Vorsprünge 9 mit Hinterschneidungen 10 und diese bildenden Verbreiterungen 11 sowie darunter befindlichen Querschnittsverminderungen, welche Querschnittsverminderungen im Ausführungsbeispiel gleichzeitig die Hinterschneidungen 10 sind. Die durch die Halteplatte 1 dabei hindurchgreifenden Halteenden 7 der Kunststoffborsten 4 sind im Bereich der Hinterschneidungen 10 derart miteinander verschmolzen, daß der verschmolzene Teil der Borstenbüschel 3 die Hinterschneidungen 10 ganz oder teilweise und die Zwischenräume zwischen den Borsten
4 und zwischen den Borsten 4 und den Rändern der Lochungen 2 ausfüllt, so daß eine Dichtigkeit gegen Feuchtigkeit oder auch gegen einen Kunststoff erreicht wird, falls das Borstenfeld 5 anschließend mit einem aus Kunststoff bestehenden Bürstenkörper umspritzt wird.
Alle Ausführungsbeispiele des Borstenfeldes 5 (Fig.5, 6 und 8) haben also gemeinsam, daß die verschmolzenen Borstenenden 7 mit entsprechend hmterschnittenen Vorsprüngen 9 vernietet sind, wobei aber beim Ausführungsbeispiel nach Fig.6 noch hinzu kommt, daß die angeschmelzenen Enden 7 der Büschel 3 von Kunststoffborsten 4 die mit Hinterschneidungen 10 und Verbreiterungen 11 versehenen Vorsprünge 9 nicht nur im Bereich der Hinterschneidungen (wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig.5), sondern auch im Bereich der Vorsprünge 9 und der Verbreiterungen 11 umschließen, so daß die Verbreiterungen 11 in den verschmolzenen Teil der Borstenbüschel 3 eingebettet sind. Dabei überragt der verschmolzene Teil der Borstenbüschel 3 die mit Verbreiterungen 11 und Hinterschneidungen 10 versehenen Vorsprünge 9 an der Oberseite 8 der Halteplatte 1 und der verschmolzene Bereich eines Borstenbüschels 3 ist gleichzeitig auch mit dem oder den verschmolzenen Bereichen des oder der Nachbarbüschel ebenfalls verschmolzen, so daß sich oberhalb der Verbreiterungen 10 eine durchgehende Schicht aus dem Kunststoff ergibt, aus welchem die Kunststoffborsten 4 bestehen und womit diese einstückig verbunden sind. Eine entsprechend feste und dichte Verbindung ergibt sich trotz der Fertigung der Halteplatte 1 und der Borsten 4 aus unterschiedlichen Werkstoffen.
Fig.8 zeigt ein Borstenfeld 5, bei welchem durch das gleichzeitige Anstauchen der Verbreiterungen 11 an den Vorsprüngen 9 und Verschmelzen der Enden 7 der Borsten 4 eine bündige oder durchgehende Oberfläche des gesamten Borstenfeldes 5 auf der den Arbeitsenden 6 abgewandten Oberseite 8 der Halteplatte 1 gebildet ist .
Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß die Halteplatte 1 auch aus Metall bestehen könnte, beispielsweise aus einer Blechplatine, die ausgestanzt wird und bei welcher Lochungen 2 durchgestoßen werden, so daß sich die Lochungsränder an der Oberseite dieser Halteplatte 1 nach oben verformen und dort von vorneherein Hinterschneidungenbilden, die beimAnschmelzen der überstehenden Kunststoffborsten 4 umschlossen werden können, so daß auch dann eine feste und dichte Verbindung zwischen Halteplatte 1 und Borsten 4 geschaffen wird, die ein nachträgliches Umspritzen mit einem Bürstenkörper ermöglicht und auch keine Flüssigkeit hindurchtreten läßt, wenn es sich um eine Zahnbürste handelt.
Das Borstenfeld 5 für Bürsten mit einer Halteplatte 1 , diese durchsetzenden Lochungen 2 und durch diese Lochungen 2 geführten Kunststoffborsten 4 wird dadurch hergestellt , daß die Halteplatte 1 auf deren den freien Arbeitsenden 6 der Borsten 4 abgewandter Oberseite 8 mit Vorsprüngen 9 mit Hinterschneidungen 10 oder Einziehungen oder dergleichen versehen wird, daß die Borsten 4 in diese Lochungen 2 mit einem in den Bereich der Hinterschneidungen 10 ragenden Überstand eingeführt werden, daß die Borsten 4 im Bereich der Hinterschneidungen 10 derart erhitzt werden, daß eine die Hinterschneidungen ganz oder teilweise ausfüllende Schmelze oder plastische Masse aus dem Kunststoff der Borsten 4 entsteht, und daß durch die danach erstarrende Masse aus Kunststoff der Borsten Formschluß zwischen den Borsten 4 oder Borstenbüscheln 3 und den Hinterschneidungen 10 und somit der Halteplatte 1 gebildet wird. Dabei können die Hinterschneidungen 10 zuerst oder aber gleichzeitig mit dem Anschmelzen der zu verschmelzenden Enden 7 der Kunststoffborsten 4 gebildet werden.
Ansprüche

Claims

A n s p r ü c h e
Verfahren zum Herstellen von Borstenfeldern (5) für Bürsten, wobei Büschel (3) von Kunststoffborsten (4) in Lochungen (2) einer Halteplatte (1 ) eingeführt und die ihren späteren freien Arbeitsenden (6) abgewandten Enden (7) miteinander verschmolzen und dadurch an der Halteplatte (1) festgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß an der Halteplatte (1) auf deren den freien Arbeitsenden (6) der Borsten (4) abgewandter Oberseite (8) Vorsprünge (9) mit Hinterschneidungen (10) gebildet werden, daß zunächst oder danach die Borsten (4) in diese Lochungen (2) mit einem in den Bereich der Vorsprünge (9) oder der Hinterschneidungen (10) ragenden Überstand eingeführt werden, daß die Borsten (4) im Bereich der Vorsprünge (9) oder der Hinterschneidungen (10) derart erhitzt werden, daß eine die Hinterschneidungen ganz oder teilweise ausfüllende Schmelze und/oder plastische Masse aus dem Kunststoff der Borsten (4) entsteht, und daß durch die danach erstarrende Masse aus dem Kunststoff der Borsten (4) Formschluß zwischen den Borsten (4) oder Borstenbüscheln (3) und den Hinterschneidungen (10) der Halteplatte (1) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteplatte (1) mit Lochungen (2) für die Borstenbüschel im Spritzgießverfahren hergestellt wird, wobei an Zwischenstege (2a) und Zwischenräume zwischen den Lochungen
(2) auf der Ober- oder Rückseite (8) Vorsprünge (9), insbesondere stiftartige, leistenförmige, im Querschnitt kreuzförmige und/oder mehreckige und/oder ringförmige, zum Beispiels kreisringförmige oder mehreckig-ringförmige Vorsprünge (9) angeformt und diese Vorsprünge (9) anschließend, insbesondere unter Wärmeeinwirkung, angestaucht werden, so daß an ihrem der Halteplatte (1) abgewandten Ende ein ihren Querschnitt übertreffender Kopf, eine Verbreiterung (11) oder dergleichen Überstand gebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Vorsprünge (9) zumindest bereichsweise mit geringerer Abmessung als der Abstand der Lochungen
(2) der Halteplatte (1) gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (1) mit ihren Vorsprüngen
(9) aus einem Kunststoff, der eine höhere Schmelztemperatur als der Kunststoff der Kunststoffborsten (4) hat, gespritzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte aus Metall oder Metallblech gefertigt, zum Beispiel ausgestanzt wird, und daß von der Seite, auf welcher die Borsten in Gebrauchsstellung überstehen, die Lochungen derart eingedrückt werden, daß die Lochungsränder an der Oberseite überstehen und zumindest bereichsweise von der jeweiligen Lochung, eine Hinterschneidung bildend, wegweisen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstenbüschel (4) zunächst in die Lochungen (2) der Halteplatte (1) eingebracht und eingefüllt werden, daß dann die an der Oberseite (8) der Halteplatte
(1) überstehenden Vorsprünge (9) durch Hitzeeinwirkung angeschmolzen und/oder gestaucht und danach die über die Oberseite der Halteplatte und die angestauchten Vorsprünge überstehenden oder zumindest bis in den Bereich dieser Vorsprünge (9) ragenden Halteenden (7) der Borsten (4) angeschmolzen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anschmelzen der Vorsprünge (9) und/oder der Borsten (4) in Orientierungsrichtung der Borsten
(4) mit dem Heiz- oder Schmelzwerkzeug (14,15) gleichzeitig ein Druck ausgeübt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, dadurch, daß die Vorsprünge (9) und der in ihren Bereich ragende Überstand der Borsten (4) gleichzeitig erhitzt oder im wesentlichen gleichzeitig angeschmolzen werden.
9. Vorrichtung zum Herstellen von Borstenfeldern (5) für Bürsten mit einer Halteplatte (1) und dieser gegenüber vorstehenden Büscheln (3) von Kunststoffborsten (4) , dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens ein Heizelement (14,15) zum Anschmelzen der an der Oberseite (8) der Halteplatte (1) befindlichen oder überstehenden Enden der Borsten (4) und/oder der an der Oberseite (8) angeordneten Vorsprünge
(9) aufweist, daß eine Halterung oder Spannvorrichtung für die Halteplatten (1 ) vorgesehen ist und daß eine ZuStelleinrichtung für eine Relativbewegung zwischen Heizelement
(14,15) und Halterung für die Halteplatte (1) zum Durchführen einer Anpreßbewegung vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens zwei Arbeitsstationen mit Heizelementen (14,15) vorgesehen sind und in einer ersten Arbeitsstation wenigstens ein mit Vorsprüngen ausgestattetes Heizelement (14) angeordnet ist, dessen Vorsprünge (14a) relativ zu den Vorsprüngen (9) der Halteplatte (1) bewegbar und an deren Stirnflächen anpreßbar sind, und daß in der zweiten Arbeitsstation wenigstens ein weiteres Heizelement (15) zum Beaufschlagen und Anschmelzen der überstehenden Borstenenden
(7) vorgesehen ist.
11. Borstenfeld (5) mit einer Halteplatte (1) und dieser gegenüber vorstehenden Büscheln (3) von Borsten (4) aus Kunststoff für eine Bürste, hergestellt gemäß dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und/oder mittels der Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (1) auf ihrer den überstehenden Borsten (4) abgewandten Oberseite (8) abstehende Vorsprünge (9) mit Hinterschneidungen (10) und diese bildenden Verbreiterungen (11) sowie darunter befindlichen Querschnittsverminderungen aufweist und daß die durch die Halteplatte (1) hindurchgreifenden Halteenden
(7) der Kunststoffborsten (4) im Bereich der Hinterschneidungen (10) derart miteinander verschmolzen sind, daß der verschmolzene Teil der Borstenbüschel (3) die Hinterschneidungen (10) ganz oder teilweise und die Zwischenräume zwischen den Borsten (4) und zwischen den Borsten (4) und den Rändern der Lochungen (2) ausfüllt.
12. Borstenfeld nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die angeschmolzenen Enden (7) der Büschel (3) von Kunststoff- borsten (4) die mit Hinterschneidungen (10) und Verbreiterungen (11) versehenen Vorsprünge (9) im Bereich der Hinterschneidungen (10) und Vorsprünge (9) umschließen und die Verbreiterungen (11) in den verschmolzenen Teil der Borstenbüschel (3) eingebettet sind.
13. Borstenfeld nach Anspruch 11 oder 12 , dadurch gekennzeichnet , daß der verschmolzene Teil der Borstenbüschel (3) die mit Verbreiterungen (11) und Hinterschneidungen (10) versehenen Vorsprünge (9) an der Oberseite (8) der Halteplatte (1) überragt und daß der verschmolzene Bereich eines Borstenbüschels (3) mit dem oder den verschmolzenen Bereichen des oder der Nachbarbüschel ebenfalls verschmolzen ist.
14. Borstenfeld mit einer Halteplatte (1) aus Metall oder Blech mit Lochungen (2) zur Aufnahme der Büschel (3) oder Bündel von Borsten (4) , hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 oder mittels der Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochungen (2) von der Seite her, auf welcher die Borsten (4) mit ihren Arbeitsenden (7) überstehen, eingedrückt und durchgestoßen sind und daß die dadurch auf die Oberseite (8) der Halteplatte (1) geformten Lochungsränder Hinterschneidungen zumAufnehmender Schmelzeder angeschmolzenenKunststoffborsten (4) bilden und ganz oder teilweise von dieser Schmelze umschlossen sind.
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