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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bürste, insbesondere
Zahnbürste mit einem Bürstengriff, der über
einen Bürstenhals mit einem Bürstenkopf verbunden
ist, der mit Borstenbündeln bestückt ist. Diese
Borstenbündel sind bei dem gattungsbildenden Stand der
Technik, der beispielsweise durch die
DE 10 2006 026 712 A1 gebildet
ist, an ihren befestigungsseitigen Enden mit einer durch Anschmelzen gebildeten
Verdickung versehen. Die Borstenbündel ragen des Weiteren
mit ihren nutzungsseitigen Enden von einem den Bürstenkopf
jedenfalls teilweise bildenden Borstenträger ab. Die befestigungsseitigen Enden
der Borstenbündel sind durch Umspritzen mit Kunststoff
in dem Bürstenkopf eingebettet.
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Bei
dem zuvor genannten gattungsbildenden Stand der Technik sind die
befestigungsseitigen Enden der Borstenbündel nicht in dem
vorerwähnten Borstenträger eingebettet, sondern
in einer Kunststoffkomponente, mit der der Borstenträger
bei der Fertigstellung der Bürste hinterspritzt wird. Diese Kunststoffkomponente
bildet bei dem gattungsbildenden Stand der Technik ebenfalls den
Bürstenhals und den Bürstengriff aus. Eine entsprechende
Ausgestaltung offenbart die
EP
0 623 298 B1 . Gattungsbildend kann aber auch ein Stand
der Technik sein, bei welchem die befestigungsseitigen Enden der Borstenbündel
ebenfalls in dem Borstenträger eingebettet sind, wie diese
beispielsweise in
EP 0 888 072 beschrieben
ist.
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Das
Material des Borstenträgers kann durch eine Hartkomponente
gebildet werden. Es kann aber ebenso gut durch eine Weichkomponente
gebildet werden.
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Die
Herstellung gattungsgemäßer Bürsten kann
auf verschiedene Weisen erfolgen. Jedenfalls ist es sachgerecht,
zur Fertigstellung der Bürste durch Hinterspritzen des
Borstenträgers die nutzungsseitigen Enden des Borstenbündels
in einer sogenannten Lochfeldplatte zu halten, die Teil der Kavität
ist und regelmäßig Kanäle zur Aufnahme
der Borstenbündel aufweist. Nicht selten werden diese Kanäle
zunächst mit Kurzschnitten von Borstenbündeln
bestopft. Darauf erfolgt das Anschmelzen der befestigungsseitigen
Enden. Danach erfolgt der Einbau der Lochfeldplatte in die Spritzgussform,
um beispielsweise den die befestigungsseitigen Enden der Borstenbündel
einsiegelnden Borstenträger mittels Spritzgießen
herzustellen. Sofern der Borstenträger die befestigungsseitigen
Enden nicht einbettet, kann dieser zunächst mit Kanälen
zur Aufnahme der Borstenbündel hergestellt werden, die
nachfolgend mit Borstenbündeln bestopft werden. Bei dem
erstgenannten Fall wie auch bei die ser Fallgestaltung ist es indes
zu bevorzugen, die jeweiligen Kanäle parallel zueinander
auszurichten. Andernfalls wird das Bestopfen der Kanäle
der Lochfeldplatte und/oder des Borstenträgers sowie die
Herstellung der Lochfeldplatte aufwändig.
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Es
sind zwar bereits Vorschläge gemacht worden, einzelne Borstenbündel
in schräg zueinander stehenden Kanälen zu halten
und durch Umspritzen mit ihren befestigungsseitigen Enden in der Kunststoffkomponente
einzubetten. Bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren
werden die Borstenbündel in sich parallel zueinander erstreckende
Einlassabschnitte eingebracht, die im weiteren Verlauf der Lochfeldplatte
gekrümmt sind, so dass einzelne Borstenbündel
umgelenkt werden. Die Herstellung eines solchen Werkzeuges ist aufwändig,
darüber hinaus zeigen die in den Kanälen umgelenkten
Borstenbündel einen erheblichen Widerstand gegen Entformen,
so dass die Borstenträger erst bei nahezu vollständiger
Erkaltung entformt werden können, was zu einer verlängerten
Zykluszeit führt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insofern
verbesserte Bürste und ein Verfahren zur Herstellung einer
solchen Bürste anzugeben. Konkret stellt sich die vorliegende
Erfindung die Aufgabe, eine Bürste mit schräg
zueinander ausgerichteten Borstenbündeln anzugeben, die
sich einfach herstellen lässt.
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Zur
Lösung des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung
eine Bürste mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen.
Diese unterscheidet sich dadurch von dem gattungsbildenden Stand
der Technik, dass die Borstenbündel eine durch Umformen
des Borstenträgers bewirkte Ausrichtung zueinander aufweisen.
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Mit
der Erfindung ist es danach möglich, zunächst
den Borstenträger mit Kanälen auszubilden, die
parallel oder jedenfalls im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet
sind, d. h. die sich leicht bestopfen lassen. Ein in solcher Weise
hergestellter und die befestigungsseitigen Enden der Borstenbündel
einbettender Borstenträger lässt sich auch leicht entformen
und daher in kurzen Zykluszeiten herstellen.
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Der
so hergestellte Borstenträger wird danach umgeformt, wodurch
sich auch die Ausrichtung der Borstenbündel zueinander
verändert. Ausgehend von der zunächst parallelen
Ausrichtung der Borstenbündel zueinander ergibt sich daraufhin
eine schräge Ausrichtung, die aus Designgründen
und mit Rücksicht auf eine Verbesserung des Putzverhaltens
speziell bei Zahnbürsten zu bevorzugen ist. Das Umformen
kann auch lediglich punktuell oder linienförmig an dem
Borstenträger erfolgen. Bei einer punktuellen Umformung
kann lediglich der ein Borstenbündel abstützende
Bereich umgeformt werden, um das Borstenbündel aufzufächern.
Mehrere Borstenbündel eines Borstenträgers können
in dieser Weise durch Umformen modifiziert werden. Dabei kann die
Ausrichtung der Borstenbündel zueinander gegenüber der
vor dem Umformen vorhandenen Ausrichtung im Wesentlichen unverändert
bleiben. Das Umformen bietet auch die Möglichkeit, in beliebiger
Weise gekrümmte Konturen, insbesondere wellige Konturen an
dem Borstenträger auszubilden, der zunächst lediglich
als flacher Körper hergestellt worden ist.
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Das
Umformen kann ein Warmumformen des Borstenträgers nach
Entformen der Bürste sein. In einer sehr einfachen Ausgestaltung
erfolgt bei der spritzgießtechnischen Herstellung der Bürste
ein Warmumformschritt, in welchem jedenfalls der Borstenträger,
der bei der Fallgestaltung den gesamten Bürstenkopf bildet,
umgeformt wird.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung, die Gegenstand des Verfahrensanspruchs
ist, erfolgt das Umformen durch Hinterspritzen des Borstenträgers. Bei
dieser Verfahrensführung wird der zunächst hergestellte
Borstenträger in eine Spritzgießform eingesetzt,
die den Borstenträger auf der von den Borstenbündeln
durchragten Oberfläche nicht vollständig abstützt.
Der Borstenträger ist relativ dünn. So kann der Borstenträger
beispielsweise aus einer Folie, mit Rücksicht auf das Befestigen
der Borstenbündel vorzugsweise mit einer gestanzten Folie
gebildet sein. Der Borstenträger kann auch aus einem tafelförmigen
und durch Stanzen mit Kanälen zur Aufnahme der Borstenbündel
versehenen Halbzeug gebildet sein. Ein plattenförmiger
Borstenträger hat vorzugsweise eine Erstreckung in Dickenrichtung
des Bürstenkopfel von bevorzugt etwa 30% bis 60% der Dicke des
Bürstenkopfes. Der übrige Dickenanteil des Bürstenkopfes
wird durch Hinterspritzen aufgetragen. Dabei wird auf der den nutzungsseitigen
Enden der Borstenbündeln abgewandten Seite Spritzgussmasse
gegen den Borstenträger angespritzt. Der sich hierbei in
der Spritzgussform einstellende Innendruck führt zusammen
mit einer gewissen Erwärmung des Borstenträgers
aufgrund der Temperatur des schmelzflüssigen hinterspritzten
Kunststoffes, ggf. der Restwärme des Borstenträgers
aus seinem Herstellungsprozess, zu einer Umformung des Borstenträgers.
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Im
Hinblick auf eine vorbestimmte Formgestaltung ist es indes zu bevorzugen,
den Borstenträger beim Hinterspritzen gegen eine in gewünschter Ausprägung
gewölbte Kontur der Kavität anzulegen. Diese Kontur
kann von Öffnungen von einzelne Borstenbündel
jeweils aufnehmenden Kanälen durchsetzt sein, die mit einem
Durchmesser entsprechend oder geringfügig größer
des zugeordneten Borstenbündeldurchmessers vorgesehen sind.
Die Ka näle sind vorzugsweise parallel zueinander ausgespart.
Das Umformen führt zwar zu einer gewissen Veränderung der
geometrischen Verhältnisse auf der von den Borstenbündeln
durchragten Oberfläche des Borstenträgers. Sofern
die Kanäle indes die Borstenbündel mit entsprechender
diese Umformung in Grenzen abbildender Toleranz ausgeformt sind,
können die Borstenbündel in paralleler Erstreckung
zueinander in den einzelnen Kanälen aufgenommen sein, ohne dass
die Verformung des Borstenträgers beim Hinterspritzen behindert
wird und/oder die Borstenbündel aufgrund der Verformung
beschädigt werden.
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Bei
dem zuvor beschriebenen Umformen des Borstenträgers beim
Hinterspritzen gegen eine die Kavität begrenzende Fläche
wirkt diese wie ein Umformgesenk. Es ist aber ebenso möglich,
den Borstenträger frei umzuformen, d. h. durch einen auf der
Unterseite des Borstenträgers wirkenden hydrostatischen
Druck den zunächst vorzugsweise ebenen Borstenträger
in Richtung auf die Borstenbündel vorzuwölben.
Bei dieser Verfahrensführung bleibt der überwiegende
Teil der Oberfläche des Borstenträgers sowohl
zu Beginn der Hinterspritzung wie auch zu Beendigung des Umformschrittes
ohne Abstützfläche. Vorzugsweise wird die Oberfläche
beim Hinterspritzen lediglich randseitig abgestützt, um
insofern eine Siegelung gegenüber der für das
Hinterspritzen benötigten Kavität und einen vorbestimmten Anschluss
an die beim Hinterspritzen ausgebildeten Bereiche des Bürstenkopfes
zu erreichen.
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Die
Verfahrensführung kann gemäß einer Weiterbildung
der verfahrensmäßigen Erfindung derart erfolgen,
dass die Borstenbündel mit ihren befestigungsseitigen Enden
vollständig beim Herstellen des Borstenträgers
eingesiegelt werden. Dieses Herstellen des Borstenträgers
erfolgt dabei vorzugsweise durch Spritzgießen. Die befestigungsseitigen
Enden der Borstenbündel werden demnach vorzugsweise durch
Umspritzen an dem Borstenträger eingebettet.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltung, die im Hinblick auf die Verfahrensführung
vereinfacht sein kann, da bei dieser Verfahrensführung
die durch Anschmelzen ausgebildeten Verdickungen die Kanäle zum
Halten der Borstenbündel verschließen und insofern
ein Überspritzen der Borstenbündel durch die sie
haltenden Kanäle verhindert wird, wird zunächst der
Borstenträger hergestellt, und zwar mit Aufnahmekanälen
für die Borstenbündel. Diese Aufnahmekanäle
werden danach mit Borstenbündeln bestopft, die bereits
mit durch Anschmelzen ausgebildeten Verdickungen versehen sein können.
Alternativ kann die Verdickung auch nach dem Bestopfen des Borstenträgers
angeschmolzen werden. Danach wird der so vorbereitete Borstenträger
in eine Spritzgussform eingesetzt, um an dem Borstenträger
die Hinterspritzung vorzusehen. Die angeschmolzenen Verdickungen
liegen dabei an den Mündungen der Aufnahmekanäle
an und versiegeln diese gegen die schmelzflüssige Kunststoffkomponente,
die von der Rückseite gegen den Borstenträger
drückt.
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Das
Umformen erfolgt gemäß der Erfindung vorzugsweise
mit dem Ziel, die Borstenbündel schräg zueinander
auszurichten. Dabei wird davon ausgegangen, dass zunächst
die Borstenbündel vor dem Umformen des Borstenträgers
eine im Wesentlichen parallele Erstreckung zueinander haben. Insbesondere
durch konvexes Ausformen der von den Borstenbündeln durchragten
Oberfläche ergibt sich eine aus putztechnischer Sicht zu
bevorzugende schräge Ausrichtung der Borstenbündel
zueinander. Speziell bei Zahnbürsten ist in der Regel eine
Konvexität quer in Bezug auf die Längsrichtung
des Griffstieles vorgesehen. In Querschnittsansicht ist die Oberfläche
dementsprechend konvex gewölbt. In Längsrichtung
kann die Oberfläche geradlinig verlaufen. Selbstverständlich
kann die Oberfläche auch in Längsrichtung gewölbt
sein. Besonders bevorzugt ist eine in Längs- und Querrichtung
durch Umformen gewölbt ausgebildete Oberfläche,
deren Krümmung durch Umformen eines zunächst mit
ebener Oberfläche ausgebildeten Borstenträger
ausgeformt worden ist.
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Soweit
vorstehend von Borstenbündeln die Rede war, handelt es
sich bei diesen regelmäßig um aus mehreren Einzelfilamenten
gebildeten Reinigungselemente. Das Merkmal „Borstenbündel” ist dabei
nicht auf eine spezielle Querschnittsgestaltung beschränkt.
Die Borstenbündel können nicht nur eine runde
Querschnittsform, sondern auch eine ovale oder eine mehreckige Querschnittsform
haben. Zusätzlich zu solchen Borstenbündeln kann
der Bürstenkopf auch Reinigungselemente aus einem thermoplastischen
Elastomer aufweisen. Diese Reinigungselemente können durch
Umspritzen auf der Oberfläche des Bürstenkopfes
vorgesehen sein. Die Reinigungselemente können aber alternativ
oder in Kombination ebenso gut als von dem Borstenträger abragende
Reinigungselemente vorgesehen sein (vgl.
DE 10 2005 024 082 A1 ).
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Bei
der erfindungsgemäßen Bürste sind vorzugsweise
einzelne Borstenbündel gespreizt. Dies bedeutet, dass die
Borstenbündel nahe des Bürstenkopfes eine geringere
Hüllfläche als an ihrem nutzungsseitigen Ende
haben. Die einzelnen Filamente der Borstenbündel sind bei
einer gespreizten Ausgestaltung in der Regel geringfügig
winkelig zueinander angestellt. Die befestigungsseitigen Enden sind
in einem gemeinsamen, die Verdickung bildenden Schmelzetropfen aufgenommen.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung, die zwei parallele Ausführungsbeispiele
eines Verfahrens zur Herstellung einer Bürste am Beispiel
einer Zahnbürste verdeutlicht. In dieser zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer ersten Spritzgussform zur Herstellung
eines Borstenträgers in einem ersten Verfahrensschritt;
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2 eine
zweite Spritzgussform zur Herstellung eines Bürstenkopfes
in einem zweiten Verfahrensschritt;
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3 die
in 2 gezeigte Spritzgussform nach dem Hinterspritzen
des Borstenträgers;
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4 den
in den Verfahrensschritten nach den 1 bis 4 hergestellten
Bürstenkopf nach Entformung;
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5 eine
schematische Ansicht einer ersten Spritzgussform zur Herstellung
eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens
zur Herstellung eines Bürstenkopfes;
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6 ein
dem in 5 schematisch gezeigten Verfahrensschritt folgender
Verfahrensschritt, und
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7 den
mit dem Verfahren nach in 5 und 6 hergestellten
Bürstenkopf nach Entformen.
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Die 1 zeigt
eine erste Spritzgussform 1, bestehend aus zwei Formhälften 2 und 3,
die zwischen sich eine Kavität 4 umschließen.
Die Formhälfte 2 hat mehrere Aufnahmekanäle 5,
in denen Borstenbündel 6 gehalten sind, die an
ihrem befestigungsseitigen Ende jeweils eine durch Anschmelzen ausgeformte
Verdickung 7 aufweisen.
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In
die so vorbereitete Spritzgussform wird eine erste Kunststoffkomponente
eingespritzt, um einen Borstenträger 8 auszubilden.
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Dieser
Borstenträger 8 ist in 2 in einer zweiten
Spritzgussform 9 eingesetzt dargestellt. Die Spritzgussform 9 weist
Formhälften 10 und 11 auf. Die Formhälfte 10 hat
wiederum Aufnahmekanäle 12 zur Aufnahme der nunmehr
an dem Borstenträger 8 befestigten Borstenbündel 6.
Der Borstenträger 8 wird nach Herstellung zunächst
aus der Spritzgussform 11 entformt. Die Borstenbündel 6 werden
aus den Aufnahmekanälen 5 der Formhälfte 2 herausgezogen
und in die Aufnahmekanäle 12 der Formhälfte 10 eingeschoben.
Die Formhälfte 10 hat einen Randabschnitt 13,
der an der von den Borstenbündeln 6 durchragten
Oberfläche 14 anliegt. Der übrige Teil
der Oberfläche 14 erfährt nach Einbringen
des Borstenträgers 8 in die zweite Spritzgussform 9 keine Abstützung
durch die Formhälfte 10.
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In
die so vorbereitete zweite Spritzgussform 9 wird nunmehr
auf der Rückseite des Borstenträgers 8 schmelzflüssiger
Kunststoff eingebracht. In der Kavität der zweiten Spritzgussform 9 wird
ein solcher Innendruck erzeugt, dass sich der Borstenträger 8 verformt.
Er verformt sich durch Aufwölben gegen die der Oberfläche 14 zugeordnete
Fläche der zweiten Formhälfte 10. Nach
Anlegen der Oberfläche 14 des Borstenträgers 9 gegen
diese Fläche kommt die Umformbewegung bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel zum Erliegen. Die in die zweite Spritzgussform 9 eingebrachte
zweite Komponente bildet bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
nunmehr eine rückwärtige Schicht 15 des
so hergestellten Bürstenkopfes 16 (vgl. 3 und 4).
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Wie
der Querschnittsansicht durch den Bürstenkopf 16 gemäß 4 zu
entnehmen ist, hat dieser eine konvex gewölbte Oberfläche 17.
Die einzelnen Borstenbündel 6, die zuvor an dem
Borstenträger 8 in einer Erstreckung parallel
zueinander vorgesehen waren (vgl. 1 und 2),
erstrecken sich nunmehr schräg zueinander (vgl. 4).
Einzelne Borstenbündel 6 sind leicht aufgefächert.
Es ergibt sich eine gespreizte Ausgestaltung der einzelnen Borstenbündel 6.
Dadurch sind die Filamente im Bereich der nutzungsseitigen Enden
der Borstenbündel 6 weniger dicht angeordnet als
an ihrem befestigungsseitigen Ende. Es ergibt sich ein verbessertes
Putzverhalten aufgrund erhöhter Flexibilität der
einzelnen Filamente.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel
beschränkt. So kann insbesondere der Borstenträger
frei umgeformt werden, d. h. auf eine durch die Formhälfte 10 gebildete Gegenfläche,
gegen welche der Borstenträger 8 beim Umformen
angelegt wird, kann verzichtet werden.
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Die 5 bis 7 verdeutlichen
ein zweites Ausführungsbeispiel. Bei diesem wird zunächst ein
mit Aufnahmekanälen 20 versehener Borstenträger 21 hergestellt.
Dieser Borstenträger 21 wird in eine Formhälfte 22 einer
Spritzgussform 23 eingesetzt. Danach werden Borstenbündel 24 durch
Führungskanäle 25 der Formhälfte 22 eingebracht,
die mit den Auf nahmekanälen 20 des Borstenträgers 21 fluchten.
Die Borstenbündel 24 werden durch den Borstenträger 21 hindurchgeschoben.
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Danach
wird durch Aufschmelzen eine Verdickung 26 ausgebildet.
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Der
so vorbereitete Borstenträger wird nunmehr in eine Kavität
eingesetzt, die zwischen der Formhälfte 22 und
einer zweiten Formhälfte 27 der Spritzgussform 23 eingeschlossen
ist (vgl. 5).
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Nunmehr
wird durch Einspritzen einer Kunststoffmasse eine rückwärtige
Lage 28 ausgeformt. In der bereits zuvor in Bezug auf 3 beschriebenen Weise
wird der Borstenträger 21 hierbei umgeformt und
an die Kontur der Formhälfte 22 angelegt. Beim Hinterspritzen
liegen die Verdickungen 26 an die Mündungen der
Aufnahmekanäle 20 an und dichten diese ab, so
dass die hinterspritzte Kunststoffkomponente nicht in die Aufnahmekanäle 20 eindringen kann.
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Nach
Entformen wird der in 7 gezeigte Bürstenkopf 29 erhalten,
bei dem die Borstenbündel 24 aufgefächert
sind und dessen von den Borstenbündeln 24 durchragte
Oberfläche 30 konvex gekrümmt geformt
ist.
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In
der schematischen Zeichnung wurde lediglich eine Querschnittsansicht
der Bürste dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, dass
der Borstenträger lediglich in dieser Querrichtung durch
Hinterspritzen mit der weiteren Komponente gewölbt ausgebildet
wird. Selbstverständlich kann sich eine entsprechende Wölbung
auch durch gekrümmte Konturierung und/oder Freiumformen
des Borstenträgers in Längsrichtung desselben,
d. h. in Bezug auf den Griffstiel speziell bei einer Zahnbürste
ergeben.
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- 1
- erste
Spritzgussform
- 2
- Formhälfte
der ersten Spritzgussform
- 3
- Formhälfte
der zweiten Spritzgussform
- 4
- Kavität
- 5
- Aufnahmekanal
- 6
- Borstenbündel
- 7
- Verdickung
- 8
- Borstenträger
- 9
- zweite
Spritzgussform
- 10
- Formhälfte
der zweiten Spritzgussform
- 11
- Formhälfte
der zweiten Spritzgussform
- 12
- Aufnahmekanäle
- 13
- Randabschnitt
- 14
- Oberfläche
des Borstenträgers
- 15
- hinterspritze
Lage/rückwärtige Schicht
- 16
- Bürstenkopf
- 17
- Oberfläche
des Bürstenkopfes
- 20
- Aufnahmekanäle
- 21
- Borstenträger
- 22
- Formhälfte
- 23
- Spritzgussform
- 24
- Borstenbündel
- 25
- Führungskanal
- 26
- Verdickung
- 27
- Formhälfte
- 28
- hinterspritzte
Lage/rückwärtige Schicht
- 29
- Bürstenkopf
- 30
- Oberfläche
des Bürstenkopfes
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006026712
A1 [0001]
- - EP 0623298 B1 [0002]
- - EP 0888072 [0002]
- - DE 102005024082 A1 [0017]