DE102010013124A1 - Method for joining bristled bristle carriers to cover parts in brush production - Google Patents

Method for joining bristled bristle carriers to cover parts in brush production Download PDF

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DE102010013124A1
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Abstract

Ein Borstenträger wird aus thermoplastischem Kunststoff mit durchgehenden Löchern und einem diese Löcher umgebenden Umfangsrand hergestellt. In den Löchern des Borstenträgers werden dann Bürstenelemente wie Borsten, Borstenbündel, Reinigungselemente aus Elastomer-Material und Naturfasern befestigt. Ferner wird ein Abdeckteil als Bestandteil eines Bürstenkörpers aus thermoplastischem Kunststoff mit einem Montagebereich für den Borstenträger und mit im Montagebereich angeformten Opferstrukturen und einem den Montagebereich umgebenden Verbindungsrand ausgebildet und bereitgestellt. Der Umfangsrand des Borstenträgers und die Opferstrukturen sowie der Verbindungsrand des Abdeckteils werden dann durch Erhitzen plastifiziert. Dann werden Borstenträger und Abdeckteil gegeneinander gedrückt, wobei der plastifizierte Umfangsrand des Borstenträgers mit dem plastifizierten Verbindungsrand des Abdeckteils verschweißt wird. Die plastifizierte Masse der Opferstrukturen fließt in das vom Verbindungsrand des Abdeckteils umrandete, zwischen Borstenträger und Abdeckteil verbleibende Volumen und füllt dieses Volumen zumindest weitgehend aus.A bristle carrier is made of thermoplastic material with through holes and a peripheral edge surrounding these holes. Brush elements such as bristles, bristle bundles, cleaning elements made of elastomer material and natural fibers are then fastened in the holes of the bristle carrier. Furthermore, a cover part is formed and provided as part of a brush body made of thermoplastic material with a mounting area for the bristle carrier and with sacrificial structures molded onto the mounting area and a connecting edge surrounding the mounting area. The peripheral edge of the bristle carrier and the sacrificial structures as well as the connecting edge of the cover part are then plasticized by heating. The bristle carrier and cover part are then pressed against one another, the plasticized peripheral edge of the bristle carrier being welded to the plasticized connecting edge of the cover part. The plasticized mass of the sacrificial structures flows into the volume surrounded by the connecting edge of the cover part and remains between the bristle carrier and cover part and at least largely fills this volume.

Description

Dier Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten, speziell ein Verfahren zum Verbinden von beborsteten Borstenträgern mit Abdeckteilen bei der Herstellung von Bürsten, insbesondere Zahnbürsten.The invention relates generally to a method of making brushes, and more particularly to a method of bonding bristled bristle carriers to cover members in the manufacture of brushes, particularly toothbrushes.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Bürsten bekannt. Herkömmlich wird ein Bürstenkörper mit einer Anordnung von Löchern (”Lochmuster”) versehen, die der gewünschten Anordnung von Borsten entspricht. Bündel oder Büschel von Borsten werden dann in die Löcher des Bürstenkörpers eingesetzt und darin mittels eingepresster kleiner metallischer Anker oder mittels Schlaufen verankert.Various methods of making brushes are known. Conventionally, a brush body is provided with an array of holes ("hole pattern") corresponding to the desired arrangement of bristles. Bundles or tufts of bristles are then inserted into the holes of the brush body and anchored therein by means of impressed small metallic anchors or by means of loops.

In einem alternativen Verfahren zur Herstellung von Bürsten, das sich innerhalb nur weniger Jahre durchgesetzt hat und das als AFT-Verfahren (Anchor Free Tufting, Ankerfreies Geborsten) bezeichnet wird, werden die Borstenbüschel an einer kleinen Bürstenkopfplatte ohne die Verwendung von Schlaufen oder Ankern befestigt, und die Trägerplatte wird dann in einen Bürstenkörper oder einen Griff eingesetzt oder an diesem befestigt. In einer Variante des AFT-Verfahrens werden Bürstengriffe mit einem Lochmuster hergestellt, das dem gewünschten Büschelmuster entspricht. Borstenbüschel werden dann in diese Löcher eingesetzt und an den Bürstengriffen befestigt. Die Befestigungsenden der Büschel werden anschließend mit einer kleinen Platte abgedeckt, die wiederum am Bürstengriff befestigt wird.In an alternative method of making brushes that has become established in just a few years, referred to as Anchor Free Tufting (AFT), the bristle tufts are attached to a small brush head plate without the use of loops or anchors. and the carrier plate is then inserted into or attached to a brush body or handle. In a variant of the AFT method brush handles are made with a hole pattern that corresponds to the desired tuft pattern. Bristle tufts are then inserted into these holes and attached to the brush handles. The attachment ends of the tufts are then covered with a small plate, which in turn is attached to the brush handle.

Bei dem AFT-Verfahren können in den Löchern der Kopfplatte oder des Bürstenkörpers Bürstenelemente jeglicher Art und Form befestigt werden: Borsten oder Borstenbündel aus thermoplastischem Kunststoff, Reinigungselemente aus Elastomer-Material, die z. B. durch Spritzgießen angeformt werden, oder auch Naturfasern. Die Bürstenelemente der beborsteten Kopfplatten oder Bürstenkörper können konturiert und – im Falle der Borstenbündel – bereits an den freien Enden verrundet sein. Es ist aber auch möglich, eine etwaige Konturierung oder Verrundung in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt herzustellen.In the AFT method brush elements of any kind and shape can be fixed in the holes of the top plate or the brush body: bristles or bristle bundles of thermoplastic material, cleaning elements made of elastomeric material, the z. B. be formed by injection molding, or natural fibers. The brush elements of the bristled head plates or brush body can be contoured and - in the case of bristle bundles - already rounded at the free ends. But it is also possible to produce any contouring or rounding in a subsequent processing step.

Zur Befestigung der Kopfplatte an einem Bürstenkörper ist es bekannt, die Kopfplatte in eine Vertiefung im Griff einzusetzen und die beiden Teile mittels Ultraschall zu verschweißen. Dies ist ein schnelles und verlässliches Verfahren, um die Teile zu verbinden. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass eine Lücke bzw. ein Hohlraum zwischen der Rückseite der Kopfplatte und der Stirnseite der Ausnehmung im Bürstenkörper verbleibt. Es ist nicht auszuschließen, dass sich in diesen Lücken Verunreinigungen ansiedeln, die der Hygiene abträglich sind.To attach the top plate to a brush body, it is known to insert the top plate in a recess in the handle and to weld the two parts by means of ultrasound. This is a fast and reliable way to join the parts. The disadvantage of this method is that a gap or a cavity between the back of the top plate and the end face of the recess remains in the brush body. It can not be ruled out that contaminations that are detrimental to hygiene can be found in these gaps.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, Borstenträger und Abdeckteil ohne dazwischen verbleibende Lücken oder Hohlräume schnell und sicher miteinander in Verbund zu bringen.The invention makes it possible to bring together bristle carrier and cover without intervening gaps or voids quickly and safely with each other.

Gemäß der Erfindung wird zuerst ein Borstenträger aus thermoplastischem Kunststoff mit durchgehenden Löchern und einem diese Löcher umgebenden Umfangsrand hergestellt. Der Borstenträger kann eine Kopfplatte oder auch ein Bürstenstiel sein. In den Löchern des Borstenträgers werden dann Bürstenelemente wie Borsten, Borstenbündel, Reinigungselemente aus Elastomer-Material und Naturfasern befestigt. Ferner wird ein Abdeckteil als Bestandteil eines Bürstenkörpers aus thermoplastischem Kunststoff mit einem Montagebereich für den Borstenträger und mit im Montagebereich angeformten Opferstrukturen und einem den Montagebereich umgebenden Verbindungsrand ausgebildet und bereitgestellt. Der die Löcher umgebende Umfangsrand des Borstenträgers und die Opferstrukturen des Abdeckteils sowie dessen Verbindungsrand werden dann durch Erhitzen plastifiziert. Vorzugsweise werden dabei die Außenflächen des Abdeckteils und des Borstenträgers von der Plastifizierung ausgeschlossen, da sie ein Bestandteil des Bürstenkörpers sind und nicht durch Erhitzen verformt werden sollen. Dieser Ausschluß kann mittels Hitzeschilden erfolgen, mit denen Strahlungshitze abgehalten wird. Dann werden Borstenträger und Abdeckteil gegeneinander gedrückt, wobei folgendes geschieht: Der plastifizierte Umfangsrand des Borstenträgers wird mit dem plastifizierten Verbindungsrand des Abdeckteils verschweißt. Die von der Plastifizierung ausgeschlossenen Außenflächen des Abdeckteils und des Borstenträgers bleiben aber in ihrer Form erhalten. Die plastifizierte Masse der Opferstrukturen fließt nun in das vom Verbindungsrand des Abdeckteils umrandete, zwischen Borstenträger und Abdeckteil verbleibende Volumen und füllt dieses Volumen zumindest weitgehend aus. Damit ist das Verbleiben von Lücken oder Hohlräumen zwischen Borstenträger und Abdeckteil vermieden.According to the invention, first a bristle carrier made of thermoplastic material with through-holes and a peripheral edge surrounding these holes is produced. The bristle carrier may be a top plate or a brush handle. In the holes of the bristle carrier brush elements such as bristles, bristle bundles, cleaning elements made of elastomer material and natural fibers are then attached. Furthermore, a cover part is formed and provided as part of a brush body of thermoplastic material with a mounting area for the bristle carrier and with sacrificial structures formed in the mounting area and a connection edge surrounding the mounting area. The surrounding the holes peripheral edge of the bristle carrier and the sacrificial structures of the cover and its connection edge are then plasticized by heating. Preferably, the outer surfaces of the cover and the bristle carrier are excluded from the plasticization, since they are a part of the brush body and should not be deformed by heating. This exclusion can be done by means of heat shields with which radiation heat is held. Then bristle carrier and cover are pressed against each other, the following happens: The plasticized peripheral edge of the bristle carrier is welded to the plasticized connection edge of the cover. But excluded from the plasticization outer surfaces of the cover and the bristle carrier remain in shape. The plasticized mass of the sacrificial structures then flows into the volume bordered by the connecting edge of the covering part, remaining between the bristle carrier and the covering part, and at least largely fills this volume. Thus, the retention of gaps or voids between bristle carrier and cover is avoided.

Die Opferstrukturen können in vielfältigen Formen ausgebildet werden. Vorteilhaft sind sie als feine Rippen, Zinken oder Blöckchen ausgebildet, die vom Boden des Montagebereichs des Abdeckteils aufragen. In dieser Form können die Opferstrukturen gut kontrolliert z. B. auch kontaktlos durch Strahlungshitze für den Schweißprozess plastifiziert werden. Die Rippen können als feine Längsrippen und/oder Querrippen ausgebildet werden, oder auch als einander umgebende und voneinander beabstandete Ringe. Andere vorteilhafte Ausführungen sind Blöckchen, die kreuzförmige, sternförmige oder ringförmige Querschnitte haben. Eine weitere Alternative sind Opferstrukturen in der Form eines vom Boden des Montagebereichs des Abdeckteils aufragenden Plateaus oder mehrerer solcher Plateau-Bereiche. In jedem Fall werden die Opferstrukturen so dimensioniert, dass ihre plastifizierte Masse das zwischen Borstenträger und Abdeckteil verbleibende Volumen ausfüllt.The sacrificial structures can be formed in many forms. Advantageously, they are designed as fine ribs, tines or blocks, which rise from the bottom of the mounting portion of the cover. In this form, the sacrificial structures can be well controlled z. B. also be contactlessly plasticized by radiant heat for the welding process. The ribs may be formed as fine longitudinal ribs and / or transverse ribs, or as surrounding and spaced apart rings. Other advantageous embodiments are blocks that have cross-shaped, star-shaped or annular cross-sections. Another alternative is sacrificial structures in the form of a plateau rising from the bottom of the mounting area of the cover part or several such plateau areas. In In any case, the sacrificial structures are dimensioned so that their plasticized mass fills the volume remaining between the bristle carrier and the cover part.

Je nach Art und Form der herzustellenden Bürste ist entweder der Borstenträger eine Kopfplatte und das Abdeckteil an einem Bürstenstiel oder Bürstengriff gebildet, oder es ist umgekehrt der Bürstenkopf, der direkt beborstet wird, wobei dass das Abdeckteil als Abdeckplättchen ausgebildet wird, das den Bürstenkörper vervollständigt. Bei letzterer Ausführung kann dann der Bürstenkopf als kleine runde Scheibe geformt sein und das Abdeckplättchen mit einem Zapfen zum Ankoppeln an einen Antriebsmechanismus versehen werden, wie für die sogenannten elektrischen Zahnbürsten erforderlich.Depending on the type and shape of the brush to be produced, either the bristle carrier is a top plate and the cover part is formed on a brush handle or brush handle, or conversely, the brush head is directly brushed, wherein the cover member is formed as a cover plate completing the brush body. In the latter embodiment, the brush head may then be shaped as a small round disc and the cover plate provided with a pin for coupling to a drive mechanism, as required for the so-called electric toothbrushes.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of several embodiments with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:

1 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines beborsteten Borstenträgerplättchens und eines Bürstenstiels vor dem Zusammenbau; 1 an exploded perspective view of a bristled bristle carrier plate and a brush handle before assembly;

2 eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrensschritts, bei dem thermoplastische Kunststoffteile zur Verschweißung miteinander plastifiziert werden; 2 a schematic sectional view illustrating a process step in which thermoplastic plastic parts are plasticized for welding together;

3 eine Perspektiv-Teilansicht einer fertiggestellten Zahnbürste; 3 a partial perspective view of a finished toothbrush;

4 einen Querschnitt durch den Kopfbereich der Zahnbürste nach 3; 4 a cross section through the head portion of the toothbrush after 3 ;

5 bis 10 Varianten verschiedener Ausführungsformen von Befestigungsbereichen am Bürstenkopf mit plastifizierbaren Opferstrukturen; 5 to 10 Variants of various embodiments of attachment areas on the brush head with plastifiable sacrificial structures;

11 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines kreisrunden Borstenträgerplättchens und seiner Abdeckung vor dem Zusammenbau; 11 an exploded perspective view of a circular bristle carrier plate and its cover before assembly;

12 eine Perspektivansicht der aus den in 11 gezeigten Teilen zusammengesetzten Bürste; 12 a perspective view of the in 11 parts shown assembled brush;

13 eine weitere Variante eines Bürstenstiels mit einem tiefgesetzten Kopfbefestigungsbereich und darin angebrachten plastifizierbaren Opferstrukturen; 13 a further variant of a brush handle with a lowered Kopfbefestigungsbereich and mounted therein plastifiable sacrificial structures;

14 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines beborsteten Borstenträgerplättchens und eines Bürstenstiels vor dem Zusammenbau in einer weiteren Ausführungsform; 14 an exploded perspective view of a bristled bristle carrier plate and a brush handle before assembly in another embodiment;

14a einen Teilschnitt des Bürstenstiels mit aufgesetztem Hitzeschild; 14a a partial section of the brush handle with attached heat shield;

14b einen Teilschnitt des Borstenträgerplättchens mit aufgesetztem Hitzeschild; 14b a partial section of the bristle carrier plate with attached heat shield;

14c einen Teilschnitt des Verbindungsbereiches zwischen Bürstenstiel und Borstenträgerplättchen; 14c a partial section of the connecting portion between the brush handle and bristle carrier platelets;

15 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines beborsteten Borstenträgerplättchens und eines Bürstenstiels vor dem Zusammenbau in einer weiteren Ausführungsform; 15 an exploded perspective view of a bristled bristle carrier plate and a brush handle before assembly in another embodiment;

15a einen Teilschnitt des Borstenträgerplättchens mit aufgesetztem Hitzeschild; 15a a partial section of the bristle carrier plate with attached heat shield;

15b einen Teilschnitt des Bürstenstiels mit aufgesetztem Hitzeschild; 15b a partial section of the brush handle with attached heat shield;

15c einen Teilschnitt des Borstenträgerplättchens mit aufgesetztem Hitzeschild gemäß einer Variante; 15c a partial section of the bristle carrier plate with attached heat shield according to a variant;

15d einen Teilschnitt des Verbindungsbereiches zwischen Bürstenstiel und Borstenträgerplättchen bei der Variante gemäß 15a oder 15c; 15d a partial section of the connecting portion between the brush handle and bristle carrier plate in the variant according to 15a or 15c ;

15e einen Teilschnitt des Borstenträgerplättchens mit aufgesetztem Hitzeschild gemäß einer weiteren Variante; 15e a partial section of the bristle carrier plate with attached heat shield according to another variant;

15f einen Teilschnitt des Verbindungsbereiches zwischen Bürstenstiel und Borstenträgerplättchen bei der Variante gemäß 15e; 15f a partial section of the connecting portion between the brush handle and bristle carrier plate in the variant according to 15e ;

16 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines beborsteten Borstenträgerplättchens und eines Bürstenstiels vor dem Zusammenbau in einer weiteren Ausführungsform; 16 an exploded perspective view of a bristled bristle carrier plate and a brush handle before assembly in another embodiment;

16a einen Teilschnitt des Bürstenstiels mit aufgesetztem Hitzeschild; 16a a partial section of the brush handle with attached heat shield;

16b einen Teilschnitt des Borstenträgerplättchens mit aufgesetztem Hitzeschild; 16b a partial section of the bristle carrier plate with attached heat shield;

16c einen Teilschnitt des Verbindungsbereiches zwischen Bürstenstiel und Borstenträgerplättchen; 16c a partial section of the connecting portion between the brush handle and bristle carrier platelets;

16d einen Teilschnitt des Borstenträgerplättchens mit aufgesetztem Hitzeschild gemäß einer weiteren Variante; 16d a partial section of the bristle carrier plate with attached heat shield according to another variant;

16e einen Teilschnitt des Verbindungsbereiches zwischen Bürstenstiel und Borstenträgerplättchen bei der Variante gemäß 16d; 16e a partial section of the connecting portion between the brush handle and bristle carrier plate in the variant according to 16d ;

17a einen Teilschnitt mit am Umfangsrand des Borstenträgerplättchens angebrachten Schweißhilfen in Form von feinen Vorsprüngen; 17a a partial section with attached at the peripheral edge of the bristle carrier plate welding aids in the form of fine protrusions;

17b eine Variante der Schweißhilfe; und 17b a variant of the welding aid; and

17c eine weitere Variante der Schweißhilfe. 17c another variant of the welding aid.

Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens betreffen die Herstellung von Zahnbürsten. Dieselben Prinzipien sind jedoch auf die Herstellung andersartiger Bürsten anwendbar.The embodiments of the method described below relate to the production of toothbrushes. However, the same principles are applicable to the production of different types of brushes.

In 1 sind von einem Zahnbürstenstiel der Bürstenhals 10 und der Kopfteil 12 gezeigt, letzterer mit einem Montagebereich 14 für ein bereits fertig beborstetes Borstenträgerplättchen 16. Das Borstenträgerplättchen 16 ist mit unterschiedlich geformten und profilierten Borstenbündeln bestückt, die vorzugsweise mit dem eingangs genannten AFT-Verfahren befestigt sind. Es sind aber je nach Art der Borsten oder Bürstenelemente andere Befestigungsmethoden möglich, beispielsweise das Anspritzen von Elastomerteilen oder das Einkleben von Naturfasern.In 1 are from a toothbrush handle of the brush neck 10 and the headboard 12 shown, the latter with a mounting area 14 for an already bristled bristle carrier tile 16 , The bristle carrier plate 16 is equipped with differently shaped and profiled bristle bundles, which are preferably secured by the AFT method mentioned above. However, depending on the type of bristles or brush elements, other fastening methods are possible, for example the injection molding of elastomeric parts or the gluing of natural fibers.

Der Montagebereich 14 des Kopfteils 12 ist mit Opferstrukturen in Form von einander umgebenden ringförmigen feinen Rippen ausgestattet, die vom Boden des Befestigungsbereichs aufragen. Sie sind von dem äußeren Umfangsrand 12a des Kopfteils umgeben. Die Form der Opferstrukturen ist in hohem Maße variabel und von den Prozessparametern der gewählten Befestigungsmethode bestimmt. Die Opferstrukturen 18 liefern zum einen das Material für die Verschweißung mit dem Borstenträgerplättchen 16 und zum anderen die notwendige Masse, um den zwischen Kopfteil 12 und Borstenträgerplättchen 16 vorhandenen Raum möglichst vollständig auszufüllen.The assembly area 14 of the headboard 12 is equipped with sacrificial structures in the form of surrounding annular fine ribs, which rise from the bottom of the mounting area. They are from the outer peripheral edge 12a surrounded by the headboard. The shape of the sacrificial structures is highly variable and determined by the process parameters of the chosen attachment method. The sacrificial structures 18 on the one hand supply the material for the welding with the bristle carrier plate 16 and on the other hand the necessary mass to the between headboard 12 and bristle carrier plates 16 to complete the existing space as completely as possible.

In 2 wird vereinfachend angenommen, dass die vom Boden des Befestigungsbereiches aufragenden Opferstrukturen 18 kleine Blöckchen sind. Das beborstete Borstenträgerplättchen 16 besteht aus dem Kopfplättchen 20 und den daran verankerten Borstenbüscheln 22, die auf der Rückseite des Kopfplättchens 20 verschmolzen sind und gegebenenfalls eine durchgehende verschmolzene Schicht bilden. Zwischen der Rückseite des Kopfplättchens 20 und dem Montagebereich des Kopfteils 12 wird eine Heizvorrichtung eingebracht, die hier symbolisch als elektrische Heizwendel 24 dargestellt ist. Diese Heizvorrichtung 24 erhitzt bevorzugt den Umfangsrand 20a des Kopfplättchens 20, wie in 2 durch kleine Pfeile verdeutlicht, und auf der gegenüberliegenden Seite die Opferstrukturen 18 und den am Umfangsrand 12a des Kopfteils 12 gebildeten Befestigungsrand 12b. Der diesen Befestigungsrand 12b umgebende Außenbereich 12c des Kopfteils bleibt hingegen von der Erhitzung ausgespart. Mittels der Heizvorrichtung 24 wird der thermoplastische Kunststoff, aus dem das Kopfplättchen 20 und der Bürstenstiel mit den Opferstrukturen 18 bestehen, in gut kontrollierter Weise plastifiziert, woraufhin die Heizvorrichtung 24 entfernt wird und die Teile zusammengedrückt werden, um sie miteinander zu verschweißen. 3 zeigt den fertigen Bürstenkopf. Aus 4 ist ersichtlich, dass zwischen der Rückseite des Borstenträgerplättchens 16 und dem Kopfteil 12 keinerlei Totvolumen verbleibt, da die Opferstrukturen im plastifizierten Zustand und unter Druckeinwirkung in alle Hohlräume eingedrungen sind und diese ausgefüllt haben. In 4 sieht man auch, dass der Verbindungsrand des Kopfteils 12 mit dem Umfangsrand des Borstenträgerplättchens 16 verschweißt ist, während aber die Außenfläche des Kopfteils 12 unversehrt und in ihrer Form erhalten geblieben ist.In 2 For simplification, it is assumed that the sacrificial structures rising from the bottom of the attachment area 18 there are little little blocks. The bristled bristle carrier plate 16 consists of the head plate 20 and the bristle tufts anchored thereto 22 on the back of the head plate 20 fused together and optionally form a continuous fused layer. Between the back of the head plate 20 and the mounting area of the head part 12 a heating device is introduced here symbolically as an electric heating coil 24 is shown. This heater 24 preferably heats the peripheral edge 20a of the head plate 20 , as in 2 illustrated by small arrows, and on the opposite side the sacrificial structures 18 and the at the periphery 12a of the headboard 12 formed mounting edge 12b , The this attachment edge 12b surrounding outdoor area 12c the head part, however, is left out of the heating. By means of the heater 24 becomes the thermoplastic material from which the head plate 20 and the brush handle with the sacrificial structures 18 plasticized, in a well-controlled manner, whereupon the heater 24 is removed and the parts are pressed together to weld them together. 3 shows the finished brush head. Out 4 it can be seen that between the back of the bristle carrier plate 16 and the headboard 12 no dead volume remains because the sacrificial structures have penetrated in the plasticized state and under pressure in all cavities and have filled them. In 4 you can also see that the connecting edge of the headboard 12 with the peripheral edge of the bristle carrier plate 16 is welded, but while the outer surface of the head part 12 intact and preserved in its form.

Die in den 5 bis 10 gezeigten Varianten von Opferstrukturen sind besondere Ausführungsformen, von denen jede einzelne spezielle Vorteile für die angewendete Verbindungsmethode aufweist, hinsichtlich der Plastifizierbarkeit, des Fließverhaltens beim Schweißen und Zusammendrücken und hinsichtlich des Vermögens, alle Hohlräume möglichst vollständig auszufüllen.The in the 5 to 10 shown variants of sacrificial structures are particular embodiments, each of which has particular advantages for the applied connection method, in terms of Plastifizierbarkeit, the flow behavior in welding and compression and in the ability to fill all cavities as completely as possible.

Bei 5 sind die Opferstrukturen wieder als einander ringförmig umgebende feine Rippen ausgeführt, jedoch in geringerer Zahl als bei 1, und am Boden des Befestigungsbereiches sind Stufen 18a gebildet, welche die ringförmigen Rippen 18 umgeben.at 5 the sacrificial structures are again executed as fine ribs surrounding each other in a ring, but in lesser numbers than at 1 , and at the bottom of the attachment area are steps 18a formed, which the annular ribs 18 surround.

Bei 6 erstrecken sich die feinen Rippen parallel zueinander in Längsrichtung. Bei 7 erstrecken sie sich ebenfalls parallel zueinander, aber in Querrichtung.at 6 The fine ribs extend parallel to each other in the longitudinal direction. at 7 they also extend parallel to each other, but in the transverse direction.

Bei 8 sind die Opferstrukturen als feine Blöckchen ausgebildet, die im Querschnitt kreuzförmig sind. Auch bei 9 sind die Opferstrukturen kleine Blöckchen, jedoch sind sie hier im Querschnitt ringkreisförmig.at 8th the sacrificial structures are formed as fine blocks, which are cross-shaped in cross section. Also at 9 the sacrificial structures are small blocks, but here they are circular in cross section.

Wie 10 zeigt, ist es auch möglich, am Boden des Befestigungsbereiches ein aufragendes Plateau anzuordnen, das in einem Stück durchgehen kann oder auch mehrfach geteilt wird. Die Höhe des Plateaus über dem Boden des Befestigungsbereiches hängt von der Geometrie der miteinander zu verbindenden Teile ab. Plattenförmige Opferstrukturen neigen dazu, bei Hitzeeinwirkung bis in eine geringere Tiefe plastifiziert zu werden, was bei sehr flachen Kopfteilplättchen vorteilhaft sein kann.As 10 shows, it is also possible to arrange at the bottom of the attachment area an upstanding plateau, which can pass in one piece or is also divided several times. The height of the plateau above the bottom of the attachment area depends on the geometry of the parts to be joined. Plate-shaped sacrificial structures tend to be plasticized to a lesser depth when exposed to heat, which may be advantageous for very flat header plates.

Die 11 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der beborstete Borstenträger 30 Teil eines runden Bürstenkörpers ist, wie er in sogenannten elektrischen Zahnbürsten verwendet wird. Als Abdeckteil fungiert hier ein Abdeckplättchen 32, das ebenfalls rund gestaltet ist und auf seiner dem Borstenträger 30 zugewandten Seite einen Montagebereich mit angeformten Opferstrukturen 18 in Form von konzentrischen kreisringförmigen feinen Rippen aufweist. Das Abdeckplättchen 32 ist auf seiner vom Borstenträger abgewandten Rückseite mit einem Zapfen 34 versehen, der für die Ankopplung an einen Antriebsmechanismus bestimmt ist. Auch bei der in 11 gezeigten Ausführungsform werden die Teile analog der in 2 veranschaulichten Methode verschweißt; Das Ergebnis ist in 12 gezeigt.The 11 shows an embodiment in which the bristled bristle carrier 30 Part of a round brush body, as used in so-called electric toothbrushes. As a cover acts here a cover plate 32 , which is also designed around and on his bristle carrier 30 facing side a mounting area with molded sacrificial structures 18 in the form of concentric annular fine ribs. The cover plate 32 is on its side facing away from the bristle carrier back with a pin 34 provided for coupling to a drive mechanism. Also at the in 11 In the embodiment shown, the parts are analogous to those in FIG 2 illustrated method welded; The result is in 12 shown.

Eine Variante der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass gemäß der Darstellung in 13 der Kopfteil 12 durch eine Stufe 13 vom Bürstenhals 10 abgesetzt ist. Die Opferstrukturen 18 sind in ähnlicher Weise wie in 5 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform hat das Borstenträgerplättchen eine entsprechend größere Dicke.A variant of the in the 1 to 4 shown embodiment is that as shown in FIG 13 the headboard 12 through a stage 13 from the brush neck 10 is discontinued. The sacrificial structures 18 are in a similar way as in 5 educated. In this embodiment, the bristle carrier plate has a correspondingly greater thickness.

In 14 ist veranschaulicht, wie die selektive Plastifizierung der zu verschweißenden Bereiche und der Opferstrukturen in der praktischen Ausführung des Verfahrens erfolgen kann. Bei der gezeigten Ausführungsform werden der flache Umfangsrand 20a des Borstenträgerplättchens und der ebenfalls flache Verbindungsrand 12b des Bürstenstiels verschweißt. Gemäß 14a wird bei der Erhitzung durch Hitzestrahlung der die zu plastifizierende Fläche umgebende Außenrand des Bürstenstiels 12 mit einem entsprechend geformten Hitzeschild 30 abgedeckt. Ebenso wird gemäß 14b die nicht zu plastifizierende Außenfläche des Borstenträgerplättchens, und zwar die Seitenfläche und der Außenrand der Vorderfläche, mit einem geeignet geformten Hitzeschild 32 abgedeckt. Das Ergebnis nach dem Zusammendrücken der Teile ist in 14c dargestellt. Die Schweißverbindung ist mit einem Pfeil ”S” bezeichnet. Die Opferstrukturen bilden eine Schmelze 18a, die den Zwischenraum der verbundenen Teile ausfüllt.In 14 illustrates how the selective plasticization of the areas to be welded and the sacrificial structures can be carried out in the practice of the method. In the embodiment shown, the flat peripheral edge 20a the bristle carrier plate and the also flat connection edge 12b the brush handle welded. According to 14a When heated by heat radiation, the outer edge of the brush handle surrounding the surface to be plasticized becomes 12 with a correspondingly shaped heat shield 30 covered. Likewise, according to 14b the non-plasticizing outer surface of the bristle carrier plate, namely the side surface and the outer edge of the front surface, with a suitably shaped heat shield 32 covered. The result after compressing the parts is in 14c shown. The welded joint is indicated by an arrow "S". The sacrificial structures form a melt 18a that fills the gap of the connected parts.

Je nach Materialbeschaffenheit der Bürstenelemente 22 kann auch eine Verschweißung mit der Schmelze dieser Bürstenelemente erfolgen.Depending on the material properties of the brush elements 22 can also be a weld with the melt of these brush elements.

Die 15 und 16 zeigen weitere Varianten der Schweißverbindung zwischen Bürstenstiel 12 und Borstenträgerplättchen 20.The 15 and 16 show further variants of the welded connection between brush handle 12 and bristle carrier plates 20 ,

Bei 15 hat der Bürstenstiel 12 im Bereich der Aufnahme für das Borstenträgerplättchen eine Stufe 23. Gemäß 15a oder 15c soll das Borstenträgerplättchen sowohl am flachen Umfangsrand als auch an der Seitenfläche verschweißt werden. Entsprechend wird mit dem Hitzeschild 32 nur der Rand der Vorderseite (15a) oder dieser Rand und ein kleiner Teil der Seitenfläche (15c) des Borstenträgerplättchens 20 abgedeckt. Ferner wird mit dem Hitzeschild 30 die an die Stufe 23 angrenzende Außenfläche des Bürstenstiels 12 abgedeckt. Das Ergebnis nach dem Zusammendrücken der Teile zeigt 15d. Kleine Pfeile in der Figur zeigen auf die verschweißten Flächen. Wenn jedoch die Seitenfläche des Borstenträgerplättchens 20 von der Verschweißung ausgenommen werden soll, wird mit dem Hitzeschild 32 auch die Seitenfläche abgedeckt, wie in 15e gezeigt; das Ergebnis ist in 15f dargestellt.at 15 has the brush handle 12 in the area of the recording for the bristle carrier plate one step 23 , According to 15a or 15c the bristle carrier plate should be welded both on the flat peripheral edge and on the side surface. Accordingly, with the heat shield 32 only the edge of the front ( 15a ) or this edge and a small part of the side surface ( 15c ) of the bristle carrier plate 20 covered. Further, with the heat shield 30 to the stage 23 adjacent outer surface of the brush handle 12 covered. The result after compressing the parts shows 15d , Small arrows in the figure point to the welded surfaces. However, if the side surface of the bristle carrier plate 20 should be excluded from the welding, with the heat shield 32 also covered the side surface, as in 15e shown; the result is in 15f shown.

In 16 hat das Borstenträgerplättchen 20 einen abgewinkelten Umfangsrand, dessen Endfläche einen Verbindungsrand 20c bildet. Der entsprechende Verbindungsrand 12b des Bürstenstiels befindet sich am Umfangsrand der Opferstrukturen 18. Wie in 16a gezeigt, wird mit dem Hitzeschild 30 die den Verbindungsrand 12b umgebende Außenfläche des Bürstenstiels 12 abgedeckt. Wenn auch die Seitenfläche des Borstenträgerplättchens 20 verschweißt werden soll, wird mit dem Hitzeschild 32 nur der Rand der Vorderseite abgedeckt, wie in 16b gezeigt. 16c zeigt das Ergebnis nach dem Zusammendrücken der Teile. Kleine Pfeile in 16c zeigen auf die verschweißten Flächen. Wenn aber die Seitenfläche des Borstenträgerplättchens 20 nicht verschweißt werden soll, wird auch diese mit dem Hitzeschild 32 abgedeckt, wie in 16d gezeigt, mit dem in 16e dargestellten Ergebnis.In 16 has the bristle carrier plate 20 an angled peripheral edge whose end surface has a connecting edge 20c forms. The corresponding connection edge 12b of the brush handle is at the peripheral edge of the sacrificial structures 18 , As in 16a shown is with the heat shield 30 the connecting edge 12b surrounding outer surface of the brush handle 12 covered. Although the side surface of the bristle carrier plate 20 is to be welded, with the heat shield 32 covered only the edge of the front, as in 16b shown. 16c shows the result after compressing the parts. Small arrows in 16c show on the welded surfaces. But if the side surface of the bristle carrier plate 20 should not be welded, this is also with the heat shield 32 covered, as in 16d shown with the in 16e shown result.

Weiterbildungen zum Erleichtern des Schweißvorganges sind in 17 dargestellt. in 17a sind auf den zu verschweißenden Flächen am Umfangsrand des Borstenträgerplättchens 20 feine zinkenförmige Vorsprünge oder Erhebungen angeformt, die bei Erhitzung mittels Strahlung besonders schnell plastifiziert werden. Gemäß 17b können diese Vorsprünge 40 auf den flachen Umfangsrand des Borstenträgerplättchens 20 beschränkt sein. Gemäß 17c sind sowohl die Vorsprünge 40 an dem flachen Umfangsrand des Borstenträgerplättchens 20 vorgesehen als auch entsprechende Vorsprünge 42 auf dem Verbindungsrand des Borstenstiels 12.Further developments to facilitate the welding process are in 17 shown. in 17a are on the surfaces to be welded at the peripheral edge of the bristle carrier plate 20 fine tine-shaped projections or elevations formed, which are plasticized very quickly when heated by means of radiation. According to 17b can these projections 40 on the flat peripheral edge of the bristle carrier plate 20 be limited. According to 17c are both the protrusions 40 at the flat peripheral edge of the bristle carrier plate 20 provided as well as corresponding projections 42 on the connecting edge of the bristle stem 12 ,

Claims (13)

Verfahren zum Herstellen einer Bürste, mit den folgenden Schritten: a) ein Borstenträger wird aus thermoplastischem Kunststoff mit durchgehenden Löchern und einem diese Löcher umgebenden Umfangsrand hergestellt; b) in den Löchern des Borstenträgers werden Bürstenelemente wie Borsten, Borstenbündel, Reinigungselemente aus Elastomer-Material und Naturfasern befestigt; c) ein Abdeckteil wird als Bestandteil eines Bürstenkörpers aus thermoplastischem Kunststoff mit einem Montagebereich für den Borstenträger und mit im Montagebereich angeformten Opferstrukturen und einem den Montagebereich umgebenden Verbindungsrand ausgebildet; d) der Umfangsrand des Borstenträgers, die Opferstrukturen des Abdeckteils und der Verbindungsrand des Abdeckteils werden durch Erhitzen plastifiziert; e) Borstenträger und Abdeckteil werden gegeneinander gedrückt, wobei – der plastifizierte Umfangsrand des Borstenträgers mit dem plastifizierten Verbindungsrand des Abdeckteils verschweißt wird; – die von der Plastifizierung ausgeschlossene Außenfläche des Abdeckteils in ihrer Form erhalten bleibt; und – die plastifizierte Masse der Opferstrukturen in das vom Verbindungsrand des Abdeckteils umrandete, zwischen Borstenträger und Abdeckteil verbleibende Volumen fließt und dieses Volumen zumindest weitgehend ausfüllt.A method of manufacturing a brush comprising the steps of: a) preparing a bristle carrier from thermoplastic material having through holes and a peripheral edge surrounding said holes; b) in the holes of the bristle carrier brush elements such as bristles, bundles of bristles, cleaning elements made of elastomeric material and natural fibers are attached; c) a cover part is formed as part of a brush body made of thermoplastic material having a mounting region for the bristle carrier and with sacrificial structures formed in the mounting region and a connecting edge surrounding the mounting region; d) the peripheral edge of the bristle carrier, the sacrificial structures of the cover member and the connecting edge of the cover member are plasticized by heating; e) bristle carrier and cover are pressed against each other, wherein - the plasticized peripheral edge of the bristle carrier is welded to the plasticized connection edge of the cover; - The outside of the plasticization excluded outer surface of the cover is retained in their form; and - the plasticized mass of the sacrificial structures in the bordered by the connecting edge of the cover, between the bristle carrier and cover remaining volume flows and at least largely fills this volume. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Opferstrukturen als feine Rippen, Zinken oder Blöckchen ausgebildet werden, die vom Boden des Montagebereichs des Abdeckteils aufragen.The method of claim 1, wherein the sacrificial structures are formed as fine ribs, tines or blocks which rise from the bottom of the mounting portion of the cover. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Rippen als feine Längsrippen und/oder Querrippen ausgebildet werden.The method of claim 2, wherein the ribs are formed as fine longitudinal ribs and / or transverse ribs. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Rippen als einander umgebende und voneinander beabstandete Ringe ausgebildet werden.The method of claim 2, wherein the ribs are formed as surrounding and spaced-apart rings. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Blöckchen kreuzförmige, sternförmige oder ringförmige Querschnitte haben.The method of claim 2, wherein the blocks have cross-shaped, star-shaped or annular cross-sections. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Opferstrukturen als vom Boden des Montagebereichs des Abdeckteils aufragendes Plateau oder als mehrere solche Plateau-Bereiche ausgebildet werden.Method according to claim 1, wherein the sacrificial structures are formed as a plateau rising from the bottom of the mounting area of the cover part or as a plurality of such plateau areas. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Opferstrukturen so dimensioniert werden, dass ihre plastifizierte Masse das zwischen Borstenträger und Abdeckteil verbleibende Volumen ausfüllt.Method according to one of the preceding claims, in which the sacrificial structures are dimensioned so that their plasticized mass fills the volume remaining between the bristle carrier and the cover part. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Abdeckteil am Bürstenkörper selbst ausgebildet wird und der Borstenträger eine Kopfplatte oder ein Borstenträgerplättchen bildet.Method according to one of the preceding claims, wherein the cover member is formed on the brush body itself and the bristle carrier forms a top plate or a bristle carrier plate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Borstenträger als Bürstenstiel ausgebildet wird und das Abdeckteil als Abdeckplättchen ausgebildet wird, das den Bürstenkörper vervollständigt.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the bristle carrier is formed as a brush handle and the cover member is formed as a cover plate, which completes the brush body. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Borstenträger als Teil eines runden Bürstenkörpers ausgebildet wird und das Abdeckteil als Abdeckplättchen ausgebildet wird, das den Bürstenkörper vervollständigt und mit einem Zapfen zum Ankoppeln an einen Antriebsmechanismus versehen wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the bristle carrier is formed as part of a round brush body and the cover member is formed as a cover plate, which completes the brush body and is provided with a pin for coupling to a drive mechanism. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem Außenflächen des Abdeckteils und/oder des Borstenträgers von der Plastifizierung ausgeschlossen werden.Method according to one of claims 1 to 10, wherein the outer surfaces of the cover member and / or the bristle carrier are excluded from the plasticization. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem Außenflächen des Abdeckteils und/oder des Borstenträgers durch Abschirmen mittels Hitzeschildes von der Plastifizierung ausgeschlossen werden.Method according to one of claims 1 to 10, wherein the outer surfaces of the cover member and / or the bristle carrier are excluded by shielding by means of heat shield from the plasticization. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem miteinander zu verschweißende Verbindungsflächen des Abdeckteils und des Borstenträgers mit feinen Vorsprüngen versehen werden, die bei Erhitzung bevorzugt plastifiziert werden.Method according to one of claims 1 to 12, wherein to be welded together bonding surfaces of the cover member and the bristle carrier with fine protrusions, which are preferably plasticized when heated.
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