DE10217527B4

DE10217527B4 - Verfahren zum Herstellen von Bürsten sowie danach hergestellte Bürste

Info

Publication number: DE10217527B4
Application number: DE2002117527
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Zahoransky Heinz
Original assignee: Anton Zahoransky GmbH and Co
Current assignee: Anton Zahoransky GmbH and Co
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2022-04-20
Also published as: BE1015470A3; DE10217527A1

Abstract

Ein Verfahren dient zum Herstellen von Bürsten, insbesondere von Elektrozahnbürsten, Wechselkopfbürsten und dergleichen mehrteilige Bürsten, die mit einem Griff oder Halter verbindbar sind, wobei nacheinander verschiedene Bereiche der Bürste gespritzt werden. In einem Arbeitsgang wird ein Kupplungs- oder Antriebsteil (4) der Bürste aus einem ersten Material und in einem anderen Arbeitsgang ein Borstenbündel-Trägerteil (5) aus einem zweiten Material gespritzt. Beim Spritzen des Trägerteils (5) werden in den Formhohlraum für das Trägerteil ragende Borstenbündel (14) umspritzt und die beiden Teile beim Spritzen des zuletzt gespritzten Teils durch den Spritzvorgang miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten, insbesondere von Elektrozahnbürsten oder Wechselkopfbürsten, die mit einem Griff oder Halter verbindbar sind, wobei nacheinander verschiedene Bereiche der Bürste gespritzt werden. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine danach hergestellt Bürste.
Bürsten mit eingespritzten Borstenbündeln (Inmould-Verfahren) sind Stand der Technik. Weiterhin ist es bekannt, Bürsten und dabei insbesondere deren Bürstenkörper mit Griff aus mehreren Komponenten nacheinander zu spritzen. Beispielsweise wird zunächst ein Grundkörper gespritzt und dieser in bestimmten Bereichen, mit einer anderen Komponente umspritzt. Solche Herstellungsverfahren sind beispielsweise aus der DE 197 43 556 A1 oder der EP 1 110 478 A1 bekannt.
Die EP 1 110 478 A1 zeigt und beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Bürstenkopfes, bei dem zur Bildung eines Borstenträgers in ein erstes Formnest hineinragende Enden von Borstenbündeln umspritzt werden, und bei dem anschließend der Borstenträger in ein weiteres Formnest umgesetzt und mit einer weiteren Materialkomponente umspritzt wird. Das Spritzen des Borstenträgers geschieht dabei mit einer weichelastischen Kunststoffkomponente bei geringem Spritzdruck, um zu verhindern, dass Spritzmaterial in die die Borstenbündel aufnehmenden und haltenden Kanäle gedrückt wird oder die Borstenbündel aus diesen Kanälen herausgedrückt werden. Zwar wird durch den Borstenträger verhindert, dass beim nachfolgenden Spritzvorgang Kunststoffmaterial durch die Borstenbündel nach Außen gedrückt wird, jedoch ist der Spritzdruck für die zweite Materialkomponente begrenzt, da der dünne Borstenträger, der einen großflächigen Teil einer Formwand beim zweiten Spritzvorgang bildet, unter zu großem Spritzdruck oder Nachdruck nachgibt, so dass einerseits die Außenkontur des Borstenträgers verändert werden kann und andererseits beim Spritzen der zweiten Materialkomponente keine eindeutigen Verhältnisse hinsichtlich der Spritzform bestehen und nicht vorhersehbare Deformationen gebildet werden können.
Bei Elektrozahnbürsten und Wechselkopfbürsten besteht das Problem, dass diese in ihren Anschlussbereichen, wo sie mit einem Antrieb oder einen Griff verbunden werden können, erhöhten mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Die zum Spritzgießen üblicherweise verwendeten, thermoplastischen Kunststoffe, insbesondere Polypropylen (PP) genügen diesen mechanischen Belastungen häufig nicht, so dass in der Folge vorzeitig die Antriebs- oder Kupplungsübertragung beeinträchtigt ist.
Man könnte zwar für den Spritzling hochwertiges, belastbares Spritzmaterial verwenden, dies erfordert jedoch für eine exakte Ausformung des Antriebs- und Anschlussbereiches einen hohen Spritzdruck. Nachteilig ist dabei, dass das unter hohem Druck stehende Spritzmaterial in die Aufnahmekanäle für die Borstenbündel und auch zwischen deren Fasern eindringen kann und dadurch die Bürste qualitativ nachteilig beeinflusst wird. Außerdem ist das hochwertige Spritzmaterial teuer, was sich bei einem Massenartikel wie einer Bürste entsprechend nachteilig auswirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mittels dem Bürsten herstellbar sind, die einerseits ein mechanisch belastbares, präzises Anschlussteil aufweisen, andererseits ein Borstenfeld, das Borstenbündel mit sauber umgrenzendem Bürstenkörper-Material ohne Überspritzungen aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass in einem ersten Arbeitsgang ein Kupplungs- oder Antriebsteil der Bürste aus einem ersten Material gespritzt wird, dass ein Borstenbündel-Trägerteil aus einem zweiten Material in einem nachfolgenden Spritzvorgang an das Kupplungs- oder Antriebsteil im wesentlichen einseitig angespritzt wird, wobei beim Spritzen des Trägerteils in den Formhohlraum für das Trägerteil ragende Borstenbündel umspritzt werden, und dass die beiden Teile durch den Trägerteil-Spritzvorgang miteinander verbunden werden.
Dadurch kann für das Kupplungs- oder Antriebsteil beziehungsweise das Borstenbündel-Trägerteil das jeweils den speziellen Anforderungen genügende Spritzmaterial verwendet werden. Die Herstellung in zwei Arbeitsgängen vermeidet eine gegenseitige, nachteilige Beeinflussung der hinsichtlich des Materiales und des Spritz- beziehungsweise auch des Nachdruckes unterschiedlichen Vorgaben.
Die beschriebene Reihenfolge bei der Herstellung vermeidet eine Beschädigung oder zumindest nachteilige Beeinflussung des für das Borstenbündel-Trägerteil vorgesehenen Materiales durch die beim Spritzen des Kupplungs- oder Antriebsteiles auftretenden, hohen Drücke.
Zweckmäßigerweise werden das Kupplungs- oder Antriebsteil der Bürste und das Borstenbündel-Trägerteil umgreifungsfrei und ohne gegenseitige Umspritzungen miteinander verbunden. Die beiden Teile sind hierbei praktisch in einer Richtung hintereinander, mit jeweils einer Fläche einander zugewandt, verbunden. Beim Spritzvorgang des zweiten Teiles bildet die Verbindungsseite des ersten, bereits gespritzten Teiles eine Formbegrenzungswand, so dass diese beim zweiten Spritzvorgang vom Spritzmaterial des zweiten Teiles beaufschlagt und durch Anschmelzung beziehungsweise Verschmelzung verbunden wird. Durch diese Art der Verbindung ohne Umgreifung steht der komplette Querschnitt des Borstenbündel-Trägerteiles für Borstenbündel zur Verfügung, so dass diese auch randnah mit geringem Abstand zum Außenrand bestückt werden können. Gerade bei kleinen Rundbürsten, die als Einsatz für elektrische Zahnbürsten verwendet werden, kann durch diese Maßnahme beispielsweise eine zusätzliche Reihe von Borstenbündeln eingebracht und damit die Putzwirkung verbessert werden. Außerdem kommt man mit einer solchen „randlosen” Bürste wesentlich besser in enge Mundbereiche.
Um die Verbindung der beiden zusammengespritzten Teile zu verbessern, kann beim ersten Spritzvorgang zum Erstellen des Kupplungs- oder Antriebsteils der Bürste, die Anschlussseite, an die das Borstenbündel-Trägerteil angespritzt wird, mit einer Aufrauung, Profilierung oder Vertiefungen versehen werden. Dies begünstigt eine haltbare Verbindung der beiden Teile auch bei Verwendung unterschiedlicher Spritzmaterialien.
Zur Herstellung des Borstenbündel-Trägerteiles werden die Borstenbündel in Aufnahmekassetten mit einer formbildenden Innenseite und dem Borstenfeld entsprechenden Aufnahmelöchern eingesetzt und diese Aufnahmekassetten als Formhälfteneinsatz der Form für den zweiten Spritzvorgang zugeführt. Dabei werden die Borstenbündel nach dem Einsetzen in die Aufnahmelöcher der Aufnahmekassetten an ihren inneren Enden angeschmolzen und dadurch ein flacher Verankerungskopf angeformt.
Solche Aufnahmekassetten können außerhalb der Spritzgießmaschine mit Borstenbündeln befüllt werden, zum Beispiel von Spulen oder von Stopfmaschinen mit Kreisbogenabteilung und mit Borstenmaterial aus einem Materialkasten. Außerhalb der Maschine sind die Aufnahmekassetten zum Befüllen besser zugänglich und können danach und gegebenenfalls nach dem Anschmelzen der inneren Borstenbündel-Enden zum Einsetzen in die Spritzgießform bereitgestellt werden. Dadurch ist der Kassettenwechsel bei geöffneter Form schnell durchführbar.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass gleichzeitig jeweils mehrere gleichartige Spritzvorgänge vorgenommen werden. Dadurch lassen sich Bürsten in großen Stückzahlen wirtschaftlich herstellen. Es können dazu Formen mit zum Beispiel 16 oder mehr Kavitäten verwendet werden. Dementsprechend ist dann auch die Anzahl der eingesetzten Aufnahmekassetten. Zweckmäßig ist es dabei, wenn mehrere Aufnahmekassetten zu einer Kassettenleiste zusammengesetzt sind, weil dadurch die Handhabung beim Wechsel wesentlich erleichtert ist.
Eine nach dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellte Bürste ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sie aus wenigstens zwei miteinander durch Spritzgießen verbundenen Teilen aus unterschiedlichen Materialien besteht, dass das eine Teil ein Borstenbündel-Trägerteil ist und dass das andere Teil ein als Präzisionsteil ausgebildetes Kupplungs- oder Antriebsteil mit Anschlüssen für einen Griff einer Wechselkopfbürste oder ein Präzisionsteil mit Antriebselementen für eine Elektrozahnbürste ist.
Vorzugsweise besteht dabei das Borstenbündel-Trägerteil insbesondere aus Polypropylen und das Kupplungs- oder Antriebsteil aus einem technischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyoxymethylen (POM).
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehen ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
Es zeigt etwas schematisiert:
1 eine Querschnittdarstellung einer Spritzgießform mit mehreren nebeneinander angeordneten Kavitäten und
2 ein vergrößert dargestelltes Borstenbündel mit angeformtem Verankerungskopf.
Eine in 1 gezeigte Spritzgießform 1 weist zwei Formhälften 2, 3 auf, die zum Spritzgießen von Elektrozahnbüsten dient, welche ein Kupplungs- und Antriebsteil 4 sowie ein Borstenbündel-Trägerteil 5 aufweisen. Bei der fertigen Bürste, die in noch nicht entformten Zustand rechts innerhalb der Spritzgießform 1 erkennbar ist, sind das Kupplungs- und Antriebsteil 4 sowie das Borstenbündel-Trägerteil 5 miteinander verbunden. Zusätzlich ist bei dem Kupplungs- und Antriebsteil 4 eine randseitige Umspritzung 6 beispielsweise aus gummielastischem Material erkennbar.
Zunächst wird in einem ersten Spritzvorgang das Kupplungs- und Antriebsteil 4 gespritzt. Dazu befindet sich in der unteren Formhälfte 3 eine entsprechende Kavität 7, die in geschlossenem Zustand der Form von der oberen Formhälfte 2 in der Trennebene 8 begrenzt wird.
Bei dem Kupplungs- und Antriebsteil 4 handelt es sich um ein Präzisionsteil, an dem sich beispielsweise eine Achse 9 und ein Zahnrad 10 befinden. Zur Herstellung dieses präzisen Teiles wird mit hohem Spritzdruck gearbeitet und es wird als Spritzmaterial ein hochwertiger, technischer Kunststoff, vorzugsweise POM verwendet. Für das Herstellen dieses Teiles wird auch mit einem hohen Nachdruck gearbeitet, um das auftretende Materialschwinden auszugleichen. Wegen der Verwendung als Antriebsteil wird das vorerwähnte Material verwendet, da dies eine hohe Zähigkeit, Bruchfestigkeit, Härte und Abriebfestigkeit aufweist.
Zum Herstellen des Borstenbündel-Trägerteiles 5 befindet sich in der anderen Formhälfte 2 oder, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, innerhalb von Aufnahmekassetten 11 eine Kavität 12, an die sich dem Borstenfeld entsprechende Aufnahmelöcher 13 für Borstenbündel 14 anschließen.
Die Aufnahmekassette 11 weist eine die Kavität 12 umgrenzende Innenseite 15 und eine Außenseite 16 auf, die konturgleich in eine Ausnehmung 17 der Formhälfte 2 eingesetzt ist.
Die Aufnahmekassetten 11 können der Spritzgießform 1 entnommen werden und dann außerhalb der Maschine mit Borstenbündeln 14 bestückt werden. Die bestückten Aufnahmekassetten 11 werden bei geöffneter Spritzgießform 1 einer Kavität 7 mit einem bereits gespritzten Kupplungs- und Antriebsteil 4 zugeordnet und nach dem Schließen der Form erfolgt das Spritzen des Borstenbündel-Trägerteiles 5, wobei dieses gleichzeitig auch an die dem Formnest oder Kavität 12 zugewandten Verbindungsseite 18 des Kupplungs- und Antriebsteiles 4 angespritzt wird.
Da die Stabilität des für das Kupplungs- und Antriebsteiles 4 verwendeten Materiales vergleichsweise groß ist und der für das Herstellen des Borstenbündel-Trägerteiles 5 vorgesehene Spritzdruck dagegen vergleichsweise klein ist, sind nachteilige Beeinträchtigungen des bereits fertig gespritzten Kupplungs- und Antriebsteiles 4 nicht zu erwarten. Das Spritzmaterial für den Borstenbündel-Trägerteil 5 ist vorzugsweise Polypropylen, welches auch bei relativ geringen Spritzdrücken eine saubere Ausformung ergibt, andererseits aber durch den geringen Spritzdruck ein Eindringen von Spritzmaterial in den Borstenbündel-Halsbereich, der sich an den im Trägerteil 5 eingebetteten Abschnitt des Borstenbündels anschließt, vermeidet.
Wie gut in 1 mittig erkennbar, weisen die beiden zu verbindenden Teile im Ausführungsbeispiel gleiche Querschnitte auf und sind stirnseitig miteinander verbunden. Gut ist hierbei erkennbar, dass die Verbindung umgreifungsfrei beziehungsweise ohne gegenseitige Umspritzungen erfolgt. Es ist dadurch kein das Borstenbündel-Trägerteil 5 umgrenzender Rand des anderen Teiles vorhanden, so dass Borstenbündel dementsprechend auch bis knapp an den Außenrand 19 bestückt werden können. Die gesamte Fläche des Borstenbündel-Trägerteiles 5 kann so wesentlich besser ausgenutzt werden.
Erwähnt sei noch, dass die Borstenbündel an ihren inneren Enden flache, angeschmolzene Verankerungsköpfe 20 aufweisen um die Verankerung und insbesondere Auszugsfestigkeit der Borstenbündel zu verbessern. Das Anformen der Verankerungsköpfe 20 durch Anschmelzen kann beispielsweise nach dem Einbringen der Borstenbündel 14 in die Aufnahmelöcher 13 erfolgen.
Beim ersten Spritzvorgang zum Herstellen des Kupplungs- und Antriebsteiles 4 kann die Anschluss- beziehungsweise Verbindungsseite 18, an die das Borstenbündel-Trägerteil 5 angespritzt wird, mit einer Aufrauhung, Profilierung oder mit Vertiefungen versehen werden. Entsprechend diesen vorgesehenen Formungen weist dann die Formhälfte 2 im Bereich der Verbindungsseite 18 und der linksseitigen Position in 1 entsprechende Gegenprofilierungen auf. Neben einer Verschmelzung mit dem Material des Borstenbündel-Trägerteiles erfolgt dadurch auch eine formschlüssige Verbindung. Gegebenenfalls können bei diesen Anformungen auch Hinterschneidungen vorhanden sein, so dass allein dadurch schon eine ausreichend feste, belastbare Verbindung vorhanden ist.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Bürsten, insbesondere von Elektrozahnbürsten oder Wechselkopfbürsten, die mit einem Griff oder Halter verbindbar sind, wobei nacheinander verschiedene Bereiche der Bürste gespritzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsgang ein Kupplungs- oder Antriebsteil (4) der Bürste aus einem ersten Material gespritzt wird, dass ein Borstenbündel-Trägerteil (5) aus einem zweiten Material in einem nachfolgenden Spritzvorgang an das Kupplungs- oder Antriebsteil (4) im wesentlichen einseitig angespritzt wird, wobei beim Spritzen des Trägerteils (5) in den Formhohlraum (12) für das Trägerteil (5) ragende Borstenbündel (14) umspritzt werden, und dass die beiden Teile (4, 5) durch den Trägerteil-Spritzvorgang miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Spritzen des Kupplungs- oder Antriebsteils (4) mit einem wesentlich höheren Spritzdruck und Nachdruck gearbeitet wird als beim Spritzen des Borstenbündel-Trägerteils (5).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungs- oder Antriebsteil (4) der Bürste und das Borstenbündel-Trägerteil (5) umgreifungsfrei und ohne gegenseitige Umspritzungen miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim ersten Spritzvorgang zum Herstellen des Kupplungs- oder Antriebsteils (4) der Bürste, die Anschlußseite, an die das Borstenbündel-Trägerteil (5) angespritzt wird, mit einer Aufrauhung, Profilierung oder Vertiefungen versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Borstenbündel (14) in Aufnahmekassetten (11) mit einer formbildenden Innenseite (15) und dem Borstenfeld entsprechenden Aufnahmelöchern (13) eingesetzt und diese Aufnahmekassetten als Formhälfteneinsatz der Form für den zweiten Spritzvorgang zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Borstenbündel (14) nach dem Einsetzen in die Aufnahmelöcher (13) der Aufnahmekassetten (11) an ihren inneren Enden angeschmolzen und dabei ein flacher Verankerungskopf (20) angeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten und gegebenenfalls weiteren Spritzvorgängen Umspritzungen (6) des eine Einheit bildenden Kupplungs- oder Antriebsteils (4) zusammen mit dem Borstenbündel-Trägerteil (5) vorgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig jeweils mehrere gleichartige Spritzvorgänge vorgenommen werden.
Bürste, insbesondere Elektrozahnbürste oder Wechselkopfbürste, die mit einem Griff oder Halter verbindbar ist, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus wenigstens zwei miteinander durch Spritzgießen verbundenen Teilen aus unterschiedlichen Materialien besteht, dass das eine Teil ein Borstenbündel-Trägerteil (5) ist und das andere Teil ein als Präzisionsteil ausgebildetes Kupplungs- oder Antriebsteil (4) mit Anschlüssen für einen Griff einer Wechselkopfbürste oder ein Präzisionsteil mit Antriebselementen (9, 10) für eine Elektrozahnbürste ist.
Bürste nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile stirnendig ohne gegenseitige Umgreifungen beziehungsweise Umspritzungen miteinander verbunden sind.
Bürste nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Borstenbündel-Trägerteil (5) insbesondere aus Polypropylen und das Kupplungs- oder Antriebsteil (4) aus einem technischem Kunststoff, vorzugsweise aus Polyoxymethylen (POM) besteht.