DE3418224A1 - Antistatikbuerste und deren herstellungsverfahren - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Antistatikbürsten und ein
• Verfahren zu deren Herstellung.
• Antistatikbürsten werden üblicherweise in Maschinen eingesetzt, die Papier oder Plsstikfilm bearbeiten, um statische Elektrizität von ihm abzuleiten, welche anderenfalls die Bearbeitung nachteilig beeinflussen könnte.Die Bürste verfügt über Fasern, die normalerweise aus rostfreiem Stahl oder Kohlenstoff bestehen und dazu dienen, die statische Ladung vom Papier oder Film zum Maschinenunterteil abzuleiten.
• Werden die Bürsten in dieser Art und Weise eingesetzt, sind sie gemeinhin als Antistatikbügel bekannt. Derartige Bügel sind auf dem Markt erhältlich und werden in verschiedenen Formen hergestellt.
• Typische Bügelkonstruktionen verfügen über leitende masern, die einen Aluminiumstab auf einem Nickeldorn umwickeln. andere Formen verfügen über durch ein leitend hinterlegtes Tuch genähte Fasern, welches zwischen Metallteile gelegt ist; über Fasern, die mit eiern leitenden Klebstoff zwischen Trägern aus Aluminium oder rostfreiem Stahl verklebt werden usw.
• Ein Herstellungsverfahren für derartige Bürsten ist in der US-PS 4.330.349 offenbart.
• Die vorgenannten normen von Antistatikbügeln sind zwar auf dem Markt erhältlich und funktionieren im allgemeinen gut, ihre Herstellung jedoch ist im allgemeinen gekennzeichnet durch Fabrikationsschritte, die Metallformgebung, Biegen, Verkleben usw. erfordern und die alle dazu neigen, die Produktionskosten zu erhöhen. Gleichzeitig weisen eine oder mehrere bekannte Konstruktionen Unzuverlässigkeiten darin auf, daß eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen allen Fasern und dem hinterlegten Bügel aufrechterhalten bleibt und lose Fasern, welche elektrische Kurzschlüsse verursachen können, gegen Herausfallen fest gesichert sind. Obwohl das Problem bekannt war, ist bislang keine verbesserte Konstruktion für derartige Antistatikbügel aufgezeigt worden.
• Die Erfindung betrifft Antistatikbürsten und ihr Herstellungsverfahren, genauer gesagt, eine Bürsten konstruktion, die einfacher einer automatischen Produktion zugänglich ist, so daß die Herstellungskosten niedriger sind, aber mit einem höheren Verbindungs grad zwischen dem Faserbündel und Tragbügel, als in ähnlichen Konstruktionen nach dem Stand der Technik.
• Erfindungsgemäß wird die vorgenannte Konstruktion durch elektrisch leitende, räumlich versetzte Faserbündel erzielt, die bis auf ihre Enden von einem Spritzguß-'£ragbügel aus elektrisch leitendem Polymerplastik eingekapselt sind. Die Bürsten werden ununterbrochen durch paralleles Ausrichten einer Vielzahl von Faserbündeln, die durch einen Bügelhohlraum einer Spritzgußform hindurchgehen, gebildet. Anstatt das Harz an einem hnde des Hohlraumes einzuspritzen, damit es quer über die Bündel fließt, wird es dem Hohlraum über eine Vielzahl einzelner Einspritzkanäle zugeführt, von denn wenigstens einer mit dem Hohlraum zwischen jedem Bündelpaar verbunden ist.
• Dies resultiert in einer im wesentlichen gleichzeitigen Zufuhr um alle Bündel herum und Verziehen und Faserbewegung, die anderweitig während des Spritzens auftreten könnten, wird auf ein Mindestmaß reduziert.
• Gleichzeitig hinder ein Festklemmen die Fasern nächst des Hohlraumes herum den überschüssigen Harz daran, hinter dem Hohlraum entlang zu fließen, wodurch die Wirksamkeit der Bürste für das Aufnehmen der statischen Ladung gemindert werden könnte.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Konstruktion einer leitenden Bürste zu schaffen, welche als Antistatikbügel verwendet wird.
• Weiterhin soll ein neuartiges Herstellungsverfahren für das Herstellen einer solchen Bürste, welche die vorgenannte Aufgabe erfüllt, geschaffen werden.
• Die erfindung wird anhand der Zeichnungen 1 bis 9 näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1 eine längengetreue, schematische Ansicht, die die Anwendung einer Antistatikbürste als einen zntistatikbügel darstellt; Fig. 2 eine längengetreue Ansicht einer dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechen#d gespritzten Bürste; Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Spritzform der er.
• findungsgemäßen Bürste; Fig. 4 eine Seitenansicht der Spritzform in Fig.3; Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 3; Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 3; Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 6 gekennzeichneten ''eils ~ Fig. 8 eine andere zu der in Fig. 7 dargestellten Konstruktion; und Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie 9-9 in Fig. 8 Nach Figur 1 weist die erfindungsgemäße Bürste 10 eine im Spritzgußverfahren hergestellte elektrisch leitende Leiste 12 auf, welche eine Vielzahl elektrisch leitender Faserbündel 14 einkapselt, die ihrerseits mit der Oberfläche von Papier oder Film 16, hier sich in Richtung des Pfeils 18 bewegend dargestellt, in Kontakt stehen. Die Halterung für die Leiste 12 (hier nicht dargestellt) bietet einen Erdanschluß zu dem Unterteil der Maschine, beispielsweise eines elektrostatischen Kopierers, an der sie angebracht ist.
• Typischerweise bestehen die Fasern 14, wie vorhergehend erwähnt, aus rostfreiem Stahl oder Kohlenstoff.
• Die Herstellung der bürste 10 wird, wie im folgenden anhand der Zeichnungen 2-7 beschrieben, mittels einer Spritzform 20 für das Spritzgußverfahren mit einem geeigneten, leitenden Harz 22 für die Leiste 12 in einem Ausgußtrichter 24 bewerkstelligt.
• Für diese Zwecke ist das Harz 22 vorzugsweise ein mit Kohlenstaub aufgefülltes Polymer, wie Polypropylen, Nylon oder Polycarbonat. Kohlenstoffaser oder Glasfaser können für eine Strukturverstärkung vorgesehen werden. Gleichermaßen können Kohlenstoffaser, Metallstaub oder Metallflocken teilweise oder ganz den Kohlenstoffstaub ersetzen, um die entsprechende, für das Ableiten der statischen Ladung ausreichende elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Für diese Zwecke sollte der elektrische spezifische Durchgangswiderstand des leitfähigen Plastiks im Bereich von 10 bis 10 000 Ohm-cm liegen.
• Um das Gießen der Leiste 12 um die Faserbündel 14 herum zu ermöglichen, ist ein Vorrat von einzelnen Faserbündeln auf einer Vorratsrolle 26 vorhanden, von der sie intermittierend in paralleler Ausrichtung über die Umlenkrolle 28 durch den Spritzhohlraum 29 zugeführt werden. In dieser Anordnung bleiben die Faserbündel fortlaufend und ungeschnitten und werden aus der Spritzgußform von einer durch den Pfeil 30 angedeuteten Zugkraft nur dann gezogen, wenn die Formung der Leiste 12 abgeschlossen-ist.
• Durch den Ausgußtrichter 24 wird das Harz der vertikal angeordneten Eingußstelle 32 zugeführt, die in der Spritzform mit einem horizontalen Angußkanal oder Verteiler 34 in Verbindung steht, welcher über Hohlraum 29 liegt und im allgemeinen parallel dazu verläuft.
• Dieser Hauptkanal steht seinerseits mit einer Vielzahl von Kanälen 36 in Verbindung, von denen einer vom Hauptkanal zum Hohlraum 29 an der Stelle zwischen jedeaserbündel 14 führt. Ein Paar von gegenüberliegenden Unterla;en aus Weichmetall oder Gummi 40 und 42 sind dafür ausgelegt, die Faserbündel 14 nächst ihrem Sin- bzw. Austritt aus dem Hohlrraum 29 festzuklemmen. Die Unterlagen hindern überschüssiges Harz daran, vom Hohlraum 29 nach außen entlang der Fasern zu fließen. Wie in Figur 8 und 9 dargestellt, können die Unterlagen 40 und 42 in einer anderen Ausfühungsform durch flache, gut schließende Rinnen 44 der Größenordnung 0,1 mm x 2 mm ersetzt und mit den in Lage gehaltenen Fasern jedes Mal, wenn die Form geschlossen wird, ausgerichtet werden.
• Das nach diesem Verfahren so geformte Produkt ist in Figur 2 dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß die Faserbündel 14 in der Leiste 12 eingekapselt sind und die ihrerseits mit dem Harz aus den Kanälen 36, dem Verteiler 34 und der Eingangsstelle 32 verbunden ist.
• Die letetenannten Teile, welche von der strichpunktierten Linie umschlossen sind, brechen für eine Wiederverwendung db, sobald die Gußform geöffnet wird, eo daß die Leiste 12 und die Faserbündel 14 nur noch durch den Zug 30 nach nuten gezogen werden müssen. Danach werden die Faserbündel in gleichem Abstand von der Außenkante 48 der Leiste 12 abgetrennt, um so die fertige Bürste zu formen. Wahlweise können Öffnungen 50 vorne sehen sein, um ein nachträgliches Anbringen der Bürste an der Maschine, in der sie verwendet wird, zu ermöglichen.
• Es ist von großem Vorteil, daß sich das Formen der Bürste lo in oben beschriebener Art und Weise fortdauernd und immer wieder wiederholend, für eine Massenproduktion eignet.
• Gegenüber Konstruktionen nach dem Stand der Technik für ähnliche Zwecke ist die Konstruktion der Bürste 10 neuartig, indem der Metallstreifen und andere Herstellungsprobleme, welche dazu neigten, die Herstellungskosten zu erhöhen, vermeiden werden. Der HerstelAngsprozeß ist ebenso neuartig, indem einzelne Kanäle 36 zwischen jedem Paar von Faserbündeln verwendet werden, welche Verziehen udn Faserbewegung während des Spritæens auf ein absolutes Minimum vermindern, während das Festklernmen der Fasern mittels der Unterlagen 40 und 42 und/oder Verwendung der Rinnen 44 die Wirksamkeit der Fasern ihrem Zweck entsprechend nach den Spritzen sichern.
• Durch die obige Beschreibung wurde eine neuartige Antistatikbürste sowie ein neuartiges Herstellungsverfahren für sie offenbart. Mittels einer im Spritzguß verfahren hergestellten Leiste aus leitendem Harz, die elektrisch leitende Bürstenfasern einkapselt, ist ein enger Kontakt zwischen Faser und Leiste sichergestellt, wodurch gute elektrische Leitfähigkeit erzielt wird, sowie eineKompaktheit, die das Herausziehen der Fasern verhindert. Infolge dieser Konstruktion ist die Handhabung der Fasern wesentlich leicht ter, die Notwendigkeit einer Metallstütze, leitenden Klebstoffen, Heften etc. ausgeräumt, von denen jede nach Stand der technik relativ kostspielige Herstellungsschritte darstellte. Dadurch eignet sich die Konstruktionfür eine automatisierte Produktion mit betrcjchtlichen Kosteneinsparungen gegenüber ähnlichen Vorrichtunfen nachdem Stand der Technik.-Da viele änderungen an der oben beschriebenen Konstruktion vorgendmmen werden können und viele offensichtlich sehr vqrschiedene Ausführungsformen der Erfindung ohne von ihrem Ziel abzuweichen, hergestellt werden können, ist es beabsichtigt, daß alle Bestandteile der Zeichnulngen und der Beschreibung als darstellend und nicht als einschränkend betrachtet werden.
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Claims (13)

1. Antistatikbürste und deren Herstellungsverfahren Patent ansprüche Antistatikbürste mit einer Vielzahl elektrisch leitender Faserbündel, die voneinander versetzt- in paralleler Ausrichtung angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h e n e t , daß eine Leiste (12) aus elektrisch leitendem Polymerplastik die Bündel (14) querverlaufend derart ummantelt, daB die Büschelenden der Bündel (14) freiliegend sind.
2. 2. Antistatikbürste nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Leiste (12) mit den Faserbündeln (14) durch, um die Bündel herumgegossenes Plastikmaterial der Leiste befestigt ist.
3. 3. hntistatikbürste nacn Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der elektrische spezifische burchgangswiderstand des leitfähigen Plastiks der Leiste im Bereich 10 bis 10 000 Ohm-cm.

   liegt.
4. 4. Antistatikbürste nach Anspru#ch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fasern der Faserbündel (14) aus einer Zusammensetzung aus der Gruppe bestehen, welche aus rostfreiem Stahl oder Kohlenstoff besteht.
5. 5. Antistatikbürste nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Plastik der Leiste (12) ein Polymer einer Zusammensetzung aus der Gruppe ist, welche aus'Polypropylen, Nylon oder Polycarbonat besteht.
6. 6. Antistatikbürste nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausstattung der Plastikleiste (12) eine Anzahl von die Struktureigenschaften der Leiste verstärkenden Fasern einschließt.
7. 7. Antistatikbürste nach Anspruch 3, d a d u r c h O e k e n n z e i c h n e t , daß die Polymerzuammensetzung ein die Leitfähigkeit erhaltendes Material einschließt, welches aus einer Zusammensetzung aus der Gruppe besteht, die wenigstens eines der Materialien Kohlenstoffstaub, Kohlenstofffasern, Netallstaub oder Metallflocken enthält.
8. 8. Verfahren zur Herstellung einer Antistatikbürste, g e ke n n z e i c h n e t d u r c h die Schritte a) Ausrichten einer Vielzahl elektrisch leitender Faserbündel (14) durchgängig in paralleler Lage und durchgehend durch einen Hohlraum (29) einer Spritzgußform (20), b) Einspritzen eines elektrisch leitenden Polymerplastiks in flüssigem Zustand in den Hohlraum (29) an den Stellen, welche zwischen den Paaren von Faserbündeln liegen, wodurch eine die Faserbündel an diesen Stellen ummantelnde Leiste (12) gebildet wird, und c) Abnehmen der Plastikleiste (12) und Faserbündel (14) als Einheit von der Spritzgußform, nachdem das gegossene Plastik erstarrt ist.
9. 9. Verfahren. nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß jedes der Faserbündel (14) der Länge nach in der Spritzgußform (20)nächst des Hohlraums (29) befestigt werden, um den L>ngsfluß des Plastiks außerhalb des Hohlraumes (29) während des Spitzgießens zu verhindern.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u-r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daX das eingespritzte Plastik aus einem Polymer aus der Gruppe, welche Polypropylen, Nylon oder Polycarbonat umfal3t, zusanimengesetzt wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h- g e k e n n -z e i c h n e t , da die Spritzgußform (20) ein Verteilersystem (34) zum Verteilen des eizigespritzten Plastiks in den Hohlraum (29) aufweist, wobei das~Verteilersystem einen Ausgußtrichter (24), mindestens einen Ausgußkanal (34), der über dem Hohlraum (29) liegt und durchgehend in einer dazu parallelen Ebene verläuft, und eine Vielzahl einzelner Kanäle (36) aufweist, die vom Ausgußkanal (34j zum Hohlraum (29) an den Stellen zwischen den Paaren von Faserb#ndeln (14), welche im Hohlraum ausgerichtet sind, führen.
12. 12. Verfahren nach Anspruch lo, d a d ur c h g e k e n nz e i c h n e t , daß nach dem Abnehmen der Einheit von der Spritzgußform die Faserbündel entlang einer Längs fläche der Leiste (12) abgeschnitten werden.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Polymerzusanmiensetzung eine die Leitfähigkeit erhöhendes Material enthält, welches aus der Zusammensetzung aus der Gruppe besteht, die wenigstens eines der Stoffe Kohlenstoffstaub,. Kohlenstofffasern, Metallstaub oder Metallflocken umfaßt.