DE3518120A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von borstenwaren - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Borstenwaren, bestehend aus einem Borstenträger aus einem gießfähigen Werkstoff und daran befestigten Natur- oder Kunststoffborsten, indem die Borsten mit ihrem einen Ende in eine Gießform für den Borstenträger eingeführt und die Gießform anschließend abgegossen wird, wobei die Borstenenden anläßlich des Erstarrens der Schmelze in dem Borstenträger verankert werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.

Die herkömmliche Technik bei der Herstellung von Borstenwaren, wie Bürsten, Besen, Matten oder dgl., besteht darin, die Borsten gegebenenfalls vom Endlosstrang zu Bündeln zusammenzufassen, auf Länge zu schneiden und daraufhin jedes Bündel mechanisch, beispielsweise mittels Draht, gegebenenfalls unter Zuhilfsnahme von Kitt- oder Klebemassen, in vorgeformten Löchern des Borstenträgers mechanisch zu befestigen. Das Herstellungsverfahren besteht also im wesentlichen aus drei Stufen, nämlich Herstellung des Borstenbündels, Herstellung des Borstenträgers und Verbinden der beiden miteinander. Um dieses aufwendige Verfahren zu vereinfachen, hat es seit Aufkommen der Kunststoffe nicht an Versuchen gefehlt, das thermoplastische Verhalten solcher Kunststoffe für den Herstellungsvorgang zu nutzen.

So ist es bekannt (DE-PS 8 95 140), für die Borsten und den Borstenträger gleiche Kunststoffe, nämlich Polyamide oder Polyurethane zu verwenden, um bei erhöhter Verarbeitungstemperatur eine Art thermischer Verschmelzung zwischen den beiden Materialien zu erhalten. Damit lassen sich aber nur Borstenwaren mit den werkstoffspezifischen Eigenschaften des jeweils verwendeten Materials herstellen, die wiederum nur bestimmten Anwendungszwecken gerecht werden. Auch handelt es sich bei den speziell vorgeschlagenen Materialien um relativ hochwertige Kunststoffe, die für viele Borstenwaren zu einer nicht vertretbaren Verteuerung führen.

Borstenträger aus Kunststoff werden heute im allgemeinen im Spritzgießverfahren hergestellt, so daß sich dieses auch bei der Ausführung der vorgenannten Verfahren anbietet. Hierbei haben sich jedoch Probleme deshalb ergeben, weil der in die Form eingespritzte flüssige Kunststoff zwischen die Borsten und zwischen diese und den sie führenden Kanälen eindringt und nach dem Erhärten zu einer unerwünscht unregelmäßigen borstenseitigen Abschlußfläche am Borstenträger führt. Da dieses Eindringen nicht gleichmäßig, d. h. nicht mit gleicher Steighöhe geschieht, zeigen die verschiedenen Borstenbündel unter Umständen unterschiedliches Biegeverhalten. Eine anschließende Versäuberung der An-

satzstellen ist nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich. Auch kann der flüssige Kunststoff bei hohem Spritzdruck zwischen den Borsten aus den Formkanälen austreten.

Um die Einbindung der Kunsistol'l-Borsten imBorstenträger aus Kunststoff zu verbessern, ist es weiterhin bekannt (DE-PS 8 45 933), die in den Formraum hineinreichenden Borstenenden aufzuschmelzen und gegebenenfalls zu verformen, so daß jedes Borstenbündel an seinem Ende eine seinen Durchmesser überschreitende Verdickung aufweist, die mit Abstand von der einen Formwandung angeordnet ist. Nach dem Umspritzen bzw. Umschäumen der Borstenenden sind diese kraft- und formschlüssig im Borstenträger verankert, so daß sich eine ausreichende Auszugsfestigkeit ergibt. Das Problem des Austretens des flüssigen Kunststoffs in die Führungskanäle der Borstenstränge ist damit allerdings nicht gelöst. Dies ist dadurch zu beheben versucht worden (DE-OS 29 22 877), daß beispielsweise das Spritzgußmaterial zunächst mit geringem Druck an die eine Formwandung gespritzt und erhärtet und erst danach die größere Menge des Spritzgußmaterials in die Form eingeführt wird. Dieses Verfahren ist dann, wenn man eine einwandfreie Abschlußfläche am Borstenträger erhalten will, außerordentlich aufwendig. Weiterhin wird ein intensives Kühlen der Kanäle vorgeschlagen, was bei eng stehenden Borstenbündeln praktisch unmöglich ist. Auch der Vorschlag, in den Führungskanälen einen Gegendruck gegen den Spritzgußdruck zu erzeugen, ist nicht praktikabel, da dieser Gegendruck wiederum zu einer unregelmäßigen Abschlußfläche am Borstenträger führt. Das gleiche gilt für ein vor dem Spritzgußvorgang erfolgendes Verschließen der Mündungsöffnungen der Führungskanäle, die nach dem Druckabbau in der Form geöffnet werden, um anschließend die Borstenstränge in das noch weichplastische Material einzudrücken. Hier wird in jedem Fall auch die Haftung zwischen Borsten und Borstenträgermaterial beeinträchtigt. Schließlich schaffen auch mechanische Abdichtungen im Bereich der Führungskanäle, z. B. durch konusförmige Verengung der Mündungsöffnung oder dort angeordnete Dichtlippen keine Lösung des Problems, denn die Borsten lassen sich nicht so dicht packen, als daß nicht zwischen ihnen kapillarartige Zwischenräume verblieben. Dies gilt vor allem bei profilierten Borsten und hohlen Borsten. Die bei Borsten jeglicher Art auftretenden Schwankungen im Durchmesser und die meist von der Kreisform abweichende Querschnittsform führen in einem Bündel zu größeren Lücken.

Für viele Einsatzzwecke, insbesondere für Maschinenbürsten, z. B. zum Reinigen und Polieren von Werkstück-Oberflächen, für den Einsatz an Kehrmaschinen, Autowaschanlagen etc., sind die vorgenannten Verfahren nicht oder nur sehr bedingt geeignet. Bei solchen Bürsten bestehen die Borsten — bzw. Borstenträger zumeist aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Stahl, die diese Art der Verankerung der Kunststoffborsten nicht zulassen. Hier ist man deshalb bis heute auf die rein mechanischen Befestigungsverfahren beschränkt, die, wie bereits angedeutet, entsprechend materialaufwendig und kostenintensiv sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe es möglich ist, Natur- oder Kunststoffborsten auch für die vorgenannten Einsatzzwecke in einer kostengünstigen Weise zu verarbeiten. Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Werkstoff für den Borstenträger Metall verwendet wird.

Die Erfindung geht von der überraschenden Feststellung aus, daß sich Natur- und Kunststoffborsten auch durch Abgießen in einer Metallschmelze, z. B. Zink, verankern lassen, obgleich der relativ niedrige Schmelzpunkt von Kunststoffen, der beispielsweise für Polypropylen bei 160°, für Polyamide bei 230° C liegt, an sich erwarten ließe, daß die Borsten an dem verankerten Ende aufgrund der wesentlich höheren Temperatur der Metallschmelze verbrennen, so daß sie an ihrer Wurzel zerstört oder so geschädigt wurden, daß jedenfalls kein einwandfreier Halt erreicht wird. Praktische Versuche haben gezeigt, daß dieser Effekt eigenartiger Weise nicht eintritt, vielmehr die Borsten an ihren Enden unverändert bleiben, insbesondere weder aufschmelzen, noch verbrennen. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Borstenbündel nach dem Erstarren in dem metallischen Borstenträger einwandfrei und ausreißfest ohne Veränderung ihrer Eigenschaften verankert sind. Die gleichen Feststellungen konnten bei Naturborsten gemacht werden, obgleich auch deren Zerstörungstemperatur (Verschmoren oder Verbrennen) weit unterhalb der Schmelztemperaturen von Metallen liegt.
Für diese überraschende Wirkung läßt sich eine Erklärung nur vermuten. Offenbar ist die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen, wie auch von Naturstoffen, aus denen die Borsten bestehen, verantwortlich dafür, daß die Abkühlung der Metallschmelze am Borstenmantel schneller vor sich geht, als die für eine Zerstörung der Borste notwendige Wärmeleitung in das Innere der Borste. Hinzu kommt vermutlich ein weiterer Isolationseffekt, der durch die zwischen den einzelnen Borsten eines Bündels vorhandenen Lufteinschlüsse aufgrund der kapillaren Zwischenräume hervorgerufen wird. Sehr maßgeblich dürfte ferner die schnelle Abkühlgeschwindigkeit bzw. der schnelle Übergang der Metallschmelze von der flüssigen in die feste Phase sein. Dies läßt sich im Sinne der Erfindung noch dadurch optimieren, daß jedenfalls keine überhitzten Metallschmelzen verwendet werden, vielmehr die Gießtemperatur nur knapp über der Schmelztemperatur des Metalls gehalten wird.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß bei einer Vielzahl von Borstenmaterialien das Eingießen der Borsten in Metalle dann jedenfalls möglich ist, wenn deren Schmelzpunkt maximal 450° C oberhalb der Schmelzbzw. Zersetzungstemperatur des Borstenmaterials liegt, wobei für Kunststoffe in erster Linie die Schmelztemperatur, für Naturborsten in erster Linie die Zersetzungsso temperatur maßgeblich ist, da letztere kein eigentliches Schmelzverhalten zeigen.

Vorzugsweise werden Metalle mit einer Schmelztemperatur unterhalb 700 bis 800° C verwendet, womit die wesentlichen Druckgußlegierungen.wie Alluminium-, Magnesium- und Zinklegierungen, angesprochen sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß Kunststoff- oder Naturborsten verwendet werden, die zumindest im Bereich ihrer im Borstenträger zu verankernden Enden im Querschnitt oder über ihre Länge profiliert, z. B. gewellt sind.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß durch diese Profilierung nicht nur, wie dies zu erwarten war , die Verankerung der Borsten in dem metallischen Werkstoff optimiert wird, sondern auch Kunststoffe sehr niedrigen Schmelzpunkt fehlerfrei verarbeitet werden können. Die Ursache hierfür dürfte wiederum die Tatsache sein, daß aufgrund der Profilierung die Luftein-

Schlüsse zwischen den Borsten vergrößert und damit der hierdurch bewirkte Effekt einer weiter erhöhten Wärmeisolation zum Tragen kommt. Dabei können gegebenenfalls auch Kunststoffborsten eingesetzt werden, die zumindest im oberflächennahen Bereich mit Schmelzpunkt erhöhenden, insbesondere anorganischen, z. B. mineralischen Füllstoffen angereichert sind. Diese Füllstoffe können auf den Anwendungszweck des fertigen Produkts abgestellt sein, z. B. zur Erhöhung der Schleifwirkung bei Schleif- und Polierbürsten, zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit etc.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich prinzipiell bei jeder Art der Gestaltung der Borstenenden anwenden, insbesondere ist es möglich, die freistehenden einzelnen Borstenenden unmittelbar einzugießen. Dabei hat sich gegenüber dem bekannten Kunststoff-Spritzgießverfahren der weitere vorteilhafte Effekt gezeigt, daß die Steighöhe der matallischen Schmelze innerhalb eines Borstenbündels relativ gering und im übrigen det, daß die in die öffnung der Gießform eingeführten Borsten mit ihren freien Enden in Höhe der Formfläche oder gegenüber dieser etwas zurück versetzt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel macht sich die Erfindung die zuvor geschilderte Wirkung zunutze, daß das flüssige Metall in den Zwischenräumen zwischen den Borsten hochsteigt und in einer annähernd gleichmäßigen Front bei niedriger Steighöhe erstarrt.
Stattdessen kann die Einrichtung zum Zuführen und Halten der Borstenbündel so ausgebildet sein, daß die in die öffnung der Gießform eingeführten Borsten bis in den Formraum hineinragen. Bei dieser Ausführungsform wird der Abschluß des metallischen Borstenträgers im wesentlichen durch die Formfläche der Gießform bestimmt.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Borstenbündeln mit einem metallischen Fuß, mittels dessen die einzelnen Bündel beispielsweise an einem Grundkörper, wie einer Platte, einer Walze oder

gleichmäßig ist, so daß keine besonderen Maßnahmen 20 dgl. befestigt werden können. Hierzu können beispielsgetroffen werden müssen, um für eine gleichmäßige weise Steck-, Schraub- oder ähnliche Verbindungen Steighöhe zu sorgen. Ferner hat sich gezeigt, daß es vorgesehen werden. Ebenso ist es möglich, mehrere praktisch nicht notwendig ist, daß die Metallschmelze Bündel mit einem metallischen, leisten- oder plattenärtidas Borstenbündel außenseitig mit größerer Wandstär- gen Fuß zu versehen, der dann an dem eigentlichen ke umgibt, um das Bündel zusammenzuhalten, vielmehr 25 Grundkörper durch mechanische Verbindungen befeergibt sich ein starrer und stabiler Bündelfuß selbst stigt, z. B. in Nuten eingeschoben, verschraubt oder gar

dann, wenn die Metallschmelze mit der äußeren Borstenlage etwa abschließt.

Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die Borsten eines Bündels mit Abstand von ihrem Ende eingeschnürt werden, so daß sie sich zum Ende hin aufspreizen und einerseits die Metallschmelze zwischen die aufgespreizten Enden eindringen, über die Einschnürung hinaus jedoch nicht vordringen kann, andererseits am Umfang des Borstenbündels eine Art Hinterschnitt entsteht, die den Halt der Borsten zusätzlich verbessert.

Selbstverständlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, die Borstenenden unter Bildung einer Verdickung aufzuschmelzen und die Verdikkung mit der Metallschmelze zu umg^ßen, wie dies ähnlich an sich bei der reinen Kunststoffpaarung von Borstenträger und Borsten bekannt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Abgießen steigend im offenen Guß oder auch in geschlossenen Formen, z. B. im Druckgießverfahren,mit seinen bekannten Vorteilen für die kostengünstige Massenfertigung erfolgen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich aus durch eine den Borstenträger abformende Gießform und eine Einrichtung zum Zuführen der Borsten zur Gießform und Halten derselben während des Abgießens. Konstruktive Details für eine solche Vorrichtung sind dem Fachmann geläufig, so daß hierauf nur insoweit einzugehen ist, als sie besondere Vorteile mit der Erfindung haben.

Beim offenen Guß werden die Borsten mit ihren Enden lediglich in die offene Gießform eingetaucht und diese anschließend steigend gefüllt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß bei Verwendung geschlossener Gießformen diese an ihrer die Borstenseite des Borstenträgers abbildenden Formseite öffnungen zum Zuführen der Borsten aufweisen. Die Borsten werden durch die öffnungen so weit in die Gießform eingeführt, daß ihre Enden in der erstarrenden Schmelze mit ausreichender Länge verankert werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung zum Zuführen und Halten der Borsten so ausgebilverschweißt werden kann. Damit wird insbesondere der Vorteil erreicht, daß sich Kunststoff- und Naturborsten mit Grundkörpern in einer Weise verbinden lassen, wie sie in der Metallverarbeitung bekannt ist. Es lassen sich so mit Verbindungen hoher Festigkeit, großer Verschleißfestigkeit etc. herstellen, was insbesondere für maschinelle Bürsten von besonderer Bedeutung ist. Die der Befestigung dienenden Profile, wie Gewinde, Mehrkantzapfen etc, können unmittelbar beim Abgießen durch entsprechende Konturen an der Gießform erzeugt werden.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen beschrieben.In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungsformen eines einzelnen Borstenbündels mit einem Metallfuß mit Gewindeansatz;

Fig. 4 eine Ausführungsform mit einem Metallfuß mit Spreizdorn;

Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsformen mit einer von den Fig. 1 bis 3 abweichenden Ausbildung des Gewindeansatzes;

Fig. 7 ein Anwendungsbeispiel bei einer Walzenbürste;

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Borstenbesatzes für eine großflächige Bürste;

Fig. 9 einen schematischen Schnitt durch eine Druckgießform beim Abgießen;

Fig. 10 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt nach dem Entfernen und

Fig. 11 verschiedene Varianten für das Eingießen der Borsten.

In Fig. 1 ist ein Borstenbündel 1 aus einer Vielzahl von einzelnen Kunststoffborsten 3 erkennbar, die bündelweise oder von einem Endlosstrang verarbeitet werden. Das Borstenbündel 1 kann einen beliebigen Umriß aufweisen; beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Umriß 4 achteckig ausgebildet.

Die aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Borsten sind an ihrem einen Ende in einen als Borstenträger dienenden Bolzen 5 aus Metall eingegossen. Bei dem Abgießen der Metallschmelze werden an dem BoI-

zen 5 Befestigungshilfen angegossen, mtitels der das Borstenbündel 4 an einem nicht gezeigten Trägerkörper befestigt werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Bolzen 5 als Gewindezapfen 6 geformt, der in ein entsprechendes Gewindeloch einschraubbar ist. Zu diesem Zweck ist an dem Ansatz 5 weiterhin ein Mehrkant 7, z. B. ein Sechskant, angeformt, an dem mittels eines Werkzeugs angegriffen werden kann. Zugleich dient der Mehrkant 7 als Abstützung und Sicherung des Bolzens 5 bzw. des Borstenbündels t am Trägerkörper.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Bolzen 5 am Ende des Borstenbündels 1 wieder als Gewindezapfen 6 ausgeformt, wobei allerdings das Außengewinde unmittelbar an der Außenseite des in das Borstenbündel beim Abgießen eingedrungenen Metalls ausgebildet ist. Der Gewindezapfen 6, bei dem auf einem Teil seiner Länge das Gewinde fehlen kann, weist an seinem Ende eine Stützscheibe 8 auf. Auf diese Weise kann das Borstenbündel 1 mit dem angeformten Bolzen 5 von der Rückseite eines Trägerkörpers 10 her durch ein dort angeordnetes Durchgangsloch 9 eingeführt und mittels einer von vorne über das Borstenbündel 1 gefädelten Mutter 11 an dem Trägerkörper befestigt werden. Die Mutter 11 weist zur Erleichterung des Einfädeins an ihrer einen Stirnseite eine konische Erweiterung 12 auf. Eine Variante hierzu zeigt Fig. 3, bei der der Metallbolzen 5 im Anschluß an das Borstenbündel 1 zunächst eine Stützscheibe 13 und daran anschließend einen Gewindezapfen 6 aufweist. Der Gewindezapfen 6 wird von vorne durch ein Durchgangsloch 9 des Trägerkörpers 10 hindurchgesteckt und mittels einer auf das Ende des Gewindezapfens 6 aufgeschraubten Mutter 14 am Trägerkörper 10 befestigt.

Beide Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 sind bei beliebiger Ausführung des Trägerkörpers 10 verwendbar, insbesondere aber ermöglichen sie die Verwendung von bandförmigen Trägerkörpern für beispielsweise endlose Bürstenbänder, die sich bis jetzt gar nicht oder nur mit sehr großem Aufwand herstellen ließen. Hier wird auch der besondere Vorteil der lösbaren Befestigung erkennbar, indem bei einem solchen Bürstenband einzelne zerschlissene Bündel ohne Schwierigkeiten ausgewechselt werden können. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Metallbolzen 5 in Form eines Spreizdorns 16 geformt ist, indem in den zapfenförmigen Ansatz ein Schlitz 17 eingeformt ist, so daß die stehenbleibenden Stege 18 nach innen einfedern können. Der Spreizdorn 16 weist ferner an seinem freien Ende angeformte Nasen 19 auf. Schließlich ist eine Stützscheibe 20 vorgesehen. Der Spreizdorn 16 wird von der Besatzseite des Trägerkörpers 10 in ein dort angeordnetes Durchgangsloch 9 eingesteckt, wobei die Stege 18 nach innen federn. In der montierten Lage federn die Stege 18 auf der Rückseite des Trägerkörpers 10 wieder auf, so daß das Borstenbündel 1 mittels des Spreizdorns 16 im Trägerkörper verankert ist. Das Borstenbündel kann rechteckigen Querschnitt aufweisen, so daß eine flächendeckende Besteckung eines Borstenträgers möglich ist.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6 weist der angegossene Borstenträger 5 aus Metall wiederum einen Gewindezapfen 6 auf, der in diesem Fall jedoch kegelig ausgebildet ist, so daß ein selbstschneidendes Gewinde entsteht. Ferner ist an dem Ansatz 5 ein Mehrkantprofil 7 zum Einschrauben des Borstenbündels angeformt. Die Variante gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 5 dadurch, daß in dem regeliegen Metallansatz 5 zugleich noch ein Kanal 15 ausgeformt ist, durch den ein Auftragsmedium zu dem Borstenbündel 1 geführt werden kann.

Bei dem Anwendungsbeispiel gemäß Fig. 7 handelt es sich um eine Bürstenwalze 21, wie sie beispielsweise für Waschanlagen, Kehrmaschinen oder dgl. verwendet werden und die in einem Lager von einer Welle 22 oder dgl. aufgenommen wird. Sie ist auf ihrem gesamten Umfang oder auf einem Teil derselben mit Borstenbündeln 1 besetzt. Hierbei kann es sich um Borstenbündel 1 mit metallischem Gewindezapfen 6 oder ähnlichen Befestigungsmitteln handeln. Auch hier können einzelne Borsten oder Borstenreihen problemlos ausgewechselt werden. Im übrigen können die Borstenbündel hinsichtlich Material und Geometrie an die jeweils geforderte Funktion angepaßt, beispielsweise in dem am stärksten beanspruchten Bereich Borstenbündel aus verschleißfesterem Material und/oder in engerem Besatz angeordnet werden.

Fig. 8 zeigt schematisch einen möglichen Borstenbesatz, der sich in der bisherigen Fertigungstechnik nicht herstellen läßt. Auf einem Trägerkörper 27 sind gleichzeitig streifenförmig ausgebildete Borstenbündel bzw. Borstenpakete 23, kleine Borstenbündel 24 bzw. Borstenbündel 25 mit mittlerem Durchmesser und Borstenbündel 26 mit großem Durchmesser befestigt. Entsprechend unterschiedlich können die am Trägerkörper 27 vorgesehenen Aufnahmen ausgebildet sein. Die einzelnen Borstenbündel können aus unterschiedlichen Borsten zusammengesetzt sein, um beispielsweise verschiedene Arbeitsgänge, wie Aufrauhen, Schleifen, Polieren etc. mittels einer einzigen Bürste zu ermöglichen.

In Fig. 9 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, z. B. des Druckgußverfahrens, an Hand einer Druckgußform 31 gezeigt, die aus zwei Teilen 32,33 besteht, von denen das Formteil 33 ortsfest, das Formteil 32 demgegenüber zum öffnen und Schließen der Gießform verschiebbar ist. Die beiden Formteile 32,33 schließen einen Formraum 34 ein, dessen Kontur der Außenkontur eines Borstenträgers, im vorliegenden Fall eines leisten- oder plattenförmigen Borstenträgers, entspricht. An dem aufspannseitigen Formteil 33 sind mehrere — beim dargestellten Ausführungsbeispiel parallele — Führungskanäle 35 angeordnet, in denen jeweils ein Borstenstrang 36 geführt ist, der mit seinem Ende in den Formraum 34 hineinragt. Die Borstenstränge 36 können als geschnittene Borstenbündel oder aber als Endlosmaterial von einer Spule zugeführt werden.

Vor dem Ausfüllen des Formraums 34 mit der Metallschmelze für den Borstenträger werden die Borstenstränge 36 mit ihren Enden in die Gießform 1 durch die Kanäle 35 eingeschoben. Dies kann bei geschlossener oder geöffneter Form 31 geschehen. Nach dem Schließen der Gießform 31 wird die Metallschmelze über ein oder mehr Angußkanäle zugeführt und umfließt dabei die Enden 37 der Borstenbündel 36.

Nach dem Erstarren der Metallschmelze wird die Form durch Abrücken des Formteils 32 geöffnet (siehe Fig. 10), wobei die Borstenstränge 36 durch die Führungskanäle 35 des ortsfesten Formteils 33 hindurchgezogen werden. Hinter dem Formteil 33 können dann die Borsten im Falle eines Endlosmaterials mittels einer Schneideinrichtung 39 auf Länge geschnitten werden. Daraufhin werden die Borstenstränge 36 in die Führungskanäle 35 nachgeschoben, bis sich ihre Enden wieder im Formhohlraum 34 befinden. Zum Halten und Zuführen dient eine aus der herkömmlichen Borstenverarbeitung bekannte, in der Zeichnung nur schematisch

angedeutete Einrichtung 40.

In Fig. 11 sind einige Varianten des Verfahrens in vergrößertem Maßstab schematisch wiedergegeben. Der Borstenstrang 36 wird, wie bei Fig. 9 und 10 in den Führungskanal 35 des Formteils 33 soweit eingeführt, bis die vorderen Borstenenden 37 die Mündungsöffnung 38 des Führungskanals 35 passieren und in den Formhohlraum 4 hineinragen. Die eingegossene Metallschmelze umfließt die Borstenenden und dringt zwischen diese ein, und zwar etwa bis zur Mündungsöffnung 38.

In der zweiten Variante wird das Ende des Borstenstrangs 36 zu einer Verdickung 41 aufgeschmolzen, wobei bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Heizung 42 vorgesehen ist, die berührungslos oder durch Kontaktwärme die notwendige Erweichungstemperatur herstellt. Die so gebildete Verdickung 4t wird dann beim Abgießen von der Metallschmelze umflossen, so daß das Borstenbündel nach dem Erstarren der Schmelze formschlüssig verankert ist.

Bei der in Fig. 11 unten wiedergegebenen Variante weist der Führungskanal 35 im Bereich der Mündungsöffnung eine Verengung 43 auf, die den Borstenstrang unmittelbar vor seinem Eintritt in den Formraum 34 einschnürt mit der Folge, daß sich die Borstenenden 37 aufspreizen. Damit kann die Metallschmelze einerseits besser zwischen die Borstenenden 37 eindringen, andererseits entsteht im Bereich der Einschnürung ein die Verankerung der Borsten wiederum verbessernder Hinterschnitt im Borstenträger.

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Claims (14)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Borstenwaren, bestehend aus einem Borstenträger aus einem gießfähigen Werkstoff und daran befestigten Natür- oder Kunststoffborsten, indem die Borsten mit ihrem einen Ende in eine Gießform für den Borstenträger eingeführt und die Gießform anschließend abgegossen wird, wobei die Borstenenden anläßlich des Erstarrens der Schmelze in dem Bor- ίο stenträger veranekrt werden, dadurch gekenn zeichnet, daß als Werkstoff für den Borstenträger Metall verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall verwendet wird, dessen Schmelzpunkt maximal 450° C oberhalb der Schmelz- bzw. Zersetzungstemperatur des Borstenmaterials liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall mit einem Schmelzpunkt unterhalb 700 bis 800° C verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ddurch gekennzeichnet, daß Kunststoff- oder Naturborsten verwendet werden, die zumindest im Bereich ihrer im Borstenträger zu verankernden Enden im Querschnitt oder über ihre Länge profiliert, z. B. gewellt sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffborsten verwendet werden, die zumindest im oberflächennahen Bereich mit Schmelzpunkt erhöhenden, insbesondere anorganischen Füllstoffen, angereichert sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten eines Bündels mit Abstand von ihrem Ende eingeschnürt werden und anschließend das Ende bis wenigstens zur Einschnürung eingegossen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß di- 3orstenenden unter Bildung einer Verdickung aufgeschmolzen werden und die Verdickung mit der Metallschmelze umgössen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform im Druckgußverfahren abgegossen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform offen im steigenden Guß abgegossen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Borstenträger anläßlich des Abgießens mit einem seiner Befestigung dienenden Profil versehen wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine den Borstenträger abformende Gießform und eine Einrichtung zum Zuführen der Borsten zur Gießform und Halten derselben während des Abgießens.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer geschlossenen Gießform diese an ihrer die Borstenseite des Borstenträgers abbildenden Formseite eine Öffnung zum Zuführen der Borsten aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen und Halten der Borsten so ausgebildet ist, daß die in die Öffnung der Gießform eingeführten Borsten mit ihren freien Enden in Höhe der Formfläche enden oder gegenüber dieser etwas zurückversetzt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen und Halten der Borsten so ausgebildet ist, daß die in die Öffnung der Gießform eingeführten Borsten bis in den Formraum hineinragen.

15, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform innenseitig eine Kontur aufweist, die an dem Borstenträger ein seiner Befestigung dienendes Profil abformt.