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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Büschelbildung für Bürsten.
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Zahnbürsten weisen
allgemein einen Körper mit
einem Handstückabschnitt,
einem Kopfstück
und Borsten auf, die sich von dem Kopfstück erstrecken. Die Borsten
können
in Form einer Mehrzahl von Büscheln
angeordnet sein.
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Zahnbürsten werden
durch das Spritzen von flüssigem
Kunststoff in einen Formhohlraum hergestellt, der einen Zahnbürstenkörper definiert.
Danach werden Borstenbüschel
an dem Kopfstück
des Zahnbürstenkörpers in
einem allgemein als Büschelbildung
bekannten Prozess angebracht. Die Büschelbildung für Zahnbürsten kann
durch Klammern, Büschelbildung
unter Wärmezufuhr,
Schweißen
oder Formen der Borstenbüschel
in dem Zahnbürstenkörper vorgenommen
werden.
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D1,
EP-A-0 676 628, und D2, DE-U-297 12 554, offenbaren jeweils eine
zweiteilige Metallform für
Zahnbürsten.
Ein Teilstück
der Form weist darin Büscheleinführungsöffnungen
auf. Borstenbüschel werden
durch ein Kolbenelement in die Öffnungen bzw.
Löcher
eingeführt,
wobei das Kolbenelement von einem Vorschubblock getragen wird, so
dass ein Ende des Büschels
in den Formhohlraum vorsteht. Die vorstehenden Borstenenden sind
Hitze ausgesetzt, so dass geschmolzenes Borstenmaterial an dem Ende
jedes Büschels
gebildet wird. Die Form wird verschlossen und plastifiziertes Formmaterial wird
in den Hohlraum um die Noppen des geschmolzenen Borstenmaterials
eingespritzt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Form, in welche
Borstenbüschel eingeführt und
an einer vorbestimmten Position gehalten werden können, während sie
einem Spritzgussvorgang zur Gestaltung einer Bürste ausgesetzt werden. Die
zusammengesetzte Form weist einen Formhohlraum auf, der einen Abschnitt
eines Mundbürstenkopfes
definiert.
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Vorgesehen
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine zusammengesetzte Bürstenform, die folgendes umfasst:
- a) eine metallische Komponente, die eine Anordnung
von Löchern
umfasst, die sich von einer ersten Oberfläche der genannten metallischen
Komponente zu einer zweiten Oberfläche der genannten metallischen
Komponente erstreckt, wobei die genannten Löcher zur Aufnahme von Büscheln konfiguriert
sind, welche mindestens eine Borste umfassen; und
- b) eine weitere Komponente, die eine Anordnung von Fingern umfasst,
die der genannten Anordnung von Löchern entsprechen, wobei sich
die genannten Finger in die genannten Löcher erstrecken, so dass Endwände gebildet
werden; dadurch gekennzeichnet, dass die genannte weitere Komponente
aus Kunststoff besteht und eine Basis umfasst, und wobei sich die
genannten Finger von der genannten Basis nach oben in die genannten
Löcher
erstrecken.
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Unter
Verwendung einer zusammengesetzten Form können sich Borsten in einer
Vielzahl von Winkeln zu der Oberfläche des Bürstenkopfes erstrecken. Die
Borsten können
sich ferner auf eine Vielzahl von Höhen von dem Bürstenkopf
erstrecken. Die Möglichkeit,
die Topografie der zweiten Komponente zu verändern, während die gleiche zweidimensionale Anordnung
an der Basis der zweiten Komponente aufrechterhalten wird, ermöglicht die
Verwendung einer Mehrzahl zweiter Komponenten mit einer einzelnen
metallischen Komponente.
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Besondere
Vorteile sind dann gegeben, wenn die zweite Komponente aus Kunststoff
besteht. Zum Beispiel kann die Kunststoffkomponente der zusammengesetzten
Form im Vergleich zu den Kosten für die Fertigung und Modifikation
der Topografie in metallischen Formen kostengünstig hergestellt und modifiziert
werden, wodurch eine Flexibilität
in Bezug auf die Konstruktion vorgesehen wird. Da die Kunststoffkomponente
aus einer Form hergestellt werden kann, ist ferner eine Herstellung
der Abmessungen der Kunststoffkomponente mit ausgezeichneter Präzision und
Genauigkeit möglich.
Die Komponente aus Kunststoff kann ferner ersetzt werden, wenn sie abgenutzt
oder nicht mehr funktionstüchtig
ist, und die metallische Komponente, die eine längere Einsatzdauer aufweisen
kann, kann wieder verwendet werden.
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Die
Eigenschaften der Kunststoffkomponente ermöglichen es, dass die Kunststoffkomponente ein
ausreichend enges Verhältnis
zu der metallischen Komponente aufrechterhalten kann, wenn die beiden Komponenten
zusammengeführt
erden, während gleichzeitig
eine einfache Trennung der beiden Komponenten möglich ist, wenn diese demontiert
werden sollen. Die Fähigkeit
zur Demontage der zusammengesetzten Form ermöglicht eine einfache Reinigung der
Form und der darin vorgesehenen Löcher.
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In
einem Ausführungsbeispiel
weist die metallische Komponente ferner einen Hohlraum auf, der an
der ersten Oberfläche
der metallischen Komponente angeordnet ist, so dass sich die Löcher von dem
Hohlraum erstrecken, und der Hohlraum definiert einen Abschnitt
einer Mundbürste,
von dem sich Borstenbüschel
erstrecken. In bestimmten Ausführungsbeispielen
weist die Form ferner eine Mehrzahl von Hohlräumen an der ersten Oberfläche der
metallischen Komponente auf, so dass sich die Anordnung der Löcher von
den Hohlräumen
zu der zweiten Oberfläche
erstreckt.
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In
anderen Ausführungsbeispielen
weist die Anordnung der Löcher
eine erste Mehrzahl von Löchern
und eine zweite Mehrzahl von Löchern
auf. Die zweite Kunststoffkomponente kann ferner eine erste Komponente
aufweisen, die eine Mehrzahl von Fingern aufweist, die so bemessen
sind, dass sie in die erste Mehrzahl von Öffnungen eingeführt werden können, und
mit einer zweiten Komponente, die eine Mehrzahl von Fingern aufweist,
die so bemessen sind, dass sie in die zweite Mehrzahl von Löchern eingeführt werden
können.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
erstreckt sich die erste Mehrzahl von Löchern in einem ersten Winkel
zu der ersten Oberfläche,
und die zweite Mehrzahl von Löchern
erstreckt sich in einem zweiten Winkel zu der ersten Oberfläche, wobei
sich der zweite Winkel von dem ersten Winkel unterscheidet.
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Bei
bestimmten Ausführungsbeispielen
weist die erste Mehrzahl von Löchern
einen ersten Querschnitt auf, wobei die zweite Mehrzahl von Löchern einen
zweiten Querschnitt aufweist, wobei sich der erste Querschnitt von
dem zweiten Querschnitt unterscheidet.
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In
bevorzugten Ausführungsbeispielen
ist die zusammengesetzte Form so bemessen, dass sie in eine Vorrichtung
zur Herstellung von Mundbürsten eingeführt wird.
Die Form kann ferner eine Mehrzahl metallischer Komponenten, eine
Mehrzahl der zweiten Komponenten oder eine Kombination dieser aufweisen.
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Vorgesehen
ist gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Gestaltung
einer Bürste,
wobei das Verfahren die Herstellung einer Berührung eines ersten Endes eines
Borstenbüschels,
das sich von einem Loch in der vorstehend beschriebenen zusammengesetzten Form
erstreckt, mit der Formzusammensetzung zur Gestaltung einer Bürste.
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Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung sowie aus den Ansprüchen deutlich. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Zahnbürstenkörpers;
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2 eine
perspektivische Seitenansicht einer zusammengesetzten Form gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei die gestrichelten Linien die Erstreckung
der Löcher durch
die metallische Komponente der Form anzeigen;
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3A eine
perspektivische Seitenansicht der metallischen Komponente der zusammengesetzten
Form aus 2;
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3B eine
Unteransicht der metallischen Komponente aus 3A;
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4 eine
perspektivische Draufsicht der metallischen Komponente aus 3A,
gefüllt
mit Büscheln;
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5A eine
perspektivische Seitenansicht der zweiten Komponente der zusammengesetzten Form
aus 2;
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5B eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' der zweiten Komponente aus 5a;
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6 eine
Perspektivansicht der zweiten Komponente aus 5 um 90° gedreht
und mit einer Abdeckung;
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7 eine
vergrößerte perspektivische Draufsicht
eines Teils der zweiten Komponente aus den Abbildungen der 5 und 6;
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8 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' aus 2;
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9 eine
Querschnittsansicht eines Teilstücks
einer Formvorrichtung für
Zahnbürsten,
welche die zusammengesetzte Form aus 2 aufweist;
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10 eine
Draufsicht einer zusammengesetzten Form gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung: und
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11 eine
Unteransicht der zusammengesetzten Form aus 10.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 1 weist die
Zahnbürste 2 einen
Zahnbürstenkörper 3 auf,
der ein Handstück 4 und
ein Kopfstück 6 aufweist.
Von dem Kopfstück 6 erstrecken
sich Büschel 8,
die mindestens eine Borste 9 aufweisen. Die Borsten 9 der Zahnbürste können eine
Vielzahl von Abmessungen, Formen, Farben und Zusammensetzungen aufweisen.
Der Zahnbürstenkörper 3 kann
ferner ein Basiselement 5 aufweisen, wie zum Beispiel ein
Teilstück aus
einem im Verhältnis
härteren,
steiferen Kunststoff wie etwa Polypropylen, und ein Greifelement 7, wie
zum Beispiel ein Teilstück
aus einem verhältnismäßig gummiartigen
Material wie etwa ein Styrolbutadienstyrol-Copolymer. Mehrkomponenten-Zahnbürstenkörper werden
unter anderem in dem U.S. Patent US-A-5.791.958 und in den U.S.
Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen 09/923.262, eingereicht am
16. April 1999, und 09/923.019, eingereicht am 16. April 1999, beschrieben.
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Gemäß den Abbildungen
aus den 2 bis 11 weist
eine zusammengesetzte Form 10 eine metallische Komponente 12 mit
Löchern 20 zur
Aufnahme von Büscheln 8 und
eine zweite Komponente 14 auf, die mit der metallischen
Komponente 12 zusammengeführt wird, um die Bewegung der
Büschel 8 durch
die Löcher 20 anzuhalten,
so dass ein eingeführtes
Büschel 8 nicht
aus der zusammengesetzten Form 10 austritt. Die einzelnen
Finger 32 der zweiten Komponente 15 bilden ferner
die Büscheltopografie der
dadurch erzeugten Bürste 2,
wie dies nachstehend im Text näher
beschrieben ist.
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Die
metallische Komponente 12 weist eine erste Oberfläche 16 und
eine zweite Oberfläche 18 auf.
Die erste Oberfläche 16 weist
einen Formhohlraum 22 auf, der so bemessen ist, dass ein
Abschnitt eines Zahnbürstenkörpers 3 definiert
wird, wie z.B. ein Abschnitt des Kopfes 6 einer Zahnbürste 2.
Der Formhohlraum 22 ist so gestaltet, dass er mit einem zweiten
Formhohlraum 26 zusammengeführt werden kann, der durch
eine Formhälfte 64 definiert
ist, um den unter Verwendung der zusammengesetzten Form 10 herzustellenden
Zahnbürstenkörper 3 vollständiger zu
definieren, wie dies in Bezug auf die Abbildung aus 9 näher beschrieben
ist.
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Durch
die Seitenwände 24 der
metallischen Komponente 12 definierte Löcher 20 erstrecken
sich von der ersten Oberfläche 16 der
metallischen Komponente 12 zu der zweiten Oberfläche 18 der
metallischen Komponente 12. Die Löcher 20 sind in einer Anordnung
angeordnet und so bemessen, dass sie der Anordnung und den Abmessungen
der Büschel 8 der
Mundbürste 2 entsprechen,
die unter Verwendung der zusammengesetzten Form 10 hergestellt wird.
Jedes Loch 20 ist so bemessen, es ein Büschel 8 aufnimmt;
und wobei es nachstehend als "Büschelloch" bezeichnet wird.
Die Büschellöcher 20 können sich
mit einer Vielzahl von Winkeln zu der ersten Oberfläche 16 der
metallischen Komponente in die metallische Komponente 12 erstrecken.
Zum Beispiel können
sich die Büschellöcher 20A am äußeren Rand
der Anordnung der Löcher
im Wesentlichen vertikal (d.h. 90°)
in die metallische Komponente 12 erstrecken, und die Büschellöcher 20B in
dem inneren Bereich der Anordnung können sich in einem Winkel von
weniger als 90° (z.B.
45°) von
der Oberfläche 16 der
metallischen Komponente 20 erstrecken.
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Die
metallische Komponente 12 kann eine Vielzahl unterschiedlich
bemessener Löcher 20 mit einer
Vielzahl andersförmiger
Querschnitte aufweisen, welche Formen definieren, wie z.B. Kreis,
eine Ellipse, ein Oval, einen Stern, ein Dreieck, ein Quadrat, ein
Rechteck, eine Raute, eine Pentagon, ein Hexagon und einen Halbmond
sowie halbierte Formen. In Bezug auf die Abbildung aus 2 sind
die äußeren Büschellöcher 20A allgemein
zylindrisch und weisen somit einen runden Querschnitt auf, und die
inneren Büschellöcher 20B weisen
einen allgemein elliptischen Querschnitt auf.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 2 und die
Abbildungen der 5 bis 8 weist
die zweite Komponente 14 ferner eine Basis 30 und
Finger 32 auf, die sich von einer ersten Oberfläche 34 der
Basis 30 erstrecken und an einem ersten Ende 36 enden. Die
Finger 32 sind so bemessen und an der Basis 30 positioniert,
so dass sie der Anordnung der Büschellöcher 20 der
metallischen Komponente 12 entsprechen, so dass die Finger 32 der
zweiten Komponente 14 von der zweiten Oberfläche 18 der
metallischen Komponente 12 in die Büschellöcher 20 eingeführt werden
können,
wobei das erste Ende 36 des Fingers 32 eine Endwand 38 in
den Büschellöchern 20 bildet.
Die Finger 32 verhindern es ferner, dass ein von der ersten
Oberfläche 16 in
das Büschelloch 20 eingeführtes Büschel 8 aus
dem Büschelloch 20 an der
zweiten Oberfläche 18 der
metallischen Komponente 12 austritt.
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Die
Finger 32 erstrecken sich in unterschiedlichem Ausmaß von der
Basis 30 weg und in die Büschellöcher 20. Die Strecke,
in der sich ein Finger 32 in ein Büschelloch 20 erstreckt,
definiert die Strecke, um die sich ein entsprechendes Büschel 8 von
einer daraus geformten Bürste
erstreckt. Das Ausmaß,
in dem sich einzelne Finger 32 in Büschellöcher 20 erstrecken,
kann variiert werden, um die gewünschte Oberflächenkontur
(d.h. Topografie) der Bürstenoberfläche einer
auf diese Weise gebildeten Bürste vorzusehen.
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Die
Finger 32 können
auch eine Spitze 56 aufweisen. Die Spitze 56 kann
die Sicherung eines Büschels 8 in
dem Büschelloch 20 erleichtern.
Wenn ein Büschel 8 in
ein Büschelloch 20 eingeführt wird, unterstützt die
Spitze 56 das Erzeugen eines Presssitzes zwischen der bzw.
den Borsten 9 des Büschels 8 und
den das Büschelloch 20 definierenden
Seitenwänden.
Der Presssitz unterstützt
das Halten des Büschels 8 in
dem Büschelloch 20.
Die Spitze 56 unterstützt
ferner die Aufrechterhaltung der Position des Büschels 9 in der geformten
Bürste 2 während einem Bürstenfertigungsprozess,
einschließlich
der Form- und Transportoperationen.
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Die
zweite Komponente 14 kann ferner eine Mehrzahl von Teilstücken 42 und 44 aufweisen,
die eine Mehrzahl unterschiedlich bemessener Finger 32 aufweisen
können.
In Bezug auf die Abbildungen der 5 bis 7 weist
das Teilstück 42 eine
Reihe von Fingern 32a auf, die sich in einem ersten Winkel ∠ a
zu der Oberfläche
der Basis 30a des Teilstücks 42 erstrecken.
In ähnlicher
Weise weist das Teilstück 44 eine
Mehrzahl von Fingern 32 auf, die sich in einem zweiten
Winkel ∠ b (er sich von dem ersten Winkel unterscheidet)
zu der Oberfläche
der Basis 30b des Teilstücks 44 erstrecken.
Vorzugsweise können
die Teilstücke
miteinander eingreifen.
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Die
zweite Komponente 14 kann an der metallischen Komponente 12 befestigt
werden. Die zweite Komponente 14 kann auch eine Abdeckung 46 aufweisen,
um die Teilstücke 42 und 44 der
zweiten Komponente 14 in festem Verhältnis zueinander zu halten
sowie zur Verwendung zur Befestigung der zweiten Komponente 14 an
der Verwendungsposition an der metallischen Komponente 12.
Die Abdeckung 46 kann über
die Basis 30 der zweiten Komponente 14 passen
und an der Oberfläche 18 an
der metallischen Komponente 12 angebracht werden. Verwendet
kann jeder geeignete Mechanismus zur Befestigung der zweiten Komponente 14 (z.B.
der Basis 3) oder der Abdeckung 46 an der Verwendungsposition
an der metallischen Komponente 12, wie zum Beispiel durch
Schrauben, Klemmen, Einschnappen und Kleben oder Kombinationen dieser der
Abdeckung 46 an der Verwendungsposition. Vorzugsweise kann
die Abdeckung 46 leicht von der metallischen Komponente 12 entfernt
und an dieser befestigt werden.
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Geeignete
zweite Komponenten können
aus einer Vielzahl von Werkstoffen hergestellt werden, wie zum Beispiel
Metall und Kunststoff. Vorzugsweise handelt es sich bei der zweiten
Komponente um einen Kunststoff, der ein Polymer aufweist, wie zum Beispiel
ausgehärtete
Polymere, thermoplastische Polymere, thermoplastische elastomere
Polymere, Kautschukpolymere und Kombinationen dieser. Zu den bevorzugten
Polymeren zählen
unter anderem Polyurethan und Polyolefine, wie zum Beispiel Polyethylen
und Polypropylen.
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In
Bezug auf die Abbildungen der 10 und 11 weist
ein Ausführungsbeispiel
der zusammengesetzten Form 50 eine metallische Komponente 70 in
Form einer Metallstange 54 auf, die eine Mehrzahl von Hohlräumen bzw.
Vertiefungen 22a-f aufweist, die jeweils einen abschnitt
des Borstenaufnahmeabschnitts (d.h. des Kopfstücks 6) einer Zahnbürste 2 definieren.
Die Hohlräume 22a-f sind
in einer Reihe an der metallischen Komponente 70 angeordnet.
Die zusammengesetzte Form 50 weist ferner eine Mehrzahl
zweiter Komponenten 72 auf, die der Anzahl der Büschellochanordnungen
an der metallischen Komponente 70 entsprechen. Die zweiten Komponenten 72 der
zusammengesetzten Form 50 werden durch die Abdeckung 46 an
der Verwendungsposition gehalten, die durch Schrauben 74 an der
Verwendungsposition an der Metallstange 54 gesichert wird.
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Die
zusammengesetzte Form ist so gestaltet, dass sie zu und von verschiedenen
Operationen bzw. Abläufen
des Bürstenfertigungsprozesses übertragen
werden kann, wie zum Beispiel den Abläufen zur Büschelbildung und zur Bürstenformung.
Darüber
hinaus kann die zusammengesetzte Form in eine Vorrichtung zum Formen
der Bürsten
eingeführt
werden, wie zum Beispiel in eine Spritzgussvorrichtung zum Formen
einer Mehrzahl von Zahnbürsten,
so dass sie ein Teilstück
der Form bildet.
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In
Bezug auf die Abbildungen der 2, 4, 8 und 9 wird
während
dem Vorgang der Büschelbildung
ein Ende 58 eines Büschels 8 bis auf
eine Tiefe in ein Büschelloch 20 eingeführt, die durch
die Endwand 38 definiert wird, die durch das Ende 36 des
Fingers 32 gebildet wird, so dass sich das entgegengesetzte
Ende 60 des eingeführten
Büschels 8 von
der zusammengesetzten Form 10 so erstreckt, dass eine mit
einem Büschel
gefüllte
zusammengesetzte Form gebildet wird. Die Büschel können gemäß einer Vielzahl von Techniken
in die zusammengesetzte Form eingeführt werden, wie zum Beispiel
durch einen manuellen oder einen automatisierten Vorgang, wie etwa
durch Ausüben
eines pneumatischen Drucks zum Antrieben eines Büschels entlang einer Rohrleitung
und in ein Zielbüschelloch,
wobei ausgesuchte Borsten oder Büschel unter
Verwendung eines Roboterarms und Kombinationen dieser Optionen in
den Büschellöchern platziert
werden.
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Danach
wird die mit einem Büschel 8 gefüllte zusammengesetzte
Form 10 in eine Vorrichtung 62 zum Formen von
Bürstenkörpern 3 eingeführt, wie dies
in der Abbildung aus 9 dargestellt ist. Die Bürstenformvorrichtung 62 weist
eine erste Formhälfte 64 auf,
die einen Hohlraum 26 definiert, und eine zweite Formhälfte 66,
die einen Hohlraum 28 definiert, wobei diese in Kombination
mit dem Hohlraum 22 der zusammengesetzten Form einen Zahnbürstenkörper 3 definieren.
Während
dem Formprozess wird eine Formzusammensetzung, wie zum Beispiel Polypropylen,
in die Hohlräume 28, 26 und 22 gespritzt,
so dass die Büschelenden 60,
die sich von der zusammengesetzten Form 10 erstrecken,
in die Formzusammensetzung eingebettet werden, die sich in dem Kopfstück 6 des
Bürstenkörpers 3 befinden. Nach
Abschluss des Formvorgangs können
die zusammengesetzte Form 10 und die dadurch gebildete Zahnbürste 2 getrennt
werden, woraufhin sich die Büschelenden 58,
die sich in den Büschellöchern 20 der
zusammengesetzten Form 10 befunden haben, lösen und
zum Bürsten
einer oralen Oberfläche
zur Verfügung
stehen, wie zum Beispiel der Zähle
oder des Zahnfleischs.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
sind durch den Umfang der Ansprüche
definiert. Die zweite Oberfläche 18 der
zusammengesetzten Form 10 ist zwar zum Beispiel entgegengesetzt
zu der ersten Oberfläche 16 dargestellt,
wobei die zweite Oberfläche 18 aber
auch anders als entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 16 angeordnet
sein kann. Die zusammengesetzte Form kann auch jede beliebige Anzahl
an Formhohlräumen
und zweiten Komponenten aufweisen, die eine unitäre Kunststoffkomponente aufweisen,
die eine Mehrzahl von Fingern aufweist, die einer Mehrzahl von Büschellochanordnungen entspricht.