-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bürsten mit Borstenbündeln sowie mit Noppen aus Kunststoff, Gummi oder gummiartigem Material, wobei die Borstenbündel in eine Aufnahmelöcher aufweisende Kassette als Borstenbündelhalter eingesetzt werden und wobei die mit Borstenbündeln bestückte Kassette als formbildendes Teil in eine Spritzgießform eingesetzt wird.
-
Man kennt bereits Bürsten, insbesondere Zahnbürsten, die zusätzlich zu den Reinigungsborsten gummiartige Noppen aufweisen, die beispielsweise zur Zahnfleisch-Massage oder zum Polieren der Zähne dienen. Derartige Bürsten werden gefertigt, indem zunächst der Bürstenkörper mit den Bündellöchern gespritzt wird und anschließend werden in einem zweiten Spritzvorgang die Noppen gespritzt. Schließlich werden die Borstenbündel in die Bündellöcher eingestopft. Bei der Festlegung des Borstenfeldes muss ein bestimmter Mindestabstand zwischen Noppen und Bündellöchern berücksichtigt werden, um das Stopfen überhaupt zu ermöglichen. Nach dem Stopfen der Borstenbündel werden diese abgeschert, wobei dies jedoch nur bis zur Länge der Noppen möglich ist, da diese sonst beschädigt werden. Zwar können einzelne Noppen während dem Abscheren auch verdrängt werden, was jedoch aufwändig ist und die Möglichkeiten beim Abscheren einschränkt. Problematisch ist auch das Abrunden der Borstenbündelenden mit Schleifscheiben, da hierbei die Borsten umgebogen werden und dabei die Schleifscheiben tiefer eingreifen als ein Abscheraggregat. Ein Wegdrücken der Noppen, um Beschädigungen zu vermeiden, ist dabei noch problematischer. Zudem entsteht beim Abrunden der Borstenbündel feiner Staub, der sich auf den Gummi-Noppen ablagert und nur schwer entfernt werden kann.
-
Aus der
DE 44 39 431 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Mehrkomponentenbürsten bekannt. Dabei wird zunächst eine Aufnahmelöcher aufweisende Kassette als Borstenhalterung mit Borstenbündeln bestückt und diese bestückte Kassette als formbildendes Teil wird in eine Spritzgießform eingesetzt, wo zunächst in einem ersten Spritzvorgang die Bürstenkörper gespritzt und dabei die Borstenbündel mit dem Bürstenkörper verbunden werden. Anschließend wird die Kassette als Borstenhalterung mit den über das Borstenfeld damit verbundenen Bürstenkörper(n) zu einer zweiten Gruppe von Formnestern zum Spritzen einer zweiten Kunststoffkomponente weiterbewegt. Für einen schnellen Wechsel der Borstenhalterungen (Kassetten) nach dem Öffnen der Form können Borstenhalterungen außerhalb der Form mit Borstenbündeln bestückt und für den Wechsel bereitgehalten werden. Borstenhalterungen mit formbildenden Bereichen sind aufwendig und teuer, was sich insbesondere bei Mehrfachformen, zum Beispiel bei Sechzehnfach-Formen und Spritzgießformen mit mehreren, nacheinander angeordneten Spritzstationen, nachteilig auswirkt, weil mehrere Sätze dieser Borstenhalterungen (Kassetten) für einen schnellen Arbeitsablauf bereitgestellt werden müssen.
-
Aus der
WO 2003/022097 A1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Bürsten mit Borstenbündeln sowie mit Noppen aus Kunststoff, Gummi oder gummiartigem Material vorbekannt. Bei dem vorbekannten Verfahren werden Funktionselemente, beispielsweise Borsten-Büschel oder sonstige Funktionselemente, direkt in Ausnehmungen einer Spritzgussform eingesetzt, wobei die Spritzgussform durch gitter- oder stabförmige Kanäle mit den Ausnehmungen im Bereich der zu befestigenden Enden der Funktionselemente verbunden ist. Durch Ausspritzen der Kanäle wird ein Kunststoffrahmen gebildet, der die zu verankernden Enden der Funktionselemente miteinander verbindet. Dieser aus den Funktionselementen und dem Kunststoffrahmen bestehende Funktionselementeträger wird aus der Spritzgussform entnommen und kann in ein weiteres Werkzeug eingesetzt und umgespritzt werden, um einen Zahnbürstenkopf zu bilden. Nach dem Übergeben an eine weitere Fertigungsstation werden die Funktionselemente von dem Kunststoffrahmen getrennt und in einem Bürstenträger befestigt. Der Kunststoffrahmen stellt somit selbst ein Spritzteil dar, dass in einem zusätzlichen, dem Spritzen des Bürstenkörpers vorgeschalteten Spritzvorgang hergestellt wird, um die Funktionselemente einfach und in der gewünschten Lage zueinander in die Spritzgießform für den Bürstenkörper einsetzen zu können. Vorher müssen die Funktionselemente jedoch in eine Spritzgussform zum Spritzen des Kunststoffrahmens eingesetzt werden. Bei dem vorbekannten Verfahren ist somit noch ein zusätzlicher Spritzvorgang für den Kunststoffrahmen erforderlich, was aufwändig ist und die Bearbeitungsdauer erhöht. Zudem wird zusätzliches Spritzmaterial für den Kunststoffrahmen benötigt, was zu erhöhtem Materialbedarf und Kosten führt.
-
Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, womit Bürsten mit Borstenbündeln und Noppen einfach und schnell herstellbar sind und dabei die Noppen nicht beschädigt und/oder verunreinigt werden. Zudem sollen die Noppen vergleichsweise nahe an den Borstenbündeln anordenbar sein. Schließlich soll mit dem Verfahren eine Bürste produzierbar sein, die eine erweiterte Anwendung ermöglicht und die zumindest bereichsweise vor Beschädigung beziehungsweise unerwünschtem Zugriff geschützt ist.
-
Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei dem Verfahren der eingangs erwähnten Art darin, dass in die Aufnahmelöcher aufweisende Kassette sowohl Borstenbündel als auch Noppen eingesetzt werden, dass in einem anschließenden Spritzvorgang die Bürstenkörper gespritzt und dabei die Borstenbündel und die Noppen mit dem Bürstenkörper verbunden werden, dass nach diesem Spritzvorgang die Bürstenkörper mit eingespritzten Borstenbündeln und Noppen aus der Kassette entnommen werden und dass die Kassette gegen eine mit Borstenbündeln und Noppen bestückte Kassette ausgetauscht wird.
-
Das Herstellungsverfahren ist dadurch wesentlich vereinfacht und kann zeitsparend durchgeführt werden. Innerhalb der Spritzgießform ist nur noch ein einziger Spritzvorgang für das Spritzen des Bürstenkörpers und das Umspritzen der Borstenbündel und der Noppen erforderlich. Die Kassette wird nach diesem ersten Spritzvorgang entnommen und steht dann sofort wieder zum Bestückten mit Borstenbündeln und Noppen zur Verfügung. Die Noppen können in einem separaten Arbeitsgang gefertigt, insbesondere gespritzt und anschließend in eine Kassette eingesetzt werden.
-
Ist ein Mehrkomponentenspritzen vorgesehen, so kann der für weitere Komponenten jeweils erforderliche Spritzvorgang im Anschluss an den ersten Spritzvorgang vorgenommen werden. In dieser Zeit steht die bereits entnommene Kassette zum Bestücken mit Borstenbündeln und Noppen zur Verfügung, so dass außer der in der Form jeweils für den ersten Spritzvorgang befindlichen Kassette oder bei einer Mehrfachformen einem Satz von Kassetten, nur noch eine einzige Kassette beziehungsweise ein einziger Satz von Kassetten notwendig ist. Ein auf den ersten Spritzvorgang nachfolgenden Bearbeitungsschritt kann auch ein Bearbeiten der eingespritzten Borstenbündel sein, beispielsweise durch Abscheren, Schleifen und dergleichen.
-
Eine andere, selbständige erfindungsgemäße Lösung besteht hinsichtlich des Verfahrens darin, dass zunächst in einem ersten Spritzvorgang die Bürstenkörper gespritzt und dabei die Borstenbündel mit dem Bürstenkörper verbunden werden, dass anschließend die gespritzten Bürsten aus der Kassette entnommen, die Kassette gegen eine mit Borstenbündeln bestückte Kassette ausgetauscht wird und in einem nachfolgenden Bearbeitungsvorgang die Noppen gespritzt und dabei mit dem Bürstenkörper verbunden werden. Die entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sieht vor, dass eine Spritzstation zum Spritzen der Bürstenkörpern sowie zum Umspritzen und Befestigen der Borstenbündel vorgesehen ist und dass eine Entnahme- und Transporteinrichtung zum Entnehmen von gespritzten, beborsteten Bürstenkörper aus der Kassette und zum Transportieren dieser Bürste zu einer Arbeitsstation zum Anbringen der Noppen vorgesehen ist. Auch hierbei ist vorteilhaft, dass innerhalb der Spritzgießform nur noch ein einziger Satz von Kassetten notwendig ist. Außerdem ist vorteilhaft, dass durch das Einbringen der Noppen nach dem Herstellen des Bürstenkörpers mit Borstenbündeln und vor dem Spritzen der Noppen, die Borstenbündel in gewohnter Weise abgeschert, gerundet und geschliffen werden können, ohne dass dabei Noppen hinderlich sind, da sie zum Zeitpunkt der Borstenbündel-Bearbeitung noch nicht am Bürstenkörper angebracht sind. Das Einbringen der Noppen in den mit Borstenbündeln bestückten Bürstenkörpers erlaubt zudem einen reduzierten Abstand zwischen Noppen und Borstenbündeln, was eine flexiblere Gestaltung des Borstenfeldes ermöglicht. An die Spritzvorgänge, bei denen die Bürstenkörper gespritzt und die Borstenbündel sowie die Noppen mit dem Bürstenkörper verbunden werden, können sich je nach Anzahl der vorgesehenen Spritzkomponenten eine entsprechende Anzahl von Spritzvorgängen in unterschiedlicher Reihenfolge anschließen.
-
Die nach dem Spritzen der Bürstenkörper mit Borstenbündeln beziehungsweise mit Borstenbündeln und Noppen freien Kassetten werden direkt nach dem Spritzvorgang zum Bestücken mit Borstenbündeln beziehungsweise Borstenbündeln und Noppen zu einer Befüllstation zurücktransportiert, um zeitlich parallel zu weiteren Arbeitsschritten an der Bürste mit Borstenbündeln und gegebenenfalls Noppen bestückt werden zu können.
-
Beim Einbringen der Noppen am mit Borstenbündeln bestückten Bürstenkörper ist es zweckmäßig, wenn zumindest die der Position der einzubringenden Noppen am Bürstenkörper benachbarten Borstenbündel verdrängt werden, wobei der Bürstenkörper mit den verdrängten Borstenbündeln einer Spritzgießform zum Spritzen der Noppen zugeführt wird und wenn gegebenenfalls die Verdrängereinrichtung nach dem Einsetzen des Bürstenkörpers in die Spritzgießform zurückgezogen wird. Das Verdrängen der Borstenbündel ist im Vergleich zum Verdrängen der stärkeren und weniger nachgiebigen Noppen einfacher möglich und erlaubt ein sicheres Zuführen der beborsteten Bürstenkörper in die Spritzgießform für die Noppen. Die Noppen können in einem separaten Arbeitsgang gefertigt und anschließend mit dem Bürstenkörper verbunden werden. Sie können dabei in Aufnahmeöffnungen des Bürstenkörpers eingestopft oder auf diesem befestigt oder aufgeklebt werden.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die die Aufnahmelöcher und einen formbildendem Bereich aufweisende Kassette selbst zumindest bereichsweise aus Spritzgießmaterial hergestellt wird. Der formbildende Bereich der Kassette, also ein in einer Formhälfte befindlicher Bereich mit einer Kavität oder einer Teilkavität wird dabei erfindungsgemäß durch ein Spritzgießteil gebildet, in dem sich die Kavität oder Teilkavität für die Bürste befindet. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, den formbildenden Bereich selbst durch Spritzgießen herzustellen, was aber nur das Herstellen eines Spritzgießwerkzeugs mit einer einzigen Formhöhlung erfordert. Der Herstellungsaufwand insbesondere für Mehrfachformen ist dadurch drastisch reduziert, da durch Bereitstellung einer entsprechenden Anzahl von schnell und präzise herzustellenden, eine Kavität oder eine Teilkavität aufweisenden Spritzgießteilen, auch eine Vielfachform mit solchen Formeinsätzen einfach und schnell komplettiert werden kann. Spezielle Formgebungen lassen sich nur mit großem Aufwand in die bisherigen Kassetten aus Werkzeugstahl einarbeiten. Durch Verwendung von Spritzgieß-Kassetten lässt sich der Aufwand erheblich reduzieren und die Herstellung in Spritzgießtechnik auf einfache Weise, wiederholbar und sehr präzise realisieren.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zumindest bereichsweise aus Spritzgießmaterial hergestellte Kassette nach dem Spritzen eines Bürstenkörpers und gegebenenfalls weiteren Spritzvorgängen vorzugsweise an den Borstenbündeln zusammenhängend mit der Bürste als Einheit ausgeworfen wird und einen die Bürste zumindest bereichsweise konturengleich umhüllenden, entfernbaren Hüllkörper bildet.
-
Dabei kann der Hüllkörper durch eine zusätzliche, in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren gespritzte und mit der Spritzkomponente des Formkörpers inkompatiblen Spritzkomponente gebildet sein. Andererseits ist bevorzugt vorgesehen, dass der Hüllkörper beim Spritzgießen durch zumindest einen Teilbereich der Kassetten in einem formbildenden Bereich gebildet ist und selbst aus einem Spritzgießteil besteht. Der konturengleich die Bürste zumindest in bestimmten zu schützenden Bereichen umhüllende Hüllkörper wird in beiden Fällen unmittelbar bei der Herstellung des Formkörpers mitgeschaffen, so dass kein nachträglicher Aufwand für entsprechende Verpackungsmaßnahmen erforderlich ist. Außerdem ist der Formkörper von Anfang an, das heißt, vom Spritzvorgang an geschützt. Vorsichtsmaßnahmen beim Auswerfen beziehungsweise bei der Entnahme gegen Verkratzen oder anderweitige Beschädigungen, beispielsweise durch Entnahme mittels Greifern sind nicht mehr erforderlich. Die zu schützenden Bereiche können Teilbereiche des Formkörpers sein, die eine empfindliche Oberfläche aufweisen oder aber die zum Beispiel aus hygienischen Gründen zwischen dem Zeitpunkt der Herstellung und der Erstverwendung oder Benutzung zugriffssicher sein sollen. Der entfernbare Hüllkörper bildet somit eine Schutzumhüllung und/oder einen Originalitätsabschluss beziehungsweise eine Originalitätsverpackung für den Formkörper.
-
Eine nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bürste ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich zu ihren Borstenbündeln Noppen aus Kunststoff, Gummi oder gummiartigem Material aufweist, die auf der Borstenseite und/oder auf der dem Borstenfeld abgewandten Seite des Bürstenkörpers mit ihren Nutzenden vorstehen. Sie kann mit ihren Noppen auf der Beborstungsseite direkt beim Zähneputzen wirken oder die auf der Rückseite befindlichen Noppen können separat zur Zahnfleisch-Massage oder zum Polieren der Zähne dienen.
-
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Bürste mit einer zunächst beim Spritzen formbildenden, selbst aus Spritzgießmaterial bestehenden Kassette als die Bürste zumindest bereichsweise konturengleich umhüllender, trennbarer Hüllkörper verbunden ist, der insbesondere einen Originalitätsabschluss bildet. Der entfernbare Hüllkörper bildet somit eine Schutzumhüllung und/oder einen Originalitätsabschluss beziehungsweise eine Originalitätsverpackung für den Formkörper.
-
Weiterhin kann der von der Bürste entfernbare Hüllkörper zweckmäßigerweise Aufnahmelöcher für in diese eingreifende Borstenbündel und/oder Noppen aufweisen, wobei die Bürste und der davon trennbare Hüllkörper durch die in die Aufnahmelöcher eingreifenden Borstenbündel und/oder Noppen trennbar miteinander verbunden sind.
-
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
-
Es zeigt etwas schematisiert:
-
1 eine Aufsicht auf eine geöffnete Form mit drei Spritzstationen und einer seitlich daneben zugeordnete Befüllstation und
-
2 eine Längsschnittdarstellung der in 1 gezeigten Formhälfte.
-
Eine Vorrichtung 100 weist als Teil einer Spritzgießmaschine eine in den 1 und 2 gezeigte Formhälfte 1 einer Spritzgießform mit drei Spritzstationen 2 bis 4 auf. Die erste Spritzstation 2 dient zum Spritzen von Bürstenkörpern 5 und zum Umspritzen von Borstenbündeln 6, die über eine Kassette 7 der Spritzstation 2 zugeführt werden. Die Kassetten 7 sind im Wechsel zwischen der Spritzstation 2 und einer Befüllstation 8 hin und her transportierbar (PF 1). Die Spritzstation 3 dient zum Spritzen von Noppen, die sich innerhalb oder benachbart des Borstenfeldes der Bürste befinden können. Schließlich kann bei der Spritzstation 4 noch eine weitere Spritzkomponente beispielsweise für Umspritzungen des Bürstenkörpers gespritzt werden.
-
Mit der in den 1 und 2 gezeigten Vorrichtung 100 werden somit zunächst in einem ersten Spritzvorgang die Bürstenkörper gespritzt und dabei die Borstenbündel mit dem Bürstenkörper verbunden. Die in der Befüllstation 8 mit Borstenbündeln zu bestückende Kassette 7 weist entsprechend den Lochfeldern der herzustellenden Bürste Aufnahmelöcher für Borstenbündel auf. Die Kassette wird in der Befüllstation 8 mit Borstenbündeln bestückt und die bestückte Kassette 7 wird dann in eine Aufnahme 9 der Formhälfte 1 eingesetzt. Sie weist entsprechend dem Kopfbereich der Bürste formbildende Bereiche auf.
-
Nach dem Spritzvorgang in der Spritzstation 2 werden die Bürstenkörper 5 mit den eingespritzten Borstenbündeln 6 aus der Kassette 7 entnommen und der Spritzstation 3 zugeführt. Die leere Kassette 7 kann dann aus der Form entnommen und der Befüllstation 8 zugeführt werden. Gleichzeitig kann eine in der Befüllstation 8 mit Borstenbündeln bestückte Kassette 7 in die Form bei der Spritzstation 2 eingesetzt werden. Durch das Trennen der Bürsten von der Kassette 7 nach dem Spritzvorgang in der ersten Spritzstation 2 genügt es, zwei im Wechsel zwischen der Spritzstation 2 und der Befüllstation 8 einsetzbare Kassetten 7 vorzusehen. Es werden also Kassetten, die sonst die weiteren Spritzstationen 3 und 4 durchlaufen, eingespart, so dass insgesamt eine kostengünstigere Herstellung der Vorrichtung 100 möglich ist.
-
Bei der Spritzstation 3 werden hier nicht dargestellte Noppen in Aufnahmeöffnungen des Bürstenkörpers ein oder auf den Bürstenkörper aufgespritzt. Bevorzugt sind bei den Spritzstationen 3 und 4 Freiräume 10 (vergleiche 2) im Bereich des Borstenfeldes vorgesehen, um die Borstenbündel bedarfsweise durch eine Verdrängungseinrichtung aus dem Bereich der einzubringenden Noppen verdrängen zu können. Beispielsweise kann eine solche Verdrängereinrichtung eine Aufnahme mit randseitig angefasten Löchern jeweils für eine Aufnahme und/oder zum seitlichen Auslenken von Einzel-Borstenbündeln oder von Gruppen von Borstenbündeln aufweisen. Es können damit insbesondere zu den einzubringenden Noppen am Bürstenkörper benachbarte Borstenbündeln aus dem Bereich der Noppen gebracht werden. Eine Verdrängereinrichtung kann auch an einer Entnahme- und Transporteinrichtung vorgesehen sein, wobei diese Verdrängereinrichtung zum Ein- und Ausfahren in das beziehungsweise aus dem Borstenfeld beweglich an einer solchen Entnahme- und Transporteinrichtung gelagert ist. Die Verdrängereinrichtung kann auch durch abgeschrägte, sich zur Einführseite der jeweiligen Bürsten verjüngende Formteile im Bürstenkörper-Einsetzbereich der Spritzgießform beziehungsweise der Spritzstation 3 zum Spritzen der Noppen gebildet sein. Der Bürstenkörper kann Aufnahmeöffnungen für die Noppen aufweisen, die in der Regel als Sacklöcher ausgebildet sind, in die die Noppen aus gummiartigem Material eingespritzt werden können. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Aufnahmeöffnungen für die Noppen als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, so dass die Noppen von der dem Borstenfeld abgewandten Seite des Bürstenkörpers eingebracht werden können. Dazu wäre dann eine etwas modifizierte Spritzgießform erforderlich. Vorteilhaft ist dabei, dass für den Spritzvorgang die Borstenbündeln nicht hinderlich sind und demnach auch keine Verdrängereinrichtungen erforderlich sind. Erwähnt sei noch, dass nach dem Spritzen der Bürstenkörper 5 mit eingespritzten Borstenbündeln 6 diese Bürsten nicht direkt in die Spritzstation 3 umgesetzt werden müssen, sondern dass vor dem Einbringen der Noppen in einer in den Figuren nicht gezeigten Arbeitsstation vorzugsweise außerhalb der Form ein Bearbeiten der Borstenbündel, beispielsweise ein Abscheren der Borstenbündel und ein Abrunden der Borstenenden vorgesehen sein kann. In der Spritzstation 4, in welche die mit Borsten und Noppen versehenen Bürsten umgesetzt werden, kann der Bürstenkörper mit einer weiteren Spritzkomponente vorzugsweise bereichsweise umspritzt werden.
-
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Spritzstationen 2 und 3 zusammengefasst sein, so dass in einem einzigen Spritzvorgang die Borstenbündel und die Noppen mit dem Bürstenkörper verbunden werden. Auch hierbei wird die Kassette 7 nur zwischen dieser Spritzstation und der Befüllstation 8 hin und her bewegt und durchläuft nicht noch weitere Spritzstationen zum Spritzen weiterer Komponenten.
-
Eine Besonderheit kann darin bestehen, dass die Kassette 7 selbst aus Spritzgießmaterial hergestellt wird. Das Material für die Spritzgieß-Kassette weist dann für eine ausreichende Haltbarkeit einen höheren Schmelzpunkt auf als das Material für den Bürstenkörper. Die Kassette kann so lange eingesetzt werden, bis ihre Verschleißgrenze erreicht ist und wird dann gegen eine neue ausgetauscht. Da das Spritzgieß-Material für die Kassette eine gewisse elastische Verformung zulässt, können auch Mittel zum Verformen und dabei insbesondere zum Verengen der Aufnahmelöcher für die Borstenbündel vorgesehen sein. Dadurch werden die Borstenbündel fester umschlossen, so dass während des Spritzvorganges des Bürstenkörpers und dem Umspritzen der in die Form ragenden Enden der Borstenbündel kein Spritzmaterial in die Aufnahmelöcher der Borstenbündel hochgedrückt werden kann.
-
Bei Verwendung einer Kassette aus Spritzgießmaterial eröffnet sich auch die Möglichkeit, die Kassette insbesondere an den Borstenbündeln zusammenhängend mit der Bürste als Einheit auszuwerfen. Die Kassette bildet dabei einen die Bürste zumindest bereichsweise konturengleich umhüllenden, für den Gebrauch entfernbaren Hüllkörper. Dieser bildet somit auch einen Originalitätsabschluss vor Gebrauch der Bürste, so dass diese zumindest im Borstenfeldbereich hygienisch vor Verschmutzung geschützt ist.