DE29515391U1

DE29515391U1 - Vorrichtung zur Herstellung von Borstenwaren

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Publication number: DE29515391U1
Application number: DE29515391U
Authority: DE
Original assignee: STIAWA PAUL DIPL OEC ING
Current assignee: STIAWA PAUL DIPL OEC ING
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2005-09-16
Also published as: DE29613940U1

Description

STW 103

Vorrichtung zur Herstellung von Borstenwaren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Borstenwaren, wie Besen, Bürsten, Pinsel und ähnliche Artikel, mit in den Borstenträger eingeformtem Besatzmaterial aus Kunststoffborsten, die von einem Endlosvorrat abgezogen werden.

Neben der "klassischen" Herstellung von Borstenwaren, bei der vorgefertigte Besatzmaterialbündel aus künstlichem oder natürlichem Borstenmaterial in vorbereitete Aufnahmebohrungen des Borstenträgers von Hand oder maschinell eingesetzt und anschließend auf mechanischem Wege verankert oder unter Einwirkung von Wärme und Druck, mit dem Borstenträger form- und kraftschlüssig verbunden werden - DD 244 062; DD 281 541; DD 267 660; DD 300 401; US 4 132 449; US 4 749 233 und US 5 176 427 -, sind bereits Verfahren bekannt, die das Besatzmaterial, zumeist Kunststoffborsten, von einem Endlosvorrat abziehen und im Prozeß der Herstellung des Borstenträgers in diesen einformen, um

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auf diese Weise eine feste und formschlüssige Verbindung zwischen Besatzmaterial und Borstenträger zu erhalten - DD 293 718 A5; US 2 655 409.

Nach DD 293 718 A5 werden die aus einer bestimmten Anzahl endloser Einzelfäden gewünschter Stärke bestehenden Borstenschnüre von einem Endlosvorrat abgezogen und anschließend über ein Führungsgitter durch die Bohrungen der Bodenplatte eines Formspritzwerkzeuges so hindurchgeführt, daß sie mit ihren freien ungefalteten Enden in den Formraum für den Borstenträger hineinragen. Die Anzahl der Bohrungen in der Bodenplatte entspricht dabei der Anzahl der gewünschten Borstenbündel im Fertigprodukt. Danach wird der Formraum zur Bildung des Borstenträgers mit einem Kunststoff ausgespritzt. Nach Erhärten des Kunststoffes wird das Spritzwerkzeug geöffnet und der obere Teil des Werkzeuges mit dem hergestellten Produkt, bestehend aus dem Borstenträger und dem fest in den Borstenträger eingeformten Borstenbündel, soweit aus der Preßebene verfahren, daß die gewünschte Borstenlänge zuzüglich einer erforderlichen Länge zur Herstellung des nächstfolgenden Artikels vom Endlosvorrat der Borstenschnur abgezogen wird. Abschließend erfolgt das Trennen der Borstenschnüre in der Ebene der gewünschten Borstenlänge. Nach Entnahme des geformten Artikels wird das Spritzwerkzeug für den nachfolgenden Spritzvorgang geschlossen, wobei die Enden der Borstenschnüre in der zusätzlich abgezogenen Länge wieder in den Formraum für den Borstenträger hineinragen und eingeformt werden können.

Mit der vorgeschlagenen Lösung nach DD 29 3 718 A5 lassen sich Borstenwaren mit einer planebenen Bodenfläche des Borstenträgers in einem kontinuierlich ablaufenden Produktionsprozeß kostengünstig herstellen. In Abhängigkeit von ihrer Eindringtiefe und den

spritztechnischen Parametern besitzen die eingeformten Borstenbündel eine feste formschlüssige Einbindung im Borstenträger und eine hohe Auszugsfestigkeit.

Probleme bereitet jedoch die Sicherung einer einheitlichen Borstenlänge beim Trennen der Borstenschnüre in der hierfür vorgesehenen Trennebene, wodurch unter Umständen zusätzliche Nacharbeiten entstehen können, da die einzelnen Kunststoffasern der Borstenschnüre während des Trennvorganges nicht exakt fixiert und praktisch nur im Borstenträger eingespannt sind.

Eine Lösung für dieses Problem ist aus der US 2 655 409 entnehmbar. Zur Herstellung von Borstenwaren mit in den Borstenträger eingeformtem Besatzmaterial aus Kunststoffasern dient ein Formspritzwerkzeug mit einer geteilten Bodenplatte, durch die die einzuformenden Faserbündel hindurchgeführt sind. Beide Teile der Bodenplatten sind in Relation zueinander verschiebbar angeordnet. In der dem Borstenträger zugewandten Seite der oberen Lochplatte sind muldenartige Ausnehmungen vorgesehen, die jede Durchgangsbohrung konzentrisch umschließen.

Nach Abschluß des Formprozesses, Öffnen des Spritzwerkzeuges und Verfahren der oberen Werkzeughälfte mit dem hergestellten Artikel aus der Preßebene, wie vorstehend beschrieben, werden beide Bodenplatten gegeneinander verstellt und so die hindurchgeführten Faserbündel für den nachfolgenden Trennvorgang fixiert. Das heißt, die einzelnen Fasern der Borsten sind zwischen dem Borstenträger und der Teilungsebene der Bodenplatten fest eingespannt.

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Das Trennen der Faserbündel in Abhängigkeit von der gewünschten Borstenlänge erfolgt mit einem aufgeheizten Schneidblatt, das direkt auf der Oberseite der oberen Bodenplatte aufliegt und von einem Vibrator bewegt, die Kunststoffaser unmittelbar an der Oberfläche der oberen Bodenplatte durchschneidet.

Der für den nachfolgenden Spritzvorgang notwendige und in den Borstenträger einzuformende Faserbündelvorrat wird durch die nach dem Trennen der Faserbündel in den muldenförmigen Aussparungen verbleibenden freien Faserlängen gebildet.

Mit Hilfe der Lösung nach US 2 655 409 können Borstenwaren mit einer gleichmäßigen, exakt definierten Borstenlänge in einem kontinuierlichen technologischen Prozeß hergestellt werden. Der Nachteil der vorschlagsgemäß hergestellten Artikel besteht in der unebenen Bodenfläche des Borstenträgers, die sich nur schwer reinigen läßt und auf der sich in unerwünschter Weise Schmutzreste und/oder sonstige Rückstände zwischen den halbrundförmigen Noppen festsetzen können.

Die eingeformten Fasern der Borstenbündel werden ausschließlich durch die Noppen fixiert. Sie verfügen demzufolge nur über eine relativ geringe Ausreißfestigkeit. Außerdem besteht die Gefahr, daß ganze Borstenbündel leicht ausbrechen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die die Herstellung von Borstenwaren mit einer glatten planebenen Bodenfläche des Borstenträgers und einer frei wählbaren gleichmäßigen Borstenlänge gewährleistet.

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 8.

Die nach der Erfindung in einem kontinuierlichen kostengünstigen Fertigungsprozeß hergestellten Artikel verfügen über hohe Gebrauchswerteigenschaften und über einen hohen Qualitätsstandard. Die einzelnen Fasern der Borstenbündel sind mit einem relativ großen Anteil ihrer Gesamtlänge sicher in den Borstenträger eingeformt und besitzen dadurch eine große Auszugsfestigkeit. Die Gefahr des Ausziehens einzelner Fasern oder das Ausbrechen ganzer Borstenbündel aus dem Borstenträger besteht nicht. Die über eine glatte planebene Bodenfläche des Borstenträgers verfügenden Borstenwaren lassen sich auf einfache Weise gründlich reinigen und entsprechen somit allen hygienischen Anforderungen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 - eine schematische Darstellung der Draufsicht auf das Unterteil des Formwerkzeuges mit der mechanischen Trenneinrichtung in der Preßebene

Fig. 2 - den Schnitt A-A aus Fig. 1

Fig. 3 - die Anordnung der im Formwerkzeug verfahrbaren Trenneinrichtung in schematischer Darstellung

Fig. 4 - die Ausbildung der Trennscheibe der Trenneinrichtung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 1 und 2, die beispielsweise zur Herstellung einer Handwaschbürste dient, besteht aus einem zweiteiligen, an Säulen geführtem Spritzwerkzeug, das in seinem prinzipiellen konstruktiven Aufbau an sich bekannt ist.

An die Grundplatte 1 des Oberteiles des Spritzwerkzeuges ist unter Zwischenfügung von Distanzscheiben 7 und eines Reflektorbleches 8, die zur Verringerung des Wärmeüberganges auf die angrenzende Platte des Werkzeuges vorgesehen sind, der Verteilerblock 5, vorzugsweise ein Heißkanalverteilerblock, zur Zuführung des zu verarbeitenden Kunststoffes angeordnet. Der Verteilerblock 5 ist über eine Angießbuchse mit der Materialtransportschnecke der Spritz-Gießmaschine verbunden - Fig. 2. Mit dem Verteilerblock 5 sind die Spritz-Gießdüsen 6 verbunden, die in der oberen Formplatte 9 des Oberteiles des Spritzwerkzeuges eingebunden sind und mit der oberen Formkontur der Spritz-Gießformen 12; 13 für den Borstenträger der Handwaschbürste abschließen.

Die Spritz-Gießformen 12; 13, die vorzugsweise einander gegenüberliegend, parallel zur Mittelachse 4 des Spritzwerkzeuges angeordnet sind, werden durch die obere Formplatte 9, die mittlere Formplatte 10 und die obere und untere Bodenplatte 14; 15 gebildet.

Die Bodenplatten 14; 15, die zur Zuführung, Halterung und Fixierung der als Besatzmaterial verwendeten Borstenschnüre aus Kunststoffasern dienen, sind vorzugsweise als Module ausgebildet und auf den Stützplatten 44; 45, die mit der unteren Grundplatte 2 des Spritzwerkzeuges fest verbunden sind, auswechselbar angeordnet. In Abhängigkeit von dem jeweils herzustellenden Artikel und der gewünschten Anzahl

und Anordnung der Borsten im Borstenträger sind beide Bodenplatten 14;15 mit Bohrungen 18, die symetrisch zueinander angeordnet sind, versehen. Durch diese Bohrungen 18 werden die von einem Endlosvorrat nicht dargestellt - abgezogenen Borstenschnüren soweit hindurchgeführt, daß sie mit einem solchen Teilbetrag ihrer späteren Borstenlänge in den Formraum des Borstenträgers hineinragen, der eine hohe und sichere Auszugsfestigkeit der form- und kraftschlüssig eingeformten Kunststoffasern gewährleistet. Die in beiden Bodenplatten 14; 15 axial fluchtend angeordneten Bohrungen 18 sind in der Bodenplatte 15 mit Aufweitungen 19 versehen, die das Einführung und Einfädeln der Borstenschnüren aus Kunststoffasern erleichtern.

Die untere Bodenplatte 15 ist über einen Anschluß 16 mit einer Stelleinrichtung 17 verbunden, die in einer Halterung 20 angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Stelleinrichtung 17 wird die untere Bodenplatte 15 in bezug zur oberen, lagegesichert angeordneten Bodenplatte 14 in axialer Richtung verstellt, wobei die in den Bohrungen 18 befindlichen Kunststoffasern in der Teilungsebene der beiden Bodenplatten 14; 15 mit den Wandungen der Bohrungen 18 verklemmt werden und auf diese Weise eine Fixierung der Fasern, beispielsweise für den Trennvorgang, erreicht.

In der Mittelachse 6 des Spritzwerkzeuges ist eine Trenneinrichtung 21 mit einer Trennscheibe 2 3 vorgesehen, die in der angegebenen Drehrichtung 55 mit hoher Geschwindigkeit umläuft. In Abhängigkeit von dem verwendeten Trennwerkzeug besitzt in einer weiteren Ausführungsvariante die Trennscheibe bzw. das Trennmesser eine relativ niedrige Drehzahl jedoch ein großes Drehmoment. In ihrer Ausgangsposition befindet sich die Trennscheibe 23 in der in Fig. 1 dargestell-

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ten Position und wird mit Hilfe einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit 24; 25 in axialer Richtung von links nach rechts verfahren, um bei geöffnetem Spritzwerkzeug die eingegossenen Kunststoffasern der Borstschnüren vom Endlosvorrat zu trennen.

Zur axialen Führung der Trenneinrichtung 21 sind in der Preßebene des Werkzeuges mit Nuten 31 ausgestattete Gleitsteinleisten 29 an den mit der unteren Grundplatte 2 fest verbundenen Stützplatten 44; 45 vorgesehen. Von den Nuten 31 wird ein Gleitstein 28 längs verschiebbar aufgenommen, der die Trennscheibe 2 3 der Trenneinrichtung 21 trägt und an dessen Fuß 33 ein Antriebsmotor 34 für die Trennscheibe 23, ein Flügelzellenmotor oder ein Elektrometer mit großem Drehmoment, angeflanscht ist. Die Trennscheibe 23, beispielsweise ein spezifisch ausgebildetes Kreissägeblatt 39 oder eine Messerscheibe mit gesonderter Schneidengeometrie, wird auf einen Aufnahmedorn 3 8 aufgesetzt und mit Hilfe einer Spannmutter 42 über Spannscheiben 40; 41 mit dem Anschlagbund 4 3 des Aufnahmedornes 3 8 verspannt. Der Aufnahmedorn 3 8 ist vermittels Kugellager 3 6 im Gleitstein 28 drehbar gelagert und mit dem Wellenstumpf 37 des Antriebsmotors 34 verdrehfest verbunden.

Um ein Festklemmen des Gleitsteines 28 bei aufgeheiztem Spritzwerkzeug in den Nuten 31 der Gleitsteinleisten 29 zu verhindern, sind in den Gleitsteinleisten 29 Kühlmittelkanäle 32 vorgesehen, die in das Kühlsystem des Werkzeuges integriert sind.

Der Zylinder 24 der Kolben-Zylinder-Einheit 24; 25 ist stirnseitig an den Gleitsteinleisten 29 angebracht und wird am rückwärtigen Ende durch Spreizstützen - nicht dargestellt - abgefangen. Die Trennscheibe 23 der Trenneinrichtung 21 befindet sich in ihrer

Ausgangsstellung bei ausgefahrenem Arbeitskolben 25 in einem Schutzgehäuse 22, das gleichzeitig zur Umleitung des Kühlwassers aus einer Gleitsteinleiste 29 in die andere Gleitsteinleiste 29 dient.

Für das Trennen der Borstenschnüren entsprechend der gewünschten Borstenlängen ist die Ausbildung der Trennscheibe und die Schneidengeometrie von entscheidender Bedeutung, um einerseits eine saubere und exakte Schnittfläche an den Borstenenden zu erhalten und andererseits ein Verkleben bzw. Verschmelzen der Schnittflächen durch Reibung der geschnittenen Enden an der Trennscheibe 23 zu verhindern.

Als Trennscheibe 23 wird erfindungsgemäß ein Kreissägeblatt 3 9 - Fig. 4 - mit segmentweise, im Wechsel nach links und nach rechts ausgebogenen, trennenden Zahnreihen, bogenförmigen Schneiden 53 und einem geraden Schneidenrücken 54 - Fig.l - eingesetzt. Die Schnittgeschwindigkeit des Kreissägeblattes 3 9 beträgt ca. 70 m/s. Die bogenförmige Schneiden besitzen obere und untere Schneidkante 47;48, so daß zwischen ihnen eine stirnseitige Hohlkehle 49 entsteht. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Kreissägeblattes 39 gewährleistet, daß die Kunststoffasern der Borstenschnüren allein nur mit den Schneidkanten 47 durchtrennt werden und die weitere Reibung der geschnittenen Fläche am Kreissägeblatt soweit reduziert wird, daß keine Beeinträchtigung der Schnittqualität erfolgt. Ein Verschmelzen der geschnittenen Borstenenden wird dadurch vermieden. Die frei Enden der Borsten des formgespritzten Artikels weisen eine einwandfreie saubere Schnittfläche und die Borsten eine exakte Längenkontur auf.

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Alternativ ist der Einsatz eines sechs- oder mehreckigen kreisförmigen Messers vorgesehen, das bei geringer Drehzahl < 3 000 U/min und großem Drehmoment die Borstenschnüre durchtrennt. Die relativ niedrige Drehzahl gewährleistet, daß die entstehende Reibung an den Trennstellen der Borstenschnüre nicht zu einem Anschmelzen der Borstenenden führt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Trenneinrichtung 21 auch mit einem umlaufenden Bandmesser zum Durchtrennen der Borstenschnüre ausgerüstet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Zur Herstellung einer Handwaschbürste, wie vorstehend angegeben, werden zunächst die von einem Endlosvorrat abzuziehenden Borstenschnüren aus Kunststoffasern durch die Bohrungen 18 der beiden Bodenplatten 14; 15 soweit hindurchgezogen, daß sie mit ihren freien Enden in den Formungshohlraum des Borstenträgers hineinragen. Die als Module ausgebildeten und mit den Borstenschnüren versehenen Bodenplatten 14;15 werden danach seitlich in das Spritzwerkzeug eingesetzt, wobei die obere Bodenplatte 14 lagegesichert befestigt und die untere Bodenplatte 15, wie bereits beschrieben, mit einer Stelleinrichtung 17 verstellbar verbunden wird. Danach wird die untere Bodenplatte 15 mit Hilfe der Stelleinrichtung 17 in axialer Richtung verstellt und die in den Bohrungen 18 befindlichen Kunststoffasern der Borstenschnüren mit den Wandungen der Bohrungen 18 verklemmt. Anschließend wird das Werkzeug geschlossen und der Formhohlraum für den Borstenträger mit Kunststoff ausgespritzt, wobei die in den Formraum hineinragenden Enden der Kunststoffasern fest in den Borstenträger eingeformt werden. Nach Erhärtung des eingespritzten Kunststoffes wird die

untere Bodenplatte 15 zurückgestellt, dadurch die Verklemmung der Borstenschnüre in den Bohrungen 18 gelöst und das Werkzeug geöffnet, wobei die obere Formplatte 9 und die mittlere Formplatte 10 entsprechend der gewünschten Borstenlänge zuzüglich der einzuformenden Faserlänge für den nächstfolgenden Spritzvorgang aus der Preßebene verfahren werden. Hieran anschließend wird die untere Bodenplatte 15 wieder mit Hilfe der Stelleinrichtung 17 in axialer Richtung verstellt und die in den Bohrungen 18 befindlichen Kunststoffasern der Borstenschnüren mit den Wandungen der Bohrungen 18 erneut verklemmt. Die Kunststoffasern der einzelnen Borstenbündel sind somit zwischen der Trennebene der Bodenplatten 14; 15 und dem fertiggespritzen Borstenträger fest eingespannt. Anschließend erfolgt das Trennen der eingeformten Kunststoffasern der Borsten und das Auswerfen des fertiggestellten Artikels.

Zur Herstellung des nächstfolgenden Artikels wird das Spritzwerkzeug erneut geschlossen, wobei die zusätzlich gewählten Längen an Borstenschnüren mit ihren freien Enden wiederum in den Formhohlraum für den Borstenträger hineinragen und beim anschließenden Ausspritzvorgang form- und kraftschlüssig in den Borstenträger eingeformt werden.

Claims

STW 103

ß -Patentansprüche

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Borstenwaren und ähnlichen Erzeugnissen mit in den Borstenträger eingeformtem Besatzmaterial unter Verwendung einer Spritz-Gießform mit einer geteilten Bodenplatte, deren Plattenteile gegeneinander verstellbar angeordnet und mit Bohrungen, entsprechend der Ausbildung und Anordnung der Borsten, versehen sind, durch die die von einem Endlosvorrat abziehbaren, die Borsten bildenden Kunststoffasern hindurchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelachse (4) eine verfahrbare Trenneinrichtung (21) und parallel zum Verfahrweg der Trenneinrichtung (21) Spritz-Gießformen (12; 13) vorgesehen sind, die aus einer oberen Formplatte (9), einer mittleren Formplatte (10) und einer Bodenplatte (14; 15) bestehen, wobei die Formplatten (9 und 10) aus der Preßebene

bewegbar und die Bodenplatten (14; 15) als Module ausgebildet und austauschbar in dem Spritzwerkzeug angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatten (14; 15) zwischen Stützplatten (44; 45), die mit der Grundplatte (2) fest verbunden sind, auswechselbar angebracht sind und die untere Bodenplatte (15) über einen Anschluß (16) mit einer Stelleinrichtung (17) verbunden und gegenüber der oberen lagegesichert angebrachten Bodenplatte (14) verschiebbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (21) ein mechanische Trennscheibe (23) besitzt, die von einem Motor (34) angetrieben wird und vermittels eines Gleitsteines (28) in Nuten (31) von Gleitsteinleisten (29; 30) verfahrbar ist, die an den Stützplatten (44; 45) befestigt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (34) am Gleitsteinfuß (33) angeflanscht und der Wellenstumpf (37) des Motors (34) mit einem Aufnahmedorn (28) für die Trennscheibe (23) verbunden ist, der im Gleitstein (28) drehbar gelagert ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (23) vorzugsweise ein Kreissägeblatt (39) mit bogenförmigen Schneidezähnen (53) ist, die auf den Kreisblattsegmenten wechselseitig rechts- oder linksschneidend angeordnet sind, wobei das Kreissägeblatt (39) mit hoher Drehzahl umläuft·
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet/ daß die Trennscheibe (23) ein vieleckiges, kreisförmiges Schneidblatt ist, das mit niedriger Drehzahl und großem Drehmoment die Borstenschnüre durchtrennt .
7. Vorrichtung nach ein Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (21) mit einem Bandmesser ausgestattet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (21) mit einer Kolben-Zylinder-Einheit (24; 25) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatten (14; 15) und die Gleitsteinleisten (29; 30) in das Kühlsystem der Vorrichtung integriert und mit Kühlkanälen ausgerüstet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (34) ein pneumatisch angetriebener Flügelzellenmotor ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (34) ein Elektromotor mit großem Drehmoment ist.