[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Bürste, insbesondere
einer Zahnbürste, mit einem Borstenbündel tragenden Bürstenkörper, wobei in einem
Spritzgießvorgang der Bürstenkörper aus einem Kunststoffmaterial gespritzt wird und
dabei die Borstenbündel mit ihren befestigungsseitigen Enden in den umgebenden Bürstenkörper
eingebettet werden.
[0002] Bei dem gattungsgemäßen Verfahren werden die befestigungsseitigen Enden der Borstenbündel
regelmäßig zunächst angeschmolzen, wodurch sich eine Verdickung ausbildet. Die einzelnen
Borstenbündel werden regelmäßig in einer die Spritzgussform jedenfalls teilweise abdeckenden
Lochfeldplatte gehalten, die ein dem Borstenfeld der herzustellenden Bürste entsprechendes
Lochmuster aufweist. Das Lochmuster ist durch Kanäle der Lochfeldplatte gebildet,
welche einzelne Borstenbündel halten.
[0003] Die in der Lochfeldplatte gehaltenen und endseitig mit einer Verdickung vorgesehenen
Borstenbündel werden in eine Spritzgussform eingesetzt und bei der spritzgießtechnischen
Herstellung eines Grundkörpers des Bürstenkörpers mit der den Grundkörper bildenden
Komponente ganz oder teilweise umgeben, d.h. darin eingebettet.
[0004] Das befestigungsseitige Ende der Borstenbündel wird bei dem Spritzgießen eingebettet.
Der dabei unter hohem Druck in die Kavität eingebrachte plastifizierte Kunststoff
verdrängt zunächst während des Spritzgießvorganges Luft aus der Kavität. Diese tritt
beispielsweise aus dem Zwischenraum zwischen den einzelnen Filamenten eines Borstenbündels
und durch die Kanäle aus. Wenn die eingespritzte Menge des Kunststoffmaterials nicht
exakt mit dem Volumen der Kavität übereinstimmt, kann ein Teil des Kunststoffmaterials
zwischen Filamenten eines Borstenbündels in die Kanäle für die Borstenbündel gelangen
und so genannte Überspritzungen bilden. Die Überspritzungen sind definiert als Material
des Bürstenkörpers, das über die benutzerseitige Oberfläche des Bürstenkopfes übersteht.
[0005] Es sind in der Vergangenheit bereits Vorschläge gemacht worden, solche Überspritzungen
zu vermeiden.
[0006] So offenbart beispielsweise die als gattungsgemäß anzusehende
DE 10 2006 026 712 A1 ein Verfahren, bei dem zunächst aus Filamenten zusammengestellte Borstenbündel in
an einer Trägerplatte vorgesehene Kanäle eingeführt werden, so dass die nutzungsseitigen
Enden der Borstenbündel die Oberseite der Trägerplatte und die befestigungsseitigen
Enden der Borstenbündel die Unterseite der Trägerplatte überragen. Danach werden die
befestigungsseitigen Enden der Borstenbündel zum Ausformen einer Verdickung angeschmolzen,
derart, dass die Verdickungen dichtend an den Mündungen der Kanäle der Trägerplatte
anliegen. Die Borstenbündel liegen des Weiteren in Kanälen der Lochfeldplatte, wobei
die Kanäle der Lochfeldplatte mit den Kanälen der Trägerplatte fluchten. Die Trägerplatte
wird bei dem Spritzgießvorgang von dem Material für den Bürstenkopf umspritzt. Durch
die formschlüssige Umspritzung wird eine zuverlässige Verbindung der vorgefertigten
Trägerplatte mit dem Bürstenkopf erreicht. Beim Umspritzen liegen die Verdickungen
dichtend gegen die Kanalöffnungen der Trägerplatte an, wodurch verhindert werden soll,
dass das Kunststoffmaterial in Längsrichtung der Filamente der Borstenbündel nach
oben steigt und sich als Überspritzung an der Oberfläche der Borstenbündel zeigt.
Der dichtende Effekt tritt nur ein, wenn die Borstenbündel ausreichend gegen eine
axiale Verschiebung in ihren Kanälen gesichert sind. Ansonsten kann es passieren,
dass das Spritzgussmaterial zwischen eine Verdickung und die Trägerplatte eindringt
und die Verdickung nach innen in die Kavität und von der Trägerplatte weg bewegt.
Dann liegt die entsprechende Kanalmündung frei und das Spritzgussmaterial kann sich
auch in dem Kanal zwischen den Filamenten ausbreiten und als Überspritzung zeigen.
[0007] Das vorbekannte Verfahren ist des Weiteren aufwendig, da eine gesonderte Trägerplatte
hergestellt werden muss. Auch verhindert die Trägerplatte die Herstellung von Zahnbürsten
mit einem relativ dünnen Bürstenkopf, da dieser zumindest aus der Trägerplatte und
dem dahinter gespritzten Kunststoffmaterial besteht.
[0008] Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Zahnbürste ist aus der
EP 0 888 072 B1 bekannt. Zur Herstellung einer derartigen Bürste wird ein Zweikomponenten-Spritzgießverfahren
verwendet. Dabei werden die Borstenbündel an ihrem zu verankernden Ende angeschmolzen,
so dass sich pilzförmige Verdickungen bilden. Die verdickten Enden der Borstenbündel
können in einem Bürstenkörper befestigt werden. Die einzelnen Borstenbündel werden
zu diesem Zwecke so in einem ersten Spritzgießvorgang mit einem relativ weichen Kunststoff
in Stützelemente eingebracht, dass die Verdickungen der einzelnen Borstenbündel aus
einem befestigungsseitigen Ende der Stützelemente und die nutzungsseitigen Enden der
Borstenbündel aus dem anderen Ende des jeweiligen Stützelementes herausragen. Die
Stützelemente dienen dazu, ein Aufspreizen der Borstenbündel an ihrem nutzungsseitigen
Ende, welches zu einer verminderten Brauchbarkeit der Zahnbürste führt, zu vermeiden.
Die Verdickungen werden anschließend in einem zweiten Spritzgießvorgang mit einer
Kunststoff-Hartkomponente umspritzt, die den Bürstenkörper bildet.
[0009] Bei einer Zahnbürste gemäß der Offenbarung der
EP 0 888 072 B1 ist der Benutzer vor Verletzungen durch Überspritzungen geschützt, da die Borstenbündel
in dem betreffenden Abschnitt von den Stützelementen aus elastischem Material umgeben
sind und der Benutzer daher den Bürstenkopf nicht so nah an das Zahnfleisch bzw. die
Zahnkrone führen würde, dass die Überspritzungen zu Verletzungen führen könnten. Auch
dieses Verfahren ist indes aufwendig.
[0010] Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
einer Bürste anzugeben, mit dem die zuvor erwähnten Nachteile vermieden werden, welches
kostengünstig ist und mit dem eine Bürste für ein angenehmes subjektives Putzempfinden
hergestellt werden kann. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung das Problem
zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Bürste anzugeben, mit dem dem Problem
einer Überspritzung begegnet wird.
[0011] Zur Lösung des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Dieses unterscheidet sich dadurch
von dem gattungsbildenden Stand der Technik, dass der Bürstenkörper aus einem mit
dem Material des Borstenbündels kontrastierenden Material gebildet wird und dass die
Bürste nach dem Erstarren des Kunststoffmaterials optisch auf das Vorhandensein einer
in ein Borstenbündel eingedrungenen Überspritzung untersucht wird.
[0012] Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch angepasste Kontrastierung
zwischen dem Material der Borstenbündel einerseits und dem Material des Bürstenkörpers
andererseits eine optische Untersuchung auf Überspritzung vereinfacht wird. Diese
heben sich bei einer Untersuchung der Borstenbündel im Bereich der von den Borstenbündeln
durchragten Oberseite des Bürstenkörpers bei angemessener Kontrastierung gut von dem
Material der Borstenbündel ab. Die gute Kontrastierung kann sich beispielsweise bereits
bei Tageslicht zeigen. Die Kontrastierung kann aber bei Tageslicht nicht oder nur
wenig in Erscheinung treten und derart ausgebildet sein, dass sich diese erst unter
speziellen Untersuchungsbedingungen, die bei der nachfolgenden optischen Untersuchung
der Bürste nach Erstarren des Kunststoffmaterials durchgeführt wird, zeigen und so
zwischen Filamenten der Borstenbündel gedrängtes Kunststoffmaterial leicht identifiziert
werden kann.
[0013] Danach eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, zuverlässig eine
Überspritzung zu erkennen und nicht den Qualitätserfordernissen entsprechende Bürsten
auszusondern. Dabei kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren - wie beispielsweise
bei der Bestückung von Halbleiterplatten üblich - jede einzelne Bürste nach Erstarren
des Kunststoffmaterials einer optischen Untersuchung unterzogen und qualitativ minderwertige
Bürsten jeweils automatisiert ausgesondert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
können Bürsten bei Einbetten von Borstenbündeln in einer Halteplatte und/oder einer
Lochfeldplatte hergestellt werden. Dabei kann auch auf eine aus Kunststoff hergestellte
Halteplatte, die durch Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial des Bürstenkopfes verbunden
wird, verzichtet werden. Auf die abdichtende Wirkung der Verdickung am Einlass des
Haltekanals der Halteplatte, wie sie die
DE 10 2006 026 712 lehrt, kann mitunter verzichtet werden.
[0014] Wenngleich Überspritzungen trotz genauster Steuerung moderner Spritzgießanlagen nicht
vermieden werden können, führt dies gemäß der Erfindung jedenfalls zu keiner Beeinträchtigung
der mit der Bürste später zu reinigenden Oberfläche, respektive einer Gefährdung der
die Bürste benutzenden Person, da den Anforderungen nicht genügende Bürsten bei der
sich an die Herstellung anschließenden Überprüfung ausgesondert werden können.
[0015] Die Weiterbildung nach Anspruch 2 erfolgt im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der
optischen Untersuchung und schlägt vor, dass die Borstenbündel gespreizt bzw. aufgespreizt
werden. Durch das Spreizen bzw. Aufspreizen der Borstenbündel erhöht sich der Betrachtungswinkel
auf einzelne Bereiche zwischen einzelnen Filamenten eines Borstenbündels. Somit kann
zuverlässig und schnell das Vorhandensein von Überspritzungen festgestellt oder auch
ausgeschlossen werden. Das Spreizen der Borstenbündel erfolgt dabei vorzugsweise automatisiert,
beispielsweise durch Relativbewegung zwischen einem ortsfesten Spreizelement und der
bewegten Bürste, beispielsweise beim Abfördern der Bürste von dem Spritzgießwerkzeug.
Das Spreizen bzw. Aufspreizen erfolgt dabei mit dem Ziel, Zwischenräume zwischen einzelnen
Filamenten innerhalb des Borstenbündels von außen sichtbar zu machen. Beim Spreizen
bzw. Aufspreizen werden vorzugsweise die einzelnen Filamente eines Borstenbündels
relativ zueinander verschwenkt, d.h. aufgefächert, wobei vorzugsweise insbesondere
die äußeren Filamente eines Borstenbündels ausgelenkt werden, um den inneren Bereich
des Borstenbündels von außen sichtbar zu machen.
[0016] Die Weiterbildung nach Anspruch 3 erfolgt im Hinblick auf eine Erhöhung des Kontrastes
zwischen dem Material des Borstenbündels und dem Material des Bürstenkörpers. Der
Kontrast wird dadurch erhöht, dass die Bürste mit einem Licht bestrahlt wird, das
sich von dem Tageslicht unterscheidet und während der Bestrahlung der optische Kontrast
zwischen dem Material für die Borstenbündel und dem Material des Borstenkörpers verstärkt
wird oder überhaupt erst auftritt. Der Kontrast kann sich als ein optisches Aufhellen,
bevorzugt des Materials des Bürstenkörpers, darstellen.
[0017] Die Weiterbildung nach Anspruch 4, bietet zwei Alternativen. Bei der ersten Alternative
erfolgt die Bestrahlung mit dem Licht, das sich von dem Tageslicht unterscheidet,
zusätzlich zu dem die Bürste umgebenden Tageslicht, so dass derjenige, der die Bürste
untersucht, sich in der Umgebung zurechtfindet und beispielsweise die Bürste drehen
und wenden kann. Die zweite Alternative sieht die Bestrahlung mit dem Licht, das sich
von dem Tageslicht unterscheidet, unter Ausschluss des Tageslichtes vor, so dass die
Umgebung bei der Untersuchung für den Untersuchenden im Dunkeln liegt und er nicht
abgelenkt wird und sich auf die optische Untersuchung der Bürste konzentrieren kann.
[0018] Die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 3 und 4 erlauben des Weiteren eine höhere
Gestaltungsfreiheit bei der farblichen Ausbildung der Bürste. Die kontrastierende
Ausgestaltung gemäß Anspruch 1 kann dabei so gewählt sein, dass sie insbesondere unter
den Untersuchungsbedingungen zu merklichen Kontrastunterschieden zwischen dem Filamentenmaterial
einerseits und dem Material des Bürstenkopfes anderseits führt, wohingegen mitunter
bei Tageslicht kein entsprechender Kontrast wahrgenommen werden kann. Die Erscheinung
der Bürste bei Tageslicht und die hierzu zu treffende Material- und Farbauswahl der
einzelnen, den Bürstenkopf bildenden Komponenten (speziell Kunststoffkomponente und
Borstenfilamente) kann daher allein unter gestalterischen Gesichtspunkten erfolgen.
Konkrete Beispiele für eine entsprechende Weiterbildung sind in den Ansprüchen 5 bis
7 enthalten.
[0019] Die Weiterbildung nach Anspruch 5 sieht vor, dass das Kunststoffmaterial des Bürstenkörpers
eine lumineszierende Komponente enthält, welche den Kontrast zwischen dem Material
des Bürstenkörpers und dem Material der Borstenbündel erhöht.
[0020] Vorteilhafterweise wird bei dem Herstellungsverfahren jedenfalls eine so große Menge
der lumineszierenden Komponente dem Material des Bürstenkörpers zugegeben, dass das
Material des Bürstenkörpers unter Einfluss von ultravioletter Strahlung leuchtet.
[0021] Vorteilhafterweise wird bei der optischen Untersuchung die Bürste mit Licht im ultravioletten
Wellenbereich bestrahlt.
[0022] Die lumineszierende Komponente des Kunststoffmaterials des Bürstenkörpers ist vorteilhafter
Weise photolumineszent und kann einen fluoreszierenden Stoff und/oder einen phosphoreszierenden
Stoff umfassen. Der Vorteil eines phosphoreszierenden Stoffes ist das längere Nachleuchten
auch noch nach Beenden der Bestrahlung. Die lumineszierende Komponente kann ein optischer
Aufheller sein.
[0023] Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Bürstenkörper als Hauptbestandteil
ein Polyolefin (PP).
[0024] Mit der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Apparat zur Herstellung einer Bürste,
insbesondere einer Zahnbürste, mit einem Borstenbündel tragenden Bürstenkörper, wobei
in einem Spritzgießvorgang der Bürstenkörper aus einem Kunststoffmaterial gespritzt
wird und dabei die Borstenbündel mit ihren befestigungsseitigen Enden in den umgebenden
Bürstenkörper eingebettet werden, vorgeschlagen. Dieser Apparat umfasst in an sich
bekannter Weise eine Vorrichtung mit einer Spritzgussform zum spritzgießtechnischen
Herstellen der Bürste nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Des Weiteren hat der Apparat
eine Vorrichtung zum Bestrahlen der hergestellten Bürste mit UV-Licht sowie eine Vorrichtung
für eine elektro-optische Erkennung von Lichtstrahlung. Die Vorrichtung für das Bestrahlen
der hergestellten Bürsten mit UV-Licht weist eine Lichtquelle auf, die elektro-magnetische
Strahlen in einem Wellenlängenbereich ausstrahlt, der zwischen 1 nm und 380nm liegt.
Dieser Wellenlängenbereich umfasst auch den Bereich des UV-A-Lichtes oder Nahen-UV-Lichtes,
das auch "Schwarzlicht" genannt wird.
[0025] Die Vorrichtung für eine elektro-optische Erkennung von Lichtstrahlung wandelt Licht
in ein elektrisches Signal um. Die elektro-optische Erkennung kann mittels eines Sensors,
wie einem Lichtsensor oder Bildsensor, oder einer Photodiode erfolgen. Die Vorrichtung
für eine elektro-optische Erkennung von Lichtstrahlen erzeugt in Abhängigkeit von
der Intensität des eingefallenen Lichts oder von der Menge der eingefallenen Lichtstrahlen
ein elektrisches Signal, das einer Steuereinrichtung leitungsgebunden oder drahtlos
zugeleitet werden kann.
[0026] Die Steuereinrichtung kann die Quantität ermitteln und mit vorgegebenen Schwellenwerten
vergleichen. Bei Überschreiten des Schwellenwertes kann ein optisches oder akustisches
Signal für einen Bediener des erfindungsgemäßen Apparates umgesetzt werden, damit
ein händisches Aussortieren einer Zahnbürste erfolgt.
[0027] Die Vorrichtung für eine elektro-optische Erkennung von Lichtstrahlung reagiert auch
auf Licht, das allgemein in der Umgebung vorhanden ist, die Vorrichtung soll ein Hilfsmittel
für das Feststellen des Vorhandenseins von Überspritzungen im Bereich der Borstenbündel
sein. Die Borstenbündel bestehen aus einem mit dem Material des Borstenbündels kontrastierenden
Material. Der Kontrast wird erhöht, indem die Bürste mit UV-Licht bestrahlt wird und
die Überspritzungen angeregt durch das UV-Licht im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen
Wellenlängen ausstrahlen. Die Vorrichtung für eine elektro-optische Erkennung kann
beispielsweise eine Kamera sein. Eine digitale Kamera ist besonders geeignet, da sie
mittels der Kameraelektronik ein Abbild erzeugt, wenn durch das Objektiv Licht auf
eine lichtempfindliche Fläche fällt. Die Abbilder der zu untersuchenden Bürste können
miteinander für die Situation ohne Bestrahlung mit UV-Licht und mit Bestrahlung mit
UV-Licht verglichen werden. Eine Steuerschaltung wertet das Vergleichsergebnis aus,
vorzugsweise unmittelbar aufgrund von Daten, die die Bildinformation enthalten.
[0028] Mit dieser Apparatur ist es möglich, automatisiert im Wege des Spritzgießens hergestellte
Bürsten zu untersuchen und eventuell den Qualitätsanforderungen nicht genügende Bürsten
auszusortieren. Hierzu weist die Apparatur vorzugsweise eine Vorrichtung zum Aussortieren
schadhafter Bürsten auf, die mit einem Prozessor zusammenwirkt, der Signale der Vorrichtung
für die elektro-optische Erkennung erhält und so weiter verarbeitet, dass außerhalb
einer vorgegebenen Norm liegende Messwerte zum Aussortieren der entsprechenden Bürste
führen. Diese wird vorzugsweise beim Abfördern der Bürste von der Vorrichtung mit
Spritzgussform über eine Weiche von der Transportstrecke entfernt.
[0029] Die Vorrichtung für die elektro-optische Erkennung der UV-Lichtstrahlung kann eine
Photozelle aufweisen, durch die in Verbindung mit einer Steuerschaltung bei einem
bestimmten Intensitätsgrad des Lichtes eine Anzeigeleuchte als Indikator für das Vorhandensein
von Überspritzungen einschaltbar ist.
1. Verfahren zum Herstellen einer Bürste, insbesondere einer Zahnbürste, mit einem Borstenbündel
tragenden Bürstenkörper, wobei in einem Spritzgießvorgang der Bürstenkörper aus einem
Kunststoffmaterial gespritzt wird und dabei die Borstenbündel mit ihren befestigungsseitigen
Enden in dem umgebenden Bürstenkörper eingebettet werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bürstenkörper aus einem mit dem Material des Borstenbündels kontrastierenden
Material gebildet wird und dass die Bürste nach dem Erstarren des Kunststoffmaterials
optisch auf das Vorhandensein einer in ein Borstenbündel eingedrungenen Überspritzung
untersucht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die optische Untersuchung der Bürste den Schritt des Spreizens bzw. Aufspreizens
der Borstenbündel umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die optische Untersuchung den Schritt des Bestrahlens mit einem Licht, das sich von
dem Tageslicht unterscheidet, umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bestrahlung mit dem Licht, das sich von dem Tageslicht unterscheidet, alternativ
zusätzlich zu dem die Bürste umgebenden Tageslicht erfolgt oder unter Ausschluss des
Tageslichtes.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kunststoffmaterial des Bürstenkörpers eine lumineszierende Komponente enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedenfalls eine ausreichend große Menge der lumineszierenden Komponente dem Kunststoffmaterial
des Bürstenkörpers zugegeben wird, so dass das Material des Bürstenkörpers unter Einfluss
von Ultraviolettstrahlung leuchtet.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die optische Untersuchung den Schritt des Bestrahlens mit Licht im ultravioletten
Wellenbereich enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die lumineszierende Komponente einen fluoreszierenden Stoff und/oder einen phosphoreszierenden
Stoff umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bürstenkörper als Hauptkomponente ein Polyolefin (PP) enthält.
10. Apparat zum Herstellen einer Bürste, insbesondere einer Zahnbürste, mit einem Borstenbündel
tragenden Bürstenkörper, wobei in einem Spritzgießvorgang der Bürstenkörper aus einem
Kunststoffmaterial gespritzt wird und dabei die Borstenbündel mit ihren befestigungsseitigen
Enden in den umgebenden Bürstenkörper eingebettet werden, mit einer Vorrichtung mit
einer Spritzgussform zum Herstellen der Bürste; einer Vorrichtung zum Bestrahlen der
hergestellten Bürste mit UV-Licht; und einer Vorrichtung für eine elektro-optische
Erkennung von Lichtstrahlung.
11. Apparat nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung für eine elektro-optische Erkennung von Lichtstrahlung eine Kamera
ist.