Verfahren zum Befestigen von Borstenbüscheln für Bürsten an Trägern aus thermoplastischem Kunststoff

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von Borstenbüscheln für Bürsten an Trägern aus thermoplastischem Kunststoff, die in Bürstenkörper eingebaut werden.

[0002] Zur Herstellung von Bürsten können Bürstenkörper mit einem Lochfeld bereitgestellt werden, das dem gewünschten Borstenfeld entspricht. Die Borstenbündel werden dann in die Löcher des Bürstenkörpers eingesetzt und darin verankert. Die Verankerung der Borstenbüschel im Bürstenkörper mittels Ankerplättchen oder Schlingen erfordert aber sehr leistungsfähige und daher aufwendige Maschinen.

[0003] Nach einem alternativen Bürstenherstellungsverfahren werden die Borstenbüschel an einem Träger befestigt, der dann in einen Bürstenkörper eingebaut wird, beispielsweise beim Spritzgießen eingeformt wird. Der im allgemeinen plättchenförmige Träger wird mit Löchern entsprechend dem gewünschten Lochbild versehen. Die Borstenbüschel werden in die Löcher eingesetzt, wobei auf einer Fläche des Trägers die nutzungsseitigen Enden der Borstenbüschel und auf der gegenüberliegenden Seite die in der Bürste zu verankernden axialen Enden der Borstenbüschel geringfügig herausragen. Diese in dem Bürstenkörper zu verankernden Enden der Borstenbüschel werden dann erhitzt, miteinander verschmolzen und zu einer Verdickung umgeformt.

[0004] Um einen ausreichenden axialen Halt der Borstenbüschel in den Trägern zu gewährleisten, ist in der DE 197 38 256 C2 vorgeschlagen worden, die plättchenartigen Träger mit pilzartigen Vorsprüngen zu versehen, die von dem geschmolzenen Material der Borsten untergriffen werden, so daß ein Formschluß zwischen den pilzartigen Vorsprüngen und der plastisch verformten Masse der Borstenbüschel entsteht. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand zur Bereitstellung der plättchenförmigen Träger mit einer Vielzahl von pilzartigen Vorsprüngen.

[0005] Aus der EP-A-0 405 204 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Borstenfeldern bekannt. Die Vorrichtung weist eine Halteplatte auf, die mit Löchern zur Aufnahme von Borstenbüscheln versehen ist. Die Borstenbüschel ragen an ihrem einen Ende im eingeführten Zustand über die Halteplatte hinaus, wobei die einzelnen Borsten eines Borstenbüschels sowie Borsten benachbarter Borstenbüschel mittels eines beheizbaren Stempels miteinander verschmolzen werden. Zusätzlich dazu ist vorgesehen, daß die Halteplatte Noppen aufweist, die zusammen mit den Borsten durch den beheizbaren Stempel mit den Borsten der Borstenbüschel verschmolzen werden kann.

[0006] Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Befestigen von Borstenbüscheln für Bürsten an Trägern aus thermoplastischem Kunststoff geschaffen, durch das mit einfachsten Verfahrensschritten eine sichere Verankerung der Borstenenden in den Trägern gewährleistet wird. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein erhitzter Stempel mit Vorsprüngen zwischen den Löchern in die Masse der Träger eindringt und diese erweicht sowie seitlich bis in die Zwischenräume zwischen den Borsten der Borstenbüschel verdrängt. Bei diesem Vorgang wird zunächst das Material der Träger erweicht und verformt, so daß es die Enden der Borstenbüschel eng umschließt und durch Eindringen in die Zwischenräume zwischen den Borsten einen engen Formschluß herstellt. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird dann der Stempel mit seiner zwischen den Vorsprüngen gelegenen Fläche an den axialen Enden der Borstenbüschel angedrückt, wobei die verdrängte Masse der Borsten über die verformte Masse des Trägers greift. Auf diese Weise entsteht ein inniger Verbund zwischen den Trägern und den Borstenbüscheln. Die Vorsprünge umgreifen dabei die axialen Enden der Borstenbüschel und geben der verschmolzenen Kunststoffmasse eine genau vorgegebene Form. Während dieses Vorgangs werden die Borstenbüschel vorzugsweise axial gehalten oder abgestützt, so daß sie in den Löchern des Trägers nicht axial verschoben werden.

[0007] Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bestehend aus einem entsprechend einem gewünschten Lochbild mit Löchern versehenen Träger und in den löchern eingesetzten Borstenbüscheln und einem beheizbaren Stempel mit einer Angriffsfläche, die eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die entsprechend dem Lochbild des Trägers angeordnet sind, wobei beim Eindringen der Vorsprünge zwischen den Löchern in die Masse des Trägers die Masse erweicht sowie seitlich bis in die Zwischenräume zwischen den Borsten der Borstenbüschel verdrängt wird.

[0008] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

• Figur 1 eine Schnittansicht eines plättchenförmigen Trägers;
• Figur 2 eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des ersten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens;
• Figur 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens;
• Figur 4 eine Schnittansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Trägers mit darin verankerten Borstenbüscheln zum Einbau in einen Bürstenkörper; und
• Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht eines bei dem Verfahren verwendeten Stempels;
• Fig. 6 eine Variante des Stempels; und
• Fig. 7, 8 und 9 verschiedene Ausführungen des Stempels in Draufsicht.

[0009] Der in Figur 1 gezeigte plättchenförmige Träger 10 besteht aus thermoplastischem Kunststoff und ist mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern 12 versehen, deren Anordnung einem gewünschten Lochbild bzw. Borstenfeld der Bürste entspricht. In die Löcher 12 werden, wie in Figur 2 gezeigt, Borstenbüschel 14 eingesetzt, so daß sie mit den nutzungsseitigen Enden 14a auf der einen Hauptfläche des Trägers 10 herausragen und auf der gegenüberliegenden Fläche mit den in der Bürste zu verankernden Enden 14b geringfügig herausragen. Ein beheizbarer Stempel 16 mit einer Vielzahl von ringförmigen Vorsprüngen 18 wird in Gegenüberlage zu den Enden 14b der Borstenbüschel 14 gebracht, wie in Figur 2 gezeigt. Der Stempel 16 wird dann, wie durch einen Pfeil in Figur 2 angedeutet, gegen die Enden 14b der Borstenbüschel 14 bewegt, wobei die Vorsprünge 18 zunächst zwischen den Löchern 12 bzw. den darin eingesetzten Borstenbüscheln 14 in das Material des Trägers 10 eindringen. Bei diesem Vorgang wird das Material des Trägers 10 erweicht und zugleich gegen die Borstenbüschel 14 verdrängt, wobei es auch in die Zwischenräume zwischen den Borsten eindringt, wie in Figur 3 dargestellt. Das Material des Trägers 10 bewegt sich auch radial und umschließt die axialen Enden 14b der Borstenbüschel 14. Das Material der erweichten Borsten wird ebenfalls auch radial verdrängt und greift über die geformten Erhebungen des Trägers, die zwischen den eingedrungenen Vorsprüngen 18 des Stempels 16 entstehen, wie in Fig. 4 dargestellt. Man sieht dort den engen Verbund zwischen Träger 10 und den verformten Enden 14b der Borstenbüschel 14. Wie weiter in Figur 4 ersichtlich ist, sind die Enden 14b der Borstenbüschel mit dem sie umgebenden und zwischen ihnen eingedrungenen Material des Trägers 10 zu plateauartigen Vorsprüngen umgeformt. Der Träger 10 mit den darin verankerten Borstenbüscheln 14 kann so in einen Bürstenkörper eingebaut werden, beispielsweise durch Einlegen in eine Spritzgußform und Umspritzen mit Kunststoffmasse. Alternativ werden die Träger mechanisch an einem Bürstenkörper befestigt, oder sie werden mit dem Bürstenkörper verschweißt, z.B. durch Ultraschall.

[0010] Figur 5 zeigt stark vergrößert einen Bereich des Stempels 16, bei dem die Vorsprünge 18 pyramidenförmig und kranzförmig in bezug auf die entsprechenden, gestrichelt angedeuteten Löcher 12 des Trägers 10 angeordnet sind. Die Spitzen der Vorsprünge 18 sind abgeflacht.

[0011] Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführung des Stempels sind die Vorsprünge kreisförmig und umgeben jeweils beim Angriff an der Oberfläche des Trägers 10 eines seiner Löcher 12.

[0012] Figur 7 zeigt schematisch in Draufsicht eine im größeren Bereich des Stempels 16 in der Ausführung nach Figur 5, d.h. mit pyramidenförmigen Vorsprüngen 18 in Zuordnung zu den Löchern 12 des Trägers 10.

[0013] Figur 8 zeigt eine Variante mit kegelförmigen Vorsprüngen 18.

[0014] Figur 9 zeigt eine Ausführung des Stempels entsprechend der in Figur 6 gezeigten Kreisform der Vorsprünge 18.

Ansprüche

1. Verfahren zum Befestigen von Borstenbüscheln (14) für Bürsten an Trägern (10) aus thermoplastischem Kunststoff, die in Bürstenkörper eingebaut werden, bei welchem:

die Träger (10) mit Löchern (12) entsprechend einem gewünschten Lochbild geformt werden;

die Borstenbüschel (14) in die Löcher (12) eingesetzt werden;

   dadurch gekennzeichnet, daß ein erhitzter Stempel (16) mit Vorsprüngen (18) zwischen den Löchern (12) in die Masse der Träger (10) eindringt und diese erweicht sowie seitlich bis in die Zwischenräume zwischen den Borsten der Borstenbüschel (14) verdrängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (16) mit seiner zwischen den Vorsprüngen (18) gelegenen Fläche an den axialen Enden (14b) der Borstenbüschel (14) angedrückt wird, wobei die verdrängte Masse der Borsten über die verformte Masse des Trägers (10) greift.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Vorsprünge (18) des Stempels (16) zu ihren Enden hin verjüngt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (18) kegelförmig sind.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (18) pyramidenförmig sind.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorsprünge (18) über den Umfang der Löcher (12) verteilt in den Träger (10) eindringen.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (18) des Stempels (16) die Enden (14b) der Borstenbüschel (14) jeweils ringförmig umgreifen.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Enden (14b) der Borstenbüschel (14) auf der dem Stempel (16) zugewandten Fläche des Trägers (10) aus den Löchern (12) herausragen und während der Bewegung des Stempels (16) gegen die Enden (14b) der Borstenbüschel (14) axial gehalten werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, bestehend aus einem entsprechend einem gewünschten Lochbild mit Löchern (12) versehenen Träger (10) und in den Löchern (12) eingesetzten Borstenbüscheln (14) und einem beheizbaren Stempel (16) mit einer Angriffsfläche, die eine Vielzahl von Vorsprüngen (18) aufweist, die entsprechend dem Lochbild des Trägers (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eindringen der Vorsprünge (18) zwischen den Löchern (12) in die Masse des Trägers (10) die Masse erweicht sowie seitlich bis in die Zwischenräume zwischen den Borsten der Borstenbüschel (14) verdrängt wird.

Claims

1. A method of attaching bristle tufts (14) for brushes onto carriers (10) made of a thermoplastic material, which are incorporated into brush bodies, in which:

the carriers (10) are configured with holes (12) corresponding to a desired hole pattern;

the bristle tufts (14) are inserted into the holes (12);

   characterized in that a heated punch (16) with projections (18) penetrates between the holes (12) into the mass of the carriers (10), softening it and displacing it laterally as far as into the interstices between the bristles of the bristle tufts (14).

2. The method according to Claim 1, characterized in that the surface area of the punch (16) that is located between the projections (18) is pressed against the axial ends (14b) of the bristle tufts (14), the displaced mass of the bristles reaching over the deformed mass of the carrier (10).

3. The method according to Claim 1 or 2, characterized in that projections (18) of the punch (16) are tapered towards their ends.

4. The method according to Claim 3, characterized in that the projections (18) are conical.

5. The method according to Claim 3, characterized in that the projections (18) are pyramidal.

6. The method according to any of the preceding Claims, characterized in that a plurality of projections (18) distributed over the circumference of the holes (12) penetrate into the carrier (10).

7. The method according to any of the preceding Claims, characterized in that each of the projections (18) of the punch (16) encircles the ends (14b) of the bristle tufts (14) in an annular configuration.

8. The method according to any of the preceding Claims, characterized in that the axial ends (14b) of the bristle tufts (14) protrude from the holes (12) on the surface of the carrier (10) facing the punch (16) and are held axially during the movement of the punch (16) against the ends (14b) of the bristle tufts (14).

9. A device for carrying out the method according to any of the preceding Claims, consisting of a carrier (10) provided with holes (12) corresponding to a desired hole pattern and bristle tufts (14) inserted in the holes (12) and a heatable punch (16) including an engagement surface having a multitude of projections (18) which are arranged according to the hole pattern of the carrier (10), characterized in that on penetration of the projections (18) between the holes (12) into the mass of the carrier (10) the mass is softened and displaced laterally as far as into the interstices between the bristles of the bristle tufts (14).

Revendications

1. Procédé de fixation de touffes de soies (14) pour brosses sur des supports (10) en matière thermoplastique qui sont insérés dans le corps de brosse, selon lequel :

les supports sont formés avec des trous (12) selon une configuration de trous souhaitée ;

les touffes de soies (14) sont mises en place dans les trous (12);

   caractérisé en ce qu'un poinçon (16) chauffé, avec des saillies (18), pénètre entre les trous (12) dans la masse des supports (10) et ramollit et déplace celle-ci latéralement jusque dans les interstices entre les soies des touffes de soies (14).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poinçon (16) est pressé avec sa surface située entre les saillies (18) contre les extrémités axiales (14b) des touffes de soies (14), la masse déplacée des touffes s'étendant sur la masse déformée du support (10).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les saillies (18) du poinçon (16) s'amincissent vers leurs extrémités.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les saillies (18) sont coniques.

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les saillies (18) sont en forme de pyramides.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs saillies (18) réparties sur la circonférence des trous (12) pénètrent dans le support (10).

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les saillies (18) du poinçon (16) entourent chacun à la manière d'un anneau les extrémités (14b) des touffes de soies (14).

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités axiales (14b) des touffes de soies (14) font saillie hors des trous (12) sur la surface du support (10) qui est tournée vers le poinçon (16) et sont retenues axialement pendant le mouvement du poinçon (16) contre les extrémités des touffes de soies (14).

9. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, constitué par un support (10) pourvu de trous (12) selon une configuration de trous souhaitée et par des touffes de soies (14) mises en place dans les trous (12) ainsi que par un poinçon (16) susceptible d'être chauffé, comportant une surface d'attaque qui présente une multitude de saillies (18) agencées selon la configuration de trous du support (10), caractérisé en ce que lorsque les saillies (18) pénètrent entre les trous (12) dans la masse du support (10), la masse est ramollie et déplacée latéralement jusque dans les interstices entre les soies des touffes de soies (14).

Zeichnung