PL206067B1

PL206067B1 - Sposób wytwarzania struktury szczecin na nośniku

Info

Publication number: PL206067B1
Application number: PL373125A
Authority: PL
Inventors: Georg Weihrauch
Original assignee: Geka Brush Gmbh
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2010-06-30
Also published as: ZA200408978B; ATE352407T1; RU2004136592A; CN1652917A; AU2003245882A1; MXPA04011251A; BR0310035B1; KR20040107524A; ES2280761T3; JP4446882B2; WO2003097324A3; PL373125A1; HK1080035A1; TW200401620A; US7226555B2; DE10221869A1; DE50306383D1; US20050172439A1; RU2320481C2; BR0310035A

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania struktury szczecin na nośniku dowolnego rodzaju za pomocą narzędzia kształtowego, mającego kanały wychodzące ze ścianki formy dla formowania szczecin, przy czym stop tworzący szczeciny wprowadza się w kanały pod ciśnieniem na drodze formowania wtryskowego albo odlewania ciśnieniowego.

Wyroby szczecinowe, do których zalicza się zwłaszcza szczotki wszelkiego rodzaju, pędzle i miotły, wytwarza się przeważnie w sposób mechaniczny, przy czym najpierw wytwarza się nośnik szczeciny z otworami, a następnie umieszcza się mechanicznie wiązki szczeciny. Wraz z pojawieniem się tworzyw sztucznych, korpusy szczotek wytwarza się przez odlewanie albo formowanie wtryskowe, a szczeciny mocuje się albo w konwencjonalny mechaniczny sposób lub też ostatnimi czasy również za pomocą sposobów termicznych. We wszystkich tych przypadkach trzeba najpierw wytworzyć monofilamenty szczecinowe w procesie wytłaczania albo przędzenia, monofilamenty trzeba ewentualnie pociąć i następnie mocować szczeciny na nośniku. W technice zakotwiczania stosowanej obecnie jeszcze w przeważającym stopniu, szczeciny pętelkuje się i za pomocą kotwicy z metalu wtłacza się w korpus szczotki.

Nie brakowało zatem prób formowania, w celu dalszej racjonalizacji, jako jednej części szczecin albo wiązek razem z nośnikiem i łączenia nośnika z korpusem szczotki. Zatem już ponad sto lat temu zaproponowano (patrz opis GB 788/1861 oraz opis GB 24 935/1896), aby odlewać szczeciny i łączący je nośnik z elastycznego materiału, takiego jak guma lub tym podobne, a następnie mocować na właściwym sztywnym korpusie szczotki. Ponadto znane jest z opisów DE 941 364, GB 2 151 971, US 301 644, 4 244 076, US 5,040,260, US 5,966,771, WO 98/03097 wytwarzanie elementów czyszczących połączonych w grupy razem z łączącym je nośnikiem w jednym procesie formowania wtryskowego i łączenie nośnika z korpusem szczotki później albo w procesie dwuskładnikowego formowania wtryskowego. W końcu, z opisu US 5,926,900 znane jest wytwarzanie całego korpusu szczotki i szczecin jako jednoczęściowego elementu formowanego wtryskowo.

Szczotki tego rodzaju można było w praktyce wprowadzić tylko w wąskim zakresie na przykład w dziedzinie pielę gnacji wł osów albo jako szczotki jednorazowego uż ytku. Powodem niedostatecznej przydatności i akceptacji jest fakt, że formowane wtryskowo szczeciny mają o wiele za małą wytrzymałość zmęczeniową na zginanie przy obciążeniu przemiennym, gdyż w przeciwieństwie do szczecin, otrzymywanych w trakcie procesu przędzenia, nie mają, koniecznej dla stabilności, struktury cząsteczkowej, która charakteryzuje się przede wszystkim równoległą w szczecinach orientacją wzdłużną łańcuchów cząsteczkowych. Należy je raczej określać mianem elementów roboczych albo czyszczących a nie mianem szczecin. Niedostateczną stabilność stwierdza się zwłaszcza w obszarze osadzenia elementów roboczych na nośniku, gdyż tam całkowicie brakuje orientacji cząsteczkowej. Prowadzi to do tego, że elementy robocze, ustawione prawidłowo bezpośrednio po wytwarzaniu, po krótkim okresie użytkowania zmieniają swą pozycję, zwłaszcza przeginają się, przechylają i nie podnoszą się ponownie. Ponadto, technologia ta wymaga zastosowania jednego i tego samego tworzywa sztucznego na elementy robocze i nośnik, co w przypadku tworzyw sztucznych wysokiej jakości, z których muszą składać się szczeciny z wysokim profilem wymagań, prowadzi do odpowiednio wysokich kosztów. Każde obniżenie kosztów wymusza kompromis w wyborze tworzywa sztucznego. Stale pozostają jednak znaczne niedogodności techniczno-użytkowe, co powoduje, ze szczotki tego rodzaju nadają się jedynie do niewielu przypadków zastosowania. Nie jest również możliwe dostosowane do danego profilu wymagań zróżnicowanie materiału, na nośnik i szczeciny albo na szczeciny między sobą, zwłaszcza pod względem mechanicznej wytrzymałości, właściwego materiałowi współczynnika tarcia, koloru.

Ponadto, znane są szczotki (US 2 621 369), w których elementy robocze nie stanowią szczecin we właściwym znaczeniu, lecz trzpienie, sworznie, wstęgi lub tym podobne. Chodzi tu o formowane wtryskowo elementy, składające się najczęściej z gumy albo tworzyw sztucznych mających elastyczność gumy, na przykład z elastomerów i mające większy przekrój poprzeczny, najczęściej również mniejszą długość niż szczeciny. Ta masywna budowa „szczeciny jest konieczna z dwóch powodów. Z jednej strony wskutek tego otrzymuje się tylko stosunkowo zadowalają c ą stabilność i wytrzymał o ść zmęczeniową przy obciążeniu przemiennym, z drugiej zaś strony kanały formujące nie mogą być zbyt wąskie lub zbyt głębokie ze względu technikę formowania wtryskowego, aby z jednej strony zapewnić wystarczające wypełnienie formy, z drugiej zaś strony aby umożliwić wyjmowanie z formy. Miarodajne właściwości tych elementów roboczych polegają zasadniczo na miękkim działaniu na powierzchni

PL 206 067 B1 pocieranej nimi przy podwyższonym współczynniku tarcia, a zatem na rodzaju działania pocierającego i masują cego, a mniej na rodzaju aktywnego dział ania szczotkuj ą cego. Typowym przypadkiem zastosowania są szczotki do włosów, służące przede wszystkim do rozdzielania i porządkowania włosów, które mają pocierać skórę głowy jedynie w sposób masujący. Na sztywność tych elementów można wpływać zasadniczo jedynie poprzez średnicę i stosunek średnica/długość oraz poprzez twardość tworzywa sztucznego.

Szczotka według opisu US 2 621 369 wytwarzana jest przez formowanie wtryskowe, przy czym elastyczną cienką płytę nośną z perforacją, odpowiednio do rozmieszczenia elementów roboczych, wkłada się do formy wtryskowej, mającej wiele kanałowych wnęk do formowania, przylegających do otworów perforacyjnych nośnika i służących do kształtowania według formy trzpieniowych elementów roboczych. Na przeciwległej stronie - stronie wtryskiwania - umieszczone są kanały rozprowadzające, prowadzące stopioną masę z tworzywa sztucznego, na przykład nylonu, do poszczególnych otworów perforacyjnych i do przylegających kanałów formujących. Kanały formujące mają w bezpośrednim połączeniu z perforacją nośnika najpierw rozszerzenie. W ten sposób, po obydwu stronach cienkiej płyty nośnej wytwarza się pogrubienie tak, że element roboczy jest osiowo ustalony w obydwu kierunkach. Chociaż zastosowany nylon nadawałby się do uzyskania właściwości podobnych szczecinie, nie stosuje się go tutaj, gdyż przynajmniej przy podstawie elementów czyszczących ze, względu na pogrubienie nie może powstać zorientowana wzdłużnie struktura cząsteczkowa. To samo dotyczy innej szczotki do włosów znanej z opisu EP-B1-0 120 229, w której najpierw wtryskuje się nośnik z tulejowymi, stożkowymi nasadkami, a następnie do tulei wtryskuje się kolejne tworzywo sztuczne jako rdzeń, leżący pogrubieniem na otwartym ujściu tulei. Na odwrotnej stronie, rdzenie połączone są drugą płytą nośną z tego samego materiału. Również tutaj na pierwszym planie stoi kształtowe, stałe pod względem osiowym połączenie obydwu części, a elementy robocze stają się wskutek tego jeszcze bardziej masywne.

Również w szczotkach i miotłach znane są takie elementy czyszczące przykładowo z opisów US 5 040 260, US 5 966 771. Szczotki te są ukształtowane jako dwuczęściowe. Znane jest wreszcie w przypadku szczotek do zębów (US 1 924 152, 2 139 242, DE 826 440, WO 00/64307), kombinowanie obszaru obsadzonego szczeciną z konwencjonalnych szczecin mających uznany, dobry efekt czyszczący i elementów czyszczących w postaci sworzni względnie trzpieni z tworzywa sztucznego o elastyczno ś ci gumy.

Opis WO 02/03831 (DE 100 33 256 i DE 101 30 863) zgłaszającego, którego ujawnienie stanowi treść niniejszego wynalazku, podaje sposób i urządzenie, w których można wykorzystać znane zalety techniki formowania wtryskowego, za pomocą którego możliwe jest zarówno wytwarzanie nie tylko wyrobów szczecinowych, których szczeciny osiągają lub nawet przewyższają jakość i techniczno-użytkowe właściwości szczecin wytworzonych przez wytłaczanie z przędzeniem.

Następuje to w taki sposób, że wytwarza się nośnik z przerwaniami działającymi jak dysze przędzalnicze, a przerwania, do których przylegają kanały, przynajmniej na części ich wysokości zaopatruje się w najmniejszą szerokość wynoszącą < 3 mm, dobiera się stosunek tej szerokości do drogi przepływu stopionego materiału, wynikającej z wysokości przerwań i długości kanałów jako < 1:5, zaś stopiony materiał z tworzywa sztucznego wtryskuje się w kanały z przynajmniej jednej strony nośnika strony doprowadzania stopionego materiału - przez przerwania tworząc szczeciny. Wymieniony powyżej stosunek wybiera się korzystnie tak, że jest mniejszy/równy 1:10. Dolna granica tego zakresu może znajdować się w zakresie 1:250.

Za pomocą sposobu według wynalazku osiąga się nowe możliwości wytwarzania wyrobów szczecinowych. Nośnik, na którym umieszczone są szczeciny i który może tworzyć sam korpus szczotki albo jego część, na przykład w postaci wkładki lub tym podobnych, służy równocześnie jako niejako utracone „narzędzie do wytwarzania szczecin przez formowanie wtryskowe. Na przerwaniach działających jak dysza przędzalnicza powstaje, ze względu na efekty spiętrzenia i tarcie o ścianki, przepływ rozciągający ze stosunkowo wysokimi siłami ścinającymi w obszarze blisko ścianki. Prowadzą one do tego, że struktura cząsteczkowa wewnątrz stopionego materiału, względnie uplastycznionego materiału zostaje zorientowana w kierunku przepływu, zaś orientacja ta kontynuowana jest w kanałach kształtujących szczecinę, przy czym długość płynięcia stopionego materiału wybrana według wynalazku, w stosunku do najwęższego miejsca przerwań, optymalizuje cząsteczkową orientację wzdłużną. To samowzmocnienie szczecin przez orientację wzdłużną łańcuchów cząsteczkowych występuje szczególnie wyraźnie w przypadku częściowo krystalicznych tworzyw termoplastycznych. Poza tym, w przypadku wyrobu szczecinowego wytworzonego tym sposobem, w porównaniu z wyro4

PL 206 067 B1 bem wytworzonym jako jednoczęściowy, w nośniku umieszczona jest mała długość częściowa szczeciny, mianowicie jej korzeń i opiera się on na nośniku. Ten obszar korzenia jest pod względem wytrzymałości najwrażliwszym obszarem, gdyż nie występuje tam jeszcze orientacja cząsteczkowa lub występuje jedynie w nieznacznym stopniu.

Dzięki tej stabilizacji otrzymuje się wyższą wytrzymałość na zginanie, zwłaszcza wytrzymałość zmęczeniową na zginanie przy obciążeniu przemiennym lecz także większą wytrzymałość na rozciąganie. W porównaniu z wyrobami szczecinowymi wtryskiwanymi w znany sposób jednoczęściowo można podwyższyć siłę gnącą konieczną do określonego uprzednio odchylenia szczeciny o 40% i więcej. Również moduł sprężystości wzdłużnej zostaje zauważalnie podwyższony. Ponieważ również znacznie podnosi się wytrzymałość na rozciąganie, można łatwo wyjmować z formy również szczeciny mające mały przekrój poprzeczny i dużą długość.

Za pomocą znanego sposobu według opisu WO 02/03831 zgłaszającego można przetwarzać zasadniczo wszystkie tworzywa sztuczne w postaci zdolnej do zalewania, przy czym ze względu na profil wymagań, na szczeciny korzystnie stosuje się tworzywa termoplastyczne albo tworzywa termosprężyste lub ich mieszaniny (stopy), gdyż w tych tworzywach sztucznych występuje najwyraźniej również orientacja cząsteczkowa.

Wyżej wymieniony sposób zgłaszającego, jak i sposób według opisu US 2 621 369 mają tę wadę, że obraz otworu prefabrykowanego nośnika z tworzywa sztucznego musi identycznie zgadzać się z rastrem okreś lonym przez kanał y w narzę dziu kształ towym, zwł aszcza osie otworów i kanał ów muszą się ze sobą pokrywać. Jeśli ten wymóg nie zostanie dokładnie spełniony, wtedy w obszarze zakotwiczenia szczecin dochodzi do przesunięcia, związanego z niepożądanym zmniejszeniem przekroju poprzecznego u podstawy szczeciny tak, że szczeciny przedwcześnie odrywają się albo odcinają. Z drugiej strony, można wytwarzać w sposób stosunkowo tani wstępnie dziurkowane noś niki szczecin z tworzywa sztucznego jedynie za pomocą sposobu formowania wtryskowego. Przy formowaniu wtryskowym należy jednak stale liczyć się z późniejszym kurczeniem się nośnika nie tylko przy chłodzeniu, lecz także z późniejszym kurczeniem się przez dłuższy okres czasu, ze względu na co zatraca się początkowo obecną dokładność wymiarową. Do tego jest się zdanym na tworzywa sztuczne o niskim skurczu i wskutek tego jest się silnie ograniczonym w kombinacji szczecin z jednej stron, a z drugiej strony nośnika. Jeśli chce się umożliwić dla doboru materiału szczecin/nośnika, zwłaszcza dla materiału nośnika duży wybór, wtedy ewentualnie trzeba przygotować wiele narzędzi do formowania wtryskowego.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu, za pomocą którego można wytwarzać dowolne materiały nośnika ze strukturą szczecin, w odtwarzalny sposób i przy utrzymaniu niezmiennie wysokiej jakości.

Sposób wytwarzania struktury szczecin na nośniku dowolnego rodzaju za pomocą narzędzia kształtowego, mającego kanały wychodzące ze ścianki formy dla formowania szczecin, przy czym stop tworzący szczeciny wprowadza się w kanały pod ciśnieniem na drodze formowania wtryskowego albo odlewania ciśnieniowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do ścianki formy mającej kanały przykłada się nośnik pośrednio lub bezpośrednio tak, że całkowicie przykrywa się wolne przekroje poprzeczne kanałów, a następnie stop nanosi się na nośnik z takim ciśnieniem formującym, że przenika on nośnik w obszarze wolnych przekrojów poprzecznych kanałów, a przy tym materiał nośnika wypiera się i końcowo stop wypełnia kanały, przy czym nośnik przenikany przez stop przy formowaniu wtryskowym stopu działa jako bariera stabilizująca ciśnienie aż do rozpoczęcia przenikania stopu przez nośnik, po czym stop wnika eksplozyjnie w kanały formujące szczeciny.

Materiał nośnika wyparty przez stop przy przenikaniu nośnika przynajmniej częściowo wypiera się w otwory kanałów.

Materiał nośnika wyparty przez stop przy przenikaniu nośnika formuje się tworząc kołnierz wchodzący w otwór kanałów.

Materiał nośnika wyparty przez stop przy przenikaniu nośnika formuje się tworząc lejowaty otwór w nośniku.

Kanały formujące szczeciny w obszarze ich otworu zaopatruje się w rozszerzenie do przyjmowania materiału nośnika uformowanego w kołnierz.

Materiał nośnika wyparty przez stop przy przenikaniu nośnika tworzy wraz ze stopem stop.

Nośnik przed przyłożeniem do ścianki formy w swych obszarach przykrywających otwory kanałów zaopatruje się w struktury osłabiające materiał lub ma on takie struktury.

PL 206 067 B1

Na nośniku nanosi się struktury z miejsc żądanego przerwania umieszczonych symetrycznie promieniowo.

Nośnik przed przyłożeniem do ścianki formy, w jego obszarach przykrywających otwory kanałów ma mniejszą grubość niż w pozostałych obszarach.

W narzędziu kształtowym przed kanałami przykłada się przynajmniej jeden kolejny nośnik zaopatrzony w przelotowe otwory, nośnik przez który ma przechodzić stop przykłada się przykrywając otwory kolejnego nośnika.

W narzędziu kształtowym przed kanałami przykłada się przynajmniej jeden kolejny nośnik zaopatrzony w przelotowe otwory, a nośnik przez który ma przechodzić stop przykłada się między kolejnym nośnikiem a otworami kanałów.

Stosuje się nośnik składający się z organicznych lub nieorganicznych materiałów.

Nośnik jako bariera stabilizująca ciśnienie działa do ciśnienia wewnętrznego formy od 1000-10⁵ Pa do 5000-10⁵ Pa.

Nośnik tworzy się z folii, korzystnie z folii rozciągliwej.

Nośnik tworzy się z folii metalowej.

Nośnik tworzy się z folii z tworzywa sztucznego.

Nośnik tworzy się z folii elastomerowej.

Stosuje się folię mającą grubość korzystnie < 1 mm.

Nośnik tworzy się przez płytkę.

Stosuje się płytkę mającą grubość korzystnie > 0,2 mm.

Nośnik tworzy się z dwóch lub więcej warstw.

W nośniku z dwóch lub więcej warstw, przynajmniej jedna warstwa przykrywa otwory kanałów, a przynajmniej jedną kolejną warstwę zaopatruje się we wstępnie formowane otwory odpowiednio do układu kanałów.

Stosuje się dwie lub więcej warstw składających się z różnych materiałów.

Stosuje się dwie lub więcej warstw mających różną sprężystość.

Nośnik jako prefabrykowaną część formowaną doprowadza się do otwartego narzędzia kształtowego.

Nośnik doprowadza się jako prefabrykowaną część formowaną przez rozdmuchiwanie.

Nośnik doprowadza się jako prefabrykowaną wypraskę.

Nośnik doprowadza się jako prefabrykowany wyrób głębokotłoczny.

Nośniki doprowadza się jako materiał bez końca do otwartego narzędzia kształtowego i przed albo przy zamykaniu narzędzia kształtowego tnie się na żądany wymiar.

Nośniki z żądanym wymiarem doprowadza się na podkładce bez końca i w obszarze narzędzia kształtowego oddziela się je od podkładki.

Materiał nośnika przykrywającego wolne przekroje poprzeczne kanałów jest zgrzewalny z materiałem szczecin.

Do narzędzia kształtowego wprowadza się na odcinkach tworzące szczeciny tworzywa sztuczne o różnych właściwościach mechanicznych.

Do narzędzia kształtowego wprowadza się na odcinkach tworzące szczeciny tworzywa sztuczne w różnym kolorze.

Materiał nośnika wkłada się do narzędzia kształtowego jako surową formę albo jako przykrój i za pomocą ciśnienia formującego masy formującej szczeciny uformowuje się na ściance formy otaczającej wolne przekroje poprzeczne kanałów, zanim stop przeniknie uformowany nośnik.

Materiał nośnika wkłada się do narzędzia kształtowego jako surową kształtkę albo jako przykrój i za pomocą ciśnienia płynu uformowuje się na ściance formy otaczającej wolne przekroje poprzeczne kanałów, zanim doprowadzi się stop do narzędzia kształtowego z wyższym ciśnieniem formującym.

Stop tworzący materiał nośnika i szczeciny wprowadza się do narzędzia kształtowego za pomocą sposobu warstwowego formowania wtryskowego.

Sposób warstwowego formowania wtryskowego stosuje się jako sposób Mono- lub Twinshot.

Materiał nośnika formuje się wstępnie w sposobie GIT (technologia wdmuchiwania gazu) albo wprowadza się do narzędzia kształtowego, a następnie wtryskuje się stop na szczeciny.

Materiał nośnika formuje się wstępnie w sposobie WIT (technologia wtryskiwania wody) albo wprowadza się do narzędzia kształtowego, a następnie wtryskuje się stop na szczeciny.

Sposób według wynalazku wyjściowo dotyczy materiału nośnika w stanie oryginalnym, zwłaszcza nie ma on żadnych otworów przelotowych, które muszą się pokrywać z kanałami formującymi

PL 206 067 B1 szczeciny. Co więcej, ciśnienie formujące stosuje się w celu wytwarzania otworów przelotowych z koniecznym przekrojem poprzecznym dopiero podczas procesu kształtowania, przeprowadzając masę formującą pod ciśnieniem formującym przez nośnik. Materiał przykrywający wolny przekrój poprzeczny kanałów wypiera się przy tym bocznie i ewentualnie również w „kierunku strzelania. Obraz otworu wytwarza się w rastrze określonym przez kanały dopiero wraz z formowaniem szczecin tak, że nie istnieje problem pokrywania się otworów z kanałami, ani problem pokrywającego się układu otworów i kanałów i unika się drogich narzędzi w celu prefabrykowania dziurkowanych nośników.

Sposób według wynalazku nie ogranicza się do formowania wtryskowego, co więcej przykładowo jako masę formującą można wprowadzać do narzędzia kształtowego masę od płynnej do plastycznej i wciskać ją w kanały przeprowadzając pod ciśnieniem formującym nośnik w obszarze wolnych przekrojów poprzecznych kanałów, wypierając materiał nośnika.

Za pomocą sposobu według wynalazku można zatem obrabiać nie tylko termoplastycznie przetwarzalne tworzywa sztuczne, lecz także duroplastyczne masy w jeszcze plastycznej formie, które następnie utwardzają się dopiero po procesie formowania. Wymienić należy ponadto płynne tworzywa sztuczne, oferowane przykładowo jako świeca lana.

Ponadto, jako masę formującą na szczeciny można wprowadzać masę lepkosprężystą do narzędzia kształtowego i wtłaczać ją w kanały przenikając pod ciśnieniem formującym nośnik w obszarze wolnych przekrojów poprzecznych kanałów, wypierając materiał nośnika. W ten sposób jako materiały nośnika można obrabiać również elastomerowe albo inne masy w rodzaju gumy, takie jak lateks, przy czym zapewnione jest, że nośnik stale jednak perforuje się jedynie w tych miejscach, gdzie znajduje się kanał formujący szczecinę.

Masę formującą można w końcu wprowadzać do narzędzia kształtowego również jako masę stałą, o ile jest ona plastycznie obrabialna pod odpowiednio wysokim technicznie realizowalnym ciśnieniem aż do 5000·10⁵ Pa. Przy użyciu ciśnienia formującego, masa plastyczna przestrzela nośnik w obszarze wolnych przekrojów poprzecznych kanałów, materiał nośnika wypiera na bok i/albo w „kierunku strzelania, zanim zostanie wtłoczona w kanały.

W wymienionych powyżej sposobach, formowanie masy formującej można wspierać ewentualnie przez doprowadzanie ciepła. Zaleca się to przede wszystkim wtedy, gdy masa formująca składa się z reaktywnych składników, jak na przykład duroplastów, w celu przyspieszenia utwardzania.

Sposób można przeprowadzać w szczególnie korzystny sposób, gdy masę formującą na szczeciny stanowi stop (stopiona masa), a stop na drodze formowania wtryskowego albo odlewania ciśnieniowego, przenikając nośnik w obszarze wolnych przekrojów poprzecznych kanałów i wypierając materiał nośnika, wprowadza się w kanały. Jako korzystne parametry okazały się tu specyficzne ciśnienia wtryskiwania między 1-10⁵ kPa a 5-10⁵ kPa, przy czym w kanałach formujących szczeciny osiąga się jeszcze specyficzne ciśnienie powyżej 0,3-10⁵ kPa do 0,6-10⁵ kPa, które jest również wystarczające dla dobrego wypełnienia formy również przy wąskich kanałach. Przy formowaniu wtryskowym i odlewaniu ciśnieniowym, przenikanie nośnika prowadzi do różnych efektów. Przed stopem przebiega fala ciśnienia, wypierająca powietrze obecne w narzędziu kształtowym. Ta powietrzna fala ciśnieniowa, mająca ponadto podwyższoną temperaturę, najpierw napotyka na nośnik, zanim dostaje się do właściwego stopu.

Ponieważ za pomocą sposobu według wynalazku można wytwarzać struktury szczecin na materiałach nośnika dowolnego rodzaju, należy jedynie zatroszczyć się o to, aby ciśnienie formujące było nastawione w zależności od grubości i właściwości materiałowych nośnika tak, że nośnik pod działaniem ciśnienia perforuje się w obszarze otworów kanałów.

Materiał nośnika wyparty przez masę formującą przy przenikaniu nośnika przynajmniej częściowo można wypierać w otwory kanałów i tworzyć przez to rodzaj kołnierza, opasującego pojedynczą szczecinę w obszarze podstawy szczeciny.

Ponadto, ciśnienie można tak regulować w zależności od doboru materiału dla nośnika, że materiał nośnika wyparty przez masę formującą przy przenikaniu nośnika, formuje się na podobieństwo leja iniekcyjnego tworząc lejowaty otwór w nośniku.

Aby nie osłabiać przy takim tworzeniu kołnierza przekroju poprzecznego u podstawy, może być ponadto przewidziane, że kanały formujące szczeciny w obszarze ich otworu zaopatruje się w rozszerzenie do przyjmowania materiału nośnika uformowanego w kołnierz. W ten sposób może bez przeszkód wykształcić się struktura cząsteczkowa szczeciny, a zwłaszcza można otrzymać żądaną cząsteczkową orientację wzdłużną w szczecinie.

PL 206 067 B1

Materiał nośnika może być również tak dobrany, że materiał nośnika wyparty przez masę formującą przy przenikaniu nośnika tworzy wraz z masą formującą szczecin stop, w celu nadania szczecinie szczególnych właściwości.

Korzystnie, nośnik przed przyłożeniem do ścianki formy zaopatruje się w jego obszarach przykrywających otwory kanałów w struktury osłabiające materiał, które mogą sięgać od prostych pocienień nośnika, od otworów nieprzelotowych do miejsc żądanego przerwania umieszczonych symetrycznie promieniowo.

W jednym wariancie wykonania, w narzędziu kształtowym przed kanałami można przykładać przynajmniej jeden kolejny nośnik zaopatrzony w przelotowe otwory i przykładać nośnik, przez który ma przenikać masa przykrywając otwory kolejnego nośnika. W tym przypadku kanały formujące wolne przekroje poprzeczne szczecin nie są bezpośrednio skuteczne jako „szablony perforacyjne, lecz otwory kolejnego nośnika przedłużające je w przestrzeni formy. Materiał nośnika wyparty przy przestrzelaniu masy formującej szczeciny wypiera się do otworów kolejnego nośnika, wskutek czego wynika szczególnie dobre opasanie szczecin w obszarze podstawy szczeciny.

Układ może być również tak dobrany, że nośnik przykrywający wolne przekroje poprzeczne kanałów przykłada się bezpośrednio do ścianki formy otaczającej kanały a na nim układa się kolejny nośnik tak, że tworzy się rodzaj „dziurkownika, ułatwiającego przestrzelanie nośnika.

Kolejny środek ułatwiający przestrzelanie nośnika to możliwość profilowania krawędzi otworu kanałów formujących szczeciny przechodzącej w gładką ściankę.

Nośnik przykrywający wolne przekroje poprzeczne kanałów spełnia zwłaszcza przy formowaniu wtryskowym masy kolejną funkcję jako bariera stabilizująca ciśnienie, to znaczy spadek ciśnienia występujący konwencjonalnie od agregatu do formowania wtryskowego aż do przestrzeni formy częściowo redukuje się przez krótkotrwałe spiętrzenie masy formującej na materiale nośnika, tak że masa formująca wnika jeszcze z wystarczająco wysokim specyficznym ciśnieniem w kanały formując szczeciny. Praktyczne próby wykazały, że specyficzne ciśnienie wtryskiwania przed ślimakiem wtryskowym może spaść we wnętrzu z 2,1-10⁵ kPa, do około 0,6-10⁵ kPa, podczas gdy przy przykrywaniu kanałów nośnikiem, ciśnienie wewnętrzne formy może być utrzymywane zbliżone do specyficznego ciśnienia wtryskiwania przed ślimakiem. Również ściśliwość termoplastycznych stopów z tworzyw sztucznych w zakresie do 10% wspiera utrzymanie ciśnienia przed przerwaniem nośnika. Wskutek tego dochodzi do żądanej wysokiej szybkości płynięcia masy wtryskowej w kanałach formujących szczeciny, która odpowiedzialna jest za podwyższone działanie ścinające i poprzez to za dobrą orientację wzdłużną tworząc kryształy nitkowe w termoplastycznych tworzywach sztucznych. Poprzez grubość nośnika i wynikające z tego utrzymanie ciśnienia we wnętrzu formy można również wpływać na jakość wytwarzanych szczecin. Przy wystarczająco wysokim ciśnieniu wewnątrz formy następuje eksplozyjne wnikanie stopu w kanały formujące szczeciny. Optymalizujące parametry procesowe i konstrukcyjne środki zaradcze podane są w zgłoszeniach patentowych zgłaszającego DE 102 01 635 (opublikowanego 31.07.2003 r.) i DE 102 12 701 (opublikowanego 2.10.2003 r.)

Jak już wspomniano, nośnik może składać się z dowolnych materiałów, zwłaszcza z materiałów organicznych lub nieorganicznych.

Może być on utworzony z folii, korzystnie z folii rozciągliwej, zapewniającej przy przestrzelaniu absolutnie szczelne zamknięcie w obszarze u nasady szczeciny. Nośnik może być również utworzony z folii metalowej, mogącej spełniać na gotowym wyrobie szczecinowym działania dekoracyjne i/lub chemiczno/fizyczne w zależności od celu zastosowania wyrobu szczecinowego.

Zamiast tego, nośnik może być utworzony również z folii z tworzywa sztucznego, zwłaszcza z folii elastomerowej, nadającej gotowemu wyrobowi szczecinowemu po stronie szczeciny specyficzne dla danego zastosowania właściwości.

Korzystnie, stosuje się folie o grubości < 1 mm, które z reguły mają przygotowane miejsca żądanego przerwania, perforowane przy odpowiednim ciśnieniu formującym.

Nośnik może być utworzony również przez płytkę, mającą grubość korzystnie > 0,2 mm.

Nośnik może być zbudowany również z dwóch lub więcej warstw względnie laminowanych folii, przy czym korzystnie przewidziana jest bardzo cienka warstwa zewnętrzna, ułatwiająca dopasowanie nośnika szczecin do wewnętrznego zarysu narzędzia kształtowego. Zalety takiego wykonania opisane będą później w połączeniu z kolejnymi wariantami sposobu.

W nośniku z dwóch lub więcej warstw, przynajmniej jedna warstwa może przykrywać otwory kanałów, a przynajmniej jedną kolejną warstwę można zaopatrzyć we wstępnie formowane otwory odpowiednio do układu kanałów.

PL 206 067 B1

Dwie lub więcej warstw składają się korzystnie z różnych materiałów o różnej sprężystości.

Nośnik można doprowadzać jako prefabrykowaną kształtkę do otwartego narzędzia kształtowego. Może przykładowo chodzić o prefabrykowaną część formowaną przez rozdmuchiwanie, wypraskę lub wyrób głębokotłoczny.

Nośniki można również doprowadzać do otwartego narzędzia kształtowego jako materiał bez końca i przed albo przy zamykaniu narzędzia kształtowego ciąć na żądany wymiar. Zamiast tego, nośniki z żądanym wymiarem można doprowadzać na podkładce bez końca i oddzielać od podkładki w obszarze narzędzia kształtowego.

Ponadto, materiał nośnika przykrywającego wolne przekroje poprzeczne kanałów może być zgrzewalny z materiałem szczecin, przy czym możliwe są różne dobory tworzyw sztucznych.

Sposób według wynalazku daje ponadto możliwość, wprowadzania na odcinkach do narzędzia kształtowego, tworzące szczeciny tworzywa sztuczne o różnych właściwościach mechanicznych, tak że całkowita struktura szczecin zbudowana jest ze szczecin o różnych właściwościach. Ponadto, do narzędzia kształtowego można wprowadzać na odcinkach, tworzące szczeciny tworzywa sztuczne w róż nym kolorze, w celu zwizualizowania pól ze szczeciną różnego rodzaju.

Sposób według wynalazku prowadzi zawsze do otrzymania szczecin stojących osobno, które w zależności od układu kanałów formujących szczeciny znajdują się w niewielkim lub umiarkowanym odstępie. Struktury szczecin z takich pojedynczo stojących szczecin okazały się szczególnie korzystne przede wszystkim w przypadku szczotek i pędzli o podwyższonych wymaganiach odnośnie higieny, gdyż brud lub aplikowane produkty, nanoszone szczotką lub pędzlem, o wiele mniej osadzają się między szczecinami, niż w przypadku pęczków szczecin, a zwłaszcza takie szczeciny lub pędzle mogą być również bez zarzutu wypłukane i oczyszczone.

W innej postaci wykonania sposobu, materiał nośnika jako surową kształtkę albo jako przykrój wkłada się do narzędzia kształtowego i za pomocą ciśnienia formującego masy formującej szczeciny uformowuje się na ściance formy otaczającej wolne przekroje poprzeczne kanałów, zanim masa formująca przeniknie uformowany nośnik. W tym przypadku, ostateczny zarys nośnika wytwarza się dopiero w narzędziu kształtowym za pomocą ciśnienia formującego masy formującej. Do tego celu nadają się zwłaszcza cienkie nośniki w postaci folii, również w wykonaniu dwuwarstwowym.

W kolejnym wariancie, materiał nośnika jako surową kształtkę albo jako przykrój wkłada się do narzędzia kształtowego i za pomocą ciśnienia płynu uformowuje się na ściance formy otaczającej wolne przekroje poprzeczne kanałów, zanim doprowadzi się masę formującą szczeciny do narzędzia kształtowego o wyższym ciśnieniu formującym. Obcy płyn służy tu jedynie jako ośrodek nadający kształt, który usuwa się z narzędzia kształtowego przed wtryskiwaniem masy formującej lub też wypiera się z narzędzia kształtowego przez samą kolejną wtórnie wtryskiwaną masę formującą.

Zamiast tego, masę formującą tworzącą materiał nośnika i szczeciny można wprowadzać do narzędzia kształtowego w sposobie formowania wtryskowego warstwowego (typu Sandwich). Może to następować w sposób Mono- lub Twinshot.

Jako sposoby, które służą do uformowania nośnika za pomocą obcego płynu, wymienia się sposób GIT (Gas-Injection-Technology) albo sposób WIT (Water-Injection-Technology).

Wynalazek zostanie opisany poniżej na podstawie przykładów wykonania uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia schematyczny widok części narzędzia kształtowego w pierwszym etapie sposobu, fig. 2 - przedstawia część narzędzia kształtowego według fig. 1 w drugim etapie sposobu, fig. 3 - widok szczegółu z fig. 1, fig. 4 - widok szczegółu z fig. 2, fig. 5-7 - każdorazowo silnie powiększony przekrój w obszarze wolnego przekroju poprzecznego otworu kanału formującego, fig. 8 - widok z góry na wolny przekrój poprzeczny innego wykonania kana ł u formują cego, fig. 9 - przekrój części narzędzia kształtowego przy sposobie pracy z wielowarstwowym nośnikiem, fig. 10 - schematyczny widok z boku nośnika do główki szczotki do zębów, fig. 11 - widok na pole ze szczeciną główki szczotki do zębów, fig. 12 - widok innej postaci wykonania odpowiadający fig.11, fig.13 - częściowy przekrój główki szczotki do zębów w innej postaci wykonania, fig. 14-17 - różne postacie wykonania układu miejsc żądanego przerwania na nośniku, każdorazowo w widoku z góry, fig. 18 - widok z góry na postać wykonania miejsc osłabienia w nośniku w rodzaju rozciągliwej folii, fig. 19 - postać wykonania według fig. 18 po działaniu ciśnienia formującego w przekroju, fig. 20-22 - każdorazowo widok z góry na róż ne postacie wykonania nośnika z miejscami żądanego przerwania umieszczonymi na wzór rastra, fig. 23-30 - różne postacie wykonania miejsc żądanego przerwania na grubszych nośnikach, każdorazowo w przekroju, fig. 31 - schematycznie odwzorowany wycinek nośnika z różnymi miejscami żądanego przerwania i różnymi masami formującymi, fig. 32 - wycinkowy przekrój nośnika

PL 206 067 B1 z formując ą nasadką, fig. 33 - nośnik według fig. 32 po wprowadzeniu masy formującej, fig. 34 - wycinek wykonania odmiennego od fig. 32, fig. 35 - postać wykonania według fig. 34 po wprowadzeniu masy formującej, fig. 36 - schematyczny widok warstwowego formowania wtryskowego (typu Sandwich) w sposobie typu Mono, fig. 37 - wytwór utworzony sposobem według fig. 36, fig. 38 - instalację do formowania wtryskowego uwidocznioną w schematycznym przekroju odpowiadającą sposobowi Twinshot, fig. 39,40 - główkę szczotki do zębów w przekroju wzdłużnym i poprzecznym, fig. 41 - gwieździsty przykrój z pasmowych elementów szczecinowych w widoku z góry, fig. 42 - widok z boku na pasmową część przekroju według fig. 41, natomiast fig. 43 przedstawia przekrój przez pasmowy przykrój.

Na fig. 1 przedstawiono schematycznie narzędzie kształtowe 1 względnie jedynie jego część, które korzystnie nie jest wykonane jako lite, lecz zbudowane jest z równolegle warstwowanych płyt 2 (których zadanie i działanie jest bliżej opisane w WO 02/03 831, DE 100 33 256 i DE 101 30 863 oraz w zgłoszeniach patentowych zgłaszającego DE 102 01 635 i DE 102 12 701). Narzędzie kształtowe 1 ma w swej części wiele korzystnie równolegle umieszczonych kanałów 3, w których formuje się szczeciny. Kanały 3 wychodzą ze ścianki formy 4 i przebiegają w postaci stożkowej korzystnie do jej zamkniętego końca. Do wnęki formy 5 wkłada się nośnik 7 na ściankę formy 4 przykrywający wolne przekroje poprzeczne 6 kanałów formujących 3.

Narzędzie kształtowe może stanowić narzędzie wtryskowe, narzędzie do odlewania pod ciśnieniem, narzędzie prasownicze. Masę formująca na szczeciny podaje się do wnętrza formy 5 z takim ciśnieniem, że nośnik 7 w obszarze swobodnych przekrojów poprzecznych 6 kanałów formujących 3 zostaje przeprowadzony; przeniknięty względnie „przestrzelony, jak widać to na fig. 2. Po przeprowadzeniu nośnika 7, masa formująca tworząca szczeciny w kanałach 3 może równocześnie przykrywać tył nośnika 7, jak zaznaczono cyfrą 8, i w ten sposób tworzyć kompletny nośnik elementu szczecinowego.

Na fig. 3 i 4 wyszczególniono wariant na podstawie jednego poszczególnego kanału formującego 3. W tym przypadku, kanał formujący ma na swym wlocie rozszerzenie 9, w którym formuje się materiał nośnika wypierany przy przenikaniu nośnika 7 (fig. 4). W rozszerzeniu 9 tworzy się wskutek tego kołnierz 10, wspierający szczecinę 6 w jej obszarze u podstawy. W celu wyjmowania z formy, płytki odsuwa się pojedynczo lub w grupach tak, że szczecina 6, również mająca większą długość, może być bezproblemowo wyjmowana z formy.

Na fig. 5 do 7 przedstawione są w powiększeniu przekroje szczegółów w obszarze wlotowym kanału 3 formującego szczecinę, poprzez które można wpływać na rodzaj wykonania kołnierza względnie wypieranie materiału nośnika przy przenikaniu masy formującej. Jeśli wlot ma ostre krawędzie, jak uwidoczniono na fig. 5, sprzyja to przebiciu materiału nośnika w obszarze wolnego przekroju poprzecznego 6 kanału formującego, zwiększa jednak równocześnie niekorzystnie prawdopodobieństwo, że materiał nośnika zostanie zaciągnięty do kanału formującego 3. Jeśli kanał formujący 3 ma w obszarze swego wolnego przekroju poprzecznego 6 mniej lub bardziej lejowaty wlot, wtedy materiał nośnika wyparty przez masę formującą pod ciśnieniem kształtującym zostanie równocześnie wyparty w kanał formujący dla utworzenia kołnierza. W ten sposób wytwarzana szczecina zyskuje lepszą statykę.

W przykładzie wykonania według fig. 8, przedstawiającym widok z góry na otwór wlotowy kanału formującego 3, jest on wykonany, przynajmniej w obszarze jego wolnego przekroju poprzecznego 6 w postaci fali, mającej oznacznik 11. Wykonanie to polepsza przenikanie masy formującej przez nośnik 7. Profilowanie może być zachowane na całej długości kanału formującego lub też profilowanie może powoli przechodzić w gładkościankowy kanał formujący.

Według fig. 9, na ściankę formy 4, z której wychodzą kanały formujące 3, nakłada się najpierw kolejny nośnik 12 z otworami przejściowymi 13, na niego następnie nakłada się właściwy nośnik 7 przykrywający kanały formujące 3 względnie otwory 13. Otwory przejściowe 13 mogą mieć nieco większy przekrój poprzeczny. Pod ciśnieniem formującym, masa formująca przenika przez nośnik 7 w obszarze otworów przejściowych 13, które przyjmują wyparty materiał nośnika. Nośniki 7 i 12 mogą zwłaszcza składać się z różnych materiałów, przykładowo nośnik 12 ze stosunkowo miękkiego elastomeru, zaś nośnik 7 z twardszego tworzywa. Zamiast tego, nośnik 7 może być również bezpośrednio nałożony na ściankę formy 4, a na niego może być nałożony nośnik podobny do nośnika 12. Również w tym przypadku możliwa jest kombinacja miękkiego/twardego materiału.

Na fig. 10 przedstawiony jest nośnik 7, przewidziany przykładowo do wytwarzania szczotki do zębów w obszarze główki. Nośnik ten ma grubość zmniejszającą się wraz z jego długością, aby przykładowo nadać mu progresywną elastyczność. Aby jednakże przy wtryskiwaniu masy formującej

PL 206 067 B1 uzyskać jednakowe warunki, nośnik 7 zaopatrzony jest w nieprzelotowe otwory 14 o takiej głębokości, że grubość ścianki 15, przez którą przechodzi względnie przestrzelą się masę formującą jest stale taka sama.

Przy tym, nieprzelotowemu otworowi 14 względnie przenikanemu przekrojowi poprzecznemu 14 mogą być ewentualnie przyporządkowane również liczne kanały formujące tak, że jak widać to na fig. 11 i 12, można otrzymać obszar obsadzony szczeciną z różnie skonfigurowanymi polami ze szczeciną 16, 17. 18 i 19 albo wzdłużnie przebiegającymi polami ze szczeciną 20, 21 według fig. 12. Masa formująca na szczeciny wypełniająca nieprzelotowe otwory 14 może również wypełniać przelotowe zagłębienie 22 na tylnej stronie nośnika 7, jak uwidoczniono na fig. 13.

Na fig. 14 do 17 przedstawione są różne postacie wykonania w celu osłabienia nośnika 7 w obszarze swobodnych przekrojów poprzecznych kanałów formujących szczeciny. Chodzi tu korzystnie każdorazowo o promieniowo-symetryczne miejsca żądanego przerwania 23 w różnych konfiguracjach, przy czym ewentualnie w centrum przewidziane jest jeszcze szczególnie silnie pocienione miejsce żądanego przerwania 24 (fig. 17).

W przypadku cienkich nośników, zwłaszcza rozciągliwych folii, można natomiast uzyskać poprzez promieniowo-symetryczne umieszczenie linii osłabienia 25, że folia przy przenikaniu masy formującej nie ulega przerwaniu, lecz rozciągnie się na kształt leja, jak przedstawiono na fig.18 i 19, tak że otrzymuje się doskonały kołnierz 26. Zarówno pękanie rozciągniętych miejsc, jak i opisane w odniesieniu do fig.18 i 19 rozciąganie, przy stopionym materiale masy formującej, przykładowo przy odlewaniu ciśnieniowym albo formowaniu wtryskowym, ulegają polepszeniu poprzez temperaturę stopu i falę ciśnienia przebiegającą przed stopem i wypierającą z przestrzeni formy powietrze. Jeśli nośnik przykładowo składa się z polipropylenu o temperaturze topnienia 160° a szczeciny z poliamidu 6.6 o temperaturze topnienia 260°, wtedy widoczne jest, że temperatura ma znaczący wpływ na zrywanie i wypieranie materiału nośnika. Odwrotnie, poprzez dobranie materiałów z blisko siebie leżącymi temperaturami topnienia, może nastąpić stopienie i zgrzanie materiału nośnika z materiałem szczecin.

Zwłaszcza w przypadku bardzo gęstego ustawienia szczecin, nośnik 7 może być zaopatrzony, w umieszczone na podobieństwo rastra, punktowe miejsca żądanego przerwania 27 (fig. 20) lub w miejsca żądanego przerwania znajdujące się w rastrze liniowym 28, jak przedstawiono to na fig. 21 i 22.

Na fig. 23 do 30 uwidocznione są różne postacie wykonania miejsc żądanego przerwania, zwłaszcza w grubszych nośnikach. Na fig. 23 przedstawiono lejowate miejsce żądanego przerwania 29, przyporządkowane każdorazowo jednemu kanałowi formującemu szczecinę. Na fig. 24 przedstawione jest miejsce żądanego przerwania 30 w kształcie muldy, podczas gdy na fig. 25 widać lejowate miejsce żądanego przerwania 31 z uformowaniem 32 na przeciwległej stronie. To ukształtowanie wspiera zwłaszcza bezproblemowe tworzenie kołnierza. Te miejsca żądanego przerwania mogą być umieszczone na tej stronie nośnika 7, która jest zwrócona do ciśnienia formującego lub też, jak widać na fig. 26, jest odwrócona od ciśnienia formującego. Chodzi przy tym natomiast o miejsce żądanego przerwania 32' w kształcie kaloty.

Na fig. 27, nośnik 7 zaopatrzony jest natomiast od strony odwróconej od ciśnienia formującego w lejowate miejsce żądanego przerwania 33, rozszerzające się po stronie zwróconej do ciśnienia formującego do stożkowego albo piramidowego wierzchołka 34. Przy działaniu ciśnienia formującego, wierzchołek 34 ulega przewinięciu w kierunku do kanału formującego szczecinę, jak uwidoczniono to za pomocą przerywanych linii. W końcu, fig. 28 przedstawia miejsce żądanego przerwania 35 w kształcie miseczki.

Miejsce żądanego przerwania 36 według fig. 29 różni się od takiego miejsca z fig. 24 tym, że materiał nośnika jest dodatkowo uwypuklony w kierunku do kanału formującego szczecinę. Na fig. 30 w końcu, przedstawione jest osłabienie materiału nośnika 7 z obydwu stron przez każdorazowo jedną muldę 37 i 38.

Na fig. 31 uwidoczniony jest nośnik 7 z miejscami żądanego przerwania, prowadzącymi do różnego osłabienia nośnika. Wgłębienie w kształcie kaloty 39, pozostawia mostek materiałowy 40 o mniejszej grubości niż wgłębienie w kształcie kaloty 41 tak, że pozostaje ścianka 42 o większej grubości. Poprzez wtryskiwanie pierwszej masy formującej 43 pod określonym ciśnieniem formującym, miejsca o mniejszej grubości resztkowej ścianki pękają. Poprzez następujące potem wtryskiwanie kolejnej masy formującej 44 o wyższym ciśnieniu formującym pękają również, miejsca żądanego przerwania o większej grubości resztkowej ścianki 42. W ten sposób można wytwarzać szczeciny 45, 46 z różnych tworzyw sztucznych na jednym jedynym nośniku 7, a wtryśnięta na końcu masa formująca może

PL 206 067 B1 tworzyć równocześnie tył nośnika 47. Szczeciny 45, 46 mogą mieć również różne kształty i przekroje poprzeczne, mogące sięgać aż do pasemkowych elementów czyszczących.

Nośnik 7 może mieć nasadki 48 po stronie zwróconej do kanału formującego szczeciny, wchodzące częściowo w kanał formujący szczecinę i mające na swym końcu miejsce żądanego przerwania 49 tak, że masa formująca doprowadzana pod ciśnieniem formującym najpierw wypełnia kanał 50 w nasadce 48, zanim przełamie miejsce żądanego przerwania 49 i wniknie w kanał formujący, w celu utworzenia szczeciny 51, która opasana jest na dużej długości nasadką 48 (fig. 33).

Również nośnik według fig. 34 ma nasadkę 52 z nieprzelotowym otworem 53, którego dno ma wiele nieuwidocznionych cienkich miejsc. Po doprowadzeniu masy formującej 54 pęka dno nasadki 52 w cienkich miejscach tak, że tworzą się krótkie igiełkowe szczeciny 54 na trzpieniowym nośniku.

Na fig. 36 przedstawiony jest schematycznie częściowy przekrój dwuczęściowego narzędzia kształtowego 1, pracującego w procesie warstwowego formowania wtryskowego (typu Sandwich). Tutaj najpierw wtryskuje się masę formującą 56 niecałkowicie wypełniającą przestrzeń formy 55 pod stosunkowo niewielkim ciśnieniem formującym, przylegającą do wszystkich ścianek formy, ze względu na niewielkie ciśnienie formujące, nie pokonującą jednak oporu przepływu, jaki stawiają wolne przekroje poprzeczne kanałów formujących szczeciny tak, że masa formująca wnika jedynie w obszar blisko otworu. Ponieważ masa formująca ze względu na ochłodzone ścianki formy wcześnie zastyga, można następnie wtryskiwać drugą masę formującą 57. Przenika ona następnie „korki utworzone przez pierwszą masę formującą 56 w obszarze przekrojów poprzecznych otworu i formuje je w kołnierz, jak przedstawiono na fig. 37 na nasadce szczecin 58.

Formowanie wtryskowe typu Sandwich może następować za pomocą pojedynczego ślimaka wtryskowego albo za pomocą tak zwanego sposobu Twinshot z dwoma współosiowymi ślimakami wtryskowymi. Sposób ten przedstawiony jest schematycznie na fig. 38. Dwustronne narzędzie kształtowe 1 z wnęką formy 59, przykładowo dla kompletnego korpusu szczotki ma w swej jednej części formujące szczeciny kanały 60. Agregat wtryskowy składa się z wewnętrznego ślimaka wtryskowego 61, prowadzonego w zewnętrznym ślimaku wtryskowym 62 i którego kanał wtryskiwania przechodzi przez zewnętrzny ślimak wtryskowy 62. Poprzez zewnętrzny ślimak wtryskowy 62 doprowadza się masę formującą 63, wypełniającą wnękę formy 59, jedynie częściowo. Odbywa się to wprawdzie ze stosunkowo wysokim ciśnieniem wtryskiwania na ślimaku, jednak przez strzał wypełnia się jedynie część formy, wskutek tego ciśnienie we wnęce formy spada na kilka 10-10⁵ Pa, tak że masa formująca 63 nie wnika w kanały 60 formy. W drugim strzale, masę formującą 64 doprowadza się pod wyższym ciśnieniem wtryskiwania, ponieważ jednak wtryskuje się ją wypełniając formę, ma ona również we wnęce formy 59 jeszcze wystarczająco wysokie ciśnienie, aby wypełnić kanały 60 formy.

Nośnik można wtryskiwać również według sposobu GIT (technologia wdmuchiwania gazu) albo według sposobu WIT (technologia wtryskiwania wody), prowadzącego najpierw do otrzymania pustego korpusu jako nośnika, z którego następnie ponownie usuwa się obcy płyn. Powstała pusta przestrzeń może być następnie wypełniona drugą masą formującą, wypełniającą równocześnie kanały formujące szczecinę. W ten sposób można wytwarzać dowolne korpusy szczotek z materiałami dostosowanymi do ich celu zastosowania.

Przykład przedstawiony jest na fig. 39 i 40, na których zobrazowana jest schematycznie główka szczotki do zębów 65, przy czym fig. 39 przedstawia przekrój wzdłużny, a fig. 40 przedstawia przekrój poprzeczny. Główka składa się z rdzenia 66 ze stosunkowo twardego materiału, otoczonego miękką ochroną błony śluzowej 67, która natomiast ma połączone z nią w postaci jednoczęściowej paskowe czyszczące i masujące elementy 68, które umieszczone są na powierzchniach bocznych obszaru obsadzonego szczeciną ze szczecinami 69. Rdzeń wypełniony jest na tyle szczotki masą formującą 70 tworzącą szczeciny 69. W tym przypadku, masa formująca na szczeciny 69 ulega przestrzeleniu przez rdzeń 66 i ochronę błony śluzowej 67.

Jedno- lub wielowarstwowe nośniki można nawijać przy wystarczającej elastyczności na sztywne nośniki, w celu otrzymania elementów okrągłej szczotki. Mogą być one wygięte w profile, na przykład profile w kształcie litery U. Mogą być one uformowane i wygięte jako uszczelnienia każdorazowo dostosowując je do celu zastosowania. Przy tym, zaznaczone są tylko niektóre możliwe zastosowania.

Przykład przedstawiony jest na fig. 41 do 43. Gwieździsty przykrój 71 ze zginalnego nośnika 72 (fig. 43) przestrzela się w sposób według wynalazku masą formującą na szczeciny. Masa formująca może równocześnie tworzyć kolejną warstwę 74. Na końcach pasmowych nośników 72 uformowane są elementy przytrzymujące 75, które ustala się lub łączy ze sobą, po odgięciu pasmowych nośników

PL 206 067 B1 tworząc przestrzenny, na przykład kulisty albo gruszkowaty twór na trzonku, drążku lub tym podobnych. Poprzez wiele takich gwieździstych tworów, umieszczonych względem siebie pod kątem, jak zaznaczono oznacznikiem 76, i połączonych ze sobą w centrum, można powiększyć przestrzennie czynną powierzchnię.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania struktury szczecin na nośniku dowolnego rodzaju za pomocą narzędzia kształtowego, mającego kanały wychodzące ze ścianki formy dla formowania szczecin, przy czym stop tworzący szczeciny wprowadza się w kanały pod ciśnieniem na drodze formowania wtryskowego albo odlewania ciśnieniowego, znamienny tym, że do ścianki formy (4) mającej kanały (3) przykłada się nośnik (2) pośrednio lub bezpośrednio tak, że całkowicie przykrywa się wolne przekroje poprzeczne (6) kanałów (3), a następnie stop nanosi się na nośnik (7) z takim ciśnieniem formującym, że przenika on nośnik w obszarze wolnych przekrojów poprzecznych (6) kanałów (3), a przy tym materiał nośnika wypiera się i końcowo stop wypełnia kanały (3), przy czym nośnik (7) przenikany przez stop przy formowaniu wtryskowym stopu działa jako bariera stabilizująca ciśnienie aż do rozpoczęcia przenikania stopu przez nośnik, po czym stop wnika eksplozyjnie w kanały (3) formujące szczeciny (44, 45).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał nośnika (7) wyparty przez stop przy przenikaniu nośnika przynajmniej częściowo wypiera się w otwory kanałów (3).
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał nośnika (7) wyparty przez stop przy przenikaniu nośnika formuje się tworząc kołnierz (10, 26) wchodzący w otwór kanałów (3).
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał nośnika wyparty przez stop przy przenikaniu nośnika (7) formuje się tworząc lejowaty otwór w nośniku.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kanały (3) formujące szczeciny (45, 46) w obszarze ich otworu zaopatruje się w rozszerzenie (9) do przyjmowania materiału nośnika uformowanego w kołnierz (10).
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał nośnika (7) wyparty przez stop przy przenikaniu nośnika tworzy wraz ze stopem stop.
7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośnik (7) przed przyłożeniem do ścianki formy (4) w swych obszarach przykrywających otwory kanałów (3) zaopatruje się w struktury osłabiające materiał lub ma on takie struktury.
8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że na nośniku (7) nanosi się struktury z miejsc żądanego przerwania (23, 24, 27) umieszczonych symetrycznie promieniowo.
9. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośnik (7) przed przyłożeniem do ścianki formy (6), w jego obszarach przykrywających otwory kanałów (3) ma mniejszą grubość niż w pozostałych obszarach.
10. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w narzędziu kształtowym (1) przed kanałami (3) przykłada się przynajmniej jeden kolejny nośnik (12) zaopatrzony w przelotowe otwory (13), nośnik (7) przez który ma przechodzić stop przykłada się przykrywając otwory (13) kolejnego nośnika (12).
11. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w narzędziu kształtowym (1) przed kanałami (3) przykłada się przynajmniej jeden kolejny nośnik (12) zaopatrzony w przelotowe otwory (18), a nośnik (7) przez który ma przechodzić stop przykłada się między kolejnym nośnikiem (12) a otworami kanałów (3).
12. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się nośnik (7, 12) składający się z organicznych lub nieorganicznych materiałów.
13. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośnik (7, 12) jako bariera stabilizująca ciśnienie działa do ciśnienia wewnętrznego formy od 1000-10⁵ Pa do 5000-10⁵ Pa.
14. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośnik (7, 12) tworzy się z folii, korzystnie z folii rozciągliwej.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że nośnik (7,12) tworzy się z folii metalowej.
16. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że nośnik (7, 12) tworzy się z folii z tworzywa sztucznego.
17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że nośnik (7, 12) tworzy się z folii elastomerowej.

PL 206 067 B1
18. Sposób według zastrz. 14 albo 15, albo 16, albo 17, znamienny tym, że stosuje się folię mającą grubość korzystnie < 1 mm.
19. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośnik (7, 12) tworzy się przez płytkę.
20. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się płytkę (2) mającą grubość korzystnie > 0,2 mm.
21. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośnik (7, 12) tworzy się z dwóch lub więcej warstw.
22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że w nośniku (7, 12) z dwóch lub więcej warstw, przynajmniej jedna warstwa przykrywa otwory kanałów (3), a przynajmniej jedną kolejną warstwę zaopatruje się we wstępnie formowane otwory (13) odpowiednio do układu kanałów (3).
23. Sposób według zastrz. 21 albo 22, znamienny tym, że stosuje się dwie lub więcej warstw składających się z różnych materiałów.
24. Sposób według zastrz. 21 albo 22, znamienny tym, że stosuje się dwie lub więcej warstw mających różną sprężystość.
25. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośnik (7, 12) jako prefabrykowaną część formowaną doprowadza się do otwartego narzędzia kształtowego (1).
26. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że nośnik (7, 12) doprowadza się jako prefabrykowaną część formowaną przez rozdmuchiwanie.
27. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że nośnik (7, 12) doprowadza się jako prefabrykowaną wypraskę.
28. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że nośnik (7, 12) doprowadza się jako prefabrykowany wyrób głębokotłoczny.
29. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośniki (7, 12) doprowadza się jako materiał bez końca do otwartego narzędzia kształtowego (1) i przed albo przy zamykaniu narzędzia kształtowego (1) tnie się na żądany wymiar.
30. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że nośniki (7, 12) z żądanym wymiarem doprowadza się na podkładce bez końca i w obszarze narzędzia kształtowego (1) oddziela się je od podkładki.
31. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał nośnika (7) przykrywającego wolne przekroje poprzeczne kanałów (3) jest zgrzewalny z materiałem szczecin (45, 46).
32. Sposób według zastrz.1 albo 2, znamienny tym, że do narzędzia kształtowego (1) wprowadza się na odcinkach tworzące szczeciny tworzywa sztuczne o różnych właściwościach mechanicznych.
33. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do narzędzia kształtowego (1) wprowadza się na odcinkach tworzące szczeciny tworzywa sztuczne w różnym kolorze.
34. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał nośnika wkłada się do narzędzia kształtowego (1) jako surową formę albo jako przykrój i za pomocą ciśnienia formującego masy formującej szczeciny (43, 46) uformowuje się na ściance formy otaczającej wolne przekroje poprzeczne kanałów (4), zanim stop przeniknie uformowany nośnik (7).
35. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał nośnika wkłada się do narzędzia kształtowego (1) jako surową kształtkę albo jako przekrój i za pomocą ciśnienia płynu uformowuje się na ściance formy (4) otaczającej wolne przekroje poprzeczne kanałów (3), zanim doprowadzi się stop do narzędzia kształtowego (1) z wyższym ciśnieniem formującym.
36. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stop tworzący materiał nośnika i szczeciny (45, 46) wprowadza się do narzędzia kształtowego (1) za pomocą sposobu warstwowego formowania wtryskowego.
37. Sposób według zastrz. 36, znamienny tym, że sposób warstwowego formowania wtryskowego stosuje się jako sposób Mono- lub Twinshot.
38. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał nośnika formuje się wstępnie w sposobie GIT (technologia wdmuchiwania gazu) albo wprowadza się do narzędzia kształtowego (1), a następnie wtryskuje się stop na szczeciny (45, 46).
39. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał nośnika formuje się wstępnie w sposobie WIT (technologia wtryskiwania wody) albo wprowadza się do narzędzia kształtowego (1), a następnie wtryskuje się stop na szczeciny (45, 46).