专利名称：加工鬃毛的方法和带有这种鬃毛的鬃毛的制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加工鬃毛的方法，其中至少一些鬃毛通过机械力的作用在其长度的至少部分区域内分成许多相互分开的部分横截面。其次本发明针对带有这种鬃毛的鬃毛制品。
用于任意类型的鬃毛制品，例如用于身体和牙齿护理的刷子、用于家务的刷子、工业用刷子，毛刷等等的鬃毛目前主要由聚合物制成，其中聚合物熔液挤出成为无端单丝，接着将单丝拉伸并在某些情况下稳定化处理，然后由这种单丝通过切断到适当的长度得到鬃毛。通常单丝和鬃毛一样具有圆形横截面，但是对于特殊的应用目的也采用具有其他横截面。例如椭圆或多边形横截面的鬃毛，为此便挤出具有相应轮廓的单丝。
在一定的应用场合希望采用在其使用端具有纤维状，特别是细纤维状结构的鬃毛。例如对于用来将介质涂抹在表面等等上的鬃毛制品，例如毛刷就是这样。如果追求长毛绒状的结构，那么鬃毛必须是细纤维形的。最近在牙科医学方面接受了这样一种观点，按照这种观点牙刷的普通鬃毛在其清洁效果方面是不能令人满意的，因为它们不能进入牙齿表面的细微裂缝，而是从它上面滑过。对于齿间的清洁效果也一样。
为了在鬃毛末端上得到强纤维形的结构，已经有人建议，借助于一旋转的刀片将鬃毛开槽(US 2812530，WO 98/48086)。如果鬃毛由聚合物混合物组成，那么便利用以下的效果在单丝挤出和接着拉伸时使聚合物分子都朝向单丝的纵向。沿纵向作用的初级结合力提供高的抗拉强度。其次分子的纵向取向带来所希望的弯曲弹性。在单丝由单种聚合物组成时所谓的二次键力，也就是垂直于分子延伸方向的力足够大，以防止单丝或鬃毛分裂成纤维或撕裂。相反在单丝由两种不同的聚合物混合物组成时在拉伸过程中聚合物分子之间形成滑动区，在该区域内二次键力减小，这种单丝或由它制成的鬃毛可以通过机械力的作用借助于刀片或刀刃形的工具开槽。由此形成的所谓流苏(“旗帜”)具有非常不规则的形状、不规则的横截面和散成一缕缕的外壳面。在大束这种鬃毛中虽然达到一种长毛绒状的良好吸收的结构，但是单根流苏具有无法控制的强度性能。它们被拉断、折断或倒伏(Pumlegen)。因此这样分裂成纤维的鬃毛是不能令人满意的，对于许多应用场合甚至是不能用的。出于卫生方面的原因用在牙刷中是有顾虑的。
如果刷子应该具有在末端分裂成流苏的、开槽的鬃毛或者未开槽的鬃毛，都会出现其他问题。旋转刀片锋利的刀刃在将待开槽鬃毛开槽时也出现在不要开槽的鬃毛上并不能在外侧损伤它或者甚至切碎。因此需要采取特殊措施，以便在一鬃毛簇内既设置开槽的也设置不开槽的鬃毛，其中不开槽的鬃毛不允许受到刀片的作用。解决这一问题的一种可能的方法是，将不开槽的鬃毛在加工以前通过分区和/或遮盖与待开槽鬃毛分开(DE 19728493A1；EP 0736270 A1)。但是这种方法非常费工，从而成本很高。如果不开槽鬃毛的末端需要进行其他加工，例如倒圆，那么为此有关鬃毛需要再次分开和一个附加的工步。
由WO 98/38889已知，待开槽鬃毛的末端通过这样的方法设置在不开槽的鬃毛的末端的上方，即待开槽和不开槽的鬃毛分别合并成相应的不同长度的鬃毛束。这里虽然可以对待开槽的鬃毛束的伸出的末端进行后续的开槽，但是不开槽鬃毛缩在里面的末端为了随后的倒圆过程只有通过分开才能达到，由此使制造复杂和昂贵。其次因为突出的开过槽的鬃毛比较细，有这样的危险，在开过槽的鬃毛末端上在用了不久以后便已经形成类似拖把的头，它使得不能起刷子的作用。特别是用这种方法无法到达牙齿的咀嚼表面上的非常细的裂缝和齿间空腔内。
由聚合物混合体组成的鬃毛的末端借助于旋转的刀片开槽的主要缺点是，用这种方法不能达到将鬃毛确定地剖分成规定的部分横截面，在开槽时产生带有部分非常细的横截面的流苏，它在使用时折断，在牙刷的情况下可能被使用者吞下，这有害于健康。
特别是对于牙刷已经推荐这样的鬃毛，它们由许多细的纤维和一包围纤维的外壳组成(WO 97/25902；DE 9408268U1)。外壳和纤维可以同样作为长丝复合挤出。在切断成希望的鬃毛长度后外壳在鬃毛的使用端处通过机械加工或切割去除，使一小段纤维外露。除这种鬃毛制造成本高以外它还只能使用在有限的场合。大的缺点特别是在纤维到外壳的交接处弯曲性能跳跃式的变化。如果这种鬃毛用在涂抹工具中，由于硬的交接点会对表面造成损伤。对于这种鬃毛用在牙刷中时鉴于在牙齿和牙龈上的作用也是一样的。此外，纤维实际上是弯曲倒伏(biegeschlaff)的，因此它们不能进入或不能足够深地进入深的凹坑、齿间空腔等等。纤维在长期受力时在外壳边缘处也容易折断。
由DE 1997717 U1和DE 19640863 A1分别得知，鬃毛由许多塑料纤维构成，它们相互结合。按DE 1997717 U1纤维相互平行布置，并在其接触线上相互焊接，其中鬃毛末端不需要焊接，但是这在制造工艺方面很难达到。此外纤维之间留有毛细空腔，污物和细菌可能藏在里面。按DE 19640863 A1许多纤维相互绞合在一起，通过化学方法结合并在其末端处分开。这里单个纤维之间也存在空腔，细菌可能积聚在里面。在两种情况下鬃毛都不需要后续地分开或开槽。
本发明的目的是，推荐一种加工鬃毛的方法，用这种方法鬃毛可以与其相互的布置及结构造型无关地方便地分裂成确定的部分横截面。其次用本发明应该推荐一种带有相应鬃毛的鬃毛制品。
在方法方面这个目的按本发明通过这样的方法来实现，即从相对于鬃毛纵轴的不同方向施加机械力，以便可裂开的鬃毛开裂。按本发明的方法尤其应用在既包含可裂开的也包含不可裂开的鬃毛的鬃毛簇中。通过来自不同方向外部机械力的作用可裂开的鬃毛特别是在其末端处在比较短的时间内可以完全分裂成其部分横截面，也就是指状。特别是机械力借助于至少一个钝的工具，例如敲击工具提供，如果这个工具出现在不可裂开的鬃毛上，那么它仅仅侧向偏移，而不会损伤它或将它切碎。用这种方法可以不需将待裂开的和不要裂开的鬃毛分开，并且开裂可以在一个工步中进行。
该方法一方面可用在已装在鬃毛载体上的鬃毛上，另一方面也可以用在捆扎成鬃毛束和还要进行后续加工的鬃毛上。
敲击工具必须设计成这样，使得避免鬃毛被切碎。特别是敲击工具也可以是带有钝的，例如倒圆的刃口的刀片。施加的敲击能量克服鬃毛的二次键力，使它细分或开裂成许多“指”(Finger)。
在按本发明的方法中待裂开的鬃毛末端和不要裂开的鬃毛末端是否在同一平面内还是相互错开设置无关紧要，因为在不要裂开的鬃毛上敲击工具不会留下永久的变形。此外本方法与鬃毛的组形无关，也就是说它们既可以成组、成束、作为单根鬃毛，也可以以这些类型的组合设置，因为待裂开的鬃毛可以达到高的精度并裂开，而不要裂开的鬃毛未受损伤，用按本发明的方法可以以高的精度达到具有裂开的和未裂开的鬃毛之间的一定的配置的规定的鬃毛簇。因为鬃毛不必预先分类、分开和遮盖，本方法也可以方便和成本低廉地实施。
在一种优选的结构方案中机械力断续地施加，就像在旋转的敲击刀片时那样。最好是鬃毛基本上相互平行布置，其中机械力基本上在各鬃毛纵轴的径向施加。在本发明的一种可能的结构方案中可以通过以下方法从相对于鬃毛纵轴的不同方向施加机械力，即工具不断改变其相对于待加工鬃毛的位置，例如通过工具在加工期间绕鬃毛轴线旋转或至少在鬃毛纵轴周围的不同位置之间调整的方法。作为另一种选择或附加地鬃毛可以绕一平行于其纵轴分布的轴旋转，由此使工具从不同的外侧作用在鬃毛上。
通常鬃毛末端通过施加机械力开裂成分横截面或指，因此机械力施加在鬃毛自由端区域内。如果机械力作用在鬃毛的不同轴向段上，从而有利于开裂，证明是特别有效的。
最好设置多个分布在鬃毛圆周上的工具，它们相对于待加工鬃毛具有不同的取向，并且用这些工具可以迅速而可靠地达到待裂开鬃毛的开裂。
在本发明一种优选的结构方案中采用可以开裂成预先确定的分横截面的鬃毛。这可以通过这样的方法达到，即可裂开的鬃毛由两种复合挤出的按规则的几何分布的具有基本上沿轴向分布的边界层的聚合物构成，在边界层内存在减小的二次键力。其中特别设想，单丝具有一由确定鬃毛物理和化学特性的聚合物组成的基体，第二种聚合物以薄层的形式填入基体内。这种鬃毛和单丝由专利申请人的未公开的国际专利申请PCT/EP 98/06954可知，这里对其全部内容结合进该专利申请中以作参考，其中为了避免重复在细节方面参看所述的国际专利申请。这里可以特别地设想，单个的指由聚合物混合物组成，因此它们在后面的工步中可以再次以已知方法借助于旋转刀片开槽。
作为另一种选择用按本发明的方法也可以使这样的单丝或鬃毛开裂，它们由挤出后合并的支流组成，从而可以在边界面处分开。此外也可以使由许多通过横隔相互连接的分横截面组成的鬃毛裂开，其中横隔通过施加机械力或冲击能发生断裂。
在本发明的改进结构中设想，鬃毛末端在施加机械力以使待裂开鬃毛开裂之前，期间或之后经受另一种加工，其中特别可以是机械的和/或热力的鬃毛末端倒圆。另外鬃毛末端也可以加工成锥形或弄粗糙。鬃毛的另一种加工或倒圆可以在鬃毛的和施加机械开裂力相同的轴向平面内或者与它不同的平面内进行。特别是可以在同一个工序中使可裂开的鬃毛开裂和倒圆，而同时不可裂开的鬃毛仅仅倒圆。这种有利的结构方案既可以在所有鬃毛的末端位于同一平面或包络面内时，也可以在可裂开的鬃毛和不可裂开的鬃毛末端位于不同平面时实现。
在本发明优选的结构方案中设想，鬃毛的另一种加工和特别是它们的倒圆和施加机械开裂力用同样的工具进行。因此该工具必须一方面适用于倒圆鬃毛末端，另一方面在待裂开的鬃毛上施加断续的冲击力。相应的工具例如通过表面剧烈地和尤其是规则地形成凹凸轮廓的砂轮得到。
按本发明的鬃毛制品由一鬃毛载体和固定在它上面的鬃毛组成，其中至少一些鬃毛通过机械力作用在其长度的至少部分区域内按上述方法开裂成许多相互分开的分横截面或指。其中鬃毛载体的鬃毛镶嵌体的全部鬃毛都可以相应地加工和裂开，但是也可以仅仅在鬃毛镶嵌体的部分区域内设置待裂开的鬃毛。
在本发明一种优选的结构方案中设想，裂开的和未裂开的鬃毛或鬃毛单元相互交替地设置或者在可裂开的鬃毛或鬃毛单元之间分别设置不可裂开的鬃毛或鬃毛单元。鬃毛单元可以是单根鬃毛、鬃毛束或鬃毛区或它们的组合。在鬃毛束或鬃毛区之内也可以交替地设置裂开的和未裂开的鬃毛。不可裂开的鬃毛确定裂开的鬃毛之间的间距，其次作为它们的支承，其中裂开的鬃毛的开裂端在刷子或鬃毛制品使用时由于梳刷力的作用不会相互阻碍，特别是不会相互嵌合成拖把形组态。
在鬃毛制品中裂开的鬃毛的末端和未裂开的鬃毛的末端可以位于同一包络面或平面内，也可以位于不同包络面或平面内。此外裂开的鬃毛的各个指可以通过开槽再次细分成分横截面。
本发明的其他细节和特征由参照附图的对实施例的以下说明中可以看出。附图表示
图1A，1B 用来实现按本发明的方法的装置的第一种实施形式的侧视图和俯视图，图2A，2B 用来实现按本发明的方法的装置的另一种可供选择的实施形式的侧视图和俯视图，图3A，3B 用来实现按本发明的方法的装置的另一种实施形式的侧视图和俯视图，图4 按图3A的工具的底视图，图5A、5B 一鬃毛镶嵌体的示意图的侧视图和俯视图，图6A、6B 按图5A和5B的鬃毛镶嵌体在使用后，图7A、7B 另一个鬃毛镶嵌体的示意图的侧视图和俯视图，图8A、8B 按图7A、7B的鬃毛镶嵌体在使用后，图9 按图7A的鬃毛镶嵌体的一种变型，图10 按图9的鬃毛镶嵌体在使用后。
图1A和1B中表示用来实现按本发明的方法的装置的第一种实施形式。其中作为鬃毛制品举例表示一牙刷10，它具有一鬃毛载体11，它在其前端的头部上设有由许多垂直向上竖立的、基本上相互平行布置的鬃毛12组成的鬃毛簇20。鬃毛12可以合并成鬃毛束和/或设置成单根鬃毛。
借助于一旋转的敲击装置13可以在鬃毛12的自由端上施加外部的机械力。敲击装置13具有一基本上垂直于鬃毛12纵轴分布的轴14，在它上面相互平行地安装许多敲击盘16，它们分别具有两个径向对面设置的镰刀形敲击刀片15，这些刀片被弄钝，例如倒圆，并在鬃毛12上不起切削而仅起敲击作用。轴14和敲击盘16一起以未画出的方式沿箭头D方向旋转驱动。
敲击装置13沿R1方向这样地驶向由鬃毛12构成的鬃毛簇20，使得旋转的刀片15在鬃毛12的自由端上施加基本上径向的敲击作用，从而使鬃毛12在其自由端处开裂成许多相互分开的分横截面或指，如果鬃毛由可裂开的材料组成的话。
如图1B所示，敲击装置13不仅沿方向R1通过鬃毛簇20上引导，而且在这个实施例中设置8个绕一垂直的、也就是说平行于鬃毛12纵轴的轴线相互分别隔开45°布置的作用方向R1至R8，敲击装置13沿这个方向作用在鬃毛12上。不同的作用方向R1至R8可以通过这样的方法达到，即敲击工具改变其相对于鬃毛的位置，只要将敲击工具绕一平行于鬃毛纵轴的垂直轴调整即可。相对地或附加地可以使刷子10绕一平行于鬃毛纵轴分布的垂直轴旋转。也可以设置多个具有不同工作方向的敲击装置13，以便从不同方向对鬃毛施加敲击力。在图1B中用点划线表示用来沿R4作用方向施加敲击力的相对于刷子10在不同的方向的另一个敲击装置13′。
图2A和2B表示按图1A和1B的装置的改进结构，其中除敲击装置13以外设有一绕一垂直轴旋转的磨削装置17，它具有一基本上平行于鬃毛簇20表面分布的砂轮18，其下端设有磨料覆盖层19。磨削装置可以在垂直方向按箭头V这样地调整，使磨料覆盖层19与鬃毛镶嵌体20的鬃毛12的自由端相接触，并将它倒圆。这里工作平面A的位置，也就是磨削装置17下降到鬃毛簇20上所移动的尺寸是可调的。
在鬃毛12倒圆之前或之后可通过借助于敲击装置13从不同的径向方向R1至R8在鬃毛12的自由端上施加敲击力达到可裂开鬃毛的鬃毛末端的开裂。这里敲击装置13可以作用在鬃毛上直至一加工平面B，也就是说离鬃毛自由端规定的距离处。如图2A中所示，加工平面A和B可以相互不同，但是也可以相互重合。
图3A和3B表示一用它可同时进行鬃毛末端的裂开和倒圆的装置。
按图3A磨削工具17在其砂轮18的底面上设有磨料覆盖层19′，覆盖层表面形成强烈的凹凸轮廓，其中在所示实施例中设有许多径向分布的凸起的筋(见图4)。磨削工具17垂直下降到一加工平面B，然后从不同的径向方向开到鬃毛簇20的表面上，其中磨料表面19′一方面使鬃毛12的自由端倒圆，并且磨料表面19′的强烈凹凸轮廓在鬃毛12上从外部径向施加机械敲击力，它使鬃毛镶嵌体的可裂开的鬃毛在其自由端处裂开。这里也设想，砂轮沿各自错开45°的8个方向开到鬃毛簇20上。在加工期间可以通过变化的工具速度或者说频率进行鬃毛加工和裂开。此外也可以将磨料表面19′这样地分区，使得一些区域初次地促使鬃毛末端倒圆，而另一些区域施加机械敲击力。
图5A和5B表示一鬃毛镶嵌体的示意图，其中鬃毛12的上自由端到一规定的高度处分别裂开成5个指21。在图5A和5B中所示的结构方案中所有鬃毛在其上端处裂开，其中相邻鬃毛的指21不或者仅仅在很小的尺寸上重叠。如果具有在图5A和5B中所示的鬃毛镶嵌体的鬃毛制品使用了一段时间，指的末端通过在使用时起作用的擦刷力张开到这样的程度，使得在相邻鬃毛12的指之间可能相互影响，如图6A和6B中所示。为了避免这种相互影响，按图7A和7B中的实施例在裂开的鬃毛12之间分别至少设置一根不可裂开的鬃毛22，因此可裂开的鬃毛12相互隔开较大的距离。此外位于可裂开的鬃毛12之间的不可裂开的鬃毛22在可裂开的鬃毛12上施加侧向支承作用。如果使用具有相应鬃毛镶嵌体的鬃毛制品，裂开的鬃毛12的指21虽然侧向张开，但是位于它们之间的未裂开的鬃毛22防止相邻的裂开的鬃毛12的指相互干扰，因此保持刷子表面所希望的精细的效果。
在图7A和图8A中所示的实施例中裂开的鬃毛12的上端和未裂开的鬃毛22的上端基本上位于同一平面或包络面内。图9表示一变型方案，其中未裂开的鬃毛22只延伸到裂开的鬃毛12的指21的约一半高度处，也就是说以其上端位于一在裂开的鬃毛12的自由端所在平面或包络面之下的平面内。用这种方法通过施加的擦刷力的大小可以定量确定擦刷效果。在小的擦刷力时主要由裂开的鬃毛的细指起作用，而在擦刷力较大时位于它们之间的未裂开的鬃毛22的通常较硬的末端也起作用。这里也设想，裂开的鬃毛12的指21在使用时虽然也张开，但由于位于它们之间的未裂开的鬃毛22和由此形成的相互间距相互互不干扰(图10)。
权利要求
1.用来加工鬃毛的方法，其中至少一些通过机械力的作用在其长度的至少部分区域内裂开成许多相互分开的分横截面，其特征为机械力从相对于鬃毛(12、22)纵轴的不同方向施加。
2.按权利要求1的方法，其特征为机械力借助于至少一个钝的工具(13；17)，特别是一敲击工具施加。
3.按权利要求1或2的方法，其特征为机械力间歇地施加。
4.按权利要求1至3之任一项的方法，其特征为机械力基本上在鬃毛(12、22)纵轴的径向施加。
5.按权利要求1至4之任一项的方法，其特征为工具(13；17)在其相对于待加工鬃毛(12，22)的位置方面是可调的。
6.按权利要求1至5之任一项的方法，其特征为鬃毛(12、22)基本上相互平行布置。
7.按权利要求1至6之任一项的方法，其特征为工具(13)绕待加工鬃毛(12、22)的纵轴调整到不同的工作位置。
8.按权利要求1至7之任一项的方法，其特征为鬃毛绕一平行于其纵轴分布的轴线旋转。
9.按权利要求1至8之任一项的方法，其特征为机械力施加在鬃毛的不同轴向段上。
10.按权利要求1至9之任一项的方法，其特征为设有许多工具(13，13′)，它们相对于待加工鬃毛具有不同的取向。
11.按权利要求1至10之任一项的方法，其特征为可裂开的鬃毛(12)由两种复合挤出的、有规则地几何布置的具有基本上轴向分布的边界层的聚合物构成，在边界层内存在减小的二次键力。
12.按权利要求11的方法，其特征为单丝具有一由决定鬃毛的物理和化学性能的聚合物组成的基体，第二种聚合物以薄层的形式填入基体内。
13.按权利要求1至12之任一项的方法，其特征为鬃毛末端经受另一种加工。
14.按权利要求13的方法，其特征为另一种加工是机械和/或热力加工，特别是倒圆。
15.按权利要求13或14的方法，其特征为另一种加工和施加机械开裂力同时进行。
16.按权利要求13至15之任一项的方法，其特征为另一种加工和施加机械开裂力用同一种工具(17)或同一些工具进行。
17.由一鬃毛载体和固定在它上面的鬃毛组成的鬃毛制品，其特征为至少一些鬃毛通过机械力作用在其长度的至少部分区域内按权利要求1至16之任一项的方法开裂成许多相互分开的指。
18.按权利要求17的鬃毛制品，其特征为相互交替地设置裂开的和未裂开的鬃毛或鬃毛单元，如鬃毛束或鬃毛区。
19.按权利要求17或18的鬃毛制品，其特征为裂开的鬃毛的末端和未裂开的鬃毛的末端位于同一包络面内。
20.按权利要求17或18的鬃毛制品，其特征为裂开的鬃毛的末端和未裂开的鬃毛的末端位于不同的包络面内。
21.按权利要求17至20之任一项的鬃毛制品，其特征为指分别通过开槽细分成分横截面。
全文摘要
在加工鬃毛时鬃毛镶嵌体的至少一些鬃毛通过机械力作用在其长度的至少部分区域内开裂成许多相互分开的分横截面或指。为了能够方便地与其相互的布局无关地制造具有一定指的鬃毛,从相对于鬃毛纵轴的不同方向施加机械力,其中特别是应用一钝的,无刃口的工具,例如敲击工具。
文档编号A46D1/00GK1349390SQ00806820
公开日2002年5月15日 申请日期2000年4月12日 优先权日1999年4月27日
发明者乔治·韦劳赫 申请人:佩得克斯有限公司