专利名称：鬃毛制品的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造带有鬃毛载体和由单根竖立塑料鬃毛组成的鬃毛镶嵌群的鬃毛制品的方法。
在本发明中鬃毛制品理解为各种类型的刷子、鬃毛镶嵌群的地板清洁器、各种类型的毛刷，以及鬃毛镶嵌群的带子、板、垫子等等。尤其涉及人体保养的刷子，如牙刷、按摩刷、发刷等等，或者用来涂抹涂覆剂、化妆品、药品等等的毛刷，或者脚垫、刷带、抛光带等等。
通常在这种鬃毛制品中鬃毛汇聚成束或簇，并以这种形式固定在鬃毛载体上。以前鬃毛束以机械方法固定，其中扎成鬃毛束，并锚固在鬃毛载体上。这种类型的固定方法费用高，而且在某些应用场合下，首先是在保健刷中导致不受欢迎的副作用，因为鬃毛载体上必要的孔引起污垢和细菌的积聚。在毛束或鬃毛簇的较大直径时，例如对于毛刷所必需的那样，鬃毛束或簇固定在一个粘合剂或胶粘剂坑内。由于塑料鬃毛的出现提供了鬃毛固定的其他可能性，也就是将鬃毛束与载体焊接在一起，或者将鬃毛束浇入熔化为液体的载体材料中。
将鬃毛束或簇埋入或多或少成液体状态的物质内，并通过这种物质的硬化进行固定的所有方法都有一个致命的缺点鬃毛固定不充分。因此在这种物质硬化以后必须对鬃毛束或簇进行梳理，以排除松脱的鬃毛。自然在使用过程中单根鬃毛一直在脱落，它的抗拉强度不够大。这在许多应用场合中，主要是在毛刷，涂抹刷等等时引起不良后果，因为松脱的鬃毛会留在涂上的介质之内，并且很难不留下痕迹地排除。对于牙刷这可能引起特别不舒服的结果，因为这种松脱的鬃毛经常卡在牙齿之间，很难去除。
倘若如当今十分常见的那样，鬃毛载体和鬃毛由塑料制成，并通过焊接相互连接在一起，它必须由同样的塑料或者这样的材料组合制成；使得它们相互可以材料融合地以足够的连接强度焊接在一起。只有很少几种材料组合能满足这个前提条件，而特别是那些具有十分不同的性能的材料组合不能满足这个条件。但是刷子常常正好是这种情况。例如鬃毛载体，它通常也构成刷子的柄或把手，通常是刚硬的并由廉价的塑料制成，而鬃毛必须由一种比较而言高耐磨的、有很好弯曲能力的和很高交变弯曲强度的贵重塑料制成。因此对于鬃毛载体首先考虑聚烯烃，相反对于鬃毛当然考虑尼龙。这些以及其他合适的塑料组合不能或者只能效果很差地焊接。对于鬃毛的浇入也差不多，因为这里必须首先为必要的拉伸强度提供表面附着力，而仅仅在有限的程度上出现材料的熔合。因此这里鬃毛束在其末端必须熔化得变粗，以便在载体内产生一个附加的传递力的连接。
此外还知道这样的鬃毛制品它的鬃毛镶嵌群除鬃毛束以外还有单独竖立的鬃毛，或者完全由这种单独的鬃毛所组成。例如EP0165546A1叙述了一种牙刷，它的镶嵌物部分由鬃毛束，部分由单根鬃毛组成。单根鬃毛覆盖表面地设置，并和鬃毛束一样，通过焊接固定在塑料鬃毛载体上。这如已经说明过的那样，以一定的材料组合为前提条件，并且通常为了使鬃毛载体与鬃毛相匹配需要一种贵得多的塑料。此外鬃毛通过这样的方法得到它的牢固性和弯曲能力，以及主要还有它的持久的弯曲弹性；将挤出成形的单丝拉伸或延展，并接着通常还要进行热定性处理，以便得到分子的纵向排列。一旦对鬃毛加以高温，这种分子取向便消失。在焊接时鬃毛的固定端由此受到损害。鬃毛失去它的弯曲弹性，从而也失去它重新竖立的能力。对于将鬃毛束注塑在鬃毛载体熔化的塑料体内情况也类似，其中也推荐对于鬃毛载体和鬃毛用同样的塑料(DE895140900809)。
在另一种根据US4592594已知牙刷中，单根鬃毛合并成构成整个鬃毛镶嵌群的簇，并装在一个框架形的载体内。鬃毛沿其周侧的接触面相互焊接在一起。除去可能损伤鬃毛以外这种结构中鬃毛的拉伸强度不够，因为当鬃毛横截面为圆形时接触面实际上是直线形的，因此鬃毛仅仅沿四条这种直线形的接触面相互连接。
其次在毛刷中已知(DE1050304A,US2664316)，整个鬃毛簇在固定一侧的末端处熔化，变成一个板状的加粗部分，它用来使鬃毛簇固定在载体内。其次已知(DE812304B)，鬃毛簇浇入载体的液态塑料物质内。首先在所述第一种结构中在鬃毛根部会产生已经提到过的损伤。但是对于毛刷这种方法主要由于应用技术方面的原因不适用，因为鬃毛紧密地捆在一起，毛刷只有很小的贮存空间用来容纳涂抹介质。通常毛刷中这种贮存空间通过填充物等等实现(DE9206072U1,DE3025010A1)，填充物设置在固定区内，并且在这个区域内从侧向挤压鬃毛，以便在直接靠近填充物的部位造成腔形自由空间，它容纳涂抹介质，并在压毛刷时和鬃毛躺倒时使涂抹介质释放出来。这些空腔是对于均匀涂抹，以及为了使毛刷的一次涂抹覆盖足够大的面积的基本前提条件。这在塑料鬃毛时特别重要，因为它相对于天然鬃毛而言涂抹介质的附着能力较差。其次这里还应该考虑，对所有应该用它来将介质传递到表面上去的板刷和毛刷来说，这些涂抹介质具有非常不同的粘度。当然对于牙刷也一样，既必须用它容纳和分配膏状的，也必须用它容纳和分配凝胶状的护齿剂。由此造成这样的结果，从应用技术的观点来看板刷或毛刷始终只有在涂抹介质具有一定范围内的粘度时才能提供最佳的结果，相反在另外的涂抹介质时只能有缺陷地工作。对毛刷而言要求预先准备大量不同种类的毛刷，并为此创造加工工艺的前提条件。
因此没有少做试验，将鬃毛以单根结构固定在鬃毛载体上。除开头所述的、但是出于材料工艺方面的原因不适用的焊接方法(EP0165546)外已知(DE4410236)，将鬃毛单丝扎住，并在结扎区内通过经纬线成行成列地预固定，接着在固定区内用塑性材料浇注。这种方法成本特别高，并总是导致鬃毛镶嵌群的比较开放的结构。其次在较大直径的特殊鬃毛时已知(EP0292693)，鬃毛与载体焊接在一起，或者同样也结扎并机械式地锚固在鬃毛载体内。这两种固定方式的缺点已经说明过了。最后已知(GB2 035076A)，将鬃毛注塑成柱销形状并固定在载体上，或者和载体一起在一个注塑模内制造出来(US3583019,CH661851A5)。在这种情况下不再涉及到本来意义上的鬃毛，而是一种直径较大的柱销状组织，它对于涂抹介质必然完全没有足够的滞留能力，因此只能用来刷除，例如用于发刷等等。
本发明的目的在于提供一种方法，用这种方法可以制造具有单根竖立塑料鬃毛的鬃毛制品，这种鬃毛制品中鬃毛具有与各种涂抹介质及鬃毛制品的应用目的相协调的确定的并可预定的间距。
按照本发明这个任务通过以下的方法来解决·预先将单根鬃毛以其固定侧的末端从前面插入带孔样板的一个孔内，孔的直径略大于单根鬃毛的直径，并且孔的图案相应于鬃毛镶嵌群整体或它的一部分内部鬃毛的位置，使·其固定一侧的末端在带孔样板的相对一侧上伸出同样的长度，·接着将鬃毛夹紧在带孔样板内防止轴向和径向的偏移，·至少在鬃毛载体的固定鬃毛一侧的表面上准备好一个由液态的、可硬化的材料组成的基体，·鬃毛以其浸入这个基体的固定端被液态材料所环绕，·接着使这个基体硬化。
在按本发明的方法中鬃毛单根地输送给制造流程，而且相互这样地排列，它相应于其以后在鬃毛镶嵌群内的位置。这用带孔样板达到，它的孔与各根鬃毛在鬃毛镶嵌群内的位置相同，因此使鬃毛在固定前就得到定位。在这个预定位中鬃毛被夹紧，使它既不能径向也不能轴向偏移。与此同时或者事先至少在鬃毛载体固定鬃毛一侧的表面上准备好一个由液态的、可硬化材料组成的基体。伸出带孔样板的并浸入基体的鬃毛固定端单根地并完全地被液态基体材料所环绕，并在基体硬化以后与它牢固地连接在一起。
用这种方法单根鬃毛可以以相互确定的间距和预先规定的布局与鬃毛载体相连接。这里可以通过相应的带孔样板实现鬃毛镶嵌群内鬃毛的任何预期的间距，以及鬃毛相互之间任何预期的布局。从而保证鬃毛相互不紧密地靠在一起，而是造成一定的毛细管。其中可以通过鬃毛的布局实现任意的毛细管形状，并通过鬃毛的间距实现任意的毛细管横截面。因此可以最佳地与这样地制造的鬃毛制品的应用目的相协调，特别是上述几何形状可以与待处理的涂抹介质的粘度相匹配。对于低粘度的涂抹介质鬃毛间距选择得比高粘度介质的间距小。
通过确定的鬃毛间距首先确保，各个单根鬃毛的固定端在基体内被完全环绕，并埋在硬化的基体材料内。每根鬃毛都无可指摘地固定，并且镶嵌群的所有鬃毛具有相同的抗拉强度。不再需要鬃毛镶嵌群的擦净，单根鬃毛不可能脱落。此外确定的间距从使用观点来看可以保证通过冲洗对鬃毛镶嵌群进行无可指摘的清洁。这对于保健刷、牙刷和毛刷来说特别重要。其次鬃毛镶嵌群在使用后可以很快干燥，以防止滋生细菌。此外每根鬃毛的使用特性可以比成束或成簇方式的结构时得到更好的利用，在成束或成簇方式的结构时位于里面的鬃毛受到外面鬃毛的支承，因此它的弯曲能力完全没有充分发挥出来。另一方面位于外面的鬃毛受到较大的载荷，使它很快变形或者因其他原因不能再使用，而对于由单独竖立的、相隔一定距离的鬃毛组成的鬃毛镶嵌群，每根鬃毛都可以发挥它的作用，并且所有鬃毛基本上承受同样的载荷，因此可以提高使用寿命，因为单根鬃毛不会提前脱落。
鬃毛最好借助于带孔样板本身浸入由液态材料组成的基体内。当然除此之外也可以将基体放到固定不动的带孔样板上去。
在其他的优先结构造型中设想，鬃毛固定端的浸入深度通过以下的方法确定使带孔样板连同夹紧的鬃毛移动一个可以调整的路程。
用这种方法可以精确和可再现地确定鬃毛预期的或必要的埋入长度，以及它的抗拉强度。
单根鬃毛可以作为无限长单丝送到带孔样板处，并插入其中。在无限长单丝在带孔样板内固定好以后鬃毛可以在样板的鬃毛输入侧按所希望的尺寸从无限长单丝上切断下来。当然切断也可以在基体硬化以后进行。
无限长单丝分别可以单独地或者多根单丝一起贮存在卷筒上，并从卷筒上抽出。倘若多根单丝贮存在一个卷筒上，那末在它送给带孔样板之前应该先分成单根。除此之外鬃毛也可以由较长的单丝段或者切割到所希望的长度加工而成因此本发明也存在这样的可能性鬃毛由不同的材料、以不同的直径和/或横截面(圆形、多边形等等)，以及不同的表面结构(光滑的、弄粗糙的、集絮的等等)毫无问题地加工出来。特别是束状的带表面构造的或多边形的鬃毛很难处理，或者在鬃毛束内造成不可控制的毛细空腔。在这方面用本发明也造成确定的关系。
其次本发明存在这样的可能性，通过以下的方法在鬃毛镶嵌群内形成没有鬃毛的自由空腔，鬃毛只插入带孔样板的那些孔内，这些孔与鬃毛镶嵌群内的鬃毛位置相重迭。
用这样方法可以在鬃毛镶嵌群内得到较大横截面的毛细管或者甚至腔形的自由空间，以便形成任意横截面的贮存空间。此外由此还可以，用单独的一个带孔样板制造出具有不同鬃毛间距的鬃毛镶嵌群，只要这个间距处于样板孔形图案的间距网目之内。
除此之外带孔样板在鬃毛镶嵌群具有较大缺口的区域内可以封闭起来。
其次本发明存在这样的可能性，用将单根鬃毛和合并成束的鬃毛同时插入一个带孔样板的方法(这个样板的孔的图案相应于鬃毛镶嵌群内单根鬃毛和鬃毛束的位置)，直到单根鬃毛和鬃毛束的固定端伸出带孔样板的另一侧，这样便能制造由单根竖立的鬃毛和布置成束的鬃毛组成的鬃毛镶嵌群。然后将单根鬃毛和鬃毛束同时浸入基体，其余的和前面所述的方法一样。用这种方法可以制造具有确定的不同作用的刷子表面的鬃毛制品。
鬃毛载体上的基体可以由液态粘接材料、冷的或在适中的温度下聚合的塑料，或者熔化的鬃毛载体本身或它的熔化表面构成。根据鬃毛和基体材料组合的不同形成一种传递力的和/或材料熔合的结合。
单根鬃毛的抗拉强度还可以通过以下的方法提高单根鬃毛在其插入带孔样板以后在其伸出的固定端上制作表面结构，或者热的或机械的变形，并在最后浸入基体，使得附加地形成一种形状贴合的连接。
在本发明方法的另一种实施方案中设想，鬃毛在插入后在带孔样板内，或者在一个装在它前面的、同样的带孔样板内夹紧，并在其与固定端相对的另一端上削平，接着将这一端加工成与它的削平的平面不同的形状，例如倒圆。到这时才使鬃毛以其固定端借助于带孔样板浸入基体。
通过无可指摘的相隔一定距离的布局鬃毛使用端的加工可以用最佳的方式进行，而且是用机械方式，例如通过磨削、通过化学处理或者通过热处理，例如借助于激光射线。恰恰在最后提到的这种方法时单根鬃毛间隔一定距离的布局的优点显得更为突出。虽然鬃毛末端的激光加工用以倒圆是已知的。但是这种方法在成束设置的鬃毛时无效，因为鬃毛束内的鬃毛末端具有不同的间距，因此不能精确地加以控制，其结果是一部分鬃毛相互焊接在一起。通过用本发明的方法时鬃毛末端无可指摘的相互分隔和可再现的布局可以用激光光源对鬃毛末端精确地控制。
在本发明方法的另一种实施方案中设想，鬃毛在加工好末端以后松开夹紧，通过不同的轴向移动以其加工好的末端移动到一个偏离削平平面的、弯曲的包络面上，接着将固定端削平，然后浸入基体。
用这种变型方案可以使鬃毛的使用端以任何一种拓扑图形设置在鬃毛镶嵌群之内。对于毛刷这有以下的优点对于毛刷的镶嵌群可以得到锥形收拢的形状。对于牙刷也有同样的优点，这里可以产生锥形轮廓，使得最长的鬃毛可以有效地嵌入齿间内，而较短的鬃毛清洁牙齿表面。
下面借助于图形对本发明作一说明。在图形中表示
图1．用来实现本方法的第一阶段内的装备的示意图；图1a．带孔样板结构形状的顶视图；图2．按图1的装备在本方法的另一个阶段内；图2a．完工鬃毛制品的顶视图；图3a-c．一个毛刷状的鬃毛制品的结构形式的纵剖视、横截面和侧视图；图4a-c．相对于图3略作改变的结构的同样的三个视图；图5a-b．一种牙刷结构造型的实施形式的侧视图和顶视图；图6．带有插入的鬃毛的带孔样板的另一种结构形式的顶视图。
借助于图1和2的实施形式来说明毛刷的制造。毛刷具有一个柄部1，其头部设有一个所谓的毛刷钳口2，它形成一种套筒形，并确定毛刷鬃毛镶嵌群的外轮廓。在毛刷钳口2内包含一个由液态的或可液化的材料组成的基体3。柄部1、毛刷钳口2和基体3共同构成鬃毛载体。
毛刷柄部1没有详细画出地定位在制造装备内。
鬃毛4应该单根竖立地固定在鬃毛载体上。在图1和2中所示的实施例中鬃毛作为无限长单丝5由一个卷筒6供给。无限长单丝5的前端插入其总体以7表示的带孔样板内并穿入样板。为此带孔样板做成多件的。它由三块叠合的样板件8、9、10和装在它们之间的夹紧板11、12组成，夹紧板可以按水平的箭头方向运动。带孔样板7在其全部构件上具有孔13，孔的直径略大于单根鬃毛4的横截面。其次带孔样板具有这样的孔图案，它和单根鬃毛4在毛刷鬃毛镶嵌群内的位置和布局的图形吻合。这也可以由图1a中看到，其中样板件8断开表示，并可以看到位于它下面的夹紧板11。
无限长单丝5的前端被拉入或插入带孔样板7内，直到此前端伸出带孔样板7的另一面。然后它构成单根鬃毛4的固定端14。在这个位置上夹紧板11和12移至夹紧位置(在图中向右方)，使鬃毛在轴向和径向夹紧。接着带孔样板7连同被夹紧的鬃毛向鬃毛载体方向运动，直至固定端14浸入液态基体3内。与此同时前面的带孔样板件10和一块夹紧板也浸入毛刷钳口2内，使它起定心作用，而样板件9靠在毛刷钳口2的外露端面上，由此确定固定端14在基体3内的浸入深度。
接着在带孔样板7的背面或上侧面处通过横向运动的刀片将鬃毛4从无限长单丝5上切下。
当然带孔样板7也可以在另外一个位置上装上鬃毛，并带着完全准备好的鬃毛镶嵌群输送到按图2的位置。代替带孔样板也可以使鬃毛载体向位置固定的样板移动。
在基体3预硬化或硬化以后带孔样板退回，使得可以取出按图2a的完工毛刷，将下一个鬃毛载体放入加工位置，并将单丝5同样拖动一个鬃毛长度。
由图2的下部视图和图2a可以看出，单根鬃毛4相互隔开一定的距离，出于看得更清楚的原因视图的上半部放大画出。不难看出，当带孔样板7在鬃毛镶嵌群区域内不是所有孔13都装上鬃毛时可以产生用作涂抹介质贮存空间的较大的缺口。
图3中表示毛刷形的鬃毛制品的一种结构形式。在图3a中可以看到鬃毛载体15，在其固定端表面上具有硬化的基体材料。单根鬃毛16等距排列并植入，但是如图3c所示具有不同的长度，使得鬃毛向着其自由端具有不同的弯曲性能，此外较短和较长的鬃毛之间形成贮存空间，就像特别由图3c可以看到的那样。也就是说鬃毛末端位于一个弯曲的包络面上。
其制造按以下方式进行，夹紧在带孔样板7内的鬃毛在其与固定端14相对的一端处首先切平，接着在这一端上进行加工，使得它例如弯曲成球面、得到倒圆的尖端17。接着按照所希望的拓朴图形在松开夹紧板11、12以后使鬃毛轴向移动不同的尺寸。接着在相对的一侧将伸出不同长度的鬃毛切平。然后将单根鬃毛16以其伸出带孔样板7的一端浸入基体3(图1)并固定。
图4表示一种略为不同的结构形式，其中在鬃毛镶嵌群的纵向中心平面中带孔样板的一些孔没有装鬃毛或者样板的孔是封闭的，使得在鬃毛镶嵌群内形成腔形空腔18，它可以用作涂抹介质的贮存空间。
图5表示一把带一个构成鬃毛载体的牙刷头19的牙刷。整个鬃毛镶嵌群由单根竖立的鬃毛20构成，它们相互间隔同样的距离，并完全装满牙刷头19的表面地固定在牙刷头19上。单根鬃毛20的末端21同样倒圆成穹顶形状。此外鬃毛末端21位于一种波纹轮廓的包络面上，其中在横向(垂直于图纸平面)形成贯通的波谷和波峰。
不难看出，按本发明的方法允许制造在鬃毛镶嵌群内的任意鬃毛布局，从而使鬃毛制品与各种应用目的最佳地匹配。例如图6仅仅作为一个例子表示一个带孔样板，用这种样板除了单根竖立的鬃毛4可以插入并夹紧在相应的孔内以外，还可以将紧密地靠在一起的鬃毛束21插入相应的较大的孔内。
权利要求
1．带有一个鬃毛载体和一个由单根竖立的塑料鬃毛组成的鬃毛镶嵌群的鬃毛制品的制造方法，其特征在于单根鬃毛以其固定端从前面插入带孔样板的每一个孔内，此孔的直径略大于单根鬃毛的直径，其孔的分布图案相应于鬃毛在鬃毛镶嵌群或其一部分内的位置，鬃毛的固定端伸出带孔样板的另一侧大致同样的长度，接着将鬃毛夹紧在带孔样板内以防止轴向和径向偏移，至少在鬃毛载体固定鬃毛的表面上制备一个由液态的可硬化的材料组成的基体，鬃毛以其浸入基体的固定端被液态材料所环绕，最后使基体硬化。
2．按权利要求1的方法，其特征在于鬃毛以其固定端借助于带孔样板浸入由液态材料组成的基体内。
3．按权利要求1或2的方法，其特征在于鬃毛固定端的浸入深度通过以下方法预先确定带孔样板连同夹紧的鬃毛移动一个可调的路程。
4．按权利要求1至3之任一项的方法，其特征在于单根鬃毛作为无限长单丝输给带孔样板并插入样板内，在无限长单丝在带孔样板内固定好以后，将鬃毛在带孔样板的鬃毛输入端从无限长单丝上切下来到希望的长度。
5．按权利要求1至4之任一项的方法，其特征在于在基体硬化以后将鬃毛从无限长单丝上切下来。
6．按权利要求1至5之任一项的方法，其特征在于通过以下方法在鬃毛镶嵌群内产生无鬃毛的空腔，鬃毛只插入样板上那些与鬃毛镶嵌群内鬃毛位置相同的孔内。
7．按权利要求1至6之任一项的，其鬃毛镶嵌群附加地由成束的鬃毛组成的鬃毛制品的制造方法，其特征在于单根鬃毛和合并成束的鬃毛同时插入带孔样板内，样板的孔分布图案相应于单根鬃毛和鬃毛束在鬃毛镶嵌群内的位置，单根鬃毛和鬃毛束的固定端伸出带孔样板的相对一侧，并且单根鬃毛和鬃毛束同时浸入基体。
8．按权利要求1至7之任一项的方法，其特征在于单根鬃毛在插入带孔样板以后在其伸出的固定端上制作表面构造或者热或机械变形，接着浸入基体。
9．按权利要求1至8之任一项的方法，其特征在于鬃毛在插入带孔样板或者装在它前面的同样的带孔样板以后夹紧，并在其与固定端相对的末端处切平，接着将鬃毛的这一端加工成一个与它的切平的平面不同的轮廓，接着将鬃毛以其固定端借助于带孔样板浸入基体。
10．按权利要求9的方法，其特征在于鬃毛在加工好末端以后松开夹紧，并通过不同的轴向移动以其加工好的末端移动到一个不同于切平的平面的、弯曲的包络面上，接着在固定端处切平，于是浸入基体。
全文摘要
通过以下的方法制造具有一个鬃毛载体和一个由单根竖立的塑料鬃毛组成的鬃毛镶嵌群的鬃毛制品,单根鬃毛以其固定端预先分别插入带孔样板的一个孔内,孔的直径略大于单根鬃毛的直径,孔的分布图案相应于鬃毛在鬃毛镶嵌群或其一部分内的鬃毛位置,鬃毛的固定端伸出带孔样板相对一侧约同样的长度,接着将鬃毛固定在带孔样板内以防止轴向和径向偏移,至少在鬃毛载体的固定鬃毛一侧的表面上准备好一个由液态的可硬化的材料组成的基体,鬃毛以其浸入基体的固定端被液态材料所环绕,接着使基体硬化。
文档编号A46B3/04GK1216450SQ97194082
公开日1999年5月12日 申请日期1997年4月17日 优先权日1996年4月23日
发明者乔治·魏劳赫 申请人:科伦特工厂有限公司