Diese Erfindung betrifft eine Verbesserung bei der Herstellung von
geschmolzenen Bürstenwarenprodukten, die synthetische Monofilamentflore auf einem
synthetischen Block oder einer Basis haben. Besonders betrifft die Erfindung das
direkte Aufschmelzen von Nylonmonofilamenten auf einen Nylonblock oder eine Basis,
um haltbare Bürstenwarenerzeugnisse in Massenproduktion zu bilden.
Über die Jahre sind viele verschiedene Typen geschmolzener Produkte
und Verfahren zum Herstellen dieser Produkte entwickelt und in U.S. Patenten, die
an den Einreicher dieser Erfindung vergeben wurden, beschrieben worden. Beispiele
sind unter anderem die U.S. Patente mit den Nummern 3,604,043; 3,471,202; RE27,455;
3,641,610; 4,255,224 und 4,693,519. Diese Patente beschreiben das Verschmelzen von
sowohl gleichen als auch unterschiedlichen synthetischen Materialien miteinander,
um Florkonstruktionen zu bilden. Die Patente beschreiben oder lehren jedoch nicht
das Verschmelzen von Nylon mit Nylon. Vor dieser Erfindung waren die Versuche, Nylon
auf Nylon zu verschmelzen erfolglos, weil das synthetische Nylonmaterial sich zersetzt,
wenn es geschmolzen wird und die Abbauprodukte stören die Bildung einer Schmelzverbindung
zwischen Floren und dem Block und neigen auch dazu, sich auf dem Schmelzblock abzulagern,
was einen Aufbau an Rückstand bildet, welcher den Verschmelzungsprozeß stört.
In den U.S. Patenten Nrn. 4,637,660 und 5,224,763 wird ein Verfahren
für das Zusammenbringen von Nylonmonofilamenten in Gruppen von Floren beschrieben,
welche an ihren Basen oder nichtarbeitenden Enden verschmolzen sind. Sie sind an
gegossenen Polypropylensubstraten zum Bilden von Zahnbürsten befestigt. Jedoch ist
das Befestigungsverfahren ein physikalisches Mittel zum Halten der einzelnen Flore
in dem gegossenen Polypropylensubstrat.
In dem U.S. Patent Nr. 5,538,328, ausgestellt an den Einreicher dieser
Erfindung, wird das Verschmelzen von Monofilamenten mit Zellulosesubstraten beschrieben.
Jedoch gibt es auch bei den in diesem Patent beschriebenen Materialien keine chemische
oder eine Schmelzverbindung. Tatsächlich wird ein geschmolzenes knollenartiges nichtarbeitendes
Ende an Filamentfloren in ein offenes Loch in dem Block hineingetrieben und das
Verfahren ähnelt dem Pflanzen eines Baumes in die Erde.
Dementsprechend ist nach dem Stand der Technik kein wirtschaftliches
Verfahren für das Verschmelzen von Nylonbürstenprodukten beschrieben worden, bei
dem Flore aus Monofilament so auf eine Basis geschmolzen werden, daß nach dem Kühlen
ein einstückiges Produkt gebildet wird.
Die EP-A-0,472,863 beschreibt eine Vorrichtung für die Herstellung
von Borstenbündeln unter Anwendung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs
von Anspruch 1.
Die EP-A-0,472,857 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden von Borstenbündeln
mit einem Borstenträger aus Kunststoff.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
einer Florkonstruktion aus synthetischem Nylonmaterial mit wenigstens einem Flor
aus Nylonmonofilamenten, die an ihrem einen Ende mit einem Nylonsubstrat verschmolzen
sind, bereitgestellt, mit den Stufen, in denen man
wenigstens einen Flor aus auf Länge geschnittenen Monofilamenten vorsieht, wobei
dieser Flor ein nichtarbeitendes Ende und ein arbeitendes Ende hat,
einen Bürstenblock mit einer floraufnehmenden Stirnseite vorsieht,
die floraufnehmende Stirnseite des Blockes und das nichtarbeitende Ende des Flors
in einer wechselseitig beabstandeten, in Register gebrachten Position ausrichtet,
in welcher das nichtarbeitende Ende der floraufnehmenden Stirnseite benachbart und
von ihr beabstandet ist,
eine Schmelzeinrichtung zum Schmelzen des Flors und des Blockes vorsieht und die
Schmelzeinrichtung in Nachbarschaft zu dem Flor und dem Block vorsieht und
das nichtarbeitende Ende des Flors und die floraufnehmende Stirnseite des Blockes
gleichzeitig verschmilzt, indem man selbige der Einrichtung aussetzt und das nichtarbeitende
Ende des Flors und die den Flor aufnehmende Stirnseite in Berührung bringt, bis
Kühlung erfolgt, um das nichtarbeitende Ende des Flors mit der floraufnehmenden
Stirnseite zu verschmelzen, wobei eine einstückige verschmolzene Florkonstruktion
gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Monofilamente des Flors aus Nylon bestehen und der Flor einen Feuchtigkeitsgehalt
von weniger als etwa 1 bis 2% hat,
der Bürstenblock aus Nylon besteht und einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als
etwa 1 bis 2% hat,
die Schmelzeinrichtung auf einer Temperatur von wenigstens 176,7°C (350°F)
oberhalb des Schmelzpunktes des Nylons gehalten wird und
das nichtarbeitende Ende des Flors und die floraufnehmende Stirnseite in Berührung
in weniger als 3 Sek., nachdem das nichtarbeitende Ende und die floraufnehmende
Stirnseite der Schmelzeinrichtung erstmals einander ausgesetzt
wurden, gebracht werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein neues und nützliches Florpolyamid-(Nylon)-Produkt
bereit, das durch das Schmelzen von Floren) auf einen Block oder ein Substrat hergestellt
wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine hitzebeständige Nylonbürste
bereit, welche nicht durch Hitze während des Grillens oder in einem konventionellen
Speiseofen beeinträchtigt wird.
Auch wird das Filament nicht während der Verwendung von dem gegossenen
Block abgezogen, wie es der Fall bei Nylonmonofilamenten in einer Farbbürstenkonstruktion
aus Epoxydharz ist.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Bürstenkonstruktionen
aus geschmolzenen Nylonbestandteilen in einem kommerziellen Maßstab ohne damit verbundenen
Abscheidungsproduktaufbau an den Produktionsanlagen herzustellen.
Bevorzugt unterscheidet sich der Nylonbestandteil dieses Flors von
dem Nylonbestandteil des Blockes und beträgt die Temperatur der Schmelzeinrichtung
wenigstens 176,7°C (350°F) über dem geringsten Schmelzpunkt der Nylonmaterialien.
Der Bürstenblock kann aus Nylon Typ 6 bestehen und die Monofilamente
können aus Nylon Typ 6, 66, 610 oder 612 bestehen.
Nylon hat einen extrem hohen Schmelzpunkt. Wie bekannt, besteht das
Nylonmolekül aus wiederholten Amidgruppen (CONH), welche bei einer speziellen Temperatur
schmelzen, ohne vor Erreichen dieser Temperatur deutlich weich zu werden. So hat
zum Beispiel das Produkt Nylon 610 einen Schmelzpunkt von 252°C (485°F).
Wenn es diese Temperatur erreicht, verändert es seinen Zustand. Wenn es sich von
einem festen in einen flüssigen Zustand verändert, reagiert es mit Sauerstoff in
der Umgebungsatmosphäre, um abgebaute Segmente der Nylonpolymerkette zu bilden,
nachdem es seinen Schmelzpunkt erreicht. Dies erzeugt eine Schmelzmasse einschließlich
chemischer Unreinheiten in dem geschmolzenen Nylon, wobei die Unreinheiten eine
Schmelzverbindung zwischen Flor und Basis blockieren.
Im folgenden sind üblicherweise verfügbare Nylon-(Polyamid-)Produkte,
die zum Beispiel von E. I. DuPont, de Nemours and Co., Inc. of Wilmington, DE zu
beziehen sind, aufgeführt. Die unten angegebenen Ziffern bezeichnen bevorzugte Nylon-Klassennamen:
Nylontypen(Polyamide)
Bei den hohen Temperaturen der obigen Schmelzpunkte ist es schwierig,
die Materialien zu bearbeiten, da ein Anstieg der Temperatur um ein einziges Grad
über den Schmelzpunkt hinaus das Material dazu bringt, rasch mit Umgebungselementen
zu reagieren. Genauso verhärtet die Masse unmittelbar, sobald die Temperatur selbst
um nur ein einziges Grad unter den Schmelzpunkt absinkt. Diese Schwierigkeit tritt
auf, weil Nylon keinen breiten Bereich an Temperaturempfindlichkeit hat, und, wie
oben erwähnt, tatsächlich nur geringes Weichwerden unterhalb der Schmelzpunkttemperatur
auftritt.
Im Gegensatz dazu weisen andere Polymere, wie etwa Polyethylen und
Polypropylen ein Weichwerden über einen großen Temperaturbereich hinweg bis zum
Schmelzpunkt auf, und daher ist die Steuerung von deren Schmelzung verhältnismäßig
einfach.
Zusätzlich zu dem obigen Verarbeitungsproblemen enthält Nylon bei
Raumtemperatur Feuchtigkeit, und so wird, wenn das Nylonmaterial den Siedepunkt
von Wasser erreicht, das Wasser darin verdampfen. Wenn das Nylonmaterial schmilzt,
wird der Wasserdampf unmittelbar ausgestoßen, sobald die Oberflächenspannung abnimmt.
Es ist jedoch festgestellt worden, daß sowohl Nylonfilamentflore und
Nylonblöcke verschmolzen werden können, wenn sie (a) gleichzeitig durch Schmelzung
flüssig gemacht werden, (b) geringstmöglicher Sauerstoff vorhanden ist, um den Abbau
des geschmolzenen Produktes zu minimieren, und (c) die beiden geschmolzenen Bestandteile
so schnell wie möglich zusammengebracht werden, und dies bevorzugt in einer Zeit
von weniger als einer Sekunde.
Indem man die zusammengesetzten Flore aus thermoplastischen Polyamidfilamenten
in dichter Nähe zu einem gegossenen Polyamidsubstrat positioniert, und gleichzeitig
die Temperatur und die Schmelzzeit der beiden kontrolliert, wird, wenn sie in weniger
als 0,25 Sekunden zusammengebracht werden, eine vollständige chemische Verbindung
zwischen den Floren und dem Substrat mit einem vernachlässigbaren Abbau des Polyamidmaterials
erzielt. Die sich ergebende Struktur hat all die physischen, chemischen und kosmetischen
Eigenschaften eines integralen Nylonproduktes.
Definitionen
Der Begriff "Schmelzerzeugnis" und ähnliche hier verwendete Begriffe
beziehen sich auf eine Floreinrichtung, entweder Bürste oder Besen, mit sowohl synthetischen
Filamentfloren als auch einer gegossenen Basis, die aus einem thermoplastischen
Polyamidharz besteht, wobei die nichtarbeitenden Enden der Flore einstückig mit
der Basis verschmolzen sind.
Der Begriff "Nylon" meint irgendein Material des Polyamidtyps, einschließlich
einfacher und doppelter Monomertypen. "Nylon"-Filament schließt im folgenden verwendet
Filamente ein, welche aus linearen thermoplastischen Polyamiden gebildet sind. Es
können sowohl ausgerichtete als auch unausgerichtete Filamente einbezogen werden.
Es können auch verschiedene Filamentquerschnitte verwendet werden, wie etwa zum
Beispiel runde, lobulare, dreischichtige, X- und Y-Querschnitte, und dreieckige,
mehreckige, sternförmige Querschnitte und ähnliches verwendet werden. In Fällen,
bei denen die Zusammensetzungen der Filamente während der Schmelzvorgänge austauschbar
sind, können Mischungen aus synthetischem Filament einbezogen werden. Solche Filamente
können eine geeignete Klemmverbindung haben, die ihrer Länge oder einem Abschnitt
davon verliehen ist. Filamente können organische oder nichtorganische Modifikationen
enthalten, um sie biologisch abbaubar zu machen, oder sie dazu zu bringen, sich
über einen bestimmten Zeitraum hinweg zu zersetzen.
Der Begriff "Rupfen", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf
die Bildung von Filamentfloren, wobei ein oder mehrere Flore gleichzeitig gebildet
werden, indem mehr als ein auf Länge geschnittenes Filament der Länge nach an seinen
Enden ergriffen wird und dieses Filament aus einem parallel angeordneten Bündel
aus Filamenten entfernt wird. Rupfvorrichtungen sind unter anderem in unseren früheren
U.S. Patenten mit den Nummern 3,471,202; 3,910,637; 4,009,910 und 4,109,965 einbezogen.
Es werden nun einige nicht beschränkende bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht eines
1 a ist eine Querschnittsansicht entlang
der Linien A-A von 1,
2 ist eine schematische Seitenansicht,
die einen Flor aus Monofilamenten zeigt, der an einem Ende geschmolzen ist,
2a ist eine Querschnittsansicht entlang
der Linien B-B von 2,
3 ist eine 2
ähnelnde Seitenansicht, die mehrere Flore zeigt, die an einem Ende geschmolzen sind,
3a ist eine Querschnittsansicht entlang
der Linien C-C von 3,
4 ist eine Seitenansicht eines Bürstenblocks
aus Nylon,
4a ist eine Endansicht eines Bürstenblocks
von 4,
5 ist eine schematische Seitenansicht
des Bürstenblocks von 4, bei dem ein Ende geschmolzen
ist,
6 ist eine schematische Seitenansicht,
die mehrere verschmolzene Flore und einen Bürstenblock zeigt, der erhitzt worden
ist, um eine anliegende Fläche davon zu schmelzen,
7 ist eine 6
ähnelnde Ansicht, wobei die Erwärmungseinrichtung entfernt ist,
8 ist eine Seitenansicht, die die Flore
und den Bürstenblock von 7 miteinander verschmolzen
zeigt, und
9 ist eine 8
ähnelnde Seitenansicht, wobei der Florzupfer nach dem Abkühlen entfernt worden ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Zu Zwecken der Bereitstellung von Nylonflorkonstruktionen unter Verwendung
von Nylonfilament auf einem Nylonrücken oder -substrat wird ein vorgetrocknetes
Produkt verwendet. Dies bedeutet, daß das Produkt unter Verwendung konventioneller
Verfahren auf etwa 1–2% Feuchtigkeit getrocknet wird.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein herkömmlicher
Flor aus Nylonfilamenten 100 mit einem arbeitenden Ende 100' und
einem nichtarbeitenden Ende 100'' gezeigt. Das nichtarbeitende Ende wird
als das Ende definiert, welches an einem Block oder Substrat befestigt werden würde.
Unter Beachtung von 2 wird, wenn das
nichtarbeitende Ende 100'' des Flors 100 in die erhitzte Oberfläche
eines konventionellen Erhitzerblockes 101 mit einer Heizpatrone für eine
Hitzequelle übertragen wird, das Ende des Flors eine ge- und verschmolzene
Masse 103 des Filamentmaterials bilden.
Nylon hat einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt, und zum Beispiel
in dem Fall herkömmlichen Nylons Typ 66 ist der Schmelzpunkt 257°C
(495°F). Nylon wird bei seiner Schmelzpunkttemperatur flüssig, bis es aber auf
diese Temperatur erhitzt ist, unterliegt es nur geringem Weichwerden, bis es den
genauen Schmelzpunkt erreicht. Darüber hinaus ist Nylon einlangkettiges Polymer,
und wenn es bei dieser relativ hohen Temperatur schmilzt, zerfallen die und es treten
vorrangig Reaktionen mit umgebenden atmosphärischem Sauerstoff auf, wobei sich Zertallprodukte
bilden. Daher werden, wenn das geschmolzene Florende 103 abkühlt, die Zerfallsprodukte
vorhanden sein und die Schmelzung wird nicht zu seinem früheren langkettigen Zustand
zurückkehren. Mit anderen Worten, wenn Nylon in atmosphärischem Sauerstoff schmilzt,
tritt unmittelbar eine chemische Reaktion auf, welche unumkehrbar ist.
Bei Anwendung der Schmelzverfahren, die in den oben angegebenen Patenten
verwendet werden, die an den Einreichenden dieser Erfindung ausgestellt worden sind,
werden die gebildeten Zerfallsprodukte gegen eine Schmelzverbindung zwischen einem
Nylonflor aus Filamenten und einem Nylonbürstenblock oder einem anderen Substrat
sprechen. Wenn die Gegenstände abkühlen, werden sie sich wegen des Vorhandenseins
der Zerfallsprodukte um keinen Grad miteinander vermischen, und daher wird sich
der Flor aus dem Block herausziehen. Ein langlebiges Produkt könnte dann unter Verwendung
der Verfahren nach dem Stand der Technik nicht hergestellt werden.
Zusätzlich war es bei Verwendung der früheren Verfahren, bei denen
mehrere Flore aus Filamenten gezupft und dann gleichzeitig an ihren nichtarbeitenden
Enden geschmolzen werden, wenn diese Filamente Nylon waren, oder ein Nylonblock
verwendet wurde, unmittelbar nach Entternen der Schmelzeinrichtung notwendig, die
verkohlten Zerfallsprodukte von der Oberfläche zu kratzen, bevor man mit dem nächsten
Schmelzen zusätzlicher Produkte fortfahren konnte. Die Oxidations- und Zerfallsprodukte
der Verschmelzung von Nylon heften sich an die Oberfläche der Erhitzungseinrichtung,
und machen dadurch die automatische Produktion unmöglich.
Wie in den 2 und 2a
gezeigt, wird der Flor 100, welcher zum Beispiel Nylon 66 ist,
geschmolzen, indem man sein nichtarbeitendes Ende an den Block 101 der
Erhitzungseinrichtung anstoßen läßt, um die geschmolzene Masse 103 zu bilden.
Unter Bezugnahme auf 2a jedoch, bleibt der mittige
Abschnitt 105 der geschmolzenen Masse 103 pures Nylonmaterial,
wohingegen die Zerfallsprodukte nur einen Überzug 104 auf der äußeren Oberfläche
des geschmolzenen Endes bilden.
Mit Aufmerksamkeit auf die 3 und
3a hat es sich herausgestellt, daß, falls
ein größeres Produkt verwendet wird, wie etwa mehrere Monofilamente, bei denen zum
Beispiel jeder Flor einen Durchmesser von 9,525 mm (0,375'') und jedes Nylonmonofilament
einen Durchmesser von 0,2286 mm (0,009'') hat, zum Zeitpunkt der Verschmelzung
203 des Flors 200 geringe Oxidation gibt, wenn es unter Verwendung
eines Patronenerhitzers 202 gegen den Block 201 der Erhitzungseinrichtung
geschmolzen wird.
Wie in 3a gezeigt, bleibt die Mitte der
Masse reines Nylon 205, wohingegen die Verunreinigung sich nur auf der
äußeren Oberfläche 204 befindet. Diese Darstellung bezieht sich aber auf
den Zustand der geschmolzenen Masse fast unmittelbar nach dem Schmelzen, und zwar
bis zu 1,5 Sekunden.
Mit Aufmerksamkeit auf die 4,
4a, 5
und 5a tritt das gleiche Phänomen auf, wenn
eine aus Nylon geformte Konstruktion geschmolzen wird. So wird zum Beispiel ein
Block aus Nylon Typ 6 mit einem Aufhängeloch 302 an einem Ende davon und
einem Filamentaufnahmeende 301 gezeigt. Wie in den 5
und 5a gezeigt, wird es, wenn der Nylonblock
300 bei Position 303 an dem Erhitzungsblock 306 in Berührung
kommt, zu einem Schmelzvorgang des Endes 301 zur Bildung einer geschmolzenen
Masse 303 kommen. Wie in 5a gezeigt, bleibt
der mittige Abschnitt 305 reines geschmolzenes Nylon, wohingegen die Zerfallsprodukte
nur an der äußeren Oberfläche 304 auftreten.
Indem man zuerst mehrere Flore zupft, von denen jeder einen Durchmesser
von 25,4 mm (1,0'') hat und die, wie in 6 gezeigt,
in einem Florzupfer 400 enthalten sind, können das nichtarbeitende Ende
401 der gezupften Flore und das geformte Ende 403 eines Blocks
404 aus Nylon Typ 6 in gegenseitiger Erfassung plaziert und gleichzeitig
in Berührung mit einer Erhitzungseinrichtung Schmelzeinrichtung gebracht werden.
Dies wird an den mehreren Floren eine geschmolzene Masse 401 und an dem
Bürstenblock 404 eine geschmolzene Masse 403 bilden.
Es ist hervorzuheben, daß wenn 6 sich
so dargestellt, als daß sich die gezupften Flore und der Block in gegenseitiger
Erfassung zueinander befinden, gemeint ist, daß deren Längsachsen miteinander übereinstimmen.
Es hat sich gezeigt, daß, wenn das Verschmelzen an einem Erhitzungseinrichtungsblock
auftritt, welcher eine Temperatur hat, die deutlich oberhalb des Schmelzpunktes
von Nylon liegt, und falls das Schmelzen fast augenblicklich auftritt, so daß die
geschmolzenen Enden unmittelbar miteinander verbunden werden können, die geschmolzene
Masse sich nicht genug abbaut, um die Verbindung zwischen den gezupften Floren und
dem Block oder Substrat zu stören.
Eine geeignete Temperatur der erhitzten Oberfläche ist etwa 537,8°C
(1000°F), und der Schmelzvorgang dauert für die besten Ergebnisse bei Nylon
etwa ½ Sekunde. Das Zusammenverschmelzen der geschmolzenen
Massen führt dann zu einem Erstarren oder zu einer Verfestigung des geschmolzenen
Nylons und dessen Verbindung. Wie in 7 gezeigt, wird
die Zupfeinrichtung 400, welche durch die geschmolzene Masse
401 verbundene Flore hat, in der Richtung Y übertragen, wohingegen der
Bürstenblock 404 mit der geschmolzenen Fläche 403 in der Richtung
von Z übertragen wird, und wie in 6 gezeigt, wird die
Erhitzungseinrichtung 402 aus dem Zwischenraum zwischen diesen beiden durch
die Übertragung in Richtung von X entfernt. Die beiden verschmolzenen Massen sind
dann, wie in 8 gezeigt, miteinander verbunden, um eine
gemeinsame Masse zu bilden und nach 4 oder 5 Sekunden ist die Masse 405
ausreichend abgekühlt, so daß die Zupfeinrichtung in der Richtung D übertragen und
von dem Flor entfernt werden kann, um die in 9 gezeigte
Florkonstruktion mit arbeitenden Enden 407, die sich von dem Bürstenblock
404 aus erstrecken, zu bilden.
Es ist möglich, verschiedene Nylon-Typen für das Filament und den
Bürstenblock zu mischen und in den meisten Fällen stellt dies kein Problem dar.
Im Fall von Nylon 6 ist jedoch das einzelne Monomermolekül Caprolactam
ständig vorhanden und daher muß, um Zerfallsprodukte zu vermeiden, die Temperatursteuerung
präzise sein, und die Produkte müssen so schnell wie möglich miteinander verbunden
werden. Wenn dies eintritt, können zufriedenstellende Produkte mit einer Mischung
aus Typ 6 und anderen konventionellen Nylonprodukten hergestellt werden.
Für das Verfahren dieser Erfindung ist es essentiell, daß das zu verwendende
vorgetrocknete Nylon einen Feuchtigkeitsgehalt von 1–2% hat, daß die Verschmelzung
bei einer Temperatur über 176,7°C (350°F) über dem Schmelzpunkt stattfindet,
und daß die Produkte in weniger als 3 Sekunden geschmolzen und verbunden werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Temperatur von 537,8°C (1000°F)
für das Schmelzen angewendet und die verschmolzenen Massen werden in 0,5 Sekunden
geschmolzen und verbunden.
Wie oben bemerkt, sind der Zerfall und der unmittelbare Aufbau von
Rückständen aus dem Nylon, wenn es auf der Schmelzeinrichtung bei Temperaturen von
426,7–537,8°C (800– 1000°F) schmilzt, das, was die Verschmelzung
von Nylon mit Nylon in der Vergangenheit verhindert hat. Der Stand der Technik enthielt
kein Mittel für die vollständige Automatisierung eines solchen Verschmelzungsverfahrens,
und zwar aufgrund der Tatsache, daß man jedes Mal, wenn ein Flor aus Nylonfilamenten
oder ein Nylonblock geschmolzen wird, unmittelbar nach Entfernen der Schmelzeinrichtung
bis zu 2–3 Minuten damit verbringen muß, die geschmolzenen, verkohlten Rückstände
abzukratzen, bevor man in der Lage ist, mit der nächsten Verschmelzung eines zusätzlichen
Produktes fortzufahren. Bei der vorliegenden Endung hat sich jedoch gezeigt, daß
durch Begrenzen des Prozesses auf einen Zeitrahmen von weniger als 3 Sekunden der
Prozeß insoweit automatisiert werden kann, als daß keine signifikante Ablagerung
von Zertallsmaterialien auftritt. Mit anderen Worten, durch Kombination der erhöhten
Temperatur und einer verkürzten Zeit für den Gesamtprozeß des Verschmelzens und
Verbindens, bilden sich keine Zerfallsprodukte auf dem erhitzten Block der Schmelzeinrichtung.
In der Zusammenfassung ist hier somit ein Verfahren zum Verbinden
von Nylonfloren mit einem Nylonsubstrat aus Bürstenblock beschrieben worden, bei
dem Florkonstruktionen gebildet werden können, welche zu 100% aus Nylon bestehen.
Darüber hinaus können diese Produkte in automatisierter Weise gebildet werden und
weisen aufgrund der Minimierung von Zerfallsprodukten, die gewünschte Haltbarkeit
auf, wenn das Nylon in Umgebungsatmosphäre erhitzt und verschmolzen wird. Um die
Verschmelzung zu erreichen, benutzt das Verfahren dieser Erfindung sehr deutlich
oberhalb des Schmelzpunktes von Nylon liegende Temperaturen, begrenzt die Zeit für
das Verschmelzen und das Verbinden auf weniger als 3 Sekunden und bevorzugt auf
etwa 0,5 Sekunden, um die Produkte dieser Erfindung zu bilden.
Für einen durchschnittlichen Fachmann wird es leicht zu erkennen sein,
daß die vorliegende Erfindung all die oben dargelegten Ziele erfüllt. Nach Lesen
der vorhergehenden Beschreibung wird ein durchschnittlicher Fachmann in der Lage
sein, verschiedene Veränderung, Ersetzungen oder Austausche und zahlreiche andere
Aspekte der Erfindung, die hier nur in groben Zügen beschrieben werden, auszuführen.
Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung einer Florkonstruktion (406) aus
synthetischem Nylonmaterial mit wenigstens einem Flor aus Nylonmonofilamenten, die
an ihrem einen Ende mit einem Nylonsubstrat verschmolzen sind, mit den Stufen, in
denen man
wenigstens einen Flor aus auf Länge geschnittenen Monofilamenten vorsieht, wobei
dieser Flor ein nichtarbeitendes Ende und ein arbeitendes Ende (407) hat,
einen Bürstenblock (404) mit einer floraufnehmenden Stirnseite vorsieht,
die floraufnehmende Stirnseite des Blockes (404) und das nichtarbeitende
Ende des Flors in einer wechselseitig beabstandeten, in Register gebrachten Position
ausrichtet, in welcher das nichtarbeitende Ende der floraufnehmenden Stirnseite
benachbart und von ihr beabstandet ist,
eine Schmelzeinrichtung (402) zum Schmelzen des Flors und des Blockes (404)
vorsieht und die Schmelzeinrichtung in Nachbarschaft zu dem Flor und dem Block vorsieht
und das nichtarbeitende Ende des Flors und die floraufnehmende Stirnseite
des Blockes (404) gleichzeitig verschmilzt, indem man selbige der Einrichtung
(402) aussetzt und das nichtarbeitende Ende des Flors und die den Flor
aufnehmende Stirnseite in Berührung bringt, bis Kühlung erfolgt, um das nichtarbeitende
Ende des Flors mit der floraufnehmenden Stirnseite zu verschmelzen, wobei eine einstückige
verschmolzene Florkonstruktion (406) gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Monofilamente des Flors aus Nylon bestehen und der Flor einen Feuchtigkeitsgehalt
von weniger als etwa 1 bis 2% hat,
der Bürstenblock (404) aus Nylon besteht und einen Feuchtigkeitsgehalt
von weniger als etwa 1 bis 2% hat,
die Schmelzeinrichtung (402) auf einer Temperatur von wenigstens 176,7°C
(350°F) oberhalb des Schmelzpunktes des Nylons gehalten wird und
das nichtarbeitende Ende des Flors und die floraufnehmende Stirnseite in Berührung
in weniger als 3 sec, nachdem das nichtarbeitende Ende und die floraufnehmende Stirnseite
der Schmelzeinrichtung (402) erstmals einander ausgesetzt wurden, gebracht
werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Nylonbestandteil des Flors unterschiedlich
von dem Nylonbestandteil des Blockes (404) ist und die Temperatur der Schmelzeinrichtung
(402) wenigstens 176,7°C (350°F) oberhalb des niedrigsten Schmelzpunktes
der Nylonmaterialien ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Monofilamente Nylon vom Typ
66 umfassen und der Block (404) Nylon vom Typ 6 umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Monofilamente Nylon vom Typ
610 umfassen und der Block (404) Nylon vom Typ 6 umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem Nylon des synthetischen Filamentflors
Nylon vom Typ 612 ist und der Bürstenblock (404) Nylon vom Typ
6 ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem beide Nylonbestandteile Nylon vom
Typ 6 sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Schmelzeinrichtung
(402) bei einer Temperatur von etwa 537,8°C (1000°F) vorgesehen
ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Zeit von dem
Zeitpunkt an, an welchem das nichtarbeitende Ende des Flors und die floraufnehmende
Stirnseite der Schmelzeinrichtung (402) wechselseitiger Berührung ausgesetzt
werden, etwa 0,5 sec beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem mehrere dieser
Flore vorgesehen werden und jeder dieser Flore ein nichtarbeitendes Ende hat, wobei
diese mehreren Flore in einem bestimmten Muster angeordnet sind, bei dem die nichtarbeitenden
Enden alle in einer Ebene enthalten sind und die nichtarbeitenden Enden alle gleichzeitig
mit der floraufnehmenden Stirnseite des Blockes (404) erhitzt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Schmelzeinrichtung (402)
ein Paar einander gegenüberliegender erhitzter Stirnseiten hat und die die nichtarbeitenden
Enden der Flore enthaltende Ebene sowie diese erhitzten Stirnseiten enthaltenden
Ebenen parallel und in Nachbarschaft zu einer Ebene angeordnet sind, die die floraufnehmende
Stirnseite des Blockes (404) enthält, wobei die nichtarbeitenden Enden
Wärme von einer der parallelen Stirnseiten ausgesetzt werden und die floraufnehmende
Stirnseite Wärme von der anderen der parallelen Stirnseiten ausgesetzt wird und
die Schmelzeinrichtung (402) zwischen den Floren und dem Block (404)
angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10 weiterhin mit der Stufe, in der die Schmelzeinrichtung
(402) aus dem Bereich zwischen den geschmolzenen, nichtarbeitenden Enden
und der geschmolzenen floraufnehmenden Stirnseite entfernt wird und die geschmolzenen,
nichtarbeitenden Enden der Flore in Berührung mit der geschmolzenen floraufnehmenden
Stirnseite übertragen wird, um diese damit zu verbinden.