Die vorliegende Erfindung betrifft die Büschelbildung für Bürsten.

Zahnbürsten weisen allgemein einen Körper mit einem Handstückabschnitt, einem Kopfstück und Borsten auf, die sich von dem Kopfstück erstrecken. Die Borsten können in Form einer Mehrzahl von Büscheln angeordnet sein.

Zahnbürsten werden durch das Spritzen von flüssigem Kunststoff in einen Formhohlraum hergestellt, der einen Zahnbürstenkörper definiert. Danach werden Borstenbüschel an dem Kopfstück des Zahnbürstenkörpers in einem allgemein als Büschelbildung bekannten Prozess angebracht. Die Büschelbildung für Zahnbürsten kann durch Klammern, Büschelbildung unter Wärmezufuhr, Schweißen oder Formen der Borstenbüschel in dem Zahnbürstenkörper vorgenommen werden.

D1, EP-A-0 676 628, und D2, DE-U-297 12 554, offenbaren jeweils eine zweiteilige Metallform für Zahnbürsten. Ein Teilstück der Form weist darin Büscheleinführungsöffnungen auf. Borstenbüschel werden durch ein Kolbenelement in die Öffnungen bzw. Löcher eingeführt, wobei das Kolbenelement von einem Vorschubblock getragen wird, so dass ein Ende des Büschels in den Formhohlraum vorsteht. Die vorstehenden Borstenenden sind Hitze ausgesetzt, so dass geschmolzenes Borstenmaterial an dem Ende jedes Büschels gebildet wird. Die Form wird verschlossen und plastifiziertes Formmaterial wird in den Hohlraum um die Noppen des geschmolzenen Borstenmaterials eingespritzt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Form, in welche Borstenbüschel eingeführt und an einer vorbestimmten Position gehalten werden können, während sie einem Spritzgussvorgang zur Gestaltung einer Bürste ausgesetzt werden. Die zusammengesetzte Form weist einen Formhohlraum auf, der einen Abschnitt eines Mundbürstenkopfes definiert.

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine zusammengesetzte Bürstenform, die folgendes umfasst:

• a) eine metallische Komponente, die eine Anordnung von Löchern umfasst, die sich von einer ersten Oberfläche der genannten metallischen Komponente zu einer zweiten Oberfläche der genannten metallischen Komponente erstreckt, wobei die genannten Löcher zur Aufnahme von Büscheln konfiguriert sind, welche mindestens eine Borste umfassen; und
• b) eine weitere Komponente, die eine Anordnung von Fingern umfasst, die der genannten Anordnung von Löchern entsprechen, wobei sich die genannten Finger in die genannten Löcher erstrecken, so dass Endwände gebildet werden; dadurch gekennzeichnet, dass die genannte weitere Komponente aus Kunststoff besteht und eine Basis umfasst, und wobei sich die genannten Finger von der genannten Basis nach oben in die genannten Löcher erstrecken.

Unter Verwendung einer zusammengesetzten Form können sich Borsten in einer Vielzahl von Winkeln zu der Oberfläche des Bürstenkopfes erstrecken. Die Borsten können sich ferner auf eine Vielzahl von Höhen von dem Bürstenkopf erstrecken. Die Möglichkeit, die Topografie der zweiten Komponente zu verändern, während die gleiche zweidimensionale Anordnung an der Basis der zweiten Komponente aufrechterhalten wird, ermöglicht die Verwendung einer Mehrzahl zweiter Komponenten mit einer einzelnen metallischen Komponente.

Besondere Vorteile sind dann gegeben, wenn die zweite Komponente aus Kunststoff besteht. Zum Beispiel kann die Kunststoffkomponente der zusammengesetzten Form im Vergleich zu den Kosten für die Fertigung und Modifikation der Topografie in metallischen Formen kostengünstig hergestellt und modifiziert werden, wodurch eine Flexibilität in Bezug auf die Konstruktion vorgesehen wird. Da die Kunststoffkomponente aus einer Form hergestellt werden kann, ist ferner eine Herstellung der Abmessungen der Kunststoffkomponente mit ausgezeichneter Präzision und Genauigkeit möglich. Die Komponente aus Kunststoff kann ferner ersetzt werden, wenn sie abgenutzt oder nicht mehr funktionstüchtig ist, und die metallische Komponente, die eine längere Einsatzdauer aufweisen kann, kann wieder verwendet werden.

Die Eigenschaften der Kunststoffkomponente ermöglichen es, dass die Kunststoffkomponente ein ausreichend enges Verhältnis zu der metallischen Komponente aufrechterhalten kann, wenn die beiden Komponenten zusammengeführt erden, während gleichzeitig eine einfache Trennung der beiden Komponenten möglich ist, wenn diese demontiert werden sollen. Die Fähigkeit zur Demontage der zusammengesetzten Form ermöglicht eine einfache Reinigung der Form und der darin vorgesehenen Löcher.

In einem Ausführungsbeispiel weist die metallische Komponente ferner einen Hohlraum auf, der an der ersten Oberfläche der metallischen Komponente angeordnet ist, so dass sich die Löcher von dem Hohlraum erstrecken, und der Hohlraum definiert einen Abschnitt einer Mundbürste, von dem sich Borstenbüschel erstrecken. In bestimmten Ausführungsbeispielen weist die Form ferner eine Mehrzahl von Hohlräumen an der ersten Oberfläche der metallischen Komponente auf, so dass sich die Anordnung der Löcher von den Hohlräumen zu der zweiten Oberfläche erstreckt.

In anderen Ausführungsbeispielen weist die Anordnung der Löcher eine erste Mehrzahl von Löchern und eine zweite Mehrzahl von Löchern auf. Die zweite Kunststoffkomponente kann ferner eine erste Komponente aufweisen, die eine Mehrzahl von Fingern aufweist, die so bemessen sind, dass sie in die erste Mehrzahl von Öffnungen eingeführt werden können, und mit einer zweiten Komponente, die eine Mehrzahl von Fingern aufweist, die so bemessen sind, dass sie in die zweite Mehrzahl von Löchern eingeführt werden können.

In einem anderen Ausführungsbeispiel erstreckt sich die erste Mehrzahl von Löchern in einem ersten Winkel zu der ersten Oberfläche, und die zweite Mehrzahl von Löchern erstreckt sich in einem zweiten Winkel zu der ersten Oberfläche, wobei sich der zweite Winkel von dem ersten Winkel unterscheidet.

Bei bestimmten Ausführungsbeispielen weist die erste Mehrzahl von Löchern einen ersten Querschnitt auf, wobei die zweite Mehrzahl von Löchern einen zweiten Querschnitt aufweist, wobei sich der erste Querschnitt von dem zweiten Querschnitt unterscheidet.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die zusammengesetzte Form so bemessen, dass sie in eine Vorrichtung zur Herstellung von Mundbürsten eingeführt wird. Die Form kann ferner eine Mehrzahl metallischer Komponenten, eine Mehrzahl der zweiten Komponenten oder eine Kombination dieser aufweisen.

Vorgesehen ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Gestaltung einer Bürste, wobei das Verfahren die Herstellung einer Berührung eines ersten Endes eines Borstenbüschels, das sich von einem Loch in der vorstehend beschriebenen zusammengesetzten Form erstreckt, mit der Formzusammensetzung zur Gestaltung einer Bürste.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie aus den Ansprüchen deutlich. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Seitenansicht eines Zahnbürstenkörpers;

2 eine perspektivische Seitenansicht einer zusammengesetzten Form gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die gestrichelten Linien die Erstreckung der Löcher durch die metallische Komponente der Form anzeigen;

3A eine perspektivische Seitenansicht der metallischen Komponente der zusammengesetzten Form aus 2;

3B eine Unteransicht der metallischen Komponente aus 3A;

4 eine perspektivische Draufsicht der metallischen Komponente aus 3A, gefüllt mit Büscheln;

5A eine perspektivische Seitenansicht der zweiten Komponente der zusammengesetzten Form aus 2;

5B eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' der zweiten Komponente aus 5a;

6 eine Perspektivansicht der zweiten Komponente aus 5 um 90° gedreht und mit einer Abdeckung;

7 eine vergrößerte perspektivische Draufsicht eines Teils der zweiten Komponente aus den Abbildungen der 5 und 6;

8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' aus 2;

9 eine Querschnittsansicht eines Teilstücks einer Formvorrichtung für Zahnbürsten, welche die zusammengesetzte Form aus 2 aufweist;

10 eine Draufsicht einer zusammengesetzten Form gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung: und

11 eine Unteransicht der zusammengesetzten Form aus 10.

In Bezug auf die Abbildung aus 1 weist die Zahnbürste 2 einen Zahnbürstenkörper 3 auf, der ein Handstück 4 und ein Kopfstück 6 aufweist. Von dem Kopfstück 6 erstrecken sich Büschel 8, die mindestens eine Borste 9 aufweisen. Die Borsten 9 der Zahnbürste können eine Vielzahl von Abmessungen, Formen, Farben und Zusammensetzungen aufweisen. Der Zahnbürstenkörper 3 kann ferner ein Basiselement 5 aufweisen, wie zum Beispiel ein Teilstück aus einem im Verhältnis härteren, steiferen Kunststoff wie etwa Polypropylen, und ein Greifelement 7, wie zum Beispiel ein Teilstück aus einem verhältnismäßig gummiartigen Material wie etwa ein Styrolbutadienstyrol-Copolymer. Mehrkomponenten-Zahnbürstenkörper werden unter anderem in dem U.S. Patent US-A-5.791.958 und in den U.S. Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen 09/923.262, eingereicht am 16. April 1999, und 09/923.019, eingereicht am 16. April 1999, beschrieben.

Gemäß den Abbildungen aus den 2 bis 11 weist eine zusammengesetzte Form 10 eine metallische Komponente 12 mit Löchern 20 zur Aufnahme von Büscheln 8 und eine zweite Komponente 14 auf, die mit der metallischen Komponente 12 zusammengeführt wird, um die Bewegung der Büschel 8 durch die Löcher 20 anzuhalten, so dass ein eingeführtes Büschel 8 nicht aus der zusammengesetzten Form 10 austritt. Die einzelnen Finger 32 der zweiten Komponente 15 bilden ferner die Büscheltopografie der dadurch erzeugten Bürste 2, wie dies nachstehend im Text näher beschrieben ist.

Die metallische Komponente 12 weist eine erste Oberfläche 16 und eine zweite Oberfläche 18 auf. Die erste Oberfläche 16 weist einen Formhohlraum 22 auf, der so bemessen ist, dass ein Abschnitt eines Zahnbürstenkörpers 3 definiert wird, wie z.B. ein Abschnitt des Kopfes 6 einer Zahnbürste 2. Der Formhohlraum 22 ist so gestaltet, dass er mit einem zweiten Formhohlraum 26 zusammengeführt werden kann, der durch eine Formhälfte 64 definiert ist, um den unter Verwendung der zusammengesetzten Form 10 herzustellenden Zahnbürstenkörper 3 vollständiger zu definieren, wie dies in Bezug auf die Abbildung aus 9 näher beschrieben ist.

Durch die Seitenwände 24 der metallischen Komponente 12 definierte Löcher 20 erstrecken sich von der ersten Oberfläche 16 der metallischen Komponente 12 zu der zweiten Oberfläche 18 der metallischen Komponente 12. Die Löcher 20 sind in einer Anordnung angeordnet und so bemessen, dass sie der Anordnung und den Abmessungen der Büschel 8 der Mundbürste 2 entsprechen, die unter Verwendung der zusammengesetzten Form 10 hergestellt wird. Jedes Loch 20 ist so bemessen, es ein Büschel 8 aufnimmt; und wobei es nachstehend als "Büschelloch" bezeichnet wird. Die Büschellöcher 20 können sich mit einer Vielzahl von Winkeln zu der ersten Oberfläche 16 der metallischen Komponente in die metallische Komponente 12 erstrecken. Zum Beispiel können sich die Büschellöcher 20A am äußeren Rand der Anordnung der Löcher im Wesentlichen vertikal (d.h. 90°) in die metallische Komponente 12 erstrecken, und die Büschellöcher 20B in dem inneren Bereich der Anordnung können sich in einem Winkel von weniger als 90° (z.B. 45°) von der Oberfläche 16 der metallischen Komponente 20 erstrecken.

Die metallische Komponente 12 kann eine Vielzahl unterschiedlich bemessener Löcher 20 mit einer Vielzahl andersförmiger Querschnitte aufweisen, welche Formen definieren, wie z.B. Kreis, eine Ellipse, ein Oval, einen Stern, ein Dreieck, ein Quadrat, ein Rechteck, eine Raute, eine Pentagon, ein Hexagon und einen Halbmond sowie halbierte Formen. In Bezug auf die Abbildung aus 2 sind die äußeren Büschellöcher 20A allgemein zylindrisch und weisen somit einen runden Querschnitt auf, und die inneren Büschellöcher 20B weisen einen allgemein elliptischen Querschnitt auf.

In Bezug auf die Abbildung aus 2 und die Abbildungen der 5 bis 8 weist die zweite Komponente 14 ferner eine Basis 30 und Finger 32 auf, die sich von einer ersten Oberfläche 34 der Basis 30 erstrecken und an einem ersten Ende 36 enden. Die Finger 32 sind so bemessen und an der Basis 30 positioniert, so dass sie der Anordnung der Büschellöcher 20 der metallischen Komponente 12 entsprechen, so dass die Finger 32 der zweiten Komponente 14 von der zweiten Oberfläche 18 der metallischen Komponente 12 in die Büschellöcher 20 eingeführt werden können, wobei das erste Ende 36 des Fingers 32 eine Endwand 38 in den Büschellöchern 20 bildet. Die Finger 32 verhindern es ferner, dass ein von der ersten Oberfläche 16 in das Büschelloch 20 eingeführtes Büschel 8 aus dem Büschelloch 20 an der zweiten Oberfläche 18 der metallischen Komponente 12 austritt.

Die Finger 32 erstrecken sich in unterschiedlichem Ausmaß von der Basis 30 weg und in die Büschellöcher 20. Die Strecke, in der sich ein Finger 32 in ein Büschelloch 20 erstreckt, definiert die Strecke, um die sich ein entsprechendes Büschel 8 von einer daraus geformten Bürste erstreckt. Das Ausmaß, in dem sich einzelne Finger 32 in Büschellöcher 20 erstrecken, kann variiert werden, um die gewünschte Oberflächenkontur (d.h. Topografie) der Bürstenoberfläche einer auf diese Weise gebildeten Bürste vorzusehen.

Die Finger 32 können auch eine Spitze 56 aufweisen. Die Spitze 56 kann die Sicherung eines Büschels 8 in dem Büschelloch 20 erleichtern. Wenn ein Büschel 8 in ein Büschelloch 20 eingeführt wird, unterstützt die Spitze 56 das Erzeugen eines Presssitzes zwischen der bzw. den Borsten 9 des Büschels 8 und den das Büschelloch 20 definierenden Seitenwänden. Der Presssitz unterstützt das Halten des Büschels 8 in dem Büschelloch 20. Die Spitze 56 unterstützt ferner die Aufrechterhaltung der Position des Büschels 9 in der geformten Bürste 2 während einem Bürstenfertigungsprozess, einschließlich der Form- und Transportoperationen.

Die zweite Komponente 14 kann ferner eine Mehrzahl von Teilstücken 42 und 44 aufweisen, die eine Mehrzahl unterschiedlich bemessener Finger 32 aufweisen können. In Bezug auf die Abbildungen der 5 bis 7 weist das Teilstück 42 eine Reihe von Fingern 32a auf, die sich in einem ersten Winkel ∠ a zu der Oberfläche der Basis 30a des Teilstücks 42 erstrecken. In ähnlicher Weise weist das Teilstück 44 eine Mehrzahl von Fingern 32 auf, die sich in einem zweiten Winkel ∠ b (er sich von dem ersten Winkel unterscheidet) zu der Oberfläche der Basis 30b des Teilstücks 44 erstrecken. Vorzugsweise können die Teilstücke miteinander eingreifen.

Die zweite Komponente 14 kann an der metallischen Komponente 12 befestigt werden. Die zweite Komponente 14 kann auch eine Abdeckung 46 aufweisen, um die Teilstücke 42 und 44 der zweiten Komponente 14 in festem Verhältnis zueinander zu halten sowie zur Verwendung zur Befestigung der zweiten Komponente 14 an der Verwendungsposition an der metallischen Komponente 12. Die Abdeckung 46 kann über die Basis 30 der zweiten Komponente 14 passen und an der Oberfläche 18 an der metallischen Komponente 12 angebracht werden. Verwendet kann jeder geeignete Mechanismus zur Befestigung der zweiten Komponente 14 (z.B. der Basis 3) oder der Abdeckung 46 an der Verwendungsposition an der metallischen Komponente 12, wie zum Beispiel durch Schrauben, Klemmen, Einschnappen und Kleben oder Kombinationen dieser der Abdeckung 46 an der Verwendungsposition. Vorzugsweise kann die Abdeckung 46 leicht von der metallischen Komponente 12 entfernt und an dieser befestigt werden.

Geeignete zweite Komponenten können aus einer Vielzahl von Werkstoffen hergestellt werden, wie zum Beispiel Metall und Kunststoff. Vorzugsweise handelt es sich bei der zweiten Komponente um einen Kunststoff, der ein Polymer aufweist, wie zum Beispiel ausgehärtete Polymere, thermoplastische Polymere, thermoplastische elastomere Polymere, Kautschukpolymere und Kombinationen dieser. Zu den bevorzugten Polymeren zählen unter anderem Polyurethan und Polyolefine, wie zum Beispiel Polyethylen und Polypropylen.

In Bezug auf die Abbildungen der 10 und 11 weist ein Ausführungsbeispiel der zusammengesetzten Form 50 eine metallische Komponente 70 in Form einer Metallstange 54 auf, die eine Mehrzahl von Hohlräumen bzw. Vertiefungen 22a-f aufweist, die jeweils einen abschnitt des Borstenaufnahmeabschnitts (d.h. des Kopfstücks 6) einer Zahnbürste 2 definieren. Die Hohlräume 22a-f sind in einer Reihe an der metallischen Komponente 70 angeordnet. Die zusammengesetzte Form 50 weist ferner eine Mehrzahl zweiter Komponenten 72 auf, die der Anzahl der Büschellochanordnungen an der metallischen Komponente 70 entsprechen. Die zweiten Komponenten 72 der zusammengesetzten Form 50 werden durch die Abdeckung 46 an der Verwendungsposition gehalten, die durch Schrauben 74 an der Verwendungsposition an der Metallstange 54 gesichert wird.

Die zusammengesetzte Form ist so gestaltet, dass sie zu und von verschiedenen Operationen bzw. Abläufen des Bürstenfertigungsprozesses übertragen werden kann, wie zum Beispiel den Abläufen zur Büschelbildung und zur Bürstenformung. Darüber hinaus kann die zusammengesetzte Form in eine Vorrichtung zum Formen der Bürsten eingeführt werden, wie zum Beispiel in eine Spritzgussvorrichtung zum Formen einer Mehrzahl von Zahnbürsten, so dass sie ein Teilstück der Form bildet.

In Bezug auf die Abbildungen der 2, 4, 8 und 9 wird während dem Vorgang der Büschelbildung ein Ende 58 eines Büschels 8 bis auf eine Tiefe in ein Büschelloch 20 eingeführt, die durch die Endwand 38 definiert wird, die durch das Ende 36 des Fingers 32 gebildet wird, so dass sich das entgegengesetzte Ende 60 des eingeführten Büschels 8 von der zusammengesetzten Form 10 so erstreckt, dass eine mit einem Büschel gefüllte zusammengesetzte Form gebildet wird. Die Büschel können gemäß einer Vielzahl von Techniken in die zusammengesetzte Form eingeführt werden, wie zum Beispiel durch einen manuellen oder einen automatisierten Vorgang, wie etwa durch Ausüben eines pneumatischen Drucks zum Antrieben eines Büschels entlang einer Rohrleitung und in ein Zielbüschelloch, wobei ausgesuchte Borsten oder Büschel unter Verwendung eines Roboterarms und Kombinationen dieser Optionen in den Büschellöchern platziert werden.

Danach wird die mit einem Büschel 8 gefüllte zusammengesetzte Form 10 in eine Vorrichtung 62 zum Formen von Bürstenkörpern 3 eingeführt, wie dies in der Abbildung aus 9 dargestellt ist. Die Bürstenformvorrichtung 62 weist eine erste Formhälfte 64 auf, die einen Hohlraum 26 definiert, und eine zweite Formhälfte 66, die einen Hohlraum 28 definiert, wobei diese in Kombination mit dem Hohlraum 22 der zusammengesetzten Form einen Zahnbürstenkörper 3 definieren. Während dem Formprozess wird eine Formzusammensetzung, wie zum Beispiel Polypropylen, in die Hohlräume 28, 26 und 22 gespritzt, so dass die Büschelenden 60, die sich von der zusammengesetzten Form 10 erstrecken, in die Formzusammensetzung eingebettet werden, die sich in dem Kopfstück 6 des Bürstenkörpers 3 befinden. Nach Abschluss des Formvorgangs können die zusammengesetzte Form 10 und die dadurch gebildete Zahnbürste 2 getrennt werden, woraufhin sich die Büschelenden 58, die sich in den Büschellöchern 20 der zusammengesetzten Form 10 befunden haben, lösen und zum Bürsten einer oralen Oberfläche zur Verfügung stehen, wie zum Beispiel der Zähle oder des Zahnfleischs.

Weitere Ausführungsbeispiele sind durch den Umfang der Ansprüche definiert. Die zweite Oberfläche 18 der zusammengesetzten Form 10 ist zwar zum Beispiel entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 16 dargestellt, wobei die zweite Oberfläche 18 aber auch anders als entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 16 angeordnet sein kann. Die zusammengesetzte Form kann auch jede beliebige Anzahl an Formhohlräumen und zweiten Komponenten aufweisen, die eine unitäre Kunststoffkomponente aufweisen, die eine Mehrzahl von Fingern aufweist, die einer Mehrzahl von Büschellochanordnungen entspricht.