СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПИРАЛЕВИДНЫХ ЩЕТИНОК Российский патент 2000 года по МПК D01D5/253 D01F8/04 A46D1/00 

Изобретение относится к способу изготовления спиралевидных щетинок из пластмассы путем экструзии мононитей.

Щетинки для щеточных изделий любого вида проявляют свое чистящее действие прежде всего и преимущественно с помощью концов щетинок, которые разрыхляют загрязненную поверхность и путем крацевания и скобления удаляют грязь. При более сильном нажатии щетинки загибаются и становятся эффективно действующими также своей боковой поверхностью. Они скользят по поверхности, оказывая скорее гладящее и сдвигающее, более щадящее действие.

Наряду со щетинками с круглым поперечным сечением с упомянутым выше действием, известны также профилированные щетинки, у которых кромки профиля при загибании щетинок проявляют более сильное скоблящее действие. Далее, известны щетинки со спиралевидным профилем для щеток, используемых при мойке автомобилей (DE-U-93 19 214, DE-A-1 140 901) с очень большим подъемом спирали. Тем самым сильное скоблящее действие, обеспечиваемое профилированными щетинками, должно опять-таки снизиться, так как все время в зацеплении находится лишь часть витков. Такую щетинку с крутым подъемом спирали нужно изготовлять путем скручивания мононити с имеющим, в основном, форму звездочки поперечным сечением. Каким образом это получается в деталях и, в особенности, как получить стабильную щетину с хорошей способностью снова выпрямляться - эти вопросы в указанном уровне техники остаются открытыми.

Далее известно нанесение на конические щетинки по их боковой поверхности спирали (DE-U-85 22 986). Это осуществляют путем последующего формования спирали или при получении щетины способом литья под давлением. Эта щетина имеет, в частности, цель при расчесывании волос облегчать и улучшать нанесение препаратов. Полученные литьем или дополнительно профилированные щетины требуют, однако, значительного поперечного сечения, чтобы быть достаточно прочными к изгибу. Их поэтому следует назвать скорее шипами, чем щетинами.

Наконец, известно (DE-A-16 60 646) изготовление винтообразных волокон путем экструдирования мононити при сильных напряжениях при сдвиге, так что это приводит к неравномерному выдавливанию расплава. Винтообразную форму получают, таким образом, непосредственно с помощью сопла экструдера и фиксируют путем ударного охлаждения после выхода из сопла. Благодаря сильному напряжению при сдвиге, которое намеренно должно привести к неравномерному выдавливанию расплава, и резкое охлаждение еще находящегося в вязкопластичном состоянии материала очень заметно снижает стабильность волокна. Волокно нельзя применять в качестве материала щетины. К тому же вообще не удается воздействовать на подъем винтовой линии.

В основе изобретения лежит задача предложить способ, с помощью которого можно экономично изготовлять спиралевидные щетины с задаваемым качеством, подобным тому, каким обладают обычно применяемые щетины.

Эта задача согласно первому варианту выполнения изобретения решается благодаря тому, что мононить экструдируют с поперечным сечением, отличающимся от круглого, и при вытягивании с уменьшением ее поперечного сечения подвергают предварительному вытягиванию, затем дальнейшему вытягиванию, после чего на, по меньшей мере, части его длины ее скручивают с получением спиралевидного материала щетины и после скручивания стабилизируют путем термической усадки.

Предварительное вытягивание осуществляют непосредственно после вытяжки мононити из экструдера, в то время как дальнейшее вытягивание проводят после охлаждения, например, после прохождения мононити через водяную баню. С помощью предварительного вытягивания и дополнительного следующего вытягивания получают профилированную щетину с прочностными свойствами, которые известны для обычных, не профилированных щетин. Благодаря последующему скручиванию вокруг оси мононити, из нее, основываясь на ее форме поперечного сечения, отличающейся от круглой, получают спиралевидный или винтообразный материал щетины. Возникающие таким образом винтовые линии получаются из выступающего из круглой формы профиля мононити и могут проходить либо по всей длине щетинки или также лишь по части ее длины. Стабилизацию после скручивания можно проводить известным способом путем воздействия повышенной температуры или выдерживания намотанного, спиралевидного материала щетины при комнатной температуре или при повышенной по сравнению с ней температуре, чтобы материал щетины зафиксировать в нужной форме. Предпочтительно мононить после дополнительного вытягивания и перед скручиванием подвергают дополнительной стабилизации путем термической усадки. При этой предварительной стабилизации мононить нагревают, а затем охлаждают, так что мононить усаживается. В сочетании с дальнейшей стабилизацией после скручивания обеспечивают, чтобы скрутка мононити зафиксировалась на длительное время.

Изготовленная путем экструзии мононить может иметь овальную или многоугольную форму. В случае овального поперечного сечения с центром скручивания на оси получается материал щетины с двумя проходящими по поверхности нитками спирали. При многоугольном поперечном сечении получается некоторое количество ниток спирали, соответствующее количеству углов. Предпочтительно выбирают прямоугольное, в частности квадратное, поперечное сечение, так чтобы на боковой поверхности образовалось четыре нитки спирали. Вместо этого можно также экструдировать и скручивать мононить со стержнем и, по меньшей мере, одним, проходящим параллельно оси ребром. В этом случае получается материал щетины с нитками спирали, высоту которых можно выбрать предварительно в соответствии с высотой ребер, так чтобы на щетинке возникали сравнительно глубокие каналы.

Для определенных областей применения должно быть обеспечено, чтобы потребитель распознавал щетки со спиралевидными щетинками, обладающими, в частности, абразивным действием, и не мог их ошибочно использовать, как, например, в случае с зубными щетками для ухода за чувствительными деснами. В дальнейшем развитии изобретения поэтому предусмотрено, что, по меньшей мере, одно ребро или, по меньшей мере, одна кромка многоугольного поперечного сечения отличается по цвету от стержня мононити за счет экструдирования пластмассы с различной окраской, например, в стержне белая или прозрачная щетинка с ниткой спирали с сигнальной окраской. Если для подкраски используют пигменты, то спираль имеет более твердую и одновременно абразивную поверхность.

Предпочтительно, если стержень и, по меньшей мере, одно ребро или, по меньшей мере, одна кромка многоугольного поперечного сечения состоят из различных пластмасс. Таким образом, получаемую спираль можно привести в соответствие с определенными условиями применения, в частности, касающимися ее твердости. С помощью ребер из относительно мягкого материала можно, например, удалять загрязнения из ковров, не повреждая их. Относительно твердый материал для ребра или ребер позволяет, например, в процессе ухода за зубами производить эффективную чистку зубов. Интенсивного чистящего эффекта, например, при удалении ржавчины, можно достичь с помощью ребер из абразивного материала. Также при этом потребителю можно дать указание на чистящие свойства соответствующей щетки с помощью различного окрашивания стержня и ребер.

Для определенных щеток необходимо, чтобы щетинки имели заданную жесткость. Подгонки по жесткости можно достичь с помощью предпочтительного варианта выполнения изобретения, если мононить экструдируют из сердцевины и окружающей эту сердцевину оболочки, состоящих из различных пластмасс. Благодаря подбору материала сердцевина может, например, иметь типичные свойства щетины в отношении гибкости, в то время как оболочка имеет свойства, наиболее отвечающие определенным целям применения. Проходящие по боковой поверхности ребра могут состоять или из ее материала или из материала, отличающегося от нее.

Другое решение задачи согласно изобретению исходит из экструдирования мононитей, например, с поперечным сечением круглой формы. Такой способ отличается тем, что, по меньшей мере, две мононити при вытягивании из экструдера подвергают предварительному вытягиванию при уменьшении их поперечного сечения, а затем подвергают дальнейшему вытягиванию, после чего скручивают друг с другом с получением спиралевидного материала щетины и после скручивания стабилизируют с помощью термической усадки.

Здесь получают, таким образом, профилированную в виде спирали боковую поверхность щетины с помощью, по меньшей мере, двух скрученных друг с другом мононитей любого вида поперечного сечения. Свою стабильность они получают с помощью обычного для щетины способа изготовления.

Также при этом можно стабилизировать мононити после дальнейшего вытягивания и перед скручиванием путем термической усадки. Также и эта стабилизация может осуществляться путем воздействия повышенной температуры или путем выдерживания намотанного материала щетины при комнатной температуре или при повышенной по сравнению с ней температуре.

Эффект чистки, среди прочего, зависит также от степени скручивания по отношению к полезной длине щетины или материала щетины, т.е. от шага образовавшихся вследствие скручивания ниток спирали. Оказалось, что шаг спирали должен быть не больше, чем удвоенная полезная длина шетинки, так чтобы вдоль полезной длины имелся проходящий вокруг на 180^o виток. Предпочтительно, нитки спирали имеют все же меньший шаг, который может составлять величину вплоть до размера диаметра материала щетинки. Для зубных щеток благоприятным показал себя шаг спирали, при котором имеется, по меньшей мере, два, предпочтительно от трех до пяти витков, на 1 см длины щетинки.

При дальнейшем развитии идеи изобретения предусмотрено, что мононить или мононити состоят из упругой пластмассы. Таким образом, можно изготовленные из материала щетины щетинки растянуть в продольном направлении, что влечет за собой уменьшение их диаметра, так что они, например, при применении в зубных щетках или в качестве межзубного очистителя вводятся в промежуточное пространство между зубами, но, однако, не могут быть зажаты в нем. При вытаскивании щетинка растягивается и может еще дополнительно раскрутиться.

Полученный согласно изобретению материал щетины может применяться с особыми преимуществами в большом числе щеток. Так, например, имеющиеся между проходящими по поверхности нитками спирали углубленные пространства особенно пригодны для того, чтобы при чистке принимать и накапливать высвобождающуюся грязь и отдавать лишь в конце участка чистки. Этот предпочтительный эффект действует, например, в щетках для чистки ковров, щетках пылесоса, полировочных щетках и т.д.

Равным образом эти образованные между нитками спирали пространства могут служить для приема сред, которые подлежат нанесению. Это имеет место, например, при щетках для расчесывания волос, малярных щетках, косметических щетках и т.д.

Наконец, можно во многих случаях предпочтительно комбинировать друг с другом различные чистящие воздействия концов щетины и боковых поверхностей спирали. Это касается, например, зубных щеток, массажных щеток, метел, валиков для подметания, щеток для удаления ржавчины и т.д. Отдельные или собранные в пучки спиралевидные щетинки можно также особенно предпочтительным образом использовать в качестве межзубных очистителей, которые при возвратно- поступательном движении в промежуточных пространствах между зубами производят значительно более эффективное чистящее действие, так как задействованы постоянно меняющиеся поперечные сечения. Даже в том случае, если такой межзубный очиститель застрянет в узких проемах, он не оборвется, а может вытаскиваться без проблем, благодаря раскручиванию. Наконец, можно достичь также очень щадящего, вплоть до лечебного ухода, если поперечное сечение спирали соответствующим образом скруглить.

Для межзубных очистителей получаются и другие преимущества, если его скрутить лишь на части его длины. Нескрученная частичная область имеет меньшие размеры поперечного сечения и может, таким образом, легче вводиться в промежутки между зубами. Введение можно еще больше облегчить, если нескрученный участок, по меньшей мере, местами снабдить уплощенным, например, путем прессования поперечным сечением.

Для того чтобы щетку по ее действию можно было бы привести в соответствие с заданными типовыми условиями, можно спиралевидные щетинки соединить со щетинками другой конфигурации и вместе обработать.

Изобретение относится к способу изготовления спиралевидных щетинок путем экструдирования мононитей. Технический результат - создание способа, с помощью которого можно экономично изготовлять спиралевидные щетинки с заданным и таким же, как и у обычно применяемых щетинок, качеством. Мононить экструдируют с отличающимся от круглой формы поперечным сечением и при вытягивании из экструдера подвергают предварительному вытягиванию при уменьшении его поперечного сечения, затем подвергают дальнейшему вытягиванию, после чего на, по меньшей мере, части его длины скручивают в спиралевидный материал щетины, а затем стабилизируют путем усадки. При этом можно экструдировать мононить с овальным или многоугольным поперечным сечением или со стержнем и, по меньшей мере, одним проходящим параллельно оси ребром. Согласно другому варианту способа, можно предусмотреть, что, по меньшей мере, две мононити при вытягивании из экструдера подвергают предварительному вытягиванию при уменьшении их поперечного сечения, а затем подвергают дальнейшему вытягиванию, после чего скручивают друг с другом в спиралевидный материал щетины и стабилизируют путем термической усадки. 2 с. и 13 з.п.ф-лы.

1. Способ изготовления спиралевидных щетинок из пластмассы путем экструдирования мононитей, отличающийся тем, что мононить экструдируют с отличающимся от круглого поперечным сечением и при вытягивании подвергают предварительному вытягиванию при уменьшении его поперечного сечения, затем подвергают дальнейшему вытягиванию, после чего, по меньшей мере, на части его длины скручивают и после скручивания стабилизируют с помощью термической усадки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мононить после дальнейшего вытягивания и перед скручиванием подвергают предварительной стабилизации путем термической усадки. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стабилизацию осуществляют путем выдерживания намотанного на катушки спиралевидного материала щетины. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что мононить экструдируют с овальным или многоугольным поперечным сечением. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что мононить экструдируют с четырехугольным, предпочтительно квадратным поперечным сечением. 6. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что мононить экструдируют со стержнем и, по меньшей мере, одним параллельным оси ребром. 7. Способ по п.3 или 6, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно ребро или, по меньшей мере, одна кромка многоугольного поперечного сечения отличается по окраске от стержня мононити, благодаря коэкструзии имеющих различную окраску пластмасс. 8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что стержень и, по меньшей мере, одно ребро или, по меньшей мере, одну кромку многоугольного поперечного сечения коэкструдируют из различных пластмасс. 9. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что мононить коэкструдируют из сердцевины и окружающей ее оболочки из различных материалов. 10. Способ изготовления спиралевидных щетинок путем экструдирования мононитей, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две мононити при вытягивании из экструдера подвергают предварительному вытягиванию при уменьшении их поперечного сечения, затем подвергают дальнейшему вытягиванию, после чего скручивают друг с другом в спиралевидный материал щетины и после скручивания стабилизируют путем термической усадки. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что мононити после дальнейшего вытягивания подвергают предварительной стабилизации путем термической усадки. 12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что стабилизацию осуществляют путем выдерживания намотанного на катушки материала щетины при повышенной, в случае необходимости, температуре. 13. Способ по п.1 или 10, отличающийся тем, что мононить или мононити состоят из упругой пластмассы. 14. Способ по п.1 или 10, отличающийся тем, что мононить скручивают с образованием, по меньшей мере, двух витков на см. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что мононить скручивают с образованием от трех до пяти витков на 1 см.