DE3518120A1

DE3518120A1 - Method and device for preparing brush bodies

Info

Publication number: DE3518120A1
Application number: DE19853518120
Authority: DE
Inventors: Georg 6948 Waldmichelbach Weihrauch
Original assignee: Coronet Werke GmbH; Coronet Werke Heinrich Schlerf GmbH
Current assignee: Coronet Werke GmbH
Priority date: 1985-05-21
Filing date: 1985-05-21
Publication date: 1986-11-27
Anticipated expiration: 2005-05-22
Also published as: DE3518120C2

Abstract

A method for preparing brush bodies, which consist of a bristle carrier made of a castable material and natural or synthetic bristles attached thereto, is proposed, in which the bristles are introduced by one end into a casting mould for the bristle carrier and the casting mould is subsequently cast, the bristle ends being anchored in the bristle carrier during the solidification of the melt. In this case, metal is used as the material for the bristle carrier so that brush bodies or individual tufts of synthetic or natural bristles are obtained which are provided with a metal foot or bristle carrier.

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Borstenwaren, bestehend aus einem Borstenträger aus einem gießfähigen Werkstoff und daran befestigten Natur- oder Kunststoffborsten, indem die Borsten mit ihrem einen Ende in eine Gießform für den Borstenträger eingeführt und die Gießform anschließend abgegossen wird, wobei die Borstenenden anläßlich des Erstarrens der Schmelze in dem Borstenträger verankert werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.The invention relates to a method of manufacture of bristle goods, consisting of a bristle carrier made of a pourable material and attached to it Natural or plastic bristles, in which one end of the bristles is placed in a mold for the bristle carrier introduced and the mold is then poured off, the bristle ends on the occasion of solidification the melt are anchored in the bristle carrier. The invention also relates to a device for Implementation of the aforementioned procedure.

Die herkömmliche Technik bei der Herstellung von Borstenwaren, wie Bürsten, Besen, Matten oder dgl., besteht darin, die Borsten gegebenenfalls vom Endlosstrang zu Bündeln zusammenzufassen, auf Länge zu schneiden und daraufhin jedes Bündel mechanisch, beispielsweise mittels Draht, gegebenenfalls unter Zuhilfsnahme von Kitt- oder Klebemassen, in vorgeformten Löchern des Borstenträgers mechanisch zu befestigen. Das Herstellungsverfahren besteht also im wesentlichen aus drei Stufen, nämlich Herstellung des Borstenbündels, Herstellung des Borstenträgers und Verbinden der beiden miteinander. Um dieses aufwendige Verfahren zu vereinfachen, hat es seit Aufkommen der Kunststoffe nicht an Versuchen gefehlt, das thermoplastische Verhalten solcher Kunststoffe für den Herstellungsvorgang zu nutzen.The conventional technique in the production of bristle goods, such as brushes, brooms, mats or the like., consists in combining the bristles from the endless strand into bundles, to length and then cut each bundle mechanically, for example by means of wire, if necessary with assistance of putty or adhesive, to be mechanically fastened in pre-formed holes in the bristle carrier. The manufacturing process essentially consists of three stages, namely manufacturing the bristle bundle, Manufacture of the bristle carrier and joining the two together. To this laborious process Since the advent of plastics, there has been no shortage of attempts to simplify the thermoplastic behavior to use such plastics for the manufacturing process.

So ist es bekannt (DE-PS 8 95 140), für die Borsten und den Borstenträger gleiche Kunststoffe, nämlich Polyamide oder Polyurethane zu verwenden, um bei erhöhter Verarbeitungstemperatur eine Art thermischer Verschmelzung zwischen den beiden Materialien zu erhalten. Damit lassen sich aber nur Borstenwaren mit den werkstoffspezifischen Eigenschaften des jeweils verwendeten Materials herstellen, die wiederum nur bestimmten Anwendungszwecken gerecht werden. Auch handelt es sich bei den speziell vorgeschlagenen Materialien um relativ hochwertige Kunststoffe, die für viele Borstenwaren zu einer nicht vertretbaren Verteuerung führen.It is known (DE-PS 8 95 140) that the same plastics, namely polyamides, are used for the bristles and the bristle carrier or to use polyurethanes to produce a kind of thermal at elevated processing temperature Maintain fusion between the two materials. But only bristle goods with the Produce material-specific properties of the material used, which in turn are only specific Application purposes meet. These are also the specially suggested materials Relatively high-quality plastics, which for many bristle goods lead to an unacceptable increase in price to lead.

Borstenträger aus Kunststoff werden heute im allgemeinen im Spritzgießverfahren hergestellt, so daß sich dieses auch bei der Ausführung der vorgenannten Verfahren anbietet. Hierbei haben sich jedoch Probleme deshalb ergeben, weil der in die Form eingespritzte flüssige Kunststoff zwischen die Borsten und zwischen diese und den sie führenden Kanälen eindringt und nach dem Erhärten zu einer unerwünscht unregelmäßigen borstenseitigen Abschlußfläche am Borstenträger führt. Da dieses Eindringen nicht gleichmäßig, d. h. nicht mit gleicher Steighöhe geschieht, zeigen die verschiedenen Borstenbündel unter Umständen unterschiedliches Biegeverhalten. Eine anschließende Versäuberung der An-Bristle carriers made of plastic are now generally produced by injection molding, so that offers this also for the execution of the aforementioned procedures. However, there are problems here because of the liquid plastic injected into the mold between the bristles and between them and penetrates the channels guiding them and, after hardening, becomes an undesirably irregular one bristle-side end surface on the bristle carrier leads. Since this penetration is not uniform, i. H. not with If the same rise occurs, the different bundles of bristles may show different bending behavior. A subsequent cleaning of the

satzstellen ist nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich. Auch kann der flüssige Kunststoff bei hohem Spritzdruck zwischen den Borsten aus den Formkanälen austreten.clauses is not possible or only possible with a great deal of effort. The liquid plastic can also be used at high Injection pressure emerge from the molding channels between the bristles.

Um die Einbindung der Kunsistol'l-Borsten imBorstenträger aus Kunststoff zu verbessern, ist es weiterhin bekannt (DE-PS 8 45 933), die in den Formraum hineinreichenden Borstenenden aufzuschmelzen und gegebenenfalls zu verformen, so daß jedes Borstenbündel an seinem Ende eine seinen Durchmesser überschreitende Verdickung aufweist, die mit Abstand von der einen Formwandung angeordnet ist. Nach dem Umspritzen bzw. Umschäumen der Borstenenden sind diese kraft- und formschlüssig im Borstenträger verankert, so daß sich eine ausreichende Auszugsfestigkeit ergibt. Das Problem des Austretens des flüssigen Kunststoffs in die Führungskanäle der Borstenstränge ist damit allerdings nicht gelöst. Dies ist dadurch zu beheben versucht worden (DE-OS 29 22 877), daß beispielsweise das Spritzgußmaterial zunächst mit geringem Druck an die eine Formwandung gespritzt und erhärtet und erst danach die größere Menge des Spritzgußmaterials in die Form eingeführt wird. Dieses Verfahren ist dann, wenn man eine einwandfreie Abschlußfläche am Borstenträger erhalten will, außerordentlich aufwendig. Weiterhin wird ein intensives Kühlen der Kanäle vorgeschlagen, was bei eng stehenden Borstenbündeln praktisch unmöglich ist. Auch der Vorschlag, in den Führungskanälen einen Gegendruck gegen den Spritzgußdruck zu erzeugen, ist nicht praktikabel, da dieser Gegendruck wiederum zu einer unregelmäßigen Abschlußfläche am Borstenträger führt. Das gleiche gilt für ein vor dem Spritzgußvorgang erfolgendes Verschließen der Mündungsöffnungen der Führungskanäle, die nach dem Druckabbau in der Form geöffnet werden, um anschließend die Borstenstränge in das noch weichplastische Material einzudrücken. Hier wird in jedem Fall auch die Haftung zwischen Borsten und Borstenträgermaterial beeinträchtigt. Schließlich schaffen auch mechanische Abdichtungen im Bereich der Führungskanäle, z. B. durch konusförmige Verengung der Mündungsöffnung oder dort angeordnete Dichtlippen keine Lösung des Problems, denn die Borsten lassen sich nicht so dicht packen, als daß nicht zwischen ihnen kapillarartige Zwischenräume verblieben. Dies gilt vor allem bei profilierten Borsten und hohlen Borsten. Die bei Borsten jeglicher Art auftretenden Schwankungen im Durchmesser und die meist von der Kreisform abweichende Querschnittsform führen in einem Bündel zu größeren Lücken. About the integration of the Kunsistol'l bristles in the bristle carrier To improve plastic, it is also known (DE-PS 8 45 933), which extend into the mold space To melt the bristle ends and, if necessary, to deform them so that each bundle of bristles is attached its end has a thickening which exceeds its diameter and which is spaced from the one Mold wall is arranged. After injection molding or foaming around the bristle ends, these and anchored positively in the bristle carrier, so that there is sufficient pull-out strength. That The problem with the leakage of the liquid plastic into the guide channels of the bristle strands is however unsolved. This has been attempted to remedy (DE-OS 29 22 877) that, for example, the injection molding material initially injected onto one wall of the mold with low pressure and hardened, and only then the greater amount of the injection molding material is introduced into the mold. This procedure is when one wants to get a perfect end surface on the bristle carrier, extremely expensive. Continue to be Intensive cooling of the channels proposed, which is practically impossible with tightly packed bristle bundles is. Also the suggestion is to generate a counter pressure against the injection molding pressure in the guide channels impractical, since this counter pressure in turn leads to an irregular end surface on the bristle carrier leads. The same applies to closing the mouth openings before the injection molding process the guide channels, which are opened in the mold after the pressure has been reduced, around the bristle strands to be pressed into the still soft plastic material. In any case, the liability between Bristles and bristle carrier material impaired. Finally, create mechanical seals as well in the area of the guide channels, e.g. B. by conical narrowing of the mouth opening or there arranged sealing lips do not solve the problem, because the bristles cannot be packed as tightly as that there were no capillary-like spaces between them. This is especially true for profiled bristles and hollow bristles. The fluctuations in diameter and the Cross-sectional shapes that usually deviate from the circular shape lead to larger gaps in a bundle.

Für viele Einsatzzwecke, insbesondere für Maschinenbürsten, z. B. zum Reinigen und Polieren von Werkstück-Oberflächen, für den Einsatz an Kehrmaschinen, Autowaschanlagen etc., sind die vorgenannten Verfahren nicht oder nur sehr bedingt geeignet. Bei solchen Bürsten bestehen die Borsten — bzw. Borstenträger zumeist aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Stahl, die diese Art der Verankerung der Kunststoffborsten nicht zulassen. Hier ist man deshalb bis heute auf die rein mechanischen Befestigungsverfahren beschränkt, die, wie bereits angedeutet, entsprechend materialaufwendig und kostenintensiv sind.For many purposes, especially for machine brushes, e.g. B. for cleaning and polishing workpiece surfaces, for use on road sweepers, car washes, etc., are the aforementioned methods not or only very conditionally suitable. The bristle or bristle carriers exist in such brushes mostly made of metallic materials, especially steel, which this type of anchoring the plastic bristles not allow. Here one is therefore limited to the purely mechanical fastening methods to this day, which, as already indicated, are correspondingly material-intensive and cost-intensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe es möglich ist, Natur- oder Kunststoffborsten auch für die vorgenannten Einsatzzwecke in einer kostengünstigen Weise zu verarbeiten. Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Werkstoff für den Borstenträger Metall verwendet wird.The invention is based on the object of proposing a method and a device with which Help it is possible to use natural or plastic bristles for the aforementioned purposes in a cost-effective way Way to process. This object is achieved according to the invention on the basis of the method mentioned at the outset solved in that metal is used as the material for the bristle carrier.

Die Erfindung geht von der überraschenden Feststellung aus, daß sich Natur- und Kunststoffborsten auch durch Abgießen in einer Metallschmelze, z. B. Zink, verankern lassen, obgleich der relativ niedrige Schmelzpunkt von Kunststoffen, der beispielsweise für Polypropylen bei 160°, für Polyamide bei 230° C liegt, an sich erwarten ließe, daß die Borsten an dem verankerten Ende aufgrund der wesentlich höheren Temperatur der Metallschmelze verbrennen, so daß sie an ihrer Wurzel zerstört oder so geschädigt wurden, daß jedenfalls kein einwandfreier Halt erreicht wird. Praktische Versuche haben gezeigt, daß dieser Effekt eigenartiger Weise nicht eintritt, vielmehr die Borsten an ihren Enden unverändert bleiben, insbesondere weder aufschmelzen, noch verbrennen. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Borstenbündel nach dem Erstarren in dem metallischen Borstenträger einwandfrei und ausreißfest ohne Veränderung ihrer Eigenschaften verankert sind. Die gleichen Feststellungen konnten bei Naturborsten gemacht werden, obgleich auch deren Zerstörungstemperatur (Verschmoren oder Verbrennen) weit unterhalb der Schmelztemperaturen von Metallen liegt.
Für diese überraschende Wirkung läßt sich eine Erklärung nur vermuten. Offenbar ist die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen, wie auch von Naturstoffen, aus denen die Borsten bestehen, verantwortlich dafür, daß die Abkühlung der Metallschmelze am Borstenmantel schneller vor sich geht, als die für eine Zerstörung der Borste notwendige Wärmeleitung in das Innere der Borste. Hinzu kommt vermutlich ein weiterer Isolationseffekt, der durch die zwischen den einzelnen Borsten eines Bündels vorhandenen Lufteinschlüsse aufgrund der kapillaren Zwischenräume hervorgerufen wird. Sehr maßgeblich dürfte ferner die schnelle Abkühlgeschwindigkeit bzw. der schnelle Übergang der Metallschmelze von der flüssigen in die feste Phase sein. Dies läßt sich im Sinne der Erfindung noch dadurch optimieren, daß jedenfalls keine überhitzten Metallschmelzen verwendet werden, vielmehr die Gießtemperatur nur knapp über der Schmelztemperatur des Metalls gehalten wird.The invention is based on the surprising finding that natural and plastic bristles can also be obtained by pouring them into a molten metal, e.g. B. zinc, although the relatively low melting point of plastics, which is for example for polypropylene at 160 °, for polyamides at 230 ° C, one would expect that the bristles at the anchored end due to the much higher temperature of the molten metal burn, so that they were destroyed at their roots or so damaged that in any case no perfect hold is achieved. Practical tests have shown that this effect does not occur strangely, rather the bristles remain unchanged at their ends, in particular neither melt nor burn. It has also been shown that the bristle bundles are anchored properly and tear-resistant in the metallic bristle carrier after solidification without changing their properties. The same findings could be made with natural bristles, although their destruction temperature (charring or burning) is well below the melting temperature of metals.
An explanation for this surprising effect can only be guessed at. Apparently, the poor thermal conductivity of plastics, as well as of the natural materials that make up the bristles, is responsible for the fact that the molten metal on the bristle jacket cools faster than the heat conduction into the interior of the bristle that is necessary to destroy the bristle. In addition, there is presumably another insulation effect which is caused by the air inclusions between the individual bristles of a bundle due to the capillary gaps. The rapid cooling rate or the rapid transition of the metal melt from the liquid to the solid phase should also be very important. This can be optimized in the sense of the invention in that in any case no overheated metal melts are used, but rather the casting temperature is kept only slightly above the melting temperature of the metal.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß bei einer Vielzahl von Borstenmaterialien das Eingießen der Borsten in Metalle dann jedenfalls möglich ist, wenn deren Schmelzpunkt maximal 450° C oberhalb der Schmelzbzw. Zersetzungstemperatur des Borstenmaterials liegt, wobei für Kunststoffe in erster Linie die Schmelztemperatur, für Naturborsten in erster Linie die Zersetzungsso temperatur maßgeblich ist, da letztere kein eigentliches Schmelzverhalten zeigen.Practical tests have shown that pouring the bristles into a variety of bristle materials in metals is possible if their melting point is a maximum of 450 ° C above the melting or melting point. The decomposition temperature of the bristle material, whereby for plastics primarily the melting temperature, For natural bristles, the decomposition temperature is primarily decisive, since the latter is not an actual one Show melting behavior.

Vorzugsweise werden Metalle mit einer Schmelztemperatur unterhalb 700 bis 800° C verwendet, womit die wesentlichen Druckgußlegierungen.wie Alluminium-, Magnesium- und Zinklegierungen, angesprochen sind.Metals are preferably used with a melting temperature below 700 to 800 ° C, with which the essential die-cast alloys, such as aluminum, magnesium and zinc alloys.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß Kunststoff- oder Naturborsten verwendet werden, die zumindest im Bereich ihrer im Borstenträger zu verankernden Enden im Querschnitt oder über ihre Länge profiliert, z. B. gewellt sind.According to a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that plastic or natural bristles are used, which are to be anchored in the bristle carrier at least in the area of their Ends profiled in cross section or along their length, z. B. are wavy.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß durch diese Profilierung nicht nur, wie dies zu erwarten war , die Verankerung der Borsten in dem metallischen Werkstoff optimiert wird, sondern auch Kunststoffe sehr niedrigen Schmelzpunkt fehlerfrei verarbeitet werden können. Die Ursache hierfür dürfte wiederum die Tatsache sein, daß aufgrund der Profilierung die Luftein-Practical tests have shown that this profiling not only, as was to be expected, the Anchoring the bristles in the metallic material is optimized, but also plastics very much low melting point can be processed without errors. Again, the cause for this is likely to be the fact be that due to the profiling the air intake

Schlüsse zwischen den Borsten vergrößert und damit der hierdurch bewirkte Effekt einer weiter erhöhten Wärmeisolation zum Tragen kommt. Dabei können gegebenenfalls auch Kunststoffborsten eingesetzt werden, die zumindest im oberflächennahen Bereich mit Schmelzpunkt erhöhenden, insbesondere anorganischen, z. B. mineralischen Füllstoffen angereichert sind. Diese Füllstoffe können auf den Anwendungszweck des fertigen Produkts abgestellt sein, z. B. zur Erhöhung der Schleifwirkung bei Schleif- und Polierbürsten, zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit etc.Enlarged connections between the bristles and thus the resulting effect of a further increased Thermal insulation comes into play. If necessary, plastic bristles can also be used here, at least in the near-surface area with a melting point increasing, in particular inorganic, z. B. mineral fillers are enriched. These fillers can be based on the intended use of the finished product, z. B. to increase the Grinding effect on grinding and polishing brushes, to increase wear resistance, etc.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich prinzipiell bei jeder Art der Gestaltung der Borstenenden anwenden, insbesondere ist es möglich, die freistehenden einzelnen Borstenenden unmittelbar einzugießen. Dabei hat sich gegenüber dem bekannten Kunststoff-Spritzgießverfahren der weitere vorteilhafte Effekt gezeigt, daß die Steighöhe der matallischen Schmelze innerhalb eines Borstenbündels relativ gering und im übrigen det, daß die in die öffnung der Gießform eingeführten Borsten mit ihren freien Enden in Höhe der Formfläche oder gegenüber dieser etwas zurück versetzt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel macht sich die Erfindung die zuvor geschilderte Wirkung zunutze, daß das flüssige Metall in den Zwischenräumen zwischen den Borsten hochsteigt und in einer annähernd gleichmäßigen Front bei niedriger Steighöhe erstarrt.
Stattdessen kann die Einrichtung zum Zuführen und Halten der Borstenbündel so ausgebildet sein, daß die in die öffnung der Gießform eingeführten Borsten bis in den Formraum hineinragen. Bei dieser Ausführungsform wird der Abschluß des metallischen Borstenträgers im wesentlichen durch die Formfläche der Gießform bestimmt.The method according to the invention can in principle be used with any type of design of the bristle ends; in particular, it is possible to cast in the individual freestanding bristle ends directly. Compared to the known plastic injection molding process, the further advantageous effect has been shown that the height of rise of the metallic melt within a bristle bundle is relatively low and that the bristles inserted into the opening of the casting mold with their free ends at the level of the mold surface or opposite these are set back a bit. In this embodiment, the invention makes use of the previously described effect that the liquid metal rises in the spaces between the bristles and solidifies in an approximately uniform front at a low height of rise.
Instead, the device for feeding and holding the bundles of bristles can be designed in such a way that the bristles introduced into the opening of the casting mold protrude into the mold space. In this embodiment, the termination of the metallic bristle carrier is essentially determined by the molding surface of the casting mold.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Borstenbündeln mit einem metallischen Fuß, mittels dessen die einzelnen Bündel beispielsweise an einem Grundkörper, wie einer Platte, einer Walze oderThe invention is particularly suitable for the production of bristle bundles with a metallic foot, by means of which the individual bundles, for example, on a base body, such as a plate, a roller or

gleichmäßig ist, so daß keine besonderen Maßnahmen 20 dgl. befestigt werden können. Hierzu können beispielsgetroffen werden müssen, um für eine gleichmäßige weise Steck-, Schraub- oder ähnliche Verbindungen Steighöhe zu sorgen. Ferner hat sich gezeigt, daß es vorgesehen werden. Ebenso ist es möglich, mehrere praktisch nicht notwendig ist, daß die Metallschmelze Bündel mit einem metallischen, leisten- oder plattenärtidas Borstenbündel außenseitig mit größerer Wandstär- gen Fuß zu versehen, der dann an dem eigentlichen ke umgibt, um das Bündel zusammenzuhalten, vielmehr 25 Grundkörper durch mechanische Verbindungen befeergibt sich ein starrer und stabiler Bündelfuß selbst stigt, z. B. in Nuten eingeschoben, verschraubt oder garis uniform, so that no special measures 20 like. Can be attached. This can be done for example need to be in order for an even wise plug, screw or similar connections To worry about climbing height. It has also been shown that it can be provided. It is also possible to have several It is practically not necessary that the molten metal bundle with a metallic, strip- or plate-hardened bundle To provide the bristle bundle on the outside with a larger wall thickness of the foot, which is then attached to the actual ke surrounds to hold the bundle together, rather 25 basic bodies befeergibt by mechanical connections a rigid and stable bundle foot stigt itself, z. B. inserted into grooves, screwed or even

dann, wenn die Metallschmelze mit der äußeren Borstenlage etwa abschließt.when the molten metal approximately ends with the outer layer of bristles.

Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die Borsten eines Bündels mit Abstand von ihrem Ende eingeschnürt werden, so daß sie sich zum Ende hin aufspreizen und einerseits die Metallschmelze zwischen die aufgespreizten Enden eindringen, über die Einschnürung hinaus jedoch nicht vordringen kann, andererseits am Umfang des Borstenbündels eine Art Hinterschnitt entsteht, die den Halt der Borsten zusätzlich verbessert.It can be advantageous if the bristles of a bundle are constricted at a distance from their end, so that they spread out towards the end and on the one hand the molten metal between the spread out Penetrate ends, but cannot penetrate beyond the constriction, on the other hand at the circumference of the The bristle bundle creates a kind of undercut that additionally improves the hold of the bristles.

Selbstverständlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, die Borstenenden unter Bildung einer Verdickung aufzuschmelzen und die Verdikkung mit der Metallschmelze zu umg^ßen, wie dies ähnlich an sich bei der reinen Kunststoffpaarung von Borstenträger und Borsten bekannt ist.It is of course also possible in the method according to the invention to form the bristle ends to melt a thickening and to surround the thickening with the molten metal, like this in a similar way is known per se in the pure plastic pairing of bristle carriers and bristles.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Abgießen steigend im offenen Guß oder auch in geschlossenen Formen, z. B. im Druckgießverfahren,mit seinen bekannten Vorteilen für die kostengünstige Massenfertigung erfolgen.In the case of the method according to the invention, the pouring can increase in an open pour or in a closed pour Forms, e.g. B. in die casting, with its known advantages for inexpensive mass production take place.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich aus durch eine den Borstenträger abformende Gießform und eine Einrichtung zum Zuführen der Borsten zur Gießform und Halten derselben während des Abgießens. Konstruktive Details für eine solche Vorrichtung sind dem Fachmann geläufig, so daß hierauf nur insoweit einzugehen ist, als sie besondere Vorteile mit der Erfindung haben.A device for carrying out the method according to the invention is characterized by a Bristle carrier molding mold and a device for feeding the bristles to the casting mold and holding it same during pouring. Structural details for such a device are known to those skilled in the art familiar, so that this only needs to be discussed insofar as they have particular advantages with the invention.

Beim offenen Guß werden die Borsten mit ihren Enden lediglich in die offene Gießform eingetaucht und diese anschließend steigend gefüllt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß bei Verwendung geschlossener Gießformen diese an ihrer die Borstenseite des Borstenträgers abbildenden Formseite öffnungen zum Zuführen der Borsten aufweisen. Die Borsten werden durch die öffnungen so weit in die Gießform eingeführt, daß ihre Enden in der erstarrenden Schmelze mit ausreichender Länge verankert werden.In the case of open casting, the ends of the bristles are merely immersed in the open casting mold and this is then filled with increasing amounts. According to another embodiment of the invention it is provided that when using closed casting molds, these depict the bristle side of the bristle carrier on theirs Form side have openings for feeding the bristles. The bristles are through the openings like this inserted far into the mold that its ends anchored in the solidifying melt with sufficient length will.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung zum Zuführen und Halten der Borsten so ausgebilverschweißt werden kann. Damit wird insbesondere der Vorteil erreicht, daß sich Kunststoff- und Naturborsten mit Grundkörpern in einer Weise verbinden lassen, wie sie in der Metallverarbeitung bekannt ist. Es lassen sich so mit Verbindungen hoher Festigkeit, großer Verschleißfestigkeit etc. herstellen, was insbesondere für maschinelle Bürsten von besonderer Bedeutung ist. Die der Befestigung dienenden Profile, wie Gewinde, Mehrkantzapfen etc, können unmittelbar beim Abgießen durch entsprechende Konturen an der Gießform erzeugt werden.According to one embodiment, the device for feeding and holding the bristles is welded in this way can be. This has the particular advantage that plastic and natural bristles can be connected to base bodies in a way that is known in metalworking. It can be so manufacture with connections of high strength, great wear resistance, etc., which is especially for machine brushing is of particular importance. The profiles used for fastening, such as threads, polygonal tenons etc., can be created directly during casting by means of corresponding contours on the casting mold will.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen beschrieben.In der Zeichnung zeigen:The invention is described below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing the drawing show:

Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungsformen eines einzelnen Borstenbündels mit einem Metallfuß mit Gewindeansatz; Figs. 1 to 3 different embodiments of an individual bristle bundle with a metal base with a threaded extension;

Fig. 4 eine Ausführungsform mit einem Metallfuß mit Spreizdorn; FIG. 4 shows an embodiment having a metal base with expanding mandrel;

Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsformen mit einer von den Fig. 1 bis 3 abweichenden Ausbildung des Gewindeansatzes; FIGS. 5 and 6 show two embodiments with a design of the threaded attachment that differs from FIGS. 1 to 3;

Fig. 7 ein Anwendungsbeispiel bei einer Walzenbürste; Fig. 7 is an application example for a roller brush;

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Borstenbesatzes für eine großflächige Bürste; Fig. 8 is a schematic view of a bristle for a large area brush;

Fig. 9 einen schematischen Schnitt durch eine Druckgießform beim Abgießen; Figure 9 is a diagrammatic section through a die during casting.

Fig. 10 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt nach dem Entfernen undCorresponding Fig. 10 a of Fig. 1 after removal section and

Fig. 11 verschiedene Varianten für das Eingießen der Borsten. Fig. 11 different variants for the pouring of the bristles.

In Fig. 1 ist ein Borstenbündel 1 aus einer Vielzahl von einzelnen Kunststoffborsten 3 erkennbar, die bündelweise oder von einem Endlosstrang verarbeitet werden. Das Borstenbündel 1 kann einen beliebigen Umriß aufweisen; beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Umriß 4 achteckig ausgebildet.In Fig. 1, a bristle bundle 1 can be seen from a plurality of individual plastic bristles 3, which are processed in bundles or from an endless strand. The bristle bundle 1 can have any contour; In the embodiment shown, this outline 4 is octagonal.

Die aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Borsten sind an ihrem einen Ende in einen als Borstenträger dienenden Bolzen 5 aus Metall eingegossen. Bei dem Abgießen der Metallschmelze werden an dem BoI-The bristles made of thermoplastic material are at one end in a bristle carrier Casting bolt 5 made of metal. When the molten metal is poured off, the BoI-

zen 5 Befestigungshilfen angegossen, mtitels der das Borstenbündel 4 an einem nicht gezeigten Trägerkörper befestigt werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Bolzen 5 als Gewindezapfen 6 geformt, der in ein entsprechendes Gewindeloch einschraubbar ist. Zu diesem Zweck ist an dem Ansatz 5 weiterhin ein Mehrkant 7, z. B. ein Sechskant, angeformt, an dem mittels eines Werkzeugs angegriffen werden kann. Zugleich dient der Mehrkant 7 als Abstützung und Sicherung des Bolzens 5 bzw. des Borstenbündels t am Trägerkörper.zen 5 fastening aids, by means of which the bristle bundle 4 can be fastened to a carrier body, not shown. In the embodiment according to FIG. 1, the bolt 5 is shaped as a threaded pin 6 which can be screwed into a corresponding threaded hole. For this purpose, a polygon 7, z. B. a hexagon, formed on which can be attacked by means of a tool. At the same time, the polygon 7 serves to support and secure the bolt 5 or the bristle bundle t on the carrier body.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Bolzen 5 am Ende des Borstenbündels 1 wieder als Gewindezapfen 6 ausgeformt, wobei allerdings das Außengewinde unmittelbar an der Außenseite des in das Borstenbündel beim Abgießen eingedrungenen Metalls ausgebildet ist. Der Gewindezapfen 6, bei dem auf einem Teil seiner Länge das Gewinde fehlen kann, weist an seinem Ende eine Stützscheibe 8 auf. Auf diese Weise kann das Borstenbündel 1 mit dem angeformten Bolzen 5 von der Rückseite eines Trägerkörpers 10 her durch ein dort angeordnetes Durchgangsloch 9 eingeführt und mittels einer von vorne über das Borstenbündel 1 gefädelten Mutter 11 an dem Trägerkörper befestigt werden. Die Mutter 11 weist zur Erleichterung des Einfädeins an ihrer einen Stirnseite eine konische Erweiterung 12 auf. Eine Variante hierzu zeigt Fig. 3, bei der der Metallbolzen 5 im Anschluß an das Borstenbündel 1 zunächst eine Stützscheibe 13 und daran anschließend einen Gewindezapfen 6 aufweist. Der Gewindezapfen 6 wird von vorne durch ein Durchgangsloch 9 des Trägerkörpers 10 hindurchgesteckt und mittels einer auf das Ende des Gewindezapfens 6 aufgeschraubten Mutter 14 am Trägerkörper 10 befestigt.In the embodiment according to FIG. 2, the bolt 5 at the end of the bristle bundle 1 is again shaped as a threaded pin 6, although the external thread is formed directly on the outside of the metal that penetrated the bristle bundle during casting. The threaded pin 6, in which the thread may be missing over part of its length, has a support disk 8 at its end. In this way, the bristle bundle 1 with the molded bolt 5 can be introduced from the rear of a carrier body 10 through a through hole 9 arranged there and fastened to the carrier body by means of a nut 11 threaded over the bristle bundle 1 from the front. To make threading easier, the nut 11 has a conical widening 12 on one of its end faces. A variant of this is shown in FIG. 3, in which the metal bolt 5 initially has a support disk 13 following the bristle bundle 1 and then a threaded pin 6 on it. The threaded pin 6 is inserted from the front through a through hole 9 of the carrier body 10 and is fastened to the carrier body 10 by means of a nut 14 screwed onto the end of the threaded pin 6.

Beide Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 sind bei beliebiger Ausführung des Trägerkörpers 10 verwendbar, insbesondere aber ermöglichen sie die Verwendung von bandförmigen Trägerkörpern für beispielsweise endlose Bürstenbänder, die sich bis jetzt gar nicht oder nur mit sehr großem Aufwand herstellen ließen. Hier wird auch der besondere Vorteil der lösbaren Befestigung erkennbar, indem bei einem solchen Bürstenband einzelne zerschlissene Bündel ohne Schwierigkeiten ausgewechselt werden können. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Metallbolzen 5 in Form eines Spreizdorns 16 geformt ist, indem in den zapfenförmigen Ansatz ein Schlitz 17 eingeformt ist, so daß die stehenbleibenden Stege 18 nach innen einfedern können. Der Spreizdorn 16 weist ferner an seinem freien Ende angeformte Nasen 19 auf. Schließlich ist eine Stützscheibe 20 vorgesehen. Der Spreizdorn 16 wird von der Besatzseite des Trägerkörpers 10 in ein dort angeordnetes Durchgangsloch 9 eingesteckt, wobei die Stege 18 nach innen federn. In der montierten Lage federn die Stege 18 auf der Rückseite des Trägerkörpers 10 wieder auf, so daß das Borstenbündel 1 mittels des Spreizdorns 16 im Trägerkörper verankert ist. Das Borstenbündel kann rechteckigen Querschnitt aufweisen, so daß eine flächendeckende Besteckung eines Borstenträgers möglich ist.Both embodiments according to FIGS. 2 and 3 can be used with any design of the carrier body 10, but in particular they enable the use of band-shaped carrier bodies for, for example, endless brush belts, which up to now could not be produced at all or only with great effort. The particular advantage of the detachable fastening can also be seen here, in that with such a brush belt individual torn bundles can be exchanged without difficulty. Fig. 4 shows an embodiment in which the metal bolt 5 is shaped in the form of an expanding mandrel 16 by a slot 17 is formed in the pin-shaped extension so that the remaining webs 18 can spring inward. The expanding mandrel 16 also has lugs 19 formed on its free end. Finally, a support disk 20 is provided. The expanding mandrel 16 is inserted from the facing side of the carrier body 10 into a through hole 9 arranged there, the webs 18 springing inwards. In the assembled position, the webs 18 spring up again on the rear side of the carrier body 10, so that the bristle bundle 1 is anchored in the carrier body by means of the expanding mandrel 16. The bristle bundle can have a rectangular cross-section, so that a bristle carrier can be equipped with a surface covering the entire area.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6 weist der angegossene Borstenträger 5 aus Metall wiederum einen Gewindezapfen 6 auf, der in diesem Fall jedoch kegelig ausgebildet ist, so daß ein selbstschneidendes Gewinde entsteht. Ferner ist an dem Ansatz 5 ein Mehrkantprofil 7 zum Einschrauben des Borstenbündels angeformt. Die Variante gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 5 dadurch, daß in dem regeliegen Metallansatz 5 zugleich noch ein Kanal 15 ausgeformt ist, durch den ein Auftragsmedium zu dem Borstenbündel 1 geführt werden kann.In the embodiments according to FIGS. 5 and 6, the cast-on bristle carrier 5 made of metal again has a threaded pin 6, which in this case, however, is conical so that a self-tapping thread is produced. Furthermore, a polygonal profile 7 for screwing in the bristle bundle is formed on the shoulder 5. The variant according to FIG. 6 differs from that according to FIG. 5 in that a channel 15 through which an application medium can be guided to the bristle bundle 1 is also formed in the regular metal attachment 5.

Bei dem Anwendungsbeispiel gemäß Fig. 7 handelt es sich um eine Bürstenwalze 21, wie sie beispielsweise für Waschanlagen, Kehrmaschinen oder dgl. verwendet werden und die in einem Lager von einer Welle 22 oder dgl. aufgenommen wird. Sie ist auf ihrem gesamten Umfang oder auf einem Teil derselben mit Borstenbündeln 1 besetzt. Hierbei kann es sich um Borstenbündel 1 mit metallischem Gewindezapfen 6 oder ähnlichen Befestigungsmitteln handeln. Auch hier können einzelne Borsten oder Borstenreihen problemlos ausgewechselt werden. Im übrigen können die Borstenbündel hinsichtlich Material und Geometrie an die jeweils geforderte Funktion angepaßt, beispielsweise in dem am stärksten beanspruchten Bereich Borstenbündel aus verschleißfesterem Material und/oder in engerem Besatz angeordnet werden.The application example according to FIG. 7 is a brush roller 21 of the type used, for example, for washing systems, sweepers or the like, and which is received in a bearing by a shaft 22 or the like. It is covered with bundles of bristles 1 over all or part of its circumference. This can be a bundle of bristles 1 with a metallic threaded pin 6 or similar fastening means. Here, too, individual bristles or rows of bristles can be exchanged without any problems. In addition, the material and geometry of the bristle bundles can be adapted to the respective function required, for example bristle bundles made of more wear-resistant material and / or closer together in the most heavily stressed area.

Fig. 8 zeigt schematisch einen möglichen Borstenbesatz, der sich in der bisherigen Fertigungstechnik nicht herstellen läßt. Auf einem Trägerkörper 27 sind gleichzeitig streifenförmig ausgebildete Borstenbündel bzw. Borstenpakete 23, kleine Borstenbündel 24 bzw. Borstenbündel 25 mit mittlerem Durchmesser und Borstenbündel 26 mit großem Durchmesser befestigt. Entsprechend unterschiedlich können die am Trägerkörper 27 vorgesehenen Aufnahmen ausgebildet sein. Die einzelnen Borstenbündel können aus unterschiedlichen Borsten zusammengesetzt sein, um beispielsweise verschiedene Arbeitsgänge, wie Aufrauhen, Schleifen, Polieren etc. mittels einer einzigen Bürste zu ermöglichen. Fig. 8 shows schematically a possible bristle facing, which cannot be produced in the previous manufacturing technology. At the same time, strip-shaped clusters of bristles or bundles of bristles 23, small clusters of bristles 24 or clusters of bristles 25 with a medium diameter and clusters of bristles 26 with a large diameter are fastened to a carrier body 27. The receptacles provided on the carrier body 27 can be designed correspondingly differently. The individual bristle bundles can be composed of different bristles in order, for example, to enable different operations such as roughening, grinding, polishing, etc. by means of a single brush.

In Fig. 9 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, z. B. des Druckgußverfahrens, an Hand einer Druckgußform 31 gezeigt, die aus zwei Teilen 32,33 besteht, von denen das Formteil 33 ortsfest, das Formteil 32 demgegenüber zum öffnen und Schließen der Gießform verschiebbar ist. Die beiden Formteile 32,33 schließen einen Formraum 34 ein, dessen Kontur der Außenkontur eines Borstenträgers, im vorliegenden Fall eines leisten- oder plattenförmigen Borstenträgers, entspricht. An dem aufspannseitigen Formteil 33 sind mehrere — beim dargestellten Ausführungsbeispiel parallele — Führungskanäle 35 angeordnet, in denen jeweils ein Borstenstrang 36 geführt ist, der mit seinem Ende in den Formraum 34 hineinragt. Die Borstenstränge 36 können als geschnittene Borstenbündel oder aber als Endlosmaterial von einer Spule zugeführt werden.In Fig. 9 an apparatus for performing the method, for. B. the die-casting process, shown on the basis of a die-casting mold 31, which consists of two parts 32, 33, of which the molded part 33 is stationary, the molded part 32, on the other hand, is displaceable to open and close the casting mold. The two mold parts 32, 33 enclose a mold space 34, the contour of which corresponds to the outer contour of a bristle carrier, in the present case a strip-like or plate-shaped bristle carrier. A plurality of guide channels 35 - parallel in the illustrated embodiment - are arranged on the mold part 33 on the clamping side, in each of which a strand of bristles 36 is guided, the end of which protrudes into the mold space 34. The bristle strands 36 can be supplied from a reel as cut bundles of bristles or as continuous material.

Vor dem Ausfüllen des Formraums 34 mit der Metallschmelze für den Borstenträger werden die Borstenstränge 36 mit ihren Enden in die Gießform 1 durch die Kanäle 35 eingeschoben. Dies kann bei geschlossener oder geöffneter Form 31 geschehen. Nach dem Schließen der Gießform 31 wird die Metallschmelze über ein oder mehr Angußkanäle zugeführt und umfließt dabei die Enden 37 der Borstenbündel 36.Before the mold space 34 is filled with the molten metal for the bristle carrier, the bristle strands 36 pushed with their ends into the casting mold 1 through the channels 35. This can be done with the closed or open form 31. After the casting mold 31 is closed, the molten metal is over or more runners are supplied and flow around the ends 37 of the bristle bundles 36.

Nach dem Erstarren der Metallschmelze wird die Form durch Abrücken des Formteils 32 geöffnet (siehe Fig. 10), wobei die Borstenstränge 36 durch die Führungskanäle 35 des ortsfesten Formteils 33 hindurchgezogen werden. Hinter dem Formteil 33 können dann die Borsten im Falle eines Endlosmaterials mittels einer Schneideinrichtung 39 auf Länge geschnitten werden. Daraufhin werden die Borstenstränge 36 in die Führungskanäle 35 nachgeschoben, bis sich ihre Enden wieder im Formhohlraum 34 befinden. Zum Halten und Zuführen dient eine aus der herkömmlichen Borstenverarbeitung bekannte, in der Zeichnung nur schematischAfter the molten metal has solidified, the mold is opened by moving the molded part 32 away (see FIG. 10), the bristle strands 36 being pulled through the guide channels 35 of the stationary molded part 33. Behind the molded part 33, the bristles can then be cut to length by means of a cutting device 39 in the case of an endless material. The bristle strands 36 are then pushed into the guide channels 35 until their ends are again in the mold cavity 34. A known from conventional bristle processing is used for holding and feeding and is only shown schematically in the drawing

angedeutete Einrichtung 40.indicated device 40.

In Fig. 11 sind einige Varianten des Verfahrens in vergrößertem Maßstab schematisch wiedergegeben. Der Borstenstrang 36 wird, wie bei Fig. 9 und 10 in den Führungskanal 35 des Formteils 33 soweit eingeführt, bis die vorderen Borstenenden 37 die Mündungsöffnung 38 des Führungskanals 35 passieren und in den Formhohlraum 4 hineinragen. Die eingegossene Metallschmelze umfließt die Borstenenden und dringt zwischen diese ein, und zwar etwa bis zur Mündungsöffnung 38.In Fig. 11 some variants of the method are shown schematically on an enlarged scale. As in FIGS. 9 and 10, the strand of bristles 36 is inserted into the guide channel 35 of the molded part 33 until the front bristle ends 37 pass the mouth opening 38 of the guide channel 35 and protrude into the mold cavity 4. The poured-in molten metal flows around the bristle ends and penetrates between them, specifically up to approximately the mouth opening 38.

In der zweiten Variante wird das Ende des Borstenstrangs 36 zu einer Verdickung 41 aufgeschmolzen, wobei bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Heizung 42 vorgesehen ist, die berührungslos oder durch Kontaktwärme die notwendige Erweichungstemperatur herstellt. Die so gebildete Verdickung 4t wird dann beim Abgießen von der Metallschmelze umflossen, so daß das Borstenbündel nach dem Erstarren der Schmelze formschlüssig verankert ist.In the second variant, the end of the bristle strand 36 is melted to form a thickening 41, with In the embodiment shown, a heater 42 is provided, which is contactless or by Contact heat produces the necessary softening temperature. The thickening 4t thus formed is then the molten metal flowed around it when pouring, so that the bristle bundle after the melt has solidified is positively anchored.

Bei der in Fig. 11 unten wiedergegebenen Variante weist der Führungskanal 35 im Bereich der Mündungsöffnung eine Verengung 43 auf, die den Borstenstrang unmittelbar vor seinem Eintritt in den Formraum 34 einschnürt mit der Folge, daß sich die Borstenenden 37 aufspreizen. Damit kann die Metallschmelze einerseits besser zwischen die Borstenenden 37 eindringen, andererseits entsteht im Bereich der Einschnürung ein die Verankerung der Borsten wiederum verbessernder Hinterschnitt im Borstenträger.In the variant shown below in FIG. 11, the guide channel 35 has a constriction 43 in the area of the mouth opening, which constricts the strand of bristles immediately before it enters the mold space 34, with the result that the bristle ends 37 spread open. In this way, on the one hand, the molten metal can better penetrate between the bristle ends 37, and on the other hand, in the area of the constriction, an undercut which in turn improves the anchoring of the bristles is created in the bristle carrier.

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Claims

1. A method for producing bristle goods, consisting of a bristle carrier made of a castable material and natural or plastic bristles attached to it, by inserting one end of the bristles into a mold for the bristle carrier and then pouring the mold, the bristle ends on the occasion of the Solidification of the melt in the bristle carrier ίο be anchored, characterized in that metal is used as the material for the bristle carrier.

2. The method according to claim 1, characterized in that a metal is used, whose Melting point a maximum of 450 ° C above the melting or decomposition temperature of the bristle material lies.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a metal with a melting point is used below 700 to 800 ° C.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that plastic or natural bristles are used that are to be anchored at least in the area of their to be anchored in the bristle carrier Ends profiled in cross section or along their length, z. B. are wavy.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that plastic bristles are used, at least in the near-surface area with melting point increasing, in particular inorganic fillers.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the bristles one Bundles are constricted at a distance from their end and then the end to at least is poured into the constriction.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that di- 3orstenenden under Formation of a thickening are melted and the thickening with the molten metal is cast around.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the mold in the Die casting process is poured.

9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the casting mold is open is poured in the rising pour.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the bristle carrier on the occasion of the pouring is provided with a profile serving to fasten it.

11. Device for performing the method according to one of claims 1 to 10, characterized by a casting mold that forms the bristle carrier and a device for feeding the bristles for the casting mold and holding the same during pouring.

12. The device according to claim 11, characterized in that that when using a closed casting mold this on their the bristle side of the The bristle carrier-imaging mold side has an opening for feeding the bristles.

13. Apparatus according to claim 11 or 12, characterized characterized in that the device for feeding and holding the bristles is designed so that the in the opening of the casting mold introduced bristles with their free ends at the level of the mold surface end or are set back a little compared to this.

14. Device according to one of claims 11 to 12, characterized in that the device for feeding and holding the bristles is designed so that the introduced into the opening of the mold The bristles protrude into the mold space.

15, device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the mold has a contour on the inside which is attached to the bristle carrier molds a profile serving for its attachment.