專(zhuān)利名稱(chēng)：制造硬毛的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)擠出和拉伸的途徑制造硬毛的方法，其中硬毛由一至少單芯的芯部和一由熱塑性塑料組成的外殼組成，并且芯部和外殼的材料具有不同的技術(shù)物理特性。
塑料硬毛通常通過(guò)擠出或紡絲制造成無(wú)端單絲的形式，并通過(guò)單絲或合并成股的單絲的切斷得到，其次已知由一芯部和一外殼組成的塑料硬毛，以利用不同的材料特性或在透明外殼時(shí)利用不同的光學(xué)特性，例如用于消耗顯示(DE 3400941 A1，US 3258805 A1，EP 0303202)。
如果外殼和芯部由熱塑性塑料組成，那么它可以通過(guò)這兩種材料的擠出制造(GB 2050156，WO 94/10539)。這樣得到的無(wú)端材料必須在擠出時(shí)在仍處于軟塑性狀態(tài)下立即拉伸并在進(jìn)行充分的冷卻以后再次拉伸，以便通過(guò)分子的取向給材料賦予必要的彎曲剛性，同時(shí)又具有足夠的彈性。因?yàn)橄袼Ｍ哪菢觾煞N塑料具有不同的特性，在拉伸時(shí)它們的表現(xiàn)也不一樣，因此在成品材料性能方面必須采取折衷方案。
此外已知(GB 2050156 A)，在塑料擠出時(shí)對(duì)于芯部斷續(xù)地、對(duì)于外殼連續(xù)地輸入，使得形成一種無(wú)端材料，在它里面埋著相互分開(kāi)的芯部段。在芯部段之間外殼分別收縮。然后在收縮區(qū)域內(nèi)可以將無(wú)端材料切斷，以便得到分別帶有一個(gè)芯部的單根硬毛。該芯部在其兩端被外殼的材料覆蓋。這種方法對(duì)于硬毛的制造可能是很有意義的，但是在可實(shí)施性方面卻遇到困難。在擠出后強(qiáng)制性地必須進(jìn)行的拉伸，在兩個(gè)拉伸階段的每一個(gè)內(nèi)拉長(zhǎng)1.5至10倍，這不能不導(dǎo)致在收縮處外殼材料的早期斷裂。因?yàn)槔炝Σ荒軅鬟f到芯部材料上，這不得不造成分子不定向，最終使硬毛完全不能用。
本發(fā)明的目的是，推薦一種制造硬毛材料的方法，其中外殼提供在硬毛上應(yīng)該具備的物理技術(shù)特性，而芯部應(yīng)該具有各種任意的特性曲線(xiàn)。其次應(yīng)該推薦一種實(shí)施這一方法的裝置。
按照本發(fā)明這個(gè)目的通過(guò)這樣的方法實(shí)現(xiàn)，使得芯部作為預(yù)制好的具有拉伸貯備量的無(wú)端材料輸入，外殼擠出在行進(jìn)中的芯部上。并在接著拉伸外殼時(shí)芯部拉伸貯備量的至少一部分被耗盡。
通過(guò)預(yù)制芯部的無(wú)端材料和其輸入，以便接著擠出上外殼塑料，可以通過(guò)相應(yīng)的材料選擇或通過(guò)無(wú)端材料的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)可以給芯部賦予幾乎任意的特性。在對(duì)外殼擠出后立即熱拉伸以及接著進(jìn)行冷或熱拉伸時(shí)給外殼賦予對(duì)于硬毛必要的在彎曲能力和重新立起能力方面的特性，而芯部的無(wú)端材料通過(guò)拉伸貯備量的耗盡可以跟隨拉伸過(guò)程，并在某些情況下只有在這時(shí)才得到其最終的和希望的特性。與兩種材料必須在熔化狀態(tài)進(jìn)行加工的復(fù)合擠出不同，在按本發(fā)明的方法中對(duì)于芯部也可以采用在熔化狀態(tài)完全不能或至少不能和外殼材料結(jié)合在一起加工的材料。其中也可以是本身是對(duì)溫度敏感的或含有對(duì)溫度敏感的添加劑的材料，因?yàn)榕c外殼的聚合物熔液只是短時(shí)間接觸，并且由于相對(duì)于單絲而言外殼的橫截面較小，所以能較快地冷卻。
用于芯部的無(wú)端材料的長(zhǎng)度貯備可以用不同的方法實(shí)現(xiàn)，例如芯部以具有高延伸能力的無(wú)端材料的形式輸入。為此特別是考慮具有橡膠形特性的材料，它在拉伸和冷卻后在硬毛內(nèi)產(chǎn)生一種預(yù)應(yīng)力。由此具有與其芯部相比剛性好的材料的硬毛得到特別好的彎曲性能。
除此之外，芯部的無(wú)端材料也可以以非直線(xiàn)單絲的形式輸入，其中拉伸貯備量通過(guò)單絲拉伸成幾乎直線(xiàn)的形狀部分或完全耗盡。
其次芯部的無(wú)端材料也可以以有波紋的、鐓粗的或螺旋形的形狀輸入，并且拉伸貯備量由波紋、鐓鍛壓縮比或螺旋線(xiàn)得到。如果拉伸貯備量只是部分耗盡，殘留的波紋、鐓鍛壓縮比或螺旋線(xiàn)便在外殼上復(fù)現(xiàn)出來(lái)，如果外殼與芯部無(wú)端材料緊密接觸地?cái)D出的話(huà)。這造成帶有凹凸表面的硬毛，它具有很強(qiáng)的清理效果。
其次芯部的無(wú)端材料可以以編織過(guò)的、針織過(guò)的或并條的形式輸入，其中外殼拉伸時(shí)芯部的無(wú)端材料也相應(yīng)地拉伸。最后芯部可以以至少一根沒(méi)有或僅僅部分拉伸過(guò)的塑料單絲輸入，也就是說(shuō)在外殼拉伸時(shí)具有足夠的拉伸貯備量，以便跟著一起拉伸。
在外殼拉伸時(shí)整個(gè)拉伸貯備量可以都耗盡，為此無(wú)端材料在其結(jié)構(gòu)和材料選擇方面必須和外殼的塑料和需要的拉伸相應(yīng)地匹配。
芯部也可以作為具有橫截面削弱部位的無(wú)端材料輸入，其中這些橫截面削弱部位最好等距設(shè)置。在外殼拉伸時(shí)在拉伸貯備量耗盡后芯部的無(wú)端材料可能過(guò)度伸長(zhǎng)直至多處斷裂，因此在完工的硬毛材料中芯部以斷續(xù)的段存在，而不是像在開(kāi)頭所述的現(xiàn)有技術(shù)中那樣在拉伸時(shí)外殼斷裂。如果橫截面削弱部位等距地設(shè)置在芯部的無(wú)端材料上，其間距可以特別地與硬毛長(zhǎng)度相吻合，使得每根硬毛具有至少一段芯部并且芯部材料在兩端通過(guò)外殼材料覆蓋。
在優(yōu)先的結(jié)構(gòu)中在芯部的無(wú)端材料上擠出由透明的或半透明的塑料，其中輸入有利地帶有與外殼不同顏色的芯部無(wú)端材料。
由此可以用肉眼觀察到硬毛一定的使用特性或應(yīng)用目的。其次這種方法可以用于硬毛上的損耗顯示，其中芯部材料隨著磨損的加大逐漸外露，并顯現(xiàn)出芯部顏色或變得更鮮艷。
其次本發(fā)明提供了這樣的可能性，使芯部的無(wú)端材料在輸入之前配備起化學(xué)、物理、衛(wèi)生或醫(yī)藥作用的添加劑，然后在擠出外殼后被外殼所覆蓋。這里外殼的塑料可以這樣地選擇，使得這些添加劑不需要其他措施或者通過(guò)潮濕作用擴(kuò)散到外殼內(nèi)，并由外殼擴(kuò)散到外界。這例如適用于在用作牙刷時(shí)起醫(yī)藥或衛(wèi)生作用的添加劑。雖然含有這種添加劑的硬毛材料是已知的，但是它們不是直接埋在單絲內(nèi)便是涂在表面上。在許多添加劑中由于其溫度敏感性直接埋入有困難，這會(huì)導(dǎo)致它在擠出時(shí)受到損害。在按本發(fā)明的方法中不存在這樣的危險(xiǎn)。這些添加劑在使用期間的釋放也可以通過(guò)外殼材料的選擇很好地控制。
芯部也可以以直接帶有醫(yī)藥和衛(wèi)生作用的無(wú)端材料的形式輸入。這特別適合于金屬離子發(fā)生器，如銀或銀化合物，其殺菌作用是眾所周知的，其埋入單絲內(nèi)是已知的，但是這造成看起來(lái)不怎么美觀的灰色。
其次芯部可以以由金屬絲或涂金屬的塑料的組成的無(wú)端材料的形式輸入。這里也可以利用金屬的形成離子的性能或其他性能。
最后芯部可以以由平行分布的、合股的或捻轉(zhuǎn)的單絲組成的無(wú)端材料的形式輸入，這些單絲一方面提供一定的拉伸貯備量，另一方面以合股或加捻的形式具有高的抗拉強(qiáng)度。
其次本發(fā)明針對(duì)用來(lái)實(shí)施上述方法的裝置。這里本發(fā)明從一具有至少一個(gè)擠出噴嘴和至少一個(gè)連接在擠出機(jī)后面的用于條形擠出物的牽引和拉伸的裝置的擠出機(jī)出發(fā)。按照本發(fā)明這種裝置的特征為，在擠出噴嘴后面連接一使條形噴出的擠出物偏轉(zhuǎn)一規(guī)定角度的成形通道，在擠出噴嘴下游轉(zhuǎn)向區(qū)域內(nèi)一用于在基本上相同的角度下輸入的芯部無(wú)端材料的導(dǎo)引通道通入該成形通道內(nèi)。
從噴嘴中條形噴出的擠出物以具有實(shí)心橫截面的單絲的形式或毛細(xì)管形單絲的形式在擠出噴嘴后還處于軟塑性狀態(tài)時(shí)立即偏轉(zhuǎn)到成形通道內(nèi)。構(gòu)成芯部的無(wú)端材料通過(guò)在偏轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)通入成形通道的導(dǎo)引通道輸入。如果擠出物做成帶實(shí)心橫截面的單絲，那么無(wú)端材料進(jìn)入條的還是軟塑性的物質(zhì)內(nèi)。取而代之?dāng)D出噴嘴也可以具有環(huán)形橫截面，使得擠出物作為毛細(xì)管形的單絲噴出，然后無(wú)端單絲拉入單絲的毛細(xì)管空腔內(nèi)。
在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中用于擠出物牽引和拉伸的裝置同時(shí)也用來(lái)牽引芯部的無(wú)端材料。由此保證，擠出物和構(gòu)成芯部的無(wú)端材料一起同步地通過(guò)成形通道拉出，根據(jù)擠出物拉伸的程度的不同無(wú)端材料的拉伸貯備量也不同程度地用掉。無(wú)端材料的拉伸貯備量這樣地設(shè)計(jì)，使得根據(jù)材料的延伸率在拉伸時(shí)用掉這么多拉伸貯備量，使芯部得到所希望的物理技術(shù)特性。
在一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)中成形通道與擠出機(jī)軸線(xiàn)成90°的角度設(shè)置。在擠出物和無(wú)端材料抽出后在成形通道內(nèi)所產(chǎn)生的復(fù)合條可以向任意方向偏轉(zhuǎn)。
為了產(chǎn)生軟管形外殼擠出機(jī)具有一環(huán)形擠出噴嘴。為了在軟管形擠出物和無(wú)端材料合并時(shí)無(wú)端材料可以準(zhǔn)確地進(jìn)入軟管形擠出物，在一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中設(shè)想，環(huán)形擠出噴嘴的內(nèi)徑和成形通道的內(nèi)徑大于芯部的無(wú)端材料在其軸線(xiàn)的橫向的最大寬度。
下面借助于在附圖中表示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。在附圖中表示


圖1 用來(lái)實(shí)現(xiàn)本方法的擠出機(jī)的一種實(shí)施形式的示意圖；圖2 第一種實(shí)施形式中擠出噴嘴區(qū)域內(nèi)的放大的剖視圖，和圖3 另一種實(shí)施形式的相應(yīng)于圖2的剖視圖。
圖1表示一具有一底座2、固有的擠出機(jī)殼體3和一用于待制造硬毛材料外殼聚合物顆粒的裝料漏斗4的普通擠出機(jī)1。擠出機(jī)1的擠出機(jī)噴嘴4后面直接連接一成形頭5，在該成形頭內(nèi)離開(kāi)擠出機(jī)噴嘴4的擠出物以一個(gè)角度—在所示實(shí)施例中是90°—向上偏轉(zhuǎn)。無(wú)端材料6從下方輸入成形頭5，以形成硬毛材料的芯部。當(dāng)然無(wú)端材料也可以從上下方引導(dǎo)。同樣也可以讓擠出物垂直噴出并偏轉(zhuǎn)到水平方向，因此無(wú)端材料水平引導(dǎo)。在成形頭5上方出來(lái)一復(fù)合條7，它由位于內(nèi)部的具有拉伸貯備量的無(wú)端材料6和從噴嘴4中出來(lái)的擠出物組成。
一帶有導(dǎo)絲輥的裝置8用來(lái)牽引復(fù)合條7，該裝置在牽引的同時(shí)拉伸構(gòu)成外殼的擠出物。在某些情況下也可以由多個(gè)順序連接的導(dǎo)絲輥組成的裝置8后面可以連接另一用來(lái)冷或熱拉伸的裝置。
在按圖2的實(shí)施形式中擠出機(jī)噴嘴4具有一逐漸縮小的橫截面9，還處于熔化柔軟狀態(tài)的擠出物10作為實(shí)心單絲從該橫截面中噴出。成形頭5具有一成形通道11，它向上折彎90°，擠出物偏轉(zhuǎn)到該成形通道內(nèi)。其次成形頭5具有一導(dǎo)引通道12，它設(shè)置在成形頭內(nèi)擠出機(jī)噴嘴4的下游，并在轉(zhuǎn)向區(qū)13內(nèi)通入成形通道11。無(wú)端材料6通過(guò)導(dǎo)引通道12輸入，其拉伸貯備量通過(guò)波紋形圖示表示。可以涉及一種純粹的長(zhǎng)度貯備量或者延伸貯備量。
在所示實(shí)施例中無(wú)端材料6沿成形通道11的軸線(xiàn)輸入，在這里被擠出物完全包圍。為此采用一裝置8，它牽引從成形通道11中出來(lái)的用于硬毛外殼的擠出物14，并同時(shí)牽引用于硬毛芯部的無(wú)端材料6。這時(shí)擠出物的橫截面在從成形頭5中出來(lái)后立即逐漸變細(xì)到規(guī)定的尺寸，成為一復(fù)合條7，與此同時(shí)無(wú)端材料6的拉伸貯備量至少部分耗盡，如由圖中可見(jiàn)。在復(fù)合條7中外殼20材料和/或形狀鎖合地包圍芯部21。
在按圖3的實(shí)施例中擠出機(jī)噴嘴4做成環(huán)形噴嘴15，其內(nèi)徑大于無(wú)端材料6在垂直其縱向的最大尺寸。成形通道11具有一內(nèi)徑，它大致相當(dāng)于環(huán)形擠出機(jī)噴嘴15的外徑，使得離開(kāi)擠出機(jī)的、還處于熔化柔軟狀態(tài)下的擠出物做成毛細(xì)管形單絲17的形狀。通過(guò)導(dǎo)引通道12輸入的無(wú)端材料6同樣軸向拉入成形通道11內(nèi)，并進(jìn)入單絲17的毛細(xì)管空腔，以形成帶外殼20和芯部21的復(fù)合條。在牽引和拉伸復(fù)合條7時(shí)毛細(xì)管形單絲17的外殼首先貼合在無(wú)端材料6上。因?yàn)樵谶@個(gè)部位外殼材料還處在軟塑性狀態(tài)，無(wú)端材料6只是在外側(cè)被覆蓋。通過(guò)相應(yīng)地選擇結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整裝置8上的牽引力達(dá)到外殼20在芯部21上或多或少的緊密貼合，使得芯部要不固定在外殼上，要不還能軸向移動(dòng)，以便例如在成品硬毛上可以將芯部部分拉出，以利用由它制成的硬毛制品的刷凈效果。
權(quán)利要求
1.通過(guò)擠出和拉伸的途徑制造硬毛的方法，其中硬毛由一至少單芯的芯部和一由熱塑性塑料組成的外殼組成，并且芯部和外殼的材料具有不同的技術(shù)物理性能，其特征為芯部作為具有一拉伸貯備量的預(yù)制好的無(wú)端材料輸入，外殼擠出在運(yùn)行中的芯部上，在接著拉伸外殼時(shí)芯部的至少部分拉伸貯備量耗盡。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征為芯部以具有高延伸能力的無(wú)端材料的形式輸入。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征為芯部的無(wú)端材料以至少一根非直線(xiàn)的單絲的形式輸入。
4.按權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部以至少一根未拉伸或僅僅部分拉伸過(guò)的塑料單絲的形式輸入。
5.按權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部的無(wú)端材料的波紋的、鐓鍛的或螺旋形的形狀輸入。
6.按權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部的無(wú)端材料以編織過(guò)的、針織過(guò)的或并條的形式輸入。
7.按權(quán)利要求1至6之任一項(xiàng)的方法，其特征為在拉伸外殼時(shí)全部拉伸貯備量耗盡。
8.按權(quán)利要求1至7之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部作為帶有橫截面削弱部位的無(wú)端材料輸入。
9.按權(quán)利要求1至8之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部作為具有等距的橫截面削弱部位的無(wú)端材料輸入。
10.按權(quán)利要求1至9之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部的無(wú)端材料在拉伸外殼時(shí)在耗盡拉伸貯備量的情況下伸長(zhǎng)，直至多處斷裂。
11.按權(quán)利要求1至10之任一項(xiàng)的方法，其特征為在運(yùn)行中的芯部無(wú)端材料上擠出由透明或半透明塑料組成的外殼。
12.按權(quán)利要求1至11之任一項(xiàng)的方法，其特征為輸入具有與外殼不同顏色的芯部無(wú)端材料。
13.按權(quán)利要求1至12之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部的無(wú)端材料在輸入前配備起化學(xué)、物理、衛(wèi)生或醫(yī)藥作用的物質(zhì)。
14.按權(quán)利要求1至12之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部以具有直接的醫(yī)藥或衛(wèi)生作用的無(wú)端材料的形式輸入。
15.按權(quán)利要求1至14之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部以由金屬絲或涂金屬的塑料組成的無(wú)端材料的形式輸入。
16.按權(quán)利要求1至15之任一項(xiàng)的方法，其特征為芯部以由平行分布的、合股的或捻轉(zhuǎn)的單絲組成的無(wú)端材料的形式輸入。
17.用來(lái)實(shí)施按權(quán)利要求1至16之任一項(xiàng)的方法的裝置，具有一至少帶一個(gè)擠出機(jī)噴嘴(4)和至少一個(gè)連接在擠出機(jī)后面的用來(lái)牽引和拉伸單絲狀擠出物(14、17)的裝置(8)的擠出機(jī)(1)，其特征為在擠出機(jī)噴嘴后面連接一使噴出的擠出物偏轉(zhuǎn)一規(guī)定角度的成形通道，一用于在基本上相同的角度下輸入的芯部無(wú)端材料(6)的導(dǎo)引通道(12)在偏轉(zhuǎn)區(qū)域(13)內(nèi)和擠出機(jī)噴嘴(4)的下游通入成形通道(11)。
18.按權(quán)利要求17的裝置，其特征為用于牽引和拉伸擠出物(14、17)的裝置(8)同時(shí)用來(lái)牽引用于芯部的無(wú)端材料(6)。
19.按權(quán)利要求17或18的裝置，其特征為成形通道(11)與擠出機(jī)(1)軸線(xiàn)約成90°設(shè)置。
20.按權(quán)利要求17至19之任一項(xiàng)的、帶一環(huán)形的用來(lái)產(chǎn)生毛細(xì)管形擠出物的擠出機(jī)噴嘴(15)的裝置，其特征為環(huán)形擠出機(jī)噴嘴(4)的內(nèi)徑和成形通道(11)的內(nèi)徑大于芯部的無(wú)端材料(6)在垂直于其軸線(xiàn)方向的最大尺寸。
全文摘要
通過(guò)擠出和拉伸的途徑制造塑料硬毛。硬毛由一至少單芯的芯部和一由熱塑性塑料組成的外殼組成,芯部和外殼材料具有不同的技術(shù)物理性能,建議,芯部作為預(yù)制好的具有拉伸貯備量的無(wú)端材料輸入,外殼擠出在運(yùn)行中的芯部上,在接著拉伸外殼時(shí)芯部拉伸貯備量的至少一部分被耗盡。其次介紹一種用來(lái)實(shí)施這種方法的裝置。
文檔編號(hào)B29C47/28GK1357061SQ00809209
公開(kāi)日2002年7月3日 申請(qǐng)日期2000年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月9日
發(fā)明者格奧爾格·魏勞赫 申請(qǐng)人:科倫特工廠有限公司