刷毛,制造刷毛的方法和装置以及刷毛制品

摘要

本发明涉及一种用于刷毛制品特别是清洁刷、牙刷或涂抹刷的刷毛，其中，刷毛具有一用来将刷毛装在一刷毛载体内或上的或者是刷毛载体一部分的下部的根部区域、和一位于刷毛载体之外的设置在根部区域上方的自由长度，该自由长度由一与根部区域邻接的杆部区域和一设置在它上面的柔性区域组成，其中杆部区域本身由一下部的与根部区域邻接的杆部底段和一位于它上面的杆段组成，柔性区域由一下部的与杆部区域邻接的柔性工作段和一位于它上面的构成刷毛自由端的尖端段组成，其中刷毛在杆部底段具有连续的无凹坑外壳面，并且在柔性区域内至少在外壳面的局部上携带由突起和/或凹坑构成的、位于刷毛包络面之内的凹凸轮廓。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于刷毛制品特别是清洁刷、牙刷或涂抹刷的刷毛，以及一种用浇注，尤其是注塑法由热塑性聚合物制造相应刷毛的方法。其次本发明涉及一种用来实施本方法的装置以及带有相应刷毛的刷毛制品。

背景技术

在制造刷子、毛刷等等时以前用作刷毛材料的兽毛和天然纤维大多被塑料刷毛所代替，其中刷毛材料的制造完全追溯到很早已经实现的合成纺织纤维的制造，亦即挤出或纺造过程。然而刷毛服从完全不同于复合纤维中的无限长纤维的要求。它悬伸地仅仅一端固定，在强度理论方面被看作单端夹紧的自由悬伸的弯曲梁。在使用时受到压力和顶锤力，在某些情况下还有拉力。由此在弯曲刚性、交变弯曲强度、折弯牢固性和重新竖立能力(弯曲复原能力)方面产生与无限纤维不同的强度要求。

相应的刷毛可以用于牙刷、清洁刷或特别是用于卫生方面的扫帚，用于粉末或液体介质，特别是液体、清洗剂、溶剂、颜料和油漆以及化妆品的涂抹品，用于涂抹膏、清洗膏、包括用于清洁鞋的鞋刷、用于梳子、发刷或工业毛刷等等。下面举例性地从用于牙刷的刷毛出发，但是本发明并不局限于此。

很久以来便知道，如果刷毛在其外表面上形成构造或凹凸轮廓，对于牙刷的清洁效果是有利的。如果例如刷毛外侧配备辊状拉结(DE 10017 167.2)或筋(US1773969)，在去除牙齿的牙斑方面可以产生提高50％的效果。

这种外部形成构造或凹凸轮廓的刷毛通常通过在具有希望的横截面的模具中挤出或在在制造成未形成凹凸轮廓的单纤维后在连续的加工以表面成形的方法制造。凹凸轮廓虽然改善刷牙和清洁效果，但是也带来缺点，即在刷毛固定区内的凹凸轮廓不利地降低其强度性能，使刷毛倾向于折弯或折断。

在采用已知的在外部形成凹凸轮廓的刷毛时对卫生情况也产生不利的影响。由于凹凸轮廓在刷毛上其夹紧部位附近和特别是在其夹紧部区内形成空腔和侧凹，它们内部可能沉积污物，由于刷毛簇排列非常紧密这些污物无法或只能在非常不充分的程度上去除。这可能导致真菌侵染以及细菌和微生物生长。

为了提高刷毛擦拭和清洁效果，按US 3 256 545以及US 4 167 794建议，在刷毛自由端上形成一加粗的头部，它侧向突出于圆柱形刷毛杆直径的许多倍。在这种结构时夹紧区由于头部的重量和刷洗阻力受到非常大的弯矩，从而造成这样的危险，即在使用不久后刷毛便已经折弯而无法使用。

发明内容

本发明的目的是，创造一种开头所述类型的刷毛，它在卫生方面无可挑剔地在长的使用时间内具有良好的使用效果和高的牢固性及强度。其次应该创造一种具有相应刷毛的刷毛制品。此外应该创造一种通过浇注和特别是注塑的途径制造相应刷毛的方法，其弯曲性能和重新竖立能力超过挤出的刷毛，使得可以尽可能发挥弹性模量和抗拉强度的理论值，并制造较小横截面的在大的长度范围内的高质量刷毛，以便能够用简单的方法使刷毛在几何形状和刷毛布局与成品的要求相匹配的情况下制造刷子或毛刷。其次本发明的目的是，推荐一种适合于实施本方法的装置。

在刷毛方面这个目的通过具有权利要求1特征的刷毛实现。

按本发明的刷毛在其下部夹紧区内及其附近不形成有凹凸轮廊，以便一方面达到刷毛良好的强度和牢固性性能，另一方面可靠地避免形成空腔和侧凹(Hinterschneidung)以及与此相关的不卫生的问题。这里刷毛特别是可以按照静力学要求，亦即关于所希望的变形性能和重新竖立能力地设计。为了给予刷毛良好的使用效果，亦即高的擦拭和清洁效果，刷毛在其自由长度上离夹紧区一定距离处至少局部配备有表面凹凸轮廓。

为了理解本发明，下面首先参照图1给刷毛的各个段下一个定义。图1表示一刷毛100，它具有一下部的基本上截锥形的根部区域a，它用来连接在刷毛载体或刷体上或内，或本身是刷毛载体的一部分。在根部区域a上方刷毛100具有一悬伸的自由长度l，它在刷毛连接在刷毛载体上以后设置在刷毛载体之外。刷毛100的自由长度l分成两个主要区域，亦即杆部区域S和一柔性区域F，它们分别分成两段。杆部区域S直接邻接根部区域a。它可以例如包括刷毛100自由长度l的15％至85％，特别是35％至65％。柔性区域F连接在杆部区域S上方，它占有自由长度l的剩余部分。杆部区域S由一下部的与根部区域a邻接的杆部底段b和一位于它上方的杆段c组成。杆部底段b例如可以占有杆部区域S长度的10％至40％或较短一些，亦即具有≤10mm，特别是≤1mm的轴向长度。位于杆部区域S上方的柔性区域F(它特别是对于刷毛的擦拭和清洁效果具有决定性作用)由一下部的与杆部区域S邻接的柔性工作段d和一位于它上方的构成刷毛100自由端的尖端段t。柔性工作段d和一位于它上方的构成刷毛100自由端的尖端段t。有效柔性工作段d可以例如占有柔性区域F长度的50％至95％。

为了防止在刷毛夹紧或固定部位附近积聚污物，按照本发明设想，刷毛至少在杆部底段b内具有连续的、无凹坑的外壳面。在杆部底段b内刷毛的横截面可以做成圆形、椭圆形或带有倒圆的拐角的多边形。避免在最好做得光滑的外壳面上出现裂纹或侧凹。

相反在柔性区域F，亦即柔性工作段d和/或尖端段t中，在刷毛的外壳面上至少逐段形成由突起和/或凹坑构成的位于刷毛包络面之内的凹凸轮廓，它们提高刷毛的擦拭和清洁效果。

凹凸轮廓也可以在杆段c和特别是在其上部的连接在柔性工作段d上的区段内形成，但是在本发明一种优选的结构中设想，在杆段c内刷毛的横截面也和杆部底段b一样具有一连续的无凹坑的外壳面。但是这里杆段c和杆部底段b没有必要有相同的横截面形状或横截面尺寸。

为了确保在尽可能长的使用期内刷毛的牢固性，按照本发明可以设想，刷毛在其自由长度l的区域内，亦即在杆部区域S和柔性区域F内的横截面尺寸没有一个横截面大于在杆部底段b和特别是其下部的用来使杆部底段b连接在根部区域a上的横截面的横截面尺寸。

由于设置在杆部底段b内的连续的无凹坑的外壳面和在柔性区域F内形成的凹凸轮廓，刷毛具有不同横截面形状的区域，其中刷毛纵向横截面形状可以一次或多次变换。刷毛例如可以由相互衔接的具有圆形、椭圆形、多边形(特别是正方形、三角形、矩形或八边形)、Y形、十字形或星形、环形或者也可以是弧形及弓形横截面的区域组成。

刷毛的外包络面在其自由长度l区域内在一种可能的结构中至少逐段由一直是圆锥体和/或一圆锥体或截锥体的外壳面构成。其中特别是也设想，刷毛在其自由长度l上由不同几何形状区域的序列构成。这些区域例如可以是圆柱形、圆锥形、缩入的(双曲面形)或鼓起的(桶形)。其中不同横截面和/或不同几何形状的区域之间的过渡以及凹凸轮廓之间的和/或凹凸轮廓与无凹坑的外壳面之间的过渡应该光滑和尽可能无台阶地分布。

如果刷毛在其整个自由长度上或至少逐段地具有一锥度，那么锥角小于5°，特别是小于1°。刷毛的包络面直径可以在0.010mm至10.0mm之间，其中尤其是涉及包络面直径≤1.0mm的刷毛。其中刷毛的硬度可以通过从不同几何形状区段的序列中相应地选择刷毛的直径和/或横截面形状和/或成分和/或通过选择材料确定。

在本发明优选的结构中设想，在柔性工作段d的上部区域内和/或在尖端段t区域内形成凹凸轮廓。其中既可以仅仅存在唯一的凹凸轮廓，但是也可以在刷毛的纵向上顺序排列多个相同的或不同的凹凸轮廓，特别是在两个轴向相隔的凹凸轮廓之间形成一具有尤其是光滑的、无凹坑的外壳面的区域。

外壳面在外部可以是光滑的，但是在本发明的一种改进结构中也可以设想，刷毛的外壳面至少局部具有特别是在微观范围内的粗糙度。

对于凹凸轮廓的结构存在各种不同的可能性，在第一种实施形式中设想，凹凸轮廓包括绕刷毛的环形槽。它可以是一条唯一的槽，此槽螺旋线形地环绕刷毛，但是此槽也可以基本上垂直于刷毛的纵向环形地围绕此刷毛。在这种情况下应该上下重叠设置多条槽，其中在相邻的槽之间形成一环形的，尤其是锐角的棱边，它提高清洁效率。槽的横截面可以倒圆成中凹的或做成V形。

可选择或附加地凹凸轮廓可以包括多条沿刷毛纵向分布的纵向槽，其中尤其是设想，纵向槽分布在刷毛圆周上，特别是相互并排设置。在这种情况下也可以在相邻的槽之间形成一锐角棱边。

凹凸轮廓也可以通过这样的方法构成，即刷毛在凹凸轮廓区域内具有一带有许多沿刷毛径向分布的筋的十字形或星形横截面，这些筋分布设置在刷毛圆周上。其中筋可以在外侧具有一锐角棱边或者也可以倒圆。

在另一种实施形式中可以设想，刷毛在凹凸轮廓区域内具有一多边形，特别是三角形或四边形横截面，其中横截面棱边做成锐角棱边或者也可以倒圆。

刷毛也可以具有两种所述凹凸轮廓类型的叠加，亦即配备纵向分布的筋的刷毛特别是在筋的外侧上也可以配备纵向和/或横向槽。

在一种特别是用于涂沫刷毛的特殊结构中可以设想，只有尖端段t配备凹凸轮廓。其中在尖端段内刷毛的横截面几何形状可以是变化的，作为另一种选择，尖端段t可以由轴向延伸的指状物构成，或者至少包括一个轴向的轮廓单元(Profilelement)，它在刷毛的轴向从位于它下面的柔性工作段d处伸出，并构成尖端段t。

在本发明的改进结构中设想，刷毛由轴向顺序衔接的区段或分段构成，它们由不同的材料组成。这里这些材料可以具有不同的性能。特别是杆部底段d和在某些情况下还有杆段c可以由赋予刷毛所希望的牢固性和强度的材料组成，而柔性工作段d和尖端段t可以由一种材料组成，它特别好地适合于获得优良的擦拭和清洁作用和也许还有适合于添加混在刷毛内的添加剂，例如抗微生物的物质。此外刷毛材料至少可以局部强化，这既可以通过混入加强纤维或加强纤维混合物，和/或通过形成由坚固的加固材料组成的刷毛芯部进行。

刷毛的由不同材料组成的轴向顺序衔接的区段或分段为了辨别其性能可以配备不同的颜色，其中至少一个分段可以做成磨损指示器。

刷毛的自由端，亦即尖端段t的外部区域最好去毛刺或倒圆，刷毛可以在制造过程中，特别是在浇注或注塑过程中通过添加不熔化的颗粒使表面轻微形成构造，因为刷毛在其冷却期间轻微收缩时，不熔化的颗粒阻碍横向收缩，从而导致表面轻微的波纹结构。

此外刷毛可以至少局部配备涂层，涂层特别是设置在形成构造的区域内，例如带有添加剂和/或抗微生物物质。这里涂层可以做成磨损指示器。

刷毛的变形性能也可以通过一从根部区域a出发的内部轴向空心通道影响，此外它还可以用来在刷毛使用期间输入抗微生物物质。轴向空心通道可以在刷毛部分区域上或者在近似于整个刷毛直至自由端之下很近处延伸。在本发明的改进结构中设想，空心通道延伸通过整个刷毛并通入尖端区域，亦即在刷毛尖端上开口。

刷毛可以做成对称体，这时凹凸轮廓和未形成凹凸轮廓的外壳面之间的过渡在一平面内进行，此平面基本上垂直于刷毛的纵轴分布。这种类型的刷毛可以用在任意的角度布置中，因为它在所有角度位置具有相同的性能。但是为了在一个确定的半径方向赋予刷毛优选的效果，特别是擦拭和清洁效果，在本发明的改进结构中可以设想，凹凸轮廓和未形成凹凸轮廓的外壳面之间的过渡在一倾斜于刷毛纵轴分布的平面内进行，其中此平面最好位于与刷毛纵向轴成30°至60°的角度范围内。

为了影响刷毛的牢固和强度性能以及特别是变形性能，根部区域a和特别是杆部底段b可以配备一外壳。外壳用来可靠防止污物侵入。但是作为另一种选择也可以是整个刷毛配备一外壳。其中外壳可以是刷毛载体的一部分。

刷毛可以由热塑性塑料、弹性体、热塑性弹性体、热固性塑料、硅树脂等等有浇注、注塑或压制能力的材料组成。其中在刷毛的一个横截面内可以并排排列两种材料，从而形成多层刷毛(并排结构)。

刷毛可以在其制造后至少在其部分长度上机械、热或化学精加工。这里特别是可以涉及涂层、染色、油漆、蒸镀或电镀。此外刷毛可以抛光、磨削或打毛。特别是刷毛专门地在其自由端上倒圆、削尖或开槽。刷毛的表面精加工可以包括喷砂或用激光束照射，由此使表面形成构造。其中精加工可以促使刷毛至少局部颜色改变，以便例如肉眼看出使用状况或者磨损情况或效果。

精加工可以包括用化学方法形成构造或蚀刻。如果精加工仅仅在刷毛的一部分，特别是刷毛末端上进行，那么这可以促使提供磨损显示，这特别是对于牙刷和卫生刷是有意义的。

按本发明的刷毛例如可以通过浇注、蚀刻、模压或顶锻制成。但是在本发明优选的方案中设想，刷毛通过特别是热塑性聚合物的注塑制造。这里可以采用是WO02/03831的对象的方法，因此将其内容完全用作本申请书的内容。尤其是采用具有权利要求38特征的方法来实现上述目的。

从这样一种已知注塑法出发，其中聚合物熔液在压力作用下注射到具有规定长度并在这个长度上具有规定横截面分布的刷毛成形通道中，在注塑过程中通道排气，这个目的通过这样的方法实现，即根据刷毛成形通道的横截面分布这样地调整注射压力，使得由于聚合物熔液的壁摩擦在聚合物分子显著的纵向取向的情况下至少在聚合物熔液的壁部附近区域内产生并在通道长度上保持在流动聚合物熔液中心具有高的芯部速度的剪切流和大的剪切效应，这里通道同时在其长度上这样地排气，使得支持剪切流的保持。

本发明从这样的认识出发，即单纤维的弯曲性能首先可以通过产生和保持分子取向得到改善，这在注塑刷毛、刷子和毛刷时迄今为止还没有实现过。显然在流动的聚合物熔液中的分子结构只能在足够窄的横截面内并只有通过这样的方法进行控制，即熔液流强制产生具有很大剪切效应的速度断面图，以改变和拉伸有利于节省能量的、无应力的散乱结构。因此按照本发明注射压力选得这么大，使得在刷毛成形通道内形成陡的流动断面图，其特点是由于聚合物熔液在通道壁上的摩擦作用在流动中心产生高的芯部速度，而在流动的边缘区域内产生大的剪切效应，其中由于壁摩擦相邻流动层的速度差越大，剪切力便越大。其次这种具有高芯部速度的流动断面图即使在通道横截面最窄(小的刷毛直径)和通道长度(刷毛长度)大时仍保证无可挑剔地填满刷毛成形通道。

速度断面图可以根据在刷毛成形通道长度上规定的横截面分布通过相当高的、在某些情况下可变的注射压力调整。由此达到在通道壁附近聚合物分子的纵向取向，并在整个熔液流内部逐渐减弱，此外这里高的芯部速度防止在小的横截在和大的长度时熔液的过早硬化。但是仅仅高的压力仍不足以迅速填满窄的成形通道。因此按照本发明通道在其长度上这样地排气，使得支持直至通道末端为止保持具有高的流动速度的剪切流，从而达到直至刷毛尖端的所追求的分子纵向取向。

实际的试验得出，根据刷毛成形通道横截面分布的注射压力应该至少为500bar(0.5×10⁵kPa)。对于这里所述的具有例如0.3(在长度一半处测量)平均刷毛直径的高级刷毛，亦即刷毛成形通道具有相应横截面和长度为10.5mm时可以用大于500bar(0.5×10⁵kPa)的注射压力产生希望的速度断面图。上述注射压力通常有约2/3可以转变成刷毛成形通道内的单位压力，因此在通道内聚合物熔液应该具有大于300bar(0.3·10⁵kPa)的压力。

热塑性塑料在低于晶体熔化温度硬化时形成结晶体，它们根据形状和排列的不同影响弹性模量(E模量)和拉伸强度(抗裂强度)。可以通过形成针状结晶体达到在通过提高E-模量来提高刚性意义上的有利影响和在提高抗拉强度意义上的强化，其前提是首先在平行分布的分子截面内形成拉伸的链式晶核。这种晶核结构相对于绝热结晶可以通过应力感应，例如在流动过程中产生的那样，提高很多倍。因此按本发明设想的高的注射压力和由此达到的聚合物溶液在刷毛成形通道内的高的流动速度不仅促使分子的纵向取向，而且也促使晶体形成，其中高的压力除了进一步应力感应以外同时还提高晶体的排列密度。通过分子定向熔液的部分结晶还提高松弛时间，亦即分子取向保持得更长久。

前述效应在本发明的改进结构中还通过冷却刷毛成形通道得到支持。

横截面越窄，刷毛成形通道越长，以前人们越是考虑通道壁的保温，以得到聚合物熔液的粘度，并达到模具的完全填满。但是在按本发明的工艺参数调整时，即使在冷却刷毛成形通道时仍能保证模具填满。通过通道的冷却和与此相关的应力感应额外地促进晶体形成，并提高松弛时间，在通道壁上形成的刷毛的稳定的外层使得可以提高在注塑时常用的增压。增压越高，越急剧地促使刷毛还处于熔化流动状态的芯部内晶核的形成。通过加压同时提高熔化温度，从而在规定的外壳温度时熔液急剧过冷，此外由此对晶体生长速度产生有利影响，并使分子松弛更困难。

高的注射压力和高的流动速度要求特别的或附加的快速和有效地排气的措施，以保证完全填满型腔，并避免成形通道上的气蚀或空气进入熔液内。在按现有技术的注塑法中刷毛成形通道的排气在全封闭的型腔时通过通道末端进行，而在对于通道纵向分开的注塑模时在两个平行于刷毛的平面内进行。在前一种情况下为了形成无可挑剔的、尤其是倒圆的刷毛末端，排气必需受到很强的节流，以避免聚合物熔液溢入排气横截面内。在平行于刷毛排气时分模面沿流动方向分布，其结果是，聚合物熔液渗入哪怕是最窄的排气缝，并导致形成沿刷毛外壳面的分模缝。

因此按照本发明设想，刷毛成形通道垂直于聚合物熔液的流动方向排气，这里排气最好在许多垂直于聚合物流动方向的平面内进行。刷毛成形通道越长，排气平面数量选择得越大，使得在规定通道长度上排气根据聚合物前沿的流动速度似乎受控制地进行。因为在这样的平面内排气可以在刷毛通道的整个圆周上进行，因此提供了相当大的缝隙长度，它在很多垂直于流动方向的平面中可以大于在一个平行于刷毛的分模面时。

可以在刷毛成形通道长度上等距地，根据需要排出的空气量也可以按不断加大或不断缩小的间距沿聚合物流动方向设置排气平面。从而同时可以在通道内保持足够大的反压力，以便达到均匀地填满型腔。

刷毛成形通道可以仅仅通过借助于聚合物熔液的流动压力挤出空气来排气，但是也可以通过外界的负压支持排气。

按本发明的方法提供了这样的可能性，即将聚合物溶液注射入具有从注射端起基本上保持不变的横截面的刷毛成形通道内，从而得到基本上圆柱形的刷毛，它在迄今为止用于刷毛和刷子的注塑技术中还没有产生过。

但是也可以设置从注射端起基本上连续减小的横截面，从而得到带有尤其是很小锥度的刷毛，在很多应用场合都希望这种刷毛，以提高从刷毛根部到刷毛末端的弯曲弹性。这种锥度也促进保持或甚至加强具有高的芯部速度和在整个长度上在边缘区域内变大的剪切效应的陡的速度断面图，因此尽管流动阻力加大仍然促进到刷毛末端为止分子的定向和晶体形成。

通过注塑可以制造具有±3％横截面和长度误差的尺寸稳定的刷毛，而在同样结构参数时挤出的刷毛具有±10％的误差。此外对于挤出的刷毛存在开始是圆的横截面的由方法决定的椭圆化，这对于按本发明制造的刷毛是可以避免的。

在注塑技术中为了注塑件能够无可挑剔地脱模，通常几度(＞1.00°)的拔模斜度认为是必要的。脱模通常必须用顶料杆帮助。在按开头所述的现有技术注塑刷毛时拔模斜度必须选得大得多，以防止在脱模时刷毛被拉断(US3256545)。尤其是由于这个原因现有技术用带有平行于刷毛的分模面的注塑模不得不容忍所述的这些缺点。按本发明的方法在同样充分充模的情况下可以减小拔模斜度，直至为0°。也就是说，如果希望得到具有直到刷毛末端具有越来越大的弯曲角度的锥形刷毛的有利性能，那末也可以制造具有在0.2至0.5°范围内的比较小的锥度的大长度的细长刷毛。由于通过纵向取向和加强的晶体形成以及由此带来的特别是在对于脱模有重要作用的在壁附近区域内刷毛抗拉强度(抗张强度)的提高，它也可以很好地脱模。便于脱模的其他措施结合装置再作介绍。

在按本发明的方法的另一种方案中，聚合物熔液注射入一向刷毛成形通道喷嘴形变窄的入口区内，以产生膨胀流动，以便得到一具有加粗的带有在某些情况下朝刷毛本身连续缩小的轮廓的根部区域的刷毛。

通过这种变窄产生一膨胀流动，这在显著的程度上造成分子的定向，并由于流体技术的原因导致在与变窄部位相连的区域内流动断面图的相应提高，这使得值得在注射端附近设置变窄部件。但是也可以在刷毛成形通道长度上设置变窄部件，以得到阶梯形刷毛，其中这里变窄部位对分子结构和晶体形成也有有利影响。

在某些情况下设置在前面的入口区后面的刷毛成形通道的横截面最好选择为最大宽度不超过3mm，使得注塑的刷毛具有一相应的直径，在某些情况下带有加粗的根部区域。这种横截面的带有加粗的根部区域的刷毛通过挤出或纺织不可能制造。这里“最大宽度”这个概念意思是，刷毛也可以具有不同于圆形，例如椭圆形的横截面，其中最大宽度相当于椭圆长轴的长度。

其次在本发明方法的应用方面通道最大宽度与长度之比可以从≤1∶5至1∶1000，尤其是至≤1∶250的范围内选择。例如可以制造在根部区域内或其附近最大直径为3mm时具有15mm至750mm之间的长度的刷毛。最大宽度越小，长度选择得越短。对于例如在牙刷、涂抹毛刷等等时的高的要求建议采用在根部区域以上≤0.5mm的直径，它们在用按本发明的方法时允许超过60mm的刷毛长度。

按本发明的方法可以同样有利地变化如下，即聚合物熔液同时注射入许多相邻设置的刷毛成形通道内，形成相应数量的刷毛，使得在一道注塑工序内可以制造一组刷毛。通过使刷毛成形通道之间的距离最小化，通过脱模刷毛的轻微压制可以制造束状态(圆盘)刷毛结构。

刷毛成形通道的数量和布局也可以这样确定，使得用一道注塑工序产生一个刷子或毛刷的全部刷毛组，其中刷毛之间的距离及其几何配置可以根据刷毛组内希望的布局改变。

在另一种方案中设想，聚合物熔液在同时形成至少两根刷毛之间的连接的情况下注射入相邻设置的刷毛成形通道内，其中这种连接既可以用于结合刷毛的继续处理，也可以用作与刷体、毛刷柄等等连接的辅助措施。此外在由一种聚合物注塑刷毛后可以后继注射由另一种聚合物组成的聚合物熔液，以建立刷毛之间的连接。此连接可以做成筋的形式、连接许多刷毛的栅格形式等等。在采用具有≥20％接合因子的不同聚合物时保证充分可靠的连接。

其次连接可以设计成这样，使它形成一刷毛载体，它可同时可以成为刷体或其一部分，或者通过注射至少另一种聚合物熔液而完整成一刷体或毛刷柄。这里可以是另一种热塑性的或热弹性的聚合物。

在本发明的另一种方案中可以注塑具有不同长度的许多刷毛，使得与连接它们的刷毛载体相结合可以制造用于一把刷子或毛刷的整个刷毛组或部分刷毛组，其中刷毛末端位于一个平面形或非平面形包络面的不同高度上，以便用成品刷子以刷毛末端最佳地把弯曲轮廓考虑进去。

同样可以注塑许多具有不同横截面的刷毛，以便用一把成品刷子在规定区域内可以产生不同的功效。

同样可以注塑许多在其长度上具有不同横截面分布的刷毛。最后还可以注塑许多相互不平行的刷毛，以产生具有不同刷毛方位的刷毛组。

按照本方法的另一种方案，可以通过将不同聚合物溶液注射到同样的成形通道内产生相同几何形状，但是不同弯曲弹性(硬度)的刷毛。在用于具有不同硬度等级(构造)的刷子，例如用于具有软、中、硬三种硬度等级的牙刷的挤出刷毛，所希望的硬度等级只能通过刷毛直经控制，亦即对于同样结构的牙刷准备和加工多达三种不同的刷毛直径。用按本发明的方法这些硬度等级可以仅仅通过聚合物选择和在某些情况下注射压力的匹配在相同的刷毛直径的情况下实现。

此外可以由一种聚合物或聚合物混合物注塑刷毛，它们在硬化状态下具有减小的次级结合力。这种刷毛可以在制造以后，在某些情况下在后续加工成刷子或毛刷后通过机械力开裂，并用这种方法形成流苏(flags)。

最后可以注塑由具有在使用时起作用的添加剂的聚合物组成的刷毛。这里可以是具有机的，例如磨蚀作用的添加剂，或者例如在用于牙刷的刷毛时牵涉到具有护理、治疗或重整作用的添加剂。已知各种各样的这类添加剂。

此外本发明涉及一种用来由热塑性聚合物注塑成刷毛的装置，它包括一用来产生注射压力的装置和一注塑模，注塑模具有至少一个聚合物熔液输入通道和至少一个具有相应于待制造刷毛的长度和横截面分布的形状轮廓的成形通道造型的型腔，其中成形通道配设用来排出在注塑时被挤压的空气的排气结构。在开头所述的现有技术中已知这种结构的装置。

按照本发明这种装置的特征为，这种装置设计得用来产生尤其是至少500bar(0.5·10⁵kPa)的注射压力，并且排气结构具有分散设置在成形通道整个长度上的排气横截面，它们与注射压力共同作用设计得用来形成在聚合物熔液中心具有高的芯部速度和在成形通道壁上有大的剪切效应的剪切流。

用这种装置可以通过注塑制造结合本方法已经介绍过的刷毛。与已知的用来制造刷毛或带刷毛的整体刷子的已知注塑装置不同，按本发明的装置设计成这样，使得在形成刷毛的通道内实现所追求的流动动态性能。

用来产生注射压力的装置最好设计成这样，使得注射压力可根据成形通道的长度和横截面分布在500至4000bar(0.5·10⁵至4·10⁵kPa)之间调整，待制造刷毛的横截面越小，其长度越大，压力就选得越高。

用来产生注射压力的装置和成形通道上的排气横截面在结构和控制技术方面设计成这样，使得在成形通道内的聚合物熔液具有至少300bar(0.3·10⁵kPa)至1300bar(1.3·10⁵kPa)的单位压力。这种设计与实心流和直至成形通道为止需克服的流动阻力相匹配地进行。

在发生装置上产生规定的、足够高的注射压力时注射压力最好可根据成形通道的长度和横截面分布控制，以便能够用一台注塑器械注射出不同几何形状的注塑模。

为此目的还采取另一个措施，即排气结构具有可根据单位压力控制的排气横截面。

在按本发明的装置中具有成形通道的注塑模有利地配设冷却结构，这里可以是在每次注塑或脱模后的外部冷却。但是也可以给成形通道配设在注塑模内部的冷却结构，成形通道用此冷却结构保持低的温度。

在本发明一种特别优选的结构中设想，注塑模由许多垂直于成形通道纵向分层的模板组成，其中每块模板具有成形通道的一个长度段。

与具有或多或少的块状注塑模的现有技术不同，本发明考虑一种由模板组成的分层结构。这种结构使得可以在具有小的厚度的每块模板内以高的精度制造最小的孔横截面。但这样任何其他工艺方法一样在孔的深度较大时是无效的。这特别地也是迄今为止在制造窄的横截面时求助于纵向分模的注塑模的原因。其缺点结合现有技术已经作了说明。通过按本发明将注塑模分解成许多板可以以在整个长度上高的和可重复的精度实现长度大的成形通道。具有成形通道末端的复制刷毛末端的模板由于模板小的厚度可以具有只有很小深度的型腔，它们不需要采取额外的排气措施轮廓清晰地复制刷毛末端，并且没有任何分模缝。在窄的模具横截面中观察到的通过所谓的Diesel效应发生的聚合物氧化在型腔深度小时不出现。

此外注塑模的分层结构给予这样的可能性，即排气结构在模板上形成，亦即以相当于模板数量的频率出现。排气结构最好设计在模板的相互面对面的结合面之间，例如通过窄的缝或通道构成。由于聚合物溶液垂直于这种窄的缝隙或通道的高的流动速度，尽管压力很高仍能防止熔液挤入排气横截面。因此排气横截面可以大于在两个半模时的横截面，其分模平面位于熔液流动方向。排气通道横截面可以做得具有仅仅几个μm至300μm的最大宽度。

尤其是排气结构完全或部分由模板相互面对面的表面粗糙度构成。

在另一种优良的结构中排气结构具有这样的排气横截面，它们从成形通道的轮廓出发向外扩展，使得空气在经过排气横截面的最窄部位后可以毫无阻碍地流出。

仅仅由成形通道内的单位压力进行的空气挤出还可以通过这样的方法支持，即排气结构与外界的负压源连接。

装置可以设计成这样，使得成形通道具有一在其长度上基本上保持不变或朝其末端基本上均匀缩小的横截面，以得到圆柱形或略微锥形的刷毛。

在规定工艺条件下的实际注塑试验表明，成形通道在直线中心线时可以以小于1°的角度均匀缩小，以得到对于具有突出弯曲性能的微锥度刷毛的脱模足够的拔膜斜度。

此外成形通道可以具有朝末端不连续地缩小的横截面，以得到与完工刷毛制品的应用目的相匹配的特殊设计的刷毛末端。

成形通道横截面的最大宽度最好为≤3mm。用它可以覆盖对优质刷子和毛刷所希望的刷毛横截面。

在具有有上述最大宽度的成形通道的模板前面在其朝向输入通道的一侧可以连接一具有朝成形通道逐渐缩小的扩口的注射端模板，以便一方面在刷毛根部和刷毛底部产生加粗的横截面，另一方面由于这个扩口在成形通道的入口区得到拉伸流，它支持形成所希望的流动动态性能。扩口可以朝成形通道喇叭状变窄，以便在连接刷毛的载体、刷体等等上造成刷毛无过渡的台阶，这特别是对于各种类型的卫生刷有重要意义。

成形通道横截面最大宽度与其长度之比最好在1∶5至1∶250之间，但是也可以达到1∶1000，这里成形通道横截面越窄，这个比值越靠近最大值，反过来最窄横截面越大，越靠近最小值。

在本发明的另一种结构中设想，模板的数量和厚度与成形通道的长度匹配，其中模板数量与横截面的最大净宽度与成形通道长度之比成反比。此外属于一个注塑模的模板数量是可变的，以便用同一模具可以制造不同长度的刷毛。

模板最好具有大约成形通道平均直径3至15倍的厚度。对于平均直径为0.3mm长度为10.5mm的刷毛，模板例如具有1.5mm至2.00mm的厚度。在模板内存在的1.5mm至2.0mm的成形通道长度段可以非常精确地钻削。

模板可以单独或成组地垂直于其板平面运动。从而可以通过例如从具有在成形通道末端处的成形轮廓的模板开始，至朝向输入通道的模板为止，模板单独或成组地在时间上先后顺次地退出的方法，特别是与现有技术不同地使刷毛脱模。

模板在注塑机的由工艺决定的高的合模压力作用下可靠地结合在一起，并且在注塑时尽管其厚度很小仍然没有受到变形力。此外排气角横截面通过合模压力封住。特别是不需要像在纵向排气的通道的情况下那样的附加封堵装置。

实际试验表明，在设定的窄的横截面和通道长度时，如果例如只存在两块模块的话，为了刷毛的脱模，需要相当可观的拔模力。通常刷毛被拉断。通过增加模板数及其相互逐渐的移动，可以使刷毛无损伤地脱模，特别是如果面对输入通道的模板最后后撤的话。在脱模时每块模板的孔边缘起类似于拉模的作用，可能存在的在分模面内形成的“聚合物皮”被拉光，而对刷毛外壳面没有不利影响。刷毛末端反正被无可挑剔地倒圆。

此外单块模板可以平行于相邻模板移动，以便在注塑过程以后使刷毛受到横向载荷，由此达到分子结构的最佳化。

在另一种优选的结构中注塑模具有有不同长度和/或不同横截面分布的成形通道，以便在一个注塑冲程中得到所希望的几何形状和组形的刷毛组。

按照另一种实施形式，注塑模具有带一中心线的成形通道，此中心线相对于模板运动方向倾斜一角度分布，其中每块模板具有成形通道的一个长度段，其长度这样选择，使得尽管存在角度误差仍可以通过单块模板的逐渐移动脱模。

注塑模分成许多垂直于成形通道分布的模块提供了这样的可能性，即成形通道分成这样的长度段，使得即使刷毛轴线相对于模板运动方向(脱模方向)是倾斜的，单个长度段仍然可以脱模，而不使刷毛过大地受力和变形，用这种方法可以在一唯一的注塑模中制造刷毛组，在刷毛组中刷毛相互平行，但与连结它们的刷毛载体成一角度设置，或相互具有不同的角位。

按照另一种结构注塑模具有带这样的中心线的成形通道，此中心线相对于模板运动方向是弯曲的，其中每块模板具有成形通道的一个长度段，使得根据曲率的不同可以通过逐渐抬起各块模板来脱模。

用这种方法可以制造例如波形刷毛，它们可以同样无可挑剔地脱模。也可以在一唯一的注塑模内同时制造直的、波形的和弯曲的刷毛。

在另一种实施形式中注塑模具有至少一块模板，它可在其平面内相对于相邻模板移动，和相邻模板一起在刷毛注塑后构成一在成形通道的相应的部分长度上起作用的用于整个刷毛的夹紧装置。

因此本发明创造了这样的可能性，将注塑模的一些部分用作注塑刷毛的固定装置，以便使刷毛在注塑模内仅仅固定在其长度的一部分上，以便例如使末端附近的模板沿脱模方向从留下的模板处移走，并夹住刷毛注塑件，使刷毛在中间的分长度处，亦即在该模板和留下的模板之间悬空。接着通过夹紧模板的移动和末端附近的模板向刷毛注射端方向的后退运动使这个末端伸出于注射端的模板。通过注塑模的转移。在某些情况下在固定装置夹紧效果的继续作用下，注塑模可以和另一个具有复制刷毛载体或刷体的型腔的注塑模连接。在另一次注塑过程中用另一种填满该型腔的聚合物熔液环绕浇注伸出的末端。

此外夹紧装置可以用作输送夹具，以便使夹紧的刷毛在从其他模板中脱模后转移到另一个工位，以便与刷体连接。特别是如果刷毛已经通过如筋、栅格或刷毛载体相互连接，那么更值得采用这种方法。这样夹紧模板便位于刷毛到刷毛载体的过渡区附近，夹具在脱模方向移动，同时使连接部位脱模，接着转移并且用作夹具的模板被一组相同的模板代替，以便重新得到完整的注塑模。夹具可以做成在一环形导轨上的移动夹具，并在刷毛从夹具中完全取出后重新用来补充注塑模。如果对于下一个成型工步、例如拉伸、粘接、焊接、环绕浇注等等，不直接需要连接部位，它也可以被切除，并可以仅仅将刷毛用已知的拼接工艺与刷毛载体或刷体连接。

在本发明另一种结构中设想，注塑模由至少两组带夹紧装置的模板组成，其中第一组包括带有其末端的成形通道的一部分，其余组包括成形通道的其余部分，其中第一组可以从第二组上移开，此后各自相互在时间上先后依次移开。这样注塑过程便分成相应于分组数量的注塑冲程数，使得在注塑模封闭的出口位置聚合物熔液在第一个注塑冲程中注射到完整的成形通道内，接着在借助于夹紧装置带动注塑坯的情况下第一组模板可以从另一组上移开，这里移动路程小于注塑坯的长度，接着在第二个注塑冲程中其余的聚合物熔液注射进其他组的成形通道的空余长度段内，注射/抬起的工步反复进行，直至倒数第二组从最后一组上移开为止，以制造比成形通道长度长的刷毛。也就是说刷毛的制造逐段进行，使得可以制造大长度刷毛。

在这种结构的装置时也可以在每个注塑冲程内注射不同的聚合物熔液，使得可以在刷毛长度上得到多组分的刷毛，其中每一段内所用的聚合物可以和刷毛的要求曲线及其与刷毛载体的连接相匹配。用这种方法得到多区刷毛。各个模板组的移动运动可以按注塑冲程以短的时间间隔进行，在这段时间间隔内注塑坯冷却到这样的程度，使它在移动运动时从留下的模板中脱出。各个区之间的连接最好材料融合地进行，但是也可以通过最后注塑的部分长度的末端相应地形成凹凸轮廓而形锁合或力锁合地进行连接。

尤其是刷毛末端和在具有成形通道末端处的模型轮廓的模板换成具有其他模型轮廓的模板，以产生具有不同地成形的末端的刷毛。这种模板只应该包含平面轮廓，以便使对于使用目的起决定作用的刷毛末端可以无可挑剔地脱模。

用这种方法可以在刷毛其余部分的几何形状保持不变的情况下改变其末端轮廓，例如制造尖的或者或多或少地倒圆的末端，或具有分叉的末端(两个尖端等等)的刷毛。这种模板也可以具有不同深度的长度段的成形通道，以便在一组刷毛中对于刷毛末端形成一形成图案的包络面。

最好在注塑模的输入通道和成形通道之间设置一连接两条或多条成形通道的型腔，以形成刷毛相互之间的连接部位，在某些情况下它也可以连接所有刷毛。它既可以用作整个刷毛组后续处理的辅助工具，也可以用作刷毛组与刷体配齐的辅助工具。

此外此型腔也可以设计得用来产生刷体或毛刷体或它们的一部分。

这里特别是此型腔可以设计得用来产生由不同聚合物组成的多组分结构的刷体或毛刷体或它们的一部分。

附图说明

下面借助于在附图中表示的实施例来说明本发明。附图中：

图1用来定义刷毛区域和区段的刷毛示意图，

图2A按第一个实施例的刷毛的大大放大的示意图，

图2B按图2A的刷毛的俯视图，

图3A相地于按图2A的刷毛变化的刷毛的正视图，

图3B  图3A中IIIB-IIIB的剖视图，

图3C  图3A中IIIC-IIIC的剖视图，

图4A  刷毛另一种实施形式的侧视图，

图4B  图4A中IIIB-IIIB的剖视图，

图4C  图4A中IIIC-IIIC的剖视图，

图5A  刷毛又一种实施形式的侧视图，

图5B  图5A中VB-VB的剖视图，

图5C  图5A中VC-VC的剖视图，

图6A  刷毛另一种实施形式的正视图，

图6B  图6A中VIB-VIB的剖视图，

图7A  刷毛另一种实施形式的正视图，

图7B  图7A中VIIB-VIIB的剖视图，

图8A  按图7A的刷毛的一种变型，

图8B  图8A中VIIIB-VIIIB的剖视图，

图8C  图8A中VIIIC-VIIIC的剖视图，

图9   刷毛的一种可供选择的结构，

图10  特别是用于涂沫刷的刷毛，

图11  包括形成有凹凸轮廓的尖端段t的刷毛，

图12  刷毛的另一种结构，

图13  由不同材料的分段构成的刷毛，

图14  按图13的刷毛的改进结构，

图15A 具有圆柱形包络面的刷毛的侧视图，

图15B 按图15A的刷毛的俯视图，

图16A 按图15A的带有局部涂层的刷毛，

图16B 按图16A的刷毛的俯视图，

图17A 带有轴向空心内通道的刷毛的侧视图，

图17B 按图17A的刷毛的俯视图，

图18A 带有空心内通道的刷毛的一种可供选择的结构，

图18B 按图18A的刷毛的俯视图，

图19A 按图18A的刷毛的变型，

图19B 按图19A的刷毛的俯视图，

图20A 带有在尖端段内的轴向指状物的刷毛，

图20B 按图20A的刷毛的俯视图，

图21A 一带有轴向轮廓单元的刷毛的自由端的侧视图，

图21B 按图21A的刷毛的俯视图，

图21C、21D、

21E、21F、21G、21H、21I、21J、21K、21L、21M 各个相应地按图21B的具有一种轮廓单元可供选择的方案的刷毛的俯视图

图22A 刷毛的另一种实施形式的正视图，

图22B 按图22A的刷毛的俯视图，

图23A 刷毛的另一种实施形式的正视图，

图23B 按图23A的刷毛的俯视图，

图24A 刷毛的又一种实施形式的正视图，

图24B 按图24A的刷毛的俯视图，

图25A 刷毛的另一种实施形式的正视图，

图25B 按图25A的刷毛的俯视图，

图26  按一种可供选择的结构的刷毛的纵剖视图，

图27A 一圆锥形刷毛的按2∶1的比例绘制的示意正视图，

图27B 一圆锥形刷毛的按5∶1的比例绘制的示意正视图，

图28  在一挤出喷嘴和一成形通道内的速度断面图的对比示意图，

图29、30 31和32 一注塑模的实施例在不同运行阶段的各个示意纵剖视图；

图33  一借助于注塑模的另一实施例的示意纵剖视图；

图34  按图33的注塑模在位于外部的成形通道区域内的局部放大图，

图35、36、37、38、39 注塑模的一变型实施例在不同运行阶段的各个示意纵剖视图；

图40、41、42 注塑模的另一个实施例在不同运行阶段的各个示意纵剖视图；

图43 注塑模连同一与其互补的模具的相应于图40至42的纵剖视图；

图44、45注塑模的另一种变型结构在两个运行阶段的各个纵剖视图；

图46、47相当于图44、45的带有一形成构造的推进板的各个纵剖视图；

48、49 相当于图44、45的带有另一种形状的注塑坯的各个纵剖视图；

图50 用来制造不同纵向长度的刷毛的注塑模的示意纵剖视图；

图51 用来制造具有分叉的刷毛末端的刷毛的注塑模的示意剖视图。

具体实施方式

图2A和2B表示一唯一的刷毛100，它特别是可以用于卫生刷，例如牙刷、医药领域中或医院范围内的清洁刷，或者食品工业中的清洗刷或涂抹刷。刷毛100在其根部区域a内具有一喇叭形的、向下的具有中凹形倒圆侧面的扩口，由此给予在刷体表面102上的良好固定。刷毛100在其自由长度l上具有一圆锥形缩小的包络面，其中杆部区域S在其整个长度上具有一带有连续、光滑、无凹坑的外壳面的圆形横截面。在柔性区F内形成一凹凸轮廓101，其中按照图2B刷毛100在这个区域内具有一十字形横截面，使得形成四条分布在其圆周上的轴向筋103，它们在其外侧倒圆，并一直延伸到刷毛100的自由端上。其中在筋103的外侧和杆部区域S的表面之间形成一光滑的无台阶的过渡。刷毛100在其自由端区域内倒圆。

图3A、3B和3C表示按图2A的刷毛的改进结构，它们相互的区别仅仅在于，形成凹凸轮廓101的筋103在一中间段104内与一光滑的无台阶和无凹坑的环形表面相组合，使得形成两个轴向隔开一定距离的上述类型的凹凸轮廓101，在它们之间设置具有光滑的无凹坑外壳面的中间段104。这里还设想，筋103的表面光滑和无台阶地转变成区段104或杆部区域的无凹坑外壳面。

按图4A、4B和4C的刷毛100在柔性工作段的上部区域以及尖端段内具有所述的带十字形横截面(图4B)的凹凸轮廓101。在凹凸轮廓101下方设有带光滑的无凹坑的外壳面的区段104。在区段104下方形成另一凹凸轮廓105，它包括许多轴向分布的槽106，它们相互以紧密的间距布置在刷毛圆周周围。相邻两条槽106之间分别形成一锐角棱边107，如图4C所示。

按图5A、5B和5C的刷毛与按图4A的刷毛的区别仅仅在于，作为另一个凹凸轮廓108形成许多水平的环绕刷毛圆周的槽109的结构，这些槽分别具有V形横截面，其中重叠设置的槽109之间分别形成一径向的环形锐角棱边110。

图6A和6B表示按图2A的刷毛的一种变型，并且与它的区别仅在于，凹凸轮廓101不是具有十字形而是具有三角形横截面(见图6B)，使得在刷毛圆周上分布三条轴向的锐角棱边111。三角形横截面一直延伸到刷毛100的自由端。

在图7A和7B中表示凹凸轮廓的另一种可供选择的横截面造型。按照这种实施形式，刷毛100在其凹凸轮廓101区域内具有一由三条轴向向上伸出的筋103构成的横截面，其中每条筋具有一扇形横截面形状，并在筋103之间形成一中间空腔112，使得筋103除在其根部区域外相互不连接。

图8A、8B和8C表示按图7A的造型的改进结构，并且与它的区别仅仅在于，筋103在其轴向长度的上部分区内具有一外部的沿刷毛100纵向分布的带有中凹横截面的凹槽113，它一直延伸到刷毛100的上部自由端。

在上述实施例中刷毛始终具有一朝尖端连续缩小的横截面，其中刷毛在其自由长度区域内没有一个其横截面尺寸大于杆部底段b的下部横截面的横截面尺寸的横截面，杆部底段以该横截面过渡到位于它下面的根部区域a。图9表示一实施例，其中杆部底段b具有一圆柱形形状，而位于它下面的区段，亦即柔性工作段d的杆段c和尖端段t朝尖端方向逐渐变细。此外这里设想，整个柔性工作段d带一凹凸轮廓108，它由许多水平的环绕刷毛100的槽109和位于槽之间的环形锐角棱边110构成。如图9所示，刷毛在柔性工作段d的区域内具有圆形横截面，而它在其上部的尖端段t内配备正方形横截面，使得那里形成四条轴向锐角棱边111。

按图10的刷毛100在其整个杆部区域S和其柔性工作区d内具有一带有光滑的无凹坑外壳面的圆形横截面，其中在杆段c和柔性工作段d内有一锥度。尖端段t由三条轴向向上延伸的在其上生成的指状物114形成，其中这里设置三条布置在一基本上等边的三角形的顶点上的指状物。

按图11的刷毛100与按图10的刷毛的区别在于尖端段t的造型。现代替指状物114，尖端段t具有一正方形或菱形横截面形状的凹凸轮廓115，因此形成四条轴向的锐角棱边111。在尖端段t之外刷毛未形成凹凸轮廓，并形成有一光滑的无凹坑的外壳面。

按图11的造型整个尖端段t配备凹凸轮廓115，而图12表示这样一种造型，其中在刷毛自由端上附加地形成一带中凹横截面的朝上的凹坑115a，其环形边缘附加地用作凹凸轮廓。

图13示一种刷毛100，它由轴向相互衔接的由不同材料组成的区段或分段100a和100b构成。其中第一区段100a构成杆部区域S、亦即杆部底段b和杆段c，并由一种发泡材料组成，它可以具有表面粗糙度。在其上方设一第二区段100b，它形成柔性工作段d和尖端段c，并由非发泡材料组成。其中尖端段t以及柔性工作区d的上部区域带一具有四条分布在刷毛圆周上的筋103的十字形横截面形式的凹凸轮廓101。

图14表示按图13的刷毛的改进结构，其中这里设有一第三区段100c，它构成柔性工作段d，它由填充有添加剂或抗微生物物质的材料组成，并同样可以具有表面粗糙度。

在到此为止所述的实施例中，刷毛至少在其长度的部分区域上具有一朝自由端逐渐缩小的锥度，而图15A和15B表示一种刷毛100，它具有圆柱形包络面，其中在尖端段区域内以及至少在柔性工作段的上部区域内形成一相当于按图2A的刷毛的凹凸轮廓101。按一种改结构(如在图16A和16B中所示)凹凸轮廓101具有一外表涂层116，它在凹凸轮廓101区域内完全包围刷毛100的外表面。

图17A和17B表示按图2A的刷毛的一种改进结构，并且与它的区别仅仅在于，刷毛100具有一沿纵向延伸的轴向空心通道117，它从根部区域的下端出发，一直延伸到刷毛高度的约一半处。轴向空心通道117可以填充这样的材料，例如氟化钠、换质石棉或者其他有机或无机材料，并且它们在刷毛使用过程中逐渐向其表面释放。按照图17A空腔仅仅延伸到构造101的下端，而且18A和18B表示一具有圆柱形包络面的刷毛100，它具有一轴向空心通道117，它几乎在刷毛整个长度上一直延伸到自由端下面不远处。在刷毛自由端区域内空心通道的端面上由刷毛材料构成一薄的封闭膜117a，位于空心通道117内的材料可以通过此薄膜放出。

在图19A和19B中表示按图18A的刷毛的改进结构，其中空心通道117穿过整个刷毛，并在其自由端上通入尖端段。

图20A和20B表示一刷毛100，它直至其尖端段具有一均匀的圆柱形构造，并且其中尖端段由许多轴向向上延伸的在其上生成的指状物114构成。代替许多平行设置的指状物114，尖端段也可以由一单件或多件的轮廓单元118构成，如图21A至21M中所示。在按21A和21B的结构中，轮廓单元118由一垂直的基本上矩形的带倒圆的端面的壁构成。但是作为另一种选择也可以设想，按图21C设置两个相应地相互垂直设置的贯通的壁，以形成一十字横截面，图21D表示做成三个在其下端处夹紧的、轴向自由悬伸地生成的具有圆形横截面的销的轮廓单元。图21E表示一种三个在横截面内星形布置的交叉的壁形式的轮廓单元。

代替按图21A设置一基本上直线形的壁，图21F表示一具有蛇形线形状或双S形横截面的弯曲的薄壁。其中位于轮廓单元118下方的柔性工作段不像到此为止的情况那样具有圆形横截面，而是具有一椭圆形横截面。图21G表示一相当于图21F的造型，不同之处是，携带轮廓单元118的柔性工作段现在具有一带有倒圆的棱边的矩形横截面。

按图21H轮廓单元具有一带有三条位于外部的锐角棱边的三角形横截面。按图21I的轮廓单元由一实心横截面通过形成两条相互垂直的轴向槽构成，从而形成四条相互独立的分别具有扇形横截面的垂直销。

按图21J尖端段由四个分布在圆周上的、径向向外做成中凹形的壁构成，它们在其末端区域内分别具有工作棱边。

图21K表示一具有星形横截面的轮廓单元118，亦即一内核心，其外侧做得带有轴向槽，槽之间形成向外的锐角棱边。

图21L表示一具有椭圆形横截面的柔性工作段，在它上面设有三个短的弯曲壁，它们以其中凸表面径向向外布置，其中两个壁相互并排，第三个壁侧向与它们相错开设置。图21M表示这种结构的一个变型，其中柔性工作段具有一带有倒圆的棱边的矩形横截面，构成轮廓单元118的壁做成具有径向向外布置的拐臂的L形。

图22A和22B表示按图21A的刷毛的一种变型，其区别是，现在不仅在尖端段和柔性工作段内而且也在杆段的上部区域内形成凹凸轮廓101。杆部底段以及与它相邻的杆段的下部区域仍然做得带有连续的、无凹坑的光滑外壳面。

在到此为止所述的实施例中，未形成有凹凸轮廓的外壳和凹凸轮廓之间的过渡区始终位于一基本上垂直于刷毛纵轴分布的平面内。这使得，刷毛与其在圆周方向上的方位无关都具有相同的使用性能。图23A和23B表示一种刷毛，其中下部的未形成凹凸轮廓的外壳面和上部的做成许多水平的环形槽的形状的凹凸轮廓108及其上方的具有十字形横截面及轴向筋103的另一凹凸轮廓101之间的过渡在一倾斜于刷毛纵轴分布的平面E内进行。在所示实施例中平面E具有约45°倾角。这促使，刷毛在按图23A的左侧比在按图23A的右侧在其长度的较大范围内带有凹凸轮廓，使得刷毛的擦拭和清洁效果取决于，它以怎样的方位设置在刷毛载体上。

图24A和24B表示按图13的刷毛的一种变型。这里刷毛100也由多个由不同材料组成的分段100a和100b组成，其中下分段100a可以具有表面粗糙度。两个分段100a和100b之间的连接在一漏斗外壳面形状的接触面100内实现，它即使在刷毛尺寸比较小时也可以达到分段100a与100b之间足够的连接。在刷毛100的尖端段内凹凸轮廓101通过具有四条轴向分布的筋103的十字形横截面构成。

在图25A和25B内表示一相应于图2A的刷毛，它在杆段的下部区域内、在杆部底段和根部区域内带有外侧的外壳119，它可以用来使刷毛强化和更加牢固，和/或显示刷毛一定的性能。

按图26整个刷毛配备外壳119，其中在尖端段内设有多个轴向向上伸出的指状物120，它们穿过外壳119。

下面详细说明相应于按本发明的刷毛的一种可能的制造方法，其中为了简化起见在视图中表示一表面未形成凹凸轮廓的刷毛。

用按本发明的注射压力运行参数和可由此实现在通过壁部摩擦具有大的剪切效应的高的芯部速度可以通过注塑制造具有可变长度的细的刷毛，而迄今为止通过挤出从来不可能制造这么细的无限长单纤维，其中对于由这种无限长单纤维组成的刷毛的微锥度只有通过非常大的制造费用(间隙牵引)才能实现。图27a和27b中表示两个实施例，图27a以2∶1的比例表示一在根部区域具有0.77mm直径和在刷毛末端直径为0.2mm的刷毛，它在一半长度处具有0.49的平均直径。在具有一相当于刷毛成形通道的拔模斜度的0.27°角的特别小的锥度时可以通过注塑制造60mm长或更长的刷毛，就像例如对于贵重的毛刷等等所需要的那样。它们在一半刷毛长度处具有约0.5mm的平均直径。图27b以5∶1的比例表示一在根部具有0.35mm直径、在刷毛末端具有0.25mm直径的相同锥角(拔模斜度)长度为10.5mm的刷毛。平均直径为0.3mm。这种类型的刷毛例如适用于牙刷。由于这种刷毛细长的几何形状它们可以非常致密地排列，而不像普通注塑的刷毛那样，刷毛末端区域内的距离太大。

借助于图28表示按本发明制造的刷毛与用挤出法制造的刷毛相比的技术和应用方面的优越性。

在挤出纺造用来制造具有0.3mm平均直径的刷毛的单纤维时纺丝喷嘴具有0.9mm的出口直径，如图28中通过外部的垂直线所表示的那样。聚合物熔液在喷嘴内部具有通常为约300mm/s的最大流动速度(芯部速度)。它由挤出压力和单纤维的牵引速度确定。离开喷嘴的单纤维在一短的路程内借助于牵引力拉伸到在0.9mm至0.3mm之间的直径，然后立即冷却，以便使分子结构定型。在接着后续拉伸时单纤维得到误差为约±10％的0.3mm的最终直径。在图28中速度断面图用e(挤出)表示。

在按本发明注塑时刷毛成形通道具有0.3mm的平均直径。它在图28中用两条内部的垂直边界线表示。在注射压力在2000bar(2·10⁵kPa)范围内时在通道内产生约1000mm/s的芯部速度。速度断面图用i表示(注射)。对于热塑性聚合物固有的强化在流动中，特别是壁附近区域内的剪切效应是决定性的，它通过剪切率(剪切力矩)γ表示。在流动通道半径r处的剪切率由速度断面图对半径r的导数算出。

$$ >>\gamma >>(>r>)>>=>|>>>dv>>(>r>)>>>dr>>|>=>>>2>>V>max>>>>R>2>>>·>r>$$

因此它与流动通道有效直径的平方成反比。剪切率与最大流动速度(芯部速度)的一次方成正比。因此对于上面所示例子对于注塑刷毛得到超过在给定的挤出流中的剪切率至少10倍的剪切率。

在图28中剪切率无刻度地用虚线对于挤出以e₁、对于注塑以i₁表示。它们分别在喷嘴壁和刷毛成形通道壁处具有其最大值。

在图29至32中以示意图表示一注塑模的实施形式在不同的运行阶段。它特别适合于用来注塑按本发明方法制造的刷毛。比例大大地放大，以便更好地表示细节。

注塑模1具有许多平行的长度大的成形通道2，它们通过一输入通道3连接在一注塑装置上。注塑装置设计成这样，使得可以产生在500bar(0.5·10⁵kPa)范围内，尤其是≥2000bar(2·10⁵kPa)范围内的注射压力。注射压力确切的大小根据成形通道2在其长度上的横截面分布及成形通道的长度这样地调整，使得在成形通道内提供＞300bar(0.3·10⁵kPa)的单位压力。

注塑模由许多分层的基本上具有相同厚度的模板4以及一注射端的模板5和一形成刷毛末端的模板6组成。模板4、5、6各具有成形通道2的一个长度段。它们尤其是通过钻孔产生。

注射端的模板5具有扩口7，它朝成形通道2方向缩小，以便例如产生按图6的拉伸流并形成刷毛的根部区域a。在模板4内的成形通道接着的长度段在其长度上具有圆柱形或微锥形横截面分布，而形成刷毛末端的模板6具有盲孔8，它在所示实施例中做成半球形。

在注塑时聚合物熔液通过输入通道3进入模板5的逐渐变窄的扩口7内，并由于高的芯部速度填满整个成形通道，直至形成末端的模板6。在输入通道3内聚合物熔液还只有完全无序的散乱分子结构，它在注射端的扩口7和接着的成形通道2内由于明显的剪切流转变成纵向取向的分子结构。

模板4、5和6可垂直于板平面运动，以便使注塑的刷毛在达到足够的形状稳定性后脱模。注塑模1最好这样地冷却，使得成形通道2的壁保持比较凉，由此支持聚合物熔液内的晶体形成。

为了刷毛的脱模首先将模板6后撤(图30)。这时只要克服很小的附着力，由此保证，对于刷子或毛刷以后的使用特别重要的刷毛末端保持轮廓的一致性。然后单独或成组地移动模板4(图31)，直至具有其末端10的刷毛9在其绝大部分长度上脱模为止。在这个脱模工步期间刷毛借助于注射端的模板5挡住，接着移动这块模板5，使得整个刷毛9连同其略微加粗的根部区域11都脱出(图32)。在注射端输入通道内的聚合物熔液同时形成一全部刷毛9的连接部位。可以取出整个注塑件，并完整成一刷子、毛刷等等，其中连接部位统一在结构内或者仅仅用作处理刷毛的辅助工具，并在刷毛与刷体等等结合之前切除。

在注塑期间提供使希望的高的芯部速度成为可能的成形通道的最佳排气。图33表示为此的一个实施例。排气通过模板4、5和6之间窄的缝隙进行，使得在成形通道2的整个长度上空气相应于熔液前沿的前进排出。代替窄的缝隙13也可以将模板4、5、6相互面对面的表面弄粗糙，使得总括起来产生足够大的排气横截面。为了让流出的空气快速逸出，排气横截面具有向外的扩口14。

成形通道2在其整个长度上可以以一拔模斜度＜1.0°缩小，这里缩小主要不是脱模问题，而是所希望的刷毛形状及其弯曲弹性的问题。但是成形通道2的横截面分布也可以不同于连续的锥度，如在图34中以放大的比例结合规定的排气所表示的那样。在图中在上面的模板4内表示成形通道2的一圆柱形长度段15，在下面的模板4内表示一圆柱形长度段16。在两块模板4之间从成形通道2的长度段15到长度段16横截面缩小几个μm，使得在这个部位形成一不明显的台阶。在这个部位还通过两块模板之间的缝隙13进行排气，缝隙在扩口14处通向外部。在脱模时这些察觉不到的台阶在外观上看不出来。但是在刷毛的整个长度上造成轻微的锥度。在各块模板4上的长度段15、16可以用这种方法通过简单的孔产生。取而代之在各块模板上的长度段也可以具有相同的直径，从而得到圆柱形刷毛。在有明显直径跳跃的情况下也可以产生有台阶的刷毛。

锥形结构的刷毛具有注塑工艺和脱模方面的优点，即在刷毛末端处的最小横截面比刷毛直至根部区域的后续区域更快地冷却。也就是说从刷毛末端到刷毛根部的分步脱模跟随刷毛内的温度梯度。

模板4的厚度为几毫米。它可以相当于成形通道2直径的约3至15倍，因此在各块模板内的长度段可以非常精确地钻孔。因为它们在注塑机的合模压力作用下相互贴合，这些薄的模板本身尽管经受高的注塑压力仍保持其尺寸和形状不变。由于小的厚度还保证良好的散热，因为模板相互通过排气缝隙是近似于隔热的。由于同样的原因它们也可以毫无问题地冷却，例如通过外部的冷却剂冷却，它们在合模时但是也在开模和重新合模之间的时间内特别有效地冷却。由于模板的分离和它小的厚度仅仅通过周围空气便已经可以进行有效的冷却。但是除此之外冷却剂也可以内置在模板内或它们之间。最后在注塑压力作用下小的应力提供了这样的可能性，即模板由具有比钢等等小的强度值的有良好导热能力的材料制成。

有效的冷却对刷毛分子结构的影响已经说明过了。

图35同样以示意图表示一注塑模1，它由分层的模板4组成，其中注射端的模板不具有扩大的横截面，与先前所述的实施形式不同，模板4分成两组17、18(见图36)，其中每一组具有至少一块可横向移动的模板，如在图36至39中用双箭头19、20所示。

这些可横向移动的模板和相邻模板一起起一种用于注塑坯21的夹紧装置的作用，此注塑坯在本实施例中仅仅构成最终刷毛的一个区域(长度段)。注塑坯21由具有与完工刷毛在这个长度段上一致的性能曲线的热塑性聚合物注塑而成。在注塑冲程后模板4组18内的至少一块可移动模板(图36)移动到夹紧位置，注塑坯21在组18后撤时被带着一起移动，这时从注射端组17的模板4中部分脱模，使得在组17的模板4内成形通道的规定长度段22空出。在某些情况下在注塑坯21的末端上可以生成凹凸轮廓，如图中所示。在组18的模板4移走后组17中的可移动模板移到夹紧位置。并接着用聚合物熔液注射入空出的长度段22内，此聚合物溶液由另一种聚合物或带其他添加剂的聚合物组成。这时所形成的刷毛长度段23通过材料融合和/或形锁合与注塑坯21连接。接着组17中的可移动模板退回到其起始位置，注塑坯21连同生成的长度段23在组18中的夹紧装置闭合的情况下再次从组17的成形通道中部分拉出，使得在成形通道内长度段24空出。在另一个注塑冲程中长度段24用另一种在某些情况下同样具有不同性能的聚合物熔液注射，从而最终得到多区段刷毛27。它由三个区域(段21、23和25)组成，它们在刷毛的长度上具有不同的强度值和/或不同的使用性能。其中特别是包括刷毛末端的区域21可以用作刷毛磨损程度的显示器。刷毛最终的脱模按前面所述方法进行。

在图40至43中又表示一注塑模1(图21)，它由两组17、18模块4组成，它们分别具有至少一块可横向移动的模板，以形成一夹紧装置。与上述结构不同注射端的模板5又具有扩口，它们向成形通道方向缩小。复制刷毛末端的模板6具有不同深度的带半球形孔底的盲孔28、29和30，使得可以制造大量不同长度的刷毛，它们的末端位于一个弯曲的包络面上。

在按图21至24的实施例中先后注塑刷毛的两个不同区域31、32，其中区域31具有加粗的刷毛根部33。用这种方法注塑的多区域刷毛34(图41)接着通过使形成刷毛末端的模板6和一在某些情况下时间延后地一组18的模板4后撤(图41)的方法，使其末端脱模。然后组18中至少一块可横向移动的模板移动到夹紧位置，并使整个组18，在某些情况下与处于末端的模板6一起，向相反方向移动，从而使刷毛34以其带有根部区域33的其区域31的一部分伸出注射端的模板5。接着注塑模1(图42)与带一型腔36的另一注塑模35连接，在该型腔内注射聚合物熔液，根部区域23和区域31伸入型腔36内的长度段用该聚合物熔液环绕浇注。型腔36可以设计成这样，使它形成刷毛的中间载体或一完整的刷体，刷毛末端抗拉和无缝隙地埋在它里面。

在这种实施形式的变型方案中注塑模1的成型通道2也可以按图40用唯一一种聚合物熔液完全充满，并以在图41和42中所示的方法使其根部区域连同相连的长度段悬空，以便按图43用形成载体的聚合物熔液环绕浇注。

在另一种变型方案中按图40至42注塑的在其固定端的末端处悬空的刷毛通过形成末端的模板6和紧接的大多数模板4的后撤完全脱模，而刷毛被少数几块、亦即至少三块模板，例如注射端的模板5和接着的两块模板固定，其中一块可横向移动以形成夹紧装置。然后这些用作输送夹具的模板可以和刷毛一起移动到另一个注塑工位，在那里它们与注塑模35连接，同时一组新的模板与注射端的模板5结合，以便使注塑模1补充完整。这种输送夹具不仅可以用来将刷毛送到第二个注塑工位，而且也可以用来继续输送到其他加工工位。

图44和45表示在刷毛制造和至少(未画出的)用于末端的模板6后撤后的带有模板4和5的注塑模1的一部分。此外在刷毛38悬伸的末端前面移入一平面推进板39。借助于它将刷毛38推入留下的模板的成形通道内，直至它以其根部区域37和在某些情况下连接在它上面的长度段伸出注射端的模板5，或伸入另一注塑模35的型腔36，并用形成刷毛载体或刷体的聚合物熔液环绕浇注。

图46和47表示一实施例，其中在制造刷毛38以后用参照图44和45所述的方法在悬伸的刷毛末端前面移入一推进板40，而不是平的推进板39，推进板40设有不同高度的凸块形凸起41和42。在推进板40碰上模块4后刷毛向成形通道内推入不同深度的推动路程，使刷毛以其根部区域37伸入注塑模35的型腔36不同深度，在环绕浇注和推进板40以及模板4和5后撤后刷毛末端位于一弯曲的包络面上。

图48和49表示一实施例，它和图44和45的区别仅仅在于，刷毛38在注射端模板5的区域内通过筋、栅格等等形式的连接部位43相互连接，并在借助于推进板39移动后以连接部位43和刷毛38的相连的长度段伸入注塑模35的型腔36。

一小组模板4，尤其是包括注射端的模板5和至少一块起夹紧装置作用的可横向移动的模板4，也可以用作用来将刷毛转移到其他注塑工位、加工工位等等的输送夹具。

由大量模板组成的注塑模的分层结构和由此成为可能的逐段脱模以及通过按本发明的注射压力和成形通道内的流动速度的工艺参数达到的弹性模量和抗拉强度的提高也允许制造其中心线不在脱模方向上的刷毛。其例子表示在图50和51中。图50表示带有倾斜的成形通道44、45的注塑模的一部分，在本实施例中成形通道44、45相互倾斜。除此之外或取而代之注塑模1可以具有波形弯曲的成形通道46或多重折弯的成形通道47，从而得到相应地成形的刷毛，它们可以通过一连接部位48注塑成束。在脱模时模板4和6，从后者开始后撤，使刷毛逐段脱模，这时刷毛由于其高的弯曲弹性和小的脱模长度不会遭受变形。

刷毛在切除连接部位后可以单独或成组地或者与连接部位48一起通过它们的环绕浇注，或通过其他已知类型的热力或机械连接方法成型为一刷子。

在按图51的实施例中注塑模1同样具有分层的模板4和两块位于末端的模板49、50，它们用来形成强烈分叉的刷毛末端。注塑的刷毛51分别具有指状刷毛末端52，它们由于模板薄和刷毛牢固性的提高可以毫无问题地脱模。

形成刷毛末端的模板6或49、50特别是在强烈分叉的刷毛末端时在某些情况下可以由烧结金属组成，它在这个区域内也考虑附加的排气，以有效避免空气夹杂。当然模板4也可以由这种烧结金属组成，以支持成形通道的排气。微观粗糙度，它们例如在烧结金属中存在或者也可以通过成形通道的表面处理产生，造成完工刷毛表面上相应的微观范围内的粗糙度，它们在刷毛使用时导致拒绝湿度的“Lotus”效应。