Bei der Herstellung von Bürsten, Pinseln oder dergleichen sind die früher als Borstenmaterial verwendeten Tierhaare und Naturfasern überwiegend durch Kunststoffborsten ersetzt worden, wobei die Herstellung des Borstenmaterials weitge- hend auf die schon frühzeitig praktizierte Herstellung syn- thetischer Textilfasern zurückgeht, d. h. auf Extrusions- oder Spinnprozesse. Eine Borste unterliegt allerdings völ- lig anderen Anforderungen als eine Endlosfaser in einem Fa- serverbund. Sie ist freistehend und nur einseitig befestigt und festigkeitstheoretisch als einseitig eingespannter Bie- gebalken zu verstehen. Im Gebrauch kommen Druck-oder

Stauchkräfte, gelegentlich auch Zugkräfte hinzu. Hieraus ergeben sich gegenüber Endlosfasern andere Fertigkeitsan- forderungen hinsichtlich der Biegefestigkeit, Biegewechsel- festigkeit, Knickfestigkeit und des Wiederaufrichtvermögens (bend-recovery).

Monofile-für Borsten werden deshalb mit einem relativ gro- ßen Durchmesser bis zu einigen Millimetern extrudiert.

Durch die Formgebung der Extrusions-bzw. Spinndüse läßt sich in der Polymerschmelze eine gewisse Längsorientierung der Moleküle erreichen, die allerdings nicht ausreicht, um dem Monofil die gewünschten Eigenschaften zu geben. Das Mo- nofil wird deshalb verstreckt, also unter entsprechenden Abzugskräften gedehnt. Dabei ist in der Regel ein Vorver- strecken und ein Nachverstrecken und anschließend ein gege- benenfalls wiederholtes thermisches Stabilisieren erforder- lich. Das Endlosmonofil wird anschließend aufgespult und die gespulte Ware gegebenenfalls nochmals stabilisiert.

Werden die Endlosmonofile in der Bürstenfertigung nicht un- mittelbar von der Spule verarbeitet-dies ist bis heute noch die Ausnahme-wird eine große Zahl von Monofilen zu Strängen zusammengeführt, eingebunden und auf handhabbare Längen zwischen 60 bis 120cm abgelängt. Aus dem Strangmate- rial wiederum werden Kurzschnitte durch Schneiden herge- stellt, deren Länge etwas größer als die der endgültigen Borsten ist. Dabei entsteht ein Abfall von ca. 30% des Aus- gangsmaterials. Bei hochwertigen Kunststoffborsten, z. B. aus Polyamiden (Nylon), wie sie für Qualitätsbürsten, z. B.

Zahnbürsten, Hygienebürsten etc. benötigt werden, stellt der Rohstoffpreis den größten Kostenfaktor am Borstenpreis dar. Der Preis extrudierter Borsten wird folglich durch den hohen Abfall erheblich belastet.

An die Borstenfertigung schließt sich in der Bürstenferti- gung die Befestigung der Borsten am Borstenträger an. Dies kann mechanisch oder thermisch geschehen. Da die freie Län- ge der Borsten in diesem Zwischenstadium stark schwankt, schließt sich ein Abscheren und zumeist ein Nachbearbeiten der Borsten und vor allem der Borstenenden an, um die scharfen Schnittkanten zu beseitigen. Soweit die von den freien Enden gebildete wirksame Bürstfläche besonderen An- forderungen genügen muß, z. B. bei Zahnbürsten, muß schon bei der Befestigung oder anschließend daran die an sich ebene Bürstfläche konturiert werden. Hierbei entsteht noch- mals ein Abfall von ca. 10%.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß ca. 90% des welt- weiten Bedarfs an Borsten sich auf Borstenlängen < 10cm be- schränkt, ist die Endlosherstellung durch Spinnen mit allen anschließenden Arbeitsgängen bis zur fertigen Borste allein aufgrund des Rohstoffabfalls in höchstem Maß unwirtschaft- lich. Weitere Beschränkungen ergeben sich aus der Tatsache, daß Monofile in der Regel nur in zylindrischer Form, wenn auch im Querschnitt profiliert, hergestellt werden können, so daß auch die Bauform der Borsten beschränkt ist und ge- gebenenfalls aufwendige Nachbearbeitungen erforderlich sind.

Auf der anderen Seite hat sich in der Bürsten-und Pinsel- industrie das Spritzgießen für die Herstellung von Bürsten- körpern, Bürstengriffen, Pinselgriffen etc. aus Kunststoff sehr früh durchgesetzt, um die vielfältigen Gestaltungsmög- lichkeiten in der Spritzgießtechnik zu nutzen. In deren Folge hat es auch nicht an Versuchen gefehlt, den Bürsten- körper zusammen mit den Borsten einstückig im Spritzgieß- verfahren herzustellen. Diese Verfahren werden nur bei Bür- sten mit geringsten Qualitäts-und Stabilitätsanforderun- gen, insbesondere solchen, die nur einmal oder einige

wenige Male benutzt werden, praktisch genutzt. Gespritzte Borsten haben eine ungleich schlechtere Biegefestigkeit, Biegewechselfestigkeit und Knickfestigkeit, ein mangelhaf- tes Wiederaufrichtvermögen und geringe VerschleiBfestig- keit. Gespritzte Bürsten haben verfahrensbedingt stark ko- nische Borsten mit relativ großen Querschnitten im Wurzel- bereich der Borste und sind deshalb eher als Stifte oder Bolzen, denn als Borsten zu bezeichnen. Nachfolgend wird auf einige bekannte Spritzgießverfahren in der Bürstentech- nik eingegangen.

Technische Rotationsbürsten zum Schleifen und Polieren von Oberflächen sind aus scheibenförmigen Bürstensegmenten zu- sammengesetzt, die einzeln durch Spritzgießen hergestellt werden sollen (US 5,903, 951). Jedes Bürstensegment weist eine zentrale Trägerscheibe auf, von der sich die Borsten radial oder unter einem entgegen der Drehrichtung geneigten Winkel zur Radialen nach außen erstrecken. Die Bürstenseg- mente bestehen aus einem thermoplastischen oder thermoela- stischen Polymer (TP oder TPE), das mit abrasiven Partikeln gefüllt ist. Die Borsten sollen vorzugsweise eine Länge zwischen lcm und 5cm und einen Durchmesser zwischen 0,25mm und 10mm, vorzugsweise zwischen 1mm und 2mm aufweisen. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel sind die konischen Bor- sten 75mm lang und ihr Durchmesser beträgt 2mm an der Wur- zel und 1,5mm an der Spitze. Die zweiteilige Spritzgießform besteht aus zwei Platten, die auf den einander zugekehrten Seiten, die zugleich die Formtrennebene bilden, die Kavitä- ten für die Trägerscheibe und die Borsten aufweisen. Die Polymerschmelze mit den eingemischten Abrasivpartikeln wird mit einem Spritzdruck von 690 bis 6900 kPa (0,59 bis 69 bar) vom Zentrum der Trägerscheibe eingespritzt. Als be- vorzugter Druckbereich sind 2070 bis 4830 kPa genannt. Die zwingend erforderliche Entlüftung der Formkavität erfolgt in der Formtrennebene, also borstenparallel. Dies führt

zwangsläufig zu zwei Formtrennähten auf dem Borstenmantel, die von der Wurzel bis zur Spitze und über diese hinweglau- fen. Da die Abrasivpartikel die kleinen Querschnitte in den Borstenkavitäten zusätzlich verengen und die Polymerschmel- ze an diesen Stellen zu schnell erstarrt, ohne die Borsten- kavität auszufüllen, wird ein zweistufiges Spritzgießen vorgeschlagen, indem zunächst eine hoch gefüllte Polymer- schmelze in die Borstenkavitäten und anschließend eine we- niger oder nicht gefüllte Polymerschmelze nachgespritzt wird. Dem Fachmann ist bekannt, daß beim Spritzgießen prak- tisch keine Molekülorientierung im Polymer stattfindet (US 2001/0007161 A1, siehe Spalte 1, Absatz 0006). Dies führt bei Borsten zu einem völlig unzureichenden Biegever- halten, das durch die beigemischten Abrasivpartikel noch verschlechtert wird. Der angegebene maximale Spritzdruck von 6900 kPa (69 bar) wird aufgrund des Strömungswiderstan- des in der engen Formkavität für die Ausbildung der Träger- scheibe und in den anschließenden Borstenkanälen so stark abgebaut, daß für den Fachmann begründete Zweifel an der praktischen Durchführbarkeit dieses Verfahrens bestehen.

Die US 3,618, 154 beschreibt die Herstellung einer Zahnbür- ste in einem einzigen Spritzgießvorgang, wobei die Borsten am Bürstenkopf in einer Art Bündelanordnung gespritzt wer- den. Zu diesem Zweck weist das zweiteilige Spritzgießwerk- zeug, dessen Formtrennebene in der Ebene des Bürstenkopfs liegt, im wesentlichen zylindrische Bohrungen auf, die von der die Borstenseite des Bürstenkopfs bildenden Formfläche ausgehen. In die Bohrungen greifen von der gegenüberliegen- den Seite im wesentlichen zylindrische Formkerne ein, die mit ihrer einen Stirnseite einen Teil der Formfläche für die Borstenträgerseite des Kopfs bilden und-von dieser ausgehend-entlang Mantellinien verlaufende, rinnenartige Vertiefungen aufweisen. Diese rinnenartigen Vertiefungen verjüngen sich von der stirnseitigen Formfläche zum anderen

Ende gleichmäßig konisch und enden in einer halbkugelförmi- gen Kalotte auf dem Mantel des Formkerns, auf dem die Ver- tiefungen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Jede Ver- tiefung bildet zusammen mit der Wandung der Bohrung in dem einen Teil der Spritzgießform einen borstenformenden Kanal, der sich folglich von der Formkavität für den Bürstenkopf zum anderen Ende konisch verjüngt. Die Entlüftung der Kanä- le erfolgt über deren gesamte Länge in der Trennfläche zwi- schen Formkern und Bohrung, also im wesentlichen borsten- parallel. Hierfür fordert die US 3,618, 154 eine hohe Präzi- sion der zusammenwirkenden Flächen. Auch hier kommt es an jeder Borste zwangsläufig zu zwei Formtrennähten, die ent- lang Mantellinien der Borste verlaufen. Auch lassen sich keine Borsten mit kreisrundem Querschnitt herstellen, da die rinnenartige Vertiefung im Formkern einen wesentlich größeren Krümmungsradius als die Bohrung besitzt. Dadurch entsteht eine Querschnittsform mit Diskontinuitäten, an de- nen sich zugleich die Formtrennähte ausbilden, die sich nachträglich nicht mehr entfernen lassen. Die Borste weist zudem in verschiedenen Richtungen quer zu ihrer Achse un- terschiedliches Biegeverhalten auf. Auch ergeben sich keine vollen Bündel, sondern ist deren Zentrum frei, so daß sich die Borsten auch nicht gegeneinander abstützen können, wie dies bei herkömmlichen Bündeln der Fall ist. Das gravieren- de Problem des Entformens der einzelnen Borsten soll einer- seits durch eine entsprechende Konizität der borstenformen- den Rinnen gelöst werden. Dies gelingt offensichtlich nicht, weil die Formkerne zugleich noch als Auswerferstifte eingesetzt werden, indem sie beim Entformen über die kalot- tenförmigen Enden der rinnenartigen Vertiefungen auf die Borstenspitzen schiebend einwirken. Die Konizität soll bei Gebrauch der Zahnbürste für relativ flexible Borstenenden sorgen. Auch diese Druckschrift beschreibt keine über die übliche Spritzgießtechnik hinausgehenden Maßnahmen, die zu einer Verbesserung des Biegeverhaltens der spritzgegossenen

Borsten führen könnten, so daß auch hier die Polymermolekü- le in der beim Spritzgießen üblichen energetisch günstig- sten, stabilitätsmäßig jedoch ungünstigen Knäuelform vor- liegen (US 2001/0007161 A1).

Es ist ferner bei der Herstellung von Zahnbürsten bekannt (US 5,158, 342) auf einen vorgespritzten Bürstenkörper, be- stehend aus Griff und Bürstenkopf, in eine vorbereitete Vertiefung des Bürstenkopfs den Borstenbesatz nachträglich aufzuspritzen. Dies führt zu Borsten mit völlig unzulängli- chem Biegeverhalten aufgrund der herkömmlichen Spritzgieß- technik mit Spritzdrucken von 30 bis 60 bar (3000 bis 6000 kPa).

Eine zweistufige Herstellung von Borstenbesatz und Borsten- träger beschreibt auch die GB 2 151 971. In dieser Druck- schrift ist insbesondere das Problem des Entformens der Borsten aus den borstenformenden Kanälen erkannt worden.

Trotz einer das Entformen begünstigenden starken Konizität der Borsten wird zusätzlich ein extrem verzögerter und ge- steuerter Zeitablauf für das Entformen vorgesehen, der die Leistung der Spritzgießanlage reduziert. Spritzgießtechni- sche Maßnahmen zur Erhöhung der Borstenstabilität sind nicht beschrieben.

Weit bessere Ergebnisse werden nach einer älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung des Erfinders erzielt (PCT/EP01/07439), bei dem ein Borstenträger mit Bohrungen versehen wird, die einen düsenartigen Querschnittsverlauf aufweisen. Die Polymerschmelze für die Borsten wird durch die düsenartigen Bohrungen in daran anschließende Formkanä- le einer Spritzgießform gespritzt. Mit diesem Verfahren wird ein Halbfabrikat aus Borstenträger und Borsten oder auch-bei entsprechender Formgebung des Borstenträgers- eine fertige Bürste hergestellt, bei dem die Borsten

hinsichtlich ihres Biegeverhaltens ähnlich gute Werte wie extrudierte Borsten zeigen, die Formgebung der Borsten aber nicht den Zwängen unterliegt, die sich aus der Endlosferti- gung von extrudierten Monofilen ergeben.

Es ist weiterhin bekannt (US 4,712, 936), kleine Auftrags- pinsel, z. B. für dekorative Kosmetika, die in ein Behältnis eingetaucht sind und an der Verschlußkappe für dieses Be- hältnis befestigt sind, als einteiliges Spritzgußteil her- zustellen, das aus der Kappe, einem an deren Innenseite zentrisch ansetzenden Schaft und an dessen Ende angeordne- ten Pinselborsten besteht. Die Formkavitäten für die Kappe, den zentrischen Schaft und die anschließenden borstenfor- menden Kanäle sind axial ausgerichtet in den zwei Teilen eines Spritzgießwerkzeugs ausgebildet, in deren Formtrenn- ebene die Kappenöffnung liegt. Schaft und Borsten werden durch koaxial ineinander geschobene Formkerne erzeugt. Die Anspritzseite befindet sich an der Kappe. Die Polymer- schmelze muß folglich lange Strömungswege mit mehreren Querschnittsänderungen und großen Massebedarf überwinden, bevor sie in die dünnen Borstenkanäle gelangt. Die gesamte Entlüftung des Schaft-und Borstenbereichs erfolgt an den Enden der Borstenkanäle über einen zylindrischen Verschluß mit Rändelstruktur, die eine Art Filter mit hohem Strö- mungswiderstand bilden soll. Bei diesem Stand der Technik ist erkannt worden, daß die durch Spritzgießen erzeugbaren Borsten insbesondere für den Einsatz als Pinsel nicht ge- eignet sind. Sie werden deshalb nach dem Entformen außer- halb der Spritzgießform erneut erwärmt und anschließend verstreckt. Dabei geht es insbesondere um eine Quer- schnittsreduzierung, die zwangsläufig zu einer Vergrößerung des Abstandes zwischen den Borsten führt. Bei Auftragspin- seln dieser Art sollen die Borsten aber in möglichst gerin- gem Abstand angeordnet sein, um zwischen den Borsten eine

Kapillarwirkung zum Speichern und Zurückhalten des Auf- tragsmediums zu erzeugen.

Es ist ferner versucht worden (DE 21 55 888 C3), eine Bür- ste mit angeformten Borsten durch Spritzgießen derart her- zustellen, daß das Spritzgießwerkzeug aus einem ersten Werkzeugteil für den Borstenträger und einem die offene Formkavität weitgehend abdeckenden zweiten Werkzeugteil be- steht, in welchem ein kurzer Kanal ausgebildet ist, der sich an seinem gegenüberliegenden Ende erweitert und dort verschlossen ist. Beim Abspritzen dringt die Polymerschmel- ze aus der Formkavität des Trägers in den kurzen Kanal ein und fließt in die Erweiterung hinein, so daß sich ein kur- zer Bolzen mit einem Kopf bildet. Beim Öffnen der Form wird der Kopf mitgenommen und der bolzenartige Borstenrohling gestreckt. Damit kann-ähnlich wie bei der Endlosherstel- lung von Monofilen-eine gewisse Molekülorientierung er- folgen, die stabilitätsfördernd wirkt.

Der Versuch, die Produktion der Borsten aus extrudierten Endlosmonofilen und deren Befestigung an gesondert gefer- tigten Bürstenkörpern zu Gunsten des Spritzgießens der kom- pletten Bürste mit den Borsten zu ersetzen, muß als ge- scheitert angesehen werden (US 2001/0007161 A1).

Dies gilt auch für den bekannten Vorschlag, nur die Borste im Wege des Spritzgießens herzustellen (US 3,256, 545).

Dieser nächstkommende Stand der Technik geht davon aus, daß extrudierte Borsten durch Nachbearbeitung der Borstenenden, wie auch durch Spritzgießen einstückiger Bürsten erhaltene Borsten zwar wegen der spritzgießtechnisch notwendigen Ko- nizität Enden mit erhöhter Flexibilität aufweisen, dies aber auf Kosten der Abrieb-und Verschleißfestigkeit geht.

Die zu den Enden hin abnehmende Verschleißfestigkeit soll bei dem vorgeschlagenen Verfahren dadurch behoben werden,

daß der Querschnitt der gespritzten Borste sich von dem die Anspritzseite bildenden befestigungsseitigen Ende (Borsten- wurzel) zum freien Ende hin vergrößert. Der Querschnitts- verlauf kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sein mit der Folge, daß im Bereich der Arbeitsenden der Borsten eine größere Kunststoffmasse vorhanden ist als am befestigungs- seitigen Ende. Die ungenügenden Eigenschaften bekannter ko- nischer Borsten werden also durch Anhäufung einer größeren Kunststoffmasse im Bereich der Borstenenden ausgeglichen.

Dabei wird jedoch verkannt, daß mit zunehmender Kunststoff- masse bzw. zunehmendem Querschnitt der Anteil der energe- tisch günstigen Knäuelstruktur zunimmt, die Borste also durch ihre Querschnittsvergrößerung überproportional an Biegeelastizität verliert. Bei diesem Spritzgießverfahren werden Spritzdrucke von 800 bis 1200 bar (ca. 0, 8*105 bis 1, 2-105 kPa) vorgeschlagen, die deshalb notwendig sind, um die Polymerschmelze durch die anspritzseitig zunächst enge- ren Kanäle bis in die erweiterten Kanäle formfüllend ein- bringen zu können. Trotz des relativ hohen Drucks werden bei den empfohlenen Borstendurchmessern zwischen 1,6 und 2,2mm im Bereich des dünneren und zwischen 11 und 12mm im Bereich des dickeren Querschnitts unorientierte Molekül- strukturen angestrebt (Spalte 5, Zeilen 43 bis 48 und Spal- te, Zeilen 32 bis 42). Für die Befestigung der spritzge- gossenen Borsten an einem Borstenträger werden an der An- spritzseite der Borsten Tragstrukturen aus derselben Poly- merschmelze ausgebildet, die gegebenenfalls auch mehrere Borsten miteinander verbinden.

Es ist schließlich aus der Fachliteratur bekannt (Ehren- stein : Eigenverstärkung von Thermoplasten im Schmelze- Deformationsprozeß in DE-Zeitschrift"Die Angewandte Makro- molekulare Chemie"175 (1990), Seite 187 bis 203), daß die theoretischen mechanischen Werte des Elastizitätsmoduls [N/mm2] und der Zugfestigkeit [N/mm2] durch Extrusions-und

Spritzgießverfahren bei Polyamiden nur zu 3% bzw. 6% und bei Polyethylen zu 33% bzw. 5, 5% erreicht werden, wobei man bei spritzgegossenen. Bauteilen den spannungsfreien Zustand (Knäuelstruktur der Moleküle) bevorzugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Borsten im Wege des Spritzgießens herzustellen, deren Biegeverhalten und Wiederaufrichtvermögen extrudierte Borsten übertrifft, eine bestmögliche Ausschöpfung der theoretischen Werte des Ela- stizitätsmoduls und der Zugfestigkeit und die Herstellung von Borsten hoher Qualität in einem großen Längenbereich bei relativ kleinen Querschnitten ermöglicht, um Borsten- geometrien und Borstenanordnungen in einfacher Weise und unter Anpassung an die Anforderungen des Endproduktes, wie Bürsten oder Pinsel herstellen zu können. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung vorzuschlagen.

Ausgehend von dem bekannten Spritzgießverfahren, bei dem die Polymerschmelze in einen borstenformenden Kanal mit vorgegebener Länge und über diese Länge vorgegebenem Quer- schnittsverlauf unter Druck gespritzt und der Kanal während des Spritzgießvorgangs entlüftet wird, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Höhe des Spritzdrucks in Abhängig- keit von dem Querschnittsverlauf des borstenformenden Ka- nals so eingestellt wird, daß eine Scherströmung mit einer hohen Kerngeschwindigkeit im Zentrum der strömenden Poly- merschmelze und großer Scherwirkung aufgrund der Wandrei- bung der Polymerschmelze unter ausgeprägter Längsorientie- rung der Polymermoleküle wenigstens im wandnahen Bereich der Polymerschmelze erzeugt und auf der Länge des Kanals aufrechterhalten wird, wobei zugleich der Kanal auf seiner Länge so entlüftet wird, daß die Aufrechterhaltung der Scherströmung unterstützt wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich das Biegeverhalten eines Monofils in erster Linie durch die Er- zeugung und Aufrechterhaltung einer Molekülorientierung steigern läßt, die beim Spritzgießen von Borsten, Bürsten und Pinseln bisher nicht verwirklicht worden ist. Die Mole- kularstruktur in einer strömenden Polymerschmelze läßt sich merklich nur bei ausreichend engen Querschnitten und nur dadurch beeinflussen, daß der Schmelzeströmung ein Ge- schwindigkeitsprofil mit starker Scherwirkung aufgezwungen wird, um die an sich energetisch günstigste, spannungsfreie Knäuelstruktur zu deformieren und zu strecken. Es wird des- halb erfindungsgemäß der Spritzdruck so hoch gewählt, daß sich in den borstenformenden Kanälen ein steiles Strömungs- profil ausbildet, das sich durch eine hohe Kerngeschwindig- keit im Zentrum der Strömung und große Scherwirkung im Randbereich derselben aufgrund der Wandreibung der Polymer- schmelze an der Kanalwandung auszeichnet, wobei die Scher- kräfte aufgrund der Wandreibung umso größer sind, je höher die Differenzgeschwindigkeit benachbarter Strömungsschich- ten ist. Ein solches Strömungsprofil mit hoher Kernge- schwindigkeit gewährleistet ferner eine einwandfreie Form- füllung des borstenformenden Kanals auch bei engsten Quer- schnitten (kleiner Borstendurchmesser) und großer Länge des Kanals (Borstenlänge).

Das Geschwindigkeitsprofil läßt sich in Abhängigkeit von dem über die Länge des borstenformenden Kanals vorgegebenen Querschnittsverlauf durch einen entsprechend hohen, gegebe- nenfalls auch variablen Spritzdruck einstellen. Dadurch wird eine Längsorientierung der Polymermoleküle nahe der Kanalwandung und mit abnehmender Ausprägung innerhalb des gesamten Schmelzestroms erreicht, wobei die Höhe der Kern- geschwindigkeit ferner ein zu frühes Erstarren der Schmelze auch bei kleinen Querschnitten und großer Länge verhindert.

Ein hoher Druck allein reicht jedoch nicht aus, um einen engen Formkanal schnell zu füllen. Es wird deshalb erfin- dungsgemäB der Kanal auf seiner Länge so entlüftet, daß die Aufrechterhaltung der Scherströmung mit hoher Fließge- schwindigkeit bis in das Ende des Kanals unterstützt wird, so daß die angestrebte Längsorientierung der Moleküle bis in die Borstenspitze reicht.

Praktische Versuche haben ergeben, daß der Spritzdruck in Abhängigkeit vom Querschnittsverlauf des borstenformenden Kanals wenigstens 500 bar (0, 5g105 kPa) betragen sollte.

Für die hier in Rede stehenden Qualitätsborsten mit einem mittleren Borstendurchmesser von z. B. 0,3 (gemessen auf der halben Länge), also einem entsprechenden Querschnitt des borstenformenden Kanals und einer Länge von 10,5mm läßt sich das gewünschte Geschwindigkeitsprofil mit einem Spritzdruck von größer 500 (0, 5-105 kPa) erzeugen. Der vor- genannte Spritzdruck läßt sich in der Regel zu etwa 2/3 als spezifischer Druck im borstenformenden Kanal umsetzen, so daß die Polymerschmelze in dem Kanal einen Druck > 300 bar (0, 3. 105 kPa) aufweisen sollte.

Thermoplastische Kunststoffe bilden bei der Erstarrung un- terhalb der Kristallschmelztemperatur Kristallite, die je nach Form und Ordnung den Elastizitätsmodul (E-Modul) und die Zugfestigkeit (Zerreißfestigkeit) beeinflussen. Einen positiven Einfluß im Sinne einer Versteifung durch Erhöhung des E-Moduls und eine Verfestigung im Sinne der Erhöhung der Zugfestigkeit läßt sich durch Bildung von Nadelkristal- len erreichen, die zunächst eine gestreckt kettige Kri- stallkeimbildung an parallel liegenden Molekülabschnitten voraussetzen. Diese Keimbildung läßt sich gegenüber einer isothermen Kristallisation durch Spannungsinduzierung, wie sie u. a. bei Fließvorgängen gegeben ist, um ein Vielfaches steigern. Der erfindungsgemäß vorgesehene hohe Spritzdruck

und die dadurch erzielte hohe Fließgeschwindigkeit der Po- lymerschmelze im borstenformenden Kanal fördert somit nicht nur die molekulare Längsorientierung sondern auch die Kri- stallbildung, wobei der hohe Druck als weitere Spannungsin- duzierung zugleich die Packungsdichte der Kristalle erhöht.

Durch die teilweise Kristallisation der molekularorientier- ten Schmelze erhöht sich die Relaxationszeit, d. h. die Mo- lekülorientierung bleibt länger aufrechterhalten.

Die zuvor beschriebenen Effekte werden in Fortführung der Erfindung noch dadurch unterstützt, daß der borstenformende Kanal gekühlt wird.

Je enger der Querschnitt und je größer die Länge des bor- stenformenden Kanals ist, würde man eher ein Warmhalten der Kanalwände erwägen, um die Viskosität der Polymerschmelze zu erhalten und eine vollständige Formfüllung zu erreichen.

Diese Formfüllung ist jedoch bei Einstellung der erfin- dungsgemäßen Verfahrensparameter auch bei Kühlung des bor- stenformenden Kanals gewährleistet. Durch die Kühlung des Kanals und die damit verbundene Spannungsinduzierung wird die Kristallbildung zusätzlich gefördert und die Relaxai- onszeit erhöht. Die an der Kanalwandung entstehende stabi- lisierende Außenschicht der Borste ermöglicht eine Erhöhung des beim Spritzgießen üblichen Nachdrucks. Je höher der Nachdruck, umso stärker wird die Kristallkeimbildung im noch schmelzflüssigen Kern der Borste gefördert. Durch den Druck wird zugleich die Schmelztemperatur erhöht und somit bei gegebener Massetemperatur die Schmelze stärker unter- kühlt, wodurch weiterhin die Kristallwachstumsgeschwindig- keit positiv beeinflußt und die Relaxation der Moleküle er- schwert wird.

Der hohe Spritzdruck und die hohe Fließgeschwindigkeit er- fordern besondere oder zusätzliche Maßnahmen für eine

schnelle und effektive Entlüftung, um eine vollständige Formfüllung zu gewährleisten und Kavitationen am Formkanal oder Lufteinschlüsse in der Schmelze zu vermeiden. Bei den Spritzgießverfahren nach dem Stand der Technik erfolgt die Entlüftung des borstenformenden Kanals bei einer vollstän- dig geschlossenen Kavität über das Ende des Kanals oder aber bei einer längsgeteilten Spritzgießform für den Kanal in zwei borstenparallelen Ebenen. Im erstgenannten Fall ist zur Ausbildung eines einwandfreien, vorzugsweise abgerunde- ten Borstenendes eine starke Drosselung der Entlüftung not- wendig, um den Übertritt von Polymerschmelze in die Entlüf- tungsquerschnitte zu vermeiden. Bei borstenparalleler Ent- lüftung liegt die Formtrennebene in Strömungsrichtung mit der Folge, daß die Polymerschmelze auch in engste Entlüf- tungsspalte eindringt und zur Bildung von Formtrennähten entlang des Borstenmantels führt.

Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, daß der borstenfor- mende Kanal quer zur Strömungsrichtung der Polymerschmelze entlüftet wird, wobei die Entlüftung vorzugsweise in mehre- ren quer zur Strömungsrichtung der Polymerschmelze liegen- den Ebenen erfolgt. Die Anzahl der Entlüftungsebenen wird umso größer gewählt, je länger der borstenformende Kanal ist, so daß bei einer vorgegebenen Kanallänge die Entlüf- tung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Schmelze- front gleichsam gesteuert erfolgt. Da die Entlüftung in ei- ner solchen Ebene über den gesamten Umfang des Borstenka- nals erfolgen kann, steht eine entsprechend große Spaltlän- ge zur Verfügung, die bei mehreren Ebenen quer zur Strö- mungsrichtung größer sein kann als bei einer borstenparal- lelen Formtrennebene.

Die Entlüftungsebenen können über die Länge des borstenfor- menden Kanals abstandsgleich, je nach zu entlüftendem Volu- men auch mit progressivem oder degressivem Abstand in

Strömungsrichtung der Polymerschmelze vorgesehen werden.

Damit ist zugleich die Aufrechterhaltung eines ausreichend hohen Gegendrucks im Kanal möglich, um eine gleichmäßige Formfüllung zu erhalten.

Der borstenformende Kanal kann allein durch Verdrängen der Luft mittels des Strömungsdrucks der Polymerschmelze ent- lüftet werden, doch kann die Entlüftung auch durch einen äußeren Unterdruck unterstützt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gibt die Möglichkeit, die Polymerschmelze in einen borstenformenden Kanal mit einem von der Anspritzseite aus im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt zu spritzen, so daß eine im wesentlichen zylin- drische Borste erhalten wird, die mit der bisher bei Bor- sten und Bürsten angewandten Spritzgießtechnik nicht zu er- zeugen war.

Es kann aber auch ein sich von der Anspritzseite im wesent- lichen kontinuierlich verjüngender Querschnitt vorgesehen werden, so daß eine Borste mit vorzugsweise nur schwacher Konizität erhalten wird, die in vielen Anwendungsfällen er- wünscht ist, um die Biegeelastizität von der Borstenwurzel zum Borstenende zu erhöhen. Eine solche Konizität fördert auch die Aufrechterhaltung oder gar Verstärkung eines stei- len Geschwindigkeitsprofils mit hoher Kerngeschwindigkeit und über die Länge größer werdender Scherwirkung im Randbe- reich, so daß trotz erhöhten Strömungswiderstandes die Mo- lekülorientierung und Kristallbildung zum Borstenende hin noch gefördert wird.

Durch das Spritzgießen lassen sich maßhaltige Borsten mit einer Toleranz von 3% im Querschnitt und in der Länge her- stellen, während extrudierte Borsten bei den gleichen

konstruktiven Parametern Toleranzen von 10% aufweisen.

Hinzu kommt bei extrudierten Borsten eine verfahrensbeding- te Ovalisierung des zunächst kreisrunden Querschnitts, was bei den erfindungsgemäß hergestellten Borsten vermieden wird.

In der Spritzgießtechnik werden üblicherweise Entformungs- schrägen von einigen Grad (>1, 00°) als notwendig erachtet, um das Spritzgußteil einwandfrei entformen zu können. Das Entformen muß in der Regel durch Auswerfer unterstützt wer- den. Beim Spritzgießen von Borsten nach dem eingangs ge- schilderten Stand der Technik muß die Formschräge wesent- lich höher gewählt werden, um ein Abreißen der Borste beim Entformen zu verhindern (US 3 256 545). Nicht zuletzt aus diesem Grunde greift der Stand der Technik zu Spritzgieß- werkzeugen mit borstenparalleler Formtrennebene unter In- kaufnahme der beschriebenen Nachteile. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Reduzierung der Formschräge bis auf den Wert 0° bei gleichwohl ausreichender Formfüllung.

Es lassen sich also schlanke Borsten großer Länge mit rela- tiv geringer Konizität im Bereich von 0,2 bis 0, 5° herstel- len, wenn die positiven Eigenschaften einer konischen Bor- ste mit einem progressiven Biegewinkel zum Borstenende hin erwünscht sind. Aufgrund der durch die Längsorientierung und verstärkten Kristallbildung und der hiermit einherge- henden Erhöhung der Zugfestigkeit (Zerreißfestigkeit) der Borste, insbesondere in dem für das Entformen bedeutsamen wandnahen Bereich, läßt sie sich auch gut entformen. Weite- re Maßnahmen zur Erleichterung des Entformens sind im Zu- sammenhang mit der Vorrichtung beschrieben.

In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens wird die Polymerschmelze in einen sich zum borstenfor- menden Kanal düsenartig verengenden Einlaufbereich zur Er- zeugung einer Dehnströmung gespritzt, um eine Borste mit

einem verbreiterten Wurzelbereich mit sich gegebenenfalls kontinuierlich zur eigentlichen Borste verjüngender Kontur zu erhalten.

Durch eine solche Verengung wird eine Dehnströmung erzeugt, die in erheblichem Maße zur Molekülorientierung und aus strömungstechnischen Gründen zu einer entsprechenden Über- höhung des Strömungsprofils im Anschluß an die Verengung führt, was eine Anordnung der Verengung nahe der Anspritz- seite empfiehlt. Es können aber auch über die Länge des borstenformenden Kanals Verengungen vorgesehen werden, um gestufte Borsten zu erhalten, wobei auch hier die Verengun- gen positive Auswirkungen auf die Molekularstruktur und die Kristallbildung haben.

Der Querschnitt des borstenformenden Kanals nach einem ge- gebenenfalls vorgeschalteten Einlaufbereich wird vorzugs- weise mit einer größten Weite von : 3mm gewählt, so daß die spritzgegossene Borste einen entsprechenden Durchmesser mit einem gegebenenfalls breiteren Wurzelbereich aufweist. Bor- sten diesen Querschnitts mit einem breiteren Wurzelbereich lassen sich durch Extrudieren bzw. Spinnen nicht herstel- len. Der Begriff"größte Weite"bedeutet hierbei, daß die Borste auch einen von der Kreisform abweichenden, z. B. ova- len Querschnitt, aufweisen kann, wobei die größte Weite der Länge der größeren Achse des Ovals entspricht.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner das Verhältnis der größten Weite zur Länge des Kanals von < 1 : 5 bis 1 : 1000, vorzugsweise bis : 1 : 250 gewählt werden.

Es lassen sich z. B. Borsten herstellen, die bei einem maxi- malen Durchmesser von 3mm im oder nahe dem Wurzelbereich eine Länge zwischen 15mm und 750mm aufweisen. Je kleiner die größte Weite ist, umso kürzer wird man die Länge wäh- len. Für hohe Anforderungen, beispielsweise bei Zahnbür-

sten, Auftragspinseln etc. empfehlen sich Durchmesser ober- halb des Wurzelbereichs von 9 0,5mm, die bei dem erfin- dungsgemäßen Verfahren Borstenlängen bis über 60mm zulas- sen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich gleichermaßen vor- teilhaft dahingehend modifizieren, daß die Polymerschmelze gleichzeitig in mehrere benachbart angeordnete borstenfor- mende Kanäle unter Bildung einer entsprechenden Anzahl von Borsten gespritzt wird, so daß sich in einem Spritzgießvor- gang ein Satz von Borsten herstellen läßt. Durch Minimie- rung des Abstandes der borstenformenden Kanäle lassen sich Borstenanordnungen in Form von Bunden (pucks) durch leich- tes Kompaktieren der entformten Borsten herstellen.

Die Anzahl und Anordnung der borstenformenden Kanäle kann auch so getroffen werden, daß mit einem Spritzvorgang der gesamte Borstenbesatz einer Bürste oder eines Pinsels er- zeugt wird, wobei die Abstände zwischen den Borsten und ih- re geometrische Zuordnung entsprechend der gewünschten An- ordnung im Borstenbesatz variiert werden kann.

In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, daß die Poly- merschmelze unter gleichzeitiger Bildung einer Verbindung zwischen wenigstens zwei Borsten in die benachbart angeord- neten, borstenformenden Kanäle gespritzt wird, wobei die Verbindung sowohl für die weitere Handhabung der verbunde- nen Borsten, als auch als Hilfsmittel zur Verbindung mit einem Bürstenkörper, Pinselgriff oder dergleichen dienen kann. Stattdessen kann nach dem Spritzen der Borsten aus einem Polymer eine Polymerschmelze aus einem anderen Poly- mer nachgespritzt werden, um die Verbindung zwischen den Borsten herzustellen. Die Verbindung kann in Form von Ste- gen, mehrere Borsten verbindenden Gittern oder dergleichen ausgebildet werden. Bei Verwendung verschiedener Polymere

mit einem Fügefaktor 220% ist eine ausreichend sichere Ver- bindung gewährleistet.

Die Verbindung kann ferner so gestaltet werden, daß sie ei- nen Borstenträger bildet, der zugleich den Bürstenkörper oder einen Teil desselben darstellen kann oder aber durch Aufspritzen mindestens einer anderen Polymerschmelze zu ei- nem Bürstenkörper oder Pinselgriff vervollständigt werden kann. Dabei kann es sich um ein anderes thermoplastisches oder thermoelastisches Polymer handeln.

In einer weiteren Variante des Verfahrens können mehrere Borsten mit unterschiedlicher Länge gespritzt werden, so daß in Kombination mit dem sie verbindenden Borstenträger ein kompletter Borstenbesatz oder Teilbesatz für eine Bür- ste oder einen Pinsel herstellbar ist, bei der die Borsten- enden auf unterschiedlicher Höhe einer ebenen oder nicht- ebenen Hüllflächen liegen, um mit der fertigen Bürste ge- krümmte Konturen mit den Borstenenden optimal zu erfassen..

Ebenso können die mehreren Borsten mit unterschiedlichen Querschnitten gespritzt werden, um bei einer fertigen Bür- ste in vorgegebenen Bereichen unterschiedliche Wirkungen zu ermöglichen.

Gleichermaßen können die mehreren Borsten mit über deren Länge unterschiedlichem Querschnittsverlauf gespritzt wer- den. Schließlich können die mehreren Borsten auch in nicht- paralleler Lage zueinander gespritzt werden, um einen Bor- stenbesatz mit unterschiedlicher Borstenstellung zu erzeu- gen.

Gemäß einer anderen Ausführung des Verfahrens können Bor- sten gleicher Geometrie, aber unterschiedlicher Biegeela- stizität (Härte) durch Spritzgießen verschiedener Polymer-

schmelzen in denselben Formkanälen erzeugt werden. Bei ex- trudierten Borsten für Bürsten mit unterschiedlichen Härte- graden (textures), z. B. für Zahnbürsten mit den Härtegraden weich, mittel, hart, konnte der gewünschte Härtegrad nur über den Durchmesser der Borste beeinflußt werden, d. h. es waren für Zahnbürsten gleicher Bauweise bis zu drei ver- schiedene Borstendurchmesser bereitzuhalten und zu verar- beiten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können diese Härtegrade allein durch die Polymerwahl und gegebenenfalls eine Anpassung des Spritzdrucks bei gleichem Borstendurch- messer verwirklicht werden.

Die Borsten können weiterhin aus einem Polymer oder einer Polymermischung-gespritzt werden, die im erstarrten Zustand reduzierte sekundäre Bindungskräfte aufweisen. Solche Bor- sten lassen sich nach der Herstellung, gegebenenfalls auch erst nach der Weiterverarbeitung zu Bürsten oder Pinseln durch mechanische Kräfte spalten und auf diese Weise flags bilden.

Schließlich können die Borsten aus einem Polymer mit bei Gebrauch wirksam werdenden Additiven gespritzt werden. Da- bei kann es sich um Additive mit mechanischer, z. B. abrasi- ver Wirkung, oder beispielsweise bei Borsten für Zahnbür- sten um Additive mit pflegender, therapeutischer oder remi- neralisierender Wirkung handeln. Additive dieser Art sind vielfältig bekannt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Spritz- gießen von Borsten aus thermoplastischen Polymeren, umfas- send eine Einrichtung zur Erzeugung des Spritzdrucks und eine Spritzgießform, die wenigstens einen Zuführkanal für die Polymerschmelze und wenigstens eine Kavität in Gestalt eines Formkanals mit einer der Länge und dem Querschnitts- verlauf der herzustellenden Borste entsprechenden Formkon-

tur aufweist, wobei dem Formkanal Entlüftungsmittel zum Ab- führen der beim Spritzgießen verdrängten Luft zugeordnet sind. Vorrichtungen dieses Aufbaus sind in dem eingangs be- schriebenen Stand der Technik bekannt.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine solche Vorrichtung da- durch aus, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Spritz- drucks von vorzugsweise wenigstens 500 bar (0, 5-105 kPa) ausgestattet ist und die Entlüftungsmittel über die Länge des Formkanals verteilt angeordnete Entlüftungsquerschnitte aufweisen, die im Zusammenwirken mit dem Spritzdruck zur Ausbildung einer Scherströmung mit hoher Kerngeschwindig- keit im Zentrum der Polymerschmelze und großer Scherwirkung an der Wandung des Formkanals ausgelegt sind.

Mit einer solchen Vorrichtung können Borsten durch Spritz- gießen hergestellt werden, wie sie im Zusammenhang mit dem Verfahren bereits beschrieben sind. Gegenüber bekannten Spritzgießvorrichtungen zur Herstellung von Borsten bzw. von einstückigen Bürsten mit Borsten, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung so gestaltet, daß in dem die Borste formenden Kanal die angestrebte Strömungsdynamik erreicht wird.

Die Einrichtung zur Erzeugung des Spritzdrucks ist vorzugs- weise so ausgelegt, daß Spritzdrücke zwischen 500 und 4000 bar (0, 5@105 bis 4@105 kPa) in Abhängigkeit von der Länge und dem Querschnittsverlauf des Formkanals einstell- bar sind. Der Druck wird umso höher gewählt, je kleiner der Querschnitt der herzustellenden Borste und je größer deren Länge ist.

Die Einrichtung zur Erzeugung des Spritzdrucks und die Ent- lüftungsquerschnitte am Formkanal sind konstruktiv und steuerungstechnisch so ausgelegt, daß die Polymerschmelze

in dem Formkanal einen spezifischen Druck von wenigstens 300 bar (0, 3-105 kPa) bis zu 1300 bar (1, 3*105 kPa) hat.

Diese Auslegung erfolgt in Anpassung an den Massestrom und die bis zum Formkanal zu überwindenden Strömungswiderstän- de.

Bei einem gegebenen, ausreichend hohen Spritzdruck an der Erzeugungseinrichtung ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Spritzdruck in Abhängigkeit von der Länge und dem Quer- schnittsverlauf des Formkanals steuerbar ist, um mit einem Spritzgießaggregat Spritzgießformen verschiedener Geometrie abspritzen zu können.

Diesem Zweck kann die weitere Maßnahme dienen, daß die Ent- lüftungsmittel in Abhängigkeit von dem spezifischen Druck steuerbare Entlüftungsquerschnitte aufweisen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vorteilhafter- weise der Spritzgießform mit dem Formkanal Kühlmittel zuge- ordnet, wobei es sich um eine externe Kühlung nach jedem Spritzgießtakt bzw. nach dem Entformen handeln kann. Es können aber auch dem Formkanal in der Spritzgießform Kühl- mittel zugeordnet sein, mit denen der Formkanal auf niedri- ger Temperatur gehalten wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spritzgießform aus mehreren quer zur Längserstreckung des Formkanals geschichteten Formplatten besteht, von denen jede einen Längenabschnitt des Formka- nals aufweist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik mit mehr oder weniger blockförmigen Spritzgießformen sieht die Erfindung einen aus Formplatten geschichteten Aufbau vor. Dieser Aufbau er- möglicht es, in jeder Formplatte, die eine geringe Dicke

aufweist, kleinste Bohrungsquerschnitte in hoher Präzision herzustellen. Diese wie aber auch jede andere Fertigungs- technik würde bei größeren Bohrungstiefen versagen. Dies ist nicht zuletzt der Grund dafür, daß man bisher auf längsgeteilte Spritzgießformen bei der Herstellung von en- gen Querschnitten angewiesen war. Deren Nachteile sind im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben. Durch die erfindungsgemäße Auflösung der Spritzgießform in mehre- re Platten lassen sich Formkanäle großer Länge mit hoher und reproduzierbarer Präzision über die gesamte Länge ver- wirklichen. Die das Ende der Formkanäle aufweisenden Form- platten, die das Borstenende abformen, können aufgrund der geringen Dicke der Formplatten Kavitäten mit nur geringer Tiefe aufweisen, die ohne zusätzliche Entlüftungsmaßnahmen das Borstenende konturenscharf und ohne jede Formtrennaht abbilden. Das in engen Formquerschnitten beobachtete Oxi- dieren des Polymers durch den sog. Dieseleffekt tritt bei der geringen Tiefe der Kavität nicht ein.

Der geschichtete Aufbau der Spritzgießform gibt ferner die Möglichkeit, die Entlüftungsmittel an den Formplatten, also in einer ihrer Anzahl entsprechenden Häufigkeit auszubil- den. Vorzugsweise sind die Entlüftungsmittel zwischen den einander zugekehrten Auflageflächen der Formplatten ausge- bildet, beispielsweise durch enge Spalte oder Kanäle. Auf- grund der hohen Fließgeschwindigkeit der Polymerschmelze senkrecht zu solchen engen Spalten oder Kanälen ist trotz des hohen Drucks ein Eindringen der Schmelze in die Entlüf- tungsquerschnitte verhindert. Die Entlüftungsquerschnitte können deshalb auch größer sein als bei einer zweischaligen Form, deren Formtrennebene in Fließrichtung der Schmelze liegt. Die Entlüftungsquerschnitte können mit einer maxima- len Weite von nur wenigen um bis zu 300um ausgebildet sein.

Vorzugsweise sind die Entlüftungsmittel ganz oder teilweise durch Oberflächenrauhigkeiten an den einander zugekehrten Flächen der Formplatten gebildet.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung weisen die Entlüf- tungsmittel Entlüftungsquerschnitte auf, die sich ausgehend von der Formkontur des Formkanals nach außen erweitern, so daß die Luft nach Passieren der engsten Stellen der Entlüf- tungsquerschnitte behinderungsfrei abströmen kann.

Die allein durch den spezifischen Druck im Formkanal erfol- gende Verdrängung der Luft kann noch dadurch unterstützt werden, daß die Entlüftungsmittel mit einer externen Unter- druckquelle in Verbindung stehen.

Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß der Formkanal einen über seine Länge im wesentlichen gleichbleibenden oder einen sich zu seinem Ende im wesentlichen gleichförmig verjüngenden Querschnitt aufweist, um zylindrische oder leicht konische Borste zu erhalten.

Praktische Spritzversuche unter den angegebenen Verfahrens- bedingungen haben gezeigt, daß sich der Formkanal bei li- nearer Achse mit einem Winkel < 1, 0° verjüngen kann, um ei- ne ausreichende Formschräge für das Entformen einer schwach konischen Borste mit hervorragendem Biegeverhalten zu er- halten.

Ferner kann der Formkanal einen sich zum Ende diskontinu- ierlich verjüngenden Querschnitt aufweisen, um speziell ge- staltete Borstenenden in Anpassung an den Verwendungszweck der fertigen Borstenware zu erhalten.

Die größte Weite des Querschnitts des Formkanals beträgt vorzugsweise- 3mm. Damit werden die für Qualitätsbürsten und Pinsel gewünschten Borstenquerschnitte abgedeckt.

Den Formplatten mit dem Formkanal mit der vorgenannten größten Weite kann an ihrer dem Zuführkanal zugewandten Seite wenigstens eine anspritzseitige Formplatte mit einer sich zum Formkanal verjüngenden Erweiterung vorgeschaltet sein, um einerseits einen verstärkten Querschnitt an der Borstenwurzel und an der Borstenbasis zu erzeugen, anderer- seits aufgrund dieser Erweiterung im Einlaufbereich des Formkanals eine Dehnströmung zu erhalten, die die Ausbil- dung der gewünschten Strömungsdynamik unterstützt. Die Er- weiterung kann sich trompetenartig zu dem Formkanal veren- gen, um einen übergangslosen Ansatz der Borste an dem die Borsten verbindenden Träger, Bürstenkörper oder dergleichen zu schaffen, was insbesondere für Hygienebürsten jeder Art von Bedeutung ist.

Das Verhältnis der größten Weite des Querschnitts des Form- kanals zu dessen Länge beträgt vorzugsweise zwischen 1 : 5 und 1 : 250 kann aber auch bis : 1000 reichen, wobei das Ver- hältnis näher dem höheren Wert liegt, je enger der Quer- schnitt des Formkanals ist bzw. umgekehrt umso näher dem kleineren Wert liegt, je größer der engste Querschnitt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Anzahl und Dicke der Formplatten auf die Länge des Formkanals abgestimmt sind, wobei die Anzahl der Formplat- ten umgekehrt proportional dem Verhältnis von größter lich- ter Weite des Querschnitts zur Länge des Formkanals ist.

Ferner kann die zu einer Spritzgießform gehörende Anzahl der Formplatten variabel sein, um mit derselben Form Bor- sten variierender Länge herstellen zu können.

Die Formplatten weisen vorzugsweise eine Dicke auf, die et- wa das Drei-bis Fünfzehnfache des mittleren Durchmessers des Formkanals beträgt. Für eine Borste mittleren Durchmes- sers von 0,3mm und einer Länge von 10,5mm weisen die Form- platten beispielsweise eine Dicke von 1,5mm bis 2, 00mm auf.

Der in der Formplatte vorhandene Längenabschnitt des Form- kanals von 1,5mm bis 2, Omm läßt sich sehr präzise bohren.

Die Formplatten können einzeln oder in Gruppen senkrecht zu ihrer Plattenebene bewegbar sein. Hiermit wird insbesondere das Entformen der Borste in einer vom Stand der Technik ab- weichenden Weise möglich, indem beispielsweise die Form- platten beginnend mit der die Formkontur am Ende des Form- kanals aufweisenden Formplatte und endend mit der dem Zu- führkanal zugewandten Formplatte einzeln oder in Gruppen zeitlich nacheinander abrückbar sind.

Die Formplatten werden unter dem verfahrensbedingt hohen Schließdruck der Spritzgießmaschine zuverlässig zusammen- gehalten und sind beim Spritzgießen trotz ihrer geringen Dicke keinen Verformungskräften ausgesetzt sind. Ferner werden die Entlüftungsquerschnitte durch den Schließdruck zugehalten, benötigen insbesondere keine zusätzlichen Zu- halteeinrichtungen, wie dies bei längsbelüfteten Kanälen der Fall ist.

Praktische Versuche haben ergeben, daß bei den vorgesehenen engen Querschnitten und Kanallängen ganz erhebliche Aus- zugskräfte erforderlich sind, um die Borsten zu entformen, sofern beispielsweise nur zwei Formplatten vorhanden sind.

In der Regel reißt die Borste ab. Durch Steigerung der Plattenzahl und deren sukzessives Abrücken voneinander ist ein beschädigungsfreies Entformen der Borste möglich, ins- besondere wenn die dem Zuführkanal zugewandte Formplatte

zuletzt abgerückt wird. Beim Entformen wirken die Lochrän- der jeder Formplatte ähnlich einer Ziehdüse, die allfällig vorhandene"Polymerhäute", die sich in der Formtrennebene bilden, ohne nachteilige Folgen für den Borstenmantel glatt verziehen. Die Borstenenden sind ohnehin einwandfrei abge- formt.

Es können ferner einzelne Formplatten parallel zu den be- nachbarten Formplatten verschiebbar sein, um nach dem Spritzgießvorgang die Borste quer zu beanspruchen und da- durch eine Optimierung der Molekularstruktur zu erzielen.

In weiterhin bevorzugter Ausführung weist die Spritzgieß- form Formkanäle mit unterschiedlicher Länge und/oder mit unterschiedlichem Querschnittsverlauf auf, um beispielswei- se in einem Spritzgießtakt einen Borstenbesatz der ge- wünschten Geometrie und Konfiguration zu erhalten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Spritzgieß- form Formkanäle mit einer Mittelachse auf, die unter einem gegenüber der Bewegungsrichtung der Formplatten geneigten Winkel verläuft, wobei jede Formplatte einen Längenab- schnitt des Formkanals aufweist, dessen Länge so bemessen ist, daß trotz der Winkelabweichung ein Entformen durch sukzessives Abrücken der einzelnen Formplatten möglich ist.

Die Aufteilung der Spritzgießform in eine Mehrzahl von quer zum Formkanal verlaufenden Formplatten gibt die Möglich- keit, den Formkanal in solche Längenabschnitte aufzuteilen, die auch dann, wenn die Borstenachse gegenüber der Bewe- gungsrichtung der Formplatten (Entformungsrichtung) geneigt ist, noch ein Entformen der einzelnen Längenabschnitte er- möglicht, ohne die Borste zu stark zu beanspruchen oder zu verformen. Auf diese Weise lassen sich in einer einzigen Spritzgießform Borstengruppen herstellen, bei denen die

Borsten parallel zueinander, aber winklig zu einem sie ver- bindenden Borstenträger angeordnet sind oder aber unterein- ander unterschiedliche Winkelstellungen aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführung weist die Spritzgießform Formkanäle mit einer Mittelachse auf, die gegenüber der Be- wegungsrichtung der Formplatten gekrümmt ist, wobei jede Formplatte einen Längenabschnitt des Formkanals aufweist, der so bemessen ist, daß in Abhängigkeit von der Krümmung ein Entformen durch sukzessives Abheben der einzelnen Form- platten möglich ist.

Auf diese Weise lassen sich beispielsweise gewellte Borsten herstellen, die sich gleichwohl einwandfrei entformen las- sen. Auch können in einer einzigen Spritzgießform gleich- zeitig gerade, gewellte und gekrümmte Borsten hergestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Spritzgießform wenigstens eine Formplatte auf, die in ihrer Ebene gegen- über den benachbarten Formplatten verschiebbar ist und zu- sammen mit diesen nach dem Spritzgießen der Borsten eine auf dem entsprechenden Teil der Länge des Formkanals wirk- same Klemmeinrichtung für sämtliche Borsten bildet.

Die Erfindung schafft damit die Möglichkeit, Teile der Spritzgießform als Halterung für die gespritzten Borsten einzusetzen, um sie in der Spritzgießform nur auf einem Teil ihrer Länge zu fixieren, beispielsweise um die enden- nahen Formplatten in Entformungsrichtung von den verblei- benden Formplatten abzurücken und die Borstenspritzlinge mitzunehmen, so daß die Borsten auf einer mittleren Teil- länge, nämlich zwischen diesen Formplatten und den verblei- benden Formplatten freigestellt werden. Durch anschließen- des Verschieben der klemmenden Formplatten und Zurück-

bewegen der endennahen Formplatten in Richtung des Ansprit- zendes der Borsten überragen diese Enden die anspritzseiti- ge Formplatte. Durch Umsetzen der Spritzgießform, gegebe- nenfalls unter weiterhin klemmender Wirkung der Halterung, kann die Spritzgießform mit einem anderen Spritzgießwerk- zeug in Verbindung gebracht werden, das eine einem Borsten- träger oder Bürstenkörper abformende Formkavität aufweist.

In einem weiteren Spritzgießvorgang werden die überstehen- den Enden mit einer weiteren, diese Formkavität ausfüllen- den Polymerschmelze umspritzt.

Die Klemmeinrichtung kann ferner als Transporthalterung dienen, um die geklemmten Borsten nach dem Entformen aus den anderen Formplatten in eine andere Arbeitsstation zum Verbinden mit einem Bürstenkörper umzusetzen. Dies bietet sich auch dann an, wenn die Borsten bereits über eine Ver- bindung wie Stege, Gitter oder Borstenträger miteinander verbunden sind. Die klemmende Formplatte befindet sich dann nahe dem Übergang der Borsten zum Borstenträger und wird die Halterung in Entformungsrichtung unter gleichzeitigem Entformen der Verbindung abgerückt und anschließend umge- setzt und werden die als Halterung dienenden Formplatten durch einen gleichen Satz von Formplatten ersetzt, um wie- der eine komplette Spritzgießform zu erhalten. Die Halte- rung kann als Wanderhalterung in einer Umlaufbahn geführt und nach dem vollständigen Entfernen der Borsten auch aus der Halterung wieder zur Ergänzung der Spritzgießform ge- nutzt werden. Sofern die Verbindung nicht unmittelbar für die nächsten Konfektionierungsschritte, z. B. Stecken, Kle- ben, Schweißen, Umspritzen etc., benötigt wird, kann sie auch abgetrennt werden und können nur die Borsten in einer der bekannten Fügetechniken mit einem Borstenträger oder Bürstenkörper verbunden werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spritzgießform aus wenigstens zwei Gruppen von Form- platten mit Klemmeinrichtung besteht, von denen die erste Gruppe einen Teil des Formkanals mit dessen Ende und die weiteren Gruppen den restlichen Teil des Formkanals umfas- sen, wobei die erste Gruppe von der zweiten Gruppe und die nachfolgenden jeweils voneinander zeitlich nacheinander abrückbar sind. Der Spritzgießvorgang wird dann in einer der Anzahl der Gruppen entsprechenden Anzahl von Spritz- gießtakten aufgeteilt derart, daß in der geschlossenen Aus- gangslage der Spritzgießform die Polymerschmelze in einem ersten Spritzgießtakt in den vollständigen Formkanal ge- spritzt wird, daraufhin die erste Gruppe von den weiteren unter Mitnahme des Spritzlings mittels der Klemmeinrichtung abrückbar ist, wobei der Abrückweg kleiner als die Länge des Spritzlings ist, anschließend in einem zweiten Spritz- gießtakt weitere Polymerschmelze in den freigestellten Län- genabschnitt des Formkanals der weiteren Gruppen gespritzt wird und die Schritte Spritzen/Abheben wiederholt werden, bis die vorletzte Gruppe von der letzten Gruppe abgerückt ist, um Borsten größerer Länge als die Länge des Formkanals zu erzeugen. Die Herstellung der Borste erfolgt also ab- schnittsweise und ermöglicht die Herstellung von Borsten größerer Längen.

Bei dieser Ausbildung der Vorrichtung kann auch in jedem Spritzgießtakt eine andere Polymerschmelze gespritzt wer- den, so daß eine über die Borstenlänge mehrkomponentige Borste erhalten werden kann, bei der die in jeder Stufe eingesetzten Polymere auf das Anforderungsprofil der Borste und ihrer Anbindung an den Borstenträger abgestimmt werden können. Auf diese Weise wird eine Mehrbereichsborste erhal- ten. Die Abrückbewegungen der einzelnen Gruppen können nach dem Spritzgießtakt in kurzem zeitlichem Abstand, bei dem

der Spritzling so weit abgekühlt ist, daß er bei der Ab- rückbewegung aus den verbleibenden Formplatten entformt wird, erfolgen. Die Verbindung zwischen den einzelnen Be- reichen erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig, kann aber auch form-oder kraftschlüssig durch entsprechende Profilierung des Endes der zuletzt gespritzten Teillänge erfolgen.

Vorzugsweise ist die das Borstenende und die Formkontur am Ende des Formkanals aufweisende Formplatte gegen eine Form- platte mit anderer Formkontur zur Erzeugung von Borsten mit unterschiedlich geformten Enden auswechselbar. Diese Form- platte sollte nur flache Konturen enthalten, um das für den Gebrauchszweck maßgebliche Borstenende einwandfrei entfor- men zu können.

Auf diese Weise kann bei ansonsten gleichbleibender Geome- trie der Borsten deren Endenkontur variiert werden, bei- spielsweise spitze oder mehr oder minder gerundete Enden oder auch Borsten mit gegliedertem Ende (zwei Spitzen oder dergleichen) hergestellt werden. Auch kann diese Formplatte unterschiedlich tiefe Längenabschnitte des Formkanals auf- weisen, um bei einem Borstenbesatz eine konturierte Hüll- fläche für die Borstenenden zu bilden.

Vorzugsweise ist zwischen dem Zuführkanal und den Formkanä- len der Spritzgießform eine zwei oder mehr Formkanäle ver- bindende Formkavität zur Ausbildung einer Verbindung der Borsten untereinander angeordnet, die gegebenenfalls auch alle Borsten verbinden kann. Sie kann entweder als Hilfs- mittel für die weitere Handhabung des gesamten Borstenbe- satzes oder als Hilfsmittel für die Vervollständigung des Borstenbesatzes mit einem Bürstenkörper dienen.

Die Formkavität kann ferner zur Erzeugung eines Bürsten- oder Pinselkörpers oder eines Teils desselben ausgebildet sein.

Dabei kann insbesondere die Formkavität zur Erzeugung eines Bürsten-oder Pinselkörpers oder eines Teils desselben in einer Mehrkomponentenausführung aus unterschiedlichen Poly- meren ausgebildet sein.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Schemata und Ausführungsbeispielen be- schrieben. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 ein Schema des Geschwindigkeitsprofils in Form- kanälen verschiedenen Durchmessers ; Fig. 2 bis 4 je eine schematische Ansicht einer Ausführungs- form des Formkanals mit den jeweiligen Ge- schwindigkeitsprofilen ; Fig. 5 eine schematische Ansicht einer in einem Form- kanal gemäß Fig. 2 spritzgegossenen Borste mit den für die Längsorientierung maßgeblichen Ge- schwindigkeitsprofilen ; Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Einschnürung eines Formkanals mit einer Dehnströmung ; Fig. 7 eine schematische Ansicht einer konischen Bor- ste im Maßstab 2 : 1 mit Vermaßung ; Fig. 8 eine schematische Ansicht einer konischen Bor- ste im Maßstab 1 : 5 mit Vermaßung ;

Fig. 9 eine vergleichende, schematische Darstellung der Geschwindigkeitsprofile in einer Extrusi- onsdüse und in einem Formkanal ; Fig. 10 bis 13 je einen schematischen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Spritzgießform in verschiedenen Betriebsphasen ; Fig. 14 einen schematischen Längsschnitt eines weite- ren Ausführungsbeispiels anhand der Spritz- gießform ; Fig. 15 ein vergrößertes Detail der Spritzgießform gemäß Fig. 14 im Bereich eines außen liegenden Formkanals ; Fig. 16 bis 20 je einen schematischen Längsschnitt eines ab- gewandelten Ausführungsbeispiels einer Spritzgießform in verschiedenen Betriebspha- sen ; Fig. 21 bis 23 je einen schematischen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Spritzgieß- form in verschiedenen Betriebsphasen ; Fig. 24 einen den Fig. 21 bis 23 entsprechenden Längs- schnitt der Spritzgießform mit einer diese ergänzenden Form ; Fig. 25,26 je einen Längsschnitt einer Spritzgießform in einer weiterhin abgewandelten Ausführung in zwei Betriebsphasen ;

Fig. 27,28 je einen Längsschnitt entsprechend den Fig. 25,26 mit einer konturierten Schubplat- te ; Fig. 29,30 je einen Längsschnitt entsprechend Fig. 25,26 mit einer anderen Form des Spritzlings ; Fig. 31 einen schematischen Längsschnitt einer Spritzgießform zur Herstellung von Borsten unterschiedlicher Längserstreckung ; Fig. 32 einen schematischen Schnitt einer Spritzgieß- form zur Herstellung von Borsten mit geglie- derten Borstenenden ; Fig. 33 eine schematische Ansicht einer Borste in starker Vergrößerung ; Fig. 34 eine schematische Ansicht der Anordnung von zwei Borsten in starker Vergrößerung ; Fig. 35 eine schematische Ansicht einer weiteren Aus- führungsform der Borste in stark vergrößertem Maßstab ; Fig. 36 eine Draufsicht auf das freie Ende der Borste gemäß Fig. 35.

Fig. 1 zeigt schematisch das Strömungsprofil (Geschwindig- keitsprofil) in borstenformenden Kanälen verschiedenen Durchmessers. Die Wände der Kanäle sind mit gestrichelten senkrechten Linien angedeutet und die zugehörigen Durchmes- ser in [mm] unterhalb des Diagramms angegeben. Der kleinste borstenformende Kanal weist einen Durchmesser von 0,3mm, der größte einen Durchmesser von 6mm auf. Bei gleicher

Strömungsgeschwindigkeit im Zentrum des Kanals, die nach- folgend als Kerngeschwindigkeit bezeichnet ist, bilden sich in Abhängigkeit vom Kanaldurchmesser (= Borstendurchmesser) die wiedergegebenen Strömungsprofile aus, die in einer gro- ben Annäherung als parabelförmig bezeichnet werden können.

Bei gleichbleibendem Durchmesser des Formkanals über dessen Länge ändert das Strömungsprofil seine Form nicht oder al- lenfalls unwesentlich.

Bei schwach konischen Formkanälen, wie sie in Fig. 2 bis 4 schematisch gezeigt sind, läßt sich die Kerngeschwindigkeit bei gleich hohem Druck noch steigern und aufgrund der Wand- reibung im wandnahen Bereich eine starke Scherwirkung er- zielen. Wird ein solcher Formkanal im Wege des Spritzgie- ßens mit Polymerschmelze beaufschlagt, ergibt sich im Wand- bereich aufgrund der Scherwirkung eine ausgeprägte Längs- orientierung der Moleküle, während in einer nicht span- nungsinduzierten Schmelze die Moleküle ihre energetisch günstigste Knäuelstruktur aufweisen. Übertragen auf die in den Formkanal unter entsprechend hohem Druck gespritzte Po- lymerschmelze bedeutet dies eine Verstärkung der erzeugten Borste im wandnahen Bereich, die bei entsprechend hoher Kerngeschwindigkeit bis an das Borstenende reicht, während die Molekularorientierung zum Zentrum hin abnimmt. Die Mo- lekülorientierung aufgrund der Scherströmung mit starker Scherwirkung im wandnahen Bereich ist ferner überlagert von einer spannungsinduzierten Kristallbildung, wobei die Bil- dung von langen Nadelkristallen durch die starke Scherwir- kung im Randbereich gefördert wird. Zudem wird durch den angewandten hohen Spritzdruck die Keimbildung und Kristall- dichte günstig beeinflußt. Bei einem spezifischen Spritz- druck im Formkanal > 300 bar (0, 3 _105 kPa), vorzugsweise > 1300 bar (1, 3@105 kPa), lassen sich bei Vorsorge einer ausreichenden Entlüftung des Formkanals eine wesentliche

Steigerung des Elastizitätsmoduls und damit der Biegeela- stizität, verbunden mit einer Erhöhung der Zerreißfestig- keit (Zugfestigkeit) feststellen. Der genannte spezifische Druck setzt einen Spritzdruck von > 500 bar (0, 5-105 kPa) an der druckerzeugenden Einrichtung voraus.

Eine in einem Formkanal gemäß Fig. 2 hergestellte Borste ge- mäß Fig. 5 weist einen relativ biegesteifen Wurzelbereich a und auf ihrer freien Länge 1 eine zum Borstenende hin zu- nehmende Biegeelastizität bei hoher Zugfestigkeit auf. Wäh- rend der Wurzelbereich a vornehmlich zur Anbindung an oder Einbindung in einen Borstenträger oder Bürstenkörper dient, weist die Borste auf ihrer freien Länge 1 einen Schaftbe- reich (stem section), bestehend aus einer Schaftbasis b und dem eigentlichen Schaft c auf. Die Reduzierung des für die Biegeauslenkung maßgeblichen Querschnitts in den Bereichen b und c wird durch Erhöhung der Biegeelastizität aufgrund der zuvor beschriebenen Effekte ausgeglichen. An dem Schaftbereich b, c schließt sich der eigentliche Wirkbe- reich d, d. h. der für die Bürstwirkung maßgebliche Bereich an, der zusammen mit dem Tipbereich t den die Flexibilität der Borste bestimmenden Bereich bildet. Der Tipbereich und dessen Formgebung bestimmen die unmittelbare Oberflächen- wirkung der Borste, die Eindringtiefe in Oberflächenuneben- heiten etc. Abweichend von Fig. 2 kann die Borste bei einer dem eigentlichen Formkanal vorgeschalteten Erweiterung, wie sie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, einen mehr oder weniger ausgeprägten trompetenartigen Wurzelbereich aufweisen.

Die stabilisierenden Effekte können noch dadurch verbessert und insbesondere auch bei kurzer Borstenlänge erreicht wer- den, wenn an der Eintrittsseite der Polymerschmelze eine diskontinuierliche Einschnürung vor Übergang in den eigent- lichen borstenformenden Kanal vorgesehen wird, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. An der Einschnürung bildet sich eine

Dehnströmung aus, die auf kurzer Strecke zur Bildung einer hohen Kerngeschwindigkeit mit großer Scherwirkung im wand- nahen Bereich führt.

Mit den erfindungsgemäßen Betriebsparametern für den Spritzdruck und der dadurch erzielbaren hohen Kerngeschwin- digkeit mit großer Scherwirkung durch Wandreibung lassen sich durch Spritzgießen dünne Borsten mit variabler Länge herstellen, wie dies bisher nicht einmal durch Extrudieren von Endlosmonofilen möglich war, wobei sich eine schwache Konizität bei Borsten aus solchen Endlosmonofilen nur durch erheblichen verfahrenstechnischen Aufwand (Intervallabzug) verwirklichen läßt. In Fig. 7 und 8 sind zwei Ausführungs- beispiele gezeigt. Fig. 7 gibt im Maßstab 2 : 1 eine Borste mit einem Durchmesser von 0,77mm im Wurzelbereich und 0,2mm am Borstenende wieder, die auf der halben Länge einen mitt- leren Durchmesser von 0,49mm aufweist. Bei einer äußerst schwachen Konizität mit einem Winkel von 0, 27°, der der Formschräge des borstenformenden Kanals entspricht, lassen sich Borsten mit einer Länge von 60mm oder mehr durch Spritzgießen herstellen, wie sie beispielsweise für hoch- wertige Pinsel oder dergleichen benötigt werden. Sie weisen einen mittleren Durchmesser auf halber Borstenlänge von ca.

0,5mm auf. Fig. 8 zeigt im Maßstab 5 : 1 eine Borste mit einem Durchmesser 0,35mm im Wurzelbereich und 0,25mm am Borste- nende bei einer Borstenlänge von 10, 5mm und gleichem Konus- winkel (Formschräge). Der mittlere Durchmesser beträgt 0,3mm. Borsten dieser Art eignen sich beispielsweise für Zahnbürsten. Aufgrund der schlanken Geometrie solcher Bor- sten lassen sich diese sehr dicht anordnen, ohne daß-im Gegensatz zu herkömmlich spritzgegossenen Borsten-der Ab- stand im Bereich der Borstenenden zu groß wird.

Die technische und gebrauchstechnische Überlegenheit der erfindungsgemäß hergestellten Borste gegenüber einer im

Extrusionsverfahren hergestellten Borste wird anhand der Fig. 9 deutlich.

Beim Extrusionsspinnen eines Monofils für die Herstellung einer Borste mit einem mittleren Durchmesser von 0,3mm weist die Spinndüse einen Austrittsdurchmesser von 0,9mm auf, wie in Fig. 9 durch die äußeren senkrechten Linien an- gedeutet. Die Polymerschmelze hat innerhalb der Düse eine maximale Fließgeschwindigkeit (Kerngeschwindigkeit) von ty- pischerweise ca. 300mm/s. Sie wird von dem Extruderdruck und der Abzugsgeschwindigkeit des Monofils bestimmt. Das die Düse verlassende Monofil wird auf einer kurzen Strecke mittels der Abzugskräfte auf einen Durchmesser verstreckt, der zwischen 0,9 und 0,3mm liegt, und unmittelbar danach abgekühlt, um die Molekularstruktur zu fixieren. Beim an- schließenden Nachverstrecken erhält das Monofil den endgül- tigen Durchmesser von 0,3mm mit einer Durchmessertoleranz von ca. 10%. Das Geschwindigkeitsprofil ist in Fig. 9 mit e (extrusion) bezeichnet.

Beim erfindungsgemäßen Spritzgießen weist der borstenfor- mende Kanal einen mittleren Durchmesser von 0,3mm auf. Er ist in Fig. 9 mit den beiden inneren senkrechten Begren- zungslinien angedeutet. Bei einem Spritzdruck im Bereich von 2000 bar (2-105 kPa) ergibt sich in dem Kanal eine Kerngeschwindigkeit von ca. 1000mm/s. Das Geschwindigkeits- profil ist mit i (injection) bezeichnet. Für die Eigenver- stärkung des thermoplastischen Polymers ist die Scherwir- kung in der Strömung, insbesondere im wandnahen Bereich maßgeblich, die durch die Scherrate (Schermoment) y be- stimmt ist. Die Scherrate y über den Radius r des Fließka- nals errechnet sich aus der Ableitung des Geschwindigkeits- profils nach dem Radius r

Damit ist eine umgekehrte Proportionalität zum Quadrat des effektiven Durchmessers des Strömungskanals gegeben. Zur maximalen Fließgeschwindigkeit (Kerngeschwindigkeit) ist die Scherrate in der ersten Potenz proportional. Bei dem oben gezeigten Beispiel ergeben sich somit für die ge- spritzte Borste Scherraten, die die in der angegebenen Ex- trusionsströmung um wenigstens das 10-fache übersteigen.

Die Scherraten sind in Fig. 9 ohne Skalierung mit gestri- chelten Linien für die Extrusion mit el und für das Spritz- gießen mit il wiedergegeben. Sie weisen ihre Maxima jeweils an den Wänden der Düse bzw. des borstenformenden Kanals auf.

In den Fig. 10 bis 13 ist in schematischer Wiedergabe eine Ausführungsform einer Spritzgießform, wie sie zum Spritz- gießen von Borsten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren be- sonders geeignet ist, in verschiedenen Betriebsphasen wie- dergegeben. Der Maßstab ist stark vergrößert, um Einzelhei- ten besser zu verdeutlichen.

Die Spritzgießform 1 weist mehrere parallele Formkanäle 2 großer Länge auf, die über einen Zuführkanal 3 an eine Spritzgießeinrichtung angeschlossen sind. Die Spritzgieß- einrichtung ist so ausgelegt, daß Spritzdrücke im Bereich von 500 bar (0, 5d105 kPa), vorzugsweise 2 2000 bar (2-105kPa) erzeugt werden können. Die exakte Höhe des Spritzdrucks wird in Abhängigkeit von dem Querschnittsver- lauf des Formkanals 2 über dessen Länge und in Abhängigkeit von der Länge selbst so eingestellt, daß in dem Formkanal ein spezifischer Druck > 300 bar (0, 3k105 kPa) gegeben ist.

Die Spritzgießform besteht aus einer Vielzahl geschichteter Formplatten 4, die im wesentlichen gleiche Dicke aufweisen, sowie aus einer anspritzseitigen Formplatte 5 und einer die Borstenenden formenden Formplatte 6. Die Formplatten 4,5 und 6 weisen je einen Längenabschnitt des Formkanals 2 auf, die vorzugsweise durch Bohrungen erzeugt sind.

Die anspritzseitige Formplatte 5 weist Erweiterungen 7 auf, die sich zum Formkanal 2 hin verengen, um beispielsweise eine Dehnströmung gemäß Fig. 6 zu erzeugen und den Wurzelbe- reich a (Fig. 5) der Borste zu formen. Die anschließenden Längenabschnitte des Formkanals in den Formplatten 4 weisen einen zylindrischen oder leicht konischen Querschnittsver- lauf über ihre Länge auf, während die die Borstenenden bil- dende Formplatte 6 Sacklöcher 8, die beim gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel kalottenförmig ausgebildet sind, aufweisen.

Beim Spritzgießen tritt die Polymerschmelze über den Zu- führkanal 3 in die sich verengenden Erweiterungen 7 der Formplatte 5 ein und füllt aufgrund der hohen Kerngeschwin- digkeit den gesamten Formkanal bis zu der die Enden formen- den Platte 6. Im Zuführkanal 3 weist die Polymerschmelze noch eine weitgehend ungeordnete, knäuelartige Molekular- struktur auf, die in der anspritzseitigen Erweiterung 7 und dem anschließenden Formkanal 2 aufgrund der ausgeprägten Scherströmung in eine längsorientierte Molekularstruktur umgewandelt wird.

Die Formplatten 4,5 und 6 sind senkrecht zur Plattenebene bewegbar, um die spritzgegossenen Borsten nach Erreichen einer ausreichenden Formstabilität zu entformen. Vorzugs- weise ist das Spritzgießwerkzeug 1 so gekühlt, daß die Wan- dung der Formkanäle 2 relativ kalt bleibt, wodurch die Kri- stallbildung in der Polymerschmelze unterstützt wird.

Zum Entformen der Borsten wird zunächst die Formplatte 6 abgerückt (Fig. 11). Dabei sind nur sehr geringe Haftkräfte zu überwinden, wodurch gewährleistet ist, daß die für den späteren Gebrauch einer Bürste oder eines Pinsels besonders wichtigen Borstenenden konturengleich erhalten bleiben. Da- nach werden die Formplatten 4 einzeln oder in Gruppen abge- rückt (Fig. 12), bis die Borsten 9 mit ihren Enden 10 auf dem größten Teil ihrer Länge entformt sind. Während dieser Entformungsschritte werden die Borsten mittels der an- spritzseitigen Formplatte 5 zurückgehalten und abschließend auch diese Formplatte 5 abgerückt, so daß sämtliche Borsten 9 mit ihrem etwas verdickten Wurzelbereich 11 freigestellt sind (Fig. 13). Die Polymerschmelze im anspritzseitigen Zu- führkanal bildet zugleich eine Verbindung 12 für sämtliche Borsten 9 und kann der gesamte Spritzling entnommen und zu einer Bürste, einem Pinsel oder dergleichen komplettiert werden, wobei die Verbindung in den Aufbau integriert wird oder nur als Hilfsmittel zum Handhaben der Borsten dient und vor dem Verbinden der Borsten mit einem Bürstenkörper oder dergleichen abgetrennt wird.

Während des Spritzgießens ist für eine die gewünschte hohe Kerngeschwindigkeit ermöglichende optimale Entlüftung der Formkanäle zu sorgen. Fig. 14 zeigt hierfür ein Ausführungs- beispiel. Die Entlüftung erfolgt über enge Spalte 13 zwi- schen den Formplatten 4,5 und 6, so daß über die gesamte Länge der Formkanäle 2 die Luft entsprechend dem Fort- schreiten der Schmelzefront abgeführt wird. Statt enger Spalte 13 können auch die einander zugekehrten Flächen der Formplatten 4,5 und 6 aufgerauht werden, so daß sich in der Summe ausreichend große Entlüftungsquerschnitte erge- ben. Um die abströmende Luft schnell entweichen zu lassen, weisen die Entlüftungsquerschnitte nach außen Erweiterun- gen 14 auf.

Die Formkanäle 2 können sich über ihre gesamte Länge mit einer Formschräge < 1, 0° verjüngen, wobei die Verjüngung weniger eine Frage des Entformens, als eine Frage der ge- wünschten Borstenform und ihres Biegeverhaltens ist. Der Querschnittsverlauf der Formkanäle 2 kann aber auch von ei- ner kontinuierlichen Konizität abweichen, wie dies im Zu- sammenhang mit der vorgesehenen Entlüftung in Fig. 15 in vergrößertem Maßstab gezeigt ist. In der in der Zeichnung oberen Formplatte 4 ist ein zylindrischer Längenabschnitt 15 und in der unten wiedergegebenen Formplatte 4 ein zylin- drischer Längenabschnitt 16 des Formkanals 2 gezeigt. Zwi- schen den beiden Formplatten 4 verengt sich der Querschnitt vom Längenabschnitt 15 auf den Längenabschnitt 16 des Form- kanals 2 um wenige pm, so daß eine an dieser Stelle eine schwache Stufe entsteht. An dieser Stelle erfolgt auch die Entlüftung über den Spalt 13 zwischen den beiden Formplat- ten, die in einer Erweiterung 14 auslaufen. Beim Entformen treten diese unmerklichen Stufen optisch nicht in Erschei- nung, führen aber auf der gesamten Länge der Borste zu ei- ner leichten Konizität. Die Längenabschnitte 15,16 in den einzelnen Formplatten 4 lassen sich auf diese Weise durch einfaches Bohren erzeugen. Stattdessen können die Längen- schnitte in den einzelnen Formplatten auch gleiche Durch- messer aufweisen, so daß eine zylindrische Borste erhalten wird. Bei ausgeprägteren Durchmessersprüngen kann auch eine gestufte Borste erzeugt werden.

Eine konische Ausbildung der Borste hat spritzgießtechnisch bzw. entformungstechnisch den Vorteil, daß der kleinste Querschnitt am Borstenende schneller abkühlt als die an- schließenden Bereiche der Borste bis zum Wurzelbereich. Die schrittweise Entformung vom Borstenende zur Borstenwurzel folgt also dem Temperaturgradienten in der Borste.

Die Dicke der Formplatten 4 beträgt einige Millimeter. Sie kann etwa dem Drei-bis Fünfzehnfachen des Durchmessers des Formkanals 2 entsprechen, so daß ein außerordentlich präzi- ses Verbohren der Längenabschnitte in den einzelnen Form- platten möglich ist. Da sie unter dem Schließdruck der Spritzgießmaschine in Anlage aneinander gehalten werden, bleiben selbst diese dünnen Formplatten trotz des hohen Spritzdrucks maß-und formhaltig. Aufgrund der geringen Dicke ist auch eine gute Wärmeableitung gewährleistet, da die Formplatten untereinander durch die Entlüftungsspalte gleichsam isoliert sind. Sie lassen sich aus dem gleichen Grund auch problemlos kühlen, beispielsweise durch externe Kühlmittel, die bei geschlossener Form insbesondere aber auch in der Zeit zwischen dem Öffnen und erneuten Schließen besonders wirksam werden können. Aufgrund er Freistellung der Formplatten und ihrer geringen Dicke findet ein wirksa- mes Kühlen schon allen durch die Umgebungsluft statt.

Stattdessen können die Kühlmittel aber auch in die Form- platten oder zwischen diesen integriert sein. Schließlich gibt die geringe Beanspruchung unter dem Spritzdruck die Möglichkeit, die Formplatten aus gut wärmeleitfähigen Werk- stoffen mit geringeren Festigkeitswerten als Stahl oder dergleichen auszubilden.

Die Wirkungen einer effektiven Kühlung auf die Molekular- struktur der Borsten ist bereits erläutert worden.

Fig. 16 zeigt wiederum eine Spritzgießform 1 in schemati- scher Darstellung, die aus geschichteten Formplatten 4 be- steht, wobei die anspritzseitige Formplatte keine erweiter- ten Querschnitte aufweist. Abweichend von den zuvor be- schriebenen Ausführungsformen sind die Formplatten 4 in zwei Gruppen 17,18 unterteilt (siehe Fig. 17), wobei jede Gruppe wenigstens eine quer verschiebbare Formplatte

aufweist, wie dies in Fig. 17 bis 20 mit den Doppelpfei- len 19,20 angedeutet ist.

Diese quer verschiebbaren Formplatten wirken zusammen mit den benachbarten Formplatten als eine Art Klemmeinrichtung für die Spritzlinge 21, die bei diesem Ausführungsbeispiel nur einen Bereich (Längenabschnitt) der endgültigen Borste bilden. Der Spritzling 21 wird aus einem thermoplastischen Polymer mit einem auf diesen Längenabschnitt der fertigen Borste abgestimmten Eigenschaftsprofil gespritzt. Nach dem Spritztakt wird wenigstens eine verschiebbare Platte in der Gruppe 18 der Formplatten 4 (Fig. 17) in Klemmlage gebracht und werden die Spritzlinge 21 bei Abrücken der Gruppe 18 mitgenommen und dabei aus den Formplatten 4 der anspritz- seitigen Gruppe 17 teilweise entformt, so daß in den Form- platten 4 der Gruppe 17 ein vorgegebener Längenabschnitt 22 der Formkanäle freigestellt wird. Am Ende des Spritz- lings 21 können gegebenenfalls Profilierungen angeformt sein, wie sie in der Zeichnung angedeutet sind. Nach dem Abrücken der Formplatten 4 der Gruppe 18 wird die ver- schiebbare Formplatte in der Gruppe 17 in Klemmposition ge- bracht und werden daraufhin die freigestellten Längenab- schnitte 22 mit einer Polymerschmelze gefüllt, die aus ei- nem anderen Polymer oder einem Polymer mit anderen Additi- ven besteht. Die sich dabei bildenden Längenabschnitte 23 der Borste verbinden sich mit den Spritzlingen 21 durch Stoff-und/oder Formschluß. Anschließend wird die ver- schiebbare Formplatte in der Gruppe 17 in ihre Ausgangslage zurückgeführt und werden die Spritzlinge 21 mit den ange- formten Längenabschnitten 23 bei geschlossener Klemmein- richtung in der Gruppe 18 wiederum aus den Formkanälen der Gruppe 17 teilweise herausgezogen, so daß in den Formkanä- len Längenabschnitte 24 freigestellt werden. In einem wei- teren Spritzgießtakt werden die Längenabschnitte 24 mit ei- ner weiteren Polymerschmelze mit gegebenenfalls nochmals

differenzierten Eigenschaften gefüllt, so daß schließlich Mehrbereichsborsten 27 erhalten werden, die aus drei Berei- chen (Abschnitte 21,23 und 25) bestehen, die über die Län- ge der Borsten unterschiedliche Festigkeitswerte und/oder unterschiedliche Gebrauchseigenschaften aufweisen. Dabei kann insbesondere der das Borstenende einschließende Be- reich 21 auch als Verbrauchsanzeige für den Abnutzungsgrad der Borste dienen. Das endgültige Entformen der Borsten er- folgt in der zuvor beschriebenen Weise.

In den Fig. 21 bis 24 ist wiederum eine Spritzgießform 1 (Fig. 21) gezeigt, die aus zwei Gruppen 17,18 von Formplat- ten 4 besteht, die jeweils mindestens eine quer verschieb- bare Formplatte zur Bildung einer Klemmeinrichtung aufwei- sen. Im Gegensatz zur zuvor beschriebenen Ausführung weist die anspritzseitige Formplatte 5 wiederum Erweiterungen auf, die sich zum Formkanal hin verjüngen. Die die Borsten- enden abformende Formplatte 6 weist unterschiedlich tiefe Sacklöcher 28,29 und 30 mit kalottenförmigem Lochgrund auf, so daß eine Mehrzahl von Borsten unterschiedlicher Länge hergestellt werden kann, deren Enden auf einer ge- krümmen Hüllfläche liegen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 21 bis 24 werden Bor- sten mit zwei unterschiedlichen Bereichen 31,32 nacheinan- der gespritzt, wobei der Bereich 31 eine erweiterte Bor- stenwurzel 33 aufweist. Die auf diese Weise gespritzten Mehrbereichsborsten 34 (Fig. 22) werden anschließend an ih- ren Enden entformt, indem die die Borstenenden bildende Formplatte 6 und-gegebenenfalls zeitverzögert-die Form- platten 4 der Gruppe 18 abgerückt werden (Fig. 22). Danach wird wenigstens eine quer verschiebbare Formplatte in der Gruppe 18 in Klemmlage gebracht und die gesamte Gruppe 18, gegebenenfalls zusammen mit der endständigen Formplatte 6, in entgegengesetzter Richtung verfahren, so daß die

Borsten 34 mit einem Teil ihres Bereichs 31 mit dem Wurzel- bereich 33 die anspritzseitige Formplatte 5 überragen. An- schließend wird die Spritzgießform 1 (Fig. 23) mit einer weiteren Spritzgießform 35 mit einer Formkavität 36 in Ver- bindung gebracht, in die eine Polymerschmelze gespritzt wird, mit der die Wurzelbereiche 23 und die in die Kavi- tät 36 hineinragenden Längenabschnitte der Bereiche 31 um- spritzt werden. Die Formkavität 36 kann so ausgebildet sein, daß sie einen Zwischenträger für die Borsten oder ei- nen vollständigen Bürstenkörper bildet, in den die Borsten- enden auszugsfest und spaltlos eingebettet sind.

In Abwandlung dieser Ausführungsform können die Formkanä- le 2 der Spritzgießform 1 gemäß Fig. 21 auch vollständig mit einer einzigen Polymerschmelze gefüllt werden und können deren Wurzelbereiche mit dem anschließenden Längenabschnitt in der in Fig. 22 und 23 gezeigten Weise freigestellt wer- den, um gemäß Fig. 24 mit einer trägerformenden Polymer- schmelze umspritzt zu werden.

In weiterer Abwandlung können die gemäß Fig. 21 bis 23 ge- spritzten und an ihren befestigungsseitigen Enden freige- stellten Borsten durch Abrücken der die Enden abbildenden Formplatte 6 und der überwiegenden Anzahl der folgenden Formplatten 4 vollständig entformt werden, während sie von einigen wenigen, nämlich minimal drei Formplatten, z. B. der anspritzseitigen Formplatte 5 und den beiden folgenden Formplatten, von denen eine quer verschiebbar zur Bildung einer Klemmeinrichtung ist, gehalten werden. Diese als Transporthalterung dienenden Formplatten können dann zusam- men mit den Borsten in eine andere Spritzgießstation ver- bracht werden, in der sie mit der Spritzgießform 35 in Ver- bindung gebracht werden, während gleichzeitig ein neuer Satz von Formplatten mit anspritzseitiger Formplatte 5 he- rangebracht wird, um die Spritzgießform 1 zu vervollständi-

gen. Diese Transporthalterung kann nicht nur zum Verbringen der Borsten in die zweite Spritzgießstation, sondern auch zum Weitertransport in andere Bearbeitungsstationen dienen.

Fig. 25 und 26 zeigen einen Teil einer Spritzgießform 1 mit Formplatten 4 und 5 nach dem Herstellen der Borsten und Ab- rücken wenigstens der (nicht gezeigten) endständigen Form- platte 6. Statt dieser wird vor die freigestellten Enden der Borsten 38 eine ebene Schubplatte 39 eingefahren, mit- tels der die Borsten 38 in den Formkanälen der verbleiben- den Formplatten verschoben werden, bis sie mit ihrem Wur- zelbereich 37 und gegebenenfalls einem daran anschließenden Längenabschnitt die anspritzseitige Formplatte 5 überragen bzw. in die Formkavität 36 der weiteren Spritzgießform 35 hineinragen und mit einer einen Borstenträger oder einen Bürstenkörper bildenden Polymerschmelze umspritzt werden.

Fig. 27 und 28 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem nach Herstellung der Borsten 38 in der mit Bezug auf Fig. 25 und 26 beschriebenen Weise statt der ebenen Schubplatte 39 eine Schubplatte 40 vor die freigestellten Borstenenden eingefahren wird, die mit unterschiedlich hohen nockenarti- gen Vorsprüngen 41 und 42 versehen ist. Nach Heranfahren der Schubplatte 40 an die Formplatten 4 werden die Borsten auf den Schubweg unterschiedlich tief in den Formkanälen verschoben, so daß sie mit ihrem Wurzelbereich 37 unter- schiedlich weit in die Formkavität 36 der Spritzgießform 35 hineinragen und nach Umspritzen und Abrücken der Schubplat- te 40 sowie der Formplatten 4 und 5 die Borstenenden auf einer gekrümmten Hüllfläche liegen.

Fig. 29 und 30 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das sich von dem der Fig. 25 und 26 nur dadurch unterscheidet, daß die Borsten 38 im Bereich der anspritzseitigen Formplatte 5 über eine Verbindung 43 in Form von Stegen, Gittern oder

dergleichen miteinander verbunden sind und nach dem Ver- schieben mittels der Schubplatte 39 mit der Verbindung 43 und den anschließenden Längenabschnitten der Borsten 38 in die Kavität 36 der Spritzgießform 35 hineinragen.

Eine kleinere Gruppe von Formplatten 4, vorzugsweise unter Einschluß der einspritzseitigen Formplatte 5, und mit we- nigstens einer als Klemmeinrichtung wirkenden, quer ver- schiebbaren Formplatte 4 kann auch als Transporthalterung für das Umsetzen der Borsten in weitere Spritzgießstatio- nen, Bearbeitungsstationen oder dergleichen dienen.

Der schichtweise Aufbau der Spritzgießform aus einer Viel- zahl von Formplatten und das dadurch mögliche abschnitts- weise Entformen sowie die durch die erfindungsgemäßen Ver- fahrensparameter des Spritzdrucks und der Strömungsge- schwindigkeit im Formkanal erzielte Steigerung des Elasti- zitätsmoduls und der Zugfestigkeit erlauben auch die Her- stellung von Borsten, deren Mittelachse nicht in der Ent- formungsrichtung liegt. Beispiele hierfür sind in den Fig. 31 und 32 gezeigt. Fig. 31 zeigt einen Teil einer Spritzgießform mit geneigten Formkanälen 44,45, die bei dem Ausführungsbeispiel gegeneinander geneigt sind. Zusätz- lich oder stattdessen kann die Spritzgießform 1 wellenför- mig gekrümmte Formkanäle 46 oder mehrfach abgewinkelte Formkanäle 47 aufweisen, so daß entsprechend geformte Bor- sten erhalten werden, die über eine Verbindung 48 im Ver- bund gespritzt werden können. Beim Entformen werden die Formplatten 4 und 6, beginnend mit letzterer abgerückt und die Borsten abschnittsweise entformt, wobei sie aufgrund ihrer hohen Biegeelastizität und der geringen Entformungs- länge keine Deformationen erleiden.

Die Borsten können nach Abtrennen der Verbindung einzeln oder in Gruppen oder aber zusammen mit der Verbindung 48

durch Umspritzen derselben oder durch andere thermische oder mechanische Verbindungsverfahren bekannter Art zu ei- ner Bürste konfektioniert werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 32 weist die Spritz- gießform 1 wiederum geschichtete Formplatten 4 und zwei endständige Formplatten 49,50 auf, die zur Ausbildung stärker gegliederter Borstenenden dienen. Die spritzgegos- senen Borsten 51 weisen jeweils fingerartige Borstenen- den 52 auf, die sich aufgrund der dünnen Formplatten und der erhöhten Stabilität der Borsten problemlos entformen lassen.

Die die Borstenenden ausbildenden Formplatten 6 oder 49,50 können insbesondere bei stärker gegliederten Borstenenden gegebenenfalls aus einem Sintermetall bestehen, das auch in diesem Bereich für eine zusätzliche Entlüftung sorgt, um Lufteinschlüsse wirksam zu vermeiden. Selbstverständlich können auch die Formplatten 4 aus solchen Sintermetallen bestehen, um die Entlüftung der Formkanäle zu unterstützen.

Mikrorauhigkeiten, wie sie beispielsweise bei Sintermetal- len vorhanden sind oder auch durch Oberflächenbehandlung der Formkanäle erzeugt werden können, führen an der Ober- fläche der fertigen Borste zu entsprechenden Rauhigkeiten im Mikrobereich, die bei Gebrauch der Borste zu einem feuchtigkeitsabweisenden"Lotus"-Effekt führen.

Fig. 33 zeigt eine einzelne Borste 53, wie sie insbesondere für Hygienebürsten, z. B. Zahnbürsten, Reinigungsbürsten im medizinischen und Krankenhausbereich oder als Reinigungs- oder Auftragsbürsten in der Nahrungsmittelindustrie einge- setzt werden können. Durch geeignete Einstellung von Spritzdruck und Fließgeschwindigkeit (Kerngeschwindigkeit) im borstenformenden Kanal kann das Biegeverhalten der Bor- ste mit einem mittleren Durchmesser von 0,3 bis 3mm über

deren Länge optimal dem jeweiligen Gebrauchszweck angepaßt werden. Sie kann sich ferner im Wurzelbereich 54 trompeten- artig erweitern, um einen relativ biegesteifen Ansatz zu erhalten, der gleichzeitig einen gut ausgerundeten Übergang zu der mit 55 angedeuteten Oberfläche des Bürstenkörpers bildet. Dieser gesamte spaltlose Bereich, wie auch die Schaftbasis und der eigentliche Schaft der Borste 53 und das in diesem Fall ebenmäßig verrundete Borstenende 56 las- sen sich in der Spritzgießtechnik glattwandig oder mit Mi- krorauhigkeiten in einer solchen Weise herstellen, daß sich Rauhigkeiten und Schmutz nicht festsetzen können. Aufgrund dieser Eigenschaften lassen sich Bürsten mit Borsten dieser Art auch nach der Benutzung problemlos reinigen und/oder desinfizieren, weil keine Taschen, Spalte oder dergleichen vorhanden sind. Borsten mit dieser Form und den auf die Verwendung abgestellten Eigenschaften lassen sich mit den bisher bekannten Extrusions-und Spritzgießverfahren nicht herstellen.

Fig. 34 zeigt zwei benachbarte Borsten 57, die an ihrem trompetenartig ausgerundeten Wurzelbereich 58 über eine mit 59 angedeutete Verbindung zusammengefaßt sind. Die Bor- sten 57 mit der Verbindung 59 lassen sich durch das erfin- dungsgemäße Verfahren in einem geringen Abstand voneinander anordnen, der zudem auf den jeweiligen Anwendungszweck op- timal abgestimmt werden kann, insbesondere können die Bor- sten 57 sehr eng gestellt sein, ohne daß Feuchtigkeit, Schmutz oder Bakterien sich irgendwo festsetzen oder nach dem Ausspülen zurückbleiben können.

Fig. 35 zeigt eine Ansicht und Fig. 36 eine Draufsicht auf eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bor- ste 60, die wiederum am Wurzelbereich 61 in die Borstenträ- gerfläche 62 trompetenartig übergeht und einen Schaft 63 mit relativ großer Biegesteifigkeit und einen Wirkbe-

reich 64 in profilierter Form aufweist. Bei diesem Ausfüh- rungsbeispiel weist der Wirkbereich 64 einen kreuzförmigen Querschnitt auf, der über weiche Übergänge 65 in den Schaftbereich übergeht. Der Wirkbereich 64 bildet mit sei- nem kreuzförmigen Querschnitt Bürstkanten, die bei starkem Andruck der Bürste und unter Abbiegen des Wirkbereichs wirksam werden. Bei geringerem Andruck tritt diese Wirkung am verrundeten Borstenende 66 mit dem auch dort vorhandenen Kreuzprofil ein. Ferner kann das Borstenende 66 in Ecken, Spalte und Riefen zum Reinigen derselben eindringen. Glei- che Effekte lassen sich auch mit anderen polygonalen Quer- schnittsformen erreichen.