Verfahren zum Herstellen einer Borste insbesondere für eine Zahnbürste Die Erfindung betriffl ein Verfahren zum Herstellen einer Borste insbesondere für eine Zahn- bürste, bei dem ein Filamentfaden nach dem Extrudieren abgekühlt, wieder erwärmt und verstreckt sowie gegebenenfalls unter insbesondere definierter Spannung erwärmt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Borste insbesondere for eine Zahnbürste, die nach dem vorstehenden Verfahren hergestellt worden ist.

Bei bekannten Extrusionsanlagen wird ein aus Kunststoff bestehender Filamentfaden nach dem Extrudieren, also nach dem Austritt aus der Werkzeugöffnung zuerst abgekühlt, um danach wieder erwärmt und unter einer Zugbeanspruchung stark verstreckt zu werden.

Dann wird dem Filamentfaden häufig noch die Möglichkeit zu einer Relaxation, dem soge- nannten Annealing gegeben. Hierzu wird der Filamentfaden nochmals erwärmt und dabei prozeßbedingt unter einer vorgegebenen Spannung gehalten.

Derartige Filamentfaden werden unter anderem in Borsten insbesondere von Zahnbürsten verwendet.

Es hat sich gezeigt, daß insbesondere die Verschleißeigenschaften der Filamentfaden bei der Verwendung in Borsten von Zahnbürsten sehr stark von der beschriebenen Relaxation abhängig sind.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Bor- ste insbesondere für eine Zahnbürste zu schaffen, das verbesserte Verschleißeigenschaften der Borste bewirkt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. bei einer Borste der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelost, daß der Filamentfaden spannungslos oder zumindest na- hezu spannungslos erwärmt wird.

Dies stellt ein zusätzliches Annealing dar, mit dem eine zusätzliche Relaxation erreicht wird.

Im Unterschied zum ersten Annealing, bei dem der Filamentfaden erwärmt und unter Span- nung gehalten wird, wird der Filamentfaden bei dem erfindungsgemäßen zusätzlichen An- nealing spannungslos erwärmt. Es hat sich herausgestellt, daß durch ein derartiges span- nungsloses Annealing insbesondere die Verschleißeigenschaften der hergestellten Borsten wesentlich verbessert werden können.

Ganz allgemein besitzen erfindungsgemäße Borsten wesentlich höhere Standzeiten im Ge- brauch als bisherige Borsten. Insbesondere konnte der sogenannte Wear) Index, bei dem das Spreizen der Borsten beispielsweise bei einer Zahnbürste vermessen und die relative Veränderung während des Gebrauchs auf die Länge der Borsten normiert wird, um über 10 % verbessert werden. Die relative Änderung des Wear Index liegt somit bei ca. 30 %. Des weiteren konnte das Rückstelivermögen der Borsten um etwa 2 % verbessert werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Filamentfaden bei dem zusätzli- chen Annealing in Heißwasser, Heißluft oder unter Heißdampf erwärmt. Dies stelit eine ein- fache Art und Weise zur Erwärmung des Filamentfadens dar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Filamentfaden mit einer Tempe- ratur erwärmt, die größer ist als die Glastemperatur des Filamentfadens. Auf diese Weise wird eine vollständige Relaxation und damit ein vollständiges zusätzliches Annealing er- reicht. Im Falle von teilkristallinen Polymeren führt diese Erwärmung auch zu einer soge- nannten Nachkristallisation.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Filamentfaden bei einer Tempe- ratur zwischen etwa 92 OC und etwa 96 Oc für eine Zeitdauer zwischen etwa 10 Minuten und etwa 30 Minuten erwärmt. Es hat sich gezeigt, daß bei diesen Prozeßparametern sich besonders gute Ergebnisse erzielen lassen.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Schritt der spannungslosen Erwärumg unabhängig von anderen Schritten durchgeführt. Auf diese Wei- se wird erreicht, daß das zusätzliche Annealing völlig unabhängig von dem übrigen Herstel- lungsprozeß des Filamentfadens durchgeführt werden kann. Insbesondere ist es damit nicht erforderlich, daß das zusätzlich Annealing sich beispielsweise hinsichtlich der Zeitdauer der Erwärmung in den vorhergehenden Herstellungsprozeß einpassen muß. Es kann also das zusätzliche Annealing frei gestaltet werden, um auf diese Weise ein optimales Ergebnis zu erhalten.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen schematischen Ablauf eines Ausführungsbei- spiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Borste insbesondere für eine Zahnbürste.

Bei der Herstellung einer Borste beispielsweise für eine Zahnbürste wird in einem Schritt 1 in einer Extrusionsanlage aus einem Kunststoff ein Filamentfaden extrudiert. Bei dem Kunst- stoff kann es sich beispielsweise um PA6.12, PA6.10, PBT und/oder PET handeln. Ebenfalls können mittels Coextrusion hergestellte Materialpaarungen vorliegen. Dem Kunststoff kön- nen Farb-und/oder sonstige Zusatzstoffe beigefügt sein, beispielsweise Buca Kaolin.

Nach dem Austritt des Filamentfadens aus der Extrusionsanlage wird derselbe in einem Schritt 2 abgekühlt. Danach wird der Filamentfaden in einem Schritt 3 wieder erwärmt und in einem Schritt 4 unter Zugbeanspruchung verstreckt.

Im unverstreckten Zustand sind die Moleküle bzw. Kristallite im wesentlichen regellos ange- ordnet. Durch die Verstreckung wird diese Anordnung verändert. Und zwar wird durch die Verstreckung ein Zustand relativ hoher Orientierung innerhalb der Moleküle bzw. Kristallite erreicht.

Nach der Verstreckung folgt in einem Schritt 5 eine Erwärmung des Filamentfadens unter einer vorgegebenen Spannung. Dies stellt ein sogenanntes Annealing dar, bei dem der Fi- lamentfaden reiaxieren kann. Da die Zeitdauer der Relaxation wesentlich größer ist als die Zeitdauer, während der der Filamentfaden erwärmt und verstreckt wird, bleibt der genannte Zustand der relativ hohen Orientierung während des Annealing erhalten.

Die bisher beschriebenen Schritte 1 bis 5 zur Herstellung des Filamentfadens hängen un- mittelbar miteinander zusammen. So ist es wie erwähnt erforderlich, daß der Filamentfaden prozeßbedingt beim Annealing unter insbesondere definierter Spannung gehalten wird. Auch muß der Filamentfaden von der Extrusionsanlage mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit prozeßbedingt abgezogen werden. Beides hat zur Folge, daß während des Extrusionspro- zesses bei den Annealingschritten die Spannung nur auf begrenzte untere Werte reduziert werden kann, wobei darüber hinaus die Annealingschritte auch nur für eine begrenzte Zeit- dauer, aufgrund der prozeßbedingten Abzugsgeschwindigkeit durchführbar sind.

Erfindungsgemäß folgt dem Schritt 5 des Annealing ein von den vorhergehenden Schritten i. w. unabhängiger Schritt 6, bei dem der Filamentfaden spannungslos oder zumindest nahe- zu spannungslos erwärmt wird. Dies stellt ein zusätzliches Anneaiing dar, mit dem dem Fi- lamentfaden die Möglichkeit zu einer weiteren Relaxation gegeben wird.

Das zusatzliche Annealing des Schritts 6 ist i. w. unabhängig von den Schritten 1 bis 5. Der Filamentfaden wird also nach dem Schritt 5 aus dem von der Extrusionsanlage abhängigen Teil des Herstellungsprozesses herausgenommen und losgelöst davon weiterverarbeitet.

Das zusätzliche Annealing erfolgt somit off-line von dem vorhergehenden ersten Annealing.

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Filamentfaden in vorgegebene Längen zerschnitten und dann bevorzugt in Bündel zusammengefaßt wird.

Bei dem Schritt 6 wird der Filamentfaden in Heißwasser eingetaucht oder einem Heißdampf bzw. Heißluft ausgesetzt. Dort kann die Temperatur und die Zeitdauer des zusätzlichen An- nealing nach den jeweiligen Anforderungen eingestellt werden.

Die Temperatur, mit der der Filamentfaden erwärmt wird, liegt oberhalb der Glastemperatur des Filamentfadens. Beispielsweise liegt die Temperatur in einem Bereich von etwa 60°C bis etwa 100°C. Insbesondere liegt die Temperatur bei Einsatz von Heißdampf oder dergleichen beispielsweise für Nylon bzw. PBT oberhalb des Siedepunkts von Wasser.

Die Zeitdauer, während der der Filamentfaden erwärmt wird, liegt zwischen etwa 5 Minuten und etwa 240 Minuten.

Wenn das zusätzliche Annealing in einem Wasserbad stattfindet, liegt ein bevorzugter Tem- peraturbereich zwischen etwa 92 OC und etwa 96 OC und ein bevorzugter Zeitbereich zwi- schen etwa 10 Minuten und etwa 30 Minuten.