一种具有熔融联锁的刷毛条的刷子的制作方法

本发明涉及一种具有熔融联锁的刷毛条的刷子及其制造方法。

背景技术：

刷条广泛用于清洁设备比如真空吸尘器。真空吸尘器的刷条帮助去除表面上的灰尘、碎屑、棉绒等。

用来连接刷毛与聚合物条的结合方法对于制备坚固的刷子至关重要。

有三种使刷毛与载体条结合的先进技术：(1)将刷毛条缝合到载体上，(2)将刷毛二次模塑到载体条上，(3)使用热或超声波焊接进行熔融，以将刷毛熔化到载体条上。

一种现有技术是将刷条缝合到底座上，以使刷毛与载体条结合。刷条缝制是一种缓慢而低效的制造工艺，因为缝线需要逐个形成。另外，一旦丝线磨损，接缝可能会裂开，导致刷毛从刷子上脱落。最后，穿透载体条的针可能会损坏碳纤维丝，导致其折断。

另一种现有技术使用二次模塑进行结合。该制造工艺具有很多问题。二次模塑形成的载体条会有飞边(由于模具两个表面之间的泄漏导致附着了过多的材料)、模塑后收缩造成的翘曲、以及材料污染造成的低粘合力。另外，编织条的二次模塑工艺需要高精度以防止尺寸不合规格。载体条还可能具有与边缘烧灼、粘连和短射(注塑不足)有关的缺陷。二次模塑引起的诸多问题会降低刷子的质量。

还有一种现有技术使用熔融技术来结合刷条。在一个实施方式中，刷子的制造方法包括在底座和侧面将单丝与载体条熔化一起。存在单丝材料和底座材料的交织混合。因为单丝在近端被熔化，这种结合降低了单丝的机械强度。由于分子的链结构被破坏，所以拉伸强度降低了。这种方法不能用于熔点非常高的材料比如不锈钢、碳纤维或天然纤维。

另一种基于熔融的刷子制造技术利用超声波工艺使刷毛与底座或载体结合。同样地，该方法也要求刷毛熔化以与载体材料形成结合。由于为了形成该结合，刷毛的机械结构被破坏，所以结合强度降低。如果结合点断裂，刷毛就会脱落。由于结合不强，现有技术的刷毛容易拔掉。

在诸如吸尘器之类的要求苛刻的应用中，刷子承受很高的离心力(数千转/分)，而且用在粗糙和坚硬的表面上。为了使刷子具有较高的耐用性，结合强度对于防止刷毛脱落至关重要。

在其他应用(在打印机中使用刷条消除纸张上积聚的静电荷，以防止卡纸并生成没有污迹的打印品)中，也需要更好的刷子。

一直以来，需要有更好的刷条来解决与现有技术相关的强度和性能问题。

技术实现要素：

因此，本发明提供了一种刷子及其制造方法。本发明使用超声波熔融工艺来形成联锁特征。

在本发明的一个实施方式中，利用超声波工艺在载体条之间形成结合。该结合将刷毛条牢固地保持在联锁特征中。

在一个实施方式中，本发明提供了一种具有联锁的超声波熔融结合的刷子。该刷子包括：编织条，其具有多根刷毛以及至少一排缝线，多根刷毛与两个环形末端平行布置以形成主体部分并以多种外形组装，至少一排缝线朝着一端横跨所述主体部分；以及载体条，其构造成容纳纤维的编织条，其中所述条包括用于容纳所述编织条的狭槽；其中，编织条的缝线通过包括超声波焊接的熔融结合与载体条联锁起来。

在一个有利的方面，该技术特别适合于不可热熔的刷毛材料比如碳纤维，因为对于结合过程纤维或纱线不是有效部件。本发明扩大了可用于制造刷条的潜在材料的范围。

在一个实施方式中，刷毛条位于载体条的两个壁之间，并用联锁特征保持在一起。结合其他设计特征，该实施方式形成的刷毛条具有更高的强度、优异的质量和可靠性。

在另一个有利的方面，在用户模拟条件下进行测试之后，熔融联锁的刷毛条具有更少的刷毛脱落或弯曲变形。另外，它具有更高的拉力和剥离力。

在一个实施方式中，刷子包括纤维的编织条以及载体条，编织条被布置成一种结构形式从而以多种外形组装，载体条被构造成容纳纤维的编织条，其中，载体条包括容纳编织条的狭槽，其中，通过使用超声波焊接的熔融结合将编织条与塑料条结合或联锁起来。

在一个实施方式中，本发明提供了一种制造具有联锁特征的刷毛条的方法。该方法包括以下步骤：布置多根刷毛纤维以通过注射模塑、压缩模塑或挤出模塑形成编织条，该编织条被构造成以多种外形组装。刷子包括通过包括超声波焊接的熔融结合进行联锁以使编织条与至少一个载体条结合在一起。

刷子包括至少一个载体条和编织条，通过使用超声波焊接和/或热冲压的熔融结合工艺将它们结合起来。

附图说明

下面将参考本发明的实施方式，其示例可能在附图中示出。这些附图仅是说明性的，而非限制性的。尽管在这些实施方式的背景下从总体上描述了本发明，但是应当理解，并不试图将本发明的范围限制于这些实施方式。

图1示出根据本发明的一个实施方式的用户模拟测试之前的刷条。

图2示出根据本发明的一个实施方式的与现有技术的刷子拉力测试比较。

图3、3a和3b示出根据本发明的一个实施方式的编织条。

图4示出根据本发明的一个实施方式的编织刷毛条和载体条被组合在一起。

图5示出根据本发明的一个实施方式的、编织条和两个载体条的超声波结合。

图5a示出根据本发明的一个实施方式的超声波熔融工艺的侧视图。

图6示出根据本发明的一个实施方式的超声波焊接之后的刷条。

图6a示出根据本发明的一个实施方式的从中间切开后的刷条。

图7示出根据本发明的一个实施方式的由熔融工艺形成的联锁特征。

图7a示出根据本发明的一个实施方式的在超声波熔融工艺期间形成联锁结合，其中来自聚合物载体条的熔化物流过空隙。

图8、8a-b示出根据本发明的一个实施方式的载体条的多种结构形式。

图9示出根据本发明的一个实施方式的作为内切特征(undercutfeature)的球形结构形式，该球形结构形式用来提高刷毛条的强度并用作止动器。

图10示出根据本发明的一个实施方式的作为内切特征的球形结构形式，该球形结构形式能够使两个载体条被拉得更近，从而产生更强的结合。

图11示出根据本发明的一个实施方式的在底部处施加粘接剂以提高刷毛强度。

具体实施方式

本发明的各种实施方式提供了一种熔融联锁的带刷及其制造方法。对于本领域技术人员显而易见的是，本申请中的术语比如编织条、载体条和刷毛条之类可互换使用，意指本领域中公知的刷子元件。

参照图1，其中示出用户模拟测试之前的刷子(100)。

在图2中，示出根据本发明的一个实施方式的、本发明与现有技术之一的刷子拉力测试比较(200)。本发明的刷子的强度更高。

参照图3、3a、3b，根据本发明的一个实施方式提供一种编织条(300)。编织条(300)包括多根刷毛纤维(310)，多根刷毛纤维(310)平行于两个环形末端(320)并排布置，以形成主体部分。

在一个实施方式中，环形线(330)能够形成空隙。通过熔融工艺使载体带熔化，熔化的载体材料流过编织环形线的空隙(340)。一旦冷却，硬化的材料会形成一个联锁特征，该联锁特征将载体条结合在一起，并以强有力的抓力固定刷毛。

在一个实施方式中，编织带(300)包括横跨主体部分朝向一端的至少一排缝线(330)。

在一个实施方式中，缝线(330)包括编织环形线或环形链或锁定缝线(300a，300b)。

参照图4，其中示出根据本发明的一个实施方式，编织条(300)和两个载体条(410a，410b)结合示为(400)。

参照图5-5a，其中示出根据本发明的一个实施方式，编织条和两个载体条的超声波结合示为(500、500a)。

在一个优选的实施方式中，如图5a所示，刷子的聚合物载体条(510a)是构造成将刷毛夹在中间的两个片。该双片式或双壁式载体条(510a)由金属支撑底座(550a)保持，并用超声波变幅杆(540a)按压。

通过熔融工艺使载体条熔化。熔化的载体材料流过编织环形线的空隙(520a)。一旦冷却，硬化的材料会形成一个联锁特征(530a)，该联锁特征将载体条结合在一起，并以强有力的抓力固定刷毛。

在一个实施方式中，超声波振动时间延长将使温度增加。振动的持续时间将取决于刷子的外形。在一个优选的方面，刷条被组装成多种外形，这些外形需要不同的超声波振动持续时间。

在一个实施方式中，如图5-5a所示，超声波焊接(500、500a)工艺包括：用金属支撑底座(550)保持载体条(510a)的一侧；将编织条夹在载体条(510a)之间；用超声波变幅杆(540a)从任一侧按压载体条；沿整个条施加均匀的压力，将刷毛和载体紧紧夹住。这种设置能够在一个循环内焊接刷条，确保整个条上均匀结合。

图6和图6a示出从纤维的中间切断编织条(300)，以获得刷子(600)的视图。根据本发明的一个实施方式，当从中间切断编织条时，获得两把刷子。这两把刷子包括两个载体条(610a，610b)。

图7和7a示出了具有通过熔融工艺形成的联锁特征(710、710a)的结合条(700、700a)。通过利用超声波熔融(730a)形成的联锁来结合载体条。从相对侧夹紧载体条。熔化的载体条材料流过编织环形线(720b)的空隙以形成联锁(740a)。联锁特征(710、710a)对刷毛表现出更强的保持力。一旦冷却，硬化材料就形成一个联锁特征(710a)，该联锁特征将载体条结合在一起，并以强有力的抓力固定刷毛。编织条的空隙形成使熔化的载体条流过的关键通道，并形成联锁结合。

在一个实施方式中，超声波机产生15khz至30khz的高频振动，并将由振动产生的能量传递到变幅杆和聚合物载体，通过因高热量产生而使聚合物载体材料熔化，将聚合物载体结合在一起。对工艺进行优化以最大程度地减少刷毛和/或固定纱线的熔化或结构破坏。

本领域技术人员将理解，可以以不同的布置方式将一个或多个聚合物载体条与刷毛一起放置。

参照图8，其中示出根据本发明的一个实施方式的多种结构形式的载体的侧视图。

参照图8、8a-b，根据本发明的一个实施方式，提供具有多种结构形式(810a，810b，810c，810d，810e，810f，810g)的载体条(810)，它们具有图8a所示的狭槽(820)。多个外形包括成倾斜的条(810e)，三个分离的载体条等。具有载体条的(810)刷子构造成不同的外形。

刷子由以夹层结构形式夹在两个聚合物载体条中间的编织条组成。

在一个实施方式中，通过注射模塑、压缩模塑或挤出模塑形成载体条。

在一个实施方式中，多根纤维与两个环形末端平行布置以形成主体部分。

在一个实施方式中，纤维包括导电纤维和非导电纤维的组合。

在一个实施方式中，纤维是导电纤维，是银、铜、黄铜、磷青铜、不锈钢或碳纤维。

在一个实施方式中，纤维是非导电纤维，是棉、亚麻、大麻、羊毛、丝绸、毛皮、玻璃、矿物、纤维素、粘胶、醋酸酯、聚酰胺、聚酯、酚醛树脂、聚氯乙烯、亚克力、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯或弹性纤维。

在一个实施方式中，使用由聚合物、非聚合物或天然纤维制成的丝线进行缝合以形成固定纱线。纱线的主要功能是将刷毛束保持在一起。纱线会产生联锁特征用的空隙。

在一个实施方式中，热塑性聚合物材料是聚酰胺、热塑性聚氨酯、乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、热塑性弹性体或任何热塑性硫化橡胶。

在一个实施方式中，本发明能够利用非聚合物刷毛材料，包括高熔点的天然纤维、碳纤维、不锈钢等。

在一个实施方式中，刷毛材料包括聚合物纤维、碳纤维、非聚合物纤维、不锈钢和天然纤维。

在一个实施方式中，本发明在整个条上施加均匀的压力。同时整个条被焊接以沿着该条形成均匀的联锁结合。

在一个实施方式中，载体条(900)包括如图9所示的作为内切特征的球状结构形式(910)。该球状结构形式位于底座以加强对刷毛(310)的保持，其中，球状结构形式使载体条之间的距离缩短，从而在超声波工艺中形成更强的结合点。

在一个实施方式中，作为内切特征的球状结构形式(1010)用作钩子或止动器，以防止编织条(300)滑出，其中直径更大的经纱防止刷毛(310)从载体条(1000)滑出。

在一个实施方式中，超声波熔融工艺在载体条(810)的表面上产生熔化界面，其中施加夹紧力以按压载体条，且熔化的材料流过编织环形线的空隙并围绕编织条纱线流动，形成联锁结合。

在如图11所示的实施方式中，将粘接剂施加到载体条1100上以增强刷毛对载体的粘附。粘接剂填充刷毛和载体条之间的间隙，以在刷毛和载体之间形成额外的连接。

在一个实施方式中，刷子实现了高的保持力，当刷毛附着到具有高旋转力的辊上或与粗糙表面接触时，该高的保持力防止刷毛脱落。

本发明保持了刷毛的机械完整性。本发明将载体材料结合在由编织环形线形成的空隙处。刷毛保持高的拉伸强度，因为没有损坏分子的链结构。

在一个实施方式中，编织刷毛的保持力由联锁特征产生，该联锁特征是由流过编织环状线/缝隙的熔化物形成的。它在载体条的两侧面之间形成很强的结合。

在一个有利的方面，刷毛保持高的拉伸强度，因为没有破坏分子的链结构。

尽管已经参考一个或多个示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对部件的结构形式进行各种变更。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出许多修改以使具体的几何形状或尺寸适应本公开的教导。因此，本发明旨在不限于作为想到的最佳方式公开的具体实施方式，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。