Brevet FR2539283A1 — publié le 19840720

Poil en matière plastique. L'invention concerne un poil en matière plastique pour brosses, pinceaux ou similaires, composé d'un noyau porteur et d'une couche d'usure entourant celui-ci concentriquement, dont le matériau est adapté à l'application. Dans les instruments garnis de poils, par exemple les brosses, les pinceaux ou similaires, la question du fonctionnement irréprochable des poils joue un rôle essentiel On sait qu'à mesure de l'usage, les poils en matière plastique se détériorent par usure de façon irrégulière à leur extrémité, par exemple en s'effilant, ce qui est indésirable dans de nombreuses appli- cations Ceci vaut en particulier pour les brosses à dents, car les poils usés pointus constituent un danger pour la muqueuse de la bouche La même chose vaut par exemple pour les brosses à polir, car la surface à traiter peut être endom- magée par des extrémités pointues ou par l'apparition de bavures De plus, ces instruments deviennent inutilisables quand les poils se déforment, par exemple se plient, de façon permanente, c'est-à-dire perdent leur aptitude à se redresser. Dans ce cas, l'ensemble de la garniture de poils devient trop souple et ne peut plus remplir sa fonction de façon correcte. Dans de nombreuses applications, il faut trouver un compromis dans le choix de la matière plastique pour le poil Ainsi, on souhaite, pour de nombreuses applications, un matériau relativement souple D'autre part, le poil doit être suffisam- ment rigide pour ne pas se coucher en utilisation Ces deux exigences sont difficiles 4 concilier. On a déjà cherché à mettre en oeuvre ces deux propriétés dans un poil en matière plastique en fabriquant celui-ci à partir d'un noyau porteur et d'une enveloppe formant couche d'usure, l'enveloppe étant en matière plastique relativement souple et le noyau, au contraire, en une matière plastique relativement peu flexible (brevet US Re 26 688) Dans ce poil, le noyau et la couche d'usure sont constitués par la même matière plastique, mais qui a été fabriquée ou traitée diffé- remment, par exemple des polyvinyles plastifiés et non plas- tifiés, du poiyéthylène ou du polypropylène haute pression ou basse pression Le poil est alors fabriqué par co-extrusion des deux matériaux, la couche d'usure étant formée dans la matière plastique la plus souple et le noyau dans la matière plastique la plus dure Cette proposition repose sur la cons- tatation que seules des matières plastiques semblables con- duisent par co-extrusion à un produit utilisable Au lieu de cela, on a également proposé de fabriquer le noyau sans fin de la manière usuelle dans la fabrication des poils et, par trempage dans une solution ou un bain fondu d'une matière plastique semblable, de le recouvrir de l'enveloppe, ou encore de former sur le noyau une enveloppe de mousse Il est égale- ment connu (demande de Brevet allemand AS 1 073 434) de dépo- ser dans une extrudeuse une enveloppe de polyéthylène sur un poil de polyamide fabriqué sans fin Ceci a également pour but d'éviter la formation de bavures connue dans les poils en polyamide, ainsi que l'absorption d'eau du noyau de polya- mide Dans les deux cas, le noyau a, en premier lieu, une fonction porteuse et de renforcement, tandis que la couche d'usure formée par l'enveloppe est déterminée en premier lieu par l'application. Des essais pratiques avec des poils de ce type ont montré qu'on ne peut les fabriquer que difficilement ou à un coût élevé et aussi qu'ils ne remplissent leur objectif d'utilisa- tionr que de façon insuffisante Ainsi, les poils individuels peuvent bien 6 tre suffisamment rigides et posséder une bonne aptitude au redressement, mais les inconvénients exposés précédemment de l'effilement et de la formation de bavures réapparaissent à l'instant o la couche d'usure est usée à l'extrémité du poil et o le noyau relativement plus dur est dénudé Ceci peut même amener des dommages encore plus graves qu'avec les poils monophiles de la technique antérieure. Ainsi, les instruments du type précité sont généralement uti- lisés indépendamment de la structure des poils jusqu'à ce que l'utilisateur constate visuellement que le résultat sou- haité, par exemple l'effet de nettoyage, d'abrasion ou de polissage, n'est plus obtenu dans la mesure voulue, ou simple- ment que la garniture de poils de l'instrument a pris un mauvais aspect. Le but de l'invention est de proposer un poil en matière plas- tique qui, d'une part, satisfait toutes les exigences techni- ques d'utilisation, d'autre part, contribue à empêcher qu'un instrument qui en est garni soit utilisé trop longtemps et provoque ainsi des dommages. Ce but est atteint selon l'invention en ce quelle noyau et la couche d'usure sont formés de matériaux de couleurs diffé- rentes et que la couche d'usure est réalisée comme une gaine fermée à une extrémité, dans laquelle le noyau est introduit après coup. La gaine extérieure étant fermée et entourant ainsi entière- ment le noyau, la couleur de'la garniture de poils est déter- minée par la couleur du matériau de la gaine La garniture de poils apparaît alors d'une couleur uniforme De plus, la totalité de la surface utile du poil est formée exclusivement par-le matériau de la gaine, qui est adapté à l'application. Le noyau a, au contraire, comme connu en soi, essentiellement une simple action de raidissement, et détermine la rigidité et l'aptitude au redressement du poil En utilisation, la couche d'usure s'use progressivement, et-principalement dans la région de l'extrémité libre du poil Après un certain temps d'utilisation, le noyau de couleur différente fait une apparition spectaculaire et signale ainsi à l'utilisateur que la durée d'utilisation normale est écoulée Si l'utili- sateur attache aussi du prix à des résultats irréprochables, il est ainsi averti que l'instrument est inutilisable S'il ne suit pas cet avertissement et continue d'utiliser l'ins- trument, il n'en résultera en principe aucun dommage, mais il doit accepter des résultats plus mauvais. Du fait que la gaine est en principe en un matériau plus souple que le noyau et est fermée son extrémité constituant l'extrémité du poil, il ne peut s'y former aucune bavure ou aucune pointe tant que le matériau de la gaine n'est pas usé C'est alors seulement qu'est mis à jour le noyau relati- vement dur et conduisant pour cette raison plus facilement à des dommages, et dont la couleur différente signale alors à l'utilisateur la mise hors d'usage de l'instrument Le noyau ou son extrémité avant, lorsque le poil s'appuie contre la surface à traiter, joue le rôle de contre-appui pour la couche d'usure dans la ré- gion de son extrémité. Dans une réalisation préférée de l'invention, la gaine est réalisée par un processus de moulage par injection ou d'injection-étanpage, tandis que le noyau est fabriqué sans fin, tronçonné à la mesure et inséré dans la gaine. Le noyau peut également être obtenu par coulée dans la gaine d'une matière- plastique apte à être coulée. Des essais pratiques ontiontré que seule la technique de fabrication qui vient d'être citée conduit à un poil en matière plastique utilisable Par moulage par injection, la gaine est réalisée sous sa forme définitive entre le moule et le noyau, tandis que par injection-étanpage, la matière plas- tique est injectée dans le moule, après quoi un poinçon est enfoncé pour donner sa forme à l'espace creux de la gaine Dans les deux processus, au- cune liaison chimique ou mécanique n'a lieu entre la gaine et le noyau, une telle liaison s'étant révélée inutile dans la pratique Les outils sont naturellement dimensionnés de telle façon que le noyau se loge pratiquement sans jeu dans la gaine. Le processus de moulage par injection ou d'injection-étampage appliqué de préférence permet de donner à la gaine une forme arrondie à son extrémité fermée, ce qui confère au poil des propriétés d'usage particulièrement favorables Ceci a certes déjà été proposé avec des poils en matière plastique en deux parties, mais ceci nécessite toujours, tant dans le cas de. la co-extrusion (brevet US Re 26 688) qu'avec l'extrusion sui- vie de surmoulage (demande allemande 1 073 434), un traitement particulier, par exemple thermique, de l'extrémité du poil. Etant donné le très faible diamètre de ces poils en matière plastique, il n'est cependant pas possible d'obtenir au moyen d'un traitement thermique une bonne qualité constante à l'ex- trémité du poil. Le processus d'injection-étampage offre en outre la possibi- lité de donner à la gaine une épaisseur de paroi plus faible à la jonction entre la région cylindrique et l'extrémité arrondie, ou dans la région de cette dernière, que dans la région cylindrique. Dans une réalisation préférée, la gaine présente ainsi l'épaisseur de paroi la plus faible dans la région de la transition vers l'extrémité arrondie, et l'extrémité du noyau est arrondie ou à arête vive Lors de l'utilisation, la "aine s'usera en premier lieu à cet endroit plus mince Au roment o le rmatériau est coiplètement usé à cet endroit, l'extrémité avant de la gaine se détache, de sorte que le noyau de signalisation se dénude brusquement et annonce immédiatement et de façon visible l'usure à l'utilisateur. Le noyau du poil en matière plastique selon l'invention peut, quant à lui, être formé d'un ou plusieurs poils en matériau habituel Une influence peut ainsi être exercée surtout sur les propriétés mécaniques comme la rigidité, etc. 2539283. L'invention ouvre en outre la possibilité de choisir l'épais- seur et/ou le matériau de la gaine en fonction de la durée d'utilisation admissible Cette durée d'utilisation est au- jourd'hui connue empiriquement pour différents matériaux et différentes applications des poils L'invention permet de tirer parti de façon adéquate de ces valeurs empiriques par une conformation géométrique et un choix de matériaux appro- priés de la gaine. Dans une forme de réalisation du poil en matière plastique appropriée pour des brosses abrasives, la gaine est consti- tuée par une matière plastique chargée de particules abrasi- ves Ici encore apparaît l'avantage particulier de l'inven- tion, en ce que seul le matériau de la gaine doit être choisi en fonction de l'application, tandis que la rigidité du poil et son aptitude au redressement peuvent être déterminés par un choix approprié du matériau du noyau. De même, dans les poils en matière plastique pour des brosses de polissage, la gaine peut être constituée par une matière plastique chargée d'agent de polissage Dans les deux cas, la mise hors d'usage de la brosse abrasive ou de polissage est annoncée automatiquement dès que le matériau du noyau est dénudé. Dans une autre réalisation, la gaine et, le cas échéant, le noyau peuvent être constitués par une matière plastique char- gée de particules de carbone, par exemple de suie Cette forme de réalisation a surtout l'avantage d'éviter les char- ges d'électricité statique Les poils en matière plastique de ce type sont surtout appropriés pour les brosses utilisées à sec, par exemple les brosses à cheveux, les brosses à vête- ments, etc. Au lieu d'avoirune conformation rectiligne, le poil en matière -plastique peut aussi être infléchi en forme de V ou de U, les extrémités libres des poils individuels d'une garniture de poils étant formées par leur courbure Ici encore le poil en matière plastique est d'abord usé dans la région de la gaine et le matériau du noyau n'est mis à jour qu'après cette usure. Habituellement, la garniture de poils des brosses, pinceaux et analogues sera totalement et uniformément constituée par les poils en matière plastique selon l'invention Il est ce- pendant également possible de disposer seulement des poils en matière plastique individuels selon l'invention dans la garniture de poils, et cela de façon isolée ou encore dans des régions entières de la garniture de poils, par exemple dans les régions de la garniture de poils les plus exposées à l'usure. Grâce à cette disposition isolée ou par régions des poils en matière plastique, l'utilisateur est également averti en temps utile de la mise en service de l'instrument. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description détaillée ci-après et des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un poil en matière plastique inséré dans un support; la figure 2 est une vue latérale d'un poil en matière plas- tique courbé en forme de U, avec indication de l'usure; la figure 3 est une vue du poil en matière plastique pris sous un angle de 90 par rapport à la figure 2; et la figure 4 est une vue en bout du poil en matière plastique de la figure 2. Le poil en matière plastique 1 est composé de la couche d'usure proprement dite 2 et d'un noyau 3 O Le noyau 3 est réalisé dans un matériau relativement rigide, tandis que la couche d'usure 2 est constituée en une matière plastique adaptée à l'application, par exemple une matière plastique souple Dans le cas d'une brosse à dents, le noyau 3 peut être par exemple en nylon et la couche d'usure 2, au contraire, en un chlorure de polyvinyleou un polyéthylène souple. Le noyau 3 peut être fabriqué sans fin et découpé à longueur, comme un poil traditionnel, tandis que la couche d'usure 2 est réalisée sous forme d'une gaine par moulage par injection ou injection-étampage La gaine 2 est fermée à son extrémité libre 4 et arrondie à cette extrémité 5 et 6 désignent dif- férents rayons de courbure possibles pouvant être réalisés en moulage par injection ou en injection-étampage Comme on le voit dans le dessin, l'épaisseur de paroi peut être réduite dans la région de l'extrémité libre, et plus particulièrement dans la région arrondie ou encore à la jonction entre les régions cylindriques et arrondies Ceci peut être obtenu sur- tout par le processus d'injéction-étampage Cette épaisseur de paroi réduite conduit à une usure plus rapide et au dénu- dage brusque de l'extrémité du noyau 3. Indépendamment du type de matière plastique utilisé pour la gaine 2 et le noyau 3, ceux-ci sont colorés de façon diffé- rente,les teintes habituelles étant adoptées pour le matériau de la gaine, tandis que le matériau du noyau 3 doit, dans tous les cas, présenter une couleur qui en diffère fortement, de façon à annoncer l'usure du poil après dégradation de la gaine 2 et mise à nu du matériau du noyau Cette annonce peut se faire brusquement grâce au point d'affaiblissement dans l'épaisseur de paroi décrit ci-dessus, l F reste du matériau de la gaine à l'extrémité libre du poil étant arraché lors de l'usure de la caine en ses points d'affaiblissement. Le poil 1 est inséré de façon habituelle dans un support 7 par son extrémité opposée à l'extrémité arrondie A cet effet, plusieurs techniques de fabrication différentes sont disponi- bles, qui peuvent toutes être appliquées pour le poil en ma- tière plastique selon l'invention. Dans la forme de réalisation selon les figures 2 à 4, le poil en matière plastique individuel 1 est courbé en forme de U et constitue deux branches 8, 9 reliées par un coude 10 constituant l'extrémité libre du poil en matière plastique. Dans les dessins sont indiqués deux plans d'usure 11 (figu- re 2) et 12 (figure 3), le noyau 3 apparaissant dans le plan d'usure 12 sous la forme d'une portion d'anneau (figure 2), tandis qu'il est représenté dans le plan d'usure 11 comme une figure ovale 14 (figure 3). 9283 Revendications. 1 Poil en matière plastique pour brosses, pinceaux ou similaires, composé d'un noyau porteur et d'une couche d'usure entourant celui-ci concentriquement, dont le matériau est adapté à l'application, caractérisé en ce que le noyau ( 3) et la couche d'usure ( 2) sont formés de matériaux de couleurs différentes et que la couche d'usure est réalisée comme une gaine fermée à une extrémité, dans laquelle le noyau est introduit après coup. 2 Poil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gaine ( 2) est fabriquée par un processus de moulage par injection ou d'injectionétapage, tandis que le noyau ( 3) est fabrique sans fin, tronçonné à la mresure et inséré dans la gaine ( 2), ou obtenu par coulée dans la gaine d'une matière plastique apte à être coulée. 3 Poil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la gaine ( 2) est arrondie à son extrémité fermée ( 4). 4 Poil selon l'une desrevendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de paroi de la gaine ( 2) fabriquée par injection-étaxopage est plus faible à la transition entre la révion cjlin- drique et l'ectrémnité arrondie, ou dans la récion e cette dernière, que dans la région cylindrique, et que l'extrémité du noyau ( 3) est arrondie ou à arête vive. Poil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le noyau ( 3) est formé d'un ou plusieurs poils. 6 Poil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur et/ou le matériau de la gaine ( 2) sont déterminés en fonction de la durée d'utilisation admissible. 7 Poil selon l'une des revendications 1 à 6, en particulier pour brosses abrasives, caractérisé en ce que la gaine ( 2) est constituée en une matière plastique chargée de particules abrasives. 8 Poil selon lrune des revendications 1 à 7, en particulier pour brosses à polir, caractérisé en ce que la gaine ( 2) est constituée en une matière plastique chargée d'agent de polissage. 9 Poil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la gaine ( 2) et, le cas échéant, le noyau ( 3) sont constitués en une matière plastique chargée de parti- cules de carbone, par exemple de suie. Poil selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est infléchi en forme de V ou de U. 11 Garniture de poil pour brosses, pinceaux ou similaires, caractérisée en ce que seuls des poils en matière-plastique isolés ( 1) de la garniture sont réalisés selon l'une des revendications 1 à 10. 12 Garniture selon la revendication 11, caractérisé en ce que les poils conformes à l'une des revendications 1 à 10 sont disposés seulement dans une zone partielle de la garni- ture, par exemple dans les régions de la garniture les plus exposées à l'usure.