刷头制造方法与流程

本公开大体指向于用于制造具有被保持在弹性基体内的刷毛束的刷头组件的方法。

背景技术：

手动和电动牙刷两者的刷头都包括用来清洁牙齿、舌头和面颊的刷毛。在一些牙刷中，刷毛被组织成在保持环内含有的刷毛束。保持环用于将刷毛束固定在刷头内，并且往往具有有着内部和外部圆周的中空圆形形状。在制造期间，将刷毛束插入保持环的中空内部内，并且接着将保持环中的刷毛固定到刷头材料内，刷头材料接着被冷却或被允许冷却以便形成最终的刷头。

然而，保持环通常没有被牢固地固定在刷头内。作为结果，环和刷毛束可能会在刷头内松动或者变松动，并且刷毛可能不总是被以对于洗刷来说最佳的角度定位。这样，在由电动牙刷操作引起的运动的动态状态下，例如，保持环趋向于与刷头分开。此外，在将刷毛在保持环内组织成束并接着使刷头材料冷却或允许其冷却以便将束固定到位的过程可能会耗时且昂贵。

因此，在本领域存在有用于将刷毛束永久高效地保持在刷头内的方法和设备的需要。

技术实现要素：

本公开指向于用于制造具有固定的刷毛束的刷头的创造性方法。这里的各种实施例和实施指向于其中将刷毛束与保持环贴附或贴附至保持环并接着嵌入弹性基体内造成完整的刷头的制造方法。使用这里的各种实施例和实施，具有固定的刷毛束的刷头的成本有效且高效的生产被大幅地提高。

例如，在一些实施例中，制造方法包含将一束刷毛插入保持环内并接着将该束刷毛固定至保持环、将保持环固定至该束刷毛和/或在该束刷毛上形成不能穿过保持环的保持头部。保持环的形状和保持环与刷毛束之间的关系可以被配置成最小化使用期间刷毛束的移动，或仅允许使用期间刷毛束的某些移动。

其他实施例可以包含由至少第一层和第二层形成的弹性基体，其中第一层和第二层由具有不同弹性模量值的材料制成。此外，使用这里的各种实施例和实施，包含但不限于在弹性基体中并入具有不同弹性模量值的层并且提供基体的其他配置以允许刷毛束的多样目的的机动性/弹性基体的柔性，可以实现提高的且更完全的牙齿清洁。

这里所公开并描述的刷头可以与任何手动或电动牙刷装置一起使用。刷头可以与之一起使用的电动牙刷装置的一个示例是可从皇家飞利浦电子公司得到的装置。该口腔护理装置是基于具有包含刷毛的往复刷头以提供用户牙齿的有效清洁的致动器。

一般地在一个方面中，一种用于制造刷头的方法包含以下步骤：(i)提供具有非圆形外壁的多个聚丙烯刷毛束保持环；(ii)将相应的尼龙刷毛束插入刷毛束保持环中的每一个内；(iii)以足以使刷毛束近端至少部分熔化并创建近端头部的温度将热施加至各刷毛束近端；(iv)将刷头的颈的平板部与近端头部有关地定位，其中颈的平板部的定位限定出用于热塑性弹性体的注入的与近端头部有关的空间；和(v)将热塑性弹性体注入到空间内以创建至少部分包围平板和近端头部的弹性基体。

依照实施例，多个保持环中的每一个包含内壁，其中各保持环的内壁和外壁可以是不同形状的。内壁的形状在形状上为大体圆形，并且各保持环的外壁的形状在形状上为大体非圆形的。非圆形形状可以是例如三角形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形或十边形。

依照实施例，除了别的之外，施加热的步骤包括施加被加热的空气、辐射和/或热传导。

依照实施例，多个刷毛束保持环通过织带连结的网络至少部分互连。依照实施例，织带连结的网络在所述注入步骤期间被至少部分包围在弹性基体内。

依照实施例，颈包含用于所述热塑性弹性体的进入所述空间内的注入的浇口。

一般地，在一个方面中，一种用于制造刷头的方法包含以下步骤：(i)提供多个具有非圆形外壁的多个聚丙烯刷毛束保持环；(ii)将相应的尼龙刷毛束插入刷毛束保持环中的每一个内；(iii)将各刷毛束的近端贴附至其相应的刷毛束保持环；(iv)将刷头的颈的平板部与刷毛束近端有关地定位，其中颈的平板部的定位限定出用于热塑性弹性体的注入的与刷毛束近端有关的空间；和(v)将热塑性弹性体注入到空间内以创建至少部分包围平板和刷毛束近端的弹性基体。

依照实施例，多个保持环中的每一个具有内壁，其中各保持环的内壁和外壁是不同形状的。

依照实施例，多个刷毛束保持环通过结网连结的网络至少部分互连。依照实施例，结网连结的网络在所述注入步骤期间被至少部分包围在弹性基体内。

依照实施例，弹性基体包含至少第一层和第二层，其中第一层与第二层相比更靠近弹性基体的第一表面，并且第一层和第二层由具有不同弹性模量值的材料制成。

一般地，在一个方面中，一种用于制造刷头的方法包含以下步骤：(i)提供各具有近端的多个尼龙刷毛束；(ii)以足以使刷毛束近端至少部分熔化刷毛束近端并创建近端头部的温度将热施加至各刷毛束近端；(iii)围绕各相应的刷毛束的邻接于近端头部的近端提供具有非圆形外壁的聚丙烯刷毛束保持环；(iv)将刷头的颈的平板部与近端头部有关地定位，其中颈的平板部的定位限定出用于热塑性弹性体的注入的与近端头部有关的空间；和(v)将热塑性弹性体注入到空间内以创建至少部分包围平板和近端头部的弹性基体。

应该领会的是，前述概念和在下面更详细讨论的附加概念的所有组合(只要这样的概念不互相矛盾)都被设想为这里所公开的发明主题的一部分。特别地，在该公开的末尾出现的所要求的主题的所有组合都被设想为这里所公开的发明主题的一部分。

发明的这些及其他方面将从下文中所描述的实施例(多个)变得显而易见并参照其得以阐述。

附图说明

在附图中，相似的附图标记贯穿不同视图一般是指相同的部件。还有，附图并不一定按比例绘制，而是将重点大体放在说明发明的原理上。

图1是依照实施例的刷头组件的侧视图的示意代表。

图2是依照实施例的刷头组件的反向视图的示意代表。

图3是依照实施例的刷头组件的正视图的示意代表。

图4是依照实施例的用于制造具有被保持在弹性基体内的刷毛束的刷头组件的方法的流程图。

图5A至图5E是依照实施例的用于制造具有被保持在弹性基体内的刷毛束的刷头组件的方法的示意代表。

图6是依照实施例的用于制造具有被保持在弹性基体内的刷毛束的刷头组件的方法的流程图。

图7是依照实施例的围绕刷毛束的端部热紧缩的保持构件的示意代表。

图8是依照实施例的围绕刷毛束的端部紧缩的保持构件的示意代表。

图9是依照实施例的具有被保持在其中的刷毛束的两个保持环的侧视图示意代表，其中的每一个保持环被固定在具有多个层的弹性基体中。

图10A是依照实施例的被保持在弹性基体内的一位置处的刷毛束的侧视图示意代表，其中该位置包含邻接于刷毛束的近端缺乏弹性基体材料的区域并且在该区域内第一刷毛束的近端被配置成在使用期间平移进出。

图10B是依照实施例的被保持在弹性基体内的一位置处的刷毛束的侧视图示意代表，其中该位置包含邻接于刷毛束的近端缺乏弹性基体材料的区域并且在该区域内第一刷毛束的近端被配置成在使用期间平移进出。

图10C是依照实施例的如图6A至图6B所示在弹性基体中缺乏弹性基体材料的区域的形成的一部分的侧视图示意代表。

图10D是依照实施例的如图6A至图6B所示在弹性基体中缺乏弹性基体材料的区域的形成的一部分的侧视图示意代表。

图10E是依照实施例的如图6A至图6B所示在弹性基体中缺乏弹性基体材料的区域的形成的一部分的侧视图示意代表。

具体实施方式

本公开描述了用于制造具有被保持在弹性基体内的刷毛束的刷头组件的方法的各种实施例。更一般地，申请人已认识并领会到提供一种由弹性基体形成并包含保持环的刷头将是有益的。例如，刷毛束包装放置可以限制或增强柔性弹性基体的移动，这对于刷头的功能、尤其是在电动的牙刷装置中可以是有益的。本公开的某些实施例的利用的特定目标是高效地制造具有保持环与刷毛束的提高的保持的刷头的能力。

鉴于前述情况，各种实施例和实施指向于一种其中将刷毛束贴附至保持环或贴附在保持环内并接着嵌入弹性基体内的方法。将刷毛束插入保持环内并固定至保持环。可替代地，将保持环围绕刷毛束固定。作为又另一可替代的方案，在刷毛束上创建不能接着穿过保持环的保持头部。接着将刷毛束和保持环嵌入弹性基体内以形成刷头。

刷头组件

参见图1，在一个实施例中，提供了刷头组件100的示意代表。刷头包含颈40，其可以被联接至任何手动刷轴，或者，更优选地，联接至制成用于或适用于现在已知或待开发的口腔护理装置的任何致动器和驱动轴(未示出)。刷头还包含多个刷毛束21，其中的每一个包括多个刷毛股。根据实施例，刷毛束由尼龙或另一合适的材料组成。各刷毛束包含近端23和自由端25，其中各刷毛束的近端被保持在刷头组件100内。根据实施例，各刷毛束21被保持在保持环50内。刷毛束的近端和保持环以及颈的作为平板42的部分被保持在柔性弹性基体30内以形成刷头组件100的头部26。根据实施例，弹性基体30优选地由柔性的热塑性弹性体(TPE)制成，并且保持环优选地由诸如聚丙烯等的热塑性聚合物制成。颈40、平板42和保持环50中的每一个优选地由具有比弹性基体30更高的弹性模量的材料制成。

参见图2，在一个实施例中，提供了刷头组件100的反向示意代表。在颈40的背面侧上示出一个或多个浇口41。该浇口41用于如下面描述的弹性基体30的注入模制成型。

参见图3，在一个实施例中，提供了刷头组件100的示意代表。在该图中，保持环50被示出嵌入弹性基体30中。保持环50可以包括多种多样的不同形状和大小。保持环包括外壁57和内壁55，并且限定出内部空间59。可以在保持环50的内侧看到刷毛束21。根据实施例，外壁57的几何形状可以不同于内壁55的几何形状。例如，如图3所示，保持环的外壁57的几何形状是五边形，而内壁55a的几何形状是圆形。根据另一实施例，外壁57的几何形状可以与内壁55b的几何形状相同。一实施例设想到对于任何保持环的内壁形状和/或外壁形状来说的所有其他非圆形形状(即，具有角的形状)(包含但不限于三角形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形和十边形等等)。一实施例还设想到弹性基体30中的单独保持环的布置，其具有内壁55和外壁57形状组合(例如，圆形和非圆形；或分别是诸如五边形和三角形等的两个不同的非圆形形状)的任何组合，和内部空间59区域大小的多种任何组合。

刷头组件100的很多其他实施例是可能的，包含颈40、平板42、刷毛束21、保持环50和/或弹性基体30的其他配置。

刷头制造的方法

参见图4，在一个实施例中，是一种用于制造在这里描述或另外想到的各种刷头实施例和实施中的一个或多个的方法200。在图4中所描绘的制造的方法的步骤210中，提供多个保持环50，如图5A所示。在该侧视图示意中，保持环中的每一个包含形成内部空间59的内壁55和外壁57。保持环50可以是在这里描述或以另外想到的形状、大小和/或配置中的任一个。例如，多个保持环50可以是相同的大小和形状，或者是多个不同的大小和形状。在图5A中所描绘的实施例中，多个保持环50中的两个或多个通过结网或结网连结91的网络被连接或至少部分互连以提高刷头内的保持环与刷毛束的保持，尽管结网连结91不是必要的，并且可以使用多个单个保持环50。根据可替代的实施例，例如，多个保持环50可以由束环或由一些其他支撑机构保持到位。束环或其他支撑机构可以在一个或多个下游步骤之前被去除，或者可以形成完成的刷头组件的一部分。

在方法的步骤220处，将刷毛束21(其包括多个刷毛股)插入多个保持环50中的每一个内。如图5B所示，例如，刷毛束21中的每一个包含近端23和自由端25，其中近端被插入保持环内。

在方法的步骤230处，将热施加至多个刷毛束21的近端23以创建近端头部26。近端头部26是刷毛束21的熔化端。在图5C中，例如，通过与刷毛束的近端23直接物理接触的热源305来施加热。除热源305之外，可以通过被加热的空气或多种其他热源中的任一个来施加热。注意，在一些实施例中，多个刷毛束21的近端23的加热可以结合下面的步骤250完成，取决于刷毛束21和弹性基体30的化学组成并因此取决于其熔点。

根据实施例，在方法的步骤230处施加的热充分地热到足以和/或充分地长到足以还使保持环50熔化、至少部分熔化至刷毛束。这将进一步防止刷毛束21内的单个刷毛逸出或者在保持环的内侧四处移动。

在图4中所描绘的方法200的步骤240处，将刷头颈40定位成把平板42放在与具有插入的刷毛束21和结网连结91的保持环50有关的适当部位中。如图5D所示，例如，平板42被定位在保持环50中的刷毛束21的头部26的正好上方。可以使用例如模具或其他定位机构将平板42适当地定位。这创建了弹性材料可以被注入其中的空间92，如图5D所示。

在方法的步骤250处，跨越平板42、刷毛束的头部26和保持环50以及如果存在的话的结网连结91将弹性材料模制成型到空间92内。模制成型的弹性材料形成弹性基体30，如图5E所示。根据实施例，弹性基体30优选地由柔性的热塑性弹性体制成，而保持环优选地由诸如聚丙烯等的热塑性聚合物制成。根据该实施例，平板42和保持环50中的每一个由具有比弹性基体30更高的弹性模量的材料制成。根据实施例(未示出)，刷头的颈40和平板42被插入模具内并阻住弹性材料的从模具空腔的离开。如图2所示，颈40包括允许熔融弹性材料被注入到模具的空腔内的一个或多个浇口41。

根据方法200的图4中用虚线描绘的另一实施例，更改了步骤210、步骤220和步骤230。在该实施例中，保持环50具有比刷毛束21更高的熔化温度。例如，如果尼龙被用于刷毛束，则熔化温度是近似213℃。较高温度的材料于然后被用于保持环50，诸如聚醚醚酮，其具有近似343℃的熔化温度。很多其他聚合物对于刷毛束和保持环来说是可能的，只要适当地配置熔化温度差距。根据该实施例，首先在可替代的步骤210a处适当地定位刷毛束，并且在步骤230处使刷毛的近端熔化以形成头部26。接着，在可替代的步骤220a处围绕定位好的刷毛束21定位或形成、诸如模制成型出保持环50。例如，可以围绕定位好的刷毛束模制成型出、插入或以其他方式形成保持环。这例如允许刷毛熔化并直接粘结至保持环。

在方法的未示出的可选步骤处，在刷头已完全组装好之后，可以将插入的刷毛束21中的一个或多个的自由端25修剪以便提供特定的自由端轮廓。

参见图6，在一个实施例中，是一种用于制造在这里描述或另外想到的各种刷头实施例和实施中的一个或多个的方法300。在图6中所描绘的制造的方法的步骤310中，提供多个保持环50，如图5A所示。在方法的步骤320处，将刷毛束21(其包括多个刷毛股)插入多个保持环50中的每一个内。如图5B所示，例如，刷毛束21中的每一个包含近端23和自由端25，其中近端被插入保持环内。

在方法的步骤330处，将刷毛束21和保持环50相互贴附或附接。该附接凭借多种多样的机制中的一个发生。根据一个实施例，如图7中所描绘的，形成刷毛束21并将保持环50放置在刷毛束的近端上或者至少部分围绕刷毛束的近端。将热施加至保持环，这引起保持环的跨越刷毛束的近端的热收缩。根据另一实施例，如图8中所描绘的，形成刷毛束21并将保持环50围绕刷毛束的近端放置。接着将保持环夹紧、收缩或挤压以引起保持环的围绕刷毛束的近端的扭曲，由此将刷毛保持到位。

根据另一实施例，刷毛束采取穿过保持环的蜿蜒或曲折的路径，由此通过摩擦将刷毛束保持到位。

一旦将刷毛束和保持环彼此贴附并定位，方法就可以通过将刷头平板42定位在与保持环50中的刷毛束21和可选的结网连结91有关的适当部位中而前进至步骤340，如图5D所示。在方法的步骤350中，跨越平板42、刷毛束的头部26和保持环50以及如果存在的话的结网连结91将弹性材料模制成型。

根据实施例，可以提高刷毛束保持的附加制造方法和设计包含弹性基体30中的材料的多层化。这可以由具有或者相同或者变化的材料性质(包含变化的弹性模量值)的两个或多个层构成。例如，参见图9，在一个实施例中，示出了具有分别被保持在其中的刷毛束21和2的保持环50的侧视图示意代表，其中的每一个刷毛束包含头部26。更具体地，保持环50和刷毛束21的近端部被示出被固定在具有多个层103和105的弹性基体30中，并且通过结网连结91连接。在一个示例中，层103可以与层105相比具有相对较低的弹性模量值。因此，层103可以较软以允许刷毛的柔性和体验的益处，并且较硬的层105可以用来使刷头100稳定并确保刷毛在负载下充分地移动以提供更好的清洁性能。可以制备并使用相反的配置—与层103相比具有相对较低的弹性模量值的层105—以防止例如“牙颤动”。可设想附加层，其可以由与其他层相比相同或不同的材料制成。

参见图10A至图10B，在附加实施例中，示出了具有通过保持环50被保持在弹性基体30内的一位置处的头部26的刷毛束21的侧视图示意代表，其中该位置包含邻接于刷毛束的近端缺乏弹性基体材料的区域31并且在该区域内刷毛束的近端被配置成在使用期间平移进出—类似于针垫(如用图10A中的双侧箭头和图10A与图10B之间的刷毛束21在区域31内的改变的位置所示)。该配置可以添加与口腔几何的额外的一致性并且利用电动的刷平台可以造成轻拍，这可以为用户提供按摩益处。该平移移动还可以增加刷毛束的进入到邻间区域内的触及。

参见图10C至图10E，在附加实施例中，示出了如图10A至图10B所示在弹性基体30中缺乏弹性基体材料的区域31(其可以填充有可溶解的材料31’)的形成的侧视图示意代表。更具体地，图10C示出具有被保持在其中的包含头部26的刷毛束21的保持环50的形成。图10D示出弹性基体30中缺乏弹性基体材料的区域31的形成，该区域填充有可溶解的材料31’。图10E示出图10D的在弹性基体30内的构建。通过使用可溶解的材料31’跟着通过溶剂冲洗以去除材料31’增加头部26上方的空间，可以创建附加的竖直运动范围。这可以在消费者购买刷头之前在制造中完成。可替代地，可溶解的材料31’可以留下，这可以提供附加的益处和功能。例如，可设想到可溶解的材料31’可以是有益的材料(含氟化合物)并且可以经由在口腔护理环境(水、漱口水、牙膏、唾液等)中通常发现的溶剂被去除。此外，可溶解的材料31’可以是时间延迟材料；其中刷毛会随着时间的推移而变得越来越松。时间延迟材料可以被用作刷头更换指示器。

所有定义，如这里所限定和使用的，应该理解为控制词典定义、通过引用并入的文档中的定义和/或所定义的术语的普通含义。

不定冠词“一”和“一个”，如在说明书和权利要求中这里所使用的，除非明确地指出相反，应该理解为意味着“至少一个”。

短语“和/或”，如在说明书和权利要求书中这里所使用的，应该理解为意味着如此联结的元素、即在一些情况中联合地存在并且在其他情况中分离地存在的元素中的“任一个或两者”。用“和/或”列出的多个元素应该以相同的方式解释，即，如此联结的元素中的“一个或多个”。除用“和/或”从句具体确定的元素以外的其他元素可以任选地存在，无论与具体确定的那些元素有关还是无关。

如在说明书和权利要求中这里所使用的，“或”应该理解为具有与如上面所限定的“和/或”相同的含义。例如，在将列表中的项分开时，“或”或者“和/或”应该解释为包含性的，即，包含许多或一列元素中的至少一个，但也包含一个以上，和任选地附加的未列出的项。只有明确相反地指出的术语，诸如“…中的仅一个”或“…中的确切的一个”，或者当在权利要求中使用“由…构成”时的，将是指包含许多或一列元素中的确切的一个元素。一般情况下，当前面是诸如“任一个”、“…中的一个”、“…中的仅一个”或“…中的确切的一个”等的排他性的术语时，术语“或”如这里所使用的应该仅解释为指示出排他性的替代物(即，“一个或另一个但不是两者”)。

如在说明书和权利要求中这里所使用的，关于一列的一个或多个元素的短语“至少一个”，应该理解为意味着从该列元素中的元素中的任一个或多个中选出的至少一个元素，但并不一定包含该列元素内具体列出的每一元素中的至少一个并且不排除该列元素中的元素的任何组合。该定义还允许除在短语“至少一个”所指的该列元素内具体识别出的元素以外的元素可以任选地存在，无论与具体确定出的那些元素有关还是无关。

还应该理解的是，除非明确相反地指出，在包含一个以上步骤或动作的这里所要求保护的任何方法中，方法的步骤或动作的顺序并不一定限于方法的步骤或动作被叙述的顺序。

在权利要求书中，以及在以上说明书中，诸如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“牵涉”、“保持”、“由…组成”和类似物等的所有过渡短语应该理解为开放式的，即意味着包含但不限于。只有过渡短语“由…构成”和“基本由…构成”将分别是闭合的或半闭合的过渡短语，如美国专利局专利审查程序手册第2111.03部分中所陈述的。

虽然已在这里描述并图示出了若干发明实施例，但本领域技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得结果和/或这里所描述的优点中的一个或多个的多种其他的手段和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一个被认为是在这里所描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易领会到这里所描述的所有参数、尺寸、材料和配置意味着示例性的并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于发明教导所用于的具体的应用或多个应用。本领域技术人员将认识到或能够使用至多常规实验确定这里所描述的具体发明实施例的很多等效物。因此需要理解的是，前述实施例是通过仅示例的方式呈现的，并且在所附权利要求及其等效物的范围内，发明实施例可以除了如具体描述和要求保护的以外以其他方式实践。本公开的发明实施例指向于这里所描述的各单个特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。另外，两个或多个这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合、如果这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不互相矛盾的话则被包含在本公开的发明范围内。