专利名称：一种刷子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种具有一个弹性体部件和一个非弹性体部件的刷子及其制造方法。
普通刷子包括安装在刚性刷头材料中的刷毛。所述刚性刷头材料用于支承所述刷毛。所述刷毛材料和所述刷头材料具有不同的具体性能要求。因此，刷头和刷毛通常是由不同的材料制成的，例如采用不能有效地接合在一起的聚烯烃和聚酰胺材料。因此，通常必须利用诸如夹子、挡块以及类似的装置以机械方式将刷毛和刷头连接在一起。
刷毛通常以大致向上的方式安装在刷头中。长时间使用后，刷毛永久地从向上的方位向外扩展，从而必须抛弃该刷子而换一个新的。
上述问题在牙刷中是特别普遍的。
但是，人们已经发现采用这样一种牙刷可改进其清洁操作，即在该牙刷中以可控制和重复的方式扩展刷毛或适应刷毛的扩展。因此，牙刷已经得到了改进，其中牙刷头是挠性的以便在使用牙刷时有利于刷毛的运动。挠性刷头通常由有利于刷毛组接合的连接部件或部分构成。但是，这样的连接部分的缺点在于，有害的外来物质可能积累在所述连接部分之间的空隙中并且个别的刷毛簇不能相互自由地接合。
细的刷毛会带来和增强扩展效果。另外，申请人还发现，当细的刷毛进一步深入到牙齿和牙龈之间的互邻缝隙中时，这些细的刷毛还能产生更有效的清洁效果。但是，人们发现在使用细的刷毛时，细的刷毛簇特别容易产生过度永久性地扩展，从而降低了清洁效果。因此，使牙刷快速地受到损坏。
在我们于同一申请日提出的共同未决英国专利申请中提出了一种牙刷，该牙刷具有嵌入一个弹性体部件中的刷毛，所述弹性体部件与一个塑料牙刷手柄的塑料延伸部分相连，在此，这篇申请中的内容被引入作为参考。
本发明的目的是提供一种刷子，该刷子具有可挠性地安装在一种材料中的刷毛，所述材料与所述刷毛的材料和刷头的材料是相容的。
本发明的另一个目的在于提供一种牙刷，该牙刷具有一个牙刷头，所述牙刷头带有安装于其上的刷毛，其中所述安装于牙刷头上的刷毛沿着多个方向可反复并弹性地扩展和运动以提供更有效的清洁效果。
本发明提供一种刷子，其一端具有一个手柄，该刷子还具有一个用于支承刷毛的刷头，其特征在于，所述刷毛固定在一个弹性体桥式元件中，所述弹性体桥式元件设置在所述刷毛和刷头之间，所述弹性体桥式元件将所述刷毛和刷头接合在一起。
本发明还提供一种制造刷子的方法，所述刷子的一端具有一个非弹性体的手柄，所述刷子还具有一个用于支承刷毛的刷头，该方法包括将所述刷毛固定在弹性体桥式元件材料中的步骤和利用所述弹性体材料将所述刷毛与所述刷头接合在一起的步骤。
下面将参照附图描述本发明，其中
图1是表示本发明牙刷的第一实施例的顶视图，其中示出了手柄和具有刷毛的牙刷头，所述刷毛由图中虚线表示；图2是图1中所示牙刷的侧视图；图3是表示本发明牙刷头的第一实施例的顶视图，其中示出了刷毛的周边排列呈靴座状；图4是该牙刷头的侧视图；图5是沿着图3中的Ⅴ-Ⅴ线所截取的剖面图；图6是图3中所示牙刷头的仰视图；图7是沿着图3中的Ⅶ-Ⅶ线所截取的剖面图；图8是沿着图3中的Ⅷ-Ⅷ线所截取的剖面图；以及图9是沿着图3中的Ⅸ-Ⅸ线所截取的剖面图。
图1至图9表示了本发明刷子的第一实施例。图1是表示本发明牙刷的顶视图，而图2是所述牙刷的侧视图。
如图1和图2中所示，该牙刷由一个牙刷头(1)和一个手柄(2)构成。
图3是图1和图2所示牙刷头的顶视图，而图4是该牙刷头的侧视图。
图5是沿着图3中的Ⅴ-Ⅴ线所截取的牙刷头的剖面图，而图6是该牙刷头的仰视图。
如图中所示，牙刷头(1)安装或者在内部模制在手柄(2)的一端，并且牙刷头(1)具有一个下支架式的构架(3)，在构架(3)中设置一个弹性体牙刷头垫块(25)(图中所示的阴影部分)。所述构架(3)具有一个细长的椭圆形部分(23)，该椭圆形部分(23)是牙刷手柄(2)的延伸部分。在手柄(2)的远端，所述构架(3)向外横向扩展以在牙刷头端部(21)中限定一个半圆形端部分(24)。该半圆形端部分(24)在图6中表示得最清楚。
所述牙刷头垫块(25)被椭圆形部分(23)和半圆形端部分(24)支承。所述弹性体牙刷头垫块(25)向外横向延伸(即从椭圆形部分(23)凸出)并且从椭圆形部分(23)向上延伸以限定两个弹性体侧部元件(6)。因此，没有将所述弹性侧部元件(6)直接安装在构架(3)上，因而所述弹性侧部元件(6)的弹性大于安装在构架(3)上的那一部分垫块(25)的弹性。
所述下支架式构架(3)增加了牙刷头的表面区域以便于所述侧部元件(6)与牙刷头(1)结合在一起。在图3所示的顶视图中，所述牙刷头垫块(25)完全覆盖了所述牙刷头。但是，在图4所示的侧视图和图6所示的仰视图中，可以清楚地看出构架(3)的下支架特征并且还清楚地示出了所述下支架部分部分地包围着牙刷头垫块(25)。
牙刷头(1)的中部设有塑料刷毛组(8)，从上方和两侧的刷毛组(10)看过去，所述中部刷毛组(8)由泪滴状或梨状刷毛簇(9)组成，所述中部刷毛组(8)的每一侧由大致垂直于手柄(2)纵轴方向的线性刷毛簇(11)组成。所述半圆形端部(24)还设有端部刷毛组(12)，在图3中从上方看过去，所述端部刷毛组(12)的轮廓为大致截头圆锥形。
所述侧部刷毛组(10)设有弹性体靴座(7)，该靴座(7)从牙刷头垫块(25)向上延伸并由与制造牙刷头垫块(25)相同的材料模制而成。所述侧部刷毛组(10)的线性刷毛簇由靴座(7)支承并且在牙刷头垫块(25)的弹性材料和线性刷毛簇(11)的刷毛材料之间的接合力作用下使所述侧部刷毛组(10)的线性刷毛簇被限制在靴座(7)内。
所述线性刷毛簇(11)由刷毛丝组成，所述刷毛丝在使用时可弯曲并且可从中部刷毛组(8)向外扩展。也可使用细的刷毛丝以增强扩展效果。可以利用使弹性侧部元件(6)从下支架式构架(3)凸出的方式使所述线性刷毛簇(11)的挠性进一步增强。
但是，由于所述弹性侧部元件(6)和靴座(7)具有弹性，因此所述线性刷毛簇(11)在使用后可回到其原始位置并且不会过度扩展。
图7至图9表示的是分别沿着图3中的Ⅶ-Ⅶ、Ⅷ-Ⅷ和Ⅸ-Ⅸ线得到的截面图，并且示出了下支架式构架(3)的椭圆形部分(23)变化的纵向尺寸。如图中所示，所述构架(3)被牙刷头垫块(25)部分地包围，而构架(3)的厚度沿着椭圆形部分(23)的长度而变化以增加牙刷头(1)的表面区域，这有助于所述侧部元件(6)的接合，并且无需利用所述牙刷头中的部分或空隙即可使所述牙刷头的挠性沿其长度而变化。
类似的是，可以改变包围所述构架(3)的牙刷头垫块(25)的厚度以改变牙刷头的挠性程度。
所述侧部刷毛组(10)的靴座(7)也可从所述侧部元件(6)的侧壁微微凸出以在牙刷头的外周边上提供非平表面。从而，可以利用由靴座(7)的弹性材料所形成的牙刷头非平或波浪状外周边以便在使用时为牙齿和/或牙龈提供一种按摩效果。
手柄(2)和其构架延伸部分(3)由一种较硬的材料制成，即用一种弹性模数大于牙刷头垫块(25)弹性模数的材料制成。
因此，手柄(2)和构架(3)可由诸如聚丙烯和聚乙烯的聚烯烃材料、诸如酰胺纤维的聚酰胺材料以及诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯材料制成。其他适用于手柄(2)和构架(3)的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯丙烯腈(styrene acrylonitrate)以及诸如丙酸纤维素的纤维素酯。
刷子(1)的刷毛由一种适用于牙齿保健的挠性材料制成。适用于刷毛的材料通常为诸如酰胺纤维的聚酰胺材料或诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯材料。
弹性体牙刷头垫块(25)首先可作为一个用于固定刷毛并且有助于刷毛反复挠曲的支承件，其次可作为一个可使构架(3)和刷毛相容的桥式元件以保持牙刷结构的完整性。
所述弹性体桥式元件最好由一种诸如嵌段共聚物的聚合物材料制成。优选的嵌段共聚物材料包括苯乙烯(例如苯乙烯乙烯丁二烯苯乙烯或苯乙烯丁二烯苯乙烯)、聚烯烃(例如聚丙烯/乙烯丙烯双胺改性系统(即合成橡胶))、酰胺(例如酰胺2或酰胺6)、聚酯(例如聚酯酯类或聚醚酯类)以及聚氨酯(例如聚酯氨酯、聚醚胺酯或聚酯醚氨酯)。
优选的弹性体桥式元件材料可为两相系统，即在一种材料的连续相中包含另一种材料的内相。这种最佳的示例是上述聚丙烯/乙烯丙烯双胺改性材料，这种聚丙烯/乙烯丙烯双胺改性材料可在市场中以Santroprene PPA(例如改性的弹性体系统)购得。这样的两相材料通常可具有一种的连续热塑性外相和通常含有直径约为0.5-5微米的颗粒的内相。
或者，利用在其他聚合物上接枝的方法对构成弹性体桥式元件的材料进行表面改性处理以便于所述弹性体桥式元件与刷毛材料的接合或者其与手柄/构架材料的接合或者与刷毛材料和手柄/构架材料二者的接合。
也可以考虑采用对一种或多种部件进行表面改性处理的其他方法以便于所述弹性体桥式元件与刷毛材料的接合或者与手柄/构架材料的接合或者与刷毛材料和手柄/构架材料二者的接合。例如可将相容剂材料(compatabilizer materials)加入所述刷子的其中一个部件(即手柄/构架、弹性体桥式元件或刷毛)中，但是为了处理方便，最好将任何这样的相容剂材料加入刷毛中。也可将这样的相容剂材料加入到制造所述部件的原始材料中，并且有助于其与其他部件的接合。
或者，也可利用一种化学表面处理的方式对一个或多个部件(但是为了处理方便，这个部件最好是刷毛)进行化学改性处理以便于其与一相邻部件的接合。或者，也可利用表面氧化方法(例如火焰燃烧或者放电的方式)对一个或多个部件进行改性处理以便于其与一相邻部件的接合。
在一个优选实施例中，为了简化手柄/构架和刷毛与弹性体桥式元件之间的接合，手柄/构架和刷毛可由性质相似或相同的材料制成，从而使它们具有相似的官能团、相似的官能度或者相似的表面能等相似的性质。这样的相似性有助于各个部件的接合，在一个优选实施例中，手柄/构架和刷毛是由相同材料制成的，例如用酰胺纤维材料制成。
优选的弹性体桥式元件材料是便于注塑成型的热塑性弹性体。
本发明的弹性体桥式元件可以确保牙刷头垫块(25)与构架(3)牢固地接合，同时无需借助于诸如夹子等连接装置即可将刷毛嵌入或固定就位。还可采用这样的实施方式，即利用例如夹子等在结构上对刷毛进行限制并且使刷毛与弹性体桥式元件材料接合在一起。
用于手柄(2)和构架(3)的优选材料为聚丙烯，而用于刷毛的优选材料为酰胺纤维。
酰胺纤维具有高耐磨性并且与诸如聚酯的材料相比具有较低的磨损性。但是，在本发明的其他实施例中，刷毛可由一种聚酯材料制成。
所述桥式元件或牙刷头垫块(25)可用作一个在刷毛和构架(3)之间的固定连接件，并且可与构架(3)和刷毛相容以便在不借助于夹子或其他连接装置的情况下使这两种结构件牢固接合。
在本发明的另一优选实施例中，牙刷头垫块(25)由一种混有聚丙烯和苯乙烯乙烯丁二烯苯乙烯(SEBS)材料的酰胺纤维弹性体制成。所得到的这种弹性体材料不但具有垫块或桥式元件(25)所要求的弹性还可将聚酰胺和聚丙烯牢固地接合或粘合在一起。一种优选的弹性体为Orevac PPC，一种由ATO得到的以聚烯烃为基的并以20％的配比与聚丙烯和SEBS材料混合的粘结剂树脂。不需要其他的机械连接装置。
另外一种用于酰胺纤维刷毛和聚丙烯构架(3)的具有相容性的垫块或桥式元件(25)是另一种聚酰胺弹性体，这种聚酰胺弹性体是由Huls得到的通常被成为Vestamid的材料。
在本发明的另一实施例中，所述桥式元件材料是一种可与酰胺纤维刷毛和聚丙烯构架(3)接合的热塑性聚氨酯。一种优选的热塑性聚氨酯是从BF Goodrich购得的Estane，例如Estane 58201(82A)(PET)和Estane 58271(88A)(PES)。
另一种桥式元件材料是一种可与聚烯烃和聚酰胺粘合的Kraton基弹性体。Kraton材料由Shell得到。一种可与酰胺纤维接合的特别优选的Kraton基材料是由Evode得到的商标为Evoprene的材料。
另一种可以使用的弹性体材料为从由PTS得到的Septon聚合物所形成的弹性体。
在本发明的另一优选实施例中，手柄(2)、构架(3)、垫块或桥式元件(25)以及刷毛由聚酰胺材料制成。例如，利用可与聚酰胺和聚烯烃接合的Orgaloy材料(由ATO得到的一种聚酰胺和聚丙烯组成的合成材料)制成牙刷刷毛；利用Trogamid材料(由Huls得到的一种透明聚酰胺)制成手柄(2)和构架(3)，利用一种也由Huls得到的名称为Vestamid的酰胺纤维弹性体制成垫块或桥式元件(25)。
还可以利用一种由Dupont或Vistalon得到的名称为Surlyn的材料或者一种由Exxon得到的顺丁烯二酐改性EPDM橡胶制成垫块或桥式元件(25)。这两种材料都可与酰胺纤维构架(3)和酰胺纤维刷毛接合。
由Mitsui得到的被称为Admer和Milastomer的弹性体料混合材料也可用作获得垫块或桥式元件(25)所要求柔软性的材料，但是该材料只能与聚酰胺粘合。适用的Admer和Milastomer材料牌号为QF551和6DM。
可利用本领域公知的各种模塑成型方法制造本发明的刷子，这些方法包括重叠模塑成型(overmolding)和注塑成型方法。
注塑成型方法是优选方法。一种适用的注塑成型方法是具有隧道效应的多部件注塑成型方法。在这种方法中，首先将刷毛悬挂在一个牙刷模型中的金属板上。接着，将牙刷头垫块(25)的材料以及手柄(2)和构架(3)的材料喷注到所述模型中。
将垫块(25)的弹性体材料注入手柄(2)/构架(3)或牙刷头端部(24)的材料中，即以开隧道的形式使垫块(25)的弹性体材料进入手柄(2)/构架(3)或牙刷头端部(24)的材料中，并且所述垫块(25)的弹性体材料在预定位置处从手柄(2)/构架(3)或牙刷头端部(24)的内部引出到牙刷外部。
例如，在图1至图9中所示的实施例中，弹性体材料形成垫块(25)以使垫块(25)固定刷毛。所述弹性体也可在手柄(2)上的预定位置上成型以提供一个能起装饰作用的夹子。
注塑成型工艺之后支承刷毛的金属板被去除。
牙刷头垫块(25)、挠性侧部元件(6)以及与靴座(7)结合使用的细刷毛提供了一种自调节刷毛簇的设计形式，这种自调节刷毛簇不但能够达到有效刷涂的效果而且还能保证刷子结构的完整性。
侧部刷毛组(10)的侧部线性刷毛簇(11)被挠性靴座(7)支承。通常，侧部刷毛组(10)的刷毛簇的宽度比普通的刷毛簇窄50％，以便当使用过程中刷毛受到与牙齿接触时的阻力时，它们易于分散或扩展。这种刷毛的自动扩展性可以使使用者无需较大的力以及在没有普通几何形状刷毛所带来的不适感觉的情况下即可较深地接触牙龈并且可透过互邻的牙齿。所述挠性靴座可增强刷毛调整其相对柔软度的能力以提供可保护刷毛簇形状的弹性回复记忆。
将所述刷毛簇与所述侧部元件(6)上的靴座(7)安装在一起可使单独的刷毛簇(9)自由的弯曲并且可调整适应于不规则的牙齿分布。
因此，靴座(7)和侧部元件(6)的挠性结合可以降低刷毛簇弯曲的位置以使其更加靠近牙刷头，从而形成了一个能够确保刷毛长时间地接触牙缝以去除更多噬菌斑的肘杆效应。因此，刷毛可在所有方向上进行调整以保证刷毛连续地接触牙齿和牙龈所形成的复杂结构。
中部刷毛组(8)交错的表面和形状有利于将噬菌斑从相邻牙齿和较宽牙齿表面之间的三角形空间中去除。当将向下的作用力和水平作用力施加到所述牙刷头上时，例如图3中所示的交错表面和泪滴状刷毛簇可为每一个刷毛簇提供两种同时工作的清洁作用并输送一种冲击作用。所述刷毛组(8)的狭长侧可深深地透过牙齿之间的空隙，而所述泪滴状或梨状元件的宽短侧则可以最大限度地提高牙具与牙齿清洁接触的刚性。所述刷毛簇单独运动的特性有利于单独的刷毛簇与多个牙齿的接触，而不需要由相邻的刷毛簇推开或由其在结构上支承。
所述端部刷毛组(12)适于由径向地形成在牙刷端部(21)处的较密刷毛簇构成，并且所述端部刷毛组12的宽度比牙刷头上其他的刷毛组更窄。椭圆形牙刷头的锥形可增加与后部臼齿的接触机会。另外，图3中所示的弹性体橡胶端部和牙刷头侧部元件(6)的弹性体翼部可用作一个软性缓冲装置，以便当牙刷紧密接触嘴中通常容易被忽略的区域时增加舒适感。所述端部刷毛簇的径向倾斜修整可使刷毛更有效地扩展并且使牙刷端部最大限度地去除后部臼齿背面的噬菌斑。
本发明所述的具有挠性固定在一个构架中的刷毛和刷毛相容剂材料的牙刷的优点在于，利用牙刷头外部边缘上的可独立运动的刷毛簇可以到达牙齿中以前不易到达的区域，所述牙刷头具有柔软挠性橡胶固定装置，在所述柔性橡胶固定装置内装有细刷毛丝。
这种坚固但柔软的牙刷结构可以保证刷毛具有表面敏感性，因为各刷毛簇根据不同牙齿轮廓使刷毛簇在向上/向下方向上独立运动，这样能使牙刷刷毛透过难于达到的具有噬菌斑细菌的地方并将其从中去除。
所述刷毛丝或刷毛可被共同挤压，并且一个牙刷可具有由这些材料的组合所制造的刷毛丝。
权利要求
1．一种刷子，其一端具有一个手柄，该刷子还具有一个用于支承刷毛的刷头，其特征在于，所述刷毛固定在一个弹性体桥式元件中，所述弹性体桥式元件设置在所述刷毛和刷头之间，所述弹性体桥式元件将所述刷毛和刷头接合在一起。
2．一种如权利要求1所述的刷子，其特征在于，所述刷头具有一个用于支承所述桥式元件的构架。
3．一种如权利要求2所述的刷子，其特征在于，所述手柄和构架包括一种聚烯烃材料。
4．一种如权利要求3所述的刷子，其特征在于，所述聚烯烃材料是聚丙烯。
5．一种如权利要求4所述的刷子，其特征在于，所述刷毛包括一种聚酰胺材料。
6．一种如权利要求5所述的刷子，其特征在于，所述聚酰胺材料为酰胺纤维。
7．一种如上述任何一项权利要求所述的刷子，其特征在于，所述桥式元件包括一种嵌段共聚物。
8．一种如权利要求7所述的刷子，其特征在于，所述嵌段共聚物为苯乙烯、聚烯烃、聚酰胺、聚酯或聚氨酯。
9．一种如上述任何一项权利要求所述的刷子，其特征在于，所述桥式元件包括一种热塑性弹性体。
10．一种如上述任何一项权利要求所述的刷子，其特征在于，所述桥式元件包括一种两相聚合物系统。
11．一种如上述任何一项权利要求所述的刷子，其特征在于，所述桥式元件包括一种表面改性的聚合物。
12．一种如权利要求11所述的刷子，其特征在于，所述表面改性的聚合物是通过在其上接枝另一种聚合物而进行改性的。
13．一种如权利要求11所述的刷子，其特征在于，所述表面改性的聚合物是利用表面氧化的方法而进行改性的。
14．一种如上述任何一项权利要求所述的刷子，其特征在于，所述刷子包括一种相容剂材料。
15．一种如权利要求14所述的刷子，其特征在于，所述相容剂材料在所述刷毛中。
16．一种如上述任何一项权利要求所述的刷子，其特征在于，所述手柄和刷毛由同一种材料制成。
17．一种如权利要求5或权利要求6所述的刷子，其特征在于，所述桥式元件包括一种聚酰胺基的弹性体。
18．一种如权利要求17所述的刷子，其特征在于，所述弹性体为一种酰胺纤维-聚丙烯-苯乙烯乙烯丁二烯苯乙烯的混合物。
19．一种如权利要求2所述的刷子，其特征在于，所述手柄、构架和桥式元件包括一种聚酰胺材料。
20．一种如上述任何一项权利要求所述的刷子，其特征在于，该刷子是一个牙刷。
21．一种制造刷子的方法，所述刷子的一端具有一个非弹性体的手柄，所述刷子还具有一个用于支承刷毛的刷头，该方法包括将所述刷毛固定在一个弹性体桥式元件材料中的步骤和利用所述弹性体材料将所述刷毛与所述刷头接合在一起的步骤。
22．一种如权利要求21所述的方法，包括以下步骤将所述刷毛悬置在一个模型中、将所述非弹性体材料和弹性体材料注入所述模型中、将所述刷毛固定在所述弹性体材料中以及将所述刷子从所述模型中取出。
全文摘要
本发明涉及一种刷子,其一端具有一个手柄,该刷子还具有一个用于支承刷毛的刷头,其特征在于,所述刷毛固定在一个弹性体桥式元件中,所述弹性体桥式元件设置在所述刷毛和刷头之间,所述弹性体桥式元件将所述刷毛和刷头接合在一起。
文档编号A46B7/00GK1231586SQ97198231
公开日1999年10月13日 申请日期1997年9月18日 优先权日1996年9月26日
发明者G·R·因斯, S·J·拉文, D·G·萨维尔 申请人:尤尼利弗公司