专利名称：刷子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种刷子，它带有一由注射成型生成的塑料制整体的刷体，该刷体具有一带有鬃毛的头部和一个横截面比头部大的形状稳定的把手。
刷子，特别是牙刷，目前全部由塑料制成。由于不同要求的形状，鬃毛大部分由高级聚酰胺制成，并将其通过挤压机加工成细的纤维随后将其拉伸和热稳定。以此方式可得到所要求的特性，即在有良好的回复性的条件下具有高柔性，高的疲劳强度，良好的耐磨性和化学稳定性。而刷体则大都由廉价的塑料通过注射成型而得到。刷体头部的尺寸与鬃毛的紧固方式有关，应这样确度，使可能成束的鬃毛可得到一个充分牢固的固定。另外，头部应尽可能扁平，以使其占用口腔少量空腔或者使大致延伸的鬃毛能充分利用现有(口腔)空间。把手必须形状稳定，对此另外要求头部相对于把手是柔性可弯曲的，用于缓冲刷牙时所加的压力或者控制该压力。因而在头部和把手之间具有一个使刷体产生一定柔性的较小截面的颈部。为了能使牙刷在闭合的口腔中产生一个要求的刷牙运动，这种颈部产生的收缩也应具有一个人类工程学的效果。
目前大都分用于牙刷的热塑性塑料不能充分满足这些相对的要求。首先是在头部和把手之间所要求的柔性和另外在头部和颈部所希望得到的小的横截面。因此颈部区的横截面应较大，以使不会在使用时或其它意外负荷时达到一极限断裂强度。这同样也适用于头部，因为它由于鬃毛束的紧固措施而使其横截面受到削弱，特别是当鬃毛束-如通常一样-机械或热固定或夹紧在头部孔中时。当鬃毛束焊接在头部上时亦会造成材料损伤削弱，因为此时头部表面上的分子结构产生了不利的变化。
为了得到头部相对于把手的必要的柔性，可使用多组件的刷子，这种刷子在其颈部区域设有弹簧(DE3840136，WO93/15 627)或者设有弹性橡胶体(DE3923495，EP0613636)。此外，DE3640898中还建议在颈部设置柔性结构，但是其中没有说明如何在结构上或技术上来实现其柔性。
本发明的目的在于，提供一种刷子及其制造方法，它允许使用单一的和廉价的塑料，这种塑料可使在头部或头部与把手之间的区域中得到一个充分的柔性，而同时把手具有一个基本上刚性的结构，并且特别在用作牙刷时可满足使用时所要求的截形。
基于开始所述的刷子，该目的可这样来达到，即刷体由掺入发泡剂的弹性体构成并且在把手区进行发泡，但是在头部的较小截面区则基本上构成实心的。
弹性体首先具有使用技术上的优点，即它较软，因而可大大减小用作口腔和身体卫生时使人受伤的危险。另外它还有较钝的表面并因而易于握持等人类工程学方面的优点。此外，在较高的断裂强度形成的良好的弯曲能力也是其一个显然的特点。若这种材料真正用于刷体，其弯曲性能也还是有缺点的，因为为了得到一个刚性的把手，必须使刷体在把手区域大大超尺寸。在非最佳人类工程学横截面结构的情况下，这将导致一个相应(多)的材料消耗。本发明这样来实现该目的，在弹性体中随注射成型掺入一种发泡剂。尽管在具有较大横截面的区域发泡剂使熔体膨胀，但是在较小截面区这种发泡剂却没有或没明显地扩展。这样就在头部区域形成了一个实心的刷体，使弹性体在该处具有良好的抗弯性能，而在把手区则由于气孔使其弯曲性能大为降低。这样可在把手区得到一个通用的横截面。根据发泡率的不同在发泡区域的材料需求要比实心结构少20到50％。特别有利的在于，只用一种单一的弹性体使用相同或较小的材料量就能达到迄今只有在多组件结构中方能实现的优点。
由于实心的头部结构可以用任意的传统的固定技术将鬃毛或鬃毛束固定在头部。
本发明上述原理可用于任何刷子，但最好是牙刷，其中把手通过一颈部与头部相连，并且同样只有把手被发泡和因而形状稳定，而有弯曲弹性的颈部则允许头部的偏移并且头部也能以凹凸方式向外弯曲。
在用作牙刷时本发明进一步建议，在头或颈部和把手之间设有一个横截面积不断变大的过渡区，在把手区发泡的弹性体的气孔率在该过渡区朝向颈部不断变小。
以这种方式可确保，在颈部和把手之间存在一个足够稳定的区域，在该区中从把手部到颈部气孔率不断变小，从而使得在过渡区中不会出现导致断裂的太高的缺口应力集中。
在另一有利的实施例中规定刷体在其头部和/或颈部区域具有一个平滑的高光泽度的表面，而在把手区则具有一个粗糙或具有纹理的表面。
头颈部平滑的高光泽度的表面改善了刷体在口腔中要求的滑动能力。它还能特别满足卫生要求和有利于在所述小横截面区的强度。把手区有纹理的或粗糙的表面则可提高刷体的握持性。
本发明使用了已知的注射成型方法来生产这种刷子，在该方法中使用了一个至少分成两部分的模型，其在头部或颈部的轮廓投影横截面积小于在把手部的横截面积。该方法的特征在于一掺有发泡剂的弹性体用作塑料材料并且将头部或颈部模的横截面积选择得比把手部模的横截面积小这样多，即使得只在把手区域的塑料产生发泡。
实际试验表明，使用普通的头部和把手横截面即可实现该要求。根据刷体的形状也可设置合适的注射点来得到所要求的结果。
在用于由头部、颈部、把手和一个在其之间的过渡区域组成的牙刷时，其头、颈、把手和过渡区模的横截面积应这样选择，即基本上只有在把手和过渡区域的塑料发泡，而且气孔率从把手向过渡区逐渐降低。
按本发明用于生产刷子的另一方案在于在模上至少设有两个注射通道，其中一个流进形成头部或颈部的模区域，另一个流进形成把手的模区域，并且一弹性体用作塑料材料，其以纯净物的形式被输入到第一注射通道中，并且以混有发泡剂的形式被输入到第二注射通道中。
对这种也被称作为背压法的注射成型法这样来控制，纯净的弹性体只填充在头颈部的模腔中，而发泡的弹性体与此相反则填充在把手的模腔中，在颈部和把手间的过渡区则发生混和。
本方法一变型的特征在于，刷体在一个具有高度抛光表面的注射模中成型出头部和/或颈部，而刷体的把手区则在一粗糙或有纹理的模表面区成型出。
由此可得到这样一个刷子，其表面在不同的部位应满足不同的要求，即应具有滑动性和握持性。
按本发明的方法由于其头部的实心结构有可能使必要时成束的鬃毛以一传统的固定方式被紧固，因而例如在注射模两部分之一的一通道中的鬃毛可伸进模腔中并且由形成刷体的注射熔体所包围。
此外亦有可能，在刷体的头部在注射时形成有用于接纳鬃毛或者鬃毛束的孔，随后可在这些孔中机械或热固定有鬃毛或鬃毛束。
当所述的鬃毛(束)在其紧固侧端部熔化成一个用以锚固于刷体中的顶端时，按紧固方式来说这是有利的。如已知的那样，在绕鬃毛束注射成型刷体时，这就特别有利。
另外，鬃毛或鬃毛束在其顶端具有一个比头部孔最窄处(横截面积)大的横截面，并以一个与鬃毛平行的压力将鬃毛压进孔中，其中充分利用力弹性体的弹性特性，该弹性体在压力之下会屈服并随后牢固地包住毛束头部。必要时孔可为此开有侧凹口。
以下借助附图给出的实施例对本发明进行说明，附图中
图1是一牙刷的纵向截面；和图2到5是按图1中II至V-V线的横截面图。
图1示出的牙刷由一把手1，头部2和其间的颈部3组成，颈部3通过一过渡区5过渡到把手，另外牙刷在头部2的区域中具有一个由单根直立的鬃毛或毛束4构成的鬃毛部分。
刷体由一弹性体组成，它在头部2和颈部3区为实心的而在把手1区域则通过发泡剂发泡，因而在该处弹性体更易弯曲。在颈部3和把手1的过渡区发泡剂只是局部起作用(局部发泡)，因而在此形成向把手区的方向增加的气孔率。
从图2到图5可看出刷体在整个长度上的横截面分布。在头部区域(图2)要求得到一个平坦的但较宽的横截面，在颈部3区域(图3)它转变为刷体上最窄的横截面。然后，在过渡区(图4)该横截面又逐渐增大，直到在把手1区具有最大横截面积。
弹性体在头部2和颈部3区域内为实心的，而在具有增大的截面的过渡区5则气孔率逐渐增大，在把手1区气孔率最大，这在图1中通过一个带增大的距离的阴影线示出，在图4和图5中则相对于图2和3通过相应的空腔来示出。
鬃毛或鬃毛束4可被机械或热作用插入预铸出的头部2的孔中，或直接注在注射模中。这些固定技术是已知的因而就无需赘述了。
权利要求
1.一种带塑料注射成型的整体刷体的刷子，该刷体具有一带鬃毛部分的头部和一横截面比头部大的形状稳定的把手，其特征在于刷体由一个掺有发泡剂的弹性体组成并且在把手(1)区域进行发泡，而在头部(2)的较小横截面区则基本上构成实心的。
2.一种刷子，特别是带塑料注射成型的整体刷体的牙刷，所述刷体具有一带鬃毛部分的头部和一横截面比头部大的形状稳定的把手，其特征在于刷体由一个掺有发泡剂的弹性体组成，并且在把手(1)区域进行发泡，而在头部(2)和颈部(3)的较小横截面区则基本上构成实心的。
3.按权利要求1或2所述的刷子，其特征在于，在头部(2)或颈部(3)和把手(1)之间具有一横截面不断增大的过渡区(5)，在把手(1)区域中的发泡塑料的气孔率在过渡区(5)向着颈部(3)不断变小。
4.按权利要求1到3之一所述的刷子，其特征在于，刷体在头部(2)和/或颈部(3)区域具有一个平滑的高光泽度的表面。
5.按权利要求1到4之任一项所述的刷子，其特征在于，刷体在把手(1)区域具有一个粗糙的或有纹理的表面。
6.按权利要求1或2所述的在一个至少分成两部分的模型中通过注射成型生产塑料刷子的方法，在该模型中形成头部或颈部的模横截面积小于形成把手的模横截面积，其特征在于，使用带发泡剂的弹性体作为所述的塑料材料，并将头部或颈部的模横截面选择得比用于形成把手的模横截面积小这样多，即，使得所述的塑料材料基本上只在把手区域发泡。
7.按权利要求6所述的制刷法，特别是按权利要求3的牙刷的生产方法，其特征在于，头、颈、过渡区和把手的模横截面积这样选择，使所述的塑料材料基本上只在把手(1)区域和向着颈部的过渡区(5)发泡，其中把手到过渡区的气孔率逐渐降低。
8.按权利要求1或2所述的在一个至少分成两部分的模型中通过注射成型生产塑料刷子的方法，所述的模型用于形成头部或颈部的模横截面积小于用于形成把手部的横截面积，其特征在于，所述的模至少具有两条注射成型通道，其中一条通入用于形成头或颈部的模区域，另一条通入用于形成把手的模区域，并且使用一弹性体作为塑料材料，在第一条通道中通入纯塑料，而在第二条通道中则通入掺有发泡剂的塑料。
9.按权利要求6到8中任一项所述的生产按权利要求4所述刷子的方法，其特征在于，刷体在一个在头和/或颈部模区具有高光泽度的表面的注射模型中成型。
10.按权利要求6到9之一所述的生产按权利要求5所述的刷子的方法，其特征在于，刷体在一个在把手区具有粗糙的和有纹理的模表面的注射模中成型。
11.按权利要求6到10之一所述的方法，其特征在于，在注射模两构件之一个的通道中的鬃毛(4)或必要时成束的鬃毛伸进模腔并且被形成刷体的弹性体注射包围。
12.按权利要求6到10中任一项所述的方法，其特征在于，在刷子的头部(2)上在注射时形成有用于接纳鬃毛(4)或鬃毛束的孔。
13.按权利要求12所述的方法，其特征在于，鬃毛(4)机械或热固定在头部(2)的孔中。
14.按权利要求6到13之一所述的方法，其特征在于，鬃毛或鬃毛束(4)在其固定侧端熔化成一个头部，用该头部可将鬃毛或鬃毛束锚固于刷体的头部(2)。
15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，鬃毛或鬃毛束(4)具有一个其横截面积比所述孔的最小横截面积要大的头部并且可在平行于鬃毛的条件下将所述的鬃毛或鬃毛束压进所述的孔中。
全文摘要
一种带塑料注塑成型的整体的刷子，它具有一带鬃毛的头部和一横截面比头部大的形状稳定的把手，其中刷体由一个掺有发泡剂的弹性体组成并在把手区进行发泡，而在头部较小截面区则制成实心的。这种刷子在一个两部分的模中注塑成型，形成头部的模部分具有一个比形成把手的模部分小的横截面积小。可这样来制造刷子，使用掺有发泡剂的弹性体和头部横截面小于把手部模截面，以使只在把手区进行发泡。
文档编号B29C44/04GK1147361SQ9611184
公开日1997年4月16日 申请日期1996年8月15日 优先权日1995年8月16日
发明者格奥尔格·魏劳赫 申请人:科伦特工厂有限公司