專利名稱：牙刷及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種牙刷，它有牙刷頭和固定在牙刷頭上必要時組合成束的塑料刷毛，至少其中一些刷毛在其外表面有一種型面，以及本發明還涉及制造用于牙刷的刷毛的方法。本發明可按相同的方式用于牙間隙清潔器，應明確地包括它在內。
在牙刷(手動或電動牙刷)中，刷毛通常用具有圓形橫截面的擠壓單絲構成。已經建議了一些其他的橫截面。這種牙刷的清潔效果以及對牙齦所期望的按摩效果，幾乎僅僅通過刷毛端部實現，為避免牙齦受傷和衰退將此端部修圓。就此而言刷毛端部必須滿足兩種矛盾的要求，亦即一方面對牙齒施加充分的清刷作用，而另一方面又要實現牙齦有節制的按摩。因此擺在第一位的齒面和牙縫的清潔效果，因為此作出妥協而導致不能滿足要求。
因此做了大量試驗，力圖通過刷毛外表面制成型面使之參與清刷過程并由此改善清潔效果。例如已知(DE 3116189)刷毛制有不同的和隔開間距布置的增厚區，它們形成了其他的牙刷棱邊。這種刷毛幾乎不可能經濟合理地制造，尤其是當人們考慮到刷毛通常是通過紡絲或擠壓生產的。盡管在理論上也可以實現沿擠壓方向改變橫截面，例如這樣一種刷毛也許可以通過擠壓成形制造。這種通過擠壓制成的單絲緊接著還必須精加工，亦即拉伸和熱穩定化處理，以便給予刷毛有所希望的彎曲性能和必要的再立能力。對于擠壓成形或擠壓的帶隔開間距布置的增厚區的刷毛，這種拉伸會導致刷毛在增厚區之間橫截面最小的部位伸長和縮頸，而與此同時增厚區則無動于衷。這種刷毛將根本不適用。即便做到了使這種刷毛具有必要的性質，但存在著刷毛的增厚區卡在牙縫中的危險，在加拉力時或斷裂或在牙刷頭部處拔出或傷害牙間隙中的牙齦，在那里的牙齦由于缺少牙頸附著力所以特別危險。
本發明的目的是建議一種具有成型刷毛的牙刷，這種刷毛在不改變刷毛強度特性的情況下改善了清潔和按摩效果并能經濟地制造。
按本發明為達到此目的使刷毛有螺旋形肋作為型面。
這種刷毛可通過擠壓制造，并能按與傳統的刷毛相同的方式精加工。它所具有的優點是，除刷毛端頭外，螺旋形肋的頭部和它到側面的過渡區以及側面本身均構成了附加的牙刷棱邊，它們增強了在齒面上和牙縫中的清洗作用，與此同時對牙齦不構成危險。即使這種刷毛插入牙縫內也不會導致夾緊硬毛，因為不存在徑向的收縮區。此外，在加拉力時螺旋形肋可以扭轉，所以肯定不會在刷毛上作用任何比在傳統的刷毛的情況下還要大的抽出力。還有，在這種刷毛用其外表面掠過牙齦時，刷毛因有螺旋形肋而形成了按摩作用。
雖然已知在用于汽車清洗設備的滾刷中(DE-U-9319214)采用了制有型面的刷毛，此外這些刷毛還加扭轉。然而在這里應對刷毛的具有若干厘米長的極陡的螺距的螺旋形肋實施柔和的處理，而且不能滿足矛盾的要求(刷洗和有節制的按摩)。
至少刷毛的一部分有單頭或多頭螺旋形肋是有利的，由此它們增大了在清刷時的有效面積并與此同時形成了不同的作用方向。
另一項有利的設計在于，刷毛由芯和至少一條沿外表面延伸的螺旋形肋組成。芯子給予牙刷傳統的性質(彎曲性能，再立能力等)。
若此螺旋形肋有梯形橫截面也是有利的，其中螺旋形肋的頭部最好修平或修圓，以便不形成任何銳邊，這可以在擠壓之際或事后通過機械或熱處理實現。
對于某些使用領域必須保證使用者識別牙刷是那種具有特殊磨蝕作用的螺旋的硬毛的牙刷，并不致于由于搞錯而將它用于護理敏感的牙齦。因此按本發明的進一步改進規定，至少一條肋有與芯子不同的顏色。用作肋的塑料可用顏料染色。因為顏料粒子比塑料母體硬，所以螺旋形肋僅通過著色便獲得了一定的磨蝕效果。
芯子和至少一條肋最好用不同的材料制成。因此，此至少一條肋在某些使用條件下尤其是鑒于其硬度而特別適用。在這種情況下也可通過芯與肋不同的顏色設計向使用者指示該牙刷的刷洗特性。這種肋也可以用簡單的方法獲得，即，使單絲具有一種多邊形的最好是正方形的橫截面。然后在扭轉后每一棱邊形成一條肋。
在某些牙刷中必須使刷毛具有預定的剛度或彈性。在本發明的最佳設計中，若芯有用不同材料制成的核心和圍繞核心的外套，便可獲得恰當的剛度。通過選擇用于核心和外套的材料，可按期望的方式影響和改變一方面刷毛的剛性和彈性以及另一方面在牙齒護理時的刷毛的作用。在外套上延伸的肋或可用外套的材料制成，或用與之不同的材料制成。
刷毛最好用一種先成型并緊接著扭轉的單絲構成，在這種情況下從一個假想的其中心構成扭轉軸的圓截面向外伸出的型面區在扭轉時各形成一條螺旋形肋。
刷洗效果主要取決于涉及刷毛或刷毛材料有效長度的扭轉程度，換句話說取決于通過扭轉形成的螺旋形肋的螺距。業已證實，螺旋形肋的螺距不應大于刷毛的兩倍有效長度，所以沿有效長度存在一條繞行180°的螺旋形肋。然而螺旋形肋通常有較小的螺距，此螺距可直到等于刷毛材料直徑的尺寸。
在本發明的進一步改進中規定，單絲或多根單絲用一種彈性塑料制造。以此方式，由刷毛材料制造的刷毛沿縱向伸長，其結果是導致減小其直徑，所以在刷毛例如插入牙縫中后能比較容易地從牙縫中拔出，并因而不會卡死在牙縫中。還可以這樣防止卡死，即刷毛在向外拔時可以轉動。
刷毛也可以在必要時只在其長度的一部分上有一螺旋形肋。為了使牙刷在其作用方式上能適應預定的條件，可將螺旋形刷毛與其他造型的刷毛組合和共同加工。
為了制造用于上述結構的牙刷的刷毛，按本發明建議，擠壓出具有至少一個與軸線平行的肋的單絲，接著扭轉，并最終固定此扭曲變形。刷毛便可通過從一連續絲上按長度切斷面制成。
另一種方法在于，用塑料制的單絲與在單絲外表面上延伸的用另一種性質的塑料制的肋一起共同擠壓出來，接著此共同擠壓成的復合體扭轉，并最后固定此扭曲變形。
此方法也可以連續制造刷毛材料。此外，形成螺旋形肋的塑料也可以與使用目的相匹配。例如芯子可用對刷毛而言為一般的塑料制造，而用作螺旋形肋的塑料調整得較軟或較硬或可加入磨蝕性的填充料。構成螺旋形肋的塑料也可以染成別的顏色，以便能指示功能。
此外，芯子也可以按區域用不同的材料制成，以便使刷毛適應其使用目的。在這種情況下芯子具有用不同材料制的內部區和圍繞此內部區的外套，它們共同擠壓而成。
另一種制造的可能性在于，至少擠壓出兩根單絲，接著扭轉并固定此扭曲變形。在這種情況下這些單絲可以在擠壓過程中或扭轉之后互相不可分解地連接起來。
此外，按本發明設計的刷毛還提供了這種可能性，即，擠壓而成的單絲或共同擠壓而成的復合體在扭轉之前拉伸并在必要時穩定化處理，以便給予帶螺旋形肋的硬毛有用于牙刷的硬毛所需要的特性。
最后，如在傳統的刷毛中那樣，若單絲或共同擠壓而成的復合體在扭轉后作熱穩定化處理然后存放24至48小時則是有利的。
對于牙刷，刷毛端部必須在切割后修圓，以免傷害牙齒和使牙齦受傷。這一點最好通過硬毛端部的表面熔化來實現，因為薄壁的螺旋形肋的端部在芯子之前熔化，因此這些銳邊首先萎縮消失。
一種按上述方法之一制造的刷毛也杰出地適合于作為或用于牙間隙清潔器。對于牙間隙清潔器，若它只在其長度的部分區域內扭轉，則可獲得其他一些優點。未扭轉的那部分區域具有較小的橫截面尺寸，并因而更容易導入牙縫內。這一導入還可以進一步使之容易進行，只要此未扭轉的部分區至少區域性地具有一種例如通過加壓變平的橫截面。
此外，為保證刷毛完美地和耐拉脫地固定在刷體上，規定，刷毛逐根或成組地在其固定側的端部處熔化成一頭部，并借此頭部固定在刷體中。因此，此固定側的端部有均勻的球狀或透鏡狀橫截面，它可以無可指摘地固定在牙刷頭中。
下面借助于在附圖中表示的一些實施例說明本發明。其中
圖1牙刷的示意側視圖；圖2刷毛的放大詳圖；圖3至5一根擠壓單絲的不同截面形狀；以及圖6至11一根共同擠壓的復合體的不同截面形狀。
按圖1的牙刷有頭部30和柄部31，它們通過柔韌的頸部32互相連接起來。頭部30、柄部31和頸部32用塑料整體注塑成型。成束33形式的刷毛固定在頭部30上。毛束33僅示意表示，它們各由若干塑料硬毛組成，塑料刷毛通過焊接、注入或機械方式固定在頭部30上。
圖2中表示了毛束33中的一根刷毛1。它由圓柱形芯2構成，在芯的外表面上設有帶兩條螺旋形肋5、6的雙頭螺旋4。每條螺旋形肋5、6有一削平或修圓的頭部7或8。這樣一種用于牙刷的刷毛例如可有外徑在0.2mm范圍內，其中芯2的直徑在0.1至0.15mm范圍內。對于用作牙刷的刷毛其通常的長度至1.5cm，螺旋形肋具有的螺旋頭數為2至6。
按圖2的刷毛可制成各種類型。例如按圖3具有芯10和兩條沿直徑布置的肋11、12的單絲9可擠壓而成，接著拉伸，然后扭轉，最后熱定形處理，所以形成按圖2的雙頭螺旋形肋。圖4表示一種有大體三角形橫截面的擠壓單絲9，它由芯13和三條肋14、15和16組成。圖5表示十字形橫截面的單絲9，它仍有一芯17以及四條對稱布置的肋18、19、20和21。在所有的實施例中扭轉軸線均與芯2的軸線重合。單絲也可以有基本上矩形的例如正方形橫截面，其中，中心附近的區域構成芯子，四個角區構成肋。
圖6至8表示與圖3至5基本相同的橫截面形狀，但在這種情況下圓柱形芯10、13、17與肋11、12或14至16或18至21共同擠壓。擠壓而成的單絲或共同擠壓成的復合體接著拉伸，扭轉和熱穩定化處理并存放1至2天。
圖9至11表示與圖6至8中類似的橫截面形狀，但芯10、13、17有一核心10a、13a或17a和一圍繞此核心的外套10b、13b或17b。核心和外套用不同材料制造。肋11、12或14至16或18至21用另一種材料制成。核心與外套和肋共同擠壓出來并接著按上述方式加工。核心10a、13a和17a可用用于牙刷硬毛的典型的塑料制造，以保證具有傳統硬毛的全部積極的強度特性，而用于外套10b、13b、17b和用于肋11、12或14至16或18至21的塑料可與所期望的清潔效果和/或按摩效果相協調。
如尤其如圖3至11所示并參照對圖2的說明，肋的頭部削平或修圓。在從連續的原料上按長度切斷刷毛后，最好通過表面熔化修圓使用側的端部，而固定側一端逐個或成組地熔接在頭部上。
取代圖示的橫截面，刷毛，或制成刷毛的單絲也可具有矩形最好正方形橫截面。于是在扭轉后此橫截面的棱邊各形成一條肋。
權利要求
1.牙刷有牙刷頭和固定在牙刷頭上必要時組合成束的塑料硬毛，至少其中一些刷毛在其外表面有一種型面，其特征為刷毛(1)有一螺旋形肋作為型面。
2.按照權利要求1所述的牙刷，其特征為至少一部分刷毛(1)有單頭或多頭螺旋形肋(5、6)。
3.按照權利要求1或2所述的牙刷，其特征為刷毛(1)由一芯(2)和至少一條沿外表面(3)延伸的螺旋形肋(4)組成。
4.按照權利要求1至3之一所述的牙刷，其特征為螺旋形肋(4)有基本上梯形的橫截面。
5.按照權利要求1至4之一所述的牙刷，其特征為螺旋形肋(4)在其頭部削平或修圓。
6.按照權利要求3至5之一所述的牙刷，其特征為螺旋形肋和芯有不同的顏色。
7.按照權利要求3至6之一所述的牙刷，其特征為螺旋形肋與芯用不同的材料制成。
8.按照權利要求3至7之一所述的牙刷，其特征為芯有用不同材料制成的核心(10a；13a；17a)和圍繞核心的外套(10b；13b；17b)。
9.按照權利要求1至8之一所述的牙刷，其特征為刷毛由先成型緊接著扭轉的單絲(9)構成。
10.按照權利要求1至9之一所述的牙刷，其特征為螺旋形肋的螺距不大于刷毛兩倍有效長度，以及不小于刷毛的直徑。
11.按照權利要求10所述的牙刷，其特征為刷毛(1)每厘米長度至少扭轉兩圈。
12.按照權利要求11所述的牙刷，其特征為刷毛(1)每厘米長度扭轉三至五圈。
13.按照權利要求12所述的牙刷，其特征為單絲或多根單絲用彈性塑料制造。
14.按照權利要求13所述的牙刷，其特征為刷毛(1)只在其部分長度上有螺旋形肋。
15.制造用于按照權利要求1至14之一所述牙刷的塑料硬毛的方法，其特征為擠壓出一根成型的單絲(9)或至少有一條與軸線平行的肋(11、12；14至16；18至21)的單絲，接著在至少其部分長度上扭轉并固定此扭曲變形。
16.制造用于按照權利要求1至14之一所述牙刷或用于牙間隙清潔器的塑料硬毛的方法，其特征為塑料單絲與在單絲外表面上延伸的由另一種性質的塑料制的肋一起共同擠壓出來，接著此共同擠壓成的復合體在至少其部分長度上扭轉并固定此扭曲變形。
17.按照權利要求15或16所述的方法，其特征為擠壓而成的單絲或共同擠壓而成的復合體在扭轉前拉伸。
18.按照權利要求15至17之一所述的方法，其特征為單絲或共同擠壓而成的復合體在扭轉后熱穩定化處理。
19.按照權利要求15至18之一所述的方法，其特征為扭轉后的單絲或扭轉后的復合體在熱穩定化處理后在必要時升高的溫度下存放。
20.按照權利要求15至20之一所述的方法，其特征為每根刷毛在其使用側的端部通過表面熔化修圓。
21.按照權利要求15至20之一所述的方法，其特征為刷毛逐根或成組地在其固定側的端部處熔化成一頭部，并借此頭部固定在牙刷體中。
全文摘要
牙刷有牙刷頭和固定在牙刷頭上必要時組合成束的塑料刷毛,至少其中一些刷毛在其外表面有一種型面。為了在不改變刷毛強度特性的情況下獲得更好的清潔和按摩效果,刷毛有一螺旋形肋作為型面。在這種情況下刷毛可由一芯和至少一條沿外表面延伸的螺旋形肋組成。為了制造這種牙刷,可擠壓出一根成型的單絲或帶有平行于軸線的肋的單絲,接著扭轉并固定此扭曲變形。也可以將塑料單絲與在單絲外表面上延伸的由另一種性質的塑料制的肋一起共同擠壓出來,接著扭轉此共同擠壓而成的復合體并固定此扭曲變形。
文檔編號A46D1/04GK1195973SQ96196936
公開日1998年10月14日 申請日期1996年9月4日 優先權日1995年9月13日
發明者格奧爾格·魏勞赫 申請人:科倫特工廠有限公司