專利名稱：刷子及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種刷子，它帶有一由注射成型生成的塑料制整體的刷體，該刷體具有一帶有鬃毛的頭部和一個橫截面比頭部大的形狀穩定的把手。
刷子，特別是牙刷，目前全部由塑料制成。由于不同要求的形狀，鬃毛大部分由高級聚酰胺制成，并將其通過擠壓機加工成細的纖維隨后將其拉伸和熱穩定。以此方式可得到所要求的特性，即在有良好的回復性的條件下具有高柔性，高的疲勞強度，良好的耐磨性和化學穩定性。而刷體則大都由廉價的塑料通過注射成型而得到。刷體頭部的尺寸與鬃毛的緊固方式有關，應這樣確度，使可能成束的鬃毛可得到一個充分牢固的固定。另外，頭部應盡可能扁平，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現有(口腔)空間。把手必須形狀穩定，對此另外要求頭部相對于把手是柔性可彎曲的，用于緩沖刷牙時所加的壓力或者控制該壓力。因而在頭部和把手之間具有一個使刷體產生一定柔性的較小截面的頸部。為了能使牙刷在閉合的口腔中產生一個要求的刷牙運動，這種頸部產生的收縮也應具有一個人類工程學的效果。
目前大都分用于牙刷的熱塑性塑料不能充分滿足這些相對的要求。首先是在頭部和把手之間所要求的柔性和另外在頭部和頸部所希望得到的小的橫截面。因此頸部區的橫截面應較大，以使不會在使用時或其它意外負荷時達到一極限斷裂強度。這同樣也適用于頭部，因為它由于鬃毛束的緊固措施而使其橫截面受到削弱，特別是當鬃毛束-如通常一樣-機械或熱固定或夾緊在頭部孔中時。當鬃毛束焊接在頭部上時亦會造成材料損傷削弱，因為此時頭部表面上的分子結構產生了不利的變化。
為了得到頭部相對于把手的必要的柔性，可使用多組件的刷子，這種刷子在其頸部區域設有彈簧(DE3840136，WO93/15 627)或者設有彈性橡膠體(DE3923495，EP0613636)。此外，DE3640898中還建議在頸部設置柔性結構，但是其中沒有說明如何在結構上或技術上來實現其柔性。
本發明的目的在于，提供一種刷子及其制造方法，它允許使用單一的和廉價的塑料，這種塑料可使在頭部或頭部與把手之間的區域中得到一個充分的柔性，而同時把手具有一個基本上剛性的結構，并且特別在用作牙刷時可滿足使用時所要求的截形。
基于開始所述的刷子，該目的可這樣來達到，即刷體由摻入發泡劑的彈性體構成并且在把手區進行發泡，但是在頭部的較小截面區則基本上構成實心的。
彈性體首先具有使用技術上的優點，即它較軟，因而可大大減小用作口腔和身體衛生時使人受傷的危險。另外它還有較鈍的表面并因而易于握持等人類工程學方面的優點。此外，在較高的斷裂強度形成的良好的彎曲能力也是其一個顯然的特點。若這種材料真正用于刷體，其彎曲性能也還是有缺點的，因為為了得到一個剛性的把手，必須使刷體在把手區域大大超尺寸。在非最佳人類工程學橫截面結構的情況下，這將導致一個相應(多)的材料消耗。本發明這樣來實現該目的，在彈性體中隨注射成型摻入一種發泡劑。盡管在具有較大橫截面的區域發泡劑使熔體膨脹，但是在較小截面區這種發泡劑卻沒有或沒明顯地擴展。這樣就在頭部區域形成了一個實心的刷體，使彈性體在該處具有良好的抗彎性能，而在把手區則由于氣孔使其彎曲性能大為降低。這樣可在把手區得到一個通用的橫截面。根據發泡率的不同在發泡區域的材料需求要比實心結構少20到50％。特別有利的在于，只用一種單一的彈性體使用相同或較小的材料量就能達到迄今只有在多組件結構中方能實現的優點。
由于實心的頭部結構可以用任意的傳統的固定技術將鬃毛或鬃毛束固定在頭部。
本發明上述原理可用于任何刷子，但最好是牙刷，其中把手通過一頸部與頭部相連，并且同樣只有把手被發泡和因而形狀穩定，而有彎曲彈性的頸部則允許頭部的偏移并且頭部也能以凹凸方式向外彎曲。
在用作牙刷時本發明進一步建議，在頭或頸部和把手之間設有一個橫截面積不斷變大的過渡區，在把手區發泡的彈性體的氣孔率在該過渡區朝向頸部不斷變小。
以這種方式可確保，在頸部和把手之間存在一個足夠穩定的區域，在該區中從把手部到頸部氣孔率不斷變小，從而使得在過渡區中不會出現導致斷裂的太高的缺口應力集中。
在另一有利的實施例中規定刷體在其頭部和/或頸部區域具有一個平滑的高光澤度的表面，而在把手區則具有一個粗糙或具有紋理的表面。
頭頸部平滑的高光澤度的表面改善了刷體在口腔中要求的滑動能力。它還能特別滿足衛生要求和有利于在所述小橫截面區的強度。把手區有紋理的或粗糙的表面則可提高刷體的握持性。
本發明使用了已知的注射成型方法來生產這種刷子，在該方法中使用了一個至少分成兩部分的模型，其在頭部或頸部的輪廓投影橫截面積小于在把手部的橫截面積。該方法的特征在于一摻有發泡劑的彈性體用作塑料材料并且將頭部或頸部模的橫截面積選擇得比把手部模的橫截面積小這樣多，即使得只在把手區域的塑料產生發泡。
實際試驗表明，使用普通的頭部和把手橫截面即可實現該要求。根據刷體的形狀也可設置合適的注射點來得到所要求的結果。
在用于由頭部、頸部、把手和一個在其之間的過渡區域組成的牙刷時，其頭、頸、把手和過渡區模的橫截面積應這樣選擇，即基本上只有在把手和過渡區域的塑料發泡，而且氣孔率從把手向過渡區逐漸降低。
按本發明用于生產刷子的另一方案在于在模上至少設有兩個注射通道，其中一個流進形成頭部或頸部的模區域，另一個流進形成把手的模區域，并且一彈性體用作塑料材料，其以純凈物的形式被輸入到第一注射通道中，并且以混有發泡劑的形式被輸入到第二注射通道中。
對這種也被稱作為背壓法的注射成型法這樣來控制，純凈的彈性體只填充在頭頸部的模腔中，而發泡的彈性體與此相反則填充在把手的模腔中，在頸部和把手間的過渡區則發生混和。
本方法一變型的特征在于，刷體在一個具有高度拋光表面的注射模中成型出頭部和/或頸部，而刷體的把手區則在一粗糙或有紋理的模表面區成型出。
由此可得到這樣一個刷子，其表面在不同的部位應滿足不同的要求，即應具有滑動性和握持性。
按本發明的方法由于其頭部的實心結構有可能使必要時成束的鬃毛以一傳統的固定方式被緊固，因而例如在注射模兩部分之一的一通道中的鬃毛可伸進模腔中并且由形成刷體的注射熔體所包圍。
此外亦有可能，在刷體的頭部在注射時形成有用于接納鬃毛或者鬃毛束的孔，隨后可在這些孔中機械或熱固定有鬃毛或鬃毛束。
當所述的鬃毛(束)在其緊固側端部熔化成一個用以錨固于刷體中的頂端時，按緊固方式來說這是有利的。如已知的那樣，在繞鬃毛束注射成型刷體時，這就特別有利。
另外，鬃毛或鬃毛束在其頂端具有一個比頭部孔最窄處(橫截面積)大的橫截面，并以一個與鬃毛平行的壓力將鬃毛壓進孔中，其中充分利用力彈性體的彈性特性，該彈性體在壓力之下會屈服并隨后牢固地包住毛束頭部。必要時孔可為此開有側凹口。
以下借助附圖給出的實施例對本發明進行說明，附圖中
圖1是一牙刷的縱向截面；和圖2到5是按圖1中II至V-V線的橫截面圖。
圖1示出的牙刷由一把手1，頭部2和其間的頸部3組成，頸部3通過一過渡區5過渡到把手，另外牙刷在頭部2的區域中具有一個由單根直立的鬃毛或毛束4構成的鬃毛部分。
刷體由一彈性體組成，它在頭部2和頸部3區為實心的而在把手1區域則通過發泡劑發泡，因而在該處彈性體更易彎曲。在頸部3和把手1的過渡區發泡劑只是局部起作用(局部發泡)，因而在此形成向把手區的方向增加的氣孔率。
從圖2到圖5可看出刷體在整個長度上的橫截面分布。在頭部區域(圖2)要求得到一個平坦的但較寬的橫截面，在頸部3區域(圖3)它轉變為刷體上最窄的橫截面。然后，在過渡區(圖4)該橫截面又逐漸增大，直到在把手1區具有最大橫截面積。
彈性體在頭部2和頸部3區域內為實心的，而在具有增大的截面的過渡區5則氣孔率逐漸增大，在把手1區氣孔率最大，這在圖1中通過一個帶增大的距離的陰影線示出，在圖4和圖5中則相對于圖2和3通過相應的空腔來示出。
鬃毛或鬃毛束4可被機械或熱作用插入預鑄出的頭部2的孔中，或直接注在注射模中。這些固定技術是已知的因而就無需贅述了。
權利要求
1.一種帶塑料注射成型的整體刷體的刷子，該刷體具有一帶鬃毛部分的頭部和一橫截面比頭部大的形狀穩定的把手，其特征在于刷體由一個摻有發泡劑的彈性體組成并且在把手(1)區域進行發泡，而在頭部(2)的較小橫截面區則基本上構成實心的。
2.一種刷子，特別是帶塑料注射成型的整體刷體的牙刷，所述刷體具有一帶鬃毛部分的頭部和一橫截面比頭部大的形狀穩定的把手，其特征在于刷體由一個摻有發泡劑的彈性體組成，并且在把手(1)區域進行發泡，而在頭部(2)和頸部(3)的較小橫截面區則基本上構成實心的。
3.按權利要求1或2所述的刷子，其特征在于，在頭部(2)或頸部(3)和把手(1)之間具有一橫截面不斷增大的過渡區(5)，在把手(1)區域中的發泡塑料的氣孔率在過渡區(5)向著頸部(3)不斷變小。
4.按權利要求1到3之一所述的刷子，其特征在于，刷體在頭部(2)和/或頸部(3)區域具有一個平滑的高光澤度的表面。
5.按權利要求1到4之任一項所述的刷子，其特征在于，刷體在把手(1)區域具有一個粗糙的或有紋理的表面。
6.按權利要求1或2所述的在一個至少分成兩部分的模型中通過注射成型生產塑料刷子的方法，在該模型中形成頭部或頸部的模橫截面積小于形成把手的模橫截面積，其特征在于，使用帶發泡劑的彈性體作為所述的塑料材料，并將頭部或頸部的模橫截面選擇得比用于形成把手的模橫截面積小這樣多，即，使得所述的塑料材料基本上只在把手區域發泡。
7.按權利要求6所述的制刷法，特別是按權利要求3的牙刷的生產方法，其特征在于，頭、頸、過渡區和把手的模橫截面積這樣選擇，使所述的塑料材料基本上只在把手(1)區域和向著頸部的過渡區(5)發泡，其中把手到過渡區的氣孔率逐漸降低。
8.按權利要求1或2所述的在一個至少分成兩部分的模型中通過注射成型生產塑料刷子的方法，所述的模型用于形成頭部或頸部的模橫截面積小于用于形成把手部的橫截面積，其特征在于，所述的模至少具有兩條注射成型通道，其中一條通入用于形成頭或頸部的模區域，另一條通入用于形成把手的模區域，并且使用一彈性體作為塑料材料，在第一條通道中通入純塑料，而在第二條通道中則通入摻有發泡劑的塑料。
9.按權利要求6到8中任一項所述的生產按權利要求4所述刷子的方法，其特征在于，刷體在一個在頭和/或頸部模區具有高光澤度的表面的注射模型中成型。
10.按權利要求6到9之一所述的生產按權利要求5所述的刷子的方法，其特征在于，刷體在一個在把手區具有粗糙的和有紋理的模表面的注射模中成型。
11.按權利要求6到10之一所述的方法，其特征在于，在注射模兩構件之一個的通道中的鬃毛(4)或必要時成束的鬃毛伸進模腔并且被形成刷體的彈性體注射包圍。
12.按權利要求6到10中任一項所述的方法，其特征在于，在刷子的頭部(2)上在注射時形成有用于接納鬃毛(4)或鬃毛束的孔。
13.按權利要求12所述的方法，其特征在于，鬃毛(4)機械或熱固定在頭部(2)的孔中。
14.按權利要求6到13之一所述的方法，其特征在于，鬃毛或鬃毛束(4)在其固定側端熔化成一個頭部，用該頭部可將鬃毛或鬃毛束錨固于刷體的頭部(2)。
15.按權利要求14所述的方法，其特征在于，鬃毛或鬃毛束(4)具有一個其橫截面積比所述孔的最小橫截面積要大的頭部并且可在平行于鬃毛的條件下將所述的鬃毛或鬃毛束壓進所述的孔中。
全文摘要
一種帶塑料注塑成型的整體的刷子，它具有一帶鬃毛的頭部和一橫截面比頭部大的形狀穩定的把手，其中刷體由一個摻有發泡劑的彈性體組成并在把手區進行發泡，而在頭部較小截面區則制成實心的。這種刷子在一個兩部分的模中注塑成型，形成頭部的模部分具有一個比形成把手的模部分小的橫截面積小。可這樣來制造刷子，使用摻有發泡劑的彈性體和頭部橫截面小于把手部模截面，以使只在把手區進行發泡。
文檔編號B29C44/04GK1147361SQ9611184
公開日1997年4月16日 申請日期1996年8月15日 優先權日1995年8月16日
發明者格奧爾格·魏勞赫 申請人:科倫特工廠有限公司