Гибкая щетка из смеси полимеров

 

Изобретение относится к гибкой щетке, состоящей из смеси полимеров, в частности к зубной щетке с гибкой областью шейки. Щетка имеет цельное тело, состоящее из ручки, на одном конце которой расположена головка, снабженная щетинками. Тело щетки состоит из смеси первого полимера и второго полимера, который имеет меньшую твердость, чем первый полимер, отношение первого полимера и второго полимера составляет от около 95:5 до около 30:70. Твердость второго полимера меньше, чем у первого, и составляет по Шору от около 25 до около 85. Изобретение позволяет повысить удобство чистки. 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к щетке, обладающей улучшенной гибкостью. Более конкретно, оно относится к гибкой щетке, состоящей из смеси полимеров, в частности к зубной щетке с гибкой областью шейки.

Предпосылки изобретения

Щетки, которые используют в настоящее время, и, в частности, зубные щетки обычно изготовляют полностью из пластмассовых материалов. Щетинки щетки обычно содержат высокосортный полиамид, обработанный шприцеванием для формирования тонких волокон, которые затем вытягивают и термически стабилизируют. Однако тело щетки в обычном варианте изготовляют из менее высокосортной пластмассы, которую формируют инжекционным прессованием. Район головки тела щетки должен иметь такие размеры с учетом его естественной функции крепления щетинок, чтобы последние, которые могут комбинироваться в пучки, адекватно прочно закреплялись.

У зубных щеток район головки должен также быть как можно более плоским, чтобы он занимал как можно меньше места в полости рта, или чтобы можно было использовать существующее пространство при существенно удлиненных щетинках. Ручка тела щетки должна иметь стабильный размер и быть жесткой. Также желательно, чтобы головка была в некоторой степени гибкой относительно ручки для ослабления силы нажима при чистке зубов или, другими словами, регулировать нажим. Таким образом, обычно применяют шейку с уменьшенным поперечным сечением между головкой и ручкой, что придает корпусу щетки некоторую гибкость. Сужение, полученное при выполнении шейки, также выполняет эргономическую функцию для получения возможности направлять зубную щетку для совершения необходимых чистящих движений с закрытым ртом.

Термопластические пластмассы, обычно используемые для изготовления зубных щеток, лишь очень неадекватно выполняют эти противоречивые требования. Более конкретно, это относится к желательной гибкости между головкой и ручкой и также желательному небольшому поперечному сечению головки и шейки. Таким образом, поперечное сечение в районе головки и шейки должно быть относительно большим, чтобы они не сломались при использовании или от любой экстраординарной нагрузки. Это относится и к головке, поскольку последняя ослаблена в поперечном сечении вследствие мер для крепления пучков щетинок, в частности, если, как это бывает в обычном случае, пучки механически или термически заделаны или залиты в отверстиях в головке. При приваривании пучков к материалу головки также может возникать ослабление, поскольку молекулярная решетка поверхности головки может быть неблагоприятно модифицирована.

Хотя относительно многих зубных щеток на сегодняшнем рынке заявлено, что они имеют конструкции с гибкой шейкой, фактически большинство из этих щеток не являются действительно гибкими. В некоторых просто использована крученая форма шейки или дизайн с узкой шейкой для создания визуального впечатления гибкости.

В дополнение к этому предшествующие попытки достичь желаемой гибкости головки относительно ручки или одной головки предусматривали многокомпонентные щетки, которые имеют вставленные пружины или отдельные секции из термопластического эластомера, вставленные в район шейки между головкой и ручкой (например, см. заявку на патент Японии Kokai H9-19323 (Shiseido), опубликованную 21 января 1997 г., и Международную публикацию №№WO 92/17092-3, опубликованную 15 октября 1992 г.). Такие щетки имеют ограниченную гибкость, поскольку они могут изгибаться только в шарнирных областях или в соответствии с распределением отдельных секций из эластомера. В дополнение к этому они могут требовать большего внимания к производственным допускам и могут быть более дорогими в производстве, чем цельная щетка.

Другим предложенным техническим решением является получение тела щетки, выполненного из эластомера, смешанного с пенообразующим веществом в районе ручки и по существу твердого в районе головки с меньшим поперечным сечением (см. патент США №5815874 (Weihrauch) от 6 октября 1998 г.).

Однако остается необходимость в получении рентабельной, цельной щетки, которая действительно обладает способностью изгибаться во многих направлениях. Ни одно из известных технических решений не обеспечивает получения всех преимуществ и выгод, которые дает настоящее изобретение.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к щетке, имеющей цельное тело, состоящее из ручки и расположенной на одном ее конце головки, снабженной щетинками, причем тело щетки содержит смесь первого полимера и второго полимера, который имеет меньшую твердость, чем первый полимер, и отношение количеств первого полимера и второго полимера составляет от около 95:5 до около 30:70.

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества изобретения станут понятными специалисту в данной области техники при ознакомлении с настоящим описанием.

Краткое описание чертежей

Хотя описание завершается формулой изобретения, конкретно показывающей и четко заявляющей изобретение, представляется, что настоящее изобретение будет лучше понято при ознакомлении со следующим описанием предпочтительных вариантов его осуществления, данных в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1-3 - виды спереди, сбоку и сзади обычных предпочтительных вариантов выполнения зубных щеток, соответствующих настоящему изобретению, причем фиг.1d изображает вид по направлению стрелки А, показанной на фиг.1c.

Подробное описание изобретения

Щетки, соответствующие настоящему изобретению, имеют цельное тело, состоящее из ручки, которая имеет на одном ее конце головку, снабженную щетинками. Корпус состоит из смеси полимеров. В целом смесью полимеров является смесь из первого полимера со вторым полимером, который имеет меньший модуль изгиба, то есть который более гибок, чем первый полимер. Более конкретно, твердость второго полимера меньше твердости первого полимера. Число твердости по Шору второго полимера предпочтительно составляет от около 25 до около 85.

Предпочтительно отношение количества первого полимера и второго полимера составляет от около 95:5 до около 30:70. Представляется, что это отношение зависит от твердости второго полимерного материала. Например, для следующих диапазонов чисел твердости по Шору второго полимера здесь предпочтительны соответствующие отношения количества первого полимера и второго полимера.

Для числа твердости по Шору от около 25 до около 45 предпочтительное отношение количества первого полимера и второго полимера составляет от около 90:10 до около 60:35, причем более предпочтительным является отношение от около 85:15 до около 65:35.

Для числа твердости по Шору от около 45 до около 65 предпочтительное отношение количества первого полимера и второго полимера составляет от около 80:20 до около 50:50, причем более предпочтительным является отношение от около 75:25 до около 55:45.

Для числа твердости по Шору от около 65 до около 85 предпочтительное отношение количества первого полимера и второго полимера составляет от около 70:30 до около 40:60, причем более предпочтительным является отношение от около 65:35 до около 45:55.

В следующем описании предпочтительных полимерных материалов для использования согласно настоящему изобретению приведены аббревиатуры, которые обычно применяются специалистами в данной области техники для обозначения определенных полимеров, показанные в круглых скобках, следующих за полными наименованиями полимеров.

Первым полимером предпочтительно является полипропилен ("РР") или он может быть подобран из группы, состоящей из других обычных материалов, используемых для изготовления ручки зубной щетки, таких как полистирол ("PS"), полиэтилен ("РЕ"), сополимер акрилонитрила и стирола ("SAN") и ацетатпропионат целлюлозы ("CAP").

Вторым полимером предпочтительно является термопластический эластомер ("ТРЕ"), термопластический олефин ("ТРО"), мягкий термопластический полиолефин (например, полибутилен) или он может быть избран из других эластомерных материалов, таких как сополимер этилена и винилацетата ("EVA") и этиленпропиленовый каучук ("EPR").

Примеры пригодных термопластических эластомеров, используемых согласно настоящему изобретению, включают стиролэтиленбутадиенстирол ("SEBS"), стиролбутадиенстирол ("SBS") и стиролизопренстирол ("SIS").

Примеры пригодных термопластических олефинов, используемых согласно настоящему изобретению, включают полибутилен ("РВ") и полиэтилен ("РЕ").

В дополнение к этому может применяться красящее вещество для придания щетке эстетически привлекательного внешнего вида.

Могут применяться непрозрачные или полупрозрачные красящие вещества; относительно полупрозрачных щеток в ручке может дополнительно использоваться вставка. Такие вставки могут иметь любой цвет и в типичном варианте их изготовляют из полипропилена.

Для изготовления щетки, соответствующей настоящему изобретению, могут использоваться известные специалистам технические приемы, такие как инжекционное прессование. Согласно настоящему изобретению пригоден любой дизайн, форма или конфигурация ручки и/или щетинок. В дополнение к этому следует понимать, что хотя щетки, соответствующие настоящему изобретению, особенно пригодны в качестве зубных щеток для гигиены полости рта, такие щетки могут с равным преимуществом использоваться в косметических целях, например, как щетки для волос или для нанесения косметических средств, для ухода за домашними животными, например, как щетки для вычесывания животных, а также для использования в домашнем хозяйстве, например для уборки и т.д. Таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается зубными щетками.

В зубных щетках ручка и головка обычно соединяются областью шейки, которая, как отмечалось выше, может иметь меньшую площадь поперечного сечения, чем ручка или головка. Головка снабжается отверстиями для приема щетинок или пучков щетинок, которые механическим или термическим способом фиксируются в них, как известно специалистам в данной области техники. Согласно настоящему изобретению может использоваться любой такой способ крепления щетинок.

Для формирования корпуса щетки, то есть головки, шейки и ручки как единого элемента, смесь полимерных материалов, соответствующая настоящему изобретению, обеспечивает преимущество получения действительной гибкости во многих направлениях. Другими словами, головная часть щетки, соответствующей настоящему изобретению, может изгибаться в любом направлении относительно ручки щетки с одинаковой легкостью. Это происходит в противоположность обычным щеткам, у которых головка имеет способность изгибаться только в одном направлении относительно ручки.

Гибкая шейка может также уменьшать избыточную силу воздействия на зубы и десны, которую может прилагать пользователь.

На фиг.1-3 показаны типичные предпочтительные варианты выполнения зубных щеток согласно настоящему изобретению. На фиг.1а, 2а и 3а показаны виды сзади соответствующих щеток; на фиг.1b, 2b и 3b показаны виды сбоку соответствующих щеток; и на фиг.1с, 2с и 3с показаны виды спереди соответствующих щеток. На фиг.1d показан вид по направлению стрелки А, показанной на фиг.1с.

Как показано на фиг.1, щетка 10 имеет цельное тело 12, состоящее из ручки 14 и головки 16, которая снабжена щетинками 18. Между ручкой 14 и головкой 16 расположена шейка 20. Ручка может также снабжаться противоскользящим захватываемым районом (районами 22, выполненными из любого пригодного материала, известного в данной области, включая сантопрен. Как отмечалось выше, щетинки 18 могут иметь любую конфигурацию, включая конфигурации, имеющие трехмерные профили, известные специалистам в данной области и не вносящие ограничений, примеры которых показаны здесь на чертежах, в частности на фиг.1d. Следует отметить, что хотя ссылочные номера для фиг.2 и 3 аналогичны показанным на фиг.1, они не повторяются на фиг.2 и 3.

Примеры

Для иллюстрации преимуществ предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения гибкость зубной щетки, соответствующей настоящему изобретению, сравнивается с рядом доступных на рынке зубных щеток (см. таблицу).

Образцы щеток испытаны согласно способу тестирования CHN-НС-009. Этот способ подробно описан далее. Испытательное устройство содержит средство для испытания на разрыв (<100 Н), стальную проволоку и держатель для ручки щетки.

Испытательные образцы были подготовлены посредством маркировки двумя отметками: (а) для зубных щеток для взрослых первая отметка была сделана в 15 мм от вершины головки щетки, и вторая отметка была сделана в 80 мм от вершины головки щетки; (b) для детских зубных щеток первая отметка была сделана в 10 мм от вершины головки щетки, и вторая отметка была сделана в 65 мм от вершины головки щетки; (с) для зубных щеток для маленьких детей первая отметка была сделана в 10 мм от вершины головки щетки, и вторая отметка была сделана в 50 мм от вершины головки щетки. Образцы были подготовлены при температуре 20+5°С, и эта температура поддерживалась постоянной в течение четырех часов до начала процедуры испытания.

Процедура испытания описана ниже. Загнули стальную проволоку, имеющую диаметр около 2 мм и длину около 250 мм, и поместили ее в верхний зажим испытательного устройства. Ручку щетки поместили в держатель ручки щетки и зафиксировали в местоположении второй отметки (щетинками щетки вниз); держатель ручки щетки был соединен с нижним зажимом испытательного устройства, и стальную проволоку установили в местоположение первой отметки. Испытательное устройство начинало движение вверх, и считывание показаний осуществлялись, когда образец изгибался на 25 мм или ломался. Результат измерялся в ньютонах (Н).

В условиях испытаний температура окружающей среды поддерживалась на уровне 20+5°С. Скорость подъема и опускания испытательного устройства поддерживалась постоянной на уровне 100+10 мм/мин. Кроме того, устройство для испытания на разрыв должно быть откалибровано с использованием утвержденного стандартного образца или калибровочной процедуры производителя оборудования.

Как показано в таблице, степень гибкости образца отражается в том, что гибкий образец легче деформируется по сравнению с более жестким образцом, то есть чем меньшее усилие требуется для изгибания или переламывания щетки, тем более гибка щетка. Таким образом, более низкие значения в ньютонах отражают большую гибкость. Кроме того, в таблице можно видеть, что образец зубной щетки, соответствующей настоящему изобретению, здесь самый гибкий.

Таким образом, описанные здесь предпочтительные варианты осуществления изобретения обеспечивают получение преимущества, заключающегося в большей, более действительной гибкости без необходимости вставки отдельных эластомерных секций. Показанные здесь предпочтительные варианты осуществления изобретения также рентабельны и просты в производстве и могут использоваться с любой конфигурацией щетки и/или щетинок.

Все приведенные публикации включены сюда в качестве ссылочного материала во всей их полноте. Цитирование любой ссылки не является допущением, относящимся к любому определению, что оно пригодно как решение известного уровня техники для заявленного изобретения.

Здесь термин "содержащий" означает, что могут быть добавлены другие операции или другие компоненты, которые не влияют на конечный результат. Этот термин охватывает термины "состоящий из" и "по существу состоящий из".

Все процентные соотношения и отношения, приведенные далее, являются весовыми от суммарного состава, если не указано по-другому.

Все процентные соотношения, отношения и уровни ингредиентов, указанных здесь, основаны на фактическом количестве ингредиента и не включают растворители, наполнители или другие материалы, с которыми может быть скомбинирован ингредиент как доступный на рынке продукт, если не указано по-другому.

Следует понимать, что описанные здесь примеры и варианты осуществления изобретения даны только с иллюстративной целью, и что специалист в данной области техники в их свете может вносить различные модификации или изменения без отхода от объема настоящего изобретения.

Формула изобретения

1. Щетка с цельным телом, состоящим из ручки и расположенной на одном ее конце головки с щетинками, отличающаяся тем, что тело щетки состоит из смеси первого полимера и второго полимера, у которого твердость меньше, чем у первого полимера, и составляет по Шору от около 25 до около 85, причем отношение первого полимера и второго полимера составляет от около 95:5 до около 30:70.

2. Щетка по п.1, отличающаяся тем, что первый полимер выбран из группы, состоящей из полипропилена, полистирола, полиэтилена, сополимера акрилонитрила и стирола и ацетатпропионата целлюлозы.

3. Щетка по п.2, отличающаяся тем, что второй полимер выбран из группы, состоящей из термопластических эластомеров, термопластических олефинов, мягких термопластических полиолефинов, сополимера этилена и винилацетата и этиленпропиленового каучука.

4. Щетка по п.3, отличающаяся тем, что термопластический эластомер выбран из группы, состоящей из стиролэтиленбутадиенстирола, стиролбутадиенстирола и стиролизопренстирола.

5. Щетка по п.1, отличающаяся тем, что второй полимер имеет твердость по Шору от около 25 до около 45 и отношение первого полимера и второго полимера составляет от около 90:10 до около 60:35.

6. Щетка по п.1, отличающаяся тем, что второй полимер имеет твердость по Шору от около 45 до около 65 и отношение первого полимера и второго полимера составляет от около 80:20 до около 50:50.

7. Щетка по п.1, отличающаяся тем, что второй полимер имеет твердость по Шору от около 65 до около 85 и отношение первого полимера и второго полимера составляет от около 70:30 до около 40:60.

8. Щетка по п.1, отличающаяся тем, что является зубной щеткой, имеющей шейку между головкой и ручкой, причем шейка имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем головка и ручка.

9. Щетка по п.8, отличающаяся тем, что гибкость шейки меньше 12 ньютонов при измерении согласно CHN-HC-009.

10. Щетка по п.9, отличающаяся тем, что щетинки имеют трехмерный профиль.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10