专利名称：直径可变的长丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于牙刷的长丝。更特别地，本发明涉及一种具有直径沿其长度变化的长丝的牙刷。
背景技术：
用于牙刷的长丝或刷毛通常由固定直径的长丝制成，该长丝是由热塑性聚合物制备的。该固定直径的长丝具有沿长丝长度变化不超过5-10％的一致的直径和横截面积。需要不断改进由这些长丝制成的这种牙刷的清洁性能。清洁性能是相邻牙齿之间以及牙齿与牙龈之间的牙间清洁与清洁牙齿和牙龈表面的擦洗作用的结合。众所周知的是小直径长丝倾向于改进牙间清洁，而直径较大且更硬的长丝提供更好的擦洗作用以及牙斑清除。
下面的公开内容可涉及本发明的不同方面，并可简要概括如下 存在许多专利涵盖了覆盖顶端的(tipped)、直径固定的长丝在牙刷中的应用。标出以下可能与本发明相关的专利US6090488，US5500975，US5533227和JP2000279230。然而，所有这些专利都属于固定直径的、并化学地或机械地覆盖顶端的长丝。这种覆盖顶端是通过直径固定的长丝被生产出来之后的二次操作来实现的。因为这些长丝在其被插入牙刷簇孔之前被覆盖顶端，必须小心地在合适的高度插入簇。这很重要是因为在成簇之后对牙刷所做的任何修剪都会造成长丝顶端被改变，这种改变将导致清洁效果的降低。某些情况下为了生产理想的毛刷，需要特殊的成簇的机器和/或方法。此外，尽管这些覆盖顶端的长丝具备出色的牙间清洁，但由于其顶端直径非常小而导致其缺乏擦洗的效果。如果增大顶端的直径来提高擦洗能力，那么牙间清洁效果将会被降低。
因此，理想的是有一种长丝可以提供小直径长丝的牙间清洁以及直径较大且更硬的长丝的擦洗作用和牙斑清除。
发明概述 简单地说，根据本发明的一个方面，提供一种牙刷，包括手柄；手柄末端的牙刷头；和许多合成单丝，其具有沿其长度可变的直径并且被捆扎在一起形成附着在牙刷头上的簇，每根所述合成单丝沿其长度变化的直径与簇中一根或多根合成单丝不同。
依照本发明的另一方面，提供用于牙刷的簇，其包括许多具有沿其长度变化直径的合成单丝捆扎在一起而形成所述簇，每根所述合成单丝沿其长度变化的直径与所述簇中一根或多根合成单丝不同。
结合附图的以下详细描述将使本发明更全面地被理解，其中 图1显示本发明长丝的可变直径在切面部被放大了20倍的横截面照片视图。
图2显示本发明长丝的可变直径在切面部被放大了50倍的横截面照片视图。
图3显示本发明长丝被放大50倍的横截面照片视图，该长丝用于形成牙刷中的簇，其直径的变化范围为0.005-0.009英寸。
图4显示本发明的用于牙刷中的长丝被放大50倍的横截面照片视图，该长丝顶端直径的变化范围为0.004-0.007英寸。
这些附图显示应用本发明长丝而实现的变化的顶端直径。
虽然结合其优选实施方案对本发明进行描述，但需要理解的是这并不意味着将本发明局限于该实施方案。相反，拟覆盖可能包括在由附加权利要求限定的本发明精神和范围内的全部替代、修改和等价物。
发明详述 本发明长丝是独特的，因为其在同一簇中提供多种不同的直径。所述长丝不是端部覆盖顶端的直径固定的长丝，而是其直径沿其长度变化的长丝。由于生产出具有改进清洁能力的牙刷，本发明的长丝具备几个优于现有固定直径的长丝的益处。本发明的长丝提供优于现有的覆盖顶端长丝的益处，因为它们更容易加工，并且在生产之后但成簇之前不需要二次操作来制成直径变化的顶端。该长丝采用与现有固定直径的长丝相似的方式包装，并且该可变直径的长丝也能采用标准的生产方法成簇。此外，本发明的长丝提供簇中直径的组合，以对牙间和牙龈都提供了极好的牙间清洁和表面清洁。做为通用牙刷(TB)生产方法的一部分，在装配好的牙刷上的该长丝也可以被覆盖顶端或端部磨圆。图3-4示出本发明的直径可变的长丝的端部磨圆的实例。
研制这些长丝用于牙刷应用，以在替代固定直径的长丝时改进牙刷的清洁性能。本发明的长丝被装配进牙刷的簇中时提供直径变化的长丝来同时改进牙刷的牙间清洁以及擦洗效果。
本发明的实施方案是常用热塑性生聚合物制成的直径变化的合成单丝。优选的聚合物具有大于10,000的分子量(MW)，并最可能由聚酰胺(尼龙612、610、6、1010、66及其共混物和共聚物)、聚酯(聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯及两者的共混物)和聚烯烃(聚丙烯)组成。
所述直径变化的长丝具有0.003”至0.015”的最小直径，和0.005”至0.020”的最大直径，并采用典型的单丝生产方法制作成长丝。这种方法包括采用单或双螺杆挤出机熔化上述所列的一种聚合物或聚合物的组合，将熔化的聚合物共混物挤出穿过喷丝板来生产长丝，将长丝淬火、拉伸、退火，然后装配长丝成束(例如直径大约为2英寸的长丝束)。所述长丝以3.75-4.25的拉伸比被拉伸，根据所采用的聚合物，生产出挠曲模量为400,000至700,000psi的长丝。通过共混不同的着色剂或颜色浓缩物，长丝可以被制成任何颜色。同样，通过挤出穿过不同的毛细管形状，可以制成不同的横截面形状，例如中空、三腔(trtilocular)、四腔以及方眼(quadrilobal)等。此外，本发明的长丝还可以被制造成包含多种添加剂，例如但并不局限于粘土、Teflon
细粉、金属粉末、研磨砂、金属颗粒以及抗菌成分。
现在参照附图对本发明做详细的描述。所述长丝被包装成束之后，该束被切割成一定长度的切片。然后采用标准的成簇方法将上述切割好的切片安装到牙刷上。由于束中的长丝沿其长度直径不同，切片切割过程中会在切片的表面处产生可变的长丝顶端直径。这里参照图1，其显示这种变化的长丝顶端直径。
现在参照图2，其显示长丝直径变化的另一实施方案。所述顶端直径的尺寸范围可以为0.003英寸至0.020英寸。在最后加工之前，在使用标准的成簇机器将所述长丝成簇到牙刷上时，簇中长丝的顶端尺寸同样在0.003至0.020英寸变化。
实施例1 将尼龙612(Zytel
，杜邦制造)共混物装入单螺杆挤出机的料斗中。具有圆形毛细管的喷丝板安装于模具头中，聚合物在240℃时被挤出，在位于喷丝板下面大约1”处的25℃水中淬火。使用橡胶挤压辊使得到的长丝的直径改变，该橡胶挤压辊如美国专利2,418,492所述以循环变化的表面速度运作，其导致丝束尺寸(strand caliper)从10至18密耳(mils)的相应变化。该最小到最小直径以4”的增量重复。所述长丝以3.75∶1的拉伸比取向，导致丝束直径约5至9密耳的变化。该长丝通过穿过170℃-180℃的烤箱而被热定形。经过纺丝、拉伸和热定形后，该长丝被绕在大的线轴上，并且制成大约98”长、平均直径为2”的束。然后将该束用纸包起来并切成约96英寸的最终长度。该96英寸的束随后被切成34毫米长的切片。该切片的表面包括直径从0.005英寸至0.009英寸变化的长丝，类似图1和图2。使用典型的牙刷成簇机器，将切片安装在牙刷上。随后检测牙刷的簇，显示在顶端具有相同的可变直径。现在参照图3，其显示由此产品生产出的典型簇。图3中所示的簇具有在0.005英寸至0.009英寸之间的可变直径。
实施例2 采用与实施例1中所述相同的方法，生产出顶端直径从0.004”至0.007”变化的长丝切片。该0.004”至0.007”的可变直径材料由实施例1中所述的挤出方法制造而成。所得出的长丝具有0.008至0.014英寸变化的直径。它们以3.75∶1拉伸和热定形以生产直径在0.004至0.007英寸变化的长丝。最小到最小直径的重复周期为4英寸。所述长丝被装配成束，包装在纸里并被切割成34毫米切片。所述切片被装配到牙刷，其得到具有顶端直径从0.004英寸到0.007英寸变化的长丝的簇。图4的照片显示了真实的簇。
具有0.004-0.007英寸可变直径长丝的牙刷被送到宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的牙科实验室进行检测。该毛刷被测试用于龈下进入(subgingival access)、龈缘(gingival margin)、牙间进入效力(IAE)以及沉积物去除深度(DDR)，并与由0.005”、0.006”和0.007”固定直径长丝制成的牙刷相比较。测试结果适于表1中。可以看出，约0.004-0.007英寸可变直径的长丝具有良好的牙间进入，与0.005英寸固定直径长丝类似，但具有更高的DDR，与0.006英寸长丝类似。
继续参照图4，对牙刷的硬度也进行了测量，所述毛刷是由约0.004-0.007英寸可变直径的长丝制成的，以及约0.006英寸和约0.007英寸固定直径的直丝制成的。结果显示在表2中。可以看出，可变直径毛刷的硬度低于0.006英寸长丝，意味着与牙龈更温和地接触并且使用者感觉更柔软，同时还提供更硬的0.006密耳的毛刷产生的DDR。
表1牙刷的清洁性能 表2毛刷硬度 因此，可以明显地看出，根据本发明提供了完全满足上文中所提出目的和优势的、具有可变直径的长丝。尽管本发明在描述中结合了其特定的实施方案，但显然许多替代、修改和变化对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，所有这些替代、修改和变化都拟落入附加的权利要求的精神和范围内。
权利要求
1、一种牙刷，其包括
a.手柄；
b.手柄末端的牙刷头；和
c.许多合成单丝，具有沿其长度变化的直径并被捆扎在一起形成附着在牙刷头上的簇，每根所述合成单丝沿其长度变化的直径与簇中一根或多根合成单丝不同。
2、权利要求1的牙刷，其中所述簇中的每根单丝具有两端，第一端与第二端彼此相对，所述第一端的直径与所述第二端不同。
3、权利要求1或2的牙刷，其中沿所述簇中的单丝长度变化的直径范围是约0.003英寸至约0.020英寸。
4、权利要求3的牙刷，其中所述簇中的单丝沿单丝长度具有最小直径，所述最小直径的范围为约0.003英寸至约0.015英寸。
5、权利要求3的牙刷，其中所述簇中的单丝沿单丝长度具有最大直径，所述最大直径的范围为约0.005英寸至约0.020英寸。
6、权利要求1的牙刷，其中所述单丝材料选自聚酰胺、聚酯、聚烯烃、其共混物、共聚物或组合。
7、权利要求1或6的牙刷，其中所述单丝具有大于约10,000psi的挠曲模量。
8、权利要求1或7的牙刷，其中所述单丝具有约400,000psi至约700,000psi的挠曲模量。
9、一种用于牙刷的簇，其包括许多直径沿其长度变化的合成单丝被捆扎在一起形成所述簇，每根所述合成单丝沿其长度变化的直径可以与所述簇中一根或多根合成单丝不同。
全文摘要
本发明公开了直径沿其长度变化的长丝。这种沿长丝长度的直径变化，当被装配成牙刷簇时能同时改进牙刷的牙间清洁和擦洗效果。
文档编号A46D1/00GK101291604SQ200680031720
公开日2008年10月22日 申请日期2006年9月1日 优先权日2005年9月2日
发明者R·A·布雷斯勒 申请人:纳幕尔杜邦公司