专利名称：硬毛、其制造方法及具有这种硬毛的刷子的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于刷子或毛刷的硬毛，其由定尺寸切断一挤塑成形的单纤维而成并且向其使用的一端逐渐变细直到一尖端形式，还以及硬毛的制造方法。此外本发明涉及一种具有这种硬毛的牙刷和牙刷头。
在清洁和护理牙齿时牙刷的有效性除了一定的刷牙时间外取决于硬毛的结构和效能。因此在开发牙刷时给予硬毛材料、硬毛几何形状以及硬毛在硬毛填塞物内的组合以很大的注意力。硬毛填塞物或形成其的硬毛在牙齿护理中应该满足许多功能。其一，它必须适应在具有很不同的曲率的牙齿内侧和外侧上的球形侧表面并且必须以使用的硬毛端和/或硬毛外套发挥充分的效用。其二，至少硬毛填塞物的各个硬毛应该从牙齿的内侧和外侧再插入齿间空间并且最后硬毛还应该对齿龈和特别是齿龈边缘施以按摩作用。至此所涉及牙齿本身和齿间空间的清洁与使用的牙齿护理剂相结合的目的在于不仅防止牙斑的沉积，而且要排除存在的牙斑。其中首先预防龋齿处于重要的地位。
牙齿医学研究表明，在实现了龋齿预防的地域龋齿很少出现在自由的和光滑的齿面上。其原因在于，这些表面利用通常的口腔卫生辅助工具，即牙齿清洁工具如牙刷、牙线等很容易达到并清洁之，并且预防上有效的包含氟化物的牙齿护理剂无疑也可以送到这些表面并在那里产生作用。
但按照最近的研究大约80％的龋齿形成来源于所谓齿裂隙，其特别发现在臼齿和前臼齿的咀嚼表面上，因此这些部位也更经常地和更强烈地受龋齿的伤害。这些具有很窄的横截面的分裂式裂隙显示出一种固有的生态系，其利用传统的牙刷难以或根本不能达到，因此产生龋齿的牙斑可能在那里不受干扰地发展。牙齿护理剂也只能不充分地到达那里。此外，裂隙底部的齿珐琅质很薄和含很少的矿物质，因此在这些部位还要促进龋齿形成。
在现代牙齿医学中将裂隙按其几何形状分类为U形、V形和I形裂隙，它们代表了研究的裂隙的约93％。此外还出现很少的约7％的所谓安瓿形裂隙。这种裂隙的间隙宽度呈漏斗形变窄直到一最窄的部位，然后又呈口袋形扩开。此外，所有的裂隙还沿纵向延伸方向弯曲并且漏斗轴线常常倾斜或弯曲。这样的裂隙的清洁因此需要极细的硬毛，其由于不足的弯曲刚度受最小的阻力时就会被偏移。在其他的领域，例如对化妆毛刷或刷子也要求精细的硬毛或具有精细拉制的端部的硬毛。
业已建议(DE 90 12 603 U)，硬毛在其端部制成锥形并且牙刷的硬毛填塞物至少部分地配置这样的硬毛，以便特别是也可到达齿间空间和极凹凸不平的表面结构。在一已知的具有类似硬毛结构的牙刷中(EP 0 596633)，其目的特别在于，在紧密的硬毛状态和相应的毛束稳定性的情况下在硬毛端部区域获得较高的挠性，以便确保特别是牙龈边缘的区域的清洁而不伤害牙龈。并且已知一种硬毛(WO 99/24649)，其在其端部拆成旗帜(Flaggen)(“flags”)，借此首先力求由于硬毛端部的倍增而获得硬毛效用的增强和各个硬毛通过旗帜在较大的面积区域上的作用。
此外，已知将硬毛弄尖的方法，即将其浸入一种溶剂中，如同浸渍上漆的情况，并且慢慢地拉出。由此溶解硬毛的塑料。由于硬毛端部停留在溶剂浴中的时间最长，硬毛形成有尖端。该方法是昂贵的并对环境有害。并且尖端的成形不可能精确地控制，从而每一硬毛具有不同的端部几何形状，并因而具有不同的弯曲和磨损性能。
此外，已知脉动式挤塑成形的单纤维，以便得到不同直径的单纤维。在收缩的区域切断单纤维，以便得到具有逐渐变细的端部的硬毛。但是由于脉动式挤塑成形不可能按很多应用目的所需的那样短的硬毛长度来高频率地进行，其附带产生很多下脚料。此外其中端部构成也是不规则的。
本发明的目的在于，建议一种具有逐渐变细的硬毛端部的硬毛，其在硬毛端部的良好效用的同时仍具有充足的弯曲刚度。此外该硬毛设计成使其在工艺方法上可以可再现的性能来制造。
按照本发明这样的硬毛的特征在于，其至少包括两共挤塑的塑料部件并且具有一软弹性塑料杆和一与其相比较硬的易弯曲的塑料芯子，其中芯子在使用的一端突出于外套而形成尖端。
按照本发明构成的硬毛呈明显的锥形，其可以用其端部插入窄的间隙，例如插入齿裂隙直到裂隙底部并且通过弹性弯曲能够对裂隙壁和裂隙底部产生作用。其中硬毛的芯子提供充足的弯曲刚度和同时良好的弹性。软的、优选橡胶弹性的杆由于其较高的摩擦系数起类似于一摩擦橡皮的作用。特别是因为软材料良好地适应不平度，利用这种杆达到均匀的清洁效果。
锥形度及其长度相互匹配成使硬毛端部受最小的阻力时并不弯曲，从而无效。同样，锥形硬毛端部由硬毛杆这样来引导，即使其可以插入窄的间隙，例如齿裂隙，而硬毛本身并不过早地弯曲。采用本发明的硬毛还可以很准确地涂敷介质，例如化妆品、唇膏和眼圈衬。
在优选的实施形式中软弹性杆还由一加固杆的塑料外套包围。
按这种方式芯子和杆的塑料可以主要按照由它们要达到的效用来匹配，而硬毛的外套提供需要的弯曲刚度。在硬毛弯曲时，外套产生附加的清洁或磨光作用。
如上所述，杆优选由橡胶弹性的塑料、尤其由弹体制成。
在另一优选的实施形式中杆和/或外套成锥形向芯子的尖端延伸，由此可以通过确定锥角来调整硬毛端部的弯曲性能。
在另一有利的实施形式中，芯子也成锥形变尖，以便通过锥体长度预定其弯曲性能。
在另一变型中或除锥度外，可以将芯子设置成在杆内可轴向移动的，以便芯子突出杆以外的自由长度可以适合于相应的使用目的。
为了同样的目的，杆和外套可以相互相对轴向移动，以便实现阶梯式多部件的硬毛。利用上述两具有外套、杆和芯子的实施形式，其基本上由材料和几何形状确定的不同的特性可以在硬毛端部的区域产生效能。
芯子在其尖顶处可以是圆形的，以便避免在较短的自由长度时产生过强的作用。
在一优选的实施形式中芯子和外套由一种热塑性塑料制成，而杆优选由一热塑性弹体制成。作为热塑性塑料可考虑聚酰胺、聚酯，也可考虑聚乙烯或聚丙烯。
上述塑料可容易地通过挤塑或共挤塑加工成连续的单纤维，然后由其将硬毛切成要求的长度。
锥形端部的锥度和长度可以按使用目的调整并且根据稳定性原因按硬毛的横截面调整。
这样，锥体长度设定到最大2mm，优选在0.1与1.00mm的范围内，其中在最外端的区域的最小直径应该处在0.01至0.03mm的范围内。然后在离硬毛尖顶的0.6mm至约1mm的距离处硬毛直径可以逐步加大到常用的尺寸。
在另一有利的方式中，至少芯子在其自由端的区域经一次或多次分裂，以便硬毛端部在受到阻力时可沿诸间隙弹性弯曲地张开。因此，特别是对安瓿形裂隙也可以在安瓿形扩展的壁上产生作用，并且其受杆的摩擦作用的支持。类似型式的单纤维硬毛能够定向张开者，例如描述于WO99/24649中。与其相比，本发明的硬毛的特征在于，“旗帜”(flags)还要薄，其由于包扎在杆内可以说是用绷带包扎的。为了制造芯子基本上考虑WO99/24649中描述的工艺方法。
按照另一实施形式至少硬毛的芯子以离其端部一定距离处经一次或多次分裂，以便在硬毛端部受到阻力时只有分裂的区域通过压缩成拱形凸出而保持其封闭的端部。这里还涉及具有回弹力的弹性过程。拱形凸出扩大了横截面并特别是在安瓿形裂隙中通过弯曲的硬毛部分和边缘在间隙上发生作用。
在另一实施形式中，可以设定使芯子由两个或更多个单纤维构成，其自由端部的作用类似于纤维。
在本发明的进一步的实施形式中，设定使硬毛的横截面具有从内向外变化的材料结构。这可以通过不同材料的共挤塑或通过针对性在外部区域嵌入填料，例如颜料来实现。
其中建议，设置具有高弹性和耐磨性的芯子和具有高弯曲刚度的外套之材料结构。本发明的硬毛优选通过芯子和杆，必要时还有外套作为多部件的单纤维的共挤塑而成。或者，也可以将外套挤塑在杆和芯子的共挤塑结构上。
按照另一实施例，硬毛至少在软杆区域具有嵌入的磨料，以便通过磨损作用支持“摩擦的”清洁作用。
此外，至少杆和芯子制成不同颜色的，以便目测赋予它们的作用。同时可以用这种方式提供一种磨损指示，由于锥形的芯子通常在软杆之前被磨损，所以芯子的颜色将逐渐消失。
本发明还涉及上述结构的硬毛的制造方法。将通过挤塑得到多部件单纤维或较大的一股这样的单纤维或切成一定长度的硬毛在离自由端一定距离处夹紧并通过磨削制成锥形，其中将其相对于旋转的磨削表面大致按锥角倾斜定位并以芯子支承在磨削表面上。一种适用的工艺方法描述于本申请人的EP 0 444 436 A1中。
如果硬毛还具有一加固的外套，则其也与外套一起支承在磨削表面上。通过这样的支承能够满意地将软橡胶杆磨成锥形，否则难以磨削，并且通过偏角的适当校准可以很精确地确定锥角。
或者或附加，可以使芯子和杆相互相对轴向移动直到芯子以一部分长度突出杆以外。以同样的方式也可以使外套和杆相互相对轴向移动直到杆以一圆柱形部分长度突出外套以外。
如果在轴向移动之前没有形成锥体，则硬毛保持一阶梯形外形，其向自由端变细。如果事先形成锥体，则形成硬毛的各部件转入相互连接的倾斜表面。
对于这样的硬毛“形貌”，特别有利的是采用本申请人在EP 0 346 646A1中所描述的工艺方法。
本发明还涉及刷子、特别是牙刷，其具有一硬毛支架和一在其上固定的由各个或成束或成组组成的硬毛构成的硬毛填塞物。这样的刷子的特征在于，其硬毛填塞物至少部分地由上述按照本发明制成的硬毛构成。这些硬毛必要时也可以只设置在硬毛填塞物的限定区域内。
以同样的方式，本发明在刷子中还可以对驱动的牙刷实现在必要时可更换牙刷头的形式，其中这样的可更换的牙刷头的硬毛填塞物配备按照本发明制成的硬毛，其在必要时可只在部分区域设置。特别是在旋转驱动中在窄的间隙、裂隙等内可产生特别好的效果。此时分裂的硬毛的张开还受离心作用的支持。
如果硬毛填塞物除按照本发明制成的硬毛外还具有其他的传统的硬毛，优选前者突出于后者，以便在使用刷子时其首先发生作用。为了使硬毛填塞物的所有的硬毛处于不同的水平，推荐本申请人的EP 0 346 646A1中的方法。
以下借助于几个在附图中表示的实施例描述本发明。附图中
图1a)-1d)分别示出四种典型形状的裂隙之示意图；图2示出根据统计平均值得到的一安瓿形裂隙的测定曲线图；图3示出以统计平均值得到的其余的三种裂隙形状的测定曲线图；图4a)，4b)示出三组分硬毛(图4a))的实施形式之示意图和该硬毛的作用；图5a)，5b)示出硬毛的另一实施形式(图5a)和该硬毛在另一种裂隙中的作用(图5b))。
图6a)，6b)示出硬毛的另一实施形式(图6a))和该硬毛的作用(图6b))；图7a)，7b)示出两组分硬毛的实施形式(图7a))和该硬毛的作用(图7b))；图8a)，8b)示出两组分硬毛的另一实施形式(图8a))和该硬毛的作用(图8b))；图9示出使硬毛成锥形的方法之示意图；图10以放大的截面示出三组分硬毛的实施形式；图11以部分视图示出两组分硬毛的另一实施形式；图12示出具有多个单丝组成的芯子的两组分硬毛的实施形式。
图1中示出实际中出现的裂隙形状。图1a)示出在牙齿卫生方面最关键的形状，即安瓿形状，其最初呈漏斗形状一直变窄到一最窄的部位，然后又呈口袋形扩开。图1b)所示裂隙，即所谓I形也难以达到，其具有深而细长的漏斗形状。相比之下按图1c)具有大大张开的漏斗壁的V形和按图1d)具有U形裂隙底部的U形是更为有利的。图1a)至1d)中所示的顺序中的不同的裂隙的统计分布处于约7％/11％/21％/61％。
图2中示出按图1a)的安瓿形裂隙的测定曲线图，由其中得出对一给定的深度(纵坐标)时的宽度(横坐标)。以同样的方式在图3中示出其余的裂隙形状的测量曲线图，其中90％的裂隙的宽度(横坐标)大于或等于给出的值。对于图2所示的安瓿形裂隙，其在最窄部位的宽度只有约0.01mm，该部位出现在离裂隙底部约0.6mm的距离处。按图3的裂隙宽度几乎大10倍。
在以下的诸图中示出一系列具有不同结构的硬毛端部的硬毛。图4a)示出一硬毛1，其由例如一个三组分的单纤维构成。其基本上制成圆柱形的并且在其使用的一端2经由一成锥形变细的区域3转入一基本上圆柱形的尖端4，其在其末端是圆形的。该硬毛1包括一例如聚酰胺制的形成尖端的芯子5、一由软弹性材料如弹体制的杆6和一例如聚酰胺制的加固外套7。硬毛1在其圆柱形的区域是充分刚性的，以便硬毛端部2、尤其是尖端4，例如按图4b)插入裂隙内。硬毛端部2一直进到裂隙9的底部8。当碰到裂隙底部8时硬毛端部2弹性弯曲，从而以其变细的区域3和硬毛尖端4也可以进入和清洁裂隙9的深的区域。同时杆6摩擦裂隙9的壁。
在图5a)的实施例中硬毛1也包括一基本上圆柱形的单纤维，其向其端部2成锥形变细。硬毛1或其芯子从尖端4起经一次或多次切开。这样的硬毛特别适用于安瓿形裂隙，如由图5b)可明显看出。当硬毛插入裂隙9内时其在其锥形端部2的区域通过裂隙9的最窄部位10直到其碰到裂隙底部11。在小的压力作用下硬毛端部4沿切口张开，从而形成各指状端部12，它们摩擦裂隙底部和安瓿形扩展部13的壁。其中杆6也以其锥形区域主要附带清洁最窄的部位10。当压力减小时由于弹性回弹力张开的端部12又恢复到其最初的位置。
图6a)示出的硬毛1也具有圆柱形外套7和一向尖端4逐渐变细的硬毛端部2，其中芯子5在杆6壁厚的硬毛上的直径大于图4中的硬毛。硬毛端部2在其芯子5上离尖端4一定距离处经一次或多次切开，如其用切口14所示。当该硬毛1插入安瓿形裂隙9内和硬毛端部撞到裂隙底部11时硬毛端部2的锥形部分成拱形凸出，如其用15所示。借此也对安瓿裂隙产生加强的清洁作用，同时硬毛杆6的较大横截面作用在最窄的部位10。
在按图7a)和8a)的实施例中，硬毛1只包括两组分，即芯子5和杆6，其中芯子也由刚性的塑料制成，外套7由软弹性塑料制成。硬毛1或芯子5在其成锥形延伸的端部2延伸至尖端并从末端起也设有诸切口16，这些切口终止于不使用的位置。当硬毛插入裂隙9内时逐渐变细的硬毛端部2通过安瓿形裂隙9的最窄部位10直到撞在裂隙的底部11而端部4沿诸切口16张开，从而形成指状元件17，其特别是可清洁裂隙底部(图7b))。
按图8a)的实施形式基本上相当于图6a)的，但硬毛1缺少象图7a)中的实施例中那样的外套7。芯子5在成锥形的端部区域变尖并且在离尖端4的一定距离处具有诸裂口18。当按图8a)的硬毛1作用时其显示出基本上如图6b)中的同样的有用功能，如由图8b)可知。
图9示出为使用图4至6的硬毛制成锥形的制造技术的示意图。图9中以19表示一绕轴线20旋转的磨削表面。将由芯子5、杆6和外套7构成的硬毛1以其轴线大致按要求的锥角向磨削表面19倾斜定位。此时硬毛1首先只以外套7并随着逐增的磨去量也以芯子5支承在磨削表面上，由于外套7和芯子5由刚性的材料制成，因此不仅它们而且夹在中间的由软弹性材料制成的杆6都被充分地磨削并产生一满意的锥形尖端4。
在按图10的实施例中，硬毛也包括一芯子5、一杆6和一加固的外套7，它们共挤塑而成，但可相互相对移动。这可以通过适当地选择它们构成的材料或通过边界层中的润滑剂来实现，其中润滑剂在挤塑成形时加入。将杆6相对于外套7向自由端4的方向轴向移动。以同样的方式将芯子5相对于杆6移动，但移动稍大的长度，从而也共同形成一逐渐变细的端部2，其中芯子5、杆6和外套7成阶梯式设置。如果按图10的硬毛1在轴向移动之前形成锥形，则阶梯消失并且形成倾斜的过渡表面。
在按图11的实施例中，硬毛1也包括一芯子5、一软弹性杆6和一加固的外套7，如图中所示外套7充填有填料，例如磨料粒子等。硬毛1在切断后首先在其末端通过磨削等制成圆形。接着将芯子5相对于杆6和外套7向末端移动，以便其突出于杆6并具有圆形的自由端21。同样，杆6在其自由端22倒圆并且外套7在23处也倒圆。
最后，图12示出一具有变细的端部3的硬毛1，其包括一软弹性材料制的杆26和一许多单丝25制的芯子24，其中单丝25也突出于杆26并形成硬毛1的尖端4。
权利要求
1.用于刷子或毛刷的硬毛，其由定尺寸切断一挤塑成形的单纤维而成并且向其使用的一端逐渐变细直到一尖端形式，其特征在于，硬毛(1)包括至少两种共挤塑的塑料组分并且具有一软弹性塑料杆(6)和一与其相比较硬的易弯曲的塑料芯子(5)，其中芯子在使用的一端(2)突出于外套而形成尖端(4)。
2.按照权利要求1所述的硬毛，其特征在于，软弹性杆(6)由一加固杆(6)的塑料外套(7)包围。
3.按照权利要求1或2所述的硬毛，其特征在于，杆(6)由橡胶弹性的塑料制成。
4.按照权利要求1至3之一项所述的硬毛，其特征在于，杆(6)由弹体制成。
5.按照权利要求1至4之一项所述的硬毛，杆(6)和/或外套(7)成锥形向芯子(5)的尖端(4)延伸。
6.按照权利要求1至5之一项所述的硬毛，其特征在于，芯子(5)成锥形变尖。
7.按照权利要求1至6之一项所述的硬毛，其特征在于，芯子(5)和杆(6)可相互相对轴向移动。
8.按照权利要求1至7之一项所述的硬毛，其特征在于，杆(6)和外套(7)可相互相对轴向移动。
9.按照权利要求1至8之一项所述的硬毛，其特征在于，芯子(5)在其尖端(20)是圆形的。
10.按照权利要求1至9之一项所述的硬毛，其特征在于，芯子(5)由热塑性材料，即聚酰胺或聚酯制成而杆(6)由热塑性弹体制成。
11.按照权利要求1至10之一项所述的硬毛，其特征在于，外套(7)由热塑性材料，即聚酰胺或聚酯制成。
12.按照权利要求10或11所述的硬毛，其特征在于，所述热塑性材料是聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯或聚酯。
13.按照权利要求1至12之一项所述的硬毛，其特征在于，硬毛(1)在一达到2mm的部分长度上成锥形延伸。
14.按照权利要求1至13之一项所述的硬毛，其特征在于，硬毛(1)在一从0.1至1mm的部分长度上延伸。
15.按照权利要求1至13之一项所述的硬毛，其特征在于，芯子(5)的直径在尖端(4)处为0.01至0.03mm。
16.按照权利要求1至15之一项所述的硬毛，其特征在于，至少芯子(5)在其自由端(4)的区域经一次或多次分裂并可从该端张开。
17.按照权利要求1至15之一项所述的硬毛，其特征在于，至少芯子(5)在其自由端(4)的区域离其一定距离处经一次或多次分裂并且该分裂的区域在该端受压力时弹性拱曲。
18.按照权利要求1至15之一项所述的硬毛，其特征在于，芯子(27)由两个或多个细的单纤维(25)构成。
19.按照权利要求1至18之一项所述的硬毛，其特征在于，硬毛(1)的横截面具有从内向外变化的材料结构。
20.按照权利要求1至19之一项所述的硬毛，其特征在于，硬毛(1)的芯子(5)具有高弹性和耐磨性的材料结构而其外套(7)具有高弯曲刚度。
21.按照权利要求1至20之一项所述的硬毛，其特征在于，硬毛(1)通过杆(6)、芯子(5)和必要时外套(7)的共挤塑而成。
22.按照权利要求1至20之一项所述的硬毛，其特征在于，其通过将外套(7)挤塑在带共挤塑的芯子(5)的杆(6)上制成。
23.按照权利要求1至22之一项所述的硬毛，其特征在于，其至少在软杆(6)的区域具有嵌入的磨料。
24.按照权利要求1至23之一项所述的硬毛，至少杆(6)和芯子(5)具有不同的颜色。
25.按照权利要求1至24之一项所述的硬毛的制造方法，其特征在于，将硬毛或一形成其的单纤维或一这样的单纤维的一部分通过磨削制成锥形，其中将其离自由端一定距离处夹紧并大致按锥角相对于旋转的磨削表面倾斜定位，并且以芯子支承在磨削表面上。
26.按照权利要求24所述的方法，其特征在于，硬毛以其芯子和外套支承在磨削表面上。
27.按照权利要求1至7之一项所述的硬毛的制造方法，其特征在于，使芯子和杆相互相对轴向移动，直到芯子以一部分长度突出杆以外。
28.按照权利要求1至8之一项所述的硬毛的制造方法，其特征在于，使外套和杆相互相对轴向移动，直到杆以一圆柱形部分长度突出外套以外。
29.按照权利要求25至28之一项所述的方法用于制造具有阶梯形设置的芯子、杆和/或外套的硬毛，其中至少杆和/或外套在一部分长度上成锥形制成。
30.刷子、特别是牙刷，其具有一硬毛支架和一在其上固定的由各个或成束或成组组成的硬毛构成的硬毛填塞物，其特征在于，该硬毛填塞物至少部分地由权利要求1至24之一项所述的硬毛(1)构成。
31.按照权利要求30所述的刷子，其特征在于，按照权利要求1至24之一项所述的硬毛(1)只设置在硬毛填塞物的限定区域内。
32.刷子、特别是驱动的牙刷的牙刷头，其具有一硬毛支架和一在其上固定的由各个或成束或成组组成的硬毛构成的硬毛填塞物，其特征在于，该硬毛填塞物至少部分地由权利要求1至24之一项所述的硬毛(1)构成。
33.按照权利要求32所述的刷子，其特征在于，按照权利要求1至24之一项所述的硬毛(1)只设置在硬毛填塞物的限定区域内。
34.按照权利要求30或31所述的刷子，其特征在于，按照权利要求1至24之一项所述的硬毛(1)突出于硬毛填塞物的其余硬毛。
全文摘要
本发明描述了一种用于刷子或毛刷的硬毛,其由定尺寸切断一挤塑成形的单纤维而成并且向其使用的一端逐渐变细直到一尖端形式,其特征在于,其包括至少两个共挤塑的塑料并且具有一软弹性塑料杆和一与其相比较硬的易弯曲的塑料芯子,其中芯子在使用的一端突出于杆而形成尖端。硬毛还可以具有一加固的外套,其包围外皮的杆。此外,描述了这种硬毛的制造方法。
文档编号A46D1/00GK1360475SQ00810218
公开日2002年7月24日 申请日期2000年7月13日 优先权日1999年7月13日
发明者格奥尔格·魏拉奇 申请人:科伦特工厂有限公司