BR112014012228B1

BR112014012228B1 - escova de dentes que tem uma cavidade interna

Info

Publication number: BR112014012228B1
Application number: BR112014012228-8A
Authority: BR
Inventors: Li Wen; Matthew Lloyd Newman; Andrew Joseph Horton; Scott Jackson; Richard Darren Satterfield; Andreas Birk; Andreas BRESSELSCHMIDT; Jochen Kawerau; Ulrich Pfeifer; Heidrun Annika Schmelcher; Franziska Schmid; Tilmann Winkler; Siegfried Kurt Martin Hustedt; Benjamin John Wilson; Jens Uwe Stoerkel
Original assignee: The Procter & Gamble Company
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2020-12-22
Also published as: MX2014006102A; BR112014012227A2; MX350950B; HK1199187A1; EP2782738A2; WO2013078359A2; ES2646449T3; MX347278B; BR112014012228A2; WO2013078358A3; CN103998205A; CA2856185A1; CA2855453A1; US20140047656A1; EP2782474B1; IN2014DN03472A; CA2856298C; WO2013078358A2; US9510669B2; MX2014006105A

Abstract

ESCOVA DE DENTES QUE TEM UMA CAVIDADE INTERNA. A presente invenção refere-se a uma escova de dentes que compreende uma cabeça, um pescoço, um cabo, uma extremidade do cabo, uma extremidade de cabeça, uma superfície externa, uma cavidade interna e um eixo longitudinal. A cavidade interna tem uma superfície definindo uma área da seção transversal. A cavidade interna tem ao menos uma dentre uma área da seção transversal maior limitada por duas áreas da seção transversal menores ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes, ou uma área em seção transversal menor limitada por duas áreas da seção transversal maiores ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes. A superfície externa define uma área da seção transversal da superfície externa. Uma parede é formada a partir da superfície da cavidade externa e da superfície da cavidade interna.A escova de dentes compreende um componente unitário único ao longo de todo o comprimento.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a escovas de dentes quetêm uma cavidade interna.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] As escovas de dentes são tipicamente fabricadas com ouso de um processo de moldagem por injeção. Tal processo de moldagem por injeção é caracterizado pelo fornecimento de um molde no formato da escova de dentes e injeção de plástico fundido através de um bocal de canaleta quente no molde.A escova de dentes é então resfriada e ejetada do molde. Por exemplo, a patente US n° 5.845.358 mostra tal escova de dentes produzida a partir de moldagem por injeção. Uma das limitações dos processos de moldagem por injeção convencionais é que cabos de diâmetro grande, e especificamente cabos grandes com uma variação substancial na área em seção transversal onde a área em seção transversal tanto aumenta como diminui ao longo do comprimento ou eixo principal da escova, não podem ser produzidos de uma maneira eficaz, devido ao custo de material aumentado e aos maiores tempos de resfriamento, resultantes da maior massa de material usada.

[0003] As escovas de dentes com diâmetros de cabo maioresfornecem vantagens substanciais, por exemplo, elas podem fornecer uma área de preensão maior para crianças, aumentando a habilidade das crianças de manusear o cabo e usar as escovas de dentes; também pessoas com deficiências, como artrite, às vezes têm dificuldade em manusear escovas de dentes devido à dificuldade em flexionar as articulações de suas mãos. Tais dificuldades são consideravelmente aliviadas através de escovas de dentes que têm diâmetros de cabo aumentados.Adicionalmente, os cabos com seção transversal maior nas escovas de dentes são melhores para o usuário, de um ponto de vista ergonômico. Variações na área em seção transversal, incluindo ambas as áreas em seção transversal maior e menor, ao longo do comprimento ou eixo principal da escova, auxiliam o usuário a pegar e manusear a escova durante o uso, quando ela deve ser rapidamente movida enquanto ela pode também estar molhada ou escorregadia.

[0004] Em uma tentativa de superar as dificuldades associadas aouso de moldagem por injeção para produzir cabos de escova de dentes que têm diâmetros maiores, sugeriu-se produzir cabos da escova de dentes que têm um corpo oco. Por exemplo, o documento EP 0 668 140 ou o documento EP 0 721 832 apresentam o uso de tecnologia auxiliada por ar ou auxiliada por gás para se produzir escovas de dentes que têm cabos ocos com seções transversais grandes. Nos processos apresentados, plástico fundido é injetado próximo à base do cabo da escova de dentes, sendo que subsequentemente uma agulha quente é inserida no plástico fundido para soprar gás no plástico fundido que é então expandido em direção às paredes do molde para injeção. De maneira similar, a patente US n° 6.818.174 B2 sugere injeção de uma quantidade predeterminada de plástico fundido na cavidade para preencher apenas parcialmente a cavidade de molde, e subsequentemente injetar um gás através de uma porta de injeção de gás formada no molde para injeção para forçar o plástico fundido em contato com as paredes da cavidade de molde. A CN102166064 apresenta uma escova de dentes que tem um cabo oco e um método para produção de tal escova de dentes. Quando o material de plástico fundido é injetado na cavidade da matriz de cabo da escova de dentes do cabo da escova, um orifício de sopro é formado no cabo da escova de dentes, gás é soprado no centro do cabo da escova de dentes através do orifício de sopro, e o orifício de sopro é vedado depois que o cabo da escova de dentes é formado. A escova de dentes descrita aqui tem um cabo oco e uma cabeça sólida produzida através de um processo de moldagem por injeção auxiliado por gás. O cabo oco feito por este método reduz a quantidade de material usado em 10 a 50% em comparação com um cabo de escova de dentes sólido. Tais processos de moldagem por injeção com o uso de injeção de ar adicional têm dificuldades substanciais na formação de corpos de cabo ocos com uma espessura de parede substancialmente uniforme e, desse modo, o potencial de otimização de um cabo para função ergonômica máxima em peso de material mínimo e eficiência de fabricação é limitado. Uma desvantagem adicional de tais processos de moldagem por injeção é a criação de um orifício de respiro para o gás. O orifício de respiro é formado na interface entre o plástico fundido e o gás de alta pressão (e não pelo aço moldado) e, dessa forma, não pode ser previsto ou ter alta precisão. Outra desvantagem das escovas de dentes com cabos ocos feitas usando-se moldagem por injeção auxiliada por gás está relacionada à aplicação ou instalação de um segundo, terceiro ou outro material subsequente à escova de dentes através de moldagem por injeção, ou moldagem com sobreposição, onde o material sobremoldado pode, no processo de vedação do respiro de gás necessário, penetrar substancialmente no interior do espaço vazio oco criado na primeira etapa de injeção de gás, uma vez que não há nada para pará-lo de outra forma além do atrito e da pressão quase atmosférica dentro do espaço vazio. Finalmente, a moldagem por injeção auxiliada por gás não reduz substancialmente a pressão de injeção ou energia de fusão necessárias para formar um artigo plástico.

[0005] Um método convencional para se criar cabos da escova dedentes que têm seções transversais maiores, como cabos de escova de dentes eletromecânicos, é fabricar partes distintas do cabo separadamente com o uso de moldagem por injeção e, em seguida, montar estas partes em uma etapa de moldagem sem injeção separada ou em uma etapa de moldagem por injeção subsequente, através do que as partes distintas da primeira etapa ou etapas são inseridas primeiramente em um molde para injeção e um ou mais materiais adicionais são injetados em torno das mesmas, criando um corpo oco a partir de múltiplas partes. Esse método de fabricação ainda apresenta as desvantagens de: necessitar da completa fundição do plástico, altas pressões e equipamento associado envolvidos com moldagem por injeção e, além disso, pode ter custos de trabalho adicionais associados com as montagem de partes discretamente moldadas dentro e fora do molde. O uso de moldagem por injeção para criar múltiplas partes distintas tem, também, a desvantagem de que cada parte não deve conter qualquer corte inferior substancial a partir do qual o núcleo do molde que forma uma superfície côncava da parte moldada por injeção não poderia ser extraído da parte após moldagem. Adicionalmente, núcleos de molde precisam conter tipicamente algum mecanismo para resfriar ou remover o calor, tipicamente concebidos como uma canaleta interna através da qual água gelada é forçada, e seria portanto difícil ou impossível produzir a geometria interna para a maioria das escovas de dentes manuais que podem ter diâmetros de 10 mm e comprimentos maiores que 100 mm. A falta de cortes inferiores em partes distintas combinada com o comprimento e diâmetro dos núcleos necessários para se produzir partes de cabo sem corte inferior combinado com o desejo por múltiplas áreas de variação na área de seção transversal em um cabo da escova de dentes poderia, deste modo exigir que quaisquer cabos montados distintamente tenham múltiplas superfícies de conexão, o que exigiria, de preferência, vedações para manter barreiras contra umidade e detritos sob uso intensivo e repetido.

[0006] Escovas de dentes eletromecânicas são, em particular,suscetíveis a problemas de montagem, uma vez que elas são necessariamente ocas a fim de incluir baterias, motores e ligações elétricas associadas e componentes de acionamento que devem ser todos colocados no interior com algum grau de precisão. Para evitar os problemas e custos de união por soldagem de partes plásticas e múltiplas etapas de montagem de uma carcaça externa vedada, foi proposto moldar por sopro o cabo para escovas de denteseletromecânicas.Na montagem de uma escova de denteseletromecânica moldada a sopro é necessário deixar a porção moldada a sopro do cabo aberta em ao menos uma extremidade para acomodar o motor, as baterias e os componentes do sistema de acionamento.Neste processo, o diâmetro mínimo de ao menos uma abertura para o cabo moldado por sopro deve exceder a menor dimensão linear de cada componente que será inserido. Tal abertura grande seria uma desvantagem em um cabo não-eletromecânico, que não tem a necessidade de acomodar a entrada de componentes internos, e precisaria de uma segunda parte ou tampa muito grande para impedir a entrada e coleta de água, pasta, saliva e outros detritos de uso convencional. Tal abertura muito grande, se posicionada próxima à cabeça, interferiria substancialmente com o uso ergonômico da escova. Limitações adicionais à geometria na superfície interna da cavidade, por exemplo, para situar motores, compartimentos, baterias, etc. que devem ser posicionados no interior precisamente a fim de serem fixos rigidamente também serão prejudiciais ao processo de moldagem por sopro como um todo, uma vez que a maior parte da superfície da cavidade interna da parte moldada por sopro não pode ser definida diretamente pelo aço nas superfícies de molde, e é em vez disso definida indiretamente pelo aço na superfície externa do cabo combinado com a espessura da parede do molde, pressão de sopro e razão entre o estiramento da parte final e o molde original ou espessura da pré-forma. Tais limitações dessas variáveis do processo irão necessariamente limitarão as eficiência de fabricação.

[0007] Para acomodar a ativação de componentes elétricosatravés de um botão ou chave mecânica padrão, ao menos alguma porção de um cabo de uma escova de dentes eletromecânica moldado por sopro deve ser feita delgada o bastante para se flexionar substancialmente sob pressão de um dedo ou aperto de mão. Tal estrutura de parede delgada ou estrutura de parede de filme necessita necessariamente de algum mecanismo de reforço para assegurar durabilidade e rigidez durante o uso. Um corpo ou tampa interna, conforme descrito no WO 2004/077996, pode ser usado para fornecer este mecanismo de reforço necessário em uma escova de dentes eletromecânica, mas seria uma desvantagem para uma escova manual, que não necessita de componentes adicionais para funcionar adequadamente, em termos de custo extra, complexidade e partes suportando cargas. Adicionalmente, devido à natureza linear do motor, da fonte de energia, e do eixo de acionamento das escovas de dentes eletromecânicas não há nenhuma ou existem variações mínimas na área da seção transversal da cavidade interna; de modo que as paredes da cavidade interna fornecem suporte mecânico aos componentes internos para reduzir ou eliminar movimento ou deslocamento indesejado.

[0008] Um cabo de uma escova de dentes eletromecânica,produzido a partir de moldagem por sopro ou moldagem por injeção, é tipicamente fabricado com uma abertura em qualquer extremidade: Em uma extremidade distal há tipicamente uma abertura para acomodar a translação mecânica de energia através de um mecanismo de acionamento até a cabeça de escova de dente, e em uma extremidade proximal há tipicamente uma abertura para acomodar a inserção de componentes durante fabricação e possivelmente também a inserção ou remoção da bateria pelo usuário. Tal segunda abertura seria desnecessária para uma escova de dentes manual e criaria desvantagens em termos de necessidade por vedações adicionais e fechos mecânicos.Em alguns processos de moldagem por sopro, a formação de aberturas nas extremidades distal e proximal da parte moldada é intrínseca ao processo e beneficiaria a formação de um cabo de extremidade aberta dupla, mas não seria necessário para um cabo da escova de dentes manual.

[0009] Existem várias vantagens ao se produzir cabos da escovade dentes mais leves em termos de peso total, independentemente da seção transversal ou alterações de tamanho. Cabos mais leves poderiam fornecer uma retroinformação mais tátil das forças transmitidas a partir dos dentes através das cerdas até a cabeça, até o cabo e até a mão, durante a escovação. Cabos da escova de dentes mais leves também poderiam ser transportados em volume com maior eficiência dos centros de manufatura para centros de venda, onde eles são comprados pelos usuários. Para reduzir o peso mantendo a dureza, alguns cabos de escovas de dentes são produzidos a partir de bambu ou madeira balsa, entretanto, estes materiais têm desvantagens pois eles não são facilmente moldáveis em formatos tridimensionais complexos que possam ser pegos confortavelmente. Adicionalmente, estes materiais são anisotrópicos, o que significa eles têm um módulo elástico e um limite elástico ou resistência máxima que varia com a direção na qual carga é aplicada. Compósitos de fibra de carbono e plásticos moldados por injeção preenchidos com vidro são outros exemplos comuns de materiais anisotrópicos que poderiam ser usados para se produzir escovas de dentes mais leves e mais fortes. Artigos produzidos a partir destes materiais precisam, portanto, ser formados com seu eixo mais forte ou ‘grão’ alinhado substancialmente ao eixo principal do artigo, a fim de resistir à fratura durante as forças de flexão comuns de uso. Isto cria uma etapa extra necessária na preparação do material antes da formação ou usinagem. Este alinhamento do grão também pode apresentar uma desvantagem específica a madeiras em geral, pois a presença de farpas de material é mais provável de ocorrer na direção alinhada com as forças típicas aplicadas pela mão durante a escovação.

[00010] Para produzir uma escova de dentes e artigos para cuidados pessoais mais leves sem depender de materiais anisotrópicos como madeiras, os artigos poderiam se tornar mais leves através do uso de materiais não homogêneos, mas isotrópicos, como plásticos espumados. Plásticos espumados apresentam uma vantagem, pois eles podem oferecer uma razão resistência:peso mais alta do que os plásticos sólidos sem levar em conta a orientação do material. Entretanto, a economia de peso total possível com plásticos espumados pode ser limitada, uma vez que as bolhas dentro do plástico que criam a economia de peso também criam concentrações de estresse que irão reduzir severamente a força na tensão. Ao mesmo tempo em que plásticos espumados podem fornecer força substancial em compressão (e são usados para exatamente este propósito em aplicações como materiais de embalagem, onde o peso é um problema crítico) a fraqueza na tensão afeta severamente a resistência à flexão e evita que plásticos uniformemente espumados sirvam como elementos de suporte de carga em artigos que devem manter a resistência e a rigidez ao flexionar durante uso normal.

[00011] É familiar aos versados na técnica o uso de moldagem por sopro e extrusão para criar artigos portáteis leves, como brinquedos de crianças, como bastões de plástico ocos, tacos de golfe ou qualquer artigo de plástico grande que se beneficia pelo fato de ser mais leve. Ao mesmo tempo em que estes artigos podem ser tanto rígidos como fortes durante a flexão, eles também apresenta geralmente desvantagens que limitariam seu uso geral em dispositivos médicos semiduráveis de classe I, como escovas de dentes. Primeiramente, tais artigos contêm tipicamente rebarbas significativas ao longo das linhas de divisão, ou em quaisquer locais onde o molde é maior na área em seção transversal do que na cavidade na qual ele é soprado. Nestes locais o molde se dobra para dentro da cavidade e forma uma quantidade substancial de rebarba, mesmo na ausência de uma linha divisória de cavidade. Em segundo lugar, a maioria dos artigos contém algum vestígio significativo de sopro sob a forma de um orifício, que pode ser formado com ou sem precisão. Tal vestígio poderia ser considerado como um defeito significativo em um dispositivo médico de classe I que deve impedir a penetração ou entrada de contaminantes em um interior oco que pode não ser drenado efetivamente. Em terceiro lugar, o tamanho relativo desses artigos é grande em comparação com o tamanho desses defeitos, e a função geral dos artigos não é severamente afetada por esses defeitos. Em diversos casos, o tamanho do próprio artigo torna o processo de fabricação mais fácil, em relação à minimização de defeitos. Não é desafiador modelar por sopro em extrusão artigos, embalagens ou garrafas na faixa de tamanho comum ao cabos de escova de dentes manual - se a espessura da parede plástica puder ser minimizada em proporção com a seção transversal total. Tais artigos existem sob a forma de tubos ou garrafas pequenos, tipicamente comprimíveis, que de fato se beneficiam pelo fato de ter uma parede muito delgada e deformável que permite a dispensação dos conteúdos internos, tornando-os inúteis como escovas de dentes.

[00012] Cabos extrudados e moldados por sopro e injeção para bens de consumo semiduráveis, como espanadores de pena e dispensadores de fita também são conhecidos, mas novamente estes artigos não alcançariam os critérios para dispositivos médicos semiduráveis de classe I, especificamente em relação à vedação do orifício de sopro necessário contra entrada de água ou outra contaminação, e no caso de moldagem por sopro e extrusão, no surgimento de rebarbas nos artigos em áreas que entrariam em contato direto com ou que entrariam na boca. Estes artigos também são, em geral, muito quebradiços e quando muita força é aplicada, eles com frequência se rompem ou quebram, produzindo bordas agudas, tornando-os inúteis para uso na cavidade oral.

[00013] Também foi proposto fabricar escovas de dentes manuais através de moldagem por sopro, e de fato não seria desafiador moldar por sopro e extrusão, moldar por sopro e injeção, ou mesmo moldar por sopro e estiramento por injeção tal artigo no formato e tamanho gerais de uma escova de dentes ou cabo da escova de dentes, entretanto, nenhuma descrição existente na técnica anterior trata os problemas de: resistência durante flexão, dureza durante flexão, rigidez total, mitigação de rebarbas ou outros defeitos agudos, variações na área da seção transversal e obstrução ou vedação do vestígio do orifício de sopro. Qualquer um destes defeitos em uma escova de dentes ou cabo da escova de dentes moldado por sopro afetaria severamente a utilidade do artigo, e deste modo, aprimoramentos são necessários para produzir um artigo oco com economia de material maximizada através de espessura de parede uniforme, que seja adequadamente forte e rígido durante flexão sem ruptura durante o uso e não que vaze ou apresente defeitos desconfortáveis ao usuário.

[00014] Tendo em vista essas desvantagens da técnica anterior, é um objetivo da presente invenção fornecer uma escova de dentes aprimorada que tem uma cavidade interna que evita as desvantagens da técnica anterior.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00015] Uma escova de dentes é fornecida que compreende uma cabeça, um pescoço, um cabo, uma extremidade do cabo, uma extremidade da cabeça, uma superfície externa, uma cavidade interna e um eixo longitudinal; a cavidade interna tendo uma superfície que define uma área da seção transversal; sendo que a cavidade interna tem ao menos uma dentre uma área da seção transversal maior, limitada por duas áreas da seção transversal menores ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes, ou uma área em seção transversal menor limitada por duas áreas da seção transversalmaiores ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes; asuperfície externa definindo uma área da seção transversal dasuperfície externa; uma parede formada a partir da superfície dacavidade externa e da superfície da cavidade interna; sendo que a escova de dentes compreende um componente unitário único ao longo de todo o comprimento.

[00016] Uma escova de dentes é fornecida que compreende uma cabeça, um pescoço, um cabo, uma extremidade do cabo, uma extremidade da cabeça, uma superfície externa, uma cavidade interna e um eixo longitudinal; a cavidade interna tendo uma superfície que define uma área da seção transversal; sendo que a cavidade interna tem ao menos uma dentre uma área da seção transversal maior, limitada por duas áreas da seção transversal menores ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes, ou uma área em seção transversal menor limitada por duas áreas da seção transversal maiores ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes; a superfície externa definindo uma área da seção transversal da superfície externa; uma parede formada da superfície da cavidade externa e da superfície da cavidade interna; a pasta de dente compreendendo um único componente unitário; sendo que a escova de dentes compreende duas ou mais camadas de material.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00017] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma escova de dentes de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00018] A Figura 1A é uma vista em seção transversal da Figura 1 ao longo da linha de seção 1A de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00019] A Figura 1B é uma vista em seção transversal da Figura 1 ao longo da linha de seção 1B de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00020] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma escova de dentes de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00021] A Figura 3 é uma representação de uma vista em seção transversal de uma escova de dentes unitária com uma cavidade interna.

[00022] A Figura 4 é um gráfico mostrando a variação na espessura da parede de duas escovas de dentes unitárias que têm uma cavidade interna ao longo do eixo longitudinal.

[00023] A Figura 5A é um gráfico mostrando a variação da espessura de parede média, mínima e máxima de qualquer seção de 2 mm da escova de dentes ao longo do eixo longitudinal de uma modalidade com um cabo espesso.

[00024] A Figura 5B é um gráfico mostrando a porcentagem de espessura de parede mínima e máxima da espessura de parede média de qualquer seção de 2 mm da escova de dentes ao longo do eixo longitudinal de uma modalidade com um cabo espesso.

[00025] A Figura 6A é um gráfico mostrando a variação da espessura de parede média, mínima e máxima de qualquer seção de 2 mm da escova de dentes ao longo do eixo longitudinal de outra modalidade com um cabo delgado.

[00026] A Figura 6B é um gráfico mostrando a porcentagem de espessura de parede mínima e máxima da espessura de parede média de qualquer seção de 2 mm da escova de dentes ao longo do eixo longitudinal de outra modalidade com um cabo delgado.

[00027] A Figura 7 é uma representação diagramática de ummétodo de análise.

[00028] A Figura 8 é uma representação diagramática de ummétodo de análise.

[00029] A Figura 9 é um gráfico que ilustra a deflexão duranteflexão em função da gravidade específica.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00030] A presente invenção refere-se a artigos para cuidados pessoais que têm uma cavidade interna, como uma escova de dentes oca que pode ter cores, materiais, e decorações de superfície diferentes em uma ou ambas dentre a cavidade interna ou a superfície externa. A cavidade interna varia na área da seção transversal ao longo do comprimento ou do eixo longitudinal da escova de dentes, sendo que a cavidade interna é essencialmente aberta em comparação com um material de espuma de célula aberta ou fechada. A escova de dentes unitária é produzida a partir de ao menos um material contínuo que se estende ao longo de todo o eixo longitudinal da escova de dentes, de modo que a cabeça, pescoço e cabo da escova de dentes unitária são essencialmente uma parte. Este um ou mais material contínuo fornece a resistência estrutural da escova de dentes. A escova de dentes unitária pode incluir elementos não estruturais separados, como marcadores, estruturas de pega, cerdas, etc.... Em certas modalidades a cavidade interna é fechada sem nenhuma abertura para a superfície externa da escova de dentes.

[00031] Artigos para cuidados pessoais são itens usados para armazenar, dispensar, aplicar ou liberar benefícios à saúde, beleza, arranjo, ou outro cuidado, manutenção, melhora ou aprimoramento do sistema biológico do corpo humano ou de outro corpo. Exemplos de artigos para cuidados pessoais incluem, mas não se limitam, a escovas de dentes, cabos da escova de dentes, aparelhos de barbear ou depilar, cabos do aparelho de barbear ou depilar, cabos do esfregão, cabos do aspirador, aplicadores de maquiagem ou de produtos para cuidados com a beleza, aplicadores de tratamento de pele, aplicadores de higiene feminina, aplicadores de tratamento dos cabelos, aplicadores de tintura para cabelo, ou artigos de tratamento dos cabelos.

[00032] A Figura 1 mostra uma modalidade de um artigo para cuidados pessoais, uma escova de dentes 10 que tem uma cabeça 20, um pescoço 30, um cabo 40, uma extremidade do cabo 42 e uma extremidade da cabeça 22. A escova de dentes 10 pode ser formada unitariamente como uma peça única e compreende uma cavidade interna 60 e uma superfície externa 12, sendo que a superfície externa 12 varia na área da seção transversal (OSCA), que é a área total da seção transversal conforme definida pela superfície externa 12, ao longo do eixo longitudinal L da escova de dentes 10 -conforme mostrado na Figura 1A; nesta modalidade o cabo 40 tem substancialmente um formato de ampulheta. A cavidade interna 60 tem uma superfície da cavidade interna 62, sendo que a superfície da cavidade interna 62 varia na área da seção transversal (ICCA) ao longo do eixo longitudinal L da escova de dentes. Conforme a Figura 1 mostra, em certas modalidades a cavidade interna 60 da escova de dentes 10 tem uma área da seção transversal maior ICCAG limitada ao longo do eixo longitudinal L da escova de dentes 10 por áreas da seção transversal ICCA1, ICCA2 que têm uma área menor que a área da seção transversal maior ICCAG, para formar um contorno. Uma cavidade interna 60 da escova de dentes 10 pode também ter uma área da seção transversal menor ICCAL limitada ao longo do eixo longitudinal L da escova de dentes 10 por áreas da seção transversal ICCA3, ICCA4 que têm uma área maior que a área da seção transversal menor ICCAL, para formar um contorno. Em outra modalidade, a área da seção transversal na extremidade do cabo da escova é menor que ao menos uma ou mais outras áreas da seção transversal ao longo do eixo longitudinal L da escova de dentes 10. Adicionalmente, conforme mostrado nas Figuras 1, 1A e 1B, em certas modalidades a superfície da cavidade interna 62 varia na raiz quadrada da área da seção transversal (ICCA) proporcionalmente às variações da raiz quadrada da área da seção transversal (OSCA) da superfície externa 12 ao longo do eixo longitudinal L da escova de dentes 10. Em outra modalidade, a área da seção transversal da parede da escova de dentes (o material termoplástico que forma a escova de dentes que está posicionado entre a superfície da cavidade interna e a superfície externa da escova de dentes), que é a diferença entre a área da seção transversal da superfície externa (OSCA) e a área da seção transversal da superfície da cavidade interna (ICCA) varia menos que cerca de 25%, 20%, 15%, 10%, 5% em ao menos 50%, 70%, 80%, 90% do comprimento da cavidade interna ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes. Este é o caso quando a espessura da parede da escova de dentes na porção da cavidade interna varia em proporção inversa ao perímetro médio da superfície externa e da cavidade interna ao longo do eixo longitudinal L da escova de dentes. Em outra modalidade, a espessura da parede da escova de dentes na porção da cavidade interna permanece substancialmente constante ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes. Conforme mostrado na Figura 1, a cabeça 20 e pelo menos uma porção do pescoço 30 ao longo do eixo longitudinal L da escova de dentes 10 podem ser substancialmente sólidas, ou conforme mostrado na Figura 2, em uma escova de dentes 100 a cavidade interna 160 pode se estender do cabo 140 até o interior do pescoço 130, mas não ultrapassa o primeiro orifício para tufos 132 mais próximo à extremidade do cabo 142 da escova de dentes 100. Em certas modalidades, a porcentagem de volume de espaço de ar em relação ao volume do cabo da escova e do pescoço varia de cerca de 50% a cerca de 70%; ou de cerca de 55% a cerca de 70%; isto significa que a mesma porcentagem de material é economizada em comparação com uma escova de dentes sólida com o mesmo formato e tamanho. Nestas modalidades, a quantidade de material termoplástico pode ser reduzida por 50% a 70%, em comparação com aquela usada em escovas de dentes sólidas que têm o mesmo formato e tamanho. É documentado que um cabo de porta de congelador oco moldado por injeção auxiliada por gás economiza no'máximo 27% de material em comparação com um cabo de porta de congelador sólido do mesmo formato e tamanho. Praticamente, quaisquer escovas de dentes ocas moldadas por injeção auxiliada por gás podem economizar um máximo de 30% de material em comparação com uma escova de dentes sólida do mesmo formato e tamanho.

[00033] Uma escova de dentes oca com um cabo amplo e uma cavidade interna de fato têm uma razão entre resistência à flexão e volume muito alta. Quanto mais delgada a espessura da parede é em comparação com o raio médio r em qualquer seção transversal, maior é a razão entre resistência estrutural e volume. Sendo que o raio médio é definido como o perímetro médio da seção transversal oca dividido por 2π. O perímetro médio da seção transversal oca é definido como a média do perímetro da superfície externa e da cavidade interna nesta seção transversal. Vamos simplificar uma escova de dentes com cavidade interna como um feixe cilíndrico oco sob uma condição de flexão, conforme ilustrado na Figura 3. Pode ser mostrado que a razão entre resistência à flexão KB e volume V de uma escova de dentes com uma cavidade interna varia positivamente em relação à razão entre o raio médio r e a espessura t. Quanto maior a razão p maior é a razão entre y. Uma relação similar será seguida por uma escova de dentes não cilíndrica com contorno e cavidade interna. Deste modo, a escova de dentes unitária com uma cavidade interna da presente invenção tem uma razão entre o raio médio e a espessura ^ na faixa de 3 a 10, em aomenos cerca de 80% da porção oca ao longo do eixo longitudinal. Natransição da porção oca da escova de dentes para sua porção sólida, a espessura da parede tende a aumentar e é excluída da medição daespessura da parede. Por outro lado, a razão entre o raio médio e aespessura ^ de um feixe cilíndrico sólido é de 1A Enquanto que a razão entre ^ de alguns outros cabos ocos de uma escova de dentes que existem na técnica anterior, como as escovas de dentes moldadas por injeção auxiliada por gás, pode ser de 0,7 a 2.

[00034] A escova de dentes também deveria ser rígida o bastante para suportar uma força de aperto pelos consumidores. O esforço radial de uma escova de dentes oca sob força de aperto ou pressão de aperto também é diretamente proporcional a p Descobriu-se a partir de testes com amostras físicas de escovas de dentes ocas com uma cavidade interna que, contanto que a escova de dentes seja espessa o bastante e ^ seja menor que 8 ou mesmo menor que 10, a deformação radial sob uma força de aperto normal não será notável pelos consumidores.

[00035] Enquanto que a variação de espessura de outros cabos ocos de um artigo para cuidados pessoais, como uma escova de dentes da técnica anterior, como escovas de dentes moldadas por injeção auxiliada por gás, terão uma variação na espessura da parede significa ao longo da direção circunferencial de uma seção transversal, particularmente em qualquer canto agudo da seção transversal. Por exemplo, em um cabo moldado por injeção auxiliada por gás, a espessura varia de 1,9 mm a 4,3 mm em uma seção transversal. A seção transversal da superfície externa do cabo tem um formato irregular com cantos agudos. A cavidade interna do cabo é incapaz de acompanhar o formato da superfície externa. No canto agudo, a espessura se altera abruptamente de 1,9 mm para 4,3 mm, que é uma alteração abrupta de 2,4 mm. Essa alteração abrupta na espessura não aconteceria na escova de dentes com uma cavidade interna da presente invenção. A espessura média é de cerca de 3,1 mm da seção transversal. O raio médio da seção transversal oca é de 2,35 mm. A razão entre o raio médio e a espessura ^ é de 0,76, que é muito menor que 3.

[00036] Agora, observaremos a distribuição de espessura de parede média de qualquer seção transversal na porção oca ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes.

[00037] Na modalidade anterior da escova de dentes oca com um cabo delgado, a espessura de parede média em qualquer seção transversal de uma escova de dentes unitária em 80% da porção oca ao longo do eixo longitudinal tem uma faixa de 0,9 a 1,2 mm, com uma espessura média de 1,07 mm. A espessura da parede varia menos que 15% de sua espessura de parede média em 80% da porção oca ao longo do eixo longitudinal. A razão entre o raio médio e a espessura ^ tem uma faixa de 3,9 a 8,4 em 80% da porção oca ao longo do eixo longitudinal. Esta é uma escova de dentes unitária com um cabo delgado. A espessura de parede média de qualquer seção transversal da escova de dentes unitária com uma cavidade interna e um cabo delgado também é uma função contínua ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes. Isto significa que a alteração na espessura de parede média de qualquer seção transversal de uma seção transversal em relação à próxima é menor que 0,5 mm, conforme mostrado na Figura 4.

[00038] Em outra modalidade, a espessura da parede de uma escova de dentes unitária em 80% da porção oca ao longo do eixo longitudinal tem uma faixa de 1,55 a 2,07 mm, com uma espessura média de 1,76 mm. A espessura da parede varia menos que 17% de sua espessura de parede média em 83% da porção oca ao longo do eixo longitudinal. A razão entre o raio médio e a espessura ^ tem uma faixa de 3 a 4,7 em 80% da porção oca ao longo do eixo longitudinal. Esta é uma escova de dentes unitária com um cabo espesso. A alteração na espessura de parede média de qualquer seção transversal de uma seção transversal para a próxima é menor que 0,5 mm, conforme mostrado na Figura 4.

[00039] Em ambas as modalidades de escovas de dentes unitárias com uma cavidade interna, as escovas de dentes têm a resistência estrutural e à flexão necessárias para que os consumidores escovem seus dentes efetivamente.

[00040] A espessura da parede pode variar ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes controlando-se o perfil de espessura da pré-forma em um processo de moldagem por sopro e extrusão. Gostaríamos de chamar a atenção para três modalidades que poderiam ser desejáveis:

[00041] Em uma modalidade, a área da seção transversal permanece constante em 80% da porção oca ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes. Nesta modalidade, a espessura da parede varia em proporção inversa ao raio médio da escova de dentes ao longo do eixo longitudinal.

[00042] Em uma modalidade, é desejável que a espessura média da escova de dentes permaneça constante em 80% da porção oca ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes. Nesta modalidade, a área da seção transversal da escova de dentes irá variar em proporção ao raio médio da escova de dentes ao longo do eixo longitudinal.

[00043] Em ainda outra modalidade, é desejável que a espessura média varie em proporção ao raio médio da escova de dentes ao longo do eixo longitudinal, isto é, ^ permaneça constante e pode ser qualquer cavidade de 3 a 10. Nesta modalidade, a área da seção transversal da escova de dentes irá variar proporcionalmente ao quadrado do raio médio da escova de dentes ao longo do eixo longitudinal. O benefício desta modalidade é que a escova de dentes permanece constante em termos de resistência à flexão e rigidez ao longo do eixo longitudinal.

[00044] Referindo-se novamente à Figura 1, o cabo 40 está conectado a uma cabeça 20 através de um pescoço 30 que, em comparação com o cabo 40 ou a cabeça 20, tem uma área da seção transversal menor. Conforme ilustrado na Figura 1, a cabeça 20 da escova de dentes 10 suporta uma pluralidade de elementos de limpeza, como cerdas ou tufos de cerdas. As cerdas ou tufos de cerdas podem compreender náilon, PBT e TPE.

[00045] Além das cerdas ou tufos de cerdas, as escovas de dentes da presente invenção podem incluir qualquer elemento de limpeza adequado que pode ser inserido no interior da cavidade bucal.Alguns elementos de limpeza adequados incluem elementos de massagem elastoméricos, elementos de limpeza elastoméricos, elementos de massagem, limpadores de língua, limpadores de tecido mole, limpadores de superfície dura, combinações dos mesmos e similares.A cabeça pode compreender uma variedade de elementos de limpeza.Por exemplo, a cabeça pode compreender cerdas, elementos elastoméricos abrasivos, elementos elastoméricos em uma orientação ou disposição específica, por exemplo, barbatanas articuladas, taçasprofiláticas, ou similares. Alguns exemplos adequados de elementos elastoméricos de limpeza e/ou elementos massageadores são descritos nas publicações de pedido de patente US n°s 2007/0251040; 2004/0154112; 2006/0272112; e nas patentes US n°s 6.553.604;6.151.745. Os elementos de limpeza podem ser afunilados, entalhados, crimpados, ondulados ou similares. Alguns exemplos adequados desses elementos de limpeza e/ou elementos de massagem são descritos nas patentes US n°s 6.151.745; 6.058.541; 5.268.005; 5.313.909; 4.802.255; 6.018.840; 5.836.769; 5.722.106;6.475.553; e na publicação de pedido de patente US n° 2006/0080794. Adicionalmente os elementos de limpeza podem ser dispostos de qualquer maneira ou padrão adequado na cabeça da escova de dente.

[00046] Em determinadas modalidades da presente invenção, um artigo para cuidados pessoais, como uma escova de dentes, pode ser produzido a partir de mais de um material ou camada. Em certas modalidades, uma escova de dentes pode compreender um componente ou camada principal que forma a maior parte da escova de dentes e uma camada secundária que forma uma menor parte da escova de dentes, sendo que a segunda camada, em certas modalidades, pode ser menor que cerca de 0,4 mm de espessura e ter uma área maior que cerca de 1 cm2. Em particular, um processo de extrusão com múltiplos componentes pode ser usado, em que porções diferentes do artigo para cuidados pessoais são formadas por materiais diferentes. Por exemplo, em uma escova de dentes, as porções de superfície de contato que entram em contato com o polegar ou as pontas dos dedos podem ser produzidas a partir de plástico macio, de modo que elas têm uma sensação tátil macia ou são fáceis de pegar, enquanto que as porções restantes da escova de dentes podem ser produzidas a partir de plástico duro para conferir à escova de dentes rigidez suficiente. Em uma modalidade, o plástico macio não deve ser escorregadio ou ter um alto coeficiente de atrito quando ele está molhado, para que quando se escova os dentes e o cabo fica molhado, o usuário possa pegá-lo facilmente sem perder o controle do cabo da escova. Elastômero termoplástico (TPE) pode ser usado para o plástico macio.Em outra modalidade, a parte de cabeça e pescoço de uma escova de dentes pode ter duas camadas, com a camada externa sendo um plástico macio para conferir maciez e a camada interna sendo um plástico rígido para conferir rigidez e suporte para formação de tufos. Em ainda outra modalidade, parte da ou uma tira da escova de dentes paralela ao eixo longitudinal da escova de dentes pode ter duas camadas de material com a camada externa tendo um material diferente ou uma cor diferente do resto da escova de dentes. Em ainda outra modalidade da escova de dentes, uma parte da escova de dentes, por exemplo, o pescoço, pode ter duas camadas de materiais diferentes, enquanto outras partes da escova de dentes, como o cabo, têm apenas uma camada de material; criando uma pega, sensação tátil e decoração colorida diferentes em partes diferentes das escovas de dentes. As duas camadas podem ser feitas alimentando-se uma pré-forma multicamada no molde. Ao se controlar a presença de uma pré-forma com uma segunda camada tanto na direção longitudinal como na direção circunferencial, a presença da segunda camada na escova de dentes pode ser controlada tanto na direção longitudinal como na direção circunferencial. Em certas modalidades uma parte separada pode ser inserida em uma posição do molde e pode ser mantida em posição em um lado da parede de cavidade do molde ou por sucção a vácuo ou pela curvatura dimensional natural do molde. Uma ou mais partes separadas também podem ser inseridas no molde e fixadas à parede da cavidade do molde da mesma maneira. Estas partes fixadas no molde podem ser uma camada fina de um material diferente com cores diferentes ou uma textura de superfície, ou uma textura 3D. Em certas modalidades, tal parte pode ser um rótulo de filme de TPE delgado de cor ou espessura diferente que fornece diferenciação de cor bem como uma pega macia e molhada. Em certas modalidades, ela pode ser uma parte eletrônica pequena que tem um temporizador e uma tela para indicar um tempo de escovação predeterminado. Em certas modalidades, ela pode ser uma parte eletrônica pequena que toca um som ou uma música durante dois minutos. Em ainda mais modalidades, ela pode ser produzida a partir de material de muda de cor, que se altera com pressão, temperatura, umidade ou tempo.Em ainda outra modalidade, ela pode ser tecida com uma textura 3D ou uma trama aberta produzida a partir de TPE ou etileno - acetato de vinila (EVA) que fornece decoração adicional à escova de dentes.

[00047] Em certas modalidades uma escova de dentes que tem uma cavidade interna pode ter um centro de gravidade mais próximo à cabeça que ao centro geométrico da superfície externa da escova de dentes do que é normalmente possível com uma escova sólida de formato convencional, que pode proporcionar destreza ou ergonomia aprimorados durante a escovação, ou o centro de gravidade pode ser colocado mais longe da cabeça do que é possível com uma escova homogênea sólida, por exemplo, através do posicionamento de pesos montados permanentemente dentro da porção oca do cabo, que pode proporcionar, por exemplo, uma resposta tátil aprimorada das forças transmitidas a partir dos dentes até a cabeça e até o cabo. Tal manipulação do centro de gravidade pode proporcionar benefícios adicionais ao manuseio durante escovação ou armazenamento, sem comprometer os elementos de design como formato, material, ou cor que aprecem do lado de fora do cabo. Além disso, um cabo da escova de dentes que tem uma cavidade interna pode ter uma densidade equivalente em certas modalidades abaixo de 0,60 g/cm3, ou abaixo de 0,20 g/cm3 no plástico, ou 0,10 g/cm3 no metal, enquanto mantém um módulo ou força suficiente para resistir a flexão mesmo durante escovação pesada sem se preocupar com o alinhamento ou disposição específica de qualquer matéria prima ou elemento de suporte de carga (em contraste com materiais que têm um grão, como madeira ou fibras de carbono), que é difícil de se alcançar em uma escova de dentes cujo cabo é substancialmente sólido e produzido a partir de materiais homogêneos e isotrópicos comuns como plástico ou metal. Uma densidade equivalente é definida como a razão entre a massa total e o volume total definido pela superfície externa da escova de dentes. Em certas modalidades, a densidade equivalente da escova de dentes com uma cavidade interna é de cerca de 0,2 g/cm3 a cerca de 0,5 g/cm3. Em certas modalidades o cabo de ambas as escovas de dentes não se deforma quando apertado pelos dedos.

[00048] O material da escova de dentes pode ser qualquer resina termoplástica que tem uma ou mais propriedades adequadas para uma escova de dentes oca, como propriedades de fluxo de material fundido que permitem moldagem por sopro, resistência química e resistência ao impacto suficiente. Exemplos de materiais típicos incluem, mas não se limitam, a um polipropileno modificado por impacto ou polietileno de alta densidade (HDPE). Exemplos de materiais usados para camadas externas macias podem ser um material de TPE com uma dureza diferente.A escova de dentes também pode ter um material decorativo secundário como uma camada de TPE delgada em uma parte pequena da escova de dentes, como o descanso do polegar ou a área de pega do polegar. Em certas modalidades, quando uma escova de dentes é formada com o uso de moldagem por sopro e extrusão, devido à grande deformação da pré-forma semifundida no molde para compactação na porção da cabeça da escova para formar o grande número de orifícios para tufos pequenos e muito próximos, a resina termoplástica de base primária que é alimentada na máquina de moldagem por sopro em forma de um pélete pode ter um índice de fluxo de material fundido (MFI) na faixa de cerca de 1 g/10 min a cerca de 4 g/10 min a 230 C e 2,16 Kg força medido no método de teste padrão ASTM D1238. O MFI não deve ser muito pequeno, por exemplo, < 1 g/10 min, pois uma resina com < 1 g/10 min de MFI forma uma pré-forma que é muito viscosa para fluir livremente para preencher o vão profundo e estreito entre os orifícios para tufos com grande deformação. A temperatura da pré-forma pode ser aumentada para reduzir a viscosidade até certo ponto. A faixa de temperatura normal de um processo de moldagem por sopro e extrusão é 176~232 DC. Ajustar em uma temperatura muito alta pode resultar em queima da resina e inconsistência em termos de propriedade da resina fundida. Por exemplo, para uma resina de polipropileno (PP) com um MFI de 0,37 e 0,47 de fluxo, a temperatura deve ser ajustada acima de 246 □C para formar uma escova de dentes com orifícios para tufos, mas a qualidade da parte é ruim e muito inconsistente. Entretanto, quando o MFI é muito alto, por exemplo, quando o MFI da resina excede 3 g/10 min, a pré-forma se torna muito líquida e não pode suportar a si mesma, podendo entrar em colapso antes de ser apertada no molde. Reduzir a temperatura da pré-forma pode reduzir a viscosidade da pré-forma para suportar a si mesma, mas reduzir a temperatura pode tornar o desempenho da pré-forma muito inconsistente de uma injeção para a próxima. Para formar uma pré-forma que pode ser usada para formar uma escova de dentes unitária, em certas modalidades a temperatura é de cerca de 199 DC a cerca de 221 DC e o MFI é de cerca de 1,5 a cerca de 2,5 MFI. O MFI do corante também é importante. Embora a Taxa de Incorporação (porcentagem de corante em peso que é misturada à resina termoplástica de base) do corante seja geralmente em torno de 2 a 5%, mas a 30 MFI vs 15 MFI, a viscosidade da pré-forma das duas resinas coloridas pode se comportar de maneira significativamente diferente.

[00049] As escovas de dentes unitárias da presente invenção que têm uma cavidade interna podem ajudar a reduzir a quantidade de força excessiva sendo aplicada à escova de dentes durante a escovação, como durante o uso de uma escova de dentes manual sólida ou uma escova de dentes eletromecânica típicas. Os versados na técnica sabem que a escovação sustentada e repetida com uma escova de dentes manual com tufos padrão com uma força maior que aproximadamente 5,0 N pode levar a uma perda de tecido gengival ao longo do tempo. Por exemplo, existem escovas de dentes eletromecânicas com sistemas de retroinformação integrados que avisam aos usuários quando esta força é excedida durante o uso. Isto sugere que uma fração significativa dos usuários de escova de dentes aplica forças de até 5,0 N através da cabeça da escova de dentes. Uma escova de dentes exemplificadora com uma seção transversal uniforme e retangular produzida a partir de um material isotrópico sólido e homogêneo poderia ser modelada na pega, conforme mostrado na Figura 7. A deflexão da cabeça da escova de dentes nesta pega durante a flexão no uso pode ser inferida analiticamente a partir da equação usada para calcular o módulo de flexão de uma barra horizontal de material flexionada em três pontos, conforme mostrado na Figura 8 e conforme apresentado em ASTM D 790.

[00050] Os materiais usados para formar uma escova de dentes unitária da presente invenção que têm uma cavidade interna (escovas de dentes ocas) deveriam proporcionar resistência à flexão ou dureza quando uma carga é aplicada normal ao eixo longitudinal. Os materiais da escova de dentes que não alcançam estes critérios se flexionam severamente durante uso normal, e resultam em uma experiência negativa ou fornecem força insuficiente para limpar adequadamente os dentes. Para avaliar materiais candidatos para construção de uma escova de dentes em uma modalidade tão leve quanto possível, definimos aqui uma razão para a resistência de flexão do cabo em relação à gravidade específica total, como uma deflexão medida sob um invólucro de carga específico descrito na Figura 8. O gráfico na Figura 9 ilustra esta razão aplicada a uma aproximação em formato de feixe retangular simples de cabos sólidos produzidos a partir de materiais homogêneos isotrópicos; cabos produzidos a partir de materiais não- isotrópicos ou não homogêneos compostos; e cabos ocos produzidos, de outro modo, a partir de materiais homogêneos isotrópicos. Os resultados no gráfico são obtidos a partir da equação analítica de flexão para o aparelho na Figura 8, ou a partir da flexão prevista em uma análise de materiais de elemento finito não solúveis na forma analítica, como materiais anisotrópicos. Fica claro a partir deste gráfico que cabos sólidos produzidos a partir de materiais homogêneos isotrópicos não podem alcançar a razão entre a força de flexão e o peso alcançável pelos cabos ocos e homogêneos isotrópicos manipulados.

[00051] Nem todos os artigos ocos têm força de flexão suficiente para suportar 5 N de força aplicada na flexão, normal ao eixo principal a uma distância típica daquela aplicada a uma escova de dentes entre um ponto de apoio do polegar e a cabeça da escova. Certamente nem todos os artigos moldados com sopro podem suportar tais forças: várias embalagens moldadas a sopro, como garrafas de água, devem ser preenchidas antes do empilhamento em páletes, uma vez que suas paredes são suficientemente delgadas de modo que elas irão significativamente se deformar durante compressão mesmo sob o peso de algumas garrafas vazias sobre as mesmas. É possível produzir escovas de dentes de uma maneira similar, ou através do uso de materiais geralmente fracos ou através da fabricação de paredes extremamente finas, de modo que elas parecem fortes, possivelmente devido ao uso de materiais opaco ou outra decoração. As escovas de dentes produzidas a partir destes cabos não se achatariam sob gravidade ou forças moderadas, e poderiam parecer robustas na embalagem ou em um mostruário fora de uso mas, de fato, seriam desagradáveis ou impossíveis de usar da maneira destinada, ou até fornecer força de escovação suficiente para manter a saúde bucal. Em geral, escovas que se deformam mais de 20 mm sob uma força de 5,0 N aplicada conforme determinado pelo método ASTM D 790 não seriam desejáveis durante o uso. Em certas modalidades, a escova de dentes unitária da presente invenção se deforma menos que cerca de 20 mm sob uma força de 5,0 N aplicada, conforme determinado pelo método ASTM D 790. Em certas modalidades a escova de dentes unitária da presente invenção se deforma menos que cerca de 10 mm sob uma força de 5,0 N aplicada, conforme determinado pelo método ASTM D 790.

[00052] Materiais não homogêneos isotrópicos parecem, com base nesse gráfico, ser candidatos para escovas de dentes leves. Entretanto, estes materiais são intrinsecamente quebradiços como resultado das concentrações de estresse devido às bolhas que são resultado do processo de espumação. O gráfico conforme descrito acima ilustra apenas deflexão prevista ou teórica sob carga, e não leva em consideração a força final dos materiais. As escovas de dentes produzidas a partir das espumas mostradas se romperiam na superfície sob tensão, e se flexionam sob cargas muito menores que aquelas usadas durante escovação típica.

[00053] Em geral, uma escova de dentes oca com uma espessura de parede substancialmente uniforme fornece resistência desejada à flexão com uso de material mínimo por posicionamento do material seletivamente no diâmetro mais externo, ou no local mais longe do eixo de flexão, onde ela pode suportar um momento de flexão maior, com a menor resistência necessária. Esta colocação seletiva de material naturalmente reduz a tensão normal aplicada aos elementos de material, causada pelos momentos de flexão, e resulta em menos esforço por elemento de material por unidade de força normal aplicada ou momento de flexão do que se o cabo fosse produzido a partir de material sólido ou se tivesse material colocado principalmente no eixo neutro. Um feixe com perfil em i é um exemplo comum de posicionamento seletivo de material o mais longe possível de um eixo neutro. Entretanto, um feixe com perfil em i resiste à flexão de maneira bem diferente quando flexionado em torno de eixos diferentes. Uma parte oca que é substancialmente redonda na seção transversal, como uma escova de dentes oca, irá fornecer força adequada durante flexão ao redor de uma variedade de eixos, que é necessária para um artigo para cuidados pessoais como uma escova de dentes que é portátil e usada regularmente em várias orientações diferentes e que deve suportar cargas em torno de qualquer eixo de flexão.

[00054] Entretanto, nem todos os designs de escova de dentes oca forneceriam resistência à flexão suficiente, conforme definido na razão entre deflexão e gravidade específica acima. Em vez disso, é mais fácil fabricar uma escova de dentes moldada por extrusão e sopro com uma parede flexível muito delgada do que fabricar uma escova de dentes de maneira tal que cuja parede seja espessa o bastante para fornecer resistência à flexão adequada. Para todos os artigos moldados por extrusão e sopro, há um limite superior na espessura da parede que pode ser criado sem a criação de dobras significativas ou linhas de rebarba na superfície exterior do artigo. Este limite superior é regido pela menor circunferência externa da porção do artigo que será oca, pela espessura inicial do material extrudado antes do sopro e pela razão entre a circunferência inicial da seção soprada e a circunferência final da seção soprada. Conforme a espessura da parede do material inicial aumenta, uma fração maior do mesmo pode ficar aprisionada entre as superfícies do molde destinadas a se encaixar, criando assim uma seção plana em torno de todo ou de uma porção do artigo moldado, comumente conhecido como rebarba. Em uma escova de dentes oca mesmo quantidades pequenas de rebarba seriam desagradáveis para uso, especialmente pois as rebarba se tornam ou apresentam sensação afiada ao toque quanto menor elas são.

[00055] A elasticidade e força dos materiais também desempenham um fator na resistência à flexão: por exemplo, uma escova de dentes moldada a sopro que é rígida o bastante e produzida a partir de um material relativamente forte, como PET-G, pode ser muito fraca para ser considerada útil quando moldada na mesma geometria e com a espessura de parede do LDPE ou do polipropileno. Mesmo entre LDPE e polipropileno, uma escova de dentes de polipropileno pode ser suficientemente mais forte que uma escova de dentes de LDPE, de modo a ser percebida como mais rígida por um usuário.

[00056] Em certas modalidades da invenção, uma escova de dentes de polipropileno cujo comprimento situa-se entre 100 mm e 2.000 mm e com um peso entre 7,0 g e 13,0 g com material distribuído de maneira substancialmente uniforme ao longo da parede da porção oca, tem uma gravidade específica total menor que 0,5 g/cm3.

[00057] Em adição à força de flexão, rigidez e conveniência na fabricação de uma escova de dentes oca, há a vantagem de usar o volume interno não ocupado para armazenar algum elemento útil ou decorativo. Tais elementos podem incluir elementos comuns para escovas ocas montadas como sistemas eletrônicos primários, sistemas eletromecânicos, sistemas mecânicos primários e elementos decorativos.

[00058] Elementos eletrônicos como baterias, temporizadores, alarmes, transdutores, acelerômetros, luzes, alto-falantes, amplificadores, resistores, capacitores, indutores, transistores, circuitos, placas de circuito, eletrônicos impressos, tinta e substratos eletrônicos, soldas, fios, e componentes similares podem ser pré-montados em sistemas funcionais ou parcialmente funcionais e instalados na área vazia em uma escova de dentes oca. Tais sistemas podem fazer uso específico de cortes inferiores na porção oca da escova de dentes, por exemplo, em virtude do posicionamento ou posição contra ou próximo a um corte inferior para fornecer restrição de movimento. Tais sistemas também podem tirar vantagem de uma camada interna de um sistema multicamada para fornecer isolamento elétrico, ou condutividade ou semi-condutividade entre elementos integrados ao sistema, ou a elementos fora da cavidade da escova de dentes. Um exemplo disto seria um sistema de carga indutiva que armazena energia de um campo elétrico externo por posicionamento e ativação de molas de fio posicionadas dentro do cabo. Este é um método comum através do qual escovas de dentes elétricas são recarregadas quando não estão em uso. Modalidades específicas destes sistemas e elementos incluem, mas não se limitam a: um temporizador para fornecer retroinformação a um usuário durante a escovação dos dentes, um sensor de força para desencorajar uso excessivo de força durante a escovação, um elemento indicador que informa um usuário quando a vida útil de uma escova de dentes pode ter sido alcançada, luzes ou sons para iniciar uma canção ou jogo durante a escovação, uso das propriedades geométricas do espaço vazio oco para ressonar ou atenuar certos sons gerados dentro do mesmo, um gerador eletrostático para carregar o sistema até uma tensão potencial alta ou baixa, a criação de um "animal de estimação eletrônico" ou tamagotchi, que irá sobreviver se bons hábitos de escovação são mantidos e sofrer ou morrer se isso não ocorrer, e similares.

[00059] Sistemas eletromecânicos como motores giratórios, motores lineares, motores de corrente contínua com magneto permanente, transdutores piezoelétricos, botões, chaves, chaves temporárias, magnetos, e chaves reed também podem ser usados, independentemente ou, mais provavelmente, combinados com elementos elétricos e sistemas para fornecer benefícios ou retroinformação adicionais aos usuários. Exemplos incluem, mas não se limitam a: uso de um motor para criar uma retroinformação tátil vibratória, uso de piezotransdutores ou sistemas elétricos indutivos para armazenar energia mecânica e convertê-la em energia elétrica durante a escovação, uso de chaves para ativar e desativar sistemas elétricos ou eletromecânicos, uso de magnetos como elementos nos sistemas indutivos ou para fornecer a detecção para um sistema elétrico externo, uso de medidores de alongamento para medir e retroinformar ou uso de motores indutores de vibração ou motores de peso deslocado para criar uma sensação tátil agradável em qualquer ponto da escova. Para o uso de chaves mecânicas, também pode ser haver uma vantagem em afinar seletivamente a parede da escova de dentes em algumas áreas, mas não todas, a fim de se criar uma região deformável que pode permitir deflexão através da parede sólida de uma chave montada internamente sem a criação de um orifício que deve ser vedado em uma etapa adicional.

[00060] Sistemas mecânicos primários, como sólidos, líquidos, gases, coloides, magnetos, elementos vivos ou orgânicos, elementos de alteração de fase ou transição química, elementos de alteração de cor, elementos termocromáticos, e similares podem ser instalados dentro da cavidade interna de uma escova de dentes unitária oca, permanentemente ou com intenção de descarte posterior, para consumo. Exemplos de elementos de preenchimento consumíveis incluem, mas não se limitam a: pasta dental, enxaguante bucal, agentes branqueadores e refrescantes bucais. Exemplos de sólidos incluem, mas não se limitam a: artigos moldados e projetados para adicionar peso ou carga a um dispositivo, como ferro, zinco ou outros metais em forma sólida; sílica ou outro material granular, em uma única cor ou em várias cores. Artigos produzidos a partir de líquidos poderiam incluir, mas não se limitam a: água, óleos, géis ou combinações dos mesmos, incluindo emulsões, misturas, soluções e combinações dos itens acima que prontamente se separam, como óleo e água. Os magnetos colocados em um dispositivo podem adicionar vantagens de armazenagem ou conexão/interação a materiais ou artigos ferrosos, por exemplo, portas de gabinetes de hardware ou de refrigeradores ou de eletrodomésticos. Os magnetos também podem estar dispostos internamente de modo a interagir com os magnetos fora da escova de dentes para suportar a escova de dentes na extremidade para impedir que a cabeça toque quaisquer superfícies do banheiro ou outras superfícies de área de armazenamento. Elementos ou sistemas de alteração de fase ou alteração de cor ajustados para temperaturas ligeiramente abaixo da do corpo humano podem estar incluídos em uma escova de dentes oca com camadas externas transparentes, por exemplo, para criar um temporizador não elétrico, que permitiria que a escova de dentes muda-se de cor depois de ser mantida tempo suficiente na mão.

[00061] Além dos elementos instalados e uma vantagem de uma escova de dentes unitária com cavidade interna, há a habilidade de se decorar uma escova de dentes translúcida ou transparente em uma superfície interna que é isolada a partir do contato pelo usuário através do corpo da escova de dentes. Nestas modalidades, haveria uma vantagem no isolamento da camada decorativa do contato humano, por exemplo, para criar algum atraso na elevação da temperatura da camada isolada, isto é, para a tinta termocromática que pode mudar de cor após aproximadamente algum tempo específico. Também seria vantajosa uma redução na aparência de desgaste, em contraste com superfícies que são pintadas ou decalcadas na superfície externa e submetidas a desgaste mecânico e ataque químico.

Exemplos Exemplo 1:

[00062] A Tabela 1 mostra que as paredes das escovas de dentes da presente invenção que têm uma cavidade interna apresentam desvio mínimo na espessura ao longo do comprimento de uma escova de dentes: onde (1) a espessura de parede da porção oca da escova de dentes unitária é determinada pela distância mais curta entre a superfície externa da escova de dentes e a superfície da cavidade interna no ponto de medição; (2) a espessura de parede média é a média de toda a espessura medida ao longo da direção circunferencial da seção transversal em um ponto escolhido; (3) a espessura de parede média da escova de dentes na porção de cavidade interna é a média da espessura de cada seção transversal; (4) a porcentagem de espaço com ar.Tabela 1

[00063] Conforme mostrado na Amostra 1, a espessura da parede da porção oca da escova de dentes unitária pode ser distribuída de maneira uniforme e pode ser tão delgada quanto cerca de 0,6 mm, com uma espessura de parede média da porção oca da escova de dentes de 1,0 mm e um desvio padrão na espessura da parede de cerca de 0,25 mm, que compreende apenas cerca de 25,3% da espessura média - ilustrando apenas um desvio mínimo na espessura da parede. A Amostra 2 mostra a espessura da parede da porção oca na faixa de cerca de 1,8 a cerca de 3,4 mm, com um desvio padrão da espessura da parede de cerca de 0,44 mm, que é apenas cerca de 23,4% da espessura média de 1,8 mm. A Amostra 3, mostra a espessura da parede da porção oca na faixa de 0,3 mm a 2,6 mm, com um desvio padrão de 0,2 mm, que é apenas cerca de 13,8% da espessura média de 1,4. Os resultados acima mostram que as paredes da escova de dentes da presente invenção têm um desvio mínimo na espessura ao longo do comprimento da escova de dentes.

Exemplo 2.

[00064] Para determinar se a escova de dentes unitária da presente invenção com uma cavidade interna tem uma espessura de parede uniforme ao longo da direção circunferencial de cada seção transversal, uma amostra da escova de dentes foi primeiro microvarrida e, então, cerca de 1.000 medições da espessura da parede dentro de cada seção de 2 mm de comprimento em 80% da porção oca ao longo do eixo longitudinal da microvarredura computadorizada foram tomadas e as estatísticas foram calculadas. A espessura média dentro de cada seção de 2 mm da escova de dentes também foi calculada ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes. As amostras da escova de dentes com uma cavidade interna têm corte inferior e contorno significativos.A seção transversal da escova de dentes com uma cavidade interna não é circular, mas é mais parecida com um formato triangular arredondado. A espessura da parede da escova de dentes ao longo ou na direção longitudinal ou axial é mais como uma função contínua. A curvatura e formato da cavidade interna podem acompanhar a curvatura e o formato da superfície externa em qualquer seção transversal da escova de dentes. Não haveria qualquer alteração abrupta na espessura da parede de um ponto a outro ponto próximo ao mesmo. A alteração na espessura da parede de um ponto para outro ponto adjacente é menor que 1 mm ou mesmo menor que 0,5 mm.

Exemplo 2A:

[00065] Em uma amostra da escova de dentes com um cabo espesso, a espessura da parede em cada seção de 2 mm de comprimento varia dentro de 70% e 170% da espessura de parede média da mesma seção de 2 mm, conforme mostrado na Figura 5B. A espessura de parede absoluta varia de 0,6 mm a 2,3 mm em 80% da porção oca da escova de dentes, conforme mostrado na Figura 5A. A espessura de parede média de cada seção de 2 mm ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes situa-se na faixa de 0,9 mm a 1,2 mm. Estas são variações muito pequenas na espessura da parede. A razão entre o desvio padrão da espessura da parede e a espessura de parede média é menor que 30%. A área da seção transversal desta amostra de escova de dentes permanece constante a cerca de 45 mm2 em 80% da porção oca da escova de dentes. A alteração na espessura da parede de um ponto a outro ponto adjacente é menor que 0,5 mm. Em contraste, a área da seção transversal de uma escova de dentes sólida com a mesma superfície externa varia amplamente de 120 mm2 a 210 mm2 na mesma porção de cabo. Esta escova de dentes oca com um cabo delgado economiza 66% de material de uma escova de dentes sólida com o mesmo formato e tamanho.

Exemplo 2B:

[00066] Em outra amostra da escova de dentes com um cabo delgado, a espessura da parede em cada seção de 2 mm varia de 65% a 180% da espessura de parede média desta seção de 2 mm, conforme mostrado na Figura 6B. Enquanto isso, a espessura de parede absoluta varia de 1,2 mm a 2,8 mm, conforme mostrado na Figura 6A. A espessura de parede média de cada seção de 2 mm ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes situa-se na faixa de 1,5 mm a 2 mm. A razão entre o desvio padrão da espessura da parede e a espessura de parede média é menor que 23%. A área da seção transversal desta amostra de escova de dentes permanece constante a cerca de 70 mm2 em 80% da porção oca da escova de dentes, conforme mostrado na Figura 6. Em contraste, a área da seção transversal de uma escova de dentes sólida com a mesma superfície externa varia amplamente de 120 mm2 a 210 mm2 na mesma porção do cabo. Esta escova de dentes oca com um cabo delgado economiza 47% de material de uma escova de dentes sólida com o mesmo formato e tamanho.

[00067] As dimensões e valores apresentados na presente invenção não devem ser compreendidos como estando estritamente limitados aos exatos valores numéricos mencionados. Em vez disso, exceto onde especificado em contrário, cada uma dessas dimensões se destina a significar tanto o valor mencionado como uma faixa de valores funcionalmente equivalentes em torno daquele valor. Por exemplo, uma dimensão apresentada como "40 mm" destina-se a significar "cerca de 40 mm".

[00068] Cada um dos documentos citados na presente invenção, inclusive qualquer referência remissiva, patente relacionada ou pedido de patente, está aqui incorporado na íntegra, a título de referência, a menos que seja expressamente excluído ou, de outro modo, limitado. A citação de qualquer documento não é uma admissão de que o mesmo seja técnica anterior em relação a qualquer invenção apresentada ou reivindicada no presente documento, ou de que o mesmo, por si só ou em qualquer combinação com qualquer outra referência ou referências, ensine, sugira ou apresente qualquer invenção como essa. Além disso, se houver conflito entre qualquer significado ou definição de um termo mencionado neste documento e qualquer significado ou definição do mesmo termo em um documento incorporado a título de referência, terá precedência o significado ou definição atribuído ao dito termo neste documento.

[00069] Embora modalidades específicas da presente invenção tenham sido ilustradas e descritas, deve ficar óbvio aos versados na técnica que várias outras alterações e modificações podem ser feitas sem que se desvie do caráter e âmbito da invenção. Portanto, pretende-se cobrir nas reivindicações anexas todas essas alterações e modificações que se enquadram no escopo da presente invenção.

Claims

1. Escova de dentes (10), caracterizada pelo fato de que compreende: a. uma cabeça (20), pescoço (20), cabo (40), extremidade do cabo (42), extremidade da cabeça (22), superfície externa (12), cavidade interna (60) e eixo longitudinal (L); b. a cavidade interna que tem uma superfície (62) que define uma área da seção transversal (ICCA); sendo que a cavidade interna tem ao menos uma dentre uma área da seção transversal maior (ICCAG), limitada por duas áreas da seção transversal menores (ICCA1, ICCA2) ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes, ou uma área em seção transversal menor (ICCA) limitada por duas áreas da seção transversal maiores (ICCA3, ICCA4) ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes; c. a superfície externa definindo uma área da seção transversal da superfície externa (ICSA); d. uma parede formada a partir da superfície da cavidade externa (12) e da superfície da cavidade interna (62); sendo que a escova de dentes compreende um componente unitário único ao longo de todo o comprimento, a cavidade interna (60) é fechada sem nenhuma abertura para a superfície externa da escova de dentes, a espessura da parede ao longo da direção circunferencial em qualquer seção transversal normal ao eixo longitudinal de 80% da porção oca situa-se entre 70% a 170% da espessura média, a razão entre o raio médio e a espessura da parede em 80% da porção oca situa-se na faixa de 3 a 10, e o volume total da cavidade interna é de 55% a 70% do volume total definido pela superfície externa.

2. Escova de dentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a raiz quadrada da área da seção transversal da superfície externa varia proporcionalmente em relação à raiz quadrada da área da seção transversal da cavidade interna ao longo do eixo longitudinal da escova de dentes.

3. Escova de dentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a espessura da parede do cabo da escova de dentes varia na proporção inversa à raiz quadrada da área da seção transversal da superfície externa.

4. Escova de dentes, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o desvio padrão da espessura da parede não excede 30% da espessura de parede média ao longo de 80% da porção oca.

5. Escova de dentes, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a razão entre o raio médio e a espessura da parede de 80% da porção oca permanece constante e situa-se na faixa de 3 a 10.

6. Escova de dentes, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que ao menos uma dentre as extremidades da escova de dentes ao longo do eixo longitudinal tem uma área da seção transversal da superfície externa menor que a área da seção transversal máxima da cavidade interna.

7. Escova de dentes, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a extremidade do cabo da escova de dentes tem uma área da seção transversal da superfície externa menor que a área da seção transversal máxima da cavidade interna.

8. Escova de dentes, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de ter uma gravidade específica abaixo de 0,50 g/cm3 e em que a escova de dentes se deforma menos que 10 mm sob uma força de 5,0 N aplicada conforme determinado pelo método ASTM D 790.

9. Escova de dentes, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a escova de dentes compreende duas ou mais camadas de material.