CN100482124C - 牙刷 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于使采用PTT(聚三亚甲基对苯二酸酯)刷毛的牙刷的耐久性进一步提高。并且，除了耐久性提高以外，使作为牙刷的操作性、刷洗实际感觉、使用感也提高。在采用PTT刷毛的牙刷中，将PTT刷毛的热水收缩率设为0.4%以下。另外，在测定刷毛的伸长/恢复时的伸长率和负荷所得的滞后曲线上，伸长时和恢复时的负荷之差为最大的伸长率TΔ_max相对于最大伸长率T_max为50%以下，伸长时和恢复时在同一伸长率下的负荷的最大差值ΔF_max相对于最大伸长率下的最大负荷F_max为70%以下，恢复时负荷回到零的伸长率T0相对于最大伸长率T_max的伸长恢复率为50%以上，至少最大伸长率为25%时的滞后曲线的伸长恢复率为50%以上。另外，刷毛的植毛面积为0.8～1.5cm²，植毛密度为35～45%。

Description

牙刷

技术领域

本发明涉及将由聚三亚甲基对苯二酸酯(PTT)构成的纤丝作为刷毛使用的牙刷.

背景技术

一般，作为牙刷的刷毛，使用尼龙(6-12尼龙、6-10尼龙)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等合成树脂.相对于此，近来提出了使用作为耐久性优良的聚酯树脂的聚三亚甲基对苯二酸酯(PTT)构成的纤丝或以聚三亚甲基对苯二酸酯为主要成分的纤丝(以下，将这些总称为“PTT刷毛”)的牙刷(参照专利文献1～4)，但由于原料价格高，因此，迄今未在市场上出售.然而，近年来原料可廉价地供给，使用PTT刷毛的牙刷也在成本方面达到了实用化的水平.另外，聚三亚甲基对苯二酸酯(PTT)，根据其分子构造，往往也称为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT).

PTT是n-丙二醇和对苯二甲酸的缩聚物，是具有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和PBT中间的直碳链的聚合物，根据其立体的分子构造，伸长/恢复性优良，在较小的应力下伸长且恢复力也较大，因此，在作为牙刷的刷毛使用的情况下，刷毛的展开耐久性提高，预测其具有作为牙刷来说高的耐久性.

但是，实际尝试将PTT刷毛用于牙刷后发现，如果仅仅是使用PTT刷毛，难以获得像当初所预测的那样高的耐久性.于是，例如在专利文献3中提出了将PTT刷毛的单丝纤度设为50dtex以上、将极限粘度设为0.8～1.3dl/g、沸水收缩率设为2％以下的方案，关于沸水收缩率，记载了表1中的实施例1～实施例10所示范围(最大1.8％～最小0.5％)较为合适这一思想(参照23页2～8行).

然而，根据本发明者们的实验和研究发现，上述热水收缩率的范围未必能说在刷毛展开耐久性方面是最优良的，不能说进行了充分的研究.另外，上述专利文献3中的“沸水收缩率”，解释为JIS L 1013(1999年)中规定的“热水收缩率”的同义词。

另外，一般，牙刷的形状宜采用易于使用且去除牙垢的效果好的形状，希望是植毛部紧凑的牙刷，以便于刷毛末端到达口腔内的各个角落.作为这样的牙刷，以往提出了以下各种规格的牙刷：例如将植毛面积设为1.0～1.7cm²、并且将头部的挠曲量设为5.0～10.0mm/kg的牙刷(参照专利文献5)；将植毛孔的孔面积设为1.2mm²以下、将植毛密度设为25～35％的牙刷(参照专利文献6)等.

但是，上述规格的牙刷，是相对于使用尼龙刷毛或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)刷毛作为刷毛的牙刷来说的，如果直接用于采用PTT刷毛的牙刷，则由于与PTT刷毛的物理性质不同，而不能得到充分的效果.

专利文献1：特开平8-173244号公报(全文)

专利文献2：特表2001-511379号公报(全文、全图)

专利文献3：国际公开WO 01/75200号小册子(全文、全图)

专利文献4：特开2003-245133号公报(全文、全图)

专利文献5：特开平8-70632号公报(全文、全图)

专利文献6：特开2003-9951号公报(全文、全图)

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作出的，通过对PTT刷毛的热水收缩率和滞后特性进行各种研究，其第1个目的在于，提供一种进一步提高了PTT刷毛的刷毛展开耐久性、耐久性更优良的牙刷.另外，其第2个目的在于，通过设成PTT刷毛特有的植毛部规格，提高刷毛展开耐久性，并且使作为牙刷的操作性、刷洗实际感觉、使用感也更提高.

本发明者们为了达到上述第1个目的，对采用PTT刷毛的牙刷上的PTT刷毛的热水收缩率和滞后特性进行了各种研究.其结果，通过将热水收缩率和滞后特性设定为最佳值，使刷毛展开耐久性更加提高，得到耐久性更优良的牙刷.

即，技术方案1所述的发明，是在全部或一部分刷毛采用PTT刷毛的牙刷中，将PTT刷毛的热水收缩率设为0.4％以下，更加优选的是设为0～0.3％以下。

另外，在本发明中所谓热水收缩率是指在JIS L 1013(1999)中规定的纤丝收缩率(B法)，是将PTT刷毛浸渍在热水中30分钟之后，用下式计算出的值。

[式1]

$S_b=\frac{500-L}{500}\×100(\%)$

S_b：热水收缩率

L：PTT刷毛上的相隔距离500mm的2点之间在热水浸渍后的距离

另外，技术方案2所述的发明，是在上述技术方案1的牙刷中，其特征在于，作为PTT刷毛，采用下述纤丝：在测定刷毛的伸长/恢复时的伸长率和负荷所得的滞后曲线上，伸长时和恢复时的负荷之差为最大的伸长率TΔ_max相对于最大伸长率T_max，为50％以下.

通过牙刷的使用，在刷毛上反复作用弯曲力时，刷毛渐渐地弯曲而使刷毛末端展开.认为这时在刷毛的弯曲的外周侧反复作用有拉伸力和恢复力.要表示这样的刷毛的拉伸和恢复时的特性，对刷毛在伸长/恢复时的伸长率和负荷进行测定所得的、图1所示的滞后曲线是比较合适的.

在该滞后曲线中，伸长时和恢复时的轨迹是同一轨迹的情况下，伴随着伸长/恢复而引起的应变不残留下来，是理想的，但实际的高分子材料的刷毛难以做到这一点，伸长时和恢复时的轨迹有差异，如图1所示那样表现出所谓滞后.由该滞后曲线所包围的部分的面积，就是为了伸长所施加的能量的损失，以应变的形式残留在刷毛上.鉴于此是，对于PTT刷毛，作为牙刷的刷毛，为了得到刷毛的展开耐久性优良的特性，希望尽量减小该伸长/恢复的轨迹的差异.

本发明者们的实验和研究的结果发现，在图1的滞后曲线上，通过将伸长时和恢复时的负荷之差为最大的伸长率TΔ_max相对于最大伸长率T_max，设为50％以下，优选地设为45％以下，更优选地设为40％以下，可以得到刷毛展开耐久性极高的牙刷.若采用具有这样的伸长率TΔ_max的PTT刷毛，则与仅仅是采用PTT刷毛的牙刷相比，可以显著地提高刷毛的展开耐久性.

另外，一般，在伸长时和恢复时，对于产生相同伸长率的负荷，在伸长时比较大，伸长时负荷>恢复时负荷.因此，如果将伸长时和恢复时的负荷之差为最大的伸长率TΔ_max设为尽量地接近于零，则可以减小伸长时和恢复时的轨迹的背离差，可以相应地提高刷毛的展开耐久性。虽然使差为零是理想的，但如上所述，由于实际的高分子材料有滞后性，因此难以使该差达到零，实际上至少为1％以上。

另外，技术方案3所述的发明是在上述技术方案2的牙刷中，其特征在于，作为PTT刷毛，采用下述纤丝：伸长时和恢复时的同一伸长率下的负荷的最大差值ΔF_max相对于最大伸长率下的最大负荷F_max，为70％以下.

要进一步减小伸长时和恢复时的轨迹的差，除了上述技术方案2的牙刷的构成以外，如果作成伸长时和恢复时的同一伸长率下的负荷的最大差值ΔF_max相对于最大伸长率下的最大负荷F_max为70％以下、优选的是60％以下的刷毛，则能进一步提高刷毛的展开耐久性.关于该特性也同样，尽管理想的情况是减小至0％，但如上所述，实际的高分子材料，难以使该差成为零，实际上至少为1％以上.

另外，技术方案4所述的发明是，是在上述技术方案2或技术方案3的牙刷中，其特征在于，作为PTT刷毛，采用下述纤丝：恢复时负荷回到零的伸长率T0相对于最大伸长率T_max的伸长恢复率＝[(T_max-T0)/T_max]×100，为50％以上.

要进一步减小伸长时和恢复时的轨迹的差，除了上述技术方案1或技术方案2的牙刷的构成以外，如果进一步将恢复时负荷回到零的伸长率T0相对于最大伸长率T_max的比率，即伸长恢复率设为50％以上，优选设为60％以上，则刷毛的展开耐久性进一步提高。关于该特性，虽然理想的情况为100％，但如上所述，实际的高分子材料难以达到零，因此，现实情况是，最大也为99％以下.

另外，技术方案5所述的发明是，在上述技术方案4的牙刷中，其特征在于，作为PTT刷毛，采用下述纤丝：至少最大伸长率为25％时的滞后曲线的伸长恢复率为50％以上，优选为60％以上.

这样，如果至少最大伸长率为25％时的滞后曲线的伸长恢复率为50％以上，优选为60％以上，便可以获得更加优良的刷毛的展开耐久性.

本发明者们，对于采用上述PTT刷毛的牙刷，就什么样的植毛部规格的牙刷在操作性、牙垢去除效果、刷洗实际感觉、使用感方面最优，进行了各种实验和研究.其结果发现，若采用以下这样的植毛部规格，则除了刷毛展开耐久性提高以外，操作性、牙垢去除效果、刷洗实际感觉、使用感也提高。

即，技术方案6所述的发明是，在上述技术方案1～5的牙刷中，其特征在于，头部植毛面上的刷毛的植毛面积为0.8～1.5cm²，植毛密度为35～45％.

所谓刷毛的植毛面积，如图2所示，是指将排列在牙齿头部1的植毛面2外周的植毛孔3的外侧用直线连结起来，由该直线所包围的部分的面积S[参照JIS S 3016(1995)].

另外，所谓植毛密度，是指各植毛孔3的截面积的总和与上述植毛面积S之比。作为植毛孔的截面积，在锚件植毛法和热熔接法(参照特开昭60-241404号公报)的情况下，直接采用植毛孔3的截面积，在不存在植毛孔的模内法(参照特开昭61-268208号公报、特表平9-512724号公报)的情况下和即使是热熔接法、也不预先在头部形成植毛孔的情况下，采用为保持刷毛束(或刷毛)而设在模具内的刷毛束保持件的贯通孔的孔截面积.

一般，为提高牙刷的操作性，减小上述植毛面积S是有效的，但在采用现有尼龙刷毛或PBT刷毛等的牙刷的情况下，若过分地减小植毛面积，则刷毛展开耐久性变差，刷毛末端容易展开.其结果，刷毛末端不与牙表面接触，不能长期保持开始使用时的牙垢去除力.

相对于此，由于PTT刷毛的刷毛展开耐久性非常优良，因此可以将以往担心刷毛展开耐久性变差而不能过分紧凑化的植毛面积减小，可以提高刷毛末端到达齿间部分等间隙的性能和口腔内操作性，可以制作长期保持牙垢去除效果的高质量牙刷。

但是，虽然从提高操作性方面看植毛面积S较小为好，但如果过于极端地减小，则在刷洗时费时间和工夫，反而使操作性变差.根据本发明者们的实验和研究发现，在采用PTT刷毛的牙刷的情况下，植毛面积S为0.8～1.5cm²范围是最好的.

另一方面，植毛密度与牙刷的刷洗实际感觉和刷牙心情有很大关系。如果植毛密度低，则头部植毛面为稀疏刷毛，刷洗实际感觉差.反之，如果提高植毛密度，则头部植毛面成为密集刷毛，刷洗实际感觉变好，但整体上变硬，并且刷毛束难以进入齿间部分等细小间隙.根据本发明者们的实验和研究发现，在采用PTT刷毛的牙刷的情况下，植毛密度为35～45％范围是最好的。

本发明中所用的热水收缩率0.4％以下的PTT刷毛，可以通过在由PTT构成的纤丝的抽丝工序中，进行延伸加工后，进行旨在去除纤维内的残余应变的热处理(时效处理)而得到.在这种情况下，可以通过在抽丝工序的生产线上进行热处理来得到，另外，也可以如下得到：通过在线进行热处理而使热水收缩率成为2.0～1.0％左右，然后暂时将纤丝卷取，切成一定长度，将一定根数的纤丝笔直地束起来后，离线进行热处理使热水收缩率达到0.4％以下.

热处理温度，优选为120～160℃，但即使为100℃以下也可以.特别在离线的情况下，即使为60～80℃，只要花时间，热水收缩率也可以达到0.4％以下。

关于抽丝，不管是单一材料还是芯鞘那样的复合结构，采用一般所用的方法即可，下述方法优选：将作为刷毛材料的树脂熔化或溶解在溶剂中而成为流动状态，从喷丝头的细孔挤出到气体中或液体中，使其冷却、凝固，这样，作成未延伸刷毛，其中所述喷丝头设计成使得该树脂成为所希望的刷毛截面结构，接着，在温水浴中或蒸气浴中进行延伸或张驰处理后卷取在线轴等上.另外，在工序中也可以用防带电剂、润滑剂等处理剂进行表面处理.

所使用的PTT刷毛的刷毛直径(直径)，没有特别限定，但通常使用的直刷毛，例如在截面为圆形的圆柱状的情况下，从使用感、与牙龈接触的感觉、耐久性考虑，3～12mil(0.076～0.305mm)、优选地5～11mil(0.127～0.279mm)左右为好。在刷毛末端变细的锥形刷毛(锥形部末端直径0.01～0.08mm左右)的情况下，优选地将未加工成锥形的基部侧的刷毛直径设为5～12mil(0.127～0.305mm)左右.锥形刷毛可以利用碱或酸以化学方式进行溶解处理而制造，从作业性这一点看，用碱的方法比较理想.

刷毛的截面形状，一般为圆形，但没有特别限定，除圆形以外，椭圆形，三角形、四边形、五边形等多边形，星形，三叶的苜蓿形、四叶的苜蓿形，由直线和曲线构成的不定形状等，可以根据需要选择任意形状，但从物理强度这一点出发，圆形比较理想.

通常，刷毛的外观形状，除了刷毛末端倒圆部以外，从根部至末端为同一直径的直线形，但也可以向着刷毛的长轴方向、按规定螺距扭成螺旋形，或施以波形处理、卷曲处理等.另外，也可以是向着末端直径变细的锥形刷毛的形态(例如，末端部分的直径为0.01～0.08mm).又，也可以将刷毛末端加工成刮刀状、刮板状、球状.

在将刷毛截面设为多层结构的情况下，也可以采用通常的牙刷所使用的聚酰胺(例如：尼龙6-12，尼龙6-10，12尼龙等)、聚酯(例如，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯等)、聚丙烯等硬质树脂和热塑性弹性体之类的软质树脂，作成将PTT和这些组合起来的复合纤丝.为了提高PTT的耐久性，使得构成比例最高的材料即所谓主要成分为PTT.

关于刷毛的着色，可以设成透明(天然)的状态，考虑到牙刷外观的商品性，也可以用颜料或染料进行透明系着色或不透明系着色(包括白色).另外，也可以根据需要，将2种或2种以上的透明刷毛和着色刷毛按刷毛束单位或刷毛束内的刷毛单位组合起来使用，又，在将刷毛截面设成多层芯鞘结构的情况下，也可以与部分不同的材料或着色的刷毛组合起来使用.

作为着色方法，可以如一般所进行的那样将着色剂添加在抽丝时的树脂中进行着色，或在抽丝后或者随着抽丝工序从纤丝表面进行着色.另外，也可以在向牙刷植毛前的切段状态(25～35mm左右的刷毛长度的刷毛束)下或植毛后，只对刷毛的末端部分或者刷毛整体进行着色.

在不损害刷毛特性的范围内，也可以适当配合或涂敷相对于热和光的稳定剂、阻燃剂、填料、表面润滑剂、防带电剂、杀菌材料(抗菌材料)、以及其它硬质树脂或弹性体.

将刷毛束起来后的刷毛束的截面形状，通常为圆形，但不一定必须为圆形，也可以与植毛部的设计相配合，设成三角形、四边形等多边形，将直线和曲线组合起来而构成的不定形状.特别是在锚件植毛的情况下，也可以通过将不定形状截面的刷毛束和薄壁孔间植毛组合起来，而设成从外观上看整体为直线状或曲线状连续的刷毛束群.

刷毛束的刷毛，不需要都是相同的刷毛直径和颜色，例如，可以如6mil(0.152mm)刷毛和7mil(0.178mm)刷毛组合、或者6mil(0.152mm)和8mil(0.203mm)刷毛组合那样，考虑外观、使用性、刷洗感、清洗效果等而适当地进行组合.另外，也可以与PTT刷毛以外的其它材质的刷毛组合起来，还可以与硅酮和弹性体等橡胶样的刷毛或薄片组合起来.

刷毛束末端的刷毛切断形状与现有的牙刷相同，可以适当选择整体为一个平面状的平切、具有顶部的锯齿形切断、有多级平面状部分的阶梯形切断等.另外，也可以通过改变刀具形状或重复进行数次刷毛切断工序，而设成各种形状的组合.通常，对构成刷毛束的刷毛的末端部分进行刷毛末端倒圆处理。锥形刷毛的情况下，为了尽量地将刷毛末端设得细些，也有不经过刷毛切断工序的情况，在这种情况下，即使不进行刷毛末端倒圆处理也可以。

刷毛束的排列，通常，圆形截面的刷毛束排列成格子状或锯齿状，在头部宽度方向上排列2～6列左右(最大宽度3～13mm左右)，在头部长度方向上排列4～12列左右(最大长度5～35mm左右)，但刷毛束截面形状和排列的组合可根据刷洗目的和功能适当选择.

作为将刷毛或刷毛束固定在牙刷头部的植毛面上的方法，可以利用现有公知的方法，例如，可以利用下述方法：用称作锚件的止脱部件(黄铜片、不锈钢片、硬质树脂片等)将刷毛束对折而进行植毛的锚件植毛法；将刷毛束的一端用热等方法进行熔融结合、且在使该结合部处于模具内的状态下填充头部树脂来进行固定的模内植毛法(例如，参照特开昭61-268208号公报、特表平9-512724号公报)；将刷毛束的一端和头部用热等方法熔融结合的热熔接植毛法(例如，参照特开昭60-241404号公报)等。

在将刷毛固定在牙刷头部的情况下，如果装填系数设为60～100％、优选设为70～95％，则可以得到刷毛硬挺度好、刷毛展开耐久性和外观优良、能有效地使用刷毛端部从而清洗效果好的牙刷.另外，在使用热塑性软质树脂或硅酮树脂等软质树脂作为牙刷头部的一部分的情况下，只要装填系数设为60～120％，就可以得到与上述一样良好的牙刷.

另外，所谓装填系数，是植在1个植毛孔中的刷毛的截面积总和除以该植毛孔的截面积而得到的值乘以100倍，用百分数表示的值.但是，在锚件植毛法的情况下，将扣除位于植毛孔内的锚件的面积后的值作为植毛孔截面积使用.又，在不存在植毛孔的模内法的情况下，和即使是热熔接法但不预先在头部形成植毛孔的情况下，将用来对植到头部上的刷毛束(或刷毛)进行保持的模具夹具的保持孔的孔截面积作为植毛孔截面积使用。

所植的刷毛的刷毛高度(从头部植毛面到刷毛末端的高度)，考虑刷毛束规格或刷毛规格、使用感、清洗效果等适当选择，但一般，作为大人用牙刷为8～12mm左右，作为小孩用牙刷为6～8mm左右.

所植的刷毛束或刷毛的植毛角度(固定在头部植毛面上的刷毛束或刷毛与植毛面所成的角度)，即使不垂直于头部植毛面也可以，例如处于提高特定方向的刷洗效果的目的，有时相对于头部植毛面倾斜15°～20°左右而进行植毛。

植毛孔的形状，除了圆形以外，也可以设成三角形、四边形等多边形和椭圆形、长方形、将直线和曲线组合而成的不定形状.植毛孔的截面积设为0.75～2.6mm²左右比较理想.将植毛孔的截面积设为这样的范围的情况下，可以设成与牙龈的接触感觉好、刷毛末端向齿间部分等细小间隙插入的实际感觉好的牙刷.

关于植毛孔深度方向的形状，可以是在孔径无变化的圆柱状孔，也可以使用以随着朝向下方而孔径变细的方式作成锥面的孔、或在中途设有阶梯的孔、将阶梯和锥面组合而成的孔等.在这些形状的基础上，也可以进一步在孔底面的角部进行0.3mm左右的倒角加工。

形成于头部植毛面上的植毛孔的孔数为10～40个孔左右，既可以单独使用单一孔形状的植毛孔，也可以将不同孔形状的植毛孔组合起来。另外，只要在全部植毛孔之中，至少60％左右以上满足上述截面积0.75～2.6mm²的条件，则可以将具有其它各种孔截面积的植毛孔组合起来.

植毛孔与头部外周缘的距离，只要具有可确保强度的最低限度的宽度即可，设为0.5～1.5mm、更加优选地为0.5～1.0mm的范围.

头部的厚度，虽然用锚件植毛法或除锚件植毛法以外的植毛法稍有不同，但一般希望为2～6mm左右.若将头部的厚度减薄，则口腔内的操作性提高，但另一方面，为确保足够的植毛强度和耐折强度，必须具有一定程度的厚度.因此，作为同时满足这两方面要求的厚度，希望设为上述厚度范围.由此，可以设成强度足够且操作性好的牙刷.

作为包括头部的牙刷刷柄的构成树脂，优选为弯曲弹性率500～3000MPa(JIS K 7203)的热塑性树脂，例如可以采用聚烯烃(聚丙烯、聚乙烯等)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚三亚甲基对苯二酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等)、聚碳酸酯(包括与聚酯的混合物)、聚芳酯(包括与聚酯的混合物)、聚甲醛树脂、AS树脂、ABS树脂、丙酸纤维素、聚酰胺(尼龙)、聚氨酯、PMMA树脂等，但从价格和加工性方面考虑，优选采用聚丙烯.

另外，在重视透明性的情况下，从成本和耐牙膏性方面考虑，美国Eastman公司制的一种聚酯、PCTA树脂比较理想.

将上述树脂彼此组合或与热塑性弹性体(烯烃系、苯乙烯系、聚酯系、聚氨酯系、尼龙系等)、硅酮树脂等组合，作成多色成型刷柄也比较理想。并且，也可以用弹性率不同的二种以上的材质构成，而使牙刷刷柄的一部分或全部具有挠性.

实际上在制造本发明的牙刷时，例如如图3(a)～图3(d)所示，如果将由尼龙刷毛或PBT刷毛等现有刷毛6构成的刷毛束(用黑圆表示)适当地植在由PTT刷毛4构成的刷毛束之间，则可以使由该现有刷毛6构成的刷毛束具有用于告知牙齿更换时期的指示器的作用.

即，PTT刷毛伸长/恢复性优良，在作为牙刷的刷毛使用的情况下，具有高的耐久性，但反之，即使长期使用，刷毛末端磨损或起毛刺，刷毛末端也不展开，所以往往搞不清牙刷的更换时期.于是，如图3(a)～图3(d)所示，如果与由PTT刷毛4构成的刷毛束一起适当地栽植由尼龙刷毛或PBT刷毛等现有刷毛6构成的刷毛束，则根据该现有刷毛6的刷毛末端的展开情况，可以知道是否接近牙刷的更换时期.

发明效果

根据本发明，将PTT刷毛的热水收缩率和滞后特性设定为最佳的值，因此，可以进一步提高采用PTT刷毛的牙刷的刷毛的展开耐久性，可以提供耐久性更优良的牙刷.

并且，将刷毛的植毛面积和植毛密度设为最适合于PTT刷毛的规格，因此，可以紧凑地构成牙刷头部的植毛部，可以得到下述高质量的牙刷：除了上述刷毛展开耐久性提高以外，刷毛末端到达齿间部分等间隙的性能和口腔操作性优良，而且能长期保持牙垢去除效果。

附图说明

图1是刷毛伸长/恢复时的滞后曲线的说明图.

图2是牙刷头部的俯视图.

图3是表示将尼龙刷毛或PBT刷毛作为告知牙刷更换时期用的指示器使用的情况的例子的图.

图4是表示刷毛热水收缩率的不同造成的刷毛展开耐久性的试验结果的图表.

图5是表示牙垢去除试验的试验结果的图表。

图6表示本发明的牙刷的第1具体例，图6(a)为俯视图，图6(b)为侧视图，图6(c)为后视图。

图7是图6的牙刷的详细图，图7(a)是图6(a)中的头部的放大俯视图，图7(b)是图6(a)中的植毛孔的放大剖视图，图7(c)是图6(b)中的A-A’线位置的放大剖视图，图7(d)是图6(b)中的B-B’线位置的放大剖视图，图7(e)是图6(b)中的C-C’线位置的放大剖视图，图7(f)是图6(b)中的D-D’线位置的放大剖视图，图7(g)是图6(b)中的E-E’线位置的放大剖视图，图7(h)是图6(b)中的F-F’线位置的放大剖视图，图7(i)是图6(b)中的G-G’线位置的放大剖视图。

图8表示本发明牙刷的第2具体例，图8(a)是俯视图，图8(b)是侧视图，图8(c)是后视图.

图9是图8的牙刷的详细图，图9(a)是图8(a)中的头部的放大俯视图，图9(b)是图8(a)中的植毛孔的放大剖视图，图9(c)是图8(b)中的A-A’线位置的放大剖视图，图9(d)是图8(b)中的B-B’线位置的放大剖视图，图9(e)是图8(b)中的C-C’线位置的放大剖视图，图9(f)是图8(b)中的D-D’线位置的放大剖视图，图9(g)是图8(b)中的E-E’线位置的放大剖视图，图9(h)是图8(b)中的F-F’线位置的放大剖视图，图9(i)是图8(b)中的G-G’线位置的放大剖视图.

图10表示本发明的牙刷的第3具体例，图10(a)为俯视图，图10(b)为侧视图，图10(c)为后视图.

图11是图10的牙刷的详细图，图11(a)是图10(a)中的头部的放大俯视图，图11(b)是图10(a)中的植毛孔的放大剖视图，图11(c)是图10(b)中的A-A’线位置的放大剖视图，图11(d)是图10(b)中的B-B’线位置的放大剖视图，图11(e)是图10(b)中的C-C’线位置的放大剖视图，图11(f)是图10(b)中的D-D’线位置的放大剖视图，图11(g)是图10(b)中的E-E’线位置的放大剖视图，图11(h)是图10(b)中的F-F’线位置的放大剖视图，图11(i)是图10(b)中的G-G’线位置的放大剖视图.

图12表示本发明的牙刷的第4具体例，图12(a)为俯视图，图12(b)为侧视图，图12(c)为后视图.

图13是图12的牙刷的详细图，图13(a)是图12(a)中的头部的放大俯视图，图13(b)是图12(a)中的植毛孔的放大剖视图，图13(c)是图12(b)中的A-A’线位置的放大剖视图，图13(d)是图12(b)中的B-B’线位置的放大剖视图，图13(e)是图12(b)中的C-C’线位置的放大剖视图，图13(f)是图12(b)中的D-D’线位置的放大剖视图，图13(g)是图12(b)中的E-E’线位置的放大剖视图，图13(h)是图12(b)中的F-F’线位置的放大剖视图，图13(i)是图12(b)中的G-G’线位置的放大剖视图.

附图标记说明

1  头部

2  植毛面

3  植毛孔

4  PTT刷毛

5  刷柄

6  现有刷毛

7  侧浇口(side gate)

8  型号显示部

9  杆浇口(pin gate)

S  植毛面积

具体实施方式

在牙刷刷柄的头部形成有23个植毛孔(直径为1.6mm的圆孔)以满足植毛面积S＝0.8～1.5cm²、植毛密度为35～45％的条件，用锚件(厚度为0.25mm)将粗度为8mil(0.203mm)的PTT刷毛在这些植毛孔的每一个孔中栽植19根(折叠后为38根)刷毛以后，用刀具平切以使刷毛高度为9.5mm，从而制作成本发明的牙刷(表1中的实施例1～3).

另外，如表1中所示，实施例1设定为热水收缩率0.03％，实施例2设定为热水收缩率0.26％，实施例3设定为热水收缩率0.34％，均是作为本发明条件的热水收缩率0.4％以下。装填系数都为76.5％.

[表1]

用于刷毛展开耐久性试验的牙刷

对上述实施例1～实施例3的各牙刷进行了刷毛展开耐久性试验(植毛部展开率).将其结果示于表2和图4.为了比较，制作了除热水收缩率以外与实施例1～实施例3的构成相同，只将PTT刷毛的热水收缩率设为0.52％、0.74％、1.50的比较用的3种牙刷(表1中的比例较1～比较例3)，且进行了同样的试验.另外，作为参考例，还制作了使用相同的刷毛直径、相同的植毛根数的尼龙刷毛的牙刷，且进行了同样的试验.将这些结果也示于表2和图4中.

(试验方法)

将上述各牙刷设定在模型耐久性试验机上，测定了随着刷洗次数的增加而得到的植毛部展开率。试验方法为：使牙刷头部位于金属制的波纹板上，以刷毛末端与波纹板表面相接触的方式与波纹板平行地对置配置，在这种状态下将牙刷头部和整块波纹板浸渍在37℃(大致口腔内温度)的温水中，使牙刷头部在与波纹板的波纹垂直的方向上往复运动.试验条件为：在对牙刷头部施加300g的负荷的状态下，以150次/分的往复速度、40mm的刷洗行程进行刷洗，直至2万次，对各牙刷分别在刷洗1万次时和刷洗2万次时测定了植毛部展开率.

另外，所谓植毛部的展开率，是对在开始使用前的头部植毛面上所植的刷毛群的植毛部宽度(在与刷柄长度方向垂直的方向上所计测的刷毛群的末端全宽)、和在上述模型耐久性试验机上刷洗规定次数后的植毛部宽度进行计测，用其差值除以开始使用前的植毛部宽度且乘以100倍，用百分数表示的值.将其计算式示于下面.

[式2]

[表2]

刷毛展开耐久性的试验结果(植毛部展开率)

在采用表2中的尼龙刷毛的参考例的情况下，由于在进行了1万次刷洗时植毛部展开率超过了50％，因此，不进行2万次刷洗，在1万次刷洗时停止了试验。

如由表2和图4的试验结果所表明的那样，可以确认，通过设成热水收缩率为0.4％以下(实施例1～实施例3)、优选地热水收缩率为0.3％以下(实施例1、实施例2)，可以减小植毛部展开率，可以提高牙刷的刷毛展开耐久性.

另外，在用上述模型耐久性试验机进行的刷毛展开耐久性的评价中，是在37℃的温水中连续地施加负荷而进行刷洗运动，因此，采用吸水性高的尼龙刷毛的牙刷(参考例)与吸水性低的PTT刷毛相比，刷毛展开耐久性呈现降低的倾向.于是，对于这一点，实际进行了刷牙耐久试验，确认了采用PTT刷毛的实施例1～实施例3的牙刷与采用尼龙刷毛的参考例的牙刷相比，具有约2倍的刷毛展开耐久性.

下面，制作了采用表3中作为实施例4所示的PPT刷毛的本发明牙刷(热水收缩率0.03％)和采用作为比较例4所示的尼龙刷毛的现有牙刷，将这两种牙刷实际使用于刷牙，对操作性的不同进行了评价。将其评价结果示于表4。评价是根据7等级绝对评价进行的。

[表3]用于操作性试验的牙刷

[表4]操作性的评价结果

评价方法＝7等级绝对评价

1：非常差

2：很差

3：稍差

4：分界线

5：稍好

6：很好

7：非常好

如从表4的评价结果所表明的那样，可以确认，在采用PTT刷毛的本发明牙刷(实施例4)的情况下，刷毛末端到达齿间部分的性能和口腔内操作性均比采用尼龙刷毛的现有牙刷(比较例4)要好.

下面，制作了采用作为实施例5示于表5中的PTT刷毛的本发明的牙刷(热水收缩率0.03％)和采用作为比较例5、6示出的尼龙刷毛的现有的牙刷，并进行了牙垢去除试验.将其试验结果示于表6和图5。

(试验方法)

将示于表5的各牙刷固定在模型刷洗试验机上，分别测定初始(开始使用)时的牙垢去除力和通过模型试验刷洗2万次后的牙垢去除力，对牙垢去除力的降低率进行了比较.

[表5]用于牙垢去除试验的牙刷

[表6]刷洗2万次后牙垢去除力的降低率

如由表6和图5的试验结果所表明的那样，可以确认，在采用PTT刷毛的本发明的牙刷(实施例5)的情况下，刷洗2万次后也维持着与开始使用时大致同等的牙垢去除力.

下面，作为实施例6，对使用下述PTT刷毛的牙刷的例子进行说明，所述PTT刷毛具有本发明中所采用的滞后特性.

作为在该实施例6中所用的PTT刷毛，使用如下制成的PTT刷毛，即，将PTT树脂用专利文献3所述的方法进行抽丝，暂时卷取在卷轴上，进而切成一定长度，将规定根数笔直地集束，并在用纸将外侧包起来的状态下进行热处理，作成热水收缩率0.03％的直径8mil(0.203mm)的PTT刷毛.另外，作为比较例，使用采用了直径8mil的PBT刷毛的牙刷(比较例7)、和采用了直径8mil的尼龙(6-12尼龙)刷毛的牙刷(比较侧8).

将用于各牙刷的刷毛设定在拉伸压缩试验机上，对于将最大伸长率设为20％、22.5％、25％的情况，分别求出伸长/恢复时的伸长率和负荷的滞后曲线，根据所得到的滞后曲线测定出以下所述的各滞后特性.试验条件设为：刷毛的固定距离为100mm，伸长/恢复速度为100mm/分。

将用于各牙刷的刷毛的滞后特性的测定结果示于表7～表9。表7是最大伸长率T_max＝20％时的滞后特性，表8是最大伸长率T_max＝22.5％时的滞后特性，表9是最大伸长率T_max＝25％时的滞后特性.

另外，表7～表9中的附图标记T_max、F_max、TΔ_max、ΔF_max、T0的意思如下(参照图1)。

T_max：最大伸长率

F_max：最大伸长率T_max下的最大负荷

TΔ_max：伸长时和恢复时的负荷之差为最大的伸长率

ΔF_max：伸长时和恢复时在同一伸长率下的负荷最大差值

T0：恢复时负荷为零的伸长率

[表7]

最大伸长率T_max＝20％时的滞后特性

 

	实施例6(PTT刷毛)	比较例7(PBT刷毛)	比较例8(尼龙刷毛)
				TΔ<sub>max</sub>	6％	15％	13％
(TΔ<sub>max</sub>/T<sub>max</sub>)×100	30.0％	75.0％	65.0％
				F<sub>max</sub>	0.504kgf	1.027kgf	1.157kgf
ΔF<sub>max</sub>	0.299kgf	0.476kgf	0.774kgf
				(ΔF<sub>max</sub>/F<sub>max</sub>)×100	59.3％	46.4％	66.9％
T0	6％	5％	9％
				[(T<sub>max</sub>-T0)/T<sub>max</sub>]×100	70.0％	75.0％	55.0％

[表8]

最大伸长率T_max＝22.5％时的滞后特性

 

	实施例6(PTT刷毛)	比较例7(PBT刷毛)	比较例8(尼龙刷毛)
				TΔ<sub>max</sub>	7％	17％	16％
(TΔ<sub>max</sub>/T<sub>max</sub>)×100	31.1％	75.6％	71.1％
				F<sub>max</sub>	0.538kgf	1.130kgf	1.298kgf
ΔF<sub>max</sub>	0.306kgf	0.676kgf	0.932kgf
				(ΔF<sub>max</sub>/F<sub>max</sub>)×100	56.9％	59.8％	71.8％
T0	7％	10％	11％
				[(T<sub>max</sub>-T0)/T<sub>max</sub>]×100	68.9％	55.6％	51.1％

[表9]

最大伸长率T_max＝25％时的滞后特性

 

	实施侧6(PTT刷毛)	比较例7(PBT刷毛)	比较例8(尼龙刷毛)
				TΔ<sub>max</sub>	8％	19％	16％
(TΔ<sub>max</sub>/T<sub>max</sub>)×100	32.0％	76.0％	64.0％
				F<sub>max</sub>	0.550kgf	1.219kgf	1.289kgf
ΔF<sub>max</sub>	0.297kgf	0.855kgf	1.001kgf
				(ΔF<sub>max</sub>/F<sub>max</sub>)×100	54.0％	70.1％	77.7％
T0	8％	14％	13％
				[(T<sub>max</sub>-T0)/T<sub>max</sub>]×100	68.0％	44.0％	48.0％

将具有表7～表9的滞后特性的各刷毛用锚件植毛法进行植毛，将刷毛末端平切以后，对刷毛末端进行倒圆处理，从而制作出各牙刷.对这些牙刷进行刷毛展开耐久性试验(植毛部展开率)。将其试验结果示于表10.另外，用于试验的各牙刷的植毛部规格如下.

刷柄材质(包括头部)：聚丙烯

植毛孔直径：1.8mm(截面积2.54mm²)

植毛孔排列：末端2个孔+3个孔×6列

植毛孔数：20个孔

植毛部宽度：6.8mm

植毛部长度：19.8mm

植毛面积S：1.28cm²

植毛密度：39.7％

植毛根数(对折前)：23根/孔

锚件厚度：0.25mm

刷毛高度：9.5mm

刷毛切断形状：平切

(试验方法)

将按上述规格制作的各牙刷设定在模型耐久性试验机上，随着刷洗次数增加而进行刷毛展开耐久性试验(植毛部展开率)。试验方法为：使牙刷头部位于金属制的波纹板上，以刷毛末端与波纹板表面相接触的方式与波纹板平行地对置配置，在这种状态下将牙刷头部和整块波纹板浸渍在35℃的温水中且使牙刷头部在与波纹板的波纹相垂直的方向上进行往复运动.试验条件为：在对牙刷头部施加300g负荷的状态下，以150次/分的往复速度、40mm的刷洗行程进行刷洗，直至2万次，对各牙刷在刷洗1万次时和刷洗2万次时分别测定植毛部展开率.

[表10]

刷毛展开耐久性的试验结果(刷毛部展开率)

如表10的试验结果所表明的那样，可以确认，将滞后特性设定在特定范围内的本发明的牙刷(实施例6)与采用PBT刷毛或尼龙刷毛的现有的牙刷(比较例7、比较例8)相比，植毛部展开率显著地减小，刷毛展开耐久性极高.

以下，表示采用PTT刷毛的本发明牙刷的具体的构造例子.

图6和图7是采用PTT刷毛的本发明牙刷的第1具体例子.该第1具体例是表示大人用的牙刷的例子，植毛部的规格如下.另外，为了使图面易于观察，对于植在植毛孔3内的PTT刷毛省略了图示.图中，附图标记7和附图标记8分别表示侧浇口和型号显示部.

刷毛材质：热水收缩率0.03％的PTT刷毛

刷毛直径：8mil(0.203mm)

刷毛根数(对折前)：18根/孔

植毛孔3的孔径：1.6mm(截面积2.01mm²)

植毛孔数：23个孔

植毛面积S：1.18cm²

植毛密度：39.2％

刷柄5的材质(包括头部1)：PCTA树脂

图8和图9是采用PTT刷毛的本发明牙刷的第2具体例子.该第2具体例子也是表示大人用牙刷的例子，植毛部的规格如下。另外，对于植在植毛孔3中的PTT刷毛省略了图示.

刷毛材质：热水收缩率0.03％的PTT刷毛

刷毛直径：8mil(0.203mm)

刷毛根数(对折前)：18根/孔

植毛孔3的孔径：1.6mm(截面积2.01mm²)

植毛孔数：30个孔

植毛面积S：1.42cm²

植毛密度：42.5％

刷柄5的材质(包括头部1)：PCTA树脂

图10和图11是采用PTT刷毛的本发明牙刷的第3具体例子.该第3具体例是换乳牙时期用的牙刷的例子，植毛部的规格如下.另外，对于植在植毛孔3中的PTT刷毛省略了图示.图10中，附图标记9表示杆浇口.

刷毛材质：热水收缩率0.03％的PTT刷毛

刷毛直径：8mil(0.203mm)

刷毛根数(对折前)：20根/孔

植毛孔3的孔径：1.7mm(截面积2.27mm²)

植毛孔数：20个孔

植毛面积S：1.14cm²

植毛密度：39.8％

刷柄5的材质(包括头部1)：聚丙烯(PP)树脂

图12和图13是采用PTT刷毛的本发明牙刷的第4具体例子.该第4具体例子是乳牙时期用的牙刷的例子，植毛部的规格如下.另外，对于植在植毛孔3中的PTT刷毛省略了图示.

刷毛材质：热水收缩率0.03％的PTT刷毛

刷毛直径：7mil(0.178mm)

刷毛根数(对折前)：28根/孔

植毛孔3的孔径：1.7mm(截面积2.27mm²)

植毛孔数：17个孔

植毛面积S：0.96cm²

植毛密度：40.2％

刷柄5的材质(包括头部1)：聚丙烯(PP)树脂

以上，对采用PTT刷毛的本发明的牙刷进行了详细说明，但即使是PTT刷毛以外的现有刷毛，在热水收缩率和/或滞后特性能够具有与在本发明中所采用的PTT刷毛同等的特性的情况下，也可以取代上述PTT刷毛而采用该现有刷毛.

Claims (6)

1.一种牙刷，全部或一部分刷毛采用由聚三亚甲基对苯二酸酯构成的纤丝或以聚三亚甲基对苯二酸酯为主要成分的纤丝，其特征在于，

上述由聚三亚甲基对苯二酸酯构成的纤丝或以聚三亚甲基对苯二酸酯为主要成分的纤丝的热水收缩率为0.4％以下.

2.根据权利要求1所述的牙刷，其特征在于，作为上述由聚三亚甲基对苯二酸酯构成的纤丝或以聚三亚甲基对苯二酸酯为主要成分的纤丝，采用下述纤丝：在测定刷毛的伸长/恢复时的伸长率和负荷所得的滞后曲线上，伸长时和恢复时的负荷之差为最大的伸长率TΔ_max与最大伸长率T_max之比为50％以下.

3.根据权利要求2所述的牙刷，其特征在于，作为上述由聚三亚甲基对苯二酸酯构成的纤丝或以聚三亚甲基对苯二酸酯为主要成分的纤丝，采用下述纤丝：伸长时和恢复时的同一伸长率下的负荷的最大差值ΔF_max与最大伸长率下的最大负荷F_max之比为70％以下.

4.根据权利要求2或权利要求3所述的牙刷，其特征在于，作为上述由聚三亚甲基对苯二酸酯构成的纤丝或以聚三亚甲基对苯二酸酯为主要成分的纤丝，采用伸长恢复率为50％以上的纤丝，所述伸长恢复率表示恢复时负荷回到零的伸长率T0与最大伸长率T_max之间用[(T_max-T0)/T_max]×100表示的比.

5.根据权利要求4所述的牙刷，其特征在于，作为上述由聚三亚甲基对苯二酸酯构成的纤丝或以聚三亚甲基对苯二酸酯为主要成分的纤丝，采用下述纤丝：至少最大伸长率为25％时的滞后曲线的伸长恢复率为50％以上.

6.根据权利要求1～3中任一项所述的牙刷，其特征在于，头部植毛面上的刷毛的植毛面积为0.8～1.5cm²，植毛密度为35～45％.

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