CN103998205B - 用于生产具有内腔的牙刷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于生产具有内腔的牙刷柄部的方法。

Description

用于生产具有内腔的牙刷的方法

技术领域

本发明涉及生产个人护理制品诸如具有内腔和集成子组件的牙刷的方法以及通过此类方法生产的牙刷。

背景技术

牙刷通常采用注塑方法制造。这样一种注塑方法特征在于提供呈牙刷形状的模具和通过热通道喷嘴将熔化塑料注射进模具中。盲孔被模塑到牙刷头部中以在随后的步骤容纳刷毛簇。牙刷接着被冷却并且从模具中被顶出并且刷毛簇被网装固定到预模塑的盲孔中。例如，美国专利申请公布号5,845,358说明了通过注塑制造的这样一种牙刷。这种注塑方法对于由单一组分制成的牙刷可包括单个注塑步骤，或者对于由两种或更多种组分或材料制成的牙刷，它也可包括两个或更多个注塑步骤。第二或后续材料可具有比第一材料软得多的硬度以增强抓持性或提供与众不同的设计元素。这样一种注塑方法特征在于：提供呈牙刷的一部分的形状并且通过热通道喷嘴将第一熔化塑料注射进所述模具中，等待一段时间使所述部件充分冷却，接着将固体的或半凝固的部件转移到第二模腔，在此处将第二材料注射进由第二模具和第一模塑件的一些表面的组合形成的空隙中。牙刷接着被冷却并且从模具中被顶出。在多组分牙刷的情况下，容纳刷毛簇的盲孔通常在第一次注射中被模塑，然而，网装固定刷毛簇通常紧随着最后的注塑步骤来进行。例如，美国专利申请公布号6,276,019说明了通过注塑制造的这样一种牙刷。

将簇网装固定到模塑的或钻削的盲孔中的植簇牙刷具有许多缺点，其包括但不限于：附加步骤涉及到复杂的机器，金属元件包括到另外完全塑料的器具，和使用往复式网装固定方法每次植簇一个孔，因此，牙刷制造的速率受限，慢于多腔注塑中可能有的制造速率。

响应于网装固定的这些限制，已经开发了一种方法在注塑工序期间采用被称为无锚定植簇(AFT)或热植簇的技术来植簇牙刷。在无锚定植簇中，预修剪的、端部半球的、抛光的或预先处理的细丝或刷毛首先被引导并且永久地安装到载板中。植簇的载板接着在注塑柄部的硬组分期间被固定到牙刷的主体，其通常被称作模内组装(IMA)方法。无锚定植簇解决网装固定的许多缺点，诸如：植簇速率、从最终部件消除金属钉和增加刷毛类型和颜色上的变化。

在注塑工序期间直接重叠模塑预熔合的刷毛簇对于本领域的技术人员也是已知的。在该工序中，树脂被注射进模腔中围绕刷毛簇的熔合端，甚至在不同塑料诸如用于刷毛的聚酰胺和用于牙刷头部的聚丙烯之间不存在化学键的情况下形成机械结合。熔化热在熔合端处产生塑料“球”，其在注塑期间在塑料牙刷头部/柄部中产生足够的正反底切以保持簇，甚至在适度的(25N)拉力下。

不论簇是通过网装固定、无锚定植簇还是任何其它形式的热植簇被引入到注塑的牙刷，注塑的牙刷柄部一般具有局限性。这些局限性之一是，由于由所用材料质量增加而造成的材料成本增加和冷却时间延长的缘故，大直径柄部不能以有效的方式进行生产。

具有增大的柄部直径的牙刷提供实质的优点，例如，它们可给儿童提供增大的抓持区域，提高儿童控制和使用牙刷的能力；同样，由于难以弯曲他们双手的关节的缘故，具有残疾诸如关节炎的人们有时在控制牙刷方面有困难。使用具有增大的柄部直径的牙刷，此类困难得到显著减轻。另外，对于使用者而言，从人体工程学的观点来看，牙刷上柄部横截面较大更好。

在外表面上具有第二材料的高摩擦和/或低硬度区域的牙刷也在抓持方面提供实质的优点。低硬度材料诸如在肖氏硬度A标尺上测量的其硬度小于约90的那些材料通过在舒适抓持力的范围内变形而提供抓持性上的优点。所述变形有助于将刷一致地保持在手中合适的位置，并且也提供令人愉悦的触觉反馈。增加高摩擦抓持表面直接降低使用期间保持刷毛方向稳定所需的握紧力。然而，由于它们的强度低，完全由高摩擦、低硬度材料制成的牙刷不大可能表现出以常规抓持方式提供合适的力给牙刷所需的抗弯强度。在肖氏硬度A20-90硬度范围内的热塑性弹性体(TPE)是用来改善在牙刷和其它个人护理制品上抓持性的常用的第二、第三或后续材料。

当牙刷必须被快速移动时通常在湿或滑的时候，横截面积上的变化包括沿着刷的长度或长轴较大的和较小的横截面积在内允许使用者在使用期间更好地抓持和控制牙刷。另外，当润湿时保持较高摩擦系数的材料(包括上述硬度范围内的热塑性弹性体在内)可有助于湿握情况。

虽然具有增大的柄部直径的牙刷具有优点，利用注塑来制造具有较大横截面柄部的牙刷具有至少七个缺点。

第一-由于使用了更多的塑料来制造牙刷，牙刷更加昂贵。用来形成牙刷柄部的材料近似地随着柄部直径的平方而增加。

第二-制造的成本提高，因为冷却和凝固牙刷所需的时间显著增加。冷却时间增加是由于热塑料的数量增多和牙刷的横截面较大两种缘故。因为塑料具有相对低的热导率，随着横截面增大，从牙刷的中心排出热量明显更难。就多组分牙刷而言，用于所有模塑周期的全部冷却时间可通过平衡每次射出塑料的大小使得牙刷对于每种组分基本上按重量均匀地划分而减少对于本领域的技术人员是已知的，然而，与其它需要的相比，这具有以下缺点：需要更多地使用昂贵材料，通常是TPE。实质上，对于这类注塑牙刷，材料使用和资本设备时间两者不能同时都被优化。

第三-大多数热塑性塑料在冷却和凝固期间收缩。收缩可在柄部的外边缘冷却时通过将额外的熔化塑料通过浇口填充到柄部的中心中而减轻，然而，当浇口被放置远离柄部的最厚部分时这种减轻失效，并且所述浇口的放置(其将在柄部的厚抓持部分中具有一些触觉残余)可导致使用期间不称心。对于许多牙刷柄部设计而言，单单填充不能减轻可见的表面收缩和与增大的柄部横截面相关联的表面缺陷和内部缺陷。这些表面缺陷可被显现为表面光洁度或质感上的不如意变化，其造成所述部件的观感和触感不佳。内部缺陷可显现为塑料里面的空洞或气泡，取决于塑料的透明度，其可明显地或不明显地弱化柄部。第二组分可用来覆盖和隐藏不好的装饰结构诸如浇口痕或凹痕对于本领域的技术人员是已知的，然而就其本性来讲，这对最后的注射不起作用，其必然一定具有未盖住的浇口痕并且也可在厚截面上包含凹痕。

第四-注塑方法需要加入足够的能量以将塑料充分熔化到液体状态，使得它可在压力下行进通过流道、喷嘴和浇口以完全充满注射模腔。

第五-将塑料填充和装满到注射模腔中需要很高的压力，通常为数千磅每平方英寸，其需要由很高强度材料制成的模腔，这些材料生产昂贵并且耗时。这些特别高的压力事实上可通过需要在后续注料量注入之前一次塑料注料量的完全或近乎完全冷却和/或凝固限制制造过程的速度。

第六-在多重步骤中多次塑料注料量的注入必然需要材料的每种组分具有至少一个独有的模腔部分，其明显增加了模塑的费用、复杂性和困难，尤其是在塑料和金属汇合形成边缘也称作阻断之处。

第七-在多腔生产中，注料量间填充的平衡对于TPE特别难以控制，因为它们具有狭窄范围的加工温度并且它们的粘度在该温度范围内基本上不改变。

力图克服与使用注塑来生产具有增大直径的牙刷柄部相关联的困难，已经提出生产具有中空主体的牙刷柄部。例如，EP0668140或EP0721832公开了使用气助或气体辅助技术来制造具有中空的大横截面柄部的牙刷。在所公开的方法中，靠近牙刷柄部的基座注射熔化塑料，其中随后将热针插进熔化塑料中以将气体吹进熔化塑料中，所述熔化塑料接着朝向注射模具的壁膨胀。以一种相似的方式，美国专利公布号6,818,174B2提出，将预定量的熔化塑料注射进腔体中以仅部分地填充模腔并且随后通过在注射模具中形成的注气口注射气体以迫使熔化塑料与模腔的壁接触。采用附加空气注射的此类注塑方法形成具有基本上均匀壁厚的中空柄部主体具有实质困难，并且同样，以最小的材料重量优化柄部以便人体工学功能最大的可能性和生产效率受到限制。US6,818,174B2中的此类注塑方法的另外的缺点是产生气体的通气孔。EP0668140通过使用活动注射销来造成密封的部件为这个问题提供了一种可能的解决方法，然而，这种密封在第二次注料中产生的注塑压力下的完整性对于加工条件高度敏感，因此还不清楚。通气孔在熔化塑料和高压气体的界面处(并且不是由模具钢)形成，并因此不能可预测地制造或者具有高精度。采用气体辅助注塑制造的中空柄部牙刷的又一个缺点涉及通过注塑或重叠注塑将第二、第三或后续材料施用或安装到牙刷，其中在密封必需的气孔的过程中，重叠注塑的材料可大量地侵入在第一气体注射步骤中产生的中空空隙中，因为除了摩擦和空隙内的近大气压力之外，没什么东西能使它停止。EP0721832详细地示出了这种效应。尽管这仍可导致美容上可接受的部件，它禁止使用注料量限制装置诸如阀门浇口并且可大幅度增加部件的成本。气体辅助注塑基本上不降低注射压力或形成塑料制品所需的熔化能。而且与所有其它已知的注塑方法一样，需要多腔体和注射步骤来将每种材料添加到模塑制品中。

生产具有增大横截面的牙刷柄部诸如电动牙刷柄部的一种常规方法是，采用注塑分别制造离散的柄部部件，然后将这些部件在单独的步骤中或者在后续的注塑步骤中组装，或者最常用的是两种方法的某些组合，从而来自第一步骤或其它步骤的离散部件首先被插进注射模具中并且围绕着它们注射一种或多种附加材料，由多个部件形成中空主体。这种制造方法仍然具有以下缺点：需要塑料完全熔化、高压力和涉及最终注塑步骤的相关设备。采用注塑来生产多个离散的部件(它们在后面的步骤被组装)也具有以下缺点：即每个部件必须不包括任何实质底切(在模塑后由其形成注塑部件凹面的型芯不能从所述部件中抽出)；或者在此类底切存在的情况下，它一定要小心地借助于诸如塌缩的型芯来产生并且因此受到周围几何形状的很大约束。此外，型芯通常必须包括一些机构来冷却或除去热量，并且对于可具有10mm的直径和超过150mm长度的大多数手动牙刷将因此难以或不可能制造内部几何形状。在离散部件中没有底切与制造无底切柄部部件所需型芯的长度和直径相组合连同希望在牙刷柄部上多个区域横截面积上的变化将因此要求任何分开组装的柄部具有多个配合表面，其优选地将要求甚至在持久和反复使用情况下密封以保持对水分和碎屑的阻隔。为消除对于垫圈和昂贵的柔顺材料的需要，这些密封通常采用永久连接操作诸如超声焊接或胶粘来制造。

将触感柔软的材料或第二材料安装到中空的模塑制品可通过其它方法诸如焊接、胶粘来制造，或者利用触感柔软的材料自身的柔韧性夹紧预模塑到主要制品中的底切。然而，这些方法全都具有粘附性持久方面的缺点，特别是对于由诸如聚丙烯之类的材料制成的用于低活性表面的热塑性塑料。由多种组分制成的耐用制品(它们必须被用于不可预知的情况和环境诸如消费者的浴室中)必然一定被构造成比例如一次性制品或包装更加坚固。

电动牙刷尤其易受组装问题的影响，因为它们必须是中空的以便容纳电池、电机和相关的电气连接和驱动组件，它们必须都按某一精度被放置在内部。为避免将塑料部件焊接到一起和密封外部壳体的多个组装步骤的问题和费用，已经提出对于电动牙刷吹塑柄部。在吹塑电动牙刷的组装过程中，有必要让柄部的吹塑部分在至少一个末端敞开以容纳电机、电池和驱动系统组件。在这个过程中，吹塑柄部的至少一个开口的最小直径必须超过将被插入的每一个组件的最小线性尺寸。这样一个大开口在非电动式柄部中将是一个缺点，其不需要容纳内部组件入口，并且将需要非常大的第二部件或顶盖以防止常规使用的水、牙膏、唾液和其它碎屑的侵入和聚集。这样一个过大的开口如果定位在头部附近将实质上与牙刷的人体工学用途冲突。对腔体内表面上几何形状的附加约束，例如对定位电机、外壳、电池等，它们必须被精确地定位在里面，因为被刚性地固定将也对整个吹塑方法不利，因为吹塑部件的内腔的大部分表面不能由模具表面中的钢直接限定，并且相反由柄部的外表面上的钢连同型坯的壁厚、吹塑压力和最终部件与初始型坯或预成型件厚度的拉伸比间接地限定。这些工艺变量的此类约束将必然限制生产效率。

为通过标准按钮或机械开关调节电气组件的启动，吹塑的电动牙刷柄部的至少一些部分应当被制得足够薄以在手指或手握挤的压力下大幅挠曲。这样一种薄壁结构或膜壁结构必然需要一些加强机构以确保使用下的耐久性和刚度。如WO2004/077996中所述的一种内部框架或顶盖可被用来在电动牙刷中提供这种所需的加强机构，但对不包括附加组件来充分发挥作用的手动牙刷来说，在额外费用、复杂性和附加的承载部件方面将是一个缺点。此外，由于电动牙刷的电机、电源和驱动轴的线性性质的缘故，内部腔体的横截面积没有或具有很小的变化；使得内腔壁提供机械支撑给内部组件以减少或消除不想要的移动或移位。作为另外一种选择，将要求在吹塑部件上切孔或钻孔，然后以某种方法固定一个柔性盖以将来自刷外部的机械运动传递到里面的开关。

由吹塑或注塑制成的电动牙刷柄部在两端通常加工有开口：在远端，通常具有适应通过驱动机构将动力机械转移到牙刷头部的开口，并且在近端，通常具有适应制造期间组件插入并且也可能适应使用者插入或移除电池的开口。这样一个第二开口对于手动牙刷将是不需要的并且将造成需要额外密封和机械紧固件的缺点。在一些吹塑方法中，在模塑件的远端和近端处形成开口对于所述方法是固有的并且将有益于形成双开口端柄部，但对于手动牙刷柄部将不是必需的。

此外，吹塑技术是一种大量制造方法。大部分大量生产的主要挑战之一是呈形状、颜色、诸如刷毛和簇之类的功能元件和装饰形式的管理多样性。这通常涉及批量生产，包括在某些流程和设备范围内转换，导致设备停产。另外，在想要组合不同的产品规格以包括在一个单一包装中的那些情况下，大量生产一种产品规格需要被分批存储或缓冲。例如，手动牙刷通常以合装包进行销售，所述合装包包括不同颜色的同一产品形态。注塑工艺上的转换可通过将不同的颜色同时注射到模具中的不同腔体而最小化，但这增加了机械的复杂度。

使用挤出吹塑来制造单一组分或单一材料的轻质手持制品诸如儿童玩具、塑料蝙蝠、塑料高尔夫球杆或得益于重量较轻的任何大的塑料制品为本领域的技术人员所熟悉。尽管这些制品可在受弯时即刚性又强劲，它们一般也包括将限制它们通用于半耐用的I类医疗器械诸如牙刷中的缺点。第一，此类制品沿着分型线或者在其中型坯在横截面积上比吹制它的腔体大的任何位置中通常包含显著的毛边。在这些位置中，甚至在不存在腔体分型线时，型坯在腔体内部折叠并且造成了大量的毛边。第二，大多数制品包含呈孔洞形式的一些明显的吹塑痕迹，它们可被精确地或不精确地成形。这样一种痕迹在必须禁止污染物进入中空内部的裂口或入口的I类医疗器械中将被当做是显著缺陷，所述污染物可能实际上未流出。第三，这些制品的相对尺寸与这些缺陷的尺寸相比很大，并且制品的总体功能未受到这些缺陷的严重影响。在许多情况下，相对于极小的缺陷，制品本身的尺寸使得制造过程较为容易。挤出吹塑处于手动牙刷柄部所共有的尺寸范围中的制品、包装或瓶子没有挑战性-如果塑料壁厚可与总体横截面按比例减小。此类制品以小的、通常可压缩的管或瓶的形式存在，它们实际上受益于具有很薄的可变形壁，其能够分配内部内容物，使它们不能用作牙刷或显然较差。

用于单一组分的半耐用消费品诸如羽毛掸帚和胶带座的挤出吹塑和注射吹塑的柄部也是已知的，但再一次这些制品将不满足半耐用的I类医疗器械的标准，具体地在密封必需的吹气孔防止水或其它污染物侵入方面，以及在挤出吹塑的情况下，在制品上将直接接触嘴部或进入嘴部的区域中毛边的外观方面。这些制品也可为易碎的，并且当施加外力过猛时，可突然破裂或折断并且没有延展性，产生锐边，使它们不能用于口腔。

多材料吹塑的包装诸如水瓶对于本领域的技术人员是已知的。在这些实施例中，通过使用模内贴标技术(其为模内组装的子集)，从而在引入并吹制挤出塑料的半熔化型坯之前，将以前注塑的纹理化标签置于模腔中，光滑的吹塑瓶具有能触知的高摩擦表面。尽管这些制品提供大抓持表面的优点，所述大抓持表面通过增加高摩擦纹理化表面而得到改善，它们就其本性而言是为液体存储和分配而设计的可高度变形的或可压缩的包装，并且用作牙刷很差，因为不用注塑没有明显的方法来附接刷毛簇。

也已经提出通过吹塑制造手动牙刷，并且实际上它不应当显示出是对按牙刷或牙刷柄部的一般形状和尺寸注射吹塑或甚至注射-拉伸吹塑这样一种制品的挑战，然而在现有技术中不存在解决下列问题的公开内容：抗弯强度、弯曲刚度、总体刚度、减轻毛边或其它锐利缺陷、横截面积上的变化和堵塞或密封气孔痕迹。吹塑的牙刷或牙刷柄部中这些缺陷中的任何一种将严重地影响制品的实用性，并且同样地，需要改进以使中空制品能够通过均匀的壁厚最大化地节省材料，所述中空制品受弯时强度和刚性适宜而不会在使用时破裂并且不泄漏或者呈现不舒服的缺陷给使用者。

鉴于现有技术所反映的这些缺点，本发明的目标是提供一种用于生产植簇牙刷的改进方法，所述方法避免了现有技术的缺点。

发明内容

本发明提供了一种用于挤出吹塑牙刷的方法，所述方法包括：提供具有纵向轴线和腔体的挤出吹模，所述腔体具有柄部部分、颈部部分、头部部分和限定横截面积的表面；其中所述腔体具有沿着吹模的纵向轴线邻接两个较小横截面积的最大横截面积或者沿着吹模的纵向轴线邻接两个较大横截面积的最小横截面积中的至少一个；提供定位在腔体的头部部分中的子组件；挤出包含热塑性材料的型坯，所述型坯包括内腔和外表面，其中所述外表面限定型坯的横截面积；使用流体使型坯膨胀以接触腔体表面和子组件以生产具有内腔的牙刷柄部。

本发明提供了一种用于挤出吹塑牙刷的方法，所述方法包括：提供具有纵向轴线和腔体的挤出吹模，所述腔体具有柄部部分、颈部部分、头部部分和限定横截面积的表面；其中所述腔体具有沿着吹模的纵向轴线邻接两个较小横截面积的最大横截面积或者沿着吹模的纵向轴线邻接两个较大横截面积的最小横截面积中的至少一个；提供定位在腔体的头部部分中的子组件；挤出包含第一热塑性材料和第二热塑性材料的型坯，所述型坯包括内腔和外表面，其中所述外表面限定型坯的横截面积；使用流体使型坯膨胀以接触腔体表面和子组件以生产具有内腔的牙刷柄部。

附图说明

图1是在根据本发明的一个实施例的挤出吹塑方法中挤出步骤的剖面图；

图1A是在根据本发明的一个实施例的挤出吹塑方法中挤出步骤的剖面图。

图1B是在根据本发明的一个实施例的挤出吹塑方法期间所生产的挤出型坯的透视图。

图1C是在根据本发明的一个实施例的挤出吹塑方法期间所生产的挤出型坯的剖面图。

图2根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的剖面图。

图2A是根据本发明的一个实施例的沿着剖面线11A的图11的剖面图；

图2B是根据本发明的一个实施例的沿着剖面线11B的图11的剖面图；

图2C是根据本发明的一个实施例的沿着剖面线11C的图11的剖面图；

图2D是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷柄部的吹塑方法的剖面图。

图3是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的剖面图。

图4-5是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷柄部的挤出吹塑方法的剖面图。

图6是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图6A是根据本发明的一个实施例的沿着剖面线15A的图15的剖面图；

图6B是根据本发明的一个实施例的沿着剖面线15B的图15的剖面图；

图7是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图8是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图9是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图10是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图11是根据本发明的一个实施例的牙刷柄部的图解。

图12是根据本发明的一个实施例的植簇子组件的图解。

图13是根据本发明的一个实施例的没有簇的子组件的图解。

图14A-14B是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图15A-15B是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图16A-16B是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图17A-17B是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图18A-18B是根据本发明的一个实施例的用于生产牙刷的挤出吹塑方法的图形。

图19是根据本发明的一个实施例的牙刷的透视图；

图19A是根据本发明的一个实施例的沿着剖面线19A的图19的剖面图；

图19B是根据本发明的一个实施例的沿着剖面线19B的图19的剖面图；

图20是根据本发明的一个实施例的牙刷的透视图。

图20A是根据本发明的一个实施例的沿着剖面线20A的图20的剖面图；

具体实施方式

本发明涉及用于生产个人护理制品诸如具有内腔的牙刷柄部的一种或多种方法，其中所述方法包括吹塑步骤，所述吹塑步骤包括接触和机械或化学附接或者结合到簇或刷毛的至少一个子组件。吹塑步骤可被用在(1)半熔化的挤出中空塑料管(型坯)上–挤出吹塑，或者(2)用在前面的注塑中空体(预成型件)上–注射吹塑，或者(3)用在加热的半熔化塑料的焊接或组装中空管上，或者(4)用在一个或多个塑料薄片上，所述塑料薄片被吹制成未完成的腔体部分或半腔体并且在吹制之后组装；并且包括将型坯或预成型件定位在腔体中和利用加压流体使型坯或预成型件膨胀到腔体壁。加压流体可相对于大气压正向加压或者相对于大气压负向加压，即，呈部分真空的形式。在某些实施例中，注射吹塑方法可包括第二步骤，可在吹塑步骤-注射拉伸吹塑期间使用拉伸杆来拉长中空的注塑预成型件。

如图1所示，在挤出吹塑过程中，通过挤出机50的环带53挤出半熔化的热塑性材料，其也包括内部芯轴55和外部模具57以生产管形型坯51。半熔化热塑性材料可按约0.1in/s[2.54mm/s]至约8in/s[203mm/s]或者约1in/s[25.4mm/s]至约5in/s[127mm/s]的速率被挤出，并且可具有约100℃至约300℃或者约140℃至约250℃的温度。在某些实施例中，如图1A所示，其显示具有芯管形型坯51的挤出机50的细部剖面以生产具有多于一层的型坯51，挤出机50包括至少一个其它材料注射机构62，如图1A所示，所述注射机构可为通常放置在下游的自一开始就由阀63控制的另一个挤出机喷嘴以注射提供一种或多种物理性能给牙刷柄部的第二材料64，所述第二材料可与任何前面的或后面的热塑性材料相同或不同。物理性能的例子包括质感、颜色、摩擦系数、刚度、柔软性，或者如图1A所示，通过将着色剂C1添加到第二热塑性材料64中或者直接添加到型坯51中以用着色剂C1为其着色来提供。在某些实施例中，可存在由阀66控制的注射第三热塑性材料58的另外的材料注射机构65，所述第三热塑性材料提供一种或多种物理性能给牙刷柄部，所述第三材料可与任何前面的或后面的热塑性材料相同或不同，如前所述。在此情况下，与第二热塑性材料一样，物理性能为通过将着色剂C2添加到第三热塑性材料58中所提供的颜色，第三热塑性材料被挤出在型坯51的外表面上或者着色剂C2可被直接添加到型坯51中以用着色剂C2对其着色，例如如图1A所示，存在着多层型坯51，其中着色热塑性材料64、58相继被注射形成型坯51的外表面上的一层。当型坯离开挤出机50时，可稍微注射着色剂C1和C2以沿着型坯51产生不同的颜色。挤出机可具有2个以上颜色机构以产生颜色上的甚至更多变化。图1B显示正在按顺序模式着色整个型坯51的着色剂C1、C2的注射。图1C显示围绕型坯51的圆周施用的多种着色剂C1、C2。

可制成牙刷柄部的热塑性材料受限于(1)抗弯强度或抗弯能力和轴向负荷，(2)韧性，其是脆性的反义词，(3)I类医疗器械要求，(4)与各种牙膏和其中的活性化学成分的化学相容性，(5)与通常被附接到牙刷柄部的其它组件诸如贴标、油墨、标签、抓持元件等的化学相容性，以及(6)与挤出吹塑或注射吹塑相配的熔体流动性和熔体强度。可用来制造牙刷柄部的满足这些标准的热塑性材料包括聚丙烯(PP)；尼龙(聚酰胺)(PA)；聚对苯二甲酸乙二酯，包括聚乙烯对苯乙二醇在内(PET&PET-G)；低密度和高密度聚乙烯(LDPE&HDPE)；聚酯(PE)；聚氯乙烯(PVC)；和工程塑料诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚苯醚(PPE)、聚氧二甲苯(PPO)。如果采用吹塑方法，则可采用熔体流动指数介于0.3和3.0g/10min之间的这些材料的任何子类或其它热塑性塑料，包括吹塑级热塑性塑料在内。热塑性塑料以外有很少材料可满足所有要求，然而，吹塑的金属物体是已知的，并且可采用吹塑技术将一些锌合金成形为中空形状。

在某些实施例中，可采用两种或更多种热塑性材料来生产牙刷柄部，例如，硬塑料材料诸如PP、PET、PET-G、LDPE、HDPE和与第一材料化学相容的一种或多种热塑性弹性体(TPE)。TPE的例子包括苯乙烯类(S-TPE)、共聚酯(COPE)、聚氨酯(TPU)、聚酰胺(PEBA)、聚烯烃共混物(TPO)和聚烯烃合金(TPV)。例如，聚烯烃基TPE诸如TPO将与聚烯烃基硬塑料诸如聚丙烯一起使用，并且二者被引入挤出型坯中以形成包括各部分由彼此整体连接的不同热塑性材料制成的牙刷柄部。例如，在牙刷柄部中，被拇指或指尖所接触的表面部分可由软塑料制成，而牙刷柄部的剩余部分可由硬塑料制成以给予牙刷足够的刚度。由不同热塑性材料制成的挤出型坯接着在腔体中被吹塑以形成最终的形状，其中不同材料的各部分可变形。

在本发明的某些实施例中，牙刷柄部可由多层材料制成以在单个步骤中在单个模腔中产生不同的触觉表面。一般来讲，在多层实施例中，内部或基底层由第一材料(其为主要承载材料)制成并且通常比后续的外层厚；并且外层可由较柔软的材料制成(其可与皮肤具有较高的摩擦系数)或者其它改善的触觉结构。

各层可以以三种方式之一进行制造：(1)在挤出吹塑或挤压焊接的情况下，它们可在挤出孔的上游进行制备，在这种情况下，各层被熔化并被结合到一起并且彼此整体共挤出，其被称作多层挤出吹塑，例如如图1A-1C所示，或者(2)它们可如EP1559529和EP1559530中所讲授的那样被注塑到一起，接着在第二步骤中被吹制，或者(3)它们可通过不连续的挤出方法分别进行制备并且仅在模塑阶段期间被结合到一起，其中基底材料的型坯被挤出并且第二材料被挤出，接着裁切成片或试样块，或者被自动地交替注塑，然后被放进模腔中，对于熟悉本领域的技术人员其被称作模内贴标。

对于由多种组分制成的牙刷，至少一种组分可来自以上刚刚指定的清单，并且第二材料由同一清单或者由按某种比例包含以上清单中材料的任何热塑性弹性体(TPE)组成以允许热活化粘附和改善的抓持性、挠度和与皮肤的摩擦系数。

在多层挤出吹塑中，可以以不同的方式挤出多种材料，例如，一种按同心层方式，第二种按径向变化方式，以及第三种按轴向变化方式挤出，由此材料或颜色沿着挤出轴线变化。在全部三种方式中，挤出型坯通过在指定位置引入不同的材料和在挤出环的上游引入注射压力而产生。使用这种方法，可生产具有至多七层或多个条纹的牙刷柄部。在其中材料或颜色沿着挤出轴线变化的第三种方式中，在将要形成牙刷柄部的型坯成形期间，注射口可有选择地打开和闭合。

参见图1，模具55和芯轴57的位置可为可调节的以允许型坯51的壁厚变化。半熔化的热塑性塑料不仅在足够高的温度下被挤出以在连续型坯中形成均质的无定形结构，而且在足够低的温度下被挤出以允许型坯横跨其纵向承载一些负荷；因为型坯51可从挤出环53竖直地悬伸出或者可在非向下方向上被保持或拉扯。

型坯51可以按足够的速度被挤出，以便最终模塑的牙刷柄部的整个长度的温度不降到玻璃化转变温度或者外加压力使型坯大幅度变形所需的温度以下；因为从型坯51到空气的热传递很低，并且可预期在从环带53挤出之后，型坯51温度可稳定几秒以上。挤出型坯51的平均横截面积可小于所得牙刷柄部的平均横截面积，并且甚至可在其整个长度上小于牙刷柄部横截面直径的90％或更多。

两个或更多个腔体部分(在此情况下，如图1和2所示，是挤出吹模59的两个腔体部分59A、59B)被构造使得当腔体部分59A、59B被放到一起时它们的腔体表面60A、60B形成挤出吹模腔61，在某些实施例中，所述挤出吹模腔可为将由挤出型坯形成的期望牙刷形状的近似负像。每个腔体部分59A、59B均包括柄部部分49A、颈部部分49B和头部部分49C，它们相当于模塑的牙刷的相应的柄部、颈部和头部部分。在这个实施例中，腔体部分59A将形成牙刷的后部(后腔体部分)并且腔体部分59B将形成牙刷的前部(前腔体部分)。然而，也设想了包括但不限于具有一个以上部分的模具和具有左右部分的模具的其它实施例。如图1所示，配合的半腔体59A、59B彼此分隔开至少大于型坯51横截面积的距离(D)以允许引入型坯51，并且放置预制造的簇或刷毛的子组件170(子组件)。

在某些实施例中，子组件170被定位在前腔体部分59B的头部部分49C中，如图1所示。子组件可包括具有一个或多个清洁元件的注塑组件。然而，子组件可包括许多组件或结构中的任何一种，其中的一些描述如下。子组件可由任何固体材料制成，包括可经受2.8至11巴压缩力的热塑性塑料、热固性橡胶、金属、木材、天然矿物或它们的任何组合在内。

如图12、12A所示，子组件180可包括具有符合于期望的牙刷头部的形状和尺寸的板181，其中一个或多个清洁元件182从前表面183伸出。子组件可支撑多个清洁元件诸如刷毛或刷毛簇。刷毛或刷毛簇可包含尼龙、PBT和TPE。除了刷毛或刷毛簇之外，本发明中的子组件可包括可被插进口腔中的任何合适的清洁元件。一些合适的清洁元件包括弹性体按摩元件、弹性体清洁元件、按摩元件、刮舌器、软组织清洁器、硬表面清洁器、它们的组合等。子组件可包括多种清洁元件。例如，子组件可包括刷毛、研磨弹性体元件、成特定取向或排列的弹性体元件，例如枢转翅片、洁牙杯等。弹性体清洁元件和/或按摩元件的一些合适的例子描述于美国专利申请公布2007/0251040；2004/0154112；2006/0272112；以及美国专利公开6,553,604；6,151,745中。清洁元件可为渐缩的、有凹口的、卷曲的、带凹坑的等。这些清洁元件和/或按摩元件的一些合适的例子描述于美国专利公开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；以及美国专利申请公布2006/0080794中。此外，清洁元件可以以任何合适的方式或图案被布置在子组件上。

往回参见图1，在前腔体部分腔体表面60B的头部部分49C中可存在凹槽171以容纳子组件170的清洁元件172，在这个实施例中，所述清洁元件从子组件170(在此情况下为板174)的前表面173伸出，使得板174承载由接触型坯所传递的任何负荷。子组件170的型坯接触表面176面向模具59的内腔61并且远离凹槽171。包括子组件的承载部分的板可介于约0.5mm厚和约4.0mm厚之间，或者为约1.0mm至约3mm厚。清洁元件诸如簇可通过本领域技术人员已知的任何方法诸如网装固定、重叠注塑或无锚定植簇被安装到板中。在植簇的子组件中，可具有介于1和约100个之间的簇或者介于约30至60个之间的簇。

如图13、13A所示，子组件184可包括没有清洁元件的板186，并且可只包括盲孔或甚至没有孔或结构来附接清洁元件。在具有盲孔的那些实施例中，意图是要在后面的阶段添加清洁元件，诸如在制造过程中在后面的步骤中网装固定刷毛簇。这样，为簇保持而设计的较强塑料可被用于子组件，并且不太贵的材料或用于吹塑更佳的材料可被用于牙刷的其余部分。在某些实施例中，板可由工程热塑性塑料诸如聚甲醛(POM)制造，并且牙刷的其余部分由聚丙烯(PP)制造。在模塑期间板中不包括刷毛或盲孔的那些实施例中，孔可在牙刷模塑之后在后面的制造步骤被钻削。在一个或多个实施例中，子组件可具有某种形式的装饰性元件，其中不打算包括刷毛簇。此类装饰性元件的例子包括：透镜、模塑的外形、彩色区域、仿造的宝石等。在又一个实施例中，子组件可包括一些电子系统或子系统。电子系统的例子包括：数字读出器，包括数字显示式电子表和钟在内；计时器；警报器；音乐发生系统；扬声器；电池；电阻器；电容器；电感器；晶体管以及它们的组合。

如图2所示，一旦半腔体围绕足以形成牙刷的一定长度的型坯51，它们被结合到一起。图2显示围绕型坯51闭合以形成挤出吹模腔61的半腔体59A、59B。如图2和2A所示，型坯51具有横截面积(PA_CA)，其为由型坯51的外表面54所限定的横截面的总面积。图2B显示，挤出吹模腔61具有横截面积(EC_CA)，其为由挤出吹模腔表面60A、60B所限定的横截面的总面积。如图2C所示，挤出吹模腔61的最大横截面积EC_CAM大于型坯51的最大横截面积PA_CAM。此外，如图2D显示，为形成挤出吹模腔61中的轮廓，在某些实施例中，最大横截面积EC_CAM沿着挤出吹模59的纵向轴线L_EM邻接横截面积EC_CA1、EC_CA2，它们每个均具有比最大横截面积EC_CAM小的面积。在某些实施例中，轮廓也可通过使最小横截面积EC_CAMN沿着挤出吹模59的纵向轴线L_EM邻接横截面积EC_CA3、EC_CA4而在挤出吹模腔61中形成，它们每个均具有比最小横截面积EC_CAMN大的面积。

图2和3显示，一旦半腔体59A、59B围绕型坯51已经闭合，通过施加高于大气压(正的)压力给型坯内腔52或者低于大气压(负的或真空)压力给外表面54(在型坯壁和腔内壁之间)，在内腔52和型坯51的外表面54之间产生了压力差。这个压力差引起型坯51膨胀并且在横截面上增大，直到它接触腔体表面60A、60B为止，此时模塑型坯51的该部分的冷却速率大幅度提高。

型坯外表面的一部分将接触子组件而不是接触腔壁。型坯将在子组件周围大幅度变形。在某些实施例中，采用正压力，因为正压力通常介于约2.8巴和约11巴之间，其为相当低的压力，型坯的变形可基本上不使子组件变形，也将不会损坏子组件。

子组件在其型坯接触表面上可具有凸形以防止空气滞留在型坯和子组件之间。子组件的型坯接触表面可为异形的使得型坯和子组件之间的接触在整个吹制过程中在一点开始并且面积不断地扩展。

在某些实施例中，如图14A所示，在吹制型坯192之前定位在腔体195中的子组件191可在吹制加热的型坯192期间化学结合到型坯192的外表面。例如，表面的至少一部分诸如子组件接触型坯的型坯接触表面可能由聚丙烯制成，并且型坯也可能由聚丙烯制成，使得当高温型坯接触子组件型坯接触表面时，在二者之间发生固有结合。一旦完全吹制，型坯192化学结合到型坯和子组件191之间的接触表面，所述子组件在腔体中暴露于型坯，如图14B所示。为促进化学结合，型坯温度可介于约120℃至约280℃之间，或者为约140℃至约250℃，并且当子组件定位在腔体中时，其温度可为约0℃至约150℃。

在某些实施例中，子组件可被成形以具有一个或多个机械结构，当型坯膨胀时可围绕其或进入其中形成机械约束，诸如例如凹口、突出、孔或唇部。例如，如图15A、15B所示，子组件201被成形使得将在吹制后围绕它的型坯202(图15B)将包括例如底切203以允许不相容的或相异的材料构成子组件和型坯。在这种情况下，形成了型坯或牙刷主体和子组件之间的机械结合而没有必要在两种塑料之间化学结合。在这种情况下，两种塑料可为化学上相似的，但它们无需如此。

子组件可为熔合的刷毛簇，如图16A所示，其中刷毛211在某个早先的制造步骤被结合到一起，并且被结合或熔化到一起以形成具有熔合端216的簇217，塑造所述熔合端的形状沿着刷毛211的轴线形成正斜度213和负斜度214。在图16B，簇217对于模腔219被定位，并且随着型坯218膨胀，围绕簇217的熔合端216由基本上充满模腔219的膨胀型坯218形成了底切215。在某些实施例中，如图17A和17B所示，熔合簇221的多个子组件的阵列或图案可被定位在模腔223内部并且它们连同型坯224一起构成牙刷的植簇头部。

子组件或多个子组件可被放置进腔体插件中，如图18A和18B所示，腔体插件231被安装到模腔233并且在每次模塑循环后被移除。在这个实施例中，腔体插件231也可被用作载体元件以有利于与吹塑工序离线装载子组件232。

在其中正压力(其可在约2.8巴至11.0巴的范围内)被引入到型坯里面的那些实施例中，从型坯的里面到高压流体源应当存在流体连通。其中流体可包括空气或其它气体诸如氮气。在某些实施例中，这种连通可通过将型坯的腔体封闭部分切掉，并且通过所得的孔从加压源或贮存器吹进流体诸如空气而提供。在某些实施例中，可采用针在型坯壁中开孔并且通过该孔注入高压空气。在又一个实施例中，空气可被引导或导向通过在型坯顶部中的孔，所述孔是切割被保持在腔体内的那部分型坯的结果。在这个实施例中，也可希望在型坯内注射空气喷嘴之前通过吹气加宽这个孔，并且对于本领域的技术人员，这被称作提供维持气。

在其中在型坯壁外表面和腔体表面之间引入负压力的某些实施例中，可造成局部真空，其中所述真空可在约0.1巴至约1.0巴的范围内，低于大气压，或者在约0.3巴至约0.7巴的范围内，低于大气压。这样一种真空可从外表面传递到在型坯壁外表面和腔体表面之间的腔体。在一个实施例中，通过腔体壁到外源制出一个或多个小孔以允许这种传递。空气粘度较低与抽取的空气体积小相组合允许一个或多个传递孔足够小，使得型坯壁中与一个或多个孔相接触的材料通过所述一个或多个孔基本上不变形。

在某些实施例中，牙刷模腔的一个或多个部分具有比型坯横截面积小的横截面积，使得牙刷的这些压缩部分可在闭合期间完全通过半模腔的压缩而形成。模具的这个压缩部分可包括包括子组件的部分，或者它可不包括该部分。通过流体施加压力差可帮助形成这个压缩部分、可帮助完全填满腔体、或者二者兼有。牙刷的压缩部分例如可包括用来扣合、转动或附接到牙刷的单独组件诸如在牙刷别处上的装饰性或抓持元件的几何结构。在腔体压缩部分以外，所得模塑牙刷的压缩部分可包含折纹并可能包含在腔体壁之间压缩所述型坯之处附连的变扁材料。这种多余的材料被称作毛边，并且一般被去除或者自然而然地从模塑牙刷的其余部分被切掉。毛边的切割或去除有时将在牙刷上留下残余或痕迹。

当型坯51在压力差下冷却时，牙刷的最终形状被产生，在如图3A所示的某些实施例中，其为具有采用以上所述的模内组装方法装入的整合的植簇头部的牙刷。

如图4和5所示，半腔体59A、59B被打开，牙刷56从挤出吹模腔61中被分开和移除。

在本发明的某些实施例中，中空牙刷的附加层可通过模内贴标(IML)的方法来添加。IML用来在牙刷表面上的一个或多个指定位置处放置和定位标签诸如TPE标签。IML包括将要通过附接并且密切地适形于吹塑部件的外表面来形成牙刷的固有部件的一个或多个前面制造的柔韧而结实的组件。IML的配置可用来增强牙刷的装饰外观、质感、抓持性、手感、摩擦系数或柔软性，例如在模塑前通过采用真空来将标签固定在模具的内腔壁上的适当位置，或者采用真空或通气孔来提供将标签定位在部件上和将质感提供给牙刷柄部的IML部分的外触觉表面这两者。选择TPE的厚度和硬度以允许TPE大幅度变形，并且在与型坯的接触表面处至少部分重新熔化，使得围绕复合拐角贴标可被实现，具有令人满意的美容效果。

标签可包括装饰性元件、触感柔软的元件(其中硬度介于约20的肖氏硬度A和约90的肖氏硬度A之间)、抓持区域、纹理化结构、自愈元件、商标或徽标布置、硬质材料、植簇的插件或多用途元件。此外，标签可按可触知表面积与体积比率(TSAV比率)进行制造，该比率通常大于用注塑可获得的比率。用于标签的TSAV在这里被定义为使用者可见的或可接触的表面积与标签所取代或占据的体积的比率。例如，插件可为约0.1mm至约0.4mm厚并具有大于约400mm²的可触知横截面积。这个标签将因此具有10mm^-1至2.5mm^-1的TSAV。对于注塑的第二组件，它难以获得大于2.0mm^-1的TSAV，而对于模内贴标，TSAV>10mm^-1很实用。对于主要有益效果源于表面结构诸如摩擦系数、颜色、表面纹理或其它装饰物的材料，高TSAV是明显的优点。

在通过IML制造的多层牙刷的某些实施例中，标签厚度足够薄以在吹塑步骤期间大幅度变形，使得标签适形于模腔的三维形状或轮廓，并且在从模具中移除牙刷之后保留该形状。在某些实施例中，由TPE基材料制成的标签可低于0.30mm、0.25mm、0.20mm或0.10mm厚。例如，当聚丙烯部件壁厚为1-3mm时，由在肖氏硬度A30-50范围内的聚丙烯基TPE制成的标签厚度可低于0.25mm以确保充分形成具有小于0.5/mm的曲率半径的模腔轮廓。

在通过模内贴标制造的多层牙刷的另一个实施例中，标签具有某一厚度，所述厚度允许它们在吹塑期间通过重新熔化化学地附着到吹塑型坯但在外表面处基本上不变形。在该实施例的某些情况下，标签可在早先的挤出步骤中或者在注塑步骤中通过印花被预纹理化。在该实施例中，标签可比0.25mm、0.30mm或0.40mm厚。

在通过IML制造的多层牙刷的又一个实施例中，标签厚度足够薄，例如比0.10mm、0.15mm或0.2mm厚以在吹塑步骤期间大幅度变形，使得标签适形于并且保留模具表面的宏结构或宏纹理，但未薄到它们保留模具表面的微结构的程度。在这种情况下，定义宏结构包括长度尺度上大于0.1mm的纹理或结构诸如可触知的肋、浮凸、凹坑或突出；并且定义微结构包括长度尺度上小于0.01mm的纹理或结构诸如喷砂材质、亚光材质、夹纹或分型线。在该实施例中，标签应当比0.10mm厚。

在本发明的某些实施例中，TPE标签被模切。在本发明的其它实施例中，TPE标签在单独的第一步骤中被注塑并且在单独的第二步骤中被插进吹模腔中。

标签也在模塑期间在安装之前可被预装饰或预印刷。印刷可在标签的外表面上进行，或者如果标签是透明的或半透明的，则印刷可在标签将与牙刷柄部外表面接触的内表面上进行。在该实施例中，印刷标签的内表面可与使用者、与化学品和水隔离，提供改善的耐久性。

除了真空辅助的模内贴标(IML)之外，具有可通过其将装饰物添加到牙刷柄部的许多方法。例如，可缠绕牙刷或其部分例如牙刷柄部周围的收缩套标，并且通过施加热量、蒸汽或二者而收缩以产生被紧紧附接到柄部的型面配合的装饰性套标。这种套标可使一端缠绕在头部或头部和颈部部分被附接到其上的肩部上。套标也可使另一端折叠在柄部的模塑部分为其而设计的顶盖之下。这可用来密封收缩套标的一个或两个敞开边缘并且防止水或其它污染物进入，或者可只是有助于装饰、设计和在手中的感觉。套标的任一端、没有一端或两端可被折叠并包括在单独附接的部件诸如头部或顶盖之下。

在另一个实施例中，可紧跟着吹塑操作将装饰物直接印刷到牙刷的表面上。装饰物的印刷也可在挤出后但在吹塑操作之前在型坯上来执行以在吹制将难以或不可能高效地印刷的混合表面之前利用挤出型坯表面的单一直纹属性。

对于大规模制造，挤出吹塑模具可按至少三种构型进行布置：在第一构型中，模具沿着转轮被传送，在第二构型中，模具在相对的轨道(履带系统)上移动，以及在第三梭形构型中，模具围绕挤出型坯打开和闭合。应该指出的是，尽管图6和7显示挤出型坯进入吹模，同样的吹塑构型可被用于注射吹塑方法中，其中预成型件而不是挤出型坯将进入吹模。在注射吹塑的情况下，在还是热的时候，可将预成型件从注射模腔直接拿到吹模腔，或者可将它从注射模腔中取出储存，然后在中间步骤重新加热，而且随后放进吹模腔中，并且对于本领域的技术人员，这被称作再加热注射吹塑。

在转轮构型中，如图6所示，吹模71半腔体75被成对安装在转轮系统70上，使型坯73挤出方向与转轮77的外边缘近似成切线。挤出机72可基本上向上克服重力、基本上向下与重力一致或在这两种之间的任何方向上挤出型坯73。半腔体75基本上在一个方向上相对于彼此移动以打开，如图6A所示，并且在相对的方向上移动以闭合，如图6B所示–产生吹模71，其中该方向平行于转轮77的轴线并且正交于型坯73的挤出方向。这样，当吹模腔79的纵向近似平行于型坯73挤出方向时，半腔体75可围拢型坯73。

在这个实施例中，型坯挤出环81是固定的，并且转轮77旋转将密封在吹模71中的型坯73移开以容纳用于下一个腔体对75的又一次挤出的型坯73的移入就位。当包括密封型坯73的吹模71移动时，压力差被引入以使型坯壁膨胀到吹模腔79的腔体内壁并且型坯73冷却。在转轮77的规定持续时间和旋转之后，半腔体75打开并且基本上成形的牙刷83从半腔体75中被取出或顶出。这样，型坯73的挤出是基本上连续的。转轮中的腔体可基本上彼此相同，或者可在形状上变化以允许由同一设备制成各种各样的样式而不必生产线停车或转换。

在第二实施例中，如图7所示，半腔体91被布置在相对的轨道105(有时称作履带)上，所述轨道在相反的方向上旋转并且允许半腔体91被保持彼此配合接触以产生吹模92，其中两个或更多个吹模92依次从其中型坯95被挤出并被打开的腔体对97捕获的第一位置93转移到其中压力差被引入到吹模92的第二位置96。型坯95在两个打开的成对半腔体91之间按连续运动被挤出，两个半腔体在第一位置93处通过它们在其上行进的轨道105的动作并拢到一起。半腔体91在轨道105上被定向，使得牙刷纵向基本上平行于型坯挤出方向。当半腔体91被完全密封时，如上所述通过正压、负压或二者的组合产生了压力差。型坯膨胀直到它达到吹模腔的内壁为止，届时型坯的冷却被大幅度增大。当型坯已经冷却足以保持其形态时，半腔体91通过它们在其上跟随的轨道105的动作而打开，并且成形的牙刷被顶出。半腔体91彼此分离并且沿着旋转的连续轨道105的后半段被复位到第一位置93。

在梭形腔体构型中，如图8A所示，半腔体91被成对安装以产生吹模92；其中两个或更多个吹模92被依次从其中型坯95被挤出并被吹模92捕获的第一位置(A)转移到其中压力差被引入到吹模92的第二位置(B)。在第一位置(A)，在型坯95被挤进吹模92中时，吹模92保持基本上不运动。当型坯95已经挤进吹模92腔体中时，吹模移动到第二位置(B)。在第二位置(B)，压力差通过正压、负压或二者的组合被引入到吹模92，例如，通常靠正压通过吹塑喷嘴或吹塑针。型坯95直径上膨胀直到它达到腔体壁为止，届时型坯95的冷却被大幅度增大。在压力差产生和型坯95冷却期间，密封的和加压的吹模92通常保持基本上不运动，直到型坯95已经冷却到其玻璃化转变温度或热挠曲温度以下到了其形态已经凝固的这样一种程度为止。当型坯95已经冷却足以保持其形态时，可能在第二位置(B)或者在某些实施例中在移动到第三位置之后，半腔体91被打开并且成形的牙刷被顶出。半腔体91彼此分开并且被复位到第一位置(A)。

在任何一个挤出吹塑实施例中，有可能通过在一个方向上平行并靠近第一型坯同时挤出一个以上的型坯来提高生产率，从而提高设备效率。例如，每个型坯可被整个包封在其腔体内，但相邻的非成对的半腔体可切成相同的模具。这允许生产更有效率，因为挤出吹塑系统的不成比例的大部分费用可涉及到腔体处理系统，诸如转轮、梭子或履带。在多型坯挤出的一个实施例中，型坯由同一挤出机来供应，但通过歧管分裂成多个型坯。在第二实施例中，型坯由单独的挤出机来供给。这个第二实施例解决多颜色制品诸如牙刷的同时生产问题，其简化生产后处理和把牙刷装进其中期望并非所有牙刷都具有同一颜色的多制品包装中。

在挤出吹塑中，由于来自模塑制品之间的型坯的多余材料，通常具有比注塑或注射吹塑高的废料百分比。吹模的闭合在顶部和底部夹住型坯并且在其中最终牙刷横截面积小于型坯横截面积的某些情况下，另外同样地产生如上所述的毛边。这个毛边通常在成形操作完成之后被修剪掉。为解决多余毛边的问题，有可能在单个模腔中横跨正交于纵向轴线的平面彼此面对模塑两个牙刷，在成形操作完成之后将它们剪开。在这个实施例中，压力差可以以所述的任何方式被施加，但可通过两个牙刷之间的针注射正压施加。这样模塑的部件可被描述成“开压边内浇口”。

此外，在任何吹塑实施例诸如图6-8所示的实施例中，吹模腔从一个吹模到下一个吹模可不同，使得单个方法可以按直接序列生产多种不同的牙刷。例如如图17所示，安装在转轮构型中的吹模121、123、125、127具有一系列不同形状的腔体121A、122A、123A、124A以生产具有不同形状的牙刷129。

此外，在任何吹塑实施例中，诸如图6或7所示，吹塑构型可包括标签嵌入机构142，诸如伺服控制的取放臂或机械手臂，如图10所示。

在某些实施例中，嵌入机构可包括多个标签，例如如图10所示，嵌入机构18包括多个标签L1、L2、L3。标签L₁、L₂可通过处理和供给机构143被放置在打开的半腔体141之内。一个或多个标签L₁、L₂可同时被放置在腔体145内以形成具有不同标签L₁、L₂、L₃的牙刷147、148和149。标签可具有不同的形状、厚度、颜色、纹理、材料和印记。标签通常通过真空被保持在模具型腔内或者可通过只是摩擦和弯曲被保持在紧曲率的区域中。在某些实施例中，每个模具具有约一至十个标签或者约一至三个标签。在某些实施例中，标签可被暴露在牙刷的外表面上；或者部分地或完全地嵌入型坯内；或者它们的任何组合。例如，标签可被完全地或部分地嵌入透明的或半透明的牙刷中，这样它仍可被查看，或者标签可被暴露在牙刷表面上以便查看。

当牙刷离开制造设备时，牙刷可被后处理、装饰、与其它部件组装和包装。

图11显示包括多种牙刷161、163、165、167的包装，每个牙刷均具有独特的和不同的形状、颜色或颜色组合C1、C2、C3、C4和标签L₄、L₅、L₆。

图19显示可采用本发明的一种或多种方法进行生产的个人护理制品的一个实施例，在这种情况下，牙刷310具有头部320、颈部330、柄部340、柄部末端342和头部末端222。牙刷310可被一体地成形成单件并且包括内腔360和外表面312，其中外表面312在横截面积(OS_CA)方面有差异，所述横截面积(OS_CA)是沿着牙刷310纵向轴线L由外表面312所限定的横截面的总面积–如图19A所示；在该实施例中，柄部340具有基本上沙漏形形状。内腔360具有内腔表面362，其中内腔表面362沿着牙刷纵向轴线L在横截面积(IC_CA)上变化。如图19所示，在某些实施例中，牙刷310的内腔360具有较大横截面积IC_CAG，其沿着牙刷310的纵向轴线L邻接比较大横截面积IC_CAG小的横截面积IC_CA1、IC_CA2以形成轮廓。牙刷310内腔360也可具有较小横截面积IC_CAL，其沿着牙刷310的纵向轴线L邻接比较小横截面积IC_CAL大的横截面积IC_CA3、IC_CA4以形成轮廓。在另一个实施例中，在刷柄部末端处的横截面积小于沿着牙刷310的纵向轴线L的至少一个或更多个其它横截面积。

此外，如图19、19A和19B所述，在某些实施例中，沿着牙刷310的纵向轴线L，内腔表面362在横截面积上的变化与外表面312在横截面积上的变化成比例，除了沿着牙刷310的纵向轴线L在内腔的尾梢处之外。如图19所示，沿着牙刷310的纵向轴线L头部320和颈部330的至少一部分可为基本上实心的，或者如图20所示，在牙刷400中，内腔410可从柄部440延伸到颈部430中，但不进入牙刷400的头部420，由最接近牙刷400的柄部末端442的第一簇孔432而确定。在某些实施例中，内腔至少部分地延伸到牙刷的头部中。在某些实施例中，气隙体积与刷柄部和颈部的体积的百分比在约50％至约70％的范围内，或者在约55％至约70％的范围内；意味着与具有相同或相似形状和尺寸的实心牙刷相比节省了相同百分比的材料。图20A是图2牙刷400的纵向剖面图，显示牙刷头部中的子组件450。

在某些实施例中，由牙刷的外表面和内腔表面之间的距离所确定的中空部分壁厚可为均匀分布的并且薄至约0.9至约1.1mm。在某些实施例中，牙刷中空部分的平均壁厚为约1.0mm，并且厚度的标准偏差为约0.25mm，其仅为平均厚度的约25.3％。在某些实施例中，中空部分的壁厚在约1.0至约3.5mm的范围内。在某些实施例中，中空部分的平均壁厚为约1.80mm，并且壁厚的标准偏差为约0.44mm，其仅为平均厚度的约23.4％。在某些实施例中，牙刷中空部分的平均壁厚可为约1.0mm至约2.5mm，其中牙刷足够强劲以具有使用所需的刚度并且仍节省很多材料。

本文所公开的量纲和值不应当被理解为严格限于所引用的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲旨在表示所列举的值和围绕那个值功能上等同的范围两者。例如，公开为“40mm”的尺寸旨在表示“约40mm”。

除非明确地排除或换句话讲限制，本文所引用的每一个文件，包括任何交叉引用或相关的专利或专利申请，特此以全文引用的方式并入本文。任何文件的引用并非是对其相对于本发明所公开的任何发明或受权利要求书保护的本文，或其单独，或以与任何其它参照或参考文献、教导、建议或公开的任何此类发明的任何组合的现有技术的认可。此外，当本文献中术语的任何含义或定义与引入本文以供参考的文献中相同术语的任何含义或定义冲突时，将以赋予本文献中那个术语的含义或定义为准。

尽管已用特定实施例举例说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的实质和范围的情况下可做出许多其它改变和变型。因此，旨在在所附权利要求中所包括的所有此类改变和变型在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于挤出吹塑牙刷的方法，所述方法包括：

a)提供具有纵向轴线和腔体的挤出吹模，所述腔体具有柄部部分、颈部部分、头部部分和限定横截面积的表面，所述柄部部分、颈部部分和头部部分相当于模塑的牙刷的相应的柄部、颈部和头部部分；其中所述腔体具有沿着所述吹模的所述纵向轴线邻接两个较小横截面积的最大横截面积或沿着所述吹模的所述纵向轴线邻接两个较大横截面积的最小横截面积中的至少一个；

b)提供定位在所述腔体的所述头部部分中的子组件；

c)挤出包含热塑性材料的型坯，所述型坯包括内腔和外表面，其中所述外表面限定所述型坯的横截面积；

d)使用流体使所述型坯膨胀以接触所述腔体表面和子组件以生产具有内腔的牙刷柄部，

其中所述子组件包括前表面和型坯接触表面，

所述子组件包括从所述前表面伸出的至少一个清洁元件，并且

所述至少一个清洁元件延伸到定位在所述腔体的所述头部部分中的凹槽中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述子组件的所述型坯接触表面具有凸面形状。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述型坯和子组件包含相同的热塑性材料。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述子组件包括机械结构。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述挤出吹模腔的最小横截面积小于所述型坯的横截面积。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述挤出吹模腔的最大横截面积大于所述型坯的横截面积。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在挤出所述型坯之前，所述挤出吹模包括标签。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述型坯包含第一热塑性材料和第二热塑性材料。

9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的方法生产的牙刷，所述牙刷包括：

a)头部、颈部、柄部、柄部末端、头部末端、外表面、内腔和纵向轴线；

b)所述内腔具有限定横截面积的表面；其中所述内腔具有沿着所述牙刷的所述纵向轴线邻接两个较小横截面积的较大横截面积或沿着所述牙刷的所述纵向轴线邻接两个较大横截面积的较小横截面积中的至少一个；

c)所述外表面限定外表面横截面积；

d)由所述外表面和内腔表面形成的壁；

e)定位在所述头部中的子组件；

其中所述牙刷包括单个一体组件，并且所述子组件包括前表面和从所述前表面伸出的至少一个清洁元件。