CN106413475A - 具有独特的尖端和表面特征的长丝 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在刷工具中使用的长丝，该长丝包括外部材料和至少第一内部材料。该长丝包括：伸长的柔性本体，该伸长的柔性本体具有长度、纵向轴线、和包括外部材料的纵向外表面，该伸长的本体以具有包括外部材料的尖端表面的尖端终止，其中该尖端表面中具有贯穿尖端表面以预定图案分布的多个凹口，凹口中的每个凹口具有：预定尺寸和预定形状的表面边缘；壁，该壁从表面边缘纵向地延伸并且包括外部材料；以及底部，该底部包括所述至少第一内部材料并且位于距表面边缘的一定深度处，该表面边缘由壁和尖端表面形成。

Description

具有独特的尖端和表面特征的长丝

技术领域

本发明涉及具有独特的尖端和表面特征的清洁元件，诸如长丝或刷毛。更具体地，本发明涉及如下长丝：该长丝具有为该长丝提供改善的磨蚀效率的尖端和表面特征以及用于捕获并夹带具有某一预定尺寸的颗粒的能力。本发明还涉及用于制备该长丝的方法。

背景技术

在许多个人护理工具和商业工具中使用诸如刷毛之类的清洁元件，诸如例如，用在口腔护理和美容护理应用装置以及工业刷洗产品中的清洁元件。通常，刷毛或长丝是在其被结合到诸如刷之类的成品工具中时以自有端部或尖端终止的薄柔性纤维。包括多个纤维的这些工具的示例包括但不局限于牙刷、睫毛膏刷和其它化妆刷、画笔刷和各种清洁刷。

在这些应用中的许多应用中，刷工具设计成执行以下两个功能中的至少一个功能：(1)将材料递送或施用到物体；(2)将材料从物体移除。在一些情形下，这些功能通过工具执行的功效在很大程度上受长丝的表面特征影响。

在口腔护理的领域中，例如，众所周知，用牙粉定期刷洗牙齿是减少或防止龋齿、牙周炎，去除食物残渣，并按摩牙龈的有效手段。可商购获得的牙刷通常包括安装在塑性支撑件上的单丝或共挤出的长丝刷毛。薄的柔性刷毛是平滑的元件，该平滑元件的端部被以直角切去并且通常被倒圆角以形成圆顶状的尖端。大多数的商业牙粉包括按重量计的约10％变至约25％范围内的温和磨蚀性颗粒，以提高化合物的下述能力：从牙齿去除附着的污染物质、去除可触及的菌斑、驱逐可触及的残渣、并消除表面污渍。然而，平滑且圆顶状的尖端不设计成用于有效地抓起并利用牙粉中的颗粒。平滑且圆顶状的尖端也不能够具有对牙斑进行有效磨蚀的效率。当不存在磨蚀性颗粒时，具有较小程度倒圆角的端部的长丝被认为对清洁而言更加有效。然而，平滑且圆顶状的尖端的硬周缘可能导致口腔中的硬组织和软组织的过度损伤。

已经做出解决这些及类似问题的多种尝试。例如，US专利6,138,314涉及具有改善的清洁及磨蚀效率的牙刷。该牙刷中的刷毛包括纵向通道，该纵向通道具有足够夹带定量磨蚀性颗粒的深度，使得在用牙膏进行刷洗期间，通道所夹带的磨蚀性颗粒与牙齿表面之间的接触得到改善。美国专利3,613,143涉及具有磨蚀性浸渍刷毛的牙刷，该磨蚀性浸渍刷毛具有两个横截面设计，即，大体圆形和多边形，其中多边形被描述为具有纵向凹槽结构。美国专利4,167,794涉及倒圆角刷毛，该倒圆角刷毛具有铲状远端部以用于更加有效地去除菌斑。美国专利4,958,402涉及纤维植绒合成刷毛，该纤维植绒合成刷毛能够将物质保持并更加有效地分布在待处理的表面上。美国专利3,032,230涉及具有多边形横截面的刷毛，该多边形横截面具有在牙齿上施加“刮擦”效果的至少两个锐角。美国专利3,214,777涉及具有矩形横截面区域的刷毛。美国专利4,993,440涉及化妆用的刷，该化妆用的刷包括具有从基部延伸至刷毛的尖端的毛细管通道的刷毛。该通道具有设计成保持睫毛膏的V形或U形的横截面。

还已知具有由一种材料制成的芯以及由另一种材料制成的外壳的共挤出的单丝。例如，美国专利5,770,307涉及共挤出的单丝，该共挤出的单丝具有由第一树脂制成的芯材料以及由第二树脂制成的外壳材料，其中，第二树脂与第一树脂不同，并且在单丝的端部中形成有腔。腔的目的在于保持诸如清洁材料之类的材料，使得与清洁材料位于常规单丝的倒圆角端部上的情况相比，单丝中的清洁材料与待清洁表面接触更久。例如，如果共挤出的单丝用在牙刷刷毛中，则与具有常规的倒圆角端部的共挤出的单丝相比，腔将保持牙膏与牙齿接触更久。形成在共挤出的单丝的端部中的腔能够通过化学或机械手段或者化学手段和机械手段的组合而制得。尽管该专利中公开的具有腔的长丝表现为允许清洁物质保持在腔内，但所公开的长丝的结构自身没有表现为提供额外的磨蚀功效。

本公开涉及长丝的另一改进方案。

发明内容

在一方面中，本公开涉及一种在刷工具中使用的长丝，该长丝可以是双组分长丝或多组分长丝。长丝包括外部材料和至少第一内部材料。外部材料的一个非限制性示例是包含聚酯的材料。内部材料的一个非限制性示例是包含聚酰胺的材料。外部材料和内部材料可以有益地选择成在至少一个特征性或物理特性方面不同于彼此，所述至少一个特征性或物理特性的非限制性示例包括着色、弹性、密度、硬度、表面能、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。在包括两个或更多个内部材料的长丝的实施方案中，一个内部材料可以在选自下述各者中的至少一个物理特性方面不同于另一个材料或其它材料：着色、弹性、密度、硬度、表面能、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。

内部材料可以包括在长丝内部沿长丝的纵向轴线延伸的单股材料。在此类构型中，长丝具有设置在尖端表面处的单个凹口。在包括两个或更多个内部材料的长丝的实施方案中，长丝可以包括通过外部材料与彼此分开的多股内部材料或者多股不同内部材料。在该构型中，长丝具有设置在尖端表面处的多个凹口。

长丝包括伸长的柔性本体，该伸长的柔性本体具有长度、纵向轴线以及包括外部材料的纵向外表面。长丝的外表面包括外部材料。本领域的技术人员将容易地理解到，由于长丝是柔性结构，因此长丝的纵向轴线遵循长丝的形状。长丝以尖端终止，该尖端具有包括外部材料的尖端表面。尖端表面具有多个凹口，所述多个凹口贯穿尖端表面以预定图案分布。凹口中的每个凹口均具有：表面边缘，该表面边缘具有预定尺寸和预定形状；壁，该壁从表面边缘纵向地延伸并且包括外部材料；以及底部，该底部包括至少第一内部材料并且位于距表面边缘的一定深度处，其中，表面边缘由壁和尖端表面形成。外部材料具有第一长度，并且所述至少第一内部材料具有第二长度。第一长度大于第二长度，并且第一长度与第二长度之间的差值构成凹口的深度。在单个凹口具有不同深度(例如，由于凸状尖端)，该深度平行于纵向轴线来进行测量作为凹口的边缘与底部之间的最大距离。

长丝可以具有任何适当形状的尖端表面。在一个示例性的实施方案中，尖端表面可以至少部分地为凸状的。在另一示例性的实施方案中，尖端表面可以至少部分地为平面或平坦的。在又一示例性的实施方案中，尖端表面可以至少部分地为凹状的。尖端表面包括以上列举的形状中的至少两个形状的组合——或者包括不规则形状——的尖端表面的实施方案也是预期的。

在本公开中，为了方便起见，将针对单个凹口对凹口的结构进行主要描述。凹口的壁大体上是“竖向的”——并且大体平行于长丝的纵向轴线。如本文所用，术语“大体平行”旨在表示绝对平行度的最小偏差是被接受的。如上文所指出的，在长丝是可以具有任何适当形状的柔性结构的事实的背景下，应该理解长丝的轴线以及长丝的轴线与其它元件之间的关系的任何参考。在一些实施方案中，凹口的壁和长丝的纵向轴线可以在其之间形成小于约10度的角度。

本发明的长丝被认为借助于具有位于长丝的尖端的多个磨蚀表面、包括位于长丝的尖端边缘而提供改善的磨蚀效率。设置在长丝的尖端上的凹口具有封闭的表面边缘，该封闭的表面边缘具有提供增强的磨蚀质量的一定锐度。术语“尖锐的”或“锐度”等在本文中用作它们的常规意义，以描述具有薄且尖的边缘的元件的状态，与钝或倒圆角的边缘相对。这种锐度可以由存在于凹口的壁与包括外部材料的尖端表面之间的曲率半径限定。在一个实施方案中，凹口的表面边缘具有小于5μm的曲率半径。在另一实施方案中，凹口的表面边缘可以具有小于3μm的曲率半径。

基本上具有凹口的尖端表面周边的长度和形状的尖锐边缘可以具有任何适当的形式。非限制性示例包括：圆、椭圆、多边形、星和它们的任何组合，包括规则形状和不规则形状。凹口可以具有从1μm至70μm的当量直径。在另一实施方案中，凹口可以具有从2μm至50μm的当量直径。在又一实施方案中，凹口可以具有从3μm至30μm的当量直径。形成在长丝的尖端表面处的凹口的数目可以在从单个凹口至任何所需的数目的范围内，例如，至少三个凹口或至少五个凹口，或者可以介于五与十之间以及五与二十五之间。

各个凹口在一个或若干个参数方面不同于彼此，包括但不限于凹口的深度、形状和尺寸。在包括两个或更多个内部材料的长丝的实施方案中，凹口的深度的差可以通过使用具有不同收缩特征、特别是纵向各向异性收缩特征的内部材料形成。各向异性收缩率是指在不同的方向上具有不同的收缩率的收缩率，而各向同性收缩率在不同的方向上具有相同的大小。

在具有包括外部材料和内部材料的复合结构的本发明的纤维中，纵向方向上的各向异性收缩发生在内部材料中，并且可以发生在外部材料中。主要发生在纤维的纵向方向上的各向异性收缩率，因为聚合物链在纤维的下拉和冷却期间趋于将它们自己定向成沿着的纤维的纵向方向，——并且因此沿着纵向方向具有比横向方向上高得多的收缩率。内部材料和外部材料沿着纤维的轴线具有不同的收缩率：内部材料的纵向收缩率高于外部材料的收缩率。位于外部材料内部的内部材料的纵向收缩导致了形成在长丝的尖端表面上的凹口。凹口可以具有从3μm至30μm的深度。在其它实施方案中，深度H可以是从1μm至15μm，并且甚至更具体地，深度H可以是从4μm至15μm。

在另一方面，本公开涉及用在口腔护理刷工具中的长丝。与上文所述的长丝类似地，此类长丝包括伸长的柔性本体，该伸长的柔性本体具有长度、纵向轴线以及包括外部材料的纵向外表面，伸长的柔性本体以尖端终止于伸长的柔性本体的自由端部处，该尖端具有包括外部材料的尖端表面。长丝的尖端表面具有多个凹口，所述多个凹口贯穿整个尖端表面以预定图案分布。凹口具有预定尺寸和预定形状的表面边缘。凹口还具有壁，该壁从边缘纵向地延伸并且包括外部材料。凹口中的每个凹口均具有包括至少第一内部材料的底部，其中底部位于距表面边缘的至少第一深度处。外部材料在选自下述各者中的至少一个物理性能方面不同于至少第一内部材料：颜色、弹性、密度、硬度、表面能、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。

在又一方面，本公开涉及口腔护理工具，该口腔护理工具把控至少一个清洁元件，其中所述至少一个清洁元件包括长丝，该长丝在其尖端表面上具有凹口或多个凹口，如本文所述。在另一方面，本公开涉及与牙粉结合的口腔护理工具，其中牙粉包括多个牙粉颗粒，并且其中凹口或多个凹口定尺寸成将牙粉颗粒中的至少一个牙粉颗粒至少部分地接纳在其中。作为非限制性示例，牙粉颗粒可以具有约5微米至约20微米的平均粒度或平均当量直径，并且凹口可以具有从至少约15微米至约30微米的当量直径、以及约5微米至约15微米的深度。

在所述至少第一内部材料包括两个或更多个内部材料的实施方案中，所述两个或更多个内部材料在选自下述各者中的至少一个物理性能方面不同于彼此：颜色、弹性、密度、硬度、表面能量、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。在此类实施方案中，由不同的内部材料形成的凹口的底部可以位于距凹口的对应边缘的不同深度处。

所公开的是本公开的长丝构造成使凹口的深度或多个凹口的深度随着口腔护理刷工具的预期用途逐渐地增大的实施方案。在用于制造长丝的方法的背景下，下文将对本公开的这方面进行详述。

方法

在本公开的方法方面，本公开涉及用于制造在长丝的自由端部的尖端表面处具有至少一个凹口的长丝的方法。该方法包括：提供包括外部材料和内部材料的复合长丝，其中尖端表面包括被外部材料包围的内部材料，内部材料具有与外部材料的纵向收缩特征不同的纵向收缩特征；使内部材料在外部材料内收缩，由此包括尖端表面的内部材料相对于包括尖端表面的外部材料下沉使得至少一个凹口形成在长丝的尖端表面处，所述至少一个凹口包括由内部材料形成的底部、以及由外部材料形成的壁，所述至少一个凹口具有预定尺寸和预定形状的表面边缘。

该方法还可以包括以下典型的常规步骤中的任意及所有步骤：生产连续的长丝；将连续的长丝切割成具有预定长度的多个长丝；将所切割的长丝通过装订、热簇绒或任何其它已知的手段附接到牙刷头部中；以及对长丝的尖端表面进行仿形切削、修整、端部倒圆角、抛光。在本公开的方法中，如果适当，可以使用实现这些步骤的任何已知手段。例如，生产连续的双组分或多组分长丝可以在牵拉之后通过任何适当的挤出方法，例如共挤出来实现。挤压可以包括多种纺纱技术，诸如例如湿纺纱、干纺纱、熔融纺纱、凝胶纺纱、电纺纱、射流湿纺纱等。用于连续生产具有恒定横截面的复合长丝的另一技术已知为“拉挤成型”。

将连续的长丝切割成具有预定长度的多个长丝可以通过诸如切割刀片以和激光束之类的常规的切割手段、或者通过已知的化学手段来实现长丝的尖端表面的包括端部倒圆角的抛光/仿形切削可以例如通过本领域已知的任何适当的设备来实现。长丝的尖端表面可以仿形切削以获取任何所需的形状，诸如例如凸状形状、凹状形状、平坦的形状(平面或者成角度的)以及它们的任何组合。

为了实现具有所需形状和深度的凹口在长丝的尖端表面处的形成，该方法可以有益地包括下述步骤：防止内部材料在长丝内部相对于外部材料在从长丝的尖端表面移除的位置处移动。因此，将自然地使内部材料基本上在远离长丝的尖端表面的一个方向上收缩。因此，对长丝的尖端表面进行仿形切削的步骤可以在使内部材料在外部材料内收缩之前有益地执行。同样地，防止内部材料在长丝内相对于外部材料移动可以在使内部材料在外部材料内收缩之前有益地执行。

可以使用允许将内部材料相对于外部材料固定在远离长丝的自由端部的位置处的任何适当的技术。在该方法的一个实施方案中，长丝可以在长丝的与长丝的尖端相反的端部处附至口腔护理工具的本体。这可以通过使用将清洁长丝附接至诸如牙刷之类的口腔护理工具的任何已知的方法来完成。这些方法的非限制性示例可以包括装订、热簇绒、用塑料材料二次成型、以及它们的任何组合。本领域的技术人员将领会到，如果内部材料没有相对于外部材料固定，则内部材料可以在长丝的两个相反尖端处收缩。例如，在利用传统的装订技术形成的刷中，长丝通常在装订的区域中于簇空中形成U形状。在此，长丝的中心可以通过锚定件或插塞固定至刷头，并且由此构造的长丝的相反尖端作为刷洗尖端表面而暴露。如果内部材料通过装订没有固定至外部材料，则内部材料相对于外部材料的纵向收缩将可能相对于位于簇孔中的长丝的中央部是对称的。因此，凹口可以形成在U形长丝的两个端部处。

在内部材料已经在远离尖端表面的位置处附至外部材料或者被防止相对于外部材料在远离尖端表面的位置处移动之后，可以使内部材料在外部材料内收缩，从而从长丝的尖端表面向下收缩。为了实现具有所需形状和深度的凹口在长丝的尖端表面处的形成，需要内部材料能够在外部材料内自由地纵向收缩。内部材料和外部材料可以属于相同或不同组的聚合物，前提条件是内部材料与外部材料之间存在的任何粘合可以被破坏，使得内部材料和外部材料能够相对于彼此移动。

在该方法的一个实施方案中，内部材料或者整个长丝可以被加热至第一温度并且随后冷却至第二温度，其中第一温度是介于内部材料的玻璃化转变温度与熔融温度之间的温度；并且第二温度大约是室温。第一温度可以是从90℃至140℃。第二温度可以是从15℃至25℃。在另一实施方案中，内部材料和外部材料相对于彼此的运动可以通过诸如例如在刷牙期间使长丝挠曲或弯曲来实现。如果在内部材料与外部材料之间已经形成任何粘合，则机械弯曲可能有益于破坏粘合。

诸如尼龙6、10尼龙6、12、聚酯(乙烯对苯二酸酯)和聚乙烯之类的单向定向的线性聚合物将在暴露于介于玻璃转变点与熔融点之间的温度时收缩。除此之外，收缩速率还将取决于材料以及在纤维挤压、向下牵拉和冷却过程期间的工艺参数。内部材料从尖端表面的下沉或收缩大体发生在平行于长丝的纵向轴线的方向上。因此，内部材料的下沉导致具有壁的凹口的形成，该壁大体平行于长丝的纵向轴线。

在该方法的一个示例性实施方案中，具有多个长丝的牙刷头部可以例如在汽蒸罐中被加热至约100℃-130℃的温度，并且随后例如通过冷水或者通过环境空气温度被冷却至约20℃。在典型的手动或动力牙刷中，例如，长丝的长度是约6mm至约15mm，凹口的由尖端表面与凹口的底部之间的距离限定的平均深度可以是约10μm至约50μm。这相当于内部材料和外部材料的各自的收缩率之间的0.07％-0.83％的差值。本领域的技术人员将领会到，在给定的长丝中，内部材料与外部材料之间的热收缩率差越大，通过该收缩形成的凹口将越深，所有其它相关参数是恒定的。

该方法的另一实施方案可以涉及使长丝反复地弯曲多次并且在多个方向上反复地弯曲多次。例如，具有包含作为外部材料的PET和作为内部材料的Nylon的长丝的牙刷可以经受对包括牛牙釉质的平坦表面进行刷洗。内部材料在约4000个行程之后开始从长丝的尖端表面收缩或下沉。随着牙刷上的长丝继续对表面进行刷洗，凹口的深度继续增大。在约20000个行程之后，凹口可以达到约5μm至约15μm的深度。这导致了呈现空隙的凹口、尖锐表面边缘、以及从凹口的边缘向下延伸至凹口的底部的纵向壁的形成。表面边缘可以具有小于5μm的曲率半径。在其它实施方案中，曲率半径可以小于4μm，小于3μm，以及甚至小于2μm。

另选地或此外，凹口同样可以由消费者惯常地刷牙而形成。具有本公开的长丝的牙刷的持续使用将导致内部材料的下沉和凹口的深度的增大的连续过程。这继而将有利于具有本公开的长丝的刷的去菌斑性能。

在另一方面，本公开涉及用于制造包括多个清洁元件的口腔护理工具的方法，其中清洁元件中的至少一些清洁元件包括复合长丝，该复合长丝在长丝的自由端部的尖端表面处具有多个凹口。该方法包括：提供多个复合长丝，每个复合长丝均包括外部材料和内部材料，其中尖端表面包括被外部材料包围的内部材料，内部材料具有与外部材料的纵向收缩特性不同的纵向收缩特性；根据预定图案对多个复合长丝的尖端表面进行方形切削；将多个复合长丝附至口腔护理工具的本体；以及使内部材料在位于复合长丝中的外部材料内收缩，由此包括尖端表面的内部材料相对于包括尖端表面的外部材料下沉使得多个凹口形成在长丝的尖端表面处，凹口具有：包括外部材料的表面边缘、包括包括内部材料形成的底部、以及包括外部材料并且在边缘与底部之间延伸的壁。

附图说明

附图所示的实施方案在性质上为说明性和示例性的，而并不旨在限制由权利要求所限定的主题。当结合附图阅读时，能够理解对说明性实施方案的详细描述，其中用类似的参考符号表示类似的结构。

图1示意性地示出了本公开的长丝的示例性实施方案的透视图，该长丝包括单一的内部材料。

图1A示意性地示出了图1中示出的长丝的纵向剖视图。

图2示意性地示出了本公开的长丝的另一示例性实施方案的透视图，该长丝包括不同的内部材料。

图2A示意性地示出了图2中示出的长丝的纵向剖视图。

图3示意性地示出了本公开的长丝的又一示例性实施方案的透视图，该长丝包括凸形尖端表面。

图3A示意性地示出了图3中示出的长丝的纵向剖视图。

图4示意性地示出了本公开的长丝的示例性实施方案的透视图，该长丝具有包括凹状部分和凸状部分的尖端表面。

图4A示意性地示出了图4中示出的长丝的纵向剖视图。

图5示意性地示出了长丝的尖端表面的一部分并且示出了凹口的边缘的曲率半径。

图6示意性地示出了长丝的包括大体椭圆形凹口的尖端表面的示例性实施方案。

图7示意性地示出了长丝的包括大体多边形凹口的尖端表面的示例性实施方案。

图8示意性地示出了长丝的包括星形凹口的尖端表面的示例性实施方案。

图9是示出了长丝的包括外部材料的尖端表面以及包括内部材料的多个岛状部的微观照片，其中凹口还没有形成。

图9A是与图9的微观照片类似的且示出了长丝的尖端表面的微观照片，该尖端表面具有形成在其上的凹口。

图10示意性地示出了具有本公开的长丝的牙刷的实施方案的透视图。

图10A示意性地示出了设置在图10的牙刷上的本公开的长丝中的一个长丝。

图11A示意性地示出了长丝的包括由各种内部材料形成的凹口的尖端表面。

图11B是图11中示出的长丝的纵向剖视图。

图12是用于制造口腔护理工具的方法的实施方案的示意图，该口腔护理工具包括具有设置在长丝的尖端表面上的至少一个凹口的长丝。

图13是口腔护理工具的实施方案的示意性侧视图，该口腔护理工具包括具有设置在长丝的尖端表面上的至少一个凹口的长丝。

图13A是图13中示出的口腔护理工具的长丝的局部剖视图。

图13B是图13A中示出的长丝的局部顶视图，其中图13A中示出的牙粉颗粒被移除。

图14是示出了具有本公开的长丝的牙刷的去污渍功效与具有常规长丝的牙刷的去污渍功效比较的图示。

图15是具有凸形尖端表面和位于其上的多个凹口的长丝的实施方案的示意性透视图。

图15A是具有包括凸状部分和凹状部分的尖端表面的长丝的实施方案的示意性透视图，其中尖端表面上包括多个凹口。

具体实施方式

图1-2A中示出的本发明的长丝10可以有益地用在任何刷工具中。长丝10可以包括双组分结构(图1和图1A)或者多组分结构(图2和图2A)。长丝10包括外部材料20和至少一种内部材料30。外部材料20的一个非限制性示例是包含聚酯的材料。内部材料30的一个非限制性示例是包含聚酰胺的材料。

长丝10包括伸长的柔性本体，该伸长的柔性本体具有长度L、纵向轴线T以及包括外部材料20的纵向外表面。本领域的技术人员将容易地理解到，由于长丝10是柔性结构，因此长丝10的纵向轴线遵循长丝的形状。长丝10以尖端51终止，该尖端51具有包括外部材料20的尖端表面50。尖端表面50具有多个凹口40，所述多个凹口40贯穿尖端表面50以预定图案分布。凹口40中的每个凹口均具有：表面边缘45，表面边缘45具有预定尺寸和预定形状；壁46，壁46从表面边缘45纵向地延伸并且包括外部材料20；以及底部47，底部47包括内部材料20并且位于距表面边缘45的一定深度处。因此，表面边缘45由壁46和长丝10的尖端表面50形成。凹口的壁46和长丝的纵向轴线T是大体平行的——并且在一些实施方案中，可以在其间形成小于10度的角度。

外部材料20具有第一长度L1，并且内部材料30具有第二长度L2(图1A)。第一长度L1大于第二长度L2，并且第一长度与第二长度之间的差值(L1-L2)构成凹口45的深度H(图1A)。外部材料20和内部材料30可以有益地选择成在至少一个特征或物理性能方面不同于彼此。该特征或物理性能可以包括但不限于颜色、弹性、密度、硬度、表面能、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。

在例如图2和图2A中示出的且包括第一内部材料31和第二内部材料32的长丝的实施方案中，第一内部材料31在选自以下各者中的至少一个物理性能方面不同于第二内部材料32：颜色、弹性、密度、硬度、表面能、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。本领域的技术人员将领会到，在可以包括多于两种不同内部材料的长丝10的其它实施方式中，一种内部材料也可以在如本文所述的至少一个物理性能方面不同于另一种内部材料或多种内部材料。

如图1和1A中所示，内部材料30可以包括在长丝10内部沿长丝10的纵向轴线T延伸的单股材料。在此类构型中，长丝10具有设置在尖端表面50处的单个凹口40。在包括两个或更多个内部材料30的长丝10的实施方案中，长丝10可以包括通过外部材料20与彼此分开的多股内部材料30或者多股不同内部材料31、32。在该构型中，长丝10具有设置在尖端表面50处的多个凹口40。

长丝10可以具有任何适当形状的尖端表面50。在图3和图3A中示出的一个示例性实施方案中，尖端表面10可以至少部分地为凸状的。在图1-2A中示出的其它示例性实施方案中，尖端表面50可以至少部分地为平面或平坦的。在图4、图4A和图15中示出的又一示例性实施方案中，尖端表面50可以至少部分地为凹状的。在图15A中，尖表面50包括以上列举的形状中的至少两个形状(凹状部分和凸状部分)的组合。尖端表面包括不规则形状的各实施方案也是预期的。

具有位于长丝的尖端表面50处的尖锐边缘45的凹口40提供了对与正在移动的尖端表面50接触的表面的增强的磨蚀功效。凹口的边缘45的这种锐度可以由存在于凹口40的壁46与包括外部材料20的尖端表面50之间的曲率半径R限定，图5。在一个实施方案中，凹口的表面边缘具有小于5μm的曲率半径。在另一实施方案中，凹口的表面边缘具有小于3μm的曲率半径。

基本上具有凹口40的尖端表面周边的长度和形状的边缘45可以具有任何适当的形式。非限制性示例包括：圆(图1和图2)、椭圆(图6)、多边形(图7)、星(图8)和它们的任何组合，包括规则形状和不规则形状。在一个实施方案中，凹口可以具有1μm至70μm的当量直径D。在另一实施方案中，凹口可以具有2μm至50μm的当量直径D。在又一实施方案中，凹口可以具有3μm至30μm的当量直径D。在又一实施方案中，凹口可以具有4μm至20μm的当量直径D。

如本文所用，术语“当量直径”是指周向地(球状地)包括元件的非圆形形状——诸如例如凹口的非圆形形状(图8)——的假想圆(或者三维元件的背景下的假想球)的直径。当然，具有圆形形状的凹口的“当量直径”是凹口的实际直径。本领域的技术人员将领会到，设置在尖端表面50上的多个凹口40的所有边缘45的组合长度越长，通常可以期望的尖端表面50的磨蚀功效越大，所有其它磨蚀相关的参数是相等的。

形成在长丝10的尖端表面50处的凹口40的数目可以由多种考虑来决定，包括例如期望的应用、长丝的尺寸、尖端的尺寸、颗粒的尺寸、以及利用凹口待递送和/或去除的材料的化学组合物等等。在尖端表面50上设置单个凹口40的实施方式也是预期的，图1，图7，图8。在其它实施方案中，在长丝的尖端表面上可以设置至少三个凹口40或至少五个凹口40，图3至图6。在又一实施方案中，凹口40的数目可以介于五与十(图9)之间以及五与二十五之间。例如，典型的牙刷可以具有约400个至约1000个长丝。例如，在具有36个簇孔和平均24个长丝的基本刷中，总共具有864个长丝。如果长丝被装订，即，对半地弯曲，则长丝的自由端部的数目将为1728。如果长丝尖端中的每个尖端平均具有约5个凹口，则具有约400个至约1000个长丝的牙刷将具有约2000个至约5000个凹口。

各个凹口40在一个或若干个参数方面不同于彼此，包括但不限于凹口的深度、形状和尺寸。例如，在包括两个或更多个内部材料的长丝的实施方案(图2和图2A)中，凹口的深度H的差可以通过使用具有不同收缩特征、特别是纵向各向异性收缩特征的内部材料形成。在图2A中，例如，凹口具有不同的深度：H1和H2。

通常具有高的长度比直径的纵横比的合成纤维具有强的各向异性材料结构。在典型的纤维挤压过程中，聚合树脂首先被加热并且在挤出压机内部被转变成熔融状态。熔融物随后可以被按压穿过过滤层并且以恒定的质量流速被挤压穿过毛细管。此后，聚合物可以被竖向地向下拉动——并且可以在从挤压温度冷却至环境空气温度的同时凝固，或者在冷水浴中淬火。在向下拉动及冷却过程中，聚合物链自然地将自身定向成沿着纤维的纵向方向——并且因此沿着纵向方向具有比横向方向高得多的收缩率。

在具有包括外部材料20和内部材料30的复合结构的本发明的纤维10中，各向异性收缩发生在内部材料30中，并且可以发生在外部材料20中。内部材料30和外部材料20可以被组合并结构化成沿着纤维的纵向方向L或沿着纤维的轴线T具有不同的收缩率。这在本文中被称为“纵向各向异性收缩率”，或者简称为“纵向收缩率”。内部材料30的纵向收缩率可以高于外部材料20的纵向收缩率。位于外部材料20内部的内部材料30的纵向收缩可以导致内部材料30从尖端表面50向下收缩或者“下沉”——并且最后形成了形成在长丝的尖端表面50上的凹口40。

主要取决于内部材料30的纵向收缩率以及外部材料20的纵向收缩率，凹口40可以具有3μm至30μm的深度D。更具体地，深度H可以是4μm至15μm，并且甚至更具体地，深度H可以是1μm至15μm。深度H可以平行于纵向轴线T来进行测量作为尖端表面50或者边缘45与凹口40的底部47之间的距离。换句话说，凹口40的深度H包括凹口的壁46的竖向长度。

在另一方面，本公开涉及用在口腔护理刷工具200中的长丝100，图10。与上文所述的长丝10类似地，长丝100包括伸长的柔性本体，该伸长的柔性本体具有长度L、纵向轴线T以及包括内部材料120的纵向外表面。伸长的柔性本体以尖端151终止于伸长的柔性本体的自由端部处，该尖端151具有包括外部材料120的尖端表面150。长丝100的尖端表面150具有多个凹口140，所述多个凹口140贯穿整个尖端表面150以预定图案分布。凹口140具有预定尺寸和预定形状的表面边缘145。凹口140还具有壁146，该壁146从边缘145纵向地延伸并且包括外部材料120。凹口140中的每个凹口均具有包括至少一个内部材料130的底部147。底部147位于距表面边缘145的深度H处。外部材料120在选自下述各者中的至少一个物理性能方面不同于至少一个内部材料130：颜色、弹性、密度、硬度、表面能、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。

所述至少一个内部材料130包括两个或更多个内部材料131,132,133,134,135,136(图11A和图11B)的实施方案也是预期的，所述两个或更多个内部材料131,132,133,134,135,136在选自下述各者中的至少一个物理性能方面不同于彼此：颜色、弹性、密度、硬度、表面能量、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。在此类实施方案中，多股内部材料130可以收缩成具有不同的深度L1、L2、L3、L4——并且由不同的内部材料31、32、33、34形成的凹口40的底部47可以位于距凹口40的对应边缘45的不同的深度H1、H2、H3、H4处。在一个实施方案中，长丝100可以构造成使凹口的深度或多个凹口的深度随着口腔护理刷工具200的预期用途逐渐地增大。在用于制造长丝的方法的背景下，下文将对本公开的这方面进行详述。就所有凹口而言，凹口的深度的此类逐渐增大可以是大致相同(例如，在包括单一内部材料的实施方案中)或不同的(例如，在包括具有不同收缩率的不同内部材料的实施方案中)。

除能够由本公开的长丝提供的主要有益效果——包括由于凹口在长丝的尖端表面上具有尖锐边缘所造成的增强的磨蚀功效——以外，由于本公开的长丝和适当的牙粉的组合而还可以具有额外的有益效果。图13-13B示意性地示出了与具有磨蚀性颗粒的牙粉结合的口腔护理工具400的示例性实施方案(示意性地示出为用于动力刷洗的填充物)。任何适当的牙粉可以结合本公开的口腔护理工具一起使用。非限制性示例包括：非限制性示例包括：CREST牙膏、CREST宝健牙膏、CREST减缓敏感增白牙膏、CREST宝健临床菌斑控制牙膏、各种CREST3D牙膏等等。除水以外，典型的牙粉还包括三个主要的组分，包括磨蚀剂、氟化物和洗涤剂。磨蚀性颗粒有助于将菌斑和牙结石从牙齿的表面去除并且有助于对牙齿的表面的抛光。磨蚀剂的非限制性示例包括由氢氧化铝(Al(OH)3)、碳酸钙(CaC03)、各种碳酸氢钙、各种二氧化硅和沸石、以及羟磷灰石(Ca5(P04)30H)。

牙粉的粒度可以通过其平均直径或直径中值或当量直径来描述。牙粉中的粒度的分布也应该被考虑在内。例如，典型的口腔保护牙膏中的磨蚀性二氧化硅颗粒可以具有约5微米变化至约20微米的当量直径、以及按重量计约10％至15％的负载百分比。除含二氧化硅Z119的典型的5-20微米的颗粒以外，CREST宝健牙膏具有含二氧化硅Z109的更硬的颗粒、以及约20％及更大的总颗粒负载，该二氧化硅Z109具有5-20微米的类似当量直径。

颗粒在给定组合物中的尺寸分布基于粒度的函数以累积体积百分比形式作图。累积体积百分比是按体积计具有小于或等于给定体积的粒度的分布的百分比，并且其中粒度是等效球形颗粒的直径。分布中的中值粒度是在所述分布的50％点处的二氧化硅颗粒的尺寸，以微米为单位。粒度分布的尺寸分布和体积中值直径可以使用激光散射PSD体系(诸如例如可从Malvern商购获得的那些)来计算和/或使用2007年1月4日公布的美国专利申请2007/0001037A1中公开的方法来测定。例如，聚有机硅倍半氧烷颗粒，且具体地是聚甲基倍半硅氧烷的平均体积加权平均粒度可以在约1微米至约20微米、约1微米至约15微米、约2微米至约15微米、约2微米至约12微米、约3微米至约12微米、约2微米至约10微米、约3微米至约7微米、约3微米至约6微米、以及约4微米至约6微米的范围内。聚有机硅倍半氧烷颗粒，且具体地是聚甲基倍半硅氧烷的平均体积加权平均粒度可以是约3微米至约8微米，以及约4微米至约7微米；并且d(0.1)是约2微米至约4微米，以及约2微米至约3微米；并且d(0.9)是约4微米至约9微米，以及约5微米至约8微米。如本文所用，“d(0.1)”或者“D10”是颗粒样品的下述尺寸(例如，以微米为单位)：10％的样品小于该尺寸；并且“d(0.9)”或者“D90”是颗粒样品的下述尺寸(例如，以微米为单位)：90％的样品小于该颗粒样品的该尺寸。如本文所用，“d(0.5)”或者“D50”是下述尺寸(例如，以微米为单位)：50％的颗粒样品小于该尺寸并且50％的颗粒样品大于该尺寸，也被称为“质量中值直径”或“MMD”。

在不希望受理论束缚的情况下，我们认为，非滚动颗粒通常使污斑从牙齿表面最佳地去除。因此，在一些实施方案中，非滚动颗粒可能有益于在长丝尖端处形成多个凹口40来捕获具有约5微米的尺寸及小于5微米的尺寸较小的颗粒，并且将这些颗粒转动到有效清洁件中。例如，可以使用可购自胡贝尔公司(Huber Company)的二氧化硅“Z 109”和“Z119”。此外，我们认为，只要一些颗粒具有大于凹口深度的尺寸，这些颗粒就可以接触牙齿表面并且可以促进污渍和菌斑从牙齿表面的去除，图13A。

图13-13B中所示的口腔护理工具400包括多个清洁元件300，所述多个清洁元件300中的至少一些清洁元件包括长丝，如本文所述，该长丝在其尖端表面上具有凹口340。凹口340可以定尺寸成将牙粉颗粒至少部分地接纳在其中。在图13A和图13B中最佳示出的，长丝300的内部材料包括第一内部材料330a和第二内部材料330b。第一内部材料330a形成若干周缘凹口340a的底部，而第二内部材料330b形成中央凹口340b的底部。第一内部材料330a和第二内部材料330b可以选择成相对于长丝300的尖端表面下沉至不同深度。在示出的示例性实施方案中，中央凹口340b的深度大于周缘凹口340a的深度。另外，中央凹口340b的当量直径大于周缘凹口340a的当量直径。因此，具有相对较大的总尺寸的中央凹口340b可以将相对较大的牙粉颗粒340b接纳在其中。同时，周缘凹口330a——该周缘凹口340a由于其相对尺寸而不能够接纳大的颗粒390b——可以接纳相对较小的牙粉颗粒340a。

凹口可以结构化并构造成使包括凹口的深度和当量直径的总尺寸大于牙粉的平均尺寸。在一些实施方案中，凹口可以定尺寸成使得每个单一凹口可以接纳多个牙粉颗粒，图15。具有与牙粉颗粒——包括牙粉中的颗粒的尺寸分布——成比例匹配的凹口的尺寸的分类的本公开的长丝可能是有益的。

方法

用于制造上文所述的长丝10的方法通常包括：提供包括外部材料20和内部材料30的复合长丝，其中尖端表面50包括被外部材料20包围的内部材料30，并且其中内部材料30具有与外部材料20的纵向收缩特征不同的纵向收缩特征；以及随后使内部材料30在外部材料20内收缩。

该方法还可以包括以下典型的常规步骤中的任意步骤：生产连续的长丝；将连续的长丝切割成具有预定长度L的多个长丝10；以及对长丝10的尖端表面50进行仿形切削、修整、端部倒圆角、抛光。在本公开的方法中，如果适当，可以使用实现这些步骤的任何已知手段。例如，生产连续的双组分或多组分长丝可以在牵拉之后通过共挤出方法来实现。挤压或共挤压可以包括多种纺纱技术，诸如例如湿纺纱、干纺纱、熔融纺纱、凝胶纺纱、电纺纱、射流湿纺纱等。用于连续生产具有恒定横截面的复合长丝的另一技术在现有技术中被已知为“拉挤成型”。

在示意性地示出了本公开的方法的图12中，连续的多组分长丝11可以在挤拉成型站310处例如通过拉挤成型技术生产。连续长丝11随后可以在修整站320处被切割成具有预定长度的多个长丝。切割可以通过任何常规的切割手段——诸如切割刀和激光束——或通过已知的化学手段来实现。长丝的尖端表面50的包括端部倒圆角的抛光/仿形切削可以例如在抛光站330处通过本领域已知的任何适当的设备来实现。长丝10的尖端表面50可以仿形切削以获取任何所需的形状，诸如例如凸状形状、凹状形状、平坦的形状(平面或者成角度的)以及它们的任何组合。

为了实现具有所需形状和深度的凹口40在长丝10的尖端表面50处的形成，该方法可以有益地包括下述步骤：防止内部材料30在长丝内部相对于外部材料20在从长丝10的尖端表面移除的位置处移动。因此，将自然地使内部材料30基本上在远离长丝10的尖端表面50的一个纵向方向上收缩。因此，对长丝的尖端表面50进行仿形切削的步骤可以在使内部材料30在外部材料20内收缩之前有益地执行。同样地，防止内部材料30在长丝10内相对于外部材料20移动可以在使内部材料30在外部材料20内收缩之前有益地执行。

可以使用允许将内部材料30相对于外部材料20固定在远离长丝的自由端部的位置处的任何适当的技术。在该方法的一个实施方案中，长丝10可以在长丝的与长丝的尖端表面51相反的端部处附至口腔护理工具的本体。这可以通过使用将清洁长丝附接至诸如牙刷之类的口腔护理工具的任何已知的方法来完成。这些方法的非限制性示例包括装订、用塑料材料二次成型、所谓的热簇绒、以及它们的任何组合。在图12中示出的方法的示例性实施方案中，长丝10可以在嵌置站340处被嵌置到诸如牙刷300之类的口腔护理工具的本体中。

另选地，长丝10可以被允许在其两个端部处形成凹口40。例如，在使用传统装订技术的制刷方法中，在装订的区域中，长丝可以被折叠，并且附接至刷以在簇空中形成U形状。在此，长丝的中央部可以通过锚定剂或插塞附至刷头部。此类长丝将具有形成两个尖端表面的相反尖端。典型的装订不可以在装订的区域中将内部材料紧固至外部材料。因此，内部材料的收缩将发生在长丝的两个端部处——并且将很可能导致内部材料从两个尖端表面收缩。因此，凹口可以形成在U形长丝的两个端部处。对应的凹口——即，通过同一股第二材料的收缩形成的这些凹口——将很可能具有相等的深度。

在内部材料30已经在远离尖端表面50的位置处附至外部材料20或者被防止相对于外部材料20在远离尖端表面50的位置处移动之后，可以使内部材料30在外部材料20内收缩，从而从长丝10的尖端表面50向下收缩。另选地，如本文在装订的背景下所述的，可以使内部材料30在长丝10的两个端部处收缩。在图12示出的方法的示例性实施方案中，内部材料30或整个长丝10可以例如在加热站350处被加热至第一温度。第一温度是介于内部材料30的玻璃化转变温度与熔融温度之间的温度——并且可以是例如用于从90℃至140℃的聚酰胺。

通常，半结晶聚合物——例如Nylon、PET和PBT——的收缩和结晶行为是密切相关的。一种类型的结晶行为取决于温度和时间。缓慢冷却例如可能导致高度结晶，这可能导致相对较高的收缩率。另一方面，温度的快速下降可能导致较低程度的结晶，这可能导致相对较低的收缩率。填充物由于其低的膨胀能力而可能影响收缩行为。本领域的技术人员将领会到，半结晶聚合物的性能不仅可以通过结晶度来确定，还可以通过诸如例如分子链的尺寸和取向之类的其它因素来确定。另一种类型的结晶可能在用于制造纤维和膜的挤压时发生。在典型的挤压过程中，聚合物被迫压通过喷嘴，这在材料中产生张应力，从而导致该材料的分子的至少部分对准。此类对准可以被认为是结晶，并且此类对准还影响材料性能。诸如尼龙6、尼龙66、聚酯(乙烯对苯二酸酯)和聚乙烯之类的单向定向的线性聚合物将在暴露于介于玻璃转变点与熔融点之间的温度时收缩。除此之外，收缩速率还将取决于材料以及在纤维挤压、向下牵拉和冷却过程期间的工艺参数。

此后，内部材料30或整个长丝10可以例如在冷却站360处被冷却至第二温度。在此，长丝10可以例如在冷水浴或冷空气中进行淬火处理。另选地，长丝10可以简单地暴露于例如约15℃至约25℃的环境室温。

内部材料30从尖端表面50的下沉或收缩大体发生在平行于长丝10的纵向轴线T的方向上。因此，内部材料30的下沉导致具有壁46的凹口40的形成，该壁46大体平行于长丝10的纵向轴线T。

在该方法的一个示例性实施方案中，具有多个长丝10的牙刷300的头部可以例如在汽蒸罐中被加热至约100℃-130℃的温度，并且随后例如通过冷水或者通过环境空气温度被冷却至约20℃。在典型的手动或动力牙刷中，例如，长丝的长度是约6mm至约15mm。凹口的由尖端表面与凹口的底部之间的距离限定的平均深度可以是约10μm至约50μm。这相当于内部材料和外部材料的各自的收缩率之间的0.067％-0.833％的差值。本领域的技术人员将领会到，在给定的长丝10中，内部材料30与外部材料20之间的热收缩率差越大，通过该收缩形成的凹口40越深，所有其它相关参数是恒定的。

该方法的另一实施方案可以涉及使长丝10反复地弯曲多次。此类弯曲可以相对于长丝的纵向轴线在多个方向上有益地执行。例如，具有包含作为外部材料20的PET和作为内部材料30的Nylon的长丝的牙刷可以经受对包括牛牙釉质的平坦表面进行刷洗。内部材料在约4000个行程之后开始从长丝10的尖端表面50收缩或下沉。随着牙刷上的长丝10继续对表面进行刷洗，凹口40的深度继续增大。在约20000个行程之后，凹口40可以达到约5μm至约15μm的深度。这导致了呈现空隙的凹口40、尖锐表面边缘45、以及从凹口的边缘45向下延伸至凹口的底部47的纵向壁46的形成。表面边缘可以具有小于5μm的曲率半径R。在其它实施方案中，曲率半径可以小于4μm，小于3μm，以及甚至小于2μm。

另选地或此外，凹口40也可是由于通过消费者进行的日常刷牙而形成的。具有本公开的长丝的牙刷的持续使用将导致内部材料的下沉和凹口的深度的增大的连续过程。这继而将有利于具有本公开的长丝的刷的去菌斑和污渍的性能。因此，例如，在口腔护理的背景下，本公开提供了包括具有设置在刷毛的尖端表面上的尖锐边缘凹口的刷毛的口腔护理工具，该尖锐边缘凹口不会随着时间的流逝而裂化——反而甚至可能改善口腔护理工具的牙齿清洁性能。包括常规刷毛簇的典型牙刷被期望在开始使用其时提供最好的牙齿清洁性能。每次使用时，刷毛的清洁功效将逐渐地下降，主要是因为刷毛材料趋于释放刚性并且弯曲恢复。本领域众所周知的是，在正常磨损的约三个月之后，牙刷的去菌斑和污渍功效相对于新牙刷大体上下降。将新牙刷与已经人为地磨损以模拟使用三个月的牙刷相比，一个公开的临床研究证明：与就磨损牙刷而言的平均减小量0.3——30％的减小量((0.39-0.30)/0.30×100＝30％)——相比，在单次刷洗之后，就新牙刷而言的整个口腔菌斑的平均减小量是0.39。参见Journal of Clinical Dentistry,P.Warren et al.,Vol.XIII,#3,2002，牙医普遍认同：人们应该每三个月或四个月或者在刷毛变得磨损的情况下尽快地更换牙刷。

另一方面，本公开的纤维具有保持并且甚至在某种程度上增大牙刷的牙齿清洁功效的能力——由于带尖锐边缘的凹口的存在或者在使用期间的形成/加深，所述带尖锐边缘的凹口可能由于长丝的挠曲和弯曲而形成和/或加深，长丝的挠曲和弯曲通常在牙刷被使用时发生。因此，尽管在长丝的尖端处不具有凹口的传统清洁长丝被期望在长丝的初始使用期间减小传统清洁长丝的去污渍功效，但本公开的清洁长丝被期望随着时间的流逝而保持并且甚至改善清洁长丝的去污渍功效。

示例如现有技术中所公知的，包含作为内部材料的Nylon和作为外部材料的PET且具有7密耳(177.8微米)的直径的复合、大体圆筒形单丝可以共挤出。长丝包括包含标准Nylon-6的若干股内部材料，每股内部材料具有30微米的直径。如图9和图9A中所最佳地示出的，多股的图案可以是基本上对称的，其中，六股围绕一个中央地/轴线地定位的股均匀地分布(在彼此成约30度的圆形空间处)。多股与彼此且与长丝的周缘大致等间距地分布。

长丝随后被切割以形成单独的刷毛，所述单独的刷毛被装订到牙刷头部上以形成统一长度为约11毫米的簇。簇被修整，以具有包括多个尖端表面的大体平坦工作表面。各个长丝的自由端部可以被倒圆角，如现有技术中已知的。利用例如带有Robinson反向散射探测器和Oxford仪器EDS的Hitachi S3500N型扫描电子显微镜来获取尖端表面的微观图像，图9。图像显示：在尖端表面上的由外部材料包围的内部材料的部分与外部材料大体上相平，即，所述部分相对于由外部材料形成的尖端表面不收缩也不突出。

此后，牙刷的长丝可以通过与由自动聚合的甲基丙烯酸酯树脂表面或者仅用于在超纯水中进行20000刷洗行程的甲基丙烯酸酯树脂表面包围的牛牙釉质表面摩擦进行处理。在处理阶段期间，利用Hitachi S-3500N SEM周期性地获取尖端表面的微观图像，以直观尖端表面结构的变化，图9A。图像显示：在4000至20000行程之后，在尖端表面上由外部材料包围的内部材料的每个部分向下收缩或者“下沉”。内部材料在凹口中的每个凹口中下沉的深度可以在凹口之间变化。在图9A中示出的长丝的示例性实施方案中，例如，凹口具有约5μm(0.005mm)至约13μm(0.013mm)的深度。然而，本领域的技术人员将容易地领会到，在其它实施方案中，凹口的深度可以不同。凹口的深度可以是但不局限于例如1μm至30μm，1μm至15μm，2μm至20μm，2μm至10μm，3μm至30μm，4μm至20μm，5μm至15μm以及5μm至10μm。

用于制备测试用的牛牙釉质表面的方法可以如在由Stookey,G.K.、Burkhard,T.A.、Schemehorn,B.R.于1982年11月在Dental Research 61(11),pp.1236-1239的期刊中公布的名称为“In Vitro Removal of Stain with Dentifrice”的文章中所描述的大致相同的方式执行，该文章通过参引并入本文中。样本制备可以包括以下步骤。牛常设中央门牙被切割以获得大约10mm²的唇形釉质样本。样本被嵌置在自动聚合的甲基丙烯酸酯树脂表面中，其中，仅釉质表面被暴露。釉质表面在恒定的水流下利用100号粒度的砂光介质并且随后通过600号粒度的砂光介质在宝石轮上进行磨平并抛光。通过在0.12N盐酸中浸泡60秒、之后在碳酸钠的过饱和溶液中浸泡30秒来对样本进行略微地浸蚀。通过1％植物酸执行最后的浸蚀60秒；(5)将样本在去离子水中进行冲洗。随后，可以进行测试表面的着色过程，包括以下步骤。样本被附接至不锈钢杆并且安装在着色装置上，该着色装置包括支承2-rpm马达的不锈钢缸体的平台。位于缸体下方的是2-Liter的可移除槽，该可移除槽容纳着色液体培养基，该液体培养基包括8.6g细磨速溶咖啡、8.6g细磨速溶茶、6.5g胃黏蛋白、以及熔化到2000ml的经杀菌的胰酶解酪蛋白大豆培养基的0.13g氯化铁；该培养基还包含24小时Sarcinalutea turtox culture的约104ml。带有附接的釉质样本以及就位的着色液体培养基的装置随后被布置在处于37℃的培养机中。样本连续地旋转穿过着色液体培养基和空气。在四个作业日内，着色液体培养基每天更换两次。随着每次液体培养基改变，用去离子水对槽和样本进行冲洗以移除任何松散沉积物。在四天的着色周期之后，黑暗地着色膜或涂层呈现在釉质表面上。随后，可以将样本从着色装置移除、充分地冲洗、并且冷冻直到使用为止。

每个薄片可以在其背部上以及一个侧部上利用永久性墨水进行独立地编号。随后，可以利用分光光度计或数字成像方法获取着色牛薄片的图像。就所有的测量而言，薄片应该被布置在相同的取向上。随后，可以利用可以用于每个薄片的最大关注区域经由优化数字成像软件对图像进行模糊并分析。就所有图像而言，每个图像的像素数目均应该在10％至15％内。软件分析提供报告在CIEL*a*b*c颜色空间中的污渍的基线颜色值。不应该使用具有大于45的基线L*值的薄片。随后，可以将带图像的薄片分类成三组，使得就研究的所有阶段而言，平均的L*基线值是类似的。

购自Sabri Dental Enterprises Inc.of Illinois的具有附件的A V-8交叉刷洗机，ISO/ADA Design可以用于根据ISO/DIS标准规范11609对具有长丝的牙刷的性能进行测试，该长丝包括本公开的凹口。机器在每一侧设计有四个站；这有利于正时实验，以对用于每一侧的刷洗阶段进行命名并且保持通过所有刷。八个测试样本的站可以包封有用于测试的牙刷。测试样本上的可调节刷洗压力可以是约10gram至约1000gram，并且更具体地是约150gram至约200gram。通过可调节的行程控制，机器的刷洗行程速度可以设定为每分钟100或200行程，并且更具体地可以使用每分钟176.5行程、或2.94赫兹、或每68秒200行程。行程长度是跨过一平方厘米的薄片的约3.8厘米。牙刷应该被定向在机器上，使得牙刷的清洁元件/长丝垂直于测试表面。

随后，如上所述具有在长丝或刷毛的尖端表面处包括凹口的长丝或刷毛的牙刷可以在刷洗机器上在将污渍从校准的带污渍的牛釉质薄片移除污渍时进行测试。对比而言，具有标准筒形长丝——该长丝具有相同的直径、长度和修整簇图案(但在长丝的尖端表面处没有凹口)——的牙刷也可以用于将污渍从以相同的方式校准的带污渍的牛釉质薄片移除。

牙刷可以准备用于如下那样安装在机器上。牙刷的柄部可以在牙刷的颈部切断，以留约2-3cm的刷本体，从而用于安装在机器上。随后，可以穿过颈部钻孔，使得销可以嵌置在该孔中。刷头销可以插入到刷洗站块中并且利用尼龙拇指螺钉和螺母(螺钉：#6-32×3/4"，螺母：#8-32；可以从Small Parts,Inc.,of Florida获得)螺纹连接就位。应该将弹簧正确地定位到每个牙刷机构中，以将大约50-200gram的张力施加到每个牙刷上(利用OHAUSSpring Scale所测量的)。

就测试刷洗而言，三个薄片中的最小薄片可以用于每个处理阶段，并且数据可以报告为平均值。薄片可以布置在刷洗机上并且用于张紧螺钉来紧固。通常，薄片在刷洗之间于站之间移动(而刷头保持就位)，并且在每个刷洗处理之后旋转90°，以避免釉质中的凹槽的形成，该凹口可能是因在同一方向上连续地刷洗造成的。玻璃管填充有悬浮液/溶液或水，并且安装在正在使用的每个刷洗站；玻璃管可以用3.5"×1.5"的橡皮筋紧固。水/溶液/悬浮液应该以约45度的角度覆盖所安装的薄片。

机器的计数器应该重设成所需的行程数目，并且机器可以启动。行程的标准数目是用于初始刷洗的200，并且机器设定成每1分钟08秒200行程的频率。随后的行程或时间数目可以由清洁或漂白的速率来确定。所报告的行程的数目是累加的；因此，如果第一刷是200行程，并且希望看到1000行程的结果，则机器应该被设定成刷洗另一800行程(200+800＝1000)。用于去除污渍的推荐标准是刷200,1000和2000行程(以及按需，是其间的任何行程)，并且用于测试沉积物保留10000和20000行程总数。

在刷洗期间，每个刷应该定向成垂直于薄片的表面，并且薄片应该相对于刷的头部定中心以用于进行表面的均匀刷洗。随后，可以在每次刷洗之后对薄片进行成像，并且针对CIEL*a*b*值方面的变化进行分析。测量并报告CIEL*a*b*c*颜色空间中的颜色的技术可见于例如Hunter,Richard S.,and Harold,Richard W：The Measurement of Appearance,2nd ed.,John Wiley and Sons,Inc.New York,NY USA,1987；以及CIE InternationalCommission on Illumination,Recommendations on Uniform Color Spaces,Color-Difference Equations,Psychometric Color Terms,Supplement 2 to CIE Publication15,Colorimetry,1971and 1978；这两篇文献通过参引并入本文中。

Delta E(ΔE)，或Delta L*(ΔL*)或(dL*)可以用来报告污渍去除。ΔE＝0.5((L2*-L1*)^2+(a2*-a1*)^2+(b2*-b1*)^2)。a*值被认为对总体的结果几乎不具有影响；并且a*和b*在漂白/清洁过程期间在它们的变化方面并非是线性的。因此，出于按该方法进行污渍去除测试的目的，可能不推荐遵循a*或b*值。牛薄片通常在着色的20秒时的L*值开始，并且可以被漂白至80-85的L*值。L*的比例尺是0-100。

可以在广阔的采光条件下利用JVC KY-F75U CCD相机来捕获图像。相机可以相对于光线定位在45°/0°几何形状处，并且通过标准的颜色控制图表每小时进行校准。可以经由优化的图像分析软件以及报告在CIEL*a*b*c*颜色空间中的数据对图像进行分析。

如图14的去污渍图表中所示，与具有筒形长丝的牙刷相比，具有在尖端表面处具有凹口的长丝的牙刷更加显著地去除污渍。图14的图表还示出了具有凹口(“Ave dL*凹口”)的长丝的去污渍功效随着刷洗行程的数目增大。

虽然在本文中说明和描述了具体的实施方案，但是在不脱离本发明实质和范围的情况下可进行各种其它改变和变型。此外，虽然本文描述了本发明的各种方面，但此类方面无需以组合方式来利用。因此，旨在于所附权利要求书中涵盖本发明范围内的所有此类改变和变型。

如本文可使用的术语“实质上”、“基本上”、“约”和“大致”表示可属于任何定量比较、值、量度或其它表示的不确定性的内在程度。这些术语还表示定量表示可不同于所述参考值而不造成讨论中的主题的基本功能有变化的程度。此外，本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“5μm”或“20℃”的值旨在分别表示“约5μm”或“约20℃”。

除非明确地排除或换句话讲有所限制，本文中引用的每一篇文献的内容，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。任何文献的引用不是对其相对于任何本发明所公开的或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其单独地或以与任何其他参考文献或多个参考文献的组合提出、建议或公开了此类发明的认可。此外，如果此文献中术语的任何含义或定义与以引用方式并入本文的文献中相同或类似术语的任何含义或定义相冲突，则将赋予此文献中的该术语或根据上下文所暗含的含义或定义为准。

Claims (15)

1.一种在刷工具中使用的长丝，所述长丝包括外部材料和至少第一内部材料，所述长丝包括：伸长的柔性本体，所述伸长的柔性本体具有长度、纵向轴线、和包括所述外部材料的纵向外表面，所述伸长的本体以具有包括所述外部材料的尖端表面的尖端终止，其中所述尖端表面中具有贯穿所述尖端表面以预定图案分布的多个凹口，所述凹口中的每个凹口具有：预定尺寸和预定形状的表面边缘；壁，所述壁从所述表面边缘纵向地延伸并且包括所述外部材料；以及底部，所述底部包括所述至少第一内部材料并且位于距所述表面边缘的一定深度处，所述表面边缘由所述壁和所述尖端表面形成。

2.根据权利要求1所述的长丝，其中所述外部材料具有第一长度，并且所述至少第一内部材料具有第二长度，所述第一长度大于所述第二长度，所述第一长度与所述第二长度之间的差值构成所述多个凹口中的至少一个凹口的深度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述多个凹口中的至少一些凹口的所述壁与所述长丝的所述纵向轴线之间形成小于10度的角度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述多个凹口中的至少一些凹口的所述表面边缘具有小于5μm，优选地小于3μm的曲率半径，所述表面边缘形成在所述凹口的所述壁与包括所述外部材料的所述尖端表面之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述预定形状选自圆形、椭圆形、多边形、星形和它们的组合，包括规则形状和不规则形状。

6.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述多个凹口中的至少一些单个凹口在选自下述各者中的至少一个参数方面不同于彼此：深度、形状和尺寸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述至少第一内部材料具有比所述外部材料的各向异性收缩特性高的各向异性收缩特性。

8.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述多个凹口包括至少5个凹口，优选地5至25个凹口。

9.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述多个凹口包括具有1μm至70μm，优选地2μm至50μm，更优选地3μm至30μm的当量直径的凹口。

10.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述多个凹口包括具有3μm至30μm，优选地4μm至15μm，更优选地1μm至15μm的深度的凹口。

11.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述外部材料在选自下述各者中的至少一个物理特性方面不同于所述至少一个内部材料：着色、弹性、密度、硬度、表面能、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。

12.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述至少第一内部材料包括第一内部材料和第二内部材料，所述第二内部材料在选自下述各者中的至少一个物理特性方面不同于所述第一内部材料：着色、弹性、密度、硬度、表面能、热收缩率、纵向各向异性收缩率、各向同性收缩率、弯曲收缩率、以及它们的组合。

13.根据前述权利要求中任一项所述的长丝，其中所述长丝被构造成具有第一深度，所述第一深度随着口腔护理刷工具的使用而逐渐地增大，其中所述长丝被反复地折弯。

14.一种口腔护理工具，包括根据前述权利要求中任一项所述的长丝。

15.根据前述权利要求所述的口腔护理工具，所述口腔护理工具结合包含多个牙粉颗粒的牙粉，其中所述至少一个凹口的尺寸设定成将所述牙粉颗粒中的至少一个牙粉颗粒至少部分地接纳在所述至少一个凹口中。