CN108348064A - 刷毛和包括刷毛的牙刷 - Google Patents
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Abstract
刷毛和包括刷毛的牙刷。牙刷(100)具有柄部(120)、联接到柄部(120)的头部(110)以及包含组合物的至少一根刷毛，所述组合物包括聚合物和丝心蛋白颗粒。
Description
背景技术
通常通过将牙膏或洁牙剂应用于牙刷头部的刷毛区段，然后用刷毛区段刷洗口腔的区域(例如牙齿或软组织如舌头和/或牙龈)来使用牙刷。然而，由于消费者不断寻找在刷牙期间和刷牙之后更好的口感以及由于刷牙而更有效的牙齿清洁和增白，牙刷设计中仍存在改进的空间。因此，需要口腔护理器具，其更有效且高效地清洁使用者的牙齿和其它口腔表面，同时在使用期间提供舒适的口感。
发明内容
在一个方面，本发明是牙刷，所述牙刷包括柄部、联接到柄部的头部；以及包含组合物的至少一根刷毛，所述组合物包括聚合物和丝心蛋白颗粒。所述至少一根刷毛可为刷毛簇的部分。
在其它方面，本发明是形成刷毛的方法，所述方法包括将丝心蛋白颗粒混合到聚合物树脂内以形成混合物，并且由该混合物形成多根刷毛。
在一个进一步方面，本发明可为包含组合物的刷毛，所述组合物包含聚合物和分散在聚合物各处的丝心蛋白颗粒。
本发明的其他适用领域从下文提供的详细说明中将变得显而易见。应了解，详细说明和特定实例虽然指示本发明的优选实施例，但旨在仅用于说明的目的而无意限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图中将更全面地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的一个实施例，具有刷毛的口腔护理器具的正面透视图；
图2A是根据本发明的一个实施例的单部件式刷毛的正面透视图；
图2B是沿着图2A中的线IIB-IIB截取的横截面视图；
图2C是沿着图2A中的线IIC-IIC截取的横截面视图；
图3A是根据本发明的一个实施例的单部件式刷毛的正面透视图；
图3B是沿着图3A中的线IIIB-IIIB截取的横截面视图；
图4A是根据本发明的一个实施例的多部件式刷毛的正面透视图；
图4B是沿着图4A的线IVB-IVB截取的横截面视图；
图4C是沿着图4A的线IVC-IVC截取的横截面视图；
图5A是根据本发明的另一个实施例的多部件式刷毛的正面透视图；
图5B是沿着图5A的线VB-VB截取的横截面视图；
图5C是沿着图5A的线VC-VC截取的横截面视图；
图6A是根据本发明的第一实施例的多边形刷毛的正面透视图；
图6B是沿着图6A的线VIB-VIB截取的横截面视图；
图7A是根据本发明的第二实施例的多边形刷毛的正面透视图；
图7B是沿着图7A的线VIIB截取的横截面视图；
图8A是根据本发明的第三实施例的多边形刷毛的正面透视图；和
图8B是沿着图8A的线VIIIB-VIIIB截取的横截面视图。
具体实施方式
以下对优选实施例的描述在本质上仅是示例性的，并且决不意图限制本发明、本发明的应用或用途。
根据本发明的原理的说明性实施例的描述旨在结合附图阅读，这些附图将被视为整个书面描述的部分。在本文中公开的本发明的实施例的描述中，对方向或取向的任何提及仅旨在方便描述，而无意以任何方式限制本发明的范围。相对性术语诸如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”以及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应理解成参考如稍后描述的或在论述中的附图中所示的取向。这些相对性术语仅是为了方便描述，而并不要求装置以特定取向构造或操作，除非明确指明如此。术语诸如“附接”、“附着”、“连接”、“联接”、“互连”以及类似词语是指其中结构彼此或直接或通过居间结构间接固定或附接的关系，以及两者可移动或固定不动的附接或关系，除非另外明确描述并非如此。此外，参考示例性实施例来示出本发明的特征和益处。因此，本发明明显不应限于示出可单独或以其他特征组合存在的特征的一些可能的非限制性组合的此类示例性实施例；本发明的范围由随附权利要求书限定。
如通篇所用，范围用作描述范围内的每个值的简略表达方式。范围内的任何值都可选为范围终点。另外，本文引用的所有参考文献据此全文以引用方式并入。在本公开内容中的定义和所引用参考文献的定义冲突的情况下，以本公开内容为准。
除非另外规定，否则本文和在本说明书中其他处表达的所有百分比和量应理解为是指重量百分比。给定的量是基于材料的有效重量计。
首先参考图1，根据本发明的一个实施例示出了口腔护理器具100。在所例示的实施例中，口腔护理器具100呈手动牙刷的形式。然而，在某些其他实施例中，口腔护理器具100可采用其他形式，诸如电动牙刷、舌部刮板、牙龈和软组织清洁器、冲牙器、牙间器件(interdental device)、牙齿抛光器、具有牙齿接合元件(tooth engaging element)的专用带柄器具或常用于口腔护理的任何其他类型的器具。因此，应当理解，本文中论述的本发明的概念可应用于任何类型的口腔护理器具，除非在权利要求书中指明特定类型的口腔护理器具。
口腔护理器具沿着纵向轴线A-A从近端103延伸到远端102。口腔护理器具100一般包括细长主体101，该细长主体包括头部110、颈部115和柄部120。柄部120是提供通过其使用者在使用过程中可握持和操纵口腔护理器具100的机构的细长结构。柄部120包括前表面124和相对的后表面125。在示例性实施例中，柄部120一般被描绘为具有为使用者提供舒适性的各种轮廓。更具体地，在示例性实施例中，柄部120是球茎形状的，并且在中心区域中具有的直径比近端103和颈部115附近的直径大。具体地，柄部120的通常被使用者的拇指抓住的区域具有的宽度大于颈部115的宽度。当然，在所有实施例中，本发明不限于此，并且在某些其他实施例中，柄部120可采用各种形状、轮廓和构型，这些形状、轮廓和构型并非是对本发明的限制，除非在权利要求书中如此指定。
在示例性实施例中，柄部120由刚性塑料材料形成，诸如例如但不限于乙烯、丙烯、丁二烯、乙烯基化合物和聚酯的聚合物和共聚物，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯。当然，在所有实施例中，本发明将不限于此，并且柄部120可包括弹性材料(诸如热塑性弹性体)作为抓握部覆盖件，其模制在部分或整个柄部120上，以便增强在使用过程中柄部120的可抓握性。例如，柄部120的通常在使用过程中被使用者的手掌抓握的部分可用热塑性弹性体或其他弹性材料包覆模制，以进一步为使用者提供增加的舒适性。
口腔护理器具100的头部110联接至柄部120，并且包括前表面112和相反的后表面113。在示例性实施例中，头部110使用模制、铣削、机加工或其他合适的工艺与柄部120整体形成为单个整体结构。然而，在其他实施例中，柄部120和头部110可形成为单独部件，这些单独部件通过本领域已知的任何合适的技术(包括但不限于，热或超声焊接、紧密配合组件、联接套筒、螺纹接合、粘附或紧固件)在制造工艺的稍后阶段可操作地连接。
在示例性实施例中，口腔护理器具100的头部110具有从前表面112延伸的多个牙齿清洁元件111。虽然在示例性实施例中，所有牙齿清洁元件111都看起来是相同的，但是在所有实施例中，本发明将不限于此。例如，在某些实施例中，牙齿清洁元件111包括至少一个刷毛簇，该至少一个刷毛簇包括至少一根刷毛。下文将参考图2-6更详细地描述刷毛的各种结构形式的细节。
刷毛簇是一起定位到在头部110上形成的单个簇孔中的刷毛集合。每个刷毛簇可包括，例如但不限于，仅多部件式刷毛、多部件式刷毛和单部件式(即，传统)刷毛的组合、或仅单部件式刷毛。在某些实施例中，口腔护理器具100可包括：包括恰好一根多部件式刷毛和多根单部件式刷毛的一个或多个刷毛簇，或只包括多部件式刷毛的一个或多个刷毛簇。在另外其他实施例中，牙齿清洁元件111可全部形成为仅由多部件式刷毛形成的刷毛簇。此外，在一些实施例中，牙齿清洁元件111可包括仅由单部件式刷毛形成的一些刷毛簇以及仅由多部件式刷毛形成的一些刷毛簇，并且单部件式刷毛簇和多部件式刷毛簇可以交替或非交替的方式安置在口腔护理器具100的头部110上(即，交替或非交替的横排的刷毛簇，交替或非交替的纵排的刷毛，或者甚至每排中交替或非交替的簇)。
除非在权利要求中如此指定，否则牙齿清洁元件111的剩余部分的确切结构、图案、取向和材料不是对本发明的限制。因而，如本文所使用，术语“牙齿清洁元件”在一般意义上用来指代可用于通过相对表面接触来清洁、抛光或擦拭牙齿和/或软口腔组织(例如，舌头、面颊、牙龈等)的任何结构。“牙齿清洁元件”的常见例子包括但不限于刷毛簇、长丝刷毛、纤维刷毛、螺旋刷毛、橡胶刷毛、弹性体突起、柔性聚合物突起、其组合和/或含有此类材料或组合的结构。在某些实施例中，牙齿清洁元件中的至少一些可由诸如热塑性弹性体的橡胶状材料形成。
本发明的牙齿清洁元件111可采用本领域已知的任何方式连接到头部110。例如，钉/锚、模内成簇(IMT)或无锚定成簇(AFT)可用来安装清洁元件/牙齿接合元件。在某些实施例中，本发明可利用钉合、IMT或AFT刷毛的各种组合来实践。在AFT中，将板或膜诸如通过超声焊接固定到牙刷头部。刷毛延伸穿过所述板或膜。刷毛在板或膜的一侧上的自由端部执行清洁功能。刷毛在板或膜的另一侧上的端部通过加热熔融在一起，以锚定在适当位置。在本发明的广泛实践中，可使用任何合适形式的清洁元件。可替代地，刷毛可通过延伸穿过刷毛簇块中的合适开口来安装到刷毛簇块或区段，以使得刷毛基部安装在刷毛簇块内或其下方。
在示例性实施例中，口腔护理器具100的头部110包括在其中形成的多个毛簇孔(不可见)。多个刷毛簇安置在头部110内的每个毛簇孔内并附连到该头部。每一个刷毛簇包括多根刷毛，该多根刷毛可以是单股刷毛、双股多部件式刷毛、三股多部件式刷毛等等，或者其多种组合。因此，一个刷毛簇可包括一根双股多部件式刷毛和多根单股刷毛，或仅包括双股多部件式刷毛，或仅包括三股多部件式刷毛，或包括单股刷毛、双股多部件式刷毛和三股多部件式刷毛的组合。另外，单个刷毛簇孔可填充有弹性清洁元件或上文提到的其他类型清洁元件中的任何清洁元件。如上文指出的，在一个实施例中，至少一个刷毛簇包括至少一根多部件式刷毛，该刷毛可以是双股、三股或更多股多部件式刷毛。下文参考图2-6更详细地讨论多组分刷毛的细节。
虽然本文中未示出，但是在某些实施例中，头部110还可包括联接到其后表面113或定位在其后表面113上的软组织清洁器。可用于本发明并定位在头部110的后表面上的合适软组织清洁器的实例公开于授予本申请受让人的2006年12月5日公布的美国专利号7，143,462中，其全文据此以引用的方式并入。在某些其他实施例中，软组织清洁器可包括突起部，所述突起部可采用细长隆脊、节块或其组合的形式。当然，本发明将不限于此，并且在某些实施例中，口腔护理器具100可不包括任何软组织清洁器。
如本文所讨论的，本发明的刷毛也可被称为单丝。如图2A-2C和3A-3C所示，本发明的刷毛可为由组合物一体形成的单部件式刷毛200、300，所述组合物包含聚合物和丝心蛋白粉末。如图4A-4C和5A-5C所示，在其它实施例中，刷毛可为包括护套部件420、520和核心部件410、510的多部件式刷毛400、500，其中如本文进一步讨论的，护套部件或核心部件可仅由本发明的组合物(聚合物和丝心蛋白粉末)形成。这些不同的实施例将在下文具体参考附图更详细地描述。
同时参考图2A-2C，描述了单部件式刷毛200的一个实施例。单部件式刷毛200沿着纵向轴线B-B从基端201延伸到自由端202。单部件式刷毛200还可包括基部部分203、远侧尖端部分204和外表面270。基部203从基端201延伸到过渡点TP1，并且远侧尖端部分204从过渡点TP1延伸到自由端202。在示例性实施例中，远侧尖端部分204在第一过渡点TP1处从基部部分203过渡。单部件式刷毛200的基端201可以任何方式(例如上述那些)锚定到本发明的口腔护理器具100的头部110，从而留下自由端202可用于在清洁期间接触口腔内的表面。
单部件式刷毛200的横截面几何形状可为圆形的。在其它实施例中，单部件式刷毛200的横截面几何形状可为卵形或多边形-包括但不限于三角形、矩形、梯形、七边形、六边形。具有多边形横截面几何形状的刷毛可包括纵向边缘，其允许刷毛充当擦拭刮片或橡皮刮板元件，进一步增强刷毛在口腔表面(例如，牙齿表面、牙龈表面)上的清洁效应，如本文下文参考图6A-8B进一步讨论的。
仅参考图2A和2B，单部件式刷毛200的基部部分203可具有基本上恒定的横截面面积，并且远侧尖端部分204可具有随着与口腔护理器具100的头部110的距离增加而减小的横截面面积。根据本发明，短语“基本上恒定的”意指小于1％的变化。在某些实施例中，基部部分203的横截面面积如从基端201到第一过渡点TP1测量的保持恒定，并且远侧尖端部分204具有如从第一过渡点TP1到自由端202测量的减小的横截面面积。
远侧尖端部分204中减小的横截面面积产生具有锥形区段214的单部件式刷毛200，所述锥形区段214从单部件式刷毛200的第一过渡点TP1延伸到自由端202。锥形单部件式刷毛200的自由端202可在顶点处结束，所述顶点沿着B-B轴线与单部件式刷毛200的基端201相对。锥形可从单部件式刷毛200的过渡点TP1到自由端202连续。
现在仅参考图3A-3B，根据本发明的另一个实施例描述了单部件式刷毛300。除了在本文下文描述的差异之外，刷毛300与刷毛200类似。上文关于刷毛200描述的刷毛300的特征为了简洁起见在本文中不重复，应理解，上文关于刷毛200的描述适用。此外，刷毛300的特征与刷毛200上的类似特征类似地编号，除了使用300系列编号之外。对于被编号但未描述的刷毛300的特征，应理解，刷毛200中类似特征的描述适用。
单部件式刷毛300可具有基部部分303，该基部部分303具有基本上恒定的横截面面积以及具有基本上恒定的横截面面积的远侧尖端部分304。远侧尖端部分304可具有基本上恒定的横截面面积，其中单部件式刷毛300的自由端302是圆形而不是锥形的。在示例性实施例中，单部件式刷毛300在第二过渡点TP2处开始变圆。单部件式刷毛300的圆形自由端302可为半球形的。因此，刷毛300与刷毛200相同，除了刷毛300不是锥形的，而是具有圆形的自由端之外。
现在同时参考图2A-2C和图3A-3B的实施例，本发明的单部件式刷毛200、300可由聚合物280、380和丝心蛋白粉末285、285的单一组合物一体形成。聚合物280、380可形成三维网络，其中丝心蛋白颗粒285、385均匀分布在各处。丝心蛋白颗粒285、385在聚合物280、380各处的均匀分布可确保单部件式刷毛200、300的外表面270、370的至少一部分包含丝心蛋白颗粒285、385以及聚合物280、380。
现在同时参考图4A-4C，描述了多部件式刷毛400的一个示例性实施例。在示例性实施例中，多部件式刷毛400沿着纵向轴线D-D从基端401延伸到自由端402。多部件式刷毛400还可包括基部部分403、远侧尖端部分404和外表面470。基部部分403从基端401延伸到远侧尖端部分404，并且远侧尖端部分404从基部部分403延伸到自由端402。在示例性实施例中，远侧尖端部分404在第三过渡点TP3处从基部部分403过渡。多部件式刷毛400的基端401可锚定到本发明的口腔护理器具100的头部110，从而留下自由端402不联接且可用于在清洁期间接触口腔内的表面。
多部件式刷毛400的横截面几何形状可为圆形的。在其它实施例中，多部件式刷毛400的横截面几何形状可为卵形或多边形-包括但不限于三角形、矩形、梯形、七边形、六边形。具有多边形横截面几何形状的刷毛可包括纵向边缘，其允许刷毛充当擦拭刮片或橡皮刮板元件，进一步增强刷毛在口腔表面(例如，牙齿表面、牙龈表面)上的清洁效应，如本文具体参考图6A-8B进一步讨论的。
多部件式刷毛400的基部部分403可具有基本上恒定的横截面面积，并且远侧尖端部分404可具有随着与口腔护理器具100的头部110的距离增加而减小的横截面面积。换言之，基部部分403的横截面面积如从基端401到第三过渡点TP3测量的保持恒定，并且远侧尖端部分404具有如从第三过渡点TP3到自由端402测量的减小的横截面面积。
远侧尖端部分404中减小的横截面面积产生具有锥形区段414的多部件式刷毛400，所述锥形区段414从多部件式刷毛400的第三过渡点TP3延伸到自由端402。锥形单部件式刷毛400的自由端402可在顶点处结束，所述顶点沿着D-D轴线与单部件式刷毛400的基端401相对。锥形从单部件式刷毛400的第三过渡点TP3到自由端402连续。在其它实施例中，基部部分403和远侧尖端部分404两者均可具有如从基端401到自由端402测量的减小的横截面，从而产生多部件式刷毛400的连续纵向边缘部分。
在示例性实施例中，多部件式刷毛400包括被共挤出以形成多部件式刷毛400的核心部件410和护套部件420。换言之，多部件式刷毛400包括共挤出的核心部件和护套部件410、420。在示例性实施例中，护套部件420围绕核心部件410的第一部分415，并且核心部件410的第二部分416在多部件式刷毛400的尖端部分430处从护套部件420突出。核心部件410的第二部分416因此暴露，而核心部件410的第一部分415不暴露，而是完全被护套部件420围绕。因此，核心部件和护套部件410、420的至少一部分从多部件式刷毛400的外部可见，并且更具体地，整个护套部件420是可见的，并且核心部件410的第二部分416从多部件式刷毛400的外部可见。
在示例性实施例中，核心部件和护套部件410、420各自一直延伸到多部件式刷毛400的基端401，尽管本发明在所有实施例中不限于此。核心部件410从多部件式刷毛400的基端401延伸到多部件式刷毛400的自由端402。护套部件420从多部件式刷毛400的基端401延伸到护套部件420的终端403。在示例性实施例中，核心部件410的第二部分416构成多部件式刷毛400的总长度的大约15-20％，更具体为多部件式刷毛400的总长度的大约17-23％，并且甚至更具体为多部件式刷毛400的总长度的大约20-22％。在另一个实施例中，核心组件410的暴露的第二部分416可构成多部件式刷毛400的总长度的大约10-15％之间，并且更具体为大约12-13％。此外，护套部件420延伸多部件式刷毛400的总长度的大约75-80％，更具体为多部件式刷毛400的总长度的大约77-83％，并且甚至更具体为多部件式刷毛400的总长度的大约78-80％，或者多部件式刷毛400的总长度的大约85-90％或87-88％。
在示例性实施例中，多部件式刷毛400具有圆柱形横截面形状。此外，核心部件410具有圆柱形横截面形状，并且护套部件420具有环状形状，所述环状形状对于核心部件410的至少部分长度圆周地且同心地围绕核心部件410。当然，本发明不限于此，并且核心部件410可根据需要呈现其它多边形形状，并且护套部件420的形状也可同样改变，只要护套部件420对于核心部件410的至少一部分长度圆周地围绕核心部件410。
再次参考图4A-4C，护套部件420可为第二组合物，所述第二组合物包含聚合物(例如尼龙、PET、PBT、橡胶)，同时不含丝心蛋白粉末485，并且核心部件410由组合物形成，所述组合物包含聚合物480和均匀分布在各处的丝心蛋白粉末485。
现在仅参考图5A-5C，根据本发明的另一个实施例示出了多部件式刷毛500。除了在本文下文描述的差异之外，多部件式刷毛500与多部件式刷毛400类似。上文关于多部件式刷毛400描述的多部件式刷毛500的特征为了简洁起见在本文中不重复，应理解，上文关于多部件式刷毛400的描述适用。此外，多部件式刷毛500的特征与多部件式刷毛400上的类似特征类似地编号，除了使用500系列编号之外。对于被编号但未描述的多部件式刷毛500的特征，应理解，多部件式刷毛400中类似特征的描述适用。
多部件式刷毛500包括与上述多部件式刷毛400的相同部件相似的核心部件510和护套部件520。在该实施例中，核心部件510可为包含聚合物(例如尼龙、PET、PBT、橡胶)同时不含丝心蛋白粉末的第二组合物，并且护套部件520可由包含聚合物580和均匀分布在各处的丝心蛋白粉末485的组合物形成。因此，就组合物而言，多部件式刷毛500具有与多部件式刷毛相反的布置。在多部件式刷毛400中，护套部件420不含丝心蛋白粉末(并且可仅包含聚合物)，并且核心部件包含聚合物和丝心蛋白粉末。在多部件式刷毛500中，核心部件510不含丝心蛋白粉末(并且可仅包含聚合物)，并且护套部件520包含聚合物和丝心蛋白粉末
虽然多部件式刷毛400、500在本文中描述为具有两个不同的部件，但本发明不限于此，并且在其它实施例中，可使用三个、四个、五个或更多个不同的部件/层，其各自具有不同的口腔护理添加剂或相同和不同口腔护理添加剂的任何组合以及其缺乏。不同的双部件(或更多)多部件式刷毛的组合可用于相同的口腔护理器具头部，其中每个部件具有不同的口腔护理试剂/添加剂。例如，口腔护理器具可包括在头部上以横排设置的牙齿清洁元件。每个横排可包括刷毛簇，所述刷毛簇包括在一个横排中的多部件式刷毛，所述多部件式刷毛包括与彼此或每个相邻横排中的多部件式刷毛不同的口腔护理添加剂。本文所述的多部件式刷毛的几乎无限数目的不同组合是可能的。
现在参考图6A-8B，如上文在某些实施例中所述，刷毛可具有多边形或非圆形形状。具体地，首先参考图6A和6B，描述了多边形刷毛600的一个例子。在该实施例中，刷毛600具有三角形横截面面积的多边形形状。刷毛600可适当地描述为具有三角形柱的形状。刷毛600可由与本文所述的其它刷毛相同的材料形成，区别在于刷毛600的具体形状。因此，刷毛600可为单部件或多部件，并且可包括如本文上文所述的聚合物和丝心蛋白颗粒。
刷毛600沿着纵向轴线C-C延伸，并且包括三个纵向表面601、602、603。纵向表面601-603各自沿着纵向轴线E-E伸长。彼此相邻的纵向表面601在纵向边缘611、612、613处相交。纵向边缘611-613各自沿着纵向轴线C-C伸长。更具体地，纵向表面601、602在纵向边缘611处相交，纵向表面602、603在纵向边缘612处相交，并且纵向表面601、603在纵向边缘613处相交。因此，纵向边缘611-613各自是在两个相邻的纵向表面601-603的相交处形成的顶点。纵向边缘611-613各自形成擦拭刮片或橡皮刮板，其可增强刷毛在口腔表面如使用者的牙齿上的清洁或刮擦效应。
在示例性实施例中，刷毛600包括基部部分620和远侧尖端部分630，两者均具有减小的横截面面积。具体地，基部部分620可具有如从刷毛600的基端621到过渡点TP1减小的横截面面积，并且远侧尖端部分630可具有从如从刷毛600的过渡点TP1到自由端631测量的减小的横截面面积。因此，在某些实施例中，刷毛600可为完全锥形的刷毛(沿着其整个长度逐渐变细)、部分锥形的刷毛(沿着其长度的部分逐渐变细，类似于刷毛200)，或者刷毛600可为圆形的。
如图6A所示，基部部分620与远侧尖端部分630之间的过渡点TP1可为平滑的，从而导致连续的纵向边缘611-613，其从基端621连续延伸到自由端631，而不被凸起、隆脊、边缘、点或凹槽中断。在图6A和6B示出的刷毛600的实施例中，存在三个纵向表面601-603和三个纵向边缘611-613。然而，本发明在所有实施例中不限于此，并且纵向边缘611-613690和纵向表面601-603的数目取决于横截面几何形状。
简要参考图7A和图7B，根据本发明的另一个实施例描述了刷毛700。刷毛700与刷毛600相同，除了刷毛700具有正方形或矩形的横截面形状，并且因此刷毛700具有方柱的形状之外。因此，刷毛700具有四个纵向表面701、702、703、704和四个纵向边缘711、712、713、714，所述四个纵向边缘在每两个相邻的纵向表面701-704的相交处形成。除了另外的表面和边缘之外，刷毛700与刷毛600相同，并且因此上文关于图6A和6B的刷毛600的描述是适用的。
简要参考图8A和8B，描述了刷毛800。刷毛800与刷毛600相同，除了刷毛800具有六边形横截面形状，并且因此刷毛800具有六边形柱的形状之外。因此，刷毛800具有六个纵向表面801、802、803、804、805、806和六个纵向边缘811、812、813、814、815、816，所述六个纵向边缘在每两个相邻的纵向表面801-806的相交处形成。除了另外的表面和边缘之外，刷毛800与刷毛600相同，并且因此上文关于图6A和6B的刷毛600的描述是适用的。尽管本文参考图6A-8B仅描述了三角形、正方形/矩形和六边形形状的刷毛，但应理解，可使用任何多边形形状。因此，本文描述的刷毛可为具有五个表面和五个边缘的五边形形状的、具有七个侧面和七个表面的七边形形状的、具有八个表面和八个边缘的八边形形状的、具有十个表面和十个边缘的十边形形状的等。
本发明的刷毛由组合物(全部或部分)形成，所述组合物包含均匀分布在聚合物各处的丝心蛋白粉末。存在于组合物中的聚合物可为热塑性有机聚合物。聚合物可为缩聚物，例如聚酯、聚酰胺或其组合。聚合物的平均分子量可为至少约10,000，且优选至少30,000，以提供牙刷刷毛中所需的强度和硬度。
本发明的聚酰胺可具有直链主链，并且通过使二羧酸与二胺反应以形成直链缩合聚酰胺来产生。二羧酸的非限制性例子包括C6至C12脂肪族二羧酸如己二酸(肥酸)、庚二酸(蒲桃酸)、辛二酸(软木酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)、十一烷二酸(十三碳二酸)、十二烷二酸、以及芳香族二羧酸如对苯二甲酸和间苯二甲酸。二胺的非限制性例子可包括直链脂肪族或脂环族二胺，例如乙二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、异佛尔酮二胺和1，4-环己烷双(甲胺)。二胺的非限制性例子还可包括直链芳香族二胺，例如苯二胺和联苯胺。
聚酰胺的非限制性例子包括选自尼龙6，6；尼龙6，10；尼龙6，12的尼龙。尼龙6，6是指其为C6二胺化合物(例如六亚甲基二胺)和C6二羧酸化合物(例如己二酸)的反应产物的直链聚酰胺。尼龙6，10是指其为C6二胺化合物(例如六亚甲基二胺)和C10二羧酸化合物(癸二酸)的反应产物的直链聚酰胺。尼龙6，12是指其为C6二胺化合物(例如六亚甲基二胺)和C12二羧酸化合物(例如十二烷二酸)的反应产物的直链聚酰胺。
本发明的聚酯可具有直链主链，并且可通过使二羧酸与二醇反应来产生。先前列出了二羧酸的合适例子。二醇的非限制性例子可包括C2至C6脂肪族二醇，例如乙二醇、三亚甲基二醇、丁二醇(butylene glycol)、丁二醇(butanediol)、五亚甲基、六亚甲基二醇。根据本发明，聚酯可为对苯二甲酸和乙二醇的反应产物(即聚对苯二甲酸乙二醇酯“PET”)。在一个优选实施例中，聚酯可为对苯二甲酸和丁二醇的反应产物(即聚对苯二甲酸丁二醇酯“PBT”)。
丝心蛋白粉末可以范围为基于组合物的总重量约0.01重量％至约2.0重量％的量存在于组合物中-包括其间的所有子范围和值。丝心蛋白粉末可以范围为基于组合物的总重量约0.05重量％至约1.0重量％的量存在于组合物中-包括其间的所有子范围和值。在一个优选实施例中，丝心蛋白粉末可以范围为基于组合物的总重量约0.1重量％至约0.5重量％的量存在于所述组合物中。
丝心蛋白粉末可包含丝心蛋白的微粒。丝心蛋白是由蜘蛛和蛾产生的丝中存在的不溶性蛋白质。丝心蛋白可通过许多不同的方法收集，所述方法包括但不限于将脱胶的丝材料溶解于至少一种溶剂中，将凝固盐加入丝心蛋白水溶液中。然后可将丝心蛋白从溶液中沉淀出来以形成凝胶，随后将凝胶脱水且干燥，并且通过机械研磨将固体丝心蛋白粉末碎成其为非纤维和微粒形式的细丝心蛋白粉末。
可将丝心蛋白粉末粉碎以获得预定的粒度。丝心蛋白粉末可具有小于或等于约20微米；可替代地小于或等于约10微米的粒度。在一个优选实施例中，丝心蛋白粉末可具有小于或等于约5微米的粒度。丝心蛋白粉末可具有范围为约0.1微米至约10微米的粒度-包括其间的所有子范围和值。丝心蛋白粉末可具有范围为约1微米至约5微米的粒度-包括其间的所有子范围和值。根据本发明，术语“约”意指参考值的+/-5％。
已发现将丝心蛋白粉末加入用于形成刷毛的组合物中导致当刷毛在口腔中的表面(例如牙齿表面或牙龈表面)上移动时改进的滑动性。此外，通过将丝心蛋白粉末均匀地分布在组合物中的聚合物各处，即使当刷毛的外表面在使用期间磨损时，刷毛也将继续显示出所需水平的滑动性。将丝心蛋白粉末均匀地分布在组合物各处允许丝心蛋白存在于刷毛本体各处。因此，与表面涂层不同，刷毛外表面的任何磨损只暴露在刷毛本体中进一步包含的另外的丝心蛋白，如例如图2C中证实的。此外，已发现与具有多边形横截面几何形状的刷毛一起使用的本发明的组合物给予了格外的清洁，因为具有与纵向边缘的刮擦性质联接的组合物的刷毛的滑动性允许来自口腔的污染物的快速和有效收集。
由于可减少对牙龈的摩擦和刺痛的柔软特性，使用丝心蛋白颗粒可在刷毛使用期间提供更平滑和更舒适的口感。此外，丝心蛋白颗粒可帮助吸收水分并且由于其多孔特征而减少细菌的生长。最后，当用于如本文描述的口腔护理器具或牙刷刷毛中时，丝心蛋白颗粒可促进牙齿增白。
包含聚合物和丝心蛋白颗粒的组合物可通过将丝心蛋白粉末与预聚物和固化剂混合以形成前体混合物来形成，所述前体混合物然后在挤出机中加工。通过在预混合步骤中将丝心蛋白粉末、预聚物和固化剂一起加入，可在进料至挤出机之前形成前体混合物，所述预混合步骤在机械混合器-例如班伯里混合器中发生。通过将单独的丝心蛋白粉末同时加入预聚物和固化剂中，也可在挤出机中形成前体混合物。
前体混合物的预聚物可为数量平均分子量范围为约500至约5,000的聚合物，并且在聚合物的端基处具有羧酸基团(COOH)，其平均COOH官能度为二。预聚物的主链可对应于所需的最终聚合物类型-即对于聚酯聚合物，预聚物具有聚酯主链；对于聚酰胺聚合物，预聚物具有聚酰胺主链。固化剂可包含低分子量双官能单体，其可与预聚物上存在的羧酸基团反应，从而使预聚物固化以形成最终聚合物。对于聚酯，固化剂可包含上述二醇化合物，并且对于聚酰胺，固化剂可包含上述二胺化合物。
在形成前体混合物之后，可将其进料至挤出机。挤出机可为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。挤出机可包括一个或多个加工区-包括但不限于进料区、加工区和成形模。进料区在前体混合物进料至挤出机时收集前体混合物。加工区可包括多个子区域。子区域的非限制性例子包括熔融区、计量区和脱气区。当前体通过处理区时，多个加热元件将前体混合物加热到范围为240℃至约290℃的温度。温度高于预聚物的熔融温度，从而将预聚物熔融成熔融状态。随着挤出机的螺杆旋转，熔融前体在朝向成形模传送时进一步混合。另外的混合还可确保丝心蛋白粉末在最终组合物中的均匀分布。随着熔融前体继续通过挤出机，加工温度达到或略高于预聚物和固化剂的反应温度，从而促使预聚物上存在的游离COOH基团与固化剂反应且形成最终聚合物。固化或半固化的组合物继续通过挤出机且到达成形模。
成形模可包括具有用于组合物通过的预定形状的至少一个出口。预定形状可为圆形、卵形或多边形。多边形形状的非限制性例子包括三角形、矩形、梯形、五边形和六边形。模具出口的形状可控制所得到的刷毛的横截面几何形状。本发明的刷毛可具有其为圆形、卵形或多边形的横截面。多边形横截面几何形状的非限制性例子包括三角形、矩形(包括椭圆形矩形和正方形)、平行四边形、梯形、五边形或六边形。当组合物通过成形模时，它形成组合物的连续本体长丝，长丝所述具有由模具开口的尺寸决定的预定横截面面积。
与挤出机有关的加工关注可限制所挤出的本体长丝的横截面面积在离开成形模时可能有多小。然而，根据本发明的刷毛可能需要最大横截面面积，所述最大横截面面积是本体长丝在离开成形模时的横截面面积的一部分。因此，本发明还可包括纺丝拉伸步骤，其不仅延长本体长丝，而且同时将横截面面积减小至对于本发明的刷毛适当的值-从而产生刷毛长丝。纺丝拉伸步骤可在喷丝板上执行，而本体长丝处于或高于组合物中聚合物的熔融温度。在通过喷丝板纺丝拉伸后，所得到的刷毛长丝可被收集到进料辊上。
进料辊稍后可被转移到牙刷制造站，在其中从进料辊切割预定长度的刷毛长丝并且用于形成本发明的刷毛。在切割刷毛长丝的长度之后，可进一步加工每个切割区段，使得最终的刷毛为锥形或者远侧尖端部分末端变圆。刷毛可通过化学工艺(例如浸入酸浴中)或机械工艺(例如研磨)而为锥形。刷毛可通过机械工艺末端变圆。
尽管本发明在本文中已关于具有至少一个刷毛簇的口腔护理器具进行描述，所述至少一个刷毛簇具有至少一根多部件式刷毛，但在某些实施例中，本文描述的本发明构思是多部件式刷毛本身。因此，本发明可简单地是包括共挤出核心部件和护套部件的多部件式刷毛，其中所述核心部件包含第一塑料和第一口腔护理添加剂，并且所述护套部件包含第二塑料和第二口腔护理添加剂，所述第二口腔护理添加剂不同于所述第一口腔护理添加剂。
虽然已关于特定示例(包括实行本发明的当前优选模式)描述了本发明，但是本领域的技术人员应了解，存在上文所述的系统和技术的众多变型和置换。应了解，可利用其他实施例，并且可在不脱离本发明的范围的情况下进行结构和功能修改。因此，本发明的精神和范围应被广义地解释为如随附权利要求书中所陈述的。
Claims (29)
1.一种牙刷，所述牙刷包括：
柄部；
头部，所述头部联接至所述柄部；以及
至少一根刷毛，所述至少一根刷毛包含组合物，所述组合物包含聚合物和丝心蛋白颗粒。
2.根据权利要求1所述的牙刷，其中所述丝心蛋白颗粒具有小于或等于约5微米的粒度。
3.根据权利要求2所述的牙刷，其中所述丝心蛋白颗粒的粒度范围为约0.1微米至约5微米。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的牙刷，其中所述丝心蛋白颗粒以范围为所述组合物的总重量约0.05重量％至约1.0重量％的量存在于所述组合物中。
5.根据权利要求4所述的牙刷，其中所述丝心蛋白颗粒以范围为基于所述组合物的总重量约0.1重量％至约0.5重量％的量存在于所述组合物中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的牙刷，其中所述聚合物是选自聚酰胺、聚酯或其组合的缩聚物。
7.根据权利要求6所述的牙刷，其中所述聚酰胺是尼龙。
8.根据权利要求6所述的牙刷，其中所述聚酯是聚对苯二甲酸丁二醇酯。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的牙刷，其中所述刷毛是锥形的。
10.根据权利要求9所述的牙刷，其中所述刷毛包括基部部分和从所述基部部分延伸的远侧尖端部分，所述远侧尖端部分区段具有随着远离所述头部而减小的横截面面积。
11.根据权利要求10所述的牙刷，其中所述基部部分具有基本上恒定的横截面面积。
12.根据权利要求10所述的牙刷，其中所述基部部分具有随着远离所述头部而减小的横截面面积。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的牙刷，其中所述刷毛的外表面由所述组合物形成。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的牙刷，其中所述刷毛是完全由所述组合物形成的单个部件。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的牙刷，其中所述刷毛包括核心部件和围绕所述核心部件的护套部件，所述核心部件具有从所述护套部件突出的尖端部分，并且其中所述核心部件和所述护套部件中的至少一个由所述组合物形成。
16.根据权利要求15所述的牙刷，其中所述核心部件由所述组合物形成并且所述护套部件不含丝心蛋白。
17.根据权利要求15所述的牙刷，其中所述护套部件由所述组合物形成并且所述核心部件不含丝心蛋白。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的牙刷，其中所述刷毛具有其为多边形形状的横截面面积。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的牙刷，其中所述刷毛还包含抗菌添加剂。
20.一种形成刷毛的方法，所述方法包括：
a)将丝心蛋白颗粒混合到聚合物树脂内以形成混合物；和
b)由所述混合物形成多根刷毛。
21.根据权利要求20所述的方法，其中步骤b)包括：
b-1)将所述混合物挤出通过模具以形成经挤出的股；和
b-2)切割经挤出的股以形成刷毛。
22.根据权利要求21所述的方法，其中步骤b)还包括：
b-3)使每根刷毛的至少远端部分逐渐变细。
23.根据权利要求21至22中任一项所述的方法，其中所述混合物在范围为约240℃至约290℃的温度下通过所述挤出机。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的方法，其中所述丝心蛋白颗粒以范围为基于所述混合物的总重量约0.1至约0.5重量％的量存在于所述混合物中。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中所述丝心蛋白颗粒具有小于或等于约5微米的粒度。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的方法，其中所述聚合物树脂是缩聚物。
27.根据权利要求21至26中任一项所述的方法，其中所述模具具有圆形孔口。
28.根据权利要求21至26中任一项所述的方法，其中所述模具具有多边形孔口。
29.一种包含组合物的刷毛，所述组合物包含聚合物和分散在所述聚合物各处的丝心蛋白颗粒。
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