CN109715009A - 聚酮材质的牙刷毛及包括该牙刷毛的牙刷 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚酮材质牙刷毛和包括该牙刷毛的牙刷，提高由具有高刚性、高弹性和高耐磨性的聚酮材质制造牙刷毛，从而提供毛扩展性减少并使用期限增加的牙刷。本发明的由聚酮制成的牙刷毛具有优异的弹性,适用于曲面多的牙齿表面牙菌斑的去除，尤其是，当制成细微毛时，可以有效地去除通过现有的牙刷无法很好地去除的齿间牙菌斑。

Description

聚酮材质的牙刷毛及包括该牙刷毛的牙刷

技术领域

本申请主张基于2016年9月29日申请的韩国申请第10-2016-0125903号及2017年7月14日申请的韩国申请第10-2017-0089694号的优先权，将相应申请的说明书及附图中公开的全部内容援引于本申请中。

本发明涉及聚酮材质的牙刷毛及包括该牙刷毛的牙刷(Polyketone Bristlesand Toothbrush Having the Bristles)。

更具体而言，本发明涉及一种由具有高刚性、高弹性和高耐磨性的聚酮材质制成从而具有毛扩展性减少和使用期限增加的牙刷毛以及包括该牙刷毛的牙刷。

另外，由于聚酮材质的单价低于主要用作牙刷毛的尼龙或聚酯类高分子，特别是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的单价，所以能够以较低的成本提供牙刷毛。

背景技术

牙刷是用于清洁包括牙齿和牙龈的口腔的工具，由手把和牙刷毛组成，其中牙刷毛通常使用具有弹性的合成树脂来制造。

普通牙刷毛主要由尼龙或聚酯类高分子(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT))等制成。

尼龙具有适当的柔韧性的优点，但是由于其吸水性强，因此，寿命短，强度低，需要具有一定程度以上的粗度，而聚酯类牙刷毛的柔韧性差。使用这种以往的牙刷毛时，短则一个月、多则三个月会发生毛扩展，因此需要更换。

尤其对由PBT等聚酯类高分子制成的细微毛而言，由于其是牙刷毛的尖端逐渐变细的形态，因此，更早地出现毛扩展和磨损的现象，因此需要频繁地更换牙刷。

在本说明书的全文中引用了多个参考文献，并显示了其引用。所引用的文献的公开内容作为整体并入本说明书以供参考，以更好地说明本发明所属领域的水平和本发明的内容。

发明内容

技术问题

本发明的发明人为了解决以往的尼龙和聚酯类(PBT等)牙刷毛扩展的问题，尤其是，为了解决具有牙刷毛的末端逐渐变细的形态的细微毛的情况下，由于其逐渐变细的末端更快地发生毛扩展和磨损的问题，进行了研究努力的结果，通过使用聚酮材质制造出具有高刚性、高弹性和高耐磨性的牙刷毛，从而完成了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种包括聚酮(polyketone)的牙刷毛。

本发明的另一目的是提供一种牙刷，其包括上述牙刷毛。

通过下述对发明的详细说明、权利要求书和附图，本发明的其它目的和优点将变得更加明确。

解决问题的手段

本发明的一方面是提供一种包含聚酮的牙刷毛。

刷牙的最终目标是使牙龈的损伤最小化，同时使牙齿的清洁力最大化。通常，对牙龈的损伤越小，对牙齿的清洁力就越低，当为了提高清洁力而使用高刚性材质时，存在着伴随牙龈损伤的问题。本发明人为了解决上述问题而进行研究并努力的过程中，惊奇地发现：当将聚酮树脂用于牙刷毛时，由于其高强度和高弹性的特性，能够优异地去除牙菌斑(plaque)，同时几乎没有牙龈刺激。

聚酮树脂是近年来开发的新型树脂，由一氧化碳和烯烃合成，其机械物理特性属于高性能塑料的范畴。美国专利4,843,144号公开了由乙烯及丙烯等烯烃和一氧化碳合成的线状交替聚合物。该专利中使用的聚酮树脂具有优异的耐冲击性，在室温和低温下都具有高的回弹性，并且具有优异的蠕变特性。

在本发明的刷毛中，作为聚酮，可以使用具有包括一氧化碳和烯烃的基本结构的聚酮。

上述聚酮，可以是一氧化碳和乙烯的共聚物或一氧化碳、乙烯和丙烯的三元共聚物。

另外，上述聚酮成分可以由以下化学式表示：

化学式中，上述x:y是1:10～10:1。

本发明中，用于牙刷毛的聚酮聚合物可以是线状交替结构，并且可以是每个不饱和烃分子实质上都含有一氧化碳。可用作聚酮聚合物的前体的乙烯类不饱和烃化合物可以具有1～20个碳原子，优选具有1～10个碳原子。更优选地，上述乙烯类不饱和烃化合物可以是乙烯或α-烯烃(例如，丙烯(propene)、1-丁烯(butene)、异丁烯(iso-butene)、1-己烯(hexene)、1-辛烯(octene))。

另外，作为上述聚酮树脂，可以使用：在含有钯化合物的催化剂组合物存在下，利用醇溶剂，使一氧化碳和烯烃液相聚合的方法制备的聚酮树脂。在这种情况下，聚合后通过过滤和提炼来回收聚合物，并用醇或丙酮等溶剂除去残留的催化剂组合物。

本发明的一实施方式中，上述牙刷毛可以由聚酮(polyketone)材质构成。

另一实施方式中，上述牙刷毛还可以包括由聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚氨酯和尼龙成分所组成的组中选择的一种以上的水不溶性高分子物质。

例如，本发明的牙刷毛可以包括：将由一氧化碳和至少一种乙烯(ethylene)类不饱和烃组成的线状交替聚合物和上述列出的一种以上的水不溶性高分子物质混合而制备的聚酮混合物(blend)。

上述水不溶性高分子物质是用于生产常规牙刷毛的物质，其中，尼龙具有优异的耐热性、弹性和强度，但其吸水性高，因此具有物理特性和尺寸发生变化的缺点。尤其存在吸湿时耐冲击性变化的缺点，作为改善该缺点的方法，可以混合聚酮和尼龙作为本发明的牙刷毛材质使用。

上述聚酮混合物中，可以含有60～80重量％的线性交替聚酮聚合物和20～40重量％的上述一种以上水不溶性高分子物质。

上述聚酮混合物中，聚酮和一种以上水不溶性高分子物质的混合比可以为9:1～7:3的重量比。

聚酮混合物可以通过将各个组分在高温下熔融后进行混合而制备，此时，也可以混合抗氧化剂、UV稳定剂和其它附加组分。

在另一实施方式中，牙刷毛还可以包括由抗炎抗菌剂、增白剂、牙酸缓和剂、牙石沉着防止剂、矫味剂、口臭去除剂、牙龈健康剂、防龋剂、口腔清洁剂、木糖醇、竹盐、海盐、制剂盐、精制盐、松盐、煮盐、熔融盐、加工盐和磷酸盐所组成的组中选择的有利于牙齿健康的有效成分。

如此地，若牙刷毛还含有有利于牙齿健康的成分，刷牙时通过刷牙压力和水分会释放出有利于牙齿健康的成分，并且这些成分作用于牙齿或牙龈上，有助于抗菌、抗炎、消炎、预防牙石、预防牙酸等各种口腔疾病的预防。

此外，本发明的牙刷毛也可以制成细微毛的形态。

细微毛的情况下，由于其柔软，牙刷毛容易到达口腔内的各个角落，因此，具有容易清洁难刷的角落部分，特别是容易清洁牙齿和牙龈之间的优点。相反，对一般的细微毛而言，牙刷毛容易磨损，或者末端容易弯曲，因此，具有需要每1～2个月更换一次的缺点。因此，需要同时进行提高牙刷毛、特别是细微毛的耐久性的研究。

本发明的聚酮细微牙刷毛具有高刚性、高弹性和高耐磨性的优点，因此具有使用期间能够保持初始状态的优点。

在本发明的一实施例中，上述牙刷毛可以是牙刷毛直径和尖端直径相同且尖端加工为圆弧形的普通毛形态，或者是尖端宽度逐渐变细的针状细微毛形态。

在普通毛形态的牙刷毛的情况下，其直径可以是0.1mm～0.13mm，在细微毛形态的牙刷毛的情况下，其可以是尖端直径为0.02mm以下或0.01mm以下的超级细毛。

与直径为0.16～0.20mm的普通牙刷毛相比，牙刷毛直径为0.1mm～0.13mm的普通毛形态的牙刷毛由于能够密集地嵌入多三倍以上的牙刷毛，因此，其弹性好且触感柔软，不仅对牙齿和牙龈的清洁效果良好，而且按摩效果也良好，能够同时实行普通牙刷无法实现的牙齿清洁和牙龈按摩的两种功能。当为牙刷毛尖端直径为0.02mm以下的细微毛的情况下，由于其比牙齿和牙龈之间的一般缝隙更细，因此，更容易清洁牙齿和牙龈之间的牙菌斑，并且能有效地防止牙龈炎。

本发明的牙刷毛，可以通过预先制造两端细的细微毛后，以“V”形植入牙刷头的方法来制造。

对所植入的牙刷毛而言，植入部的长度即植入后从牙刷头上端面到刷牙毛尖端的距离可以是5mm～25mm，但并非限于此。

所植入的细微毛的总长度可以为10～30mm或15～25mm，粗度可以为0.01～0.1mm，植入部的长度可以为1～15mm，植入后细微毛从牙刷植入面上端的高度可以为5mm～20mm，但并非限于此。

本发明的由聚酮制成的牙刷毛具有优异的弹性，适用于具有许多曲面的牙齿表面牙菌斑的去除，并且可以有效地去除现有的牙刷无法很好地去除的牙齿表面及齿间的牙菌斑。

并且，在每天反复多次进行的刷牙过程中，可以无牙龈刺激或无出血地进行适当的牙龈按摩，无需额外的时间和精力也能够获得有利于牙齿和牙龈健康的按摩效果，从而能够持续地管理牙齿健康。

本发明的另一方面是提供一种包括上述聚酮牙刷毛的牙刷。

在一实施例中，本发明的牙刷是通过由聚酮刷毛以及橡胶、硅胶等弹性构件制造牙刷头，从而制造成刷牙时能够给予物理清洁和牙龈按摩效果的产品。

在另一实施例中，本发明的牙刷可以制造成包括：把手部，具有规定的厚度和宽度；刷头部，与上述把手部连接；聚酮牙刷毛，形成在上述刷头部的上表面；以及末梢，设置在上述刷头部。

本发明的牙刷可制造成具有由不同材质制成的两种以上的牙刷毛。

例如，本发明的牙刷可以包括：把手部，具有规定厚度和宽度；刷头部，与上述把手部连接；第一牙刷毛，固定在上述刷头部的一部分；以及第二牙刷毛，固定在刷头部的另一部分，其中，上述第一牙刷毛由聚酮材质构成，上述第二牙刷毛由聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚氨酯和尼龙成分所组成的组中选择的一种以上的的水不溶性高分子材质构成。

本发明的牙刷中，除了用聚酮代替了现有的尼龙、PBT等材质以外，可以同样地利用本发明领域中众所周知的牙刷毛的制造方法、组成成分等。

发明效果

与常规的牙刷毛相比，本发明新型材质的牙刷毛具有高刚性，并且弹性优异，更有助于清洁牙齿，并且具有优异的耐磨性，因此能够长时间使用。另外，其毛扩展程度减少，因此能够在保持初始状态下使用。

附图说明

图1是表示单位牙刷毛直径的齿间牙菌斑去除率的测定结果的图。

图2是分别表示刚刚刷牙后的聚酮和尼龙牙刷毛状态的照片。

具体实施方式

以下，参照实施例对本发明进行更详细的说明。本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于更详细地描述本发明，并且本发明的范围不受这些实施例的限制。

实施例

1.聚酮、尼龙和PBT的物理特性比较

作为牙刷毛材质的树脂材料粉末，分别对尼龙612(Dopont，Tynex)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)(KOLON)或聚酮(Hyosung，M310U和M310U类似grade)进行加热，并在挤压装置的喷嘴进行成型挤压，对其进行冷却，用热风干燥，从而用各材质分别制成了直径为0.18mm的牙刷毛。

(1)抗张强度

制造牙刷毛后测量能够评估一根毛刚性的、牙刷毛断裂的强度的抗张强度，并与现有的牙刷毛材质尼龙612和PBT进行比较。

具体来说，根据ASTM D638标准规格试验方法，通过固定装置将一根牙刷毛的两端固定后，沿着试片的轴向拉伸，测量破坏所需要的力即抗张强度。

(2)弹性损失率

另外，为了确认聚酮的耐久性，将聚酮牙刷毛植入牙刷柄并制成牙刷，与使用尼龙612和PBT牙刷毛的牙刷进行弹性损失率的比较。

弹性损失率用于评价使用牙刷时的耐久性(毛扩展性)，使用刷机(BrushMachine)分别进行5000次、10000次往复刷洗操作后，通过下列公式1所示的方法，测量牙刷毛扩展的程度。弹性损失率值越小，说明刷牙前后毛宽度差越小，表示毛扩展程度越小。

式1.弹性损失率(％)＝(B-A)/A×100

A:刷洗前的毛宽度

B:刷洗后的毛宽度

(3)实验结果

将根据毛材质测量的牙刷毛抗张强度(Kgf)和弹性损失率(％)的结果示于以下表1中。

表1

实验结果，确认到聚酮牙刷毛的抗张强度(Kgf)比尼龙的抗张强度(Kgf)高2.0倍，比PBT的抗张强度(Kgf)高1.13倍(表1)，并且制成牙刷毛后也能够保持高刚性的物理特性。

另外，5000次往复时，适用聚酮牙刷毛的牙刷的弹性损失率值比适用尼龙612和PBT的牙刷分别减少了34％和27％，该数据表示，与尼龙612和PBT相比，牙刷毛扩展程度分别少34％和27％。同样地，10000次往复时，聚酮显示出牙刷毛扩展程度分别比尼龙612和PBT少31％和12％的结果。

2.聚酮、PBT及PES对牙龈刺激性的测定

作为如聚酮具有高刚性和优异的耐磨性特征的高分子，有氟树脂(PTFE，PVDF)、POM、PBT、PES等，然而，对氟树脂而言，由于其熔点高，难以制造成牙刷毛，对POM而言，由于其易碎的特点，不适合制造成牙刷毛。PBT和PES是与聚酮同样地具有高强度和优异的耐磨性的材质，以与上述制造例相同的方式，使用相应的材质制造了直径0.18mm的牙刷毛，毛的末端未经过另外的细微毛加工而进行植入，从而制造了牙刷。此后，专家小组对所制造的三种材质的牙刷进行了有关牙龈刺激程度的问卷调查，从而进行了评估。

问卷调查是以20-40岁的女性20名和男性20名为对象，分别使用实验用牙刷7天后，进行了比较。在使用新牙刷之前，中间提供了3天的休息时间，在休息期间，按平时的习惯对牙齿进行管理。调查结果如表2所示(可以重复选择)。

表2

	刷牙时无牙龈疼痛	刷牙时有牙龈疼痛	刷牙时出血
				PBT	21名	19名	4名
PES	13名	27名	5名
				聚酮	35名	5名	0名

实验结果表明，聚酮对牙龈刺激性较少，因此适合作为牙刷毛材质，而PBT和PES由于其牙龈刺激性大，不适合作为牙刷毛材质。

3.聚酮及尼龙的根据材质的感官评价

形成有32个直径1.6mm的孔的相同的牙刷柄上，分别植入直径为5M(0.127mm)的尼龙牙刷毛和聚酮牙刷毛，从而制造了实验用牙刷。以20-40岁的女性20名和男性20名为对象，分别使用7天后进行了比较。在使用新牙刷之前，中间提供了3天的休息时间，在休息期间，按平时的习惯对牙齿进行管理。

问卷由能够评估牙刷的弹性和清洁力的问题构成，并以5分标准评价(满意程度越高分数越高)。

表3

	尼龙612	聚酮
			牙刷毛具有弹性	2.2	3.9
感觉牙齿刷得很干净	2.5	4.0
			齿间很舒爽	2.2	3.8
容易去除齿间食物残渣	2.4	3.9

实验结果表明，由于聚酮牙刷毛弹性优异，牙齿表面及齿间清洁力显著优于尼龙材质的牙刷毛。

4.根据牙刷毛直径的牙菌斑去除效果测定

使用小直径牙刷毛的牙刷时齿间清洁力会更优异，但小直径牙刷毛的情况下，尤其是在现有技术中最常应用的尼龙毛的情况下，存在牙刷毛容易断裂、无弹性且容易扩展的缺点。

为了克服尼龙毛的缺点，本实施例中提供使用高强度的聚酮设计即使直径细但具有弹性且不容易分开的牙刷毛的技术，制造了直径为10mils(0.254mm)、8mils(0.203mm)、7mils(0.178mm)及6mils(0.152mm)的牙刷毛，并根据牙刷毛的直径测量了牙菌斑去除效果。

人造牙齿表面牙菌斑的涂层是如下所述地进行。将颚模型(gnathostaic model)的牙齿部分放入着色聚合物10秒后拿出，并为了满足规定厚度的条件，在保持规定温度和湿度的恒温恒湿室(25℃，55％)中干燥60分钟以使完全干燥后使用。在此，使用植入了直径为10mils、8mils、7mils及6mils的牙刷毛的牙刷，将牙刷的刚毛截面和涂层后颚模型的颊面保持水平，以在刷牙时尽可能最大限度地覆盖。对全部牙刷施加300g压力，每个产品将交替进行8次30秒垂直刷牙和30秒水平刷牙。然后，通过显微镜测定除去前后的人造齿面牙菌斑面积，将牙菌斑除去率以百分率(％)评价，其结果如图一所示。

试验结果，确认了随着牙刷毛的直径从10mils(0.254mm)减小到6mils(0.152mm)，齿间的牙菌斑去除率提高了约4.5倍以上。

5.聚酮vs.尼龙物理特性比较

(1)抗张强度

为了评估单个牙刷毛的断裂强度，将一根牙刷毛的上端和下端以1cm的间隔固定在万能试验机(UTM)后，以200mm/min的速度拉动上端并测定了断裂时的力。

(2)弹性损失率

为了评估刷洗(Brushing)后牙刷毛的扩展程度，牙刷刷洗试验机上往复刷洗5000次后测定扩展的宽度，并且刷洗后立即拍摄聚酮和尼龙牙刷毛的形状，示于图2中。

(3)弹性

为了评估牙刷毛的弹性(或柔软性)，将牙刷毛的1/3的部位挂在能够测量施加力的钢丝上测量力。

(4)实验结果

将如上所述地测定抗张强度、弹性损失率及弹性的结果示于下述表4。

表4

从上述表4可确认，评价毛直径为0.102mm(4mils)的聚酮和尼龙612的抗张强度的结果，聚酮(0.56kgf)显示出比尼龙(0.40kgf)高40％的抗张强度。

评价毛直径为0.127mm(5mils)的聚酮和尼龙612的弹性损失率的结果，确认与尼龙相比，刚刚刷洗后上升了42％，完全干燥后上升了48.7％(*值越小扩展程度越小)。

另外，评估毛直径为0.127mm(5mils)的聚酮和尼龙612弹性的结果，确认聚酮的弹性(224.9cN)比尼龙(174.6cN)高28.8％。

Claims (10)

1.一种牙刷毛，其特征在于，

包含聚酮。

2.根据权利要求1所述的牙刷毛，其特征在于，

所述聚酮具有包含一氧化碳和烯烃的基本结构。

3.根据权利要求1所述的牙刷毛，其特征在于，

所述聚酮是一氧化碳和乙烯的共聚物，或者是一氧化碳、乙烯及丙烯的三元共聚物。

4.根据权利要求1所述的牙刷毛，其特征在于，

所述聚酮由下述化学式表示，

式中，x:y是1:10～10:1。

5.根据权利要求1所述的牙刷毛，其特征在于，

所述牙刷毛由聚酮材质构成。

6.根据权利要求1所述的牙刷毛，其特征在于，

所述牙刷毛还包括由聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚氨酯及尼龙成分所组成的组中选择的一种以上的水不溶性高分子物质。

7.根据权利要求1所述的牙刷毛，其特征在于，

所述牙刷毛还包括由抗炎抗菌剂、增白剂、牙酸缓和剂、牙石沉着防止剂、矫味剂、口臭去除剂、牙龈健康剂、防龋剂、口腔清洁剂、木糖醇、竹盐、海盐、制剂盐、精制盐、松盐、煮盐、熔融盐、加工盐和磷酸盐所组成的组中选择的一种以上。

8.根据权利要求1所述的牙刷毛，其特征在于，

所述牙刷毛是末端为针状的细微毛。

9.根据权利要求1所述的牙刷毛，其特征在于，

所述牙刷毛的直径是0.1mm～0.13mm。

10.一种牙刷，其特征在于，

包括权利要求1至9中任意一项所述的牙刷毛。