CN109788840A - 口腔护理器具或其头板以及形成口腔护理器具或其头板的方法 - Google Patents

Abstract

本文公开一种形成口腔护理器具的方法，一种形成用于口腔护理器具的头板的方法，以及一种口腔护理器具或由其形成的头板。所述头板可以具有微小尺寸或精细特征。所述方法可以包含：在第一模具腔的上游提供一定量的第一固体材料；在所述第一固体材料进入所述第一模具腔之前，将超声能量施加到所述第一固体材料以将所述第一固体材料熔化成第一熔融材料；使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中；允许所述第一熔融材料在所述第一模具腔内硬化，以形成包括微小尺寸特征的头板；由第二材料形成主体，所述主体包含把手部分和头部部分；以及将所述头板连接到所述主体的所述头部部分。

Description

口腔护理器具或其头板以及形成口腔护理器具或其头板的 方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月26日提交的美国临时专利申请第62/399,794号的权益，所述专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

例如牙刷以及其部件的口腔护理器具通常使用注塑成型技术制造。然而，注塑成型最适合于形成较大部件。在口腔护理器具行业需要形成具有小型化部件的装置，所述小型化部件更适合以及定制用于特定表面清洁。例如，为了清洁邻接表面或牙齿与牙龈之间的表面，需要较小清洁元件。此外，形成具有微小尺寸或非常精细的表面特征的清洁元件可以在清洁元件上提供纹理以增强清洁。然而，使用传统的注塑成型技术，形成这种微小尺寸和精细特征难以通过可重复方式进行。因此，需要一种用于制造克服以上缺陷的例如牙刷的口腔护理器具的技术。

发明内容

本发明可以涉及一种形成口腔护理器具的方法，所述口腔护理器具包括主体和头板。所述主体可以使用传统的超声模制技术形成。所述头板可以使用超声模制形成。所述头板可以与清洁元件一体地形成。所述头板和所述主体可以单独地形成并且随后使用超声焊接、包覆成型、多次注塑成型等连接在一起。

在一个方面，本发明可以是形成口腔护理器具的方法，所述方法包括：在位于第一模具腔上游的固持腔内提供一定量的第一固体材料；在所述第一固体材料进入所述第一模具腔之前，将超声能量施加到所述固持腔内的所述第一固体材料，以将所述第一固体材料熔化成第一熔融材料；使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中；允许所述第一熔融材料在所述第一模具腔内硬化以形成包括微小尺寸特征的头板；由第二材料形成主体，所述主体包含把手部分和头部部分；以及将所述头板连接到所述主体的所述头部部分。

在另一方面，本发明可以是形成用于口腔护理器具的整体头板的方法，所述头板包括底座部分以及从所述底座部分延伸的多个清洁元件，所述多个清洁元件包括主体部分以及从所述主体部分延伸的多个微小尺寸突起，所述方法包括：提供具有第一模具腔的第一模具，所述第一模具腔包括对应于所述头板的所述底座部分的第一通道区段；对应于所述多个清洁元件的所述主体部分的第二通道区段，所述第二通道区段包括从所述第一通道区段延伸的多个细长通道；以及对应于所述多个清洁元件的所述多个微小尺寸突起的多个微小尺寸通道，所述微小尺寸通道中的每一个从所述第二通道区段的细长通道中的一个延伸；在所述第一模具腔上游提供第一固体材料；将超声能量施加到所述第一固体材料以将所述第一固体材料熔化成第一熔融材料；使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中，直到所述第一模具腔的所述第一和第二通道区段和所述微小尺寸通道中的每一个的全部体积充满所述第一熔融材料；以及允许所述第一熔融材料在所述第一模具腔内硬化以形成所述头板。

在又一方面中，本发明可以是用于口腔护理器具的整体模制头板，包括：底座部分，所述底座部分包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；从所述第一表面延伸的多个清洁元件，所述清洁元件中的每一个包括主体部分，所述主体部分沿着纵轴从所述底座部分的所述第一表面延伸到所述清洁元件的远端，所述清洁元件的所述主体部分具有外表面；多个突起，所述多个突起从所述清洁元件中的每一个的所述主体部分的所述外表面延伸到远端；其中从所述主体部分的所述外表面到所述突起的所述远端测得的所述多个突起中的每一个的高度在0.004英寸与0.020英寸之间；并且其中所述清洁元件的所述主体部分的长度与所述突起的所述高度之比在17.5至117.5的范围中。

在另一方面，本发明可以是形成口腔护理器具的方法，包括：在第一模具腔上游提供一定量的第一固体材料；在所述第一固体材料进入所述第一模具腔之前，将超声能量施加到所述第一固体材料以将所述第一固体材料熔化成第一熔融材料；使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中；允许所述第一熔融材料在所述第一模具腔内硬化以形成头板；由第二材料形成主体，所述主体包含把手部分和头部部分；以及将所述头板耦合到所述主体的所述头部部分。

本发明的其它适用领域将由下文提供的详细说明变得显而易见。应理解，详细说明和具体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并不希望限制本发明的范围。

附图说明

从详细描述和附图中将更全面地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的实施例的注塑成型系统的示意图。

图2A是说明固体材料源、中间固持腔和模具腔的图1的区域IIA的特写图。

图2B是说明固持腔中的固体材料的图1的区域IIA的特写图。

图2C是说明超声能量施加到固持腔中的固体材料以熔化固体材料的图1的区域IIA的特写图。

图2D是说明熔融材料从固持腔传递到模具腔中的图1的区域IIA的特写图。

图3是说明超声能量施加到模具腔中的熔融材料的图1的区域IIA的特写图。

图4说明头板从模具腔中移除。

图4A是图4的区域IVA的特写图。

图4B是图4的区域IVB的特写图。

图5到7是说明在模具腔中形成口腔护理器具的主体的示意图。

图8和9是说明将图4的头板连接到图7的主体的示意图。

图10是说明将图4的头板插入到模具腔中的示意图。

图11和12是说明在图10的模具腔内围绕头板形成主体的示意图。

具体实施方式

优选实施例的以下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一部分。在本文中公开的本发明的实施例的描述中，对方向或定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。例如“下”、“上”、“水平”、“竖直”、“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)的相对性术语应解释成指代如稍后描述的或在论述中的附图中所示的定向。这些相对性术语仅是为了方便描述，而并不要求设备以特定定向构造或操作，除非明确指明如此。例如“附接”、“附连”、“连接”、“耦合”、“互连”以及类似的术语是指其中结构彼此直接或通过插入结构间接固定或附接的关系，以及两者可移动或刚性的附接或关系，除非另外明确描述并非如此。此外，参考示例性实施例来说明本发明的特征和益处。因此，本发明明显不应限于说明可以单独或以其它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。

通篇使用的范围用作描述所述范围内的每个值的简写。范围内的任何值都可以被选为范围终点。另外，本文引用的所有参考文献特此以引用的方式全文并入。如果本公开中的定义和所引用参考文献的定义发生冲突，则以本公开为准。

例如牙刷等口腔护理器具常常使用注塑成型工艺形成。例如，在单次注塑成型工艺中，除了刷毛之外，一些牙刷由例如聚丙烯的刚性塑料材料形成。这些牙刷可以在第二次注塑成型工艺中用热塑性弹性体材料包覆成型，以在牙刷上形成舒适的抓握、软组织清洁器或其它特征。在使用簇绒机和钉形成牙刷主体之后，刷毛可以连接到头部。较新技术使用无锚植毛法(“AFT”)工艺形成牙刷，这样避免对钉的要求。在一个此AFT工艺中，牙刷主体形成于第一模具腔中并且头板形成于第二模具腔中。随后，刷毛插入头板中的孔中，并且通过将刷毛的端部一起熔化成抵靠着头板的后表面的熔融糙面而连接到头板。随后，头板插入到主体的头部部分中的盆槽/空腔中并且使用超声焊接等连接到其上。在此类实施例中，熔融糙面截留在防止刷毛与牙刷分离的盆槽/空腔内。

较新技术允许使用超声模制来形成塑料组件，其中超声能量用于熔化在注塑成型工艺中使用的塑料丸粒。超声模制已成功用于制造微型部件(即，微型模制)，或具有极小尺寸、较小截面面积、较大纵横比等的部件。具有此极小尺寸的特征在本文中可以称为微型特征或微小尺寸特征。如本文所使用，微型特征或微小尺寸特征可以是具有在0.001到0.012英寸²的范围中的最大截面面积和/或从底座表面伸出0.004到0.020英寸的范围中的高度的特征。在一些情况下，微型特征可以是具有较大纵横比的特征，这意味着当横向于沿着微型尺寸的高度延伸的轴获取截面时，微型特征具有显著大于其截面面积的高度。因此，在一些实施例中，微小尺寸特征可以具有在0.001到0.012英寸²的范围中的截面面积和在0.004到0.020英寸的范围中的高度中的一个，但不具有两者。在其它实施例中，微小尺寸特征可以具有处于上述范围内的截面面积和高度两者。在一些实施例中，微小尺寸特征具有在0.000008与0.003立方英寸之间的体积，或小于0.005立方英寸的体积。

形成微小尺寸特征或部件的能力可以用于形成清洁元件，例如，用于清洁使用者的牙齿、牙龈、邻接区域等的那些清洁元件，或其上具有极小和精细特征的突起以允许更好和更有效的清洁。尽管本文针对术语“微小尺寸特征”提供某些范围，但是本发明不限于所有实施例中的那些范围，并且一些微小尺寸特征可以大于本文所提供的尺寸。然而，如本领域技术人员将理解，在此类实施例中，术语“微小尺寸特征”可以指通过微型模制形成的任何特征。

参考图1，提供说明用于注塑成型头板的系统100的示意图，所述系统用于例如牙刷的口腔护理器具。尽管本文关于牙刷的制造描述本发明，但是本文所描述的技术不仅仅局限于牙刷，而是可以包含手动牙刷、电动牙刷、刮舌器、牙龈和软组织清洁器、喷水器、齿间装置、牙齿抛光器、具有清洁元件的专门设计的带柄器具，或通常用于口腔护理的任何其它类型的器具。此外，尽管头板是在本发明的实施例中使用超声模制技术形成的组件，但是本发明不限于此并且牙刷或口腔护理器具的其它部件可以使用超声注塑成型形成。例如，系统100可以用于形成牙刷的头部部分，或系统100可以用于形成整个牙刷。因此，存在处于本文所描述的本发明的范围内的变化。

系统100包含料斗101、从料斗101延伸到一个或多个子管道103的主管道102，以及多个第一模具腔110，所述多个第一模具腔中的每一个流体连接到子管道103中的一个。在例示的实施例中，第一固体材料109存储在料斗101中。第一固体材料109被说明为多个圆形丸粒，但是第一固体材料109可以按需要具有其它形状、尺寸等。第一固体材料109可以是呈丸粒形式的塑料材料，所述塑料材料可以熔化，然后以可流动形式移动到模具腔中以采用模具腔的形状。第一固体材料109可以用于形成具有微小尺寸特征的口腔护理器具的头板，如下文进一步描述。

系统100还包含固持腔107以及位于主管道102与模具腔110中的每一个之间的第一超声换能器108。在使用系统100以形成头板期间，如下文更详细描述，第一固体材料109穿过主管道102并进入固持腔107，其中第一固体材料熔化以形成第一熔融材料。随后，第一熔融材料穿过子管道103进入第一模具腔110中的每一个中，其中所述第一熔融材料采用第一模具腔110的形状。

在例示的实施例中，第一超声换能器108位于固持腔107内。然而，第一超声换能器108的准确位置可以不同于例示实施例中所示的位置，只要所述第一超声换能器放入允许其熔化第一固体材料109以形成如下文所述的第一熔融材料119的位置。例如，第一超声换能器108可以位于料斗101处以将超声能量施加到料斗101内的第一固体材料109，或位于主管道102或子管道103处或沿着主管道102或子管道103定位以在第一固体材料109沿着主管道102或子管道103等流动时将超声能量施加到第一固体材料109。第一超声换能器108可以是可移动组件。在此实施例中，当固持腔107充满第一固体材料109时，第一超声换能器108可以沿着固持腔107的外表面或内表面移动并且与第一固体材料109接触，以熔化如本文所描述的第一固体材料109。在一些实施例中，第一超声换能器108可以是可移动探针，所述可移动探针熔化第一固体材料109并且同时迫使熔融材料进入第一模具腔100中。第一超声换能器108的位置和可移动性的若干变化在本发明的范围内是可能的。

第一超声换能器108是产生超声能量/波的装置，所述超声能量/波用于施加到第一固体材料109以促进其熔化以形成第一熔融材料119。熔融通过超声波实现，从而使得丸粒几乎瞬时振动和液化。如同常规的注塑成型技术一样，这与使用热量的熔融不同且更有效。因此，在一些实施例中，系统100使用超声能量而不是如在标准注塑成型工艺中使用的热量来熔化材料，以使所述材料能够流入模具腔110并且完全填充模具腔110。使用超声能量熔化材料使用较少能量，因此比使用热量更便宜并且还引起较少材料浪费。具体来说，熔化的第一固体材料109的量可以是完全填充模具腔110所需的准确量，使得不存在必须丢弃的过量熔融材料。此外，由于较低粘度，使用超声能量熔化的塑料具有更好的流动特征，这样更好地使熔融材料能够流入模具腔的非常紧密/小的空间中。因此，使用超声能量熔化材料更好地用于形成具有微小尺寸部件的组件。

在某些实施例中，第一超声换能器108可以包括一个或多个压电组件和发射器。压电组件被配置成产生如本文所描述的超声能量。发射器可以可操作地连接到压电组件并且被配置成将超声能量传输到第一固体材料109。发射器可以通过发射器与第一固体材料109之间的直接接触，或取决于系统100的各个组件的准确结构和配置间接地将超声能量传输到第一固体材料109。第一超声换能器108可以采用任何所需形状和结构，只要所述第一超声换能器被配置成产生超声能量以熔化如本文所描述的第一固体材料109。在一些实施例中，第一超声换能器108可以由钛、铝、钢等形成，但是本发明并非在所有实施例中限于此。

在例示的实施例中，第二超声换能器105连接到第一模具腔110中的每一个。第二超声换能器105是产生超声能量/波的另一装置。由第二超声换能器105产生的超声能量的频率可以与由第一超声换能器108产生的超声能量的频率相同或不同。在某些实施例中，当第二超声换能器105产生超声能量时，由于由第一超声换能器108产生的超声波，系统100中的材料已熔化以形成第一熔融材料119。然而，第二超声换能器105连接到第一模具腔110，以帮助并促进第一熔融材料119流入可以在第一模具腔110内发现的任何小微型通道中。因此，在第一熔融材料119具有防止其自由地流入用于形成清洁元件的微型特征的第一模具腔110的非常小通道中的粘度或厚度的情况下，由第二超声换能器105产生的超声波将产生振动，所述振动可以有助于将第一熔融材料119移动到第一模具腔110的这些通道中，以在第一模具腔110中提供更一致且可再生的产品。

尽管在例示的实施例中，单独且不同的第二超声换能器105连接到第一模具腔110中的每一个，但是在其它实施例中，单个第二超声换能器105可以跨越所有第一模具腔110延伸。第二超声换能器105也可以位于模具腔110的内部，而不是如图1所示位于外部。此外，在一些实施例中，可以完全省略第二超声换能器105。

参考图2A到4A，将描述使用系统100形成口腔护理器具或牙刷的头部的方法。图2A说明图1的系统100的一部分，所述系统包含料斗101、主管道102、固持腔107中的一个、子管道103中的一个，以及第一模具腔110中的一个。第一模具腔110由第一半模111a和第二半模111b形成，所述第一半模和第二半模在连接在一起时，形成并限定所需形状的第一模具腔110，所述形状对应于在第一模具腔110中形成的产品或组件的形状。在这种情况下，第一模具腔110具有用于牙刷的头板的形状，由此头板包含底座部分以及从其延伸的清洁元件。清洁元件可以是或可以具有在本文所定义的微小尺寸范围中的延伸部、纹理、鳍片等，使得在没有超声模制的情况下形成清洁元件可能证明是困难的或可能具有不期望的和不一致的复制。第一半模111a和第二半模111b中的一个或两个可移动，以允许进入模具腔110中，使得在如下文所述完全形成头板之后，头板可以从此处移除。

如上所述且具体参考图4和4A，系统100可以用于形成头板120，所述头板具有底座部分121和从底座部分121延伸的多个清洁元件122。底座部分121和清洁元件122一体地形成，使得头板120是包含清洁元件122的整体结构。因此，底座部分121和清洁元件122在相同模具腔110内一体地形成。头板120可以由如下文所描述的弹性体材料形成。

如图4A中所说明，在此实施例中，清洁元件122包括主体部分123以及从主体部分123延伸或突出的多个突起124。主体部分123从底座部分121延伸到远端125。主体部分123可以具有从底座部分121的顶部表面测得的长度，清洁元件122从所述底座部分延伸0.35与0.47英寸(9mm与12mm)之间到达远端125。多个突起124可以是从主体部分123的外表面突出的微小尺寸特征，以有助于口腔清洁过程。具体来说，多个突起124可以从主体部分123的外表面突出0.004与0.020英寸之间的高度(所述高度从主体部分123的外表面到突起124的远端测得)。突起124可以都具有相同长度，或可能存在其长度的变化。清洁元件122的主体部分123的长度与突起124的高度之比可以在17.5到117.5，更具体地30到100，且更具体地50到80的范围中。在一些实施例中，主体部分123的长度与突起124的高度的比例可以在17.5到87.5的范围中或在23.5到117.5的范围中。突起124可以具有在0.00I到0.012英寸²的范围中的截面面积。因此，这些突起124的高度和截面面积即使在其最大值时也小于1mm，且更具体来说，不超过约0.5mm。在一些实施例中，突起124可以具有在0.000008与0.0034立方英寸(0.13与55立方毫米)之间的体积，或小于大致0.005立方英寸(82立方毫米)的体积。

在例示的实施例中，突起124具有小凸起的形状，所述小凸起具有圆形和平滑外表面。然而，本发明不限于此并且突起124可以视需要采用任何形状。突起124可以比在一些实施例中示出的突起更长且更薄。突起124可以是圆锥形而非圆顶形，突起124可以具有纹理化或另外非平滑外表面，突起124可以具有正方形而不是圆形截面形状等。因此，突起124的形状的细节不限于图4A所示的那些细节，并且替代方案在本文所描述的本发明的范围内是可能的。突起124是微小尺寸特征，但是突起124的其它细节可以在本发明的范围内改变。

使用标准注塑成型技术很难产生这些微小突起124，但是使用超声注塑成型允许以一致方式形成这些微小突起124。这些突起124在形成时可以相对于清洁元件122的主体部分123的纵轴以各种角度中的任一个从清洁元件122的主体部分123突出。因此，这些突起可以垂直于清洁元件122的主体部分123的纵轴的角度或倾斜于清洁元件122的主体部分123的纵轴的角度(锐角或钝角)突出。此外，在所有实施例中，如图4A中所示的突起124在主体部分123上的数目、间隔和特定定位不应被视为对本发明的限制。可以使用超声注塑成型形成的突起124的尺寸、形状、突出角、位置、间隔、数目等的可能性是无限的。从清洁元件122的主体部分123延伸的此类微小尺寸突起124将增强刷牙齿和其它口腔表面的有效性，因为突起124将能够穿透口腔中的较小间隙以从此处去除细菌牙菌斑、牙垢和其它碎屑。此外，突起124可以形成清洁元件122的纹理化外表面，以更有效地清洁牙齿和其它空腔表面。

简要参考图2A和4B，模具腔110可以包含第一通道区段112、第二通道区段113和第三通道区段114。具体来说，第一通道区段112可以对应于完全形成的头板120的底座部分121。第二通道区段113可以包括各自从第一通道区段112延伸的多个细长通道115。第二通道区段113的细长通道115中的每一个可以对应于完全形成的头板120的清洁元件122中的一个的主体部分123。第三通道区段114包括多个微小尺寸的通道116。在某些实施例中，多个微小尺寸通道116可以从细长通道115中的每一个延伸。在其它实施例中，微小尺寸通道116中的一个或多个可以从细长通道115中的至少一个延伸。微小尺寸通道116中的每一个可以对应于清洁元件122的多个微小尺寸突起124中的一个。因此，微小尺寸通道116可以具有与上文针对突起124描述的长度、截面面积和体积尺寸相同的长度、截面面积和体积尺寸(在0.004与0.020英寸之间的长度、在0.001与0.012英寸²之间的最大截面面积，以及小于0.005立方英寸的体积)。

因此，为了形成突起124，第一熔融材料119必须能够流入模具腔110的微小尺寸通道116中。因为这些微小尺寸通道116很小，所以这不可能使用标准注塑成型技术实现。然而，如本文所描述的超声模制的使用可以促进第一熔融材料116进入微小尺寸通道116的必要流动。

参考图2B，说明系统100，其中第一固体材料109从料斗101传递到固持腔107内。在此实施例中，系统100可以被配置成将预定量的第一固体材料109从料斗101传递到固持腔107中，所述预定量是精确地完全填充第一模具腔110所需的材料量/体积。这减少了使用常规注塑成型工艺时会发生多余材料熔化。料斗101可以具有阀门或其它结构，所述阀门或其它结构防止第一固体材料109进入主管道102中，直到所述阀门或其它结构打开。类似地，固持腔107可以具有位于固持腔107与子管道103之间的阀门或其它结构，所述阀门或其它结构确保在阀门打开以允许材料从固持腔107流入模具腔110中的所需时间之前，第一固体材料109固持在固持腔107中。

在此实施例中，第一固体材料109在其一直从料斗101传递到固持腔107时保持固体形式(即，丸粒等)。这是因为在一些实施例中，当第一固体材料109沿着主管道102和/或子管道103流动时，系统100不使用热量和热流道来熔化第一固体材料109。相反，第一固体材料109以其固定状态(即，丸粒)向左流入固持腔107中，其中所述第一固体材料随后由超声能量熔化，如下所述。然而，在一些其它实施例中，本发明还可以使用热流道等熔化固体材料109，因此可以使用热流道技术和超声能量的组合。然而，热流道技术不如超声能量技术那样高效节能，因此出于节约成本原因，可能需要仅使用超声能量来熔化材料。

参考图2C，在预定或所需量的第一固体材料109位于固持腔107内之后，启动第一超声换能器108来产生超声能量，如标记为116的完全分段线所示。在此实施例中，第一超声换能器108位于固持腔107内，使得在启动第一超声换能器108之后，超声能量立即被传输到位于固持腔107内的第一固体材料109，由此使固持腔107内的第一固体材料109熔化并形成第一熔融材料119。将超声能量施加到第一固体材料109将使固持腔107中的第一固体材料109立即熔化。

现在参考图2D，在熔化之后，可以允许第一熔融材料119从固持腔107穿过子管道103并进入第一模具腔110中。如上所述，这可以通过在固持腔107与子管道103之间的接合点处打开阀门来实现。或者，活塞或其它装置可以移动成与第一熔融材料119接触，以迫使第一熔融材料119进入第一模具腔110中，或第一熔融材料119可以被泵送到第一模具腔110中。用于使第一熔融材料119从固持腔107流入第一模具腔110中的替代技术将由本领域技术人员理解并且处于本文所阐述的本公开的范围内。

第一熔融材料119传递到第一模具腔110中并完全填充第一模具腔110，所述第一模具腔包含具有用于形成本文所描述的微型特征(即，突起124)的较小截面面积(即，微小尺寸通道116)的空间。微小尺寸通道116可以基于与上文针对突起124描述的尺寸类似的尺寸(即，在0.004与0.020英寸之间的高度，以及在0.001和0.012英寸²的范围中的截面面积)。具体来说，形成到模具中的微小尺寸通道将在尺寸和形状方面与突起124相关。突起124可以如图4A中所示，或者所述突起可以在本文所阐述的本公开的界限内具有其它形状、突出方向等。

参考图3，在某些实施例中，第一模具腔110可以具有一些微小尺寸的通道，所述通道具有极小截面面积或非常高的纵横比，这使第一熔融材料119难以进入。在此类实施例中，在第一熔融材料119已进入第一模具腔110之后，可以启动第二超声换能器105。因为第二超声换能器105连接到半模111a、111b，所以由超声换能器105产生的超声能量(标记为106)将有助于第一熔融材料119流入模具腔110的这些微小尺寸通道中。

在一些实施例中，可以省略第一超声换能器108。在此类实施例中，第一固体材料109可以使用例如热流道、冷流道、喷嘴、螺钉和圆筒的传统注塑成型工艺熔化。因此，在一个实施例中，本发明涉及并入第二超声换能器105，所述第二超声换能器将超声能量施加到模具腔110中的第一熔融材料119。因此，即使不使用超声能量来最初熔化材料，也可以使用超声能量来确保熔融材料可以流入模具腔110的所有通道、裂缝、凹部等(无论多小)中，在又其它实施例中，第一固体材料109可以一直流入模具腔110中，而根本不熔化。在此类实施例中，仅在第一固体材料109存在于模具腔110中之后，由于由第二超声换能器108产生的超声能量，第一固体材料109将熔化成第一熔融材料119。

在第一熔融材料119已视需要填满第一模具腔110之后，允许第一熔融材料119在第一模具腔110内冷却和硬化。这可以通过主动地冷却第一模具腔110(具有气流产生器、风扇、冷却装置等)或通过允许第一熔融材料119固化的时间推移来实现。参考图4，在固化之后，第一熔融材料119以第一模具腔110的形状硬化，也就是说，在例示实施例中，所述第一熔融材料形成用于牙刷的头板120。如图4中所示，在第一熔融材料119已足够硬化之后，第二半模111b相对于第一半模111a移动以允许头板120从模具腔110移除。

如上所述，在例示实施例中，头板120包括底座部分121以及以间隔开的方式从底座部分121延伸的多个清洁元件122。因此，头板120在其上具有清洁元件122，并且不需要通过将刷毛连接到其来单独地进行簇绒。清洁元件122可以具有圆形或多边形横截面形状，这些形状可以是末端圆形的、锥形的等，并且所述清洁元件可以具有平滑或阶梯状外表面。然而，在其它实施例中，头板120可以不在其上形成有任何清洁元件，或头板120可以具有与底座部分121一体地形成的一些清洁元件，但仍可能需要使用用于将刷毛簇连接到上述牙刷头部和头板的传统技术(例如，钉合或AFT)来连接到其的附加刷毛。

在例示的实施例中，头板120可以包括与使用本文所描述的传统注塑成型相比，使用超声模制更容易形成的微型特征(即，图4A中所示的突起124)。具体来说，底座部分121和/或清洁元件122可以包括极小、具有极小截面、具有非常大纵横比等的特征(小、长、平坦、薄、非常详细等)。所述特征可以呈有助于更有效清洁的鳍片或清洁元件122的主体部分123上的其它突起的形式，或者，所述特征可以是具有微小尺寸的清洁元件122本身，或者所述特征可以是并非从清洁元件122延伸或除了从清洁元件122延伸之外，从头板120的底座部分121延伸，纤维、指状物或其它突起。在所有实施例中，本发明不受限于头板120上的此类微型特征的尺寸、形状和位置。此外，在另外的其它实施例中，头板120可以不包含任何微型特征，并且出于效率、成本节约或其它原因，所述头板可以仅使用超声模制形成。

头板120可以由例如热塑性弹性体材料的弹性材料形成(且因此第一固体材料109和第一熔融材料119可以是弹性材料)。在某些优选实施例中，头板120可以由热塑性弹性体形成，所述热塑性弹性体包含苯乙烯类嵌段共聚物、热塑性烯烃、弹性体掺合物、热塑性共聚酯、热塑性聚酰胺，或热塑性聚氨基甲酸酯、硅酮等。

在例示的实施例中，在使用上述超声模制形成头板120之后，所述头板可以被放在一旁，直到需要所述头板形成成品牙刷为止。此时(如果没有预先完成)，形成牙刷的主体部分。下文参考图5至7对此进行描述。

参考图5，说明用于形成牙刷的主体的系统200。系统200包含料斗201、主管道202、子管道203和第二模具腔210。第二模具腔210由第一半模211a和第二半模211b限定，所述第一半模和第二半模相对于彼此可移动以进入第二模具腔210。在图5中，第二材料209位于料斗201内。第二材料209可以在料斗201呈固体形式(即，丸粒)或液体形式。然而，在某些实施例中，第二材料209将在料斗201内呈固体形式，并且当第二材料沿着在用于此目的期间加热的主管道202和子管道203流动时，所述第二材料将熔化成液体形式。在例示的实施例中，牙刷的主体不具有任何微小尺寸特征，因此所述牙刷的主体使用常规注塑成型技术(热流道或冷流道)，而不使用第一超声换能器和超声能量形成。或者，可以使用例如挤出成型等的其它制造技术。当然，出于成本和节能原因，在一些实施例中，必要时可以使用超声模制形成牙刷的主体。当使用超声模制技术时，如果需要，在一些实施例中，牙刷的主体还可以包含微小尺寸特征或突起用于增强抓握等。

参考图6，说明系统200，其中第二材料209已通过主管道202和子管道203并进入第二模具腔210中。第二材料209填充第二模具腔210，使得物体(即，牙刷的主体)可以以第二模具腔210的形状形成。在第二材料209填充第二模具腔210之后，允许所述第二材料在第二模具腔210内冷却和硬化以形成牙刷的主体220。

接下来，参考图7，第二半模211b相对于第一半模211a移动，使得牙刷的主体220可以从第二模具腔210移除。主体220具有形状和尺寸设定用于由使用者舒适抓握的把手部分221，以及在使用期间插入到用户口中的头部部分222。头部部分222具有盆槽223，头板120可以插入所述盆槽内，用于将头板120连接到主体220的头部部分222。

如上所述，牙刷的主体220由第二材料形成。第二材料优选地是硬的或刚性塑料材料，例如但不限于，乙烯、丙烯、丁二烯、乙烯基化合物和例如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯的聚合物和共聚物。主体220可以插入到第三模具腔中，使得抓握材料可以包覆成型到主体220的把手部分221上，和/或使得软组织清洁器可以包覆成型到主体220的头部部分222的后表面上。此抓握材料和软组织清洁器可以由热塑性弹性体形成。

参考图8和9，在如上文参考图1至4所描述形成头板120之后以及在如上文参考图5至7所描述形成主体220之后，头板120可以连接到主体220以形成牙刷300。头板120的底座部分121插入到主体220的头部部分222的盆槽223中。随后，头板120超声焊接到主体220。当然，超声焊接仅仅是一种技术，并且用于将单独形成的头板120和主体220连接在一起的其它技术包括其它形式的焊接、粘合、机械感染、紧密配合、摩擦配合、锁钥等。在如图9中所示头板120连接到主体220之后，牙刷300完全形成/制造并易于使用。当然，如果需要，此时可以采用额外的制造步骤以在主体220的把手部分221上形成握柄，在主体的头部部分222的后表面上形成软组织清洁器，添加刷毛等。

图10至12说明用于将头板120连接到牙刷的主体320的一个替代技术。在此实施例中，在参考图1至4使用本文所描述的超声模制形成头板120之后，头板120插入到模具腔310中。此步骤在图10中说明。接下来，熔融材料注入到头板120周围的模具腔310中。此步骤在图11中说明。最后，允许模具腔310中的熔融材料冷却和硬化，以形成主体320。熔融材料围绕头板120，使得在所述熔融材料硬化并形成主体320之后，所述熔融材料自动地形成结构，由此头板120固定/连接到主体320。当模具腔310如图12中所示打开时，头板120和主体320可以共同从模具腔310移除。因此，在此实施例中，当形成主体320时头板120连接到主体320，而不是在单独步骤中通过焊接等连接到主体。

在一些实施例中，可以在单个模具腔中制造包含手柄、头部和清洁元件的整个牙刷或口腔护理器具。因此，在一些实施例中，可能不存在单独的头板，但是相反，整个口腔护理器具可以使用本文所描述的超声模制技术形成为一个整体结构。在此实施例中，如本文所描述，可以在手柄、头部或清洁元件的部分上包含微小尺寸特征。

虽然已关于具体实例(包括执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化和排列。应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以作出结构和功能修改。因此，本发明的精神和范围应当如所附权利要求书中所陈述那样广义地解释。

Claims (21)

1.一种形成口腔护理器具的方法，包括：

将一定量的第一固体材料提供到位于第一模具腔上游的固持腔；

在所述第一固体材料进入所述第一模具腔之前，将超声能量施加到所述固持腔内的所述第一固体材料，以将所述第一固体材料熔化成第一熔融材料；

使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中；

允许所述第一熔融材料在所述第一模具腔内硬化，以形成包括微小尺寸特征的头板；

由第二材料形成主体，所述主体包含把手部分和头部部分；以及

将所述头板连接到所述主体的所述头部部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述主体的所述头部部分包括盆槽，并且其中将所述头板连接到所述主体的所述头部部分包括将所述头板插入到所述主体的所述盆槽中，以及将所述头板超声焊接到所述主体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述头板插入到第二模具腔中，将呈熔融形式的所述第二材料注入到所述第二模具腔中使得所述第二材料至少部分地包围所述头板，并且允许所述第二材料在所述第二模具腔中围绕所述头板冷却和硬化，而同时发生形成所述主体以及将所述头板连接到所述主体的所述头部部分。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在形成所述头板之前形成所述主体，在使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中之前，使所述主体的所述头部部分插入到所述第一模具腔中。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中所述第一固体材料是弹性材料，并且所述第二材料是刚性材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一固体材料是热塑性弹性体，并且所述第二材料是硬塑料。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述微小尺寸特征具有在0.004与0.012平方英寸之间的截面面积以及在0.004与0.020英寸之间的高度。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中所述微小尺寸特征具有在0.000008与0.003立方英寸之间的体积。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中所述头板是整体结构，包括底座部分以及从所述底座部分延伸的清洁元件，并且其中所述清洁元件包括所述微小尺寸特征。

10.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中所述头板是整体结构，包括底座部分以及从所述底座部分延伸的多个清洁元件，所述清洁元件中的每一个包括主体部分，所述主体部分具有外表面以及从所述主体部分的所述外表面延伸到远端的多个突起，所述突起是所述微小尺寸特征，使得所述突起中的每一个具有从所述主体部分的所述外表面到所述突起的所述远端测得的在0.004与0.020英寸之间的高度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述突起中的每一个具有在0.001与0.012平方英寸之间的最大截面面积以及在0.000008与0.003立方英寸之间的体积。

12.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，进一步包括将多个刷毛簇附接到所述头板。

13.根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其中当熔化时，所述第一固体材料的所述量具有与所述第一模具腔的体积相等的体积。

14.根据权利要求1到13中任一项所述的方法，进一步包括在使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中之后，将超声能量施加到所述第一熔融材料以促进所述第一熔融材料流入所述第一模具腔的微小尺寸通道中，所述微小尺寸通道对应于所述头板的所述微小尺寸特征。

15.根据权利要求1到14中任一项所述的方法，其中将超声能量施加到所述第一固体材料将所述第一固体材料瞬时熔化成所述第一熔融材料。

16.一种形成用于口腔护理器具的整体头板的方法，所述头板包括底座部分以及从所述底座部分延伸的多个清洁元件，所述多个清洁元件包括主体部分以及从所述主体部分延伸的多个微小尺寸突起，所述方法包括：

提供具有第一模具腔的第一模具，所述第一模具腔包括：第一通道区段，所述第一通道区段对应于所述头板的所述底座部分；第二通道区段，所述第二通道区段包括对应于所述多个清洁元件的所述主体部分的多个细长通道；以及第三通道区段，所述第三通道区段包括对应于所述多个清洁元件的所述多个微小尺寸突起的多个微小尺寸通道，所述微小尺寸通道中的每一个从所述第二通道区段的所述细长通道中的一个延伸；

在所述第一模具腔上游提供第一固体材料；

将超声能量施加到所述第一固体材料，以将所述第一固体材料熔化成第一熔融材料；

使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中，直到所述第一模具腔的所述第一、第二和第三通道区段中的每一个的整个体积充满所述第一熔融材料；以及

允许所述第一熔融材料在所述第一模具腔内硬化以形成所述头板。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述微小尺寸通道中的每一个具有在0.004与0.020英寸之间的长度，以及在0.001与0.012英寸²之间的最大截面面积。

18.根据权利要求16到17中任一项所述的方法，其中所述微小尺寸通道中的每一个具有小于0.005立方英寸的体积。

19.根据权利要求16到18中任一项所述的方法，进一步包括在使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中之后，将超声能量施加到所述第一熔融材料，以促进所述第一熔融材料流入所述第一模具腔的所述微小尺寸通道中。

20.一种用于口腔护理器具的整体模制头板，包括：

底座部分，所述底座部分包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；

多个清洁元件，所述多个清洁元件从所述底座部分的所述第一表面延伸，所述清洁元件中的每一个包括主体部分，所述主体部分具有从所述底座部分的所述第一表面到所述主体部分的远端测得的长度，所述清洁元件的所述主体部分具有外表面；

多个突起，所述多个突起从所述清洁元件中的每一个的所述主体部分的所述外表面延伸到远端；

其中从所述主体部分的所述外表面到所述多个突起中的每一个的所述远端测得的所述突起的高度在0.004与0.020英寸之间；并且

其中所述清洁元件的所述主体部分的长度与所述突起的所述高度之比在17.5到117.5的范围中。

21.一种形成口腔护理器具的方法，包括：

在第一模具腔上游提供一定量的第一固体材料；

在所述第一固体材料进入所述第一模具腔之前，将超声能量施加到所述第一固体材料，以将所述第一固体材料熔化成第一熔融材料；

使所述第一熔融材料流入所述第一模具腔中；

允许所述第一熔融材料在所述第一模具腔内硬化以形成头板；

由第二材料形成主体，所述主体包含把手部分和头部部分；以及

将所述头板连接到所述主体的所述头部部分。