CN1109523C - 鬃毛及其制造方法和用它制造的刷子或齿间清洁器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过单纤丝的挤出由塑料制造具有表面构造的鬃毛材料的方法。在挤出前或挤出时给构成单纤丝主要成分的热熔性的第一种塑料材料混入一种颗粒。颗粒由第二种塑料材料制成，它具有比第一种塑料材料高的热固性。颗粒的粒度选择得这样大，使单纤丝在后续拉伸过程中在分布较少或没有颗粒的横截面内经受比具有颗粒的横截面内更强的横向收缩。其次本发明涉及一种具有表面构造的鬃毛，它由一种构成其主要成分的第一种塑料材料制成，在其中以基本上完全覆盖的方式埋入一种由第二种塑料材料制成的颗粒，其中颗粒在鬃毛表面上形成一种构造。其次本发明还涉及一种刷子，特别是牙刷或齿间清洁器，带有许多在必要情况下汇集成一束的鬃毛，其中至少一些鬃毛具有所述的构造。

Description

鬃毛及其制造方法和 用它制造的刷子或齿间清洁器
本发明涉及一种带表面构造的鬃毛和通过单纤丝的挤出由塑料制造带表面构造的鬃毛材料的方法，其次还涉及一种刷子，特别是牙刷或齿间清洁器，它至少部分配备具有表面构造的鬃毛。
虽然下面本发明联系鬃毛和鬃毛材料一起加以说明，但是也特别强调可以加工成织物，席垫、过滤器等等的单纤丝。此外本发明也可以应用于毛刷、抛光和磨光衬垫片或清洗、镶嵌、抛光或磨光器械。
由塑料挤出成形的鬃毛由其制造方法所决定通常其表面是光滑的。这种鬃毛在多种类型的刷擦制品中首先和主要地通过鬃毛的自由端发挥它的擦刷作用，它们撕开有污垢的表面，并通过抓刮去除污垢。当压力较大时鬃毛翻倒，用它的外壳面起作用。它以一种保养作用轻轻地触及和移动地滑过表面。即使在用毛刷涂颜料时鬃毛也会弯曲，使得它不仅用它的自由端，而且还用它的外壳面与待处理表面相接触。因此很久以来一直考虑，通过将鬃毛外壳面做成一定构造或高低不平的方法，使鬃毛的外壳面参与表面处理。
由DD-PS 32963以及US-2642705已知，用埋入表面熔化的鬃毛材料的方法，在鬃毛或鬃毛材料的外壳面上涂覆刮刷颗粒。这样一种方法不仅成本很高，而且此外还表明，在外表面上的刮刷颗粒特别是由于在鬃毛使用过程中所出现的弯曲可能松脱。其次这种鬃毛具有刮刷作用，从而具有侵害作用，使它不可能用在人类牙齿和身体保护的所有场合中。
由所述的US-PS 2 642 705、GB-PS 1 327 329和特别是DE-OS 20 37 674得知，刮刷颗粒混和在鬃毛的塑料材料中。其中按照DE-OS 2 037 674采用由氧化铝、切碎的玻璃纤维、石棉或陶瓷材料制成的无机刮刷颗粒或者还有金刚石颗粒，它们具有比周围的塑料材料大得多的硬度，使得产生很大的磨削作用，在很多应用场合并不希望这种磨削作用。在许多情况下刮刷颗粒的含量高达这样的程度，使它接触或穿透鬃毛表面。此外经验表明，这样埋入的刮刷颗粒随着时间的推移由于磨损会在鬃毛表面上裸露出来，由此明显地提高鬃毛的刮刷作用，使得这种鬃毛不能用于人类牙齿或身体的保护，因为这会给使用者的皮肤、牙齿或粘膜带来受伤害的严重危险。例如为了去除牙齿的齿垢或地面或道路的污垢，对刮刷颗粒的磨削作用的需要远远小于对由表面构造或拓扑结构所达到的所谓扩刷作用的需要。在混和刮刷颗粒时这种表面构造只有采用比较大的颗粒时才能达到。虽然这种鬃毛的扩刷作用已经足够了，但是在表面上凸起的大的刮刷颗粒还具有很大的刮刷性能。其次由于埋入大的刮刷颗粒大大削弱了鬃毛，使鬃毛的强度不够。
此外已知，采用以一种工具将鬃毛外壳做上某种构造的方法使鬃毛表面机械地弄糙(US-PS 3 325 845，US-PS 3 229 347)。鬃毛外壳的弄糙可以借助于磨削装置或喷砂进行。但是这里产生这样的缺点，使沿鬃毛纵向的分子撕裂，由此削弱鬃毛。此外这种方法费用很高。在加工以后表面变成流苏状和纤维状，由此产生鬃毛材料部分脱落的危险。实际表明，用这种方法不可能达到确定的表面拓扑结构。
由FR-A-2 450 580，从这个作为最新的技术水平出发得知，为了提高液体的贮存能力鬃毛带有凸耳状或珠状的增厚部和附加地带有沿鬃毛纵向分布的筋。这由这样来达到，单纤丝在进行最后的拉伸处理之前先经过一次清洗工序。这里也不能达到确定的表面拓扑结构。
在EP-0 360 938 A1中建议，在鬃毛材料中混入膨胀剂，通过膨胀剂的发泡达到表面的粗糙性。但是在鬃毛整个长度上形成的空腔或气泡导致鬃毛刚性的明显下降。此外由于破裂的气泡鬃毛表面不均匀，没有有效的空间所必需的一定的构造深度或拓扑结构。
本发明的目的在于：制造一种鬃毛或鬃毛材料，它具有带有规定的或仅仅较小的刮刷性能、但是有较高扩刷作用的规定的表面拓扑结构。其次还应该制造一种可用以较方便地制造相应鬃毛的鬃毛材料制造方法。
关于制造方法方面这个任务这样来解决，给一种热熔性的，构成挤出单纤丝的主要成分的第一种塑料材料在挤出以前或挤出过程中混入一种由具有比第一种塑料材料更高热固性的第二种塑料材料制成的颗粒。在应用热塑性材料作为第二种塑料材料时它具有更高的熔点。如果作为一种选择应用另一种塑料材料，必须确保，它不会或者至少不会在第一种塑料材料之前液化。这里颗粒的粒度这样大，使得单纤丝在后续拉伸过程中在含有较少或没有颗粒的横截面内受到比具有较多颗粒的横截面内更大的横截面缩小或收缩。这里颗粒不是用作刮刷颗粒，而仅仅用作模型体或抗体，以防止局部横截面收缩。
在按本发明的方法中第一种塑料材料，众所周知可以是尼龙、聚酯、聚烯烃等等，在一个挤出装置中加热，由此使之液化。然后在挤出时或挤出前混入最好是鬃毛材料总重量5％到30％的由第二种塑料材料制成的颗粒。颗粒的尺寸和形状取决于所希望的表面构造。这个尺寸可以有所变化，但是不能选择得太小。在本发明的一种优先结构方案中设想，颗粒的大小在鬃毛材料直径的10％到50％之间。
因为第二种颗粒塑料材料具有高于构成主要成分的第一种塑料材料的热固性或者熔点、由第一种塑料的热量不可能使它熔化，或者至多只是表面熔化，使得在挤出时颗粒作为固态的夹杂物包容在能流动的第一种塑料材料之中。
按照本发明颗粒也由塑料制成。由此带来这样的优点，颗粒可以用简单的方法制造，例如通过挤出单纤丝的方法制造，并按所要求的方法切断。其中实践证明，颗粒的长度选择得等于或大于单纤丝的直径是合适的。但是作为一种选择颗粒也可以通过塑料的碾碎来制造。为了得到比较均匀的粒度通常颗粒可以通过一个筛选过程进行分类。
可以断定，将颗粒去毛刺是有利的。特别是通过切断单纤丝制造颗粒时出现比较锐利的棱边，在鬃毛磨损时它可能向外伸出。通过去毛刺可以除去这些锐利的棱边。去毛刺可以用热力的和/或机械的方法进行。在热力去毛刺时颗粒表面熔化，使锐利的棱边消失。作为一种选择方案也可以在混入第一种塑料材料之前将颗粒在滚筒内进行表面处理，由此去除棱边。
实际表明，也可以应用那些耐高温的塑料作颗粒，由于它的分子结构迄今为止还没有用它来制造鬃毛，因为按本发明制造的鬃毛材料的技术数据仅仅次要地与颗粒的材料有关。
当带有混和的颗粒的第一种塑料材料通过挤出机喷嘴挤出，并且挤出的单纤丝以一个大于从喷嘴中挤出的速度抽出时，实现单纤丝的第一次拉伸。但是拉伸力仅仅在第一种塑料材料中起作用，因为颗粒体基本上可自由运动地包含在它里面。通过拉伸第一种塑料材料的成团分子成纵向排列，并通过横向收缩单纤丝的直径减小。但是直径减小在整个长度上不是均匀进行的，而是颗粒体阻碍横向收缩，使得在颗粒分布区内出现比没有颗粒分布的区域小的横截面收缩。因此拉伸导致单纤丝的一种表面构造。
还具有流动能力的、带表面构造的单纤丝接着以众所周知的方法冷却，从而使之固化。最好单纤丝接着再经受一次拉伸，使其伸长到好几倍的长度，特别是促使直径进一步减小。其中第一种塑料材料纵向排列的分子结构不受到破坏。最后可以用常用的方法进行单纤丝或者鬃毛材料的稳定化处理。
当在按本发明的另一种具体方案中第二种颗粒塑料材料的刮刷性能最多像第一种塑料材料一样大时，可以可靠地防止鬃毛材料的刮刷性能随单纤丝外表面上是否有、以及在必要情况下在多大程度上设有颗粒体或起多大作用而发生变化。即使在鬃毛轮廓或外壳面随着时间的推移而磨损，由此使颗粒体与外壳面接触时，鬃毛最多具有与构成主要成分的第一种塑料材料相同的刮刷性能。
在本发明的一种优先结构方案中设想，颗粒埋入第一种塑料材料内，并且基本上被它完全覆盖。这由这样来达到，使颗粒被挤出机内的第一种塑料材料这样地浸润，当它由喷嘴出来时完全被塑料材料覆盖。因此单纤丝具有一个基本上完全由第一种塑料材料构成的外壳面。
实际表明，通过各个部分不同的横向收缩所产生的表面拓扑结构取决于颗粒体的形状，并依靠它(形状)。为了达到不同的拓扑结构颗粒可以做成球形的，长方体的或棱柱体的，或者包含各种不同形状的颗粒的混合物。
如上所述，可以设想，在挤出过程中颗粒没有熔化，使得这些细粒在第一种塑料材料中形成一种固态的、形状稳定的夹杂物。作为另一种选择方案也可以使由塑料制成的颗粒在挤出时表面熔化，使它与周围的第一种塑料材料形成牢固的连接，并且表面相互焊接，但是这里必须确保，颗粒不能完全熔化，因为否则它会和第一种塑料材料相混合。另一方面通过表面熔化可以去毛刺。
对于第一种和第二种塑料材料最好采用由热塑性材料形成的材料组合，它们很好地相互焊接。特别是在牙刷中已经证实，对于鬃毛的第一种塑料材料尼龙6.12应该和由聚苯撑硫(Polyphenylensulfid)制成的颗粒相组合。其中实际表明尼龙6.12(218℃)和聚苯撑硫(260℃)之间的熔点差异特别合适。
不管是第一种塑料材料还是第二种颗粒的塑料材料都可以填或不填填充剂。
实际表明，当第一种塑料材料与较少的颗粒相混和时表面构造最明显。但是另一方面由于表面凸起的数量较少因此刮刷作用也下降。在这种情况下采用在第一种塑料材料中添加填充剂的方法，可以重新提高刮刷作用。用这种方法可以达到具有良好表面构造的、补充轻微刮刷作用的鬃毛。
在一定的应用场合下，由一种比第一种塑料材料硬的材料制成颗粒是有意义的。在这种情况下良好地支持和持久地保持表面构造的形成。但是作为一种选择也可以使颗粒由一种比第一种塑料材料软的材料制成。由此形成一种松软的表面构造，它特别适合于用来处理敏感区、例如齿内或齿间的装置。为了这个目的，颗粒可以由一种类似于橡皮的材料制成。
对于一定的应用领域必须确保，使用者了解按本发明的具有扩刷作用的鬃毛，而不致于错误地使用它。在本发明的具体结构中这可以这样来达到，将第一种塑料材料做成透明的或半透明的，从而可以使使用者透过第一种塑料材料觉察到被覆盖的，最好具有另一种不同于第一塑料材料的颜色的颗粒。为了能够用肉眼观察到也许不同形状、大小和作用的各种颗粒，它也可以以不同的颜色埋在透明或半透明的第一种塑料内。
关于鬃毛上面所提到的任务这样来解决，鬃毛由一种构成其主要成分的第一种塑料材料组成，其中基本上完全覆盖地埋入由第二种塑料材料制成的颗粒，这里颗粒在鬃毛表面上形成一种构造，这里也可以考虑，第二种制成颗粒的塑料材料的刮刷性能最多相当于第一种塑料材料。用这样的鬃毛所希望的按摩和清洁作用不是由填充剂或者颗粒所确定，而是由由颗粒尺度所产生的鬃毛的表面构造确定。相应鬃毛的其他特征和优点由本方法的上述说明得到。单纤丝、例如在一些齿间清洁器中所用的那样，也可以具有所述的特征和优点。鬃毛或单纤丝可以具有任意的横截面形状，特别是圆形、椭圆形、三角形、四边形、星形等等。
其次本发明还涉及一种刷子，特别是牙刷或齿间清洁器，带许多在必要情况下汇聚成一束的鬃毛，其中至少部分鬃毛是按本发明制造的。为了刷子在它的作用方面能够和预先规定的条件相适应。按本发明的鬃毛也可以和其他组态的鬃毛相组合和共同处理。大家知道一种齿间清洁器，它只由一根单纤丝组成。本发明还应该包括这样的齿间清洁器，其中单纤丝是按本发明制成的。
除了所述的刷子以外本发明还可以用于达到更好的颜色附着能力的毛刷、具有良好清洁去油能力的发刷、具有更好磨擦作用的按摩刷、能更多地吸收垃圾的手动或机动扫帚、通过表面拓扑结构具有更高效率的抛光和磨光衬垫(片)以及用纺织、编织或其他方法由鬃毛或单纤丝制造的席子、清洁器具、镶嵌制品、抛光或磨光器械中。其次本发明可以在一种过滤器中实施，由于表面构造它具有扩大的单纤丝表面。
下面借助于一个实施例参照图1至3对本发明加以说明，其中表示：
图1一根单纤丝在挤出以后的纵剖视，
图2在拉伸以后的单纤丝，
图3在再次拉伸后的单纤丝。
如图1所示，单纤丝10在刚刚从挤出机喷嘴出来后在其整个长度上具有带光滑外壳面13的均匀的横截面，其中在一种构成单纤丝主要成分的第一种塑料材料11内不均匀地埋入许多由第二种塑料材料制成的颗粒12。在所示例子中颗粒12部分是球形、部分是长方体形的，第一种塑料材料11是可流动的，而颗粒12是固态的，形成一种稳固的杂夹物。单纤丝在从挤出机喷嘴出来以后进行预拉伸(见图1中的箭头)，由此由于横向收缩经受一次横截面缩小。但是颗粒12在局部区域阻碍横向收缩，使得没有分布颗粒或颗粒较少的横截面经受比存在较多颗粒的横截面更大的横向收缩。这导致在单纤丝的整个长度上不均匀的、有变化的横截面形状和大小，使得在外侧外壳面13上形成一种如图2所示的构造。
在冷却以后单纤丝再进行一次拉伸(见图2中的箭头)并拉伸到它现有长度的数倍。这里由于横向收缩再次出现横截面减小，由于颗粒同样阻碍横向收缩。在图3中表示单纤线10外壳面13上由此而产生的强烈的凹凸构造。其中可以看到所形成的表面拓扑结构与颗粒的形状有关。在应用球形颗粒时形成比应用例如长方体颗粒时柔和得多的拓扑结构形状。

Claims (29)

1.由塑料通过单纤丝的挤出制造具有表面构造的鬃毛材料的方法，其中给构成单纤丝主要成分的、热熔性的第一种塑料材料在挤出前或挤出时混入一种由第二种塑料材料制成的颗粒，它具有比第一种塑料材料更高的热固性，其中颗粒的粒度选择得这样大，使单纤丝在后续拉伸过程中在分布较少或没有颗粒的横截面内经受比具有较多颗粒的横截面内更大的横向收缩。
2.按权利要求1的方法，其特征在于：第二种制成颗粒的塑料材料的刮刷作用至多相当于第一种塑料材料的刮刷作用。
3.按权利要求1或2的方法，其特征在于：单纤丝在一次拉伸后进行冷却，接着再次拉伸并使之稳定。
4.按权利要求1的方法，其特征在于：混入占鬃毛材料总重量5％至30％数量的颗粒。
5.按权利要求1的方法，其特征在于：颗粒的粒度在鬃毛材料直径的10％到50％之间。
6.按权利要求1的方法，其特征在于：颗粒埋入第一种塑料材料，并且被它完全覆盖。
7.按权利要求1的方法，其特征在于：颗粒由球形和/或棱柱形微粒组成。
8.按权利要求1的方法，其特征在于：颗粒由挤出的单纤丝切断而成。
9.按权利要求1的方法，其特征在于：颗粒由塑料磨碎制成。
10.按权利要求1的方法，其特征在于：颗粒经过去毛刺。
11.按权利要求10的方法，其特征在于：去毛刺用热力和/或机械方法进行。
12.按权利要求1的方法，其特征在于：颗粒在挤出时不熔化。
13.按权利要求1的方法，其特征在于：颗粒在挤出时表面熔化。
14.按权利要求13的方法，其特征在于：颗粒与周围的第一种塑料材料表面焊在一起。
15.按权利要求1的方法，其特征在于：制造颗粒的第二种塑料材料比第一种塑料材料硬。
16.按权利要求1的方法，其特征在于：制造颗粒的第二种塑料材料比第一种塑料材料软。
17.按权利要求1的方法，其特征在于：第一种塑料材料是透明的或半透明的。
18.按权利要求1的方法，其特征在于；第一种塑料材料和/或第二种塑料材料填有填充剂。
19.带表面构造的鬃毛，它由一种构成其主要成分的第一种塑料材料制成，其特征在于：以基本上完全覆盖的方式在第一种塑料材料内埋入由第二种塑料材料制成的颗粒，其中第二种塑料材料具有比第一种塑料材料高的热固性，并且颗粒在鬃毛表面上形成一种由于它的横向收缩而得到的构造。
20.按权利要求19的鬃毛，其特征在于：制成颗粒的第二种塑料材料的刮刷性能小于等于第一种塑料材料。
21.按权利要求19或20的鬃毛，其特征在于：混入鬃毛总重量5％至30％份量的颗粒。
22.按权利要求19的鬃毛，其特征在于：颗粒的粒度在鬃毛直径的10％至50％之间。
23.按权利要求19的鬃毛，其特征在于：颗粒由球形和/或棱柱形微粒组成。
24.按权利要求19的鬃毛，其特征在于：颗粒与第一种塑料材料表面焊接在一起。
25.按权利要求19的鬃毛，其特征在于：制成颗粒的第二种塑料材料比第一种塑料材料硬。
26.按权利要求19的鬃毛，其特征在于：制成颗粒的第二种塑料材料比第一种塑料材料软。
27.按权利要求19的鬃毛，其特征在于：第一种塑料材料是透明或半透明的。
28.刷子，特别是牙刷或齿间清洁器，带许多鬃毛，其特征在于：至少一些鬃毛为按权利要求19至27之一的鬃毛。
29.齿间清洁器，其特征在于：该齿间清洁器由一单纤丝构成，所述单纤丝为一单根的、按权利要求19至27之一的鬃毛。
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