CN111511248B - 口腔护理工具 - Google Patents

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Abstract

口腔护理工具(310)具有在近端(17)与远端(760)之间延伸的总延伸长度(720)，远端(760)与近端(17)是相对的。口腔护理工具(310)包括在近端(17)处的头部(14)以及柄部(610)，柄部(610)至少部分地由密度高于头部(14)的材料的密度的材料制成。口腔护理工具(310)具有位于从远端(760)测量的距离(740)处的重心(510)，并且所述距离(740)与口腔护理工具(310)的总延伸长度(720)的比率为约0.30至约0.45，优选地约0.35至约0.42，还优选地约0.38至约0.41。

Description

口腔护理工具
技术领域
本公开涉及一种口腔护理工具，其包括头部和柄部，其中头部和柄部由具有不同密度的材料制成。本公开还涉及一种用于制造此类口腔护理工具的方法，以及一种包括此类口腔护理工具和用于保持该工具的保持器的套件。
背景技术
本领域中熟知口腔护理工具(如手动牙刷)的头部和柄部。一般来讲，用于清洁牙齿的刷毛簇附接到旨在用于插入用户口腔中的刷头的刷毛载体或安装表面。柄部通常附接到头部，该柄部在刷牙期间由用户握持。通常，手动牙刷由相对轻的材料制成，例如聚丙烯，其任选地与热塑性弹性体组合。典型地，这些热塑性弹性体在牙刷的柄部上形成抓握构件，例如改善抓握特性的拇指停靠部。然而，尤其是当头部载有牙膏时，由于轻质柄部，此类手动牙刷的重心相对靠近牙刷头部。如果重心相对靠近牙刷头部，则一旦牙膏被施加到刷头上，牙刷就使头部偏向并且可能容易倾翻。牙膏可能脏污牙刷所放置的表面。为了防止载荷的牙刷倾翻，需要附加的几何结构，如滚动止动件/支撑结构。具有附接到头部的此类边缘形式结构的牙刷是已知的。然而，在刷牙期间，此类附加边缘在口腔中很不舒适。
此外，包括相对较轻柄部(尤其是由普通塑性材料例如聚丙烯制成的柄部)的牙刷在牙刷使用期间提供较低的产品质量感知。
另外，为了有效地清洁牙齿，必须提供整个牙刷的适当的可操纵性和良好的抓握特性，所述特性尤其取决于柄部和刷头的抗弯刚度。通常，牙刷的柄部具有线性杆的形状以由用户根据需要握持和操纵。在过去，已发现具有例如由聚丙烯制成的轻质柄部的手动牙刷在口腔护理腔中处理起来既不舒适也不易于调转。另外，此类柄部的抗弯刚度相对较低。它们趋于容易挠曲离开，并且相对较低的抗弯刚度导致牙齿表面上的牙斑去除效率减小。另外，在刷牙期间，此类柄部在口腔中提供较差的可操纵性。为了补偿所述低抗弯刚度，可增加柄部的横截面积的大小。然而，相对较厚的柄部也可能减小在手中旋转牙刷的便利性，从而阻碍用户到达口腔中的所有区域。因此，整个刷的可操纵性是不足够的。然而，为了达到并保持良好的口腔健康，以及为了预防齿龈炎，重要的是要彻底清洁牙齿和牙龈，尤其是在难以达到的区域(例如，在后臼齿的区域中)。此外，必须彻底清洁牙齿和牙周之间的间隙，即所谓的齿龈沟，这需要良好且协调良好的刷牙技术，这可能不能通过使用上述手动牙刷来实现。另外，已知用户/消费者使用不同的刷牙技术，并且因此在使用所有类型的刷牙技术时，识别牙刷的最佳人体工程学以便在刷牙期间提供良好的感官感觉是至关重要的。
本公开的一个目的在于提供克服至少一个上述缺点的口腔护理工具，特别是提供当载有牙膏并且放置于大体平的表面上时不倾翻的口腔护理工具。另外，在刷牙期间，口腔护理工具应当在口腔护理腔中提供更高舒适度和改善的质量感知以及更好的可操纵性。本公开的目的还在于提供一种用于制造此类口腔护理工具的方法。
发明内容
根据一个方面，提供了一种口腔护理工具，该口腔护理工具具有在近端与远端之间延伸的总延伸长度，远端与近端是相对的，口腔护理工具包括在近端处的头部以及柄部，柄部至少部分地由密度高于头部材料的密度的材料制成，口腔护理工具具有位于从远端测量的一定距离处的重心，其中所述距离与口腔护理工具的总延伸长度的比率为约0.30至约0.45，优选地约0.35至约0.42，还优选地约0.38至约0.41。
根据一个方面，提供了一种套件，该套件包括此类口腔护理工具和用于附接和保持口腔护理工具的保持器。
根据一个方面，提供了一种用于制造此类口腔护理工具的方法，该方法包括以下步骤：
-提供无定形热塑性树脂，
-提供氧化铝、氮化硼或硅酸铝，
-提供氧化铁，
-将所述无定形热塑性树脂、氧化铝、氮化硼或硅酸铝和氧化铁混合成磁性和/或铁磁模塑材料，
-将所述模塑材料混合物加热成可流动的模塑材料，
-将所述可流动的模塑混合物模塑成柄部或柄部的一部分，
-提供非磁性和/或非铁磁材料，以及
-将所述非磁性和/或非铁磁材料模塑成头部或头部的一部分。
附图说明
下文参考各个实施方案和附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了根据本公开的口腔护理工具的示例性实施方案的透视图，其中口腔护理工具的头部与柄部分离；
图2示出了套件的一个示例性实施方案的透视图，该套件包括图1的口腔护理工具和磁性保持器，所述口腔护理工具磁性地附接在磁性保持器处；
图3示出了用于模塑根据本公开的口腔护理工具的柄部的流程图的图示；
图4示出用户在刷牙期间如何握持牙刷的五种基本抓握样式；
图5示出根据本公开的口腔护理工具的两个示例性实施方案，以及根据现有技术的一种口腔护理工具，这些口腔护理工具包含不同的柄部材料；
图6示出具有施加到刷头上的牙膏的图5的口腔护理工具；
图7示出图5和6的示例性实施方案之一与根据图5和6的现有技术的口腔护理工具的比较；
图8示出根据现有技术的口腔护理工具的顶视图；
图9示出图8的口腔护理工具的侧视图；以及
图10示出根据本公开的口腔护理工具的示例性实施方案的侧视图。
具体实施方式
根据本公开的口腔护理工具包括柄部以及至少一个牙齿清洁元件(例如，刷毛簇)和/或弹性体元件可固定在其上的头部。头部可反复附接到柄部并且可从柄部拆卸。另选地，头部可永久性地附接到柄部。口腔护理工具可以为手动牙刷。口腔护理工具也可以是近端镐、牙斑刮板或组织/舌清洁器。
口腔护理工具具有在近端(即头部所定位的端部)与远端之间延伸的总延伸长度。口腔护理工具的重心位于从口腔护理工具的远端测量的一定距离处。所述距离与口腔护理工具的总延伸长度的比率为约0.30至约0.45、或约0.35至约0.42、或约0.38至约0.41。相比于根据现有技术的牙刷，此类比率提供了具有更靠近柄部的延伸长度中心的重心的口腔护理工具。因此，当用户在刷牙期间将口腔护理工具握持在他的手中时，重心更靠近腕关节的枢转点，使得能够在口腔中更好地控制口腔护理工具，从而允许更精确和准确的刷牙运动。换言之，重心位于柄部之内(即使刷头载有牙膏)，从而使得用户能够在刷牙期间执行协调良好的刷牙技术并且感官感觉得到改善。基本上位于柄部中心的重心使得口腔护理工具平衡。一旦牙膏被施加到刷头上，口腔护理工具不易于倾翻/不使头部偏向。当应用如图4所示的不同刷牙技术时，根据本公开的牙刷的优点是重心处于或非常靠近腕关节的枢转点，从而能够更好地清洁。口腔护理工具的抓握特性得到显著地改善。
口腔护理工具的总延伸长度可为约180mm至约220mm、或约200mm。柄部的延伸长度可为口腔护理工具的总延伸长度的2/3。
口腔护理工具具有前侧和后侧，后侧与前侧相背对。前侧被定义为至少一个牙齿清洁元件从其延伸出的一侧。柄部具有基本上垂直于口腔护理工具的总延伸长度延伸的横截面积。横截面积的延伸高度被定义为口腔护理工具的前侧与后侧之间的最大延伸。
相比于口腔护理工具的前侧，口腔护理工具的重心可位于更靠近后侧的位置，该位置沿柄部的横截面积的延伸高度测量。如果口腔护理工具载有牙膏并且放置于大体平的/平坦的表面上，则重心处于旋转轴线下方，这使得整个口腔护理工具稳定且平衡。一旦口腔护理工具移出平衡位置，口腔护理工具就自动返回到竖直位置(即，进入保持牙膏远离表面/与表面相对的位置)。
口腔护理工具的柄部至少部分地由密度高于制成头部(任选地包括轴/颈部)的材料的密度的材料制成。头部的至少一部分，例如颈部/轴和刷毛载体可由具有约0.5g/cm3至约1.2g/cm3、或约0.7g/cm3至约1.0g/cm3、或约0.9g/cm3的密度的材料制成。例如，头部和颈部可由热塑性聚合物，例如具有约0.9g/cm3的密度的聚丙烯注塑而成。与头部形成对比，柄部至少部分地由具有显著较高的密度，例如约2.1g/cm3至约3.1g/cm3、或约2.3g/cm3至约2.8g/cm3、或约2.5g/cm3至约2.7g/cm3的密度的材料制成。
通常，用户习惯于具有特定重量的产品，尤其是在个人保健领域中，所述特定重量确保高产品质量并在产品的使用期间提供舒适感觉。由于柄部材料的重量相对较高，根据本公开的口腔护理工具在使用期间提供此类高质量的感知和舒适的感觉。根据本公开的口腔护理工具提供了优异的产品质量感知。
包括可反复地附接到柄部并且可从柄部拆卸的头部的口腔护理工具提供若干有益效果：虽然与在使用约三个月之后丢弃的常用手动牙刷相比，口腔护理工具的高质量和相对昂贵的柄部适于在较长的时间段内使用，但相对便宜的刷替换物可定期更换，例如在约三个月之后更换。这提供了具有改善的抓握特性的有成本效益且环境上可持续的高质量口腔护理工具。口腔护理工具的头部可经由按扣配合锁定机构附接到柄部。例如，柄部可包括可插入到头部的中空部分中的连接器，或者头部可包括可插入到柄部的中空部分中的连接器。作为另外一种选择，可提供连接器作为口腔护理工具的另一个(即单独的)部件。此类连接器可分别插入到柄部中的中空部分中和头部的中空部分中，从而在头部和柄部之间提供足够强的连接和足够的稳定性以使得用户能够执行刷牙动作。
在过去，已发现在使用牙刷之后/在刷牙之后，用户通常将湿牙刷储存在牙刷杯中用于干燥。然而，在典型的牙刷杯中，排出的流体被收集并积聚在杯的底部，并且流体与牙刷保持接触并持续较长时间段。因为杯仅在一侧打开，因此牙刷干燥相对缓慢。生活在潮湿条件下/潮湿环境中的细菌可快速生长，污染牙刷并最终使牙刷不卫生。因此，需要一种用于卫生地存储和干燥手动牙刷的解决方案，从而使得剩余的水、牙膏浆液和唾液能够从牙刷中排出。牙刷应快速干燥，从而抑制细菌生长。
头部的材料可由非磁性或非铁磁材料制成，而柄部的材料可由磁性和/或铁磁材料制成。磁性/铁磁材料不仅具有相对高的密度，并因此具有相对重的重量，这为口腔护理工具提供了上述有益效果，而且磁性/铁磁材料还使得口腔护理工具能够磁性地附接到磁性保持器。柄部的磁性/铁磁材料可允许口腔护理工具的卫生的储存。如果口腔护理工具磁性地附接到磁性保持器，剩余的水、牙膏浆液和唾液能够从牙刷中排出。口腔护理工具可相对快速地干燥。因此，细菌生长可显著减少，从而使口腔护理工具更卫生。与存储在牙刷杯中的常用牙刷(其中排出的流体被收集并积聚在杯的底部)相比，根据本公开的牙刷在显著更短的时间段内暴露于潮湿条件。
例如，磁性保持器可具有可附接到壁的平坦盘形式。此类平坦盘可表示易于清洁的表面。此外，用户仅需要使口腔护理工具接近磁性保持器，然后口腔护理工具就自动地附接。不需要与常用牙刷保持器一样的精确定位或螺纹连接。由于磁性仅设置在柄部中而不是在头部中，因此头部部分不会意外地附接到磁性保持器，从而降低了磁性保持器被弄脏的风险。
形成柄部的至少一部分的磁性和/或铁磁材料可包括无定形热塑性树脂。磁性和/或铁磁材料还可包括氧化铝、氮化硼或硅酸铝。此外，除此之外或作为另外一种选择，磁性和/或铁磁材料可包含氧化铁。磁性和/或铁磁材料还可包括玻璃纤维，所述玻璃纤维可与无定形热塑性树脂的至少一部分预混合。此类柄部材料允许控制柄部在任何位置中的重量，例如通过填料变化。由于柄部的相对高的重量，因此需要控制整个牙刷。现在有可能使用材料的质量/重量分布来适应成品牙刷的惯性矩。
磁性和/或铁磁材料可包含约13重量％至约30重量％的无定形热塑性树脂；约3重量％至约25重量％的氧化铝、氮化硼或硅酸铝；和约45重量％至约67重量％的氧化铁。此类组合物提供的材料密度为用于牙刷的标准塑性材料(例如聚丙烯)的密度的约三倍。在重量较高且热导率较高的情况下，材料驱动价值感知，具体地讲与电镀涂层组合。此类涂层可由真实金属制成。可在选择性电镀工艺中施加电镀涂层。在多组分塑料部件的这种涂覆过程期间，金属层仅沉积在硬质材料上，然而另外的重叠模塑的软组件可保持不受影响。
磁性和/或铁磁材料可包含约27.5重量％的无定形热塑性树脂、约17重量％的氧化铝、约51重量％的氧化铁和约4.5％的玻璃纤维。
无定形热塑性树脂可包括苯乙烯树脂，例如苯乙烯丙烯腈“SAN”。无定形热塑性树脂可选自由丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚苯乙烯和苯乙烯丙烯腈组成的列表。
无定形热塑性树脂可包含约17重量％的苯乙烯丙烯腈和10.5重量％的包含聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物。
令人惊讶的是，已发现所述组合物提供了适用于注塑或挤塑的高比重模塑材料。本发明提供了一种表面硬度高、涂层特性优异以及热导率优异的高比重模塑材料。
具有相对高比重的模塑材料的用途是已知的。此类模塑材料通常包含聚合物树脂和高密度填料诸如氧化铁。然而，在此类模塑材料中，可包括的氧化铁的量受到限制，因为模塑材料的热导率特性相对较差。因此，在一个方面，较低的热导率导致制造期间相对较长的循环时间以允许模塑材料在模塑之后冷却。另一方面，如果重聚合物材料填充有高导热添加剂诸如金属粉末或纤维，则这些材料的添加导致模塑中的紧密处理窗口，这是由于熔融材料接触工具的冷壁时的立即冻结。这种快速冻结导致所生产的部件处的高注射速度与壁厚比率和低流动长度与壁厚比率。
现在，已令人惊讶地发现，根据本公开的模塑材料具有高比重和最佳控制的热导率特性，以减少或延长模塑材料在注塑期间或之后冷却所需的时间。令人惊讶的是，已发现在模塑材料中可保持相对高百分比的氧化铁，同时改善模塑材料的热导率特性。与仅包含苯乙烯树脂和氧化铁的材料相比，氧化铝、氮化硼或硅酸铝的添加为模塑材料提供改善的热导率。这种改善的热导率可导致较短的循环时间，因为模塑材料在模塑之后需要较少的时间来冷却。
将氧化铝、氮化硼或硅酸铝添加到材料中的另一个有益效果是，与过去的包含氧化铁和树脂的材料相比，能够增加模塑材料中氧化铁的总量。模塑材料特性的改善来自于添加相对少量的氧化铝、氮化硼或硅酸铝。包含相对高百分比(即，约45重量％至约67重量％，优选地约51重量％)的氧化铁(磁铁矿)的材料组合物提供良好的磁性和总体材料的相对重的重量。
苯乙烯丙烯腈“SAN”提供高耐热特性。链中的丙烯腈单元使SAN能够具有大于100℃的玻璃化转变温度。由于相对较早和较快的转变温度，SAN的特性可允许减少循环时间。由于无定形聚合物以可逆的方式从粘性状态或橡胶状态转变成硬质状态时的玻璃化转变温度Tg，无定形聚合物适用于本公开的重树脂化合物。通过本公开的重树脂材料的注塑，材料熔体的温度高于Tg区域(粘性状态或橡胶状态)。在冷却期间，化合物早期达到高Tg温度并达到尺寸稳定性(玻璃状态)。重树脂材料的重叠模塑是可能的，因为该材料由于材料的高Tg而保持尺寸稳定。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为柄部提供高质量的表面特性，包括改善的光学特性和高冲击强度。一旦加热，PBT和PET的混合物就代表具有低粘度和高熔体流动指数(MFI)的耐高温熔体。因此，改善了磁性/铁磁材料在模塑期间的可加工性。
已知的是，对于具有厚壁/尺寸的产品，重树脂材料往往示出高收缩效应。然而，已令人惊讶地发现，添加到磁性/铁磁材料中的玻璃纤维为材料组合物提供改善的稳定性和低收缩效果。
根据本公开的用于制造口腔护理工具的方法包括以下步骤：
-提供无定形热塑性树脂，
-提供氧化铝、氮化硼或硅酸铝，
-提供氧化铁，
-将所述无定形热塑性树脂、氧化铝、氮化硼或硅酸铝和氧化铁混合成磁性和/或铁磁模塑材料，
-将所述模塑材料混合物加热成可流动的模塑材料，
-将所述可流动的模塑混合物模塑成柄部或柄部的一部分，
-提供非磁性和/或非铁磁材料，以及
将所述非磁性和/或非铁磁材料模塑成头部或头部的一部分。
无定形热塑性树脂可包括苯乙烯丙烯腈、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯，其中聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯可与玻璃纤维预混合。无定形热塑性树脂的含量可以在约13重量％至约30重量％的范围内；氧化铝、氮化硼或硅酸铝的含量可以在约3重量％至约25重量％的范围内；并且氧化铁的含量可以在约45重量％至约67重量％的范围内。
磁性和/或铁磁材料可包含约17重量％的苯乙烯丙烯腈；约10.5重量％的包含聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的组合物；约4.5重量％的玻璃纤维；约17重量％的氧化铝；和约51重量％的氧化铁。
材料组合物可通过将无定形热塑性树脂与氧化铝粉末、氮化硼粉末或硅酸铝粉末，并且与氧化铁粉末共混来制备。增加材料组合物内氧化铁的量还具有提供较低成本模塑材料的优点，因为氧化铁粉末比其他填充剂更便宜。无定形热塑性树脂、玻璃纤维、氧化铝/氮化硼或硅酸铝粉末、以及氧化铁粉末可通过使用单轴挤出机、双轴挤出机、捏合机、班伯里密炼机、辊或其他此类挤出机进行共混。在共混之后，将材料加热以变得可流动。然后可通过注塑或挤塑将可流动材料模塑成柄部或柄部的一部分。
在附加步骤中，可电镀柄部或柄部的一部分以增加改善的外观和愉悦感。热塑性弹性体非常适于电镀，因为它们允许在一个操作中形成待选择性电镀的硬复合组件和软复合组件两者。
例如，柄部可包括由热塑性弹性体材料和/或由聚丙烯材料制成的拇指停靠部。如上所述，这些材料可容易地注塑在重树脂材料上。此类拇指停靠部可为口腔护理工具的柄部提供改善的抓握特性，例如防滑特性以改善口腔护理工具在潮湿条件下，例如当用户刷牙时的可操纵性。该拇指停靠部可由热塑性弹性体制成，所述热塑性弹性体具有约30至约60、或约40的肖氏A硬度，以便当在潮湿状况下使用时防止口腔护理工具太滑。拇指停靠部的至少一部分可具有凹形形状，其相对于拇指停靠部的剩余部分的区域具有约20°至约25°、或约24°的角度α。拇指停靠部或抓握区域可以在靠近近端(即最靠近头部)的区域中附接到柄部的前表面上。拇指停靠部可包括基本上垂直于口腔护理工具的纵向轴线延伸的多个肋。此类肋可以允许用户/消费者通过甚至更多控制来使用口腔护理工具。用户/消费者可以在刷牙期间更好地抓握和操纵口腔护理工具的柄部。此类柄部可以在刷牙期间，特别是在潮湿状况下，提供进一步改进的控制性和更大的舒适度。
此外，柄部可由至少两种或至少三种不同的材料制成，每种材料形成柄部的不同部件。例如，根据本公开的第一材料，例如磁性和/或铁磁材料可被注塑成柄部的第一组件，从而形成口腔护理工具的下方基础结构。例如，聚丙烯材料的第二组件可注塑在第一组件之上，和/或例如热塑性弹性体材料的第三组件可注塑在第一组件和/或第二组件之上。
热塑性弹性体材料的第三组件可以形成口腔护理工具的前表面上的拇指停靠部和/或在与前表面相对的后表面上的手掌抓握部，以供用户/消费者的手指和拇指抓握。此类柄部构型可以在使用期间甚至进一步抵抗滑动。热塑性弹性体材料可以延伸穿过设置在下方基础结构和/或柄部的第二组件中的孔。
口腔护理工具的牙齿清洁元件，例如形成一个或多个簇的长丝束，可借助于热簇绒工艺附接到头部。制造具有嵌入头部中的长丝簇的头部的一种方法可包括以下步骤：在第一步骤中，通过提供期望量的长丝来形成簇。在第二步骤中，将簇放置在模具腔中，使得应该附接到头部的长丝的端部延伸到所述腔中。未延伸到所述腔中的长丝的相对端部可以是端部倒圆的或非端部倒圆的。例如，在长丝为具有尖端的锥形长丝的情况下，长丝可为非端部倒圆的。在第三步骤中，通过注塑工艺在延伸到模具腔中的长丝的端部周围形成头部，从而将簇锚固在头部中。另选地，可通过在形成口腔护理工具的其余部分之前，利用注塑工艺在延伸至模具腔中的长丝的端部周围形成头部的第一部分(所谓的“密封板”)来锚固簇。在开始注塑工艺之前，延伸至模具腔中的簇的端部可任选地熔融或熔合粘结来将长丝一起接合在熔体或熔球中，使得熔体或熔球位于腔内。可通过具有盲孔的模塑棒将簇保持在模具腔中，所述盲孔对应于口腔护理工具的成品头部上的簇的期望位置。换句话讲，通过热簇绒工艺附接到头部的簇在沿着它们的长度的中间部分上没有叠加，并且没有使用锚固器/钉安装在头部中。可用不含锚定件的簇绒工艺来将簇安装在头部上。
作为另外一种选择，用于口腔护理工具的头部可具有刷毛载体，所述刷毛载体具有至少一个簇孔，例如盲端孔。包括多根长丝的簇可通过装订工艺/锚定簇绒方法固定/锚固在所述簇孔中。这意指，簇的长丝以基本上U形方式围绕例如由金属制成的锚定件弯曲/折叠，该锚定件例如为锚索或锚定板。将长丝与锚定件一起推入簇孔中，使得锚定件穿入簇孔的相对侧壁中，从而将长丝锚固/固定/紧固到刷毛载体。锚定件可通过正摩擦接合固定在相对侧壁中。在簇孔为盲端孔的情况下，锚定件抵靠孔的底部保持长丝。换句话讲，锚定件可以基本上垂直的方式位于U形弯曲之上。由于簇的长丝以基本上U形构型围绕锚定件弯曲，因此每个长丝的第一分支和第二分支沿长丝方向从刷毛载体延伸。可用于/适用于装订工艺中的长丝类型也被称为“双面长丝”。通过装订工艺制造的用于口腔护理工具的头部可以相对低的成本和时间有效的方式来提供。
下文是对根据本公开的口腔护理工具及其部件的示例性实施方案的非限制性讨论，其中参考了附图。
图1示出了口腔护理工具10，在该具体实施方案中为手动牙刷10，手动牙刷10包括柄部12和头部14，所述头部可反复地附接到柄部12并且可从柄部拆卸。口腔护理工具10具有前侧11和后侧13。总延伸长度15在工具10的近端17与远端19之间延伸(参见图2)。牙齿清洁元件21附接到头部14并且从前侧11延伸出。柄部12可通过使用如图3的流程图所示并且如下文所进一步详述的方法来形成。柄部12可由磁性和/或铁磁材料模塑。此外，柄部12还可已经历利用任何附加材料(例如聚乙烯材料或热塑性弹性体)电镀以产生柔软区，例如拇指停靠部16。柔软区/拇指停靠部16可改善柄部12的舒适度和感觉。作为另外一种选择或除此之外，通过另一电镀步骤，柄部12可具有直接位于本公开的磁性和/或铁磁材料上的金属层18以进一步改善柄部12的外观。例如，金属层18可具有围绕柄部12的外圆周20的环形式。
至少部分地制造柄部12的材料具有磁性和/或铁磁特性。图2示出了套件22，其包括手动牙刷10，所述手动牙刷具有头部14附接于其上的柄部12，以及牙刷10磁性附接于其上的磁性保持器24。
图3示出了流程图的图表，其示出了制造根据本公开的口腔护理工具10的柄部12或柄部的一部分的步骤。在100处提供无定形热塑性树脂，其任选地包含玻璃纤维。在110处提供氧化铝、氮化硼或硅酸铝。在120处提供氧化铁。在130处，将无定形热塑性树脂(任选地包含玻璃纤维)、氧化铝、氮化硼或硅酸铝以及氧化铁混合成模塑材料。然后在140处将该模塑材料加热成可流动状态。在150处，将加热且可流动的模塑材料模塑成柄部12或柄部的一部分。模塑步骤可为注塑或挤塑步骤。电镀口腔护理工具/柄部的任选步骤在160处示出。
根据本公开的材料是金属/锌压铸材料的可供选择的方案。本公开的材料能够提供关于根据本公开的制造工艺、价格和环境的有吸引力的解决方案。该可供选择的方案允许柄部在最终状态时具有如金属产品的外观和感觉。同时，本公开的材料应易于通过注塑加工，并且应节省组装工作。例如，就本公开的方法而言，需要三个基本步骤：(1)注塑柄部12；(2)硬材料和/或软材料的双组分注塑，例如以形成拇指停靠部16；以及(3)电镀柄部，例如以形成环形式的金属层18。相比之下，当使用锌压铸材料时，需要五个步骤：(1)制造锌压铸的主要部件；(2)主要部件的去毛边；(3)电镀所述主要部件；(4)单独制备软材料部件；(5)以及将主要部件与单独制备的软材料部件组装在一起。可将润滑剂添加到材料中以改善模塑加工流动性。
表1示出了若干不同配方/材料组合物的流动性和热传递结果：
Figure BDA0002547490290000121
表1：流动性和热传递
图1绘出了表1中配方/材料组成的热传递和流动距离的平均结果。
Figure BDA0002547490290000131
如可以看到的，不同的填料和不同的填料浓度控制材料的热导率或热传递和流动性。
测试结果表明，使用氮化硼或硅酸铝示出与上表1和图1中所示的氧化铝非常类似的结果。
热能和剪切加热影响重树脂材料的流动性，从而可精确地控制有效注塑工艺的工艺窗口。此外，利用本公开的材料填充模具内的任何可用腔体的能力，可使用材料的质量/重量分布来适应成品柄部的惯性矩/重心。
本公开的材料提供了若干有益效果：由本公开的材料制造的柄部外观和感觉像重金属柄部并且其耐腐蚀。与金属插入或压铸的柄部以及具有组装的组成部分的产品相比，由于其热传递特性，所述材料还具有制造优点和成本节约优点以及快速循环时间。与锌压铸产品相比，本公开的材料需要较少的能量和其他基本资源来进行制造。
与高度载有填料的材料组合物相比，本公开的磁性/铁磁材料由于改善的熔体粘度和玻璃化转变温度而示出优化的机械特性，具体地讲在热和冲击强度下的尺寸稳定性。
本公开的材料具有粘附到其他组件/材料(例如基底和树脂)的能力，这对于多组分注塑(例如对于模塑包含两种或三种不同材料的柄部)而言是重要的。
图4示出用户通常在刷牙期间如何握持牙刷的五种不同的抓握样式/方式：“力性抓握”200,210；“倾斜抓握”220,230；“远侧倾斜抓握”240,250；“精确抓握”260,270；以及“勺式抓握”280,290。在左栏中，显示了用户握持根据现有技术的牙刷320,1000(参见图5、6、7、8和9)时的不同抓握样式200,220,240,260,280，而在右栏中显示了用户握持根据本公开的口腔护理工具10,300,310(参见图5、6、7和10)时的相应抓握样式210,230,250,270,290。重心用“X”表示。抓握样式可以通过以下特性来定义：
“力性抓握”200,210：不经常使用；手指围绕柄部紧密缠绕；拇指大部分延伸或围绕柄部紧密缠绕；由认为“更大的压力可以更好地清洁”的消费者使用，或者用作在刷牙期间针对消费者需要更好控制的区域(例如，在后臼齿或内齿表面处)的多种变化的样式之一。一些消费者在下端处握持柄部以便减小压力。大多数孩子在自己开始刷牙时也会使用该样式。
“倾斜抓握”220,230：经常使用；柄部重量松散地放置在手掌中；拇指相对于食指延伸；与用刀切割类似，允许良好的抓握和导航性。最常用于刷牙，因为这是用于一天中的多个场合(例如，吃饭、梳头、刷扫)的常见样式。在大多数情况下，使用这种样式的消费者正在应用擦洗技术(即前后移动)来清洁其牙齿。
“远侧倾斜抓握”240,250：经常使用；柄部重量松散地放置在手掌中；拇指和无名指彼此相对；与用刀切割类似，允许良好的抓握和导航性。也常用于刷牙，因为这是用于一天中的多个场合(例如，吃饭、梳头、刷扫)的常见样式。在大多数情况下，使用这种样式的消费者正在应用擦洗技术(即前后移动)来清洁其牙齿。
“精确抓握”260,270：不经常使用；柄部的重量主要在指尖上；拇指和食指彼此相对；由于这是非压力样式，因此其通常用于难以达到或敏感的区域(例如，在内齿表面处)。通常将其视为“远侧倾斜”或“倾斜”的过渡抓握，但一些消费者将其用作他们的“唯一抓握样式”。
“勺式抓握”280,290：筷子地域中常用；食指和拇指彼此相对，由此紧密地握持柄部。基于消费者习惯，即“筷子”样式在亚洲很普遍；非常熟悉，因为它经常用于其他场合；与“精确”样式类似地用作用于清洁难以达到或敏感的区域的温和方式。
如从图4可推导出，与根据现有技术的牙刷相比，根据本公开的牙刷的重心X偏移得更靠近牙刷柄部的延伸长度的中心，即使牙刷头部载有牙膏也是如此。由于重心靠近柄部的延伸长度的中心，一旦牙膏被施加到刷头上，牙刷更好地平衡，并且不易于倾翻/不使头部偏向。此外，如图4所示，在所有不同的抓握样式中，重心处于或非常靠近腕关节的枢转点。平衡的牙刷更易于在口腔中控制并允许精确和准确的刷牙运动，从而能够更好地清洁牙齿。
图5示出了除柄部材料600,610,620之外相同的三个牙刷300,310,320。图6示出图5的牙刷300,310,320，但载有牙膏400。表2中列出牙刷300,310,320的材料组成和特性：
Figure BDA0002547490290000151
Figure BDA0002547490290000161
表2：材料组成和特性
牙刷300,310,320的重心分别用500,510,520表示。如图5和6所示，相比于牙刷320的重心520(根据现有技术)，牙刷300的重心500和牙刷310的重心510(根据本公开)更靠近牙刷柄部的延伸长度的中心。牙刷300和310更易于在口腔中控制并允许更精确和准确的刷牙运动。
在图7中，将牙刷310(不具有和具有牙膏)与牙刷320(具有和不具有牙膏)进行比较。如可从图7清楚地推导，相比于牙刷320的重心520，重心510更靠近柄部的延伸长度的中心。牙刷310的重心510偏移了距离700。
此外，如图7所示，牙刷310具有总延伸长度720。重心510位于从柄部610的远端760测得的距离740处。从远端760测量的重心510的距离740与口腔护理工具310的总延伸长度720的比率可为约0.30至约0.45、或约0.35至约0.42、或约0.38至约0.41。此类比率提供了刷牙期间重心靠近腕关节的枢转点的牙刷。当使用图4所示的抓握样式时，牙刷更易于在口腔中控制，从而允许更精确和准确的刷牙运动。
口腔护理工具310的总延伸长度720可为约180mm至约220mm，或约200mm，而所述口腔护理工具310的柄部610可具有约120mm至约140mm，或约125mm至约131mm，或约130mm的延伸长度780。重心510(当口腔护理工具310载有1.4g牙膏时)位于从柄部610的远端760测量的约83mm处。
与牙刷310形成对比，牙刷320(根据现有技术)的重心520位于从远端690测量的约194mm的距离处(当牙刷320载有约1.4g的牙膏时)。牙刷310的重心510向柄部610的远端760偏移111mm(与牙刷320相比)。
图8和图9分别以前视图和侧视图示出根据现有技术的牙刷1000的旋转轴线1100和重心1200。牙刷1000包括由具有约0.9g/cm3的密度的聚丙烯制成的柄部1010。牙刷1000载有约1.4g的牙膏并且放置于大体平的/平坦的表面517上。如可从图8推导，重心1200处于旋转轴线1100的上方，并因此牙刷100处于不稳定/不平衡的位置。如果牙刷1000被移出平衡位置，为了防止牙刷1000倾翻/转向侧面，提供了滚动止动件形式的附加几何结构1300。
与现有技术的具有轻质柄部的牙刷形成对比，当牙刷载有约1.4g的牙膏并且放置于大体平的/平坦的表面517上时，根据本公开的牙刷310具有位于旋转轴线515下方的重心510(参见图10)。因为当沿着柄部610的延伸高度23测量时，相比于牙刷310的前侧11而言，重心510更靠近后侧13，一旦牙刷310移出平衡位置，牙刷310就自动返回到竖直位置(如图10所示)并使牙膏400保持远离表面517。
在本公开的上下文中，术语“基本上”是指元件或特征结构的布置，尽管理论上期望其表现出精确的一致或行为，可实际上使某件事体现有些不太精确。同样，所述术语代表这样的程度：定量值、测量值或其它相关表示可不同于所述参考物而不造成所讨论主题的基本功能有变化的程度。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个此类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“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

Claims (21)

1.一种口腔护理工具(10, 300, 310)，其具有在近端(17)与远端(19, 760)之间延伸的总延伸长度(15, 720)，所述远端(19, 760)与所述近端(17)相反，所述口腔护理工具(10, 300, 310)包括在所述近端(17)处的头部(14)以及柄部(12, 600, 610)，所述柄部(12, 600, 610)至少部分地由具有比所述头部(14)的材料密度更高的密度的材料制成，所述口腔护理工具(10, 300, 310)具有位于从所述远端(19, 760)测量的一定距离(740)处的重心(500, 510)，其中所述距离(740)与所述口腔护理工具(10, 300, 310)的总延伸长度(15, 720)的比率为0.30至0.45，
其中所述柄部(12, 600, 610)的材料包括磁性材料，所述磁性材料包括13重量%至30重量%的无定形热塑性树脂，3重量%至25重量%的氧化铝、氮化硼或硅酸铝，以及45重量%至67重量%的氧化铁。
2.根据权利要求1所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述距离(740)与所述口腔护理工具(10, 300, 310)的总延伸长度(15, 720)的比率为0.35至0.42。
3.根据权利要求2所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述距离(740)与所述口腔护理工具(10, 300, 310)的总延伸长度(15, 720)的比率为0.38至0.41。
4.根据权利要求1所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述口腔护理工具(10, 300, 310)的总延伸长度(15, 720)为180mm至220mm。
5.根据权利要求4所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述口腔护理工具(10, 300, 310)的总延伸长度(15, 720)为200mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述口腔护理工具(10, 300, 310)具有前侧(11)以及与所述前侧(11)相反的后侧(13)，并且所述头部(14)具有从所述前侧(11)延伸的至少一个清洁元件(21)，并且所述柄部(12,600, 610)具有基本上垂直于所述口腔护理工具(10, 300, 310)的总延伸长度(15, 720)延伸的截面区域，所述截面区域具有在所述前侧(11)与所述后侧(13)之间延伸的延伸高度(23)，并且当所述口腔护理工具(10, 300, 310)以所述后侧(13)放置于表面(517)上时，所述口腔护理工具(10, 300, 310)具有旋转轴线(515)，并且当沿所述柄部(12, 600, 610)的延伸高度(23)测量时，所述重心(500, 510)低于所述旋转轴线(515)并且相比于所述前侧(11)更接近于所述后侧(13)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述头部(14)至少部分地由具有0.5g/cm3至1.2g/cm3的密度的材料制成，并且/或者所述柄部(12, 600, 610)至少部分地由具有2.1g/cm3至3.1g/cm3的密度的材料制成。
8.根据权利要求7所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述头部(14)至少部分地由具有0.7g/cm3至1.0g/cm3的密度的材料制成。
9.根据权利要求8所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述头部(14)至少部分地由具有0.9g/cm3的密度的材料制成。
10.根据权利要求7所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述柄部(12,600, 610)至少部分地由具有2.3g/cm3至2.8g/cm3的密度的材料制成。
11.根据权利要求10所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述柄部(12,600, 610)至少部分地由具有2.5g/cm3至2.7g/cm3的密度的材料制成。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述头部(14)的材料为非磁性材料。
13.根据权利要求12所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述头部(14)的材料为聚丙烯。
14.根据权利要求1所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述无定形热塑性树脂选自由丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚苯乙烯和苯乙烯丙烯腈构成的组。
15.根据权利要求1所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述磁性材料包括27.5重量%的无定形热塑性树脂、17重量%的氧化铝、51重量%的氧化铁和4.5重量%的玻璃纤维。
16.根据权利要求1所述的口腔护理工具(10, 300, 310)，其特征在于，所述无定形热塑性树脂包括17重量%的苯乙烯丙烯腈和10.5重量%的包括聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的共混物。
17.一种套件(22)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的口腔护理工具(10, 300,310)以及用于附接和保持所述口腔护理工具(10, 300, 310)的磁性保持器(24)。
18.一种用于制造根据权利要求1至16中任一项所述的口腔护理工具(10, 300, 310)的方法，所述方法包括以下步骤：
- 提供无定形热塑性树脂，
- 提供氧化铝、氮化硼或硅酸铝，
- 提供氧化铁，
- 将所述无定形热塑性树脂、所述氧化铝、氮化硼或硅酸铝以及所述氧化铁混合成磁性模制材料，
- 将模制材料混合物加热成可流动的模制材料，
- 将可流动的模制混合物模制成柄部(12, 600, 610)或柄部(12, 600, 610)的部分，
- 提供非磁性材料，以及
- 将所述非磁性材料模制成头部(14)或头部(14)的部分，
其中所述无定形热塑性树脂设在13重量%至30重量%的范围内，所述氧化铝、氮化硼或硅酸铝设在3重量%至25重量%的范围内，并且所述氧化铁设在45重量%至67重量%的范围内。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述无定形热塑性树脂包括苯乙烯丙烯腈、聚对苯二甲酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述无定形热塑性树脂的至少一部分与玻璃纤维共混。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下附加步骤：用热塑性弹性体或聚丙烯材料电镀所述柄部(12, 600, 610)。
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