CN1241121A - 清洁器具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种个人清洁器具,诸如牙刷(1),它具有沿着牙刷头部(2)纵向设置的区段(6),这些区段仅利用与各区段熔合的弹性体而互相连接。弹性体和区段的结合强度是这样的,头部可沿各方向重复弯曲而不会损害它的结构完整性。在这种方式里,可不必使用与各区段连接的铰链,从而改善了牙刷的可靠性和使制造方便,并提供了一种具有较高弯曲性的头部结构。

Description

清洁器具

本发明的技术领域

本发明涉及诸如牙刷之类的个人清洁器具，特别涉及具有两种成分头部的个人清洁器具，其中该头部包括两个或更多的区段，其中至少一个区段与相邻的、基本上仅由一种与相邻的头部区段熔合的弹性体制成的区段连接。

本发明的背景技术

人的牙齿结构要求牙刷具有理想的刷毛形状，以便在刷牙齿的口腔一侧或外侧表面时是凹面的，而在刷牙齿的舌头一侧或内侧表面时是凸面的。大多数牙刷具有单一材料制成的头部，该头部具有与手柄类似的厚度，并相当坚固和具有固定的曲率或形状。

传统的牙刷的另一个缺点是，将牙刷用力按压在牙齿上以便取得良好的清洁效果将冒损害柔软的相邻牙龈的危险或使它们不舒服。对于某个特定范围，可通过改进牙刷的结构或改变刷毛的硬度或长度来解决，但一种单一的结构不可能适用于所有的情况。

WO 92/17092、WO 92/17093和WO 96/02165公布了具有可弹性弯曲的、支承刷毛的头部，在某些实施例里，这些头部具有两个或更多区段的形状，这些区段可弯曲和互相弹性联接。这些区段之间的间隙可用一种弹性体完全或部分充填。在这种类型的牙刷里，弹性体和本体之间的结合可能承受由于频繁使用而重复施加的巨大应力。在大多数实施例里，这些区段是通过用与牙刷本体相同材料制成的铰链或脊椎而互相联接的。实际上，这种铰链或脊椎在传统的注射成型操作中可能发生困难，因为这些铰链或脊椎将会破裂。此外，在可弯曲连接处出现无弹性联接将会因重复弯曲、进而因非弹性联接中的塑性滑移而导致连接处的永久变形。WO 92/17092公布了一些实施例，其中，相邻的头部区段之间的间隙由一种弹性体材料膜片封闭。然而，在这些实施例里它是不清楚的，即这种封闭是怎样形成的或它是否能使膜片有助于牙刷头部的结构完整性。

现在已经发现，在弹性体和牙刷本体的材料之间可形成足够强的结合，甚至在使用过程中经受大量重复弯曲的可弯曲头部也可以制造，而这主要是依靠弹性体将头部区段结合在一起。

因此，本发明的一个目的是提供一种供个人清洁器具、诸如牙刷用的分区段的头部，它主要依靠弹性体将头部区段结合在一起。

本发明的另一目的是提供一种供个人清洁器具用的分区段的头部，它能够弹性弯曲并具有良好的使用寿命。

本发明的再一个目的是提供一种供个人清洁器具用的分区段的头部，它适合于快速注射成型。

本发明的简要说明

按照本发明，提供一种个人清洁器具，该器具包括：具有两端部的手柄和在手柄一端的一头部，该头部包括两个或更多个区段，至少一个区段包括清洁件，这些区段是由具有至少500Mpa弹性模数的材料制成的，该头部的特征是，至少一个区段通过基本上由具有小于500Mpa弹性模数的弹性体组成的连接件与相邻的区段或手柄连接，该弹性体与相邻的区段和/或手柄连接，从而使该弹性体能够伸展其无应力长度的约120％，且不会使弹性体与头部区段分离。

本发明的详细说明

本发明的个人清洁器具可是下面这种类型的任何一种器具，即它具有细长的、供使用者握持的手柄，而在手柄的一端具有包括清洁件的分区段的头部。该器具例如可以是牙刷、发刷或按摩器具。更具体地说它是一种牙刷。

至少一个头部区段包括清洁件。较佳的是，每个区段包括清洁件。该清洁件可以采用刷毛、梳齿、磨料、橡胶按摩垫之类的形式。在较佳的实施例里，该器具是一牙刷，而其中的清洁件包括许多从头部的区段上延伸的刷毛。

该头部可以可拆卸地连接在手柄上，例如当刷毛磨损时可更换头部，这样，该头部具有与手柄固定的部分。此外，一第一头部区段可与手柄连接。在一较佳实施例里，手柄和第一头部区段是通过注射成型形成的单一体。较佳的是，手柄和所有的头部区段是通过注射成型在一个模具里形成的。在任何情况下，手柄具有在其两端之间延伸的纵向轴线。该轴线也限定了头部的纵向轴线，即头部的纵向轴线与手柄的纵向轴线一起延伸。较佳的是，该头部一般是具有一对相反表面的平面结构，且该头部还具有与纵向轴线垂直的、与相反表面平行的横向轴线。这里所述的横向和纵向除了另外指出的均涉及与这些横向轴线和纵向轴线平行的方向。

头部和手柄一般是用相对不可压缩的、较佳的是具有至少约500Mpa、最好具有至少约1000Mpa弹性模数的、传统上用来制造牙刷的材料、特别是塑料制成。适当的塑料包括(例如)聚酰胺和聚丙烯。其中聚丙烯较佳。适当的聚丙烯包括具有150Mpa弹性模数(ISO 178)的聚丙烯PM 1600′(Shell供应)和来自Elf Atochem的Apryl 3400 MAI。较佳的是，将诸如来自Boehringer-Mannheim的Hydrocerol HP20DP之类的发泡剂按聚丙烯重量的约1％至约3％、较佳的是约1.5％至约2.5％与聚丙烯混合。发泡剂有助于模制过程中聚丙烯的流动。手柄本身一般是坚固的并可以是牙刷制造中常用的形状。作为一种选择，手柄可以包括一个比手柄的其它部分更易弯曲的颈部。

头部包括两个或更多个区段，其中一个可与手柄连接。较佳的是有两个、三个或四个区段，最好是四个区段。如比其更多将增加制造的复杂性，而且由于牙刷里的刷毛束只插入头部区段里，因此将使牙刷头部具有足够大刷毛束密度变得困难。头部区段互相之间可具有任何适当的空间关系，诸如是分层的或布置在牙刷头部的扇形体上。较佳的是，这些区段沿头部纵向连续设置，这样，自头部的手柄端至头部的自由端的一条纵向线将穿过第一头部区段，然后第二区段等等。更具体地说，有一个与手柄连接的第一头部区段，而一个或几个其它头部区段沿向着头部自由端而纵向连续设置。较佳的是，这些区段是单层，这样，任何垂直于头部的两相反表面的、通过头部的线将只穿过一种材料。一般来说，各头部区段将用相同的材料制成，这种材料较佳的是与手柄相同的材料，这样，它们可以在一次注射成型步骤中制成。

在加工好的器具里，所有的头部区段是用连接件连接的。该连接件可是任何适合于使器具具有理想功能的形式。例如，这种连接件可以是与头部区段一体形成或可拆卸地连接的粘性物质或塑性联接，或是金属联接。然而，本发明的基本特征是，至少一个区段是通过基本上由具有小于500Mpa弹性模数的弹性体组成的连接件与相邻的区段或手柄连接的，该弹性体与相邻的区段和/或手柄连接，这样，该弹性体可伸展至其无应力长度的约120％，且弹性体不会与头部区段分离。

这里所述的“基本上由弹性体组成的”含义是，该弹性体是在一区段和相邻的区段或手柄之间的唯一机械联接。所谓唯一机械联接的含义是，没有用来连接区段的、诸如桥接件或弹簧之类的其它非弹性体联接。然而，弹性体可以具有其它的、分布在其中的材料，例如金属或颜料微粒，它们可用来提供有特色的外观或改进弹性体的性能。这些附加的材料一般将很少有助于区段和/或手柄之间的机械连接，因此将它们取消实质上不会改变连接强度。其它区段之间的连接件除了诸如塑性联接之类的其它机械连接之外可包括弹性体，至少一个连接件基本上是由、或就是由弹性体组成的。可以有一至几种基本上由弹性体组成的连接件。较佳的是，在一多区段的头部里，各相邻一对区段之间的连接件基本上由一种弹性体组成。在这里所述的更佳实施例里，头部具有上表面和下表面，而连接件横向跨越头部并自上表面延伸至下表面。例如，在一包括四个沿头部纵向连续排列区段、且第一区段与手柄连接的头部里，有三个这种连接件。弹性体条带可在厚度上改变，或从一条带至下一条带乃至横跨宽度，或沿着条带的深度。沿着纵向轴线测量的它们的厚度在约0.1mm至约10mm范围内，较佳的是在约0.3mm至约5mm范围内，最好是在约0.5mm至约3mm范围内。

弹性体条带可是线性的或非线性的。较佳的是它们是非线性的，并采用人字形或波浪形，而它们的顶点朝向头部的自由端。

弹性体可通过任何适当的手段、诸如粘结剂或热熔合与头部区段和/或手柄连接。弹性体较佳的是通过注射成型输入本发明的器具里，这样，弹性体与头部区段和/或手柄熔合。人们惊讶地发现，当使用相当高的注射温度时可获得弹性体与区段和/或手柄的最强熔合。较佳的是在约245℃至约270℃范围内、最好是在约250℃至约260℃范围内的温度时注射弹性体。所谓注射温度即是弹性体进入模具时的温度。在设置一典型的、包含一螺旋加料注射缸的注射成型时，该温度可与在缸里的弹性体的温度不同。较佳的是，缸里的温度在约210℃至220℃的较低温度，以减少弹性体燃烧或热降解的可能性，然后通过在注射缸喷嘴和最终注射点之间的加热器将弹性体加热到最终注射温度。

弹性体注射步骤中的其它较佳条件包括：

(1)注射压力在约30至80MPa范围内，较佳的是在约40至70MPa范围内，最好是在约50至约60MPa范围内；而弹性体注射时间小于1秒，较佳的是小于0.8秒。短的注射时间有助于弹性体在理想的温度下达到所有的柔性连接区域。

(2)在弹性体全部注射完毕后，保持压力在约5至约15Mpa范围内，较佳的是在约8至12Mpa范围内，并保持约2至5秒。

在注射成型技术领域内弹性体是众所周知的。这里所谓的“弹性体”涉及到一种材料，它既可弹性压缩又可弹性伸展。在本发明里，适当的弹性体具有小于500MPa的弹性模数。而这里使用的较佳的弹性体具有小于300MPa的弹性模数，最好是具有约30肖氏A至74肖氏D硬度的热塑性弹性体，例如，较佳的是诸如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)之类的聚烯烃类型，它们的商标是Kraton^G，但其它等级的弹性体、诸如聚氨酯和聚酰胺也可使用。一种示范性的弹性体是‘PTS Thermoflex75′(德国Plastic TechnologieService销售)，它具有100MPa的弹性模数(ISO 178)和80肖氏A的硬度(ISO 868)。弹性体PL 12291、PL 12292和PL 12293(法国Multibase，Saint Laurent Du Pont销售)也适用于这里。一般来说，对弹性体进行选择以使其与作为头部区段材料的聚合物具有相同的化学等级将有助于弹性体与头部区段的熔合。例如，当头部区段用聚丙烯制造时，弹性体较佳的是一种聚烯烃。弹性体可与适当的可塑剂或发泡剂混合，以使它们更可压缩。弹性体材料的颜色可与头部区段一样，也可不同，从而获得有特色的斑纹状或花纹状的外观。总的来说，器具里可使用一种类型以上的弹性体。例如当希望沿着头部的长度逐渐改变头部的柔软性时，这可能是适当的。获得这种效果的一个途径是在最靠近头部自由端的一对区段之间使用柔软的弹性体作为连接件，而在最靠近头部手柄端的一对区段之间使用硬的弹性体作为连接件。

弹性体与相邻的区段和/或手柄连接，从而该弹性体可伸展无应力长度的约120％、较佳的是约150％、最好是约200％，且弹性体不会与头部区段分离。这使得本发明特别适合于制造下面将进一步描述的具有可弯曲头部的牙刷。在任何一个弹性体/区段界面上，弹性体和头部区段/手柄之间的交界面的至少约50％、较佳的是约75％、最好是约100％互相连接。

这里所述的“弹性体不会与头部区段分离”的含义是，弹性体不会与头部区段完全分离。由于即使弹性体与头部区段或手柄部分分离也可能危害器具的功能和/或完整性，因此即使部分分离也最好避免。在较佳的实施例里，当弹性体的伸展长度是无应力长度的至少约120％、较佳的是约150％、最好是约200％时，弹性体与头部区段和/或手柄的分离将小于弹性体与头部和/或手柄连接界面的约30％、较佳的是约15％、最好是约5％。无论弹性体通过一区段相对相邻的区段或手柄线性偏斜、弯曲或扭转而被伸展，上述结果应该保持不变。由于相对某些区段-区段或区段-手柄连接的几何结构、或相对一区段相对它的相邻部件的弯曲或扭转来说将改变弹性体在一分界面伸展的程度，因此在测量部分分离时需要小心。在这类弹性体有差别的伸长情况下，这种伸展应该这样测量，即当器具处于静止、无应力状态时，沿着通过弹性体的、垂直于界面上的、已确定有分离的该点的一直线测量。在弯曲或扭转的情况下，它可能是这样的，即该直线将在一区段相对另一区段移动时偏离该垂直线。

在其使用寿命期内，具有如上所述的可弹性弯曲头部的器具可经受几千次的因头部弯曲而发生的弹性体伸展。然而较佳的是，弹性体-区段的结合能够经受弹性体的重复伸长和放松，并在达到上述范围和返回到静止状态的情况下具有至少10,000次、较佳的是至少25,000次、最好是75,000次的伸长-放松过程。

在较佳的实施例里，头部包括至少一条纵向凹槽，它连通各横向设置的弹性体条带，在注射成型过程中允许弹性体从一条带流向另一条带。在一具有同时模制的手柄的器具里，该纵向凹槽可沿着手柄延伸，这样，在模具里的、通常用来提供弹性体以形成手柄的同一弹性体注射点也可用来给头部的区段连接注射弹性体。一般来说，该凹槽不会在所有点上延伸通过手柄和头部的全部深度(虽然如果愿意的话也可这样做)，例如在手柄的上表面和下表面上提供相对的握持区域。

本发明特别适合于制造具有可弹性弯曲头部的器具。这里所述的“可弹性弯曲”的含义是，当在头部的一端施加一个3牛顿力、而另一端固定不动时，施加力的这一端将至少偏斜2°角，而当3牛顿力取消时，该头部将回复到它原来的位置而不需施加外力。头部被固定不动的一端由垂直于一轴线的线条限定，弯曲是沿该轴线发生的，而该线条还与包括诸如一排刷毛之类的清洁件的第一区段接触。头部被施力的一端是在沿弯曲轴线最远处的头部的另一端。由于施加3牛顿力而使头部弯曲经过的角在这里被叫做弯曲角。该弯曲角可方便地进行测量，即测出头部的自由端在3牛顿力作用下的垂直位移Y，以及固定点和施力点之间的距离X，通过关系式tan(弯曲角)＝Y/X求出弯曲角。在较佳的实施例里，该弯曲角至少是3°，较佳的是至少是5°，它还可以高至15°或更高。

在较佳的实施例里，该器具包括仅在头部一表面上的清洁件，而它的表面呈凹形。在这些实施例里，头部较佳的是具有一弯曲角，这样，该凹形表面能被弯曲而变成凸出表面。在其静止状态时，包括清洁件的头部表面沿它的纵向轴线或横向轴线上可能是凹形的。在该表面沿纵向纵向是凹形时，其曲率半径可沿着头部的长度改变。该曲率半径较佳的是10至500mm，更佳的是15至250mm，最好是25至150mm。

使用时，按照本发明的牙刷可通过完全传统的手部刷牙动作、较佳的是牙齿保健权威专家推荐的方法清洁牙齿。该器具也可是一种电动牙刷。

现在通过一个例子并参考附图来描述本发明，其中：

图1是按照本发明的一牙刷的立体图，为清楚起见省略了一些刷毛；

图2是按照本发明的一牙刷头部的侧视图；

图3是按照本发明的一牙刷头部背面的平面图；

图4是显示测量弯曲角度大小的示意图。

参看图1，牙刷1具有可弯曲的扁平头部2和细长的聚丙烯手柄5，而头部2具有基本上互相平行的上表面3和下表面4。头部2包括四个聚丙烯区段6，其中第一区段与手柄5连接。这些区段仅由具有肖氏A硬度为60的SEBS弹性体7的条带连接。区段6沿着纵向轴线A-A纵向顺序排列。弹性体7的条带横跨头部的横轴B-B延伸，并从上表面3延伸到下表面4。刷毛束8在上表面3上延伸。实际上，牙刷具有从每个区段上延伸的刷毛。上表面3沿着纵向轴线A-A略微凹陷，具有约75mm的曲率半径。弹性体条带给牙刷头部提供了足够的弹性，使它可以沿着纵向轴线弯曲，直至上表面凸起。在这种情况下，弹性体沿着上表面伸展。在该表面上的弹性体能够伸展超过它无应力长度时的200％而无损于弹性体与区段间的相互固定。这种头部能够在此范围内重复弯曲并回复到其静止状态逾75,000次而不会使弹性体与头部各区段分离。手柄还包括用同一弹性体制的区域9，以形成有用的和吸引人的柄。牙刷是通过连续注射成型的，首先用聚丙烯形成手柄5和区段6，接着在第二步时注射温度在255℃的弹性体，从而与聚丙烯熔合。在牙刷冷却后，利用固定技术将刷毛插入预先形成的毛孔里。

参看图2，具有自由端10和手柄端11的牙刷头部2与手柄5的一端一体形成。该头部包括五个沿头部纵向顺序排列的区段6。这些区段通过弹性体7制成的条带可弯曲地连接，而最靠近手柄端11的区段仅通过一个弹性体条带与手柄5可弯曲地连接。弹性体7的条带完全跨越头部的横向轴线延伸并自上表面向下表面逐步缩小。弹性体条带在上表面上具有约1.2mm的宽度，在下表面上具有约0.8mm的宽度。刷毛8自头部的上表面延伸。该牙刷也是通过上面所述的连续注射成型和接着穿入刷毛制成的。

参看图3，一牙刷头部2与手柄5的一端一体形成。该头部包括四个区段6，其中一个区段与手柄5连接。这些区段仅通过肖氏A硬度为60的SEBS弹性体条带7互相连接，这些条带具有横跨头部横向轴线的波纹结构。一纵向凹槽12沿头部和手柄的下表面延伸并与弹性体条带连接，由此可使它们全都通过单个弹性体注射孔形成。其上表面(图中看不到)包括清洁件。

图4显示了弯曲角的测量。头部2通过紧靠固定在头部5一端上的第一排刷毛14的夹板13被夹紧，而在头部的另一端上施加一个3牛顿的力(F)。虚线表示施力前牙刷头部的原来位置。然后测量施力F后头部自由端的垂直移动距离(Y)，并通过距离Y以及夹紧点和施力点之间的距离X、利用关系式tan(弯曲角)＝Y/X求出弯曲角。

Claims (9)

1.一种个人清洁器具，该器具包括：具有两端部的手柄和在手柄一端的一头部，该头部包括两个或更多个区段，至少一个区段包括清洁件，这些区段是由具有至少500Mpa弹性模数的材料制成的，其特征在于，该头部的至少一个区段通过基本上由具有小于500Mpa弹性模数的弹性体组成的连接件与相邻的区段或手柄连接，该弹性体与相邻的区段和/或手柄连接，从而使该弹性体的伸展长度是其无应力长度的约120％，且不会使弹性体与头部区段分离。

2.如权利要求1所述的器具，其特征在于，这些区段以纵向连续的方式沿头部设置。

3.如权利要求2所述的器具，其特征在于，该头部具有一手柄端和一自由端，该头部包括与手柄连接的第一区段以及以纵向连续方式向头部自由端布置的一个或更多个其它头部区段。

4.如权利要求1至3之一所述的器具，其特征在于，该器具是一牙刷，该清洁件包括许多在头部区段上延伸的刷毛。

5.如前述任一权利要求所述的器具，其特征在于，该头部具有上表面和下表面，而连接件横向跨越头部并从上表面向下表面延伸。

6.如前述任一权利要求所述的器具，其特征在于，弹性体的伸展长度是无应力长度的150％，较佳的是200％，且弹性体不会与头部区段分离。

7.如权利要求5所述的器具，其特征在于，弹性体条带具有厚度，沿纵向轴线测出其厚度在约0.1mm至约10mm范围内，较佳的是在约0.3mm至约5mm范围内，最好是在约0.5mm至约3mm范围内。

8.如前述任一权利要求所述的器具，其特征在于，头部包括两个、三个或四个区段。

9.如前述任一权利要求所述的器具，其特征在于，连接件仅由一种弹性体组成。

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