CN1273513A - 牙刷 - Google Patents

Abstract

一种牙刷,它具有由聚对苯二甲酸亚丙基酯构成的细丝。

Description

牙刷

本发明涉及一种牙刷，具体地说，涉及有改进了的牙刷毛形式的牙刷。

长时间以来已经知道为了牙齿的卫生使用牙刷，用来清洁口腔，也为了把一定程度的清新引进口腔中。牙刷典型地包括一个头，以及一个把，该头有许多蔟，这些蔟用来进行实际上的清洁。典型地，头包括许多以适当的构形布置的牙刷毛蔟。这些牙刷毛蔟实际上由许多单根的牙刷毛组成，可以以任何适当的方式把这些牙刷毛固定在牙刷头中。

传统的牙刷典型地有由合成材料比如尼龙制成的牙刷毛。典型地用细柱把尼龙牙刷毛固定在它在牙刷头中的位置，每个细柱用来把牙刷毛固定在一个蔟中的位置上，在任何给定的蔟中的牙刷毛为许多尼龙长段，细柱把它们对半折叠，并把它们在中间固定住。一旦把所有的牙刷毛固定在牙刷头中的位置，通过已知的过程把牙刷毛的远端修剪成任何方便的形状和尺寸，例如用旋转的刀片。牙刷毛的端部可以为不同的形状，以便提供不同的清洁效果。

这种已知类型的牙刷有由尼龙细丝制成的牙刷毛，通常，尼龙6，12细丝典型地有0.15-0.25毫米的直径，常常为0.2毫米，此厚度是对牙刷毛提供必要的硬度所必须的，以便可以进行足够的牙齿清洁。这一直径也代表了在牙刷毛之间可能存在的最小距离，因此，影响到牙刷毛与牙齿表面之间实际的接触面积。这一接触面积是重要的，因为这一面积越大，清洁就越有效。当用一个新牙刷清洁平的牙齿表面时，接触主要在牙刷毛尖端与牙齿表面之间。在这种情况下，实际的接触面积由每个牙刷毛尖端与牙齿表面之间的单个的接触面积的总和确定。这些单个的接触面积由圆滑的牙刷毛尖端的弹性变形决定。较细的丝使得可以把牙刷做成有较密的蔟，并使实际的接触面积提高。因此，这样的牙刷更有效。

本发明在它的第一方面提供了一种牙刷，在此牙刷中细丝包括聚对苯二甲酸亚丙基酯(PTT)。

PTT作为树脂在商业上可以由壳牌化学公司获得，该公司的地址为One Shell Plaza，PO BOX 2463，Houston，Texas 77252-2463。可以以传统的方式采用已知的材料把PTT树脂加工成细丝，并可以利用已知的技术把它拉制成适当直径的细丝。PTT细丝在商业上可以由Shakespeare细丝公司获得，该公司的地址为611 Shakespeare Road，PO BOX 4060，Columbia，South Carolina 29240，USA。

在这样的牙刷中，可以用传统的方法比如注塑并使用传统的材料制作出牙刷的本体(即头和把)。也可以用已知的技术把细丝装接到牙刷头上，例如用细柱把牙刷毛固定在牙刷头上。

两个性质决定一种高聚物是否适宜于用做牙刷毛元件。第一是挠曲硬度，第二为挠曲可恢复性。这些性质也决定了牙刷毛的尺寸，例如，包括挠曲硬度和挠曲可恢复性高的高聚物的牙刷毛将比挠曲硬度和挠曲可恢复性低的牙刷毛要硬，因此可以使牙刷毛更细，可以把更多的牙刷毛组装在一起，从而使表面的接触面积更大。

挠曲硬度由拉制的高聚物的轴向弹性模量来决定。此模量对于干燥的尼龙6，12和PTT都大约为3GPa。然而，水会使尼龙6，12变成可塑的，这使得轴向弹性模量减小大约40％，并因此使硬度减小。相反，水对PTT的影响可以忽略。这意谓着180微米直径的PTT细丝将有与200微米直径的尼龙牙刷毛大约相同的潮湿的硬度。因此，对于一个给定的挠曲硬度来说，采用PTT细丝适当地构成的牙刷提供了比尼龙细丝改进了清洁效率的措施，PTT细丝可以比尼龙6，12牙刷毛稍微细一些。因此，它们可以更紧密地组装在一起，并使表面接触面积更大。

挠曲可恢复性与受拉可恢复性相关，受拉可恢复性是用于材料的一个标准的工业指标。当用做牙刷毛的材料时，有较高受拉可恢复性的材料将可以经得住松脱。松脱是在刷牙过程中产生的周期性挠曲应变所造成的牙刷毛的永久变形。因此，受拉可恢复性和耐松脱的能力都由高聚物的类型和如何加工确定。

基于上述内容，任何理想的细丝材料要有相对较高的挠曲弹性模量，以及极好的挠曲可恢复性。

不幸的是，通常采用的有高轴向弹性模量的高聚物细丝，比如分子重量高的聚乙烯和Kevlar的挠曲可恢复能力很差。

我们惊奇地发现，PTT有极好的挠曲可恢复性，同时有与尼龙6，12类似的轴向弹性模量。我们也发现，某些有与PTT类似结构的高聚物材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁基酯(PBT)，比PTT的挠曲可恢复性要差得多。

在本发明的某些实施例中，细丝可以仅只包括拉制的PTT。然而，在本发明的其它设想的实施例中，PTT可以与其它高聚物共同挤压，例如与有高的挠曲弹性模量的高聚物共同挤压。这样共同挤压的高聚物的一个例子是PET，可以把PET做成有比其它高聚物比如PBT(3GPa)要高的挠曲弹性模量(10GPa)。在可能的共同挤压中，一个优选实施例是共同挤压出带有PET芯和PTT鞘套的细丝，共同挤压的产品通常在清洁效率与抗松脱能力之间得到一个平衡，对于一种给定的牙刷达到最佳。

作为高聚物与PTT共同挤压或者鞘套/芯共同挤压品的另一种替代方案，也设想由PTT与另一种高聚物例如PET一起制作共挤压的纤维，在此过程中，并排地共同挤压PTT与另一种高聚物的物料流。这样，可以生产出一种共同挤压的高聚物，此高聚物在其端部的分裂是可控的。从而，在清洁过程中，导致改进的表面接触。也可以与当接触水时会膨胀的高聚物例如尼龙6，12一起进行共挤压。如果这样制作共挤压产品，这种膨胀可以使该细丝当与水接触时会逐渐变成柔性的。这样，在刷牙的过程中，这种变柔的性质使得牙刷毛可以清洁在其它情况下不能清洁的牙齿区域。

本发明也可以设想下面的实施例，可以把PTT纤维或共挤压产品制作成芯是中空的。在按照本发明的牙刷的牙刷毛的截面可以为任何规则或不规则的形状，例如，圆形、椭圆形、长方形、星形、三角形等。

现在将更详细地以示例的方式描述本发明。

示例1

采用一种位移控制的拉伸/压缩仪器(Instron5566)来评估单丝的受拉机械性质。利用压缩夹具把一个标距长度为50毫米的细丝在竖直方向上安装在该仪器中。一个夹具装接到该仪器的底部的一个固定的位置，而另一个夹具接装到一个加载室上，此加载室安装在该仪器的移动的十字头的下面。随后，在以50毫米/分钟的速率拉伸细丝直到出现细丝断裂的过程中，连续地监测受拉作用力的变化。利用试样的初始截面积和长度把作用力/位移的原始数据转换成应力/应变数据。由应力/应变曲线在0-2％应变区域的斜率计算出轴向上的弹性模量。采用最小二乘法算出这一斜率。

在20摄氏度和45％相对湿度下这样测得的典型数值为： 高聚物            供应商          直径(微米)       弹性模量(GPa)PET              Hoechst            200                7.6尼龙6，12        DuPont(杜邦)         157                3.4PBT              Whiting            178                3.2PTT        Shakespeare单丝公司      175                3.0PTT        Shakespeare单丝公司      208                2.7

示例2

可以通过测量受拉可恢复度确定高聚物的挠曲可恢复性。

为了测量受拉可恢复度，以20毫米/分钟的速率拉伸50毫米的试样直到产生20％的应变。随后，使该试样在此20％应变下没有应力地松驰2分钟，然后，十字头开始以20毫米/分钟的速率往回运动，为的是使试样开始由所加的变形恢复原状。在此过程中作用力第一次降到零时试样的长度给出对立即的残余拉伸的度量，把它除以初始的标距长度，可以把它转换成立即的残余应变。保持0％的应变另外的五分钟之后，十字头再次以20毫米/分钟的速率运动，再次拉伸该试样。在此过程中作用力升高到零以上时试样的长度给出对保持0％的应变另外的五分钟之后的恢复长度的度量。可以假设它给出最后的残余拉伸的度量，把它除以初始的标距长度，可以把它转换成最后的残余应变。

这样，通过下式可以算出初始的可恢复度：

这样，通过下式可以算出最后的可恢复度：

这样对于0.2的初始产生的应变测得的典型数值为：高聚物       直径(微米)         最初的可恢复        最后的可恢复

                              度的百分数          度的百分数PTT            175                 90.4                 99.8PTT            208                 87.5                 99.2PBT            178                 73.8                 84.3尼龙6，12        175                 54.6                 67.5PET            200                 25.1                 38.9

可以看出，PTT单丝可以几乎完全地由所产生的20％的应变恢复。

可以清楚地看出，在尼龙、PET和PBT的受拉可恢复度的测量值低的同时，PTT的值令人惊奇地高。

参见附图，唯一的图为按照本发明构造的牙刷头的简化的部分部件分解透视图。

参见该图，牙刷头1由塑料材料比如聚乙烯制成，采用标准的技术把它注塑而成。可以利用已知的技术把牙刷毛固定进牙刷头中，比如借助于细柱3把牙刷毛的长度对折，固定进头1中。每个细柱与许多对牙刷毛2结合，这些牙刷毛由单根的PTT细丝对折构成，并使细柱穿过细丝的被折叠的部分4。一旦把所有牙刷毛2固定在头1中的位置中，就采用已知的技术把牙刷毛的远端2a修剪成所要求的形状和尺寸。

PTT细丝的直径为0.18毫米，可以用任何已知的技术制作这些细丝，比如熔纺，在欧洲专利文件EP-A-0745711(壳牌公司)中描述的冷拉法。虽然可以采用任何生产PTT的方法来制作适当的纤维用做牙刷毛，但是，本申请描述了一种优选的方法。在此实施例中的牙刷毛为实心的PTT，但是，如上所述，可以设想使用中空的由PTT构成的细丝。

Claims (10)

1.一种牙刷，它有由聚对苯二甲酸亚丙基酯构成的细丝。

2.按照权利要求1中所述的牙刷，其特征在于，细丝仅只由聚对苯二甲酸亚丙基酯构成。

3.按照权利要求1中所述的牙刷，其特征在于，细丝由聚对苯二甲酸亚丙基酯与另一种高聚物材料共同挤压而成。

4.按照权利要求3中所述的牙刷，其特征在于，细丝为并排共同挤压物。

5.按照权利要求3和4中所述的牙刷，其特征在于，细丝为由聚对苯二甲酸亚丙基酯与一种轴向弹性模量比聚对苯二甲酸亚丙基酯高的材料共同挤压物。

6.按照权利要求5中所述的牙刷，其特征在于，具有轴向弹性模量比聚对苯二甲酸亚丙基酯高的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

7.按照权利要求3或4中所述的牙刷，其特征在于，共挤压物为尼龙。

8.按照权利要求1或3中所述的牙刷，其特征在于，细丝的芯为一种高聚物材料，而鞘套为另一种高聚物材料。

9.按照权利要求8中所述的牙刷，其特征在于，芯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，而鞘套为聚对苯二甲酸亚丙基酯。

10.按照权利要求1-4中所述的牙刷，其特征在于，细丝的芯是中空的。

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