CN1278309A - 用于和用来制造鬃毛或齿间清洁器的单丝、以及由这种鬃毛制成的鬃毛制品和齿间清洁器 - Google Patents

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Abstract

在具有减小的次级结合力的、至少由两种复合挤出的聚合物组成的、用来制造鬃毛或齿间清洁器的、可以通过机械力的作用基本上沿轴线方向切开的单丝中为了得到确定的切口或旗形件这样地进行,使单丝具有两种在几何方面有规律布置的带有基本上沿轴向分布的边界层的聚合物,在边界层内存在减小的次级结合力。

Description

用于和用来制造鬃毛或齿间清洁器的单丝、 以及由这种鬃毛制成的鬃毛制品和齿间清洁器
本发明涉及一种用来制造在机械力的作用下基本上可以沿轴向剖开的鬃毛或齿间清洁器的至少由两股一起挤出的聚合物组成的具有减小的次级结合力的单丝。其次本发明涉及由这种单丝组成的鬃毛或齿间清洁器的制造方法和具有这种鬃毛的鬃毛制品和齿间清洁器。
用于任意种类的鬃毛制品，例如保养身体和牙齿用的刷子、家用刷子、工业用刷子、毛刷等等的鬃毛目前主要由聚合物制成，只要将聚合物熔液挤出成无端单丝，将单丝拉伸和在必要情况下进行稳定处理。然后由这种单丝通过切断到希望的长度得到鬃毛。通常单丝象鬃毛一样具有圆(柱)形横截面。对于特殊的应用目的也知道具有其他的例如椭圆形、多边形横截面的鬃毛。然后以相应的轮廓挤出单丝。
在许多情况下希望，在使用的末端鬃毛采用一种纤维的、特别是细纤维的结构。例如这适合于那种规定用来将介质涂在表面上等等的鬃毛制品，例如毛刷。如果追求绒状结构，那么鬃毛必须是细纤维的。近来在牙科医学方面流行这样的看法，普通的牙刷鬃毛在其清洁作用方面有欠缺，因为它不进入牙齿表面细小的缝隙中，而是在它上面滑过。对于齿间内的清洁效果也一样。
为了得到强烈的纤维结构，已经有人建议，由聚合物混合物挤出单丝。这里利用以下效应，在单丝挤出和接着的拉伸时聚合物分子朝向单丝的纵向。沿纵向的初级结合力提供高的拉伸强度。其次分子朝向纵向带来所希望的弯曲弹性。在只有一种聚合物组成的单丝中所谓的次级结合力、也就是垂直于分子延伸方向的力也非常大，足以防止单丝或鬃毛分散成纤维或劈开。相反在由两种不同的、混和的聚合物组成的单丝中在拉伸时聚合物分子链之间形成滑动区，在这个区域内次级结合力减小。这种单丝或由它制成的鬃毛可以通过机械力的作用借助于刀具形的工具分散成纤维。由此形成的所谓旗形件(“flags”)具有非常不规则的形状，不规则的横截面和散成一缕缕的外壳面。较大束的这种鬃毛虽然达到长绒和良好吸收的结构，但是旗形件具有不可掌握的强度性能。它容易扯断、掉落或倒伏(umlegen)。因此这种分散成纤维的鬃毛不能令人满意，对于许多应用场合甚至不中用。由于卫生方面的原因用在牙刷中是可以考虑的。
一种鬃毛(WO97/14830)的已知结构具有同样的缺点，它具有一个芯部和一个外壳，它们通过两种不同的聚合物复合挤出制成。在鬃毛的使用末端上用机械或化学的方法将芯部材料去除，以便形成可以容纳牙齿保养剂或颜料的加深凹坑。其次描述了旗形件(“flag”)的形成，它通过将外壳面材料分散成纤维状—一般来说它突出于芯部—得到。这种分散成纤维以常用的方法借助于刀子进行，因此导致同样的不规则结构。
因此特别是对于牙刷也已经有人推荐一种鬃毛，它由许多类似于纺织纤维的细纤维和一个包围纤维的外壳层组成(DE 9408268 U1)。同样外壳层和纤维可以作为长丝复合挤出。在切断成鬃毛长度以后鬃毛使用端处的外壳层通过机械加工或切割去除，使纤维外露一段短的长度。除了这种鬃毛制造成本高以外，它的应用也是有限的。很大的缺点特别是在从纤维到外壳层的交接处弯曲特性发生跳跃性的改变。如果这种鬃毛用于涂刷工具，它会由于硬的交接部位导致表面损坏。对于这种鬃毛在牙刷方面的应用它在牙齿和齿龈上的效果也是一样的。此外，纤维实际上是弯曲松弛(biegeschlaff)的，使它不能或不能充分进入较深的凹陷、齿间等等。在长时间受力的情况下外壳层边缘的纤维也容易断落。
齿间清洁器同样可以由类似鬃毛的单丝构成，但是在其表面上应该形成纹理结构。这例如通过植绒达到。
本发明的目的是，推荐一种至少由两种共同挤出的聚合物组成的单丝，它适合于用来制造具有可以复现的强度性能和可以根据数量、形状和尺寸确定的旗形件或切口的有切口鬃毛或齿间清洁器。其次本发明应该推荐一种用来制造由这种单丝组成的鬃毛或齿间清洁器的方法。
按本发明一种实现这一目的的单丝其特征在于：它具有带有基本上沿轴向分布的边界层的按有规律的几何排列的至少两种聚合物，在边界层内存在减小的次级结合力。
挤出试验表明，至少两种不同的聚合物可以这样地挤出，使得在聚合物之间形成平面界面，在界面内次级结合力大大减小。通过边界层的几何形状可以预先确定，例如用于齿间清洁器的单丝或者由单线通过切断制成的鬃毛用什么方法通过机械力的作用切口或劈开。正好形成具有由挤出物的几何形状确定的轮廓的切口或旗形件。因为边界层沿单丝的纵向延伸，每一个旗形件在其整个长度上具有相同的形状和同样的横截面。因此所有旗形件也具有相同的强度性能、特别是相同的弯曲特性和拉伸强度。但是也可以通过相应地设计几何形状产生具有不同横截面的旗形件。因为单丝或鬃毛在机械力作用下仅仅地和正好在边界层上形成切口或劈开，旗形件在相应的横截面形状时在相互面对面的表面上会形成有利于清洁效果的棱。因此这样劈开的鬃毛在其外壳面上也比普通的鬃毛有效。由于完全相等的形状鬃毛不会过份地劈开。在一束扎紧的这种鬃毛中每根鬃毛重新占有单丝一样的形状，旗形件只有通过轴向或径向压力才能充分发挥作用。由此可以很好地容纳介质，并在涂刷时通过按压重新释放出来。
在优选的结构中设想，单丝具有一个由确定鬃毛或齿间清洁器物理和化学性能的聚合物组成的基体，第二种聚合物以薄层的形式填入基体内，其中第二种聚合物本身可以构成具有减小的次级结合力的边界层。
用这种方法可以制造这样的鬃毛，其旗形件具有普通鬃毛的有利性能。另一方面在劈开时不形成细小颗粒，或者只形成少量的、使鬃毛不必经受大范围的清洗程序。得到确定地分成旗形件的鬃毛或确定地切口的用于齿间清洁器的单丝，其中可以避免进一步的劈开或切口。
基体、还有薄层聚合物可以是一种共聚物或聚合物混合物。如果薄层含有基体聚合物的成分，那么便最佳地达到上述优点。在这种情况下聚合物或鬃毛在力的作用下在最薄弱的部位，也就是大致在薄层的中心扯开，但是由于在形成的相邻旗形件处相应于基体的聚合物的成分剩余层的附着能力足够大，足以避免形成细小颗粒。
薄层最好具有几个μm的厚度。实际的挤出试验表明，这种薄层可以与基体聚合物复合挤出。
在薄层内两种聚合物可以按大致相同的份量存在。
具体的几何结构由鬃毛或齿间清洁器希望的性能确定。例如薄层可以在基体内一直伸展到单丝周边处，使单丝可以用较小的作用力切开或劈分。
也可以不这样，而是使薄层在基体内终止于离单丝周边一定距离处。在这种情况下需要略大一些的作用力，但是这里有这样的优点，即使在棱边区域所形成的旗形件也由基体材料组成，也就是说具有与鬃毛或旗形件的外壳面相同的耐磨性。
在必要情况下单丝的基体可以具有第三种、填入基体的聚合物，它主要用来影响所形成的旗形件的强度性能。
象通常情况下的鬃毛一样，单丝可以是圆形的，但是也可以具有不同于圆形的横截面。这里特别需要提到多边形横截面，它在其清洁效果方面比圆形横截面更有效。
在这种情况下薄层可以终止于多边形横截面的角，使得形成具有小于90°的棱角的比较锐利的棱边。
此外薄层也可以终止多边形横截面的平面，这时可以实现具有在90°范围内的棱角的棱边。
在优选的结构中基体由聚酰胺组成，薄层由聚烯烃、特别是聚丙烯或聚乙烯组成。这种材料配对在边界面上具有足够大的次级结合力，以防止在鬃毛加工和使用期间早期撕裂或分开。但是在较强的和预定的力的作用下聚合物结合被撕开。
按本发明的用来制造由上面所述的单丝组成的鬃毛的方法按照本发明其特征在于：至少两种聚合物复合挤出成为单丝，单丝进行拉伸和必要情况下稳定处理，单丝切断成所希望的鬃毛长度，鬃毛在其使用末端通过机械力的作用沿边界层垂直于鬃毛轴线切开到有限的长度。不管是制造鬃毛还是齿间清洁器的另一种方法可以这样进行，将至少两种聚合物复合挤出成单丝，挤出后将单丝拉伸，在必要情况下进行稳定处理，并通过机械力的作用沿边界层垂直于单丝轴线在局部开口到有限的长度。通过按本发明的方法在单丝外壳面上可以形成裂缝形的切口，它可以用来容纳介质。在牙刷或齿间清洁器的情况下考虑用它来容纳特别是牙齿保养剂或牙齿药物或抗菌制剂。此外单丝齿间清洁器通过切口在外壳面上得到加大的粗糙度。
由上述单丝可以制造任意长度的齿间清洁器。当然同样的措施也可以在从单丝上切断下来的鬃毛上进行。这里切口位置和切口的伸展长度可以和鬃毛的长度相匹配，以便不是避免鬃毛末端开裂，就是按需要促使劈开。例如只能鬃毛末端劈开。其次做在外壳面上的切口在旗形件用废以后可以用于鬃毛的继续劈开。根据填入的层的类型和数量的不同在鬃毛使用末端上形成相应数量的旗形件。
在将单丝加工成任意长的齿间清洁器的情况下按照本方法的一种方案设想，在机械力作用期间或以后将单丝沿轴向镦粗。由此纵向切口区域或以切口为边界的单丝外壳面上的小筋向外胀起。
机械力最好作用在单丝或鬃毛的大部分圆周上，以便保证聚合物的全部边界层受力。
单丝切口或鬃毛劈开最好通过冲击力进行。但是也可以作用搓揉力或扭转力。这些力可以在鬃毛固定在刷子的鬃毛载体上之前或以后作用在裁剪好的鬃毛上，或者也可以同时作用在一组鬃毛、例如鬃毛束上。
鬃毛在其使用末端处最好倒圆。这可以在劈开前和/或后进行。在本方法的另一种优选的方案中劈开后形成的许多末端设有光学显示其可使用长度的标记。从而使使用者得到信息，在鬃毛用完直到标记处以后，使用性能会突然改变，因为此后会出现整个鬃毛横截面弯曲强度高得多的效果。劈开的末端变得越来越短，也会更容易由此造成机械损伤。如果牵涉到牙刷、身体保养刷等等，那么特别应该提供这种标记。
下面借助于附图中所表示的实施例对本发明加以说明。图中表示：
图1至图5  单丝的不同横截面；
图6  带有壁开的、使用末端的鬃毛的视图；
图7  带有有切口的外壳面的鬃毛或齿间清洁器的视图；
图8  单丝横截面的另一种方案；和
图9  一种略作改变的结构的齿间清洁器的视图。
按图1的单丝1具有圆形横截面，并由至少两种聚合物通过复合挤出制成。它由一种由确定鬃毛性能的聚合物组成的基体2和以一定几何形状(在这种情况下是十字形)填入的、由另一种聚合物或含有基体2的聚合物的混合物组成的薄层3组成。在薄层3或者与基体2的边界面的区域内次级结合力、也就是垂直于单丝纵向的结合力大大减小。在所示实施例中薄层3终止于单丝的外壳表面4。但是它也可以终止于离外壳面很小的距离处。
特别是考虑聚酰胺(PA)作为基体2的聚合物，而薄层3例如由PA/PP或PA/PE聚合物混合物组成。
在按图2的实施例中薄层3以三条臂的星形填入基体2，而图3表示具有多边形，也就是说三角形横截面的单丝1。在这个实施例中填入的，这里也是从中心向外延伸的薄层终止于多边形的角。当然它也可以不是终止于角上而是在角之间的平面上。
在按图4的实施例中还可以以这样的方式与单丝1的基体2一起挤出许多可能的聚合物中的另一种聚合物，使它完全埋入基体内。例如可以牵涉到一种长丝形结构5，它在生产鬃毛和鬃毛劈开或切口后影响所形成的旗形件的弯曲性能和强度。
图5表示一种扁平的矩形单丝1，其中薄层3栅形铺放，使得可以由单丝产生许多基本上矩形的旗形件。最后图8表示一种单丝横截面，其中基体2由四个具有扇形横截面的相同的外围部分和一个中间的芯部组成，它们通过相应地分布的薄层3隔开。
图6中示意表示一根鬃毛6，它由例如按图2的单丝通过切断制成，并通过机械力的作用在其使用端劈开，使得形成单个旗形件7，其形状相当于单丝构成基体2的区域的形状。形成与由薄层3将基体2分隔所形成的分区数量一样多的旗形件。旗形件的使用长度例如可以通过图6中所示的横线作出视觉标记。
在按图7的实施例中在单丝的外壳面上按均匀的间隔，或者在裁剪好的鬃毛时在离使用端一定距离处作用机械力。通过薄层的厚度和力的大小和/或它使用的频度/频率可以达到，单丝或鬃毛6的外壳面仅仅在局部有限的长度上裂开，并形成开口8、9和10。这些切口大致齐平，也就是说在由薄层3所形成的区域内。在这种结构时在形成旗形件的情况下在鬃毛末端撕开切口。在鬃毛逐步磨损时不断地重新形成旗形件。
按图7的单丝可以以任意长度用作齿间清洁器(牙线“floss”)，其中切口可以容纳牙齿保养剂、抗菌剂或杀菌剂。其次对于齿间清洁器建议，轴向镦粗单丝，如图9所示，使得以切口为边界的小筋从基体聚合物中向外拱起。
基体2或者构成它的聚合物在各个以薄层为边界的横截面部分可以是不同颜色的。

Claims (31)

1.用来制造鬃毛或齿间清洁器的、至少由两种共同挤出的聚合物组成的、具有减小的次级结合力的单丝，它通过机械力的作用可以基本上沿轴线方向切开，其特征在于：单丝具有至少两种在几何方面有规律布置的带有基本上沿轴向分布的边界层的复合挤出的聚合物，在边界层内具有减小的次级结合力。
2.按权利要求1的单丝，其特征在于：单丝具有一种由决定鬃毛或齿间清洁器物理化学性能的聚合物组成的基体，第二种聚合物以薄层的形式填入基体内。
3.按权利要求2的单丝，其特征在于：基体聚合物是一种共聚物或聚合物混合物。
4.按权利要求2或3的单丝，其特征在于：薄层的聚合物是一种共聚物或聚合物混合物。
5.按权利要求2的单丝，其特征在于：薄层的聚合物减小次级结合力。
6.按权利要求1或2的单丝，其特征在于：薄层含有基体聚合物的成份。
7.按权利要求6的单丝，其特征在于：两种聚合物在薄层内按大致相同的份量存在。
8.按权利要求1至7之任一项的单丝，其特征在于：薄层具有几个μm的厚度。
9.按权利要求1至8之任一项的单丝，其特征在于：薄层在基体内一直伸展到单丝的边缘。
10.按权利要求1至8之任一项的单丝，其特征在于：薄层在基体内终止于离单丝边缘一定距离处。
11.按权利要求1至10之任一项的单丝，其特征在于：单丝的基体具有第三种填入基体内的聚合物。
12.按权利要求1至11之任一项的单丝，其特征在于：基体和薄层的聚合物是不同色的。
13.按权利要求1至12之任一项的单丝，其特征在于：单丝具有不同于圆形的横截面。
14.按权利要求13的单丝，其特征在于：单丝具有多边形横截面。
15.按权利要求14的单丝，其特征在于：薄层终止于多边形横截面的角。
16.按权利要求14的单丝，其特征在于：薄层终止于多边形横截面的面。
17.按权利要求1至16之任一项的单丝，其特征在于：基体由聚酰胺组成，薄层含有聚烯烃。
18.用来制造由按权利要求1至17之任一项的单丝组成的鬃毛的方法，其特征在于：至少两种聚合物复合挤出成单丝，将单丝拉伸，必要情况下进行稳定处理，接着切断成所希望的鬃毛长度，最后鬃毛在其使用端通过机械力的作用沿边界层垂直于鬃毛轴线劈开至有限的长度。
19.用来制造由按权利要求1至17之任一项的单丝组成的鬃毛或齿间清洁器的方法，其特征在于：至少两种聚合物复合挤出成单丝，将单丝拉伸，必要情况下进行稳定处理，并通过机械力的作用沿边界层垂直于单丝轴线方向在局部切口至有限的长度。
20.按权利要求19的方法，其特征在于：单丝在受机械力作用期间或以后沿轴线方向镦粗。
21.按权利要求18至20之任一项的方法，其特征在于：机械力至少作用在单丝或鬃毛的大部分圆周上。
22.按权利要求18至21之任一项的方法，其特征在于：单丝或鬃毛通过冲击力切口或劈开。
23.按权利要求18至21之任一项的方法，其特征在于：单丝或鬃毛通过搓揉力切口或劈开。
24.按权利要求18至21之任一项的方法，其特征在于：单丝或鬃毛通过扭转力切口或劈开。
25.按权利要求18至24之任一项的方法，其特征在于：鬃毛在劈开前在其使用端处倒圆。
26.按权利要求18至25之任一项的方法，其特征在于：鬃毛在劈开以后在其使用端处倒圆。
27.按权利要求18至26之任一项的方法，其特征在于：鬃毛设有视觉上的显示鬃毛在劈开以后所得到的许多旗形件的可使用长度的标记。
28.由鬃毛载体和固定在它上面的鬃毛组成的鬃毛制品，其特征在于：至少部分鬃毛由按权利要求1至17之任一项的单丝按照权利要求18至27之任一项的方法制成。
29.按权利要求28的鬃毛制品，其特征在于：劈开的鬃毛的许多末端具有显示其可使用长度的标记。
30.由按权利要求1至17之任一项的单丝按照权利要求19或20的方法制成的齿间清洁器形式的鬃毛制品，其特征在于：齿间清洁器在其圆周上按均匀的间距切口。
31.按权利要求30的鬃毛制品，其特征在于：齿间清洁器在切口区域通过镦粗胀起。
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