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Die Erfindung betrifft ein Filament mit einem Grundkörper aus einem ersten Kunststoff-Material, der sich entlang einer Längsachse erstreckt, wobei der Querschnitt des Grundkörpers einen radialen inneren Basisabschnitt und mehrere von dem Basisabschnitt radial nach außen hervorstehende Vorsprünge aufweist, die einstückig mit dem Basisabschnitt ausgebildet sind.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Zahnbürste mit zumindest einem derartigen Filament.
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Axial im Sinne dieser Anmeldung ist eine Richtung parallel zur Längsachse des Grundkörpers des Filaments. Eine radiale Richtung steht senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers des Filaments und ist bezogen auf den Mittelpunkt des Querschnitts des Grundkörpers.
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Aus dem Stand der Technik sind gattungsgemäße Filamente bekannt, bei denen der Basisabschnitt des Querschnitts vier radial nach außen hervorstehende Vorsprünge aufweist, die in Umfangsrichtung des Basisabschnitts auf Abstand angeordnet sind und somit eine Art Sternprofil bilden. Alle Vorsprünge weisen den gleichen radialen Abstand zum Mittelpunkt des Querschnitts auf. Der Bereich zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen entlang der Umfangsrichtung des Querschnitts ist mit einem gekrümmten, stetigen Übergang versehen.
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Die bekannten Filamente weisen eine nur durchschnittliche Reinigungswirkung beim Zähneputzen auf.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Filament und die gattungsgemäße Zahnbürste derart weiterzuentwickeln, dass ein Filament mit verbesserter Reinigungswirkung geschaffen wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Filament mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Zahnbürste mit dem erfindungsgemäßen Filament nach Anspruch 15.
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Das erfindungsgemäße Filament ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Vorsprünge an seinem radialen äußeren Ende ein Kopfteil trägt, das aus einem zweiten Kunststoff-Material besteht, das unterschiedlich zu dem ersten Kunststoff-Material des Grundkörpers ist.
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Die Erfindung geht dabei von der Grundüberlegung aus, dass der mit dem Kopfteil versehene Vorsprung eine größere radiale Länge als ein kopfteilfreier Vorsprung hat. Dadurch ist der Bereich zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen zur Aufnahme von Zahnpasta vergrößert. Mit der Wahl des zweiten Kunststoff-Materials kann besonders beim Zähneputzen die Reinigungswirkung des Vorsprungs und damit des gesamten Filaments verbessert werden.
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Vorzugsweise sind die Vorsprünge entlang der gesamten Länge des Filaments ausgebildet, so dass die Vorsprünge entlang in Längsrichtung des Filaments verlaufende, radial hervorstehende Rippen bilden. Dies vergrößert den Bereich zur Aufnahme von Zahnpasta und damit die Reinigungswirkung beim Zähneputzen.
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Um den Bereich zur Aufnahme von Zahnpasta weiter zu vergrößern, können mindestens sechs Vorsprünge, insbesondere mindestens acht Vorsprünge, vorgesehen sein. Die Vorsprünge können gleichverteilt über den Umfang des Querschnitts des Basisabschnitts angeordnet sein.
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Vorzugsweise sind die Vorsprünge punktsymmetrisch zum Mittelpunkt des Querschnitts des Basisabschnitts angeordnet, was einer besonders einfachen Anordnung entspricht. Höchst vorzugsweise weisen mehrere Vorsprünge jeweils ein Kopfteil auf, um den Bereich zur Aufnahme von Zahnpasta zu vergrößern.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung sind in Umfangsrichtung des Basisabschnitts Vorsprünge mit Kopfteilen und kopfteilfreie Vorsprünge abwechselnd angeordnet, was einem regelmäßigen Aufbau des Filaments entspricht. Alternativ kann jeder Vorsprung ein Kopfteil aufweisen, so dass der Bereich zur Aufnahme von Zahnpasta vergrößert und damit die Reinigungswirkung beim Zähneputzen verbessert ist.
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Das Kopfteil kann zumindest form- und/oder stoffschlüssig mit dem Vorsprung verbunden sein. Beispielsweise kann das Kopfteil mit dem Vorsprung verschweißt und/oder verklebt sein. Insbesondere kann das Kopfteil mittels einer Hinterschneidung an dem Vorsprung befestigt sein, wobei beispielsweise ein radial nach innen weisendes Eingriffsteil des Kopfteils in eine mit einer Hinterschneidung versehenen Ausnehmung des Vorsprungs eingreift. Alternativ kann aber auch der Vorsprung ein radial nach außen weisendes Eingriffsteil aufweisen, das in eine mit einer Hinterschneidung versehene Ausnehmung des Kopfteils eingreift. Darüber hinaus oder alternativ kann das Kopfteil stoffschlüssig am Vorsprung angeordnet sein und insbesondere mit diesen verschweißt sein.
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Für eine besonders effiziente Vergrößerung des Bereichs zur Aufnahme von Zahnpasta kann der radiale Scheitelpunkt des Kopfteils die radialen Scheitelpunkte der Vorsprünge radial überragen, d.h. dass die Vorsprünge, die ein Kopfteil tragen, einen größeren radialen Abstand zum Mittelpunkt des Querschnitts als die kopfteilfreien Vorsprünge aufweisen. Im Sinne der Erfindung ist der radiale Abstand definiert als Abstand zum Mittelpunkt des Querschnitts des Grundkörpers, der üblicherweise mit der Längsachse des Filaments zusammenfällt.
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Der radiale Abstand des radialen Scheitelpunkts des kopfteilfreien Vorsprungs kann 50 µm bis 150 µm, insbesondere 75 µm bis 125 µm und beispielsweise etwa 100 µm betragen. Der radiale Scheitelpunkt des Vorsprungs im Sinne der Erfindung ist jener Punkt des Vorsprungs mit dem größten radialen Abstand. Vorzugsweise überragt der radiale Scheitelpunkt des Kopfteils an dem Vorsprung den radialen Scheitelpunkt des kopfteilfreien Vorsprungs um 10 µm bis 30 µm, insbesondere um etwa 20 µm. In bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung beträgt das Verhältnis aus der Differenz der radialen Abstände des Kopfteils von einem kopfteilfreien Vorsprung zur radialen Länge des kopfteilfreien Vorsprungs zwischen 5% und 20%, insbesondere 5% bis 15% und vorzugsweise etwa 10%.
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Vorzugsweise ist das erste Kunststoff-Material des Grundkörpers ein thermoplastisches Polyester, insbesondere PBT (Polybutylenterephthalat). Dieser Werkstoff weist aufgrund seiner Shore-Härte eine ausreichende Steifigkeit auf, um bei Zahnbürsten eingesetzt zu werden. Das zweite Kunststoff-Material des Kopfteils kann ein thermoplastisches Kunststoff-Material mit insbesondere einer geringeren Shore-Härte als das erste Kunststoff-Material sein, beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer. Im Kontakt mit dem Zahn weist das Material eine gute Reinigungswirkung beim Zähneputzen auf.
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Vorzugsweise bestehen alle Kopfteile aus dem gleichen zweiten Kunststoff-Material, so dass das Filament besonders einfach in der Herstellung ist.
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Vorzugsweise besteht mindestens ein Kopfteil aus einem dritten thermoplastischen Kunststoff-Material, das verschieden zu dem ersten und dem zweiten Kunststoff-Material ist. Insbesondere kann eine Gruppe von Kopfteilen aus dem zweiten thermoplastischen Kunststoff-Material und eine weitere Gruppe von Kopfteilen aus dem dritten Kunststoff-Material bestehen. Das dritte thermoplastische Kunststoff-Material kann eine geringere Shore-Härte als das erste Kunststoff-Material aufweisen. Die Wahl unterschiedlicher Kunststoff-Materialien für die Kopfteile ermöglicht eine Optimierung der Reinigungswirkung beim Zähneputzen.
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Das Filament kann um seine Längsachse verdrillt sein, so dass die Vorsprünge und das Kopfteil entlang der Längsrichtung des Filaments wendelförmig angeordnet sind. Das Filament kann dabei eine Verdrillung von 100 U/m (Umdrehungen pro Meter) bis 300 U/m aufweisen, insbesondere 200 U/m bis 170 U/m, insbesondere etwa 150 U/m. Durch die wendelförmige Anordnung wird Zahnpasta besser zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen gehalten, insbesondere während des Zähneputzens.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigen:
- 1 einen Endbereich eines erfindungsgemäßes Filaments in perspektivischer Ansicht;
- 2 das Filament aus 1 in einem schematischen Querschnitt;
- 3 eine weitere Ausgestaltung des Filaments in einem schematischen Querschnitt;
- 4 eine weitere Ausgestaltung des Filaments in einem schematischen Querschnitt;
- 5 eine weitere Ausgestaltung des Filaments in einem schematischen Querschnitt,
- 6 ein verdrilltes Filament in perspektivischer Ansicht und
- 7 eine perspektivische Darstellung des Kopfes einer Zahnbürste mit einer vergrößerten Darstellung einiger Borstenenden des Borstenbesatzes.
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1 zeigt einen Endbereich eines erfindungsgemäßen Filaments 10, das sich entlang einer Längsachse L erstreckt. Im Querschnitt des Filaments 10 ist ein Grundkörper 11 ersichtlich mit einem radial innenliegenden Basisabschnitt 12. Am Basisabschnitt 12 sind acht radial hervorstehende Vorsprünge 13 angeformt, die gleichverteilt über den Querschnitt des Basisabschnitts 12 und punktsymmetrisch zum Mittelpunkt M des Querschnitts angeordnet sind. Jeweils benachbarte Vorsprünge 13 sind in Umfangsrichtung um 45° versetzt zueinander angeordnet.
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Die Vorsprünge 13 erstrecken sich über die gesamte Länge des Filaments 10, so dass sie entlang der Längsachse L Rippen 21 bilden (1). In Umfangsrichtung des Filaments 10 gesehen ist der Grundkörper 11 in einem Übergangsbereich 19 zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 13 konkav gekrümmt ausgestaltet, so dass der Grundkörper 11 in Umfangsrichtung stetig von einem Vorsprung 13 zum anderen übergeht. Beim Zähneputzen wird Zahnpasta in diesem Übergangsbereich 19 gehalten.
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Vier der Vorsprünge 13 sind kopfteilfreie Vorsprünge 13, die in ihrer Ausrichtung um 90° versetzt zueinander angeordnet sind. Die übrigen vier Vorsprünge 13 tragen an ihren radial äußeren Enden 14 jeweils ein Kopfteil 15. Die Enden 14 weisen jeweils eine radiale Ausnehmung 17 (s. 2) mit einer Hinterschneidung auf, in die ein radial zum Mittelpunkt M des Querschnitts gerichtetes Eingriffsteil 18 des Kopfteils 15 formschlüssig eingreift. Dadurch sind die Kopfteile 15 formschlüssig mit den Vorsprüngen 13 verbunden. Zusätzlich sind die Kopfteile 15 stoffschlüssig mit den Vorsprüngen 13 verschweißt.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, weisen die radialen Enden 14 derjenigen Vorsprünge 13, die ein Kopfteil 15 tragen, ohne Kopfteil gemessen den gleichen radialen Abstand S1 zum Mittelpunkt M des Querschnitts wie die radialen Scheitelpunkte 16 der kopfteilfreien Vorsprünge 13 auf. Dieser radiale Abstand S1 beträgt ca. 100 µm. Aufgrund der Kopfteile 15 weisen die jeweils zugeordneten Vorsprünge 13 einen größeren radialen Abstand S2 zum Mittelpunkt M des Querschnitts auf. Der Abstand S2 beträgt im Ausführungsbeispiel der 2 ca. 110 µm. Die Differenz S3 der radialen Abstände S2 und S1 beträgt etwa 20 µm (3). Dieser Wert entspricht etwa 5% bis 25%, insbesondere 10% des radialen Abstandes S1 des kopfteilfreien Vorsprungs 13 gemäß 2. Die Kopfteile 15 überragen sämtliche radialen Scheitelpunkte 16 der kopfteilfreien Vorsprünge, insbesondere um ein Maß S3 .
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Der Grundkörper 11 des Filaments 10 und insbesondere der Basisabschnitt 12 und die Vorsprünge 13 sind einstückig ausgestaltet und bestehen aus einem ersten Kunststoff-Material, beispielsweise aus einem thermoplastischen Polyester wie PBT (Polybutylenterephthalat).
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Die Kopfteile 15 sind aus einem zweiten Kunststoff-Material gefertigt, beispielsweise einem thermoplastischen Kunststoff-Material mit einer geringeren Shore-Härte als das erste Kunststoff-Material. Dadurch wird beim Zähneputzen eine verbesserte Reinigungswirkung erzielt.
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2 zeigt einen schematischen Querschnitts des Filaments 10 gemäß 1 mit vier kopfteilfreien Vorsprüngen 13 und vier Vorsprüngen 13 mit jeweils einem Kopfteil 15, die in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung gemäß 3 weist das Filament 10 drei kopfteilfreie Vorsprünge 13 und drei Vorsprünge 13 mit jeweils einem Kopfteil 15 auf. In Umfangsrichtung gesehen wechseln sich die kopfteilfreien Vorsprünge 13 mit den Vorsprüngen 13 mit einem Kopfteil 15 ab, so dass die kopfteilfreien Vorsprünge 13 unter einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sind. Entsprechendes gilt für die Vorsprünge 13 mit einem Kopfteil 15.
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4 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Filaments 10, die ähnlich ist zur Ausgestaltung der 2 und sich davon dadurch unterscheidet, dass jeder Vorsprung 13 mit einem Kopfteil 15 versehen ist. Die Kopfteile 15 bestehen alle aus dem gleichen zweiten Kunststoff-Material.
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5 zeigt einen Schnitt durch ein zur 4 ähnliches Filament 10, das vier Kopfteile 15 der genannten Art aus einem dritten Kunststoff-Material aufweist, während die vier übrigen Kopfteile 15 aus dem zweiten Kunststoff-Material bestehen. Das Filament 10 der 5 besteht somit aus drei Komponenten, wobei das dritte Kunststoff-Material (wie das zweite Kunststoff-Material) eine geringere Shore-Härte als das erste Kunststoff-Material aufweist, aber ebenfalls wie das zweite Kunststoff-Material ein thermoplastisches Elastomer ist. Durch die Wahl des zweiten und des dritten Kunststoff-Materials sind die Reinigungseigenschaften des Filaments 10 einstellbar, insbesondere zum Entfernen von Plaque.
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6 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht eines dem Filament 10 gemäß 1 ähnlichen Filaments 10, das sich von diesem dadurch unterscheidet, dass es entlang seiner Längsachse L mit 150 U/m verdrillt ist, so dass sich die Vorsprünge 13 mit den Kopfteilen 15 wendelförmig um die Längsachse L erstrecken.
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7 zeigt einen Kopf einer Zahnbürste 20, der einen Borstenbesatz 22 mit einer Vielzahl von Borsten aus erfindungsgemäßen Filamenten 10 in der Ausgestaltung gemäß 1 trägt.
