DE60112774T2

DE60112774T2 - Reibungsarme zahnbürste

Info

Publication number: DE60112774T2
Application number: DE60112774T
Authority: DE
Inventors: A. Russel BREZLER; E. Susan HOMAN; F. Charles Parkersburg NELSON; Benjamin Kwai-Yung SU
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: EP1322199A1; KR20030040512A; JP2004515268A; CA2423081A1; DE60112774D1; CN1251631C; KR100840437B1; CA2423081C; EP1322199B1; JP4842499B2; CN1468072A; WO2002028222A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnbürste und ein Verfahren zum Reinigen von Zähnen. Speziell betrifft die Erfindung die Verwendung einer Zusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer und ein Gleitmittel enthält, um ein Filament zur Verwendung als eine Borste in einer Zahnbürste herzustellen.
EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
Borsten zur Verwendung in einer Zahnbürste wurden konventionell aus einem Filament erzeugt, das aus einem thermoplastischen Polymer hergestellt wird. Es gibt einen anhaltenden Bedarf zur Verbesserung der Reinigungswirkung von Zahnbürstenborsten, die aus derartigen polymeren Filamenten gefertigt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Methode zur Verbesserung der Reinigungswirkung einer solchen Zahnbürstenborste, indem der Reibungskoeffizient herabgesetzt wird, den die Borste im Kontakt mit einem Zahn hat. Es ist festgestellt worden, dass eine brauchbare Maßnahme zur Verringerung des Reibungskoeffizienten, den eine Zahnbürstenborste im Kontakt mit einem Zahn hat, darin besteht, dass die Borste aus einem Filament erzeugt wird, das aus einer ein thermoplastisches Polymer und ein Gleitmittel enthaltenden Zusammensetzung hergestellt wird.
Die US-P-5 462 798 ("Gueret") offenbart eine Bürste, die als eine Vorrichtung zum Aufbringen dickflüssiger kosmetischer Produkte verwendet wird, wie beispielsweise Nagellack oder Mascara. Die Borsten oder Haare der Bürste werden aus einem Kunststoff gefertigt, der ein Gleitmittel enthält. Das Vorhandensein des Gleitmittels verringert die Benetzbarkeit der Haare der Vorrichtung zum Aufbringen und begrenzt die Haftung des Produktes an den Haaren. Dieser Zustand erhöht die Neigung des Produktes, an dem Substrat zu verbleiben, auf das es aufgebracht ist anstatt auf dem Haar und erleichtert die Verteilung einer dickeren Schicht des Produktes auf dem Substrat.
Es gibt bei Gueret keine Erwähnung über die Verwendung eines solchen Haars oder einer solchen Borste zum Reinigen von Zähnen. Wir haben jedoch festgestellt, dass die Verwendung einer aus einem Filament gefertigten Borste, die aus einer Zusammensetzung eines thermoplastischen Polymers und eines Gleitmittels hergestellt ist, den Reibungskoeffizienten, den die Borste erhält, wenn sie sich mit einem Zahn im Kontakt befindet, in einem solchen Maße herabsetzt, dass die Reinigungswirkung der Borste verbessert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem der Aspekte umfasst die vorliegende Erfindung eine Zahnbürste zur Verwendung des Reinigens der Zähne, die über Borsten verfügt, die aus einer ein thermoplastisches polymeres Harz in Zumischung mit einem Gleitmittel enthaltenden Zusammensetzung hergestellt ist, wobei die Zusammensetzung das Gleitmittel in einer Menge von 0,5% oder mehr und bis zu 10 Gew.% oder weniger bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung von Polymer plus Gleitmittel aufweist.
In einem anderen Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Zähnen, umfassend: (a) Bereitstellen einer Zahnbürste, die Borsten aufweist, die hergestellt sind aus einer Zusammensetzung, aufweisend ein thermoplastisches Polymerharz in Zumischung mit einem Gleitmittel wobei die Zusammensetzung ein Gleitmittel in einer Menge von 0,5% oder mehr und 10 Gew.% oder weniger bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des Polymers plus Gleitmittel aufweist; und (b) Anwenden der Zahnbürste auf die Oberfläche eines oder mehrerer Zähne zum Reinigen der Zähne.
Bei der Zahnbürste der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, dass sie über eine überlegene Reinigungswirkung und speziell zum Reinigen zwischen der Zähne aufgrund des Vorhandenseins eines Gleitmittels in dem Filament verfügt, aus dem die Zahnbürstenborsten gefertigt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Zahnbürste
2 eine Endansicht im Aufriss einer Zahnbürste
3 eine Draufsicht auf eine Zahnbürste
4 eine Seitenansicht einer Zahnbürste
5 eine Seitenansicht einer Zahnbürste
6 eine Zahnbürste mit verdrillter Borste
7 eine Zahnbürste mit umwickelter Borste
8 eine Endansicht im Aufriss einer Zahnbürste mit umwickelter Borste
9 ein Grenzflächen-Reibungsmessgerät.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Filamente, die in der vorliegenden Erfindung für die Herstellung von Zahnbürstenborsten verwendet werden, lassen sich aus einer großen Vielzahl bekannter thermoplastischer Polymere erzeugen, einschließlich Polyamide, Polyester, Polyolefine, Fluorpolymere, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Styrolpolymere und Copolymere sowie jeder beliebigen Kombination davon. Bevorzugt sind Polyamide, wobei einige von ihnen einschließen: Nylon 6, Nylon 11, Nylon 6,6, Nylon 6,10, Nylon 10,10 und Nylon 6,12. Polyester, die für die Filamenterzeugung verwendbar sind, schließen Polybutylenterephthalat ein und Polyethylenterephthalat sowie Blends davon. Von den vielen Polyolefinen ist Polypropylen bevorzugt. Von den vorgenannten ist Nylon 6,12 am meisten bevorzugt.
Das/Die Polymer(e), von dem/denen ein Filament in der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, z.B. Nylon, kann/können über eine logarithmische Viskositätszahl von 0,9 bis 1,5 verfügen, gemessen nach dem Standard ASTM D-2857 in m-Kresol.
Ein Gleitmittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist jede beliebige Substanz, die bei Zugabe zu einem Polymer zur Erzeugung einer Zusammensetzung, aus der ein Filament hergestellt wird, den Reibungskoeffizienten verringert, der für das Filament beim Kontakt mit einem Zahn auftritt, wenn das Filament als eine Borste in einer Zahnbürste verwendet wird. Für die Herstellung einer solchen Zusammensetzung verwendbare Gleitmittel schließen beispielsweise ein fluoriertes Olefinpolymer ein, Bornitrid, Molybdändisulfid, Graphite, Fulleren und Talkum. Von diesen ist ein fluoriertes Olefinpolymer, wie beispielsweise Poly(tetrafluorethylen), bevorzugt. Das Gleitmittel wird in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,5% oder mehr und bevorzugt 1% oder mehr und mehr bevorzugt 2% oder mehr und bis zu 10 Gew.% oder weniger und bevorzugt 6 Gew.% oder weniger und mehr bevorzugt 4 Gew.% oder weniger bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung von Polymer plus Gleitmittel verwendet.
Die Herstellung des Filaments kann unter Verwendung eines Extruders erfolgen, von denen viele Varianten, wie beispielsweise ein Doppelschneckenextruder, bei Herstellern verfügbar sind, wie beispielsweise Werner und Pfleiderer. Von einer Beschickungseinheit aus wird entweder volumetrisch oder gravimetrisch ein Polymer in Form von Granalien in den Extruder zugeführt. Aus einer separaten Beschickung wird in den Extruder durch eine Seitenöffnung ein Gleitmittel zugeführt und mit dem Polymer in den Extruder bei einer Temperatur von 150° bis 285°C abgemischt. Alternativ kann das Gleitmittel mit dem Polymer vorcompoundiert oder vorgemischt werden, so dass kein separates Beschickungssystem erforderlich ist. Das Polymer und das Gleitmittel werden als eine Schmelze in dem Extruder gemischt und die resultierende Zusammensetzung anschließend in ein Spinnaggregat mit einer Düsenplatte dosiert. Diese Zusammensetzung wird filtriert und Filamente mit verschiedenen Formen und Abmessungen durch Extrusion durch die Löcher in der Düsenplatte erzeugt.
Die Querschnittform des Filamentes wird durch die Form der Löcher in der Düsenplatte bestimmt und kann jede beliebige Form haben, wie beispielsweise rund, oval, rechteckig, dreieckig oder die Form eines beliebigen regulären Viereckes; oder das Filament kann eine unregelmäßige, nicht kreisrunde Form haben. Das Filament kann massiv sein, hohl sein oder kann mehrfache Hohlräume in Längsrichtungen in seinen Querschnitten enthalten. Mit jedem Durchlauf des Extruders kann jede beliebige Kombination von Querschnittformen erzeugt werden, indem eine Düsenplatte mit verschieden geformten Löchern verwendet wird. Es können Filamente mit einem oder mehreren Durchmessern gleichzeitig erzeugt werden, indem die Löcher in der Düsenplatte variiert werden. In der Zahnbürste der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung eines massiven, runden, einsträngigen Filamentes mit im Wesentlichen gleichförmigen Querschnittsabmesssungen bevorzugt.
Alternativ lässt sich das in der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangende Filament durch Verspinnen aus Schmelze oder Lösung erzeugen.
In dem Extrusionsprozess wird der Filamentstrang, nachdem er die Düsenplatte verlassen hat, in einem Wasser-Abschreckbad zum Erstarren gebracht und anschließend durch eine Reihe von Zugwalzen zum Strecken in einem Betrag von 1,5 bis 6-fach der ursprünglichen Länge transportiert. Das Filament wird entsprechend einem Wiederholungsmuster von Lineargeschwindigkeiten verstreckt, worin eine Zeitdauer der positiven und negativen Beschleunigung und eine Zeitdauer für den gleichförmigen Abzug einbezogen sind. Die Orientierung und Verstreckung wird zwischen zwei Walzenreihen ausgeführt, indem die zweite Walzenreihe schneller eingestellt wird als die erste Walzenreihe, um die Festigkeit in Längsrichtung zu verbessern. Das orientierte Filament kann anschließend erhitzt werden, um eine Teilkristallisation einzuleiten, die eine gute Biegeerholung vermittelt. Das Warmhärten wird typischerweise in einem Gas ausgeführt, indem z.B. heiße Luft über das Filament für eine Dauer von 30 bis 120 Sekunden geblasen wird, oder in einem Flüssigkeitsbad, indem das Filament beispielsweise durch ein Ölbad für eine Dauer von 2 bis 10 Sekunden geführt wird. Das Filament wird sodann auf einen Aufwickler aufgewickelt, wie beispielsweise eine Trommel oder Spule.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung eines Mantel/Kern-Filamentes, wobei der Mantel aus einem Polymer erzeugt wird, dem ein Gleitmittel zugemischt ist, wobei jedoch der Kern aus einem unvermischten Polymer erzeugt wird, dem kein Gleitmittel zugesetzt worden ist. Indem das Gleitmittel in den Mantel eingebracht wird, ist an der Oberfläche des Filaments oder in ihrer Nähe mehr Gleitmittel vorhanden, um die gewünschte Wirkung der verringerten Reibung zu vermitteln. Der Mantel umgibt den Kern in einer koaxialen oder konzentrischen Konfiguration. Das in dem Kern verwendete Polymer und der Mantel können gleich oder verschieden sein, müssen jedoch kompatibel sein, da eine angemessene Haftung zwischen dem Kern und dem Mantel vorhanden sein muss. Als Material für einen Mantel ist Nylon 6,12 bevorzugt.
Ein Mantel/Kern-Filament wird im typischen Fall durch Koextrusion unter Anwendung zweier Extruder erzeugt, die sich ein gemeinsames Spinnaggregat teilen. Das zur Erzeugung des Kerns verwendete Polymer wird aus einem ersten Extruder in die Mitte der Löcher der Spinnplatte dirigiert und die zur Erzeugung des Mantels verwendete Zusammensetzung aus einem zweiten Extruder zur Außenseite der Spinnplattenlöcher.
Ein Mantel/Kern-Filament, das aus mehrfachen Quellen von fließfähigem Polymer oder polymeren Zusammensetzungen aufgebaut ist, wie vorstehend beschrieben wurde, unterscheidet sich von einem Filament, das lediglich aus einem Strang erzeugt wird, da es aus einer einzigen Quelle einer fließfähigen Polymerzusammensetzung erzeugt wird. Ein derartiges einsträngiges Filament aus einer einzigen Quelle lasst sich als Monofilament bezeichnen. Obgleich das Filament zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung entweder ein Mantel/Kern-Filament sein kann oder ein Monofilament, ist ein Monofilament bevorzugt.
Ein Filament zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann gerade sein, gekrümmt, zur Schlaufe geformt oder gebogen; und es kann konisch zulaufen, gefedert sein, mit einer Spitze versehen sein oder kann abgeflacht sein. Bevorzugt wird ein gerades Filament mit einem glatten, abgerundeten oder stumpfen Ende.
Ein Filament zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung hat einen Durchmesser oder eine maximale Querschnittabmessung von 1 mil oder mehr und bevorzugt 2 mil oder mehr und mehr bevorzugt 2,5 mil oder mehr und bis zu 15 mil oder weniger und bevorzugt 10 mil oder weniger und mehr bevorzugt 5 mil oder weniger. Ein mil sind 0,025 mm.
Ein Filament zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung verfügt über (1) einen Zugelastizitätsmodul von 100 bis 1.000 kpsi und vorzugsweise 400 bis 700 kpsi, gemessen nach dem Standard ASTM D-638; (2) über eine Zugfestigkeit von 10 bis 100 kpsi und vorzugsweise 40 bis 80 kpsi, gemessen nach dem Standard ASTM D-638, (3) über eine Dehnung von 1 bis 100% und vorzugsweise 10 bis 50%, gemessen nach dem Standard ASTM D-638; sowie (4) über eine Biegeerholung von 80 bis 100% und vorzugsweise 82 bis 100%, gemessen mit Hilfe des Dornbiegeversuchs, der beschrieben wurde in "Bend Recovery of Tynek^® and Herox^® Nylon Filaments", in Tynex^® Nylon Filament Technical Data Bulletin Nr. 5, September, 1971, verfügbar bei E. I. du Pont de Nemours and Company.
Ein Filament zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann andere Additive enthalten oder über Überzüge verfügen unter der Voraussetzung, dass sie die Funktion des Gleitmittels nicht beeinträchtigen. Beispielsweise kann das Filament antimikrobielle Additive oder therapeutische Mittel enthalten.
Ein Filament wird in der vorliegenden Erfindung als eine Borste in einer Zahnbürste verwendet. Eine Zahnbürste kann mit Hilfe von Methoden erzeugt werden, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, einschließlich der Methoden der Stapelfixierung, von Ring und Filament, mit Metallstreifen, Verschmelzen oder der Vormontage. In einer Zahnbürste werden die Filamente oftmals als Borsten untereinander in Gruppen zusammengefasst, um ein Borstenbüschel zu bilden. Es lassen sich zu einem Büschel Filamente unterschiedlicher Farben, Durchmesser, Polymerzusammensetzungen, Längen und Formen kombinieren, um eine spezielle Borsten-Charakteristik oder Aussehen zu erzielen.
In einer Zahnbürste ist die Borstenfarbe oftmals von Bedeutung. Ein Filament, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann über jede beliebige gewünschte Farbe verfügen, die durch Zusatz eines Pigmentes, Farbstoffes oder Farbmittels zu der Zusammensetzung erhalten wird, aus der das Filament erzeugt wird unter der Voraussetzung, dass die Funktion des Gleitmittels nicht beeinträchtigt wird. Es können Bündel von Filamenten erzeugt werden, die wahllose Variationen von Farbe und Schattierung enthalten. Borstenbüschel lassen sich so mit einer Variation von Farbe oder einer Schattierung innerhalb eines Büschels und/oder von Büschel zu Büschel herstellen, was die Herstellung einer Zahnbürste mit attraktiver visueller Wirkung ermöglicht, oder worin Unterschiede in der Schattierung gewählt werden, um besondere Merkmale des Endproduktes hervorzuheben.
Der Begriff Zahnbürste bezieht sich hierin auf jeden beliebigen Typ einer Vorrichtung in beliebiger Form, mit der die Nutzung von Borsten möglich ist, um einen Zahn zu reinigen. In 1 bis 3 ist eine typische Handzahnbürste 2 gezeigt, worin mindestens ein Büschel 4 von Borsten 6 an einem Bürstenkopf 8 befestigt sind und von diesen in einer im Allgemeinen senkrechten Richtung hervorragen, die eine planare oder im Wesentlichen planare Oberfläche ist. Ein Büschel 4 wird über eine Mehrzahl von Borsten 6 verfügen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, wobei der Kopf 8 im typischen Fall über eine Mehrzahl von Büscheln 4 verfügt. Der Kopf 8 ist wiederum auf einem Bürstengriff 10 befestigt und der Kopf 8 und der Griff 10 machen zusammen den Bürstenkörper 12 aus. Die Konfiguration der Büschel 4 und des Kopfes 8 können variieren und können oval sein, konvex gekrümmt, konkav gekrümmt, flach geschnitten, als gewelltes "V" oder einer beliebigen anderen gewünschten Konfiguration. Die Zahnbürste in 1 enthält Büschel, die in geraden Reihen und Spalten orientiert sind, wobei jedoch die Büschel in jeder beliebigen Form angeordnet sein können, wie beispielsweise mit einer diagonalen Orientierung oder mit einer jeweils versetzten Reihe oder Spalte gegenüber den vorangegangenen. Obgleich die veranschaulichte Ausführungsform zeigt, dass die Längen der Borsten weitgehend gleich sind, können die Borsten in jeder beliebigen gewünschten Länge zu differierenden Längen oder zu anderen Formen geschnitten sein, wie beispielsweise nach Erfordernis gerillt oder in anderen Konfigurationen. Die Länge des Abschnittes der Borsten, die aus dem Bürstenkopf hervorragen, wird in der Regel weitgehend gleich sein und zwischen 5 und 15 mm und bevorzugt zwischen 8 und 14 mm liegen. Darüber hinaus können die Achsen des Kopfes 8 und des Griffes 10 auf der gleichen oder verschiedenen Ebenen liegen. Ein Bürste, wie sie in 1 gezeigt wird, kann auch auf einen elektrisch angetriebenen Betrieb ausgelegt sein.
Alternativ kann eine Zahnbürste der vorliegenden Erfindung eine gerundete oder zylindrische Form haben, worin die Borsten radial von einer zentralen Achse in mehrfache Richtungen auf den äußeren Umfang um die zentrale Achse zulaufen. Wie beispielsweise in 4 und 5 gezeigt wird, hat ein zylindrischer Bürstenkörper 14 erste und zweite einander gegenüber stehende axiale Enden 16 und 18 und eine allgemein zylindrische Seitenwand 20. Eine spiralige Rille 22 wird in der zylindrischen Seitenwand 20 erzeugt und erstreckt sich vom Ende 16 zum Ende 18. Die Borsten 24 sind im Inneren der spiraligen Rille befestigt und erstrecken sich von der zylindrischen Seitenwand weg. Es könnten auch mehrfache spiralige Rillen, die wahlweise kegelförmig abgestumpft sind, für diesen Zweck verwendet werden. Obgleich nicht gezeigt, würde eine Variation der vorliegenden Ausführungsform darin bestehen, dass in die zylindrische Seitenwand parallel zur zentralen Achse Rillen in Längsrichtung geschnitten sind und die Borsten in jeder dieser Rillen in Längsrichtung befestigt sind. Die Rillen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, können in einen massiven, zylindrisch geformten Bürstenkörper eingearbeitet sein, oder die Borsten können, wenn der Bürstenkörper hohl ist, in den Rillen mit einem festen Sitz von der Innenseite des Bürstenkörpers befestigt sein.
Alternativ lassen sich in einer Zahnbürste der vorliegenden Erfindung, die über eine abgerundete oder zylindrische Form verfügt, andere Befestigungsmittel als ein Bürstenkörper verwenden, um die Borsten zu befestigen, die radial von einer zentralen Achse in mehrfachen Richtungen zum äußeren Umfang um die zentrale Achse abstehen. Beispielsweise kann, wie in 6 gezeigt wird, eine zylindrische Bürste 26 geformt werden, indem zwei oder mehrere Borstenuntergruppen verdrillt, beschichtet oder umeinander gewickelt werden, wie beispielsweise die Borstenuntergruppen 28, 30 und 32. Um die Borstenuntergruppen miteinander zu verdrillen, kann eine Maschine zum Verdrillen 34 in jeder beliebigen geeigneten Auslegung verwendet werden. Die verdrillten Borstenuntergruppen können mit Hilfe eines schnell härtenden Klebers miteinander verklebt werden oder indem von der Vorrichtung 36 an der Überkreuzung der zusammenlaufenden Borstenuntergruppen ein Lösemittel aufgebracht wird. Es können andere Methoden zum Befestigen zum Einsatz gelangen, wie beispielsweise Extrusion eines polymeren Materials, Heißschmelzen und Reibverschluss.
7 zeigt eine Variation der Ausführungsform von 6, worin eine Bürste 38 hergestellt wird, indem zwei Stränge aus Befestigungsmaterial 40 und 42 mit Borsten 44 spiralig umwickelt werden. Eine Vorrichtung zum Verdrillen 46 nimmt drei separate Beschickungen, erzeugt eine Haltevorrichtung aus dem Befestigungsmaterial, wie beispielsweise Draht, klammert die Borsten mit der Befestigungsvorrichtung fest und erzeugt die spiralig umwickelte Bürste 38. Eine Endansicht im Aufriss der Bürste 38 ist in 8 gezeigt. Die Endansicht im Aufriss der Bürste 26 würde ein ähnliches Aussehen haben. Dieser Typ der Zahnbürste wird gelegentlich bezeichnet als eine interdentale oder interproximale Bürste.
In einer Zahnbürste der vorliegenden Erfindung, die über eine gerundete oder zylindrische Form verfügt, in der die Borsten radial von einer zentralen Achse in mehrfachen Richtungen zum äußeren Umfang etwa der zentralen Achse laufen, kann der Abschnitt der Borsten, die von der zentralen Achse hervorstehen, eine Länge von 0,5 bis 6 mm und bevorzugt 1 bis 4 mm haben. Der Begriff Zahnbürste ist hierin nicht auf irgendeine der speziellen Ausführungsformen beschränkt, die vorstehend veranschaulicht oder diskutiert wurden, so dass zahlreiche Beispiele aus einer Borstennebengruppe entsprechend der Beschreibung in der US-Patentschrift mit Aktenzeichen 09/092 094 erzeugt werden können, die hiermit einbezogen ist und zum Bestandteil der vorliegenden Erfindung in der vollständigen Ausführung gemacht wird.
Die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden anhand einer Reihe von Beispielen demonstriert, die nachfolgend beschrieben werden. Die Ausführungsformen der Erfindung, auf der die Beispiele beruhen, erfolgen lediglich zur Veranschaulichung und nicht zu einer Beschränkung des Geltungsbereichs der Erfindung. Die Bedeutung der Beispiele lässt sich besser anhand eines Vergleichs dieser Ausführungsformen der Erfindung mit bestimmten kontrollierten Formulierungen verstehen, die nicht die ausgeprägten Merkmale der vorliegenden Erfindung haben.
Die in den Beispielen getesteten Zusammensetzungen wurden angesetzt, indem Nylon 6,12 mit einem Masterbatch compoundiert wurde, worin Nylon 6,12 durch Zugabe eines Gleitmittels modifiziert worden ist, wie beispielsweise Poly(tetrafluorethylen) ("PTFE"). Bei dem verwendeten PTFE handelte es sich um Teflon^® MP1400 oder MP1600 als Mikropulver von DuPont und wurde mit einem Gehalt von 30 Gew.% des Masterbatches verwendet. Das Mikropulver Teflon^® MP1400 hat eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 7 bis 12 μm und das Mikropulver Teflon^® MP1600 eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 4 bis 12 μm. Die Kontrollen umfassten einen Test mit Nylon 6,12, dem ein Gleitmittel zugesetzt worden war.
In dem Fall der beiden Beispiele und den Kontrollen wurden die compoundierte Zusammensetzung oder das Nylon 6 geschmolzen und in einem Extruder gemischt und anschließend mit Hilfe einer Schmelzpumpe zudosiert und durch ein Spinnaggregat und eine Spinnplatte unter Erzeugung runder Stränge gedrückt. Die Stränge wurden in Wasser abgeschreckt und anschließend bis oberhalb der Glasübergangstemperatur des Nylons erhitzt und auf das 3- bis 5-fache der Anfangslänge verstreckt, um ein orientiertes Filament zu liefern. Das Filament wurde anschließend in Luft zwischen 150° und 180°C heißfixiert, um die Art der Biegeerholung zu vermitteln, die für ein Zahnbürstenfilament erforderlich ist. Das Filament wurde danach mit einem Oberflächengleitmittel beschichtet und sodann verpackt.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Filamente wurden getestet, um den Reibungskoeffizienten mit Hilfe des Grenzflächen-Reibungsversuches zu bestimmen, wie er nachfolgend beschrieben wird, und wurden außerdem als die Borsten verwendet, aus denen eine Zahnbürste gefertigt wurde. Jede Zahnbürste war eine flach beschnittene Zahnbürste mit 44 Büscheln, die mit Hilfe des Prozesses der Stapelfixierung erzeugt wurde und war ähnlich derjenigen, die in 1 gezeigt wird.
Die Filamentgröße und der Gehalt der in den Beispielen getesteten Zusammensetzungen sind in Tabelle 1 gezeigt, worin die Menge an Mikropulver Teflon^® MP1400 oder MP1600 in der abschließenden Zusammensetzung angegeben ist, während der Rest jeder Zusammensetzung Nylon 6,12 war. Da Kontrollen A und B jeweils ohne Zusatz irgendeines Gleitmittels aus Nylon gefertigt waren, sind sie in Tabelle 1 ohne einen Gehalt an Mikropulver Teflon^® angegeben.
TABELLE 1 – MENGE AN MIKROPULVER TEFLON^® UND FILAMENTGRÖßE IN DEN BEISPIELEN 1 BIS 7 UND KONTROLLE A UND B
Die Filamente in den Beispielen 1 bis 7 und in den Kontrollen A und B wurden getestet, um den Reibungskoeffizienten mit Hilfe des Grenzflächen-Reibungsversuches zu ermitteln. Die Reibung ist der Widerstand im Bezug auf die relative Bewegung zweier im Kontakt befindlicher Körper, die durch Ungleichheiten in den Oberflächen der jeweiligen Materialien hervorgerufen wird, aus denen die Körper gefertigt sind. Das Verhältnis von (i) der Kraft, die erforderlich ist, um eine gleichförmige Geschwindigkeit eines Körpers im Bezug auf den anderen aufrecht zu erhalten, zu (ii) dem senkrechten Druck zwischen den Oberflächen ist der Reibungskoeffizient, der eine dimensionslose Größe ist. Der Reibungskoeffizient wird mit Hilfe des Grenzflächen-Reibungsversuches unter Verwendung eines Grenzflächen-Reibungsmessgerätes ermittelt.
Das Grenzflächen-Reibungsmessgerät ist in 9 dargestellt. Es misst den Reibungskoeffizienten wenn sich Material (in diesem Fall Filament) miteinander im Kontakt befindet und wenn Material (Filament) sich mit einer polierten Chromoberfläche im Kontakt befindet. Erfolgt eine Filament/Filament-Messung, wird eine Filamentprobe auf einen Papierkern oder Rohr 48 gewickelt, die auf einen rotierenden Dorn 50 aufgewickelt sind. Über den Filament-bedeckten Kern 48 wird ein loses Filament 52 aus dem gleichen Material gelegt. Ein Ende des umgelegten Filamentes 42 wird an einem Dehnungsmessfühler 54 befestigt, wie beispielsweise dem Statham-Messwandel, während das andere Ende an einem Gewicht 56 befestigt wird. Das Gewicht kann jeden beliebigen Betrag annehmen, der ausreicht, um das im festen Kontakt mit dem Kern 48 umgelegte Filament zu halten, das jedoch das Verhalten des umgelegten Filamentes nicht verzerrt oder den Messfühler überlastet. Ein typischer Betrag für ein solches Gewicht sind 30 g. Der mit Filament bedeckte Kern 48 rotiert mit Geschwindigkeiten von 0,0016 cm/s bis 32 cm/s. Die durch die Bewegung des mit Filament bedeckten Kerns 48 über das umgelegte Filament 52 erzeugte Spannung wird mit Hilfe des Messfühlers gemessen und der Wert des Reibungskoeffizienten aus den Spannungsdaten berechnet. Wenn eine Filament/Metall-Messung vorgenommen wird, wird die gleiche Prozedur, wie sie vorstehend beschrieben wurde, mit der Ausnahme eingehalten, dass das lose Filament 52 über eine Oberfläche aus poliertem Chrom auf dem Dorn anstelle über den mit Filament bedeckten Kern 48 gelegt wird.
Die Ergebnisse des Filament/Filament-Grenzflächen-Reibungsversuches für Beispiele 1 bis 4 und Kontrolle A sind in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 sind die angegebenen Geschwindigkeiten die Differenzgeschwindigkeiten des Wickeldorns in Zentimeter/Sekunden (cm/s), bei denen die Messung ausgeführt wurde. Diese Ergebnisse zeigen, dass bei jeder Geschwindigkeit, bei der die Messung ausgeführt wurde, die in den Beispielen 1 bis 4 verwendeten Filamente, die ein Gleitmittel enthielten, einen geringeren Reibungskoeffizienten als das in der Kontrolle A verwendete Filament hatten, die kein Gleitmittel enthielt. Der geringere Reibungskoeffizient zeigt, dass es aufgrund des Vorhandenseins des Gleitmittels in den in den Beispielen 1 bis 4 verwendeten Filamenten eine geringere Reibung zwischen dem umgelegten Filament und dem Filament-bedeckten Kern gab als im Fall in der Kontrolle A, worin ein Filament verwendet wurde, das kein Gleitmittel enthielt.
TABELLE 2 – ERGEBNISSE DES FILAMENT/FILAMENT-GRENZFLÄCHEN-REIBUNGSVERSUCHES
Die Ergebnisse des Filament/Metall-Grenzflächen-Reibungsversuches der Beispiele 1 bis 4 und der Kontrolle A sind in der nachfolgenden Tabelle 3 gezeigt. In Tabelle 3 sind die angegebenen Geschwindigkeiten die Differenzgeschwindigkeiten des Wickeldorns in Zentimeter/Sekunden (cm/s), bei der die Messung ausgeführt wurde. Diese Ergebnisse zeigen, dass bei jeder Geschwindigkeit, bei der die Messung ausgeführt wurde, die in den Beispielen 1 bis 4 verwendeten Filamente, die Gleitmittel enthielten, ein geringere Reibungskoeffizient als in dem in Kontrolle A verwendeten Filament auftrat, das kein Gleitmittel enthielt. Der geringere Reibungskoeffizient zeigt, dass es aufgrund des Vorhandenseins des Gleitmittels in den in den Beispielen 1 bis 4 verwendeten Filamenten eine geringere Reibung zwischen dem umgelegten Filament und der Metalloberfläche gab als im Fall der Kontrolle A, in der ein Filament verwendet wurde, das kein Gleitmittel enthielt.
TABELLE 3 – ERGEBNISSE DES FILAMENT/METALL-GRENZFLÄCHEN-REIBUNGSVERSUCHES
Die Ergebnisse des Filament/Metall-Grenzflächen-Reibungsversuches für Beispiele 5 bis 7 und Kontrolle B sind in der nachfolgenden Tabelle 4 gezeigt. In Tabelle 4 sind die angegebenen Geschwindigkeiten die Differenzgeschwindigkeiten des Wickeldorns in Zentimeter/Sekunden (cm/s), bei denen die Messung ausgeführt wurde. Diese Ergebnisse zeigen, dass bei jeder Geschwindigkeit, bei der die Messung ausgeführt wurde, die in den Beispielen 5 bis 7 verwendeten Filamente, die ein Gleitmittel enthielten, einen geringeren Reibungskoeffizienten als das in der Kontrolle B verwendete Filament hatten, die kein Gleitmittel enthielt. Der geringere Reibungskoeffizient zeigt, dass es aufgrund des Vorhandenseins des Gleitmittels in den in den Beispielen 5 bis 7 verwendeten Filamenten eine geringere Reibung zwischen dem umgelegten Filament und der Metalloberfläche gab als im Fall in der Kontrolle B, worin ein Filament verwendet wurde, das kein Gleitmittel enthielt.
TABELLE 4 – ERGEBNISSE DES FILAMENT/METALL-GRENZFLÄCHEN-REIBUNGSVERSUCHES
Es wurde eine Zahnbürste unter Verwendung der Filamente der Beispiele 5 bis 7 und der Kontrollen A bzw. B für die Borsten der Bürste hergestellt. Jede Bürste wurde getestet, um die interproximale Zugangswirkung ("IAE") der Bürstenbewegung zu bestimmen. Die Prüfvorrichtung wurde nach dem Aufbau von Nygaard-Ostby, Edvardsen und Spydevold entsprechend der Beschreibung in "Access to Interproximal Tooth Surfaces by Different Brist1e Designs and Stiffnesses of Toothbrushes", ("Zugang zu interproximalen Zahnoberflächen durch unterschiedliche Borstenbemessungen und Steifigkeit von Zahnbürsten"), Scand. J. Dent. Res. 1979:87:424-430. Die Testmethode zur Bewertung der Wirkung des Bürstens umfasste unabhängige Bewertungen jeder Zahnbürste sowohl in einer vertikalen als auch horizontalen Bürstenbewegung, an Zahnformen, um vordere und hintere Zähne zu simulieren, mit einer Bürstenmasse von 250 g. Alle Bürsten wurden bei einer Temperatur von 19,44° bis 21,11°C (67° bis 70°F) für eine Mindestdauer von 48 Stunden vor dem Testen gelagert. Das Bürsten wurde mit den in einem Winkel von 90° auf die Zahnoberfläche aufgesetzten Borsten ausgeführt. Der Bürstenapparat wurde auf 15 Sekunden bürsten mit 2 Bewegungen pro Sekunde bei einem Hub von 50 mm eingestellt. Die maximale Breite oder IAE des Bürstenhubs wurde auf einem druckempfindlichen Papier aufgezeichnet, das um die simulierten vorderen oder hinteren Zähne gelegt wurde. Die verschiedenen Versuche an jeder Bürste wurden 4 Mal wiederholt.
Die Ergebnisse des Tests zur Bestimmung der IAE sind in der nachfolgenden Tabelle 5 gezeigt. In Tabelle 5 wurden die vier Arten von Tests gekennzeichnet mit AV, PV, AH und PH. AV ist anterior vertikal (d.h. ein vertikaler Hub auf der Oberfläche eines vorderen Zahns), PV ist posterior vertikal, AH ist anterior horizontal und PH ist posterior horizontal. Für jedes Beispiel oder Kontrolle wurden der Mittelwert und die Standardabweichung ("S.D.") der vier Wiederholungen jedes Test-Typs aufgezeichnet, wie auch eine Gesamtbewertung, die berechnet wurde, indem der Mittelwert und die Standardabweichung aller 16 an einer bestimmten Bürste ausgeführten Tests genommen wurden. Die aufgezeichneten Ergebnisse wurden in min gemessen und sind im jeweiligen Fall die Breite der durch den bestimmten Bürstenhub gereinigten Fläche. TABELLE 5 – IAE-TESTERGEBNISSE

* Mittelwert

Die Ergebnisse in Tabelle 5 zeigen, dass mit sehr wenigen Ausnahmen die Bürsten, welche Borsten enthielten, die aus der Zusammensetzung aus Nylon und einem Gleitmittel (Beispiele 5 bis 7) erzeugt wurden, einen breiteren Bereich als die Bürsten reinigten, in denen die Borsten kein Gleitmittel (Kontrolle A und B) enthielten. Die Bürsten der Beispiele 5 bis 7 waren mit einem Hub der gleichen Größe in der Lage, eine breitere Fläche als die Bürsten der Kontrolle A und B zu reinigen, da das in den Borsten der Bürsten der Beispiele 5 bis 7 vorhandene Gleitmittel die bei diesen Borsten im Kontakt mit dem Zahn auftretende Reibung verringerte und in jeden Hub der Bürsten eine weitere Bewegung ermöglichte. Die größere Breite der gereinigten Fläche durch die Bürsten der Beispiele 5 bis 7 hatte außerdem zur Folge, dass sie eine höhere IAE-Bewertung erhielten, womit gezeigt ist, dass sie eine größere Reinigungswirkung und speziell interproximale Wirkung haben würden als die Bürsten mit Borsten, die kein Gleitmittel enthielten.

Claims

Zahnbürste zur Verwendung beim Reinigen von Zähnen, aufweisend Borsten, die hergestellt sind aus einer Zusammensetzung, aufweisend ein thermoplastisches Polymerharz in Zumischung mit einem Gleitmittel, wobei die Zusammensetzung das Gleitmittel in einer Menge von 0,5% oder mehr und 10 Gew.% oder weniger bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung von Polymer plus Gleitmittel aufweist.
Zahnbürste nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Polymerharz ein oder mehrere Vertreter der Gruppe ist/sind, bestehend aus Polyamid, Polyester, Polyolefin, Fluorpolymeren, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid und Styrolpolymeren und -copolymeren.
Zahnbürste nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Polymerharz ein Polyamid ist.
Zahnbürste nach Anspruch 3, wobei das Polyamid Nylon 6,12 ist.
Zahnbürste nach Anspruch 1, wobei das Gleitmittel ein oder mehrere Vertreter der Gruppe ist/sind, bestehend aus einem fluorierten Olefinpolymer, Bornitrid, Molybdändisulfid, Graphiten, Fulleren und Talkum.
Zahnbürste nach Anspruch 1, wobei das Gleitmittel Polytetrafluorethylen ist.
Zahnbürste nach Anspruch 1, wobei sich die Borsten von einer planaren Oberfläche aus erstrecken.
Zahnbürste nach Anspruch 1, wobei sich die Borsten radial von einer zentralen Achse in mehrfachen Richtungen auf einen äußeren Umfang um die zentrale Achse erstrecken.
Zahnbürste nach Anspruch 8, wobei die Borsten mit Hilfe eines verdrillten Drahtes geklammert sind.
Verfahren zum Reinigen von Zähnen, umfassend: (a) Bereitstellen einer Zahnbürste, die Borsten aufweist, die hergestellt sind aus einer Zusammensetzung, aufweisend ein thermoplastisches Polymerharz in Zumischung mit einem Gleitmittel, wobei die Zusammensetzung ein Gleitmittel in einer Menge von 0,5% oder mehr und 10 Gew.% oder weniger bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung des Polymers plus Gleitmittel aufweist; und (b) Anwenden der Zahnbürste auf die Oberfläche eines oder mehrerer Zähne zum Reinigen der Zähne.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt (a) einen Schritt umfasst, bei dem das thermoplastische Polymerharz aus einem oder mehreren Vertretern der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus: Polyamid, Polyester, Polyolefin, Fluorpolymeren, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid und Styrolpolymeren und -copolymeren.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt (a) einen Schritt umfasst, bei dem das thermoplastische Polymerharz aus Polyamid ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem das Polyamid Nylon 6,12 ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt (a) einen Schritt umfasst, bei dem das Gleitmittel aus einem oder mehreren Vertretern der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus fluoriertem Olefinpolymer, Bornitrid, Molybdändisulfid, Graphiten, Fulleren und Talkum.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt (a) einen Schritt umfasst, bei dem das Gleitmittel aus Polytetrafluorethylen ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt (a) einen Schritt umfasst, bei dem eine Zusammensetzung hergestellt wird, die das Gleitmittel in einer Menge von 2% oder mehr und 6 Gew.% oder weniger bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung von Polymer plus Gleitmittel aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt (a) einen Schritt umfasst, bei dem eine Zahnbürste bereitgestellt wird, auf der sich die Borsten von einer planaren Oberfläche aus erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt (a) einen Schritt umfasst, bei dem eine Zahnbürste bereitgestellt wird, auf der sich die Borsten radial von einer zentralen Achse in mehrfachen Richtungen auf einen äußeren Umfang um die zentrale Achse erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem die Borsten mit Hilfe eines verdrillten Drahtes geklammert sind.
Verwendung einer Zusammensetzung, aufweisend ein thermoplastisches Polymerharz in Zumischung mit einem Gleitmittel, wobei die Zusammensetzung das Gleitmittel in einer Menge von 0,5% oder mehr und 10 Gew.% oder weniger bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung von Polymer plus Gleitmittel aufweist, für die Herstellung einer Zahnbürste.