DE69720232T2

DE69720232T2 - Mit einem uv-gehärteten harz beschichtete zahnseide

Info

Publication number: DE69720232T2
Application number: DE69720232T
Authority: DE
Inventors: L Anglin; W Chiang; H Luebbert; F Roberts
Original assignee: Gillette Canada Inc
Current assignee: Gillette Canada Inc
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: US6293287B1; JP4294094B2; AU3404697A; ES2190536T3; JP2001500405A; KR100469601B1; EP0932372A1; DE69720232D1; CA2264883A1; EP0932372B1; CA2264883C; AU714546B2; BR9711773A; KR20000036008A; WO1998010710A1; CN1230101A; CN1147274C

Description

Zahnkaries und Zahnerkrankung können durch bakterielle Wirkung hervorgerufen werden, die aus der Bildung von Plaque um den Zähnen und/oder dem Einschluss von Nahrungspartikeln in den Zwischenräumen zischen den Zähnen resultiert. Die Entfernung von Plaque und eingeschlossenen Nahrungspartikeln vermindert den Befall von Karies, Zahnfleischentzündung und Mundgeruch und verbessert allgemein die Mundhygiene. Es ist festgestellt worden, dass das konventionelle Bürsten zur Entfernung sämtlicher eingeschlossener Nahrungspartikel unzureichend ist. Zur Ergänzung des Bürstens sind Zahnseiden und - bänder empfohlen worden.
Es sind Zahnseiden entwickelt worden, in die ein dicker-ausgeführter "Bürstchen"-Abschnitt einbezogen ist. Diese Zahnseiden können außerdem einen dünnen "Seiden"-Abschnitt und einen gezwirnten Faden enthalten. Der Bürstchen-Abschnitt gewährt, wenn er zwischen die Zahnoberflächen hindurchgezogen wird, eine gute Reinigungswirkung, mit der die Materialien entfernt werden, die von der alleinigen Verwendung einer dünnen Zahnseide in Standardausführung zurückgelassen werden.
Um eine Bürstchen-Seide zu erzeugen, ist es erforderlich, gebauschte Filamente in einem Strang aus Seide bereitzustellen, d. h. Filamente, die separiert sind und eine etwas gewundene Form in regelloser Orientierung haben.
Zahnseiden enthalten sowohl in Bürstchen-Form als auch in Seiden-Form, oftmals Additive, wie beispielsweise Geschmacksstoffe oder Farbmittel. Diese Geschmacksstoffe sind in herkömmlich durch Auftragen auf die Oberseite der Zahnseide aufgebracht worden.
In herkömmlicher Weise werden Polymer als Filament aufgelöst in einem Lösemittel als Lösungen aufgetragen. Die Erzeugung von mit Polymer beschichteten Filamenten bringt eine Verzögerung hinsichtlich der für die Verdampfung des Lösemittel erforderlichen Zeit mit sich, führt zu der Erzeugung von Lösemitteldämpfen und zu der Gefahr zurückbleibender, nicht verdampfter Lösemittel. Es besteht eine Nachfrage nach verbesserten Filamentbeschichtungen und eines verbesserten Verfahrens zum Herstellen eines mit Polymer beschichteten Filaments.
Die vorliegenden Erfindung kennzeichnet eine Zahnseide mit verbesserter Schmirgelschärfe, die aus einem Dental-Filament besteht, das mit einem UV- vernetzbaren Harz beschichtet ist. Eine verbesserte Schmirgelschärfe wird dadurch erzielt, dass die Fasern mit einem Harzbindemittel beschichtet werden, das durch Exponierung an ultravioletter (UV) Strahlung härtbar ist. Vorzugsweise ist das Harz eine Zusammensetzung, die ein transparentes Oligomerharz und eine auf UV ansprechende Komponente aufweist. Vorzugsweise weist das Oligomerharz Monomere auf, die über eine oder mehrere vernetzbare, funktionelle Gruppen verfügen, wie beispielsweise Acrylat oder Methacrylat. In speziellen Ausführungsformen sind die Monomere Epoxyacrylate, Polyurethanacrylate, Polyesteracrylate und Acrylsäureacrylate. Die auf UV ansprechende Komponente ist eine photoinitiierende Verbindung, die ultraviolettes Licht absorbiert und die Polymerisation der Monomere initiiert. In speziellen Ausführungsformen ist die photoinitiierende Komponente: Benzoin, ein Benzoinalkylether, ein Benzylketal, ein Acetophenon-Derivat, ein Benzophenon, Michler's Keton, ein α-Acyloximester, ein Thioxanthon oder ein Thioxanthon-Derivat, ein Chinon, ein Anthrachinon oder -Derivat, ein organisches Peroxid, eine organische Schwefelverbindung, eine Metallverbindung oder ein Metall-Ion, ein Alkalidichromat, eine organische Phosphorverbindung, ein Chlorsilan oder eine Azo-Verbindung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Photoinitiator Benzophenon.
Die erfindungsgemäße, mit UV-gehärtetem Harz beschichtete Zahnseide kann ferner zusätzliche Komponenten aufweisen, die wünschenswerte Eigenschaften der Seide und/oder der Gesundheitsförderung vermitteln. In einer bevorzugten Ausführungsform ist in das UV-gehärtete Harz eine Verbindung zur Kontrolle des Reibungskoeffizienten der Seide einbezogen, z. B. der Schmirgelschärfe. In einer besonderen Ausführungsform wird der UV-Harzzubereitung Polytetrafluorethylen (PTFE oder Teflon®)-Pulver zugesetzt. In einer anderen Ausführungsform wird der UV-gehärteten Harzzubereitung eine Verbindung für die Antikariesbehandlung der Zähne zugesetzt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindung für die Antikariesbehandlung Natriumfluorid, Zinn(II)-fluorid oder Mononatriumfluoridphosphat.
Die erfindungsgemäße, mit UV-härtbarem Harz beschichtete Zahnseide kann über einen oder mehrere getrennte Abschnitte verfügen, die einschließen: 1) einen konventionellen Seidenabschnitt zum Reinigen der interproximalen Flächen zwischen den Zähnen, 2) einen gebauschten Bürstchen-Abschnitt mit verbesserter Schmirgelschärfe im Bezug auf Plaque und größerer Abmessung als die Seide.
Die beschichteten Dentalfilamente der Erfindung können zusammengesetzt sein aus Monofilamenten, z. B. Filamenten aus einer Faser, und Multifilamenten, z. B. Strängen mit mehrfachen Fasern. Spezielle Ausführungsformen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung schließen beschichtete, gebauschte oder nichtgebauschte Filamente ein, die über eine jeweils hohe oder niedrige Elastizität verfügen, um Zahnseide mit verbesserter Schmirgelschärfe zu erzeugen.
Die Erfindung kennzeichnet ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnseide mit verbesserter Schmirgelschärfe. Auf eine Dentalfaser wird ein Oligomerharz aufgetragen, das ein photoinitiierendes System enthält, und wird an UV-Strahlung exponiert, so dass die Harzschicht bis zu dem gewünschten Grad der Härte gehärtet wird.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Grad der Schmirgelschärfe einer Seide nach Erfordernis zu regeln.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist die Schaffung einer Zahnseide mit verbesserter Schmirgelschärfe.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Gewährung eines verbesserten Verfahrens zum Herstellen einer beschichteten Zahnseide, die über eine verbesserte Schmirgelschärfe verfügt.
Einer der Vorteile der Erfindung ist die Erzeugung einer harzbeschichteten Zahnseide ohne die Verwendung von Lösemitteln.
Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet beim Lesen der Einzelheiten der Zusammensetzungen, Zusammensetzungskomponenten, Verfahren und Verfahrensschritte der nachfolgend ausgeführten Erfindung offensichtlich.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zahnseide mit getrennten Seiden-, Bürstchen- und gezwirnten Fadenabschnitten;
Fig. 2 ein Verfahren zum Beschichten eines Garns mit UV-gehärteten Harzen gemäß der Erfindung. Garn (1) wird auf einer Station aufgetragen, die aus einer Garnabwicklerstation (2) besteht, einer Spannvorrichtung (3), einer Auftragsdüse (4), einer Mitteldruck-Quecksilberdampfentladungslampe (5) und einer geschwindigkeitsgesteuerten Aufwicklerstation (6).
Bevor die erfindungsgemäße, mit UV-gehärtetem Harz beschichtete Zahnseide und die Verfahren zur Herstellung beschrieben werden, ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf spezielle Materialien und Verfahren beschränkt ist, die beschrieben werden, da derartige Materialien und Verfahren selbstverständlich variieren können. Es gilt außerdem als selbstverständlich, dass die hierin verwendete Terminologie ausschließlich der Aufgabe der Beschreibung spezieller Ausführungsformen dient und nicht als einschränkend auszulegen ist, da der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt wird.
Sofern nicht anders festgelegt, haben sämtliche technischen und wissenschaftlichen Begriffe, die hierin verwendet werden, die gleiche Bedeutung, wie sie vom Fachmann auf dem Gebiet üblicherweise verstanden werden, an den sich die vorliegende Erfindung richtet. Obgleich alle beliebigen Verfahren und Materialien, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, in der Praxis oder beim Testen der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, werden nun die bevorzugten Verfahren und Materialien beschrieben.

Definitionen

Unter dem Begriff "Zahnseide" wird ein Filament oder Garn verstanden, das zur Verwendung für die Entfernung von Lebensmittelpartikeln in den Zwischenräumen zwischen den Zähnen geeignet ist. Eine Zahnseide kann aus einem einzelnen Filament (Monofilament)-Garn oder aus einem Multifilamentgarn zusammengesetzt sein und kann diskrete Abschnitte unterschiedlicher Dicke enthalten, z. B. einen gezwirnten Fadenabschnitt und einen Bürstchen-Abschnitt (Fig. 1).
Unter dem Begriff "mit UV gehärtetes Harz", "ultravioletthärtbares Harz" oder "UV-gehärtetes Harz" und dergleichen wird eine Beschichtung verstanden, die bei Exponierung an ultravioletter Strahlung den gewünschten Härtungsgrad erzielt. Dieses erfolgt in Folge des Vorhandenseins einer photoinitiierenden Verbindung, die UV-Licht absorbiert, ein Freies Radikal erzeugt und ein Vernetzen von funktionellen Gruppen an den Harz-Monomeren hervorruft.
Unter dem Begriff "vernetzbare funktionelle Gruppe" wird eine chemische Gruppe verstanden, z. B. ein Acrylat oder Methacrylat, die zur Reaktion mit einer anderen funktionellen Gruppe bei Aktivierung durch ein Freies Radikal aktiviert wird, was zu einem Vernetzen der Monomere führt, die die funktionellen Gruppen enthalten.
Unter dem Begriff "Photoinitiatorsystem" wird ein Molekül verstanden, das sichtbares oder ultraviolettes Licht absorbiert, wodurch ein erregter Zustand erzeugt wird, das danach entweder in freie, radikalische, funktionelle Gruppen ("Typ I") zerfallen kann, die zum initiieren der Polymerisation der Monomeren in der Lage sind, oder ein zweites Molekül verändern kann, indem ein Wasserstoff von dem zweiten Molekül abgespalten wird und das zweite Molekül in ein Freies Radikal überführt wird, das zur Initiierung der Polymerisation (Photoinitiator "Typ II") in der Lage ist.
Unter dem Begriff "gebauschtes" Garn wird ein Multifilament-Strang verstanden, der aus mehrfachen einzelnen Filamenten zusammengesetzt ist, wobei die einzelnen Filamente in einer regellosen, nicht linearen räumlichen Anordnung vorliegen und untereinander verhakt bleiben. Dieses führt zu einer Gesamtverkürzung der Gesamtlänge eines Garnabschnittes im Bezug auf die Länge des Garns, wenn die Filamente unter Spannung gesetzt werden.

Mit UV-gehärtetem Harz beschichtete Zahnseide

Das Auftragen eines festen Materials auf ein Dentalmaterial, wie beispielsweise eine Zahnseide, wird in der Regel dadurch erreicht, dass der Beschichtungsstoff in einem Lösemittel aufgelöst wird, wie beispielsweise Ethanol, Aceton, Ethylacetat, Triethylenglykol. Üblicherweise verwendete natürliche und synthetische Harze werden in der Regel in einem Lösemittel aufgelöst, wonach das Harz nach der Verdampfung des Lösemittels hart wird. Beispiele für üblicherweise verwendete Harze sind Schellack, Benzoinharz, Polyvinylpyrrolidon und Colophonium. Die US-P-5 393 516 beschreibt die Beschichtung von Dentalmaterial mit einem antibakteriellen Chlorhexidin-Addukt. Das Chlorhexidin-Addukt wird in ein lichthärtendes Dichtungsmittel eingearbeitet und mit einer Zahnbürste auf eine molare Fissur aufgetragen.

Dentalfilamente und Zahnseiden

Dentalfilamente zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Seiden sind vorzugsweise Monofilamente oder Multifilamente. In einer der Ausführungsformen wird die Zahnseide in Form von mehrkomponentigen, coextrudierten Filamenten hergestellt. Unter "mehrkomponentig" wird ein Filament verstanden, das über 2 oder mehrere Komponenten verfügt; unter "coextrudiert" wird verstanden, dass mindestens 2 der Komponenten in Form weitgehend separierter Phasen vorliegen und eine ausgeprägte Grenzfläche zwischen sich aufweisen, anstelle miteinander vermischt zu sein. Die Filamente können mit Hilfe von Verfahren erzeugt werden, die auf dem Gebiet als "coextrudiert" bezeichnet werden, können jedoch auch Filamente umfassen, die die vorstehend beschriebene Struktur haben und die nach anderen, auf dem Gebiet bekannten Verfahren hergestellt werden.
Die Zahnseiden, die über eine verbesserte Schmirgelschärfe verfügen, umfassen gebauschte und nichtgebauschte Fasern. Ein gebauschtes Nylongarn allein ist hinsichtlich der Steife nicht ausreichend, um ein schmirgelndes Bürstchen zu erzeugen. Sofern es gestreckt oder in Wasser eingetaucht wird, wird seine Bürstchengeometrie zusammenbrechen. Um dem Bürstchen Schmirgelschärfe zu vermitteln, muss ein gebauschtes Garn in seiner Geometrie mit Hilfe eines Polymerüberzugs stabilisiert sein. Mit dieser Schichtung wird bewirkt, dass sich die einzelnen Filamente des gebauschten Garns an den Berührungsstellen miteinander verbinden. Das Ergebnis des Verbindens von Filament an Filament ist eine Netzwerkstruktur ähnlich einem Fischernetz, jedoch mit drei Dimensionen, das flexibel ist und dennoch seine Gesamtgeometrie bewahrt, wenn es gestreckt oder getränkt wird. Die Schleifschärfe eines derartig gebauschten Bürstchen-Abschnittes ist von den Eigenschaften des Polymerüberzugs abhängig. Wenn ein Bürstchen-Abschnitt über einen weichen, streckungsfähigen Überzug verfügt, wird das Bürstchen weich und streckungsfähig sein; ein harter Bürstchenüberzug führt zu einem Bürstchen mit einem harten spröden Eindruck.
Wichtig sind die Eigenschaften einer Zahnseide, wenn sie nass ist. Sofern der Polymerüberzug des gebauschten Nylonbürstchens wasserlöslich ist, ist es wahrscheinlich, dass die Bürstchenstruktur zusammenbrechen wird, wenn sie nass wird. Eine stark hydrophile Beschichtung wird beim Befeuchten übermäßig weich werden, was zu einer verminderten Schleifschärfe der Seide und geringerem Wirkungsgrad bei der Plaque-Entfernung führt.

Mit ultravioletter Strahlung härtbare Harze

Zum Beschichten der Zahnseide kann jedes beliebige natürliche oder synthetische Harz verwendet werden. Das Harz ist zusammengesetzt aus einer Mischung von vernetzbarem Harz oder vernetzbaren Harzen und einer UV-empfindlichen Komponente, die bei Exponierung an UV-Strahlung die Polymerisation initiiert. Bevorzugt ist das Harz ein transparentes Copolymerharz mit einer relativ hohen Molekülmasse, wie beispielsweise Polyurethan mit einer relativen Molekülmasse von 1.000.
Von einer Vielzahl von Harzzusammensetzungen, die auf dem Gebiet bekannt sind, ist bekannt, dass sie auf Vernetzen durch Exponierung an Freien Radikalen ansprechen, die aus der Anregung zugesetzter Photoinitiatoren durch (UV)-Strahlung entstehen. Ansprechbar sind bestimmte Blends aus Acrylat, Methacrylat und Bis-Maleat-Vinylether; siehe hierzu beispielsweise die US-P-3 066 112; 3 179 623; 3 256 266 und 3 301 743. Harzzusammensetzungen, wie beispielsweise Urethanacrylate, können auf Strahlung ansprechenden Initiatoren vereint werden, wie beispielsweise Benzophenon, und bei Exponierung an UV- Strahlung gehärtet werden. In dünnen Filmen lässt sich die Härtung in weniger als 1 Sekunde erzielen. Methoden zum Photohärten eines auf UV ansprechenden Harzes sind auf dem Gebiet bekannt. Siehe hierzu beispielsweise die US-P-4 380 435.
Traditionell haben UV-härtbare Harze eine relative Molekülmasse von 150 bis 550. Im Allgemeinen stellen größere Moleküle ein verringertes Toxizitätsrisiko dar als kleinere Moleküle. Beispielsweise hat ein UV-härtbares Monomer aus Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) eine relative Molekülmasse von 296 und einen Toxizitätswert (Drais) von 5. Wenn die relative Molekülmasse von TMPTA auf 912 durch Ethoxylierung erhöht wird, fällt der Toxizitätswert auf 0 ab. Dementsprechend hat das bevorzugte Oligomer-Monomer, das in der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangt, wie beispielsweise Polyurethan, eine hohe relative Molekülmasse von z. B. 1.000.
Das UV-härtbare Harz der vorliegenden Erfindung ist zusammengesetzt aus einem monofunktionellen oder multifunktionellen Monomermolekül und einer photoinitiierenden Verbindung. Monomere, die im typischen Fall zum UV-Härten verwendet werden, haben Acrylat- oder Methacrylat-funktionelle Gruppen. Die Zahl der Acrylat-, Methacrylat-, Bismaleat- und Vinylether-Gruppen pro Monomermolekül beträgt im typischen Fall zwei, z. B. Diacrylate oder Dimethacrylate; wobei Monomere jedoch monofunktionell oder multifunktionell sein können.
Photoinitiatoren und Photosensibilisiermittel absorbieren ultraviolettes Licht unter Erzeugung von freien radikalischen Gruppen, die die Polymerisation initiieren können. Ein entscheidendes Element der Auswahl der geeigneten photoinitiierenden Verbindung ist, dass sie Licht bei einer Wellenlänge absorbiert, bei der die übrigen Harzkomponenten nicht absorbieren. Darüber hinaus muss der geeignete Photoinitiator in dem ausgewählten Harz-Monomer löslich sein. Außerdem muss der Photoinitiator über eine hohe Aktivität verfügen, so dass er die Polymerisation bei sehr geringen Konzentrationen einleitet, und muss in Bezug auf den Menschen in dem gebrauchsfertigen Polymer ungiftig sein. Geeignete Photoinitiatoren schließen ein: Benzoine, Benzoinalkylether, Benzylketate, Acetophenon-Derivate, Benzophenone, Michler's Keton, α-Acyloximester, Thioxanthone oder Thioxanthon-Derivate, Chinone, Anthrachinone oder -Derivate, organische Peroxide, organische Schwefel-Verbindungen, Metallverbindungen oder ein Metall-Ionen, Alkalidichromate, organische Phosphorverbindungen, Chlorsilane oder Azo-Verbindungen.
Die Polymerisation des Harzes auf dem Seiden/Filamtent-Material wird durch Exponierung des auf UV ansprechenden Photoinitiators und des radikalisch härtbaren Harzes an UV-Strahlung erzielt. Die bevorzugte Quelle für UV- Strahlung ist eine Mitteldruck-Quecksilberentladungslampe. Beispielsweise kann mit Harz beschichtete Seide an UV-Strahlung einer kommerziellen 85 W-Quecksilberdampflampe für eine ausreichende Zeit exponiert werden, um das Harz zu härten. In dem erfindungsgemäßen Verfahren können andere UV-Quellen zur Anwendung gelangen, die auf dem Gebiet bekannt sind, so dass das Harz den angestrebten Härtewert zeigt, wie er nach Methoden bestimmt wird, die auf dem Gebiet bekannt sind, einschließlich Härteskalen nach Vickers und Barcoll (siehe Marks Standardwerk "Mechanical Engineers" 9. Ausg., S. 5-13).
Der Härtungsgrad wird bestimmt, indem die Löslichkeit des gehärteten UV-Polymers in einem geeigneten organischen Lösemittel bestimmt wird. Nichtgehärtete Monomere sind vollständig in organischen Lösemitteln löslich und lassen sich aus teilweise gehärtetem UV-Harz in ein geeignetes Lösemittel extrahieren. Die Extraktionsmenge nimmt mit zunehmendem Härtungsgrad ab. Ein vollständig gehärtetes, vernetztes Polymer wird in Lösemitteln unlöslich sein.
Additive, die mit den UV-Harzen nicht vernetzt werden, wie beispielsweise Photoinitiatoren vom Typ II oder ihre Reaktionsprodukte, sind extrahierbar, nachdem das UV-Harz polymerisiert ist.
Der Grad der Härtung der erfindungsgemäßen, UV-gehärteten Seide wird bestimmt, indem die Seide in einem geeigneten Lösemittel refluxiert wird. Beispielsweise wird in einer der Methoden zur Bestimmung des Härtungsgrades die Seide, die mit einer UV-härtbaren Beschichtung überzogen wurde zum Refluxieren für 24 Stunden in 50 : 50 Wasser/Ethanol gegeben; das Lösemittel wird dekantiert und abgedampft und der Rückstand gewogen. Die Bestimmung des extrahierbaren Anteils der Beschichtung liefert ein Maß für den Grad der Härtung.
Dieser Extraktionstest des Härtungsgrades kann verwendet werden, um die UV-Exponierung zu optimieren, die zum Härten einer UV-Beschichtung für spezielle Beschichtungsansätze erforderlich ist. Eine UV-härtbare Mischung kann auf Seide aufgetragen, unter einer Mitteldruck-Quecksilberdampf-UV-Lampe mit 300 W/inch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten vorbeigefahren werden und der prozentuale extrahierbare Gehalt nach Refluxieren für 24 Stunden in einer 50 : 50 Wasser/Ethanol-Lösung bestimmt werden.
Die Herstellung einer mit UV-Harz beschichteten Zahnseide zur Verwendung in der Mundhöhle eines Menschens erfordert die sorgfältige Auswahl von Materialien, die eine Seide mit den gewünschten mechanischen und Sicherheitsmerkmalen erzeugen. Die vorliegende Erfindung gewährt eine Reihe von Prüfprotokollen und Prüfergebnissen, die eingehalten werden müssen, um zu der mit UV-Harz beschichteten Zahnseide der Erfindung zu gelangen, Speziell müssen die gebrauchsfertigen, UV-gehärteten Harze und photoinitiierenden Verbindungen für Menschen ungiftig sein und dürfen in der Mundhöhle nicht sensibilisierend sein.
Um den Reibungskoeffizienten der Seide zu kontrollieren, können der UV- härtbaren Harzbeschichtung eine oder mehrere spezielle Verbindungen zugesetzt werden. In einer der Ausführungsformen ist die zum Kontrollieren des Reibungskoeffizienten der Seide zugesetzte Verbindung Polytetrafluorethylen (PTFE). Ein bevorzugter Reibungskoeffizient der Seide liegt zwischen 0,08 und 0,25. PTFE besitzt einen Wert des Reibungskoeffizienten von 0,04. Der Zusatz von PTFE zu einer UV-Harzzusammensetzung hat die Verringerung des Wertes des Reibungskoeffizienten der Seide zur Folge.
In den nachfolgenden "Beispielen" werden die Testprotokolle beschrieben, die verwendet werden, um die Akzeptanz der jeweiligen Komponente der Zusammensetzung des UV-härtbaren Harzes hinsichtlich der Toxizität (Beispiel 1) und der mechanischen Eigenschaften zu bewerten, wie beispielsweise Schmirgelschärfe, Sprödheit und Flexibilität (Beispiel 2). In Beispiel 3 werden Testprotokolle beschrieben, die verwendet werden, um wichtige Verarbeitungsmerkmale zu ermitteln, wie beispielsweise leichte Handhabung (Viskosität und Empfindlichkeit gegenüber UV-Licht (λ)).
In Beispiel 4 werden drei Zubereitungen von UV-härtbarem Harz für den gezwirnten Fadenabschnitt einer Zahnseide hinsichtlich ihrer mechanischen und toxischen Eigenschaften bewertet. Beispiel 5 liefert detaillierte Ergebnisse der Toxizität für ein UV-gehärtetes Harz, das für den Auftrag auf den Bürstchen- Abschnitt einer Zahnseide angesetzt wurde. In Beispiel 6 wurde ein Ansatz für eine UV-gehärtete Beschichtung hinsichtlich der extrahierbaren prozentualen Anteile und der Toxizität bewertet.

Beispiele

Die folgenden Beispiele wurden ausgeführt, um dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet eine vollständige Offenbarung und Beschreibung dessen bereitzustellen, wie die verschiedenen Zusammensetzungen aus UV-härtbarem Harz erzeugt und angewendet und die verschiedenen Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, die nicht zur Beschränkung des Geltungsbereiches dessen auszulegen sind, was die Erfinder als ihre Erfindung betrachten. Sofern nicht anders angegeben, sind Anteile Gewichtsanteile und die Temperatur in Grad Celsius angegeben und der Druck bei oder nahe bei Atmosphärendruck. Es sind Anstrengungen unternommen worden, um die Genauigkeit hinsichtlich der verwendeten Zahlenwerte zu gewährleisten (z. B. relative Molekülmassen, Mengen, spezielle Komponenten, usw.), es sollten jedoch gewisse Abweichungen in Kauf genommen werden.

Beispiel 1: Testprotokolle für die Akzeptanz

Test auf Toxizität: Die Cytotoxizität wurde unter Anwendung der Elutions- Testmethode nach USP (MG057) bewertet, mit der das biologische Reaktionsvermögen polymerer Materialien gemessen wird. Kurz zusammengefasst wurden Monoschichten von L-929-Maus-Fibroblastzellen bis zur Konfluenz in 2-fachen Kolben aufgezogen und an einem Extrakt der Testprobe exponiert. Der Extrakt wurde nach den Richtlinien des USP ((United States Pharmacopeia)) hergestellt, indem die Testprobe in 13 ml MEM gegeben wurde und bei 37ºC für 24 Stunden extrahiert wurde. Die vorliegende NAmSA Positivkontrolle wurde als eine positive Kontrolle verwendet und die USP-Negativkontrolle der Bioreaktion wurde als eine Negativkontrolle verwendet. Die Zellen wurden auf Bestehen einer cytotoxischen Wirkung nach Exponierung an den Extrakten bei 37ºC für 48 Stunden untersucht. Das Reaktionsvermögen und der Reaktionsgrad wurden entsprechend Tabelle 1 aufgezeichnet. Der NAmSA-Positivkontrolle wurden 24 Stunden bewertet. Die Testprobe entspricht den Anforderungen der USP, wenn die biologische Reaktion geringer oder gleich einem Grad 2 ist (Mild). Tabelle 1
Sensibilisierungstest: Die Sensibilisierung wird mit Hilfe des "wiederholten Insulin-Patchtests" ((Repeated Insulin Patch Test)) (RIPT) (Belsity (1989) J. Am. Acad. Dermatol., 21: 822-829) gemessen. Es wurden 40 g Seide oder gezwirnter Faden bei 37ºC in 200 ml 0,9%iger Salzlösung für 24 Stunden inkubiert. Die Salzlösung wurde sodann durch Filtration durch ein 0,2 um Filter sterilisiert. In der "Induktionsphase" des Tests wurden näherungsweise 0,2 ml Testlösung als ein Patch (("Pflaster")) auf dem Rücken der Hand neben der spinalen Mittellinie von männlichen oder weiblichen erwachsenen Versuchspersonen aufgetragen. Die Personen wurden angewiesen, das Pflaster 24 Stunden nach der Aufbringung zu entfernen. Die Prozedur wurde drei Mal pro Woche (Montag, Mittwoch, Freitag) über drei Wochen wiederholt. Nach der jeweiligen Entfernung des Pflasters am Dienstag und Donnerstag folgte eine Ruhezeit von 24 Stunden; nach der Entfernung des Pflasters am Sonnabend folgte eine Ruhezeit von 48 Stunden. Die Auftragsstelle wurde unmittelbar vor jeder Testaufbringung nach der folgenden 6-Punkte-Skala bewertet: 0: keine Anzeichen irgendeiner Wirkung; +: kaum wahrnehmbar (minimal, blasses, gleichförmiges oder punktförmiges Erythem); 1: mild (rosa, gleichförmiges Erythem, das den größten Teil der Kontaktstelle bedeckt); 2: mäßig (rosarofes Erythem gleichförmig in der gesamten Kontaktfläche); 3: ausgeprägt (hellrotes Erythem mit/ohne Petechien oder Papula); und 4: stark (tiefrotes Erythem mit/ohne Bläschenbildung oder Nässebildung).
Näherungsweise 2 Wochen nach Beendigung der Induktionsphase wurde in der Expositionsphase des Sensibilisierungstests ein Expositionspatch mit der gleichen Menge Testextrakt, wie zuvor aufgetragen wurde, auf eine zuvor nicht mit einem Pflaster versehene Teststelle aufgetragen. Diese Teststelle wurde 24 und 72 Stunden nach der Aufbringung bewertet.

Flexibilität und Sprödheit:

Die Flexibilität und Sprödheit wurden unter Verwendung einer Instron- Spannungs/Dehnungs-Prüfmaschine an gegossenen Polymerfilmen gemessen (ASTM D638).

Viskosität:

Die Viskosität wurde mit einem Rheometer mit Konus- und Platten- Geometrie im Modus mit konstanter Spannung ermittelt (TA Associates).

Empfindlichkeit gegenüber UV-Licht (λ)

Die Absorptionsspektren von UV/sichtbares Licht von Harz und Harz + Photoinitiator wurden verglichen. Eine Grundanforderung an geeignete Harz- und Photoinitiatorsysteme besteht darin, dass der Photoinitiator UV-Strahlung bei einem von dem des Harzes verschiedenen λ absorbiert.

Beispiel 2: Auf UV ansprechende Harze auf dem gezwirnten Faden-Abschnitt der Seide

Es wurden die folgenden Rezepturen bewertet, indem auf ein Garn mit 640 den mit 15ft./min und unter UV-Härten mit einer 300 W/inch-Mitteldruck- Quecksilberdampflampe aufgetragen wurden:

1. Kationisches System:

Union Carbide Cyracure 6110 84%
Union Carbide PEG 300 11%
Union Carbide 6990 5%
FD&C Lake-Pigment 0,15%
Testergebnisse: das Harz lieferte eine angemessene Biegesteife, hatte jedoch eine unregelmäßige Oberfläche. Das Harz versagte beim Cytotoxizitätstest (4).

2. Bisphenol-Epoxydiacrylat-System:

Radcure Ebecryl 3200 71%
Radcure Ebecryl 600 22%
Radcure Ebecryl BPO 7%
FD&C Lake-Pigment 0,15%
Testergebnisse: Das Harz lieferte eine angemessene Biegesteifheit und hatte eine glatte Oberfläche. Das Harz versagte beim Cytotoxizitätstest (4).

3. Blend aus Polyurethandiacrylat und Hexaacrylat:

Radcure Ebecryl 8402 46,5%
Radcure Ebecryl 220 46,5%
Radcure Ebecryl BPO 7%
FD&C Lake-Pigment 0,15%
Testergebnisse: Das Harz lieferte eine angemessene Biegesteifheit und hatte eine glatte Oberfläche. Das Harz bestand den Cytotoxizitätstest (0).

Beispiel 3: Auf UV ansprechende Harze auf dem Bürstchen-Abschnitt der Seide

Für die Beschichtung auf dem Bürstchen-Abschnitt einer Zahnseide wird ein Harz bevorzugt, das über eine weichere Oberfläche verfügt. Es wurde die folgende Rezeptur bewertet, indem ein Nylongarn mit 640 den bei 15ft./min beschichtet und eine UV-Härtung mit einer 300 W/inch-Mitteldruck-Quecksilberdampflampe unterzogen wurde:

Bürstchen-Rezeptur:

Radcure Ebecryl 8402 93%
Radcure Ebecryl BPO 7%
Toxizitätsergebnisse: Der Radcure 8402-Ansatz hatte eine Toxizitätsbewertung von "1" (Tabelle 2). Tabelle 2

Beispiel 4: Herstellung von gezwirntem Faden für Zahnseide, beschichtet mit UV-gehärtetem Harz

Das Beschichten der Seide mit UV-Harzen erfolgte auf einer Beschichtungsreihe, die aus einer Garnabwicklungsstation, einer Spannvorrichtung, einer Auftragsdüse (Fig. 2), einer Mitteldruck-Quecksilberentladungslampe und einer geschwindigkeitsgesteuerten Aufwickelstation bestand. Das UV-härtbare Harz wurde der Extrusionsdüse durch eine Seiteneinspritzöffnung zugeführt, von wo es mit kontrollierter Geschwindigkeit zum Garn geführt wurde. Die Austrittsöffnung der Extrusionsdüse war ausreichend schmal, um das UV-Harz gleichförmig auf dem Garn auszubreiten.
Die Beschichtungszusammensetzung Radcure 8402 : 220 : BPO (46,5 : 46,5 : 5 : 7) wurde wie vorstehend beschrieben mit einer Vielzahl von Geschwindigkeiten aufgetragen und gehärtet und die extrahierbaren prozentualen Anteile bestimmt. Die folgenden Ergebnisse wurden unter Verwendung einer Mitteldruck-Quecksilberentladungs-UV-Lampe "Fusion Systems Model F300" erhalten.
Die Biegesteifheit dieser Zusammensetzung wurde mit derjenigen eines gezwirnten Polyurethan-Fadens auf Basis konventioneller Lösemittel verglichen. Gemessen als Gurley-Biegesteifheit hatte der konventionelle gezwirnte Faden eine Biegesteifheit von 2,8 bei einer Beschichtung von 38% (% Garnsubstrat), während die UV-Zubereitung eine Biegesteifheit von 3,3 bei einer geringeren Beschichtungsmasse von 33% hatte. Tabelle 3

Beispiel 5: Fluorid-enthaltende, auf UV ansprechende Harze

Es wurde Natriumfluorid (2,2%, 4,4% und 6,6%) zu Radcure 8402 und BPO in einem Verhältnis von 95 : 5 zugesetzt. Nach dem Beschichten und UV- Härten auf Nylongarn entsprechend der vorstehenden Beschreibung in Beispiel 3 wurde die Freisetzung von Fluorid gemessen. Die Freisetzung von Fluorid wurde durch Rühren mit einem 10 m langen Seidenfaden in TISAB II-Wasser ermittelt und die Fluorid-Konzentration mit einer Fluorid-spezifischen Elektrode Orion 96- O9BN gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt: Tabelle 4
Die Methode, mit der Natriumfluorid zu kommerziell verfügbarer Zahnseide zugesetzt wurde, bestand darin, dass Natriumfluorid einem Wachs zugesetzt wurde und das Wachs auf Nylongarn aufgetragen wurde. Es wurde festgestellt, dass der Zusatz von Natriumfluorid zu kommerzieller Seide die Wachsbeschichtung schwächt, was zu einer Zahnseide führte, die für ein Durchscheuern zwischen den Zähnen anfällig war. Im Gegensatz dazu war die UV-gehärtete Seide, die Natriumfluorid enthielt, für ein Durchscheuern nicht anfällig.

Beispiel 6: UV-gehärtete Zahnseide mit veränderter Geometrie

Es wurde eine UV-gehärtete Zahnseide mit abgeflachter Geometrie wie vorstehend bei der Zusammensetzung von Beispiel 3 zuerst Nylongarn beschichtet wurde und die Seide UV-gehärtet wurde, während sie sich mit der Oberfläche einer Trommel im Kontakt befand. Dadurch war es der beschichteten ungehärteten Seide möglich, sich an der Trommeloberfläche abzuflachen und durch Exponierung an UV-Licht in dieser Geometrie fixiert zu werden. Im Vergleich zu Seide mit einer runden Geometrie erwies sich, dass sich abgeflachte Seide leichter zwischen die Zähne einführen lässt.
Die vorliegende Erfindung ist hierin dargestellt und beschrieben worden, was als die praktischsten und am meisten bevorzugten Ausführungsformen anzusehen sind. Es gilt jedoch als selbstverständlich, dass Abweichungen davon vorgenommen werden können, die innerhalb des Geltungsbereiches der Erfindung liegen und dass dem Fachmann auf dem Gebiet beim Lesen der vorliegenden Offenbarung Modifikationen möglich sind.

Claims

1. Zahnseide mit verbessertem Abrasionswiderstand, aufweisend ein Filament, das mit einem mit ultraviolettem (UV) Licht härtbaren Harz beschichtet ist.

2. Zahnseide nach Anspruch 1, bei welcher das Filament einen gezwirnten Fadenabschnitt und einen Bürstchen-Abschnitt aufweist:

3. Zahnseide nach Anspruch 1, bei welcher das UV-härtbare Harz aufweist:

a) ein Oligomer-Monomer, das ein oder mehrere vernetzbare funktionelle Gruppen aufweist; und

b) Photoinitiierung der Verbindung.

4. Zahnseide nach Anspruch 3, bei welcher das Monomer ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus: Epoxyacrylat, Polyurethanacrylat, Polyesteracrylat, Acrylsäureacrylat, Epoxymethacrylat, Polyurethanmethacrylat, Polyestermethacrylat, Acrylsäuremethacrylat.

5. Zahnseide nach Anspruch 3, bei welcher die photoinitiierende Verbindung ein Benzoin ist, ein Benzoinalkylether, ein Benzylketal, ein Acetophenon-Derivat, ein Benzophenon, Michler's Keton, ein α-Acyloximester, ein Thioxanthon oder ein Thioxanthon-Derivat, ein Chinon, Anthrachinon oder -Derivat, ein organisches Peroxid, eine organische Schwefel-Verbindung, eine Metallverbindung oder ein Metall-Ion, ein Alkalidichromat, eine organische Phosphorverbindung, ein Chlorsilan oder eine Azo-Verbindung.

6. Zahnseide nach Anspruch 5, bei welcher die photoinitiierende Verbindung Benzophenon ist.

7. Zahnseide nach Anspruch 3, bei welcher das UV-härtbare Harz ferner eine Antikaries-Verbindung aufweist.

8. Zahnseide nach Anspruch 7, bei welcher die Antikaries-Verbindung Natriumfluorid, Zinn(II)-fluorid oder Mononatriumfluoridphosphat ist.

9. Zahnseide nach Anspruch 3, bei welcher das UV-härtbare Harz eine Verbindung zur Kontrolle des Reibungskoeffizienten der Seide aufweist.

10. Zahnseide nach Anspruch 9, bei welcher die Verbindung zum Kontrollieren der des Reibungskoeffizienten der Seide Polytetrafluorethylen (PTFE) ist.

11. Zahnseide nach Anspruch 1, bei welcher das Filament ein Monofilament oder Multifilament ist.

12. Zahnseide nach Anspruch 11, bei welcher das Filament ein gebauschtes Filament ist.

13. Zahnseide nach Anspruch 12, bei welcher das Filament ein nicht gebauschtes Filament ist.

14. Verfahren zum Herstellen einer Zahnseide, die mit einem UV-härtbaren Harz beschichtet ist, welches Verfahren die Schritte umfasst:

a) Herstellen eines Olilgomerharzes, das ein photoinitiierendes System enthält

b) Beschichten einer Zahnseide mit dem Harz von Schritt a);

c) Exponieren des beschichteten Filamentes von Schritt b) an einer UV-Strahlung derart, dass die Harz-Beschichtung bis zu einem gewünschten Härtegrad gehärtet ist.