DE69736901T2

DE69736901T2 - Zahnbürste mit einem elastomergefüllten federnden kopfteil

Info

Publication number: DE69736901T2
Application number: DE69736901T
Authority: DE
Inventors: Victor David CANN
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2017-01-18
Also published as: EP0955833A4; DE69740094D1; ES2359258T3; GB9601012D0; EP1767120A3; DE69736901D1; EP1767120A2; EP0955833A1; EP0955833B1; WO1997025899A1; EP2335517A1; JP2000503569A; ES2429522T3; ATE343945T1; EP2335517B1; ID15838A; CO4650168A1; EP1767120B1; ATE493907T1; AR005655A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnbürste, genauer eine Zahnbürste mit Elastomerregionen sowohl am Kopf als auch am Griff, worin ein oder mehrere Elastomerzufuhrkanäle die Regionen so verbinden, dass alle von einem einzigen Einspritzpunkt aus mit Elastomer gefüllt werden können.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Anordnung menschlicher Zähne erfordert, dass der ideale Borstenumriss für Zahnbürsten zum Putzen der wangenwärts gerichteten oder äußeren Flächen von Zähnen konkav und zum Putzen der zur Zunge gerichteten oder inneren Flächen der Zähne konvex ist. Die meisten Zahnbürsten verfügen über einen einstückigen Kopf, der eine vergleichbare Dicke wie der Griff aufweist und verhältnismäßig starr ist und eine feste Krümmung oder Konfiguration aufweist.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Zahnbürsten besteht darin, dass die Bürste ausreichend fest gegen die Zähne gedrückt werden muss, um gute Reinigungsergebnisse zu erzielen, wodurch das weichere, umliegende Zahnfleisch verletzt werden kann. Zu einem gewissen Umfang kann dies gelöst werden, indem die Konfiguration der Zahnbürste, die Borstenhärte oder die Länge geändert wird, wobei jedoch wiederum eine einzige Konfiguration nicht für alle Umstände perfekt geeignet sein kann.
Manche Zahnbürsten können jedoch ein Mittel umfassen, das es dem Kopf ermöglicht, sich relativ zu dem Griff zu biegen, wie in EP-A-371,293 beschrieben. Doch selbst dann weisen solche Zahnbürsten eine eingeschränkte Effektivität auf. Es sind andere Zahnbürsten bekannt, die in verschiedene, jedoch feste Konfigurationen verstellt werden können. Verstellbare Zahnbürsten sind häufig schwer zu handhaben und möglicherweise unzuverlässig.
WO 92/17093 offenbart eine Zahnbürste, die einen Griff und an einem Ende davon einen borstentragenden Kopf aufweist, worin der Kopf die Form von zwei oder mehr Segmenten aufweist, die flexibel und elastisch miteinander und/oder mit dem Griff verbunden sind, wobei ein oder mehr Segmente Borsten tragen. In einer Ausführungsform wird dies durch die Verwendung querverlaufender und optional längsverlaufender Rillen auf der der borstentragenden Fläche gegenüber liegenden Fläche des Kopfs erreicht. Die Rillen können ganz oder teilweise mit einem Elastomer gefüllt sein.
Die damit zusammen eingereichte Anmeldung WO 92/17092 offenbart weiterhin eine Zahnbürste mit einem Griff und an einem Ende davon einem borstentragenden Kopf, der flexibel und elastisch mit einem erweiterten Bereich des Griffs verbunden ist. Der Raum zwischen dem Kopf und dem Griff kann mit einem Elastomer gefüllt sein. Der Patentanmelder vermarktet eine Zahnbürste mit dem Namen „Schwingkopf" unter dem Namen „Dr. Best", die einige der Merkmale umfasst, die in WO 92/17092 offenbart sind. Die Zahnbürste verfügt über einen Haltegriff aus einem Elastomer und eine mit Elastomer gefüllte Rille, die den Haltegriff mit einem mit einem Elastomer gefüllten Bereich am Hals der Zahnbürste verbindet. Die Zahnbürste weist jedoch keine querverlaufenden Rillen im Kopf auf.
Haltegriffe aus Elastomer in den Griffen von Zahnbürsten sind weit verbreitet. Aus den oben erwähnten PCT-Anmeldungen sind auch querverlaufende Rillen in einem Zanhbürstenkopf bekannt, die Elastomer enthalten. Nach dem aktuellen Wissensstand der Patentanmelder wurde jedoch nicht offenbart, wie diese Gegenstände mit einem herkömmlichen Spritzgießprozess mit einem einzigen Einspritzpunkt erreicht werden können.
Es wurde nun herausgefunden, dass alle elastomergefüllten Bereiche der Zahnbürste durch einen Spritzgießprozess mit einem einzigen Einspritzpunkt gefüllt werden können, indem ein oder mehr Elastomerzufuhrkanäle bereitgestellt werden, die die Rillen in dem Kopf mit den Handgriffen an dem Griff verbinden.
Es ist demgemäß ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Zahnbürste mit einem flexiblen Kopf und Haltegriffen am Griff bereitzustellen, die durch einen einfachen Spritzgießprozess hergestellt werden kann.
Es ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Zahnbürste mit einer guten langfristigen Haltbarkeit bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zahnbürste bereitgestellt, die folgendes umfasst:

i) einen länglichen Griff mit distalen und proximalen Enden, der eine oder mehrere elastomere Griffregionen aufweist; und
ii) einen elastisch biegsamen Kopf, der am proximalen Ende des Griffs angebracht ist, wobei der Kopf zwei einander gegenüber liegende Flächen aufweist, wobei eine der beiden eine borstentragende Fläche ist, an der Borsten angebracht sind, die von der Fläche ausgehen, worin zumindest eine der beiden Flächen eine oder mehrere elastomerhaltige, querverlaufende Rillen aufweist; und
iii) einen oder mehrere Elastomerzufuhrkanäle, der bzw. die zwischen den elastomeren Griffregionen und den querverlaufenden Rillen verläuft bzw. verlaufen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zahnbürste bereitgestellt, die folgendes umfasst:

i) einen länglichen Griff mit distalen und proximalen Enden, der eine oder mehrere elastomere Griffregionen aufweist; und
ii) einen elastisch flexiblen Kopf, der an dem proximalen Ende des Griffs befestigt ist, wobei der Kopf zwei einander gegenüber liegende Flächen bereitgestellt, wobei eine der beiden eine borstentragende Fläche ist, an der Borsten angebracht sind, die von der Fläche ausgehen, worin jedes der Paare eine oder mehr Elastomer enthaltende Rillen darin aufweist, wobei die Rillen den Kopf in Segmente aufteilen, die flexibel über Gelenke verbunden sind, worin jedes Gelenk zwischen den gegenüber liegenden Flächen und in einem Abstand von mindestens etwa 10 % der Tiefe des Kopfs zu jeder der Flächen angeordnet ist, wobei sich die Gelenke über weniger als die gesamte Breite des Kopfs erstrecken; und
iii) einen oder mehrere Elastomerzufuhrkanäle, der bzw. die zwischen den elastomeren Griffregionen und den querverlaufenden Rillen verläuft bzw. verlaufen.

Die Zahnbürste dieser Erfindung umfasst einen Griff mit elastomeren Regionen, die verwendet werden können, um den Halt des Anwenders an dem Griff zu verbessern, und einen Kopf mit querverlaufenden Rillen, damit sich der Kopf während des Vorgangs des Bürstens biegen und sich selbst beispielsweise an die unterschiedlichen Profile der Zähne der einzelnen Anwender anpassen kann. Ferner umfasst der Kopf Elastomer, das in den Rillen auf mindestens einer Fläche enthalten ist. Das Elastomer erhöht die Elastizität des Kopfs, indem es wie eine Feder wirkt, so dass beim Wegnehmen einer Kraft, die zum Biegen des Kopfs angelegt wurde, der Kopf innerhalb kurzer Zeit in seine ursprüngliche Konfiguration zurückkehrt. Die Zahnbürste umfasst weiterhin einen oder mehrere Zufuhrkanäle, die die elastomeren Regionen in dem Griff mit den querverlaufenden Rillen in dem Kopf verbinden, so dass das Elastomer sowohl in den Kopfrillen als auch in den Griffregionen von einem einzigen Elastomereinspritzpunkt zugeführt werden kann. Die Rillen unterteilen den Kopf in Segmente und definieren Gelenke, die die Segmente verbinden. Vorzugsweise befinden sich querverlaufende Rillen auf den gegenüber liegenden Flächen, und die Gelenke sind zwischen den Flächen angeordnet, so dass diese nur einer minimalen Spannung oder Komprimierung ausgesetzt sind. In diesem Fall erstrecken sich die Gelenke vorzugsweise nicht über die gesamte Breite des Kopfs, so dass das Elastomer von einer Fläche des Kopfs zu der gegenüber liegenden Fläche fließen kann. Dadurch, dass die Elastomer enthaltenden Teile miteinander verbunden sind, können alle durch einen Spritzgießprozess mit einem einzigen Einspritzpunkt mit herkömmlichen Anlagen befüllt werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Griff
Die Zahnbürste dieser Erfindung umfasst einen länglichen Griff mit distalen und proximalen Enden, der eine oder mehrere elastomere Griffregionen aufweist. Der Griff kann eine Form und äußere Abmessungen aufweisen, die für Zahnbürsten geeignet sind. Die elastomeren Regionen an dem Griff dienen im Allgemeinen als Hand- oder Fingergriffe, können jedoch auch nur aus ästhetischen Zwecken bereitgestellt werden, beispielsweise um der Zahnbürste ein unverwechselbares Aussehen zu verleihen. Die elastomeren Regionen können bündig mit der Oberfläche des Griffs sein oder von der Griffoberfläche vorstehen bzw. darin vertieft sein. Vorzugsweise steht mindestens ein Teil der elastomeren Region hervor, um einen besseren Halt zu ermöglichen. Im Allgemeinen werden die elastomeren Regionen bereitgestellt, indem der Griff anfangs so geformt wird, dass er Leeräume umfasst, die anschließend mit dem Elastomer in einem separaten Spritzgießschritt gefüllt werden. Die Leerräume schließen das Elastomer physisch ein, das Elastomer wird jedoch vorzugsweise so ausgewählt, dass es durch den Spritzgießprozess an das Griffinaterial gebunden wird. Die Leerräume können so angeordnet sein, dass, wenn sie mit Elastomer gefällt sind, die unterschiedlichen elastomeren Regionen als vollkommen diskret erscheinen, zumindest dann, wenn das Griffmaterial undurchsichtig ist. Zumindest eine, vorzugs weise jedoch alle elastomeren Regionen in dem Griff sind über den unten beschriebenen Elastomer-Zufuhrkanal bzw. die Elastomer-Zufuhrkanäle mit den querverlaufenden Rillen in dem Kopf verbunden. In der Regel ist das Elastomer in den Haltegriffen des Griffs ein wesentlicher Bestandteil des Gesamtvolumens des einzuspritzenden Elastomers. Aus diesem Grund befindet sich der Elastomereinspritzpunkt vorzugsweise an dem distalen Ende des Griffs. „An dem distalen Ende" bedeutet in diesem Kontext, dass sich der Einspritzpunkt näher an dem distalen Ende als an dem proximalen Ende des Griffs befindet.
Der Griff und auch der Zahnbürstenkopf sind im Allgemeinen aus verhältnismäßig wenig komprimierbaren Materialien hergestellt, vorzugsweise mit einem Elastizitätsmodul von mindestens etwa 500 MPa, mehr bevorzugt von mindestens etwa 1000 MPa, die für die Herstellung von Zahnbürsten üblich sind, insbesondere Kunststoffmaterialien. Zu geeigneten Kunststoffmaterialien gehören beispielsweise Polyamide und Polypropylene. Polypropylen ist bevorzugt. Zu geeigneten Polypropylenen gehört das Material „Polypropylene PM 1600" (im Handel erhältlich von Shell), das ein Elastizitätsmodul (ISO 178 von 1500 MPa aufweist, und Apryl 3400 MA1 von Elf Atochem. Vorzugsweise wird ein Schaumbildner, wie Hydrocerol HP20DP von Boehringer-Mannheim, in einem Anteil von etwa 1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 1,5 Gew.-% bis etwa 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Polypropylen, mit dem Polypropylen vermischt. Der Schaumbildner unterstützt den Fluss des Polypropylens während des Formens und trägt insbesondere mit dazu bei, eine einheitliche Ausbildung der Gelenke in dem Kopf zu gewährleisten.
Zum diesbezüglichen Gebrauch geeignete Elastomere umfassen thermoplastische Elastomere mit einer Shore-Härte von 30-80 und einem Elastizitätsmodul von weniger als etwa 500 MPa, vorzugsweise etwa 300 MPa, z. B. Santoprene und Thermoflex. Ein beispielhaftes Elastomer ist „PTS Thermoflex 75" (vermarktet von Plastic Technologie Service, Deutschland) mit einem Elastizitätsmodul (ISO 178) von 100 MPa und einer Härte (ISO 868) von 80 Shore A. Die Elastomere PL 12291, PL 12292 und PL 12293 (vermarktet von Multibase, Saint Laurent Du Pont, Frankreich) sind ebenfalls zum diesbezüglichen Gebrauch geeignet. Im Allgemeinen unterstützt eine Wahl des Elastomers, so dass es auf derselben chemischen Polymerklasse wie das Material für die Kopfsegmente basiert, die Bindung des Elastomers an die Kopfsegmente. Wenn die Kopfsegmente beispielsweise aus Polypropylen hergestellt sind, basiert das Elastomer vorzugsweise auf Polypropylen. Die Elastomere können wahlweise mit geeigneten Weichmachern oder Schaumbildnern gemischt werden, um diese komprimierbarer zu machen. Die Farbe des Elastomermaterials kann mit der der Kopfsegmente identisch sein oder sie kann unterschiedlich sein, wodurch ein unverwechselbares gestreiftes oder anderweitig gemustertes Aussehen erreicht wird.
Der Griff selbst ist im Allgemeinen starr. Der Griff kann dem Stand der Technik entsprechend wahlweise einen Halsabschnitt umfassen, der flexibler ist als der Rest des Griffs, mit der Maßgabe, dass er starr genug ist, dass sich der Kopf während der Verwendung, wenn am Kopf eine Kraft angelegt wird, insbesondere beim Bürsten der Zähne, auf die Weise und in dem Ausmaß, wie nachstehend beschrieben, beugt.
Kopf
Die Zahnbürste der vorliegenden Erfindung umfasst einen elastisch biegsamen Kopf, der am proximalen Ende des Griffs angebracht ist, wobei der Kopf zwei einander gegenüber liegende Flächen aufweist, wobei eine der beiden eine borstentragende Fläche ist, an der Borsten angebracht sind, die von der Fläche ausgehen, worin zumindest eine von den beiden Flächen eine oder mehrere elastomerhaltige, querverlaufende Rillen aufweist.
Geeignete Materialien für den Kopf sind die gleichen wie für den Griff. Der Kopf und der Griff werden vorzugsweise in einem einzigen Spritzgießschritt geformt, so dass der Kopf und der Griff ein durchgehendes Stück bilden. Die Längsachse des Griffs definiert in jedem Fall die Längsachse des Kopfs. Der Kopf hat auch eine Querachse, die orthogonal zu der Längsachse verläuft und im Allgemeinen parallel zu den gegenüber liegenden Flächen ist. Verweise auf die Querrichtung oder Längsrichtung beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf die Richtungen, die parallel zu dieser Querachse bzw. Längsachse sind. Zweckmäßigerweise ist auch der Kopf selbst länglich, wobei seine längliche Achse ebenfalls eine Längsachse ist.
Der Kopf umfasst querverlaufende Rillen an mindestens einer der borstentragenden Fläche und der gegenüber liegenden Fläche, wobei die Rillen den Kopf in Segmente unterteilen. Die Rillen ermöglichen es dem Kopf, sich entlang seiner Längsachse zu beugen oder zu biegen. Dies ermöglicht ein Beugen des Bürstenkopfs derart, dass er beim Andrücken gegen die Zähne entlang der Längsachse ein konvexes Profil annimmt. Das macht ihn besonders zum Bürsten der Zungen- oder Innenoberflächen der Zähne geeignet. Die Rillen können linear oder nichtlinear sein, beispielsweise kurvenförmig oder zickzackförmig. Nichtlineare Rillen unterstützen eine Versetzung der Druckspannung im elastomeren Material, das die Rillen füllt, wenn der Kopf gebogen wird. Der Begriff „querverlaufende Rillen", wie hierin verwendet, kann auch Rillen umfassen, deren Hauptachse, wie durch die gerade Linie, die den Start- und Endpunkt der Rillen verbindet, von der Querachse des Kopfs um einen Winkel von bis zu 45° (einschließlich) versetzt ist. In bevorzugten Ausführungsformen umfassen sowohl die borstentragende Fläche als auch die gegenüber liegende Fläche eine oder mehrere querverlaufende Rillen darin.
Der Kopf umfasst auch eine oder mehrere längsverlaufende Rillen an mindestens einer der borstentragenden Fläche und der gegenüber liegenden Fläche. Der Begriff „längsverlaufende Rillen", wie hierin verwendet, kann auch Rillen umfassen, deren Hauptachse, wie durch die gerade Linie, die den Start- und Endpunkt der Rillen verbindet, von der Längsachse des Kopfs um einen Winkel von bis zu 45° versetzt ist. Längsverlaufende Rillen ermöglichen es beispielsweise, dass sich die äußeren Längsreihen mit Borsten weg von den inneren Reihen biegen können. Sie können auch als Elastomer-Zufuhrkanäle zu den querverlaufenden Rillen dienen, wie unten beschrieben.
An den Stellen, an denen auf beiden gegenüber liegenden Flächen Rillen vorhanden sind, können die Rillen auf einer Fläche den Rillen auf der anderen Fläche direkt gegenüber liegen oder teilweise bzw. vollständig versetzt sein. Die Rillen liegen einander vorzugsweise direkt gegenüber oder sind nur teilweise versetzt.
Die Rillen, die die Segmente des Kopfs voneinander trennen, definieren auch Gelenke, die dünnere Bereiche des Kopfs an der Basis der Rillen sind.
Die Rillen können unterschiedliche Breiten und Tiefen aufweisen und die Abstände zwischen Rillen können ebenfalls variieren. Auf diese Weise kann die Flexibilität des Kopfs in Längsrichtung und/oder quer zur Breite des Kopfs modifiziert werden. Vorzugsweise werden nur querverlaufende Rillen auf diese Weise variiert. Die Veränderung der Rillentiefe steuert die Platzierung und Dicke der Gelenke, die die Segmente verbinden. Für einen Zahnbürstenkopf mit einer Dicke von zwischen etwa 4 bis etwa 6 mm, in der Regel etwa 5 mm, liegen geeignete Rillentiefen im Bereich von etwa 1,4 bis 3 mm, vorzugsweise von etwa 1,5 bis etwa 2,8 mm. Geeignete Gelenkdicken liegen im Bereich von etwa 0,4 bis etwa 2,0 mm, vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 1,5 mm. Wenn querverlaufende Rillen verwendet werden, sind die Gelenke, die nahe dem Griff liegen oder zu liegen kommen, in diesem Fall wünschenswerterweise weniger flexibel als diejenigen, die in größerer Entfernung liegen oder zu liegen kommen. Auf diese Weise kann eine einheitlichere Biegung des Kopfs erreicht werden. Die Veränderung der Flexibilität kann durch eine Veränderung der Gelenkdicke erreicht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gelenk, das dem Griff am nächsten ist, bis zu etwa dreimal, vorzugsweise bis zu etwa zweimal so dick, wie das Gelenk mit der größten Entfernung zum Griff. Ein beispielhafter Satz Gelenkdicken für eine Zahnbürste mit 3 querverlaufenden Rillen ist, vom Griffende aus gesehen, etwa 1,2, 0,6 und 0,6 mm. Wenn am Bürstenkopf identische Gelenke verwendet werden, dann besteht die Tendenz, dass das Beugen des Kopfs zum größten Teil an dem Gelenk erfolgt, das dem Griff am nächsten ist. Die Tiefe der Rillen in der borstentragenden Fläche kann sich von der in der gegenüber liegenden Oberfläche unterscheiden. Die Tiefe der Rillen in der borstentragenden Fläche ist vorzugsweise weniger tief als die in der gegenüber liegenden Fläche. In Ausführungsformen, in denen sich Elastomer in den Rillen auf beiden Flächen befindet, kann so mehr Elastomer unter Kompressions-, anstatt unter Zugspannung gehalten werden. Die Bindungen zwischen Elastomer und Segment sind unter Kompression stärker als unter Zugspannung.
Eine Vergrößerung der Breite der Rillen vergrößert die Lücke zwischen den Segmenten und damit die Länge der Gelenke, was deren Flexibilität erhöht. Da es jedoch bevorzugt ist, Borsten in die Segmente, anstatt in das Elastomer einzusetzen, bedeutet eine größere Rillenlänge bei einer vorbestimmten Kopfgröße auch weniger Raum für die Borsten. Geeignete Rillenbreiten liegen im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 3,0 mm, vorzugsweise von etwa 1,2 bis etwa 2,0 mm. Die Rillen verjüngen sich vorzugsweise leicht in Richtung des Bodens der Rillen, wobei sie zweckmäßigerweise in einem Winkel von etwa 3 bis etwa 10° aufeinander zu laufen, um das Formen zu erleichtern. Beim Beugen der Bürste verändert sich die Breite der Rille, und zwar schneller am oberen Ende der Rille als am Boden der Rille, wobei die relative Veränderung in Abhängigkeit von der Breite und Tiefe der Rille erfolgt. Da diese Veränderung der Rillenbreite zu einer Kompression oder Zugspannung des Elastomers in der Rille führt, ist es offensichtlich, dass die Rillengeometrie bei einem vorbestimmten Elastomer zur Steuerung des Biegewinkels verwendet werden kann.
Die Gelenke können über die gesamte Länge der Rillen verlaufen oder es können, vorzugsweise, eine oder mehrere Lücken in den Gelenken oder neben den Gelenken vorhanden sein, wobei die Rillen in diesen Regionen die Gesamttiefe des Kopfs aufweisen. Aufgrund der Lücke kann das Elastomer während des Formungsprozesses von einer Fläche zu der anderen Fläche fließen, so dass das Elastomer auf beiden Seiten des Kopfs verwendet und weiterhin von einem einzigen Einspritzpunkt zugeführt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Gelenke unterbrochen, wobei zwei oder mehrere Gelenke, vorzugsweise nur zwei, jedes Segment mit seinem Nachbarn oder mit dem Griff verbinden. In dieser Ausführungsform sind Lücken zwischen den Gelenken und an jeder Seite vorhanden. In linearen Rillen sind die Gelenkbreiten im Allgemeinen nicht entscheidend, mit der Maßgabe, dass sie derart sind, dass immer noch Lücken geschaffen werden, breite Gelenke können jedoch einer Verdrehung unterliegen, wenn sie in einer nichtlinearen Rille verwendet werden. Geeignete Gelenkbreiten liegen im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 4,0 mm, vorzugsweise von etwa 1,0 bis etwa 3,0 mm.
Es ist bevorzugt, dass sich jedes Gelenk zwischen den zwei Flächen und in einem Abstand von mindestens etwa 10 %, vorzugsweise mindestens etwa 20 %, mehr bevorzugt mindestens etwa 30 %, der Tiefe des Kopfs von jeder Fläche befindet. Der Abstand zwischen dem Gelenk und der Fläche wird an der lotrechten Linie gemessen, die vom oberen Teil der Fläche bis zur nächsten Grenzfläche des Mittelpunkts des Gelenks gezogen wird. Die Platzierung der Gelenke in einem Abstand zu den Flächen der Bürsten bedeutet, dass sie beim Beugen des Kopfs weniger Dehnung oder Kompression ausgesetzt sind, was deren Haltbarkeit verbessert. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Bürstenkopf querverlaufende Rillen auf, die derart in Paaren angeordnet sind, dass sich ein Teil jedes Paars auf jeweils einer Fläche befindet und dem anderen Teil des Paars direkt gegenüberliegt, wobei ein oder mehrere Gelenke dazwischen die Segmente derart verbinden, dass sich jedes Gelenk zwischen den beiden Flächen und in einem Abstand von mindestens etwa 10 %, vorzugsweise mindestens etwa 20 %, mehr bevorzugt mindestens etwa 30 %, der Tiefe des Kopfs von jeder Fläche befindet.
Die Rillen an mindestens einer Fläche der Zahnbürste enthalten Elastomer, das vorzugsweise an die Segmente des Kopfs gebunden ist. Der Begriff „Elastomer" bezieht sich hierin auf ein Material, das elastisch komprimierbar und elastisch dehnbar ist. Somit wird das Elastomer beim Beugen des Kopfs in eine Richtung orthogonal zu den gegenüber liegenden Flächen entweder unter Spannung oder unter Druck gesetzt. Das Elastomer bewirkt eine Begrenzung der Kopfflexibilität, wodurch das Dehnen oder Zusammendrücken der Gelenke begrenzt wird, sowie eine Begrenzung der Spannung an der Bindungsstelle zwischen dem Elastomer und den Kopfsegmenten. Somit wird ein haltbarerer Kopf erhalten. Die Rillen sowohl auf der borstentragenden Oberfläche als auch auf der gegenüber liegenden Oberfläche enthalten vorzugsweise Elastomer, so dass Elastomer, gleichgültig, welche Richtung gewählt wird, unter Druck gesetzt wird. Das Elastomer auf der gegenüber liegenden Oberfläche wird selbstverständlich unter Zugspannung gesetzt, aber die Dehnungsbeanspruchung der Bindungen zwischen Elastomer und Segment ist begrenzt und wird mit dem Gelenkmaterial geteilt.
Die Rillen können ganz oder teilweise mit einem Elastomer gefüllt sein. Das vollständige Füllen der Rillen weist beispielsweise den Vorteil auf, dass eine Verunreinigung der Rillen durch Zahnpastaablagerungen vermieden wird. Die Rillen können jedoch auch teilweise gefüllt werden, mit der Maßgabe, dass ausreichend Elastomer zum Erzielen einer wirksame Milderung der Flexibilität des Kopfs verwendet wird.
Der ganze Kopf hat eine herkömmliche, im Allgemeinen flache Form, ist jedoch verglichen mit dem Kopf einer herkömmlichen Zahnbürste flexibel. Unter „flexibel" ist hierin zu verstehen, dass, wenn eine Kraft von 3 Newton an ein Ende des Kopfs angelegt wird und das andere Ende befestigt ist, das Ende, an dem die Kraft angelegt wird, um einen Winkel von mindestens 2° gebeugt wird. Das Ende des Kopfs, das befestigt ist, ist durch die Linie definiert, die senkrecht zu der Achse verläuft, entlang der die Beugung erfolgt und die die erste Reihe von Borsten berührt. In den bevorzugten Ausführungsformen mit querverlaufenden Rillen, in denen sich der Kopf entlang der Längsachse beugt, sollte dieses Ende mit dem Griff verbunden werden. Das Ende des Kopfs, an dem die Kraft angelegt werden soll, ist das gegenüber liegende Ende des Kopfs an dem am weitesten entfernten Punkt entlang der Beugungsachse. Unter „elastisch flexibel" ist zu verstehen, dass, wenn die Kraft von 3 Newton gelöst wird, der Kopf in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, ohne dass eine externe Kraft angelegt wird. Der Winkel, um den sich der Kopf beugt, wenn, wie oben beschrieben, eine Kraft von 3 Newton angelegt wird, wird hierin als Biegewinkel bezeichnet. Der Biegewinkel kann zweckmäßig anhand der vertikalen Verschiebung (y) des freien Endes des Kopfs unter einer Kraft von 3 Newton und einem Abstand y und des Abstands zwischen dem Befestigungspunkt und der Anwendung der Kraft (x), gemessen werden, wobei der Biegewinkel aus dem Verhältnis tan(Biegewinkel) = y/x abgeleitet wird. In bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Biegewinkel mindestens 3°, mehr bevorzugt mindestens 5°, und kann bis zu 15° oder mehr betragen. Die Bauweise des Kopfs, insbesondere die Abmessungen der Rillen und Gelenke, der Umfang der Elastomerfüllung der Rillen und die Härte des Elastomers, sind jedoch so gestaltet, dass der Biegewinkel auf weniger als etwa 40°, vorzugsweise weniger als 30°, mehr bevorzugt auf weniger als 20°, beschränkt ist. Daraus hat sich ein akzeptabler Grad an Flexibilität für Anwender ergeben, ohne dass die Bindungen zwischen Gelenken und Elastomersegmenten unangemessenen Spannungen ausgesetzt werden.
In stark bevorzugten Ausführungsformen trägt nur eine der gegenüber liegenden Flächen Borsten, und wenn die Zahnbürste in ihrer normalen, spannungsfreien Anordnung vorliegt, bilden die freien Enden der Borsten, die um eine Längsachse der Borste herum liegen, ein allgemein konkaves Profil. In stark bevorzugten Ausführungsformen ist die borstentragende Fläche konkav geformt. In diesen Ausführungsformen weist der Kopf vorzugsweise einen derartigen Biegewinkel auf, dass die borstentragende Fläche des Kopfs in der Lage ist, sich zu einem Umfang zu beugen, dass die freien Enden der Borsten, die um eine Längsachse der Borste herum liegen, ein allgemein konvexes Profil bilden. Die Fläche des Kopfs kann entlang einer oder beider orthogonalen Achsen des Kopfs in der allgemeinen Ebene der borstentragenden Fläche konkav sein. Dort, wo die Fläche konkav entlang der Längsachse ist, kann der Krümmungsradius entlang der Länge des Kopfs variieren. Der Krümmungsradius beträgt vorzugsweise von 10 bis 500 mm, mehr bevorzugt von 15 bis 250 mm, insbesondere von 25 bis 150 mm.
Der Bürstenkopf hat Borsten, die von einer der beiden gegenüber liegenden Flächen ausgehen. Die Borsten zum diesbezüglichen Gebrauch können aus jedem der im Fachgebiet bekannten Materialien hergestellt werden. Geeignete hierin verwendete Borstenmaterialien sind Polyester und Nylon, beispielsweise Dupont Nylon 612. Die Borsten weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt auf, können aber auch andere Querschnitte aufweisen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, rechteckig, sechseckig und dreifächerig. Ferner können der Durchmesser und die Länge der Borsten innerhalb der üblichen dem Fachmann bekannten Abmessungen variieren. Die Borsten sind im Allgemeinen und herkömmlich in Büscheln gruppiert und können durch eine Vielzahl von Verfahren an dem Bürstenkopf befestigt werden. Hier bevorzugte Verfahren sind Klammern und Verschmelzen. Die Borsten können in die Segmente oder das Elastomer eingesetzt werden, vorzugsweise in das härtere Material der Segmente. Das Schneiden und Abrunden der Enden der Borsten kann unter Verwendung jedes der üblichen Verfahren des Stands der Technik erfolgen.
Zufuhrkanäle
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Zahnbürste dieser Erfindung ist der eine bzw. sind die mehreren Zufuhrkanäle, die sich zwischen den elastomeren Griffregionen und den querverlaufenden Rillen erstrecken, wobei mindestens eine, jedoch vorzugsweise alle elastomeren Griffregionen und querverlaufenden Rillen von einem einzigen Einspritzpunkt aus mit Elastomer befüllt werden können. Im Kopf werden diese zweckmäßig durch eine oder mehrere längsverlaufende Rillen bereitgestellt, die die querverlaufenden Rillen schneiden.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Bürstenkopf sowohl querverlaufende Rillen auf jeder der gegenüber liegenden Flächen, so dass sich der Kopf entlang der Längsachse biegen kann, als auch mindestens eine längsverlaufende Rille, die die querverlaufenden Rillen verbindet und sich entlang des Griffs erstreckt, um sich weiter mit den Leerräumen zu verbinden, die verwendet werden, um die Handgriffe an dem Griff zu bilden. Die längsverlaufende Rille ermöglicht, dass flüssiges Elastomer von einem Einspritzpunkt zu den elastomeren Griffregionen und dann weiter zu den querverlaufenden Rillen im Kopf fließen kann.
Dies wird im Allgemeinen durch einen separaten Spritzgießschritt nach der Formung des Griffs und der Kopfsegmente erreicht. Vorzugsweise wird das gesamte Elastomer an einem einzigen Einspritzpunkt eingespritzt. Ein bevorzugtes Verfahren für die Herstellung der Zahnbürste der Erfindung umfasst den Schritt des Einspritzens von flüssigem Elastomer, vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 220°C bis etwa 260°C, mehr bevorzugt von etwa 230°C bis etwa 250°C, unter Druck in den Einspritzpunkt, wodurch das Elastomer entlang des Zufuhrkanals und in die Rillen fließt. Geeignete Einspritzdrücke liegen in dem Bereich von etwa 35 MPa (35 MNm^–2 (350 bar)) und etwa 50 MPa (50 MNm^–2 (500 bar)), vorzugsweise von etwa 42 MPa (42 MNm^–2 (420 bar)) bis etwa 48 MPa (48 MNm^–2 (480 bar)).
Zahnbürsten, die den Bürstenkopf der vorliegenden Erfindung umfassen, können zum Reinigen der Zähne durch einen herkömmlichen Zahnputzvorgang von Hand verwendet werden, vorzugsweise in einer Art und Weise, die von Gesundheitsbehörden für Zahnheilkunde empfohlen wird. Der Bürstenkopf der Erfindung kann auch in elektrisch betriebenen Zahnbürsten oder Zahnbürsten für Kinder verwendet werden.
Die Erfindung wird nun ausschließlich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erklärt, wobei:
1 eine Teilseitenansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist, in der ein Bürstenkopf mit querverlaufenden Rillen dargestellt ist. Obwohl der Kopf flach ist und sich im spannungsfreien Zustand befindet, sind die Borsten in unterschiedlichen Längen zugeschnitten, damit die Borstenoberfläche entlang der Längsrichtung konkav ist.
2 eine Draufsicht eines Bürstenkopfs ist, in der querverlaufende und längsverlaufende Rillen und unterbrochene Gelenke dargestellt sind. Die Borsten sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zahnbürste ist. Die Borsten sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
4 eine perspektivische Ansicht der in 3 dargestellten Zahnbürste ist, wobei das Elastomer nicht dargestellt ist, damit die Gelenke und Rillen besser erkennbar sind.
5 eine schematische Darstellung der Messung des Biegewinkels ist.
Unter Bezugnahme auf 1 weist der Bürstenkopf (1) im Wesentlichen parallele obere und untere Flächen auf, die Segmente (2) umfassen, die flexibel über Gelenke aus dem Kopfmaterial (3) verbunden sind. Die obere und untere Fläche tragen eine gleiche Anzahl von im Allgemeinen parallelen querverlaufenden Rillen (4), die mit Elastomer (5) gefüllt sind. Eine (nicht dargestellte) längsverlaufende Rille verbindet die querverlaufenden Rillen und erstreckt sich in den Griff (8) und dient als Zufuhrkanal. Die Büschel aus Borsten (6), die von der oberen Fläche ausgehen, bilden eine konkave Fläche (7) an ihren freien Enden.
In 2 besteht ein Zahnbürstenkopf (1) an einem Ende eines Griffs (8) aus einem Stück. Der Kopf umfasst drei Paare von querverlaufenden Rillen (4), wobei sich ein Element jedes Paars auf jeder der oberen und unteren Fläche befindet. Die querverlaufenden Rillen haben die Form von Wellen, und eine einzige längsverlaufende Rille (9) verbindet die querverlaufenden Rillen und erstreckt sich in den Griff und dient als Zufuhrkanal. Die Rillen sind vollständig mit Elastomer (5) gefüllt. Die querverlaufenden Rillen definieren Kopfsegmente (2), die über Gelenke (3) miteinander verbunden sind. Zwischen und auf jeder Seite der Gelenke befinden sich Lücken (10), damit sich in den Lücken das Elastomer von der oberen zu der unteren Fläche ausdehnen kann.
In 3 und 4 ist der Kopf (1) an dem Griff (8) angeformt und ist entlang der Längsachse auf der borstentragenden (oberen) Fläche konkav. Leerräume (11) in dem Griff sind mit Elastomer gefüllt, um Handgriffe (16) bereitzustellen. Die Leerräume sind über eine längsverlaufende Rille (12) auf der Rückseite des Griffs miteinander verbunden, die sich in den Kopf erstreckt und die querverlaufenden Rillen (4), wie in der Ansicht von 2 dargestellt, verbindet. Das Elastomer in den Leerräumen und den Rillen kann von einem einzigen Einspritzpunkt (13) eingespritzt werden und hat zur einfacheren Unterscheidung eine andere Farbe als das Kopfmaterial. Der Kopf hat Löcher (14) an der oberen und unteren Fläche davon, um die Büschel aus Borsten aufzunehmen.
5 zeigt die Messung des Biegewinkels. Der Kopf (1) ist an dem Ende, das an dem Griff (8) befestigt ist, mit der ersten Reihe von Borsten (6) befestigt (15), und an dem gegenüber liegenden Ende wird eine Kraft (F) von 3 Newton angelegt. Die gestrichelten Linien zeigen die ursprüngliche Position der Bürstenkopfs, bevor die Kraft angelegt wird. Die vertikale Verschiebung (y) des freien Endes des Kopfs bei einer Kraft F wird gemessen, und der Biegewinkel wird von dem Abstand y und dem Abstand zwischen dem Befestigungspunkt und der Anwendung der Kraft (x) von dem Verhältnis tan(Biegewinkel) = y/x abgeleitet.

Claims

Zahnbürste, die folgendes umfasst: i) einen länglichen Griff mit distalen und proximalen Enden, der eine oder mehrere elastomere Griffregionen aufweist; und ii) einen elastisch biegsamen Kopf, der am proximalen Ende des Griffs angebracht ist, wobei der Kopf zwei einander gegenüberliegende Flächen aufweist, wobei eine der beiden eine borstentragende Fläche ist, an der Borsten angebracht sind, die von der Fläche ausgehen, worin zumindest eine von den beiden [Flächen] eine oder mehrere elastomerhaltige, querverlaufende Rillen aufweist; und iii) einen oder mehrere Elastomer-Zufuhrkanäle, der bzw. die zwischen den elastomeren Griffregionen und den querverlaufenden Rillen verläuft bzw. verlaufen. wodurch die elastomeren Griffregionen und/oder die querverlaufenden Rillen mit Elastomer von einem einzigen Einspritzpunkt aus befällt werden können.
Zahnbürste nach Anspruch 1, wobei sowohl die elastomeren Griffregionen als auch die querverlaufenden Rillen mit Elastomer von einem einzigen Einspritzpunkt aus befüllt werden können.
Zahnbürste nach Anspruch 2, worin mindestens ein Zufuhrkanal zum distalen Ende des Griffs verläuft.
Zahnbürste nach Anspruch 3, worin der Elastomer-Einspritzpunkt sich am distalen Ende des Griffs befindet.
Zahnbürste nach Anspruch 4, worin sowohl die borstentragende Fläche als auch die gegenüber liegende Fläche querverlaufende Rillen aufweisen.
Zahnbürste nach Anspruch 5, worin die querverlaufenden Rillen den Kopf in Segmente unterteilen, die durch Scharniere flexibel miteinander verbunden sind, wobei jedes Scharnier zwischen den gegenüber liegenden Flächen und in einem Abstand von mindestens etwa 10 % der Tiefe des Kopfs zu jeder der Flächen angeordnet ist, wobei die Scharniere weniger breit sind als der Kopf an seiner breitesten Stelle.
Zahnbürste nach Anspruch 6, worin der Griff aus undurchsichtigem Material besteht und der Zufuhrkanal von einer Fläche des Griffs zur gegenüber liegenden Fläche verläuft, so dass, wenn er mit Elastomer gefüllt ist, der Zufuhrkanal unterbrochen erscheint.
Verfahren zur Herstellung der Zahnbürste nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches den Schritt der Einspritzung von geschmolzenem Elastomer unter Druck in den Einspritzpunkt und des Bewirkens von dessen Fluss entlang des Zufuhrkanals und in die Rillen umfasst.