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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Körperpflegegerät, wie eine
Zahnbürste,
spezieller ein Körperpflegegerät mit einem
Zweikomponentenkopf, wobei der Kopf drei oder mehr Segmente umfasst, die
nur durch ein Elastomer, das mit den benachbarten Kopfsegmenten
verschmolzen ist, mit benachbarten Segmenten verbunden sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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WO 92/17092 ,
WO 92/17093 und
WO 96/02165 offenbaren Zahnbürsten mit
elastisch flexiblen Borstenköpfen,
wobei die Köpfe
in bestimmten Ausführungsformen
in der Form von zwei oder mehr Segmenten sind, die flexibel und
elastisch miteinander verbunden sind. Lücken zwischen den Segmenten
können
ganz oder teilweise mit einem Elastomer gefüllt sein. Bei Bürsten dieser Konstruktionsart
kann die Bindung zwischen dem Elastomer und dem Körper großer Spannung
unterliegen, die durch häufige Verwendung
wiederholt angelegt wird. In den meisten Ausführungsformen sind die Segmente über Scharniere
oder Dome aus dem gleichen Material wie der Bürstenkörper miteinander verbunden.
In der Praxis können
solche Scharniere oder Dome Schwierigkeiten bei herkömmlichen
Spritzgießverfahren
verursachen, da das Scharnier oder der Dorn Bruch ausgesetzt sind.
Ferner kann das Vorhandensein nichtelastischer Bindungen in flexiblen
Gelenken infolge von plastischem Fließen innerhalb der nichtelastischen
Bindung durch wiederholte Biegung zu dauerhafter Verformung des
Gelenks führen.
WO 92/17092 offenbart einige
Ausführungsformen,
in denen die Lücken
zwischen benachbarten Kopfsegmenten durch ein Diaphragma aus einem
elastomeren Material geschlossen wird. Jedoch wird in keiner dieser
Ausführungsformen
deutlich, wie diese Schließung
vorgenommen wird oder ob es vorgesehen ist, dass das Diaphragma
wesentlich zur Strukturintegrität
des Bürstenkopfes
beiträgt.
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EP 871 382 , das als Stand
der Technik nur unter Art. 54(3)EPC relevant ist, offenbart einen Zahnbürstenkopf,
der zwei Segmente umfasst, die nur durch ein Elastomer verbunden
werden können.
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Es
wurde nun herausgefunden, dass eine ausreichend starke Bindung zwischen
Elastomer und dem Material des Bürstenkörpers hergestellt
werden kann, dass sogar ein flexibler Kopf, der bei seiner Verwendung
vielen Zyklen wiederholter Biegung ausgesetzt ist, konstruiert werden
kann, der hauptsächlich
darauf beruht, dass das Elastomer die Kopfsegmente zusammenhält.
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, einen segmentierten Kopf für ein Körperpflegegerät, wie eine
Zahnbürste,
bereitzustellen, der hauptsächlich
darauf beruht, dass das Elastomer die Kopfsegmente zusammenhält.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen segmentierten Kopf
für ein
Körperpflegegerät bereitzustellen,
der sich elastisch biegen kann und der gute Beständigkeit auf lange Sicht aufweist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen segmentierten Kopf
für ein
Körperpflegegerät bereitzustellen,
der für
Spritzgießen
mit kurzer Zykluszeit geeignet ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Körperpflegegerät wie in
Anspruch 1 dargelegt bereit.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das
Körperpflegegerät dieser
Erfindung kann jedes Gerät
der Art sein, die einen ausreichend langen Griff, den der Benutzer
anfassen kann, und an einem Ende des Griffs angeordnet einen segmentierten
Kopf, der ein Pflegemittel umfasst, hat. Das Gerät kann zum Beispiel eine Zahnbürste, eine
Haarbürste oder
ein Massagegerät
sein. Spezieller ist es eine Zahnbürste.
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Die
Kopfsegmente umfassen ein Pflegemittel. Das Pflegemittel kann in
Form von Borsten, Kämmzähnen, Poliermitteln,
Gummimassagepads und dergleichen sein. In bevorzugten Ausführungsformen
hierin ist das Gerät
eine Zahnbürste,
wobei das Pflegemittel eine Vielzahl von Borsten, die von den Segmenten
des Kopfs ausgehen, umfasst.
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Der
Kopf kann abnehmbar an dem Griff befestigt sein, damit der Kopf
beispielsweise ausgetauscht werden kann, wenn die Borsten abgenutzt sind,
in welchem Fall der Kopf über
einen Befestigungsstelle für
den Griff verfügt.
Alternativ kann ein erstes Kopfsegment mit dem Griff kontinuierlich
sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind der Griff und das erste Kopfsegment ein einziges Stück, das durch
Spritzgießen
ausgebildet ist. Vorzugsweise werden der Griff und alle Kopfsegmente
innerhalb einer einzigen Form durch Spritzgießen gebildet. In je dem Fall
hat der Griff eine Längsachse,
die zwischen seinen zwei Enden verläuft. Diese Achse bestimmt auch
die Längsachse
des Kopfes, die koextensiv mit der Achse des Griffs ist. Vorzugsweise
ist der Kopf von im Allgemeinen abgeflachter Konstruktion mit einem
Paar gegenüberliegender
Flächen,
und der Kopf hat auch eine Querachse, die senkrecht zur Längsachse
und im Allgemeinen parallel zu den gegenüberliegenden Flächen liegt.
Verweise auf die Querrichtung oder Längsrichtung beziehen sich,
sofern nicht anders angegeben, auf die Richtungen, die parallel
zu dieser Querachse bzw. Längsachse
sind.
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Der
Kopf und der Griff sind im Allgemeinen aus verhältnismäßig wenig komprimierbaren Materialien
mit einem Elastizitätsmodul
von mindestens 500 MPa, mehr bevorzugt mindestens 1000 MPa, die für die Herstellung
von Zahnbürsten üblich sind,
insbesondere Kunststoffmaterialien, hergestellt. 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. Das Schäumungsmittel unterstützt den
Fluss des Polypropylens während
des Gießens.
Der Griff selbst ist im Allgemeinen starr und kann eine Form aufweisen,
die bei der Herstellung von Zahnbürsten üblich ist. Wahlweise kann der
Griff einen Halsabschnitt umfassen, der flexibler ist als der Rest
des Griffs.
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Der
Kopf umfasst drei oder mehr Segmente, von denen eines koextensiv
mit dem Griff sein kann. Vorzugsweise gibt es drei oder vier Segmente,
mehr bevorzugt vier. Durch viel mehr als diese erhöht sich die
Herstellungskomplexität,
und bei einer Zahnbürste,
wo Borstenbüschel
nur in die Kopfsegmente eingesetzt werden, wird es schwierig, eine
ausreichend hohe Büscheldichte
auf dem Bürsten kopf
zu erreichen. Die Segmente sind in längs verlaufender Sequenz entlang
des Kopfes angeordnet, so dass eine längs verlaufende Linie, die
vom Griffende des Kopfes zu dem freien Ende des Kopfes gezogen wird, durch
das erste Kopfsegment, dann das zweite Kopfsegment und so weiter
verläuft.
Spezieller gibt es ein erstes Kopfsegment, das mit dem Griff verbunden oder
kontinuierlich damit ist, und ein oder mehrere zusätzliche
Kopfsegmente, die in längs
verlaufender Sequenz in Richtung zu dem freien Ende des Kopfes angeordnet
sind. Vorzugsweise sind die Segmente außerdem einschichtig, so dass
jede Linie, die durch den Kopf senkrecht zu seinen zwei gegenüberliegenden
Flächen
gezogen wird, im Allgemeinen nur durch eine Materialsorte verläuft. Im
Allgemeinen besteht jedes Kopfsegment aus dem gleichen Material,
das vorzugsweise das gleiche Material ist wie der Griff, so dass
sie alle in einem einzigen Spritzgießschritt hergestellt werden
können.
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In
dem fertigen Gerät
sind alle Kopfsegmente durch ein Verbindungsmittel verbunden. Die
Segmente sind mit benachbarten Segmenten oder mit dem Griff über ein
Verbindungsmittel verbunden, das aus einem Elastomer mit einem Elastizitätsmodul von
unter etwa 500 MPa besteht, wobei das Elastomer mit den benachbarten
Segmenten und mit dem Griff verbunden ist, so dass das Elastomer
auf 120 % seiner ungestreckten Länge
gestreckt werden kann, ohne dass sich das Elastomer von den Kopfsegmenten
trennt.
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Mit „aus einem
Elastomer bestehend" ist hierin
gemeint, dass das Elastomer die einzige mechanische Bindung zwischen
dem einen Segment und dem benachbarten Segment oder Griff ist. Mit „einziger
mechanischer Bindung" ist
gemeint, dass es keine kontinuierlichen, nichtelastomeren Bindungen
wie Brücken
oder Federn, die die Segmente verbinden, gibt. In dem Elastomer
können
jedoch andere Materialien dispergiert sein, wie Sprenkel von Metall oder
Pigmenten, die zum Beispiel zum Bereitstellen eines unterscheidbaren
Aussehens oder zum Modifizieren der Eigenschaften des Elastomers
verwendet werden könnten.
Diese zusätzlichen
Materialien leisten im Allgemeinen einen zu vernachlässigenden Bei trag
zur mechanischen Verbindung zwischen den Segmenten und/oder dem
Griff, so dass es die Stärke
der Verbindung nicht materiell ändern
würde,
sie wegzulassen. Der Kopf hat eine obere Fläche und eine untere Fläche, und
die Verbindungsmittel erstrecken sich quer zum Kopf und von der
oberen Fläche zur
unteren Fläche.
Zum Beispiel gibt es in einem Kopf, der vier Segmente umfasst, die
entlang des Kopfes in Längsrichtung
aufeinander folgen, wobei das erste Segment koextensiv mit dem Griff
ist, drei solche Verbindungsmittel. Die Elastomerstreifen können in
ihrer Dicke variieren, entweder von einem Streifen zum nächsten oder
sogar über
die Breite oder entlang der Tiefe des Streifens. Geeigneterweise
ist ihre Dicke, gemessen entlang der Längsachse, im Bereich von 0,1
mm bis 10 mm, vorzugsweise von 0,3 mm bis 5 mm, mehr bevorzugt von
0,5 mm bis 3 mm.
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Die
Elastomerstreifen können
linear oder nichtlinear sein. Vorzugsweise sind sie nichtlinear und
haben die Form von Winkeln oder Wellen, deren Scheitelpunkte zum
freien Ende des Kopfes weisen.
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Das
Elastomer kann mit den Kopfsegmenten und/oder dem Griff über jedes
geeignet Mittel verbunden sein, wie über Klebstoff oder thermische
Verschmelzung. Das Elastomer ist vorzugsweise durch Spritzgießen in das
Gerät der
vorliegenden Erfindung eingebracht, so dass das Elastomer mit den
Kopfsegmenten und/oder dem Griff verschmolzen wird. Es wurde überraschend
herausgefunden, dass die stärkste
Verschmelzung des Elastomers mit den Segmenten und/oder dem Griff
erreicht wird, wenn eine relativ hohe Spritztemperatur verwendet
wird. Vorzugsweise wird das Elastomer bei einer Temperatur im Bereich
von ungefähr
245 °C bis
ungefähr
270 °C,
mehr bevorzugt im Bereich von ungefähr 250 °C bis ungefähr 260 °C gespritzt. Die Spritztemperatur ist
die Temperatur, bei der das Elastomer in die Form eintritt. Bei
einem typischen Spritzgießverfahren
mit einem Schneckenzylinder muss dies nicht dieselbe Temperatur
wie die des Elastomers in dem Zylinder sein. Vorzugsweise wird im
Zylinder eine niedrigere Temperatur von ungefähr 210 °C bis ungefähr 220 °C verwendet, um die Möglichkeit
der Verbrennung oder Wärmezersetzung
des Elastomers zu senken, wobei die Erwärmung auf die letztendliche
Spritztemperatur über
einen Heißkanal
zwischen der Zylinderdüse
und dem letztlichen Anspritzpunkt bereitgestellt wird.
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Zu
anderen bevorzugten Bedingungen für den Einspritzschritt des
Elastomers gehören:
- a) Ein Spritzdruck im Bereich von ungefähr 30 bis ungefähr 80 MPa,
vorzugsweise von ungefähr
40 bis ungefähr
70 MPa, mehr bevorzugt von ungefähr
50 bis ungefähr
60 MPa und eine Spritzzeit des Elastomers von weniger als einer,
vorzugsweise weniger als ungefähr
0,8 s. Kurze Spritzzeiten erleichtern es, dass das Elastomer alle
flexiblen Gelenkbereiche bei der gewünschten Temperatur erreicht.
- b) Ein Haltedruck nach dem vollständigen Einspritzen des Elastomers
im Bereich von ungefähr 5
bis ungefähr
15 MPa, vorzugsweise von ungefähr
8 bis ungefähr
12 MPa, der zwischen ungefähr
2 bis ungefähr
5 Sekunden gehalten wird.
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Elastomere
sind auf dem Fachgebiet des Spritzgießens gut bekannt. Der Begriff „Elastomer" bezieht sich hierin
auf ein Material, das sowohl elastisch komprimierbar als auch elastisch
dehnbar ist. Für
die Zwecke dieser Erfindung haben geeignete Elastomere einen Elastizitätsmodul
von weniger als 500 MPa. Bevorzugte Elastomere zum diesbezüglichen
Gebrauch haben einen Elastizitätsmodul
von weniger als ungefähr
300 MPa, besonders bevorzugt werden thermoplastische Elastomere
mit einer Härte von
ungefähr
30 Shore A bis 74 Shore D, Polyolefinarten wie Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol
(SEES) werden bevorzugt, zum Beispiel jene auf der Basis von Kraton® G,
jedoch können
andere Klassen von Elastomer, wie Polyurethane und Polyamide, ebenfalls verwendet
werden. 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 PL12291, PL12292 und PL12293 (vermarktet von Multibase,
Saint Laurent Du Pont, Frankreich) sind ebenfalls zum diesbezüglichen
Gebrauch geeignet. Im Allgemeinen unterstützt eine solche Wahl des Elastomers,
dass es auf derselben chemischen Polymerklasse wie das Material
für die
Kopfsegmente basiert, die Verschmelzung des Elastomers mit den Kopfsegmenten.
Zum Beispiel wenn die Kopfsegmente aus Polypropylen hergestellt
sind, ist das Elastomer vorzugsweise auf der Basis eines Polyolefins.
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. Innerhalb des Geräts in der
Gesamtheit kann mehr als eine Elastomerart verwendet werden. Die
kann zum Beispiel angebracht sein, wenn es gewünscht wird, die Flexibilität des Kopfes
entlang seiner Länge
allmählich
zu verändern.
Ein Weg, dies zu erreichen, ist die Verwendung eines weichen Elastomers
als das Verbindungsmittel zwischen dem Segmentpaar, das am nächsten am
freien Ende des Kopfes ist, und eines harten Elastomers als das
Verbindungsmittel zwischen dem Segmentpaar, das am nächsten am
Griffende des Kopfes ist.
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Das
Elastomer ist so mit den benachbarten Segmenten und/oder dem Griffverbunden,
dass das Elastomer auf 120 %, vorzugsweise auf 150 %, mehr bevorzugt
auf 200 % seiner ungestreckten Länge
gedehnt werden kann, ohne dass sich das Elastomer von den Kopfsegmenten
trennt. Dies macht die vorliegende Erfindung besonders geeignet
für die
Konstruktion von Zahnbürsten
mit flexiblem Kopf, wie hierin weiter beschrieben ist. Vorzugsweise
sind mindestens ungefähr
50 %, mehr bevorzugt mindestens ungefähr 75 %, besonders ungefähr 100 %
des Grenzflächenbereichs
zwischen dem Elastomer und dem Kopfsegment oder dem Griff, bei jeder
Elastomer/Segment-Grenzfläche,
in dem vorstehend beschriebenen Umfang mit den Segmenten verbunden.
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Mit „ohne dass
sich das Elastomer von den Kopfsegmenten trennt" ist hierin gemeint, dass sich das Elastomer
nicht vollständig
von den Kopfsegmenten ablöst.
Da sogar ein Teilverlust der Befestigung des Elastomers an dem Kopfsegment
oder dem Griff die Funktion und/oder Integrität des Geräts beeinträchtigen kann, ist es bevorzugt,
dass sogar partielle Ablösung
vermieden wird. In bevorzugten Ausführungsformen löst sich
das Elastomer über
weniger als ungefähr
30 %, vorzugsweise weniger als ungefähr 15 %, mehr bevorzugt weniger
als ungefähr
5 % der verbundenen Grenzfläche
zwischen Elastomer und Kopfsegment oder Griff, wenn das Elastomer
auf mindestens ungefähr
120 %, vorzugsweise auf ungefähr
150 %, mehr bevorzugt auf ungefähr
200 % seiner ungestreckten Länge
gedehnt wird. Die vorstehenden Ergebnisse sollten unabhängig davon,
ob das Elastomer durch lineare Ablenkung, Biegung oder Dreh-bewegungen
eines Segments relativ zum benachbarten Segment oder Griff gedehnt
wird, eingehalten werden. Da für
einige Geometrien von Segment-Segment- oder Segment-Griff-Verbindungen oder
für Biegung
oder Drehbewegungen eines Segments relativ zu dem benachbarten variierende
Ausmaße
der Dehnung des Elastomers über
eine Grenzfläche
vorhanden sind, ist bei der Messung der partiellen Ablösung Achtsamkeit
geboten. In solchen Fällen
differenzieller Elastomerstreckung sollte an jedem Punkt einer zu
messenden Grenzfläche
die Dehnung entlang einer Linie, die senkrecht zur Grenzfläche an dem
Punkt, wo die Trennung bestimmt werden soll, durch das Elastomer
gezogen wird, gemessen werden, wenn das Gerät in seinem ungespannten Ruhezustand
ist. In Biege- oder Drehmodi kann es sein, dass diese Linie von
der senkrechten abweicht, da ein Segment relativ zu dem anderen
bewegt wird.
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Über seine
Lebensdauer kann ein Gerät
mit einem elastisch flexiblen Kopf, wie hierin beschrieben, viele
Tausend Male einem Dehnen des Elastomer, z. B. durch Biegung des
Kopfes, ausgesetzt sein. Vorzugsweise ist die Elastomer-Segment-Bindung dann in der
Lage, wiederholter Streckung und Erholung des Elastomers in dem
vorstehend beschriebenen Ausmaß und
zurück
in den Ruhezustand für mindestens
10.000, vorzugsweise mindestens 25.000, mehr bevorzugt 75.000 Streckungs-Entspannungs-Zyklen
zu überstehen.
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In
stark bevorzugten Ausführungsformen hierin
umfasst der Kopf mindestens eine längs verlaufende Rille, die
quer angeordnete Elastomerstreifen verbindet und ermöglicht,
dass das Elastomer während
eines Spritzgießverfahrens
von einem Streifen zu dem anderen fließt. Bei einem Gerät mit angeformtem
Griff kann sich diese längs
verlaufende Rille entlang des Griffs erstrecken, so dass der Anspritzpunkt
für Elastomer,
der üblicherweise
für die
Zufuhr von Elastomer zur Ausbildung der Greifelemente am Griff verwendet
wird, auch zum Einspritzen von Elastomer für die Verbindungsmittel der
Segmente im Kopf verwendet werden kann. Normalerweise verläuft die
Rille nicht an allen Punkten über
die gesamte Tiefe des Griffs oder des Kopfes, obwohl sie dies kann,
wenn es gewünscht
wird, zum Beispiel zum Bereitstellen gegenüberliegender Greifelemente
an der oberen und unteren Oberfläche
des Griffs.
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Die
vorliegende Erfindung ist für
die Herstellung von Geräten
mit einem elastisch flexiblen Kopf besonders geeignet. Mit „elastisch
flexibel" ist hierin gemeint,
dass beim Anlegen einer Kraft von 3 Newton an ein Ende des Kopfes
und Festhalten des anderen Endes das Ende, an das die Kraft angelegt wird,
für einen
Winkel von mindestens 2° abgelenkt wird
und beim Entfernen der Kraft von 3 Newton der Kopf ohne Anwenden
externer Kraft in seine Ausgangsposition zurückkehrt. Das Ende des Kopfes, das
festgehalten werde soll, wird durch eine Linie definiert, die senkrecht
zu der Achse ist, entlang der die Biegung stattfindet und die den
ersten Punkt berührt, der
ein Pflegemittel, wie eine Reihe Zahnbürstenborsten, umfassen soll.
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. 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.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
hierin umfasst das Gerät
ein Pflegemittel nur auf einer Fläche des Kopfes, und diese Fläche ist
konkav geformt. In diesen Ausführungsformen
hat der Kopfvorzugsweise einen solchen Biegewinkel, dass die konkave Fläche in der
Lage ist, sich in dem Ausmaß zu
biegen, dass die Fläche
konvex werden kann. Im Ruhezustand kann die Fläche des Kopfes, die das Pflegemittel
umfasst, entlang entweder ihrer Längs- oder Querachse konkav
sein. Dort, wo die Fläche
konkav entlang der Längsachse
ist, kann der Krümmungsradius
entlang der Länge
des Kopfs variieren. Der Krümmungsradius
beträgt
vorzugsweise zwischen 10 und 500 mm, mehr bevorzugt zwischen 15
bis 250 mm, am meisten bevorzugt zwischen 25 bis 150 mm.
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Bei
Gebrauch können
Zahnbürsten
gemäß dieser
Erfindung zur Reinigung der Zähne
durch einen ganz herkömmlichen
Zahnputzvorgang von Hand verwendet werden, vorzugsweise auf eine
von Dentalgesundheitsstellen empfohlene Weise. Das Gerät kann auch
eine elektrisch betriebene Zahnbürste
sein.
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Die
Erfindung wird nun ausschließlich
beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erklärt, wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zahnbürste ist. Zugunsten der Klarheit
sind einige der Borsten weggelassen worden.
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2 eine
Teilseitenansicht des Kopfes einer erfindungsgemäßen Zahnbürste ist.
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3 eine
Draufsicht der unteren Fläche des
Kopfes einer erfindungsgemäßen Bürste ist.
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4 eine
schematische Darstellung der Messung des Biegewinkels ist.
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Bezugnehmend
auf 1 hat eine Zahnbürste 1 einen elastisch
flexiblen, abgeflachten Kopf 2 mit einer oberen Fläche 3 und
einer unteren Fläche 4,
die im Wesentlichen parallel zueinander sind, und einen verlängerten
Polypropylengriff 5. Der Kopf umfasst vier Polypropylensegmente 6,
von denen das erste mit dem Griff 5 kontinuierlich ist.
Die Segmente sind nur durch Streifen eines SEBS-Elastomers 7 mit einer Härte von
60 Shore A verbunden. Die Segmente 6 sind in Längsrichtung
entlang einer Längsachse A-A
aufeinander folgend. Die Elastomerstreifen 7 verlaufen über die
Querachse des Kopfes B-B und von der oberen Fläche 3 zur unteren
Fläche 4.
Büschel
von Borsten 8 gehen von der oberen Fläche 3 aus. In der
Praxis hat die Bürste
Borsten, die von jedem der vier Segmente ausgehen. Die obere Fläche 3 ist
leicht konkav entlang der Längsachse
A-A mit einen Krümmungsradius
von ungefähr
75 mm. Die Elastomerstreifen bieten ausreichende Flexibilität für den Bürstenkopf,
so dass er sich entlang der Längsachse
biegen kann, bis die obere Fläche
konvex wird. Dabei wird das Elastomer entlang der oberen Fläche gedehnt.
Das Elastomer auf dieser Fläche
kann sich ohne zu beobachtenden Verlust der Befestigung des Elastomers
an den Segmenten auf dieser Fläche
auf mehr als 200 % seiner ungestreckten Länge dehnen. Der Kopf ist in
der Lage sich ohne Ablösung
des Elastomers von den Kopfsegmenten wiederholt für 75.000
Zyklen in diesem Ausmaß und
zurück
zum Ruhezustand zu biegen. Der Griff umfasst ferner Bereiche 9 des
gleichen Elastomers, um ein funktionelles und attraktives Greifelement
zu bilden. Die Herstellung der Zahnbürste erfolgt durch sequenzielles Spritzgießen von
zuerst dem Polypropylen, um den Griff 5 und die Segmente 6 zu
bilden, und dann in einem zweiten Schritt wird das Elastomer bei
einer Temperatur von 255 °C
eingespritzt, wobei es mit dem Polypropylen verschmolzen wird. Nach
dem Abkühlen
der Bürste
werden die Borstenbüschel
durch die Klammertechnik in vorgefertigte Büschellöcher eingesetzt.
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Bezugnehmend
auf 2 wird ein Zahnbürstenkopf 2 mit einem
freien Ende 10 und einem Griffende 11 einstückig an
einem Ende eines Griffs 5 gebildet. Der Kopf enthält fünf Segmente 6,
die in Längsrichtung
entlang des Kopfes aufeinander folgend angeordnet sind. Die Segmente
sind durch Elastomerstreifen 7 flexibel miteinander verbunden, und
das Segment, das am nächsten
am Griffende 11 ist, ist nur durch einen Elastomerstreifen
flexibel mit dem Griff 5 verbunden. Die Elastomerstreifen 7 verlaufen
vollständig über die
Querachse des Kopfes und verjüngen
sich von der oberen zur unteren Fläche. Entlang der oberen Fläche haben
die Elastomerstreifen eine Breite von ungefähr 1,2 mm, und entlang der
unteren Fläche
haben die Elastomerstreifen eine Breite von ungefähr 0,8 mm.
Büschel
von Borsten 8 gehen von der oberen Fläche des Kopfes aus. Die Zahnbürste wird
durch sequenzielles Spritzgießen
und nachfolgendes Einsetzen der Büschel wie vorstehend beschrieben
hergestellt.
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Bezugnehmend
auf 3 wird ein Zahnbürstenkopf 2 einstückig an
einem Ende eines Griffs 5 gebildet. Der Kopf umfasst vier
Segmente 6, von denen eines mit dem Griff 5 kontinuierlich
ist. Die Segmente sind nur durch Streifen eines SEBS-Elastomers 7,
die eine Harte von 60 Shore A haben und die ein Wellenprofil über die
Querachse des Kopfes aufweisen, verbunden. Entlang der unteren Fläche des
Kopfes und des Griffs verläuft
eine Längsrille 12, die
die Elastomerstreifen verbindet, so dass sie alle von einem einzigen
Elastomer-Anspritzpunkt aus gebildet werden können. Die obere Fläche, die
in der Figur nicht sichtbar ist, umfasst ein Pflegemittel.
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4 zeigt
die Messung des Biegewinkels. Der Kopf 2 ist an dem Ende,
das an dem Griff 5 befestigt ist, an die erste Reihe von
Borsten 14 geklammert 13, und an dem gegenüberliegenden
Ende wird eine Kraft (F) von 3 Newton angelegt. Die gestrichelten
Linien zeigen die ursprüngliche
Position des 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.