EP1926411A1 - Verfahren zum einfärben von zahnbürstenfilamenten - Google Patents

Verfahren zum einfärben von zahnbürstenfilamenten

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EP1926411A1
EP1926411A1 EP06791984A EP06791984A EP1926411A1 EP 1926411 A1 EP1926411 A1 EP 1926411A1 EP 06791984 A EP06791984 A EP 06791984A EP 06791984 A EP06791984 A EP 06791984A EP 1926411 A1 EP1926411 A1 EP 1926411A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
consumable
toothbrush
filaments
mixture
medium
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06791984A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Emge
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Braun GmbH
Original Assignee
Braun GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Braun GmbH filed Critical Braun GmbH
Publication of EP1926411A1 publication Critical patent/EP1926411A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06P—DYEING OR PRINTING TEXTILES; DYEING LEATHER, FURS OR SOLID MACROMOLECULAR SUBSTANCES IN ANY FORM
    • D06P1/00—General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed
    • D06P1/0004—General aspects of dyeing
    • D06P1/002—Processing by repeated dyeing, e.g. in different baths
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B15/00—Other brushes; Brushes with additional arrangements
    • A46B15/0002—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process
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    • A46B15/0004—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process with a controlling means
    • A46B15/001—Arrangements for enhancing monitoring or controlling the brushing process with a controlling means with means indicating the remaining useful life of brush
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    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D1/00—Bristles; Selection of materials for bristles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D06B19/00—Treatment of textile materials by liquids, gases or vapours, not provided for in groups D06B1/00 - D06B17/00
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D06P1/00—General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed
    • D06P1/81—General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed using dyes dissolved in inorganic solvents
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D06P1/00—General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed
    • D06P1/94—General processes of dyeing or printing textiles, or general processes of dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the dyes, pigments, or auxiliary substances employed using dyes dissolved in solvents which are in the supercritical state
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B2200/00—Brushes characterized by their functions, uses or applications
    • A46B2200/10—For human or animal care
    • A46B2200/1066—Toothbrush for cleaning the teeth or dentures

Definitions

  • the present invention relates to a method of incorporating a wear indicator dye or other consumable consumable in use of the appliance in a similar manner, to toothbrush filaments and / or other consumables for personal use where the consumable is placed in a medium that is below superatmospheric Pressure is applied, and the toothbrush filaments and / or the consumable part are subjected to the pressurized consumable medium mixture for a predetermined exposure time.
  • a wear indicator in the form of a coloring, which changes color with increasing use or wear.
  • a dye is diffused into the outer layer of the monofilaments, which gradually volatilizes again through the use of the toothbrush, so that the toothbrush filaments gradually lose their coloring and return to their original color, whereby the user of the toothbrush recognize their wear condition can.
  • US 4,802,255 and EP 0 303 202 B1 suggest in this regard to add a suitable food colorant, such as erythrosines, in an aqueous solution of a certain pH and then to boil the dye solution and add the filaments to the heated dye solution for 60 minutes diving.
  • a suitable food colorant such as erythrosines
  • the present invention has for its object to provide an improved method for introducing a wear indicator dye or other consumable in toothbrush filaments or other wear parts of personal need, which avoids the disadvantages of the prior art and the latter in an advantageous manner further develops.
  • lower process temperatures and a gentler treatment of the filaments are to be achieved and expensive post-treatment steps are avoided.
  • the medium into which the consumable to be introduced and which is placed under superatmospheric pressure contains CO 2 at least as an essential ingredient.
  • the medium may consist essentially completely of CO 2 .
  • the consumable is pressurized with CO 2 to then add the toothbrush filaments into the resulting consumable CO 2 mixture thereby introducing the consumable into the toothbrush filaments. If the toothbrush filaments are exposed to the high-pressure consumable CO 2 mixture, the consumable can diffuse into the outer layers of the filaments.
  • the consumable may first be dissolved in water before being added to the CO 2 .
  • the consumable according to an advantageous embodiment of the invention to 0.005% to 0.5%, preferably about 0.05% to 0.3%, be dissolved in water before the resulting solution is added under pressure with the CO 2 .
  • the consumables can also be added entirely without the addition of water with the CO 2 , especially when using water-insoluble consumables.
  • the introduction of the consumable takes place without separation of the toothbrush filaments.
  • whole filament strands so-called hanks, and / or filament spools are charged with the consumable CO 2 mixture.
  • CO 2 uniform coloration or incorporation of the consumable can be achieved even without separation of the filaments.
  • a so-called Hank several 10,000 individual filaments to the strand.
  • filament strands 1 m - 2m length and 30mm to 70mm diameter can be used consisting of about 30,000 to 80,000 individual filaments, which are acted upon introduction of the entire filament strand in the apparatus simultaneously with the consumable CO ⁇ mixture.
  • filaments can be dyed on spools on which several 10.00 ⁇ m filaments can be wound.
  • coils are used whose coil core and / or their flanges or their side walls are permeable, so that the consumable CO 2 mixture can circulate through the walls of the bobbin.
  • the pressurized consumable CO 2 mixture is caused to flow, so that the toothbrush filaments or the wearing part of the personal If necessary, the mixture is flowed around.
  • the mixture may be circulated through a pressure vessel and / or a pipe system, so that the consumable particles mixed with CO 2 are repeatedly and repeatedly brought into contact with the filaments.
  • the toothbrush filaments or the corresponding wearing part, in which the consumable is to be introduced are exposed to the mixture in a discontinuous process in a pressure vessel.
  • a so-called batch process it would also be conceivable to apply the consumable CO 2 mixture to the filament strands or coils in a continuous or semi-continuous process.
  • discontinuous process control achieves excellent dyeing or incorporation results with simpler equipment.
  • a preferred embodiment of the invention may be that the medium containing the CO 2 as an essential ingredient for introducing the consumable in the toothbrush filaments by suitable pressure and / or temperature in the - A -
  • the present method is advantageously characterized by lower temperatures than the prior art.
  • the method can be carried out already at room temperature, whereby virtually no impairment of the filaments to be treated is achieved.
  • it can also be driven temperatures up to 140 0 C.
  • the consumable-medium mixture, which is applied to the toothbrush filaments preferably be brought to about 60 0 C to 8O 0 C.
  • the pressures under which the consumable-medium mixture is maintained during the action on the toothbrush filaments or the corresponding consumable part may be between 5 bar and 300 bar, preferably with pressures between 60 bar and 200 bar. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, pressures between 85 bar to 150 bar can be adjusted.
  • the exposure time can be between a few minutes and a few hours. Depending on the setting of the other process parameters, sufficient results with regard to quantity, penetration depth and uniformity of substance introduction can already be achieved with an exposure time of 40 to 80 minutes.
  • the discontinuous introduction process is formed in two stages. After loading with the consumable C0 2 mixture, the toothbrush filaments or the corresponding consumable part of the personal need are removed from the corresponding pressure container and placed in a sink or a suitable winding apparatus to a short rinse, preferably from two to five minutes, make. In addition to the two dipping processes once in the consumable CO 2 mixture and once in the rinsing liquid no further process steps such as neutralization, deposition removal, etc. are necessary.
  • the rinsing process is carried out as a pure water rinse, in which no acids or neutralizers are used. This will on the one hand a gentler On the other hand, the process is simplified in terms of safety and environmental aspects.
  • the consumable medium mixture is cooled after the expiration of the predetermined contact time and relaxed before the toothbrush filaments or the corresponding wearing part are removed.
  • the process parameters can be varied depending on the desired dyeing or Einbringgebnis.
  • the temperature, the pressure and the exposure time for the application of the consumable C0 2 mixture can be determined such that a penetration depth or penetration depth of about 1% to 30%, preferably 5-25%, of the radius of the toothbrush filaments is reached from the outside.
  • a major application of the present method is the introduction of a wear indicator dye into the filaments of a toothbrush, which consumes again as the toothbrush is in use, thus indicating a corresponding color change of the toothbrush filaments in terms of their wear.
  • different dyes can be introduced into the filaments.
  • the dye Indigotin FD & C Blue no. 2, CAS-No. 860-22-0 which is dissolved to 0.005% to 0.5% in water and CO 2 is added under pressure.
  • the said dye can of course other colors, such. B. FD & C Red No. 3, FD & C Yellow No. 6 or FD & C Green No. 3, to be used.
  • water-insoluble dyes can be used, which then result in a permanent color.
  • Indigo Carmine, Azure Blue, Tetra Blue, FD & C Blue No. 1, FD & C Blue No. 1 AI. Lake and phthalocyanine dyes such as Heliogen Blue B can be used.
  • toothbrush filaments made of plastic are in particular monofilaments of polymers, such as. As polyamide or nylon.
  • the filaments of PA6.6, PA6.10 and / or PA6.12 can be used.
  • the filaments used are advantageously extruded plastic threads which are stretched and then fixed.
  • the use of the method is not limited to toothbrush filaments.
  • the consumables that consume when using the appropriate equipment can, with the method also in an advantageous manner in plastic moldings produced z. B. by injection, are introduced, whereby a temporary introduction of the respective substance is created, which is gradually eliminated by use.
  • z. B. an indicator function can be achieved on the corresponding plastic molding.
  • This is alternatively an off e.g. Thermoplastic elastomer produced, in particular soft-elastic cleaning element.
  • such a plastic molded part can be used in the head area or on the handle of a toothbrush.
  • other wear products of personal need can be coded by the present method with the corresponding consumable.
  • brush-ups or brush-aways i. elastic finger toothbrushes, water filter replacement indicators, dental floss or replacement electric toothbrushes can be provided with the appropriate consumable by the present method.
  • FIG. 1 shows a schematic flow diagram of a two-stage, discontinuous dyeing process for toothbrush filaments on a spool.
  • toothbrush filaments 1 wound on a bobbin 2 are dyed with a wear indicator dye.
  • the coil 2 On the spool 2 several 10,000m filament are wound, the coil 2 having a bobbin of permeable material.
  • the flanges or side walls 3, so the sides of the coil and the coil core 4 are permeable to the dye.
  • the filaments 1 used here are plastic threads which are extruded, drawn and fixed from polyamide, in particular PA6.6, PA6.10 and / or PA6.12, having a diameter range from 50 .mu.m to 500 .mu.m.
  • the filaments are preferably dyed without Avivage, but can also be dyed with such depending on the basis of the finish.
  • a finish is a subsequent coating of the filaments to improve handling, which may be formed on a silicone or hydrocarbon basis.
  • a dyeing liquor is circulated, which consists of the dye Indigotin FD & C Blue no. 2, CAS-No. 860-22-0, to 0.005% to 0.5% dissolved in water and CO 2 , which is added to the dye solution under pressure.
  • the pressure vessel 5 can circulate with a suitable pipe system 6 to the dye-CO 2 mixture through the pressure vessel 5 and thus produce a forced flow in the pressure vessel.
  • the pressure vessel 5 and the pipes 6 are heated to a desired temperature, so that the dyeing liquor also receives the desired temperature. Then, the lid of the pressure vessel 5 is opened and immersed the coil 2 with the filaments 1 in the dyeing liquor and fixed. The pressure vessel is closed and exposed to CO 2 . Then, the circulation is started and dyed on reaching the intended dyeing temperature for a certain exposure time, cooled and then relaxed again. Thereafter, the filament spool 2 can be removed from the pressure vessel 5 and is freed in a water bath 7 with pure water of dye residues. As shown in FIG. 1, the container of the water bath 7 may have an inflow and an outflow, so that here too the water flows through the container.
  • the pressure vessel 5 and the dye liquor received therein can be heated to a temperature between 60 ° C and 120 0 C.
  • the pressure is preferably between set 60 bar and 200 bar
  • the filaments 1 are treated on the spool 2 between 40 and 80 minutes in the pressure vessel 5.
  • the rinsing process in the water bath 7 is carried out for preferably two to five minutes.
  • the filaments 1 can be dried at room temperature.
  • the dye diffuses into each individual filament from the outside, whereby the dye penetrates to different depths depending on the dyeing condition, so that different color intensities can be achieved.
  • the penetration depth of the dye is preferably 1% to 30% of the radius of the outer of the individual filaments 1.
  • the processability of the filaments dyed by the process according to the invention in subsequent production steps of the toothbrush is improved, in particular the filaments can be better rounded at their tips.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Verbrauchsstoffs, insbesondere Verschleißindikator-Farbstoffs, in Zahnbürstenfilamente und/oder andere Verschleißteile des persönlichen Bedarfs, bei dem der Verbrauchsstoff in ein Medium gegeben wird, das unter überatmosphärischen Druck gesetzt wird, und bei dem die Zahnbürstenfilamente und/oder das Verschleißteil mit dem unter Druck stehenden Verbrauchsstoff-Medium-Gemisch für eine vorgegebene Einwirkzeit beaufschlagt werden. Erfindungsgemäß zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass das Medium, in das der Verbrauchsstoff gegeben wird, als wesentlichen Bestandteil CO2 enthält. Vorteilhafterweise wird das Verbrauchsstoff-CO2-Gemisch unter Hochdruck in einem Druckbehältnis zirkuliert, so dass die Zahnbürstenfilamente bzw. das entsprechende Verschleißteil von dem Gemisch umströmt werden.

Description

Verfahren zum Einfärben von Zahnbürstenfilamenten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Verschleißindikator- Farbstoffs oder eines anderen sich in ähnlicher Weise bei Benutzung der Gerätschaft verbrauchenden Verbrauchsstoffs, in Zahnbürstenfilamente und/oder andere Verschleißteile des persönlichen Bedarfs, bei dem der Verbrauchsstoff in ein Medium gegeben wird, das unter überatmosphärischen Druck gesetzt wird, und die Zahnbürstenfilamente und/oder das Verschleißteil mit dem unter Druck stehenden Verbrauchsstoff-Medium-Gemisch für eine vorgegebene Einwirkzeit beaufschlagt werden.
Bei Zahnbürstenborsten ist es bekannt, eine Verschleißanzeige in Form einer Einfärbung zu verwenden, die mit zunehmendem Gebrauch bzw. Verschleiß ihre Farbe ändert. Hierbei wird ein Farbstoff in die äußere Schicht der Monofilamente eindiffundiert, der sich durch den Gebrauch der Zahnbürste nach und nach wieder verflüchtigt, so dass die Zahnbürstenfilamente nach und nach ihre Einfärbung verlieren und wieder ihre ursprüngliche Farbe annehmen, wodurch der Benutzer der Zahnbürste deren Verschleißzustand erkennen kann. Dabei ist es bislang üblich, den Verschleißindikator-Farbstoff durch ein Tauchverfahren in die Zahnbürstenfilamente einzubringen. Die US 4,802,255 und die EP 0 303 202 B1 schlagen diesbezüglich vor, einen geeigneten Lebensmittelfarbstoff, wie beispielsweise Erythrosine, in einer wässrigen Lösung mit einem bestimmten PH-Wert zu geben und die Farbstofflösung sodann aufzukochen und die Filamente in die erhitzte Farbstofflösung für 60 Minuten zu tauchen. Um eine größere Eindringtiefe der Farbe zu erreichen, wird in den genannten Schriften vorgeschlagen, die Farbstofflösung mit den darin eingetauchten Filamenten in einem Druckbehältnis mit überatmosphärischem Druck zu beaufschlagen.
Diese bekannten Tauchverfahren zur Einfärbung von Zahnbürstenfilamenten wurden zwar sehr erfolgreich in großindustriellem Maßstab umgesetzt, sie besitzen jedoch nichtsdesto- trotz einige problematische Aspekte. Insbesondere kann durch die hohen Färbetemperaturen eine unerwünschte Beeinflussung der Filamenteigenschaften auftreten. Zudem setzen sie Essigsäure ein und erfordern eine Neutralisation und ein intensives Waschen der Filamente nach dem Färbeprozess. Hier will die vorliegende Erfindung Abhilfe schaffen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Einbringen eines Verschleißindikator-Farbstoffs oder eines anderen Verbrauchsstoffs in Zahnbürstenfilamente bzw. andere Verschleißteile des persönlichen Bedarfs zu schaffen, welches Nachteile des Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere sollen niedrigere Prozesstemperaturen und eine schonendere Behandlung der Filamente erreicht und aufwendige Nachbehandlungsschritte vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird also vorgesehen, den Verbrauchsstoff unter Verwendung von unter Hochdruck stehendem CO2 in die Zahnbürstenfilamente bzw. das entsprechende Verschleißteil des persönlichen Bedarfs einzubringen. Das Medium, in das der einzubringende Verbrauchsstoff gegeben wird und das unter überatmosphärischen Druck gesetzt wird, enthält zumindest als wesentlichen Bestandteil CO2. Insbesondere kann das Medium im wesentlichen vollständig aus CO2 bestehen. Der Verbrauchsstoff wird unter Druck mit CO2 versetzt, um sodann in das hierdurch entstehende Verbrauchsstoff-CO2-Gemisch die Zahnbürstenfilamente zu geben und hierdurch den Verbrauchsstoff in die Zahnbürstenfilamente einzubringen. Werden die Zahnbürstenfilamente mit dem unter Hochdruck stehenden Ver- brauchsstoff-CO2-Gemisch beaufschlagt, kann der Verbrauchsstoff in die äußeren Schichten der Filamente eindiffundieren.
Gegebenenfalls kann der Verbrauchsstoff zunächst in Wasser gelöst werden, bevor er in das CO2 gegeben wird. Dabei kann der Verbrauchsstoff nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung zu 0,005 % bis 0,5 %, vorzugsweise etwa zu 0,05 % bis 0,3 %, in Wasser gelöst sein, bevor die hierdurch entstehende Lösung unter Druck mit dem CO2 versetzt wird. Alternativ können die Verbrauchsstoffe auch gänzlich ohne Zusatz von Wasser mit dem CO2 versetzt werden, insbesondere bei Verwendung von wasserunlöslichen Verbrauchsstoffen.
Vorteilhafterweise erfolgt das Einbringen des Verbrauchsstoffes ohne Vereinzelung der Zahnbürstenfilamente. In Weiterbildung der Erfindung werden ganze Filamentstränge, sogenannte Hanks, und/oder Filamentspulen mit dem Verbrauchsstoff-CO2-Gemisch beaufschlagt. Durch die Verwendung von CO2 kann eine einheitliche Durchfärbung bzw. Einbringung des Verbrauchsstoffs auch ohne Vereinzelung der Filamente erreicht werden. Dabei können in einem Filamentstrang, einem sogenannten Hank, mehrere 10.000 Einzelfilamente zu dem Strang zusammengefasst sein. Für Zahnbürsten können dabei Filamentstränge von 1 m - 2m Länge und 30mm bis 70mm Durchmesser bestehend aus etwa 30.000 bis 80.000 Einzelfilamenten verwendet werden, die bei Einbringung des gesamten Filamentstrangs in die Apparatur gleichzeitig mit dem Verbrauchsstoff-CO∑-Gemisch beaufschlagt werden. AI- temativ können auch Filamente auf Spulen gefärbt werden, auf denen mehrere 10.00Om Filament aufgespult sein kann. Vorzugsweise werden dabei Spulen verwendet, deren Spulenkern und/oder deren Flansche oder deren Bordwände durchlässig ausgebildet sind, so dass das Verbrauchsstoff-CO2-Gemisch durch die Wandungen des Spulenkörpers zirkulieren kann.
Durch die gleichzeitige Behandlung einer Vielzahl von Zahnbürstenfilamenten zusammenge- fasst zu einem Filamentstrang und/oder aufgespult auf eine Filamentspule vereinfacht sich die Handhabung der Filamente während des Prozesses beträchtlich. Insbesondere erübrigt sich der Transport der Filamente in vereinzelter Form, der bei herkömmlichen Verfahren sehr aufwendig ist.
Um ein gleichmäßigeres Einbringen des Verbrauchsstoffes und eine bessere Durchdringung der Filamentstränge bzw. der Wickellagen zu erreichen, wird nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung das unter Druck stehende Verbrauchsstoff-CO2-Gemisch in Strömung versetzt, so dass die Zahnbürstenfilamente bzw. das Verschleißteil des persönlichen Bedarfs von dem Gemisch umströmt wird. Insbesondere kann dabei das Gemisch durch einen Druckbehälter und/oder eine Rohranlage zirkuliert werden, so dass die mit CO2 versetzten Verbrauchsstoffpartikel mehrfach immer und immer wieder mit den Filamenten in Berührung gebracht werden.
Vorteilhafterweise werden die Zahnbürstenfilamente bzw. das entsprechende Verschleißteil, in das der Verbrauchsstoff einzubringen ist, in einem diskontinuierlichen Prozess in einem Druckbehältnis mit dem Gemisch beaufschlagt. Anstelle eines sogenannten Batch- Prozesses wäre es grundsätzlich auch denkbar, die Filamentstränge bzw. -spulen in einem kontinuierlichen oder semikontinuierlichen Prozess mit dem Verbrauchsstoff-CO2-Gemisch zu beaufschlagen. Die diskontinuierliche Prozessführung erreicht jedoch mit einfacheren Apparaturen hervorragende Färbe- bzw. Einbringungsergebnisse.
Hinsichtlich der Prozessparameter bei der Beaufschlagung der Zahnbürstenfilamente mit dem Verbrauchsstoff-C02-Gemisch sind diverse Abänderungen und Anpassungen an die jeweils zu färbenden Teile möglich und sinnvoll.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung kann darin bestehen, dass das Medium, das als wesentlichen Bestandteil das CO2 enthält, zum Einbringen des Verbrauchsstoffs in die Zahnbürstenfilamente durch geeignete Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung in den - A -
überkritischen Zustand gebracht wird. Hierdurch lassen sich besonders gleichmäßige Durchfärbungen auch von Strang- und Spulenmaterial und hohe Eindringtiefen erreichen.
Hinsichtlich der Temperatur zeichnet sich das vorliegende Verfahren vorteilhafterweise durch gegenüber dem Stand der Technik niedrigere Temperaturen aus. Grundsätzlich kann das Verfahren bereits bei Raumtemperatur durchgeführt werden, wodurch so gut wie keinerlei Beeinträchtigung der zu behandelnden Filamente erreicht wird. Es können jedoch auch Temperaturen bis zu 1400C gefahren werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann das Verbrauchsstoff-Medium-Gemisch, mit dem die Zahnbürstenfilamente beaufschlagt werden, vorzugsweise auf ca. 600C bis 8O0C gebracht werden. Diese Temperaturen sind im Vergleich zu den herkömmlichen Färbeverfahren für Zahnbürstenfilamente deutlich niedriger, so dass unerwünschte Beeinträchtigungen der Eigenschaften der Filamente vermieden werden können.
Die Drücke, unter denen das Verbrauchsstoff-Medium-Gemisch während des Einwirkens auf die Zahnbürstenfilamente bzw. das entsprechende Verschleißteil gehalten wird, können zwischen 5 bar und 300 bar betragen, wobei vorzugsweise mit Drücken zwischen 60 bar und 200 bar gefahren wird. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung können Drücke zwischen 85 bar bis 150 bar eingestellt werden.
Die Einwirkzeit kann zwischen einigen wenigen Minuten und einigen Stunden betragen. Je nach Einstellung der übrigen Prozessparameter können bereits bei einer Einwirkzeit von 40 bis 80 Minuten eine hinsichtlich Menge, Eindringtiefe und Gleichmäßigkeit der Stoffeinbringung ausreichende Ergebnisse erreicht werden.
Vorzugsweise ist der diskontinuierliche Einbringungsprozess zweistufig ausgebildet. Nach der Beaufschlagung mit dem Verbrauchsstoff-C02-Gemisch werden die Zahnbürstenfilamente bzw. das entsprechende Verschleißteil des persönlichen Bedarfs aus dem entsprechenden Druckbehältnis entnommen und in ein Spülbecken bzw. eine geeignete Spulapparatur gegeben, um eine kurze Spülung, vorzugsweise von zwei bis fünf Minuten, vorzunehmen. Neben den beiden Tauchvorgängen einmal in das Verbrauchsstoff-CO2-Gemisch und einmal in die Spülflüssigkeit sind keine weiteren Verfahrensschritte wie Neutralisation, Ablagerungsentfernung etc. notwendig.
Insbesondere wird der Spülvorgang als reine Wasserspülung ausgeführt, bei der keine Säuren oder Neutralisatoren eingesetzt werden. Hierdurch wird einerseits eine schonendere Behandlung erreicht, andererseits vereinfacht sich der Prozess unter Sicherheits- und Umweltaspekten.
Zweckmäßigerweise wird das Verbrauchsstoff-Medium-Gemisch nach Ablauf der vorgegebenen Einwirkzeit abgekühlt und entspannt, bevor die Zahnbürstenfilamente bzw. das entsprechende Verschleißteil entnommen werden.
Die Verfahrensparameter können je nach gewünschtem Färbe- bzw. Einbringergebnis variiert werden. Vorteilhafterweise können die Temperatur, der Druck und die Einwirkzeit für die Beaufschlagung mit dem Verbrauchsstoff-C02-Gemisch derart bestimmt werden, dass eine Eindringtiefe bzw. Durchdringungstiefe von ca. 1 % bis 30 %, vorzugsweise 5-25%, des Radius der Zahnbürstenfilamente von außen gesehen erreicht wird.
Eine Hauptanwendung des vorliegenden Verfahrens ist das Einbringen eines Verschleißindikator-Farbstoffs in die Filamente einer Zahnbürste, der sich mit zunehmender Gebrauchsdauer der Zahnbürste wieder verbraucht und somit eine entsprechende Farbänderung der Zahnbürstenfilamente deren Verschleiß anzeigt. Dabei können grundsätzlich verschiedene Farbstoffe in die Filamente eingebracht werden. Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann der Farbstoff Indigotin FD&C Blue No. 2, CAS-No. 860-22-0, verwendet werden, der zu 0,005 % bis 0,5 % in Wasser gelöst wird und unter Druck mit CO2 versetzt wird. Alternativ zu dem genannten Farbstoff können selbstverständlich andere Farben, wie z. B. FD&C Red No. 3, FD&C Yellow No. 6 oder FD&C Green No. 3, verwendet werden.
Alternativ können auch wasserunlösliche Farbstoffe eingesetzt werden, die dann in einer permanenten Färbung resultieren. Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung können Indigo Carmine, Azurblau, Tetrablau, FD&C Blue No. 1 , FD&C Blue No. 1 AI. Lake und Phthalocyaninfarbstoffe, wie Heliogenblau B, verwendet werden.
Neben der Einbringung von Farbstoffen zum Zwecke der Verschleißanzeige können jedoch auch andere Verbrauchsstoffe, wie Geschmacks-, Geruchs-, und/oder antibakterielle Wirkstoffe und ähnliche Applikationsstoffe, die sich bei Gebrauch der Gerätschaft verbrauchen, in die Zahnbürstenfilamente bzw. das entsprechende Verschleißteil des persönlichen Bedarfs eingebracht werden. Beispielsweise können als Geschmacks- und/oder Geruchsstoffe für Lebensmittel zugelassene Aromastoffe, wie z. B. Menthol, Carvone, Zimt oder Fruchtgeschmacksstoffe, eingebracht werden. AIs antibakterielle Substanzen können silberionenhaltige Verbindungen, wie Silber-Zink- Zeolite, wie beispielsweise IRGAGUARD-Typen der Fa. Ciba, oder die Sanitized-Typen der Fa. Clariant, mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in die Zahnbürstenfilamente oder das entsprechende Verschleißteil des persönlichen Bedarfs eingebracht werden.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren für die Einbringung der genannten Stoffe in Zahnbürstenfilamente aus Kunststoff geeignet. Die Zahnbürstenfilamente, die im vorliegenden Verfahren verwendet werden können, sind insbesondere Monofilamente aus Polymeren, wie z. B. Polyamid bzw. Nylon. Insbesondere können die Filamente aus PA6.6, PA6.10 und/oder PA6.12 verwendet werden. Die verwendeten Filamente sind dabei vorteilhafterweise extru- dierte Kunststofffäden, die verstreckt und sodann fixiert sind. Vorzugsweise können Filamente für Zahnbürsten in einem Durchmesserbereich von 50 μm bis 500 μm, insbesondere 100 μm bis 250 μm, eingefärbt werden.
Die Anwendung des Verfahrens ist jedoch nicht auf Zahnbürstenfilamente beschränkt. Die Verbrauchsstoffe, die sich bei Benutzung der entsprechenden Gerätschaft verbrauchen, können mit dem Verfahren auch in vorteilhafter Weise in Kunststoffformteile, erzeugt z. B. im Spritzguss, eingebracht werden, wodurch eine temporäre Einbringung des jeweiligen Stoffes entsteht, welche durch Benutzung nach und nach beseitigt wird. Hierdurch kann z. B. eine Indikatorfunktion an dem entsprechenden Kunststoffformteil erreicht werden. Dieses ist alternativ ein aus z.B. thermoplastischem Elastomer hergestelltes, insbesondere weichelastisches Reinigungselement. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann ein solches Kunststoffformteil im Kopfbereich oder am Griff einer Zahnbürste eingesetzt werden. Jedoch sind auch andere Verschleißprodukte des persönlichen Bedarfs durch das vorliegende Verfahren mit dem entsprechenden Verbrauchsstoff kodierbar. Neben sogenannten Brush-Ups bzw. Brush-Aways, d.h. elastische Fingerzahnbürsten, können auch Wasserfilterwechselanzeigen, Zahnseide oder elektrische Ersatzzahnbürsten durch das vorliegende Verfahren mit dem entsprechenden Verbrauchsstoff versehen werden.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, die für sich, in Kombination und Unterkombination miteinander Gegenstand der Erfindung sind und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung darstellen können, gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand einer zugehörigen Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 : ein schematisches Ablaufdiagramm eines zweistufigen, diskontinuierlichen Färbeprozesses für Zahnbürstenfilamente auf einer Spule.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden Zahnbürstenfilamente 1 , die auf eine Spule 2 aufgespult sind, mit einem Verschleißindikator-Farbstoff eingefärbt. Auf der Spule 2 sind mehrere 10.000m Filament aufgespult, wobei die Spule 2 einen Spulenkörper aus durchlässigem Material aufweist. Insbesondere sind die Flansche bzw. Bordwände 3, also die Seiten der Spule und der Spulenkern 4 für den Farbstoff durchlässig ausgebildet.
Die verwendeten Filamente 1 sind dabei Kunststofffäden, die extrudiert, verstreckt und fixiert aus Polyamid, insbesondere PA6.6, PA6.10 und/oder PA6.12, mit einem Durchmesserbereich von 50 μm bis 500 μm hergestellt werden. Die Filamente werden dabei vorzugsweise ohne Avivage gefärbt, können jedoch je nach Basis der Avivage auch mit einer solchen gefärbt werden. Eine Avivage ist eine nachträgliche Beschichtung der Filamente zur Verbesserung der Handhabung, welche auf Silikon- oder Kohlenwasserstoffbasis ausgebildet sein kann.
In einem Druckbehälter 5 wird eine Färbeflotte zirkuliert, die aus dem Farbstoff Indigotin FD&C Blue No. 2, CAS-No. 860-22-0, zu 0,005 % bis 0,5 % gelöst in Wasser sowie CO2 besteht, mit dem die Farbstofflösung unter Druck versetzt wird. Der Druckbehälter 5 kann dabei mit einer geeigneten Rohranlage 6 um das Farbstoff-CO2-Gemisch durch den Druckbehälter 5 zirkulieren und damit eine Zwangsströmung im Druckbehälter erzeugen.
Ist die Färbeflotte in den Druckbehälter 5 eingefüllt, werden der Druckbehälter 5 sowie die Rohrleitungen 6 auf eine gewünschte Temperatur beheizt, so dass auch die Färbeflotte die gewünschte Temperatur erhält. Sodann wird der Deckel des Druckbehälters 5 geöffnet und die Spule 2 mit den Filamenten 1 in die Färbeflotte eingetaucht und fixiert. Der Druckbehälter wird geschlossen und mit CO2 beaufschlagt. Sodann wird die Zirkulation gestartet und bei Erreichung der vorgesehenen Färbetemperatur für eine bestimmte Einwirkzeit gefärbt, abgekühlt und sodann wieder entspannt. Danach kann die Filamentspule 2 aus dem Druckbehälter 5 entnommen werden und wird in einem Wasserbad 7 mit reinem Wasser von Farbstoff resten befreit. Wie Fig. 1 zeigt, kann der Behälter des Wasserbads 7 einen Zufluss und einen Abfluss aufweisen, so dass auch hier das Wasser durch den Behälter strömt.
Konkret kann der Druckbehälter 5 bzw. die darin aufgenommene Färbeflotte auf eine Temperatur zwischen 60°C und 1200C aufgeheizt werden. Der Druck wird vorzugsweise zwi- schen 60 bar und 200 bar eingestellt, wobei die Filamente 1 auf der Spule 2 zwischen 40 und 80 Minuten in dem Druckbehälter 5 behandelt werden. Der Spülvorgang in dem Wasserbad 7 wird für vorzugsweise zwei bis fünf Minuten durchgeführt. Danach können die Filamente 1 bei Raumtemperatur getrocknet werden. Durch die Zirkulation des CO2 in dem und/oder durch den Druckbehälter 5 hindurch kann eine einheitliche Durchfärbung der auf der Spule 2 aufgespulten Filamente 1 erreicht werden. Dabei diffundiert der Farbstoff in jedes Einzelfilament von außen ein, wobei der Farbstoff je nach Färbebedingung verschieden tief eindringt, so dass unterschiedliche Farbintensitäten erreichbar sind. Um die gewünschte Indikatorwirkung im Bereich der empfohlenen Zahnbürstennutzung zu erhalten, beträgt die Eindringtiefe des Farbstoffes vorzugsweise 1 % bis 30 % des Radius vom äußeren der Ein- zelfilamente 1.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich beträchtliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik erzielen:
Da keine organische oder anorganische Säure (z.B. Essigsäure) nötig ist, wird der Prozeß vereinfacht und werden die Filamente nicht geschädigt.
Eine Neutralisation oder ein intensives Waschen der Filamente ist nicht notwendig. Dennoch entstehen keine Salzablagerungen auf der Filamentoberfläche.
Filamentbeschädigungen durch säurebedingtes Quellen und Schrumpfen des Filaments können vermieden werden.
Durch die Färbung ganzer Hanks bzw. Spulen kann der Prozeß beträchtlich beschleunigt und die problematische Handhabung vereinzelter Filamente vermieden werden.
Die Verarbeitbarkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefärbten Filamente in nachfolgenden Herstellungsschritten der Zahnbürste wird verbessert, insbesondere lassen sich die Filamente an ihren Spitzen besser verrunden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einbringen eines Verschleißindikator-Farbstoffs in Zahnbürstenfilamen- te (1 ) und/oder andere Verschleißteile von Zahnpflegeteilen, bei dem ein Verbrauchsstoff in ein Medium gegeben wird, das unter überatmosphärischen Druck gesetzt wird, und bei dem die Zahnbürstenfilamente (1) und/oder das Verschleißteil mit dem unter Druck stehenden Verbrauchsstoff-Medium-Gemisch für eine vorgegebene Einwirkzeit beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium, in das der Verbrauchsstoff gegeben wird, als wesentlichen Bestandteil CO2 enthält.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Medium aus CO2 besteht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbrauchsstoff in Wasser gelöst wird, bevor er in das CO2 gegeben wird.
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Verbrauchsstoff zu 0,005 % bis 0,5 % in Wasser gelöst wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Zahn- bürstenfilamenten (1) zusammengefasst zu einem Filamentstrang und/oder aufgespult auf eine Filamentspule (2) gleichzeitig mit dem Verbrauchsstoff-Medium-Gemisch beaufschlagt wird.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei Filamentspulen (2) mit einem durchlässigen Kern und/oder durchlässigen Flanschen bzw. Bordwänden verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbrauchsstoff- Medium-Gemisch in Strömung versetzt wird, so dass die Zahnbürstenfilamente und/oder das Verschleißteil von dem Gemisch während des Einbringprozesses umströmt wird.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gemisch in einem und/oder durch einen Druckbehälter (5) zirkuliert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zahnbürstenfilamen- te und/oder das Verschleißteil in einem diskontinuierlichen Prozess in einem Druckbehälter (5) mit dem Gemisch beaufschlagt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Medium zum Einbringen des Verbrauchsstoffs in die Zahnbürstenfilamente und/oder das Verschleißteil durch Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung in den überkritischen Zustand gebracht wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbrauchsstoff- Medium-Gemisch auf eine Temperatur zwischen Raumtemperatur und 14O0C, vorzugsweise etwa 600C bis 800C, gebracht wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbrauchsstoff- Medium-Gemisch mit einem Druck von 5 bar bis 300 bar, vorzugsweise etwa 60 bar bis 200 bar, insbesondere etwa 85 bar bis 150 bar, zur Einwirkung auf die Zahnbürstenfilamente (1 ) und/oder das Verschleißteil gebracht wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einwirkzeit zwischen fünf Minuten und fünf Stunden, vorzugsweise etwa 40 bis 80 Minuten, gewählt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur, der Druck und/oder die Einwirkzeit derart bemessen werden, dass eine Eindringtiefe von ca. 0,5 % bis 15 % der Dicke bzw. des Durchmessers der Zahnbürstenfilamente und/oder des entsprechenden Verschleißteils erreicht wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbrauchsstoff- Medium-Gemisch nach Ablauf der vorgegebenen Einwirkzeit abgekühlt und entspannt wird, bevor die Zahnbürstenfilamente und/oder der Verbrauchsteil entnommen werden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach der Beaufschlagung mit dem Verbrauchsstoff-Medium-Gemisch eine Spülung, vorzugsweise von zwei bis fünf Minuten, vorgenommen wird.
17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Wasserspülung frei von Säuren und/oder frei von Neutralisatoren durchgeführt wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei lediglich zwei Tauchvorgänge vorgesehen sind, nämlich zuerst das Tauchbad in dem Verbrauchsstoff- Medium-Gemisch und sodann ein Spülbad in Wasser.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Zahnbürstenfilamen- te (1) Kunststofffilamente aus einem Polymer, insbesondere Monofilamente aus Polyamid, verwendet werden.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Verbrauchsstoff ein Verschleißindikator-Farbstoff bestehend beispielsweise aus Farbstoffen der Indigotin- Familie verwendet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei als Verbrauchsstoff ein Geschmacks- und/oder Geruchsstoff verwendet wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei als Verbrauchsstoff antibakterielle Substanzen verwendet werden.
23. Verfahren zur Herstellung einer Zahnbürste oder eines Mundpflegeproduktes, wobei in die Zahnbürstenfilamente und/oder in den Borstenträger und/oder in ein Reinigungselement ein Verbrauchsstoff nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche eingebracht wird und anschließend die Zahnbürstenfilamente an einem Borstenträger befestigt werden.
24. Zahnbürstenkopf mit an einem Borstenträger befestigten Zahnbürstenfilamenten, wobei der Borstenträger und/oder die Zahnbürstenfilamente nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 herstellbar sind.
25. Zahnbürste mit einem Zahnbürstenkopf nach dem vorhergehenden Anspruch.
26. Mundpflegeprodukt an dem ein Zahnpflegeteil befestigt ist, das nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 herstellbar ist.
27. Mundpflegeprodukt nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnpflegeteil ein Zahnbürstenfilament oder ein weichelastisches Reinigungselement oder ein Abschnitt des Kopfes oder des Griffes einer Zahnbürste oder eines anderen Mundpflegeproduktes ist.
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