ES2646449T3 - Cepillo dental con una cavidad interna - Google Patents

Abstract

Un cepillo dental (10) que comprende: a. un cabezal (20), cuello (30), mango (40), extremo (42) de mango, extremo (22) de cabezal, superficie externa (12), cavidad interna (60), y eje longitudinal (L); b. la cavidad interna tiene una superficie (62) que define una zona de sección transversal (ICCA); en donde la cavidad interna tiene al menos una de una zona de sección transversal mayor (ICCAG), bordeada por dos zonas de sección transversal menores (ICCA1, ICCA2) a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental o una zona de sección transversal menor (ICCAL) bordeada por dos zonas de sección transversal mayores (ICCA3, ICCA4) a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental; c. la superficie externa (12) que define una zona de sección transversal de la superficie externa (ICSA); d. una pared formada desde la superficie externa (12) y una superficie (62) de cavidad interna; en donde el cepillo dental comprende un único componente unitario a lo largo de toda la longitud, la cavidad interna (60) está cerrada sin abertura alguna a la superficie externa del cepillo dental, el espesor de pared a lo largo de la dirección circunferencial en cualquier sección transversal normal al eje longitudinal en 80 % de la parte hueca se encuentra dentro de 70 % a 170 % de la media del espesor, la relación de la media del radio respecto al espesor de la pared en 80 % de la parte hueca se encuentra en el intervalo de 3 a 10, y el volumen total de la cavidad interna es de 55 % a 70 % del volumen total definido por la superficie externa.

Description

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DESCRIPCION

Cepillo dental con una cavidad interna Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a cepillos dentales que tienen una cavidad interna.

Antecedentes de la invencion

Los cepillos dentales se fabrican generalmente mediante un proceso de moldeo por inyeccion. Dicho proceso de moldeo por inyeccion se caracteriza por proporcionar un molde con la forma del cepillo dental e inyectar plastico fundido a traves de una boquilla de canal caliente en el molde. Despues, el cepillo dental se enfria y se expulsa del molde. Por ejemplo, la patente US-5.845.358 muestra dicho cepillo dental realizado mediante un moldeo por inyeccion. Una de las limitaciones de los procesos de moldeo por inyeccion convencionales es que los mangos de diametro amplio, y especialmente los mangos grandes con una variacion sustancial en la zona de seccion transversal en la que la zona de seccion transversal aumenta y disminuye a lo largo de la longitud o el eje mayor del cepillo, no pueden producirse de manera eficaz, debido al coste del aumento de material y los tiempos de enfriamiento prolongados que resultan del aumento de la masa de material usado.

Los cepillos dentales con diametros de mango mayores proporcionan ventajas sustanciales, por ejemplo, pueden proporcionar una zona de agarre mayor para los ninos, lo que mejora la habilidad de los ninos para manipular y usar los cepillos dentales; tambien las personas con discapacidades, como por ejemplo artritis, algunas veces tienen dificultades para manipular los cepillos dentales debido a las dificultades para flexionar las articulaciones de las manos. Se eximen dichas dificultades considerablemente al aumentar los diametros del mango del cepillo dental. Adicionalmente, los mangos con seccion transversal mas grande de los cepillos dentales son mejores para el usuario desde un punto de vista ergonomico. Las variaciones en la zona de la seccion transversal, que incluyen tanto la zona de las secciones transversales mas grande y mas pequena, a lo largo de la longitud o eje mayor del cepillo ayuda al usuario en el agarre y la manipulacion del cepillo durante su uso, cuando se debe mover rapidamente mientras que tambien puede estar humedo o resbaladizo.

En un intento por superar las dificultades asociadas con el uso del moldeo por inyeccion para producir mangos de cepillos dentales con diametros mas amplios, se sugirio que se produjeran mangos de cepillos dentales que tuvieran un cuerpo hueco. Por ejemplo, los documentos EP-0 668 140 o EP-0 721 832 divulgan el uso de tecnologia asistida por aire o gas para realizar cepillos dentales que tienen mangos con seccion transversal grande y hueca. En los procesos divulgados, el plastico fundido se inyecta cerca de la base del mango del cepillo dental, en donde posteriormente se inserta una aguja caliente en el plastico fundido para soplar gas en el plastico fundido que despues se expande hacia las paredes del molde por inyeccion. De manera similar, la patente US-6.818.174 B2 sugiere inyectar una cantidad predeterminada de plastico fundido en la cavidad para rellenar solo parcialmente la cavidad del molde e inyectar posteriormente un gas a traves de un puerto de inyeccion de gas formado en el molde de inyeccion para forzar el plastico fundido en contacto con las paredes de la cavidad del molde. El documento CN102166064 divulga un cepillo dental que tiene un mango hueco y un metodo para producir dicho cepillo dental. Cuando el material de plastico fundido se inyecta en la cavidad del molde del mango del cepillo dental del mango del cepillo, se forma un agujero de soplado en el mango del cepillo dental, se sopla gas por el centro del mango cepillo dental a traves del agujero de soplado, y el agujero de soplado se sella despues de que se forme el mango del cepillo dental. El cepillo dental descrito en la presente memoria tiene un mango hueco y un cabezal solido realizado mediante un proceso de moldeo por inyeccion asistida por gas. El mango hueco realizado en este metodo disminuye la cantidad de material usado en un 10~50 % en comparacion con un mango del cepillo dental solido. Dichos procesos de moldeo por inyeccion que usan inyeccion por aire adicional tienen dificultades sustanciales para formar los cuerpos de mango huecos con espesor de pared uniforme sustancialmente y, de este modo, se limita el potencial para la optimizacion de un mango para obtener las maximas funciones ergonomicas con un peso de material minimo y la eficacia de fabricacion. Otra desventaja de dichos procesos de moldeo por inyeccion es la creacion de un agujero de ventilacion para el gas. El agujero de ventilacion se forma en la interfaz de plastico fundido y gas a alta presion (y no por molde de acero) y asi no se puede realizar previsiblemente o con alta precision. Otra desventaja adicional de los cepillos dentales con mango hueco hechos mediante moldeo por inyeccion asistida por gas se relaciona con la aplicacion o instalacion de un segundo, tercer material o posterior material al cepillo dental mediante moldeo, o sobremoldeo, por inyeccion, en el que el material sobremoldeado puede, en el proceso de sellado de la ventilacion de gas necesaria, introducirse sustancialmente en el agujero hueco creado en la primera etapa de inyeccion de gas, ya que no hay nada que lo detenga aparte de la friccion y la presion atmosferica cercana dentro del agujero. Finalmente, el moldeo por inyeccion asistida por gas no disminuye sustancialmente la presion de inyeccion o la energia de fundicion requerida para formar un articulo de plastico.

Un metodo convencional para crear mangos de cepillos dentales que tengan secciones transversales mayores, como mangos de cepillos dentales electromecanicos, es fabricar partes diferentes del mango usando moldeo por inyeccion de manera separada, despues ensamblar estas partes ya sea en una etapa de moldeo no por inyeccion separada, o en una etapa de moldeo por inyeccion posterior por la que las partes diferentes de la primera etapa o etapas se insertan primero en un molde por inyeccion y uno o mas materiales adicionales se inyectan alrededor de ellos, creando un cuerpo hueco de multiples partes. Este metodo de fabricacion aun tiene las desventajas relacionadas con lo siguiente: requieren la fundicion

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completa del plastico, presiones altas y equipo asociado implicado en el moldeo por inyeccion y, ademas, pueden haberse anadido gastos de mano de obra asociados con el ensamblaje tanto en el molde como fuera del molde de las diferentes partes moldeadas. El uso de moldeo por inyeccion para crear multiples partes diferentes tambien tiene la desventaja de que cada parte no debe contener ningun socavado sustancial del que el nucleo del molde que forma una superficie concava de la parte moldeada por inyeccion no pueda extraerse despues del moldeo. Ademas, los nucleos del molde deben tener por lo general algun mecanismo para enfriar o eliminar el calor, por lo general incluido como un canal interno a traves del que se fuerza agua fria, y de este modo seria dificil o imposible aplicar geometria interna a los cepillos dentales manuales que tienen diametros de 10 mm y longitudes mayores que 100 mm. La falta de socavado en las partes diferentes combinadas con la longitud y el diametro de los nucleos requeridos para realizar partes de mangos no socavadas combinadas con el deseo de multiples zonas de variacion en la zona de seccion transversal sobre un mango de cepillo dental requeriria de este modo cualquier mango ensamblado por separado para tener multiples superficies de contacto, que requeririan preferentemente sellos para mantener las barreras de humedad y polvo en uso amplio y repetido.

Los cepillos dentales electromecanicos en particular son susceptibles a los problemas de ensamblaje, ya que estan necesariamente huecos para incluir baterias, motores y enlaces electricos asociados y conducir los componentes que deben ubicarse dentro con cierto grado de precision. Para evitar los problemas y gastos de fundir las partes de plastico entre si y multiples etapas de ensamblaje de una carcasa externa sellada, se propuso el moldeo por soplado del mango para los cepillos dentales electromecanicos. En el ensamblaje de un cepillo dental electromecanico de moldeo por soplado, es necesario dejar la parte moldeada por soplado del mango abierta en al menos un extremo para alojar los componentes del motor, las baterias y el sistema de accionamiento. En este proceso, el diametro minimo de al menos una abertura del mango moldeado por soplado debe exceder la dimension lineal mas pequena de cada componente que se insertara. Dicha abertura mayor seria una desventaja en un mango no electromecanico, que no tiene necesidad de alojar el componente de entrada interno, y necesitaria una segunda parte o tapa demasiado grande para prevenir la intrusion y recoleccion de agua, pasta, saliva y otros desechos de uso convencional. Dicha abertura demasiado grande, si se posiciona cerca del cabezal, interferiria sustancialmente con el uso ergonomico del cepillo. Las limitaciones adicionales respecto a la geometria en la superficie interna de la cavidad, por ejemplo para ubicar motores, alojamientos, baterias, etc., que deben posicionarse dentro adecuadamente para fijarse con rigidez tambien seran perjudiciales para el proceso de moldeo por soplado, ya que la mayoria de la superficie de la cavidad interna de una parte moldeada por soplado no se puede definir directamente por acero en las superficies de molde, en cambio se define indirectamente por acero en la superficie externa del mango en combinacion con el espesor de la pared de la preforma, la presion de soplado y la relacion de estiramiento de la parte final respecto a la preforma original o el espesor formado previamente. Dichas limitaciones de estos procesos variables limitaran necesariamente la eficacia en la fabricacion.

Para alojar la activacion de los componentes electricos a traves de un boton estandar o un interruptor mecanico, al menos alguna parte de un mango de cepillo dental electromecanico moldeado por soplado debe hacerse lo suficientemente fina como para flexionarse sustancialmente con la presion de un dedo o el apriete de la mano. Dicha estructura de paredes finas o estructura de paredes de lamina necesariamente requiere algun mecanismo de fortalecimiento para asegurar la durabilidad y rigidez durante su uso. Se puede utilizar un armazon o una tapa interna, como se describe en el documento WO 2004/077996 para proporcionar este mecanismo para el fortalecimiento necesario en un cepillo dental electromecanico, pero seria una desventaja para un cepillo dental manual, que no requiere componentes adicionales para funcionar adecuadamente, ni gastos o complejidad extra y partes de carga adicionales. Ademas, debido a la naturaleza lineal del motor, la fuente de energia, y el arbol de accionamiento de los cepillos dentales electromecanicos, no existen variaciones o son minimas para la zona de la seccion transversal de la cavidad interna; de tal manera que las paredes de la cavidad interna proporcionan soporte mecanico a los componentes internos para disminuir o eliminar los movimientos o desplazamientos no deseados.

Un mango de cepillo dental electromecanico, realizado mediante moldeo soplado o moldeo por inyeccion, generalmente se fabrica con una abertura en cualquier extremo: En un extremo distal, por lo general existe una abertura para alojar el traslado mecanico de energia a traves de un mecanismo de accionamiento al cabezal de cepillo dental, y en un extremo proximal existe por lo general una abertura para alojar la insercion de los componentes durante la fabricacion y posiblemente tambien la insercion o la retirada de la bateria por parte del usuario. Dicha segunda abertura seria innecesaria para un cepillo dental manual y crearia desventajas en la necesidad de sellados y sujeciones mecanicas adicionales. En algunos procesos de moldeo por soplado, la formacion de aberturas en los extremos proximales y distales de la parte moldeada son intrinsecas al proceso y beneficiarian la formacion de un mango de extremo doble abierto, pero no seria necesario para un mango del cepillo dental manual.

Hay muchas ventajas respecto a la realizacion de mangos de cepillos dentales mas ligeros con respecto al peso completo, sin tener en cuenta la seccion transversal o los cambios en tamano. Los mangos mas ligeros podrian proporcionar una respuesta mas tactil de fuerzas transmitidas por los dientes a traves de las cerdas hasta el cabezal del mango a la mano durante el cepillado. Los mangos de los cepillos dentales mas ligeros tambien se podrian enviar en grandes cantidades con mas eficacia desde los centros de fabricacion hasta los centros minoristas donde los usuarios los compran. Para

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disminuir el peso mientras se mantiene la rigidez, algunos mangos de cepillos dentales estan hechos de bambu o madera de balsa, sin embargo, estos materiales tienen desventajas en que no son facilmente formables en formas tridimensionales complejas que puedan agarrarse comodamente. Ademas, estos materiales son anisotropos, lo que significa que tienen un modulo elastico y un limite elastico o resistencia maxima que varia con la direccion en la que se aplica la carga. Los compuestos de fibra de carbono y los plasticos moldeados por inyeccion y rellenos de vidrio son otros ejemplos comunes de materiales anisotropos que se podrian usar para fabricar cepillos dentales mas ligeros y fuertes. Por lo tanto, los articulos fabricados con estos materiales deben formarse con el eje o la «fibra» mas fuerte alineada sustancialmente con el eje mayor del articulo para resistir la fractura durante las fuerzas de flexion usadas comunmente. Esto crea una etapa necesaria extra en la preparacion del material antes de la formacion o mecanizacion. Este alineamiento de la fibra tambien puede presentar una desventaja especifica para la madera en general en que la presentacion de las astillas de material es mas probable que se produzca en la direccion alineada con fuerzas tipicas aplicadas por la mano durante el cepillado.

Para hacer mas ligeros los cepillos dentales y los articulos de cuidado personal sin depender de materiales anisotropos como madera, los articulos pueden hacerse mas ligeros a traves del uso de materiales no homogeneos sino isotropos, como espuma plastica. La espuma plastica presenta una ventaja en que puede ofrecer una relacion de resistencia respecto a peso mas alta que los plasticos solidos sin tener en cuenta la orientacion del material. Sin embargo, los ahorros generales del peso con la espuma plastica pueden estar limitados, ya que las burbujas dentro del plastico que generan los ahorros de peso tambien generan concentraciones de tension que disminuirian considerablemente la resistencia a la traccion. Mientras que la espuma plastica puede proporcionar la resistencia sustancial a la compresion (y se usa exactamente para este fin en aplicaciones tales como materiales de embalaje en los que el peso es un problema critico), la debilidad de traccion afecta considerablemente a la resistencia a la flexion y previene que la espuma plastica uniformemente sirva como elementos de carga en articulos que deben mantener la resistencia y rigidez a la flexion durante el uso normal.

Resulta familiar para aquellos relacionados con la tecnica usar moldeo por extrusion soplado para crear articulos portatiles ligeros en peso, como juguetes para ninos, bates de plastico huecos, palos de golf o cualquier articulo de plastico grande que se beneficie por ser mas ligero con respecto al peso. Mientras que estos beneficios pueden ser tanto de rigidez y resistencia a la flexion, tambien contienen desventajas que limitarian su uso general en dispositivos medicos de Clase-I semiduraderos, como los cepillos dentales. Primero, dichos articulos por lo general contienen destello significativo junto con lineas de separacion, o en cualquier ubicacion en la que la preforma es mas grande en la zona de la seccion transversal que la cavidad por la que se sopla. En estas ubicaciones, la preforma se pliega dentro de la cavidad y se crea el destello sustancial, incluso en la ausencia de la linea de separacion de la cavidad. Segundo, la mayoria de los articulos contienen algun vestigio significativo de soplado en forma de agujero, que puede formarse adecuada o inadecuadamente. Dicho vestigio puede considerarse como un defecto significativo en un dispositivo medico de Clase-I que debe prohibir el incumplimiento o entrada de contaminantes en un interior hueco que puede no drenar eficazmente. Tercero, el tamano relativo de estos articulos es grande en comparacion con el tamano de estos defectos, y la funcion general de estos articulos no esta afectada considerablemente por estos defectos. En muchos casos, el tamano del articulo en si representa el proceso de fabricacion mas facil con respecto a la minimizacion de los defectos. No es un desafio para la extrusion de articulos, envases o botellas de moldeo por extrusion soplado en el intervalo de tamano comun para los mangos de cepillos dentales manuales, si el espesor de las paredes de plastico puede minimizarse en proporcion a la seccion transversal general. Dichos articulos existen en forma de tubos o botellas por lo general flexibles, pequenos que, de hecho, se benefician por tener una pared muy fina, deformable que permite la dispensacion del contenido interno, volviendolos inutilizables como cepillos dentales.

Los mangos de moldeo por inyeccion y extrusion soplado para bienes de consumo semiduraderos como plumeros y dispensadores de cinta tambien son conocidos, pero nuevamente estos articulos no cumplirian con los criterios de dispositivos medicos de Clase-I semiduraderos, especificamente con respecto al sellado del orificio de soplado necesario contra la intrusion de agua u otra contaminacion, y en el caso de moldeo por extrusion soplado, ante la aparicion de destellos en los articulos en las zonas que estarian en contacto directo o entrarian en la boca. Estos articulos tambien son generalmente muy fragiles y cuando se aplica demasiada fuerza por lo general se rompen o parten, generando bordes afilados, volviendolos inutilizables para su uso en la cavidad oral.

Tambien se propuso la fabricacion de cepillos dentales manuales mediante moldeo por soplado, y de hecho no deberia ser dificil el moldeo por extrusion soplado, moldeo por inyeccion soplado o incluso moldeo por soplado y estiramiento por inyeccion de dicho articulo con la forma y el tamano general de un cepillo dental o mango de cepillo dental, sin embargo, no hay divulgaciones existentes en la tecnica anterior que aborden la problematica de: resistencia a la flexion, rigidez a la flexion, rigidez general, mitigacion de destellos u otros defectos afilados, variaciones en la zona de la seccion transversal, y obstruccion o sellado del vestigio del agujero soplado. Cualquiera de estos defectos en un cepillo dental o mango de cepillo dental moldeado por soplado afectaria considerablemente a la utilidad del articulo, y como tal, se necesitan mejoras para permitir que un articulo hueco con ahorros en materiales maximizados por el espesor de la pared uniforme que es adecuadamente fuerte y rigido a la flexion sin romperse con el uso y no drena ni presenta defectos incomodos para el usuario.

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El documento DE-195 31 368 A1 divulga un cepillo dental que tiene un cuerpo de mango y un cabezal de cepillo con cerdas. El cuerpo del mango tiene una camara hueca dentro para almacenar liquidos de limpieza. Se dispone un canal de liquido entre la camara y el cabezal del cepillo para transportar el liquido desde la camara hasta las salidas en el cabezal del cepillo. El cuerpo del mango esta hecho de un material elastico para que cuando se apriete, el liquido se fuerce hacia fuera de la camara a traves del canal de liquido a las salidas en el cabezal del cepillo.

El documento US-2002/074698 A1 divulga un proceso para fabricar cepillos dentales huecos. El proceso incluye: a) proporcionar un molde de cepillo dental que tenga una parte de cabezal, una parte de base, una cavidad de cepillo dental ubicada entre dicho cabezal y partes de extremo y que tenga paredes, un puerto de inyeccion para plastico fundido, y un puerto de inyeccion de gas, en donde se posiciona el puerto de inyeccion de gas en el extremo de la parte de base del molde para que el gas se inyecte en la cavidad del molde sustancialmente en el centro del mismo y en una direccion paralela al eje longitudinal del molde; b) inyectar una cantidad predeterminada de plastico fundido en la cavidad del molde para rellenar parcialmente la cavidad; y c) inyectar al menos un gas a traves del puerto de inyeccion de gas en la cavidad para direccionar el plastico fundido en contra de las paredes de la cavidad del molde. Se proporcionan ejemplos de un 25 % del volumen de la cavidad.

El documento CN-102 166 064 A divulga un cepillo dental hueco hecho mediante moldeo por soplado, en el que se puede ahorrar entre un 10 % y un 50 % del material.

En vista a estas desventajas de la tecnica anterior, es un objetivo de la presente invencion proporcionar un cepillo dental mejorado que tenga una cavidad interna, que evite las desventajas de la tecnica anterior.

Sumario de la invencion

Se proporciona un cepillo dental segun la reivindicacion 1. Las reivindicaciones dependientes proporcionan realizaciones adicionales.

Breve descripcion de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un cepillo dental segun una realizacion de la presente invencion.

La Fig. 1A es una vista en seccion transversal de la Fig. 1 junto con una linea seccional 1A segun una realizacion de la presente invencion.

La Fig. 1B es una vista en seccion transversal de la Fig. 1 junto con una linea seccional 1B segun una realizacion de la presente invencion.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva de un cepillo dental segun una realizacion de la presente invencion.

La Fig. 3 es una representacion de una vista en seccion transversal de un cepillo dental unitario con una cavidad interna.

La Fig. 4 es un grafico que muestra la variacion en el espesor de la pared de dos cepillos dentales unitarios que tienen una cavidad interna a lo largo de un eje longitudinal.

La Fig. 5A es un grafico que muestra la variacion media, minima y maxima del espesor de pared de cualquier seccion de 2 mm del cepillo dental a lo largo del eje longitudinal de una realizacion con un mango ancho.

La Fig. 5B es un grafico que muestra el porcentaje minimo y maximo del espesor de pared del espesor medio de la pared de cualquier seccion de 2 mm del cepillo dental a lo largo del eje longitudinal de una realizacion con un mango ancho.

La Fig. 6A es un grafico que muestra la variacion media, minima y maxima del espesor de pared de cualquier seccion de 2 mm del cepillo dental a lo largo del eje longitudinal de otra realizacion con un mango delgado.

La Fig. 6B es un grafico que muestra el porcentaje minimo y maximo del espesor de pared del espesor medio de la pared de cualquier seccion de 2 mm del cepillo dental a lo largo del eje longitudinal de otra realizacion con un mango delgado.

La Fig.7 es una representacion diagramatica de un metodo de analisis.

La Fig.8 es una representacion diagramatica de un metodo de analisis.

La Fig.9 es un grafico que ilustra la deformacion por flexion en comparacion con la gravedad especifica.

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Descripcion detallada de la invencion

La presente invencion se refiere a un cepillo dental que tiene una cavidad interna, cuyo cepillo dental hueco puede tener colores, materiales y decoraciones superficiales diferentes ya sea en la cavidad interna o en la superficie externa. La cavidad interna varia en la zona de la seccion transversal a lo largo de la longitud o del eje longitudinal del cepillo dental, en donde la cavidad interna se encuentra abierta esencialmente en comparacion con el material de espuma de celda cerrada o abierta. El cepillo dental unitario esta hecho de al menos un material continuo que se extiende a lo largo de todo el eje longitudinal del cepillo dental de manera que el cabezal, el cuello y el mango del cepillo dental unitario sean esencialmente una misma parte. Este u otros materiales continuos proporciona la resistencia estructural al cepillo dental. El cepillo dental unitario incluye elementos no estructurales separados, como por ejemplo etiquetas, estructuras de agarre, cerdas, etc.... La cavidad interna se encuentra cerrada sin abertura a la superficie externa del cepillo dental.

La Fig. 1 muestra una realizacion de un cepillo dental 10 que tiene un cabezal 20, cuello 30, mango 40, un extremo 42 de mango y un extremo 22 de cabezal. El cepillo dental 10 esta uniformemente formado por una sola pieza y comprende una cavidad interna 60 y una superficie externa 12, en donde la superficie externa 12 varia en la zona de la seccion transversal (OSca), que es la zona total de la seccion transversal como se define por la superficie externa 12, a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10, como se muestra en la Fig. 1A; en esta realizacion, el mango 40 tiene una forma sustancialmente de reloj de arena. La cavidad interna 60 tiene una superficie 62 de cavidad interna, en donde la superficie de la cavidad interna 62 varia en la zona de seccion transversal (ICca) a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental. Como muestra la Fig. 1, en determinadas realizaciones la cavidad interna 60 del cepillo dental 10 tiene una zona de seccion transversal mayor ICcag bordeada a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10 por zonas de seccion transversal ICca1, ICca2 que tienen una zona mas pequena que la zona de seccion transversal mayor ICcag, para formar un contorno. Una cavidad interna 60 de un cepillo dental 10 tambien puede tener una zona de seccion transversal menor ICcal bordeada a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10 por zonas de seccion transversal ICca3, ICca4 que tienen una zona superior a la zona de seccion transversal menor ICcal, para formar un contorno. En otra realizacion, la zona de seccion transversal en el extremo del mango del cepillo es mas pequena que al menos una u otra zona de seccion transversal a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10. Ademas, como se muestra en las Figs. 1, 1A y 1B, en determinadas realizaciones la superficie 62 de la cavidad interna varia en la raiz cuadrada de la zona de seccion transversal (ICca) proporcionalmente respecto a las variaciones de la raiz cuadrada de la zona de seccion transversal (OSca) de la superficie externa 12 a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10. En otra realizacion, la zona de seccion transversal de la pared del cepillo dental (material termoplastico que forma el cepillo dental que se posiciona entre la superficie de la cavidad interna y la superficie externa del cepillo dental), que es la diferencia entre la zona de seccion transversal de la superficie externa (OSca) y la zona de seccion transversal de la superficie de la cavidad interna (ICca) varia menos de 25 %, 20 %, 15 %, 10 %, 5 % aproximadamente sobre al menos 50 %, 70 %, 80 %, 90 % de la longitud de la cavidad interna a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental. Este es el caso del espesor de la pared del cepillo dental en la parte de la cavidad interna en proporcion inversa al perimetro promedio de la superficie externa y la cavidad interna a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental. En otra realizacion, el espesor de la pared del cepillo dental en la parte de la cavidad interna permanece sustancialmente constante a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental. Como se muestra en la Fig. 1, el cabezal 20 y al menos una parte del cuello 30 a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10 puede ser sustancialmente solido o como se muestra en la Fig. 2 en un cepillo dental 100 la cavidad interna 160 puede extenderse desde el mango 140 hasta el cuello 130 pero no atraviesa el primer agujero 132 de mechones mas cercano al extremo 142 del mango del cepillo dental 100. Segun la invencion, el porcentaje de volumen del hueco de aire respecto al volumen del mango y cuello del cepillo varia de 55 % a 70 %; esto significa que se ahorra el mismo porcentaje de material en comparacion con un cepillo dental solido con la misma forma y tamano. La cantidad de material termoplastico puede disminuirse de un 55 % a un 70 % en comparacion con el que se usa en los cepillos dentales solidos que tienen la misma forma y tamano. Esta documentado que un mango de la puerta de un congelador hueco moldeado por inyeccion asistida por gas ahorra un maximo de un 27 % de material en comparacion con un mango de puerta de un congelador solido de la misma forma y tamano. Practicamente cualquier cepillo dental moldeado por inyeccion asistida por gas puede ahorrar un maximo de un 30 % de material en comparacion con un cepillo dental solido de la misma forma y tamano.

Un cepillo dental hueco con mango ancho y cavidad interna en realidad tiene una resistencia a la flexion muy alta respecto al volumen. Cuanto mas delgado es el espesor de la pared en comparacion con la media del radio r en cualquier seccion transversal, mayor es la resistencia estructural respecto al volumen. En donde la media del radio se define como la media del perimetro de la seccion transversal hueca dividida por 2n. La media del perimetro de la seccion transversal hueca se define como el promedio del perimetro de la superficie externa y la cavidad interna en esa seccion transversal. Para simplificar, un cepillo dental con cavidad interna como una viga cilindrica hueca que se encuentra en condicion de flexion, como se ilustra en la Fig. 3. Se puede mostrar que la resistencia a la flexion Kb respecto a la relacion del volumen V de un cepillo dental con cavidad interna varia de manera positiva respecto a la

relacion de la media del radio r respecto a espesor t. A medida que aumenta la relacion de -, tambien aumenta la

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relacion de —. Seguira una relacion similar para un cepillo dental no cilfndrico con un contorno y una cavidad interna.

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Ademas, el cepillo dental unitario con cavidad interna de la presente invencion tiene una relacion de la media del radio

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respecto al espesor -en el intervalo de 3 a 10 en al menos 80 % aproximadamente de la parte hueca a lo largo del eje t

longitudinal. En la transicion de la parte hueca del cepillo dental a la parte solida, el espesor de la pared tiende a aumentar y se excluye de las medidas del espesor de la pared. Por otro lado, la relacion de la media del radio respecto

al espesor -que tiene una viga cilindrica solida es Vz. Mientras que, la relacion -de algunos otros mangos huecos de un t t

cepillo dental que existia en una tecnica anterior como los cepillos dentales de moldeo por inyeccion asistida por gas puede ser de 0,7 a 2.

El cepillo dental tambien tiene que ser lo suficientemente rigido como para resistir una fuerza de apriete por parte de los consumidores. La tension radial de un cepillo dental hueco bajo la fuerza de apriete o presion de apriete

tambien es directamente proporcional a -. Se halla mediante la prueba de las muestras de cepillo dental hueco

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fisicas con la cavidad interna, que mientras que el cepillo dental sea lo suficientemente espeso y -sea inferior a 8

t

o incluso inferior 10, los consumidores no notaran la deformacion radial generada por la fuerza de apriete normal.

Mientras que la variacion del espesor de otros mangos huecos de un artfculo de cuidado personal, por ejemplo, un cepillo dental de la tecnica anterior, por ejemplo, cepillos dentales moldeados por inyeccion asistida por gas, tendra variacion significativa del espesor de la pared junto con la variacion del espesor a lo largo de la direccion circunferencial de una seccion transversal de cualquier esquina afilada de la seccion transversal. Por ejemplo, en un mango de moldeo por inyeccion asistida por gas, el espesor varia desde 1,9 mm a 4,3 mm en una seccion transversal. La seccion transversal de la superficie externa del mango tiene una forma irregular con esquinas afiladas. La cavidad interna del mango no puede seguir la forma de la superficie externa. En la esquina afilada, el espesor cambia abruptamente de 1,9 mm a 4,3 mm, que es un cambio abrupto de 2,4 mm. Este cambio de espesor abrupto no sucederia en la cavidad interna del cepillo dental de la presente invencion. La media del espesor es de 3,1 mm aproximadamente de la seccion transversal. La media del radio de la seccion transversal

hueca es de 2,35 mm. La relacion de la media del radio respecto al espesor -es de 0,76; que es mucho mas

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pequeno que 3.

Ahora se hara referencia a la distribucion de la media del espesor de la pared de cualquier seccion transversal en la parte hueca a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental.

En una realizacion anterior del cepillo dental hueco con mango delgado, la media del espesor de pared en cualquier seccion transversal de un cepillo dental unitario en 80 % de la parte hueca a lo largo del eje longitudinal tiene un intervalo de 0,9 mm a 1,2 mm, con una media del espesor de 1,07 mm. El espesor de la pared varia menos de 15 % de su media del espesor de pared en 80 % de la parte hueca a lo largo del eje longitudinal. La relacion de la media del

radio respecto al espesor -tiene un intervalo de 3,9 a 8,4 en 80 % de la parte hueca a lo largo del eje longitudinal. Este t

es un cepillo dental unitario con un mango delgado. La media del espesor de la pared de cualquier seccion transversal del cepillo dental unitario con cavidad interna y mango delgado tambien es una funcion continua a lo largo de la funcion del eje longitudinal del cepillo dental. Esto significa que el cambio en la media del espesor de la pared de cualquier seccion transversal de una seccion transversal respecto a otra es inferior a 0,5 mm; como se muestra en la Fig. 4.

En otra realizacion, el espesor de la pared de un cepillo dental unitario en 80 % de la parte hueca a lo largo del eje longitudinal tiene un intervalo de 1,55 mm a 2,07 mm, con una media del espesor de 1,76 mm. El espesor de la pared varia menos de un 17 % de su media del espesor de pared en 83 % de la parte hueca a lo largo del eje longitudinal. El

cociente de la media del radio al espesor -tiene un rango de 3 a 4,7 en 80 % de la parte hueca a lo largo del eje

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longitudinal. Este es un cepillo dental unitario con un mango ancho. El cambio en la media del espesor de la pared de cualquier seccion transversal de una seccion transversal respecto a otra es inferior a 0,5 mm; como se muestra en la Fig. 4.

En ambas realizaciones anteriores del cepillo dental unitario con cavidad interna, los cepillos dentales tienen la resistencia a la flexion y estructural que se requieren para que los consumidores se cepillen los dientes eficazmente.

El espesor de la pared puede variar a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental al controlar el perfil de espesor de preforma en un proceso de moldeo por extrusion soplado. Se presentan tres realizaciones que podrian ser deseables:

En una realizacion, la zona de seccion transversal permanece constante en 80 % de la parte hueca a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental. En esta realizacion, el espesor de pared varia de manera inversamente proporcional respecto a la media del radio del cepillo dental a lo largo del eje longitudinal.

En una realizacion, es deseable que la media del espesor del cepillo dental permanezca constante en 80 % de la parte hueca a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental. En esta realizacion, la zona de seccion transversal del

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cepillo dental variara de manera proporcional respecto a la media del radio del cepillo dental a lo largo del eje longitudinal.

Aun en otra realizacion, es conveniente que la media del espesor vane en proporcion a la media del radio del

cepillo dental a lo largo del eje longitudinal, es decir -permanece constante y puede ser de cualquiera de 3 a 10.

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En esta realizacion, la zona de la seccion transversal del cepillo dental variara de manera proporcional respecto al cuadrado de la media del radio del cepillo dental a lo largo del eje longitudinal. El beneficio de esta realizacion es que el cepillo dental permanece con la rigidez y resistencia a la flexion constante a lo largo del eje longitudinal.

Con referencia a la Fig. 1, el mango 40 se conecta a un cabezal 20 a traves de un cuello 30 que, en comparacion con el mango 40, o el cabezal 20, tiene una zona de seccion transversal mas pequena. Como se ilustra en la Fig. 1, el cabezal 20 del cepillo dental 10 soporta una pluralidad de elementos de limpieza, como cerdas o mechones de cerdas. Las cerdas o mechones de cerdas pueden comprender nailon, PTB y TPE.

Ademas de las cerdas o mechones de cerdas, los cepillos dentales de la presente invencion pueden incluir cualquier elemento de limpieza adecuado que pueda introducirse en la cavidad oral. Algunos elementos de limpieza adecuados incluyen, elementos masajeadores elastomericos, elementos de limpieza elastomericos, elementos masajeadores, limpiadores linguales, limpiadores de tejidos blandos, limpiadores de superficies duras, combinaciones de los mismos y similares. El cabezal puede comprender una variedad de elementos de limpieza. Por ejemplo, el cabezal puede comprender cerdas, elementos elastomericos abrasivos, elementos elastomericos en una orientacion o disposicion particular, por ejemplo, aletas pivotantes, copas profilacticas, o similares. Se describen algunos ejemplos adecuados de elementos de limpieza y/o elementos de masaje en las publicaciones de las solicitudes de patente US-2007/0251040; 2004/0154112; 2006/0272112; y en las patentes US-6.553.604; 6.151.745. Los elementos de limpieza pueden ser conicos, plegados, con hoyuelos, o similares. Se describen algunos ejemplos adecuados de estos elementos de limpieza y/o elementos de masaje en las patentes US-6.151.745; US-6.058.541; US-5.268.005; US-5.313.909; US- 4.802.255; US-6.018.840; US-5.836.769; US-5.722.106; US-6.475.553; y en la publicacion de la solicitud de patente US-2006/0080794. Ademas, los elementos de limpieza pueden disponerse de cualquier manera o patron adecuados en el cabezal del cepillo dental.

En determinadas realizaciones de la presente invencion, el cepillo dental, puede hacerse de mas de un material o capa. En determinadas realizaciones, un cepillo dental puede comprender un componente primario o una capa que forma la mayor parte del cepillo dental y una capa secundaria que forma una minoria del cepillo dental, en donde la segunda capa, en determinadas realizaciones, puede ser inferior a 0,4 mm aproximadamente de espesor y superior a 1 cm2 aproximadamente en la zona. En particular, puede usarse un proceso de extrusion de multiples componentes, en donde diferentes partes del articulo de cuidado personal se forman con materiales diferentes. Por ejemplo, en un cepillo dental, las partes de superficie de contacto que se conectan con el pulgar o los dedos indice estan hechas de plastico blando para que se sienta blando o facil de agarrar, mientras que las partes que quedan del cepillo dental pueden hacerse de plastico duro para proporcionarle al cepillo dental la rigidez suficiente. El plastico blando no debe ser resbaladizo ni tener un alto coeficiente de friccion cuando esta humedo, de tal manera que cuando se cepillan los dientes y se humedece el mango, el usuario puede agarrarlo con facilidad sin perder el control del mango del cepillo. El elastomero termoplastico (TPE) puede usarse como plastico blando. En otra realizacion, el cabezal y la parte del cuello de un cepillo dental puede tener dos capas con una capa externa de plastico blando para la suavidad y una capa interna de plastico duro para la rigidez y soporte de los mechones. En otra realizacion, una parte o una tira de cepillo dental paralela al eje longitudinal del cepillo dental puede tener dos capas de material con la capa externa que tiene un material diferente o un color diferente del resto del cepillo dental. Aun en otra realizacion del cepillo dental, una parte del cepillo dental, por ejemplo, el cuello, puede tener dos capas de materiales diferentes, mientras que las otras partes del cepillo dental, por ejemplo, el mango, tienen solo una capa de material; creando un agarre, tacto, decoracion de color diferente en las diferentes partes de los cepillos dentales. Las dos capas pueden hacerse al suministrar una preforma multicapa en el molde. Al controlar la presencia de una segunda preforma de capa tanto en la direccion longitudinal como en la direccion circunferencial, la presencia de la segunda capa en el cepillo dental puede controlarse en la direccion longitudinal y en la direccion circunferencial. En determinadas realizaciones, una parte separada puede introducirse en una posicion del molde y puede sostenerse en posicion en un lado de la cavidad de la pared del molde ya sea por succion al vacio o por la curvatura dimensional natural del molde. Una o mas partes separadas tambien pueden introducirse en el molde y sujetarse a la pared de la cavidad del molde de la misma manera. Estas partes sujetadas en el molde pueden ser una capa delgada de un material diferente con diferentes colores, o textura superficial, o textura 3D. En determinadas realizaciones, dicha parte puede ser una etiqueta de lamina TPE delgada de color o espesor diferente que proporciona diferenciaciones de color asi como tambien agarre suave y humedo. En determinadas realizaciones, esto puede ser una parte electronica pequena que tiene un temporizador y pantalla para indicar un tiempo de cepillado predeterminado. En determinadas realizaciones, esto puede ser una parte electronica pequena que reproduce sonido o musica durante dos minutos. Aun en otras realizaciones adicionales, puede realizarse con material que cambia de color que cambia con la presion, temperatura, humedad o tiempo. Aun en otra realizacion, puede realizarse con textura 3D u onda abierta hecha de TPE o copolimeros de acetato de viniletileno (EVA) que le proporcionan decoracion adicional al cepillo dental.

En determinadas realizaciones, un cepillo dental que tiene una cavidad interna puede tener un centro de gravedad mas cerca del cabezal que del centro geometrico de la superficie externa del cepillo dental que es

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normalmente posible con un cepillo solido de forma convencional, que puede proporcionarse para mejorar la maniobra o ergonomfa durante el cepillado, o el centro de gravedad puede ubicarse mas alejado del cabezal que lo que es posible con un cepillo solido, homogeneo, por ejemplo, mediante colocacion de pesos montados permanentemente dentro de la parte hueca del mango, que puede proporcionar, por ejemplo, una respuesta tactil mejorada de las fuerzas transmitidas de los dientes al cabezal del mango. Dicha manipulacion del centro de gravedad puede proporcionar beneficios adicionales en la manipulacion durante el cepillado o almacenamiento sin comprometer los elementos de diseno tales como la forma, el material, o el color que aparece en el exterior del mango. Ademas, un cepillo dental que tiene una cavidad interna puede tener una densidad equivalente en determinadas realizaciones por debajo de 600 kg/m3 (0,60 g/cm3), o por debajo de 200 kg/m3 (0,20 g/cm3) en plastico mientras que mantiene un modulo o una resistencia suficiente como para resistir la flexion incluso durante el cepillado fuerte sin preocuparse por el alineamiento o una disposicion particular de cualquier materia prima o elemento de carga (en contraste con los materiales que tienen fibra, como madera o fibras de carbon), que es diffcil de lograr en un cepillo dental cuyo mango es sustancialmente solido y hecho por materiales homogeneos e isotropos tales como plastico o metal. Una densidad equivalente se identifica como la relacion de la masa global respecto al volumen global definido por la superficie externa del cepillo dental. En determinadas realizaciones la densidad equivalente del cepillo dental con cavidad interna es de 2000 kg/m3 a 5000 kg/m3 (de 2 g/cm3 a 5 g/cm3). En determinadas realizaciones, el mango de ambos cepillos dentales no se deforma cuando los dedos de la mano lo aprietan.

El material del cepillo dental puede ser de cualquier resina termoplastica que tenga una o mas propiedades adecuadas para un cepillo dental hueco, tales como propiedades de flujo de fundido que permiten el moldeo por soplado, resistencia qufmica y suficiente resistencia al impacto. Los ejemplos de materiales tfpicos incluyen un polipropileno modificado para impactos o polipropileno de alta densidad (HDPE). Los ejemplos de materiales usados para las capas externas suaves pueden ser de material TPE con durezas diferentes. El cepillo dental tambien puede tener un material decorativo secundario como una capa delgada de TPE en una pequena parte del cepillo dental tal como la zona de descanso o de agarre del pulgar. En determinadas realizaciones cuando un cepillo dental se forma mediante moldeo por extrusion soplado, debido a la gran tension de la preforma medio fundida en el molde de compresion en la parte del cabezal del cepillo para desde la gran cantidad de pequenos agujeros de mechones profundos envasados cerca, la resina termoplastica de base primaria que se suministra en la maquina de moldeo por soplado en una forma de paleta puede tener un fndice de flujo de fundicion (MFI) en un intervalo de 1 g/10 min a 4 g/10min a 230 0C y 21,18 N (fuerza 2,16 kg) medido con un metodo de prueba de la norma ASTMD1238. El MFI no debe ser demasiado pequeno, por ejemplo, <1 g/10 min, porque una resina con <1 g/10 min de MFI forma una preforma que es demasiado viscosa para fluir libremente para rellenar un hueco profundo estrecho entre los agujeros de mechones con gran tension. La temperatura de la preforma puede aumentar para disminuir la viscosidad hasta cierto punto. El intervalo de temperatura normal de un proceso de moldeo por extrusion soplado es de 176 0C~232 0C. El ajuste de la temperatura demasiado alta puede dar como resultado el quemado de la resina e inconsistencia en la propiedad de la resina fundida. Por ejemplo, para una resina de polipropileno (PP) con un MFI de 0,37 y flujo de 0,47, la temperatura tiene que ajustarse por encima de 246 0C para formar un cepillo dental con agujeros de mechones, pero la calidad de las partes es mala y muy inconsistente. Sin embargo, cuando el MFI es demasiado alto, por ejemplo, cuando el MFI de la resina excede los 3 g/10 min, la preforma se hace demasiado movediza y no puede soportarse por sf misma y puede colapsar antes de que se afiance al molde. La disminucion de la temperatura de la preforma puede reducir la viscosidad de la preforma para soportarse por sf misma, pero la disminucion de la temperatura puede hacer que el rendimiento de la preforma sea muy inconsistente de una operacion a la siguiente. Para formar una preforma que pueda usarse para formar un cepillo dental unitario, en determinadas realizaciones la temperatura puede ser de 199 0C aproximadamente a 221 0C aproximadamente y el MFI de 1,5 MFI a 2,5 MFI. Tambien es importante el MFI de colorante. Aunque la relacion de disminucion (el porcentaje del colorante en peso que se mezcla con la resina termoplastica de base) de colorante es generalmente de 2 % a 5 % aproximadamente, pero a 30 MFI en comparacion con 15 MFI, la viscosidad de la preforma de la resina de dos colores puede realizarse significativamente de diferente manera.

Los cepillos dentales unitarios de la presente invencion que tienen una cavidad interna pueden ayudar a disminuir la cantidad de fuerza excesiva aplicada al cepillo dental durante el cepillado, por ejemplo, cuando se usa un cepillo dental manual solido o cepillo dental electromecanico. Es conocido por aquellos expertos en la tecnica que el cepillado constante y repetido con un cepillo dental manual, con mechones estandares con una fuerza superior a 5,0 N aproximadamente puede terminar en la perdida de tejido gingival con el paso del tiempo. Por ejemplo, existen cepillos dentales electromecanicos con sistemas de respuesta integrados para advertir a los usuarios cuando se excede esta fuerza durante su uso. Esto sugiere que una fraccion significativa de usuarios de cepillos dentales aplican fuerzas de hasta 5,0 N a traves del cabezal del cepillo dental. Un ejemplo de cepillo dental con seccion transversal rectangular, uniforme fabricado con material isotropo, homogeneo, solido podrfa moldearse en el agarre como se muestra en la Fig. 7. La deformacion del cabezal del cepillo dental en este agarre durante la flexion en uso puede inferirse analfticamente a partir de la ecuacion usada para calcular el modulo de elasticidad de una barra plana de material en tres puntos de flexion como se muestra en la Fig. 8, y se divulga en ASTM D 790.

Los materiales usados para formar un cepillo dental unitario de la presente invencion que tenga una cavidad interna (cepillos dentales huecos) deben proporcionar una resistencia a la flexion, o rigidez, cuando se aplica una

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carga normal al eje longitudinal. Los materiales del cepillo dental que no cumplan con este criterio se flexionan completamente durante el uso normal, y dan como resultado una experiencia negativa o envian fuerza insuficiente para la limpieza adecuada de los dientes. Para evaluar los materiales candidatos para la construccion de un cepillo dental en una realizacion tan ligera en peso como sea posible, se define en este caso una relacion para la resistencia a la flexion del mango respecto a la gravedad especifica general como una deformacion medida en un caso de carga especifico descrito en la Fig. 8. El grafico de la Fig. 9 ilustra esta relacion aplicada a una aproximacion con forma de viga rectangular simple de mangos solidos hechos de materiales homogeneos isotropos; los mangos hechos de compuestos o materiales no homogeneos, no isotropos; y los mangos huecos hechos de otros materiales que no sean materiales isotropos, homogeneos. Los materiales en el grafico se obtienen de la ecuacion analitica de flexion para el aparato en la Fig. 8 o de la flexion prevista en un analisis de elementos finitos de materiales no solubles de manera analitica, tales como materiales anisotropos. Resulta claro, gracias a este grafico, que los mangos solidos hechos de materiales isotropos, homogeneos no pueden lograr una relacion de resistencia respecto al peso de flexion que pueda lograrse mediante mangos disenados huecos homogeneos, isotropos.

No siendo todos huecos, los articulos tienen la resistencia suficiente como para soportar 5 N de fuerza aplicada en una flexion normal al eje mayor a una distancia tipica de la aplicada al cepillo dental entre un punto de equilibrio del pulgar y el cabezal del cepillo. Sin duda, no todos los articulos de moldeo por soplado pueden soportar dichas fuerzas; muchos envases de moldeo por soplado, tales como las botellas de agua, deben rellenarse antes de acumularlos en paletas ya que sus paredes son lo suficientemente delgadas como para que se deformen de manera significativa en compresion incluso bajo el peso de unas pocas botellas vacias sobre ellos. Es posible fabricar cepillos dentales de manera similar, ya sea mediante el uso de materiales generalmente debiles o a traves de la fabricacion de paredes extremadamente delgadas, de manera que aparenten ser fuertes, posiblemente debido al uso de materiales opacos u otra decoracion. Los cepillos dentales fabricados con estos mangos no colapsarian bajo gravedad o fuerzas suaves, y podrian aparentar ser robustos en envases o en una pantalla no de uso, pero de hecho seria desagradable o imposible utilizarlos como se pretende, o para aplicar la fuerza de cepillado suficiente para mantener la salud bucal. Generalmente, los cepillos que se deforman mas de 20 mm con una fuerza de 5,0 N aplicada segun se determina en ASTMD790 no deberian usarse. En determinadas realizaciones, los cepillos dentales unitarios de la presente invencion se deforman menos de 20 mm aproximadamente con una fuerza de 5,0 N aplicada segun se determina en ASTMD790. En determinadas realizaciones, los cepillos dentales unitarios de la presente invencion se deforman menos de 10 mm aproximadamente con una fuerza de 5,0 N aplicada segun se determina en ASTMD790.

Los materiales isotropos, no homogeneos aparecen de este grafico para ser candidatos tambien para los cepillos dentales de bajo peso. Sin embargo, estos materiales son intrinsecamente fragiles como resultado de las concentraciones de tension debido a las burbujas que son el resultado del proceso de espumacion. El grafico descrito anteriormente ilustra solo la desviacion prevista o teorica bajo carga y no tiene en cuenta la resistencia maxima de los materiales. Los cepillos dentales fabricados con espuma mostrados se fracturarian en la superficie con traccion durante la flexion de cargas mucho menores que las usadas durante un cepillado tipico.

En general, los cepillos dentales huecos con un espesor de pared uniforme sustancialmente proporcionan una resistencia a la flexion deseada con uso minimo de material mediante la colocacion del material de manera selectiva en el diametro mas externo, o la ubicacion mas lejana del eje de flexion, en el que puede soportar el mayor momento de flexion con la minima resistencia necesaria. Esta colocacion selectiva de material disminuye naturalmente la tension normal aplicada a los elementos materiales, ocasionada por los momentos de flexion, y da como resultado menos tension por unidad de elemento material de la fuerza normal aplicada o el momento de flexion que si el mango se fabricara con material solido o tuviera material colocado principalmente en el eje neutral. Una viga-I es un ejemplo comun de la colocacion selectiva siempre que sea posible desde un eje neutral. Sin embargo, una viga-I resiste la flexion de manera bastante diferente cuando se flexiona alrededor de ejes diferentes. Una parte hueca que es sustancialmente redonda en seccion transversal, tal como un cepillo dental hueco, proporcionara la resistencia adecuada a la flexion alrededor de una variedad de ejes, que es necesaria para un articulo de cuidado personal tal como un cepillo dental que es portatil y se usa regularmente en muchas orientaciones diferentes y deben sostener cargas cerca de aproximadamente cualquier eje de flexion.

Sin embargo, no todos los disenos de cepillos dentales huecos proporcionarian suficiente resistencia a la flexion, segun se define en la relacion de deformacion respectiva a gravedad especifica mencionada anteriormente. En cambio, es mas facil fabricar un cepillo dental moldeado por extrusion soplado con una pared muy delgada, flexible que lo que es fabricar un cepillo dental de manera que la pared sea lo suficientemente espesa como para proporcionar la resistencia a la flexion adecuada. Para todos los articulos de moldeo por extrusion soplado existe un limite superior en el espesor de la pared que puede crearse con la creacion de pliegues o lineas de destellos significativas en la superficie exterior del articulo. Este limite superior esta determinado por la circunferencia externa mas pequena de la parte del articulo que se presentara hueca, el espesor inicial del material extrudido antes del soplado, y la relacion de la circunferencia inicial de la seccion soplada respecto a la circunferencia final de la seccion soplada. A medida que el espesor de la pared del material inicial aumenta, puede capturarse una mayor fraccion entre las superficies del molde que se pretenden reproducir, creando asi una seccion plana alrededor de todos o una parte de los articulos moldeados, conocida comunmente como destello. Un cepillo dental incluso con pequenas cantidades de destellos seria

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desagradable de usar, especialmente a medida que los destellos se hacen o se sienten mas afilados al tacto, y que sea mas pequeno.

La elasticidad y la resistencia de los materiales tambien desempenan un factor en la resistencia a la flexion: por ejemplo, un cepillo dental de moldeo por soplado que es lo suficientemente rigido y esta formado por un material relativamente fuerte, tal como PET-G, puede ser demasiado debil para considerarse util cuando se moldea con la misma geometria y espesor de pared de LDPE o polipropileno. Incluso entre LDPE y polipropileno, un cepillo dental de polipropileno puede ser suficientemente mas resistente que un cepillo dental de LDpE, de tal manera que sea notablemente mas rigido para un usuario.

En determinadas realizaciones de la invencion, un cepillo dental de polipropileno se encuentra entre 100 mm y 2000 mm, y tiene un peso entre 7,0 g y 13,0 g con material distribuido sustancialmente de manera uniforme alrededor de la pared de la parte hueca, tiene una densidad global inferior a 500 kg/m3 (0,5 g/cm3).

Ademas de la resistencia a la flexion, la rigidez y conveniencia en la fabricacion de un cepillo dental hueco, se encuentra la ventaja de usar el volumen interno desocupado para alojar algun elemento decorativo o util. Dichos elementos pueden incluir elementos comunes a los cepillos huecos ensamblados tales como sistemas principalmente electronicos, sistemas electromecanicos, sistemas principalmente mecanicos y elementos decorativos.

Los elementos electronicos tales como las baterias, los temporizadores, las alarmas, los transductores, los acelerometros, las luces, los altavoces, los amplificadores, las resistencias, los condensadores, los inductores, los transistores, los circuitos, las placas de circuitos, electronica impresa, tinta o sustratos electronicos, la soldadura, los cables, y componentes similares pueden ensamblarse previamente en sistemas en funcionamiento o parcialmente en funcionamiento e instalarse en la zona hueca en un cepillo dental hueco. Dichos sistemas pueden hacer uso particular de los socavados en la parte hueca del cepillo dental, por ejemplo, mediante la colocacion o posicion en contra o cerca de un socavado para proporcionar restriccion en el movimiento. Dichos sistemas tambien se aprovechan de la capa interna de un sistema multicapa para proporcionar aislamiento electrico o conductividad o semiconductividad entre los elementos integrados al sistema, o a los elementos fuera de la cavidad del cepillo dental. Un ejemplo de esto seria un sistema de carga inductivo que recibe energia de un campo electrico externo mediante la colocacion y activacion de bobinas de cable posicionadas dentro del mango. Este es un metodo comun por el que los cepillos dentales electricos se recargan cuando no estan en uso. Las realizaciones especificas de estos sistemas y elementos incluyen: un temporizador para proporcionar respuesta a un usuario durante el cepillado de los dientes, un sensor de fuerza para rechazar el uso excesivo de la fuerza durante el cepillado, un elemento indicador que le informa al usuario cuando puede haberse alcanzado la duracion prevista del cepillo dental, luces o sonidos para reproducir una cancion o un juego durante el cepillado, uso de propiedades geometricas de la zona hueca para que resuenen o se atenuen determinados sonidos que se generen dentro, un generador electrostatico para cargar el sistema a una potencia de voltaje alta o baja, creacion de una «mascota electronica» o tamagotchi, que sobrevivira si se mantienen buenos habitos de cepillado y sufrira o morira si no se mantienen, y elementos similares.

Tambien pueden usarse sistemas electromecanicos tales como motores giratorios, motores lineales, motores vigentes directos de magneto permanente, transductores piezoelectricos, botones, conmutadores de palanca acodada, conmutadores temporales, magnetos, conmutadores de lengueta independientemente o mas probable en combinacion con elementos y sistemas electricos para proporcionar mas beneficios o respuestas a los usuarios. Entre los ejemplos se incluyen: el uso de un motor para crear una respuesta tactil vibratoria, el uso de piezotransductores o sistemas electricos inductivos para recibir energia mecanica y convertirla a energia electrica durante el cepillado, el uso de conmutadores para activar y desactivar los sistemas electricos o electromecanicos, el uso de magnetos como elementos en sistemas inductivos o para proporcionar deteccion a un sistema electrico externo, el uso de extensometros para medir y responder o el uso de los motores de induccion de vibracion o motores de peso descentrado para crear una sensacion placentera al tacto en cualquier punto en el cepillo. Para el uso de conmutadores mecanicos, esto puede representar una ventaja para hacer mas delgadas algunas zonas de la pared del cepillo dental de manera selectiva pero no para crear una zona deformable que puede permitir la deformacion a traves de la pared solida de un conmutador montado internamente sin crear un orificio que deba sellarse en una etapa adicional.

Los sistemas principalmente mecanicos, tales como los solidos, liquidos, gases, coloides, magnetos, elementos organicos, cambios de fases o elementos de transicion quimica, elementos de cambio de color, elementos termocromaticos, y similares pueden instalarse permanentemente dentro de la cavidad interna de cepillos dentales unitarios. Los ejemplos de solidos incluyen: articulos formados y disenados para anadir peso a un dispositivo, tales como hierro, cinc, u otros metales en forma solida; silice, u otro material granular, de un solo color o de multiples colores. Los articulos hechos de liquido podrian incluir: agua, aceites, gel, o combinaciones de los mismos, incluyendo emulsiones, mezclas, soluciones y combinaciones de los mencionados anteriormente que se separan facilmente, tales como agua y aceite. Los magnetos colocados en un dispositivo pueden anadir ventajas de almacenamiento o conexion/interaccion a materiales ferrosos o articulos, por ejemplo, hardware de ebanisteria o refrigerador o puertas de electrodomesticos. Los magnetos tambien pueden disponerse internamente para que puedan interactuar con magnetos fuera del cepillo dental para colocar al

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extremo el cepillo dental para prevenir que el cabezal toque cualquier bano u otra superficie de zona de almacenamiento. Los elementos de cambio de fase o color o los sistemas que se ajustan ligeramente por debajo de las temperaturas corporales humanas pueden incluirse en un cepillo dental hueco con capas externas transparentes, por ejemplo, para crear un temporizador no electrico, que permitiria que el cepillo dental cambie de color despues de haber transcurrido un tiempo de retencion suficiente en la mano.

Separados de los elementos instalados, y una ventaja de un cepillo dental unitario con cavidad interna es la habilidad para decorar un cepillo dental traslucido o transparente en una superficie interna que se aisla del contacto por el usuario mediante el cuerpo del cepillo dental. En estas realizaciones, habria una ventaja en aislar la capa decorativa del contacto humano, por ejemplo, para crear un retraso en la elevacion de temperatura de la capa aislada, es decir, para la pintura termocromatica que puede cambiar de color despues de aproximadamente algun tiempo establecido. Tambien seria ventajosa una reduccion en la apariencia de desgaste, en contraste con las superficies que se pintan o pegan calcomanias en la superficie externa y estan sujetas al desgaste mecanico y a los ataques quimicos.

Ejemplos

Ejemplo 1:

La Tabla 1 muestra que las paredes de los cepillos dentales de la presente invencion tienen una cavidad interna que tiene una desviacion minima en espesor a lo largo de la longitud de un cepillo dental: en donde (1) el espesor de la pared de la parte hueca del cepillo dental unitario se determina mediante la distancia mas corta entre la superficie externa del cepillo dental y la superficie de la cavidad interna en el punto de medicion; (2) el promedio del espesor de pared es el promedio de todos los espesores medidos a lo largo de la direccion circunferencial de la seccion transversal en un punto elegido; (3) el espesor de pared promedio del cepillo dental en la parte de la cavidad interna es el promedio del espesor de cada seccion transversal; (4) el porcentaje de hueco de aire.

Tabla 1

Muestra 1 Muestra 2

promedio del espesor de pared (mm)

1,0 1,4

espesor maximo (mm)

2,4 2,6

espesor de pared minimo (mm)

0,60 0,3

espesor de pared estandar (mm)

0,2 0,2

estandar/promedio (mm)

25,3 % 13,8 %

Porcentaje de hueco de aire

66 % 61,5 %

Como se muestra en la Muestra 1, el espesor de la pared de la parte hueca del cepillo dental unitario puede distribuirse de manera unitaria y puede ser tan delgado como 0,6 mm aproximadamente, con un promedio de espesor de pared de la parte hueca del cepillo dental de 1,0 mm y una desviacion estandar en un espesor de pared de 0,25 mm aproximadamente, que es solamente 25,3 % aproximadamente del espesor de pared, que ilustra solo una desviacion minima en el espesor de pared. La Muestra 2 muestra el espesor de pared de la parte hueca de intervalo de 0,3 mm a 2,6 mm, con una desviacion estandar de 0,2 mm, que es solamente un 13,8 % aproximadamente del promedio de espesor de 1,4. Los resultados anteriores muestran que las paredes del cepillo dental de la presente invencion tienen una desviacion minima en espesor a lo largo de la longitud del cepillo dental.

Ejemplo 2:

Para determinar si el cepillo dental unitario de la presente invencion con una cavidad interna tiene un espesor de pared unitario a lo largo de la direccion circunferencial de cada seccion transversal, una muestra de cepillo dental se exploro microscopicamente primero y despues se toman 1000 mediciones aproximadamente de espesor de pared dentro de cada seccion de 2 mm de largo en 80 % de la parte hueca a lo largo del eje longitudinal de la exploracion microscopica por CT y se calculan las estadisticas. La media del espesor dentro de cada seccion de 2 mm del cepillo dental tambien se calculo a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental. Las muestras de cepillo dental con cavidad interna tienen un socavado y contorno significativo. La seccion transversal del cepillo dental con la cavidad interna no es circular sino que tiene una forma triangular redondeada. El espesor de pared del cepillo dental a lo largo de cada direccion longitudinal o axial es mas de una funcion continua. La curvatura y forma de la cavidad interna puede seguir la curvatura y forma de la superficie externa en cualquier seccion transversal del cepillo dental. No habria un cambio abrupto de espesor de pared desde un punto a otro que se encuentre al lado. El cambio en el espesor de pared de un punto a otro punto cercano es inferior a 1 mm o incluso es inferior a 0,5 mm.

Ejemplo 2A:

En un ejemplo del cepillo dental con un mango ancho, el espesor de pared en cada seccion de 2 mm de largo varia dentro de un 70 % a un 170 % de la media del espesor de pared de la misma seccion de 2 mm, como se muestra en 5 la Fig. 5B. El espesor de pared absoluto varia de 0,6 mm a 2,3 mm en 80 % de la parte hueca del cepillo dental como se muestra en la Fig. 5A. La media del espesor de pared de cada seccion de 2 mm a lo largo del eje longitudinal de cada cepillo dental se encuentra en el intervalo de 0,9 mm a 1,2 mm. Estas son variaciones realmente pequenas en el espesor de pared. La relacion de la desviacion estandar del espesor de pared respecto a la relacion del espesor de pared es inferior a 30 %. La zona de seccion transversal de esta muestra de cepillo dental 10 permanece constante en 45 mm2 aproximadamente en 80 % de la parte hueca del cepillo dental. El cambio de espesor de pared de un punto a otro punto cercano es inferior a 0,5 mm. En contraste, la zona de seccion transversal de un cepillo dental solido con la misma superficie externa varia en gran medida de 120 mm2 a 210 mm2 en la misma parte de mango. Este cepillo dental hueco con un mango delgado ahorra 66 % de material de un cepillo dental solido con la forma y tamano.

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Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un cepillo dental (10) que comprende:

   5 a. un cabezal (20), cuello (30), mango (40), extremo (42) de mango, extremo (22) de cabezal,

   superficie externa (12), cavidad interna (60), y eje longitudinal (L);

   b. la cavidad interna tiene una superficie (62) que define una zona de seccion transversal (ICca); en donde la cavidad interna tiene al menos una de una zona de seccion transversal mayor (ICcag), bordeada por dos zonas de seccion transversal menores (ICcai, ICca2) a lo largo del eje longitudinal del

   10 cepillo dental o una zona de seccion transversal menor (ICcal)

   bordeada por dos

   zonas de seccion transversal mayores (ICca3, ICca4) a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental;

   c. la superficie externa (12)

   que define una zona de seccion transversal de la superficie externa (ICsa);

   15 d. una pared formada desde la superficie externa (12) y una superficie (62) de cavidad interna;

   en donde el cepillo dental comprende un unico componente unitario a lo largo de toda la longitud, la cavidad interna (60) esta cerrada sin abertura alguna a la superficie externa del cepillo dental, el espesor de pared a lo largo de la direccion circunferencial en cualquier seccion transversal normal al eje longitudinal en 80 % de 20 la parte hueca se encuentra dentro de 70 % a 170 % de la media del espesor, la relacion de la media del

   radio respecto al espesor de la pared en 80 % de la parte hueca se encuentra en el intervalo de 3 a 10, y el volumen total de la cavidad interna es de 55 % a 70 % del volumen total definido por la superficie externa.
2. 2. El cepillo dental de la reivindicacion 1, en donde la raiz cuadrada de la zona de seccion transversal de la

   25 superficie externa varia de manera proporcional respecto a la raiz cuadrada de la zona de seccion

   transversal de la cavidad interna a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental.
3. 3. El cepillo dental de la reivindicacion 1, en donde el espesor de la pared del mango del cepillo dental varia de manera inversamente proporcional respecto a la raiz cuadrada de la zona de seccion transversal de la superficie

   30 externa.
4. 4. El cepillo dental de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde la desviacion estandar del espesor de pared no excede 30 % de la media del espesor de pared a lo largo de 80 % de la parte hueca.

   35 5. El cepillo dental de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la relacion de la media del radio respecto al

   espesor de pared en 80 % de la parte hueca permanece constante y se encuentra en el intervalo de 3 a 10.
5. 6. El cepillo dental de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde al menos uno de los extremos del cepillo dental a lo largo del eje longitudinal tiene una zona de seccion transversal de la superficie externa

   40 mas pequena que la zona de seccion transversal maxima de la cavidad interna.
6. 7. El cepillo dental de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el extremo de mango del cepillo dental tiene una zona de seccion transversal de la superficie externa mas pequena que la zona de seccion transversal maxima de la cavidad interna.

   45
7. 8. El cepillo dental de cualquiera de las reivindicaciones 1 -7 que tiene una densidad por debajo de 0,50 g/cm3 y

   en donde el cepillo dental se deforma menos de aproximadamente 10 mm con una fuerza de 5,0 N aplicada segun se determina en la ASTM D 790.

   50
8. 9. El cepillo dental de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde el cepillo dental comprende dos o mas capas de material.