HU223481B1 - Fogkefe - Google Patents

Abstract

A találmány fogkefe, amelynek szára, a szárhoz csatlakozó fejrésze (1)és a fejrészben (1) fogmosásra szolgáló és szálakból álló szálkötegek(2) vannak rögzítve. A találmány lényege, hogy a szálkötegek (2)szálai poli-trimetilén-- tereftalátot (PTT) tartalmaznak. Akísérleteink során meglepve tapasztalták, hogy a PTT kiváló hajlítási„visszaállási" képességgel rendelkezik, ugyanakkor hasonló axiálisrugalmassági modulussal rendelkezik, mint a 6,12-es nejlon. ŕ

Description

KIVONAT

A találmány fogkefe, amelynek szára, a szárhoz csatlakozó fejrésze (1) és a fejrészben (1) fogmosásra szolgáló és szálakból álló szálkötegek (2) vannak rögzítve. A találmány lényege, hogy a szálkötegek (2) szálai poli-trimetilén-tereftalátot (PTT) tartalmaznak. A kísérleteink során meglepve tapasztalták, hogy a PTT kiváló hajlítási „visszaállási” képességgel rendelkezik, ugyanakkor hasonló axiális rugalmassági modulussal rendelkezik, mint a 6,12-es nejlon.

1. ábra

HU 223 481 B1

A leírás terjedelme 6 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

HU 223 481 BI

A találmány tárgya fogkefe, amely tökéletesített szálkötegekkel van ellátva.

Mint ismeretes, a fogkeféket a dentális higiénia céljából egyrészt a fogak és a szájüreg tisztítására, másrészt a szájüreg frissítésére használják. A jelenleg használatos fogkeféknek általában fogantyúval ellátott fejrésze van, a fejrész pedig a tényleges tisztítást végző sörtecsomókkal vagy szálkötegekkel van ellátva. Általában a fejrész több szálköteggel van ellátva, amelyek megfelelő alakzatban vannak elrendezve. A szálkötegek vagy szálcsomók önálló szálak sorozatából vannak kialakítva, amelyeket különböző módon rögzítenek egyik végükkel a fejben.

A hagyományos fogkefék általában műanyagból, így például nejlonból készült szálkötegekkel rendelkeznek. A nejlon szálkötegeket a fogkefe fejrészében csapokkal rögzítik, minden egyes csap egy-egy szálköteget rögzít, amelyhez a szálak egy adott szálkötegen belül olyan hosszúságú nejlonszálak, amelyeket közepén kettéhajlítanak, és a középrészen rögzítik a csappal a fejrészen kialakított nyílásban. Miután valamennyi szálköteget helyzetében rögzítették a fogkefe fejrészében, a szálkötegek szabadon maradó végét önmagában ismert módon különböző alakzatára hozzák, ez az alakítás történhet, például forgó vágóelemmel. A szálkötegek végei tehát különböző alakúra készülhetnek, és ezáltal különböző tisztítási hatás érhető el.

Az US 5588447 számú szabadalmi leírásból ismert olyan körömlakkozó ecset, amely alkalmazásmódját tekintve távolabb esik a fogkeféktől ugyan, de amelynél az állandó kör keresztmetszetű szálkötegek legalább két, különböző mechanikai tulajdonságú szálcsoportból vannak kialakítva. Továbbá, a szálak anyagaként ez az irat polietilén-tereflalátot is említ.

A hagyományos fogkefékre visszatérve, ezeknél a szálkötegeket nejlonszálakból, főleg nejlon 6,12-es szálakból készítik, ezek átmérőjét általában 0,15 és 0,25 mm közöttire, gyakran 0,2 mm-re választják. Ez a szálvastagság szükséges ahhoz, hogy a szálkötegek kellő merevségűek legyenek, és alkalmasak legyenek a hatásos fogtisztításra. Ez a szálátmérő egyúttal meghatározza azt a minimális távközt, amely a szálkötegek között lehet, és befolyásolja a szálkötegek és a fogfelület közötti tényleges érintkezési felületet.

Ez az érintkező felület a gyakorlati tapasztalatok szerint igen fontos, hiszen minél nagyobb az érintkező felület, annál hatásosabb a tisztítás. Ha sík fogfelületeket új szálköteggel tisztítják, akkor az érintkezés elsősorban a szálvégek és a felület között jön létre. Ebben az esetben a tényleges érintkezési felületet a szálkötegben lévő szálvégek és a fogfelület közötti érintkezési felületek összege adja. Ezek a külön-külön meghatározható érintkező felületek a lekerekített szálkötegvégek rugalmas deformációjából adódnak. Finomabb szálak alkalmazhatók olyan fogkefékhez, amelyeket sűrűbb szálkötegekhez alkalmaznak, ezzel növelhető a tényleges érintkezési felület. Az ilyen fogkefék éppen ezért hatásosabbak.

A jelen találmánnyal célunk olyan tökéletesített fogkefe létrehozása, amelynél a szálkötegben lévő szálak a hagyományos megoldásokhoz képest még hatásosabb fogtisztítást tesznek lehetővé.

A kitűzött feladatot a jelen találmány szerint olyan fogkefével oldottuk meg, amelynek szára, a szárhoz csatlakozó fejrésze és a fejrészben rögzített szálkötegei vannak. Lényege, hogy a szálkötegek szálai poli-trimetilén-tereftalátot (a következőkben: PTT) tartalmaznak.

A PTT kereskedelmi forgalomban beszerezhető gyantaként, például ilyen a Shell Chemical Company terméke (One Shell Plaza, P. Ο. BOX 2463, Houston, Texas 77252-2463, USA). A PTT-gyanta önmagában ismert módon szálakká alakítható, ehhez önmagában ismert anyagokat használhatunk, és a gyantából megfelelő hagyományos technológiákkal előírt átmérőjű szálakat húzhatunk. Megjegyezzük, hogy a PTT-szálak a kereskedelmi forgalomban hozzáférhetők (például ilyen a Shakespeare Monofílament Division cég terméke; 611 Shakespeare Road, P. O. Box 4060, Columbia, South Carolina 29240, USA).

A találmány szerinti fogkefénél a fogkefe fogantyúja és fejrésze hagyományos módon, például fröccsöntéssel gyártható, ehhez hagyományos anyagokat alkalmazhatunk. A szálaknak a fejrészhez való rögzítése ugyancsak hagyományos technológiákkal történhet, ehhez alkalmazhatunk például csapokat.

Két tulajdonság határozza meg a kísérleti tapasztalataink alapján, hogy valamely polimer alkalmas-e fogkefe szálasanyagának komponenseként. Az első tulajdonság a hajlítási merevség, a másik pedig a hajlítási visszaálló képesség. Ezek a tulajdonságok határozzák meg a szálkötegek méretét. Például, ha a szálkötegben alkalmazott szál nagy hajlítási merevségű és nagy hajlítási visszaálló képességű polimert tartalmaz, akkor az jóval merevebb lesz, mint ha a szálköteghez olyan anyagú szálakat alkalmazunk, amelynek kisebb a hajlítási merevsége és a hajlítási visszaálló képessége. Az első esetben mód nyílik arra, hogy a szálakat és az ebből készült szálat vékonyabbra válasszuk, így egy-egy szálkötegben több szál helyezkedhet el, ezáltal nagyobb érintkezési felület hozható létre.

A hajlítási merevséget a húzott polimer axiális rugalmassági modulusa határozza meg. Ez a modulus 3 GPa értékű a száraz 6,12-es nejlon és a PTT esetében is. Megjegyezzük azonban, hogy a vízzel nedvesített 6,12-es nejlon esetében az axiális rugalmassági modulus akár 40%-kal is csökkenhet, ezáltal csökken a szál merevsége is. Ezzel szemben, a vízzel történő nedvesítés a PTT-szálnak ezt a tulajdonságát nem befolyásolja lényegében. Ez azt jelenti, hogy 180 mikrométeres átmérőjű PTT-szálnak nedvesített állapotban a merevsége lényegében megfelel 200 mikrométeres átmérőjű nejlonszálénak.

A találmány szerinti fogkeféknél alkalmazott PTTszálak révén tehát lényegesen javított tisztítási hatás érhető el a hagyományos nejlonszálas fogkefékhez képest, a fent említett hajlítási merevség következtében. Következésképpen, a PTT-szálak kissé vékonyabbak lehetnek, mint a 6,12-es nejlonból készült szálak. Ennek pedig az a további kedvező hatása, hogy a találmány szerinti elrendezésnél a szálak egymáshoz közelebb ren2

HU 223 481 Β1 dezhetők el, azaz tömörebb elrendezés válik lehetővé, amivel hatásosan növelhető a felületi érintkezés.

A másik fontos jellemző a hajlítási „visszaállási” képesség, amely korrelációban van a nyújtási visszaállási képességgel, és ez az anyagok szabványos jellemzői közé tartozik. A nagy hajlítási visszaállási képességű anyag alkalmas arra, hogy ellenálljon az ellapulásnak, ha azt fogkefe-szálanyagként alkalmazzuk. Az ellapulás olyan állandó száldeformáció, ami a ciklikus hajlítási deformáció eredménye, amely deformáció a fogmosás közben lép fel. A nyújtási visszaállási képességet, és következésképpen a lelapulással szembeni ellenállást egyrészt a polimer típusa, másrészt annak gyártásmódja határozza meg.

A fentiek alapján a kísérleteink során arra a felismerésre és következtetésre jutottunk, hogy az ideálist megközelítő szálasanyag az lenne, amely viszonylag nagy hajlítási rugalmassági modulussal rendelkezik, ugyanakkor kiváló hajlítási „visszállási” képességű is.

Sajnos, az eddig használatos polimer szálak nagy axiális rugalmassági modulussal rendelkeznek ugyan, így például a nagy molekulasúlyú polietilén és Kevlar, de a gyakorlati tapasztalatok szerint ezek hajlítási visszaállási képessége gyenge.

A kísérleteink során meglepve tapasztaltuk, hogy a PTT kiváló hajlítási visszaállási képességgel rendelkezik, ugyanakkor hasonló axiális rugalmassági modulussal rendelkezik, mint a 6,12-es nejlon. Azt is felismertük a kísérleteink során, hogy olyan polimer anyagok, amelyek hasonló szerkezetűek a PTT-hez, például a poli-etilén-tereftalát (PÉT) és a poli-butilén-tereftalát (PBT) lényegesen gyengébb hajlítási visszaállási képességgel rendelkeznek, mint a PTT.

A találmány szerinti fogkefe előnyös kiviteli alakjánál a szálak kizárólag poli-trimetilén-terefitalát (PTT) vannak kialakítva húzással. Megjegyezzük azonban, hogy a találmány szerinti fogkefe másik kiviteli alakjánál a szálak poli-trimetilén-tereftalát (PTT) és más polimer együttes extrudálásával vannak kialakítva. A PTT együtt extrudálható más polimerekkel, például olyan polimerekkel, amelyek nagy axiális rugalmassági modulussal rendelkeznek. Ilyen együtt extrudált polimer lehet, például a polietilén-tereftalát (PÉT), amely készülhet nagyobb hajlítási rugalmassági modulussal (10 Gpa), mint más polimerek, így például a poli-butilén-tereftalát (PBT) (3 Gpa). Előnyösen a szálak egymás mellett, együtt extrudált anyagokból vannak kialakítva.

A találmány szerinti fogkefe további célszerű kiviteli alakjánál a szál poli-trimetilén-tereftalát (PTT) és ennél nagyobb axiális rugalmassági modulussal rendelkező anyag együtt extrudálásával van kialakítva. Előnyösen a nagyobb axiális rugalmassági modulusú anyag poli-etilén-tereftalát (PÉT). Az együttes extrudálási technológiánál célszerű az olyan kivitel, amelynél a szálakat együtt extrudált PET-magból és PTT-burkolatból készítjük. Az együtt extrudált anyagokból készült szál meglepő módon kiváló egyensúlyt biztosít a tisztítóhatás és a lelapulással szembeni ellenállás között, vagyis ez az optimálist megközelítő megoldás a korszerű fogkefékhez.

Olyan kiviteli alak is lehetséges, amelynél az együtt extrudálást úgy végezzük, hogy a burkolatot képező polimert együtt extrudáljuk a szálmagot képező PTT-vel. Megjegyezzük azonban, hogy a szál PTT és más polimer, például PÉT együttes extrudálásával is készülhet, amelynél a PTT és a másik polimer együttes extrudálása akár egymás mellett is történhet. Ez utóbbiként említett eljárásnál lehetővé válik olyan együtt extrudált polimer gyártása, amely a végein szabályzottan fölhasadhat, ezzel pedig tökéletesebb felületi érintkezés érhető el fogmosáskor.

Olyan további megoldás is lehetséges, amelynél az együtt extrudált anyag nejlon, amely expandál a vízzel való érintkezéskor, ilyen lehet, például a 6,12-es nejlon. Ha ilyen együtt extrudálást végzünk, ez az expanzió előidézheti, hogy a szálak fokozatosan válnak flexibilissé a vízzel való érintkezéskor. Az ilyen kiviteli alak alkalmazásakor, azaz fogmosáskor lehetővé válik, hogy a szálkötegek olyan fogkörzeteket is hatásosan tisztítsanak, amelyek egyébként nem hozzáférhetők.

Olyan kiviteli alak is lehetséges, amelynél a szál polimer anyagú magból és másik polimer anyagból készült héjból áll. Előnyösen a mag poli-etilén-tereftalátból, a héj pedig poli-trimetilén-tereftalátból van kialakítva.

Olyan további kiviteli alak is lehetséges a találmány szerint, amelynél PTT-szál, vagy az azzal együtt extrudált más anyagból álló szál üreges maggal rendelkezik. A találmány szerinti fogkefénél alkalmazott szálak keresztmetszete lehet bármely szabályos vagy szabálytalan alakú, így például lehet körkörös, ovális, sokszög alakú, csillag alakú, háromszög alakú stb.

A találmányt részletesebben a példák és a csatolt rajzon feltüntetett példakénti kiviteli alak alapján ismertetjük. A rajzon a találmány szerinti fogkefe egyetlen példakénti kiviteli alakját mutatjuk be részletesebben.

A rajzon a találmány szerinti fogkefe 1 fejrészét és az ahhoz csatlakozó szárának csupán egy részét szemléltettük perspektivikus képben. A találmány szerinti fogkefe 1 fejrésze műanyagból, például polietilénből készülhet a bemutatott alakban, például fröccsöntéssel. A fogkefe 1 fejrészén elrendezett 2 szálkötegeknek csak egy részét tüntettük fel a rajzon vázlatosan, ezek önmagában ismert módon rögzíthetők az 1 fejrészben kialakított nyílásokban, például 3 csapok segítségével.

A rajzon egyetlen 2 szálköteget beépítés előtti állapotban is szemléltettünk, ebből jól látható, hogy a szálköteget az elemi szálak U alakban történő meghajlításával alakítjuk ki.

A szálaknak a tényleges fogtisztítást végző végét 2a-val jelöltük. A 2 szálköteg a jelen esetben kizárólag PTT-szálakból áll, amelyek tehát a bemutatott módon U alakban vannak meghajlítva, és az 1 fejrészben csappal vannak 4 hivatkozási számmal jelölt meghajlításnál rögzítve. A 2 szálkötegeknek a felső 2a végei a kívánt módon alakíthatók, önmagában ismert módon.

A jelen esetben a PTT-szálak átmérőjét 0,18 mm-re választottuk. Ezek önmagában ismert eljárással, így például olvasztásos fonással, hűtéssel és szálhúzással gyárthatók, ilyen technológiát ismertet, például az

HU 223 481 Β1

EP-745711 számú (Shell) szabadalmi leírás. A PTTszálak bármely gyártási technológiája alkalmazható a találmány szerinti fogkefék gyártásához, azonban fentebb előnyben részesített eljárást ismertettük. A szálak ennél az előnyös kiviteli alaknál tömör PTT-szálakként vannak kialakítva (ennél tehát a fentebb említett együttes extrudálást, vagy üreges magvú szálakat nem alkalmaztunk).

7. példa

Az egyéni szálak nyújtási mechanikai tulajdonságait önmagában ismert feszítő/összenyomó készülék (Instrom 5566-típusú) alkalmazásával végeztük. Ehhez 50 mm-re kalibrált szálhosszt függőlegesen fogtunk be a készülékbe, amelyhez szorítópofákat alkalmaztunk. Az egyik szorítópofa volt a készülék alján elrendezett fix pont, a másik pedig terhelőfejhez kapcsolódott, amely a készülék alatt elhelyezkedő mozgó keresztfejjel volt kapcsolatban.

Az alkalmazott húzóerőt folyamatosan kijelezte a készülék, miközben a szálat 50 mm/perces sebességgel feszítettük, mindaddig, amíg a szál el nem szakadt. Az erő/elmozdulás adatokat átszámoltuk feszültség/deformáció adatokká, amihez a vizsgált mintadarab kezdeti keresztmetszet-felületét és hosszát vettük figyelembe.

Az axiális rugalmas modulust a feszültség/deformáció görbe lejtőjéből számoltuk a 0-2%-os deformáció tartományában. Ezt a lejtést önmagában ismert módon számítottuk.

A 20 °C-os hőmérsékleten és 45%-os relatív páratar15 tatomnál a kísérleti mérési eredményeink a következők voltak:

Polimer	Gyártó	Szálátmérő (pm)	Rugalmassági modulus (Gpa)
PÉT	Hoechst	200	7,6
6,12-es nejlon	Du Pont	157	3,4
PÉT	Whiting	178	3,2
PTT	Shakespeare Monofilament	175	3,0
PTT	Shakespeare Monofilament	208	2,7

2. példa

A polimer hajlítási visszaadási képessége megbecsülhető a nyújtási visszaadási képesség mérése alap- 30 ján.

A húzási visszaadási képesség méréséhez 50 mm-es mintadarabokat használtunk, amelyeket 20 mm/perces sebességgel feszítettünk mindaddig, amíg a deformáció el nem érte a 20%-ot. Ezt követően a mintadarabot fe- 35 szükségtől mentesítettük. Ez úgy történt, hogy 2 percig a keresztfejet visszafelé menesztettük 20 mm/perces sebességgel, hogy a 20%-os deformációból módot adjunk a mintadarabnak az eredeti állapotba való visszatérésre.

Azt a hosszt, amelynél az erő először csökkent nullára 40 az eljárás során, mértük, és ez adta meg a közvetlen maradék nyúlást, amely átalakítható a közvetlen maradó deformációvá, ha azt elosztjuk a mintadarab kiindulási hosszával.

Ezután 5 percig fenntartottuk a 0%-os deformációt, azaz a terhelésmentes állapotot, majd a keresztfejet újból 20 mm/perces sebességgel lefelé menesztettük, s ezzel a mintadarabot újból nyújtottuk. Az a hossz, amelynél az erő nulla fölé emelkedik az eljárás során, adja a visszaállt hossz tényleges értékét, további 5 perces terhelésmentes állapot után. Ezt az értéket a végleges maradó nyúlásnak tekintettük, amely átalakítható a végleges maradó deformációvá, ha az így kapott értéket osztjuk a mintadarab kiindulási hosszával.

A kezdeti visszaállási képesség tehát az alábbi képletből számítható:

100 x (kezdeti deformáció-közvetlen maradék deformáció) Közvetlen visszállási képesség (%) =kezdeti deformáció

A végső visszaállási képesség pedig a következő képletből számítható:

100 x (kezdeti deformáció-végső maradék deformáció) Végső visszaállási képesség (%) =kezdeti deformáció

Az alábbi értékeket mértük a kezdeti deformáció értékeiként:

—. ..... Polimer	Átmérő (pm)	Kezdeti visszaállási képesség (%)	Végső visszaállási képesség (%)
PTT	175	90,4	99,8
PTT	208	87,5	99,2

HU 223 481 Β1

Táblázat (folytatás)

Polimer	Átmérő (μπι)	Kezdeti visszaállási képesség (%)	Végső visszaállási képesség (%)
PBT	178	73,8	84,3
6,12-es nejlon	157	54,6	67,5
I PÉT	200	25,1	38,9

A fenti táblázatból jól látható, hogy az elemi PTT- 10 A fenti adatokból világosan látható, hogy a nyújtászál teljesen visszaállni képes a 20%-os deformáció- si visszaállási képesség! mérés értékei nejlonnál, azaz ból. PET-nél és PBT-nél viszonylag alacsonyak, a PTT ese-

Claims (10)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Fogkefe, amelynek szára, a szárhoz csatlakozó 20 fejrésze és a fejrészben rögzített szálkötegei vannak, azzal jellemezve, hogy a szálkötegek (2) szálai poli-trimetilén-tereftalátot (PTT) tartalmaznak.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti fogkefe, azzal jellemezve, hogy a szálak kizárólag poli-trimetilén-tereftalátból (PTT) vannak kialakítva.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti fogkefe, azzal jellemezve, hogy a szálak poli-trimetilén-tereftalát (PTT) és más polimer együttes extrudálásával vannak kialakítva.
4. 4. A 3. igénypont szerinti fogkefe, azzal jellemezve, 30 hogy a szálak egymás mellett, együtt extrudált anyagokból vannak kialakítva.
5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti fogkefe, azzal jellemezve, hogy a szál poli-trimetilén-tereftalát (PTT) és viszonylag nagyobb axiális rugalmassági modulussal rendelkező anyag együtt extrudálásával van kialakítva.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti fogkefe, azzal jellemezve, hogy a nagyobb axiális rugalmassági modulusú anyag polietilén-tereftalát (PÉT).
7. 7. A 3. vagy 4. igénypont szerinti fogkefe, azzaljel25 lemezve, hogy az együtt extrudált anyag nejlon.
8. 8. Az 1. vagy 3. igénypont szerinti fogkefe, azzal jellemezve, hogy a szál polimer anyagú magból és másik polimer anyagból készült héjból áll.
9. 9. A 8. igénypont szerinti fogkefe, azzal jellemezve, hogy a mag polietilén-tereftalátból, a héj pedig poli-trimetilén-tereftalátból van kialakítva.
10. 10. Az 1 -4. igénypontok bármelyike szerinti fogkefe, azzal jellemezve, hogy a szál üreges maggal rendel-