JP2009072544A - 平ブラシ及びその製造方法並び、巻き込み方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブラシ素材を熔解と同時に成形し、軸又は、ハンドルに巻き付け製造する一個体ブラシを提供する。
【解決手段】 ブラシ素材を熔解した際に軟化する状態を利用し、成形すると同時に、軸部分に作られた適正個数の凹部にブラシ素材を流し込み凝固してブラシ部を軸に固定する。
【選択図】図４

Description

本発明は平ブラシ、並びに巻き込み型円筒型ブラシに関する。

従来の平ブラシは、歯ブラシの製造方法に代表されるように本体部分に小孔を適正個数あけ、ブラシ材をＵ字に曲げ金属片、針金等で固定する機械的構造であった。

その他にも、近年、金型内にブラシ材を挿入し、樹脂により固定するインモールド方式の製品も販売されている。

円筒型ブラシに関しては、歯ブラシで代表される、０．５ｍ／ｍ前後の極薄円形ブラシをハンドル先端部分に適正枚数挿入し、先端部分を熱によりカシメた商品が販売されている。

上記製造方法と同一であるが、極薄円形ブラシ、ワッシャー等を交互に差し込み適正空間を作りあげた円筒型歯ブラシもある。

歯ブラシ以外、研磨、清掃ブラシに関しては、その製造方法の主流は、ネジリ方式（針金にブラシ材を挟みネジリ固定した商品）や、チャンネル方式（ブラシ材をＵ字に曲げ金属材料で固定、軸芯に巻きつけ両端を溶接止めした商品）や、ホイール方式（鉄板本体に適正個数の穴を開け、その穴にブラシ材を挿入固定したパーツを数枚重ね合わせ厚みを作る方法で製造された商品）等がある。

発明者が解決しようとする課題

円筒型歯ブラシにおいては、従来の方法では極薄円形ブラシパーツが２０〜３０枚位必要となる。その上、この方法を使用するとブラシ間に適正な空間を作りあげることができず、歯垢の除去率も低下する原因となる。

極薄円形ブラシとワッシャーを交互に入れる方法をとれば、上記問題の解決にはなるが、極薄円形ブラシ、ワッシャーのパーツ数は同等数必要でコストダウンにはならない。

コストダウンだけではなく、パーツ数が多くなることで、製品の安定性も低下し、エンドユーザーに対し安心できる商品の提供に不安が残る。

研磨、清掃ブラシに関しても従来技術では下記のような欠点が生じ製造不可な商品が多種類存在した。

ネジリ方式では、ブラシ密度に限界があり、研磨用ブラシとしては不向きである。

チャンネル方式では、ブラシ密度は充分であるが、両端を点溶接するだけの構造のため、中心部分が左右に動き研磨効率の低下となる。又、使用中に点溶接部分が剥がれることも多くあった。

ホイール方式では、ネジリ方式、チャンネル方式の欠点を解決することは可能であるが、製造工程が多くコスト面において問題があった。特に厚さが２５ｍ／ｍ超になると最終工程のプレス作業において大きな力を必要とするだけでなく、少しの歪みでも不良品となってしまい生産数にも大きく影響しコスト高となる欠点がある。それに加え、チャンネル方式、ホイール方式では直径２０ｍ／ｍ以下の小径の円筒型ブラシの製造は不可能であった。

植え込みタイプのブラシにおいても、従来の方法では、植え込み小孔のサイズのバラツキにより一株ごとの引張り強度に大きな差が生まれた。

そればかりか、機械的に鉄板、針金等で固定するだけのため、ブラシ材の抜けが問題となり、食品、医療分野への普及が進まない原因である。

課題を解決するための手段

上記目的を達成するために、本発明者は溶着平ブラシを作る工程の次工程としてブラシ本体を軸（ハンドル）に巻きつける方法を開発した。

この方法を使用すれば、円筒型歯ブラシにおいてもハンドルにブラシ本体を一工程で巻きつけ完成させることが可能である。

この方法は、軸素材が金属においても可能であるため、工業界で使用される研磨、清掃用ブラシも製造ができる。又、円筒形状のブラシだけでなく、ブラシ材が軸に対し一直線上に下方を向く、植え込みタイプにおいても製造は可能であり、容易に製造ができる。

上記のブラシ製造方法は、本発明者が以前開発した方法の応用であり、溶着平ブラシを製造する工程の次工程として、ハンドルや、軸に適正個数の角度（２０°〜７０°）の小孔を開け、その中に軟化した樹脂を流し込み冷却と同時に固定する方法である。固定する小孔の形状は円形状だけでなく、軟化した樹脂が流れ込む形状であれば自由である。もちろん溝構造も考えられる。

その他にも、平ブラシ本体を次工程で適温に熱した（１４０℃〜２００℃位）シャフトに巻き付け、円筒形状に丸くする方法もある。この場合、平ブラシ溶着成形の際、ブラシ部両端に０．５ｍ／ｍ〜２ｍ／ｍ程度の凸部分を作る。

平ブラシ本体を丸くした後、ブラシ部両端の凸部分にワッシャーを入れ固定する。これによりブラシ部両端凸部がスプリングワッシャーと同じ働きをし、ボルト、ナットによりブラシを固定することができる。

発明の効果

本発明の巻き込み円筒型ブラシは、ブラシ素材を熔解し、ハンドル軸等に固定するため、抜け毛等がなく食品、医療関係分野でも安心して使用できる。

円筒型歯ブラシにおいても、パーツ数が３０点位から一固体になるため、コストダウンと商品としての安定性が大きく向上した。

安定性が向上するだけでなく、検査作業の軽減、安全性の向上は言うまでもなく飛躍した。

構造面から考えても、ブラシ密度が変更できることや、工業用研磨、清掃用ブラシとして使用できる。ブラシ材糸径に関しても０．０５ｍ／ｍ〜２ｍ／ｍ位と幅広い用途に関して対応可能となった。

それに加え最大のメリットは、構造が簡単な上に樹脂単体であることに大きな意味がある。つまり、リサイクル性の向上、コストダウンそれに加え、上記したように引張り強度の向上と次世代のブラシとして有望である。

又、この方法によれば、金属ブラシ材を使用することも可能である。物体が熔解し冷却固体化することを考えた上の発想であり、金属ブラシ材使用の研磨、清掃ブラシも容易に製造可能である。

ブラシ厚に対しても従来２５ｍ／ｍ以上で製造が困難で高価とされた商品も低コストでエンドユーザーに提供できるようになった。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に使用する歯ブラシハンドル形状の構造を示す。図２は溶着平ブラシ形状を、図３は溶着平ブラシをハンドルに巻き付け製造される円筒型歯ブラシを示す。

工業界で使用される、研磨用ブラシ、清掃用ブラシについては図５、図６、図９で照会した。図５は金属又は、樹脂軸に溶着平ブラシを巻き付けた形状を示し、図６は金属又は、樹脂円筒管に溶着平ブラシを巻き付けた形状を示す。

図７、図８は上記研磨用ブラシ、清掃用ブラシに関する他の製造方法を示す。この方法は下記において詳しく説明する。

最後に、図４において本発明の一実施形態に係る、溶着ブラシ素子製造方法を実施するための製造装置の全体図を示した。これを使って発明を実施するための最良の形態を説明する。

ボビン９に巻き取られた糸材群２を糸上下部３に差し込みその上部に位置する糸チャッキング部５に挿入する。この糸チャッキング部５の形状により図２のような溶着平ブラシになったり、図９に示すような株分かれした植え込み平歯ブラシ状の溶着平ブラシにすることができる。図４にはボビン９に糸材を巻き取った形態を照会したが、少量生産の場合はハンク状で販売される糸材群２を使用する。

糸上下部３の構造は以前、本発明者が提案したゴムの伸縮を利用する方法や櫛状の金属板で両端からはさみ込む方法が考えられる。糸チャッキング部５は金属板により両端からはさみ込む方法を使用した。

糸材群２は、糸チャッキング部５の上方向に位置する成形金型１に挿入される。この部分で溶着平ブラシの株形状が決まるため、糸チャッキング部５と同形状とする。糸材群を適正量成形金型１上方向に押し上げる。この量が溶着部本体の肉厚となる。又、押し上げる方法は、上下ロボット７を使用し正確に一定量上昇させる。

上昇させた糸材群２を、ヒーター４により加熱熔解する。熔解方法は多種類考えられるが今回においては熱風によるものとした。熱風の利点は、熔解に時間はかかるが、樹脂の場合、物性を壊すことなく見た目にも美しい。ただしこの方法では最高温度が６００℃位のため金属には不可である。金属の場合は熱量の大きいバーナー等を使用する。

熔解が終了すると、糸チャッキング部５に添ってカッター６で糸材群２をカットする。それと同時に熔解面の一端部分にブラシ軸８を押し付け加圧する。このブラシ軸８のブラシ巻き込み部全周には適正個数（４〜１２個）の角度の付いた小孔がありその中に熔解した物体が流れ込み凝固し固定される。

凝固はブラシ軸８の材質が熔解部分からのみ熱を奪い取る物理現象を利用した。次に、成形金型開閉部１ａを開く。これにより糸材群２の巻き取りがスムーズに進むこととなる。

ブラシ軸８にあるブラシ軸溶着部８ａが一回転した時点で溶着は完了する。

円筒型歯ブラシを製造する場合は、樹脂性ハンドルに直接巻き取るため、熔解温度により樹脂性ハンドルが曲がったり変形する心配がある。そのため、上部より軽い力で樹脂性ハンドルを下方向に押し付ける必要があった。これに対しては金属小板を使用した。

巻き取られる前の形状を溶着平ブラシ１０で示す。株形状の溶着平ブラシ（株分けタイプ）１０ａで、円筒型歯ブラシ全体の形状は円筒型歯ブラシ１１で示した。

上記の方法を使用することで研磨用ブラシ、清掃用ブラシを簡単に製造することができる。従来の極薄円形ブラシの溶着方法と異なり、ブラシ糸径の太さを自由に変えることができる。従来の方法では糸径０．３ｍ／ｍ以上の太い糸は不可能であり、歯ブラシの製造位にしか利用できなかった。しかし、この方法を使用すれば糸径０．０５ｍ／ｍ〜２ｍ／ｍ以上のブラシ材にも対応でき、その上、ウェーブタイプでも製造が可能である。

それに加え、ブラシの大きさに対しても自由に対応できる。従来の極薄円形ブラシが直径１２ｍ／ｍ〜３０ｍ／ｍ位と限定されたのに比べ、本発明の方法によれば５ｍ／ｍ〜３００ｍ／ｍ以上と幅広くなった。

ブラシ素材に対しても、ダイヤ砥粒入りや、酸化アルミナ入り等多種類に対応できる。本文の中では、自動機械においての製造方法を示したが、少量多種類を必要とする工業用ブラシにおいては、同方法をコンパクトにし手作業を中心として製造することも可能である。

熔解した平ブラシを軸芯に巻き付けた製品を、軸付き研磨、清掃ブラシ１２として、金属材パイプに巻き付けた製品を中心孔研磨、清掃ブラシ１３として示した。

下記に示す方法は、リサイクル性を考えた割り型研磨、清掃ブラシ１４の製造、構造を説明する。

この方法は、溶着平ブラシ１０又は、溶着平ブラシ（株分けタイプ）１０ａを製造し、次工程において、適温に加熱した軸に巻き付けて円筒形状にする方法である。この場合、両端に０．５ｍ／ｍ〜２ｍ／ｍ程度の凸部分を溶着と同時に成形することにポイントがある。これを適当な大きさ（円周長さ）に巻き取り、両端にある凸部をワッシャー１５で固定する。これにより、溶着平ブラシはワッシャー中心孔内において外側に向かって広がろうとする力が発生する。それに対し、ワッシャー中心孔により固定される。これを、ネジ部分を有する軸１６に差し込みナット１７で固定し使用する方法である。小径の場合は、Ｃ型に巻き取るだけでなく、２〜３分割にすることで美しい放射形状を作り出せることも試作実験にいより確認できた。

この方法は、ネジ止めの際使用するスプリングワッシャーの原理をブラシに応用したものである。

研磨、清掃用ブラシとして使用実験の結果、巻き取り型、割り型共に従来ブラシ以上の好結果となった。一端を溶着固定した平ブラシをハトメ金属外周部分に巻きつけ、カシメにより固定する方法も小型円筒ブラシにおいて効果的である。
この方法は量産も可能であることがわかった。

本発明の一実施形態に係る、歯ブラシハンドル形状の構造図である。 同実施形態で製造される、溶着ブラシ部構造図である。 同実施形態で溶着ブラシを巻き込み製造される、円筒型歯ブラシ全体図である。 本発明の一実施形態に係る、溶着ブラシ素子製造方法を実施するための製造装置の全体構造図である。 同実施形態で溶着ブラシを巻き込み製造される、軸付き円筒型研磨、清掃用ブラシ全体図である。 同実施形態で溶着ブラシを巻き込み製造される、中心孔円筒型研磨、清掃用ブラシ全体図である。 同実施形態で製造される、溶着ブラシ両端に突起部を成形し、別工程で円筒型にまるめ両端をワッシャーで固定した円筒型研磨、清掃用ブラシ構造図説明である。 図７、円筒型研磨、清掃用ブラシにネジ付き軸を差し込みナットで固定し完成する軸付き円筒型研磨、清掃用ブラシ構造説明平面図である。 同実施形態で製造された株分けタイプ溶着ブラシを適正個数小孔の明けられた台座に溶着止めする構造説明図である。

符号の説明

１ 成形金型
１ａ 成形金型開閉部
２ 糸材群
３ 糸上下部
４ ヒーター
５ 糸チャッキング部
６ カッター
７ 上下ロボット
８ ブラシ軸（歯ブラシの場合はハンドル）
８ａ ブラシ軸溶着部
９ ボビン
１０ 溶着平ブラシ
１０ａ 溶着平ブラシ（株分けタイプ）
１１ 円筒型歯ブラシ
１２ 軸付き研磨、清掃ブラシ
１３ 中心孔研磨、清掃ブラシ
１４ 割り型研磨、清掃ブラシ
１４ａ 止め用ボス部
１５ ワッシャー
１６ 軸
１７ ナット

Claims (17)

1. 糸材群一方端を熔解し溶着したブラシ本体を、適正個数の角度付き小孔を有するハンドル材に巻き付け固定製造した円筒型歯ブラシ。
2. 糸材群一方端を熔解し溶着したブラシ本体を、適正個数の角度付き小孔を有する軸材に巻き付け固定製造した円筒型ブラシ。
3. 請求項２の円筒型ブラシであって、糸材物性がダイヤモンド砥粒、研磨砥粒、酸化アルミナを含有する円筒型ブラシ。
4. 請求項２の円筒型ブラシであって、糸形状がウェーブ形状の円筒型ブラシ。
5. 請求項２の円筒型ブラシであって、糸材物性が金属である円筒型ブラシ。
6. 請求項２の円筒型ブラシであって、糸材径が０．０５ｍ／ｍ〜２ｍ／ｍ程度の円筒型ブラシ。
7. 糸材群一方端を熔解し溶着成形した平ブラシ両端の凸部にワッシャーを入れ、軸又は金属管に固定した取り替え形状の円筒型ブラシ。
8. 糸材群一方端を熔解し溶着成形した平ブラシ両端の凸部にワッシャーを入れ、軸又は金属管に固定した取り替え形状の円筒型ブラシであって、ダイヤモンド砥粒、研磨砥粒、酸化アルミナを含有する円筒型ブラシ。
9. 糸材群一方端を熔解し溶着成形した平ブラシ両端の凸部にワッシャーを入れ、軸又は金属管に固定した取り替え形状の円筒型ブラシであって、糸形状がウェーブ形状の円筒型ブラシ。
10. 糸材群一方端を熔解し溶着成形した平ブラシ両端の凸部にワッシャーを入れ、軸又は金属管に固定した取り替え形状の円筒型ブラシであって、糸材物性が金属である円筒型ブラシ。
11. 糸材群一方端を熔解し溶着成形した平ブラシ両端の凸部にワッシャーを入れ、軸又は金属管に固定した取り替え形状の円筒型ブラシであって糸材径が０．０５ｍ／ｍ〜２ｍ／ｍ程度の円筒型ブラシ。
12. 糸材群一方端を熔解して適性個数の角度付き小孔を有する本体に溶着固定した平ブラシ。
13. 糸材群一方端を熔解して適性個数の角度付き小孔を有する本体に溶着固定した平ブラシであって、糸材物性がダイヤモンド砥粒、研磨砥粒、酸化アルミナを含有する円筒型ブラシ。
14. 糸材群一方端を熔解して適性個数の角度付き小孔を有する本体に溶着固定した平ブラシであって、糸形状がウェーブ形状の円筒型ブラシ。
15. 糸材群一方端を熔解して適性個数の角度付き小孔を有する本体に溶着固定した平ブラシであって、糸材物性が金属である円筒型ブラシ。
16. 糸材群一方端を熔解して適性個数の角度付き小孔を有する本体に溶着固定した平ブラシであって、糸材径が０．０５ｍ／ｍ〜２ｍ／ｍ程度の円筒型ブラシ。
17. 糸材群一方端を熔解しその素材で本体部分を成形した平ブラシ。

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