JP3976648B2

JP3976648B2 - Toothbrush manufacturing method

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Publication number: JP3976648B2
Application number: JP2002244297A
Authority: JP
Inventors: 健一岡部; 毅木村; 博文森若
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: JP2003135147A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯ブラシの製造方法及びその製造方法で製造した歯ブラシに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯ブラシの製造方法に関する従来技術として、平線と称される金属の部材により用毛束を用毛束挿入孔に挿入して固定する方式が広く行なわれていた。この方式は装置を簡便に構成できるが、歯ブラシの植毛部分の厚みを薄くできない、斜め植毛が難しい等の不都合がある。一方、平線を用いない方法としては、次の３つの方法があり、使用目的により使い分けられているのが実情である。
【０００３】
(1) タイプＩ（例えば、特公平6-16725、USP4635313）
用毛束挿入孔を有する成形用金型（キャビティ）の用毛束挿入孔に用毛束を挿入し、用毛束基部にプラスチック材料を充填し、歯ブラシのハンドル部を一体的に製造する方法である。この方法は、ハンドル部の形成と用毛束の固定を同一工程で製造することができるが、構成上、成形圧を上げた際には金型（キャビティ）の用毛束挿入孔と用毛束の間からプラスチック材料の洩れが発生し易い。
【０００４】
(2) タイプII（例えば、USP5458400、特開平9-182632）
予め成形された多数の用毛束挿入孔を有する基板に用毛束を植設し、この用毛束が植設された基板を金型に入れ、基板の開口部をプラスチック部材で充填する方法。この方法は、基板を成形する工程が増えるものの、一旦、基板に用毛束を植設してあり、基板と用毛束の密着部が存在し、その後にプラスチック部材で充填する方法であるため、タイプＩに比べ基板と用毛束の間からの充填材の洩れは発生し難い。
【０００５】
(3) タイプIII（特公昭50-14465、特開昭52-12874）
予め成形された多数の用毛束挿入孔を有する基板の凹部に用毛束を挿入し、この基板の凹部に用毛束の基部を背面から覆うプラスチック板を接着する方法。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記タイプＩ〜タイプIIIの３つの方法いずれにおいても、歯ブラシのヘッド部を薄くした場合に、ヘッド部の強度を確保する必要がある。特に、タイプII、IIIにおいては基板を形成した後に、基板の開口部を充填材で充填する又はプラスチック板を接着する方法のため、それらの強度を充分に確保する必要がある。これが不充分であると、歯磨き時の繰り返し曲げ応力で基板と充填材の接着部が剥離して、基板側の断面強度が低減し、基板に折れを生ずるという不具合が発生する場合がある。
【０００７】
上記タイプIIは、歯磨き時の繰り返し曲げ応力で基板とプラスチック材料の接着部が剥離し、基板の断面強度が低下し、基板に折れを生ずる虞がある。折れた基板は口腔内を損傷させる可能性があり、基板の折れは、歯ブラシとしては致命的欠陥である。
【０００８】
上記タイプIIIは、歯磨き時の繰り返し曲げ応力で基板とプラスチック板の接着部が剥離し、基板の断面性能が低下し、基板に折れを生ずる虞がある。また、基板とプラスチック板の間に空間があり、その点でも強度が低い。また、上記空間に、歯磨き時に水分が浸透する可能性もあり衛生的でない。更に、上記タイプII、IIIの両方とも、基板の強度だけを重視してその板厚を増すと、歯ブラシの口腔内操作性が悪くなる。
【０００９】
本発明の課題は、タイプIIの方法で基板に接着されるプラスチック溶融材料の接着強度が低下しても、基板に対する曲げ応力の集中を回避し、歯ブラシの折れを防止することにある。
【００１０】
更に本発明の課題は、基板とプラスチック材料（充填材）との接着強度を向上させることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ハンドルの先端側に設けられる基板の植毛部に用毛束の基部を配置し、用毛束を配置した基板を成形装置に位置決めし、成形装置の注入口から吐出される充填材を基板の植毛部に配置した用毛束の基部周囲に注入して接着し、基板に用毛束を固定化する歯ブラシの製造方法であって、前記基板が、充填材を充填する充填用凹部を有し、該基板の凹部の表面でハンドルとのつながり部に、該凹部に設けられた立上り壁部の凹部深さ方向の断面の少なくとも一部に、Ｒ面、テーパー面、又はハンドルの長手方向に対する略直交面と略平行面を互いに交差させたステップ状の段差面、又は、それらを複合した形態を付与するようにしたものである。
【００１２】
本発明によれば、基板のハンドルとのつながり部にＲ面、テーパー面、若しくはステップ状の段差面、又はそれらの複合面を付与したから、基板に対する充填材の接着強度が低下しても、基板に対する曲げ応力の集中を回避でき、歯ブラシの折れを防止できる。
【００１３】
尚、本明細書で「基板の背面」の文言は、歯ブラシ製品になった際の基板において用毛束が突き出る側と反対側の面を言う。
【００１４】
また、請求項１の「Ｒ面」とは、端面がエッジを有さずを丸め処理をされた状態になったものを言い、略Ｒ形状の丸め処理も含まれる。第１実施形態〜第３実施形態の説明において、使用される記号「Ｒ３０１、Ｒ（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）」の中の「Ｒ」は同じ意味の使用である。また、同様な使用されている「Ｃ」はテーパー状の面取り処理を言い、第１実施形態〜第３実施形態で使用される記号「Ｃ３０２、Ｃ３０２Ａ、Ｃ３０２Ｂ、Ｃ３０２Ｃ」における冒頭の「Ｃ」の文字も同じく意味である。
【００１５】
「ハンドルの長手方向」とは、歯ブラシ製品になった際の基板からハンドルが延び出ている方向を言う。図１では、紙面上でハンドルの長い部分の方向である。
【００１６】
本発明に係わる「成形装置」は、充填材を吐出させるための充填機を意味するか、又は該充填機に金型等の他の部材を組み合わせた装置を意味する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）（図１〜図１２）
歯ブラシの製造方法と製造装置の構成を示せば以下の通りである。
(1)歯ブラシ１０の基板１１を、図１の基板成形用金型２０（上型２１と下型２２）により成形する。本実施形態において、基板１１は、ハンドル１２にネック１３を介して一体成形されたヘッド１４により構成される。
【００１８】
ヘッド１４は、図２に示す如く、背面側の外縁に設けた立上り壁１５により囲まれる背面充填用凹部１６を備え、この背面充填用凹部１６の範囲内に定めた植毛部１６Ａの基板面１６Ｂに多数の用毛束挿入孔１７を貫通形成し、各用毛束挿入孔１７に用毛束１８を植毛可能とする。
【００１９】
基板１１は、ハンドル１２（ネック１３）に一体成形されたヘッド１４により構成され、後述するヘッド１４への植毛工程後に、ヘッド１４の背面充填用凹部１６に背面充填材１９を２次充填するものである。但し、植毛用基板１１は、ヘッド１４のみからなるものでも良く、ヘッド１４への植毛工程後に、ヘッド１４の背面充填用凹部１６のための背面充填材とハンドル１２（ネック１３）のための成形材を一体で２次充填しても良い。
【００２０】
基板１１は、ヘッド１４の外縁の全周に連続する立上り壁１５を設けたから、背面充填用凹部１６への背面充填材１９の接着面積が広くなり、接着性が良く、ヘッド１４の曲げ強度も強化できる。但し、基板１１は、ヘッド１４の外縁の一部にだけ立上り壁１５を備え、又は立上り壁１５を備えないものでも良い。
【００２１】
基板１１にあっては、背面充填材１９が充填される凹部１６の表面で、凹部１６の底部の輪郭におけるハンドルとのつながり部（本実施形態では、ハンドル１２寄り側の表面）に、ハンドル１２の該凹部に設けられた立上り壁部の凹部深さ方向の断面の少なくとも一部に、丸みＲ３０１（図２、図１１）、又はテーパー状の面取りＣ（テーパー面）３０２（図１２）を施した。
【００２２】
これによれば、充填材１９と基板１１を、例えば熱可塑性のプラスチックにより成形する場合、先にも記載した通り、接着は熱接着であるため、充填温度や、充填圧力の状況では接着力が低下する場合がある。その際、折れに対する主な強度保持は基板１１の形状が重要であり、特に、凹部１６のエッジ部には応力集中が起きる。この対策としてＲ及びテーパー状のＣを配置し、応力集中による折れを防止した。
【００２３】
尚、Ｒ３０１及びＣ３０２については、Ｒを0.2mm以上、Ｃを0.2mm以上（相当形状含む）とすることが好ましく、Ｒを0.3mm以上、Ｃを0.3mm以上（相当形状含む）とすることが更に好ましく、これらのＲ３０１、Ｃ３０２は、可能な範囲で大きくとることが好ましい。Ｒが0.2mmは、丸みＲの半径0.2mmを意味し、Ｃが0.2mmは、45°で面取りされる直交２辺の各１辺の長さが0.2mmであることを意味する。
【００２４】
基板１１を構成する樹脂としては、ポリプロピレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、不飽和ポリエステル等のいずれを採用しても良く、歯ブラシ１０の必要強度と耐久性等の特性を確保できれば良く、また、基板１１を成形する際に、成形可能な流動特性と熱安定性等を備えたものであれば良い。
【００２５】
用毛束１８のブリッスルとしては、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート等を採用できる。
【００２６】
(2)用毛束保持治具３０に基板１１を据付ける。用毛束保持治具３０は、図３に示す如く、基板１１の据付部３１と、据付部３１に据付けられる基板１１の用毛束挿入孔１７に連なる用毛束整形孔３２を備える。
【００２７】
尚、用毛束保持治具３０の材質については、金属（鉄、アルミ）の他、プラスチック、又は金属とプラスチックの複合体で構成しても良い。プラスチックとしては、テトラフルオロエチレン等が好ましく、このプラスチックは滑り性が良いため用毛束の挿入効率及び品質が高まる。また、金属材料にテトラフルオロエチレン等をコーティングすれば、滑り性と耐久性の双方を確保できるので好ましい。
【００２８】
用毛束保持治具３０は、用毛束整形孔３２の孔底面を、用毛束１８の先端部に付与すべき形状に設定してある。後述する押出しピン５１の先端形状を、用毛束整形孔３２の孔底面形状とほぼ同形状（嵌合し合う形状）とすることで、用毛束１８の先端部の整形性を向上できる。
【００２９】
(3)用毛束１８を収容するスリーブ４０により用毛束１８をピッキングする（図３）。そして、用毛束植設装置５０により、スリーブ４０に収容されている用毛束１８を押出しピン５１により押出し、用毛束１８を用毛束保持治具３０に据付けられている基板１１の用毛束挿入孔１７から用毛束保持治具３０の用毛束整形孔３２に植設し、用毛束１８の基部を基板１１の用毛束挿入孔１７に植設し、用毛束１８の先端部を用毛束整形孔３２の孔底面に押し当て整形する（図３）。
【００３０】
(4)用毛束端面溶融装置６０により、図４に示す如く、基板１１の背面側に用毛束挿入孔１７から出ている用毛束１８の基部端面を溶融又は溶融プレスし、基板１１の背面側に用毛束挿入孔１７を塞ぐ帯状（シート状）の溶融固着面１８Ａ（図５）を成形する。用毛束１８の溶融固着面１８Ａは相隣るもの同士が連続して上述の如くに帯状をなすものに限らず、各個別に塊状をなすものでも良い。
【００３１】
用毛束端面溶融装置６０としては、発熱体の他、超音波振動体を用いても良い。
【００３２】
(5)用毛束１８を挿入した基板１１と用毛束保持治具３０を搬送装置２００にて成形装置７０内の位置決め機構２０１まで搬送し、位置決めする（図６）。
【００３３】
(6)充填装置８０により、成形装置７０の金型７１の注入口７２（ゲート）から吐出される背面充填材１９を、金型７１が基板１１の背面充填用凹部１６における背面側の、用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲に形成する空間（背面充填用凹部１６の空間）に注入して接着し、基板１１に用毛束１８を固定化する（図７、図８）。
【００３４】
(7)充填材１９の固化後、金型７１を開いて歯ブラシ１０及び用毛束保持治具３０を取出し（図９）、歯ブラシ１０を用毛束保持治具３０から外す（図９）。
【００３５】
尚、上記成形装置７０（図６〜図９）では、成形装置として縦型のものを用い、位置決め機構２０１で、基板１１を配置した用毛束保持治具３０を位置決めし、ヘッド１４の背面充填用凹部１６に背面充填材１９を射出成形する実施例を示しているが、用毛束保持治具３０を順次成形装置７０内に搬送すれば効率良く連続成形が可能である。また、必要により横型成形装置を採用しても良い。
【００３６】
また、上記実施例では、ヘッド１４に形成した背面充填用凹部１６に２次充填材を充填する基板１１を例示しているが、ヘッド１４のみへの背面充填であるから、充填量が少量で済み、更に、ほぼ同肉厚部の凹部１６への２次充填材の充填であるため、ハンドル１３等の形状に左右されず成形条件（充填圧力、温度、充填速度等の条件）を設定できる。これに対し、例えば、ヘッド部とハンドル部の一部を充填（２次充填）する方式では、ヘッド部以外にもハンドル部の形状に対応した成形条件が必要である。両方の形態を比較すると、本形態の方が、ヘッド１４に適した成形条件を設定できるので品質が安定すると言える。
【００３７】
また、ヘッド１４の凹部１６の形態が全周に外壁面を有する形態になっているため、凹部１６が形成されたヘッド１４からの樹脂洩れを確実に防止しながら、樹脂接着に必要な充填圧力を精度よくかけることができる。従って、基板１１はヘッド１４に凹部１６を形成している。尚、より好ましい凹部１６の形態としては、ヘッド１４及び、その近傍に形成され、さらに、凹部１６の全周に外壁面を有する形態である。
【００３８】
更に、充填用凹部を充填するための上記金型７１のみを用いて歯ブラシを製造することができる。即ち、充填用凹部１６を充填するための上記金型７１以外の金型を用いなくても歯ブラシ１０の製造ができるので、成形装置の構造が比較的簡単であり、メンテナンス性が良い。
【００３９】
充填材１９は、通常、基板１１と同種の材料（例えば、双方ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等）を使用する。尚、歯ブラシとしてはポリプロピレン樹脂が一般的に使用されるが、基板１１とは物性の異なるポリプロピレン樹脂を充填材に使用して、充填時の成形性の向上（充填材の流動性を向上させて低圧充填を可能にすること等）を図ることができる。また、必要により、基板１１のポリプロピレン樹脂とは異なる材料（例えば熱可塑性エラストマー）を充填材に使用して、歯ブラシに弾力を付与したり、着色等を施して、外観に特徴を付与することができる。充填材用の樹脂としては、基板１１に対して接着性のよい樹脂を選択することが好ましいが、前述のいずれの樹脂も充填後の収縮する。よって、充填材１９としての前記の樹脂は、充填材１９と基板１１との接着力を低下させる性質を有すると言える。
【００４０】
そこで、基板１１や用毛束１８との接着力を強化するため、充填材１９は、基板１１や用毛束１８の構成材料と熱接着性や化学的接着性のよい材料を配合すること、基板１１を温めたり金型７１を高温にして熱接着性を高めること、充填材１９自体の注入時の溶融温度を高めることが好ましい。更に、充填材１９の注入圧力は高くする方が、基板１１や用毛束１８との接着力が向上し、かつ外観が良好になる（ヒケが減少する）点から好ましい。但し、注入圧力を高くしすぎると、基板１１と用毛束１８間より充填剤の洩れ（バリ）が発生するので、適正圧力の設定が必要である。その他、接着力の強化方法として、基板１１の表面にコロナ放電処理やプラズマ放電処理を行なった後に充填材１９を注入する方法や、基板１１の表面にプライマー剤を塗布する方法等を用いても良い。
【００４１】
しかるに、第１実施形態では、上述(5)、(6)において、成形装置７０の注入口７２を基板１１の植毛部１６Ａ（背面充填用凹部１６）に連なるハンドル１２寄り側部位に設定する（図７）。基板１１に対する注入口７２の設定範囲は、図７に示す如く、植毛部１６Ａの長手方向中央位置１６Ｃからハンドル１２寄りとなる範囲Ｌ１、より好適には、植毛部１６Ａにおける最も幅の広い部分又は断面積の最も大きい部分からネック１３の最も狭巾位置、また、断面積の最も小さい位置までの範囲Ｌ２及びその近傍に定めることが好ましい。
【００４２】
尚、成形装置７０の注入口７２を基板１１の植毛部１６Ａ（背面充填用凹部１６）に連なるハンドル１２寄り側部位に設定するに際し、更に、図１０に示す如く、注入口７２の注入方向を基板１１の植毛部１６Ａの基板面１６Ｂが備える用毛束挿入孔１７から外しても良い。これによれば、成形装置７０で高温、高圧の充填材１９を吐出する注入口７２の注入方向を、基板１１に設けた用毛束１８のための用毛束挿入孔１７から外すこととなり、注入口７２直下の高温、高圧状態の充填材１９の熱が用毛束挿入孔１７及び溶融固着面１８Ａに伝達することが軽減され、用毛束１８の基部が植設された部分と基板１１間から充填材が洩れることを防止できる。
【００４３】
図１１、図１２は第１実施形態によって製造された歯ブラシ１０である。
【００４４】
（第２実施形態）（図１３）
第２実施形態の基板１１にあっては、充填材１９が充填される凹部１６の表面で、凹部１６の底部の輪郭におけるハンドルとのつながり部（本実施形態では、ハンドル１２寄り側の表面）で、ハンドル１２の該凹部１６に設けられた立上り壁部の凹部深さ方向の断面の少なくとも一部に、ステップ状の段差面３０３を形成し、ハンドル１２が長手方向に対する略平行面１０１、１０２と略直交面１０３、１０４を付与した（図１３）。用毛束挿入孔１７を略平行面１０１に設け、注入口７２の注入方向を略平行面１０２に向けた。略直交面１０３は背面充填用凹部１６の外縁の立上り壁１５の内周により形成され、略直交面１０４はネック１３との付根側に形成される。これによれば、基板１１において充填材１９が充填される表面に、ハンドル１２の長手方向に対する略平行面１０１、１０２と略直交面１０３、１０４を付与したから、歯磨き時にハンドル１２を介して作用する繰り返し曲げ応力に対する平行方向と直交方向の双方の接着面を形成するものとなり、充填材１９の接着強度を向上できる。
【００４５】
第１実施形態と第２実施形態において、基板１１の背面充填用凹部１６に設けるＲ３０１、Ｃ３０２及びステップ状の段差面３０３は、凹部１６の一部又は全周に渡って設けても良いが、本実施形態では、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側に設けた。この様にハンドル寄りに設けた形態を採用することにより、前記曲げ応力に対し基板１１の強度を向上させ、折れを防止した好ましい形態となる。
【００４６】
（第３実施形態）（図１４）
上記第１実施形態と第２実施形態の基板１１におけるハンドル１２とのつながり部におけるＲ３０１、Ｃ３０２、段差面３０３は必要により、一部又は全部を組合わせることにより効果が高まる。図１４は、ステップ状の段差面３０３ＡとＲ（３０１Ａ、３０１Ｂ）、Ｃ３０２Ａを組み合わせた事例である。
【００４７】
これにより、ステップ状の段差面３０３Ａで、歯磨き時にハンドル１２を介して作用する繰り返し曲げ応力に対する平行方向と直交方向の双方の接着面の接着強度を向上し、Ｒ（３０１Ａ、３０１Ｂ）、Ｃ３０２Ａで各エッジ部における応力集中が起きないようにすることができる。
【００４８】
即ち、この第３実施形態の如く、第１実施形態と第２実施形態のＲ３０１、Ｃ３０２、段差面３０３を必要によりそれらの一部又は全部を互いに組合わせることで、更に効果が高まる。
【００４９】
基板１１の背面充填用凹部１６に設ける曲面は、凹部１６の一部又は全周に渡って設けても良いが、本実施形態では、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側に設けた。この様にハンドル寄りに設けた形態を採用することにより、前記曲げ応力に対し基板１１の強度を向上させ、折れを防止した好ましい形態となる。
【００５０】
（第４実施形態）（図１５）
歯ブラシ１０の強度保持のために、基板１１において用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）を植毛する部分の板厚ｔ1は1mm以上、より好ましくは2mm以上とする。尚、ｔ1を過度に厚くすると、ネック１３の板厚ｔ2が過大になり、歯ブラシ１０として口腔内の操作性が悪化する。歯ブラシ１０の口腔内の操作性から、ｔ2は6mm以下が好ましく、この点及び充填材１９の厚みを考慮すると、ｔ1は4mm以下が好ましい。従って、ｔ1は1mm以上4mm以下の範囲内に納めるのが好ましく、より好ましくは2mm以上4mm以下である。
【００５１】
（第５実施形態）
第５実施形態は、前述の歯ブラシ１０において、基板１１の構成材料の選定により強度確保するものである。
【００５２】
歯ブラシ１０に用いる樹脂としては、価格、成形性及び歯磨き剤等に対する耐薬品性等から、通常ポリプロピレンが多く用いられている。
【００５３】
従来の平線を用いる方式では、用毛束の抜けを防止するため、剛性の高い樹脂を用いて、平線の抜けに対する強度を保持する必要があった。ポリプロピレンの中では剛性が高く、曲げ弾性率（JIS K 7203）が1700ＭＰａ以上のホモポリマーポリプロピレンが使用されていた。しかしながら、樹脂の剛性と耐衝撃性は互いにトレードオフの関係がある。剛性を高くしすぎると、耐衝撃性がアイゾット衝撃値（JIS K 7110）で3.0KJ／m²未満になり、衝撃による折れが発生し易くなる。
【００５４】
本発明では、平線を使わないため、用毛束の抜けの防止のためポリプロピレンの剛性を高くする必要がない。上記第１〜第４実施形態を採用することにより、基板の剛性を確保できるので、基板の構成材料として剛性は低くても耐衝撃性の高い樹脂を使用できるようになり、歯ブラシの折れの発生を抑えることが可能になった。
【００５５】
実験の結果、ポリプロピレンのアイゾット衝撃値が3.0KJ／m²以上であれば、基板に衝撃力が加わった場合にも折れを防止できることが認められた。尚、ポリプロピレンの剛性としては、曲げ弾性率1700ＭＰａ未満でも用毛束の抜けを生じない。
【００５６】
上記の樹脂の例としては、ブロックコポリマー及びランダムコポリマーのポリプロピレンを使用できる。市販品としては、出光石油化学社製Ｊ−７５０ＨＰやＪ−９５０ＨＰ等のブロックポリマー、グランドポリマー社製Ｊ２２６ＥＤ等のランダムコポリマー等がある。
【００５７】
また、ホモポリマーに耐衝撃改質を目的としメタロセンリニアポリエチレン等を5〜30％程度配合した共重合樹脂も使用できる。市販品としては、日本ポリケム社製ＫＪ６４０等がある。
【００５８】
（第６実施形態）（図１６、図１７）
第６実施形態は、基板１１の背面充填用凹部１６の外縁の立上り壁１５の高さを充填材１９の充填高さよりも低くし、略平行面１０２を立上り壁１５に接続して形成し、充填材１９は、立上り壁１５の上面と略平行面１０２の上面に沿って、略直交面１０４の高さ分、かさ上げ充填される。
【００５９】
即ち、第６実施形態は、基板１１の背面充填用凹部１６の外縁立上り壁１５に対し、略平行面１０２を形成した。
【００６０】
基板１１に対し、背面充填材１９を充填した場合、収縮が終了した基板１１（図１７（Ａ））に対し、背面充填材１９は充填後収縮し、その結果、ヘッド１４にそりが発生する。この状態では収縮応力がヘッド１４に残留し、背面充填凹部１６の立上り壁１５及びネック１３の立上り壁と充填材１９の接着境界面で、収縮による残留応力により接着力が低下する（図１７（Ｃ））。
【００６１】
特に、用毛束１８の溶融固着面１８Ａ（例えばナイロン（登録商標））との接着性が乏しい樹脂（例えばポリプロピレン）を充填材１９として使用した場合は、溶融固着面１８Ａの接着力は低いと考えられる。従って、収縮の大きい方向Ｘ、Ｙ（図１６（Ｂ）、（Ｃ））の接着力は弱く、これを改善するため本実施形態では、立上り壁１５に対し、略平行面１０２を樹脂収縮方向に対し略平行に設置して接着力の強化を図った。
【００６２】
本件のタイプIIの形態ではタイプIの形態に比べ、充填材１９と金型７１の接触面積が小さく、冷却効率が悪い（基板１１及び溶融固着面１８Ａはプラスチック部材であり、金型に比べ冷却しにくい）（図１７（Ｂ））。従って、充填材１９は充填後の徐冷の際に収縮が大きくなる。これは、比較的大きな収縮性を有するポリプロピレン樹脂では特に顕著である。
【００６３】
略平行面１０２は、充填材１９の収縮の最も大きいＸ方向（背面充填用凹部１６の長手方向）（図１６）と略平行な方向に設けることが好ましいが、Ｙ方向（前記長手方向に略直交する方向）にも設置しても良い。最も好ましくは、立上り壁１５の全周に形成する形態である。
【００６４】
尚、前記略平行面１０２を立上り壁１５の一部分に形成する場合は、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側（ネック１３側）に設けることで、前記曲げ応力による接着力低下を抑制し、基板１１の折れを防止することができる。
【００６５】
この第６実施形態の略平行面１０２は水平な面のみならず、テーパー面やＲ面、曲面を組み合わせてた形態でも良い。また、第１〜第５実施形態を適宜組合わせて構成することができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、基板に接着されるプラスチック溶融材料の接着強度が低下しても、基板に対する曲げ応力の集中を回避し、歯ブラシの折れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１実施形態の基板とその成形用金型を示す模式図である。
【図２】図２は基板の要部を示す模式図である。
【図３】図３は用毛束保持治具と用毛束植設装置を示す模式図である。
【図４】図４は用毛束端面の溶融装置を示す模式図である。
【図５】図５は用毛束の溶融固着面形成状態を示す模式図である。
【図６】図６は成形装置への基板の位置決め状態を示す模式図である。
【図７】図７は金型と基板が接した状態を示す模式図である。
【図８】図８は成形装置による樹脂の注入状態を示す模式図である。
【図９】図９は歯ブラシを用毛束保持治具から外した状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は第１実施形態の基板の用毛束挿入孔と成形装置の注入口の配置を示す模式図である。
【図１１】図１１は第１実施形態の基板を示す模式図である。
【図１２】図１２は第１実施形態の基板の変形例を示す模式図である。
【図１３】図１３は第２実施形態の基板の変形例を示す模式図である。
【図１４】図１４は第３実施形態の基板を示す模式図である。
【図１５】図１５は第４実施形態の基板を示す模式図である。
【図１６】図１６は第６実施形態の基板を示す模式図である。
【図１７】図１７は第６実施形態における充填材の充填状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０歯ブラシ
１１基板
１２ハンドル
１３ネック
１４ヘッド
１５立上り壁
１６背面充填用凹部
１６Ａ植毛部
１７用毛束挿入孔
１８用毛束
１８Ａ溶融固着面（基部）
１９背面充填材
２０基板成形用金型
３０用毛束保持治具
３１据付部
３２用毛束整形孔
４０スリーブ
５０用毛束植設装置
５１押出ピン
６０溶融装置
７０成形装置
７１金型
７２注入口（ゲート）
８０充填装置
１０１、１０２略平行面
１０３、１０４略直交面
２００搬送装置
２０１位置決め機構
３０１Ｒ面
３０２テーパー面
３０３段差面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method of a toothbrush and a toothbrush manufactured by the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a conventional technique related to a manufacturing method of a toothbrush, a method of inserting and fixing a hair bundle into a hair bundle insertion hole by a metal member called a flat wire has been widely performed. Although this method can simply configure the apparatus, there are disadvantages such as the thickness of the tooth-planted portion of the toothbrush cannot be reduced, and oblique hair transplantation is difficult. On the other hand, there are the following three methods as methods that do not use a flat line, and the actual situation is that they are properly used according to the purpose of use.
[0003]
(1) Type I (for example, Japanese Patent Publication No. 6-16725, USP4635313)
A method for integrally manufacturing a handle portion of a toothbrush by inserting a bristle bundle into a bristle bundle insertion hole of a molding die (cavity) having a bristle bundle insertion hole and filling a bristle bundle base with a plastic material It is. In this method, the formation of the handle portion and the fixing of the hair bundle can be manufactured in the same process. However, when the molding pressure is increased, the hair bundle insertion hole of the mold (cavity) and the hair are made structurally. Leakage of plastic material is likely to occur between the bundles.
[0004]
(2) Type II (for example, USP5458400, JP-A-9-82632)
A method in which a hair bundle is implanted in a substrate having a number of hair bundle insertion holes formed in advance, the substrate in which the hair bundle is implanted is placed in a mold, and the opening of the substrate is filled with a plastic member. . Although this method increases the number of steps of molding the substrate, the hair bundle is once implanted on the substrate, and there is a close contact portion between the substrate and the hair bundle, and then the method is filled with a plastic member. Compared with Type I, leakage of the filler from between the substrate and the hair bundle is less likely to occur.
[0005]
(3) Type III (Japanese Patent Publication No. 50-14465, Japanese Patent Publication No. 52-12874)
A method in which a hair bundle is inserted into a concave portion of a substrate having a large number of preformed hair bundle insertion holes, and a plastic plate that covers the base of the hair bundle from the back is bonded to the concave portion of the substrate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In any of the above three methods of type I to type III, it is necessary to ensure the strength of the head portion when the head portion of the toothbrush is thinned. In particular, in types II and III, after forming a substrate, it is necessary to sufficiently secure their strength because of the method of filling the opening of the substrate with a filler or adhering a plastic plate. If this is insufficient, the bonded portion between the substrate and the filler may be peeled off due to repeated bending stress during brushing, reducing the cross-sectional strength on the substrate side and causing the substrate to be broken.
[0007]
In Type II, the bonded portion of the substrate and the plastic material peels off due to repeated bending stress during brushing, and the cross-sectional strength of the substrate is lowered, which may cause the substrate to be bent. The broken substrate may damage the oral cavity, and the bending of the substrate is a fatal defect for a toothbrush.
[0008]
In Type III, the bonded portion between the substrate and the plastic plate peels off due to repeated bending stress during brushing, and the cross-sectional performance of the substrate is degraded, and the substrate may be bent. In addition, there is a space between the substrate and the plastic plate, which is also low in strength. Moreover, there is a possibility that moisture penetrates into the space when brushing teeth, which is not hygienic. Furthermore, in both types II and III, if the thickness is increased with emphasis only on the strength of the substrate, the operability of the toothbrush in the oral cavity will deteriorate.
[0009]
It is an object of the present invention to avoid concentration of bending stress on a substrate and to prevent a toothbrush from breaking even when the adhesive strength of a plastic molten material bonded to the substrate by the type II method is lowered.
[0010]
Furthermore, the subject of this invention is improving the adhesive strength of a board | substrate and a plastic material (filler).
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the base portion of the hair bundle is disposed in the hair transplant portion of the substrate provided on the distal end side of the handle, the substrate on which the hair bundle is disposed is positioned in the molding device, and discharged from the injection port of the molding device. A method of manufacturing a toothbrush in which a filler is injected around a base of a bristle bundle disposed on a flocked portion of a substrate and bonded to fix the bristle bundle on the substrate, wherein the substrate is filled with the filler. A concave portion for filling, at the surface of the concave portion of the substrate, connected to the handle, at least part of the cross-section in the depth direction of the concave portion of the rising wall portion provided in the concave portion, R surface, tapered surface, or A step-like stepped surface obtained by intersecting a substantially orthogonal surface and a substantially parallel surface with respect to the longitudinal direction of the handle, or a composite form of them is provided.
[0012]
According to the present invention, since an R surface, a tapered surface, or a stepped step surface, or a composite surface thereof is added to the connection portion with the handle of the substrate, even if the adhesive strength of the filler to the substrate decreases, Concentration of bending stress on the substrate can be avoided, and bending of the toothbrush can be prevented.
[0013]
In this specification, the term “back surface of the substrate” refers to a surface on the opposite side of the substrate from which the bristle bundle protrudes when the substrate becomes a toothbrush product.
[0014]
In addition, the “R surface” in claim 1 refers to a state in which the end surface does not have an edge and is subjected to a rounding process, and includes a substantially R-shaped rounding process. In the description of the first to third embodiments, “R” in the symbols “R301, R (301A, 301B, 301C)” used has the same meaning. Similarly, “C” used is a tapered chamfering process, and “C” at the beginning of the symbols “C302, C302A, C302B, C302C” used in the first to third embodiments is used. The letters have the same meaning.
[0015]
The “longitudinal direction of the handle” refers to a direction in which the handle extends from the substrate when the toothbrush product is formed. In FIG. 1, it is the direction of the long part of the handle on the paper.
[0016]
The “molding apparatus” according to the present invention means a filling machine for discharging a filler, or an apparatus in which the filling machine is combined with another member such as a mold.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First Embodiment (FIGS. 1 to 12)
If the manufacturing method of a toothbrush and the structure of a manufacturing apparatus are shown, it will be as follows.
(1) The substrate 11 of the toothbrush 10 is molded by the substrate molding die 20 (upper die 21 and lower die 22) of FIG. In the present embodiment, the substrate 11 includes a head 14 that is integrally formed with the handle 12 via a neck 13.
[0018]
As shown in FIG. 2, the head 14 includes a back surface filling recess 16 surrounded by a rising wall 15 provided at the outer edge of the back surface, and the substrate surface 16B of the flocked portion 16A defined within the back surface filling recess 16. A large number of hair bundle insertion holes 17 are formed so as to penetrate the hair bundle insertion holes 17 so that the hair bundles 18 can be implanted.
[0019]
The substrate 11 is composed of a head 14 formed integrally with the handle 12 (neck 13), and after the flocking process to the head 14 to be described later, the back surface filling material 19 is secondarily filled into the back surface filling recess 16 of the head 14. It is. However, the flocking substrate 11 may consist of only the head 14, and after the flocking process to the head 14, the back filling material for the back filling recess 16 of the head 14 and the molding for the handle 12 (neck 13). The material may be integrated and secondarily filled.
[0020]
Since the substrate 11 is provided with the rising wall 15 continuous on the entire periphery of the outer edge of the head 14, the adhesion area of the back surface filling material 19 to the back surface filling recess 16 is widened, the adhesiveness is good, and the bending strength of the head 14 is also high. Can be strengthened. However, the substrate 11 may include the rising wall 15 only at a part of the outer edge of the head 14 or may not include the rising wall 15.
[0021]
In the substrate 11, the handle 12 is formed on the surface of the recess 16 filled with the back surface filler 19 and connected to the handle in the contour of the bottom of the recess 16 (in this embodiment, the surface closer to the handle 12). A round R301 (FIGS. 2 and 11) or a tapered chamfer C (tapered surface) 302 (FIG. 12) is applied to at least a part of the cross section in the depth direction of the recessed portion of the rising wall portion provided in the recessed portion. did.
[0022]
According to this, when the filler 19 and the substrate 11 are molded from, for example, a thermoplastic plastic, since the bonding is thermal bonding as described above, the adhesive force is low in the conditions of the filling temperature and the filling pressure. May decrease. At that time, the shape of the substrate 11 is important for maintaining the main strength against bending. In particular, stress concentration occurs at the edge portion of the recess 16. As a countermeasure, R and tapered C were arranged to prevent breakage due to stress concentration.
[0023]
For R301 and C302, R is preferably 0.2 mm or more, C is preferably 0.2 mm or more (including the corresponding shape), R is 0.3 mm or more, and C is 0.3 mm or more (including the corresponding shape). More preferably, these R301 and C302 are preferably as large as possible. When R is 0.2 mm, the radius of roundness R is 0.2 mm, and when C is 0.2 mm, the length of each of two orthogonal sides chamfered at 45 ° is 0.2 mm.
[0024]
As the resin constituting the substrate 11, any of polypropylene, acrylonitrile-styrene copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polycarbonate, polymethyl methacrylate, unsaturated polyester, etc. may be adopted, and the toothbrush 10 is necessary. It is sufficient if characteristics such as strength and durability can be secured, and any material having flowable characteristics and thermal stability that can be formed when the substrate 11 is formed may be used.
[0025]
As the bristle of the hair bundle 18, nylon, polybutylene terephthalate, or the like can be used.
[0026]
(2) The substrate 11 is installed on the hair bundle holding jig 30. As shown in FIG. 3, the hair bundle holding jig 30 includes a hair bundle shaping hole 32 that is connected to a hair bundle insertion hole 17 of the substrate 11 that is installed on the installation portion 31 and the substrate 11.
[0027]
In addition, about the material of the hair | bristle bundle holding jig 30, you may comprise with a metal (iron, aluminum), a plastic, or the composite of a metal and a plastic. As the plastic, tetrafluoroethylene or the like is preferable, and since this plastic has good sliding property, the insertion efficiency and quality of the hair bundle are increased. In addition, it is preferable to coat the metal material with tetrafluoroethylene or the like because both sliding property and durability can be secured.
[0028]
In the hair bundle holding jig 30, the bottom surface of the hair bundle shaping hole 32 is set in a shape to be applied to the distal end portion of the hair bundle 18. The shape of the tip of the hair bundle 18 can be improved by making the shape of the tip of the push pin 51 described later substantially the same as the shape of the bottom surface of the hair bundle shaping hole 32 (a shape that fits together).
[0029]
(3) The bristle bundle 18 is picked by the sleeve 40 that houses the bristle bundle 18 (FIG. 3). Then, the hair bundle 18 housed in the sleeve 40 is pushed out by the pushing pin 51 by the hair bundle planting device 50, and the hair bundle 18 is used for the substrate 11 installed on the hair bundle holding jig 30. The hair bundle insertion hole 17 is implanted into the hair bundle shaping hole 32 of the hair bundle holding jig 30, and the base of the hair bundle 18 is implanted into the hair bundle insertion hole 17 of the substrate 11. Is pressed against the bottom surface of the hair bundle shaping hole 32 for shaping (FIG. 3).
[0030]
(4) The bristle end face melting device 60 melts or melt presses the base end face of the bristle bundle 18 protruding from the bristle bundle insertion hole 17 on the back side of the substrate 11 as shown in FIG. A belt-like (sheet-like) melt-fixed surface 18A (FIG. 5) is formed on the back side of the wire to close the bristle bundle insertion hole 17. The melt-fixed surfaces 18A of the hair bundle 18 are not limited to those in which adjacent ones are continuously formed in a band shape as described above, but may be formed in a lump shape individually.
[0031]
As the hair bundle end face melting device 60, an ultrasonic vibrating body may be used in addition to the heating element.
[0032]
(5) The substrate 11 into which the hair bundle 18 is inserted and the hair bundle holding jig 30 are transported to the positioning mechanism 201 in the molding apparatus 70 by the transport device 200 and positioned (FIG. 6).
[0033]
(6) The back filling material 19 discharged from the injection port 72 (gate) of the mold 71 of the molding apparatus 70 by the filling apparatus 80 is used on the back side of the back filling recess 16 of the substrate 11. The hair bundle 18 is fixed to the substrate 11 by being injected and bonded into a space (space of the back surface filling recess 16) formed around the base portion (melt fixing surface 18A) of the hair bundle 18 (FIGS. 7 and 8). .
[0034]
(7) After solidifying the filler 19, the mold 71 is opened, the toothbrush 10 and the hair bundle holding jig 30 are taken out (FIG. 9), and the toothbrush 10 is removed from the hair bundle holding jig 30 (FIG. 9).
[0035]
In the molding apparatus 70 (FIGS. 6 to 9), a vertical type molding apparatus is used, the positioning mechanism 201 positions the hair bundle holding jig 30 on which the substrate 11 is arranged, and the back surface of the head 14 is used. Although the embodiment in which the back surface filling material 19 is injection-molded in the filling recess 16 is shown, continuous molding can be performed efficiently if the hair bundle holding jig 30 is sequentially conveyed into the molding device 70. Further, if necessary, a horizontal molding apparatus may be adopted.
[0036]
Moreover, in the said Example, although the board | substrate 11 which fills the secondary filling material in the recessed part 16 for back surface filling formed in the head 14 is illustrated, since the back surface filling is performed only on the head 14, the filling amount is small. In addition, since the secondary filling material is filled into the concave portion 16 having substantially the same thickness, the molding conditions (filling pressure, temperature, filling speed, etc.) can be set regardless of the shape of the handle 13 or the like. . On the other hand, for example, in a method in which a part of the head portion and the handle portion is filled (secondary filling), a molding condition corresponding to the shape of the handle portion is required in addition to the head portion. Comparing both forms, it can be said that the present form is more stable in quality because the molding conditions suitable for the head 14 can be set.
[0037]
In addition, since the concave portion 16 of the head 14 has an outer wall surface on the entire circumference, the filling pressure necessary for resin bonding can be prevented while reliably preventing resin leakage from the head 14 in which the concave portion 16 is formed. Can be applied accurately. Accordingly, the substrate 11 has a recess 16 formed in the head 14. In addition, as a more preferable form of the recessed part 16, it is the form which is formed in the head 14 and its vicinity, and has an outer wall surface in the perimeter of the recessed part 16 further.
[0038]
Furthermore, a toothbrush can be manufactured using only the said metal mold | die 71 for filling the recessed part for filling. That is, since the toothbrush 10 can be manufactured without using a mold other than the mold 71 for filling the filling recess 16, the structure of the molding apparatus is relatively simple and maintenance is good.
[0039]
The filler 19 is usually made of the same material as the substrate 11 (for example, both polypropylene resin, acrylonitrile-styrene copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polycarbonate, polymethyl methacrylate, unsaturated polyester resin, etc.). use. In addition, although a polypropylene resin is generally used as a toothbrush, a polypropylene resin having physical properties different from those of the substrate 11 is used as a filler to improve moldability during filling (improving the fluidity of the filler). Enabling low-pressure filling). In addition, if necessary, a material different from the polypropylene resin of the substrate 11 (for example, a thermoplastic elastomer) may be used as a filler to give elasticity to the toothbrush or to give a feature to the appearance. it can. As the filler resin, it is preferable to select a resin having good adhesion to the substrate 11, but any of the above-described resins contracts after filling. Therefore, it can be said that the resin as the filler 19 has a property of reducing the adhesive force between the filler 19 and the substrate 11.
[0040]
Therefore, in order to reinforce the adhesive force with the substrate 11 and the hair bundle 18, the filler 19 is blended with the constituent material of the substrate 11 and the hair bundle 18 with a material having good thermal adhesiveness and chemical adhesiveness, It is preferable to increase the thermal adhesiveness by warming the substrate 11 or the mold 71 at a high temperature, and to increase the melting temperature when the filler 19 itself is injected. Furthermore, it is preferable to increase the injection pressure of the filler 19 from the viewpoint of improving the adhesive force with the substrate 11 and the hair bundle 18 and improving the appearance (reducing sink marks). However, if the injection pressure is excessively high, a filler leakage (burr) occurs between the substrate 11 and the hair bundle 18, so an appropriate pressure needs to be set. In addition, as a method for reinforcing the adhesive force, a method of injecting the filler 19 after performing corona discharge treatment or plasma discharge treatment on the surface of the substrate 11, a method of applying a primer agent on the surface of the substrate 11, or the like may be used. good.
[0041]
However, in the first embodiment, in the above-described (5) and (6), the injection port 72 of the molding apparatus 70 is set at a portion closer to the handle 12 connected to the flocked portion 16A (rear surface filling recess 16) of the substrate 11 ( FIG. 7). As shown in FIG. 7, the setting range of the injection port 72 with respect to the substrate 11 is a range L1 closer to the handle 12 from the longitudinal center position 16C of the flocked portion 16A, more preferably the widest portion of the flocked portion 16A or It is preferable to define in the range L2 and its vicinity from the portion with the largest cross-sectional area to the narrowest position of the neck 13 and the position with the smallest cross-sectional area.
[0042]
When the injection port 72 of the molding apparatus 70 is set at a portion closer to the handle 12 connected to the flocked portion 16A (back surface filling recess 16) of the substrate 11, the injection direction of the injection port 72 is further changed as shown in FIG. You may remove from the hair | bristle bundle insertion hole 17 with which the board | substrate surface 16B of the hair transplant part 16A of the board | substrate 11 is provided. According to this, the injection direction of the injection port 72 for discharging the high-temperature and high-pressure filler 19 in the molding device 70 is removed from the hair bundle insertion hole 17 for the hair bundle 18 provided on the substrate 11, Transfer of heat of the high-temperature and high-pressure filler 19 immediately below the inlet 72 to the hair bundle insertion hole 17 and the melt fixing surface 18A is reduced, and the base 11 of the hair bundle 18 and the substrate 11 are implanted. It is possible to prevent the filler from leaking through the gap.
[0043]
11 and 12 show the toothbrush 10 manufactured according to the first embodiment.
[0044]
Second Embodiment (FIG. 13)
In the substrate 11 of the second embodiment, on the surface of the recess 16 where the filler 19 is filled, the connecting portion with the handle in the contour of the bottom of the recess 16 (in this embodiment, the surface closer to the handle 12). Thus, a step-shaped stepped surface 303 is formed on at least a part of the cross section in the depth direction of the concave portion of the rising wall portion provided in the concave portion 16 of the handle 12, and the handle 12 is substantially parallel to the longitudinal direction 101, 102. And substantially orthogonal surfaces 103 and 104 were provided (FIG. 13). The hair bundle insertion hole 17 was provided on the substantially parallel surface 101, and the injection direction of the injection port 72 was directed to the substantially parallel surface 102. The substantially orthogonal surface 103 is formed by the inner periphery of the rising wall 15 at the outer edge of the back surface filling recess 16, and the approximately orthogonal surface 104 is formed on the root side with the neck 13. According to this, since the substantially parallel surfaces 101 and 102 and the substantially orthogonal surfaces 103 and 104 with respect to the longitudinal direction of the handle 12 are provided on the surface of the substrate 11 to which the filler 19 is filled, it acts via the handle 12 when brushing teeth. Thus, the adhesive surfaces in both the parallel direction and the orthogonal direction to the repeated bending stress are formed, and the adhesive strength of the filler 19 can be improved.
[0045]
In the first and second embodiments, R301, C302 and the stepped step surface 303 provided in the back surface filling recess 16 of the substrate 11 may be provided over a part or the entire circumference of the recess 16, In this embodiment, it is provided on the side closer to the handle 12 where the repeated bending stress during brushing is particularly large. By adopting the form provided near the handle in this way, the strength of the substrate 11 is improved against the bending stress, and a preferred form is obtained in which bending is prevented.
[0046]
(Third Embodiment) (FIG. 14)
The effect is enhanced by combining a part or all of R301, C302, and the stepped surface 303 at the connecting portion of the substrate 11 of the first embodiment and the second embodiment with the handle 12 as necessary. FIG. 14 shows an example in which stepped step surfaces 303A, R (301A, 301B), and C302A are combined.
[0047]
As a result, the stepped step surface 303A improves the adhesive strength of the adhesive surfaces in both the parallel direction and the orthogonal direction to the repeated bending stress acting through the handle 12 when brushing the teeth, and R (301A, 301B), C302A It is possible to prevent stress concentration at each edge portion.
[0048]
That is, as in the third embodiment, the effects can be further enhanced by combining R301, C302 and the stepped surface 303 of the first and second embodiments, if necessary, with part or all of them.
[0049]
The curved surface provided in the recess 16 for filling the back surface of the substrate 11 may be provided over a part or the entire circumference of the recess 16, but in this embodiment, it is provided on the side closer to the handle 12 where repetitive bending stress during brushing is particularly large. It was. By adopting the form provided near the handle in this way, the strength of the substrate 11 is improved against the bending stress, and a preferred form is obtained in which bending is prevented.
[0050]
(Fourth Embodiment) (FIG. 15)
In order to maintain the strength of the toothbrush 10, the thickness t1 of the portion of the substrate 11 where the base portion (melt fixing surface 18A) of the bristle bundle 18 is implanted is 1 mm or more, more preferably 2 mm or more. If t1 is excessively thick, the plate thickness t2 of the neck 13 becomes excessive, and the operability in the oral cavity of the toothbrush 10 is deteriorated. In view of the operability of the toothbrush 10 in the oral cavity, t2 is preferably 6 mm or less, and considering this point and the thickness of the filler 19, t1 is preferably 4 mm or less. Accordingly, t1 is preferably within the range of 1 mm to 4 mm, more preferably 2 mm to 4 mm.
[0051]
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment secures strength by selecting the constituent material of the substrate 11 in the above-described toothbrush 10.
[0052]
As the resin used for the toothbrush 10, polypropylene is usually used because of its price, moldability, chemical resistance against toothpaste, and the like.
[0053]
In the conventional method using a flat wire, in order to prevent the hair bundle from coming off, it is necessary to use a highly rigid resin to maintain the strength against the flat wire coming off. Among polypropylenes, homopolymer polypropylene having high rigidity and a flexural modulus (JIS K 7203) of 1700 MPa or more was used. However, there is a trade-off relationship between the rigidity and impact resistance of the resin. If the rigidity is too high, the impact resistance will be 3.0 KJ / m with the Izod impact value (JIS K 7110). ² It becomes less, and it becomes easy to generate | occur | produce the fold by an impact.
[0054]
In the present invention, since no flat wire is used, it is not necessary to increase the rigidity of the polypropylene in order to prevent the hair bundle from coming off. By adopting the first to fourth embodiments, the rigidity of the substrate can be ensured, so that a resin having high impact resistance can be used as a constituent material of the substrate even if the rigidity is low, and the toothbrush is broken. It became possible to suppress.
[0055]
As a result of experiment, the Izod impact value of polypropylene is 3.0KJ / m ² From the above, it was confirmed that the breakage can be prevented even when an impact force is applied to the substrate. Note that even when the rigidity of polypropylene is less than 1700 MPa in bending elastic modulus, the hair bundle does not come off.
[0056]
As examples of the above resins, block copolymer and random copolymer polypropylene can be used. Commercially available products include block polymers such as J-750HP and J-950HP manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., and random copolymers such as J226ED manufactured by Grand Polymer.
[0057]
Also, a copolymer resin in which about 5 to 30% of a metallocene linear polyethylene or the like is blended with a homopolymer for the purpose of impact resistance modification can be used. Commercially available products include KJ640 manufactured by Nippon Polychem.
[0058]
(6th Embodiment) (FIG. 16, FIG. 17)
In the sixth embodiment, the height of the rising wall 15 at the outer edge of the back surface filling recess 16 of the substrate 11 is made lower than the filling height of the filler 19, and the substantially parallel surface 102 is connected to the rising wall 15, The filler 19 is filled up by the height of the substantially orthogonal surface 104 along the upper surface of the rising wall 15 and the upper surface of the substantially parallel surface 102.
[0059]
That is, in the sixth embodiment, the substantially parallel surface 102 is formed on the outer edge rising wall 15 of the back surface filling recess 16 of the substrate 11.
[0060]
When the back surface filling material 19 is filled into the substrate 11, the back surface filling material 19 shrinks after filling with respect to the substrate 11 (FIG. 17A) that has been shrunk, and as a result, warpage occurs in the head 14. . In this state, shrinkage stress remains in the head 14, and the adhesive force decreases due to the residual stress due to shrinkage at the rising wall 15 of the back surface filling recess 16 and the rising wall of the neck 13 and the bonding boundary surface of the filler 19 (FIG. 17 ( C)).
[0061]
In particular, when a resin (for example, polypropylene) having poor adhesion to the melt fixing surface 18A (for example, nylon (registered trademark)) of the hair bundle 18 is used as the filler 19, the adhesive strength of the melt fixing surface 18A is low. Conceivable. Accordingly, the adhesive force in the directions X and Y (FIGS. 16B and 16C) in which the shrinkage is large is weak, and in order to improve this, in the present embodiment, the substantially parallel surface 102 is set in the resin shrinkage direction with respect to the rising wall 15. In order to strengthen the adhesive strength, it was installed almost parallel to the above.
[0062]
In the type II form of the present case, the contact area between the filler 19 and the mold 71 is small compared to the type I form, and the cooling efficiency is poor (the substrate 11 and the melt fixing surface 18A are plastic members and are cooled compared to the mold). (It is difficult to do this) (FIG. 17B). Therefore, shrinkage of the filler 19 increases during slow cooling after filling. This is particularly remarkable in a polypropylene resin having a relatively large shrinkage.
[0063]
The substantially parallel surface 102 is preferably provided in a direction substantially parallel to the X direction (longitudinal direction of the back surface filling recess 16) (FIG. 16) where the shrinkage of the filler 19 is greatest, but the Y direction (substantially in the longitudinal direction). You may install also in the direction orthogonal. Most preferably, it is a form formed on the entire circumference of the rising wall 15.
[0064]
When the substantially parallel surface 102 is formed on a part of the rising wall 15, it is provided on the side closer to the handle 12 (neck 13 side) where the repeated bending stress during brushing is particularly large, thereby reducing the adhesive strength due to the bending stress. It is possible to prevent the substrate 11 from being bent.
[0065]
The substantially parallel surface 102 of the sixth embodiment may be a form in which not only a horizontal surface but also a tapered surface, an R surface, and a curved surface are combined. In addition, the first to fifth embodiments can be appropriately combined.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, even if the adhesive strength of the plastic molten material to be bonded to the substrate is reduced, the concentration of bending stress on the substrate can be avoided and the bending of the toothbrush can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a substrate and a molding die thereof according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic view showing a main part of a substrate.
FIG. 3 is a schematic view showing a hair bundle holding jig and a hair bundle planting device.
FIG. 4 is a schematic view showing an apparatus for melting the end face of the hair bundle.
FIG. 5 is a schematic view showing a state of forming a melt-fixed surface of the hair bundle.
FIG. 6 is a schematic view showing a positioning state of the substrate with respect to the molding apparatus.
FIG. 7 is a schematic view showing a state where a mold and a substrate are in contact with each other.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a state of resin injection by a molding apparatus.
FIG. 9 is a schematic view showing a state where the toothbrush is removed from the bristle bundle holding jig.
FIG. 10 is a schematic view showing the arrangement of the hair bundle insertion holes of the substrate and the injection port of the molding apparatus according to the first embodiment.
FIG. 11 is a schematic view showing a substrate according to the first embodiment.
FIG. 12 is a schematic view showing a modification of the substrate of the first embodiment.
FIG. 13 is a schematic view showing a modification of the substrate of the second embodiment.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a substrate according to a third embodiment.
FIG. 15 is a schematic view showing a substrate according to a fourth embodiment.
FIG. 16 is a schematic view showing a substrate according to a sixth embodiment.
FIG. 17 is a schematic view showing a filling state of the filler in the sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Toothbrush
11 Substrate
12 Handle
13 neck
14 heads
15 Rising wall
16 Back filling recess
16A Flocking part
17 Hair bundle insertion hole
18 Hair bundle
18A Fusion surface (base)
19 Back filling material
20 Mold for substrate molding
30 Hair bundle holding jig
31 Installation section
32 Hair bundle shaping hole
40 sleeves
50 Hair bundle planting device
51 Extrusion pin
60 Melting equipment
70 Molding equipment
71 mold
72 Inlet (Gate)
80 Filling device
101, 102 substantially parallel plane
103, 104 substantially orthogonal plane
200 Conveyor
201 Positioning mechanism
301 R side
302 Tapered surface
303 Step surface

Claims

The base part of the hair bundle is arranged at the flocked part of the substrate provided at the front end side of the handle, the substrate on which the hair bundle is arranged is positioned in the molding device, and the filler discharged from the injection port of the molding device is implanted into the substrate A method for manufacturing a toothbrush for injecting and adhering around the base of a bristle bundle arranged in a part, and fixing the bristle bundle on a substrate,
The substrate has a filling recess filled with a filler, and at least a part of a cross-section in the depth direction of the recess of the rising wall provided in the recess on the surface of the recess of the substrate and connected to the handle And a stepped stepped surface obtained by intersecting an R surface, a tapered surface, or a substantially orthogonal surface and a substantially parallel surface with respect to the longitudinal direction of the handle, or a combined form thereof.

The surface substantially parallel to the longitudinal direction of this filling recessed part or the direction substantially orthogonal to this longitudinal direction was provided to at least one part of the rising wall part of the filling recessed part filled with the said filler. Toothbrush manufacturing method.

The method for manufacturing a toothbrush according to claim 1 or 2, wherein a thickness of a portion where the base of the bristle bundle for the substrate is implanted is within a range of 1 mm or more and 4 mm or less.

The manufacturing method of the toothbrush in any one of Claims 1-3 which form the said board | substrate with the polypropylene whose Izod impact value is 3 KJ / m < ² > or more.

The toothbrush manufactured with the manufacturing method in any one of Claims 1-4.