JP3979861B2 - ブラシの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は歯ブラシ等のブラシの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、歯ブラシの製造方法として、USP5458400に記載のものがある。この従来技術は、ハンドルの先端側に設けられる基板に設けた用毛束挿入孔に用毛束の基部を植設し、基板の背面側における用毛束の基部の周囲に充填材を充填し、基板に用毛束を固定化するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の歯ブラシは、前工程で成形された基板に、用毛束を固定化するための充填材を充填して接着するものであるため、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外れ易い。ハンドルの先端側に設けられる基板から上述の充填材が剥離したときには、基板側の断面強度が直ちに低減し、基板に折れを生じ、ひいては口腔内をキズつける虞がある。
【0004】
本発明の課題は、ハンドルの先端側に設けられる基板に用毛束を固定化するための充填材を確実に外れ止めすることにある。
【0005】
【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背面側に、立上り壁により囲まれる背面充填用凹部を形成し、基板の背面充填用凹部の範囲内に設けた用毛束挿入孔に用毛束の基部を植設し、基板の背面充填用凹部における用毛束の基部の周囲に背面側より充填材を充填し、基板に用毛束を固定化するブラシの製造方法であって、基板の用毛束挿入孔に用毛束の基部を植設した後、背面充填用凹部における用毛束の基部の周囲に充填材を充填する前の背面充填用凹部に、充填材が該凹部から離隔する方向で係合するアンダーカット部を成形し、アンダーカット部が成形された該背面充填用凹部に充填材を充填するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)(図1〜図9)
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により構成されるものとした。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。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。
【0011】
(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。
【0012】
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、ポリ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、金属材料にポリ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。
【0013】
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。
【0014】
(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)。
【0015】
(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)を形成する。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。
【0016】
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。
【0017】
(5)用毛束18を植設した基板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)。
【0018】
(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)。
【0019】
(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)。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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からの充填材漏れを確実に防止しながら、充填材接着に必要な充填圧力を精度よくかけることができる。
【0023】
更に、上記金型71は、背面充填用凹部16を充填する側の金型のみで良いため、構造が比較的簡単であり、メンテナンス性が良い。
【0024】
尚、背面充填材19は、基板11と同種の材料(例えば、双方ポリプロピレン樹脂)を使うことが主であるが、例えば、ポリプロピレン樹脂でも、物性の違うものを使い分け成形性や品質の向上を図ることができる。また、必要により、異なる材質(例えばエラストマー)を使うことで、歯ブラシとしての弾力性や色を含めた外観に特徴ある歯ブラシを製造できる。
【0025】
また、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間より充填剤の漏れ(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。
【0026】
第1実施形態の歯ブラシ10の望ましい実施形態として、基板11における背面充填材19の外れ止めを図るため、以下の如くの外れ止め構造を具備する(図10)。
【0027】
(a)前述(1)で基板成形用金型20により基板11を成形するとき、上型21に中リブ成形部21Aを設け、基板11の背面充填用凹部16の巾方向中央部に基板面16Bから立設する中リブ16Cを成形する。中リブ16Cは、基板面16Bにおけるヘッド14の長手方向の全域に連続的に設けても良く、唯1個又は不連続をなす複数個設けても良い。そして、前述(4)で用毛束端面溶融装置60により用毛束18の基部端面を溶融プレスして溶融固着面18Aを成形するに際し、用毛束端面溶融装置60の先端中央部に設けた中リブ押圧部61により中リブ16Cの天端部を加熱軟化させて膨出状に押圧変形し、後工程で凹部16に充填される充填材19が該凹部16から離隔する方向で係合することとなる膨出状外れ止め部101(アンダーカット部)を該中リブ16Cの天端部に成形し、その後、前述(6)でこの外れ止め部101を備える凹部16に充填材19を充填する。
【0028】
(b)前述(4)で用毛束端面溶融装置60により用毛束18の基部端面を溶融プレスして溶融固着面18Aを成形するに際し、用毛束端面溶融装置60の先端両側部(片側部でも可)に設けた側壁押圧部62の横移動により立上り壁15の内壁を加熱軟化させて凹状に押圧変形し、後工程で背面充填用凹部16に充填される充填材19が該凹部16から離隔する方向で係合することとなる凹状外れ止め部102(アンダーカット部)を立上り壁15の内壁に成形し、その後、前述(6)でこの外れ止め部102を備える凹部16に充填材19を充填する。
【0029】
尚、上述(a)、(b)の外れ止め部101、102の成形工程は、用毛束端面溶融装置60に代わる専用成形工具を用い、前述(4)とは別工程で施しても良い。そして、この専用成形工具による中リブ16C、立上り壁15の加熱源は、電熱ヒータ、超音波振動による他、熱風、遠赤外線、近赤外線等であっても良い。
【0030】
本実施形態によれば以下の作用がある。
▲1▼基板11の背面充填用凹部16に、充填材19が該凹部16から離隔する方向で係合する外れ止め部101、102が成形される。従って、基板11と充填材19の接着部に、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が作用しても、基板11から充填材19が外れることを防止でき、基板11側の断面強度の低減による折れの発生等を回避できる。
【0031】
▲2▼上述▲1▼は、充填材19と機械的に係合して外れ防止するものであるから、充填材19が基板11と接着性のない樹脂又は接着性の少ない樹脂であってもその充填材19を外れ防止できる。
【0032】
(第2実施形態)(図11)
第2実施形態は、基板11における充填材19の外れ止め構造として、第1実施形態の前述(a)は採用せず、前述(b)だけを採用したことにある。
【0033】
尚、本発明の外れ止め構造として、前述(a)だけを採用しても良く、背面充填用凹部16を構成する基板面16B、立上り壁15に貫通又は非貫通の孔状外れ止め部を成形するものでも良い。
【0034】
(第3実施形態)(図12)
第3実施形態は、基板11における充填材19の外れ止め構造として、第1実施形態の前述(a)、(b)に、成形装置70の押圧成形部73によるものを付加した。即ち、前述(6)における成形装置70(金型71)を用いた充填材19の充填時に、基板11における凹部16の立上り壁15の周囲に金型71を被せ、金型71が基板11の背面側に区画する凹部16の空間に充填材19を充填するに際し、金型71に設けた押圧成形部73により、基板11における立上り壁15の外面を凹部16の内側に向けて押圧し、立上り壁15を凹部16の内側に向けて塑性的又は弾性的に倒れ込み変形させた後、該凹部16に充填材19を充填した。塑性的に倒れ込み変形せしめられた立上り壁15も、弾性的に倒れ込み変形せしめられた立上り壁15も、倒れ込み変形状態で充填材19に接着し、充填材19の固化とともにその倒れ込み変形状態を固定化されて倒れ込み形成部15Aを形成し、この倒れ込み形成部15Aをその後充填されて固化する充填材19に対する外れ止め部103とするものである。
【0035】
尚、本発明の充填装置80は、ホットメルト接着剤等のためのアプリケータ(エアポンプ式、ギヤポンプ式又はスクリューポンプ式等)であっても良い。
【0036】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ハンドルの先端側に設けられる基板に用毛束を固定化するための充填材を確実に外れ止めすることができる。
【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は金型と基板が接触した状態を示す模式図である。
【図8】図8は成形装置による充填材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は基板における充填材の外れ止め構造を示す模式図である。
【図11】図11は第2実施形態の基板における充填材の外れ止め構造を示す模式図である。
【図12】図12は第3実施形態の基板における充填材の外れ止め構造を示す模式図である。
【符号の説明】
10 歯ブラシ(ブラシ)
11 基板
12 ハンドル
15 立上り壁
15A 倒れ込み形成部
16 背面充填用凹部
17 用毛束挿入孔
18 用毛束
18A 溶融固着面
19 背面充填材
60 用毛束端面溶融装置
101、102 外れ止め部
Claims (4)
- ハンドルの先端側に設けられる基板の背面側に、立上り壁により囲まれる背面充填用凹部を形成し、
基板の背面充填用凹部の範囲内に設けた用毛束挿入孔に用毛束の基部を植設し、
基板の背面充填用凹部における用毛束の基部の周囲に背面側より充填材を充填し、基板に用毛束を固定化するブラシの製造方法であって、
基板の用毛束挿入孔に用毛束の基部を植設した後、背面充填用凹部における用毛束の基部の周囲に充填材を充填する前の背面充填用凹部に、充填材が該凹部から離隔する方向で係合するアンダーカット部を成形し、アンダーカット部が成形された該背面充填用凹部に充填材を充填するブラシの製造方法。 - 前記基板の用毛束挿入孔に植設された用毛束の基部端面を、用毛束端面溶融装置により前記背面充填用凹部の範囲内で溶融固着し、該用毛束挿入孔を塞ぐ溶融固着面を成形するに際し、
該用毛束端面溶融装置により該背面充填用凹部に前記外れ止め部を成形する請求項1に記載のブラシの製造方法。 - 請求項1又は2の製造方法により製造されたブラシ。
- ハンドルの先端側に設けられる基板の背面側に、立上り壁により囲まれる背面充填用凹部を備え、該背面充填用凹部の範囲内に設けた用毛束挿入孔に用毛束の基部を植設し、該背面充填用凹部における用毛束の基部の周囲に充填材を充填し、基板に用毛束を固定化したブラシであって、
基板の背面充填用凹部にアンダーカット部が成形され、該凹部に充填された充填材が該凹部から離隔する方向で該アンダーカット部に係合するブラシ。
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