JP4311878B2 - 剛毛、その製造プロセスおよびそのような剛毛を有する器具 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、比較的剛性の曲げ弾性プラスチックのコアおよび少なくとも１層のゴム状プラスチックを含む、剛毛（bristle）に関する。本発明はまた、そのような剛毛の製造プロセスおよびそのような剛毛を備える器具に関する。
【０００２】
剛毛には、ブラシの用途に関係なく、特定の基本的な要求がなされる。これらは、より具体的には、曲げ弾性、曲げ強さおよび耐摩耗性を含む。さらに、ブラシの用途によって用件が非常に異なる場合が多い。たとえば、口腔および身体の衛生に用いるブラシは創傷を避けるよう十分軟らかくなければならないのに対して、研磨に用いる工業用ブラシは硬く粗い剛毛を有する必要がある。他の技術用ブラシ、たとえば車の洗浄ブラシなどはまた、滑らかかつ柔軟でなければならない。これは磨きブラシの場合にも当てはまる。溶剤の塗布に用いられるブラシまたは塗料ブラシは、溶剤を蓄えるために比較的密接して並べられた直立の剛毛を有するべきであるのに対し、他の適用例では、個々に直立する剛毛または剛毛の束が望ましい。
【０００３】
処理または加工される対象物の表面における剛毛の動きは、その表面の特性および剛毛の材料に決定的に依存する。通常、剛毛は押出プラスチックのモノフィラメントから作製される。このプラスチックを選ぶと、本質的には耐曲げ性および耐摩耗性に対してしか影響を与えることができず、単純な長さ方向の外形状またはプロファイル（profile）はともかく、表面特性およびその表面の効果についても非常に限られた程度までしか影響を及ぼすことができない。したがって、従来技術では、各々の用途の要件をより満たすように、さらなる別の手段によって剛毛の表面特性または表面の効果を変えるという試みが多くなされてきた。
【０００４】
この詳細な説明に続いて示す参照文献リストの文献（１）から（８）は、さまざまな用途に対して研磨作用のある粒子を組込んだ剛毛について記載する。各場合とも、剛毛に硬い研磨作用を与えることが問題となる。
【０００５】
文献（９）から（１５）に参照される別の開発例は、プラスチックのモノフィラメントから形成される剛毛の包被またはジャケット（jacket）をさまざまな態様でプロファイルするまたは形作るというものである。各場合とも、多少鋭利な端縁が形成されるという問題が生じ、これにより構造物が擦り減ってしまう。
【０００６】
粒子を充填した、または形作られたモノフィラメントの剛毛による上述の解決策はすべて、強度特性、特に曲げ弾性、曲げ強さおよび耐摩耗性が著しく減じられるという重大な欠点を有するので、剛毛の直径をより大きくし、かつ／またはより高品質のプラスチックを用いなければならない。しかしながら、これは使用上の理由から、また費用が高くなり望ましくないということから、不可能であることが多い。
【０００７】
文献（１６）から（２１）による他の公知の提案は、剛毛を２つのプラスチック部品（すなわち、コアを包む包被またはコアに付与する繊維のいずれかの形態の、プラスチックのコアおよびそれに付与するコーティング）から作製するというものである。これらの公知の解決策では、剛毛の強度特性は実質上制御されたままとなる。コアが滑らかな壁の包被を有する場合（１６）（１７）、剛毛の動きはわずかにしか変更できない。硬いコアが形作られ、その形作られた外形状に沿うゴム弾性のコーティングが付与される場合（１８）、このコーティングはプロファイルまたは外形状の突起の部分で急速に擦り減り、硬いコアが露出される。コアに繊維を詰めて付着する場合は、剛毛は特定の目的にしか使用できず、また、複雑で製造費用も高くなる。
【０００８】
最後に述べた提案のうち、文献（２１）は、ＰＡ（ポリアミド）または高密度ＰＥ（ポリエチレン）の押出成形された比較的剛性のコアと、天然または人工ゴムの軟性の熱可塑性コーティングを含む。この公知の剛毛は歯ブラシのために設計され、軟性のゴム弾性コーティングは主に歯および歯肉を確実に念入りに処置できるよう意図されるのに対し、剛性のコアは剛毛に必要な強度特性を保証する。しかしながら、そのような剛毛では、その表面が滑らかすぎるため、清浄（cleaning）時に必要な要求を満たすことはできない。これはまた、対象物に溶剤を付与するのにも不適切である。
【０００９】
この先行技術に基づいて、本発明の課題は、軟らかい表面の場合に必要な強度特性を維持しつつ、優れた清浄作用および溶剤の吸収性をもたらす、剛毛を提供することである。
【００１０】
本発明は、比較的剛性の曲げ弾性プラスチックのコアと、少なくとも１層のゴム状プラスチックとを含む剛毛を基礎として、ゴム状の層を、コアに対してスタンピング（stamping）加工または型押加工、好ましくはホットスタンピング加工または熱間型押加工を施してプロファイルするまたは外形状を形作ることにより、この問題を解決する。
【００１１】
本発明は、ゴム状のプラスチック（たとえば熱可塑性エラストマー）が、剛毛を歯ブラシに用いる場合に必然的に生じるように、厚さが数十分の１ミリメートルしかないような剛毛の場合でさえ、このゴム状プラスチックの形が元に戻ることなくスタンピング加工またはエンボス（embossing）加工によって形作られ得る、という驚くべき発見に基づいている。重要な部分は、スタンピング力またはエンボシング力を加えることのできる比較的剛性のコアである。いかなる無作為な整形でも、密−粗構造を実現することが可能である。口腔および身体の衛生に用いる剛毛の場合は特に浅いプロファイルが選択されるのに対し、清掃用ブラシまたはコーティングブラシに対してはより深いプロファイルが用いられる。これは、最初の場合は汚れを受け、第２の場合は溶剤を与えるからである。
【００１２】
ゴム状の層は、コアを包被状の態様でまたは単に帯状に取巻き、スタンピング加工によって生じるプロファイルまたは外形状が、剛毛の全長にわたってまたはその長さの一部のみにわたってもたらされ得る。
【００１３】
本発明に従って構築された剛毛の場合、コアが、剛毛の曲げ（bending）および屈曲（flexural）強さを規定するプラスチック材料から作られ、ゴム状の層およびそのプロファイルが、対象物における剛毛の表面動作および耐摩耗性を規定するプラスチック材料から作られる。これら２つのプラスチックを選択することにより、またプロファイルの本質により、この剛毛は任意の要求に容易に適合できるようになる。
【００１４】
好ましい実施例では、コアはショア硬度Ｄ＞４５のプラスチック材料から作られ、ゴム状の層はショア硬度Ｄ＜３５のプラスチック材料から作られる。特に好ましい実施例では、コアプラスチックのショア硬度はＤ＞６５であり、ゴム状の層のショア硬度は２０＜Ｄ＜３５である。上述の要件を満たす材料は、たとえばコアの場合はＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）またはＰＡ（ポリアミド）であり、ゴム状の層に対しては熱可塑性エラストマーである。
【００１５】
ゴム状の層のプロファイルは、円周にわたって分布する局所的に規定された窪みによって形成され得る。この代わりに、剛毛の延び方向、たとえば母線に沿ってまたは螺旋の態様で、プロファイルを走行させてもよい。最後に、このプロファイルを、剛毛の延び方向に対して横断方向に優勢的に配向してもよい。
【００１６】
本発明のさらなる特徴によれば、このプロファイルされたゴム状の層に、そのプロファイルに付着する軟性プラスチックの膜状のコーティングが付与される。その結果、表面作用を取除くことなく、プロファイルにおいて特定の平滑効果が得られる。
【００１７】
コアを１つ以上のモノフィラメントから形成してもよい。第１に述べた形態は歯ブラシおよびボディブラシに推奨されるのに対し、第２に述べたものは工業用ブラシ、特に車の洗浄ブラシに対して用いるのに優れている。この特定の適用例において、剛毛は清浄すべき表面の輪郭に最適な態様で適用できるように、またその表面を念入りに清浄できるように、曲げ軟性でなければならない。これらの剛毛は、自由端から非常に急速に摩耗するものである。つまり、本発明に従った剛毛の場合、ゴム状の層は最初に剛毛の端部から擦り減るということである。本発明に従った、複数のコアモノフィラメントを有する変形例では、それらは繊維の形態で露出されており、そうすることによって、単一のより大きな直径のコアモノフィラメントに比べて、まだ確実に念入りな動作をすることができる。
【００１８】
通常、剛毛は円形の断面を有する。しかしながら、本発明に従った構造物の場合、コアが円形とは異なる断面、たとえば狭い方形、または十字形もしくは星型の断面を有することも可能である。ゴム状の層はこのとき円形の断面を有するので、厚さが異なり、たとえばより厚い領域においてより深くスタンピング加工され得る。この代わりに、コアの断面に従う断面を有してもよく、そうすればスタンピング加工の場所に関係なく等しい深さのプロファイルを形成することができ、ここで再びコアが接合部としての役割を果たす。
【００１９】
最後に、コアおよびゴム状の層によって構成される剛毛全体を、剛毛の延び方向に対して横断方向に波形（corrugated）にしてもよい。
【００２０】
プライマーのはたらきをするコア上の表面構造によって、ゴム状の層のコアに対する優れた接着が得られる。
【００２１】
上述の剛毛を製造するために、本発明は、コアおよびゴム状の層がストランドとしてともに突出し（coextrude）、ゴム状の層が、ストランドが動くのとともに、コアに対するスタンピング加工によって形作られるというプロセスを提案する。
【００２２】
このプロセスにより、間断のない剛毛材料が生じ、その材料から剛毛がスタンピング加工の直後に所望の長さに切断され得る。この代わりに、剛毛材料を巻いておき、その後ブラシ製造時に、解かれたストランドから剛毛を所望の長さに切断することもできる。
【００２３】
このプロセスの別の変形例では、コアおよびゴム状の層が間断ないストランドとしてともに突出し、このストランドは巻かれ、ゴム状の層はストランドを解く際にコアに対してスタンピング加工することによって形作られる。このプロセスでは、剛毛材料の製造者の段階で、またはブラシの製造者の段階でのみ、スタンピング加工が行なわれ得る。このプロセスはまた、ゴム状の層がゆっくり架橋するエラストマーによって構成され、スタンピングプロセスが架橋反応の最後でのみ行なわれると、有利であり得る。
【００２４】
このプロセスでは、ゴム状の層は、互いに対しておよびコアに対して作用するスタンピング工具によってプロファイルされるのが好ましく、この工具は異なる外形状で製造され得る。片面のみプロファイルする場合は、このスタンピング工具は、プロファイルされていない反対側の工具と協働する。
【００２５】
本発明に従ったプロセスのさらなる変形例では、剛毛材料の製造時または剛毛の長さ切断前に、たとえばプロファイルを滑らかにするために、プロファイルされたストランドに対して、軟性プラスチックが膜状の態様で膜の押出、浸漬、噴霧または収縮によって付与され得る。
【００２６】
このプロセスの別の変形例では、コアおよびゴム状の層はストランドとしてともに突出し、そしてそのストランドから剛毛が所望の長さに切断され、その後ゴム状の層がコアに対するスタンピング加工によってプロファイルされる。このプロセスでは、所望の長さに切断する前または後に、膜の浸漬、噴霧または収縮によって膜状のコーティングが付与され得る。
【００２７】
本発明によって構成された剛毛は、多様な種類の実現例に対して使用可能である。このような剛毛を直接用いることができる最も単純な例は、棒状またはデンタルフロスと同様の形態の歯間クリーナである。
【００２８】
これに対して、本発明に従って構成された複数の剛毛を有するブラシも提供され、これらの剛毛は別々に配置され得る。特に、このようなブラシは異なるプロファイルのゴム状の層を含む剛毛を有し得る。
【００２９】
本発明は、これ以降、添付の図面に模式的に表わされる実施例に関してより詳細に述べられ、図面は各場合とも、剛毛の断面斜視図を表わす。
【００３０】
図１に示す剛毛１は、曲げ弾性の、耐屈曲性プラスチック（たとえばＰＡ、ＰＰまたはＰＥ）のコア２と、コア２を包被状に取り巻く熱可塑性エラストマーのゴム状の層３とを有する。ゴム状の層３には、プロファイル４が局所的に規定され、円周にわたって分布される窪み５の形態でスタンピング加工される。スタンピング加工は剛性のコア２に対して行なわれる。
【００３１】
図２に示す実施例では、剛毛１はその長さの一部のみにわたって図１に示すプロファイルでスタンピング加工されており、たとえば剛毛の締結側端を含む残りの長さ６にわたってはプロファイルされまたは形作られていない。それ以外は、これもまた剛性プラスチックのコア２と、窪みでスタンピング加工されたゴム状の層３と、プロファイルを覆いそれに付着するが特定の平滑効果を生じる膜状のコーティング７を含む。図３の実施例では、剛毛はまたコア２およびゴム状の層３を含み、ゴム状の層はここでは帯状にのみ付与され、長手の筋の形態でコア２上を走行しており、これに横断方向にスタンピング加工が施されて窪み８およびボス状の突起９が作られている。図４に示す実施例では、ゴム状の層３はコア２上で長手方向にプロファイルされ、このプロファイルはともに突出する動作中に、またはスタンピング加工によって作製され得る。さらに、ゴム状の層３は図１および図２の場合のようにスタンピング加工によって作製された窪みを有してもよく、または図３に示すような横断方向のスタンピング加工を有してもよい。
【００３２】
図１から図４に示す実施例では、少なくともコアが円形の断面を有するのに対して、図５は、十字形の断面１０を有するコア２の剛毛を示す。このときゴム状の層３は円形の断面を有する。したがって、十字形断面１０の梁の端部領域が最も薄くなっている。これにより、はっきりと規定された接合部が生じ、それに対して矢印１１で示すようにプロファイルが特によくスタンピング加工され得る。
【００３３】
図６に示す実施例では、剛毛１は再び断面が円形のコア２を有する。それを包むゴム状の層３は波形のプロファイル１２でスタンピング加工される。
【００３４】
図７は図１に対する変形の実施例を示し、ここでコア２は４つのモノフィラメント１３を含み、これらは平行にまたはねじれて位置付けられ得る。ゴム状の層３はまた、円形の断面でこのコアを取り巻き、その包被上にはプロファイルがスタンピング加工される。
【００３５】
図８に示す実施例では、コア２は細長い断面を有する。ゴム状の層３の厚さは一定であるので、コア２の断面に従い、帯状の剛毛が得られ、たとえば図３とほぼ同様にその狭い側にのみスタンピング加工されたプロファイル４を有する。
【００３６】
図９に示す剛毛は、これもまたコア２およびスタンピング加工の結果生じるプロファイル４を有するゴム状の層３を含む。前に述べた剛毛と比べて異なる点は、図９に示す剛毛１４は長手方向の延びに対して横断方向に波形にされているという点である。
【００３７】
先行技術文献
1) DE 322 089 A
2) US 2,642,705
3) DE 1 014 964 B
4) DD 32 963 A
5) GB 1 327 329 A
6) FR 2 546 097 A
7) EP 0 354 352 A
8) WO 93/18891 A
9) US 2,110,371 A
10) US 2,317,485 A
11) US 3,325,845 A
12) US 4,373,541 A
13) DE 3 116 189 A
14) US 5,678,275 A
15) DE 1 140 901 B
16) DE 1 037 434 B
17) DE 83 00 846 U
18) US 3,090,061 A
19) US 4,627,950 A
20) DE 3 717 475 C
21) US 4,263,691 A
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の剛毛の一実施例を示す斜視図である。
【図２】 本発明の剛毛の他の実施例を示す斜視図である。
【図３】 本発明の剛毛のさらに他の実施例を示す斜視図である。
【図４】 本発明の剛毛のさらに他の実施例を示す斜視図である。
【図５】 本発明の剛毛のさらに他の実施例を示す斜視図である。
【図６】 本発明の剛毛のさらに他の実施例を示す斜視図である。
【図７】 本発明の剛毛の，図１に示した実施例の一変形例を示す斜視図である。
【図８】 本発明の剛毛のさらに他の実施例を示す斜視図である。
【図９】 本発明の剛毛のさらに他の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，１４ 剛毛、２ コア、３ ゴム状の層、４ プロファイル、５，８ 窪み、７ 膜状のコーティング、９ 突起、１０ 十字形の断面、１２ 波形のプロファイル、１３
モノフィラメント。

Claims (29)

1. ショア硬度Ｄ＞６５のプラスチック材料を有する曲げ弾性プラスチックからなるコアと、
   少なくとも１層のゴム状プラスチックとを含み、
   ゴム状の層（３）がコア（２）に対するスタンピング加工によって形作られる、剛毛。
2. ゴム状の層（３）が、コア（２）に対するホットスタンピングにより形作られることを特徴とする、請求項１に記載の剛毛。
3. ゴム状の層（３）が、包被状の態様でコア（２）を取り巻くことを特徴とする、請求項１または２に記載の剛毛。
4. ゴム状の層（３）が、帯状にコア（２）を取り巻くことを特徴とする、請求項１または２に記載の剛毛。
5. コア（２）が、剛毛（１）とプロファイル（４）を有するゴム状の層（３）との曲げおよび屈曲強さを規定するプラスチック材料と、対象物における剛毛（１）の表面動作および耐摩耗性を規定するプラスチック材料とを含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の剛毛。
6. ゴム状の層（３）がショア硬度Ｄ＜３５のプラスチック材料を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の剛毛。
7. ゴム状の層（３）がショア硬度２０＜Ｄ＜３５のプラスチック材料を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の剛毛。
8. コア（２）がＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（プロピレン）またはＰＡ（ポリアミド）からなり、ゴム状の層（３）が熱可塑性エラストマーからなることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の剛毛。
9. ゴム状の層（３）が、円周にわたって分布され局所的に規定された窪み（５）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の剛毛。
10. ゴム状の層（３）が、剛毛（１）の延び方向にプロファイル（８，９）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の剛毛。
11. ゴム状の層が、延び方向に対して横断方向に延びるプロファイル（８，９）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の剛毛。
12. 形作られたゴム状の層（３）に、プロファイル（４）に付着する軟
    性プラスチック材料の膜状のコーティング（７）が付与されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の剛毛。
13. コア（２）が、モノフィラメントから形成されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれかに記載の剛毛。
14. コア（２）が複数のモノフィラメント（１３）から形成されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれかに記載の剛毛。
15. コア（２）が円形でない断面（１０）を有することを特徴とする、請求項１から１３のいずれかに記載の剛毛。
16. ゴム状の層（３）が、コア（２）と異なる断面、特に円形の断面を有することを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の剛毛。
17. ゴム状の層（３）が、コア（２）の断面に従う断面を有することを特徴とする、請求項１５に記載の剛毛。
18. コア（２）およびゴム状の層（３）がともに剛毛（１）の延び方向に対して横断方向に波形にされることを特徴とする、請求項１から１７のいずれかに記載の剛毛。
19. コア（２）が、ゴム状の層（３）に対してプライマーとしての役割を果たす表面構造または対応するコーティングを有することを特徴とする、請求項１から１８のいずれかに記載の剛毛。
20. コアおよびゴム状の層が間断のないストランドを形成するように共押出され、そのストランドが動き、ゴム状の層はスタンピング加工によってコアに対して形作られることを特徴とする、請求項１から１９のいずれかに記載の剛毛の剛毛材料を製造するためのプロセス。
21. コアおよびゴム状の層が間断のないストランドを形成するように共押出され、このストランドは巻かれ、ゴム状の層はコアに対するスタンピング加工によって、ストランドを解く際に形作られることを特徴とする、請求項１から１９のいずれかに記載の剛毛の剛毛材料を製造するためのプロセス。
22. コアおよびゴム状の層がストランドを形成するように共押出され、このストランドから剛毛がある長さに切断され、その後この剛毛のゴム状の層がコアに対するスタンピング加工によって形作られることを特徴とする、請求項１から１９のいずれかに記載の剛毛を製造するためのプロセス。
23. ゴム状の層が、互いに対して作用する複数のスタンピング工具を用いて形作られることを特徴とする、請求項２０または２２のいずれかに記載のプロセス。
24. 形作られたストランドに、膜の押出、浸漬、噴霧または収縮によって、膜状の態様で軟性プラスチック材料が付与されることを特徴とする、請求項１２および２０または２１に記載のプロセス。
25. 形作られた剛毛に、膜の浸漬、噴霧または収縮によって、膜状の態様で軟性プラスチック材料が付与されることを特徴とする、請求項１２および２２に記載のプロセス。
26. 請求項２０から２５のいずれかに記載のプロセスにより製造される、剛毛材料。
27. 請求項１から１９のいずれかに記載の少なくとも１本の剛毛を有する、歯間クリーナ。
28. 請求項１から１９のいずれかに記載の複数の剛毛を有する、ブラシ。
29. 前記複数の剛毛が、異なるプロファイルのゴム状の層を有することを特徴とする、請求項２８に記載のブラシ。

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