JP4410805B2

JP4410805B2 - 平ブラシ及びその製造方法、並びにその平ブラシを用いた平歯ブラシ

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Publication number: JP4410805B2
Application number: JP2007053437A
Authority: JP
Inventors: 俊文竹内
Original assignee: NARUTOYA CO., LTD.
Current assignee: NARUTOYA CO., LTD.
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2027-02-02
Also published as: JP2008188392A

Description

本発明は平歯ブラシ、並びにこれに好適に使用される平ブラシ及びその製造方法に関する。

従来の普及型の歯ブラシは、樹脂糸を束ねて構成された複数の小さな糸束を、樹脂からなる柄のヘッド部に、同方向にむけて所定間隔で並列的に植設した、いわゆる平歯ブラシである。この平歯ブラシでは、柄のヘッド部に糸束が植設される複数の植設穴が設けられており、個々の糸束を中央部で二つに折り曲げて植毛穴挿入した後、折り曲げ挿入部の上から、植毛穴よりやや大きい真鍮又はアルミニウムなどの金属片を打ち込むことにより、個々の糸束はヘッド部に固定されている。

また、別の糸束の固定方法として、平歯ブラシの柄をモールド成形する際に、成形金型に複数の糸束をインサートし、この状態で成形金型内にモールド樹脂を注入することにより、柄の成形と同時にそのヘッド部に複数の糸束を植設する方法は、例えば特許文献１〜３に記載されている。インサート成形によるこの方法はインモールド法と呼ばれている。複数の糸束の各つけ根部は、溶着により一体化されると共に、他の部分より大径に形成されている。

特開昭６０−１１６３０３号公報特開昭６１−２６８２０８号公報特開平２−１１１３０５号公報

その他にも、３６０度形状で方向性のない円筒型歯ブラシや、ローラー状の歯ブラシ、糸束を植設する際に内側へ１〜１．３度くらいの角度をつけて糸束における樹脂糸の密度を高めた平歯ブラシ、糸束における樹脂糸の先端部を薬品によりテーパー加工した平歯ブラシなど、昨今の健康指向を反映して多種多様な製品が販売されている。

これらの普及型歯ブラシのうち、平歯ブラシ、特に柄のヘッド部と糸束の固定構造について問題点を検討してみる。

平歯ブラシでは、主要構成部品である糸束も柄も樹脂からなる。このため、その樹脂のリサイクルは重要課題である。真鍮やアルミニウムなどの金属片を用いて糸束をヘッド部の植毛穴内に固定した平歯ブラシでは、樹脂の回収に際して、糸束を固定する金属片を分離する必要があり、そのためには柄のヘッド部から全ての糸束を抜き取る必要がある。このため、この構造の平歯ブラシの樹脂回収は遅々として進まないのが現状である。

日本国においては、歯磨きの際に使用される水道水は石灰分の少ない軟水（酸性水）である。普及型平歯ブラシの糸束止めに使用される金属片、特に真鍮は酸性に弱く、非常に腐食しやすい。このような金属を口腔内で使用することは、安全衛生面において好ましいとは言えず、これを打開する必要がある。これに加え、幼児等の飲み込み事故も考える必要がある。

植毛穴においては、直径は１．７ｍｍが主流であり、深さについては植毛引張強度であるＪＩＳ規格８Ｎ／ｃｍ^２（ＩＳＯ規格も同様）を確保するために３．５ｍｍが主流となっている。これにより、柄のヘッド部の厚さは最低でも５ｍｍは必要となり、口腔内での操作性が悪く、口腔内を傷つける事故も多数発生している。

このように世間一般で普通に使用されている平歯ブラシも、糸束の固定構造に着目してみると、リサイクル性が悪く、また衛生上、安全上も完全とは言えず、製造コストについても今以上の引き下げは困難な状況である。これらの問題の原因は、糸束の固定に金属片を用いることにある。

これに対し、インモールド法で糸束が柄のヘッド部に固定された平歯ブラシでは、糸束イクルの問題、衛生上の問題は生じない。しかしながら、その一方で、糸束の固定強度が低いという、平歯ブラシとして致命的な問題がある。

すなわち、平歯ブラシの糸束を形成する樹脂糸はナイロンからなる。一方、柄の方はＰＰ（ポリプロピレン）或いはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる。両者は接着しないので、モールド成形により柄のヘッド部に固定された糸束は、そのヘッド部に機械的に固定されているだけである。具体的には、糸束の基端部が溶着により一体化され、その溶着部が他の部分より大径に形成されることによるアンカー効果で、糸束は柄のヘッド部に固定されているだけである。このため植毛引張強度が金属片による固定の場合に比べて極端に低く、ＪＩＳやＩＳＯで規定される植毛引張強度の規格値を満足させるのが困難である。

このため、インモールド法で製造された平歯ブラシは殆ど市場には出ていない。

本発明は、このような従来の歯ブラシの問題点を解決しようとするものであり、ブラシ部の引張強度が高い上に、リサイクル性が良く、また衛生上、安全上の性能が高く、製造コストも安くできる平歯ブラシ、並びにその平歯ブラシに好適に使用される平ブラシ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明者は発想を転換し、平歯ブラシのブラシ部を構成するナイロン糸などの樹脂糸の加熱成形が容易なことに着目し、その樹脂糸そのものでブラシ台座部まで形成してしまうことを企画し、様々な実験を行った。その結果、ブラシ部がその台座部と完全一体化した非常に高強度で、製造も簡単なブラシヘッドを形成できることが判明した。また、そのブラシヘッドは同種の樹脂からなる柄本体の先端部に高周波溶着等により簡単に接合一体化できる。その結果、同種樹脂のみからなるリサイクル性に非常に優れた平歯ブラシを製造できることも合わせて判明した。

本発明はかかる知見を基礎として完成されたものであり、その平ブラシは多数本の樹脂糸が同方向を向いて並列することにより形成されたブラシ部と、そのブラシ部を構成する樹脂糸の端部が溶融し一体化して形成された、ブラシ部と一体のブラシ台座部とを有している。

また、本発明の平歯ブラシは、多数本の樹脂糸が同方向を向いて並列することにより形成されたブラシ部が、樹脂からなる柄の先端部に設けられた平歯ブラシであって、前記平ブラシをブラシヘッドの全部として柄の先端部に設けたものであり、典型的には、平ブラシを構成する樹脂と溶着が可能な同系統の樹脂からなる柄本体の先端部に、前記平ブラシのブラシ台座部を溶着して一体化したものである。

また、本発明の平ブラシ製造方法は、複数本の樹脂糸を束ねて形成された１又は複数の糸束が通過する貫通孔を有する金型に、前記糸束を前記貫通孔から突出するように供給する工程と、前記金型の貫通孔より突出した糸束を金型上で溶融し一体化してブラシ台座部に成形する工程とを包含している。

本発明の平ブラシにおいては、ブラシ台座部から同材質の多数本の樹脂糸が直接生えてブラシ部が形成される。ブラシ部を構成する多数本の樹脂糸は、ブラシ台座部と完全一体化しているのである。

平歯ブラシのブラシ部に使用される樹脂糸は熱可塑性樹脂からなり、通常はナイロン６１０、６１２、ＰＢＴである。これらの樹脂糸は人の手で引っ張っても切れないほどに強靱である。これらの樹脂糸が多数本集合し溶融一体化してブラシ台座部が形成されるので、その台座部は非常に高強度となり、厚みを薄くできる。また、その台座部から直接生えた樹脂糸は、極めて強い引張強度を示す。

ブラシ部の樹脂糸に使用されるナイロン６１０、６１２、ＰＢＴは当然のことながら平歯ブラシの柄の材料としても好適である。最近はＰＰ製の柄が多いが、これはコストが安いからであり、安全上、強度上はナイロン６１０、６１２、ＰＢＴも柄として何ら問題ない。これらを柄に使用することにより、平歯ブラシは金属等の異物を含まないことは勿論、同種樹脂のみから形成されることになる。ちなみに、ＰＰとＰＢＴは同一樹脂ではないが、ともにポリエチレン系なので、高周波溶着は可能である。

本発明の平ブラシは、金属片による植毛を採用しない。ブラシ部に使用される樹脂糸、例えばナイロン６１０、６１２、ＰＢＴなどの熱可塑性樹脂によりブラシ台座部が一体成形され、その結果としてブラシ部とその台座部が同材質となる。これらのため、ブラシ部の引張強度は樹脂糸の引張強度と実質同一になり、非常に強力なものとなる。また、ブラシ台座部も非常に高強度となり、その厚みを薄くすることができる。

本発明の平歯ブラシは、この平ブラシをブラシヘッドの全部とするので、ブラシ部における樹脂糸の固定に真鍮等からなる金属片を使用しない。このため、口腔内において脱落による飲み込み事故や腐食といった衛生面の問題を生じない。金属片を使用せず、しかもブラシヘッドと柄本体が同系統の樹脂となるため、再利用が非常に容易である。また、ブラシ部における樹脂糸の引張強度が樹脂糸の引張強度と同等に高レベルとなることは前述したとおりである。更に、金属片の打ち込み、他の樹脂注入等の工程が不要となるので、生産効率に優れ、経済性に優れ、製造設備も簡単で低コストなものとなる。

従来の平歯ブラシにおいては、柄のヘッド部における植毛穴の深さを３．５ｍｍ以上にする必要が引張強度の工業規格の面からあるため、ヘッド部の厚さが５ｍｍ以上必要とされる。このため、ヘッド部を含めたブラシの部分をコンパクトにすることが構造上できず、口腔内における操作性の悪さや、事故、最後臼歯奥面に対するブラッシングのしにくさといった問題があった。この問題に対し、本発明の平歯ブラシの場合、ブラシ長さを確保しつつヘッド部の厚さを抑えることができ、前述の問題を解決することができる。具体的には、ブラシ台座部の厚みが１．８ｍｍ以上あれば、市販の平歯ブラシの柄のヘッド部以上の強度を確保することができる。

柄のヘッド部の厚さを薄するできることにより、ブラシヘッドの丈を同じとすれば、ブラシ部における樹脂糸の長さを長くできる。平歯ブラシにおいてはブラシ部の曲がりと撓みが重要であり、これが歯垢除去のポイントとなる。これは、平歯ブラシの買い換えのポイントとされるブラシ部の状態（樹脂糸が外に開く状態）からも明らかである。ブラシ部における樹脂糸を長くできる本発明の平歯ブラシは、歯垢除去効率に優れる。また、使用感を変えずにこれを実現できる。なぜなら、ブラシ部の丈が１〜２ｍｍ長くなった場合、樹脂糸の太さを０．１６ｍｍから０．２ｍｍへ変更することにより、使用感が維持されることはモニター試験により確認されているからである。

また、本発明の平ブラシ製造方法は、前述した高品質な平ブラシを効率的、経済的に製造することができる。また、製造設備も簡単で低コストなものにできる。

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は本発明の一実施形態を示す平歯ブラシの斜視図、図２は同平歯ブラシのブラシヘッドの斜視図、図３は同平歯ブラシの製造方法を示す斜視図、図４は同製造方法を示す側面図である。

本実施形態の平歯ブラシは、図１に示すように、棒状の柄本体１３と、その先端部に溶着されたブラシヘッド１５とからなる。ブラシヘッド１５は本発明の平ブラシに相当するものであり、ナイロン樹脂からなる。柄本体１３は、本来の柄からヘッド部が欠如した形状であり、ブラシヘッド１５と同じナイロン樹脂からなる。

ブラシヘッド１５は、図２に示すように、平盤状の台座部１１と、その平坦な表面から同方向に突出した複数の糸束２とからなる。台座部１１は柄のヘッド部に対応しており、前記柄本体１３との連結のために段差状の薄肉連結首部を一端部に有している。連結首部の溶着面には溶着用の突起１１ａが設けられている。

複数の糸束２は、台座部１１の平坦な表面上に縦横２方向に所定間隔で配列されている。個々の糸束２は、平歯ブラシのブラシ部に使用される樹脂糸と実質同一のナイロン糸を所定本数束ねたものであり、あたかも台座部１１の平坦な表面から生えたごとく台座部１１と一体化されている。

そして、このブラシヘッド１５は、図３及び図４に示すように、段差状の薄肉連結首部を、これに対応するように柄本体１３の先端部に形成された段差状の薄肉連結部と超音波溶着することにより、柄本体１３と一体化されて平歯ブラシを構成している。

柄の超音波溶着は一般的に行われる技術であるが、その際、突起が必要なため（体積の問題から実質突起部分のみが溶け溶着に寄与する）、溶着面に突起１１ａが設けられているわけである。この突起は、柄本体１３の側にあってもよく、両方にあってもよい。

図５は前記ブラシヘッドの製造装置の全体構造を示す立面図であり、図６〜図１１は同ブラシヘッド製造装置の各部の詳細構造を工程順に示す斜視図である。

ブラシヘッド製造装置は、図５に示すように、ナイロン樹脂からなる所定本数の糸材を束ねて構成された糸束２から前記ブラシヘッドを製造するものであり、その製造のために成形用下型６を備えている。成形用下型６の上面には、製造すべきブラシヘッドに対応する形状の凹部が設けられている。凹部の底面には、糸束２が挿入される複数の貫通孔が、ブラシヘッドにおける糸束の各位置に対応して設けられている。

成形用下型６の通し孔には、その下方に設置されたリール１からテンションバー３、整列用櫛４、及び移動式の糸束ガイドを介して糸束２が供給される。リール１は、図６に示すように、回転自在なドラムの外側に糸束２を巻き付けた構造である。テンションバー３は糸束２に張力を付加する。

整列用櫛４は、図７に示すように、歯ブラシ製造に使用する所定本数の糸束２を整列状態のまま両側から挟んで固定するチャックであり、上下ロボット８により昇降駆動される。図５中の４ａは整列用櫛４の下降限を表している。

糸束ガイド５は、図８に示すように、ブラシヘッドの製造に使用する所定本数の糸束２を、ブラシヘッドにおける複数の糸束に対応する位置に整列させるものであり、このために、糸束ガイド５には、所定本数の糸束２が同時に貫通する複数の貫通孔が、ブラシヘッドにおける複数の糸束に対応するように設けられている。この糸束ガイド５は上下ロボット８により昇降駆動される昇降式であり、上昇限では成形用下型６の下面に密着し、図５中に５ａで示す下降限では成形用下型６の下面から離れて糸束２をカットするカッター９より下方に位置する。そして、成形用下型６の下面に密着する上昇限では、それらの貫通孔が、成形用下型６の凹部の底面に設けられた複数の貫通孔に、対応するもの同士で連続する状態となる。

成形用下型６の上方には、ヒーター７が設けられている。ヒーター７は、図１０に示すように、成形用下型６の凹部の真上に位置している。このヒーター７も昇降式であり、上方の退避位置から図５中に７ａで示す下降限まで下降して、下型凹部内に熱風を吹き付ける。これにより、凹部底面の複数の貫通孔に下方から刺し通された糸束２の上端突出部を溶融して凹部内に満たす。

成形用下型６の上方には、ヒーター７と共に成形用上型１０が設けられている。成形用上型１０は垂直方向及び水平方向に移動可能であり、図１１に示すように、ヒーター７が退避位置にあるときに成形用下型６の凹部の真上に位置して下降する。成形用上型１０は成形用下型６の凹部に嵌合する凸部を下面に有しており、その下降により、成形用下型６の凹部内の軟化したナイロン樹脂を凸部で押圧してブラシ台座部１１（図１〜図４参照）に成形する。

次に、この製造装置を用いて、前述のブラシヘッド１５を製造する方法について説明する。

ブラシヘッド製造装置を作動させる前に、糸束２の供給機構においてリール１から糸束２を引き出し、昇降式の整列用櫛４を通し、更に昇降式の糸束ガイド５の各貫通孔に通す（図８参照）。このとき、糸束ガイド５は下限位置にある。糸束２の上端は糸束ガイド５の上方にあり、より具体的には成形用下型６より下のカッター９による切断位置のレベルにある。整列用櫛４は糸束２が下がらないように糸束２を両側から把持する。

こうして糸束１ａのセットが終わると、ブラシヘッド製造装置を作動させる。そうすると、先ず糸束ガイド５が上限まで上昇して下型６の下面に密着する。この状態でも、糸束２の先端部は糸束ガイド５の各貫通孔内にある。糸束ガイド５が下型６の下面に密着することにより、それぞれの対応する貫通孔同士が連続する。次いで、整列用櫛４が糸束２を把持した状態で上昇する。これにより、所定本数の糸束２が同時に上昇し、連続した貫通孔を通って下型６の凹部底面より上方に突出する。この状態が図９である。

所定本数の糸束２の突出量は、突出した糸束２が全て溶融したときに、その溶融樹脂の体積がブラシヘッド１５のブラシ台座部１１の体積と一致するように決められる。糸束２の送り出し量は図示されないセンサーにより検知されており、その出力を利用することにより糸束２の送り出し量が管理される。

所定本数の糸束２の各先端部が下型凹部６の複数の貫通孔から所定量突出するだけ糸束２が送り出されると、図１０に示すように、下型凹部の真上に設けられたヒーター７が下降し、下型凹部に向かって熱風を吹き付ける。熱風の温度は、糸束２が溶融するように、糸束２を構成する樹脂糸の融点以上に設定されている。その結果、糸束２の先端突出部が溶融し下型凹部内に充満することにより一体化する。

糸束２の溶融が終わると、図１１に示すように、ヒーター７が退避位置まで上昇し、代わりに成形用上型１０が成形用下型６の凹部上に移動する。そして成形用上型１０が下降することより、下面の凸部で凹部内の樹脂を押圧する。樹脂は溶融状態から短時間で軟化状態に移行する。軟化状態で凹部内の樹脂を押圧すれば、ブラシヘッドのブラシ台座部１１が形成される。また溶融時の加熱温度を適正に保つことにより、樹脂の変質を防止することができる。

下型凹部内の樹脂が硬化するのを待って成形用下型６の下でカッター９により糸束２を切断する。かくして、ブラシ台座部１１から所定本数の糸束２が一体的に突出したブラシヘッド１５が製造される。カッター９による切断位置は、ブラシ台座部１１から突出する糸束２の長さが所定値となるように決められる。

製造されたブラシヘッド１５を柄本体１１と接合することにより、平歯ブラシが完成することは前述したとおりである（図１〜図４参照）。

（削除）

図１２〜図１４は本発明の別の平ブラシ製造方法の説明図である。この製造方法では、成形用型に代えて加工テーブル１３が使用される。加工テーブル１３には、糸束２が挿入される複数の貫通孔が、ブラシヘッドにおける糸束の各位置に対応して設けられている。加工テーブル１３の下には糸束供給機構が設けられるが、これは前述した製造装置と同じである。

一方、加工テーブル１３の上には溶着ヘッド１４が設けられている。溶着ヘッド１４は内蔵するヒーターにより糸束２を構成する樹脂糸の融点以上に加熱され、その平坦な円形下面を溶着面とすると共に、超音波振動子でもある。加工テーブル１３の上には又、成形ヘッド１５が設けられている。成形ヘッド１５は、平ブラシのブラシ台座部に対応する形状の成形用凹部を有している。

平ブラシを製造するには、先ず加工テーブル１３の貫通孔を通して所定本数の糸束２をテーブル上に所定長突出させる。加工テーブル１３上に糸束２が所定長突出すると、溶着ヘッド１４が下降し、その溶着下面にて糸束２の突出部分を溶融し、溶融樹脂をブラシ台座部の厚みと同じかそれ以上の厚みまで押圧する。溶着ヘッド１４は超音波振動子でもあるので溶融樹脂の付着を防止できる。押圧後の溶融樹脂がブラシ台座部をカバーできる広さに展開するように、糸束２の突出長さが設定される。

加工テーブル１３の上に溶融樹脂が展開すると、溶着ヘッド１４に代わって成形ヘッド１５が加工位置の真上に位置し、下降を開始する。加工テーブル１３上の溶融樹脂は冷却されるが軟化状態を保ち、成形ヘッド１５が加工テーブル１３に接触するまで下降することにより、ヘッド下面の凹部内に軟化樹脂が充満すると共に、その周囲が切り離される。これにより、加工テーブル１３にブラシ台座部が形成される。ブラシ台座部が硬化すると、糸束２を押し上げ、加工テーブル１３の上面に沿って動作するカッター９にて、その糸束２を所定長さに切断する。かくして、本発明の平ブラシが製造される。

成形ヘッド１５の凹部周囲は軟化樹脂の分離を容易にするために刃部になっている。

図１５及び図１６は本発明の更に別の平ブラシ製造方法の説明図である。この製造方法では、別の溶着ヘッド１６が使用される。この溶着ヘッド１６は、前述の溶着ヘッド１５と同様に、内蔵するヒーターにより樹脂糸の融点以上に加熱され、その平坦な下面を溶着面とすると共に、超音波振動子でもある。加えて、溶着面である下面は、平ブラシのブラシ台座部より大きな角形になっており、成形用の凹部を形成されている。凹部は前述した成形ヘッド１６の下面に形成された凹部に対応するものである。

この溶着ヘッド１６を使用すれば、溶着ヘッド１６で加工テーブル１３上の糸束２を溶融すると同時に、その溶融樹脂にて平ブラシのブラシ台座部を成形することができる。このため、成形ヘッド１５は不要となり、工数も１工程減少する。

本発明の一実施形態を示す平歯ブラシの斜視図である。同平歯ブラシのブラシヘッドの斜視図である。同平歯ブラシの製造方法を示す斜視図である。同製造方法を示す側面図である。前記ブラシヘッドの製造装置の全体構造を示す立面図である。同ブラシヘッド製造装置の各部の詳細構造を工程順に示す斜視図である。同ブラシヘッド製造装置の各部の詳細構造を工程順に示す斜視図である。同ブラシヘッド製造装置の各部の詳細構造を工程順に示す斜視図である。同ブラシヘッド製造装置の各部の詳細構造を工程順に示す斜視図である。同ブラシヘッド製造装置の各部の詳細構造を工程順に示す斜視図である。同ブラシヘッド製造装置の各部の詳細構造を工程順に示す斜視図である。本発明の別の平ブラシ製造方法の説明図である。同平ブラシ製造方法の説明図である。同平ブラシ製造方法の説明図である。本発明の更に別の平ブラシ製造方法の説明図である。同平ブラシ製造方法の説明図である。

符号の説明

１リール
２糸束
３テンションバー
４整列用櫛
５糸束ガイド
６成形用下型
７ヒーター
８上下ロボット
９カッター
１０成形用上型
１１，１２ブラシ台座部
１３加工テーブル
１４，１６溶着ヘッド
１５成形ヘッド

Claims

多数本の樹脂糸が同方向を向いて並列することにより形成されたブラシ部が、樹脂からなる柄の先端部に設けられた平歯ブラシであって、多数本の樹脂糸が同方向を向いて並列することにより形成されたブラシ部と、そのブラシ部を構成する樹脂糸の一端部が溶融し一体化して形成された、ブラシ部と一体のブラシ台座部とを有する平ブラシを、ブラシヘッドの全部として、当該平ブラシのブラシ台座部を、本来の柄からヘッド部が欠如した形状で且つ当該平ブラシを構成する樹脂と溶着が可能な同系統の熱可塑性樹脂からなる柄本体の先端部に溶着により接合一体化してなる平歯ブラシ。
請求項１に記載の平歯ブラシにおいて、平ブラシ及び柄本体を構成する熱可塑性樹脂が共にナイロン樹脂である平歯ブラシ。
請求項１又は２に記載の平歯ブラシにおいて、柄のヘッド部に対応する台座部は、柄本体との連結のために段差状の薄肉連結首部を一端部に有し、当該薄肉連結首部に対応するように柄本体の先端部に形成された段差状の薄肉連結首部と溶着されている平歯ブラシ。