JP4534298B2 - 歯ブラシのハンドルの製造方法及び歯ブラシ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯ブラシのハンドルの製造方法及びこの方法により製造されたハンドルを用いた歯ブラシに関するものであり、更に詳しくは、硬質合成樹脂から成型されるハンドル本体に、滑り止め又は加飾を目的として、熱可塑性エラストマーからなる部材が接着された歯ブラシのハンドル及びそれを用いた歯ブラシに関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯ブラシのハンドルは、通常、ポリプロピレン等の硬質合成樹脂にて成型されているが、握ったときの手の滑りを防止するための滑り止めや、あるいは意匠性の観点から、前記硬質合成樹脂からなるハンドル本体の表面に、熱可塑性エラストマー等からなるラバー部材が接着されているものがある。
【０００３】
従来、上記のように硬質合成樹脂からなるハンドル本体に熱可塑性エラストマー等からなるラバー部材を接着する場合には、例えばポリプロピレン等の硬質合成樹脂にてハンドル本体を成型後、同一金型、あるいは他の金型を用いて、前記成型後のハンドル本体の上に、インサート成型法により、熱可塑性エラストマー等のゴム状材料を一体に成型する２色成型が行われていた。
【０００４】
また、上記インサート成型法以外に、一般に、合成樹脂部材に対して他の合成樹脂部材を接着する方法として、別々に成型した部材同士を、例えば超音波溶着により接着する方法も知られている。しかしながら、この超音波溶着による合成樹脂部材同士の接着は、基本的に同種の材料又は相溶性のある硬質合成樹脂同士の溶着に用いられる場合が殆どであり、超音波溶着で接着される軟質合成樹脂としては、僅かにポリエチレンがある程度であり、硬質合成樹脂と軟質合成樹脂、特に熱可塑性エラストマーとの超音波溶着は行われてはいない。これは、熱可塑性エラストマー等の軟質材料は、超音波溶着では硬質材料に対する接着性に問題があるからである。
【０００５】
上記のように、従来、超音波溶着では硬質合成樹脂からなるハンドル本体に熱可塑性エラストマーからなる部材を接着することが困難であることから、前記のように歯ブラシのハンドルに熱可塑性エラストマーからなる部材を接着する場合にはインサート成型法による２色成型が行われていた。しかしながら、インサート成型法の場合には、成型用の金型として特殊で複雑な構造のものが必要となるために、金型作製コストが高くつくという問題がある。また、硬質合成樹脂によりハンドル本体を成型後、更に熱可塑性エラストマーをインサート成型するものであることから、ハンドルの成型サイクルがその分だけ長くなる。しかも、硬質合成樹脂にて成型されたハンドル本体の上から熱可塑性エラストマーによりラバー部材を成型する場合には、成型された熱可塑性エラストマーはハンドル本体を介して冷却されることとなり、冷却効率が悪くなる。このため、ハンドルの成型サイクルは一層長くなり、生産効率がよくない、という問題があった。
【０００６】
また、ハンドル本体とラバー部材とをインサート成型法により一体成型する方法では、ラバー部材の表面に、成型時の樹脂注入用のゲートの跡が残り、外観上、好ましいものではなかった。更に、ハンドル本体の表面からラバー部材が突出するように成型する場合には、インサート成型法ではハンドル本体の成型後に連続してラバー部材が成型されることから、このハンドルに熱転写やホットスタンプにより文字や図柄等の加飾を施す場合、前記ハンドル本体の表面から突出したラバー部材の周辺部は、該ラバー部材が邪魔になり、熱転写やホットスタンプ時にローラーやアップダウン方式による押圧作業を行うことが困難で、また、熱転写やホットスタンプの際の熱によりラバー部材が変形するなどのおそれもあることから、ラバー部材に近接した周辺部には、前記のような加飾を行うことができない、という問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような、硬質合成樹脂からなるハンドル本体にラバー部材を接着してなる歯ブラシのハンドルの製造上の問題点に鑑み、インサート成型法の場合のような特殊で複雑な構造の成型金型でなく汎用金型を用いて成型可能であり、また、インサート成型法に較べて成型サイクルを短縮することで、金型製作コストを低減するとともに生産効率の合理化を達成することを目的とするものである。また、本発明は、前記歯ブラシのハンドルにおいて、ハンドル本体に接着されたラバー部材の表面に成型時のゲート後が残ることがなく、また、ハンドル本体の表面に突出したラバー部材に近接した周辺部にも熱転写やホットスタンプによる加飾を可能として、外観性、意匠性に優れた歯ブラシを製造可能とすることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、熱可塑性エラストマーからなる部材であっても、特定のゴム硬度を有するものであれば、従来においては、熱可塑性エラストマー等の軟質材料は硬質材料に対する接着性に問題があるとされて、基本的に同種の材料又は相溶性のある硬質合成樹脂同士の溶着のみに用いられていた超音波溶着法によっても、硬質合成樹脂と接着させることができること、これにより、硬質合成樹脂からなる歯ブラシのハンドル本体に、熱可塑性樹脂エラストマーからなるラバー部材を接着することで、インサート成型法に較べて金型作製コストを低減可能で、生産効率もよくハンドルを製造でき、しかも外観性、意匠性に優れた歯ブラシを製造可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち、本発明に係る歯ブラシのハンドルの製造方法は、硬質合成樹脂にて成型したハンドル本体に、熱可塑性エラストマーにて成型したゴム硬度８０以上のラバー部材を、超音波溶着により接着することを特徴とするものであり、本発明の歯ブラシは、前記のような製造方法により製造されたハンドルを用いてなるものである。尚、本発明における熱可塑性エラストマーのゴム硬度とは、ＪＩＳ Ａ硬度（ショアＡ）を意味する。
【００１０】
前記熱可塑性エラストマーからなるラバー部材のゴム硬度は９０以上であることがより好ましい。また、前記硬質合成樹脂としては、ポリプロピレンが好適に用いることができ、前記熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系熱可塑性エラストマー又はスチレン系熱可塑性エラストマーを用いることができる。
【００１１】
また、前記ハンドル本体とラバー部材との超音波溶着による接着に際しては、前記ハンドル本体とラバー部材との溶着面におけるハンドル本体及びラバー部材の少なくとも一方にエネルギーダイレクターとなる凸部又は凸条を設け、あるいは前記ハンドル本体にラバー部材を嵌合する凹部を設け、更に前記ハンドル本体の凹部の側壁に段部を設けるか又は該凹部の側壁を底部に向かって開口幅が減少する状態に形成することで、ハンドル本体とラバー部材との溶着部をショアジョイント構造とすることにより、ハンドル本体とラバー部材との接着をより良好なものとすることができる。更に、前記超音波溶着によるハンドル本体とラバー部材との接着に加えて、ハンドル本体とラバー部材とに嵌合構造を設けておき、ハンドル本体にラバー部材を嵌着したうえで、両者を超音波接着することで、更に接着強度を増大させることができる。
【００１２】
上記のような本発明の製造方法によれば、ハンドル本体及びラバー部材はそれぞれ汎用金型により製造することができ、従来のインサート成型法のように特殊で複雑な金型を用いる必要がなく、金型製作コストを低減することができ、また、ハンドル本体は、金型へ硬質合成樹脂材料を注入し、冷却凝固することで成型が完了することから、インサート成型法に較べて成型サイクルが短縮でき、また、ラバー部材の成型においても、熱可塑性エラストマーの単独成型であることから、硬質合成樹脂にて成型されたハンドル本体の上にインサート成型する場合に較べて冷却効率がよく、成型サイクルも短くで済む。
【００１３】
また、前記のように本発明では、ハンドル本体とラバー部材とは別々に成型した後、接着するものであることから、ラバー部材成型時の金型への熱可塑性エラストマー注入用のゲートを該ラバー部材の裏面側に設けておくことで、ハンドル本体へ接着後にラバー部材の表面に前記ゲートの後が露出することがない。更に、本発明の製造方法においては、ハンドル本体に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施したのち、ラバー部材を接着することができる。即ち、本発明では、ハンドル本体とラバー部材とは、それぞれ別々に成型した後、一体に接着するものであることから、ハンドル本体に熱転写やホットスタンプによる文字、図柄等の加飾を施す場合には、ハンドル本体の成型後、該ハンドル本体へのラバー部材の接着に先立ち、前記のような文字、図柄等の加飾を施すことができる。従って、ハンドル本体表面にラバー部材を突出状態で接着するものであっても、熱転写やホットスタンプ時に、ラバー部材がローラーやアップダウン式の押圧作業の邪魔になるようなことがなく、ラバー部材接着部の周辺部にまで文字や図柄等の加飾を施すことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る歯ブラシの製造方法及びそれを用いた歯ブラシを更に詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明方法により製造される歯ブラシのハンドルの１実施例を示す分解斜視図である。図中符号１が硬質合成樹脂から成型されるハンドル本体、符号２が熱可塑性エラストマーから成型され、前記ハンドル本体１に接着されるラバー部材である。前記ハンドル本体１は、把持部３の先端に首部４を介して植毛部６を一体成型してあり、前記把持部３の首部４寄りの表面に、ラバー部材２を接着する溝状の凹部６を形成してある。また、前記ラバー部材２は、前記ハンドル本体１に接着して把持部３の滑り止めとするためのものであり、前記ハンドル本体１の凹部６内に装着可能な外形を有し、その裏面の周縁部には、超音波溶着時のエネルギーダイレクターとしての凸条７ａ、７ｂ、７ｃを形成してある。更に、前記ハンドル本体１の凹部６の底面及びラバー部材２の裏面には、互いに嵌合する凹孔８及び突起９を設けてある。前記凹孔８と突起９とは、ハンドル本体１の凹部６内にラバー部材２をセットして超音波溶着により接着する際の位置決めを容易とするとともに、ラバー部材２裏面の突起９は、前記超音波溶着に際し、ハンドル本体１にセットされるラバー部材２をフィーダー等により自動的に供給する場合に、ラバー部材２の整列及び姿勢矯正のための係止部としても機能するものである。
【００１６】
前記ハンドル本体１は、硬質合成樹脂の射出成型等により成型されるものである。前記硬質合成樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、非晶質ポリエチレンテレフタレート、スチロール樹脂等を用いることができ、好適にはポリプロピレンを用いることができるが、樹脂の種類や成型法は特に限定されるものではない。
【００１７】
前記ラバー部材２は、熱可塑性エラストマーの射出成型等により成型されるものである。前記熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系熱可塑性エラストマーやスチレン系エラストマー等を用いることができ、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、商品名ミラストマー（三井化学株式会社）、また、スチレン系エラストマーとしては、商品名エラストマーＡＲ（アロン化成株式会社）等を用いることができる。この場合、使用する熱可塑性エラストマーは、前記ハンドル本体１の硬質合成樹脂と相溶性のあるエラストマーを用いることがより好ましいが、エラストマーの種類や成型法は特に限定されるものではない。
【００１８】
前記ハンドル本体１にラバー部材２を超音波溶着による接着するには、図２に示すように、ハンドル本体１の凹部６にラバー部材２をセットし（図２（ａ））、セットしたラバー部材２の上から超音波溶着装置１０のヘッド１１を約０．１ＭＰａ程度の圧力で押圧した状態で、該ヘッド１１から０．２〜０．３秒程度、超音波振動を発振することでハンドル本体１の凹部６内面とラバー部材２との接合面において振動により発生する摩擦熱により両部材が溶融することで接着する（図２（ｂ）、（ｃ））。更に、図例の如く、ラバー部材２の裏面にエネルギーダイレクターとしての凸条７ａ、７ｂ、７ｃを設けておけば、超音波振動がこの凸条７ａ〜７ｃ部分に集中伝達し、局部的な摩擦熱を発生させることで、この部分のハンドル本体１とラバー部材２とを溶融し、両者を強固に接着させることができる。
【００１９】
前記のように、ハンドル本体１とラバー部材２との超音波接着に際し、両部材の接合面にエネルギーダイレクターを設けておくことで、短時間で溶融させて樹脂の劣化を起こすことなく均一で強力な接着力を得ることができる。前記ハンドル本体１とラバー部材２との接合面に設けるエネルギーダイレクターは、ハンドル本体１を構成する硬質合成樹脂及びラバー部材２を構成する熱可塑性エラストマーの特性や、ハンドル本体１及びラバー部材２の構造や接合面の仕様により、適宜決定する。例えば、エネルギーダイレクターとしての凸部７を、図１〜図３に示すように、ラバー部材２側に設けてもよいし、また、図４に示すように、ハンドル本体１側にエネルギーダイレクターとしての凸部７を設けるようにしてもよい。
【００２０】
また、超音波溶着に際して、エネルギーダイレクターとしての前記凸条７をハンドル本体１とラバー部材２との接合面に設ける代わりに、あるいはそれとともに、例えば図５に示すように、ハンドル本体１に設けた凹部６の側壁部分に段部８を設ける、あるいは図６に示すように、該凹部６の側壁６ａ部分を、例えば図例の如くその高さ方向の途中から底部に向かって、その開口幅が減少するように傾斜して形成することで、前記段部８あるいは傾斜した側壁６ａとラバー部材２との接合部に超音波振動を集中伝達させ、ここに局部的な摩擦熱を発生させることで、前記エネルギーダイレクターとしての凸部７を設けた場合と同様に、接合部を短時間で溶融させて樹脂の劣化を起こさないで均一で強力な接着力を得ることができる。このような接合部の構造は、ショアジョイント構造といわれるものである。
【００２１】
更に、上記のような超音波溶着によりハンドル本体１にラバー部材２を接着する際に、例えば図７（ａ）、（ｂ）に示すような嵌合構造を併用することができる。即ち、図７（ａ）に示すものは、ハンドル本体１に設けた凹部６の両側壁６ａを外側に僅かに傾斜させて形成するととも、該凹部６内に接着されるラバー部材２の両側面２ａを前記凹部６の両側壁６ａと同様に傾斜させたものである。また、図７（ｂ）に示すものは、前記凹部６の内面とラバー部材２とに凹凸嵌合構造１２を設けたものである。更に、図８に示すものは、ハンドル本体１とラバー部材２との嵌合構造の他の実施形態を示すもので、ハンドル本体１のラバー部材取付用凹部６の底部からハンドル本体１の裏面側に達する貫通孔１３を形成し、一方、ラバー部材２の底面には、前記ハンドル本体１に設けた貫通孔１３をハンドル本体１裏面側に貫通する係止軸１４を形成し、該係止軸１４の先端に、前記ハンドル本体１裏面側に開口する貫通孔１３の開口縁に係止する鍔部１５を設けてある。上記のように、ハンドル本体１とラバー部材２とに嵌合構造を設けておき、ハンドル本体１の凹部６に対してラバー部材２を押し込んでセットし、両者を嵌合係止した状態で超音波溶着により接着することで、両部材の嵌合によりラバー部材２が抜け止めされて接着強度をより増大させることができるものである。
【００２２】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、この実施例は何ら本発明を制限するものではない。
【００２３】
ポリプロピレンの射出成型により、図１に示すような歯ブラシのハンドル本体１を成型した。一方、各種熱可塑性エラストマーを射出成型し、ゴム硬度の異なる実施例１〜３及び比較例１の各ラバー部材２を成型した。前記ポリプロピレンからなるハンドル本体に前記各種ゴム硬度の異なるラバー部材２を、超音波溶着により接着し、その接着強度を調べた。使用した熱可塑性エラストマーの種類、ラバー部材のゴム硬度、溶着条件等、及び接着性の評価結果を表１に示した。
【００２４】
尚、使用した熱可塑性エラストマーは以下の通りである。
実施例１：ゴム硬度９０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー９０７０Ｎ、三井化学製）。
実施例２：ゴム硬度８０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー８０３２Ｎ、三井化学製）とゴム硬度９０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー９０７０Ｎ、三井化学製）とを５対５で混合したもの。
実施例３：ゴム硬度８０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー８０３２Ｎ、三井化学製）。
比較例１：ゴム硬度７０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー７０３０Ｎ、三井化学製）。
【００２５】
また、表１中、「溶着部の形状」欄に示す「ＥＤ」は図９に示すエネルギーダイレクター構造を示し、「ＳＪ」は図１０に示すショアジョイント構造を示す。使用したラバー部材２の寸法は、図９、１０に示す長さａが２６．８ｍｍ、幅ｂが８３ｍｍ、厚さｃが３．９ｍｍであり、図９に示すエネルギーダイレクター構造の寸法は、図中、寸法ｄが４．１５ｍｍ、ｅが３．８５ｍｍ、ｆが１０．８ｍｍ、ｇが５．１ｍｍであり、寸法ｈが４．１２５ｍｍ、ｉが２．７５５ｍｍ、また、Ｒ1は２．３ｍｍ、Ｒ2は１．０５ｍｍであり、高さｊは０．７ｍｍである。また、図１０に示すショアジョイント構造におけるハンドル本体１とラバー部材２との重なり部分の幅ｋは０．３１ｍｍ、高さｌは０．７８ｍｍである。
【００２６】
更に、接着性の評価は、以下の４段階で評価した。
◎：ラバー部材は外観上問題なく、剥離強度４ｋｇ以上。
○：ラバー部材は外観上問題なく、剥離強度も歯ブラシ使用上問題なし。
△：ラバー部材は外観上若干変形しているが、剥離強度は歯ブラシ使用上問題なし。
×：ラバー部材は外観上若干変形しており、ハンドルから容易に剥離する。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１の結果から、熱可塑性エラストマーにより成型したラバー部材であっても、そのゴム強度が８０以上、好ましくは９０以上のものは、ポリプロピレン樹脂からなるハンドル本体に対して超音波溶着により良好に接着できることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、硬質合成樹脂からなるハンドル本体に熱可塑性エラストマーからなるラバー部材を接着して歯ブラシのハンドルを製造するに際して、前記ラバー部材として、熱可塑性エラストマーから成型して特定のゴム硬度を有するものを用い、超音波溶着により接着するようにしたことにより、ハンドルを汎用金型により製造することができ、従来のインサート成型法のように特殊で複雑な金型を用いる必要がなく、ハンドル成型のための金型製作コストを低減することができ、また、インサート成型法に較べて成型サイクルが短縮でき、生産効率を向上させることができ、これによりハンドルの製造コストの低減を図ることができる。
【００３０】
また、ハンドル本体とラバー部材とを別々に成型し、これを接着するものであることから、ハンドル本体へ接着後にラバー部材の表面に成型時の樹脂注入用ゲート跡が露出することがなく、また、ハンドル本体に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施したのち、ラバー部材を接着することで、ラバー部材が熱転写やホットスタンプ時のローラーやアップダウン式の押圧作業の邪魔になるようなことがなく、ラバー部材接着部の周辺部にまで文字や図柄等の加飾を施すことができる。従って、前記のような方法で製造されたハンドルを用いた歯ブラシは、外観性及び意匠性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法により製造される歯ブラシのハンドルの１実施例を示す分解斜視図。
【図２】 （ａ）〜（ｃ）は、前記ハンドルのハンドル本体にラバー部材を超音波溶着により接着する方法を示す工程説明図。
【図３】 ハンドル本体とラバー部材との接合部に設けるエネルギーダイレクターの実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図４】 ハンドル本体とラバー部材との接合部に設けるエネルギーダイレクターの実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図５】 ハンドル本体とラバー部材との接合部に設けるショアジョイントの実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図６】 ハンドル本体とラバー部材との接合部に設けるショアジョイントの実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図７】 （ａ）、（ｂ）はハンドル本体とラバー部材とに設ける嵌合構造の実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図８】 ハンドル本体とラバー部材とに設ける嵌合構造の他実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図９】 実施例及び比較例で製造した歯ブラシのハンドルにおけるハンドル本体とラバー部材との接合部のエネルギーダイレクター構造の寸法を示すものであり、（ａ）はラバー部材の平面図、（ｂ）はラバー部材の側面図、（ｃ）はラバー部材の底面図、（ｄ）はラバー部材のＡ−Ａ拡大断面図、（ｅ）はハンドル本体にラバー部材をセットした状態の拡大断面図。
【図１０】 実施例及び比較例で製造した歯ブラシのハンドルにおけるハンドル本体とラバー部材との接合部のショアジョイント構造の寸法を示すものであり、（ａ）はラバー部材の平面図、（ｂ）はラバー部材の側面図、（ｃ）はラバー部材の底面図、（ｄ）はラバー部材のＡ−Ａ拡大断面図、（ｅ）はハンドル本体にラバー部材をセットした状態の拡大断面図。
【符号の説明】
１：ハンドル本体、２：ラバー部材、３：把持部、４：首部、５：植毛部、６凹部、７：凸部（エネルギーダイレクター）、７ａ〜７ｃ：凸条（エネルギーダイレクター）、８：凹孔、９：突起、１０：超音波溶着装置、１１：ヘッド、１２：凹凸嵌合構造、１３：貫通孔、１４：係止軸。
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯ブラシのハンドルの製造方法及びこの方法により製造されたハンドルを用いた歯ブラシに関するものであり、更に詳しくは、硬質合成樹脂から成型されるハンドル本体に、滑り止め又は加飾を目的として、熱可塑性エラストマーからなる部材が接着された歯ブラシのハンドル及びそれを用いた歯ブラシに関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯ブラシのハンドルは、通常、ポリプロピレン等の硬質合成樹脂にて成型されているが、握ったときの手の滑りを防止するための滑り止めや、あるいは意匠性の観点から、前記硬質合成樹脂からなるハンドル本体の表面に、熱可塑性エラストマー等からなるラバー部材が接着されているものがある。
【０００３】
従来、上記のように硬質合成樹脂からなるハンドル本体に熱可塑性エラストマー等からなるラバー部材を接着する場合には、例えばポリプロピレン等の硬質合成樹脂にてハンドル本体を成型後、同一金型、あるいは他の金型を用いて、前記成型後のハンドル本体の上に、インサート成型法により、熱可塑性エラストマー等のゴム状材料を一体に成型する２色成型が行われていた。
【０００４】
また、上記インサート成型法以外に、一般に、合成樹脂部材に対して他の合成樹脂部材を接着する方法として、別々に成型した部材同士を、例えば超音波溶着により接着する方法も知られている。しかしながら、この超音波溶着による合成樹脂部材同士の接着は、基本的に同種の材料又は相溶性のある硬質合成樹脂同士の溶着に用いられる場合が殆どであり、超音波溶着で接着される軟質合成樹脂としては、僅かにポリエチレンがある程度であり、硬質合成樹脂と軟質合成樹脂、特に熱可塑性エラストマーとの超音波溶着は行われてはいない。これは、熱可塑性エラストマー等の軟質材料は、超音波溶着では硬質材料に対する接着性に問題があるからである。
【０００５】
上記のように、従来、超音波溶着では硬質合成樹脂からなるハンドル本体に熱可塑性エラストマーからなる部材を接着することが困難であることから、前記のように歯ブラシのハンドルに熱可塑性エラストマーからなる部材を接着する場合にはインサート成型法による２色成型が行われていた。しかしながら、インサート成型法の場合には、成型用の金型として特殊で複雑な構造のものが必要となるために、金型作製コストが高くつくという問題がある。また、硬質合成樹脂によりハンドル本体を成型後、更に熱可塑性エラストマーをインサート成型するものであることから、ハンドルの成型サイクルがその分だけ長くなる。しかも、硬質合成樹脂にて成型されたハンドル本体の上から熱可塑性エラストマーによりラバー部材を成型する場合には、成型された熱可塑性エラストマーはハンドル本体を介して冷却されることとなり、冷却効率が悪くなる。このため、ハンドルの成型サイクルは一層長くなり、生産効率がよくない、という問題があった。
【０００６】
また、ハンドル本体とラバー部材とをインサート成型法により一体成型する方法では、ラバー部材の表面に、成型時の樹脂注入用のゲートの跡が残り、外観上、好ましいものではなかった。更に、ハンドル本体の表面からラバー部材が突出するように成型する場合には、インサート成型法ではハンドル本体の成型後に連続してラバー部材が成型されることから、このハンドルに熱転写やホットスタンプにより文字や図柄等の加飾を施す場合、前記ハンドル本体の表面から突出したラバー部材の周辺部は、該ラバー部材が邪魔になり、熱転写やホットスタンプ時にローラーやアップダウン方式による押圧作業を行うことが困難で、また、熱転写やホットスタンプの際の熱によりラバー部材が変形するなどのおそれもあることから、ラバー部材に近接した周辺部には、前記のような加飾を行うことができない、という問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような、硬質合成樹脂からなるハンドル本体にラバー部材を接着してなる歯ブラシのハンドルの製造上の問題点に鑑み、インサート成型法の場合のような特殊で複雑な構造の成型金型でなく汎用金型を用いて成型可能であり、また、インサート成型法に較べて成型サイクルを短縮することで、金型製作コストを低減するとともに生産効率の合理化を達成することを目的とするものである。また、本発明は、前記歯ブラシのハンドルにおいて、ハンドル本体に接着されたラバー部材の表面に成型時のゲート後が残ることがなく、また、ハンドル本体の表面に突出したラバー部材に近接した周辺部にも熱転写やホットスタンプによる加飾を可能として、外観性、意匠性に優れた歯ブラシを製造可能とすることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、熱可塑性エラストマーからなる部材であっても、特定のゴム硬度を有するものであれば、従来においては、熱可塑性エラストマー等の軟質材料は硬質材料に対する接着性に問題があるとされて、基本的に同種の材料又は相溶性のある硬質合成樹脂同士の溶着のみに用いられていた超音波溶着法によっても、硬質合成樹脂と接着させることができること、これにより、硬質合成樹脂からなる歯ブラシのハンドル本体に、熱可塑性樹脂エラストマーからなるラバー部材を接着することで、インサート成型法に較べて金型作製コストを低減可能で、生産効率もよくハンドルを製造でき、しかも外観性、意匠性に優れた歯ブラシを製造可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち、本発明に係る歯ブラシのハンドルの製造方法は、硬質合成樹脂にて成型したハンドル本体に、熱可塑性エラストマーにて成型したゴム硬度８０以上のラバー部材を、超音波溶着により接着することを特徴とするものであり、本発明の歯ブラシは、前記のような製造方法により製造されたハンドルを用いてなるものである。尚、本発明における熱可塑性エラストマーのゴム硬度とは、ＪＩＳ Ａ硬度（ショアＡ）を意味する。
【００１０】
前記熱可塑性エラストマーからなるラバー部材のゴム硬度は９０以上であることがより好ましい。また、前記硬質合成樹脂としては、ポリプロピレンが好適に用いることができ、前記熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系熱可塑性エラストマー又はスチレン系熱可塑性エラストマーを用いることができる。
【００１１】
また、前記ハンドル本体とラバー部材との超音波溶着による接着に際しては、前記ハンドル本体とラバー部材との溶着面におけるハンドル本体及びラバー部材の少なくとも一方にエネルギーダイレクターとなる凸部又は凸条を設け、あるいは前記ハンドル本体にラバー部材を嵌合する凹部を設け、更に前記ハンドル本体の凹部の側壁に段部を設けるか又は該凹部の側壁を底部に向かって開口幅が減少する状態に形成することで、ハンドル本体とラバー部材との溶着部をショアジョイント構造とすることにより、ハンドル本体とラバー部材との接着をより良好なものとすることができる。更に、前記超音波溶着によるハンドル本体とラバー部材との接着に加えて、ハンドル本体とラバー部材とに嵌合構造を設けておき、ハンドル本体にラバー部材を嵌着したうえで、両者を超音波接着することで、更に接着強度を増大させることができる。
【００１２】
上記のような本発明の製造方法によれば、ハンドル本体及びラバー部材はそれぞれ汎用金型により製造することができ、従来のインサート成型法のように特殊で複雑な金型を用いる必要がなく、金型製作コストを低減することができ、また、ハンドル本体は、金型へ硬質合成樹脂材料を注入し、冷却凝固することで成型が完了することから、インサート成型法に較べて成型サイクルが短縮でき、また、ラバー部材の成型においても、熱可塑性エラストマーの単独成型であることから、硬質合成樹脂にて成型されたハンドル本体の上にインサート成型する場合に較べて冷却効率がよく、成型サイクルも短くで済む。
【００１３】
また、前記のように本発明では、ハンドル本体とラバー部材とは別々に成型した後、接着するものであることから、ラバー部材成型時の金型への熱可塑性エラストマー注入用のゲートを該ラバー部材の裏面側に設けておくことで、ハンドル本体へ接着後にラバー部材の表面に前記ゲートの後が露出することがない。更に、本発明の製造方法においては、ハンドル本体に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施したのち、ラバー部材を接着することができる。即ち、本発明では、ハンドル本体とラバー部材とは、それぞれ別々に成型した後、一体に接着するものであることから、ハンドル本体に熱転写やホットスタンプによる文字、図柄等の加飾を施す場合には、ハンドル本体の成型後、該ハンドル本体へのラバー部材の接着に先立ち、前記のような文字、図柄等の加飾を施すことができる。従って、ハンドル本体表面にラバー部材を突出状態で接着するものであっても、熱転写やホットスタンプ時に、ラバー部材がローラーやアップダウン式の押圧作業の邪魔になるようなことがなく、ラバー部材接着部の周辺部にまで文字や図柄等の加飾を施すことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る歯ブラシの製造方法及びそれを用いた歯ブラシを更に詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明方法により製造される歯ブラシのハンドルの１実施例を示す分解斜視図である。図中符号１が硬質合成樹脂から成型されるハンドル本体、符号２が熱可塑性エラストマーから成型され、前記ハンドル本体１に接着されるラバー部材である。前記ハンドル本体１は、把持部３の先端に首部４を介して植毛部６を一体成型してあり、前記把持部３の首部４寄りの表面に、ラバー部材２を接着する溝状の凹部６を形成してある。また、前記ラバー部材２は、前記ハンドル本体１に接着して把持部３の滑り止めとするためのものであり、前記ハンドル本体１の凹部６内に装着可能な外形を有し、その裏面の周縁部には、超音波溶着時のエネルギーダイレクターとしての凸条７ａ、７ｂ、７ｃを形成してある。更に、前記ハンドル本体１の凹部６の底面及びラバー部材２の裏面には、互いに嵌合する凹孔８及び突起９を設けてある。前記凹孔８と突起９とは、ハンドル本体１の凹部６内にラバー部材２をセットして超音波溶着により接着する際の位置決めを容易とするとともに、ラバー部材２裏面の突起９は、前記超音波溶着に際し、ハンドル本体１にセットされるラバー部材２をフィーダー等により自動的に供給する場合に、ラバー部材２の整列及び姿勢矯正のための係止部としても機能するものである。
【００１６】
前記ハンドル本体１は、硬質合成樹脂の射出成型等により成型されるものである。前記硬質合成樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、非晶質ポリエチレンテレフタレート、スチロール樹脂等を用いることができ、好適にはポリプロピレンを用いることができるが、樹脂の種類や成型法は特に限定されるものではない。
【００１７】
前記ラバー部材２は、熱可塑性エラストマーの射出成型等により成型されるものである。前記熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系熱可塑性エラストマーやスチレン系エラストマー等を用いることができ、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、商品名ミラストマー（三井化学株式会社）、また、スチレン系エラストマーとしては、商品名エラストマーＡＲ（アロン化成株式会社）等を用いることができる。この場合、使用する熱可塑性エラストマーは、前記ハンドル本体１の硬質合成樹脂と相溶性のあるエラストマーを用いることがより好ましいが、エラストマーの種類や成型法は特に限定されるものではない。
【００１８】
前記ハンドル本体１にラバー部材２を超音波溶着による接着するには、図２に示すように、ハンドル本体１の凹部６にラバー部材２をセットし（図２（ａ））、セットしたラバー部材２の上から超音波溶着装置１０のヘッド１１を約０．１ＭＰａ程度の圧力で押圧した状態で、該ヘッド１１から０．２〜０．３秒程度、超音波振動を発振することでハンドル本体１の凹部６内面とラバー部材２との接合面において振動により発生する摩擦熱により両部材が溶融することで接着する（図２（ｂ）、（ｃ））。更に、図例の如く、ラバー部材２の裏面にエネルギーダイレクターとしての凸条７ａ、７ｂ、７ｃを設けておけば、超音波振動がこの凸条７ａ〜７ｃ部分に集中伝達し、局部的な摩擦熱を発生させることで、この部分のハンドル本体１とラバー部材２とを溶融し、両者を強固に接着させることができる。
【００１９】
前記のように、ハンドル本体１とラバー部材２との超音波接着に際し、両部材の接合面にエネルギーダイレクターを設けておくことで、短時間で溶融させて樹脂の劣化を起こすことなく均一で強力な接着力を得ることができる。前記ハンドル本体１とラバー部材２との接合面に設けるエネルギーダイレクターは、ハンドル本体１を構成する硬質合成樹脂及びラバー部材２を構成する熱可塑性エラストマーの特性や、ハンドル本体１及びラバー部材２の構造や接合面の仕様により、適宜決定する。例えば、エネルギーダイレクターとしての凸部７を、図１〜図３に示すように、ラバー部材２側に設けてもよいし、また、図４に示すように、ハンドル本体１側にエネルギーダイレクターとしての凸部７を設けるようにしてもよい。
【００２０】
また、超音波溶着に際して、エネルギーダイレクターとしての前記凸条７をハンドル本体１とラバー部材２との接合面に設ける代わりに、あるいはそれとともに、例えば図５に示すように、ハンドル本体１に設けた凹部６の側壁部分に段部８を設ける、あるいは図６に示すように、該凹部６の側壁６ａ部分を、例えば図例の如くその高さ方向の途中から底部に向かって、その開口幅が減少するように傾斜して形成することで、前記段部８あるいは傾斜した側壁６ａとラバー部材２との接合部に超音波振動を集中伝達させ、ここに局部的な摩擦熱を発生させることで、前記エネルギーダイレクターとしての凸部７を設けた場合と同様に、接合部を短時間で溶融させて樹脂の劣化を起こさないで均一で強力な接着力を得ることができる。このような接合部の構造は、ショアジョイント構造といわれるものである。
【００２１】
更に、上記のような超音波溶着によりハンドル本体１にラバー部材２を接着する際に、例えば図７（ａ）、（ｂ）に示すような嵌合構造を併用することができる。即ち、図７（ａ）に示すものは、ハンドル本体１に設けた凹部６の両側壁６ａを外側に僅かに傾斜させて形成するととも、該凹部６内に接着されるラバー部材２の両側面２ａを前記凹部６の両側壁６ａと同様に傾斜させたものである。また、図７（ｂ）に示すものは、前記凹部６の内面とラバー部材２とに凹凸嵌合構造１２を設けたものである。更に、図８に示すものは、ハンドル本体１とラバー部材２との嵌合構造の他の実施形態を示すもので、ハンドル本体１のラバー部材取付用凹部６の底部からハンドル本体１の裏面側に達する貫通孔１３を形成し、一方、ラバー部材２の底面には、前記ハンドル本体１に設けた貫通孔１３をハンドル本体１裏面側に貫通する係止軸１４を形成し、該係止軸１４の先端に、前記ハンドル本体１裏面側に開口する貫通孔１３の開口縁に係止する鍔部１５を設けてある。上記のように、ハンドル本体１とラバー部材２とに嵌合構造を設けておき、ハンドル本体１の凹部６に対してラバー部材２を押し込んでセットし、両者を嵌合係止した状態で超音波溶着により接着することで、両部材の嵌合によりラバー部材２が抜け止めされて接着強度をより増大させることができるものである。
【００２２】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、この実施例は何ら本発明を制限するものではない。
【００２３】
ポリプロピレンの射出成型により、図１に示すような歯ブラシのハンドル本体１を成型した。一方、各種熱可塑性エラストマーを射出成型し、ゴム硬度の異なる実施例１〜３及び比較例１の各ラバー部材２を成型した。前記ポリプロピレンからなるハンドル本体に前記各種ゴム硬度の異なるラバー部材２を、超音波溶着により接着し、その接着強度を調べた。使用した熱可塑性エラストマーの種類、ラバー部材のゴム硬度、溶着条件等、及び接着性の評価結果を表１に示した。
【００２４】
尚、使用した熱可塑性エラストマーは以下の通りである。
実施例１：ゴム硬度９０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー９０７０Ｎ、三井化学製）。
実施例２：ゴム硬度８０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー８０３２Ｎ、三井化学製）とゴム硬度９０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー９０７０Ｎ、三井化学製）とを５対５で混合したもの。
実施例３：ゴム硬度８０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー８０３２Ｎ、三井化学製）。
比較例１：ゴム硬度７０Ａのオレフィン系熱可塑性エラストマー（ミラストマー７０３０Ｎ、三井化学製）。
【００２５】
また、表１中、「溶着部の形状」欄に示す「ＥＤ」は図９に示すエネルギーダイレクター構造を示し、「ＳＪ」は図１０に示すショアジョイント構造を示す。使用したラバー部材２の寸法は、図９、１０に示す長さａが２６．８ｍｍ、幅ｂが８３ｍｍ、厚さｃが３．９ｍｍであり、図９に示すエネルギーダイレクター構造の寸法は、図中、寸法ｄが４．１５ｍｍ、ｅが３．８５ｍｍ、ｆが１０．８ｍｍ、ｇが５．１ｍｍであり、寸法ｈが４．１２５ｍｍ、ｉが２．７５５ｍｍ、また、Ｒ1は２．３ｍｍ、Ｒ2は１．０５ｍｍであり、高さｊは０．７ｍｍである。また、図１０に示すショアジョイント構造におけるハンドル本体１とラバー部材２との重なり部分の幅ｋは０．３１ｍｍ、高さｌは０．７８ｍｍである。
【００２６】
更に、接着性の評価は、以下の４段階で評価した。
◎：ラバー部材は外観上問題なく、剥離強度４ｋｇ以上。
○：ラバー部材は外観上問題なく、剥離強度も歯ブラシ使用上問題なし。
△：ラバー部材は外観上若干変形しているが、剥離強度は歯ブラシ使用上問題なし。
×：ラバー部材は外観上若干変形しており、ハンドルから容易に剥離する。
【００２７】
【表１】
表１の結果から、熱可塑性エラストマーにより成型したラバー部材であっても、そのゴム強度が８０以上、好ましくは９０以上のものは、ポリプロピレン樹脂からなるハンドル本体に対して超音波溶着により良好に接着できることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、硬質合成樹脂からなるハンドル本体に熱可塑性エラストマーからなるラバー部材を接着して歯ブラシのハンドルを製造するに際して、前記ラバー部材として、熱可塑性エラストマーから成型して特定のゴム硬度を有するものを用い、超音波溶着により接着するようにしたことにより、ハンドルを汎用金型により製造することができ、従来のインサート成型法のように特殊で複雑な金型を用いる必要がなく、ハンドル成型のための金型製作コストを低減することができ、また、インサート成型法に較べて成型サイクルが短縮でき、生産効率を向上させることができ、これによりハンドルの製造コストの低減を図ることができる。
【００３０】
また、ハンドル本体とラバー部材とを別々に成型し、これを接着するものであることから、ハンドル本体へ接着後にラバー部材の表面に成型時の樹脂注入用ゲート跡が露出することがなく、また、ハンドル本体に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施したのち、ラバー部材を接着することで、ラバー部材が熱転写やホットスタンプ時のローラーやアップダウン式の押圧作業の邪魔になるようなことがなく、ラバー部材接着部の周辺部にまで文字や図柄等の加飾を施すことができる。従って、前記のような方法で製造されたハンドルを用いた歯ブラシは、外観性及び意匠性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法により製造される歯ブラシのハンドルの１実施例を示す分解斜視図。
【図２】 （ａ）〜（ｃ）は、前記ハンドルのハンドル本体にラバー部材を超音波溶着により接着する方法を示す工程説明図。
【図３】 ハンドル本体とラバー部材との接合部に設けるエネルギーダイレクターの実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図４】 ハンドル本体とラバー部材との接合部に設けるエネルギーダイレクターの実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図５】 ハンドル本体とラバー部材との接合部に設けるショアジョイントの実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図６】 ハンドル本体とラバー部材との接合部に設けるショアジョイントの実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図７】 （ａ）、（ｂ）はハンドル本体とラバー部材とに設ける嵌合構造の実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図８】 ハンドル本体とラバー部材とに設ける嵌合構造の他実施例を示す歯ブラシのハンドルの断面説明図。
【図９】 実施例及び比較例で製造した歯ブラシのハンドルにおけるハンドル本体とラバー部材との接合部のエネルギーダイレクター構造の寸法を示すものであり、（ａ）はラバー部材の平面図、（ｂ）はラバー部材の側面図、（ｃ）はラバー部材の底面図、（ｄ）はラバー部材のＡ−Ａ拡大断面図、（ｅ）はハンドル本体にラバー部材をセットした状態の拡大断面図。
【図１０】 実施例及び比較例で製造した歯ブラシのハンドルにおけるハンドル本体とラバー部材との接合部のショアジョイント構造の寸法を示すものであり、（ａ）はラバー部材の平面図、（ｂ）はラバー部材の側面図、（ｃ）はラバー部材の底面図、（ｄ）はラバー部材のＡ−Ａ拡大断面図、（ｅ）はハンドル本体にラバー部材をセットした状態の拡大断面図。
【符号の説明】
１：ハンドル本体、２：ラバー部材、３：把持部、４：首部、５：植毛部、６凹部、７：凸部（エネルギーダイレクター）、７ａ〜７ｃ：凸条（エネルギーダイレクター）、８：凹孔、９：突起、１０：超音波溶着装置、１１：ヘッド、１２：凹凸嵌合構造、１３：貫通孔、１４：係止軸。
Claims (3)
- ポリプロピレンにて成型したハンドル本体に、オレフィン系熱可塑性エラストマーにて成型したゴム硬度８０〜９０のラバー部材を、超音波溶着により接着することを特徴とする歯ブラシのハンドルの製造方法。
- ハンドル本体に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施したのち、超音波溶着によりハンドル本体にラバー部材を接着する請求項１記載の製造方法。
- 請求項１又は２のいずれかに記載の方法により製造されたハンドルを用いて製造された歯ブラシ。
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